JP2873625B2 - 木材パルプ繊維洗浄装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔技術分野〕 本発明は、繊維処理における改良、より詳しくは、製
紙用のセルロースパルプ繊維の洗浄装置における改良に
関する。

〔背景技術〕

製紙用のセルロースパルプ繊維を入手するために木材
を化学的に処理する時、この処理はセルロース繊維を結
合している樹脂や材料がパルプ中に溶出するように種々
のパルプ溶液で木材チップを蒸煮し、蒸解し、それによ
って繊維を遊離させる工程を含む。その結果、使用済の
薬剤や溶液の入った液中に繊維が懸濁したスラリーが得
られる。パルプを更に製紙用に整えるためには、繊維を
液から分離して液を除去し、繊維中の残留薬液を除去す
べく繊維を洗浄しなければならない。

パルプ洗浄の目標は、可溶、不溶の不純物をパルプ繊
維から分離し基本的に不純物のないパルプを得ることに
ある。最適なパルプ洗浄システムは、最少の洗浄液のみ
によって廃液やその他の不純物を除去するものである。
化学的回収及び／又はその他の付随する廃液処理のため
に、洗浄段階で加えられる洗液もまた蒸発やその他の手
段によって処理しなければならない。それ故、洗浄工程
で加えられる洗液の量を最少化し、パルプ溶液の希釈と
その後の処理段階における薬液の再処理の費用を最少化
することが好ましい。

洗浄システムの効率の評価のために、製紙業界では使
用した洗液の量を定義する「希釈因子」なる語を採用し
ている。希釈因子は、システムに加えられた水又はその
他の洗液であって、洗浄されたパルプがシステムから除
去される時にパルプと共にシステム外に取出されなかっ
たものの量として説明することができる。加えられた洗
液の量がパルプのシステムを通過する洗液の量に等しけ
れば、希釈因子は０である。それ故、低い希釈因子は最
も好ましいものである。

以下に従来用いられたセルロース紙料の洗浄方法を説
明する。

希釈、撹拌、抽出（抽出洗浄） この洗浄プロセスでは、過剰液はパルプから排出さ
れ、パルプは水及び／又は次の段階からの比較的弱い液
で希釈される。混合物は平衡を促進するため完全に撹拌
される。混合物はそれから再び所要の程度まで脱水され
る。プロセス効率は撹拌サイクル中に到達する平衡の程
度とその後の希釈段階間の抽出の程度に関係する。抽出
段を高めるために締め固めを行うことができる。抽出洗
浄における固形物や弱い濃度の黒液の除去は、任意の希
釈因子に対するパルプの入口及び出口濃度に依存する。

抽出洗浄システムは通常、満足できる洗浄結果を達成
するために複数の抽出段を必要とし、本来的に高い希釈
因子を有する。現在実施されている化学的回収や環境標
準では、この洗浄技術の必要性は低くなっている。

置換洗浄 この方法では、スラリー空隙中の液は、洗浄水及び／
又は以降の段からの濾液と置換される。パルプを通過し
た洗液の拡散は、混入を避けるよう制御される。プロセ
ス効率は、置換の間に生じ効率を下げる混入及び偏流の
程度と、パルプ繊維と溶液余力と洗浄液間で達せられる
平衡の程度とに関係する。

置換洗浄を行う方法は、回転する穴あきドラム又は走
行するベルトの外表面に紙料のマットを形成し、このマ
ットの頂面に置換溶液をスプレーする。ベルトを通過す
る液は、ベルト下部から除去される。この形式の装置に
おける実質的な不具合は、ワイヤ頂面に泡が発生し、こ
れを除去し運び出す必要のあることである。更に、スプ
レーを行うために保護フードや天蓋を設けねばならない
ことである。

希釈，抽出，置換 この方法は、前出の二方法の作用を結合したもので、
その効率は、各作用に影響を及ぼす変数に依存する。今
日クラフトパルプ工場のほぼ85％はパルプ洗浄にこの方
法を採用している。パルプは次の段からの溶液で希釈さ
れ、平衡を促進するため撹拌される。抽出が行われ、そ
れから細孔中に残留している溶液の置換が行われる。こ
の方法の実施のために、加圧式又は真空式のドラム型洗
浄機が使用されている。前出の方法におけると同じく洗
浄面については、パルプ繊維は抽出及び置換の時に多か
れ少かれ静的状態にある。

この方法におけるある困難性は、パルプ中に混入され
る空気のマイナス効果であり、真空式洗浄機の場合に
は、洗浄温度における限度である。通常、パルプマット
を通して、溶液を排出することで温度を上げる改良が行
われ、それ故により高い温度が洗浄効果を改善すること
になる。しかしながら、ドラム中で−5psiまでの真空で
運転される真空式洗浄機ではより低い平衡温度条件とな
る。それ故、パルプの排出特性を更に改良するために真
空式洗浄機の運転温度を実質的に上げることはできな
い。

真空式洗浄機と同様に運転されるがパルプマット上の
フード内に加圧力を与える加圧式洗浄機は、真空式洗浄
機の温度の限度をある程度克服した。しかしながら、真
空式洗浄機と同じく、紙料表面は空気に曝されており、
紙料圧力によって洗浄プロセスを制御する能力は失われ
る。更に、紙料中に空気を巻込む特性があり、混入した
空気によりしばしば発生する泡は制御が困難である。パ
ルプ中の空気はその後の洗浄段階での効率を下げ、更に
望みの洗浄度に達するために大きな洗浄力を必要とす
る。消泡剤は有用であるが、コストを増し、更なる操作
や処理の問題を生みだす。

抽出や置換を行う既知の洗浄技術は、洗浄される繊維
と分離を行う保持表面との間の比較的静的な関係を維持
してきた。今日典型的には、この方法はワイヤ、ドラム
又は類似のものの上にマットを形成して行う。液が除去
される時、マットはドラム又はワイヤに関して固定され
ている。結果として行われる比較的緩やかな抽出又は置
換は、装置を適正能力に対して大型のものとすることを
要する。それ故、装置及びスペース要件に対する資本経
費は大きい。

WO92/00413特許出願に示されたある装置では、パルプ
のスラリーが円筒形スクリーン上で一方向に移動する連
続式運転機構を採用している。しかしながら、かかる装
置の能力は限定されており、今日の製紙機械の使用要件
は、需要に応じる高能力で連続的に運転することのでき
るパルプ洗浄機を必要としている。

〔発明の開示〕

本発明の特徴は、従来の装置よりも実質的な利点を提
供し、産出能力を実質的に高め設置スペースを増やす必
要のない連続的に運転されるパルプ洗浄機とパルプ洗浄
方法の改良とを提供することである。

本発明の特徴は、従来の方法及び構成の不具合を回避
し、泡の発生のない洗浄作用を実施することのできるセ
ルロース紙料洗浄のための連続的に運転される機構及び
方法を提供することである。

本発明の更なる特徴は、洗浄される紙料の品質を改善
し、紙料中の搬送液を洗浄のために活用し、撹拌により
繊維を連続的な再流動及び再洗浄プロセスに曝し新しい
洗液の追加を最少化し溶液の希釈を最少化する紙料洗浄
装置の改良を提供することである。

本発明のなおも更なる特徴は、溶液及び洗液の搬送構
造の改良及び紙料繊維の除去構造の改良を含む紙料洗浄
機を提供することである。

本発明の別の特徴は、高温の紙料を扱い、かつまた洗
浄作用効率を改良する加圧環境下で運転される紙料洗浄
機を提供することである。

本発明の更に別の特徴は、改良された洗浄作用効率に
高度に一致する高い乱流のもとに紙料を保持する紙料洗
浄機を提供することである。

本発明のなおも更なる特徴は、任意の装置の能力を増
加しそれによって洗浄装置の必要面積を減じ、配管やポ
ンプ装置の経済性を達成し、同じ洗浄度の現今の洗浄技
術に比較して洗浄装置に対する資本投資を減少させる紙
料洗浄装置を提供することである。

本発明は、紙料が洗浄機の紙料入口と紙料出口間の差
圧により固定洗浄フィルタに沿って駆動される方式の、
密閉環境中のパルプ紙料を加圧条件下で洗浄する方法及
び独自の装置を提供する。環状に形成された連続した洗
浄機フィルタが備えられ、紙料は一方のフィルタに沿う
第一軸方向に通され、それから別のフィルタに沿う反対
の軸方向に通るべく逆流させられる。独自の環状殻が、
パルプの流路を形成し、同時に紙料中に高周波低振幅パ
ルスを発生させるべき回転駆動されるフィルタ間に延び
ている。殻はまた同時に、入口から出口に向う紙料中に
軸方向、半径方向及び環状つまり接線方向の速度を生じ
させ、フィルタを通る洗液の流れを向上させる。２ない
し３の環状フィルタと複数の環状回転殻を設けることに
より、満足すべき又はむしろ向上した繊維の脱水効果と
共に実質的な能力の向上が得られる。繊維から排出され
る溶液と置換のため洗浄フィルタ部の間の紙料に新しい
洗液を導入することができる。

本発明のその他の目的、利点及び特徴、並びに構造及
び方法に係わる実施の形態は、明細書、請求の範囲及び
図面による最良の形態の開示をもって本発明の原理の教
示によりより明白になろう。

〔図面の簡単な説明〕

図１は、本発明の原理により構成され運転されるパル
プ洗浄装置の軸線を通る垂直断面図である。

図２は、図１の構造に若干の改修を加え本発明の原理
により運転される洗浄装置の軸線に沿う別の垂直断面図
である。

図３は、回転する殻の詳細に係わる部分拡大図であ
る。

〔発明を実施するための最良の形態〕

図１に示された如く、環状のハウジング10が設けられ
ており、その中に紙料スラリーの流れを受け入れる加圧
された隔室があり、紙料スラリーは入口11からハウジン
グ内に取りこまれる。洗浄された紙料は、紙料出口12を
通ってハウジングから排出される。

図中の矢印線は、紙料繊維が洗浄される時のハウジン
グ内を通る紙料及び濾液の流れを示す。

ハウジング内には、紙料繊維がハウジング内の加圧さ
れた通路を通る時に紙料繊維から抽出された液を連続的
に通過させる第一及び第二のフィルター19及び25が設け
られている。フィルター19及び25は環状の穴あき体で同
軸に配置され、フィルター19はフィルター25の半径方向
の内側に間隔を置いて設けられている。

紙料スラリーが入口11からハウジング内に入ると、軸
方向に流れて開放室17に到り、ここで半径方向の外方に
向い環状通路18を通って反対の軸方向に流れる。環状通
路18において、スラリーは第一フィルター19の開口を通
って流れる。繊維スラリーの液分は、フィルター19の第
一の側つまり外側から第二の側つまり内側に向って流れ
隔室20に入り、ここでこの液は軸方向に流れそれから液
出口13に向って半径方向に流れる。洗浄フィルター19を
通過する溶液は繊維を通さないので、繊維は環状の隔室
18を通って軸方向に流れながらより濃縮される。

環状通路18の半径方向の外方の境界又は壁は、環状フ
ィルター19と同軸でロータ22上に設けられた環状殻21に
より形成される。同ロータと殻は図示されない駆動手段
によって回転駆動される。殻は紙料に回転加速を与える
形状をもった表面とすることができる。

殻の回転は、洗浄表面に沿ってスラリーの低周波乱流
と混合を生じさせる。これを促進するため、複数の突出
部が図３に示された如く殻の半径方向の両表面上に設け
られている。この殻はその半径方向の外表面上に突出部
28を、またその半径方向の内方の表面上に突出部29を形
成している。これらの突出部は所要の種々の形をとるこ
とができるが、殻の軸方向の全長に沿って配置される半
球形のものが有利である。突出部は図３のみに詳細に示
されており、図１及び図２の図示には省略されている。

回転殻はスラリーに軸方向及び円周方向つまり接線方
向の成分を有する速度を与えるべく機能する。スラリー
の軸方向速度は通常スラリーが洗浄機に流入する時の入
口11と洗浄された紙料が洗浄機から流れ出る時の出口12
の間の差圧によって与えられる。殻21の回転は回転方向
つまり接線方向の速度を誘引する。半径方向の速度は、
フィルターを横切る差圧とロータ殻の形状のついた表面
による重畳パルスによって与えられる。

スラリーがフィルタ19と殻21間を軸方向、図１の左方
向に流れるにつれて、スラリーは洗浄室23に達し、ここ
で洗液が洗液系入口16から加えられる。洗液は繊維と混
合し、軸方向流路18を通る通過の間に繊維から引き出さ
れた溶液と置換する。スラリーはそれから流れの方向を
矢印線で示した如く逆転させ、軸方向に延びる環状通路
24に沿って反対の軸方向に流れる。通路24は殻21の外表
面と環状フィルタ25間に形成される。フィルタ25は壁25
aによって分離された二つの円周をなす帯として示さ
れ、液はワイヤーを通って繊維から分離されて隔室26及
び27に入り、管14及び15を通って洗浄機から出る。殻21
は回転駆動されて、紙料に円周方向及び半径方向の速度
を発生させ、軸方向速度は入口11と出口12間の差圧によ
って生じさせられる。

この実施の形態に示され説明される如く、比較的小さ
なスペースで済むハウジング10内で、紙料スラリーは軸
方向の通過を２回行い、フィルタ19及び25の全軸方向長
さにおける通過に２回曝される。洗浄された紙料はそれ
から出口12を通って出ていく。

図２において、入口31と出口32間の差圧により、スラ
リーは環状ハウジング30内の隔室を通って流れる。

スラリーは入口31を通って環状ハウジングに入り、環
状洗浄フィルタ34と第一つまり内側殻38との間に形成さ
れる環状通路33を通って流れる。フィルタ34の内側を通
る軸方向、図２における右方向の移動が終るとスラリー
は隔室39において方向を変え、環状の洗浄フィルタ36と
第二の外側殻37との間に形成される環状通路35を通って
反対の軸方向に流れる。殻37及び38は共通のロータ42上
に設けられ回転駆動される。殻は図３に示された方法で
設けられた突出部を有する。内側殻38はドラム状に形成
されその外表面38aに突出部を有し、環状殻37は図３に
示された如く内側及び外側の両表面に突出部を有する。
突出部はスラリーにパルスを与え、洗浄フィルタを通る
脱水を誘引する助けとなる。また、回転殻は殻の表面を
通過するスラリーに円周方向つまり接線方向の速度、並
びに半径方向の速度を与える助けとなる。

スラリーは隔室39で方向を変え通路35を通って軸方向
に流れる間に、スラリーから濾過された溶液はワイヤー
間の領域49中に流入し、軸方向に流れて出口48を通って
洗浄機から出る。所要により、洗液を隔室39に導入する
ことができる。

通路35を通る流れの後、スラリーの軸方向流れは再び
逆方向となり、通路43を軸方向に流れ、二つの洗浄フィ
ルタ44を通過する。洗浄フィルタ44は環状壁45により支
持され、繊維から洗い出された液はフィルタ44の後部の
隔室から管46及び47を通って出ていく。スラリーは、方
向を変え通路43に流入する前に、洗液を系41から導入す
ることのできる洗浄希釈室40を通って流れる。

図２により示され説明された実施の形態では、繊維は
三つの洗浄表面を通って流れ、最少の装置面積で効果の
ある洗浄機会に曝される。

かくして、図１及び図２の装置のそれぞれにおいて、
環状ハウジングを通る紙料の流れは入口と出口間に生じ
る圧力差によって誘引され、紙料の圧力が濾液に洗浄機
フィルタを通る力を与える。繊維はそれに誘引される軸
方向及び接線方向双方の速度の影響を受けるが、フィル
タ開口は、繊維が半径方向の速度によって影響された時
にのみ通過を許容するので、繊維はフィルタ開口を通過
しない。洗浄機内の紙料は、液の抽出により入口濃度よ
りも高い濃度に達する。洗液の導入は、抽出された液と
いく分かは置換し、繊維の洗浄を続け、かくして可溶、
不溶の不純物を除去する。

連続的な洗浄域で紙料は、希釈、混合、抽出及び移動
を含む洗浄工程に繰返し曝される。プロセス効率は、特
定の洗浄機の運転条件下で達成される混合の程度及び抽
出置換の程度に依存する。高い混合度は、殻を洗浄フィ
ルタに近接させて回転駆動させるロータ運転により洗浄
機中で達成される。これにより、紙料中の溶質濃度の高
い液が溶質濃度の低い液又は水と混合される洗浄機のい
ずれの部分においても均一な溶質濃度が得られる。溶液
は平衡濃度に達した後、フィルタを通って抽出される。
円筒状ハウジングを通るスラリーの流れは、許容される
軸方向の逆流を繰返し、何回かの洗浄に曝される。

殻のロータはスラリー中にパルス乱流を誘引するのみ
ならず、スラリー中の繊維に円周方向の速度を誘引し、
繊維から洗い出される液を排出する機能を有するフィル
タ開口を連続的に通過することを確実にする。示された
実施の形態は、装置内で２回又は３回の軸方向の逆流及
び通過を与え、この装置で高い効率が達成されるもの
の、４回又はそれ以上の通過を与える付加的装置も採用
可能であることが理解されよう。

試みに、一装置内に一洗浄フィルタを使用する装置と
比較してみると、一フィルタ域で毎分1135リッター（30
0ガロン）の流れであったのに対し、本発明の機械では
毎分1700リッター（450ガロン）の流れで運転されたの
で、液体容量で少くとも50％の増加があった。これら実
質的に同じフロアスペースと実質的に同じ入力で達成さ
れる。フィルタ開口を変えることにより各領域で種々の
濾液洗浄度を得る手段を設ける等、改変は容易に実施可
能である。必要な溶液の除去を行う洗浄の量は、圧力、
流量、ロータ回転数、及び種々の段階で導入される洗液
の量を制御することにより容易に調整することができ
る。

装置は基本的に繊維の洗浄及び好ましくない薬剤、イ
ンク、コロイド、溶解物及びそれらの類似物の除去のた
めに使用されるが、その機能はこれらの用途に限定され
ない。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 シルヴェリ、ルイジ アメリカ合衆国、マサチューセッツ 01201、ピッツフィールド、ウィリアム ズ ストリート、265 (56)参考文献 特開 昭57−133292（ＪＰ，Ａ) 特開 昭57−167476（ＪＰ，Ａ) 特公 昭56−12447（ＪＰ，Ｂ２) (58)調査した分野(Int.Cl.⁶，ＤＢ名) D21C 9/02 - 9/06

Claims (7)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】搬送液中のパルプ繊維の加圧スラリー流れ
   を受入れる軸方向に延びる加圧自在に隔室を形成し、ス
   ラリー入口（11;31）とスラリー出口（12;32）とを備え
   た空洞体（10;30）と； 前記空洞体（10;30）内で同軸に配された第一静置環状
   洗浄フィルタ（19;34）を有し、同第一フィルタ（19;3
   4）の一方側から同第一フィルタ（19;34）の反対側への
   パルプ繊維の通過を妨げるが液の通過を許容するフィル
   タ手段（19,25;34,36,44）と； スラリーを前記フィルタ手段（19,25;34,36,44）の一方
   側を通して軸方向に導くよう配された前記空洞体（10;3
   0）内の水路形成手段（18,24;33,35,43）と； 紙料を脱水するべく液が前記フィルタ手段（19,25;34,3
   6,44）を通過するように同フィルタ手段の一方側でスラ
   リー中にパルスと半径方向の流速を発生させるためのパ
   ルス発生部（21;37,38）を有するロータ（21,22;37,38,
   42）と； 前記フィルタ手段（19,25;34,36,44）を通る軸方向速度
   を発生させる手段と； スラリーとの混合及びフィルタ手段（19,25;34,36,44）
   を通って除去される液との置換のために前記空洞体（1
   0;30）に連なる洗液入口（16;41）と；を有する木材パ
   ルプ繊維洗浄装置において、 前記フィルタ手段（19,25;34,36,44）は、前記空洞体
   （10;30）と同軸に配された第二静置環状洗浄フィルタ
   （25,36）を有し、同第二フィルタ（25;36）は、その一
   方側から同第二フィルタ（25;36）の反対側へのパルプ
   繊維の通過を妨げるが液の通過を許容するものであり； 前記第一環状フィルタ（19;34）は前記第二環状洗浄フ
   ィルタ（25;36）から半径方向の内方に間隔をおいて配
   されており； 前記パルス発生部分（21;37,38）は前記第一及び第二洗
   浄フィルタ（19,25;34,36）の各一方側の近くに配され
   ていて、前記第一及び第二フィルタ（19,25;34,36）を
   通って移動するスラリー中にパルスと半径方向の流速を
   発生させ； 前記水路形成手段（18,24;33,35,43）はスラリーを前記
   第一洗浄フィルタ（19;34）を通した後、前記第二洗浄
   フィルタ（25;36）の一方側を通して逆の軸方向に導
   く； ように構成されていることを特徴とする木材パルプ繊維
   洗浄装置。
2. 【請求項２】前記パルス発生手段は、前記空洞体内で前
   記第一及び第二洗浄フィルタの間に間隔を置いて軸方向
   に配された回転自在の殻（21）を含む、請求の範囲１に
   記載された木材パルプ繊維洗浄装置。
3. 【請求項３】前記殻（21）は複数の外方に延びる突出部
   （28,29）を有する実質的に円筒状の表面を含む、請求
   の範囲２に記載された木材パルプ繊維洗浄装置。
4. 【請求項４】前記突出部（28,29）は実質的に半球状に
   形成されている、請求の範囲３に記載された木材パルプ
   繊維洗浄装置。
5. 【請求項５】前記洗液入口（16）は、前記第一及び第二
   フィルタ間に洗液を導入する位置にある、請求の範囲１
   に記載された木材パルプ繊維洗浄装置。
6. 【請求項６】前記ロータ（22）が、前記第一及び第二フ
   ィルタ（19,25）の間に回転可能に配された環状の殻（2
   1）を有している、請求の範囲１に記載された木材パル
   プ繊維洗浄装置。
7. 【請求項７】前記洗浄液が、前記第一及び第二フィルタ
   （19,25）の間に配された洗浄室（23）内に導入され
   る、請求の範囲１に記載された木材パルプ繊維洗浄装
   置。