СПОСОБ И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ВЫДЕЛЕНИЯ ПЛАСТИКА ОТ ЦЕЛЛЮЛОЗЫ ИЗ БЫВШИХ В УПОТРЕБЛЕНИИ АБСОРБИРУЮЩИХ ГИГИЕНИЧЕСКИХ ИЗДЕЛИЙ Российский патент 2021 года по МПК A61L2/07 B29B17/04 B29B17/02 

Область техники, к которой относится изобретение

Настоящее изобретение относится к переработке бывших в употреблении абсорбирующих гигиенических изделий. Термин «абсорбирующие гигиенические изделия» в общем случае относится к одноразовым абсорбирующим изделиям, например, детским подгузникам, урологическим прокладкам для взрослых, гигиеническим прокладкам, постельным подкладкам и т.д.

Настоящее изобретение в частности относится к способу и устройству для отделения пластика от целлюлозы из бывших в употреблении абсорбирующих гигиенических изделий.

Уровень техники

Одноразовые абсорбирующие гигиенические изделия в общем случае состоят из нескольких материалов, включая водонепроницаемые листы пластикового материала, абсорбирующие элементы, образованные из целлюлозного пуха и суперабсорбирующих полимеров, водопроницаемые листы из нетканого материала, эластичные элементы и т.д.

Переработка абсорбирующих гигиенических изделий включает в себя разделение основных продуктов, как правило, пластика и целлюлозы.

Способы и устройства для переработки абсорбирующих гигиенических изделий делятся на две категории в зависимости от того, предназначены ли они для обработки выпущенных абсорбирующих гигиенических изделий после их изготовления или же бывших в употреблении абсорбирующих гигиенических изделий.

Абсорбирующие гигиенические изделия после изготовления представляют собой отходы процессов производства. Отделение пластика от целлюлозы из абсорбирующих гигиенических изделий после изготовления, как правило, реализуется посредством измельчения изготовленных абсорбирующих гигиенических изделий и центробежной сепарации пластика и целлюлозы из измельченного материала. Центрифуги-сепараторы, используемые для отделения пластика от целлюлозы, содержат перфорированный барабан и ротор, вращающийся внутри перфорированного барабана, переносящий измельченную массу в радиальном направлении наружу. Целлюлозные волокна собирают снаружи перфорированного барабана, а пластиковый материал остается внутри перфорированного барабана и извлекается в аксиальном направлении посредством воздушного потока, образованного вращением ротора. Пример способа отделения пластика от целлюлозы из абсорбирующих гигиенических изделий после изготовления описан в патентном документе US 9393546 B2.

Устройства, используемые для отделения пластика от целлюлозы из абсорбирующих гигиенических изделий после изготовления, не могут использоваться для обработки бывших в употреблении абсорбирующих гигиенических изделий, поскольку бывшие в употреблении абсорбирующие гигиенические изделия содержат органические выделения, бактерии и имеют высокое содержание влаги. Переработка бывших в употреблении абсорбирующих гигиенических изделий требует выполнения этапа стерилизации для ликвидации бактерий.

Известны способы отделения пластика от целлюлозы из бывших в употреблении абсорбирующих гигиенических изделий, включающие в себя промывание бывших в употреблении абсорбирующих гигиенических изделий в воде, щелочи и мыльном растворе и отделение целлюлозы от пластика во время промывки. Примеры таких технологий переработки описаны в патентных документах WO 94/20668 и WO 96/27045.

В патентном документе US 5292075 описан способ, в котором бывшие в употреблении абсорбирующие гигиенические изделия предварительно измельчают.

Измельченный материал промывают в промывочной машине, содержащей перфорированный цилиндрический барабан, удерживающий внутри себя пластиковый материал. Жидкость, содержащую целлюлозную массу, собирают снаружи перфорированного цилиндрического барабана и впоследствии обезвоживают.

Патентный документ EP-A-2596810 от того же заявителя описывает ротационный автоклав для стерилизации бывших в употреблении абсорбирующих гигиенических изделий. Автоклав загружают бывшими в употреблении абсорбирующими гигиеническими изделиями без предварительного измельчения изделий. Автоклав, содержащий закладку стерилизуемых изделий, закрывают и нагревают до температуры стерилизации посредством неконтактирующего пара, циркулирующего в стенках автоклава, и посредством контактирующего пара, входящего в прямой контакт с изделиями.

Раскрытие сущности изобретения

Техническая проблема, решаемая настоящим изобретением, состоит в том, чтобы создать способ и устройство для отделения пластика от целлюлозы из бывших в употреблении абсорбирующих гигиенических изделий, которые будут более эффективными, чем известные из уровня техники системы.

Согласно настоящему изобретению, эту задачу решают посредством способа и устройства, имеющих признаки, раскрытые в формуле изобретения.

Формула изобретения составляет единое целое с описанием, приведенным в настоящем документе в отношении данного изобретения.

Краткое описание чертежей

Ниже изобретение описано подробно со ссылками на прилагаемые чертежи, приведенные исключительно в качестве неограничивающего примера, на которых:

- Фиг. 1 иллюстрирует вид в горизонтальной проекции устройства согласно настоящему изобретению.

- Фиг. 2 иллюстрирует вид в продольном поперечном сечении ротационного автоклава, обозначенного стрелкой II на фиг. 1.

- Фиг. 2A иллюстрирует увеличенный фрагмент фиг. 2.

- Фиг. 3 иллюстрирует изометрическое изображение измельчителя, обозначенного стрелкой III на фиг.

- Фиг. 4 иллюстрирует схематический вид сбоку сушильного модуля, обозначенного стрелкой IV на фиг. 1.

- Фиг. 5 иллюстрирует схематический вид сбоку центрифуги-сепаратора, обозначенной стрелкой V на фиг. 1.

Осуществление изобретения

Фиг. 1 иллюстрирует устройство 10 для отделения пластика от целлюлозы из бывших в употреблении абсорбирующих гигиенических предметов.

Устройство 10 включает в себя накопительный контейнер 12, в котором собирают бывшие в употреблении абсорбирующие гигиенические изделия в результате сбора отходов. Мусоровозы сбрасывают бывшие в употреблении абсорбирующие гигиенические изделия в зону 14 разгрузки, и транспортер 16 выгружает бывшие в употреблении абсорбирующие гигиенические изделия в накопительный контейнер 12. Бывшие в употреблении абсорбирующие гигиенические изделия имеют плотность порядка 150-300 кг/м3 и содержание влаги порядка 65-80%.

Устройство 10 включает в себя по меньшей мере один ротационный автоклав 18 для стерилизации бывших в употреблении абсорбирующих гигиенических изделий. Как показано на фиг. 2, ротационный автоклав 18 включает в себя цилиндрический корпус 19, вытянутый вдоль горизонтальной оси и поддерживаемый с возможностью вращения вокруг оси посредством поворотных опор 21. Ротационный автоклав 18 имеет дверь 20, выполненную с возможностью открывания для загрузки и выгрузки изделий. Внутренняя стенка автоклава 18 имеет винтообразное выступающее ребро 22, прикрепленное к цилиндрическому корпусу 19. Как проиллюстрировано подробно на фиг. 2A, корпус 19 и винтообразное ребро 22 имеют соответствующие камеры 24, 26 для циркулирующего пара. Корпус 19 снабжен ротационный трубопроводом (не изображен), предназначенным для подачи пара к камерам 24, 26 автоклава 18. Ротационный трубопровод также обеспечивает возможность непосредственного введения пара внутрь цилиндрического корпуса 19. Ротационный трубопровод также снабжен каналами для отведения воздуха и пара из внутренней части цилиндрического корпуса 19 и для вытягивания конденсата из камер 24, 26.

В примере, проиллюстрированном на фиг. 1, устройство 10 включает в себя два автоклава 18, загружаемые поочередно бывшими в употреблении абсорбирующими гигиеническими изделиями, поступающими из накопительного контейнера 12. Транспортер 28 забирает изделия из накопительного контейнера 12 и транспортирует их к автоклаву 18. Два загрузочных устройства 30 загружают изделия в соответствующие автоклавы 18. Во время загрузки изделий дверь 20 открывают и отделяют от корпуса 19, а цилиндрический корпус 19 вращают вокруг оси для поступательного перемещения изделий в направлении задней части. Когда загрузка закончена, дверь 20 закрывают, а автоклав 18 нагревают и нагнетают в нем давление посредством прямой и непрямой подачи пара до тех пор, пока он не достигает температуры около 130°C и внутреннего давления около 2,5 бар. Во время стерилизующей обработки автоклав 18 поочередно вращают по часовой стрелке и против часовой стрелки вокруг оси A. Задачей стерилизующей обработки является достижение температуры изделий выше 121°C, которая является температурой, обеспечивающей полную стерилизацию и уничтожение бактерий.

В конце стерилизующей обработки пар, содержащийся внутри автоклава 18, извлекают и очищают в газоочистителе 34. Затем дверь 20 открывают, а корпус 19 вращают для выбрасывания изделий. Винтообразное ребро 22 действует в качестве винта, перемещающего изделия в направлении оси в сторону отверстия загрузки/выгрузки. Стерилизованный материал, выходящий из автоклавов 18, собирают в накопительном резервуаре 32.

Стерилизующая обработка изделий в автоклаве 18 выполняется с периодической загрузкой. В примере на фиг. 1 предусмотрено два автоклава 18, работающие поочередно. Пока первый автоклав 18 осуществляет стерилизующую обработку, другой автоклав 18 выполняет операции выгрузки стерилизуемого материала и загрузки новой партии. Таким образом, можно обеспечить по существу непрерывную подачу стерилизуемого материала на следующие за автоклавами 18 устройства. Стерилизуемый материал, выходящий из автоклавов 18, имеет плотность около 300-400 кг/м3, температуру 80-100°C и содержание влаги порядка 70-85%.

Из накопительного резервуара 32 стерилизуемый материал отправляют на измельчитель 36 посредством транспортерной ленты 38. На Фиг. 3 показан пример измельчителя 36, который может использоваться для измельчения стерилизуемых бывших в употреблении абсорбирующих гигиенических изделий. Измельчитель 36 включает в себя два ротора 40, приводимые в действие посредством мотора 42. Роторы 40 снабжены зубцами, осуществляющими измельчение материала. В выходной части измельчителя 36 материал имеет плотность порядка 400-500 кг/м3, температуру около 75-95°C и содержание влаги порядка 70-85%.

Как показано на фиг. 1 и 4, стерилизуемый и измельченный материал, выходящий из измельчителя 36, отправляют на сушильное устройство 42 посредством транспортера 44.

Сушильное устройство 42 включает в себя корпус 46, внутри которого размещаются горизонтальные перфорированные транспортеры 48, приводимые в действие поочередно в противоположных направлениях и расположенные вертикально друг над другом. Транспортер 44 выгружает материал на верхний транспортер 48. В выходной части каждого горизонтального транспортера 48 материал падает на нижележащий транспортер. В то время как материал транспортируется горизонтально и переходит последовательно от одного транспортера к лежащему ниже, через корпус 46 снизу-вверх проходит поток нагретого воздуха. Воздушный поток проходит через перфорированные транспортеры 48 размещенный на них материал. Воздушный поток генерируют посредством вентилятора 50 соединенного с фильтром 52. Воздушный поток нагревают в батарее теплообменников 54, снабжаемых паром. Воздушный поток, выходящий из теплообменника 42, всасывают посредством второго вентилятора 56 и отправляют на конденсирующее отводящее устройство 58 и на газоочиститель 60. В выходной части сушильного устройства 42 материал выгружают на транспортерную ленту 62. Сушильное устройство 42 может быть оборудовано микроволновыми генераторами, обращенными к верхнему транспортеру 48 и предназначенными для ускорения нагревания материала и для повышения осушающего воздействия. Материал на входной части сушильного устройства имеет температуру около 70-90°C. Температура осушающего воздуха внутри сушильного устройства 42 составляет около 140°C. Продукт в выходной части сушильного устройства 42 имеет температуру около 50-70°C, плотность около 35-50 кг/м3 и влажность около 5-20%.

После сушильного устройства 42 простерилизованный, измельченный и высушенный материал отправляют на сепарирующий модуль 64, в котором осуществляют отделение пластика от целлюлозы. Сепарирующий модуль 64 включает в себя по меньшей мере одну центрифугу-сепаратор. В проиллюстрированном примере предусмотрено последовательно две центрифуги-сепаратора 66, 67.

Как показано на фиг. 5, центрифуга-сепаратор 66 включает в себя основание 68, имеющее входную часть 70, предназначенную для подлежащего разделению материала.

Центрифуга-сепаратор 66 включает в себя сепараторную камеру 72, в которой размещенперфорированный цилиндрический фильтр 74, внутри которого установлен ротор 76, выполненный с возможностью вращения вокруг горизонтальной оси. Входящий материал переносится в радиальном направлении из внутренней части наружу вплотную к перфорированному фильтру 74. Целлюлоза имеет более мелкие размеры чем пластик, и она проходит через фильтр и собирается в первой выходной части 77, в то время как пластик остается внутри относительно фильтра 74 и собирается во второй выходной части 78. Предпочтительно пластик, выходящий из первой центрифуги-сепаратора 66, отправляют на вторую центрифугу-сепаратор 67, имеющую фильтр с более мелкими отверстиями. На выходе первой центрифуги-сепаратора 66 получают целлюлозу чистотой порядка 85-95% и пластик чистотой порядка 60-80%. На выходе второй центрифуги-сепаратора получают целлюлозу чистотой порядка 85-95% и пластик чистотой порядка 85-97%.

Как показано на фиг. 1, на выходе центрифуг-сепараторов 66 целлюлозные потоки 80 могут направлять на измельчитель целлюлозы и на гранулятор 82 целлюлозы. В альтернативном варианте целлюлозные потоки могут направлять на последующее сепарирующее устройство для выделения целлюлозы и AGM, для получения целлюлозы высокой степени чистоты.

Пластик, выходящий из второго измельчителя 66, могут направлять на измельчитель 84 пластика и впоследствии на экструдер или уплотнитель 86.

Само собой разумеется, что, без отхода от принципов настоящего изобретения, детали конструкции и варианты осуществления могут существенно отличаться от проиллюстрированных в данном документе, представленных исключительно в качестве неограничивающих примеров, соответствуя при этом области патентной защиты настоящего изобретения, определяемой нижеприведенной формулой изобретения.

Изобретение относится к переработке бывших в употреблении абсорбирующих гигиенических изделий. Предложен способ отделения пластика от целлюлозы из бывших в употреблении абсорбирующих гигиенических изделий, в котором стерилизуют последовательные партии бывших в употреблении абсорбирующих гигиенических изделий по меньшей мере в одном ротационном автоклаве (18), отличающийся тем, что содержит этапы, на которых: измельчают стерилизованные абсорбирующие гигиенические изделия в измельчителе (36) и получают стерилизованный и измельченный материал, содержащий пластик и целлюлозу, сушат стерилизованный и измельченный материал, содержащий пластик и целлюлозу, в сушильном устройстве (42) и отделяют целлюлозу от пластика в указанном стерилизованном, измельченном и высушенном материале по меньшей мере в сепарирующем модуле (64), содержащем по меньшей мере одну центрифугу-сепаратор (66), выполненную с возможностью приема материала из указанного сушильного устройства (42). Также описано устройство для отделения пластика от целлюлозы из бывших в употреблении абсорбирующих гигиенических изделий. Технический результат: повышение эффективности способа и устройства для отделения пластика от целлюлозы из бывших в употреблении абсорбирующих гигиенических изделий. 2 н. и 7 з.п. ф-лы, 5 ил.

1. Способ отделения пластика от целлюлозы из бывших в употреблении абсорбирующих гигиенических изделий, в котором стерилизуют последовательные партии бывших в употреблении абсорбирующих гигиенических изделий по меньшей мере в одном ротационном автоклаве (18), отличающийся тем, что содержит этапы, на которых:

измельчают стерилизованные абсорбирующие гигиенические изделия в измельчителе (36) и получают стерилизованный и измельченный материал, содержащий пластик и целлюлозу, сушат стерилизованный и измельченный материал, содержащий пластик и целлюлозу, в сушильном устройстве (42) и отделяют целлюлозу от пластика в указанном стерилизованном, измельченном и высушенном материале по меньшей мере в сепарирующем модуле (64), содержащем по меньшей мере одну центрифугу-сепаратор (66), выполненную с возможностью приема материала из указанного сушильного устройства (42).

2. Способ по п. 1, в котором в конце указанного этапа измельчения стерилизованный и измельченный материал имеет влажность от 70 до 85%.

3. Способ по п. 1 или 2, в котором в конце указанного этапа измельчения стерилизованный и измельченный материал имеет плотность от 400 до 500 кг/м³.

4. Способ по п. 1 или 2, в котором в конце указанного этапа сушки стерилизованный, измельченный и высушенный материал имеет влажность от 5 до 20%.

5. Способ по любому из пп. 1-4, в котором в конце указанного этапа сушки стерилизованный, измельченный и высушенный материал имеет плотность от 35 до 50 кг/м³.

6. Способ по любому из пп. 1-5, в котором стерилизованный, измельченный и высушенный материал отправляют на первую центрифугу-сепаратор (66), в выходной части которой получают целлюлозу чистотой от 85 до 95% и пластик чистотой от 60 до 80%.

7. Способ по п. 6, в котором пластик, выходящий из указанной первой центрифуги-сепаратора (66), отправляют на дополнительную вторую центрифугу-сепаратор (67), причем в выходной части указанной второй центрифуги-сепаратора (67) получают целлюлозу чистотой от 85 до 95% и пластик чистотой от 85 до 97%.

8. Устройство для отделения пластика от целлюлозы из бывших в употреблении абсорбирующих гигиенических изделий, содержащее по меньшей мере один ротационный автоклав (18) для стерилизации бывших в употреблении абсорбирующих гигиенических изделий, отличающееся тем, что содержит: измельчитель (36), выполненный с возможностью измельчения стерилизованного материала, поступающего из указанного по меньшей мере одного ротационного автоклава (18), сушильное устройство (42), выполненное с возможностью сушки стерилизованного и измельченного материала, поступающего из указанного измельчителя (36), и сепарирующий модуль (64), содержащий по меньшей мере одну центрифугу-сепаратор (66), выполненную с возможностью приема материала из указанного сушильного устройства (42).

9. Устройство по п. 8, в котором указанное сушильное устройство (42) включает в себя корпус (46), в котором размещено множество перфорированных ленточных транспортеров (48), расположенных друг над другом в вертикальном направлении и приводимых в действие поочередно в противоположных направлениях, при этом на указанные транспортеры (48) попадает поток нагретого воздуха, направленный вверх.