JP2020174554A - 吸水処理材及びその製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】被覆部の存在による吸水性の低下を抑制することが可能な吸水処理材及びその製造方法を提供する。【解決手段】吸水処理材１は、吸水性を有する複数の粒状体１０からなる。各粒状体１０は、芯部１２、及び被覆部１４を有している。芯部１２は、円筒状をしている。被覆部１４は、接着性材料を含有し、芯部１２の表面を覆っている。被覆部１４は、芯部１２の外周面Ｓ１及び内周面Ｓ２のうち内周面Ｓ２のみを覆っている。【選択図】図３

Description

本発明は、液体を吸収する吸水処理材及びその製造方法に関する。

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、液体（排泄物）を吸収する複数の粒状体からなる排泄物処理材である。各粒状体は、粒状の芯部と、芯部の表面を覆う被覆部とを備えている。被覆部は、接着性材料を含有しており、使用時に液体を吸収した粒状体どうしを接着させる機能を有する。それにより、使用後には、複数の粒状体からなる固まりが形成される。

特開２０１５−９７９９６号公報

このように被覆部は、使用後における粒状体の固まり形成に寄与する。しかしながら、その反面、被覆部は、芯部を覆うように設けられているため、液体が速やかに芯部に達するのを阻害する。このことは、従来の吸水処理材において吸水性を低下させる要因となっていた。

本発明は、上記課題に鑑みてなされたものであり、被覆部の存在による吸水性の低下を抑制することが可能な吸水処理材及びその製造方法を提供することを目的とする。

本発明による吸水処理材は、吸水性を有する複数の粒状体からなる吸水処理材であって、上記各粒状体は、円筒状の芯部と、接着性材料を含有し、上記芯部の表面を覆う被覆部と、を備え、上記被覆部は、上記芯部の外周面及び内周面のうち上記内周面のみを覆っていることを特徴とする。

この吸水処理材においては、芯部の表面を覆うように、接着性材料を含有する被覆部が設けられている。これにより、液体を吸収すると、粒状体どうしが接着し合い、固まりを形成する。また、被覆部は、芯部の内周面を覆う一方で、芯部の外周面は覆っていない。このため、当該外周面を通じて、液体が速やかに芯部に達することができる。

また、本発明による吸水処理材の製造方法は、吸水性を有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、上記各粒状体を構成する円筒状の芯部を形成する芯部形成工程と、上記芯部の表面を覆うように、接着性材料を含有する被覆部を形成する被覆部形成工程と、を含み、上記被覆部形成工程においては、上記芯部の外周面及び内周面のうち上記内周面のみを覆うように上記被覆部を形成することを特徴とする。

この製造方法においては、芯部の表面を覆うように、接着性材料を含有する被覆部が形成される。これにより、製造後の吸水処理材においては、液体を吸収すると、粒状体どうしが接着し合い、固まりを形成する。また、被覆部は、芯部の内周面を覆う一方で芯部の外周面は覆わないように形成される。このため、製造後の吸水処理材においては、当該外周面を通じて、液体が速やかに芯部に達することができる。

本発明によれば、被覆部の存在による吸水性の低下を抑制することが可能な吸水処理材及びその製造方法が実現される。

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１０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１２を示す斜視図である。 ダイス６０を示す端面図である。 ダイス孔６２を示す平面図である。 一変形例に係る粒状体１０を示す断面図である。 他の変形例に係る粒状体１０を示す断面図である。 他の変形例に係る粒状体１０を示す断面図である。 他の変形例に係る粒状体１０を示す断面図である。 他の変形例に係る粒状体１０を示す断面図である。

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１は、複数の粒状体１０からなる。各粒状体１０は、吸水性を有しており、処理対象となる液体を吸収する。各粒状体１０の粒径は、例えば、５〜１５ｍｍ程度である。ここで、粒状体１０の粒径は、粒状体１０を内包しうる最小の球の直径として定義される。吸水処理材１は、例えば、動物又は人の排泄物を吸収する排泄物処理材である。吸水処理材１は、例えば、箱型のトイレに複数の粒状体１０が敷設された状態で使用される。

図２は、粒状体１０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１０は、芯部１２、及び被覆部１４を有している。芯部１２及び被覆部１４は、何れも吸水性を有している。

図４は、芯部１２を示す斜視図である。芯部１２は、円筒状をしている。すなわち、芯部１２の内部には、円柱状の空洞１３が存在する。芯部１２の内径ｄ１（空洞１３の直径）は、芯部１２の外径ｄ２の５０％以上であることが好ましく、７０％以上であることがより好ましい。

芯部１２は、液体を吸水及び保水する機能を有している。芯部１２は、吸水性材料を含有している。芯部１２は、吸水性材料を主材料としている。ここで、芯部１２の主材料とは、芯部１２を構成する材料のうち、当該芯部１２に占める重量割合が最大のものをいう。芯部１２は、吸水性材料のみからなってもよいし、吸水性材料と他の材料とからなってもよい。吸水性材料は、有機物であることが好ましい。有機物である吸水性材料としては、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１４は、芯部１２の表面を覆っている。芯部１２の表面は、外周面Ｓ１（円筒の側面）、内周面Ｓ２（空洞１３の壁面）及び底面Ｓ３によって構成される。底面Ｓ３は、芯部１２の中心軸方向（図３の左右方向）の両端に位置する円環状の領域である。

被覆部１４は、芯部１２の表面の一部のみを覆っている。具体的には、被覆部１４は、芯部１２の外周面Ｓ１及び内周面Ｓ２のうち内周面Ｓ２のみを覆っている。すなわち、被覆部１４は、内周面Ｓ２の少なくとも一部を覆う一方で、外周面Ｓ１は一切覆っていない。これにより、芯部１２の外周面Ｓ１の全体が、粒状体１０の外部に露出して剥き出しになっている。本実施形態において被覆部１４は、内周面Ｓ２の全体を覆っている。

被覆部１４は、芯部１２の空洞１３を塞がないように設けられている。すなわち、空洞１３の両端どうしが連通した状態が維持されている。本実施形態においては、芯部１２の底面Ｓ３も、被覆部１４で覆われることなく、剥き出しになっている。被覆部１４は、その全体が空洞１３内に収まっている。

被覆部１４は、液体を吸収した粒状体１０どうしを接着させて固まりにする機能を有している。被覆部１４は、吸水性材料及び接着性材料を含有している。被覆部１４に含有される吸水性材料としても、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。被覆部１４も、吸水性材料を主材料としている。被覆部１４の主材料の定義は、上述した芯部１２の主材料の定義と同様である。接着性材料としては、例えば、吸水性ポリマー、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）又はデキストリンを用いることができる。

続いて、本発明による吸水処理材の製造方法の一実施形態として、吸水処理材１の製造方法の一例を説明する。この製造方法は、芯部形成工程、及び被覆部形成工程を含むものである。

芯部形成工程は、各粒状体１０を構成する芯部１２を形成する工程である。この工程においては、造粒装置を用いて芯部材料（芯部１２を構成する一又は二以上の材料）を造粒する。造粒装置としては、例えば押出造粒機を用いることができる。造粒に先立って、芯部材料には、粉砕、混錬、加水等の前処理が必要に応じて行われる。

円筒状の芯部１２は、芯部材料を初めから円筒状に造粒することにより形成されてもよいし、芯部材料を円柱状に造粒した後に円筒状に変形させることにより形成されてもよい。後者の場合、例えば、造粒された円柱状の造粒物に対し、その中心軸に沿って丸棒を突き刺すことにより、円筒状の芯部１２を得ることができる。前者の場合、例えば、図５に示すダイス６０を用いて芯部材料を押出造粒することにより、円筒状の芯部１２を得ることができる。

図５は、ダイス６０を示す端面図である。ダイス６０には、芯部材料を通過させる複数のダイス孔６２が設けられている。ただし、同図においては、１つのダイス孔６２のみを示している。図６は、ダイス孔６２を示す平面図である。ダイス孔６２は、平面視で円形をしている。ダイス孔６２の内部には、芯材６４が設けられている。芯材６４は、ダイス孔６２の内面から離間した位置に設けられている。芯材６４は、丸棒状（円柱状）をしており、ダイス孔６２の中心軸に沿って延在している。芯材６４の中心軸は、ダイス孔６２の中心軸に一致する。

芯材６４は、連結部材６６を介してダイス孔６２に固定されている。連結部材６６は、ダイス孔６２の径方向に沿って、芯材６４からダイス孔６２の内面まで延在している。すなわち、連結部材６６の一端が芯材６４の側面に接続され、連結部材６６の他端がダイス孔６２の内面に接続されている。連結部材６６の幅ｗ１は、芯材６４の径よりも小さい。連結部材６６の幅ｗ１は、造粒時に芯材６４を支持しうる限り、できるだけ小さいことが好ましい。

図５からわかるように、芯材６４は、ダイス６０の厚み方向（同図の上下方向）について、ダイス孔６２の一部にのみ設けられている。芯材６４は、ダイス孔６２の出口側の開口面に達する一方で、ダイス孔６２の入口側の開口面には達していない。また、連結部材６６は、芯材６４の下端よりも上端寄りに位置している。連結部材６６の厚みｔ１は、芯材６４の長さよりも小さい。連結部材６６の厚みｔ１も、造粒時に芯材６４を支持しうる限り、できるだけ小さいことが好ましい。芯材６４及び連結部材６６の材料としては、例えば、金属又はプラスチックを用いることができる。

ダイス６０を用いて芯部材料を押出造粒するとき、芯部材料は、ダイス孔６２の内部のうち芯材６４が設けられていない部分しか通過できない。このため、ダイス孔６２から押し出された芯部材料には、芯材６４の延長線上に延びる貫通孔が形成される。かかる芯部材料を適当な長さで切断することにより、円筒状の芯部１２が得られる。なお、芯部材料は、連結部材６６が設けられた部分も通過できないが、連結部材６６の幅ｗ１及び厚みｔ１は充分に小さいため、ダイス孔６２から押し出される芯部材料の形状に実質的な影響を与えない。

被覆部形成工程は、芯部１２の表面を覆うように被覆部１４を形成する工程である。この工程においては、芯部１２の外周面Ｓ１及び内周面Ｓ２のうち内周面Ｓ２のみを覆うように被覆部１４を形成する。具体的には、芯部１２の内周面Ｓ２に粉状の被覆材料（被覆部１４を構成する一又は二以上の材料）を付着させることにより、被覆部１４を形成する。本実施形態においては、芯部１２の空洞１３を塞がないような厚みで、内周面Ｓ２の全体に被覆材料を付着させる。このとき、被覆材料の全体が空洞１３内に収まるようにする。かかる被覆材料の付着は、例えば、ノズルを用いて内周面Ｓ２に被覆材料を吹き付けることにより行うことができる。その後、篩分け、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１０からなる吸水処理材１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、芯部１２の表面を覆うように、接着性材料を含有する被覆部１４が設けられている。これにより、液体を吸収すると、粒状体１０どうしが接着し合い、固まりを形成する。詳細には、液体を吸収した被覆部１４がゲル状になって空洞１３の外に流出することにより、隣り合う粒状体１０間に介在して当該粒状体１０どうしを接着させる。また、被覆部１４は、芯部１２の内周面Ｓ２を覆う一方で、芯部１２の外周面Ｓ１は覆っていない。このため、外周面Ｓ１を通じて、液体が速やかに芯部１２に達することができる。したがって、被覆部１４の存在による吸水性の低下を抑制することが可能な吸水処理材１及びその製造方法が実現されている。

被覆部１４は、内周面Ｓ２の全体を覆っている。この場合、被覆部１４が内周面Ｓ２の一部のみを覆う場合に比して、被覆部１４の量を増やすことができる。このことは、被覆部１４の接着機能を高めるのに有利である。

被覆部１４は、芯部１２の空洞１３を塞がないように設けられている。この場合、空洞１３内に液体の通り道を確保することができる。これにより、芯部１２の外周面Ｓ１だけでなく内表面Ｓ２からも液体を吸収しやすくなるため、粒状体１０の吸水速度を向上させることができる。

被覆部１４の全体が芯部１２の空洞１３内に収まっている。すなわち、被覆部１４は、空洞１３から突出していない。このため、吸水処理材１の使用前に、被覆部１４が剥離したり欠損したりする事態を起こりにくくすることができる。

芯部１２の内径を大きくすることにより、被覆部１４が設けられる空洞１３を広く確保することができる。かかる観点から、芯部１２の内径は、芯部１２の外径の５０％以上であることが好ましく、７０％以上であることがより好ましい。他方、芯部１２の内径を大きくしすぎると、芯部１２の強度が不充分になるおそれがある。かかる観点から、芯部１２の内径は、芯部１２の外径の９０％以下であることが好ましい。

芯部１２及び被覆部１４が何れも有機物である吸水性材料を主材料とする場合、焼却処分に適した粒状体１０を得ることができる。この場合、使用済みの粒状体１０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、被覆部１４が芯部１２の内周面Ｓ２の全体を覆う場合を例示した。しかし、被覆部１４は、例えば図７に示すように、内周面Ｓ２の一部のみを覆っていてもよい。この場合、被覆部１４が内周面Ｓ２の全体を覆う場合に比して、被覆材料の使用量を節約することができる。このことは、吸水処理材１の製造コストの削減に資する。

上記実施形態においては、芯部１２の空洞１３を塞がないように被覆部１４が設けられている場合を例示した。しかし、被覆部１４は、例えば図８及び図９に示すように、空洞１３を塞ぐように設けられていてもよい。図８においては、空洞１３の全体に被覆部１４が設けられている。一方、図９においては、空洞１３の一部にのみ被覆部１４が設けられている。

上記実施形態においては、被覆部１４が芯部１２の底面Ｓ３を覆っていない場合を例示した。しかし、被覆部１４は、例えば図１０及び図１１に示すように、底面Ｓ３の少なくとも一部を覆っていてもよい。図１０においては、底面Ｓ３の全体が被覆部１４で覆われている。一方、図１１においては、底面Ｓ３の一部のみが被覆部１４で覆われている。被覆部１４における内周面Ｓ２を覆う部分と底面Ｓ３を覆う部分とは、連続している。

このように被覆部１４が底面Ｓ３の少なくとも一部を覆う場合、被覆部１４の一部分（底面Ｓ３を覆う部分）が使用前から空洞１３の外に存在するため、使用時に液体を吸収した被覆部１４を、隣り合う粒状体１０間に確実に介在させることができる。また、被覆部１４における内周面Ｓ２を覆う部分と底面Ｓ３を覆う部分とが連続している場合、両部分が互いに離間している場合に比して、被覆部１４における底面Ｓ３を覆う部分が使用前に剥離してしまう事態を起こりにくくすることができる。

上記実施形態においては、吸水処理材が排泄物処理材である場合を例示した。しかし、吸水処理材は、嘔吐物を吸収する嘔吐物処理材、又は生ゴミ（生ゴミに含まれる水分）を吸収する生ゴミ処理材であってもよい。

１ 吸水処理材
１０ 粒状体
１２ 芯部
１３ 空洞
１４ 被覆部
６０ ダイス
６２ ダイス孔
６４ 芯材
６６ 連結部材
Ｓ１ 外周面
Ｓ２ 内周面
Ｓ３ 底面

Claims (22)

1. 吸水性を有する複数の粒状体からなる吸水処理材であって、
   前記各粒状体は、
   円筒状の芯部と、
   接着性材料を含有し、前記芯部の表面を覆う被覆部と、を備え、
   前記被覆部は、前記芯部の外周面及び内周面のうち前記内周面のみを覆っていることを特徴とする吸水処理材。
2. 請求項１に記載の吸水処理材において、
   前記被覆部は、前記内周面の全体を覆っている吸水処理材。
3. 請求項１に記載の吸水処理材において、
   前記被覆部は、前記内周面の一部のみを覆っている吸水処理材。
4. 請求項１乃至３の何れかに記載の吸水処理材において、
   前記被覆部は、前記芯部の空洞を塞がないように設けられている吸水処理材。
5. 請求項１乃至４の何れかに記載の吸水処理材において、
   前記被覆部の全体が前記芯部の空洞内に収まっている吸水処理材。
6. 請求項１乃至４の何れかに記載の吸水処理材において、
   前記被覆部は、前記芯部の底面の少なくとも一部を覆っている吸水処理材。
7. 請求項６に記載の吸水処理材において、
   前記被覆部における前記内周面を覆う部分と前記底面を覆う部分とは、連続している吸水処理材。
8. 請求項１乃至７の何れかに記載の吸水処理材において、
   前記芯部の内径は、当該芯部の外径の５０％以上である吸水処理材。
9. 請求項８に記載の吸水処理材において、
   前記芯部の内径は、当該芯部の外径の７０％以上である吸水処理材。
10. 請求項１乃至９の何れかに記載の吸水処理材において、
    前記芯部及び前記被覆部は、何れも有機物である吸水性材料を主材料とする吸水処理材。
11. 請求項１乃至１０の何れかに記載の吸水処理材において、
    前記接着性材料は、吸水性ポリマーである吸水処理材。
12. 吸水性を有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、
    前記各粒状体を構成する円筒状の芯部を形成する芯部形成工程と、
    前記芯部の表面を覆うように、接着性材料を含有する被覆部を形成する被覆部形成工程と、を含み、
    前記被覆部形成工程においては、前記芯部の外周面及び内周面のうち前記内周面のみを覆うように前記被覆部を形成することを特徴とする吸水処理材の製造方法。
13. 請求項１２に記載の吸水処理材の製造方法において、
    前記被覆部形成工程においては、前記内周面の全体を覆うように前記被覆部を形成する吸水処理材の製造方法。
14. 請求項１２に記載の吸水処理材の製造方法において、
    前記被覆部形成工程においては、前記内周面の一部のみを覆うように前記被覆部を形成する吸水処理材の製造方法。
15. 請求項１２乃至１４の何れかに記載の吸水処理材の製造方法において、
    前記被覆部形成工程においては、前記芯部の空洞を塞がないように前記被覆部を形成する吸水処理材の製造方法。
16. 請求項１２乃至１５の何れかに記載の吸水処理材の製造方法において、
    前記被覆部形成工程においては、前記被覆部の全体が前記芯部の空洞内に収まるように当該被覆部を形成する吸水処理材の製造方法。
17. 請求項１２乃至１５の何れかに記載の吸水処理材の製造方法において、
    前記被覆部形成工程においては、前記芯部の底面の少なくとも一部を覆うように前記被覆部を形成する吸水処理材の製造方法。
18. 請求項１７に記載の吸水処理材の製造方法において、
    前記被覆部形成工程においては、前記被覆部における前記内周面を覆う部分と前記底面を覆う部分とが連続するように、当該被覆部を形成する吸水処理材の製造方法。
19. 請求項１２乃至１８の何れかに記載の吸水処理材の製造方法において、
    前記芯部形成工程においては、前記芯部の内径が当該芯部の外径の５０％以上となるように当該芯部を形成する吸水処理材。
20. 請求項１９に記載の吸水処理材の製造方法において、
    前記芯部形成工程においては、前記芯部の内径が当該芯部の外径の７０％以上となるように当該芯部を形成する吸水処理材。
21. 請求項１２乃至２０の何れかに記載の吸水処理材の製造方法において、
    前記芯部形成工程においては、有機物である吸水性材料を主材料とする前記芯部を形成し、
    前記被覆部形成工程においては、有機物である吸水性材料を主材料とする前記被覆部を形成する吸水処理材の製造方法。
22. 請求項１２乃至２１の何れかに記載の吸水処理材の製造方法において、
    前記接着性材料は、吸水性ポリマーである吸水処理材の製造方法。

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