JP6632494B2 - 使用済み吸収性物品からパルプ繊維を回収する方法 - Google Patents
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Description
[1]パルプ繊維および高吸水性ポリマーを含む使用済み吸収性物品からパルプ繊維を回収する方法であって、該方法が、使用済み吸収性物品をpHが2.5以下の有機酸水溶液で80℃以上の温度で処理し、高吸水性ポリマーを不活化する工程を含むことを特徴とする方法。
[2]有機酸水溶液で処理した後の使用済み吸収性物品から、パルプ繊維および不活化した高吸水性ポリマーを分離する工程をさらに含む[1]に記載の方法。
[3]分離したパルプ繊維および不活化した高吸水性ポリマーを含む混合物を酸化剤で処理し、不活化した高吸水性ポリマーを分解し、低分子量化し、可溶化する工程をさらに含む[2]に記載の方法。
[4]酸化剤で処理した混合物からパルプ繊維を分離する工程をさらに含む[3]に記載の方法。
[5]有機酸がクエン酸であることを特徴とする[1]〜[4]のいずれかに記載の方法。
[6]有機酸水溶液のクエン酸濃度が2質量%以上であることを特徴とする[5]に記載の方法。
[7]使用済み吸収性物品が熱可塑性樹脂からなる素材を含み、かつ前記方法が、使用済み吸収性物品からパルプ繊維および不活化した高吸水性ポリマーを分離した後の残渣を乾燥し、乾燥した残渣から熱可塑性樹脂からなる素材を分離する工程をさらに含むことを特徴とする[2]〜[4]のいずれかに記載の方法。
[8]使用済み吸収性物品が熱可塑性樹脂フィルムを含み、かつ前記方法が、使用済み吸収性物品からパルプ繊維および不活化した高吸水性ポリマーを分離した後の残渣を乾燥し、乾燥した残渣から熱可塑性樹脂フィルムを分離する工程をさらに含むことを特徴とする[2]〜[4]のいずれかに記載の方法。
[9]吸収性物品が、紙おむつ、尿取りパッド、ベッドシーツ、生理用ナプキンおよびペットシーツからなる群から選択される少なくとも1種であることを特徴とする[1]〜[8]のいずれかに記載の方法。
なお、pHは水温により変化するため、本発明におけるpHは、水溶液温度20℃で測定したpHをいうものとする。
オゾン濃度(ppm)と処理時間(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、高吸水性ポリマー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吸水性ポリマー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。
処理時間は、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。
処理時間は、オゾン処理の場合と同様である。
処理時間は、オゾン処理の場合と同様である。
乾燥する場合、乾燥温度は、好ましくは105〜210℃であり、より好ましくは110〜190℃であり、さらに好ましくは120〜180℃である。乾燥時間は、乾燥温度にもよるが、好ましくは10〜120分であり、より好ましくは15〜100分であり、さらに好ましくは20〜90分である。
芽胞菌(枯草菌、セレウス菌等)まで殺菌することができ、かつ高い洗浄効果と金属イオン除去効果で安全かつ不純物の少ないパルプ繊維を回収可能である。
有機酸の酸性効果により、高吸水性ポリマー中のNaイオンのHイオンへの置換が促進され、高吸水性ポリマーがポリアクリル酸ナトリウム系の場合は、ポリアクリル酸ナトリウムがポリアクリル酸に変わり、高吸水性ポリマーの吸水能力が低下することにより、洗浄中の有機酸水溶液吸水が抑えられ、少ない溶液量で処理可能である。また、吸水ゲルも小さくなり洗浄終了後のスクリーン分離により、パルプ繊維とともに、大部分処理排水と一緒に処理槽外へ排出され、その後の槽内残渣物の大部分が不織布・フィルム等の水分非吸収素材となるため、乾燥効率が高くなる。
パルプ繊維とともに処理槽外排出された、不活化高吸水性ポリマーは、酸化剤により酸化分解し低分子化することにより、通常の排水処理で簡単に処理可能となる。不活化高吸水性ポリマーを分解除去することにより、パルプ繊維の不純物を低減可能である。また、酸化剤の効果により、パルプ繊維の二次殺菌、漂白、消臭効果も期待できる。
標準コンポスト(八幡物産株式会社製YK−8)100gを1Lのイオン交換水に浸漬し、5分間攪拌後、30分間静置し、その上澄み溶液を240mL採水して、人工汚水を調製した。調製した人工汚水について、測定機器としてキッコーマン株式会社製ルミテスターPD−30を用いて、ATP検査を実施したところ、ATP値は16126であった。
市販紙おむつ(ユニ・チャーム株式会社製「ムーニー」(登録商標)Mサイズ)に、先に調製した人工汚水240mLを吸水させた後、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1個投入し、続けてクエン酸(扶桑化学工業株式会社製)を水温85℃で濃度2質量%(pH2.1)に溶解した溶液を10L投入し、15分間洗濯後、洗濯槽内の液中に浮遊する不織布、フィルム等の大型固形物をφ10mmの孔の開いたザルですくい取り分離後、排水し、槽内に残ったパルプ繊維と不活化した高吸水性ポリマー、および排水と一緒に槽外に排出されたパルプ繊維と不活化した高吸水性ポリマーを回収し、ATP検査を実施した。ATP検査の結果、ATP値は0であった。
その後、パルプ繊維と不活化した高吸水性ポリマーをナイロンネット(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(250mm×250mm)に入れ、脱水槽で5分間脱水した。脱水したパルプ繊維と不活化した高吸水性ポリマーをナイロンネットの袋ごと濃度1質量%の次亜塩素酸ナトリウム水溶液中に浸漬し、5分間攪拌洗浄を行い、再び脱水槽で5分間脱水し、その後105℃の熱風乾燥機で24時間乾燥後、パルプ繊維を回収した。回収されたパルプ繊維の灰分、吸水倍率および保水倍率を分析したところ、灰分は0.39質量%であり、吸水倍率は16.4g/gであり、保水倍率は7.6g/gであった。
特許文献1(特開2010−84031号公報)に記載の方法を追試した。具体的には、市販紙おむつ(ユニ・チャーム株式会社製「ムーニー」(登録商標)Mサイズ)に、先に調製した人工汚水240mLを吸水させた後、オムツを2槽式小型洗濯機(アルミス株式会社製「晴晴」AST−01)の洗濯槽に1個投入し、洗濯槽内にCaO(和光純薬工業株式会社製)80gを投入し、続けて濃度250質量ppmの次亜塩素酸ナトリウム水溶液(和光純薬工業株式会社で購入したものを希釈して調製)6.5Lを投入した。15分間洗濯後、水洗濯層内の液中に浮遊するおむつを回収し、おむつが形態を保持したまま分離していなかったため、手で物理的に表面材を破りおむつ内部の不活化した高吸水性ポリマーを含むパルプ繊維を回収した。回収したパルプ繊維の灰分、吸水倍率および保水倍率を分析したところ、灰分は15.9質量%であり、吸水倍率は8.0g/gであり、保水倍率は2.8g/gであった。
(クエン酸濃度と高吸水性ポリマー中の残存Na量の相関検証)
高吸水性ポリマー(住友精化株式会社製高吸水性ポリマー「アクアキープ」SA60,Na濃度1.7×105mg/kg,イオン交換水吸水倍率687倍)5gにイオン交換水200mL吸水させ、10分間静置後、80℃の種々のクエン酸濃度のクエン酸水溶液に10分間浸漬した後、高吸水性ポリマーを取り出し、高吸水性ポリマー中の残存Na濃度および吸水倍率を分析した。分析結果を表1に示す。クエン酸濃度1質量%以上で、高吸水性ポリマー中の残存Na濃度を約1/100以下に低減することができ、高吸水性ポリマーの吸水倍率(吸水性能)を1/10以下に低減することができることが分かった。
(不活化高吸水性ポリマーの酸化剤による分解検証)
不活化高吸水性ポリマー10gをナイロンネット(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(250mm×250mm)に入れ、不活化高吸水性ポリマーとナイロンネットの袋の合計質量を測定した後、80℃の次亜塩素酸ナトリウム濃度1質量%の次亜塩素酸ナトリウム水溶液500gに60分間浸漬した。浸漬後、不活化高吸水性ポリマーとメッシュ袋の合計質量を測定したところ、ナイロンネットの袋のみの質量になっていた。すなわち、不活化高吸水性ポリマーが分解し、ナイロンネットから完全に溶出したことが分かった。
灰分とは、有機質が灰化されてあとに残った無機質または不燃性残留物の量をいう。灰分は、生理処理用品材料規格の「2.一般試験法」の「5.灰分試験法」に従って測定する。すなわち、灰分は、次のようにして測定する。
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(質量%)とする。
吸水倍率は、単位質量あたりのパルプ繊維が吸収する水の質量をいう。吸水倍率は、次のように測定する。
(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。
(9)「パルプ繊維の吸水倍率の分析方法」の(5)測定終了後、150Gで90秒間脱水し、質量D(g)を測定する。
(10)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)、(9)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。
(11)次式により、保水倍率(倍)を算出する。
保水倍率=(D−N′−(A0−N0))/(A0−N0)
蛍光X−ray分析によって、高吸水性ポリマー乾燥質量あたりのNa濃度を測定した。
実施例2にて、各クエン酸濃度別で処理後の高吸水性ポリマーを、予め質量N′0を測定したナイロンネット(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)に入れて3分間静置し、水切りする。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。次式により、吸水倍率(倍)を算出する。
吸水倍率=(A′0−N′0−(5))/(5)
測定は3回行い、3回の測定値を平均する。
Claims (9)
- パルプ繊維および高吸水性ポリマーを含む使用済み吸収性物品から前記パルプ繊維を回収する方法であって、該方法が、
前記使用済み吸収性物品を、前記使用済み吸収性物品そのままの状態で、pHが2.5以下の有機酸水溶液で80℃以上の温度で処理し、前記高吸水性ポリマーを不活化する工程を含むことを特徴とする方法。 - 前記有機酸水溶液で処理した後の前記使用済み吸収性物品から、前記パルプ繊維および不活化した前記高吸水性ポリマーを分離する工程をさらに含む請求項1に記載の方法。
- 分離した前記パルプ繊維および不活化した前記高吸水性ポリマーを含む混合物を酸化剤で処理し、不活化した前記高吸水性ポリマーを分解し、低分子量化し、可溶化する工程をさらに含む請求項2に記載の方法。
- 前記酸化剤で処理した前記混合物から前記パルプ繊維を分離する工程をさらに含む請求項3に記載の方法。
- 前記有機酸水溶液に含まれる有機酸がクエン酸である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。
- 前記有機酸水溶液のクエン酸濃度が2質量%以上であることを特徴とする請求項5に記載の方法。
- 前記使用済み吸収性物品が熱可塑性樹脂からなる素材を含み、かつ前記方法が、前記使用済み吸収性物品から前記パルプ繊維および不活化した前記高吸水性ポリマーを分離した後の残渣を乾燥し、乾燥した前記残渣から前記熱可塑性樹脂からなる素材を分離する工程をさらに含むことを特徴とする請求項2〜4のいずれか1項に記載の方法。
- 前記使用済み吸収性物品が熱可塑性樹脂フィルムを含み、かつ前記方法が、前記使用済み吸収性物品から前記パルプ繊維および不活化した前記高吸水性ポリマーを分離した後の残渣を乾燥し、乾燥した前記残渣から前記熱可塑性樹脂フィルムを分離する工程をさらに含むことを特徴とする請求項2〜4のいずれか1項に記載の方法。
- 前記使用済み吸収性物品が、紙おむつ、尿取りパッド、ベッドシーツ、生理用ナプキンおよびペットシーツからなる群から選択される少なくとも1種であることを特徴とする請求項1〜8のいずれか1項に記載の方法。
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