JP6422728B2 - 吸水処理材及びその製造方法 - Google Patents

Description

本発明は、人又は動物の排泄物その他の液体を吸収する吸水処理材及びその製造方法に関する。

特許文献１には、吸水処理材の一種である排泄物処理材が記載されている。この排泄物処理材においては、繊維を含有するコア層と、それを被覆するスキン層とが設けられている。スキン層は、α澱粉及び繊維を含んで構成されている。同文献は、この排泄物処理材の利点として、安心して水洗トイレに流せることを謳っている。

特開２０１０−１０４３８３号公報

しかしながら、使用後の吸水処理材を水洗トイレに流して処分するには、当該吸水処理材が充分な水解性（水と接触することにより、結合した繊維や粒子が速やかに分離し、水中に分散する性質）を有することが必要である。吸水処理材の水解性が不充分であると、トイレの詰まりの原因になってしまう。この点、従来の吸水処理材には、水解性の面で向上の余地があった。

本発明は、上記課題に鑑みてなされたものであり、水解性に優れた吸水処理材、及びその製造方法を提供することを目的とする。

本発明による吸水処理材は、液体を吸収する吸水処理材であって、発泡剤が含有された造粒物を備え、当該吸水処理材が上記液体を吸収すると、上記発泡剤の反応によって上記造粒物の内部に気泡が発生し、当該造粒物が崩壊することを特徴とする。

この吸水処理材においては、発泡剤が造粒物に含有されている。液体が吸収されると、発泡剤が反応し、それにより造粒物の内部に気泡が発生し、造粒物が崩壊する。このように造粒物が液体吸収時に崩壊することにより、吸水処理材の水解性を向上させることができる。

また、本発明による吸水処理材の製造方法は、液体を吸収する吸水処理材を製造する方法であって、発泡剤を被造粒材料に添加する添加工程と、上記発泡剤が添加された上記被造粒材料を造粒することにより、造粒物を形成する造粒工程と、を含むことを特徴とする。

この製造方法においては、被造粒材料の造粒に先立って、当該被造粒材料に発泡剤が添加される。これにより、発泡剤を含有する造粒物を得ることができる。製造後の吸水処理材においては、液体吸収時に発泡剤が反応し、それにより造粒物の内部に気泡が発生する。かかる気泡の発生により造粒物の崩壊が促進されるため、吸水処理材の水解性を向上させることができる。

本発明によれば、水解性に優れた吸水処理材、及びその製造方法を実現することができる。

本発明による吸水処理材の第１実施形態を示す模式図である。 図１の吸水処理材が液体を吸収したときの変化を説明するための図である。 本発明による吸水処理材の第２実施形態を示す模式図である。 変形例に係る吸水処理材を示す模式図である。

以下、図面を参照しつつ、本発明の実施形態について詳細に説明する。なお、図面の説明においては、同一要素には同一符号を付し、重複する説明を省略する。
（第１実施形態）

図１は、本発明による吸水処理材の第１実施形態を示す模式図である。吸水処理材１は、液体を吸収する吸水処理材であり、造粒物１０を備えている。吸水処理材１は、例えば、猫や犬等の愛玩動物用の排泄物処理材である。

造粒物１０は、尿等の液体を吸水及び保水する機能を有する。造粒物１０は、粒状に成形されている。造粒物１０の形状としては、例えば、球、楕円体、円柱が挙げられる。造粒物１０は、紙類を主材料としている。ここで、紙類が造粒物１０の主材料であるとは、造粒物１０を構成する材料全体の中で紙類の占める重量割合が最も大きいということである。紙類は、パルプを主体とする材料をいう。紙類としては、例えば、通常の紙の他にも、塩ビ壁紙分級物（塩ビ壁紙を分級することにより得られる紙）、フラッフパルプ、製紙スラッジ、パルプスラッジ等が挙げられる。フラッフパルプとしては、例えば、紙おむつを分級し、吸水性ポリマーを除去したものを用いることができる。なお、吸水性ポリマーを完全に除去することは困難であるため、かかるフラッフパルプには、多少の吸水性ポリマーが付着していることが通常である。

かかる紙類は、１ｍｍ以下の粒度（繊維長）に粉砕されている。すなわち、紙類は、スクリーンの目開きが１ｍｍ以下である粉砕機を用いて粉砕されたものである。紙類の粒度は、好ましくは０．５ｍｍ以下、より好ましくは０．３ｍｍ以下である。

造粒物１０は、接着性材料（第１の接着性材料）を含有する。接着性材料としては、例えば、デキストリン、澱粉、ＣＭＣ（カルボキシメチルセルロース）、ＰＶＡ（ポリビニルアルコール）、又は吸水性ポリマーが挙げられる。吸水性ポリマーは、平均粒径が２０μｍ以下であることが好ましい。ここで、平均粒径とは、多数の粒子の集合体である吸水性ポリマーを篩にかけたときに、５０重量％以上の粒子が通過できる最小の目開きをいう。したがって、平均粒径が２０μｍ以下であるとは、吸水性ポリマーを目開き２０μｍの篩にかけたときに、５０重量％以上の粒子が通過できるということである。本実施形態においては、第１の接着性材料としてデキストリンが用いられている。造粒物１０に占める第１の接着性材料の重量割合は、１０％以上３０％以下であることが好ましい。

造粒物１０には、発泡剤２０が含有されている。発泡剤２０は、未反応の状態で造粒物１０に含有されている。ただし、造粒物１０には、既反応の発泡剤が含有されていてもよい。かかる既反応の発泡剤は、吸水処理材１の製造工程において発泡剤２０の一部が反応したものである。発泡剤とは、熱分解等の化学反応により泡を発生させる物質である。本実施形態においては、発泡剤２０として、炭酸水素ナトリウムが用いられている。このように発泡剤２０を含有する造粒物１０は、例えば、発泡剤２０が添加された被造粒材料を造粒することにより形成することができる。

吸水処理材１が液体を吸収すると、発泡剤２０の反応によって造粒物１０の内部に気泡が発生し、当該造粒物１０が崩壊するように構成されている。詳細には、炭酸水素ナトリウム（発泡剤２０）が反応すると、炭酸ナトリウム及び水に加えて二酸化炭素が生成されるため、この二酸化炭素により造粒物１０の内部に気泡が発生する。なお、造粒物１０が崩壊するとは、当該造粒物１０が粒状の形状を維持できない程度に崩れることをいう。吸水処理材１は、複数の造粒物１０が動物用トイレ等に敷設された状態で使用される。尿等の液体を受けて崩壊した複数の造粒物１０は、図２に示すように、互いに混合し、泥状の固まりである混合物３０を形成する。この混合物３０においては、もはや個々の造粒物１０を区別することができない。

本発明による吸水処理材の製造方法の第１実施形態として、吸水処理材１の製造方法の一例を説明する。まず、造粒物１０を構成する材料（被造粒材料）を粉砕機で所定の大きさに粉砕し、当該粉砕された被造粒材料を所定の割合でミキサーに投入して混ぜ合わせる。このとき、被造粒材料に発泡剤２０を添加する（添加工程）。例えば、被造粒材料と共に発泡剤２０をミキサーに投入して混ぜ合わせることにより、被造粒材料に発泡剤２０を添加することができる。本実施形態の場合、紙類、デキストリン及び炭酸水素ナトリウムを混合することになるが、この混合は、段階的に実施してもよい。例えば、デキストリン及び炭酸水素ナトリウムを予め混合した上で、それらを紙類と混合することが考えられる。

次に、必要に応じて加水した後、発泡剤２０が添加された被造粒材料を造粒することにより、造粒物１０を形成する（造粒工程）。このとき、液体吸収時に崩壊しやすい造粒物１０を得るために、造粒時の被造粒材料に加わる圧縮力が小さくなるようにすることが好ましい。例えば、造粒機のダイスの厚みを小さくすることにより、被造粒材料に加わる圧縮力を小さくすることができる。

続いて、所定の寸法の篩目を有する篩に、前工程で製造された造粒物１０を通過させる（分粒工程）。これにより、所定の規格を満たす造粒物１０のみが抽出される。その後、前工程で抽出された造粒物１０を乾燥機で乾燥させる（乾燥工程）。乾燥により、造粒物１０の含水率を適宜調整する。これにより、吸水処理材１の保存時にカビ等が発生するのを防ぐことができる。以上により、吸水処理材１が得られる。

本実施形態の効果を説明する。吸水処理材１においては、発泡剤２０が造粒物１０に含有されている。液体が吸収されると、発泡剤２０が反応し、それにより造粒物１０の内部に気泡が発生する。かかる気泡の発生により造粒物１０の崩壊が促進される。実際、本実施形態において造粒物１０は、液体吸収時に崩壊するように構成されている。これにより、液体吸収後も造粒物１０が崩壊しない場合に比して、吸水処理材１の水解性を向上させることができる。

造粒物１０は、発泡剤２０が添加された被造粒材料を造粒することにより形成されている。すなわち、被造粒材料の造粒に先立って、当該被造粒材料に、発泡剤２０が添加されている。これにより、発泡剤２０を含有する造粒物１０を容易に得ることができる。

造粒物１０は、紙類を主材料としている。紙類は、吸水性及び保水性に優れた材料である。ところが、紙類を主材料とする従来の吸水処理材においては、紙類を構成する比較的長い繊維（パルプ）どうしが絡み合って解けにくくなっており、それが水解性の向上を妨げる要因となっていた。この点、本実施形態においては、上述のとおり、発泡剤２０により造粒物１０の内部に気泡が生成され、それにより造粒物１０の崩壊が促進される。このため、紙類を主材料としつつも、水解性に優れた吸水処理材１を実現することができる。

上記紙類は、１ｍｍ以下の粒度に粉砕されている。このように紙類を細かく粉砕することにより、紙類を構成する繊維どうしが解けやすくなり、吸水処理材１の水解性を向上させることができる。かかる観点から、紙類は、０．５ｍｍ以下の粒度に粉砕されていることが好ましく、０．３ｍｍ以下の粒度に粉砕されていることがより好ましい。

造粒物１０は、接着性材料としてデキストリンを含有している。これにより、吸水処理材１の使用前（液体吸収前）における造粒物１０の保形性を高めることができる。また、デキストリンは、吸水時に粘性が低下する性質を有する。したがって、吸水処理材１が液体を吸収すると、造粒物１０内のデキストリンの粘性が低下する。このことも、発泡剤２０による気泡の発生と相俟って、造粒物１０の崩壊を促進する。

デキストリンは、吸水により粘性が低下した後、乾燥することにより粘性を回復する。したがって、吸水処理材１が液体を吸収してから一定時間経過すると、混合物３０内でデキストリンが乾燥し粘性を回復する。これにより、デキストリンは、混合物３０の固まり強度の向上に寄与する。ところで、デキストリン等の接着性材料は、比較的高価な材料である。それゆえ、その使用量を少なくすることは、吸水処理材１の製造コストの削減に資する。かかる観点から、造粒物１０に占める接着性材料の重量割合は、３０％以下であることが好ましい。
（第２実施形態）

図３は、本発明による吸水処理材の第２実施形態を示す模式図である。吸水処理材２は、液体を吸収する吸水処理材であり、造粒物１０に加えて被覆層部４０を備えている。造粒物１０の構成は、第１実施形態で説明したとおりである。

被覆層部４０は、造粒物１０を覆っている。被覆層部４０は、造粒物１０の表面の少なくとも一部を覆う部分である。本実施形態において被覆層部４０は、造粒物１０の表面の一部のみを覆っている。造粒物１０及び被覆層部４０の全体に占める被覆層部４０の重量割合は、１％以上１５％未満であることが好ましく、１％以上１０％未満であることがより好ましい。被覆層部４０の主材料としても、例えば紙類を用いることができる。

被覆層部４０は、接着性材料（第２の接着性材料）を含有する。第２の接着性材料としては、上述の第１の接着性材料と同じものを用いてもよいし、異なるものを用いてもよい。本実施形態においては、第２の接着性材料として、平均粒径が２０μｍ以下の吸水性ポリマーが用いられている。

本発明による吸水処理材の製造方法の第２実施形態として、吸水処理材２の製造方法の一例を説明する。まず、第１実施形態で説明した方法により、造粒物１０を形成する。次に、造粒物１０の表面に、被覆層部４０を構成する材料（被覆材料）を付着させることにより被覆層部４０を形成する（被覆工程）。なお、被覆工程においては、造粒物１０に対する加水は行わない。すなわち、本実施形態においては、造粒物１０に加水することなしに、造粒物１０の表面に被覆材料を付着させる。被覆材料の付着は、例えば、コーティング装置等を用いた散布又は噴霧により行うことができる。その後、分粒工程及び乾燥工程を実行することにより、吸水処理材２が得られる。

本実施形態の効果を説明する。吸水処理材２においては、接着性材料を含有する被覆層部４０が設けられている。これにより、吸水処理材２の使用時に形成される混合物の固まり強度を高めることができる。

被覆層部４０の割合を小さくすることは、材料の調達コストひいては吸水処理材２の製造コストの削減に資する。かかる観点から、造粒物１０及び被覆層部４０の全体に占める被覆層部４０の重量割合は、１５％未満であることが好ましく、１０％未満であることがより好ましい。他方、被覆層部４０の割合が小さすぎると、固まり強度を高めるという当該被覆層部４０の効果が充分に発揮されなくなってしまう。かかる観点から、造粒物１０及び被覆層部４０の全体に占める被覆層部４０の重量割合は、１％以上であることが好ましい。

被覆層部４０は、造粒物１０の表面の一部のみを覆っている。換言すれば、造粒物１０の表面における残りの部分は、被覆層部４０に覆われることなく露出している。これにより、吸水処理材２の使用時、造粒物１０は、液体を迅速に吸収することができる。このことは、発泡剤２０の反応を促し、造粒物１０の崩壊性を高めるのに有利である。

被覆層部４０は、接着性材料として吸水性ポリマーを含有している。吸水性ポリマーは液体吸収時に膨潤する性質を有するところ、被覆層部４０において膨潤した吸水性ポリマーは、液体が造粒物１０に達するのを遮断する。このため、吸水性ポリマーの膨潤は、造粒物１０の崩壊性、ひいては吸水処理材２の水解性を低下させる要因となる。この点、吸水性ポリマーは、微細に粉砕されることにより、液体吸収時の膨潤が抑制される。したがって、吸水性ポリマーの膨潤を抑えるため、被覆層部４０に含有される吸水性ポリマーの平均粒径は、２０μｍ以下であることが好ましく、１０μｍ以下であることがより好ましい。

被覆工程においては、造粒物１０に加水することなしに、造粒物１０の表面に被覆材料を付着させている。これにより、造粒物１０の表面に、必要以上の量の被覆材料が付着してしまうのを防ぐことができる。また、かかる加水工程を省略することにより、吸水処理材２の製造工程を簡略化することができる。なお、このように加水工程を省略した場合であっても、造粒物１０に含まれる水分によって、被覆材料の付着に必要な水分を賄うことができる。本実施形態のその他の効果は、第１実施形態で説明したとおりである。

本発明による吸水処理材及びその製造方法は、上記実施形態に限定されるものではなく、様々な変形が可能である。上記実施形態においては、炭酸水素ナトリウムからなる発泡剤を例示した。しかし、発泡剤としては、炭酸水素ナトリウム及びクエン酸からなるものを用いてもよい。その場合、造粒物１０の組成（重量割合）は、例えば、紙類が８０％、デキストリンが１０％、炭酸水素ナトリウムが６．５％、クエン酸が３．５％とすることができる。このように炭酸水素ナトリウムにクエン酸を配合することにより、発泡剤の反応を促すことができる。また、発泡剤としては、ラウリル硫酸ナトリウム、又は炭酸アンモニウム等を用いてもよい。

上記実施形態においては、造粒物１０の主材料として紙類を例示した。しかし、造粒物１０の主材料としては、紙類以外の吸水性材料を用いてもよい。かかる吸水性材料としては、例えば、プラスチック類又は茶殻が挙げられる。被覆層部４０の主材料についても同様である。

上記実施形態においては、造粒物１０の表面の一部のみが被覆層部４０によって覆われる場合を示した。しかし、図４に示すように、造粒物１０の表面の全体が被覆層部４２によって覆われてもよい。被覆層部４２の構成は、造粒物１０の表面全体を覆っている点を除いて、被覆層部４０と同様である。なお、被覆層部４２に発泡剤２０が含有されていてもよい。すなわち、造粒物１０及び被覆層部４２の双方に発泡剤２０が含有されていてもよい。かかる被覆層部４２は、例えば、被覆工程において、造粒物１０への被覆材料の付着に先立って、当該被覆材料に発泡剤２０を添加しておくことにより形成することができる。このように被覆層部４２にも発泡剤２０が含有されている場合、造粒物１０だけでなく被覆層部４２の崩壊も促進することができる。

１ 吸水処理材
２ 吸水処理材
１０ 造粒物
２０ 発泡剤
３０ 混合物
４０ 被覆層部
４２ 被覆層部

Claims (16)

1. 液体を吸収する吸水処理材であって、
   発泡剤が含有された造粒物を備え、
   当該吸水処理材が前記液体を吸収すると、前記発泡剤の反応によって前記造粒物の内部に気泡が発生し、当該造粒物が崩壊することを特徴とする吸水処理材。
2. 請求項１に記載の吸水処理材において、
   前記造粒物は、前記発泡剤が添加された被造粒材料を造粒することにより形成されたものである吸水処理材。
3. 請求項１又は２に記載の吸水処理材において、
   前記発泡剤は、炭酸水素ナトリウムからなる吸水処理材。
4. 請求項３に記載の吸水処理材において、
   前記発泡剤は、前記炭酸水素ナトリウム及びクエン酸からなる吸水処理材。
5. 請求項１乃至４の何れかに記載の吸水処理材において、
   前記造粒物は、紙類を主材料とする吸水処理材。
6. 請求項５に記載の吸水処理材において、
   前記紙類は、０．３ｍｍ以下の粒度に粉砕されたものである吸水処理材。
7. 請求項１乃至６の何れかに記載の吸水処理材において、
   前記造粒物は、第１の接着性材料を含有する吸水処理材。
8. 請求項７に記載の吸水処理材において、
   前記造粒物に占める前記第１の接着性材料の重量割合は、３０％以下である吸水処理材。
9. 請求項７又は８に記載の吸水処理材において、
   前記第１の接着性材料は、デキストリンである吸水処理材。
10. 請求項１乃至９の何れかに記載の吸水処理材において、
    第２の接着性材料を含有し、前記造粒物を覆う被覆層部を備える吸水処理材。
11. 請求項１０に記載の吸水処理材において、
    前記第２の接着性材料は、平均粒径が２０μｍ以下の吸水性ポリマーである吸水処理材。
12. 請求項１０又は１１に記載の吸水処理材において、
    前記被覆層部は、前記造粒物の表面の一部のみを覆っている吸水処理材。
13. 請求項１０又は１１に記載の吸水処理材において、
    前記被覆層部は、前記造粒物の表面の全体を覆っている吸水処理材。
14. 請求項１３に記載の吸水処理材において、
    前記被覆層部に前記発泡剤が含有されている吸水処理材。
15. 請求項１０乃至１４の何れかに記載の吸水処理材において、
    前記造粒物及び前記被覆層部の全体に占める当該被覆層部の重量割合は、１５％未満である吸水処理材。
16. 請求項１５に記載の吸水処理材において、
    前記造粒物及び前記被覆層部の全体に占める当該被覆層部の重量割合は、１０％未満である吸水処理材。

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