(57)【要約】  【課題】  【解決手段】製紙過程のプロセス流動内へ一又はそれ以上の化学薬品を供給するための装置を開示するとともに、プロセス流動内へ一又はそれ以上の化学薬品を供給する装置を使用する方法を開示する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
製紙過程のプロセス流動内へ１又はそれ以上の化学物質を供給する装置において：
ａ．１又はそれ以上の入口及び出口を具える第１の導管と；
ｂ．１又はそれ以上の入口及び出口を具える第２の導管であって、前記第１の導管が前記第２の導管に固定されて前記第２の導管と交差する第２の導管と；
ｃ．１又はそれ以上の入口及び出口を具える混合チャンバであって、前記第２の導管が前記混合チャンバに固定され、前記第１の導管の前記出口及び前記第２の導管の前記出口が前記混合チャンバと連通している混合チャンバと；
ｄ．前記混合チャンバの前記出口と連通し、前記混合チャンバに固定されているアダプタと；
を具えることを特徴とする装置。
【請求項２】
請求項１に記載の装置において、前記第２の導管の入口は、前記第２の導管の出口に対して垂直であることを特徴とする装置。
【請求項３】
請求項１に記載の装置において、前記第１の導管は、前記第２の導管と交差していないヘッド部分と、前記第２の導管と交差する部分とを具え、前記第２の導管と交差する部分は円錐形であり、前記第１の導管のその部分が前記混合チャンバと連通していることを特徴とする装置。
【請求項４】
請求項１に記載の装置において、前記第１の導管が、固定手段によって前記第２の導管に固定されていることを特徴とする装置。
【請求項５】
請求項１に記載の装置において、前記第２の導管が、固定手段によって前記混合チャンバに固定されていることを特徴とする装置。
【請求項６】
請求項１に記載の装置において、前記混合チャンバが、固定手段によって前記アダプタに固定されていることを特徴とする装置。
【請求項７】
請求項１に記載の装置において、前記第１の導管が、前記第２の導管と交差しており、前記第２の導管の入口に対して垂直であることを特徴とする装置。
【請求項８】
製紙過程のプロセス流動内へ１又はそれ以上の化学物質を供給する装置において：
ａ．プロセス流動内へ１又はそれ以上の前記化学物質を供給する手段；
を具えることを特徴とする装置。
【請求項９】
製紙過程のプロセス流動内へ１又はそれ以上の化学物質を供給する方法において：
ａ．１又はそれ以上の入口及び出口を具える第１の導管と；１又はそれ以上の入口及び出口を具える第２の導管であって、前記第１の導管が前記第２の導管に固定されて前記第２の導管と交差する第２の導管と；１又はそれ以上の入口及び出口を具える混合チャンバであって、前記第２の導管が前記混合チャンバに固定され、前記第１の導管の前記出口及び前記第２の導管の前記出口が前記混合チャンバと連通している混合チャンバと；前記混合チャンバの前記出口と連通し、前記混合チャンバに固定されているアダプタと；を具える１又はそれ以上の混合装置を提供するステップと；
ｂ．前記製紙過程における希薄紙料ラインの開口上に前記アダプタを取り付けるステップであって、前記アダプタが前記混合チャンバの前記出口と連通し、前記混合チャンバに固定されるステップと；
ｃ．前記製紙過程を稼働させ、前記希薄紙料ラインを通して前記プロセス流動を流すステップと；
ｄ．前記化学物質又は供給液体を前記第１の導管及び前記第２の導管の前記入口内へ導入することによって、前記化学物質及び供給液体を前記混合チャンバ内に導入するステップと；
ｅ．前記混合チャンバ内で前記化学物質と前記供給液体を混合して、前記化学物質と前記供給液体の混合物を形成するステップと；
ｆ．前記プロセス流動と連通している前記アダプタを通して前記希薄紙料ラインの前記プロセス流動内へ前記混合物を投入するステップと；
を具えることを特徴とする方法。
【請求項１０】
請求項９に記載の方法において、前記化学物質が、前記第１の導管又は前記第２の導管内へ導入される前に希釈液で薄められることを特徴とする方法。
【請求項１１】
請求項９に記載の方法において、前記化学物質及び前記供給液体が、連続的、同時、又は予め設定された順序で導入されることを特徴とする方法。
【請求項１２】
請求項９に記載の方法において、希釈液は好適には淡水であることを特徴とする方法。
【請求項１３】
請求項９に記載の方法において、前記供給液体が、淡水；澄んだ濾液；白濁水；希薄紙料；又はこれらの混合物を含むグループから選択されることを特徴とする方法。
【請求項１４】
請求項９に記載の方法において、前記プロセス流動が製紙過程の希薄紙料を含むことを特徴とする方法。
【請求項１５】
請求項９に記載の方法において、前記化学物質が：殺虫剤、補強剤、増白剤、染色剤、フィラー、サイジング剤、歩留向上剤、排水補助剤、凝集剤、洗浄補助剤、消泡剤、分散剤、ナノ粒子、マイクロ粒子、固定剤、凝固剤、及びこれらの混合物を含むグループから選択されることを特徴とする方法。
【請求項１６】
請求項９に記載の方法において、前記混合ステップが段階的な混合ステップであることを特徴とする方法。
【請求項１７】
請求項１６に記載の方法において、前記段階的な混合ステップが約５マイクロ秒乃至約５００ミリ秒続くことを特徴とする方法。
【請求項１８】
請求項９に記載の方法において、前記プロセス流動が製紙過程の完成紙料を含むことを特徴とする方法。
【請求項１９】
請求項９に記載の方法において、前記混合装置が前記製紙過程のヘッドボックス近くに配設されることを特徴とする方法。
【請求項２０】
請求項９に記載の方法において、前記装置が前記製紙過程のヘッドボックスの前段に連続して並べられていることを特徴とする方法。
【請求項２１】
プロセス流動内へ１又はそれ以上の化学物質を供給する方法において：
ａ．前記プロセス流動をプロセス流動内へ送り込むための手段へ前記化学物質を添加するステップ；
を具えることを特徴とする方法。
【請求項２２】
請求項９に記載の方法において、前記化学物質の活性が、前記混合チャンバ内へ導入される前記化学物質及び前記供給液体の流量を調節することによって制御されることを特徴とする方法。
【請求項２３】
請求項２２に記載の方法がさらに、前記装置に接続された１又はそれ以上のポンプを提供するステップを具え、前記ポンプが前記化学物質及び希釈液の流量を制御することを特徴とする方法。
【請求項２４】
請求項９に記載の方法において、前記化学物質の活性が、前記プロセス流動内へ導入される前に、前記混合チャンバ内へ導入された前記化学物質及び前記供給液体の流量を調節することによって制御されることを特徴とする方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この記述は、製紙過程のプロセス流動内へ化学薬品を供給する方法及び装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
製紙過程では様々な種類や量の化学薬品が添加される。具体的には、化学薬品が製紙過程のプロセス流動内へ添加される。プロセス流動内へ化学薬品を最適に供給することによって、結果的に以下の：ａ）抄紙機の良好な運転能力；ｂ）より予測可能で均一な最終生産物の量；ｃ）抄紙機の紙切れ及び中断時間の減少；ｄ）製紙機械内へ供給する必要がある化学薬品量の減少；ｅ）淡水の消費量の減少；ｆ）淡水を加熱するために必要なエネルギの減少；がもたらされることから、これらの化学薬品を最適に供給するということは品質と費用という両方の問題である。
【０００３】
プロセス流動内への化学薬品の最適な供給は、化学薬品がプロセス流動内へ急速に混合され、局所的な化学量論条件が存在し、供給装置における水の使用が最少量であり、化学薬品の最適な滞留／接触時間が存在する場合に生じる。さらに具体的に説明すると、局所的な化学量論条件とは、化学薬品が反応するプロセス流動における化学薬品の最適比を意味しており、化学薬品の最適な滞留時間とは、化学薬品がプロセス流動内へ供給されてシステム内へ供給された全ての化学薬品が、所望される効果を維持するのに長すぎず、効果を発するのに十分な時間を意味する。
【０００４】
多くの従来技術における製紙過程のプロセス流動内へ化学薬品を供給する方法及び装置は、化学薬品が最適となるように製紙過程のプロセス流動内へ供給していない。従って、化学薬品をプロセス流動内へ最適に供給することができる装置及び方法が製紙業界において必要とされている。
【発明の開示】
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明は、１又はそれ以上の入口及び出口を具える第１の導管と；１又はそれ以上の入口及び出口を具える第２の導管であって、前記第１の導管が前記第２の導管に固定されて前記第２の導管と交差する第２の導管と；１又はそれ以上の入口及び出口を具える混合チャンバであって、前記第２の導管が前記混合チャンバに固定され、前記第１の導管の前記出口及び前記第２の導管の前記出口が前記混合チャンバと連通している混合チャンバとを具え；前記混合チャンバの前記出口と連通し、前記混合チャンバに固定されているアダプタを選択自由に具える；製紙過程のプロセス流動内へ１又はそれ以上の化学物質を供給する装置を提供する。
【０００６】
本発明は、また、１又はそれ以上の入口及び出口を具える第１の導管と；１又はそれ以上の入口及び出口を具える第２の導管であって、前記第１の導管が前記第２の導管に固定されて前記第２の導管と交差する第２の導管と；１又はそれ以上の入口及び出口を具える混合チャンバであって、前記第２の導管が前記混合チャンバに固定され、前記第１の導管の前記出口及び前記第２の導管の前記出口が前記混合チャンバと連通している混合チャンバと；を具える１又はそれ以上の混合装置を提供するステップと；前記製紙過程における希薄紙料ラインの開口上にアダプタを取り付けて、前記アダプタが前記混合チャンバの前記出口と連通し、前記混合チャンバに固定されるステップと；前記製紙過程を稼働させ、前記希薄紙料ラインを通して前記プロセス流動を流すステップと；前記化学物質又は供給液体を前記第１の導管及び前記第２の導管の前記入口内へ導入することによって、前記化学物質及び供給液体を前記混合チャンバ内に導入するステップと；前記混合チャンバ内で前記化学物質と前記供給液体を混合して、前記化学物質と前記供給液体の混合物を形成するステップと；前記アダプタを通して前記希薄紙料ラインの前記プロセス流動内へ前記混合物を投入するステップと；を具える製紙過程のプロセス流動内へ１又はそれ以上の化学物質を供給する方法を提供する。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００７】
「製紙過程」とは、パルプから紙製品を作る方法であって、水性セルロースの製紙用完成紙料を形成するステップと、前記完成紙料をくり出しシートを形成するステップと、シートを乾かすステップとを具える。製紙完成紙料を形成するステップ、くり出すステップ、及び乾かすステップは、当業者にとって一般に公知である従来の方法で行われる。
【０００８】
「希薄紙料ライン」は、製紙機械のチェストとヘッドボックスの間のパイプラインを意味する。
【０００９】
本発明の装置は、基本的には、ａ）化学物質を調整された条件下で装置に添加して迅速に活性化させる化学反応を起こすか、ｂ）反応速度論及び剪断作用のレベルに対して適切な混合時間を選択することによって、化学物質が互いに又は他の化学種と混合されないようにするリアクタである。例えば、器具内の滞留時間よりも遅い反応速度論を確保することによって、プロセス流動に添加された化学物質の反応速度を遅くするか、止めることができる。
【００１０】
上述したように、本発明の装置は、４個の主要な構成部品：第１の導管（１）；第２の導管（４）；混合チャンバ（７）；選択的にアダプタ（８）を具える。装置の各構成要素の大きさ及び形状はどのくらいの量の化学物質が製紙プロセスに添加される必要があるかに依存し、希薄紙料ライン（９）の構造など他の要因も同様である。本発明の装置は、様々な種類の製紙用化学物質を扱うための例えばステンレス鋼など任意の好適な材料で作られる。
【００１１】
第１の導管（１）は、１又はそれ以上の入口（２）及び出口（３）を具える。導管は、ヘッド部分（１０）及び円錐形の部分（１１）の両方を具えることが好ましい。
【００１２】
第２の導管（４）は、１又はそれ以上の入口（５）及び出口（６）を具える。第２の導管（４）は、例えば、第１の導管のヘッド部分（１０）及び第２の導管（４）が１又はそれ以上の開口を具えてねじで一方の導管を他方の導管に固定するような、当業者によって考えられる任意の固定手段によって第１の導管のヘッド部分（１０）に固定されている。
【００１３】
混合チャンバ（７）は、第１の導管（１）及び第２の導管（４）の両方の出口と連通する１又はそれ以上の入口（１７）及び出口（１８）を具える。混合チャンバ（７）は第２の導管（４）に固定されている。混合チャンバ（７）は、例えば、第２の導管（４）及び混合チャンバ（７）の両方が１又はそれ以上の開口を具えてねじで第２の導管を混合チャンバに固定するか、混合チャンバ（７）の外側面を第２の導管（４）の外側面に溶融させるような当業者によって考えられる任意の固定手段によって第２の導管（４）に固定されている。
【００１４】
アダプタ（８）は混合チャンバ（７）に固定され、混合チャンバ（７）の出口と連通している。アダプタ（８）は、例えば、混合チャンバ（７）の一部をアダプタ（８）内へ挿入するような当業者によって考えられる任意の固定手段によって混合チャンバ（７）に固定されている。
【００１５】
別の実施例では、前記第２の導管（４）の入口（５）は、前記第２の導管（４）の前記出口に対して垂直である。
【００１６】
別の実施例では、第１の導管（１）は、前記第２の導管（４）と交差しており、前記第２の導管（４）の入口（５）に対して垂直である。
【００１７】
別の実施例では、第１の導管（１）は、前記第２の導管（４）と交差していないヘッド部分（１０）と、前記第２の導管（４）と交差している部分とを具え、前記第２の導管（４）と交差する部分（１１）は円錐形であり、前記第１の導管（１）のその部分は混合チャンバ（７）と連通している。
【００１８】
上述したように、本発明は、プロセス流動内へ１又はそれ以上の化学物質を供給する方法を提供する。ある実施例では、供給用の装置の一部に近接して又は一部として（１２）アダプタ（８）は、希薄紙料ライン（９）の開口（１６）上に取り付けられ、アダプタ（８）は、希薄紙料ライン（９）に当業者が考えられる任意の手段によって固定される。本発明の供給装置は、まだそうされていない場合は、アダプタに連結される。化学物質を導入し、液体を装置内へ供給するために、例えば、装置と連通しているパイプライン又は管を通すような様々な方法が用いられる。この配設がなされた後、１又はそれ以上の化学物質及び供給液体が、装置（１２）内へ導入されて、混合チャンバ（７）で混合されて、希薄紙料ライン（９）内へ送り込まれる。
【００１９】
別の実施例では、プロセス流動内へ異なる化学物質を一緒に送り込むことは、以下のステップ：いくつかの異なる化学物質を装置（１２）内へ導入するステップと、異なる化学物質の混合物を形成するステップと、この混合物をプロセス流動（１３）内へ投入するステップと；又は一連の装置（１２）を配列することによって化学物質を投入するステップとによって達成される。化学物質は、当業者によって規定された任意の状態でシステムに添加されてもよい。たとえば、化学物質は、連続的、同時、又は予め設定された順序で添加されてもよい。
【００２０】
別の実施例では、図８に示すように、プロセス流動内へ化学物質を供給する１又はそれ以上の装置（１２）が、前記製紙過程のヘッドボックス（１４）の近くに配設される。この配置によって、プロセス流動へ添加された化学物質が不活性である可能性及び不必要な時間遅延を減らし、従って、必要とされる化学物質の量を減らすことができ、プロセス流動へ添加される化学物質及び最終生産物の特性をより良好に制御できる。
【００２１】
別の実施例では、混合するステップは、プロセス流動内へ化学物質を導入する前に化学物質を混合する段階的な混合ステップである。段階的な混合ステップは、混合装置内へ供給された化学物質が所望の反応速度に適合するある一定時間継続する。さらなる実施例では、段階的な混合ステップは、約５マイクロ秒乃至約５００ミリ秒継続する。
【００２２】
別の実施例では、前記化学物質の活性は、前記装置内へ導入される前記化学物質及び前記供給液体の流量を調節することによって制御される。前記装置に接続された１又はそれ以上のポンプによって、本発明の装置内へ導入される化学物質及び供給液体の流量が調節されてもよい。段階的な混合ステップは、混合チャンバ内への化学物質及び供給液体の流量を制御することによって、混合チャンバで達成することができる。
【００２３】
別の実施例では、前記プロセス流動内へ導入される前に、前記化学物質の活性は、前記混合チャンバ内へ導入された前記化学物質及び前記供給液体の流量を調節することによって制御される。
【００２４】
別の実施例では、化学物質は：殺虫剤、補強剤、増白剤、染色剤、フィラー、サイジング剤、歩留向上剤、排水補助剤、凝集剤、洗浄補助剤、消泡剤、分散剤、ナノ粒子、マイクロ粒子、固定剤、凝固剤、及びこれらの混合物を含むグループから選択される。１又はそれ以上の化学物質を使用する様々な化学物質処理プログラムが当業者によって開発されて、クレームされている発明の装置（１２）に使用されてもよい。
【００２５】
別の実施例では、供給液体は、淡水；澄んだ濾液；白濁水；希薄紙料；及びこれらの混合物を含むグループから選択される。
【００２６】
別の実施例では、前記第１の導管（１）又は前記第２の導管（４）に導入される前に化学物質は希釈液で薄められる。さらなる実施例では、希釈液は水を含む。
【００２７】
別の実施例では、プロセス流動（１３）は製紙過程の完成紙料を含む。
【００２８】
別の実施例では、プロセス流動（１３）は製紙過程の希薄紙料を含む。
【００２９】
図６及び７を参照すると、ある実施例では、化学物質（１９）は第１の導管（１）の入口（２）内へ導入される。続いて、化学物質は、導管を通って、第１の導管（１）の前記出口（３）を出て、混合チャンバ（７）の入口（１７）内へ流れる。また、供給液体（１５）は、第２の導管（４）内へ導入される。第２の導管（４）の液体は、第１の導管（１）周りに渦を巻くか、渦を作り、第２の導管の出口（６）を出て混合チャンバ（７）の入口（１７）を介して混合チャンバ（７）内へ入る。第１の導管（１）及び第２の導管（４）からの２つの流体は混合チャンバ（７）内で混ざり、混合物は混合チャンバ（７）の出口（１８）を通って流れ、順に、プロセス流動（１３）の開口（１６）に取り付けられたアダプタ（８）を通って流れ、この液体は連続的にプロセス流動（１３）内へ流れる。
【図面の簡単な説明】
【００３０】
【図１】図１は、本発明の一実施例による混合装置の側面図である。
【図２】図２は、図１の混合装置の断面図である。
【図３】図３は、図１の混合装置の第１の導管の側面図である。
【図４】図４は、図１の混合装置のアダプタの側面図である。
【図５】図５は、本発明の一実施例の第１の導管、第２の導管、混合チャンバ、及びアダプタの分解図である。
【図６】図６は、本発明の一実施例によるプロセス流動内へ化学物質を供給する方法の概略図である。
【図７】図７は、本発明の装置の概略図である。
【図８】図８は、ヘッドボックスアプローチシステム／希薄紙料ラインの概略図である。
【図９】図９は、本発明の一実施例による装置の側面図である。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【国際調査報告】
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