(57)【要約】  動物の寝床やトイレ砂に使用できる吸収性材料が、バルク密度が９５〜３５０ｋｇ／ｍ3であるセルロース繊維のペレットから生成される。セルロース繊維は、製紙施設の不用物の流れから再生利用できる。ペレットの直径は、３〜１２ｍｍで、長さは、３〜３６ｍｍでよい。ネコ用のトイレ砂に使用する場合、ペレットの密度が２４０〜３０５ｋｇ／ｍ3でよい。小動物のトイレ砂に使用する場合、ペレットの密度が１６０〜２２５ｋｇ／ｍ3でよい。ペレットは非常に微量の無機材料を含み、典型的には、１０重量％未満、あるいは５重量％未満である。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
セルロース繊維を含み、バルク密度が９５〜３５０ｋｇ／ｍ3（６〜２２ｌｂｓ／ｆｔ３）であり、１５重量％未満の無機材料を含むペレットから生成される吸収性材料。
【請求項２】
セルロース繊維が、バージン繊維、再生繊維、リサイクル繊維、あるいはこれらの組み合わせを含む請求項１に記載の吸収性材料。
【請求項３】
ペレットの吸収能が、ペレットの乾燥重量の１．０〜３．５倍である請求項１に記載の吸収性材料。
【請求項４】
セルロース繊維が不用物の流れの廃液および製紙施設から供給される請求項１に記載の吸収性材料。
【請求項５】
動物の尿に触れた際にペレットを凝集させるための凝集添加剤をさらに含む請求項１に記載の吸収性材料。
【請求項６】
染料、界面活性剤、賦香剤、粉塵抑制剤、接合剤、接着剤、抗菌剤、香料から選択される１種以上をさらに含む請求項１に記載の吸収性材料。
【請求項７】
ペレットの長さと直径が実質的に同じサイズの請求項１に記載の吸収性材料。
【請求項８】
ペレットの直径が３〜１２ｍｍであり、長さが３〜３６ｍｍである、請求項７に記載の吸収性材料。
【請求項９】
ペレットの密度が１６０〜２９０ｋｇ／ｍ3である請求項１に記載の吸収性材料。
【請求項１０】
ペレットの密度が２４０〜３０５ｋｇ／ｍ3（１５〜１９ｌｂｓ／ｆｔ３）であるネコ用トイレ砂を含む請求項１に記載の吸収性材料。
【請求項１１】
ペレットの密度が１６０〜２２５ｋｇ／ｍ3（１０〜１４ｌｂｓ／ｆｔ３）である小動物用トイレ砂を含む請求項１に記載の吸収性材料。
【請求項１２】
ペレットの密度が１６０〜２９０ｋｇ／ｍ3（１０〜１８ｌｂｓ／ｆｔ３）である動物用トイレ砂を含む請求項１に記載の吸収性材料。
【請求項１３】
ペレットが５重量％未満の無機材料を含む請求項１に記載の吸収性材料。
【請求項１４】
ペレットが３重量％未満の無機材料を含む請求項１に記載の吸収性材料。
【請求項１５】
吸収性セルロースペレットを製造するための方法であって、
セルロース繊維を混合物の２０〜６０重量％含み、１５重量％未満の無機材料を含むセルロース繊維混合物の水溶液を調製し、
該混合物をペレット製造機械に供給する工程と、
該混合物を押し出し円筒形状に成形する工程と、
該円筒形状成形物を切断し、ペレットを成形する工程と、
該ペレットを乾燥させる工程と、
を含む製造方法。
【請求項１６】
ペレットが５重量％未満の無機材料を含む請求項１５の製造方法。
【請求項１７】
ペレットの密度が１６０〜２９０ｋｇ／ｍ3（１０〜１８ｌｂｓ／ｆｔ３）である請求項１５の製造方法。
【請求項１８】
セルロース繊維の水溶液を製紙施設の不用物の流れを回収して調製することをさらに含む請求項１５の製造方法。
【請求項１９】
不用物の流れに水を加え、水と０．１〜１０重量％のセルロースとを含む予備混合液を調製し、該予備混合液に化学添加剤を加え、その後該予備混合液の脱水を行う工程をさらに含む請求項１８の製造方法。
【請求項２０】
ペレットのサイズを、グラインディング、クラッシング、フラクチャリング、クラッキング、フレイキング、あるいはミリングにより、より小さな粒子にする工程をさらに含む請求項１５の製造方法。
【請求項２１】
セルロース繊維を積み込み機に供給する前に、セルロース繊維を繊維束にする工程をさらに含む請求項１５の製造方法。
【請求項２２】
小動物のトイレ砂あるいは寝床用物質を製造するための方法であって、
繊維の流れを、バージン、再生、リサイクルセルロース繊維の任意の組み合わせから調製し、
該繊維の流れを水と混合し、懸濁液の１〜１５重量％の繊維を含む懸濁液を調製する工程と、
該懸濁液を脱水することで、２０〜６０重量％の固形物を得る工程と、
得られた材料を直径が３〜１２ｍｍの紐状ペレットに成形する工程と、
該紐状ペレットを切断し、５〜４０ｍｍの長さのペレットを得る工程と、
該ペレットを乾燥させ、密度が１６０〜２９０ｋｇ／ｍ3（１０〜１８ｌｂｓ／ｆｔ３）であるペレットを製造する工程と、
を含む方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
関連出願の相互参照
本願は、２０１１年１１月９日出願の米国仮特許出願第６１／５５７，６１７号の利益を主張し、その内容は参照により本明細書に援用される。
【０００２】
本発明の分野は、小型動物の寝床およびトイレ砂に使用される軽量の吸収性材料である。
【背景技術】
【０００３】
流動性を有するトイレ砂は、木質ペレット、紙質ペレット、トウモロコシ軸粉砕物、パルプシート破砕物等の粒状物質である。流動性のトイレ砂は、材料の下に潜り込んで住む小型ほ乳動物ではなく、基材の上に生息する動物に特に有効に利用される。流動性のトイレ砂は、通常、比較的硬く密度の高い物質であり、重さの割に吸湿の速度や容量が低いのが典型的である。このタイプの製品は、一般的に、職務上使われる自動分配装置上でスムースに流れるが、概して他の材料に比べて液体廃棄物を効率よく吸収できない。
【０００４】
木屑や木質ペレットは小型動物の寝床およびトイレ砂用物質として使用されている。しかしながら、これらは天然芳香油等の刺激物を含んでいる可能性があり、小型動物の摂食や擦傷といった潜在的な健康上のリスクがある。また、パルプや紙のペレットを用いたトイレ砂も、同様に使用されている。しかし、これらの物質には通常、無機物質やクレイフィラー物質が接合剤および／または凝集剤として含まれる。これら物質もまた重くなる傾向にあり、限られた量の液体しか吸収することができず、湿気を含むことにより機械的な完全性を失う。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
それ故に、小型動物用の流動性のある寝床およびトイレ砂の改良が必要とされている。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
バルク密度が９５〜３５０ｋｇ／ｍ3（６〜２２ｌｂｓ／ｆｔ３）で、非常に微量の無機材料しか含まないセルロース繊維のペレットから動物の寝床およびトイレ砂用として使用可能な吸収性材料が生成される。セルロース繊維は、バージン繊維、再生繊維、リサイクル繊維でもよいし、あるいはこれらの組み合わせでもよい。セルロース繊維は、例えば、製紙施設からの不用物の流れからも得ることができる。ペレットの直径は、３〜１２ｍｍで、長さは３〜３６ｍｍでよい。ネコ用のトイレ砂として利用する場合は、ペレットの密度は、２４０〜３０５ｋｇ／ｍ3（１５〜１９ｌｂｓ／ｆｔ３）でよい。小型動物のトイレ砂として利用する場合は、ペレットの密度は、１６０〜２２５ｋｇ／ｍ3（１０〜１４ｌｂｓ／ｆｔ３）でよい。
【０００７】
吸収性のあるセルロースペレットを製造するための方法であって、混合物中のセルロース繊維が２０〜６０重量％であり、無機材料が１５重量％未満のセルロース繊維混合物の水溶液を調製することを含む。混合液は、ペレット製造機械に供給され、円筒形あるいは紐状に成形される。紐状物は切断され、ペレットの形となり、乾燥される。ペレットは、５、３あるいは１重量％未満の無機材料が含まれてよい。
【０００８】
本発明は、記載の構成と製造方法とのサブコンビネーションをも含む。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】本発明の方法を説明するフローチャートである。
【図２】図１で示したペレットミルの部分断面の側面図である。
【図３】図２で示したペレットミル操作において、セルロースパルプがペレットミルを通過するに従い、どのようにして圧縮され成形されるかを、拡大した模式図により示す。
【図４】入荷した原材料中の含水量を、最終産物である乾燥ペレットのバルク密度の結果に対して直線回帰したグラフである。
【図５】図１で示した工程により製造されたペレットの模式図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
図１を参照すると、ペレットを製造するために、異なる供給源由来の各種のバージン、再生、およびリサイクルセルロース繊維が使用できる。これらの原材料は、含有する無機材料を２０重量％以下にすべきであり、好ましくは、無機固形分が５％、３％あるいは１％以下である。使用する原材料は、結果的に最終産物であるペレットの物理的特性および定性的特性に寄与する。
【００１１】
図１は、セルロース繊維のバルク（１０２）が、計量ホッパ（１０４）、混合機（１０６）、脱水機（１０８）へと供給される例を示す。セルロース繊維は、代替として、製紙施設からの不用物の流れからのスラリー等のスラリーとして供給されてもよい。いずれの場合も、セルロース繊維の原材料の含水量は、最終的に必要とされるペレットの密度に応じて調節される。これは、原材料に水分を加えたり原材料から除いたりすることで可能である。図４に示すように、原料のセルロース材料の含水量の減少は、最終的なペレットのバルク密度の増加と強い相関関係にあることが分っている。
【００１２】
セルロース繊維の原材料を水と混ぜて、混合液中のセルロース材料が２０〜６０重量％になるように調製して、水を加えて残りの量を調製する。その後、材料を、典型的には、約２５ｍｍあるいはそれ以下の繊維束を形成するような条件下に置く。繊維束は、高圧式回転ダイペレットミル（２０）へと供給される。さらに、ここで、図２と図３に関連して、ミル（２０）内で、材料は特定の穴径を有する太い多穴ダイ（２８）に押し込まれる。紐状ペレット（５０）は、ダイ（２８）と接触するローラ（２９）により、ダイ（２８）の穴から継続的に押し出される。紐状ペレットは、切断され、ペレットとされる。
【００１３】
ミル（２０）に供給される原材料が、多量の水を含む場合、例えば、セルロース材料が２０、３０あるいは４０重量％を占める場合、紐状ペレットの強度が問題になることがある。特に、原材料がかなり湿っている場合、ミル（２０）から出される産物が形を維持できない可能性があり、ペレットを形成しない。必要最低限のセルロースの特定の割合は、原材料の特性により変化するが、一般的に、少なくとも１８あるいは２０重量％のセルロースを含む原材料は確実にペレットを形成できる。
【００１４】
ダイのプレートの厚さが全体比で約１：３〜約１：１７の範囲内であれば、平板ダイと円形ダイ式の両方のペレットミルが使用できる。処理量の改善を目的として、ダイ孔は、座グリ穴径が表面に接触する座ぐり孔が使用できる。テストしたダイは、６ｍｍ（１／４インチ）孔が１４×１２８、３ｍｍ（１／８インチ）孔が２４×２４０の様式である。また、成形領域での圧力を制御するために、ダイを様々なテーパーに組み込むことができる。図２に示す特定の例では、米国クロフォーズビルのカリフォルニアペレットミル社の丸胴形軸回転式ダイのペレットミルを示す。また、ペレットミルの代わりに、圧力式押出機も使用してもよい。
【００１５】
先の図１に関連して、湿気を含んだペレット産物は、例えば、スイープサーフェス式コンベヤーにより均一に配置され、多層ベルト型乾燥機に送られるなどして回収され、乾燥機（１１０）で乾燥される。流動層乾燥器など、他の同様なタイプの乾燥機をかわりに使用してもよい。最適な乾燥温度は、１２０〜１８０℃（２５０〜３５０°Ｆ）あるいは、１３５〜１５０℃（２７５〜３００°Ｆ）の間である。最終的なペレットの含水量は、２〜１０％あるいは６〜８％である。生産物の過剰な乾燥は、セルロース繊維／小繊維をくずれさせ、水分の発散や吸収を阻害するため、避けるべきである。
【００１６】
さらに、図１に示すように、乾燥ペレット（６０）は冷却され、任意で、貯蔵、混合、検査、パッケージ化される。特定の実施形態で、乾燥と冷却工程の間に、凝集剤を加えてもよい。同様に、原材料がペレットミル（２０）に供給される工程の前後に、湿潤剤、賦香剤、粉塵抑制剤、接合剤を加えてもよい。乾燥表面活性剤を、水分を含むペレット、つまり乾燥前または部分的に乾燥させた後にペレットにまぶしたり、ふりかけたりしてよい。液状表面活性剤は、生産過程のいずれの時期においても、ペレット上にスプレーまたは噴霧できる。
【００１７】
図５は、上記のペレット（６０）の概略図であり、ＬＬの典型的な長さは、約３〜３６ｍｍ（１／８インチ〜１ 1/2インチ）であり、直径（あるいは他の特性寸法）は、約３〜１２ｍｍの範囲内である。ペレットの密度は、ミル（２０）に供給される原材料のセルロースと水の割合によるが、９５〜３５０ｋｇ／ｍ3でよい。
【００１８】
高い含水量の原材料を使用すると、内部表面積が大きく、密度の低いペレットが得られる。これにより、より高い吸湿速度と保水能が得られるだけではなく、セルロースマトリックスに埋め込まれる任意の添加剤の活性および可用性を向上させる。該ペレットは高い空隙率、容易に調整可能なターゲット密度、優れた吸収性を有する。該ペレットは、また、発塵レベルが非常に低く、水分をセルロースペレット内の空隙へと吸い込むことで、ぬれた時でもその形を非常に良く保つ。
【００１９】
さらに、セルロースペレットは、トイレ砂に利用され際の凝集作用に優れた機能を発揮するが、これは、通気性のある粗い外部表面を有するため、接着剤や接合剤を使うことなく粒子状の凝集剤が容易に付着するからである。
【００２０】
原材料に使用されるセルロース廃棄物に典型的に含まれる可能性のある無機材料として、土、カルシウム、石、鉱物、石膏などがある。いくつかの廃棄物の流れは、これらのタイプの無機材料を高濃度に含む。これらの無機材料は、最終産物であるトイレ砂や寝床を劣化させるため、ペレット内の、１０重量％、５重量％あるいは３重量％より低くすべきである。
【００２１】
実施例１
小動物寝床用のペレットを以下の方法で製造した：
ａ）最小限の無機材料を含む短い繊維の流れよりスタートする。
ｂ）繊維を水に懸濁し、繊維が、０．１〜８重量％となるように懸濁液を調製した。
ｃ）均一になるまで繊維懸濁液を撹拌した。
ｄ）懸濁液をプレス脱水機により固形物が２２％になるまで脱水した。
ｅ）脱水された固形物をプレスケーキへと成形し、約５０ｍｍ（２インチ）あるいはそれ以下の塊まりに粉砕した。
ｆ）塊まりを、穴径が３ｍｍ（１／８インチ）であるダイを備えた水平式ペレットミルに配置した。塊まりを形成し脱水された固形物は、紐状ペレットへとプレスされた。
ｇ）紐状ペレットを約３〜１２ｍｍ（１／８〜１／２インチ）の長さに切断した。
ｈ）ペレットを回収し、通風乾燥により乾燥させた。
【００２２】
製造されたペレットのバルク密度は、２１６ｋｇ／ｍ3（１３．５ｌｂｓ／ｆｔ３）であった。このペレットは、柔らかく、きめの粗い砂のような手触りであった。小動物を用いた実用テストで、ペレットは、マウス、ラット、アレチネズミや他の小動物に適していることが示された。ペレットは、営巣する動物には使用されなかった。ペレットは小型で軽量であるため、ウサギやモルモットが簡単にペレットを蹴り上げて、積み上げたりケージの外に放り出したりする可能性があった。ケージを清掃する際、固形物ペレットがケージの床に張り付くことはなかった。テストの結果、塵埃量はトウモロコシ軸をベースにした製品より低かった。ペレットは流動性を備えていた。多種多様な異なる自動給餌システムを用いてテストした結果、このようなシステムを採用するケージにおいても、適合性があることが示された。
【００２３】
実施例１の工程（ｂ）で、原材料から希釈したスラリーを得るが、このスラリーは原材料を精製することに使用でき、さらには／または、化学添加物を加えることもできるが、この工程は完全に省略することも可能で、その場合は、原材料はスラリーを作ることなくミル（２０）に供給される。工程（ｅ）で、繊維を繊維束にするために凝集剤を用いてもよい。
【００２４】
実施例２
上記の実施例１で概説した製造工程を用いて、針葉樹さらしクラフトパルプを固形物が３２％になるまで脱水し、穴径が６ｍｍ（０．２５インチ）であるダイプレートを用いてペレットを製造した。得られた乾燥ペレットは、直径６ｍｍ、長さ９ｍｍ、密度が１２８ｋｇ／ｍ3（８ｌｂｓ／ｆｔ３）であった。ペレットは流動性を備えていたが、実施例１のペレットほどではなかった。ペレットは柔らかい手触り感があり、真新しく明るい白色であった。生きた動物でテストした結果、飼育環境に適しており、アレチネズミ、ハムスター、マウスの営巣のニーズにも適応していることが分った。
【００２５】
実施例３
上記実施例２の方法に従い、新聞用脱インキミルから出される屑繊維を５２％固形分含量で利用した。得られた産物は、ダークグレー色で、バルク密度は２４０ｋｇ／ｍ3（１５ｌｂｓ／ｆｔ３）で、トウモロコシ軸より低い塵埃量であった。ダークグレー色であることは、実施例１の生産物に比べて好ましくないと考えられ、使用した原材料には、印刷インキ、印刷オイル、無機カルシウム、土など、かなりの不純物が含まれていた。得られた生産物の無機材料含有量は約３２％であった。また、生産物にはわずかながら好ましくない臭気があった。
【００２６】
実施例４
上記実施例３の方法に従い、工程（ｈ）の後、生産物を取り込み、３ｍｍの許容範囲に設定した一組のピンチロールに通した。得られた生産物は、約９ｍｍ幅、１９ｍｍ長に押しつぶされた粒子であった。生産物の密度は、２０８ｋｇ／ｍ3（１３ｌｂｓ／ｆｔ３）であった。この方法で得られた平らな生産物は、実施例３で得られた生産物などより柔らかく、動物の足下で転がることもなかった。このような特徴は、制御試験において、特定の最終消費者に対して有益であることが分った。
【００２７】
実施例５
実施例１の方法に従い、工程（ｇ）と工程（ｈ）の間で得られる生産物をコンクリートミキサーで転がしながら、食品として安全なターコイズ染料の１％水溶液をスプレーした。さらに生産物を乾燥させた。得られた生産物は、明るい鮮明なターコイズであり、家庭で使用される際に、見た目に心地よいと考えられた。
【００２８】
実施例６
実施例１の方法に従い、１％のカルボキシメチルセルロース溶液を乾燥ペレットに軽くスプレーし、その後、ペレットを３重量％の産業用グレードの細密メッシュグアーパウダーでまぶした。得られた生産物は、高い凝集性能を有するネコ用トイレ砂となった。
【００２９】
実施例７
実施例１の方法に従い、３ｍｍの乾燥セルロースペレットをフレーキングミルに通し、ネコ用のトイレ砂や他の目的に適した、吸収性のあるさらに細かい粒子を作製した。得られた粒子は、柔らかく、砂のような手触り感であり、その表面積が飛躍的に増加した。フレーク状粒子は、乾燥界面活性剤でコートされることで、クランピングトイレ砂としての機能に非常に優れていた。
【００３０】
ネコ用の非クランピングトイレ砂として、セルロースペレットは十分に軽量、小型であるため、一般的なネコ用トイレ砂こし器を通過することができ、排泄物の吸収にも優れているので、臭気を抑制する。ネコ用のクランピングトイレ砂としては、セルロースペレットは十分に軽量、小型であるため、一般的なネコ用トイレ砂こし器を通過することができ、排泄物の封じ込めにもすぐれているので、臭気を抑制する。同様な犬用のトイレ砂には、より柔らかくて吸収性が高く、サイズがより大きい上に軽量の紙ペレットを使用することができる。さらに、同様な軽量で、高い吸収性があり、生物分解性のある生産物は、小型のほ乳類、鳥、は虫類のトイレ砂として使用可能である。これらの生産物は、容易に流動性が得られることから、研究用動物に一般的に用いられる自動トイレ砂分配装置に使用可能である。どの生産物でも、染料、抗菌剤、あるいは香料を加えることができる。
【００３１】
これまで、複数の実施形態と方法を示し、説明してきた。本発明の趣旨および範囲から逸脱することなく、様々な修正や代替が当然ながらなされるであろう。従って、本発明は、以下の請求項とその均等物を除いて制限されるべきではない。
【図５】
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【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【国際調査報告】
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2014532443.tif 000009
2014532443.tif 000010