特開 2023-78100 リファイナおよび繊維材料を処理する方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2023078100

(43)【公開日】2023-06-06

(54)【発明の名称】リファイナおよび繊維材料を処理する方法

(51)【国際特許分類】

   D21D 1/34 20060101AFI20230530BHJP

【ＦＩ】

D21D1/34

【審査請求】未請求

【請求項の数】12

【出願形態】ＯＬ

【外国語出願】

(21)【出願番号】P 2022185820

(22)【出願日】2022-11-21

(31)【優先権主張番号】20216205

(32)【優先日】2021-11-25

(33)【優先権主張国・地域又は機関】FI

(71)【出願人】

【識別番号】515183610

【氏名又は名称】バルメット テクノロジーズ オサケユキチュア

(74)【代理人】

【識別番号】100107766

【弁理士】

【氏名又は名称】伊東 忠重

(74)【代理人】

【識別番号】100070150

【弁理士】

【氏名又は名称】伊東 忠彦

(74)【代理人】

【識別番号】100135079

【弁理士】

【氏名又は名称】宮崎 修

(72)【発明者】

【氏名】ラモン ムニョース

【テーマコード（参考）】

4L055

【Ｆターム（参考）】

4L055BB03

4L055CB13

4L055FA08

4L055FA21

4L055FA30

(57)【要約】

【課題】繊維材料を処理するための新規なリファイナおよび新規な方法を提供する。
【解決手段】繊維状材料を処理するためのリファイナおよび方法。リファイナは、２つの処理要素の間に処理空間を形成するために互いに実質的に反対に配置された各２つの処理要素の間にギャップが存在するように配置された少なくとも３つの処理要素のセットを含み、処理されるべき繊維材料は、処理空間において処理効果を受ける。各処理要素は、処理要素を通じる繊維材料の流れを可能にするために処理要素を通じて延びる少なくとも１つの開口を含む。
【選択図】図１

【特許請求の範囲】

【請求項1】

繊維材料を処理するためのリファイナであって、
２つの処理要素の間に処理空間を形成するために互いに対して実質的に反対に配置される各２つの処理要素の間にギャップがあるように配置される少なくとも３つの処理要素のセットを含み、処理されるべき前記繊維材料は、前記処理空間において処理効果を受け、
各処理要素は、前記処理要素を通じる前記繊維材料の流れを可能にするために前記処理要素を通じて延びる少なくとも１つの開口を含む、
リファイナ。

【請求項2】

当該リファイナは、少なくとも、第１の処理空間と、第２の処理空間と、前記第１の処理空間および前記第２の処理空間を互いに分離するための前記第１の処理空間と前記第２の処理空間との間の処理要素とを含み、
前記処理要素は、前記第１の処理空間から前記第２の処理空間への前記処理要素を通じる前記繊維材料の流れを可能にするために前記処理要素を通じて延びる少なくとも１つの開口を含むことを特徴とする、
請求項１に記載のリファイナ。

【請求項3】

前記繊維材料が少なくとも１つの処理空間において受ける前記処理効果は、前記繊維材料が少なくとも１つの別の処理空間において受ける処理効果とは異なる、請求項１または２に記載のリファイナ。

【請求項4】

少なくとも１つの処理要素が、処理されるべき前記繊維材料が前記処理空間において処理効果を受けるために前記処理空間に面する処理表面と、前記処理空間からのまたは前記処理空間への前記処理要素を通じる前記繊維材料の流れを可能にするために前記処理要素を通じて延びる少なくとも１つの開口とを含むことを特徴とする、請求項１～３のうちのいずれか１項に記載のリファイナ。

【請求項5】

少なくとも１つの処理要素が、
処理されるべき前記繊維材料が前記第１の処理空間において第１の処理効果を受けるために前記第１の処理空間に面する第１の処理表面と、
処理されるべき前記繊維材料が前記第２の処理空間において第２の処理効果を受けるために前記第２の処理空間に対して実質的に反対方向に前記第１の処理表面に対して面する第２の処理表面と、
前記第１の処理空間から前記第２の処理空間への前記処理要素を通じる前記繊維材料の流れを可能にするために前記処理要素を通じて延びる少なくとも１つの開口と、を含むことを特徴とする、
請求項２～４のうちのいずれか１項に記載のリファイナ。

【請求項6】

前記第２の処理表面における少なくとも１つの処理表面特徴は、前記第２の処理空間における前記繊維材料が、前記第１の処理空間における前記繊維材料が受ける前記処理効果とは異なる前記処理効果を受けるために、前記第１の処理表面における対応する処理表面特徴とは異なることを特徴とする、請求項５に記載のリファイナ。

【請求項7】

当該リファイナにおける少なくとも１つの処理空間は、前記繊維材料が精製効果を受ける精製空間であることを特徴とする、請求項１～６のうちのいずれか１項に記載のリファイナ。

【請求項8】

当該リファイナにおける少なくとも１つの処理空間において、前記繊維材料は、精製効果とは異なる処理効果を受けることを特徴とする、請求項１～７のうちのいずれか１項に記載のリファイナ。

【請求項9】

前記少なくとも１つの処理空間は、前記繊維材料が分散効果を受ける分散空間、前記繊維材料がデフレーキング効果を受けるデフレーキング空間、または前記繊維材料がスクリーニング効果を受けるスクリーニング空間のうちの１つであることを特徴とする、請求項７または８に記載のリファイナ。

【請求項10】

当該リファイナは、
第１の静止処理要素と、
第２の静止処理要素と、
回転可能な処理要素と、を含み、
前記第１の静止処理要素は、前記第１の静止処理要素と前記回転可能な処理要素との間に第１処理空間を形成するために、前記第１の静止処理要素と前記回転可能な処理要素との間にギャップがあるように、実質的に前記回転可能な処理要素内にあり、前記回転可能な処理要素の実質的に反対にあり、
前記回転可能な処理要素は、前記回転可能な処理要素と前記第２の静止処理要素との間に第２の処理空間を形成するために、前記回転可能な処理要素と前記第２の静止処理要素との間にギャップがあるように、実質的に前記第２の静止処理要素内にあり、前記第２の静止処理要素の実質的に反対にあることを特徴とする、
請求項１～９のうちのいずれか１項に記載のリファイナ。

【請求項11】

前記第１の静止処理要素、前記第２の静止処理要素および前記回転可能な処理要素は、円錐処理要素であることを特徴とする、請求項１０に記載のリファイナ。

【請求項12】

当該リファイナは、
第１のディスク状の処理要素と、
第２のディスク状の処理要素であって、前記第１の処理要素と前記第２の処理要素との間に第１の処理空間を形成するために、前記第１の処理要素と前記第２の処理要素との間にギャップがあるように、前記第１の処理要素に対して実質的に反対に前記第１のディスク状の処理要素に隣接する、第２のディスク状の処理要素と、
第３のディスク状の処理要素であって、前記第１の処理要素と前記第２の処理要素との間に第２の処理空間を形成するために、前記第２の処理要素と前記第３の処理要素との間にギャップがあるように、前記第２の処理要素に対して実質的に反対に前記第２のディスク状の処理要素に隣接する、第３のディスク状の処理要素と、を含むことを特徴とする、
請求項１～９のうちのいずれか１項に記載のリファイナ。

【請求項13】

少なくとも１つの処理要素が静止処理要素であり、少なくとも１つの処理要素が回転可能な処理要素であることを特徴とする、請求項１２に記載のリファイナ。

【請求項14】

繊維材料を処理するための方法であって、
各２つの実質的に反対の処理要素の間に処理空間を形成するために互いに対して実質的に反対に配置される各２つの処理要素の間にギャップがあるように配置される少なくとも３つの処理要素のセットを含むリファイナにおいて前記繊維材料を処理することを含み、処理されるべき前記繊維材料は、前記処理空間において処理効果を受け、
前記繊維材料は、少なくとも２つの連続する処理空間によって形成される少なくとも２つの連続する処理段階において処理され、
前記繊維材料は、前記処理空間内への前記繊維材料の前記流れのために前記処理空間の流入側を画定するのに寄与する処理要素を通じて延びる少なくとも１つの開口を通じて前記処理空間内に供給され、
前記繊維材料は、前記処理空間から出る前記繊維材料の前記流れのために前記処理空間の流出側を画定するのに寄与する処理要素を通じて延びる少なくとも１つの開口を通じて前記処理空間から出て供給される、
方法。

【請求項15】

少なくとも１つの処理空間は、前記繊維材料が精製効果を受ける精製空間である、請求項１４に記載の方法。

【請求項16】

少なくとも１つの処理空間において前記繊維材料が受ける精製効果は、少なくとも１つの別の処理空間において前記繊維材料が受ける精製効果とは異なる、請求項１４または１５に記載の方法。

【請求項17】

精製に先立って、前記リファイナ内の前記繊維材料は、以下の効果、すなわち、分散効果、デフレーキング効果、またはスクリーニング効果のうちの少なくとも１つを受ける、請求項１４～１６のうちのいずれか１項に記載の方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、リファイナ(refiner)および繊維材料(fibrous material)を処理する方法に関する。

【背景技術】

【0002】

例えば、紙または板紙製造のための、リグノセルロース含有木材ベース繊維材料または植物ベース繊維材料のような繊維材料を処理する際に、繊維材料は、所望の品質の製品の製造において使用されるべき繊維材料の特性に影響を及ぼすように様々な方法において処理される。また、織物材料(textile materials)のリサイクルは、繊維材料が更なる使用のために様々な方法で処理されることがある産業区分を表す。

【0003】

特にリグノセルロース含有木材ベース繊維材料を考慮するとき、繊維材料の特性に影響を及ぼす様々な方法は、繊維材料の性質、すなわち、繊維材料がバージンであるかリサイクルであるかどうかに依存して、例えば、更なる処置のために特定の繊維材料部分(fraction)を選択するためのスクリーニング、繊維材料を分散させるための分散、または繊維材料の繊維特性に影響を及ぼすためのリファイニング(精製)(refining)を選択的に含むことがある。

【0004】

繊維状材料の精製は、製品の品質を考慮する際に決定的に重要である。それは、典型的には、繊維状材料を処理する際に最もエネルギ集約的な部分でもある。精製においては、パルプ、すなわち、水および繊維材料の混合物、および、場合によっては、幾つかの添加剤が、リファイナの精製空間、すなわち、少なくとも一方が他方に対して回転している２つの実質的に対向する精製要素の間の空間内に供給され、それによって、所望の繊維特性を得るために、パルプは、精製効果を受ける。

【0005】

精製に関する問題は、精製において、反対側の精製要素の精製表面が互いに衝突することを避けるために、一度に限られた量のエネルギだけがパルプに加えられる場合があることである。これは、パルプ中の所望の繊維特性を得るために、パルプが幾つかの連続的な精製段階で精製されなければならないことを意味する。これらの連続的な精製段階を実装する１つの方法は、パルプが連続的なプロセスとして１つのリファイナから次のリファイナに流れるように、直列に設置された幾つかのリファイナを提供することである。この直列のリファイナにおける各リファイナは、実質的に低い容量を有することがあるが、幾つかのリファイナの使用は、精製における高い総エネルギ消費および機器の高い空間要求を引き起こす。幾つかの連続的な精製段階を実装する別の方法は、高い容量の単一のリファイナを提供し、この単一のリファイナによるバッチ精製としてパルプを精製することである。ここで、リファイナの高い容量は、リファイナおよびその中の回転可能な精製要素の大型化を招き、それは、機器についての総空間要求がより小さくなることがあるが、精製における高いエネルギ消費を再び引き起こす。

【0006】

従って、繊維材料を精製するための代替的な解決策の必要性が依然としてある。

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0007】

本発明の目的は、繊維材料を処理するための新規なリファイナおよび新規な方法を提供することである。

【課題を解決するための手段】

【0008】

本発明は、独立請求項の構成によって特徴付けられる。

【0009】

本発明の着想は、リファイナ内に少なくとも２つの処理空間、すなわち、互いに実質的に反対に配置される各２つの処理要素の間の処理空間があるように配置される、少なくとも３つの処理要素のセットを含み、処理されるべき繊維材料は、処理空間において処理効果を受ける、リファイナを提供することである。更に、各処理要素は、処理要素を通じる繊維材料の流れを可能にするために処理要素を通じて延びる少なくとも１つの開口を含み、それによって、繊維材料は、１つの処理空間から、それらの間の処理要素を通じる連続する処理空間内に流れることがある。

【0010】

本発明の利点は、幾つかの精製段階を有するが単一の精製段階を有する従来のリファイナよりも小さな物理的サイズを有するリファイナが実装されることがあり、従来のリファイナと同じまたは高くさえある精製容量(refining capacity)または繊維材料のより高い精製度(degree of refining)を依然として得ることがある。回転可能な精製要素のより小さなサイズは、より小さな無負荷エネルギ消費ももたらす。本発明は、異なる容量のリファイナを製造するための単純なモジュール式のアプローチも提供する。本発明は、単一のリファイナにおいて、分散段階、デフレーキング段階、またはスクリーニング段階のような少なく十１つの前処理段階と、少なくとも１つの精製段階との組み合わせも可能にする。

【0011】

本発明の幾つかの実施形態は、従属項において開示される。

【0012】

以下では、添付の図面を参照して、本発明を好適な実施形態によってより詳細に記載する。

【図面の簡単な説明】

【0013】

【図1】円錐処理要素を含む円錐リファイナの部分側断面図を概略的に示している。

【図2】ディスク状処理要素を含むディスクリファイナの部分側断面図を示している。

【発明を実施するための形態】

【0014】

明瞭性のために、図面は、本発明の幾つかの実施形態を簡略化された方法で示している。同様の参照番号は、図中の同様の要素を識別している。

【0015】

図１は、部分的に断面における円錐リファイナ１(conical refiner)の非常に概略的な側面図である。リファイナ１は、例えば、リグノセルロース含有木材ベース繊維材料、植物ベース繊維材料またはリサイクルされた織物材料(textile material)に由来する繊維材料(fibrous material)を精製(リファイニング)するために利用されることがある。リファイナ１で処理されるべき繊維材料は、パルプの形態、すなわち、水と繊維材料との混合物、および、場合によっては、幾つかの添加剤を有する。精製されるべき繊維材料の繊維の粘稠度(consistency)は、例えば、繊維材料の原料に依存して異なることがあり、繊維の粘稠度は、典型的には、３～４０％の間である。

【0016】

リファイナ１は、フレーム２と、参照記号Ｓで示す矢印で概略的に示すように処理されるべき少なくとも１つの繊維材料の流れをリファイナ１に供給または給送するための少なくとも１つの供給接続部３と、参照記号Ｄで示す矢印で概略的に示すようにリファイナ１内で既に処理された少なくとも１つの繊維材料の流れをリファイナ１から排出するための少なくとも１つの排出接続部４とを含む。リファイナ１は、参照記号Ａで示す矢印で概略的に示すような軸方向と、参照記号Ｒで示す矢印で概略的に示すような半径方向とを有する。

【0017】

図１のリファイナ１は、実質的に互いに反対に配置された各２つの処理要素の間にギャップがあるように配置された３つの処理要素のセットを含む。前記２つの処理要素間のギャップは、処理されるべき繊維材料が処理効果を受ける処理空間を形成または提供する。更に、各処理要素は、処理要素を通じる繊維材料の流れを可能にするために、処理要素を通じて延びる少なくとも１つの開口を含む。

【0018】

図１のリファイナ１の実施形態は、第１の静止処理要素１０、すなわち、第１のステータ１０と、回転可能な処理要素２０、すなわち、ロータ２０と、第２の静止処理要素３０、すなわち、第２のステータ３０とを含む。第１のステータ１０、ロータ２０および第２のステータ３０は、第１のステータ１０とロータ２０との間にギャップがあるよう、第１のステータ１０が実質的にロータ２０内にあり且つ実質的にロータ２０の反対側にあるように互いに対してリファイナ１内に配置され、このギャップは、第１のステータ１０とロータ２０との間に第１の処理空間１５を形成する。更に、ロータ２０と第２のステータ３０との間に別のギャップがあるように、ロータ２０は、実質的に第２のステータ３０内にあり且つ実質的に第２のステータ３０の反対側にあり、この別のギャップは、ロータ２０と第２のステータ３０との間に第２の処理空間２５を形成する。処理空間１５、２５は、リファイナ１が作動させられるときに繊維材料を処理する容積(ボリューム)を形成または提供する。

【0019】

第１のステータ１０は、本体１０ａと、第１の処理空間１５に面する処理表面１０ｂとを含む。その名称が暗示するように、第１のステータ１０は、回転できないように、リファイナ１ないに配置される。これを実装するために、例えば、第１のステータ１０が回転しないよう、例えば、フレーム２に対して第１のステータ１０を支持する１つ以上のホルダ１１があってよい。第１のステータ１０の処理表面１０ｂは、例えば、完全な処理表面１０ｂが得られるように、互いに隣接して本体１０ａに取り付けられたセグメント状の部品(ピース)、すなわち、処理セグメントのセットによって提供されてよい。

【0020】

第１のステータ１０は、第１のステータ１０を通じて延在する少なくとも１つの開口１０ｄ、しかしながら、典型的には、幾つかの開口１０ｄを更に含む。よって、少なくとも１つの開口１０ｄは、本体１０ａおよび処理表面１０ｂの両方を通じて延在する。少なくとも１つの開口１０ｄは、繊維材料の流れが、第１のステータ１０を通じて本体１０ａの側面から処理表面１０ｂの側面に、すなわち、供給接続部３の方向から第１の処理空間１５まで処理されることを可能にする。

【0021】

ロータ２０は、本体２０ａと、第１の処理空間１５に面する第１の処理表面２０ｂと、第２の処理空間２５に面する第２の処理表面２０ｃとを含む。回転可能な処理要素２０の処理表面２０ｂ、２０ｃは、例えば、セグメント状部品(segment-like pieces)のセット、すなわち、完全な処理表面２０ｂ、２０ｃが得られるよう互いに隣接して本体２０ａに取り付けられた処理セグメントによって提供されてよい。

【0022】

その名称が暗示するように、ロータ２０は、その長手軸について回転することができるようにリファイナ１内に配置され、それによって、ロータ２０は、第１のステータ１０および第２のステータ３０に対して回転することができる。リファイナ１は、ロータ２０に取り付けられた心棒シャフト５と、心棒シャフト５に取り付けられたモータ６とを含み、それによって、モータ６は、心棒シャフト５を回転させ、そして、心棒シャフト５によってロータ２０を回転させることができる。

【0023】

ロータ２０は、ロータ２０を通じて延びる少なくとも１つの開口２０ｄ、典型的には、複数の開口２０ｄを更に含む、すなわち、少なくとも１つの開口２０ｄは、第１の処理表面２０ｂ、本体２０ａおよび第２の処理表面２０ｃを通じて延在する。少なくとも１つの開口２０ｄは、繊維材料の流れが、ロータ２０を通じて、第１の処理表面２０ｂの側面から第２の処理表面２０ｃの側面へ、すなわち、第１の処理空間１５から第２の処理空間２５へ処理されることを可能にする。

【0024】

第２のステータ３０は、本体３０ａと、第２の処理空間２５に面する処理表面３０ｂとを含む。その名称が暗示するように、第２のステータ３０は、回転することができないようにリファイナ１内に配置される。これを実装するために、第２のステータ３０が回転しないように、例えば、フレーム２に対して第２ステータ３０を支持するために、例えば、１つ以上のホルダ３１があってよい。第２ステータ３０の処理表面３０ｂは、例えば、セグメント状部品のセット、すなわち、完全な処理表面３０ｂが得られるように互いに隣接して本体３０ａに取り付けられた処理セグメントによって提供されてよい。

【0025】

第２のステータ３０は、第２のステータ３０を通じて延在する少なくとも一つの開口３０ｄ、典型的には、幾つかの開口３０ｄ、を更に含む、すなわち、少なくとも１つの開口３０ｄは、本体３０ａおよび処理表面３０ｂの両方を通じて延在する。少なくとも１つの開口３０ｄは、繊維材料の流れが、第２ステータ３０を通じて、処理表面３０ｂの側面から本体３０ａの側面へ、すなわち、第２処理空間２５から排出接続部４へ処理されることを可能にする。

【0026】

リファイナ１の動作は、以下の通りである。

【0027】

繊維材料は、参照記号Ｓで示す矢印で概略的に示されるように、供給接続部３を通じてリファイナ１内に、第１のステータ１０内の空間または容積内に供給される。第１のステータ１０の内側の空間から、繊維材料は、第１のステータ１０内の開口１０ｄを通じて第１の処理空間１５内に流れ、ロータ２０が回転すると、繊維材料は、第１の処理効果を受ける。第１の処理空間１５内で第１の処理効果を受ける繊維材料は、第１の処理空間１５からロータ２０内の開口２０ｄを通じて第２の処理空間２５に向かって流れ、ロータ２０が回転すると、繊維材料は、第２の処理効果を受ける。第２の処理空間２５内で第２の処理効果を受ける繊維材料は、第２処理空間２５から第２ステータ３０内の開口３０ｄを通じて第２ステータ３０の外側の容積に向かって前方に流れ、参照記号Ｄで示す矢印で概略的に示されるように排出接続部４を通じてリファイナ１から外に出る。リファイナ１の内側および処理空間１５、２５間の繊維材料の流れは、参照記号Ｆで示す矢印で概略的に示されている。

【0028】

よって、図１のリファイナ１において、繊維材料は、２つの連続する処理空間１５、２５によって形成される２つの連続する処理段階で処理される。繊維材料は、処理空間への繊維材料の流れのための処理空間の流入側を画定するのに寄与する処理要素を通じて延びる少なくとも１つの開口を通じて処理空間内に供給される。更に、繊維材料は、処理空間から出る繊維材料の流れのための処理空間の流出側を画定するのに寄与する処理要素を通じて延びる少なくとも１つの開口を通じて処理空間から外に供給される。ここで、第１の処理空間１５を考慮すると、第１のステータ１０は、第１の処理空間１５内への繊維材料の流れための第１の処理空間１５の流入側を画定するのに寄与する処理要素を提供し、ロータ２０は、第１の処理空間１５から外に出る繊維材料の流れのための第１の処理空間１５の流出側を画定するのに寄与する処理要素を提供する。相応して、第２の処理空間２５を考慮すると、ロータ２０は、第２の処理空間２５内への繊維材料の流れのための第２の処理空間２５の流入側を画定するのに寄与する処理要素を提供し、第２のステータ３０は、第２の処理空間２５から出る繊維材料の流れのための第２の処理空間２５の流出側を画定するのに寄与する処理要素を提供する。

【0029】

第１の処理空間１５のサイズ、すなわち、第１のステータ１０とロータ２０との間の距離は、リファイナ１の軸方向Ａにおいて第１のステータ１０に対してロータ２０を移動させることによって、および／またはリファイナ１の軸方向Ａにおいてロータ２０に対して第１のステータ１０を移動させることによって調整することができ、それによって、第１の処理空間１５内で繊維材料が受ける負荷を調整することができる。第２の処理空間２５のサイズ、すなわち、第２のステータ３０とロータ２０との間の距離は、リファイナ１の軸方向Ａにおいて第２のステータ３０に対してロータ２０を移動させることによって、および／またはリファイナ１の軸方向Ａにおいてロータ２０に対して第２のステータ３０を移動させることによって調整してよく、それによって、第２の処理空間２５内で繊維材料が受ける負荷を調整することができる。

【0030】

一実施形態によれば、第１の処理空間１５および第２の処理空間２５は、ロータ２０が回転すると、第１の処理空間１５および第２の処理空間２５の両方において繊維材料が精製効果を受ける、精製空間である。この実施形態において、第１のステータ１０の処理表面１０ｂ、第２のステータ３０の処理表面３０ｂ、およびロータ２０の処理表面２０ｂ、２０ｃは、繊維材料がそれぞれの処理空間１５、２５内で精製効果を受けるように構成された精製表面である。繊維材料は、限定的な最大負荷、すなわち、限定的な最大エネルギ量のみを、繊維材料に精製効果を提供するための精製空間内で一度に受け、その最大負荷は、繊維材料を含むパルプの特性に依存するので、図１の単一のリファイナは、単一の精製空間を持つ従来の円錐リファイナと比較されるときに、繊維材料が単一のリファイナ内で受ける精製効果を２倍にすることを可能にし、これは、従来の円錐リファイナと比較されるときに、単一のリファイナによって達成可能なより高い程度の精製を意味する。

【0031】

開示するリファイナは、従来の円錐リファイナと同じ有効精製表面積を有するが、特にリファイナの軸方向Ａにおいて、従来のリファイナよりも実質的に小さいサイズであってもよい。しかしながら、ロータのサイズの減少の故に、本明細書に開示する単一のリファイナは、回転させられるべきロータの質量の減少の故に、より小さな無負荷エネルギ消費をもたらす。

【0032】

一実施形態によれば、第１のステータ１０の処理表面１０ｂ、第２のステータ３０の処理表面３０ｂ、およびロータ２０の処理表面２０ｂ、２０ｃは、それぞれ、精製表面であり、同じ処理表面特性を有し、それによって、繊維材料は、第１の処理空間１５および第２の処理空間２５の両方において同様の精製効果を受けることがある。これは、従来の円錐リファイナと比較されるときに、より高い程度の精製が単一のリファイナで達成されることを可能にする。

【0033】

一実施形態によれば、第１のステータ１０の処理表面１０ｂ、第２のステータ３０の処理表面３０ｂ、およびロータ２０の処理表面２０ｂ、２０ｃは、それぞれ、精製表面であるが、第２のステータ３０の処理表面３０ｂおよびロータ２０の第２の処理表面２０ｃのうちの少なくとも１つの処理表面特性は、第１のステータ１０の処理表面１０ｂおよびロータ２０の第１の処理表面２０ｂの対応する処理表面特性と異なり、それによって、繊維材料が第２の処理空間２５内で受ける精製効果は、繊維材料が第１の処理空間１５内で受ける精製効果と異なる。この種の単一のリファイナは、処理されるべき処理空間内で受け取られる繊維材料の品質を考慮して最適化された精製表面構成、例えば、第１の処理空間１５における粗い精製表面構成および第２の処理空間２５におけるより微細な精製表面構成を有することがある。この種の単一のリファイナは、繊維材料に異なる精製効果を提供するために直列に接続された２つの従来のリファイナに取って代わってよい。この種の実施形態は、実質的に中程度の生産量を持つ精製用途において特に有用である。

【0034】

一実施形態によれば、第１の処理空間１５は、分散(dispersion)空間であり、第２の処理空間２５は、精製空間であり、それによって、繊維材料は、第２の処理空間２５で精製する前に、第１の処理空間１５内で先ず分散されてよい。この実施形態において、第１のステータ１０の処理表面１０ｂおよびロータ２０における第１の処理表面２０ｂは、繊維材料が第１の処理空間１５において分散効果を受けるように構成された分散表面であり、第２のステータ３０の処理表面３０ｂおよびロータ２０の第２の処理表面２０ｃは、繊維材料が第２の処理空間２５において精製効果を受けるように構成された精製表面である。この実施形態は、単一のデバイスにおいて分散器(disperser)とリファイナとの組み合わせを提供する。

【0035】

一実施形態によれば、第１の処理空間１５は、デフレーキング(deflaking)空間であり、第２の処理空間２５は、精製空間であり、それによって、繊維材料は、第２の処理空間２５において精製する前に、第１の処理空間１５内で先ずデフレーキング(破片除去)されてよい。この実施形態において、第１のステータ１０の処理表面１０ｂおよびロータ２０における第１の処理表面２０ｂは、繊維材料が第１の処理空間１５においてデフレーキング効果を受けるように構成されたデフレーキング表面であり、第２のステータ３０の処理表面３０ｂおよびロータ２０の第２の処理表面２０ｃは、繊維材料が第２の処理空間２５において精製効果を受けるように構成された精製表面である。この実施形態は、単一のデバイスにおいてデフレーキング装置(deflaker)とリファイナとの組み合わせを提供する。

【0036】

一実施形態によれば、第１の処理空間１５は、スクリーニング空間であり、第２の処理空間２５は、精製空間であり、それによって、繊維材料は、スクリーニングステージを通過した繊維材料部分(fraction)を第２の処理空間２５内で精製する前に、第１の処理空間１５内で先ず精製される。この実施形態において、ロータ２０内の第１の処理表面２０ｂは、繊維材料の所望の部分が第１の処理空間１５から第２の処理空間２５に流れることを可能にする開口を含むスクリーニング表面である。次いで、第１のステータ１０の処理表面１０ｂは、繊維材料がスクリーニング表面でプッシュアンドプル(push-and-pull)効果を受けて、スクリーニング表面を通じて繊維材料の所望の部分(fraction)を第２の処理空間２５に進ませるように、第１の処理空間１５における繊維材料の流れに影響を与えるよう、異なる種類のフォイル(箔)のような特定の手段を含んでよい。第１の処理空間１５から第２の処理空間２５に進まない材料のための別個の出口接続部が、その拒絶部分をリファイナ１から除去するために必要とされることがある。第２のステータ３０の処理表面３０ｂおよびロータ２０の第２処理表面２０ｃは、第２の処理空間２５内に進められたスクリーニングされた繊維材料が精製効果を受けるように構成された精製表面である。この実施形態は、単一のデバイスにおいてスクリーンとリファイナとの組み合わせを提供する。

【0037】

図１の実施形態は、円錐リファイナに関するが、同様の構造が、円筒処理要素を有する円筒リファイナにおいても適用されてよい。円筒リファイナの場合、図１の円錐処理要素は、円筒処理要素と置き換えられる。円筒リファイナにおける繊維材料の処理は、上述の処理と実質的に同様であるが、円筒リファイナにおいて、処理要素間のギャップのサイズ、すなわち、処理要素間の処理空間のサイズの調整は、ステータのうちの少なくとも一方のステータの直径および／またはロータの直径を調整することによって行われる。

【0038】

図２は、部分的に断面におけるディスクリファイナ１０１の非常に概略的な側面図である。リファイナ１０１は、例えば、リグノセルロース含有木材ベース繊維材料、植物ベース繊維材料、またはリサイクルされた織物材料に由来し且つパルプの形態を有する繊維材料を精製するために利用されてもよい。

【0039】

リファイナ１０１は、フレーム１０２と、矢印Ｓで概略的に示すように、処理されるべき繊維材料の少なくとも１つの流れをリファイナ１内に供給または給送するための少なくとも１つの供給接続部１０３と、矢印Ｄで概略的に示すように、リファイナ１内で既に処理された繊維材料の少なくとも１つの流れをリファイナ１から外に排出するための少なくとも１つの排出接続部１０４とを含む。リファイナ１は、矢印Ａで概略的に示すような軸方向と、矢印Ｒで概略的に示すような半径方向とを有する。

【0040】

図２のリファイナ１０１は、２つの処理要素の間に処理空間を形成するために互いに実質的に反対に配置された各２つの処理要素の間にギャップがあるように配置された８個の処理要素のセットを含み、処理されるべき繊維材料は、その処理空間内で処理効果を受ける。更に、各処理要素は、処理要素を通じる繊維材料の流れを可能にするために、処理要素を通じて延びる少なくとも１つの開口を含む。

【0041】

よって、図２のリファイナ１０１の実施形態は、全体として８個の処理要素、すなわち、第１のステータ１１０、第１のロータ１２０、第２のステータ１３０、第２のロータ１４０、第３のステータ１５０、第３のロータ１６０、第４のステータ１７０、および第４のロータ１８０を含む。ステータおよびロータは、互いに実質的に反対に配置される各隣接するステータとロータとの間に、前記隣接するステータとロータとの間に処理空間を形成するためのギャップがあるように、リファイナ１０１内に配置される。従って、処理されるべき繊維材料が同様のまたは異なる種類の処理効果を受けることがある、全体として７個の処理空間１１５、１２５、１３５、１４５、１５５、１６５、１７５がある。

【0042】

リファイナ１は、ロータ１２０、１４０、１６０、１８０に取り付けられた心棒シャフト１０５と、心棒シャフト１０５に取り付けられたモータ１０６とを含み、それによって、モータ１０６は、心棒シャフト１０５を回転させることができ、心棒シャフト１０５とによって、ロータ１２０、１４０、１６０、１８０を回転させることができる。ステータ１１０、１３０、１５０、１７０は、ステータ１１０、１３０、１５０、１７０が回転しないように、それぞれのホルダ１１１、１３１、１５１、１７１によって、例えば、フレーム１０２に対して支持されてよい。

【0043】

各ステータ１１０、１３０、１５０、１７０、およびロータ１２０、１４０、１６０、１８０は、本体１００ａと、処理空間に面する処理表面１００ｂまたは第１の処理表面１００ｂと、場合によっては、問題のステータ／ロータの反対側で別の処理空間に面する本体１００ａの反対側の第２処理表面１００ｃとを含む。処理表面１００ｂ、１００ｃは、例えば、セグメント状部品のセット、すなわち、完全な処理表面１００ｂ、１００ｃが得られるように互いに隣接して本体１００ａに取り付けられた処理セグメントによって提供されてよい。

【0044】

各ステータ１１０、１３０、１５０、１７０、およびロータ１２０、１４０、１６０、１８０は、少なくとも１つの開口１００ｄ、典型的には、それぞれのステータまたはロータを通じて延びる複数の開口１００ｄを更に含み、それによって、少なくとも１つの開口１００ｄは、本体１００ａおよび処理表面／第１の処理表面１００ｂを通じて、そして、場合によっては、第２の処理表面１００ｃを通じて延びる。少なくとも１つの開口１００ｄは、繊維材料の流れが、供給接続部３の方向から排出接続部４に向かってステータおよびロータを通じて処理されることを可能にする。

【0045】

リファイナ１０１の動作は、以下の通りである。

【0046】

繊維材料は、矢印Ｓで概略的に示すように、供給接続部３を通じてリファイナ１０１内に供給され、第１のステータ１１０にある開口１００ｄを通じて第１の処理空間１１５に供給され、第１のロータ１２０が回転するときに、繊維材料は、第１の処理効果を受ける。第１の処理空間１１５において第１の処理効果を受ける繊維材料は、第１の処理空間１１５から第１のロータ１２０にある開口１００ｄを通じて第２の処理空間１２５内に向かって流れ、第１のロータ１２０が回転するときに、繊維材料は、第２の処理効果を受ける。第２の処理空間１２５において第２の処理効果を受ける繊維材料は、第２の処理空間１２５から第２のステータ１３０にある開口１００ｄを通じて第３の処理空間１３５内に向かって流れ、第２のロータ１３０が回転するときに、繊維材料は、第３の処理効果を受ける。繊維材料は、繊維材料が、矢印Ｄで概略的に示すように、第４のロータ１８０を通じて排出接続部１０４に向かって流れ、排出接続部１０４を通じてリファイナ１０１から外に出るまで、連続するステータおよびロータを更に通じて流れ、連続する処理空間内で処理されるように配置される。リファイナ１０１の内側およびその中の処理空間の間の繊維材料の流れは、参照記号Ｆで示す矢印で概略的に示されている。

【0047】

リファイナ１０１において、繊維材料は、７個の連続した処理空間によって形成される全体として７個の連続した処理段階において処理される。繊維材料は、処理空間内への繊維材料の流れのための処理空間の流入側を画定するのに寄与する処理要素、すなわち、ステータまたはロータを通じて延びる少なくとも１つの開口を通じて、各処理空間内に供給される。更に、繊維材料は、処理空間を出る繊維材料の流れのための処理空間の流出側を画定するのに寄与する処理要素、すなわち、ステータまたはロータを通じて延びる少なくとも１つの開口を通じて処理空間から供給される。

【0048】

少なくとも幾つかの処理空間１１５、１２５、１３５、１４５、１５５、１６５、１７５のサイズ、すなわち、それぞれの処理空間を画定するのに寄与するステータとロータとの間の距離は、それぞれのステータおよび／またはロータをリファイナ１の軸方向Ａにおいて移動させることによって調整されてよく、それによって、それぞれの処理空間において繊維材料が受ける負荷を調整してよい。

【0049】

リファイナ１０１の一実施形態によれば、少なくとも１つの処理空間は、精製空間であり、それによって、処理空間を画定するのに寄与する処理要素の処理表面は、精製表面として構成される。好ましくは、リファイナ１０１は、２つよりも多くの精製空間を含み、それによって、繊維材料は、２つよりも多くの処理空間内で精製されることがある。リファイナ１０１の一実施形態によれば、各処理空間は、精製空間であるように構成されてよい。

【0050】

リファイナ１０１が２つよりも多くの精製空間を含むならば、リファイナ１０１は、少なくとも２倍以上の繊維材料によって許容される最大負荷でさえ、繊維材料が精製効果を受けることを可能にする。全ての処理空間が精製空間として構成された図２の実施形態の場合、リファイナ１０１は、繊維材料が、全体で７倍の繊維材料によって許容される負荷で精製効果を受けることを可能にし、よって、単一の精製空間を持つ従来のディスクリファイナと比較されるときに、単一のリファイナにおいて繊維材料が受ける精製効果を増幅することを可能にする。

【0051】

開示されたディスクリファイナは、従来のディスクリファイナと同じ有効精製表面積を有することもあるが、特にリファイナの半径方向Ｒにおいて、従来のリファイナよりも実質的に小さいサイズを有することがある。しかしながら、ロータの減少されたサイズの故に、本明細書に開示するような単一のリファイナは、減少された回転質量の故に、より小さなエネルギ消費をもたらす。更に、ロータを通じる開口がロータの精製表面積上に実質的に均等に配置されるならば、有効精製表面、すなわち、ロータの精製表面の固体部分は、ロータの中心に比較的より集中され、或いは、ロータの質量の中心は、ロータの中心により近く、それによって、ロータを回転させるために、より少ないトルク、それによって、より少ないエネルギが必要とされる。

【0052】

リファイナ１０１の一実施形態によれば、少なくとも２つの処理空間は、精製空間であり、少なくとも２つの精製空間における精製表面特徴は同じであり、それによって、少なくとも２つの精製空間内の繊維材料が受ける精製効果は類似する。これは、従来のディスクリファイナと比較されるときに、より高い程度の精製が単一のリファイナにおいて達成可能であることを可能にする。

【0053】

リファイナ１０１の一実施形態によれば、少なくとも２つの処理空間は、精製空間であるが、少なくとも１つの精製空間に適用される少なくとも１つの処理表面特徴は、少なくとも１つの別の精製空間に適用される対応する処理表面特徴とは異なり、それによって、少なくとも１つの精製空間において繊維材料が受ける精製効果は、少なくとも１つの別の精製空間において繊維材料が受ける精製効果とは異なる。この種の単一のリファイナは、繊維材料に異なる精製効果を提供するために直列に接続された２つよりも多くの従来のリファイナに取って代わることがある。この種の実施形態は、実質的に中程度の生産量を持つ精製用途において特に有用である。

【0054】

リファイナ１０１の一実施形態によれば、少なくとも１つの処理空間は、分散空間、デフレーキング空間、またはスクリーニング空間のうちの少なくとも１つである。この実施形態は、単一のリファイナにおける精製と組み合わされるべき分散、デフレーキングおよびスクリーニングの所望の組み合わせを提供することを可能にする。この種の実施形態において、１つ以上の精製空間として実装される１つ以上の処理空間は、リファイナ１０１の排出接続部１０４により近く位置するように配置されてよいのに対し、１つ以上の分散空間、１つ以上のデフレーキング空間および／または１つ以上のスクリーニング空間として実装される１つ以上の処理空間は、リファイナ１０１の供給接続部１０３により近く位置するように配置されてよく、それによって、繊維材料が受ける精製効果は、少なくとも１つの分散空間、少なくとも１つのデフレーキング空間、または少なくとも１つのスクリーニング空間のうちの少なくとも１つにおいて前処理される繊維材料に生じる。しかしながら、少なくとも１つの分散空間、少なくとも１つのデフレーキング空間、または少なくとも１つのスクリーニング空間のうちの少なくとも１つの間に少なくとも１つの精製空間が存在することは、除外されない。

【0055】

一般に、本明細書に開示されるリファイナにおいて、繊維材料は、少なくとも２つの連続する処理空間によって形成される少なくとも２つの連続する処理段階で処理される。繊維材料は、処理空間内への繊維材料の流れのための処理空間の流入側を画定するのに寄与する処理要素を通じて延びる少なくとも１つの開口を通じて処理空間内に供給され、繊維材料は、処理空間から出る繊維材料の流れのための処理空間の流出側を画定するのに寄与する処理要素を通じて延びる少なくとも１つの開口を通じて処理空間から外に供給される。

【0056】

処理されるべき繊維材料が処理空間内に供給されるときに、および／または処理空間を画定するのに寄与する処理要素を通じて延びる開口を介して処理空間から排出されるときに、１つの処理空間から別の処理空間へのリファイナを通じる繊維材料の流れは、リファイナのフレームの内部または外部のいずれかにある如何なる追加の流路もない簡単な方法で実行される。

【0057】

開示されるリファイナは、１つの従来のリファイナを、同じ容量であるが、リファイナの軸方向または半径方向の少なくとも１つにおいてより小さいサイズのリファイナと置き換えることを可能にして、ロータのより小さいサイズの故に、低減されたエネルギ消費をもたらす。

【0058】

開示されるリファイナは、直列に配置され且つ繊維材料が類似または異なる精製効果を受けるように配置された幾つかの従来のリファイナを、繊維材料に対して類似または異なる精製効果を持つ幾つかの連続する精製段階を有する単一のリファイナに置き換えることを可能にする。

【0059】

更に、開示されるリファイナは、単一のリファイナにおいて繊維材料に大量のエネルギを適用することを可能にして、精製された材料の高い程度の精製をもたらす。これは、リファイナが、例えば、ミクロフィブリルセルロース（ＭＦＣ）またはナノフィブリルセルロース（ＮＦＣ）、または達成可能な高いＳＲ（Ｓｃｈｏｐｐｅｒ－Ｒｉｅｇｌｅｒ）度を持つ他の特殊グレードの繊維材料の製造に適用されることを可能にする。

【0060】

開示されるリファイナ、特に、リファイナの技術的実装を考慮したディスクリファイナは、異なる容量のリファイナを製造するためのモジュール式アプローチを可能にし、それによって、異なるモジュールの処理要素を追加することによって、リファイナの容量を増加されることがある。追加されるべきモジュールは、問題の特定の用途に依存して、ステータ、ロータ、またはステータとロータとの組み合わせを含んでよい。

【0061】

開示されるリファイナは、分散段階、デフレーキング段階、またはスクリーニング段階のような、少なくとも１つの前処理段階と、少なくとも１つの精製段階との組み合わせも可能にし、それによって、意図された生産量または能力に依存して、分散、デフレーキング、および／またはスクリーニングのための別個のデバイスが除外されることがある。

【0062】

技術の進歩に伴い、発明的な概念を様々な方法で実装することができることが当業者に明らかであろう。本発明およびその実施形態は、上述の例に限定されるものではなく、特許請求の範囲の範囲内で変化することがある。

【図1】

【図2】

【手続補正書】

【提出日】2022-11-21

【手続補正1】

【補正対象書類名】特許請求の範囲

【補正対象項目名】全文

【補正方法】変更

【補正の内容】

【特許請求の範囲】

【請求項1】

繊維材料を処理するためのリファイナであって、
２つの処理要素の間に処理空間を形成するために互いに対して実質的に反対に配置される各２つの処理要素の間にギャップがあるように配置される少なくとも３つの処理要素のセットを含み、処理されるべき前記繊維材料は、前記処理空間において処理効果を受け、
各処理要素は、前記処理要素を通じる前記繊維材料の流れを可能にするために前記処理要素を通じて延びる少なくとも１つの開口を含み、
それによって、当該リファイナは、少なくとも、第１の処理空間と、第２の処理空間と、前記第１の処理空間および前記第２の処理空間を互いに分離するための前記第１の処理空間と前記第２の処理空間との間の処理要素とを含み、
前記処理要素は、処理されるべき前記繊維材料が前記第1の処理空間において第1の処理効果を受けるために前記第1の処理空間に面する第1の処理表面と、処理されるべき前記繊維材料が前記第２の空間において第２の処理効果を受けるために前記第２の処理空間に対して実質的に反対方向において前記第１の処理表面に対して面する第２の処理表面と、前記処理要素を通じる前記第１の処理空間から前記第２の処理空間への前記繊維材料の流れを可能にするために前記処理要素を通じて延びる少なくとも１つの開口とを含み、
前記第２の処理空間における前記繊維材料が、前記第１の処理空間における前記繊維材料が受ける前記処理効果とは異なる前記処理効果を受けるために、前記第２の処理表面における少なくとも１つの処理表面特徴が、前記第１の処理表面における対応する処理表面特徴とは異なることを特徴とする、
リファイナ。

【請求項2】

当該リファイナにおける少なくとも１つの処理空間は、前記繊維材料が精製効果を受ける精製空間であることを特徴とする、請求項１に記載のリファイナ。

【請求項3】

当該リファイナにおける少なくとも１つの処理空間において、前記繊維材料は、精製効果とは異なる処理効果を受けることを特徴とする、請求項１又は２に記載のリファイナ。

【請求項4】

前記少なくとも１つの処理空間は、前記繊維材料が分散効果を受ける分散空間、前記繊維材料がデフレーキング効果を受けるデフレーキング空間、または前記繊維材料がスクリーニング効果を受けるスクリーニング空間のうちの１つであることを特徴とする、請求項２または３に記載のリファイナ。

【請求項5】

当該リファイナは、
第１の静止処理要素と、
第２の静止処理要素と、
回転可能な処理要素と、を含み、
前記第１の静止処理要素は、前記第１の静止処理要素と前記回転可能な処理要素との間に前記第１処理空間を形成するために、前記第１の静止処理要素と前記回転可能な処理要素との間にギャップがあるように、実質的に前記回転可能な処理要素内にあり、前記回転可能な処理要素の実質的に反対にあり、
前記回転可能な処理要素は、前記回転可能な処理要素と前記第２の静止処理要素との間に前記第２の処理空間を形成するために、前記回転可能な処理要素と前記第２の静止処理要素との間にギャップがあるように、実質的に前記第２の静止処理要素内にあり、前記第２の静止処理要素の実質的に反対にあることを特徴とする、
請求項１～４のうちのいずれか１項に記載のリファイナ。

【請求項6】

前記第１の静止処理要素、前記第２の静止処理要素および前記回転可能な処理要素は、円錐処理要素であることを特徴とする、請求項５に記載のリファイナ。

【請求項7】

当該リファイナは、
第１のディスク状の処理要素と、
第２のディスク状の処理要素であって、前記第１の処理要素と前記第２の処理要素との間に前記第１の処理空間を形成するために、前記第１の処理要素と前記第２の処理要素との間にギャップがあるように、前記第１の処理要素に対して実質的に反対に前記第１のディスク状の処理要素に隣接する、第２のディスク状の処理要素と、
第３のディスク状の処理要素であって、前記第１の処理要素と前記第２の処理要素との間に前記第２の処理空間を形成するために、前記第２の処理要素と前記第３の処理要素との間にギャップがあるように、前記第２の処理要素に対して実質的に反対に前記第２のディスク状の処理要素に隣接する、第３のディスク状の処理要素と、を含むことを特徴とする、
請求項１～４のうちのいずれか１項に記載のリファイナ。

【請求項8】

少なくとも１つの処理要素が静止処理要素であり、少なくとも１つの処理要素が回転可能な処理要素であることを特徴とする、請求項７に記載のリファイナ。

【請求項9】

繊維材料を処理するための方法であって、
各２つの実質的に反対の処理要素の間に処理空間を形成するために互いに対して実質的に反対に配置される各２つの処理要素の間にギャップがあるように配置される少なくとも３つの処理要素のセットを含むリファイナにおいて前記繊維材料を処理することを含み、処理されるべき前記繊維材料は、前記処理空間において処理効果を受け、
前記繊維材料は、少なくとも２つの連続する処理空間によって形成される少なくとも２つの連続する処理段階において処理され、
前記繊維材料は、前記処理空間内への前記繊維材料の前記流れのために前記処理空間の流入側を画定するのに寄与する処理要素を通じて延びる少なくとも１つの開口を通じて前記処理空間内に供給され、
前記繊維材料は、前記処理空間から出る前記繊維材料の前記流れのために前記処理空間の流出側を画定するのに寄与する処理要素を通じて延びる少なくとも１つの開口を通じて前記処理空間から出て供給され、
少なくとも１つの処理空間における前記繊維材料が、少なくとも１つの別の処理空間における前記繊維材料が受ける処理効果とは異なる処理効果を受けることを特徴とする、
方法。

【請求項10】

少なくとも１つの処理空間は、前記繊維材料が精製効果を受ける精製空間である、請求項９に記載の方法。

【請求項11】

少なくとも１つの処理空間において前記繊維材料が受ける精製効果は、少なくとも１つの別の処理空間において前記繊維材料が受ける精製効果とは異なる、請求項９または１０に記載の方法。

【請求項12】

精製に先立って、前記リファイナ内の前記繊維材料は、以下の効果、すなわち、分散効果、デフレーキング効果、またはスクリーニング効果のうちの少なくとも１つを受ける、請求項９～１１のうちのいずれか１項に記載の方法。

【外国語明細書】