JP4828528B2 - 製紙機での方法と装置 - Google Patents

Description

本発明は製紙機のためのパルプの調製のための連続工程の工程に添加される薬剤の拡散を減らすための製紙機での方法に関し、そこでは繊維と工程液体を含みかつ１０％以下の濃度を持つ流動可能な紙パルプが製紙機のヘッドボックスに導かれる。

本発明はまた、更なる工程での添加薬剤の拡散を制限するために製紙機のためのパルプ調製での装置に関し、そこではその工程は１０％以下の濃度を持ちかつ繊維材料と工程液体を含む流動可能なパルプのための人口、製紙機のためのヘッドボックスを含む閉鎖循環システム、並びに前記添加薬剤を添加するための手段を含む。

本特許出願において製紙機は連続ウエブとして紙を製造するための機械として定義される。本特許出願で使用されるパルプ調製の表現は、繊維、通常はセルロース物質を含み、かつ多少固定した濃度を持つパルプ体から出発する工程を示し、紙パルプ体は更にヘッドボックスに移転されるように混合下に調製され、そこではパルプ体は１０％以下の繊維材料、通常は少なくとも１％、好適には２から７％、そして通常は３から５％の繊維材料、並びに添加された工程液体、通常は水を含む。典型的には、かかるパルプ調製はいわゆるパルパーを含み、そこでセルロース工程からの繊維材料が分解及び撹拌時に分解され、工程水と混合される。

伝統的な製紙は本質的に繊維材料と工程液体を含むパルプ体が脱水のためにヘッドボックスを介してワイヤ上に導かれる工程を含む。多数の更なる段階及び装置がこの工程に組合されており、それらは濃度が典型的には３から５％である容器を含み、そこではかなり過剰な液体が工程に戻るように上流方向に導かれる。

二酸化チタン（ＴｉＯ_２）、顔料等の非常に高価な成分のような価値あるかつ恐らく工程に敏感な添加薬剤（単数または複数）が工程に添加される装飾紙、着色紙または他の紙グレードのような特別な品質の紙の製造では、これらの薬剤の工程中の保持が低く、従っていわゆる白水が典型的にはかかる薬剤の１％以上まで含むことがありうるような問題が起こる。かかる薬剤を取り戻すために伝統的な工程は例えば回収装置での浮揚による回収を含み、その後で浮揚からの浄化水がパルプ調製に再循環される。

かかる特別な品質の紙の製造では前記添加薬剤は実際の製紙パルプとの十分な混合及び接触時間を得るために、パルプ調製時に既に工程に添加されているのが普通である。実際にはこれは全工程が実際には全体を通して着色されるであろうことを意味する。従って、グレードの変更時に、工程はまず、色の変更でさえシステムの大規模なクリーニングを必要とし、かつ材料の高損失をもたらす一方で、長い準備時間をもたらすバランスを達成しなければならない。顔料着色された白い紙を含むかかる着色紙自体でさえ製造するのが困難であり、特に装飾紙に対しては正しい色の設定は困難である。更にこれらの条件下ではウエブ破断自体が不安定性を導くということがある。

例えば装飾紙は更なるリファイニング工程において含浸されるであろうから、その光学的性質もまた変わるであろう。繊維の屈折率及び含浸剤は略同じであり、従って顔料の濃度、分布及び光学的性質のような因子が製品の品質に対して重要である。この理由のため、通常、実際の製造の開始前に試験ラミネートを作る必要があり、これは約半時間かかり、この時間中パルプは機械中を循環させられる。

かかる工程は本出願人の国際特許出願ＰＣＴ／ＦＩ ９３／００２１４，ＰＣＴ／ＦＩ ９４／００５７８，ＰＣＴ／ＦＩ ９６／０００５２及びＰＣＴ／ＦＩ ０１／００３６５に開示されたような装置により部分的により実施されることができ、前記装置はそれぞれの特別な用途のために好適な白水を選ぶことを可能とするけれども、なお幾つかの問題が残る。しかし、典型的な伝統的工程では各１００キログラムの紙に対し約２０から３０キログラムの添加剤二酸化チタン（ＴｉＯ_２）が繊維回収を通過するであろう（以下の表Ｉも参照）。浮揚技術を用いる伝統的な繊維回収プラントでは化学薬品が顔料の光学的効果を低下する凝集を起こすであろう。従って、二酸化チタンは光学的効果を失い、しかも一部が例えばシステム内の沈殿の形で失われるであろう。更に、繊維回収のための別個の装置、投資及び操業費用及びシステムの汚染及びクリーニングに依存する費用、並びに従来技術によるライン内で回収が必要なより複雑な工程化学薬品に起因する欠点がある。

従って、本発明の目的は今までの顔料の使用に関連しかつ特に紙グレードの変更に関連した欠点を避けることである。

本発明は、工程の初期段階でパルプの濃度を上昇することにより、実際に伝統的な製紙でロング循環、すなわち伝統的な装置による白水がシステムの製紙機上流のワイヤピットからパルプが添加される点まで、例えばパルパーまで流れることができる循環システム、と呼ばれる装置を削除することができる。この循環を中断することにより、上流に向けられた価値ある添加薬剤の流れ、例えば部分的に失われかつ部分的に工程の全体チェーンを汚染するであろう二酸化チタン及び他の顔料の流れ、を防止することができる。

本発明の特徴は添付の独立請求項のそれぞれの特徴部分に開示されており、一方で従属請求項は本発明の好適な実施態様を開示する。従って、本発明による方法はパルプの濃度が前記添加薬剤の導入に先立ちかつ好適には別個の工程段階で、工程液体を除去することにより１０％を越える値に増加されること、この工程液体が工程の上流に運ばれ、一方で好適には添加薬剤を含むことができる補償工程液体が工程の方向の下流に添加されることを特徴とする。

対応的に、本発明による方法は分離手段が工程の方向で見て添加薬剤を導入するための手段に先立って配置されているが、これらの分離手段はパルプの濃度が１０％を越える値に、ある場合には好ましくは５０％までにさえ増加するように流動可能なパルプから工程液体を分離するために配置されている。この装置は更に、工程液体から分離された液体を工程の上流方向に運ぶための手段、並びに分離された工程液体を補償するために前記循環からの工程液体を下流に導入するための手段を含む。この後者の工程液体は、それ自体、多少の添加薬剤（単数または複数）を含むことができる。

以下に本発明が幾つかの好適な実施態様及び添付図面に関してより詳細に説明される。図面において
図１は原理図として本発明の一実施態様による装置を開示し、そして図２は特に好ましい実施態様による製紙機装置を概略的に開示する。

図１によれば製紙機は典型的には、繊維含有材料、すなわち通常は乾燥シートの形でまたは、いわゆる一貫生産プラントでは直接セルロースプラントから繊維含有工程液体の形で供給されるセルロースのための入口を含む。もし来入する材料がシートの形であるなら、工程はいわゆるパルパー２を含むパルプ調製により始まり、パルパーでシートは分解され、例えばタンク３からの工程水と混合され、いわゆるストックまたは製紙パルプを構成する。パルプは種々の工程段階４ａ，４ｂ，４ｃ，４ｄ，４ｅ‐‐（これらはこの明細書では本質的に無関係である）を通過し、最終的にそれは製紙機のヘッドボックス５を介してワイヤ６上に拡散される。ワイヤは機械７を通って走行し、そこで広範な部分まで工程液体は吸引によりいわゆる白水の形で排出され、一方湿り気の残るパルプは徐々にプレス９及び乾燥により紙に形成される。

水の他に白水はまた、ある程度まで紙に保持されるであろう化学薬品を含む。これらの化学薬品は、前記化学薬品がそれ自体必要とされるまたはそれらがいずれの場合でもほんの小さな害しか起こさないような工程段階での希釈目的のためのいわゆるショート循環で使用される工程水に随伴される。他の目的のために使用される白水は種々の工程及びクリーニング段階で浄化され、一方では化学薬品を回収し、他方では工程の他の部分で使用されることができるクリーン水を得る。しかし、かかるクリーニング工程はそれぞれある範囲で不完全であり、更にエネルギー、時間及び装置を必要とする。

特に装飾紙及び他の着色紙のような特別な紙に対しては、製造量は比較的小さい。これは一貫生産紙工場ではかかるグレードの製造を全く非営利的なものとし、この理由のため特別なグレードの紙は通常、繊維材料を本質的に乾燥形態で受ける紙工場で製造され、これが既に工程の始めに工程液体を必要とすることに導く。既知の工程ではこの工程液体は原則として浄化された白水からの前記ロング循環の形で取られる。しかし、実際にはまた、この浄化された工程液体は多少の不純物、すなわち主として工程の幾つかの他の部分に属する物質、を含む。着色紙に対してはこれらの不純物の一部は二酸化チタンのような顔料により構成され、それは良好な混合を得るために通常既にパルパー１で添加され、それによりシステムが実際に全体を通して完全に着色されているであろう。例えば異なる色への変更時に、この事実は例えば着色紙のためシステムの種々の部分での沈殿物として析出するそれ自体高価なこれらの成分の傾向と組合せて実際に次の品質が製造される前に全システムがクリーニングされねばならない状況に導く。

本発明によるシステムは上述の既知の技術とは本質的に異なる。工程液体の追加の分離８，８ａが達成されるように工程の少なくとも一点に分離手段を導入することにより紙パルプの濃度を瞬間的に上昇することによって、価値ある添加薬剤により汚染されたかかる工程液体のシステム内の停滞したロングフローを中断する。下部工程を妨害する薬剤が下方に流れるのを防ぐために初期は分離が採用されただけであるが、価値ある添加薬剤の上流の汚染の防止もまた対応する態様で実現されるというこの考え方は全く新しい。

本発明の背後の原理は表１に与えられており、そこではシステムの種々の部分内の物質収支が、一方では従来技術による典型的な工程（Ｔ）に対し、他方では本発明の一実施態様による工程（Ｕ）に対し、パルプ濃度（％）、容積（“Ｘ”＝パルプ体のキログラム当りの液体のリットル）及び乾燥物（キログラム）により示されており、ここでＡは従来技術による工程の初期段階１‐‐４ａ時のパルプ体の値を示し、Ａ_１は本発明による分離８後のパルプ体の値を示し、Ｂはヘッドボックス５での状態を示し、Ｃは紙がプレス９を離れたときの状態を示し、Ｄは“過剰水”、すなわち再使用されることができる前に浄化されねばならない水を示し、そしてＥはショート循環での状態を示す。

上記表１から紙の１００キログラム当り約２０から３０キログラムのＴｉＯ_２が繊維回収１０を通過することが明らかであり、一方ＴｉＯ_２含有過剰水の容積及び乾燥物のその割合は、パルプ体の濃度が本発明により瞬間的に増加されるとき劇的に減るであろう。

実際には、工程液体の分離を除去することはそれ自身例えばセルロースの製造、漂白及び脱インクから既知のかかる濃縮技術により好都合に実現される。かかる装置は通常、繊維含有パルプ体の濃度を２から１０％、本発明の場合には典型的には約４から６％のオーダーの初期値から５０％まで、恐らくそれ以上の最終値にさえ増加することができる。

好適な実施態様によれば、分離は好ましくは叩解４ｃに先立ち行われるプレスにより実施される。濃縮でのプレスはそのとき好都合にはそれ自身既知の形式のスクリューまたはバンドプレス８ａで行われ、従ってプレス後のスラッシュパルプは１０％を越える、特に２０から５０％、好適には２５から４０％の間隔内の、好ましくは少なくとも３０％の乾燥物含量を得る。

プレス時に分離される工程液体は上流方向に工程中に、好適にはパルパー２に運ばれる（１１）。工程から分離された液体は好適には分散装置１２で製紙機の循環から取出された液体の本質的に対応する量と置き換えられる。好ましくはこれは本出願人の国際特許出願ＰＣＴ／ＦＩ ９９／００１４３号に記載の装置内で行われ、または代替的にスクリュー装置または幾つかの他の形式のミキサーにより行われる。最適な相互混合を得るために分散装置１２は好ましくは工程方向に本質的に分離８，８ａの直後に配置される。

本発明の好適な実施態様によれば非常に高価な顔料及び着色剤のような重要な添加薬剤の主な導入１４は液体の分散装置１２（図２参照）への添加と関連して行われ、それは濃縮化後のできるだけ早い段階での添加薬剤の効果的な相互混合を提供する。図２はまた、添加薬剤がまた工程の後の段階で導入される１４ａ，１４ｂことができることを示す。添加薬剤（単数または複数）の少なくとも一部の導入が好ましくは置換液体の導入１３と同時に行われるので、もし置換液体が添加薬剤（単数または複数）の残留含量が高くてもよい工程のかかる部分から取られてもほとんど問題にならない。

実際には、パルプ体の濃度が増加されている上記で検討した装置はある意味では機能的により早い工程段階に属する工程液体の除去及び戻しがかかる望む添加薬剤物質の導入のための“余地を作り”上流方向に拡散するのを防ぐという状況を導くであろう。それにより後者の添加薬剤物質、従って例えば工程の着色部分は製紙機のショート循環に制限されることができ、一方ロング循環はかかる回路が恐らく要求されるかもしれない範囲で価値ある及び／または汚染している物質が含まれないように保たれる。

図２による特に好ましい実施態様ではシステムは本質的に自己浄化性であるので、実際には異なる画分の白水の良好な供給並びに比較的クリーンな過剰液体のかかる液体がシステムの他の部分で要求される範囲での供給がある。従って、かかる要求のために正しい浄化画分が選ばれることができ、それが更に価値ある添加薬剤物質の損失を削減する。なお残っている少量の過剰水は噴霧水を与えるために微細なフィルターで処理されることができ、そこではフィルターケーキは分散装置に戻される。

従って、図２はシステムから取り出される水の量が物質の濃度ができるだけ低い点でわきへ向けられる特に好ましい装置を開示する。この実施態様によれば、この濃度はワイヤの下の繊維ウエブが既に形成されたかかる点に吸引ボックス１５を配置することにより減少されることができ、従って繊維ウエブはフィルターとして機能する。この吸引ボックス１５は軽い減圧により作動され、それにより入念なろ過と非常にクリーンな白水が達成される。このろ過は物質の量を減らし、従ってこの白水は通常、如何なる追加の回収のための必要もなしに溢流１７に導かれる１６ことができる。

本発明による装置により、価値ある添加薬剤の略１００％の保持が達成されることができ、一方同時に、例えば別個の回収装置の必要性が排除され、試験ラミネート工程時の無負荷操業が減らされ、かつ色の変更後の準備時間が短縮化される。

本発明の幾つかの好適な実施態様が上に開示されたが、専門家にとっては本発明がまた添付特許請求の範囲の範囲内で多くの他の方法で実現されることができることは明瞭である。

原理図として本発明の一実施態様による装置を開示する。 特に好ましい実施態様による製紙機装置を概略的に開示する。

Claims (23)

1. 製紙機のためのパルプ調製の連続工程中に導入される添加薬剤（単数または複数）の拡散を減らすための方法であって、繊維と工程液体を含みかつ１０％以下の濃度を持つ流動可能な紙パルプが製紙機のヘッドボックス（５）に向けて運ばれる方法において、前記添加薬剤の導入（１４）に先立ち、パルプの濃度が、工程液体を除去（８，８ａ）し、この液体を上流に運ぶ（１１）ことにより１０％を越える値に増加され、一方補償工程液体が下流に添加（１３）されることを特徴とする方法。
2. パルプの濃度が、パルプが２０から５０％の乾燥物含量に相当するように、パルプから工程液体を分離することにより増加され、その工程液体が上流の工程中に運び戻される（１１）ことを特徴とする請求項１に記載の方法。
3. パルプの濃度が、パルプが２５から４０％の乾燥物含量に相当するように、パルプから工程液体を分離することにより増加され、その工程液体が上流の工程中に運び戻される（１１）ことを特徴とする請求項１に記載の方法。
4. パルプの濃度が、パルプが少なくとも３０％の乾燥物含量に相当するように、パルプから工程液体を分離することにより増加され、その工程液体が上流の工程中に運び戻される（１１）ことを特徴とする請求項１に記載の方法。
5. パルプの濃度が、パルプから工程液体を、プレス（８，８ａ）により分離することにより増加されることを特徴とする請求項２から４の一つに記載の方法。
6. パルプをヘッドボックス（５）に向けて前方に運ぶのに先立ち、補償液体が製紙機のショート循環からの添加薬剤（単数または複数）含有工程液体の形で添加（１３）されることを特徴とする請求項１から５の一つに記載の方法。
7. 添加薬剤（単数または複数）が、増加した濃度を持つパルプの分散（１２）と関連して導入される（１３）ことを特徴とする請求項１から６の一つに記載の方法。
8. 添加薬剤（単数または複数）並びに前記補償工程液体が、増加した濃度を持つパルプの分散（１２）と関連して導入される（１３）ことを特徴とする請求項１から６の一つに記載の方法。
9. 添加薬剤（単数または複数）が顔料または他の着色剤を含むことを特徴とする請求項１から８の一つに記載の方法。
10. 添加薬剤（単数または複数）の更なる工程の上流での拡散を制限するための製紙機のためのパルプ調製における装置であって、その工程が１０％以下の濃度を持ちかつ繊維材料並びに工程液体を含む流動可能体のための入口（１，２）、製紙機のためのワイヤのためのヘッドボックス（５）を含む閉鎖循環システム並びに前記添加薬剤（単数または複数）を導入するための手段（１４）を含むものにおいて、分離手段（８，８ａ）が添加薬剤（単数または複数）を導入するための手段より前で、しかし前記入口（１，２）の後の工程の方向に配置され、この分離手段（８，８ａ）が流動可能体の濃度が１０％を越えて増加するように工程液体を流動可能体から分離するために配置されており、この流動可能体から分離された工程液体を工程中の上流に運ぶための手段（１１）、並びに前記閉鎖システムからの工程液体を下流に導入して分離された工程液体を補償するための手段（１３）が配置されていることを特徴とする装置。
11. 前記分離手段（８，８ａ）が繊維含有体の濃度を、２から１０％の初期値から、２０から５０％の最終値に増加することができることを特徴とする請求項１０に記載の装置。
12. 前記分離手段（８，８ａ）が繊維含有体の濃度を、２から１０％の初期値から、２５から４０％の最終値に増加することができることを特徴とする請求項１０に記載の装置。
13. 前記分離手段（８，８ａ）が繊維含有体の濃度を、２から１０％の初期値から、少なくとも３０％の最終値に増加することができることを特徴とする請求項１０に記載の装置。
14. 前記分離手段（８，８ａ）が繊維含有体の濃度を、４から６％の初期値から、２０から５０％の最終値に増加することができることを特徴とする請求項１０に記載の装置。
15. 前記分離手段（８，８ａ）が繊維含有体の濃度を、４から６％の初期値から、２５から４０％の最終値に増加することができることを特徴とする請求項１０に記載の装置。
16. 前記分離手段（８，８ａ）が繊維含有体の濃度を、４から６％の初期値から、少なくとも３０％の最終値に増加することができることを特徴とする請求項１０に記載の装置。
17. 前記分離手段（８，８ａ）が繊維含有体の濃度をプレスにより、前記初期値から前記最終値に増加することができることを特徴とする請求項１１から１６の一つに記載の装置。
18. 手段（１３）が添加薬剤（単数または複数）のための前記入口（１４）と関連してまたはその後で製紙機のショート循環システムからの補償液体を添加するために配置されていることを特徴とする請求項１０から１７のいずれか一つに記載の装置。
19. 分散手段（１２）が、過剰液体が分離された流動可能体を再分散するために配置されることを特徴とする請求項１０から１８の一つに記載の装置。
20. 分散手段（１２）が、前記補償工程液体の添加（１３）下に、過剰液体が分離された流動可能体を再分散するために配置されることを特徴とする請求項１９に記載の装置。
21. 前記添加薬剤（単数または複数）を導入するための手段（１４）が、前記分散手段（１２）と関連して配置されることを特徴とする請求項１９または２０に記載の装置。
22. 前記分散手段（１２）が前記分離手段（８，８ａ）の直後の工程の方向に配置されることを特徴とする請求項２１に記載の装置。
23. わずかな減圧を持つ別個の吸引ボックス（１５）が、繊維ウエブが既に形成されたワイヤ（６）のかかる部分に配置されていること、及びかかる別個の吸引ボックス（１５）からの水を別個の溢流（１７）に向けてシステムの高位置に運ぶための手段（１６）が配置されていることを特徴とする請求項１０から２２の一つに記載の装置。

Images