JP6212668B1 - 粒状体群の製造方法及び製造装置 - Google Patents

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粒状体群を得ることが可能な粒状体群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、複数の粒状体からなる粒状体群を製造する方法であって、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、各粒状体を構成する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、複数の粒状体からなる粒状体群の製造方法及び製造装置に関する。

従来の粒状体群の製造方法としては、例えば特許文献１に記載されたものがある。同文献に記載の製造方法は、第１の直径を有する粒状体（第１の粒状体）を形成する工程と、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）を形成する工程と、第１及び第２の粒状体を混合する工程とを含んでいる。これらの工程を実行することにより、直径の異なる複数の粒状体が混在した粒状体群を得ることができる。

特開２０１６−６７３２９号公報

このように直径の異なる複数の粒状体が混在した粒状体群は、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、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粒状体群を得ることが可能な粒状体群の製造方法及び製造装置を提供することを目的とする。

本発明による粒状体群の製造方法は、複数の粒状体からなる粒状体群を製造する方法であって、造粒機を用いて被造粒材料を押出造粒することにより、上記各粒状体を構成する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粒状体群を得ることができる。

また、本発明による粒状体群の製造装置は、複数の粒状体からなる粒状体群を製造する装置であって、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、上記各粒状体を構成する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粒状体群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粒状体群を得ることが可能な粒状体群の製造方法及び製造装置が実現される。

本発明による粒状体群の一実施形態を示す模式図である。 図１の粒状体群における粒状体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の粒状体群における粒状体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。 本発明による粒状体群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。 本発明による粒状体群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。 本発明による粒状体群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を示す底面図である。

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、本発明による粒状体群の一実施形態を示す模式図である。粒状体群６は、複数の粒状体からなる粒状体群であって、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。このように粒状体群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。本実施形態において粒状体群６は、動物や人の排泄物の処理に用いられる排泄物処理材である。

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、本発明による粒状体群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、上述の粒状体群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点在している。

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の裏面における貫通孔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、本発明による粒状体群の製造方法の一実施形態を説明する。この製造方法は、粒状体群６を製造する方法であって、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とが混在した粒状体群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が混在した粒状体群６を得ることができる。

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粒状体群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、製造後の粒状体群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、粒状体群６が排泄物処理材である場合を例示した。しかし、粒状体群は、複数の粒状体からなるものであれば、排泄物処理材以外の粒状体群であってもよい。排泄物処理材を除く粒状体群としては、例えば、食品、薬剤、肥料、固形燃料等が挙げられる。

１ 製造装置
６ 粒状体群
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 (14)

1. 複数の粒状体からなる粒状体群を製造する方法であって、
   造粒機を用いて被造粒材料を押出造粒することにより、前記各粒状体を構成する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おり、
   前記複数の貫通孔は、前記回転軸から遠ざかるにつれて、径が単調に小さくなることを特徴とする粒状体群の製造方法。
2. 請求項１に記載の粒状体群の製造方法において、
   前記第２の径は、前記第１の径の７０％以下である粒状体群の製造方法。
3. 請求項２に記載の粒状体群の製造方法において、
   前記第２の径は、前記第１の径の５０％以下である粒状体群の製造方法。
4. 請求項１乃至３の何れかに記載の粒状体群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％以下である粒状体群の製造方法。
5. 請求項１乃至４の何れかに記載の粒状体群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粒状体群の製造方法。
6. 請求項５に記載の粒状体群の製造方法において、
   前記第３の径は、前記第２の径の７０％以下である粒状体群の製造方法。
7. 請求項６に記載の粒状体群の製造方法において、
   前記第３の径は、前記第２の径の５０％以下である粒状体群の製造方法。
8. 複数の粒状体からなる粒状体群を製造する装置であって、
   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、前記各粒状体を構成する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おり、
   前記複数の貫通孔は、前記回転軸から遠ざかるにつれて、径が単調に小さくなることを特徴とする粒状体群の製造装置。
9. 請求項８に記載の粒状体群の製造装置において、
   前記第２の径は、前記第１の径の７０％以下である粒状体群の製造装置。
10. 請求項９に記載の粒状体群の製造装置において、
    前記第２の径は、前記第１の径の５０％以下である粒状体群の製造装置。
11. 請求項８乃至１０の何れかに記載の粒状体群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％以下である粒状体群の製造装置。
12. 請求項８乃至１１の何れかに記載の粒状体群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粒状体群の製造装置。
13. 請求項１２に記載の粒状体群の製造装置において、
    前記第３の径は、前記第２の径の７０％以下である粒状体群の製造装置。
14. 請求項１３に記載の粒状体群の製造装置において、
    前記第３の径は、前記第２の径の５０％以下である粒状体群の製造装置。

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