JP2935753B2 - 粒状吸収材料の製造方法及び製造装置 - Google Patents

粒状吸収材料の製造方法及び製造装置

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Description

【発明の詳細な説明】 本発明の分野 本発明は、古紙を再利用することに関し、特に古紙か
ら吸収性の粒状材料を製造するための再利用方法に関す
る。
本発明の背景 紙のリサイクルは、近年では、埋め立て地への堆積に
よる、或いは焼却による古紙の処分にとって重要且つ魅
力的な選択となった。長年の間再生紙から紙、特にティ
シューを製造することが慣行であった。代表的には、古
紙はハイドロパルパーに供給されて、ここで紙は苛性ア
ルカリ、分散剤及び多量の水とともにパルプ状にされ、
繊維、微繊維及び充填剤のスラリーを形成する。長い繊
維は、種々の既知の手段によってスラリー内で濃縮され
て、スラリーはインキ抜き処理及びおそらく他の処理を
受け、次いで紙製造機に供給されて、ここで繊維がスラ
リーから取り出されて、紙を製造する。パルピング工程
からの排除流れは一般的に、再生紙を製造するのにタン
ニン、リグニン等とともに用いるには短すぎるセルロー
ス繊維のような相当量の有機材料と、無機材料、特に再
生工程に用いられる水に浮遊するカオリンクレー、炭酸
カルシウム及び二酸化チタニウムとを含む。厳格な水質
基準の観点から、廃棄流から排除材料を除去することに
よって、再生工程からの水を再利用することが望まし
い。廃棄流から除去された排除材料の使い道を与えるこ
とがさらに望ましい。
紙の製造に用いるために、使用済古紙及び雑誌から長
い繊維を回収するための種々の方法が提案されてきた。
短い繊維（略長さ0.1mm以下）は、紙を製造するのに十
分でなく、排除流れとともに取り除かれる。しばしば排
除流れは、脱水され、次いで埋め立て地或いは焼却炉に
送られる。しかしながら、埋立地及び焼却炉への制約は
排除物の処分を非常に高価にする。変形例としては、排
除物を役に立つ製品に変えることが提案された。かかる
製品は油、水及び動物のきゅう肥並びに飼料の工業的吸
収剤を含む。これらの製品は又、土壌コンディショナー
及び農薬を散布するための農業向けキャリアとして、又
建造材料向けの充填剤として用いられる。
例えば、米国特許第3980050号、4203388号、4560527
号及び4621011号は、古紙、新聞紙等のような廃棄材料
を動物のきゅう肥、油吸収剤、マルチを含む有用な製品
或いは他の材料向けのキャリアに変えるための方法を開
示する。廃棄材料からの繊維は、粒子に成形され、さら
に乾燥される。
発明の概要 本発明の目的は、有用な粒状製品を生産するのに古紙
材料を利用するための効率的且つ経済的な方法を提供す
ることにある。特に、本発明の目的は、紙製造に合わな
い古紙の一部を有益に再使用することにある。
本発明の方法は、古紙、好ましくはレーザプリント、
ゼロックスプリント或いは他のインクとともに印刷され
る事務廃棄物及び塗被した表面を有する雑誌を利用す
る。古紙は水分、苛性アルカリ及び界面活性剤とともに
パルプ状にされ、紙繊維、紙微繊維及び充填剤を含有す
るスラリーを生産する。数回の洗浄段階の後、スラリー
はワイヤ洗浄機を通って、ワイヤ洗浄機が長い繊維を微
繊維及び充填剤から分離する。『accepts stream』と呼
ばれる長い繊維の流れが、紙に加工するための在来の紙
製造機械に差し向けられる。洗浄機からの濾液は、浮選
浄化器の中に流入し、ここで浮遊固体物（微繊維及び充
填剤）が浮選物として濃縮されて、浄化水が本方法での
再使用のために取り出されることによって、本発明の方
法を受け続ける。
殺菌化学薬品を使用することなく、吸収材を殺菌する
ために、浮選物を160゜Fの最低温度で低温殺菌する。次
いでこの浮選物はベルトプレスを通り、ここで水分がさ
らに減らされる。ベルトプレスからのフィルターケーキ
は、型作り用クレーに似て、かかるクレーの粘稠度を有
する灰色の湿ったケーキの形態である。次いで湿ったケ
ーキは、スクリューコンベアによって凝集器に移りここ
で、材料は粒形状に成形される。
図面の説明 本発明の好ましい実施例を添付図面を参照して説明す
る。
図１は、本発明による、粒の製造工程を実施するため
の方法及び装置の概略図である。
詳細な説明 本発明の方法は、主に再利用可能な品位の紙を含む、
会社或いは他の供給源から収集された、雑誌（クレーを
基礎にコーティングした）及び印刷書類程度（レーザプ
リント、ゼロックスプリント及び他のインク）を含む古
紙を利用する。紙を製造するのに用いられる長い繊維
は、この方法ではインク、微繊維（長さ0.1mm以下のセ
ルロース）及び充填剤（カオリンクレー、炭酸カルシウ
ム、酸化チタニウム等）を含む排除流れから分離され
る。
図１を参照すれば、古紙が浄化水、水酸化ナトリウム
のような苛性アルカリ剤及び分散剤とともにハイドロパ
ルパー２に供給され、繊維を古紙の他の構成要素から分
離する。プラスチック、ゴミ及び他の異物を従来の手段
によって除去する。95％以上の水分を含有する、ハイド
ロパルパーからのパルプスラリーは、パイプ４を通って
洗浄機６に至り、ここで種々の従来の洗浄段階が行われ
る。洗浄機６では、スラリーはワイヤスクリーン上を流
れ、ここで長い繊維がスクリーンに保持されて、排除流
れがスクリーンを通って、洗浄機からパイプ16を通って
連絡する。スクリーンに保持された長い繊維は、パイプ
８を経て、パイプ12を経て紙製造機械14に供給される前
に、番号10で指示するさらなる清浄、インキ抜き及び加
工を受ける。パルプスラリー中の長い繊維の95％以上が
ティシュペーパーに変えられる。
ワイヤスクリーン洗浄機６からの排除流れは、セルロ
ース微繊維及び充填剤を含む１％以下の固体を含有する
スラリーの形態である。代表的には固体の50％がカオリ
ンクレー、炭酸カルシウム及び二酸化チタニウムのよう
な充填剤である。残りの50％は、幾らかの糖分、タンニ
ン、リンジン等を含んだ、ほとんど長さ1mm以下のセル
ロース微繊維である。99％と99.5％との間の水分を含有
するこのスラリーは、パイプ16を介して空気溶解浮選浄
化器18に通じている。適当な浄化器、例えばKroftaのSu
pracell或いはMeriのDeltafloatが商品として入手可能
である。Drew ChemicalCo.のDrewfloc441或いはCalgon
TRP 945のような凝集ポリマー及び空気が、浄化器に入
る前にパイプ16の排除流れに加えられる。スラリーは浄
化器18を満たし、さらに凝集浮遊固体物が気泡に乗って
浄化器の表面まで浮く。この時点で、３乃至６％の粘稠
度を有する固体のマットは、表面からすくわれて、浄化
器からパイプ20を介して取り出される。浄化器18からの
浄化水は、パイプ22を通ってハイドロパルパー２の中に
戻される。本発明によれば、長い繊維を含有する微粉砕
工程の流出液を利用して、工程の効率を向上させること
ができる。この流出液は、パルプ及び紙ミル等からの排
除流れ水、流出水を含む。図１では、流出液の流れは、
紙製造機械14からのプロセス白水流れ23、以前は下水管
に排出されてきたオーバーフロー流れ24及び白水流れ25
を含む。プロセス白水は、洗浄機６に戻される。オーバ
ーフロー流れ24は、繊維回収工程26に供給され、ここで
流れは長い繊維を同様な方法で分離するスクリーンを経
て、洗浄機６に到る。水含有の長い繊維は、パイプ28を
介して繊維回収ユニット26から洗浄機６に供給される。
略繊維なしのスラリーが、パイプ30を経て浄化器18と同
様な仕方で作動する浮遊浄化器32まで流れる。紙製造機
械からの白水流れ25が別の浮遊浄化器27に供給され、こ
こで凝集浮遊固体物が浄化器18におけるのと同様な仕方
で取り出される。３乃至７％の固体物を含有する流れ
が、浄化器32及び27から流出してパイプ34を通る。浄化
器32からの浄化水は、パイプ33の中を流れ、本方法に使
用可能である。
浄化器18、27及び32からの浮選物は混合して、単一の
濃縮流れを形成し、ヒータ36に供給される。ヒータ36は
蒸気噴射ユニット或いは熱交換器のような適当なタイプ
のものでよい。蒸気の流速及び加える熱は、蒸気の低温
殺菌を達成するのに十分な時間蒸気の温度を上昇させる
のに十分にすべきである。おそらく、蒸気を少なくとも
160゜Fまで加熱すべきである。
蒸気は熱交換器36から流出して、パイプ38を通り、第
２凝集ポリマー（Drew Chemical Co.のDrewfloc 453の
ように）をスラリーに加えてスラリーがベルトプレス40
に入る前に固体を凝集させる。ベルトプレスは、例えば
Komline SandersonのKompress Belt Filter Press,Mode
l GRS−Ｓ−2.0のような商品として入手可能なユニット
のいずれでもよい。ベルトプレスの出口では、フィルタ
ーケーキは35乃至40％の固体で、湿った型作りクレーの
粘稠度を有する。ベルトプレスからのプロセス白水は、
パイプ42を経てハイドロパルパー２に戻される。
ベルトプレス40からのフィルターケーキは、スクリュ
ーコンベア44によってピンミキサータイプの凝集器46に
運ばれる。Feeco InternationalのDust−Maler Model＃
020のような凝集器46において、フィルターケーキは回
転ピンによって砕かれ、その結果材料が凝集器の流入口
から流出口まで進むにつれて均一な粒が形成される。凝
集器46は速度範囲の真ん中、即ち540RPMで走行すること
によって、最適な大きさの粒子を生じることがわかって
いる。より高速では所望より大きな粒子を与える。より
低い速度では、大きさの大きな変動を生じ、より小さい
大きさの粒の実質的な増加を生じない。粒の所望の大き
さ及び所望のきめを生み出すために、通過するスラリー
は35乃至45％の粘稠度を有するべきであるので、追加の
水を凝集器に加えないことが重要である。より高い粘稠
度は、より微繊維を算出し、低い粘稠度はより大きく、
種々の大きさの粒を生じる。スラリー中のリグニン、タ
ンニン及び澱粉は粒に対するバインダーとして役立つ。
粒状にされたが依然として湿ったストリーム材料は、
好ましくはスイングコンベア48上で重力の力によって凝
集器46からProctor＆Schwatzの２段コンベア乾燥機のよ
うなコンベア乾燥機50のベルトまで移動する。コンベア
乾燥機50は、好ましくは粒状材料がベルトで支持されな
がら移動するハウジングを有する。ベルトは多孔で、ヒ
ータが熱風をベルトから吹き出して、粒を乾燥させる。
流出口では、粒は重量で最小90％の固体含有量を有し、
95％以上が好ましい。
Sweco製造のような振動スクリーン52が、製品仕様に
従って材料を大きさによって分級分級するのに用いられ
る。
本方法によって製造された粒は、セルロース微繊維、
澱粉、タンニン及びリグニンのような有機材料を重量で
凡そ50％含有する。この方法は長さ1mm以上の繊維を少
なくとも90％除去し、粒は10％以下の長い繊維を含む。
無機充填剤は、粒の重量で約50％を占め、主にカオリン
クレー、炭酸カルシウム及び二酸化チタニウム酸化物か
ら作られている。粒は不規則な、略球の形状を有する。
コンベア乾燥機からの粒は、大きさが変わる。代表的に
は、50％が８×16メッシュスクリーンで保持され、即
ち、50％が米国のSieve No.8メッシュスクリーンを通る
が、16メッシュスクリーンに保持される。代表的には、
残り部分は、44％が16×30メッシュ寸法範囲であり、６
％が30×60メッシュ寸法範囲である。粒は28乃至351bs/
cu.ft.の嵩密度を有する。
本発明による粒材料は、積荷、処理及び保管中に起こ
るような撹拌に耐えることができるのが好ましい。粒の
耐磨耗性は90乃至95％である。この割合は以下の試験手
順に基づく。重量75gのサンプルを60メッシュスクリー
ンで10分間振るい、次いで、保持された重量50gの材料
を10分間10個の鋼球（径5/8インチ）とともにパンで振
るう。次いで、全体のサンプルを60メッシュスクリーン
で10分間振るう。60メッシュスクリーンに保持された当
初の50gの割合が、上に引用した耐磨耗性に相当する。
本発明による粒材料は、pHが略9.0乃至9.4であること
がわかっている。農業の用途のために、pHは8.0より高
くではならない。pHはpH低下添加剤を加えることによっ
て下げることができる。
本発明による粒状材料は、粒の重量割合の関数として
所望の程度まで種々の液体を吸収するようになってい
る。農業に使用するための本発明による粒状材料は、26
乃至29％のクロロベンゼンに対する液体保持能力（LH
C）を有するのが好ましい。床吸収材として使用するた
めの材料は、８×35メッシュに保持された材料で試験し
たら、73乃至81重量％の水分、51乃至62重量％の油分を
吸収することができるのが好ましい。
本発明を好ましい実施例に従って示し、説明したが、
特許請求の範囲で特定された発明から逸脱することな
く、変形及び修正がなしえることを理解すべきである。
フロントページの続き (72)発明者 ウォルファー アーネスト ピー アメリカ合衆国 ニュージャージー州 07401 アレンデイル マウントローズ テラス 36 (56)参考文献 特開 昭48−9001（ＪＰ，Ａ) 特開 昭52−8104（ＪＰ，Ａ) 実開 昭50−111342（ＪＰ，Ｕ) (58)調査した分野(Int.Cl.6，ＤＢ名) D21B 1/34

Claims (22)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】（ａ）カオリンクレー、長いセルロース繊
    維及び他の固体成分を含有する古紙からパルプスラリー
    を形成する工程と、 （ｂ）紙製造のための長い繊維を含有する主流を生じ、
    且つ水分、カオリンクレー及び他の固体材料を含有する
    主排除流を生じるようにパルプスラリーを篩分ける工程
    と、 （ｃ）浮選によって主排除流を浄化して、固体成分の主
    濃縮流れを生じる工程と、 （ｄ）濃縮流れを約35乃至40％の粘稠度まて脱水する工
    程と、 （ｅ）濃縮流れから粒を成形する工程と、 （ｆ）粒が90％以上の固体含有率を有するまで粒を乾燥
    させる工程と を含むカオリンクレー、長い繊維、細かいセルロース材
    料及び他の固体成分を含有する古紙から粒状の吸収材料
    を製造するための方法。
  2. 【請求項２】粒成形工程の前に排除流れを低温殺菌温度
    まで加熱する請求項１に記載の方法。
  3. 【請求項３】前記乾燥工程は、ベルト乾燥機で行う請求
    項１に記載の方法。
  4. 【請求項４】前記排除流れは、前記浄化工程前に１％以
    下の固体を含有する請求項１に記載の方法。
  5. 【請求項５】前記浄化工程で生じた前記濃縮流れは、３
    ％乃至６％の粘稠度を有する請求項４に記載の方法。
  6. 【請求項６】前記浄化工程と前記粒成形工程との間で濃
    縮流れを約160゜F以上の温度まで加熱することを含む請
    求項１に記載の方法。
  7. 【請求項７】粉砕工程流出物を繊維回収ユニットに通
    し、紙製造のための長い繊維を含有する第１流れを生
    じ、さらに水分、カオリンクレー及び他の固体材料を含
    有する第２流れを生じ、浮選によって前記第２流れを分
    類して、第２濃縮流れを生じ、さらに脱水工程前に主濃
    縮流れと第２濃縮流れを混合する請求項１に記載の方
    法。
  8. 【請求項８】前記粒成形工程は、液体の追加なしに行わ
    れる請求項１に記載の方法。
  9. 【請求項９】前記乾燥工程後に大きさに従って粒を分級
    することを含む請求項１に記載の方法。
  10. 【請求項１０】前記篩分け工程は、長い繊維の90％以上
    をパルプスラリーから分離し、長い繊維を主流に供給す
    る請求項１に記載の方法。
  11. 【請求項１１】（ａ）カオリンクレー、長い繊維、セル
    ロース微繊維及び他の固体成分を含有する古紙からパル
    プスラリーを形成するためのパルプ化手段と、 （ｂ）製紙のための長い繊維を保持し、且つ排除流を生
    じるようにパルプ化手段からパルプスラリーを篩分けす
    るための篩分け手段と、 （ｃ）前記篩分け手段からの排除流れ中の固体材料を浮
    かせて濃縮するための浄化手段と、 （ｄ）前記浄化手段からの濃縮固体材料から水分を除去
    するためのプレス手段と、 （ｅ）前記プレス手段からの固体材料を含有する粒を成
    形するための手段とを有し、前記粒成形手段は、回転シ
    ャフトが取り付けられたハウジングを有し、該回転シャ
    フトは複数の半径方向ピンを有し、さらに該ハウジング
    は、固体材料を受け入れるための、ハウジングの一端に
    隣接した流入口と、粒状材料を排出するための、前記シ
    ャフトの長手方向に間隔を隔てた流出口とを有し、 （ｆ）さらに、粒が90％以上の固体含有率を有するよう
    に前記粒成形手段からの固体材料の粒を乾燥させるため
    の乾燥手段 を有するカオリンクレー、長い繊維、セルロース微繊維
    及び他の固体成分を含有する古紙から粒状の吸収材料を
    製造するための装置。
  12. 【請求項１２】洗浄器とプレス手段との間に、濃縮固体
    材料を少なくとも160゜Fの温度まで加熱するための熱交
    換器を有する請求項11に記載の装置。
  13. 【請求項１３】前記乾燥手段を通った後に大きさによっ
    て粒を分級するための分級手段を有する請求項11に記載
    の装置。
  14. 【請求項１４】前記濃縮流れを前記プレス手段から前記
    粒成形手段まで移送するためのコンベア手段を有する請
    求項11に記載の装置。
  15. 【請求項１５】請求項１に記載の方法によって得られ
    る、不規則に形作られた略球形の粒からなり、該粒は、
    28乃至351b/cu.ft.の嵩密度を有することを特徴とする
    吸収材。
  16. 【請求項１６】約半分の粒が、８目のスクリーンを通
    り、且つ16目のスクリーンに保持され、粒の均衡はより
    小さい大きさである請求項15に記載の吸収材。
  17. 【請求項１７】前記粒は、長い繊維を10％以下含有する
    請求項15記載の吸収材。
  18. 【請求項１８】前記粒は、少なくとも90％の耐磨耗性を
    有する請求項15に記載の吸収材。
  19. 【請求項１９】無機充填剤の重量でカオリンクレーを含
    み約50％、有機材料の重量で澱粉、タンニン、リグニン
    及びセルロース微繊維を含み約50％を含有する不規則に
    形作られた略球形の粒からなり、該粒は10％以下の長い
    セルロース繊維を含有することを特徴とする吸収材。
  20. 【請求項２０】前記粒は、約半分が８メッシュのスクリ
    ーンを通り、16メッシュスクリーンで保持されるような
    大きさのもので、粒の均衡はより小さい大きさであり、
    前記粒は、少なくとも90％の耐磨耗性を有する請求項19
    に記載の吸収材。
  21. 【請求項２１】前記粒は、約26％と約29％との間のクロ
    ロベンゼンに対して液体保持能力を有し、８目と35目と
    の間の大きさを有する粒で試験するとき、水の重量で約
    73％と約81％の間の吸収能力を有し、油の重量で約51％
    と約62％の間の吸収能力を有する請求項19に記載の吸収
    材。
  22. 【請求項２２】前記粒は、8.0以下のpHを有する請求項1
    5に記載の吸収材。
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