JP2005508750A - 高表面積焼成生成物 - Google Patents
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Abstract
本発明は、高表面積生成物、および紙処理プラントからの廃棄流出液のような固体含有物質からの当該高表面積生成物の製造に関する。当該高表面積生成物は、炭酸カルシウムを含み構成され、新聞用紙のための摩擦係数制御充填剤として有用である。
Description
本発明は、高表面積焼成物に関する。高表面積は生成物を、例えば、新聞用紙のための摩擦係数(COF)制御充填材(control filler)として適したものにする。生成物は、充填材として用いられる場合、例えば印刷面(press)の新聞用紙の走行性を高める。生成物は、故紙を処理するプラントからの流出液または廃棄物のような固体含有物質から、炭酸カルシウムを含む高表面積生成物を回収することを可能にするプロセスによって調製される。
故紙を処理するプラントからの、脱インキスラッジのような固体含有物質の処理および処分は、スラッジの処分にかかるコストが増大し続けているため、製紙工業にとって長年の根強い問題となっている。脱インキスラッジは、故紙からインクを最大限に除去し、可能な限り明色でスペックのないパルプを製造するように意図された複数の物理的分離工程による生成物である。通常の脱インキ作業は故紙の85%だけをパルプに転化し、残りの15%は脱インクスラッジを形成する。たいていの脱インクプロセスは、故紙の無機成分の少なくとも半分を排出し、この部分がスラッジの50%以上を構成する。
脱インクスラッジを処理する目的の1つは、スラッジに含有されている、カルシウムのような有用な鉱物を再生利用することであった。しかしながら、スラッジから鉱物を分離する試みは通常、いくつかの理由からうまくいかない。例えば、スラッジの処理の際、鉱物は既に、複数の物理的特性を用いて許容繊維とスラッジの構成成分を区別するプロセスによって廃棄されてしまっている。その特性とは、洗浄の場合はサイズであり、浮選の場合はサイズと表面化学の組み合わせである。単純な分離がうまくいかない別の理由は、許容可能な生成物に必要とされる分離の完結性である。スラッジは、インクからカーボンブラックを最大1%まで含有し、この汚染物を90%除去したとしても、ISOの白色度が60%未満の顔料が生じることになり、これは紙での使用には許容可能ではない。
紙処理による廃棄物に含まれる固体含有物質を処理する方法は既知であり、例えば米国特許第5,683,590号、同第5,846,378号、および同第6,063,237号に開示されており、これらの開示は全て参照により本明細書に援用される。これらの特許に開示されているプロセスは概して、多くの理由から、本発明による高表面積生成物を調製するには適していない。例として、米国特許第5,846,378号は、例えば750°C未満の低い焼成温度を用いることを教示している。このような焼成温度は概して、本発明による高表面積生成物を調製するには適していない。
本発明者らは、高表面積生成物を、焼成、粉末化、および炭化の工程を含むプロセスを用いて、故紙処理プロセスからの流出液のような固体含有物質から得ることができることを見い出した。
本発明の高表面積生成物は、新聞用紙の製造に有用である。高表面積は、新聞用紙のパルプ完成紙料(pulp furnish)から、脂肪酸およびトリグリセリドを含むピッチ材料を吸収することによって、新聞用紙の摩擦係数に影響を及ぼす。このピッチ材料は、新聞用紙の表面に光沢を与える傾向があり、潤滑剤として作用し、摩擦係数を低くさせる。このため、用紙ロール内で滑りが生じ、新聞用紙の印刷に関して走行性の問題が起こる。
新聞用紙のCOFを増加させるために、カ焼粘土、シリカ、タルク、および化学技術を用いることが知られている。しかしながら、これらの選択には、いくつかの欠点が伴う。例えば、タルクおよび化学技術は、インク裏写り抑制および光散乱を新聞用紙に提供しない。高摩擦係数、インク裏写り抑制、および光散乱をすべて、1つに備えた高表面積生成物を提供する必要性がある。
本発明の一態様によれば、固体含有物質を800〜900°Cの範囲の温度で管理された焼成にさらすこと、粉末化すること、および炭化することを含むプロセスによって固体含有物質から調製される、炭酸カルシウムを含む高表面積生成物が提供される。
本発明の別の態様によれば、下記の仕様を満たす、炭酸カルシウムを含む高表面積生成物が提供される。
<2ミクロン PSD含有率: 65〜100%
<1ミクロン PSD含有率: 30〜70%
表面積: >35M2/g
GE白色度: >75
Einlehner摩耗 10K回転にて、<40mg
<2ミクロン PSD含有率: 65〜100%
<1ミクロン PSD含有率: 30〜70%
表面積: >35M2/g
GE白色度: >75
Einlehner摩耗 10K回転にて、<40mg
本発明のさらに別の態様によれば、高表面積生成物を調製する方法であって、固体含有物質を800〜900°Cの範囲の温度で管理された焼成にさらすこと、粉末化すること、および炭化することを含む方法が提供される。
本発明のさらに別の態様によれば、新聞用紙の走行性を高める方法であって、固体含有物質を800〜900°Cの範囲の温度で管理された焼成にさらすこと、粉末化すること、および炭化することを含むプロセスによって固体含有物質から調製される高表面積生成物を新聞用紙中に組み込むことを含み、高表面積生成物が炭酸カルシウムを含む、方法が提供される。
本発明のさらに別の態様によれば、新聞用紙の摩擦係数を高める方法であって、固体含有物質を800〜900°Cの範囲の温度で管理された焼成にさらすこと、粉末化すること、および炭化することを含むプロセスによって固体含有物質から調製される高表面積生成物を新聞用紙中に組み込むことを含む方法が提供される。
別記しない限り、本明細書および特許請求の範囲において用いられる、成分量を表すすべての数、温度のようなプロセス条件などは、すべての場合において「約」という語で緩和されているものと理解されたい。したがって、反対に示さない限り、以下の明細書および添付の特許請求の範囲に記載の数値パラメータは、本発明によって得られるよう求められる所望の特性に応じて変わり得る近似値である。すべての数値範囲は、「約」という語で緩和された範囲の両端を含むものと理解されるべきである。少なくとも、特許請求の範囲への均等論の適用を制限するためのものとしてではなく、各数値パラメータは少なくとも、報告された上位桁の数を考慮して、通常の丸め技法を適用することにより解釈されるべきである。
本発明の広範に記載の数値の範囲およびパラメータは近似値ではあるが、可能な限り正確に報告される。しかしながら、いかなる数値も、各試験測定値に見られる標準偏差に必然的に起因するいくつかの誤差を固有に含む。
本発明によれば、高表面積生成物は、紙処理プラントから得られる物質のような、固体含有物質から提供される。高表面積は、新聞用紙から脂肪酸およびトリグリセリドピッチを吸収するのに十分な表面積として規定され、そのため、新聞用紙の摩擦係数が低減する。本発明の一態様によれば、高表面積は、少なくとも35M2/gの表面積を意味する。本発明の別の態様によれば、高表面積は、少なくとも50M2/gの表面積を意味する。
本発明の一実施形態によれば、下記の仕様を有する高表面積生成物が提供される。
<2ミクロン PSD含有率: 65〜100%
<1ミクロン PSD含有率: 30〜70%
表面積: >35M2/g
GE白色度: >75
Einlehner摩耗 10K回転にて、<40mg
<2ミクロン PSD含有率: 65〜100%
<1ミクロン PSD含有率: 30〜70%
表面積: >35M2/g
GE白色度: >75
Einlehner摩耗 10K回転にて、<40mg
本発明の高表面積生成物を調製するのに用いられる固体含有開始物質は、製紙プロセスまたは紙または故紙を処理するプロセスからの水性流出液から得られる物質とすることができる。固体物質中に存在する有機物質は、カオリン質または炭質処理ストリームに通常見られるいかなる成分を含んでいてもよく、製紙において、分散剤、凝集剤、保持剤などのような添加剤として用いられる、セルロース、インク、接着剤材料(例えばスターチ、ラテックス)、および化学(例えば水溶性ポリマー)のような繊維材料のうち1つまたは複数を含む。
処理された固体含有物質は、炭質物質、例えば印刷インクから得られる炭素粒子も含んでよい。このような炭質物質は、炭酸カルシウムおよび/またはカオリンを含んでよい。本発明の一態様によれば、高表面積生成物は、供給物(feed)の全重量に対し25〜60重量%の範囲のCaCO3含有率を有する供給物から調製することができる。本発明の高表面積生成物は、存在する無機粒状物質を過熱させることなく、存在する炭素を酸化させる方法によって調製される。このような炭質物質は、単一の熱処理段階で十分に酸化するとができるか、または後述するように有機含有量を制御して燃焼させた後で多段階プロセスのうちの一段階において酸化させることができる。
炭酸カルシウムのほかに、固体物質中に存在する無機物質は、カオリン、メタカオリン、ドロマイト、硫酸カルシウム、マイカ、タルク、二酸化チタンのような他の炭酸塩、および紙に用いられる白色粒状物質、および他の顔料または充填剤含有物質を含んでよい。本発明の高表面積生成物は、無機粒状物質として、少なくとも炭酸カルシウムとカオリンおよび/またはメタカオリンを含む混合物を含有する廃棄物から得ることができるが、その理由は、これらの物質は通常、従来技術の方法において一緒に加熱すると摩耗性生成物を形成するからである。
本発明の高表面積生成物は、故紙を脱インキするプラントからの流出液中に含有されているかまたはその流出液から生成される物質のようなあらゆるカオリン物質または炭質物質から得ることができる。このような物質は、カルシウム、炭酸塩、カオリン、および/またはメタカオリンのかなりの量を含有する場合がある。「かなりの量」とは、処理される物質中の固体物質の無機含有量の全重量に対し少なくとも5〜95重量%を意味する。
紙の脱インキ用プラントからの廃棄物として得られる物質は、容易に燃焼可能なかなりの量の有機物質を含有する。本発明による高表面積生成物の調製において、有機物質の燃焼により発生する熱を、生成物の摩耗レベルが高すぎる温度よりも大幅に高い温度に上昇させないようにすることが望ましい。本発明の一実施形態によれば、その温度は900°Cとすることができる。この温度は、(1)温度が高くなりすぎないような操作条件が選択されるプロセスを用いること、(2)そのプロセスの温度を監視し、かつ温度が安全レベルを超えた場合に生じた温度を下げるようにプロセスの条件を調整すること、あるいは(3)上記(1)、(2)を組み合わせること、によって達成される。
開始物質中の固体が、少なくとも0.01重量%(例えば存在する固体の乾燥重量を基準として少なくとも0.5重量%)の量で存在する炭質物質(例えば炭素)を含む場合、本方法における熱処理プロセスは、単一の熱処理段階または2つ以上の熱処理段階を有するプロセス(本明細書中では「多段階」プロセスと呼ぶ)を含むことができる。
多段階プロセスの第1の段階では、局在化した温度が、許容可能な磨耗性を有する生成物を提供するのに必要な温度を超えないような方策が講じられた方法で有機化合物を燃焼させる。本発明の一態様によれば、その温度は900°Cである。この第1の段階は、例えば、有機化合物を燃焼するために導入される空気の送出率およびその温度を管理することによってなされてもよい。多段階プロセスの第2の段階では、存在する有機化合物が燃焼(すなわち、少なくともその発熱能力がほぼなくなるのに十分な量が燃焼)した後、第1の段階からのあらゆる残留炭質物質が燃焼する。この第2の段階は、処理される材料から、残留している黒い着色を除去する効果がある。次の段階では、燃焼熱により局所的に生じる温度上昇の回避は必要とされない。多段階熱処理後に生成される物質は、白色粉末または粒状物質であり得る。
本発明の高表面積生成物を得るための開始物質は、製紙からの流出液を処理するプラントまたはコーティングプラントからの、あるいは故紙を脱インキするプラントのような故紙を処理するプラントからの流出液として得られる水性懸濁液を、その懸濁液中に存在する固体物質の乾燥重量が処理すべき物質の少なくとも20重量%であるように脱水することによって得ることができる。処理すべき物質は、この濃度を超える任意のレベルの固体含有率を有することができるが、高い固体濃度を達成するのに必要とされる脱水は、時間がかかるとともにコストが高いため、20重量%〜60重量%、または40重量%〜60重量%の範囲の固体物質の乾燥重量を有する固体濃度が適している。
脱水は、例えば蒸発、ろ過、押圧、または遠心分離によって、1つまたは複数の既知のプロセスによって行うことができる。脱水後に残留している固体物質は、含湿物質の細片にされ、かつ/または押圧されたペレットまたは塊を含み得る。
本発明による高表面積生成物を調製するのに用いられる熱処理プロセスは、いくつかの異なる方法で、例えば1つまたは複数の適した容器(例えば炉および/またはキルン)を用いて行うことができる。固体含有物質が加熱流体流中に懸濁している流体流加熱炉が、本発明による高表面積生成物を調製するのに適している。プロセスが多段階プロセスを含む場合、異なる段階を同一の容器または異なる容器で行うことができる。1つまたは複数の段階において同一の容器を用いる場合、処理される物質は、適した再循環手順によって容器内に複数回通過させることができる。
2段階熱処理プロセスの第1段階を行うのに用いることができる方法の一例は、以下のようなものである。
例えば細片にされ、かつ/または押圧された物質の塊またはペレットである湿潤固体物質が、所望の生成物を得る温度に維持されるよう管理された温度の流体流炉内で燃焼させられる。この温度は、本発明の一実施形態によれば800°C〜1000°C、本発明の別の態様によれば800°C〜900°C、または本発明のさらに別の態様によれば850°C〜900°Cの範囲内の温度とすることができ、この場合、固体物質の有機成分は、ほぼ完全に燃焼して、害のない化合物になり、少量の炭質物質と混合された固体物質の無機成分を残す。炉内の温度は、燃焼プロセスの際、適用される空気流量を適当に調整することによって管理することができる。
第1の段階を実行する方法は、技術的に認識されているどの炉においても好適に行うことができる。本発明の一態様によれば、炉はトロイド状の流体流の種類の炉とすることができる。このタイプの炉では、トロイド状の流体流加熱ゾーンが確立され、カ焼すべき粒子が加熱ゾーンに噴射される。トロイド状の流体の種類は既知であり、例えば米国特許第4,479,920号に記載されており、その開示は参照により本明細書に援用される。一般的に、空気のような高温ガスは、炉の操作チャンバ内に設けられたリング状のブレードまたはベーンの傾斜(angled)ブレードまたはベーン間の間隙に通される。ブレードのリングは、チャンバ壁と中央ブロックとの間に環状の間隙(例えばチャンバの軸に位置する上向き円錐部)の形態で形成される。ガス流は、ブロックの周りのドーナツ形状領域の回転経路に沿って、その回転経路内で個々の渦流となるように流される。これにより、ガス流中の加熱すべき物質(例えば粒状物質)への効率的な熱伝達が確保される。
多段階熱処理プロセスの第2段階は、便宜的にロータリーキルンを用いて行うことができる。この段階の温度は、850°C未満に保たれることが理想的である。高表面積生成物を調製するための多段階熱処理プロセスのこの第2の段階の熱処理プロセスまたは第1段階において維持される温度は、有機成分の分解が許容可能な速度で進行し、所望量の酸化カルシウムが生成されるように選択することができる。
上記プロセスのいずれかによって処理された物質は、熱処理プロセスの後に冷却することができる。上述したように、冷却生成物は一般的に、炭酸カルシウムを含む粉末または粒状物質を含む。冷却生成物は、粘土、例えばカオリン粘土およびメタカオリン、硫酸カルシウム、タルク、マイカ、二酸化チタン、および他の鉱物または無機粒状物質も含有し得る。粘土のような存在する物質のいくつかは、熱処理プロセスによってカ焼された形態に転化される可能性がある。生成物として得られる物質は、炭素のように白色であり暗色粒子がないことが望ましい。
カ焼生成物は、水性媒体中に再懸濁された後、おそらくは沈殿工程の前に、当業者に既知の方法で、例えば粉砕することにより粉末化することによって処理することができる。
後述するように行うことができるこのような粉末化工程は、生成物が、酸化カルシウムのようなかなりの量の塩基性物質、または酸化カルシウムとの反応により生成された物質を含む場合に望ましい。粉末化工程は、生成物の摩耗性を下げ、酸化カルシウムおよび水酸化カルシウムのような塩基性物質を、水および二酸化炭素に晒して、その後に続いて行う沈殿を容易にするのを助ける。粉末化はまた、生成すべき粒状生成物の光散乱係数したがって白色度を増大させる。さらに、粉末化は、確実に略均一な粒径分布を達成し、そのため、生成物の品質を、最初のスラッジ中に存在する鉱物の粒径の変動の影響をあまり受けないものにさせる。
二酸化炭素によって生成される炭酸塩のような、よりアニオン性の高い種が、所望のpHに達するのに必要とされる場合がある。さらに、粉末化を行わなければ、再懸濁工程および沈殿工程の際、水および二酸化炭素と接触しない酸化カルシウムのような未反応の塩基性物質は、保存中に生成物のpHを上げるであろう。さらに、酸化カルシウムは凝集中に粘土として結合し、水または二酸化炭素とは容易に接触しない。上述したように、粉末化はこのような接触を助ける。
粉末化がサンド粒子粉砕(sandgrinding)により行われる場合、本発明の目的に適した粉砕エネルギーは、25%固体にて1トンあたり50〜250kWhの範囲であり得る。本発明の別の態様によれば、粉砕エネルギーの範囲は、25%固体にて1トンあたり50〜100kWhの範囲である。
本発明により調製される物質は、100K回転にて50mg以下のEinlehner摩耗値を有する。別の実施形態では、Einlehner摩耗値は、100K回転にて40mg未満である。さらに別の実施形態では、Einlehner摩耗値は、100K回転にて30mg未満である。このような摩耗値は、焼成プロセスを用いて例えば脱インキプラントの廃棄物から回収される無機粒状物質について非常に低い。例えば、脱インクプラントからの流出スラッジから得られる固体が従来の方法で焼成される(例えば温度管理をしない焼成による)場合、焼成後に得られる灰生成物のEinlehner摩耗値は一般的に、300mgを上回る。
粉末化後、生成物は沈殿工程に付される。この工程は、沈殿炭酸カルシウム(PCC)反応器に生成物を移すことによって達成することができる。この反応器において、炭酸ガスが泡立ち、焼成において生じた酸化カルシウムを炭酸カルシウムに転化する。
二酸化炭素含有ガスは、ほぼ純粋な二酸化炭素であり得る。あるいは、二酸化炭素含有ガスは、石灰用キルンまたは発電プラントからの煙道ガスまたは排ガス、あるいは空気または窒素と混合した二酸化炭素のようなガスの混合物として存在することができる。二酸化炭素が加えられた、微粉砕された無機物質の懸濁液は周囲温度であり得るが、懸濁液中に水酸化カルシウムが存在する場合、偏三角面体形の炭酸カルシウムの生成は、懸濁液の温度を20°C〜65°Cの範囲に維持することによって有利になることができる。特定の理論または機構に縛られることなく、偏三角面体形は、表面積が増大した生成物を提供するため、本発明の目的に適すものと考えられる。本発明の一態様によれば、炭化温度は、20°C〜35°Cの範囲とすることができる。懸濁液に通される二酸化炭素含有ガスの量は好適には、懸濁液のpHを7に下げるような量である。
焼成温度が800°C以上であった生成物の場合、走査電子顕微鏡の高倍率で非常に微細な孔を有するという事実がある。特定の理論または機構に縛られることなく、この孔はおそらく、炭酸塩粒子(この場合ではスラッジ)からの二酸化炭素の急速な損失に起因するものと考えられる。この事実はさらに、BET表面積データにおいて見られ、より高い温度で作製された本発明による生成物が50M2/gの表面積を有することができる。
したがって、本発明の生成物を調製するのに用いられる焼成温度は、酸化カルシウムの生成を容易にすると考えられる。炭化工程は、酸化カルシウム粒子からの二酸化炭素の急速な損失を可能にする。二酸化炭素の急速な損失の結果、高表面積を有する多孔質生成物が得られ、これは、摩擦係数制御充填剤として特に適している。
本発明の生成物を調製する好適なプロセスの1つを以下の例によって示す。
図1に示すように、故紙を脱インキするプラントからの脱水スラッジを、ダクト15を通して供給し、流動空気が導管17を通して供給される流動床炉16内に50重量%の乾燥固体濃度で供給する。流動床の温度は、初めにバーナ手段18により流動空気を加熱することによって、例えば800°C〜900°Cの選択範囲に維持される。その後、スラッジの有機成分の化学的分解が、必要とされる温度を維持するに十分な熱を発生することができるか、または、熱が必要に応じて流動空気に供給されることができ、スラッジおよび流動空気の供給速度が所望のレベルの温度を保つように制御される。ガス、および、同伴したスラッジの無機成分は、流動床から導管19を通ってサイクロン分離器20へ放出される。無機成分が、少量の炭質物質とともにガスから分離されて、サイクロンの基部から導管21を通って回転式キルン22へ放出される。サイクロン分離器20により分離されたガスは、導管23を通って、再使用のために熱エネルギーを回収する手段に放出される。800〜900°Cの範囲の温度の流動床内の有機成分の燃焼効率は、それらのガスがいかなる有害な化合物もほぼないような効率であることが分かった。回転式キルン22内の温度は、加熱手段24を制御することにより炉16内の流動床の温度と同じ範囲に維持される。炭質物質がほぼない、熱処理された無機成分は、最終的に導管25を通って放出される。
図1の装置を用いての熱処理後に生成された生成物は冷却され、次に、上述したように粉砕プロセスおよび沈殿プロセスに付される。
PCC反応器生成物は、サンド粒子粉砕され、比較的低い固形分で炭化されるため、脱水工程は、使用前、例えば紙充填剤組成物中に組み込まれる前に必要とされる場合がある。
[実施例1]
供給物質および該供給物質から生成される生成物の分析
2つの異なる工業用紙処理プラントからの故紙の流出液、すなわち排出物を得た。これらの2つの排除物を固体含有率、500°Cでの燃焼後の有機鉱物の損失、および残留しているCaCO3および粘土の量に関して別々に分析した。その結果を下記の表1に示す。
供給物質および該供給物質から生成される生成物の分析
2つの異なる工業用紙処理プラントからの故紙の流出液、すなわち排出物を得た。これらの2つの排除物を固体含有率、500°Cでの燃焼後の有機鉱物の損失、および残留しているCaCO3および粘土の量に関して別々に分析した。その結果を下記の表1に示す。
プラントAおよびプラントBの排除物は、上述の方法により、本発明による2つの高表面積生成物を調製するために別々に処理した。各プラントからの生成物は、生成物Aおよび生成物Bと呼ぶ。これらの生成物の物理的特性を分析し、表2に示す。
[実施例2]
摩擦係数の分析
上述したように、新聞用紙のパルプ供給物における脂肪酸ピッチは、新聞用紙の表面に光沢を与えやすいため、摩擦係数を低くさせる。これにより用紙ロール内に滑りが生じ、この滑りにより新聞用紙の印刷機において走行性の問題が生じる。本発明による高表面積生成物を新聞用紙中に組み込み、摩擦係数制御充填剤としてのその使用を評価した。本発明の生成物が与えた摩擦係数特性を、既知の4つの顔料の摩擦係数特性と比較した。
摩擦係数の分析
上述したように、新聞用紙のパルプ供給物における脂肪酸ピッチは、新聞用紙の表面に光沢を与えやすいため、摩擦係数を低くさせる。これにより用紙ロール内に滑りが生じ、この滑りにより新聞用紙の印刷機において走行性の問題が生じる。本発明による高表面積生成物を新聞用紙中に組み込み、摩擦係数制御充填剤としてのその使用を評価した。本発明の生成物が与えた摩擦係数特性を、既知の4つの顔料の摩擦係数特性と比較した。
本発明による高表面積生成物の効果を試験するため、高レベルのピッチを有することが知られている新聞用紙を選択した。したがって、供給物は、70%のサーモメカニカルパルプと30%の再生利用新聞用紙からなるAugusta Newsprintから得た。TAPPIシート型を用いて48GSM手すき紙を調製した。
1lb./トンのナルコ(Nalco)(登録商標)954ポリマーを用いて、シート中にそのポリマーが保持されるように供給物を凝固させた。
顔料は、供給物の全重量に対し0、3重量%、および6重量%の添加割合で充填剤として使用した。
摩擦係数は、試料セットあたり3つの連続スライドを有する3つの別個の試料を用いて試験された。これらのスライドの摩擦係数については以下のことが認められた。
S1-スライド1静的
S2-スライド2静的
S3-スライド3静的
K1-スライド1動的
K2-スライド2動的
K3-スライド3動的
S1-スライド1静的
S2-スライド2静的
S3-スライド3静的
K1-スライド1動的
K2-スライド2動的
K3-スライド3動的
本発明による生成物を分析し、従来技術の顔料と比較した。本発明による生成物の物理的特性、および従来技術の顔料は下記の表3に示す。
摩擦係数は、当業者に既知の標準TAPPI法を用いて試験された。その結果は、3%の生充填剤(virgin filler)については表4に、6%の生充填剤については表5に示した。
これらの結果は、本発明による高表面積生成物の摩擦係数制御充填剤としての効果が、従来技術の顔料に少なくとも匹敵し得るということを示す。したがって、例えば廃棄物質から調製された生成物は、既知の顔料よりも多くの効果がないとしても、少なくともそれと同じ効果がある。
摩擦係数制御充填剤としての本発明の生成物の効果を予測する2つの方法を考察した。第1の方法では、本発明の生成物の表面積を、吸収された生成物を油量により算出した。油吸収と表面積の線形関係は、摩擦係数制御の予測に役立つことが期待された。しかしながら、当業者に既知のBET法を用いた、表面積を測定するより直接的な方法が、表面積のより優れた指標であること、したがって、摩擦係数制御を予測するより優れた方法であることが分かった。
本明細書中に組み込まれるとともにその一部をなす添付図面は、本発明の一実施形態を示し、説明とともに、本発明のいくつかの主要な説明の役割を果たす。
本発明の他の実施形態は、本明細書中に開示された本発明の明細書および実施の考慮から当業者に明らかであろう。明細書および例は、添付の特許請求項によって示されている本発明の真の範囲および精神により例示とみなされるにすぎない。
Claims (20)
- (A) 固体含有物質を800〜900°Cの範囲の温度で管理された焼成にさらすこと、
(B) 粉末化(comminution)すること、および
(C) 炭化すること
を含むプロセスによって、前記固体含有物質から調製される高表面積生成物であって、
炭酸カルシウムを含む、高表面積生成物。 - 前記表面積は少なくとも35M2/gである、請求項1に記載の高表面積生成物。
- 前記表面積は少なくとも50M2/gである、請求項1に記載の高表面積生成物。
- 前記管理された焼成温度は850〜900°Cの範囲である、請求項1に記載の高表面積生成物。
- 前記固体含有物質は、故紙を処理するプロセスからの流出液または廃棄物中に含まれるか、あるいはそれらから製造される、請求項1に記載の高表面積生成物。
- 前記固体含有物質は炭酸カルシウムを含む、請求項1に記載の高表面積生成物。
- 前記炭酸カルシウムは、前記固体含有物質の全重量に対して25〜60重量%の範囲の量で前記固体含有物質中に存在する、請求項1に記載の高表面積生成物。
- 前記粉末化は、粉砕することによって行われ、その粉砕エネルギーは、25%固体にて1トンあたり50〜100kWhの範囲である、請求項1に記載の高表面積生成物。
- 前記炭化は、20〜35°Cの範囲の温度で行われる、請求項1に記載の高表面積生成物。
- 炭酸カルシウムを含む高表面積生成物であって、
前記高表面積生成物は、以下の仕様:
<2ミクロン PSD含有率: 65〜100%
<1ミクロン PSD含有率: 30〜70%
表面積: >35M2/g
GE白色度(brightness) >75
Einlehner摩耗 <30mg
を満たす、高表面積生成物。 - 前記表面積は少なくとも50M2/gである、請求項10に記載の高表面積生成物。
- (A) 固体含有物質を800〜900°Cの範囲の温度で管理された焼成にさらすこと、
(B) 粉末化すること、および
(C) 炭化すること
を含む、高表面積生成物を調製する方法。 - 前記焼成は、トロイド状の流体流炉内で行われる、請求項12に記載の高表面積生成物を調製する方法。
- 前記焼成は単一の段階で行われる、請求項13に記載の高表面積生成物を調製する方法。
- 前記焼成は2つの段階で行われる、請求項13に記載の高表面積生成物を調製する方法。
- 前記焼成温度は、850〜900°Cの範囲である、請求項12に記載の高表面積生成物を調製する方法。
- (A) 固体含有物質を800〜900°Cの範囲の温度で管理された焼成にさらすこと、
(B) 粉末化すること、および
(C) 炭化すること
を含むプロセスによって前記固体含有物質から調製される高表面積生成物を新聞用紙中に組み込むことを含み、
前記高表面積生成物は炭酸カルシウムを含む、新聞用紙の走行性を高める方法。 - 請求項10に記載の高表面積生成物を前記新聞用紙中に組み込むことを含む、新聞用紙の走行性を高める方法。
- (A) 固体含有物質を800〜900°Cの範囲の温度で管理された焼成にさらすこと、
(B) 粉末化すること、および
(C) 炭化すること
を含むプロセスによって前記固体含有物質から得られる高表面積生成物を新聞用紙中に組み込むことを含む、新聞用紙の摩擦係数を高める方法。 - 請求項10に記載の高表面積生成物を新聞用紙中に組み込むことを含む、新聞用紙の摩擦係数を高める方法。
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