JP3373526B2 - 物質の遠心分離方法 - Google Patents
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Description
【発明の詳細な説明】
背景技術
発明の技術分野
本発明は液状スラリに含まれる物質の遠心分離方法に
関する。さらに詳しくは、本発明はスラリが液体担体の
比重よりも小さい比重を持つ軽い物質と液体担体の比重
よりも大きい比重を持つ重い物質とを含むそのような方
法に関する。気体、好ましくは空気、をスラリに注入し
てからスラリを液体サイクロンに送給する。気体、好ま
しくは空気、をスラリに注入してからスラリを液体サイ
クロンに送給すると、軽い物質と重い物質の分離の程度
が高められる。
関する。さらに詳しくは、本発明はスラリが液体担体の
比重よりも小さい比重を持つ軽い物質と液体担体の比重
よりも大きい比重を持つ重い物質とを含むそのような方
法に関する。気体、好ましくは空気、をスラリに注入し
てからスラリを液体サイクロンに送給する。気体、好ま
しくは空気、をスラリに注入してからスラリを液体サイ
クロンに送給すると、軽い物質と重い物質の分離の程度
が高められる。
関連技術の説明
液体サイクロンは比重の異なる固形物質を液状スラリ
から分離するのに長年用いられてきた。スラリからの軽
い粒子の分離を向上することはこれまで塩類を添加して
液体担体の比重を調節することによりなされてきた。し
かしながら、これはコスト増を招くとともに環境問題も
生じる。
から分離するのに長年用いられてきた。スラリからの軽
い粒子の分離を向上することはこれまで塩類を添加して
液体担体の比重を調節することによりなされてきた。し
かしながら、これはコスト増を招くとともに環境問題も
生じる。
製紙工業では、種々の逆遠心洗浄（reverse centrifu
gal cleaning）方法を用いて、良質な紙繊維を比重が非
常に近いかあるいはより低いコンタミナントから分離し
ている。逆遠心洗浄に関する議論はSeifert et al.の米
国特許第4,155,839号公報およびBlissの米国特許第4,56
5,443号公報になされている。
gal cleaning）方法を用いて、良質な紙繊維を比重が非
常に近いかあるいはより低いコンタミナントから分離し
ている。逆遠心洗浄に関する議論はSeifert et al.の米
国特許第4,155,839号公報およびBlissの米国特許第4,56
5,443号公報になされている。
液体担体の比重よりも小さい比重を持つ軽い物質と液
体担体の比重よりも大きい比重を持つ重い物質とを含む
スラリからの軽い粒子と重い粒子の分離を向上すること
は液体サイクロンの上流側でスラリに空気を注入するこ
とにより達成されることが見いだされている。この方法
は液体サイクロン装置の変更を要せず、しかも重い成分
と軽い成分の分離効率が向上する結果、高い分離度を達
成するのに必要なパス数が減少する。
体担体の比重よりも大きい比重を持つ重い物質とを含む
スラリからの軽い粒子と重い粒子の分離を向上すること
は液体サイクロンの上流側でスラリに空気を注入するこ
とにより達成されることが見いだされている。この方法
は液体サイクロン装置の変更を要せず、しかも重い成分
と軽い成分の分離効率が向上する結果、高い分離度を達
成するのに必要なパス数が減少する。
発明の要約
本発明の方法は、下記工程を備えることを特徴とす
る、液体サイクロン内で第一の物質を第二の物質から分
離する方法に関する:a）前記第一および第二の物質の液
体担体におけるスラリを用意し、その際前記液体担体は
前記第一の物質の比重よりも小さく、前記第二の物質の
比重よりも大きくなるように選定する工程;b）前記スラ
リに気体を注入して前記スラリに通気してから前記スラ
リを前記液体サイクロンに送給する工程;c）前記通気し
たスラリを前記液体サイクロンに送給して前記第一の物
質を前記第二の物質から分離する工程；およびｄ）前記
分離した第一および第二の物質を集める工程。
る、液体サイクロン内で第一の物質を第二の物質から分
離する方法に関する:a）前記第一および第二の物質の液
体担体におけるスラリを用意し、その際前記液体担体は
前記第一の物質の比重よりも小さく、前記第二の物質の
比重よりも大きくなるように選定する工程;b）前記スラ
リに気体を注入して前記スラリに通気してから前記スラ
リを前記液体サイクロンに送給する工程;c）前記通気し
たスラリを前記液体サイクロンに送給して前記第一の物
質を前記第二の物質から分離する工程；およびｄ）前記
分離した第一および第二の物質を集める工程。
好ましくは、前記気体として空気がスラリに注入さ
れ、液体担体は水である。一つの実施形態では、第一の
物質はポリアミドであり、第二の物質はポリプロピレン
である。好ましくは、ポリアミドはナイロン66またはナ
イロン６のいずれかである。
れ、液体担体は水である。一つの実施形態では、第一の
物質はポリアミドであり、第二の物質はポリプロピレン
である。好ましくは、ポリアミドはナイロン66またはナ
イロン６のいずれかである。
発明の説明
本発明の方法は、液状スラリに含まれる、一方が液体
担体の比重よりも小さい比重を持ち、他方が液体担体の
比重よりも大きい比重を持つ固形物質の一つを分離する
のに有効である。この方法は気体をスラリに注入してか
らスラリを液体サイクロンに注入する工程を含む。
担体の比重よりも小さい比重を持ち、他方が液体担体の
比重よりも大きい比重を持つ固形物質の一つを分離する
のに有効である。この方法は気体をスラリに注入してか
らスラリを液体サイクロンに注入する工程を含む。
スラリ成分と反応しない任意の気体を用いることがで
きる。好適な気体は空気であり、空気は一般に不活性で
あり低コストで容易に入手できる。この気体を液体サイ
クロンの上流側でスラリに注入する。空気はスラリを液
体サイクロンに圧送するのに用いられるポンプにより好
都合に導入することができる。しかしながら、キャビテ
ーションが生じるとポンプ性能が耐久期限前に低下して
しまう。空気をスラリに導入するための別法としては、
液体サイクロンの上流側に静的または動的ミキサを用い
る方法がある。
きる。好適な気体は空気であり、空気は一般に不活性で
あり低コストで容易に入手できる。この気体を液体サイ
クロンの上流側でスラリに注入する。空気はスラリを液
体サイクロンに圧送するのに用いられるポンプにより好
都合に導入することができる。しかしながら、キャビテ
ーションが生じるとポンプ性能が耐久期限前に低下して
しまう。空気をスラリに導入するための別法としては、
液体サイクロンの上流側に静的または動的ミキサを用い
る方法がある。
空気はスラリに通気するのに十分な流量で導入する必
要がある。重要なのは、スラリが液体サイクロンに入る
ときに、空気が液体流中に非常に小さい泡としてよく分
散することであり、従って、ポンプに注入することまた
はインラインミキサを使用することが必要である。空気
を液体サイクロンの上流側短距離の箇所に導入して空気
の気泡の散逸を最低限にするのが好ましい。あるいはま
た、動的ミキサを用いてスラリの通気状態を維持するこ
とができる。最適の空気流は送給スラリの性質と流量と
によって決まり、空気の流量を変え軽い成分と重い成分
の分離度を観察することにより実験的に決定することが
できる。約12cf/hr（5.7リットル／分）以上であると0.
2〜0.5重量％の固形分を含有するスラリ40ガロン／分
（2.52リットル／秒）に対してよい結果が得られる。一
般に、排出流（reject stream）中に気泡が存在しない
ことは空気流量が少な過ぎることを示していると考えて
よい。
要がある。重要なのは、スラリが液体サイクロンに入る
ときに、空気が液体流中に非常に小さい泡としてよく分
散することであり、従って、ポンプに注入することまた
はインラインミキサを使用することが必要である。空気
を液体サイクロンの上流側短距離の箇所に導入して空気
の気泡の散逸を最低限にするのが好ましい。あるいはま
た、動的ミキサを用いてスラリの通気状態を維持するこ
とができる。最適の空気流は送給スラリの性質と流量と
によって決まり、空気の流量を変え軽い成分と重い成分
の分離度を観察することにより実験的に決定することが
できる。約12cf/hr（5.7リットル／分）以上であると0.
2〜0.5重量％の固形分を含有するスラリ40ガロン／分
（2.52リットル／秒）に対してよい結果が得られる。一
般に、排出流（reject stream）中に気泡が存在しない
ことは空気流量が少な過ぎることを示していると考えて
よい。
本発明の方法を用いる際、スラリ流量、背圧および圧
力低下のような慣用の操作条件を使用する。これらのパ
ラメータを当業界で公知のように調節して種々の成分の
最適分離を得る。
力低下のような慣用の操作条件を使用する。これらのパ
ラメータを当業界で公知のように調節して種々の成分の
最適分離を得る。
本発明の方法を用いて第一の物質の第二の物質からの
分離の向上を達成するメカニズムはまだ解明されていな
い。しかしながら、この効果は通気による液体担体の密
度低下から期待される効果とは逆である。可能性として
は、空気が液体サイクロンの中心に急速に移動し、それ
に伴って軽い方の成分を担持し、このようにして重い方
の成分から分離する分離度を高めることが考えられる。
分離の向上を達成するメカニズムはまだ解明されていな
い。しかしながら、この効果は通気による液体担体の密
度低下から期待される効果とは逆である。可能性として
は、空気が液体サイクロンの中心に急速に移動し、それ
に伴って軽い方の成分を担持し、このようにして重い方
の成分から分離する分離度を高めることが考えられる。
本発明の方法は、カーペットを粉砕（size reductio
n）として種々の成分を個々の粒子として解放する方法
において、消費者から廃棄された（post−consumer）カ
ーペットのリサイクルに特に有効であることが見いださ
れた。消費者から廃棄されたカーペットでは、一般に３
つの優勢な成分：バッキング材料、表面繊維材料および
バックコーティング材料がある。これらの成分のうちも
っとも軽いのは一般にポリプロピレンであり、これはほ
とんどのカーペットの一次および二次バッキング中に存
在する。ポリプロピレン・カーペットバッキングは一般
に織られたリボンまたは不織布の形をしている。さら
に、ポリプロピレンは表面繊維として使用されることが
増えている。他の慣用の表面繊維にはナイロンとポリエ
ステルがあり、これらは中間の密度である。バックコー
ティング組成物は一般にもっとも重い成分を含有してお
り、ラテックスのようなバインダや炭酸カルシウムのよ
うな充填剤（グリット）を含む。
n）として種々の成分を個々の粒子として解放する方法
において、消費者から廃棄された（post−consumer）カ
ーペットのリサイクルに特に有効であることが見いださ
れた。消費者から廃棄されたカーペットでは、一般に３
つの優勢な成分：バッキング材料、表面繊維材料および
バックコーティング材料がある。これらの成分のうちも
っとも軽いのは一般にポリプロピレンであり、これはほ
とんどのカーペットの一次および二次バッキング中に存
在する。ポリプロピレン・カーペットバッキングは一般
に織られたリボンまたは不織布の形をしている。さら
に、ポリプロピレンは表面繊維として使用されることが
増えている。他の慣用の表面繊維にはナイロンとポリエ
ステルがあり、これらは中間の密度である。バックコー
ティング組成物は一般にもっとも重い成分を含有してお
り、ラテックスのようなバインダや炭酸カルシウムのよ
うな充填剤（グリット）を含む。
本発明の方法はナイロン表面繊維を有する、消費者か
ら廃棄された（post−consumer）カーペットのリサイク
ルに特に有効である。これらのカーペットは、まず、ス
ラリ化し液体サイクロン内で処理できる形に転換する必
要がある。一般に、まず、カーペットを表面繊維のタイ
プによって分類するのが望ましい。ついで、同じポリマ
ーの表面繊維（例えば、ナイロン66またはナイロン６）
のカーペットを適当な手段により、例えばハンマーミル
を用いて、粉砕してさらなる粉砕に適した細片にする。
分級して充填されたバインダと遊離した汚れ（dirt）を
除去した後、残存する繊維状生成物を、例えばカッター
で、さらに微細化して、繊維状物質を約0.125インチ
（0.32cm）以下の孔を持つスクリーンを通過するような
粒度にする。得られた生成物はカーペットの表面（例え
ば、ナイロン66またはナイロン６）層およびバッキング
（例えば、ポロプロピレン）層ならびにそれまで除去さ
れなかった残存するバックコーティング材料を含む。つ
いで、この生成物を液体担体、例えば水、の中でスラリ
化する。本発明の一つの実施形態では、ナイロン（第一
の物質）をポリプロピレン（第二の物質）から液体担体
として水を用いて分離する。ナイロンの密度は一般に約
1.2g/cm3であり、これは水の密度（1g/cm3）よりも大き
く、この水の密度はポリプロピレンの密度（約0.9g/c
m3）よりも大きい。第一の物質と第二の物質の密度は結
晶度およびこれらの物質の処理に依存していることがわ
かる。ポリプロピレンからのナイロン66の分離におい
て、スラリを少なくとも華氏105度の温度に加熱するの
が好ましく、華氏140度の温度で特に良好な分離が得ら
れる。
ら廃棄された（post−consumer）カーペットのリサイク
ルに特に有効である。これらのカーペットは、まず、ス
ラリ化し液体サイクロン内で処理できる形に転換する必
要がある。一般に、まず、カーペットを表面繊維のタイ
プによって分類するのが望ましい。ついで、同じポリマ
ーの表面繊維（例えば、ナイロン66またはナイロン６）
のカーペットを適当な手段により、例えばハンマーミル
を用いて、粉砕してさらなる粉砕に適した細片にする。
分級して充填されたバインダと遊離した汚れ（dirt）を
除去した後、残存する繊維状生成物を、例えばカッター
で、さらに微細化して、繊維状物質を約0.125インチ
（0.32cm）以下の孔を持つスクリーンを通過するような
粒度にする。得られた生成物はカーペットの表面（例え
ば、ナイロン66またはナイロン６）層およびバッキング
（例えば、ポロプロピレン）層ならびにそれまで除去さ
れなかった残存するバックコーティング材料を含む。つ
いで、この生成物を液体担体、例えば水、の中でスラリ
化する。本発明の一つの実施形態では、ナイロン（第一
の物質）をポリプロピレン（第二の物質）から液体担体
として水を用いて分離する。ナイロンの密度は一般に約
1.2g/cm3であり、これは水の密度（1g/cm3）よりも大き
く、この水の密度はポリプロピレンの密度（約0.9g/c
m3）よりも大きい。第一の物質と第二の物質の密度は結
晶度およびこれらの物質の処理に依存していることがわ
かる。ポリプロピレンからのナイロン66の分離におい
て、スラリを少なくとも華氏105度の温度に加熱するの
が好ましく、華氏140度の温度で特に良好な分離が得ら
れる。
本発明の方法はナイロンからのポリプロピレンの分離
効率を向上するので、例えば２つの３インチＸ−クロン
（製造元：ブラック・クローソン・カンパニー（Black
Clawson Company）、オハイオ州ミドルタウン市）を直
列使用するとポリプロピレン含量が２％未満に減少す
る。空気の注入をしないと、このレベルの純度を得るの
に５つのＸ−クロンを直列使用する必要があった。
効率を向上するので、例えば２つの３インチＸ−クロン
（製造元：ブラック・クローソン・カンパニー（Black
Clawson Company）、オハイオ州ミドルタウン市）を直
列使用するとポリプロピレン含量が２％未満に減少す
る。空気の注入をしないと、このレベルの純度を得るの
に５つのＸ−クロンを直列使用する必要があった。
注意すべき点としては、分離の結果は用いる供給原料
に大きく依存することである。ナイロン繊維とポリプロ
ピレン繊維がバッキングとラテックスからより多く解放
されるならば、分離はより容易であり、コンタミネーシ
ョンが起きるおそれはより少ない。
に大きく依存することである。ナイロン繊維とポリプロ
ピレン繊維がバッキングとラテックスからより多く解放
されるならば、分離はより容易であり、コンタミネーシ
ョンが起きるおそれはより少ない。
分離された成分は別々の最終用途にリサイクルされ
る。例えば、カーペット・リサイクリングからのナイロ
ン66成分は再溶融して自動車部品の製造に使用すること
ができる。あるいはまた、ナイロン６またはナイロン66
のような物質を化学的リサイクリングによりさらに加工
してモノマー成分またはオリゴマー成分にしてもよい。
ついで、精製されたモノマーまたはオリゴマーをカーペ
ット繊維または他の最終用途に再使用するために再重合
することができる。
る。例えば、カーペット・リサイクリングからのナイロ
ン66成分は再溶融して自動車部品の製造に使用すること
ができる。あるいはまた、ナイロン６またはナイロン66
のような物質を化学的リサイクリングによりさらに加工
してモノマー成分またはオリゴマー成分にしてもよい。
ついで、精製されたモノマーまたはオリゴマーをカーペ
ット繊維または他の最終用途に再使用するために再重合
することができる。
実施例
湿式液体サイクロン分離法におけるナイロンとポリプ
ロピレンの分離効率に対する空気注入の効果を実証する
ために試験を行った。２つのブラック・クローソン液体
サイクロンを直列で用いた。用いた供給原料は、ナイロ
ン6,6繊維およびポリプロピレン繊維のみを含有する
（ラテックスまたは炭酸カルシウムを含まない）、産業
廃棄物の（post−industrial）カーペットの調整サンプ
ルである。この供給原料は77.1重量％のナイロン6,6お
よび22.9重量％のポリプロピレンを含有するものであっ
た。空気注入量（立方フィート／分）を表１に示すよう
に変えた。水の流量は400ガロン／分で一定に保った。
温度は華氏130度〜135度の範囲内に調節した。得られた
結果を、表１に、分離されたナイロン6,6分画中のポリ
プロピレンのコンタミネーションのパーセントとして示
す。
ロピレンの分離効率に対する空気注入の効果を実証する
ために試験を行った。２つのブラック・クローソン液体
サイクロンを直列で用いた。用いた供給原料は、ナイロ
ン6,6繊維およびポリプロピレン繊維のみを含有する
（ラテックスまたは炭酸カルシウムを含まない）、産業
廃棄物の（post−industrial）カーペットの調整サンプ
ルである。この供給原料は77.1重量％のナイロン6,6お
よび22.9重量％のポリプロピレンを含有するものであっ
た。空気注入量（立方フィート／分）を表１に示すよう
に変えた。水の流量は400ガロン／分で一定に保った。
温度は華氏130度〜135度の範囲内に調節した。得られた
結果を、表１に、分離されたナイロン6,6分画中のポリ
プロピレンのコンタミネーションのパーセントとして示
す。
表１
空気流、cfm ％ポリプロピレン
対照 0.0 1.01
実施例１ 1.2 0.71
実施例２ 2.6 0.40
実施例３ 3.8 0.62
最もよい結果は実施例２に見られ、ここでは2.6立方
フィート／分の空気注入の結果、空気注入をしなかった
場合と比べてポリプロピレンのコンタミネーションが60
％減少した。
フィート／分の空気注入の結果、空気注入をしなかった
場合と比べてポリプロピレンのコンタミネーションが60
％減少した。
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フロントページの続き
(56)参考文献 特開 昭57−24652（ＪＰ，Ａ)
特開 平２−99154（ＪＰ，Ａ)
特開 昭57−7268（ＪＰ，Ａ)
特開 昭50−142681（ＪＰ，Ａ)
(58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名)
B03B 1/00 - 13/06
Claims (4)
- 【請求項１】ａ） 液体担体中にポリアミド物質および
ポリプロピレン物質を分散させたスラリを用意する工
程、前記液体担体はポリアミド物質の比重より小さく、
かつポリプロピレン物質の比重より大きい比重を有する
ように選定される； ｂ）前記スラリ中に気体を注入して通気する工程； ｃ）通気直後に、通気されたスラリを液体サイクロンに
送給し、ポリアミド物質をポリプロピレン物質から分離
する工程；および ｄ）分離したポリアミド物質とポリプロピレン物質とを
それぞれ集める工程； から順次なる、液体サイクロン内でポリプロピレン物質
からポリアミド物質を分離する方法。 - 【請求項２】前記気体が空気である請求項１記載の方
法。 - 【請求項３】前記液体担体が本質的に水からなる請求項
１記載の方法。 - 【請求項４】前記ポリアミド物質がナイロン66またはナ
イロン６のいずれかである請求項１記載の方法。
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