特許 6990281 リファイナーのブレード要素

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2021-12-07

(45)【発行日】2022-01-12

(54)【発明の名称】リファイナーのブレード要素

(51)【国際特許分類】

   D21D 1/22 20060101AFI20220104BHJP

   D21D 1/30 20060101ALI20220104BHJP

   D21D 1/34 20060101ALI20220104BHJP

   B02C 19/20 20060101ALI20220104BHJP

【ＦＩ】

D21D1/22

D21D1/30

D21D1/34

B02C19/20 Z

【請求項の数】 17

【外国語出願】

(21)【出願番号】P 2020139900

(22)【出願日】2020-08-21

(65)【公開番号】P2021031832

(43)【公開日】2021-03-01

【審査請求日】2020-08-21

(31)【優先権主張番号】19193991.7

(32)【優先日】2019-08-28

(33)【優先権主張国・地域又は機関】EP

(73)【特許権者】

【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】ユハ－ペッカ フフタネン

(72)【発明者】

【氏名】マルコ ロイヤス

【審査官】川口 裕美子

(56)【参考文献】

【文献】特開２０１８－０４８２３５（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００９－０１３５１３（ＪＰ，Ａ）

【文献】特表２０１１－５２４９５０（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開昭４８－０４８７０４（ＪＰ，Ａ）

【文献】米国特許出願公開第２０１８／０３２７９７０（ＵＳ，Ａ１）

【文献】紙パルプ製造技術シリーズ（５）、紙料の調成、紙パルプ技術協会，1992年04月01日，ｐ３４－３８

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｄ２１Ｄ １／２２

Ｄ２１Ｄ １／３０

Ｄ２１Ｄ １／３４

Ｂ０２Ｃ １９／２０

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

繊維質材料をリファインするのに用いるリファイナーのためのブレード要素対であって、
ブレード要素対の有する各ブレード要素は、リファイン表面を備え、
前記リファイン表面は、前記ブレード要素に沿って延びるブレードバー及びブレード溝と、前記ブレード要素に貫通して延びる複数の開口とを含み、
前記ブレード要素は、ステーターブレード要素及びローターブレード要素を含み、
前記ステーターブレード要素の複数の開口は、第１及び第２開口を含み、
前記ローターブレード要素の複数の開口は、第３及び第４開口を含み、
前記ステーターブレード要素及び前記ローターブレード要素が互いに対面してセットされたときに、前記第３及び第４開口は、前記第１及び第２開口と重複せずに、前記第１及び第２開口と交互に配置され、
前記第１及び第２開口はそれぞれ、前記リファイン表面で前記第３及び第４開口よりも大きな長さを有する、ブレード要素対。

【請求項2】

前記ブレード要素の前記リファイン表面は、開口のない少なくとも一つの中実なリファイン表面領域と、開口を有する少なくとも一つのリファイン表面領域とを備えている請求項１記載のブレード要素対。

【請求項3】

ブレード要素対の各ブレード要素は、第１縁及び第２縁を備え、前記ブレード要素の前記リファイン表面は、前記第１縁から前記第２縁に向けて、前記ブレード要素の軸方向又は径方向に延び、
各ブレード要素は、複数のリファイン表面領域を備え、前記リファイン表面領域は前記ブレード要素を貫通する開口を備え、
前記開口を備えた前記ブレード要素の前記リファイン表面領域は、ブレード要素対の前記ブレード要素が実質的に互いに対面してセットされたときに、軸方向での異なる位置又は径方向での異なる位置にある請求項１又は２記載のブレード要素対。

【請求項4】

前記ステーターブレード要素はブレード片を備え、前記ブレード片は、第１端縁と、第２端縁と、前記第１及び第２端縁の間で延びる側縁とを備え、
前記第１及び第２開口はそれぞれ前記側縁での切り込みであり、前記切り込みは、前記ブレード片の全厚みにわたって貫通し、前記ブレード片の前記側縁から対向する側縁に向けて延びている請求項１ないし３いずれか１項に記載のブレード要素対。

【請求項5】

ブレード要素対の前記ブレード要素のそれぞれにおける前記ブレードバー及び前記ブレード溝のパターンの表面ピッチは、大きくても３ｍｍである請求項１ないし４いずれか１項に記載のブレード要素対。

【請求項6】

前記ブレードバーの幅は、大きくても、前記ブレード要素におけるピッチの半分である請求項１ないし５いずれか１項に記載のブレード要素対。

【請求項7】

前記ブレードバーの高さは大きくても１０ｍｍである請求項１ないし６いずれか１項に記載のブレード要素対。

【請求項8】

ブレード要素対を形成する前記ブレード要素での前記ブレードバーは、互いに交差している請求項１ないし７いずれか１項に記載のブレード要素対。

【請求項9】

前記ブレード要素の前記ブレードバーの間の交差する角度は、１０度ないし１００度である請求項８記載のブレード要素対。

【請求項10】

前記ブレード要素の前記開口の総開口面積は、前記ブレード要素の前記リファイン表面の表面積の５％ないし３０％である請求項１ないし９いずれか１項に記載のブレード要素対。

【請求項11】

繊維質材料をリファインするリファイナーであって、請求項１ないし１０いずれか１項に記載のブレード要素対を少なくとも一つ備えているリファイナー。

【請求項12】

固定式のリファイン要素であるステーターと、回転リファイン要素であるローターとを備え、
前記ステーターブレード要素が、リファイナーの前記ステーターのためのブレード要素であり、前記ローターブレード要素が、リファイナーの前記ローターのためのブレード要素である請求項１１記載のリファイナー。

【請求項13】

前記開口は、孔又は穿孔である請求項１１ないし１２いずれか１項に記載のリファイナー。

【請求項14】

前記開口のサイズ及び／又は形状は、一つのブレード要素の中で変化するように構成されている請求項１１ないし１３いずれか１項に記載のリファイナー。

【請求項15】

一つのブレード要素の開口のサイズ及び／又は形状は、一つの前記ブレード要素と対面するブレード要素の開口のサイズ及び／又は形状と異なる請求項１１ないし１４いずれか１項に記載のリファイナー。

【請求項16】

複数の前記ブレード片の前記側縁は、前記ブレード要素の軸方向に延び、各ブレード片は、前記ブレード要素の周方向に隣接したブレード片と相互に結合される請求項４記載のブレード要素対。

【請求項17】

前記ブレード要素はさらに、第２ステーターブレード要素を含み、前記ローターブレード要素は、前記ステーターブレード要素と前記第２ステーターブレード要素との間に配置され、
前記第２ステーターブレード要素の複数の開口は、第５及び第６開口を含み、
前記第２ステーターブレード要素及び前記ローターブレード要素が互いに対面してセットされたときに、前記第３及び第４開口は、前記第５及び第６開口と重複せずに、前記第５及び第６開口と交互に配置される請求項１記載のブレード要素対。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、繊維質材料をリファインするリファイナーに関し、特に、繊維質材料をリファインするのに用いるリファイナーに使用するように適用可能なブレード要素対に関する。

【背景技術】

【0002】

特許文献１は、リファイナー（解し機又は叩解装置）と、繊維質材料をリファインする方法とを開示している。特許文献１に開示されたリファイナーは、少なくとも部分的に実質的に互いに対面して配置された、少なくとも一つの第１リファイン表面と少なくとも一つの第２リファイン表面を備えている。これらの間に、リファインしようとする繊維質材料を受けるリファイン室が形成される。第１リファイン表面は、第１リファイン表面を貫通して形成された開口を備え、リファインしようとする繊維質材料はこれを介してリファイン室の中へ供給されるように構成されている。及び／又は第２リファイン表面は、第２リファイン表面を貫通して形成された開口を備え、リファイン室でリファインされた繊維質材料がこれを介してリファイン室から排出されるように構成されている。またその逆でもよい。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【文献】ヨーロッパ特許２３０４１０１Ｂ１号

【0004】

第１リファイン表面を貫通してリファインしようとする繊維質材料をリファイン室に供給すること、及び／又は第２リファイン表面を貫通して既にリファインされた繊維質材料をリファイン室から取り除くことにより、又はその逆により、繊維質材料をリファイン室に供給してリファイン室内の繊維質材料の分布を実質的に均一にすることは可能である。これは、リファインの効率とリファイナーの容量に効果を及ぼす。しかし、この開示されたリファイナーで提供される粉砕の程度、即ちリファインの程度は、特別に高度にリファインされた、典型的には木材ベースの繊維質材料、例えば、生物を原料とした（ｂｉｏｂａｓｅｄ）新しい製品を製造する場合の添加物として、利用しようとする繊維質材料を提供するには、十分に高いものではない。

【発明の概要】

【0005】

本発明の目的は、繊維質材料をリファインするのに用いるリファイナーのための新しいブレード要素対を提供することである。

【0006】

本発明は、独立請求項での特徴によって特徴付けられる。

【0007】

開示されるブレード要素対では、ブレード要素のうち少なくとも一つが回転可能であり、ブレード要素対の有するブレード要素が、実質的に互いに対面してセットされたときに、ブレード要素のうち一つにある開口は、他の一つのブレード要素にある開口とは、軸方向での異なる位置又は径方向での異なる位置にある。

【0008】

ここに開示した解決法によれば、ローターのリファイン表面の開口がステーターのリファイン表面の開口と一致も重複もせず、ローターのリファイン表面の開口からステーターのリファイン表面の開口へ直線的に進むことを許容しない。従って、これにより、全ての繊維質材料は、少なくともいくらかは、リファイン効果の影響に対してさらされる。なぜならば、リファイン効果のもとで行き着かずに（ｗｉｔｈｏｕｔ ｅｎｄｉｎｇ ｕｐ）リファイナーを通過できる繊維質材料がないからである。従って、ステーター及びローターブレード要素を貫通した開口を備える従来の解決方法と比較すると、繊維質材料を粉砕する程度を上昇させるものである。

【0009】

本発明のいくつかの実施形態は、従属請求項の中に記載される。

【図面の簡単な説明】

【0010】

下記の記載では、次の添付する図面を参照して、好ましい実施形態によって、本発明をさらに詳細に説明する。

【0011】

【図1】部分的に断面図で、円錐形リファイナーの側面図を概略的に示す。

【図2】部分的に断面図で、円筒形リファイナーの側面図を概略的に示す。

【図3】部分的に断面図で、ディスクリファイナーの側面図を概略的に示す。

【図4】円錐形リファイナーのためのブレード要素対の側面図を、部分的に断面図で概略的に示す。

【図5】ローターブレード要素のリファイン表面の上面図を概略的に示す。

【図6】他のディスクリファイナーの側面図を概略的に示す。明確化のために、図面は簡略化して発明のいくつかの実施形態を示し、図中で同じ要素は同じ参照符号で示している。

【発明を実施するための形態】

【0012】

図１に、一部を断面で示した、円錐形リファイナー（解し機又は叩解装置）１の非常に概略的な側面図を示す。リファイナー１は、固定式のリファイン要素４、即ちステーター４を備え、これは、リファイン表面６を備えた複数のステーターブレード要素５を備えている。ステーター４は、リファイナー１の枠構造に支持されてよい。図１では、枠構造は明確化のために図示していない。ステーター４の実施形態によれば、これは、ステーター４の周縁の全てにわたって延びる円錐形状のただ一つのブレード要素５を備えてよく、この単一のブレード要素は、ステーター４の均一なリファイン表面６の総体を提供する。ステーター４の他の実施形態によれば、後に図４に示す少なくとも二つのセグメント状のブレード要素、即ちブレード片（ｓｅｇｍｅｎｔ）５’を備えてよい。これは、互いに隣接して配置され、元は別々だったセグメント状のブレード要素が、ステーター４の均一なリファイン表面６の総体を一緒に提供するものである。リファイナーのステーター４を述べるときのブレード要素という用語は、ステーター４のリファイン表面６の総体を提供するブレード要素を言ってもよいし、ステーター４のリファイン表面６の総体の一部のみを提供するブレード要素を言ってもよい。典型的にはリファイン表面６は、ブレードバーと、それらの間のブレード溝とを備え、ブレードバーとブレード溝との実施形態は、後に図４，５に示される。

【0013】

さらにリファイナー１は、回転リファイン要素７、即ちローター７を備え、これは、リファイン表面９を備えた複数のローターブレード要素８を備えている。ローター７の実施形態によれば、これは、ローター７の周縁の全てにわたって延びる円錐形状のただ一つのブレード要素８を備えてよく、この単一のブレード要素は、ローター７の均一なリファイン表面９の総体を提供する。ローター７の別の実施形態では、互いに隣接して配置された少なくとも二つのセグメント状のブレード要素、即ち、後に図４に示すブレード片８’を備えてよく、これにより元は別々だったセグメント状のブレード要素が、ローター７の均一なリファイン表面９の総体を一緒に提供するものである。リファイナーのローター７を述べるときのブレード要素という用語は、ローター７のリファイン表面９の総体を提供するブレード要素を言ってもよいし、ローター７のリファイン表面９の総体の一部のみを提供するブレード要素を言ってもよい。典型的にはリファイン表面９は、ブレードバーと、それらの間のブレード溝とを備え、ブレードバーとブレード溝との実施形態は、後に図４，５に示される。

【0014】

ローター７はハブ１０を有する。これは図１～３ではやや簡略化して示してある。少なくとも一つのローターブレード要素８がこれに支持されている。ローター７のハブ１０は、軸部１１に取り付けられ、軸部１１は、やや概略的に図示したモーター１２に取り付けられ、モーター１２は軸部１１を回転させるように構成されている。例えば矢印ＲＤで表示した回転方向に、軸部１１はローター７を回転させる。さらに、円錐形リファイナー１は、明確化のために図１に図示していない装填装置を備えてよい。装填装置は、矢印ＡＤで概略的に表示したようにローター７を往復で移動させるように、軸部１１に接続されてよく、対面するブレード要素５，８の間の距離を調節し、即ち、ステーター４，ローター７の間に形成されるリファイン室１３、即ちブレード隙間１３のサイズを調節する。リファイナーの他の構成要素に対するリファイン室１３のサイズは、図１～３では誇張してある。

【0015】

さらにステーターブレード要素５は、ステーターブレード要素５を貫通する開口１４を備え、ローターブレード要素８は、ローターブレード要素８を貫通する開口１５を備えるので、開口１４，１５はステーターブレード要素５，ローターブレード要素８の全厚みにわたって貫通するように形成されている。図１中では矢印Ａによって軸方向を概略的に示しているが、ステーターブレード要素５の軸方向とローターブレード要素８の軸方向とで、ブレード要素５，８が互いに対面するときに、ステーターブレード要素５の開口１４は、ローターブレード要素８の開口１５と、軸方向での異なる位置にある。言い換えれば、実質的に互いに対面してセットされるステーターブレード要素５とローターブレード要素８とを含むブレード要素対では、ブレード要素５，８が実質的に互いに対面してセットされたときに、ブレード要素５，８のうち一つの開口１４，１５は、他のブレード要素５，８の開口１４，１５と軸方向Ａに一致も重複もしないように位置する。従って、ブレード要素５，８を実質的に互いに対面してセットすることとは、ブレード要素５，８のリファイン表面が実質的に互いに向かい合うようにブレード要素５，８を位置させることを言う。言い換えれば、一つのブレード要素のリファイン表面は、ブレード要素対での他のブレード要素のリファイン表面に向かってセットされ、ブレードの端の縁は、リファイナーでの作動位置に合致するように揃えられる。

【0016】

図１のリファイナー１の作用は次の通りである。リファインするべき繊維質材料は、参照符号Ｆを付した矢印で概略的に示されるように、径の大きいリファイナー１の第１端を通って、かつ径の小さいリファイナー１の第２端を通って、ローター７の内部空間に供給される。これに代えて、ローター７のハブ１０を貫通する開口がある場合は、リファインするべき繊維質材料は、径の大きいリファイナー１の第１端のみを通って、又は径の小さいリファイナー１の第２端のみを通って、ローター７の内部空間に供給されてよい。これにより、ローター７の一端からローター７の他端まで繊維質材料がわたって流れることを可能にする。なお、円錐形状の位置は図１の位置と逆に、円錐の小径の端が軸の側にあるようになっていてもよく、作用は上述したものと同じである。典型的には、繊維質材料は、木材ベースのリグノセルロースを含有する繊維質材料であるが、他の植物ベースの繊維質材料であってもよい。リファイナー１に供給される繊維質材料の濃度（ｃｏｎｓｉｓｔｅｎｃｙ）は、０．５ないし５％、例えば０．５ないし３％、好ましくは０．５ないし２％のように低い。

【0017】

ローター７の内側空間から、繊維質材料は、参照符号Ｆ１５で表示した矢印で概略的に示したように、ローターブレード要素８の開口１５を介してリファイン室１３の中へ流れる。リファイン室１３では、繊維質材料は、ステーターのリファイン表面６とローターのリファイン表面９との相互作用に応答してリファインされる。リファイン室１３でリファインされた繊維質材料は、参照符号Ｆ１４で表示した矢印で概略的に示したように、ステーターブレード要素５の開口１４を介してリファイン室１３から排出される。

【0018】

ステーターブレード要素５及びローターブレード要素８の軸方向Ａに、ステーターブレード要素５の開口１４は、ローターブレード要素８の開口１５の位置に対して異なる位置にある。即ち、ステーターブレード要素５の開口１４は、ローターブレード要素８の開口１５と一致も重複もしないように、並んでいる。従って、ブレード要素５，８を貫通する直接の通路は存在しない。これにより、全ての繊維質材料は、少なくともいくらかは、リファイン効果の影響に対してさらされる、即ち、リファイン効果のもとで行き着かずにリファイナー１を通過できる繊維質材料がない。これは、ローターのリファイン表面９の開口１５がステーターのリファイン表面６の開口１４と一致せず、ローターのリファイン表面９の開口１５からステーターのリファイン表面６の開口１４へ直線的に進むことを許容しないので、生じるものである。従って、従来の解決方法と比較すると繊維質材料を粉砕する程度を上昇させるものである。しかし、リファインの容量は維持することができる。

【0019】

図２に、一部を断面で示した、円筒形リファイナー（解し機又は叩解装置）２の非常に概略的な側面図を示す。円筒形リファイナー２の基本構造と動作とは、図１の円錐形リファイナー１の場合と実質的に同様であるが、主な違いは、円錐形状の代わりとして、ステーター及びローターの円筒形の形態又は形状である。ステーターとローターとの形態又は形状の相違のために、リファイン室のサイズは、図２の矢印ＡＤで概略的に表示されるように、ステーターの直径を調節することにより、円筒形リファイナー２内で調節される。しかし、円筒形リファイナー２のステーターブレード要素５，ローターブレード要素８の開口１４，１５の配置は、図１を参照して上述した配置と同様のものである。

【0020】

図３に、一部を断面で示した、ディスクリファイナー（解し機又は叩解装置）３の非常に概略的な側面図を示す。ディスクリファイナー３の基本構造と動作とは、円錐形リファイナー１又は円筒形リファイナー２の場合と実質的に同様であるが、主な違いは、軸部１１に対して実質的に垂直な角度で配置されたステーター４とローター７との円盤状の形態又は形状である。図３では、ローター７のハブ１０は明確化のために省略してある。円錐形リファイナー１及び円筒形リファイナー２と同様に、ステーター４，ローター７は、ステーター４又はローター７の周縁の全てにわたって延びる環状のただ一つのブレード要素５，８を備えてよく、この単一のブレード要素がステーター４又はローター７の均一なリファイン表面６，９の総体を提供する。あるいはこれに代えて、ステーター４及び／又はローター７は、互いに隣接して配置された少なくとも二つのセグメント状のブレード要素を備えてよく、これにより元は別々だったセグメント状のブレード要素が、ステーター４及び／又はローター７の均一なリファイン表面６，９の総体を一緒に提供するものである。上述したように、典型的にはリファイン表面６，９は、ブレードバーと、それらの間のブレード溝とを備えている。

【0021】

さらに、図３のディスクリファイナーについて述べると、少なくとも一つのステーターブレード要素５は、ステーターブレード要素５を貫通する開口１４を備え、少なくとも一つのローターブレード要素８は、ローターブレード要素８を貫通する開口１５を備えるので、開口１４，１５はステーターブレード要素５，ローターブレード要素８の全厚みにわたって貫通するように形成されている。図３中では矢印Ｒによって径方向を概略的に示しているが、ブレード要素５，８が互いに対面するときに、ステーターブレード要素５の径方向とローターブレード要素８の径方向とで、ステーターブレード要素５の開口１４は、ローターブレード要素８の開口１５と径方向での異なる位置にある。言い換えれば、実質的に互いに対面してセットされるステーターブレード要素５とローターブレード要素８とを含むブレード要素対では、ブレード要素５，８が実質的に互いに対面してセットされたときに、ブレード要素５，８のうち一つの開口１４，１５は、他のブレード要素５，８の開口１４，１５と径方向Ｒに一致も重複もしないように位置する。

【0022】

リファインする繊維質材料は、参照符号Ｆで表示した矢印で概略的に示したように、ディスクリファイナー３の内側空間のローター７の側でディスクリファイナー３に供給される。リファインする繊維質材料は、参照符号Ｆ１５で表示した矢印で概略的に示したように、ローターブレード要素８の開口１５を介してリファイン室１３の中へ流れる。リファイン室１３でリファインされた繊維質材料は、参照符号Ｆ１４で表示した矢印で概略的に示したように、ステーターブレード要素５の開口１４を介してリファイン室１３から排出される。

【0023】

ステーターブレード要素５及びローターブレード要素８の径方向Ｒに、ステーターブレード要素５の開口１４は、ローターブレード要素８の開口１５の位置に対して異なる位置にある。即ち、ステーターブレード要素５の開口１４は、ローターブレード要素８の開口１５と一致も重複もしないように、並んでいる。従って、全ての繊維質材料は、少なくともいくらかは、リファイン効果の影響に対してさらされる、即ち、リファイン効果のもとで行き着かずにリファイナー１を通過できる繊維質材料がなく、従って、従来の解決方法と比較すると繊維質材料を粉砕する程度を上昇させるものである。

【0024】

図６は、別のディスクリファイナー３の側面図を概略的に示す。図６のディスクリファイナー３は、第１ステーター４ａ、第２ステーター４ｂ、及びこれらの間のローター７を備え、これにより、二つのリファイン室が存在する。即ち、第１ステーター４ａとローター７との間の第１リファイン室１３ａ、及び第２ステーター４ｂとローター７との間の第２リファイン室１３ｂである。ローター７は、軸部１１の端部にスライド可能に配置され、装填装置（明確化のために図示しない）が第２ステーター４ｂを装填することが可能になっていて、矢印ＡＤで概略的に表示するようにリファイン室１３ａ，１３ｂのサイズを調節する。

【0025】

ステーター４ａ、４ｂはそれぞれ、少なくとも一つのステーターブレード要素５を有する。異なるステーター４ａ、４ｂのステーターブレード要素５のリファイン表面６は、同じ特性を有しても、異なる特性を有してもよい。ローター７は、両面になっている少なくとも一つのローターブレード要素８を有する。即ち、ローターブレード要素８の両面にリファイン表面９を有するブレード要素である。これに代えて、ローター７は、互いに接続された少なくとも二つの片面のリファイン要素を有してもよい。ローター７の二つの逆側のリファイン表面９は、同じ特性を有しても、異なる特性を有してもよい。

【0026】

図６のディスクリファイナー３が作動されると、リファインする繊維質材料は、参照符号Ｆで表示した矢印で概略的に示すように、ディスクリファイナー３の内部空間で第１ステーター４ａの側でディスクリファイナー３に供給される。ローター７の左側の矢印Ｆ１４で概略的に示すように、リファインする繊維質材料は、第１ステーター４ａのステーターブレード要素５の開口１４を介して第１リファイン室１３ａに流れる。第１リファイン室１３ａでリファインされた繊維質材料は、参照符号Ｆ１５で表示した矢印で概略的に示したように、ローター７のローターブレード要素８の開口１５を介して第１リファイン室１３ａから第２リファイン室１３ｂの中へ排出される。さらに、第２リファイン室１３ｂでリファインされた繊維質材料は、ローター７の右側の参照符号Ｆ１４で表示した矢印で概略的に示したように、第２ステーター４ｂのステーターブレード要素５の開口１４を介して第２リファイン室１３ｂから排出される。

【0027】

図６中のディスクリファイナー３は、二つのブレード要素対を有するリファイナーの例である。即ち、第１のブレード要素対は、第１ステーター４ａのステーターブレード要素５と、ローター７のローターブレード要素８とを備え、また第２のブレード要素対は、第２ステーター４ｂのステーターブレード要素５と、ローター７のローターブレード要素８とを備えている。従って、ローター７のローターブレード要素８は、両方のブレード要素対に共通である。一つ以上のブレード要素対をリファイナーに設けるために他の解決法、例えば、リファイナー内のローターの数を増やすことなども可能である。

【0028】

図４に、リファイナーのためのブレード要素対２０を、一部は断面図で、側面図に概略的に示す。ブレード要素対２０は、隣り合って位置するステーターブレード片５’を複数備えているステーターブレード要素５を有する。各ステーターブレード片５’、従ってステーターブレード要素５の総体は、第１縁５ａ、即ち、第１端縁５ａ又は内側の縁５ａを有し、小さな径を有するリファイナーの端に向かうようになっている。同様に、ステーターブレード要素５、従って各ステーターブレード片５’は、第２縁５ｂ、即ち、第２端縁５ｂ又は外側の縁５ｂを有し、大きな径を有するリファイナーの端に向かうようになっている。ステーターブレード要素５の軸方向Ａ、従って、各ステーターブレード片５’の軸方向Ａは、第１縁５ａと第２縁５ｂとの間で延びる。さらに、各ステーターブレード片５’は、第１縁５ａと第２縁５ｂとの間で延びる側縁５ｃ，５ｄを有する。ステーターブレード片５’の内面は、ステーターブレードバー１６とステーターブレード溝１７とを有し、これらの間に個別の各ステーターブレード片５’のリファイン表面６を形成し、これによりステーターブレード要素５の総体のリファイン表面６を形成する。

【0029】

さらに図４のブレード要素対は、隣り合って位置するローターブレード片８’を複数備えているローターブレード要素８を有する。各ローターブレード片８’、従ってローターブレード要素８の総体は、第１縁８ａ、即ち、第１端縁８ａ又は内側の縁８ａを有し、小さな径を有するリファイナーの端に向かうようになっている。同様に、ローターブレード要素８、従って各ローターブレード片８’は、第２縁８ｂ、即ち、第２端縁８ｂ又は外側の縁８ｂを有し、大きな径を有するリファイナーの端に向かうようになっている。ローターブレード要素８の軸方向Ａ、従って、各ローターブレード片８’の軸方向Ａは、第１縁８ａと第２縁８ｂとの間で延びる。さらに、各ローターブレード片８’は、第１縁８ａと第２縁８ｂとの間で延びる側縁８ｃ，８ｄを有する。ローターブレード片８’の外面は、ローターブレードバー１８とローターブレード溝１９とを有し、これらの間に個別の各ローターブレード片８’のリファイン表面９を形成し、これによりローターブレード要素８の総体のリファイン表面９を形成する。ブレード片５’，８’に形成された締結孔が、リファイナーの中にブレード片５’，８’を締結する締結手段を受けるように設けられ、図４では、参照符号２１で示されている。

【0030】

各ステーターブレード片５’、及びステーターブレード要素５の総体が、軸方向Ａに連続したリファイン表面領域６ａ，６ｂ，６ｃ，６ｄ，６ｅ，６ｆ，６ｇ，６ｈ，６ｉを備えている。このリファイン表面領域６ｂ，６ｄ，６ｆ，６ｈは、ステーターブレード片５’の全厚みにわたって貫通した開口１４を備えたリファイン表面領域であり、リファイン表面領域６ａ，６ｃ，６ｅ，６ｇ，６ｉは、中実な構造のリファイン表面領域、即ち開口を持たない領域である。これに対応し、各ローターブレード片８’、及びローターブレード要素８の総体が、軸方向Ａに連続したリファイン表面領域９ａ，９ｂ，９ｃ，９ｄ，９ｅ，９ｆ，９ｇ，９ｈ，９ｉを備えている。このリファイン表面領域９ａ，９ｃ，９ｅ，９ｇ，９ｉは、ローターブレード片８’の全厚みにわたって貫通した開口１５を備えたリファイン表面領域であり、リファイン表面領域９ｂ，９ｄ，９ｆ，９ｈは、中実な構造のリファイン表面領域、即ち開口を持たない領域である。従って、ローター要素とステーター要素との両方で、中実な少なくとも一つの領域、また開口を有する少なくとも一つの領域が存在する。より好ましくは、この要素のうち少なくとも一つが、開口を有する領域に加えて、一つ以上の中実な領域を有する。これに対して、他方の要素は、中実な領域と開口している領域との数量及び順序が逆になる。

【0031】

円錐形リファイナー１が組み立てられ、ステーターブレード要素５及びローターブレード要素８が使用のために実質的に互いに対面してセットされたときに、開口１５を有するローターブレード要素８のリファイン表面領域９ａ，９ｃ，９ｅ，９ｇ，９ｉは、ステーターブレード要素５の中実なリファイン表面領域６ａ，６ｃ，６ｅ，６ｇ，６ｉに向けて、ブレード片の軸方向Ａ、即ちリファイナーの軸方向にセットされる。これに対応して、開口１４を有するステーターブレード片５’のリファイン表面領域６ｂ，６ｄ，６ｆ，６ｈは、ローターブレード片８’の中実なリファイン表面領域９ｂ，９ｄ，９ｆ，９ｈに向けて、ブレード片５’，８’の軸方向Ａにセットされる。言い換えれば、開口１４，１５を有するリファイン表面領域と、対面するブレード要素の中実なリファイン表面領域とは、シフトした位相、即ち逆の順序になっている。これにより、一つのブレード片５’，８’の開口を有するリファイン表面領域は、他のブレード片５’，８’の開口のないリファイン表面領域と対面してセットされる。即ち、ブレード要素対２０では、開口１４，１５を備えたブレード片５’，８’のリファイン表面領域は、ブレード片５’，８’のリファイン表面６，９が実質的に互いに対面するときに、ブレード片５’，８’の軸方向Ａに互いに一致も重複もしないように並ぶことを意味する。言い換えれば、対面するブレード要素５，８の開口１４，１５は、重複しないので、この両方の要素を貫通する直線的通路は形成されない。即ちこれは、いかなる繊維質材料の部分も、リファインの影響を受けずにローターブレード要素８の開口１５からステーターブレード要素５の開口１４へ直線的には進めないことを意味する。なぜならば、ステーターブレード要素５の開口１４とローターブレード要素８の開口１５との間に、直線的に見通せる接続が生じないからである。

【0032】

上述したリファイン表面領域は、円筒形リファイナー及びディスクリファイナーのためのブレード要素にも利用されてよい。

【0033】

図４のブレード要素対で、ローターブレード片８’の開口１５はローターブレード片８’の中央部に位置するのに対して、ステーターブレード片５’の開口１４は、ステーターブレード片５’の側縁８ｃ，８ｄに位置する。従って、ステーターブレード片５’の開口１４は、ステーターブレード片５’の側縁８ｃ，８ｄに配置された切り込み（ｉｎｄｅｎｔｓ）であり、これはステーターブレード片５’の全厚みにわたって貫通し、ステーターブレード片５’の側縁８ｃ，８ｄから対向する側縁８ｃ，８ｄに向けて延びている。ブレード片の側縁での切り込みである開口の利点は、ブレード片の剛性が、ブレード片の中央部に開口を有するブレード片の剛性よりも高いことである。即ちこれは、ブレード片の厚みを減少させる可能性がある。従って、ブレード片の重量と、ローターブレード片にもエネルギーが加わった場合にローターを回転させるのに要するエネルギーとを減少させる可能性がある。

【0034】

図４のブレード要素対では、ローターブレード片８’の開口１５は円形であるのに対し、ステーターブレード片５’の開口１４は長く延びている。これに代えて、開口１４，１５は例えば、卵形や三角形であってよく、又は互いに異なる多角形であってよい。開口のサイズは、繊維長である最小値から、要素の長さの半分である最大値まで大きく変化してよく、開口のサイズは、異なるリファイン表面領域の間で変化してよい。ブレード要素５，５’，８，８’の開口１４，１５の総開口面積は、ブレード要素５，５’，８，８’のリファイン表面６，９の表面積の５～３０％、典型的には１６～２４％の範囲である。しかしリファイナーの容量と使用する原材料とに依存して、１０％未満の値が好ましい。ブレード要素５，５’，８，８’のリファイン表面６，９の表面積に対して開口１４，１５の総開口面積が小さいことは、ブレードバーの刃先の長さの総計を増加させ、従って、リファインされた繊維質材料を粉砕する程度を高くする。上述したように、開口する領域は一つ以上の開口１４，１５からなり、その形状は、円形、卵形、三角形、又は任意の多角形であってよく、リファイン要素の中、及び／又はリファイン要素対の中で、形状は同様であっても変化があってもよく、例えば、開口の形状は、要素の第１端部領域から第２端部領域に向けて違いのある開口などのように、領域的に異なっていてよい。あるいは、開口１４，１５の形状又は複数の形状は、図４のローター要素の形状と比較してステーター要素で異なっていてよい。さらに、開口１４，１５のサイズは、リファイン要素及び／又はリファイン要素対の中で変化してよい。例えば、開口のサイズが、第１端部領域で小開口、第２端部領域で大開口となるように領域的に変化してよいし、またその逆でもよいし、あるいは、図４に示すようにローター要素の開口１５がステーター要素の開口１４と異なるサイズであってよい。この要素の中の開口１４，１５は、要素の側縁の間の中間部分にある孔又は穿孔の形状であってよいが、側縁での切り込み又は切り欠きの形状であってもよい。

【0035】

図５は、図４のローターブレード片８’と、そのリファイン表面９との上面図を概略的に示す。リファイン表面９は、ブレードバー１８とブレード溝１９とを有する。ブレードバー１８は、繊維質材料に対してリファイン効果を与え、ブレード溝１９は、リファイン表面９でリファインされるように繊維質材料を搬送する。さらに図５に、破線を重ねて表示したように、ローターブレード片８’と対面してセットされるステーターブレード片５’のいくつかのブレードバー１６とブレード溝１７とを示す。下記の記載では、ローターブレード要素又はローターブレード片のためのリファイン表面９の特性を考慮する。特に他に断らない限り、ステーターブレード要素又はステーターブレード片のためのリファイン表面６の特性も同様である。

【0036】

実施形態によれば、リファイン表面９のピッチＰ、即ち単一のブレードバー１８の共通の幅、及び、ブレードバー１８の隣の単一のブレード溝１９の共通の幅は、大きくとも３ｍｍである。大きくとも３ｍｍであるピッチＰ（例えば、バー／溝のパターンの表面ピッチ）は、非常に密のブレードバー、ブレード溝の構成を提供する。これにより、リファイナー内のステーターブレード要素５，ローターブレード要素８のブレードバー１６，１８で与えられる刃先の長さは、非常に大きい。上述したステーターブレード要素５，ローターブレード要素８での開口の構成と共通に、このことは、リファインするべき繊維質材料の粉砕の程度が、非常に高い、つまりリファイン済みの材料の少なくとも一部が、ナノ原繊維セルロースの粒子サイズの特性となるほどに、高い、という効果がある。「ナノ原繊維セルロース」という用語は、ここでは、植物由来の、特に木材由来の繊維質材料から得られた、別々のセルロース微小繊維又は微小繊維バンドルの集合を言う。ナノ原繊維セルロース（ＮＦＣ）の同義語は、例えば、ナノ原繊維からなるセルロース、ナノセルロース、マイクロ原繊維セルロース、セルロース・ナノ繊維、ナノスケール・セルロース、マイクロ原繊維からなるセルロース（ＭＦＣ）、又はセルロース微小繊維である。粉砕の程度に依存して、別々のセルロース微小繊維又は微小繊維バンドルの粒子サイズは、数ナノメートル（ｎｍ）又は数マイクロメートル（μｍ）である。別々のセルロース微小繊維又は微小繊維バンドルの平均長さは、例えば０．２～２００μｍであってよく、平均直径は、例えば２～１０００ｎｍであってよい。

【0037】

実施形態によれば、各ブレードバー１６，１８の幅Ｗ_１６，Ｗ_１８は、大きくても、ブレード要素のピッチＰの半分である。この実施形態では、図５にもどると、各ブレードバー１６，１８の幅Ｗ_１６，Ｗ_１８が、ブレード溝１７，１９の幅Ｗ_１７，Ｗ_１９以下であることを意味する。本実施形態の効果は、ブレード要素５，５’，８，８’でのブレード溝１７，１９の体積は、ブレード要素５，５’，８，８’のリファイン表面６，９が詰まることを防止するのに十分に、大きくなる。

【0038】

実施形態によれば、ブレードバー１６，１８の高さは典型的には大きくても１０ｍｍであるが、溝／バーのパターンが非常に密である場合には、この高さは１０ｍｍ未満、例えば５ｍｍ未満、さらに３ｍｍ未満であることが好ましい。典型的には、バーの高さは動作する間に減少されるが、この解決法のリファイナーでは、油圧の性能を犠牲にしないことで小さな高さが好ましい。なぜならば、パルプは孔を介して供給され、溝の体積は油圧の性能を限定しないからである。

【0039】

ブレード要素のピッチと、ブレード要素の開口の総開口面積とは、組み合わせて選択されてよく、リファイナーのブレードバーの共通な刃先の長さが、好ましくは、ローター７の１回転当たり少なくとも５０ｋｍである。

【0040】

ブレード要素対２０の実施形態によれば、ブレード要素対２０を形成するブレード要素５，５’，８，８’でのブレードバー１６，１８は、互いに交差する。ローターブレード片８’のリファイン表面９とローターブレードバー１８とローターブレード溝１９とを示す図５にもどると、図５中の一点鎖線で示した軸方向Ａに対して、約３０度のブレードバー角α_１８で、ローターブレードバー１８，ローターブレード溝１９が配置されていることが分かる。一般的に、ローターブレード溝のブレードバー角α_１８は、０～７５度、例えば１０～５０度である。ステーターブレード片５’のステーターブレードバー１６、即ちステーターブレード溝１７は、ローターブレード片８’のローターブレードバー１８とローターブレード溝１９とに対して反対の方向に軸方向Ａに関して約０～７５度のブレードバー角α_１６で配置されている。ローターブレード片８’のローターブレードバー１８及びローターブレード溝１９の姿勢に対してのステーターブレード片５’のステーターブレードバー１６及びステーターブレード溝１７の姿勢は、図５に破線で概略的に表示してある。一般的に、ステーターブレード要素のブレードバー角α_１６は、例えば５～４０度であってよい。

【0041】

ブレード要素対の中の対面するブレード要素５，５’，８，８’でのブレードバー１６，１８の交差する構成は、リファインされるべき繊維質材料に十分に大きな剪断力が、対面するブレードバー１６，１８で集中されることを確実にする。この達成しようとする効果のために、対面してセットされるブレード要素５，５’，８，８’のリファイン表面６，９でのブレードバー１６，１８の間の角度、即ち交差する角度α_１６＋α_１８は、１０～１００度の間で変化してよい。

【0042】

本技術の当業者にとっては、技術が進歩するにつれて、発明にかかわる概念がさまざまな手法で構成されうることは明らかである。本発明とその実施形態は、上述の例に限定されるものではなく、請求項の範囲内で変化することが可能である。従って、もし上述の実施形態の中で繊維質材料がローター側でリファイナーに供給されると示されていた場合でも、これに代えて繊維質材料は、ステーター側でもリファイナーに供給されうる。しかしこの場合に、供給圧は上昇させる必要がありうる。なぜならば、固定式の要素であるステーターは、リファイナーのリファイン室へのリファインするべき繊維質材料の供給を促進しないからである。

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】