JP6316796B2 - 使用済み衛生用品からパルプ繊維を回収する方法 - Google Patents

Description

本発明は、使用済み衛生用品からパルプ繊維を回収する方法に関する。特に、パルプ繊維および高分子吸収材を含む使用済みの使い捨て紙おむつ等の衛生用品からパルプ繊維を回収する方法に関する。

使用済みの使い捨て紙おむつ等の衛生用品を再資源化する試みがなされている。使用済み衛生用品を再資源化するために、通常、使用済み衛生用品を水中で分解し、衛生用品の構成成分に分離し、回収することが行われる。しかし、衛生用品に含まれる高分子吸収材（以下「ＳＡＰ」ともいう。）は、水分を吸収して質量が増加する上に、ゲル状になって流動性を失い、処理装置の処理能力を低下させる。

そこで、特許文献１は、使用済み紙おむつをｐＨが３以下の酸性のオゾン水に浸漬することにより、使用済み紙おむつ中のＳＡＰを分解し可溶化して除去する方法を提案した。

特開２０１４−２１７８３５号公報

しかし、特許文献１の方法は、ｐＨが３以下の酸性のオゾン水を使用するために、酸の添加が必要であり、酸性排水の処理が必要となる。また、添加する酸の種類によっては、オゾンで酸化物が発生し、安全上問題となる場合がある。
また、ＳＡＰの分解が進むと、低分子化されて水溶化したＳＡＰの分解にもオゾンが消費される。その結果、分解効率が低下し、分解完了までに時間がかかるという課題があった。

本発明者らは、オゾン処理中の槽内に常に一定量の新鮮な水を供給すると同時に、同量の処理水を引き抜くことで、処理槽内の分解後のＳＡＰ濃度が高くならず、酸性水を使用しなくても、効率良くＳＡＰを分解することが可能になることを見いだし、本発明を完成した。
すなわち、本発明は、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、
オゾンが溶解した水溶液の入った処理槽に使用済み衛生用品を投入する工程、および
処理槽に第一の流量で水を注入するとともに、処理槽から第二の流量で水溶液を排出し、かつオゾン含有ガスを処理槽内の水溶液の中に導入しながら、使用済み衛生用品を処理し、高分子吸収材を分解し、低分子量化し、可溶化する工程
を含むことを特徴とする。

本発明は次の実施態様を含む。
［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、
オゾンが溶解した水溶液の入った処理槽に使用済み衛生用品を投入する工程、
処理槽に第一の流量で水を注入するとともに、処理槽から第二の流量で水溶液を排出し、かつオゾン含有ガスを処理槽内の水溶液の中に導入しながら、使用済み衛生用品を処理し、高分子吸収材を分解し、低分子量化し、可溶化する工程
を含むことを特徴とする方法。
［２］第一の流量Ｒ_１（単位：Ｌ／分）と処理槽中の水溶液の体積Ｖ（単位：Ｌ）が、式（１）：
０．０５≦Ｒ_１／Ｖ≦０．２ ・・・（１）
を満たすことを特徴とする［１］に記載の方法。
［３］水溶液中のオゾンの濃度が１〜３０質量ｐｐｍであることを特徴とする［１］または［２］に記載の方法。
［４］オゾン含有ガス中のオゾンの濃度が４０〜６０ｇ／ｍ^３であ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］オゾン含有ガスの流量Ｒ_Ｏ（単位：Ｌ／分）と処理槽中の水溶液の体積Ｖ（単位：Ｌ）が、式（２）：
０．５≦Ｒ_Ｏ／Ｖ≦１．２５ ・・・（２）
を満たすことを特徴とする［１］〜［４］のいずれか１つに記載の方法。
［６］水溶液中のオゾンの濃度（質量ｐｐｍ）と前記使用済み衛生用品を処理し、高分子吸収材を分解し、低分子量化し、可溶化する工程の時間（分）の積が１００〜６０００質量ｐｐｍ・分であ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］処理槽中の水溶液の体積Ｖ（単位：Ｌ）と使用済み衛生用品の質量Ｗ（単位：ｋｇ）が、式（３）：
３≦Ｖ／Ｗ≦５０ ・・・（３）
を満たすことを特徴とする［１］〜［６］のいずれか１つに記載の方法。
［８］さらに、高分子吸収材が取り除かれた衛生用品の残渣を処理槽から取り出す工程を含む［１］〜［７］のいずれか１つに記載の方法。
［９］さらに、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［１］〜［８］のいずれか１つに記載の方法。
［１０］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［９］に記載の方法。
［１１］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［９］または［１０］に記載の方法。
［１２］さらに、分離したパルプ繊維を洗浄する工程を含む［１１］に記載の方法。
［１３］さらに、洗浄したパルプ繊維を脱水する工程を含む［１２］に記載の方法。
［１４］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］〜［１３］のいずれか１つに記載の方法。
［１５］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［１４］に記載の方法。
［１６］さらに、プラスチック素材を分離回収する工程を含む［１］〜［１５］のいずれか１つに記載の方法。
［１７］第二の流量が第一の流量と同一であることを特徴とする［１］〜［１６］のいずれか１つに記載の方法。
［１８］衛生用品が使い捨て紙おむつであることを特徴とする［１］〜［１７］のいずれか１つに記載の方法。

本発明によれば、酸性水を使用しなくとも、オゾンで効率よく高分子吸収材を分解することができ、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効率よく回収することができる。

図１は、実施例に用いたオゾン水処理装置の概略図を示す。 図２は、Ｎａ−ＳＡＰのオゾン水処理における処理時間と湿潤質量残存率の関係を示す図である。 図３は、Ｕ−ＳＡＰのオゾン水処理における処理時間と湿潤質量残存率の関係を示す図である。 図４は、実施例１における湿潤質量残存率とオゾン水濃度の関係を示す図である。 図５は、実施例２における湿潤質量残存率とオゾン水濃度の関係を示す図である。 図６は、比較例１および３における処理時間とオゾン水濃度の関係を示す図である。

本発明は、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る。

衛生用品としては、パルプ繊維および高分子吸収材を含むものであれば、特に限定されるものではなく、使い捨て紙おむつ、尿取りパッド、生理用ナプキン、パンティーライナー等を例示することができる。
使用済み衛生用品とは、糞尿、経血などの体液を吸収した衛生用品をいう。

パルプ繊維としては、特に限定するものではないが、フラッフ状パルプ繊維、化学パルプ繊維等を例示することができる。

高分子吸収材とは、高吸収性ポリマー（ＳＡＰ）とも呼ばれ、水溶性高分子が適度に架橋された三次元網目構造を有するもので、数百倍〜千倍の水を吸収するが本質的に水不溶性であり、一旦吸収された水は多少の圧力を加えても離水しないものであり、たとえば、デンプン系、アクリル酸系、アミノ酸系の粒子状または繊維状のポリマーを例示することができる。

本発明の方法は、
オゾンが溶解した水溶液の入った処理槽に使用済み衛生用品を投入する工程、および
処理槽に第一の流量で水を注入するとともに、処理槽から第二の流量で水溶液を排出し、かつオゾン含有ガスを処理槽内の水溶液の中に導入しながら、使用済み衛生用品を処理し、高分子吸収材を分解し、低分子量化し、可溶化する工程
を含む。
本発明の方法は、必要に応じ、さらに、
高分子吸収材が取り除かれた衛生用品の残渣を処理槽から取り出す工程、
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、
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、
パルプ繊維を乾燥する工程
を含む。

最初の工程は、オゾンが溶解した水溶液の入った処理槽に使用済み衛生用品を投入する工程（以下単に「投入工程」ともいう。）である。
この工程において用いる「オゾンが溶解した水溶液」は、たとえば、オゾン発生装置（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）で発生させたオゾン含有ガスを水の中に導入し、オゾンを水に溶解させることによって、調製することができる。

水溶液中のオゾンの濃度は、高分子吸収材を分解することができる濃度であれば、特に限定されないが、好ましくは１〜３０質量ｐｐｍであり、より好ましくは２〜２０質量ｐｐｍであり、さらに好ましくは３〜１０質量ｐｐｍである。濃度が低すぎると、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、濃度が高すぎると、酸化力も高まるため、パルプ繊維に損傷を与える虞があるとともに、安全性にも問題を生じる虞がある。

処理槽中の水溶液の量は、高分子吸収材を分解することができる量であれば、特に限定されないが、処理槽中の水溶液の体積Ｖ（単位：Ｌ）と使用済み衛生用品の質量Ｗ（単位：ｋｇ）が、式（３）：
３≦Ｖ／Ｗ≦５０ ・・・（３）
を満たすことが好ましい。より好ましくは、５≦Ｖ／Ｗ≦４０であり、さらに好ましくは、８≦Ｖ／Ｗ≦３０である。Ｖ／Ｗ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、Ｖ／Ｗが大きすぎると、製造原価の増加につながる虞がある。

次の工程は、処理槽に第一の流量で水を注入するとともに、処理槽から第二の流量で水溶液を排出し、かつオゾン含有ガスを処理槽内の水溶液の中に導入しながら、使用済み衛生用品を処理し、高分子吸収材を分解し、低分子量化し、可溶化する工程（以下単に「処理工程」ともいう。）である。
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。
処理槽の排出口には、２ｍｍのスクリーンメッシュを設けておくことが好ましい。２ｍｍのスクリーンメッシュを通過する程度にまで分解した高分子吸収材は、２ｍｍのスクリーンメッシュを通過し、水溶液とともに排出される。

第一の流量Ｒ_１（単位：Ｌ／分）と処理槽中の水溶液の体積Ｖ（単位：Ｌ）は、式（１）：
０．０５≦Ｒ_１／Ｖ≦０．２ ・・・（１）
を満たすことが好ましい。より好ましくは、０．０５≦Ｒ_１／Ｖ≦０．１５であり、さらに好ましくは、０．０７５≦Ｒ_１／Ｖ≦０．１０である。Ｒ_１／Ｖが小さすぎると、処理水中のＣＯＤ濃度が上がり、高分子吸収材を完全に可溶化することができず、Ｒ_１／Ｖが大きすぎると、オゾンが水に溶解する時間が短くなり、高いオゾン濃度を保つことが難しく、高分子吸収材を完全に可溶化することができない。

第一の流量（以下「注入流量」ともいう。）と第二の流量（以下「排出流量」ともいう。）は同一であることが好ましい。第一の流量と第二の流量を同一にすることにより、処理槽内の水溶液の量を一定に保つことができる。処理槽内の水溶液の量を略一定に保つことができるならば、すなわち処理槽内の水溶液の量が大幅に増加または減少しなければ、第一の流量および第二の流量は経時的に変動してもよい。第一の流量と第二の流量は、常時、完全に同一である必要はなく、経時的に平均して略同一であればよい。ここで、略同一とは、差が５％以内であることをいう。

処理工程は、オゾン含有ガスを処理槽内の水溶液の中に導入しながら行う。
オゾン含有ガス中のオゾンの濃度は、好ましくは４０〜６０ｇ／ｍ^３であり、より好ましくは４０〜５０ｇ／ｍ^３であり、さらに好ましくは４２．５〜４５ｇ／ｍ^３である。濃度が低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、濃度が高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。

オゾン含有ガスの流量Ｒ_Ｏ（単位：Ｌ／分）と処理槽中の水溶液の体積Ｖ（単位：Ｌ）は、式（２）：
０．５≦Ｒ_Ｏ／Ｖ≦１．２５ ・・・（２）
を満たすことが好ましい。より好ましくは、０．５≦Ｒ_Ｏ／Ｖ≦１．０であり、さらに好ましくは、０．５≦Ｒ_Ｏ／Ｖ≦０．７５である。Ｒ_Ｏ／Ｖ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、Ｒ_Ｏ／Ｖ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。

処理工程の時間は、高分子吸収材を分解することができる時間であれば、特に限定されない。処理工程の時間は、水溶液のオゾン濃度が高ければ短くてよく、水溶液のオゾン濃度が低ければ長い時間を要する。
水溶液中のオゾンの濃度（質量ｐｐｍ）と処理工程の時間（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。

処理工程において、処理の間、処理槽の内容物を攪拌してもよいが、攪拌しなくてもよい。また、オゾン含有ガスの泡の上昇によって、水溶液の中に弱い流れを発生させてもよい。水溶液の温度は、高分子吸収材を分解することができる温度であれば、特に限定されない。水溶液を加熱してもよいが、室温のままでもよい。

処理工程では、高分子吸水材がオゾンによる酸化分解作用を受け、高分子吸水材の三次元網目構造が崩れ、高分子吸水材は保水性を失い、低分子量化し、可溶化する。流動性が高くなった高分子吸水材は水溶液中に溶け出す。水溶液に溶け出した分解した高分子吸収材は、水溶液とともに排出され、使用済み衛生用品の残渣には高分子吸収材の固形粒子は残らない。また、衛生用品の接合等に使用されているホットメルト接着剤もオゾンで酸化劣化し、衛生用品の構成要素間の接合強度が弱くなる。さらに、この工程では、オゾンの殺菌作用により、使用済み衛生用品が一次消毒される。

本発明の方法は、高分子吸収材が取り除かれた衛生用品の残渣を処理槽から取り出す工程（以下単に「取り出し工程」ともいう。）をさらに含むことができる。衛生用品の残渣を処理槽から取り出す方法は、特に限定されないが、たとえば、水溶液の中の衛生用品の残渣を目開き２ｍｍの網ですくう。逆に、処理槽から、２ｍｍのスクリーンメッシュを通して、水溶液を排出した後、処理槽から衛生用品の残渣を取り出してもよい。

本発明の方法は、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（以下単に「洗浄・分解工程」という。）をさらに含むことができる。

洗浄・分解工程において使用する水に、消毒薬は必ずしも含まれる必要はないが、消毒薬を含む水溶液を使用してもよい。消毒薬は、特に限定されないが、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、有機酸を含むオゾン水等を例示することができ、なかでも経済性・汎用性の観点から次亜塩素酸ナトリウムが好ましい。
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。

洗浄・分解工程における攪拌は、衛生用品の残渣が洗浄され構成要素に分解される限り、特に限定されないが、たとえば洗濯機を用いて行うことができる。攪拌の条件も、衛生用品の残渣が洗浄され構成要素に分解される限り、特に限定されないが、たとえば、攪拌時間は、好ましくは５〜６０分であり、より好ましくは１０〜５０分であり、さらに好ましくは２０〜４０分である。

洗浄・分解工程では、高分子吸収材が取り除かれた衛生用品の残渣が洗浄されるとともに、衛生用品が構成要素にばらばらに分解される。前記の処理工程において、衛生用品の接合等に使用されているホットメルト接着剤がオゾンで酸化劣化し、衛生用品の構成要素間の接合強度が弱くなっているので、この洗浄・分解工程において、攪拌により簡単に衛生用品を構成要素に分解することができる。消毒薬を含む水溶液を使用した場合には、消毒薬による消毒も行われる。

洗浄・分解工程の後に、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（以下単に「パルプ繊維分離工程」という。）を設けることができる。
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。

パルプ繊維分離工程の後に、分離したパルプ繊維を洗浄する工程（以下「パルプ繊維洗浄工程」という。）を設けることができる。
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。

パルプ繊維洗浄工程の後に、洗浄したパルプ繊維を脱水する工程（以下「パルプ繊維脱水工程」という。）を設けることができる。
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。

パルプ繊維洗浄工程とパルプ繊維脱水工程は、１回ずつでもよいが、交互に複数回繰り返してもよい。

本発明の方法は、さらに、パルプ繊維を乾燥する工程（以下「パルプ繊維乾燥工程」という。）を含むことができる。
パルプ繊維乾燥工程は、少なくともパルプ繊維分離工程を終えた後に行う。好ましくは、パルプ繊維洗浄工程またはパルプ繊維脱水工程の後に行う。
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

本発明の方法は、さらに、プラスチック素材を分離回収する工程（以下「プラスチック素材分離回収工程」という。）を含むことができる。ここで、プラスチック素材とは、不織布素材、フィルム素材、エラストマー素材等をいう。プラスチック素材分離回収工程は、前記の洗浄・分解工程の後、パルプ繊維分離工程と並列して行うことができる。プラスチック素材分離回収工程では、前記のパルプ繊維洗浄工程、パルプ繊維脱水工程およびパルプ繊維乾燥工程と同様の洗浄工程、脱水工程および乾燥工程を含むことができる。回収されたプラスチック素材は、たとえば、ＲＰＦ化処理して、固形燃料として利用することができる。

回分式（バッチ式）の処理では、高分子量の高分子吸水材（ＳＡＰ）が分解し、低分子量化することにより水溶化し、無数の低分子量物が水溶液中に溶け出すことにより、その低分子量物の分解にオゾンが大量消費され、分解効率を高めることが難しいが、一方、一定量の水溶液を常に水と置換することにより、水溶化した低分子量ＳＡＰの濃度が薄まり、オゾンが主に高分子量ＳＡＰの分解に消費できるため、分解効率を高めることが可能となる。それによって、クエン酸等の酸（有機酸）性水中で処理しなくても、効率的にＳＡＰを分解除去することが可能となる。

本発明の方法は、高分子吸水材をオゾンで分解することにより低分子量化し、可溶化することによって、高分子吸水材が水溶液に溶け、水溶液とともに高分子吸水材を排出することができるので、高分子吸水材がパルプ繊維間に残留することがなく、衛生材料基準に適合した灰分のパルプ繊維を効率良く回収することができる。本発明の方法によれば、高分子吸水材の吸水能失活に石灰等の金属塩を使用しないため、不活性化された高分子吸水材（Ｃａ架橋体）に由来した灰分は検出されない。また、本発明の方法によれば、高分子吸水材を可溶化するので、膨潤した高分子吸水材によって処理槽内の流動性を失うことが無く、処理装置の能力低下は起こらない。また、本発明の方法によれば、溶存オゾン濃度１〜３０ｐｐｍの比較的低濃度で、高分子吸収材の分解可溶化が可能であり、安全に処理することが可能である。また、本発明の方法によれば、オゾン水浸漬工程において、衛生用品の接合等に使用されているホットメルト接着剤がオゾン水で酸化劣化し、衛生用品の構成要素間の接合強度が弱くなっているので、洗浄・分解工程において、攪拌により簡単に衛生用品を構成要素に分解することができる。

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が溶解した水溶液に浸漬し、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。

［高分子吸収材試料調製］
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）１．５ｇをＰＥメッシュシート（ＰＥ２００、サンプラテック、オープニング１０２μｍ）で作成した袋に入れた。それを０．９％生理食塩水８０ｍＬに１５分間含浸し、吸水処理を行った。その後、袋を引き上げ、水切りネット上に１５分間静置し、水切りを行い、湿潤重量測定を行った。この吸収させた高分子吸収材をＮａ−ＳＡＰと定義した。
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）１．５ｇをＰＥメッシュシート（ＰＥ２００、サンプラテック、オープニング１０２μｍ）で作成した袋に入れた。それを人工尿８０ｍＬに１５分間含浸し、吸水処理を行った。その後、袋を引き上げ、水切りネット上に１５分間静置し、水切りを行い、湿潤重量測定を行った。人工尿は、蒸留水１０００ｍＬに対して、尿素２０ｇ、塩化ナトリウム８ｇ、硫酸マグネシウム７水和物０．８ｇ、塩化カルシウム２水和物０．３ｇを溶解させて調製した。この吸収させた高分子吸収材をＵ−ＳＡＰと定義した。

［オゾン水処理装置］
オゾン水処理に用いた装置を図１に示す。オゾン水処理装置１は、２Ｌのガラス容器からなる処理槽２、オゾン発生装置３、水槽４を含む。処理槽２には、水注入配管５と水排出配管６が取り付けられている。水槽４と処理槽２は水注入配管５で連結され、水注入配管５にはチュービングポンプ７と二方コック８が設置されている。水排出配管６にも二方コック８′とチュービングポンプ７′が設置されている。オゾン発生装置３で発生したオゾン含有ガス９はガス導入配管１０を通じて処理槽２に供給される。１１はガス排出配管、１２はオゾンが溶解した水溶液（以下「オゾン水」ともいう。）、１３は高分子吸収材試料である。オゾン発生装置３として、エコデザイン株式会社製オゾン水曝露試験機ＥＤ−ＯＷＸ−２を用いた。

［湿潤質量残存率］
高分子吸収材試料の湿潤質量残存率は、次の式で算出した。
湿潤質量残存率（％）＝Ｗ／Ｗ_０×１００
Ｗ： 処理後の高分子吸収材試料の湿潤質量
Ｗ_０：処理前の高分子吸収材試料の湿潤質量

［水溶液中のオゾンの濃度の測定］
ヨウ化カリウム約０．１５ｇと１０％のクエン酸溶液５ｍＬを入れた１００ｍＬメスシリンダーに、オゾンが溶解した水溶液８５ｍＬを入れた。反応後、２００ｍＬの三角フラスコに移した。そこに、デンプン溶液を加え、紫色に着色させた後、０．０１ｍｏｌ／Ｌチオ硫酸ナトリウムで無色になるまで撹拌しながら滴定を行った。
滴定値より以下の式を用いて、水溶液中のオゾンの濃度を算出した。
水溶液中のオゾンの濃度（質量ｐｐｍ）＝滴定に要した０．０１ｍｏｌ／Ｌチオ硫酸ナトリウム（ｍＬ）×０．２４×０．８５（ｍＬ）

実施例１
オゾン発生装置３を用いて、処理槽２の中に、オゾン濃度約５ｐｐｍのオゾン水１２を２Ｌ調製した。調製した高分子吸収材試料１３としてＮａ−ＳＡＰを処理槽２中でオゾン水１２に５分間浸漬した。５分後、チュービングポンプ７，７′を作動させ、０．２〜０．３Ｌ／ｍｉｎの流速で注水を始め、同時に、０．２〜０．３Ｌ／ｍｉｎの流速でガラス容器中の排水を始めた。処理中、オゾン発生装置３からオゾンガス濃度約４０ｇ／ｍ^３のオゾン含有ガス９を１．０Ｌ／ｍｉｎの流量で供給し続け、オゾン水を処理槽２中で生成を続けた。処理は、処理後の高分子吸収材試料を１０５℃で１２時間乾燥後、測定した乾燥質量が微量で測定が困難になるまで行った。処理後、高分子吸収材試料１３の湿潤質量測定を行った。処理時間と湿潤質量残存率の関係を図２に示す。湿潤質量残存率とオゾン水濃度の関係を図４に示す。

比較例１
チュービングポンプ７，７′を作動させずに処理を行った以外は、実施例１と同様に実施した。処理時間と湿潤質量残存率の関係を図２に示す。処理時間とオゾン水濃度の関係を図６に示す。

比較例２
オゾン水にクエン酸を１質量％の濃度で溶解させた以外は、比較例１と同様に実施した。処理時間と湿潤質量残存率の関係を図２に示す。

実施例２
Ｎａ−ＳＡＰをＵ−ＳＡＰに変更した以外は、実施例１と同様に実施した。処理時間と湿潤質量残存率の関係を図３に示す。湿潤質量残存率とオゾン水濃度の関係を図５に示す。

比較例３
チュービングポンプ７，７′を作動させずに処理を行った以外は、実施例２と同様に実施した。処理時間と湿潤質量残存率の関係を図４に示す。処理時間とオゾン水濃度の関係を図６に示す。

比較例４
オゾン水にクエン酸を１質量％の濃度で溶解させた以外は、比較例３と同様に実施した。処理時間と湿潤質量残存率の関係を図４に示す。

Ｎａ−ＳＡＰのオゾン水処理については、図２に示すように、実施例１では２時間と短時間で高分子吸収材試料の処理を終えることができた。つまり、高分子吸収材試料が、２時間で分解されたことを意味する。このことから、流通式で行うことにより、回分式（バッチ式）よりも、効率的に高分子吸収材を分解することができることが分かる。
Ｕ−ＳＡＰのオゾン水処理については、図３に示すように、実施例２では３時間と短時間で高分子吸収材試料の処理を終えることができた。つまり、高分子吸収材試料が、３時間で分解されたことを意味する。このことから、流通式で行うことにより、回分式よりも、効率的に高分子吸収材を分解することができることが分かる。

オゾン水濃度と湿潤重量残存率の関係についてみると、回分式の場合は、湿潤重量残存率が低下するにつれて、オゾン水濃度が著しく低下（０ｐｐｍまで低下）する（図６参照）。図４および図５に示すように、本発明の方法では、回分式と比較して、高いオゾン水濃度を維持することができた。このことから、回分式と比較して、高い分解効率を得ることができたと考えられる。

本発明の方法により回収されたパルプ繊維は、再度、衛生用品の製造に好適に利用することができる。

１ オゾン水処理装置
２ 処理槽
３ オゾン発生装置
４ 水槽
５ 水注入配管
６ 水排出配管６
７，７′ チュービングポンプ
８，８′ 二方コック
９ オゾン含有ガス
１０ ガス導入配管
１１ ガス排出配管
１２ オゾンが溶解した水溶液
１３ 高分子吸収材試料

Claims (18)

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、
   オゾンが溶解した水溶液の入った処理槽に使用済み衛生用品を投入する工程、および
   処理槽に第一の流量で水を注入するとともに、処理槽から第二の流量で水溶液を排出し、かつオゾン含有ガスを処理槽内の水溶液の中に導入しながら、使用済み衛生用品を処理し、高分子吸収材を分解し、低分子量化し、可溶化する工程
   を含むことを特徴とする方法。
2. 第一の流量Ｒ_１（単位：Ｌ／分）と処理槽中の水溶液の体積Ｖ（単位：Ｌ）が、式（１）：
   ０．０５≦Ｒ_１／Ｖ≦０．２ ・・・（１）
   を満たすことを特徴とする請求項１に記載の方法。
3. 水溶液中のオゾンの濃度が１〜３０質量ｐｐｍであることを特徴とする請求項１または２に記載の方法。
4. オゾン含有ガス中のオゾンの濃度が４０〜６０ｇ／ｍ^３であることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の方法。
5. オゾン含有ガスの流量Ｒ_Ｏ（単位：Ｌ／分）と処理槽中の水溶液の体積Ｖ（単位：Ｌ）が、式（２）：
   ０．５≦Ｒ_Ｏ／Ｖ≦１．２５ ・・・（２）
   を満たすことを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載の方法。
6. 水溶液中のオゾンの濃度（質量ｐｐｍ）と前記使用済み衛生用品を処理し、高分子吸収材を分解し、低分子量化し、可溶化する工程の時間（分）の積が１００〜６０００質量ｐｐｍ・分であることを特徴とする請求項１〜５のいずれか１項に記載の方法。
7. 処理槽中の水溶液の体積Ｖ（単位：Ｌ）と使用済み衛生用品の質量Ｗ（単位：ｋｇ）が、式（３）：
   ３≦Ｖ／Ｗ≦５０ ・・・（３）
   を満たすことを特徴とする請求項１〜６のいずれか１項に記載の方法。
8. さらに、高分子吸収材が取り除かれた衛生用品の残渣を処理槽から取り出す工程を含む請求項１〜７のいずれか１項に記載の方法。
9. さらに、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請求項１〜８のいずれか１項に記載の方法。
10. 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請求項９に記載の方法。
11. 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請求項９または１０に記載の方法。
12. さらに、分離したパルプ繊維を洗浄する工程を含む請求項１１に記載の方法。
13. さらに、洗浄したパルプ繊維を脱水する工程を含む請求項１２に記載の方法。
14. 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請求項１〜１３のいずれか１項に記載の方法。
15. 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請求項１４に記載の方法。
16. さらに、プラスチック素材を分離回収する工程を含む請求項１〜１５のいずれか１項に記載の方法。
17. 第二の流量が第一の流量と同一であることを特徴とする請求項１〜１６のいずれか１項に記載の方法。
18. 衛生用品が使い捨て紙おむつであることを特徴とする請求項１〜１７のいずれか１項に記載の方法。

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