(57)【要約】【課題】もみ殻を利用して、多孔質で固形の水と臭いの吸着材を提供すること。【解決手段】水分率が２０〜４０％の膨潤処理したもみ殻９０〜９９重量％と、でんぷん類１０〜１重量％の均一混合物からなり、嵩比重が０．２〜０．５である多孔質で固形の水と臭いの吸着材である。この吸着材は、多孔質で固形の形状が、直径が１〜５ｍｍで長さが３〜１５ｍｍの範囲にある円柱形状のペレットであるのが好ましい。また、でんぷん類としては、コーンスターチ又はカルボキシメチルセルロース（ＣＭＣ）が好ましく使用される。【選択図】なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
膨潤処理したもみ殻９０〜９９重量％とでんぷん類１０〜１重量％の均一混合物からなり、嵩比重が０．２〜０．５である多孔質で固形の水と臭いの吸着材。
【請求項２】
でんぷん類が、コーンスターチ又はカルボキシメチルセルロース（ＣＭＣ）である請求項１記載の多孔質で固形の水と臭いの吸着材。
【請求項３】
多孔質で固形の形状が、直径が１〜５ｍｍで長さが３〜１５ｍｍの範囲にある円柱形状である請求項１又は２記載の多孔質で固形の水と臭いの吸着材。
【請求項４】
もみ殻に水を添加混合して水分率が２０〜４０％の膨潤処理したもみ殻とし、次いで、該もみ殻９０〜９９重量％とでんぷん類１０〜１重量％の混合物を、ディスクペレッターによって嵩比重が０．２〜０．５のペレットとすることを特徴とする多孔質で固形の水と臭いの吸着材の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、犬、猫のようにペットとして飼われている動物用の糞尿処理・消臭のための吸着材とその製造方法に関する。本発明の吸着材は、動物の尿などを速やかに吸収し、且つ、臭いを抑える働きがあり、特に、室内で飼われることも多い、犬、猫、兎及びハムスター等の飼育に際して効果的に使用することができる。
【背景技術】
【０００２】
犬、猫等のペットを室内で飼うことが多くなってきており、ペットの排泄を室内の一定の場所で行わせるための、ペット用のトイレの需要が年々高まっている。また、ペットの排泄物の臭いを抑え、良好な室内環境を維持するため、このペット用のトイレには脱臭剤、消臭剤などが備えられている。このような脱臭剤などとしては、所謂、猫砂或いはゼオライト等の多孔質の無機物などが使用されることが多い。しかし、これらは安価ではあるが、特に、尿を含んだ砂、ゼオライト等がトイレ全体に広がってしまったり、使用後の廃棄処理が面倒である等の問題がある。
【０００３】
脱臭剤などとしては、上記の他、最近では、紙あるいはウッドチップなども使用されている。これらは糞尿を吸収した部分が局所的に固まり、その特定の部分を廃棄すればよいこと、及び使用後の脱臭剤などを家庭の便器に廃棄することができること等の長所がある。しかし、ゼオライト等の無機物に比べて高価であること、及び貴重な森林資源を用いて製造される紙の有効利用であるとは、必ずしも言えないこと等の問題がある。
【０００４】
本発明者は、植物性の食品残渣から、多孔質で固形の水と油の両方の吸着材を製造する発明を提案した（特許文献１）。また、産業廃棄物として処理される木屑又は木粉を利用して、性能と取扱い性に優れた、多孔質のペレットからなる水及び油吸着材の発明も提案した（特許文献２）。本発明者は前記発明で得た知見を、さらに応用展開して、資源を有効に再利用し、且つ安価であって、使用後の廃棄処理にまで配慮した、犬、猫等のペット用の糞尿処理・消臭材及びその製造方法を開発することを試み、本発明に到達した。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００９−１９５７６５号公報
【特許文献２】特開２０１１−１３６３１２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明の課題は、通常、かなりの部分が廃棄物として処理されるもみ殻を利用して、多孔質で固形の水と臭いの吸着材を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記課題を達成するための本発明の第１の態様は、膨潤処理したもみ殻９０〜９９重量％とでんぷん類１０〜１重量％の均一混合物からなり、嵩比重が０．２〜０．５である多孔質で固形の水と臭いの吸着材である。前記吸着材は、多孔質で固形の形状が、径が１〜５ｍｍで長さが３〜１５ｍｍの範囲にある円柱形状であるのが好ましい。また、でんぷん類としては、コーンスターチ又はカルボキシメチルセルロース（ＣＭＣ）が好ましく使用される。
【０００８】
そして、本発明の第２の態様は、前記多孔質で固形の水と臭いの吸着材の製造方法である。即ち、先ず、もみ殻に水を添加混合して、水分率（含水率）が２０〜４０％となるように膨潤処理したもみ殻とし、次いで、この膨潤処理したもみ殻９０〜９９重量％とでんぷん類１０〜１重量％の混合物を、ディスクペレッターによって嵩比重が０．２〜０．５のペレットとすることを特徴とする多孔質で固形の水と臭いの吸着材の製造方法である。
【０００９】
本発明の前記混合物には、本発明に悪影響を与えない限り、防腐剤や着色剤等の第３成分を含んでいても良いが、その量は全体の約５重量％以下の範囲であるのが好ましい。
【００１０】
本発明の吸着材は、多孔質で固形のものであるが、その形状は、直径が１〜５ｍｍで長さが３〜１５ｍｍの範囲にある円柱形状のものが好ましい。円柱形状とは、厳密に断面が円形のもののみでなく、例えば、断面が六角形等の多角形、あるいは楕円形等の歪んだものであってもよい。
【発明の効果】
【００１１】
本発明の吸着材では、ペットの尿等の臭いが抑えられ、また、使用後は適度な硬さの塊状物となって廃棄処理し易く、可燃性のゴミとして処分することもできる。更に、そのまま土中に埋めることもでき、この場合、経時とともに分解して消失するので、環境に対して負荷が小さい。もみ殻は、年間４〜５百万トンの量が廃棄物として焼却等の処分に付されている。従って、本発明は、この様に大量の廃棄物を有効活用するものである。また、廃棄物を利用するものであるから、コスト的にも非常に有利である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
本発明は、膨潤処理したもみ殻９０〜９９重量％とでんぷん類１０〜１重量％の均一混合物からなり、嵩比重が０．２〜０．５である多孔質で固形の水と臭いの吸着材である。本発明においては、先ず、通常のもみ殻に水を添加混合して、もみ殻を膨潤処理する必要がある。
【００１３】
ところで、日本人の主食である「米」を食するにあたって、必ず排出されるのがもみ殻である。年間約１３００万トン排出されるもみ殻は、種々利用はされているものの、約３５％に当たる４６０万トンは未利用で、処理に苦慮しているのが現状であると言われている。もみ殻の成分は、セルロース、リグニン、ヘミセルロースで構成されており、木材と殆ど同じである。従って、本発明者は、かかる点に着目し、もみ殻を木材と同じように、植物性繊維を主成分とする原材料として利用しようとするものである。
【００１４】
しかしながら、もみ殻は成分的には木材と同じ様であっても、もみ殻の殻は固いガラス様のケイ酸質層で覆われている。従って、もみ殻自体は、そのままでは撥水性の性質を有しており、例えば、猫砂等の水や臭いの吸着材としての用途には、活用が難しい。
【００１５】
本発明では、先ず、もみ殻を予め前処理として、膨潤処理して約２．５〜３．５倍に膨潤した無定形片とし、粉末化が容易に行えるように準備する。次いで、得られた粉末を相互に接合する接合剤（デンプン又は化学デンプン類）と混合し、嵩比重が０．２〜０．５の範囲にある多孔質体を構成するものである。本発明において膨潤処理とは、具体的には、通常１０％程度の水分を含むもみ殻に、水を添加又は散布して水分率（含水率）が２０〜４０％、好ましくは３０〜３５％で、体積が約２．５〜３．５倍に膨張させる処理を意味する。かかる膨潤処理を行わないと、ペレット化が困難であり、猫砂等としての水や臭いの吸着効果が十分に発揮されない。
【００１６】
本発明において用いられるもみ殻は、水分を添加することによって膨潤処理された、水分率が２０〜４０％の状態のものである。本発明では、かかるもみ殻を、例えば、ディスクペレッターを用いてでんぷん類と混合しペレット化して、嵩比重が０．２〜０．５のペレットとする。でんぷん類としては、コーンスターチ又はカルボキシメチルセルロース（ＣＭＣ）が好適であり、これらは１種類用いても、２種以上併用してもよい。
【００１７】
膨潤処理されたもみ殻とでんぷん類は、ディスクペレッターに投入して粉末化されペレットに成型されるが、ディスクペレッターに投入前に、両者は十分に混練りするのが好ましい。混合比率は、膨潤処理されたもみ殻が９０〜９９重量％とでんぷん類１０〜１重量％となるように調整する。ペレット化のための吐出孔径（ダイス径）は、１〜５ｍｍが好ましい。このような方法で、本発明の多孔質で固形の水と臭いの吸着材が得られる。
【００１８】
従来、もみ殻などの植物繊維質素材の組織を破壊する方法として、例えば、特開昭５１−１４５９６５号公報には、水分率１０〜６０重量％に調整した植物繊維質素材を１５０℃以上の温度下で圧縮蒸煮して質密体を形成し、これを切削しつつ、その削片を圧縮より急速に解除させる方法が開示されている。この方法によれば、ソフトな細片状のものとなるので、吸水性、孔隙率、空気の含有率などが高められ、建築用資材、微生物の培養基材、土壌改良材等に使用する材料としててきとうなものが得られる。しかしながら、前記方法では、植物繊維質素材を１５０℃以上の温度下で圧縮蒸煮する工程、及びこれを切削しつつ、その削片を圧縮より急速に解除させる工程が必要となるので、システム全体が大がかりなものになる。
【００１９】
また、特開平１１−２４４７２６号公報では、もみ殻を切削するのではなく、互いに磨りあわせて粉砕するようにした方法、即ち、もみ殻を粉砕する粉砕装置と、この粉砕装置に給水してもみ殻を濡らす給水装置と、粉砕装置から排出された粉砕もみ殻を受け取り、この粉砕もみ殻から蒸気を放出させてもみ殻の水分率をほぼ給水前の値まで戻す蒸気分離装置とを備えたシステムとしての方法・装置も提案されている。かかる方法においても、装置が大掛かりになるという問題がある。また、もみ殻はシリカ等のケイ酸質の物質を含有しているので、粉砕に時間がかかるという問題もある。
【００２０】
本発明は、上記したような大掛かりなシステムではなく、簡便な市販のディスクペレッターを用いて、混合物の配合に配慮して、特定の吸着材を容易に製造するものである。
【００２１】
本発明の吸着材としてのペレツトは、適度の圧縮強度を有しているのが好ましい。圧縮強度とは、多孔質で固形の水と臭いの吸着材であるペレット（製品）の製品強度（圧縮破壊強度）を意味し、具体的には、万能材料試験機（島津製作所製、ＡＧ−Ｉ・１００ＫＮ）を使用し（ロードセル１００Ｎ使用）、圧縮速度：２ｍｍ／ｍｉｎの条件で測定したときの値である。また、嵩比重は、ペレットからなる水と臭いの吸着材（製品）をリッター枡に入れて、１リットルの重さを測定して求めたものである。
【００２２】
本発明のペレットは、次のような製造方法によって得られるものであ。即ち、ペレット成型機であるディスクペレッターを用いて、膨潤処理したもみ殻とでんぷん類の混合物を造粒して多孔質のペレットを製造するに際し、膨潤処理したもみ殻として、９０〜９９重量％と、でんぷん類１０〜１％を混合し粉砕して吐出して得られた、好ましくは、直径が１〜５ｍｍで長さが３〜１５ｍｍの範囲にある円柱形状で多孔質のペレットを形成させる。
【００２３】
本発明のペレットを製造するためのペレット成型機は、本発明で定義される多孔質のペレットを製造することができる機械・装置である限り、特に限定されるものではなく、通常のディスクペレッターを用いることができる。造粒によって形成されるペレットは、径が１〜５ｍｍで長さが３〜１５ｍｍの範囲にある円柱形状のものが好ましく、得られたペレットは、その含水率が５〜１５重量％、好ましくは８〜１２重量％になるまで乾燥させられる。かくして得られたペレットは、嵩比重が０．２〜０．５で圧縮強度が１０００ｇｆ以下のものである。  
【００２４】
本発明で用いられるディスクペレッターは、少なくとも２種類の原材料の混合、混練、並びに成形化を連続的に行うことができ、非常に効率的である。更に、ローラーの回転数、ダイスの形状と温度、水の供給量等によって、得られる水及び油吸着材の形状及び寸法を、容易に且つ任意に変えることもできる。ディスクペレッターでは、通常、そのバーレル部に混練ゾーンと押出ゾーンとが備えられており、連続的に水及び油吸着材を製造することができる。また、前段に混練機が取り付けられたディスクペレッターを用いても良い。
【００２５】
ペレットの成形温度は６０〜９０℃が適当である。成形温度が６０℃未満である場合は、ペレット化が難しくなる。一方、９０℃を越えると、空隙が大きくなって水と臭いの吸着材が脆くなり、また、吸着効果が損なわれる恐れがある。このディスクペレッターの温度が６０〜９０℃の温度範囲であれば、形状の保持が十分であって、取り扱い易い水と臭いの吸着材を得ることができる。なお、この成形温度（吐出温度）とは吐出物の出口温度であり、ディスクペレッターの供給ゾーン、混練ゾーン、押出ゾーン及びダイス等の温度を適宜設定することにより調整することができる。この温度設定は、供給ゾーン側を低めに、ダイス側を高めにするのが一般的である。
【００２６】
本発明のペレットを製造するに際しては、前記膨潤処理したもみ殻の含水率を２０〜４０％、好ましくは２５〜３５％に調節して後、前記混合物を造粒する必要がある。４０％を超える場合は、水が揮散する際の空隙の形成が過度となる。そのため、空隙の多い脆い水と臭いの吸着材となり、形状が保持できなくなる。一方、２０重量％未満の場合は、水と臭いの吸着材は空隙の少ない硬いものになり、臭いが十分に吸収されないので不適当である。本発明のペレットの製造工程においては、膨潤処理時及びローラーの回転によってもみ殻を潰すことにより、リグニンとセルロースが分離される。そして、分離したフリーのセルロースは、ペレットの結合力を高めることに寄与する。
【００２７】
本発明の方法においては、混合物は加熱され、混練され、膨化させられ、その後、吐出される。膨化して吐出される吐出物は、その吐出方向に適宜の長さに切断し、ペレット化することができる。このペレットはダイスに設けられる透孔の形状によって、円形等任意の断面形状のものとすることができる。また、その長さも押出速度と切断速度とを調整することにより、任意に変えることができる。このペレットの直径が１〜５ｍｍ、好ましくは２〜４ｍｍで、長さが３〜１５ｍｍ、好ましくは３〜１０ｍｍの範囲にある円柱状のものである。
【００２８】
ディスクペレッターのダイスは、混合物の導入口（進入口）の径よりも吐出口の径の方が、若干大きくなっているものが用いられる。かかるダイスを用いることによって、嵩高性と圧縮強度の値を調節することができる。これらを適当に調節することによって、本発明の嵩比重が０．２〜０．５で、圧縮強度が１０００ｇｆ以下のものが得られる。得られたペレットは、その後、乾燥機を用いて、あるいは自然乾燥することによって、その含水率が５〜１５重量％、好ましくは８〜１２重量％になるまで乾燥させられる。
【実施例】
【００２９】
以下、実施例により本発明の具体的な態様を説明する。
【００３０】
[実施例１]
膨潤処理したもみ殻４８．５ｋｇとＣＭＣ１．５ｋｇを、コーンブレンダーによって室温で分散・混合させた。膨潤処理したもみ殻の水分率は３５％であった。得られた混合物を、ディスクペレッターＦ４０（不二パウダル社製）を用い、ダイス孔径５ｍ／ｍで供給し、ローラー回転数３０ｒｐｍ、ダイス温度６５℃で混合物を吐出成形した。吐出物は直径が４〜７ｍｍであったが、これを長さが８ｍｍで切断した。その後、得られたペレットを、約９５℃に設定した乾燥機中で、含水率が約１１％になるまで乾燥し、約５０ｋｇの多孔質で円柱状のペレットを得た。このものの嵩比重は０．２５であり、優れた水と臭いの吸着能を有していた。