JP7355714B2 - 使用済みの衛生用品から、清浄化されたリサイクルパルプ繊維を製造する方法 - Google Patents
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Description
例えば、特許文献1には、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、使用済み衛生用品をオゾン水に浸漬して、高分子吸収材を分解する工程、分解した高分子吸収材が溶けたオゾン水を排出して、高分子吸収材が取り除かれた衛生用品の残渣を得る工程、および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ことを特徴とする方法が記載されている。
本願発明者が、上記方法により回収されたリサイクルパルプ繊維を分析したところ、上記リサイクルパルプ繊維には、高濃度の窒素含有成分が残存している場合があることが分かった。
従って、本開示は、窒素含有成分の含有率の低いリサイクルパルプ繊維を形成することができる、使用済みの衛生用品から、清浄化されたリサイクルパルプ繊維を製造する方法を提供することを目的とする。
[態様1]
使用済みの衛生用品から、清浄化されたリサイクルパルプ繊維を製造する方法であって、
パルプ繊維及び高吸水性ポリマーを含む上記使用済みの衛生用品から得られた、上記パルプ繊維及び上記高吸水性ポリマーを含む混合物の水分率を70質量%以下に調整する水分率調整ステップ、
上記水分率調整ステップを経た上記混合物を、酸化剤を含む酸化剤含有水溶液で処理し、上記高吸水性ポリマーを酸化分解し、酸化分解された上記高吸水性ポリマーを上記酸化剤含有水溶液に溶解させるとともに上記リサイクルパルプ繊維を形成する酸化処理ステップ、
上記リサイクルパルプ繊維を回収するリサイクルパルプ繊維回収ステップ、
を含むことを特徴とする、上記方法。
上記水分率調整ステップにおいて、上記混合物が、上記混合物の乾燥質量1kg当たり、10.0g/Kg以下のTOCを有するように、上記混合物の水分を調整する、態様1に記載の方法。
上記酸化処理ステップにおいて、上記混合物を、酸化剤を含む酸化剤含有水溶液中で、当該酸化剤含有水溶液が3.0g/Kg以下のTOCを有するように処理する、態様1又は2に記載の方法。
上記水分率調整ステップの後且つ上記酸化処理ステップの前に、上記混合物を水に分散させる分散ステップをさらに含む、態様1~3のいずれか一項に記載の方法。
上記酸化処理ステップの後且つ上記リサイクルパルプ繊維回収ステップの前に、上記リサイクルパルプ繊維を、洗浄水を用いて洗浄するリサイクルパルプ繊維洗浄ステップをさらに含む、態様1~4のいずれか一項に記載の方法。
上記リサイクルパルプ繊維洗浄ステップ後の洗浄水が、1.5g/Kg以下のTOCを有する、態様5に記載の方法。
上記方法では、リサイクルパルプ繊維洗浄ステップ後の洗浄水が、所定のTOCを有する。その結果、上記方法は、窒素含有成分の含有率の低いリサイクルパルプ繊維を的確に形成することができる。
上記リサイクルパルプ繊維回収ステップの後に、上記リサイクルパルプ繊維を60質量%以下の水分率を有するように脱水するリサイクルパルプ繊維脱水ステップをさらに含む、態様1~6のいずれか一項に記載の方法。
上記水分率調整ステップの前に、脱水剤を用いて、上記高吸水性ポリマーを脱水させる高吸水性ポリマー脱水ステップをさらに含む、態様1~7のいずれか一項に記載の方法。
本開示の製造方法は、図1に示されるように、以下のステップを含む。
・パルプ繊維及び高吸水性ポリマーを含む上記使用済みの衛生用品から得られた、上記パルプ繊維及び上記高吸水性ポリマーを含む混合物の水分率を70質量%以下に調整する水分率調整ステップ(以下、単に「水分率調整ステップS11」と称する場合がある)
・上記水分率調整ステップを経た上記混合物を、酸化剤を含む酸化剤含有水溶液で処理し、上記高吸水性ポリマーを酸化分解し、酸化分解された上記高吸水性ポリマーを上記酸化剤含有水溶液に溶解させるとともに上記リサイクルパルプ繊維を形成する酸化処理ステップ(以下、単に「酸化処理ステップS12」と称する場合がある)
・上記リサイクルパルプ繊維を回収するリサイクルパルプ繊維回収ステップ(以下、「リサイクルパルプ繊維回収ステップS13」と称する場合がある)
・上記水分率調整ステップの前の、脱水剤を用いて、上記高吸水性ポリマーを脱水させる高吸水性ポリマー脱水ステップ(以下、単に「高吸水性ポリマー脱水ステップS101」と称する場合がある)
・上記水分率調整ステップの後且つ上記酸化処理ステップの前の、上記混合物を水に分散させる分散ステップ(以下、単に「分散ステップS102」と称する場合がある)
・上記酸化処理ステップの後且つ上記リサイクルパルプ繊維回収ステップの前の、上記リサイクルパルプ繊維を、洗浄水を用いて洗浄するリサイクルパルプ繊維洗浄ステップ(以下、単に「リサイクルパルプ繊維洗浄ステップS103」と称する場合がある)
・上記リサイクルパルプ繊維回収ステップの後の、上記リサイクルパルプ繊維を60質量%以下の水分率を有するように脱水するリサイクルパルプ繊維脱水ステップ(以下、単に「リサイクルパルプ繊維脱水ステップS104」と称する場合がある)
水分率調整ステップS11では、パルプ繊維及び高吸水性ポリマーを含む使用済みの衛生用品から得られた、パルプ繊維及び高吸水性ポリマーを含む混合物の水分率を70質量%以下に調整する。
なお、本明細書では、混合物の固形分と称する場合があり、単一の混合物の固形分と、水分率とは、その和が100となる関係にある。
なお、上記混合物の乾燥質量は、上述の水分率を測定した後の混合物の質量を意味する。
(1)水分率調整ステップにおいて、上記混合物から排出された排出液を回収する。
(2)上記排出液を、粒子保持能:1μmのガラス繊維ろ紙を用いて吸引ろ過し、ろ過残渣と、抽出液とに区画する。
(3)上記抽出液のTOC:y(g/Kg)を、東レエンジニアリングDソリューションズ株式会社製のTOC-200MDを用いて測定する。
(5)水分率を調整された混合物の乾燥質量1kg当たりの水分量:a(Kg)を、以下の式:
a(Kg)=x/(100-x)
により算出する。
z(g/Kg)=y×a
=x×y/(100-x)
により算出する。
上記ガラス繊維ろ紙としては、GEヘルスケア・ジャパン製のガラス繊維円形濾紙GF/Bが挙げられる。
なお、TOCは、全有機炭素(Total Organic Carbon)を意味する。
脱水剤を用いて高吸水性ポリマーが脱水されている場合には、水分率を調整する前の混合物(使用済みの衛生用品から得られた混合物)において、高吸水性ポリマーが、好ましくは50倍以下、より好ましくは30倍以下、さらに好ましくは25倍以下、そしてさらにいっそう好ましくは20倍以下の吸水倍率を有する。それにより、水分率調整ステップS11において、水分率をより低下させやすくなる。
本開示の製造方法は、任意ステップとして、水分率調整ステップS11の前に、高吸水性ポリマーを脱水させる高吸水性ポリマー脱水ステップS101をさらに含むことができる。それにより、混合物中の高吸水性ポリマーに含まれる窒素含有成分の量を低減することができるとともに、次の水分率調整ステップS11において、窒素含有成分の多くがパルプ繊維から除去され、窒素含有成分がパルプ繊維に残存しにくくなる。
上記脱水剤としては、酸(例えば、無機酸及び有機酸)、石灰、塩化カルシウム、硫酸マグネシウム、塩化マグネシウム、硫酸アルミニウム、塩化アルミニウム等が挙げられる。上記酸は、パルプ繊維に灰分を残留させにくいことから好ましい。上記脱水剤として酸を用いる場合は、上記脱水剤含有水溶液は、好ましくは2.5以下、そしてより好ましくは1.3~2.4のpHを有する。それにより、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、設備の腐食のおそれが少なく、そして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りにくくなる。
高吸水性ポリマー脱水ステップS101は、例えば、特開2003-326161号公報、後述の「酸化処理ステップS12」の箇所に例示の公報等に従って実施することができる。
(1)高吸水性ポリマーを、メッシュに入れて5分間吊るし、それらの表面に付着した水分を除去し、その乾燥前質量:m1(g)を測定する。
(2)高吸水性ポリマーを、120℃で10分間乾燥し、その乾燥後質量:m2(g)を測定する。
(3)吸水倍率(g/g)を、次の式:
吸水倍率(g/g)=100×m1/m2
により算出する。
酸化処理ステップS12では、水分率調整ステップS11を経た混合物を、酸化剤を含む酸化剤含有水溶液で処理し、高吸水性ポリマーを酸化分解し、酸化分解された高吸水性ポリマーを酸化剤含有水溶液に溶解させるとともにリサイクルパルプ繊維を形成する。
上記酸化剤としては、オゾン(例えば、オゾン含有ガス)、過酸化水素、二酸化塩素、過酢酸、次亜塩素酸ナトリウム等が挙げられる。
酸化処理ステップS12としては、特開2014-217835号公報、特開2016-881号公報、特開2019-007119号公報、特開2019-085447号公報、特開2019-108639号公報、特開2019-108640号公報等に記載の工程が挙げられる。
なお、酸化処理ステップS12では、リサイクルパルプ繊維のTOCの下限は、特に制限されないが、例えば、0.5g/Kgが挙げられる。
(1)酸化剤含有水溶液を、粒子保持能:1μmのガラス繊維ろ紙を用いて吸引ろ過し、ろ過残渣と、抽出液とに区画する。
(2)上記抽出液のTOC:w(g/Kg)を、東レエンジニアリングDソリューションズ株式会社製のTOC-200MDを用いて測定し、その測定値を酸化剤含有水溶液のTOCとする。
本開示の製造方法は、任意ステップとして、水分率調整ステップS11の後且つ酸化処理ステップS12の前に、上記混合物を水に分散させる分散ステップS102をさらに含むことができる。それにより、水分率調整ステップS11を経て、混合物の少なくとも一部又は全部が塊化している場合であっても、混合物を、各パルプ繊維、高吸水性ポリマー(各粒子)等に分散させやすくなり、次の酸化処理ステップS12において、高吸水性ポリマーを酸化分解し、そしてパルプ繊維中の窒素含有成分を酸化分解しやすくなる。
上記分散水溶液における上記混合物の水分率は、好ましくは80質量%以上、より好ましくは85質量%以上、そしてさらに好ましくは90質量%以上である。また、上記分散水溶液における上記混合物の水分率は、好ましくは99.0質量%以下、より好ましくは98.5質量%以下、そしてさらに好ましくは98.0質量%以下である。それにより、水分率調整ステップS11を経て塊化した、混合物の塊化部分を、各パルプ繊維、高吸水性ポリマー(各粒子)等に分散させやすくなる。
分散ステップS102では、高級水性ポリマーの脱水状態を維持することができればよいことから、上記分散水溶液は、上述の脱水剤含有水溶液よりも低濃度(例えば、1/10倍、1/100倍等)の脱水剤を含むことができ、そして上記分散水溶液は、上述の脱水剤含有水溶液と同一濃度の脱水剤を含むことができ、分散水溶液が、脱水剤含有水溶液と同一であってもよい(すなわち、高吸水性ポリマー脱水ステップS101における脱水剤含有水溶液を、分散ステップS102における分散水溶液として再利用してもよい)。
リサイクルパルプ繊維回収ステップS13では、リサイクルパルプ繊維を回収する。
リサイクルパルプ繊維回収ステップS13では、例えば、酸化剤含有水溶液から、例えば、複数の開口を有するスクリーンを用いて、リサイクルパルプ繊維を回収することができる。
本開示の製造方法は、任意ステップとして、酸化処理ステップS12の後且つリサイクルパルプ繊維回収ステップS13の前に、上記リサイクルパルプ繊維を、洗浄水を用いて洗浄するリサイクルパルプ繊維洗浄ステップS103をさらに含むことができる。
リサイクルパルプ繊維洗浄ステップS103は、特に制限されず、上記リサイクルパルプ繊維を、洗浄水(例えば、水道水、脱イオン水等)を用いて洗浄することができる。上記洗浄水は、流水、静水(例えば、容器に貯蔵した水)等として用いられることができる。
なお、上記リサイクルパルプ繊維のTOCの下限は、特に制限されないが、例えば、0.5g/Kgが挙げられる。
(1)洗浄水を、粒子保持能:1μmのガラス繊維ろ紙を用いて吸引ろ過し、ろ過残渣と、抽出液とに区画する。
(2)上記抽出液のTOC:w(g/Kg)を、東レエンジニアリングDソリューションズ株式会社製のTOC-200MDを用いて測定し、その測定値を洗浄水のTOCとする。
本開示の製造方法は、任意ステップとして、リサイクルパルプ繊維回収ステップS13の後に、上記リサイクルパルプ繊維を60質量%以下の水分率を有するように脱水するリサイクルパルプ繊維脱水ステップS104をさらに含むことができる。
上記サイクル繊維脱水ステップは、例えば、加圧型脱水機、例えば、川口精機株式会社製,スクリュープレス脱水機を用いて実施することができる。
[実施例1]
<高吸水性ポリマー脱水ステップS101等>
特開2019-085447号公報に記載の穴開け工程S11,破砕工程S12,第1分離工程S13,第1除塵工程S14,第2除塵工程S15,及び第3除塵工程S16(破袋装置11,破砕装置12,第1分離装置13,第1除塵装置14,第2除塵装置15,第3除塵装置16,及び第2分離装置17)に従って、使用済みの紙おむつを含む収集袋から、パルプ繊維と、高吸水性ポリマーとを含む混合物No.1a(水分率:91質量%)を得た。
<水分率調整ステップS11>
混合物No.1aを、川口精機株式会社製のスクリュープレス脱水機に投入し、蓋体に1.2MPaの圧力を加え、排出液と、混合物No.1b(水分率:70質量%)とを得た。
また、上記排出液のTOCと、混合物No.1aの水分率とから、混合物No.1aのTOCを算出した。混合物No.1aのTOCを表1に示す。
混合物No.1bに水を加え、サトミ製作所製のリファイナー装置に通し、パルプ繊維及び高吸水性ポリマーを水に分散させた、混合物No.1c(固形分率:4.0質量%)を得た。
混合物No.1cを、固形分率1.0質量%に調整し、特開2019-085447号公報に記載の酸化剤処理工程S19(オゾン処理装置22)に従い、以下の条件で酸化処理ステップS12を実施し、リサイクルパルプ繊維No.1aを形成した。リサイクルパルプ繊維No.1aを形成した後の酸化剤含有水溶液のTOCを表1に示す。
・酸化剤:オゾン含有ガス
・オゾン含有ガス中のオゾン濃度:200g/m3
・形態:ナノバブル
・処理時間:30分
・pH:4.5
酸化処理ステップS12を経たリサイクルパルプ繊維No.1aを脱水し、リサイクルパルプ繊維No.1bを得た。
酸化処理ステップS12の後且つリサイクルパルプ繊維回収ステップS13の前に、酸化処理ステップS12を経たリサイクルパルプ繊維No.1bを取り出し、洗浄水として、リサイクルパルプ繊維No.1bの乾燥質量の40倍の脱イオン水を用いて、リサイクルパルプ繊維No.1aを3分間流水洗浄するリサイクルパルプ繊維洗浄ステップS103を追加した以外は、実施例1と同様にして、リサイクルパルプ繊維No.2を得た。リサイクルパルプ繊維No.2を得た後の洗浄水のTOCを表1に示す。
なお、リサイクルパルプ繊維の乾燥質量は、リサイクルパルプ繊維を、105℃±3℃の温度のオーブンで2時間乾燥させた後の質量を意味する。
酸化処理ステップS12の後且つリサイクルパルプ繊維回収ステップS13の前に、酸化処理ステップS12を経たリサイクルパルプ繊維No.1bを取り出し、洗浄水として、リサイクルパルプ繊維No.1bの乾燥質量の40倍の脱イオン水を用いて、リサイクルパルプ繊維No.1aを60分間流水洗浄するリサイクルパルプ繊維洗浄ステップS103を追加した以外は、実施例1と同様にして、リサイクルパルプ繊維No.3を得た。リサイクルパルプ繊維No.3を得た後の洗浄水のTOCを表1に示す。
酸化処理ステップS12の後且つリサイクルパルプ繊維回収ステップS13の前に、酸化処理ステップS12を経たリサイクルパルプ繊維No.1bを取り出し、洗浄水として、リサイクルパルプ繊維No.1bの水分率が99質量%となるように脱イオン水を添加し、リサイクルパルプ繊維No.1aを洗浄するリサイクルパルプ繊維洗浄ステップS103を追加した以外は、実施例1と同様にして、リサイクルパルプ繊維No.4を得た。リサイクルパルプ繊維No.4を得た後の洗浄水のTOCを表1に示す。
水分率調整ステップS11及び分散ステップS102を実施しなかった以外は、実施例1と同様にして、リサイクルパルプ繊維No.5を得た。混合物No.1a及び酸化剤含有水溶液のTOCを表1に示す。
酸化処理ステップS12の後且つリサイクルパルプ繊維回収ステップS13の前に、酸化処理ステップS12を経たリサイクルパルプ繊維No.5を取り出し、洗浄水として、リサイクルパルプ繊維No.5の乾燥質量の40倍の脱イオン水を用いて、リサイクルパルプ繊維No.5を3分間流水洗浄するリサイクルパルプ繊維洗浄ステップS103を追加した以外は、比較例1と同様にして、リサイクルパルプ繊維No.6を得た。リサイクルパルプ繊維No.6を得た後の洗浄水のTOCは、洗浄前の酸化剤含有水溶液の約半分であった。
S12 酸化処理ステップ
S13 リサイクルパルプ繊維回収ステップ
S101 高吸水性ポリマー脱水ステップ
S102 分散ステップ
S103 リサイクルパルプ繊維洗浄ステップ
S104 リサイクルパルプ繊維脱水ステップ
Claims (8)
- 使用済みの衛生用品から、清浄化されたリサイクルパルプ繊維を製造する方法であって、
パルプ繊維及び高吸水性ポリマーを含む前記使用済みの衛生用品から得られた、前記パルプ繊維及び前記高吸水性ポリマーを含む混合物の水分率を70質量%以下に調整する水分率調整ステップ、
前記水分率調整ステップを経た前記混合物を、酸化剤を含む酸化剤含有水溶液で処理し、前記高吸水性ポリマーを酸化分解し、酸化分解された前記高吸水性ポリマーを前記酸化剤含有水溶液に溶解させるとともに前記リサイクルパルプ繊維を形成する酸化処理ステップ、
前記リサイクルパルプ繊維を回収するリサイクルパルプ繊維回収ステップ、
を含むことを特徴とする、前記方法。 - 前記水分率調整ステップにおいて、前記混合物が、前記混合物の乾燥質量1kg当たり、10.0g/Kg以下のTOCを有するように、前記混合物の水分を調整する、請求項1に記載の方法。
- 前記酸化処理ステップにおいて、前記混合物を、酸化剤を含む酸化剤含有水溶液中で、当該酸化剤含有水溶液が3.0g/Kg以下のTOCを有するように処理する、請求項1又は2に記載の方法。
- 前記水分率調整ステップの後且つ前記酸化処理ステップの前に、前記混合物を水に分散させる分散ステップをさらに含む、請求項1~3のいずれか一項に記載の方法。
- 前記酸化処理ステップの後且つ前記リサイクルパルプ繊維回収ステップの前に、前記リサイクルパルプ繊維を、洗浄水を用いて洗浄するリサイクルパルプ繊維洗浄ステップをさらに含む、請求項1~4のいずれか一項に記載の方法。
- 前記リサイクルパルプ繊維洗浄ステップ後の洗浄水が、1.5g/Kg以下のTOCを有する、請求項5に記載の方法。
- 前記リサイクルパルプ繊維回収ステップの後に、前記リサイクルパルプ繊維を60質量%以下の水分率を有するように脱水するリサイクルパルプ繊維脱水ステップをさらに含む、請求項1~6のいずれか一項に記載の方法。
- 前記水分率調整ステップの前に、脱水剤を用いて、前記高吸水性ポリマーを脱水させる高吸水性ポリマー脱水ステップをさらに含む、請求項1~7のいずれか一項に記載の方法。
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