KR20220120574A - 소비 후 흡수성 위생 제품으로부터 고흡수성 고분자(sap)를 분리 및 회수하는 방법 - Google Patents
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Abstract
소비 후 흡수성 위생 제품으로부터 고흡수성 고분자(SAP)의 분획을 분리하느 방법, 상기 소비 후 흡수성 위생 제품은 적어도 하나의 셀룰로스 분획 및 하나의 플라스틱 분획을 추가로 포함함. 상기 방법은 적어도 소비 후 흡수성 위생 제품을 살균하는 단계 및 적어도 하나의 산화 화합물을 포함하는 수용액이 있는 욕에서 침지에 의해 상기 소비 후 흡수성 위생 제품을 처리하는 단계를 포함한다. 산화 화합물은 바람직하게는 소듐 퍼설페이트, 포타슘 퍼설페이트, 암모늄 퍼설페이트, 포타슘 모노퍼설페이트, 및 과산화수소; 바람직하게는 과산화수소로 이루어진 군으로부터 선택된다. 침지에 의한 처리는 상기 소비 후 흡수성 위생 제품에 포함된 SAP의 가교 절단 및 가용화, 및 i) 고체 분획 및 ii) 액체 분획을 포함하는 현탁액 수득을 허용하고, 여기서 액체 분획은 SAP의 가교 절단 및 가용화로부터 유래한 선형 폴리아크릴레이트(LPA)를 포함한다.
Description
본 설명 소비 후 흡수성 위생 제품의 재활용에 관한 것이다. 특히, 본 설명은 연속적인 재사용을 위해 소비 후 흡수성 위생 제품을 여러 상이한 구성요소로 분리하는 방법에 관한 것이다.
흡수성 위생 제품은 일반적으로 예를 들어 플라스틱 필름, 셀룰로스 플러프, 및 고흡수성 고분자(superabsorbent polymer, SAP)를 포함하는 다양한 재료로 구성된다. 따라서 이러한 위생 제품은 시장에서 재사용을 위한 회수가 결정적으로 바람직한 목표인 유용 재료를 포함한다.
여러 상이한 구성요소를 분리하기 위해 흡수성 위생 제품을 처리하는 현재까지 알려진 방법은 셀룰로스 분획이 고흡수성 고분자(SAP), 예를 들어, 진동 기계적 분리에 의해, 칼슘 클로라이드(CaCl2)로 불활성화된 SAP의 기계적 분리와 조합된 셀룰로스에 대한 효소적 작용에 의해, 또는 초임계상에서의 추출에 의해 분리되는 단계를 포함할 수 있다. 효소적 작용 및 물리적 분리의 조합에 의해 (사전에 칼슘 또는 Al 이온 등으로 불활성화된) SAP로부터 플라스틱 분획을 분리하는 공지된 방법이 또한 존재한다.
소비 후 흡수성 위생 제품을 처리하기 위한 공지된 방법과 관련된 임계성은 다른 구성요소, 예를 들어, 셀룰로스 분획 및 플라스틱 분획으로부터 고흡수성 고분자(SAP)를 효과적으로 분리하는 것의 어려움에서 유래할 수 있다. 이러한 소비 후 제품으로부터 회수된 셀룰로스 및 플라스틱은 분리된 구성요소의 순도에 영향을 줄 수 있는 다양한 양의 SAP 잔류물을 실제로 포함할 수 있다.
발명의 목적 및 요약
본 설명은 시장에서의 편리한 재사용 또는 재활용을 위해 제품의 품질을 보존하면서 플라스틱 분획 및 셀룰로스 분획의 고흡수성 고분자(SAP)의 효과적인 분리를 허용하는 소비 후 흡수성 위생 제품 처리 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 설명에 따르면, 이러한 목적은 첨부된 청구범위의 주제를 형성하는 특징을 갖는 방법 덕분에 달성된다. 청구범위는 설명된 방법과 관련하여 여기에 제공된 개시내용의 필수적인 부분을 형성한다.
본 설명은 소비 후 흡수성 위생 제품으로부터 고흡수성 고분자(SAP) 분획을 분리하는 방법을 제공하고, 상기 소비 후 흡수성 위생 제품은 적어도 하나의 셀룰로스 분획 및 하나의 플라스틱 분획을 추가로 포함하고, 방법은 적어도 다음 단계를 포함한다:
- 상기 소비 후 흡수성 위생 제품을 살균하여 살균된 재료를 수득하는 단계,
- 바람직하게는 소듐 퍼설페이트, 포타슘 퍼설페이트, 암모늄 퍼설페이트, 포타슘 모노퍼설페이트, 및 과산화수소; 바람직하게는 과산화수소로 이루어진 군으로부터 선택되는 적어도 하나의 산화 화합물을 포함하는 수용액이 있는 욕에서 침지에 의해 상기 소비 후 흡수성 위생 제품을 처리하여, 상기 소비 후 흡수성 위생 제품에 포함된 SAP를 가교 절단하고 가용화하는 단계,
- i) 고체 분획 및 ii) 액체 분획을 포함하는 현탁액을 수득하는 단계, 상기 액체 분획은 SAP의 가교 절단 및 가용화로부터 유래한 비가교 선형 폴리아크릴레이트(LPA)를 포함함.
살균 단계는 120℃ 내지 140℃의 온도 및 1 bar 내지 3.6 bar의 압력에서 소비 후 흡수성 위생 제품을 가열하여 수행될 수 있고; 바람직하게는, 살균 단계는 오토클레이브에서 수행된다.
하나 이상의 구체예에서, 수용액은 산화 화합물로서 과산화수소만을 포함할 수 있다. 또한, 침지에 의한 처리 단계는 유리하게는 65℃ 내지 100℃의 온도에서 수행될 수 있다.
여기에 기재된 방법은 액체상으로부터 고체상을 분리하는 단계를 추가로 포함할 수 있다.
하나 이상의 구체예에서, 상기 방법은 고체상의 적어도 하나의 세척 단계를 추가로 포함할 수 있고, 상기 세척 단계는 바람직하게는 물로 수행된다.
하나 이상의 구체예에서, 상기 방법은 바람직하게는 디스크 필터상의 여과에 의해 임의의 셀룰로스 또는 플라스틱 잔류물로부터 선형 폴리아크릴레이트(LPA)를 포함하는 액체 분획을 정제하는 적어도 하나의 단계를 포함할 수 있다.
선택적으로 정제된 액체상은 하기 예에 의해 설명될 것과 같이, 선형 폴리아크릴레이트(LPA)의 가교 방법 및 결과적인, 예를 들어 새로운 SAP의 생성에 사용될 수 있다.
적어도 하나의 세척 단계를 거칠 수도 있는, 기재된 방법으로부터 수득된 고체 분획은 고순도의 셀룰로스 및 플라스틱을 포함할 수 있고, 여기서 SAP 함량은 1 중량% (중량/중량) 미만이다. 상기 방법으로부터 수득된 셀룰로스의 순도 및 정체는 셀룰로스의 분석을 위해 ATR-감쇠 전 반사(Attenuated Total Reflectance)와 결합된 푸리에 변환 적외선 분광광도법, FTIR, American Journal of Analytical Chemistry, 2018, Vol. 9, pages 303-310의 분석에 의해 결정되고 확인되었다. 상기 방법으로부터 수득된 플라스틱의 순도 및 정체는 UNI EN ISO 6427/2013 및 ISO 16152/2005 방법과 결합된 푸리에 변환 적외선 분광광도법, FTIR의 분석으로 결정되고 확인되었다.
방법은 이제 순전히 비제한적인 예로서 제공된 첨부 도면을 참조하여 상세하게 설명될 것이며, 여기서:
- 도 1은 소비 후 흡수성 위생 제품을 처리하는 공지된 방법의 다이어그램을 나타낸다;
- 도 2는 예를 들어 도 1에 개략적으로 도시된 방법에 사용 가능한 장치의 평면도이다;
- 도 3은 SAP의 가교 절단 및 가용화 단계가 살균된 소비 후 흡수성 위생 제품의 침지에 의해 수행되는 본 설명의 구체예에 따른 방법의 다이어그램을 나타낸다;
- 도 4는 SAP의 가교 절단 및 가용화 단계가 파쇄되고 살균된 소비 후 흡수성 위생 제품의 침지에 의해 수행되는 본 설명의 구체예에 따른 방법의 다이어그램을 나타낸다;
- 도 5는 SAP의 가교 절단 및 가용화 단계가 분리된 셀룰로스 및 플라스틱 분획의 침지에 의해 수행되는 본 설명의 구체예에 따른 방법의 다이어그램을 나타낸다;
- 도 6은 설명된 방법으로부처 유래한 액체 분획에서 수득된 LPA(위) 및 데이터베이스의 LPA(아래, Spectra DataBase: Spectrum ID 8XQMEFCFImm, Copyrightⓒ 1980, 1981-2018 Bio-Rad Laboratories, Inc.)의 IR 스펙트럼의 비교를 나타낸다;
- 도 7은 Bruker Avance 300MHz 분광계를 사용하여 중수에서 수행된, 설명된 방법으로부터 유래한 액체 분획의 샘플에 대해 수행된 13C-NMR 스펙트럼을 나타낸다. 산소 및/또는 질소와 같은 알파 헤테로원자를 보유하는 가교제(-OCH2-, -NHCH2NH- 등)의 C 탄소 -CH2-의 전형적인 약 84 ppm에서의 신호가 부재하고, 결국 카르보닐 기 C=O에 결합된다.
- 도 1은 소비 후 흡수성 위생 제품을 처리하는 공지된 방법의 다이어그램을 나타낸다;
- 도 2는 예를 들어 도 1에 개략적으로 도시된 방법에 사용 가능한 장치의 평면도이다;
- 도 3은 SAP의 가교 절단 및 가용화 단계가 살균된 소비 후 흡수성 위생 제품의 침지에 의해 수행되는 본 설명의 구체예에 따른 방법의 다이어그램을 나타낸다;
- 도 4는 SAP의 가교 절단 및 가용화 단계가 파쇄되고 살균된 소비 후 흡수성 위생 제품의 침지에 의해 수행되는 본 설명의 구체예에 따른 방법의 다이어그램을 나타낸다;
- 도 5는 SAP의 가교 절단 및 가용화 단계가 분리된 셀룰로스 및 플라스틱 분획의 침지에 의해 수행되는 본 설명의 구체예에 따른 방법의 다이어그램을 나타낸다;
- 도 6은 설명된 방법으로부처 유래한 액체 분획에서 수득된 LPA(위) 및 데이터베이스의 LPA(아래, Spectra DataBase: Spectrum ID 8XQMEFCFImm, Copyrightⓒ 1980, 1981-2018 Bio-Rad Laboratories, Inc.)의 IR 스펙트럼의 비교를 나타낸다;
- 도 7은 Bruker Avance 300MHz 분광계를 사용하여 중수에서 수행된, 설명된 방법으로부터 유래한 액체 분획의 샘플에 대해 수행된 13C-NMR 스펙트럼을 나타낸다. 산소 및/또는 질소와 같은 알파 헤테로원자를 보유하는 가교제(-OCH2-, -NHCH2NH- 등)의 C 탄소 -CH2-의 전형적인 약 84 ppm에서의 신호가 부재하고, 결국 카르보닐 기 C=O에 결합된다.
상세한 설명
다음 설명에서, 구체예의 완전한 이해를 허용하기 위해 다수의 특정 세부사항이 제공된다. 구체예는 특정 세부사항 중 하나 이상이 없이 또는 다른 방법, 구성요소, 재료 등으로 실시될 수 있다. 다른 경우에, 공지된 구조, 재료 또는 작업은 구체예의 양태를 혼란시키는 것을 피하기 위해 상세하게 나타나거나 설명되지 않는다.
본 개시내용 전체에서 "한 구체예" 또는 "구체예"에 대한 언급은 구체예와 관련하여 기재된 특정 양태, 구조 또는 특징이 적어도 하나의 구체예에 포함됨을 의미한다. 따라서, 본 설명 전반에 걸쳐 다양한 지점에서 표현 "한 구체예에서" 또는 "구체예에서"의 형태는 모두 동일한 구체예를 지칭할 필요가 없다. 또한, 특정 양태, 구조 또는 특징이 하나 이상의 구체예에서 임의의 편리한 방식으로 조합될 수 있다. 본 설명에서 제공된 제목은 단지 편의를 위한 것이며 구체예의 범위 또는 목적을 해석하지 않는다.
표현 "흡수성 위생 제품"은 일반적으로 일회용 흡수성 제품, 예컨대 아기용 기저귀, 성인용 요실금 패드, 생리대, 침대 라이닝 등을 지칭한다. 이러한 흡수성 제품은 플라스틱, 고흡수성 고분자, 셀룰로스 또는 심지어 플라스틱과 고흡수성 고분자만을 포함할 수 있다.
이전 섹션에서 예상한 바와 같이, 예를 들어, 셀룰로스, 플라스틱, 및 고흡수성 고분자(SAP)와 같은 다양한 구성요소의 분리를 달성하기 위해 소비 후 흡수성 위생 제품을 처리하는 방법이 현재 알려져 있다.
소비 후 흡수성 위생 제품의 다양한 구성요소를 처리하고 분리하기 위한 현재까지 알려진 방법은, 예를 들어 본 출원의 도 1에 예시되고 동일 출원인에 의한 문서 WO 2018/060827에 기재된 단계를 포함할 수 있다. 이 방법은 소비 후 흡수성 위생 제품을 살균(SR)하는 단계, 살균된 제품을 파쇄(SH)하는 단계, 살균되고 파쇄된 제품을 건조(DR)시키는 단계, 및 살균된, 파쇄되고 건조된 제품을 플라스틱 및 셀룰로스로 분리(SEP)하는 단계를 포함할 수 있다.
소비 후 흡수성 위생 제품을 처리하기 위한 방법과 관련된 임계성은 다른 구성요소, 예를 들어, 셀룰로스 분획 및 플라스틱 분획으로부터 고흡수성 고분자(SAP)를 효과적으로 분리하는 것의 어려움에서 유래할 수 있다.
소비 후 위생 제품으로부터 회수된 셀룰로스 및 플라스틱은 실제로, 아래 기재된 바와 같이 SAP 잔류물을 다양한 양으로 포함할 수 있다.
고흡수성 고분자는 일반적으로 재료의 기본 구조(뼈대)가 기원하는 하나 이상의 단량체(아크릴산, 소듐 또는 포타슘 아크릴레이트 또는 메타크릴레이트, 및/또는 아크릴아미드)의 공중합에 의해 제조되고, 즉 소듐 선형 폴리아크릴레이트, LPA이다 (Spectra DataBase: Spectrum ID 8XQMEFCFImm, Copyrightⓒ 1980, 1981-2018 Bio-Rad Laboratories, Inc.).
이작용성 가교제(cross-linking agent, cross-linker)(예를 들어, N, N-메틸렌-비스-아크릴아미드(MBA), 에틸렌 글리콜 디메타크릴레이트(EGDMA), 디알릴 프탈레이트(DP), 또는 트리에틸렌 글리콜 디메타크릴레이트(TEGDMA))의 사용은 사용된 가교제의 양에 의존하는 선형 폴리아크릴레이트(LPA)의 가교 정도를 야기한다. 결과는 음으로 하전된 카복실레이트 기(-COO-)를 보유하는 고분자 네트워크의 형성이다. 정전기적 반발로 인해, 네트워크는 국소적으로 팽창하여 물 또는 수용액의 부피를 흡수(및 보유)할 수 있는 공간을 제공할 수 있다. 가교는 또한 SAP 고분자를 수성 환경에서 불용성으로 만든다.
본 출원의 발명자는 소비 후 흡수성 위생 제품을 산화 화합물을 포함하는 수용액이 있는 욕에 침지함으로써 처리하는 단계를 포함하는 방법의 특정 작업 조건을 확인했다. 적어도 하나의 산화 화합물은 바람직하게는 소듐 퍼설페이트, 포타슘 퍼설페이트, 암모늄 퍼설페이트, 포타슘 모노퍼설페이트, 및 과산화수소; 바람직하게는 과산화수소로 이루어진 군으로부터 선택된다. 수용액은 또한 산화 화합물로서 과산화수소만을 포함할 수 있다.
이 단계는 i) 적어도 하나의 셀룰로스 및 플라스틱 분획을 포함하는 고체 분획 및 ii) SAP의 가교 절단 및 가용화로부터 유래한 비가교 선형 폴리아크릴레이트(LPA)를 포함하는 액체 분획을 포함하는 현탁액을 수득하도록 한다. 특히, 액체 분획은 소듐 또는 포타슘 비가교 선형 폴리아크릴레이트(LPA) 형태의 비가교 선형 폴리아크릴레이트를 포함한다.
침지에 의한 처리 단계는 플라스틱 및 셀룰로스를 포함하는 고체 분획으로부터 SAP의 효과적인 가교 절단, 가용화 및 분리를 선호한다.
특히, 적어도 하나의 산화제를 포함하는 용액 중의 침지에 의한 처리 단계는, 액체 분획으로 전달되는 기본 구조 또는 선형 폴리아크릴레이트, LPA(여기서 선형 형태의 아크릴레이트 고분자로도 정의됨)를 해제하여 SAP를 구성하는 고분자 사이에 존재하는 가교의 파괴를 결정한다.
본원에 기재된 방법은 또한 i) 물을 흡수하여 팽윤되는 SAP의 능력을 완전히 억제할 때까지 감소 및 ii) 선형 폴리아크릴레이트(LPA)로서 SAP의 총 가용화 달성을 허용한다.
이후 이 선형 폴리아크릴레이트(LPA)는 유리하게는, 예를 들어 새로운 SAP를 생산하기 위한 가교 단계를 거칠 수 있다.
다음 설명으로부터 명백할 것과 같이, SAP의 가교 절단 및 가용화 단계는 살균된 소비 후 흡수성 위생 제품의 직접 침지 처리에 의해 수행될 수 있다 (도 3). 만족스러운 결과가 또한 이 단계가 살균되고 또한 파쇄된 제품의 침지에 의해 수행될 때 (도 4), 또는 이 단계가 분리된 플라스틱 및 셀룰로스 분획의 침지에 의해 직접 수행될 때 (도 5) 또한 얻어진다.
처리될 흡수성 위생 제품의 침지에 의한 처리는 이 용액의 5% 내지 50% (중량/중량)를 차지하는 양의 적어도 하나의 산화 화합물, 바람직하게는 과산화수소를 포함하는 수용액이 있는 욕에서 수행될 수 있다.
침지에 의한 처리 단계는 유리하게는 65℃ 내지 100℃의 온도에서 수행될 수 있다.
또한, 욕에 침지된 제품은 아래에 기재된 바와 같이 5 N/cm2 내지 20 N/cm2 범위의 압력에 의해 가해지는 압축력을 받을 수 있다.
상기 방법은 예를 들어 재료를 유기산 또는 무기산으로 처리하여 SAP를 불활성화하기 위해 구성된 단계를 포함하지 않는 장점을 갖는다.
상기 방법은 소비 후 재료로부트 회수된 제품-셀룰로스, 플라스틱, 선형 폴리아크릴레이트(LPA)-를 수득하도록 하며 여기서 품질은 편리한 재사용을 위해 보존된다.
하나 이상의 구체예에서, 상기 방법은 예를 들어 도 1에 개략적으로 도시된 단계 중 하나 이상, 또는 그보다는 예를 들어 동일한 출원인의 문서 WO 2018/060827에 기재되고 아래에 보고된 바와 같은 소비 후 흡수성 위생 제품의 살균 단계 SR, 살균된 제품의 파쇄 단계 SH, 살균되고 파쇄된 제품의 건조 단계 DR, 플라스틱 및 셀룰로스 제품의 분리 단계 SEP를 포함할 수 있다. 특히, 방법은 저장 용기에서 재활용 수집으로부터 나오는 소비 후 흡수성 위생 제품의 수집 단계 ST를 포함할 수 있다. 도 2는 저장 용기가 참조 번호 12로 표시된 장치(10)를 예시한다. 폐기물 수집 차량은 소비 후 흡수성 위생 제품을 하역 영역(14)에 하역하고 컨베이어(16)는 소비 후 흡수성 위생 제품을 저장 용기(12)에 적재한다. 수집된 소비 후 흡수성 위생 제품은 대략 150-300 kg/m3의 밀도 및 대략 65-80%의 습도를 가질 수 있다.
그 안에 포함된 물의 백분율로 이해되는 재료의 총 습도는 샘플의 건조 중량으로부터 계산된다 (IRSA-CNR 1984 - 노트북 64 및 UNI 936 UNICHIM 10506/1996 방법에 따라).
수집 단계 ST 후, 예를 들어, 회전식 오토클레이브(18)에서 제품을 로딩하여 수행되는 살균 단계 SR이 이어진다. 도 2에 예시된 예에서, 장치(10)는 두 개의 오토클레이브(18)를 포함하고, 이는 저장 용기(12)로부터 나오는 소비 후 흡수성 위생 제품이 교대로 적재된다. 컨베이어(28)는 저장 용기(12)로부터 제품을 픽업하여 오토클레이브(18)로 운반한다. 두 개의 적재기(30)는 각각의 오토클레이브(18) 내에 제품을 적재한다. 제품의 적재 동안, 오토클레이브의 문(20)이 열리고, 원통형 본체가 회전되어 제품이 후방으로 점진적으로 움직인다. 적재가 완료되면, 문(20)이 닫히고 오토클레이브(18)가 약 135℃의 온도 및 약 3.1 bar의 내부 압력에 도달할 때까지 증기의 직접적 및 간접적 공급에 의해 가열되고 가압된다. 하나 이상의 구체예에서, 살균 단계 ST는 120℃ 내지 140℃의 온도 및 1 내지 3.6 bar의 압력에서 소비 후 흡수성 위생 제품을 가열하여 수행될 수 있다. 살균 처리 동안, 오토클레이브는 안에 포함된 제품의 이동을 허용하기 위해 축을 중심으로 시계 방향 및 반시계 방향으로 교대로 회전될 수 있다.
살균 단계 ST는 박테리아 부하의 완전한 살균을 얻을 수 있는 온도로 제품을 가열하는 목적을 갖는다. 살균 단계는 20 분 내지 2 시간의 시간 간격 동안 수행될 수 있다. 살균 처리가 끝나면, 오토클레이브(18) 내에 포함된 증기가 추출되고 스크러버(34)에서 정제된다. 이후 문(20)이 열리고 본체가 회전되어 제품이 배출된다. 도 2의 예에서 교대 방식으로 작동하는 두 개의 오토클레이브(18)가 제공된다. 제1 오토클레이브(18)가 살균 처리를 수행하는 동안, 다른 오토클레이브(18)는 살균된 재료를 하역하고 새로운 배치를 적재하는 작업을 수행한다. 이러한 방식으로, 오토클레이브(18)의 하류에서 살균된 재료의 본질적으로 연속적인 스트림을 획득하는 것이 가능하다.
살균 처리가 끝나면, 오토클레이브를 떠나는 살균된 재료는 저장 용기(32)에서 수집된다. 오토클레이브를 떠나는 살균된 재료는 샘플의 건조 중량으로부터 계산된, 약 300-400 kg/m3의 밀도, 80-100℃의 온도 및 약 70-85%의 총 습도를 가질 수 있다 (IRSA-CNR 1984- 노트북 64 및 UNI 936 UNICHIM 10506/1996 방법에 따라).
저장 용기(32)로부터, 살균된 재료가 컨베이어 벨트(38)에 의해 파쇄기(36)로 보내진다. 파쇄기는 예를 들어 모터에 의해 구동되는 두 개의 회전자를 포함할 수 있다. 회전자에는 재료의 파쇄를 수행하는 톱니가 있다. 파쇄는 10 cm 미만, 바람직하게는 3 cm 미만, 더욱 바람직하게는 1 cm 미만의 입자 크기를 갖는 재료가 수득되도록 한다.
파쇄(SH) 후, 재료는 샘플의 건조 중량으로부터 계산된, 약 400-500 kg/m3의 밀도, 약 75-95℃의 온도 및 약 70-85%의 총 습도를 가질 수 있다 (IRSA-CNR 1984- 노트북 64 및 UNI 936 UNICHIM 10506/1996 방법에 따라).
살균 및 파쇄 단계를 거친 재료는 컨베이어(44)에 의해 건조기(42)로 보내지고, 여기서 건조 단계 DR가 수행된다. 건조기(42)는 수평 천공 컨베이어가 수용되고, 반대 방향으로 교대로 구동되며 수직으로 서로 겹쳐지는 케이싱을 포함한다. 컨베이어(44)는 재료를 상부 컨베이어에 하역한다. 각 수평 컨베이어의 출구에서, 재료는 하부에 있는 컨베이어로 떨어진다. 재료가 수평으로 수송되고 하나의 컨베이어로부터 아래에 있는 컨베이어로 순차적으로 전달되는 동안, 가열된 공기의 흐름은 케이싱을 바닥으로부터 상향으로 통과한다. 공기의 흐름은 천공된 컨베이어와 그 위에 위치한 재료를 통과한다. 공기의 흐름은 필터에 연결된 팬(50)에 의해 생성된다. 기류는 증기가 공급되는 열교환기(54)의 배터리에서 가열된다. 열교환기(42)를 떠나는 기류는 제2 팬에 의해 흡인되고 스크러버로의 응축 배출 장치(58)로 보내진다. 건조기(42)의 출구에서, 재료가 컨베이어 벨트(62)로 하역된다. 건조기(42)는 재료의 가열을 가속화하고 건조 효과를 증가시키기 위해 상부 컨베이어를 향하는 마이크로파 발생기가 장착될 수 있다. 건조기 입구에서 재료는 약 70-90℃의 온도를 갖는다. 건조기(42) 내부의 건조 공기 온도는 약 140℃이다.
건조기(42)를 떠나는 제품은 샘플의 건조 중량으로부터 계산된, 약 50-70℃의 온도, 약 35-50 kg/m3의 밀도, 및 약 5-20%의 총 습도를 갖는다 (IRSA-CNR 1984- 노트북 64 및 UNI 936 UNICHIM 10506/1996 방법에 따라).
건조 단계 DR의 하류에서, 살균되고 파쇄되고 건조된 재료는 플라스틱 및 셀룰로스의 분리 단계가 수행되는 분리 조립체(64)로 보내진다.
분리 단계는 적어도 하나의 원심 분리기에서 수행될 수 있다. 분리 조립체(64)는 예를 들어 베이스를 포함하고 분리될 재료를 위한 입구를 갖는 적어도 하나의 제1 원심 분리기를 포함할 수 있다. 도 2에 예시된 예에서, 두 개의 원심 분리기(66, 67)가 연속으로 제공된다.
원심 분리기(66)는 수평 축 주위로 회전 가능한 회전자가 장착된, 천공된 원통형 필터가 수용되는 분리 챔버를 포함할 수 있다. 입구 재료는 천공된 필터에 대해 바깥쪽으로 방사상으로 돌출된다. 셀룰로스는 플라스틱보다 치수가 더 작고, 필터를 통과하여 제1 출구에 수집되는 반면, 플라스틱은 필터에 대해 내부에 남아 제2 출구에 수집된다. 바람직하게는, 제1 원심 분리기(66)를 떠나는 플라스틱은 더 작은 천공이 있는 필터를 갖는 제2 원심 분리기(67)로 보내진다. 원심 분리기(66)의 출구에서, 셀룰로스 흐름(80)은 잠재적으로 셀룰로스 파쇄기 및 셀룰로스 펠렛화기(82)로 보내질 수 있다. 분리기(66)를 떠나는 플라스틱은 플라스틱 파쇄기(84)로 보내지고 이어서 압출기 또는 조밀화기(86)로 보내질 수 있다.
위에 기재된 단계를 포함하는 방법은 55% 내지 90%의 순도를 갖는 셀룰로스 및 80% 내지 97%의 순도를 갖는 플라스틱을 수득하는 것을 가능하게 할 수 있다.
이들 값은 푸리에 변환 적외선 분광광도법, FTIR(셀룰로스 분석을 위한 ATR-감쇠 전 반사와 결합됨, American Journal of Analytical Chemistry, 2018, Vol. 9, pages 303-310; 플라스틱의 순도 결정을 위한 UNI EN ISO 6427/2013 및 ISO 16152/2005 방법과 결합된 FTIR)의 분석에 의해 결정되었다.
특히, 분리된 셀룰로스는 FTIR 적외선 분광광도법 분석으로 수행된 평가에 따라 5 중량% 내지 15 중량%, 평균 약 11%로 포함된 잔류 SAP의 양을 포함할 수 있다.
FTIR 적외선 분광광도법 분석으로 수행된 평가에 따르면, 회수된 플라스틱 분획은 미량의 셀룰로스 이외에도, 3 중량% 내지 9 중량%, 평균 약 5 중량%의 양의 잔류 SAP를 포함할 수 있다.
SAP를 가교 절단, 가용화, 제거 및 재사용하는 단계를 포함하는 본 설명의 방법 주제는, 상당히 더 높은 순도를 갖는 플라스틱 및 셀룰로스 수득을 허용한다.
도 3에 도식화된 바와 같이, SAP의 가교 절단 및 가용화 단계는 살균 단계 후, 살균된 위생 제품을 적어도 하나의 산화 화합물을 포함하는 수용액이 있는 욕에 침지함으로써 수행될 수 있다. 이 단계는 적어도 하나의 산화 화합물을 포함하는 수용액이 있는 절연된(단열) 원통형 반응기 내부에서 수행될 수 있다.
수용액은 10% 내지 50% (중량/중량)를 차지하는 양으로, 바람직하게는 15% (중량/중량)과 동일한 양으로 적어도 하나의 산화 화합물, 바람직하게는 과산화수소를 포함할 수 있다.
하나 이상의 구체예에서, 수용액은 적어도 하나의 산화 화합물, 바람직하게는 과산화수소를, 상기 침지-처리된 살균된 위생 제품의 중량에 대해 중량으로 150% 내지 340%를 차지하는 양으로 포함한다.
또한, 적어도 하나의 산화 화합물을 포함하는 수용액의 부피와 상기 조성물로 처리될 살균된 소비 후 흡수성 위생 제품의 중량 간의 비율은 3 내지 12 l/kg(리터/kg)(즉 3:1 내지 12:1), 바람직하게는 5 내지 8 l/kg(즉 5:1 내지 8:1)일 수 있다. 회전식 오토클레이브(18)를 떠나는 습하고 뜨거운 재료의 침지 단계가 실온의 욕에서 수행될 때 유리한 결과가 관찰되었다. 침지된 재료는 80℃ 내지 100℃의 온도, 약 70-85%의 전체 습도, 및 3 cm 내지 80 cm의 크기를 가질 수 있다.
또한, 처리된 제품이 고정 블레이드가 있는 기계적 교반 막대에 의해, 0 내지 120 분당 회전수(rpm), 바람직하게는 60 rpm의 조정 가능 속도로 일정한 움직임으로 유지되는 경우, 잔존하는 고체 구성요소로부터의 SAP의 최적 분리 결과가 얻어진다.
또한, 본 발명자들은 욕에 배치된 살균된 소비 후 위생 제품이, 예를 들어, 압력을 가하는 유압 펌프에 의해 작동되는, 바람직하게는 직경이 1 cm인 구멍이 있는 디스크-헤드 피스톤에 의해 가해지는 압축력을 받는 경우 더욱 더 유리한 결과를 얻을 수 있음을 관찰했다. 가해지는 압력은 5 내지 25 N/cm2일 수 있다.
일반적으로, 침지에 의해 처리된 재료에 가해지는 압력은 모든 재료가 잠기게 하여, 고체 분획으로부터 액체 분획의 분리를 방지한다. 사실, 적절한 배압의 부재에서, 고체 분획은 산화 반응 화합물을 포함하는 수용액으로부터 분리되는 경향이 있을 것이다. 바람직하게는 상기 범위에 포함되는 가해지는 압력은 일정하거나 가변적으로 유지될 수 있다; 예를 들어, 이는 액체 분획을 고체 분획으로부터 분리하는 후속 단계를 용이하게 하기 위해 침지에 의한 처리 단계의 마지막에 증가될 수 있다.
기재된 작업 조건을 채택함으로써, 욕에서의 침지 단계는 90 분 미만, 바람직하게는 55 분 내지 80 분의 시간 동안 수행될 수 있다.
살균된 제품의 파쇄 단계 전에 살균된 제품에 직접 SAP의 침지 및 가용화 단계를 수행하는 것의 이점은 이전에 기재된 바와 같이 오토클레이브를 떠나는 제품이 약 70-85%의 총 습도 및 80℃ 내지 100℃의 온도를 갖는다는 사실로 이루어진다. 이들 특징은 다음을 허용한다:
1. 재료에 존재하는 물의 이미 높은 기여를 고려하여 적어도 하나의 산화 화합물을 포함하는 수용액을 구성하기 위해 첨가되는 물의 부피 감소;
2. SAP가 가용성 LPA로부터 추출되었기 때문에, 후속 파쇄, 건조 및 기계적 분리 단계에서 과립 형태의 SAP의 손실 최소화;
3. SAP가 가용성 LPA로서 추출되었기 때문에 셀룰로스 및 플라스틱 오염 최소화;
4. 포인트 1의 결과로서, 후속 건조 단계 DR의 열 유지 시간 감소;
5. 포인트 3의 결과로서, 고순도 셀룰로스 및 플라스틱 분획 수득;
6. 재료 자체가 용액과 열을 교환하여 그에 따라 활성화되므로, 산화 화합물이 있는 용액의 전체 작용 시간 동안 반응기를 가열하지 않음.
침지 처리는 i) 셀룰로스 및 플라스틱을 포함하는 혼합 고체 분획 및 ii) 가용화된 SAP, 특히 비가교 선형 폴리아크릴레이트(LPA)를 포함하는 액체 분획을 포함하는 현탁액을 수득할 수 있게 한다.
고체 분획은 예를 들어 재료의 추가 압축에 의해 액체 분획으로부터 분리될 수 있다. 유압 피스톤에 의해 압력을 가함으로써, 용액이 피스톤의 천공된 헤드 위로 상승하도록 허용된다. 압력은 10 내지 25 N/cm2일 수 있다. 유출 밸브가 폐용액(액체 분획)의 수집을 허용한다. 액체 분획은 예를 들어 디스크 필터상의 여과에 의한 정제 단계를 거칠 수 있다.
이후 SAP로부터 정제된 플라스틱 분획 및 셀룰로스 분획을 포함하는 고체 분획은 기재된 바와 같이 파쇄 SH, 건조 DR, 및 분리 SEP를 거칠 수 있다. 재료를 파쇄기로 운반하기 전에, 셀룰로스 및 플라스틱을 포함하는 고체 분획은 SAP 잔류물을 추가로 회수하기 위해 동일한 단열 반응기에서 바람직하게는 물을 사용하는 적어도 하나의 세척 단계를 거칠 수 있다. 유출 밸브에 의해 수집된 용액을 모을 수 있다.
이전 섹션에서 기재된 바와 같이 수행된 파쇄 단계 SH의 하류에서, 고체 분획은 바람직하게는 건조기 내부에서 건조될 수 있고 여기서 건조 공기 온도는 100℃ 내지 140℃이다. 건조 단계의 하류에서, 플라스틱으로부터의 셀룰로스의 분리 단계 SEP는 이전 섹션에 기재된 바와 같이 바람직하게는 적어도 하나의 원심 분리기가 뒤따를 수 있다.
이렇게 수득된 셀룰로스 및 플라스틱은 99% 초과의 순도를 갖는다. 기재된 방법에 의해 수득된 고체 분획의 순도 및 정체는 셀룰로스의 분석을 위해 ATR-감쇠 전 반사와 결합된 푸리에 변환 적외선 분광광도법, FTIR, American Journal of Analytical Chemistry, 2018, Vol. 9, pages 303-310; 및 플라스틱의 분석을 위해 UNI EN ISO 6427/2013 및 ISO 16152/2005 방법과 결합된 FTIR)의 분석에 의해 결정되고 확인되었다.
도 4는 이전 섹션에 기재된 바와 같이 살균 SR, 파쇄 SH, 건조, DR 및 분리 SEP 단계를 포함하는 방법을 예시한다. 도 4는 또한 SAP의 가용화 단계가 파쇄 단계 SH의 하류에서, 즉 살균되고 파쇄된 소비 후 흡수성 위생 제품에 대해 수행되는 것을 예시한다. 특히, 처리된 재료는 1 cm 내지 10 cm의 입자 크기, 약 75℃ 내지 95℃의 온도 및 70% 내지 85%의 총 습도를 갖는다.
살균되고 파쇄된 제품은 바람직하게는 단열 원통형 반응기 내부의, 산화 화합물을 포함하는 수용액이 있는 욕에 침지된다 .
수용액은 10% 내지 50% (중량/중량)를 차지하는 양으로, 바람직하게는 15% (중량/중량)과 동일한 양으로 적어도 하나의 산화 화합물, 바람직하게는 과산화수소를 포함한다.
하나 이상의 구체예에서, 수용액은 적어도 하나의 산화 화합물, 바람직하게는 과산화수소를, 상기 침지-처리된 살균되고 파쇄된 위생 제품의 중량에 대해 중량으로 150% 내지 340%를 차지하는 양으로 포함한다.
또한, 적어도 하나의 산화 화합물을 포함하는 수용액의 부피와 상기 조성물로 처리될 살균되고 파쇄된 소비 후 흡수성 위생 제품의 중량 간의 비율은 3 내지 12 l/kg(즉 3:1 내지 12:1), 바람직하게는 5 내지 8 l/kg(즉 5:1 내지 8:1)일 수 있다.
컨베이어(44)에 의해 운반되는 습하고 뜨거운 재료의 침지 단계가 실온의 욕에서 수행될 때 유리한 결과가 관찰되었다. 침지된 재료는 75℃ 내지 95℃의 온도, 및 약 70-85%의 전체 습도를 가질 수 있다.
재료가 고정 블레이가 있는 기계적 교반 막대에 의해, 0 내지 60 분당 회전수(rpm), 바람직하게는 30 rpm의 조정 가능 속도로 일정한 움직임으로 유지되는 경우, 이 경우에서도 잔존하는 고체 구성요소로부터의 SAP의 최적 분리 결과가 얻어진다.
또한, 본 발명자들은 욕에 배치된 살균된 소비 후 위생 제품이, 예를 들어, 압력을 가하는 유압 펌프에 의해 작동되는, 직경이 1 cm인 구멍이 있는 디스크-헤드 피스톤에 의해 가해지는 압축력을 받는 경우 더욱 더 유리한 결과를 얻을 수 있음을 관찰했다. 가해지는 압력은 5 내지 20 N/cm2일 수 있다.
일반적으로, 침지에 의해 처리된 재료에 가해지는 압력은 모든 재료가 잠기게 하여, 고체 분획으로부터 액체 분획의 분리를 방지한다. 사실, 적절한 배압의 부재에서, 고체 분획은 산화 화합물을 포함하는 수용액으로부터 분리되는 경향이 있을 것이다.
기재된 작업 조건을 채택함으로써, 욕에서의 침지 단계는 30 분 내지 45 분, 60 분 이하의 시간 동안 수행될 수 있다.
또한, 도 3을 참조하여 관찰된 것과 유사하게, SAP의 침지 및 가용화 단계가 침지되고 압축력을 받는 살균되고 파쇄된 제품에 직접 진행될 때 유리한 결과가 관찰되었다.
이점은 이전에 기재된 바와 같이 컨베이어(44)에 의해 운반되는 파쇄된 제품은 샘플의 건조 중량으로부터 계산된, 약 75-95℃의 온도 및 약 70-85%의 총 습도를 가진다는 사실로부터 유래한다 (IRSA-CNR 1984- 노트북 64 및 UNI 936 UNICHIM 10506/1996 방법에 따라). 이들 특징은 다음을 허용한다:
1. 재료에 존재하는 물의 이미 높은 기여를 고려하여 적어도 하나의 산화 화합물을 포함하는 수용액을 구성하기 위해 첨가되는 물의 부피 감소;
2. SAP가 가용성 LPA로부터 추출되었기 때문에, 후속 건조 및 기계적 분리 단계에서 과립 형태의 SAP의 손실 최소화;
3. SAP가 가용성 LPA로서 추출되었기 때문에 셀룰로스 및 플라스틱 오염 최소화;
4. 포인트 1의 결과로서, 후속 건조 단계 DR의 열 유지 시간 감소;
5. 포인트 3의 결과로서, 고순도 셀룰로스 및 플라스틱 분획 수득;
6. 재료 자체가 용액과 열을 교환하여 그에 따라 활성화되므로, 수용액의 전체 작용 시간 동안 반응기를 가열하지 않음.
기재된 바와 같이 수행되는 SAP를 가용화하기위한 처리는 i) SAP로부터 정제된 플라스틱 및 셀룰로스를 포함하는 혼합된 고체 분획 및 ii) 가용화된 SAP를 포함하는 액체 분획을 포함하는 현탁액 형성을 포함한다.
혼합된 고체 분획은 재료의 추가 압축에 의해 액체 분획으로부터 분리될 수 있다. 예를 들어 유압 피스톤에 의해 압력을 가함으로써, 용액이 피스톤의 천공된 헤드 위로 상승하도록 허용된다. 압력은 10 내지 25 N/cm2일 수 있다. 유출 밸브가 폐용액(액체 분획)의 수집을 허용한다.
액체 분획은 예를 들어 디스크 필터상의 여과에 의한 정제 단계를 거칠 수 있다.
액체상으로부터 분리된 고체 분획은 이전 섹션에 기재된 바와 같이 바람직하게는 적어도 하나의 원심 분리기로 수행되는 후속 건조 DR 및 분리 SEP 단계를 거칠 수 있다. 재료를 건조기로 운반하기 전에, 셀룰로스 및 플라스틱을 포함하는 혼합된 고체 분획은 SAP 잔류물을 추가로 회수하기 위해 동일한 단열 반응기에서 바람직하게는 물을 사용하는 적어도 하나의 세척 단계를 거칠 수 있다. 유출 밸브에 의해 수집된 분획을 모을 수 있다.
이전 섹션에 기재된 바와 같이 수행된 건조 단계의 하류에서, 플라스틱으로부터 셀룰로스를 분리하는 단계는, 바람직하게는 이전 섹션에 기재된 바와 같이 적어도 하나의 원심 분리기가 뒤따를 수 있다.
이렇게 수득된 셀룰로스 및 플라스틱은 99% 초과의 순도를 갖는다. 기재된 방법에 의해 수득된 고체 분획의 순도 및 정체는 셀룰로스의 분석을 위해 ATR-감쇠 전 반사와 결합된 푸리에 변환 적외선 분광광도법, FTIR, American Journal of Analytical Chemistry, 2018, Vol. 9, pages 303-310; 및 플라스틱의 분석을 위해 UNI EN ISO 6427/2013 및 ISO 16152/2005 방법과 결합된 FTIR)의 분석에 의해 결정되고 확인되었다.
도 5에 예시된 바와 같이, SAP의 가교 절단 및 가용화 단계는 플라스틱 분획으로부터의 셀룰로스 분획 분리 단계 SEP의 하류에서 수행될 수 있다.
이 경우에, 상기 방법은 소비 후 흡수성 위생 제품을 멸균하는 단계 SR, 살균된 재료를 건조시키는 단계 DR, 가능하게는 살균된 재료를 파쇄하는 단계 SH, 살균되고 건조된 재료로부터 셀룰로스 분획 및 플라스틱 분획을 분리하는 단계 SEP, 바람직하게는 소듐 퍼설페이트, 포타슘 퍼설페이트, 암모늄 퍼설페이트, 포타슘 모노퍼설페이트, 및 과산화수소로 이루어진 군으로부터 선택되는 적어도 하나의 산화 화합물을 포함하는 수용액이 있는 욕에서의 침지에 의해 셀룰로스 분획 및/또는 플라스틱 분획을 처리하여, 상기 셀룰로스 분획 및 상기 플라스틱 분획에 포함된 SAP를 가교 절단하고 가용화하는 단계 및 i) 셀룰로스 분획 및/또는 플라스틱 분획을 포함하는 고체상 및 ii) 선형 폴리아크릴레이트(LPA)를 포함하는 액체 분획을 포함하는 현탁액을 수득하는 단계를 포함한다.
특히, 실온에서 분리된 셀룰로스 분획 및/또는 플라스틱 분획은 각각의 바람직하게는 별개의 반응기, 바람직하게는 단열 및 가열 가능한 원통형 반응기 내부에서, 적어도 하나의 산화 화합물을 포함하는 수용액이 있는 욕에 침지된다.
적어도 하나의 산화 화합물, 바람직하게는 과산화수소를 포함하는 수용액의 부피와 상기 조성물로 처리될 각각의 셀룰로스 및 플라스틱 분획의 중량 간의 비율은 10 내지 30 l/kg(즉 10:1 내지 30:1), 바람직하게는 17 내지 25 l/kg(즉 17:1 내지 25:1)이다.
셀룰로스 분획의 침지에 의한 처리의 경우, 상기 비율은 바람직하게는 10 내지 30 l/kg, 바람직하게는 14 내지 25 l/kg이다. 플라스틱 분획의 침지에 의한 처리의 경우, 비율은 바람직하게는 10 내지 25 l/kg, 더욱 바람직하게는 12 내지 22 l/kg이다.
하나 이상의 구체예에서, 수용액은 과산화수소를 상기 셀룰로스 분획 또는 상기 침지-처리된 플라스틱 분획의 건조 중량에 대해 중량으로 150% 내지 300% 범위의 양으로 포함한다.
하나 이상의 구체예에서, 침지에 의한 상기 셀룰로스 분획 처리는 10% 내지 50% (중량/중량), 더욱 바람직하게는 15% (중량/중량)를 차지하는 양으로 적어도 하나의 산화 화합물, 바람직하게는 과산화수소를 포함하는 수용액에서 수행될 수 있다.
플라스틱 분획의 침지 처리가 과산화수소를 5% 내지 50% (중량/중량) 범위, 바람직하게는 10% (중량/중량)의 양으로 포함하는 수용액에서 수행되었을 때 최적의 결과가 관찰되었다.
하나 이상의 구체예에서, 침지 처리 단계는 65℃ 내지 100℃의 온도에서 수행된다. 바람직하게는, 셀룰로스 분획의 침지에 의한 처리 단계는 85℃의 온도에서 수행되고; 플라스틱 분획의 침지 단계는 바람직하게는 75℃의 온도에서 수행될 수 있다. 욕은 수행될 열 교환을 통해 또는 코일에서 열 전달 유체 순환에 의해, 또는 전기 저항에 의해 수행되는 옴 가열에 의해 가열될 수 있다.
하나 이상의 구체예에서, 침지에 의한 셀룰로스 분획 처리 단계는 20 분 내지 60 분 범위의 시간, 바람직하게는 35 분의 시간 동안 수행될 수 있다.
하나 이상의 구체예에서, 침지에 의한 플라스틱 분획 처리 단계는 15 분 내지 40 분 범위의 시간, 바람직하게는 20 분의 시간 동안 수행될 수 있다.
SAP 용해 과정의 효율성은 산화 조성물의 작용 시간에 의존하고, 이는 초기 열 활성화 후, 최대 작용이 지시된 시간 이내에 소진될 때까지 빠르게 진행되고, 그 후 시간과 무관하게 안정 상태에 도달한다.
본 발명자들은 침지에 의한 처리 단계 동안, 셀룰로스 분획 및/또는 플라스틱 분획이 압축력을 받을 때 최적 결과가 얻어짐을 또한 관찰했다.
압축은 예를 들어, 유압 펌프에 의해 작동되는, 천공된 디스크 헤드가 있고, 바람직하게는 직경이 1 cm인 구멍이 있는 피스톤에 의해 수행되어, 셀룰로스에 대해 5 내지 20 N/cm2의 압력, 플라스틱 분획에 대해 5 내지 20 N/cm2, 바람직하게는 5 내지 15 N/cm2의 압력을 가할 수 있다.
일반적으로, 침지에 의해 처리된 재료에 가해지는 압축은 (도 3 내지 5) 일련의 이점을 얻을 수 있도록 한다. 압축은 고체 분획으로부터 액체 분획의 분리를 방지한다. 사실, 적절한 배압의 부재에서, 고체 분획은 산화 화합물을 포함하는 수용액으로부터 분리되는 경향이 있을 것이다. 뜨거울 때 생성되는 대류 흐름, 산소 및 수증기의 발생, 및 고체 구성요소의 상이한 밀도로 인해, 후자는 위로 밀려 액체 덩어리 위에 위치하게 될 것이다.
고체 분획(셀룰로스 및 플라스틱이 함께(혼합된 고체 분획) 또는 셀룰로스와 플라스틱이 별도)에 가해지는 압축은 다음을 또한 허용한다:
- 처리될 재료가 매우 조밀하지 않고 압축 가능하므로, 적어도 하나의 산화 화합물을 포함하는 수용액의 부피와 고체 분획의 중량 간의 최적 비율 유지. 이는 처리될 재료를 담그는 데 사용할 수용액의 부피를 포함하는 것을 허용함;
- 침지 단계의 전체 기간 동안 처리될 재료(셀룰로스 및 플라스틱이 함께 또는 셀룰로스와 플라스틱이 별도)를 적어도 하나의 산화 화합물을 포함하는 수용액에 담근 상태로 유지. 또한, 침지 기간이 끝나면, 압력이 더 증가되어 반응기 바닥의 고체 분획을 압축하고 피스톤의 헤드에 포함된 구멍을 통해 상향으로 밀려나는 액체 분획의 최적 분리를 허용할 수 있음;
- 선형 폴리아크릴레이트(LPA)를 포함하는 액체 분획으로부터 일단 분리된 셀룰로스 분획 및 플라스틱 분획의 임의의 세척 사이클을 용이하게 함;
- 상기 사이클의 하류에서, 사용될 산화 용액의 초기 부피의 두 배 이하인 폐수의 부피를 포함함.
침지에 의한 처리 단계는 고정 블레이드가 있는 기계적 교반 막대를 사용하여 0 내지 60 분당 회전수(rpm), 바람직하게는 30 rpm의 조정 가능 속도로 교반하여 수행될 수 있다.
여기에 기재된 방법은 액체상으로부터 고체상을 분리하는 단계를 추가로 포함할 수 있다. 분리 단계는 측면 유출 밸브의 개방에 의해 또는 흡입에 의해 수행될 수 있다.
하나 이상의 구체예에서, 상기 방법은 SAP로부터 유래한 추가 잔류물을 회수하기 위해, 바람직하게는 물로 수행되는 고체상의 적어도 하나의 세척 단계를 또한 포함할 수 있다. 고체상(셀룰로스/플라스틱)은 예를 들어 이전 섹션에서 기재된 바와 같이 건조기에서 건조를 거칠 수 있다.
플라스틱 분획의 침지 처리 단계의 고체 분획 하류로부터 분리된 액체상은 1.0 내지 15.5 g/L, 평균적으로 2.7 내지 3.6 g/L의 전체 고체 잔류물을 포함할 수 있다.
셀룰로스 분획의 침지 처리 단계의 고체 분획 하류로부터 분리된 액체상은 6.1 g/L 내지 11.3 g/L의 전체 고체 잔류물을 포함할 수 있다.
파쇄기를 떠나는 혼합된 분획의 침지 처리 단계의 고체 분획 하류로부터 분리된 액체상은 7 g/L 내지 13 g/L의 전체 고체 잔류물을 포함할 수 있다.
오토클레이브를 떠나는 혼합된 분획의 침지 처리 단계의 고체 분획 하류로부터 분리된 액체상은 8 g/L 내지 12 g/L의 전체 고체 잔류물을 포함할 수 있다.
살균, 또는 살균 및 파쇄, 또는 살균, 파쇄 및 건조, 또는 살균, 파쇄, 건조 및 분리 단계의 하류에서 수행되는 SAP의 가용화 후 회수되는 액체상은 예를 들어 문헌 US 2017/0022671에 기재된 바와 같이 두 가지 방식: i) 가교제 및 활성화제의 첨가 및 ii) 단량체, 가교제 및 활성화제의 첨가 (문서 US 4,295,987. 가교된 흡수성 소듐 폴리아크릴레이트; 문서 US PATENT RE.32,649E, 흡수성 구조에 사용하기 위한 하이드로겔 형성 중합체 조성물)에 따라 다당류에 기반한 고흡수성 고분자(다당류계 SAP)를 얻기 위한 선형 폴리아크릴레이트(LPA)의 가교 방법을 수행하기 위해 사용될 수 있다.
방식 i)에 따르면, 가교제 N,N'-메틸렌 비스(아크릴아미드), MBA가 액체상을 포함하는 반응기에 - 질소 버블링에 의해 용해된 산소를 제거한 후 - 0.01 내지 0.5% (중량/부피), 바람직하게는 0.15 (중량/부피; g/ml)의 양으로 첨가된다. 또한, 활성화제, 또는 오히려 암모늄 또는 포타슘 퍼설페이트(APS 또는 KPS)가 0.1 내지 0.8% (중량/부피)의 양으로 첨가된다. 가교된 고분자의 침전은 75℃에서 반응을 수행함으로써 1 시간 이내에 관찰된다.
포인트 ii)에 기재된 절차에 따르면, 단량체(아크릴아미드(AM) 또는 아크릴산(AA) 또는 메타크릴산(MA) 또는 이들의 소듐 또는 포타슘 염)가 액체 분획을 포함하는 반응기에 - 질소 버블링에 의해 용해된 산소를 제거한 후) 1% 내지 7% 범위 (중량/부피), 바람직하게는 4.7%의 양으로 첨가된다. 또한, 활성화제, 또는 오히려 암모늄 또는 포타슘 퍼설페이트(APS 또는 KPS)가 0.1 내지 0.8% (중량/부피)의 양으로 첨가된다. 1 시간 후, 10%의 NaOH를 사용하여 pH를 알칼리성 값으로 만든 다음, 가교제(MBA)를 0.01% 내지 0.5%, 바람직하게는 0.15%(중량/부피; g/ml)의 양으로 첨가한다. 가교된 고분자의 침전은 80℃에서 반응을 수행함으로써 적어도 1 시간 후 관찰된다.
상기 방법은 또한 바람직하게는 디스크 필터로 수행되는 여과에 의해 수행되는 액체 분획의 적어도 하나의 정제 단계를 포함할 수 있다.
선형 폴리아크릴레이트(LPA)를 포함하는 정제된 액체 분획은 LPA의 가교 방법 및 새로운 SAP의 생산에 사용될 수 있다.
예를 들어, 정제된 액체 분획은 LPA의 전형적인 1가 알칼리 금속, 바람직하게는 소듐 또는 포타슘을 사용하는 칼슘 이온 또는 다른 2가 또는 3가 금속(Me)의 교환에 의해 후속 가교 단계를 거칠 수 있다. 예를 들어 US 5,558,745에 기재된 바와 같이 수행된 가교 단계는, 불용성 화합물(폴리아크릴레이트-금속(PA-Me))이 수득되도록 하고, 이는 여과에 의해 분리될 수 있다. 칼슘 염(또는 다른 2가 또는 3가 금속의 염)은 가교를 허용하는데 여러자리 금속이 둘 이상의 카복실레이트 기를 자체에 결합시켜, 선형 사슬을 다리와 결합시키기 때문이다. 사용될 수 있은 염은 클로라이드, 설페이트, 니트레이트, 칼슘 카보네이트, 마그네슘, 아연 및 알루미늄, 바람직하게는 칼슘 클로라이드, 더욱더 바람직하게는 칼슘 니트레이트를 포함하고, 후자가 더 가용성이고 불활성이다. 칼슘 염은 1% 내지 5% (중량/부피) 범위, 바람직하게는 3% (중량/부피)인 양(중량/부피)으로 사용될 수 있다. 금속에 결합된 폴리아크릴레이트의 침전이 수득되면, 용매를 증발시켜 투명한 고체 물질을 수득할 수 있다.
바람직하게는 여과에 의해 정제된 액체 분획은 예를 들어 US 4,295,987에 기재된 바와 같이 가교제 및 라디칼 활성화제를 첨가함으로써 선형 형태의 아크릴레이트 고분자의 가교 단계를 또한 거칠 수 있다. 간략하게, 가교제 N,N'-메틸렌-비스(아크릴아미드)(MBA)는 반응기 또는 탱크에 포함된 정제된 액체상에 - 질소 버블링에 의해 용해된 산소를 제거하고, 불활성 분위기를 유지한 후- 0.02 내지 0.25% (g/l) 범위, 바람직하게는 0.12% (g/ml)의 MBA의 양으로 첨가된다. 결과적으로, 활성화 화합물이, 예를 들어 암모늄 또는 포타슘 퍼설페이트(APS 또는 KPS)가 0.1% 내지 0.8% (중량/부피)의 양으로 실온에서 첨가된다. 60℃에서 2 시간 동안 수행된 반응은 가교된 고분자의 침전을 포함한다.
바람직하게는 여과에 의해 정제된 액체 분획은 가교제 및 활성화제 이외에 단량체를 첨가함으로써 가교를 또한 거칠 수 있다. 단량체(아크릴아미드, AM, 또는 아크릴산(AA) 또는 메타크릴산(MA) 또는 이들의 소듐 또는 포타슘 염)이 0.5% (중량/부피) 내지 7% (중량/부피) 범위, 바람직하게는 4% (중량/부피)의 양으로 첨가된다. 활성화 화합물이, 또는 오히려 암모늄 또는 포타슘 퍼설페이트(APS 또는 KPS)가, 0.1 내지 0.8% (중량/부피)의 양으로 후속적으로 첨가된다. 1 시간 후, 10% NaOH가 첨가되어 pH가 알칼리성 값이 되고, 반응기 온도가 적어도 3 시간 동안 60℃가 된다. 마지막으로, 가교제(MBA)는 단량체에 대해 몰로 0.04% 내지 0.15% 범위의 양으로 (바람직하게는 0.08% mol/mol) 첨가되고 활성화제 화합물이 전술한 것과 동일한 조건에서 첨가된다.
아래의 실시예에 설명된 바와 같이, 기재된 방법은 다당류 골격을 손상시키지 않고 셀룰로스 표백을 허용하고 - 동시에 - SAP의 가교 절단 및 가용화하여 선형 폴리아크릴레이트(LPA)를 수득하게 한다.
기재된 방법으로 수득된 셀룰로스는 1% (중량/중량)보다 낮은 SAP 함량을 갖고 99%보다 높은 순도를 갖는다. 기재된 방법으로부터 수득된 셀룰로스의 순도 및 완전성은 ATR-감쇠 전 반사와 결합된 푸리에 변환 적외선 분광광도법, FTIR, American Journal of Analytical Chemistry, 2018, Vol. 9, pages 303-310의 분석에 의해 결정되고 확인되었다.
또한, 상기 방법은 플라스틱 분획을 구성하는 폴리올레핀을 보존하고 - 동시에 - SAP의 가교 절단 및 가용화를 달성하게 한다.
기재된 방법으로 수득된 플라스틱은 1% (중량/중량)보다 낮은 SAP 함량을 갖고 95%보다 높은 순도를 갖는다. 기재된 방법으로부터 수득된 플라스틱 포함 분획의 순도 및 완전성은 UNI EN ISO 6427/2013 및 ISO 16152/2005 방법과 결합된 푸리에 변환 적외선 분광광도법, FTIR의 분석으로 결정되고 확인되었다.
실시예
1. 혼합된 셀룰로스 및 플라스틱 분획에 대해 SAP를 가용화하는 단계의 수행 (도 3).
소비 후 흡수성 위생 재료는 2.1 bar의 압력에서 20 분 동안 135℃의 오토클레이브에서 살균되었다.
살균 처리가 끝나면, 이전 섹션에 기재된 바와 같이 오토클레이브를 떠나는 살균된 재료가 저장 용기(32)에 수집된다. 상기 수집기는 또한 반응기 기능을 가질 수 있다.
셀룰로스 + 플라스틱 (SAP를 포함하는 크기가 10 cm 내지 35 cm인 입자)
총 습도가 82%이고 온도가 약 96℃인 셀룰로스, 플라스틱 및 SAP로 구성된 혼합 분획은 1500 리터 원통형 스테인리스 스틸 단열 반응기에서 처리된다. 반응기는 기계적 교반을 위한 고정 블레이드가 있는 막대를 가졌다; 밀도 1.11 kg/L(건조량에 대해 300%), 81 리터의 물 중의 v/V 30% 상용 과산화수소 용액을, 또 다른 60 L의 물이 있는 저온 반응기에 공급했다 (최종 산화제 농도는 전체 물에 대해 약 15 중량%). 온도가 약 96℃이고 82 중량%의 습윤한 총 50 kg의 혼합 재료를 반응기로 전달하고, 유압 펌프에 의해 작동되는, 1 cm 직경 구멍이 있는 디스크-헤드 피스톤이 원통형 반응기의 헤드를 폐쇄하고, 재료에 8 N/cm2의 압력을 가한다. 수위 센서에 의해 액체 수위가 디스크의 표면 너머로 나올 때 피스톤 스트로크가 중지된다. 블레이드 로드의 교반이 80 분 동안 활성화된다. 이 시간 후, 25 재료에 N/cm2의 압력을 가함으로써 재료를 완전히 압축하여, 용액이 피스톤의 천공된 헤드 위로 상승하도록 허용된다. 유출 밸브가 폐용액의 수집을 허용한다. 물만을 사용하여 수행될 수 있는 50 L를 사용하는 두 번의 후속 사이클은 공정의 첫 번째 단계로부터 미량의 잔류 LPA의 회수를 허용한다. 고체 덩어리는 36 중량%의 잔류 수분으로 반응기에 남아 있다. 세척 단계의 하류에서 회수된 수성 추출물의 1 L 분획을 120℃의 오븐에서 건조시켰다. 적외선 분광광도법(ATR과 결합된 FTIR)에 의한 필름 분석에 적합한 층상 재료가 회수된다. 샘플은 ATR용 투과 크리스탈과 직접 접촉하게 배치되고, LPA와 호환되는 IR 스펙트럼의 존재를 나타낸다. 중수에 용해된 건조 화합물은 또한 탄소 핵자기 공명 분광법 13C-NMR에 의해 분석되었고, 이는 SAP의 분자내 가교의 특징인 약 84 ppm에서의 신호의 부재를 나타낸다 (Liu, Z.S., Rempel, G.L., Preparation of SAP by cross-linking Acrylic Acid and Acrylamide Copolymers, Appl Polym Sci 64: 1345-1353, 1997).
습윤 고체 분획을 반응기의 바닥으로부터 회수한다. SAP 잔류물을 확인하기 위해, 약 100 g의 분취량이 120℃에서 일정한 중량까지 건조되고 (순도를 표현할 수 있도록 하기 위해), 적어도 3 cm보다 작은 입자로 축소되고, (예를 들어 US 2015/0238974 A1 - 액체 밀도 분리 시스템에 설명된 바와 같이) 물에서 수행된 밀도 분류에 의한 분리를 거친다. 덜 조밀한 플라스틱 분획은 장치에서 부유할 것이고, 셀룰로스 분획은 바닥으로 가라앉을 것이다. 따라서 잔류 SAP 오염의 정도를 평가하기 위해 두 분획을 별도로 취한다. 분석은 ATR과 결합된 FTIR 적외선 분광광도법에 의해 수행된다. 두 구성요소 모두 1% SAP 초과의 오염을 갖지 않는다.
따라서 거의 모든 SAP 유도체는 최소 두 번의 세척 주기 후 회수수의 일부가 된다.
화학적 분석은 두 셀룰로스계 및 플라스틱계 분획이 2006년 4월 3일 152번 법령의 184조, 2항에 의거하여, 15 2019년 5월 15일 62번 법령- 사람에 대한 흡수성 제품의 폐기물의 자격 종료 규정의 조합을 준수함을 확인했다.
2. 혼합된 셀룰로스 및 플라스틱 분획에 대해 SAP를 가용화하는 단계의 수행 (도 4).
소비 후 흡수성 위생 재료는 2.1 bar의 압력에서 20 분 동안 135℃의 오토클레이브에서 살균되었다.
살균된 재료를 파쇄기에서 파쇄하여 크기가 10 cm 미만인 재료를 수득했다.
파쇄 처리가 끝나면, 살균되고 파쇄된 재료는 컨베이어(44)로부터 건조기 앞에 있는 반응기로 전달된다.
셀룰로스 + 플라스틱 (SAP를 포함하는 크기가 3 cm 내지 10 cm인 입자)
총 습도가 77%이고 온도가 약 75℃인 셀룰로스, 플라스틱 및 SAP로 구성된 혼합 분획은 1500 리터 원통형 스테인리스 스틸 단열 반응기에서 처리된다. 반응기는 기계적 교반을 위한 고정 블레이드가 있는 막대를 가졌다; 밀도 1.11 kg/L(건조량에 대해 301%), 104 리터의 물 중의 v/V 30% 상용 과산화수소 용액을, 또 다른 90 L의 물이 있는 반응기에 공급했다 (최종 산화제 농도는 전체 물에 대해 약 15 중량%). 온도가 약 75℃이고 77 중량%의 습윤한 총 50 kg의 혼합 재료를 반응기로 전달하고, 유압 펌프에 의해 작동되는, 1 cm 직경 구멍이 있는 디스크-헤드 피스톤이 원통형 반응기의 헤드를 폐쇄하고, 재료에 6 N/cm2의 압력을 가한다. 수위 센서에 의해 액체 수위가 디스크의 표면 너머로 나올 때 피스톤 스트로크가 중지된다. 블레이드 로드의 교반이 활성화되고 추가 과열이 75℃까지 수행되며, 40 분 동안 유지된다. 이 시간 후, 22 재료에 N/cm2의 압력을 가함으로써 재료를 완전히 압축하여, 용액이 피스톤의 천공된 헤드 위로 상승하도록 허용된다. 유출 밸브가 폐용액의 수집을 허용한다. 물만을 사용하여 저온에서 수행될 수 있는 각각 50 L를 사용하는 두 번의 후속 사이클은 공정의 첫 번째 단계로부터 미량의 잔류 LPA의 회수를 허용한다. 고체 덩어리는 33 중량%의 잔류 수분으로 반응기에 남아 있다. 세척 단계의 하류에서 회수된 수성 추출물의 1 L 분획을 120℃의 오븐에서 건조시켰다. 적외선 분광광도법(ATR과 결합된 FTIR)에 의한 필름 분석에 적합한 층상 재료가 회수된다. 샘플은 ATR용 투과 크리스탈과 직접 접촉하게 배치되고, LPA와 호환되는 IR 스펙트럼의 존재를 나타낸다. 중수에 용해된 건조 화합물은 또한 탄소 핵자기 공명 분광법 13C-NMR에 의해 분석되었고, 이는 SAP의 분자내 가교의 특징인 약 84 ppm에서의 신호의 부재를 나타낸다 (Liu, Z.S., Rempel, G.L., Preparation of SAP by cross-linking Acrylic Acid and Acrylamide Copolymers, Appl Polym Sci 64: 1345-1353, 1997).
습윤 고체 분획을 반응기의 바닥으로부터 회수한다. SAP 잔류물을 확인하기 위해, 약 100 g의 분취량이 120℃에서 일정한 중량까지 건조되고 (순도를 표현할 수 있도록 하기 위해), (예를 들어 US 2015/0238974 A1 - 액체 밀도 분리 시스템에 설명된 바와 같이) 물에서 수행된 밀도 분류에 의한 분리를 거친다. 덜 조밀한 플라스틱 분획은 장치에서 부유할 것이고, 셀룰로스 분획은 바닥으로 가라앉을 것이다. 따라서 잔류 SAP 오염의 정도를 평가하기 위해 두 분획을 별도로 취한다. 분석은 ATR과 결합된 FTIR 적외선 분광광도법에 의해 수행된다. 고체 샘플은 ATR용 투과 크리스탈과 직접 접촉하게 배치되고, 셀룰로스 및 플라스틱 분획의 전형적인 IR 스펙트럼의 기록을 허용한다. 두 구성요소 모두 1% SAP 초과의 오염을 갖지 않는다.
따라서 거의 모든 SAP 유도체는 최소 두 번의 세척 주기 후 회수수의 일부가 된다.
화학적 분석은 두 셀룰로스계 및 플라스틱계 분획이 2006년 4월 3일 152번 법령의 184조, 2항에 의거하여, 15 2019년 5월 15일 62번 법령- 사람에 대한 흡수성 제품의 폐기물의 자격 종료 규정의 조합을 준수함을 확인했다.
3. 셀룰로스 분획 및 플라스틱 분획에 대해 SAP를 가용화하는 단계의 수행 (도 5).
소비 후 흡수성 위생 재료는 2.1 bar의 압력에서 20 분 동안 135℃의 오토클레이브에서 살균되었다.
살균된 재료를 파쇄기에서 파쇄하여 크기가 3 cm 미만인 재료를 수득했다.
살균 및 파쇄를 거친 재료는 건조 공기가 약 140℃의 온도를 갖는 건조기에서 수행되는 건조를 거쳤다.
건조 단계의 하류에서, 재료는 이전 섹션에 기재된 바와 같이, 상이한 밀도의 두 분획을 이용하는 원심 분리기를 사용하여 셀룰로스 분획 및 플라스틱 분획으로 분리되었다.
셀룰로스 (SAP를 포함하는 3 cm보다 작은 입자)
셀룰로스 분획을 수행될 열 교환을 통해 또는 코일에서 열 전달 유체의 순환을 통해, 또는 전기 저항을 통해 달성된 옴 가열을 통해 온도 조절 가능한 1500 리터 원통형 스테인리스 스틸 단열 반응기에서 처리했다. 사용된 반응기는 기계적 교반을 위한 고정 블레이드가 있는 로드를 가졌다. 밀도 1.11 kg/L (건조량에 대해 300%), 총 419 리터의 물 중의 v/V 상용 30% 과산화수소 용액을 또 다른 550 L의 물(최종 산화제 농도는 물에 대해 약 15 중량%)이 있는 반응기에 공급하고, 70℃의 온도로 가열했다. 온도가 약 20℃이고 7%의 총 50 kg의 습윤한 셀룰로스를 반응기로 전달하고 욕에 넣어 현탁액을 수득했다. 유압 펌프에 의해 작동되는, 1 cm 직경 구멍이 있는 디스크-헤드 피스톤이 원통형 반응기의 헤드를 폐쇄하고, 재료에 6 N/cm2의 압력을 가한다. 수위 센서에 의해 액체 수위가 디스크의 표면 너머로 나올 때 피스톤 스트로크가 중지된다. 블레이드 로드의 교반이 활성화되고 욕에서 85℃의 온도에 도달할 때까지 추가 과열이 수행되며, 온도는 35 분 동안 유지되었다. 이 시간 후, 재료에 20 N/cm2의 압력을 가함으로써 재료를 완전히 압축하여, 용액이 피스톤의 천공된 헤드 위로 상승할 수 있도록 한다. 유출 밸브가 폐용액(액체 분획)의 수집을 허용한다. 물만을 사용하여 저온에서 수행되는 각각 75 L의 두 번의 세척 사이클은 공정의 첫 번째 단계로부터 미량의 잔류 LPA의 회수를 허용한다. 세척 단계의 하류에서 회수된 액체 분획의 1 L 분획을 120℃의 오븐에서 건조시켰다. 적외선 분광광도법(ATR과 결합된 FTIR)에 의한 필름 분석에 적합한 층상 재료가 회수된다. 샘플은 ATR용 투과 크리스탈과 직접 접촉하게 배치되고, LPA와 호환되는 IR 스펙트럼의 존재를 나타낸다. (도 6)
중수에 용해된 건조 화합물은 또한 탄소 핵자기 공명 분광법 13C-NMR에 의해 분석되었고, 이는 SAP의 분자내 가교의 특징인 약 84 ppm에서의 신호의 부재를 나타낸다 (Liu, Z.S., Rempel, G.L., Preparation of SAP by cross-linking Acrylic Acid and Acrylamide Copolymers, Appl Polym Sci 64: 1345-1353, 1997) (도 7).
액체 분획으로부터 분리되고 물을 사용한 두 번 세척을 거친 셀룰로스 분획은 1% 미만의 SAP의 양을 포함한다 (ATR과 결합된 FTIR 분광광도계에서 수행된 분석). 고체 샘플은 ATR용 투과 크리스탈과 직접 접촉하게 배치되고, 셀룰로스의 전형적인 IR 스펙트럼의 기록을 허용한다.
따라서 거의 모든 SAP는 적어도 두 번의 고체 분획의 세척 단계 후 현탁액으로부터 분리된 액체 분획의 일부가 된다.
화학적 분석은 셀룰로스계 분획이 2006년 4월 3일 152번 법령의 184조, 2항에 의거하여, 15 2019년 5월 15일 62번 법령- 사람에 대한 흡수성 제품의 폐기물의 자격 종료 규정의 조합을 준수함을 확인했다.
플라스틱 (SAP를 포함하는 3 cm보다 작은 입자).
플라스틱 분획을 수행될 열 교환을 통해 또는 코일에서 열 전달 유체의 순환을 통해, 또는 전기 저항을 통해 달성된 옴 가열을 통해 온도 조절 가능한 1500 리터 원통형 스테인리스 스틸 단열 반응기에 두었다. 사용된 반응기는 기계적 교반을 위한 고정 블레이드가 있는 로드를 가졌다. 밀도 1.11 kg/L (건조량에 대해 300%), 총 442 리터의 물 중의 v/V 상용 30% 과산화수소 용액을 또 다른 550 L의 물(최종 산화제 농도는 물에 대해 약 15 중량%)이 있는 반응기에 공급하고, 70℃의 온도로 가열했다. 온도가 약 20℃이고 2%의 총 50 kg의 습윤한 플라스틱을 반응기로 전달하고 욕에 넣었다. 유압 펌프에 의해 작동되는, 1 cm 직경 구멍이 있는 디스크-헤드 피스톤이 원통형 반응기의 헤드를 폐쇄하고, 6 N/cm2의 압력을 가한다. 수위 센서에 의해 액체 수위가 디스크의 표면 너머로 나올 때 피스톤 스트로크가 중지된다. 블레이드 로드의 교반이 활성화되고 추가 과열이 75℃까지 수행되며, 20 분 동안 유지된다. 이 시간 후, 재료에 16 N/cm2의 압력을 가함으로써 재료를 완전히 압축하여, 용액이 피스톤의 천공된 헤드 위로 상승할 수 있도록 한다. 유출 밸브가 폐용액의 수집을 허용한다. 물만을 사용하여 저온에서 수행될 수 있는 각각 75 L를 사용하는 한 번의 후속 사이클은 공정의 첫 번째 단계로부터 미량의 잔류 LPA의 회수를 허용한다.
분리된 플라스틱 분획은, 침지에 의한 처리 전에, 뜨거운 자일렌에 가용성인 폴리올레핀 분획 추출 방법(방법 ASTM D5492 - ISO 16152:2005 플라스틱 폴리프로필렌 중의 자일렌-가용성 물질의 결정 - UNIEN ISO 6427:2013, 플라스틱: 유기 용매에 의해 추출 가능한 물질의 결정)과 결합된 FTIR 분광광도법에 의해 평가된 85%의 순도 백분율을 갖는다.
세척의 하류에서 회수된 수성 분획은 건조되고 적외선 분광광도법(ATR와 결합된 FTIR)에 의해 분석되어, LPA와 양립 가능한 IR 스펙트럼의 존재를 나타냈고, 13C-NMR을 사용한 분석에 의해, SAP의 분자내 가교의 특징인 약 84 ppm에서의 신호의 부재를 나타냈다.
액체 분획으로부터 분리되고 물로 세척된 플라스틱 분획은 1% 미만의 SAP의 양을 포함한다. 고체 샘플은 ATR용 투과 크리스탈과 직접 접촉하게 배치되고, 본질적으로 폴리프로필렌 및 폴리에틸렌에 기반한 플라스틱 구성요소의 전형적인 IR 스펙트럼의 기록을 허용한다.
따라서, 거의 모든 SAP가 고체 분획으로부터 액체 분획으로 분리된다.
ATR과 결합된 FTIR 분광광도계 분석은 플라스틱 분획의 유일한 잔류 오염물로서 셀룰로스 구성요소의 존재를 나타낸다. 초임계상에서의 공지 추출 방법 또는, 예를 들어, 효소 가수분해, 또는 물리적 분리에 의해 플라스틱 분획으로부터의 셀룰로스 잔류물로 인한 가장 작은 오염도 제거할 수 있다.
화학적 분석은 플라스틱계 분획이 2006년 4월 3일 152번 법령의 184조, 2항에 의거하여, 15 2019년 5월 15일 62번 법령- 사람에 대한 흡수성 제품의 폐기물의 자격 종료 규정의 조합을 준수함을 확인했다.
물론, 본 발명의 원리를 침해하지 않고, 구성 및 구체예의 세부사항은 뒤따르는 청구범위에 의해 정의되는 본 발명의 범위를 벗어나지 않고 광범위하게 변경될 수 있다.
Claims (20)
- 소비 후 흡수성 위생 제품으로부터 고흡수성 고분자(super-absorbent polymer, SAP) 분획을 분리하는 방법으로서, 상기 소비 후 흡수성 위생 제품은 적어도 하나의 셀룰로스 분획 및 하나의 플라스틱 분획을 추가로 포함하고, 적어도 다음 단계를 포함하는 방법:
- 상기 소비 후 흡수성 위생 제품을 살균(sterilizing, SR)하는 단계,
- 바람직하게는 소듐 퍼설페이트, 포타슘 퍼설페이트, 암모늄 퍼설페이트, 포타슘 모노퍼설페이트, 및 과산화수소. 더욱 바람직하게는 과산화수소로 이루어진 군으로부터 선택되는 적어도 하나의 산화 화합물을 포함하는 수용액이 있는 욕에서 침지에 의해 상기 소비 후 흡수성 위생 제품을 처리하여, 상기 소비 후 흡수성 위생 제품에 포함된 SAP를 가교 절단하고 가용화하는 단계,
- i) 고체 분획 및 ii) 액체 분획을 포함하는 현탁액을 수득하는 단계, 상기 액체 분획은 SAP의 가교 절단 및 가용화로부터 유래한 선형 폴리아크릴레이트(LPA)를 포함함. - 제1항에 있어서, 상기 살균(SR) 단계는 상기 소비 후 흡수성 위생 제품을 120℃ 내지 140℃의 온도 및 1 내지 3.6 bar의 압력에서 가열하여 수행되는 방법.
- 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 적어도 하나의 산화 화합물은 소듐 퍼설페이트, 포타슘 퍼설페이트, 암모늄 퍼설페이트, 포타슘 모노퍼설페이트, 과산화수소, 바람직하게는 과산화수소로 이루어진 군으로부터 선택되는 방법.
- 전술한 청구항 중 어느 한 항에 있어서, 다음 단계를 또한 포함하는 방법:
- 상기 살균된 소비 후 흡수성 위생 제품을 파쇄(shredding, SH)하고 10 cm 미만, 바람직하게는 3 cm 미만, 더욱 바람직하게는 1 cm 미만의 입자 크기를 갖는 살균되고 파쇄된 흡수성 위생 제품을 수득하는 단계. - 제4항에 있어서, 상기 파쇄된 소비 후 흡수성 위생 제품을 건조(drying, DR)시키고 파쇄되고 건조된 소비 후 흡수성 위생 제품을 수득하는 단계를 또한 포함하는 방법.
- 제5항에 있어서, 상기 파쇄되고 건조된 소비 후 흡수성 위생 제품으로부터 플라스틱 분획 및/또는 셀룰로스 분획을 분리(SEP)하는 단계를 또한 포함하는 방법.
- 전술한 청구항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 현탁액을 수득하기 위해 SAP를 가교 절단 및 가용화하는 상기 단계가, 살균 단계(SR) 후에, 상기 살균된 소비 후 흡수성 위생 제품의 상기 수용액에 있는 욕에서 침지에 의해 수행되고, 여기서 상기 고체 분획은 셀룰로스 분획 및 플라스틱 분획을 포함하는 방법.
- 제4항 또는 제5항에 있어서, 상기 현탁액을 수득하기 위해 SAP를 가교 절단 및 가용화하는 상기 단계가, 파쇄 단계(SH) 후에, 상기 살균되고 파쇄된 소비 후 흡수성 위생 제품의 상기 수용액이 있는 욕에서 침지에 의해 수행되고, 여기서 상기 고체 분획은 셀룰로스 분획 및 플라스틱 분획을 포함하는 방법.
- 제6항에 있어서, SAP를 가교 절단 및 가용화하는 상기 단계는 상기 파쇄되고 건조된 소비 후 흡수성 위생 제품으로부터 분리된 플라스틱 분획 및/또는 셀룰로스 분획을 각각의, 바람직하게는 별개의 상기 수용액의 욕에 침지하여 수행되는 방법.
- 제7항 또는 제8항에 있어서, 적어도 하나의 산화 화합물을 포함하는 상기 수용액의 부피와 상기 살균되고 선택적으로 파쇄된 소비 후 흡수성 위생 제품의 중량 간의 비율은 3 l/kg 내지 12 l/kg, 바람직하게는 5 l/kg 내지 8 l/kg에 포함되는 방법.
- 제9항에 있어서, 적어도 하나의 산화 화합물을 포함하는 상기 수용액의 부피와 상기 셀룰로스 분획 또는 상기 플라스틱 분획의 중량 간의 비율은 10 l/kg 내지 30 l/kg, 바람직하게는 12 l/kg 내지 22 l/kg에 포함되는 방법.
- 제7항 또는 제8항에 있어서, 침지에 의해 상기 살균되고 선택적으로 파쇄된 소비 후 흡수성 위생 제품을 처리하는 상기 단계는 10% 내지 50% (중량/중량), 바람직하게는 15% (중량/중량)를 차지하는 양으로 적어도 하나의 산화 화합물, 바람직하게는 과산화수소를 포함하는 수용액이 있는 욕에서 수행되는 방법.
- 제9항에 있어서, - 상기 셀룰로스 분획을 처리하는 상기 단계는 적어도 하나의 산화 화합물, 바람직하게는 과산화수소를, 10% 내지 50%(중량/중량), 바람직하게는 15%(중량/중량)를 차지하는 양으로 포함하는 수용액이 있는 욕에서 침지에 의해 수행되고, 및/또는,
- 상기 플라스틱 분획을 처리하는 상기 단계는 적어도 하나의 산화 화합물, 바람직하게는 과산화수소를, 5% 내지 50%(중량/중량), 바람직하게는 10%(중량/중량)를 차지하는 양으로 포함하는 수용액이 있는 욕에서 침지에 의해 수행되는 방법. - 전술한 청구항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 침지에 의한 처리 단계는 65℃ 내지 100℃에 포함되는 온도에서 수행되는 방법.
- 제7항 내지 제9항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 침지에 의한 처리 단계에 의한 처리 단계 동안:
- 상기 살균되고 선택적으로 파쇄된 소비 후 흡수성 위생 제품,
- 상기 파쇄되고 건조된 소비 후 흡수성 위생 제품으로부터 분리되고, 각각의, 바람직하게는 별개의 상기 수용액의 욕에 침지된 상기 셀룰로스 분획 및/또는 플라스틱 분획이,
5 N/cm2 내지 20 N/cm2의 압력으로 가해지는 압축력을 받는 방법. - 전술한 청구항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 방법은 상기 현탁액에 포함된 상기 액체 분획으로부터 상기 고체 분획을 분리하는 단계를 또한 포함하는 방법.
- 제16항에 있어서, 상기 방법은 선형 폴리아크릴레이트(LPA)를 포함하는 상기 액체 분획 정제 단계를 또한 포함하는 방법.
- 소비 후 흡수성 위생 제품으로부터 분리된 셀룰로스, 상기 셀룰로스는 1% (중량/중량) 미만의 SAP 함량을 가짐.
- 소비 후 흡수성 위생 제품으로부터 분리된 플라스틱, 상기 플라스틱은 1% (중량/중량) 미만의 SAP 함량을 가짐.
- 제1항 내지 제17항 중 어느 한 항에 따른 방법에 의해 수득 가능한, 소비 후 흡수성 위생 제품으로부터 분리된 선형 폴리아크릴레이트(LPA).
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