DE69133244T2

DE69133244T2 - Behandlung eines superabsorbierenden Polymers

Info

Publication number: DE69133244T2
Application number: DE1991633244
Authority: DE
Inventors: Marlene E. Grimsby Conway; Michael D. Toronto Smith; Francois Smithville Jooste
Original assignee: Knowaste LLC USA
Current assignee: Knowaste LLC USA
Priority date: 1990-10-29
Filing date: 1991-10-29
Publication date: 2004-05-06
Anticipated expiration: 2011-10-30
Also published as: US5558745A; EP0558512A1; ATE147448T1; DK0558512T3; CA2095150C; WO1992007995A1; DK0748836T3; KR100211936B1; CA2095150A1; RU2112096C1; DE69124107T2; KR100199659B1; EP0748836B1; DE69124107D1; ES2098375T3; ES2196102T3; GR3023037T3; AU8848191A; EP0558512B1; ATE238381T1

Description

Die vorliegende Anmeldung betrifft die Behandlung von absorbierenden Hygienepapierprodukten auf eine Weise, die Materialien bereitstellt, die zur weiteren Verwendung recycled werden können. Wie hier verwendet, umfassen absorbierende Hygienepapierprodukte Wegwerfwindeln, Inkontinenz-Produkte, Damen-Hygieneprodukte, Betteinlagen und weitere verwandte absorbierende und adsorbierende Produkte.
Absorbierende Hygienepapierprodukte bestehen typischerweise aus (i) einer Vlieslage, die aus einem flüssigkeitsdurchlässigen Material, beispielsweise einer flüssigkeitsdurchlässigen Membran, gebildet ist, die aus Polypropylen, Polyethylen, oder aus Textilprodukten gebildet ist, die aus Baumwolle oder Rayon gebildet sind, (ii) einer flüssigkeitsundurchlässigen Unterlage die, beispielsweise aus Polyethylen, Polypropylen, abbaubaren Kunststofffolien auf Stärkebasis, Stoff oder Gummi gebildet ist, und (iii) einem adsorbierenden oder absorbierenden Kern aus Luft-gelegtem Holzpulpenflausch, der üblicherweise als Blasfilz bezeichnet wird, und/oder synthetischer Pulpe, einschließlich Polypropylen- oder Polyethylenfilamenten, die gebunden oder ungebunden sein können, Hanf oder einem anderen adsorbierendem faserigen Material. Der Kern ist typischerweise in eine gekreppte Hülle aus nassfestem Tissue-Papier oder einem Material mit ähnlichen Eigenschaften eingehüllt oder eingeschlossen. Die Umhüllung um den Kern kann atmungsaktiv, biologisch abbaubar, geruchszersetzend oder durch andere Mittel abbaubar oder auflösbar sein oder diese Eigenschaften nicht aufweisen. Der Kern enthält in der Regel auch ein superabsorbierendes Polymer(SAP)-Material, das typischerweise ein Polyacrylat, Polyacrylamid, vernetzte Stärke oder eine andere hydrophile Komponente ist, die synthetisch sein kann und in granulärer Form, in faseriger Form oder in Form eines Laminats vorliegen kann und die die Fähigkeit zum Binden von Wasser, Urin oder anderen Körperflüssigkeiten aufweist oder sie ohne nennenswerte Freigabe oder Abgabe aus dem absorbierenden Teil fest hält. Windeln und Inkontinenz-Produkte verwenden typischerweise Haftklebstoffe für wieder verschließbare Klebeband-Anfasser oder ähnliche Verschlussmechanismen. Damenhygienebinden und Inkontinenz-Produkte verwenden oft Haftklebstoffe für Klebstoffstreifen zum Befestigen der Binde oder Einlage an der Unterwäsche des Anwenders.
Windel- und Inkontinenz-Produkte verwenden typischerweise Elastik, Polyurethan, Faltenziehen und Schweißnähte oder Klebstoffe, um unter Bereitstellung eines auslaufsichereren Sitzes eng anliegende Manschetten um Bein- und Hüftöffnungen zu erzeugen.
Absorbierende Hygienepapierprodukte werden normalerweise zusammen mit dem von Haushalten, öffentlichen Einrichtungen, Hotels und dergleichen erzeugten Müll durch Verbrennen oder in Mülldeponien entsorgt. Die Verbrennung neigt zur Erzeugung von Luftverschmutzung oder einer anderweitigen Verschmutzung. Die Deponieentsorgung führt zu einer Anhäufung solcher Produkte.
Somit umfassen die Folgen einer Verwendung von absorbierenden Hygienepapierprodukten aus Bequemlichkeit oder Notwendigkeit Probleme, die mit der Entsorgung solcher Produkte zusammen hängen. Zusätzlich führt die Verwendung sowohl der Verbrennung als auch der Deponieentsorgung zu Verlust oder Zerstörung der Komponenten der absorbierenden Hygienepapierprodukte statt zu einem Recycling einiger oder sämtlicher dieser Komponenten zur gleichen oder zu einer anderen Endanwendung. Die Entsorgungsprobleme führen zu immer größerer Besorgnis bei Umwelt- und staatlichen Institutionen, und Mittel zur wirksamen Entsorgung und die Verwendung von gebrauchten absorbierenden Hygienepapierprodukten sind erforderlich.
Waschmaschinen vom kontinuierlichen Batch-Typ zum Waschen von Bekleidung sind von N. L. Pellerin et al. in U.S.-A-4 485 509, erteilt am 4. Dezember 1984, und von J. M. Katzfey in Kanada-A-1 115 075, erteilt am 29. Dezember 1981, beschrieben. U.S.-A-4 162 019 von C. G. Joa, erteilt am 24. Juli 1979, beschreibt das Zerkleinern von Hygienegegenständen zur Exposition des Füllstoffs und die anschließende Rückgewinnung des Füllstoffs unter Verwendung von Saugeinrichtungen. Die Kunststoff-Rückseitenfolie wird verworfen. U.S.-A-4 500 040 von B. Steffens, erteilt am 19. Februar 1985, beschreibt das Schreddern von Hygienegegenständen und die anschließende Rückgewinnung des Füllstoffs unter Verwendung von Saugeinrichtungen. In U.S.-A-4 303 501, erteilt am 01. Dezember 1981, beschreibt Steffens die Verwendung von Sieben zur Rückgewinnung von Flockenmaterial und zerkleinertem Material aus entsorgten Hygienegegenständen. In U.S.-A-4 592 115, erteilt am 03. Juni 1986, offenbart S. Holmstrom eine Vorrichtung und ein Verfahren zur Abtrennung von Celluloseflauschfasern von faserigem Abfallmaterial unter Verwendung eines mit einer Öffnung versehenen zylindrischen Trennapparates. Die zuvor genannten Verfahren betreffen verständlicherweise die Trockentrennung und Rückgewinnung von Komponenten aus Ausschussprodukten und nicht die Gewinnung von Komponenten aus Produkten, die bereits von Verbrauchern verwendet wurden. In U.S.-A-4 391 108, erteilt am 05. Juli 1983, offenbart R. R. Albers eine Trommel für eine kontinuierlich betriebene Waschmaschine.
U.S.-A-4 950 692 beschreibt ein Verfahren zur Wiederaufarbeitung von superabsorbierenden polymeren Feinstoffen, wobei die superabsorbierenden polymeren Feinstoffe aus der Gruppe von superabsorbierenden Pfropfpolymeren vom Stärke-Typ, superabsorbierendensynthetischen Polymeren und superabsorbierendenvernetzten Polymeren ausgewählt sind, umfassend die folgenden Schritte:
Anfeuchten der superabsorbierenden copolymeren Feinstoffe mit Wasser bis zu einem gequollenen Zustand, der zur Bildung eines kontinuierlichen amorphen Gels der Feinstoffe ausreicht;
Mahlen des Gels; und Trocknen der gemahlenen Gelpartikel unter Bildung eines superabsorbierenden polymeren Materials mit einem Feuchtigkeitsgehalt zwischen etwa 1 und etwa 15%.
Es wurde nun gefunden, dass absorbierende Hygienepapierprodukte auf eine Weise behandelt werden können, durch die sich einige oder sämtliche Komponenten solcher Produkte in einer Form zurückgewinnen lassen, die das Recycling oder einen weiteren Gebrauch dieser Komponenten erleichtert.
Demnach stellt die Erfindung ein Verfahren zur Behandlung oder Trennung eines superabsorbierenden Polymers bereit, wie in den Ansprüchen offenbart. Ein Verfahren zur Behandlung von absorbierenden Hygienepapierprodukten zur Trennung solcher Produkte in die Komponenten davon, die in einer zum Recycling oder zur Wiederverwendung geeigneten Form vorliegen, wobei die Produkte aus Kunststoff- und Cellulosefraktionen bestehen, umfasst den Schritt der Behandlung der Produkte in mindestens einem Bad einer wässrigen Lösung unter Bedingungen, die zur nicht destruktiven Trennung der Produkte in die Komponenten davon und zur Trennung von partikulärer und/oder löslicher Substanz von den Komponenten nützlich sind.
Bei einer bevorzugten Ausführungsform des Verfahrens umfasst das Verfahren ferner den anschließenden Schritt der Trennung der Produkte in mindestens zwei Teile, wovon einer im wesentlichen aus der partikulären und löslichen Substanz und der andere im wesentlichen aus mindestens einer der Kunststoff- und Cellulosekomponente besteht.
Bei einer anderen Ausführungsform enthalten die absorbierenden Hygienepapierprodukte superabsorbierendes Polymer, und das superabsorbierende Polymer wird in Form von partikulärer Substanz getrennt.
Ein Verfahren zur Behandlung von absorbierenden Hygienepapierprodukten zur Trennung solcher Produkte in Komponenten davon, in einer Form die zum Recycling oder zur Wiederverwendung geeignet ist, wobei die Produkte Kunststoff- und Cellulosefraktionen umfassen, umfasst die Schritte:

(a) Einbringen der Produkte in mindestens ein Bad einer wässrigen Lösung unter Bedingungen, die die nicht destruktive Trennung der Produkte in Komponenten davon und die Trennung von partikulärer und/oder löslicher Substanz von den Komponenten unterstützen;
(b) Behandeln von mindestens einer Komponente aus (a) mit mindestens einer wässrigen Waschlösung und mindestens einer wässrigen Lösung mindestens eines Bleichmittels, eines Aufhellers und eines antimikrobiellen Mittels; und
(c) Gewinnen getrennter Ströme von Kunststoff- und Cellulosefraktionen aus dem Verfahren.

Bei bevorzugten Ausführungsformen der Verfahren umfassen die der Trennung unterstüzenden Bedingungen die Betriebstemperatur des Bads, die Zusammensetzung des Bads und die mechanische Einwirkung.
Bei den Ausführungsformen der Erfindung ist das superabsorbierende Polymer in Form von partikulärer Substanz ein vernetztes superabsorbierendes Polymer.
Bei weiteren Ausführungsformen ist das Verfahren ein kontinuierliches Batch-Verfahren.
Die Erfindung stellt ein Verfahren zur Behandlung eines superabsorbierenden Polymers bereit, umfassend den Schritt des Mischens des superabsorbierenden Polymers mit einer wässrigen Lösung einer wasserlöslichen Aluminiumverbindung, wobei die Lösung einen pH im Bereich von 3–8 aufweist.
Bei einer weiteren Ausführungsform der Erfindung wird das superabsorbierende Polymer mit einer wässrigen Lösung eines Gemisches einer wasserlöslichen Verbindung eines Alkali- oder Erdalkalimetalls mit einer wasserlöslichen Verbindung von mindestens einem von Aluminium, Kupfer(II), Eisen(II) und Zink behandelt, wobei die Lösung einen pH im Bereich von 3–8 aufweist.
Die Erfindung stellt auch ein gehärtetes superabsorbierendes Polymer bereit, wobei das Polymer mit einer wasserlöslichen Verbindung von Aluminium oder einem Gemisch einer wasserlöslichen Verbindung von einem Alkali- oder Erdalkalimetall mit einer wasserlöslichen Verbindung von mindestens einem von Aluminium, Kupfer(II), Eisen(II) und Zink behandelt wird.
Bei den bevorzugten Ausführungsformen für das Verfahren zur Behandlung des superabsorbierenden Polymers und des gehärteten superabsorbierenden Polymers ist das Polymer ein Acrylpolymer.
Die vorliegende Erfindung verwendet eine Vorrichtung zur Behandlung von absorbierenden Hygienepapierprodukten zur Trennung solcher Produkte in solche Komponenten davon in eine Form, die zum Recycling oder zur Wiederverwendung geeignet ist, wobei die Vorrichtung umfasst:

(a) eine dreh- und neigbare zylindrische Trommel mit einem ersten Ende und einem zweiten Ende, die eine wässrige Lösung zu halten vermag, wobei die Trommel aus einer horizontalen Position in eine vertikale Position neigbar ist, in der das zweite Endes niedriger ist als das erste Ende, wobei das erste Ende zum Einführen des Produkts in das Innere der Trommel und zum Halten des Produkts darin ausgelegt ist, wobei das zweite Ende einen Auslaß zur Entnahme des Produkts aus der Trommel aufweist, wobei das zweite Ende einen Pulper aufweist, der im Inneren der Trommel neben dem Auslaß angeordnet ist;
(b) Mittel zur Drehung der Trommel mindestens in der horizontalen Position;
(c) Mittel zum Neigen der Trommel aus der horizontalen Position in die vertikale Position; und
(d) Mittel zur Drehung des Pulpers zur Herbeiführung der Zerkleinerung des Produkts in der Trommel.

Bei einer bevorzugten Ausführungsform der Vorrichtung weist die Trommel ein Einlassmittel zum Einbringen von Fluiden in die Trommel auf.
Das erfindungsgemäße Verfahren betrifft die Behandlung von absorbierenden Hygienepapierprodukten, um Komponenten davon zum Recyclen oder anderweitigen Wiederverwenden als Ersatz für die Verbrennungs- oder die Deponieentsorgung solcher Produkte zu gewinnen. Bei einer bevorzugten Ausführungsform verwendet das Verfahren eine rotierende Mehrschalentrommel, wofür im folgenden ein Beispiel beschrieben ist. Das Verfahren kann auch eine Vorrichtung eines Typs verwenden, der in der Regel dem Typ entspricht, der als Durchlaufwaschmaschine oder Waschmaschine vom kontinuierlichen Batch-Typ bekannt ist, der zum Waschen von Bekleidung, Bettbezügen und anderen Gegenständen in öffentlichen Einrichtungen, Krankenhäusern, Hotels und anderen Orten, wo ein großes Volumen an verschmutzten Gegenständen gewaschen werden muss, verwendet wird. Waschmaschinen vom kontinuierlichen Batch-Typ sind durch zwei verschiedene Betriebsweisen gekennzeichnet, diejenige unter Verwendung einer archimedischen Schnecke zur Beförderung von Bekleidung durch das Gerät und diejenige unter Verwendung eines Modulsystems mit mechanischen Mitteln zur Beförderung von Bekleidung.
Die Erfindung wird unter besonderer Bezugnahme auf die in den Zeichnungen gezeigten Ausführungsformen beschrieben. Es zeigen:
1 eine schematische Darstellung einer Vorrichtung vom kontinuierlichen Batch-Typ, wie bei dem erfindungsgemäßen Verfahren verwendet;
2 eine Trommel zur Verwendung bei einer bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens, und
3 eine alternative neigbare Trommel zur Verwendung bei dem erfindungsgemäßen Verfahren.
Bei einer Ausführungsform der Endung wird das Verfahren in einem Gerät mit einer Vielzahl von Modulen betrieben, wobei das Produkt zwischen den Modulen befördert wird. Bei einer weiteren Ausführungsform kann das Verfahren mit einem einzigen Modul betrieben werden, wobei das Produkt nacheinander Lösungen in dem einzigen Modul ausgesetzt wird. Bei der bevorzugten Ausführungsform wird das Verfahren betrieben, wobei ein Teil des Verfahrens in einem ersten Modul und ein Teil des Verfahrens in einem anschließenden Modul oder Modulen, d. h., beabstandet vom ersten Modul, betrieben wird.
1 betrifft eine Ausführungsform, bei der das Verfahren in einer Mehrzahl von Modulen betrieben wird und bezieht sich im allgemeinen auf eine kontinuierlich Batch-Vorrichtung 1, die aus einer Reihe von mit I bis XI bezeichneten Modulen besteht. Jedes Modul weist eine Trommel oder einen Korb auf, die zur Bewegung, insbesondere zur Rotation in einem Bad von Flüssigkeit, montiert sind, wobei nur das Modul an sich schematisch in 1 gezeigt ist. Modul I ist so gezeigt, dass es sich in angrenzender Beziehung zu Modul II befindet, das wiederum in angrenzender Beziehung zu Modul III gezeigt ist usw. Modul I weist einen Einlass 2 auf, durch den absorbierendes Hygienepapierprodukt, hier häufig als Bearbeitungsprodukt bezeichnet, zu Modul I zugeführt wird. Wie gezeigt, weist Modul I auch einen Wassereinlass 3 auf, durch den dem Modul I Wasser zugeführt werden kann. Die Bewegungsrichtung des absorbierenden Hygienepapierprodukts oder von Teilen davon durch die Module I bis X ist durch den Pfeil 4 gezeigt.
Modul I ist mit Modul II verbunden, so dass das Bearbeitungsmaterial von Modul I zu Modul II weiter geleitet werden kann. Modul II ist mit einem Fluidauslass 5 gezeigt; der mit dem Absetztank 6 verbunden ist; zur Durchführung der Trennung oder Entfernung von Materialfraktionen aus dem Verfahren können weitere Vorrichtungen eingesetzt werden. Der Absetztank 6 ist mit einem Flüssigkeitsauslass 7 gezeigt. Obwohl Modul I mit einem Wassereinlass 3 und Modul II mit einem Fluidauslass 5 gezeigt sind, sollte es selbstverständlich sein, dass Modul I auch einen Fluidauslass aufweisen könnte, der auch mit einem Absetztank, insbesondere mit Absetztank 6, verbunden sein könnte. Gleichermaßen könnte Modul II einen Wassereinlass aufweisen. Selbstverständlich sollte die tatsächliche Konfiguration aus Modulen, Fluideinlässen und Trennvorrichtung die Natur des Produkts, das dem Verfahren zugeführt wird, wiedergeben.
Die Trommel (oder der Korb) in den Modulen I und II weist vorzugsweise eine Innentrommel und eine Außentrommel auf, und bei einer bevorzugten Ausführungsform ist sie wie in 2 gezeigt; die Trommeln in den aufeinanderfolgenden Modulen können von ähnlichem Aufbau sein, obwohl sie vielleicht in einigen Fällen zur leichteren Zugabe von festem Material, z. B. celluloseartigem Material, angepaßt werden müssen.
Die Außentrommel besitzt relativ große Perforationen, Öffnungen oder Rohranschlüsse, damit das Fluid sie passieren kann. Die Innentrommel ist mit kleinen Perforationen ausgebildet, die einem Gittersieb ähneln, das den Durchtritt von Flüssigkeit und feiner partikulärer Substanz erlaubt, allerdings die Masse des Produkts in der Innentrommel zurück hält. Beispielsweise kann ein Sieb mit Perforationen von 100–200 mesh verwendet werden, allerdings kann dies in Abhängigkeit von der Betriebsweise des Verfahrens variiert werden. Normalerweise würde das Gerät Perforationen aufweisen, die wesentlich kleiner sind als die Perforationen, die typischerweise in Textil-Waschmaschinen vorkommen (etwa 9 mm im Durchmesser). Die Perforationen können eine Vielzahl von Formen aufweisen. Die Siebe sollten aus einem Material, beispielsweise Metall, insbesondere Edelstahl, Kunststoff oder Glasfaser, hergestellt sein, das gegenüber den Lösungen in dem Modul während des Betriebs, einschließlich gegenüber dem Vorhandensein oder dem Wachstum von Bakterien, Viren oder dergleichen, inert ist. Die Innentrommel besitzt vorzugsweise eine Wassersprühung, die zum kontinuierlichen oder diskontinuierlichen Waschen der Perforationen unter Druck mit frischem oder recyceltem Wasser oder mit einer anderen wässrigen Lösung zur Befreiung der Perforationen von Substanzablagerungen und somit zur Verminderung oder Ausschaltung von Verstopfung des Siebs und zur Aufrechterhaltung einer hohen Wascheffizienz, dadurch dass ein freier Fluss von Flüssigkeit in und aus dem Trommelinneren möglich ist, ausgelegt ist. In den Modulen I und II fördert ein solches Waschen die Entfernung von partikulären und löslichen Substanzen, einschließlich organischer Substanz, aus dem Bearbeitungsmaterial.
Bei dem Verfahren des hier beschriebenen Typs können einschalige oder Archimedesschneckentyp-Durchlaufwaschmaschinen verwendet werden, sie sind allerdings weniger bevorzugt. Einschalige und Archimedesschneckentyp-Durchlaufwaschmaschinen weisen eher eine relativ kleine Fläche für das Sieb auf, was ein leichtes Fließen von Flüssigkeit in und aus den Segmenten solcher Waschmaschinen verlangsamt. Zusätzlich besteht keine absolute Segregation der Segmente der Vorrichtung, die zudem nicht leicht an eine zunehmende oder abnehmende Anzahl der Abschnitte der Vorrichtung anpassbar ist, und deren Zusammenbau oder Modifizierung nicht leicht ist. Das Modulsystem erlaubt verschiedene Drehgeschwindigkeiten in verschiedenen Modulen, die Isolierung von Behandlungsschritten, die Änderungen der Richtung von Rotation und Materialübertragung sowie die Flexibilität von Ansatzgröße und Verfahrenseinstellung. Es ist möglich, existierende Doppeltrommelwaschmaschinen nachträglich anzupassen, um die Anwendung nach den hier beschriebenen bevorzugten Ausführungsformen zu ermöglichen.
Ein bevorzugtes Beispiel für eine Trommel von Modul I ist in 2 gezeigt und hier im Folgenden beschrieben. Die bevorzugte Verwendung dieser Trommel ist ebenfalls beschrieben.
1 zeigt die Module I und II als in der Größen den restlichen Modulen des Verfahrens entsprechend. Allerdings können die Module I und Π von den restlichen Modulen abweichende Größen, insbesondere das 2–3 Fache der Größe der restlichen Module, aufweisen. Solche Übergrößen für die Module I und II können hinsichtlich des Quellens von SAP-haltigem Bearbeitungsmaterial, wie hier besprochen, von Bedeutung sein, wobei die übergroßen Module das Bearbeitungsmaterial enthalten, während die Behandlung von SAP erfolgt, und immer noch Ladungen von angemessener Größe für die anschließenden Module bereitstellen. Eine Alternative besteht darin, dass das Modul I oder die Module I und II in Form von Dualmodulen vorliegen, beispielsweise Modul I in Form von zwei Modulen, wobei beide Module I das Modul II speisen.
Modul II ist mit Modul III verbunden, das mit dem Flüssigkeitsauslass 8 gezeigt ist. Obwohl Modul III einen Einlass für Fluid aufweisen könnte, weist bei der gezeigten Ausführungsform Modul IV einen Einlass 9 für Fluid, das als Detergens bezeichnet wird, auf, und Modul III weist einen Auslass 8 für Fluid auf, wobei das Fluid in Modul IV gegenläufig zu dem Fluss des Bearbeitungsmaterials zu Modul III läuft.
Wie in 1 gezeigt, weist Modul V weder einen Einlass noch einen Auslass für Fluid auf, allerdings besitzt Modul VI einen Einlass 10 für ein als Peroxid bezeichnetes Fluid, vorzugsweise eine wässrige Lösung von Wasserstoffperoxid, obwohl andere Bleich- und/oder mikrobiologische Mittel verwendet werden können. Vorzugsweise wird aus umwelttechnischen Gründen als Bleichmittel kein Chlor verwendet. Die wässrige Peroxidlösung läuft gegenläufig von Modul VI zu Auslass 8 in Modul III.
Modul VII ist mit einem Wassereinlass 11 und einem Fluidauslass 12 gezeigt. Modul VIII ist mit einem Einlass 13, der für eine saure Lösung oder zusätzliche Lösungsbehandlungschemikalien verwendet werden kann, und einem Fluidauslass 14 gezeigt. Die Module IX–XI sind mit Wassereinlässen 15, 16 bzw. 20 gezeigt, wobei Modul XI einen Auslass 17 aufweist. Auslass 17 ist so dargestellt, dass er in einen Separator 18 mündet, der einen Auslass 19 aufweist. Separator 18 kann eine Entwässerungsvorrichtung, Trockner oder zusätzliche Behandlungstanks zusätzlich zu oder statt einer Trennvorrichtung sein.
Jedes Modul besitzt vorzugsweise Sensoren zur Messung von Temperatur, Natur und Konzentration der gewählten Chemikalienspezies und zur Messung der Menge an festem und/oder gelöstem Material in den verschiedenen Lösungen, die bei dem Verfahren verwendet werden. Zusätzlich ist es bevorzugt, dass die Sensoren an ein Mittel angeschlossen sind, um die für das Verfahren wichtigen Parameter zu überwachen und zu steuern.
Eine alternative und bevorzugte Vorrichtung ist teilweise in 2 gezeigt. Die Vorrichtung, die unter 100 allgemein gezeigt ist, weist eine äußere Schale 101 mit einer Auslauföffnung 102 auf, die im untersten Abschnitt davon angeordnet ist. Im Inneren der äußeren Schale 101 befindet sich ein Innenkorb 103. Der Innenkorb 103 ist innerhalb des äußeren Schales 101 in beide Richtungen drehbar. Auf der Innenfläche von Innenkorb 103 ist eine Vielzahl von Mitteln zur Bewegungs-Erzeugung 104 und eine Trennkammer 105 angeordnet. Die Trennkammer 105 besteht aus einem Sieb 106 und einem Dachabschnitt 107, der massiv oder ein Sieb sein kann. Im Innenkorb 103 befindet sich am Ende der Trennkammer 105 gegenüber von Sieb 106 eine Öffnung 108.
Der Auslauf 102 weist zwei Ventile 109 und 110 zur Trennung von Fluiden oder Material auf.
Innenkorb 103 kann einen Rückhaltesieb 111 auf der Innenfläche davon an Stellen, abgesehen von der Stelle der Trennkammer 105, aufweisen. Ferner kann der Innenkorb 103 eine Mehrzahl von Haifischzähnen oder anderen Schneidklingen (nicht gezeigt) auf der Innenfläche davon zum Schneiden von Material, das im Innenkorb 103 enthalten ist, aufweisen. Solche Klingen können aus gehärtetem Edelstahl oder Carbidstahl geformt sein.
Eine weitere Ausführungsform für eine Trommel ist in 3 gezeigt. Die Trommel 201 umfasst eine Außentrommel 202 und eine Innentrommel 203. Die Außentrommel 202 ist in der Form zylindrisch, allerdings mit einer kegelstumpfförmigen Basis 204, die an ihrem unteren Ende ein Ventil 205 und ein Auslassrohr 206 aufweist. Die Innentrommel 203 weist eine perforierte Grundfläche 207 auf, wobei die Größe der Perforationen von der Größe der die Perforationen passierenden Festsubstanz abhängig ist. Im Inneren der Innentrommel 203, jedoch den Perforationen 207 unmittelbar gegenüberliegend, befinden sich die Klingen 208 des Pulpers 209. Die Klingen 208 werden von der Welle 210 angetrieben, der an einen Motor (nicht gezeigt) angeschlossen ist.
Die Trommel 201 ist um die Drehachse 211 neigbar, so dass die Orientierung der Trommel 201 von der Vertikalen, die in 3 gezeigt ist, zu einer nicht vertikalen Orientierung, insbesondere einer horizontalen Orientierung, geändert wird.
Bei der Durchführung des Verfahrens von 1 kann die Vorrichtung 1 bis 18 Module oder mehr hintereinander aufweisen, wobei die in 1 gezeigte Ausführungsform die Module I bis X aufweist. Die Anzahl der Module hängt insbesondere von dem bei dem Verfahren zu behandelnden Material und vom Grad oder Typ der erforderlichen Behandlung ab. Eine große Anzahl von Modulen kann den Einschluss zusätzlicher Verarbeitungsschritte ermöglichen, die Kapazität steigern oder die Teilung von einem oder mehreren der Behandlungsstadien erlauben.
Das absorbierende Hygienepapierprodukt oder das Bearbeitungsmaterial wird dem Modul I durch den Einlass 2 zugeführt. Bei den Ausführungsformen ist das Bearbeitungsmaterial in Beuteln, Behältern oder einem anderen Verpackungsmaterial, einschließlich einem solchen Material, das zweckmäßigerweise vom Hersteller der absorbierenden Hygienepapierprodukten in der Verpackung davon zur Verwendung bei der Entsorgung des gebrauchten Produkts eingeschlossen wird, enthalten.
Die Menge an Bearbeitungsmaterial wird normalerweise vor dem Zuführen zu Modul I gewogen und vorzugsweise unter Verwendung von Wasserstrahlschneidern, gezahnten oder rotierenden Messern, Klingen, Scheren oder anderen rotierenden Schneid-, Schredder- oder Granuliervorrichtungen geschreddert oder in der Größe reduziert. Wasserstrahlschneider sind bevorzugt. Das Schreddern des Bearbeitungsmaterial öffnet das Bearbeitungsmaterial, insbesondere wenn es umhüllt, eingeklebt oder in Tüten, Behältern oder einem anderen Verpackungsmaterial enthalten ist, und erleichtert das Reinigen des Bearbeitungsmaterials ohne dass Falten oder dergleichen vorhanden sind, die die verschmutzende Substanz, z. B. Fezes verdecken oder Flüssigkeit eingeschlossen wird. Eine solche verdeckende, verschmutzende Substanz oder eingeschlossene Flüssigkeit könnte die Lösungen in den anschließenden Modulen verunreinigen. Das Schreddern vermindert auch die Größe der Kunststoffkomponenten, insbesondere von Kunststofflagen in dem Bearbeitungsmaterial, das sonst dazu neigen würde, die Perforationen in den Trommeln zu verdecken, und den Austausch von Flüssigkeit in und aus den Trommeln zu verhindern, und vermindert die Wahrscheinlichkeit der Kontamination von Flüssigkeit in den anschließenden Schritten des Verfahrens durch Übertragung auf die anschließenden Module.
Obwohl das Verfahren unter Bedingungen betrieben wird, die zum Öffnen des Bearbeitungsmaterials, einschließlich Delaminierung der Komponenten des Bearbeitungsmaterials und Schmelzen einiger bei der Herstellung des Bearbeitungsmaterials verwendeten Klebstoffe, nützlich sind, ist es selbstverständlich, dass einige Klebstoffe und/oder Anfasser, die vielleicht bei der Herstellung des Bearbeitungsmaterials verwendet werden, einschließlich von höher schmelzenden Klebstoffen, Klebstoffen auf Kautschukbasis und geschweißten Abschnitten, bei dem Verfahren ihre Integrität beibehalten können. Das Schreddern stellt für Bearbeitungsmaterial mit solchen Klebstoffen und Anfassern eine wichtige Vorstufe dar. Dennoch wäre die Herstellung von absorbierenden Hygienepapierprodukten unter Verwendung von Klebstoffen, die unter den erfindungsgemäßen Verfahrensbedingungen löslich sind, vorteilhaft.
Dem Modul I wird durch den Einlass 3 Wasser zugeführt; das Wasser kann Frischwasser sein, oder es kann ein Strom sein, der bei den Verfahren von einem Modul stromabwärts abgegeben wird. Die Flüssigkeit in Modul I und Modul II wird unter Bedingungen gehalten, die zur Entfernung von Fezes oder einer anderen – löslichen oder partikulären Substanz aus dem Bearbeitungsmaterial, z. B. Verwendung von Detergentien, und zum leichteren Öffnen des Bearbeitungsmaterials nützlich sind. Letzteres kann außerdem durch die Zusammensetzung der in den Modulen I und II verwendeten Lösungen und durch die Temperatur dieser Lösungen erreicht werden. Die Temperatur wird vorzugsweise bei nicht mehr als etwa 70°C und insbesondere bei nicht mehr als etwa 68°C gehalten. Wassertemperaturen von so niedrig wie Umgebungstemperaturen können verwendet werden. Höhere Temperaturen können verwendet werden, sie verursachen allerdings eher die Entfernung von Tinte jedes Drucks auf dem Bearbeitungsmaterial und/oder eine übermäßige Delaminierung von Produkten, die dem Verfahren zugeführt werden, was im Anschluss an das Verfahren zu Verarbeitungs- oder Trennschwierigkeiten führen kann, z. B. aufgrund des Vorliegens von Partikel oder Stücken von Tinte, Spandex, Schmelzklebstoffen, gekräuselten Abschnitten, bandförmigen Anfassern oder anderen kleinen Komponenten.
Absorbierende Hygienepapierprodukte werden in der Regel unter Verwendung superabsorbierender Polymere (SAP) hergestellt. Solche Polymere erleichtern die Netz- und Saugeigenschaften der Produkte, insbesondere des celluloseartigen Kerns, der in der Regel in den Produkten vorhanden ist, und steigern insbesondere die Flüssigkeitsretentionskapazität der absorbierenden Hygienepapierprodukte. Superabsorbierende Polymere sind oft Acrylpolymere und Polymer auf Stärkebasis. Mindestens die Acrylpolymere werden in der Regel beim Herstellungsverfahren vernetzt, und das hier diskutierte Vernetzen von SAP ist ein weiteres, in den Schritten bei den Ausführungsformen des endungsgemäßen Verfahrens auftretendes Vernetzen.
Als Ergebnis der inhärenten Wasserabsorptionseigenschaften von SAP, neigt SAP bei Kontakt mit Wasser zum Quellen. Die Zugabe von Bearbeitungsmaterial, das SAP enthält, zu dem erfindungsgemäßen Verfahren kann größere Auswirkungen auf die Kapazität des Verfahrens, den Betrieb des Verfahrens, den Chemikalienverbrauch und auf Typ und Qualität der getrennten Produkte aufweisen. Bearbeitungsmaterial, das SAP enthält, kann beim Einbringen in das Verfahren um das 2- bis 5-Fache seines Trocken(Zufuhr)-Volumens oder stärker quellen und führt zu ernsthaften Kapazitätseinschränkungen, wenn nicht mechanische Schritte, z. B. Erhöhung der Größe von Modulen, Temperatur, Druck, und/oder chemische Schritte zur Linderung des Problems unternommen werden. Die chemischen Schritte umfassen Vernetzung des SAP in situ in den Modulen I und II und/oder Zugabe von Mitteln, die das Quellen von SAP verhindern und/oder die Form und das spezifische Gewicht der SAP-Partikel ändern. Es wird angenommen, dass das verminderte Quellen, d. h. das Schrumpfen von SAP, vor oder im wesentlichen gleichzeitig mit dem Vernetzen des SAP durchgeführt werden sollte. Es wird angenommen, dass wasserlösliche Alkali- und Erdalkalimetallverbindungen ein Schrumpfen des SAP verursachen, wohingegen für Aluminium-, Kupfer-, Eisen- und Zinkverbindungen die Auslösung einer Vernetzung angenommen wird. Die Behandlung des SAP sollte in sauren oder im wesentlichen neutralen Lösungen durchgeführt werden, insbesondere bei einem pH von etwa 3–8, was die Alkali- und Erdalkalimetallverbindungen, die verwendet werden können, einschränkt. Beispiele für chemische Verbindungen, die in der Regel in Form von Gemischen zu der Flüssigkeit in den Modulen I und II zur Auslösung des Vernetzens von SAP, insbesondere von SAP, das aus Acrylpolymeren gebildet ist, zugesetzt werden können, umfassen lösliche Salze von mindestens einem von einem Alkalimetall, einem Erdalkalimetall, Aluminium, Kupfer(II), Eisen(III) und Zink. Beispiele für solche Salze umfassen Calciumchlorid, Calciumnitrat, Calciumsulfat, Magnesiumchlorid, Magnesiumnitrat, Magnesiumsulfat, Dinatriumphosphat, Bariumchlorid, Natriumcarbonat und -bicarbonat, Trinatriumphosphat, Natriumsilicat, Kaliumsulfid, Aluminiumsulfat, Natriumbisulfat, Zinksulfat, Aluminiumchlorid und Natriumsulfat. Aluminiumsalze, z. B. -sulfat und -chlorid, sind bevorzugt. Das bevorzugte Vernetzungsmittel ist Aluminiumsulfat, insbesondere in Mengen von 0,25–5 Gew.-% und vorzugsweise von 0,5–1 Gew.-%. Säuren, z. B. Essigsäure, Salzsäure, Schwefelsäure, Citronensäure und Salpetersäure, insbesondere Essigsäure, die bei einem pH-Wert im Bereich von 3–7 verwendet werden, können ebenfalls zugesetzt werden.
Starke Mineralsäuren mit einem pH-Wert von weniger als 4 neigen zur Beeinflussung der Eigenschaften sämtlicher in dem Bearbeitungsmaterial vorhandener celluloseartiger Fasern, wobei Qualität und Eigenschaften dieser Faser zur anschließenden Wiederverwendung nachteilig beeinflusst werden. Beispielsweise neigen heiße Salz- oder Schwefelsäure dazu, Zerfall oder Sprödigkeit der Faser herbeizuführen, wohingegen diese Säuren, wenn sie kalt sind, in der Faser zur Erweichung und Schwammigkeit führen.
Die bevorzugten Vernetzungsmittel bewirken, dass SAP partikuläres Material, insbesondere im wesentlichen kugeliges oder halbkugeliges hartes partikuläres Material bildet, das leicht mit und von der löslichen und partikulären Substanz abgetrennt wird, z. B. unter Verwendung von Reinigungszentrifugen des zur Entfernung von Grobmaterial aus Pulpe verwendeten Typs oder mit einer anderen geeigneten Trenntechnologie. Durch die Bildung der harten partikulären Substanz läßt sich SAP wie Grobmaterial behandeln, da die harte partikuläre Substanz unter Druck nicht zertrümmert wird oder zerfällt, derart, wie es bei unbehandeltem SAP oder geliertem SAP der Fall ist. SAP, das zur Verminderung des Quellens vernetzt oder behandelt wurde, ist eher hart und weniger gequollen als unbehandeltes SAP. Zusätzlich besitzt das behandelte SAP ein spezifisches Gewicht, das von demjenigen vom Wasser stärker verschieden ist, was die Trennung von SAP in den Schritten bei dem Verfahren unterstützt, z. B. werden zentrifugale Trennung oder Filtertechniken praktikabel.
Bei der Ausführungsform von 1 läuft Flüssigkeit durch Modul II durch Auslass 5. Die Flüssigkeit kann wesentliche Mengen von partikulärer Substanz und/oder gelöster Substanz enthalten, einschließlich Urin, Fezes, Blut und verwandte Substanz, die sich auf den absorbierenden Hygienepapierprodukten befinden oder darin enthalten sind. Die Flüssigkeit läuft in den Absetztank 6, den die Flüssigkeit durch den Auslass 7 verlässt, und die feste Substanz wird getrennt entfernt (nicht gezeigt). Bei solchen Trennungen wird die partikuläre Substanz, z. B. celluloseartiges Material und SAP, von der löslichen Substanz abgetrennt. Die partikuläre Substanz wird vorzugsweise weiter in eine SAP- und eine celluloseartige Fraktion getrennt, z. B.
unter Verwendung von Pulpe-Drucksieben, Saugrüttelsieben und anderen Siebvorrichtungen, Hydrozyklonen, Kernreinigern und dergleichen. Bei bevorzugten Ausführungsformen wird die celluloseartige Substanz wieder in das Verfahren zurück geführt, z. B. bei Modul III, allerdings kann sie einer weiteren Trennbehandlung unterzogen werden. Jedoch kann die celluloseartige Fraktion Endanwendungen ohne weitere Behandlung erfahren oder kann auf anderen Wegen behandelt werden. Wenn die celluloseartige Fraktion wieder in das Verfahren zurückgeführt werden soll, und/oder wenn die celluloseartige Fraktion bei anderen Endanwendungen verwendet werden soll, wird SAP vorzugsweise von der celluloseartigen Fraktion getrennt. Eine solche Trennung könnte durch Agglomeration der Fasern in der celluloseartigen Fraktion um die SAP-Partikel herum und durch die folgliche Neigung zur Bildung von "Flauschbällchen" kompliziert werden. Die Verwendung von oberflächenaktiven Mitteln kann das Flauschbällchen-Problem lindern, allerdings wird vorzugsweise ein Pulper verwendet, wie in 3 gezeigt.
Bei der Ausführungsform von 1 liegt das Bearbeitungsmaterial, das von Modul II zu Modul III weiter geleitet wird, hauptsächlich in Form der Komponenten der absorbierenden Hygienepapierprodukte, üblicherweise ohne die SAP- und celluloseartige Komponente davon, vor. Die anschließenden Schritte bei dem Verfahren sind hauptsächlich darauf ausgerichtet, das Bearbeitungsmaterial in eine Form überzuführen, in der es recycelt oder bei einem anschließenden Verfahren verwendet werden kann.
In Modul III wird das Bearbeitungsmaterial einem Waschen unterzogen, beispielsweise zur weiteren Reinigung des Bearbeitungsmaterials und zur Entfernung von Zusatzstoffen, die in die Module I und II eingebracht worden sind. Der pH-Wert der Flüssigkeit neigt ebenfalls in Richtung eines neutralen Wertes, insbesondere wenn die Module I und II bei z. B. sauren pH-Werten betrieben worden sind.
In Modul IV wird das Bearbeitungsmaterial weiter mit Wasser behandelt, insbesondere unter Verwendung von Wasser, das Detergentien enthält. Die Detergenslösung tritt durch Einlass 9 in Modul IV ein, und kann dem Modul III gegenstromig zu dem Strom des Bearbeitungsmaterials zugeführt werden, so dass das Bearbeitungsmaterial in Modul IV die reinere Lösung als zuvor in Modul III kontaktiert. Bei den Ausführungsformen können die Lösungen, die bei der Behandlung in Modul IV verwendet werden, insgesamt oder als ein Teil der Zufuhr zu Modul III verwendet werden. Die Lösung in Modul IV besitzt normalerweise einen hohen pH-Wert, z. B. einen pH-Wert von 11 oder höher, um das Bearbeitungsmaterial vorzubereiten und Reinigung, Detergenswirksamkeit, Bleichen und Aufhellen des Bearbeitungsmaterials zu unterstützen. Vorzugsweise weist die Lösung eine Temperatur von mindestens 62,5°C auf, und eine bevorzugte Behandlungsdauer beträgt 4–30 min.
In den Modulen V und VI wird das Bearbeitungsmaterial einer wässrigen Lösung eines Peroxids, insbesondere Wasserstoffperoxid, insbesondere in Mengen, die einen freien Sauerstoffgehalt von 50–500 ppm, vorzugsweise von mindestens 100 ppm in der Lösung ergeben, ausgesetzt. Das Peroxid bleicht (hellt auf) die celluloseartigen Komponenten des Bearbeitungsmaterials und kann auch eine teilweise mikrobiologische Behandlung des Bearbeitungsmaterials bewirken. Die Peroxidlösung betritt das Modul VI durch den Einlass 10 und läuft durch Modul V gegenstromig und gelauft in Modul IV, wählend es mit der Detergenslösung gemischt wird. Es ist bevorzugt, dass die in Modul IV eintretende Menge an Peroxid etwas größer ist als die Menge, die zur vollständigen Behandlung des Bearbeitungsmaterials erforderlich ist.
Anschließend wird das Bearbeitungsmaterial in Modul VII und nochmals in Modul VIII gewaschen. Bei letzterem kann es eine saure Lösung sein, und jede Säure, die verwendet wird, sollte eine schwache organische oder anorganische Säure, z. B. Essigsäure oder Phosphorsäure, sein und umweltfreundlich sein. Bei einigen Fällen bevorzugt der Markt celluloseartige Komponenten, die mit einer sauren Lösung behandelt worden sind, allerdings bevorzugt er noch typischer celluloseartiges Material, das neutral bis leicht alkalisch ist.
Das Bearbeitungsmaterial wird gegenstromig in den Modulen IX und X gewaschen. In diesen Modulen, insbesondere in Modul IX, wird das Bearbeitungsmaterial vorzugsweise mit einem mikrobiologischen Mittel, insbesondere Peressigsäure, behandelt, allerdings sind hierfür weitere Beispiele Chlordioxid oder ein Mittel, das Chlordioxid freisetzt; mikrobiologische Mittel, die kein Chlor enthalten, sind bevorzugt. Die Behandlung mit Peressigsäure wird vorzugsweise bei einem pH von etwa 9 oder höher durchgeführt, obwohl die Behandlung mit Chlordioxid bei einem unterschiedlichen pH erfolgen kann. Eine bevorzugte Menge an Mittel beträgt 100–500 ppm, wobei die bevorzugten Behandlungszeiten mindestens 30 s, insbesondere 1–2 min betragen. Ein alternatives Verfahren zur Behandlung ist die Verwendung eines Autoklavs, z. B. unter Anwendung einer Behandlungsdauer von 15 min, bei erhöhtem Druck und erhöhter Temperatur, z. B. 120°C. Hoch intensive Mikrowellenstrahlung kann ebenfalls eine Alternative darstellen.
Der letzte Behandlungsschritt bei dem Verfahren der in 1 erläuterten Ausführungsform ist ein Waschschritt in Modul XI. Die Trommel in Modul XI weist vorzugsweise Perforationen auf, die relativ groß sind, z. B. etwa 9 mm im Durchmesser. Durch den Waschschritt und die Verwendung solcher Trommeln lassen sich die celluloseartigen Komponenten des Bearbeitungsmaterials in dem Modul von den Kunststoffkomponenten, z. B. durch Herausspülen der celluloseartigen Komponenten aus den größeren Kunststoffkomponenten, trennen. Sodann können die celluloseartigen Komponenten entwässert, z. B. unter Verwendung einer Entwässerungspresse, und getrocknet werden. Beispiele für Entwässerungspressen umfassen Schraubentyp- und Zwillingsradpressen und andere Pressen, die in der Lage sind, celluloseartige Pulpematerialien zu entwässern. Der Entwässerungsschritt sollte den Feststoffgehalt auf 40–55 Gew.-% erhöhen, wonach die celluloseartige Komponente in der Regel einen Trocknungsschritt, z. B. in einem Schnelltrockner, Konvektionstrockner, Infrarot- oder Mikrowellentrockner, durchläuft; andere Trocknertypen sind zum Trocknen von celluloseartigen Komponenten bekannt. Feuchtigkeitsgehalte von 5–7 Gew.-% sind erreichbar. SAP beeinflusst die Fähigkeit zum Trocknen der celluloseartigen Komponente, und die celluloseartige Komponente sollte einen geringen SAP-Gehalt enthalten. Die Kunststoffkomponente kann ebenfalls entwässert und getrocknet werden; die Kunststoffkomponente kann eine weitere Zerkleinerung und/oder Trennung in Fraktionen erfahren.
Das Verfahren wurde unter besonderer Bezugnahme auf eine Ausführungsform beschrieben, wobei SAP von dem Verfahren in den Modulen I und II getrennt wird. Dies ist die bevorzugte Durchführungsweise für das Verfahren. Allerdings kann das Verfahren auch ohne Trennung des SAP von dem Verfahren in den Modulen I und II durchgeführt werden. Bei letzterem Betriebsmodus sollte der Gehalt an SAP gering sein, da z. B. das dem Verfahren zugeführte Bearbeitungsmaterial einen niedrigen SAP-Gehalt aufweist, oder Schritte sollten zur Verminderung nachteiliger Auswirkungen von SAP durchgeführt werden. Beispielsweise kann SAP mit Vernetzungsmitteln, z. B. Aluminiumsulfat, oder mit Gemischen von Vernetzungsmitteln, wie vorstehend beschrieben, behandelt werden.
Obwohl das Verfahren hier unter Bezugnahme auf eine bestimmte Schrittabfolge beschrieben wurde, sollte es selbstverständlich sein dass die Abfolge, insbesondere im Anschluss an Modul II, variiert werden kann. In einigen Fällen kann die Variation der Abfolge nennenswerte Auswirkungen auf die erhaltenen Produkte und/oder die Wirksamkeit des Betriebs des Verfahrens besitzen.
Bei der Durchführung der Ausführungsform von 1 werden die Trommeln von jedem Modul zur Bewegung des Bearbeitungsmaterials in der Lösung in jedem Modul bewegt. Schlagstöcke oder andere Vorrichtungen können zur Steigerung der mechanischen Wirkung verwendet werden. Vorzugsweise werden die Trommeln gedreht. Nach einer Zeitdauer wird die Flüssigkeit von dem Bearbeitungsmaterial getrennt, und das Bearbeitungsmaterial wird zum nächsten Schritt des Verfahrens weitergeleitet. Bei dieser Betriebsweise ist die Kontaktzeit des Bearbeitungsmaterials in jedem Modul die gleiche; wenn eine weitere Kontaktzeit des Bearbeitungsmaterials mit einer bestimmten Lösung erforderlich ist, dann kann dem Gerät zur weiteren Behandlung des Bearbeitungsmaterials in dieser Lösung ein zusätzliches Modul hinzugefügt werden. Alternativ lassen sich die Behandlungszeiten in jedem Modul durch unabhängiges Drehen einiger oder sämtlicher Trommeln variieren, was den Durchsatz des Verfahrens beeinflussen kann. Typische Kontaktzeiten betragen 2–6 min, insbesondere 2–3 min, allerdings können andere Zeiten angewandt werden, z. B. bis zu 20 min.
Bei einer bevorzugten Ausführungsform wird das Verfahren in der Vorrichtung, wie im Querschnitt in 2 gezeigt, durchgeführt. Bei einer Ausführungsform des Betriebs werden die absorbierenden Hygienepapierprodukte in geschredderter Form in den Innenkorb 103 eingebracht. Anschließend wird eine Waschlösung in die äußere Schale 101 oder direkt in den Innenkorb 103 gespült, vorzugsweise so, dass der Flüssigkeitsspiegel etwa bis zur Hälfte des Innenkorb 103 reicht. Der Innenkorb 103 wird in eine Richtung, die Waschrichtung, gedreht, so dass das Sieb 106 der nachlaufende Abschnitt der Trennkammer 105 ist.
Nach einer Zeitdauer wird die Drehrichtung umgekehrt. Mit der Umkehr der Drehung, die Trennrichtung, fließt die partikuläre Substanz durch das Sieb 106 in die Trennkammer 105 und durch die Öffnung 108 aus der Trennkammer 105. Dann sammelt sich die partikuläre Substanz in der äußeren Schale 101 in der Nähe des Auslaufs 102.
Flüssige und partikuläre Substanz können aus der Außenschale 101 über die Ventile 109 und 110 getrennt entfernt werden.
Bei Ausführungsformen kann die Vorrichtung zur Abtrennung von SAP und celluloseartigem Material von Kunststoffmaterial verwendet werden, allerdings können Trennungen in einer Vielzahl von Kombinationen einer bestimmten partikulären Substanz vorgenommen werden.
Der Innenkorb 103 kann aus einem Siebmaterial hergestellt sein, derart, dass die partikuläre Substanz durch das Sieb in die Außenschale 101 fließt.
Selbstverständlich kann die Maschengröße des Siebs 106 und von einem Sieb, das den Innenkorb 103 bildet, so gewählt sein, dass nur ein Teil einer partikulären Substanz in den geschredderten absorbierenden Hygienepapierprodukten hindurchläuft, wodurch eine Größentrennung der partikulären Substanz bewirkt wird.
Unter Verwendung der in 3 gezeigten Vorrichtung werden absorbierende Hygienepapierprodukte in geschredderter Form in den Innenkorb 203 eingeführt. Die Trommel 201 kann in jeder gewünschten Orientierung vorliegen, allerdings ist sie bei den bevorzugten Ausführungsformen zur leichteren Beladung der Innentrommel 203 in einer im wesentlichen horizontalen Orientierung vorhanden. Sodann kann die Innentrommel 203 durch nicht gezeigte Mittel gedreht werden, wobei der Pulper 210 gegebenenfalls in Betrieb ist; in anderen Hinsichten wird das Verfahren im wesentlichen wie vorstehend beschrieben betrieben. Vor der Entladung des Inhalts der Trommel 201 wird die Trommel 201 geneigt, insbesondere in vertikaler Orientierung. Wenn nicht bereits im Betrieb, wird der Pulper 209 zur Zerkleinerung von partikulärer Substanz in der Trommel 203 in dem Ausmaß, dass Festsubstanz durch die Perforationen 207 hindurchgeht, betrieben.
Die Substanz, d. h. partikuläre Substanz und Lösung, die aus den in den 2 und 3 gezeigten Trommeln entnommen wird, kann so behandelt werden, wie unter Bezugnahme auf 1 beschrieben. Alternativ kann die Substanz in die Vorrichtung der 2 und 3 recycelt und in einer solchen Vorrichtung einer weiteren Behandlung nach dem erfindungsgemäßen Verfahren unterzogen werden.
Bei den Ausführungsformen, bei denen die Substanz einem Pulper und einen Kernreiniger unterzogen wird, ist es selbstverständlich, dass die Konzentration an Feststoffen von Modul I zum Kernreiniger nennenswert abnimmt. Beispielsweise kann der Betrieb in Modul I mit Bearbeitungsmaterial in seinen verschiedenen Formen so betrieben werden; dass eine Aufschlämmung mit einer Feststoffkonzentration von etwa 6m12 Gew.-% erhalten wird. Für den Zerfaserungsschritt sollte die Konzentration der Aufschlämmung auf etwa 4–6 Gew.-% vermindert werden, und beim Kernreiniger sollte die Konzentration der Aufschlämmung etwa 0,4–1,2 Gew.-% betragen. Vergleichbare Änderungen in den bevorzugten Konzentrationen können für andere Betriebsweisen des erfindungsgemäßen Verfahrens auftreten.
Bei einer Ausführungsform der Erfindung kann eine Fraktion, die sowohl eine celluloseartige Fraktion als auch eine Kunststofffraktion enthält, getrennt werden, z. B. von Modul I. Diese getrennte Fraktion kann bei einem niedrigen pH sterilisiert werden, und anschließend kann das in der Fraktion vorhandene superabsorbierende Polymer unter Bereitstellung einer partikulären Substanz, z. B. in Form von Grobmaterial, vernetzt werden. Das resultierende Produkt kann getrocknet und einer Luftseparation unterzogen werden, in welchem Fall eine Faser- und eine Grobmaterialfraktion erhalten werden.
Bei einer bevorzugten Ausführungsform werden die Feststoffe in Modul I in diesem Modul einem Pulper ausgesetzt. Die aus Modul I entladene partikuläre Substanz wird zur Entfernung großer partikulärer Substanz einem Barrieresieb und anschließend einem oder mehreren Kernreinigern ausgesetzt.
Das erfindungsgemäße Verfahren wurde unter besonderer Bezugnahme auf 1 und auf die Verwendung der Module im Anschluss an Modul II, die in Form drehbarer Trommeln vorliegen, beschrieben. Obgleich dies zweckmäßig sein kann, kann es auch zweckmäßig sein, einen solchen Teil des Verfahrens unter Verwendung anderer Rührgeräte, z. B. Rührtanks, zu betreiben.
Obwohl der Betrieb als kontinuierlich offenbart wurde, kann auch ein diskontinuierlicher Betrieb angewandt werden. Bei letzterem könnte über der Öffnung 108 ein Sieb angeordnet werden, und in der Trennkammer 105 könnten Siebe verschiedener Maschengrößen angeordnet werden; beim Anhalten des Betriebs könnte partikuläre Substanz verschiedener Partikelgröße getrennt entfernt werden.
Nach dem Waschen des absorbierenden Hygienepapierprodukts kann das restliche Material unter Anwendung der hier zuvor beschriebenen Schritte in der gleichen Vorrichtung unter Anwendung einer Behandlung, die insbesondere für das verbleibende Material ausgelegt ist, weiter verarbeitet oder aus der Vorrichtung von 2 entfernt und in einer getrennten Vorrichtung verarbeitet werden. Bei einer Ausführungsform kann in der Vorrichtung verbleibende Substanz durch Vakuum entfernt werden, insbesondere nach teilweisem Trocknen.
Bei der Trennung von fester oder partikulärer Substanz von Flüssigkeit, insbesondere Flüssigkeit, die bei der Behandlung der partikulären Substanz verwendet wird, ist es selbstverständlich, dass das Mittel zur Trennung den Einsatz von Schleuder- oder Zentrifugiertechniken einschließen könnte, einschließlich von gleichzeitigem Aufsprühen einer Lösung, insbesondere Wasser, auf die partikuläre Substanz während des Schleuder- oder Zentrifugierschritts. Ein solches Sprühen würde die Reinigung der partikulären Substanz, insbesondere die Entfernung von weiterer Flüssigkeit, die auf der partikulären Substanz vorhanden ist, unterstützen.
In diesem Gesamtzusammenhang wird die Erfindung ein Recyclingsystem ermöglichen, das das Sammeln absorbierender Hygienepapierprodukte nach Gebrauch in Kunststoffbeuteln oder anderen geeigneten Sammelbehältern von Haushalten, öffentlichen Einrichtungen, Hotels und dergleichen, einschließlich eines Polyethylenbeutels, z. B. eines Beutels mit einer Dicke von etwa 0,75 μm, der vom Hersteller des Produkts bereitgestellt werden könnte, d. h. in die Packung von Windeln beim Verkauf eingebracht werden könnte, umfasst. Anschließend würden die Behälter zu einer Aufarbeitungsanlage transportiert und gelagert werden, normalerweise kalt gelagert werden, bevor sie zur Behandlung der absorbierenden Hygienepapierprodukte und Gewinnung von wiederverwendbaren Komponenten aufgearbeitet werden; die Beutel oder Sammelbehälter können bis zur tatsächlichen Zufuhr zu dem Verfahren versiegelt bleiben. Die Produkte würden anschließend mit dem erfindungsgemäßen Verfahren behandelt werden.
Celluloseartiges Material, das durch das erfindungsgemäße Verfahren erhältlich ist, ist im Vergleich zu celluloseartigem Material, das Verfahren zur Herstellung von Papier, Tissue oder Handtuchstoff unterzogen worden ist, ein relativ unzersetztes und unraffiniertes Material. Zusätzlich ist das celluloseartige Material reiner, d. h. weißer, als celluloseartiges Material, das von vielen anderen Quellen erhältlich ist. Es kann potentiell in einem breiten Bereich von Endanwendungen, einschließlich der Herstellung von z. B. absorbierenden Hygienepapierprodukten und feinem und anderem Papier, verwendet werden. Die Kunststoffkomponente, die ein Gemisch von Polyethylen und Polypropylen in Faser- und Lagenform, Elastik- und Spandexkomponenten, kleineren Mengen von SAP und etwas celluloseartigem Material, alles zerkleinert bis auf die Größenordnung von 3–6 mm in der Hauptdimension, enthalten kann, erwies sich zur Adsorption von Öl, insbesondere aus Öl/Wassergemischen, als wirksam. Das SAP ist aus seinem vernetzten Zustand zurück gewinnbar, wie es aus Modul II: bei der vorstehend beschriebenen Ausführungsform zurück gewonnen wird, und kann zur Monomer-Rückgewinnung, was mit hochintensiver Gammastrahlung oder einer anderen Behandlung, die das SAP depolymerisiert, erreicht werden kann, als Schleifmittel oder anderer Füllstoff und bei landwirtschaftlichen Endanwendungen zur kontrollierten Freisetzung von Wasser oder Zusatzstoffen eingesetzt werden. Viele der bei dem Verfahren verwendeten Lösungen können zur Rückgewinnung von Komponenten, die anderweitig bei dem Verfahren oder bei anderen Verfahren verwendet werden, behandelt werden. Die Kunststoffkomponente kann auch ohne weitere Trennung der Komponenten verwendet werden, entweder als gefüllte oder ungefüllte Zusammensetzung, z. B. bei der Herstellung von Kunststoff/Holzprodukten oder gegossenen oder geformten Produkten. Alternativ kann die Kunststoffkomponente einer weiteren Aufarbeitung unterworfen werden, um Polyethylen- und Polypropylenkomponenten, elastische Komponenten, und weitere Komponenten, die vorhanden sein können, zu trennen; solche qualitativ aufgewerteten Kunststoffkomponenten können bei Endanwendungen mit anspruchsvolleren Anforderungen an die Materialien, die verwendet werden können, verwendet werden.
Die Erfindung wird durch die folgenden Beispiele erläutert:
Beispiel I
Zum Testen der Auswirkung verschiedener wässriger Flüssigkeiten auf SAP-Partikel wurde eine Reihe von Tests durchgeführt. Jeder Test wurde zweimal durchgeführt. Das verwendete SAP war superabsorbierendes Favor^TM SAP 800-Polymer von der Firma Stockhausen, Inc. Grennsboro, N. C., U.S.A.
Die SAP-Partikel mit einem Volumen von jeweils etwa 0,7–1,0 mm³ wurden auf einem Mikroskop-Objektträger angeordnet, und die Dimensionen der Partikel wurden bestimmt. Anschließend wurden die Partikel mit einer Lösung zusammengebracht, und die Dimensionen der Partikel wurden für die Dauer von 20 min aufgezeichnet. Sodann wurde die Lösung von den Partikeln abgesaugt, und die Dimensionen der Partikel wurden weiter aufgezeichnet.
Weitere experimentelle Angaben und die erhaltenen Ergebnisse sind in Tabelle I angegeben; die in Tabelle I angegebenen Daten sind das relative Volumen des SAP-Partikels.
TABELLE I
Die Ergebnisse zeigen, dass SAP-Partikel beträchtliche Wassermengen absorbieren und große Zunahmen im Volumen erfahren. Beispielsweise nahmen die SAP-Partikel in destilliertem Wasser um das 141-fache an Größe zu. Allerdings bewirkte die Zugabe von wässrigen Lösungen von Kupfersulfat, Aluminiumsulfat oder Citronensäure wesentlich kleinere Zunahmen im Volumen, und ferner bewirkte sie, dass die gequollenen SAP-Partikel nennenswerte Abnahmen im Volumen erfuhren, d. h. dass das durch Wasser verursachte Quellen rückgängig gemacht wurde.
Die partikuläre Substanz ändert bei Exposition gegenüber Vernetzungsmitteln Morphologie und physikalische Eigenschaften und nimmt eine kugelige Form ein, erfährt wesentliche Änderungen im spezifischen Gewicht und wird hart. Die Änderung im spezifischen Gewicht und die Zunahme in der Härte führen zur leichteren physikalischen Abtrennung des SAP.
Beispiel II (Referenz)
Eine Serie von Windelchargen wurde dem hier offenbarten Aufarbeitungsverfahren unter Verwendung einer experimentellen, aus 3 Modulen gebildeten 36-kg-Chargen-Durchlaufwaschmaschine unterzogen. Insgesamt wurden 55 Chargen Schmutzwindeln aufgeschnitten, aus den Sammelbeuteln entnommen, und sodann wurde jede Charge den folgenden Schritten unterzogen:

(a) Spülcyclus unter Verwendung von Wasser für die Dauer von 6 min;
(b) Vorwaschcyclus für die Dauer von 9 min unter Verwendung einer wässrigen Lösung, enthaltend 156 ml nicht ionisches Detergens (Ecolab-Detergenz-Nr. 1, erhalten von Ecolab Ltd. Mississauga, Ontario, Kanada) und 1625 ml einer alkalischen Lösung (Ecolab SL2000, 29% NaOH) in einem Gesamtvolumen von 1441;
(c) Hauptwaschcyclus für die Dauer von 6 min bei etwa 62,5°C in einer Lösung von 57 ml des Detergens, 1573 ml der alkalischen Lösung und 255 ml Wasserstoffperoxid (identisch mit Ecolab Oxybrite 35%) in 1441 Lösung;
(d) Spülcyclus für die Dauer von 3 min in Wasser;
(e) Ansäuerungscyclus für die Dauer von 3 min in einer Lösung von 1305 ml Essigsäure in 1441 Lösung; und
(f) Spülcyclus für die Dauer von 7 min in einer Lösung, die 1400 ml Chlordioxid (Konzentration 20000 ppm) in 1441 Lösung enthält.

Eine Lösung, die celluloseartige Fasern enthält, wurde aus dem Verfahren herausgespült und hinterließ eine Kunststoffkomponente. Sowohl die celluloseartigen Fasern als auch die Kunststoffkomponente wurden gewonnen und getrocknet.
Die Windelchargen bestanden aus Windeln dreier unterschiedlicher Konstruktionen in verschiedenen Anteilen. Die Windeln waren Luvs^® und Pampers^®, beide erhältlich von Procter und Gamble, und Huggies^® von Kimberly-Clark. Die Zusammensetzung der Chargen wurde variiert. Einige Chargen enthielten 100% Huggies oder 100% Pampers, allerdings enthielten die Chargen typischer 37–38% Huggies, 43–49% Pampers und 14–20% Luvs. Jede Chargengröße betrug etwa 12 kg.
Die Ergebnisse zeigten, dass eine gute Abtrennung von SAP von der celluloseartigen Komponente sowie eine sehr gute Abtrennung von SAP und celluloseartiger Komponente von der Kunststoffkomponente in den Windeln erhalten werden konnte. Die celluloseartige Komponente war hellweiß mit hoher Integrität. Es gab keine Hinweise auf Probleme aufgrund der Gegenwart so genannter "Klebrigkeit" aufgrund von Klebstoffen auf den Sieben oder anderen Teilen der Waschmaschine. Die Kunststoffkomponenten verblieben intakt, wobei die Spandexteile und Klebebandanhängsel daran haften blieben. Der Aufdruck wurde nicht von den Kunststoffkomponenten entfernt.
Beispiel III
Ein Vorrichtung im Pilotmaßstab zur Behandlung von absorbierendem Hygieneabfall, insbesondere von Windeln, wurde durch Modifizieren einer horizontalen Standard-Textilwaschmaschine mit einer Kapazität von 23 kg gebaut. Die Waschmaschine wurde wie folgt modifiziert:

(a) Die Innentrommel wurde mit einem feinen Edelstahlsieb ausgekleidet, das in der Lage war, Holzpulpe, superabsorbierendes Polymer und Kunststoffkomponenten zurückzuhalten, während Flüssigkeiten hindurchgelassen wurden;
(b) Aus der Innentrommel wurde auf die in 2 gezeigte Weise eine Schaufel heraus geschnitten. Dies erzeugte einen Durchgang zu dem Hohlraum zwischen Innen- und Außentrommel, wobei der Durchgang mit kreisförmigen Perforationen mit einem Durchmesser von 0,95 cm perforiert war;
(c) die Waschmaschinentür wurde mit Dichtungen ausgestattet, so dass die Holzpulpe-, superabsorbierende Polymer- und Kunststoffkomponenten in der Innentrommel zurückgehalten werden;
(d) an der Innentrommel wurden zur Steigerung der mechanischen Wirkung und zum Aufreißen der Windeln in der Trommel drei Reihen von scharfen zahnartigen Klingen angebracht;
(e) ein 50-1-Reservoir wurde dem Boden der Außentrommel zur Retention von Flüssigkeiten und Aufschlämmungen, die von der Innentrommel abgetrennt wurden, zugefügt;
(f) der Antriebsmotor an der Trommel wurde durch einen Motor mit variabler Drehzahl ersetzt, wobei die Drehung der Trommel selbstverständlich reversibel war, wie unter Bezugnahme auf 2 beschrieben;
(g) zwei Fluidöffnungen wurden dem Boden des Reservoirs an der Waschmaschine zugefügt, wovon eine ohne Sieb war und zur Entfernung von Aufschlämmung und Holzpulpe und superabsorbierenden Polymer aus der Waschmaschine beabsichtigt war. Die andere wies ein Filter mit einem Luftdruckreinigungssystem auf und war zur Entfernung von Flüssigkeiten aus der Waschmaschine beabsichtigt; und
(h) der Waschmaschine wurden zwei Vakuumöffnungen hinzugefügt, eine in der Tür zur Zugabe von Windeln und die andere im Deckel des Gefäßes zur Erzeugung eines verminderten Drucks in der Waschmaschine, wodurch die Zugabe von Windeln zur Waschmaschine erleichtert wurde.

Die mit Pumpen und Recyclingsystemen ausgestatteten Lagergefäße waren für Wasch- und Chemikalienlösungen und zur Verwendung und Wiederverwendung dieser Lösungen, wie angemessen, vorgesehen. Ein Absetztank war für Überlauf aus dem Verfahren vorgesehen, wovon festes Material entnommen und Flüssigkeit zurück in das Verfahren recycelt werden konnte.
Mittel zum Transport einer Aufschlämmung aus Holzpulpe und superabsorbierendem Polymer aus dem Reservoir der Waschmaschine in einen Hydropulper waren vorgesehen. Der Hydropulper entsprach im Aufbau dem in einem unterschiedlichen Zusammenhang in 3 gezeigten Pulper; der Pulperkopf war mit 750 U/min, d. h. mit einer Klingengeschwindigkeit von 110 m/min, drehbar. Die Aufschlämmung aus dem Hydropulper konnte in eine Aufbewahrungskammer übergeführt werden, von wo aus sie (i) einem Barriere-Rüttelsieb zur Entfernung von groben Verunreinigungen, z. B. Stücken von Kunststoff und Tissue, (ii) einer Posi-Flow-Reinigungszentrifuge zur Entfernung von vernetztem superabsorbierendem Polymer und anderen schweren Verunreinigungen und (iii) einem Uni-Flow-Reiniger zur Entfernung von leichten Verunreinigungen zugeführt werden konnte.
Eine in der Trommel der Waschmaschine zurück bleibende Kunststoffkomponente konnte entfernt und wie vorstehend beschrieben einem Hydropulper ausgesetzt und anschließend wieder in die Waschmaschine recycelt und weitere Holzpulpe davon abgetrennt werden. Die resultierende Kunststoffkomponente konnte aus der Waschmaschine entfernt und getrocknet werden, wobei die Pulpe behandelt wird, wie vorstehend beschrieben.
Die von dem Verfahren abgetrennte Pulpe konnte entwässert, gebleicht, sterilisiert und gespült und schließlich entwässert und getrocknet werden.
Die vorstehend beschriebene Vorrichtung wurde zur Entwicklung effizienter Verfahren zum Recycling der Komponenten von Wegwerfwindeln gebaut. Obgleich viele Variationen in der Art bestehen, in der die Vorrichtung erfindungsgemäß betrieben werden kann, erläutert das folgende Experiment ein Verfahren zur Behandlung von Windeln.
Fünfzig verschmutzte Windeln wurden aus einem Haushalt vor Ort gesammelt. Diese Windeln waren Pampers^®-Windeln, hergestellt von Procter & Gamble, und es waren Windeln einer großen Größe und in Mädchenfarben gefärbt. Die Windeln wiesen eine innere und eine äußere Kunststofflage auf, wobei die innere Lage gegenüber Feuchtigkeit durchlässig war, mit einem Zwischenkern aus Holzpulpe, der ein superabsorbierendes Polymer einschloss.
Die Windeln wurden im ganzen in die Waschmaschine gegeben. Die Ladung wurde anschließend mit Wasser gesättigt und durch Drehung der Waschmaschinentrommel mit einer Geschwindigkeit, die eine maximale Bewegung erzeugte, geschleudert, d. h. gedreht, so dass die Waschmaschinenladung in das Trommel-Obere befördert wurde, allerdings anschließend auf den Boden der Waschmaschinentrommel zurück fiel. Diese Funktion wurde 1 min durchgeführt. Es wurde festgestellt, dass die Klingen auf der inneren Trommel die Windeln entballten und die äußeren oder Vlies-Oberschichten der Windel zerrissen, wodurch die Freisetzung von Holzpulpe aus der Windel unterstützt wurde.
Anschließend wurden der Waschmaschine 1001 Waschlösung zugesetzt. Diese Lösung umfasste 100 ml konzentriertes Detergens. Die Ladung wurde anschließend für die Dauer von 3 min mit maximaler mechanischer Wirkung geschleudert.
Eine konzentrierte Lösung von Natriumsulfat wurde der Waschmaschine so zugesetzt, dass die Konzentration an Natriumsulfat in der Waschlösung 0,5 Gew.-% betrug. Es wurde festgestellt, dass das superabsorbierende Polymer dramatisch schrumpfte. Die Charge wurde für die Dauer von 1,5 min in der Natriumsulfatlösung geschleudert, wonach die Lösung durch das Filter aus der Waschmaschine in das Reservoir zum Überlauftank gepumpt wurde.
Die Waschmaschine wurde mit frischem Spülwasser gefüllt und die Waschmaschinenladung für die Dauer von 2 min in dem Spülwasser geschleudert. Sodann wurde das Spülwasser durch das Filter in dem Reservoir aus der Waschmaschine entfernt und zur anschließenden Wiederverwendung als Waschlösung für die nächste Charge verschmutzter Windeln in einem Tank gelagert.
Die Waschmaschine wurde mit einer Lösung eines Gemisches von 2% Natriumsulfat und 1% Aluminiumsulfat gefüllt. Anschließende wurde die Waschmaschinenladung für die Dauer von 2 min in dieser Lösung geschleudert. Es wurde festgestellt, dass sich die Merkmale des superabsorbierenden Polymers von einem weichen, schwammartigen, gummiartigen Material zu einem harten körnigen, sandartigen Material verändert hatten; es wird angenommen, dass dies auf einem Vernetzungseffekt beruht. Die Lösung wurde durch den mit Filter versehenen Auslass des Reservoirs entfernt und zur anschließenden Wiederverwendung bei der nächsten Charge verschmutzter Windeln in einen Lagertank übergeführt.
Sodann wurde die Waschmaschine mit frischem Wasser gefüllt und in der Trennrichtung, d. h. umgekehrt zur bisher verwendeten Drehrichtung, für die Dauer von 3 min gedreht. Es wurde eine mäßige Drehgeschwindigkeit angewandt, so dass sich die Schaufel mit mäßiger Geschwindigkeit durch die Aufschlämmung in der Waschmaschine bewegte und die Pulpe und das superabsorbierende Polymer vom Kunststoff entfernt und in das Waschmaschinenreservoir übergeführt wurden. Bei der visuellen Inspektion wurden etwa 95% Pulpe/superabsorbierendes Material während dieser Abtrennung von dem Kunststoff entfernt. Eine Aufschlämmung von Pulpe/superabsorbierendem Polymer, die in dem Waschmaschinenreservoir gesammelt wurde, wurde so dann in den Hydropulper gepumpt.
Dem Hydropulper wurden 1001 Wasser zugesetzt, was einen Gesamtfluidgehalt von 2501 ergab. Dies erzeugte eine Aufschlämmungslösung mit einer Konsistenz von 1%, d. h. 1% Feststoffgehalt; in dem Pulper wurden weitere Chargen mit Konsistenzen von bis zu 8% bearbeitet.
Der Pulper wurde für die Dauer von 3 min betrieben.
Die resultierende Aufschlämmung wurde anschließend in einen Lagertank übergeführt und in bewegter Lagerung gehalten.
Die Kunststoffkomponente wurde aus der Waschmaschine abgesaugt und in den Hydropulper übergeführt. 100 l Wasser wurden zugesetzt, und die resultierende Aufschlämmung wurde für die Dauer von 1 min zerfasert. Die Aufschlämmung wurde anschließend entwässert und wieder in die Waschmaschine gesaugt. Wasser wurde der Waschmaschine, die anschließend im Trennmodus, d. h. mit umgekehrter Rotation der Trommel für die Dauer von 1 min, betrieben wurde, zugesetzt. Die gewonnene Faser wurde mit der Aufschlämmung von Faser und superabsorbierendem Polymer in der gerührten Lagerung vereinigt. Nach Zugabe von weiterem Wasser zur Verminderung der Konsistenz der Aufschlämmung, d. h. Verminderung des Feststoffgehalts, wurde die Aufschlämmung dem Barriere-Rüttelsieb, dem Posi-Flow-Reiniger und dem Uni-Flow-Reiniger zur Abtrennung von Holzpulpe von dem superabsorbierenden Polymer, wobei letzteres in Form eines Grobmaterials vorlag, zugeführt.
Die Kunststoffkomponente wurde in der Waschmaschine mit einer Lösung von Natriumhydroxid (pH 12) und Peressigsäure (1,5 Gew.-%) desinfiziert. Sodann wurde die Kunststoffkomponente entwässert und für die Dauer von 1 min mit Wasser gespült. Die Kunststoffkomponente wurde anschließend während der Dauer von 25 min in einem Schleudertrockner getrocknet. Es wurde festgestellt, dass die Kunststoffkomponente nur eine sehr geringe Menge Holzpulpe enthielt. Der größte Teil der Klebstofflinien auf dem Unterseiten der Windeln war anscheinend intakt geblieben, was anzeigt, dass der größte Teil der Klebstoffe in der Kunststoffkomponente verblieb. Ferner wurde festgestellt, dass der größte Teil des beim Aufbau der Windeln verwendeten nassfesten Tissue (Latex-überzogenes Tissue) mit der Kunststoffkomponente zusammen blieb.
Die Kunststoffkomponente wurde zu einem flauschigen Material granuliert, das als handelsübliches Öl-Sorbens geeignet ist.
Wie vorstehend angemerkt, wurde die in einem bewegten Lagertank enthaltene Holzpulpe nacheinander über das Barriere-Rüttelschlitzsieb, den Hydrocyclon-Posi-Flow-Reiniger und den Hydrocyclon-Uni-Flow-Reiniger bearbeitet.
Es wurde festgestellt, dass große Tissue-Stücke (etwa 2,5 × 2,5 cm oder kleiner) und große Kunststoff-Stücke die Hauptkomponenten in dem Rückstandsstrom des Barriere-Rüttelsiebs waren. Diese Rückstände wurden gesammelt und an Luft trocknen gelassen.
Die Aufschlämmung aus dem Barriere-Rüttelsieb wurde durch den Uni-Flow-Reiniger gepumpt. Es wurde festgestellt, dass in dem Rückstandsstrom in dem Sieb des Uni-Flow-Reinigers eine sehr geringe Menge an Verunreinigung vorhanden war. Die Rückstände bestanden hauptsächlich aus kleinen Stücken von Tissue (0,3 × 0,3 cm), Kunststoffbrocken und sehr kleinen Clustern von Holzpulpe, die anscheinend durch winzige Klebstoffstücke aneinander gebunden waren. Die Aufschlämmung wurde zweimal durch den Uni-Flow-Kreislauf geführt.
Sodann wurde die Aufschlämmung durch den Posi-Flow-Zentrifugenreiniger gepumpt. Dieser Reiniger zog das vernetzte superabsorbierende Polymer agressiv aus der Aufschlämmung ab. Die Aufschlämmung wurde insgesamt viermal durch diesen Kreislauf passiert. Die Rückstände wurden in einem großen Lagertank gesammelt. Bei Überprüfung der Rückstände wurde festgestellt, dass sie aus ungefähr 60–70% superabsorbierendem Polymer, 30–40% Faser und einer geringen Menge von Tissue bestanden. Die Aufschlämmung aus dem Posi-Flow-Kreislauf wurde bewegt gelagert.
Die Rückstände, die aus dem Posi-Flow-Reiniger gesammelt wurden, wurden kräftig gerührt. Sodann wurden die Rückstände in Form einer Aufschlämmung für insgesamt drei Zyklen durch den Posi-Flow-Kreislauf gepumpt. Bei Überprüfung der so erhaltenen Posi-Flow-Rückstände wurde festgestellt, dass der Gehalt an Faser wesentlich verringert worden war. Der Rückstandsstrom war nun anscheinend etwa 85% superabsorbierendes Polymer und 15% Faser, mit anderen kleineren Verunreinigungen an feinen Stücken von Tissue oder anderen Grobmaterial-Verunreinigungen. Faser, die aus diesem Verfahren gewonnen wurde, wurde der Aufschlämmung von Faser, die zuvor erhalten wurde, zugesetzt.
Die superabsorbierende Polymeraufschlämmung wurde auf einem feinmaschigen Sieb entwässert, gesammelt und in einen feinmaschigen Polyolefinbeutel gegeben. Dieser Beutel und sein Inhalt wurden so dann in einer Haushalts-Standardwaschmaschine mit Waschmittel gewaschen und in einem Haushaltstrockner getrocknet. Es wurde festgestellt, dass sich das superabsorbierende Polymer und die Holzpulpefaser während des Trocknungsverfahrens auf natürliche Weise voneinander trennten. Die Fasern sammelten sich in kleinen Bällen von etwa 0,6–1,0 cm Durchmesser. Das superabsorbierende Polymer und die Faser wurden sodann unter Verwendung eines kleinen Rüttelsiebs voneinander abgetrennt. Die Perforationen in dem Sieb betrugen etwa 0,3 cm². Eine Lösung von Natriumhydroxid (pH 11) wurde dann einer abgemessenen Menge des gewonnenen superabsorbierenden Polymers zugesetzt. Es wurde festgestellt, dass das superabsorbierende Polymer unter Absorption der kaustischen Lösung um etwa das 5-10-Fache seiner Größe quoll. Somit machen die kaustischen Lösungen anscheinend den durch das Aluminiumsulfat erzeugten Supervernetzungseffekt rückgängig. Es wird angenommen, dass das recycelte, superabsorbierende Polymer mit Stickstoff und anderen Nährstoffen beladen werden kann, so dass es als Mittel zur kontrollierten Freisetzung bei der Kompostierung oder in der Landwirtschaft verwendet werden kann.
Die Holzpulpe oder Faseraufschlämmung wurde in den Hydropulper übergeführt. In dem Hydropulper wurde die Aufschlämmung in einem heißen Bad von Natriumhydroxid (pH 12) und Wasserstoffperoxid (1%) bei 75°C entwässert. Die Aufschlämmung wurde für die Dauer von 3 min zerfasert. Anschließend wurde die Aufschlämmung entwässert und in ein neues Bad eingebracht. Das neue Bad war eine heiße Lösung (75°C) von Natriumhydroxid (pH 9,5) und Peressigsäure (1,5%). Die Aufschlämmung wurde in dieser Lösung für die Dauer von 3 min zerfasert. Sodann wurde die Aufschlämmung entwässert und mit frischem Wasser gespült. Zur Einstellung des pH-Werts auf 7 wurde der Spüllösung eine kleine Menge Säure (Citronensäure) zugesetzt. Anschließend wurde die Aufschlämmung auf einem feinmaschigen Sieb entwässert.
Es wurde festgestellt, das die Pulpe praktisch frei von jeder Verunreinigung war. Superabsorbierendes Polymer konnte weder visuell oder durch Fühlen nachgewiesen werden. Die Pulpe erschien hell weiß und beim Anfassen sehr glatt und seidig. Bei näherer Überprüfung konnte nur eine sehr kleine Anzahl von Kunststoffbrocken und winzigen Stücken von Grobmaterial entdeckt werden. Bei der ersten Überprüfung schien die Pulpe offenbar eine Helligkeit und physikalische Integrität zu haben, um bei Hygienepapieranwendungen wiederverwendet zu werden; die bisherigen Morphologietests an früheren Recycling-Testchargen stehen mit dieser Beobachtung im Einklang.

Claims

Verfahren zur Behandlung eines superabsorbierenden Polymers (SAP), um sein Quellen in einem wässrigen Medium zu hemmen, zu verhindern oder umzukehren, umfassend das Vermischen des SAPs mit einer wässrigen Lösung einer wasserlöslichen Aluminiumverbindung, wobei die Lösung einen pH-Wert im Bereich von 3 bis 8 aufweist.
Verfahren zur Behandlung eines superabsorbierenden Polymers (SAP), um sein Quellen in einem wässrigen Medium zu hemmen, zu verhindern oder umzukehren, umfassend das Behandeln des SAPs mit einer wässrigen Lösung eines Gemischs aus einer wasserlöslichen Alkali- oder Erdalkalimetallverbindung mit einer wasserlöslichen Verbindung von mindestens einem aus Aluminium, Kupfer(II), Eisen(III), und Zink, wobei die Lösung einen pH-Wert im Bereich von 3 bis 8 aufweist.
Verfahren gemäß Anspruch 1 oder Anspruch 2, wobei das SAP ein Acrylpolymer ist.
Verfahren gemäß einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei die Behandlung den Unterschied zwischen der relativen Dichte des SAPs und der von Wasser erhöht.
Verfahren zur Trennung eines superabsorbierenden Polymers von einem Gemisch einer celluloseartigen Fraktion und einer Fraktion eines superabsorbierenden Polymers in einer wässrigen Lösung, umfassend: Behandeln des Gemischs durch das Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, um eine Änderung der relativen Dichte des superabsorbierenden Polymers zu bewirken; und Trennen des derartig behandelten superabsorbierenden Polymers von der celluloseartigen Fraktion.
Verfahren gemäß Anspruch 5, wobei das superabsorbierende Polymer mit einer Zentrifuge getrennt wird.
Verfahren gemäß Anspruch 5, wobei das superabsorbierende Polymer durch Filtrieren abgetrennt wird.
Verfahren gemäß Anspruch 6, wobei zur Trennung mit einer Zentrifuge eine Posi-Flow Reinigungszentrifuge verwendet wird.
Verfahren gemäß einem der Ansprüche 5 bis 8, wobei das superabsorbierende Polymer, welches von dem Gemisch abgetrennt ist, ein hartes, sandartiges, partikuläres SAP ist.