JP7231522B2 - 再生高吸水性ポリマーを製造する方法、再生高吸水性ポリマーを用いて高吸水性ポリマーを製造する方法、及び、再生高吸水性ポリマー - Google Patents
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Description
[態様1]
使用済み衛生用品由来の使用済み高吸水性ポリマーから高吸水性ポリマー製造用の原料である再生高吸水性ポリマーを製造する方法であって、前記使用済み高吸水性ポリマーを酸性溶液で不活化する不活化工程と、前記酸性溶液で不活化された前記使用済み高吸水性ポリマーを、酸性条件下、酸化剤で処理する酸化剤処理工程と、前記酸化剤で処理された前記使用済み高吸水性ポリマーを乾燥して、前記再生高吸水性ポリマーを生成する乾燥工程と、を備える、方法。
本方法は、使用済み衛生用品(例示:吸収性物品)由来の使用済み高吸水性ポリマーを、酸性溶液で不活化し(不活化工程)、その後、酸性条件下で、酸化剤で処理している(酸化剤処理工程)。すなわち、本方法は、酸性溶液で、使用済み高吸水性ポリマーを脱水させ、その体積を大幅に減少させて、その後、酸性条件下で、その脱水状態、すなわち体積を減少させた状態を維持させつつ、酸化剤で、使用済み高吸水性ポリマーを脱臭、脱色、除菌している。このように、使用済み高吸水性ポリマーの体積を小さくすることで、使用済み衛生用品由来の再生高吸水性ポリマーが有する不純物(例示:臭気物質、有色物質、雑菌)を酸化剤で容易に除去することができ、純度の高い再生高吸水性ポリマーを得ることができる。このような純度の高い再生高吸水性ポリマーを、所定の高吸水性ポリマーを形成する方法における原料の一部として用いて、純度の高い良質な高吸水性ポリマーを形成できる。所定の高吸水性ポリマーを形成する方法としては、例えば特許文献2~4のような方法や、後述の再生高吸水性ポリマーを用いて高吸水性ポリマーを製造する方法、すなわち、未使用の高吸水性ポリマーを、高吸水性ポリマーの原料又は半製品の一部として再利用する方法が挙げられる。よって、使用済み衛生用品由来の使用済み高吸水性ポリマーを、高吸水性ポリマーを用いる製品に有効に利用することが可能となる。
前記乾燥工程後に、前記再生高吸水性ポリマーから、異物を分離する異物分離工程を更に備える、態様1に記載の方法。
本方法では、乾燥された再生高吸水性ポリマーから異物(例示:パルプ繊維)を分離している。そのため、溶液中での分離のような非乾燥状態での分離と比較して、比較的容易に再生高吸水性ポリマーから異物を分離でき、それゆえ、より純度の高い再生高吸水性ポリマーを得ることができる。
前記酸性溶液は、クエン酸を含む溶液であり、前記不活化工程の後、前記乾燥工程の前に、前記使用済み高吸水性ポリマーの前記クエン酸を除去するクエン酸除去工程を更に備える、態様1又は2に記載の方法。
本方法では、クエン酸を含む溶液で、使用済み高吸水性ポリマーの不活化を行っている(不活化工程)。そのため、単に、使用済み高吸水性ポリマーを脱水させ、その体積を大幅に減少させるだけでなく、クエン酸のキレート効果により金属(例示:排泄物に含まれている人体由来のもの)をも容易に除去できる。更に、本方法では、不活化工程の後に使用済み高吸水性ポリマーのクエン酸を除去している(クエン酸除去工程)。そのため、再生高吸水性ポリマー中にクエン酸のようなキレート剤が残存することを大幅に抑制できる。それらにより、より純度の高い再生高吸水性ポリマーを得ることができる。特に、再生高吸水性ポリマー中にキレート剤がほとんど残存しないため、未使用の高吸水性ポリマーを、高吸水性ポリマーの原料の一部として再利用する方法において、水溶液重合や架橋などを行う場合(例示:特許文献2、4)には、キレート剤が架橋反応を阻害することを大幅に抑制できる。
前記クエン酸除去工程は、前記使用済み高吸水性ポリマーを、金属イオンとキレート構造を作らない酸である除去用の酸、水と混和性を有する有機溶剤、又はそれらの水溶液で処理する除去処理工程を含む、態様3に記載の方法。
本方法では、クエン酸の除去として、使用済み高吸水性ポリマーを、金属イオンとキレート構造を作らない除去用の酸、水と混和性を有する有機溶剤、又はそれらの水溶液で処理している。それにより、使用済み高吸水性ポリマーを酸又は有機溶剤により脱水しつつ、使用済み高吸水性ポリマーの表面のクエン酸を洗い流すことができる。したがって、再生高吸水性ポリマー中にクエン酸のようなキレート剤が残存することをより大幅に抑制できる。
前記除去処理工程は、前記酸化剤処理工程中又は後に、前記使用済み高吸水性ポリマーを、前記除去用の酸又はその水溶液で処理する酸工程を含む、態様4に記載の方法。
本方法では、酸化剤処理工程中又は後において、使用済み高吸水性ポリマーを除去用の酸又はその水溶液で処理している。それにより、使用済み高吸水性ポリマーからクエン酸を除去しつつ、使用済み高吸水性ポリマーをより脱水させることができる。したがって、その後の乾燥工程をより容易に実行することができ、よって純度の高い再生高吸水性ポリマーを効率的に得ることができる。
前記除去用の酸は、カルボキシル基を有さない酸又はカルボキシル基を1分子中に1個有する酸である、態様4又は5に記載の方法。
本方法では、除去用の酸は、カルボキシル基を有さない酸又はカルボキシル基を1分子中に1個有する酸である。そのため、除去処理工程において、より確実に、使用済み高吸水性ポリマーからクエン酸を除去しつつ、使用済み高吸水性ポリマーをより脱水させることができる。
前記除去処理工程は、前記酸化剤処理工程の後、前記乾燥工程の前に、前記使用済み高吸水性ポリマーを、前記有機溶剤の水溶液で処理する有機溶剤工程を含む、態様4乃至6のいずれか一項に記載の方法。
本方法では、酸化剤処理工程の後、乾燥工程の前に、使用済み高吸水性ポリマーを有機溶剤の水溶液で処理している。それにより、使用済み高吸水性ポリマーからクエン酸を除去しつつ、使用済み高吸水性ポリマーをより脱水させることができる。したがって、その後の乾燥工程をより容易に実行することができ、よって、純度の高い再生高吸水性ポリマーを効率的に得ることができる。
前記有機溶剤工程は、前記使用済み高吸水性ポリマーを、アルカリ金属イオンを供給可能なアルカリ金属イオン供給源を含む前記有機溶媒の水溶液で処理する工程を含む、態様7に記載の方法。
本方法では、使用済み高吸水性ポリマーを、アルカリ金属イオン供給源を含む有機溶剤の水溶液で処理している。それにより、使用済み高吸水性ポリマーからクエン酸を除去し、脱水しつつ、使用済み高吸水性ポリマーをアルカリ金属イオンにより中和することができる。したがって、例えば、高吸水性ポリマーを製造するとき、中和済みの純度の高い原料として再生高吸水性ポリマーを用いることができる。
前記アルカリ金属イオン供給源は、アルカリ金属の水酸化物、又はアルカリ金属の水酸化物と、前記高吸水性ポリマーの酸基よりも酸解離定数の大きな酸との塩である、態様8に記載の方法。
本方法では、アルカリ金属イオン供給源は、アルカリ金属の水酸化物、又はアルカリ金属の水酸化物と高吸水性ポリマーの酸基よりも酸解離定数の大きな酸との塩である。そのため、より確実に、使用済み高吸水性ポリマーをアルカリ金属イオンにより中和することができる。
前記酸化剤処理工程において、前記酸化剤は、オゾンを含む水又は過酸化水素水を有する、態様1乃至9のいずれか一項に記載の方法。
本方法では、オゾンを含む水又は過酸化水素水により使用済み高吸水性ポリマーを処理している。それにより、使用済み衛生用品由来の再生高吸水性ポリマーが有する不純物(例示:臭気物質、有色物質、雑菌)をより容易に除去することができ、すなわち、脱臭、脱色、除菌をより容易に行うことができる。それにより、より純度の高い再生高吸水性ポリマーを得ることができる。
使用済み衛生用品由来の使用済み高吸水性ポリマーから再生された、高吸水性ポリマー製造用の原料である再生高吸水性ポリマーを用いて、高吸水性ポリマーを製造する方法であって、態様1乃至10のいずれか一項に記載の方法で、前記再生高吸水性ポリマーを製造する工程と、前記高吸水性ポリマーの製造のための水溶液重合又は架橋において、前記製造用の原料及び半製品の少なくとも一方に前記再生高吸水性ポリマーを混入させて、前記水溶液重合又は前記架橋を実行する工程と、を備える、方法。
本方法では、使用済み衛生用品(例示:吸収性物品)由来の再生高吸水性ポリマーを、原料及び半製品の少なくとも一方に混入させて、水溶液重合又は架橋により、高吸水性ポリマーを製造している。このとき、再生高吸水性ポリマーは、上記態様1~10の方法で製造されているので、その純度は高くなっている。それゆえ、本方法では、再生高吸水性ポリマーを用いても、純度の高い良質な高吸水性ポリマーを形成できる。
使用済み衛生用品由来の使用済み高吸水性ポリマーから再生された、高吸水性ポリマー製造用の原料である再生高吸水性ポリマーであって、灰分の含有量が35質量%以下、混釈培養法により検出される一般生菌数が検出限界以下である、再生高吸水性ポリマー。
本使用済み衛生用品(例示:吸収性物品)由来の再生高吸水性ポリマーでは、灰分の含有量が35質量%以下、混釈培養法により検出される一般生菌数が検出限界以下である。ここで、製造後未使用の一般的な高吸水性ポリマーにおける内部に含まれる灰分の量は約30質量%であり、再生高吸水性ポリマーにおける内部に含まれる灰分の量も約30質量%であると考えられる。したがって、再生高吸水性ポリマーの表面には不必要な灰分が少なく(5質量%以下)であり、かつ、再生高吸水性ポリマーには一般生菌数が極めて少ない(検出限界以下)。よって、再生高吸水性ポリマーの純度は非常に高くなっている。そのため、そのような再生高吸水性ポリマーを、高吸水性ポリマー製造のための懸濁重合、水溶液重合又は架橋において、原料及び半製品の少なくとも一方に混入させることで、純度の高い良質な高吸水性ポリマーを形成できる。
破砕工程S12は破砕装置12により実行される。破砕装置12は、二軸破砕機(例示:二軸回転式破砕機など)を備える。破砕装置12は、混合液91の使用済み吸収性物品を含む収集袋を、収集袋ごと破砕する。それにより、使用済み吸収性物品を含む収集袋の破砕物と酸性水溶液とを有する混合液92が生成されると共に、使用済み吸収性物品の概ねすべての高吸水性ポリマーが不活化される。ただし、破砕物は、パルプ繊維及び高吸水性ポリマーと、他の資材(フィルム、不織布、収集袋など)と、を含む。
第2除塵工程S15は第2除塵装置15により実行される。第2除塵装置15は、スクリーン分離機を備え、混合液94を、第1除塵装置14より細かいスクリーンで、酸性水溶液中のパルプ繊維、高吸水性ポリマー及び排泄物と他の資材(小異物)とに分離する。それにより、異物の量が更に低減された、パルプ繊維、高吸水性ポリマー、排泄物及び酸性水溶液を含む混合液95が生成されると共に、他の資材が更に除去される。
第3除塵工程S16は第3除塵装置16により実行される。第3除塵装置16は、サイクロン分離機を備え、混合液95を、遠心分離により、酸性水溶液中のパルプ繊維、高吸水性ポリマー及び排泄物と他の資材(比重の重い異物)とに分離する。それにより、異物の量がより低減された、パルプ繊維、高吸水性ポリマー、排泄物及び酸性水溶液を含む混合液96が生成されると共に、比重の大きい他の資材が除去される。
なお、混合液92などの状態(例示:異物の量や大きさ)により、第1除塵装置14~第3除塵装置16のうちの少なくとも一つを省略してもよい。
第3分離工程S18は、第3分離装置18により実行される。第3分離装置18は、傾斜スクリーンを備えており、混合液97を、スクリーンにより、高吸水性ポリマーを含む固体と、排泄物及び酸性水溶液を含む液体とに分離する。それにより、高吸水性ポリマー(SAP)が生成されると共に、排泄物を含む酸性水溶液などが除去される。
なお、灰分の測定方法は、次に示すとおりである。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。
一般生菌は混釈培養法により検出され得る。一般生菌としては、例えば、Bacillus cereus、枯草菌、黄色ブドウ球菌、緑濃菌、ぶどう糖非発酵桿菌、アエロモナス菌等が挙げられる。混釈培養法により上記細菌が検出されないことにより、上記再生高吸水性ポリマーが、菌血症、心内膜炎、呼吸器感染症、食中毒、眼感染症等を引き起こしにくく、使用者が、上記再生高吸水性ポリマーを安心して使用することができる。
(1)1リットルのビーカーに、再生高吸水性ポリマーの固形分濃度が5.0質量%の水分散液500gを準備する。
上記再生高吸水性ポリマーが乾燥状態で存在する場合には、上記水分散液は、再生高吸水性ポリマー(固形分として25.0g)と、脱イオン水(総量が500.0gとなる量)とを混合することにより形成することができる。そして、上記再生高吸水性ポリマーが水溶液で存在する場合(例えば、再生高吸水性ポリマーの製造方法において、再生高吸水性ポリマーを水溶液として回収した場合)であって、再生高吸水性ポリマーの固形分濃度が5.0質量%以上であるときには、当該水溶液に、脱イオン水を添加すること等により、再生高吸水性ポリマーの固形分濃度が5.0質量%の水分散液を準備できる。
さらに、上記再生高吸水性ポリマーが水溶液で存在する場合であって、再生高吸水性ポリマーの固形分濃度が5.0質量%未満であるときには、濾過により、再生高吸水性ポリマーの固形分濃度を5.0質量%に調整するか、又は上記水溶液そのものを、水分散液として用い、後述する段階希釈サンプルの接種量を増やす(例えば、再生高吸水性ポリマーの固形分濃度が2.5質量%である場合には、接種量を2倍にする)ことができる。
(2)上記水分散液を、オーバーヘッドスターラーを用いて300rpmの回転速度で、15分間撹拌する。
(3)オーバーヘッドスターラーを用いて撹拌した水分散液50mLをフィルタ付き滅菌袋(LMS社製、ホモジナイザー用フィルタ付き滅菌袋)に入れ、5分間攪拌する。
(4)フィルタ付き滅菌袋で濾過した濾過後の水分散液を、滅菌した試験管に分注し、10-9まで10倍段階希釈し、滅菌した試験管に分注し、段階希釈サンプルを準備する。
(5)一般生菌数は、混釈培養法により測定する。
具体的には、シャーレに、段階希釈サンプル1mLと、標準寒天培地(日本製薬製,一般生菌検査用396-00175SCD寒天培地「ダイゴ」,15~20g)と入れて、35℃で48時間混釈培養する。
なお、10-9まで10倍段階希釈した全ての段階希釈サンプルにおいて、コロニー数がゼロである場合に、対象となる細菌が「検出されない」、すなわち混釈培養法により検出される一般生菌数が検出限界以下であると判定する。言い換えると、一般生菌数が0cfu/gである。
(7)培養後、腸内細菌又は一般生菌のコロニーが形成された場合には、細菌の種類を同定することができる。同定は、生化学的性状検査法により行うことができる。
酸化剤処理の効果について評価した。
(a)試料
実際に使用された使用済みおむつから分離された高吸水性ポリマー(分離工程S10に対応)を用いた。その高吸水性ポリマーは、ほぼポリアクリル酸ナトリウム架橋体であった。その分離された高吸水性ポリマーは、酸性水溶液(クエン酸濃度1%)で不活化されている(不活化工程S30に対応=穴開け工程S11+破砕工程S12に対応)。
(i)実施例の試料では、使用済みおむつから分離された高吸水性ポリマー(不活化済)1gを、酸性条件下(クエン酸濃度:質量1%)、その高吸水性ポリマーの質量の10倍の質量を有するオゾン水(オゾン濃度1ppm)に2分間浸漬した(酸化剤処理工程S31に対応)。一方、比較例の試料では、使用済みおむつから分離された高吸水性ポリマー(不活化済)1gを、オゾン水に浸漬しなかった。
(ii)その後、実施例の試料の高吸水性ポリマー及び比較例の試料の高吸水性ポリマーを、いずれもメタノール及び水酸化ナトリウムを含む水溶液中で処理した(クエン酸除去工程S32に対応)。それにより、各高吸水性ポリマーからクエン酸を除去しつつ、各高吸水性ポリマーを脱水し、再活性化(中和)した。
(iii)その後、実施例の試料の高吸水性ポリマー及び比較例の試料の高吸水性ポリマーを、いずれも105℃、60分乾燥した(乾燥工程S33に対応)。
(iv)得られた実施例の試料の高吸水性ポリマー及び比較例の試料の高吸水性ポリマーについて、それぞれ灰分及び一般細菌の数を測定した。評価結果を、表1に示す。
実施例の試料の高吸水性ポリマーの灰分は30.3質量%であり、比較例の試料の高吸水性ポリマーの灰分の40.9質量%と比較して、約10質量%も低減され、製造後未使用の一般的な高吸水性ポリマー(ポリアクリル酸ナトリウム架橋体)の内部に含まれる灰分の量(約30質量%)と概ね同じになった。したがって、実施例の試料の高吸水性ポリマーの表面には灰分となるような物質がほとんど存在しない(1質量%以下)ことが分かった。すなわち、高吸水性ポリマーの表面における灰分となるような物質としては、排泄物由来の無機物や元々表面に付着していたシリカなどが考えられるから、実施例の試料の高吸水性ポリマーの表面には排泄物由来の無機物やシリカがほとんど存在しないことが分かった。言い換えると、実施例の試料では、高吸水性ポリマーの表面での灰分は1質量%以下ある、ということができる。更に、実施例の試料の高吸水性ポリマーの一般細菌の数は検出限界以下(0(ゼロ)cfu/g)であり、比較例の試料の高吸水性ポリマーの一般細菌の数である3400cfu/gと比較して極めて低い値を示した。よって、実施例の試料の高吸水性ポリマー、すなわち再生高吸水性ポリマーの純度は非常に高いことが分かった。
S31 酸化剤処理工程
S33 乾燥工程
Claims (12)
- 使用済み衛生用品より取り出された使用済み高吸水性ポリマーから高吸水性ポリマー製造用の原料である再生高吸水性ポリマーを製造する方法であって、
前記使用済み衛生用品から取り出された前記使用済み高吸水性ポリマーを酸性溶液で不活化する不活化工程と、
前記酸性溶液で不活化された前記使用済み高吸水性ポリマーを、酸性条件下、酸化剤で処理する酸化剤処理工程と、
前記酸化剤で処理された前記使用済み高吸水性ポリマーを乾燥して、前記再生高吸水性ポリマーを生成する乾燥工程と、
を備え、
前記使用済み衛生用品から取り出された前記使用済み高吸水性ポリマーは、前記使用済み衛生用品から取り出されるときに、不活化されている、
方法。 - 使用済み衛生用品より取り出された使用済み高吸水性ポリマーから高吸水性ポリマー製造用の原料である再生高吸水性ポリマーを製造する方法であって、
前記使用済み衛生用品から取り出された前記使用済み高吸水性ポリマーを酸性溶液で不活化する不活化工程と、
前記酸性溶液で不活化された前記使用済み高吸水性ポリマーを、酸性条件下、酸化剤で処理する酸化剤処理工程と、
前記酸化剤で処理された前記使用済み高吸水性ポリマーを乾燥して、前記再生高吸水性ポリマーを生成する乾燥工程と、
を備え、
前記乾燥工程後に、前記再生高吸水性ポリマーから、異物を分離する異物分離工程を更に備える、
方法。 - 使用済み衛生用品より取り出された使用済み高吸水性ポリマーから高吸水性ポリマー製造用の原料である再生高吸水性ポリマーを製造する方法であって、
前記使用済み衛生用品から取り出された前記使用済み高吸水性ポリマーを酸性溶液で不活化する不活化工程と、
前記酸性溶液で不活化された前記使用済み高吸水性ポリマーを、酸性条件下、酸化剤で処理する酸化剤処理工程と、
前記酸化剤で処理された前記使用済み高吸水性ポリマーを乾燥して、前記再生高吸水性ポリマーを生成する乾燥工程と、
を備え、
前記酸性溶液は、クエン酸を含む溶液であり、
前記不活化工程の後、前記乾燥工程の前に、前記使用済み高吸水性ポリマーの前記クエン酸を除去するクエン酸除去工程を更に備える、
方法。 - 前記クエン酸除去工程は、前記使用済み高吸水性ポリマーを、金属イオンとキレート構造を作らない酸である除去用の酸、水と混和性を有する有機溶剤、又はそれらの水溶液で処理する除去処理工程を含む、
請求項3に記載の方法。 - 前記除去処理工程は、前記酸化剤処理工程中又は後に、前記使用済み高吸水性ポリマーを、前記除去用の酸又はその水溶液で処理する酸工程を含む、
請求項4に記載の方法。 - 前記除去用の酸は、カルボキシル基を有さない酸又はカルボキシル基を1分子中に1個有する酸である、
請求項4又は5に記載の方法。 - 前記除去処理工程は、前記酸化剤処理工程の後、前記乾燥工程の前に、前記使用済み高吸水性ポリマーを、前記有機溶剤の水溶液で処理する有機溶剤工程を含む、
請求項4乃至6のいずれか一項に記載の方法。 - 前記有機溶剤工程は、前記使用済み高吸水性ポリマーを、アルカリ金属イオンを供給可能なアルカリ金属イオン供給源を含む前記有機溶媒の水溶液で処理する工程を含む、
請求項7に記載の方法。 - 前記アルカリ金属イオン供給源は、アルカリ金属の水酸化物、又はアルカリ金属の水酸化物と、前記高吸水性ポリマーの酸基よりも酸解離定数の大きな酸との塩である、
請求項8に記載の方法。 - 前記酸化剤処理工程において、前記酸化剤は、オゾンを含む水又は過酸化水素水を有する、
請求項1乃至9のいずれか一項に記載の方法。 - 使用済み衛生用品由来の使用済み高吸水性ポリマーから再生された、高吸水性ポリマー製造用の原料である再生高吸水性ポリマーを用いて、高吸水性ポリマーを製造する方法であって、
請求項1乃至10のいずれか一項に記載の方法で、前記再生高吸水性ポリマーを製造する工程と、
前記高吸水性ポリマーの製造のための水溶液重合又は架橋において、前記製造用の原料及び半製品の少なくとも一方に前記再生高吸水性ポリマーを混入させて、前記水溶液重合又は前記架橋を実行する工程と、
を備える、方法。 - 使用済み衛生用品より取り出された使用済み高吸水性ポリマーから再生された、高吸水性ポリマー製造用の原料である再生高吸水性ポリマーであって、
灰分の含有量が35質量%以下、混釈培養法により検出される一般生菌数が検出限界以下である、
再生高吸水性ポリマー。
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