KR100456985B1

KR100456985B1 - 흡수성재료의제조방법

Info

Publication number: KR100456985B1
Application number: KR1019970018394A
Authority: KR
Inventors: 제이 치에룽 슈
Original assignee: 페이퍼 테크놀러지 화운데이션 인코포레이티드
Priority date: 1997-05-13
Filing date: 1997-05-13
Publication date: 2005-02-28
Also published as: KR19980083194A

Abstract

본 발명에는 수분 함량 약 40 % 초과의 비파손 및 비절단 재생 섬유 슬러지를 제공하는 단계; 상기 재생 섬유 슬러지를 펠릿화하여 습윤 펠릿을 형성하는 단계; 및 상기 습윤 펠릿을 건조시키는 단계를 포함하는 흡수성 재료의 제조 방법이 제공되어 있다. 흡수성 재료는 특히 공업 등급의 폐기물 액체 흡수재 및(또는) 동물 깔짚으로서 유용하다.

Description

흡수성 재료의 제조 방법{Process for the Preparation of Absorbent Materials}

본 발명은 흡수성 재료의 제조 방법에 관한 것이다. 보다 구체적으로, 본 발명은 재생 섬유 슬러지로부터 흡수성 재료를 제조하는 방법에 관한 것이다.

흡수성 재료, 특히 과립상 흡수성 재료는 다양한 공업용 및 가정용 목적에 사용된다. 전형적인 용도로는 바닥 및 다른 표면에 엎지른 물, 오일, 그리스 및 용제와 같은 액체의 흡수, 및 고양이 깔짚(litter)과 같은 동물 깔짚으로서의 용도가 있다.

종래 과립상 액체 흡수재로는 통상적으로 천연 발생의 유기 또는 무기 흡수성 재료, 예를 들면 점토, 모래, 나무 토막, 톱밥, 땅콩 껍질, 벼 외피 및 조각조각 찢어진 종이, 판지 및 신문용지가 있다. 동물 깔짚은 특별한 종류의 과립상 액체 흡수재를 포함하고, 애완동물, 특히 고양이가 있는 가정에서 동물 배설물을 수거하는데 사용된다. 종래 동물 깔짚은 전형적으로 불활성의 고표면적 재료, 예를 들면 점토, 벤토나이트 및 셀룰로오스를 포함한다. 냄새를 향상시키고(시키거나) 감추기 위하여 상기 재료 중 몇몇에는 방향제 및 냄새 조절제를 첨가할 수 있다.

공업 등급의 폐기물 액체 흡수재 및 동물 깔짚을 포함하는 종래 흡수성 재료는 일반적으로 흡수성이 낮고, 먼지 털기 및 처리에 문제가 있다는 점에서 불리하다. 전형적인 선행 기술의 흡수성 재료는 그 자체의 중량과 동일하거나 그 보다 적은 양의 액체를 흡수할 수 있다. 따라서, 상기 재료는 빨리 포화되어, 자주 버리고 교체해야 한다. 이는 공업 등급의 폐기물 액체 흡수재 및 동물 깔짚을 사용하는 것과 관련하여 비용을 증가시킨다. 특히 동물 깔짚과 관련하여, 포화된 깔짚은 종종 깔짚 트레이 및 팬에 달라붙기 때문에 처리 문제가 있다. 종래 흡수재는 또한 일반적으로 약 36 내지 약 50 lb/ft³의 높은 벌크 밀도를 갖는데, 이는 소비자에게 취급 문제를 야기한다. 종래 깔짚은 또한 가정 애완동물의 발에 들러붙어 깔짚이 깔짚 박스로부터 흩뜨려지게 하는 경향이 있다. 이는 가사 문제를 야기한다. 또한, 점토 흡수재와 같은 무기 흡수재는 마모성이 있으며, 바닥 근처에 손상을 유발할 수 있다.

제지 공장으로부터 섬유 슬러지를 처리하는 방법에 대한 요구가 증가하고 있다. 종래 종이 잉크 제거 공장에서는, 100 톤의 건조 폐지를 약 65 내지 약 80 톤의 건조 재생(재사용) 섬유로 가공할 수 있다. 나머지 20 내지 35 톤의 폐지는 사용할 수 없어, 잉크 제거 공장에서 생산된 슬러지의 일부가 된다. 사용불가능한 슬러지는 전형적으로 물을 약 50 내지 약 70 % 함유한다. 그러므로, 100 톤의 건조 폐지는 처리를 요하는 약 70 내지 약 120 톤의 습윤 슬러지를 생산할 수 있다.

슬러지 처리를 위한 종래 방법에는 매립식 처리, 땅에 펴기, 혼합 및 소각이 있다. 매립식 처리 및 땅에 펴기 위한 부지는 놀라운 속도로 고갈되고 있고, 새로운 부지의 설립은 환경 문제로 인하여 어렵다. 또한, 슬러지의 혼합 및 소각은 환경 문제를 일으킨다. 몇몇 혁신적인 슬러지 처리 기술로는 슬러지를 연료용 펠릿으로 또는 건축용, 열분해용, 가스화용 및 시멘트 혼입용 경량 응집물로 가공하는 방법이 있다. 그러나, 이러한 기술은 일반적으로 복잡한 방법 및 값비싼 장비의 사용을 필요로 한다.

또한, 섬유 슬러지의 동물 깔짚으로의 혼입이 보고되었다. 예를 들어 로위(Lowe) 등의 미국 특허 제4,721,059호에는 제지 공정 동안 얻은 폐기물로부터 제조한 동물 필러가 기재되어 있다. 로위 등의 동물 필러의 제조 방법은 탈수된 섬유가 디럼퍼(delumper), 축소 밀 또는 종이 절단기에 의해 섬유 길이 1 내지 10 ㎜, 바람직하게는 섬유 길이 1 내지 4 ㎜로 파손 또는 절단됨을 필요로 한다는 점에서 결점이 있다. 섬유를 특정 섬유 길이로 파손 또는 절단하는데는 추가의 제조 단계가 요구되므로, 제조 비용이 상승된다.

코티진(Cortigene) 등의 미국 특허 제4,203,388호에는 이차 섬유 공장의 펠릿화되고 건조된 불량품을 포함하는 동물 깔짚이 기재되어 있다. 코티진 등의 동물 깔짚의 제조 방법은 슬러지가 수분 함량 약 32 내지 40 %로 탈수되어야 한다는 점에서 결점이 있다. 슬러지를 수분 함량 40 % 이하로 탈수시키는 것은 어려울 수 있다. 더욱이, 코티지 등의 특허 문헌에 기재된 방법은 탈수된 슬러지 케이크가 펠릿화 단계 전에 작은 조각으로 절단됨을 필요로 한다. 슬러지를 수분 함량 40 % 이하로 탈수시키고 슬러지 케이크를 작은 조각으로 절단하는데는 추가의 제조 단계가 요구되므로 제조 비용이 상승된다.

섬유 슬러지를 재생 종이 제품으로 재생시키는 방법들이 개발되어 왔지만, 이러한 방법들은 얻어진 재생 종이 제품의 질을 조절하는 것이 어렵기 때문에 널리 허용되지 못하였다.

따라서, 공업 등급의 폐기물 액체 흡수재 및 동물 깔짚과 같은 가정용 흡수재로서의 사용을 위한 흡수성 재료를 포함하여 신규하고(하거나) 더 우수한 흡수성 재료가 요구된다. 이외에, 섬유 슬러지의 사용 또는 처리를 위한 신규하고(하거나) 더 우수한 방법이 요구된다. 본 발명은 이에 관한 것일 뿐 아니라 다른 중요한 목적에 관한 것이다.

본 발명은 일부 흡수성 재료의 제조 방법 및 흡수성 재료 그 자체에 관한 것이다. 하나의 실시태양에서, 수분 함량 약 40 % 초과의 비파손 및 비절단 재생 섬유 슬러지를 제공함을 포함하는 흡수성 재료의 제조 방법이 제공된다. 이 슬러지를 펠릿화하여 습윤 펠릿을 형성한 후, 이를 건조시킨다.

본 발명의 다른 국면은 수분 함량 약 50 % 초과 내지 약 70 % 미만의 재생 섬유 슬러지를 제공함을 포함하는 흡수성 재료의 제조 방법에 관한 것이다. 이 슬러지를 펠릿화하여 습윤 펠릿을 형성한 후, 이를 건조시킨다.

본 발명의 또다른 국면은 수분 함량 약 40 % 초과의 비파손 및 비절단 재생 섬유 슬러지를 제공함을 포함하는 방법으로 제조한 흡수성 재료에 관한 것이다. 이 슬러지를 펠릿화하여 습윤 펠릿을 형성한 후, 이를 건조시킨다.

본 발명의 역시 또다른 국면은 재생 섬유 슬러지로부터 제조한 흡수성 재료에 관한 것이다. 이 흡수성 재료는 벌크 밀도가 약 36 lb/ft³ 미만이고, 액체 흡수능은 약 1.1 이상이다.

본 발명의 다른 국면은 흡수성 재료와 액체를 접촉시킴을 포함하는 액체의 흡수 방법에 관한 것이다. 흡수성 재료는 수분 함량 약 40 % 초과의 비파손 및 비절단 재생 섬유 슬러지를 제공함을 포함하는 방법으로 제조한다. 이 슬러지를 펠릿화하여 습윤 펠릿을 형성한 후, 이 습윤 펠릿을 건조시킨다.

본 발명의 실시태양에 의해 매우 바람직하고 예기치 않은 잇점이 달성된다. 이와 관련하여, 본 발명의 흡수성 재료는 바람직한 액체 흡수능을 갖는다. 따라서, 소량의 흡수성 재료를 사용하여 대용량의 액체를 흡수할 수 있다. 바람직한 액체 흡수능은 본 발명의 흡수성 재료의 비용 효과를 증가시킨다. 또한, 종래 흡수성 재료 만큼 자주 버리거나 새 흡수성 재료로 교체할 필요가 없다. 이는 환경 문제를 줄인다. 이외에, 본 발명은 원료로서 재생 섬유 슬러지를 이용하는데, 이 재생 섬유 슬러지의 처리는 생산자의 총비용에 포함된다. 그러므로, 본 발명의 실시태양을 사용하여 흡수성 재료의 생산 비용을 상당히 감소시킬 수 있다.

본 발명의 흡수성 재료는 벌크 밀도가 낮아 소비자가 취급하기 쉽다. 본 발명의 재생 섬유 슬러지로부터의 흡수성 재료의 제조 방법은 간단하며, 최소의 제조 단계를 포함한다. 그러므로, 본 발명의 방법에는 선행 기술의 섬유 슬러지로부터의 흡수성 재료의 제조와 관련되어 요구될 수 있는 슬러지의 광대한 탈수, 섬유 파손 또는 절단 및(또는) 탈수된 슬러지 케이크의 작은 조각으로의 절단과 같은 추가 제조 단계가 필요하지 않다.

본 발명의 상기 국면 및 다른 국면들은 본 발명의 상세한 설명 및 특허 청구의 범위로부터 보다 명백해질 것이다.

상기 및 본 명세서 전체에 걸쳐 사용된 바와 같은 다음의 용어들은 달리 지정되지 않는 한 다음의 의미를 갖는 것으로 이해될 것이다.

"재생 섬유 슬러지"는 공장, 예를 들면 폐지를 재생 섬유로 가공하는 티슈 등급의 잉크 제거 밀에서 탈수 장치로부터 배출되는 일차 압축성의 폐기물 고체를 나타낸다. 재생 섬유 슬러지는 주로 물, 셀룰로오스 섬유 및 사이즈, 충전제, 염료, 안료, 코팅 재료 및 잉크를 포함하여 종이 제조에 사용되는 다른 첨가제로 이루어진다. 재생 섬유 슬러지는 일반적으로 습윤시 어두운 회색이고, 건조시 밝은 회색이다.

"비파손(non-broken down)"은 축소 밀 또는 종이 절단기에 의해서와 같이 파손되거나 조각조각 찢어지지 않은 슬러지를 함유하는 재생 섬유 슬러지를 나타낸다. 비파손 섬유 슬러지는 일반적으로 기계 컨베이어에 의해 운반되어 펠릿화 장치로 공급될 수 있는 슬러지를 포함한다.

"비절단(uncut)"은 탈수된 후 작은 조각으로 절단되지 않은 재생 섬유 슬러지 케이크를 나타낸다.

"습윤 펠릿"은 건조시키기 전 재생 섬유 슬러지로부터 형성된 펠릿을 나타낸다.

"액체 흡수능"은 본 명세서에 기재된 흡수성 재료가 액체를 흡수하는 능력을 나타낸다. 액체 흡수능은 흡수성 재료에 의해 흡수된 액체 중량을 흡수성 재료 중량으로 나누어서 표현한다.

용어 "%" 또는 "퍼센트"는 중량 백분율을 나타낸다.

본 명세서에 제공된 흡수성 재료는 고흡수성으로 비극성 액체, 예를 들면 오일 및 그리스와 같은 석유 기재의 액체, 극성 액체, 예를 들면 물 및 뇨와 같은 수성 액체, 및 유기 용제를 포함하는 용제를 흡수하는데 사용할 수 있다. 본 발명의 흡수성 재료는 엎지른 오일과 같은 표면 위에 우연히 엎지른 액체 및 바닥재, 작업대 및 차도 위의 용제를 흡수하는데 매우 유용하다. 또한, 본 발명의 흡수성 재료는 구체적으로 동물 뇨 및 다른 배설액을 흡수하기 위한 동물 깔짚, 특히 고양이 깔짚으로서 유용하다. 본 발명의 방법은 재생 섬유 슬러지의 처리와 관련된 환경 문제를 다룬다. 본 명세서에 제공된 방법은 간단하며, 최소 장비로 수행할 수 있다. 이 때문에, 본 발명의 흡수성 재료의 제조 방법은 예를 들면 폐지 재생 공장 내에서 또는 근처에서 실시할 수 있다. 이는 재생 섬유 슬러지를 별개의 가공 시설로 수송할 필요를 제거한다.

본 발명은 일부 흡수성 재료의 제조 방법에 관한 것이다. 본 발명의 방법에는 수분 함량 약 40 % 초과의 재생 섬유 슬러지의 사용이 포함된다. 특정 폐지 재생 공장에서 실시되는 조작에 따라, 재생 섬유 슬러지는 또한 이차 슬러지를 포함할 수 있다. 이차 슬러지는 주로 미생물 생물자원으로 이루어진다. 그러나, 안전성 및 환경의 고려로 인하여, 재생 섬유 슬러지는 이차 슬러지를 실질적으로 거의 포함하지 않거나 전혀 포함하지 않는 것이 바람직하다.

재생 섬유 슬러지의 재 함량은 폐지에 혼입되는 첨가제의 양을 나타낸다. 재생 섬유 슬러지의 재 함량은 일반적으로 약 20 내지 약 80 %이다. 충전제 및 코팅 재료, 예를 들면 잡지를 많이 함유하는 폐지는 재 함량이 높은 재생 섬유 슬러지를 제공한다. 신문 용지 잉크 제거 밀로부터의 재생 섬유 슬러지는 일반적으로 재 함량이 낮다. 재의 대표적인 샘플은 다음 물질로 이루어진다(문헌 [A.H. Nadelman 및 LP Neston, TAPPI, 제43(2)권, 제120쪽(1960)] 참조).

물질 %

SiO₂로서 Si 46.4

Al₂O₃로서 Al 40.6

Fe₂O₃로서 Fe 1.5

TiO₃로서 Ti 1.5

CaO로서 Ca 7.4

MgO로서 Mg 0.9

Na₂O로서 Na 0.3

K₂O로서 K Nil

SO₂로서 S 0.3

P₂O₅로서 P 0.8

900 ℉에서의 강열 감량 0.1

미확인 물질 0.2

합계 100.0

본 발명의 방법에 사용된 재생 섬유 슬러지의 재 함량은 예를 들면 재생 섬유 슬러지가 얻어지는 밀, 재생 섬유 슬러지에 혼입되는 특정 성분 등에 따라 변화할 수 있다. 바람직한 실시태양에서, 재생 섬유 슬러지의 재 함량은 낮다. 이는 일반적으로 슬러지에 존재하는 무기 물질 농도의 척도인 재가 슬러지로부터 제조되는 흡수성 재료의 액체 흡수능에는 실질적으로 기여하지 못하기 때문이다.

바람직하게는, 재생 섬유 슬러지의 재 함량은 약 80 % 미만이고, 약 75 % 미만의 재 함량이 보다 바람직하다. 훨씬 더 바람직하게는, 재생 섬유 슬러지의 재 함량은 약 70 % 미만이고, 약 65 % 미만의 재 함량이 훨씬 더 바람직하다. 역시 더 바람직하게는, 재생 섬유 슬러지의 재 함량은 약 60 % 미만이고, 약 55 % 미만의 재 함량이 훨씬 더 바람직하다. 여전히 더 바람직하게는, 재생 섬유 슬러지의 재 함량은 50 % 미만, 예를 들면 약 47 %이고, 약 45 % 미만의 재 함량이 역시 더 바람직하다. 또한 보다 바람직하게는, 재생 섬유 슬러지의 재 함량은 약 40 % 미만이고, 약 35 % 미만의 재 함량이 훨씬 더 바람직하다. 역시 보다 바람직하게는, 재생 섬유 슬러지의 재 함량은 약 30 % 미만이고, 약 25 % 미만의 재 함량이 훨씬 더 바람직하다. 재생 섬유 슬러지의 구체적으로 바람직한 재 함량은 약 23 %이다.

상기한 바와 같이, 본 발명의 방법에 사용되는 재생 섬유 슬러지의 수분 함량은 약 40 % 초과이다. 다음에 상세히 설명되는 바와 같이, 재생 섬유 슬러지의 수분 함량은 중요한 인자이고, 슬러지가 펠릿으로 쉽게 가공되게 할 뿐만 아니라 얻어진 흡수성 재료의 액체 흡수능에도 영향을 줄 수 있다. 바람직하게는, 재생 섬유 슬러지의 수분 함량은 약 40 % 초과 내지 약 70 %이다. 보다 바람직하게는, 슬러지의 수분 함량은 약 42 % 내지 약 70 % 미만이고, 약 50 % 내지 약 70 % 미만의 수분 함량이 훨씬 더 바람직하다. 여전히 더 바람직하게는, 재생 섬유 슬러지의 수분 함량은 약 55 % 내지 약 70 % 미만이고, 약 60 % 내지 약 70 % 미만의 수분 함량이 역시 더 바람직하다. 특히 바람직한 수분 함량은 약 60 % 초과 내지 약 68 %이고, 보다 바람직하게는 약 60 % 초과 내지 약 66 %이고, 훨씬 더 바람직하게는 약 63 %이다.

재생 섬유 슬러지는 전형적으로 약 50 % 내지 약 70 %의 수분을 함유한다. 수분 함량을 감소시키기 위하여, 슬러지를 예를 들면 펠트 프레스 또는 스크류 프레스 장치를 포함하는 임의의 적합한 탈수 장치로 탈수시킬 수 있다. 물론, 재생 섬유 슬러지의 수분 함량은 물을 첨가하여 증가시킬 수 있다.

수분 함량이 약 40 % 초과인 재생 섬유 슬러지를 제공한 후, 슬러지를 펠릿화하여 습윤 펠릿을 형성한다. 광범위한 펠릿화 장치를 이용하여 슬러지를 펠릿화 수 있다고 생각되지만, 특정 장치, 특히 다이 롤러 펠릿화기 형태의 장치가 상기 조작이 바람직함을 알게 되었다. 다이 롤러 펠릿화 장치 내의 다이는 금속 고리 형태이다. 조작하는 동안, 다이는 약 2 또는 3회 회전하여 재생 섬유 슬러지를 압착 및 압출시킬 수 있다. 다이 롤러 펠릿화 장치 내의 압출력은 다이 표면과 접한다. 그러므로, 슬러지는 점차적으로 다이 표면 상에 매트를 형성하지만, 그럼에도 불구하고 슬러지는 다이로부터 막힘없이 연속적으로 배출될 수 있다.

다이 롤러 펠릿화 장치와는 달리, 압출력이 다이 표면과 접하는 것 이외의 방향으로 인가되는 펠릿화 장치, 예를 들면 스크류 압출기 장치를 포함하는 특정 장치는 펠릿화 조작에 사용하는데 덜 바람직함을 알게 되었다. 이는 상기와 같은 다른 압출기 장치가 막히게 되는 경향이 증가하기 때문이다. 이와 관련하여, 스크류 압출기 장치는 재생 섬유 슬러지를 다수 홀을 갖는 평평한 다이로부터 압출한다. 스크류 압출기에서 압출력은 다이 표면에 대해 수직이다. 조작하는 동안, 슬러지는 점차적으로 다이 표면 상에 매트를 형성하며, 이는 장치의 홀을 막는다.

조정가능한 절단 나이프를 사용하여 압출된 슬러지를 목적하는 길이를 갖는 습윤 펠릿으로 절단할 수 있다. 바람직하게는, 습윤 펠릿의 직경은 약 3/32 인치 내지 약 1/4 인치이고, 길이가 약 1/8 인치 내지 약 1/2 인치이다. 보다 바람직하게는, 습윤 펠릿의 직경은 약 1/8 인치 내지 약 3/16 인치이고, 길이는 약 3/16 인치 내지 약 5/16 인치이다.

상기한 바와 같이, 재생 섬유 슬러지의 수분 함량은 슬러지를 펠릿으로 추가 가공하는데 상당한 영향을 줄 수 있다. 재생 섬유 슬러지의 수분 함량이 약 70 % 이상과 같이 높다면, 압출시키는 동안 물이 슬러지로부터 배출된다. 이는 결과적으로 물과 슬러지상을 분리시켜 형성한다. 이외에, 얻어진 습윤 펠릿은 구조적 통합성이 부족하고, 건조시키기 전에 서로 고착되는 경향이 있다. 재생 섬유 슬러지의 수분 함량이 약 70 % 미만인 경우, 압출시키는 동안 물의 배제는 실질적으로 방지된다. 이외에, 습윤 펠릿의 구조적 통합성은 약 70 % 미만의 수분 함량에서 실질적으로 향상된다. 습윤 펠릿이 서로 고착되는 경향은 수분 함량 약 65 % 미만의 재생 섬유 슬러지를 사용함으로써 실질적으로 제거할 수 있다. 그러나, 슬러지의 수분 함량이 약 42 % 미만, 예를 들면 약 40 %로 감소됨에 따라, 재생 섬유 슬러지의 펴짐성은 감소한다. 그 결과, 수분 함량 약 40 %의 재생 섬유 슬러지를 압출시킴에 있어 어려움에 직면하게 되고, 펠릿화 장치의 다이가 막히는 경향이 증가한다. 따라서, 본 발명의 바람직한 실시태양에 있어서, 재생 섬유 슬러지의 수분 함량은 약 40 % 초과, 예를 들면 약 42 % 이상이다. 수분 함량이 약 40 % 미만으로 떨어짐에 따라, 다이가 막히는 현상이 반복되어 일어나고, 수분 함량 약 25 % 이하에서는 막힘 현상이 심각하여 펠릿화 장치를 정지시켜야 한다.

재생 섬유 슬러지의 수분 함량은 펠릿 형성에 영향을 주는 것 이외에, 얻어진 펠릿의 액체 흡수능에 현저한 영향을 줄 수도 있다. 예를 들면, 수분 함량 약 40 % 초과, 예를 들면 약 42 %로 수분 함량이 높은 재생 섬유 슬러지로부터 제조된 펠릿은 수분 함량 약 42 % 미만, 예를 들면 약 40 % 이하로 수분 함량이 낮은 재생 섬유 슬러지로부터 제조된 펠릿에 비해 액체 흡수능이 향상된다는 것을 알게 되었다. 본 발명자들은 임의의 조작 이론에 한정되는 것을 바라는 것은 아니지만, 수분 함량이 높은 재생 섬유 슬러지로부터 제조된 펠릿이 향상된 액체 흡수능을 갖는 이유는 다음과 같다. 건조시키는 동안, 습윤 펠릿 내의 수분은 증발되어 빈 공간을 생성한다. 이러한 빈 공간은 액체를 포함할 수 있다. 수분 함량이 높은 재생 섬유 슬러지로부터 제조된 펠릿은 수분 함량이 낮은 재생 섬유 슬러지로부터 제조된 펠릿에 비해 빈 공간이 많다. 빈 공간이 더 많은 펠릿은 더 많은 양의 액체를 흡수 또는 포함할 수 있다.

습윤 펠릿을 펠릿화 장치로부터 방출시킨 후, 펠릿을 건조시킨다. 다양한 건조 기술을 이용하여 습윤 펠릿을 건조시키며, 이러한 기술은 본 명세서를 기초로 하여 당업자에게 명백할 것이다. 바람직하게는, 펠릿이 상호간에 실질적으로 움직이지 않은 채로 남아 있음으로써 마찰 운동을 실질적으로 피하는 방법을 사용하여 펠릿을 건조시킨다. 본 명세서에 사용된 바와 같은 "마찰 운동"은 펠릿이 서로에 대하여 또는 건조 장치의 벽과 같은 다른 표면에 닿는 펠릿 운동을 나타낸다. 마찰 운동은 펠릿의 부식 및(또는) 파괴 뿐만 아니라 미세물질과 먼지를 생성시킬 수 있기 때문에 바람직하지 못하다. 바람직한 실시태양에서, 컨베이어 건조기 장치를 사용하여 습윤 펠릿을 건조시킨다. 컨베이어 건조기의 사용은 건조 공정 동안 펠릿의 마찰 운동을 최소화하여 먼지 또는 미세물질의 생산을 실질적으로 제거한다. 이와는 달리, 회전 건조기와 같은 다른 건조기는 펠릿의 파괴 및 미세물질과 먼지의 생성을 유발할 수 있어서 이들의 사용은 피해야 한다.

바람직한 실시태양에서, 습윤 펠릿을 수분 함량 약 10 % 미만, 바람직하게는 수분 함량 약 5 %로 건조시킨다. 건조된 펠릿의 바람직한 수분 함량은 습윤 펠릿을 약 230 ℉ 내지 약 260 ℉로 약 5분 내지 약 10분의 시간 간격 동안 가열하여 얻을 수 있다. 습윤 펠릿을 목적하는 온도로 가열하고, 펠릿을 목적하는 수분 함량으로 건조시키는데 사용하기 위하여 다양한 열원을 이용할 수 있다. 적합한 열원에는 예를 들면 스팀 및 천연 가스가 포함된다. 건조시킨 후, 건조된 펠릿을 주변 공기로 냉각시킬 수 있다.

바람직하다면, 방취제 및(또는) 방향제를 흡수성 재료에 혼입시킬 수 있다. 이러한 혼입은 재생 섬유 슬러지의 가공, 예를 들면 탈수 후 및 펠릿화전, 또는 건조 후에 수행할 수 있다. 방취제 및(또는) 방향제의 혼입은 흡수성 재료를 동물 깔짚으로서 사용할 경우 특히 바람직할 수 있다. 선택된 특정 방취제 및(또는) 방향제는 예를 들면 고려되는 사용 목적에 따라 변화될 수 있다. 적합한 방취제 또는 방향제에는 예를 들면 처취 앤드 드와이트 캄파니, 인크.(Church & Dwight Co., Inc., Princeton, NJ)에서 시판되는 고양이 깔짚 방취제 또는 베이킹 소다가 있다.

본 발명의 흡수성 재료는 액체 흡수능이 큰 것이 바람직하다. 바람직한 실시태양에서, 본 발명의 흡수성 재료는 액체 흡수능이 약 1.1 이상이고, 약 1.1 초과, 예를 들면 약 1.2, 약 1.3 또는 약 1.4의 액체 흡수능이 보다 바람직하다. 훨씬 더 바람직하게는, 흡수성 재료의 액체 흡수능은 약 1.5 이상이고, 약 1.6 이상의 액체 흡수능이 여전히 더 바람직하다. 또다른 바람직한 실시태양에서, 흡수성 재료의 액체 흡수능은 약 1.6 이상이다.

본 발명의 흡수성 재료는 벌크 밀도가 낮은 것이 바람직하고, 이는 소비자가 취급하기 쉽게 한다. 본 발명자들은 벌크 밀도가 낮은 흡수성 재료는 일반적으로 재 함량이 낮은 재생 섬유 슬러지로부터 얻어진다는 것을 알게 되었다. 이는 재의입도가 일반적으로 섬유의 입도보다 훨씬 작고, 입도가 더 작은 입자는 전형적으로 벌크 밀도가 큰 펠릿을 형성하기 때문인 것으로 믿어진다.

바람직한 실시태양에서, 본 발명의 흡수성 재료의 벌크 밀도는 약 36 lb/ft³ 미만, 예를 들면 약 35, 34, 33, 32 및 31 lb/ft³이다. 보다 바람직하게는, 흡수성 재료의 벌크 밀도는 약 30 lb/ft³ 미만, 예를 들면 약 29, 28, 27, 26, 25, 24, 23, 22, 21 및 20 lb/ft³ 또는 그 미만이다.

본 발명의 흡수성 재료를 사용하여 액체, 예를 들면 오일을 포함하는 석유 기재의 액체와 같은, 표면에 엎질러진 액체를 흡수할 수 있다. 엎질러진 액체는 흡수성 재료를 액체와 접촉시켜, 예를 들면 흡수성 재료를 엎질러진 액체 위에 침착시켜 흡수시킨다. 흡수성 재료는 액체를 흡수하고, 습윤된 흡수성 재료는 수거하여 적합하게 처리할 수 있다.

본 발명의 흡수성 재료는 동물 깔짚으로 사용하는데 특히 적합하다. 흡수성 재료를 깔짚 팬에 넣고, 동물, 예를 들면 고양이와 같은 가정 애완동물이 흡수성 재료에 배설하게 함으로써 동물로부터의 배설물과 접촉시킨다. 사용된 흡수성 재료는 변기로 수세하는 바와 같이 쉽게 처리된다.

본 발명을 다음 실시예로 더 설명한다. 실시예는 실예이고, 단지 예시를 위함이며, 첨부된 특허 청구의 범위를 제한하는 것으로 고려되지 않을 것이다.

<실시예>

실시예 1 내지 5 및 7은 본 발명의 영역 내의 펠릿화 흡수성 재료의 제조 방법을 설명한다. 실시예 6은 본 발명의 영역에 포함되지 않는 펠릿화 흡수성 재료의 제조 방법을 설명한다. 실시예 8 내지 13은 실시예 1 내지 7에서 제조된 흡수성 재료 뿐만 아니라 선행 기술의 흡수성 재료의 액체 흡수능의 평가를 위한 시험을 설명한다.

실시예 1 내지 12는 실예이지만, 실시예 13은 예측하는 실시예이다.

<실시예 1>

미국 내의 폐지 잉크 제거 공장으로부터의 재생 섬유 슬러지를 사용하여 흡수성 재료를 제조하였다. 슬러지는 벨트 프레스를 사용하여 수분 함량 약 65 %로 탈수시켰으며, 재 함량은 약 23 %인 것으로 분석되었다. 슬러지를 다이 롤러 펠릿화 장치에 직접 공급하여 펠릿화시켰다. 습윤 펠릿은 실험실용 건조 오븐 또는 벨트 컨베이어 건조 장비를 사용하여 수분 함량 10 % 미만으로 건조시켰다.

<실시예 2 내지 6>

펠릿화시키기 전 슬러지를 수분 함량 약 70 %(실시예 2), 약 60 %(실시예 3), 약 50 %(실시예 4), 약 42 %(실시예 5) 및 약 30 %(실시예 6)로 탈수시킨다는 것을 제외하고는 실시예 1을 반복하였다.

<실시예 7>

재생 섬유 슬러지를 카나다 내의 폐지 잉크 제거 공장으로부터 얻는다는 것을 제외하고는 실시예 3의 방법을 반복하였다. 이 슬러지의 재 함량은 약 47 %인 것으로 분석되었다.

<실시예 8>

실시예 1 내지 7에서 제조된 펠릿을 벌크 밀도(lb/ft³) 및 물 흡수능(건조 펠릿 g 당 흡수된 물 g)에 대해 평가하였다. 이 평가 결과를 하기 표 1에 기재하였다.

실시예	재생 섬유 슬러지의 수분 함량 (%)	벌크 밀도 (lb/ft³)	재 함량 (%)	물 흡수능 (건조 흡수성 재료 g 당 흡수된 H₂O g)
1	66	21.6	23	1.68
2	70	21.2	23	1.54
3	60	21.5	23	1.57
4	50	25.5	23	1.50
5	42	28.3	23	1.34
6	30	35.2	23	1.35
7	60	28.5	47	1.06

표 1을 조사한 결과 본 발명의 바람직한 실시태양을 나타내는 흡수성 재료(실시예 1 내지 5)는 실시예 6에서 제조된 흡수성 재료에 비해 벌크 밀도가 낮고, 물 흡수능이 개선된다는 것을 보여준다. 수분 함량 50 % 이상의 재생 섬유 슬러지로부터 제조된 펠릿(실시예 1 내지 4)은 특히 향상된 물 흡수능을 나타낸다. 이외에, 표 1을 조사한 결과 물 흡수능은 재 함량 약 47 % 미만에서 향상된다는 것을 나타낸다.

<실시예 9>

본 실시예는 실시예 3에서 제조된 펠릿 및 2가지의 시판 점토 고양이 깔짚의 벌크 밀도 및 물 흡수능을 평가 및 비교한 것이다. 이 평가 결과를 하기 표 2에 기재하였다.

흡수성 재료	벌크 밀도 (lb/ft³)	물 흡수능 (건조 흡수성 재료 g 당 흡수된 H₂O g)
실시예 3	21.5	1.57
점토 고양이 깔짚 I	36.6	0.89
점토 고양이 깔짚 II	46.6	0.96

표 2를 조사한 결과 본 발명의 흡수성 재료는 선행 기술의 점토 고양이 깔짚에 비해 벌크 밀도가 낮고, 물 흡수능이 개선된다는 것을 보여준다.

<실시예 10>

본 실시예는 실시예 3에서 제조된 펠릿, 조각조각 찢어진 폐지 및 시판 점토 흡수재의 벌크 밀도 및 오일 흡수능의 평가 및 비교에 관한 것이다. 이 평가 결과를 하기 표 3에 기재하였다.

흡수성 재료	벌크 밀도 (lb/ft³)	오일	오일 흡수능 (건조 흡수성 재료 g 당 흡수된 오일 g)
실시예 3	21.5	광유	0.9
실시예 3	21.5	10W-40 내연기관 오일	0.9
조각조각 찢어진 폐지	14.8	광유	1.7
조각조각 찢어진 폐지	14.8	10W-40 내연기관 오일	1.8
점토	36.6	광유	0.5
점토	36.6	10W-40 내연기관 오일	0.5

표 3을 조사한 결과 본 발명의 흡수성 재료는 선행 기술의 점토 깔짚에 비해 벌크 밀도가 낮고, 선행 기술의 점토 고양이 깔짚에 비해 오일 흡수능이 개선된다는 것을 보여준다. 조각조각 찢어진 폐지는 실시예 3의 펠릿보다 벌크 밀도가 낮고 오일 흡수능이 높지만, 원료로서 시장 가격의 제품을 이용하기 때문에 본 발명의 흡수성 재료보다 비용이 상당히 비싸다.

<실시예 11>

본 실시예는 액체 흡수능에 대한 펠릿 크기의 효과의 평가에 관한 것이다. 모두 인치로 표현된 다음의 치수를 갖는 6개의 상이한 크기의 펠릿을 제조하였다.

(A) 직경 3/32 및 길이 3/16;

(B) 직경 3/32 및 길이 7/16;

(C) 직경 1/8 및 길이 3/16;

(D) 직경 1/8 및 길이 7/16;

(E) 직경 1/4 및 길이 3/16; 및

(F) 직경 1/4 및 길이 7/16.

펠릿 (A) 내지 (F)를 물 흡수능에 대해 평가하였다. 이 평가 결과를 다음 표 4에 기재하였다.

펠릿	펠릿 직경 (인치)	펠릿 길이 (인치)	물 흡수능 (건조 흡수성 재료 g 당 흡수된 H₂O g)
A	3/32	3/16	1.22
B	3/32	7/16	1.22
C	1/8	3/16	1.53
D	1/8	7/16	1.34
E	1/4	3/16	1.45
F	1/4	7/16	1.36

표 4를 조사한 결과 직경 3/32 인치 초과의 펠릿, 더 작은 펠릿, 및 특히 길이 3/16 인치의 펠릿에 대해 물 흡수능이 향상됨을 보여준다. 본 실시예에서 평가한 펠릿의 6가지 크기 중에서 크기 (C)의 펠릿의 물 흡수능이 가장 컸다.

<실시예 12>

본 발명의 흡수성 재료를 고양이가 있는 가정에 공급하였다. 흡수성 재료를 고양이 깔짚으로서의 효과에 대해 고양이 소유자가 평가하게 하였다. 고양이 소유자는 본 발명의 흡수성 재료가 (A) 액체를 잘 흡수하고; (B) 고양이 발에 붙는 경향이 실질적으로 없고; (C) 실질적으로 먼지가 없고; (D) 깔짚 팬을 쉽게 세척하게 하고; (E) 새 흡수재를 교체하는 사이에 관리를 거의 또는 전혀 필요로 하지 않고; (F) 수세가능하여 쉽게 처리가능하고; (G) 깔짚 팬으로부터 분산되는 경향이 실질적으로 없고; 그리고 (H) 고양이 소유주에게 시각적으로 좋아 보인다는 점에서 고양이 깔짚으로서 효과적이라고 보고하였다.

또한, 고양이가 뇨 및(또는) 배설물을 배설할 곳을 찾을 경우 본 발명의 흡수성 재료에 끌린다고 보고하였다.

<실시예 13>

흡수성 재료에 방향제, 살균약 및(또는) 살균제도 포함시킨다는 것을 제외하고는 실시예 12에서 실시한 평가를 반복하였다. 상기한 성질 (A) 내지 (H) 이외에, 흡수성 재료는 (I) 악취를 흡수하고; (J) 세균 성장을 지연시키고; (K) 깔짚 팬이 덜 눈에 띄게 하고; (L) 기분좋은 냄새를 갖고; 그리고 (M) 교체 사이의 시간 간격을 연장시킨다는 점에서 효과적인 동물 깔짚이라고 인정되었다.

본 발명의 흡수성 재료는 바람직한 액체 흡수능을 갖는다. 따라서, 소량의 흡수성 재료를 사용하여 대용량의 액체를 흡수할 수 있다. 바람직한 액체 흡수능은 본 발명의 흡수성 재료의 비용 효과를 증가시킨다. 또한, 종래 흡수성 재료 만큼 자주 버리거나 새 흡수성 재료로 교체할 필요가 없다. 이는 환경 문제를 줄인다. 이외에, 본 발명은 원료로서 재생 섬유 슬러지를 이용하는데, 이 재생 섬유 슬러지의 처리는 생산자의 총비용에 포함된다. 그러므로, 본 발명을 사용하여 흡수성 재료의 생산 비용을 상당히 감소시킬 수 있다.

본 명세서에 기재된 것 이외에 본 발명의 각종 변형이 상기한 설명으로부터 당업자에게 명백할 것이다. 또한, 이러한 변형은 첨부된 특허 청구의 범위의 영역 내에 포함될 것이다.

Claims

(a) 수분 함량 약 40 % 초과의 비파손 및 비절단 재생 섬유 슬러지를 제공하는 단계,

(b) 상기 재생 섬유 슬러지를 펠릿화하여 습윤 펠릿을 형성하는 단계, 및

(c) 상기 습윤 펠릿을 건조시키는 단계

를 포함하는 흡수성 재료의 제조 방법.
제1항에 있어서, 상기 재생 섬유 슬러지의 수분 함량이 약 40 % 초과 내지 약 70 %인 방법.
제2항에 있어서, 상기 재생 섬유 슬러지의 수분 함량이 약 42 % 내지 약 70 % 미만인 방법.
제3항에 있어서, 상기 재생 섬유 슬러지의 수분 함량이 약 50 % 내지 약 66 %인 방법.
제1항에 있어서, 상기 재생 섬유 슬러지를 다이 롤러 펠릿화 장치로 펠릿화시키는 단계를 포함하는 것인 방법.
제1항에 있어서, 상기 습윤 펠릿이 건조 동안에 상호간에 실질적으로 움직이지 않은 채로 남아 있는 것인 방법.
제6항에 있어서, 상기 펠릿을 컨베이어 건조기로 건조시키는 단계를 포함하는 것인 방법.
(a) 수분 함량 약 50 % 초과 내지 약 70 % 미만의 재생 섬유 슬러지를 제공하는 단계,

(b) 상기 슬러지를 펠릿화하여 습윤 펠릿을 형성하는 단계, 및

(c) 상기 습윤 펠릿을 건조시키는 단계

를 포함하는 흡수성 재료의 제조 방법.
제8항에 있어서, 티슈 등급의 잉크 제거 밀로부터 재생 섬유 슬러지를 제공하는 단계를 포함하는 것인 방법.
(a) 수분 함량 약 40 % 초과의 비파손 및 비절단 재생 섬유 슬러지를 제공하는 단계,

(b) 상기 슬러지를 펠릿화하여 습윤 펠릿을 형성하는 단계, 및

(c) 상기 습윤 펠릿을 건조시키는 단계

를 포함하는 방법으로 제조한, 벌크 밀도가 약 36 lb/ft³ 미만이고, 액체 흡수능이 약 1.1 이상인 흡수성 재료.
제10항에 있어서, 공업 등급의 폐기물 액체 흡수재 및 동물 깔짚으로 이루어진 군으로부터 선택되는 것인 흡수성 재료.
제11항에 있어서, 상기 동물 깔짚이 고양이 깔짚인 흡수성 재료.
제10항에 있어서, 상기 재생 섬유 슬러지의 재 함량이 약 80 % 미만인 흡수성 재료.
비절단 및 비파손 재생 섬유 슬러지로부터 제조되고, 벌크 밀도는 약 36 lb/ft³ 미만이며, 액체 흡수능은 약 1.1 이상인, 공업 등급의 폐기물 액체 흡수재 및 동물 깔짚으로 이루어진 군으로부터 선택되는 것인 흡수성 재료.
제14항에 있어서, 상기 동물 깔짚이 고양이 깔짚인 흡수성 재료.
제10항에 있어서, 직경이 약 3/32 인치 내지 약 1/4 인치이고, 길이가 약 1/8 인치 내지 약 1/2 인치인 펠릿을 포함하는 것인 흡수성 재료.
제16항에 있어서, 상기 펠릿의 직경은 약 1/8 인치 내지 약 3/16 인치이고, 길이는 약 3/16 인치 내지 약 5/16 인치인 흡수성 재료.
(a) 수분 함량 약 40 % 초과의 비파손 및 비절단 재생 섬유 슬러지를 제공하는 단계,

(b) 상기 슬러지를 펠릿화하여 습윤 펠릿을 형성하는 단계, 및

(c) 상기 습윤 펠릿을 건조시키는 단계

를 포함하는 방법으로 제조한 흡수성 재료를 액체와 접촉시키는 것을 포함하는 액체 흡수 방법.
제18항에 있어서, 상기 액체가 용제, 수성 액체 및 석유 기재의 액체로 이루어진 군으로부터 선택되는 것인 방법.
제19항에 있어서, 상기 수성 액체가 동물 배설액을 포함하는 것인 방법.
제20항에 있어서, 상기 동물 배설액이 뇨를 포함하는 것인 방법.
제19항에 있어서, 상기 석유 기재의 액체가 오일 또는 그리스를 포함하는 것인 방법.
제10항에 있어서, 건조된 펠릿의 수분 함량이 약 10% 미만인 흡수성 재료.
제10항에 있어서, 건조된 펠릿의 수분 함량이 약 5% 미만인 흡수성 재료.