(57)【要約】セルロース繊維で強化されたポリマーの製品および材料の製造に有用な、低水分処理されたセルロース繊維ペレット、ならびにこのような低水分セルロース繊維ペレットを、湿式処理されたセルロース繊維ベースの廃棄原料物質から形成するための、押出し成形機なしのプロセス。このセルロース繊維ペレットは、処理されたセルロース繊維、ならびに混合されたプラスチックおよび／または無機物（例えば、鉱物、粘土など）を含有し、そして約０．１〜１４重量％の水分含有量を有する。押出し成形機なしのプロセスは、約４０〜８０重量％の水分含有量を有する湿式処理されたセルロース繊維ベースの廃棄原料物質からの、低水分セルロース繊維ペレットの形成を可能にする様式で、乾燥する工程、粉砕する工程、およびペレット化する工程を包含する。
2005538862.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
押出し成形機なしのプロセスにおいて形成された繊維ペレットであって、処理されたセルロース繊維を含有し、そして約０．１〜１４．０重量％の範囲の水分含有量を有する、繊維ペレット。
【請求項２】
前記水分含有量が、約１．０〜５．０重量％の範囲である、請求項１に記載の繊維ペレット。
【請求項３】
プラスチック材料をさらに含有する、請求項１に記載の繊維ペレット。
【請求項４】
無機物質をさらに含有する、請求項１に記載の繊維ペレット。
【請求項５】
灰をさらに含有する、請求項１に記載の繊維ペレット。
【請求項６】
前記無機物質が粘土である、請求項４に記載の繊維ペレット。
【請求項７】
前記形成されたペレットが、約６０〜９９重量％の範囲のセルロース繊維、約０〜３０重量％の範囲のプラスチック、および約０〜４０重量％の範囲の無機物を含有し、該ペレットは、少なくとも１〜５重量％の、プラスチックまたは無機物のいずれかを含有し、そして合わせたプラスチックおよび無機物が約４０重量％を超えない、請求項１に記載の繊維ペレット。
【請求項８】
前記繊維ペレットが、約１／１６〜２インチの範囲の直径寸法および長さ寸法を有するほぼ円柱状の形状である、請求項１に記載の繊維ペレット。
【請求項９】
前記繊維ペレットが、約１／１６〜２インチの範囲の直径寸法を有するほぼ球の形状である、請求項１に記載の繊維ペレット。
【請求項１０】
前記繊維ペレットが、約４５〜８０重量％の範囲の水分含有量を有する原材料から形成される、請求項１に記載の繊維ペレット。
【請求項１１】
前記原材料が、プラスチックおよび／または無機物と混合されたセルロース繊維を含有する、請求項１に記載の繊維ペレット。
【請求項１２】
前記繊維ペレットが、１立方フィートあたり約１０〜５０ポンドの範囲の嵩密度を有する、請求項１に記載の繊維ペレット。
【請求項１３】
セルロース繊維ペレットを形成する方法であって、以下の工程：
約４０〜８０重量％の範囲の水分含有量を有する処理されたセルロースベースの原料物質を、約０．１〜１４．０重量％の範囲の水分含有量まで乾燥させる工程、
該乾燥された原料物質を粉砕して、該原料物質のサイズを減少させる工程、および
該原料物質を、複数のペレットへと、押出し成形機なしでペレット化する工程、
を包含する、方法。
【請求項１４】
結合物質が、前記原料物質に固有である、請求項１３に記載の方法。
【請求項１５】
前記結合物質が、プラスチック材料を含有する、請求項１４に記載の方法。
【請求項１６】
前記結合物質が、無機物質を含有する、請求項１４に記載の方法。
【請求項１７】
前記無機物質が粘土である、請求項１６に記載の方法。
【請求項１８】
前記原料物質を、紙粉砕プロセスの廃棄物ストリームから供給する工程をさらに包含する、請求項１３に記載の方法。
【請求項１９】
前記原料物質を、１立方フィート当たり約１０〜５０ポンドの範囲の嵩密度に圧縮する工程をさらに包含する、請求項１３に記載の方法。
【請求項２０】
前記原料物質を、前記粉砕工程と前記ペレット化工程との間に乾燥させる第２の工程をさらに包含する、請求項１３に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
（発明の分野）
本発明は、一般に、セルロース繊維ペレットに関し、そしてより具体的には、低い水分含有量を有する押出し成形されていないセルロース繊維ペレット、および湿式廃棄原料物質からのセルロース繊維ペレットの形成を容易にするプロセスに関する。
【背景技術】
【０００２】
（発明の背景）
種々の充填剤で強化されたポリマーが、家庭用製品および産業用製品、ならびに建築材料などの製造において、広範に使用される。無機充填剤（例えば、炭酸カルシウム、滑石、雲母および珪灰石）、ならびに合成充填剤（例えば、ガラス、黒鉛、炭素およびＫｅｖｌａｒ繊維）、ならびに天然繊維（例えば、セルロース繊維）に混合することによって、これらのポリマーの機械的特性のいくらかが、ずっと改善される。ポリマーを強化するために使用されるセルロース繊維は、代表的に、約１０〜６０メッシュの有効メッシュサイズを有する、木粉または粉砕された木の繊維を含有する。このようなセルロース繊維充填剤の使用は、結果として多くの欠点を有する傾向がある。
【０００３】
例えば、低い嵩密度、および混合前または混合中の予備乾燥の必要性に起因して、木粉または粉砕された木の繊維を用いる処理は、低い生産速度および高い費用を生じる。このような充填剤の粉末のコンシステンシーは、手の汚れる操作を生じるのみでなく、この処理を担当する人に対して、潜在的な健康の危険性を提示する傾向がある。木粉および粉砕された木の繊維はまた、物質を一緒に充填することに起因して、粘着または凝集を引き起こす傾向があり、そして押出し成形機（この押出し成形機の入口は、代表的に、これらの物質の低い嵩密度に対して小さい）に運び、そして供給することが非常に困難である傾向がある。
【０００４】
粉状の木粉または粉砕された木の繊維を使用することに付随する問題を回避するために、この繊維をペレットに圧縮することが試みられている。ペレットミルを使用し、そして粉砕された木の繊維または木粉からペレットを形成する、従来の方法は、結合剤としての水の使用を包含する。しかし、これらのペレットにおいて生じる水分は、複合ペレットの下流の処理のために不利なものになる。ポリマーが結合剤として使用される場合、このポリマーは、プロセスに添加されなければならず、従って加工費用が増加する。
【０００５】
これらの問題に加えて、セルロース繊維−ポリマーペレットを形成するため、またはセルロース繊維で強化されたポリマーの材料もしくは製品を直接形成するための原材料としての、粉砕された木の繊維または木粉の使用は、非常に費用がかかる傾向がある。より費用効果的な、セルロース繊維ベースの原材料の、他の原料は、好ましい原材料としての粉砕された木の繊維または木粉に対する産業の焦点に起因して、見落とされる傾向があった。例えば、ほとんどのペーパーミルの廃棄物ストリームにおいて見出される材料は、処理されたセルロース繊維の豊富な供給を提供し得る。今日、ペーパーミルは、１年間あたり何百万トンもの処理されたセルロース繊維を、他の材料（例えば、紙粉砕プロセスにおける使用に適切ではないプラスチックおよび／または無機物）と共に処分する。現在まで、このかなり湿った廃棄セルロース物質を取り扱い、そしてこの物質を、複合材料を製造するため、ならびに燃料、動物の寝具、造園、および他の処理された繊維の多数の使用のために有用なペレット形態にするためのプロセスは存在しない。
【０００６】
従って、低い水分含有量および高い嵩密度を有する、処理されたセルロース繊維ペレット、ならびにこのようなセルロース繊維ペレットが、湿式廃棄物処理されたセルロース繊維ベースの原料物質を使用して製造され得るプロセスを提供することが望ましい。
【発明の開示】
【課題を解決するための手段】
【０００７】
（発明の要旨）
本発明は、改善された、セルロース繊維で強化されたポリマーの製品および材料の製造において有用な、低水分のセルロース繊維ペレット、ならびに燃料、動物の寝具、造園、および多数の他の処理された繊維の用途、ならびに湿式処理されたセルロース繊維ベースの廃棄原料物質をこのような低水分のセルロース繊維ペレットに転換するための、改善された押出し成形機なしのプロセスに関する。１つの革新的な局面において、本発明のセルロース繊維ペレットは、約０．１〜１４重量％、そして最も好ましくは、約１．０〜５重量％の水分含有量を有する。別の革新的な局面において、本発明の押出し成形機なしのプロセスは、低水分のセルロース繊維ペレットを、約４０〜８０重量％の水分含有量を有する、湿式処理されたセルロース繊維ベースの廃棄原料物質から製造する。なお別の革新的な局面において、ペレット形態のセルロース繊維の結合を補助するために、本発明の押出し成形機なしのプロセスにおいて使用される物質（例えば、プラスチックおよび／または無機物（例えば、鉱物、粘土など））は、原料物質に固有である。先行技術とは対照的に、このような成分を結合剤として添加する必要がない。
【０００８】
好ましい実施形態において、本発明のセルロース繊維ペレットは、約０．１〜１４．０重量％、そして好ましくは、約１．０〜５．０重量％の水分含有量を有する、自由に流動する円柱形または球状の繊維ペレットを含有する。このセルロース繊維ペレットは、好ましくは、約６０〜９９重量％の範囲の処理されたセルロース繊維、約０〜３０重量％の範囲のプラスチック、および／または約０〜４０重量％の範囲の無機物もしくは灰（鉱物、粘土などが挙げられる）を含有し、ここで、このペレットは、好ましくは、少なくとも約１〜５重量％の、プラスチックまたは無機物のいずれかを含有し、そして合わせたプラスチックおよび無機物は、約４０重量％を超えない。このペレットの長さ寸法および／または直径寸法は、約１／１６インチ〜２インチの範囲であり、そして好ましくは、１／８インチ〜１／２インチの範囲である。このペレットの嵩密度は、好ましくは、約１２〜５０ｌｂ．／ｃｕ．ｆｔ．の範囲であり、そして好ましくは、約２０〜４０ｌｂ．／ｃｕ．ｆｔ．の範囲である。
【０００９】
好ましくは、この繊維ペレットは、湿式処理されたセルロース繊維ベースの原材料から製造される。この処理されたセルロース繊維ベースの原材料は、好ましくは、紙スラッジおよびペーパーミルにおける１以上の製造段階からの他の廃棄物ストリームから供給される。この廃棄物ストリーム物質は、代表的に、処理されたセルロース繊維ならびに混合されたプラスチックおよび／または無機物（例えば、鉱物、粘土など）から主として構成される混合物を含有する。この混合されたプラスチックは、代表的に、１種以上のポリオレフィン（例えば、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリブテン、およびポリスチレンであるが、これらに限定されない）を含有する。この廃棄物ストリーム物質の水分含有量は、約４０〜８０重量％である傾向があり、そしてセルロース対プラスチックおよび／または無機物の重量対重量の比は、約９９％対１％〜６０％対４０％の範囲である傾向がある。
【００１０】
別の好ましい実施形態において、本発明の押出し成形機なしのプロセスは、湿式処理されたセルロース繊維ベースの原料物質を受容および乾燥する工程、この乾燥した物質を粉砕する工程、ならびに次いで、この乾燥した粉砕した物質をペレット化する工程を包含する。必要に応じて、粉砕とペレット化との間のさらなる乾燥工程が、乾燥の効率を高めるために使用され得る。好ましくは、市販の乾燥システムおよび乾燥プロセスを使用して、約４０〜８０重量％の水分含有量を有するセルロースならびに混合されたプラスチックおよび／または無機物の原料物質を、約０．１〜１４．０重量％、そして最も好ましくは、約１．０〜５．０重量％の水分含有量まで乾燥し得る。粉砕工程は、市販のシュレッダーもしくは顆粒形成機、ボールミルおよび／またはハンマーミルを使用して達成され、セルロースならびに混合されたプラスチックおよび／または無機物から構成される物質を、約１０〜６０メッシュの有効メッシュ範囲の粒子サイズまで粉砕し得る。繊維の供給源ならびに実施される粉砕の程度および型に依存して、セルロース繊維のアスペクト比は、１０：１〜３００：１の範囲であり得る。最後に、ペレット化工程（これは、圧縮、ペレット化および／または緻密化を包含し得る）は、市販のスクリュープレス、ペレットミル、および／または圧縮プレスを使用して達成され、乾燥および粉砕された原料物質を圧縮し得、そしてペレットを形成し得る。好ましくは、原料物質は、１立方フィートあたり約１〜１０ポンドの嵩密度から、１立方フィートあたり約１２〜５０ポンドの範囲の嵩密度まで、そして好ましくは、１立方フィートあたり約２０〜４０ポンドの範囲まで圧縮され、次いで、約１／１６インチ〜２インチの範囲、そして好ましくは、約１／８インチ〜１／２インチの範囲の長さ寸法および／または直径寸法を有するペレットを形成する。
【００１１】
本発明のプロセスによって調製される繊維ペレットは、有利なことに、複合材料の製造に加えて、それらが使用され得るいくつかの適用を有する。例えば、繊維ペレットは、動物の寝具、造園材料、発電のための燃料などとして使用され得る。動物の寝具として、または造園において使用される場合、より高い嵩密度は、セルロース繊維が風および突風によって吹き飛ばされることを防止することを補助し、一方で、この繊維が、造園の場合には植物および樹木のための栄養分、そして動物の寝具の場合には防臭剤を、吸収し、次いで提供することを可能にする。本発明のプロセスによって達成される、より低い水分レベルはまた、栄養分および防臭剤の、従来のペレットミルプロセス単独によって製造された繊維ペレットによっては以前に達成されなかった、より高い吸収を可能にする。
【００１２】
同様に、本発明のプロセスによって達成される、より低い水分およびより高い嵩密度は、Ｂ．Ｔ．Ｕ．の観点で、受容される各ポンドまたはトンの原材料から発生される熱エネルギーを倍より多く増大させ、このことは、このような繊維ペレットを本発明に従って調製するための処理費用を少なくとも正当化する。
【００１３】
さらに、本発明の目的および利点は、以下の詳細な説明および添付の図面から明らかになる。
【００１４】
（好ましい実施形態の詳細な説明）
本発明は、改善された低水分セルロース繊維ペレットに関し、この低水分セルロース繊維ペレットは、セルロース繊維強化ポリマー生成物および物質の製造において、ならびに燃料、動物寝具、造園用材料のため、ならびに多数の他の処理された繊維用途のため、湿式処理されたセルロースベースの廃棄原料物質をこのような低水分セルロース繊維ペレットに変換するための改善された押し出し成形機なしのプロセスに対して有用である。図１Ａに戻ると、形状が円柱状であっても球状であってもよい、本発明に従うセルロース繊維ペレット１０は、形状がほぼ円柱状であり、直径Ｄおよび長さＬの寸法（約１／１６インチ〜２インチ、好ましくは、１／８インチ〜１／２インチの範囲にある）を有することが模式的に示される。代表的な本発明の繊維ペレットの写真は、図１Ｂに提供される。
【００１５】
好ましくは、本発明のセルロース繊維ペレットの水分含有量は、約０．５〜１４．０重量％、好ましくは約１．０〜５．０重量％の範囲であり、このペレットの嵩密度は、約１２〜５０ｌｂ．／ｃｕ．ｆｔ．の範囲、および好ましくは、約２０〜４０ｌｂ．／ｃ．ｆｔ．の範囲である。このセルロース繊維ペレットは、好ましくは、重量で、約６０〜９９％の範囲のセルロース繊維、約０〜３０％の範囲のプラスチック、および／または約０〜４０％の範囲の無機物または灰（例えば、鉱物、粘土など）を含み、ここでこのペレットは、好ましくは、少なくとも約１〜５％のプラスチックまたは無機物のいずれかおよび約４０％以下の混合プラスチックおよび無機物を含む。
【００１６】
図２に示すように、本発明のセルロース繊維ペレット６５は、湿式処理されたセルロース繊維ベースの原材料３５から生成される。この原材料３５は、好ましくは、製紙スラッジおよび他の廃棄物ストリーム（ｒｅｊｅｃｔ  ｓｔｒｅａｍ）（一次廃棄物ストリームおよび二次廃棄物ストリームを含む）から、ペーパーミルでの製造の１以上の段階から供給される。この廃棄物ストリームは、各段階で、製紙プロセスにおける使用には不適切であるとして廃棄される物質を含み、代表的には、埋め立てへの道をたどる。この廃棄材料は、一般的に、主に、処理されたセルロース繊維および混合プラスチック（１種類以上のポリオレフィン（例えば、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリブテン、およびポリスチレンが挙げられるが、これらに限定されない）を含む）および／または無機物（例えば、鉱物、粘土など）からなる混合物を含む。しかし、このような廃棄物ストリーム中の製紙スラッジ、廃棄繊維、プラスチックおよび無機物の量は、ペーパーミルで製造される生成物の型に極めて依存して、変化する。このことは、セルロース繊維  対  無機物の割合、およびセルロース繊維  対  混合プラスチックの割合に関して変化し得る。例えば、雑誌用の光沢紙が製造されるコーテッドペーパーミルにおいて、鉱物含有量は、４０重量％（総固体に基づいて）程度の多さであり得、実質的にプラスチックを全く含まない。他方で、古段ボール紙（ｃｏｒｒｕｇａｔｅｄ  ｃａｒｄｂｏａｒｄ）（ＯＣＣ）再利用ぺーパーミルは、長いセルロース繊維を回収し、製紙プロセスに含めるために、いくつかの工程を使用し、ペーパーミルでの繊維回収プロセスの効率に依存して、０〜１５重量％の無機物含有量および２重量％〜３０重量％のプラスチック含有量を有する廃棄物質を有し得る。しかし、これらの例の間には、事務用紙（ｏｆｆｉｃｅ  ｐａｐｅｒ）、牛乳パック用の漂白板紙、オーブン／電子レンジ用インスタント料理（ＴＶ  ｄｉｎｎｅｒ）用の漂白板紙、段ボールバッグ（ｃｏｒｒｕｇａｔｅｄ  ｂａｇ）または茶色の紙バッグ（ｂｒｏｗｎ  ｂａｇ）のための再利用していないクラフト紙、ティッシュペーパーおよび無数の紙生成物のための他のペーパーミルに関して、多くの変形例がある。従って、セルロース  対  プラスチックおよび／またはセルロース  対  無機物のｗ／ｗ比は、約９９％対１％〜６０％対４０％の範囲にある傾向がある一方、水分含有量は、このような廃棄物質について約４０〜８０重量％の範囲にある傾向がある。
【００１７】
図２における例示された実施形態に示されるように、本発明の押出し成形機なしのペレット製造プロセス２０は、湿ったセルロースベースの原材料３５を受容し、この原材料３５をプロセス２０に導入するための受容工程３０を包含する。この受容工程に続いて、セルロースベースの原材料３５を乾燥するための乾燥工程４０が続く。この乾燥工程４０の後に、粉砕工程５０は、乾燥されたセルロースベースの物質４５のサイズを減少するために使用される。この粉砕工程５０に続いて、乾燥された粉砕物質５５を圧縮し、繊維ペレット６５を形成するために使用される圧縮、ペレット化および／または緻密化（ｄｅｎｓｉｆｉｃａｔｉｏｎ）工程６０が続く。必要に応じて、粉砕工程５０およびペレット化工程６０との間のさらなる乾燥工程は、乾燥の効率を増すために使用され得る。
【００１８】
本発明の乾燥工程４０は、種々の乾燥プロセスおよび当業者に公知の市販の乾燥システム（例えば、ロータリー、遠心分離、窯、流動床、フラッシュ、またはサイクロンドライヤー（ｃｙｃｌｏｎｉｃ  ｄｒｙｅｒ）、および／またはねじプレス）を用いて達成され得る。好ましくは、本発明の乾燥工程４０は、米国特許第５，９１５，８１４号または同第５，７８９１，０６６号（これらの開示は、本明細書中に参考として援用される）に記載される乾燥システムを用いて達成される。この乾燥工程４０は、約０．１〜１４．０重量％、最も好ましくは、約１．０〜５．０重量％の水分含有量にまで原材料３５を乾燥するために使用される。原材料３５の開始水分含有量は、代表的には、プロセス２０に導入される場合、約４０〜８０重量％の範囲である。ねじプレスが使用される場合、水分含有量は、代表的には、乾燥システムに入れる前に約４０％に減少する。
【００１９】
乾燥工程４０と同様に、粉砕工程５０は、種々の粉砕プロセスおよび当業者に公知の市販の粉砕システム（例えば、市販のシュレッダーまたは造粒機、ボールミルおよび／またはハンマーミル）を用いて達成され得る。特定の適用に依存して、粉砕工程５０は、乾燥されたセルロースおよび混合プラスチックならびに／または無機物物質４５を、約１０〜６０メッシュの範囲の有効メッシュ範囲の粒子サイズにまで粉砕するために使用される。繊維の原料、ならびに行われる粉砕の程度および型に依存して、セルロース繊維のアスペクト比は、１０：１〜３００：１の範囲であり得る。
【００２０】
圧縮、ペレット化および／または緻密化工程６０は、乾燥工程４０および粉砕工程５０と同様に、当業者に公知の種々の緻密化プロセスおよびペレット化プロセス、および市販のねじプレス、ペレットミル、ならびに／または圧縮プレスを用いて達成され得る。この工程６０の目的は、好ましくは、ペレットミルを用いて、約１〜１０ポンド／立方フィートの嵩密度から、約１２〜５０ポンド／立方フィートの範囲にある嵩密度まで、好ましくは、約２０〜４０ポンド／立方フィートの範囲にある嵩密度まで、乾燥および粉砕された物質５５を緻密化することである。次いで、この緻密化物質は、約３００°Ｆ（１７７℃）程度の高さ、好ましくは約２５０°Ｆ（１２１℃）の温度で、ダイスを通して圧縮され、約１／１６インチ〜２インチの範囲、好ましくは、約１／８インチ〜１／２インチの範囲にある長さおよび直径の寸法の、ほぼ円柱状の外形を有する繊維ペレット６５に切断される。プラスチックおよび／または無機含有量は、この温度未満で融解して、セルロース繊維を結合し、繊維ペレットに完全性を提供する傾向がある。
【００２１】
図３を参照すると、本発明のプロセスを実行し得る拡張可能な（ｓｃａｌａｂｌｅ）押出し機なしのペレット製造システム１００が示され、例示目的のみのために本明細書中で記載される。示されるように、例示される実施形態は、以下の相互接続されたサブシステムを含む：物質受容および湿式サイズ減少サブシステム１１０；乾燥サブシステム１２０；金属分離および除去サブシステム１３０；乾式サイズ減少サブシステム１４０；ペレット化サブシステム１５０およびペレット冷却サブシステム１６０；ならびにダスト制御および分離サブシステム１８０。
【００２２】
操作時に、湿ったセルロースおよび混合プラスチックならびに／または無機物の原材料は、受容され、物質受容および湿式サイズ減少サブシステム１１０を通って、システム１００に導入される。挿入地点は、計量ホッパー１１２であり、これは、原材料がシステム１００に導入され、かつ湿った原材料において第１段階のサイズ減少を提供する速度を制御する。破砕ミル（ｄｅ−ｌｕｍｐｉｎｇ  ｍｉｌｌ）１１４は、紙の塊からプラスチックおよび／または無機物を放出する傾向があり、計測ホッパー１１２から物質を受容し、湿った原材料において第２段階のサイズ減少を提供する。ディスインテグレーター１１６（これは、より効率的な乾燥のために紙をさらに開く）は、破砕ミルから物質を受容し、湿った原材料における第３の最終段階の湿式サイズ減少を提供する。この段階において、物質は、好ましくは、乾燥プロセスにおけるダスト形成の増加を避けるために、好ましくは、ディスインテグレーター１１６によって、好ましくは、約０．７５〜１．００インチの大きさで主要な寸法を有するフレークへと、減少される。この物質の実際のサイズは、使用されるグラインダーおよびペレット化に所望される最終的な物質のサイズ、ならびに各消費者についての特定の用途に依存する傾向がある。
【００２３】
湿った原材料が、ディスインテグレーター１１６から乾燥サブシステム１２０へと運ばれる。この乾燥サブシステムは、ドライヤーシステム１２６および熱空気供給源（すなわち、バーナー１２２）、ならびにこの湿った原材料を熱空気流中でドライヤーシステム１２６へと運ぶためのファン１２４を備える。このドライヤーシステム１２６は、好ましくは、一連の特許化されたサイクロンドライヤー１２６ａ、１２６ｂ、および１２６ｃ（例えば、米国特許第５，９１５，８１４号または同第５，７８９１，０６６号を参照のこと）を備える。
【００２４】
一旦乾燥すると、その原材料は、金属分離の一部であるドラム磁石１３２と、主要金属（すべての鉄材料（ステープル、ワイヤ、ボルトなど）を含む）の除去のための除去サブシステム１３０とを通って運ばれる。この材料は、乾燥サイズ減少（すなわち、粉砕）サブシステム１４０へと運ばれ続ける。この粉砕サブシステム１４０は、第１乾燥段階グラインダー１４２を備え、これは、全体的第４段階サイズ減少に対応する。この第１グラインダー１４２の主要機能は、乾燥原材料ストリーム中にあるプラスチックおよび／または無機物のサイズを減少することであり、このサイズ減少は、大きい方の寸法（ｍａｊｏｒ  ｄｉｍｅｎｓｉｏｎ）が好ましくは約０．２５インチ〜０．７５インチ程度のであるフレーク（ｆｌａｋｅ）までであり、この大きい方の寸法（ｍａｊｏｒ  ｄｉｍｅｎｓｉｏｎ）は、ペレット化するために望ましい最終サイズに依存する。この原材料は、金属検出器１３４を通った後に、第２または中間／微細グラインダー１４４へと運ばれる。この金属検出器１３４は、最終金属除去段階を提供する。この最終金属除去段階は、すべての鉄材料および非鉄材料、アルミニウム、ステンレス鋼、銅などを退ける。この第２グラインダー１４４は、乾燥サイズ減少の第２段階および全体的最終段階サイズ減少を提供し、その主要機能は、好ましくは、約１０〜６０メッシュ範囲の有効メッシュサイズにて、ペレット化のための最終サイズまで乾燥材料を粉砕することである。繊維供給源ならびに実行する粉砕の程度および型に依存して、このセルロース繊維のアスペクト比は、１０：１〜３００：１の範囲にあり得る。補助空気ファン１４６は、空気を提供して、最終サイズ減少およびシステム１００の次の段階までの材料の輸送を補助する。
【００２５】
この材料は、次に、主要産物サイクロン１８４に入る。この主要産物サイクロンは、ダスト制御および分離サブシステム１８０の一部であり、ここで、材料は、空気ストリームから分離される。空気およびダストは、このサイクロン１８４の頂部から出て、ダストコレクター１９０へと向けられる。乾燥粉砕材料は、このサイクロン１８４の底部から出て、ペレット化サブシステム１５０のコンディショナースクリュー１５４に入る。
【００２６】
このコンディショナースクリュー１５４は、少量の添加物（例えば、結合剤および熱安定剤）の必要に応じた使用を提供すること、および脱気する（すなわち、材料から空気を除去する）ことによって、この材料をペレット化のために事前調整する。このコンディショナースクリュー１５４から、この材料は、ペレッタイザー１５２に入る。このペレッタイザーは、低嵩密度であるふわふわした（ｆｌｕｆｆｙ）材料を、高密度のペレットへと転換して、より高嵩密度を提供する。形成されたペレットは、熱く、ペレット冷却サブシステム１６０へと入る。このペレット冷却サブシステム１６０は、ペレット冷却器１６２およびファン１６４を備える。このペレット冷却器１６２は、パッケージングの前のペレットを冷却し、同時に、ファン１６４は、ペレットの冷却および微細粒子再生利用（ｒｅｃｌａｍａｔｉｏｎ）デバイス１８６への微細粒子の輸送を補助する。この再生利用デバイス１８６は、ペレット化するためにコンディショナースクリュー１５４に再び導入するために、空気ストリームから微細粒子を収集する。
【００２７】
火花保護システム１８２が、粉砕サブシステム１４０と、主要産物サイクロン１８４との間に、材料ストリームに沿って介在する。レベル１にて、この火花保護システム１８２は、材料の流れを方向転換し、そしてこのシステムから火花を除去して急冷（ｑｕｅｎｃｈ）する。レベル２にて、この火花保護システム１８２は、システムの配管およびバッグハウス（すなわち、ダストコレクター１９０）からのあらゆる火も、起こり得る爆発も、消滅させる。
【００２８】
本発明のプロセスによって調製される繊維ペレットは、有利なことに、複合材の製造に加えて、いくつかの適用用途を有する。例えば、この繊維ペレットは、動物用寝具、造園材料、電力生成のための燃料などとして使用され得る。動物用寝具として、または造園において使用される場合、その高嵩密度によって、セルロースファイバーが風および突風によって吹き飛ばされるのを防ぐ一方で、造園の場合には植物および木に供給するための栄養分を、そして動物用寝具の場合には防臭剤を、その繊維が吸収した後に提供するのを可能にするのを補助する傾向がある。本発明のプロセスによって達成される低水分レベルもまた、従来のペレットミルプロセスだけによって生成された繊維ペレットによっては以前には達成されなかった、栄養分および防臭剤の高度吸収を可能にする。
【００２９】
同様に、本発明のプロセスによって達成される低水分および高嵩密度は、原材料１ポンドまたは１トンから生成される熱エネルギーを、Ｂ．Ｔ．Ｕ．に関して２倍よりも大きくする。このことは、本発明に従ってこのような繊維ペレットを調製するための処理コストを少なくとも正当化する。
【実施例】
【００３０】
（実験）
実験番号１：セルロースと、約９０重量％のセルロースおよび１０重量％の無機物および０重量％のプラスチックの組成ならびに水分レベル約７０重量％を有する混合プラスチックとを含む、４０００ポンドの原材料を、ティッシュペーパーを生成するペーパーミルからのセルロース繊維廃棄物（ｒｅｊｅｃｔ）ストリームから収集した。この湿った原材料を、サイクロンドライヤーを使用して、水分レベル約７％まで乾燥させ、そして３０メッシュ粉末まで粉砕した。その後、この粉末を、ペレットミルを使用して繊維ペレットへと転換した。
【００３１】
実験番号２：約９０重量％のセルロースおよび１０重量％のプラスチックを含み水分レベル約６０％を有する中芯原紙（ｃｏｒｒｕｇａｔｅｄ  ｍｅｄｉｕｍ）を生成する、ペーパーミルの二次スクリーニング廃棄物ストリームから、３５，０００ポンドの原材料を収集した。この原料を、大きなサイクロンドライヤーを使用して乾燥させ、そして従来のグラインダーを使用して、好ましくは約０．２５インチ〜０．７５インチのサイズのフレークへと粉砕した。その後、この乾燥材料を、従来のスイングハンマーミルにて、好ましくは有効メッシュサイズ範囲約１０〜６０メッシュまでさらに粉砕した。その後、この乾燥粉砕材料を、従来のペレットミルを使用して、円柱状繊維ペレットへとペレット化した。この円柱状繊維ペレットは、長さが０．７５インチ〜２インチの範囲であり、直径が約０．３５インチであった。形成されたペレットは、嵩密度約３５ｌｂ．／ｃ．ｆｔであった。このペレットは、水分含有量約４重量％、セルロース繊維含量約７７重量％、混合プラスチック含量約１９重量％、および灰分約０．１重量％未満を有した。
【００３２】
実験番号３：８０重量％のセルロースおよび２０重量％のプラスチックを含み水分レベル６５％を有する中芯原紙を生成するペーパーミルの一次スクリーニング廃棄物ストリームおよび二次スクリーニング廃棄物ストリームから、４０，０００ポンドから収集した。この材料を、実験番号２に記載したとおりに処理した。水分含有量約５．６重量％、混合プラスチック含量約１８％、およびセルロース繊維含量約７６．２重量％、灰分０を有する、繊維ペレットを生成した。この繊維ペレットは、直径約０．３８インチ〜１．８５インチを有した。この繊維のアスペクト比は、４０：１と１００：１との間の範囲にあることがわかった。
【００３３】
実験番号４：ＳＢＳペーパーシートを生成する漂白厚紙（ｂｏａｒｄ  ｐａｐｅｒ）ミルから、ドラム缶８個分の一次スラッジを、サイクロンドライヤーを使用して、水分レベル約５０重量％から水分レベル５％へと乾燥させた。その後、この乾燥スラッジを、ハンマーミルにて４０メッシュ未満の粉末へと粉砕し、その後、ペレットミルを使用してペレット化した。形成したペレットは、約７０重量％のセルロース繊維、約２３重量％の主に粘土、約３重量％の水分、および約４重量％の混合プラスチックを含む。この繊維の粒径は、３０ミクロン〜１０００ミクロンの範囲内にあり、アスペクト比が１０：１〜３０：１の範囲内にあることが、わかった。この繊維ペレットは、約４０ｌｂ．／ｃｕ．ｆｔの高嵩密度を有した。
【００３４】
実験番号５：無漂白紙を生成するペーパーミルからの二次スクリーニング廃棄物３０，０００ポンドを、実験番号２において記載される通りに処理した。水分含有量５５％を含むこの廃棄物材料を、以下の組成を有して生成された繊維ペレットにした：約８５％セルロース繊維、約３％約４％の水分、および約８％の混合プラスチック。この繊維ペレットは、直径約０．３４インチ、および０．５インチ〜１．７５インチの範囲の長さを有した。
【００３５】
実験番号６：無漂白紙を生成するペーパーミルからの二次スクリーニング廃棄物１８，０００ポンドを、実験番号２に記載される通りに処理した。水分含有量５６％を含むこの廃棄物材料を、以下の組成を有して生成された繊維ペレットにした：約８２％のセルロース繊維、約８％約２％の水分、および約８％の混合プラスチック。この繊維ペレットは、約０．３３インチの直径、および０．１５インチ〜０．５５インチの範囲の繊維長を有した。
【００３６】
本発明の種々の好ましい実施形態が、例示のために示されてきたが、添付の特許請求の範囲に示される本発明の真の範囲（その等価物を含む）から逸脱することなく、当業者はその改変をなし得ることが、理解される。
【図面の簡単な説明】
【００３７】
【図１Ａ】図１Ａは、本発明の処理されたセルロース繊維ベースのペレットを模式的に示す斜視図である。
【図１Ｂ】図１Ｂは、本発明の処理されたセルロース繊維ベースのペレットの写真である。
【図２】図２は、セルロース繊維ベースの物質の湿った廃棄原料からセルロース繊維ベースのペレットを形成するための、本発明に従うプロセスのフロー図である。
【図３】図３は、本発明のプロセスを実行するための例示的システムを詳細に示す模式的プロセス図である。
【図１Ａ】
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【図１Ｂ】
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【図２】
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【図３】
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