УСТРОЙСТВО И СПОСОБ ПЕРЕРАБОТКИ ВПИТЫВАЮЩИХ ГИГИЕНИЧЕСКИХ ИЗДЕЛИЙ
DEVICE AND METHOD FOR PROCESSING ABSORBENT HYGIENE ITEMS

ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ
Представленное изобретение относится к устройству и способу переработки использованных впитывающих гигиенических изделий.
Под термином «впитывающие гигиенические изделия» подразумевается одноразовые впитывающие изделия, такие как: детские подгузники, урологические впитывающие прокладки, женские гигиенические прокладки, постельные клеенки и т.д.
ОПИСАНИЕ ПРЕДШЕСТВУЮЩЕГО УРОВНЯ ТЕХНИКИ
Впитывающие гигиенические изделия изготавливают в большинстве случаев из широкого диапазона различных материалов, среди которых листы пластмассового материала, распушенная целлюлоза, сверхпоглощающие полимеры, листы нетканого материала и т.д.
Впитывающие гигиенические материалы содержат высококачественные материалы, такие как пластмасса и целлюлоза, и было бы желательно извлекать упомянутые материалы с целью их использования в новом производственном цикле, а также для производства энергии.
В настоящее время использованные впитывающие гигиенические изделия утилизируют в виде неразделенных отходов, отправляя на мусорные свалки. Составные материалы использованных впитывающих гигиенических изделий не извлекают в первую очередь потому, что различные материалы (целлюлозные волокна, сверхполглощающие полимеры, листы пластмассового материала и т.д.) тесно взаимосвязаны и для обеспечения разделения материалов было бы необходимо проводить полное деструктурирование изделий. В дополнение, использованные впитывающие гигиенические изделия содержат в себе органические выделения и бактерии, и было бы необходимо проводить стерилизацию изделий перед переработкой материалов.
По приведенным выше причинам использованные впитывающие гигиенические изделия не содержатся среди подлежащих переработке бытовых отходов, для которых проводят сбор с разделением.
По оценкам, впитывающие гигиенические изделия составляют приблизительно 2-3% общих городских твердых отходов. Однако, там где проводят сбор с разделением с высокой долей разделения отходов (с долей разделенных отходов выше чем 60% от общего), доля впитывающих гигиенических изделий по отношению к оставшейся части, составленной неразделенной остаточной фракции, повышается приблизительно до 20%
Высокая доля впитывающих гигиенических изделий по отношению к остаточной фракции не подлежащих переработке отходов делает очень желательной пригодность оборудования и способов, которые обеспечивают проведение обработки впитывающих гигиенических изделий, для целей переработки составляющих их материалов эффективным и экономически целесообразным образом.
Известные в настоящее время методики для обработки использованных впитывающих гигиенических изделий являются неудовлетворительными. Первая известная методика предусматривает проведение промывания использованных впитывающих гигиенических изделий водой, щелочами и мылом и отделение целлюлозы от пластмассы в процессе операции мойки. Примеры данной методики раскрыты в документах №№WO 94/20668 и WO 96/27045.
Документ WO US 5292075 описывает способ, в котором грязные впитывающие гигиенические изделия предварительно разделяют на части. Разделенные на части материалы затем промывают в моечной машине, содержащей перфорированный цилиндрический барабан, который задерживает внутри него пластмассовый материал. Затем материал, содержащий целлюлозную массу, обезвоживают.
Данные методики обработки впитывающих гигиенических изделий при осуществлении на практике создают проблемы, поскольку промывочная вода будет содержать высокое количество загрязняющих веществ, таких как гелифицированные сверхпоглощающие полимеры и органические остатки, которые делают проблематичной ее утилизацию. Кроме того, сушка целлюлозы после промывания влечет за собой большое расходование энергии.
Дополнительные трудности происходят в результате того, что использованные впитывающие гигиенические изделия обычно выбрасывают сложенными и закрытыми в виде пакета, с внешним пластиковым слоем изделий, который образует непроницаемый барьер. Если изделия обрабатывают в том виде, в котором они были выброшены, внешний непроницаемый слой предотвращает эффективную стерилизацию изделий. С другой стороны, заблаговременная обработка, которая описана в US 5292075, ведет к необходимости разделения на части изделий с высоким содержанием органических выделений, бактерий и загрязнений.
Документ №JP 2004113915 описывает способ обработки подгузников, которые включают в себя впитывающие полимеры, с помощью которого использованные подгузники помещают в находящийся под давлением закрытый сосуд вместе с древесными опилками. Внутри сосуда подгузники обрабатывают паром при высокой температуре и высоком давлении на протяжении предварительно заданного времени. Обработку паром проводят при давлении, равном 15-25 атм, и при температуре, равной 150-250°С. Данный документ предусматривает использование впитывающих гигиенических изделий, после упомянутой обработки, в качестве удобрений вслед за ферментированием.
Документ №WO 2010/065088 описывает автоклав для обработки городских твердых отходов, который предусматривает сушку отходов при использовании пара. Устройство, описанное в документе WO 2010/065088, содержит вращающийся цилиндрический автоклав, снабженный по меньшей мере одним затвором, который может открываться, обеспечивая доступ в автоклав, и герметично закрываться, обеспечивая создание давления в автоклаве, впускное отверстие для контактного пара, который входит в непосредственный контакт с отходами, содержащимися внутри автоклава, множество прямых полых лопастей, которые выполнены с возможностью проведения неконтактного пара, выступают из внутренней поверхности автоклава и снабжаются неконтактным паром. Данное устройство обеспечивает возможность стерилизации городских твердых отходов и сушку отходов в процессе обработки в автоклаве. Устройство, описанное в документе WO 2010/065088, было разработано для обработки неразделенных городских твердых отходов и не содержит конкретных идей для обеспечения стерилизации, сушки и разделения составных материалов впитывающих гигиенических изделий.
ЦЕЛЬ И СУЩНОСТЬ ИЗОБРЕТЕНИЯ
Задача представленного изобретения состоит в предоставлении устройства и способа обработки использованных впитывающих гигиенических изделий, которые обеспечивают стерилизацию, сушку и деструктурирование использованных впитывающих гигиенических изделий для того, чтобы провести извлечение составных материалов.
Согласно представленному изобретению изложенная выше задача решается с помощью устройства и способа, имеющих отличительные особенности, формирующие суть пункта 1 и 2 формулы изобретения соответственно.
А именно, согласно первому аспекту заявленного изобретения предложено устройство для обработки использованных впитывающих гигиенических изделий, содержащее:
- вращающийся цилиндрический автоклав, имеющий внутреннюю поверхность и два конца, по меньшей мере один из которых заканчивается затвором, который может быть открыт, предоставляя возможность доступа в автоклав, и герметично закрыт, обеспечивая возможность создания давления в автоклаве; и
- цепь нагревания и создания давления в автоклаве для нагревания впитывающих гигиенических изделий до температуры стерилизации и для их деструктуризации,
при этом автоклав содержит уплотняющий слой на внутренней поверхности, выполненный с возможностью предотвращения налипания на внутреннюю поверхность материала, поступающего от деструктуризации упомянутых впитывающих гигиенических изделий, при этом уплотняющий слой содержит смазку или масло.
Согласно второму аспекту изобретения предложен способ обработки использованных впитывающих гигиенических изделий, содержащий этапы, на которых:
- обеспечивают вращающийся цилиндрический автоклав, имеющий внутреннюю поверхность и два конца, по меньшей мере один из которых заканчивается затвором, который может быть открыт, предоставляя возможность доступа в автоклав, и герметично закрыт, обеспечивая возможность создания давления в автоклаве;
- загружают автоклав впитывающими гигиеническими изделиями, закрытыми в виде пакета внутри непроницаемого нижнего листа для их стерилизации и деструктурирования в автоклаве;
- нагревают до температуры стерилизации, создают давление в автоклаве и в то же самое время приводят автоклав во вращение вокруг его продольной оси; и
- образуют уплотняющий слой на внутренней поверхности автоклава посредством нагревания автоклава и добавления количества масла или смазки, при этом упомянутый уплотняющий слой выполнен с возможностью предотвращения прилипания к внутренней поверхности материала, поступающего в результате деструктурирования упомянутых впитывающих гигиенических изделий.
Формула изобретения составляет неотъемлемую часть идеи, предоставленной в данном описании в соответствии с изобретением.
Техническим результатом является увеличение эффективности извлечения высококачественных материалов, таких как пластмасса и целлюлоза, из обрабатываемых санитарно-гигиенических изделий.
КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ
Далее представленное изобретение будет подробно описано со ссылкой на приложенные чертежи, которые предоставлены исключительно в качестве неограничивающего примера и на которых:
фигура 1 представляет собой перспективное изображение устройства с вращающимся автоклавом для обработки отходов;
фигура 2 представляет собой изображение в разрезе автоклава фигуры 1, а
фигуры 3 и 4 представляют собой схематичные изображения, которые иллюстрируют деталь внутренней поверхности автоклава фигуры 2.
ОПИСАНИЕ ПРЕДПОЧТИТЕЛЬНЫХ ВАРИАНТОВ ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ
Со ссылкой на фигуру 1 номером 10 обозначено устройство с вращающимся автоклавом для обработки использованных впитывающих гигиенических изделий. Устройство 10 содержит стационарную конструкцию 12, которая несет цилиндрический автоклав 14, который поворачивается вокруг своей продольной оси А. Устройство 10 содержит приводное устройство (не проиллюстрировано), которое приводит автоклав 14 во вращение вокруг оси А. Опорная конструкция 12 может быть снабжена исполнительными механизмами 16 для изменения наклона автоклава 14 относительно горизонтальной оси, что предоставляет возможность наклонения автоклава 14 между положением загрузки/разгрузки и рабочим положением. Автоклав 14 имеет два конца, по меньшей мере один из которых заканчивается затвором, который может открываться, обеспечивая доступ во внутреннее пространство автоклава, и герметично закрываться, обеспечивая возможность создания давления во внутреннем пространстве. В проиллюстрированном примере предоставлены два открывающихся затвора 18, 20, которые могут быть использованы, например, для загрузки автоклава изделиями, подлежащими обработке, и для выгрузки обработанных изделий. В качестве альтернативы может быть предоставлен единственный открывающийся затвор, который может быть использован как для загрузки, так и для выгрузки.
Устройство 10 содержит схему нагревания и создания давления в автоклаве 14 для того, что нагревать впитывающие гигиенические изделия до температуры стерилизации.
Фигура 2 представляет собой схематичное изображение в разрезе автоклава 14. На фигуре 2 можно заметить, что автоклав 14 имеет внутреннюю поверхность 22, которая ограничивает объем обработки. Внутри автоклава 14 расположено множество воздуховодов 24, которые образуют часть внутренней поверхности 22. Воздуховоды 24 расположены параллельно продольной оси А и соединены на своих противоположных концах с соответствующими распределителями для впуска и выпуска нагревающего пара. Пар, который проходит по трубопроводам 24, не входит в контакт с подлежащими обработке изделиями, заключенными во внутреннем объеме автоклава 14, и, вследствие этого, называется «неконтактный пар».
Затворы 18, 20 снабжены впускным отверстием 30 и выпускным отверстием 32 для контактного пара, который входит в непосредственный контакт с изделиями, расположенными внутри автоклава 14. Функцией контактного пара является создание давления в автоклаве 14 и нагревание изделий посредством прямого контакта. Затворы 18, 20 снабжены соответствующими поворотными муфтами 34, 36 соответственно для впуска и выпуска контактного пара и неконтактного пара. Как схематично представлено на фигуре 1, устройство 10 содержит парогенератор 38, который создает поток пара 40, который разделяется на поток неконтактного пара 42, который проходит по трубопроводам 24, и поток контактного пара 44, который создает давление во внутреннем объеме автоклава 14. В выпускной муфте 36 поток неконтактного пара 42 и поток контактного пара 44 разделяются и обрабатываются по отдельности, например, как описано в документе №WO 2010/065088.
Во время работы автоклав 14 загружают впитывающими гигиеническими изделиями. Затем автоклав 14 герметично закрывают и создают давление с помощью контактного пара. В это же самое время автоклав нагревают с помощью неконтактного пара, присутствующего в воздуховодах 24. Автоклав, после нагревания и создания давления, приводят во вращение вокруг оси А. После заранее заданного периода, достаточного для обеспечения сушки, деструктурирования и стерилизации изделий, автоклав открывают, а обработанные изделия выгружают и отправляют на сито, на котором проводят отделение пластмассы от целлюлозы.
Как правило, впитывающие гигиенические изделия содержат впитывающий средний слой из целлюлозных волокон и из сверхпоглощающих полимеров. Впитывающий средний слой обычно заключен между двумя листами пластмассового материала, соединенными вместе. Как правило, нижний лист является непроницаемым, тогда как верхний лист является пористым. Использованные впитывающие гигиенические изделия, обычно складывают для того, чтобы закрыть изделие в виде пакета внутри непроницаемого нижнего листа. Как правило, для закрывания сложенного изделия предоставлены клейкие язычки. Таким образом, органические выделения заключены внутри герметичного листа непроницаемого пластмассового материала.
Устройство 10 согласно предоставленному изобретению предусматривает проведение обработки впитывающих гигиенических изделий сразу же, как только они собраны, т.е. в виде, когда они закрыты с образованием упаковки, и без предварительной обработки с целью открывания изделий.
Обработка температурой и давлением в соединении со встряхиванием внутри автоклава 14 выполняет сушку, деструктурирование и стерилизацию впитывающих гигиенических изделий. Для обеспечения эффективного действия по сушке и стерилизации необходимо обеспечить открывание изделий для того, чтобы подвергнуть все органические вещества воздействию высокой температуры и контактного пара в каждой точке внутри автоклава 14.
Открывание впитывающих гигиенических изделий является очень существенным для достижения полной стерилизации. Было обнаружено, что низких рабочих температур автоклава 14 недостаточно, чтобы вызвать открывание изделий, тогда как излишне высокие температуры вызывают образование складок верхних листов из пластмассового материала, делая разделение затруднительным, что с одной стороны ставит под угрозу эффективность процесса стерилизации, а с другой стороны делает материал на выходе из автоклава 14 непригодным. Только использование промежуточных температур обеспечивает возможность открывания изделий, но не его деструктурирование, и позволяет подвергнуть обработке целлюлозные волокна и абсорбированные ими органические жидкости. Более точно, было обнаружено, что пластмассовые нижние листы впитывающих гигиенических изделий подвергаются сморщиванию при температурах выше чем 150°С, тогда как температура, равная приблизительно 138°С, достаточна для расплавления клея, который удерживает, впитывающие гигиенические изделия соединенными вместе, обеспечивая открывание изделий и оптимально подвергая действию стерилизации контактного пара. Более того, температуры выше чем 140°С, обеспечивают деструктуризацию пластиковых мешков, которые могут содержать впитывающие гигиенические изделия.
С находящимся под давлением вращающимся автоклавом с двойной подачей пара неконтактный пар внутри воздуховодов 24 может быть использован для создания горячих точек внутри автоклава, которые повреждают и вызывают разрушение пластмассовых покрытий впитывающих гигиенических изделий, не вызывая образования в них складок. Упомянутые горячие точки создают точки локализованного плавления, которые вскрывают дыры в пластмассовых покрытиях и разупрочняют наружные оболочки таким образом, чтобы действие взбалтывания внутри вращающегося автоклава вызывало нарушение внешних оболочек, деструктурируя изделия, и полностью подвергает впитывающие средние слои воздействию контактного пара. Следовательно, впитывающие средние слои, образованные целлюлозными волокнами и сверхпоглощающими полимерами, освобождаются от окружающего пластмассового материала.
Экспериментально было обнаружено, что, когда содержимое впитывающих гигиенических изделий входит в контакт с нагретой поверхностью автоклава 14, часть материала высыхает и имеет тенденцию прилипать к стенке. Со временем, толщина высушенного материала, который накапливается на внутренней стенке автоклава 14, достигает недопустимых уровней, и необходимо проводить трудоемкие операции очистки внутренней поверхности автоклава 14.
Прилипание материала к внутренним стенкам автоклава 14 в процессе обработки впитывающих гигиенических изделий происходит вследствие наличия на внутренней поверхности 22 микропор, обозначенных в целом цифрой 46 на фигуре 3. Для того чтобы уменьшить прилипание, необходимо уменьшить или устранить микропоры 46.
Существует широкий диапазон способов уменьшения микропористости поверхности. Один из них состоит в образовании уплотняющего слоя 48 на внутренней поверхности 22 автоклава 15. Уплотняющий слой 48 заполняет микропоры 46 и предотвращает прилипание материала, происходящего в результате открывания и разрывания впитывающих гигиенических изделий.
Уплотняющий слой 48 может быть получен за счет нанесения на поверхность 22 смазки или масла.
В одном варианте осуществления, пустой автоклав 14 нагревают до температуры выше чем 150°С, с добавлением приблизительно 100 г смазки или масла на квадратный метр внутренней поверхности. Данный процесс проводят в пустом автоклаве. Когда автоклав охлаждают, избыточную смазку или масло удаляют, а остается уплотняющий слой 48, который закрывает микропоры 46.
В качестве альтернативы количество смазки или масла, равное 10-100 г на квадратный метр внутренней поверхности 22, добавляют к грузу впитывающих гигиенических изделий, подлежащих обработке.
Во время работы температура автоклава повышается, а смазывающий материал входит в контакт с микропорами 46 для образования уплотняющего слоя 48.
Масло или смазка может быть добавлено в виде твердого вещества, жидкости или аэрозоля. Также могут быть использованы другие типы уплотняющих веществ. Существенный признак изобретения состоит в предоставлении средства уплотнения внутренних поверхностей 22 автоклава 14 таким образом, чтобы не происходило контактное слипание с обрабатываемым материалом.
Проблема прилипания материала к внутренней поверхности автоклава 14 не возникает в процессе обработки городских твердых отходов в автоклаве, поскольку в городских твердых отходах обычно содержится количество масла/смазки, достаточное для предотвращения прилипания материала к стенкам автоклава.
Конечно, детали конструкции и варианты осуществления могут широко варьировать без нанесения ущерба принципам изобретения, не выходя посредством этого за пределы объема правовых притязаний представленного изобретения, который определен в последующей формуле изобретения.