(57)【要約】  リグノセルロース材を機械的にリファイニングするリファイナープレート。リファイニング表面は基板上に備えられる。リファイニング表面は、相対するリファイナープレートのリファイニング表面に面するように適応される。リファイニング表面は、バーと、バー間にある溝とを備える。バーは、少なくとも半径方向外側の領域を備える。特にバーは、前記外側の領域に不規則形状の表面を有する。
2010518272.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
リグノセルロース材を機械的にリファイニングするリファイナープレートが、
基板上にリファイニング表面を備え、前記リファイニング表面が相対するリファイナープレートのリファイニング表面に面するように適応され、
前記リファイニング表面が、バーとバー間にある溝とを備え、前記バーが、バーの外側の円周部に少なくとも３０°の抑え角を有する少なくとも一つの半径方向外側の領域を備え、そして前記バーが各々、外側域に不規則形状表面を有する前縁側壁を備えることを特徴とするリファイナープレート。
【請求項２】
請求項１のリファイナープレートにおいて、前記不規則形状表面が、ジグザグ、鋸刃、一連の隆起物、正弦波形、および横向きＺ字パターンの中の少なくとも一つのパターンであることを特徴とするリファイナープレート。
【請求項３】
請求項１または２のリファイナープレートにおいて、前記バーが、前縁側壁がスムーズ表面を有する半径方向内側の領域を備えることを特徴とするリファイナープレート。
【請求項４】
請求項１〜３のいずれかのリファイナープレートにおいて、前記不規則状表面が、不規則状表面を有する前縁側壁の部分に沿ってバーの幅の少なくとも１／５だけバーの幅を変えることを特徴とするリファイナープレート。
【請求項５】
請求項１〜４のいずれかのリファイナープレートにおいて、前記リファイニング表面が、リファイニング表面の外側部のバー密度より高密度のバーを有する内側の円環状リファイニング表面を備えることを特徴とするリファイナープレート。
【請求項６】
請求項１〜５のいずれかのリファイナープレートにおいて、前記リファイニングバーが、湾曲した長手の形状を有することを特徴とするリファイナープレート。
【請求項７】
請求項１〜６のいずれかのリファイニングプレートにおいて、前記抑え角が、少なくとも４５°であることを特徴とするリファイニングプレート。
【請求項８】
請求項１〜７のいずれかのリファイニングプレートにおいて、前記抑え角が、少なくとも６０°であることを特徴とするリファイニングプレート。
【請求項９】
請求項１〜８のいずれかのリファイニングプレートにおいて、前記抑え角が、少なくとも７０°であることを特徴とするリファイニングプレート。
【請求項１０】
請求項１〜９のいずれかのリファイニングプレートにおいて、前記バーが、バーを通過して延びるプレート半径に関し湾曲方向が逆になる湾曲した長手の形状を有することを特徴とするリファイニングプレート。
【請求項１１】
請求項１〜１０のいずれかのリファイニングプレートにおいて、前記不規則形状表面が、前縁表面の上部リーディングエッジの所で最も明確な形となっており、プレートの基板の近くでは明確な形でなくなっていることを特徴とするリファイニングプレート。
【請求項１２】
請求項１〜１１のいずれかのリファイニングプレートにおいて、前記バーが、１５°以下の抑え角を有する直線状バーの内側の円環状領域、少なくとも４５°の抑え角を有する直線状バーの外側の円環状領域、および１５°〜４５°の抑え角を有する直線状バーの中間の円環状領域から構成され、前記中間の円環状領域が、内側の円環状領域と外側の円環状領域との間にあることを特徴とするリファイニングプレート。
【請求項１３】
リグノセルロース材を機械的にリファイニングするリファイナープレートが、リファイニング表面を備え、前記リファイニング表面が、
表面の基板から立ち上がる複数のバーであって、プレートの外側の円周部に向かって外側に延びるバー、および
バーの少なくとも一部に設けられた不規則状前縁側壁を備えることを特徴とするリファイナープレート。
【請求項１４】
請求項１３のリファイナープレートにおいて、前記不規則形状表面が、ジグザグ、鋸刃、一連の隆起物、正弦波形、および横向きＺ字パターンの中の少なくとも一つのパターンであることを特徴とするリファイナープレート。
【請求項１５】
請求項１３または１４のリファイナープレートにおいて、前記バーが、その長さに沿って湾曲しており、前記湾曲した形が指数関数的または螺旋状アークを形成することを特徴とするリファイナープレート。
【請求項１６】
請求項１３〜１５のいずれかのリファイナープレートにおいて、バーの半径方向外側の部分が、少なくとも７０°の抑え角を有することを特徴とするリファイナープレート。
【請求項１７】
請求項１３〜１６のいずれかのリファイナープレートにおいて、バーの半径方向外側の部分が、少なくとも６０°の抑え角を有することを特徴とするリファイナープレート。
【請求項１８】
請求項１３〜１７のいずれかのリファイナープレートにおいて、バーの半径方向外側の部分が、少なくとも４５°の抑え角を有することを特徴とするリファイナープレート。
【請求項１９】
請求項１３〜１８のいずれかのリファイナープレートにおいて、前記プレートが、ロータープレートであり、ステータープレートまたは他の一つのロータープレートに相対してリファイナーに配置されていることを特徴とするリファイナープレート。
【請求項２０】
請求項１３〜１９のいずれかのリファイニングプレートにおいて、前記バーが、１５°以下の抑え角を有する直線状バーの内側の円環状領域、少なくとも４５°の抑え角を有する直線状バーの外側の円環状領域、および１５°〜４５°の抑え角を有する直線状バーの中間の円環状領域から構成され、前記中間の円環状領域が、内側の円環状領域と外側の円環状領域との間にあることを特徴とするリファイニングプレート。
【請求項２１】
相対するリファイナープレートを備えるリファイナーでリグノセルロースを機械的にリファイニングする方法が、
相対するリファイナープレートの一つまたはプレートセグメントのアレイにある入口に繊維材を導入し；
前記プレートの少なくとも一つを他のプレートに関して回転し、回転によって生起された遠心力でプレート間のギャップを通して繊維材を半径方向外側に移動させ；
繊維材がギャップを通過して移動するにつれて、繊維材をプレートの第一の一つのリファイニング部にあるバー（この場合、バーは少なくとも半径方向外側の部分を備え、そしてバー各々はその外側部分に不規則状表面を有する側壁を備える）越えにバー間の溝を通過させ；
溝を通過する繊維材の移動を、溝に隣接するバーの前縁側壁に設けられた不規則状表面と繊維材とを相互作用させることによって阻害し；および
リファイナープレートの円周部のギャップから繊維材を排出することから成ることを特徴とする方法。
【請求項２２】
請求項２１の方法において、前記相対するリファイナープレートが、ステータープレートセグメントとロータープレートセグメントとを備え、繊維材の導入が、テータープレートセグメントのアレイを通って行われることを特徴とする方法。
【請求項２３】
請求項２１または２２の方法において、前記バーが、半径方向外側の領域にスムーズな表面を有する後縁側壁を備え、スチームと水が、バーの後縁側壁のスムーズな表面に沿って溝中に流れる傾向となり、一方、供給繊維材は、バーの前縁側壁の不規則状表面に沿って溝中に流れる傾向となることを特徴とする方法。
【請求項２４】
請求項２１〜２３のいずれかの方法において、前記リファイニング表面が、リファイニング表面の外側部のバー密度より高密度のバーを有する内側の円環状リファイニング表面を備え、そして前記方法が繊維材をバー越えに通過させることを含むことを特徴とする方法。
【請求項２５】
請求項２１〜２４のいずれかの方法において、前記バーが、その長さに沿って湾曲し、バーが、１５°未満の入口角を有し、入口角がバー全体にわたって延びるプレートの半径に対する抑え角と反対方向であり、そして前記方法がバーのこの角度を使用してリファイニング域の供給繊維材の保持時間を増すようにすることを含むことを特徴とする方法。
【請求項２６】
請求項２１〜２５のいずれかの方法において、前記抑え角が、バー外側の円周部で少なくとも４５°であり、そして前記方法がバーのこの抑え角度を使用してリファイニング域の供給繊維材の保持時間を増すようにすることを含むことを特徴とする方法。
【請求項２７】
請求項２１〜２６のいずれかの方法において、前記抑え角が、バー外側の円周部で少なくとも６０°であり、そして前記方法がバーのこの抑え角度を使用してリファイニング域の供給繊維材の保持時間を増すようにすることを含むことを特徴とする方法。
【請求項２８】
請求項２１〜２７のいずれかの方法において、前記抑え角が、バー外側の円周部で少なくとも７０°であり、そして前記方法が、バーのこの抑え角度を使用してリファイニング域の供給繊維材の保持時間を増すようにすることを含むことを特徴とする方法。
【請求項２９】
請求項２１〜２８のいずれかの方法において、前記バーが、外側域のバーの湾曲した長手の形状と反対方向に湾曲した長手の形状を有する半径方向内側の部分を備え、そして前記方法が、前記バーの湾曲した長手の形状を有する半径方向内側の部分の作用により、リファイニング域の供給繊維材の保持時間を増すようにすることを含むことを特徴とする方法。
【請求項３０】
請求項２１〜２９のいずれかの方法において、前記バーが、１５°以下の抑え角を有する直線状バーの内側の円環状領域、少なくとも４５°の抑え角を有する直線状バーの外側の円環状領域、および１５°〜４５°の抑え角を有する直線状バーの中間の円環状領域から構成され、前記中間の円環状領域が、内側の円環状領域と外側の円環状領域との間にあり、そして前記方法が、内側の円環状領域、中間の円環状領域、および外側の円環状領域を通して供給繊維材を半径方向外側に送ることをさらに含むことを特徴とする方法。
【発明の詳細な説明】
【関連出願】
【０００１】
本出願は２００７年２月８日に出願された米国仮特許出願第６０／８８８，８１７号の優先権を主張するものである。この仮特許出願全文を参考文献として引用する。
【技術分野】
【０００２】
本発明は、リグノセルロース材（「繊維材」と称する）に使用されるディスクリファイナーに関し、特にメカニカルパルプ、サーモメカニカルパルプ、および多様なケミカルサーモメカニカルパルプを製造する方法（メカニカルパルプおよび機械的パルプ化プロセスと総称する）に使用されるディスクリファイナーに関する。
【背景技術】
【０００３】
機械的パルプ化プロセスでは、原料繊維材、すなわち、一般に木材または他のリグノセルロース材が、片方のリファイナーディスクの中央に供給され、片方または両方のディスクの回転で生起された強力な遠心力で外側に回転移動される。ディスク（複数を含む）は、一般に、毎分１，２００〜１，３００回転（ＲＰＭ）の回転速度で運転される。繊維材が両ディスク間に保持される間、繊維材には、ディスクに装着されたリファイナープレートからエネルギーが加えられる。繊維材に加えられたエネルギーの作用により、繊維材は、繊維材のネットワークから個々の繊維に分離される。この個々の繊維への分離こそが、繊維材のパルプ製品へのリファイニングとなるわけであり、得られたパルプ製品は、紙、繊維ボード、および他の繊維ベースの製品を形成するのに使用し得る。
【０００４】
リファイナープレート各々には、バーと溝のパターンを備える表面がある。これらの表面は、一対のリファイナープレートがリファイナーに取り付けられるとき、互いに相対するようにされている。相対するリファイナープレート表面上のバーと溝により、圧縮力が繰り返して生起され、プレート間を流れる繊維材に作用する。繊維材に加えられるこの圧縮作用により、元の繊維材からリグノセルロース繊維が分離され、繊維材の離解またはフィブル化がある程度の量で生じる。繊維の分離と離解は、供給繊維材を繊維ボード、紙、および他の繊維ベース製品用の好適なパルプに転化するのに必要である。バーと溝とで惹起されたリファイニング作用は、また、繊維をある程度ではあるが切断することがあるが、この切断は、通常、機械的パルプ化プロセスにとって望ましくない結果をもたらす。
【０００５】
機械的パルプ化プロセスでは、大量の摩擦が生じ、パルプ化プロセスのエネルギー効率を減ずる。従来計算されたところによると、機械的パルプ化プロセスに適用されたエネルギーのパルプ化効率は、５％〜１５％のオーダーである。
【０００６】
高エネルギー効率で稼働するリファイナープレートを開発しようとする試みは、一般に、相対するディスク間の作動ギャップを狭めることによって行われる。機械的リファイナーでエネルギー消費を低下するための従来の技法は、一般に、リファイナープレート前面上のリファイニングパターンの設計形状を変えて、リファイニング域を通過する繊維材の供給速度を上げることに依存する。これらの技法では、多くは、相対するプレート間のギャップに存在する繊維材層の厚さを低下することになる。より薄い繊維材層にエネルギーが加えられると、所与のエネルギー入力に対して圧縮の程度がより大きくなり、その結果、より高効率のエネルギー入力となる。
【０００７】
繊維材層の厚さを減少することの欠点は、リファイナープレートバー間の作動ギャップが小さくなるということである。相対するリファイナープレートバー間のギャップが小さくなると、繊維切断の程度が大きくなり、切断された繊維によってパルプの強度特性が損なわれ、プレートの過度の摩耗によってリファイナープレートの運転寿命が短くなる結果になることが多い。相対するプレートに設けられたバーの間のギャップ、例えば、クリアランスが狭いと、より高い圧縮比とより高いエネルギー効率を達成し得るが、一方では運転寿命が短くなる欠点も生じる。作動リファイニングギャップとリファイナープレート寿命との間には一定の関係があり、後者の寿命はギャップが小さくなると指数関数的に短くなる。作動リファイニングギャップを小さくすると、リファイナープレートの摩耗速度が大きくなり、プレート寿命が短くなる結果となる。
【０００８】
リファイナープレートに対して長い間求められているニーズがある。それは、プレートの回転から得られる機械エネルギーを供給繊維材に伝える際のエネルギー効率が高く、しかもプレートの運転寿命が比較的長いリファイナープレートであり、そして供給繊維材の繊維切断の程度を最小限に抑えるリファイナープレートである。
【発明の概要】
【０００９】
エネルギー効率を向上するとともに、相対するディスク上のリファイナープレート間の作動ギャップを大きく維持するリファイナープレートが新規に開発された。このリファイナーの利点としては、高エネルギー効率、高繊維品質の維持、およびプレートの長期運転寿命が挙げられる。
【００１０】
態様の一つでは、本発明のリファイナープレートは、リファイニングバーを備えた外側リファイニング域を有するロータープレートセグメントのアセンブリであって、これらのリファイニングバーは、少なくとも３０°、好ましくは４５°、６０°および７０°の円周部箇所の大きな抑え角を形成して湾曲した長手の形状の少なくとも一つの半径方向外側のリファイニング域を有するものである。これらのリファイニングバーの前縁側壁は、鋸刃状の、ギザギザ状のまたは他の不規則形状の表面を有している。側壁に設けた不規則状表面と、大きな抑え角とがあると、外側リファイニング域における供給繊維材の保持時間が長くなり、従って外側域による繊維材に対するリファイニング作用が強化される。
【００１１】
機械的リファイナーにおいて相対するプレートのリファイニング表面に面するリファイニング表面を備えるリファイニングプレートが開発された。このリファイニング表面は、プレートの基板から立ち上がる複数のバーを備える。これらのバーは、プレートの外側の円周部に向かって半径方向外側に延び、バーの前縁側壁（面）は、鋸刃状の、ギザギザ状のまたは他の不規則形状の表面を有している。バーは直線状でも、または指数関数的または螺旋アーク状の曲線状でもよい。バーは、バーの外側のラジアル域で大きな抑え角を形成する。このリファイニングプレートは、ローターに設け、ステーターまたは他の一つのローターに相対してリファイナーに配置し得る。
【００１２】
リグノセルロース材の機械的リファイナー向けのリファイニングプレートが開発された。このリファイナープレートは、基板上にリファイニング表面を備え、このリファイニング表面は、相対するリファイナープレートのリファイニング表面に面するように適応され、そしてこのリファイニング表面は、バーと、バーの間にある溝とを有し、バーは少なくとも一つの半径方向外側の部分を有し、各バーは、外側の部分に不規則表面を有する前縁側面を備えるものである。
【００１３】
リグノセルロース材の機械的リファイナー向けのリファイニングプレートが開発された。このリファイナープレートはリファイニング表面を備え、このリファイニング表面は、表面の基板から立ち上がる複数のバーを備え、これらのバーは、プレートの外側の円周部に向かって半径方向外側に延び、そしてこれらのバーは、バーの少なくとも一部分に不規則形状の前縁側面を備えるものである。
【００１４】
相対するリファイナープレートを有するリファイナーにおいてリグノセルロース材を機械的にリファイニングする方法が開発された。この方法は、相対するリファイナープレートの一つまたはプレートセグメントのアレイにある入口に繊維材を導入し；前記プレートの少なくとも一つを他のプレートに関して回転し、回転によって生起された遠心力でプレート間のギャップを通して繊維材を半径方向外側に移動させ；繊維材がギャップを通過して移動するにつれて、繊維材をプレートの第一の一つのリファイニング部にあるバー（この場合、バーは少なくとも半径方向外側の部分を備え、そしてバーはその外側部分にバーの長さに沿って不規則状表面を有する側壁を備える）を越えてバー間の溝を通過させ；溝を通過する繊維材の移動を、溝に隣接するバーの前縁側壁に設けられた不規則状表面と繊維材とを相互作用させることによって阻害し；およびリファイナープレートの円周部のギャップから繊維材を排出することから成ることを特徴とする。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】ローターリファイナープレートセグメントの側面図である。
【００１６】
【図２】図１に示されているリファイナープレートセグメントの前面図で、鋸刃パターンに形作られたギザギザ状前縁側壁を備えるリファイニングバーを示す図である。
【００１７】
【図３】第二のローターリファイナープレートセグメントの側面図である。
【００１８】
【図４】図３に示されているリファイナープレートセグメントの前面図で、「７」の字を頭と足を結んで連続したように形作られたギザギザ状前縁側壁を備えるリファイニングバーを示す図である。
【００１９】
【図５】第三のローターリファイナープレートセグメントの側面図である。
【００２０】
【図６】図５に示されているリファイナープレートセグメントの前面図で、細かい入口領域を有する出口域を備えるリファイニングバーを示す図である。
【００２１】
【図７】第四のローターリファイナープレートセグメントの側面図である。
【００２２】
【図８】図７に示されているリファイナープレートセグメントの前面図で、プレート入口まで延びて設けられているリファイニング域を備えるリファイニングバーを示す図である。
【００２３】
【図９】第五のローターリファイナープレートセグメントの側面図である。
【００２４】
【図１０】図９に示されているリファイナープレートセグメントの前面図で、スチームチャネルを有する外側リファイニング域を示す図である。
【００２５】
【図１１】第六のローターリファイナープレートセグメントの側面図である。
【００２６】
【図１２】図１１に示されているリファイナープレートセグメントの前面図で、スチームチャネルを有する外側リファイニング域と細かいバーパターンを有する内側リファイニング域とを示す図である。
【００２７】
【図１３−１６】各々、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域にあるバーの前縁側壁に設けられる不規則形状表面の例の上面図である。
【００２８】
【図１７】バーの前縁と後縁の側壁に設けられる不規則形状表面を有するリファイニングバーの断面図である。
【００２９】
【図１８】図１７に示されているバーの前縁側壁の前面図である。
【００３０】
【図１９】バーの上端部にある互い違いの歯部を有するロータープレートバーの拡大図である。
【００３１】
【図２０】第七のローターリファイナープレートセグメントの側面図である。
【００３２】
【図２１】図２０に示されているリファイナープレートセグメントの前面図で、スチームチャネルを有する外側リファイニング域を示す図である。
【００３３】
【図２２】ステーターリファイナープレートセグメントの第一態様の側面図である。
【００３４】
【図２３】図２２に示されているステーターリファイナープレートセグメントの前面図である。
【００３５】
【図２４】ステーターリファイナープレートセグメントの第二態様の側面図である。
【００３６】
【図２５】図２４に示されているステーターリファイナープレートセグメントの前面図である。
【００３７】
【図２６】ステーターリファイナープレートセグメントの第三態様の側面図である。
【００３８】
【図２７】図２６に示されているステーターリファイナープレートセグメントの前面図である。
【発明を実施するための形態】
【００３９】
機械的パルプ化プロセスでは、圧縮力が、相対するリファイニングプレート間を移動する繊維材の繊維層に繰り返して加えられる。圧縮力は、プレートの一つが他のプレートに対して行われる回転から、特に、相対するプレートのバーが交差する際に生じる。圧縮力によって、繊維材中の個々の繊維が繊維材の繊維ネットワークから分離される。プレートは、通常、リファイナーのディスクに設けられ、その際にディスクの少なくとも一つがリファイナープレートの一つを回転させる。機械的パルプ化プロセスのエネルギー効率は、繊維層に加わる圧縮比を増加し、層中の繊維が圧縮力に曝される時間を長くすることによって向上させ得る。本明細書に開示のリファイナープレート設計を使用すれば、圧縮比の増大は、プレート間のギャップを必ずしも狭くしなくても、あるいはギャップを狭くするにしても従来の高エネルギー効率リファイナーで現在行われている程度にすることによって達成される。
【００４０】
（高エネルギー効率リファイナーのギャップ、例えば、０．３ｍｍ〜０．７ｍｍに比較すれば）、リファイナーのロータープレートとステータープレート間の比較的広いギャップ例えば、１．０ｍｍ〜２．０ｍｍが、プレート間に形成された厚めのパルプ層の前後に形成されなければならない。高圧縮比は、同様な高エネルギー効率の場合に使用される従来のロータープレートに設けられたバーと溝のパターンと比較して、リファイナープレート上の相当程度粗いバーと溝のパターンを使用して厚めのパルプ層で得られる。
【００４１】
リファイナープレートのリファイニング域に使用される粗いバーと溝パターンが、従来の高エネルギー効率リファイナープレートに使用される普通のバーと溝のパターンと比較して低い密度のバーと溝のパターンを有して開発された。粗いパターンの密度の少ないバーを使用すると、ローターのバーがステーターのバーと交差するときに加えられる圧縮サイクルは、高密度のバーを有する従来のプレートに生じる圧縮サイクルに比較して、少なくなる。バーの密度が粗いと、少ない圧縮サイクルで伝達されるエネルギーは、各圧縮サイクルの強度を増加し、各サイクルでプレートから繊維材にエネルギーを伝達するエネルギー効率を増加する傾向になる。
【００４２】
半径方向には、比較的短く効果的なリファイニング表面、粗いバーと溝のパターン、大きな抑え角、および他の機能を有し、プレートの効果的なリファイニング域において繊維材の長い保持時間を与えることを特徴とするリファイナープレートが開発された。これらの機能は、単独でも合わせても適用し得るが、これらの機能により、バーが交差するサイクル速度が減少し（結果としてプレート回転の際に生じる圧縮事象が少なくなり）、そしてリファイニング域における原料繊維材の保持時間が延びることによって、リファイニング域に高エネルギー濃度が生ずる。これらの機能により、プレート間の作動ギャップを広くすることが可能となり、従って、余裕のあるギャップを有するプレート間の厚めの繊維層に高圧縮速度が提供される。態様の一つでは、高密度の圧縮事象は、バーの交差事象の数を少なくし、そして各交差の際に存在する繊維の量を最大限に多くすることによって、達成し得る。
【００４３】
本明細書に開示のローターリファイナープレート設計を使用すると、高繊維保持と高圧縮とが達成されて高エネルギー効率が得られ、同時に繊維長さが維持され、リファイナープレートの摩耗寿命が改良される。本明細書に開示されるローターリファイナープレートと共に使用される多岐にわたるステータープレート設計を使用すると、圧縮比が高く、エネルギー効率が向上し、プレート間の繊維保持時間が長く、繊維が長いという所望の結果を達成し得る。
【００４４】
図１と図２は、入口部１２と外側部１４とを有するロータープレートセグメント１０のそれぞれ側面図と前面図を示す。プレートセグメントのアレイは、リファイナーディスク上に円環状に配列され、円形のリファイニングプレートを形成する。ロータープレートは、回転自在のディスクに装着され、ステータープレートは、固定ディスクに装着される。ロータープレートは、固定ステータープレートに面し、両プレート間にはリファイニングギャップが形成される。ロータープレートとステータープレートは、各々プレートセグメントから形成し得る。ステータープレートのセグメントは、ロータープレートのセグメントと同じバーと溝の機能を備え得るが、あるいは他の形のバーと溝の機能も備え得る。ロータープレートの回転方向（矢印１５を参照のこと）は半時計回りである。別法として、ロータープレートは、他の相対するロータープレート（時計方向に回転する）に面し、両プレート間にリファイニングギャップを形成し得る。
【００４５】
入口１２からは、導入される繊維材がリファイニング部１４に供給される。その際、摩擦エネルギーが最小限に抑えられ、供給繊維材が行う仕事も最小限に抑えられる。入口部には、粗く、オープンなパターンを形成するバーを備え得る。例えば、ルック・ギングラス(Luc Gingras)に付与された米国特許第６，４０２，０７１号明細書（発明の名称「インジェクター入口部を備えるリファイナープレート(Refiner Plates With Injector Inlet)」）にこの入口部バーが示されている。
【００４６】
スリップ領域１６が、入口部１２と外側のリファイニング域１４の間にあり、ここには三角形状突起を設け得る。このスリップ領域は、供給繊維材を入口部１２から排出する際に適切に分散して、例えば、均一に分散し得るようにするもので、繊維材はその後、外側のリファイニング部１４に導入される。スリップ領域にある三角形状の突起は、円環状リファイニング部１４に流入する供給材の均一分散を促進するものである。
【００４７】
リファイナープレートセグメントのリファイニング部１４は、最も多くのエネルギーが供給繊維材に加えられる箇所であり、かつ大部分のリファイニング作用が行われる箇所である。リファイニング部１４は、半径距離１００ｍｍ〜２００ｍｍ、つまり、４〜８インチにわたって延び得る。外側部１４は、湾曲したバー２０から構成されるが、これらのバーは、プレートの外端に向かって半径方向外側に移行するにつれて増加する抑え角を有する。抑え角は、図２に示されるように次第に変化するようにもできるし、各バーを相異なる角度を有する真っ直ぐのバー部を接続したものとして形成することによって、バー角度がステップ状に変化するように増していくようにもできる。
【００４８】
溝２１は、バーの間にあり、後縁側壁３０と隣接バー２０の前縁側壁２８とで規定される。前縁側壁は、ロータープレートの回転方向（矢印１５）に面する。図２では、前縁側壁２８は、各バーの左側に位置する。溝は、通路を提供し、その通路を通って、供給繊維材、スチームおよび他の材料がプレート間のギャップ中を半径方向に移動する。
【００４９】
バーの高さ、例えば、プレートの基板表面２２からバー２０の上端までの距離は、最初は急角度に立ち上がり、遷移部２４に至り、次ぎにバーの全長の大部分にわたって均一な高さとし得る。バーの最初の立ち上がり部があると、繊維材を外側部１４に供給するのが容易になる。
【００５０】
リファイニング部１４の入口箇所でのバー２０の角度は、２０°の供給角から２０°の抑え角まで変わり得る。これらの角度は、半径ラインに対するバーの角度である。供給角と抑え角は、バー２０がバーに対する入口箇所で形成する角度である。供給角は、ロータープレートの回転方向、例えば、半時計回り１５と同じ方向で半径ラインに対して成す正の角度である。抑え角は、ロータープレートの回転の反対方向で半径ラインに対して成す正の角度である。図２に示されるプレートセグメント１０では、入口角は、ニュートラル、すなわち、半径ラインに関して成す角度は約ゼロ°である。
【００５１】
プレートの外側の円周部では、バー２０の出口角度は、好ましくは４５°〜８０°の抑え角、より好ましくは５０°〜７０°の抑え角である。抑え角は、ロータープレートの回転方向１５で半径ラインに対して成す角度である。バーに対する出口の抑え角があると、プレート間の繊維材の流れが阻害され、従ってリファイニング部１４での繊維材の保持時間が増加する。
【００５２】
バーの角度は、ロータープレートの回転と整合した角方向で入口から出口に向かって次第に大きくなる。図１に示されるロータープレートの態様では、その角度は、入口でニュートラル（ゼロ）で、プレートの外側の円周部２５に向かう方向でバーに沿って次第に大きくなる。バー角度の変化量は、バーの半径方向内側の部分では少なく、バーの半径方向外側の部分では大きくし得る。リファイニング部１４の半径方向内側端部から半径方向外側端部に至るバー角度は、湾曲したアーク、指数関数的アーク、または螺旋アークでは連続的に、または短いバーを交互配置したような場合は不連続的に大きくし得る。さらにバーは、湾曲したものとすることも、短い直線部のもの（各直線部はそれ以前の内側部の角度より大きな角度を有する）を一連としたものとすることも、またはバー角度を所望のように大きくし得る他の水平バーとすることもし得る。バー角度を出口部で極めて広いバー角度に大きくすることによって、バーは、プレートに供給繊維材を高度に保持し、リファイニング部１４における供給繊維材の保持時間を増加することに大いに寄与する。
【００５３】
リファイニング部１４に供給繊維材を保持する作用は、バーのギザギザの前縁側壁２８によってサポートされる。バーの後縁側壁３０は、スムーズなものでも、ギザギザのものでも、または他の不規則形状パターンのものでも差し支えない。オプションではあるが、バーの幅は、前縁側壁２８のギザギザ表面と後縁側壁３０のスムーズ表面間のギャップは可変であるので、変わり得る。
【００５４】
出口バーの前縁側壁２８に適用されるギザギザのパターンは、壁の長さに沿って不規則状の表面パターンとし得る。例えば、ジグザグ状、鋸刃状、一連の半円形連続状、正弦波状、横向きＺパターン、および他の不規則表面形状のパターンを取り得る。バーの幅は、約１／５〜１／２、好ましくは１／３だけ変わり得るが、それは、前縁側壁が不規則表面を有しているからである。前縁側壁が不規則表面形状であるので、供給される繊維材が溝を通って、特にバーの前縁側壁に沿って移動する際に長手方向に沿う摩擦力が増加する。前縁側壁の作用で生じる摩擦力により、リファイニング部における繊維材の保持時間は長くなり、繊維材の移動は、溝を通過するよりはむしろバーの上を越える方が促進される。
【００５５】
後縁側壁はスムーズな表面なので、スチームや他の液は溝２１を比較的自由に通過し得る。スチームや他の液は、繊維材と溝中で置き換わる傾向があるので、従って後縁側壁に沿って移動する。幾つかのケースでは、溝を通過して流れる繊維材に付加的な乱流を起こさせる形状の表面外形物を後縁側壁に備えさせ得る。そうすると、溝の反対側にあるリーディングエッジに向かって繊維材を押し出すのに役立ち得る。さらに、溝には、表面ダム、潜りダム、またはスチーム管理システムダム（例えば、図１０の６４，図１２の７４を参照のこと）を備えさせ、溝を流れる流れの乱流状態を強めたり、リファイニング域に繊維材の流れを保持したり、溝の下流域に流れる繊維材を押し留めたりし得る。ローターディスクで生起された遠心力により、繊維と他の固形物は、溝の前縁側壁に沿って移動する傾向がある。ギザギザの前縁側壁の作用で、リファイニング部の溝を通る繊維材の流れは遅くなる。
【００５６】
図３と図４は、バーの上面図からは「７」の字を頭と足を結んで連続したように見えるギザギザ状前縁側壁３６を備えるバーを有するプレートセグメント３４のそれぞれ側面図と前面図を示す。一連の７の字で形成されたもののコーナー部は、製造とプレートセグメントの成形の容易さを考慮して丸めることできる。前縁側壁３６の表面機能は、バー壁表面の全長にわたって延びることもできるし、またはプレート半径方向外側の部分だけに沿って延ばすこともできる（図２に示されるように）。さらに、ギザギザの前縁側壁は、脊部２６からバーの根元（基板表面２２の箇所）方向にテーパー状にし得る。そうすると、ギザギザの表面機能は、バーの上側コーナー端で最も強く発揮される。リファイニングの大部分は、この上側コーナー端で達成され、リファイニングはバーの深さに沿っては、特に溝深くではそれほど行われないのである。溝は、繊維材、スチーム、および水をリファイナープレートのリファイニング部を通って移動させる水路としての能力がある。
【００５７】
前縁側壁２８に設けられるキザギザ機能は、サイズも形状も変わり得る。好ましくは、ギザギザのコーナー部の外側突起は、例えば、鋸刃形状にある尖部や連続した「７」形状のコーナー部は、バー側壁の長さに沿って２ｍｍ〜８ｍｍだけ互いに離れた間隔で配置される。ギザギザの側壁表面機能の突起は、好ましくは１．０ｍｍ〜２．５ｍｍの深さで、その深さはバー幅に対応して延びる。この突起の深さは、バーの幅で限定し得る。バー２０は、一般に、平均幅２．０ｍｍ〜６．５ｍｍを有する。バー幅は、前縁側面に設けられるギザギザ側壁表面機能、特にその突起に依存して変わる。
【００５８】
図５と図６は、ローターリファイナープレートセグメント４０のそれぞれ側面図と前面図を示す。外側全域４２は、細かいパターンの入口部を有する半径方向内側の部分４４を備える。この細かいパターンの入口部は、供給繊維材を細かく分散して、高品質のパルプを製造するためである。内側部４４は、バーの外側全域４２に対する入口を形成する。各バー２０の内側部は、バーの脊部２６の箇所で細かい溝パターンを備える。細かい溝は、溝２１に加えて、隣接するバーの間にある。
【００５９】
外側リファイニング域４２の内側部４４は、図２と４に示されるように、遷移域２４に至るまで高さが増し、外側域に半径方向外側に連続して延びるように形成し得る。別法として、内側部のバーは、各々細かい溝４６を備え得る。この細かい溝の数は、内側部の半径方向外側のバーと比較して、内側部４４のバー数の二倍となっており効果的である。内側域２２のバーが細かいパターンである場合は、供給繊維材の分離強度は低くなり、供給繊維材の繊維長さと強度特性が、より良く保存される。
【００６０】
ロータープレート４０は、全リファイニング域４２を備え、この域では、供給繊維材に対して行われる初期リファイニングは、内側部４４に設けられている細かいバーパターンで達成される。これは、リファイニング域の残りの部分４５では粗いバーパターンで行われるのと較べると対照的である。内側部に最初の細かいリファイニングパターンを使用する点の一つは、高パルプ品質という要求がある場合である。内側のリファイニング部４４で、細かいバーパターンを使用すると、繊維材には低強度の圧縮が作用する結果となり、これは、図２で示される内側のリファイニング部パターンでの粗いバーパターンで、また図６に示される外側のリファイニング部４５の粗いバーパターンで得られる強力な圧縮に較べて低強度である。内側のリファイニング域４４のバーパターンで低強度の圧縮を行うと、全体の主要リファイニング域４２を通じて高強度の圧縮を加える場合と比較して、繊維の性質は大幅に保存される。
【００６１】
内側部４４に対するバーと溝の別の例は、米国特許第５，８９３，５２５号明細書（全文を参考文献として引用する）に記載されており、半径方向外側の部分４２に使用のバーよりも狭く、数が多い一連の細かいバーがこの特許に示されている。細かく、狭いバーを備える他のバーと溝のパターンも好適と思われるが、プレート設計、リファイニングされる繊維材、およびプレートの所期目的に依存して選択される。別法としては、内側リファイニング域４４のバーの数は、外側リファイニング域４５のバーの密度と較べて、図８の域６０に、例えば、示されているように、より粗く、より低密度にもし得る。
【００６２】
内側リファイニング域４４と外側リファイニング域４５の間の遷移域４７は、切断バー、域４４と４５の別個のバー部間の狭い円環状ギャップ、または域４４と４５間の接続バーを備え得る。遷移域は、内側リファイニング域の狭いバー４６に横断溝４８を備え得る。横断溝を備えると、内側リファイニング域４４の浅い溝５１を通り、内側と外側のリファイニング部４４，４５双方の深い溝２１に繊維材を流すことが可能になる。また、横断溝を備えると、遷移域４７でバーの数を減少、例えば、１／２にすることができる。横断溝は、隣接バーの前縁側壁または後縁側壁に対して半径方向外側に延び得る。横断溝４８は、バーの前縁側壁２８を通って、バー２０の前縁側壁ギザギザ部の半径方向内側に開く。横断溝４８は、米国特許第５，３８３，６１７号明細書に示されるように、プレートセグメントにＺ字パターンで配列し、繊維材をバー間の主溝２１に供給するのを促進し得る。横断溝に対する別の手段としては、半径方向外側のバーの端部に下向き勾配の斜道を設け、次のリファイナー域には繋がらないバーの端部とし得る。
【００６３】
Ｚ字パターンでは、横断溝４８は、リファイナープレートに正接しないラインに沿って整合して配置される。横断溝４８に対するこの整合ラインは、少なくとも一回はプレートセグメント上でシフトする。横断溝４８は、Ｚ字の形状を形成するが、横断溝の他の配置も、使用し得る。例えば、横断溝を、各プレートセグメントの直線ラインに沿って共通の半径方向距離に、「Ｗ」字形状に整合して配置し得る。
【００６４】
リファイナープレートは、リファイニング域４２の半径方向内側部である供給繊維材入口域４９を備え得る。入口域４９は、直線状ブレーカーバー５３または図２に図示の湾曲したブレーカーバーを備え得る。好ましくは、入口域４９（図６）または入口域１２（図２）は、供給繊維材をリファイニング域４２，１４に最小限のエネルギーで真っ直ぐに送る。入口域１２に対しては極めて多くのバリエーションのバーパターンがある。ある特定にプレート設計に対してどの入口域バリエーションが最も適切であるかは、設計選択の問題である。入口域は、供給繊維材を細分化し、スチームを取り扱い、供給繊維材を分散するリファイナー能力に影響する。入口域は、供給繊維材をリファイニング域１４，４４に整流しながら導入するものであり、供給繊維材のリファイニングの大部分はリファイニング域１４，４４で行われる。
【００６５】
図７と図８は、蛇状のバー５４を有する拡張外側域５８を備えるリファイナープレートセグメント５０のそれぞれ側面図と前面図を示す。バー２０の内側供給域５６から、繊維材が外側リファイニング域５８に送られ、供給繊維材は、過剰なエネルギーを加えることなく次第に細分化され得る。供給域５６への入口は、供給角１０〜４５°を有するバーを備え得る。これらの供給角は、供給域全体を通じて一定とし得る。別法としては、バーの角度は、入口の箇所の前進角から供給域５６の出口端の後退角に次第に変え得る。供給繊維材に正の供給効果を与えることによって、そこの供給域では供給部５６に繊維材が蓄積することが少なくなり、従ってこの部に加えられるエネルギーも少なくなる。エネルギー供給が主に行われるのは、外側リファイニング域５８でなければならない。供給部５６は、粒子サイズ減少にある程度影響を与えるけれども大きなエネルギーの入力は行われない供給域とすべきである。供給部５６のバーと溝の角度と幾何学的形状は、設計上の選択であり、繊維材の良好な供給または他の所望のリファイニング効果を達成するために変え得る。好ましくは、供給部５６のバー２０は、半径方向外側のリファイニング域５８まで連続する。別法としては、供給部５６のバー２０は、外側リファイニング域５８の入口端の前で終わり得る。内側の円環部５６から外側の円環部５８へに至る遷移部を提供するには、円環状遷移域を設け、これでバーを供給部５６と外側リファイニング域５８とから分離することができる。円環部５６，５８間の遷移域は、例えば、図６，図１２，図２５，図２７に示されるようなＺ字パターンまたはシェブロン（Ｗ）パターンとし得る。
【００６６】
内側域６０のバーは、供給部５６とリファイニング部５８のバーより粗く、密度が小さい。両部５６，５８は、内側域６０のものよりバー密度は２倍である。粗いバーパターンでも繊維材を半径方向外側域（複数を含む）のバーに供給するのに役立ち得る。しかし、粗い密度の入口を用いると、原料の繊維材（例えば、木材チップ）の細分化も粗くなり、繊維切断も少なくなる。これらは、ある種のリファイニング用途には望ましいものである。
【００６７】
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部または域５８，４２，１４のバーは、多岐にわたる幾何学的形状を取り、多岐にわたる望ましい性能機能、例えば、長時間の供給繊維材保持時間を提供し得る。半径方向の長さに沿ってバーを湾曲させると、抑え角が増加し、従って保持時間が長くなる。バーの前縁側壁にギザギザまたは他の不規則状表面を適用すると、外側域の供給材、例えば、繊維の保持時間の延長がさらに促進される。バーに適用されるギザギザの前縁側壁は、外側域のバーの長さにわたって延長し得るし、あるいは半径方向外側の部分に、例えば、外側域の半分の外側に限定もし得る。
【００６８】
リファイナープレートセグメント５０の入口域６０は、大きな供給角を有するようにし、入口域の供給繊維材の保持時間が最小限に抑えられるようにする。さらに、互い違いに配置されたバー入口６２は、入口域に入るところで大きな作動ギャップを形成する。入口域の箇所の大きな作動ギャップと短い保持時間の組み合わせにより、入口域で消費されるエネルギーは少量になり、その結果プレートのエネルギー効率が上昇する。入口域の所で節約されたエネルギーは、プレートセグメント５０の半径方向外側の部分５８とところのリファイニング域に加えられるエネルギーを濃密にするように加え得る。入口域６０に設けられるバーは、必ずしも湾曲したものとする必要はないが、供給角を相当程度大きくして入口の箇所の保持時間を最小限に抑えることが好ましい。しかし、他のバー形状や他の角度も入口域６０に使用し得る。要は、供給繊維材や入口域で供給繊維材を細分化する必要性に依存するのである。
【００６９】
プレートセグメント５０の入口域６０は、本明細書に記載の他のロータープレートセグメント１０，３４，４０にある入口域に比較して、小さな作動ギャップを備える。この場合の作動ギャップとは、入口域で占められる半径方向の距離である。このギャップが狭いということは、リファイニング域（外側域５８）が、プレートセグメントの半径の比較的短い部分で始まるということである。このギャップが狭いと、繊維材の前分離と短繊維化を行い得る。
【００７０】
バー２０のギザギザの前縁側壁表面２８は、リファイニング域５８でプレートセグメントの僅か数インチ外側の範囲に適用される。さらに、外側リファイニング域５８は、相当程度大きい抑え角を有するバー２０を備える。リファイニング域の外側数インチがギザギザ表面であり、抑え角が付いていると、プレートセグメント５０の外側リファイニング域５８のところで繊維層の形成が促進され、エネルギー入力が強まる。
【００７１】
ロータープレート５０に加えられるリファイニングエネルギーの大部分は、リファイニング域５８に加えられる。リファイニング域５８のバーの大きな抑え角と、バーにあるギザギザの前縁側壁表面との効果で、繊維材はリファイニング域５８に保持される。保持時間が増すと、リファイニングエネルギーの大部分をリファイニング域５８に加え得る。域５８とは対照的に、域５６では、バーには強い供給角があり、側壁表面もスムーズなので、プレート５０のこの域ではエネルギー伝達量は少なくなる。従って、プレート５０で成されるリファイニングの仕事の大部分は、リファイニング域５８で集中的に行われる。この域が域５６と同じ数のバーを備えていてさえもそうである。
【００７２】
図９と図１０は、スチーム抜き出しチャネル６２を有するリファイナープレートセグメント６０のそれぞれ側面図と前面図を示す。これらのチャネルは、バーと溝の幅を合わせた幅と少なくとも同じ位広い幅を備える傾向がある。チャネルは二つのバーの間で、それらに平行に配置され、不規則状前縁側壁を有するバーの部分の長さに延び得る。スチーム抜き出しチャネルがあると、スチームを、広いチャネル６２から、次いでプレートの外側の円周部２５から半径方向外側に排出することができる。チャネルにはダム６４，例えば、スプリットダムを設け得る。このスプリットダムでは、ダムの前縁域がダムの後縁域部分より低くなっており、チャネルに繊維をトラップできるが、チャネルからはスチームが抜け出得るようにされている。スプリットダムの例は、米国特許第６，６０７，１５３号に示されている。
【００７３】
バー２０を分離する溝２１は、表面ダム、潜りダムの組み合わせを備え得るし、あるいはダムは全く設けないようにもし得る。これらは、プレート設計の総合的な組み合わせと、リファイナープレートに対する操作条件次第なのである。
【００７４】
図１１と図１２は、スチーム抜き出しチャネル７２を有するリファイナープレートセグメント７０のそれぞれ側面図と前面図を示す。スチーム抜き出しチャネルがあると、スチームを、広いチャネル７２から、次いでプレートの外側の円周部２５から半径方向外側に排出することができる。チャネルにはダム７４，例えば、スプリットダムを設け得る。バー２０を分離するチャネル７２と溝２１は、表面ダム、潜りダムの組み合わせを備えることもできるし、あるいはダムは全く設けないこともできる。これらは、プレート設計の総合的な組み合わせと、リファイナープレートに対する操作条件次第なのである。
【００７５】
外側のリファイニング域７６は、スチームチャネル７２，バーには強い抑え角、例えば、４５°、およびバーの前縁側壁２８には鋸刃状表面が備えられる。鋸刃状表面とローターセグメント７０の外側のリファイニング部分に向かう強い抑え角とを配置すると、プレートのリファイニング域（複数を含む）における保持時間が増し、プレートに加えられたエネルギーをリファイニングの外側域に生じるリファイニングプロセスに集中的に加える。
【００７６】
内側のリファイニング域７８は、ロータープレートセグメント４０に対して域４４に示されたパターンと類似の細かいパターンを有する。本明細書に開示されたプレートセグメント上に示された多様なリファイニングと入口のパターンと機能は、これらを再配列したり、組み合わせたりして、追加のロータープレート設計を創り出し、これらを、本明細書に開示されているが、プレートセグメント７０，６０，５０，４０，３４，１０からは幾つかの点では相異なるプレートパターンと機能の実質に用いて行くことができる。換言すれば、本明細書に開示のプレートセグメントは例示的なものであり、リファイナープレートセグメントを設計する当業者に対して十分な情報を与え、本明細書に開示のリファイニング機能、例えば、リファイニング域（複数を含む）の外側の半径方向部分に鋸状形状の前縁側壁と強い抑え角、例えば、４５°超を有するリファイニングバーを備えるプレートセグメントを設計させようとするものである。
【００７７】
リファイニング域の保持時間を増し、リファイニングにエネルギーを集中的に加えることによって、本明細書に記載のロータープレート、例えば、７０，６０，５０，４０，３４，１０では、高エネルギー効率のリファイニングが行われ、プレート、例えば、ロータープレートとステータープレート間のリファイニングギャップを、従来、高エネルギー効率プレートに使用されているのと同じ程には、例えば、０．５ｍｍ〜０．７ｍｍに狭くする必要性は必ずしもない。本明細書に開示のロータープレートセグメントを使用すれば、リファイニングギャップは、例えば、従来のプレートで使用されるリファイニングギャップと同様な０．７ｍｍ〜１．０ｍｍとし得るし、あるいは１．２ｍｍ〜２．０ｍｍにも大きくし得る。リファイニングギャップを大きくすれば、ロータープレートとステータープレートの運転寿命を長くし、プレート上のリファイニングパターンの破損頻度を低下する傾向となる。
【００７８】
図１３〜図１６は、各々、脊部２６、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域にあるバーの前縁側壁に設けられた不規則形状表面の外形形状の上面図である。各バー２０の上部脊部２６の外形形状は、前縁側壁２８と後縁側壁３０の上部コーナーを示している。前縁側壁２８は、不規則形状の表面、例えば、鋸刃状の形状を有し、側壁の上部コーナーの箇所で最も明確な形とし得る。前縁側壁２８の不規則形状表面機能は、バーの外側の半径方向部分に限定することも、最も外側のリファイニング域の全長にわたって、つまりリファイニング域全体にわたって延ばすこともできる。
【００７９】
不規則形状の表面機能は、多岐にわたる形状を取り得る。例えば、図１３に示される「７」の字を連続した形、図１４に示される鋸刃の形、図１５に示される前縁側壁中に凹状の溝を連続して設けた形、図１６に示される歯、例えば、長方形状の歯を連続して設けた形であり、バーのリーディングエッジに沿って繊維流に摩擦を増すような形ならどんな形でもよい。不規則機能の形状は、前縁側壁に沿って移動する繊維に加わる摩擦を増す目的のものである。不規則形状側壁の形は、供給繊維材の他に、プレートセグメントの構成上、製作上および成形上の配慮次第で定め得る。
【００８０】
図１７は、不規則形状の後縁側壁３００、例えば、「７」の字の連続の形と、前縁側壁２８に設けられた不規則形状表面、例えば、「７」の字の連続の形を断面で示す。後縁側壁の不規則形状表面は、オプションであって、前縁側壁に対して本明細書に示される不規則形状表面ならどのような表面形状とすることもできる。後縁側壁に設けられる不規則形状表面は、繊維材を後縁側壁に沿って前縁側壁の方へ押しやる助けになり得る。
【００８１】
図１８は、図１８に示されるバーの前縁側壁に設けられているのと同じ不規則状表面機能を前面図で示す。不規則状表面機能は、大部分のリファイニングが行われるバー背部２６近くの側壁で、より明確な形にし得る。不規則状表面機能は、プレート基板の方向の側壁では明確な形が漸次より少なくなるようにし得る。不規則状表面の突起７６は、溝を通過する供給繊維材の移動を遅らせ、プレートのリファイニング域（複数を含む）にある供給繊維材の保持時間を長くする傾向がある。突起７６は、背部２６から基板２２の方向にテーパー状に小さくし得る。プレートの基板２２の近くでは、突起は前縁側壁２８のスムーズな下表面に融合する形にし得る。
【００８２】
図１９は、隣接するバー１１０の間に溝１１４を備えるロータープレートバー１１０の拡大図の概略図である。各バー１１０の上方部分、例えば、上方三分の一は、歯１１６の列を備える。歯１１６は、繊維材を押しやってバーを越えて次の溝に移動させる斜めの側面１１８を有する。各歯の側面１１８は、バーの側壁１２２と整合しているリーディングエッジ１２０を有する。側壁１１８のトレーリングエッジ１２４は、例えば、バーの幅の１／３だけバーから後退させ得る。各歯の後表面１２６は、プレートに実質的に垂直とし得る。傾斜のある前表面１２８は、次の歯の後表面１２６と合うようにし、ステータープレートとロータープレート間のギャップに繊維を押し上げるのを助けるようにし得る。
【００８３】
図２０と図２１は、内側の細かいパターンのリファイニング域１３２，中間のリファイニング域１３４、および外側のリファイニング域１３６を備えるロータープレートセグメント１３０の別の一例についてそれぞれ側面図と前面図を示す。細かいパターンのリファイニング域１３２は、深い溝１４０で分離されたバーを備える。各バーは、狭い溝１４２を備え、これは各バーをバーのペアに効果的に分割することになるので、細かいパターンのリファイニング域にあるバーの数を倍増する。細かいパターンのリファイニング域の外側エッジにある横断チャネル１４４は、狭い溝１４２にある繊維と液とをバーのトレーリングエッジから外に出し、中間リファイニング域１３４の入口の溝に導く。前縁側壁１４６は、不規則形状の表面を、例えば、半円筒のものを連続した形でバーの上端の所で最も明確な形となっている表面を備える。これらのバーは、中間リファイニング域の外端で終端となる。外側のリファイニング域１３６のバー１４８は、中間リファイニング域１３４のバーと数は同一である。バー１４８の前縁側壁表面は、「７」の字の頭と足を繋いだ形をしている。中間リファイニング域と外側リファイニング域にあるバー側壁の不規則形状の表面は、溝を流れる繊維に摩擦力を加えるので、これらの域にある繊維の保持時間を増す。
【００８４】
さらに、内側、中間、および外側のリファイニング域１３２，１３４，および１３６は、ロータープレートセグメント１３０では比較的直線状である。バーの角度は、域から域へと大きくなる。例えば、内側域のバーの角度は、比較的狭く、例えば、０°〜１０°の抑え角である。中間域のバーの角度は、これより大きく、例えば、２０°〜４０°で、外側域のバーの角度は、最も大きく、例えば、４５°超で、６０°または７０°ともし得る。
【００８５】
図２２と図２３は、ステータープレートセグメント８０の一つの例のそれぞれ側面図と前面図を示す。本明細書に開示されたリファイニングバーと溝のパターンは、大抵はロータープレートに適用されるが、ステータープレートにも適用し得る。ステータープレート８０は、バー８４を有する外側域８２を備える。バー８４は、例えば、指数関数的にまたは螺旋状アーク状に湾曲しており、ロータープレートとステータープレートの外側リファイニング域における繊維材の保持時間を増すようになっている。ステーターバー８４の前縁と後縁側壁は、スムーズな壁表面を有し得る。ギザギザの側壁はステータープレートのバーには必ずしも必要とはされない。ステーターバーの溝８６にある供給繊維材に作用する遠心力は、ロータープレートの繊維材に作用する遠心力に比較して小さいからである。さらに、ステータープレートのバーは、多岐にわたるパターンの供給角と抑え角とバー形状とを有し得る。これらは、リファイナーの適用とロータープレートパターンの選択に依存して定められる。
【００８６】
ステータープレートセグメントは、リファイナーマシンの固定ディスク上に円環状アレイの形に配置される。同様に、ロータープレートセグメントは、リファイナーマシンの回転ディスク上に円環状アレイの形に配置される。ステータープレートセグメントのアレイとロータープレートセグメントのアレイとは、各々相対向して配置され、リファイニング工程の際に繊維材を通過させる狭いギャップで分離されている。供給繊維材は、ステーターディスクにある中央の入口とステータープレートセグメントとを通して通過させることによって前記ギャップに供給し得る。
【００８７】
図２４と図２５は、第二の例のステータープレートセグメント９０についてそれぞれ側面図と前面図を示す。このステータープレートセグメント９０は、ロータープレート４０と７０に関連して使用し得る。内側のリファイニング域９４のバー９２は、分割され、ロータープレート４０と７０上に示される細かいリファイニングバーパターン４４，７８に相補的な細かいリファイニングパターンを形成する。ステーターバー９２は、実質的に直線状である。バーの粗い部分９６の間にある溝は、一連のダム９４を備え、リファイニング域における供給繊維材の保持時間を増す。
【００８８】
図２６と図２７は、第三の例のステータープレートセグメント１００についてそれぞれ側面図と前面図を示す。このステータープレートセグメント１００は、ロータープレート４０と７０に関連して使用し得る。内側のリファイニング域１０４のバー１０２は、分割され、ロータープレート４０と７０上に示される細かいリファイニングバーパターン４４，７８に相補的な細かいリファイニングパターンを形成する。ステーターバー１０２は、湾曲しており、ステータープレートセグメントの半径方向外側の領域に大きな抑え角を提供する。粗いバーの部分１０８に設けられたバーの間にある溝は、一連のダム１０６を備え、リファイニング域における供給繊維材の保持時間を増す。ステータープレートとロータープレートの設計は、抑え角モードでも、供給角モードでも行い得るが、それは、所要の作動ギャップ、繊維保持時間および最終的リファイニングの程度に依存する。ステータープレート１００は、その供給角（または抑え角）が大きいので、諸機能、例えば、大きな抑え角やギザギザの前縁側壁を有する本明細書に記載のロータープレートに大きな影響を与えることができる。従って、このステータープレートは、プレートの外側部のリファイニング域における所望の長い保持時間に対応し得るものであり、それは本明細書に記載のロータープレートと共に使用して達成される。
【００８９】
以上、本発明は、現在最も実用的で、好ましい態様であると考えられるものに関して記載されたけれども、本発明は、開示された態様に限定されることなく、むしろ反対に、その精神内と前記特許請求の範囲とに含まれる多岐にわたる部分修正や等価の配置も網羅するものである。
【符号の説明】
【００９０】
１０，３４，４０，５０，６０，７０，１３０…ロータープレートセグメント、１２，４９，６０…入口部、１４，４５，５８，７６，８２…外側リファイニング域、１５…矢印、１６…スリップ域、２０，５４，８４，９２，１０２，１１０，１４８…バー、２１，８６，１１４…溝、２２…基板、２４，４７…遷移域、２５…出口円周部、２６…脊部、２８，１４６…前縁側壁、３０，３００…後縁側壁、４２…全リファイニング域、４４，６０，７８，９３，１０４…内側リファイニング域、４６…細かい（狭い）溝のパターン、４８，１４４…横断溝、５１，１４２…浅い溝、５３…ブレーカーバー、５６…内側供給域、６２…バー入口、スチーム抜き出しチャネル、７２…スチーム抜き出しチャネル、７４，９４，１０４，１０６…ダム、７６…突起、８０，９０，１００…ステータープレートセグメント、９６…バーの粗い部分、１１６…歯、１１８…歯側面、１２０…リーディングエッジ、１２２…側壁、１２４…トレーリングエッジ、１２６…歯の後面、１２８…歯の前面、１３２…細かいパターンの内側リファイニング域、１３４…中間のリファイニング域、１３６…外側のリファイニング域、１４０…深い溝。
【図１．２】
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【図３．４】
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【図５．６】
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【図７．８】
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【図９．１０】
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【図１１．１２】
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【図１３−１６】
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【図１７．１８】
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【図１９】
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【図２０．２１】
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【図２２．２３】
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【図２４．２５】
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【図２６．２７】
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【手続補正書】
【提出日】平成21年12月14日(2009.12.14)
【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】
リグノセルロース材を機械的にリファイニングするリファイナープレートが、
基板上にリファイニング表面を備え、前記リファイニング表面が相対するリファイナープレートのリファイニング表面に面するように適応され、
前記リファイニング表面が、バーとバー間にある溝とを備え、前記バーが、バーの外側の円周部に少なくとも３０°の抑え角を有する少なくとも一つの半径方向外側の領域を備え、そして前記バーが各々、外側域に不規則形状壁面を有する前縁側壁を備え、前記不規則状壁面が半径方向外側部の長さに沿って延び、半径方向外側部のバーの幅が前記不規則状壁面のために変わることを特徴とするリファイナープレート。
【請求項２】
請求項１のリファイナープレートにおいて、前記不規則形状表面が、ジグザグ、鋸刃、一連の隆起物、正弦波形、および横向きＺ字パターンの中の少なくとも一つのパターンであることを特徴とするリファイナープレート。
【請求項３】
請求項１または２のリファイナープレートにおいて、前記バーが、前縁側壁がスムーズ表面を有する半径方向内側の領域を備えることを特徴とするリファイナープレート。
【請求項４】
請求項１〜３のいずれかのリファイナープレートにおいて、前記不規則状表面が、不規則状表面を有する前縁側壁の長さに沿ってバーの幅の少なくとも１／５だけバーの幅を変えることを特徴とするリファイナープレート。
【請求項５】
請求項１〜４のいずれかのリファイナープレートにおいて、前記リファイニング表面が、リファイニング表面の外側部のバー密度より高密度のバーを有する内側の円環状リファイニング表面を備えることを特徴とするリファイナープレート。
【請求項６】
請求項１〜５のいずれかのリファイナープレートにおいて、前記リファイニングバーが、湾曲した長手の形状を有することを特徴とするリファイナープレート。
【請求項７】
請求項１〜６のいずれかのリファイニングプレートにおいて、前記抑え角が、少なくとも４５°であることを特徴とするリファイニングプレート。
【請求項８】
請求項１〜７のいずれかのリファイニングプレートにおいて、前記抑え角が、少なくとも６０°であることを特徴とするリファイニングプレート。
【請求項９】
請求項１〜８のいずれかのリファイニングプレートにおいて、前記抑え角が、少なくとも７０°であることを特徴とするリファイニングプレート。
【請求項１０】
請求項１〜９のいずれかのリファイニングプレートにおいて、前記バーが、バーを通過して延びるプレート半径に関し湾曲方向が逆になる湾曲した長手の形状を有することを特徴とするリファイニングプレート。
【請求項１１】
請求項１〜１０のいずれかのリファイニングプレートにおいて、前記不規則形状表面が、前縁表面の上部リーディングエッジの所で最も明確な形となっており、プレートの基板の近くでは明確な形でなくなっていることを特徴とするリファイニングプレート。
【請求項１２】
請求項１〜１１のいずれかのリファイニングプレートにおいて、前記バーが、１５°以下の抑え角を有する直線状バーの内側の円環状領域、少なくとも４５°の抑え角を有する直線状バーの外側の円環状領域、および１５°〜４５°の抑え角を有する直線状バーの中間の円環状領域から構成され、前記中間の円環状領域が、内側の円環状領域と外側の円環状領域との間にあることを特徴とするリファイニングプレート。
【請求項１３】
リグノセルロース材を機械的にリファイニングするリファイナープレートが、リファイニング表面を備え、前記リファイニング表面が、
表面の基板から立ち上がる複数のバーであって、プレートの外側の円周部に向かって外側に延びるバー、および
バーの少なくとも長さに沿って延び、バーの幅が不規則状前縁側壁のために変わる、不規則状前縁側壁を備えることを特徴とするリファイナープレート。
【請求項１４】
請求項１３のリファイナープレートにおいて、前記不規則形状表面が、ジグザグ、鋸刃、一連の隆起物、正弦波形、および横向きＺ字パターンの中の少なくとも一つのパターンであることを特徴とするリファイナープレート。
【請求項１５】
請求項１３または１４のリファイナープレートにおいて、前記バーが、その長さに沿って湾曲しており、前記湾曲した形が指数関数的または螺旋状アークを形成することを特徴とするリファイナープレート。
【請求項１６】
請求項１３〜１５のいずれかのリファイナープレートにおいて、バーの半径方向外側の部分が、少なくとも７０°の抑え角を有することを特徴とするリファイナープレート。
【請求項１７】
請求項１３〜１６のいずれかのリファイナープレートにおいて、バーの半径方向外側の部分が、少なくとも６０°の抑え角を有することを特徴とするリファイナープレート。
【請求項１８】
請求項１３〜１７のいずれかのリファイナープレートにおいて、バーの半径方向外側の部分が、少なくとも４５°の抑え角を有することを特徴とするリファイナープレート。
【請求項１９】
請求項１３〜１８のいずれかのリファイナープレートにおいて、前記プレートが、ロータープレートであり、ステータープレートまたは他の一つのロータープレートに相対してリファイナーに配置されていることを特徴とするリファイナープレート。
【請求項２０】
請求項１３〜１９のいずれかのリファイニングプレートにおいて、前記バーが、１５°以下の抑え角を有する直線状バーの内側の円環状領域、少なくとも４５°の抑え角を有する直線状バーの外側の円環状領域、および１５°〜４５°の抑え角を有する直線状バーの中間の円環状領域から構成され、前記中間の円環状領域が、内側の円環状領域と外側の円環状領域との間にあることを特徴とするリファイニングプレート。
【請求項２１】
相対するリファイナープレートを備えるリファイナーでリグノセルロースを機械的にリファイニングする方法が、
相対するリファイナープレートの一つまたはプレートセグメントのアレイにある入口に繊維材を導入し；
前記プレートの少なくとも一つを他のプレートに関して回転し、回転によって生起された遠心力でプレート間のギャップを通して繊維材を半径方向外側に移動させ；
繊維材がギャップを通過して移動するにつれて、繊維材をプレートの第一の一つのリファイニング部にあるバー（この場合、バーは少なくとも半径方向外側の部分を備え、そしてバー各々はその外側部分にバーの長さに沿って不規則状表面を有する側壁を備え、バーの幅が不規則形状表面のために変わる）越えにバー間の溝を通過させ；
溝を通過する繊維材の移動を、溝に隣接するバーの前縁側壁に設けられた不規則状表面と繊維材とを相互作用させることによって阻害し；および
リファイナープレートの円周部のギャップから繊維材を排出することから成ることを特徴とする方法。
【請求項２２】
請求項２１の方法において、前記相対するリファイナープレートが、ステータープレートセグメントとロータープレートセグメントとを備え、繊維材の導入が、テータープレートセグメントのアレイを通って行われることを特徴とする方法。
【請求項２３】
請求項２１または２２の方法において、前記バーが、半径方向外側の領域にスムーズな表面を有する後縁側壁を備え、スチームと水が、バーの後縁側壁のスムーズな表面に沿って溝中に流れる傾向となり、一方、供給繊維材は、バーの前縁側壁の不規則状表面に沿って溝中に流れる傾向となることを特徴とする方法。
【請求項２４】
請求項２１〜２３のいずれかの方法において、前記リファイニング表面が、リファイニング表面の外側部のバー密度より高密度のバーを有する内側の円環状リファイニング表面を備え、そして前記方法が繊維材をバー越えに通過させることを含むことを特徴とする方法。
【請求項２５】
請求項２１〜２４のいずれかの方法において、前記バーが、その長さに沿って湾曲し、バーが、１５°未満の入口角を有し、入口角がバー全体にわたって延びるプレートの半径に対する抑え角と反対方向であり、そして前記方法がバーのこの角度を使用してリファイニング域の供給繊維材の保持時間を増すようにすることを含むことを特徴とする方法。
【請求項２６】
請求項２１〜２５のいずれかの方法において、前記抑え角が、バー外側の円周部で少なくとも４５°であり、そして前記方法がバーのこの抑え角度を使用してリファイニング域の供給繊維材の保持時間を増すようにすることを含むことを特徴とする方法。
【請求項２７】
請求項２１〜２６のいずれかの方法において、前記抑え角が、バー外側の円周部で少なくとも６０°であり、そして前記方法がバーのこの抑え角度を使用してリファイニング域の供給繊維材の保持時間を増すようにすることを含むことを特徴とする方法。
【請求項２８】
請求項２１〜２７のいずれかの方法において、前記抑え角が、バー外側の円周部で少なくとも７０°であり、そして前記方法が、バーのこの抑え角度を使用してリファイニング域の供給繊維材の保持時間を増すようにすることを含むことを特徴とする方法。
【請求項２９】
請求項２１〜２８のいずれかの方法において、前記バーが、外側域のバーの湾曲した長手の形状と反対方向に湾曲した長手の形状を有する半径方向内側の部分を備え、そして前記方法が、前記バーの湾曲した長手の形状を有する半径方向内側の部分の作用により、リファイニング域の供給繊維材の保持時間を増すようにすることを含むことを特徴とする方法。
【請求項３０】
請求項２１〜２９のいずれかの方法において、前記バーが、１５°以下の抑え角を有する直線状バーの内側の円環状領域、少なくとも４５°の抑え角を有する直線状バーの外側の円環状領域、および１５°〜４５°の抑え角を有する直線状バーの中間の円環状領域から構成され、前記中間の円環状領域が、内側の円環状領域と外側の円環状領域との間にあり、そして前記方法が、内側の円環状領域、中間の円環状領域、および外側の円環状領域を通して供給繊維材を半径方向外側に送ることをさらに含むことを特徴とする方法。
【国際調査報告】
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