(57)【要約】  本発明は、高表面積生成物、および紙処理プラントからの廃棄流出液のような固体含有物質からの当該高表面積生成物の製造に関する。当該高表面積生成物は、炭酸カルシウムを含み構成され、新聞用紙のための摩擦係数制御充填剤として有用である。
2005508750.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
（Ａ）  固体含有物質を８００〜９００°Ｃの範囲の温度で管理された焼成にさらすこと、
（Ｂ）  粉末化（comminution）すること、および
（Ｃ）  炭化すること
を含むプロセスによって、前記固体含有物質から調製される高表面積生成物であって、
炭酸カルシウムを含む、高表面積生成物。
【請求項２】
前記表面積は少なくとも３５Ｍ２／ｇである、請求項１に記載の高表面積生成物。
【請求項３】
前記表面積は少なくとも５０Ｍ２／ｇである、請求項１に記載の高表面積生成物。
【請求項４】
前記管理された焼成温度は８５０〜９００°Ｃの範囲である、請求項１に記載の高表面積生成物。
【請求項５】
前記固体含有物質は、故紙を処理するプロセスからの流出液または廃棄物中に含まれるか、あるいはそれらから製造される、請求項１に記載の高表面積生成物。
【請求項６】
前記固体含有物質は炭酸カルシウムを含む、請求項１に記載の高表面積生成物。
【請求項７】
前記炭酸カルシウムは、前記固体含有物質の全重量に対して２５〜６０重量％の範囲の量で前記固体含有物質中に存在する、請求項１に記載の高表面積生成物。
【請求項８】
前記粉末化は、粉砕することによって行われ、その粉砕エネルギーは、２５％固体にて１トンあたり５０〜１００ｋＷｈの範囲である、請求項１に記載の高表面積生成物。
【請求項９】
前記炭化は、２０〜３５°Ｃの範囲の温度で行われる、請求項１に記載の高表面積生成物。
【請求項１０】
炭酸カルシウムを含む高表面積生成物であって、
前記高表面積生成物は、以下の仕様：
＜２ミクロン  ＰＳＤ含有率：                    ６５〜１００％
＜１ミクロン  ＰＳＤ含有率：                    ３０〜７０％
表面積：                                        ＞３５Ｍ２／ｇ
ＧＥ白色度（brightness）                        ＞７５
Ｅｉｎｌｅｈｎｅｒ摩耗                          ＜３０ｍｇ  
を満たす、高表面積生成物。
【請求項１１】
前記表面積は少なくとも５０Ｍ２／ｇである、請求項１０に記載の高表面積生成物。
【請求項１２】
（Ａ）  固体含有物質を８００〜９００°Ｃの範囲の温度で管理された焼成にさらすこと、
（Ｂ）  粉末化すること、および
（Ｃ）  炭化すること
を含む、高表面積生成物を調製する方法。
【請求項１３】
前記焼成は、トロイド状の流体流炉内で行われる、請求項１２に記載の高表面積生成物を調製する方法。
【請求項１４】
前記焼成は単一の段階で行われる、請求項１３に記載の高表面積生成物を調製する方法。
【請求項１５】
前記焼成は２つの段階で行われる、請求項１３に記載の高表面積生成物を調製する方法。
【請求項１６】
前記焼成温度は、８５０〜９００°Ｃの範囲である、請求項１２に記載の高表面積生成物を調製する方法。
【請求項１７】
（Ａ）  固体含有物質を８００〜９００°Ｃの範囲の温度で管理された焼成にさらすこと、
（Ｂ）  粉末化すること、および
（Ｃ）  炭化すること
を含むプロセスによって前記固体含有物質から調製される高表面積生成物を新聞用紙中に組み込むことを含み、
前記高表面積生成物は炭酸カルシウムを含む、新聞用紙の走行性を高める方法。
【請求項１８】
請求項１０に記載の高表面積生成物を前記新聞用紙中に組み込むことを含む、新聞用紙の走行性を高める方法。
【請求項１９】
（Ａ）  固体含有物質を８００〜９００°Ｃの範囲の温度で管理された焼成にさらすこと、
（Ｂ）  粉末化すること、および
（Ｃ）  炭化すること
を含むプロセスによって前記固体含有物質から得られる高表面積生成物を新聞用紙中に組み込むことを含む、新聞用紙の摩擦係数を高める方法。
【請求項２０】
請求項１０に記載の高表面積生成物を新聞用紙中に組み込むことを含む、新聞用紙の摩擦係数を高める方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、高表面積焼成物に関する。高表面積は生成物を、例えば、新聞用紙のための摩擦係数（ＣＯＦ）制御充填材（control filler）として適したものにする。生成物は、充填材として用いられる場合、例えば印刷面（press）の新聞用紙の走行性を高める。生成物は、故紙を処理するプラントからの流出液または廃棄物のような固体含有物質から、炭酸カルシウムを含む高表面積生成物を回収することを可能にするプロセスによって調製される。
【背景技術】
【０００２】
故紙を処理するプラントからの、脱インキスラッジのような固体含有物質の処理および処分は、スラッジの処分にかかるコストが増大し続けているため、製紙工業にとって長年の根強い問題となっている。脱インキスラッジは、故紙からインクを最大限に除去し、可能な限り明色でスペックのないパルプを製造するように意図された複数の物理的分離工程による生成物である。通常の脱インキ作業は故紙の８５％だけをパルプに転化し、残りの１５％は脱インクスラッジを形成する。たいていの脱インクプロセスは、故紙の無機成分の少なくとも半分を排出し、この部分がスラッジの５０％以上を構成する。
【０００３】
脱インクスラッジを処理する目的の１つは、スラッジに含有されている、カルシウムのような有用な鉱物を再生利用することであった。しかしながら、スラッジから鉱物を分離する試みは通常、いくつかの理由からうまくいかない。例えば、スラッジの処理の際、鉱物は既に、複数の物理的特性を用いて許容繊維とスラッジの構成成分を区別するプロセスによって廃棄されてしまっている。その特性とは、洗浄の場合はサイズであり、浮選の場合はサイズと表面化学の組み合わせである。単純な分離がうまくいかない別の理由は、許容可能な生成物に必要とされる分離の完結性である。スラッジは、インクからカーボンブラックを最大１％まで含有し、この汚染物を９０％除去したとしても、ＩＳＯの白色度が６０％未満の顔料が生じることになり、これは紙での使用には許容可能ではない。
【０００４】
紙処理による廃棄物に含まれる固体含有物質を処理する方法は既知であり、例えば米国特許第５，６８３，５９０号、同第５，８４６，３７８号、および同第６，０６３，２３７号に開示されており、これらの開示は全て参照により本明細書に援用される。これらの特許に開示されているプロセスは概して、多くの理由から、本発明による高表面積生成物を調製するには適していない。例として、米国特許第５，８４６，３７８号は、例えば７５０°Ｃ未満の低い焼成温度を用いることを教示している。このような焼成温度は概して、本発明による高表面積生成物を調製するには適していない。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明者らは、高表面積生成物を、焼成、粉末化、および炭化の工程を含むプロセスを用いて、故紙処理プロセスからの流出液のような固体含有物質から得ることができることを見い出した。
【０００６】
本発明の高表面積生成物は、新聞用紙の製造に有用である。高表面積は、新聞用紙のパルプ完成紙料（pulp furnish）から、脂肪酸およびトリグリセリドを含むピッチ材料を吸収することによって、新聞用紙の摩擦係数に影響を及ぼす。このピッチ材料は、新聞用紙の表面に光沢を与える傾向があり、潤滑剤として作用し、摩擦係数を低くさせる。このため、用紙ロール内で滑りが生じ、新聞用紙の印刷に関して走行性の問題が起こる。
【０００７】
新聞用紙のＣＯＦを増加させるために、カ焼粘土、シリカ、タルク、および化学技術を用いることが知られている。しかしながら、これらの選択には、いくつかの欠点が伴う。例えば、タルクおよび化学技術は、インク裏写り抑制および光散乱を新聞用紙に提供しない。高摩擦係数、インク裏写り抑制、および光散乱をすべて、１つに備えた高表面積生成物を提供する必要性がある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明の一態様によれば、固体含有物質を８００〜９００°Ｃの範囲の温度で管理された焼成にさらすこと、粉末化すること、および炭化することを含むプロセスによって固体含有物質から調製される、炭酸カルシウムを含む高表面積生成物が提供される。
【０００９】
本発明の別の態様によれば、下記の仕様を満たす、炭酸カルシウムを含む高表面積生成物が提供される。
＜２ミクロン  ＰＳＤ含有率：                    ６５〜１００％
＜１ミクロン  ＰＳＤ含有率：                    ３０〜７０％
表面積：                                        ＞３５Ｍ２／ｇ
ＧＥ白色度：                                      ＞７５
Ｅｉｎｌｅｈｎｅｒ摩耗                          １０Ｋ回転にて、＜４０ｍｇ  
【００１０】
本発明のさらに別の態様によれば、高表面積生成物を調製する方法であって、固体含有物質を８００〜９００°Ｃの範囲の温度で管理された焼成にさらすこと、粉末化すること、および炭化することを含む方法が提供される。
【００１１】
本発明のさらに別の態様によれば、新聞用紙の走行性を高める方法であって、固体含有物質を８００〜９００°Ｃの範囲の温度で管理された焼成にさらすこと、粉末化すること、および炭化することを含むプロセスによって固体含有物質から調製される高表面積生成物を新聞用紙中に組み込むことを含み、高表面積生成物が炭酸カルシウムを含む、方法が提供される。
【００１２】
本発明のさらに別の態様によれば、新聞用紙の摩擦係数を高める方法であって、固体含有物質を８００〜９００°Ｃの範囲の温度で管理された焼成にさらすこと、粉末化すること、および炭化することを含むプロセスによって固体含有物質から調製される高表面積生成物を新聞用紙中に組み込むことを含む方法が提供される。
【００１３】
別記しない限り、本明細書および特許請求の範囲において用いられる、成分量を表すすべての数、温度のようなプロセス条件などは、すべての場合において「約」という語で緩和されているものと理解されたい。したがって、反対に示さない限り、以下の明細書および添付の特許請求の範囲に記載の数値パラメータは、本発明によって得られるよう求められる所望の特性に応じて変わり得る近似値である。すべての数値範囲は、「約」という語で緩和された範囲の両端を含むものと理解されるべきである。少なくとも、特許請求の範囲への均等論の適用を制限するためのものとしてではなく、各数値パラメータは少なくとも、報告された上位桁の数を考慮して、通常の丸め技法を適用することにより解釈されるべきである。
【００１４】
本発明の広範に記載の数値の範囲およびパラメータは近似値ではあるが、可能な限り正確に報告される。しかしながら、いかなる数値も、各試験測定値に見られる標準偏差に必然的に起因するいくつかの誤差を固有に含む。
【００１５】
本発明によれば、高表面積生成物は、紙処理プラントから得られる物質のような、固体含有物質から提供される。高表面積は、新聞用紙から脂肪酸およびトリグリセリドピッチを吸収するのに十分な表面積として規定され、そのため、新聞用紙の摩擦係数が低減する。本発明の一態様によれば、高表面積は、少なくとも３５Ｍ２／ｇの表面積を意味する。本発明の別の態様によれば、高表面積は、少なくとも５０Ｍ２／ｇの表面積を意味する。
【００１６】
本発明の一実施形態によれば、下記の仕様を有する高表面積生成物が提供される。
＜２ミクロン  ＰＳＤ含有率：                    ６５〜１００％
＜１ミクロン  ＰＳＤ含有率：                    ３０〜７０％
表面積：                                        ＞３５Ｍ２／ｇ
ＧＥ白色度：                                      ＞７５
Ｅｉｎｌｅｈｎｅｒ摩耗                          １０Ｋ回転にて、＜４０ｍｇ
【００１７】
本発明の高表面積生成物を調製するのに用いられる固体含有開始物質は、製紙プロセスまたは紙または故紙を処理するプロセスからの水性流出液から得られる物質とすることができる。固体物質中に存在する有機物質は、カオリン質または炭質処理ストリームに通常見られるいかなる成分を含んでいてもよく、製紙において、分散剤、凝集剤、保持剤などのような添加剤として用いられる、セルロース、インク、接着剤材料（例えばスターチ、ラテックス）、および化学（例えば水溶性ポリマー）のような繊維材料のうち１つまたは複数を含む。
【００１８】
処理された固体含有物質は、炭質物質、例えば印刷インクから得られる炭素粒子も含んでよい。このような炭質物質は、炭酸カルシウムおよび／またはカオリンを含んでよい。本発明の一態様によれば、高表面積生成物は、供給物（feed）の全重量に対し２５〜６０重量％の範囲のＣａＣＯ３含有率を有する供給物から調製することができる。本発明の高表面積生成物は、存在する無機粒状物質を過熱させることなく、存在する炭素を酸化させる方法によって調製される。このような炭質物質は、単一の熱処理段階で十分に酸化するとができるか、または後述するように有機含有量を制御して燃焼させた後で多段階プロセスのうちの一段階において酸化させることができる。
【００１９】
炭酸カルシウムのほかに、固体物質中に存在する無機物質は、カオリン、メタカオリン、ドロマイト、硫酸カルシウム、マイカ、タルク、二酸化チタンのような他の炭酸塩、および紙に用いられる白色粒状物質、および他の顔料または充填剤含有物質を含んでよい。本発明の高表面積生成物は、無機粒状物質として、少なくとも炭酸カルシウムとカオリンおよび／またはメタカオリンを含む混合物を含有する廃棄物から得ることができるが、その理由は、これらの物質は通常、従来技術の方法において一緒に加熱すると摩耗性生成物を形成するからである。
【００２０】
本発明の高表面積生成物は、故紙を脱インキするプラントからの流出液中に含有されているかまたはその流出液から生成される物質のようなあらゆるカオリン物質または炭質物質から得ることができる。このような物質は、カルシウム、炭酸塩、カオリン、および／またはメタカオリンのかなりの量を含有する場合がある。「かなりの量」とは、処理される物質中の固体物質の無機含有量の全重量に対し少なくとも５〜９５重量％を意味する。
【００２１】
紙の脱インキ用プラントからの廃棄物として得られる物質は、容易に燃焼可能なかなりの量の有機物質を含有する。本発明による高表面積生成物の調製において、有機物質の燃焼により発生する熱を、生成物の摩耗レベルが高すぎる温度よりも大幅に高い温度に上昇させないようにすることが望ましい。本発明の一実施形態によれば、その温度は９００°Ｃとすることができる。この温度は、（１）温度が高くなりすぎないような操作条件が選択されるプロセスを用いること、（２）そのプロセスの温度を監視し、かつ温度が安全レベルを超えた場合に生じた温度を下げるようにプロセスの条件を調整すること、あるいは（３）上記（１）、（２）を組み合わせること、によって達成される。
【００２２】
開始物質中の固体が、少なくとも０．０１重量％（例えば存在する固体の乾燥重量を基準として少なくとも０．５重量％）の量で存在する炭質物質（例えば炭素）を含む場合、本方法における熱処理プロセスは、単一の熱処理段階または２つ以上の熱処理段階を有するプロセス（本明細書中では「多段階」プロセスと呼ぶ）を含むことができる。
【００２３】
多段階プロセスの第１の段階では、局在化した温度が、許容可能な磨耗性を有する生成物を提供するのに必要な温度を超えないような方策が講じられた方法で有機化合物を燃焼させる。本発明の一態様によれば、その温度は９００°Ｃである。この第１の段階は、例えば、有機化合物を燃焼するために導入される空気の送出率およびその温度を管理することによってなされてもよい。多段階プロセスの第２の段階では、存在する有機化合物が燃焼（すなわち、少なくともその発熱能力がほぼなくなるのに十分な量が燃焼）した後、第１の段階からのあらゆる残留炭質物質が燃焼する。この第２の段階は、処理される材料から、残留している黒い着色を除去する効果がある。次の段階では、燃焼熱により局所的に生じる温度上昇の回避は必要とされない。多段階熱処理後に生成される物質は、白色粉末または粒状物質であり得る。
【００２４】
本発明の高表面積生成物を得るための開始物質は、製紙からの流出液を処理するプラントまたはコーティングプラントからの、あるいは故紙を脱インキするプラントのような故紙を処理するプラントからの流出液として得られる水性懸濁液を、その懸濁液中に存在する固体物質の乾燥重量が処理すべき物質の少なくとも２０重量％であるように脱水することによって得ることができる。処理すべき物質は、この濃度を超える任意のレベルの固体含有率を有することができるが、高い固体濃度を達成するのに必要とされる脱水は、時間がかかるとともにコストが高いため、２０重量％〜６０重量％、または４０重量％〜６０重量％の範囲の固体物質の乾燥重量を有する固体濃度が適している。
【００２５】
脱水は、例えば蒸発、ろ過、押圧、または遠心分離によって、１つまたは複数の既知のプロセスによって行うことができる。脱水後に残留している固体物質は、含湿物質の細片にされ、かつ／または押圧されたペレットまたは塊を含み得る。
【００２６】
本発明による高表面積生成物を調製するのに用いられる熱処理プロセスは、いくつかの異なる方法で、例えば１つまたは複数の適した容器（例えば炉および／またはキルン）を用いて行うことができる。固体含有物質が加熱流体流中に懸濁している流体流加熱炉が、本発明による高表面積生成物を調製するのに適している。プロセスが多段階プロセスを含む場合、異なる段階を同一の容器または異なる容器で行うことができる。１つまたは複数の段階において同一の容器を用いる場合、処理される物質は、適した再循環手順によって容器内に複数回通過させることができる。
【００２７】
２段階熱処理プロセスの第１段階を行うのに用いることができる方法の一例は、以下のようなものである。
【００２８】
例えば細片にされ、かつ／または押圧された物質の塊またはペレットである湿潤固体物質が、所望の生成物を得る温度に維持されるよう管理された温度の流体流炉内で燃焼させられる。この温度は、本発明の一実施形態によれば８００°Ｃ〜１０００°Ｃ、本発明の別の態様によれば８００°Ｃ〜９００°Ｃ、または本発明のさらに別の態様によれば８５０°Ｃ〜９００°Ｃの範囲内の温度とすることができ、この場合、固体物質の有機成分は、ほぼ完全に燃焼して、害のない化合物になり、少量の炭質物質と混合された固体物質の無機成分を残す。炉内の温度は、燃焼プロセスの際、適用される空気流量を適当に調整することによって管理することができる。
【００２９】
第１の段階を実行する方法は、技術的に認識されているどの炉においても好適に行うことができる。本発明の一態様によれば、炉はトロイド状の流体流の種類の炉とすることができる。このタイプの炉では、トロイド状の流体流加熱ゾーンが確立され、カ焼すべき粒子が加熱ゾーンに噴射される。トロイド状の流体の種類は既知であり、例えば米国特許第４，４７９，９２０号に記載されており、その開示は参照により本明細書に援用される。一般的に、空気のような高温ガスは、炉の操作チャンバ内に設けられたリング状のブレードまたはベーンの傾斜（angled）ブレードまたはベーン間の間隙に通される。ブレードのリングは、チャンバ壁と中央ブロックとの間に環状の間隙（例えばチャンバの軸に位置する上向き円錐部）の形態で形成される。ガス流は、ブロックの周りのドーナツ形状領域の回転経路に沿って、その回転経路内で個々の渦流となるように流される。これにより、ガス流中の加熱すべき物質（例えば粒状物質）への効率的な熱伝達が確保される。
【００３０】
多段階熱処理プロセスの第２段階は、便宜的にロータリーキルンを用いて行うことができる。この段階の温度は、８５０°Ｃ未満に保たれることが理想的である。高表面積生成物を調製するための多段階熱処理プロセスのこの第２の段階の熱処理プロセスまたは第１段階において維持される温度は、有機成分の分解が許容可能な速度で進行し、所望量の酸化カルシウムが生成されるように選択することができる。
【００３１】
上記プロセスのいずれかによって処理された物質は、熱処理プロセスの後に冷却することができる。上述したように、冷却生成物は一般的に、炭酸カルシウムを含む粉末または粒状物質を含む。冷却生成物は、粘土、例えばカオリン粘土およびメタカオリン、硫酸カルシウム、タルク、マイカ、二酸化チタン、および他の鉱物または無機粒状物質も含有し得る。粘土のような存在する物質のいくつかは、熱処理プロセスによってカ焼された形態に転化される可能性がある。生成物として得られる物質は、炭素のように白色であり暗色粒子がないことが望ましい。
【００３２】
カ焼生成物は、水性媒体中に再懸濁された後、おそらくは沈殿工程の前に、当業者に既知の方法で、例えば粉砕することにより粉末化することによって処理することができる。
【００３３】
後述するように行うことができるこのような粉末化工程は、生成物が、酸化カルシウムのようなかなりの量の塩基性物質、または酸化カルシウムとの反応により生成された物質を含む場合に望ましい。粉末化工程は、生成物の摩耗性を下げ、酸化カルシウムおよび水酸化カルシウムのような塩基性物質を、水および二酸化炭素に晒して、その後に続いて行う沈殿を容易にするのを助ける。粉末化はまた、生成すべき粒状生成物の光散乱係数したがって白色度を増大させる。さらに、粉末化は、確実に略均一な粒径分布を達成し、そのため、生成物の品質を、最初のスラッジ中に存在する鉱物の粒径の変動の影響をあまり受けないものにさせる。
【００３４】
二酸化炭素によって生成される炭酸塩のような、よりアニオン性の高い種が、所望のｐＨに達するのに必要とされる場合がある。さらに、粉末化を行わなければ、再懸濁工程および沈殿工程の際、水および二酸化炭素と接触しない酸化カルシウムのような未反応の塩基性物質は、保存中に生成物のｐＨを上げるであろう。さらに、酸化カルシウムは凝集中に粘土として結合し、水または二酸化炭素とは容易に接触しない。上述したように、粉末化はこのような接触を助ける。
【００３５】
粉末化がサンド粒子粉砕（sandgrinding）により行われる場合、本発明の目的に適した粉砕エネルギーは、２５％固体にて１トンあたり５０〜２５０ｋＷｈの範囲であり得る。本発明の別の態様によれば、粉砕エネルギーの範囲は、２５％固体にて１トンあたり５０〜１００ｋＷｈの範囲である。
【００３６】
本発明により調製される物質は、１００Ｋ回転にて５０ｍｇ以下のＥｉｎｌｅｈｎｅｒ摩耗値を有する。別の実施形態では、Ｅｉｎｌｅｈｎｅｒ摩耗値は、１００Ｋ回転にて４０ｍｇ未満である。さらに別の実施形態では、Ｅｉｎｌｅｈｎｅｒ摩耗値は、１００Ｋ回転にて３０ｍｇ未満である。このような摩耗値は、焼成プロセスを用いて例えば脱インキプラントの廃棄物から回収される無機粒状物質について非常に低い。例えば、脱インクプラントからの流出スラッジから得られる固体が従来の方法で焼成される（例えば温度管理をしない焼成による）場合、焼成後に得られる灰生成物のＥｉｎｌｅｈｎｅｒ摩耗値は一般的に、３００ｍｇを上回る。
【００３７】
粉末化後、生成物は沈殿工程に付される。この工程は、沈殿炭酸カルシウム（ＰＣＣ）反応器に生成物を移すことによって達成することができる。この反応器において、炭酸ガスが泡立ち、焼成において生じた酸化カルシウムを炭酸カルシウムに転化する。
【００３８】
二酸化炭素含有ガスは、ほぼ純粋な二酸化炭素であり得る。あるいは、二酸化炭素含有ガスは、石灰用キルンまたは発電プラントからの煙道ガスまたは排ガス、あるいは空気または窒素と混合した二酸化炭素のようなガスの混合物として存在することができる。二酸化炭素が加えられた、微粉砕された無機物質の懸濁液は周囲温度であり得るが、懸濁液中に水酸化カルシウムが存在する場合、偏三角面体形の炭酸カルシウムの生成は、懸濁液の温度を２０°Ｃ〜６５°Ｃの範囲に維持することによって有利になることができる。特定の理論または機構に縛られることなく、偏三角面体形は、表面積が増大した生成物を提供するため、本発明の目的に適すものと考えられる。本発明の一態様によれば、炭化温度は、２０°Ｃ〜３５°Ｃの範囲とすることができる。懸濁液に通される二酸化炭素含有ガスの量は好適には、懸濁液のｐＨを７に下げるような量である。
【００３９】
焼成温度が８００°Ｃ以上であった生成物の場合、走査電子顕微鏡の高倍率で非常に微細な孔を有するという事実がある。特定の理論または機構に縛られることなく、この孔はおそらく、炭酸塩粒子（この場合ではスラッジ）からの二酸化炭素の急速な損失に起因するものと考えられる。この事実はさらに、ＢＥＴ表面積データにおいて見られ、より高い温度で作製された本発明による生成物が５０Ｍ２／ｇの表面積を有することができる。
【００４０】
したがって、本発明の生成物を調製するのに用いられる焼成温度は、酸化カルシウムの生成を容易にすると考えられる。炭化工程は、酸化カルシウム粒子からの二酸化炭素の急速な損失を可能にする。二酸化炭素の急速な損失の結果、高表面積を有する多孔質生成物が得られ、これは、摩擦係数制御充填剤として特に適している。
【発明を実施するための最良の形態】
【００４１】
本発明の生成物を調製する好適なプロセスの１つを以下の例によって示す。
【００４２】
図１に示すように、故紙を脱インキするプラントからの脱水スラッジを、ダクト１５を通して供給し、流動空気が導管１７を通して供給される流動床炉１６内に５０重量％の乾燥固体濃度で供給する。流動床の温度は、初めにバーナ手段１８により流動空気を加熱することによって、例えば８００°Ｃ〜９００°Ｃの選択範囲に維持される。その後、スラッジの有機成分の化学的分解が、必要とされる温度を維持するに十分な熱を発生することができるか、または、熱が必要に応じて流動空気に供給されることができ、スラッジおよび流動空気の供給速度が所望のレベルの温度を保つように制御される。ガス、および、同伴したスラッジの無機成分は、流動床から導管１９を通ってサイクロン分離器２０へ放出される。無機成分が、少量の炭質物質とともにガスから分離されて、サイクロンの基部から導管２１を通って回転式キルン２２へ放出される。サイクロン分離器２０により分離されたガスは、導管２３を通って、再使用のために熱エネルギーを回収する手段に放出される。８００〜９００°Ｃの範囲の温度の流動床内の有機成分の燃焼効率は、それらのガスがいかなる有害な化合物もほぼないような効率であることが分かった。回転式キルン２２内の温度は、加熱手段２４を制御することにより炉１６内の流動床の温度と同じ範囲に維持される。炭質物質がほぼない、熱処理された無機成分は、最終的に導管２５を通って放出される。
【００４３】
図１の装置を用いての熱処理後に生成された生成物は冷却され、次に、上述したように粉砕プロセスおよび沈殿プロセスに付される。
【００４４】
ＰＣＣ反応器生成物は、サンド粒子粉砕され、比較的低い固形分で炭化されるため、脱水工程は、使用前、例えば紙充填剤組成物中に組み込まれる前に必要とされる場合がある。
【実施例】
【００４５】
［実施例１］
供給物質および該供給物質から生成される生成物の分析
２つの異なる工業用紙処理プラントからの故紙の流出液、すなわち排出物を得た。これらの２つの排除物を固体含有率、５００°Ｃでの燃焼後の有機鉱物の損失、および残留しているＣａＣＯ３および粘土の量に関して別々に分析した。その結果を下記の表１に示す。
【００４６】
【表１】
2005508750.tif 000003
【００４７】
プラントＡおよびプラントＢの排除物は、上述の方法により、本発明による２つの高表面積生成物を調製するために別々に処理した。各プラントからの生成物は、生成物Ａおよび生成物Ｂと呼ぶ。これらの生成物の物理的特性を分析し、表２に示す。
【００４８】
【表２】
2005508750.tif 000004
【００４９】
［実施例２］
摩擦係数の分析
上述したように、新聞用紙のパルプ供給物における脂肪酸ピッチは、新聞用紙の表面に光沢を与えやすいため、摩擦係数を低くさせる。これにより用紙ロール内に滑りが生じ、この滑りにより新聞用紙の印刷機において走行性の問題が生じる。本発明による高表面積生成物を新聞用紙中に組み込み、摩擦係数制御充填剤としてのその使用を評価した。本発明の生成物が与えた摩擦係数特性を、既知の４つの顔料の摩擦係数特性と比較した。
【００５０】
本発明による高表面積生成物の効果を試験するため、高レベルのピッチを有することが知られている新聞用紙を選択した。したがって、供給物は、７０％のサーモメカニカルパルプと３０％の再生利用新聞用紙からなるＡｕｇｕｓｔａ  Ｎｅｗｓｐｒｉｎｔから得た。ＴＡＰＰＩシート型を用いて４８ＧＳＭ手すき紙を調製した。
【００５１】
１ｌｂ．／トンのナルコ（Nalco）（登録商標）９５４ポリマーを用いて、シート中にそのポリマーが保持されるように供給物を凝固させた。
【００５２】
顔料は、供給物の全重量に対し０、３重量％、および６重量％の添加割合で充填剤として使用した。
【００５３】
摩擦係数は、試料セットあたり３つの連続スライドを有する３つの別個の試料を用いて試験された。これらのスライドの摩擦係数については以下のことが認められた。
Ｓ１-スライド１静的
Ｓ２-スライド２静的
Ｓ３-スライド３静的
Ｋ１-スライド１動的
Ｋ２-スライド２動的
Ｋ３-スライド３動的
【００５４】
本発明による生成物を分析し、従来技術の顔料と比較した。本発明による生成物の物理的特性、および従来技術の顔料は下記の表３に示す。
【００５５】
【表３】
2005508750.tif 000005
【００５６】
摩擦係数は、当業者に既知の標準ＴＡＰＰＩ法を用いて試験された。その結果は、３％の生充填剤（virgin filler）については表４に、６％の生充填剤については表５に示した。
【００５７】
【表４】
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【００５８】
【表５】
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【００５９】
これらの結果は、本発明による高表面積生成物の摩擦係数制御充填剤としての効果が、従来技術の顔料に少なくとも匹敵し得るということを示す。したがって、例えば廃棄物質から調製された生成物は、既知の顔料よりも多くの効果がないとしても、少なくともそれと同じ効果がある。
【００６０】
摩擦係数制御充填剤としての本発明の生成物の効果を予測する２つの方法を考察した。第１の方法では、本発明の生成物の表面積を、吸収された生成物を油量により算出した。油吸収と表面積の線形関係は、摩擦係数制御の予測に役立つことが期待された。しかしながら、当業者に既知のＢＥＴ法を用いた、表面積を測定するより直接的な方法が、表面積のより優れた指標であること、したがって、摩擦係数制御を予測するより優れた方法であることが分かった。
【００６１】
本明細書中に組み込まれるとともにその一部をなす添付図面は、本発明の一実施形態を示し、説明とともに、本発明のいくつかの主要な説明の役割を果たす。
【００６２】
本発明の他の実施形態は、本明細書中に開示された本発明の明細書および実施の考慮から当業者に明らかであろう。明細書および例は、添付の特許請求項によって示されている本発明の真の範囲および精神により例示とみなされるにすぎない。
【図面の簡単な説明】
【００６３】
【図１】本発明の高表面積生成物を調製するのに用いることができる装置の構成配置を示す概略図である。
【図１】
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【国際調査報告】
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