JP2013132598A - パルプ回収方法 - Google Patents

Abstract

【課題】 パルプと吸水ポリマーとビニールを材料とした使用済み紙おむつを裁断又は破砕し、これに吸水ポリマーが吸収した水を放出させる分離剤と流動化させる水を加えて混合し、その混合された液状の混合物からビニールを除去した後の原液からパルプを分離回収する方法において、その原液から高純度のパルプを低コストで容易に回収する。
【解決手段】 原液に含まれるパルプ及び吸水ポリマーを固形分１．５重量％以下の濃度に調整した後にサイクロン式遠心分離機１の円錐体１ａの上部側面に有する流入口１ｂに渦流が生じるように横方向から圧送し、その渦流の遠心力で水を放出した吸水ポリマーを円錐状の内壁に沿って下方へ旋回させながら下部排出口１ｃから排出させ、水及びパルプが混在するパルプ溶解液を円錐体１ａの中心部を上昇させながら上部排出口１ｄに接続したエルボ管１ｅから排出させてパルプを回収する。
【選択図】 図２

Description

本発明は、パルプと吸水ポリマーとビニールを材料とした使用済み紙おむつを溶解した原液からパルプを回収する技術に関する。

使用済み紙おむつをビニールとそれ以外に自動的に分離する技術が特許文献１に開示されている。この技術は、裁断又は破砕された使用済み紙おむつと水と塩化カルシウム等の分離剤を反応槽に投入して混合し、使用済み紙おむつに含まれる吸水ポリマーを分離剤と反応させて水を放出させ、その反応槽内の液状の混合物を溶解分離機に移送して回転ドラムで溶解し、その溶解した原液を回転ドラム外に沈殿させるとともにビニールを回転ドラム内に残留させ、その残留したビニールを外部に吸引して回収することを特徴としている。

前記特許文献１記載の技術において、回転ドラム外に沈殿させた原液にはパルプと水が放出された吸水ポリマーが含まれている。本発明は、この原液からパルプを回収するために成されたものである。

特許第４６８５９７３号公報

本発明が解決しようとする課題は、従来のこれらの問題点を解消し、パルプと吸水ポリマーとビニールを材料とした使用済み紙おむつを溶解した原液から高純度のパルプを低コストで容易に回収できるようにすることにある。

かかる課題を解決した本発明の構成は、
１） パルプと吸水ポリマーとビニールを材料とした使用済み紙おむつを裁断又は破砕し、これに吸水ポリマーが吸収した水を放出させる分離剤と流動化させる水を加えて混合し、その混合された液状の混合物から不溶のビニールを除去した後の原液からパルプを分離回収する方法であって、前記原液に含まれるパルプ及び吸水ポリマーを所定濃度に調整した後にサイクロン式遠心分離機の円錐体の上部側面に有する流入口に渦流が生じるように横方向から圧送し、その渦流の遠心力で水を放出した吸水ポリマーを円錐状の内壁に沿って下方へ旋回させながら降下させて円錐体の下部排出口から排出させ、水及びパルプが混在するパルプ溶解液を円錐体の中心部から上昇させながら円錐体の上部排出口から排出させてパルプを吸水ポリマーと分離した状態で回収するようにしたことを特徴とする、パルプ回収方法
２） サイクロン式遠心分離機に圧送する原液の濃度を、固形分１．５重量％以下とした、前記１）記載のパルプ回収方法
３） 前記１）又は２）記載のパルプ回収方法に用いるサイクロン式遠心分離機が、円錐体の上部側面に原液を横方向から圧送する流入口を設け、円錐体の下端に下部排出口を開口し、円錐体の上面中心部に上部排出口を開口した構造で、そのサイクロン式遠心分離機を複数列設し、その各流入口を原液を供給する共通の分配管に並列に接続し、各上部排出口を共通の集合管に並列に接続した、パルプ回収用遠心分離設備
にある。

本発明の前記１）記載の構成によれば、可動部分がない簡易な構造の機器によって高純度のパルプを低コストで容易に回収できる。

本発明の前記２）記載の構成によれば、原液の流動性が高まって吸水ポリマーがパルプから分離しやすくなり、パルプ溶解液内の吸水ポリマーの含有率が低下してパルプの品質が向上する。

本発明の前記３）記載の構成によれば、並列した複数体のサイクロン式遠心分離機によって多量の原液からパルプを効率的に回収できる。

実施例のパルプ回収用遠心分離設備の説明図である。 実施例のサイクロン式遠心分離機の一部切欠き側面図である。 実施例の反応槽と溶解分離機の正面図である。 実施例のサイクロン式遠心分離機による入口圧力別原液濃度と吸水ポリマー除去率の関係を示すグラフである。 実施例のサイクロン式遠心分離機による入口圧力別原液濃度と吸水ポリマー含有率の関係を示すグラフである。 実施例のサイクロン式遠心分離機による入口圧力別原液濃度とパルプ回収率の関係を示すグラフである。

本発明の原液は、これに含まれるパルプ及び吸水ポリマーを固形分１．５重量％以下の濃度に調整して分離するのが望ましい。１．５重量％以上の濃度では、分離は可能であるが、原液の流動性が低下して吸水ポリマーがパルプから分離し難くなり、回収されたパルプの純度が低下して実用的でない。パルプ回収用遠心分離設備におけるサイクロン式遠心分離機の設置数としては、求められる処理能力や設備の規模に応じて任意に決定されるが、１０〜１５体が実用的である。以下、本発明の実施例を図面に基づいて具体的に説明する。

サイクロン式遠心分離機１は、図１，２に示すように、円錐体１ａの上部側面に流入口１ｂを開口し、円錐体１ａの下端に下部排出口１ｃを開口し、円錐体１ａの上面中心部に上部排出口１ｄを開口してエルボ管１ｅを流入口１ｂより下方の位置まで貫通させて取り付けている。円錐体１ａの高さは約７０ｃｍである。

このサイクロン式遠心分離機１を１５体列設し、各流入口１ｂを分配管１ｆに並列に接続して溶解分離機４に配管し、各円錐体１ａの下端を排出管１ｇに並列に接続し、各エルボ管１ｅを集合管１ｈに並列に接続している。分配管１ｆと溶解分離機４の間には濃度調整槽２を設け、その濃度調整槽２に水を供給する給水管２ａを接続し、濃度調整槽２内の原液を分配管１ｆに圧送する溶液移送ポンプ２ｂを設けている。

反応槽３は、図３に示すように、底面が前方へ下向きに傾斜した形状で、背面には水と分離剤の分配管（図示は省略）を接続し、底部にモーター駆動のスクリュー状の攪拌機３ａを前後方向に軸支している。正面の下部には投入シュート３ｂを下方へ配管し、その投入シュート３ｂの途中位置に流路を開閉する開閉弁３ｃを設けている。分離剤としては、塩化カルシウム（ＣａＣｌ_２）の他、多価金属イオンのＣａ，Ｎａ，Ｍｇ等を使用する。

溶解分離機４は、図３に示すように、密閉可能な円筒状の外槽４ａの底部に排出弁付きの沈殿室４ｂを凹設し、原液は通過できるがビニールは通過できない径の排水孔が周面に形成され且つ正面側が開放されたモーター駆動の回転ドラム４ｃを外槽４ａ内に横向きに軸支している。外槽４ａの正面には反応槽３の投入シュート３ｂを接続して回転ドラム４ｃの開放面まで配管し、外槽４ａの正面にビニール回収ダクト４ｄを接続して回転ドラム４ｃの開放面まで配管している。回転ドラム４ｃは、約２０ｒｐｍの回転数で正転逆転を繰り返す。

以下、使用済み紙おむつからパルプを回収する工程について説明する。使用済み紙おむつは単品やゴミ袋にまとめて収容したものの他、パルプと吸水ポリマーとビニールを材料とした使用済み尿取りパッド等の他の衛生用品も含むことができる。

反応槽３では、予め開閉弁３ｃを閉鎖しておく。裁断又は破砕された使用済み紙おむつと所定量の水と分離剤を反応槽３に投入し、攪拌機３ａを約６分間作動させて混合する。この工程で使用済み紙おむつが液状となり、これに含まれる吸水ポリマーが分離剤との反応で吸収していた水を放出して膨潤が抑制される。反応が完了すると、攪拌機３ａを停止させて開閉弁３ｃを開放し、反応槽３内の混合物を投入シュート３ｂで溶解分離機４の外槽４ａ内へ移送する。

溶解分離機４では、回転ドラム４ｃを作動させると、正転逆転を一定時間繰り返し、混合物が攪拌されて溶解する。その溶解された原液は回転ドラム４ｃの排水孔を通過して沈降し、不溶のビニールが回転ドラム４ｃ内に残留する。その後、回転ドラム４ｃを停止させ、沈殿室４ｂの排出弁を開放すると原液が排出される。回転ドラム４ｃ内に残留したビニールは乾燥機（図示は省略）で回収して乾燥する。

濃度調整槽２では、溶解分離機４から排出された原液を一時的に貯溜し、これに給水管２ａで水を必要量加え、原液に含まれるパルプ及び吸水ポリマーを固形分１．５重量％以下の濃度になるように調整する。調整後、その原液を溶液移送ポンプ２ｂで分配管１ｆを通じてサイクロン式遠心分離機１の流入口１ｂに圧送する。

サイクロン式遠心分離機１では、原液が円錐体１ａの内壁に沿って旋回しながら渦状の一次旋回流として流下し、その大部分が円錐体１ａの下部付近で反転して一次旋回流の内側（円錐体１ａの中心部）を通りながらエルボ管１ｅへ二次旋回流として上昇する。水の抵抗が比較的小さい粒状の吸水ポリマーは渦流の遠心力で円錐体１ａの内面に沿って旋回しながら降下して下部排出口１ｃから排出され、繊維長が４ｍｍ程で水の抵抗が大きいパルプは水とともに下部付近で反転して上昇し、パルプ溶解液としてエルボ管１ｅを通じて排出する。

以下、本実施例のサイクロン式遠心分離機１の流入口１ｂにおける入口圧力と入口濃度の違いによるポリマー除去率とパルプ回収率の変動について実験を行った。条件は、入口圧力０．５ｋｇ／ｃｍ^２、１．５ｋｇ／ｃｍ^２、２．３ｋｇ／ｃｍ^２の３条件、入口濃度０．５％、１．０％、１．５％の３条件とした。結果を図４〜６に示す。

ポリマー除去率は、入口圧力１．５ｋｇ／ｃｍ^２及び２．３ｋｇ／ｃｍ^２で大きな差は生じなかったが、０．５ｋｇ／ｃｍ^２で低い結果となった。パルプ回収量は、０．５ｋｇ／ｃｍ^２、１．５ｋｇ／ｃｍ^２、２．３ｋｇ／ｃｍ^２の順に高い結果となった。入口圧力は、パルプ回収率に対して影響が顕著に表れた。ポリマー除去率は、入口濃度が増加すると低下する傾向が見られ、特に入口圧力が０．５ｋｇ／ｃｍ^２のときに顕著に表れた。入口濃度とパルプ回収率の関連性は大きく示されなかった。入口濃度は、ポリマー除去率に対して顕著に表れた。ポリマー含有率は、原液を希釈して入口濃度を低下させることで、パルプの品質が向上する。

本発明の技術は、多量の使用済み紙おむつ・尿取りパッド等の衛生用品のリサイクルに有用である。

１ サイクロン式遠心分離機
１ａ 円錐体
１ｂ 流入口
１ｃ 下部排出口
１ｄ 上部排出口
１ｅ エルボ管
１ｆ 分配管
１ｇ 排出管
１ｈ 集合管
２ 濃度調整槽
２ａ 給水管
２ｂ 溶液移送ポンプ
３ 反応槽
３ａ 攪拌機
３ｂ 投入シュート
３ｃ 開閉弁
４ 溶解分離機
４ａ 外槽
４ｂ 沈殿室
４ｃ 回転ドラム
４ｄ ビニール回収ダクト

Claims (3)

1. パルプと吸水ポリマーとビニールを材料とした使用済み紙おむつを裁断又は破砕し、これに吸水ポリマーが吸収した水を放出させる分離剤と流動化させる水を加えて混合し、その混合された液状の混合物から不溶のビニールを除去した後の原液からパルプを分離回収する方法であって、前記原液に含まれるパルプ及び吸水ポリマーを所定濃度に調整した後にサイクロン式遠心分離機の円錐体の上部側面に有する流入口に渦流が生じるように横方向から圧送し、その渦流の遠心力で水を放出した吸水ポリマーを円錐状の内壁に沿って下方へ旋回させながら降下させて円錐体の下部排出口から排出させ、水及びパルプが混在するパルプ溶解液を円錐体の中心部から上昇させながら円錐体の上部排出口から排出させてパルプを吸水ポリマーと分離した状態で回収するようにしたことを特徴とする、パルプ回収方法。
2. サイクロン式遠心分離機に圧送する原液の濃度を、固形分１．５重量％以下とした、請求項１記載のパルプ回収方法。
3. 請求項１又は２記載のパルプ回収方法に用いるサイクロン式遠心分離機が、円錐体の上部側面に原液を横方向から圧送する流入口を設け、円錐体の下端に下部排出口を開口し、円錐体の上面中心部に上部排出口を開口した構造で、そのサイクロン式遠心分離機を複数列設し、その各流入口を原液を供給する共通の分配管に並列に接続し、各上部排出口を共通の集合管に並列に接続した、パルプ回収用遠心分離設備。

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