(57)【要約】  リグノセルロース系材料のメカニカルリファイナーのためのリファイニングプレートセグメント（１０）であって、このリファイニングプレートセグメントは、基板上にリファイニング表面を含み、このリファイニング表面は対向するリファイナープレートのリファイニング表面に対面し、このリファイニング表面はバー（１８）及びバー（１８）同士の間の溝（２２）を有し、バーに対応する半径ラインに対するそれぞれのバー（１８）の角度（２０）が、半径方向外側の方向に沿って少なくとも１５度増大し、この角度（２０）は、リファイニング表面の外縁において１０〜４５度の範囲のホールドバック角であり、バー（１８）は不規則な表面を有するリーディング側壁（３８）をそれぞれ含み、この不規則な表面は側壁から隣接するバー（１８）上の側壁に向かって延びる突起を含む。
2014520974.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
リグノセルロース系材料のメカニカルリファイナーのためのリファイニングプレートセグメントであって、このリファイニングプレートセグメントは、
基板上にリファイニング表面を含み、
このリファイニング表面は対向するリファイナープレートのリファイニング表面に対面するように適合され、
このリファイニング表面はバー、及びバー同士の間の溝を含み、
バーに対応する半径ラインに対して、それぞれのバーの角度は半径方向外側の方向に沿って少なくとも１５度増大し、
この角度はリファイニング表面の外縁において１０〜４５度又は１５〜３５度の範囲のホールドバック角であり、
バーは、不規則な表面を有するリーディング側壁をそれぞれ含み、
この不規則な表面は、側壁から隣接するバー上の側壁に向かって外方向に延びる突起を含み、
この不規則な表面は、ファイニング表面の入口に達することなくバーに沿って内側に延びていることを特徴とするリファイニングプレートセグメント。
【請求項２】
バーが、バーを通って延びるプレートの半径に対して、湾曲した縦形状をそれぞれ有する請求項１のリファイニングプレートセグメント。
【請求項３】
前記角度が半径方向外側の方向に沿って連続的及び徐々に増大する請求項１又は２のリファイニングプレートセグメント。
【請求項４】
前記角度が半径方向外側の方向に沿って段階的に増大する請求項１〜３のいずれかのリファイニングプレートセグメント。
【請求項５】
リファイニング表面への半径方向内側入口において、バーが、バーに対応する半径ラインの１０〜２０度以内の角度にそれぞれ配置されている請求項１〜４のいずれかのリファイニングプレートセグメント。
【請求項６】
リファイニングプレートセグメントが回転リファイニングディスクのために適合され、リファイナーに装着されたとき回転リファイニングディスクに対面するように適合されている請求項１〜５のいずれかのリファイニングプレートセグメント。
【請求項７】
リファイニング表面が複数のリファイニングゾーンを含み、第１リファイニングゾーンは比較的広いバー及び広い溝を有し、第２リファイニングゾーンは比較的狭いバー及び狭い溝を有し、第２リファイニングゾーンは第１リファイニングゾーンのプレートセグメント上の半径方向外側である請求項１〜６のいずれかのリファイニングプレートセグメント。
【請求項８】
ホールドバック角が、第２リファイニングゾーンのバーに用いられる請求項７のリファイニングプレートセグメント。
【請求項９】
不規則な表面が、リーディング側壁を少なくとも部分的に上にそれぞれ延びる一連の斜面を含む請求項１〜８のいずれかのリファイニングプレートセグメント。
【請求項１０】
リグノセルロース系材料のメカニカルリファイナーのためのリファイナープレートであって、このリファイナープレートは、
基板上のリファイニング表面を含み、
このリファイニング表面は対向するリファイナープレートのリファイニング表面に対面するように適合され、
このリファイニング表面はバー、及びバー同士の間の溝を含み、
バーは、バーの入口において半径ラインの１０〜２０度の範囲である対応半径ラインに対するそれぞれのバーの角度と、バーの外縁において１０〜４５、１５〜３５、２０〜３５又は１５〜４５度の範囲にあるホールドバック角とを有する半径方向外側区分を少なくとも有し、この角度は、バーの半径方向内側の入口から外縁まで少なくとも１０〜１５度増大し、
バーは不規則な表面を有するリーディング側壁をそれぞれ含み、この不規則な表面は、側壁から隣接するバー上の側壁に向かって外方向に延びる突起を含み、この不規則な表面は、バーの入口へ向って入口に達することなくバーに沿って半径方向内側に延びていることを特徴とするリファイナープレート。
【請求項１１】
バーが、バーを通じて延びるプレートの半径に対して湾曲した縦形状をそれぞれ有する請求項１０のリファイニングプレート。
【請求項１２】
前記角度が半径方向外側の方向に沿って、連続的及び徐々に増大する請求項１０又は１１のリファイニングプレート。
【請求項１３】
前記角度が半径方向外側の方向に沿って段階的に増大する請求項１０〜１２のいずれかのリファイニングプレート。
【請求項１４】
リファイニング表面への半径方向内側入口において、バーがバーに対応する半径ラインの１０〜２０度以内の角度でそれぞれ配置されている請求項１０〜１３のいずれかのリファイニングプレート。
【請求項１５】
リファイニングプレートセグメントが回転リファイニングディスクのために適合され、リファイナーに装着されたとき回転リファイニングディスクに対面するように適合されている請求項１０〜１４のいずれかのリファイニングプレート。
【請求項１６】
不規則な表面の突起が、ジグザグ状、鋸刃状、隆起の連続、正弦曲線状及び横向きのＺパターン状の少なく１つであるパターンを形成する請求項１０〜１５のいずれかのリファイナープレートセグメント。
【請求項１７】
不規則な表面上の突起が、バーの幅を、不規則な表面を備える側壁を有するバーの部分に沿ってバーの幅の少なくとも５分の１の幅だけ変化させる請求項１０〜１６のいずれかのリファイナープレートセグメント。
【請求項１８】
リファイニング表面が、内側リファイニング区分におけるバーの密度より高いバーの密度を有する外側リファイニング表面を含む請求項１０〜１７のいずれかのリファイナープレートセグメント。
【請求項１９】
不規則な表面の突起が、側壁の上部エッジにおいて最も顕著であり、プレートの基板に向かって近接するとより顕著でなくなる請求項１０〜１８のいずれかのリファイニングプレートセグメント。
【請求項２０】
リファイニング表面が複数のリファイニングゾーンを含み、第１リファイニングゾーンは比較的広いバー及び広い溝を有し、第２リファイニングゾーンは比較的狭いバー及び狭い溝を有し、第２リファイニングゾーンはプレートセグメント上で第１リファイニングゾーンから半径方向外側である請求項１０〜１９のいずれかのリファイニングプレート。
【請求項２１】
ホールドバック角が、第２リファイニングゾーンのバーに用いられる請求項２０のリファイニングプレート。
【請求項２２】
不規則な表面がリーディング側壁を少なくとも部分的に上に延びる一連の斜面を含む請求項１０〜２１のいずれかのリファイニングプレート。
【請求項２３】
リグノセルロース系材料のメカニカルリファイナーのためのリファイニングプレートセグメントであって、このリファイニングプレートセグメントは、
基板上のリファイニング表面を含み、
このリファイニング表面は対向するリファイナープレートのリファイニング表面に対面するように適合され、
このリファイニング表面はバー、及びバー同士の間の溝を含み、
それぞれのバーは、バーに対応する半径ラインに対してある角度であり、
バーへの入口におけるその角度は半径ラインの１０〜２０度であり、この角度はバーに沿って半径方向外側の方向に少なくとも１５度増大し、この角度はリファイニング表面の外縁において１０〜４５、１５〜３５、１５〜４５又は２０〜４５度の範囲にあり、
このバーは、不規則な表面を有するリーディング側壁をそれぞれ含み、
この不規則な表面は、側壁から隣接するバー上の側壁に向かって外方向に延びる突起を含み、
この不規則な表面は、リファイニング表面の入口に達することなく、バーに沿って半径方向内側に延びていることを特徴とするリファイニングプレートセグメント。
【請求項２４】
バーが、バーを通って延びるプレートの半径に対して湾曲した縦形状をそれぞれ有する請求項２３のリファイニングプレートセグメント。
【請求項２５】
前記角度が半径方向外側の方向に沿って連続的及び徐々に増大する請求項２３又は２４のリファイニングプレートセグメント。
【請求項２６】
前記角度が半径方向外側の方向に沿って段階的に増大する請求項２３〜２５のいずれかのリファイニングプレートセグメント。
【請求項２７】
リファイニングプレートセグメントが回転リファイニングディスクのために適合され、リファイナーに装着されたとき、回転リファイニングディスクに対面するように適合されている請求項２３〜２６のいずれかのリファイニングプレートセグメント。
【請求項２８】
不規則な表面の突起が、ジグザグ状、鋸刃状、隆起の連続、正弦曲線状、及び横向きのＺパターンの少なくとも１つであるパターンを形成する請求項２３〜２７のいずれかのリファイナープレートセグメント。
【請求項２９】
不規則な表面上の突起が、バーの幅を、不規則な表面を備える側壁を有するバーの部分に沿って、バーの幅の少なくとも５分の１だけ変化させる請求項２３〜２８のいずれかのリファイナープレートセグメント。
【請求項３０】
リファイニング表面が、内側リファイニング区分におけるバーの密度より高いバーの密度を有する外側リファイニング表面を含む請求項２３〜２９のいずれかのリファイナープレートセグメント。
【請求項３１】
不規則な表面の突起が側壁の上部エッジにおいて最も顕著であり、プレートの基板に近接するとより顕著でなくなる請求項２３〜３０のいずれかのリファイニングプレートセグメント。
【請求項３２】
リファイニング表面が複数のリファイニングゾーンを含み、第１リファイニングゾーンは比較的広いバー及び広い溝を有し、第２リファイニングゾーンは比較的狭いバー及び狭い溝を有し、第２リファイニングゾーンはプレートセグメント上で第１リファイニングゾーンから半径方向外側である請求項２３〜３１のいずれかのリファイニングプレートセグメント。
【請求項３３】
ホールドバック角が、第２リファイニングゾーンのバーに用いられる請求項３２のリファイニングプレートセグメント。
【請求項３４】
不規則な表面が、リーディング側壁を少なくとも部分的に上に延び、それぞれの溝の基板において下部エッジをそれぞれ有する一連の斜面を含む請求項２３〜３３のいずれかのリファイニングプレートセグメント。
【発明の詳細な説明】
【関連出願】
【０００１】
本出願は、２０１２年７月１２日に出願された特許出願第１３／５４７，１４４号及び２０１１年７月１３日に出願された特許出願第６１／５０７，４５０号の利益を主張するものであり、これらの全てが参照として本願に包含されている。
【発明の背景】
【０００２】
本発明はリグノセルロース系材料のためのディスクリファイナー、例えばメカニカルパルプ、サーモメカニカルパルプ及び種々のケミサーモメカニカルパルプを製造するために使用されるディスクリファイナーに関する（これらのパルプをメカニカルパルプ、これらのパルプ化プロセスをメカニカルパルプ化プロセスとそれぞれ総称する）。
【０００３】
メカニカルパルプ化プロセスで使用される逆回転リファイナーにおいて、原材料、典型的には、木材又は他のリグノセルロース系材料（木材チップと総称される）が、リファイナーディスクの１つの中央を通って供給され、１つ又は両方のローターディスクの回転によって作り出された強い遠心力によって外側方向に推進される。リファイナープレートはリファイナーディスクの対向面のそれぞれに装着される。木材チップは対向リファイナープレートの間を一般に半径方向にプレート及びディスクの外縁へと移動する。
【０００４】
リファイナーディスクは、１分間あたり１２００〜１８００回転（RPM）の回転スピードで従来稼働している。木材チップがディスクの間にある間に、エネルギーがディスクに取り付けられたリファイナープレートを介して材料に伝達される。リファイナープレートはバーと溝とのパターン及びダムを一般に特徴とし、これらが一緒になって、リグノセルロース系繊維材料に繰り返しの圧縮及び剪断作用を提供する。材料に対する圧縮及び剪断作用は、リグノセルロース系繊維を原材料から分離し、材料のある程度の解繊又はフィブリル化を提供し、通常あまり望ましくない幾らかの繊維の切断を生じる。繊維の分離及び解繊は、原木チップを適当な板材又は製紙用繊維成分に変換するために必要である。
【０００５】
メカニカルパルプ化プロセスでは、例えば木材チップとリファイナープレートとの間で大量の摩擦が起こり、この摩擦はプロセスのエネルギー効率を減少させる。メカニカルパルプ化で適用されるエネルギーの効率は、１０パーセント（％）〜１５％のオーダーであると推計されている。
【０００６】
より高いエネルギー効率、例えばより低い摩擦で稼働するリファイナープレートを開発するための取り組みがなされ、この取り組みはディスク間の稼働ギャップを減少させることに典型的に関係している。エネルギー効率を改善するための従来の技術は、リファイナープレート上のリファイニングゾーンを横切る木材チップの供給を通常スピードアップさせるリファイナープレートセグメントの前面上のデザイン特徴に典型的に関係している。これらの技術はリファイナープレート間を流れる木材チップによって形成された繊維パッドの厚さを減少させる結果となることがしばしばである。エネルギーがリファイナープレートによって、より薄い繊維パッドに適用されるとき、木材チップに適用される圧縮率は、与えられたエネルギー投入量に対してより大きくなり、木材チップのリファイニングにおいてより効率的なエネルギー使用となる。
【０００７】
繊維パッドの厚さを減少させることは、例えば対向リファイナープレート間の間隔などの稼働ギャップをより小さくすることを可能とする。ギャップを減少させることは、木材チップの繊維の切断の増大、ディスクによって製造されたパルプの強度特性の減少、リファイナープレートの摩耗率の増大、及びリファイナープレートの稼働寿命の減少をもたらす。
【０００８】
エネルギー効率はリファイナーディスクの外縁に向かって最大になると考えられている。リファイナープレートの相対的な速度はプレートの外縁領域において最大である。リファイナープレート上のリファイニングバーは、リファイナープレートの外縁領域における対向プレート上でより高い速度で互いに交差する。リファイニングバーのより高い交差速度は、プレートの外縁領域におけるリファイニング効率を増大させると考えられている。
【０００９】
木材繊維はリファイナープレートの外縁領域を迅速に流れる傾向がある。外縁領域における繊維の迅速性は、強い遠心力、及びディスク間に生じた水蒸気の前方への流れによって作り出される力による。外縁領域における保持時間の短さは、リファイニング表面の最も効率的な部分で行われる仕事の量を制限する。
【発明の簡単な説明】
【００１０】
エネルギー投入のより多くをリファイニングゾーンの外縁に向かってシフトさせるようにリファイナープレートをデザインすることは、全体のリファイニング効率を増大させ、パルプをリファインするために消費されるエネルギーを減少させる。エネルギー投入をリファイニングゾーンの外縁にシフトさせ、リファイナープレート間の稼働ギャップをより大きくすることは、リファイナープレートの長い稼働寿命を提供するのに十分であるはずである。
【００１１】
新規なリファイナープレートが発明され、このリファイナープレートは、1つの実施形態において、向上したエネルギー効率を有し、ディスク間の比較的大きな稼働ギャップを可能とする。向上したエネルギー効率及び大きな稼働ギャップによって、パルプを製造するためのエネルギー消費の減少、製造されたパルプの高い繊維品質及びリファイナープレートセグメントの長い稼働寿命を提供する。
【００１２】
１つの実施形態において、リファイナープレートはロータープレートセグメントのアセンブリであり、ロータープレートセグメントはバーを備える外側リファイニングゾーンを有し、バーは湾曲した縦形状と、リーディング壁面を備える半径方向外側区分とを少なくとも有し、壁面はギザギザ、鋸歯又は他の不規則なものである。湾曲したバー及びその結果としてのバーの間の湾曲した溝は、外側ゾーンにおける木材チップ供給材料の保持時間を増大させ、それによって外側ゾーンによる材料のリファイニングを増大させる。さらにリーディング側壁上のギザギザの表面も、外側ゾーンにおける供給材料の保持時間を増大させるように作用する。
【００１３】
リファイニングプレートが発明され、このリファイニングプレートはもう1つのプレートと対面するリファイニング表面を備え、リファイニング表面は表面から立ち上がる複数のバーを含み、バーはプレートの外縁エッジに向かって外方向に延び、バーはギザギザ又は不規則な表面をバーの少なくともリーディング側壁上に有し、バーは湾曲し、例えば指数関数状であるか又はインボリュート弧（involute arc）状である。リファイニングプレートはロータープレートであり、もう1つのロータープレートと反対のリファイナーに配置される。
【００１４】
リグノセルロース系材料のメカニカルリファイナーのためのリファイニングプレートセグメントが発明され、このセグメントは、
基板上にリファイニング表面を含み、
このリファイニング表面は対向するリファイナープレートのリファイニング表面に対面するように適合され、
このリファイニング表面はバー、及びバー同士の間の溝を含み、
バーに対応する半径ラインに対して、それぞれのバーの角度は半径方向外側の方向に沿って少なくとも１０〜１５度増大し、
この角度はリファイニング表面の外縁において１０〜４５度、１５〜３５度、１５〜４５度及び２０〜３５度の範囲のいずれかのホールドバック角（holdback angle）であり、
バーは、不規則な表面を有するリーディング側壁をそれぞれ含み、
この不規則な表面は、側壁から隣接するバー上の側壁に向かって外方向に延びる突起を含み、
この不規則な表面はリファイニング表面の外縁又はその付近から延び、リファイニング表面の入口に達することなくバーに沿って半径方向内側に延びている。
【００１５】
バーは、バーが延びるプレートの半径に対して湾曲した縦形状をそれぞれ有する。その角度は半径方向外側の方向に沿って連続的且つ徐々に増大するか、又は半径方向外側の方向に沿って段階的に増大する。リファイニング表面への半径方向内側の入口において、バーは、バーに対応する半径ラインの１０度、１５度又は２０度以内の角度でそれぞれ配置される。さらに、リファイナープレートセグメントは回転リファイニングディスクのために適合され、リファイナーに装着されたとき、回転リファイニングディスクに対面するように適合されている。
【００１６】
リファイニング表面は複数のリファイニングゾーンを含むことがあり、第１リファイニングゾーンは比較的広いバー及び広い溝を有し、第２リファイニングゾーンは比較的狭いバー及び狭い溝を有し、第２リファイニングゾーンは、第１リファイニングゾーンからプレートセグメント上で半径方向外側にあり、第２リファイニングゾーンのホールドバック角は１０〜４５度、１５〜４５度及び２０〜３５度の範囲のいずれかである。
【００１７】
バーのリーディング側壁上の不規則な表面は一連の斜面を含むことがあり、この斜面はそれぞれの溝の基板において下部エッジをそれぞれ有し、リーディング側壁を少なくとも部分的に上に延びている。
【００１８】
リグノセルロース系材料のメカニカルリファイナーのためのリファイナープレートが発明され、このプレートは、
基板上のリファイニング表面を含み、
このリファイニング表面は対向するリファイナープレートのリファイニング表面に対面するように適合され、
このリファイニング表面はバー、及びバー同士の間の溝を含み、
バーは、バーの入口において半径ラインの１０、１５又は２０度以内である対応半径ラインに対するそれぞれのバーの角度と、バーの外縁において１０〜４５、１５〜３５、１５〜４５及び２０〜３５度の範囲にあるホールドバック角とを有する半径方向外側区分を少なくとも有し、
この角度は、バーの半径方向内側の入口から外縁まで少なくとも１０〜１５度増大し、
バーは、半径方向外側区分において不規則な表面を有する側壁をそれぞれ含み、
この不規則な表面は、側壁から隣接するバー上の側壁に向かって外側に延びる突起を含み、
このバーは、不規則な表面を有するリーディング側壁をそれぞれ含み、
この不規則な表面は、側壁から隣接するバー上の側壁に向かって外側に延びる突起を含み、
この不規則な表面は、リファイニング表面の外縁又はその近傍から延び、リファイニング表面の入口に達することなく、バーに沿って半径方向内側に延びている。
【００１９】
リグノセルロース系材料のメカニカルリファイナーのためのリファイニングプレートセグメントが発明され、このセグメントは、
基板上のリファイニング表面を含み、
このリファイニング表面は対向するリファイナープレートのリファイニング表面に対面するように適合され、
このリファイニング表面はバー及びバー同士の間の溝を含み、
それぞれのバーは、バーに対応する半径ラインに対してある角度にあり、
バーへの入口におけるその角度は半径ラインの少なくとも１０、１５又は２０度であり、この角度はバーに沿って半径方向外側の方向に少なくとも１０〜１５度増大し、この角度はリファイニング表面の外縁において１０〜４５、１５〜４５、１５〜３５又は２０〜３５度の範囲にあり、
このバーは、不規則な表面を有するリーディング側壁をそれぞれ含み、
この不規則な表面は、側壁から隣接するバー上の側壁に向かって外側に延びる突起を含み、
この不規則な表面は、リファイニング表面の外縁又はその近傍から延び、リファイニング表面の入口に達することなく、バーに沿って半径方向内側に延びている。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
図１は、第１プレートセグメントの側面図である。
【００２１】
図２は、第１リファナープレートセグメントの正面図である。
【００２２】
図３及び図４は、第２リファイナープレートセグメントのそれぞれ側
面図及び正面図である。
【００２３】
図５及び図６は、第３リファイナープレートセグメントのそれぞれ側面図及び正面図である。
【００２４】
図７は、リファイナープレートセグメント上のバーのギザギザの側壁の一例の拡大図である。
【００２５】
図８は、もう1つのリファイナープレートセグメントの正面図である。
【００２６】
図９〜図１２は、リファイナープレートセグメント上の外側リファイニングゾーンにおけるバーのリーディング側壁上の不規則な表面の一例の上から下への図をそれぞれ示す。
【００２７】
図１３は、バーのリーディング側壁上の不規則な表面を有するリファイニングバーの断面概略図である。
【００２８】
図１４は、図１３に示されるバーのリーディング側壁の正面図である。
【発明の詳細な説明】
【００２９】
リファイニングプロセスは、周期的な圧縮を、メカニカルリファイナーのディスク間の稼働ギャップ中を移動している木材チップからなる繊維パッドに適用する。リファイニングプロセスのエネルギー効率は、繊維パッドの圧縮率を増大させ、例えばリファイニングゾーンの半径方向内側部分などにおいて、より低い圧縮率で適用されるリファイニングエネルギーのパーセンテージを減少させることによって改善される。増大した圧縮率は、本明細書に開示されたロータープレートのデザインで達成され、従来のより高いエネルギー効率のリファイナープレートで行われているのと同程度に稼働ギャップを減少させることは必ずしも必要ではない。
【００３０】
リファイナーにおけるロータープレートとステータープレートとの間の稼働ギャップが（高エネルギー効率リファイナーにおける狭いギャップと比較して）相対的に広いと、プレート間に形成されるパルプパッドはより厚くなる。高圧縮率は、類似の高エネルギー効率用途で使用される従来のロータープレートと比較して、有意により粗いリファイナープレートを使用して厚いパルプパッドで達成される。
【００３１】
粗いリファイナープレートは、高エネルギー効率リファイナーで典型的に使用される細かいリファイナープレートと比較して、相対的に少ないバーを有する。粗いリファイナープレートにおけるより少ないバーの数は、ローター上のバーがステーター上のバーを横切って通過するときに適用される圧縮周期を減少させる。より少ない圧縮周期で伝達されるエネルギーは、圧縮機会及び剪断機会のそれぞれの強度を増大させ、エネルギー効率を増大させる。
【００３２】
本明細書に開示されたローターリファイナープレートのデザインは、繊維の長さを維持し、リファイナープレートの耐用寿命を改善しながら、高い繊維保持及び高い圧縮を達成し、高エネルギー効率を提供する。これらのデザインは、類似のデザインが両方のローターディスク上で稼働する逆回転のリファイナーで使用される。
【００３３】
リファイナープレートが発明され、このリファイナープレートは比較的粗いバーと溝との構成、及びリファイニングゾーンの外縁領域にある有効リファイニングゾーンにおいて繊維パッドに対する長い保持時間を提供するための他の特徴を備えている。これらの特徴は、バーの交差の回数がより少ないこと（圧縮機会がより少ないこと）及び原材料に対する保持時間がはるかにより長いことと共に、リファイニング表面の外縁に向かう表面エリアによってリファイニングエネルギーを集中させるが、これらはローターエレメント又はローターリファイナープレートの特異なデザインによってもたらされる。これにより厚い繊維マットは高圧縮率となり、従ってより大きい稼働ギャップを維持するようになる。対向するプレート間の繊維の量を減少させることによって高強度を達成する代わりに、バーの交差機会の回数を少なくし、交差するそれぞれのバーに存在する繊維の量を増大させることによっても高強度圧縮が達成される。
【００３４】
本明細書に開示するリファイナープレートは、リファイニングゾーンの外縁領域において少なくともギザギザのリーディング側壁を備える湾曲したバーを有する。バーの湾曲及びギザギザのリーディング側壁は、繊維マッドを減速させ、それによってリファイニングゾーンの外縁領域におけるパルプの保持を増大させる。保持時間が増大することで、パルプへのエネルギー投入がより効率的であるリファイナーの外縁に向かってより大きなエネルギー投入が可能になる。
【００３５】
図１及び図２は、入口区分１２及び外側区分１４を有するロータープレートセグメント１０の側面図及び正面図をそれぞれ示す。一連のプレートセグメントは、円環のリファイニングプレートを形成するために環状に配置される。プレートセグメント１０はプレートとしてディスク１１に装着される。ディスクリファイナーにおいて、ロータープレートは、プレート間のリファイニングギャップを有しながらもう1つのロータープレートと対面する。反対側のロータープレートも、第１ロータープレートセグメントと類似のバー及び溝の特徴を有するか又は他のバー及び溝の特徴を有するプレートセグメントで形成される。ロータープレートの回転方向（矢印１６）は反時計回りである。
【００３６】
リファイナープレートセグメントの外側区分１４は、エネルギーが木材チップ供給材料をリファインするために適用されるエリアである。外側区分は１００ミリメートル（ｍｍ）〜２００ｍｍの間の半径距離であることが好ましい。外側区分は、バーに対応する半径ラインに対して段階的又は徐々に増大する角度を形成する湾曲したバー１８を含む。それぞれのバー１８の内側端において、バーと半径ラインとの間の角度１９は、０度又は数度以内であり、例えば１０度，１５度又は２０度以内である。バーの入口角度１８の方向は供給方向又はホールドバック方向である。
【００３７】
供給角及びホールドバック角は、バー１８がプレートの相対的な動きに対して形成する角度である。供給角度は半径ラインの反対方向から、ロータープレートとしての回転、例えば矢印１６で示される反時計回りへの角度である。ホールドバック角はバーに対応する半径ラインからの角度であり、プレートの回転に反対方向に延びている。
【００３８】
バーの半径方向外側端において、バー出口角度２０は、１０〜４５度、１５〜３５度、１５〜４５度又は２０〜３５度の範囲のホールドバック角である。ホールドバック角は、異なる角度を有する一連の直線バー区分としてそれぞれのバーを形成することによりバー角度に段階的な変化を提供することによって増大されることもある。
【００３９】
溝２２はバー同士の間にあり、隣接するバーのトレイリング側壁２４及びリーディング側壁２６によって規定される。リーディング側壁はロータープレートの回転方向に対面する。図２において、リーディング側壁はそれぞれのバーの左手側（Ｌ）上にある。溝は、供給材料、水蒸気及び他の材料がプレートを通って半径方向に移動できる通路を提供する。
【００４０】
バーの高さ、例えばプレートの基板前表面からバーの上部リッジまでの距離は、最初はテーパー状であるが、バーの長さのほとんどに渡って均一な高さになるように遷移する。バーの最初のテーパー部は、外側区分１４への材料の供給を促進する。
【００４１】
プレートセグメント１０において、入口角度はニュートラルであり、例えば半径ラインに対して約０度である。プレートセグメントの外縁３０において、バー１８の出口角度２０は、１０〜６０度、１０〜４５度、２０〜３０度及び１５〜３５度の範囲の1つのホールドバック角である。
【００４２】
バー１８の角度は、ロータープレートの回転に一致する角度方向に入り口から出口まで徐々に増大する。ロータープレートセグメント１０において、その角度は入口付近ではゆっくりと増大する。角度の変化率は、バーがプレートの外縁３０に向かって移行すると徐々に増大する。入口からリファイニングゾーンの外縁までの角度の増分は、最小で１０〜１５度の増分である。バーの角度は指数関数状の弧又はインボリュート弧状に増大する。
【００４３】
リファイニングゾーンの外側部分、例えば外側区分１４におけるバーの高ホールドバック角２０は、プレート間の供給材料の高保持、及び外側区分１４によって示されるリファイニングゾーンの外側部分における供給材料の増大した保持時間に寄与する。
【００４４】
例えば１０〜４５度の高ホールドバック角やバーのリーディング側壁上のギザギザの表面は、リファイニングゾーンの外側領域に限られる。外側領域はリファイニングゾーンの外側の８０％から２０％である。
【００４５】
リファイニングゾーンの外側部分における供給材料の保持は、バーのリーディング側壁２６のギザギザの表面によって補助される。ギザギザの表面はそれぞれのバーの全高さに延びているか、又はそれぞれのバーの頂部の半分若しくは４分の１に制限される。トレイリング側壁２４の表面は平滑である。トレイリング側壁上の不規則な表面が、バーのリーディング側壁上の不規則な表面と組み合わさっていることもあり得る。バーの幅は、リーディング側壁３８上のギザギザの表面とトレイリングエッジ３０の平滑な表面との間の可変ギャップによって変化する。
【００４６】
出口バーのリーディング側壁２６上に適用されるギザギザの表面は、ジグザグ状、鋸歯状、鋸刃状、半円状のパターンであるか、又はバーのリーディングエッジに沿って供給材料が容易に滑脱することを防ぐために増大した縦摩擦を提供する任意の形状である。ギザギザの表面は、リーディング側壁の上部領域においてのみ存在する。ギザギザの表面の下方では、リーディング側壁は平滑である。ギザギザの表面の下方における側壁の表面は、直線若しくはテーパー状であり、又は溝を横切って、隣接するバーのトレイリングエッジまで延びるか若しくはトレイリングエッジに向って延びる斜面を有する。
【００４７】
ギザギザのパターンは、リファイニングゾーンの入口でスタートする必要がない。ギザギザの部分は、バー入口から半径方向に外でスタートし、バーに沿って外縁３０又はその近傍まで延びる。バーの入口部分における平滑なリーディング側壁は、リファイニングゾーンへ繊維パッドを容易に供給することを可能にする。ギザギザのリーディング側壁の表面は、外側区分１４の半径方向外側部分を通る供給材料の移動を減速させ、それによってプレートの外縁付近のパルプの保持時間を増大させる。増大した保持時間によって、より多くのリファイニングエネルギーがリファイニングゾーンの外縁部分におけるパルプに適用されることを可能にする。
【００４８】
図３及び図４は、ギザギザのリーディング側壁３８を備えるバー３６を有するプレートセグメント３４の側面図及び正面図をそれぞれ示し、これは端から端まで配置された一連の数字７のように、バーを上から下へ見たときに見える。一連の７によって形成されたコーナーは、プレートセグメントの製造及び成形を容易にするために丸みがある。ギザギザのリーディング側壁はバーの長さの全体に延びるか、又はバーの半径方向外側部分にのみ延びることがある。
【００４９】
さらにギザギザのリーディング側壁は、リッジ４０からバーの（プレート基板表面４２における）根元（root）に向かってテーパー状になり、それによってギザギザの特徴は、ほとんどのリファイニングが達成されるバーのリーディング側壁の上部コーナーで最も顕著であり、溝へより深く移動するにつれてより有意でなくなる。
【００５０】
ギザギザのエッジの凹所に延び上がる斜面。このような斜面は、溝にも少し延び、それによってこれらの斜面は、さらなるリファイニングのために、パルプを上に、ギャップへと移動させる効率を改善する。
【００５１】
リーディング側壁３８上のギザギザのエッジ表面の特徴は、サイズ及び形状において変化することがある。好ましくは、ギザギザのコーナーの外側突起、例えば鋸刃状形状の先端（point）、及び一連の「７」形状におけるコーナーは、バーエッジ（長さ）に沿って、３ｍｍ〜８ｍｍの間で互いから隔てられている。ギザギザのエッジ表面の突起の特徴は、好ましくは１．０ｍｍ〜２．５ｍｍの間の深さを有し、深さはバーの幅に延びる。突起の深さはバーの幅によって制限される。バー３６は２．５ｍｍと６．５ｍｍとの間の平均幅を典型的に有する。バーの幅はリーディング側壁上のギザギザのエッジ表面特徴、特に突起によって変化する。外側区分１４における溝は、内側リファイニングゾーン４４において比較的広く、外側リファイニングゾーン４６において狭い。
【００５２】
プレートセグメント３４は、僅かな湾曲を有し、入口区分の周縁において半径ラインに沿って一般に位置合わせされたバーを備える入口区分１２、例えばブレーカーバーゾーンを有する。外側区分１４は、内側リファイニングゾーン４４及び外側リファイニングゾーン４６を含む。内側リファイニングゾーンにおけるバーは、外側リファイニングゾーンにおけるバーより厚く、数が少ない。
【００５３】
入口区分１２は、大きな供給材料粒子を破壊し、供給材料を外側区分１４の溝に案内する互い違いのバーを含む。外側区分１４の内側リファイニングゾーン４４は、供給材料を入口区分から受け取る。内側リファイニングゾーン４４におけるバー３７は、バーへの入口におけるバーに対応する半径ラインと位置合わせされ、これは０度のホールドバック角又は供給角である。内側リファイニングゾーン４４は、木材チップをリファイニングし、部分的にリファイニングされた木材チップを、外側リファイニングゾーン４２への入口に供給する。木材チップの部分的なリファイニングは、木材チップを、細かいバー３６及び狭い溝を有する外側リファイニングゾーン４６に供給することを補助する。
【００５４】
リファイニングプレートの連続環状領域に配置された複数のリファイニングゾーンは、木材チップ及び繊維が、粗いバーと溝との配置によって最初にリファインされ、次第に細かくなるバーと溝との配置によって連続してリファインされることを可能にする。細かいバーと溝とのパターンを備える外側リファイニングゾーンは、高いエネルギー圧縮及び高い剪断力がリファイニングゾーンによって適用されることを典型的に要求する高品質パルプを製造するのに適している。繊維が、細かいバーと溝とのパターンを備える外側リファイニングゾーンに保持されることを確実にするために、外側ゾーンにおけるバーは、例えば１０度〜４５度の比較的大きいホールドバック角を有し、さらにバーのリーディング側壁上にギザギザの表面を有する。バーのトレイリング表面は平滑であるが、任意にギザギザ又は他の不規則な表面であることもある。
【００５５】
内側又は外側リファイニングゾーンのそれぞれのバーの内側区分は、細かい溝として機能する、リッジにおけるスロットを有することがある。細かい溝は、隣接するバーの間の溝に加えてのものである。細かい溝は、リーディング側壁のギザギザ区分の半径方向内側のバー上の位置におけるリーディング側壁に対して開口しているクロスオーバー溝を通じて排出することがある。
【００５６】
内側及び外側リファイニングゾーンにおけるリーディング側壁のギザギザの表面３８は、バーの全長に延びている必要がない。また、それぞれのリファイニングゾーン４４、４６における異なるバーのギザギザの表面３８は、それぞれのバーの同一の部分をカバーしている必要がない。
【００５７】
バーの入口、又はギザギザのリーディング側壁の半径方向の最内側の部分は、図２及び図４に示されるようにリファイナープレート上の共通の半径距離にある。あるいはバーへの入口、又はギザギザの側壁の始まりは、外側リファイニングゾーン４６に示されるようにＺパターンを形成する。それぞれのＺパターンの半径方向の最内側部分において、隣接するバーは、それらの入口において結合し、それによって半分の高さのダム４８が形成される。バー入口が共通の半径にあるか、Ｚパターンを形成するか、又は他の構成を有するかは、リファイナープレートに対する要求に基づいて選択される。同様に、ギザギザの側壁の始まりのパターン、例えばＺパターン、共通の半径ライン又は複数のバーの段差（図８のバー８６を参照）は、リファイナープレートの要求に基づいて選択される。
【００５８】
プレートセグメント３４は、内側リファイニングゾーン４４におけるバーのリーディング側壁上の粗いギザギザの表面を有し、この粗いという用語はギザギザの表面上の突起の頻度を意味する。反対に、外側リファイニングゾーンはリーディング側壁上の細かいギザギザの表面を有する。ギザギザの表面の粗さは、部分的に、リファイニングゾーンにおけるバーの厚さ及びバーの数に依存している。
【００５９】
２つ又はそれ以上の環状リファイニングゾーン、例えばゾーン４４及び４６を有するプレートは、高品質パルプを製造するために使用される。高品質パルプは、繊維に大きな圧縮及び剪断力を適用する細かいバー及び狭い溝を使用して製造される。細かいバー及び狭い溝は、そのままの木材チップ、又は大きいサイズの材料粒子をリファイニングするのに適していない。内側リファイニングゾーンは、そのままの木材チップ及びより大きいサイズの材料粒子を、細かいバー及び狭い溝を備えるリファイニングゾーンによって処理できるパルプ繊維にリファインする。
【００６０】
リファイナープレートの外側半径領域における狭い溝を備える細かい溝は、高品質パルプを製造するために大きな圧縮及び剪断力をパルプに与える。外側半径リファイニング領域、例えばリファイニングゾーンの外側3分の１におけるバーの湾曲及びギザギザのリーディング側壁表面は、外側リファイニングゾーンにおける繊維の保持時間を増大させる。増大した保持は、外側リファイニングゾーンによって繊維に与えられる付加的な仕事を可能にする。外側リファイニングゾーン及び外側ゾーンにおいて達成されるパルプ化仕事量によって、対向するロータープレート間のギャップは、木材チップに適用される仕事を増大するために、プレート間の狭いギャップが使用されていた或る種の従来のリファイナーで使用される位に小さくする必要がない。
【００６１】
図５及び図６は、ローターリファイナープレートセグメント５０の側面図及び正面図をそれぞれ示す。リファイニングゾーン５６においてバー５４を隔てる溝５２は、（全高さ）表面ダム５８、サブ表面若しくは半分の高さのダム６０の組み合わせを有するか、又は全くダムを有さないが、これはリファイナープレートのための全体のプレートデザインの組み合わせ及び稼働条件に依存する。
【００６２】
図７は、バーのリーディング側壁上のギザギザの表面６２の実施形態を示す。ギザギザの表面６２は、第１直線側壁６４、第２直線側壁６６、及び第１側壁と第２側壁との間の湾曲した側壁６８を有する、繰り返しの突起から形成される。傾斜した斜面７２は、基板７０（溝の底部）から第２側壁６６の底部エッジまで延び上がる。第２側壁６６の頂部エッジ、内部コーナー６８及び第１側壁６４は、バーの頂部におけるリッジ５２にある。第１及び第２側壁は互いに実質的に垂直であり、４５度〜１２０度の範囲の角度を形成する。この斜面の代替として、バーのリッジ５２まで延びる斜面７２が含むが、この斜面は溝の底部における基板の上方に下部エッジを有することがあり、あるいは斜面７２を含まないこともある。
【００６３】
基板から延びる傾斜した表面７２は、溝から繊維を上昇させるか又は持ち上げ、リファイニングの多くがなされるバーの上部領域に繊維を移動させる。傾斜した表面７２の長さ及び角度は、ギザギザの面積の寸法の所望の広がり、傾斜した表面のために選択された角度及び長さに依存する。
【００６４】
図８は、内側リファイニングゾーン８２及び外側リファイニングゾーン８４を有するプレートセグメント８０の正面図である。外側リファイニングゾーン８４におけるバー８６は、各半径ラインに平行にそれぞれ配置されるか、又は小さい供給角もしくはホールドバック角で配置され、例えば半径ラインの１０度又は５度以内である。バー８６は湾曲し、それによってそれらの外側半径末端において、１０〜４５度のホールドバック角を形成する。外側リファイニングゾーンにおけるバー８６への入口は、Ｚパターンを形成し、ギザギザの側壁表面のそれぞれの半径方向内側部分は、３つのバーグループの段差形態を形成する。
【００６５】
内側リファイニングゾーン８２のバー８８は、０の入口角度を有し、これは直線であるか、又は内側リファイニングゾーンと外側リファイニングゾーンとの間の遷移部において、例えば５〜１５度の僅かなホールドバック角を徐々に形成するように湾曲することがある。内側リファイニングゾーンにおけるバー８８のリーディング側壁上のギザギザの表面は任意であり、半径方向外側バー８６上のギザギザの表面より実質的に粗い。あるいはギザギザの表面の粗さは、全プレートに渡って均一である。さらにギザギザの表面は、内側リファイニングゾーンより、外側リファイニングゾーンにおいてより細かいことがある。半分の高さダム９０が、内側リファイニングゾーンの溝に位置されることがある。
【００６６】
図９〜図１２のそれぞれは、リッジ１２６の上から下への図であり、特にリファイナープレートセグメントの外側リファイニングゾーンにおけるバーのリーディング側壁上の不規則な表面のプロフィールである。それぞれのバー１２０の上部リッジ１２６は、リーディング側壁１２８の上部コーナーとトレイリング側壁１３０とのプロフィールを含む。リーディング側壁は不規則な表面、例えば側壁の上部コーナーにおいて最も顕著である鋸歯状の特徴を有する。リーディング側壁１２８の不規則な表面の特徴は、バーの外側半径部分に限られるが、最外側リファイニングゾーンの全長又は全リファイニングゾーンに延びることがある。
【００６７】
不規則な表面の特徴は、図９に示される一連の「７」、図１０に示される鋸刃状の特徴、図１１に示されるようなリーディング側壁における一連の凹状溝、及び例えば図１２に示されるような方形の歯などの一連の歯を含む種々の形状を有する。不規則な特徴の形状は、デザイン嗜好の問題であり、供給材料、及びプレートセグメントの構成や製造、成形に依存する。
【００６８】
図１３は、平滑なトレイリング側壁１３０及び不規則な表面、例えばリーディング側壁１２８上の一連の「７」を有するバー１２０を断面で示す。図１４は、図１３に示されるようなバーのリーディング側壁上の同一の不規則な表面特徴を正面図で示す。不規則な表面の特徴は、ほとんどのリファイニングが起こるバーのリッジ１２６の付近のバー側壁上でより顕著である。不規則な表面の特徴は、バー側壁上において、プレート基板１２２の方向に次第により顕著でなくなる。不規則な表面の突起１７６は、溝を通る供給材料の移動を遅滞させる傾向があり、それによってプレートのリファイニングゾーンにおける供給材料の保持時間を増大させる。突起１７６は、リッジ１２６から基板１２２までテーパー状になる。プレートの基板１２２の付近において、突起は、リーディング側壁１２８の平滑な下部表面７８に一体化する。
【００６９】
湾曲したバー、バーのリーディング側壁のためのギザギザの表面、及び１０〜４５度のホールドバック角は、リファイナーにおいて、対向するディスクのどちらか一方又は両方のプレートセグメントに適用される。
【００７０】
本発明を、現在最も実用的で好ましい実施形態であると考えられているものとの関係で説明したが、本発明は開示された実施形態に限定されるものでなく、種々の修正及び均等な配置も添付の特許請求の範囲に含まれること意図していることを理解されたい。
【図１】
2014520974.tif 000003
【図２】
2014520974.tif 000004
【図３】
2014520974.tif 000005
【図４】
2014520974.tif 000006
【図５】
2014520974.tif 000007
【図６】
2014520974.tif 000008
【図７】
2014520974.tif 000009
【図８】
2014520974.tif 000010
【図９】
2014520974.tif 000011
【図１０】
2014520974.tif 000012
【図１１】
2014520974.tif 000013
【図１２】
2014520974.tif 000014
【図１３】
2014520974.tif 000015
【図１４】
2014520974.tif 000016
【国際調査報告】
2014520974.tif 000017
2014520974.tif 000018