JP2010041966A - 粒子または細粒または圧縮体の形態で疎水性材料を作製する方法 - Google Patents

Abstract

【課題】動物衛生のためのトイレ砂として使用される成形体もしくは形状化体または細粒もしくは圧縮粒子の形態で作製され得ると共に、高度に疎水性であり、良好な表面平滑性を有し、且つ、湿潤状態で溶解しないという材料を作製し得る方法を提供する。
【解決手段】成形体材料は、サイジング剤、好適には疎水剤としてのアルキルケテン二量体を備え、結合剤を含まず、加圧成形プロセスにより作製されるセルロースに基づく成形体もしくは細粒もしくは圧縮体の形態である動物衛生のためのトイレ砂である。
【選択図】なし

Description

本発明は、主として動物衛生のためのトイレ砂として使用される疎水性材料を製造する手法に関する。他の目的の中でも特に、それは、ボックスと、該ボックスを覆う中間有孔プレートとを備える動物用トイレのために使用される。上記中間プレートは上記疎水性材料により覆われる。使用されるとき、多少なりとも液状の排泄物は上記材料の粒子間の隙間を通り、更には上記中間プレートの穿孔を通り通過する。その疎水特性の故に上記材料の粒子は、たとえ濡れるとしても僅かな程度までしか濡れない。

上記の種類の動物用トイレは特許文献１に開示されている。それにより使用される材料の粒子は、ペレットの形態である。該ペレットは、熱可塑性プラスチックおよび他の樹脂の形態の結合剤を含んでいる。上記ペレットの製造プロセスは比較的に困難である。いずれにせよ、夫々の熱可塑性材料の溶融温度が達成されねばならない。上記温度は、たとえば平滑性もしくは機械的強度または疎水性挙動または明度などの、上記材料の更に望ましい特性に関して不都合であり得る。更なる文献は以下のものである：特許文献１、特許文献２、特許文献３、特許文献４、特許文献５、特許文献６および特許文献７。

特許文献７は、紙材、ティッシュおよび厚紙に対する繊維状または粒子形状の充填物質を開示しており、従って、ペレット、圧縮球体または圧縮体は比較的に低圧にて加圧されることで、製紙工場のパルプ製造器において上記材料の再分散を許容せねばならない。故に、それは動物衛生のためのトイレ砂としては使用できない。

特許文献１に係る合成樹脂は、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリエチレン・テレフタレートのようなポリエステル、ポリアミド、または、ビニル樹脂であり、加工に適するように優れたメルトインデックス(たとえば10〜100)、および0.01mm〜0.5mmの粒子サイズを有している。同時に結合剤は、その形状に関して安定的とされるべきであり、かつ、疎水性とされるべきである。したがって日本においては、6mmペレットに対しては5.5〜8.0％の量の結合剤を、且つ、4mmペレットに対しては10.0〜12.0％の量の結合剤を使用することが通常である。特許文献２は猫用トイレにおける疎水性ペレットすなわち無機物もしくは白亜に基づく“猫砂”を開示しているが、これは有機疎水性材料と比較して、撥水性および処分性に関して不都合である。

特許文献３は、木材状表面を有する成形体であって、最大で80部の木材繊維、更なる熱可塑性ポリマ、着色剤およびMSA結合剤を含む成形体を提案しており、上記木材繊維は任意にて、吸水能力を低減するためにシランにより処理され得る。

特許文献４は、撥水ペレットを獲得するために、木材繊維をプラスチックと共に押出し成形することを開示している。原材料から成る木材繊維もしくはセルロースを80〜180℃にて押出し成形器により押出し成形するには、少なくとも8〜15％の熱可塑性結合剤、ろう状物質もしくはエチレン酢酸ビニルを必要とし、これは加圧成形またはペレット成形よりも高コストである。

特許文献６は、植物材料を固形化またはペレット成形するときに結合剤を省略するために、100℃より高温の水蒸気の使用を提案している。

米国特許出願公開第2003/0116095A1号 日本特開2005-110700号 ドイツ実用新案第20 2006 007 792 U1号 欧州特許第0 869 988 B1号 ドイツ特許第697 11 597 T2号 ドイツ特許第102 07 811 B4号 ドイツ特許出願公開第10 2004 053 654号

本発明の目的は、上述の性質を有する材料であって、成形体もしくは形状化体または細粒もしくは圧縮粒子の形態で作製され得ると共に、高度に疎水性であり、良好な表面平滑性を有し、且つ、湿潤状態で溶解しないという材料を作製し得る方法を提供するに在る。該方法は、複雑な装置なしで且つ少ない投入量の作用物質で容易に実現可能とされるべきである。

この目的は、請求項１の特徴により達成される。

本発明に係る上記方法により使用される出発原料は特に、軟木繊維および工業用セルロース、および更に、硬木、セルロース、微晶質セルロース、可溶成分非含有セルロース(JRSによるEFC品質)、脱インク材、CTMP、廃紙、製紙に由来する有用な物質(特に所謂、篩い滓)、麦藁、草、穀粉、籾殻、トウモロコシなどである。硬木からの切削屑であって、樹皮の割合が非常に少ないので、非常に明るくて非常に安定的に成形された物体に繋がるという切削屑もまた、原料と見做され得る。

上述の出発原料は、製紙において従来から適用されているように、たとえば精砕機における粉砕などの機械的パルプ化プロセスへと供給され得る。上記機械的パルプ化プロセスの間に既にサイジング剤を添加することが適切であり得る。

上記方法の決定的な特徴は、サイジング剤を添加して結合剤を省略することである。

繊維は特に、アルキルケテン二量体(AKD)、アルキルコハク酸(たとえばASA)、ケテン樹脂、ケテンエステル、樹脂サイズ、脂肪酸無水物、ポリマサイジング剤(PSA)のようなサイジング剤、または、これらサイジング剤の混合物により疎水化される。

たとえばメタン−アルゴン気体混合物において生じ得る気相プラズマ放電は、セルロースを含有する粒子、繊維および粉体の十分なサイジングを提供する。更に、サイジングのためには、シランおよびシロキサンを含有する成分が使用され得る。

全てのサイズは基本的に、製紙工業または紙材処理工業においても使用されるサイジング剤として使用され得る。サイジング剤は疎水性物質に関連し得るが、このことは必須ではない。

記述された基本的調製物は更に、経済的理由のために改変され得る。故に、上記サイジング剤の割合を、砂糖蜜もしくはジャガイモパルプのような安価な製品により、すなわち、可溶性部分の故に疎水性に悪影響を有する成分であってPEもしくはPPに対して不適切であろうことを意味する更に暗い色を提供する傾向があるという成分により置き換えることが可能である。

パラフィンワックス、エステルワックス、PPワックス、PEワックス、カマウバワックス、蜜ろう、およびモンタンワックスのような成分、または固体脂肪は、必要とはされないが、着色および表面品質または香りの理由から非常に少量(たとえば蜜ろう)が同時に処理され得る。

不活性充填剤が更に使用され得る。適切な充填剤は特に、木材繊維、炭酸カルシウム、微細タルク、雲母、石膏粉末、シリカおよびトラス粉末、フライアッシュ、ゼオライトおよびケイ質土である。これらの充填剤は低価格で大量に入手可能であるが、機械的強度に対して悪影響を有すると共に吸湿量を増大する。強度を高めるためには、特に天然ジャガイモ澱粉および液状澱粉およびCMCが添加剤として使用される。

選択的な着色に対しては、酸化鉄、フマル酸スート(fumaric soot)および二酸化チタンが特に適している。更に、一切の品質低下を考慮せずに、未処理木材、麦藁、または、未処理セルロース含有原料の一部が共処理され得る。

表面平滑性および光沢を更に高めるために、少量のポリビニル・アルコールまたはビニル樹脂が共処理され得る。但し、このことは必須様式で必要とされるのではない。また、自動車システムにおけるペット用トイレとして使用されたときに維持時間を表す機能的添加剤として、変色指示剤が更に添加され得る。更に、抗菌仕上げ剤、および、香気維持のためのクエン酸の添加が適切である。

非常に低い吸湿量により特徴付けられる特に慎重な処理によれば、注入可能で、明るく、寸法的に安定し、非摩耗性であり、散粉性の低い成形体もしくは繊維細粒が獲得される。0.5〜2.0％の澱粉を添加する場合、機械的強度を更に相当に高めることが可能である。

上記成形体は、加圧成形、圧縮、ペレット成形または細粒化のような方法により得られる平坦な円筒体、円筒状ペレット、立方体、円錐または直方体であり得る。圧縮プレス機、トランスファプレス機、ロータ慣性粉砕機(RIM)、丸形および平坦な成形型、ペレットプレス機、ローラ圧縮機、エッジミル、押出し成形プレス機、固形化ユニット、押出し成形機、引抜成形機、粗仕上げプレス機、混合機、インペラ粉砕機、ミューレンミキサ、垂直混練機などの、成形機および装置が使用され得る。

非常に大寸の、および、更には非常に小寸のペレット直径(4mm以下)が実現され得、これらもまた選択的に、リブ付きもしくは非常に平滑な表面の円筒体、または、数個の縁部を有する角柱を含む。

サイジングされた繊維は、製造機械上で相当な処理量の増大を提供し得る。更に、サイジングされた粒子、繊維および粉末を使用することにより、上記機械において出る破壊ペレットが少なくなり且つ散粉が少なくなる。

驚くべきことに、本発明に係る上記方法は、平均で0.1〜4.0％のサイジング剤で済ませ得ると共に、該サイジング剤は分散液もしくは乳濁液としても使用されることが分かった。高温における処理の間、サイジング剤の一部は成形体の表面へと移動してサイジング結果を付加的に向上させ得る。引き続く60℃までの上記成形体のテンパリングは、サイジングの効果を向上させ得る。

（実施例１）
木材細粉ARBOCEL C100から成る軟木ペレットが4％のサイジング剤(AKD固形樹脂)により処理されてから、選択的に、更なる0〜40％のC100および0〜2％の天然ジャガイモ澱粉と共ペレット化された。

サイジングされた繊維のペレット化は、約200kg/hの処理量の最大投与速度、および、80〜100℃の水道水による34kWの電力消費量にて、実験室用ペレットプレス機上で6×35mmの成形型により行われた。

生成物は、80グラムの初期重量にて、9mmのペレット長と、5グラム未満の吸湿量とを有していた。Ligno試験器により決定された機械的摩耗は、明らかに2％より低かった。色は、均一な明るい黄色、ないし、ややくすんだ白色であり、使用された木材原料よりも明らかに明るかった。

（実施例２）
吸湿量は、AACCに従うJRS吸湿試験および遠心試験により決定された。この目的のために、所定量のペレットが所定時間にわたり水中に保持されてから遠心処理され、再び重量測定された。

動物衛生のための従来の疎水性木材ペレットは、10〜20gの典型的吸湿量を有する。測定は、70℃にて30分間乾燥されたペレットサンプルにおいて反復された。

２）ミノルタコニカによる色測定

本発明に係る上記方法によれば、結合剤、特に熱可塑性結合剤の使用が省略される。該方法はまた、高温の適用も回避する。

Claims (14)

1. セルロースに基づく成形体もしくは細粒もしくは圧縮体の形態である動物衛生のためのトイレ砂、特に猫用トイレ砂であって、以下の特徴：
   １．１．前記成形体材料は、サイジング剤、好適には疎水剤としてのアルキルケテン二量体を備え；
   １．２．前記成形体材料は結合剤を含まず；
   １．３．前記成形体は加圧成形プロセスにより作製される、
   により特徴付けられるトイレ砂。
2. 前記サイジング剤は、調製物成分の10重量％未満、好適には3重量％未満であることを特徴とする、請求項１記載のトイレ砂。
3. 成形体もしくは細粒もしくは圧縮体の形態で疎水性とされると共に動物衛生のためのトイレ砂として使用される材料を作製する方法であって、以下の方法段階：
   ３．１．セルロース含有材料が配備され、サイジング剤により疎水性とされる；
   ３．２．疎水性とされた前記材料は、結合剤の添加なしで加圧成形プロセスにより更に処理される、
   を備える方法。
4. サイジング剤としてアルキルケテン二量体またはアルキルコハク酸が使用されることを特徴とする、請求項３記載の方法。
5. 前記サイジング剤は、調製物の成分の最大で99.99％、好適には最大で25％、特に3％未満を構成することを特徴とする、請求項１乃至４のいずれか一項に記載の方法。
6. 前記サイジング剤は、調製物の成分の10％未満、好適には3％未満を構成することを特徴とする、請求項５記載の方法。
7. 充填剤として、炭酸カルシウム、微細タルク、雲母、石膏粉末、シリカおよびトラス粉末、フライアッシュ、ゼオライトまたはケイ質土が使用されることを特徴とする、請求項１乃至６のいずれか一項に記載の方法。
8. 強度を高める添加剤として天然ジャガイモ澱粉、液状澱粉またはCMCが使用されることを特徴とする、請求項１乃至７のいずれか一項に記載の方法。
9. 酸化鉄、二酸化チタンまたは別の着色剤が使用されることを特徴とする、請求項１乃至８のいずれか一項に記載の方法。
10. 機能的添加剤として変色指示剤が添加されることを特徴とする、請求項１乃至９のいずれか一項に記載の方法。
11. 抗菌仕上げ剤が使用され、または、クエン酸もしくは他の有機酸が香気保持のために使用されることを特徴とする、請求項１乃至１０のいずれか一項に記載の方法。
12. 前記材料の表面平滑性および光沢を高めるためにポリビニル・アルコールまたはビニル樹脂が添加されることを特徴とする、請求項１乃至１１のいずれか一項に記載の方法。
13. 前記材料は、加圧成形、圧縮、ペレット化または細粒化により、成形体、平坦円筒体、円筒状ペレット、立方体、円錐または直方体の形状に成形されることを特徴とする、請求項１乃至１２のいずれか一項に記載の方法。
14. 形状化のために、圧縮プレス機、トランスファプレス機、ロータ慣性粉砕機、丸形および平坦な成形型、ペレットプレス機、ローラ圧縮機、エッジミル、押出し成形プレス機、固形化ユニット、バープレス機、押出し成形機、引抜成形機、粗仕上げプレス機、混合機、インペラ粉砕機、ミューレンミキサ、垂直混練機が使用されることを特徴とする、請求項１乃至１３のいずれか一項に記載の方法。