JP2000511114A - パルプ化操作及び脱インキ操作を行う装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 インキ及びレーザ印刷用粒子で被覆されているタイプのオフィス廃棄紙等をリサイクルする装置が開示される。装置（２００）は、２つのスクリュー軸（２１２、２１４）を備えており、これらスクリュー軸は、相互に接続された側壁（２０２、２０４、２０６、２０８）を有するハウジングの中で実質的に平行な関係で配置されており、前記側壁は、その下に位置する底部壁（２１０）に取り付けられている。各々のスクリュー軸（２１２、２１４）は、２つの截頭円錐部分（それぞれ、２２８、２３０、及び、２３４、２３６）を備えており、これら截頭円錐部分は、半径方向に伸長するスクリューフライト（それぞれ、２４０、２４２、及び、２４４、２４６）を有している。各々のスクリュー軸の上記フライトは、互いに反対方向のピッチを有している。一方のスクリュー軸は、両端部の大きな直径から中間点の小さな直径まで減少するテーパ形状を有しており、一方、他方のスクリュー軸は、両端部の小さな直径から中間点の大きな直径まで増大するテーパ形状を有している。上記底部壁は、その上に位置するスクリュー軸の部分に対応する截頭円錐形状の部分を有している。

Description

【発明の詳細な説明】 パルプ化操作及び脱インキ操作を行う装置 発明の分野 本発明は、オフィス廃棄紙（オリフィスの廃棄紙）の如きセルロース材料のパ ルプ化操作及び脱インキ操作を行うための装置に関する。 発明の背景 リサイクルされたオリフィス廃棄紙を製紙繊維（製紙用繊維）として使用する ことは、益々一般的になってきている。リサイクル可能なオフィス廃棄紙は、イ ンク及びレーザジェット印刷用粒子を含んでいることが多い。レーザジェット印 刷用粒子は、実際には、廃棄紙の表面に沿って多数の粒子又は炭化した小粒とし て存在する。そのような粒子又は小粒は、顔料又は有機染料、結合剤及び溶媒か ら成る混合物から構成されるものと説明することができる。勿論、そのようなオ フィス廃棄紙をリサイクルするためには、レーザ印刷用粒子を含むインクを除去 して、白色度の高い紙を製造するための高品質のパルプ紙料を提供する必要があ る。 従来技術においては、脱インキ操作は、化学添加剤、及び、複数の機械的なプ ロセス工程によって行われている。上記機械的なプロセス工程は、パルプを濃縮 する工程と、インク粒子を混練機又は同様な機械の中で上記濃縮されたパルプの 中に分散させる工程と、その後、上記混練されたパルプを希釈する工程とを含む 一連の工程を備えている。その後、パルプは、浮上分離装置へ送られ、そこで、 分散したインク粒子は、泡沫浮選法等によってパルプスラリーの表面に分離され る。 上述の脱インキプロセスは、通常、濃縮工程、分散工程及び浮上分離工程すな わちフローテーション工程を反復して使用することを意図している。従って、特 に濃縮機（すなわち、精選機）に関して、大きな設備投資が必要になる。その理 由は、上記濃縮機は、極めて広いフロアスペースを必要とる大型の機械であって 、購入するのに経費がかかるからである。上述の分散工程も、その性能が高価な 機 器を必要とするので、同じ欠点を有している。 米国特許第４，６６８，３３９号（Ｔｅｒｒｙ）は、二次繊維源の乾式の脱イ ンキ操作を行うプロセスを開示しており、このプロセスにおいては、空気乾燥さ れた二次繊維のバッチを破砕して、分離した繊維及び微粒子を製造する。これら の微粒子は、インキを担持している微粒子すなわちインキ粒子を含んでおり、こ れらインキ粒子は、真空／スクリーン装置によって上記繊維から「乾式」分離さ れる。また、上記乾式破砕工程とその後の繊維を水スラリーにするパルプ化工程 との間には、湿式脱インキ工程又はクリーニング工程を挟むことができる。 従来技術の努力にも拘わらず、一連の濃縮工程、分散工程及びフローテーショ ン工程を採用する必要性を最小限にし、これに応じて、そのような機器に関する 設備投資を最小限にする、使用済みオフィス廃棄紙の脱インキ操作を行う装置が 依然として必要とされている。 より詳細に言えば、同じ機器を用いてパルプ化操作及びインキ分散操作を同時 に実行することができ、これにより、上記米国特許第４，６６８，３３９号に教 示されるようなパルプ化操作の前の処理を省略することのできる、脱インキ装置 が必要とされている。 発明の概要 上記及び他の目的は、本発明によって達成される。本発明の装置は、基本的に 、インキ及びレーザジェット印刷用粒子で印刷されたタイプの生のすなわち未処 理のオフィス廃棄紙のパルプ化操作及び脱インキ操作を同時に行って、固形物含 有率が高く粘度の高い水性混合物にすることができるという発見に基づくもので ある。 パルプ化操作及び脱インキ操作を同時に行う上記工程は、上流側の前処理工程 を何等必要とすることなく、実行することができる。２０重量％−固形物よりも 高い固形物含有率を有する粘性水性混合物の中で、オフィス廃棄紙の如き未処理 の原料廃棄紙に、混練作用又は剪断作用を与える。廃棄紙は、機械の作用によっ て、及び、固形物含有率の高い廃棄紙自体が他の廃棄紙と擦れ合う作用によって 、摩擦的に混練され又は剪断されるので、上述の値よりも多い水を上記混合物に 使用すると、廃棄紙の機械的な混練作用又は剪断作用が実際に阻害される。 パルプ化操作及び脱インキ操作を同時に行う上記工程を用いると、廃棄紙を実 質的に分離した繊維から成る均質な集合体に分離させて、この集合体全体にわた ってインキ及びレーザ印刷された粒子を分散させ、これにより、約９０％又はそ れ以上のそのようなインキ及びレーザ印刷された粒子のサイズを約１６０ミクロ ンあるいはそれ以下の直径まで減少させることができることが証明された。過去 においては、そのような小さなサイズまでインク粒子を粉砕すると、通常の浮上 分離技術及び水洗技術を用いてインキ粒子の分離を上手く行うことができている 。 パルプ化操作及び分散操作を同時に行う本発明の上記工程の後に、その後の分 散工程を行う必要性は大幅に減少する。これにより、機械のコスト並びにフロア スペースの要件が、大幅に節約される。 廃棄紙をパルプ化してその中にインキを分散させる操作を同時に行った後に、 固形物含有率が高い粘性混合物を約２乃至５％−固形物の濃度まで希釈して、０ ．１２７ｃｍ乃至０．３１７５ｃｍ（０．０５０インチ乃至０．１２５インチ） 程度の目開きを有する粗いスクリーン（篩）に通すことができ、これにより、大 きな不純物は、上記スクリーンの上に残ってプロセス流から追い出されることに なる。 上記粗いスクリーンの下流側で、上記プロセス流を、更に、約０．５乃至１． ０％−固形物まで希釈して、遠心クリーナすなわち遠心精選機へ送ることができ る。この遠心精選機において、高比重の不純物がパルプ化されたプロセス流から 分離される。 漂白工程に供給されるか、及び／又は、長網抄紙機あるいは円網抄紙機に供給 される準備がととのった５乃至１２％−固形物の脱インキパルプ（脱インキされ たパルプ）をもたらす最終的な精選／濃縮工程で終了する、上記最初の遠心精選 工程の下流側に、他の種々の分離装置を採用することができる。 以下の詳細な説明及び添付図面に関して、本発明を更に説明する。 図面の簡単な説明 図１は、本発明のプロセスを示す概略的な作業系統図であり、 図２は、本発明のプロセスに使用することのできるパルプ化／混練装置を一部 断面で示す概略的な側面図であり、 図３は、本発明のプロセスに使用される好ましい混練装置の分解斜視図であり 、 図３Ａは、図３に示す装置に使用される好ましいスクリューフライト（ｓｃｒ ｅｗ ｆｌｉｇｈｔ）機構を図解的に示す平面図であり、 図４は、本発明の別のプロセスを示す概略的な作業系統図である。 好ましい実施の形態の詳細な説明 ここで図１を参照すると、未処理の生のオフィス廃棄紙が、パルプ化／混練ス テーション２へ供給される。水を加えて、約２０重量％−固形物よりも高く２０ −８０重量％−固形物であるのが好ましい固形物含有率を有する、固形物含有率 の高い粘性混合物を形成する。このステーションにおいて、上記廃棄紙は、実質 的に分離した繊維及び分散したインキ粒子から成る均質な集合体になる。上記イ ンキ粒子は、固形物含有率の高い上記均質な混合物全体にわたって分散している 。 パルプ化操作及び混練操作を同時に行うステーション２として使用される装置 のタイプは、重要ではない。種々の機械がその目的を満足することができる。例 えば、図示のツインスクリュー機構の外に、通常のボールミル、バンブリーミキ サ、ホーバート（Ｈｏｂａｒｔ）ミキサ、及び、ラノーエ（Ｌａｎｎｏｙｅ）ニ ーダ／パルパ、並びに、他の混合装置又は混練装置を挙げることもできる。 パルプ化操作及びインキ（レーザジェット印刷用粒子を含む）の分散操作を同 時に行う工程を実行するための重要な条件は、固形物含有率の高い水性混合物に 圧縮／剪断作用を機械的に与えるということである。固形物含有率が高いという 要件は、剪断作用を特に改善し、通常の低い固形物含有率（すなわち、５−８％ 、あるいは、中程度の固形物含有率（８−２０％）の分散プロセス又は混練プロ セスとは対照的に、廃棄紙に摩擦力を与え、これにより、インキ粒子の分散及び 粒子の粉砕（粒子径の減少）を改善するものと考えられる。 現時点において入手可能なデータに基づくと、パルプ化操作及び分散操作を同 時に行う工程は、２０−８０重量％の固形物含有率で実行するのが望ましい。こ の固形物含有率は、３０−７０％であるのがより好ましく、最も好ましい範囲は 、４０−６０％である。予備的なデータは、約５０％−固形物が最適であること を示唆している。 パルプ化操作及び分散操作を同時に行う上記工程を実行するための現時点にお いて好ましい装置が、図３に示されている。図２は、Ｂｌａｃｋ Ｃｌａｗｓｏ ｎ Ｃｏｍｐａｎｙ（オハイオ州Ｍｉｄｄｌｅｔｏｗｎ）によって販売されてい る、特殊な設計の「ハイ−コーン（Ｈｉ−Ｃｏｎ）」パルパを示しており、この ハイ−コーン・パルパも、あまり好ましくはないが、パルプ化操作及び分散操作 を同時に実行するために使用することができる。上記「ハイ−コーン」パルパは 、米国特許第４，５３５，９４３号に詳細に説明されており、この米国特許の開 示内容は、ここで参照することにより本明細書に組み込まれるものとする。 図２を特に参照すると、パルパは、参照符号１１０でその全体が示されている パルプ化槽を備えており、このパルプ化槽は、テーパ形状の壁部分１１３によっ て包囲されている抽出プレート１１２を含む底部壁と、該底部壁から上方に伸長 している概ね円筒形の側壁１１４とを備えている。 抽出プレート１１２の下方には、環状の受入れチャンバ１１５が位置しており 、この受入れチャンバは、テーパ形状の底部１１６と、通常の制御弁（図示せず ）を有する出口パイプ１１７とを備えている。抽出プレート１１２を通過するに は大きすぎる棄却物質のための追加の出口１１８が設けられている。 参照符号１２０でその全体が示されているロータが、実質的に垂直な軸線の回 りで回転するように、底部壁の中央に取り付けられている。ロータ１２０は、例 えば、Ｃｏｕｔｕｒｅの米国特許第４，１０９，８７２号に開示されている通常 の態様で、電動モータ（図示せず）によって駆動されるのが好ましい。上記米国 特許の開示内容は、ここで参照することにより、本明細書に組み込まれるものと する。ロータ１２０のロータハブから上方へ伸長しているのは、供給スクリュー １３０であって、この供給スクリュー１３０は、上記ロータハブの上方に向かう テーパ形状の延長部を形成するコア部分１３１を含んでいる。この装置は、固形 物含有率の高い粘性水性混合物に対して、必要な圧縮力及び剪断力を与え、これ により、生のオフィス廃棄紙又は同様のものを実質的に分離した繊維から成る集 合体に効果的に変換する。この繊維の集合体全体にわたって、インキ又は他の破 砕可能な混入物が実質的に均一に分散されている。 ステーション１２に使用するのに適した他の装置が、米国特許第４，９９３， ６４９号に記載されており、この米国特許の開示内容は、ここで参照することに より、本明細書に組み込まれるものとする。上記装置は、２つのスクリューが反 対方向に回転する、ツインスクリュー装置である。各々のスクリューの軸の直径 はテーパ形状になっており、好ましい実施の形態においては、それぞれの軸のテ ーパ形状は、反対の向きになっている。すなわち、２つのスクリューの中の一方 のテーパは、左側から右側へ（大きな外径から小さい外径へ）伸長しており、一 方、他方のスクリューのテーパは、右側から左側へ（大きな外径から小さな外径 へ）伸長している。 幾つかの変更を加えることによって上記パルプ化操作及び分散操作を同時に実 行するために使用することのできる他の機械として、米国特許第３，５３３，５ ６３号（Ｅｒｉｋｓｓｏｎ）、米国特許第３，０６４，９０８号（Ｈｊｅｌｔｅ ）、米国特許第４，２８４，２４７号（Ｅｒｉｋｓｓｏｎ）、米国特許第４，３ ３９，０８４号（Ｅｒｉｋｓｓｏｎ）、及び、米国特許第４，６５５，４０６号 （Ｅｒｉｋｓｓｏｎ）にそれぞれ開示される機械を挙げることができる。これら 米国特許の開示内容は、ここで参照することにより、本明細書に組み込まれるも のとする。 再度図１を参照すると、装置２において、レーザジェットインキ粒子を含むイ ンキ粒子が、分散されて粉砕される。これにより、装置２の中で処理を受けた後 に、約９０％又はそれ以上の上記粒子が、約１６０ミクロン又はそれ以下の粒子 径を有するようになる。 パルプ化されて分散された固形物含有率の高いインキ混合物３は、その後、約 ２乃至３％の固形物濃度まで希釈され、装置２の下流側に位置する精選スクリー ン４へ送られる。このスクリーン４は、スラリーを圧送して更に処理することが できるようにするために、大きな異物及び廃棄紙をプロセス流から除去するのに 適した寸法の目開きを有している。 プロセススラリーは、精選スクリーンを通過した後に、約１−１／２乃至２％ の固形物含有率まで希釈することができ、その後、当業界で周知のタイプの液体 サイクロン精選機６に注入される。この液体サイクロン精選機の中では、遠心力 の作用によって固液分離が行われ、高比重の物質（「重たいもの」）は、底部か ら出るが、精選されパルプ化された望ましいスラリーは、装置の頂部から出る。 上述の装置は、Ｔｈｅ Ｂｌａｃｋ Ｃｌａｗｓｏｎ Ｃｏｍｐａｎｙ（オハイ オ州Ｍｉｄｄｌｅｔｏｗｎ）から”Ｌｉｑｕｉｄ Ｃｙｃｌｏｎｅ”の商品名で 商業的に入手可能である。 スラリーはその後、液体サイクロン精選機６の下流側に位置する粗いスクリー ン８及び細かいスクリーン１０に供給される。粗いスクリーンは、約０．１２７ ｃｍ乃至０．３１７５ｃｍ（約０．０５０インチ乃至０．１２５インチ）のスク リーン目開きを有しており、また、細かいスクリーンは、約０．１０１６ｃｍ乃 至０．０２５４ｃｍ（約０．００４インチ乃至０．１２５インチ）のスクリーン 目開きを有している。 スクリーン１０の下流側には、湿式分離工程すなわち泡沫浮選装置１２が設け られている。この泡沫浮選装置は、例えば、Ｂｌａｃｋ Ｃｌａｗｓｏｎ社から 入手可能なＩＩＭ−ＢＣ浮選機とすることができる。泡沫浮選装置は、空気入口 ２４を備えている。この空気入口は、インキ及び他の浮遊可能な混入物を液体の 表面に浮遊させる助けをする気泡を槽の中に形成し、上記インキ及び他の浮遊可 能な混入物と液体とは堰２２によって分離される。上記機械の分離効率は、小さ な粒子径が形成され、また、粒子が紙繊維から良好に分離されることによって良 好になる。 スラリーは次に、約０．５％−固形物乃至１．０％−固形物まで更に希釈され 、液体サイクロン精選ステーション１４、１６に供給される。これらステーショ ン１４、１６はそれぞれ、Ｂｌａｃｋ Ｃｌａｗｓｏｎ社から入手可能な「Ｘ− Ｃｌｏｎｅ」、及び、「Ｕｌｔｒａ−Ｃｌｏｎｅ」を備えることができる。上記 ステーションは、勿論、更に精選操作を行って、スラリーの中に残っている可能 性のあるインキ及び他の混入物を除去する。 図示のように、サイクロン精選ステーションを出たスラリーは、洗浄機１８に 送られる。この洗浄機は、例えば、Ｂｌａｃｋ Ｃｌａｗｓｏｎ社から入手可能 な”Ｄ．Ｎ．Ｔ．”洗浄機とすることができる。この場合に、流入スラリーは、 通常、約０．５％−固形物乃至１．０％−固形物の濃度で洗浄機に供給され、そ の結果洗浄機を出る洗浄された紙料２０は、約９乃至１２％−固形物程度の濃度 になる。この洗浄された紙料２０は、製紙作業へ送られるか、あるいは、製紙作 業の前に、漂白及び／又は中和プロセスへ送られる準備がととのっている。 別の実施の形態（図示せず）においては、ステーション２を出た固形物含有率 の高い粘性混合物を希釈し、その後、粗いスクリーン及びその次の細かいスクリ ーンに供給することができる。次に、混合物を図１に示すステーション１４、１ ６と同様のサイクロン精選機列に供給し、その後、浮選機１２及び洗浄機１８に 供給することができる。 本発明の一つの特徴によれば、二次繊維を含むオフィス廃棄紙は、事前に全く パルプ化することを必要とせずに（すなわち、ステーション２の上流側にはパル プ化ステーションが全く設けられていない）、パルプ化／分散ステーション２に 供給されることを理解する必要がある。また、廃棄紙は、前処理を何等必要とす ることなく、こりすなわちベールの形態でステーション２に供給することができ 、あるいは、バラバラの形態で分類して破砕することができることに注意する必 要がある。必要であれば、ステーション２においてパルプ化操作及び分散操作を 同時に実行する工程の前に又はその間に、化学添加剤、ガス又はプロセス流を加 えることができる。 上に開示したプロセスは、濃縮、分散及び浮選法から成る従来技術の多くの工 程を実行する必要性を排除し、あるいは、大幅に減少することは明らかである。 別の言い方をすれば、パルプ化操作及び分散操作を同時に行う工程の後に、その 後のインキ分散工程を設けて紙料２０を形成する必要は全くない。また、紙料２ ０を形成する洗浄機１８を除いては、追加の洗浄操作又は濃縮操作は全く必要と されない。 オフィス廃棄紙に関して本発明の用途を基本的に説明したが、本発明は、リサ イクル可能な他の繊維源に使用することもできる。例えば、古雑誌及び古新聞も 、本発明に従って処理することができる。そのような材料は総て、あらゆる非バ ージン（一旦使用された）繊維源を含むものと解釈されるべき「二次繊維」とい う用語の範囲に入る。 また、上の開示は、二次繊維上のインキのパルプ化操作及び分散操作を同時に 行うという望ましい属性を強調しているが、本発明は、容易に破砕可能な他の混 入物のパルプ化操作及び分散操作を同時に行う技術を含むものと、より一般的に 見ることができる。「破砕可能な混入物」という用語の範囲に含まれるものは、 例えば、熱可塑性のコーティング、ワニス、サイズ（ｓｉｚｅｓ）、可塑剤、並 びに、乾式複写用及び上述のレーザ印刷用のインキを含むインキである。従って 、パルプ化操作及び分散操作を同時に行う工程を用いると、廃棄紙を実質的に分 離した繊維から成る均質な集合体に変換し、繊維から付着した粒子を分離し、破 砕可能な粒子を上記集合体全体にわたって分散させ、これにより、上記粒子の大 部分（すなわち、約７０％あるいはそれ以上、好ましくは、９０％あるいはそれ 以上）を約１６０ミクロン又はそれ以下の直径まで粉砕することができることが 証明された。 ここで図３を参照すると、固形物含有率の高い廃棄紙／水混合物の中に破砕可 能な混入物を分散させる所要の操作を実行するための好ましい装置が示されてい る。この装置２００は、相互に接続された側壁部材２０２、２０４、２０６、２ ０８と、これら側壁部材の下方に位置してそれぞれの側壁部材に取り付けられ、 これにより、ハウジングを形成している底部材２１０とを備えている。 ここで図３及び図３Ａを共に参照すると、第１のスクリュー軸２１２及び第２ のスクリュー軸２１４が、実質的に平行な関係で配列されていてハウジングを貫 通しており、上記第１及び第２のスクリュー軸は、適宜な軸受（図面を簡単にす るために、前方すなわち基端側の上記２１６、２１８だけが図示されている）の 中にそれぞれ支承されている。各々のスクリュー軸２１２、２１４は、基端２２ ０、２２２と先端２２４、２２６とを備えている。 スクリュー軸２１２は、基端２２０に向かって位置する基端部分２２８と、軸 ２１２の先端側に向かって位置する先端部分２３０とを備えている。軸２１２は 、基端部分２２８に位置していて半径方向に伸長しているスクリューフライト２ ４０を担持しており、これらフライトは、軸２１２の長さに沿う中間点２３２の 付近で中断されている。 第１のスクリュー軸の先端部分２３０は、スクリューフライト２４２を備えて おり、これらスクリューフライトは、フライト２４０のピッチとは反対方向の巻 き（すなわち、ピッチ）を有している。図示のように、フライト２４０の直径は 、基端部分２２８の範囲内で、基端方向から先端方向に向かって（すなわち、中 間 点２３２に向かって）徐々に増大している。これとは対照的に、軸２１２の中間 点付近２３２のフライト２４２の開始点は、大きな直径のフライトから始まって 、軸２１２の先端２２４に向かってテーパ形状になっており、小さな直径のフラ イトが先端２２４の付近に位置している。中間点２３２の近くに位置するフライ ト２４０、２４２には不連続部が設けられている。この不連続部は、基端部分の フライト２４０と先端部分のフライト２４２との間の境界部を画成している。 スクリュー軸２１４は、基端２２２に向かって位置する基端部分２３４と、軸 ２１４の先端側２２６に向かって位置する先端部分２３６とを備えている。第２ の軸の中間点２４８が、上記２つの部分の間の不連続部すなわち境界部を画定し ている。軸２１４は、半径方向に伸長するスクリューフライト２４４を担持して おり、これらスクリューフライトは、基端部分２３４に沿って基端方向から先端 方向へ伸長している。同様に、スクリューフライト２４６も、軸２１４の先端部 分に沿って基端方向から先端方向へ伸長していて、基端部分と先端部分との間の 境界部を形成し、軸２１４に沿うフライトの不連続部の位置を画定している。 図３Ａのフライト２４４は、フライト２４６のピッチとは反対方向の巻きすな わちピッチを有している。フライト２４４は、基端部分２３４に沿って基端方向 から先端方向へ進行するにしたがって減少するテーパ形状を有しており、これに より、基端部分２３４のフライトの直径は、中間点２４８付近の位置で最も小さ くなっている。反対に、軸２１４の先端部分に沿うフライト２４６は、中間点の 位置から先端２２６付近の大きな直径まで、先端方向に向かうにしたがって徐々 に増大している。 図示のように、上記フライトには、以下の巻き（ピッチ）を与えるのが好まし い。 フライト２４０ 右巻き フライト２４２ 左巻き フライト２４４ 右巻き フライト２４６ 左巻き また、運転の間に、時計方向に回転する軸２１２、及び、反時計方向に回転す る軸２１４によって、好ましい軸の回転が与えられる。この作用及び上記フライ トの巻きは、軸の中央（中間点２３２、２４８の間に画定される）に向かって集 中される、乱流の高剪断混練ゾーンを形成し、上記スクリューの動的な作用が、 固形物含有率の高い混合物を軸２１２の下で搬送して該混合物を分割し、この混 合物を第１の軸２１２の基端２２０及び先端２２４に向かってそれぞれ搬送する 。上記位置からの運動ベクトルにより、処理され混練された材料は、軸２１４に よって中間点２４８に向かって強制的に搬送され、そこで、搬送操作、混練操作 及び処理サイクルが再度開始される。 電動モータ、減速機及び歯車伝動装置又はプーリ駆動装置の如き通常の手段を 用いて上記軸を回転させることができる。軸の回転速度、減速比及びモータ所要 動力の最適化は、当業界の技術範囲内である。 図３を再度参照すると、装置の底部壁に沿ってドレーン２５２が設けられてお り、これにより、破砕可能な混入物がその中に分散されている固形物含有率の高 い廃棄紙混合物を抜き出し、本発明に従って更に処理を行うことができる。弁又 は同等のもの（図示せず）が、排出物（ドレーン）の量及びタイミングを調節す る。 上記底部壁には、相互に接続された第１、第２、第３及び第４の截頭円錐形の 扇形部２５４、２５６、２５８、２６０が設けられており、これら扇形部は各々 、平面で見た場合に、円錐の切頭体に概ね類似していて、弧状の断面形状を有し ている。上記截頭円錐形の扇形部は、軸２１２、２１４の基端部分及び先端部分 の下に位置していて、各々の切頭体の大径部及び小径部がスクリューフライト２ ４０、２４２、２４４、２４６の直径のテーパ形状に一致するように配列されて いる。すなわち、フライト２４０の下の第１の截頭円錐形の扇形部２５４は、そ の小径部を基端２１６の方に向け、また、その大径部を第１の軸の中間点のほぼ 下で該第１の軸にほぼ平行な関係にして位置している。第２の扇形部２５６は、 スクリューフライト２４２の下に位置していて扇形部２５４に軸方向に隣接して おり、その大径部を中間点２３２に位置させ、扇形部２５４の小径部を先端２２ ４付近に位置させている。 軸２１４に担持されているフライト２４４、２４６のテーパ形状に合致させる ために、切頭体の形状の第３の扇形部２５８は、同様の態様で、フライト２４４ の下に設けられていて、扇形部２５８の大径部を基端２２２に隣接して位置させ 、また、小径部を中間点２４８の下に位置させている。扇形部２６０は、扇形部 ２５８と軸方向において一致して、フライト２４６の下に位置している。切頭体 ２６０の小径部は、中間点２４８の下に位置しており、扇形部２６０の大径部は 、軸２１４の先端２２６の下に位置している。 扇形部２５４、２５６、２５８、２６０の弧状面は、スクリューフライトの半 径方向に伸長する外方端とハウジングの底部を画成する扇形面との間に小さなク リアランスを形成するように、軸に対して位置決めされている。予備的な観察に 基づくと、約１．２７ｃｍ乃至５．０８ｃｍ（約０．５インチ乃至２．０インチ ）のクリアランスが好ましい。 破砕可能な混入物の所望程度の分散、及び、廃棄紙の所望程度のほぐしを行う ために必要とされる圧縮／混練作用を支援するために、スクリューフライトの外 縁部に沿って歯２５０を設けることができる。また、扇形部２５４、２５６、２ ５８、２６０のスクリュー軸の方を向いた表面の付近に、半径方向に伸長する弧 状のリブ２６２を設けることができる。 本発明による白水又は廃液の処理及び設備投資の節約を良好に説明し、また、 本発明による別の廃棄紙の処理プロセスを示すために、作業系統図が図４に示さ れている。ここで図４を参照すると、梱包された形態、バラバラの形態、選別さ れていない状態、予備選別された状態又は破砕された状態の所望の廃棄紙が、ス テーション２に供給される。このステーションは、図面の図３及び図３Ａに関連 して図示し且つ上に説明した装置２００であるのが好ましい。このステーション において、蒸気、水又は薬品の如き物質、又は、補助的な物質あるいはこれらの 混合物を加えることができる。 廃棄紙の含水率を調節して、上述のように固形物含有率を高くする。ステーシ ョン２において混合物の状態の廃棄紙に剪断力及び圧縮力を与えて、上述のよう に、インキ及び他の破砕可能な成分を分散させる。廃棄紙は、ステーション２に おいて完全に又は部分的にほぐされる。この点に関して、ほぐされていない紙の 塊をステーション２に循環させるか、あるいは、ステーション２の下流側に位置 する別個のほぐし手段に送ることができる。 ステーション２で処理された廃棄紙を、破砕可能な混入物が所望程度まで分散 された時に排出するか、あるいは、上記ステーションの中の混練作用を、所望程 度のほぐれが生ずるまで継続することができる。 その後、分散された破砕可能な材料を含む水性混合物を、入口４０２に示すよ うに、例えば白水を添加することにより希釈することができる。次に、加圧スク リーン４において、その結果生じたスラリーから夾雑物を除去し、その後、参照 符号４０４で示すように希釈することができる。次に、希釈されたスラリーを、 サイクロン６の作用により精選し、その後、参照符号４０６において希釈し参照 符号８で示すようにスクリーニング（ふるい分け）を行う。参照符号４０８にお いて追加の白水を加え、その後、参照符号８ａで示すように、別のサイクロンに より精選する。次に、スラリーを参照符号４１０において希釈し、細かいスクリ ーン１０及び浮選装置１２に供給する。上記細かいスクリーンと浮選装置との間 で、参照符号４１２で示すように希釈を行う。 浮選装置から分離された液体を参照符号４１４において希釈し、その後、別の サイクロン１６ａ及び逆サイクロン１６に供給し、次いで、洗浄機１８において 洗浄して約５−２０％（１０％であるのが好ましい）の濃度にする。洗浄機１８ からの白水の廃液を参照符号４１８において精選し、工程４、６、８、８ａ、１ ０、１２又は１６のいずれかの工程の前に、希釈水として循環させる。 酸素漂白塔４５０、過酸化水素塔４５２、及び、ＦＡＳ漂白ステーション４５ ４から成る選択的な漂白列を、脱インキされた又は混入物が除去されたパルプを 貯蔵容器４６０の中に貯蔵する前に、プロセス流に沿って設けることができる。 パルプ化操作の間に廃棄紙を低い又は中程度の固形物含有率まで希釈し、その 後、破砕可能な混入物を分散させる、従来技術の方法とは対照的に、本発明のプ ロセスは、精選／浮選工程に希釈水を循環させる廃液返送ライン及び分級器を一 つしか含まないことを特徴としている。上述のように、従来の脱インキプロセス は、通常、複数の濃縮工程、分散工程及び浮選工程、並びに、これらに関連して 設けられる白水廃液ドレーン、保持及び循環タンク、分級器、及び、各々のシッ クナに接続される流体配管を必要とする。本発明は、固形物含有率の高い分散工 程により、反復して設けられる下流側の濃縮工程、分散工程及び浮選工程の必要 性を排除し、これにより、そのような設備、及び、これに関連して設けられる白 水の循環ライン、並びに、補助機器に必要とされる設備投資を低減する。 現時点において好ましい本発明の実施の形態を図示し且つ説明したが、本発明 はそのような実施の形態に限定されるものではなく、以下の請求の範囲の範囲内 で種々の形態で具体化し且つ実施することができる。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 ケリー，アルバート・エフ アメリカ合衆国オハイオ州45069，ウエス ト・チェスター，パーク・リッジ・コート 5027 (72)発明者 グランツ，デビット・シー アメリカ合衆国オハイオ州45013，ハミル トン，ダールタウン・ロード 1650 (72)発明者 シーファート，ピーター アメリカ合衆国オハイオ州45042，ミドル タウン，クロイスター・クリフス・ドライ ブ 6705 【要約の続き】 頭円錐形状の部分を有している。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １． 水性混合物を含む廃棄紙の中に混入物を分散させる装置であって、 （ａ）相互に接続された複数の側壁部材、及び、これら側壁部材に接続されて ハウジングを画成する底部材と、 （ｂ）互いに実質的に平行な関係にあって、前記ハウジングの中に伸長してい る、第１及び第２のスクリュー軸とを備えており、 （ｃ）前記第１のスクリュー軸は、基端及び先端、並びに、前記基端付近に位 置する基端側の部分、及び、前記先端付近に位置する先端側の部分を有しており 、前記第１のスクリュー軸の前記基端側の部分は、第１の巻き方向を有するスク リューフライトを担持していて、前記基端側の部分において前記第１のスクリュ ー軸の前記基端から前記先端に向かう方向に沿って伸長するにしたがって、小さ いフライト直径から大きなフライト直径まで増大しており、前記第１のスクリュ ー軸の前記先端側の部分は、前記第１の巻き方向とは反対側の第２の巻き方向を 有するスクリューフライトを担持していて、前記基端から前記先端に向かう方向 に沿って伸長するにしたがって、大きなフライト直径から小さなフライト直径ま で減少するようになされており、 （ｄ）前記第２のスクリュー軸は、基端及び先端、並びに、前記基端付近に位 置する基端側の部分、及び、前記先端付近に位置する先端側の部分を有しており 、前記第２のスクリュー軸の前記基端側の部分は、第１の巻き方向を有するスク リューフライトを担持していて、前記第２のスクリュー軸の前記基端側の部分に おいて前記第２のスクリュー軸の前記基端から前記先端に向かう方向に伸長する にしたがって、大きなフライト直径から小さなフライト直径まで減少しており、 前記第２のスクリュー軸の前記先端側の部分は、前記第１の巻き方向とは反対側 の第２の巻き方向を有するスクリューフライトを担持していて、前記第２のスク リュー軸の前記先端側の部分において前記第２のスクリュー軸の前記基端から前 記先端に向かう方向に沿って伸長するにしたがって、小さなフライト直径から大 きなフライト直径まで増大するようになされており、 更に、 （ｅ）前記第１及び第２のスクリュー軸を回転させる手段と、 （ｆ）前記ハウジングに設けられていて、前記固形物含有率の高い水性混合物 の出口を形成する、ドレーン開口とを備えていること、を特徴とする装置。 ２． 請求項１に記載の装置において、前記第１のスクリュー軸の前記基端側 の部分及び先端側の部分の前記スクリューフライト、並びに、前記第２のスクリ ュー軸の前記基端側の部分及び先端側の部分の前記スクリューフライトは総て、 これらスクリューフライトから半径方向に突出する歯部材を備えていること、を 特徴とする装置。 ３． 請求項１に記載の装置において、前記底部材は、弧状の断面を有してい る第１、第２、第３及び第４の截頭円錐部分を備えており、前記第１の截頭円錐 部分は、前記第１のスクリュー軸の前記基端側の部分の下に位置しており、前記 第２の截頭円錐部分は、前記第１のスクリュー軸の前記先端側の部分の下に位置 しており、前記第３の截頭円錐部分は、前記第２のスクリュー軸の前記基端側の 部分の下に位置しており、前記第４の截頭円錐部分は、前記第２のスクリューフ ライトの前記先端側の部分の下に位置するように構成されたこと、を特徴とする 装置。 ４． 請求項３に記載の装置において、前記底部材の前記第１、第２、第３及 び第４の截頭円錐部分は各々、半径方向に設けられた破砕リブを有していること 、を特徴とする装置。 ５． 請求項３に記載の装置において、前記底部材の前記第１、第２、第３及 び第４の截頭円錐部分は各々、半径方向に設けられた複数の破砕リブを有してい ること、を特徴とする装置。 ６．請求項１に記載の装置において、前記第１のスクリュー軸の前記基端側の 部分の前記スクリューフライトは、右巻きのピッチを有しており、前記第１のス クリュー軸の前記先端側の部分の前記スクリューフライトは、左巻きのピッチを 有しており、前記第２のスクリュー軸の前記基端側の部分の前記スクリューフラ イトは、右巻きのピッチを有しており、前記第２のスクリュー軸の前記先端側の 部分の前記スクリューフライトは、左巻きのピッチを有していること、を特徴と する装置。