(57)【要約】　　　（修正有）【課題】水性または無水媒質中に容易に分散可能であるのみならず，流動可能でかつ計量可能であり，その結果，セメント系製品，ポリマー製品，またはフラッフパルプを用いて製造された他の製品のような最終製品にするためのバッチ処理または連続処理のために正確な量を輸送及び測定することが出来るパルプ製品が望まれている。【解決手段】セルロース系材料の別個の粒子は、流動可能でかつ計量可能である。これは、水性または無水媒質中に容易に分散可能である。本粒子は、緻密化済みの個別化セルロース繊維を含む。本粒子は、少なくとも０．３g/ccの密度を有する。【選択図】なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
　各々が複数の個別化され緻密化されたセルロース系繊維を含む複数の別個の粒子を含む、流動可能で計量可能でありかつ分散可能なセルロース系繊維材料。
【請求項２】
　前記粒子は平らであり、１０平方ミリメートル以上の全表面積を有する、請求項１に記載の材料。
【請求項３】
　前記表面積は１０〜１５０平方ミリメートルの範囲にわたる、請求項２に記載の材料。
【請求項４】
　前記粒子は０．３g/cc以上の密度を有する、請求項１に記載の材料。
【請求項５】
　前記密度は０．３〜２g/ccの範囲にわたる、請求項４に記載の材料。
【請求項６】
　前記密度は０．３〜１g/ccの範囲にわたる、請求項５に記載の材料。
【請求項７】
　前記粒子は、約１分未満で温水中に分散可能である、請求項１に記載の材料。
【請求項８】
　前記粒子は０．５mm以上の厚さを有する、請求項２に記載の材料。
【請求項９】
　前記厚さは０．５〜１０mmの範囲にわたる、請求項３に記載の材料。
【請求項１０】
　前記セルロース系繊維は、カップリング剤、シリケート、ゼオライト、ラテックス、架橋剤、剥離剤、界面活性剤、分散剤、クレイ、カーボネート、殺生物剤、染料、抗菌性組成物、難燃剤、保存剤、合成繊維、ガラス繊維、炭素繊維、及び天然繊維からなる群から選択されるアジュバントをさらに含む、請求項１に記載の材料。
【請求項１１】
　前記合成繊維は、ポリプロピレン、ポリエステル、ポリアミド、ポリエチレン、レーヨン、及びリヨセルからなる群から選択される、請求項１０に記載の材料。
【請求項１２】
　前記天然繊維は、広葉樹材、針葉樹材、木綿、羊毛、絹、わら、亜麻、大麻、ジュート、バガス、サイザル麻、ケナフ、リサイクルパルプ、ＯＣＣ、及びＯＮＰからなる群から選択される、請求項１０に記載の材料。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
　本発明は、流動可能でかつ計量可能な緻密化繊維粒子に関する。本製品は、機械的作用によって水または無水媒質中に容易に分散し、セメント系組成物のための添加剤として特に有用である。
【背景技術】
【０００２】
　セルロース繊維は通常、長網スクリーン上で湿式形成（wet formed）され、加圧されてシートになる。シートを脱水し、乾燥し、巻取って、貯蔵及び顧客への出荷のための大きなロールにする。パルプを使用するためには、顧客は通常シートをハンマミルまたはダイサー（dicer）中に導入して、繊維を分離及び個別化（singulate）し、すなわち、シートを分離して小さな区分または個別の繊維にし、これは次に顧客が使用するためのフラッフパルプを形成する。
【０００３】
　幾つかの用途の場合、例えばエアレイド吸収性製品を製造するために、フラッフパルプを直接に使用できる。しかしながら、吸収性製品並びにセメント系材料及び成形または押出しポリマー製品のための添加剤としての用途が挙げられるがこれらに限定されるものではない多くの他の用途の場合、パルプは水性媒質中に分散しなければならない。フラッフパルプは、しかしながら、例えば、セメント系製品またはポリマー製品中に使用する場合に、混合のための正確な測定のために直ちに流動可能及び／または計量可能ではない。
【発明の開示】
【０００４】
　本発明は、水性または無水媒質中に容易に分散するのみならず、流動可能でかつ計量可能であり、その結果、セメント系製品、ポリマー製品、またはフラッフパルプを用いて製造された他の製品のような最終製品にするためのバッチ処理または連続処理のために正確な量を輸送及び測定することができるパルプ製品を提供する。本製品自体は、流動可能で計量可能でありかつ容易に分散可能なセルロース繊維材料を含む。本材料は、複数の別個の粒子を含み、この別個の粒子の各々は、複数の個別化され緻密化されたセルロース繊維を含む。こうした粒子は互いのそばを通って容易に滑るかまたは流れるであろうから、従って微粒子用の従来の搬送設備（material handling equipment）を使用して容易に輸送することができる。１具体例においては、本粒子は比較的に平らであり、少なくとも約１０平方ミリメートルの全表面積を有する。本粒子は０．３g/cc以上の密度を有することが好ましい。
【０００５】
　本発明はまた、水性または無水媒質中に容易に分散可能である流動可能で計量可能なセルロース粒子の製造方法を提供する。本方法は、まずセルロース繊維を個別化して、個別化された未結合繊維の塊を形成することと、その後個別化繊維を緻密化し、繊維を、各々が複数の未結合繊維を含む別個の粒子へと形成することとを含む。まず個別化繊維を緻密化し、次に別個の粒子を形成することで本粒子を形成してよい。また、本粒子を同時に緻密化し、形成することで、または、繊維の群を分離し、緻密化して、別個の粒子にすることで、本粒子を製造してよい。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００６】
　セルロース繊維は、本発明に従って流動可能でかつ計量可能な形態に転換される。本発明は、複数の別個の粒子を含む。そしてまた、別個の粒子の各々は、複数のパルプ繊維で構成される。別個の粒子は個別化パルプ繊維から製造されるものであり、その場合個別化パルプ繊維は緻密化され、別個の粒子へと形成される。別個の粒子は、従来の搬送設備を利用して計量可能でかつ流動可能であるのみならず、水性または無水媒質中に入れられた場合に、容易にかつ直ちに複数の個別化パルプ繊維へと分散可能である。水性媒質中への分散は通常、媒質と繊維との相対的運動を引き起こすためにはわずかな撹拌を必要とする。無水媒質中への分散は、媒質と繊維との相対的運動を引き起こすためには機械的混合を必要とする。こうした粒子は、繊維が充填剤及び強化剤（strengthening agent）として機能するような最終製品の製造において特に有用である。このような材料の例としては、セメント系製品の例えば壁パネル、並びにポリマー材料から製造された成形及び押出し製品が挙げられる。
【０００７】
　個別化繊維を様々な様式で製造することができる。従来のパルプミル中で製造したパルプシートをハンマミル中に導入し、分離して個別の繊維にして、本発明において使用可能な個別化パルプ繊維を形成してよい。他に、未乾燥（never-dried）パルプを直接にパルプミルからジェットドライヤ中に導入して、パルプ繊維を同時に乾燥し、個別化することで、個別化パルプ繊維を製造することができる。個別化パルプ繊維のこのような製造方法は、Process to Produce Dried Singulated Cellulose Pulp Fibersと称する２００１年１０月３０日に出願された同時係属の米国特許出願第09/998,143号、及び、Process for Producing Dried Singulated Cellulose Pulp Fibersと称する２００２年１月１６日に出願された米国特許出願第10/05,872号において開示されている。こうした出願を、特に本明細書において参考のためにその全体を引用する。
【０００８】
　広く様々なパルプを、本発明において特に使用可能な個別化パルプ繊維を製造するために利用することができる。任意のクラフト、亜硫酸、ソーダまたはアルカリ蒸解方法は、本発明において使用するためのパルプを得るのに適していると考えられる。本発明において使用するのに適したパルプはまた機械パルプ化方法から得ることができ、例えばサーモメカニカル・パルプ、ケミサーモメカニカル・パルプ、リファナー・メカニカル・パルプ、及び砕木パルプである。セメント系材料における最終用途のために特に有用なパルプは、低い化学的酸素要求量を有し、Very Low COD Unbleached Pulpと称する２００２年７月３０日に出願された米国特許出願第10/209,497号において説明されている。この出願を、特に本明細書において参考のためにその全体を引用する。本発明に従って使用可能な別のパルプは、ワシントン州、タコマのウェヤーハウザー・カンパニー（Weyerhaeuser Company of Tacoma, Washington）によってＴＹＥＥという名称で販売されている。ＴＹＥＥパルプは、ソーダストから製造された漂白針葉樹材パルプである。
【０００９】
　パルプが由来するセルロース繊維は、任意の木材または非木材源から得ることができる。全てのセルロース繊維源のうちで、木材パルプは、その入手しやすさ及び価格が理由となって最も好ましい。セルロース繊維の天然源としては、サザンパイン（southern pine）、ベイマツ、トウヒ属、ツガ属、及びラジアータパインを含む針葉樹材種が挙げられる。こうした針葉樹材繊維源に加えて、パルプはまた、広葉樹材種の例えばユーカリ類から製造することができる。非木材セルロース繊維もまた使用することができ、これは、わら、亜麻、ケナフ、大麻、ジュート、バガス、サイザル麻、または同様の材料を含む。木材に基づく繊維と同様に、非木材繊維源もまた、パルプ化し、それに続いて使用して、本発明に従って使用可能な個別化パルプ繊維を製造するためのパルプを提供してよい。
【００１０】
　適切なアジュバントの例えば天然または合成の他の繊維及び／または任意の化学的処理剤もまた、本発明に従った処理の前にパルプと混合してよい。適切なアジュバントとしては、カップリング剤、シリケート、ゼオライト、ラテックス、架橋剤、剥離剤（debonder）、界面活性剤、分散剤、クレイ、カーボネート、殺生物剤、染料、抗菌性組成物、難燃剤、保存剤、合成繊維（例えば、ポリプロピレン、ポリエステル、ポリアミド、レーヨンリヨセル）、ガラス繊維、炭素繊維、及び任意の他の天然繊維（例えば、羊毛及び絹並びに様々な種の木材または非木材繊維の例として広葉樹材、針葉樹材、ＯＣＣ、ＯＮＰ、木綿、わら、亜麻、大麻、ジュート、バガス、サイザル麻、及びケナフ並びに同様の材料）が挙げられる。カップリング剤を使用して、例えば、繊維をマトリックスとより良好に結合させる。適切なアジュバントの他の例は、Christopher J. Biermann (Biermann)によるthe Handbook of Pulping and Papermaking（第２版）の１９４〜２０６ページに説明されており、このページを、本明細書において参考のためにその全体を引用する。パルプ用の他のアジュバントは、Process for Producing Dried Singulated Cellulose Pulp Fibers Using a Jet Drier and Injected Steam and the Product Resulting Therefromと称する２００２年６月２８日に出願された米国特許出願第10/187,213号において説明されており、この開示を、本明細書において参考のためにその全体を引用する。
【００１１】
　上記のように製造した個別化繊維を次に、本発明に従って緻密化する。繊維を、幾つかの従来の方法のいずれによってでも単独で緻密化してよい。緻密化の１つの共通の形態は、圧縮して緩く結合したシートにする一対のニップロールの間に、個別化繊維の緩く結合した塊を通すことである。希望するなら、個別化パルプ繊維を、従来のエアレイ抄紙機（air laying machine）中でエアレイすることができる。エアレイドパッドを次に、従来の方法によって緻密化または圧縮し、次に回転式パンチまたは回転式ダイを使用して複数の別個の粒子へと形成することができる。この形態の緻密化は繊維を機械的に結合するが、若干のイオン結合も生じるかもしれないと考えられている。緻密化繊維のシートを次に切断し、成形し、または他の方法で別個の粒子へと形成する。粒子の各々は、一緒になって機械的に結合する複数の個別化パルプ繊維を含む。様々な方法を利用して、繊維を別個の粒子へと形成することができる。こうした方法としては、切断、ダイシング、回転式パンチング及び回転式ダイカッティングが挙げられるが、これらに限定されるものではない。他の周知の方法を同様に使用してよい。
【００１２】
　また、個別化パルプ繊維を同時に緻密化し、別個の粒子へと形成してもよい。様々な従来の設備を、このために利用することができる。回転式金型を利用して、例えば、個別化パルプ繊維の塊からブリケットの形態の別個の粒子を製造することができる。回転式金型においては、個別化パルプ繊維を、ニップロールと同様の整合するロール上で同時に圧縮し、キャビティ中に成形する。また、個別化パルプ繊維の塊を１組の整合する歯車の間に導入し、パルプを歯車間の空間で圧縮することができる。
【００１３】
　本発明に従って製造された流動可能でかつ計量可能な別個の粒子は、好ましくは０．３g/cc以上の密度を有する。密度は、０．３g/cc〜２g/cc、最も好ましくは０．３g/cc〜１g/ccであることが好ましい。形状に対しては特に要件はない。しかしながら、粒子は、互いのそばを通って流れるのに十分に小さくなければならず、かつ、計量可能でなければならず、全て微粒子材料用の従来の搬送設備を利用する。シートを切断またはパンチングして別個の粒子にする場合に起きるように、粒子が略平らである場合に、平らな粒子の両面の全表面積は１０〜１５０平方ミリメートルであり、厚さは約０．５〜１０mm、好ましくは２〜５mmであることが好ましい。本発明に従って製造された流動可能でかつ計量可能な別個の粒子は、水性または無水媒質中に導入された場合に、極めて直ちにかつ容易に分散可能であり、ほぼ即座に分離して、媒質中の別々のまたは個別化された繊維になる。
【実施例】
【００１４】
　以下の実施例は、本発明の例示とすることを意図したものであり、本明細書において定義する本発明の範囲をいかなる点でも限定することを意図したものではない。
［実施例１］
　未乾燥クラフトパルプを既に個別化し乾燥したジェットドライヤのスクリーンコンベヤーから、個別化パルプ繊維を直接に取り除いた。個別化パルプ繊維を、ニップロールを通して、緻密化繊維マットを形成した。緻密化マットはシート厚さ０．０５インチを有した。シートを次に切断して１／４インチの正方形の部片にした。正方形の部片は、傾斜した表面上で互いのそばを通って容易に流れた。上述のように作製した約２０の正方形の部片を、温水の入った５００mlのビーカー中に入れると、わずかな撹拌によって１分未満で完全にかつ迅速に分散した。
［実施例２］
　実施例１におけるように、ジェットドライヤのスクリーンコンベヤーから取り除いた個別化パルプ繊維をパッドフォーマー中に挿入した。パッドフォーマーは、ポケット・フォーマー（Pocket Former）という商品名で販売されており、ワシントン州、タコマのオートメーテッド・システムズ（Automated Systems of Tacoma, Washington）から入手可能である。パッドは約４インチ×１２インチだった。こうしたパッドを、厚さ約１／８インチになるまでニッププレスを通した。シングルストローク金属パンチ（single-stroke metal punch）は、１／４インチ×３／４インチのスロットを備えた。緻密化シートを次に、このスロットを通して同様のサイズのパンチでパンチングした。パンチングしたシートから得た小片（plug）は、別個の粒子を含む。上述のように製造した別個の粒子の集まりの主要部分は、ニッププレスから取り除いた材料と比較してさらには緻密化されなかった。しかしながら、縁部を完全に加圧し、シールした。こうした縁部は、一緒になって小片の形状を保持した。複数の小片は、傾斜した表面上で互いのそばを通って容易に流れた。１０の小片を、温水の入った９５００mlのビーカー中に入れると、わずかな撹拌によって１分未満で完全にかつ迅速に分散した。パンチの剪断及び圧縮作用による目に見えるニット（knit）もノット（knot）も存在しなかった。
［実施例３］
　対照粒子を、従来のクラフトパルプシートから製造した。クラフトシートを長網プレス上で従来のように製造し、次に乾燥した。マットから得た繊維を個別化せず、他の方法で分離して個別の繊維にすることもしなかった。クラフトシートを切断して、実施例１のものと同様の約１／４インチ角の正方形の部片にした。こうした正方形の部片を温水の入ったビーカー中に挿入し、撹拌すると、１分後に分散の徴候は観察されず、試験は中止された。
【００１５】
　本発明の好適な具体例を示し、説明してきたが、本発明の精神及び範囲から逸脱することなく、本発明に様々な変更を行い得ることは了解されよう。