CN113853251B - 将源自使用过的吸收性物品的高吸水性聚合物再生的方法以及源自使用过的吸收性物品的再循环高吸水性聚合物 - Google Patents
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Abstract
提供一种能够抑制再生后的高吸水性聚合物的吸收性能的相对降低的、将源自使用过的吸收性物品的高吸水性聚合物再生的方法。一种将源自使用过的吸收性物品的高吸水性聚合物再生的方法,其中,该方法包括:臭氧处理工序(S31),在该工序中,对高吸水性聚合物在灭活后利用臭氧水进行处理;再活化工序(S32),在该工序中,利用碱性水溶液对利用臭氧水处理后的高吸水性聚合物进行再活化;以及表面处理工序(S40),在该工序中,将亲水性细粒添加到利用碱性水溶液进行了再活化的高吸水性聚合物之后,进行干燥。
Description
技术领域
本发明涉及将源自使用过的吸收性物品的高吸水性聚合物再生的方法以及源自使用过的吸收性物品的再循环高吸水性聚合物。
背景技术
已知一种将源自使用过的吸收性物品的高吸水性聚合物再生的方法。例如在专利文献1中公开了一种使用过的高吸水性聚合物的再生方法。该方法包括如下工序:利用多价金属盐水溶液对使用过的高吸水性聚合物进行处理;以及通过利用碱金属盐水溶液对利用多价金属盐水溶液处理后的高吸水性聚合物进行处理,使多价金属离子自高吸水性聚合物脱离,使高吸水性聚合物的水分吸收能力恢复。
现有技术文献
专利文献
专利文献1:日本特许第5996226号公报
发明内容
发明要解决的问题
然而,根据发明人的研究,在专利文献1所记载的方法中,再生后的高吸水性聚合物、即再循环高吸水性聚合物的吸收性能有可能低于未使用的高吸水性聚合物。其理由如以下所示。
例如,若使用过的吸收性物品的材料、排泄物的异物、污垢附着于源自使用过的吸收性物品的高吸水性聚合物的表面,则在再循环高吸水性聚合物中有可能由于这些异物等而产生吸收阻碍。在此,在专利文献1所记载的方法中,也可以在利用碱金属盐水溶液处理高吸水性聚合物的工序之后,包括利用水对高吸水性聚合物进行清洗的工序。因而,存在通过该清洗将异物等去除的可能性。然而,在该情况下,由于利用水对再活化了的高吸收性聚合物进行清洗,因此该高吸收性聚合物有可能吸收清洗水而导致溶胀。这样的话,在之后将高吸收性聚合物干燥时,需要很大的干燥能量,因此原本附着于高吸收性聚合物的表面用来控制亲水性的二氧化硅容易脱落。若二氧化硅脱落,则再循环高吸水性聚合物的吸水时间增大,吸收倍率容易降低。
而且,通常,要回收的使用过的吸收性物品的制造商、种类多种多样,因此在将源自使用过的吸收性物品的高吸水性聚合物再生时,多种高吸水性聚合物混合。在该情况下,根据高吸水性聚合物的种类,存在原本附着的二氧化硅的量、二氧化硅的脱落的程度不同的可能性,再循环高吸水性聚合物的吸水时间、吸收倍率容易产生偏差。其结果,作为再循环高吸收性聚合物整体,吸收时间容易变长,吸水倍率容易降低。
本发明的目的在于,提供一种能够抑制再生后的高吸水性聚合物的吸收性能的相对降低的、将源自使用过的吸收性物品的高吸水性聚合物再生的方法以及抑制了吸收性能的相对降低的源自使用过的吸收性物品的再循环高吸水性聚合物。
用于解决问题的方案
本发明是一种将源自使用过的吸收性物品的高吸水性聚合物再生的方法,其中,该方法包括:臭氧处理工序,在该臭氧处理工序中,对所述高吸水性聚合物在灭活后利用臭氧水进行处理;再活化工序,在该再活化工序中,利用碱性水溶液将利用所述臭氧水处理后的所述高吸水性聚合物再活化;以及表面处理工序,在该表面处理工序中,将亲水性细粒添加到利用所述碱性水溶液进行了再活化的所述高吸水性聚合物之后,进行干燥。
本发明是一种源自使用过的吸收性物品的再循环高吸水性聚合物,是含有2质量%~10质量%的二氧化硅细粒,吸水倍率为50倍以上的再生高吸水性聚合物。另外,本发明是一种源自使用过的吸收性物品的再循环高吸水性聚合物,是含有2质量%~10质量%的二氧化硅细粒,保水倍率为35倍以上的再生高吸水性聚合物。另外,本发明是一种源自使用过的吸收性物品的再循环高吸水性聚合物,是含有2质量%~10质量%的二氧化硅细粒,吸收时间为40秒以下的再生高吸水性聚合物。另外,本发明是一种源自使用过的吸收性物品的再循环高吸水性聚合物,是含有2质量%~10质量%的二氧化硅细粒,白色度W为80以上,WB为60以上,黄色度YI为20以下的再循环高吸水性聚合物。
发明的效果
根据本发明,能够提供一种能够抑制再生后的高吸水性聚合物的吸收性能的相对降低的、将源自使用过的吸收性物品的高吸水性聚合物再生的方法以及抑制了吸收性能的相对降低的源自使用过的吸收性物品的再循环高吸水性聚合物。
附图说明
图1是表示在将实施方式的高吸水性聚合物再生的方法中使用的系统的结构例的框图。
图2是表示将实施方式的高吸水性聚合物再生的方法的一例的流程图。
图3是表示用于将实施方式的要再生的高吸水性聚合物取出的装置的结构例的框图。
图4是表示取出实施方式的要再生的高吸水性聚合物的方法的一例的流程图。
具体实施方式
本实施方式涉及以下的形态。
[形态1]
一种将源自使用过的吸收性物品的高吸水性聚合物再生的方法,其中,该方法包括:臭氧处理工序,在该臭氧处理工序中,对所述高吸水性聚合物在灭活后利用臭氧水进行处理;再活化工序,在该再活化工序中,利用碱性水溶液将利用所述臭氧水处理后的所述高吸水性聚合物再活化;以及表面处理工序,在该表面处理工序中,将亲水性细粒添加到利用所述碱性水溶液进行了再活化的所述高吸水性聚合物之后,进行干燥。
在本方法中,通过利用臭氧水处理经过灭活的高吸水性聚合物,能够将附着于高吸水性聚合物的表面的异物、污垢氧化分解并去除。由此,能够不被异物等阻碍而利用碱性水溶液(例示:氢氧化钠水溶液)容易地将高吸水性聚合物再活化。与此同时,能够不被异物等阻碍地使亲水性细粒(例示:二氧化硅细粒)大致整体地遍布并附着于高吸水性聚合物的表面。像这样,本方法能够容易地进行高吸水性聚合物的再活化,并且,能够使亲水性细粒容易地附着于高吸水性聚合物的表面。由此,能够抑制再生后的高吸水性聚合物的吸收性能的相对降低。
[形态2]
根据形态1所述的方法,其中,该方法包括如下工序:在所述再活化工序之后,在所述表面处理工序中的将所述亲水性细粒添加到所述高吸水性聚合物之前,利用有机溶剂对所述高吸水性聚合物进行脱水清洗。
在本方法中,在再活化工序之后,在表面处理工序中的添加亲水性细粒之前,利用有机溶剂对高吸水性聚合物进行脱水清洗。因此,能够使高吸水性聚合物的表面附近的水分量大致恒定,因此在高吸水性聚合物的表面,能够比较均匀地进行亲水性细粒的添加和干燥。由此,能够将亲水性细粒比较均匀地配置于高吸水性聚合物的表面,因此能够使高吸水性聚合物的吸收性能比较均匀,作为结果,能够抑制吸收性能的相对降低。
[形态3]
根据形态1所述的方法,其中,所述再活化工序包括如下工序:边利用含有能够供给碱金属离子的碱金属离子供给源和有机溶剂的水溶液将所述高吸水性聚合物再活化,边进行脱水清洗。
本方法包括边利用含有能够供给碱金属离子的碱金属离子供给源和有机溶剂的水溶液对高吸水性聚合物进行再活化边进行脱水清洗的工序。即,本方法同时进行利用碱性水溶液将高吸水性聚合物再活化的再活化工序和利用有机溶剂进行脱水清洗的脱水清洗工序。因而,在对高吸水性聚合物进行再活化(中和)时,在不吸水溶胀的情况下使高吸水性聚合物脱水,由此能够减小应再活化的高吸水性聚合物的体积,因此能够高效地进行再活化。另外,能够在维持凝胶强度较强的状态下对高吸水性聚合物进行再活化处理,能够抑制由于再活化处理中的搅拌等而破坏凝胶。另外,不需要将再活化、脱水清洗的设备大型化,能够降低有机溶剂的使用量。而且,能够利用该脱水使高吸水性聚合物的表面附近的水分量大致恒定,因此在高吸水性聚合物的表面,能够比较均匀地进行亲水性细粒的添加和干燥。由此,能够将亲水性细粒比较均匀地配置于高吸水性聚合物的表面,能够使高吸水性聚合物的吸收性能比较均匀,作为结果能够抑制吸收性能的相对降低。
[形态4]
根据形态1~3中任一项所述的方法,其中,该方法还包括利用灭活剂将所述高吸水性聚合物灭活的灭活工序,所述臭氧处理工序利用臭氧水对利用所述灭活剂灭活后的所述高吸水性聚合物进行处理。
在本方法中,在利用灭活剂(例示:酸性水溶液)将高吸水性聚合物灭活之后,利用臭氧水进行处理。因此,即使在高吸水性聚合物的表面残留有灭活剂,也能够利用臭氧水将该灭活剂去除。由此,能够不被灭活剂阻碍地利用碱性水溶液容易地将高吸水性聚合物再活化。由此,能够抑制再生后的高吸水性聚合物的吸收性能的相对降低。
[形态5]
根据形态4所述的方法,其中,所述灭活剂含有酸性水溶液。
在本方法中,不使用多价金属而使用酸性水溶液作为灭活剂,因此在再生后的高吸水性聚合物中,能够抑制灰分的残留,由此能够更加抑制吸收阻碍。另外,利用灭活剂的酸性水溶液,臭氧水的臭氧不容易失活,因此能够更可靠地去除附着于高吸水性聚合物的表面的异物、污垢。
[形态6]
根据形态1~5中任一项所述的方法,其中,所述亲水性细粒含有二氧化硅细粒。
在本方法中,使用二氧化硅细粒作为亲水性细粒,因此能够将该二氧化硅细粒更加比较均匀地配置于高吸水性聚合物的表面。由此,能够使高吸水性聚合物的吸收性能更加比较均匀。
[形态7]
根据形态1~6中任一项所述的方法,其中,所述碱性水溶液含有Na离子或者K离子。
在本方法中,碱性水溶液含有Na离子或者K离子,因此能够稳定地且安全地将高吸水性聚合物再活化。由此,能够更加提高高吸水性聚合物的吸收性能。
[形态8]
根据形态1~7中任一项所述的方法,其中,所述臭氧处理工序包括如下工序:边利用双螺杆泵将灭活后的所述高吸水性聚合物与所述臭氧水混合,边向所述再活化工序输送。
在本方法中,利用双螺杆泵将高吸水性聚合物和臭氧水混合。所以,能够在混合过程中不易破坏高吸水性聚合物的形状,之后能够使高吸水性聚合物易于再生为大致原来的形状。由此,能够抑制再生后的高吸水性聚合物的吸收性能的相对降低。
[形态9]
根据形态1~8中任一项所述的方法,其中,所述再活化工序包括如下工序:将利用所述臭氧水处理后的所述高吸水性聚合物和所述碱性水溶液向混合器的混合槽供给,使所述混合槽自转,从而搅拌含有所述高吸水性聚合物的所述碱性水溶液。
在本方法中,向自转的混合槽中供给高吸水性聚合物和碱性水溶液。所以,能够在搅拌过程中不易破坏在碱性水溶液中再溶胀了的高吸水性聚合物的形状,之后能够易于使高吸水性聚合物再生为大致原来的形状。由此,能够抑制再生后的高吸水性聚合物的吸收性能的相对降低。
[形态10]
根据形态1~9中任一项所述的方法,其中,所述表面处理工序包括利用带桨的干燥机对添加有所述亲水性细粒的所述高吸水性聚合物进行干燥的工序。
在本方法中,在利用带桨的干燥机(桨式干燥器)进行搅拌的同时进行干燥,因此能够抑制高吸水性聚合物彼此间聚集成块。由此,能够抑制再生后的高吸水性聚合物的吸收性能的相对降低。另外,由于向高吸水性聚合物中添加亲水性细粒,因此高吸水性聚合物不易附着于带桨的干燥机的桨叶,能够提高干燥效率和收获率。
[形态11]
根据形态1~10中任一项所述的方法,其中,该方法还包括按照粒度对干燥了的所述高吸水性聚合物进行筛分的筛选工序。
在本方法中,由于包括筛选工序,因此能够使高吸水性聚合物的粒度大致均匀。由此,能够使高吸水性聚合物的吸收性能大致均匀。
[形态12]
一种源自使用过的吸收性物品的再循环高吸水性聚合物,其中,该再循环高吸水性聚合物含有2质量%~10质量%的二氧化硅细粒,吸水倍率为50倍以上,保水倍率为35倍以上,吸收时间为40秒以下。
本再循环高吸水性聚合物是源自使用过的吸收性物品的再生后的高吸水性聚合物,同时以更少的二氧化硅细粒(10质量%以下)具有50倍以上的吸水倍率、35倍以上的保水倍率、40秒以下的吸收时间。即,能够通过灰分的减少来抑制吸收阻碍,抑制再生后的高吸水性聚合物的吸收性能的相对降低。
[形态13]
一种源自使用过的吸收性物品的再循环高吸水性聚合物,其中,该再循环高吸水性聚合物含有2质量%~10质量%的二氧化硅细粒,白色度W为80以上,WB为60以上,黄色度YI为20以下。
本再循环高吸水性聚合物是源自使用过的吸收性物品的再生后的高吸水性聚合物,同时以更少的二氧化硅细粒(10质量%以下)具有白色度W80以上,WB60以上,黄色度YI20以下,因而进行杂质较少的均质的处理。由此,能够通过灰分的减少来抑制吸收阻碍,抑制再循环高吸水性聚合物的吸收性能的相对降低。
以下,对实施方式的将源自使用过的吸收性物品的高吸水性聚合物再生的方法进行说明。换言之,该再生的方法也可以说是生成再循环高吸水性聚合物的方法。其中,使用过的吸收性物品是指由使用者使用过的吸收性物品,包括吸收·保持了使用者的排泄物的状态的吸收性物品,还包括虽使用过但未吸收·保持排泄物的吸收性物品、未使用但被废弃的吸收性物品。作为吸收性物品,例如可列举出纸尿布、吸尿垫、生理用卫生巾、床单、宠物片,含有高吸水性聚合物,也可以含有浆粕纤维。再循环高吸水性聚合物是指,源自使用过的吸收性物品的高吸水性聚合物,是从使用过的吸收性物品回收并再生后的高吸水性聚合物。需要说明的是,本实施方式的生成源自使用过的吸收性物品的再循环高吸水性聚合物的方法由于在中途连同高吸水性聚合物一起回收·分离浆粕纤维,生成能够再利用的再循环浆粕纤维,因此也可以说是生成源自使用过的吸收性物品的再循环浆粕纤维的方法。
首先,对吸收性物品的结构例进行说明。吸收性物品具备表面片、背面片以及配置于表面片与背面片之间的吸收体。作为吸收性物品的大小的一例,可列举为长度约15cm~100cm,宽度5cm~100cm。需要说明的是,吸收性物品也可以还包括通常的吸收性物品所具备的其他构件、例如扩散片、防漏壁、侧片等。
作为表面片的构成构件,例如可列举出透液性的无纺布、具有透液孔的合成树脂膜、它们的复合片等。作为背面片的构成构件,例如可列举出不透液性的无纺布、不透液性的合成树脂膜、它们的复合片。作为扩散片的构成构件,例如可列举出透液性的无纺布。作为防漏壁、侧片的构成构件,例如可列举出不透液性的无纺布,防漏壁也可以包括橡胶这样的弹性构件。作为无纺布、合成树脂膜的材料,只要能够作为吸收性物品使用,就没有特别限制,例如可列举出聚乙烯、聚丙烯等烯烃系树脂、6-尼龙、6,6-尼龙等聚酰胺系树脂、聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)、聚对苯二甲酸丁二醇酯(PBT)等聚酯系树脂等。作为无纺布的材料,也可以使用棉、人造丝等天然纤维。在本实施方式中,以将背面片的构成构件设为膜,将表面片的构成构件设为无纺布的吸收性物品为例进行说明。
作为吸收体的构成构件,可列举出吸收体材料、即浆粕纤维和高吸水性聚合物。作为浆粕纤维,只要能够作为吸收性物品使用,就没有特别限制,例如可列举出纤维素系纤维。作为纤维素系纤维,例如可列举出木材浆粕、交联浆粕、非木材浆粕、再生纤维素、半合成纤维素等。作为浆粕纤维的大小,纤维的长径的平均值例如可列举为几十μm,优选为20μm~40μm,纤维长度的平均值例如可列举为几mm,优选为2mm~5mm。作为高吸水性聚合物(Super Absorbent Polymer:SAP),只要能够作为吸收性物品使用,就没有特别限制,例如可列举出聚丙烯酸盐系、聚磺酸盐系、马来酸酐盐系的吸水性聚合物。作为高吸水性聚合物的大小(干燥时),粒径的平均值例如可列举为几百μm,优选为200μm~500μm。吸收体也可以包括由透液性片形成的芯包层。
吸收体的一个面和另一个面借助粘接剂分别接合于表面片和背面片。在俯视时,表面片中的以包围吸收体的方式伸出到吸收体的外侧的部分(周缘部分)借助粘接剂与背面片中的以包围吸收体的方式伸出到吸收体的外侧的部分(周缘部分)接合。因而,吸收体被包入在表面片与背面片的接合体的内部。作为粘接剂,只要能够作为吸收性物品使用,就没有特别限制,例如可列举为热熔型粘接剂。作为热熔型粘接剂,例如可列举出苯乙烯-乙烯-丁二烯-苯乙烯、苯乙烯-丁二烯-苯乙烯、苯乙烯-异戊二烯-苯乙烯等橡胶系主体,或者聚乙烯等烯烃系主体的压敏型粘接剂或者热敏型粘接剂。
接下来,对实施方式的将源自使用过的吸收性物品的高吸水性聚合物再生的方法进行说明。
图1是表示在实施方式的将源自使用过的吸收性物品的高吸水性聚合物再生的方法中所使用的系统1的结构例的框图。图2是表示实施方式的将源自使用过的吸收性物品的高吸水性聚合物再生的方法的一例的流程图。
将源自使用过的吸收性物品的高吸水性聚合物再生的方法包括臭氧处理工序S31、再活化工序S32以及表面处理工序S40,优选的是,还包括灭活工序S30、脱水清洗工序S33和/或筛选工序S36。在该再生的方法中,优选的是,表面处理工序S40包括亲水性细粒添加工序S34和干燥工序S35。另一方面,在将源自使用过的吸收性物品的高吸水性聚合物再生的方法中所使用的系统1包括臭氧处理装置31、再活化装置32以及表面处理装置40,优选的是,还包括灭活装置30、脱水清洗装置33和/或筛选装置36。在该系统1中,优选的是,表面处理装置40包括亲水性细粒添加装置34和干燥装置35。以下,对各工序具体进行说明。
灭活工序S30由灭活装置30执行。灭活工序S30利用灭活剂将源自一次性吸收性物品的高吸水性聚合物灭活。在本实施方式中,将从一次性吸收性物品取出的高吸水性聚合物浸渍于含有灭活剂的灭活水溶液中,形成经过灭活的高吸水性聚合物300。作为灭活剂,例如可列举出酸。在该情况下,灭活水溶液是酸性水溶液。
作为酸性水溶液中的灭活剂的酸,没有特别限定,例如可列举出无机酸和有机酸。若使用酸将高吸水性聚合物灭活,则与使用石灰、氯化钙等将高吸水性聚合物灭活的情况相比,不易使灰分残留于高吸水性聚合物和浆粕纤维。作为无机酸,例如可列举出硫酸、盐酸以及硝酸,但从不含氯的观点、成本等观点出发,优选为硫酸。作为有机酸,例如可列举出具有多个羧基的羧酸(例示:柠檬酸、酒石酸、苹果酸、丁二酸、草酸)、具有1个羧基的羧酸(例示:葡萄糖酸、戊酸、丁酸、丙酸、乙醇酸、乙酸、甲酸)、磺酸(例示:甲磺酸、三氟甲磺酸、苯磺酸、对甲苯磺酸)等。作为有机酸,从易于与排泄物等所包含的2价以上的金属(例示:钙)形成螯合络合物,不易使灰分残留于高吸水性聚合物和浆粕纤维的观点出发,优选具有多个羧基,更优选为柠檬酸。酸性水溶液的柠檬酸浓度没有特别限定,优选为0.5质量%~4质量%。
酸性水溶液优选具有规定的pH。作为规定的pH的上限,优选为4.0,更优选为3.5,进一步优选为3.0。若规定的pH过高,则高吸水性聚合物的灭活不能充分进行,存在高吸水性聚合物所保持的排泄物的排出变得不充分的倾向,另外存在难以与浆粕纤维等分离的倾向。另一方面,作为规定的pH的下限,优选为0.5,更优选为1.0。若规定的pH过低,则高吸水性聚合物被进一步灭活,在再活化工序S32(后述)中,存在经过灭活的高吸水性聚合物与碱性水溶液的反应花费时间的倾向。另外,若规定的pH过低,则在除了再生源自使用过的吸收性物品的高吸水性聚合物之外还再生再循环浆粕纤维的情况下,有可能损伤再循环浆粕纤维。需要说明的是,在本说明书中,pH是指25℃下的值。另外,pH例如能够使用株式会社堀场制作所制的twin pH计AS-711进行测定。在将源自使用过的吸收性物品的高吸水性聚合物再生的方法中,优选在灭活工序S30的结束时刻满足上述规定的pH。这是从使高吸水性聚合物持续灭活的观点考虑的。
作为执行灭活工序S30的灭活装置30,只要能够将源自使用过的吸收性物品的高吸水性聚合物浸渍于酸性水溶液,具体的结构就没有特别限定。灭活装置30例如具有能够配置含有高吸水性聚合物的材料、且能够贮存酸性水溶液的槽。在灭活工序S30中,既可以在将酸性水溶液贮存于该槽之后,投入含有高吸水性聚合物的材料,也可以在将含有高吸水性聚合物的材料配置于该槽之后,投入酸性水溶液。含有高吸水性聚合物的材料浸渍于酸性水溶液而发生灭活反应。
在灭活工序S30中,虽然也取决于温度,但为了均匀地进行反应,在含有酸性水溶液的槽中将含有高吸水性聚合物的材料(例示:使用过的吸收性物品)例如搅拌约5分钟~60分钟,由此能够将高吸水性聚合物灭活。在灭活工序S30中,酸性水溶液的温度没有特别限制,例如可列举为室温(25℃),优选为比室温高的温度,更优选为60℃~95℃,进一步优选为70℃~90℃。由此,易于利用酸性水溶液中的酸对酸性水溶液所含的、源自排泄物等的细菌进行除菌。
在灭活工序S30的处理结束阶段中,高吸水性聚合物300未被完全脱水,是虽然不多但吸收了水分的状态(例示:吸收了吸水前的高吸水性聚合物的体积的约10倍左右的水的状态),是凝胶的状态。
需要说明的是,在应浸渍于酸性水溶液的材料除了高吸水性聚合物之外还包括其他构件,例如浆粕纤维、透液性片、不透液性片等的情况下,可以在灭活工序S30之前或者之后,执行将除高吸水性聚合物之外的构件分离并去除的分离工序。分离工序也可以与灭活工序S30同时并行地执行。作为应浸渍于酸性水溶液的材料除高吸水性聚合物之外还含有其他构件的情况,例如可列举出该材料是含有高吸水性聚合物的使用过的吸收性物品的情况。分离工序将在后述。
之后,经过灭活的高吸水性聚合物利用设于灭活装置30的筛(或者网)从酸性水溶液分离(固液分离),之后,作为高吸水性聚合物300,被供给至臭氧处理工序S31(臭氧处理装置31)。
臭氧处理工序S31由臭氧处理装置31执行。臭氧处理工序S31利用臭氧水对经过灭活的高吸水性聚合物300进行处理。在本实施方式中,使经过灭活的高吸水性聚合物300接触(或者浸渍)于含有规定的浓度的臭氧的臭氧水规定的时间,形成利用臭氧去除了高吸水性聚合物300的表面的异物等的高吸水性聚合物301。
源自使用过的吸收性物品的排泄物的细菌、其他有机物等作为异物、污垢附着于高吸水性聚合物300的表面。若它们残存于表面,则有可能阻碍再生后的高吸收性聚合物的吸收。因此,在臭氧处理工序S31中,使高吸水性聚合物300在臭氧水中以规定的浓度(例示:1~10质量%)大致均匀地分散,将附着于高吸水性聚合物300的表面的细菌、其他有机物等氧化分解而去除。即,在臭氧处理工序S31中,去除附着于高吸水性聚合物300的表面的杂质或者吸收阻碍物质。特别是,基于臭氧水的除菌被称为溶菌,通过蛋白质与臭氧发生化学反应,将细菌的细胞壁(膜)破坏,细胞内的成分泄漏,从而将细菌杀灭。因此,除菌的效果显著提高,不易产生耐药菌,除菌后细菌再次繁殖而覆盖表面的可能性极低。
此时,若利用酸性水溶液进行高吸水性聚合物的灭活(灭活工序S30),则经过灭活的高吸水性聚合物不吸水。因此,在灭活后的状态下,能够利用臭氧浓度低的臭氧水进行清洗,因此易于通过清洗去除细菌等,能够在短时间内进行细菌等的去除。换言之,臭氧处理工序S31优选在酸性条件下进行,更优选在规定的pH的范围,即与上述酸性水溶液同样的0.5~4.0下进行。而且,臭味成分、色素成分也被臭氧分解,因此还具有脱臭·脱色效果。需要说明的是,若想要用气体状的物质、例如臭氧气体对高吸水性聚合物300进行处理,则高吸水性聚合物300为块状(凝胶状),因此处理不会遍及块的内部,难以整体上均匀地处理。若想要用紫外线、辐射线进行处理,则在强到它们能够穿透到块的内部的辐射剂量下,高吸收性聚合物会分解。若想要通过加热或者高压蒸汽进行处理,则排泄物的污垢会残存于高吸收性聚合物。若想要利用次氯酸钠水溶液进行处理,则氯残存于高吸收性聚合物,无法作为卫生材料使用。
臭氧水中的臭氧浓度只要是能够去除附着于高吸水性聚合物的表面的细菌、其他有机物等的浓度,就没有特别限定,优选为0.3质量ppm~2质量ppm,更优选为0.5质量ppm~1.5质量ppm。若浓度过低,则难以去除细菌等,若浓度过高,则高吸水性聚合物有可能会开始分解。臭氧水与高吸水性聚合物的接触时间只要是能够去除附着于高吸水性聚合物的表面的细菌、其他有机物等的时间,就没有特别限定,臭氧水中的臭氧浓度越高,则接触时间越短,臭氧浓度越低,则接触时间越长。该接触时间优选为0.3秒钟~15分钟,更优选为5秒钟~10分钟。臭氧水中的臭氧浓度(ppm)与接触时间(分钟)之积(以下也称为“CT值”。)优选为0.05ppm·分钟~20ppm·分钟,更优选为0.08ppm·分钟~10ppm·分钟。若CT值过小,则难以除菌,若CT值过大,则高吸水性聚合物有可能会分解。其中,在基于臭氧水的处理中,通过去除附着于高吸水性聚合物300的表面的杂质,能够在去除细菌等的同时还进行漂白。作为向水中供给臭氧的臭氧产生装置,例如可列举出ECO设计株式会社制臭氧水暴露试验机ED-OWX-2、三菱电机株式会社制臭氧产生装置OS-25V等。
在臭氧处理工序S31中,为了均匀地进行反应,也可以在槽中对含有高吸水性聚合物300的臭氧水进行搅拌。在臭氧处理工序S31中,臭氧水的温度没有特别限制,例如可列举为室温(25℃),优选为10℃~40℃。若臭氧水的温度过高,则臭氧容易作为气体逸出,容易失活,若温度过低,则臭氧处理的时间容易变长。由此,利用臭氧水的臭氧,容易将附着于高吸水性聚合物300表面的细菌、有机物去除。
需要说明的是,在臭氧处理工序S31中,使用含有臭氧的臭氧水,但既可以将能够去除附着于高吸水性聚合物300的表面的杂质的其他氧化剂与臭氧组合使用,也可以单独使用。作为氧化剂,例如可列举出过氧化氢、过乙酸。
作为执行臭氧处理工序S31的臭氧处理装置31,只要能够使经过灭活的高吸水性聚合物300不破坏形状地接触(或者浸渍)于臭氧水,具体的结构就没有特别限定。作为臭氧处理装置31,例如可列举为双螺杆泵(BQ型:伏虎金属工业株式会社制)。双螺杆泵是容积式自吸泵。双螺杆泵具备壳体以及配置于壳体内的室内且相互平行地延伸的双轴的螺杆。含有高吸水性聚合物300的臭氧水被供给至室内,从径向到达双轴的螺杆之后,通过双轴的螺杆的旋转沿轴向挤出并排出。在臭氧处理工序S31的处理阶段中,高吸水性聚合物300如已述那样为虽然不多但吸收了水分的凝胶的状态,因此利用搅拌叶片难以以不破坏凝胶的方式进行搅拌,难以均匀地进行反应。双螺杆泵没有搅拌叶片,几乎不剪切经过灭活的高吸水性聚合物300,由此能够在不破坏凝胶的情况下使其与臭氧水均匀地混合,是优选的。在臭氧处理工序S31中,利用双螺杆泵使经过灭活的高吸水性聚合物300与臭氧水混合并发生反应。
之后,进行了臭氧处理的高吸水性聚合物300利用设于臭氧处理装置31的筛(或者网)自臭氧水分离(固液分离),之后,作为高吸水性聚合物301被供给至再活化工序S32(再活化装置32)。
再活化工序S32由再活化装置32执行。在再活化工序S32中,利用碱性水溶液将利用臭氧进行了处理的高吸水性聚合物301再活化。在本实施方式中,通过利用碱金属离子置换高吸水性聚合物内的H离子,而中和利用臭氧处理过的高吸水性聚合物301,形成再活化后的高吸水性聚合物302。
通过利用酸性水溶液使高吸水性聚合物非活性化(灭活工序S30),利用碱性水溶液进行中和(再活化工序S32),能够使高吸水性聚合物再活化。因而,不需要如专利文献1那样使用多价金属离子,因此能够抑制灰分残留而发生吸收阻碍的情形。
碱性水溶液是含有能够供给碱金属离子的碱金属离子供给源的水溶液。作为碱金属离子,可列举出锂离子(Li离子)、钠离子(Na离子)、钾离子(K离子)、以及它们的任意的组合。作为碱金属离子供给源,只要能够供给前述的碱金属离子,就没有特别限制,例如可列举出碱金属的氢氧化物、碱金属的氢氧化物与酸解离常数比高吸水性聚合物的酸基大的酸的盐(以下,也简称为“盐”)等。酸解离常数能够采用电化学学会编辑的电化学便览所记载的值。
作为碱金属的氢氧化物,可列举出氢氧化锂、氢氧化钠和氢氧化钾、以及它们的任意的组合。
盐可以为酸性盐、碱性盐。作为盐中的碱金属的氢氧化物,可列举出氢氧化锂、氢氧化钠和氢氧化钾、以及它们的任意的组合。作为盐中的酸,没有特别限制,例如可列举出在灭活工序S30中列举出的酸(例示:盐酸、硫酸)、碳酸等。作为盐,可列举出碳酸锂、碳酸钠、碳酸钾、碳酸氢锂、碳酸氢钠、碳酸氢钾、氯化锂、氯化钠、氯化钾等。
在使用碱金属的氢氧化物作为碱金属离子供给源的情况下,碱性水溶液的氢氧化物离子的浓度例如可列举为0.1mol/L~5.0mol/L,优选为0.3mol/L~3.0mol/L,更优选为0.4mol/L~1.0mol/L。
在再活化工序S32中,能够以规定的温度,例如2℃~80℃实施规定的时间,例如5分钟~60分钟。在再活化工序S32中,优选为中性或者碱性,优选为碱性。
作为执行再活化工序S32的再活化装置32,只要能够使经过臭氧处理的高吸水性聚合物301不破坏形状地接触(或者浸渍)于碱性水溶液,具体的结构就没有特别限定。作为再活化装置32,例如可列举出混合器(标准混合器NS-P-S:株式会社Tatechs制)。该混合器具备能够自转的混合槽。将高吸水性聚合物301和碱性水溶液向混合槽供给,通过混合槽自转而混合。在再活化工序S32的处理阶段中,高吸水性聚合物301为虽然不多但吸收了水分的凝胶的状态,因此利用搅拌叶片难以以不破坏凝胶的方式搅拌,难以均匀地进行反应。该混合器通过混合槽自转,能够在没有搅拌叶片的情况下几乎不剪切臭氧处理后的高吸水性聚合物301地使其与碱性水溶液均匀地混合,是优选的。在再活化工序S32中,利用该混合器使臭氧处理后的高吸水性聚合物301与碱性水溶液混合并发生反应。
之后,再活化后的高吸水性聚合物301利用设于再活化装置32的筛(或者网)从碱性水溶液分离(固液分离),之后,作为高吸水性聚合物302,被供给至脱水清洗工序S33(脱水清洗装置33)。
脱水清洗工序S33由脱水清洗装置33执行。脱水清洗工序S33利用有机溶剂对再活化后的高吸水性聚合物302进行脱水清洗。在本实施方式中,边利用亲水性的有机溶剂对处于湿润状态的再活化后的高吸水性聚合物302进行清洗,边进行脱水,从而能够形成脱水清洗后的高吸水性聚合物303。
有机溶剂优选为亲水性的有机溶剂,作为亲水性的有机溶剂,优选为与水具有混合性的有机溶剂。作为这样的有机溶剂,例如可列举出醇系溶剂(例示:甲醇、乙醇、丙醇及其异构体、丁醇及其异构体)、酮系溶剂(例示:丙酮、甲乙酮)、腈系溶剂(例示:乙腈)等。
有机溶剂例如只要不影响脱水,就也可以含有其他溶剂,例如水。其他溶剂的比例相对于有机溶剂为小于50质量%,优选为10质量%以下,更优选为0质量%。
在脱水清洗工序S33中,脱水清洗的温度例如可列举为室温(例示:25℃)~60℃,优选为30℃~50℃。若温度变低,则存在脱水、清洗的时间变长的倾向,若温度变高,则存在有机溶剂容易蒸发、由于蒸发而其浓度降低,或高吸水性聚合物的酸基发生脱水缩合等、从而高吸水性聚合物的吸水性降低的情况。在脱水清洗工序S33中,时间例如可列举为30分钟~300分钟。
作为执行脱水清洗工序S33的脱水清洗装置33,只要能够使再活化后的高吸水性聚合物302不破坏形状地接触(或者浸渍)于有机溶剂,具体的结构就没有特别限定。作为脱水清洗装置33,例如可列举出与再活化装置32相同的混合器(标准混合器NS-P-S:株式会社Tatechs制)。混合器通过混合槽自转,从而能够在没有搅拌叶片的情况下几乎不剪切再活化后的高吸水性聚合物302地与有机溶剂均匀地混合,是优选的。脱水清洗工序S33利用混合器将再活化后的高吸水性聚合物302与有机溶剂混合并使其反应。脱水清洗装置33和再活化装置32也可以相同。
在脱水清洗工序S33的处理结束阶段中,高吸水性聚合物302被充分脱水,例如为吸水倍率为约2倍左右的状态,接近于砂那样的松散的状态。
其中,再活化工序S32也可以包括如下工序:边利用含有能够供给碱金属离子的碱金属离子供给源和有机溶剂的水溶液将高吸水性聚合物301再活化,边进行脱水清洗,在该情况下,也可以不进行脱水清洗工序S33。换言之,该方法也可以包括同时进行再活化工序S32和脱水清洗工序S33的工序。
在上述水溶液中,对于有机溶剂与经过灭活的高吸水性聚合物301的比例,相对于吸水性聚合物301的重量为1倍以上且20倍以下,优选为2倍以上且10倍以下,更优选为4倍以上且8倍以下。若有机溶剂过少,则脱水难以进展,若有机溶剂过多,则效果饱和,另一方面,成本增加。另外,在上述水溶液中,碱金属离子供给源的浓度为10mmol/L以上且200mmol/L以下,优选为20mmol/L以上且150mmol/L以下,更优选为40mmol/L以上且100mmol/L以下。若碱金属离子供给源过少,则再活化难以进展,若碱金属离子供给源过多,则效果饱和,另一方面,成本增加。
在不同时进行再活化工序S32和脱水清洗工序S33的情况下,例如,在灭活工序S30后,高吸水性聚合物300达到10g/g~30g/g,在再活化处理S32后,高吸水性聚合物302达到300g/g~500g/g,在脱水清洗工序S33后,高吸水性聚合物303达到5g/g~20g/g。另一方面,在同时进行再活化工序S32和脱水清洗工序S33的情况下,例如在灭活工序S30后,高吸水性聚合物300达到10g/g~30g/g,在再活化处理S32+脱水清洗工序S33后,高吸水性聚合物303达到3g/g~5g/g。像这样,在将高吸水性聚合物301再活化时,在抑制吸水溶胀的情况下使高吸水性聚合物301脱水,由此能够减小应再活化的高吸水性聚合物的体积,因此能够高效地进行再活化。
作为同时进行再活化工序S32和脱水清洗工序S33的装置,只要能够使臭氧处理后的高吸水性聚合物301不破坏形状地接触(或者浸渍)于含有碱金属离子供给源和有机溶剂的水溶液,具体的结构就没有特别限定。作为这样的装置,例如可列举出混合器(标准混合器NS-P-S:株式会社Tatechs制)。将高吸水性聚合物301和含有碱金属离子供给源及有机溶剂的水溶液向混合槽供给,通过混合槽自转而混合,在再活化的同时进行脱水清洗。
脱水清洗后的高吸水性聚合物302利用设于脱水清洗装置33的筛(或者网)自有机溶剂分离(固液分离),之后,作为高吸水性聚合物303,被供给至亲水性细粒添加工序S34(亲水性细粒添加装置34)。
表面处理工序S40由表面处理装置40执行,将亲水性细粒添加到利用碱性水溶液再活化后的高吸水性聚合物301,进行干燥。以下进行详细说明。
表面处理工序S40的亲水性细粒添加工序S34由表面处理装置40的亲水性细粒添加装置34执行。在亲水性细粒添加工序S34中,向脱水清洗后的高吸水性聚合物303中添加亲水性细粒。在本实施方式中,使亲水性细粒附着于脱水清洗后的高吸水性聚合物303的表面。
在干燥工序S35等中随着干燥的进行,高吸水性聚合物的粘合性变高,容易贴附在干燥装置35的壁面,或高吸水性聚合物P彼此间聚集成块。因此,通过使亲水性细粒附着于高吸水性聚合物的表面,能够降低粘合性变高的情况,能够抑制向壁面的贴附、高吸水性聚合物的聚集。通过抑制高吸水性聚合物的聚集,能够抑制高吸水性聚合物的表面积减少而其吸收性能降低的情形。另外,通过在即将进行干燥工序S35之前的润湿的高吸水性聚合物上附着亲水性细粒,亲水性细粒易于附着于高吸水性聚合物的表面,能够将亲水性细粒的脱落抑制在最小限度。需要说明的是,若该量过多,则有时会影响吸收性能。
作为亲水性细粒,可列举出亲水性的金属氧化物、复合氧化物,例如可列举出二氧化硅(氧化硅)细粒、二氧化钛(氧化钛)细粒、氧化铝(氧化铝)细粒、氧化镁(氧化镁)细粒、氧化锆(氧化锆)细粒、氧化锌细粒、沸石细粒、它们的组合。优选的是二氧化硅细粒,作为二氧化硅细粒,优选的是无定形二氧化硅,更优选的是气相法二氧化硅。
亲水性细粒相对于高吸水性聚合物的干燥重量的比例例如为1质量%~15质量%,优选为2质量%~10质量%,更优选为3质量%~6质量%。这些亲水性细粒的比例是基于投入量的值,但由于在亲水性细粒添加工序S34结束后的亲水性细粒添加装置34内几乎没有残留亲水性细粒,因此可以说几乎所有的亲水性细粒实际上都添加到高吸水性聚合物中。
需要说明的是,由于在亲水性细粒添加工序S34之前的高吸水性聚合物中几乎不含有亲水性细粒,因此作为结果,亲水性细粒的投入量(比例)可以说是高吸水性聚合物实际含有的亲水性细粒的量(比例)。
在亲水性细粒添加工序S34中,添加亲水性细粒的温度例如可列举为室温(例示:25℃)~60℃,优选为30℃~50℃。若温度过低,则存在亲水性细粒难以附着于表面的倾向。若温度过高,则高吸水性聚合物的表面的有机溶剂容易蒸发,若蒸发进展,则使亲水性细粒附着时的高吸水性聚合物的表面积变小,存在亲水性细粒附着的量降低的倾向。有时由于亲水性细粒过于附着于高吸水性再循环聚合物的表面等,高吸水性再循环聚合物的吸水性会降低。在亲水性细粒添加工序S34中,时间例如可列举为10分钟~100分钟。
作为执行亲水性细粒添加工序S34的亲水性细粒添加装置34,只要能够不破坏形状地使亲水性细粒附着于脱水清洗后的高吸水性聚合物303的表面,具体的结构就没有特别限定。作为亲水性细粒添加装置34,例如可列举出与脱水清洗装置33同样的混合器(标准混合器NS-P-S:株式会社Tatechs制)或者虽与其同型但混合槽的容量较小的混合器。该混合器通过混合槽自转,能够在没有搅拌叶片的情况下几乎不剪切脱水清洗后的高吸水性聚合物303地与亲水性细粒均匀地混合,是优选的。在亲水性细粒添加工序S34中,利用该混合器将脱水清洗后的高吸水性聚合物303和亲水性细粒混合,使亲水性细粒附着于高吸水性聚合物303的表面。
之后,使亲水性细粒附着于表面的高吸水性聚合物303作为高吸水性聚合物304被供给至干燥工序S35(干燥装置35)。
表面处理工序S40的干燥工序S35由表面处理装置40的干燥装置35执行。干燥工序S35将在表面附着有亲水性细粒的高吸水性聚合物304干燥。在本实施方式中,边搅拌高吸水性聚合物304边在加热气氛下进行干燥。
在干燥工序S35中,干燥温度例如可列举为室温(例示:25℃)~150℃,优选为70℃~120℃。若干燥温度变低,则存在干燥时间变长的倾向,若干燥温度变高,则高吸水性聚合物的酸基发生脱水缩合等,由此高吸水性聚合物的吸水性有时会降低。在干燥工序S35中,干燥时间例如可列举为30分钟~300分钟。从促进干燥的观点出发,干燥工序S35也可以在减压下、例如0.1kPa~100kPa下实施。
作为执行干燥工序S35的干燥装置35,只要能够使表面附着有亲水性细粒的高吸水性聚合物304干燥,具体的结构就没有特别限定。作为干燥装置35,例如可列举出带桨的干燥机(桨式干燥器NPD-1.6W-G:株式会社奈良机械制作所制)。带桨的干燥机具备:壳体;以及能够旋转的双轴的轴,其配置于壳体内的室内,相互平行地沿轴向延伸。各轴包括沿径向扩展的楔形状的传热翼(桨叶),从轴向观察时,两轴的桨叶彼此间相互重叠。表面附着有亲水性细粒的高吸水性聚合物304被供给到室内,接受热风,在高温气氛下利用桨叶进行搅拌并干燥。在干燥工序S35中,边利用带桨的干燥机以使高吸水性聚合物304不相互附着的方式进行搅拌,边在加热气氛中进行干燥。
干燥工序S35优选以使高吸水性聚合物的干燥减量优选为15%以下(2.0g,105℃,3小时)的方式实施。这是从利用高吸水性聚合物的观点出发的。上述干燥减量根据日本厚生劳动省于2015年3月25日在作为药食审查发0325第24号通知的“关于生理处理用品材料标准”中作为附页附上的“生理处理用品材料标准”的<2.一般试验法>的“7.干燥减量试验法”进行测定。
之后,干燥后的高吸水性聚合物305作为高吸水性聚合物305被供给至筛选工序S36(筛选装置36)。
筛选工序S36由筛选装置36执行。在筛选工序S36中,按照粒度对干燥后的高吸水性聚合物305进行筛分。在本实施方式中,将干燥后的高吸水性聚合物305破碎(在固着、一体化等的情况下),按照粒径粒度进行筛分,生成按照用途具有最佳的粒径的高吸水性聚合物、即再循环高吸水性聚合物。作为筛选装置36,能够使用通常的分级机。
如上所述,再生源自使用过的吸收性物品的高吸水性聚合物,生成再循环高吸水性聚合物。
所生成的再循环高吸水性聚合物如后述的实施例所示的那样,含有2质量%~10质量%的二氧化硅细粒。该再循环高吸水性聚合物的吸水倍率为50倍以上,保水倍率为35倍以上,吸收时间为40秒以下,白色度W为80以上,WB为60以上,黄色度YI为20以下。
本实施方式的将源自使用过的吸收性物品的高吸水性聚合物再生的方法如上所述包括臭氧处理工序S31、再活化工序S32以及表面处理工序S40。在臭氧处理工序S31中,通过利用臭氧水对经过灭活的高吸水性聚合物进行处理,能够将附着于高吸水性聚合物的表面的异物、污垢氧化分解而去除。由此,在再活化工序S32中,能够不被异物等阻碍而容易地利用碱性水溶液(例示:氢氧化钠水溶液)将高吸水性聚合物再活化。与此同时,在表面处理工序S40中,能够不被异物等阻碍地使亲水性细粒(例示:二氧化硅细粒)大致整体地遍布并附着于高吸水性聚合物的表面。像这样,本方法能够容易地进行高吸水性聚合物的再活化,并且,能够将亲水性细粒容易地附着于高吸水性聚合物的表面。通过它们的协同效果,能够抑制再生后的高吸水性聚合物的吸收性能的相对降低。
在本实施方式的优选的形态中,在再活化工序S32之后,在表面处理工序S40中的将亲水性细粒添加到高吸水性聚合物(S34)之前,利用有机溶剂对高吸水性聚合物进行脱水清洗(S33)。因此,能够使高吸水性聚合物的表面附近的水分量大致恒定,因此在高吸水性聚合物的表面,能够比较均匀地进行亲水性细粒的添加和干燥。由此,能够将亲水性细粒比较均匀地配置于高吸水性聚合物的表面,能够使高吸水性聚合物的吸收性能比较均匀,作为结果能够抑制吸收性能的相对降低。
在本实施方式的另一优选的形态中,再活化工序S32也可以包括如下工序:边利用碱性水溶液和有机溶剂的混合液将高吸水性聚合物再活化,边进行脱水清洗。即,也可以具备同时进行再活化工序S32和脱水清洗工序S33的工序。在该情况下,在将高吸水性聚合物再活化(中和)时,在不吸水溶胀的前提下使高吸水性聚合物脱水,由此能够减小应再活化的高吸水性聚合物的体积,因此能够高效地进行再活化。另外,能够在保持凝胶强度较强的状态下对高吸水性聚合物进行再活化处理,能够抑制由于再活化处理中的搅拌等而将凝胶破坏的情况。另外,不需要使再活化、脱水清洗的设备大型化,能够降低有机溶剂的使用量。而且,能够通过该脱水使高吸水性聚合物的表面附近的水分量大致恒定,因此在高吸水性聚合物的表面,能够比较均匀地进行亲水性细粒的添加和干燥。由此,能够将亲水性细粒比较均匀地配置于高吸水性聚合物的表面,能够使高吸水性聚合物的吸收性能比较均匀,作为结果能够抑制吸收性能的相对降低。
在本实施方式的优选的形态中,在利用灭活剂(例示:酸性水溶液)将高吸水性聚合物灭活(S30)之后,利用臭氧水进行处理(S31)。因此,即使灭活剂残留于高吸水性聚合物的表面,也能够利用臭氧水将该灭活剂去除。由此,在再活化工序S32中,能够不被灭活剂阻碍地容易地利用碱性水溶液将高吸水性聚合物再活化。由此,能够抑制再生后的高吸水性聚合物的吸收性能的相对降低。
在本实施方式的优选的形态中,在高吸水性聚合物的灭活时(S30),不使用多价金属而使用酸性水溶液作为灭活剂。由此,在再生后的高吸水性聚合物中,能够抑制灰分的残留,由此,能够进一步抑制吸收阻碍。另外,由于利用灭活剂的酸性水溶液,臭氧水的臭氧不容易失活,因此能够更可靠地去除附着于高吸水性聚合物的表面的异物、污垢。
在本实施方式的优选的形态中,在亲水性细粒添加工序S34中,使用二氧化硅细粒作为亲水性细粒,因此能够将该二氧化硅细粒更加比较均匀地配置在高吸水性聚合物的表面。由此,能够使高吸水性聚合物的吸收性能更加比较均匀。
在本实施方式的优选的形态中,在再活化工序S32中,碱性水溶液含有Na离子或者K离子,因此能够稳定地且安全地将高吸水性聚合物再活化。由此,能够更加提高高吸水性聚合物的吸收性能。
在本实施方式的优选的形态中,在臭氧处理工序S31中,利用双螺杆泵将高吸水性聚合物和臭氧水混合。所以,在混合过程中,能够不易破坏凝胶状的高吸水性聚合物的形状,之后能够易于将高吸水性聚合物再生为大致原来的形状。由此,能够抑制再生后的高吸水性聚合物的吸收性能的相对降低。
在本实施方式的优选的形态中,在再活化工序S32中,将高吸水性聚合物和碱性水溶液供给到自转的混合槽中。所以,在使混合槽自转进行搅拌时,能够不易破坏在碱性水溶液中再溶胀的高吸水性聚合物的形状,之后能够易于将高吸水性聚合物再生为大致原来的形状。由此,能够抑制再生后的高吸水性聚合物的吸收性能的相对降低。
在本实施方式的优选的形态中,在表面处理工序S40中,一边利用带桨的干燥机(桨式干燥器)进行搅拌一边进行干燥(S35),因此能够抑制高吸水性聚合物彼此间聚集成块。由此,能够抑制再生后的高吸水性聚合物的吸收性能的相对降低。另外,在高吸水性聚合物的表面附着有亲水性细粒,因此高吸水性聚合物不易附着于带桨的干燥机的桨叶,能够提高干燥效率和收获率。
在本实施方式的优选的形态中,包括按照粒度对干燥后的高吸水性聚合物进行筛分的筛选工序,因此能够使高吸水性聚合物的粒度大致均匀。由此,能够使高吸水性聚合物的吸收性能大致均匀。
本实施方式的再循环高吸水性聚合物是源自使用过的吸收性物品的再生后的高吸水性聚合物,同时以更少的二氧化硅细粒(10质量%以下)具有50倍以上的吸水倍率。即,通过灰分的减少来抑制吸收阻碍,能够抑制再循环高吸水性聚合物的吸收性能的相对降低。
本实施方式的再循环高吸水性聚合物是源自使用过的吸收性物品的再生后的高吸水性聚合物,同时以更少的二氧化硅细粒(10质量%以下)具有35倍以上的保水倍率。即,通过灰分的减少来抑制吸收阻碍,能够抑制再循环高吸水性聚合物的吸收性能的相对降低。
本实施方式的再循环高吸水性聚合物是源自使用过的吸收性物品的再生后的高吸水性聚合物,同时以更少的二氧化硅细粒(10质量%以下)具有40秒以下的吸收时间。即,通过灰分的减少来抑制吸收阻碍,能够抑制再循环高吸水性聚合物的吸收性能的相对降低。
本实施方式的再循环高吸水性聚合物是源自使用过的吸收性物品的再生后的高吸水性聚合物,同时以更少的二氧化硅细粒(10质量%以下)具有白色度W80以上,WB60以上,黄色度YI20以下,因而进行杂质较少、白色度较高的均质的处理。由此,通过灰分的减少来抑制吸收阻碍,能够抑制再循环高吸水性聚合物的吸收性能的相对降低。
需要说明的是,在本实施方式的将源自使用过的吸收性物品的高吸水性聚合物再生的方法中,关于从使用过的吸收性物品取出高吸水性聚合物的方法,没有特别限制,能够采用任意的方法。作为这样的方法,例如参照图3和图4说明以下所示的方法。
图3是表示本实施方式的从使用过的吸收性物品分离材料的系统100的一例的框图。系统100具备从使用过的吸收性物品分离膜·无纺布等、高吸水性聚合物(SAP)以及浆粕纤维的分离装置10。另一方面,图4是表示本实施方式的从使用过的吸收性物品分离材料的方法的一例的流程图。该方法包括从使用过的吸收性物品分离膜·无纺布等、高吸水性聚合物(SAP)以及浆粕纤维的分离工序S10。另外,如图3所示,分离装置10具备破袋装置11~第4分离装置20,与此相对应地,如图4所示,分离工序S10包括开孔工序S11~第4分离工序S20。以下,对各工序具体进行说明。
需要说明的是,在本实施方式中,为了再利用(再循环),而从外部回收·获取使用过的吸收性物品来使用。此时,将数个使用过的吸收性物品以排泄物、菌类、臭气不会向外部泄漏的方式封入到收集袋中。收集袋内的各个使用过的吸收性物品例如在以使排泄物、菌类不暴露在表面侧、臭气不向周围扩散的方式使排泄有排泄物的表面片处于内侧、主要呈卷起来的状态或折叠的状态被回收等。
开孔工序S11由破袋装置11执行。破袋装置11具备贮存含有灭活剂的灭活水溶液的溶液槽以及在溶液槽内旋转的破袋刀。破袋装置11在灭活水溶液中利用破袋刀对向溶液槽内投入的收集袋进行开孔。由此,生成灭活水溶液从孔进入了的收集袋与灭活水溶液的混合液91。灭活水溶液将收集袋内的使用过的吸收性物品的高吸水性聚合物灭活。以下,以使用酸性水溶液作为灭活水溶液的情况为例进行说明。
破碎工序S12由破碎装置12执行。破碎装置12具备双轴破碎机(例示:双轴旋转式破碎机等)。破碎装置12将包含混合液91的使用过的吸收性物品的收集袋连同收集袋一起破碎。由此,生成具有酸性水溶液和包含使用过的吸收性物品的收集袋的破碎物的混合液92,并且,将使用过的吸收性物品的几乎所有高吸水性聚合物灭活。其中,破碎物包括浆粕纤维及高吸水性聚合物以及其他材料(膜、无纺布、收集袋等)。
第1分离工序S13由第1分离装置13执行。第1分离装置13具备具有作为清洗槽兼筛分槽发挥功能的搅拌分离槽的碎浆分离机。第1分离装置13一边搅拌混合液92,从破碎物去除排泄物等,一边从混合液92将浆粕纤维、高吸水性聚合物、排泄物以及酸性水溶液分离。由此,生成含有浆粕纤维、高吸水性聚合物、排泄物以及酸性水溶液的混合液93,并且,回收使用过的吸收性物品的膜、无纺布、收集袋的原材料等。
需要说明的是,开孔工序S11和破碎工序S12(破袋装置11和破碎装置12)在灭活水溶液中对使用过的吸收性物品进行处理,将该高吸水性聚合物灭活,因此可以说是灭活工序S30(灭活装置30)。另外,破碎装置12也可以不在灭活水溶液中将使用过的吸收性物品破碎,而是在气体中(例示:空气中)连同收集袋一起将使用过的吸收性物品破碎。在该情况下,不需要破袋装置11。在破碎之后,破碎装置12的破碎物和灭活水溶液被供给至第1分离装置13(第1分离工序S13),将高吸水性聚合物灭活。在该情况下,第1分离装置13(第1分离工序S13)可以说是灭活工序S30(灭活装置30)。
第1除尘工序S14由第1除尘装置14执行。第1除尘装置14具备筛网分离机,利用筛网将混合液93分离为酸性水溶液中的浆粕纤维、高吸水性聚合物以及排泄物和其他材料(异物)。由此,生成异物的量降低了的包含浆粕纤维、高吸水性聚合物、排泄物以及酸性水溶液的混合液94,并且,去除其他材料。
第2除尘工序S15由第2除尘装置15执行。第2除尘装置15具备筛网分离机,利用比第1除尘装置14细的筛网将混合液94分离为酸性水溶液中的浆粕纤维、高吸水性聚合物以及排泄物和其他材料(小异物)。由此,生成异物的量进一步降低了的包含浆粕纤维、高吸水性聚合物、排泄物以及酸性水溶液的混合液95,并且,进一步去除其他材料。
第3除尘工序S16由第3除尘装置16执行。第3除尘装置16具备旋风分离机,通过离心分离将混合液95分离为酸性水溶液中的浆粕纤维、高吸水性聚合物以及排泄物和其他材料(比重较重的异物)。由此,生成异物的量更加降低了的、包含浆粕纤维、高吸水性聚合物、排泄物以及酸性水溶液的混合液96,并且,去除比重较大的其他材料。
需要说明的是,根据混合液92等的状态(例示:异物的量、大小),也可以省略第1除尘装置14~第3除尘装置16中的至少一者。
第2分离工序S17由第2分离装置17执行。第2分离装置17具备滚筒筛网分离机,利用滚筒筛网将混合液96分离为酸性水溶液中的高吸水性聚合物和浆粕纤维。由此,生成含有高吸水性聚合物、排泄物以及酸性水溶液的混合液97,将浆粕纤维作为混合物98去除。
第3分离工序S18由第3分离装置18执行。第3分离装置18具备倾斜筛网,利用筛网将混合液97分离为包含高吸水性聚合物的固体和包含排泄物及酸性水溶液的液体。由此,生成高吸水性聚合物(SAP),并且,去除含有排泄物的酸性水溶液等。
氧化剂处理工序S19由氧化剂处理装置19执行。氧化剂处理装置19具备贮存氧化剂水溶液的处理槽和向处理槽内供给氧化剂的氧化剂供给装置。氧化剂处理装置19将混合物98从处理槽的上部或者下部投入到处理槽内,与处理槽内的氧化剂水溶液进行混合。然后,利用由氧化剂供给装置从处理槽的下部供给的氧化剂,在氧化剂水溶液中将浆粕纤维所含有的高吸水性聚合物分解,使其可溶于氧化剂水溶液。由此,生成具有去除了高吸水性聚合物的浆粕纤维和含有高吸水性聚合物的分解物的氧化剂水溶液的混合液99。氧化剂是能够分解高吸水性聚合物的氧化剂,例如可列举为臭氧,臭氧的杀菌力、漂白力都高,因此优选。
氧化剂水溶液中的臭氧浓度优选为1质量ppm~50质量ppm。若浓度过低,则无法使高吸水性聚合物完全增溶化,在浆粕纤维中有可能残留有高吸水性聚合物,若浓度过高,则有可能对浆粕纤维造成损伤。若氧化剂水溶液中的臭氧浓度越高,则利用臭氧的处理时间越短,若臭氧浓度越低,则利用臭氧的处理时间越长,典型地为5分钟~120分钟。氧化剂水溶液中的臭氧浓度(ppm)与处理时间(分钟)之积(以下,也称为“CT值”。)优选为100ppm·分钟~6000ppm·分钟。若CT值过小,则无法使高吸水性聚合物完全增溶化,若CT值过大,则有可能对浆粕纤维造成损伤。
第4分离工序S20由第4分离装置20执行。第4分离装置20具备筛网分离机,利用筛网将混合液99分离为浆粕纤维和氧化剂水溶液。由此,生成浆粕纤维,并且,去除含有高吸水性聚合物的分解物的氧化剂水溶液。
实施例
以下,基于实施例对本发明进行说明,但本发明并不限定于实施例。
(1)原料
作为高吸水性聚合物的原料,准备2种高吸水性聚合物(试样A和试样B)。试样A是Aqua Keep(住友精化株式会社制,未使用品),通过反相悬浮聚合法制造得到。试样B是Sanwet(SDP Global株式会社制,未使用品),通过水溶液聚合法制造得到。各试样的吸水倍率、保水倍率以及吸水时间(空白)如表1所记载的那样。需要说明的是,吸水倍率、保水倍率以及吸水时间的测定方法将在后述。
[表1]
(2)二氧化硅细粒(亲水性细粒)的添加
关于亲水性细粒添加工序S34的效果,分别对使用试样A、试样B以及试样A+试样B作为高吸水性聚合物的情况进行了评价。具体而言,通过以下的方法进行评价。
(2-1)评价方法
(a)使1kg的未使用的高吸水性聚合物吸收其40倍的生理盐水(后述)。
(b)利用酸性水溶液(柠檬酸浓度1%)将吸收了生理盐水的高吸收性聚合物灭活30分钟。
(c)将经过灭活的高吸水性聚合物浸渍于具有该高吸水性聚合物的质量的10倍的质量的臭氧水(臭氧浓度1ppm)2分钟。
(d)利用浓度0.4mol/L的氢氧化钠将臭氧处理后的高吸水性聚合物中和30分钟,进行再活化。
(e)将再活化后的高吸水性聚合物浸渍于甲醇30分钟。
(f)在脱水清洗后的高吸水性聚合物中添加相对于高吸收性聚合物的干燥重量为规定比例(0质量%、1质量%、3质量%、5质量%)的二氧化硅细粒进行混合。其中,作为二氧化硅细粒,使用亲水性气相法二氧化硅AEROSIL 150(日本Aerosil株式会社制)。
(g)将添加了二氧化硅细粒的高吸收性聚合物在105℃下干燥60分钟。
需要说明的是,上述(b)~(g)的工序对应于高吸水性聚合物的再生方法中的S30~S35。
(h)对于所得到的高吸收性聚合物,测定吸水倍率、保水倍率以及吸水时间。由此,对各高吸水性聚合物评价这些指标与二氧化硅细粒的比例的关系。包括表2(试样A)、表3(试样B)以及表4(试样A+试样B)在内,在以下示出评价结果。其中,下述实施例9是同时进行(d)和(e)的工序而得到的试样。另外,下述实施例8是省略(c)的工序而得到的试样。
(2-2)评价结果
关于吸水时间,如表2~表4所示,与二氧化硅细粒的添加量为0%的情况(比较例1/3/5)相比,在添加量为1%以上的情况(比较例2/4/6)下,观察到改善效果,在添加量为3%、5%的情况(实施例1、2/3、4、8、9/5、6)下,确认了成为与原始高吸收性聚合物(空白)同等以上的吸收性能。即,确认了吸水倍率为50倍以上,保水倍率为35倍以上,吸收时间为40秒以下。另外,得知亲水性细粒相对于高吸水性聚合物的干燥重量的比例优选为2质量%~10质量%。另外,根据实施例4和实施例7与实施例8的比较确认了,即使同时进行(d)和(e)的工序,对吸收性能也没有影响,成为与原始高吸收性聚合物(空白)同等以上的吸收性能。需要说明的是,如后述那样,上述(c)工序的臭氧处理在使用从实际使用了的使用过的尿布清洗·分离·回收得到的高吸水性聚合物作为高吸水性聚合物时,对吸收性能的效果表现得显著。因此,没有使用从使用过的尿布清洗·分离·回收得到的高吸水性聚合物的实施例8和实施例9的吸收性能大致同等。
[表2]
[表3]
[表4]
另外可知,即使在混合制造方法不同的多种高吸收性聚合物的情况,即混合试样A+试样B的情况下,如表4所示,通过调整二氧化硅细粒的添加量(实施例5、6等),也可得到与均质的高吸水性聚合物的情况(实施例1、2/3、4)同样的吸收性能。换言之,可知,不依赖于高吸水性聚合物的制造方法(例示:反相悬浮聚合法,水溶液聚合法),通过再生方法可得到同等的吸收性能。
(3)臭氧水的处理
关于臭氧处理工序S31的效果,对使用从使用过的尿布回收的试样A作为高吸水性聚合物的情况进行了评价。具体而言,通过以下的方法进行评价。
(3-1)评价方法
在上述(2-1)的评价方法中,作为(a)工序的高吸水性聚合物,使用从实际使用的使用过的尿布清洗·分离·回收得到的高吸水性聚合物(分离工序S10),以有无(c)工序的条件评价有无臭氧处理的条件,以有无(f)工序的条件评价有无二氧化硅细粒的添加的条件。其中,将二氧化硅细粒的添加量固定为3质量%。对于得到的高吸收性聚合物,测定吸水倍率、保水倍率及吸水时间、以及黄色度和白色度。而且,由此,评价这些指标与臭氧处理工序S31的关系。包括表5在内在以下示出评价结果。需要说明的是,黄色度和白色度的测定方法将在后述。
(3-2)评价结果
若没有臭氧处理工序S31,则无论是否添加二氧化硅细粒,吸水倍率、保水倍率以及吸水时间均无法达到原始高吸收性聚合物(空白)的水平(比较例7、8)。另一方面,若具有臭氧处理工序S31,则通过添加二氧化硅细粒,吸水倍率、保水倍率以及吸水时间与原始高吸收性聚合物的水平同等(实施例7)。由此判明,通过臭氧处理工序S31,如果不是基于臭氧的氧化处理则难以去除的吸收阻碍物质存在于源自使用过的吸收性物品的高吸水性聚合物的表面;能够利用臭氧去除该吸收性阻碍物质;由此二氧化硅细粒的效果表现显著,可提高源自使用过的吸收性物品的高吸水性聚合物的吸收性能。
[表5]
另外,若没有臭氧处理工序S31,则无论是否添加二氧化硅细粒,与原始高吸收性聚合物(空白)相比,黄色度(YI)较大(接近于黄色),白色度(W、WB)较小(不接近白色)(比较例7、8)。另一方面,若具有臭氧处理工序S31,则通过添加二氧化硅细粒,与原始高吸收性聚合物的水平同等地,黄色度(YI)较小(不接近黄色),白色度(W、WB)较大(接近于白色)(实施例7)。由此判明,通过臭氧处理工序S31,如果不是基于臭氧的氧化处理则难以去除的改变颜色的物质存在于源自使用过的吸收性物品的高吸水性聚合物的表面;能够利用臭氧去除该改变颜色的物质;由此可提高源自使用过的吸收性物品的高吸水性聚合物的白色度。另外得知,源自使用过的吸收性物品的高吸水性聚合物在含有2质量%~10质量%的二氧化硅细粒的情况下,白色度W为80以上,WB为60以上,黄色度YI为20以下。
<高吸水性聚合物的吸收时间>
高吸水性聚合物的吸收时间(吸收速度)如以下这样进行测定。
(1)预先将试验液放入1升烧杯中,浸在水浴中将生理盐水的液温调整为25℃±1℃(用棒状温度计测量)。其中,生理盐水是0.9%氯化钠水溶液,如下这样进行准备。在电子秤(灵敏度0.001g)上放置3L烧杯,将电子秤复位为0之后,向3L烧杯中放入27.0g的氯化钠(试剂1级),加入离子交换水至3000.0g。搅拌直至溶解。
(2)在100ml烧杯中放入转子(30mm×8mmφ)。
(3)在电子秤上放置100ml烧杯,将电子秤复位至0之后,加入50g的生理盐水(已调整为液温25℃)。
(4)将100ml烧杯放置在磁力搅拌器(MAGMIX STIRRER(AC100W):MITAMURA RIKENKOGYO INC.制)上,利用转子搅拌生理盐水,使计量仪的数值为600rpm。
(5)利用非接触式转速计(TM-4000:LINE SEIKI制)实测转子的转速,将转速调整为600±30rpm。
(6)利用电子秤精确称量2.00g测定对象的高吸水性聚合物。
(7)在将(6)的高吸水性聚合物投入到(5)的100ml烧杯内的同时,启动秒表。
(8)将100ml烧杯内的放入高吸水性聚合物的生理盐水的液面变得平坦的时刻作为终点,停止秒表。其中,关于终点的观察方法,设为旋转的生理盐水的旋涡的倾斜接近于平面的点,通过观察到在旋涡的液面反射的光消失来进行判断。
(9)将从投入高吸水性聚合物到液面变得平坦的时刻为止的时间作为吸收时间(单位:s(秒:直到小数点后第2位))。将试验数设为5,将其平均值最终设为高吸水性聚合物的吸收时间。
<高吸水性聚合物的吸水倍率·保水倍率>
高吸水性聚合物的吸水倍率·保水倍率如以下这样进行测定。
(A)吸水倍率的测定
(1)准备装有试样的袋。
首先,如以下这样准备袋。准备长度方向200mm×宽度方向200mm的矩形的尼龙网(250目尼龙网(N-NO.250HD:株式会社NBC Meshtec制)。接下来,将该尼龙网在宽度方向上的中心位置(100mm的位置)沿着沿长度方向延伸的折线折叠。然后,在折叠后的尼龙网中,在从宽度方向上的两端缘向内侧5mm的位置分别实施沿长度方向延伸的热封,并且,在从长度方向上的一端缘向内侧5mm的位置实施沿宽度方向延伸的热封。形成在三边实施了热封的尼龙网的袋。
接下来,如以下这样准备装有试样的袋。利用电子秤(灵敏度0.001g)准确称取1.000g测定对象的高吸水性聚合物。接下来,将称取的高吸水性聚合物放入尼龙网的袋。然后,对尼龙网的袋的未实施热封的剩下的一边实施热封。
(2)在2L烧杯中加入1000ml生理盐水,测定液温。…A
生理盐水与在高吸水性聚合物的吸收时间的测定中使用的生理盐水相同。
(3)将装有(1)的试样的袋以与(2)的2L烧杯的底部接触的方式浸渍。
(4)利用晾衣夹将袋的上部的一边固定于2L烧杯的开口端,放置1小时。此时,使高吸水性聚合物和尼龙网尽量不密合。
(5)在放置后将袋提起,利用晾衣夹夹住袋的短边的中央(距上端5mm,距两端50mm),进行15分钟的控水。
(6)利用电子秤测定控水后的袋的质量。…B
(7)通过下式计算吸水倍率。吸水倍率=B-2.6(g/g)
将试验数设为5,将其平均值最终作为高吸水性聚合物的吸水倍率。
(B)保水倍率的测定
(1)利用离心分离机(型H130:国产离心株式会社制)将上述(A)(6)的控水后的袋脱水。其中,条件为转速850rpm(150G),时间:850rpm恒定后90秒。
(2)利用电子秤测定脱水后的袋的质量。…C
(3)通过下式计算保水倍率。吸水倍率=C-2.3(g/g)
将试验数设为5,将其平均值最终作为高吸水性聚合物的保水倍率。
<白色度·黄色度>
白色度·黄色度如以下这样进行测定。
(1)将试样载置于温度:20±5℃,湿度:65±5%RH的恒温恒湿室。
(2)利用交照测光式色差计(Z-300:测定日本电色工业株式会社制)测定W、WB、YI的值。
本发明的吸收性物品并不限于上述各实施方式,能够在不脱离本发明的目的、宗旨的范围内适当进行组合、变更等。
附图标记说明
S31:臭氧处理工序
S32:再活化工序
S40:表面处理工序
Claims (11)
1.一种将源自使用过的吸收性物品的高吸水性聚合物再生的方法,其中,
该方法包括:
臭氧处理工序,在该臭氧处理工序中,对所述高吸水性聚合物在灭活后利用臭氧水进行处理;
再活化工序,在该再活化工序中,利用碱性水溶液将利用所述臭氧水处理后的所述高吸水性聚合物再活化;以及
表面处理工序,在该表面处理工序中,将亲水性细粒添加到利用所述碱性水溶液进行了再活化的所述高吸水性聚合物之后,进行干燥。
2.根据权利要求1所述的方法,其中,
该方法包括脱水清洗工序,该脱水清洗工序在所述再活化工序之后,在所述表面处理工序中的将所述亲水性细粒添加到所述高吸水性聚合物之前,在该脱水清洗工序中,利用有机溶剂对所述高吸水性聚合物进行脱水清洗。
3.根据权利要求1所述的方法,其中,
所述再活化工序包括如下工序:边利用含有能够供给碱金属离子的碱金属离子供给源和有机溶剂的水溶液将所述高吸水性聚合物再活化,边进行脱水清洗。
4.根据权利要求1~3中任一项所述的方法,其中,
该方法还包括利用灭活剂将所述高吸水性聚合物灭活的灭活工序,
所述臭氧处理工序利用臭氧水对利用所述灭活剂灭活后的所述高吸水性聚合物进行处理。
5.根据权利要求4所述的方法,其中,
所述灭活剂含有酸性水溶液。
6.根据权利要求1~3中任一项所述的方法,其中,
所述亲水性细粒含有二氧化硅细粒。
7.根据权利要求1~3中任一项所述的方法,其中,
所述碱性水溶液含有Na离子或者K离子。
8.根据权利要求1~3中任一项所述的方法,其中,
所述臭氧处理工序包括如下工序:边利用双螺杆泵将所述灭活后的所述高吸水性聚合物与所述臭氧水混合,边向所述再活化工序输送。
9.根据权利要求1~3中任一项所述的方法,其中,
所述再活化工序包括如下工序:将利用所述臭氧水处理后的所述高吸水性聚合物和所述碱性水溶液向混合器的混合槽供给,使所述混合槽自转,从而搅拌含有所述高吸水性聚合物的所述碱性水溶液。
10.根据权利要求1~3中任一项所述的方法,其中,
所述表面处理工序包括利用带桨的干燥机对添加有所述亲水性细粒的所述高吸水性聚合物进行干燥的工序。
11.根据权利要求1~3中任一项所述的方法,其中,
该方法还包括按照粒度对干燥了的所述高吸水性聚合物进行筛分的筛选工序。
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