WO2019202970A1

WO2019202970A1 - 吸水処理材及びその製造方法

Info

Publication number: WO2019202970A1
Application number: PCT/JP2019/014641
Authority: WO
Inventors: 隼士吉永
Original assignee: 株式会社大貴
Priority date: 2018-04-18
Filing date: 2019-04-02
Publication date: 2019-10-24
Also published as: US20200368720A1; JP6531198B1; CN111526714B; JP2019187240A; CN111526714A

Abstract

多孔質材料の脱臭作用を効率的に発揮させ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。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及び粒状体２０を備えている。粒状体１０は、実質的に、悪臭物質に対する脱臭作用を有する多孔質材料のみからなる。粒状体２０は、多孔質材料以外の吸水性材料を主材料としている。

Description

吸水処理材及びその製造方法

　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、排泄物を吸収する排泄物処理材であって、紙粉、オカラ及び安息香酸ナトリウムに加えて、コーヒー抽出滓（焙煎コーヒー豆の抽出残渣）を含有している。コーヒー抽出滓は、多孔質構造を有する多孔質材料であり、その細孔にアンモニア等の悪臭物質を吸着することにより脱臭作用を発揮する。かかる多孔質材料を含有させることにより、吸水処理材に防臭効果をもたせることができる。

特開２０１０－１５８２５３号公報

　しかしながら、上述の吸水処理材において多孔質材料（コーヒー抽出滓）は、紙粉等の他の材料と混合された状態で含有されている。かかる構成の場合、多孔質材料の細孔が他の材料で塞がれることにより、悪臭物質に対する吸着能力が低下してしまう。そのため、従来の吸水処理材においては、多孔質材料の脱臭作用が効率的に発揮されないという問題があった。

　本発明は、上記課題に鑑みてなされたものであり、多孔質材料の脱臭作用を効率的に発揮させ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、実質的に、上記悪臭物質に対する脱臭作用を有する多孔質材料のみからなる第１の粒状体と、上記多孔質材料以外の吸水性材料を主材料とする第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、多孔質材料以外の吸水性材料を主材料とする通常の粒状体（第２の粒状体）とは別に、実質的に多孔質材料のみからなる粒状体（第１の粒状体）が設けられている。このように第１の粒状体を構成する多孔質材料を他の材料（第２の粒状体を構成する材料）と隔離することにより、当該多孔質材料の細孔が他の材料で塞がれる事態を回避することができる。これにより、多孔質材料の脱臭作用を効率的に発揮させることができる。

　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、実質的に、上記悪臭物質に対する脱臭作用を有する多孔質材料のみからなる第１の粒状体を形成する第１の粒状体形成工程と、上記多孔質材料以外の吸水性材料を主材料とする第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。

　この製造方法においては、多孔質材料以外の吸水性材料を主材料とする通常の粒状体（第２の粒状体）とは別に、実質的に多孔質材料のみからなる粒状体（第１の粒状体）が形成される。このように第１の粒状体を構成する多孔質材料を他の材料（第２の粒状体を構成する材料）と隔離することにより、当該多孔質材料の細孔が他の材料で塞がれる事態を回避することができる。これにより、製造後の吸水処理材において、多孔質材料の脱臭作用を効率的に発揮させることができる。

　本発明によれば、多孔質材料の脱臭作用を効率的に発揮させ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。

　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、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。芯部１２の材料としては、上記悪臭物質に対する脱臭作用を有する多孔質材料が用いられている。多孔質材料は、有機物であってもよいし、無機物であってもよい。有機物である多孔質材料としては、例えば、コーヒー抽出滓、茶殻、又は活性炭が挙げられる。無機物である多孔質材料としては、例えば、シリカゲル、又はベントナイトが挙げられる。芯部１２は、実質的に多孔質材料のみからなる。

　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。それゆえ、粒状体１０も、実質的に多孔質材料のみからなる。ここで、「実質的に多孔質材料のみからなる」とは、多孔質材料の脱臭作用を阻害しない限り、芳香物質（香料）、色素、金属イオン等の添加材料が粒状体１０に含有されていてもよいという趣旨である。例えば、粒状体１０は、芳香物質を含んでいてもよいし、芳香物質を含んでいなくてもよい。色素、金属イオンについても同様である。添加材料を含有する場合であっても、粒状体１０に占める添加材料の重量割合は１％以下（すなわち、多孔質材料の重量割合が９９％以上）であることが好ましい。上述の金属イオンとしては、例えば、銅又は銀のように、消臭機能を有する金属イオンを用いることができる。粒状体１０が「多孔質材料のみからなる」ものであってもよいこと、すなわち粒状体１０が多孔質材料以外の材料を含有しないものであってもよいことは、言うまでもない。

　図３は、粒状体２０を示す模式図である。粒状体２０は、上記多孔質材料以外の吸水性材料を主材料としている。ここで、粒状体２０の主材料とは、粒状体２０を構成する材料のうち、当該粒状体２０に占める重量割合が最大のものをいう。粒状体２０の主材料である吸水性材料は、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、紙類、プラスチック類、又はオカラが挙げられる。本実施形態において粒状体２０は、上記多孔質材料を含有していない。

　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。

　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、上述の吸水性材料を主材料としている。芯部２２は、当該吸水性材料のみからなっていてもよいし、当該吸水性材料と他の材料との混合物からなっていてもよい。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、使用時に液体を吸収した粒状体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、上述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。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（二層構造）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、造粒装置を用いて多孔質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、多孔質材料には、粉砕、混練、加水等の前処理が必要に応じて行われる。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、造粒装置を用いて吸水性材料等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、吸水性材料等には、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、多孔質材料以外の吸水性材料を主材料とする通常の粒状体（粒状体２０）とは別に、実質的に多孔質材料のみからなる粒状体（粒状体１０）が形成される。このように粒状体１０を構成する多孔質材料を他の材料（粒状体２０を構成する材料）と隔離することにより、当該多孔質材料の細孔が他の材料で塞がれる事態を回避することができる。これにより、吸水処理材１において、多孔質材料の脱臭作用を効率的に発揮させることができる。

　これに対し、多孔質材料を他の材料と混合した場合、多孔質材料の細孔が他の材料で塞がれる等の理由により、多孔質材料の脱臭作用が妨げられてしまう。特に被覆部を有する粒状体の芯部に多孔質材料を用いた場合、芯部の多孔質材料が被覆部で覆われることになる。このことも、多孔質材料の脱臭作用を妨げる原因となる。本実施形態によれば、かかる問題を解決し、多孔質材料の脱臭作用を効率的に引き出すことができる。それゆえ、従来よりも少量の多孔質材料を用いても、従来の吸水処理材と同等の防臭効果を得ることが可能となる。このことは、多孔質材料の節約、ひいては吸水処理材１の製造コストの削減に資する。また、従来と同量の多孔質材料を用いれば、従来の吸水処理材よりも高い防臭効果を得ることが可能である。

　多孔質材料を節約し、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、多孔質材料の脱臭作用が不足し、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。

　粒状体２０は、多孔質材料を含有していない。これにより、多孔質材料を節約し、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。ただし、粒状体２０が多孔質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。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。芯部１２の粒径を大きくすることにより、１つの粒状体１０で吸着可能な悪臭物質の量を増やすことができる。反対に芯部１２の粒径を小さくすることにより、粒状体１０における体積に対する表面積の割合を増大させることができる。このことは、粒状体１０の外部に露出する多孔質材料の割合が増えることを意味する。このように粒状体１０の外部に露出する多孔質材料は、粒状体１０の内部に隠れている多孔質材料に比して、悪臭物質を捕捉しやすい。それゆえ、外部に露出する多孔質材料の割合を増やすことにより、多孔質材料の脱臭作用を一層効率的に引き出すことができる。

　粒状体１０を構成する多孔質材料が有機物である場合、焼却処分に適した粒状体１０を得ることができる。同様に、粒状体２０を構成する吸水性材料が有機物である場合、焼却処分に適した粒状体２０を得ることができる。このように粒状体１０，２０が焼却処分に適していれば、使用済みの吸水処理材１を可燃ゴミとして捨てることもできるため、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、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、造粒時に多孔質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、多孔質材料に加わる圧縮力を小さくすることができる。このように液体吸収時に粒状体１０が崩壊する場合、粒状体１０の内部に隠れていた多孔質材料を外部に露出させることができる。これにより、多孔質材料の脱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）
２０　粒状体（第２の粒状体）
２２　芯部（第２の芯部）
２４　被覆部

Claims

　悪臭物質を含む液体を吸収する吸水処理材であって、
　実質的に、前記悪臭物質に対する脱臭作用を有する多孔質材料のみからなる第１の粒状体と、
　前記多孔質材料以外の吸水性材料を主材料とする第２の粒状体と、
　を備え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及び第２の粒状体は、複数ずつ設けられている吸水処理材。
　請求項２に記載の吸水処理材において、
　前記第１の粒状体の個数は、前記第１及び第２の粒状体の個数の合計の３０％以上７０％以下である吸水処理材。
　請求項３に記載の吸水処理材において、
　前記第１の粒状体の個数は、前記第１及び第２の粒状体の個数の合計の４０％以上６０％以下である吸水処理材。
　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２の粒状体は、前記多孔質材料を含有していない吸水処理材。
　請求項１乃至５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６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、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吸水処理材。
　請求項７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７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７乃至９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。
　請求項１乃至１０の何れかに記載の吸水処理材において、
　前記多孔質材料は、有機物である吸水処理材。
　請求項１１に記載の吸水処理材において、
　前記多孔質材料は、コーヒー抽出滓、茶殻、又は活性炭である吸水処理材。
　請求項１乃至１２の何れかに記載の吸水処理材において、
　前記吸水性材料は、有機物である吸水処理材。
　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、
　実質的に、前記悪臭物質に対する脱臭作用を有する多孔質材料のみからなる第１の粒状体を形成する第１の粒状体形成工程と、
　前記多孔質材料以外の吸水性材料を主材料とする第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、複数の前記第１の粒状体を形成し、
　前記第２の粒状体形成工程においては、複数の前記第２の粒状体を形成する吸水処理材の製造方法。
　請求項１５に記載の吸水処理材の製造方法において、
　前記複数の第１の粒状体と前記複数の第２の粒状体とを混合する混合工程を含む吸水処理材の製造方法。
　請求項１６に記載の吸水処理材の製造方法において、
　前記混合工程においては、前記第１の粒状体の個数が前記第１及び第２の粒状体の個数の合計の３０％以上７０％以下となるように、前記第１及び第２の粒状体を混合す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、
　前記混合工程においては、前記第１の粒状体の個数が前記第１及び第２の粒状体の個数の合計の４０％以上６０％以下となるように、前記第１及び第２の粒状体を混合する吸水処理材の製造方法。
　請求項１４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、前記多孔質材料を含有しない前記第２の粒状体を形成する吸水処理材の製造方法。
　請求項１４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吸水処理材の製造方法。
　請求項２１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２１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２１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。
　請求項１４乃至２４の何れかに記載の吸水処理材の製造方法において、
　前記多孔質材料は、有機物である吸水処理材の製造方法。
　請求項２５に記載の吸水処理材の製造方法において、
　前記多孔質材料は、コーヒー抽出滓、茶殻、又は活性炭である吸水処理材の製造方法。
　請求項１４乃至２６の何れかに記載の吸水処理材の製造方法において、
　前記吸水性材料は、有機物である吸水処理材の製造方法。