乾燥ゲル粒子ならびにその製造方法
【課題】性能的に優れ、生産性の良い乾燥ゲル粒子の製造方法を提供する。
【解決手段】アルキルセルロース誘導体と水を混合して混練物を得て、その混練物に放射線を照射し架橋してペースト状のゲルを得て、そのゲルを成形孔から押し出して粒子化し、粒子状のゲルを乾燥することを特徴とする。この乾燥ゲル粒子において、前記アルキルセルロース誘導体が、カルボキシル基の一部がアルカリ金属塩、アンモニウム塩またはアミン塩になっているカルボキシアルキルセルロースであることを特徴とする乾燥ゲル粒子。
【解決手段】アルキルセルロース誘導体と水を混合して混練物を得て、その混練物に放射線を照射し架橋してペースト状のゲルを得て、そのゲルを成形孔から押し出して粒子化し、粒子状のゲルを乾燥することを特徴とする。この乾燥ゲル粒子において、前記アルキルセルロース誘導体が、カルボキシル基の一部がアルカリ金属塩、アンモニウム塩またはアミン塩になっているカルボキシアルキルセルロースであることを特徴とする乾燥ゲル粒子。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、セルロースあるいは澱粉を原料とした乾燥ゲルに係り、特に乾燥ゲル粒子の製造方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
牛、豚、鶏などの家畜から排泄される家畜排泄物の量は莫大であり、家畜の糞尿処理については野積みされているところも少なくなく、雨水などによりこれが水源、河川、海などに流れ出して公害問題を引き起こしている。
【０００３】
家畜の糞尿処理の一般的な方法は、糞尿におが屑を１．５〜２倍混合した後、攪拌、発酵して肥料化する方法が多用化されているが、この方法だと体積が増えることになり、さらにおが屑は腐り難いため発酵するまでに長期間（約６ヶ月）かかり、大きな保管スペースが必要となる。また木材加工が減少し、おが屑の入手が困難になっている。排出物からの水分除去の問題は、食品残渣や焼酎、ビールなどの絞り粕の堆肥化、肥料化においても同様で深刻な課題である。
【０００４】
また、紙オムツや生理用品などの吸水材として従来は各種の吸水性ポリマーが使用されているため、安全面や廃棄等の後処理に問題を抱えている。
【特許文献１】特開２００１―２７０３号公報
【特許文献２】特開２００１―３２９０７０号公報
【特許文献３】特開２００５―９５７３７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
近年、自己架橋型アルキルセルロース誘導体およびその製造方法についての提案がある（特許文献１参照）。このアルキルセルロース誘導体は、放射線照射により自己架橋させた後、乾燥し易いようにスライスし、これを金網の棚に載せて熱風乾燥して、次に乾燥したゲルを破砕機で所定の粒径に粉砕するというプロセスを経て粒子状の乾燥ゲルを得ていた。
【０００６】
このように従来の方法では、スライス工程、乾燥工程ならびに粉砕工程が必要であり、工数が多くて生産性に難点がある。また、架橋済みのゲルをスライスする際に厚すぎると、乾燥に時間がかかるばかりでなく、乾燥が不十分だとゲルの性能（例えば吸水力、保水力）がばらつき、品質上の問題がある。さらに乾燥したゲルを破砕機で粉砕する際に破砕機の種類によっては刃こぼれがあり、細かい金属の破片が乾燥ゲル粒子の中に混入するという安全面にも問題がある。
【０００７】
本発明の目的は、このような従来技術の問題点を解消し、性能的に優れ、生産性の良い乾燥ゲル粒子ならびにその製造方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
前記目的を達成するため本発明の第１の手段は、架橋したアルキルセルロース誘導体またはアルキル澱粉誘導体からなり、表面に微細な凹凸を有し、内部に細孔をもって多孔質になっていることを特徴とするものである。
【０００９】
本発明の第２の手段は前記第１の手段において、前記アルキルセルロース誘導体が、カルボキシル基の一部がアルカリ金属塩、アンモニウム塩またはアミン塩になっているカルボキシアルキルセルロースであることを特徴とするものである。
【００１０】
本発明の第３の手段は、アルキルセルロース誘導体またはアルキル澱粉誘導体と水を所定の割合で混合して、アルキルセルロース誘導体またはアルキル澱粉誘導体と水が満遍なく混じり合った混練物を得る混練工程と、
前記混練物に放射線を照射してアルキルセルロース誘導体またはアルキル澱粉誘導体を架橋してペースト状のゲルを得る放射線照射工程と、
水分を包含した前記ゲルを成形孔から押し出して、所定の大きさに粒子化する粒子化工程と、
前記粒子状のゲルを乾燥して乾燥ゲル粒子を得る乾燥工程とを含むことを特徴とするものである。
【００１１】
本発明の第４の手段は前記第３の手段において、前記混練物をプラスチック製の袋の中に入れて放射線を照射することを特徴とするものである。
【００１２】
本発明の第５の手段は前記第３の手段において、前記乾燥ゲル粒子を水分透過率の低い袋体に封入することを特徴とするものである。
【００１３】
本発明の第６の手段は前記第１ないし第５の手段において、前記アルキルセルロース誘導体が、カルボキシル基の一部がアルカリ金属塩、アンモニウム塩またはアミン塩になっているカルボキシアルキルセルロースであることを特徴とするものである。
【発明の効果】
【００１４】
本発明は前述のような構成になっており、吸水力、保水力に優れた乾燥ゲルを提供することができる。また本発明の製造方法によれば、乾燥前に予め成形により粒子化するため、表面積が大きくなり乾燥し易く、乾燥時間の短縮が図れ、さらに粒径のばらつきが少ないから、ゲルの性能（例えば吸水力、保水力）がほぼ一定で品質的に安定している。さらに乾燥後の粉砕工程が不要となり、破砕機の刃こぼれ、それに伴う金属破片の混入などの問題もなくなる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
本発明において原料として使用されるアルキルセルロース誘導体またはアルキル澱粉誘導体としては、カルボキシアルキル化合物、ヒドロキシアルキル化合物、アルキル化合物、またはこれらの混合物などが挙げられる。
【００１６】
アルキルセルロース誘導体についてさらに詳しく説明すると、（Ａ）カルボキシアルキルセルロース、（Ｂ）ヒドロキシアルキルセルロース、（Ｃ）アルキルセルロースなどがある。
【００１７】
（Ａ）カルボキシアルキルセルロースは、セルロースのヒドロキシル基の水素がカルボキシメチル基、カルボキシエチル基、カルボキシプロピル基により置換されたものであり、カルボキシメチルセルロース（ＣＭＣ）、カルボキシエチルセルロース（ＣＥＣ）などが好適である。その中でもカルボキシル基の２０％以上、好ましくは４０％以上がアルカリ金属塩（ナトリウム塩、カリウム塩、リチウム塩）、アンモニウム塩またはアミン塩のカルボキシアルキルセルロースが好適である。
【００１８】
（Ｂ）ヒドロキシアルキルセルロースは、セルロースのヒドロキシル基の水素に、エチレンオキシドやプロピレンオキシドなどを反応して得られるもので、ヒドロキシエチルセルロースやヒドロキシプロピルセルロースなどが好適である。その中でもヒドロキシル基の２０％以上、好ましくは４０％以上がアルカリ金属塩（ナトリウム塩、カリウム塩、リチウム塩）のヒドロキシアルキルセルロースが好適である。
【００１９】
（Ｃ）アルキルセルロースは、セルロースのヒドロキシル基の水素がメチル基、エチル基、プロピル基により一部置換されたものであり、メチルセルロースやエチルセルロースなどが好適である。アルキルセルロースのアルキルエーテル化度が６６％以下、好ましくは３３％以下である。ヒドロキシル基の４０％以上、好ましくは５０％以上がアルカリ金属塩（ナトリウム塩、カリウム塩、リチウム塩）のアルキルセルロースが好適である。
【００２０】
前述したアルキルセルロース誘導体のアルカリ金属塩、アンモニウム塩またはアミン塩は、水と均一な混合物（ペースト状）を形成するため本発明の原料として特に好適である。
【００２１】
カルボキシメチルセルロースの分子構造式を示せば下記の通りである。
【化１】
【００２２】
アルキルセルロース誘導体の平均重合度は、５０〜１０００、好ましくは２００〜８００程度である。またアルキルセルロース誘導体の平均エーテル化度は、０．５〜３、好ましくは１．１〜３である。エーテル化度が０．５未満では十分な架橋反応が起こらない。
【００２３】
アルキル澱粉誘導体は、とうもろこし澱粉、馬鈴薯澱粉、小麦澱粉、米澱粉などを原料とする澱粉からなり、具体的にはカルボキシメチル澱粉、カルボキシエチル澱粉、メチル澱粉、エチル澱粉、ヒドロキシエチル澱粉、ヒドロキシプロピル澱粉、酸化澱粉、アセチレン澱粉、アミノアルキル澱粉、アリル澱粉などが挙げられる。特にアルキル澱粉のアルカリ金属塩（ナトリウム塩、カリウム塩、リチウム塩）は、水と均一な混合物（ペースト状）を形成するため本発明の原料として特に好適である。
【００２４】
カルボキシメチル澱粉の分子構造式を示せば下記の通りである。
【化２】
【００２５】
本発明において放射線を照射する際の原料に対する水の混合比率は、原料がアルキルセルロース誘導体とアルキル澱粉誘導体とでは異なる。原料がアルキルセルロース誘導体の場合は、アルキルセルロース誘導体１００重量部に対して水１００〜６７０重量部、好ましくは２３３〜４００重量部である。アルキルセルロース誘導体１００重量部に対して水の量が１００重量部未満では、生成したゲルの強度は増して硬いが、十分な吸水力、保水力が得られず、吸水剤、保水剤としては実用的でない。一方、アルキルセルロース誘導体１００重量部に対して水の量が６７０重量部を超すと、放射線の照射により原料の分解が優先して進行し十分な架橋反応を起こすことができず、吸水力、保水力が低下する。
【００２６】
一方、原料がアルキル澱粉誘導体の場合は、アルキル澱粉誘導体１００重量部に対して水６７〜３３５重量部、好ましくは１５０〜２３３重量部である。アルキル澱粉誘導体１００重量部に対して水の量が６７重量部未満では、生成したゲルの強度は増して硬いが、十分な吸水力、保水力が得られず、吸水剤、保水剤としては実用的でない。一方、アルキル澱粉誘導体１００重量部に対して水の量が３３５重量部を超すと、放射線の照射により原料の分解が優先して進行し十分な架橋反応を起こすことができず、吸水力、保水力が低下する。
【００２７】
水が共存しない粉末（固体）の状態で原料（アルキルセルロース誘導体、アルキル澱粉誘導体）に直接放射線を照射すると、原料の分解が優先して進行し、架橋反応は起こっていないことが実験で確認されている。水の存在下ではヒドロキシラジカルが生成し、このヒドロキシラジカルを介して架橋剤を使用しない自己架橋反応が進行するものと考えられる。
【００２８】
本発明で使用する水としては、水道水、工業用水、脱気水、脱イオン水、ろ過水、蒸留水などが用いられ、塩素やアルコールなどが含まれていない水が好適である。
【００２９】
本発明で使用する放射線源としては、例えばα線、β線、γ線、Ｘ線、電子線、紫外線などを使用することができ、コバルト６０からのγ線、Ｘ線、電子線が好適である。
【００３０】
照射する放射線量は、原料と水の混合比率によって異なる。すなわち、アルキルセルロース誘導体１００重量部に対して水１００重量部混合した場合は放射線の照射量はγ線換算で３ＫＧｙ、アルキルセルロース誘導体１００重量部に対して水６７０重量部混合した場合は放射線の照射量はγ線換算で２５ＫＧｙである。従ってアルキルセルロース誘導体１００重量部に対して水を１００〜６７０重量部の範囲で混合する場合、放射線の照射量はγ線換算で３〜２５ＫＧｙで、好ましくは５〜１０ＫＧｙである。また、アルキル澱粉誘導体１００重量部に対して水６７重量部混合した場合は放射線の照射量はγ線換算で３ＫＧｙ、アルキルセルロース誘導体１００重量部に対して水３３５重量部混合した場合は放射線の照射量はγ線換算で２５ＫＧｙである。従ってアルキル澱粉誘導体１００重量部に対して水を６７〜３３５重量部の範囲で混合する場合、放射線の照射量はγ線換算で３〜２５ＫＧｙで、好ましくは５〜１０ＫＧｙである。
【００３１】
何れの原料の場合も前記放射線の照射量が３ＫＧｙ未満であると架橋反応が十分に進行せず、十分な吸水力、保水力が得られない。一方、照射量が２５ＫＧｙを超えると架橋反応が進み過ぎて、十分な吸水力、保水力が得られない。
【００３２】
放射線照射後にゲル中に雑菌が侵入するのを防止するため、ポリエステル系樹脂などのプラスチックフィルムによって原料と水のペースト状混練物を覆った状態で放射線を照射するのが好ましい。
【００３３】
図1は、本発明の実施例に係る乾燥ゲルの製造工程を示す工程図である。
同図に示すようにステップ（以下、Ｓと略記する）１において原料（アルキルセルロース誘導体、アルキル澱粉誘導体）と水を混合して、ペースト状（糊状）の混練物を得る。本実施例では原料としてＣＭＣ−Ｎａ粉末を使用し、原料１００重量部に対して純水を４００重量部（ＣＭＣ−Ｎａ粉末２０重量％、純水８０重量％）、あるいは原料１００重量部に対して純水を２３１重量部（ＣＭＣ−Ｎａ粉末３０重量％、純水７０重量％）添加して、後述する混練装置によって均一かつ十分に混練する。架橋反応において原料を混ぜ合わせる水が微妙に影響することから、原料と水が満遍なく混じり合うことが肝心である。
【００３４】
得られたペースト状の混練物を、放射線が内部まで十分に透過できる厚さに成形する。コバルト６０からのγ線を使用する場合の成形体の厚さは５〜２０ｃｍ、電子線を使用する場合の成形体の厚さは１〜３ｃｍが適当である。この柔軟な成形体をプラスチック製の袋の中に入れる。成形体を袋の中に入れる目的は、雑菌の侵入防止と、成形体の取り扱い性を良好にするためである。
【００３５】
Ｓ２では、前記混練物に対して放射線を照射する。本実施例ではコバルト６０からのγ線あるいは電子線を使用しており、放射線の照射量はγ線換算で３〜２５ＫＧｙである。放射線の照射量が増えると架橋反応によってできる網目構造は細かくなりゲル強度は高まるが、反面水分を蓄える網の目構造が小さくなった分だけ吸水力、保水力が落ちる。
【００３６】
本実施例のようにペースト中の原料含有率が２０〜３０重量％の場合は、放射線の照射量がγ線換算で３〜２５ＫＧｙであれば吸水力、保水力に富んだ架橋ゲルを得ることができる。本実施例ではペースト中の原料含有率が２０重量％の場合は５〜２５ＫＧｙ、ペースト中の原料含有率が３０重量％の場合は３〜１０ＫＧｙとしている。ペースト中の原料含有率または放射線の照射量を減らすと、ゲル強度は低くなるが、網の目構造は大きくなり吸水力、保水力が高まることが実験で確認されている。
【００３７】
Ｓ３では、放射線照射済みの水分を含んだ生の状態のゲル（弾性体）を後述する押し出し装置に投入し易い大きさに裁断する。裁断する大きさは、押し出し装置内に設置されているスクリューの送りピッチなどによって決定される。
【００３８】
Ｓ４では、裁断されたゲルを押し出し装置に投入して、乾燥し易い大きさに粒子化し、引き続いて後述する乾燥装置で乾燥して乾燥ゲルを得る。本実施例では乾燥ゲルの用途に応じて、平均粒径が２ｍｍ未満の細粒、２〜４ｍｍの中粒、４ｍｍを超える粗粒に分けて製造される。本実施例の場合乾燥温度は４０〜１３０℃の範囲に規制されている。
【００３９】
Ｓ５では、得られた乾燥ゲルを所定量秤量しながら袋体に封入する。この包装には水分透過率の低い例えば厚手のポリエステル系樹脂フィルムなどが用いられ、保存中に乾燥ゲル粒子が水分を吸収しないように蜜封される。
【００４０】
本発明に係る架橋ゲルは、乾燥粉末化しても架橋構造は崩れず、吸水、保水性能は殆ど低下しないことが実験で確認されており、乾燥粉末化することにより吸水剤や保水剤などへの利用が簡便となり、用途の拡大が図れる。
【００４１】
図２は前記混練工程で用いる混練装置の縦断面図、図３はその混練装置の攪拌羽根の一部を示す部分平面図である。混練装置はこれらの図に示すように、下方に底部1を有し、上方に投入口２を有する容器本体３と、前記投入口２を開閉する蓋体４と、前記容器本体３内に平行に配置された２本のシャフト５ａ，５ｂと、シャフト５ａ，５ｂに取り付けられた攪拌羽根６ａ，６ｂとを備えている。
【００４２】
前記シャフト５ａ，５ｂは、１つの駆動モータ（図示せず）によって異なる方向あるいは同じ方向に回転駆動される。前記攪拌羽根６ａ，６ｂは、図２に示すようにシャフト５ａ，５ｂの周方向に沿って等間隔に多数枚取り付けられ、しかも図３に示すようにシャフト５ａ側の攪拌羽根６ａと攪拌羽根６ａの間にシャフト５ｂ側の攪拌羽根６ｂが入り込む形に配置されている。図２に示すように容器本体３の下半分の内面には、攪拌羽根６ａ，６ｂの先端の回転軌跡に沿うように２つの断面形状が円弧状の溝部が形成されている。
【００４３】
原料であるアルキルセルロース誘導体あるいはアルキル澱粉誘導体と水をそれぞれ秤量して容器本体３内に投入し、攪拌羽根６ａ，６ｂで所定の時間攪拌、混合し、原料と水が満遍なく混じり合ったペースト状（糊状）の混練物７を得る。原料に対して水が満遍なく混じり合うことは、架橋反応において極めて重要なことである。底部1は容器本体３に対して開閉可能になっており、前記混練物７はこの底部1を開いて容器本体３の底から取り出す。
【００４４】
図４は前記粒子化工程で用いる押し出し装置の縦断面図、図５はその押し出し装置に装着されるダイス型の正面図である。図４に示すように押し出し装置は、ホッパー８と、そのホッパー８の下端開口部に連結された円筒部材９と、その円筒部材９の内側に回転可能に配置された押し出し用のスクリュー１０と、前記円筒部材９の先端部に取り付けられたダイス型１１と、そのダイス型１１を前記円筒部材９に取り付けるダイス押さえ部材１２とを備えている。
【００４５】
図４に示すように、押し出し用のスクリュー１０の前半分の送りピッチＰ１は後半分の送りピッチＰ２の約半分になっており、先端部側での押し出し圧力の増大を図っている。スクリュー１０の先端部とダイス型１１の間には、末拡がり状になった空間部１３が形成されている。ダイス型１１には、粒子化のための成形孔１４が多数形成されており、各成形孔１４は図示していないが、スクリュー１０側の後面から成形孔１４の厚さ方向の中間位置までは若干先細り状のテーパ孔となっており、その中間位置からダイス型１１の前面までは径が一定のストレート孔となっている。
【００４６】
成形孔１４の径は乾燥ゲルの用途に応じて異なっており、所望の径を有するダイス型１１が押し出し装置に交換可能に装着される。
【００４７】
放射線照射済み、すなわち架橋反応済みのゲルが前記袋体から取り出されて、押し出し装置に投入され易い大きさに裁断される。この裁断された裁断ゲル１５を図４に示すようにホッパー８に投入すると、回転しているスクリュー１０により砕かれ、練られながら円筒部材９の前方へと押しやられる。前述のようにスクリュー１０の前半分の送りピッチＰ１は後半分の送りピッチＰ２の約半分になっているから、ゲルの練り物に対する押圧力は徐々に高まり、所定の押出力をもってダイス型１１の各成形孔１４からゲルが押し出される。この押し出しの際にゲルの水分含有率や粘弾強度などの関係で、ゲルは細長く連続するのではなく短く切れて粒子状ゲル１６となって押し出され、次の乾燥装置に供給される。
【００４８】
なお、ゲルを裁断したりダイス型１１から押し出す際、ゲルは乾燥前で水分を含んだ柔らかい状態であるから、歯こぼれが生じたり、極端に磨耗したりすることはない。
【００４９】
図６は、乾燥装置の概略構成図である。乾燥装置は、パンチングメタルからなるバスケット（図示せず）を多数一体に列設した通気性のベルトコンベア１７が乾燥通路１８内に架設されて、その乾燥通路１８の上方には複数台の循環ファン１８と、排気ダクト１９が設置されている。
【００５０】
各循環ファン１８から放出される４０〜１３０℃の範囲内で設定された熱風２０を、案内部材（図示せず）によりベルトコンベア１７の上方向から下方向、下方向から上方向へと繰り返し流通することにより、バスケット内にある粒子状ゲル１６は低速で移動しながら残水分率１０重量％程度まで乾燥し、乾燥ゲル２１として乾燥装置から排出される。排出された乾燥ゲル２１は直ちに袋体２２の中に投入され、乾燥ゲル２１が所定量になると袋体２２を密封する。
【００５１】
図７は、模式的に示した乾燥ゲル２１の拡大断面図である。同図に示すように乾燥ゲル２１の表面には微細な凹凸が無数に形成され、内部には微小の細孔２３が多数形成されている。この多孔質構造が、乾燥ゲル２１の吸水性、保水性をさらに高めている。
【００５２】
図８は、架橋反応時のコバルト６０γ線の照射線量とゲル分率との関係を示す特性図である。原料としてＣＭＣ−Ｎａ粉末（置換度１．３６）を２０重量％、水を８０重量％の割合で均一に混合した。図中の丸印は純水を使用、四角印はイオン交換樹脂を通した水を使用して架橋を行ったものを示している。この図から明らかなように、コバルト６０γ線の照射線量が５ＫＧｙ以上になると高いゲル分率を有していることが分かる。
【００５３】
図９は、架橋反応時のコバルト６０γ線の照射線量と水を吸収した場合の膨潤度との関係を示す特性図である。原料としてＣＭＣ−Ｎａ粉末（置換度１．３６）を２０重量％、水を８０重量％の割合で均一に混合した。この図から明らかなように、少量の照射線量で極めて高い膨潤度を示しており、例えばイオン交換樹脂を通した水を使用したもので（四角印）、照射線量が１０ＫＧｙの場合水を吸収して約５５０倍に膨潤し、照射線量が４０ＫＧｙの場合でも約５０倍に膨潤し、優れた吸水、保水能力を有していることが分かる。
【００５４】
図１０ならびに図１１は乾燥温度と膨潤度との関係を示す特性図であり、図１０は水に対する膨潤度、図１１は０．９％ＮａＣｌ水溶液に対する膨潤度を示している。図中の四角印は置換度が０．８８のＣＭＣ−Ｎａ粉末、丸印は置換度が０．９５のＣＭＣ−Ｎａ粉末、三角印は置換度が１．３６のＣＭＣ−Ｎａ粉末を使用したもので、各ゲルとも原料を２０重量％、水を８０重量％の割合で混合し、コバルト６０γ線の照射線量を１０ＫＧｙとした。これらの図からも明らかなように、水でもＮａＣｌ水溶液でも高い膨潤度を有していることが分かる。
【００５５】
（テスト１）トレイ上で野菜屑２００ｇに対して本発明の乾燥ゲル粒子（架橋ＣＭＣ−Ｎａ 平均粒子径２ｍｍ）４ｇを混合して経時的な変化を観察し、その結果を下記にまとめた。
６０分経過後・・・・・・約９０〜９５％を吸水。
２時間２０分経過後・・・トレイを傾けても直ぐに動かないまで固化している。
１０時間経過後・・・・・トレイを傾けても動かないまで固化している。
３０時間経過後・・・・・野菜屑の部分は殆ど乾燥した。
【００５６】
（テスト２）トレイ上で焼酎の絞り粕２００ｇに対して本発明の乾燥ゲル粒子（架橋ＣＭＣ−Ｎａ 平均粒子径２ｍｍ）４ｇを混合して経時的な変化を観察し、その結果を下記にまとめた。
２０分経過後・・・・・・・３〜４倍程度に膨潤。
４５分経過後・・・・・・・８〜１０倍程度に膨潤。
２時間経過後・・・・・・・４０〜５０％を吸水。
１５時間経過後・・・・・・ほぼ吸水しきった。
【００５７】
（テスト３）牛糞尿２００ｇに対して本発明の乾燥ゲル粒子（架橋ＣＭＣ−Ｎａ 平均粒子径２ｍｍ）４ｇを混合して経時的な変化を観察し、その結果を下記にまとめた。
１５分経過後・・・・・・・僅かに膨潤。
５０分経過後・・・・・・・３倍程度に膨潤。
１時間３０分経過後・・・・４〜５倍程度に膨潤。
１２時間経過後・・・・・・７０〜８０％程度吸水している。
【００５８】
本発明に係る乾燥ゲルは、例えば家畜排泄物、食品残渣、焼酎やビールなどの絞り粕の処理剤、紙オムツや生理用品の吸水材、土木建築分野での吸水材、緑化のための保水材など各種産業分野での利用が可能である。
【００５９】
本発明に係る乾燥ゲルは、土中に埋めると微生物によって２週間で４０％近くが炭酸ガスと水に分解される分解型で、吸水力が極めて高いため、家畜排泄物の対して僅か２〜４％添加することで攪拌、発酵作業が可能な状態に固化することが可能であり、しかも攪拌、発酵工程中に水と炭酸ガスに分解するため、有害物質を一切含まず、堆肥化までの時間が大幅に短縮される。また家畜排泄物の肥料化におが屑が使用されるが、おが屑も７分の１程度に減量可能となり、おが屑の輸送や保管スペースの効率化、短小化が図れ、コストの低減が可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００６０】
【図１】本発明の実施例に係る乾燥ゲルの製造工程を示す工程図である。
【図２】本発明の混練工程で用いる混練装置の縦断面図である。
【図３】その混練装置の攪拌羽根の一部を示す部分平面図である。
【図４】本発明の粒子化工程で用いる押し出し装置の縦断面図である。
【図５】その押し出し装置に装着されるダイス型の正面図である。
【図６】本発明の乾燥工程で用いる乾燥装置の概略構成図である。
【図７】本発明の実施例に係る乾燥ゲルを模式的に示した拡大断面図である。
【図８】放射線の照射線量とゲル分率との関係を示す特性図である。
【図９】放射線の照射線量と膨潤度との関係を示す特性図である。
【図１０】乾燥温度と膨潤度との関係を示す特性図である。
【図１１】乾燥温度と膨潤度との関係を示す特性図である。
【符号の説明】
【００６１】
１：底部、２：投入口、３：容器本体、４：蓋体、５：シャフト、６：攪拌羽根、７：混練物、８：ホッパー、９：円筒部材、１０：スクリュー、１１：ダイス型、１２：ダイス押さえ部材、１３：空間部、１４：成形孔、１５：裁断ゲル、１６：粒子状ゲル、１７：ベルトコンベア、１８：循環ファン、１９：排気ダクト、２０：熱風、２１：乾燥ゲル、２２：袋体、２３：細孔。
【技術分野】
【０００１】
本発明は、セルロースあるいは澱粉を原料とした乾燥ゲルに係り、特に乾燥ゲル粒子の製造方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
牛、豚、鶏などの家畜から排泄される家畜排泄物の量は莫大であり、家畜の糞尿処理については野積みされているところも少なくなく、雨水などによりこれが水源、河川、海などに流れ出して公害問題を引き起こしている。
【０００３】
家畜の糞尿処理の一般的な方法は、糞尿におが屑を１．５〜２倍混合した後、攪拌、発酵して肥料化する方法が多用化されているが、この方法だと体積が増えることになり、さらにおが屑は腐り難いため発酵するまでに長期間（約６ヶ月）かかり、大きな保管スペースが必要となる。また木材加工が減少し、おが屑の入手が困難になっている。排出物からの水分除去の問題は、食品残渣や焼酎、ビールなどの絞り粕の堆肥化、肥料化においても同様で深刻な課題である。
【０００４】
また、紙オムツや生理用品などの吸水材として従来は各種の吸水性ポリマーが使用されているため、安全面や廃棄等の後処理に問題を抱えている。
【特許文献１】特開２００１―２７０３号公報
【特許文献２】特開２００１―３２９０７０号公報
【特許文献３】特開２００５―９５７３７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
近年、自己架橋型アルキルセルロース誘導体およびその製造方法についての提案がある（特許文献１参照）。このアルキルセルロース誘導体は、放射線照射により自己架橋させた後、乾燥し易いようにスライスし、これを金網の棚に載せて熱風乾燥して、次に乾燥したゲルを破砕機で所定の粒径に粉砕するというプロセスを経て粒子状の乾燥ゲルを得ていた。
【０００６】
このように従来の方法では、スライス工程、乾燥工程ならびに粉砕工程が必要であり、工数が多くて生産性に難点がある。また、架橋済みのゲルをスライスする際に厚すぎると、乾燥に時間がかかるばかりでなく、乾燥が不十分だとゲルの性能（例えば吸水力、保水力）がばらつき、品質上の問題がある。さらに乾燥したゲルを破砕機で粉砕する際に破砕機の種類によっては刃こぼれがあり、細かい金属の破片が乾燥ゲル粒子の中に混入するという安全面にも問題がある。
【０００７】
本発明の目的は、このような従来技術の問題点を解消し、性能的に優れ、生産性の良い乾燥ゲル粒子ならびにその製造方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
前記目的を達成するため本発明の第１の手段は、架橋したアルキルセルロース誘導体またはアルキル澱粉誘導体からなり、表面に微細な凹凸を有し、内部に細孔をもって多孔質になっていることを特徴とするものである。
【０００９】
本発明の第２の手段は前記第１の手段において、前記アルキルセルロース誘導体が、カルボキシル基の一部がアルカリ金属塩、アンモニウム塩またはアミン塩になっているカルボキシアルキルセルロースであることを特徴とするものである。
【００１０】
本発明の第３の手段は、アルキルセルロース誘導体またはアルキル澱粉誘導体と水を所定の割合で混合して、アルキルセルロース誘導体またはアルキル澱粉誘導体と水が満遍なく混じり合った混練物を得る混練工程と、
前記混練物に放射線を照射してアルキルセルロース誘導体またはアルキル澱粉誘導体を架橋してペースト状のゲルを得る放射線照射工程と、
水分を包含した前記ゲルを成形孔から押し出して、所定の大きさに粒子化する粒子化工程と、
前記粒子状のゲルを乾燥して乾燥ゲル粒子を得る乾燥工程とを含むことを特徴とするものである。
【００１１】
本発明の第４の手段は前記第３の手段において、前記混練物をプラスチック製の袋の中に入れて放射線を照射することを特徴とするものである。
【００１２】
本発明の第５の手段は前記第３の手段において、前記乾燥ゲル粒子を水分透過率の低い袋体に封入することを特徴とするものである。
【００１３】
本発明の第６の手段は前記第１ないし第５の手段において、前記アルキルセルロース誘導体が、カルボキシル基の一部がアルカリ金属塩、アンモニウム塩またはアミン塩になっているカルボキシアルキルセルロースであることを特徴とするものである。
【発明の効果】
【００１４】
本発明は前述のような構成になっており、吸水力、保水力に優れた乾燥ゲルを提供することができる。また本発明の製造方法によれば、乾燥前に予め成形により粒子化するため、表面積が大きくなり乾燥し易く、乾燥時間の短縮が図れ、さらに粒径のばらつきが少ないから、ゲルの性能（例えば吸水力、保水力）がほぼ一定で品質的に安定している。さらに乾燥後の粉砕工程が不要となり、破砕機の刃こぼれ、それに伴う金属破片の混入などの問題もなくなる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
本発明において原料として使用されるアルキルセルロース誘導体またはアルキル澱粉誘導体としては、カルボキシアルキル化合物、ヒドロキシアルキル化合物、アルキル化合物、またはこれらの混合物などが挙げられる。
【００１６】
アルキルセルロース誘導体についてさらに詳しく説明すると、（Ａ）カルボキシアルキルセルロース、（Ｂ）ヒドロキシアルキルセルロース、（Ｃ）アルキルセルロースなどがある。
【００１７】
（Ａ）カルボキシアルキルセルロースは、セルロースのヒドロキシル基の水素がカルボキシメチル基、カルボキシエチル基、カルボキシプロピル基により置換されたものであり、カルボキシメチルセルロース（ＣＭＣ）、カルボキシエチルセルロース（ＣＥＣ）などが好適である。その中でもカルボキシル基の２０％以上、好ましくは４０％以上がアルカリ金属塩（ナトリウム塩、カリウム塩、リチウム塩）、アンモニウム塩またはアミン塩のカルボキシアルキルセルロースが好適である。
【００１８】
（Ｂ）ヒドロキシアルキルセルロースは、セルロースのヒドロキシル基の水素に、エチレンオキシドやプロピレンオキシドなどを反応して得られるもので、ヒドロキシエチルセルロースやヒドロキシプロピルセルロースなどが好適である。その中でもヒドロキシル基の２０％以上、好ましくは４０％以上がアルカリ金属塩（ナトリウム塩、カリウム塩、リチウム塩）のヒドロキシアルキルセルロースが好適である。
【００１９】
（Ｃ）アルキルセルロースは、セルロースのヒドロキシル基の水素がメチル基、エチル基、プロピル基により一部置換されたものであり、メチルセルロースやエチルセルロースなどが好適である。アルキルセルロースのアルキルエーテル化度が６６％以下、好ましくは３３％以下である。ヒドロキシル基の４０％以上、好ましくは５０％以上がアルカリ金属塩（ナトリウム塩、カリウム塩、リチウム塩）のアルキルセルロースが好適である。
【００２０】
前述したアルキルセルロース誘導体のアルカリ金属塩、アンモニウム塩またはアミン塩は、水と均一な混合物（ペースト状）を形成するため本発明の原料として特に好適である。
【００２１】
カルボキシメチルセルロースの分子構造式を示せば下記の通りである。
【化１】
【００２２】
アルキルセルロース誘導体の平均重合度は、５０〜１０００、好ましくは２００〜８００程度である。またアルキルセルロース誘導体の平均エーテル化度は、０．５〜３、好ましくは１．１〜３である。エーテル化度が０．５未満では十分な架橋反応が起こらない。
【００２３】
アルキル澱粉誘導体は、とうもろこし澱粉、馬鈴薯澱粉、小麦澱粉、米澱粉などを原料とする澱粉からなり、具体的にはカルボキシメチル澱粉、カルボキシエチル澱粉、メチル澱粉、エチル澱粉、ヒドロキシエチル澱粉、ヒドロキシプロピル澱粉、酸化澱粉、アセチレン澱粉、アミノアルキル澱粉、アリル澱粉などが挙げられる。特にアルキル澱粉のアルカリ金属塩（ナトリウム塩、カリウム塩、リチウム塩）は、水と均一な混合物（ペースト状）を形成するため本発明の原料として特に好適である。
【００２４】
カルボキシメチル澱粉の分子構造式を示せば下記の通りである。
【化２】
【００２５】
本発明において放射線を照射する際の原料に対する水の混合比率は、原料がアルキルセルロース誘導体とアルキル澱粉誘導体とでは異なる。原料がアルキルセルロース誘導体の場合は、アルキルセルロース誘導体１００重量部に対して水１００〜６７０重量部、好ましくは２３３〜４００重量部である。アルキルセルロース誘導体１００重量部に対して水の量が１００重量部未満では、生成したゲルの強度は増して硬いが、十分な吸水力、保水力が得られず、吸水剤、保水剤としては実用的でない。一方、アルキルセルロース誘導体１００重量部に対して水の量が６７０重量部を超すと、放射線の照射により原料の分解が優先して進行し十分な架橋反応を起こすことができず、吸水力、保水力が低下する。
【００２６】
一方、原料がアルキル澱粉誘導体の場合は、アルキル澱粉誘導体１００重量部に対して水６７〜３３５重量部、好ましくは１５０〜２３３重量部である。アルキル澱粉誘導体１００重量部に対して水の量が６７重量部未満では、生成したゲルの強度は増して硬いが、十分な吸水力、保水力が得られず、吸水剤、保水剤としては実用的でない。一方、アルキル澱粉誘導体１００重量部に対して水の量が３３５重量部を超すと、放射線の照射により原料の分解が優先して進行し十分な架橋反応を起こすことができず、吸水力、保水力が低下する。
【００２７】
水が共存しない粉末（固体）の状態で原料（アルキルセルロース誘導体、アルキル澱粉誘導体）に直接放射線を照射すると、原料の分解が優先して進行し、架橋反応は起こっていないことが実験で確認されている。水の存在下ではヒドロキシラジカルが生成し、このヒドロキシラジカルを介して架橋剤を使用しない自己架橋反応が進行するものと考えられる。
【００２８】
本発明で使用する水としては、水道水、工業用水、脱気水、脱イオン水、ろ過水、蒸留水などが用いられ、塩素やアルコールなどが含まれていない水が好適である。
【００２９】
本発明で使用する放射線源としては、例えばα線、β線、γ線、Ｘ線、電子線、紫外線などを使用することができ、コバルト６０からのγ線、Ｘ線、電子線が好適である。
【００３０】
照射する放射線量は、原料と水の混合比率によって異なる。すなわち、アルキルセルロース誘導体１００重量部に対して水１００重量部混合した場合は放射線の照射量はγ線換算で３ＫＧｙ、アルキルセルロース誘導体１００重量部に対して水６７０重量部混合した場合は放射線の照射量はγ線換算で２５ＫＧｙである。従ってアルキルセルロース誘導体１００重量部に対して水を１００〜６７０重量部の範囲で混合する場合、放射線の照射量はγ線換算で３〜２５ＫＧｙで、好ましくは５〜１０ＫＧｙである。また、アルキル澱粉誘導体１００重量部に対して水６７重量部混合した場合は放射線の照射量はγ線換算で３ＫＧｙ、アルキルセルロース誘導体１００重量部に対して水３３５重量部混合した場合は放射線の照射量はγ線換算で２５ＫＧｙである。従ってアルキル澱粉誘導体１００重量部に対して水を６７〜３３５重量部の範囲で混合する場合、放射線の照射量はγ線換算で３〜２５ＫＧｙで、好ましくは５〜１０ＫＧｙである。
【００３１】
何れの原料の場合も前記放射線の照射量が３ＫＧｙ未満であると架橋反応が十分に進行せず、十分な吸水力、保水力が得られない。一方、照射量が２５ＫＧｙを超えると架橋反応が進み過ぎて、十分な吸水力、保水力が得られない。
【００３２】
放射線照射後にゲル中に雑菌が侵入するのを防止するため、ポリエステル系樹脂などのプラスチックフィルムによって原料と水のペースト状混練物を覆った状態で放射線を照射するのが好ましい。
【００３３】
図1は、本発明の実施例に係る乾燥ゲルの製造工程を示す工程図である。
同図に示すようにステップ（以下、Ｓと略記する）１において原料（アルキルセルロース誘導体、アルキル澱粉誘導体）と水を混合して、ペースト状（糊状）の混練物を得る。本実施例では原料としてＣＭＣ−Ｎａ粉末を使用し、原料１００重量部に対して純水を４００重量部（ＣＭＣ−Ｎａ粉末２０重量％、純水８０重量％）、あるいは原料１００重量部に対して純水を２３１重量部（ＣＭＣ−Ｎａ粉末３０重量％、純水７０重量％）添加して、後述する混練装置によって均一かつ十分に混練する。架橋反応において原料を混ぜ合わせる水が微妙に影響することから、原料と水が満遍なく混じり合うことが肝心である。
【００３４】
得られたペースト状の混練物を、放射線が内部まで十分に透過できる厚さに成形する。コバルト６０からのγ線を使用する場合の成形体の厚さは５〜２０ｃｍ、電子線を使用する場合の成形体の厚さは１〜３ｃｍが適当である。この柔軟な成形体をプラスチック製の袋の中に入れる。成形体を袋の中に入れる目的は、雑菌の侵入防止と、成形体の取り扱い性を良好にするためである。
【００３５】
Ｓ２では、前記混練物に対して放射線を照射する。本実施例ではコバルト６０からのγ線あるいは電子線を使用しており、放射線の照射量はγ線換算で３〜２５ＫＧｙである。放射線の照射量が増えると架橋反応によってできる網目構造は細かくなりゲル強度は高まるが、反面水分を蓄える網の目構造が小さくなった分だけ吸水力、保水力が落ちる。
【００３６】
本実施例のようにペースト中の原料含有率が２０〜３０重量％の場合は、放射線の照射量がγ線換算で３〜２５ＫＧｙであれば吸水力、保水力に富んだ架橋ゲルを得ることができる。本実施例ではペースト中の原料含有率が２０重量％の場合は５〜２５ＫＧｙ、ペースト中の原料含有率が３０重量％の場合は３〜１０ＫＧｙとしている。ペースト中の原料含有率または放射線の照射量を減らすと、ゲル強度は低くなるが、網の目構造は大きくなり吸水力、保水力が高まることが実験で確認されている。
【００３７】
Ｓ３では、放射線照射済みの水分を含んだ生の状態のゲル（弾性体）を後述する押し出し装置に投入し易い大きさに裁断する。裁断する大きさは、押し出し装置内に設置されているスクリューの送りピッチなどによって決定される。
【００３８】
Ｓ４では、裁断されたゲルを押し出し装置に投入して、乾燥し易い大きさに粒子化し、引き続いて後述する乾燥装置で乾燥して乾燥ゲルを得る。本実施例では乾燥ゲルの用途に応じて、平均粒径が２ｍｍ未満の細粒、２〜４ｍｍの中粒、４ｍｍを超える粗粒に分けて製造される。本実施例の場合乾燥温度は４０〜１３０℃の範囲に規制されている。
【００３９】
Ｓ５では、得られた乾燥ゲルを所定量秤量しながら袋体に封入する。この包装には水分透過率の低い例えば厚手のポリエステル系樹脂フィルムなどが用いられ、保存中に乾燥ゲル粒子が水分を吸収しないように蜜封される。
【００４０】
本発明に係る架橋ゲルは、乾燥粉末化しても架橋構造は崩れず、吸水、保水性能は殆ど低下しないことが実験で確認されており、乾燥粉末化することにより吸水剤や保水剤などへの利用が簡便となり、用途の拡大が図れる。
【００４１】
図２は前記混練工程で用いる混練装置の縦断面図、図３はその混練装置の攪拌羽根の一部を示す部分平面図である。混練装置はこれらの図に示すように、下方に底部1を有し、上方に投入口２を有する容器本体３と、前記投入口２を開閉する蓋体４と、前記容器本体３内に平行に配置された２本のシャフト５ａ，５ｂと、シャフト５ａ，５ｂに取り付けられた攪拌羽根６ａ，６ｂとを備えている。
【００４２】
前記シャフト５ａ，５ｂは、１つの駆動モータ（図示せず）によって異なる方向あるいは同じ方向に回転駆動される。前記攪拌羽根６ａ，６ｂは、図２に示すようにシャフト５ａ，５ｂの周方向に沿って等間隔に多数枚取り付けられ、しかも図３に示すようにシャフト５ａ側の攪拌羽根６ａと攪拌羽根６ａの間にシャフト５ｂ側の攪拌羽根６ｂが入り込む形に配置されている。図２に示すように容器本体３の下半分の内面には、攪拌羽根６ａ，６ｂの先端の回転軌跡に沿うように２つの断面形状が円弧状の溝部が形成されている。
【００４３】
原料であるアルキルセルロース誘導体あるいはアルキル澱粉誘導体と水をそれぞれ秤量して容器本体３内に投入し、攪拌羽根６ａ，６ｂで所定の時間攪拌、混合し、原料と水が満遍なく混じり合ったペースト状（糊状）の混練物７を得る。原料に対して水が満遍なく混じり合うことは、架橋反応において極めて重要なことである。底部1は容器本体３に対して開閉可能になっており、前記混練物７はこの底部1を開いて容器本体３の底から取り出す。
【００４４】
図４は前記粒子化工程で用いる押し出し装置の縦断面図、図５はその押し出し装置に装着されるダイス型の正面図である。図４に示すように押し出し装置は、ホッパー８と、そのホッパー８の下端開口部に連結された円筒部材９と、その円筒部材９の内側に回転可能に配置された押し出し用のスクリュー１０と、前記円筒部材９の先端部に取り付けられたダイス型１１と、そのダイス型１１を前記円筒部材９に取り付けるダイス押さえ部材１２とを備えている。
【００４５】
図４に示すように、押し出し用のスクリュー１０の前半分の送りピッチＰ１は後半分の送りピッチＰ２の約半分になっており、先端部側での押し出し圧力の増大を図っている。スクリュー１０の先端部とダイス型１１の間には、末拡がり状になった空間部１３が形成されている。ダイス型１１には、粒子化のための成形孔１４が多数形成されており、各成形孔１４は図示していないが、スクリュー１０側の後面から成形孔１４の厚さ方向の中間位置までは若干先細り状のテーパ孔となっており、その中間位置からダイス型１１の前面までは径が一定のストレート孔となっている。
【００４６】
成形孔１４の径は乾燥ゲルの用途に応じて異なっており、所望の径を有するダイス型１１が押し出し装置に交換可能に装着される。
【００４７】
放射線照射済み、すなわち架橋反応済みのゲルが前記袋体から取り出されて、押し出し装置に投入され易い大きさに裁断される。この裁断された裁断ゲル１５を図４に示すようにホッパー８に投入すると、回転しているスクリュー１０により砕かれ、練られながら円筒部材９の前方へと押しやられる。前述のようにスクリュー１０の前半分の送りピッチＰ１は後半分の送りピッチＰ２の約半分になっているから、ゲルの練り物に対する押圧力は徐々に高まり、所定の押出力をもってダイス型１１の各成形孔１４からゲルが押し出される。この押し出しの際にゲルの水分含有率や粘弾強度などの関係で、ゲルは細長く連続するのではなく短く切れて粒子状ゲル１６となって押し出され、次の乾燥装置に供給される。
【００４８】
なお、ゲルを裁断したりダイス型１１から押し出す際、ゲルは乾燥前で水分を含んだ柔らかい状態であるから、歯こぼれが生じたり、極端に磨耗したりすることはない。
【００４９】
図６は、乾燥装置の概略構成図である。乾燥装置は、パンチングメタルからなるバスケット（図示せず）を多数一体に列設した通気性のベルトコンベア１７が乾燥通路１８内に架設されて、その乾燥通路１８の上方には複数台の循環ファン１８と、排気ダクト１９が設置されている。
【００５０】
各循環ファン１８から放出される４０〜１３０℃の範囲内で設定された熱風２０を、案内部材（図示せず）によりベルトコンベア１７の上方向から下方向、下方向から上方向へと繰り返し流通することにより、バスケット内にある粒子状ゲル１６は低速で移動しながら残水分率１０重量％程度まで乾燥し、乾燥ゲル２１として乾燥装置から排出される。排出された乾燥ゲル２１は直ちに袋体２２の中に投入され、乾燥ゲル２１が所定量になると袋体２２を密封する。
【００５１】
図７は、模式的に示した乾燥ゲル２１の拡大断面図である。同図に示すように乾燥ゲル２１の表面には微細な凹凸が無数に形成され、内部には微小の細孔２３が多数形成されている。この多孔質構造が、乾燥ゲル２１の吸水性、保水性をさらに高めている。
【００５２】
図８は、架橋反応時のコバルト６０γ線の照射線量とゲル分率との関係を示す特性図である。原料としてＣＭＣ−Ｎａ粉末（置換度１．３６）を２０重量％、水を８０重量％の割合で均一に混合した。図中の丸印は純水を使用、四角印はイオン交換樹脂を通した水を使用して架橋を行ったものを示している。この図から明らかなように、コバルト６０γ線の照射線量が５ＫＧｙ以上になると高いゲル分率を有していることが分かる。
【００５３】
図９は、架橋反応時のコバルト６０γ線の照射線量と水を吸収した場合の膨潤度との関係を示す特性図である。原料としてＣＭＣ−Ｎａ粉末（置換度１．３６）を２０重量％、水を８０重量％の割合で均一に混合した。この図から明らかなように、少量の照射線量で極めて高い膨潤度を示しており、例えばイオン交換樹脂を通した水を使用したもので（四角印）、照射線量が１０ＫＧｙの場合水を吸収して約５５０倍に膨潤し、照射線量が４０ＫＧｙの場合でも約５０倍に膨潤し、優れた吸水、保水能力を有していることが分かる。
【００５４】
図１０ならびに図１１は乾燥温度と膨潤度との関係を示す特性図であり、図１０は水に対する膨潤度、図１１は０．９％ＮａＣｌ水溶液に対する膨潤度を示している。図中の四角印は置換度が０．８８のＣＭＣ−Ｎａ粉末、丸印は置換度が０．９５のＣＭＣ−Ｎａ粉末、三角印は置換度が１．３６のＣＭＣ−Ｎａ粉末を使用したもので、各ゲルとも原料を２０重量％、水を８０重量％の割合で混合し、コバルト６０γ線の照射線量を１０ＫＧｙとした。これらの図からも明らかなように、水でもＮａＣｌ水溶液でも高い膨潤度を有していることが分かる。
【００５５】
（テスト１）トレイ上で野菜屑２００ｇに対して本発明の乾燥ゲル粒子（架橋ＣＭＣ−Ｎａ 平均粒子径２ｍｍ）４ｇを混合して経時的な変化を観察し、その結果を下記にまとめた。
６０分経過後・・・・・・約９０〜９５％を吸水。
２時間２０分経過後・・・トレイを傾けても直ぐに動かないまで固化している。
１０時間経過後・・・・・トレイを傾けても動かないまで固化している。
３０時間経過後・・・・・野菜屑の部分は殆ど乾燥した。
【００５６】
（テスト２）トレイ上で焼酎の絞り粕２００ｇに対して本発明の乾燥ゲル粒子（架橋ＣＭＣ−Ｎａ 平均粒子径２ｍｍ）４ｇを混合して経時的な変化を観察し、その結果を下記にまとめた。
２０分経過後・・・・・・・３〜４倍程度に膨潤。
４５分経過後・・・・・・・８〜１０倍程度に膨潤。
２時間経過後・・・・・・・４０〜５０％を吸水。
１５時間経過後・・・・・・ほぼ吸水しきった。
【００５７】
（テスト３）牛糞尿２００ｇに対して本発明の乾燥ゲル粒子（架橋ＣＭＣ−Ｎａ 平均粒子径２ｍｍ）４ｇを混合して経時的な変化を観察し、その結果を下記にまとめた。
１５分経過後・・・・・・・僅かに膨潤。
５０分経過後・・・・・・・３倍程度に膨潤。
１時間３０分経過後・・・・４〜５倍程度に膨潤。
１２時間経過後・・・・・・７０〜８０％程度吸水している。
【００５８】
本発明に係る乾燥ゲルは、例えば家畜排泄物、食品残渣、焼酎やビールなどの絞り粕の処理剤、紙オムツや生理用品の吸水材、土木建築分野での吸水材、緑化のための保水材など各種産業分野での利用が可能である。
【００５９】
本発明に係る乾燥ゲルは、土中に埋めると微生物によって２週間で４０％近くが炭酸ガスと水に分解される分解型で、吸水力が極めて高いため、家畜排泄物の対して僅か２〜４％添加することで攪拌、発酵作業が可能な状態に固化することが可能であり、しかも攪拌、発酵工程中に水と炭酸ガスに分解するため、有害物質を一切含まず、堆肥化までの時間が大幅に短縮される。また家畜排泄物の肥料化におが屑が使用されるが、おが屑も７分の１程度に減量可能となり、おが屑の輸送や保管スペースの効率化、短小化が図れ、コストの低減が可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００６０】
【図１】本発明の実施例に係る乾燥ゲルの製造工程を示す工程図である。
【図２】本発明の混練工程で用いる混練装置の縦断面図である。
【図３】その混練装置の攪拌羽根の一部を示す部分平面図である。
【図４】本発明の粒子化工程で用いる押し出し装置の縦断面図である。
【図５】その押し出し装置に装着されるダイス型の正面図である。
【図６】本発明の乾燥工程で用いる乾燥装置の概略構成図である。
【図７】本発明の実施例に係る乾燥ゲルを模式的に示した拡大断面図である。
【図８】放射線の照射線量とゲル分率との関係を示す特性図である。
【図９】放射線の照射線量と膨潤度との関係を示す特性図である。
【図１０】乾燥温度と膨潤度との関係を示す特性図である。
【図１１】乾燥温度と膨潤度との関係を示す特性図である。
【符号の説明】
【００６１】
１：底部、２：投入口、３：容器本体、４：蓋体、５：シャフト、６：攪拌羽根、７：混練物、８：ホッパー、９：円筒部材、１０：スクリュー、１１：ダイス型、１２：ダイス押さえ部材、１３：空間部、１４：成形孔、１５：裁断ゲル、１６：粒子状ゲル、１７：ベルトコンベア、１８：循環ファン、１９：排気ダクト、２０：熱風、２１：乾燥ゲル、２２：袋体、２３：細孔。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
架橋したアルキルセルロース誘導体またはアルキル澱粉誘導体からなり、表面に微細な凹凸を有し、内部に細孔をもって多孔質になっていることを特徴とする乾燥ゲル粒子。
【請求項２】
請求項１に記載の乾燥ゲル粒子において、前記アルキルセルロース誘導体が、カルボキシル基の一部がアルカリ金属塩、アンモニウム塩またはアミン塩になっているカルボキシアルキルセルロースであることを特徴とする乾燥ゲル粒子。
【請求項３】
アルキルセルロース誘導体またはアルキル澱粉誘導体と水を所定の割合で混合して、アルキルセルロース誘導体またはアルキル澱粉誘導体と水が満遍なく混じり合った混練物を得る混練工程と、
前記混練物に放射線を照射してアルキルセルロース誘導体またはアルキル澱粉誘導体を架橋してペースト状のゲルを得る放射線照射工程と、
水分を包含した前記ゲルを成形孔から押し出して、所定の大きさに粒子化する粒子化工程と、
前記粒子状のゲルを乾燥して乾燥ゲル粒子を得る乾燥工程とを含むことを特徴とする乾燥ゲル粒子の製造方法。
【請求項４】
請求項３に記載の乾燥ゲル粒子の製造方法において、前記混練物をプラスチック製の袋の中に入れて放射線を照射することを特徴とする乾燥ゲル粒子の製造方法。
【請求項５】
請求項３に記載の乾燥ゲル粒子の製造方法において、前記乾燥ゲル粒子を水分透過率の低い袋体に封入することを特徴とする乾燥ゲル粒子の製造方法。
【請求項６】
請求項３ないし５のいずれか１項に記載の乾燥ゲル粒子の製造方法において、前記アルキルセルロース誘導体が、カルボキシル基の一部がアルカリ金属塩、アンモニウム塩またはアミン塩になっているカルボキシアルキルセルロースであることを特徴とする乾燥ゲル粒子の製造方法。
【請求項１】
架橋したアルキルセルロース誘導体またはアルキル澱粉誘導体からなり、表面に微細な凹凸を有し、内部に細孔をもって多孔質になっていることを特徴とする乾燥ゲル粒子。
【請求項２】
請求項１に記載の乾燥ゲル粒子において、前記アルキルセルロース誘導体が、カルボキシル基の一部がアルカリ金属塩、アンモニウム塩またはアミン塩になっているカルボキシアルキルセルロースであることを特徴とする乾燥ゲル粒子。
【請求項３】
アルキルセルロース誘導体またはアルキル澱粉誘導体と水を所定の割合で混合して、アルキルセルロース誘導体またはアルキル澱粉誘導体と水が満遍なく混じり合った混練物を得る混練工程と、
前記混練物に放射線を照射してアルキルセルロース誘導体またはアルキル澱粉誘導体を架橋してペースト状のゲルを得る放射線照射工程と、
水分を包含した前記ゲルを成形孔から押し出して、所定の大きさに粒子化する粒子化工程と、
前記粒子状のゲルを乾燥して乾燥ゲル粒子を得る乾燥工程とを含むことを特徴とする乾燥ゲル粒子の製造方法。
【請求項４】
請求項３に記載の乾燥ゲル粒子の製造方法において、前記混練物をプラスチック製の袋の中に入れて放射線を照射することを特徴とする乾燥ゲル粒子の製造方法。
【請求項５】
請求項３に記載の乾燥ゲル粒子の製造方法において、前記乾燥ゲル粒子を水分透過率の低い袋体に封入することを特徴とする乾燥ゲル粒子の製造方法。
【請求項６】
請求項３ないし５のいずれか１項に記載の乾燥ゲル粒子の製造方法において、前記アルキルセルロース誘導体が、カルボキシル基の一部がアルカリ金属塩、アンモニウム塩またはアミン塩になっているカルボキシアルキルセルロースであることを特徴とする乾燥ゲル粒子の製造方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【公開番号】特開２００９−１７９７０６（Ｐ２００９−１７９７０６Ａ）
【公開日】平成２１年８月１３日（２００９．８．１３）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００８−１９４５２（Ｐ２００８−１９４５２）
【出願日】平成２０年１月３０日（２００８．１．３０）
【出願人】（５０８０３２３３２）
【出願人】（５０８０３１４９４）
【出願人】（５０８０３１５０８）
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２１年８月１３日（２００９．８．１３）
【国際特許分類】
【出願日】平成２０年１月３０日（２００８．１．３０）
【出願人】（５０８０３２３３２）
【出願人】（５０８０３１４９４）
【出願人】（５０８０３１５０８）
【Ｆターム（参考）】
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