JP2002346509A - セルロース担体、これを用いた生ごみ処理担体、及びセルロース担体の製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 生ごみ処理担体のカサ比重を大きくすること
により、生ごみ処理担体を生ごみ処理機の内部に均一に
分布させることを目的とする。 【解決手段】 粘土鉱物又は無機化合物２５〜７５重量
％をセルロース粒状物に担持し、カサ比重を０．１２〜
０．４、水中での撹拌強度を５０％以上とする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、セルロース担
体、及びこのセルロース担体を用いた生ごみ処理担体に
関する。

【０００２】

【従来の技術】生ごみ処理機は、撹拌機及び通気装置を
備えた処理槽内に、木チップやおがくず等の基材を入
れ、投入された生ごみを微生物の働きにより分解あるい
は減容する装置である。

【０００３】従来から使用されている木チップやおがく
ず等の基材は、生ごみの分解に必要な空気、水分の調
整、及び菌の住処を与えるために使用されている。

【０００４】しかし、生ごみ処理に必要な空気は通気装
置により供給されるが、基材間の空隙や基材内の空隙が
小さいため、十分な通気性が確保され難い。さらに、撹
拌による磨耗のため、上記基材が小さくなったり粉化す
る。したがって、基材間や基材内の空隙がさらに小さく
なり、通気性をより確保しにくくなる。このため、好気
性菌の繁殖が妨げられ、生ごみの分解能力が低下する。
さらに嫌気性菌の繁殖による悪臭が発生しやすくなる。

【０００５】また、上記基材は吸水量が低いので、余分
な水分を吸収しきれずに水分過多となり、分解能力が低
下して上記と同様の嫌気性になり、悪臭発生の原因とな
りやすい。さらに、上記の通気性不良や水分過多が原因
となって、生ごみの未分解物が蓄積され、この未分解物
によって基材が固化あるいは粘土化、すなわち、団塊化
しやすくなる。団塊化すると、撹拌羽根の回転トルクが
増大し、故障の原因になったり、短期間で処理槽内が満
杯になり、基材の入れ替えを頻繁に行う必要が生じる。

【０００６】これに対し、特開２００１−２５７４８号
公報に、所定条件を有する親水性材料から形成された多
孔質粒子からなる生ごみ処理担体が開示されている。こ
の生ごみ処理担体は、十分な強度、通気性及び水分調整
能を有するので、生ごみの処理能力を上げ、高い減容率
を維持できるという特徴を有する。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記の
生ごみ処理担体は、カサ比重が小さいため、生ごみ処理
機内で撹拌することにより、上記生ごみ処理担体が上方
に押し上げられ、生ごみ処理機全体に均一に分布しない
ため、生ごみ処理能力を十分に発揮できない場合があ
る。また、上方から排出されるタイプの生ごみ処理機で
は、上方に偏在する担体が生ごみ処理物と共に排出され
てしまう場合がある。この場合、この生ごみ処理担体に
付着させた微生物も、同時に生ごみ処理機外に排出され
てしまい、生ごみ処理能力を十分に発揮し得ない場合が
生じる。

【０００８】そこで、この発明は、生ごみ処理担体のカ
サ比重を大きくすることにより、生ごみ処理担体を生ご
み処理機の内部に均一に分布させることを目的とする。

【０００９】

【課題を解決するための手段】この発明は粘土鉱物又は
無機化合物２５〜７５重量％をセルロース粒状物に担持
し、カサ比重を０．１２〜０．４、水中での撹拌強度を
５０％以上とすることにより上記課題を解決したのであ
る。

【００１０】粘土鉱物又は無機化合物をセルロース粒状
物に担持させるので、得られるセルロース担体のカサ比
重を高めることができる。これにより、生ごみ処理機内
で撹拌しても、このセルロース担体は、生ごみ処理機の
上方に偏在するのを防止し、全体に均一に分布する。ま
た、上方から排出されるタイプの生ごみ処理機では、生
ごみ処理機外に排出されるのを防止し、生ごみ処理機内
に分解されるまで保持される。

【００１１】また、一定の撹拌強度を有するので、生ご
み処理機内での撹拌によってもこのセルロース担体の破
壊が抑制され、粘土鉱物又は無機化合物と、セルロース
粒状物とが分離されるのを防止でき、その結果、このセ
ルロース担体が生ごみ処理機内に保持させることができ
る。

【００１２】

【発明の実施の形態】以下、この発明の実施形態を説明
する。この発明にかかるセルロース担体は、粘土鉱物又
は無機化合物をセルロース粒状物に担持させたものであ
る。

【００１３】上記セルロース粒状物は、ビスコースや銅
アンモニア溶液等のセルロース溶液から成形されたセル
ロースビーズ等のセルロース成形粒子、古紙やパルプ等
から成形されたパルプボール等のセルロース繊維の粒状
物、セルロース誘導体からなる粒状物をいう。

【００１４】上記セルロース粒状物は、多孔質体粒子が
好ましく、この空隙率は、７０〜９５％がよい。７０％
より小さいと、多孔質粒子の孔径が小さくなったり、孔
の数が少なくなったりするため、十分な通気性を確保で
きない場合がある。９５％より大きいと強度が低下し、
生ごみ処理機内で形状を保持できない。

【００１５】上記セルロース粒状物の吸水率は、絶乾状
態のセルロース粒状物の重量に対し、５０〜１０００ｗ
ｔ％がよく、１００〜５００ｗｔ％が好ましい。５０ｗ
ｔ％より小さいと、吸水量が不十分となり、生ごみ処理
機内部の余分の水分を十分に吸収できず、生ごみ処理機
内部が水分過多となりやすい。このため、嫌気性条件下
となりやすく、嫌気性菌が繁殖し、悪臭が発生しやす
い。一方、１０００ｗｔ％を超えるものは、水分を吸収
して柔らかくなり、圧縮されてつぶれたり、塊になった
りする場合がある。

【００１６】上記セルロース粒状物の粒径は、１〜２０
ｍｍがよく、２〜１５ｍｍが好ましい。１ｍｍより小さ
いと、粒子間や粒子内の空間が小さくなる。このため、
この空間での生ごみの未分解物が蓄積された場合、後述
する基材や生ごみの未分解物の固化や粘土化等の団塊化
が生じやすくなる。２０ｍｍを超えると、表面積の低下
により、通気性と水分調整能が低下する場合がある。

【００１７】上記粘土鉱物又は無機化合物は、上記セル
ロース粒状物のカサ比重を増加させるためのものであ
る。上記粘土鉱物としては、モンモリロナイト、ハロイ
サイト、アタパルジャイト、セピオライト又はアロフェ
ンから選ばれる１種又は２種以上があげられる。モンモ
リロナイトを含む物質の例としては、酸性白土やベント
ナイト等があげられる。

【００１８】上記無機化合物としては、硫酸カルシウ
ム、酸を中和する物質等があげられる。上記の酸を中和
する物質としては、弱アルカリ性物質が好ましい。強ア
ルカリ性物質の場合、セルロースの膨潤や強度低下が起
こったり、菌の増殖に悪影響を及ぼす場合がある。弱ア
ルカリ性物質の例としては、炭酸カルシウム等の炭酸塩
があげられる。これを用いると、生ごみ処理機内が酸性
化されることによる、生ごみ処理率の大幅低下を抑制で
きる。

【００１９】上記のセルロース担体中における粘土鉱物
又は無機化合物の担持割合は、２５〜７５重量％がよ
く、３０〜７０重量％が好ましい。２５重量％より少な
いと、上記セルロース粒状物のカサ比重を十分に高める
ことができず、一方、７５重量％より多いと、カサ比重
が高すぎて下部に偏在したり、空隙率や吸水性が低下し
やすい。

【００２０】この発明にかかるセルロース担体のカサ比
重は、０．１２〜０．４がよく、０．１５〜０．３５が
好ましい。０．１２より小さいと、セルロース担体が軽
すぎるため、生ごみ処理担体として用いても、撹拌によ
って生ごみ処理機の上方に偏在する。一方、０．４より
大きいと、下方に偏在する場合がある。カサ比重を上記
範囲にすることで十分な機能を発揮することができる。

【００２１】この発明にかかるセルロース担体の水中に
おける撹拌強度は、５０％以上がよく、６０％以上が好
ましい。５０％より小さいと、生ごみ処理機で使用中に
崩壊又は摩耗により粒子形状を保持できなくなり、機能
が低下する。

【００２２】なお、上記の水中での撹拌強度は、容器の
内周壁に耐水サンドペーパーを貼り、対象の試料及び水
を入れ、４００ｒｐｍ、２時間で撹拌したときの、対象
試料の残存率をいう。

【００２３】上記のセルロース担体は、下記の方法で製
造できる。まず、セルロース粒状物は、任意の方法で製
造できる。例えば、セルロース成形粒子は、ビスコース
に炭酸カルシウム等の発泡剤を混合し、粒子化させなが
ら、酸浴に入れ、凝固・再生と発泡とを同時に行うこと
により、得られる。さらに、セルロース繊維の粒状物
は、市販品をそのまま使用したり、古紙やパルプを水中
で分散させ、成形させて使用することができる。

【００２４】次に、セルロース粒状物へ粘土鉱物又は無
機化合物を担持してセルロース担体を製造する方法とし
ては、任意の方法があげられる。例えば、上記セルロー
ス粒状物に、酸を中和する物質等の無機化合物や粘土鉱
物等を塗工、含浸又は内部に析出させることにより、酸
を中和する物質等の無機化合物や粘土鉱物等を担持させ
たセルロース担体を製造することができる。さらに、上
記セルロース粒状物、及び酸を中和する物質等の無機化
合物や粘土鉱物等を混合し、水不溶性の親水性高分子で
固着させて無機化合物や粘土鉱物等を担持させたセルロ
ース担体を製造する方法があげられる。

【００２５】また、上記セルロース粒状物として、セル
ロース成形粒子を使用する場合においては、例えば、ビ
スコースと無機化合物又は粘土鉱物とを混合し、酸で凝
固・再生させることにより、無機化合物や粘土鉱物等を
担持させたセルロース担体を製造する方法があげられ
る。この方法を用いて粘土鉱物を担持させたセルロース
担体を製造すると、酸によって粘土鉱物が活性化される
と同時に、粘土鉱物を担持させたセルロース担体が製造
される。粘土鉱物が活性化されると、比表面積が上が
り、臭気を低減することができる。

【００２６】さらに、ビスコース及び炭酸カルシウムを
混合し、硫酸で凝固・再生させ、飽和硫酸カルシウム溶
液で洗浄することにより、無機化合物として硫酸カルシ
ウムを担持させたセルロース担体を製造することができ
る。

【００２７】このようにして得られたセルロース担体
は、生ごみ処理担体として、生ごみ処理機に使用するこ
とができる。すなわち、攪拌機及び通気装置を備えた生
ごみ処理機にこの生ごみ処理担体を入れ、生ごみを入れ
る。また、必要に応じて、生ごみ処理用の菌を入れる。
そして、通気装置から空気を送り込みながら上記攪拌機
を定期的に攪拌することにより、生ごみを連続的に分解
させることができる。このとき、生ごみ処理担体は、上
方に偏在することなく、均一に分布するので、生ごみ処
理能力が向上する。また、上方から排出されるタイプの
生ごみ処理機においては、上記撹拌機による撹拌で上方
に押し上げられても、下方に沈降していき、生ごみ処理
担体が生ごみ処理機外部に排出されるのを防止できる。

【００２８】

【実施例】（実施例１）セロハン製造用のビスコース
（セルロース濃度９．５重量％、塩化アンモニウム価
６、アルカリ濃度６重量％、粘度５０００ｃＰ）１００
０ｇに炭酸カルシウム（ＮＳ＃２５００、日東粉化工業
（株）製）９５ｇ、及びモンモリロナイト（日本活性白
土）９５ｇを混合、造粒し、１Ｎ硫酸に滴下して造粒
し、凝固・再生した。これを０．３重量％硫酸カルシウ
ム水溶液で洗浄した後、乾燥させ、モンモリロナイト−
硫酸カルシウム担持セルロース粒状物（以下、「粒状物
１」と略する。）を得た。この粒状物１のカサ比重は
０．３０で、モンモリロナイト３３重量％、硫酸カルシ
ウム３３％が担持され、水中の撹拌強度は７５％だっ
た。

【００２９】なお、上記撹拌強度は、下記の方法で測定
した。１リットルビーカーの内側に耐水サンドペーパー
（１００番手）を貼り、水を３００ｍｌ入れる。その中
に、試料として上記粒状物５０ｍｌを秤量して入れ、回
転数４００ｒｐｍで２時間撹拌する。そして、残存した
試料の絶乾重量を測定し、下記の式から残存率（＝撹拌
強度）を算出した。 撹拌強度＝残存率＝（残存重量）／（試料重量）×１０
０

【００３０】（実施例２）上記のセロハン製造用のビス
コース１０００ｇに上記の炭酸カルシウム９５ｇを混合
し、１Ｎ硫酸に滴下して、凝固・再生しながら造粒し
た。これを０．３重量％硫酸カルシウム水溶液で洗浄し
た後、乾燥させ、硫酸カルシウム担持セルロース粒状物
（以下、「粒状物２」と略する。）を得た。この粒状物
２のカサ比重は０．２０で、硫酸カルシウムが５０％担
持され、水中の撹拌強度は７５％だった。

【００３１】（比較例１）上記のセロハン製造用のビス
コース１０００ｇに上記の炭酸カルシウム９５ｇを混合
し、１Ｎ塩酸に滴下して、凝固・再生しながら造粒し
た。これを水で洗浄した後、乾燥させ、セルロース粒状
物（以下、「比較粒状物１」と略する。）を得た。この
比較粒状物１のカサ比重は０．１０で、水中の撹拌強度
は６０％だった。

【００３２】（比較例２）市販のセルロース繊維の粒状
物（ペパーレット（株）製、以下、「比較粒状物２」と
略する。））を用いて、カサ比重及び水中での撹拌強度
を測定した。その結果、カサ比重は０．２９、水中での
撹拌強度は０％であった。

【００３３】（比較例３）パルプ６７ｇとモンモリロナ
イト３３ｇを水中で分散し、分散液を造粒装置により粒
状物を作成し、乾燥した（以下、「比較粒状物３」と略
する。）を得た。この比較粒状物３のカサ比重は０．３
０で、水中の撹拌強度は０％だった。

【００３４】(生ごみ処理機内のセルロース粒状物の分
布及びアンモニア吸着試験）粒状物１及び２、比較粒状
物１乃至３を用い、下記の方法に従って生ごみ処理機内
のセルロース粒状物の分布を測定し、アンモニア吸着試
験を行った。

【００３５】［生ごみ処理機内のセルロース粒状物の分
布測定］家庭用生ごみ処理機（三洋電機（株）製）に、
上記の粒状物１並びに２、及び比較粒状物１並びに２の
いずれか３リットル、オガクズ１０リットルを入れ、４
８時間撹拌した。その後、生ごみ処理機の上部及び下部
に含まれる生ごみ処理物と粒状物の存在比を測定した。
その結果を表１に示す。

【００３６】

【表１】

【００３７】その結果、粒状物１及び２を用いた場合、
粒状物は生ごみ処理物と効率よく混合していることが分
かった。これに対し、比較粒状物１は大部分が生ごみ処
理物の上部に滞留し、比較粒状物２は崩壊した。

【００３８】[アンモニア吸着試験]５リットルテドラー
バックに、上記の粒状物１、及び比較粒状物１並びに３
のいずれか３ｇを入れ、８０ｐｐｍアンモニアガス５リ
ットルを注入した。３時間経過後、アンモニア濃度を検
知管で測定し、吸着率を測定した。その結果を表２に示
す。なお、比表面積は、窒素ガス吸着法によるＢＥＴ比
表面積測定法に従って測定した。

【００３９】

【表２】 その結果、粒状物１は、モンモリロナイトが活性化され
ているので、比較粒状物３より比表面積が高く、アンモ
ニア吸着率も高かった。

【００４０】（実施例３）上記比較粒状物１を熱風で流
動させながら、上記炭酸カルシウムを５重量％懸濁させ
た懸濁液を噴霧、乾燥することにより、炭酸カルシウム
担持セルロース粒状体（以下、「粒状物３」と略す
る。）を得た。この粒状物３のカサ比重は０．２０であ
った。また、炭酸カルシウムは５０重量％担持され、水
中での撹拌強度は７０％であった。

【００４１】（実施例４）上記比較粒状物１を１０重量
％塩化カルシウム水溶液に含浸させ、次いで、１０重量
％炭酸ナトリウム水溶液に含浸させ、上記比較粒状物１
内で炭酸カルシウムを析出させた。これを乾燥すること
により、炭酸カルシウム担持セルロース粒状体（以下、
「粒状物４」と略する。）を得た。この粒状物４のカサ
比重は０．２０であった。また、炭酸カルシウムは５０
重量％担持され、水中での撹拌強度は７０％であった。

【００４２】（酸性化防止試験及び生ごみ処理性能試
験） ［酸性化防止試験］上記粒状物３並びに４、及び比較粒
状物１のいずれか５０ｍｌを１００ｍｌイオン交換水に
分散させ、１Ｍ酢酸を５ｍｌ添加して３０分間放置し、
ｐＨを測定した。その結果を表３に示す。

【００４３】

【表３】

【００４４】その結果、炭酸カルシウムを担持させるこ
とにより、酸の添加によるｐＨ低下を防止できた。

【００４５】［生ごみ処理性能試験］ （試験１）上記生ごみ処理機にオガクズ１０リットル及
び粒状体１乃至４及び比較粒状体１のいずれか３リット
ルを入れ、食堂から排出される生ごみ１ｋｇ／日を入れ
た。なお、生ごみ処理機の稼動条件は標準設定とした。
１ヶ月経過後の生ごみ処理機の内容物の減量率を下記の
式にしたがって算出し、また、臭気強度を下記の基準に
したがって判定した。その結果を表４に示す。

【００４６】・減量率（％）＝（生ごみ投入重量−生ご
み未分解重量）／生ごみ投入量×１００ ・臭気強度判定基準 ０ 無臭 １ やっと感知できる程度のにおい ２ 何のにおいであるか分かる程度の弱いにおい ３ 楽に感知できる程度のにおい ４ 強いにおい ５ 強烈なにおい

【００４７】

【表４】

【００４８】その結果、粒状体１〜４はカサ比重の増加
により、セルロース担体が均一に分布したため、減量率
が向上した。また、粒状体１はモンモリロナイトを担持
したので、臭気が低減した。

【００４９】（実験２）食堂の生ごみ１ｋｇ／日に、レ
モン２００ｇ／日を加えた以外は実験１と同様にして、
１ヶ月経過後の生ごみ処理機の内容物の減量率の算出及
び臭気強度の判定をした。その結果を表５に示す。

【００５０】

【表５】

【００５１】その結果、粒状体３〜４はカサ比重の増加
により、セルロース担体が均一に分布され、かつ、炭酸
カルシウムの中和効果によって酸性化を防止したため、
減量率が高く、臭気発生を抑制した。

【００５２】

【発明の効果】この発明によると、粘土鉱物又は無機化
合物をセルロース粒状物に担持させるので、得られるセ
ルロース担体のカサ比重を高めることができる。これに
より、生ごみ処理機内で撹拌しても、このセルロース担
体は、生ごみ処理機の上方に偏在するのを防止し、全体
に均一に分布する。また、上方から排出されるタイプの
生ごみ処理機では、機外に排出されるのを防止し、機内
に分解されるまで保持される。

【００５３】また、一定の撹拌強度を有するので、生ご
み処理機内での撹拌によってもこのセルロース担体の破
壊が抑制され、粘土鉱物又は無機化合物と、セルロース
粒状物とが分離されるのを防止でき、その結果、このセ
ルロース担体を生ごみ処理機内に保持させることができ
る。

【００５４】さらに、無機化合物として、酸を中和する
物質を用いると、生ごみ処理機内の酸性化が抑制され、
生ごみ処理能力をより向上させることができる。

フロントページの続き (72)発明者 石村 大輔 福井県坂井郡金津町自由ケ丘１丁目８番10 号 レンゴー株式会社福井研究所内 Ｆターム(参考） 4B029 AA03 BB01 CC03 CC10 4D004 AA03 CA18 CC08 CC11 CC15 DA02 DA03 DA10 DA20

Claims (9)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 粘土鉱物又は無機化合物２５〜７５重量
   ％をセルロース粒状物に担持し、カサ比重が０．１２〜
   ０．４、水中での撹拌強度が５０％以上であるセルロー
   ス担体。
2. 【請求項２】 上記セルロース粒状物がセルロース成形
   粒子又はセルロース繊維の粒状物である請求項１に記載
   のセルロース担体。
3. 【請求項３】 上記粘土鉱物がモンモリロナイト、ハロ
   イサイト、アタパルジャイト、セピオライト又はアロフ
   ェンから選ばれる１種又は２種以上である請求項１又は
   ２に記載のセルロース担体。
4. 【請求項４】 上記無機化合物が硫酸カルシウム又は酸
   を中和する物質である請求項１乃至３のいずれかに記載
   のセルロース担体。
5. 【請求項５】 請求項１乃至４のいずれかに記載のセル
   ロース担体からなる生ごみ処理担体。
6. 【請求項６】 ビスコース及び粘土鉱物を混合し、酸で
   凝固・再生させることにより、粘土鉱物の担持と活性化
   を同時に行うセルロース担体の製造方法。
7. 【請求項７】 ビスコース及び炭酸カルシウムを混合
   し、硫酸で凝固・再生させ、飽和硫酸カルシウム溶液で
   洗浄する硫酸カルシウムを担持させたセルロース担体の
   製造方法。
8. 【請求項８】 セルロース粒状物に酸を中和する物質を
   塗工、含浸又は内部析出させる酸を中和する無機化合物
   を担持させたセルロース担体の製造方法。
9. 【請求項９】 セルロース粒状物及び酸を中和する物質
   を混合し、水不溶性の親水性高分子で固着させる酸を中
   和する無機化合物を担持させたセルロース担体の製造方
   法。