WO2016152493A1 - 吸水処理材及びその製造方法 - Google Patents

Abstract

　吸水性の低下を招くことなく、使用後に固まりを形成することが可能な吸水処理材及びその製造方法を提供する。吸水処理材１は、粒状芯部１０及び埋設部２０を備えている。粒状芯部１０の表面には、凹部１２が形成されている。粒状芯部１０の凹部１２内には、埋設部２０が設けられている。埋設部２０は、接着性材料を含んでいる。

Description

吸水処理材及びその製造方法

　本発明は、人又は動物の排泄物等の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。この排泄物処理材においては、粒状芯部と、それを覆う被覆層部とが設けられている。被覆層部は、接着性材料を含有しており、使用時に排泄物を吸収した排泄物処理材どうしを接着させる機能を有する。それにより、使用後においては、複数の排泄物処理材からなる固まりが形成される。

特開２００７－１９００２６号公報

　このように被覆層部は、使用後における吸水処理材の固まり形成に寄与する。しかしながら、その反面、被覆層部は、粒状芯部を覆うように設けられているため、排泄物等の液体が速やかに粒状芯部に達するのを阻害する。このことは、従来の吸水処理材において吸水性を低下させる要因となっていた。

　本発明は、上記課題に鑑みてなされたものであり、吸水性の低下を招くことなく、使用後に固まりを形成することが可能な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、表面に凹部を有する粒状芯部と、上記凹部内に設けられ、接着性材料を含む埋設部と、を備えることを特徴とする。

　この吸水処理材においては、接着性材料を含む埋設部が設けられている。これにより、吸水処理材が液体を吸収すると、他の吸水処理材と接着し合い、固まりを形成する。また、埋設部は、粒状芯部の凹部内に設けられている。このため、埋設部の存在にかかわらず、液体が速やかに粒状芯部に達することができる。

　また、本発明による吸水処理材の製造方法は、表面に凹部を有する粒状芯部を形成する芯部形成工程と、上記凹部内に、接着性材料を含む埋設部を形成する埋設部形成工程と、を含むことを特徴とする。

　この製造方法においては、接着性材料を含む埋設部が形成される。これにより、製造後の吸水処理材が液体を吸収すると、他の吸水処理材と接着し合い、固まりを形成する。また、埋設部は、粒状芯部の凹部内に形成される。このため、製造後の吸水処理材においては、埋設部の存在にかかわらず、液体が速やかに粒状芯部に達することができる。

　本発明によれば、吸水性の低下を招くことなく、使用後に固まりを形成することが可能な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斜視図である。 図１のII－II線に沿った断面図である。 図１の吸水処理材における粒状芯部を示す断面図である。 図１の吸水処理材の製造に用いられるダイスの一部を示す斜視図である。 図１の吸水処理材の製造に用いられるダイスの一部を示す平面図である。 埋設部の一変形例を説明するための断面図である。 埋設部の他の変形例を説明するための断面図である。 埋設部の他の変形例を説明するための断面図である。 ダイスの貫通孔に設けられた凸部の変形例を説明するための斜視図である。 ダイスの貫通孔に設けられた凸部の変形例を説明するための平面図である。 凹部の変形例を説明するための斜視図である。 図１１のXII－XII線に沿った断面図である。 図１１の吸水処理材の製造に用いられるダイスの一部を示す端面図である。 図１１の吸水処理材の製造に用いられるダイスの一部を示す平面図である。 図１１の吸水処理材の製造に用いられるダイスの一部を示す端面図である。 図１１の吸水処理材の製造に用いられるダイスの一部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、本発明による吸水処理材の一実施形態を示す斜視図である。また、図２は、図１のII－II線に沿った断面図である。吸水処理材１は、液体を吸収する吸水処理材であり、粒状芯部１０及び埋設部２０を備えている。吸水処理材１は、例えば、猫や犬等の愛玩動物用の排泄物処理材である。

　粒状芯部１０は、粒状に成形されている。本実施形態において粒状芯部１０は、略円柱状をしている。粒状芯部１０は、吸水性材料を含んでおり、排泄物等の液体を吸水及び保水する機能を有する。吸水性材料としては、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。かかる吸水性材料は、粒状芯部１０の主材料であることが好ましい。ここで、粒状芯部１０の主材料とは、粒状芯部１０を構成する材料のうち、当該粒状芯部１０に占める重量割合が最大のものをいう。

　紙類は、パルプを主体とする材料をいう。紙類としては、通常の紙の他にも、例えば、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（パルプスラッジを含む。）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に示すように、粒状芯部１０の表面には、凹部１２が形成されている。同図は、図２に対応する断面を示している。凹部１２は、溝状に形成されており、粒状芯部１０の長さ方向に延在している（図１参照）。凹部１２は、粒状芯部１０の長さ方向の全体に延在している。本実施形態においては、複数（具体的には６つ）の凹部１２が設けられている。これらの凹部１２は、粒状芯部１０の表面に規則的に配設されている。詳細には、６つの凹部１２が、粒状芯部１０の周方向に略等間隔で配設されている。

　かかる凹部１２は、後述するように、粒状芯部１０の表面に作為的に形成されたものである。ここで、「作為的に形成された」凹部１２とは、その形状、大きさ及び位置をコントロールできるような方法で形成された凹部１２をいう。

　粒状芯部１０の表面において、当該表面全体に対する凹部１２が設けられた部分の面積割合は、１０％以上９０％以下であることが好ましく、２０％以上６０％以下であることがより好ましい。

　図１及び図２に示すように、粒状芯部１０の凹部１２内には、埋設部２０が設けられている。埋設部２０は、その全体が凹部１２内に収まるように設けられている。換言すれば、埋設部２０は、凹部１２の外に、はみ出さないように設けられている。また、埋設部２０は、凹部１２内の略全体に設けられている。すなわち、埋設部２０は、凹部１２の略全体を埋めるように設けられている。凹部１２が設けられていない部分においては、粒状芯部１０が吸水処理材１の外部に露出している。

　埋設部２０は、接着性材料を含んでいる。この埋設部２０は、使用時に液体を吸収した吸水処理材１どうしを接着させる機能を有する。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）又はデキストリンを用いることができる。埋設部２０は、かかる接着性材料の他に、上述の吸水性材料を含んで構成されていてもよい。

　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、及び埋設部形成工程を含んでいる。

　芯部形成工程は、表面に凹部１２を有する粒状芯部１０を形成する工程である。この工程においては、粒状芯部１０を構成する材料（芯部材料）を粉砕機等により細断した後、ミキサーに投入して混ぜ合わせる。そして、必要に応じて加水した後、芯部材料を押出造粒する（造粒工程）。

　図４及び図５は、それぞれ、かかる押出造粒に用いられるダイスの一部を示す斜視図及び平面図である。ダイス３０は、貫通孔４０を有する。なお、実際には１つのダイス３０に複数の貫通孔４０が形成されているが、ここでは１つの貫通孔４０のみを示している。貫通孔４０の内面には、凸部４２が設けられている。

　凸部４２は、凹部１２を形成するためのものである。それゆえ、凸部４２の形状、大きさ及び位置は、上述の構成を有する凹部１２が形成されるように設定されている。本実施形態において凸部４２は、ダイス３０の厚み方向に延在する突条である。また、複数（具体的には６つ）の凸部４２が設けられている。これらの凸部４２は、貫通孔４０の内面に規則的に配列されている。詳細には、６つの凸部４２が、貫通孔４０の周方向に等間隔で配設されている。

　さらに、凸部４２には、供給口４４が設けられている。この供給口４４は、押出造粒時に貫通孔４０を通過する芯部材料に水分を供給するためのものである。供給口４４は、貫通孔４０を通過する芯部材料に対して水分を噴射するように構成されている。

　造粒工程においては、かかるダイス３０に芯部材料を押し付ける。これにより、貫通孔４０を通過する際に芯部材料が造粒される。このとき、芯部材料のうち凸部４２に接する部分には、当該凸部４２に対応する溝（凹部１２）が形成される。また、この溝部分に、供給口４４から水分が供給される。貫通孔４０から押し出された造粒物を所定の長さに切断することにより、凹部１２を有する粒状芯部１０が得られる。このように本実施形態においては、押出造粒と同時に凹部１２の形成が行われる。

　埋設部形成工程は、粒状芯部１０の凹部１２内に、埋設部２０を形成する工程である。この工程においては、凹部１２の内面に、埋設部２０を構成する材料（埋設材料）を付着させる。埋設材料の付着は、例えば、ノズルを用いて凹部１２の内面に埋設材料を噴霧することにより行うことができる。あるいは、粒状芯部１０を転がしながら、凹部１２内に埋設材料を埋め込んでもよい。このとき、埋設部２０の全体が凹部１２内に収まるように埋設部２０を形成する。また、凹部１２内の略全体に埋設部２０を形成する。

　その後、このようにして得られた吸水処理材を篩にかけることにより、所定の規格を満たす吸水処理材のみを抽出する。そして、抽出された吸水処理材を乾燥機で乾燥させる。以上により、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、接着性材料を含む埋設部２０が形成される。これにより、吸水処理材１が液体を吸収すると、他の吸水処理材と接着し合い、固まりを形成する。また、埋設部２０は、粒状芯部１０の凹部１２内に形成される。このため、埋設部２０の存在にかかわらず、液体が速やかに粒状芯部１０に達することができる。したがって、吸水性の低下を招くことなく、使用後に固まりを形成することが可能な吸水処理材１及びその製造方法が実現されている。

　埋設部２０は、その全体が凹部１２内に収まるように設けられている。すなわち、埋設部２０が粒状芯部１０の表面から突出していないため、埋設部２０が剥離するのを抑制することができる。埋設部２０の剥離は、吸水処理材１の使用時に埃が立つ原因となる。これに対し、埋設部２０が粒状芯部１０の表面から突出している場合、吸水処理材１の使用前に埋設部２０の剥離が起こりやすい。すなわち、使用前には、多数の吸水処理材１が包装容器内に収容されているところ、埋設部２０が粒状芯部１０の表面から突出していると、埋設部２０が隣接する吸水処理材１や包装容器と擦れ合うからである。

　埋設部２０は、凹部１２内の略全体に設けられている。これにより、吸水処理材１の表面に段差が生じるのを防ぐことができる。かかる段差が生じると、吸水処理材１の使用前に、当該段差部分において粒状芯部１０の欠損等が起こりやすくなってしまう。

　凹部１２は、粒状芯部１０の表面に規則的に配設されている。このことは、吸水処理材１の美観の向上に資する。このような規則的な凹部１２は、凹部１２を作為的に形成したからこそ得られるものである。

　使用時に吸水処理材１どうしを充分に接着させるには、埋設部２０が設けられる領域が広い方が有利である。かかる観点から、粒状芯部１０の表面において、当該表面全体に対する凹部１２が設けられた部分の面積割合は、１０％以上であることが好ましく、２０％以上であることがより好ましい。他方、埋設部２０が設けられる領域が広すぎると、粒状芯部１０が吸水処理材１の外部に露出する部分の面積が小さくなり、吸水性が損なわれてしまう。かかる観点から、上記面積割合は、９０％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。

　凹部１２は、粒状芯部１０の長さ方向に延在する溝状をしている。かかる形状の凹部１２は、比較的容易に形成できるという利点がある。実際、本実施形態において凹部１２は、上述のとおり、貫通孔４０の内面に凸部４２を設けておくという簡易な方法により形成されている。

　貫通孔４０の内面には、複数の凸部４２が周方向に等間隔で配設されている。これにより、押出造粒時、芯部材料が貫通孔４０の内面から受ける圧力のバランスが崩れるのを防ぐことができる。このように貫通孔４０の周方向について圧力の均一性を高める観点から、凸部４２は４つ以上設けられることが好ましい。

　凸部４２には、供給口４４が設けられている。これにより、芯部材料のうち凸部４２に接する部分、すなわち凹部１２が形成される部分に対して集中的に水分を供給することができる。このため、押出造粒により形成された直後の粒状芯部１０においては、他の部分に比して多量の水分が凹部１２に保持された状態となる。このように凹部１２と他の部分とで水分量に差をつけておくことにより、埋設材料を凹部１２内に選択的に付着させることが容易となる。ただし、凸部４２に供給口４４を設けることは、必須でない。

　ところで、使用済みの吸水処理材１は処分する必要があるところ、水洗トイレに流して処分することができれば、ユーザにとっての利便性が高まる。このように水洗トイレに流して処分するには、吸水処理材１が充分な水解性（水と接触することにより、結合した繊維や粒子が速やかに分離し、水中に分散する性質）を有することが求められる。

　この点、従来の吸水処理材において、粒状芯部が被覆層部によって覆われていることは、吸水性の低下のみならず水解性の低下をも招くという問題があった。被覆層部によって、水洗トイレの水が粒状芯部に達することが妨げられるからである。本実施形態においては、埋設部２０が凹部１２内に設けられており、凹部１２以外の部分において粒状芯部１０が露出しているため、かかる問題を解消することができる。

　接着性材料が吸水性ポリマーである場合、従来の吸水処理材における水解性の低下という問題が顕著となる。吸水性ポリマーは液体吸収時に膨潤する性質を有するところ、被覆層部において吸水性ポリマーが膨潤すると、水洗トイレの水が粒状芯部に達することが一層妨げられるからである。それゆえ、この場合、水解性の低下を防ぐことができる吸水処理材１が特に有用となる。

　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、凹部１２内の略全体に埋設部２０が設けられた例を示した。しかし、埋設部２０は、図６に示すように、凹部１２内の一部にのみ設けられていてもよい。

　上記実施形態においては、埋設部２０の全体が凹部１２内に収まっている例を示した。しかし、埋設部２０は、図７及び図８に示すように、凹部１２の外に、はみ出していてもよい。図７では、埋設部２０のうち凹部１２からはみ出した部分は、凹部１２上にのみ存在する。一方の図８では、埋設部２０のうち凹部１２からはみ出した部分は、凹部１２上だけでなく、粒状芯部１０の表面のうち凹部１２が設けられていない領域上にも存在する。

　上記実施形態においては、ダイス３０の厚み方向に延在する突条からなる凸部４２を例示した。しかし、凸部４２は、図９及び図１０に示すように、貫通孔４０の出口近傍に設けられた突起からなるものであってもよい。図９は貫通孔４０の出口側から見た斜視図であり、図１０は貫通孔４０の入口側から見た平面図である。これらの図においては、略三角錐状の突起からなる凸部４２が示されている。かかる形状の凸部４２によっても、上述の構成を有する凹部１２を形成することができる。

　上記実施形態においては、溝状の凹部１２を例示した。しかし、凹部１２は、図１１及び図１２に示すように、平面視でスポット状をしていてもよい。図１２は、図１１のXII－XII線に沿った断面を示している。

　かかるスポット状の凹部１２は、例えば、次の構成を有するダイス３０を用いて形成することができる。すなわち、図１３～図１６に示すように、ダイス３０の貫通孔４０には、棒状部材４６が設けられている。棒状部材４６は、貫通孔４０の径方向（図１３及び図１５に矢印で示す方向）に沿って往復運動をするように構成されている。図１３及び図１４は、棒状部材４６が貫通孔４０の中心軸に最も近付いたときの様子を示している。このとき、棒状部材４６の先端は、貫通孔４０の内面と貫通孔４０の中心軸との間に位置する。すなわち、棒状部材４６が貫通孔４０の内面から突出した状態となる。他方、図１５及び図１６は、棒状部材４６が貫通孔４０の中心軸から最も遠ざかったときの様子を示している。このとき、棒状部材４６の先端は、貫通孔４０の内面上に位置する。

　押出造粒時に芯部材料が貫通孔４０を通過する際、棒状部材４６を貫通孔４０の内面から断続的に突出させることにより、図１１及び図１２に示したスポット状の凹部１２を形成することができる。なお、このような往復運動する棒状部材４６は、ダイス３０の内部ではなく、ダイス３０の外部に設けてもよい。

　上記実施形態においては、粒状芯部１０の表面に作為的に形成された凹部１２を例示した。しかし、凹部は、粒状芯部１０の表面に不作為的に形成されたものであってもよい。ここで、「不作為的に形成された」凹部とは、作為的に形成された凹部以外の凹部をいう。例えば、吸水処理材の製造工程においては偶然的ないし不可避的な原因により粒状芯部１０に亀裂等が入ることがあるが、かかる亀裂等は、その形状、大きさ及び位置をコントロールできるものではなく、「不作為的に形成された」凹部にあたる。

　上記実施形態においては、複数の凹部１２が設けられた例を示した。しかし、凹部１２は、１つだけ設けられていてもよい。貫通孔４０に設けられる凸部４２についても同様である。

　上記実施形態においては、略円柱状の粒状芯部１０を例示した。しかし、粒状芯部１０の形状は、粒状であればよく、球や楕円体であってもよい。

１　吸水処理材
１０　粒状芯部
１２　凹部
２０　埋設部
３０　ダイス
４０　貫通孔
４２　凸部
４４　供給口
４６　棒状部材

Claims (20)

1. 　表面に凹部を有する粒状芯部と、
   　前記凹部内に設けられ、接着性材料を含む埋設部と、
   　を備え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、
   　前記埋設部は、その全体が前記凹部内に収まるように設けられている吸水処理材。
3. 　請求項１又は２に記載の吸水処理材において、
   　前記埋設部は、前記凹部内の略全体に設けられている吸水処理材。
4. 　請求項１乃至３の何れかに記載の吸水処理材において、
   　前記粒状芯部は、前記凹部が設けられていない部分において、当該吸水処理材の外部に露出している吸水処理材。
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、
   　前記粒状芯部は、略円柱状をしており、
   　前記凹部は、溝状をしており、前記粒状芯部の長さ方向に延在している吸水処理材。
6. 　請求項５に記載の吸水処理材において、
   　前記凹部は、前記粒状芯部の長さ方向の全体に延在する吸水処理材。
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、
   　前記粒状芯部は、複数の前記凹部を有しており、
   　前記複数の凹部は、前記粒状芯部の前記表面に規則的に配設されている吸水処理材。
8. 　請求項１乃至７の何れかに記載の吸水処理材において、
   　前記凹部は、前記粒状芯部の前記表面に作為的に形成されたものである吸水処理材。
9. 　請求項１乃至８の何れかに記載の吸水処理材において、
   　前記粒状芯部の前記表面において、当該表面全体に対する前記凹部が設けられた部分の面積割合は、１０％以上９０％以下である吸水処理材。
10. 　請求項９に記載の吸水処理材において、
    　前記面積割合は、２０％以上６０％以下である吸水処理材。
11. 　請求項１乃至１０の何れかに記載の吸水処理材において、
    　前記接着性材料は、吸水性ポリマーである吸水処理材。
12. 　表面に凹部を有する粒状芯部を形成する芯部形成工程と、
    　前記凹部内に、接着性材料を含む埋設部を形成する埋設部形成工程と、
    　を含むことを特徴と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、
    　前記埋設部形成工程においては、前記埋設部の全体が前記凹部内に収まるように当該埋設部を形成する吸水処理材の製造方法。
14. 　請求項１２又は１３に記載の吸水処理材の製造方法において、
    　前記埋設部形成工程においては、前記凹部内の略全体に前記埋設部を形成する吸水処理材の製造方法。
15. 　請求項１２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、
    　前記芯部形成工程は、貫通孔を有するダイスを用いて、前記粒状芯部を構成する芯部材料を押出造粒する造粒工程を含む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、
    　前記貫通孔の内面には、凸部が設けられている吸水処理材の製造方法。
17. 　請求項１６に記載の吸水処理材の製造方法において、
    　前記凸部は、前記ダイスの厚み方向に延在する突条である吸水処理材の製造方法。
18. 　請求項１６に記載の吸水処理材の製造方法において、
    　前記凸部は、前記貫通孔の出口近傍に設けられた突起である吸水処理材の製造方法。
19. 　請求項１６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、
    　前記貫通孔の内面には、複数の前記凸部が設けられており、
    　前記複数の凸部は、前記貫通孔の周方向に等間隔で配設されている吸水処理材の製造方法。
20. 　請求項１６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、
    　前記凸部には、前記貫通孔を通過する前記芯部材料に水分を供給するための供給口が設けられている吸水処理材の製造方法。

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