JP6300892B2 - 使用済み衛生用品からパルプ繊維を回収して得られる再生パルプ - Google Patents
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Description
使用済み衛生用品をオゾン水に浸漬して、高分子吸収材を分解する工程、
分解した高分子吸収材が溶けたオゾン水を排出して、高分子吸収材が取り除かれた衛生用品の残渣を得る工程、および
高分子吸収材が取り除かれた衛生用品の残渣を、消毒薬を含む水溶液中または水中で攪拌することにより、衛生用品の残渣を洗浄するとともに衛生用品の残渣を構成要素に分解する工程
を含むことを特徴とする。
[1] パルプ繊維および高分子吸収材を含む使用済み衛生用品からパルプ繊維を回収する方法であって、該方法が、
使用済み衛生用品をオゾン水に浸漬して、高分子吸収材を分解する工程、
分解した高分子吸収材が溶けたオゾン水を排出して、高分子吸収材が取り除かれた衛生用品の残渣を得る工程、および
高分子吸収材が取り除かれた衛生用品の残渣を、消毒薬を含む水溶液中または水中で攪拌することにより、衛生用品の残渣を洗浄するとともに衛生用品の残渣を構成要素に分解する工程
を含むことを特徴とする方法。
[2] オゾン水が酸性であることを特徴とする[1]に記載の方法。
[3] オゾン水が有機酸を含み、オゾン水のpHが3.0以下であることを特徴とする[1]または[2]に記載の方法。
[4] 使用済み衛生用品100質量部に対し300〜5000質量部のオゾン水に浸漬することを特徴とする[1]〜[3]のいずれか1つに記載の方法。
[5] 消毒薬が、次亜塩素酸ナトリウム、二酸化塩素、酸性電解水、オゾン水、酸性のオゾン水、または有機酸を含むオゾン水であることを特徴とする[1]〜[4]のいずれか1つに記載の方法。
[6] 前記方法がさらにパルプ繊維を乾燥する工程を含み、パルプ繊維を乾燥する工程により乾燥後のパルプ繊維の水分率を5〜13%にすることを特徴とする[1]〜[5]のいずれか1つに記載の方法。
[7] パルプ繊維を乾燥する温度が100〜200℃であることを特徴とする[6]に記載の方法。
[8] さらに、分解された衛生用品の残渣からパルプ繊維を分離する工程を含む[1]〜[7]のいずれか1つに記載の方法。
[9] さらに、分離したパルプ繊維を洗浄する工程を含む[8]に記載の方法。
[10] さらに、洗浄したパルプ繊維を脱水する工程を含む[9]に記載の方法。
[11] さらに、プラスチック素材を分離回収する工程を含む[1]〜[10]のいずれか1つに記載の方法。
[12] パルプ繊維および高分子吸収材を含む使用済み衛生用品からパルプ繊維を回収する方法によって得られた灰分が0.8質量%以下かつ吸水倍率が12倍以上となるようにされた再生パルプであって、前記方法が、
使用済み衛生用品をオゾン水に浸漬して、高分子吸収材を分解する工程、
分解した高分子吸収材が溶けたオゾン水を排出して、高分子吸収材が取り除かれた衛生用品の残渣を得る工程、および
高分子吸収材が取り除かれた衛生用品の残渣を、消毒薬を含む水溶液中または水中で攪拌することにより、衛生用品の残渣を洗浄するとともに衛生用品の残渣を構成要素に分解する工程
を含むことを特徴とする再生パルプ。
[13] オゾン水が酸性であることを特徴とする[12]に記載の再生パルプ。
[14] オゾン水が有機酸を含み、オゾン水のpHが3.0以下であることを特徴とする[12]または[13]に記載の再生パルプ。
使用済み衛生用品をオゾン水に浸漬して、高分子吸収材を分解する工程、
分解した高分子吸収材が溶けたオゾン水を排出して、高分子吸収材が取り除かれた衛生用品の残渣を得る工程、および
高分子吸収材が取り除かれた衛生用品の残渣を、消毒薬を含む水溶液中で攪拌することにより、衛生用品の残渣を洗浄するとともに衛生用品の残渣を構成要素に分解する工程
を含む。
本発明の方法は、必要に応じ、さらに、
分解された衛生用品の残渣からパルプ繊維を分離する工程、
分離したパルプ繊維を洗浄する工程、
洗浄したパルプ繊維を脱水する工程、
脱水したパルプ繊維を乾燥する工程
を含む。
この工程において、高分子吸収材は分解し、低分子量化し、可溶化する。ここで、高分子吸収材が分解し、低分子量化し、可溶化した状態とは、2mmのスクリーンメッシュを通過する状態をいうものとする。すなわち、この工程において、高分子吸収材を、2mmのスクリーンメッシュを通過する程度にまで分解する。
この工程において用いるオゾン水とは、オゾンが溶けた水をいう。オゾン水は、たとえば、オゾン水発生装置(エコデザイン株式会社製オゾン水曝露試験機ED−OWX−2、三菱電機株式会社製オゾン発生装置OS−25Vなど)を用いて調製することができる。
オゾン水のオゾン濃度(ppm)とオゾン水に浸漬する時間(分)の積(以下「CT値」ともいう。)は、好ましくは100〜6000ppm・分であり、より好ましくは200〜4800ppm・分であり、さらに好ましくは300〜3600ppm・分である。CT値が小さすぎると、高分子吸収材を完全に可溶化することができず、回収したパルプ繊維に高分子吸収材が残存する虞がある。逆に、CT値が大きすぎると、パルプ繊維の損傷、安全性の低下、製造原価の増加につながる虞がある。
オゾン水に浸漬する時間は、オゾン水のオゾン濃度に依存することは、上述のとおりであるが、好ましくは20〜120分であり、より好ましくは30〜100分であり、さらに好ましくは40〜80分である。
酸性のオゾン水は、オゾン水に酸を添加することにより製造することができる。
酸としては、特に限定されるものではなく、無機酸および有機酸を用いることができるが、好ましくは有機酸である。有機酸は弱酸域で機能しかつ環境に優しいので、安全性と環境負荷の観点から有機酸の方が好ましい。有機酸としては、特に限定するものではないが、酒石酸、グリコール酸、リンゴ酸、クエン酸、コハク酸、酢酸、アスコルビン酸等を挙げることができる。
酸性のオゾン水のpHは、酸の種類および酸の添加量により、調製することができる。酸性のオゾン水中の有機酸の濃度は、pHが所定の範囲内にある限り、限定されないが、好ましくは0.1〜2.0質量%であり、より好ましくは0.1〜1.0質量%である。
また、有機酸によりpH3.0以下とすることにより、特にオゾンガスが直接触れ難い、紙おむつ内部の消毒効果を高めることができる。
消毒薬を含む水溶液を使用する場合、消毒薬を含む水溶液中の消毒薬の濃度は、消毒の効果が発揮される限り、特に限定されないが、好ましくは10〜300質量ppmであり、より好ましくは30〜280質量ppmであり、さらに好ましくは50〜250質量ppmである。濃度が低すぎると、十分な消毒の効果が得られず、回収されたパルプ繊維に細菌等が残存する虞がある。逆に、濃度が高すぎると、消毒薬の浪費につながるばかりでなく、パルプ繊維を傷めたり、安全性の問題を生じたりする虞がある。
分解された衛生用品の残渣からパルプ繊維を分離する方法は、限定するものではないが、たとえば、分解された衛生用品の残渣を含む液中に浮遊するパルプ繊維をすくい取ることによって行うことができる。
分離したパルプ繊維を洗浄する方法は、限定するものではないが、たとえば、分離したパルプ繊維をメッシュ袋に入れ、水ですすぎ洗いをすることにより行うことができる。すすぎ洗いは、回分式で行ってもよいし、半回分式で行ってもよいし、流通式で行ってもよい。回分式で行う場合は、たとえば洗濯機を用いてすすぎ洗いを行うことができる。
洗浄の条件は、パルプ繊維以外の物質が十分に除去される限り、特に限定されないが、たとえば、洗浄時間は、好ましくは3〜60分であり、より好ましくは5〜50分であり、さらに好ましくは10〜40分である。回分式で行う場合、使用する水の量は、パルプ繊維100質量部(絶乾質量)に対し、好ましくは500〜5000質量部であり、より好ましくは800〜4000質量部であり、さらに好ましくは1000〜3000質量部である。
洗浄したパルプ繊維を脱水する方法は、限定するものではないが、たとえば、メッシュ袋に入った洗浄したパルプ繊維を、脱水機で脱水することにより行うことができる。
脱水の条件は、水分率を目標とする値まで下げることができる限り、特に限定されないが、たとえば、脱水時間は、好ましくは1〜10分であり、より好ましくは2〜8分であり、さらに好ましくは3〜6分である。
脱水したパルプ繊維を乾燥する方法は、限定するものではないが、たとえば、熱風乾燥機等の乾燥機を用いて行うことができる。
乾燥の条件は、パルプ繊維が十分に乾燥される限り、特に限定されないが、たとえば、乾燥温度は、好ましくは100〜200℃であり、より好ましくは110〜180℃であり、さらに好ましくは120〜160℃である。乾燥時間は、好ましくは10〜120分であり、より好ましくは20〜80分であり、さらに好ましくは30〜60分である。
乾燥後のパルプ繊維の水分率は、好ましくは5〜13%であり、より好ましくは6〜12%であり、さらに好ましくは7〜11%である。水分率が低すぎると、水素結合が強くなり、硬くなりすぎる場合があり、逆に、水分率が多すぎるとカビ等が発生する場合がある。
パルプ繊維の水分率は、次のように測定する。なお、この測定は、20℃±1℃の雰囲気下にて実施する。
(1)測定対象サンプルを入れる容器(ふたの無い容器)の質量A(g)を測定する。
(2)測定対象サンプル約5gを準備し、(1)で質量を測定した容器内に入れ、サンプルの入った容器の質量B(g)を測定する。
(3)サンプルの入った容器を、105℃±3℃の温度とされたオーブン内に2時間置く。
(4)サンプルの入った容器をオーブンから取り出し、デシケータ(乾燥剤:着色シリカゲルの入ったもの)内に30分間置く。
(5)サンプルの入った容器をデシケータから取り出し、質量C(g)を測定する。
(6)水分率(%)を、次式により算出する。
水分率(%)=(B−C)/(C−A)×100
また、本発明の方法によれば、最初の段階で、回収おむつをオゾン水に浸漬し、オゾンの酸化力で高分子吸収材を酸化分解することによって、膨潤粒子状であったものを水溶液化させるとともに、一次消毒を行い、次の洗浄工程では、オゾン水で落としきれなかった汚れや追加消毒(二次消毒)を行い、その後、パルプ繊維とその他素材(プラスチック素材等)に分離し、それぞれ加熱乾燥を行い、乾燥と熱消毒(三次消毒)を行う。初期段階で高分子吸収材を溶解除去することにより、シンプルな工程で効率良くリサイクル可能となり、また高分子吸収材の溶解にオゾン水を使用することにより、合計3回の消毒が可能となり、高いレベルの安全性を担保することが可能となる。
あらかじめ白金製、石英製または磁製のるつぼを500〜550℃で1時間強熱し、放冷後、その質量を精密に量る。試料2〜4gを採取し、るつぼに入れ、その質量を精密に量り、必要ならばるつぼのふたをとるか、またはずらし、初めは弱く加熱し、徐々に温度を上げて500〜550℃で4時間以上強熱して、炭化物が残らなくなるまで灰化する。放冷後、その質量を精密に量る。再び残留物を恒量になるまで灰化し、放冷後、その質量を精密に量り、灰分の量(%)とする。
(1)ナイロンネット(株式会社NBCメッシュテック製250メッシュナイロンネット)の袋(200mm×200mm)を準備し、その質量N0(g)を測定する。
(2)ナイロンネットに測定サンプル約5gを入れ、ナイロンネットの袋を含む質量A0(g)を測定する。
(3)ビーカーに0.9%濃度の生理食塩水1Lを入れ、準備したサンプル入りのナイロンネットの袋を浸漬させ3分間放置する。
(4)袋を引き上げ、水切りネット上に3分間静置し、水切りする。
(5)サンプルの入ったナイロンネットの袋の水切り後の質量A(g)を測定する。
(6)同一のサイズにて切り出したナイロンネットをもう1セット準備し、サンプルを入れずに(3)、(4)を同様に実施し、水切り後のナイロンネットの袋のみの質量N(g)を測定する。
(7)次式により、吸水倍率(倍)を算出する。
吸水倍率=(A−N−(A0−N0))/(A0−N0)
(8)測定は10回行い、10回の測定値を平均する。
オゾン水発生装置(エコデザイン株式会社製オゾン水曝露試験機ED−OWX−2)を用いて、オゾン濃度6.1ppmのオゾン水を調製した。
高分子吸収材(住友精化株式会社製高吸水性ポリマー「アクアキープ」SA60)1.00gに0.9%濃度の生理食塩水を50mL吸水させた。あらかじめ生理食塩水を吸水させたのは、尿を吸収した状態に近づけるためである。その生理食塩水を吸水させた高分子吸収材を25cm×25cmのメッシュ袋(25cm四方、株式会社NBCメッシュテック製N−No.250HD)に入れ、2リットルのガラス容器中で、オゾン濃度6.1ppmのオゾン水に240分間浸漬した。高分子吸収材の粒子形状の経時変化を観察するとともに、その質量を経時的に測定した。結果を表1に示す。
予め9個のサンプルをオゾン水に浸漬し、浸漬時間ごとに1袋ずつ取り出し、105℃の温風式恒温槽にて乾燥後、電子天秤にて質量を測定し、最初のメッシュ袋質量を差し引き高分子吸収材の溶解除去量を算出した。
オゾン水発生装置(エコデザイン株式会社製オゾン水曝露試験機ED−OWX−2)を用いて、オゾン濃度10ppm、6.1ppm、1.7ppmのオゾン水を調製した。
高分子吸収材(住友精化株式会社製高吸水性ポリマー「アクアキープ」SA60)1.00gを25cm×25cmのメッシュ袋(25cm四方、株式会社NBCメッシュテック製N−No.250HD)に入れ、2リットルのガラス容器中で、各オゾン濃度のオゾン水に浸漬した。高分子吸収材の質量を経時的に測定した。結果を表2に示す。
市販の紙おむつ(ユニ・チャーム株式会社製「ムーニー」Mサイズ)に生理食塩水200mLを吸水させた後、2Lのガラス容器中でオゾン濃度約5ppmのオゾン水の中に240分間入れて前処理を行なった。前処理を行なった紙おむつを2槽式小型洗濯機(アルミス社製「晴晴」AST−01)の洗濯槽に8個投入し、続けて濃度250ppmの次亜塩素酸ナトリウム水溶液(和光純薬工業株式会社製次亜塩素酸ナトリウムを水道水で希釈したもの)6.5Lを加えた。15分間洗濯後に洗濯槽内の液を排水し、濃度250ppmの次亜塩素酸ナトリウム水溶液6.5Lを新たに投入した。
15分間洗濯後、水洗濯槽内の液中に浮遊するパルプのみをすくい取り、メッシュ袋(25cm四方、株式会社NBCメッシュテック製N−No.250HD)に入れ、脱水槽で5分間脱水した。回収したパルプをメッシュ袋ごと水道水で15分間すすぎ洗いを行ない、再び脱水槽で5分間脱水した。回収したパルプを105℃の熱風乾燥機で24時間乾燥させた。
回収したパルプの灰分を、生理処理用品材料規格の「2.一般試験法」の「5.灰分試験法」により測定したところ、0.23質量%であった。なお、実施例および比較例に用いた市販の紙おむつにもともと含まれていたパルプの灰分は、0.18質量%であった。
回収したパルプの吸水倍率を、前述の方法により測定したところ、16倍であった。なお、実施例および比較例に用いた市販の紙おむつにもともと含まれていたパルプの吸水倍率は16倍であった。
市販の紙おむつ(ユニ・チャーム株式会社製「ムーニー」Mサイズ)に生理食塩水200mLを吸水させた後、2Lのガラス容器中でオゾン濃度約5ppmのオゾン水の中に60分間入れて処理を行なった。処理を行なった紙おむつを2槽式小型洗濯機(アルミス社製「晴晴」AST−01)の洗濯槽に8個投入し、続けて6.5Lの水と5gのCaOを加え、15分間攪拌した。洗濯槽内の液を排水し、濃度250ppmの次亜塩素酸ナトリウム水溶液(和光純薬工業株式会社製次亜塩素酸ナトリウムを水道水で希釈したもの)6.5Lを加えた。15分間洗濯後に洗濯槽内の液を排水し、濃度250ppmの次亜塩素酸ナトリウム水溶液6.5Lを新たに投入した。
15分間洗濯後、水洗濯槽内の液中に浮遊するパルプのみをすくい取り、メッシュ袋(25cm四方、株式会社NBCメッシュテック製N−No.250HD)に入れ、脱水槽で5分間脱水した。回収したパルプをメッシュ袋ごと水道水で15分間すすぎ洗いを行ない、再び脱水槽で5分間脱水した。回収したパルプを105℃の熱風乾燥機で24時間乾燥させた。
回収したパルプの灰分を、実施例1と同様に測定したところ、0.7質量%であった。
回収したパルプの吸水倍率を、実施例1と同様に測定したところ、12倍であった。
市販の紙おむつ(ユニ・チャーム株式会社製「ムーニー」Mサイズ)に生理食塩水200mLを吸水させた後、紙おむつを2槽式小型洗濯機(アルミス社製「晴晴」AST−01)の洗濯層に8個投入し、続けてCaO(和光純薬工業株式会社製)を80gを投入し、その後、濃度250ppmの次亜塩素酸ナトリウム水溶液(和光純薬工業株式会社製次亜塩素酸ナトリウムを水道水で希釈したもの)6.5Lを加えた。
15分間洗濯後に洗濯槽内の液を排水し、濃度250ppmの次亜塩素酸ナトリウム水溶液6.5Lを新たに投入した。15分間洗濯後、水洗濯層内の液中に浮遊するパルプのみをすくい取り、メッシュ袋(25cm四方、株式会社NBCメッシュテック製N−No.250HD)に入れ、脱水槽で5分間脱水した。回収したパルプをメッシュ袋ごと水道水で15分間すすぎ洗いを行ない、再び脱水槽で5分間脱水した。回収したパルプを105℃の熱風乾燥機で24時間乾燥させた。
回収したパルプの灰分を、実施例1と同様に測定したところ、8.51質量%であった。
CaOの使用量を変更した以外は比較例1と同様にして、灰分が6.4質量%、吸水倍率が8倍のパルプを得た。
CaOの使用量を変更した以外は比較例1と同様にして、灰分が2.5質量%、吸水倍率が9倍のパルプを得た。
高分子吸収材(住友精化製「アクアキープ」SA60S)2.0gを10cm×20cmのメッシュ袋(25cm四方、株式会社NBCメッシュテック製N−No.250HD)に入れ、1Lのガラス容器中で生理用食塩水(0.9%)を60mL吸水させて生理用食塩水を吸水しゲル化した状態にし、10分間静置する。その後、各有機酸水溶液または塩酸水溶液500mLを0.1質量%、0.5質量%または1.0質量%の濃度となるように調整し、10分間静置後の生理用食塩水を吸水した高分子吸収材を各有機酸水溶液、塩酸水溶液または過酸化水素水に浸漬し、24時間静置する。24時間後に生理用食塩水を吸水した高分子吸収材の質量を測定した。結果を表3〜表5に示す。
市販の紙おむつ(ユニ・チャーム株式会社製「ムーニー」Mサイズ)を3Lの生理用食塩水に10分間浸漬吸水させた後、25Lの各有機酸溶液中で約80ppmの濃度のオゾンガスを吹き込み約25ppmのオゾン水を調製し60分間と120分間入れて処理を行なった。その後、紙おむつを取り出し、メッシュ袋(30cm四方、NBCメッシュテック社製N−No.250HD)に入れ、脱水槽で5分間脱水し、質量を測定した。結果を表6に示す。
なお、この実験では、オゾン水発生装置(製造元:三菱電機株式会社、名称:オゾン発生装置、型番:OS−25V、オゾン水濃度可変範囲:1〜80ppm)を用いて、オゾン水を調製した。
また、生理用食塩水として、濃度0.9%の食塩水を用いた。
オゾンのみで処理した場合、一時的に処理槽内の水を高分子吸収材が吸水し、初期質量よりも重くなっており、吸収体内部では、ゲルブロッキングした状態となり、オゾンガスが内部に入り込み難くなるが、有機酸の併用により、高分子吸収材の吸水が抑制され、紙おむつ内部にオゾンが入り込み、高分子吸収材の分解を効率よく行うことができる。
60分後、有機酸を含まないオゾン水のみの場合に質量が増えているのは、高分子吸収材が水分を吸水しているためであり、120分後、質量が軽くなっているのは、高分子吸収材が可溶化したためである。
酸性の水溶液、特にpH3.0以下の有機酸水溶液中では、高分子吸収材の吸水を抑制しながら高分子吸収材を分解・可溶化できるので、処理時間を短縮でき、処理濃度(使用済みおむつの処理量)を上げることが可能となる。
オゾン水発生装置(製造元:三菱電機株式会社、名称:オゾン発生装置、型番:OS−25V、オゾン水濃度可変範囲:1〜80ppm)を用いて、1質量%のクエン酸水溶液の中に約80ppmの濃度のオゾンガスを投入し、クエン酸を含む約25ppmのオゾン水(pH2.0)25Lを調製した。
市販の紙おむつ(ユニ・チャーム株式会社製「ムーニー」Mサイズ)に生理食塩水200mLを吸水させた後、上記のクエン酸を含むオゾン水(pH2.0)25Lの中に投入し、120分間、処理を行なった。処理を行なった紙おむつを2槽式小型洗濯機(アルミス社製「晴晴」AST−01)の洗濯槽に8個投入し、続けて濃度250ppmの次亜塩素酸ナトリウム水溶液(和光純薬工業株式会社製次亜塩素酸ナトリウムを水道水で希釈したもの)6.5Lを加えた。15分間洗濯後に洗濯槽内の液を排水し、濃度250ppmの次亜塩素酸ナトリウム水溶液6.5Lを新たに投入した。
15分間洗濯後、水洗濯槽内の液中に浮遊するパルプのみをすくい取り、メッシュ袋(25cm四方、株式会社NBCメッシュテック製N−No.250HD)に入れ、脱水槽で5分間脱水した。回収したパルプをメッシュ袋ごと水道水で15分間すすぎ洗いを行ない、再び脱水槽で5分間脱水した。回収したパルプを105℃の熱風乾燥機で24時間乾燥させた。
回収したパルプの灰分、吸収倍率および保水倍率を測定した。結果を表7に示す。
なお、実施例および比較例に用いた市販の紙おむつにもともと含まれていたパルプの灰分、吸収倍率および保水倍率は、0.18質量%、16.4g/gおよび7.60g/gであった。
[保水倍率の測定方法]
吸収倍率測定後のサンプルを、遠心分離機(国産遠心(株)分離機、型H130、回転数850rpm=150G)にて、150Gで90秒間脱水後の質量B(g)を測定する。
保水倍率=(B−N−(A0−N0))/(A0−N0)
測定は10回行い、10回の測定値を平均する。
Claims (8)
- パルプ繊維を含む使用済み衛生用品からパルプ繊維を回収して得られる再生パルプであって、灰分が0.8質量%以下かつ吸水倍率が12倍以上である再生パルプ。
- 衛生用品が、使い捨て紙おむつ、尿取りパッド、生理用ナプキンおよびパンティーライナーからなる群から選ばれる少なくとも1種である、請求項1に記載の再生パルプ。
- パルプ繊維がフラッフ状パルプ繊維または化学パルプ繊維である、請求項1または2に記載の再生パルプ。
- 水分率が5〜13%である、請求項1〜3のいずれか1項に記載の再生パルプ。
- 水分率が6〜12%である、請求項4に記載の再生パルプ。
- 水分率が7〜11%である、請求項5に記載の再生パルプ。
- パルプ繊維を含む衛生用品であって、パルプ繊維が請求項1〜6のいずれか1項に記載の再生パルプである、衛生用品。
- 使い捨て紙おむつ、尿取りパッド、生理用ナプキンまたはパンティーライナーである請求項7に記載の衛生用品。
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