JP6762287B2 - 使用済み吸収性物品からパルプ繊維を回収する方法及びシステム - Google Patents

使用済み吸収性物品からパルプ繊維を回収する方法及びシステム Download PDF

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Description

本発明は、使用済み吸収性物品からパルプ繊維を回収する方法及びシステムに関する。
使用済みの使い捨ておむつ等の吸収性物品からパルプ繊維を回収する方法が知られている。例えば、特許文献1に、使用済み衛生用品からリサイクルパルプを製造する方法が開示されている。この方法は、酸性水溶液等の中で使用済み衛生用品に物理的な力を作用させて、使用済み衛生用品をパルプ繊維とその他の素材とに分解する工程、パルプ繊維とその他の素材との混合物からパルプ繊維を分離する工程、及び、分離されたパルプ繊維をオゾン含有水溶液で処理する工程、を備える。パルプ繊維をオゾン含有水溶液で処理することにより、分離されたパルプ繊維に少なからず残存している高吸水性ポリマーを、酸化分解し、低分子量化し、可溶化して、パルプ繊維から除去することができる。
特開2016−881号公報
使用済み吸収性物品から回収されたパルプ繊維をより有用とするためには、パルプ繊維中の高吸水性ポリマーの濃度の低減や、高吸水性ポリマーの濃度を低減する処理の効率の向上が重要である。特許文献1の方法では、パルプ繊維をオゾン含有水溶液で処理することで、パルプ繊維に残留している高吸水性ポリマーを酸化分解して、パルプ繊維から除去することができる。ただし、オゾン含有水溶液で処理する時間が比較的長く掛かり、その処理の効率の向上という観点で改良の余地がある。使用済み吸収性物品から分離した、高吸水性ポリマーが残存するパルプ繊維から、高い処理効率で高吸水性ポリマーを除去することが可能な技術が望まれる。
本発明の目的は、使用済み吸収性物品から分離した、高吸水性ポリマーが残存するパルプ繊維から、高い処理効率で高吸水性ポリマーを除去することが可能な方法及びシステムを提供することにある。
本発明におけるパルプ繊維及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は次のとおりである。(1)パルプ繊維及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、使用済み吸収性物品から分離されたパルプ繊維及び高吸水性ポリマーを含む不活化水溶液を、前記パルプ繊維及び前記高吸水性ポリマーを含む固体と、前記高吸水性ポリマー及び前記不活化水溶液を含む液体とに分離しながら、前記固体に含まれる前記高吸水性ポリマーを押し潰す固液分離工程と、分離された前記固体に含まれる前記パルプ繊維及び押し潰された前記高吸水性ポリマーを、酸化剤を含む水溶液で処理する酸化剤処理工程と、を備える方法。
本方法は、パルプ繊維に残存する、吸水したゲル状(塊状又は略球状)の高吸水性ポリマーを押し潰すことにより(例示:ゲル強度以上の圧力で潰すことにより)、高吸水性ポリマーの厚みを薄くし、平坦な形状又は細かく分裂された形状にする。すなわち、本方法は、塊状又は略球状の高吸水性ポリマーの押し潰しにより、高吸水性ポリマーの表面積を大きく拡げることができ、高吸水性ポリマーの内側だった部分を表側に露出させるなど露出する部分を増やすことができる。それゆえ、酸化剤処理工程において、塊状又は略球状の高吸水性ポリマーの場合には酸化剤と接触し難かった高吸水性ポリマーの内側の部分を酸化剤に接触させることができるなど、高吸水性ポリマーおける酸化剤との接触面積を大きくすることができる。それにより、高吸水性ポリマーの酸化分解をより効率的に進めることができ、酸化剤処理の時間を短縮できる。したがって、パルプ繊維から高吸水性ポリマーを除去する処理の効率を高めることができる。ここで、酸化剤としては、オゾン、二酸化塩素、過酢酸、次亜塩素酸ナトリウム、過酸化水素などが挙げられる。
本方法は、(2)前記固液分離工程は、前記パルプ繊維及び前記高吸水性ポリマーを含む前記不活化水溶液を、加圧式脱水法で処理して、前記パルプ繊維に残存する前記高吸水性ポリマーを押し潰す押し潰し工程を含む、上記(1)に記載の方法、であってもよい。
本方法は、加圧式脱水法により、パルプ繊維に残存する高吸水性ポリマーを押し潰すので、固液分離と、パルプ繊維上の高吸水性ポリマーの押し潰しとを同時に効率的かつ確実に実行することができる。すなわち、本方法は、効率的かつ確実にパルプ繊維上の高吸水性ポリマーの表面積を大きく拡げることができる。それにより、パルプ繊維から高吸水性ポリマーを除去する処理の効率を高めることができる。ただし、パルプ繊維に残存する高吸水性ポリマーは、パルプ繊維の表面に付着している高吸水性ポリマーに例示される。
本方法は、(3)前記押し潰し工程における前記加圧式脱水法の加圧時の圧力は、0.02MPa以上、0.5MPa以下である、上記(2)に記載の方法、であってもよい。
本方法は、加圧式脱水法の加圧時の圧力を0.02MPa以上、0.5MPa以下にしている。そのため、本方法は、パルプ繊維を傷めずに、パルプ繊維に残存する高吸水性ポリマーを十分に押し潰すことができ、高吸水性ポリマーの表面積を十分に大きく拡げることができる。それにより、パルプ繊維から高吸水性ポリマーを除去する処理の効率を高めることができる。ただし、圧力を0.02MPa未満にすると、高吸水性ポリマーを十分に押し潰すことができず、よって酸化剤処理の時間をあまり短縮できず、圧力を0.5MPaより大きくすると、高吸水性ポリマーを十分に押し潰すことができるが、パルプ繊維を傷めるおそれがある。
本方法は、(4)前記固液分離工程の前に、前記パルプ繊維と前記高吸水性ポリマーとを含む前記不活化水溶液から、前記高吸水性ポリマー及び前記不活化水溶液の一部を分離する工程を更に備える、上記(1)乃至(3)のいずれか一項に記載の方法、であってもよい。
本方法は、固液分離工程の前に、パルプ繊維と高吸水性ポリマーとを含む不活化水溶液から、一定量の高吸水性ポリマー及び不活化水溶液を分離する。そのため、本方法は、固液分離工程に供給される材料(パルプ繊維、高吸水性ポリマー及び不活化水溶液)における高吸水性ポリマーの割合を低く抑えることができる。それにより、固液分離工程において、パルプ繊維に付着している高吸水性ポリマーをより効率的に押し潰すことができ、パルプ繊維から高吸水性ポリマーを除去する処理の効率を高めることができる。
本方法は、(5)前記固液分離工程に供給される前記不活化水溶液における前記高吸水性ポリマーの割合は、50%以下である、上記(1)乃至(4)のいずれか一項に記載の方法、であってもよい。
本方法では、固液分離工程において、分離の対象となる不活化水溶液における高吸水性ポリマーの割合を50%以下とする。それにより、過剰な量の高吸水性ポリマーを押し潰す必要が無いので、高吸水性ポリマーをより確実に、より効率的に押し潰すことができる。それにより、パルプ繊維から高吸水性ポリマーを除去する処理の効率を高めることができる。
本方法は、(6)前記固液分離工程の前に、前記使用済み吸収性物品を不活化水溶液中で破砕する破砕する工程と、前記破砕する工程で得られた破砕物を含む不活化水溶液から、パルプ繊維と高吸水性ポリマーを含む不活化水溶液を分離する工程と、を更に備える、上記(1)乃至(5)のいずれか一項に記載の方法、でもよい。
本方法では、固液分離工程において供給される、使用済み吸収性物品から分離されたパルプ繊維と高吸水性ポリマーとを含む不活化水溶液を、破砕する工程及び分離する工程により生成している。それにより、不活化水溶液中に異物(使い捨て吸収性物品のパルプ繊維及び高吸水性ポリマー以外の資材(例示:フィルム(裏面シートなど)、不織布(表面シートなど)、弾性体(防漏壁用ゴムなど))が混入することを抑制できる。それにより、異物に邪魔されることなく高吸水性ポリマーをより的確に押し潰すことができる。その結果、パルプ繊維から高吸水性ポリマーを除去する処理の効率を高めることができる。
本方法は、(7)前記不活化水溶液は、酸性水溶液である、上記(1)乃至(6)のいずれか一項に記載の方法、でもよい。
本方法では、不活化水溶液が酸性水溶液であるため、使用済み吸収性物品中の高吸水性ポリマーを確実に脱水し、所定の大きさ(例示:粒径)以下にできる。それにより、固液分離工程において、容易に、固液分離を行いつつ、高吸水性ポリマーを押し潰すことができる。その結果、パルプ繊維から高吸水性ポリマーを除去する処理の効率を高めることができる。
本方法は、(8)前記酸性水溶液は、pH2.5以下である、上記(7)に記載の方法、であってもよい。
本方法では、酸性水溶液がpH2.5以下であるため、使用済み吸収性物品中の高吸水性ポリマーをより確実に脱水し、所定の大きさ(例示:粒径)以下にすることができる。それにより、固液分離工程において、より容易に、固液分離を行いつつ、高吸水性ポリマーを押し潰すことができる。その結果、パルプ繊維から高吸水性ポリマーを除去する処理の効率を高めることができる。更に、高吸水性ポリマーをゲルの状態で所定の大きさ以下にするので、高吸水性ポリマーを容易に押し潰すことができる。
本方法は、(9)前記酸性水溶液は、クエン酸を含む、上記(7)又は(8)に記載の方法、であってもよい。
本方法では、酸性水溶液はクエン酸を含んでいるので(例示:濃度0.5〜2.0質量%)、使用済み吸収性物品中の高吸水性ポリマーを確実に脱水し、所定の粒径以下にすることができる。それにより、固液分離工程において、容易に、固液分離を行いつつ、高吸水性ポリマーを押し潰すことができる。その結果、パルプ繊維から高吸水性ポリマーを除去する処理の効率を高めることができる。
本発明におけるパルプ繊維及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ために使用されるシステムは次のとおりである。(10)パルプ繊維及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システムであって、使用済み吸収性物品から分離されたパルプ繊維及び高吸水性ポリマーを含む不活化水溶液を、前記パルプ繊維及び前記高吸水性ポリマーを含む固体と、前記高吸水性ポリマー及び前記不活化水溶液を含む液体とに分離しながら、前記固体に含まれる前記高吸水性ポリマーを押し潰す固液分離装置と、分離された前記固体に含まれる前記パルプ繊維及び押し潰された前記高吸水性ポリマーを、酸化剤を含む水溶液で処理する酸化剤処理装置と、を備えるシステム。
本システムは、パルプ繊維に残存する、吸水したゲル状(塊状又は略球状)の高吸水性ポリマーを押し潰すことにより(例示:ゲル強度以上の圧力で潰すことにより)、高吸水性ポリマーの厚みを薄くし、平坦な形状又は細かく分裂された形状にする。すなわち、本システムは、高吸水性ポリマーの押し潰しにより、塊状又は略球状の高吸水性ポリマーの表面積を大きく拡げることができ、高吸水性ポリマーの内側だった部分を表側に露出させるなど露出する部分を増やすことができる。それゆえ、酸化剤処理装置において、塊状又は略球状の高吸水性ポリマーの場合には酸化剤と接触し難かった高吸水性ポリマーの内側の部分を酸化剤に接触させることができるなど、高吸水性ポリマーおける酸化剤との接触面積を大きくすることができる。それにより、高吸水性ポリマーの酸化分解をより効率的に進めることができ、酸化剤処理の時間を短縮できる。したがって、パルプ繊維から高吸水性ポリマーを除去する処理の効率を高めることができる。
本システムは、(11)前記固液分離装置は、前記パルプ繊維及び前記高吸水性ポリマーを含む前記不活化水溶液を、加圧式脱水法で処理して、前記パルプ繊維に残存する前記高吸水性ポリマーを押し潰すスクリュープレス脱水機を含む、上記(10)に記載のシステム、であってもよい。
本システムは、スクリュープレス脱水機による加圧式脱水法により、パルプ繊維に残存する高吸水性ポリマーを押し潰すので、固液分離と、パルプ繊維上の高吸水性ポリマーの押し潰しとを同時に効率的かつ確実に実行できる。すなわち、本システムは、効率的かつ確実にパルプ繊維上の高吸水性ポリマーの表面積を大きく拡げることができる。それにより、パルプ繊維から高吸水性ポリマーを除去する処理の効率を高めることができる。ただし、パルプ繊維に残存する高吸水性ポリマーは、パルプ繊維の表面に付着している高吸水性ポリマーに例示される。
本システムは、(12)前記スクリュープレス脱水機における前記加圧式脱水法の加圧時の圧力は、0.02MPa以上、0.5MPa以下である、上記(11)に記載のシステム、であってもよい。
本システムは、加圧式脱水法の加圧時の圧力を0.02MPa以上、0.5MPa以下にしている。そのため、本システムは、パルプ繊維を傷めずに、パルプ繊維に残存する高吸水性ポリマーを十分に押し潰すことができ、高吸水性ポリマーの表面積を十分に大きく拡げることができる。それにより、パルプ繊維から高吸水性ポリマーを除去する処理の効率を高めることができる。ただし、圧力を0.02MPa未満にすると、高吸水性ポリマーを十分に押し潰すことができず、よって酸化剤処理の時間をあまり短縮できず、圧力を0.5MPaより大きくすると、高吸水性ポリマーを十分に押し潰すことができるが、パルプ繊維を傷めるおそれがある。
本システムは、(13)前記固液分離装置の前に、前記パルプ繊維と前記高吸水性ポリマーとを含む前記不活化水溶液から、前記高吸水性ポリマー及び前記不活化水溶液の一部を分離するドラムスクリーン脱水機を更に備える、上記(10)乃至(12)のいずれか一項に記載のシステム、であってもよい。
本システムは、固液分離装置の前に、ドラムスクリーン脱水機で、パルプ繊維と高吸水性ポリマーとを含む不活化水溶液から、一定量の高吸水性ポリマー及び不活化水溶液を分離する。そのため、本システムは、固液分離工程に供給される材料(パルプ繊維、高吸水性ポリマー及び不活化水溶液)における高吸水性ポリマーの割合を低く抑えることができる。それにより、スクリュープレス脱水機にて、パルプ繊維に付着している高吸水性ポリマーをより効率的に押し潰すことができ、パルプ繊維から高吸水性ポリマーを除去する処理の効率を高めることができる。
本システムは、(14)前記固液分離装置に供給される前記不活化水溶液における前記高吸水性ポリマーの割合は、50%以下である、上記(10)乃至(13)のいずれか一項に記載のシステム、であってもよい。
本システムでは、固液分離装置において、分離の対象となる不活化水溶液における高吸水性ポリマーの割合を50%以下とする。それにより、過剰な量の高吸水性ポリマーを押し潰す必要が無いので、高吸水性ポリマーをより確実に、より効率的に押し潰すことができる。それにより、パルプ繊維から高吸水性ポリマーを除去する処理の効率を高めることができる。
本システムは、(15)前記不活化水溶液は、酸性水溶液である、上記(10)乃至(14)のいずれか一項に記載のシステム、であってもよい。
本システムでは、不活化水溶液が酸性水溶液であるため、使用済み吸収性物品中の高吸水性ポリマーを確実に脱水し、所定の粒径以下にすることができる。それにより、固液分離装置において、容易に、固液分離を行いつつ、高吸水性ポリマーを押し潰すことができる。その結果、パルプ繊維から高吸水性ポリマーを除去する処理の効率を高めることができる。
本システムは、(16)前記酸性水溶液は、pH2.5以下である、上記(15)に記載のシステム、であってもよい。
本システムでは、酸性水溶液がpH2.5以下であるため、使用済み吸収性物品中の高吸水性ポリマーをより確実に脱水し、所定の粒径以下にすることができる。それにより、スクリュープレス脱水機において、より容易に、固液分離を行いつつ、高吸水性ポリマーを押し潰すことができる。その結果、パルプ繊維から高吸水性ポリマーを除去する処理の効率を高めることができる。更に、高吸水性ポリマーをゲルの状態で所定の粒径以下にするので高吸水性ポリマーを容易に押し潰すことができる。
本システムは、(17)前記酸性水溶液は、クエン酸を含む、上記(15)又は(16)に記載のシステム、であってもよい。
本システムでは、酸性水溶液はクエン酸を含んでいるので(例示:濃度0.5〜2.0質量%)、使用済み吸収性物品中の高吸水性ポリマーを確実に脱水し、所定の粒径以下にすることができる。それにより、スクリュープレス脱水機において、容易に、固液分離を行いつつ、高吸水性ポリマーを押し潰すことができる。その結果、パルプ繊維から高吸水性ポリマーを除去する処理の効率を高めることができる。
本発明の方法及びシステムによれば、使用済み吸収性物品から分離した、高吸水性ポリマーが残存するパルプ繊維から、高い処理効率で高吸水性ポリマーを除去することが可能となる。
実施の形態に係るシステムの一例を示すブロック図である。 図1の破袋装置及び破砕装置の構成例を示す模式図である。 図1の第3分離装置の構成例を示す模式図である。 図1の酸化剤処理装置の構成例を示す模式図である。 図1の酸化剤処理装置の他の構成例を示す部分拡大図である。 実施の形態に係る方法の一例を示すフローチャートである。 第3分離工程での圧力の大きさと処理時間との関係を示すグラフである。
以下、実施の形態に係るパルプ繊維及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について説明する。ただし、使用済み吸収性物品とは、使用者によって使用された吸収性物品であって、使用者の排泄物を吸収・保持した状態の吸収性物品を含み、使用されたが排泄物を吸収・保持していないものや未使用だが廃棄されたものも含む。吸収性物品としては、例えば紙おむつ、尿取りパッド、生理用ナプキン、ベッドシート、ペットシートが挙げられる。なお、本実施の形態に係る使用済み吸収性物品からパルプ繊維を回収する方法は、リサイクルパルプ繊維が生成されるから、使用済み吸収性物品からリサイクルパルプ繊維を生成する方法ともいえる。更に、本実施の形態に係る使用済み吸収性物品からパルプ繊維を回収する方法は、途中でパルプ繊維と共に高吸水性ポリマーが回収され、分離によりリサイクル高吸水性ポリマーが生成されるから、使用済み吸収性物品から高吸水性ポリマーを回収する方法又はリサイクル高吸水性ポリマーを生成する方法ともいえる。ここでは、使用済み吸収性物品からパルプ繊維を回収する方法として説明する。
まず、吸収性物品の構成例について説明する。吸収性物品は、表面シートと、裏面シートと、表面シートと裏面シートとの間に配置された吸収体とを備える。吸収性物品の大きさの一例としては長さ約15〜100cm、幅5〜100cmが挙げられる。なお、吸収性物品は、一般的な吸収性物品が備える更に他の部材、例えば拡散シートや防漏壁などを含んでいてもよい。
表面シートの構成部材としては、例えば液透過性の不織布、液透過孔を有する合成樹脂フィルム、これらの複合シート等が挙げられる。裏面シートの構成部材としては、例えば液不透過性の不織布、液不透過性の合成樹脂フィルム、これらの複合シートが挙げられる。拡散シートの構成部材としては、例えば液透過性の不織布が挙げられる。防漏壁の構成部材としては、例えば液不透過性の不織布が挙げられ、ゴムのような弾性部材を含んでもよい。ここで、不織布や合成樹脂フィルムの材料としては、吸収性物品として使用可能であれば特に制限はないが、例えばポリエチレン、ポリプロピレン等のオレフィン系樹脂、6−ナイロン、6,6−ナイロン等のポリアミド系樹脂、ポリエチレンテレフタレート(PET)、ポリブチレンテレタレート(PBT)等のポリエステル系樹脂等が挙げられる。本実施の形態では、裏面シートの構成部材をフィルムとし、表面シートの構成部材を不織布とする吸収性物品を例にして説明する。
吸収体の構成部材としては吸収体材料、すなわちパルプ繊維及び高吸水性ポリマーが挙げられる。パルプ繊維としては、吸収性物品として使用可能であれば特に制限はないが、例えば、セルロース系繊維が挙げられる。セルロース系繊維としては、例えば木材パルプ、架橋パルプ、非木材パルプ、再生セルロース、半合成セルロース等が挙げられる。パルプ繊維の大きさとしては、繊維の長径の平均値が例えば数十μmが挙げられ、20〜40μmが好ましく、繊維長の平均値が例えば数mmが挙げられ、2〜5mmが好ましい。高吸水性ポリマー(SuperAbsorbent Polymer:SAP)としては、吸収性物品として使用可能であれば特に制限はないが、例えばポリアクリル酸塩系、ポリスルホン酸塩系、無水マレイン酸塩系の吸水性ポリマーが挙げられる。高吸水性ポリマーの大きさ(乾燥時)としては、粒径の平均値が例えば数百μmが挙げられ、200〜500μmが好ましい。
吸収体の一方の面及び他方の面は、それぞれ表面シート及び裏面シートに接着剤を介して接合されている。平面視で、表面シートのうちの、吸収体を囲むように、吸収体の外側に延出した部分(周縁部分)は、裏面シートのうちの、吸収体を囲むように、吸収体の外側に延出した部分(周縁部分)と接着剤を介して接合されている。したがって、吸収体は表面シートと裏面シートとの接合体の内部に包み込まれている。接着剤としては、吸収性物品として使用可能であり、後述の温水により軟化等して接合力が低下するものであれば特に制限はないが、例えばホットメルト型接着剤が挙げられる。ホットメルト型接着剤としては、例えばスチレン−エチレン−ブタジエン−スチレン、スチレン−ブタジエン−スチレン、スチレン−イソプレン−スチレン等のゴム系主体、又はポリエチレン等のオレフィン系主体の感圧型接着剤又は感熱型接着剤が挙げられる。
次に、実施の形態に係るパルプ繊維及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について説明する。本実施の形態では、使用済みの吸収性物品を、再利用(リサイクル)のために外部から回収・取得して用いる。その際、使用済みの吸収性物品は、複数個、収集用の袋(以下、「収集袋」ともいう。)に、汚れ(排泄物など)や菌類や臭気が外部に漏れないように封入されている。収集袋内の個々の使用済みの吸収性物品は、排泄物が表側に露出しないように、かつ、臭気が周囲に拡散しないように、排泄物が排泄される表面シートを内側に、主に丸められた状態や折り畳まれた状態で回収等される。
まず、使用済み吸収性物品からパルプ繊維を回収する方法に使用されるシステム1について説明する。システム1は、使用済み吸収性物品からパルプ繊維(好ましくは更に高吸水性ポリマー)を回収し、したがってリサイクルパルプ繊維(好ましくは更にリサイクル高吸水性ポリマー)を生成するシステムである。図1は、本実施の形態に係るシステム1の一例を示すブロック図である。システム1は、第3分離装置18と、酸化剤処理装置19と、を備え、好ましくは、破袋装置11と、破砕装置12と、第1分離装置13と、第1除塵装置14と、第2除塵装置15と、第3除塵装置16と、第2分離装置17と、第4分離装置20と、を備える。以下、詳細に説明する。
まず、破袋装置11及び破砕装置12について説明する。破袋装置11は使用済み吸収性物品を含む収集袋に不活化水溶液中で穴を開ける。破砕装置12は不活性水溶液の水面下に沈んだ不活化水溶液中の使用済み吸収性物品を収集袋ごと破砕する。ただし、不活化水溶液とは、高吸水性ポリマーを不活化する水溶液であり、不活化により高吸水性ポリマーの吸水性能が低下する。それにより、高吸水性ポリマーは、低下した吸水性能より多く水を吸収している場合には、吸水性能で許容できる量まで水を放出する、すなわち脱水する。以下では、不活化水溶液として酸性水溶液を用いる場合を例に説明する。
図2は、図1の破袋装置11及び破砕装置12の構成例を示す模式図である。
破袋装置11は、例えばバルブを備える配管を介して供給された酸性水溶液Bを溜めていて、その酸性水溶液B中に入れられた収集袋Aに穴を開ける。破袋装置11は、溶液槽Vと、穴開け部50と、を含む。溶液槽Vは、酸性水溶液Bを溜める。穴開け部50は、溶液槽V内に設けられており、収集袋Aが溶液槽Vに入れられたときに、収集袋Aにおける酸性水溶液Bに接する表面に穴を開ける。
穴開け部50は、送り込み部30と、破袋部40と、を含む。送り込み部30は、収集袋Aを(物理的に強制的に)溶液槽V内の酸性水溶液B中に送り込む(引き込む)。送り込み部30は、例えば攪拌機が挙げられ、撹拌羽根33と、撹拌羽根33を支持する支持軸(回転軸)32と、支持軸32を軸に沿って回転する駆動装置31とを備える。撹拌羽根33が、駆動装置31により回転軸(支持軸32)の周りを回転することで、酸性水溶液Bに旋回流を起こす。送り込み部30は、旋回流により、収集袋Aを酸性水溶液B(溶液槽V)の底部方向へ引き込む。
破袋部40は、溶液槽Vの下部(好ましくは底部)に配置されており、破袋刃41と、破袋刃41を支持する支持軸(回転軸)42と、支持軸42を軸に沿って回転する駆動装置43と、を備える。破袋刃41は、駆動装置43により回転軸(支持軸42)の周りを回転することで、酸性水溶液B(溶液槽V)の下部に移動した収集袋Aに穴を開ける。ただし、溶液槽Vの下部とは、溶液槽Vの高さ方向の半分の位置より下側の部分を示す。
なお、破袋装置11の穴開け部50の破袋刃41は、回転軸(支持軸42)の周りを回転しながら溶液槽V中を上下方向に移動可能であってもよい。その場合、破袋刃41が上方へ移動することで、収集袋Aが酸性水溶液B(溶液槽V)の下部に移動しなくても、収集袋Aに穴を開けることができる。
破砕装置12は、酸性水溶液Bの水面下に沈んだ収集袋A内の使用済み吸収性物品を収集袋Aごと破砕する。破砕装置12は、破砕部60と、ポンプ63と、を含む。破砕部60は、溶液槽Vと配管61で連接されており、溶液槽Vから酸性水溶液Bと共に送出された収集袋A内の使用済み吸収性物品(混合液91)を、収集袋Aごと酸性水溶液B中で破砕する。破砕部60としては、二軸破砕機(例示:二軸回転式破砕機、二軸差動式破砕機、二軸せん断式破砕機)が挙げられ、例えばスミカッター(住友重機械エンバイロメント株式会社製)が挙げられる。ポンプ63は、破砕部60と配管62で連接されており、破砕部60で得られる破砕物を酸性水溶液Bと共に破砕部60から引き出して(混合液92)、次工程へ送出する。ただし、破砕物は、パルプ繊維及び高吸水性ポリマーと、その他の資材(収集袋Aの素材、フィルム、不織布、弾性体など)を含んでいる。破袋装置11と破砕装置12とは、互いに異なる装置であることが好ましい。
図1を参照して、第1分離装置13は、破砕装置12で得られた破砕物と酸性水溶液とを含む混合液92を撹拌して、破砕物から汚れ(排泄物など)を除去する洗浄を行いつつ、混合液92からパルプ繊維、高吸水性ポリマー及び酸性水溶液を分離して(混合液93)、第1除塵装置14へ送出する。
第1分離装置13としては、例えば洗濯槽兼脱水槽及びそれを囲む水槽を備える洗濯機が挙げられる。ただし、洗濯槽兼脱水槽(回転ドラム)が洗浄槽兼ふるい槽(分離槽)として用いられる。洗濯槽の周面に設けられた複数の貫通孔の大きさは、破砕物のうちのパルプ繊維及び高吸水性ポリマーが通過し易く、他の資材が通過し難い大きさとする。洗濯機としては、例えば横型洗濯機ECO−22B(株式会社稲本製作所製)が挙げられる。
なお、不活化水溶液(例示:酸性水溶液)中で収集袋ごと使用済み吸収性物品を破砕せず、気体中(例示:空気中)で収集袋ごと使用済み吸収性物品を破砕してもよい。その場合には、破袋装置11は不要であり、不活化水溶液の無い状態の空気中で破砕装置12が破砕を行う。その後、破砕装置12の破砕物と不活化水溶液とが第1分離装置13に供給される。
なお、破袋装置11〜第1分離装置13の間で、不活化水溶液として酸性水溶液を用いない場合、第1除塵装置14から不活化水溶液に酸性水溶液を加え、第1除塵装置14に供給されるパルプ繊維及び高吸水性ポリマーを含む不活化水溶液を実質的に酸性水溶液としてもよい。その場合、高吸水性ポリマーの比重及び大きさをpHで容易に調整できる。
第1除塵装置14は、pHを所定の範囲内で維持しつつ、第1分離装置13から送出されたパルプ繊維及び高吸水性ポリマーを含む酸性水溶液(混合液93)を、複数の開口を有するスクリーンにより、酸性水溶液中のパルプ繊維及び高吸水性ポリマー(混合液94)と他の資材(異物)とに分離する。pHを所定の範囲内で維持するには、例えば、途中でpHを変動させるような液体(例示:水)を加えないか、又は、液体を加える場合には、概ね同じpHの液体(例示:酸性水溶液)とする。所定の範囲とは、pHの変動が±1.0以内の範囲とする。
第1除塵装置14は、例えばスクリーン分離機が挙げられる(粗スクリーン分離機)。ただし、スクリーン(ふるい)の開口には特に制限はなく、例えばスリット、丸孔、四角孔、メッシュが挙げられるが、ここでは丸孔を用いる。開口の大きさ、すなわち丸孔の大きさ(直径)は、パルプ繊維及び高吸水性ポリマーが通過可能な大きさで、第1分離装置13で除去できなかった他の資材(異物)が通過困難な大きさで、かつ第2除塵装置15のスクリーンのスリットの幅より大きい大きさとする。丸孔の大きさは、例えば、直径2〜5mmφであり、それにより少なくとも10mm角程度以上の他の資材(異物)を除去できる。スリットの場合、スリットの大きさ(幅)は例えば2〜5mmである。
なお、異物除去の効率向上の観点から、第1分離装置13から送出された混合液93を加圧しつつ(例示:0.5〜1kgf/cm)、第1除塵装置14に供給してもよい。第1除塵装置14は、例えばパックパルパー(株式会社サトミ製作所製)が挙げられる。
第2除塵装置15は、pHを所定の範囲内で維持しつつ、第1除塵装置14から送出されたパルプ繊維及び高吸水性ポリマーを含む酸性水溶液(混合液94)を、複数の開口を有するスクリーンにより、酸性水溶液中のパルプ繊維及び高吸水性ポリマー(混合液95)と他の資材(異物)とに分離する。
第2除塵装置15は、例えばスクリーン分離機が挙げられる。ただし、スクリーン(ふるい)の開口には特に制限はなく、例えばスリット、丸孔、四角孔、メッシュが挙げられるが、ここではスリットを用いる。スリットの大きさ(幅)は、パルプ繊維及び高吸水性ポリマーが通過可能な大きさで、かつ第1除塵装置14で除去できなかった他の資材(異物)が通過困難な大きさとする。スリットの大きさは、例えば、幅0.2〜0.5mmであり、それにより少なくとも3mm角程度以上の他の資材(異物)を除去できる。丸孔の場合、丸孔の大きさ(直径)は例えば直径0.2〜0.5mmφである。
なお、異物除去の効率向上の観点から、第1除塵装置14から送出された混合液94を加圧しつつ(例示:0.5〜2kgf/cm)、第2除塵装置15に供給してもよい。その圧力は、相対的に小さい異物を除去する観点から、第1除塵装置14の圧力よりも高いことが好ましい。第2除塵装置15としては例えばラモスクリーン(相川鉄工株式会社製)が挙げられる。
第3除塵装置16は、pHを所定の範囲内で維持しつつ、第2除塵装置15から送出されたパルプ繊維及び高吸水性ポリマーを含む酸性水溶液(混合液95)を、遠心分離して、酸性水溶液中のパルプ繊維及び高吸水性ポリマー(混合液96)と他の資材(重量の大きい異物)とを分離する。
第3除塵装置16は、例えばサイクロン分離機が挙げられる。相対的に比重の軽い酸性水溶液中のパルプ繊維及び高吸水性ポリマーが上昇し、それらよりも比重の重い異物(金属など)が下降するように、所定の流速で、パルプ繊維及び高吸水性ポリマーを含む酸性水溶液(混合液95)を、第3除塵装置16の逆さ向きの円錐筐体(図示されず)内に供給する。第3除塵装置16としては、ACT低濃度クリーナー(相川鉄工株式会社製)に例示される。
第2分離装置17は、第3除塵装置16から送出されたパルプ繊維及び高吸水性ポリマーを含む酸性水溶液(混合液96)を、複数の開口を有するスクリーンにより、酸性水溶液中のパルプ繊維(混合液97)と、酸性水溶液中の高吸水性ポリマーとに分離する。したがって、混合液96から高吸水性ポリマーと共に酸性水溶液を除去する脱水機と見ることもできる。
第2分離装置17は、例えばドラムスクリーン分離機が挙げられる。ただし、ドラムスクリーン(ふるい)の開口には特に制限はなく、例えばスリット、丸孔、四角、メッシュ孔が挙げられるが、ここではスリットを用いる。スリットの大きさ(幅)は、高吸水性ポリマーが通過可能な大きさで、かつパルプ繊維が通過困難な大きさとする。スリットの場合、スリットの大きさは、例えば幅0.2〜0.8mmであり、それにより少なくとも多くの高吸水性ポリマーを除去できる。丸孔の場合、丸孔の大きさは、例えば直径0.2〜0.8mmφである。第2分離装置17としては、ドラムスクリーン脱水機(東洋スクリーン株式会社製)が挙げられる。
第3分離装置18は、第2分離装置17から送出されたパルプ繊維、分離できず残った高吸水性ポリマー及び酸性水溶液(混合液97)を、複数の開口を有するスクリーンにより、パルプ繊維及び高吸水性ポリマーを含む固体(混合物98)と、高吸水性ポリマー及び酸性水溶液を含む液体とに分離しつつ、固体に圧力を印加して、固体中の高吸水性ポリマーを押し潰す。したがって、第3分離装置18は、混合液97から高吸水性ポリマーと共に酸性水溶液を除去する加圧脱水方式の脱水機と見ることもできる。ただし、固体(混合物98)は若干の酸性水溶性を含んでいる。
図3は、図1の第3分離装置18の構成例を示す模式図である。第3分離装置18は、例えばスクリュープレス脱水機が挙げられる。第3分離装置18は、例えば、ドラムスクリーン81と、スクリュー軸82と、スクリュー羽根83と、駆動装置86と、蓋体84と、調圧装置85と、を備える。ドラムスクリーン81は、筐体80内に設けられた円筒状のスクリーン(ふるい)である。スクリュー軸82は、ドラムスクリーン81の円筒の軸に沿って延び、その直径がドラムスクリーン81の先端部に向かうに連れて徐々に大きくなっている。スクリュー羽根83は、スクリュー軸82の外側に螺旋状に設けられ、ドラムスクリーン81の内周面に沿って回転する。スクリュー羽根83のピッチは、ドラムスクリーン81の先端部に向かうに連れて徐々に狭くなっていてもよい。駆動装置86は、スクリュー軸82を回転する。蓋体84は、ドラムスクリーン81の先端部を塞ぐように設けられている。調圧装置85は、蓋体84をドラムスクリーン81の先端部に押し付ける押圧の圧力を調整する。
ただし、ドラムスクリーン(ふるい)81の開口には特に制限はなく、例えばスリット、丸孔、四角、メッシュ孔が挙げられるが、ここではスリットを用いる。スリットの大きさ(幅)は、高吸水性ポリマーが通過可能な大きさで、かつパルプ繊維が通過困難な大きさとする。スリットの場合、スリットの大きさは、例えば幅0.1〜0.5mmであり、少なくとも残りの高吸水性ポリマーを除去できる。第3分離装置18は、ドラムスクリーン81側面のスリットから高吸水性ポリマーと酸性水溶液を含む液体Eを送出しつつ、ドラムスクリーン81先端部と蓋体84との隙間Gからパルプ繊維と高吸水性ポリマーを含む固体(混合物98)を送出する。固体(混合物98)の送出のとき、高吸水性ポリマーが押し潰される。蓋体に印加される押圧の圧力は、例えば、0.01MPa以上、1MPa以下が挙げられる。第3分離装置18としてはスクリュープレス脱水機(川口精機株式会社製)が挙げられる。
酸化剤処理装置19は、第3分離装置18から送出された固体中の押し潰された高吸水性ポリマーを含むパルプ繊維(混合物98)を、酸化剤を含む水溶液(処理液)で処理する。それにより、高吸水性ポリマーを酸化分解してパルプ繊維から除去して、高吸水性ポリマーを含まないパルプ繊維を処理液と共に送出する(混合液99)。
図4は、酸化剤処理装置19の構成例を示す模式図である。酸化剤処理装置19は、酸化剤としてオゾンを用いる場合、ポンプ121と、処理槽123と、ポンプ125と、オゾン発生装置126と、オゾン混合装置127と、オゾン分解装置129と、を含む。処理槽123は、処理液Pとして酸性水溶液を有しており、上部に設けられた供給口122bから混合物98が供給される。酸性水溶液は、酸化剤としてオゾンを用いる場合、オゾンの安定性を高める点で好ましい。ポンプ121は、配管132を介して処理槽123の底部の送出口124aから処理液Pを引き抜き、処理槽123の上部の供給口122aから処理槽123中に供給する。ポンプ125は、配管136を介して処理槽123の底部の送出口124bから処理液Pを引き抜き、処理槽123の下部の供給口122cから処理槽123中に供給する。オゾン発生装置126はガス状物質であるオゾン含有ガスZを生成し、オゾン混合装置127に供給する。オゾン混合装置127は、配管136の途中にあり、配管135を介して供給されたオゾン含有ガスZを、配管136内を処理槽123の下部の供給口122cへ向かって流通する処理液Pに混合する。オゾン混合装置127は、オゾン含有ガスZを複数の細かい気泡として処理液P中に供給する。オゾン含有ガスZは、オゾンを含んだ他の種類ガスであり、例えばオゾンを含んだ酸素ガスや空気が挙げられる。オゾン発生装置126としては、例えば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などが挙げられる。オゾン分解装置129は、処理槽123の上部に蓄積したオゾン含有ガスZを配管134経由で受け取り、オゾンを分解し無害化して外部へ放出する。なお、処理槽123内の処理液Pは、初期的には処理液Pのみであり、開始後は処理液Pと混合物98とが混合された液となるが、本実施の形態では処理液Pと混合物98とが混合された液も含めて、処理槽123内の液を処理液Pとする。
図5は、酸化剤処理装置19の他の構成例を示す模式図である。酸化剤処理装置19は、パルプ繊維を含む混合物98を処理液Paと共に貯蔵する混合液貯蔵部110と、処理液Pa中のパルプ繊維に含まれる押し潰された高吸水性ポリマーを処理液Pにより酸化分解してパルプ繊維から除去する酸化剤処理部120と、を備えている。混合液貯蔵部110は、混合液タンク112と、攪拌機113と、を含む。混合液タンク112は、配管131を介して供給された、パルプ繊維を含む混合物98を処理液Pa中で貯蔵する。攪拌機113は、混合物98が処理液Pa中の下方へ沈まないよう、混合液タンク112中の処理液Pa中を撹拌する。一方、酸化剤処理部120は、ポンプ121aと、処理槽123と、オゾン供給装置128と、ポンプ125aと、オゾン分解装置129と、を含む。処理槽123は、処理液Pとして酸性水溶液を有する。ポンプ121aは、配管132aを介して混合液タンク112の混合物98を含む処理液Paを処理槽123の中に第1の流量で連続的に供給する。オゾン供給装置128は、オゾン発生装置126でガス状物質であるオゾン含有ガスZを発生し、配管135を介して処理槽123に供給する。オゾン含有ガスZを送出するノズル127aは、処理槽123の下部(好ましくは底部)に配置され、例えば管状又は平板状の形状を有する。ノズル127aは、オゾン含有ガスZを複数の細かい気泡として処理液P中に処理槽123の下部から上部へ向かって連続的に供給する。ポンプ125aは配管133を介して処理槽123内の処理液Pを、処理槽123の外に第2の流量で連続的に排出する。オゾン分解装置129は、処理槽123の上部に蓄積したオゾン含有ガスZを配管134経由で受け取り、オゾンを分解し無害化して外部へ放出する。
なお、上記の酸化剤処理装置19は、酸化剤としてオゾンを用いているが、他の酸化剤を用いてもよく、ガス状の酸化剤でなくても液体の酸化剤や固体の酸化剤を液中に溶融させたものであってもよい。酸化剤としては、例えば二酸化塩素、過酢酸、次亜塩素酸ナトリウム、過酸化水素が挙げられる。
第4分離装置20は、酸化剤処理装置19にて処理されたパルプ繊維を含む処理液(混合液99)から、複数の開口を有するスクリーンにより、パルプ繊維を分離することで、パルプ繊維が回収され、リサイクルパルプ繊維が生成される。
第4分離装置20としては、例えばスクリーン分離機が挙げられる。ただし、スクリーン(ふるい)の開口には特に制限はなく、例えばスリット、丸孔、四角孔、メッシュが挙げられるが、ここではスリットを用いる。スリットの大きさ(幅)は、パルプ繊維が通過困難な大きさである。スリットの大きさは、例えば、幅0.2〜0.8mmである。丸孔の場合、丸孔の大きさは、例えば直径0.2〜0.8mmφである。
なお、システム1は、好ましくは、オゾン処理装置22と、pH調整装置23と、貯水槽24と、を備える。これらの装置は、システム1で使用する酸性水溶液を再生し、再利用するための装置である。酸性水溶液の再利用により、酸性水溶液のコストを削減できる。オゾン処理装置22は、第2分離装置17で分離された高吸水性ポリマー及び酸性水溶液から更に高吸水性ポリマーを分離された後の酸性水溶液101を、オゾン含有水溶液で殺菌処理する。pH調整装置23は、オゾン含有水溶液で殺菌処理された酸性水溶液102のpHを調整して、再生された酸性水溶液103を生成する。貯水槽24は、再生された酸性水溶液103のうちの余剰分を貯留する。
次に、使用済み吸収性物品からパルプ繊維を回収する方法について説明する。この方法は、使用済み吸収性物品からパルプ繊維(好ましくは更に高吸水性ポリマー)を回収し、したがってリサイクルパルプ繊維(好ましくは更にリサイクル高吸水性ポリマー)を生成する方法である。図6は、本実施の形態に係る方法の一例を示すフローチャートである。この方法は、第3分離工程S18と、酸化剤処理工程S19と、を備え、好ましくは、穴開け工程S11と、破砕工程S12と、第1分離工程S13と、第1除塵工程S14と、第2除塵工程S15と、第3除塵工程S16と、第2分離工程S17と、第4分離工程S20と、を備える。以下、詳細に説明する。
穴開け工程S11は、破袋装置11により実行される。使用済み吸収性物品を封入した収集袋Aが、酸性水溶液Bを溜めた溶液槽Vに投入されて、収集袋Aにおける酸性水溶液Bに接する表面に穴が開けられる。酸性水溶液Bは、収集袋Aに穴が開けられたとき、収集袋A内の使用済み吸収性物品の汚れや菌類や臭気が外部に放出されないように、収集袋Aの周りを囲んで封止する。穴から酸性水溶液が収集袋A内に浸入すると、収集袋A内の気体が収集袋Aの外部へ抜け、収集袋Aの比重が酸性水溶液Bより重くなり、収集袋Aが酸性水溶液B内に沈降する。また、酸性水溶液Bは、収集袋A内の使用済み吸収性物品内の高吸水性ポリマーを不活化する。
使用済み吸収性物品内の高吸水性ポリマーが不活化し、その吸水能力が低下することで、高吸水性ポリマーが脱水して、粒径が小さくなるので、後続の各工程での取り扱いが容易になり、処理の効率が向上する。不活化水溶液として酸性水溶液、すなわち無機酸及び有機酸の水溶液を用いるのは、石灰や塩化カルシウムなどの水溶液と比較して、パルプ繊維に灰分が残留しないからであり、更に、不活化の程度(粒径や比重の大きさ)をpHで調整し易いからである。酸性水溶液のpHとしては1.0以上、4.0以下が好ましく、1.2以上、2.5以下がより好ましい。pHが高過ぎると、高吸水性ポリマーの吸水能力を十分に低下させることができない。また、殺菌能力が低下するおそれもある。pHが低過ぎると、設備の腐食のおそれがあり、排水処理時の中和処理に多くのアルカリ薬品が必要となる。特に、パルプ繊維及び高吸水性ポリマーと、その他の資材とに分離するためには、パルプ繊維の大きさや比重と高吸水性ポリマーの大きさや比重とが比較的近い方が好ましい。したがって、酸性水溶液のpHとしては1.0以上、4.0以下とすることで、不活化により高吸水性ポリマーをより小さくすることができ、それにより、パルプ繊維の大きさや比重と高吸水性ポリマーの大きさや比重とを互いに比較的近くできる。有機酸としては、例えばクエン酸、酒石酸、グリコール酸、リンゴ酸、コハク酸、酢酸、アスコルビン酸、等が挙げられるが、クエン酸、酒石酸、グルコン酸、等のヒドロキシカーボネート系の有機酸が特に好ましい。クエン酸のキレート効果により、排泄物中の金属イオン等がトラップされ除去可能であり、かつクエン酸の洗浄効果で、高い汚れ成分除去効果が期待できる。一方、無機酸としては、例えば硫酸、塩酸、硝酸が挙げられるが、塩素を含まないことやコスト等の観点から硫酸が好ましい。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。有機酸水溶液の有機酸濃度は、特に限定されないが、有機酸がクエン酸の場合は、0.5質量%以上4質量%以下が好ましい。無機酸水溶液の無機酸濃度は、特に限定されないが、無機酸が硫酸の場合は、0.1質量%以上0.5質量%以下が好ましい。
例えば図2の破袋装置11では、まず、撹拌羽根33の回転軸(支持軸32)の周りの回転により、酸性水溶液Bに旋回流が生じて、収集袋Aが物理的に強制的に酸性水溶液B(溶液槽V)の底部方向へ引き込まれる。そして、底部に移動してきた収集袋Aが、破袋刃41の回転軸(支持軸42)の周りの回転により、破袋刃41に接触して穴を開けられる。なお、破袋刃41が溶液槽V中を上下方向に移動可能の場合、収集袋Aが旋回流で酸性水溶液B(溶液槽V)の底部方向へ引き込まれなくても、破袋刃41が上方へ移動して収集袋Aに穴を開けてもよい。
破砕工程S12は、破砕装置12により実行される。穴が開いて酸性水溶液Bの水面下に沈んだ収集袋Aを含む酸性水溶液B、すなわち混合液91が溶液槽Vから排出されつつ、収集袋A内の使用済み吸収性物品が、収集袋Aごと酸性水溶液B中で破砕される。
例えば、図2の破砕装置12では、まず、破砕部60により、溶液槽Vから酸性水溶液Bと共に送出された収集袋A内の使用済み吸収性物品が、収集袋Aごと酸性水溶液B中で破砕される(液中破砕工程)。このとき、破砕部60では、二軸破砕機における互いに噛み合って内向きに回転する回転刃及びスペーサに、混合液91が供給され、収集袋Aが袋ごと破砕される。そして、ポンプ63により、破砕部60(液中破砕工程)で得られた破砕物を含む酸性水溶液B(混合液92)が破砕部60から引き出され(引出工程)、次工程へ送出される。
ここで、破砕工程S12において、破砕物の大きさの平均値が50mm以上、100mm以下となるように、使用済み吸収性物品が収集袋Aごと破砕される工程を有することが好ましい。吸収性物品としては、長さ約150〜1000mm、幅100mm〜1000mmが想定されている。破砕物の大きさの平均値を50mm以上、100mm以下となるように破砕することで、各使用済み吸収性物品の裏面シート及び/又は表面シートに確実に切れ目を入れることができる。それにより、各使用済み吸収性物品において切れ目から概ね残らずパルプ繊維を取り出すことができるので、パルプ繊維の回収率(再生されるパルプ繊維の総量/供給される使用済み吸収性物品のパルプ繊維の総量)を高めることができる。大きさの平均値を50mm未満にすると、パルプ繊維以外の他の資材(例示:フィルム(収集袋Aの素材、裏面シートなど)、不織布(表面シートなど)、弾性体(防漏壁用ゴムなど))が小さく切断され過ぎて、後続の工程においてそれら資材とパルプ繊維とを分離し難くなる。その結果、再生されるパルプ繊維に混入する異物(他の資材)が増加し、パルプ繊維の回収率が低下する。一方、大きさの平均値を100mmより大きくすると、使用済みの吸収性物品に切り目を入れ難くなる。その結果、パルプ繊維を取り出せない使用済み吸収性物品が生じてしまい、パルプ繊維の回収率が低下する。
第1分離工程S13は、第1分離装置13により実行される。破砕装置12で得られた破砕物と酸性水溶液とを含む混合液92が撹拌されて、破砕物から汚れが除去される洗浄が行われつつ、混合液92がパルプ繊維、高吸水性ポリマー及び酸性水溶液と他の資材とに分離される。このとき、洗浄効果を高めるため、及び/又は、pHを調整するために、別途、酸性水溶液を添加してもよい。その結果、混合液92のうちのパルプ繊維、高吸水性ポリマー及び酸性水溶液(一部、他の資材等を含む)が貫通孔を通過して分離されて、第1分離装置13から送出される(混合液93)。一方、混合液92のうちのパルプ繊維、高吸水性ポリマー及び酸性水溶液を除いた他の資材が貫通孔を通過できず第1分離装置13内に残存する、又は別経路で送出される。ただし、他の資材の一部は分離しきれずに混合液93と共に送出される。ここで、第1分離装置13として洗濯機を用いるとき、ふるいとして機能する洗濯槽の貫通孔の大きさとしては、丸孔の場合には5mm〜20mmφが挙げられ、それ以外の形状の孔の場合には丸孔と略同一面積の大きさが挙げられる。
本方法(システム)は、上記のように使用済み吸収性物品を破砕する破砕処理(穴開け工程S11(破袋装置11)〜第1分離工程S13(第1分離装置13))において、少なくとも、穴開け工程S11(破袋装置11)、破砕工程S12(破砕装置12)を備えている。したがって、収集袋に入った状態の使用済み吸収性物品を収集袋ごと不活化水溶液中で破砕するので、少なくとも破砕を開始するまでは不活化水溶液に汚れや菌類が混ざったり、臭気が生じたりすることはほとんどない。そして、使用済み吸収性物品が破砕されるときに、不活化水溶液に汚れや菌類が混ざったり、臭気が生じたりするとしても、破砕とほぼ同時に、汚れや菌類の混入した不活化水溶液が破砕物と共に溶液槽から送出されるので、溶液槽に汚れや菌類をほとんど残さず、流し去ることができる。加えて、臭気を不活化水溶液で封止できるので、臭気の発生も低く抑えられる。それにより、使用済み吸収性物品の破砕のときに、汚れや菌類が飛散したり、臭気が放出されたりすることを抑制できる。
なお、不活化水溶液(例示:酸性水溶液)中で収集袋ごと使用済み吸収性物品を破砕せず、気体中(例示:空気中)で収集袋ごと使用済み吸収性物品を破砕してもよい。その場合には、穴開け工程S11は不要であり、不活化水溶液の無い状態の空気中で破砕工程S12は破砕を行う。その後、破砕工程S12の破砕物と共に不活化水溶液を第1分離工程S13に供給する。
なお、穴開け工程S11〜第1分離工程S13の間で、不活化水溶液として酸性水溶液を用いない場合、第1除塵工程S14から酸性水溶液を加えて、第1除塵工程S14に供給されるパルプ繊維及び高吸水性ポリマーを含む不活化水溶液を実質的に酸性水溶液とすることが好ましい。その場合、高吸水性ポリマーの比重及び大きさをpHで容易に調整できる。
第1除塵工程S14は、第1除塵装置14により実行される。第1分離装置13から送出されたパルプ繊維及び高吸水性ポリマーを含む酸性水溶液、すなわち混合液93は、pHが所定の範囲内で維持されつつ、スクリーンにより、パルプ繊維及び高吸水性ポリマーを含む酸性水溶液と他の資材(異物)とに分離される。その結果、混合液93のうちのパルプ繊維、高吸水性ポリマー及び酸性水溶液(一部、他の資材等を含む)がスクリーンを通過して分離されて、第1除塵装置14から送出される(混合液94)。一方、混合液93のうちのパルプ繊維、高吸水性ポリマー及び酸性水溶液を除いた他の資材がスクリーンを通過できず第1除塵装置14内に残存する、又は別経路で送出される。ただし、他の資材の一部は、分離しきれずに混合液94と共に送出される。
なお、酸性水溶液は、少なくとも第1除塵工程S14までに、高吸水性ポリマーの比重及び大きさとそれぞれパルプ繊維の比重及び大きさとの相違が所定の範囲内になるようにpHを調整されることが好ましい。所定の範囲内とは、例えば一方が他方の0.2〜5倍の範囲内とする。この場合、第1除塵工程S14以前の工程は、パルプ繊維及び高吸水性ポリマーと、高吸水性ポリマーの比重及び大きさとそれぞれパルプ繊維の比重及び大きさとの相違が所定の範囲内になるようにpHを調整された酸性水溶液と、を混合して、高吸水性ポリマーを不活化する不活化工程と見ることができる。
また、第1除塵工程S14での酸性溶液中のパルプ繊維と高吸水性ポリマーとを合わせた濃度としては、例えば0.1質量%以上、10質量%以下が挙げられ、0.1質量%以上、5質量%以下が好ましい。また、酸性溶液中のパルプ繊維と高吸水性ポリマーとの比は、例えば50〜90質量%:50〜10質量%が挙げられる。
第2除塵工程S15は、第2除塵装置15により実行される。第1除塵装置14から送出されたパルプ繊維及び高吸水性ポリマーを含む酸性水溶液、すなわち混合液94が、pHが所定の範囲内で維持されつつ、スクリーンにより、パルプ繊維及び高吸水性ポリマーを含む酸性水溶液と他の資材(異物)とに分離される。その結果、混合液94のうちのパルプ繊維、高吸水性ポリマー及び酸性水溶液(一部、他の資材等を含む)がスクリーンを通過して分離され、第2除塵装置15から送出される(混合液95)。一方、混合液94のうちのパルプ繊維、高吸水性ポリマー及び酸性水溶液を除いた他の資材がスクリーンを通過できず第2除塵装置15内に残存する、又は別経路で送出される。ただし、他の資材の一部は、分離しきれずに混合液95と共に送出される。なお、酸性水溶液は、高吸水性ポリマーの比重及び大きさとそれぞれパルプ繊維の比重及び大きさとの相違が所定の範囲内になるようにpHを調整されている。
第3除塵工程S16は、第3除塵装置16により実行される。第2除塵装置15から送出されたパルプ繊維及び高吸水性ポリマーを含む酸性水溶液、すなわち混合液95が、pHが所定の範囲内で維持されつつ、逆さ向きの円錐筐体内で遠心分離されて、酸性水溶液中のパルプ繊維及び高吸水性ポリマーと他の資材(重量の大きい異物)とに分離される。その結果、混合液95のうちのパルプ繊維、高吸水性ポリマー及び酸性水溶液が第3除塵装置16(サイクロン分離機)の上部から送出される(混合液96)。一方、混合液95のうちのパルプ繊維、高吸水性ポリマー及び酸性水溶液を除いた金属のような重い他の資材が第3除塵装置16(サイクロン分離機)の下部から送出される。なお、酸性水溶液は、高吸水性ポリマーの比重及び大きさとそれぞれパルプ繊維の比重及び大きさとの相違が所定の範囲内になるようにpHを調整されている。
本方法(システム)は、上述のように異物(他の資材)を除去する除塵処理(第1除塵工程S14(第1除塵装置14)〜第3除塵工程S16(第3除塵装置16)にて、少なくとも第2除塵工程S15(第2除塵装置15)、第3除塵工程S16(第3除塵装置16))を備えている。したがって、パルプ繊維及び高吸水性ポリマーを、パルプ繊維及び高吸水性ポリマーを除いた使用済み吸収性物品の他の資材のうちの主に樹脂材料から大きさで容易に分離し(第2除塵工程S15(第2除塵装置15))、他の資材のうちの比重の大きい材料、例えば金属材料から比重で容易に分離することができる(第3除塵工程S16(第3除塵装置16))。そして、その後に、パルプ繊維と高吸水性ポリマーとを互いに分離することにより(第2、3分離工程S17、S18(第2、3分離装置17、18)、使用済み吸収性物品からパルプ繊維及び高吸水性ポリマーを回収できる。このとき、パルプ繊維及び高吸水性ポリマーと他の資材とを分離する処理の回数を低減できる。すなわち、高吸水性ポリマー及びパルプ繊維を分離する処理の効率を高めることができる。
第2分離工程S17は、第2分離装置17により実行される。第3除塵装置16から送出されたパルプ繊維及び高吸水性ポリマーを含む前記酸性水溶液、すなわち混合液96が、ドラムスクリーンにより、酸性水溶液中のパルプ繊維と酸性水溶液中の高吸水性ポリマーとに分離される。その結果、混合液96から高吸水性ポリマーを含む酸性水溶液がドラムスクリーンを通過して分離され、第2分離装置17から送出される。一方、混合液96のうちのパルプ繊維を含む酸性水溶液がドラムスクリーンを通過できず第2分離装置17から別経路で送出される(混合液97)。なお、その後、分離された高吸水性ポリマー及び酸性水溶液から高吸水性ポリマーをスクリーン分離機等で分離できる。したがって、以上の工程は、高吸水性ポリマーを分離・回収する工程、よってリサイクル高吸水性ポリマーを生成する工程ということができる。
第3分離工程S18は、第3分離装置18により実行される。第2分離装置17から送出された、パルプ繊維、分離できず残った高吸水性ポリマー及び酸性水溶液、すなわち混合液97が、ドラムスクリーンにより、パルプ繊維及び高吸水性ポリマーを含む固体、すなわち混合物98と、高吸水性ポリマー及び酸性水溶液を含む液体Eとに分離される。そして分離と共に、固体中の高吸水性ポリマーが加圧されて押し潰される。その結果、混合液97から高吸水性ポリマーを含む酸性水溶液がドラムスクリーンを通過して分離され、第3分離装置18から送出される。一方、混合液97のうちの高吸水性ポリマーが押し潰されたパルプ繊維がドラムスクリーンを追加できず、ドラムスクリーン先端部の蓋体の隙間から第3分離装置18の外側へ送出される(混合物98)。
例えば、図3に示す第3分離装置18では、まず、第2分離装置17から送出された、パルプ繊維、高吸水性ポリマー及び酸性水溶液を含む混合液97がドラムスクリーン81内に投入されて、スクリュー軸82の周囲に到達する。駆動装置86によりスクリュー軸82が回転することで、スクリュー軸82の周囲の混合液97が、スクリュー軸82及びスクリュー羽根83によりドラムスクリーン81の側面に押し付けられて加圧されつつ、ドラムスクリーン81の先端部へ向かって搬送される。そのとき、高吸水性ポリマー及び酸性水溶液がドラムスクリーン81の側面のスクリーンを通過することで混合液97から分離され、パルプ繊維及び一部の高吸水性ポリマーがドラムスクリーン81内に残存する。すなわち、混合液97からパルプ繊維及び高吸水性ポリマーを含む固体である混合物98と、高吸水性ポリマー及び酸性水溶液を含む液体Eとが分離される。そして、混合物98は、加圧されつつ、ドラムスクリーン81の先端部と、混合物98の搬送方向とは逆方向に加圧された蓋体84との隙間Gから、強制的に送出される。加圧されながら搬送され送出される過程で、混合物98中の高吸水性ポリマーが押し潰される。一方、液体Eは、筐体80から送出される。蓋体84に印加される押圧の圧力は、例えば、0.01MPa以上、1MPa以下が挙げられ、0.02MPa以上、0.5MPa以下が好ましい。圧力を0.02MPa未満にすると、高吸水性ポリマーを押し潰し難くなり、酸化剤処理の時間をあまり短縮できず、圧力を0.5MPaより大きくすると、高吸水性ポリマーを十分に押し潰せるが、パルプ繊維を傷めるおそれがある。
酸化剤処理工程S19は、酸化剤処理装置19により実行される。第3分離装置18から送出された固体中のパルプ繊維及び押し潰された高吸水性ポリマーが、酸化剤を含む水溶液で処理される。それにより、高吸水性ポリマーが酸化分解してパルプ繊維から除去される。その結果、混合物98のパルプ繊維に付着(例示:パルプ繊維の表面に残存)していた高吸水性ポリマーが、酸化剤(例示:オゾン)を含む水溶液(処理液)により酸化分解して、水溶液に可溶な低分子量の有機物に変化することで、パルプ繊維から除去される。ここで、高吸水性ポリマーが酸化分解し、水溶液に可溶な低分子量の有機物に変化した状態とは、高吸水性ポリマーが2mmのスクリーンを通過する状態をいう。それにより、パルプ繊維に含まれる高吸水性ポリマー等の不純物を除去し、純度の高いパルプ繊維を生成でき、酸化剤処理によるパルプ繊維の殺菌、漂白及び消臭を行うことができる。
例えば、図4に示す酸化剤処理装置19では、第3分離工程S18にて分離されたパルプ繊維(高吸水性ポリマーが残存)を含む混合物98は、処理槽123の上部に設けられた供給口122bから処理液P中に供給される。処理液Pは酸性水溶液(オゾンの失活抑制及び高吸水性ポリマーの不活化のため)であり、比重としては概ね1である。したがって、パルプ繊維は、処理液Pの上部から下部へ向かって沈降してゆく。一方、オゾン発生装置126で生成されたオゾン含有ガスZは、オゾン混合装置127にて処理液Pに混合されて、配管136を介して供給口122cから処理槽123に供給される。オゾン含有ガスZは、処理槽123の下部の供給口122c付近から処理液P内に細かい気泡の状態(例示:マイクロバブル又はナノバブル)で連続的に放出される。すなわちオゾン含有ガスZは、処理液Pの下部から上部へ向かって上昇してゆく。そして、処理液P内を、上部から下部へ向かって沈降するパルプ繊維と、下部から上部へ向かって上昇するオゾン含有ガスZとが、対向して進みつつ衝突し合う。そして、オゾン含有ガスZは、パルプ繊維の表面に、パルプ繊維を包み込むように付着する。そのとき、オゾン含有ガスZ中のオゾンが、パルプ繊維中の高吸水性ポリマーと反応して、高吸水性ポリマーを酸化分解して、処理液Pに溶解させる。それにより、パルプ繊維上の高吸水性ポリマーがパルプ繊維から除去される。対向流なので、パルプ繊維に含まれる高吸水性ポリマーとオゾン含有ガスZとの接触確率を高めることができる。
そして、パルプ繊維は処理槽123の底部へ沈降し、オゾン含有ガスZは処理槽123の上部の空間へ抜ける。処理槽123の上部に蓄積したオゾン含有ガスZのオゾンはオゾン分解装置129で分解され無害化されて外部へ放出される。その後、処理槽123の底部の処理液P(パルプ繊維を含む)は、ポンプ121により、配管132を介して処理槽123の上部に設けられた供給口122aから処理槽123中に供給される。それにより、処理液Pのパルプ繊維は、再び処理液Pの上部から下部へ向かって沈降してゆき、再び下部から上部へ向かって上昇するオゾン含有ガスZと反応することができる。このようにオゾン含有ガスZで処理されたパルプ繊維を含む処理液Pが、処理槽123の下部(底部)から再び処理槽123の上部へ供給されることで、処理槽123内に上部から下部への連続的かつ安定的な流体(パルプ繊維を含む)の流れを強制的に生じさせることができる。パルプ繊維に含まれる高吸水性ポリマーとオゾン含有ガスZとの接触確率を更に高めることができる。加えて、パルプ繊維が繰り返しオゾン含有ガスZで処理されるので、パルプ繊維に含まれる高吸水性ポリマーをほとんど除去することができ、パルプ繊維の純度を極めて高くすることができる。図4の酸化剤処理装置19を用いる場合、酸化剤処理工程S19は、好ましくはバッチ処理で行われる。
処理液Pにオゾン含有ガスZを供給する場合、処理液P中のオゾン濃度は、例えば1〜50質量ppmが挙げられる。オゾン含有ガスZ中のオゾン濃度は、例えば40〜200g/mが挙げられる。処理液P中のパルプ繊維(高吸水性ポリマーを含む)の濃度は、例えば0.1〜20質量%が挙げられる。パルプ繊維が処理槽123内に存在する時間は、例えば、2分〜60分が挙げられる。オゾン含有ガスZはマイクロバブル(直径が1〜1000μm程度の気泡)又はナノバブル(直径が100〜1000nm程度の気泡)の状態で送出する。すなわち、マイクロバブル又はナノバブルは微細な気泡であり、単位体積当たりの表面積が大きく、液中の上昇速度が遅いため、気泡がパルプ繊維に接触する確率を高められる。更に、微細な気泡はより多くパルプ繊維の表面に接触できる。それにより、パルプ繊維を微細な気泡で満遍なく包み込み、パルプ繊維とオゾン含有ガスZとの接触面積をより増加させることができる。更に、より多くの気泡がパルプ表面に接触することで、気泡の浮力により、高吸水性ポリマーを含むパルプ繊維の沈降速度を低下させ、パルプ繊維とオゾン含有ガスZとの接触時間をより増加させることができる。これらにより、パルプ繊維に含まれる高吸水性ポリマーをより確実に酸化分解させて、パルプ繊維から除去できる。
図5に示す酸化剤処理装置19では、第3分離工程S18にて分離されたパルプ繊維(高吸水性ポリマーが残存)は、酸性水溶液と混合されて処理液Paとなる。処理液Paは、配管131を介して混合液タンク112に供給され、貯蔵される。そして、混合液タンク112内の処理液Paは、ポンプ121aの流量制御により、配管132aを介して処理槽123へ第1の流量で連続的に供給される。それにより、パルプ繊維は、処理槽123の上部に設けられた供給口122から処理液P中に供給される。処理液Pは酸性水溶液であり、比重としては概ね1である。したがって、パルプ繊維は、処理液Pの上部から下部へ向かって沈降してゆく。一方、オゾン発生装置126で生成されたオゾン含有ガスZは、配管135を介して処理槽123に供給され、処理槽123のノズル127aから処理液P内に細かい気泡の状態(例示:マイクロバブル又はナノバブル)で連続的に放出される。すなわちオゾン含有ガスZは、処理液Pの下部から上部へ向かって上昇してゆく。そして、処理液P内を、上部から下部へ向かって沈降するパルプ繊維と、下部から上部へ向かって上昇するオゾン含有ガスZとが、対向して進みつつ衝突し合う。そして、オゾン含有ガスZは、パルプ繊維の表面に、パルプ繊維を包み込むように付着する。そのとき、オゾン含有ガスZ中のオゾンが、パルプ繊維中の高吸水性ポリマーと反応して、高吸水性ポリマーを酸化分解して、処理液Pに溶解させる。それにより、パルプ繊維上の高吸水性ポリマーがパルプ繊維から除去される。対向流なので、パルプ繊維に含まれる高吸水性ポリマーとオゾン含有ガスZとの接触確率を高めることができる。そして、パルプ繊維は処理槽123の底部へ沈降し、オゾン含有ガスZは処理槽123の上部の空間へ抜ける。その後、処理槽123の底部の処理液P(パルプ繊維を含む)は、ポンプ125aの流量制御により、配管133を介して処理槽123の排出口124から処理槽123の外に第2の流量で連続的に排出される。処理槽123の上部に蓄積したオゾン含有ガスZのオゾンはオゾン分解装置129で分解され無害化されて外部へ放出される。このように処理液Paが処理槽123の上部から処理槽123の中に第1の流量で連続的に供給され、処理液Pが処理槽123の下部(底部)から処理槽123の外に第2の流量で連続的に排出される。それにより、処理槽123内に上部から下部への連続的かつ安定的な流体(パルプ繊維を含む)の流れを強制的に生じさせることができる。パルプ繊維に含まれる高吸水性ポリマーとオゾン含有ガスZとの接触確率を高めることができる。図5の酸化剤処理装置19を用いる場合、酸化剤処理工程S19は、好ましくは連続処理で行われる。
ただし、酸化剤がオゾンの場合、処理液を酸性水溶液にすることで、オゾンの失活を抑制することができ、オゾンの効果(高吸水性ポリマーの酸化分解、殺菌、漂白、消臭)を高めることができる。加えて、高吸水性ポリマーを不活化できる他、破砕処理や除塵処理で酸性水溶液を用いている場合には、各処理間に連続性があるので、各処理間で水溶液が相違することで何らかの不都合が生じるおそれがなく、安定的かつ確実に処理を行うことができる。更に、酸による作業者や装置への影響の低減の観点から、酸性水溶液のうちの有機酸が好ましく、中でも金属の除去の観点からクエン酸が好ましい。
ここで、第1の流量と第2の流量は同一であることが好ましい。第1の流量と第2の流量を同一にすることにより、処理槽123内の処理液Pの量を一定に保つことができ、安定的に連続的な処理が可能である。ただし、第1の流量と第2の流量とは、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(誤差5%以内)であればよい。
第4分離工程S20は、第4分離装置20により実行され、酸化剤処理装置19にて処理されたパルプ繊維を含む処理液、すなわち混合液99が、複数の開口を有するスクリーンを通過して、混合液99からパルプ繊維と処理液とが分離される。その結果、混合液99から処理液104がスクリーンを通過して分離され、第4分離装置20から送出される。分離された処理液104、すなわち酸化剤処理液は、酸化剤処理装置19に戻して再利用してもよい。酸化剤処理液のコストを削減できる。一方、混合液99のうちのパルプ繊維がスクリーンを通過できず第4分離装置20に残存する、又は別経路で送出される。以上の工程は、パルプ繊維を分離・回収する工程、したがってリサイクルパルプ繊維を生成する工程ということができる。
ただし、高吸水性ポリマーの比重は、JIS K 0061の化学製品の密度及び比重測定方法の比重瓶法で測定した。その結果、吸水前の吸水性ポリマーの比重は1.32g/mlであった。クエン酸水溶液(pH2)で不活化時の比重は1.04g/mlであり、クエン酸水溶液(pH4)不活化時の比重は1.01g/mlであった。
一方、高吸水性ポリマー(吸水後)の大きさは、実測が難しいため、高吸水性ポリマーを球と仮定して、その大きさ(直径)を以下のようにして算出した。すなわち、高吸水性ポリマーの吸水前の平均直径を200μmとし、高吸水性ポリマーが吸水した水溶液中の水の量から体積膨張計算により、高吸水性ポリマーの吸水後の大きさ(直径)を推定した。ここで、体積膨張計算は以下のようにして行った。まず、高吸水性ポリマーが吸水した水の量(1粒当たり)を計測した。次いで、その水の量に相当する水の体積を吸水後の高吸水性ポリマーの体積Vと仮定して、V=4/3πrに基づいて、吸水後の高吸水性ポリマーの半径rを求めた。そして、半径rを2倍である直径を、高吸水性ポリマー(吸水後)の大きさとした。その結果、クエン酸水溶液(pH2)で不活化時のゲル直径は約420μmであり、クエン酸水溶液(pH4)での不活化時のゲル直径は約540μmであった。
ただし、酸性水溶液中のパルプ繊維及び高吸水性ポリマーの割合は以下のようにして測定した。まず、酸性水溶液の一部を試料として採取して、その試料を200メッシュのフィルターに入れて試料重量W0を測定した。次いで、フィルター上の試料を5分間吊るして水切りし、所定の絶乾方法(120℃で10分間加熱し、乾燥させる方法)で絶乾し、得られた絶乾物の絶乾重量W1を測定した。次いで、絶乾物を、オゾンを含有する水溶液中に浸漬して、得られた物を上記の絶乾方法で絶乾し、パルプ繊維として絶乾重量W2を測定した。そして、絶乾重量W1から絶乾重量W2を引いた重量を高吸水性ポリマーの重量とし、酸性水溶液中のパルプ繊維及び高吸水性ポリマーの割合を、以下の式で計算した。すなわち、(パルプ繊維の割合)=(絶乾重量W2)/(試料重量W0)とし、(高吸水性ポリマーの割合)=(絶乾重量W1−絶乾重量W2)/(試料重量W0)とした。重量割合的には、汚物の固形重量は極めて小さいので無視できる。
ただし、水溶液中のオゾンの濃度は、以下のようにして測定した。まず、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)
なお、この方法は、好ましくは、オゾン処理工程S22と、pH調整工程S23と、を備える。これらの工程は、この方法で使用する酸性水溶液を再生し、再利用するための工程である。酸性水溶液の再利用により、酸性水溶液のコストを削減できる。オゾン処理工程S22は、第2分離工程S17で分離された高吸水性ポリマー及び酸性水溶液から更に高吸水性ポリマーを分離された後の酸性水溶液101を、オゾン含有水溶液で殺菌処理する。pH調整工程S23は、オゾン含有水溶液で殺菌処理された酸性水溶液のpHを調整して、再生された酸性水溶液103を生成する。酸性水溶液103は、例えば、破砕装置11へ供給される。あるいは、穴開け工程S11がなく、破砕工程S12において不活化水溶液を用いずに破砕する場合は、第1分離工程S13に供給される。あるいは、必要に応じて酸性水溶液が必要な他の工程(装置)へ供給されてもよい。酸性水溶液103の余剰分は貯水槽24に貯留される。
上述されたパルプ繊維及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は、パルプ繊維などを回収する回収処理(第2分離工程S17(第2分離装置17)〜第4分離工程S20(第4分離装置20))において、少なくとも固液分離工程(固液分離装置)、すなわち第3分離工程S18(第3分離装置18)と、酸化剤処理工程S19(酸化剤処理装置19)と、を備えている。そして、第3分離工程S18(第3分離装置18)において、パルプ繊維に残存する、吸水したゲル状(塊状又は略球状)の高吸水性ポリマーを押し潰すことにより、高吸水性ポリマーの厚みを薄くし、平坦な形状又は細かく分裂された形状にする。押し潰しは、ゲル状の高吸水性ポリマーをゲル強度以上の圧力で潰すことに例示される。すなわち、本方法又はシステムは、略球状又は塊状の高吸水性ポリマーの押し潰しにより、高吸水性ポリマーの表面積を大きく拡げることができ、高吸水性ポリマーの内側の部分を表側に露出させるなど露出する部分を増やすことができる。それゆえ、酸化剤処理工程S19(酸化剤処理装置19)において、塊状又は略球状の高吸水性ポリマーの場合には酸化剤と接触し難かった高吸水性ポリマーの内側の部分を酸化剤に接触させることができるなど、高吸水性ポリマーおける酸化剤との接触面積を大きくすることができる。それにより、高吸水性ポリマーの酸化分解をより効率的に進めることができ、酸化剤処理の時間を短縮できる。したがって、パルプ繊維から高吸水性ポリマーを除去する処理の効率を高めることができる。
実施の形態における好ましい態様として、第3分離工程S18(第3分離装置18)は、パルプ繊維及び高吸水性ポリマーを含む不活化水溶液(例示:酸性水溶液)を、加圧式脱水法で処理して、前記パルプ繊維に残存する前記高吸水性ポリマーを押し潰す押し潰し工程(スクリュープレス脱水機)を含んでいてもよい。
本方法又はシステムは、加圧式脱水法により、パルプ繊維に残存する高吸水性ポリマーを押し潰すので、固液分離と、パルプ繊維上の高吸水性ポリマーの押し潰しとを同時に効率的かつ確実に実行することができる。すなわち、効率的かつ確実にパルプ繊維上の高吸水性ポリマーの表面積を大きく拡げることができる。それにより、パルプ繊維から高吸水性ポリマーを除去する処理の効率を高めることができる。
実施の形態における好ましい態様として、第3分離工程S18の押し潰し工程(スクリュープレス脱水機)における加圧式脱水法の加圧時の圧力は、0.02MPa以上、0.5Pa以下であってもよい。
本方法又はシステムでは、加圧式脱水法の加圧時の圧力を0.02MPa以上、0.5Pa以下にしている。そのため、パルプ繊維を傷めずに、パルプ繊維に残存する高吸水性ポリマーを十分に押し潰すことができ、高吸水性ポリマーの表面積を十分に大きく拡げることができる。それにより、パルプ繊維から高吸水性ポリマーを除去する処理の効率を高めることができる。ただし、圧力を0.02MPa未満にすると、高吸水性ポリマーを十分に押し潰すことができず、酸化剤処理の時間をあまり短縮できず、圧力を0.5MPaより大きくすると、高吸水性ポリマーを十分に押し潰すことができるが、パルプ繊維を傷めるおそれがある。
実施の形態における好ましい態様として、第3分離工程S18(第3分離装置18)の前に、パルプ繊維と高吸水性ポリマーとを含む不活化水溶液から、高吸水性ポリマー及び不活化水溶液の一部を分離する工程、すなわち第2分離工程S17(第2分離装置17のドラムスクリーン脱水機)を更に備えていてもよい。
本方法又はシステムは、第3分離工程S18(第3分離装置18)の前に、第2分離工程S17(第2分離装置17)のドラムスクリーン脱水機を備える。そのため、本方法/システムは、第3分離工程S18(第3分離装置18)に供給される材料(パルプ繊維、高吸水性ポリマー及び不活化水溶液)における高吸水性ポリマーの割合を低く抑えることができる。それにより、第3分離工程S18(第3分離装置18)において、パルプ繊維に付着している高吸水性ポリマーをより効率的に押し潰すことができ、パルプ繊維から高吸水性ポリマーを除去する処理の効率を高めることができる。
実施の形態における好ましい態様として、第3分離工程S18(第3分離装置18)に供給される不活化水溶液における前記高吸水性ポリマーの割合は、50%以下であってもよい。
本方法又はシステムは、第3分離工程S18(第3分離装置18)において、分離の対象となる不活化水溶液における高吸水性ポリマーの割合を50%以下とする。それにより、過剰な量の高吸水性ポリマーを押し潰す必要が無いので、高吸水性ポリマーをより確実に、より効率的に押し潰すことができる。それにより、パルプ繊維から高吸水性ポリマーを除去する処理の効率を高めることができる。
実施の形態における好ましい態様として、第3分離工程S18(第3分離装置18)の前に、使用済み吸収性物品を不活化水溶液中で破砕する工程(S12を含む)と、破砕する工程(S12を含む)で得られた破砕物を含む不活化水溶液から、パルプ繊維と高吸水性ポリマーを含む不活化水溶液を分離する工程(S13を含み、好ましくはS14〜S16を含む)、と、を更に備えていてもよい。
本方法又はシステムは、第3分離工程S18(第3分離装置18)において供給される、使用済み吸収性物品から分離されたパルプ繊維と高吸水性ポリマーとを含む不活化水溶液を、破砕する工程及び洗浄する分離工程により生成している。破砕する工程及び分離する工程を用いることで、不活化水溶液中に異物(使い捨て吸収性物品のパルプ繊維及び高吸水性ポリマー以外の資材(例示:フィルム、不織布)、弾性体など)が混入することを抑制できる。それにより、異物に邪魔されることなく高吸水性ポリマーをより的確に押し潰すことができる。その結果、パルプ繊維から高吸水性ポリマーを除去する処理の効率を高めることができる。
実施の形態における好ましい態様として、不活化水溶液は酸性水溶液であってもよい。
本方法又はシステムでは、不活化水溶液が酸性水溶液であるため、使用済み吸収性物品中の高吸水性ポリマーを確実に脱水し、所定の大きさ(例示:粒径)以下にすることができる。それにより、第3分離工程S18(第3分離装置18)において、容易に、固液分離を行いつつ、高吸水性ポリマーを押し潰すことができる。その結果、パルプ繊維から高吸水性ポリマーを除去する処理の効率を高めることができる。
実施の形態における好ましい態様として、酸性水溶液はpH2.5以下でもよい。
本方法又はシステムでは、酸性水溶液がpH2.5以下であるため、使用済み吸収性物品中の高吸水性ポリマーをより確実に脱水し、所定の大きさ(例示:粒径)以下にすることができる。それにより、第3分離工程S18(第3分離装置18)において、より容易に、固液分離を行いつつ、高吸水性ポリマーを押し潰すことができる。その結果、パルプ繊維から高吸水性ポリマーを除去する処理の効率を高めることができる。更に、高吸水性ポリマーをゲルの状態で所定の大きさ以下にするので高吸水性ポリマーを容易に押し潰すことができる。
実施の形態における好ましい態様として、酸性水溶液はクエン酸を含んでいてもよい。
本方法又はシステムでは、酸性水溶液はクエン酸を含んでいるので(例示:濃度0.5〜2.0質量%)、使用済み吸収性物品中の高吸水性ポリマーを確実に脱水し、所定の粒径以下にすることができる。それにより、第3分離工程S18(第3分離装置18)において、容易に、固液分離を行いつつ、高吸水性ポリマーを押し潰すことができる。その結果、パルプ繊維から高吸水性ポリマーを除去する処理の効率を高めることができる。
上記の使用済み吸収性物品からパルプ繊維を回収する方法に係る実施例について以下に説明する。
本実施例では、上記方法の第3分離工程S18と酸化剤処理工程S19を、粉砕されて、パルプ繊維及び高吸水性ポリマー以外の他の資材を除去された吸収性物品に対して実施した。そして、第3分離工程S18での加圧時に印加される圧力と酸化剤処理工程S19での酸化剤処理の処理時間との関係を調べた。具体的には、吸収性物品としては、複数の大人用の使い捨ておむつ(未使用)を破砕工程S12〜第2分離工程S17で処理した混合液97を用いた。第3分離工程S18において、加圧脱水法での加圧時に印加される圧力(蓋体に印加される圧力)を0〜3.3kgf/cm(0〜0.32MPa)と変化させた。そのとき、酸化剤処理工程S19においてパルプ繊維から高吸水性ポリマーが検出されなくなる時間を処理時間として計測した。処理時間は、酸化剤処理工程S19中に、一定時間ごとにパルプ繊維を所定量取り出し、パルプ繊維に高吸水性ポリマーが付着しているか否かを検出し、高吸水性ポリマーが検出されなくなった時間を処理時間とした。
また、パルプ繊維に高吸水性ポリマーが付着しているか否かは、以下のようにして測定した。
パルプ繊維を10g取出し水切り後、光を当てながら繊維を解し、倍率20倍の拡大鏡にて、ポリマーの付着残が有るかどうか目視で確認を行った。ポリマー残が有ると、光が反射し、光るため簡単に発見できる。
加圧時に印加される圧力と酸化剤処理の処理時間との関係を調べた結果を、図7に示す。図7は、加圧時に印加される圧力と酸化剤処理の処理時間との関係を示すグラフである。横軸は印加される圧力(kgf/cm)、縦軸は処理時間(分)である。
図に示されるように、印加される圧力が0kgf/cmのときの処理時間40分を基準として、印加される圧力が小さい場合には、処理時間の低減効果は小さいが、印加される圧力が大きくなるほど処理時間の低減効果が大きくなることが判明した。また、ある圧力以上では、処理時間の低減効果が飽和することも判明した。
したがって、処理時間の低下の観点から、圧力は0.2kgf/cm(0.02MPa)以上が好ましい。また、低減効果の飽和や低減効果の確実性などの観点から、圧力は5kgf/cm(0.5MPa)以下が好ましい。圧力はより好ましくは0.5kgf/cm(0.05MPa)以上、3kgf/cm(0.3MPa)である。
上記の実施の形態は、裏面シートの構成部材をフィルムとし、表面シートの構成部材を不織布とする場合について説明している。しかし、裏面シートの構成部材を不織布とし、表面シートの構成部材をフィルムとする場合や、裏面シート及び表面シートの両方の構成部材をフィルムとする場合の実施の形態についても、上記の実施の形態と同様の方法で実現でき、同様の作用効果を奏することができる。
本発明の吸収性物品は、上述した各実施の形態に制限されることなく、本発明の目的、趣旨を逸脱しない範囲内において、適宜組合せや変更等が可能である。
S18 第3分離工程
S19 酸化剤処理工程

Claims (13)

  1. パルプ繊維及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、
    使用済み吸収性物品から分離されたパルプ繊維及び高吸水性ポリマーを含む不活化水溶液を、前記パルプ繊維及び前記高吸水性ポリマーを含む固体と、前記高吸水性ポリマー及び前記不活化水溶液を含む液体とに分離しながら、前記固体に含まれる前記高吸水性ポリマーを押し潰す固液分離工程と、
    分離された前記固体に含まれる前記パルプ繊維及び押し潰された前記高吸水性ポリマーを、酸化剤を含む水溶液で処理する酸化剤処理工程と、
    を備え、
    前記固液分離工程は、
    前記パルプ繊維及び前記高吸水性ポリマーを含む前記不活化水溶液を、加圧式脱水法で処理して、前記パルプ繊維に残存する前記高吸水性ポリマーを押し潰す押し潰し工程を含み、
    前記押し潰し工程における前記加圧式脱水法の加圧時の圧力は、0.02MPa以上、0.2MPa以下である、
    方法。
  2. 前記固液分離工程の前に、前記パルプ繊維と前記高吸水性ポリマーとを含む前記不活化水溶液から、前記高吸水性ポリマー及び前記不活化水溶液の一部を分離する工程を更に備える、
    請求項1に記載の方法。
  3. 前記固液分離工程に供給される前記不活化水溶液における前記高吸水性ポリマーの割合は、50%以下である、
    請求項1又は2に記載の方法。
  4. 前記固液分離工程の前に、
    前記使用済み吸収性物品を不活化水溶液中で破砕する工程と、
    前記破砕する工程で得られた破砕物を含む不活化水溶液から、パルプ繊維と高吸水性ポリマーを含む不活化水溶液を分離する工程と、
    を更に備える、請求項1乃至のいずれか一項に記載の方法。
  5. 前記不活化水溶液は、酸性水溶液である、
    請求項1乃至のいずれか一項に記載の方法。
  6. 前記酸性水溶液は、pH2.5以下である、
    請求項に記載の方法。
  7. 前記酸性水溶液は、クエン酸を含む、
    請求項又はに記載の方法。
  8. パルプ繊維及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システムであって、
    使用済み吸収性物品から分離されたパルプ繊維及び高吸水性ポリマーを含む不活化水溶液を、前記パルプ繊維及び前記高吸水性ポリマーを含む固体と、前記高吸水性ポリマー及び前記不活化水溶液を含む液体とに分離しながら、前記固体に含まれる前記高吸水性ポリマーを押し潰す固液分離装置と、
    分離された前記固体に含まれる、前記パルプ繊維及び押し潰された前記高吸水性ポリマーを、酸化剤を含む水溶液で処理する酸化剤処理装置と、
    を備え、
    前記固液分離装置は、
    前記パルプ繊維及び前記高吸水性ポリマーを含む前記不活化水溶液を、加圧式脱水法で処理して、前記パルプ繊維に残存する前記高吸水性ポリマーを押し潰すスクリュープレス脱水機を含み
    前記スクリュープレス脱水機における前記加圧式脱水法の加圧時の圧力は、0.02MPa以上、0.2MPa以下である、
    システム。
  9. 前記固液分離装置の前に、前記パルプ繊維と前記高吸水性ポリマーとを含む前記不活化水溶液から、前記高吸水性ポリマー及び前記不活化水溶液の一部を分離するドラムスクリーン脱水機を更に備える、
    請求項に記載のシステム。
  10. 前記固液分離装置に供給される前記不活化水溶液における前記高吸水性ポリマーの割合は、50%以下である、
    請求項8又は9に記載のシステム。
  11. 前記不活化水溶液は、酸性水溶液である、
    請求項乃至10のいずれか一項に記載のシステム。
  12. 前記酸性水溶液は、pH2.5以下である、
    請求項11に記載のシステム。
  13. 前記酸性水溶液は、クエン酸を含む、
    請求項11又は12に記載のシステム。
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