JP2017176918A - 吸水処理材の製造方法及び製造装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 使用済みの粒状体の固まり強度に優れた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、液体を吸収して相互に接着する複数の粒状体４０からなる吸水処理材４を製造する装置であって、造粒機１０及び加圧機２０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、各粒状体４０を構成する略円柱状の造粒物を形成する。加圧機２０は、造粒機１０により形成された造粒物に対して当該造粒物の長さ方向から圧力を加えることにより、当該造粒物の長さを小さくする。【選択図】 図５

Description

本発明は、液体を吸収する吸水処理材の製造方法及び製造装置に関する。

従来の吸水処理材としては、例えば特許文献１に記載されたものがある。同文献に記載された吸水処理材は、吸水性を有する多数の粒状体からなる。これらの粒状体は、接着性材料を含有しており、使用時に液体を吸収すると相互に接着する。それにより、使用済みの複数の粒状体からなる固まりが形成される。

特開２００７−１９００２６号公報

このように粒状体の固まりが形成されることにより、未使用の粒状体と使用済みの粒状体とが混在する吸水処理材の中から、使用済みの粒状体を選択的に除去することが容易になる。しかしながら、従来の吸水処理材には、粒状体の固まり強度の面で向上の余地があった。

本発明は、上記課題に鑑みてなされたものであり、使用済みの粒状体の固まり強度に優れた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、液体を吸収して相互に接着する複数の粒状体からなる吸水処理材を製造する方法であって、被造粒材料を造粒することにより、上記各粒状体を構成する略円柱状の造粒物を形成する造粒工程と、上記造粒工程において形成された上記造粒物に対して当該造粒物の長さ方向から圧力を加えることにより、当該造粒物の長さを小さくする加圧工程と、を含むことを特徴とする。

この製造方法は、加圧工程を含んでいる。加圧工程においては、略円柱状の造粒物の長さが小さくされる。円柱状の造粒物の場合、その長さが小さくなる程、体積に対する表面積の割合が増大する。このように表面積を大きくすると、粒状体どうしの接触面積も大きくなる。このため、製造後の吸水処理材においては、隣り合う粒状体間で強固な接着を得ることができる。

また、本発明による吸水処理材の製造装置は、液体を吸収して相互に接着する複数の粒状体からなる吸水処理材を製造する装置であって、被造粒材料を造粒することにより、上記各粒状体を構成する略円柱状の造粒物を形成する造粒機と、上記造粒機により形成された上記造粒物に対して当該造粒物の長さ方向から圧力を加えることにより、当該造粒物の長さを小さくする加圧機と、を備えることを特徴とする。

この製造装置は、加圧機を備えている。加圧機においては、略円柱状の造粒物の長さが小さくされる。円柱状の造粒物の場合、その長さが小さくなる程、体積に対する表面積の割合が増大する。このように表面積を大きくすると、粒状体どうしの接触面積も大きくなる。このため、製造後の吸水処理材においては、隣り合う粒状体間で強固な接着を得ることができる。

本発明によれば、使用済みの粒状体の固まり強度に優れた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。 粒状体４０を示す斜視図である。 図２のIII−III線に沿った断面図である。 芯部４２を示す斜視図である。 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。 加圧機２０を示す平面図である。 加圧機２０の動作を説明するための側面図である。 加圧機２０の動作を説明するための側面図である。

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４は、複数の粒状体４０からなる。各粒状体４０は、吸水性を有しており、処理対象となる液体を吸収する。これらの粒状体４０は、液体を吸収して相互に接着するように構成されている。吸水処理材４は、例えば、人又は動物の排泄物を吸収処理する排泄物処理材である。

図２は、粒状体４０を示す斜視図である。また、図３は、図２のIII−III線に沿った断面図である。粒状体４０は、略円柱状をしている。粒状体４０は、芯部４２（造粒物）及び被覆部４４を有している。

図４は、芯部４２を示す斜視図である。芯部４２は、略円柱状をしている。芯部４２の長さｈ１は、芯部４２の直径ｄ１以下であることが好ましく、直径ｄ１の６０％以上８０％以下であることが特に好ましい。なお、芯部４２の両端（円柱の底面に相当する部分）には凹凸が存在することがあるが、芯部４２の長さを考えるときは、各端部の最高点を基準とするものとする。具体的には、芯部４２の長さ方向に垂直な２つの平面について、一方の平面に芯部４２の一端の少なくとも一部が触れるとともに他方の平面に芯部４２の他端の少なくとも一部が触れるように配置したときの両平面間の距離をもって芯部４２の長さとする。

芯部４２は、液体を吸水及び保水する機能を有する。芯部４２は、有機物を主材料とすることが好ましい。ここで、芯部４２の主材料とは、芯部４２を構成する材料のうち、当該芯部４２に占める重量割合が最大のものをいう。有機物としては、例えば、紙類、茶殻、プラスチック類又はオカラを用いることができる。

紙類は、パルプを主体とする材料をいう。紙類としては、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、製紙スラッジ、パルプスラッジ等が挙げられる。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。オカラは、乾燥オカラであることが好ましい。

図３に戻って、被覆部４４は、芯部４２を覆っている。被覆部４４は、使用時に液体を吸収した粒状体４０どうしを接着させて固まりにする機能を有する。被覆部４４も、有機物を主材料とすることが好ましい。被覆部４４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５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４を製造する装置であって、造粒機１０、加圧機２０及び被覆機３０を備えている。

造粒機１０は、被造粒材料（芯部４２を構成する材料）を造粒することにより、芯部４２となる略円柱状の造粒物を形成するものである。造粒機１０においては、長さが直径よりも大きい造粒物が形成されることが好ましい。本実施形態において造粒機１０は、押出造粒機である。押出造粒機は、ダイス及びカッターを有している。ダイスには、被造粒材料を通過させる複数の貫通孔が形成されている。貫通孔の形状は、平面視で円形である。この押出造粒機においては、ダイスの貫通孔から押し出された被造粒材料がカッターで切断されることにより、複数の造粒物が得られる。

図６は、加圧機２０を示す平面図である。加圧機２０は、造粒機１０により形成された造粒物に対して当該造粒物の長さ方向から圧力を加えることにより、当該造粒物の長さを小さくするものである。本実施形態において加圧機２０による加圧は、後述する被覆機３０による被覆部４４の形成よりも先に行われる。

加圧機２０は、加圧面２２（第１の加圧面）及び加圧面２４（第２の加圧面）、並びに載置面２６を有している。加圧面２２と加圧面２４とは、互いに対向している。本実施形態において、これらの加圧面２２，２４は、互いに平行な平面である。各加圧面２２，２４は、その面と垂直な方向（図６中の上下方向）に可動である。すなわち、加圧面２２と加圧面２４との間隔は、可変である。載置面２６には、造粒物（芯部４２）が載置される。芯部４２は、その長さ方向が加圧面２２，２４と垂直になるように載置される。図６は、載置面２６上に複数の芯部４２が載置された状態を示している。

図７及び図８に示すように、加圧機２０は、芯部４２の一端が加圧面２２に当接するとともに芯部４２の他端が加圧面２４に当接した状態で、加圧面２４を加圧面２２に近づけることにより、当該芯部４２に対して圧力を加える。特に本実施形態においては、複数の芯部４２の一端が加圧面２２に当接するとともに複数の芯部４２の他端が加圧面２４に当接した状態で、加圧面２４を加圧面２２に近づけることにより、複数の芯部４２に対して同時に圧力を加える。加圧された芯部４２は、長さ方向に押し潰されて、その長さが小さくなる。つまり、加圧直前（図７参照）の芯部４２の長さｈ０よりも、加圧直後（図８参照）の芯部４２の長さｈ１の方が小さくなる。

長さｈ１は、長さｈ０の９０％以下であることが好ましく、８０％以下であることがより好ましい。すなわち、加圧機２０は、芯部４２の長さを１０％以上小さくすることが好ましく、２０％以上小さくすることがより好ましい。また、加圧機２０は、長さｈ１が直径ｄ１（図４参照）以下となるように芯部４２の長さを小さくすることが好ましく、長さｈ１が直径ｄ１の６０％以上８０％以下となるように芯部４２の長さを小さくすることが特に好ましい。

図５に戻って、被覆機３０は、造粒機１０により形成された芯部４２を覆うように被覆部４４を形成するものである。被覆機３０は、粉体状の被覆材料（被覆部４４を構成する材料）を各芯部４２の表面に付着させることにより被覆部４４を形成する。被覆材料の付着は、例えば、散布又は噴霧により行うことができる。

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。この製造方法は、造粒工程、加圧工程及び被覆工程を含むものである。造粒工程は、造粒機１０を用いて被造粒材料を造粒することにより、芯部４２となる略円柱状の造粒物を形成する工程である。造粒工程においては、長さが直径よりも大きい造粒物が形成されることが好ましい。なお、造粒に先立って、被造粒材料には、粉砕、混練、加水等の前処理が必要に応じて行われる。

加圧工程は、造粒機１０により形成された造粒物に対して当該造粒物の長さ方向から圧力を加えることにより、当該造粒物の長さを小さくする工程である。本実施形態において加圧工程は、後述する被覆工程よりも先に実行される。加圧工程においては、上述の加圧機２０を用いて、各芯部４２の一端及び他端がそれぞれ加圧面２２及び加圧面２４に当接した状態で加圧面２４を加圧面２２に近づけることにより、芯部４２に対して圧力を加える。これにより、芯部４２の長さが小さくなる。

加圧工程においては、芯部４２の長さを１０％以上小さくすることが好ましく、２０％以上小さくすることがより好ましい。また、加圧工程においては、加圧直後の長さｈ１が直径ｄ１以下となるように芯部４２の長さを小さくすることが好ましく、長さｈ１が直径ｄ１の６０％以上８０％以下となるように芯部４２の長さを小さくすることが特に好ましい。

被覆工程は、造粒工程において形成された芯部４２を覆うように被覆部４４を形成する工程である。本実施形態においては、加圧工程において加圧された後の芯部４２に対して、被覆部４４の形成が行われる。被覆工程においては、上述の被覆機３０を用いて、各芯部４２の表面に被覆材料を付着させることにより、被覆部４４を形成する。その後、篩分け（分粒）、乾燥等の後処理が必要に応じて行われる。以上により、複数の粒状体４０からなる吸水処理材４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は、造粒物（芯部４２）が加圧されることにより、その長さが小さくされる。円柱状の造粒物の場合、その長さが小さくなる程、体積に対する表面積の割合が増大する。このように表面積を大きくすると、粒状体４０どうしの接触面積も大きくなる。このため、吸水処理材４においては、隣り合う粒状体４０間で強固な接着を得ることができる。したがって、使用済みの粒状体４０の固まり強度に優れた吸水処理材４の製造方法及び製造装置が実現されている。

ところで、長さの小さい（短い）造粒物を得る手段としては、当然ながら、造粒工程において初めから短い造粒物を形成することも考えられる。しかし、造粒の段階で短い造粒物を形成しようとすると、歩留まりの低下等の弊害が生じる場合がある。本実施形態によれば、造粒後に造粒物の長さが調整されるため、造粒の段階では比較的長い造粒物を形成しても、最終的に短い造粒物を得ることが可能である。

この点に関し、従来の吸水処理材においては、長さが直径よりも大きい造粒物が用いられることが一般的である。このことに鑑みると、造粒工程においては長さが直径よりも大きい芯部４２を形成し、加圧工程において芯部４２の長さが直径以下となるようにすることが好ましい。そうすることにより、歩留まりの低下等の弊害を回避しつつ、粒状体４０の固まり強度の向上を図ることができる。

このように造粒の段階では比較的長い芯部４２を形成しつつ、最終的に短い芯部４２を得るには、加圧の段階で芯部４２の長さを充分に小さくすることが好ましい。かかる観点から、加圧工程においては、芯部４２の長さを１０％以上小さくすることが好ましく、２０％以上小さくすることがより好ましい。

球に内接する円柱を考えた場合、円柱の体積が最大になるのは、当該円柱の長さ（高さ）が当該円柱の直径の約７０％のときである。したがって、芯部４２の長さｈ１が直径ｄ１の７０％前後であるとき、芯部４２は比較的球体に近い形状となる。この場合、吸水処理材４においては、複数の粒状体４０を高密度で敷き詰めることができるため、隣り合う粒状体４０間の隙間が小さくなる。このことも、粒状体４０の固まり強度の向上に資する。かかる観点から、加圧工程においては、直径ｄ１の６０％以上８０％以下となるように芯部４２の長さを小さくすることが好ましい。

加圧工程においては、加圧機２０を用いて、各芯部４２の一端及び他端がそれぞれ加圧面２２及び加圧面２４に当接した状態で加圧面２４を加圧面２２に近づけることにより、芯部４２に対して圧力を加えている。これにより、簡易な構成で、芯部４２に対してその長さ方向から圧力を加えることができる。また、加圧面２２と加圧面２４との間隔によって、加圧直後の芯部４２の長さを規定することができる。このため、所望の長さの芯部４２を得やすいという利点もある。

特に本実施形態においては、複数の芯部４２の一端が加圧面２２に当接するとともに複数の芯部４２の他端が加圧面２４に当接した状態で、複数の芯部４２に対して同時に圧力を加えている。これにより、複数の芯部４２の長さを同時に小さくすることができる。また、長さのばらつきが小さい複数の芯部４２を得ることができる。

加圧工程は、被覆工程よりも先に実行されている。すなわち、芯部４２上に被覆部４４が形成される前に、芯部４２に対する加圧が行われている。この場合、加圧により被覆部４４が剥離等してしまう事態を確実に回避することができる。

造粒工程においては、押出造粒機を用いて造粒物を形成している。これにより、略円柱状に成形された造粒物を容易に得ることができる。

芯部４２及び被覆部４４が有機物を主材料とする場合、焼却処分に適した粒状体４０を得ることができる。この場合、使用済みの粒状体４０の固まりを可燃ゴミとして捨てることができるため、ユーザにとっての利便性が向上する。

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、加圧工程が被覆工程よりも先に実行される場合を例示した。しかし、加圧工程は、被覆工程よりも後に実行されてもよい。その場合、加圧機２０においては、芯部４２の一端及び他端がそれぞれ加圧面２２及び加圧面２４に被覆部４４を介して当接した状態で、加圧面２４を加圧面２２に近づけることにより、芯部４２に対して圧力が加えられる。

上記実施形態においては、加圧面２２及び加圧面２４の双方が可動である場合を例示した。しかし、加圧面２２又は加圧面２４の何れか一方のみが可動であり、他方は固定されていてもよい。

上記実施形態においては、加圧機２０の構成の例として、加圧面２２及び加圧面２４を有するものを示した（図６参照）。しかし、加圧機２０は、造粒物に対してその長さ方向から圧力を加えて当該造粒物の長さを小さくできるものである限り、その他の構成であってもよい。また、加圧工程において加圧機２０を用いることは、必須でない。例えば、造粒物の一端を壁面や他の造粒物に押し付けることにより、その長さ方向から圧力が加わるようにしてもよい。あるいは、造粒物の両端を手指で押し潰すことにより、その長さ方向から圧力が加わるようにしてもよい。

上記実施形態においては、粒状体４０が、芯部４２及び被覆部４４からなる複層構造を有する例を示した。しかし、被覆部４４を設けることは必須でない。すなわち、粒状体４０は、芯部４２のみからなる単層構造を有していてもよい。その場合、被覆機３０は不要であり、被覆工程も実行されない。このように被覆部４４が設けられない場合であっても、芯部４２に接着性材料を含有させることにより、液体吸収時に相互に接着する複数の粒状体４０を得ることができる。

１ 製造装置
４ 吸水処理材
１０ 造粒機
２０ 加圧機
２２ 加圧面（第１の加圧面）
２４ 加圧面（第２の加圧面）
２６ 載置面
３０ 被覆機
４０ 粒状体
４２ 芯部（造粒物）
４４ 被覆部

Claims (20)

1. 液体を吸収して相互に接着する複数の粒状体からなる吸水処理材を製造する方法であって、
   被造粒材料を造粒することにより、前記各粒状体を構成する略円柱状の造粒物を形成する造粒工程と、
   前記造粒工程において形成された前記造粒物に対して当該造粒物の長さ方向から圧力を加えることにより、当該造粒物の長さを小さくする加圧工程と、
   を含む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、
   前記造粒工程においては、押出造粒機を用いて前記造粒物を形成する吸水処理材の製造方法。
3. 請求項１又は２に記載の吸水処理材の製造方法において、
   前記加圧工程においては、前記造粒物の長さを１０％以上小さくする吸水処理材の製造方法。
4. 請求項３に記載の吸水処理材の製造方法において、
   前記加圧工程においては、前記造粒物の長さを２０％以上小さくする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、
   前記造粒工程においては、長さが直径よりも大きい前記造粒物を形成し、
   前記加圧工程においては、前記造粒物の長さが前記直径以下となるように、当該造粒物の長さを小さくする吸水処理材の製造方法。
6. 請求項１乃至５の何れかに記載の吸水処理材の製造方法において、
   前記加圧工程においては、前記造粒物の長さが当該造粒物の直径の６０％以上８０％以下となるように、当該造粒物の長さを小さくする吸水処理材の製造方法。
7. 請求項１乃至６の何れかに記載の吸水処理材の製造方法において、
   前記加圧工程においては、互いに対向する第１及び第２の加圧面を有する加圧機を用いて、前記造粒物の一端が前記第１の加圧面に当接するとともに当該造粒物の他端が前記第２の加圧面に当接した状態で、前記第２の加圧面を前記第１の加圧面に近づけることにより、当該造粒物に対して前記圧力を加え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、
   前記加圧工程においては、複数の前記造粒物の一端が前記第１の加圧面に当接するとともに当該複数の造粒物の他端が前記第２の加圧面に当接した状態で、前記第２の加圧面を前記第１の加圧面に近づけることにより、当該複数の造粒物に対して同時に前記圧力を加え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形成された前記造粒物を覆うように被覆部を形成する被覆工程を含む吸水処理材の製造方法。
10. 請求項９に記載の吸水処理材の製造方法において、
    前記加圧工程は、前記被覆工程よりも先に実行される吸水処理材の製造方法。
11. 液体を吸収して相互に接着する複数の粒状体からなる吸水処理材を製造する装置であって、
    被造粒材料を造粒することにより、前記各粒状体を構成する略円柱状の造粒物を形成する造粒機と、
    前記造粒機により形成された前記造粒物に対して当該造粒物の長さ方向から圧力を加えることにより、当該造粒物の長さを小さくする加圧機と、
    を備え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、
    前記造粒機は、押出造粒機である吸水処理材の製造装置。
13. 請求項１１又は１２に記載の吸水処理材の製造装置において、
    前記加圧機は、前記造粒物の長さを１０％以上小さくする吸水処理材の製造装置。
14. 請求項１３に記載の吸水処理材の製造装置において、
    前記加圧機は、前記造粒物の長さを２０％以上小さくする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、
    前記造粒機は、長さが直径よりも大きい前記造粒物を形成し、
    前記加圧機は、前記造粒物の長さが前記直径以下となるように、当該造粒物の長さを小さくする吸水処理材の製造装置。
16. 請求項１１乃至１５の何れかに記載の吸水処理材の製造装置において、
    前記加圧機は、前記造粒物の長さが当該造粒物の直径の６０％以上８０％以下となるように、当該造粒物の長さを小さくする吸水処理材の製造装置。
17. 請求項１１乃至１６の何れかに記載の吸水処理材の製造装置において、
    前記加圧機は、互いに対向する第１及び第２の加圧面を有しており、前記造粒物の一端が前記第１の加圧面に当接するとともに当該造粒物の他端が前記第２の加圧面に当接した状態で、前記第２の加圧面を前記第１の加圧面に近づけることにより、当該造粒物に対して前記圧力を加え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、
    前記加圧機は、複数の前記造粒物の一端が前記第１の加圧面に当接するとともに当該複数の造粒物の他端が前記第２の加圧面に当接した状態で、前記第２の加圧面を前記第１の加圧面に近づけることにより、当該複数の造粒物に対して同時に前記圧力を加え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、
    前記造粒機により形成された前記造粒物を覆うように被覆部を形成する被覆機を備える吸水処理材の製造装置。
20. 請求項１９に記載の吸水処理材の製造装置において、
    前記加圧機による加圧は、前記被覆機による前記被覆部の形成よりも先に行われる吸水処理材の製造装置。

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