JPH08502421A - スメクタイトおよび低かさ密度のセルロース質材料を基礎にした吸収剤の製造方法 - Google Patents
スメクタイトおよび低かさ密度のセルロース質材料を基礎にした吸収剤の製造方法Info
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Abstract
(57)【要約】
スメクタイトおよびセルロース質材料を基礎とし、低いかさ密度および高い吸収能力を有する吸収剤の製造方法について記載される。この製造方法はスメクタイトおよび破砕されたセルロース質原材料からなる湿った混合物を、緻密なせん断作用とそれに続く押し出し成形によって処理し、これを乾燥および粒状化することを特徴とする。
Description
【発明の詳細な説明】
スメクタイトおよび低かさ密度のセルロース質材料を
基礎にした吸収剤の製造方法
この発明は、スメクタイトおよび低いかさ密度のセルロース質材料を基礎とす
る吸収剤の製造方法に関する。この吸収剤は任意の液体の吸収に適しているが、
特にペット用リッター(litter)として好適であり、そのため以下に続く
実施例は、特にこの使用分野に関するものを引用する。
都会の環境下でのペットの飼育において、しばしばリッターの使用が必要とさ
れる。これは動物から排出された液体を吸収し、その際匂いの散乱をできる限り
抑制または防止することを目的とする。それらは、匂いの散乱を防止するために
、半固形で湿り気のある動物的***物および分泌物から効果的に液体を除去しな
ければならない。良好なリッターは、この点において、排出および除去された液
体を圧縮された塊を形成することによって吸収する特性を有する必要があり、こ
の塊が簡便かつ低コストな方法で廃棄されなければならない。最適なペット用リ
ッターはこれによって高い吸収能力を有する。
市販されている製品は、まずワラ,おがくず,木の削り屑,樹皮,多孔質のプ
ラスチック・ビーズ,シュレッドされた紙、セルロース繊維,農業廃棄物,ポリ
アクリル等の有機物質であり、これらは単独でまたは無機材料と混合して使用さ
れる。有機性のリッター難点は、しばしば塊形成、またはその硬度が充分でない
ことと、さらに特に湿気と結合してバクテリア分解されやすいことである。
その他のものとして、ドイツ特許第DE−A−3816225号により、特に
小動物用の、セルローズ質材料を用いた、臭いおよび湿気吸収用リッターが知ら
れており、ここでセルロース質材料は、少なくとも一種類の、毛細管質で粒子大
0.5mm未満の小粒子状の材料を、90:10ないし20:80の重量比で混
合した湿性物質である。セルロース質材料としては、製紙廃水の浄化に際して発
生する、水分含有率50ないし60重量%の湿性の塊(紙再生材)を使用するこ
とが好適である。毛細管質の物質としては、例えばベントナイトを使用すること
ができ、これは非処理状態で約30重量%の水分含有率を有する。好適には、水
分含有率が最高で30重量%の軽石粉が使用される。合成物は、圧縮、タブレッ
ト化およびペレット化される。しかしながら、この処理方法においては、充分な
塊形成能力を有するリッターは得られないことが確認された。
さらにドイツ特許第DE−A−4101243号により、セルロール質材料を
、加重剤、濃縮および/または結合剤、並びに水分と混合し、それを脱水、粉砕
および乾燥する、ペット用リッターおよびその製造方法が知られている。セルロ
ース質材料としては、例えば、木材、木材製品、木材加工時の残余物質、および
ストローが使用され得る。濃縮剤としては、例えば、けい酸、シリカ性材料、ゼ
オライト、ベントナイト、およびポリアクリル等が使用され得る。
ドイツ特許第DE−B−3728812号および第DE−C−3825905
号より、スメクタイトのグループの鉱物を含有する粘土および粘土鉱物に基づい
た吸収剤が周知であり、これは高い細孔量を達成するために650度以上の温度
で焼かれる。多孔化媒体としておがくず,コルク,もみ殻等の有機物質を付加す
ることができる。これらの多孔化媒体はいずれも加熱の際に焼却され製品の中に
は残留しない。燃焼後に得られる物質は吸水性ではなくなる。
米国特許第A−4607594号は、ペット用リッターに適した粒子状の吸収
剤に関する。混合物は、吸収性粒子(例えばセルロース質材料または粘土)、お
よび中性化剤(炭酸塩)で処理された、例えば火山岩等の非活性の吸収性粒子を
含む。これは乾燥した合成物に関し、その製造において、せん断力は使用しない
。
米国特許第A−4591598および4657881号は、可溶性多糖類等の
有機性結合剤によって結合された粘土材料粒子(好適にはスメクタイト粒子)を
含む吸収剤に関する。これは、例えば、セルロース・エステル、CMC等と称す
る。しかしながら、これらのセルロース派生物は、セルロース質の一次原料に関
するものではない。
米国特許第A−5188064号は、少なくとも95%の粒子大が200μm
である吸水性のスメクタイト粘土の吸収能力を向上させる方法に関し、ここで、
この粘土は、少なくとも95%の粒子大が2000μmである粒子状のセルロー
ス質材料と混合される。セルロース質材料とスメクタイトの重量比は、約0.0
5ないし3:1となる。成分は、湿った状態、あるいは乾燥状態で互いに混合す
ることができる。乾燥工程後に得られる合成物は、非常に誇りっぽくなる。セル
ロース成分は、生産物内には結合されず、その結果、この物質は動物の皮膚およ
び手足に強く粘着しやすくなる。この物質はリッター剤としては使用不能である
。湿化工程後に得られる合成物は、湿った状態で練られた合成物とは逆に、高い
密度および低い吸収性を有する。
以上のことから、本発明の目的は、低かさ密度のスメクタイトを基礎とする吸
収剤の製造方法を提供することであり、それにおいて、水質の液体と接触した際
の塊形勢能力を損なうこと無く、相当な割合のセルロース質材料を使用すること
ができる。
したがって、本発明は、スメクタイトおよび低かさ密度のセルロース質原材料
を基礎とする吸収剤の製造方法に関し、この製法は、スメクタイトおよび破砕さ
れたセルロース質原材料からなる混合物を、緻密なせん断作用とそれに続く押し
出し成形によって処理し、これを乾燥および粒状化することを特徴とする。
本発明に係る製法の利点の評価において、以下の事が前提とされる:
高原子価のスメクタイト(すなわち最低60重量%のモンモリロナイト含有量
を有する)から製造されるベントナイト粒子が、以下の特性を示す:
−水質の液体とともに使用した際の塊形成能力、
−高い水分および液体吸収能力(≧120重量%)、
−高いかさ密度(850−1000g/l)。
本発明に係る製法の利点は、ベントナイト等のスメクタイト、および軽量のセ
ルロース質原材料を使用した粒子を製造することにあり、これは、前述したベン
トナイトのみからなる粒子の特徴と比べて、低いかさ密度(400−800,好
適には550−700g/l)を有する。このことから、セルロース質一次原料
の使用によって、吸水性を高めることができる。
本発明によれば、セルロース質原材料として、破砕された木材またはその他の
破砕された植物性セルロース質材料、例えば、ストロー,葦,のぎ,もみ殻,破
砕されたピーナッツの殻,とうもろこしおよびヒマワリの茎等の一年性の植物ま
たはその一部分、ならびに木綿および木綿屑,亜麻,ラミー,麻,およびジュー
ト等の長繊維材料が考えられる。しかしながら、合成物の製造時に繊維を短く切
断しなければならないことから、長繊維材料はあまり好ましくない。
セルロース質の原材料には、亜硫酸化および硫化セルロースまたは再生セルロ
ース、ならびに再製紙等の化学処理されたセルロースは含まれない。
得られる粒子は、固形であり、100%以上、好適には120%以上の吸水性
を有する。吸水特性の測定方法、同様に、原料として使用されるスメクタイトお
よびセルロース質材料の水分含有量の測定方法、ならびに粒子の水分含有量の測
定方法については以下に記述する。
スメクタイトおよびセルロース質原材料は、2ないし10、好適には3ないし
6kWh/toのエネルギー入力での集中的なせん断によって、互いに合成され
ことが好ましい。スメクタイト部分は粒子の外側にあることが好ましい。
合成には、せん断装置(例えばヘンデル社製のベデシー混合機またはレンガプ
レス機を使用することが好適である。
スメクタイトとセルロース質原材料の比(その時々の乾燥状況による)を3.
6ないし12:1、特に4.2ないし6.8:1に設定することが好適である。
スメクタイトとして一般的な鉱山内状態である約30%の水分含有量を有する
アルカリ土類ベントナイトまたはアルカリベントナイトを使用することが好適で
ある。特にセルロース質原材料が高い水分含有量を有する場合、スメクタイトを
あらかじめ乾燥させることも可能である。
吸収剤の乾燥は、乾燥する材料に120℃以上、好適には150℃以上の温度
を加えないようにして実施することが好適である。高い温度での乾燥においては
、スメクタイトの吸水性が減少する。
乾燥した吸収剤を0.1ないし10mm、好適には1ないし5mmの粒子大に
粒子化することが好適である。
さらに本発明の対象は、前述した方法にしたがって製造することができ、スメ
クタイトおよび破砕されたセルロース質原材料を含む粒子状の吸収剤であり、そ
の際粒子の水分含有量は15重量%以上にはならない。
この吸収剤は、60ないし90、特に68ないし84重量%のスメクタイトと
、5ないし25、特に10ないし20重量%のセルロース質原材料(いずれも乾
燥
物質に関する)と、5ないし15、特に6ないし12重量%の自由水を含むこと
が好適である。
本発明に係る吸収剤は400−800g/l、特に550−700g/lのか
さ密度および100−200%、特に110−150%の吸水性を有することが
好適である。
本発明に係る吸収剤は、さらに、例えば有機性吸収剤等の、既存の吸収剤とブ
レンドすることができる。さらに、この吸収剤は白色素,殺菌剤および/または
アニマル・アクセプタンスを含有することもできる。
さらに、本発明の対象は、前述した吸収剤の、液体(体液,油,液状の化学薬
品等)を吸い取るための包装材,吸収剤として、そして特に猫等のペット用リッ
ターとして使用する方法である。
本発明にしたがって使用されるスメクタイトの水分含有量は以下のように測定
される。
10gのスメクタイトを0.01g単位で精密に計量して平らなシャーレ内に
挿入し、一定重量となるまで105℃で加熱する(少なくとも2時間)。続いて
、試料を乾燥器内で室温まで冷却し計量する:
算定:
本発明の吸収剤の水分含有率は、スメクタイトの水分含有率と同様にして測定
される。加熱は105℃で、重量が一定化するまで続けられる。セルロース質材
料のの水分含有率も、同様にして測定される(加熱は105℃で、重量が一定化
するまで続けられる)。
本発明に係る吸収剤の吸水能力の測定は、ウェスティングハウス社の方法(N
r.17A)にしたがって検出される(インダストリアル・ミネラルス,199
2年8月,57頁参照)。この際、残留水分含有率6重量%まで乾燥された吸収
剤を、微細な金網からなる円錐形の容器(網目内幅0.25mm=60メッシュ
,直径7cm,高さ7.6cm)に計量(挿入重量E=20g)して挿入する。
さらに、総重量(金網+挿入重量E=E1(g))を測定する。試料の入った金
網
を、水が入ったガラス・シャーレ内に、吸収剤が完全に水没するようにして、2
0分間つるす。20分後に金網を水から取り出し、これを20分間ドリップさせ
る。続いて、直に、容器の重量を内容物と共に測定する(E2(g))。算定は
以下のように実施される。
水分浸透テストは以下のように実施される:
ガラスシャーレ(直径140mm,高さ75mm,満水高50mm)内の平に
された非濃縮の粒状吸収剤フィード上に、50mlビュレットから水を注入し、
浸透高を測定する。この際、ビュレットの注ぎ口は、3ないし4cmの高さでフ
ィードの中間位置に設置し、ここで55ないし60秒間に60mlの水道水が流
出するようにする。3分間の放置時間後、シャーレの下面を検査し、水が浸透し
ているかどうか確認する。水の浸透はシャーレ下面における粒状試料の色付きに
よって確認できる。分析は以下のように実施される。
−シャーレ下面の色付きが確認されない:テスト合格
−シャーレ下面の色付きが確認された:テスト失格
かさ密度は以下のように測定する。
最初に500mlのメスシリンダーを空で計量する。この上に約15cmの開
口部分と約3cmの注入口をもった粉じょうごをセットし、約5秒間に吸収剤粒
状材を充填する。その後、粉じょうごをメスシリンダーから撤去し、その内部に
存在する吸収剤粒状材が突起して円錐形を形成するようにする。これを幅広のへ
らでメスシリンダーの縁に沿ってぬぐい取る。充填されたメスシリンダーを、外
部に付いた粒および埃を除去した後、再び計量する。かさ密度は以下のように算
定する。
かさ密度(g/l)=2×ネット重量(g/500ml)
塊形成は以下のように判定される。
−硬度1(充分に固い)
−塊は均質のコンパウンドからなり、確認可能な粒は存在しない。
−塊は弱い圧力で小さな断片に破壊される
−塊は湿っている
−硬度2(柔らかく、粘り気がある)
−塊はべとべとしたコンパウンドからなる
−塊は取り出すときにねじれ、弱い圧力で崩れる
−塊は濡れている
−硬度3(もろく−濡れている)
−塊は軽くくっつき合った崩れやすいコンパウンドからなる
−塊は、取り出す時、または弱い圧力で、多数の個別の断片に崩れる
−塊は濡れている
次に、本発明の実施例につき説明するが、本発明はこれに限定されるものでは
ない。
例1(比較)
320gの鉱山湿度のバイエルン産カルシウム・ベントナイトを、ヴェルナー
・プフライデラー混合器内で、少量の蒸留水を加えながら、1分間前もって練る
。エネルギー入力は2kWh/toである。この練り作業の目的は、ベントナイ
トを均質化し、塑性で練りやすいコンパウンドに変換することである。理想的な
水分含有量は、経験により、練り作業の際に“チュッチュッ”という音を発し、
生ベントナイトが塑像粘土状になるように、水分の添加によって調整する。これ
は、大抵30ないし35重量%の水分含有量のケースとなる。その後、さらに5
分間練り上げ、必要に応じて水分を追加することによって、塑性粘土状態を保持
する。練られたベントナイトを1ないし1.5cmの大きさの断片に細断し、陶
器性シャーレ入れ、換気乾燥庫内において、80ないし85℃の温度で、1ない
し2時間、水分含有量が4ないし8重量%になるまで乾燥させる。1から5mm
の間の粒子部分を漉し、ここで2ないし5mmの粒子部分の比率が約80%、1
ないし2mmの粒子部分の比率が約20%となる。
水分含有量 : 6.3重量%
かさ密度 : 992g/l
吸水能力 : 114%
水分浸透テスト : 合格
塊の硬度 : 充分に硬い(1)
例2
320gのバイエルン産カルシウム・ベントナイト(水分含有量約30ないし
35重量%)に、1mm未満の粒子大および31%の水分含有量をもったおが屑
5重量%(乾燥材料において)を加える。その後、例1と同様に、3kWh/t
oのエネルギー入力において練り上げる。練られた合成物を乾燥して粒子化する
(粒子大1−5mm,粒子大配分:80%=2ないし5mm;20%=1ないし
2mm)。粒子は以下のような特性を有する。
水分含有量 : 5.9重量%
かさ密度 : 775g/l
吸水能力 : 126%
水分浸透テスト : 合格
塊の硬度 : 充分に硬い(1)
例3
例2の作業を、10%のおが屑を練り込むという変更点をもって繰り返す。粒
子(粒子大配分:80%=2ないし5mm;20%=1ないし2mm)は以下の
ような特性を有する。
水分含有量 : 6.3重量%
かさ密度 : 659g/l
吸水能力 : 137%
水分浸透テスト : 合格
塊の硬度 : 充分に硬い(1)
例4
例2の作業を、15重量%のおが屑を練り込むという変更点をもって繰り返す
。粒子(粒子大配分:80%=2ないし5mm;20%=1ないし2mm)は以
下のような特性を有する。
水分含有量 : 5.4重量%
かさ密度 : 573g/l
吸水能力 : 145%
水分浸透テスト : 合格
塊の硬度 : 充分に硬い(1)
例5
例2の作業を、25重量%のおが屑を練り込むという変更点をもって繰り返す
。粒子(粒子大配分:80%=2ないし5mm;20%=1ないし2mm)は以
下のような特性を有する。
水分含有量 : 6.1重量%
かさ密度 : 406g/l
吸水能力 : 185%
水分浸透テスト : 合格
塊の硬度 : 柔らかく、べとつく(2)
例6
例2の作業を、10%の細断したストローを、5kWh/toのエネルギー入
力において練り込むという変更点をもって繰り返す。粒子(粒子大配分:80%
=2ないし5mm;20%=1ないし2mm)は以下のような特性を有する。
水分含有量 : 6.8重量%
かさ密度 : 674g/l
吸水能力 : 134%
水分浸透テスト : 合格
塊の硬度 : 充分に硬い(1)
例7
例2の作業を、42%の紙廃棄物を練り込むという変更点をもって繰り返す。
紙廃棄物は製紙工場の残留物であり、51%の固形物、および22%の石灰質、
ならびに10%のカオリンを含む。粒子(粒子大配分:80%=2ないし5mm
;20%=1ないし2mm)は以下のような特性を有する。
水分含有量 : 5.3重量%
かさ密度 : 670g/l
吸水能力 : 102%
水分浸透テスト : 不合格
塊の硬度 : 崩れやすく、水質(3)
(圧縮除去不可能)
例8(比較)
米国特許第A−5188064号の例Cの作業方法にしたがって、以下の実験
を実施した。(a)乾燥工程
7.8重量%の水分含有率、960g/lのかさ密度、および2.0ないし0
.5mmの粒子大を有するナトリウム・ベントナイト800gを、12.8重量
%の水分含有率、150g/lのかさ密度、および1.2ないし0.5mmの粒
子大を有する軟質木材繊維(リグノセルF9、J.レッテンマイヤー&ゾェーネ
GmbH(エルヴァンゲン)より市販)200gと、プラスチック袋内において
乾燥状態で互いに混合した。合成物の水分含有量は8.9重量%となった。この
合成物は非常に埃っぽく、動物の皮膚および手足に強くこびり付き易くなった。(b)加湿工程
アイリッヒ混合器内で、(a)の合成物1000gに500gの水分を混ぜた
。水の添加後(約15秒)、および約1分間の撹拌時間の経過後、2ないし4m
m程の直径を有する粒子が形成され、これらは軽く互いに吸着した。しかしなが
ら、さらに、顕著に大きい湿った塊が、混合物内にばらばらに発生した。合成物
は、撹拌時間中に顕著に温度上昇し、40.5重量%の水分含有率(乾燥まで短
時間放置した後)を有した。湿った粒子を、換気乾燥庫内において、75℃で乾
燥した。冷却後、2,0ないし0.5mmの粒子部分をふるい分けた。ふるい残
留物(>2mm)をジョークラッシャーで破砕し、2.0ないし0.5mmのふ
るわれた粒子部分を最初にふるった部分に加えた。この物質は0.8重量%の水
分含有率と、511g/lのかさ密度と、573%の吸水性を示した。この試料
は水分浸透テストを合格し、充分な塊硬度(1)を示した。(c)練り作業(本発明にしたがった)
1000gの乾燥合成物(a)に500gの水道水を添加した。合成物をヴェ
ルナー&プフライデラー社の練り機内で5分間練った。湿った合成物(乾燥まで
の短い放置時間の後水分含有量45.0重量%)は、練り作業の際、いくらか温
度上昇した。湿った試料を、換気乾燥庫内において、75℃で乾燥した後、ジョ
ークラッシャーで破砕し、2.0ないし0.5mmの粒子大領域にをふるい分け
た。
この物質は9.6重量%の水分含有率と、482g/lのかさ密度と、624
%の吸水性を示した。この試料は水分浸透テストを合格し、充分な塊硬度(1)
を示した。
したがって、本発明に係る製品は、練り作業によって高い圧縮が予想されるに
もかかわらず、比較製品(b)に比べて、低いかさ密度と、高い吸水性を備えて
いた。製品(b)および(c)の例1ないし7に対して高い吸水性は、使用され
たナトリウム・ベントナイトが、原料段階において、すでにカルシウム・ベント
ナイトよりも高い吸水性を有することに限定される。
─────────────────────────────────────────────────────
フロントページの続き
(72)発明者 アイスグルーバー,マックス
ドイツ連邦共和国、デー―84079 ブルッ
クベルク、クヴェールシュトラーセ 8
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 1.スメクタイトおよび低かさ密度のセルロース質材料を基礎とする吸収剤の製 造方法であり、スメクタイトおよび破砕されたセルロース質原材料からなる湿っ た混合物を、緻密なせん断作用とそれに続く押し出し成形によって処理し、これ を乾燥および粒状化することを特徴とする吸収剤の製造方法。 2.セルロース質の原材料として、破砕された木材またはその他の植物性のセル ロース質材料を使用することを特徴とする請求項1記載の吸収剤の製造方法。 3.スメクタイトおよびセルロース質原材料を、2ないし10、好適には3ない し6kWh/toのエネルギー入力において凝縮してせん断することにより互い に合成することを特徴とする請求項1または2記載の吸収剤の製造方法。 4.10ないし40、好適には20ないし30重量%の水分含有率を有するセル ロース質の原材料を使用することを特徴とする請求項1ないし3のいずれかに記 載の吸収剤の製造方法。 5.スメクタイトとセルロース質原材料の比を、その時の乾燥状況応じて、3. 6ないし12:1、特に4.2ないし6.8:1に設定することを特徴とする請 求項1ないし4のいずれか記載の吸収剤の製造方法。 6.スメクタイトとしてアルカリ土類ベントナイトまたはアルカリベントナイト を使用することを特徴とする請求項1ないし5のいずれかに記載の吸収剤の製造 方法。 7.乾燥した吸収剤を0.1ないし10mm、好適には1ないし5mmの粒子大 に粒子化し、ここで粒子の約70重量%以上が2ないし5mmの粒子大を、粒子 の約30重量%以下が1ないし2mmの粒子大を有することを特徴とする請求項 1ないし6のいずれかに記載の吸収剤の製造方法。 8.請求項1ないし7のいずれかに記載の方法にしたがって得ることができ、粒 子形状で、スメクタイトおよび破砕されたセルロース質原材料を含み、粒子の水 分含有量は15重量%以上にはならないことを特徴とする吸収剤。 9.セルロース質の原材料は破砕された木材またはその他の植物性のセルロース 質材料であることを特徴とする請求項8記載の吸収剤。 10.60ないし90、特に68ないし84重量%のスメクタイトと、5ないし 25、特に10ないし20重量%のセルロース質原材料(いずれも乾燥物質に関 する)と、5ないし15、特に6ないし12重量%の自由水を含むことを特徴と する請求項8または9のいずれかに記載の吸収剤。 11.400−800g/1、特に550−700g/lのかさ密度、および1 00−200%、特に110−150%の吸水性を有することを特徴とする請求 項8ないし10のいずれかに記載の吸収剤。 12.例えば有機性吸収剤等の、既存の吸収剤とブレンドし得ることを特徴とす る請求項8ないし11のいずれかに記載の吸収剤。 13.白色素,殺菌剤および/またはアニマル・アクセプタンスを含有し得るこ とを特徴とする8ないし12のいずれかに記載の吸収剤。 14.請求項8ないし13のいずれかに記載の吸収剤を、包装材,液体の吸い取 り材、ならびに特に猫等のペット用リッターとして使用する方法。
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