JP6412611B2 - 使用済み衛生用品の処理方法 - Google Patents

Description

本発明は、使用済み衛生用品の処理方法に関する。特に、本発明は、使用済みの衛生用品からその素材を再使用可能に分離回収する処理方法に関する。

使い捨て紙おむつ等の衛生用品は、典型的には、パルプ繊維などからなる吸収体と、吸収体が吸収した水分を保持するＳＡＰ（超吸収性の高分子ポリマー）と、これらを包む包材として不織布やビニールなどの素材から構成されている。これらの衛生用品は、繰り返し使用されるものではなく、使用後は廃棄され焼却処理されていたが、近年、環境面への配慮から、構成する素材を回収し再資源化する必要性が高まっている。

例えば、特許文献１には、超吸収性ポリマーを含む生理用紙製品を水性溶液の少なくとも一つの浴中で処理し、製品から可溶性物質を溶解させ、超吸収性ポリマーをアルカリ金属、アルカリ土類金属、アルミニウム、銅（ＩＩ）、鉄（ＩＩＩ）及び亜鉛の少なくとも一つの水溶性化合物によって処理して、水性溶液中の超吸収性ポリマーの膨潤を減少させる諸工程を含む処理方法が記載されている。

また、特許文献２には、使用済み紙おむつを破砕した後、ポリマー分解剤が水に混入され且つ撹拌されるポリマー分解槽中に破砕した使用済み紙おむつを投入し、ポリマー分解槽より排出される汚水中からポリマー分解剤を含んだ水を微生物を用いて浄化する浄化槽で浄化し、その浄化された水の一部又は全部をポリマー分解槽に戻し、ポリマー分解剤を循環使用し、ポリマー分解槽内で紙おむつに含まれる吸水ポリマーをモノマーに分解してから紙おむつに含まれるパルプ成分を分離回収する再生処理方法が記載されている。

特表平６−５０２４５４号公報 特開２０００−８４５３３号公報

特許文献１の方法は、具体的には洗濯機に類似の装置を用いるものであり、洗濯槽は連続的なバッチ式であって、薬品による洗浄と水によるリンスが繰り返して行われている。そのため、多量の水を必要とし、省資源の観点から問題がある。

また、特許文献２の方法では、ポリマー分解剤が分解槽に添加されており、この場合大量の添加が必要となる。また、ポリマーが分解されることから、ポリマーを回収できず、パルプを含む繊維分とポリマー双方の再利用の両立は難しいと考えられる。さらに、ＳＡＰが分解され排水に溶出すると、排水処理の負荷の増大も懸念される。

そこで、本発明は、従来よりも環境への悪影響が小さく、繊維やＳＡＰなど素材の分離回収を効率良く行うことができる、使用済み衛生用品の処理方法を提供することを目的とする。

本発明者らは、第一に、使用済みの衛生用品を離解して水に分散させる工程において、架橋剤および酸性物質を加えることにより、素材の分離回収効率を高めることができるこ
とを見出し、本発明を完成させるに至った。

本発明は、これに限定されるものではないが、以下の発明を包含する。
（１） 使用済み衛生用品の処理方法であって、衛生用品を離解して水に分散させる工程と、衛生用品に含まれる繊維およびＳＡＰを分離回収する工程とを少なくとも含み、前記衛生用品を離解して水に分散させる工程において、架橋剤および酸性物質を加えることを特徴とする、処理方法。
（２） 前記離解分散工程において漂白殺菌剤をさらに添加する、（１）に記載の方法。（３） 架橋剤として塩化カルシウムを加え濃度３．０〜２０．０％で離解を行った後に酸性物質を加える、（１）または（２）に記載の方法。
（４） 離解後にスラリー濃度を２％以下に希釈した後、酸性物質を加える、（１）〜（３）のいずれかに記載の方法。
（５） 前記酸性物質を加えてスラリーのｐＨを６以下に調整する、（１）〜（４）のいずれかに記載の方法。
（６） 酸性物質を加える前に、還元剤を予め添加することを含む、（１）〜（５）のいずれかに記載の方法。
（７） 工程のうち１箇所以上で加温することを含む、（１）〜（６）のいずれかに記載の方法。
（８） 衛生用品の離解にタブ型パルパーを用いる、（１）〜（７）のいずれかに記載の方法。
（９） タブ型パルパーが、直後に分離パルパーおよび／またはデトラッシャーを有する、（８）に記載の方法。
（１０） タブ型パルパーが、ロープラガーを有する、（８）または（９）に記載の方法。
（１１） 分離回収工程において、スクリーンおよび／またはクリーナーを使用して処理を行う、（１）〜（１０）のいずれかに記載の方法。
（１２） 分離回収工程において、繊維を含む分散液を、縦型洗浄機を用いて洗浄・脱水し、脱水された水を工程内用水として用いることを含む、（１）〜（１１）のいずれかに記載の方法。
（１３） 分離回収工程において、二次以上のカスケード化またはフォワード化された分離装置を用いる、（１）〜（１２）のいずれかに記載の方法。

本発明の処理方法によれば、使用済みの衛生用品から繊維やＳＡＰなどの素材を高純度でかつ効率良く分離回収することができる。従って、高品質で再利用可能な繊維やＳＡＰを得ることができるとともに、操業性を向上させることができる。

本発明の処理方法の一実施態様を示すフロー図である。 本発明の処理方法の一実施態様を示すフロー図である。

１．素材
本発明でいう衛生用品とは、繊維およびＳＡＰ（超吸収性ポリマー）を含んで構成され、その例として、使い捨て紙おむつ、失禁製品、女性用生理製品、ベッドパッド等が挙げられるが、これに限定されるものではない。以下、紙おむつを例として本発明を説明することがあるが、本発明をそれに限定されるものではない。

本発明において、繊維とは、紙おむつなどの衛生用品を構成する素材のうち、パルプ繊維、不織布などの合成繊維（ポリプロピレン、ポリエチレン等）をいう。また、ＳＡＰと
は、超吸収性の高分子であり、例えば、ポリアクリル酸ナトリウム、カルボキシメチルセルロース（ＣＭＣ）、ポリビニルアルコール（ＰＶＡ）、ＰＶＡ／ポリアクリル酸ナトリウムなどが挙げられる。最もよく使われているのは、架橋型のポリアクリル酸ナトリウムである。

２．処理フロー、装置
＜処理フロー＞
使用済み紙おむつの処理フローとしては、求める品質と処理コストに応じて、例えば以下のようなフローを利用することができる。

本発明に係る分離回収処理では、繊維およびＳＡＰなどの素材を回収するが、例えば、クリーナーやスクリーンなどにおいて、繊維はアクセプトとして回収し、繊維以外の素材（ＳＡＰなど）はリジェクトとして回収することができる。なお本明細書において、繊維以外の素材を異物と称することがあるが、リジェクトとして回収された異物（繊維以外の素材）から、ＳＡＰなどの素材をさらに分離回収する事も出来る。

・フロー１（低品質・低コスト）：
離解→クリーナーおよび／またはスクリーン→脱水・濃縮機→洗浄機
・フロー２（中品質・中コスト）：
離解→クリーナーおよび／またはスクリーン→脱水・濃縮機→高濃度処理装置→洗浄機
・フロー３（高品質・高コスト）：
離解→粗選スクリーン→クリーナー→脱水・濃縮機→高濃度処理装置→精選スクリーン→洗浄・脱水機
・フロー４（高品質・高コスト）：
離解→脱水・濃縮機→高濃度処理装置→粗選スクリーン→クリーナー→精選スクリーン→洗浄・脱水機
図に、処理フローの具体例を示すが、本発明はこれに制限されるものではない。図では、まず、衛生用品を離解して水に分散させる工程として、原料である使用済み紙おむつをパルパーに投入し、水に分散する。このとき、パルパーには漂白殺菌剤、架橋剤を添加する。さらに、分散液を希釈して濃度調整を行い、還元剤、酸性物質を順次添加してｐＨを調整する。次に、紙おむつに含まれる繊維およびＳＡＰを分離回収する工程として、スクリーン、クリーナーを用い処理し、まずＳＡＰ分を回収する。一方、繊維を含む分散液は、続いて脱水機等により洗浄・脱水する。ここで、脱水された水は工程内に戻し再利用することができる。さらに、繊維を含む分散液は、高濃度化装置により処理する。そして、図示しないが、必要に応じて洗浄・脱水やスクリーン処理を行い、繊維分を回収する。また、図示はしないが、繊維分の他に、不織布等に含まれるプラスチック分の分離回収も行われる。

＜パルパー＞
本発明において、使用済み紙おむつを離解して水に分散させる装置としては、パルパーが好ましく用いられる。パルパーは、古紙の離解に使用するパルパーが好適であり、低濃度パルパーまたはバッチ式縦型タブタイプの高濃度パルパーと、その後の２次パルパー（分離パルパー）および／またはデトラッシャーからなるシステムの利用が好ましい。タブタイプ（タブ型）は、ドラム型と比べて、離解能力が高いため、原料である使用済み紙おむつの破砕を効率良く行うことができる。

低濃度パルパーとしては、丸石製作所製の縦型タブタイプの連続式低濃度パルパーや相川鉄工製の低中濃度パルパーなどが挙げられ、濃度３．０〜８．０％前後で離解される。
高濃度パルパーとしては、相川鉄工製の縦型タブタイプのバッチ式高濃度パルパーなどが挙げられる。パルパー内部のローター形状としては、スパイラル型やヘリディスク型を
利用することができる。離解濃度としては８．０〜２０．０％前後で実施される。

また、ビニールなどの異物を早期に効率良く取り除くために、低濃度および低中濃度パルパーでは、ロープラガーと呼ばれる異物回収装置を利用することができる。
２次パルパーとしては、相川鉄工製のＰＡＬソーターやペアパルパーなどが挙げられる。これらの装置は、機械的な離解と丸穴ストレーナー・バスケットなどによる、粗い異物除去（粗選処理）を行う機能を有しており、パルパーでの離解時間の短縮と異物の分離促進を図ることができる。中でもペアパルパーは、φ７．００ｍｍ程度の丸穴ストレーナーと３．５０ｍｍ程度のスリットスクリーンを有している事から、異物除去効率が高く好適である。

デトラッシャーとしては、相川鉄工製のスクリューセパレータやドラム形のセパレータを用いることが出来、デトラッシャーに離解能力を持たせた相川鉄工製のＭＡＸドラムも適宜利用できる。

紙おむつの再生処理においては、おむつに含まれる不織布や回収する際に使用されるビニールが多いことから、特に２次パルパーを使用することで、パルパーでの処理時間を短縮することができる。また、おむつ離解懸濁液の流動性が高いことから、高濃度パルパーを用いた場合でもラガーを利用することで、よりビニールなどの除去効率が向上し作業性が改善する。

デトラッシャーは、パルパーで離解されずに排出された原料を脱水・精選することができ、排出される粕の容積を減らすことが出来る。そのため、パルパーで離解された使用済み紙おむつを２次パルパーで処理した後、デトラッシャーで処理することは効果的である。

例えば、相川鉄工製のＭＡＸドラムは、デトラッシャーの脱水精選機能に加え離解能力を併せ持つため、パルパーで離解が不十分で排出された原料を処理し、そこから繊維およびＳＡＰを回収する事ができるので、繊維およびＳＡＰ回収率を向上させ、廃棄物を低減させることに効果的であり、パルパー後にＭＡＸドラムによる繊維回収処理を行うことは、より効果的である。

本発明では、離解濃度が低すぎると水分が多くＳＡＰが膨潤しやすくなる上に、一度に処理できる紙おむつの量が少なくなる、また離解濃度が高すぎるとパルパーでの離解効率が低下し、紙おむつの破砕が充分に行えないため、パルパーでの濃度が３．０〜２０．０％となるように離解することが好ましい。より好ましくは濃度３．０〜１５．０％、さらに好ましくは３．０〜８．０％である。離解後は、ＳＡＰを析出させる際に繊維を巻き込みにくくするために、タンク、ミキサー等において分散液を希釈し、濃度０．３〜２．０％、好ましくは０．３〜１．５％、さらに好ましくは０．３〜１．２％に調整しても良い。

＜スクリーン＞
スクリーンとしては、インワード形式またはアウトワード形式の丸穴及び／またはスリットスクリーンが利用できる。また、リジェクトスクリーンやテールスクリーンと呼ばれる、異物混入量が多い条件に適した異物の詰りや絡みによる問題の発生し難いスクリーンを使用することもでき、丸穴スクリーンとバスケットタイプのスリットスクリーンを併せ持つ複合スクリーン（ＡＤＳダブルセパレーター：相川鉄工製）も使用する事ができる。

スクリーンのリジェクトを更にスクリーンで処理する多段スクリーンとすることで、繊維ロスを抑えて異物の分離効率を高める事ができる。多段スクリーンシステムとする場合
は、２次スクリーン以降のアクセプトを次工程に先送りするフォワード処理しても良いし、前段に戻すカスケード処理を行っても良い。

また、丸穴スクリーンの直後にスリットスクリーンを組み合わせたシリーズ（タンデム）システムとしても良い。丸穴スクリーンの穴径としては、φ３．００〜０．５０ｍｍのものが利用でき、粗選処理としてはφ２．５０〜１．００ｍｍのものが好ましい。φ３．００ｍｍより大きい場合は異物除去効率が悪くなる。また、ＳＡＰは比重が繊維より重く、またゲル状に膨潤しやすいことから、φ０．５ｍｍより小さい場合は、ゲル状となったＳＡＰが詰り易く操業性が悪くなる。

スリットスクリーンとしては、切削タイプまたはバータイプのバスケットが利用でき、スリット幅として０．３０〜０．１０ｍｍのものが利用でき、０．２５〜０．１５ｍｍのものが好ましい。０．３０ｍｍより大きい場合は、ゲル状のＳＡＰが通過し易く繊維との分離効率が悪くなる。０．１０ｍｍより小さい場合は、ゲル状ポリマーが詰まり易く操業性が悪くなる。

本発明におけるスクリーンの運転条件としては、固形分濃度が、０．３〜１．２％が好ましく、０．４〜０．８％がより好ましい。１．５％より高いとスクリーンの目詰まりが起こりやすく、その結果分離効率が低下するため、好ましくなく、０．３％より低いと、処理液体量が多くなり処理に時間がかかり、エネルギー的も無駄が多くなるばかりでなく、スクリーン後の脱水負荷も増えるため好ましくない。

スクリーン通過流速としては、０．６〜２．０ｍ／ｓの範囲が好ましく、１．０〜１．５ｍ／ｓの範囲がより好ましい。更に、スクリーン内部のアジテータの周速については、１０〜２０ｍ／ｓが好ましく、１４〜１８ｍ／ｓがより好ましい。通過流速や周速が低すぎる場合は、バスケット等へのゲルの堆積が生じるため好ましくない。一方、通過流速や周速が速すぎる場合は、せん断力が大きくなりすぎてゲル状のＳＡＰポリマーが微細化し、繊維との分離効率が低下するため不適である。

紙おむつの再生処理においては、２台以上のスリットスクリーンからなるカスケードおよび／またはフォワード処理が好ましく、ＳＡＰの除去効率向上の観点から、カスケード処理がより好ましい。

＜クリーナー＞
本発明におけるクリーナーとしては、遠心力を利用した重量異物クリーナーが利用でき、
低濃度・高差圧型または、低濃度低差圧型のクリーナーが好適である。

本発明におけるクリーナーのリジェクトコーンの直径としては、７．０〜３０．０ｍｍが好ましい。６．０ｍｍより小さい場合は、リジェクトコーンの目詰まりにより、安定した原料採取が困難となり、３０．０ｍｍより大きいとリジェクトコーンの入口圧と出口圧の差圧制御が困難となり、分離効率が著しく低下するので好ましくない。

クリーナーの運転条件としては、固形分濃度が、０．３〜１．２％が好ましく、０．３〜０．８％がより好ましい。濃度１．５％より高いとリジェクトコーンが目詰まりし、安定した原料が採取できない。また採取できた場合でも、異物との分離が不十分となるので好ましくなく、０．３％より低いと、処理液体量が多くなり処理に時間がかかり、エネルギー的も無駄が多くなるばかりでなく、スクリーン後の脱水負荷も増えるため好ましくない。

クリーナーのリジェクトを更にクリーナー処理する多段処理とすることで、繊維ロスを抑えて異物の分離効率を高める事ができる。多段クリーナーシステムとする場合は、２次クリーナー以降のアクセプトを次工程に先送りするフォワード処理しても良いし、前段に戻すカスケード処理を行っても良く、歩留向上と設備のコンパクト化の観点から、フォワード処理がより好ましい。

また、クリーナーとスクリーンを組み合わせて用いることも好ましく、丸穴スクリーンおよび／またはスリットスクリーン、遠心型クリーナーで処理することから２つ以上を組み合わせた処理がより好ましく、丸穴スクリーン、遠心型クリーナー、スリットスクリーンの順で処理する事が、更に好ましい。

＜脱水機・濃縮機・洗浄機＞
本発明において、脱水・濃縮・洗浄は、これらの機能を併せ持つ装置で行ってもよいし、個々の装置により別々に行ってもよい。

中〜高濃度脱水機としては、スクリューシックナーや傾斜エキストラクター、スクリュープレスやパワープレスなど、２．０〜３．０％前後の濃度のパルプを１０．０％前後に脱水する装置や１０．０％前後の濃度のパルプを２５．０〜３０．０％程度に脱水する装置であれば特に限りはない。

低濃度濃縮機としては、濃度１．０％前後のパルプを脱水濃縮して、濃度３．０％以上にするような予備脱水装置であり特に限りは無い。例えば、ディスクエキストやディスクシックナーのようなパルプマットを用いてろ過脱水するものや、ＳＰフィルターやトロンメルのようなフィルター・脱水エレメントを用いて自然脱水する装置などが挙げられる。

洗浄機としては、ワイヤー＆ロール型のＤＮＴウォッシャーのような高速洗浄脱水機や横ドラム型のトロンメルやフォールウォッシャー、縦型のゼクーのような装置を利用することができる。

紙おむつの再生処理には、特に縦型洗浄機は水使用量が少ないことから、好適である。横型脱水機と比較して、洗浄水の使用量を１／３以下に節水することができる。また、脱水された水を、工程水として再利用することで、さらに節水を図ることができる。例えば、スクリーン・クリーナー前段での希釈水として用いることができる。

＜高濃度処理装置＞
本発明における高濃度処理の濃度としては、濃度１０．０〜５０．０％である。好ましくは１５．０〜４５．０％、より好ましくは２０．０〜４０．０％である。高濃度処理装置としては、低速のニーダーや高速のディスパーザーなどが挙げられる。上記したフロー２では、高濃度処理装置として、異物分散性に優れたホットディスパージョンシステムの利用が好適である。フロー３では、ＳＡＰを熱変性させて樹脂粒子化し、分離しやすくする点から、高濃度処理装置として、ニーダーの利用が好ましく、その後にスクリーン処理を行うことが更に好ましい。

ニーダーとしては一軸や二軸、四軸のものが使用でき、二つ以上のニーディング部を持つ、ニーダーも利用できる。ニーディング部に蒸気を加えることで加温することや複数のニーディング部を連続で通すことにより、繊維の摩擦で自然発熱することで、処理温度を４０〜１２０℃、好ましくは４０〜１００℃、更に好ましくは５０〜８０℃に加温することで、ＳＡＰを熱変性させて内部に含まれる水を分離させた樹脂状の粒子とする事ができる。なお、本発明では、高濃度処理以外のところでも、繊維とＳＡＰの分離効率を向上させるために、加温を行うことができる。加温することで、ＳＡＰのポリアクリル酸のカル
ボキシル基と水分子の結合力が弱まるため、ＳＡＰからの離水が促進さると考えられる。また、同時にＳＡＰに包含された汚水の置換・殺菌を容易に行うことができ、好適である。さらに、ＳＡＰの含水率が低下するため、ＳＡＰ回収後の乾燥効率の向上も期待できる。

ディスパーザーとしては、ディスクタイプやコニカルタイプのものが利用できる。ディスパーザーの直前に加熱チューブなどの装置を組み合わせることで、いわゆるホットディスパージョンを行うことができ、ＳＡＰを微分散し、目立たなくすることができる。

３．添加薬品等
本発明は、使用済み紙おむつを離解して水に分散させる工程において、架橋剤および酸性物質を加えて処理する方法に関する。

＜漂白殺菌剤＞
好ましい態様において、原料の紙おむつに含まれる汚物や、汚物の付着した繊維、ＳＡＰなどの素材を、漂白し、消毒・殺菌することを目的として、漂白殺菌剤を添加してもよい。漂白殺菌剤は、パルパーなど使用済み紙おむつを離解する装置に添加することが好ましい。汚水も含んだ原料を、前段で一括して強力な漂白殺菌を行なうため、効率的である。

漂白殺菌剤は、酸化型と還元型の２種類に分類され、酸化型はさらに塩素系と酸素系とに分類される。この中で、酸化力は酸化型塩素系が優れており、特に次亜塩素酸ナトリウムが最も強く、効率的な漂白・殺菌が可能であるため好ましい。

本発明では、原料がし尿を含むため、工程内のｐＨは弱酸性〜中性と考えられるが、次亜塩素酸ナトリウムの場合、このｐＨ領域での殺菌漂白効果が高く、効率的である。一方、前述の特許文献１では、過酸化水素（酸化型酸素系漂白）、殺微生物剤（過酢酸）を用いることが記載されているが、これらは次亜塩素酸ナトリウムに比べて漂白もしくは殺菌作用が弱い。また、特許文献１において漂白殺菌効果を最適にするには、過酸化水素はｐＨ１１．０以上、殺微生物剤ｐＨ９．０以上で効果が高いため、アルカリに制御する必要があるが、ｐＨを高くする（ｐＨ１１．０以上）と、高ナトリウムイオン条件となるため架橋剤の効果が低下し、また、アルカリ焼けにより繊維が黄色くなり、白色度が向上しにくいと想定される。なお、酸性（ｐＨ４．０以下）では、繊維の損傷（セルロースの重合度が低下）するため、繊維の強度が低下し、再利用時に支障をきたす可能性がある。本発明では、中性〜弱酸性のｐＨ領域で殺菌漂白効果の高い次亜塩素酸ナトリウムを用いることにより、ｐＨ制御（アルカリ処理）の手間が必要なく、また、繊維に悪影響を及ぼすことなく処理することができる。

漂白殺菌剤の添加率は、添加時の分散液中で１〜１０００００ｐｐｍ、好ましくは５〜３００００ｐｐｍ、より好ましくは１０〜２００００ｐｐｍである。１ｐｐｍ以下では十分な漂白殺菌作用が期待できない可能性があり、また、１０００００ｐｐｍ以上では、後述するように、後段での遊離塩素の還元に多量の亜硫酸ナトリウムを要し、無駄が多くなる。

＜架橋剤＞
架橋剤は、ＳＡＰの主成分であるポリアクリル酸のカルボキシル基同士を架橋し、ＳＡＰの膨潤を抑制するために添加される。架橋剤も漂白殺菌剤と同様に、パルパーなど使用済み紙おむつを離解する装置に添加することが効果的である。

架橋剤は、多価金属塩であればよく、例えば塩化カルシウム、硝酸カルシウム、硫酸カ
ルシウム、塩化マグネシウム、硝酸マグネシウム、硫酸マグネシウム、硫酸バンド、ポリ塩化アルミニウム（ＰＡＣ）などが挙げられる。その中でも、安価であり、ＳＡＰの膨潤抑制効果に優れるため、塩化カルシウムが好ましい。

添加率は、原料重量に対して、１．０〜３０．０％であれば良く、好ましくは５．０〜２０．０％、より好ましくは１０．０〜２０．０％である。１．０％以下では、架橋剤としての効果が十分に期待できず、また、３０．０％以上では架橋によるＳＡＰの膨潤抑制効果のメリットよりも、過剰な塩化物イオンによる工程内配管の腐食の危険が高まるというデメリットの方が大きくなる。

架橋剤の添加方法や添加タイミングは特に制限されず、衛生用品を水系溶媒に分散させてスラリーを得る際に添加すればよい。架橋剤は、一括添加してもよく、複数回に分けて添加してもよく、また、連続的に添加してもよい。

＜酸性物質＞
酸性物質は、繊維とＳＡＰの分離効率を向上させるために、ｐＨを低下させ、分散液を酸性溶液にするために添加される。ｐＨの低下により、ＳＡＰがゲル状でなく砂のような細かな樹脂状の粒子とし、スクリーンを目詰まりさせることなく、分離回収効率を高めることができる。ＳＡＰの主成分であるポリアクリル酸の酸解離定数ｐＫａは、５．３〜５．７程度であるため、それ以下にすることで、イオン状態から遊離酸の状態となり、ＳＡＰ内部に包含する水の離水が起こると考えられる。

酸性物質は、架橋剤の添加後に添加することができ、パルパーや希釈後のチェストに添加することが効果的である。ＳＡＰを析出する際に繊維を巻き込みにくくするために、濃度０．３〜２．０％、好ましくは０．３〜１．５％、さらに好ましくは０．３〜１．２％に調整しても良い。

酸性物質として使用できる酸は、特に制限はなく、有機酸、無機酸（鉱酸）のどちらでもよいが、安価であり、少ない添加量でｐＨを低下させることができることから、無機酸が好ましく、硫酸や硫酸バンドが特に好ましい。

添加量としては、添加後の分散液がｐＨ６．０以下になるように調整すればよく、好ましくはｐＨ４．０〜６．０になるように添加する。
硫酸バンドを用いてｐＨを調整する場合は、添加量に対するｐＨ低下効果が小さいため、添加量を多くする必要がある。結果として、系内の硫酸イオン濃度が高くなり、架橋剤として添加した塩化カルシウム等のカルシウムイオンとの間で硫酸カルシウム（石膏）スケールを生じる恐れがある。この対策として、より少量の添加量でｐＨ低減効果の大きい硫酸の使用が効果的である。

＜還元剤＞
還元剤は、系内の遊離塩素を還元するために添加してもよい。酸性物質でｐＨを低下させるとき、漂白殺菌剤として過剰に添加した次亜塩素酸ナトリウムの遊離塩素（残留塩素）が残った状態でｐＨを低下させると、塩素ガスが発生する。これを回避するために、遊離塩素を予め還元した後に、酸性物質を加えることが望ましい。還元剤としては、亜硫酸ナトリウムが好ましく使用できる。添加量は、還元剤を使用する工程において、分散液の上澄みからパックテストのようなキットを用いて遊離塩素を測定し、還元剤添加の要否、および、還元剤の添加量を決めることができる。目安としては、添加した次亜塩素酸ナトリウムに対して、０．０〜５０．０％の還元剤を添加することができるが、特にこれに限定されるものではない。

衛生用品の処理方法
一つの態様において本発明は、繊維およびＳＡＰを含んでなる衛生用品の処理方法であり、本発明によれば、衛生用品から繊維やＳＡＰを効率的に分離し、回収することができる。

すでに述べたように、本発明は、衛生用品を離解して水に分散させてスラリーを得る工程を備える。この工程では、ＳＡＰを架橋するための架橋剤、さらにはＳＡＰを分離しやすくするための酸性物質が添加される。また、好ましい態様において、漂白殺菌剤や還元剤をスラリーに添加してもよい。この工程は、パルパーを用いて実施することが好ましく、デトラッシャーの使用も好ましい。

また本発明は、衛生用品に含まれる繊維およびＳＡＰを分離回収する工程を備える。この工程は、スクリーンやクリーナーを用いて実施することが好ましく、スラリーから繊維やＳＡＰを効率的に得ることができる。

さらに本発明では、繊維を含むスラリーを脱水し、それによって得られた水を再利用してもよい。
また、別の観点からは、本発明は、衛生用品から繊維および／またはＳＡＰを製造する方法と考えることもできる。本発明によれば、衛生用品から繊維やＳＡＰを効率的に分離・回収できるため、通常は廃棄物となると使用済み衛生用品から繊維やＳＡＰを得ることができる。

以下、本発明を実施例及び比較例をあげてより具体的に説明するが、本発明はこれらに限定されるものではない。なお、特に断らない限り、部および％は重量部および重量％を示し、数値範囲はその端点を含むものとして記載される。

実験１：ＳＡＰの粒子化に関する評価試験
水で膨潤したＳＡＰに対するｐＨ低下による離水促進効果（粒子化）を確認するために、以下の実験を行った。使用したＳＡＰは住友精化（株）のアクアキープＳＡ６０Ｓ（アクリル酸ポリマー）であった。ＳＡＰを純水で６００倍に希釈し、充分に膨潤させた後、塩化カルシウム（架橋剤）を加え、充分に反応させてから、硫酸または硫酸バンドを加えて攪拌した。その後、ＳＡＰ膨潤液のｐＨを測定し、ＳＡＰ粒子の析出状況を目視にて確認した。各実験例における薬品の種類および使用量と評価結果を表１に示す。

架橋剤である塩化カルシウムを加えることにより、ＳＡＰ膨潤液の流動性の向上が見られた（試験１と試験２を参照）。但し、試験２で形成されるＳＡＰ粒子は、２〜５ｍｍ程度のゲル状粒子であり比重が小さいため、沈降しにくかった。

また、酸性物質である硫酸バンドまたは硫酸を添加した場合、ｐＨ６．０以下、すなわちＳＡＰの主成分であるポリアクリル酸のｐＫａ以下に調整すると、ＳＡＰからの離水が促進され、ＳＡＰが樹脂状の粒子となること、また、攪拌して静置するとすぐに沈降することが確認された（試験３〜６：硫酸バンド、試験７・８：硫酸）。但し、硫酸バンドの添加量が多い場合は、硫酸カルシウムが析出した（試験４〜６）。

実験２：繊維とＳＡＰの分離効率に関する評価試験
使用済み衛生用品からの繊維とＳＡＰの分離効率向上効果を確認するために、以下の実験を行った。使用した衛生用品は、日本製紙クレシア製のオシメパッド（ＳＡＰ成分は約１５％、ＳＡＰ／繊維の重量比率：約１５／８５）であった。

使用済みの紙おむつの状態を再現するために、オシメパッドに生理食塩水を吸水させた。その後、オシメパッドを裁断し、ラボテスト用のタブ型高濃度離解機で固形分濃度約１０％になるようにして、液温６０℃になるように加温し、６分間離解処理した後に、固形分濃度約１％になるように水道水で希釈した。これにより、オシメパッドは破砕され、分散した状態となった。

この離解処理時に薬品を加えることを前添加、離解処理後希釈してから薬品を添加することを後添加という。
次亜塩素酸ナトリウム（漂白殺菌剤）および塩化カルシウム（架橋剤）を前添加し、さらに酸性物質である硫酸もしくは硫酸バンドを用いてｐＨを調整した（試験７・８）。なお、試験７・８において、前添加後の試料の遊離塩素を測定したところ遊離塩素は存在しなかった。また、塩化カルシウムを前添加および後添加した（試験５・６）。また、次亜塩素酸ナトリウムを前添加し、塩化カルシウムを前添加または後添加し、酸性物質を添加しなかった（試験１〜４）。

このように薬品を添加した各原料を、それぞれ１０００分の６インチのスリット幅を持つテスト用フラットスクリーンを用いて繊維成分とＳＡＰ成分とに分離した。アクセプト分（スクリーンを通過したもの）とリジェクト分（スクリーンを通過しなかったもの）のそれぞれを回収し、乾燥させて重量を計測し、回収原料の性状を確認した。

この実験における薬品の使用量（衛生用品の固形分重量に対する重量％）と評価結果を、以下の表に示す。試験１〜６は、酸性物質によるｐＨ調整をしない例である。試験１では、スクリーンが完全に目詰まりしてしまい、その後の実験を続けることができなかった。試験２・３では、試験１ほどではないが、スクリーンが目詰まりした。そのため、目詰まりを除去しながら、フラットスクリーン処理をせざるを得ず、処理に２時間以上かかり、作業性に難があった。試験４では、スクリーンの目詰まりはあまり起こらなかったが、リジェクト側にＳＡＰだけでなく、繊維も多く混在していた。また、アクセプト側にはＳＡＰが抜けていた。これは、ＳＡＰがゲル状であるため、ＳＡＰ粒子が変形してスリットをすり抜けているためと考えられる。そのため、分離効率の点で難がある。

試験５・６は、架橋剤として塩化カルシウムを離解時と希釈後に分けて添加する例である。この場合、試験４と比べて、スクリーンの目詰まりはほとんど見られず、また、リジェクト側に繊維はほとんど見られなかった。このことから、塩化カルシウムを分割添加すると、繊維とＳＡＰを効率よく分離することができることがわかる。

試験７・８は、漂白殺菌剤、架橋剤、および酸性物質を添加する例である。この場合、試験１と比べて、ｐＨを低下させることで、ＳＡＰが砂状粒子となるため、スクリーンの目詰まりは全く見られず、リジェクト側にはＳＡＰの粒子のみが、アクセプト側には繊維のみが観察された。リジェクト／アクセプトの重量比率は、製品におけるＳＡＰ／繊維の重量比率である１５／８５とほぼ同じであるため、高い分離効率であったといえる。

実験３：ＳＡＰ分離評価試験１
使用済み紙おむつから再生した繊維シート（トータルケア・システム社製、繊維含量８６．５重量％、ＳＡＰ含量１３．５重量％）４００ｋｇを、高濃度パルパー（相川鉄工製、タブ型）を用いて、固形分濃度８．０％となるように水を添加した後に、対固形分濃度１０．６％（４２．４ｋｇ）の塩化カルシウムを添加し、温度４０℃の条件で１０分間破砕し、硫酸を添加してｐＨ５．０に調整し、さらに、蒸気を供給した４軸ニーダー（相川鉄工製）にて、温度９０℃で加温処理した。このようにして離解して得られたスラリーを、固形分濃度０．７％になるように希釈し、これを試料Ａとした。なお、この実験では、繊維以外の素材を異物と称する。

（１）クリーナー処理
試料Ａを、リジェクトノズル径８ｍｍのＬＣＣ−１５０型ラモー・クリーナー（相川鉄工製）を用いて、入口側配管内の圧力が０．３２０ＭＰａ、流量が０．５４ｍ^３／分、出口側配管内の圧力が０．０６５ＭＰａの条件で処理した。

まず、クリーナー処理におけるスラリー濃度の影響を確認すべく、試料Ａの濃度が、クリーナー入口において１．０５重量％、０．７０重量％、０．３１重量％となるようにしてクリーナー処理を実施した（試験１〜３）。

また、クリーナー処理におけるクリーナーのリジェクトノズル径の影響を確認すべく、クリーナー入口におけるスラリー濃度が０．３１％の場合は、リジェクトノズル径を３０ｍｍに変更した試験も行った（試験４）。

本実験では、クリーナー処理の効果を以下の基準で評価した。
＜異物混入率＞
異物混入率（％）＝（処理後の異物量／処理前の異物量）×１００
◎：異物混入率が０％以上１．０％未満、
○：異物混入率が１．０％以上５．０％未満
△：異物混入率が５．０％以上２０．0％未満
×：異物混入率が２０．０％以上
＜リジェクト率＞
リジェクト率（％）＝（リジェクトされた固形分量／処理前の固形分量）×１００
◎：リジェクト率が０％以上２０％未満
○：リジェクト率が２１％以上４０％未満
△：リジェクト率が４１％以上６０％未満
×：リジェクト率が６１％以上
＜操業性＞
○：詰まりが起こらず、安定操業が可能である
△：詰まりが多少起こるが、操業は十分可能である／処理流量増加による操業効率低下が懸念される
×：詰まりが起こりやすく、安定操業が難しい／後段で脱水不良が起こる／処理流量増加による除塵効率の低下
＜総合評価＞
◎：すべての評価項目が◎または○であるもの
○：総合評価が◎と×以外
×：上記の評価項目において×がひとつでもあるもの
結果を以下の表に示す。表から明らかなように、濃度が０．７０％とき、最も繊維への異物混入が少なく、かつリジェクト率（クリーナーによって除去されたものの重量％）も低く、操業性（取扱い易さ）の観点でも優れていた。また、濃度が０．３１％のときは、処理流量の増加による操業効率低下が懸念されたが、特段の問題はなく、良好だった。

一方、クリーナー入口濃度が１．０５％のときは、操業の継続には問題ないものの、リジェクトコーンでの詰まりが生じ、リジェクト率も悪化した。
また、クリーナーのリジェクトノズル径については、８．０ｍｍの場合、繊維への異物混入が少なく、リジェクト率が低く、さらに操業性（取扱い易さ）の観点からも優れていた。一方、クリーナー径が３０．０ｍｍの場合、クリーナー径が８．０ｍｍの場合と比較して、リジェクト率が増加（２５．３％→４２．６％）したものの、操業性（取扱い易さ）の観点からは問題ないレベルだった。

（２）スクリーン処理
試料Ａを、スリットスクリーン（ＧＦＣ−４００、スリット幅０．１５ｍｍｓｔ、相川鉄工製）を用いて、入口側配管内の圧力が０．１１０ＭＰａ、流量が０．７０ｍ^３／分、出口側配管内の圧力が０．０６０ＭＰａ、スクリーン通過流速が１．０ｍ／秒、の条件で処理した。

この際、スクリーン処理におけるスラリー濃度の影響を評価するため、スクリーン入口におけるスラリー濃度を、１．０５％、０．７０％、０．４３％と変化させて、スクリーン処理をおこなった。

上記（１）と同様の基準でスクリーン処理の効果を評価した結果を以下に示す。表から
明らかなように、スクリーン入口濃度が０．７０％の場合、最も繊維への異物混入が少なく、リジェクト率も低く、操業性（取扱い易さ）の観点からも優れていた。また、スクリーン入口濃度が０．４３％のときは、リジェクト率が若干増加したが、特段の問題はなく、良好だった。一方、スクリーン入口濃度が１．０５％の場合、操業には問題ないものの、リジェクトコーンでの詰まりが散見され、また、リジェクト率も悪化した。

（３）スクリーン処理とクリーナー処理の組合せ
試料Ａについて、クリーナー処理とスクリーン処理を組合せて処理する検討を行った。具体的には、下記の表に示すように、クリーナー処理およびスクリーン処理（スリットスクリーン処理、丸穴スクリーン処理）を組み合わせて実施した。

ここで、クリーナー処理、スリットスクリーン処理、丸穴スクリーン処理にはそれぞれ異なった特性がある。すなわち、クリーナー処理は、使用済み紙おむつ原料に含まれるＳＡＰを効果的に除去する事ができるが、包装ビニールや不織布などの大型の異物が詰まり易い傾向がある。一方、丸穴スクリーンは、包装ビニールや不織布などの大型の異物を除去する事に優れるが、ＳＡＰをそのまま通過させてしまう傾向がある。また、スリットスクリーンは、ＳＡＰ、包装ビニール、不織布以外の異物を除去する事に優れ、異物の少ない良好な繊維を得るために有用であるが、包装ビニールや不織布が詰まり易い傾向にあり、またＳＡＰも目詰まりし易い。
≪クリーナー≫ 上記（１）のクリーナー処理と同様である。リジェクトノズル径８ｍｍ、クリーナー入口における原料濃度を０．６０％に調整した。
≪スリットスクリーン≫ 上記（２）のスクリーン処理と同様である。スクリーン入口における原料濃度を０．６０％に調整した。
≪丸穴スクリーン≫ 丸穴スクリーン（穴径２．２ｍｍ、ＦＲ−４００型、相川鉄工製）を用いて、入口側配管内の圧力が０．１０ＭＰａ、流量が１．０ｍ^３／分、出口側配管内の圧力が０．０５ＭＰａの運転条件で、原料を処理した。スクリーン入口における原料濃度を０．８０％に調整した。

本実験では、各種処理の効果を以下の基準で評価した。
＜異物混入率＞
異物混入率（％）＝（処理後の異物量／処理前の異物量）×１００
◎：０％以上１．０％未満
○：１．０％以上５．０％未満
△：５．０％以上２５．０％未満
×：２５．０％以上
＜操業性＞
◎：詰りが起こる可能性がほとんどなく、安定操業が可能である
○：詰りが起こる可能性が懸念されるが、連続操業は十分に可能である
△：詰まりが多少起こるが、操業は可能である
×：詰まりが起こり、連続操業はできない
＜総合評価＞
◎：すべての評価が、◎もしくは○であるもの
○：評価が、◎もしくは○のひとつでもあるもの
△：全ての評価が、△であるもの
×：上記評価項目において×がひとつでもあるもの
試験結果を以下の表に示すが、最初に丸穴スクリーンで処理した場合、ビニールや不織布を効率的に除去できるため、続いて行うスリットスクリーンやクリーナー処理で、詰りを発生させることなく、ＳＡＰを除去可能であり、外観性、操業性の観点から最も良好であった（試験１〜４）。特に、試験２のように、丸穴スクリーンで処理した後、クリーナー、スリットスクリーンで順次処理すると、包装ビニール・不織布、ＳＡＰ、その他異物と、順次除去され、非常に異物の少ない良好な繊維を得ることができた。大きさや、硬さの異なる異物の除去が的確に行われるため、操業安定性にも優れていた。

また、最初にクリーナーで処理した場合、ビニールや不織布が詰ることがあり、連続操業の安定性という点では劣るものの、ＳＡＰの様な異物については除去効率が非常に高く、良好な繊維を得ることができた（試験５〜８）。

さらに、最初にスリットスクリーンで処理した場合、スリットスクリーンに、ビニールや不織布の詰り、また大量の原料を連続での処理した場合には、ＳＡＰが詰ることがあったが、続いて行う丸穴スクリーン、もしくはクリーナー処理をすることで、ＳＡＰなどの異物除去が十分に行え、良好な繊維を得ることができた（試験９〜１２）。

スリットスクリーンのみで処理した場合は、ＳＡＰの除去効率が低下する傾向があった（試験１３）。また、クリーナーのみでスラリーを分離・回収処理した場合、パルパーなどでビニールの除去が十分なされていた場合、詰りはあまり見られず、得られる繊維は良好なものであった（試験１４）。

実験４：ＳＡＰ分離評価試験２
日本製紙クレシア製の紙おむつ２ｋｇ（パンツタイプ１０枚、パッドタイプ３０枚）に、尿を想定した４．６ｋｇの生理食塩水（０．９％塩化ナトリウム溶液）を染み込ませ、可燃ゴミ用のビニール袋に詰めた。

このビニール袋１１０個、つまり紙おむつゴミ２２０ｋｇを、液温４０℃の水（約２，７５０Ｌ）で満たされた高濃度パルパー（相川鉄工製：タブ型高濃度パルパー）に、塩化カルシウム２水和物を３０．０ｋｇ（紙おむつの固形分重量に対する塩化カルシウムの添加量：１２．１重量％）と共に固形分濃度８％になるように投入し、濃硫酸でｐＨ４．７
に調整した後に、１０分間破砕した。破砕したスラリーを水で希釈して、固形分濃度が４．９重量％のスラリーを得た。このスラリーの固形分に占める繊維含量は７０．２重量％、ＳＡＰ含量は２９．８重量％であった。

次いで、固形分濃度０．７％になるようにスラリーを水で希釈した後に、スクリーン処理を行った。具体的には、２．２０ｍｍ丸穴スクリーン（ＦＲ−４００型；相川鉄工製）を用いて、入口側配管内の圧力が０．１０ＭＰａ、流量が１．０１ｍ^３／分、出口側配管内の圧力が０．０５ＭＰａの条件でスラリーをスクリーン処理し、試料Ｂを採取した。

（１）デトラッシャー処理
デトラッシャー処理の効果を評価すべく、上述の試料Ｂをさらにデトラッシャーで処理した。具体的には、ＭＡＸドラム（相川鉄工製デトラッシャー）を用いて試料Ｂを回転数２０ｒｐｍで処理し、試料Ｃを得た。

試料Ｂおよび試料Ｃについて、丸穴ストレーナー（丸穴：φ２．２０ｍｍ）で処理して巨大異物を除去し、処理後のスラリーに含まれる繊維およびＳＡＰを定量し、原料である紙おむつゴミ２２０ｋｇから分離・回収できた素材の割合（回収率）を確認した。

結果を以下の表に示すが、デトラッシャー処理によって、紙おむつゴミからの繊維およびＳＡＰの回収率を１３．５ポイント（４３．６→５７．１％）向上させることができた。これは、ＭＡＸドラムで処理することによって、パルパーだけでは離解しきれなかった原料を十分に離解させることができたために、回収率が向上したものと考えられる。

（２）回収されたＳＡＰの定量
上記の試料Ｃについて、実験３（３）の試験４と同様にして「丸穴スクリーン、スリットスクリーン、クリーナー」の順で処理し、スラリーを得た（試料Ｄ）。

試料Ｃおよび試料Ｄについて、ＳＡＰを定量した。具体的には、原料を固形分濃度０．７％に調整した後、この原料スラリー３００ｍｌ（絶乾重量２ｇ相当）に対して、４％塩化コバルト（ＩＩ）六水和物水溶液を添加し、ＳＡＰを染色した。その後、このスラリーを用いて、坪量６０ｇ／ｍ^２の手抄きシートをＪＩＳ Ｐ ８２０９に基づき丸形手抄き機を用いて作製し、夾雑物測定装置ＥａｓｙＳｃａｎ（日本製紙ユニテック製）にて、ＪＩＳ Ｐ ８２０８の測定条件に準拠して、藍色に染色されたＳＡＰの１平方ｍあたりの個数と面積を測定した。

結果を以下の表に示すが、試料Ｃと比較して、試料ＤはＳＡＰの量が著しく少なく、スクリーンとクリーナーを併用してスラリーを処理することによって、衛生用品から繊維を選択的に分離回収できることが確認された。

Claims (12)

1. 衛生用品を離解して水に分散させる工程と、衛生用品に含まれる繊維およびＳＡＰを分離回収する工程と、を少なくとも含む、使用済み衛生用品の処理方法であって、
   前記衛生用品を離解して水に分散させる工程において、架橋剤および酸性物質として硫酸を添加し、ここで、原料である衛生用品の重量に対して１．０〜３０．０％の架橋剤を使用し、さらに、硫酸を添加してスラリーのｐＨを６以下に調整し、
   ここで、漂白殺菌剤に由来する遊離塩素を還元剤で予め還元した後に、酸性物質を加える、上記方法。
2. 分離回収工程をスクリーンおよび／またはクリーナーを用いて行う、請求項１に記載の方法。
3. 分離回収工程において、スリット幅が０．３０ｍｍ〜０．１０ｍｍのスリットスクリーンを用いる、請求項１または２に記載の方法。
4. 前記漂白殺菌剤が次亜塩素酸ナトリウムを含む、請求項１〜３のいずれかに記載の方法。
5. 架橋剤として塩化カルシウムを加えてスラリー濃度３．０〜２０．０％で離解を行った後に酸性物質を加える、請求項１〜４のいずれかに記載の方法。
6. 離解後にスラリー濃度を２％以下に希釈した後、酸性物質を加える、請求項１〜５のいずれかに記載の方法。
7. 工程のうち１箇所以上で加温することを含む、請求項１〜６のいずれかに記載の方法。
8. 衛生用品の離解にタブ型パルパーを用いる、請求項１〜７のいずれかに記載の方法。
9. タブ型パルパーが、直後に分離パルパーおよび／またはデトラッシャーを有する、請求項８に記載の方法。
10. タブ型パルパーが、ロープラガーを有する、請求項８または９に記載の方法。
11. 分離回収工程において、繊維を含む分散液を、縦型洗浄機を用いて洗浄・脱水し、脱水された水を工程内用水として用いることを含む、請求項１〜１０のいずれかに記載の方法。
12. 分離回収工程において、二次以上のカスケード化またはフォワード化された分離装置を用いる、請求項１〜１１のいずれかに記載の方法。

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