JPH08505570A - スメクタイトをベースにした液体吸収剤の製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 スメクタイトをベースにした液体吸収剤の製造方法について記載されている。この方法は、（ａ）水分含有率が６重量％以下のスメクタイトと、（ｂ）製紙排水の処理工程において発生する、繊維状セルロースと無機色素からなる湿性のコンパウンドと、（ｃ）無水の硫酸カルシウムまたは半水化硫酸カルシウムを互いに混合、圧縮および破砕し、ここで、スメクタイト（ａ）、湿性のコンパウンド（ｂ）、および硫酸カルシウム（ｃ）の質量比を、粒子状物質の水分含有量（自由水）が２０重量％以下になるよう選定することを特徴とする。

Description

【発明の詳細な説明】 スメクタイトをベースにした液体吸収剤の製造方法 この発明は、スメクタイトをベースにした液体吸収剤の製造方法に関する。こ の吸収剤は任意の液体の吸収に適しているが、特にペット用のリッターとして好 適であり、このことから、以下の実施例においては特にこの使用分野に関して説 明する。 都会の環境下でのペットの飼育において、しばしばリッターの使用が必要とさ れる。これは動物から排出された液体を吸収し、その際匂いの散乱をできる限り 抑制または防止することを目的とする。それらは、匂いの散乱を防止するために 、半固形で湿り気のある動物的排泄物および分泌物から効果的に液体を除去しな ければならない。良好なリッターは、この点において、排出および除去された液 体を圧縮された塊を形成することによって吸収する特性を有する必要があり、こ の塊が簡便かつ低コストな方法で廃棄されなければならない。最適なペット用リ ッターはこれによって高い吸収能力を有する。 市販されている製品は、まずワラ，おがくず，木の削り屑，樹皮，多孔質のプ ラスチック・ビーズ，シュレッドされた紙、セルロース繊維，農業廃棄物，ポリ アクリル等の有機物質であり、これらは単独でまたは無機材料と混合して使用さ れる。有機性のリッター難点は、しばしば塊形成特性、またはその硬度が充分で ないことと、さらに特に湿気と結合してバクテリア分解されやすいことである。 その他のものとして、ドイツ特許第ＤＥ−Ａ−３８１６２２５号により、特に 小動物用の、セルローズ質材料を用いた、臭いおよび湿気吸収用リッターが知ら れており、ここでセルロース質材料は、少なくとも一種類の、毛細管質で粒子大 ０．５ｍｍ未満の小粒子状の材料を、９０：１０ないし２０：８の重量比で混合 した湿性物質である。セルロース質材料としては、製紙廃水の浄化に際して発生 する、水分含有率５０ないし６０重量％の湿性の塊（紙再生材）を使用すること ができる。毛細管質の物質としては、例えばベントナイトを使用することができ 、これは非処理状態で約３０重量％の水分含有率を有する。好適には、水分含有 率 が最高で３０重量％の軽石粉が使用される。生成したリッターは、乾燥させる必 要があり、これがエネルギー・コストを非常に高くする。 ドイツ特許第ＤＥ−Ａ−３７２８８１２号および第ＤＥ−Ｃ−３８２５９０５ 号より、スメクタイトのグループの鉱物を含有する粘土および粘土鉱物に基づい た吸収剤が周知であり、これは高い細孔量を達成するために６５０度以上の温度 で焼かれる。多孔化媒体としておがくず，コルク，もみ殻等の有機物質を付加す ることができる。これらの多孔化媒体はいずれも加熱の際に焼却され製品の中に は残留しない。燃焼後に得られる物質は吸水性ではなくなる。 米国特許第Ａ−５１８８０６４号は、少なくとも９５％の粒子大が２００μｍ 未満である吸水性のスメクタイト粘土の吸収能力を向上させる方法に関し、ここ で、この粘土は、少なくとも９５％の粒子大が２０００μｍ未満である粒子状の セルロース質材料と混合される。セルロース質材料とスメクタイトの重量比は、 約０．０５ないし３：１となる。成分は、湿った状態、あるいは乾燥状態で互い に混合することができる。乾燥工程後に得られる合成物は、非常に埃っぽくなる 。セルロース成分は、生産物内には結合されず、その結果、この物質は動物の皮 膚および手足に強く粘着しやすくなる。この物質はリッター剤としては使用不能 である。湿化工程後に得られる合成物は、湿った状態で練られた合成物とは逆に 、高い密度および低い吸収性を有する。 ドイツ特許第ＤＥ−Ｃ−３０３４１６９号により、食品パッケージ用の水分吸 収装置が示されており、これは、透水性のフィルムからなる袋の中に、けいそう 土、およびカルボキシメチルセルロース、セルロースエーテル、ポリビニルピロ リドン、澱粉、ぶどう糖、ゼラチンおよび／またはペクチン等の有機ゲル質体か らなる充填物を包み込んだものである。この合成物は、スメクタイトも硫酸カル シウムも含まない。 第ＷＯ８６／００４９６号により、ペット用リッターとして適する吸収剤が知 られており、これは粘土を米殻または麦殻等のセルロース質材料と混合し、混合 物をペレット化し、このペレットを５５０ないし１１００℃の温度で乾燥および 加熱して製造される。この温度ではセルロース質の材料は燃焼する。また、この 吸収剤はギプスを含有しない。 ドイツ特許第ＤＥ−Ａ−４０２８９３３号により、特に動物の排泄物等の液体 を吸収する物質の製造方法が知られており、この方法においては、セルロース質 材料をまず荒粒に、その後微細に破砕し、材料を綿状の形態にさせ、さらにこれ を乾燥状態で粘土粉と混合し圧縮する。粘土粉は主にカオリナイトと石英をベー スにしたアルミナから生成される。この物質はギプスを含有しない。 さらにドイツ特許第ＤＥ−Ａ−４１０１２４３号により、セルロール質材料を 、加重剤、濃縮および／または結合剤、並びに水分と混合し、それを脱水、粉砕 および乾燥する、ペット用リッターおよびその製造方法が知られている。セルロ ース質材料としては、例えば、木材、木材製品、木材加工時の残余物質、および ストローが使用され得る。濃縮剤としては、例えば、けい酸、シリカ性材料、ゼ オライト、ベントナイト、およびポリアクリル等を使用することができるが、こ こでベントナイトの水分含有率は示されていない。 さらに、ドイツ特許第ＤＥ−Ａ−３６４４８２６号により、特にペット用リッ ターとしての、液体吸収材料が知られており、これは充填剤、ギプスおよび促進 剤を混合することを特徴とする。充填剤は、特に古紙および／または織物材料等 のセルロースから生成することができる。促進剤としては、ギプス石、またはギ プス石と他の無機硫酸塩との混合物を使用することができる。この方法の難点は 、セルロース質材料をあらかじめ乾燥させるとともに、コストのかかる工程を使 用して綿状の形態に転換しなければならないことにある。 欧州特許第ＥＰ−Ａ−０１１５８９８号および第ＥＰ−０１６９９４６号にお いては、製紙工場の廃棄スラッジをベースにした液体吸収剤が提供されている。 この廃棄スラッジはセルロース繊維と無機色素を含んでおり、界面活性要素と混 合され、脱水および粒子化され、さらにふるいにかけられるとともに、水分含有 率が２ないし５重量％となるまで乾燥される。この乾燥処理は比較的高コストで あり、また燃焼の危険があることも難点となる。さらにこの物質は湿気と接触し ても塊を形成しない。 米国特許第Ａ−４５７０５７３号により、６０ないし９４重量％の吸収剤と、 １ないし３５重量％のギプスと、３ないし１２重量％の水分を含有する猫用リッ ターが示されている。吸収材としては粘土材および紙材を使用することができる 。 ギプスは硫酸カルシウム・ジヒドレートの形態で存在し、これは弱酸性であると ともに、尿酸塩を形成することによって尿酸と反応する。粘土という表現からは 、一般的にこの材料が主成分としてカオリンを含有すると理解される。 以上のことから、本発明の目的は、スメクタイトをベースにした液体吸収剤の 製造方法であり、吸収能力を高めるために製品を最終的に乾燥させることを必要 とせずに、可能な限り高い比率で湿性の紙再生材を使用することができる方法を 提供することである。 前記の課題を解決するため、本発明に係る吸収剤の製造方法は、 （ａ）水分含有率が６重量％以下のスメクタイトと、 （ｂ）製紙排水の処理工程において発生する、繊維状セルロースと無機色素から なる湿性のコンパウンドと、 （ｃ）無水の硫酸カルシウム（無水物）または半水化硫酸カルシウムを互いに混 合、圧縮および破砕し、 ここで、スメクタイト（ａ）、湿性のコンパウンド（ｂ）、および硫酸カルシ ウム（ｃ）の容量比を、粒子状物質の水分含有量（自由水）が２０重量％以下に なるよう選定する。本発明において“圧縮”とは、例えば練炭状化、ペレット化 または錠剤形状化等の圧縮を意味し、例えば押し出し成形等の塑性状態での成形 とは異なる。 生成された粒子状物質は硬質であり、１００％以上、好適には１２０％以上の 吸水能力を有する。以下に、吸水能力の一測定方法、ならびに原材料として使用 されるスメクタイトおよび紙材の水分含有量の測定方法および粒子状物質の水分 含有量の測定方法について記述する。 スメクタイト（ａ）、湿性のコンパウンド（ｂ）および硫酸カルシウム（ｃ） は、好適には集中混合工程によって互いに混合される。混合時のエネルギー負荷 量は、一般的に３０ないし１００Ｗｈ／ｋｇ、好適には５０ないし８０Ｗｈ／ｋ ｇとなる。 混合作業には強制混合機（例えばアイリッヒ社製の混合機）を使用することが 好適である。続いて、混合物を圧縮機（例えばＦａ．ベペックス製の圧縮機）内 で１２０ないし２００ｋＮの圧力で圧縮する。これにより、長さ６ないし２００ ｍｍ、幅２ないし６ｍｍ、高さ４ないし５ｍｍの小片が得られ、さらにこれが粒 子状材料に破砕され、これから０．１ないし１０ｍｍ、特に１ないし５ｍｍのふ るい分けられた粒子群が得られる。 製紙排水の処理工程において発生する、繊維状のセルロースおよび無機色素か らなる湿性のコンパウンドは、主として繊維状のセルロースからなり、１０ない し３０重量％の炭酸カルシウム、カオリンおよびＴｉＯ₂その他の製紙工程で使 用される無機色素を含んでいる。これらの比率はいずれも乾燥重量に関して算定 したものである。湿性のコンパウンド（ｂ）は、その使用時において、３０ない し６０重量％、好適には４０ないし５０重量％、特に約４５重量％の水分含有率 を有する。 スメクタイト（ａ）、湿性のコンパウンド（ｂ）および硫酸カルシウム（ｃ） の比率は、それぞれの乾燥重量に関して、２ないし６：１：０．５ないし３、特 に２．５ないし３．５：１：１ないし２とすることが好適である。 スメクタイトしては、採鉱時の湿性状態で約３０％の湿度を有するアルカリ土 類−またはアルカリ・ベトナイトを使用することが好適である。ベントナイトは 湿性のコンパウンド（ｂ）よりも簡単に乾燥させることができる。これは、湿性 のコンパウンド（ｂ）の乾燥に際しては、塵が発生することから、爆発の危険を 伴うからである。加えて、湿性のコンパウンド（ｂ）は低流動性であるため、そ の乾燥はコスト高である。 スメクタイトの乾燥は、１５０℃以上にはならないように、好適には１２０℃ 以上にならないように加熱して行うことが好ましい。より高温で乾燥させると、 スメクタイトの吸収能力を低下させる可能性がある。 無水硫酸カルシウム（ＣａＳＯ₄）または半水化硫酸カルシウム（ＣａＳＯ₄× １／２・Ｈ₂Ｏ）は、湿性の塊（ｂ）の湿気を吸収し、少なくとも部分的に硫酸 カルシウム・ジヒドレート（ＣａＳＯ₄×２Ｈ₂Ｏ）に変換される。この方法によ って、製品を乾燥させることなく、自由水がシステムから除去される。さらにこ の硫酸カルシウムが他の要素のための結合剤として作用し、すなわち開封、移送 および使用時に誇りを発生させることのない硬質の粒子状物質を得ることができ る。 天然ギプスまたは人工ギプスから得られた無水硫酸カルシウムまたは半水化硫 酸カルシウムを使用することができ、好適には低コスト性から人工ギプスが原料 として使用される。これは、排気ガスの脱硫処理において発生し、多くの場合は 廃棄処分されている。無水硫酸カルシウムを使用する場合は、微細に破砕すると ともに“刺激剤”（例えば、アルカリ硫酸塩および水酸化カルシウムの結合によ り）を添加する必要がある。 さらに、本発明の対象は、前述した方法によって製造される粒子状の吸収剤で あり、これは、スメクタイト（ａ），繊維状のセルロースおよび無機色素からな るコンパウンド（ｂ）、および水酸化形態（好適には硫酸カルシウム・ジヒドレ ート）の硫酸カルシウムを含み、ここでこの粒子状物質の湿気含有量（自由水） は２０重量％以上にはならない。 水酸化硫酸カルシウムと結合した水分（結晶水）は、ここでは計算に含まない 。 好適には、吸収剤は、３８ないし７１重量％、特に４９ないし６０重量％のス メクタイト（ａ）（乾燥重量に関して）、９ないし２４重量％、特に１３ないし １９重量％のコンパウンド（ｂ）（乾燥重量に関し）、５ないし３０重量％、特 に１０ないし２０重量％の硫酸カルシウム・ジヒドレート、および５ないし２０ 重量％、特に１０ないし１５重量％の自由水を含む。 本発明に係る吸収剤は、さらに、例えば有機性吸収剤等の、既存の吸収剤とブ レンドすることができる。さらに、この吸収剤は白色素，抗菌剤および／または アニマル・アクセプタンスを含有することもできる。 さらに、本発明の対象は、前述した吸収剤の、液体（体液，油，液状の化学薬 品等）を吸い取るための包装材，吸収剤として、そして特に猫等のペット用リッ ターとして使用する方法である。 本発明にしたがって使用されるスメクタイトの水分含有量は以下のように測定 される。 １０ｇのスメクタイトを０．０１ｇ単位で精密に計量して平らなシャーレ内に 挿入し、一定重量となるまで１０５℃で加熱する（少なくとも２時間）。続いて 、試料を乾燥器内で室温まで冷却し計量する： 算定： 本発明の吸収剤の水分（自由水）含有率は、スメクタイトの水分含有率と同様 にして測定される。加熱は１０５℃で、重量が一定化するまで続けられる。湿性 のコンパウンド（ｂ）のの水分含有率も、同様にして測定される（加熱は１０５ ℃で、重量が一定化するまで続けられる）。 本発明に係る吸収剤の吸水能力の測定は、ウェスティングハウス社の方法（Ｎ ｒ．１７Ａ）にしたがって検出される（インダストリアル・ミネラルス，１９９ ２年８月，５７頁参照）。この際、残留水分含有率６重量％まで乾燥された吸収 剤を、微細な金網からなる円錐形の容器（網目内幅０．２５ｍｍ＝６０メッシュ ，直径７ｃｍ，高さ７．６ｃｍ）に計量（挿入重量Ｅ＝２０ｇ）して挿入する。 さらに、総重量（金網＋挿入重量Ｅ＝Ｅ₁（ｇ））を測定する。試料の入った金 網を、水が入ったガラス・シャーレ内に、吸収剤が完全に水没するようにして、 ２０分間つるす。２０分後に金網を水から取り出し、これを２０分間ドリップさ せる。続いて、直に、容器の重量を内容物と共に測定する（Ｅ₂（ｇ））。算定 は以下のように実施される。 水分浸透性は以下の水分浸透テストによって算定される： ガラスシャーレ（直径１４０ｍｍ，高さ７５ｍｍ，満水高５０ｍｍ）内の平に された非濃縮の粒状吸収剤フィード上に、５０ｍｌビュレットから水を注入し、 浸透高を測定する。この際、ビュレットの注ぎ口は、３ないし４ｃｍの高さでフ ィードの中間位置に設置し、ここで５５ないし６０秒間に６０ｍｌの水道水が流 出するようにする。３分間の放置時間後、シャーレの下面を検査し、水が浸透し ているかどうか確認する。水の浸透はシャーレ下面における粒状試料の色付きに よって確認できる。分析は以下のように実施される。 − シャーレ下面の色付きが確認されない：テスト合格 − シャーレ下面の色付きが確認された ：テスト失格 かさ密度は以下のように測定する。 最初に５００ｍｌのメスシリンダーを空で計量する。この上に約１５ｃｍの開 口部分と約３ｃｍの注入口をもった粉じょうごをセットし、約５秒間に粒子状の 吸収剤を充填する。その後、粉じょうごをメスシリンダーから撤去し、その内部 に存在する粒子状試料が突起して円錐形を形成するようにする。これを幅広のへ らでメスシリンダーの縁に沿ってぬぐい取る。充填されたメスシリンダーを、外 部に付いた粒および誇りを除去した後、再び計量する。かさ密度は以下のように 算定する。 かさ密度（ｇ／ｌ）＝２×ネット重量（ｇ／５００ｍｌ） 次に、本発明に係る吸収剤の製造方法の実施例につき説明するが、本発明は以 下の実施例に限定されることはない。 例１ 水分含有率が約７重量％である約１．９５ｋｇの乾燥されたカルシウム・ベン トナイト（乾燥温度１２０℃、乾燥時間１時間）を２７．５重量％のセルロース 、２７．５重量％の無機色素、および４５重量％の水分からなる紙再生材０．５ ５ｋｇと、ならびに０．３ｋgの半水化硫酸カルシウムと５分間集中的に混合す る。エネルギー負荷は６０Ｗｈ／ｋｇである。合成物を１８０ｋＮで圧縮され、 材料片を平均粒子大が１ないし５ｍｍの粒子状材料に破砕する。この粒子状材料 は高い硬度を有し、すなわち搬送および梱包に際して埃を発生させない。 得られた粒子状材料の吸水能力、水分含有率（自由水）、水分浸透性（浸透テ スト）、ならびに塊形成能力は表に示されている。 例２ 水分含有率が約１１重量％である１．９５ｋgの乾燥されたＮａベントナイト （乾燥温度１２０℃、乾燥時間１時間）を例１の紙再生材０．５５ｋｇと、なら びに０．３ｋｇの半水化硫酸カルシウムと強制混合機内で約５分間集中的に混合 する。混合物を例１と同様に圧縮しジョウクラッッシャーで破砕する。粒子群を １ないし５ｍｍの大きさに振るい分ける。搬送および梱包に際して埃は発生しな い。 この粒子状材料の特性は表に示されている。 例３ 水分含有率が約７重量％である１．５ｋｇの例１の乾燥されたカルシウム・ベ ントナイトを例１の紙再生材０．７５ｋｇと、ならびに０．７５ｋｇの半水化硫 酸カルシウムと集中的に混合する。混合物を例１と同様に圧縮および破砕する。 粒子群を１ないし５ｍｍの大きさに振るい分ける。搬送および梱包に際して埃は 発生しない。この粒子状材料の特性は表に示されている。 例４ 水分含有率が約７重量％である１．９５ｋｇの例１の乾燥されたカルシウム・ ベントナイトを例１の紙再生材０．５５ｋｇと、ならびに０．３ｋｇの無水硫酸 カルシウム（無水ギプス片）と５分間集中的に混合する。混合物を例１と同様に 圧縮および破砕し、さらにこれをふるいにかけて１ないし５ｍｍの大きさの粒子 群を使用する。搬送および梱包に際して埃は発生しない。 表は、例２のナトリウム・ベントナイトを含む材料が最も高い吸水能力を持つ ことを示している。しかしながら、例１、３および４の材料も相当に高い吸水能 力を有する。すべての試料が浸透テストを合格し、良好な塊形成特性を示してい る。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 アイスグルーバー，マックス ドイツ連邦共和国、デー―84079 ブルッ クベルク、クヴェールシュトラーセ ８

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １． （ａ）水分含有率が６重量％以下のスメクタイトと、 （ｂ）製紙排水の処理工程において発生する、繊維状セルロースと無機色素から なる湿性のコンパウンドと、 （ｃ）無水の硫酸カルシウムまたは半水化硫酸カルシウムを互いに混合、圧縮お よび破砕し、 ここで、スメクタイト（ａ）、湿性のコンパウンド（ｂ）、および硫酸カルシ ウム（ｃ）の質量比を、粒子状物質の水分含有量（自由水）が２０重量％以下に なるよう選定することを特徴とするスメクタイトをベースにした液体吸収剤の製 造方法。 ２． スメクタイト（ａ）、湿性のコンパウンド（ｂ）および硫酸カルシウ ム（ｃ）を、集中混合処理によって互いに混合することを特徴とする請求項１記 載の吸収剤の製造方法。 ３． 湿性のコンパウンド（ｂ）を、３０ないし６０重量％、好適には４０ ないし５０重量％の水分含有率で使用することを特徴とする請求項１または２の いずれかに記載の吸収剤の製造方法。 ４． スメクタイト（ａ）、湿性のコンパウンド（ｂ）および硫酸カルシウ ム（ｃ）の比率は、それぞれの乾燥質量に関して、２ないし４：１：０．５ない し３、好適には２．５ないし３．５：１：１ないし２とすること特徴とする請求 項１ないし３のいずれかに記載の吸収剤の製造方法。 ５． スメクタイトして、アルカリ土類−またはアルカリ・ベトナイトを使 用することを特徴とする請求項１ないし４のいずれかに記載の吸収剤の製造方法 。 ６． 天然ギプスまたは人工ギプスから得られた無水硫酸カルシウム（無水 化物）または半水化硫酸カルシウムを使用することを特徴とする請求項１ないし ５のいずれかに記載の吸収剤の製造方法。 ７． 圧縮された（ａ）＋（ｂ）および（ｃ）からなる合成物を粒子状物質 に破砕し、０．１ないし１０ｍｍ、特に１ないし５ｍｍのふるい分けられた粒子 群を得ることを特徴とする請求項１ないし６のいずれかに記載の吸収剤の製造方 法。 ８． 請求項１ないし７のいずれかに記載の方法によって製造され、スメク タイト（ａ），製紙排水から得られる繊維状のセルロースおよび無機色素からな るコンパウンド（ｂ）、および水酸化形態硫酸カルシウム（ｃ）を含み、粒子状 物質の湿気含有量（自由水）は２０重量％以上にはならない吸収剤。 ９． ３８ないし７１重量％、特に４９ないし６０重量％のスメクタイト（ ａ）（乾燥重量に関して）、９ないし２４重量％、特に１３ないし１９重量％の コンパウンド（ｂ）（乾燥重量に関し）、５ないし３０重量％、特に１０ないし ２０重量％の硫酸カルシウム・ジヒドレート（ｃ）、および５ないし２０重量％ 、特に１０ないし１５重量％の自由水を含有することを特徴とする請求項８記載 の吸収剤。 １０． 吸水能力が少なくとも１００％、好適には少なくとも１２０％である ことを特徴とする請求項８または９のいずれかに記載の吸収剤。 １１． 例えば有機吸収剤等の既存の吸収剤とブレンドすることを特徴とする 請求項８ないし１０のいずれかに記載の吸収剤。 １２． 白色素，抗菌剤および／またはアニマル・アクセプタンスを含有する ことを特徴とする請求項８ないし１１のいずれかに記載の吸収剤。 １３． 包装材、液体吸収剤、ならびに特に猫用リッター等のペット用リッタ ー材として使用する請求項８ないし１１のいずれかに記載の吸収剤の使用方法。