DE69124107T2

DE69124107T2 - Verarbeitung von absorbierenden sanitären papierprodukten

Info

Publication number: DE69124107T2
Application number: DE69124107T
Authority: DE
Inventors: Marlene Elizabeth Brampton Ontario L6Y 4H9 Conway; Francois Beamsville Ontario L0R 1B5 Jooste; Michael David Brampton Ontario L6X 2W5 Smith
Original assignee: Knowaste Technologies Inc
Current assignee: Knowaste LLC USA
Priority date: 1990-10-29
Filing date: 1991-10-29
Publication date: 1997-06-26
Anticipated expiration: 2011-10-30
Also published as: US5558745A; EP0558512A1; ATE147448T1; DK0558512T3; CA2095150C; WO1992007995A1; DK0748836T3; KR100211936B1; CA2095150A1; RU2112096C1; KR100199659B1; EP0748836B1; DE69124107D1; ES2098375T3; ES2196102T3; GR3023037T3; AU8848191A; DE69133244T2; EP0558512B1; ATE238381T1

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft die Behandlung absorbierender sanitärer Papierprodukte in einer Art, die für Materialien sorgt, die zur Wiederverwendung rezykliert werden können. Absorbierende sanitäre Papierprodukte umfassen wie hierin verwendet Einwegwindeln, Inkontinenzprodukte, Produkte für die Körperhygiene der Frau, Bettkissen und ähnliche absorbierende und adsorbierende Erzeugnisse.
Absorbierende sanitäre Papierprodukte bestehen typischerweise aus (i) einem Vlies aus einem flüssigkeitsdurchlässigen Mateiral, z. B. aus einer flüssigkeitsdurchlässigen Membran aus Polypropylen, Polyethylen, oder aus gewebten Produkten aus Baumwolle oder Rayon, (ii) einer flüssigkeitsundurchlässigen hinteren Lage aus z. B. Polyethylen, Polypropylen, abbaubaren Kunststoffilmen auf Stärkebasis, Webstoff oder Kautschuk, und (iii) einem adsorbierenden oder absorbierenden Kern aus im Luftstrom aufgebrachten Zellstoffflusen (üblicherweise als Luftfilz bezeichnet) und/oder aus synthetischen, zellulosehältigen, gebundenen oder ungebundenen Polypropylen- oder Poiyethylenfilamenten, Hanf oder anderen adsorbierenden Fasermaterialien. Der Kern ist typischerweise in einer Krepp-Umhüllung aus naßfesten Papierlagen oder einem Material mit ähnlichen Eigenschaften eingeschlossen oder eingewickelt. Die Umhüllung des Kerns kann atmungsaktiv, biologisch abbaubar, geruchshemmend oder auf andere Weise abbaubar oder löslich sein. Der Kern enthält typischerweise auch ein Material aus superabsorbierenden Polymer-(SAP-)Material, das typischerweise ein Polyacrylat, Polyacrylamid, vernetzte Stärke oder eine andere hydrophile Komponente ist, welches synthetisch und in körniger, Faser- oder Laminatform sein kann und die Fähigkeit besitzt, Wasser, Harn oder andere Körperflüssigkeiten zu binden bzw. sie so zurückzuhalten, daß sie nicht in großen Mengen aus dem absorbierenden Abschnitt austreten oder abgegeben werden. Windeln und Inkontinenzprodukte benutzen typischerweise druckempfindliche Klebstoffe für wiederverschließbare Klebebandlaschen oder ähnliche Verschlußmechanismen aüf. Damenbinden und Inkontinenzprodukte besitzen oft druckempfindliche Klebstoffe für Klebstofflinien, um die Binde oder Einlage an der Unterwäsche der Trägerin bzw. des Trägers zu befestigen. Bei Windeln und Inkontinenzprodukten dienen typischerweise elastische Materialien, Polyurethan, Faltenbildung und Verschweißen oder Klebstoffe dazu, eng anliegende Stulpen um die Bein- und Taillenöffnungen zu bilden, sodaß für einen dichteren Paß gesorgt ist.
Absorbierende sanitäre Papierprodukte werden normalerweise zusammen mit dem Abfall aus Haushalten, diversen Institutionen, Hotels u. dgl. durch Verbrennung oder in Mülldeponien entsorgt. Bei der Verbrennung kann es zu Luftverschmutzung und anderen Umweltbelastungen kommen. Auf Mülldeponien sammeln sich derartige Produkte in großen Mengen an.
Die Verwendung von absorbierenden sanitären Papierprodukte ist zwar praktisch oder auch notwendig, ihre Entsorgung führt jedoch zu zahlreichen Problemen. Ihre Verbrennung oder Entsorgung in Mülldeponien führt zum Verlust oder zur Zerstörung der Komponenten der absorbierenden sanitären Papierprodukte, anstatt daß einige oder alle dieser Komponenten für den gleichen oder andere Endverwendungszwecke rezykliert werden. Die Entsorgung wird für Umweltbehörden und Regierungsstellen zu einem immer größeren Problem, und es sind Maßnahmen notwendig, um gebrauchte, absorbierende, sanitäre Papierprodukte effizient zu entsorgen und zu verwenden.
Waschmaschinen im Chargenbetrieb zum Waschen von Stoffprodukten werden von N. L. Pellerin et al. in US-A-4.485.509 und von J. M. Katzfey in CA-A-1.115.075 beschreiben. US-A-4.162.019 (C. G. Joa) beschreibt das Schneiden von Sanitärartikeln zum Freilegen des Füllstoffs und die anschließende Gewinnung des Füllstoffs durch Ansaugmittel, wobei der Kunststoff-Verstärkungsfilm verworfen wird. US-A-4.500.040 (B. Steffens) beschreibt das Zerreißen von Sanitärartikeln in schmale Streifen und die anschließende Rückgewinnung des Füllstoffs durch Ansaugmittel. In US-A-4.303.501 beschreibt Steffens die Verwendung von Sieben, um Flockfasern wiederzugewinnen und um absorbierende Materialien aus weggeworfenen Sanitärartikeln herauszuschneiden. In US-A-4.592.115 offenbart Holmstrom Vorrichtungen und ein Verfahren zur Trennung von Zelluloseflusen aus faserigem Abfailmaterial unter Verwendung einer mit Öffnungen versehenen zylindrischen Trennvorrichtunng. Die obigen Verfahren betreffen die Trockentrennung und Gewinnung von Komponenten aus Ausschußprodukten und nicht die Gewinnung von Komponenten aus Produkten, die vom Konsumenten bereits verwendet wurden. R. R. Albers offenbart in US-A-4.391.108 eine Trommel für eine kontinuierlich betriebene Wäscheverarbeitungsmaschine.
Es wurde nun festgestellt, daß absorbierende sanitäre Papierprodukte mit superabsorbierendem Polymer so behandelt werden können, daß einige oder alle der Komponenten derartiger Produkte in einer Form wiedergewonnen werden können, die das Rezyklieren oder eine andere Verwendung dieser Komponenten erleichtert.
Demzufolge liefert die vorliegende Erfindung ein Verfahren zur Behandlung absorbierender sanitärer Papierprodukte zur Auftrennung derartiger Produkte in ihre Komponenten bzw. in Komponenten davon, die eine Form aufweisen, welche zum Rezyklieren bzw. zur Wiederverwendung geeignet ist, wobei die Produkte zumindest Kunststoff-, Zellulose- und superabsorbierende Polymer-("SAP"-) Feststofffraktionen umfassen und das Verfahren die folgenden Schritte umfaßt:
a) Behandeln der Produkte in zerkleinerter Form in einem Bad einer wäßrigen Lösung, um
a) (i) lösliche Materialien zu lösen und
a) (ii) das SAP so zu behandeln, daß dessen Quellen in wäßrigen Medien gehemmt, verhindert oder umgekehrt wird, und
b) Abtrennen der Lösung von löslichem Material von zumindest einer der Feststofffraktionen.
In einer bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens umfaßt dieses weiters den nachfolgenden Schritt des Auftrennens der Produkte in zumindest zwei Teile, von denen der eine im wesentlichen aus Teilchen- und löslichem Material besteht und der andere im wesentlichen aus den Kunststoff- und Zellulosekomponenten besteht.
In einer weiteren Ausführungsform wird absorbierendes Polymer in Form von Teilchenmaterial abgetrennt.
Das Verfahren kann folgende Schritte umfassen:
c) Behandeln zumindest einer Komponente aus Schritt (b) mit zumindest einer wäßrigen Waschlösung und mit zumindest einer wäßrigen Lösung zumindest eines der folgenden Mittel: Bleichmittel, Aufheller und Antimikrobenmittel; und
d) Gewinnen getrennter Ströme von Kunststoff-, SAP- und Zellulosefraktionen aus dem Verfahren.
In weiteren Ausführungsformen ist das Verfahren ein kontinuierliches Chargenverfahren.
Die SAP-Fraktion kann mit einer wäßrigen Lösung einer wasserlöslichen Verbindung zumindest eines der folgenden Metalle behandelt werden: Alkalimetalle, Erdalkalimetalle, Aluminium, Kupfer(II), Eisen(III) und Zink, vorzugsweise mit einer wäßrigen Lösung von Aluminium.
Die Erfindung liefert weiters ein Verfahren zur Behandlung eines SAP, um dessen Quellen in wäßrigen Medien zu hemmen, zu verhindern oder umzukehren, umfassend das Behandeln des SAP mit einem Gemisch einer wasserlöslichen Verbindung eines Alkalimetalls oder Erdalkalimetalls und einer wasserlöslichen Verbindung zumindest eines von Aluminium, Kupfer(II), Eisen(III) und Zink, insbesondere mit einem Gemisch einer wasserlöslichen Verbindung eines Alkali- oder Erdalkalimetalls und einer wasserlöslichen Verbindung zumindest eines von Aluminium, Kupfer(II), Eisen(II) und Zink, wobei die Lösung einen pH-Wert im Bereich von 3 - 8 aufweist.
In bevorzugten Ausführungsformen des Behandlungsverfahrens von superabsorbierendem Polymer und des gehärteten superabsorbierenden Polymers ist das Polymer ein Acrylpolymer.
Außerdem stellt die vorliegende Erfindung eine Vorrichtung zur Behandlung absorbierender sanitärer Papierprodukte bereit, umfassend:
(a) eine drehbare und kippbare, zylindrische Trommel mit einem ersten und einem zweiten Ende, die eine wäßrige Lösung beinhalten bzw. aufnehmen kann und aus einer horizontalen Position in eine gekippte Position kippbar ist, in welcher gekippten Position das zweite Ende tiefer als das erste Ende liegt, wobei das erste Ende zum Einbringen des Produkts in das Innere der Trommel und zum Beinhalten des Produkts darin ausgebildet ist, wobei das zweite Ende einen Auslaß zur Abgabe des Produkts aus der Trommel besitzt;
(b) Mittel zum Drehen der Trommel in zumindest einer von horizontalen und gekippten Positionen;
(c) Mittel zum Kippen der Trommel aus der horizontalen in die gekippte Position;
dadurch gekennzeichnet, daß zur Behandlung von absorbierenden sanitären Papierprodukten, um derartige Produkte in ihre Komponenten bzw. in Komponenten davon, deren Form zum Rezyklieren bzw. zur Wiederverwendung geeignet ist, aufzutrennen, die Vorrichtung folgendes umfaßt:
(d) Mittel zum Abtrennen von Feststoffen von Flüssigkeiten in der Trommel;
(e) einen im Inneren der Trommel befindlichen Pulper und/oder Rührer; und
(f) Mittel zum Drehen des Pulpers, um ein Kommunizieren des Produkts in der Trommel zu bewirken.
In einer bevorzugten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung besitzt die Trommel Einlaßmittel zum Einbringen von Flüssigkeiten bzw. Fluids in die Trommel.
Das erfindungsgemäße Verfahren umfaßt die Behandlung absorbierender sanitärer Papierprodukte, um Komponenten davon zum Rezyklieren oder einer anderen Wiederverwendung zu gewinnen, und stellt so eine Alternative zur Verbrennung oder Deponienentsorgung derartiger Produkte dar. In einer bevorzugten Ausführungsform sieht das Verfahren die Verwendung einer sich drehenden Mehrfachmanteltrommel vor, für die nachstehend ein Beispiel beschrieben wird). Das Verfahren kann auch eine Vorrichtung vorsehen, die im allgemeinen als Tunnel- oder als kontinuierliche Chargenwaschmaschine bezeichnet wird, die zum Waschen von Kleidungsstücken, Bettzeug und anderen Artikeln in diversen Institutionen, Krankenhäusern, Hotels und dergleichen eingesetzt werden, wo große Mengen schmutziger Artikel gewaschen werden müssen. Kontinuierliche Chargenwaschmaschinen sind durch zwei Betriebsmodi gekennzeichnet, jene mit einer archimedischen Wasserschraube zur Beförderung von Kleidungsstücken durch die Vorrichtung und jene mit einem Modulsystem mit mechanischen Mitteln zur Beförderung der Kleidungsstücke.
Es folgt eine Beschreibung der vorliegenden Erfindung unter besonderer Bezugnahme auf die in den Abbildungen dargestellten Ausführungsformen, worin:
Fig. 1 eine schematische Darstellung einer kontinuierlichen Chargenvorrichtung ist, wie sie im Verfahren der Erfindung zum Einsatz kommt;
Fig. 2 eine Trommel zur Verwendung in einer bevorzugten Ausführungsform des Verfahrens der Erfindung zeigt; und
Fig. 3 eine alternierend kippbare Trommel zur Verwendung im Verfahren der vorliegenden Erfindung zeigt.
In einer Ausführungsform der Erfindung wird das Verfahren in einer Vorrichtung mit einer Vielzahl an Modulen betrieben, wobei das Produkt zwischen den Modulen befördert wird. In einer weiteren Ausführungsform kann das Verfahren mit einem einzigen Modul durchgeführt werden, wobei das Produkt den Lösungen im einzigen Modul nacheinander ausgesetzt wird. In der bevorzugten Ausführungsform wird das Verfahren so durchgeführt, daß ein Teil des Verfahrens in einem ersten Modul und ein Teil des Verfahrens in einem oder mehreren nachfolgenden Modulen (d.h. nicht im ersten Modul) stattfindet.
Fig. 1 betrifft eine Ausführungsform, in der das Verfahren in einer Vielzahl an Modulen durchgeführt wird, und bezieht sich allgemein auf eine kontinuierliche Chargenvorrichtung 1, die aus einer Reihe an Modulen besteht, die mit I bis XI gekennzeichnet sind. Jedes Modul besitzt eine Trommel bzw. einen Korb, die bzw. der beweglich (insbesondere drehbar) in einem Flüssigkeitsbad montiert ist, wobei nur das Modul an sich in Fig. 1 schematisch dargestellt ist. Modul I ist an Modul II anliegend dargestellt, das wiederum an Modul III anliegend dargestellt ist usw. Modul I besitzt einen Einlaß 2, durch den absorbierendes sanitäres Papierprodukt (hierin häufig als "Ausgangsmaterial" bezeichnet) in das Modul I eingebracht wird. Wie aus der Figur ersichtlich, besitzt Modul I auch einen Wassereinlaß 3, durch welchen dem Modul I Wasser zugeführt werden kann. Die Bewegungsrichtung des absorbierenden sanitären Papierprodukts oder von Teilen davon durch die Module I bis X ist durch Pfeil 4 angezeigt.
Modul I ist mit Modul II verbunden, sodaß Ausgangsmaterial von Modul I zu Modul II gelangen kann. Modul II besitzt einen Flüssigkeitsauslaß 5, der mit einem Absetzbehälter 6 verbunden ist; andere Vorrichtungen können dazu verwendet werden, die Auftrennung von Matenalfraktionen bzw. Entfernung derselben aus dem Verfahren zu erzielen. Der Absetzbehälter 6 besitzt einen Flüssigkeitsauslaß 7. Obowhl das Modul I einen Wassereinlaß 3 und Modul II einen Flüssigkeitsauslaß 5 aufweist, ist zu beachten, daß Modul I auch einen Flüssigkeitsauslaß besitzen könnte, der auch mit einem Absetzbehälter, insbesondere mit dem Absetzbehälter 6, verbunden sein könnte. Ebenso könnte Modul II einen Wassereinlaß aufweisen. Man beachte, daß die tatsächliche Konfiguration der Module, Flüssigkeitseinlässe und der Trennvorrichtungen auf die Beschaffenheit des dem Verfahren zugeführten Produkts abgestimmt sein sollte.
Die Trommel (bzw. der Korb) in den Modulen I und II besitzt vorzugsweise eine Innentrommel und eine Außentrommel, wobei eine bevorzugte Ausführungsform in Fig. 2 dargestellt ist. In nachfolgenden Modulen kann die Trommel eine ähnliche Konstruktion aufweisen, obwohl sie in einigen Fällen so ausgebildet sein muß, daß sie die Zugabe von festem Material, z. B. von Zellulosematerial, erleichtert.
Die Außentrommel besitzt relativ große Perforationen, Öffnungen oder Rohranschlüsse, um die Hindurchbeförderung bzw. den Durchfluß von Flüssigkeit zu ermöglichen. Die Innentrommel ist mit kleinen Perforationen versehen, die einem Maschensieb ähneln, sodaß Flüssigkeit und kleine Teilchen hindurchgelangen können, doch der Großteil des Produkts in der Innentrommel zurückgehalten wird. Beispielsweise eignet sich ein Sieb mit Perforationen von 100-200 Mesh, kann jedoch je nach Betriebsmodus des Verfahrens variiert werden; die Vorrichtung besitzt normalerweise Perforationen, die wesentlich kleiner sind als die Perforationen herkömmlicher Waschmaschinen für Leinenstoffe (im Durchmesser etwa 9 mm). Die Perforationen können verschiedenartige Formen aufweisen. Die Siebe sollten aus einem Material wie z. B. Metall, insbesondere aus rostfreiem Stahl, Kunststoff oder Fiberglas, bestehen, das in bezug auf die Lösungen im Modul während des Betriebs inert ist - auch im Hinblick auf die Vermehrung bzw. das Wachstum von Bakterien, Viren oder dergleichen. Die Innentrommel weist vorzugsweise einen Wasserstrahlspritzer auf, der ausgebildet ist, die Perforationen in kontinuierlicher oder diskontinuierlicher Weise mit frischem oder rückgeführtem Wasser oder einer anderen wäßrigen Lösung unter Druck zu waschen, um die Perforationen von abgelagertem Material zu befreien und somit ein Verstopfen des Siebs zu verhindern und einen hohen Waschwirkungsgrad aufrechtzuerhalten, indem ein ungehinderter Flüssigkeitsstrom in die Innentrommel und aus dieser heraus ermöglicht wird. In den Modulen I und II unterstützt ein derartiges Waschen die Entfernung von Teilchen und löslichen Materialien, z. B. von organischem Material, aus dem Ausgangsmaterial. Einzelmantel-Tunnelwaschanlagen oder solche vom archimedischen Wasserschrauben- Typ können in den hierin beschriebenen Verfahren verwendet werden, werden aber weniger bevorzugt. Einzelmantel-Tunnelwaschanlagen oder solche vom archimedischen Wasserschrauben-Typ besitzen zumeist einen relativ kleinen Maschenbereich, was die Leichtigkeit des Flüssigkeitsstroms in die Segmente derartiger Waschanlagen und aus diesen heraus verlangsamt. Außerdem ist keine absolute Abteilung der Segmente der Vorrichtung gegeben, die im übrigen auch nicht leicht auf eine Steigerung oder Verringerung der Anzahl ihrer Segmente einstellbar und schwer zusammenzubauen oder zu modifizieren ist. Das Modulsystem ermöglicht unterschiedliche Rotationsgeschwindigkeiten in verschiedenen Modulen, die Isolierung von Behandlungsschritten, Richtungsänderungen der Drehung und der Beförderung von Material sowie eine Flexibilität bei der Dimensions- und Verfahrensanpassung bzw. - einstellung. Es ist möglich, bestehende Doppeltrommelwaschanlagen nachzurüsten, um die Verwendung gemäß den hierin beschriebenen bevorzugten Ausführungsformen zu ermöglichen.
Ein bevorzugtes Beispiel für eine Trommel von Modul I ist in Fig. 2 dargestellt und wird nachstehend - ebenso wie die bevorzugte Verwendung dieser Trommel - beschrieben.
Fig. 1 zeigt, daß die Module I und II die gleiche Größe wie die übrigen Module im Verfahren aufweisen. Die Module I und II können jedoch auch eine andere Größe als die übrigen Module aufweisen, wobei sie insbesondere zwei- bis dreimal so groß wie die übrigen Module sein können. Eine derartige Übergröße der Module I und II kann in bezug auf das bereits erwähnte Quellen von SAP enthaltendem Ausgangsmaterial wichtig sein, wobei die übergroßen Module Material enthalten, während die Behandlung von SAP stattfindet, und trotzdem ausreichend große Ladungen für nachfolgende Module bereitstellen. Eine Alternative besteht darin, das Modul I oder die Module I und II in Form von Doppelmodulen vorzusehen, z. B. Modul I in Form von zwei Modulen vorzusehen, wobei beide Module I in das Modul II münden. Modul II ist mit Modul III verbunden, das - wie dargestellt - den Flüssigkeitsauslaß 8 aufweist. Obwohl Modul III auch einen Flüssigkeitseinlaß aufweisen könnte, besitzt in der dargestellten Ausführungsform Modul IV einen Flüssigkeitseinlaß 9, nämlich Detergens, und Modul III einen Flüssigkeitsauslaß 8, wobei die Flüssigkeit in Modul IV im Gegenstrom zum Ausgangsmaterialstrom in das Modul III übergeht.
Wie aus Fig. 1 ersichtlich, besitzt Modul V weder einen Flüssigkeitseinlaß noch -auslaß, Modul VI besitzt jedoch einen Einlaß 10 für ein als Peroxid, vorzugsweise als wäßrige Lösung von Wasserstoffperoxid, identifizierte Flüssigkeit, obwohl auch andere Bleichmittel und/oder mikrobiologische Mittel verwendet werden können; aus Umweltschutzgründen ist es vorzuziehen, Chlor als Bleichmittel nicht zu verwenden. Die wäßrige Peroxidlösung fließt im Gegenstrom von Modul VI zum Auslaß 8 in Modul III.
Modul VII besitzt, wie aus der Figur ersichtlich, einen Wassereinlaß 11 und einen Flüssigkeitsauslaß 12. Modul VIII besitzt einen Einlaß 13, der für eine saure Lösung oder für zusätzliche Lösungsbehandlungschemikalien verwendet werden kann, sowie einen Flüssigkeitsauslaß 14. Die Module IX-XI sind mit Wassereinlässen 15, 16 bzw. 20 dargestellt, wobei Modul XI den Auslaß 17 aufweist. Der Auslaß 17 führt zur Trennvorrichtung 18, die einen Auslaß 19 aufweist; die Trennvorrichtung 18 kann aus Entwässerungsvorrichtungen, Trocknern oder zusätzlichen Behandlungsbehältern bestehen, die anstelle oder zusätzlich zu einer Trennvorrichtung vorhanden sind.
Jedes Modul besitzt vorzugsweise Sensoren zur Messung der Temperatur, Beschaffenheit und Konzentration von ausgewählten chemischen Spezies und zur Messung der Menge an Feststoffen und/oder gelöstem Material in den verschiedenen im Verfahren verwendeten Lösungen. Außerdem ist es vorzuziehen, daß die Sensoren mit Mitteln zur Überwachung und Regulierung wichtiger Verfahrensparameter verbunden sind.
Eine alternative und bevorzugte Vorrichtung ist teilweise in Fig. 2 dargestellt. Die allgemein als 100 gekennzeichnete Vorrichtung besitzt einen Außenmantel 101 mit einer Abflußöffnung 102, die sich im untersten Abschnitt davon befindet. Innerhalb des Außenmantels 101 ist ein Innenkorb 103 angeordnet. Dieser ist innerhalb des Außenmantels 101 in beiden Richtungen drehbar. Auf der Innenfläche des Innenkorbs 103 befinden sich mehrere Rührer 104 und eine Trennkammer 105. Diese besteht aus einem Sieb 106 und einem Dachabschnitt 107, der kompakt oder ein Sieb sein kann. Im Innenkorb 103 ist am Ende der Trennkammer 105 gegenüber vom Sieb 106 eine Öffnung 108 angeordnet.
Der Abfluß 102 besitzt zwei Ventile 109 und 110 zur Abtrennung von Flüssigkeiten oder Material.
Der Innenkorb 103 kann an Stellen mit Ausnahme der Trennkammer 105 ein Containmentsieb 111 auf seiner Innenfläche aufweisen. Außerdem kann der Innenkorb 103 auf seiner Innenfläche mit einer Vielzahl an (nicht dargestellten) Haifischzähnen oder anderen Schneidklingen versehen sein, um das im Innenkorb 103 enthaltene Material zu zerschneiden. Solche Klingen können aus gehärtetem rostfreiem oder Karbidstahl bestehen.
Eine weitere Ausführungsform einer Trommel ist in Fig. 3 dargestellt. Die Trommel 201 besteht aus einer Außentrommel 202 und einer Innentrommel 203. Die Trommel 202 besitzt Zylinderform, weist jedoch eine abgeschrägte Basis 204 auf, die an ihrem unteren Ende ein Ventil 205 und ein Auslaßrohr 206 aufweist. Die Innentrommel 203 hat eine perforierte Basis 207, wobei die Größe der Perforationen von der Größe des festen Materials abhängt, das durch die Perforationen hindurchtreten soll. In der Innentrommel 203 jedoch neben den Perforationen 207 befinden sich Blätter 208 von Pulper 209. Die Blätter 208 werden durch eine an einem (nicht dargestellten) Motor befestigte Welle 210 angetrieben.
Die Trommel 201 ist um Drehgelenk 211 kippbar, sodaß sie ihre Ausrichtung von der in Fig. 3 dargestellten vertikalen in eine nichtvertikale, inbesondere eine horizontale, Ausrichtung ändert.
Bei der Durchführung des Verfahrens aus Fig. 1 kann die Vorrichtung 1 bis 18 oder mehr hintereinander angeordnete Module aufweisen, wobei die in Fig. 1 gezeigte Ausführungsform die Module I bis X besitzt. Die Anzahl der Module hängt insbesondere von dem im Verfahren zu behandelnden Material und vom Grad bzw. der Art der erforderlichen Behandlung ab. Eine große Anzahl an Modulen kann das Vorsehen zusätzlicher Verarbeitungsschritte ermöglichen, die Kapazität steigern oder die Unterteilung einer oder mehrerer Behandlungsstufen erlauben.
Das absorbierende sanitäre Papierprodukt oder Ausgangsmaterial wird dem Modul I durch Einlaß 2 zugeführt. In bestimmten Ausführungsformen ist das Ausgangsmaterial in Beuteln, Behältern oder anderen Verpackungsmaterialien enthalten, darunter auch in jenem Material, das der Hersteller günstigerweise zur Verpackung absorbierender sanitärer Papierprodukte vorgesehen hat und das zur Entsorgung des gebrauchten Produkts dient.
Die Menge an Ausgangsmaterial wird normalerweise vor dem Einbringen in Modul I gewogen und unter Verwendung von Wasserstrahlschneidevorrichtungen, gezahnten oder rotierenden Messern, Klingen, Scherblättern oder anderen Rotationsschneide-, Zerkleinerungs- oder Granuliervorrichtungen in schmale Streifen zerteilt oder zerkleinert. Wasserstrahlschneidevorrichtungen sind besonders vorzuziehen. Das Zerreißen des Ausgangsmaterials lockert selbiges auf, besonders wenn es in Beuteln, Behältern oder anderen Verpackungsmaterialien eingehüllt, eingewickelt oder enthalten ist, und erleichtert die Reinigung des Ausgangsmaterials ohne Auftreten von Falten oder dergleichen, die Schmutzstoffe, wie z. B. Fäkalien, bedecken oder Flüssigkeit einschließen. Solche bedeckten Schmutzstoffe oder eingeschlossene Flüssigkeiten könnten die Lösungen in nachfolgenden Modulen kontaminieren. Das Zerreißen zerkleinert auch die Kunststoffkomponenten, insbesondere Kunststoffolien, im Ausgangsmaterial, die ansonsten häufig die Perforationen in den Trommeln abdecken und den Austausch von Flüssigkeit in die Trommeln hinein und aus diesen heraus verhindern, und verringert die Wahrscheinlichkeit der Verschmutzung von Flüssigkeiten in den nächsten Verfahrensschritten durch das Mitschleppen in darauffolgende Module.
Obwohl das Verfahren unter Bedingungen erfolgt, die das Auflockern des Ausgangsmaterials begünstigen, beispielsweise das Delaminieren der Komponenten des Ausgangsmaterials und das Schmelzen einiger Klebstoffe, die bei der Herstellung des Ausgangsmaterials verwendet werden, ist zu beachten, daß einige Klebstoffe und/oder Klebelaschen, die bei der Herstellung des Ausgangsmaterials verwendet werden können, z. B. höherschmelzende Klebstoffe, Klebstoffe auf Kautschukbasis und geschweißte Stellen, ihre Integrität im Vefahren möglicherweise bewahren. Das Zerreißen ist ein wichtiger Vorbehandlungsschritt für Ausgangsmaterial mit derartigen Klebstoffen oder Klebelaschen. Trotzdem wäre die Herstellung von absorbierenden sanitären Papierprodukten unter Verwendung von unter den Verfahrensbedingungen der Erfindung löslichen Klebstoffen vorteilhaft.
Wasser wird dem Modul I durch den Einlaß 3 zugeführt; das Wasser kann frisches Wasser oder ein aus einem stromabwärts im Verfahren befindlichen Modul abgegebener Strom sein. Die Flüssigkeit im Modul I und Modul II wird unter Bedingungen gehalten, die die Entfernung von Fäkalien und anderen löslichen oder teilchenförmigen Materialien aus dem Ausgangsmaterial begünstigen, z. B. durch Verwendung von Detergentien, und das Auflockern des Materials erleichtern. Letzteres kann durch die Zusammensetzung der in den Modulen I und II verwendeten Lösungen und die Temperatur dieser Lösungen weiter unterstützt werden. Die Temperatur wird vorzugsweise bei nicht mehr als etwa 70ºC, insbesondere bei nicht mehr als etwa 68ºC, gehalten. Das Wasser kann auch nur Umgebungstemperatur aufweisen. Höhere Temperaturen sind möglich, bewirken aber oft eine Entfärbung von Aufdrucken auf dem Ausgangsmaterial und/oder eine übermäßige Delamination der dem Verfahren zugeführten Produkte, was im späteren Verlauf des Verfahrens zu Verarbeitungs- oder Auftrennungsproblemen führen kann, z. B. aufgrund des Vorhandenseins von Farbpartikeln oder -stückchen, Spandex, Heißschmelzklebern, Faltstellen, Klebelaschen oder anderen kleinen Komponenten.
Absorbierende sanitäre Papierprodukte werden üblicherweise unter Verwendung superabsorbierender Polymere (SAP) erzeugt. Solche Polymere erleichtern die Benetzungs- und Saugeigenschaften der Produkte, insbesondere des in den Produkten üblicherweise vorhandenen Zellulosekerns, und steigern vor allem die Fähigkeit der Flüssigkeitszurückhaltung der absorbierenden sanitären Papierprodukte. Superabsorbierende Polymere sind häufig Acrylpolymere und Polymere auf Stärkebasis. Zumindest die Acrylpolymere werden im Herstellungsverfahren üblicherweise vernetzt, wobei das Vernetzen der hierin besprochenen SAP weiters ein Vernetzen ist, das in Schritten der Ausführungsformen des erfindungsgemäßen Verfahrens stattfindet.
Infolge der inhärenten Wasserabsorptionseigenschaften der SAP quellen diese zumeist in Kontakt mit Wasser auf. Die Zugabe von SAP-hältigem Ausgangsmaterial zum Verfahren der Erfindung kann einen nachhaltigen Einfluß auf die Leistungsfähigkeit des Verfahrens, den Verfahrensverlauf, den Chemikalienverbrauch sowie die Art und Qualität der abgetrennten Produkte ausüben. SAP-hältiges Ausgangsmaterial kann zweibis fünfmal oder noch stärker quellen, wobei sein Trocken-(Feed-)Volumen beim Einbringen in das Verfahren zu großen Leistungseinschränkungen führt, wenn nicht mechanische Maßnahmen, z. B. größere Module, Maßnahmen bezüglich der Temperatur, des Drucks und/oder der Chemie getroffen werden, um das Problem zu lindern. Zu den chemischen Maßnahmen zählen das in situ-Vernetzen des SAP in den Modulen I und II und/oder die Zugabe von Mitteln, die das Quellen von SAP herabsetzen und/oder die Form und das spezifische Gewicht der SAP-Telchen ändern. Man ist der Ansicht, daß die Herabsetzung des Quellens, d.h. die Schrumpfung, von SAP vor oder im wesentlichen gleichzeitig mit dessen Vernetzung stattfinden soll. Man nimmt an, daß wasserlösliche Alkali- und Erdalkalimetallverbindungen eine Schrumpfung des SAP herbeiführen, während die Aluminium-, Kupfer-, Eisen- und Zinkverbindungen eine Vernetzung bewirken. Die Behandlung des SAP sollte in sauren oder in im wesentlichen neutralen Lösungen, insbesondere bei einem pH-Wert von etwa 3-8, durchgeführt werden, was die einsetzbaren Alkali- und Erdalkalimetallverbindungen einschränkt. Beispiele für chemische Verbindungen, die - üblicherweise in Form von Gemischen - der Flüssigkeit in den Modulen I und II zugegeben werden können, um ein Vernetzen des SAP zu bewirken, insbesondere von SAP, das aus Acrylpolymeren gebildet ist, sind z. B. lösliche Salze von zumindest einem von Alkalimetallen, Erdalkalimetallen, Aluminium, Kupfer(II), Eisen(III) und Zink. Beispiele für derartige Salze sind Kalziumchlorid, Kalziumnitrat, Kalziumsulfat, Magnesiumchlorid, Magnesiumnitrat, Magnesiumsulfat, Dinatriumphosphat, Bariumchlorid, Natriumcarbonat und -bicarbonat, Trinatriumphosphat, Natriumsilikat, Kaliumsulfid, Aluminiumsulfat, Natriumbisulfat, Zinksulfat, Aluminiumchlorid und Natriumsulfat. Aluminiumsalze, z. B. Sulfat und Chlroid, werden bevorzugt. Der bevorzugte Vernetzer ist Aluminiumsulfat, insbesondere in Mengen von 0,25-5 Gew.- %, vorzugsweise 0,5-1 Gew.-%. Säuren, z. B. Essigsäure, Salzsäure, Schwefeisäure, Zitronensäure und Salpetersäure, insbesondere Essigsäure, können bei einem pH-Wert von 3-7 ebenfalls verwendet werden.
Starke Mineralsäuren mit einem pH-Wert von weniger als 4 beeinflussen häufig die Eigenschaften jeglicher im Material vorhandenen Zellulosefasern dahingehend, daß sie die Qualität und die Eigenschaften dieser Faser für die nachfolgende Wiederverwendung beeinträchtigen. Beispielsweise bewirkt heiße Salz- oder Schwefelsäure eine Zersetzung und eine Sprödigkeit der Faser, während diese Säuren im kalten Zustand die Faser weich und schwammig machen.
Die bevorzugten Vernetzer führen dazu, daß das SAP Teilchen, vor allem im wesentlichen kugel- oder halbkugelförmige, harte Teilchen bildet, die mit dem und vom löslichen und teilchenförmigen Material z. B. unter Verwendung von Zentrifugenreinigern jener Art, die zur Entfernung von Schleifsteinsand ("Grit") aus Pulpen eingesetzt wird, oder mittels anderer geeigneter Trennverfahren problemlos abgetrennt werden können. Die Bildung des harten Teilchenmaterials ermöglicht es, das SAP wie Grit zu behandeln, da das harte Teilchenmaterial unter Druck nicht so zerbricht oder sich zersetzt wie unbehandeltes oder geliertes SAP. SAP, das vernetzt oder behandelt wurde, um das Quellen zu verringern, ist zumeist hart und weniger gequollen als unbehandeltes SAP. Außerdem beistzt behandeltes SAP ein spezifisches Gewicht, das sich stärker von jenem des Wassers unterscheidet, was die Abtrennung von SAP in den Verfahrensschritten, z. B. bei der Zentrifugentrennung oder Filtration, fördert.
In der Ausführungsform aus Fig. 1 gelangt Flüssigkeit aus dem Modul II durch den Auslaß 5. Diese Flüssigkeit kann beträchtliche Mengen an Teilchenmaterial und/oder gelöstem Material enthalten, z. B. Harn, Fäkalien, Blut und ähnliche Stoffe, die sich in oder auf den absorbierenden sanitären Papierprodukten befinden. Die Flüssigkeit gelangt zum Absetzbehälter 6, aus dem sie durch den Auslaß 7 fließt, wobei Feststoffe getrennt entfernt werden (nicht dargestellt). Bei derartigen Trennungen wird Teilchenmaterial, z. B. Zellulosematerial und SAP, vom löslichen Material getrennt. Das Teilchenmaterial wird vorzugweise weiter in SAP und Zellulosefraktionen aufgetrennt, z. B. durch Pulpen-Drucksortierer, Saugrüttelsiebe oder andere Siebvorrichtungen, Hydrozyklone, Kernreiniger und dergleichen. In bevorzugten Ausführungsformen wird das Zellulosematerial erneut in das Verfahren eingebracht, z. B. bei Modul III, kann jedoch einer weiteren Auftrennungsbehandlung unterzogen werden. Die Zellulosefraktion kann allerdings auch ohne weitere Behandlung verschiedenen Endverwendungszwecken zugeführt oder in anderer Weise behandelt werden. Wenn die Zellulosefraktion wieder dem Verfahren und/oder anderen Endverwendungszwecken zugeführt werden soll, ist es vorzuziehen, das SAP von der Zellulosefraktion zu trennen. Eine derartige Trennung könnte durch eine Agglomeration der Fasern in der Zellulosefraktion um die SAP-Teilchen herum und eine resultierende Neigung zur Bildung von "Fluffkugeln" erschwert werden. Die Verwendung von Tensiden kann das Problem der Fluffkugeln abschwächen, es wird jedoch bevorzugt, einen Pulper zu verwenden (siehe Fig. 3).
In der Ausführungsform aus Fig. 1 liegt das von Modul II in Modul III gelangende Ausgangsmaterial vor allem in Form der Komponenten der absorbierenden sanitären Papierprodukte vor, üblicherweise ohne SAP und Zellulosekomponenten davon. Die nachfolgenden Verfahrensschritte betreffen vor allem die Umwandlung des Ausgangsmaterials in eine Form, die rezyklierbar bzw. in einem späteren Verfahren einsetzbar ist.
In Modul III wird das Ausgangsmaterial gewaschen, um es z. B. weiter zu reinigen und um in die Module I und II eingeführte Additive zu entfernen. Die Flüssigkeit weist zumeist einen neutralen pH-Wert auf, insbesondere wenn die Module I und II z. B. bei sauren pH-Werten betrieben wurden.
In Modul IV wird das Ausgangsmaterial mit Wasser weiterbehandelt, vor allem mit Detergentien enthaltendem Wasser. Die Detergenslösung tritt durch Einlaß 9 in das Modul IV ein und kann im Gegenstrom zum Materialfluß in das Modul III einströmen, sodaß das Ausgangsmaterial in Modul IV mit einer saubereren Lösung als zuvor in Modul III in Kontakt kommt. In bestimmten Ausführungsformen kann die zur Behandlung in Modul IV eingesetzte Lösung als der gesamte Feed in das Modul III oder als ein Teil davon verwendet werden. Die Lösung in Modul IV besitzt normalerweise einen hohen pH-Wert, z. B. von 11 oder mehr, um das Ausgangsmaterial auf die Reinigung vorzubereiten bzw. dies sowie die Detergens-Effizienz, das Bleichen und Weißen des Ausgangsmaterials zu unterstützen. Vorzugsweise besitzt die Lösung eine Temperatur von zumindest 62,5ºC, und die bevorzugte Behandlungsdauer beträgt 4-30 Minuten.
In den Modulen V und VI wird das Ausgangsmaterial einer wäßrigen Lösung eines Peroxids, insbesondere Wasserstoffperoxid, ausgesetzt; insbesondere in Mengen, die in der Lösung einen freien Sauerstoffanteil von 50-500 ppm, vorzugsweise von zumindest 100 ppm, ergeben. Das Peroxid bleicht (weißt) die Zellulosekomponenten des Ausgangsmaterials und kann auch eine gewisse Mikrobiozid-Behandlung des Ausgangsmaterials bewirken. Die Peroxidlösung tritt bei Einlaß 10 in das Modul VI ein und fließt im Gegenstrom durch Modul V und in das Modul IV, während es mit der Detergenslösung vermischt wird. Es ist vorzuziehen, daß die in das Modul IV eintretende Peroxidmenge etwas größer als die zur vollständigen Behandlung des Ausgangsmaterials erforderliche Menge ist.
Das Ausgangsmaterial wird dann in Modul VII und erneut in Modul VIII gewaschen. Im letzteren Fall kann es sich um eine saure Lösung handeln, wobei jede verwendet Säure eine schwache organische oder anorganische Säure, z. B. Essig- oder Phosphorsäure, sowie umweltfreundlich sein sollte. In einigen Fällen bevorzugt der Markt Zellulosekomponenten, die mit einer sauren Lösung behandelt wurden, doch typischerweise gibt man Zellulosematerial den Vorzug, das neutral bis leicht alkalisch ist.
Das Ausgangsmaterial wird in den Modulen IX und X im Gegenstrom gewaschen. In diesen Modulen, besonders in Modul IX, wird das Ausgangsmaterial vorzugsweise mit einem mikrobiologischen Mittel, insbesondere mit Peressigsäure, behandelt, andere Beispiele dafür sind allerdings Chlordioxid oder ein Mittel, das Chlordioxid freisetzt; mikrobiologische Mittel, die kein Chlor enthalten, werden bevorzugt. Die Behandlung mit Peressigsäure erfolgt vorzugsweise bei einem pH-Wert von etwa 9 oder höher, obwohl die Behandlung mit Chlordioxid auch bei einem anderen pH-Wert erfolgen kann. Eine bevorzugte Menge des Mittels ist 100-500 ppm, wobei die Behandlungsdauer vorzugsweise zumindest 30 Sekunden, insbesondere 1-2 Minuten, beträgt. Ein alternatives Behandlungsverfahren liegt in der Verwendung eines Autoklaven, z. B. bei einer Behandlungsdauer von 1 5 Minuten, erhöhtem Druck und einer erhöhten Temperatur von z. B. 120ºC. Mikrowellenbestrahlung mit hoher Intensität ist eine weitere Alternative.
Der letzte Behandlungsschritt im Verfahren der in Fig. 1 dargestellten Ausführungsform ist ein Waschschritt in Modul XI. Die Trommel in Modul XI besitzt vorzugsweise Perforationen, die einen relativ großen Durchmesser von z. B. etwa 9 mm aufweisen. Der Waschschritt und die Verwendung derartiger Trommeln ermöglicht im Modul die Abtrennung der Zellulosekomponenten im Ausgangsmaterial von Kunststoffkomponenten, z. B. durch das Ausschwemmen der Zellulosekomponenten aus den größeren Kunststoffkomponenten. Die Zellulosekomponenten können dann z. B. mittels einer Entwässerungspresse entwässert und getrocknet werden. Beispiele für Entwässerungspressen sind Schrauben- und Doppelradpressen sowie andere Pressen, die Zellulose-Pulpenmaterialien entwässern können. Der Entwässerungsschritt sollte den Feststoffanteil auf 40-55 Gew.-% erhöhen; danach wird die Zellulosekomponente üblicherweise einem Trocknungsschritt ausgesetzt, z. B. in einem Schnelltrockner, Konvektionstrockner, Infrarot- oder Mikrowellentrockner, doch es sind auch andere Trocknertypen bekannt, um die Zellulosekomponente zu trocknen. Ein Feuchtigkeitsanteil von 5-7 Gew.-% ist erreichbar. SAP beeinflußt die Fähigkeit zur Trocknung der Zellulosekomponente, die eine geringe Menge an SAP enthalten sollte. Die Kunstoffkomponente kann auch entwässert und getrocknet werden sowie einer weiteren Zerkleinerung und/oder Trennung in Fraktionen ausgesetzt werden.
Das Verfahren wurde unter besondere Bezugnahme auf eine Ausführungsform beschrieben, bei der SAP in den Modulen I und II aus dem Verfahren abgetrennt wird. Dies ist die bevorzugte Funktionsweise des Verfahrens. Dieses kann jedoch auch ohne Abtrennung des SAP aus dem Verfahren in den Modulen I und II betrieben werden. Bei letzterer Betriebsweise sollte der SAP-Anteil gering sein, da z. B. das dem Verfahren zugeführte Material einen geringen SAP-Anteil aufweist, oder es sollten Schritte gesetzt werden, um die nachteiligen Auswirkungen von SAP zu verringern. Beispielsweise kann das SAP mit Vernetzern, z. B. Aluminiumsulfat, oder Gemsichen von Vernetzern behandelt werden, wie oben beschrieben.
Obwohl das Verfahren unter Bezugnahme auf eine bestimmte Schrittabfolge beschrieben wurde, ist zu beachten, daß die Abfolge, insbesondere nach Modul II, verändert werden kann. In einigen Fällen kann die Variation der Abfolge einen nachhaltigen Einfluß auf die erhaltenen Produkte und/oder den Wirkungsgrad des Verfahrens ausüben.
Bei Betrieb in der Ausführungsform aus Fig. 1 werden die Trommeln jedes Moduls bewegt, um das Ausgangsmaterial in der Lösung in jedem Modul umzuwälzen; Schlagarme oder andere Vorrichtungen können dazu verwendet werden, die mechanischen Bewegungen zu verstärken. Vorzugsweise werden die Trommeln gedreht. Nach einer bestimmten Zeitspanne wird die Flüssigkeit vom Ausgangsmaterial abgetrennt und das Ausgangsmaterial zum nächsten Verfahrensschritt befördert. Bei diesem Betriebsmodus ist die Kontaktzeit des Ausgangsmaterials in jedem Modul gleich; wenn eine zusätzliche Kontaktzeit des Ausgangsmaterials in einer bestimmten Lösung erforderlich ist, kann der Vorrichtung ein weiteres Modul hinzugefügt werden, um das Material in dieser Lösung weiter zu behandeln. Alternativ dazu ermöglicht die unabhängige Drehung einiger oder aller Trommeln das Variieren der Behandlungszeiten in jedem Modul, was den Durchsatz des Verfahrens beeinflussen kann. Typische Kontaktzeiten sind 2-6 Minuten, insbesondere 2-3 Minuten, doch andere Zeiten sind ebenso geeignet, z. B. bis zu 20 Minuten.
In einer bevorzugten Ausführungsfom wird das Verfahren in der Vorrichtung, die in Fig. 2 im Querschnitt dargestellt ist, durchgeführt. In einer Ausführungsform des Betriebs werden die absorbierenden sanitären Papierprodukte in zerkleinerter Form in den Innenkorb 103 eingebracht. Eine Waschlösung strömt dann in den äußeren Mantel 101 oder direkt in den Innenkorb 103 ein, vorzugsweise so, daß sich der Flüssigkeitspegel etwa auf halber Höhe des Innenkorbs 103 befindet. Der Innenkorb 103 wird in Waschrichtung gedreht, sodaß das Sieb 106 der Führungsabschn itt der Trennkammer 105 ist.
Nach einer bestimmten Zeitspanne wird die Rotationsrichtung umgekehrt. Bei umgekehrter Drehung, der Abtrennungsrichtung, fließt Teilchenmaterial durch das Sieb 106 in die Trennkammer 105 und durch die Öffnung 108 aus der Trennkammer 105 heraus. Das Teilchenmaterial sammelt sich dann im äußeren Mantel 101 in der Nähe des Abflusses 102.
Flüssigkeit und Teilchen können getrennt durch die Ventile 109 und 110 aus dem äußeren Mantel 101 entfernt werden.
In bestimmten Ausführungsformen kann die Vorrichtung zur Abtrennung von SAP und Zellulosematerial von Kunststoffmaterial verwendet werden, doch es können Trennungen einer Vielzahl von Kombinationen spezieller Teilchenmaterialien erfolgen.
Der Innenkorb 103 kann aus einem Siebmaterial bestehen, sodaß das Teilchenmaterial durch das Sieb in den äußeren Mantel 101 fließt.
Man beachte, daß die Maschenweite des Siebs 106 und jedes anderen Siebs, das den Innenkorb 103 bildet, so gewählt werden kann, daß nur ein Teil des Teilchenmaterials in den zerkleinerten, absorbierenden sanitären Papierprodukten das Sieb passiert, wodurch eine Größentrennung des Teilchenmaterials erfolgt.
Unter Verwendung der in Fig. 3 dargestellten Vorrichtung werden die absorbierenden sanitären Papierprodukte in zerkleinerter Form in den Innenkorb 203 eingebracht. Die Trommel 201 kann beliebig ausgerichtet sein, doch in bevorzugten Ausführungsformen ist sie im wesentlichen horizontal ausgerichtet, um das Beladen der Innentrommel 203 zu erleichtern. Die Innentrommel 203 kann dann durch nicht dargestellte Mittel gedreht werden, wobei gegebenenfalls der Pulper 209 in Betrieb steht; in anderer Hinsicht wird das Verfahren im wesentlichen wie oben durchgeführt. Vor der Entladung des Inhalts der Trommel 201 wird diese, insbesondere in eine vertikale Ausrichtung, gekippt. Der Pulper 209 wird, wenn er nicht bereits in Betrieb steht, in Gang gesetzt, um die Teilchen in der Trommel 203 so zu zerkleinern, daß festes Material durch die Perforationen 207 gelangen kann.
Das Material, d.h. die Teilchen und die Lösung, das aus den in den Fig. 2 und 3 gezeigten Trommeln abgegeben wird, kann in der in bezug auf Fig. 1 beschriebenen Weise behandelt werden. Alternativ dazu kann das Material in die Vorrichtung aus den Fig. 2 und 3 zurückgeführt und. dort gemäß dem Verfahren der Erfindung einer weiteren Behandlung in einer derartigen Vorrichtung unterzogen werden.
In Ausführungsformen, bei denen das Material einem Pulper und einem Kernreiniger ausgesetzt wird, ist zu beachten, daß die Feststoffkonzentration von Modul I bis zum Kernreiniger erheblich abnimmt. Der Vorgang in Modul I kann z. B. mit Ausgangsmaterial in seinen verschiedenen Formen so ablaufen, daß eine Aufschlämmung mit einer Feststoffkonzentration von etwa 6-12 Gew.-% erhalten wird. Für den Pulperschritt sollte die Konzentration der Aufschlämmung auf etwa 4-6 Gew.-% verringert werden; im Kernreiniger sollte die Konzentration der Aufschlämmung etwa 0,4-1,2 Gew.-% betragen. Ähnliche Veränderungen der bevorzugten Konzentrationen können für andere Betriebsweisen des erfindungsgemäßen Verfahrens durchgeführt werden.
In einer Ausführungsform der Erfindung kann eine Fraktion, die sowohl aus einer Zellulose- als auch aus einer Kunststofffraktion besteht, z. B. aus Modul I abgetrennt werden. Diese abgetrennte Fraktion kann bei einem niedrigen pH-Wert gereinigt und dann das in der Fraktion vorhandene superabsorbierende Polymer vernetzt werden, um ein Teilchenmaterial z. B. in der Form von Grit, zu liefern. Das resultierende Produkt kann getrocknet und einer Lufttrennung unterzogen werden, wodurch eine faserige und eine Gritfraktion erhalten werden.
In einer bevorzugten Ausführungsform werden die Feststoffe in Modul I einem Pulper in diesem Modul ausgesetzt. Das aus Modul I abgegebene Teilchenmaterial wird dann zur Entfernung großer Teilchen einem Sperrsieb und anschließend einem oder mehreren Kernreinigern ausgesetzt.
Das erfindungsgemäße Verfahren wurde unter besonderer Bezugnahme auf Fig. 1 und die Verwendung von Modulen in Form von rotierbaren Trommeln nach Modul II beschrieben. Dies ist zwar ein günstiges Merkmal, doch es kann ebenso günstig sein, einen Teil des Verfahrens mit einer anderen mit Rührer versehenen Vorrichtung, z. B. mit Rührtanks, zu betreiben.
Obwohl der Betrieb als kontinuierlich beschrieben wurde, ist auch ein diskontinuierlicher Betrieb möglich. In diesem Fall könnte ein Sieb über der Öffnung 108 angeordnet sein, wobei Siebe unterschiedlicher Maschenweiten innerhalb der Trennkammer 105 positioniert sein könnten; bei Abbruch des Betriebs könnte Teilchen material unterschiedlicher Teilchengrößen getrennt entfernt werden.
Nach dem Waschen des absorbierenden sanitären Papierprodukts kann das übrige Material in der gleichen Vorrichtung in den oben beschriebenen Schritten mittels einer Behandlung, die speziell auf das übrige Material abgestimmt ist, weiter bearbeitet oder aus der Vorrichtung aus Fig. 2 entfernt und in einer eigenen Vorrichtung bearbeitet werden. In einer speziellen Ausführungsform kann das in der Vorrichtung verbleibende Material durch Vakuum entfernt werden, insbesondere nach teilweisem Trocknen.
Bei der Abtrennung von festem oder teilchenförmigem Material von Flüssigkeiten, besonders von der in der Behandlung des Teilchenmaterials verwendeten Flüssigkeit, ist zu beachten, daß die Trennung die Anwendung von Rotations- oder Zentrifugenverfahren vorsieht, umfassend das gleichzeitige Spritzen einer Lösung, insbesondere Wasser, auf das Teilchenmaterial während des Rotations- oder Zentrifugierschritts. Ein derartiges Spritzen würde die Reinigung der Teilchen, insbesondere die Entfernung anderer auf den Teilchen vorhandener Flüssigkeiten, unterstützen.
Insgesamt gesehen bietet die vorliegende Erfindung ein Recyclingsystem, umfassend das Sammeln gebrauchter, absorbierender sanitärer Papierprodukte in Plastiktaschen oder anderen Sammelbehältern aus Haushalten, Institutionen, Hotels und dergleichen, z. B. in Polyethylentaschen mit einer Dicke von beispielsweise etwa 0,75 µm, die vom Hersteller des Produkts mitgeliefert werden könnten, d.h. in der Verpackung der zum Verkauf angebotenen Windeln enthalten. Diese Behälter würden dann zu einer Verarbeitungsanlage transportiert und dort - normalerweise in der Kälte - gelagert werden, bevor sie zur Behandlung der absorbierenden sanitären Papierprodukte und zur Gewinnung wiederverwertbarer Komponenten bearbeitet werden; die Taschen bzw. Sammelbehälter können dicht verschlossen bleiben, bis sie tatsächlich dem Verfahren zugeführt werden. Die Produkte würden dann gemäß dem erfindungsgemäßen Verfahren behandelt werden.
Das im erfindungsgemäßen Verfahren erhaltbare Zellulosematerial ist im Vergleich zu Zellulosematerial, das Verfahren zur Herstellung von Papier, Taschentüchern oder Handtuchstoffen unterzogen wurde, ein relativ unzersetztes und unbehandltes Material. Außerdem ist das Zellulosematerial reiner, d.h. weißer, als das aus vielen anderen Quellen erhaltbare Zellulosematerial. Es besitzt das Potential, einer Vielzahl an Verwendungszwecken zugeführt zu werden, z. B. der Herstellung von absorbierenden sanitären Papierprodukten sowie von Feinpapier und dergleichen. Die Kunststoffkomponente, die eine Mischung aus Polyethylen und Polypropylen in Faserund Folienform, Elastics, Spandex, geringe Mengen an SAP und etwas Zellulosematerial, alle auf eine Größe von 3-6 mm in der Hauptdimension zerkleinert, enthalten kann, erwies sich bei der Adsorption von Öl, insbesondere aus Öl/Wasser-Gemischen, als wirkungsvoll. Das SAP kann aus seinem vernetzten Zustand wie aus Modul II in der oben beschriebenen Ausführungsform gewonnen werden; es kann zur Gewinnung von Monomer, die durch γ-Strahlung hoher Intensität oder eine andere Behandlung erfolgen kann, die das SAP depolymerisiert, oder als aufrauhender oder anderer Füller sowie in landwirtschaftlichen Anwendungen zur gesteuerten Freisetzung von Wasser oder Additiven verwendet werden. Viele der im Verfahren eingesetzten Lösungen können zur Gewinnung von Komponenten behandelt, in einem anderen Teil des Verfahrens oder in anderen Verfahren verwendet werden. Die Kunststoffkomponente kann auch ohne weitere Abtrennung von Komponenten als Zusammensetzungen mit oder ohne Füllstoff z. B. zur Herstellung von Kunststoff/Holzprodukten oder von gegossenen bzw. geformten Produkten verwendet werden. Alternativ dazu kann die Kunststoffkomponente einer weiteren Verarbeitung unterzogen werden, um Polyethylen- und Polypropylenkomponenten, elastische Komponenten und andere gegebenenfalls vorhandene Komponenten abzutrennen; derartige aufgewertete Kunststoffkomponenten können Endverwendungszwecken zugeführt werden, die höhere Ansprüche an die jeweiligen Materialien stellen.
Es folgt eine Beschreibung der vorliegenden Erfindung durch die nachstehenden Beispiele:

Beispiel 1

Eine Reihe von Versuchen wurde durchgeführt, um die Wirkung verschiedener wäßriger Flüssigkeiten auf SAP-Teilchen zu testen. Jeder Test erfolgte in doppelter Ausführung. Das verwendete SAP war Favor SAB 800 superabsorbierendes Polymer von Stockhausen, Inc. aus Greensboro, N. C., USA.
Zwei SAP-Teilchen mit einem Volumen von jeweils etwa 0,7-1,0 mm³ wurden auf einen Mikroskopie-Objektträger gelegt und ihre Dimensionen bestimmt. Die Teilchen wurden dann mit einer Lösung in Kontakt gebracht und die Dimensionen der Teilchen 20 Minuten lang überwacht. Die Lösung wurde dann von den Teilchen wegabsorbiert und die Dimensionen der Teilchen weiter überwacht.
Weitere Versuchsdetails und die erhaltenen Ergebnisse sind in Tabelle I angeführt; die dort angegebenen Daten beziehen sich auf das relative Volumen des SAP-Teilchens. TABELLE I
Die Ergebnisse zeigen, daß SAP-Teilchen beträchtliche Mengen an Wasser absorbieren und große Volumenssteigerungen erfahren. In destilliertem Wasser nahm die Größe der SAP-Teilchen beispielsweise um das 141fache zu. Die Zugabe wäßriger Lösungen von Kupfersulfat, Aluminiumsulfat oder Zitronensäure führte zu wesentlich geringeren Volumssteigerungen und außerdem dazu, daß gequollene SAP-Teilchen erhebliche Volumsverringerungen, d.h. eine Umkehr des durch Wasser bewirkten Quellens, erfahren.
Das Teilchenmaterial ändert seine Morphologie und physikalischen Eigenschaften, wenn es Vernetzern ausgesetzt wird, nimmt eine kugelige Form an, unterliegt starken Veränderungen bezüglich des spezifischen Gewichts und wird hart. Die Änderung des spezifischen Gewichts und die Zunahme der Härte führt zu einer leichteren physikalischen Abtrennung des SAP.

Beispiel II

Eine Reihe von Windelchargen wurde unter Verwendung einer 36 kg schweren, aus 3 Modulen bestehenden Versuchs-Chargentunnelwaschanlage dem hierin geoffenbarten Behandl ungsverfahren unterzogen. Insgesamt wurden 55 Chargen verschmutzter Windeln aus Sammelbeuteln herausgeschnitten und jede Charge den folgenden Schritten unterzogen:
(a) 6-minütiger Spülgang mit Wasser;
(b) 9-minütiger Vorwaschgang mit einer wäßrigen Lösung, umfassend 156 ml nichtionogenes Tensid (Ecolab Detergens #1 von Ecolab Ltd. aus Mississauga, Ontario, Kanada) und 1625 ml einer Alkalilösung (Ecolab SL2000, 29% NaOH) in einem Gesamtvolumen von 144 Litern;
(c) 6-minütiger Hauptwaschgang bei etwa 62,5ºC in einer Lösung von 57 ml des Waschmittels, 1573 ml der Alkalilösung und 255 ml Wasserstoffperoxid (identisch mit Ecolab Oxybrite 35%) in 144 Litern Lösung;
(d) 3-minütiger Spülgang in Wasser;
(e) 3-minütiger Ansäuerungsgang in einer Lösung von 1305 ml Essigsäure in 144 Litern Lösung; und
(f) 7-minütiger Spülgang in einer Lösung von 1400 ml Chlordioxid (Konzentration: 20.000 ppm) in 144 Litern Lösung.
Eine Lösung von Zellulosefasern wurde aus dem Verfahren ausgeschwemmt, wodurch eine Kunststoffkomponente zurückblieb. Sowohl die Zellulosefasern als auch die Kunststoffkomponente wurden gewonnen und getrocknet.
Die Windelchargen bestanden aus Windeln dreier unterschiedlicher Konstruktionsweisen in unterschiedlichen Anteilen. Die Windeln waren Luvus und Pampers , beide erhältlich von Procter and Gamble, sowie Huggies von Kimberley- Clark. Die Zusammensetzung der Chargen variierte; einige Chargen enthielten 100% Huggies oder 100% Pampers, doch die Chargen setzten sich häufiger aus 37-39% Huggies, 43-49% Pampers und 14-20% Luvus zusammen. jede Chargengröße betrug etwa 12 kg.
Die Ergebnisse zeigten, daß eine gute Abtrennung des SAP von der Zellulosekomponente sowie eine sehr gute Abtrennung von SAP und Zellulosekomponenten von der Kunststoffkomponente in den Windeln erzielt werden kann. Die Zellulosekomponente war strahlend weiß und wies eine hohe Integrität auf. Es gab keine Anzeichen auf Probleme aufgrund der Gegenwart klebriger Stellen, d.h. von sogenannten "Stickies", auf den Sieben oder anderen Teilen der Waschanlagen. Die Kunststoffkomponenten blieben intakt, wobei die Spandex-Abschnitte und die Klebebandlaschen daran angebracht waren. Aufdrucke wurden nicht von den Kunststoffkomponenten entfernt.

Beispiel III

Eine Anlage im Pilot-Maßstab zur Behandlung von absorbierendem Sanitärabfall, insbesondere von Windeln, wurde aufgebaut, indem eine herkömmliche horizontale Leinen-Waschmaschine mit einem Fassungsvermögen von 23 kg modifiziert wurde. Die Modifikationen waren wie folgt:
(a) die Innentrommel wurde mit einem feinmaschigen Sieb aus rostfreiem Stahl ausgekleidet, das Zellstoff, superabsorbierendes Polymer und Kunststoffkomponenten zurückhalten kann, während Flüssigkeiten hindurchströmen können;
(b) eine Schaufel wurde in der in Fig. 2 gezeigten Weise in die Innentrommel geschnitten. Dies schuf eine Öffnung in den Hohlraum zwischen der Innen- und der Außentrommel, wobei die Öffnung mit einem Sieb mit kreisrunden Perforationen mit einem Durchmesser von 0,95 cm versehen wurde;
(c) die Tür der Waschmaschine wurde mit Dichtungen versehen, sodaß Zellstoff, superabsorbierendes Polymer und Kunststoffkomponenten in der Trommel zurückgehalten werden;
(d) drei Reihen scharfer, zahnartiger Schneidblätter wurden an der Innentrommel angebracht, um die mechanische Wirkung zu verstärken und die Windeln in der Trommel aufzureißen;
(e) ein 50 Liter-Sammel behälter wurde am Boden der Außentrommel angeschlossen, um die aus der Innentrommel abgetrennten Flüssigkeiten und Aufschlämmungen aufzunehmen;
(f) der Antriebsmotor auf der Trommel wurde durch einen Motor mit regelbarer Drehzahl ersetzt, wobei zu beachten ist, daß die Rotation der Trommel umkehrbar ist, wie in bezug auf Fig. 2 angeführt;
(g) zwei Flüssigkeitsanschlüsse wurden am Boden des Sammelbehälters auf der Waschmaschine angeordnet, von denen einer kein Sieb aufwies und der Entfernung der Aufschlämmung von Zellstoff und superabsorbierendem Polymer aus der Waschmaschine diente; die andere besaß einen Filter mit einem Luftdruckreinigungssystem und diente zur Entfernung von Flüssigkeiten aus der Waschmaschine; und
(h) zwei Vakuumanschlüsse wurden in der Waschmaschine vorgesehen - eine in der Tür zum Einbringen der Windeln und die andere an der Decke des Gefäßes zum Anlegen von reduziertem Druck in der Waschmaschine, wodurch das Einbringen von Windeln in die Waschmaschine erleichtert wurde.
Mit Pumpe und Rückführungssystemen ausgestattete Sammelgefäße wurden für die Waschlösung und die Chemikalien-Lösung sowie zur Verwendung und Wiederverwendung dieser Lösungen vorgesehen. Ein Absetztank wurde für Verfahrensabwässer bereitgestellt, aus dem festes Material abgelassen und Flüssigkeit wieder in das Verfahren rückgeführt werden konnte.
Es wurden Mittel zur Beförderung einer Aufschlämmung von Zellstoff und superabsorbierenden Polymer aus dem Sammelbehälter der Waschmaschine in einen Hydropulper vorgesehen. Der Hydropulper wies eine ähnliche Konstruktion wie der in einem anderen Zusammenhang in Fig. 3 gezeigte Pulper auf; der Pulperkopf war mit 750 U/min, d.h. mit einer Schneidblattgeschwindigkeit von 110 m/min rotierbar. Die Aufschlämmung aus dem Hydropulper konnte in eine Speicherkammer transportiert werden, von wo sie (i) einem vibrierenden Sperrsieb zur Entfernung grober Schmutzstoffe, z. B. von Kunststoff- und Gewebestücken, (ii) einem Posiflow- Zentrifugenreiniger zur Entfernung von vernetztem superabsorbierenden Polymer und anderer schwerer Schmutzstoffe und (iii) einem Uniflow-Reiniger zur Entfernung leichter Schmutzstoffe ausgesetzt werden konnte.
Die in der Trommel der Waschmaschine verbleibende Kunststoffkomponente konnte - wie oben beschrieben - entfernt, einem Hydropulper ausgesetzt, anschließend zur Waschmaschine rückgeführt und weiterer Zellstoff davon abgetrennt werden. Die resultierende Kunststoffkomponente konnte aus der Waschmaschine entfernt und getrocknet werden, wobei die Pulpe wie oben beschrieben behandelt wurde.
Die aus dem Verfahren abgetrennte Zellulose konnte entwässert, gebleicht, gereinigt ("sanitized") und gespült und schließlich entwässert und getrocknet werden.
Die oben beschriebene Anlage wurde konstruiert, um wirkungvolle Recyclingverfahren der Komponenten von Einwegwindeln zu entwickeln. Obwohl es viele Variationen in der Funktions- und Betriebsweise der Vorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung gibt, beschreibt der folgende Versuch ein Verfahren zur Behandlung von Windeln näher.
50 verschmutzte Windeln stammten aus einem nahegelegenen Haushalt. Es handelte sich um große Pampers -Windeln in Mädchenfarben von Procter & Gamble. Die Windeln wiesen eine innere und äußere Kunststofflage auf, wobei die Innenlage feuchtigkeitsdurchlässig war und einen Zwischenkern aus Zellulose aufwies, der ein superabsorbierendes Polymer enthielt.
Die Windeln wurden als ganzes in die Waschmaschine gelegt. Die Ladung wurde mit Wasser gesättigt und durch Drehen der Waschmaschinentrommel mit einer Geschwindigkeit geschleudert, die eine maximale Durchmischung bewirkte, d.h. so gedreht, daß die Waschmaschinenladung zur Trommeldecke transportiert wurde aber dann auf den Boden der Waschmaschinentrommel herabfiel. Dieser Vorgang wurde eine Minute lang durchgeführt. Man konnte beobachten, daß die Schneidblätter auf der Innentrommel die Windelknäuel wirkungsvoll entwirrten und die äußeren oder Flies- Oberschichten der Windel aufrissen, wodurch die Freisetzung von Zellstoff aus der Windel erleichtert wurde.
100 Liter Waschlösung wurden dann der Waschmaschine zugeführt. Diese Lösung enthielt 100 ml konzentriertes Tensid. Die Ladung wurde dann unter maximaler mechanischer Durchmischung drei Minuten lang geschleudert.
Eine konzentrierte Lösung von Natriumsulfat wurde der Waschmaschine zugegeben, sodaß die Konzentration an Natriumsulfat in der Waschlösung 0,5 Gew.-% betrug. Man konnte beobachten, daß das superabsorbierende Polymer dramatisch schrumpfte. Die Ladung wurde 1,5 Minuten lang in der Natriumsulfatlösung geschleudert; danach wurde die Lösung aus der Waschmaschine durch den Filter im Sammelbehälter in den Abwasserbehälter gepumpt.
Die Waschmaschine wurde mit frischem Spülwasser gefüllt und die Wachmaschinenladung 2 Minuten lang im Spülwasser geschleudert. Das Spülwasser wurde dann durch den Filter im Sammelbehälter aus der Waschmaschine abgeleitet und in einem Behälter zur späteren Wiederverwendung als Waschlösung für die nächste Charge verschmutzter Windeln gespeichert.
Die Waschmaschine wurde mit einer Lösung eines Gemischs von 2% Natriumsulfat und 1% Aluminiumsulfat befüllt. Die Waschmaschinenladung wurde dann 2 Minuten lang in dieser Lösung geschleudert. Man konnte beobachten, daß sich die Eigenschaften des superabsorbierenden Polymers von einem weichen, schwammigen, gummiartigen Material zu einem harten, schleifsandartigen Material änderten; es wurde angenommen, daß dies die Vernetzungswirkung war. Die Lösung wurde durch den mit Filter versehenen Auslaß in den Sammelbehälter abgeleitet und zu einem Speicherbehälter zur späteren Wiederverwendung in der nächsten Charge verschmutzter Windeln befördert.
Die Waschmaschine wurde danach mit frischem Wasser befüllt und drei Minuten lang in Trennrichtung, d.h. umgekehrt zur vorher verwendeten Rotationsrichtung, gedreht. Eine mittlere Rotationsgeschwindigkeit wurde eingestellt, sodaß sich die Schaufel mit mittlerer Geschwindigkeit durch die Aufschlämmung in der Waschmaschine bewegte und die Pulpe und das superabsorbierende Polymer von den Kunststoffen abgetrennt und in den Waschmaschinensammelbehälter transportiert wurden. Durch visuelle Kontrolle stellte man fest, daß etwa 95% der Pulpe/des superabsorbierenden Polymers während dieser Abtrennung aus den Kunststoffen entfernt wurden. Eine Aufschlämmung von Pulpe/superabsorbierendem Polymer wurde im Waschmaschinensammelbehälter gesammelt und dann zum Hydropulper gepumpt.
100 Liter Wasser wurden dem Hydropulper zugeführt, wodurch sich ein gesamter Flüssigkeitsgehalt von 250 Litern ergab. So entstand eine Aufschlämmungslösung mit 1 %-iger Stoffdichte, d.h. mit einem Feststoffanteil von 1%; andere Chargen wurden im Pulper mit Stoffdichten von bis zu 8% behandelt.
Der Pulper wurde 3 Minuten lang betrieben. Die resultierende Aufschlämmung wurde dann zu einem Speicherbehälter befördert, wo sie unter Rühren gelagert wurde.
Die Kunststoffkomponente wurde mittels Vakuum aus der Waschmaschine gesaugt und in den Hydropulper eingebracht. 100 Liter Wasser wurden zugegeben und die resultierende Aufschlämmung eine Minute lang gepulpt. Wasser wurde der Waschmaschine zugeführt, die dann 1 Minute lang im Abtrennmodus, d.h. unter umgekehrter Rotation der Trommel, betrieben wurde. Die gewonnenen Fasern wurde mit der Aufschlämmung von Fasern und superabsorbierendem Polymer unter gerührter Lagerung kombiniert. Nach der Zugabe von weiterem Wasser zur Verringerung der Stoffdichte der Aufschlämmung, d.h. zur Verminderung des Feststoffanteils, wurde die Aufschlämmung dem vibrierenden Sperrsieb, dem Posiflow-Reiniger und dem Uniflow- Reiniger zugeführt, um Pulpe von superabsorbierendem Polymer abzutrennen, das in Form von Grit vorlag.
Die Kunststoffkomponente wurde in der Waschmaschine mit einer Lösung von Natriumhydroxid (pH 12) und Peressigsäure (1,5 Gew.-%) desinfiziert. Die Kunststoffkomponente wurde anschließend entwässert und 1 Minute lang mit Wasser gespült. Die Kunststoffkomponente wurde dann 25 Minuten lang in einem Schleudertrockner getrocknet. Man konnte beobachten, daß die Kunststoffkomponente nur eine sehr geringe Menge an Pulpe enthielt. Die meisten Klebstofflmien auf den hinteren Lagen der Windeln schienen intakt geblieben zu sein, was ein Anzeichen dafür war, daß nach wie vor ein Großteil der Klebstoffe in der Kunststoffkomponente vorhanden war. Man konnte auch beobachten, daß ein Großteil des naßfesten Gewebes (des latexbeschichteten Gewebes), das bei der Windelherstellung zum Einsatz kommt, bei der Kunststoffkomponente geblieben war.
Die Kunststoffkomponente wurde zu einem flaumigen Material granuliert, das sich als kommerzielles Sorptionsmittel für Öl eignet.
Wie bereits erwähnt, wurde die unter Rühren gelagerte Pulpe nacheinander durch das vibrierende Sperrschlitzsieb, den Hydrozyklon-Posiflow-Reiniger und den Hydrozyklon- Uniflow-Reiniger bearbeitet.
Man konnte beobachten, daß große Gewebestücke (etwa 2,5 x 2,5 cm oder kleiner) und große Kunststoffstücke die Hauptkomponenten im Ausschußstrom des vibrierenden Sperrsiebs waren. Dieser Ausschuß wurde gesammelt und luftgetrocknet.
Die Aufschlämmung aus dem vibrierenden Sperrsieb wurde durch den Uniflow-Reiniger gepumpt. Man konnte beobachten, daß eine sehr geringe Menge an Verschmutzungen im Ausschußstrom des Siebs des Uniflow-Reinigers vorhanden war. Der Ausschuß bestand hauptsächlich aus kleinen Gewebestücken (0,3 x 0,3 cm), kleinen Kunststoffbruchstücken und sehr kleinen Pulpeklumpen, die durch winzige Klebstoffstücke aneinandergeklebt zu sein schienen. Die Aufschlämmung wurde zweimal durch den Uniflow-Kreislauf geleitet.
Die Aufschlämmung wurde anschließend durch den Posiflow-Zentrifugenreiniger gepumpt. Dieser Reiniger zog das vernetzte superabsorbierende Polymer in aggressiver Weise aus der Aufschlämmung heraus. Die Aufschlämmung wurde insgesamt viermal durch diesen Kreislauf geleitet. Der Ausschuß wurde in einem großen Speicherbehälter gesammelt. Die Untersuchung des Ausschusses ergab, daß er aus etwa 60-70% superabsorbierendem Polymer, 30-40% Fasern und einer geringen Menge an Gewebe bestand. Die Aufschlämmung aus dem Posiflow-Kreislauf wurde unter Rühren gelagert.
Der aus dem Posiflow-Reiniger gesammelte Ausschuß wurde heftig gerührt. Der Ausschuß in Form einer Aufschlämmung wurde dann insgesamt dreimal durch den Posiflow-Kreislauf gepumpt. Eine Untersuchung des so erhaltenen Posiflow-Ausschusses ergab, daß der Fasergehalt erheblich verringert worden war. Der Ausschußstrom schien sich nun aus etwa 85% superabsorbierendem Polymer und 15% Fasern mit anderen geringfügigen Kontaminierungen feiner Gewebestücke und anderer Gritschmutzstoffe zusammenzusetzen. Die aus diesem Verfahren gewonnenen Fasern wurde der zuvor erhaltenen Faser-Aufschlämmung zugegeben.
Die superabsorbierende Polymeraufschlämmung wurde auf einem feinmaschigen Sieb entwässert, gesammelt und in einen feinmaschigen Polyolefinbeutel gefüllt. Dieser Beutel und ihr Inhalt wurden in einer herkömmlichen Haushaltswaschmaschine mit Waschmittel gewaschen und in einem Haushaltstrockner getrocknet. Man konnte beobachten, daß sich das superabsorbierende Polymer und die Pulpenfaser während des Trocknungsvorgangs von selbst voneinander trennten. Die Fasern häuften sich zu kleinen Klumpen mit einem Durchmesser von etwa 0,6-1,0 cm. Das superabsorbierende Polymer und die Fasern wurden anschließend mittels eines kleinen Rüttelsiebs voneinander getrennt. Die Perforationen im Sieb wiesen eine Größe von etwa 0,3 cm² auf. Eine Lösung von Natriumhydroxid (pH 11) wurde dann einer abgemessenen Menge an gewonnem superabsorbierendem Polymer zugegeben. Man konnte beobachten, daß das superabsorbierende Polymer unter Absorption der alkalischen Lösung auf das etwa 5- bis 10fache seiner Größe quoll. Alkalische Lösungen scheinen somit die durch das Aluminiumsulfat hervorgerufene Quervernetzungswirkung umzukehren. Man ist der Ansicht, daß das rezyklierte superabsorbierende Polymer mit Stickstoff und anderen Nährstoffen beladen werden kann, sodaß es als Mittel zur gesteuerten Freisetzung beim Kompostieren oder in der Landwirtschaft verwendet werden kann.
Die Pulpe oder die Faseraufschlämmung wurde in den Hydropulper übergeführt. Dort wurde die Aufschlämmung in einem heißen Bad (75ºC) aus Natriumhydroxid (pH 12) und Wasserstoffperoxid (1 %) entwässert. Die Aufschlämmung wurde 3 Minuten lang gepulpt, anschließend entwässert und ein neues Bad eingebracht. Dieses neue Bad war eine heiße Lösung (75ºC) aus Natriumhydroxid (pH 9,5) und Peressigsäure (1,5%). Die Aufshclämmung wurde in dieser Lösung 3 Minuten lang gepulpt, anschließend entwässert und mit frischem Wasser gespült. Eine geringe Säuremenge (Zitronensäure) wurde der Spüllösung zugegeben, um den pH-Wert auf 7 einzustellen. Die Aufschlämmung wurde danach auf einem feinmaschigen Sieb entwässert.
Man konnte beobachten, daß die Pulpe praktisch frei von irgendwelchen Verschmutzungen war. Superabsorbierendes Polymer konnte weder visuell noch durch Berührung festgestellt werden. Die Pulpe war strahlend weiß, sehr glatt und fühlte sich seidig an. Bei genauer Untersuchung zeigte sich, daß nur eine sehr geringe Anzahl an Kunststoffstücken und winzigen Gritstückchen vorhanden war. Eine erste Kontrolle ergab, daß die Zellulose die Helligkeit und physikalische Integrität aufweist, um in Sanitärpapieranwendungen wiederverwendet zu werden; ältere Morphologietests in früheren Recyclingversuchschargen stimmen mit dieser Beobachtung überein.

Claims

1. Verfahren zur Behandlung von absorbierenden sanitären Papierprodukten zur Auftrennung derartiger Produkte in ihre Komponenten bzw. in Komponenten davon, die eine Form aufweisen, welche zum Rezyklieren bzw. zur Wiederverwendung geeignet ist, wobei die Produkte zumindest Kunststoff-, Zellulose- und superabsorbierende Polymer-("SAP"-) Feststofffraktionen umfassen und das Verfahren folgende Schritte umfaßt:

a) Behandeln der Produkte in zerkleinerter Form in einem Bad einer wäßrigen Lösung, um

(a) (i) lösliches Material zu lösen und

(a) (ii) das SAP so zu behandeln, daß dessen Quellen in wäßrigen Medien gehemmt, verhindert oder umgekehrt wird, und

b) Abtrennen der Lösung von löslichem Material von zumindest einer der Feststofffraktionen.

2. Verfahren nach Anspruch 1, umfassend das Zerkleinern der absorbierenden, sanitären Papierprodukte vor dem Schritt (a), um ihre Größe zu verringern.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, worin die Auftrennung in Schritt (b) in zumindest zwei Teile erfolgt, von denen der eine im wesentlichen aus Teilchen- und löslichem Material und der andere im wesentlichen aus der Kunststofffraktion besteht.

4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, worin getrennte Ströme der Kunststofffraktion und der Zellulosefraktion erhalten werden.

5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, worin getrennte Ströme einer Zellulosefraktion und einer SAP-Fraktion erhalten werden.

6. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, worin die Hemmung oder Verhinderung durch in situ-Vernetzung des SAPs im Bad erfolgt.

7. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, worin die Hemmung oder Verhinderung durch Mittel im Bad erfolgt, die das Schrumpfen des SAPs bewirken.

8. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, worin eine Änderung des spezifischen Gewichts des SAPs herbeigeführt wird, um die Differenz im spezifischen Gewicht von SAP und Wasser zu vergrößern.

9. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, worin die Hemmung oder Verhinderung in sauren oder neutralen Lösungen erfolgt.

10. Verfahren nach Anspruch 9, worin das Bad eine wäßrige Lösung mit einem pH- Wert im Bereich von 3-8 ist.

11. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, worin die Temperatur des Bads in Schritt (a) nicht höher als 70ºC ist.

12. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, worin Schritt (a) die Verwendung eines Pulpers (209) und/oder eines Rührers umfaßt.

13. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, das zur Abtrennung des SAPs von anderem Teilchenmaterial führt.

14. Verfahren nach Anspruch 13, worin das SAP mittels eines Hydrozyklons oder Kernreinigers von der Zellulosefraktion abgetrennt wird.

15. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 12, worin die Trennung der Fraktionen die Verwendung von zumindest einer der folgenden Vorrichtungen umfaßt: Hydrozyklon, Posiflow-Zentrifugenreiniger und Kernreiniger.

16. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, umfassend die folgenden, zusätzlichen, nachfolgenden Schritte:

(c) Behandeln zumindest einer Fraktion aus Schritt (b) mit zumindest einer wäßrigen Waschlösung und zumindest einer wäßrigen Lösung zumindest eines der folgenden Mittel: Bleichmittel, Aufheller und Antimikrobenmittel; und

(d) Gewinnen getrennter Ströme der so behandelten Kunststoff-, Zellulose- und SAP-Fraktionen aus dem Verfahren.

17. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, worin das Verfahren ein kontinuierliches Chargenverfahren ist.

18. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, worin das Verfahren in einer Vorrichtung durchgeführt wird, die eine Vielzahl an in Serie angeordneten Trommelmodulen, von denen jedes einzelne innerhalb eines Flüssigkeitsbads beweglich ist, sowie Mittel zur Bewegung der Fraktionen von einem Trommelmodul zum nächstfolgenden Trommelmodul aufweist.

19. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 17, worin das Verfahren in einer einzelnen Trommel (101, 201) oder unter Verwendung eines Einzelmantels durchgeführt wird.

20. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, worin zumindest eine im Verfahren eingesetzte Lösung im Verfahren wiederverwendet wird.

21. Verfahren nach Anspruch 20, worin die im Verfahren wiederverwendete Lösung die zur Behandlung der SAP-Fraktion eingesetzte Lösung ist.

22. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, worin das Ausgangsmaterial absorbierende, sanitäre Papierprodukte sind, die in einem Sammelbehälter enthalten sind, der so ausgebildet ist, daß er im Verfahren verarbeitet werden kann.

23. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, worin die SAP-Fraktion mit einer wäßrigen Lösung einer wasserlöslichen Verbindung zumindest eines der folgenden metalle behandelt wird: Alkalimetalle, Erdalimetalle, Aluminium, Kupfer(II), Eisen(III) und Zink, wobei die Lösung einen pH-Wert im Bereich von 3-8 aufweist.

24. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, worin Fraktionen mit mikrobiologischen Mitteln behandelt werden.

25. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, worin das SAP als Grit abgetrennt wird.

26. Vorrichtung zur Behandlung von absorbierenden, sanitären Papierprodukten, umfassend:

(a) eine drehbare und kippbare, zylindrische Trommel (201, 203) mit einem ersten und einem zweiten Ende (204), die eine wäßrige Lösung beinhalten bzw. aufnehmen kann und aus einer horizontalen Position in eine gekippte Position kippbar ist, in welcher gekippten Position das zweite Ende tiefer als das erste Ende liegt, wobei das erste Ende zum Einbringen des Produkts in das Innere der Trommel und zum Beinhalten des Produkts darin ausgebildet ist, wobei das zweite Ende einen Auslaß (206) zur Abgabe des Produkts aus der Trommel besitzt;

(b) Mittel zum Drehen der Trommel in zumindest einer von horizontalen und gekippten Positionen;

(c) Mittel (211) zum Kippen der Trommel aus der horizontalen in die gekippte Position;

dadurch gekennzeichnet, daß zur Behandlung von absorbierenden, sanitären Papierprodukten, um derartige Produkte in ihre Komponenten bzw. in Komponenten davon, deren Form zum Rezyklieren bzw. zur Wiederverwendung geeignet ist, aufzutrennen, die Vorrichtung folgendes umfaßt:

(d) Mittel (207) zum Abtrennen von Feststoffen von Flüssigkeiten in der Trommel;

(e) einen im Inneren der Trommel befindlichen Pulper (209) und/oder Rührer; und

(f) Mittel (210) zum Drehen des Pulpers, um ein Kommunizieren des Produkts in der Trommel zu bewirken.

27. Vorrichtung nach Anspruch 26, worin die Trommel (203) sowohl in der horizontalen als auch in der gekippten Position drehbar ist.

28. Vorrichtung nach Anspruch 26 oder 27, worin die Trommel Einlaßmittel zum Einbringen von Flüssigkeiten bzw. Fluids in die Trommel besitzt.