JP6700529B2

JP6700529B2 - 吸水処理材及びその製造方法

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Publication number: JP6700529B2
Application number: JP2018235349A
Authority: JP
Inventors: 隼士吉永
Original assignee: Daiki Co Ltd
Current assignee: Daiki Co Ltd
Priority date: 2018-12-17
Filing date: 2018-12-17
Publication date: 2020-05-27
Anticipated expiration: 2038-08-06
Also published as: JP2020022945A

Description

本発明は、悪臭物質を含む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、排泄物を吸収処理する排泄物処理材であって、吸水性を有する多数の粒状体からなる。各粒状体は、粒状芯部、及び粒状芯部を覆う被覆層部を備えている。粒状芯部は、有機質廃材の粉体、接着性材料、及び金属化合物を含有している。金属化合物としては、消臭機能を有するものが用いられている。被覆層部は、紙粉と接着性材料との混合物によって形成されている。

特開２００４−２６１０８５号公報

上述の吸水処理材においては、消臭機能を有する金属化合物が含有されているため、使用後（排泄物を吸収した後）に当該排泄物に起因する悪臭の発生を抑制することができる。しかしながら、各粒状体に金属化合物を含有させることは、金属材料の使用量を増大させ、ひいては吸水処理材の製造コストの上昇につながる。

本発明は、上記課題に鑑みてなされたものであり、低コストで製造することが可能でありながら、使用後に悪臭の発生を抑制することのできる吸水処理材、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、悪臭物質を含む液体を吸収する吸水処理材であって、消臭機能を有する金属を含有する第１の粒状体と、上記金属を含有しない第２の粒状体と、を備えることを特徴とする。

この吸水処理材においては、第１及び第２の粒状体が設けられている。第１の粒状体は、消臭機能を有する金属を含有している。他方、第２の粒状体は、上記金属を含有していない。このように一部の粒状体（第１の粒状体）にのみ金属を含有させることにより、金属材料の使用量を節約することができる。また、第１の粒状体に含有された金属の消臭作用は、当該第１の粒状体の周囲の第２の粒状体にも及ぶ。このため、第１の粒状体に吸収された液体だけでなく第２の粒状体に吸収された液体に起因する悪臭の発生も抑えることができる。

また、本発明による吸水処理材の製造方法は、悪臭物質を含む液体を吸収する吸水処理材を製造する方法であって、消臭機能を有する金属を含有する第１の粒状体を形成する第１の粒状体形成工程と、上記金属を含有しない第２の粒状体を形成する第２の粒状体形成工程と、を含むことを特徴とする。

この製造方法は、第１及び第２の粒状体形成工程を含んでいる。第１の粒状体形成工程においては、消臭機能を有する金属を含有する第１の粒状体が形成される。他方、第２の粒状体形成工程においては、上記金属を含有しない第２の粒状体が形成される。このように一部の粒状体（第１の粒状体）にのみ金属を含有させることにより、金属材料の使用量を節約することができる。また、製造後の吸水処理材において、第１の粒状体に含有された金属の消臭作用は、当該第１の粒状体の周囲の第２の粒状体にも及ぶ。このため、第１の粒状体に吸収された液体だけでなく第２の粒状体に吸収された液体に起因する悪臭の発生も抑えることができる。

本発明によれば、低コストで製造することが可能でありながら、使用後に悪臭の発生を抑制することのできる吸水処理材、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を示す模式図である。粒状体２０を示す模式図である。変形例に係る粒状体１０を示す模式図である。

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、悪臭物質を含む液体を吸収する吸水処理材であって、粒状体１０（第１の粒状体）及び粒状体２０（第２の粒状体）を備えている。各粒状体１０，２０は、吸水性を有しており、上記液体を吸収する。吸水処理材１は、例えば、排泄物を吸収する排泄物処理材、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る。

本実施形態において粒状体１０及び粒状体２０は、複数ずつ設けられている。吸水処理材１においては、これらの粒状体１０，２０が混在している。粒状体１０の個数は、粒状体１０及び粒状体２０の個数の合計の３０％以上７０％以下であることが好ましく、４０％以上６０％以下であることがより好ましい。

図２は、粒状体１０を示す模式図である。粒状体１０は、金属３０及び吸水性材料（第１の吸水性材料）を含有している。粒状体１０は、金属３０及び第１の吸水性材料のみからなってもよいし、これらの材料と他の材料とからなってもよい。なお、本発明において「金属」には、金属イオンも含まれるものとする。

金属３０は、消臭機能を有している。金属３０としては、例えば、銅、銀、亜鉛、チタン等を用いることができる。金属３０は、第１の吸水性材料に担持された状態で粒状体１０に含有されることが好ましい。ここで、金属３０が第１の吸水性材料に担持されるとは、化学結合又は物理結合により金属３０が第１の吸水性材料に固定されることをいう。第１の吸水性材料は、粒状体１０の主材料である。ここで、粒状体１０の主材料とは、粒状体１０を構成する材料のうち、当該粒状体１０に占める重量割合が最大のものをいう。第１の吸水性材料は、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、セルロース系材料、プラスチック類、又はオカラが挙げられる。セルロース系材料には、例えば、パルプ、コットン又はレーヨンが含まれる。

粒状体１０は、芯部１２（第１の芯部）を有している。芯部１２は、粒状に成形されている。かかる粒状の形状としては、例えば、球、円柱、楕円体等が挙げられる。芯部１２は、液体を吸水及び保水する機能を有する。粒状体１０において、芯部１２は、剥き出しになっている。芯部１２上に被覆部は設けられておらず、芯部１２の表面全体が露出している。すなわち、粒状体１０は、芯部１２のみによって構成されている。

図３は、粒状体２０を示す模式図である。粒状体２０は、消臭機能を有する金属を含有していない。粒状体２０は、消臭機能を有しない金属も含めて一切の金属を含有しないことが好ましい。粒状体２０は、吸水性材料（第２の吸水性材料）を含有している。第２の吸水性材料は、第１の吸水性材料と同一の材料であってもよいし、異なる材料であってもよい。

粒状体２０は、芯部２２（第２の芯部）及び被覆部２４を有している。芯部２２は、粒状に成形されている。芯部２２は、液体を吸水及び保水する機能を有する。芯部２２は、第２の吸水性材料を主材料としている。芯部２２は、第２の吸水性材料のみからなってもよいし、第２の吸水性材料と他の材料とからなってもよい。芯部２２の粒径は、芯部１２の粒径に等しくてもよいし、芯部１２の粒径と異なっていてもよい。ここで、粒径は、当該芯部を内包しうる最小の球の直径として定義するものとする。

被覆部２４は、芯部２２を覆っている。被覆部２４は、芯部２２の表面の全体を覆っていてもよいし、芯部２２の表面の一部のみを覆っていてもよい。被覆部２４は、使用時（吸水処理材１が処理対象となる液体を吸収したとき）に粒状体１０，２０どうしを接着させて固まりにする機能を有する。被覆部２４の主材料としても、第２の吸水性材料を用いることができる。被覆部２４は、接着性材料を含有している。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。なお、本実施形態において粒状体１０は、接着性材料を含有していない。このように吸水処理材１においては、粒状体１０が芯部１２のみからなる単層構造を有する一方で、粒状体２０が芯部２２及び被覆部２４からなる複層構造を有している。

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、第１の粒状体形成工程、第２の粒状体形成工程、及び混合工程を含んでいる。

第１の粒状体形成工程は、粒状体１０を形成する工程である。この工程は、第１の芯部形成工程を含んでいる。第１の芯部形成工程は、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、金属３０及び第１の吸水性材料を含有する第１の芯部材料（芯部１２を構成する材料）を造粒することにより、芯部１２となる造粒物を形成する。本実施形態においては、複数の芯部１２が形成される。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、第１の芯部材料には、粉砕、混練、加水等の前処理が必要に応じて行われる。金属３０を第１の吸水性材料に担持させる場合は、造粒に先立って、金属３０の第１の吸水性材料に対する固定処理が行われる。かかる固定処理は、公知の方法により行うことができる。第１の粒状体形成工程において芯部１２は、被覆されない。これにより、芯部１２が剥き出しになった粒状体１０が得られる。

第２の粒状体形成工程は、粒状体２０を形成する工程である。この工程は、第２の芯部形成工程、及び被覆部形成工程を含んでいる。第２の芯部形成工程は、芯部２２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、第２の吸水性材料を含有する第２の芯部材料（芯部２２を構成する材料）を造粒することにより、芯部２２となる造粒物を形成する。本実施形態においては、複数の芯部２２が形成される。造粒に先立って、第２の芯部材料には、粉砕、混練、加水等の前処理が必要に応じて行われる。

被覆部形成工程は、被覆部２４を形成する工程である。この工程においては、コーティング装置等を用いて、芯部２２の表面に粉状の被覆材料（被覆部２４を構成する材料）を付着させることにより、被覆部２４を形成する。この被覆材料は、接着性材料を含有している。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、芯部２２が被覆部２４で被覆された粒状体２０が得られる。なお、第１及び第２の粒状体形成工程を実行する順序は、任意である。すなわち、両工程を同時に並行して実行してもよいし、一方の工程を他方の工程より先に実行してもよい。

混合工程は、第１の粒状体形成工程において形成された粒状体１０と、第２の粒状体形成工程において形成された粒状体２０とを混合する工程である。この工程においては、粒状体１０の個数が粒状体１０及び粒状体２０の個数の合計の３０％以上７０％以下となるように、粒状体１０及び粒状体２０を混合することが好ましい。また、粒状体１０の個数が粒状体１０及び粒状体２０の個数の合計の４０％以上６０％以下となるように、粒状体１０及び粒状体２０を混合することがより好ましい。この工程においては、混合された粒状体１０及び粒状体２０を撹拌することが好ましい。以上により、粒状体１０と粒状体２０とが混在した吸水処理材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、消臭機能を有する金属（金属３０）を含有する粒状体１０と、上記金属を含有しない粒状体２０とが形成される。このように一部の粒状体（粒状体１０）にのみ金属３０を含有させることにより、金属材料の使用量を節約することができる。また、金属３０の消臭作用は、使用時すなわち吸水処理材１が処理対象となる液体を吸収したときに当該液体に金属３０が溶出し、溶出した金属イオンが細菌類の活動を抑えること（微量金属作用）によるものと考えられる。それゆえ、吸水処理材１において、粒状体１０に含有された金属３０の消臭作用は、粒状体１０の周囲の粒状体２０にも及ぶ。このため、粒状体１０に吸収された液体だけでなく粒状体２０に吸収された液体に起因する悪臭の発生も抑えることができる。したがって、低コストで製造することが可能でありながら、使用後に悪臭の発生を抑制することのできる吸水処理材１、及びその製造方法が実現されている。

粒状体１０は、金属３０に加えて吸水性材料（第１の吸水性材料）を含有している。これにより、粒状体１０に吸水性をもたせることができる。

金属３０が第１の吸水性材料に担持された状態で粒状体１０に含有されている場合、使用前に金属３０が粒状体１０から脱落してしまう事態を起こりにくくすることができる。

第１の吸水性材料がセルロース系材料である場合、粒状体１０の吸水性を高めることができる。また、セルロース系材料は、水酸基を多く有する。このため、２つの水酸基の間に金属原子を化学結合させることにより、第１の吸水性材料（セルロース系材料）に多くの金属３０を担持させることができる。

粒状体１０が金属３０及び第１の吸水性材料のみからなる場合、金属３０を含有しつつ吸水性を有する粒状体１０を、最小限の材料で形成することができる。このことは、材料の調達コストひいては吸水処理材１の製造コストの削減に資する。

粒状体２０は、吸水性材料（第２の吸水性材料）を含有している。これにより、粒状体２０に吸水性をもたせることができる。

第２の吸水性材料が第１の吸水性材料と同一の材料である場合、１つの吸水性材料を粒状体１０及び粒状体２０の双方に用いることができる。このことも、材料の調達コストひいては吸水処理材１の製造コストの削減に資する。

金属３０として銅を用いた場合、消臭作用の持続性、安全性及び低廉性の面で特に有利である。

粒状体１０は、接着性材料を含有していない。これにより、比較的高価な材料である接着性材料の使用量を節約し、吸水処理材１の製造コストを一層削減することができる。これに対し、粒状体１０内に接着性材料が存在する場合、使用時に液体が金属３０に達しにくくなり、それにより金属３０が液体に溶出するのを妨げてしまうことがある。本実施形態においては、粒状体１０に接着性材料を含有させないことにより、使用時に金属３０を液体に溶出しやすくすることができる。ただし、粒状体１０が接着性材料を含有しないことは、必須でない。

粒状体１０においては、芯部１２が剥き出しになっている。すなわち、芯部１２は、被覆されていない。これにより、使用時に芯部１２に含有された金属３０から溶出した金属イオンが周囲の粒状体２０まで到達しやすくなる。

他方、粒状体２０においては、芯部２２が、接着性材料を含有する被覆部２４によって覆われている。このように一部の粒状体（粒状体２０）にのみ被覆部を設けることにより、被覆材料を節約することができる。また、粒状体２０に設けられた被覆部２４の接着作用は、粒状体２０の周囲の粒状体１０にも及ぶ。このため、粒状体１０に被覆部が設けられていなくても、使用済みの粒状体１０及び粒状体２０からなる固まりが形成される。したがって、被覆材料を節約しつつ、使用後に粒状体１０，２０の固まりを得ることができる。

芯部２２の粒径が芯部１２の粒径に等しい場合、芯部１２及び芯部２２の形成に共通の造粒装置を用いることが可能となる。他方、芯部２２の粒径が芯部１２の粒径と異なる場合、芯部１２の粒径に関する設計自由度を高めることができる。すなわち、芯部１２の粒径を芯部２２の粒径より大きくすることもできれば、芯部２２の粒径より小さくすることもできる。

金属材料を節約し、製造コストの削減を図る上では、吸水処理材１全体に占める粒状体１０の割合が小さい方が有利である。かかる観点から、粒状体１０の個数は、粒状体１０及び粒状体２０の個数の合計の７０％以下であることが好ましく、６０％以下であることがより好ましい。他方、粒状体１０の割合が小さすぎると、金属３０の消臭作用が不足し、吸水処理材１の防臭効果が不充分になりかねない。かかる観点から、粒状体１０の個数は、粒状体１０及び粒状体２０の個数の合計の３０％以上であることが好ましく、４０％以上であることがより好ましい。

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、粒状体１０は、液体を吸収すると崩壊するように構成されていてもよい。かかる粒状体１０は、造粒時に第１の芯部材料に加わる圧縮力を小さくすることにより実現することができる。例えば、押出造粒機のダイスの厚みを小さくすることにより、第１の芯部材料に加わる圧縮力を小さくすることができる。このように使用時に粒状体１０が崩壊する場合、粒状体１０の内部に隠れていた金属３０を外部に露出させることができる。これにより、金属３０の消臭作用を一層効率的に引き出すことができる。

上記実施形態においては、粒状体１０において芯部１２が剥き出しになっている場合を例示した。しかし、図４に示すように、芯部１２は、被覆部１４によって覆われていてもよい。すなわち、粒状体１０は、芯部１２及び被覆部１４からなる複層構造を有していてもよい。その場合、金属３０は、芯部１２及び被覆部１４の双方に含有されてもよいし、何れか一方にのみ含有されてもよい。同図においては、金属３０の図示を省略している。被覆部１４の構成は、金属３０を含有し得る点を除いて、被覆部２４の構成と同様である。

上記実施形態においては、粒状体２０に被覆部２４が設けられた場合を例示した。しかし、粒状体２０に被覆部２４を設けることは、必須でない。すなわち、粒状体２０は、芯部２２のみからなる単層構造を有していてもよい。

１吸水処理材
１０粒状体（第１の粒状体）
１２芯部（第１の芯部）
１４被覆部
２０粒状体（第２の粒状体）
２２芯部（第２の芯部）
２４被覆部
３０金属

Claims

悪臭物質を含む液体を吸収する吸水処理材であって、
消臭機能を有する金属を含有する第１の粒状体と、
前記金属を含有しない第２の粒状体と、を備え、
前記第１の粒状体は、粒状の第１の芯部を有し、
前記第２の粒状体は、粒状の第２の芯部と、接着性材料を含有するとともに前記第２の芯部を覆う被覆部とを有し、
前記第１の粒状体において、前記第１の芯部は、剥き出しになっていることを特徴とする吸水処理材。
請求項１に記載の吸水処理材において、
前記第１の粒状体は、前記金属と第１の吸水性材料とを含有する吸水処理材。
請求項２に記載の吸水処理材において、
前記金属は、前記第１の吸水性材料に担持された状態で前記第１の粒状体に含有されている吸水処理材。
請求項２又は３に記載の吸水処理材において、
前記第１の吸水性材料は、セルロース系材料である吸水処理材。
請求項４に記載の吸水処理材において、
前記セルロース系材料は、パルプ、コットン又はレーヨンである吸水処理材。
請求項２乃至５の何れかに記載の吸水処理材において、
前記第２の粒状体は、第２の吸水性材料を含有する吸水処理材。
請求項６に記載の吸水処理材において、
前記第２の吸水性材料は、前記第１の吸水性材料と同一の材料である吸水処理材。
請求項１乃至７の何れかに記載の吸水処理材において、
前記第１の粒状体に含有された前記金属は、銅である吸水処理材。
請求項１乃至８の何れかに記載の吸水処理材において、
前記第１の粒状体は、接着性材料を含有しない吸水処理材。
請求項１乃至９の何れかに記載の吸水処理材において、
前記第１の粒状体は、前記液体を吸収すると崩壊する吸水処理材。
請求項１乃至１０の何れかに記載の吸水処理材において、
前記第２の芯部の粒径は、前記第１の芯部の粒径に等しい吸水処理材。
請求項１乃至１０の何れかに記載の吸水処理材において、
前記第２の芯部の粒径は、前記第１の芯部の粒径と異なる吸水処理材。
請求項１乃至１２の何れかに記載の吸水処理材において、
前記被覆部に含有された前記接着性材料は、吸水性ポリマーである吸水処理材。
悪臭物質を含む液体を吸収する吸水処理材を製造する方法であって、
消臭機能を有する金属を含有する第１の粒状体を形成する第１の粒状体形成工程と、
前記金属を含有しない第２の粒状体を形成する第２の粒状体形成工程と、を含み、
前記第１の粒状体形成工程は、粒状の第１の芯部を形成する第１の芯部形成工程を含み、
前記第２の粒状体形成工程は、粒状の第２の芯部を形成する第２の芯部形成工程と、接着性材料を含有するとともに前記第２の芯部を覆う被覆部を形成する被覆部形成工程とを含み、
前記第１の粒状体形成工程においては、前記第１の芯部が剥き出しになった前記第１の粒状体を形成することを特徴とする吸水処理材の製造方法。
請求項１４に記載の吸水処理材の製造方法において、
前記第１の粒状体形成工程においては、前記金属と第１の吸水性材料とを含有する前記第１の粒状体を形成する吸水処理材の製造方法。
請求項１５に記載の吸水処理材の製造方法において、
前記第１の粒状体形成工程においては、前記金属が前記第１の吸水性材料に担持された状態で前記第１の粒状体に含有されるように、当該第１の粒状体を形成する吸水処理材の製造方法。
請求項１５又は１６に記載の吸水処理材の製造方法において、
前記第１の吸水性材料は、セルロース系材料である吸水処理材の製造方法。
請求項１７に記載の吸水処理材の製造方法において、
前記セルロース系材料は、パルプ、コットン又はレーヨンである吸水処理材の製造方法。
請求項１５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、
前記第２の粒状体形成工程においては、第２の吸水性材料を含有する前記第２の粒状体を形成する吸水処理材の製造方法。
請求項１９に記載の吸水処理材の製造方法において、
前記第２の吸水性材料は、前記第１の吸水性材料と同一の材料である吸水処理材の製造方法。
請求項１４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、
前記第１の粒状体に含有される前記金属は、銅である吸水処理材の製造方法。
請求項１４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、
前記第１の粒状体形成工程においては、接着性材料を含有しない前記第１の粒状体を形成する吸水処理材の製造方法。
請求項１４乃至２２の何れかに記載の吸水処理材の製造方法において、
前記第１の粒状体形成工程においては、前記液体を吸収すると崩壊する前記第１の粒状体を形成する吸水処理材の製造方法。
請求項１４乃至２３の何れかに記載の吸水処理材の製造方法において、
前記第２の芯部形成工程においては、前記第２の芯部の粒径が前記第１の芯部の粒径に等しくなるように、当該第２の芯部を形成する吸水処理材の製造方法。
請求項１４乃至２３の何れかに記載の吸水処理材の製造方法において、
前記第２の芯部形成工程においては、前記第２の芯部の粒径が前記第１の芯部の粒径と異なるように、当該第２の芯部を形成する吸水処理材の製造方法。
請求項１４乃至２５の何れかに記載の吸水処理材の製造方法において、
前記被覆部に含有される前記接着性材料は、吸水性ポリマーである吸水処理材の製造方法。