JPS6140798B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

本発明は植物材料からセルロース繊維を紙およ
び紙に類する製品の製造に適した形で遊離させる
方法ならびにその方法に用いる新規な装置に関す
る。 この方法は堅材から生長の早い植物および一年
性植物からムギワラおよびサトウキビのしぼりか
すのような農業残渣に至るまでのすべての種類の
植物材料の処理に適合することができ、一般に
「爆裂パルプ法」といわれている種類の改良であ
る。これらの製法は基本的にセルロース材料を高
圧環境から低圧環境に急速に発射し、それにより
セルロース材料が適用した物理的な力によつて文
字どおり爆裂することを包含する。一般に、既知
の爆裂パルプ法は２つの種類に分類することがで
きる。 (1) 脱繊維が最初にセルロース材料の裂け目内に
閉じこめられ揮発性の液体の急激な発散によつ
て生ずるものと (2) 付随した液体が操作条件で比較的不揮発性で
あるが、高圧での比較的不溶性のガスまたはガ
ス混合物の注入によつて爆裂力が増大する方法
である。 非常によく知られた揮発性液体爆裂方法は、い
わゆる〔メイソナイト（Masonite）〕法で、米国
特許第1655618号、第1824221号、第1922313号お
よび第2140189号［すべてダブリユ・エツチ・メ
イソン（W.H.Mason）による］に開示されてい
る。メイソナイト法では、木材チツプ（木の切れ
はし）または同様なセルロース材料は1000psig
（6.9MPa）の高圧に水蒸気によつて加圧される。
木材チツプ／水／水蒸気混合物を加圧器から急激
に発射させると、木材チツプの裂け目内にたまつ
た水は水蒸気にフラツシユし、充分に脱繊維され
たパルプの塊を製造するのに必要なエネルギーを
与える。このようなパルプは建築板の製造におけ
る広い用途が見出されているが、一般に紙の製造
には不適当と考えられている。注入した水蒸気に
伴なう高温（たとえば飽和1000psiの水蒸気は285
℃の温度を有している。）は、セルロースの軟化
範囲［ゴーリング（Goring）で測定して223〜
253℃−デイ・エイ・ゴーリング（D.A.I.
Goring）、パルプ・インド・ペーパー・マニユフ
アクチユアリング・オブカナダ（Pulp and
Paper Mag.of Canada）、T517〜T527頁、1963
年11月参照。］よりも有意に高い。このように、
セルロースが285℃に加熱され爆裂された場合
は、軟化したセルロース繊維は非常に損傷を受け
爆裂力によつて断片となる。メイソナイト法の高
温はまたセルロースの加水分解を起こし、更に弱
化および繊維の品質低下を起こす。加水分解の攻
撃は、ダブリユ・エツチ・メイソン、米国特許第
1872996号およびエツチ・ダブリユ・モーガン
（H.W.Morgan）、米国特許第2234188号に開示さ
れているように爆発に先立つてアルカリで木材チ
ツプを前浸することにより部分的に改良すること
ができる。しかしながら、処理しない木材チツプ
を爆裂するのに必要なのと同様の熱および圧力が
アルカリ処理した木材チツプを蒸気爆裂するのに
必要であるので、熱軟化に続くセルロース繊維へ
の爆裂損傷は、本方法の避けられない特徴として
残る。 揮発性液体爆裂による紙パルプ製造に対する他
のアプローチでは、本質的に非水処理流体を用い
ることによつて水／水蒸気系の好ましくない温
度／圧力の特徴を避けようと努めてきた。液体ア
ンモニア［ジエイ・ジエイ・オコンナー（J.J.
Oconner）の米国特許第3707436号参照。］および
液体二酸化硫黄［エツチ・マーマース（H.
Mamers）、エヌ・シイ・グレイブ（N.C.
Crave）；シイ・エス・アイ・アール・オー・デ
イビジヨン・オブ・ケミカル・エンジニアリン
グ・メモランダム・ナンバー・シイ・イー／エム
34（C.S.I.R.O.Division of Chemical
Engineering Memorandum No.CE／M34）、
1973年６月参照。］を爆裂剤として用いた場合、
共に有効な脱繊維を与え、紙の製造用パルプを得
ることが見出された。しかしながら液化ガスの大
量の再循環に固有の技術的な問題がこの方法を一
般に適用することをできなくした。 ガスの助けをかりる方法である二番目の種類の
爆裂法では、水蒸気／水系の不利な熱力学的な性
質は、温度および圧力を独立した変数にすること
によつて避けられる。この方法は一般に水蒸気圧
だけでは爆裂に際して木材チツプを脱繊維するの
に不十分な温度で操作されるが、高圧ガスが爆裂
前に蒸解釜に入れられ、この高圧ガスが繊維の遊
離に必要なエネルギーを与える。開示されたガス
の助けをかりる爆裂法は、持久性ガスによつて更
に加圧された蒸解釜から発射される蒸気をかけた
木材チツプの脱繊維（ダブリユ・エツチ・メイソ
ン、米国特許第1578609号および第1586159号参
照）および系を二酸化炭素、アンモニアまたは二
酸化硫黄ガスによつて更に加圧して行なう化学的
前処理された木材チツプの脱繊維［エル・テイ・
ワーク（L.T.Work）、米国特許第2977275号参
照］を包含している。 すべて、先行技術のガスの助けをかりる爆裂方
法は揮発性液体爆裂法と同様に木材チツプおよび
他のセルロース材料の脱繊維に有効ではなかつ
た。揮発性液体爆裂法で蒸解釜の発射ノズルとし
て用いたスリツト（米国特許第1824221号）およ
び丸い穴（米国特許第3707436号）は、加圧ガス
のポテンシヤルエネルギーを木材チツプへの有用
な働きをするように適当に変換するのに有効でな
いことが証明されている。提案された他の発射ノ
ズル設計はベンチユリチヨーク［デイ・ジイ・サ
ザーランド（D.G.Sutherland）、米国特許第
3617433号参照］および衝撃ジエツト（米国特許
第2977275号）を包含するが、これらは何れも広
く受け入れられていない。一般に、ガスのポテン
シヤルエネルギーを脱繊維の働きに変換する有効
な方法がなく、これがガスを用いる爆裂脱繊維法
を紙製造用パルプの製造における種々の代替法へ
発展させることを妨げていた。 本発明は、ガスの助けをかりる爆裂脱繊維の一
般的手法を用いてはいるが、新規な設計のノズル
を通して加工セルロース材料を発射させることに
より、紙製造用パルプの製造改良法を提供するも
のであり、これは加圧ガスのポテンシヤルエネル
ギーをセルロース材料の脱繊維作用へ極めて効果
的に変換するが、所望のセルロース材料の損害を
最低に抑えるものである。 従つて、植物材料を高圧還境に付し、次いで急
速に低圧環境に移すことにより植物材料からセル
ロース繊維を遊離させる方法において、発射する
材料にねじれた通路を与えるように多数の障害物
が配列されている発射ノズルによつて高圧環境か
ら低圧環境へ材料を送ることを改良点とする方法
が提供される。 更に本発明は、セルロース材料が高圧パルプ蒸
解釜から低圧貯蔵器に通り、該ノズルは多数のバ
ーがその縦軸に沿つて種々の位置でその通路を横
切つて延びており通過する物質にねじれた路を与
える発射ノズルを提供するものである。 発射ノズルの操作の方式は、加工したセルロー
ス材料がそれを通過すると、物質はバーの上に折
曲げられる。高圧ガスと加工液体の共存する発射
が次いで折曲げられたセルロース材料上に張力を
働かせ、物質は引離される。この方法がノズル内
の連続するバーの上で繰返され、脱繊維が次第に
細部に及び最終発射でセルロース材料が実質的に
個々の繊維および小さな繊維束になる。 加工した材料を連続張力に付すことにより、セ
ルロース材料は主として最小強度の面に沿つて、
すなわちセルロース繊維を互いに結合している軟
化したリグニン層に沿つて裂かれ、もしあつたと
してもノズルの作用による繊維の損傷は非常に少
ない。 好ましい発射ノズルの設計は次のように要約さ
れる。 (1) ノズル内のバーは理想的にはセルロース材料
の流れの方向に面していかなる鋭い端もあつて
はならない。というのはそうでなければ繊維が
切られる傾向があるからである。この理想に合
致する特に好ましいバーは円形、長円形、前縁
がカーブした長方形、または前縁がカーブした
三角形の横断面を有するものである。しかしな
がら流れに面して鋭い端がなければ実際にいか
なる幾何学的横断面の形状であつてもよいこと
が認められるであろう。 (2) バーの直径または最小厚さは理想的に２mmよ
り大で13mm未満でなければならない。というの
は２mm未満のバーはナイフとして働き、繊維に
過度の損傷を与え、一方13mm以上の厚さでは発
射する木材チツプが折り曲げられる半径が効果
的脱繊維には大きすぎるからである。 (3) ノズルの長さに沿つてのバーの間隔は処理さ
れる材料の物理的寸法によつて決められる。た
とえば平均の長さが「Ｘ」である木材チツプに
は、連続するバー間の間隔は理想的にはＸ／２
未満ではなくそれより大きいのが好ましい。バ
ーを互いにあまり接近して置くと、物質がノズ
ルを通過する間に受ける折曲げ工程中に互いに
妨害するようになる。 (4) ノズル中の最小数のバーおよびその配列は、
ノズルを平面図として見た場合、リグノーセル
ロース材料の断片がバーを打たないで通り得る
ような軸方向の明確な通路がないものでなけれ
ばならない。 第１図に示されるように直径方向に置かれた
バーによつてスパンされた丸いオリフイスの場
合には、オリフイスの完全な平面図的カバーを
与えるのに必要なバーの最小数は次式から計算
される。 ここに、Ｎ_B＝バーの最小数 ｔ＝ノズルの軸に沿つて見た場合のバーの厚さ
または直径 ｒ＝ノズルオリフイスの半径 もし上式が分数値でＮ_Bを与えるならば最も
近い整数に切上げるべきである。たとえばＮ_B
の計算値が8.2ならば、ノズルの完全な有効範
囲を与えるのに必要な等しい厚さのバーの最小
数は９となる。 多数のバーが同じ平面にノズルオリフイスを
スパンしている場合またはノズルオリフイスが
丸くない設計には、オリフイスの実質的に完全
な有効範囲に必要なバーまたはバーの層の数を
計算する速い方法は次の関数で与えられる。 Ｎ_L＝Ａｃ／Ａｂ＋１ ここに、Ｎ_L＝バーまたはバーの層の数 Ac＝ノズルオリフイスの面積 Ab＝ノズルの軸方向で見たバーまたはバーの
層の投影面積 ここでも、Ｎ_Lが分数値を取る場合は、この
値は次の整数に切上げるべきである。 Ｎ_BまたはＮ_Lは、ノズルオリフイスの完全な
カバーに必要なバーまたはバーの層の最小数を
表わす。ノズルはこの数のバーよりも少く組立
ててもよいが、リグノーセルロース材料の一部
がバーに接触することなくノズルを通り、脱繊
維が不充分となり、ノズルの効率が減少する。
バーの数は要すればＮ_BまたはＮ_Lよりも大であ
つてよく、Ｎ_BまたはＮ_Lは最大ではなくてバー
の最小数を表わす。より大きい数のバーでは、
より完全な脱繊維が得られるが、それに対応し
て高い最小適用ガス圧が閉塞なしにリグノーセ
ルロース材料をノズルに通すのに必要である。 閉塞なしに満足にノズルを操作するのに必要
な適用圧は始めのリグノーセルロース材料の性
質およびリグリン除去の程度および蒸煮工程中
に受けた軟化により異なる。しかしながら、高
圧ガス貯蔵器の量が蒸解釜の容量に等しい場合
の蒸解釜中での木材チツプの高収率のパルプ化
に対しては、ほぼ必要量はバーまたはバーの層
当り1MPaのガス圧である。それゆえ第３図に
示したような８バーのノズルは高収率の木材チ
ツプの脱繊維には最小圧8MPaを必要とする。
8MPa以上で蒸解釜を操作すると、比例して脱
繊維が増加する。これを下記実施例３に示す。 (5) ノズル中のバー（またはバーの層）の配向
は、ノズルを通過するリグノーセルロース材料
に迷路を提供するものでなければならない。バ
ーの軸がノズルの長軸にすえつけられる角度
は、好ましくはできるだけランダムにされなけ
ればならない。もし連続的なバーを、１つのバ
ーから次のバーに規則的な角度の置き換えにす
えつけたならば、螺旋形が生じる。螺旋形の外
側の運動曲線がリグノーセルロース材料のいく
らかの部分がバーを打たずに進むことのできる
路を示し、適当な脱繊維を免れるのでこの規則
的な螺旋形の配列は避けるべきである。 バーの角度のランダムにするに際しては、ノ
ズル中の連続したバー間の角度はできるだけ大
きくし、ノズル中の１つのバーが次のバーをカ
バーするのを避ける位置にすべきである。 次に添付の図面に関して本発明を説明する。 第１図は本発明の発射ノズルを組み込んだセル
ロース材料を分離する系を図式で表わしたもので
ある。 第２図は本発明の発射ノズルの断面図である。 第３図は第１図に図示されたノズルの図式で表
わした平面図であり、ノズル内のバーの相対配列
を示す。 第４図は米国特許第3707436号に開示されたタ
イプの丸いチヨークノズルの断面図である。 第５図は米国特許第2889242号に開示されたタ
イプの単一ベンチユリノズルの断面図である。 第６図は第５図に図示されたノズルの改良であ
るダブルベンチユリノズルの断面図である。 第１図については、パルプにされるセルロース
材料は、この系で１から入る。チツパー２は一般
に化学的パルプ法に適当と考えられる寸法に材料
を小さくする。木材供給物では、これは材料を約
長さ20〜50mm、幅10〜30mm、厚さ３〜８mmに小分
することからなる。洋麻、サトウキビのしぼりカ
スおよび穀類のワラのような一年生および急速に
生育する植物材料では、チツパーは材料を続く処
理に好都合な大きさに小さくする。 チツパー２から、小分したリグノーセルロース
材料を含浸機３に入れる。含浸機３中ではパルプ
化化学薬品を既知の方法でリグノーセルロース材
料の本体中に注入する。これらはたとえばリグノ
ーセルロース材料を予め蒸して次いで蒸した材料
を冷パルプ化液中に浸すことを包含する。あるい
はまたリグノーセルロース材料をパルプ化液に浸
し連続的な加圧と減圧のサイクルに付してもよ
い。 含浸機液中のパルプ化化学薬品の性質および濃
度は、その方法によつて製造される紙パルプに望
まれる後の性質によつて決められる。液は酸性、
アルカリ性または実質的に中性であつてよい。た
とえば溶解した二酸化硫黄を含有するような酸性
液は、酸−亜硫酸タイプのパルプを製造し、水酸
化ナトリウム溶液のようなアルカリ性液はソーダ
タイプのパルプを製造するなどである。液中のパ
ルプ化化学薬品の濃度およびリグノーセルロース
物質中に含浸する化学薬品の量は方法に用いたリ
グノーセルロース材料の単位当りのパルプ生成物
の期待する収量によつて支配される。高収量のパ
ルプ、すなわち80％あるいはそれ以上の収量のパ
ルプを得るには、リグノーセルロース材料中に含
浸する化学薬品の量は10％またはそれ以下（乾燥
固体を基準にして）であつてもよい。より多くの
リグニン結合物質を化学反応によつて除去される
べき低収量のパルプを得るには、それに対応して
多量のパルプ化化学薬品がリグノーセルロース材
料供給物に含浸される。 含浸機３の処理後、リグノーセルロース材料を
含浸液から離し、蒸解釜９に入れる。 もう１つの具体例では、含浸機３をバイパスに
してリグノーセルロース材料を直接チツパー２か
ら蒸解釜９にパルプ化液貯蔵タンク６からの適当
量のパルプ化液と共に供給してもよい。 第１図において、蒸解釜９はバツチ蒸解釜とし
て示されているが、本発明の一般原理および方法
はまた連続操作蒸解釜に適用してもよい。 バツチ方式の操作では、蒸解釜９は一般に、か
ならずしも必要ではないが、円錐形の底部を有す
る丸い断面からなつている。円錐形の底部の下に
水蒸気注入点があり、この下に脱繊維ノズル１６
が装備されている。ノズル１６の下に急速に開く
バルブ１７がある。バルブ１７はボールバルブま
たはプラグバルブまたは好ましくは１秒以内に密
閉の位置から全開しうる他のいかなる全流設計で
あつてもよい。蒸解釜の頂上にバルブ１０が蒸解
釜の本体を高圧ガスタンク１１に結合している。 蒸解釜９および関連した装置は、パルプ化操作
に関する圧、温度および化学的条件に適合する材
料で組立てられている。 バツチ方式の操作では、蒸解釜９にリグノーセ
ルロース材料を（そして要すればパルプ化液を）
仕込んだ後、蒸解釜を密封し加熱をはじめる。 好ましい加熱法は、水蒸気をバルブ１５を経て
１４から蒸解釜９の底部に直接注入する方法であ
る。水蒸気の注入によつて最大の蒸解釜の温度は
220℃（飽和水蒸気圧2.2MPaに相当する）を越え
てはならない。220℃以上の温度では、メイソナ
イト方法のようにセルロースの軟化が起り、続い
て爆裂で繊維の損傷が起るかもしれない。水蒸気
の注入速度はできるだけ急速でなければならず、
数分の加熱時間がそれよりも長びいた操作温度に
対して好ましい。 所要の蒸解釜の温度に達した後、蒸気の短入を
バルブ１５を閉じて止め、バルブ１０を開いてタ
ンク１１から高圧ガスを入れて蒸解釜を更に加圧
する。特殊な反応を求める場合以外は、高圧ガス
に必要な要件はガスがリグノーセルロース材料と
共に加えたパルプ化化学薬品に対して比較的不活
性であることである。好ましいガスは窒素である
が、多くの場合きれいな煙道ガスを用いても満足
できる。他の可能性のある適当なガスは二酸化炭
素および空気である。しかしながら空気を用いる
場合は、制御できない酸化および爆発が蒸解釜系
内で起りうるレベル以下に酸素の分圧を留めるこ
とに注意を払わなければならない。 蒸解釜の内容をガス圧下に維持する時間は、蒸
解釜を操作する温度および得られる所望の生成物
の収量によつて決められる。比較的高温（200℃
またはそれ以上）で製造される高収量のパルプに
は、加工時間は数分間のみである。低蒸煮温度で
製造される低収量のパルプには、蒸煮時間はより
長びくであろうが、すべての場合蒸煮時間は１時
間を越えることはありえない。 短い蒸煮時間で、蒸解釜系が十分に断熱されて
いるならば最初の水蒸気注入以外更に加熱する必
要はない。更に長びいた蒸煮には、蒸解釜の外部
加熱の形式が加工温度を維持するのに必要であ
る。蒸解釜がよく断熱されているならば、蒸解釜
の表面積m²当り1KWの強度での外部適用電気抵
抗加熱がこの目的のために適当であることを見出
した。 必要なガス圧および蒸解釜に対するガス貯蔵タ
ンク１１の容量は加工されるリグノーセルロース
材料の特徴により決められる。貯蔵タンク１１内
のガスの容量および圧は、蒸煮時間の終了後にお
ける発射時に加工されたリグノーセルロース材料
の脱繊維系に用いうる仕事量を提供する。たとえ
ば高収量用に蒸煮された木材チツプは低収量用に
蒸煮された木材チツプよりも脱繊維に大きなエネ
ルギーを必要とする。それゆえ、一定の貯蔵タン
クおよび蒸解釜の形状寸法で、低収量のパルプの
脱繊維に必要なよりもさらに高い圧力が高収量の
パルプの十分な脱繊維に必要である。しかしなが
ら、最も脱繊維の困難な材料からの最高収量のパ
ルプでも、操作圧力は25MPaを越すことはありえ
ず、殆んどの場合非常に低い。 蒸煮期間の終りの蒸解釜発射は急速開口バルブ
１７によつて始める。蒸解釜中のガス圧は処理し
たリグノーセルロース材料をノズル１６を通して
むりに押出し、そのようにして製造されたパルプ
はサイクロン１８中に発射される。サイクロン１
８パルプおよび消費した液からガスおよび水蒸気
を分離する。パルプ生成物は更に処理２０に進
み、一方追い出されたガス１９は大気に放出され
るか再圧縮のため再循環されタンク１１に戻る。 蒸解釜と高圧ガスタンク１１を連結するライン
は発射期間の間、二つの容器の間をガスの自由な
流れを許すような直径からなつていなければなら
ない。バルブ１０は全発射中、開いたままにして
おいてもよいし、あるいは蒸解釜の内容が追い出
されたならば閉じてもよい。後者の操作方法は前
者の方法よりガスの使用がより経済的である。 温度、時間、ガス圧、相対ガス容量および化学
薬品の添加の一般的可変性はさておき、与えられ
た方法の条件下で得られた脱繊維の程度の決定に
最も厳密な要素は蒸解釜のノズルブロツクの設計
である。 本発明による好ましいノズルを図示する第２図
について述べると、ノズルは18mmの内部の穴を有
する一様な断面の直径のチユーブからなる。この
チユーブの中に８つの直径4.8mmの円筒状のバー
が置かれ、バーは直径方向にチユーブを横切つて
スパンしている。各バーはその隣りのバーから
12.5mm変位されている。平面図（第３図参照）で
各バーはすぐ前のバーから角度をなして変位さ
れ、それが続して発射するセルロース材料に最大
のねじれた路を与えている。 バーの角度配列の記述において、次の系が採用
される。 平面図（第３図）でノズル中の最初のバーの軸
の配向は０゜として取り、このバーをバー１と呼
ぶ。次いで次のバー（バー２）は最初の０゜配向
から右かまたは左にある数の角度だけ変位される
ように記述される。かくして、次のバー（バー
２）がバー１に対して90゜であれば、バー２の配
向は「90゜右」と記述されるなどである。 この系を第２図および第３図に示されちノズル
に適用し、記述のようになる。

【表】 第４図には、最も簡単な最も有効でない先行技
術の発射ノズル、すなわち一様な断面の丸いチヨ
ークが図示されている。このチヨークはその脱繊
維作用を入つてくるセルロース材料の圧縮および
次いで材料がチヨークから追い出される時に圧縮
力を放出することによつて得ている。 僅かに有効な設計は、タイヒマン
（Teichmann）（米国特許第2889242号）によつて
開示されたベンチユリタイプのノズルである。そ
の最も簡単な形式では、ノズルは第５図に示され
るように単一のベンチユリからなる。より複雑な
タイプでは、ダブルのベンチユリを用いてよい
（第６図）。ここでもまた、これらのベンチユリノ
ズルは、脱繊維の主な機構として木材チツプの圧
縮に頼つている。ベンチユリノズルは第４図に示
した丸いチヨークノズルと同様に蒸解釜の底部に
適合している。 本発明による発射ノズルの作用は、ノズルに入
つてくる材料に若干の初期圧縮を生ずるほかにノ
ズルのバーはセルロース材料を、それがノズルを
通過する間、連続的な張力に付すので、これらの
先行技術のノズルとは異なる。 次の実施例は、先行技術の設計と比較した場合
の本発明のノズルを用いて得られる改良された脱
繊維を示す。 実施例 １ 本実施例はピヌス・エリオツセイ（Pinus
elliottii）の木材チツプのパルプ化に関する。木
材チツプ880ｇ（オープン乾燥基準）を５ｇ/亜
硫酸ナトリウム溶液含有液４と共に蒸解釜に仕
込む。木材チツプおよび液を直接水蒸気の注入に
よつて200℃に加熱し、蒸解釜を更に窒素ガスで
10.3MPaに加圧する。蒸解釜の内容を発射する前
に10分間200℃の圧力下に維持する。この方法を
４回繰返し、各回蒸煮した木材チツプを異なつた
設計のノズルを通して発射する。 以下の第１表で、蒸煮Ａは第４図に描かれたノ
ズルを通して発射された木材チツプに相当する。
蒸煮Ｂは、木材チツプを第５図に示された単一段
階のベンチユリノズルを通して発射し、蒸煮Ｃは
木材チツプを第６図に示されたダブルベンチユリ
ノズル配列を通して発射したものである。蒸煮Ｄ
は第２図に示された本発明の８バーノズルを通し
て発射した木材チツプに相当する。

【表】 第１表に示された脱繊維値は0.25mmの細長い穴
のスクリーンを通しての蒸解釜から発射されたパ
ルプの重量％に相当する。 第１表に示された結果は明らかに先行技術の丸
いチヨークおよびベンチユリノズルに対しての本
発明のバーノズルを用いた場合に得られる脱繊維
効率の長所を示す。 次の実施例は本発明の種々の実施態様を示す。 実施例 ２ この実施例はピヌス・ラジアタ（Pinus
radiata）の木材チツプで得られた脱繊維へのノ
ズルのバーの数の効果を示す。 木材チツプ850ｇ（オープン乾燥基準）を50ｇ/
亜硫酸ナトリウム溶液４と共に蒸解釜に仕込
み、蒸解釜の内容を直接水蒸気の注入して200℃
に加熱し、蒸解釜を更に窒素で13.8MPaに加圧
し、木材チツプを発射する前に10分間200℃の圧
に保つ。 それぞれ２バー、８バーおよび12バーのノズル
を通して連続的な蒸煮を発射する。すべての場合
ノズルのバーは直径4.8mmであり、オリフイス直
径は18mmである。バーの間隔は２バーノズルでは
85mmであり、８バーおよび12バーノズルでは12.5
mmである。 前に示した表示法を用いて、３つのノズルは次
のようなバー配列である。

【表】 ノズルで得られた脱繊維を以下の第２表に示
す。

【表】 ８バーノズルは18mmの直径のチヨークノズルの
完全な軸方向カバーを与えるのに必要な4.8mmの
直径の最小数を表わす。８バーノズルは２バーノ
ズルよりも更に良い結果が得られ、後者はノズル
の断面積の約25％のカバーを与えるだけである。
８バーに対して12バーノズルの脱繊維で更に改良
が得られ、12バーは発射する前にノズル内の少な
くとも２つのバーを打つリグノーセルロース材料
の存在を確実にする。 実施例 ３ 一定のノズルおよび蒸解釜の配列並びに木材の
種類、蒸煮する化学薬品、蒸煮時間および温度に
よつて定まる蒸煮条件では、発射で得られる脱繊
維の程度は適用した蒸解釜の圧力に全く比例し、
高圧は良い脱繊維を与える。 蒸煮Ｈ（下記第３表）は実施例２で記載した８
バーノズルを通して発射したピヌス・ラジアタの
木材チツプの蒸煮である。蒸煮Ｈの蒸煮法は、蒸
解釜の窒素圧が対応する蒸煮Ｆでは13.8MPaであ
るのに対して10.3MPaである以外は実施例２で前
記したのと同じである。

【表】 かくのごとく、第３表から見られるように、蒸
解釜の圧力を10.3MPaから13.8MPaに上げれば木
材チツプの脱繊維が53.9％から70.1％に改良され
る。 実施例 ４ バーの数のほかに、バーの配列がノズルの効率
を決定する重要な役割をする。８バー、バーの直
径８mm、ノズルの直径18mm、バーの間隔12.5mmの
ノズルを、その中に各バーがそのすぐ上のバーに
関して22.5゜回転し、規則的な螺旋形を形成する
ように組立てる。バーの配列は別として、このノ
ズルは実施例１および２に記載した８バーノズル
と全く一致する。 比較試験で、ピヌス・エリオツテイの木材チツ
プを実施例１に記載した条件に従つて蒸煮し、螺
旋状に配列した８バーノズルを通して発射してパ
ルプＪを製造する。螺旋状に配列した８バーノズ
ルおよびランダムに配列した８バーノズルでこれ
らの条件下で得られる脱繊維を下記第４表に示
す。

【表】 不規則な配置のノズルバーを有することの重要
性が、蒸煮Ｊの螺旋状に配列したバーに比較して
蒸煮Ｄのランダムに配列したバーで脱繊維の改善
が見られることから明らかである。 実施例 ５ この実施例に更にマウンテン・アツシユ・ユー
カリプト（mountain ash eucalypt）の木材チツ
プの蒸煮および脱繊維への本発明方法の適用結果
を示す。 蒸煮はすべて窒素で13.8MPaに加圧し、実施例
２に記載した12バーノズルを通して発射する。他
の点は、操作条件は下記第５(a)表に列挙したおり
である。

【表】 更に精製した、蒸煮Ｋ〜Ｏによつてパルプの性
質を第５(b)表に示す。第５(b)表でパルプ番号は第
５(a)表に示したパルプ番号に対応する。

【表】 実施例 ６ この実施例は、マウンテン・アツシユ・ユーカ
リプトの木材チツプを蒸解釜に入れる前に化学薬
品であらかじめ含浸させ、含浸した木材チツプを
含浸液から分離し次に木材チツプを更に化学薬品
を加えずに蒸解釜に入れた場合に得られた結果に
関する。 ここに実施例として挙げた蒸煮は、すべて示し
た蒸煮温度での３分間の蒸煮である。蒸解釜中へ
の水蒸気注入速度は示した蒸煮温度が５分間の加
熱後に達する温度である。蒸煮温度に達した後、
蒸解釜を更に窒素で13.8MPaに加圧する。蒸煮期
間の終りに、蒸煮した木材チツプを実施例１およ
び２に記載した８バーノズルを通して発射する。

【表】 精製後の蒸煮Ｐ、ＱおよびＲによるパルプの性
質を第６(b)表に示す。第６(b)表のパルプ番号は第
６(a)表の蒸煮番号に相当する。

【表】 実施例 ７ 本発明方法は急速に生長するおよび一年生の植
物の脱繊維に特に有利である。 これらの材料は木材チツプよりも高い柔組織細
胞または髄を有する点で木材チツプとは異る。こ
れらの柔組織細胞は壁が薄く、一般に植物の所望
のセルロース繊維成分よりも長さが短い。常套の
パルプ化で、柔組織細胞は容易につぶれパルプと
共に残り、排水不十分な特徴の最終生成物を与え
る。 急速に生長するまたは一年生の植物を本発明に
よるノズルを通して脱繊維した場合、ノズルのバ
ーは柔組織細胞を小さな断片に分裂させ、一方損
傷されないセルロース繊維を残す働きをする。従
つて、急速に生長するおよび一年生の植物からの
本発明により製造されたパルプは、柔組織細胞の
断片と完全な繊維の混合物である。既知の方法で
このパルプを洗浄し選別すると柔組織細胞の断片
は容易に除去され、本来の植物の構造セルロース
繊維からなる自由に排出するパルプを与える。 第７(a)表に本発明方法によるケナフ（Kenaf）
の外皮部（蒸煮Ｓ）および脱髄されていないサト
ウキビしぼりカス（蒸煮Ｔ）の加工の結果を要約
する。蒸煮は更に窒素で加圧する。

【表】 第７(a)表における収率はパルプを洗浄し150メ
ツシユの篩をかけて腺細胞組織の細胞の断片を除
去した後に得られた収率である。 脱髄しないサトウキビしぼりカスから得られた
洗浄し選別されたパルプの性質を第７(b)表に示
す。

【表】 P.F.I.ミル（3.33N／mm荷重）での1000rev.叩
解後の、ろ水度138C.S.F.および排水時間21.2秒
は新聞印刷用紙を包含する多数のブレンドストツ
クに直ちに適用を見出すことができるパルプであ
ることを示す。 脱髄しないサトウキビしぼりカスをクラフトま
たはソーダパルプ法のような常套の方法でパルプ
にすると、最終パルプ生成物中のつぶれた柔組織
細胞による閉塞作用のために排水時間は一般に数
分間である。これは紙製造への適用には許容され
ず、サトウキビしぼりカスを蒸解釜に供給する前
に柔組織細胞を除去するために通常大きな努力を
費やす必要がある。本発明方法では前もつての柔
組織細胞の除去を必要とせず、高柔組織細胞内容
の材料の処理に重要な長所を表わす。 実施例 ８ ある種の密度の大きい材木、特に堅木の特徴
は、空気乾燥した場合材木の或る部分が再湿潤に
際して実質的に湿気がしみ通らなくなることがあ
る。これらの湿気がしみ通らない部分は長い破片
の物理的形態を有し、続く建築板の製造に非常な
堅さと非常な湿気抵抗を与える。 本発明方法は前もつて空気乾燥した密度の大き
い堅木材チツプに適用した場合、このような破片
と紙製造パルプとの混合物の製造に用いてよい。
蒸解釜からの生成物は、次いで既知の選別手法に
より分離され紙製造に適したパルプ生成物部分と
主として板製造に適した湿気が通らない破片から
なる部分を与える。 本発明の一般的方法は比較的温和なパルプ化処
理を密度の大きい、空気乾燥の木材チツプに適用
することである。この温和なパルプ化処理の間、
木材チツプの影響されやすい部分は軟化され、一
方湿気が通らない部分は比較的に影響されずに残
る。温和にパルプ化された木材チツプを発射する
と、木材チツプの軟化された部分は容易に脱繊維
して紙製造の品質のパルプを与え、一方木材チツ
プの湿気が通らない部分は比較的に損傷されずに
ノズルを通る。 第８表における蒸煮Ｕは本発明方法で処理した
ユーカリプツス・ヘミフロイア（Eucalyptus
hemiphloia）木材チツプである。ユーカリプツ
ス・ヘミフロイアは東部オーストラリア国の南部
森林に固有の密度の大きい堅材種である。 空気乾燥したユーカリプツス・ヘミフロイアの
木材チツプチツプ879ｇ（オープン乾燥基準）を
減圧下に50ｇ/亜硫酸ナトリウム溶液４で含
浸させる。含浸後、残つた木材チツプを残つた遊
離の液と共に蒸解釜に仕込み、水蒸気を注入にて
5.25分162℃に加熱する。次いで蒸解釜を窒素で
更に13.8MPaに加圧する。10分間162℃の温度で
維持した後、木材チツプを８バーノズルを通して
発射する。

【表】 0.25mmの溝スクリーン上で選別すると、生成物
の58.5％がスクリーンを通り、生成物の41.4％が
スクリーンより大きいものとして残る。 スクリーンを通る部分は紙製造に適当なパルプ
部分を表わし、スクリーンより大きいものとして
残る生成物の41.5％は建築板の製造に適した湿気
が通らない木材部分を表わす。 当業者はここに記載した発明が特に記載したも
の以外に容易に変形および修正しうることを認め
るであろう。本発明はその精神および範囲内のす
べてのこのような変形および修正を包含するもの
であることを理解されねばならない。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の発射ノズルを組み込んだセル
ロース材料を分離する系を図式で表わしたもので
あり、第２図は本発明の発射ノズルの断面図であ
り、第３図は第１図に図示したノズルの図式で表
わした平面図であつて、ノズル内のバーの相対配
列を示すものであり、第４図は米国特許第
3707436号に開示されたタイプの丸いチヨークノ
ズルの断面図であり、第５図は米国特許第
2889242号に開示されたタイプの単一ベンチユリ
ノズルの断面図であり、第６図は第５図に示され
たノズルの改良であるダブルベンチユリノズルの
断面図である。 第１図で１はセルロース材料の入口、２はチツ
パー、３は含浸機、４は含浸液の入口、５はパル
プ、６はパルプ化液貯蔵タンク、７，８はバル
ブ、９は蒸解釜、１０はバルブ、１１は高圧ガス
タンク、１２はバルブ、１３は高圧ガス製造、１
４は水蒸気入口、１５はバルブ、１６はノズルブ
ロツク、１７は急速開口バルブ、１８はサイクロ
ン、１９はガス出口、２０は更に処理するパルプ
を表わす。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 植物材料を高圧環境下に置いたうえ急速に低
   圧環境に移行せしめることにより該植物材料から
   セルロース繊維を分離する方法において、高圧環
   境から低圧環境への移行を排出材料に屈曲した通
   路を与えるように複数の障碍を配設した排出ノズ
   ルを介して行うことを特徴とする改良法。 ２ 排出材料に屈曲した通路を与えるようにその
   縦軸に沿つた種々の位置にその通路を横切つて延
   びている複数のバーを有することを特徴とする、
   セルロース材料が高圧パルプ化装置から低圧受器
   へ移行する際に通過する排出ノズル。 ３ バーの断面が実質的に円形、楕円形、長方形
   または三角形であることを特徴とする特許請求の
   範囲第２項記載の排出ノズル。 ４ バーが２〜13mmの直径または最小厚を有する
   ことを特徴とする特許請求の範囲第３項記載の排
   出ノズル。 ５ 連続バー間の間隔が少くともセルロース材料
   の平均長の1/2以上であることを特徴とする特許
   請求の範囲第２項〜第４項の何れかに記載の排出
   ノズル。 ６ 排出ノズルを平面で見た場合、セルロース材
   料のフラグメントがバーに当らずに通り過ぎる可
   能性のある通路が存在しないようにノズル中のバ
   ーの最小数と配列が決められていることを特徴と
   する特許請求の範囲第２項〜第４項の何れかに記
   載の排出ノズル。 ７ バーの軸がノズルの長軸に固定されている角
   度がランダムにされていることを特徴とする特許
   請求の範囲第２項〜第４項の何れかに記載の排出
   ノズル。