JP2010246416A - 吸水処理材及びその製造方法 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】 本発明に吸水処理材は、複数の粒状吸水体が集合してなり、この複数の粒状吸水体は、25mmの篩目を有する篩を通過し、かつ、5mm乃至8mmの篩目を有する篩上に残留する大粒径の粒状吸水体と、3mm乃至4mmの篩目を有する篩を通過する小粒径の粒状吸水体とから構成され、その構成比は、大粒径の粒状吸水体が65重量%乃至90重量%、小粒径の粒状吸水体が35重量%乃至10重量%である。
【選択図】 なし
Description
なお、吸水性樹脂とは、ポリマー、CMC(カルボキシルメチルセルロース)、ポリビニルアルコール(PVA)、澱粉(T−α化澱粉、デキストリン、小麦澱粉、馬鈴薯澱粉)などの吸水性能を備える樹脂であり、特に、ポリマーは高い吸水性能を有している高吸水性樹脂である。
この場合であっても、本発明の吸水処理材は、大粒径と小粒径の粒状吸水体を組み合わせて吸水処理材を形成しているため、接着性能にやや劣るという大粒径の粒状吸水体の欠点を小粒径の粒状吸水体が補うことができる。
また、本発明の吸水処理材の各製造方法によれば、本発明の吸水処理材を効率的に製造することができる。
本発明の***物処理材は、多数の粒状の吸水体(粒状吸水体)が集合して形成されている。本実施形態では、各粒状吸水体が、芯部と、この芯部の表面を被覆する被覆層部とから形成される複層構造を有する場合を例として説明する。
芯部は、吸水性能や保水性能を有していればその材質等は特に制限はなく、ベントナイト、ゼオライト等の無機質材料や、製紙用パルプ、ケナフ、コーヒー抽出残渣、茶殻、パルプスラッジ等の有機質廃材の単体又は複数の混合物を素材とし、これらの素材に吸水性樹脂を配合したものを基材とすることができる。
被覆層部は、使用時に尿等で濡れた粒状吸水体同士を付着させて塊状とさせ、***物をその周囲から包み込む等の作用を奏させることを第1の意図として設けられている。このような被覆層部の構成材料の例としては、吸水性樹脂又は接着性を有する材料又は両材料の混合物と、紙粉の混合物を用いることが好適である。
なお、微細な無機質材料粒子を着色する着色物質として、上記した芯部を着色する顔料及び染料を使用することができる。
本発明の***物処理材は、上記芯部と上記被覆層部から形成され、構成材料は同じであるが粒径の異なる複数個の粒状吸水体を以下の配合割合で混合したとことに特徴を有している。すなわち、25mm篩を通過し、かつ、5mm篩乃至8mm篩上に残留する粒径である大粒状の粒状吸水体を65重量%ないし90重量%、3mm篩乃至4mm篩を通過する粒径である小粒状の粒状吸水体を35重量%ないし10重量%となるように混合している。
発明の***物処理材によれば、小粒状の粒状吸水体と、大粒状の粒状吸水体とを含んでいるため、容器等に入れた場合において、小粒径の粒状吸水体が大粒径の粒状吸水体の間の間隙に入り込むことになる。そのため、主として大粒径の粒状吸水体が表層に露出し、小粒径の粒状吸水体が表層に露出することがないため、犬や猫等の愛玩動物に使用した場合に、肉球や毛などに付着することがなく、小粒径の粒状吸水体が飛び散ることにより容器の外部にまき散らされてその周囲を汚すことを防止することができる。
続いて、本発明の***物処理材の製造方法について、図1を参照して説明する。
本工程は、芯部を形成する工程であり、粉砕工程、粉砕物混合工程、加水工程及び押出造粒工程から構成されている(S1〜S7)。
本工程は、芯部を形成する主材料を粉砕(破砕)するための工程である。
本工程では、有機質廃材等の主材料を粗破砕機で所定の大きさ(例えば40mm)以下に粗破砕(第一次粉砕)し、その後、粉砕機でさらに所定の大きさ(例えば2〜4mm)以下に粉砕(第二次粉砕)する。
本工程は、粉砕された主材料を所定割合で混ぜ合わせるとともに、必要に応じて他の種類の有機質廃材や無機質材料、吸水性樹脂、着色物質、脱臭材料、消臭材料、防黴材料、検査用指示薬等の各種物質を添加混合するための工程である。
例えば、本工程では、粉砕された塩化ビニル壁紙廃材及び紙おむつ廃材を混合型ホッパーに投入するとともに、必要に応じて吸水性樹脂や脱臭材料等を所定量加え、これらを混ぜ合わせることにより芯部の基材とする(S5)。
本工程は、押出造粒を容易にするために基材に加水し、その水分含有率を20重量%程度に高める工程である(S6)。
なお、前工程で着色物質を添加する代わりに、本工程で着色水を加水することにより、基材を着色してもよい。
本工程は、基材を押出造粒する(S7)ことにより、芯部を形成する工程である。
例えば、本工程では、所定孔径(例えば4mm又は3mm)のダイスを備える押出式造粒装置(押出成型機)を用い、基材に圧力をかけながらそれをダイスから押し出し、押し出された基材を適宜の長さずつ切断することにより、細長状(略円柱状)の芯部を造粒する。
本工程は、25mmの篩目をも通過しないような粒径の大きい粒状吸水体の生成を未然に抑制するために、幅24〜25mm程度のスリットを通過しない芯部を選別して上記加水工程に戻す工程である(S8)。
ここで選別される芯部は、例えば個々には適当な大きさを有する芯部が複数凝集して一塊状となったものである。また、後記するように芯部に被覆層部を形成した場合には、被覆層部の厚さだけその粒径が増加することになる。そのため、25mmの篩目を通過しないような粒状吸水体の生成を回避するには、スリットの幅は被覆層部の厚さ分を考慮して25mmよりも小さくすることで足りる。被覆層部形成前のこの段階において規格外の大きさの造粒物を抽出すれば、これを芯部の製造ラインに戻して再度押出造粒しても押出成型機の目詰まり等の原因にならないという利点がある。
本工程は、芯部の周囲に被覆層部を形成する工程であり、調合工程及び被覆層部形成工程から構成されている(S9,S10)。
本工程は、被覆層部の構成材料(被覆材料)を調合するための工程である。
被覆材料は、例えば、0.3mm程度の粒径に微粉砕された紙粉と吸水性ポリマー等を混ぜ合わせることにより調合されるが(S9)、その吸水性ポリマーとしては、紙おむつの粉砕時に分級したものを用いることが好適である。
本工程は、芯部の表面全体に被覆材料を付着させることにより、芯部の周囲に被覆層部を形成する工程である。
すなわち、本工程では、調合工程で所定の配合比に調製された紙粉及び吸水性ポリマー等を成分とする被覆材料を、コーティング装置を用いて芯部の周囲に付着させることにより、被覆層部を形成して粒状吸水体を得る(S10)。
本工程は、粒状吸水体を大粒径の粒状吸水体、中粒径の粒状吸水体、小粒径の粒状吸水体に分粒する工程であり、第一次篩分工程(S11)、第二次篩分工程(S13)及び第三次篩分工程(S15)から構成される。
本工程は、粒状吸水体を幅25mmのスリット又は直径25mmの円孔を通過させることにより、25mmの篩目を通過しないような特大の粒状吸水体を除去する工程であり(S11)、本工程で、特大の粒状吸水体が除去された粒状吸水体は後記乾燥工程で乾燥され、第二次篩分工程に送られることになる。
なお、25mmの篩目を通過しないような粒状吸水体を除去し得れば、必ずしも篩を使用して行う必要はなく、上記のように予備篩分工程を設けていれば、本工程で分離されるものはほとんどない場合もあるので、本工程と予備篩分工程は選択的に設けてもよい。
本工程は、粒状吸水体を一次的に分粒し、適合品を選別する工程である(S13)。
例えば、本工程では、乾燥工程で得られた粒状吸水体を振動型篩機により分粒する。本実施形態では、振動型篩機には、押出成型機のダイスの孔径が4mmであれば上段に8〜10mm、下段に4〜5mmの篩目を有する篩が設けられ、ダイスの孔径が3mmであれば上段に7〜8mm、下段に3〜4mmの篩目を有する篩が設けられる。そして、乾燥工程において得られた粒状吸水体を、上段の篩上に散布した状態でその篩を振動させることにより、8〜10mm又は7〜8mmの粗い篩目を通過しない粒状吸水体を、それを通過する粒状吸水体と分離する。粗い篩目を通過した粒状吸水体は、下段の篩上に散布され、その篩を振動させることにより、4〜5mm又は3〜4mmの細かい篩目を通過する粒状吸水体を、それを通過しない粒状吸水体と分離する。
一方、それ以外の粒状吸水体は再度の選別のため第三次篩分工程に送られる。
本工程は、粒状吸水体を二次的に分粒し、適合品を再度選別する工程である(S15)。
例えば、本工程では、第二次篩分工程で適合品として除去された以外の粒状吸水体を振動型篩機により分粒する。本実施形態では、振動型篩機には、上段から順に25mmの篩目を有する篩(以下「第一の篩」という。)、7〜8mm(ダイスの孔径が4mmの場合)又は5〜6mm(ダイスの孔径が3mmの場合)の篩目を有する篩(以下「第二の篩」という。)、3〜4mmの篩目を有する篩(以下「第三の篩」という。)、1〜2mmの篩目を有する篩(以下「第四の篩」という。)が積層的に設けられる。そして、第二次篩分工程で上段の篩上に残留した又は下段の篩を通過した粒状吸水体を第一の篩上に散布し、各篩を振動させることにより、第一の篩上に残留する粒状吸水体と、第一の篩を通過して第二の篩上に残留する粒状吸水体と、第二の篩を通過して第三の篩上に残留する粒状吸水体と、第三の篩を通過して第四の篩上に残留する粒状吸水体と、第四の篩を通過する粒状吸水体とに分離し、第二の篩を通過して第三の篩上に残留する中粒径の粒状吸水体は適合品として上記の適合品袋詰工程(S14)に送り、第一の篩を通過して第二の篩上に残留する大粒径の粒状吸水体と第三の篩を通過して第四の篩上に残留する小粒径の粒状吸水体は第三次篩分工程に送る。
また、第四の篩を通過するような微細な粒状吸水体は、第四の篩を用いずにエアブロー等で小粒径の粒状吸水体から分離してもよく、前述した大粒径の粒状吸水体は、第一の篩によらずに予備篩分工程又は第一次篩分工程の篩分けによって25mmの篩目を通過するとしてもかまわない。
さらに、第二次篩分工程及び第三次篩分工程においても、第一次篩分工程におけると同様に、所定の大きさの篩目を通過したり通過しなかったりする粒状吸水体を選別し得れば、必ずしも篩を使用して篩分けする必要はない。
本工程は、第一次篩分工程において一次的に調粒(分粒)された粒状吸水体を、乾燥機で乾燥させる工程である(S12)。
本工程では、既に第一次篩分工程において特大の粒状吸水体が除かれているので、製品とならない特大の粒状吸水体が乾燥対象に含まれることによる乾燥効率の低下を回避することができるという利点がある。
本工程は、第三次篩分工程で分離された大粒径の粒状吸水体と小粒径の粒状吸水体とを、大粒径の粒状吸水体と小粒径の粒状吸水体とが所定の構成比率となるように混合する工程である(S16)。
本工程では、ホッパー等を使用し、大粒径の粒状吸水体が65重量%乃至90重量%の範囲内の所定の重量比率となり、小粒径の粒状吸水体が35重量%乃至10重量%の範囲内の所定の重量比率となるような割合で大粒径の粒状吸水体と小粒径の粒状吸水体とを混合し、本発明に係る***物処理材としている。
本工程は、混合工程で得た本発明の***物処理材を袋詰装置により所定量ずつ袋詰めし、大粒径の粒状吸水体及び小粒径の粒状吸水体からなる***物処理材として出荷する(S17)。
本発明の***物処理材の製造方法によれば、***物処理材を構成する大粒径又は小粒径の粒状吸水体として、適合品の製造ラインで生じる規格外品の粒状吸水体を用いることができる。これにより、規格外品の粒状吸水体を製造ラインに戻すことによる押出成型機の目詰まり等のリスクを負うことなく、規格外品の粒状吸水体を廃棄せずにその有効活用を図ることが可能となるため、延いては***物処理材を製造コストに優れたものとすることができる。
以上、本発明について、好適な実施形態についての一例を説明したが、本発明は当該実施形態に限られず、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で適宜設計変更が可能である。
この場合の粒状吸水体は、上記実施形態の***物処理材における芯部を形成する材料と同様の材料を用いることができ、適宜、上記と同様の着色物質、尿検査用指示薬、脱臭剤、接着作用を配合してもよい。
また、第一次篩分工程と第二次篩分工程との間に設けられている乾燥工程を、第三次篩分工程と混合工程の間に設けることもできる。このように篩分工程が乾燥工程に先行する製造方法を採ることにより、乾燥工程における乾燥対象が第三次篩分工程で分離された大粒径の粒状吸水体又は小粒径の粒状吸水体だけとなり、乾燥工程で使用する乾燥機を小型化しやすくなるという利点がある。なお、上記実施形態におけるように乾燥工程が第二次篩分工程や第三次篩分工程に先行すると、粒状吸水体を一括して乾燥させることにより、大粒径の粒状吸水体の乾燥と小粒径の粒状吸水体の乾燥とを別々に管理する必要がないという利点がある。そのため、乾燥工程はそれらの利点を考慮した上で、適切な段階に設けることになる。
なお、大粒径の粒状吸水体及び小粒径の粒状吸水体は、それ自体を目的として製造してもかまわないが、これまで述べてきたように適合品の製造過程において生じた規格外品を利用する方が、コスト的に大幅に有利であることは言うまでもない。
本サンプルは、粒状吸水体を構成する芯部と被覆層部との材料重量比を8対2とし、図1の製造方法とほぼ同様の方法(但し、分粒は第二次篩分工程及び第三次篩分工程のみを行うものであり、振動型篩機の構造も異なる)により製造した(混合工程における大粒径の粒状吸水体と小粒径の粒状吸水体の配合比率は変化させる。)。
塩化ビニル壁紙、紙おむつ廃材(衛生材メーカーから発生する規格外品の紙おむつの外装体を用いる。)、バフ粉(主として印刷会社において、製本の切断時や削り時に発生する微細な紙粉)、損紙(衛生材メーカーから発生するトリムロス、不織布等や、製紙メーカーから発生する紙屑全般)、生理用ナプキン廃材(衛生材メーカーから発生する規格外品の生理用ナプキンの外装体を用いる。)を原材料とする。
そして、この基材をダイス孔径3.5mmの押出造粒機を用いて押出造粒し、芯部を得た。
被覆層部の材料は、紙粉60重量%、タピオカアルファー化澱粉20重量%、ポリアクリル酸ナトリウム(吸水性ポリマー)16重量%、デキストリン4重量%を混合して生成した。
タピオカアルファー化澱粉、ポリアクリル酸ナトリウム、デキストリンの各材料は、微粉砕機で粒度分布の平均値が50μm程度となるように粉砕し、紙粉は0.3mmの目幅を有するスクリーンを通過するように粉砕し、これらを上記混合比となるように混合して被覆材料を生成し、これを芯部の表面に塗して被覆層部を形成した。
なお、紙粉は、主として衛生材メーカーの製造物である紙おむつ、尿取りパッド及び整理用ナプキンの各製造時に発生するフラップパルプの微粉物と高吸水性ポリマーの微粉物の混合物、すなわち、高吸水性ポリマー在中のフラッフパルプの集塵ロス発生物である。
第二次篩分工程において10mmの篩目を有する上段の篩と5mmの篩目を有する下段の篩とを有する振動型篩機を用い、第三次篩分工程において6mmの篩目を有する第二の篩と4mmの篩目を有する第三の篩とを有する振動型篩機を用いて、粒状吸水体を大粒径、中粒径、小粒径に分粒した。
犬、猫等の小型の愛玩動物を念頭におき、標準的な1回分の***量である30mlの擬似尿(アンモニア含有水)を所定容器に充填した各サンプルに吸水させ、そのときの吸水幅を測定した。この吸水幅(W)は、擬似水量を一点に注水し、当該注水点から吸水範囲の径の最大値を測定したものであり、その値が小さい方が、狭い範囲にある***物処理材だけで擬似尿を吸水したと考えられ、吸水性能が高い傾向にあると考えられる。
表1は、同一の配合比の各サンプルに関して、吸水幅を3回測定して測定値の平均値を求めたものである。
そのうち、サンプル番号3〜サンプル番号5の場合、すなわち、小粒径の粒状吸水体が10重量%ないし20重量%、大粒径の粒状吸水体が90重量%ないし80重量%の範囲内となるような配合比となるように配合比を定めた場合には、吸水幅が60mm未満となり、特に良好な結果を示していることから、より好ましいことが明らかになった。
S2,S4 第2次粉砕工程
S7 押出造粒工程
S10 被覆層部形成工程
S11 第一次篩分工程
S12 乾燥工程
S13 第二次篩分工程
S15 第三次篩分工程
S16 混合工程
Claims (6)
- 複数の粒状吸水体が集合してなる吸水処理材であって、
前記複数の粒状吸水体は、25mmの篩目を有する篩を通過し、かつ、5mm乃至8mmの篩目を有する篩上に残留する大粒径の粒状吸水体と、3mm乃至4mmの篩目を有する篩を通過する小粒径の粒状吸水体とから構成されており、
その構成比は、大粒径の粒状吸水体が65重量%乃至90重量%、小粒径の粒状吸水体が35重量%乃至10重量%であることを特徴とする吸水処理材。 - 前記粒状吸水体は、粒状芯部と前記粒状芯部を被覆する被覆層部とを有する複層構造であることを特徴とする請求項1に記載の吸水処理材。
- 複数の粒状吸水体が集合してなる吸水処理材の製造方法であって、
前記粒状吸水体を製造する粒状吸水体製造工程と、
前記粒状吸水体製造工程で製造された粒状吸水体を、25mmの篩目を有する篩を通過し、かつ、5mm乃至8mmの篩目を有する篩上に残留する大粒径の粒状吸水体と、5mm乃至8mmの篩目を有する篩を通過し、かつ、3mm乃至4mmの篩目を有する篩上に残留する中粒径の粒状吸水体と、3mm乃至4mmの篩目を有する篩を通過する小粒径の粒状吸水体とに篩い分ける分粒工程と、
前記分粒工程で得られた大粒径の粒状吸水体と小粒径の粒状吸水体を、大粒径の粒状吸水体が65重量%乃至90重量%、小粒径の粒状吸水体が35重量%乃至10重量%となるように混合して前記吸収処理材とする混合工程とを含むことを特徴とする吸水処理材の製造方法。 - 前記分粒工程の後で前記混合工程の前に、前記大粒径の粒状吸水体と前記小粒径の粒状吸水体を乾燥させる乾燥工程を含むことを特徴とする請求項3に記載の吸水処理材の製造方法。
- 前記粒状吸水体製造工程の後で前記分粒工程の前に、前記粒状吸水体を乾燥させる乾燥工程を含むことを特徴とする請求項3に記載の吸水処理材の製造方法。
- 前記粒状吸水体製造工程は、
吸水性を有する基材により粒状の芯部を形成する造粒工程と、
前記芯部の周囲に被覆層部を形成して前記粒状吸水体とする被覆工程とを含むことを特徴とする請求項3乃至請求項5のいずれか1項に記載の吸水処理材の製造方法。
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