JP7057611B2 - 吸水処理材及びその製造方法 - Google Patents

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。

特許文献１には、吸水処理材の一種である排泄物処理材が記載されている。同文献に記載された排泄物処理材は、尿を吸収する複数の粒状体からなる。各粒状体は、吸水性を有する粒状の芯部と、芯部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、尿を吸収した粒状体どうしを相互に接着させる機能を有する。

特開２００７－１９００２６号公報

このように粒状体の固まりが形成されることにより、未使用の粒状体と使用済みの粒状体とが混在する吸水処理材の中から、使用済みの粒状体を選択的に除去することが容易になる。しかしながら、従来の吸水処理材には、粒状体の固まり強度の面で向上の余地があった。

本発明は、上記課題に鑑みてなされたものであり、使用済みの粒状体の固まり強度に優れた吸水処理材、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、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、貫通孔を有する粒状の芯部と、接着性材料を含有し、上記芯部の外表面上に設けられた第１の被覆部と、接着性材料を含有し、上記貫通孔の内部に設けられた第２の被覆部と、を備えることを特徴とする。

この吸水処理材においては、芯部が貫通孔を有している。そして、芯部の外表面上に第１の被覆部が設けられるとともに、貫通孔の内部に第２の被覆部が設けられている。この場合、芯部が貫通孔を有しない場合に比して、芯部における被覆部（第１及び第２の被覆部）が設けられる部分の表面積を大きくすることが可能である。これにより、使用済みの粒状体の固まり強度を高めることができる。

また、本発明による吸水処理材の製造方法は、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し、貫通孔を有する粒状の芯部を形成する芯部形成工程と、上記芯部の外表面上に、接着性材料を含有する第１の被覆部を形成する第１の被覆部形成工程と、上記貫通孔の内部に、接着性材料を含有する第２の被覆部を形成する第２の被覆部形成工程と、を含むことを特徴とする。

この製造方法においては、貫通孔を有する芯部が形成される。そして、芯部の外表面上に第１の被覆部が形成されるとともに、貫通孔の内部に第２の被覆部が形成される。この場合、芯部が貫通孔を有しない場合に比して、芯部における被覆部（第１及び第２の被覆部）が設けられる部分の表面積を大きくすることが可能である。これにより、製造後の吸水処理材において、使用済みの粒状体の固まり強度を高めることができる。

本発明によれば、使用済みの粒状体の固まり強度に優れた吸水処理材、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。 変形例に係る粒状体１０を示す斜視図である。 図７のVIII－VIII線に沿った断面図である。

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。吸水処理材１は、例えば、人又は動物の排泄物を吸収処理する排泄物処理材である。

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、被覆部１４（第１の被覆部）、及び被覆部１６（第２の被覆部）を有している。芯部１２、被覆部１４及び被覆部１６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、粒状をしている。芯部１２は、貫通孔１３を有している。具体的には、本実施形態において芯部１２は、略円筒状をしている。貫通孔１３は、芯部１２を貫通している。これにより、芯部１２の内部には、貫通孔１３からなる略円柱状の空間が広がっている。芯部１２の内径ｄ１（貫通孔１３の径）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、有機物を主材料とすることが好ましい。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。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。

図３に戻って、被覆部１４は、芯部１２の外表面上に設けられている。ここで、芯部１２の外表面とは、芯部１２の表面のうち、内表面（貫通孔１３の内面）を除く部分をいう。被覆部１４は、芯部１２の外表面の全体上に設けられている。換言すれば、芯部１２の外表面全体が被覆部１４によって覆われている。

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（固まり形成機能）を有している。被覆部１４は、有機物を主材料とすることが好ましい。被覆部１４は、接着性材料を含有している。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）、デキストリン等が挙げられる。本実施形態において被覆部１４は、接着性材料として吸水性ポリマーを含有している。

被覆部１６は、貫通孔１３の内部に設けられている。被覆部１６は、貫通孔１３の内部の全体に設けられている。すなわち、貫通孔１３の内部全体に被覆部１６が埋設されている。それゆえ、芯部１２の内表面全体が被覆部１６によって覆われている。

被覆部１６も、固まり形成機能を有している。被覆部１６は、有機物を主材料とすることが好ましい。被覆部１６は、接着性材料を含有している。本実施形態において被覆部１６は、接着性材料として吸水性ポリマーを含有している。

被覆部１６は、被覆部１４と同一の組成の材料からなっていてもよいし、被覆部１４と異なる組成の材料からなっていてもよい。後者の場合、被覆部１６に占める吸水性ポリマーの重量割合は、被覆部１４に占める吸水性ポリマーの重量割合よりも大きいことが好ましい。

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、第１の被覆部形成工程、及び第２の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を構成する材料）を造粒することにより、複数の芯部１２を形成する。このとき、内径ｄ１（図４参照）が外径ｄ２の５０％以上となるように芯部１２を形成することが好ましく、内径ｄ１が外径ｄ２の７０％以上となるように芯部１２を形成することがより好ましい。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。

貫通孔１３は、芯部材料の造粒後に形成されてもよいし、芯部材料の造粒と同時に形成されてもよい。前者の場合、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、貫通孔１３を形成することができる。後者の場合、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、貫通孔１３を形成することができる。

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、貫通孔１３を有する芯部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。

第１の被覆部形成工程は、芯部１２の外表面上に被覆部１４を形成する工程である。この工程においては、芯部１２の外表面に、接着性材料を含有する第１の被覆材料（被覆部１４を構成する材料）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第１の被覆材料は、接着性材料として吸水性ポリマーを含有している。第１の被覆材料の付着は、例えば、ノズルを用いて芯部１２の外表面に第１の被覆材料を吹き付けることにより行うことができる。

第２の被覆部形成工程は、貫通孔１３の内部に被覆部１６を形成する工程である。この工程においては、貫通孔１３の内面に、接着性材料を含有する第２の被覆材料（被覆部１６を構成する材料）を付着させることにより、被覆部１６を形成する。本実施形態において第２の被覆材料は、接着性材料として吸水性ポリマーを含有している。第２の被覆材料の付着は、例えば、ノズルを用いて貫通孔１３の内面に第２の被覆材料を吹き付けることにより行うことができる。

第１及び第２の被覆部形成工程を実行する順序は、任意である。すなわち、第１の被覆部形成工程を第２の被覆部形成工程より先に実行してもよいし、第２の被覆部形成工程を第１の被覆部形成工程より先に実行してもよい。また、第１及び第２の被覆部形成工程を同時に実行してもよい。

第２の被覆部形成工程において被覆部１６は、被覆部１４と同一の組成の材料を用いて形成されてもよいし、被覆部１４と異なる組成の材料を用いて形成されてもよい。すなわち、第１及び第２の被覆材料は、同一の組成であってもよいし、相異なる組成であってもよい。前者の場合、第１及び第２の被覆部形成工程は、共通の材料を用いて同時に実行されることが好ましい。後者の場合、被覆部１６に占める吸水性ポリマーの重量割合が被覆部１４に占める吸水性ポリマーの重量割合よりも大きくなるように、被覆部１６を形成することが好ましい。

第１及び第２の被覆部形成工程が実行された後、篩分け（分粒）、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が貫通孔１３を有している。そして、芯部１２の外表面上に被覆部１４が設けられるとともに、貫通孔１３の内部に被覆部１６が設けられている。この場合、芯部１２が貫通孔１３を有しない場合に比して、芯部１２における被覆部（被覆部１４，１６）が設けられる部分の表面積を大きくすることが可能である。これにより、使用済みの粒状体１０の固まり強度を高めることができる。したがって、使用済みの粒状体１０の固まり強度に優れた吸水処理材１、及びその製造方法が実現されている。

被覆部１６は、貫通孔１３の内部の全体に設けられている。この場合、貫通孔１３の内部の一部にのみ被覆部１６を設ける場合に比して、被覆部１６の量を増やすことができる。このことは、使用済みの粒状体１０の固まり強度の向上に資する。

被覆部１６が被覆部１４と同一の組成の材料からなる場合、被覆部１４及び被覆部１６の材料（第１及び第２の被覆材料）として共通の材料を用いることが可能となる。このように共通の材料を用いた場合、芯部１２の表面の全体に当該材料を付着させることにより、被覆部１４及び被覆部１６を同時に形成することができる。

被覆部１６が被覆部１４と異なる組成の材料からなる場合、各被覆部１４，１６の材料として、それぞれの役割に応じて最適な組成の材料を選択することができる。例えば、芯部１２の外表面上に位置する被覆部１４には、固まり形成機能を有することに加えて、液体を速やかに通過させて芯部１２に導くことが求められる。一方、貫通孔１３の内部に位置する被覆部１６には、専ら、固まり形成機能を有することが求められる。それゆえ、例えば、被覆部１４の材料としては、被覆部１６よりも吸水性・透水性に優れた組成の材料を用いるとともに、被覆部１６の材料としては、被覆部１４よりも接着性に優れた組成の材料を用いることが考えられる。

本実施形態において被覆部１４及び被覆部１６は、接着性材料として吸水性ポリマーを含有している。吸水性ポリマーは、液体を吸収すると膨潤する性質を有する。膨潤した吸水性ポリマーは、液体が各被覆部１４，１６内を速やかに通過するのを妨げる。それゆえ、被覆部１６に占める吸水性ポリマーの重量割合を被覆部１４に占める吸水性ポリマーの重量割合よりも大きくした場合、被覆部１４の吸水性・透水性を高めるとともに、被覆部１６の接着性を高めることができる。

芯部１２は、略円筒状をしている。すなわち、芯部１２は、円柱の中心軸に沿って貫通孔１３が設けられた形状をしている。かかる形状の芯部１２は、押出造粒機を用いて形成するのに適している。押出造粒機を用いることにより、大量の芯部１２を短時間で形成することができる。

芯部１２の内径を大きくすることにより、被覆部１６が設けられる貫通孔１３の内部空間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並びに被覆部１４及び被覆部１６が何れも有機物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、貫通孔１３の内部の全体に被覆部１６が設けられる場合を例示した。しかし、被覆部１６は、図７及び図８に示すように、貫通孔１３の内部の一部にのみ設けられてもよい。図８は、図７のVIII－VIII線に沿った断面図である。本例において被覆部１６は、貫通孔１３を塞がないように設けられている。すなわち、貫通孔１３の内部には、貫通孔１３の端から端まで連続する空洞Ｈ１が存在している。

この場合、貫通孔１３の内部の全体に被覆部１６を設ける場合に比して、被覆部１６の材料（第２の被覆材料）の使用量を節約することができる。このことは、吸水処理材の製造コストの削減に資する。また、被覆部１６で貫通孔１３を塞がないようにすることにより、貫通孔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の外表面だけでなく内表面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。

上記実施形態においては、芯部１２が略円筒状をしている場合を例示した。しかし、芯部１２を貫通する貫通孔が設けられている限り、芯部１２の形状は、任意である。例えば、芯部１２は、球又は楕円体に貫通孔が設けられた形状をしていてもよい。

１ 吸水処理材
１０ 粒状体
１２ 芯部
１３ 貫通孔
１４ 被覆部（第１の被覆部）
１６ 被覆部（第２の被覆部）
６０ ダイス
６２ ダイス孔
６４ 芯材
６６ 連結部材

Claims (20)

1. 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、
   貫通孔を有する粒状の芯部と、
   接着性材料を含有し、前記芯部の外表面上に設けられた第１の被覆部と、
   接着性材料を含有し、前記貫通孔の内部に設けられた第２の被覆部と、を備え、
   前記第２の被覆部は、前記第１の被覆部と異なる組成の材料からな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、
   前記第２の被覆部は、前記貫通孔の前記内部の一部にのみ設けられている吸水処理材。
3. 請求項２に記載の吸水処理材において、
   前記第２の被覆部は、前記貫通孔を塞がないように設けられている吸水処理材。
4. 請求項１に記載の吸水処理材において、
   前記第２の被覆部は、前記貫通孔の前記内部の全体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、
   前記第１及び第２の被覆部は、前記接着性材料として吸水性ポリマーを含有する吸水処理材。
6. 請求項５に記載の吸水処理材において、
   前記第２の被覆部に占める前記吸水性ポリマーの重量割合は、前記第１の被覆部に占める前記吸水性ポリマーの重量割合よりも大きい吸水処理材。
7. 請求項１乃至６の何れかに記載の吸水処理材において、
   前記芯部は、略円筒状をしている吸水処理材。
8. 請求項７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、
    前記芯部並びに前記第１及び第２の被覆部は、何れも有機物を主材料とする吸水処理材。
11. 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し、貫通孔を有する粒状の芯部を形成する芯部形成工程と、
    前記芯部の外表面上に、接着性材料を含有する第１の被覆部を形成する第１の被覆部形成工程と、
    前記貫通孔の内部に、接着性材料を含有する第２の被覆部を形成する第２の被覆部形成工程と、を含み、
    前記第２の被覆部形成工程においては、前記第１の被覆部と異なる組成の材料を用いて、前記第２の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。
12. 請求項１１に記載の吸水処理材の製造方法において、
    前記第２の被覆部形成工程においては、前記貫通孔の前記内部の一部にのみ前記第２の被覆部を形成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、
    前記第２の被覆部形成工程においては、前記貫通孔を塞がないように前記第２の被覆部を形成する吸水処理材の製造方法。
14. 請求項１１に記載の吸水処理材の製造方法において、
    前記第２の被覆部形成工程においては、前記貫通孔の前記内部の全体に前記第２の被覆部を形成する吸水処理材の製造方法。
15. 請求項１１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、
    前記第１及び第２の被覆部形成工程においては、それぞれ、前記接着性材料として吸水性ポリマーを含有する前記第１及び第２の被覆部を形成する吸水処理材の製造方法。
16. 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２の被覆部形成工程においては、前記第２の被覆部に占める前記吸水性ポリマーの重量割合が前記第１の被覆部に占める前記吸水性ポリマーの重量割合よりも大きくなるように、前記第２の被覆部を形成する吸水処理材の製造方法。
17. 請求項１１乃至１６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、略円筒状の前記芯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、前記芯部を形成する吸水処理材の製造方法。
19. 請求項１８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、前記芯部を形成する吸水処理材の製造方法。
20. 請求項１１乃至１９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、有機物を主材料とする前記芯部を形成し、
    前記第１及び第２の被覆部形成工程においては、それぞれ、有機物を主材料とする前記第１及び第２の被覆部を形成する吸水処理材の製造方法。

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