專利名稱：纖維顆粒和形成纖維顆粒的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明通常涉及纖維素纖維顆粒，更具體而言，涉及低含水量的非擠壓式纖維素顆粒以及由濕態(tài)的廢料形成纖維素纖維顆粒的方法。
背景技術(shù)：
用各種填料增強(qiáng)的聚合物廣泛地用于家居和工業(yè)產(chǎn)品以及建筑材料等中。通過混入無(wú)機(jī)填料，如碳酸鈣、滑石、云母和硅灰石和合成填料如玻璃、石墨、炭和凱夫拉爾(kevlar)纖維以及天然填料，如纖維素纖維，這些聚合物的一些機(jī)械性能得到大幅度改進(jìn)。用于增強(qiáng)聚合物的纖維素纖維一般包括有效粒度為約10-60目的木粉或粉碎木纖維。應(yīng)用這樣的纖維素纖維填料的結(jié)果是會(huì)帶來(lái)許多缺陷。
例如，因?yàn)榈投逊e密度和在混合前或混合過程中需要預(yù)干燥，用木粉或粉碎木纖維進(jìn)行加工的結(jié)果是低生產(chǎn)率和高成本。這些填料的粉末特性不僅會(huì)造成操作困難，還會(huì)給工藝操作人員的健康帶來(lái)危險(xiǎn)。木粉和粉碎木纖維還會(huì)由于材料裝填在一起而引起堵塞或結(jié)塊并極難于輸送和向擠出機(jī)進(jìn)料，擠出機(jī)的進(jìn)口相對(duì)于這些材料的低堆積密度而言通常較小。
為避免與采用粉末狀木粉或粉碎木纖維有關(guān)的問題，曾嘗試將所述纖維壓縮成顆粒。采用制粒機(jī)由粉碎木纖維或木粉形成顆粒的常規(guī)方法包括采用水作為粘合劑。然而，在這些顆粒中形成的水分成為復(fù)合材料顆粒下游加工的不利條件。當(dāng)將聚合物用作粘合劑時(shí)，必須將聚合物加入工藝中，因而提高了加工成本。
除了這些問題以外，采用粉碎木纖維或木粉作為原料來(lái)形成纖維素纖維一聚合物顆?；蛑苯有纬衫w維素纖維增強(qiáng)的聚合物材料或產(chǎn)品的成本相當(dāng)高昂。更為節(jié)約成本的纖維素纖維基原料的其它來(lái)源由于工業(yè)上將粉碎木纖維或木粉視為優(yōu)選原料而被忽視。例如，在大多數(shù)造紙廠廢水中存在的材料能夠充足地供應(yīng)經(jīng)加工的纖維素纖維。當(dāng)今，隨同其它不適用于造紙廠工藝的其它材料如塑料和/或無(wú)機(jī)物一起，每年造紙廠要拋棄數(shù)百萬(wàn)噸的加工纖維素纖維。迄今為止，尚沒有處理這種基本呈濕態(tài)的廢棄纖維素材料并將其制成顆粒形式以用于制造復(fù)合材料以及燃料、動(dòng)物草墊、美化環(huán)境和許多其它加工纖維素纖維用途的方法。
因此，需要提供具有低含水量和高堆積密度的經(jīng)加工纖維素纖維顆粒，以及采用濕態(tài)的廢棄經(jīng)加工纖維素纖維基原料制造這種纖維素纖維顆粒的方法。
發(fā)明概述本發(fā)明涉及改進(jìn)的、可用于纖維素纖維增強(qiáng)聚合物產(chǎn)品和材料以及燃料、動(dòng)物草墊、美化環(huán)境和許多其它加工纖維素纖維用途的低含水量纖維素顆粒，并涉及用于將濕態(tài)經(jīng)加工的纖維素纖維基原料轉(zhuǎn)化為這種低含水量纖維素顆粒的改進(jìn)的非擠壓式方法。在一個(gè)創(chuàng)新方面中，本發(fā)明的纖維素纖維顆粒具有約0.1-14重量％的含水量，最優(yōu)選約1.0-5重量％。在另一個(gè)創(chuàng)新方面中，本發(fā)明的非擠壓式方法由具有約40-80重量％含水量的濕態(tài)經(jīng)加工的纖維素纖維基原料制備低含水量的纖維素纖維顆粒。在又一個(gè)創(chuàng)新方面中，在本發(fā)明非擠壓式方法中用于幫助將纖維素纖維粘結(jié)成顆粒形式的材料，如塑料和/或無(wú)機(jī)物如礦物、粘土等是所述原料固有的。與現(xiàn)有技術(shù)不同，不需要加入這些成分作為粘合劑。
在優(yōu)選實(shí)施方案中，本發(fā)明的纖維素纖維顆粒包含可自由流動(dòng)的圓柱形或球形纖維顆粒，其具有約0.1-14.0重量％的含水量，優(yōu)選約1.0-5.0重量％。所述纖維素纖維顆粒優(yōu)選包含約60-99重量％的經(jīng)加工的纖維素纖維，約0-30重量％的塑料和/或約0-40重量％的無(wú)機(jī)物或灰分，包括礦物、粘土等，其中所述顆粒優(yōu)選包括至少約1-5重量％的塑料或無(wú)機(jī)物和不超過約40重量％的組合塑料和無(wú)機(jī)物。顆粒的長(zhǎng)度和/或直徑尺寸為約1/16英寸-2英寸，優(yōu)選1/8英寸-1/2英寸。顆粒的堆積密度優(yōu)選為約12-50磅/立方英尺，優(yōu)選為約20-40磅/立方英尺。
所述纖維素顆粒優(yōu)選由濕態(tài)的經(jīng)加工纖維素纖維基原料制成。所述經(jīng)加工的纖維素纖維基原料優(yōu)選源自造紙紙漿和來(lái)自一或多個(gè)造紙廠生產(chǎn)階段中的其它廢水。所述廢水材料一般包含主要由經(jīng)加工的纖維素纖維和混合塑料和/或無(wú)機(jī)物如礦物、粘土等組成的混合物。所述混合塑料一般包括一或多種聚烯烴，如，但不限于聚乙烯、聚丙烯、聚丁烯和聚苯乙烯。該廢水材料的含水量為約40-80重量％，且纖維素與塑料和/或無(wú)機(jī)物的重量比為約99-1％到60-40％。
在另一個(gè)優(yōu)選實(shí)施方案中，本發(fā)明的非擠壓式方法包含接受并干燥濕態(tài)的經(jīng)加工纖維素纖維基原料，粉碎經(jīng)干燥的材料，然后將經(jīng)干燥、粉碎的材料制粒。可以在粉碎和制粒之間任選地采用附加的干燥步驟以提高干燥效率。優(yōu)選地，可以采用商購(gòu)的干燥系統(tǒng)和工藝將含水量為約40-80重量％的纖維素和混合塑料和/或無(wú)機(jī)物原料干燥至含水量為約1.0-14.0重量％，最優(yōu)選為約1.0-5.0重量％?？梢圆捎蒙藤?gòu)的破碎機(jī)或制粒機(jī)、球磨機(jī)和/或錘式粉碎機(jī)來(lái)完成粉碎步驟，即將纖維素和混合塑料和/或無(wú)機(jī)物組成的材料粉碎至有效粒度為約10-60目的顆粒尺寸。根據(jù)纖維素的來(lái)源和所實(shí)施粉碎的類型和程度的不同，纖維素纖維的長(zhǎng)寬比可以為10∶1-300∶1。最后，可以采用商購(gòu)的螺桿壓榨機(jī)、制粒機(jī)和/或壓實(shí)機(jī)來(lái)實(shí)施可能包含壓實(shí)、制粒和/或致密的制粒步驟來(lái)壓實(shí)經(jīng)干燥和粉碎的原料并形成顆粒。優(yōu)選將原料從約1-10磅/立方英尺的堆積密度壓實(shí)至約12-50磅/立方英尺的堆積密度，優(yōu)選為約20-40磅/立方英尺，然后形成長(zhǎng)度和或直徑尺寸為約1/16英寸-2英寸的顆粒，優(yōu)選為約1/8英寸-1/2英寸。
通過本發(fā)明的方法制備的纖維顆粒在可能用于制造復(fù)合材料之外還有利地具有多種用途。例如，所述纖維顆?？梢杂米鲃?dòng)物草墊、景觀美化材料、發(fā)電用燃料等。當(dāng)用作動(dòng)物草墊或用于景觀美化時(shí)，較高的堆積密度有助于防止纖維素纖維被風(fēng)和陣風(fēng)吹跑，而在景觀美化的情況中使纖維吸收養(yǎng)分并為植物和樹提供養(yǎng)分，在動(dòng)物草墊的情況下吸收并提供除臭劑。通過本發(fā)明獲得的較低的含水量還使養(yǎng)分和除臭劑的較高吸收成為可能，而在以前單獨(dú)通過常規(guī)制粒機(jī)工藝制備的纖維顆粒中是不能獲得的。
近似地，通過本發(fā)明的方法獲得的較低的水分和較高的堆積密度使每磅或每噸接受的原料產(chǎn)生的B.T.U形式的熱能增加了不止兩倍，這使本發(fā)明這種纖維顆粒制備的加工成本大大合理化了。
繼而，從以下的詳細(xì)描述和附圖，本發(fā)明的目的和優(yōu)點(diǎn)將變得顯而易見。
附圖簡(jiǎn)述


圖1A是簡(jiǎn)要說明本發(fā)明經(jīng)加工的纖維素纖維基顆粒的立體圖。
圖1B是本發(fā)明經(jīng)加工的纖維素纖維基顆粒的照片。
圖2是本發(fā)明由濕纖維素纖維基廢料形成纖維素纖維基顆粒的方法的流程圖。
圖3是詳細(xì)說明實(shí)施本發(fā)明方法的示范系統(tǒng)的簡(jiǎn)要工藝圖。
優(yōu)選實(shí)施方案的詳細(xì)描述本發(fā)明涉及改進(jìn)的、可用于纖維素纖維增強(qiáng)聚合物產(chǎn)品和材料以及燃料、動(dòng)物草墊、環(huán)境美化材料和許多其它加工纖維用途的低含水量纖維素顆粒，并涉及用于將濕態(tài)經(jīng)加工的纖維素纖維基廢料轉(zhuǎn)化為這種低含水量纖維素顆粒的改進(jìn)的非擠壓式方法。參見
圖1，簡(jiǎn)要表示了本發(fā)明的纖維素纖維顆粒10，其可以是圓柱形或球形，通常為圓柱形并具有約1/16英寸-2英寸的直徑D和長(zhǎng)度L尺寸，優(yōu)選為1/8英寸-1/2英寸。在圖2B中提供了本發(fā)明典型顆粒的照片。
優(yōu)選地，本發(fā)明纖維素纖維顆粒的含水量為約0.5-14重量％，優(yōu)選為約1.0-5.0重量％，且所述顆粒的堆積密度為約12-50磅/立方英尺，優(yōu)選為約20-40磅/立方英尺。所述纖維素纖維顆粒優(yōu)選包含約60-99重量％的纖維素纖維，約0-30重量％的塑料，和/或約0-40％的無(wú)機(jī)物或灰分，如礦物、粘土等，其中所述顆粒優(yōu)選包括至少約1-5％的塑料或無(wú)機(jī)物和不超過約40％的組合的塑料和無(wú)機(jī)物。
如圖2所示，由濕態(tài)經(jīng)加工的纖維素纖維基原料35制備了本發(fā)明的纖維素纖維顆粒65。該原料35優(yōu)選源自造紙紙漿和其它廢水，包括來(lái)自造紙廠一或多個(gè)生產(chǎn)步驟的一次和二次廢水。所述廢水包括在每個(gè)步驟作為不適用于造紙工藝被拋棄并通常被填埋的材料。該廢料通常包含主要由經(jīng)加工的纖維素纖維和混合塑料組成的混合物，所述混合塑料包括一或多種聚烯烴，如，但不限于聚乙烯、聚丙烯、聚丁烯和聚苯乙烯，和/或無(wú)機(jī)物如礦物、粘土等。然而，在這些廢水中造紙紙漿、廢纖維、塑料和無(wú)機(jī)物的量因造紙廠生產(chǎn)的產(chǎn)品種類而有很大不同。這可以根據(jù)纖維素纖維與無(wú)機(jī)物以及與混合塑料的比例而變化。例如，在生產(chǎn)雜志用光面紙的涂布紙?jiān)旒垙S中，礦物含量可能高達(dá)40重量％(基于總固體計(jì))，而基本上根本不含塑料。另一方面，采用多個(gè)步驟回收長(zhǎng)纖維素纖維以將其包含在造紙工藝中的回收舊瓦楞紙(OCC)造紙廠可能會(huì)具有無(wú)機(jī)物含量為0-15重量％、塑料含量為2-30重量％的廢料，這取決于造紙廠纖維回收工藝的效率。然而，在其它辦公紙、奶瓶用漂白紙板、微波爐快餐用漂白紙板、瓦楞紙或牛皮紙袋用非回收Kraft紙、薄棉紙和無(wú)數(shù)的紙制品的造紙廠的那些實(shí)例之間存在很大差別。因此，對(duì)于這些廢料而言，纖維素與塑料和/或無(wú)機(jī)物的重量比為約99-1％到60-40％，而含水量為約40-80重量％。
如圖2中說明的實(shí)施方案所示，本發(fā)明的非擠壓式制粒方法20包含用來(lái)接受濕態(tài)纖維素基原料35并將之引入工藝20中的接受步驟30。在接受步驟之后是干燥纖維素基原料35的干燥步驟40。在干燥步驟40后，采用粉碎步驟50來(lái)降低經(jīng)干燥的纖維素基材料45的尺寸。然后，粉碎步驟50接下來(lái)是用來(lái)壓實(shí)經(jīng)干燥、粉碎的材料55并形成纖維顆粒65的壓實(shí)、制粒和/或致密步驟60。在粉碎步驟50和制粒步驟60之間可以任選地采用附加的干燥步驟以提高干燥效率。
本發(fā)明的干燥步驟40可以利用本領(lǐng)域技術(shù)人員已知的各種干燥工藝和商購(gòu)干燥系統(tǒng)如旋轉(zhuǎn)、離心、窯爐、流化床、氣流或旋風(fēng)式干燥器和/或螺桿壓榨機(jī)來(lái)實(shí)施。優(yōu)選地，采用描述于美國(guó)專利Nos.5,915,814或5,7891,066中的干燥系統(tǒng)來(lái)實(shí)施本發(fā)明的干燥步驟40，引入這兩個(gè)專利的公開內(nèi)容作為參考。采用干燥步驟40將原料35干燥至含水量為約0.1-14.0重量％，最優(yōu)選為約1.0-5.0重量％。在引入工藝20時(shí)，原料35的起始含水量一般為約40-80重量％。如果采用螺桿壓榨機(jī)，在進(jìn)入干燥系統(tǒng)前一般將含水量降至約40％。
像干燥步驟40那樣，可以用本領(lǐng)域技術(shù)人員已知的各種粉碎方法和商購(gòu)的粉碎系統(tǒng)如破碎機(jī)或制粒機(jī)、球磨機(jī)和/或錘式粉碎機(jī)來(lái)實(shí)施粉碎步驟50。根據(jù)具體的用途，可以采用粉碎步驟50將干燥的纖維素和混合塑料和/或無(wú)機(jī)材料45粉碎至有效粒度范圍在約10-60目的顆粒尺寸。根據(jù)纖維來(lái)源和所實(shí)施的粉碎程度和類型的不同，纖維素纖維的長(zhǎng)寬比可以為10∶1-300∶1。
像干燥和粉碎步驟40和50那樣，可以采用本領(lǐng)域技術(shù)人員已知的各種壓實(shí)和制粒方法和商購(gòu)的螺桿壓榨機(jī)、制粒機(jī)和/或壓實(shí)機(jī)來(lái)實(shí)施壓實(shí)、制粒和/或壓實(shí)步驟60。步驟60的目的是優(yōu)選采用制粒機(jī)，將經(jīng)干燥和粉碎的材料55從約1-10磅/立方英尺的堆積密度壓實(shí)至約12-50磅/立方英尺的堆積密度，優(yōu)選約20-40磅/立方英尺。然后將壓實(shí)的材料經(jīng)由溫度高達(dá)約300°F(177℃)，優(yōu)選約250°F(121℃)的模具擠壓并切割成纖維顆粒65，其通常具有長(zhǎng)度和直徑尺寸約1/16英寸-2英寸，優(yōu)選約1/8英寸-1/2英寸的圓柱形幾何形狀。所述塑料和/或無(wú)機(jī)內(nèi)含物在該溫度以下熔化以粘結(jié)纖維素纖維從而使纖維顆粒成為一個(gè)整體。
參照?qǐng)D3，僅以示范的目的顯示并描述了能夠?qū)嵤┍景l(fā)明方法的可量的(scalable)、非擠壓式制粒系統(tǒng)100。如圖所示，所說明的實(shí)施方案包括以下相互連接的子系統(tǒng)接受材料和濕態(tài)粉碎子系統(tǒng)110；干燥子系統(tǒng)120；分離并除去金屬的子系統(tǒng)130；干態(tài)粉碎子系統(tǒng)140；制粒和顆粒冷卻子系統(tǒng)150和160；和粉塵控制及分離子系統(tǒng)180。
在操作中，經(jīng)由接受材料和濕態(tài)粉碎子系統(tǒng)110接受濕態(tài)纖維素和混合塑料和/或無(wú)機(jī)物的原料并將其引入系統(tǒng)100中。插入點(diǎn)是計(jì)量進(jìn)料斗112，其控制將原料引入系統(tǒng)100的速度并為濕態(tài)原料提供第一階段的粉碎。破碎機(jī)114從紙團(tuán)中釋放出塑料和/或無(wú)機(jī)物，從計(jì)量進(jìn)料斗112接受材料并為濕態(tài)原料提供第二階段的粉碎。粉碎機(jī)116，將紙張進(jìn)一步打開以進(jìn)行更高效的干燥，從破碎機(jī)接受材料并為濕態(tài)原料提供第三階段和最終的粉碎。在該階段，優(yōu)選通過粉碎機(jī)116將材料粉碎為主要尺寸優(yōu)選為約0.75″-1.00″英寸級(jí)的碎片以避免在干燥過程中粉塵形成量的增加。材料的實(shí)際尺寸取決于所用的粉碎機(jī)和制粒所需的最終材料尺寸以及每位用戶對(duì)具體用途的需要。
將濕態(tài)原料從粉碎機(jī)116傳送至干燥子系統(tǒng)120，該系統(tǒng)包括干燥器系統(tǒng)126和熱空氣源，即燃燒器122和將濕態(tài)原料在熱空氣流中傳送到干燥器系統(tǒng)126中的風(fēng)扇124。干燥器系統(tǒng)126優(yōu)選包括一系列專利旋風(fēng)式干燥器126a、126b和126c(參見例如美國(guó)專利No.5,915,814或5,7891,066)。
一經(jīng)干燥，即經(jīng)由鼓形磁體132傳送原料，鼓形磁體132是用來(lái)除去主要金屬，包括所有鐵質(zhì)材料——訂書釘、導(dǎo)線、螺釘?shù)鹊姆蛛x和去除金屬子系統(tǒng)130的一部分。將材料繼續(xù)輸送至干態(tài)粉碎即粉碎子系統(tǒng)140。該粉碎子系統(tǒng)140包括第一干燥階段粉碎機(jī)142，其對(duì)應(yīng)于全過程中的第四階段粉碎。第一粉碎機(jī)142的主要功能是根據(jù)制粒所需的最終尺寸將干燥原料流中的塑料和/或無(wú)機(jī)物粉碎為主要尺寸優(yōu)選為約0.25″-0.75″級(jí)的碎片。在經(jīng)過金屬探測(cè)器134后，將原料傳送至第二或中間/精細(xì)粉碎機(jī)144。金屬探測(cè)器134提供最后階段的金屬去除作用，排出所有鐵質(zhì)和非鐵質(zhì)材料，鋁、不銹鋼、銅等。提供第二階段干態(tài)粉碎和全過程中最后階段粉碎作用的第二粉碎機(jī)144，其主要功能是將干燥材料粉碎至制粒用最終尺寸，優(yōu)選為約10-60目的有效粒度范圍。根據(jù)纖維來(lái)源和所實(shí)施粉碎的程度與類型的不同，纖維素纖維的長(zhǎng)寬比可以是10∶1-300∶1。助力空氣扇146提供空氣以助于最終的粉碎和材料向系統(tǒng)100中下一階段的輸送。
接下來(lái)材料進(jìn)入主產(chǎn)物旋風(fēng)器184，其為粉塵控制和分離子系統(tǒng)180的一部分，在此將材料從氣流中分離出來(lái)?？諝夂头蹓m從旋風(fēng)器184頂部排出并輸送至粉塵收集器190。經(jīng)干燥、粉碎的材料從旋風(fēng)器184底部排出，在此進(jìn)入制粒子系統(tǒng)150的調(diào)節(jié)螺桿154。
通過提供任選采用的少量添加劑，如粘合劑和熱穩(wěn)定劑以及脫氣，即從材料中除去空氣，調(diào)節(jié)螺桿154對(duì)制粒材料進(jìn)行預(yù)調(diào)節(jié)。材料由調(diào)節(jié)螺桿154進(jìn)入制粒機(jī)152，其將蓬松的低堆積密度材料轉(zhuǎn)化為密實(shí)的顆粒，從而提供了較高的堆積密度。形成的顆粒是熱的，其進(jìn)入包含顆粒冷卻器162和風(fēng)扇164的顆粒冷卻系統(tǒng)160。在包裝前，顆粒冷卻器162對(duì)顆粒進(jìn)行冷卻，同時(shí)風(fēng)扇164在冷卻顆粒和將細(xì)顆粒向細(xì)顆?；厥昭b置186輸送中起輔助作用。所述回收裝置186從氣流中收集細(xì)顆粒以再次引入調(diào)節(jié)螺桿154中供制粒用。
沿物料流，在粉碎子系統(tǒng)140和主產(chǎn)物旋風(fēng)器184之間安放了火花保護(hù)系統(tǒng)182。在水平一上，該火花保護(hù)系統(tǒng)182將改變物料流動(dòng)方向并從系統(tǒng)中除去并熄滅火花。在水平二上，該火花保護(hù)系統(tǒng)182從系統(tǒng)的管路和袋濾捕塵室，即粉塵收集器190中將任何明火和潛在的爆炸熄滅掉。
通過本發(fā)明的方法制備的纖維顆粒在制造復(fù)合材料之外還有利地具有多種用途。例如，所述纖維顆?？梢杂米鲃?dòng)物草墊、景觀美化材料、發(fā)電用燃料等。當(dāng)用作動(dòng)物草墊或用于景觀美化時(shí)，較高的堆積密度有助于防止纖維素纖維被風(fēng)和陣風(fēng)吹跑，而在景觀美化的情況中使纖維吸收養(yǎng)分并為植物和樹提供養(yǎng)分，在動(dòng)物草墊的情況下吸收并提供除臭劑。通過本發(fā)明獲得的較低的含水量還使養(yǎng)分和除臭劑的較高吸收作用成為可能，而這在以前單獨(dú)通過常規(guī)制粒機(jī)工藝制備的纖維顆粒中是不能獲得的。
近似地，通過本發(fā)明的方法獲得的較低的水分和較高的堆積密度使每磅或每噸原料產(chǎn)生的關(guān)于B.T.U的熱能增加了不止兩倍，這使本發(fā)明這種纖維顆粒制備的加工成本大大合理化了。
實(shí)驗(yàn)實(shí)驗(yàn)No.1從生產(chǎn)薄棉紙的造紙廠的纖維素纖維廢水中收集4000磅包含纖維素和混合塑料的原料，其組成為約90重量％的纖維素和10重量％的無(wú)機(jī)物和0重量％的塑料，含水量為約70重量％。采用旋風(fēng)式干燥器將濕態(tài)原料干燥至含水量為約7％并粉碎成30目粉末。然后采用制粒機(jī)將該粉末轉(zhuǎn)化為纖維顆粒。
實(shí)驗(yàn)No.2從生產(chǎn)瓦楞介質(zhì)的造紙廠的二級(jí)濾網(wǎng)廢水中收集35,000磅原料，其包含約90重量％的纖維素和10重量％的塑料且含水量為約60％。采用大型旋風(fēng)式干燥器干燥該材料，并采用常規(guī)粉碎機(jī)將其粉碎成尺寸優(yōu)選為0.25″-0.75″的碎片。然后在常規(guī)擺動(dòng)錘粉碎機(jī)上將經(jīng)干燥的材料進(jìn)一步粉碎，優(yōu)選至約10-60目的有效粒度。然后采用常規(guī)制粒機(jī)將經(jīng)干燥、粉碎的材料制成長(zhǎng)度為0.75″-2″、直徑為約0.35″的圓柱形纖維顆粒。形成的顆粒具有約35磅/立方英尺的堆積密度。該顆粒含水量為約4重量％，纖維素纖維含量為約77重量％，混合塑料含量為約19重量％，灰分含量低于約0.1重量％。
實(shí)驗(yàn)No.3從生產(chǎn)瓦楞介質(zhì)的造紙廠的一級(jí)和二級(jí)濾網(wǎng)廢水中收集40,000磅原料，其包含80重量％的纖維素和20重量％的塑料且含水量為65％。按實(shí)驗(yàn)No.2中的描述加工材料。制得的纖維顆粒的含水量為約5.6％，混合塑料含量為約18％，纖維素含量為約76.2％，灰分含量為零。該纖維顆粒直徑為約0.38″-1.85″。纖維的長(zhǎng)寬比為40∶1-100∶1。
實(shí)驗(yàn)No.4從生產(chǎn)SBS紙板的漂白紙板造紙廠，采用旋風(fēng)式干燥器將8轉(zhuǎn)鼓的初級(jí)紙漿從含水量為約50％干燥至含水量為5％。然后，在錘式粉碎機(jī)上將干燥的紙漿粉碎成40目以下的粉末，然后采用制粒機(jī)制粒。形成的顆粒含有約70重量％的纖維素纖維，約23重量％的初級(jí)粘土，約3％的水分和約4％的混合塑料。纖維顆粒尺寸為30微米-1000微米，纖維長(zhǎng)寬比為10∶1-30∶1。該纖維顆粒具有約40磅/立方英尺的高堆積密度。
實(shí)驗(yàn)No.5按實(shí)驗(yàn)No.2的描述加工30,000磅來(lái)自生產(chǎn)非漂白紙的造紙廠的二次濾網(wǎng)廢水。將含水量為55％的廢料制成組成如下的纖維顆粒約85％纖維素纖維，約3％-約4％的水分和約8％的混合塑料。該纖維顆粒直徑為約0.34″，長(zhǎng)度為0.5″-1.75″。
實(shí)驗(yàn)No.6按實(shí)驗(yàn)No.2的描述加工18,000磅來(lái)自生產(chǎn)非漂白紙的造紙廠的二次濾網(wǎng)廢水。將含水量為56％的廢料制成組成如下的纖維顆粒約82％纖維素纖維，約8％-約2％的水分和約8％的混合塑料。該纖維顆粒直徑為約0.33″，長(zhǎng)度為0.15″-0.55″。
出于說明的目的列舉了本發(fā)明的各種優(yōu)選實(shí)施方案，應(yīng)當(dāng)理解，無(wú)需背離所附權(quán)利要求，包括其等效語(yǔ)所闡述的本發(fā)明的范圍，本領(lǐng)域技術(shù)人員即可做出改變。
權(quán)利要求
1.一種用非擠壓式方法形成的纖維顆粒，其包含經(jīng)加工的纖維素纖維并具有約0.1-14.0重量％的含水量。
2.權(quán)利要求1的纖維顆粒，其中所述含水量為約1.0-5.0重量％。
3.權(quán)利要求1的纖維顆粒，其還包含塑料。
4.權(quán)利要求1的纖維顆粒，其還包含無(wú)機(jī)材料。
5.權(quán)利要求1的纖維顆粒，其還包含灰分。
6.權(quán)利要求4的纖維顆粒，其中所述無(wú)機(jī)材料是粘土。
7.權(quán)利要求1的纖維顆粒，其中形成的纖維顆粒包含約60-99重量％的纖維素纖維，約0-30重量％的塑料，和約0-40重量％的無(wú)機(jī)物，其中該顆粒包括至少約1-5重量％的塑料或無(wú)機(jī)物和不超過約40重量％的組合塑料和無(wú)機(jī)物。
8.權(quán)利要求1的纖維顆粒，其中該纖維顆粒通常為直徑和長(zhǎng)度尺寸為約1/16-2英寸的圓柱體形。
9.權(quán)利要求1的纖維顆粒，其中該纖維顆粒通常為直徑尺寸為約1/16-2英寸的球形。
10.權(quán)利要求1的纖維顆粒，其中該纖維顆粒由含水量為約45-80重量％的原料形成。
11.權(quán)利要求1的纖維顆粒，其中其原料包含與塑料和/或無(wú)機(jī)物混合的纖維素纖維。
12.權(quán)利要求1的纖維顆粒，其中該纖維顆粒具有約10-50磅/立方英尺的堆積密度。
13.一種形成纖維素纖維顆粒的方法，其包括以下步驟將經(jīng)加工的纖維素基原料從約40-80重量％的含水量干燥至約0.1-14.0重量％的含水量，粉碎經(jīng)干燥的原料以減小原料的尺寸，和以非擠壓方式將原料制成各種顆粒。
14.權(quán)利要求13的方法，其中該原料中固有一種粘結(jié)材料。
15.權(quán)利要求14的方法，其中該粘結(jié)材料包含塑料。
16.權(quán)利要求14的方法，其中該粘結(jié)材料包含無(wú)機(jī)材料。
17.權(quán)利要求16的方法，其中該無(wú)機(jī)材料是粘土。
18.權(quán)利要求13的方法，其還包括從造紙廠工藝廢水中取得原料的步驟。
19.權(quán)利要求13的方法，其還包括將原料壓實(shí)至約10-50磅/立方英尺堆積密度的步驟。
20.權(quán)利要求13的方法，其還包括在粉碎和制粒步驟之間的第二次干燥原料的步驟。
全文摘要
本發(fā)明公開了用于制造纖維素纖維增強(qiáng)聚合物產(chǎn)品和材料的低水分經(jīng)加工纖維素纖維顆粒，和從濕態(tài)經(jīng)加工纖維素纖維基原料形成這種低水分纖維素纖維顆粒的非擠壓式方法。所述纖維素纖維顆粒包括經(jīng)加工的纖維素纖維和混合塑料和/或無(wú)機(jī)物，如礦物、粘土等，并具有約0.1－14重量％的含水量。所述非擠壓式方法包括能夠從含水量為約40－80重量％的濕態(tài)經(jīng)加工纖維素纖維基廢料形成低水分纖維素纖維顆粒的干燥、粉碎和造粒步驟。
文檔編號(hào)A01G1/00GK1741882SQ03812408
公開日2006年3月1日 申請(qǐng)日期2003年3月18日 優(yōu)先權(quán)日2002年3月29日
發(fā)明者J·W·克魯斯, D·特勞布, M·維申格拉德 申請(qǐng)人:纖維技術(shù)聚合物有限公司