JP2016203048A - 吸水処理材の製造方法及び製造装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 加水工程を省略することが可能な吸水処理材の製造方法及び製造装置を提供する。【解決手段】 製造装置１は、造粒機１０を備えている。造粒機１０は、被造粒材料を造粒することにより、造粒物を形成するものである。被造粒材料には、第１の材料と、第１の材料よりも小さな含水率を有する第２の材料とが含まれている。ただし、これらの第１及び第２の材料は、同一の材料である。【選択図】 図２

Description

本発明は、吸水処理材の製造方法及び製造装置に関する。

特許文献１には、吸水処理材の一種である排泄物処理材の製造方法が記載されている。この製造方法においては、まず、原材料を粉砕機によって粉砕する。次に、粉砕された原材料に加水した後、当該原材料を混練する。続いて、混練された原材料を押出造粒機によって造粒することにより、粒状のコア層を形成する。最後に、コア層を被覆材料で被覆する。以上により、コア層及び被覆層からなる排泄物処理材が得られる。

特開２０１４−１８３８３６号公報

このように、従来の吸水処理材の製造方法においては、造粒工程に先立って、原材料（被造粒材料）に加水する工程が実行される。加水工程は、原材料の含水率を調整するために行われる。それゆえ、かかる加水工程は、従来の吸水処理材の製造方法において欠くことのできない重要な工程であった。しかしながら、その一方で、加水工程を実行することは、吸水処理材の製造工程の複雑化を招く要因であった。

本発明は、上記課題に鑑みてなされたものであり、加水工程を省略することが可能な吸水処理材の製造方法及び製造装置を提供することを目的とする。

本発明による吸水処理材の製造方法は、第１の材料と、上記第１の材料よりも小さな含水率を有する第２の材料とを含む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を含み、上記第１及び第２の材料は、同一の材料であることを特徴とする。

この製造方法において、被造粒材料には、同一材料でありながら含水率の異なる第１及び第２の材料が含まれている。このため、被造粒材料における第１及び第２の材料それぞれの構成割合を変えることにより、当該被造粒材料全体の含水率を調整することができる。したがって、この製造方法によれば、被造粒材料に加水する工程を省略することができる。

また、本発明による吸水処理材の製造装置は、第１の材料と、上記第１の材料よりも小さな含水率を有する第２の材料とを含む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機を備え、上記第１及び第２の材料は、同一の材料であることを特徴とする。

この製造装置において、被造粒材料には、同一材料でありながら含水率の異なる第１及び第２の材料が含まれている。このため、被造粒材料における第１及び第２の材料それぞれの構成割合を変えることにより、当該被造粒材料全体の含水率を調整することができる。したがって、この製造装置によれば、被造粒材料に加水する工程を省略することができる。

本発明によれば、加水工程を省略することが可能な吸水処理材の製造方法及び製造装置が実現される。

本発明による吸水処理材の一実施形態を示す模式図である。 本発明による吸水処理材の製造装置の一実施形態を示す構成図である。

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。

図１は、本発明による吸水処理材の一実施形態を示す模式図である。吸水処理材３０は、液体を吸収する吸水処理材であって、粒状芯部３２（造粒物）及び被覆層部３４を備えている。吸水処理材３０は、例えば、猫や犬等の排泄物を吸収する排泄物処理材である。

粒状芯部３２は、粒状に成形されている。かかる粒状の形状としては、例えば、球、円柱、楕円体が挙げられる。粒状芯部３２は、液体を吸水及び保水する機能を有する。粒状芯部３２を構成する材料（被造粒材料）としては、例えば、パルプ材料、茶殻、プラスチック類又はオカラを用いることができる。これらの材料は、粒状芯部３２の主材料であることが好ましい。ここで、粒状芯部３２の主材料とは、粒状芯部３２を構成する材料のうち、当該粒状芯部３２に占める重量割合が最大のものをいう。

パルプ材料は、パルプを主体とする材料をいう。パルプ材料としては、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、パルプスラッジ（製紙スラッジを含む。以下同様。）等が挙げられる。プラスチック類としては、例えば、紙おむつ分級物（紙おむつを分級することにより得られるプラスチック）を用いてもよい。

被覆層部３４は、粒状芯部３２を覆っている。被覆層部３４は、粒状芯部３２の表面の全体を覆っていてもよいし、粒状芯部３２の表面の一部のみを覆っていてもよい。この被覆層部３４は、使用時に液体を吸収した吸水処理材３０どうしを接着させて固まりにする機能を有する。被覆層部３４を構成する材料としても、例えば、パルプ材料、茶殻、プラスチック類又はオカラを用いることができる。これらの材料は、被覆層部３４の主材料であることが好ましい。

被覆層部３４には、接着性材料が含有されている。かかる接着性材料としては、例えば、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）、デキストリン、又は吸水性ポリマーを用いることができる。

図２は、本発明による吸水処理材の製造装置の一実施形態を示す構成図である。製造装置１は、上述の吸水処理材３０を製造する装置であって、造粒機１０、並びに粉砕機２０及び粉砕機２２を備えている。

造粒機１０は、被造粒材料を造粒することにより、造粒物を形成するものである。本実施形態において造粒機１０は、加水も混練もされていない被造粒材料を造粒する。造粒機１０は、例えば押出造粒機である。

被造粒材料には、第１の材料と、第１の材料よりも小さな含水率を有する第２の材料とが含まれている。ただし、これらの第１及び第２の材料は、同一の材料である。例えば、第１及び第２の材料がパルプ材料である場合、第１の材料としては比較的含水率の高いパルプ材料を、第２の材料としては比較的含水率の低いパルプ材料を用いることになる。このとき、第１の材料としては、例えば、含水率が４０重量％以上の状態で粉砕されたパルプスラッジ（以下「含水粉砕スラッジ」という。）を用いることができる。あるいは、第１及び第２の材料が茶殻である場合、第１の材料としては比較的含水率の高い茶殻を、第２の材料としては比較的含水率の低い茶殻を用いることになる。このとき、第１の材料としては、例えば、含水率が４５重量％以上の状態で粉砕された茶殻（以下「含水粉砕茶殻」という。）を用いることができる。

第１の材料の含水率をＲ１（重量％）、第２の材料の含水率をＲ２（重量％）としたとき、Ｒ１−Ｒ２≧２０であることが好ましく、Ｒ１−Ｒ２≧４０であることがより好ましい。第２の材料は、実質的に水分を含まないものであってもよい。すなわち、第２の材料の含水率（Ｒ２）は、０に略等しくてもよい。

粉砕機２０及び粉砕機２２は、それぞれ、第１の材料及び第２の材料を粉砕するものである。これらの粉砕は、造粒機１０による造粒に先立って行われる。例えば、第１の材料が含水粉砕スラッジである場合、粉砕機２０は、含水率が４０重量％以上の状態にあるパルプスラッジを粉砕することになる。あるいは、第１の材料が含水粉砕茶殻である場合、粉砕機２０は、含水率が４５重量％以上の状態にある茶殻を粉砕することになる。

続いて、製造装置１の動作と併せて、本発明による吸水処理材の製造方法の一実施形態を説明する。まず、粉砕機２０を用いて第１の材料を粉砕するとともに、粉砕機２２を用いて第２の材料を粉砕する（粉砕工程）。次に、図示しない移送手段を用いて、粉砕された第１及び第２の材料をそれぞれ造粒機１０に移送する。かかる移送手段としては、例えば、ベルトコンベア又はスクリューコンベアを用いることができる。

その後、造粒機１０を用いて、第１及び第２の材料を含む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）。造粒工程においては、加水も混練もされていない被造粒材料を造粒する。すなわち、本実施形態においては、造粒に先立って、被造粒材料に加水する工程及び被造粒材料を混練する工程の何れも実行されない。これにより、造粒物として粒状芯部３２が形成される。

次に、コーティング装置等を用いて、粒状芯部３２の周囲に被覆層部３４を構成する材料を付着させることにより、被覆層部３４を形成する。当該材料の付着は、例えば、散布又は噴霧により行うことができる。その後、このようにして得られた吸水処理材を、所定の寸法の篩目を有する篩にかけることにより、所定の規格を満たす吸水処理材のみを抽出する。そして、抽出された吸水処理材を乾燥機で乾燥させる。以上により、吸水処理材３０が得られる。

本実施形態の効果を説明する。本実施形態において被造粒材料には、同一材料でありながら含水率の異なる第１及び第２の材料が含まれている。このため、被造粒材料における第１及び第２の材料それぞれの構成割合を変えることにより、当該被造粒材料全体の含水率を調整することができる。例えば、被造粒材料が第１及び第２の材料のみからなる場合を考える。この場合において、第１及び第２の材料の含水率がそれぞれ５０重量％及び１０重量％であるとき、被造粒材料における第１及び第２の材料の構成割合を５０％ずつとすれば、被造粒材料全体の含水率を３０重量％に調整することができる。したがって、本実施形態によれば、被造粒材料に加水する工程を省略することができる。実際、本実施形態においては、造粒に先立って、被造粒材料への加水が行われていない。このことは、吸水処理材３０の製造工程の簡略化につながる。

このように本実施形態においては、含水率の異なる第１及び第２の材料を合わせることにより、被造粒材料の含水率の調整が行われる。それゆえ、第１及び第２の材料の含水率の差が大きいほど、被造粒材料の含水率を調整可能な範囲が広くなる。上述の例のように、第１及び第２の材料の含水率がそれぞれ５０重量％及び１０重量％であれば、被造粒材料の含水率を１０重量％乃至５０重量％の範囲内で調整することが可能となる。かかる観点から、第１及び第２の材料それぞれの含水率Ｒ１及びＲ２について、Ｒ１−Ｒ２≧２０であることが好ましく、Ｒ１−Ｒ２≧４０であることがより好ましい。

ところで、実質的に水分を含まない材料を造粒する場合、造粒に先立って当該材料に加水することが必要となる。この点、本実施形態においては、第２の材料として実質的に水分を含まない材料を用いた場合であっても、造粒に必要な水分は第１の材料に含まれる水分によって賄うことができるため、加水工程は不要である。

第１及び第２の材料がパルプ材料である場合、当該材料は吸水性に優れているため、粒状芯部３２ひいては吸水処理材３０の吸水性を高めることができる。特に第１の材料として含水粉砕スラッジを用いた場合、含水率の高い第１の材料を容易に得ることができる。パルプスラッジは元々多量の水分を含んでおり、当該水分をそのまま活かせるからである。かかる含水粉砕スラッジは、上述のとおり、粉砕工程において含水率が４０重量％以上の状態にあるパルプスラッジを粉砕することにより得られるものである。このように含水率が高い状態のままパルプスラッジを粉砕する場合、粉砕に先立ってパルプスラッジを乾燥させる必要がない。このため、乾燥によるパルプスラッジの吸水性の低下を免れることができる。これに対して、パルプスラッジを乾燥させすぎると、その繊維が収縮し、パルプスラッジひいては吸水処理材の吸水性を低下させる要因となる。

第１及び第２の材料が茶殻である場合、当該材料は吸水性に優れているため、粒状芯部３２ひいては吸水処理材３０の吸水性を高めることができる。特に第１の材料として含水粉砕茶殻を用いた場合、含水率の高い第１の材料を容易に得ることができる。茶殻は元々多量の水分を含んでおり、当該水分をそのまま活かせるからである。かかる含水粉砕茶殻は、上述のとおり、粉砕工程において含水率が４５重量％以上の状態にある茶殻を粉砕することにより得られるものである。このように含水率が高い状態のまま茶殻を粉砕する場合、粉砕に先立って茶殻を乾燥させる必要がない。このため、乾燥による茶殻の吸水性の低下を免れることができる。これに対して、茶殻を乾燥させすぎると、その繊維が収縮し、茶殻ひいては吸水処理材の吸水性を低下させる要因となる。

本実施形態においては、造粒に先立って、被造粒材料の混練が行われていない。このことも、吸水処理材３０の製造工程の簡略化につながる。これに対して、被造粒材料の混練を行うことは、製造工程の複雑化を招くだけでなく、吸水処理材の水解性（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）を低下させる要因ともなる。混練することにより、被造粒材料どうしが複雑に絡み合って分離しにくくなるからである。本実施形態によれば、かかる問題を解消し、水解性の高い吸水処理材３０を得ることができる。かかる吸水処理材３０は、使用後に水洗トイレに流して処分することができるため、ユーザにとっての利便性が高い。

本発明は、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、被造粒材料を混練する工程が実行されない場合を例示した。しかし、造粒工程に先立って、かかる混練工程を実行してもよい。すなわち、第１及び第２の材料を造粒機１０に供給する前に、ミキサー等を用いて、これらの材料を混練してもよい。

上記実施形態においては、被造粒材料に加水する工程が実行されない場合を例示した。しかし、造粒工程に先立って、かかる加水工程を実行してもよい。すなわち、第１及び第２の材料を造粒機１０に供給する前に、これらの材料の何れか一方又は双方に加水してもよい。

上記実施形態においては、第１及び第２の材料が別々の粉砕機（粉砕機２０，２２）によって粉砕される場合を例示した。しかし、これらの材料は、同一の粉砕機によって粉砕されてもよい。

上記実施形態においては、粒状芯部３２及び被覆層部３４からなる複層構造の吸水処理材３０を示した。しかし、被覆層部３４を設けることは、必須でない。すなわち、吸水処理材３０は、粒状芯部３２のみからなる単層構造であってもよい。

１ 製造装置
１０ 造粒機
２０ 粉砕機
２２ 粉砕機
３０ 吸水処理材
３２ 粒状芯部
３４ 被覆層部

Claims (20)

1. 第１の材料と、前記第１の材料よりも小さな含水率を有する第２の材料とを含む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を含み、
   前記第１及び第２の材料は、同一の材料であることを特徴とする吸水処理材の製造方法。
2. 請求項１に記載の吸水処理材の製造方法において、
   前記第１及び第２の材料の含水率をそれぞれＲ１（重量％）及びＲ２（重量％）としたとき、
   Ｒ１−Ｒ２≧２０である吸水処理材の製造方法。
3. 請求項２に記載の吸水処理材の製造方法において、
   Ｒ１−Ｒ２≧４０である吸水処理材の製造方法。
4. 請求項１乃至３の何れかに記載の吸水処理材の製造方法において、
   前記第２の材料は、実質的に水分を含まない吸水処理材の製造方法。
5. 請求項１乃至４の何れかに記載の吸水処理材の製造方法において、
   前記第１及び第２の材料は、パルプ材料である吸水処理材の製造方法。
6. 請求項５に記載の吸水処理材の製造方法において、
   含水率が４０重量％以上の状態にあるパルプスラッジを粉砕する粉砕工程を含み、
   前記造粒工程においては、前記第１の材料として、前記粉砕工程において粉砕された前記パルプスラッジを用いる吸水処理材の製造方法。
7. 請求項１乃至４の何れかに記載の吸水処理材の製造方法において、
   前記第１及び第２の材料は、茶殻である吸水処理材の製造方法。
8. 請求項７に記載の吸水処理材の製造方法において、
   含水率が４５重量％以上の状態にある茶殻を粉砕する粉砕工程を含み、
   前記造粒工程においては、前記第１の材料として、前記粉砕工程において粉砕された前記茶殻を用いる吸水処理材の製造方法。
9. 請求項１乃至８の何れかに記載の吸水処理材の製造方法において、
   前記造粒工程においては、混練されていない前記被造粒材料を造粒する吸水処理材の製造方法。
10. 請求項１乃至９の何れかに記載の吸水処理材の製造方法において、
    前記造粒工程においては、加水されていない前記被造粒材料を造粒する吸水処理材の製造方法。
11. 第１の材料と、前記第１の材料よりも小さな含水率を有する第２の材料とを含む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機を備え、
    前記第１及び第２の材料は、同一の材料であることを特徴とする吸水処理材の製造装置。
12. 請求項１１に記載の吸水処理材の製造装置において、
    前記第１及び第２の材料の含水率をそれぞれＲ１（重量％）及びＲ２（重量％）としたとき、
    Ｒ１−Ｒ２≧２０である吸水処理材の製造装置。
13. 請求項１２に記載の吸水処理材の製造装置において、
    Ｒ１−Ｒ２≧４０である吸水処理材の製造装置。
14. 請求項１１乃至１３の何れかに記載の吸水処理材の製造装置において、
    前記第２の材料は、実質的に水分を含まない吸水処理材の製造装置。
15. 請求項１１乃至１４の何れかに記載の吸水処理材の製造装置において、
    前記第１及び第２の材料は、パルプ材料である吸水処理材の製造装置。
16. 請求項１５に記載の吸水処理材の製造装置において、
    含水率が４０重量％以上の状態にあるパルプスラッジを粉砕する粉砕機を備え、
    前記造粒機は、前記第１の材料として、前記粉砕機によって粉砕された前記パルプスラッジを用いる吸水処理材の製造装置。
17. 請求項１１乃至１４の何れかに記載の吸水処理材の製造装置において、
    前記第１及び第２の材料は、茶殻である吸水処理材の製造装置。
18. 請求項１７に記載の吸水処理材の製造装置において、
    含水率が４５重量％以上の状態にある茶殻を粉砕する粉砕機を備え、
    前記造粒機は、前記第１の材料として、前記粉砕機によって粉砕された前記茶殻を用いる吸水処理材の製造装置。
19. 請求項１１乃至１８の何れかに記載の吸水処理材の製造装置において、
    前記造粒機は、混練されていない前記被造粒材料を造粒する吸水処理材の製造装置。
20. 請求項１１乃至１９の何れかに記載の吸水処理材の製造装置において、
    前記造粒機は、加水されていない前記被造粒材料を造粒する吸水処理材の製造装置。

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