JP3535518B2 - 再生繊維のような充填材含有材料を処理する方法と装置 - Google Patents
再生繊維のような充填材含有材料を処理する方法と装置Info
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Description
【発明の詳細な説明】
本発明は再生繊維を処理する方法と装置に関し、およ
び（または）製紙工場でのリジェクト（廃棄材）として
渦流形清浄装置（vortex cleaning）から出てくる断片
を処理する方法と装置とに関する。周知のように、再生
繊維の発生源は、原料として再循環しうる製紙機からの
所謂損紙と、実際の消費者が使った後の廃物の紙やボー
ル紙との両方を含む。本発明は特に、再生繊維材料内の
充填材を出来る限り回収し、出来るだけ効率的かつ経済
的に製造工程に戻し得るように、再生繊維材料を処理す
ることに関する。 充填材含有等級（グレード）の紙および、特に被覆処
理紙等級の紙を製造する製紙機械の短い循環（short ci
rculation）においては、現在、多量の鉱物や顔料の断
片が渦流形清浄装置から工場廃棄材として排出される
が、その中味は紙の原料として使用し得るものの、その
粒径は粗すぎる。 SC等級紙およびその他の充填材含有等級紙を製造する
製紙機の短い循環においては、渦流形清浄装置から工場
廃棄材として出てくる鉱物の断片はパルプドージング
（pulp dosing）において添加される鉱物断片の中の粗
大な断片であり、その粒径は一般的に10μｍ以上であ
る。 被覆処理紙等級紙を製造する製紙機の短い循環におい
ては、工場廃棄材として生産過程から出てくる鉱物の断
片は主として、被覆処理された紙の廃棄物の非拡散性の
被覆処理層を含む。被覆処理用顔料は十分微細な粒子ま
で拡散装置において拡散していない。拡散されておら
ず、一般に10μｍ以上の粒径である被覆処理用顔料の断
片は短い循環における渦流形清浄装置で廃棄される。 同じことが、再生紙として、被覆処理された新聞紙等
の厚く被覆処理された材料が原料として用いられる、再
生パルプ用装置についてもいえる。再生パルプのほぐし
装置（defiberizing system）においては、被覆処理さ
れた紙の被覆処理用顔料はある程度シート状の断片とし
て紙の実際の繊維層から解放されるが、前記断片は生産
過程で部分的に拡散されている。しかしながら、拡散は
完璧ではなく、そのため、未拡散のままのこれら被覆処
理された顔料は生産過程の分級段階で渦流形清浄装置の
廃棄材として排出される。しかしながら、大部分の粒体
は製紙過程で使用可能な原料含有充填材料であり、製紙
の後段階での繊維の懸濁物に添加し得る。これらの粒体
の粒径は、それらの粒体が拡散されておらず、したがっ
て充填材として使用する品質とされていないとすれば、
製紙工程においては問題を引き起こすような粒径であ
る。 本発明による装置においては、工場廃棄材として渦流
形清浄装置から出てくる（充填材／鉱物）の損失は鉱物
の断片を拡散し、それらを製造工程に戻す渦流形清浄装
置において鉱物含有量が濃縮された断片を処理すること
により低減する。 本発明による方法と装置とを用いることにより得られ
る利点は例えば以下の通りである。 − 充填材／鉱物、水、化学薬品、熱および繊維の損失
は可能な限り低くされる。再生可能な形態に変換できな
い無用な断片のみが極めて濃縮された形態で排出され
る。 − 鉱物の粒体の拡散は懸濁物の内部剪断力に基づいて
いる。すなわち、機械的な摩耗は最小である。 − 装置の投資コストが極めて低い。技術的には償却期
間の短い商業的装置により実現される。 − 本装置の構築は容易で、すなわち、鉱物断片と木断
片とを分離する分級装置と最終の清浄段階の後極めて濃
縮した形態で廃棄材を排出する新型式の清浄装置とを追
加し、かつその後鉱物の断片を拡散する処理段階を追加
することにより既存の装置に取り付けることができる。 − 処理は例えば、各製紙機の短い循環で個別に行われ
るため、例えば製紙機間の水循環が混合されることはな
い。 − 本システムは製紙機あるいは分級装置の短い循環の
連続して作動する部分である。すなわち工程条件は一定
であり、作動は故障がない。 − 工程はそれ自体を自動調整する。例えば、粗い断片
が増加すると、本装置は拡散している断片のみを製造工
程に戻し、残りは本装置から排出される。 本発明による方法と装置の特徴は本明細書に含む請求
の範囲において明らかとなる。 本発明による方法と装置とは、添付図面を参照して例
として以下詳細に説明する。 第1a図と第1b図とは従来技術による２充填材処理装置
の概略図、 第２図は本発明の好適実施例による充填材処理装置の
概略図、 第３図は本発明の第２の実施例による充填材処理装置
の概略図、 第４図は本発明の第３の実施例による充填材処理装置
の概略図、 第５図は本発明の第４の実施例による充填材処理装置
の概略図、 第６図は本発明の第５の実施例による充填材処理装置
の概略図、 第７図は本発明の第６の実施例による充填材処理装置
の概略図、 第８図は本発明の第７の実施例による充填材処理装置
の概略図、 第９図は第８図に示す装置の一形式の概略図、 第10a図から第10c図までは第８図に示す装置の湾曲ス
クリーンに送られた材料と、湾曲スクリーンから得られ
た双方の断片との100倍に拡大した写真である。 （充填材／鉱物）の損失を低減する従来技術による装
置の一例は第1a図に示す装置である。該装置において
は、鉱物の損失は製造工程から出てくる流れからの全て
の微細な材料、すなわち有用な粒径の固体材料を分粒し
て製造工程に戻すことにより低減される。前記装置は、
製造工程から出てくる流れが弯曲スクリーン10、所謂ハ
イドラスクリーン（Hydra−screen）に送られるように
作動する。前記ハイドラスクリーンは前記流れを２群の
断片に分流する。より粗い方の断片は中間タンク12まで
導かれ、より微細な方の断片は濾過液タンク14まで導か
れる。より微細な断片はポンプ16により、湾曲スクリー
ン18、すなわち第２段階の所謂ミクラスクリーン（Micr
a−screen）に汲み上げられ、その中のより粗い断片は
中間タンク12に導かれ、より微細な断片、すなわち事実
上清澄な液体とその微細な充填材とは、例えば製造工程
において必要とされる稀釈のために再利用される。湾曲
スクリーン10,18の廃棄材として中間タンク12から排出
された部分はポンプ20によって、例えばフィルタープレ
ス（filter press）22まで汲み上げられ、粗い断片をよ
り有用な濃度まで濃縮する。第1a図に示すように、湾曲
スクリーン10の他に、微小穿孔された／スロット付きの
圧力スクリーンすなわち砂の分離に一般的に用いられる
所謂捕捉クリーナ（trap cleaner）のような渦流形清浄
装置（第1b図）を分粒装置として使用し得る。 第1b図においては、処理すべき材料は渦流形清浄装置
32の第３あるいは第４段階からの廃棄材として得られ、
渦流形清浄装置32によって廃棄される微細な断片は使用
のために戻される。渦流形清浄装置から廃棄される材料
はポンプ34によって、好ましくは所謂ミクラスクリーン
である湾曲スクリーン36まで導かれ、前記湾曲スクリー
ン36によって受容された液体、所謂濾過液はワイヤピッ
ト（wire pit）あるいは、例えば二次分離装置での稀釈
のために導かれる。湾曲スクリーン36による廃棄材、す
なわち、より濃縮された断片は再びポンプ38の吸引側ま
で導かれ、そこから再び清浄装置39、好ましくは所謂除
去クリーナ（Eliminator−cleaner）までさらに汲み上
げられる。除去クリーナは、例えば米国特許第5,139,65
2号に開示されている。前記清浄装置39からのアクセプ
ト（受容材）は渦流形清浄装置の第３または第４の段階
32の送りポンプ30の吸引側に導かれ、汲み上げられて再
循環される。 しかしながら、前記方法全ての特徴は処理すべき固体
の粒径／分布を変えたり／低減することはなく、微細
な、従って使用可能な断片と粗い断片とを分離し、微細
な部分を使用のために戻すだけである。 鉱物断片の拡散工程の特徴は、機械的に生成される、
流れ／懸濁液の内部剪断力に基づいている。剪断力が懸
濁液で拡散作用を有するためには、すなわち剪断力を十
分効果的にならしめるためには、懸濁液の濃度が高くな
ければならない。基本的に、処理の行われる濃度が高け
れば高いほど、より効率的であり、すなわち、懸濁液に
導かれる剪断力が大きくなればなるほど、拡散はより効
率的に行なわれるようになる。 鉱物断片の濃度は米国特許第5,139,652号に開示され
た新型式の渦流形清浄装置構造によって十分増大する。
前記清浄装置は分級が極めて効率的であるが、10μｍ以
上の粒径の粗い鉱物断片は、40％以上もの固体含有量で
ある極めて濃縮された流れとして廃棄される。 処理すべき断片の濃度は、例えば濾過あるいは沈澱に
よっても増加しうるが、これらのその他の方法の全ての
特徴は、追加の装置および（または）大きい容積を必要
とし、連続した故障の無い工程として実行するにはかな
り複雑である。新型式の渦流形清浄装置における鉱物断
片の濃縮は何ら追加の装置を必要とすることなく渦流形
清浄装置の通常の作動と共に行われる。 濃縮、すなわち固体濃度の増加の後、鉱物断片は、懸
濁液において大きい内部剪断力を発生させる機械的混合
要素すなわち研磨装置によって処理される。剪断力のた
めに、鉱物粒体は相互にこすれ合い、製紙において充填
材として使用し得る粒径まで粉砕される。 第２図と第３図とは、鉱物粒体の拡散段階に後続する
段階から相互に離れた２つの別方法を開示している。双
方の実施例において、処理するべき材料は渦流形清浄設
備32の最後の段階による粗い廃棄材として得られる。廃
棄された粗い断片はポンプ44を介して所謂除去クリーナ
が好ましい清浄装置46まで導かれ、すなわち廃棄材の第
１の分粒段階まで導かれ、そこで分離された微細な材料
はポンプ30の送入側へ戻され、渦流形清浄装置32におい
て再び分粒され、粗い断片は除去クリーナ46による廃棄
材特有の高い粘度で混合／拡散装置48まで導かれ、そこ
では、ロータ、プロペラ等が混合し、材料が拡散される
ため粒体間の運動速度差、すなわち剪断力を発生させ
る。 第２図に示す実施例においては、混合／拡散装置48で
行われる拡散段階に続き、混合物が稀釈され、ポンプ50
により所謂除去クリーナが好ましい清浄装置52まで、処
理工程の最後の分粒段階まで汲み上げられ、拡散された
鉱物断片は渦流形清浄装置52により分粒され、そこから
使用可能な断片が受容されて、渦流形清浄設備32で再使
用するためにポンプ30の送入側へ戻され、粗い断片は再
処理すべく廃棄されるか、あるいは全面的に廃棄され
る。 第３図に示す装置においては、拡散および稀釈の後
の、使用可能な断片と粗い断片との分離は、所謂ミクラ
スクリーンとして示されているスクリーン型の装置54に
よって実行され、前記装置においてはスクリーン面の開
口は、通過した断片の粒径が該断片がポンプ30の送入側
に戻され、かつスクリーン面上の粗い断片が製造工程か
ら排出されるか、あるいは別の処理まで導かれるように
選択される。 拡散された鉱物断片に対する再循環および拡散工程は
また、２段以上の段階において実行しうることは勿論で
ある。第１の拡散段階において拡散されたなかった粗い
断片は再び処理できることは勿論であり、そのため、製
造工程から出てくる鉱物の損失は低減し得る。第４図か
ら第７図までを参照されたい。 第４図は第２図および第３図に示す実施例の別の態様
であり、より正確には後段階に対するものである。すな
わち、清浄装置46′からの廃棄材が高濃度で混合／拡散
装置48′に排出され、そこでは拡散段階の後、材料が希
釈され、ポンプ44′により次の成城装置46″まで送られ
る。清浄装置46″からの廃棄材の第２の混合／拡散装置
48″まで導かれ、拡散および稀釈段階の後ポンプ50によ
って第３の清浄装置46まで送られ、そこから、受容材
並びに清浄装置46″からの受容材は再使用のために送ら
れるか、あるいは先行の清浄／分粒段階の中の１個（例
として示す清浄装置46′の送入側）へ送られる。 第５図は、清浄装置56′の廃棄材が本装置から完全に
排出されるのみならず、その一部が再び拡散されるよう
に混合／拡散タンク58に戻され、これによって基本的に
材料損失を全体として防止し得るように２個の清浄装置
56と56′とを接続したものを示す。 第６図は、清浄装置66に後続して数個の混合／拡散装
置68,68′および68″が設けられている実施例を示す。
前述の三段階の拡散の後初めて材料がポンプ50によって
清浄装置66′まで導かれ、該清浄装置による受容材が再
使用されるか、あるいはポンプ44より先に先行の清浄装
置66の送入側に戻される。廃棄材は完全に排出される
か、あるいはどこかで、さらに分離されて処理される。
しかしながら、清浄装置66′の廃棄材はまた、さらに精
砕のため先行の精砕段階の１つに戻すことも完全に可能
である。さらに、２個のみの精砕段階を設けるか、ある
いは全く必要に応じて３個以上の精砕段階を設けること
も可能である。 また、精砕処理自体を一段階あるいは多段階で実行す
ることができ、少なくとも理論的には、粗い断片が、砂
等の不純物が精砕されるような長時間再循環させて製造
工程に戻すような方法も可能で、それによって本装置を
完全に閉じたものとし得る。 第７図はさらに別の実施例を示し、清浄装置76の廃棄
材は混合／拡散装置78まで導かれる。前記装置78は数個
の積重型混合領域を有する。装置78においてポンプ50に
よって拡散される材料は清浄装置79における最終の分粒
段階まで送られる。この目的は一段階式混合タンクにお
けるよりもより効率的に材料を拡散することである。 第８図は第２図および第３図の実施例の別の実施態様
を示す。第８図において、灰分含有量が60〜80％になり
うる、最終の渦流形清浄段階32の粗い廃棄材はポンプ80
に導かれ、固体含有量が出来るだけ少ないことが好まし
い再循環水、例えば０（ゼロ）繊維回収からのきれいな
濾過液Ｓで稀釈され、湾曲スクリーン82、すなわち所謂
ミクラスクリーンの送入側まで導かれる。例えばスロッ
ト幅が100μｍであるスクリーンが湾曲スクリーン82の
スクリーン面として使用される。入ってきた流れは湾曲
スクリーン82によってより濃縮した断片と濾過液とに分
割される。全ての粗い繊維、破片、不純物断片はより濃
縮した断片と共に排出される。濾過物は前記の100μｍ
のスロットを通過した充填材粒体と、殆んどの水とを受
け取る出来るだけ少量の固体を含有した再循環水Ｓで稀
釈することが好ましい湾曲スクリーン82の濾過液はポン
プ84により渦流形清浄装置86の送入側まで導かれる。殆
んどの水と、粒径が10μｍ以下の微細な充填材断片とを
有する渦流形清浄装置86の受容材が、例えば最後の渦流
形清浄段階のポンプ88への送入側あるいは廃棄材濃縮装
置（点線Ｂ）まで戻される。渦流形清浄段階86の廃棄材
は、約40〜50％の高い固体含有量で、粒径が10μｍ以上
の充填材の断片よりなる。前記廃棄材は、例えば拡散装
置90へ自由落下により導かれ、拡散装置90においては廃
棄材中の固形粒体は大きな剪断力を受ける。充填材の粒
体は分割され、拡散装置90から出てくる流れは主とし
て、使用可能で10μｍ以下の均一な粒径の充填材断片で
ある。 拡散装置90において拡散した充填材の断片はポンプ84
によって、前述の態様で作動している渦流形清浄段階86
の送入側に戻される。このように精砕されていない充填
材の断片は、該充填材の粒体が使用可能な粒径に拡散さ
れるまで拡散装置90と渦流形清浄装置86において循環さ
れる。 第９図は第８図の実施例に対応した別の実施態様を示
す。第８図に対する唯一の顕著な相違は、湾曲スクリー
ンの代りに圧力スクリーン92が使用されていることであ
り、圧力スクリーンは湾曲スクリーンと同様に、渦流形
清浄段階32から来る廃棄材を製造工程から排出される粗
い断片と、さらに処理すべき充填材の粒体を含有する断
片とに分割し、その処理については第８図に関して既に
示してある。しかしながら、圧力スクリーンから得られ
た微細な断片は渦流形清浄装置86に直接送ることができ
るため、第８図に示すポンプ84の使用は省略しうること
が注目される。第８図と比較して第９図の別の相違は、
拡散装置90において精砕された材料が圧力スクリーン92
の送入側に戻され、第８図の場合のように渦流形清浄装
置に直接戻されないことである。 第８図および第９図に示す実施例においても、例えば
第４図に示すように、さらに多くの分級段階と拡散段階
とを後続して接続しうることは勿論である。さらに、拡
散装置90からの拡散された材料を、例えば新しい分級段
階94（その工程の全体部分は代替的性質のため点線で示
す）に導くことも可能で、そこから使用可能な微細な材
料は使用のため戻され、粗い断片は廃棄され、本装置か
ら排出される。 第10a図から第10c図までは、製造工程における湾曲ス
クリーンでの送入材料（第10a図）、濾過液（第10b図）
および廃棄材（第10c図）とを示す。図において、第10a
図に示す送入材料からの繊維状断片および大きい粒径の
充填材粒体が全て第10c図に示すように廃棄される態様
および第10b図に示す濾過液が充填材の断片のみを含有
する態様が明らかである。 それぞれ、ある程度は相違している前述の全ての実施
例から判るように、その中に含まれる充填材が出来るだ
け回収され、再使用されるように再生繊維状材料を処理
するための以前は未知であった方法と装置とが開発され
た。まず、図面に示し、かつ明細書に示した装置は全
て、図面に示すか、あるいは明細書あるいは請求の範囲
に記載の要領で、特定の目的に適した流路により相互に
接続されていることが注目される。さらに、前述の実施
例は本発明の多くの異なる変形例を示すのみであって、
本発明の概念を限定するものでは決してなく、単に例示
であることを注目すべきである。このように、前述の実
施例における混合／拡散装置は少なくとも１個の混合／
拡散ロータを有するタンクとして説明されていることは
明らかであるが、それ自体公知の粉砕機あるいはミル形
式の粉砕機を用いてもよい。また、諸実施例に関して説
明した細部は特筆しなくても他の実施例においても用い
ることができる。このように、請求の範囲のみが本発明
を規定する。
び（または）製紙工場でのリジェクト（廃棄材）として
渦流形清浄装置（vortex cleaning）から出てくる断片
を処理する方法と装置とに関する。周知のように、再生
繊維の発生源は、原料として再循環しうる製紙機からの
所謂損紙と、実際の消費者が使った後の廃物の紙やボー
ル紙との両方を含む。本発明は特に、再生繊維材料内の
充填材を出来る限り回収し、出来るだけ効率的かつ経済
的に製造工程に戻し得るように、再生繊維材料を処理す
ることに関する。 充填材含有等級（グレード）の紙および、特に被覆処
理紙等級の紙を製造する製紙機械の短い循環（short ci
rculation）においては、現在、多量の鉱物や顔料の断
片が渦流形清浄装置から工場廃棄材として排出される
が、その中味は紙の原料として使用し得るものの、その
粒径は粗すぎる。 SC等級紙およびその他の充填材含有等級紙を製造する
製紙機の短い循環においては、渦流形清浄装置から工場
廃棄材として出てくる鉱物の断片はパルプドージング
（pulp dosing）において添加される鉱物断片の中の粗
大な断片であり、その粒径は一般的に10μｍ以上であ
る。 被覆処理紙等級紙を製造する製紙機の短い循環におい
ては、工場廃棄材として生産過程から出てくる鉱物の断
片は主として、被覆処理された紙の廃棄物の非拡散性の
被覆処理層を含む。被覆処理用顔料は十分微細な粒子ま
で拡散装置において拡散していない。拡散されておら
ず、一般に10μｍ以上の粒径である被覆処理用顔料の断
片は短い循環における渦流形清浄装置で廃棄される。 同じことが、再生紙として、被覆処理された新聞紙等
の厚く被覆処理された材料が原料として用いられる、再
生パルプ用装置についてもいえる。再生パルプのほぐし
装置（defiberizing system）においては、被覆処理さ
れた紙の被覆処理用顔料はある程度シート状の断片とし
て紙の実際の繊維層から解放されるが、前記断片は生産
過程で部分的に拡散されている。しかしながら、拡散は
完璧ではなく、そのため、未拡散のままのこれら被覆処
理された顔料は生産過程の分級段階で渦流形清浄装置の
廃棄材として排出される。しかしながら、大部分の粒体
は製紙過程で使用可能な原料含有充填材料であり、製紙
の後段階での繊維の懸濁物に添加し得る。これらの粒体
の粒径は、それらの粒体が拡散されておらず、したがっ
て充填材として使用する品質とされていないとすれば、
製紙工程においては問題を引き起こすような粒径であ
る。 本発明による装置においては、工場廃棄材として渦流
形清浄装置から出てくる（充填材／鉱物）の損失は鉱物
の断片を拡散し、それらを製造工程に戻す渦流形清浄装
置において鉱物含有量が濃縮された断片を処理すること
により低減する。 本発明による方法と装置とを用いることにより得られ
る利点は例えば以下の通りである。 − 充填材／鉱物、水、化学薬品、熱および繊維の損失
は可能な限り低くされる。再生可能な形態に変換できな
い無用な断片のみが極めて濃縮された形態で排出され
る。 − 鉱物の粒体の拡散は懸濁物の内部剪断力に基づいて
いる。すなわち、機械的な摩耗は最小である。 − 装置の投資コストが極めて低い。技術的には償却期
間の短い商業的装置により実現される。 − 本装置の構築は容易で、すなわち、鉱物断片と木断
片とを分離する分級装置と最終の清浄段階の後極めて濃
縮した形態で廃棄材を排出する新型式の清浄装置とを追
加し、かつその後鉱物の断片を拡散する処理段階を追加
することにより既存の装置に取り付けることができる。 − 処理は例えば、各製紙機の短い循環で個別に行われ
るため、例えば製紙機間の水循環が混合されることはな
い。 − 本システムは製紙機あるいは分級装置の短い循環の
連続して作動する部分である。すなわち工程条件は一定
であり、作動は故障がない。 − 工程はそれ自体を自動調整する。例えば、粗い断片
が増加すると、本装置は拡散している断片のみを製造工
程に戻し、残りは本装置から排出される。 本発明による方法と装置の特徴は本明細書に含む請求
の範囲において明らかとなる。 本発明による方法と装置とは、添付図面を参照して例
として以下詳細に説明する。 第1a図と第1b図とは従来技術による２充填材処理装置
の概略図、 第２図は本発明の好適実施例による充填材処理装置の
概略図、 第３図は本発明の第２の実施例による充填材処理装置
の概略図、 第４図は本発明の第３の実施例による充填材処理装置
の概略図、 第５図は本発明の第４の実施例による充填材処理装置
の概略図、 第６図は本発明の第５の実施例による充填材処理装置
の概略図、 第７図は本発明の第６の実施例による充填材処理装置
の概略図、 第８図は本発明の第７の実施例による充填材処理装置
の概略図、 第９図は第８図に示す装置の一形式の概略図、 第10a図から第10c図までは第８図に示す装置の湾曲ス
クリーンに送られた材料と、湾曲スクリーンから得られ
た双方の断片との100倍に拡大した写真である。 （充填材／鉱物）の損失を低減する従来技術による装
置の一例は第1a図に示す装置である。該装置において
は、鉱物の損失は製造工程から出てくる流れからの全て
の微細な材料、すなわち有用な粒径の固体材料を分粒し
て製造工程に戻すことにより低減される。前記装置は、
製造工程から出てくる流れが弯曲スクリーン10、所謂ハ
イドラスクリーン（Hydra−screen）に送られるように
作動する。前記ハイドラスクリーンは前記流れを２群の
断片に分流する。より粗い方の断片は中間タンク12まで
導かれ、より微細な方の断片は濾過液タンク14まで導か
れる。より微細な断片はポンプ16により、湾曲スクリー
ン18、すなわち第２段階の所謂ミクラスクリーン（Micr
a−screen）に汲み上げられ、その中のより粗い断片は
中間タンク12に導かれ、より微細な断片、すなわち事実
上清澄な液体とその微細な充填材とは、例えば製造工程
において必要とされる稀釈のために再利用される。湾曲
スクリーン10,18の廃棄材として中間タンク12から排出
された部分はポンプ20によって、例えばフィルタープレ
ス（filter press）22まで汲み上げられ、粗い断片をよ
り有用な濃度まで濃縮する。第1a図に示すように、湾曲
スクリーン10の他に、微小穿孔された／スロット付きの
圧力スクリーンすなわち砂の分離に一般的に用いられる
所謂捕捉クリーナ（trap cleaner）のような渦流形清浄
装置（第1b図）を分粒装置として使用し得る。 第1b図においては、処理すべき材料は渦流形清浄装置
32の第３あるいは第４段階からの廃棄材として得られ、
渦流形清浄装置32によって廃棄される微細な断片は使用
のために戻される。渦流形清浄装置から廃棄される材料
はポンプ34によって、好ましくは所謂ミクラスクリーン
である湾曲スクリーン36まで導かれ、前記湾曲スクリー
ン36によって受容された液体、所謂濾過液はワイヤピッ
ト（wire pit）あるいは、例えば二次分離装置での稀釈
のために導かれる。湾曲スクリーン36による廃棄材、す
なわち、より濃縮された断片は再びポンプ38の吸引側ま
で導かれ、そこから再び清浄装置39、好ましくは所謂除
去クリーナ（Eliminator−cleaner）までさらに汲み上
げられる。除去クリーナは、例えば米国特許第5,139,65
2号に開示されている。前記清浄装置39からのアクセプ
ト（受容材）は渦流形清浄装置の第３または第４の段階
32の送りポンプ30の吸引側に導かれ、汲み上げられて再
循環される。 しかしながら、前記方法全ての特徴は処理すべき固体
の粒径／分布を変えたり／低減することはなく、微細
な、従って使用可能な断片と粗い断片とを分離し、微細
な部分を使用のために戻すだけである。 鉱物断片の拡散工程の特徴は、機械的に生成される、
流れ／懸濁液の内部剪断力に基づいている。剪断力が懸
濁液で拡散作用を有するためには、すなわち剪断力を十
分効果的にならしめるためには、懸濁液の濃度が高くな
ければならない。基本的に、処理の行われる濃度が高け
れば高いほど、より効率的であり、すなわち、懸濁液に
導かれる剪断力が大きくなればなるほど、拡散はより効
率的に行なわれるようになる。 鉱物断片の濃度は米国特許第5,139,652号に開示され
た新型式の渦流形清浄装置構造によって十分増大する。
前記清浄装置は分級が極めて効率的であるが、10μｍ以
上の粒径の粗い鉱物断片は、40％以上もの固体含有量で
ある極めて濃縮された流れとして廃棄される。 処理すべき断片の濃度は、例えば濾過あるいは沈澱に
よっても増加しうるが、これらのその他の方法の全ての
特徴は、追加の装置および（または）大きい容積を必要
とし、連続した故障の無い工程として実行するにはかな
り複雑である。新型式の渦流形清浄装置における鉱物断
片の濃縮は何ら追加の装置を必要とすることなく渦流形
清浄装置の通常の作動と共に行われる。 濃縮、すなわち固体濃度の増加の後、鉱物断片は、懸
濁液において大きい内部剪断力を発生させる機械的混合
要素すなわち研磨装置によって処理される。剪断力のた
めに、鉱物粒体は相互にこすれ合い、製紙において充填
材として使用し得る粒径まで粉砕される。 第２図と第３図とは、鉱物粒体の拡散段階に後続する
段階から相互に離れた２つの別方法を開示している。双
方の実施例において、処理するべき材料は渦流形清浄設
備32の最後の段階による粗い廃棄材として得られる。廃
棄された粗い断片はポンプ44を介して所謂除去クリーナ
が好ましい清浄装置46まで導かれ、すなわち廃棄材の第
１の分粒段階まで導かれ、そこで分離された微細な材料
はポンプ30の送入側へ戻され、渦流形清浄装置32におい
て再び分粒され、粗い断片は除去クリーナ46による廃棄
材特有の高い粘度で混合／拡散装置48まで導かれ、そこ
では、ロータ、プロペラ等が混合し、材料が拡散される
ため粒体間の運動速度差、すなわち剪断力を発生させ
る。 第２図に示す実施例においては、混合／拡散装置48で
行われる拡散段階に続き、混合物が稀釈され、ポンプ50
により所謂除去クリーナが好ましい清浄装置52まで、処
理工程の最後の分粒段階まで汲み上げられ、拡散された
鉱物断片は渦流形清浄装置52により分粒され、そこから
使用可能な断片が受容されて、渦流形清浄設備32で再使
用するためにポンプ30の送入側へ戻され、粗い断片は再
処理すべく廃棄されるか、あるいは全面的に廃棄され
る。 第３図に示す装置においては、拡散および稀釈の後
の、使用可能な断片と粗い断片との分離は、所謂ミクラ
スクリーンとして示されているスクリーン型の装置54に
よって実行され、前記装置においてはスクリーン面の開
口は、通過した断片の粒径が該断片がポンプ30の送入側
に戻され、かつスクリーン面上の粗い断片が製造工程か
ら排出されるか、あるいは別の処理まで導かれるように
選択される。 拡散された鉱物断片に対する再循環および拡散工程は
また、２段以上の段階において実行しうることは勿論で
ある。第１の拡散段階において拡散されたなかった粗い
断片は再び処理できることは勿論であり、そのため、製
造工程から出てくる鉱物の損失は低減し得る。第４図か
ら第７図までを参照されたい。 第４図は第２図および第３図に示す実施例の別の態様
であり、より正確には後段階に対するものである。すな
わち、清浄装置46′からの廃棄材が高濃度で混合／拡散
装置48′に排出され、そこでは拡散段階の後、材料が希
釈され、ポンプ44′により次の成城装置46″まで送られ
る。清浄装置46″からの廃棄材の第２の混合／拡散装置
48″まで導かれ、拡散および稀釈段階の後ポンプ50によ
って第３の清浄装置46まで送られ、そこから、受容材
並びに清浄装置46″からの受容材は再使用のために送ら
れるか、あるいは先行の清浄／分粒段階の中の１個（例
として示す清浄装置46′の送入側）へ送られる。 第５図は、清浄装置56′の廃棄材が本装置から完全に
排出されるのみならず、その一部が再び拡散されるよう
に混合／拡散タンク58に戻され、これによって基本的に
材料損失を全体として防止し得るように２個の清浄装置
56と56′とを接続したものを示す。 第６図は、清浄装置66に後続して数個の混合／拡散装
置68,68′および68″が設けられている実施例を示す。
前述の三段階の拡散の後初めて材料がポンプ50によって
清浄装置66′まで導かれ、該清浄装置による受容材が再
使用されるか、あるいはポンプ44より先に先行の清浄装
置66の送入側に戻される。廃棄材は完全に排出される
か、あるいはどこかで、さらに分離されて処理される。
しかしながら、清浄装置66′の廃棄材はまた、さらに精
砕のため先行の精砕段階の１つに戻すことも完全に可能
である。さらに、２個のみの精砕段階を設けるか、ある
いは全く必要に応じて３個以上の精砕段階を設けること
も可能である。 また、精砕処理自体を一段階あるいは多段階で実行す
ることができ、少なくとも理論的には、粗い断片が、砂
等の不純物が精砕されるような長時間再循環させて製造
工程に戻すような方法も可能で、それによって本装置を
完全に閉じたものとし得る。 第７図はさらに別の実施例を示し、清浄装置76の廃棄
材は混合／拡散装置78まで導かれる。前記装置78は数個
の積重型混合領域を有する。装置78においてポンプ50に
よって拡散される材料は清浄装置79における最終の分粒
段階まで送られる。この目的は一段階式混合タンクにお
けるよりもより効率的に材料を拡散することである。 第８図は第２図および第３図の実施例の別の実施態様
を示す。第８図において、灰分含有量が60〜80％になり
うる、最終の渦流形清浄段階32の粗い廃棄材はポンプ80
に導かれ、固体含有量が出来るだけ少ないことが好まし
い再循環水、例えば０（ゼロ）繊維回収からのきれいな
濾過液Ｓで稀釈され、湾曲スクリーン82、すなわち所謂
ミクラスクリーンの送入側まで導かれる。例えばスロッ
ト幅が100μｍであるスクリーンが湾曲スクリーン82の
スクリーン面として使用される。入ってきた流れは湾曲
スクリーン82によってより濃縮した断片と濾過液とに分
割される。全ての粗い繊維、破片、不純物断片はより濃
縮した断片と共に排出される。濾過物は前記の100μｍ
のスロットを通過した充填材粒体と、殆んどの水とを受
け取る出来るだけ少量の固体を含有した再循環水Ｓで稀
釈することが好ましい湾曲スクリーン82の濾過液はポン
プ84により渦流形清浄装置86の送入側まで導かれる。殆
んどの水と、粒径が10μｍ以下の微細な充填材断片とを
有する渦流形清浄装置86の受容材が、例えば最後の渦流
形清浄段階のポンプ88への送入側あるいは廃棄材濃縮装
置（点線Ｂ）まで戻される。渦流形清浄段階86の廃棄材
は、約40〜50％の高い固体含有量で、粒径が10μｍ以上
の充填材の断片よりなる。前記廃棄材は、例えば拡散装
置90へ自由落下により導かれ、拡散装置90においては廃
棄材中の固形粒体は大きな剪断力を受ける。充填材の粒
体は分割され、拡散装置90から出てくる流れは主とし
て、使用可能で10μｍ以下の均一な粒径の充填材断片で
ある。 拡散装置90において拡散した充填材の断片はポンプ84
によって、前述の態様で作動している渦流形清浄段階86
の送入側に戻される。このように精砕されていない充填
材の断片は、該充填材の粒体が使用可能な粒径に拡散さ
れるまで拡散装置90と渦流形清浄装置86において循環さ
れる。 第９図は第８図の実施例に対応した別の実施態様を示
す。第８図に対する唯一の顕著な相違は、湾曲スクリー
ンの代りに圧力スクリーン92が使用されていることであ
り、圧力スクリーンは湾曲スクリーンと同様に、渦流形
清浄段階32から来る廃棄材を製造工程から排出される粗
い断片と、さらに処理すべき充填材の粒体を含有する断
片とに分割し、その処理については第８図に関して既に
示してある。しかしながら、圧力スクリーンから得られ
た微細な断片は渦流形清浄装置86に直接送ることができ
るため、第８図に示すポンプ84の使用は省略しうること
が注目される。第８図と比較して第９図の別の相違は、
拡散装置90において精砕された材料が圧力スクリーン92
の送入側に戻され、第８図の場合のように渦流形清浄装
置に直接戻されないことである。 第８図および第９図に示す実施例においても、例えば
第４図に示すように、さらに多くの分級段階と拡散段階
とを後続して接続しうることは勿論である。さらに、拡
散装置90からの拡散された材料を、例えば新しい分級段
階94（その工程の全体部分は代替的性質のため点線で示
す）に導くことも可能で、そこから使用可能な微細な材
料は使用のため戻され、粗い断片は廃棄され、本装置か
ら排出される。 第10a図から第10c図までは、製造工程における湾曲ス
クリーンでの送入材料（第10a図）、濾過液（第10b図）
および廃棄材（第10c図）とを示す。図において、第10a
図に示す送入材料からの繊維状断片および大きい粒径の
充填材粒体が全て第10c図に示すように廃棄される態様
および第10b図に示す濾過液が充填材の断片のみを含有
する態様が明らかである。 それぞれ、ある程度は相違している前述の全ての実施
例から判るように、その中に含まれる充填材が出来るだ
け回収され、再使用されるように再生繊維状材料を処理
するための以前は未知であった方法と装置とが開発され
た。まず、図面に示し、かつ明細書に示した装置は全
て、図面に示すか、あるいは明細書あるいは請求の範囲
に記載の要領で、特定の目的に適した流路により相互に
接続されていることが注目される。さらに、前述の実施
例は本発明の多くの異なる変形例を示すのみであって、
本発明の概念を限定するものでは決してなく、単に例示
であることを注目すべきである。このように、前述の実
施例における混合／拡散装置は少なくとも１個の混合／
拡散ロータを有するタンクとして説明されていることは
明らかであるが、それ自体公知の粉砕機あるいはミル形
式の粉砕機を用いてもよい。また、諸実施例に関して説
明した細部は特筆しなくても他の実施例においても用い
ることができる。このように、請求の範囲のみが本発明
を規定する。
─────────────────────────────────────────────────────
フロントページの続き
(58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名)
D21B 1/00 - 1/38
D21C 1/00 - 11/14
D21D 1/00 - 5/28
Claims (1)
- (57)【特許請求の範囲】 【請求項１】製品を製造する製造機械の短い循環におけ
る渦流形清浄装置（32）によって、紙、塗被紙、厚紙お
よび（または）損紙を含む再生繊維材料のような充填材
含有材料を処理する方法であって、該方法では前記渦流
形清浄装置（32）中に給送された前記充填材含有材料を
２群の断片に分割し、それらのうちの微細な断片を製造
工程に導き、繊維、薄切れ、および鉱物や充填材料であ
る廃棄材から成る粗い断片を分粒し、これにより前記廃
棄材が更に微細な断片および粗い鉱物含有断片に分粒し
て前記微細な断片を再使用のために戻し、前記粗い鉱物
含有断片を更なる処理に導く方法において、 前記粗い鉱物含有廃棄材断片を前記更なる処理において
拡散（48、48'、58、68、68'、68''、78）し、および 該拡散された材料を最後の分粒段階（52、54、46'''、5
6'、66'、79）へ導き、そこで拡散された材料を２群の
断片に分割し、それらのうちの微細な断片を前記製造工
程に戻すことを特徴とする充填材含有材料を処理する方
法。
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