JP6117980B1 - 排泄物処理材の製造方法及び製造装置 - Google Patents

排泄物処理材の製造方法及び製造装置 Download PDF

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Abstract

【課題】 混合工程を省略しつつ、直径の異なる粒状体が混在した排泄物処理材を得ることが可能な排泄物処理材の製造方法及び製造装置を提供する。【解決手段】 この製造方法は、造粒工程を含んでいる。造粒工程は、造粒機10を用いて被造粒材料を押出造粒することにより、複数の造粒物を形成する工程である。造粒機10は、ダイス12を有している。ダイス12には、被造粒材料を通過させる複数の貫通孔13が形成されている。複数の貫通孔13には、第1の径を有する貫通孔13aと、第1の径よりも小さい第2の径を有する貫通孔13bとが含まれている。【選択図】 図7

Description

本発明は、排泄物処理材の製造方法及び製造装置に関する。
従来の排泄物処理材としては、例えば特許文献1に記載されたものがある。この排泄物処理材は、複数の円柱状の粒状体からなる。複数の粒状体には、直径の異なる2種類の粒状体が含まれている。すなわち、第1の直径を有する粒状体(第1の粒状体)と、第1の直径よりも小さい第2の直径を有する粒状体(第2の粒状体)とが混在している。
特開2016−67329号公報
このように直径の異なる粒状体が混在した排泄物処理材は、従来、直径が比較的大きい粒状体と直径が比較的小さい粒状体とを別々に形成した後、両者を混合することにより製造されていた。しかしながら、かかる混合工程を実行することは、排泄物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、混合工程を省略しつつ、直径の異なる粒状体が混在した排泄物処理材を得ることが可能な排泄物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。
本発明による排泄物処理材の製造方法は、造粒機を用いて被造粒材料を押出造粒することにより、複数の造粒物を形成する造粒工程を含み、上記造粒機は、上記被造粒材料を通過させる複数の貫通孔が設けられたダイスを有し、上記複数の貫通孔には、第1の径を有する第1の貫通孔と、上記第1の径よりも小さい第2の径を有する第2の貫通孔とが含まれることを特徴とする。
この製造方法においては、第1及び第2の貫通孔が設けられたダイスを有する造粒機が用いられる。第2の貫通孔の径(第2の径)は、第1の貫通孔の径(第1の径)よりも小さい。このため、第1の貫通孔を通過した被造粒材料からは直径が比較的大きい造粒物が得られ、第2の貫通孔を通過した被造粒材料からは直径が比較的小さい造粒物が得られる。これにより、造粒工程の後に混合工程を実行しなくても、直径の異なる粒状体が混在した排泄物処理材を得ることができる。
また、本発明による排泄物処理材の製造装置は、被造粒材料を通過させる複数の貫通孔が設けられたダイスを有し、上記被造粒材料を押出造粒することにより、複数の造粒物を形成する造粒機を備え、上記複数の貫通孔には、第1の径を有する第1の貫通孔と、上記第1の径よりも小さい第2の径を有する第2の貫通孔とが含まれることを特徴とする。
この製造装置は、第1及び第2の貫通孔が設けられたダイスを有する造粒機を備えている。第2の貫通孔は、第1の貫通孔よりも小さな径を有している。このため、第1の貫通孔を通過した被造粒材料からは直径が比較的大きい造粒物が得られ、第2の貫通孔を通過した被造粒材料からは直径が比較的小さい造粒物が得られる。これにより、造粒機による造粒の後に混合工程を実行しなくても、直径の異なる粒状体が混在した排泄物処理材を得ることができる。
本発明によれば、混合工程を省略しつつ、直径の異なる粒状体が混在した排泄物処理材を得ることが可能な排泄物処理材の製造方法及び製造装置が実現される。
本発明による排泄物処理材の一実施形態を示す模式図である。 図1の排泄物処理材における粒状体30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。 図1の排泄物処理材における粒状体40を示す斜視図である。 図4のV−V線に沿った断面図である。 本発明による排泄物処理材の製造装置の一実施形態を示す構成図である。 図6の製造装置における造粒機10を示す平面図である。 図6の製造装置における造粒機10を示す底面図である。 図7のIX−IX線に沿った端面の一部を示す図である。 図6の製造装置における被覆機20の構造を説明するための図である。 本発明による排泄物処理材の製造方法の一実施形態における造粒工程を説明するための図である。 本発明による排泄物処理材の製造方法の一実施形態における造粒工程を説明するための図である。 変形例に係るダイス12を示す平面図である。
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、本発明による排泄物処理材の一実施形態を示す模式図である。排泄物処理材6は、複数の粒状体からなる排泄物処理材であって、粒状体30及び粒状体40を備えている。粒状体30,40は、相異なる直径を有している。すなわち、粒状体30の直径は、粒状体40の直径よりも大きい。このように排泄物処理材6においては、直径の異なる粒状体30,40が混在している。なお、粒状体30の長さと粒状体40の長さとは、略等しい。排泄物処理材6は、猫等の動物の排泄物を吸収することにより、当該排泄物を処理するものである。
図2は、粒状体30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30は、略円柱状をしている。粒状体30は、芯部32(造粒物)及び被覆部34を有している。芯部32は、略円柱状に成形されている。この芯部32は、後述するダイス12の貫通孔13aを通過した被造粒材料から得られる造粒物である。芯部32は、排泄物を吸水及び保水する機能を有する。芯部32は、有機物を主材料とすることが好ましい。ここで、芯部32の主材料とは、芯部32を構成する材料のうち、当該芯部32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。
被覆部34は、芯部32を覆っている。被覆部34は、芯部32の表面の全体を覆っていてもよいし、芯部32の表面の一部のみを覆っていてもよい。被覆部34は、使用時に排泄物を吸収した粒状体30,40どうしを接着させて固まりにする機能を有する。被覆部34も、有機物を主材料とすることが好ましい。
被覆部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4は、粒状体40を示す斜視図である。また、図5は、図4のV−V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。芯部42は、略円柱状に成形されている。この芯部42は、後述するダイス12の貫通孔13bを通過した被造粒材料から得られる造粒物である。芯部42の直径は、芯部32の直径よりも小さい。なお、芯部32の長さと芯部42の長さとは、略等しい。芯部42は、排泄物を吸水及び保水する機能を有する。芯部42は、芯部32と同一の材料によって構成されている。
被覆部44は、芯部42を覆っている。被覆部44は、芯部42の表面の全体を覆っていてもよいし、芯部42の表面の一部のみを覆っていてもよい。被覆部44は、使用時に排泄物を吸収した粒状体30,40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は、被覆部34と同一の材料によって構成されている。
図6は、本発明による排泄物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、上述の排泄物処理材6を製造する装置であって、造粒機10及び被覆機20を備えている。
図7及び図8は、それぞれ、造粒機10を示す平面図及び底面図である。また、図9は、図7のIX−IX線に沿った端面の一部を示す図である。造粒機10は、被造粒材料(芯部32,42を構成する材料)を押出造粒することにより、複数の造粒物(芯部32,42)を形成する押出造粒機である。造粒機10は、ダイス12、ローラー14及びカッター16を有している。ダイス12には、被造粒材料を通過させる複数の貫通孔13が形成されている。なお、以下の記述において「複数の貫通孔13」は、別段の断りがない限り、ダイス12に設けられた全ての貫通孔13を指すものとする。各貫通孔13は、平面視で円形をしている。複数の貫通孔13は、ダイス12の略全面にわたって設けられている。
複数の貫通孔13には、貫通孔13a(第1の貫通孔)、及び貫通孔13b(第2の貫通孔)が含まれている。貫通孔13aは、第1の径を有している。また、貫通孔13bは、第1の径よりも小さい第2の径を有している。第1の径及び第2の径は、それぞれ、ダイス12の表面における貫通孔13a及び貫通孔13bの径として定義される。第2の径は、第1の径の70%以下であることが好ましく、50%以下であることがより好ましい。
本実施形態において複数の貫通孔13は、貫通孔13a及び貫通孔13bのみからなる。ダイス12に設けられた貫通孔13bの個数は、ダイス12に設けられた貫通孔13a及び貫通孔13bの個数の合計の40%以上60%以下であることが好ましい。貫通孔13bは、貫通孔13aよりもダイス12の径方向外側に設けられている。すなわち、貫通孔13bの方が、貫通孔13aよりも、後述する回転軸15から遠い位置に設けられている。そのため、複数の貫通孔13は、回転軸15から遠ざかるにつれて、径が単調に小さくなっている。
図7に示すように、ダイス12の表面側(被造粒材料の入口側)には、ローラー14が設けられている。ローラー14は、円柱状をしており、その中心軸がダイス12の径方向に延びている。本実施形態においては、複数(具体的には4つ)のローラー14が設けられている。各ローラー14の一端は、ダイス12の表面の中心部に位置する回転軸15に連結されている。これらのローラー14は、回転軸15の周りに公転しながら、被造粒材料を各貫通孔13に押し込む。本実施形態において各ローラー14は、その中心軸の周りに自転しつつ、回転軸15の周りに公転する。ローラー14は、ダイス12に形成された全ての貫通孔13上を通過することが可能である。
図8に示すように、ダイス12の裏面側(被造粒材料の出口側)には、カッター16が設けられている。カッター16は、ダイス12の裏面の中心部からダイス12の径方向に延びている。このカッター16は、ダイス12の裏面に沿って回転しながら、各貫通孔13から押し出された被造粒材料を切断する。詳細には、カッター16は、ダイス12の裏面に平行な面内で、ダイス12の中心部を軸として回転運動をする。なお、カッター16は、上述のローラー14とは独立して回転できるように構成されている。カッター16は、ダイス12に形成された全ての貫通孔13上を通過することが可能である。
図6に戻って、被覆機20は、造粒機10により形成された各造粒物(芯部32,42)を被覆材料(被覆部34,44を構成する材料)で被覆するものである。被覆機20は、図10に示すように、ドラム22(容器)を有している。ドラム22は、略円筒状をしており、回転可能に設けられている。具体的には、ドラム22は、その中心軸周りに回転可能である。ドラム22の中心軸は、水平である。ドラム22には、造粒機10により形成された複数の芯部32,42が収容される。被覆機20は、これらの芯部32,42が収容されたドラム22を回転させながら、各芯部32,42の周囲に被覆材料を付着させる。
続いて、製造装置1の動作と併せて、本発明による排泄物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押出造粒することにより、複数の芯部32,42を形成する工程である。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。
造粒工程においては、図11に示すように、ダイス12の表面側に供給された被造粒材料M1が、ダイス12の表面上を転動するローラー14によって貫通孔13に押し込まれる。貫通孔13に押し込まれた被造粒材料M1は、ダイス12の裏面側に押し出される。被造粒材料M1が押し出される際、ダイス12の裏面側では、カッター16が回転し続けている。これにより、貫通孔13から押し出された被造粒材料M1は、図12に示すように、カッター16によって切断される。このようにして切断された部分が、造粒物(芯部32,42)となる。
被覆工程は、造粒工程において形成された各造粒物を被覆材料で被覆する工程である。被覆工程においては、造粒工程において形成された芯部32,42をドラム22(図10参照)内に収容した後、ドラム22を回転させながら、各芯部32,42の周囲に被覆材料を付着させる。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。これにより、被覆部34,44が形成される。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、粒状体30と粒状体40とが混在した排泄物処理材6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、貫通孔13a及び貫通孔13bが設けられたダイス12を有する造粒機10が用いられている。貫通孔13bの径(第2の径)は、貫通孔13aの径(第1の径)よりも小さい。このため、貫通孔13aを通過した被造粒材料からは直径が比較的大きい造粒物(芯部32)が得られ、貫通孔13bを通過した被造粒材料からは直径が比較的小さい造粒物(芯部42)が得られる。これにより、造粒工程の後に混合工程を実行しなくても、直径の異なる粒状体30,40が混在した排泄物処理材6を得ることができる。
ところで、排泄物処理材6は、動物用トイレに敷設された状態で使用される。かかる動物用トイレにおいて、猫等の動物は、排泄物処理材6の上に直接乗った状態で排泄する。それゆえ、排泄物処理材6を構成する粒状体間の隙間が大きいと、動物が乗ったときに排泄物処理材6が大きく沈み込み、足場が不安定になってしまう。この点、排泄物処理材6においては、粒状体30の他に、それよりも直径の小さい粒状体40が設けられている。これにより、排泄物処理材6を動物用トイレに敷設する際、粒状体30間の隙間に、粒状体40が入り込むことになる。このため、排泄物処理材6が粒状体30のみからなる場合に比して、複数の粒状体(粒状体30,40)を動物用トイレに高密度で敷き詰めることが可能となる。したがって、排泄物処理材6によれば、動物が乗ったときの沈み込みを小さく抑えることができる。
粒状体30間の隙間に粒状体40が入り込みやすくするには、粒状体40の直径が粒状体30の直径よりも充分に小さい方が有利である。かかる観点から、第2の径は、第1の径の70%以下であることが好ましく、50%以下であることがより好ましい。
貫通孔13bの個数が貫通孔13a及び貫通孔13bの個数の合計の40%以上60%以下である場合、2種類の粒状体(粒状体30,40)がバランス良く混在した排泄物処理材6を得ることができる。
造粒機10においては、回転軸15の周りに公転するローラー14によって、被造粒材料が貫通孔13に押し込まれている。かかる構成の場合、回転軸15から遠ざかるにつれて、ローラー14が被造粒材料を押し込む力が弱くなる。すなわち、回転軸15からの距離に応じて、ローラー14が被造粒材料を押し込む力に差が生じる。かかる力の差は、得られる造粒物の硬さのばらつきの原因となる。
この点、本実施形態において複数の貫通孔13は、回転軸15から遠ざかるにつれて、径が単調に小さくなっている。具体的には、貫通孔13bが、貫通孔13aよりもダイス12の径方向外側に設けられている。被造粒材料を押し込む力の強さが等しい場合、貫通孔13の径が小さい程、被造粒材料に加わる圧力が大きくなる。それゆえ、比較的小さな径を有する貫通孔13bを回転軸15から比較的遠い位置(被造粒材料を押し込む力が比較的弱い位置)に配置し、比較的大きな径を有する貫通孔13aを回転軸15に比較的近い位置(被造粒材料を押し込む力が比較的強い位置)に配置することにより、造粒物(芯部32,42)の硬さのばらつきを小さく抑えることができる。
被覆の際、芯部32,42が収容されたドラム22を回転させながら、各芯部32,42の周囲に被覆材料を付着させている。これにより、各芯部32,42の周囲全体に被覆材料を万遍なく付着させることができる。また、ドラム22の回転により、芯部32,42が撹拌されるため、製造後の排泄物処理材6における粒状体30(粒状体40)の偏在を小さくすることができる。
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、ダイス12に2種類の貫通孔(貫通孔13a及び貫通孔13b)が設けられた場合を例示した。しかし、ダイス12には、相異なる径を有する3種類以上の貫通孔が設けられてもよい。例えば、複数の貫通孔13には、図13に示すように、貫通孔13a及び貫通孔13bに加えて、貫通孔13c(第3の貫通孔)が含まれていてもよい。貫通孔13cは、第2の径よりも小さい第3の径を有している。第3の径は、第2の径の70%以下であることが好ましく、50%以下であることがより好ましい。貫通孔13cは、貫通孔13bよりもダイス12の径方向外側に設けられている。
上記実施形態においては、貫通孔13の平面形状が円形である場合を例示した。しかし、貫通孔13の平面形状は、任意であり、例えば、楕円形、多角形等であってもよい。貫通孔13の平面形状が円形でない場合、貫通孔13の径は、当該貫通孔13を内包し得る最小の円の直径として定義される。
上記実施形態においては、回転軸15から遠ざかるにつれて複数の貫通孔13の径が単調に小さくなる場合を例示した。しかし、相異なる径を有する複数種類の貫通孔は、任意の位置関係で配設することができる。例えば、比較的小さな径を有する貫通孔が、比較的大きな径を有する貫通孔よりもダイス12の径方向内側に設けられてもよい。また、相異なる径を有する複数種類の貫通孔が、ダイス12にランダムに配設されていてもよい。
上記実施形態においては、造粒機10にローラー14が設けられた場合を例示した。しかし、造粒機10には、ローラー14が設けられていなくてもよい。その場合、ローラー14以外の公知の手段によって、被造粒材料を各貫通孔13に押し込めばよい。
上記実施形態においては、造粒機10にカッター16が設けられた場合を例示した。しかし、造粒機10には、カッター16が設けられていなくてもよい。その場合、カッター16以外の公知の手段によって、各貫通孔13から押し出された被造粒材料を切断すればよい。
上記実施形態においては、粒状体30が、芯部32及び被覆部34からなる複層構造を有する例を示した。しかし、被覆部34を設けることは必須でない。すなわち、粒状体30は、芯部32のみからなる単層構造を有していてもよい。粒状体40についても同様である。その場合、被覆機20は不要であり、被覆工程も実行されない。
上記実施形態においては、排泄物を吸収することにより当該排泄物を処理する吸水型の粒状体30,40を例示した。しかし、粒状体30,40は、排泄物を透過させることにより当該排泄物を処理する透水型の粒状体であってもよい。ここで、透水型の粒状体には、当該粒状体の内部を排泄物が通過するようにしたものと、当該粒状体間の隙間を排泄物が通過するようにしたものとの2種類がある。後者の例としては、撥水性を有する粒状体が挙げられる。
1 製造装置
6 排泄物処理材
10 造粒機
12 ダイス
13 貫通孔
13a 貫通孔(第1の貫通孔)
13b 貫通孔(第2の貫通孔)
13c 貫通孔(第3の貫通孔)
14 ローラー
15 回転軸
16 カッター
20 被覆機
22 ドラム(容器)
30 粒状体
32 芯部(造粒物)
34 被覆部
40 粒状体
42 芯部(造粒物)
44 被覆部

Claims (18)

  1. 造粒機を用いて被造粒材料を押出造粒することにより、複数の造粒物を形成する造粒工程を含み、
    前記造粒機は、前記被造粒材料を通過させる複数の貫通孔が設けられたダイスと、前記ダイスの中心部に位置する回転軸と、前記回転軸の周りに公転しながら前記被造粒材料を前記各貫通孔に押し込むローラーとを有し、
    前記複数の貫通孔には、第1の径を有する第1の貫通孔と、前記第1の径よりも小さい第2の径を有する第2の貫通孔とが含まれており、
    前記第2の貫通孔の方が、前記第1の貫通孔よりも、前記回転軸から遠い位置に設けられていることを特徴とする排泄物処理材の製造方法。
  2. 請求項1に記載の排泄物処理材の製造方法において、
    前記第2の径は、前記第1の径の70%以下である排泄物処理材の製造方法。
  3. 請求項2に記載の排泄物処理材の製造方法において、
    前記第2の径は、前記第1の径の50%以下である排泄物処理材の製造方法。
  4. 請求項1乃至3の何れかに記載の排泄物処理材の製造方法において、
    前記ダイスに設けられた前記第2の貫通孔の個数は、前記ダイスに設けられた前記第1及び第2の貫通孔の個数の合計の40%以上60%以下である排泄物処理材の製造方法。
  5. 請求項1乃至の何れかに記載の排泄物処理材の製造方法において、
    前記複数の貫通孔には、前記第2の径よりも小さい第3の径を有する第3の貫通孔が含まれる排泄物処理材の製造方法。
  6. 請求項に記載の排泄物処理材の製造方法において、
    前記第3の径は、前記第2の径の70%以下である排泄物処理材の製造方法。
  7. 請求項に記載の排泄物処理材の製造方法において、
    前記第3の径は、前記第2の径の50%以下である排泄物処理材の製造方法。
  8. 請求項1乃至の何れかに記載の排泄物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各造粒物を被覆材料で被覆する被覆工程を含む排泄物処理材の製造方法。
  9. 請求項に記載の排泄物処理材の製造方法において、
    前記被覆工程においては、前記造粒工程において形成された前記複数の造粒物が収容された容器を回転させながら、当該各造粒物の周囲に前記被覆材料を付着させる排泄物処理材の製造方法。
  10. 被造粒材料を通過させる複数の貫通孔が設けられたダイスと、前記ダイスの中心部に位置する回転軸と、前記回転軸の周りに公転しながら前記被造粒材料を前記各貫通孔に押し込むローラーとを有し、前記被造粒材料を押出造粒することにより、複数の造粒物を形成する造粒機を備え、
    前記複数の貫通孔には、第1の径を有する第1の貫通孔と、前記第1の径よりも小さい第2の径を有する第2の貫通孔とが含まれており、
    前記第2の貫通孔の方が、前記第1の貫通孔よりも、前記回転軸から遠い位置に設けられていることを特徴とする排泄物処理材の製造装置。
  11. 請求項10に記載の排泄物処理材の製造装置において、
    前記第2の径は、前記第1の径の70%以下である排泄物処理材の製造装置。
  12. 請求項11に記載の排泄物処理材の製造装置において、
    前記第2の径は、前記第1の径の50%以下である排泄物処理材の製造装置。
  13. 請求項10乃至12の何れかに記載の排泄物処理材の製造装置において、
    前記ダイスに設けられた前記第2の貫通孔の個数は、前記ダイスに設けられた前記第1及び第2の貫通孔の個数の合計の40%以上60%以下である排泄物処理材の製造装置。
  14. 請求項10乃至13の何れかに記載の排泄物処理材の製造装置において、
    前記複数の貫通孔には、前記第2の径よりも小さい第3の径を有する第3の貫通孔が含まれる排泄物処理材の製造装置。
  15. 請求項14に記載の排泄物処理材の製造装置において、
    前記第3の径は、前記第2の径の70%以下である排泄物処理材の製造装置。
  16. 請求項15に記載の排泄物処理材の製造装置において、
    前記第3の径は、前記第2の径の50%以下である排泄物処理材の製造装置。
  17. 請求項10乃至16の何れかに記載の排泄物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各造粒物を被覆材料で被覆する被覆機を備える排泄物処理材の製造装置。
  18. 請求項17に記載の排泄物処理材の製造装置において、
    前記被覆機は、前記造粒機により形成された前記複数の造粒物を収容する容器を有し、当該複数の造粒物が収容された前記容器を回転させながら、当該各造粒物の周囲に前記被覆材料を付着させる排泄物処理材の製造装置。
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