TW201500415A - 吸水性樹脂的處理方法 - Google Patents

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Abstract

提供用於對使用後的吸收性物品所含的吸水性樹脂粉末再利用之處理方法。 本發明之吸水性樹脂的處理方法，特徵在於：在吸水性樹脂粉末因吸水、凝聚而成的吸水性樹脂粉末的凝聚物，添加弱酸的鹼金屬鹽混合。

Description

吸水性樹脂的處理方法
本發明關於使用後之吸收性物品所含的吸水性樹脂的處理方法。
由於高齡化，使用看護用的成人用拋棄式紙尿布的人増加。又，從全世界上來看，使用小孩用拋棄式紙尿布的人口亦増加。近年來，拋棄式紙尿布的使用量急速地增加。因為使用後的紙尿布受到污物污染，所以未再利用而被廢棄。被廢棄的紙尿布通常被焚燒處理。但是伴隨著紙尿布的廢棄量增加，從環境保護的觀點，已研討將構成紙尿布之材料再利用。
專利文獻1揭示將使用後的紙尿布分離為乙烯基塑料及其以外的成分之使用後的紙尿布之分離方法，其特徵在於具有以下的步驟：在裁斷或粉碎的使用後的紙尿布添加水及脫水劑混合，使使用後的紙尿布所含有的吸水聚合物與脫水劑反應而其脫水的反應步驟；將該脫水完畢的混合物投入轉鼓而溶解，使乙烯基塑料以外的溶解物沈澱而排出至轉鼓外，使乙烯基塑料殘留在轉鼓內的分離步驟；及將殘留的乙烯基塑料吸引至轉鼓外而回收的回收步驟。
專利文獻2揭示使用後的紙尿布的處理裝置，具備：接收已被截斷的使用後的紙尿布及處理用液體而攪拌，將 含有前述紙尿布的母材成分及吸水性物質成分之再生用物質、與塑膠成分分離的攪拌分離槽；接收從前述攪拌分離槽被排出之含有前述再生用物質之前述處理用液體的第1回收槽；及接收從前述攪拌分離槽被排出之含有前述再生用物質之前述處理用液體的第2回收槽，不同於前述第1回收槽的第2回收槽。
專利文獻3揭示紙尿布處理裝置，具備：接收使用後的紙尿布的轉鼓；收存該轉鼓的至少下端部、內部積存水的水槽部；供給水至該水槽部內的水供給裝置；旋轉驅動轉鼓，將在水中所浸漬的紙尿布分離解體成為水溶物與不溶物的驅動裝置；及將被分離解體後的水溶物與污水同時排出至污水處理設備側的排出裝置。
專利文獻4揭示從含有吸水性樹脂之污染後的衛生用品，回收其素材的方法，其係將含有吸水而成凝膠狀的吸水性樹脂之污染後的衛生用品進行粉碎，使該粉碎後的衛生用品分散在含有消毒劑的水中，從前述衛生用品的粉碎物分離附著在衛生用品之污染的一部分。
專利文獻5揭示粒狀的排泄物處理材料，其特徵在於：含有從粉狀塑膠材料乾燥物及吸水後的吸水性樹脂回收的吸水性樹脂，形成1毫米以上的粒度之粒狀物。
【先前技術文獻】 【專利文獻】
[專利文獻1]日本特開2012-81433號公報
[專利文獻2]日本特開2012-170918號公報
[專利文獻3]日本特開2004-104929號公報
[專利文獻3]日本特開2009-73198號公報
[專利文獻4]日本特開2005-304506號公報
吸水性樹脂粉末因吸水且凝聚而成之吸水性樹脂的凝聚物，因吸收大量的水分且表面積小而有難以乾燥之問題。特別是在吸水而膨潤的吸水性樹脂添加脫水劑(例如，氯化鈣)而進行脫水處理後之情形，雖然含水率少許降低，但是含水率尚高而難以將吸水性樹脂的凝聚物進行乾燥。因此，再利用拋棄式紙尿布的情形，被要求吸水、凝聚後的吸水性樹脂之有效率的處理方法。
本發明係鑒於前述情形而進行，係以提供用於對使用後的吸收性物品所含的吸水性樹脂粉末再利用的處理方法為課題。
解決前述課題之本發明之吸水性樹脂的處理方法，其特徵在於：在吸水性樹脂粉末因吸水、凝聚而成的吸水性樹脂粉末的凝聚物，添加弱酸的鹼金屬鹽混合。
本發明者專心研討的結果，發現使用脫水劑(例如，氯化鈣)脫水處理後的吸水性樹脂，構成吸水性樹脂之丙烯酸的羧基，因為脫水劑的2價金屬離子形成交聯結構，因強凝聚力而凝聚著。因此，藉由在因2價金屬離子形成交聯的吸水性樹脂粉末的凝聚物中，添加弱酸的鹼金屬鹽混合，脫水劑 的2價金屬離子與鹼金屬離子進行離子交換。其結果，由2價金屬離子所形成的交聯被切斷。因為金屬交聯被切斷時凝聚力下降，所以吸水性樹脂粉末的凝聚物變化成為原來的粒狀。粒狀的吸水性樹脂表面積面積大而容易乾燥。
依照本發明，能夠將使用後的吸收性物品所含的吸水性樹脂粉末再資源化。所得到的吸水性樹脂粉末，能夠適合地作為土壤改良劑、固體燃料等利用。
1‧‧‧吸水性樹脂粉末
第1圖係顯示吸收性物品的處理步驟之流程圖。
第2圖係顯示吸水性樹脂粉末的凝聚狀態的變化之圖。
第3圖係顯示吸水性樹脂粉末的凝聚狀態之圖式代替照片。
第4圖係顯示吸水性樹脂粉末的凝聚狀態之圖式代替照片。
第5圖係顯示吸水性樹脂粉末的凝聚狀態之圖式代替照片。
【用以實施發明之形態】
本發明之吸水性樹脂的處理方法，其特徵在於：在吸水性樹脂粉末因吸水、凝聚而成的吸水性樹脂粉末的凝聚物，添加弱酸的鹼金屬鹽混合。
首先，吸收性物品的處理步驟參照圖式說明，但 是本發明不受圖式所顯示的處理步驟限定。第1圖係顯示吸收性物品的處理步驟的一例。第1步驟係附著有污物的吸收性物品之洗淨步驟。首先，將截斷後之使用後的吸收性物品投入處理液體。作為處理液體，適合使用水。藉由在處理液體中進行攪拌處理，能夠將在吸收性物品所附著的污物洗淨。又，能夠藉由構成吸收性物品的材料的比重而分離。
第2步驟係吸水性樹脂的脫水處理。藉由該脫水處理，吸水性樹脂的吸水性喪失。作為脫水劑，適合使用2價金屬鹽，氯化鈣可更適合使用。藉由以2價金屬鹽進行處理，構成吸水性樹脂粉末的丙烯酸的羧基被交聯。其結果，吸水性樹脂粉末的凝聚物體積縮小。藉由凝聚物的體積變化，水從凝聚物被排出。藉由該脫水處理，吸水性樹脂粉末的含水率從約98質量%降低至約70質量%。
第3步驟係塑膠成分回收步驟。將吸收性物品所使用的不織布、薄膜等的塑膠成分進行回收。被回收之塑膠成分進一步被洗淨，以再利用作為油化．碳化原料等為佳。第4步驟係紙漿回收步驟。在第4步驟，將構成吸收體之紙漿回收。被回收之紙漿進一步被洗淨而再利用為佳。
第5步驟係紙漿回收後的污水處理步驟。該污水大量地含有被使用作為吸收性物品的吸水性樹脂粉末且含有紙漿的殘渣、糞尿等。污水的沈降物和污水的濃縮物，係以污泥的方式被處理。吸水性樹脂粉末在污泥中係以凝聚物的方式存在。但是，因為污泥中大量地含有吸水性樹脂粉末的凝聚物，所以有不容易將污泥乾燥之問題。特別是即便直接進行乾 燥，亦有只有表面乾燥而凝聚物的內部未乾燥之問題。在本發明之處理方法，對該污泥添加弱酸的鹼金屬鹽。弱酸的鹼金屬鹽對污泥中所含的吸水性樹脂粉末的凝聚物產生作用。藉由使用弱酸的鹼金屬鹽進行處理，2價金屬離子與鹼金屬離子之間產生離子交換反應。其結果，由於金屬交聯被切斷而能夠容易地將吸水性樹脂粉末的凝聚物粒狀化。粒狀化後的吸水性樹脂，因為表面積増加，可輕易地使其乾燥。
第2圖係顯示吸水性樹脂粉末的凝聚狀態的變化之圖。第2圖(a)係顯示吸水性樹脂粉末1的凝聚物。吸水性樹脂粉末1係由脫水劑的2價金屬離子產生金屬交聯(-COO-．M2+．-OOC-)而凝聚著。2價金屬離子M2+與鹼金屬離子M+藉由離子交換而切斷金屬交聯(-COO-M+ M+-OOC-)。其結果，吸收性樹脂粉末的凝聚物變化成粒狀(第2圖(b))。
前述弱酸的鹼金屬鹽的添加量，相對於使用脫水劑處理後的含水狀態之吸水性樹脂100質量份，以1質量份以上為佳，以3質量份以上為較佳，以100質量份以下為佳，以30質量份以下為較佳。
吸水後的吸水性樹脂粉末的凝聚物、與弱酸的鹼金屬鹽之混合，沒有特別限定，例如可使用愛知電機股份公司製ROCKING MIXER BHR型等進行。前述混合沒有特別限定，以在5℃以上且130℃以下的溫度範圍進行5分鐘~6小時為佳。亦可在混合之同時，進行脫水。混合脫水沒有特別限定，以在80℃以上且130℃以下的溫度範圍進行5分鐘~6小時為佳。亦可在常壓、減壓、加壓的任一條件下進行。
藉由前述混合，吸收樹脂粉末的凝聚物變化成為粒狀或粉末狀的吸收性樹脂。因為粒狀或粉末狀的吸收性樹脂粉末之表面積大，所以能夠容易地使其乾燥。
作為前述弱酸的鹼金屬鹽的弱酸成分，以與吸水性樹脂粉末的構成成分之丙烯酸同程度或是較弱的酸為佳。亦即，作為弱酸成分，係以使用具有丙烯酸的酸解離常數以上的酸解離常數之酸為佳。藉由使用與丙烯酸相同或較弱的酸之金屬鹽，容易與作為脫水劑使用的2價金屬鹽產生離子交換反應。丙烯酸在水．25℃下的酸解離常數為4.26。亦即，在本發明，作為弱酸成分，以使用在水．25℃下的酸解離常數為4.26以上的酸為佳。以使用4.30以上的酸為較佳，以使用4.50以上的酸為更佳。弱酸的酸解離常數之上限沒有特別限定，以12為佳，以10為較佳。例如，酸解離常數為9.95的苯酚被認為有效果，但是酸解離常數為16之乙醇則不認為有效果。
酸(HnXn-)的酸解離常數pKa，可使用以下的式表示。
pKa=-log(1/Ka),Ka=[H+]n．[Xn-]/[HnXn-]
以多階段解離酸時，以至少1階段的酸解離常數為4.26~12的範圍為佳，以4.3~11的範圍為較佳，以4.5~10的範圍為更佳。又，以全部階段的解離常數為4.26~12的範圍為佳，以4.3~11的範圍為較佳，以4.5~10的範圍為更佳。
作為在水．25℃下的酸解離常數為4.26以上的酸之具體例，例如，能夠舉出己二酸(4.26)、壬二酸(4.39)、對茴香酸(4.48)、鄰胺基苯甲酸(第2階段：4.95)、對胺基苯甲酸(4.85)、異戊酸(4.58)、異菸鹼酸(第2階段：4.87)、異酪酸 (4.63)、辛酸(4.89)、戊酸(4.64)、2-喹啉甲酸(quinaldic acid)(第2階段：4.75)、檸檬酸(第2階段：4.35)、巴豆酸(4.69)、桂皮酸(反式)(4.44)、乙酸(4.56)、環己烷羧酸(4.70)、(R,R)-酒石酸(第2階段：4.44)、對羥基苯甲酸(4.58)、庚二酸(4.31)、2,6-吡啶二羧酸(第3階段：4.68)、丙酸(4.67)、己酸(4.63)、庚酸(4.66)、鄰苯二羧酸(第2階段：4.93)、丙二酸(第2階段：5.28)、酪酸(4.63)、蘋果酸(3.24)、乙醯丙酸(levulinic acid)(4.44)、碳酸(6.35)等。
作為前述鹼金屬，可舉出鋰、鈉、鉀等。作為前述弱酸的鹼金屬鹽的具體例，例如，可舉出碳酸鈉、碳酸氫鈉、碳酸鉀、碳酸氫鉀、檸檬酸乙酸鈉、及琥珀酸乙酸鈉等。又，前述弱酸的鹼金屬鹽，以固體狀為佳。因為添加固體狀的弱酸鹼金屬鹽混合，因為滲透壓水從吸水性樹脂粉末的凝聚物排出變為容易。
藉由將使用前述處理方法所得到之粒狀的吸水性樹脂進行乾燥，能夠將粒狀的吸水性樹脂粉末再生。再生後的吸水性樹脂粉末之吸收性能亦優，例如，再生吸水性樹脂粉末的吸收倍率為15g/g以上。
再生後的吸水性樹脂粉末，例如可作為土壤改良劑使用，或可作為固體燃料使用。因此，本發明包含乾燥以前述處理方法所得到的粒狀的吸收性樹脂粉末為特徵之再生吸水性樹脂粉末的製造方法、土壤改良劑的製造方法、及固體燃料的製造方法。
本發明之處理對象的吸水性樹脂粉末，沒有特別 限定，為以丙烯酸作為構成成分之交聯聚合物，其羧基的至少一部分被中和者為佳。構成交聯聚合物之丙烯酸成分的含量，以90質量%以上為佳，以95質量%以上較佳，以99質量%以下為佳，以97質量%以下為更佳。
將作為交聯聚合物的羧基之至少一部分中和的陽離子，沒有特別限定，例如，能夠舉出鋰、鈉、鉀等的鹼金屬離子、鎂、鈣等的鹼土金屬離子等。這些之中，以交聯聚合物的羧基之至少一部分被鈉離子中和為佳。又，交聯聚合物的羧基之中和，可將聚合而得到的交聯聚合物之羧基進行中和，亦可預先使用中和後的單體而形成交聯聚合物。
交聯聚合物的羧基之中和度，以60莫耳%以上為佳，以65莫耳%以上較佳。因為中和度太低時，所得到的吸水性樹脂粉末之吸收性能有降低的情形。又，中和度之上限沒有特別限定，亦可將羧基的全部中和。又，中和度可以下述式求取。
中和度(莫耳%)=100×「交聯聚合物被中和的羧基之莫耳數」/「交聯聚合物所具有的羧基之總莫耳數(包含中和及未中和)」
本發明之處理對象的吸收性物品，只要是使用吸水性樹脂粉末者，沒有特別限定，例如，可舉出拋棄式紙尿布、失禁墊片、輕失禁墊片、生理用衛生棉、母乳墊等。這些之中，以吸水性樹脂粉末的使用量多的拋棄式紙尿布為適合。
[實施例]
以下，藉由實施例而詳細地說明本發明，但是本 發明不被下述的實施例限定，在未脫離本發明宗旨的範圍之變更、實施態樣，任一者均被包含在本發明之範圍內。
[處理例1~10]
將使用後的市售拋棄式紙尿布粉碎後的物，投入含有以氯化鈣作為脫水劑之處理水，進行吸水性樹脂的脫水處理。從處理水中分離回收吸收性物品所使用的不織布、薄膜等的塑膠成分，隨後，將紙漿進行分離回收。以脫水機將分離回收後的污水進行脫水而將污泥(吸水性樹脂的凝聚物)回收。
[處理例11~13]
將短纖漿(fluff pulp)100質量份及吸水性樹脂粉末(SUNDIA POLYMER公司製AQUAPEARL DS560：以丙烯酸為構成成分之交聯聚合物)60質量份以氣流型混合裝置(AUTECH股份公司製PAD FORMER)進行混合，將所得到的混合物以單位面積重量為約500g/m2之方式均勻地層積在壓克力板(acrylic plate)(厚度4mm)上，而且在5kg/cm2的壓力下加壓30秒鐘，得到吸收體。將該吸收體截斷成為14cm×36cm的長方形，在各自的上下配置與吸收體相同大小的吸水紙(單位面積重量15.5g/m2、ADVANTEC公司製、FILTER PAPER 2號)，再將聚乙烯薄片(Tamapoly公司製Polyethylene film UB-1)配置在背面，而且將不織布(單位面積重量20g/m2、旭化成公司製ELTAS GUARD)配置在表面，來製造吸收性物品。
將前述吸收性物品浸漬於生理食鹽水60分鐘，之後，使其載置在金屬絲網之上60分鐘而進行去水。使用高速粉碎機RSC-500(R-ing股份公司)將去水後的吸收性物品進行 粉碎。將前述粉碎物浸漬於5質量%的氯化鈣液而進行脫水處理。脫水處理後，將沈降物(吸水性樹脂的凝聚物)回收。脫水處理前之吸水性樹脂的含水率係98質量%，沈降物(吸水性樹脂的凝聚物)的含水率為72質量%。
<吸水後的吸水性樹脂的凝聚物之處理>
在200mL燒杯放入所得到的污泥或沈降物(吸水性樹脂粉末的凝聚物)10g及預定量的處理劑，使用藥匙混合60分鐘。所得到的混合物均勻地舖滿在鋁標準容器(寬度：276mm、深度：211mm、高度：35mm)。將鋁標準容器放入送風恆溫器(YAMATO科學股份公司DKM600)、100℃×3分鐘，使混合物乾燥。將所得到的結果整理在表1。在表中的乾燥性，「○」表示可容易地乾燥，「×」表示只有表面乾燥而內部未乾燥。吸收倍率係將乾燥後的吸收性樹脂粉末取出，調整成為250μm~500μm的粒度所測定的吸收倍率。吸收倍率係使用以下的方法進行測定。
(吸收倍率的測定方法)
吸收倍率的測定係依據JIS K 7223(1996)而進行。將網目63μm的耐綸網(JIS Z8801-1：2000)切斷成為寬度10cm、長度40cm的長方形且在長度方向中央進行二折疊，將兩端熱封而製造寬度10cm(內尺寸9cm)、長度20cm的耐綸袋。精稱測定試料1.00g且均勻地裝入所製造的耐綸袋之底部。使將裝有試料的耐綸袋浸漬於生理食鹽水。從浸漬開始起算60分鐘後，將耐綸袋從生理食鹽水取出且在垂直狀態下懸吊1小時而去水之後，測定試料的質量(F1)。又，不使用試料而進行同樣的操 作且測定此時的質量F0(g)。然後，從質量F1、F0及試料的質量，依照下式而算出目的之吸收倍率。
吸收倍率(g/g)=(F1-F0)/試料的質量
從表1的結果能夠清楚明白得知，吸水性樹脂粉末在因吸水且凝聚而成之吸水性樹脂粉末的凝聚物添加弱酸的鹼金屬鹽而混合時，吸水性樹脂粉末的凝聚物成為粒狀。而且，可知粒狀的吸水性樹脂粉末能夠乾燥至使含水率為約3質量%以下。另一方面，凝膠狀的吸水性樹脂只有表面乾燥，但是內部未乾燥的原來狀態。
第3圖係表示脫水處理後的沈降物(吸水性樹脂的凝聚物)之圖式代替照片。第4圖係顯示將脫水處理後的沈降 物(吸水性樹脂的凝聚物)，使用碳酸氫鈉作為弱酸的鹼金屬鹽之處理後的例子。第5圖係顯示將脫水處理後的沈降物(吸水性樹脂的凝聚物)，使用氯化鉀之處理後的例子。從第4圖能夠清楚明白得知，使用弱酸的鹼金屬鹽時，吸水性樹脂的凝聚物成為粒狀。另一方面，如第5圖使用氯化鉀時，雖然利用滲透壓將水從吸水性樹脂排出，但是仍為凝聚物原來狀態且乾燥困難。
【產業上之利用可能性】
本發明的吸收體，例如能夠適合使用在用以將從人體所排出的體液吸收所使用的吸收性物品，特別是能夠適合使用在失禁墊片．拋棄式尿布、生理用衛生棉、母乳墊等的吸收性物品。

Claims (10)

  1. 一種吸水性樹脂的處理方法，其特徵在於：在吸水性樹脂粉末因吸水凝聚而成的吸水性樹脂粉末的凝聚物，添加弱酸的鹼金屬鹽混合。
  2. 如申請專利範圍第1項所述之吸水性樹脂的處理方法，其中所得到的混合物進一步乾燥。
  3. 如申請專利範圍第1或2項所述之吸水性樹脂的處理方法，其中前述吸水性樹脂粉末係以丙烯酸作為主要構成成分的吸水性樹脂粉末。
  4. 如申請專利範圍第1至3項中任一項所述之吸水性樹脂的處理方法，其中前述吸水性樹脂粉末的凝聚物係使用2價金屬鹽進行脫水處理。
  5. 如申請專利範圍第4項所述之吸水性樹脂的處理方法，其中前述2價金屬鹽係氯化鈣。
  6. 如申請專利範圍第1至5項中任一項所述之吸水性樹脂的處理方法，其中前述弱酸係在水．25℃下的酸解離常數為4.26以上的酸。
  7. 如申請專利範圍第1至6項中任一項所述之吸水性樹脂的處理方法，其中前述弱酸的鹼金屬鹽係選自由碳酸鈉、碳酸氫鈉、碳酸鉀、碳酸氫鉀、檸檬酸乙酸鈉、及琥珀酸乙酸鈉所組成群組之至少1種。
  8. 一種再生吸水性樹脂粉末的製造方法，其特徵在於：乾燥以申請專利範圍第1、3至7項的處理方法所得到的粒狀吸水性樹脂。
  9. 一種土壤改良材料的製造方法，其特徵在於：乾燥以申請專利範圍第1、3至7項的處理方法所得到的粒狀吸水性樹脂。
  10. 一種固體燃料的製造方法，其特徵在於：乾燥以申請專利範圍第1、3至7項的處理方法所得到的粒狀吸水性樹脂。
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