JP4354267B2 - ペット用トイレ砂 - Google Patents

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Description

本発明は、抗菌性を有する消臭剤を含有するペット用トイレ砂に関する。
ベントナイト等の水膨潤性を示す粘土鉱物は、尿を固形物として処理することができるため、ペット用トイレ砂として広く使用されているが、塩基性臭気成分、特にアンモニア等の悪臭成分に対する消臭効果が十分でなく、また抗菌性も有していない。このため、消臭性を向上させたペット用トイレ砂が種々提案されており、例えば、特許文献1には、粒状スメクタイトの粒子表面に、銅及び亜鉛からなる群の金属化合物より選択された少なくとも1種を担持させてなり、前記金属化合物は110℃乾燥基準でRO(R=Cu又はZn)として粒状スメクタイト当り0.001乃至1.000重量%の量で担持され、且つ50倍量の水で抽出したときの上記銅及び/又は亜鉛の抽出量が3ppm以下である金属化合物担持スメクタイトからなるペット用トイレ砂が提案されている。
特開2000−302435号公報
上記特許文献1のペット用トイレ砂では、粒状スメクタイトが物理的及び化学的消臭性を有していると同時に、担持する銅又は亜鉛化合物が化学的消臭性を有しており、これらの消臭性能が相乗的に作用するため、アンモニア等に対して高い消臭性を確保することができる。また、銅化合物により、抗菌性も付与されている。
しかしながら、その消臭性についても、未だ満足し得るものではなく、さらに高い消臭性が要求されているのが現状である。
従って、本発明の目的は、抗菌性を有していると同時に、アンモニア等に対する高い消臭性を示し、ペット用トイレ砂を提供することにある。
本発明によれば、モンモリロナイト系粘土鉱物と合成アルミノケイ酸亜鉛とからなるアンモニア吸着性粒状物の表面に、銅化合物及び硝酸銀が添着されている消臭剤粒状物と、ベントナイト粒状物とからなり、
前記銅化合物と硝酸銀とは、元素換算で、Cuが100重量部に対し、Agが0.1乃至25重量部となる割合で前記アンモニア吸着性粒状物に添着されており、
前記消臭剤の粒状物を、前記ベントナイト粒状物100重量部当り0.5乃至10重量部の量で含有していることを特徴とするペット用トイレ砂が提供される。
本発明のペット用トイレ砂においては、
(1)前記モンモリロナイト系粘土鉱物が酸性白土または活性白土であり、合成アルミノケイ酸亜鉛がアルミノフィロケイ酸亜鉛−シリカ複合体であること、
(2)前記アンモニア吸着性粒状物は、モンモリロナイト系粘土鉱物と合成アルミノケイ酸亜鉛とを、40:60乃至98:2の重量比で含有すること、
(3)銅化合物が硫酸銅であること、
(4)前記銅化合物が、Cu換算で、前記アンモニア吸着性粒状物当り50乃至10000ppmの量で添着されていること、
が好適である。
本発明のペット用トイレ砂では、銅化合物と銀化合物(硝酸銀)とがアンモニア吸着性粒状物表面に添着されている消臭剤粒状物がベントナイト粒状物と混合されているため、優れた抗菌性を示すと同時に、アンモニアに対する消臭性を著しく向上させることができる。
本発明において、アンモニアに対する消臭性の著しい向上は、銅化合物及び銀化合物によりウレアーゼ活性が阻害されることに一因があるものと思われる。即ち、銅化合物及び銀化合物は、それ自体で抗菌性を示すものであるが、それと同時にウレアーゼ活性阻害効果を有しており、尿素のウレアーゼ分解によるアンモニアの発生を抑制する。また、ウレアーゼによる分解により少量のアンモニアが発生したとしても、このようなアンモニアは、上記銅化合物及び銀化合物が添着されているアンモニア吸着性粒状物により、有効に吸着される。この結果、アンモニアに対する消臭性が著しく向上することとなる。
発明を実施する最良の形態
(アンモニア吸着性粒状物)
本発明において用いるアンモニア吸着性粒状物は、モンモリロナイト系粘土鉱物と合成アルミノケイ酸亜鉛とからなる。
即ち、モンモリロナイト系粘土鉱物は、所謂バインダー(結合剤)としての機能も有し、合成アルミノケイ酸亜鉛を保持するものであるが、このようなバインダー機能と同時に、悪臭乃至異臭成分に対する吸着性をも示す。即ち、この粘土鉱物は、SiO四面体層−AlO八面体層−SiO四面体層からなる層状構造、或いはこれらの四面体層、八面体層が異種金属で同型置換された基本骨格を有しており、これらの層間に、水や金属カチオン、プロトン(水素イオン)が存在している。かかる層状構造において、層間の金属カチオンや層内の置換金属の存在するサイト或いは層端部分が、種々の悪臭成分(例えば硫化水素、メルカプタン、有機酸など)に対する化学的吸着作用を示し、層間のプロトンや層端のシラノール基がアンモニアやアミン類に対する化学的吸着作用を示すものと考えられる。また、物理的吸着の点から、かかるモンモリロナイト系粘土鉱物は、50m/g以上のBET比表面積を有していることが好ましい。
本発明においては、上記のモンモリロナイト系粘土鉱物の内でも、酸性白土または活性白土が好適に使用され、これらを用いることにより、以下の合成アルミノケイ酸亜鉛のアンモニア吸着性を損なわず、むしろ向上させ、同時に、合成アルミノケイ酸亜鉛を有効に保持し、安定して且つ均一な消臭性を持続させることができる。
酸性白土は、上記基本三層構造中においてAlO八面体層のAl原子の一部が、マグネシウムや二価の鉄等の金属で置換され、その陽電荷不足を補うように水素イオンやアルカリイオンが結合しているという化学構造上の特徴を有している。この化学構造上の特徴により、酸性白土は食塩水中に懸濁させ、そのpHを測定すると、前記水素イオンがNaイオンで置換されて系外に放出されるため酸性を示す。このことから、酸性白土は、塩基性成分に対する吸着性を示し、アンモニアの吸着に極めて好適であることが理解されよう。
酸性白土の代表的なものとしては、例えばアルカリ金属成分をR、アルカリ土類金属成分をMで表して、酸化物モル基準でのモル組成が下記の範囲にあるものを例示することができる。
O/SiO=0.1×10−2乃至1.5×10−2
(特に、NaO/SiO=0.3×10−2乃至1.0×10−2
且つ
MO/SiO=4.5×10−2乃至10.5×10−2
一方、活性白土は、モンモリロナイト系鉱物の三層基本構造が残留する程度に、硫酸等の鉱酸水溶液で酸処理したものであり、前述した層間の金属イオンを水素イオンに置換し(活性化)、鉱物中の酸可溶性成分を溶出せしめたものである。このような活性白土の化学組成は、酸処理の程度等によって異なるが、代表的な化学組成は、以下の通りである。
SiO:73乃至80重量%
Al:9乃至14重量%
Fe:2乃至5重量%
MgO:1乃至3重量%
CaO:0乃至1.5重量%
灼熱減量(1050℃):5乃至9重量%
また、塩基性成分、特にアンモニアに対する吸着性の点で、5%水性懸濁液でのpH(25℃)が、5以下、特に2.5乃至4.5となる範囲に酸処理されていることが好ましい。
本発明においては、上記のモンモリロナイト系粘土鉱物とともに、合成アルミノケイ酸亜鉛を使用する。この合成アルミノケイ酸亜鉛は、亜鉛金属成分の作用により、補足的な抗菌性を示すと同時に、アンモニアに対する吸着性を示すものであり、特にアルミノフィロケイ酸亜鉛−シリカ複合体が最も好適に使用される。
上記のアルミノフィロケイ酸亜鉛−シリカ複合体は、天然のフライポンタイトに類似する典型的な合成粘土鉱物であるアルミノフィロケイ酸亜鉛成分と、非晶質なシリカ成分が複合したものである。該アルミノフィロケイ酸亜鉛は、SiO−AlOの四面体層とZnO−AlOの八面体層からなる二層構造を基本骨格としている。
このようなアルミノフィロケイ酸亜鉛−シリカ複合体の代表的なものは、下記式:
(Zn3−xAl)(Si2−yAly)O(OH)
/(SiO(HO)(OH)x−y
式中、xは、0.1乃至1.75の数である、
y≦x、
mは、0.5乃至2.5の数である、
nは、0.5乃至2.5の数である、
で表される。
上記のアルミノフィロケイ酸亜鉛−シリカ複合体は、例えば、シリカのゾル乃至ゲル分散体に、水溶性珪酸塩、水溶性亜鉛塩、並びに水溶性アルミニウム塩及び/またはアルミン酸塩を添加し、添加された塩類をシリカの存在下に反応させることでシリカと、該担体表面に形成されたアルミノフィロケイ酸亜鉛からなるアルミノフィロケイ酸亜鉛−シリカ複合体が製造される。
このようなアルミノフィロケイ酸亜鉛−シリカ複合体は、その構造中、アルミノフィロ珪酸亜鉛の二層構造において、SiO−AlO四面体層のAl置換部位に陰電荷、ZnO−AlO八面体層のAl置換部位に陽電荷をもたらし、それぞれに酸性点と塩基性点を有している。また、複合された非晶質シリカの部分も大量のシラノール基に由来するプロトン酸を有している。このため、該アルミノフィロケイ酸亜鉛−シリカ複合体は、塩基性ガスと酸性ガスの両方、特にアンモニア等の極性の高い悪臭ガスに対して高い吸着性を示す。
上述したモンモリロナイト系粘土鉱物と合成アルミノケイ酸亜鉛とは、40:60乃至98:2、特に70:30乃至95:5の重量比で使用されることが好ましい。例えば、合成アルミノケイ酸亜鉛の使用量が上記範囲よりも少量であると、得られる抗菌性消臭剤は、アンモニアに対する消臭性が不満足となる傾向があり、また上記範囲よりも多量に使用しても、アンモニアに対する消臭性は向上せず、かえってコストの増大を招いてしまう。
(銅化合物及び銀化合物)
本発明において、上記のアンモニア吸着性粒状物に添着される銅化合物及び銀化合物は、何れも抗菌性及びウレアーゼ活性阻害機能を示すものであるが、特にCuはウレアーゼ活性阻害機能が高く、一方、Agは抗菌性が高いという特性を有している。このため、両者を併用することにより、高い抗菌性と高いウレアーゼ活性阻害機能を発現させることができるのである。
例えば、後述する実施例から明らかな通り、Cu化合物とAg化合物との併用により、大腸菌や黄色ブドウ球菌に対して優れた抗菌性を示すと同時に、尿素の分解によるアンモニアの発生も有効に抑制され、高いウレアーゼ活性阻害効果を示していることが理解される。
また、本発明では、上記のような高いウレアーゼ活性阻害効果に伴い、アンモニア吸着性粒状物のアンモニア吸着性が十分に発揮され、特に猫砂等のペット用トイレ砂としての用途には最適となる。即ち、尿と接触することにより、尿成分の分解によるアンモニア発生が有効に抑制され、仮にアンモニアが発生したとしても少量となる。しかるに、少量のアンモニアは、上述したアンモニア吸着性粒状物により有効に吸着されるため、消臭機能が相乗的に向上することとなる。
さらに本発明では、銅及び銀化合物は上記アンモニア吸着性粒状物の表面に担持されていることが極めて重要である。即ち、添着される銅及び銀化合物が上記アンモニア吸着性粒状物の内部に侵入していると、抗菌性及びウレアーゼ活性阻害能が充分に発揮されないという問題を生じてしまう。しかるに本発明では、銅及び銀化合物は、粒子表面に優先的に分布させることにより、アンモニア吸着性粒状物に担持される銅及び銀化合物の担持量が少量であるにも関わらず、抗菌性及びウレアーゼ活性阻害能を示す。
上記のCu化合物としては、特に制限されるものではなく、例えば硫酸銅、硝酸銅、塩基性硫酸銅、塩基性硫酸銅カルシウム塩(ボルドー液)、塩化銅、炭酸銅などの無機塩や、ジカルボン酸銅などの有機塩の形で使用することができるが、特にアンモニア吸着性粒状物表面への添着を容易に行うことができるという点で、水溶性塩であることが好ましく、さらに、安価で容易に入手できる点で、硫酸銅が最も好適である。
またAg化合物としては、水溶性であり、アンモニア吸着性粒状物表面への添着を容易に行うことができ、さらに、容易に入手できるという点で、硝酸銀が使用される
本発明において、上述したCu化合物とAg化合物とは、元素換算で、Cuが100重量部に対し、Agが0.1乃至25重量部となる割合で使用されることが好ましい。即ち、Agの量が上記範囲よりも少なくなると、抗菌性が低下する傾向がある。また、Agの量を上記範囲より多くしても、抗菌性はそれほど向上せず、かえってコストの増大を招いてしまう。
また、本発明において、上記のCu化合物とAg化合物は、上記の量比で使用されると共に、Cu化合物が、Cu(元素)換算で、前記アンモニア吸着性粒状物当り50乃至10000ppm、特に100乃至5000ppmとなる量で使用される。即ち、Cu化合物量が、この範囲よりも少ないと、ウレアーゼ活性阻害能の低下が極めて大きく、アンモニアに対する消臭機能の低下が著しくなってしまうからである。
なお、後述の実施例では、Cu及びAgの含有量は、試料全体と表面部分の含有量について測定しているが、上記の含有量は、試料全体の値である。
表面部分の銅化合物の含有量としては、Cu(元素)換算で、前記アンモニア吸着性粒状物当り150乃至30000ppm、好ましくは300乃至20000ppm、特に好ましくは1500乃至15000ppmとなる量で使用される。また、表面部分の銀化合物の含有量としては、Ag(元素)換算で、前記アンモニア吸着性粒状物当り0.5乃至2000ppm、好ましくは1乃至1000ppm、特に好ましくは5乃至200ppmとなる量で使用される。
消臭剤粒状物の製造)
本発明において、ベントナイト粒状物と混合する消臭剤粒状物は、上述したモンモリロナイト系粘土鉱物と合成アルミノケイ酸亜鉛との所定量を混合し、造粒することによりアンモニア吸着性粒状物を製造し、このアンモニア吸着性粒状物の表面に、Cu化合物及びAg化合物の水溶液乃至水分散液を噴霧して添着し、乾燥することにより得ることができる。この場合、アンモニア吸着性粒状物の粒径があまり小さいと、噴霧処理によるCu化合物等の添着が困難となるおそれがあり、また飛散し易くなり、環境保全等の点で望ましくない。さらに、アンモニア吸着性粒状物の粒径が不必要に大きいと噴霧処理によるCu化合物等の添着が不均一になってしまうおそれがある。従って、このアンモニア吸着性粒状物は、適度な粒径を有しているべきであり、一般に短径0.5乃至8mm、アスペクト比が1乃至20程度を有していることが好ましい。また、乾燥は、モンモリロナイト系粘土鉱物等の基本構造が破壊されないような温度、例えば550℃以下、好ましくは250℃以下で行うのがよい。
(消臭剤粒状物の用途)
このようにして得られる消臭剤粒状物(以下、抗菌性消臭剤と呼ぶことがある)は、優れた消臭性と抗菌性とを有しており、悪臭乃至異臭の強いトイレや病院内での抗菌性消臭剤として極めて有用であるが、本発明においては、猫砂等のペット用トイレ砂としての用途に使用される
ペット用トイレ砂としての用途に使用する場合には、上記抗菌性消臭剤をベントナイト粒状物と混合して用いられる。即ち、ベントナイト粒状物もモンモリロナイト系粘土鉱物に属するものであり、前述した基本層構造を有し、特に水膨潤性を有しており、水分を吸収して膨潤し、固結乃至凝固するという性質を有している。従って、このようなベントナイト粒状物の使用により、処理後のトイレ砂の取り扱いや廃棄が容易となる。
トイレ砂に用いるこのベントナイト粒状物は、一般に短径が0.5乃至8mmであり、アスペクト比が1乃至20の範囲にあることが、水分の吸収、固結ないし凝固性、凝固物の取り扱い性の点で好ましく、また、ベントナイト粒状物の形状は、特に制限されず、球状、立方体状、円柱状、角柱状、顆粒状、タブレット状、不定形状の何れでもよい。
ペット用トイレ砂に用いる場合、本発明の抗菌性消臭剤は、一般に、上記ベントナイト粒状物100重量部当り、0.5乃至10重量部、特に1乃至5重量部の量で使用することが、アンモニアに対する消臭機能やその抗菌性を十分に発揮させる上で好ましく、また、ベントナイト粒状物に乾式で混合して使用するのがよい。さらに、この場合には、抗菌性消臭剤粒状物は、短径が0.5乃至8mmであり、アスペクト比が1乃至20程度に粒度調整されていることが、ベントナイト粒状物に対して均一に混合し、安定して持続した消臭機能及び抗菌性を維持させる上で好適である。
さらに、本発明の抗菌性消臭剤をペット用トイレ砂に用いる場合には、上記ベントナイト粒状物と共に、必要により、例えば天然ゼオライトや合成ゼオライトの粒状品、川砂、シリカゲル、新聞紙、製紙スラッジ成型品、大鋸屑、鹿沼土(アロフェン)、1乃至10mmの粒状パルプ或いは粒状化した紙等を併用することもできる。
以下の実施例により、本発明を詳細に説明する。
なお、実施例における測定は、以下の方法で行った。
(1)Cu、Ag分析方法
試料をフッ化水素酸分解方法により湿式分解し、Cu、Ag分析用試験液を調製して、フレーム原子吸光法にて、試料全体のCu及びAg含有量を測定した。
また、試料の表面部分のCu及びAg含有量の測定のためのサンプル調製は次のように行った。粒状物100gを1リットルのポットミルに入れ、60回転/分で表面部分の磨耗により剥離した粉末が全体の重量の0.5±0.05%の量になるまで回転させた。100メッシュの篩で分離し、表面部分の剥離粉末を得た。得た剥離粉末試料について、Cu及びAg含有量をフレーム原子吸光法にて、測定した。
(2)抗菌試験方法
試験は、JIS Z 2801(2000)に準拠して行った。概略は以下のとおりである。
検体を滅菌プラスチックシャーレに入れた5cm×5cmのフィルムの上に50mg散布し、試供菌株液0.4mlを滴下した。その上に4cm×4cmのフィルムを被せて密着させ、相対湿度90%以上(35±1℃)で、24時間静置後、SCDLP培地10mlで検体を洗い出した。その洗い出し液1mlを計測培地に混釈し、35±1℃で40〜48時間培養を行い、発生した集落数を計測した。
また、対照(ブランク5cm×5cmフィルム)について、接種直後および24時間後に同様の試験を行った。
抗菌活性値(R)を次式により計算した。
R=〔log(B/A)−log(C/A)〕−〔log(C/A)〕
R:抗菌活性値
A:ブランク試験片の接種直後の生菌数の平均値(個)
B:ブランク試験片の24時間後の生菌数の平均値(個)
C:抗菌加工試験片の24時間後の生菌数の平均値(個)
なお、試供菌液は次のように培養した。
1.試供菌をNA培地に移植し、35〜37℃、20時間培養(前々培養)を、行った。
2.前項1で培養した菌をNA培地に白金耳移植し、35〜37℃、20時間培養(前培養)を行った。
3.NB培地を滅菌精製水で500倍に希釈し、pHを7.0±0.2に調整した1/500NB培地に、前培養した菌を均一に分散させたものを接種用菌液とした。
(3)ウレアーゼ活性阻害能試験方法
試料100gを1800mlのガラス瓶に採り、ゴム製注入口のついた蓋で密栓する。それに1.5%尿素溶液10mlと0.05%ウレアーゼ溶液(ナタ豆由来、使用当日に調製したもの)4mlをすばやく混合したものを、シリンジを用いて注入する。これを25℃の恒温器にいれ、1時間後の発生アンモニアガス濃度をガス検知間にて測定する。試料未充填の状態で同様の操作を行い、発生するアンモニアガス濃度を測定しブランクの濃度とする。
次式によりウレアーゼ活性阻害能を計算した。
ウレアーゼ活性阻害能=100−{発生アンモニアガス濃度(ppm)/ブランク発生アンモニアガス濃度(ppm)}×100
(4)ペット用トイレ砂消臭試験
試験依頼時まで同じメーカー、同じ品種のトイレ砂(ベントナイト)を使用している猫の飼い主5名をモニターに選び、消臭試験を依頼した。
試験結果を以下のように評した。
◎:4名以上のモニターが従来使用品より臭の発生が少ないことを認めた。
○:3名のモニターが従来使用品より臭の発生が少ないことを認めた。
△:3名以上のモニターが臭いの発生が従来使用品と同じか、多いと感じた。
(実施例1〜3、比較例1〜2)
新潟県小戸産の酸性白土乾燥粉末600g、アルミノフィロケイ酸亜鉛−シリカ複合体乾燥粉末(水澤化学工業製ミズカナイトHP)383g、イオン交換水580gをよく混合し、押し出し成型機(不二パウダル製ファイン デスクペレッタ−)を用いて、直径2mmの円柱状に成型する。これを150℃で5時間乾燥しアンモニア吸着性粒状物とした。次に、硫酸銅溶液と硝酸銀溶液を所定の割合で混合し、噴霧器を用いて該粒状物表面に噴霧、添着し、表1に示した抗菌性消臭剤の試料をそれぞれ調製した。
この抗菌性消臭剤について抗菌性能、ウレアーゼ活性阻害能を測定した。各々の結果を表1に示した。
(実施例4〜6、比較例3〜5)
実施例1〜3、比較例1〜2にて得た各抗菌性消臭剤2部とベントナイト粒状物98部を混合し、各実施例、比較例に相当するペット用トイレ砂を得た。なお、比較例5は、ベントナイト粒状物100部を用いた。このトイレ砂について抗菌性能、ウレアーゼ活性阻害能を測定した。各々の結果を表2に示した。
Figure 0004354267
Figure 0004354267

Claims (5)

  1. モンモリロナイト系粘土鉱物と合成アルミノケイ酸亜鉛とからなるアンモニア吸着性粒状物の表面に、銅化合物及び硝酸銀が添着されている消臭剤粒状物と、ベントナイト粒状物とからなり、
    前記銅化合物と硝酸銀とは、元素換算で、Cuが100重量部に対し、Agが0.1乃至25重量部となる割合で前記アンモニア吸着性粒状物に添着されており、
    前記消臭剤粒状物を、前記ベントナイト粒状物100重量部当り0.5乃至10重量部の量で含有していることを特徴とするペット用トイレ砂。
  2. 前記モンモリロナイト系粘土鉱物が酸性白土または活性白土であり、合成アルミノケイ酸亜鉛がアルミノフィロケイ酸亜鉛−シリカ複合体である請求項1に記載のペット用トイレ砂
  3. 前記アンモニア吸着性粒状物は、モンモリロナイト系粘土鉱物と合成アルミノケイ酸亜鉛とを、40:60乃至98:2の重量比で含有する請求項1または2に記載のペット用トイレ砂
  4. 銅化合物が硫酸銅である請求項1乃至3の何れかに記載のペット用トイレ砂
  5. 前記銅化合物が、Cu換算で、前記アンモニア吸着性粒状物当り50乃至10000ppmの量で添着されている請求項1乃至4の何れかに記載のペット用トイレ砂
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