JPH11503366A - 物質の遠心分離方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 本発明は液状スラリ中に含まれる物質の遠心分離方法に関する。このスラリは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有する。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。

Description

【発明の詳細な説明】 物質の遠心分離方法 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。 製紙工業では、種々の逆遠心洗浄（reverse centrifugal 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4,155,83 9 号公報およびBliss の米国特許第4,565,443 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。 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。 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。 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。 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。 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。 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。 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。 本発明の方法は、カーペットを粉砕（size reduction）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-con sumer ）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/cm³） 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。 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。 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。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。 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。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １．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： 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。 ２．前記気体は空気であることを特徴とする請求項１記載の方法。 ３．前記液体担体は本質的に水からなることを特徴とする請求項２記載の方法。 ４．前記第一の物質はポリアミドであり、前記第二の物質はポリプロピレンであ ることを特徴とする請求項３記載の方法。 ５．前記ポリアミドはナイロン66またはナイロン６のいずれかであることを特徴 とする請求項４記載の方法。