АБСОРБИРУЮЩИЙ МАТЕРИАЛ И ПОДСТИЛКА ДЛЯ ЖИВОТНЫХ Российский патент 2007 года по МПК A01K1/15 B01J20/04 B01J20/22 

Изобретение относится к абсорбирующим материалам, предназначенным для абсорбции жидкостей.

Твердые абсорбирующие материалы находят различное применение в повседневной жизни и в промышленности.

Абсорбирующие материалы в виде порошков или гранул особенно широко применяются при изготовлении абсорбирующей подстилки для животных, главным образом домашних животных, таких как кошки и грызуны. Свойства, которыми должны обладать эти подстилки, включают в себя, в частности, отсутствие отталкивающего воздействия на животных, для которых они предназначены, хорошую абсорбцию жидких экскрементов животных без образования суспензии, достаточную механическую прочность, чтобы выдерживать массу животного, низкую среднюю (кажущуюся) объемную массу и слабую склонность прилипать к грунту во время использования.

Были предложены различные типы подстилок, но ни один из них не обладал всеми заданными оптимальными свойствами.

Подстилки первого типа состоят из кусков пористого минерала вулканического происхождения. Эти известные подстилки, как правило, обладают заданными характеристиками с точки зрения средней объемной массы и способности прилипать к грунту. С другой стороны, они имеют очень слабую способность абсорбировать жидкие экскременты животных, что означает, что недостатком таких подстилок является большой их расход и потребность в их частой смене.

Известные подстилки второго типа состоят из глин, таких как бентонит, аттапульгит и монтмориллонит. Эти известные подстилки, как правило, имеют низкий уровень поглощения жидких экскрементов животных и имеют склонность к образованию суспензий во время использования и к прилипанию к грунту, что усложняет их удаление после использования.

Известные подстилки третьего типа представляют собой растительные подстилки. Последние, которые используются или для домашних животных, или для домашнего скота, как правило, изготавливаются из древесной стружки или из соломы. Преимуществом их является низкая объемная масса, но их эффективность при абсорбции жидких экскрементов животных является низкой. Кроме того, они являются дорогостоящими.

Задача изобретения состоит в том, чтобы создать твердый абсорбирующий материал, который сочетает в себе все предпочтительные свойства известных абсорбирующих материалов, описанные выше, при отсутствии их недостатков.

Следовательно, изобретение относится к абсорбирующему материалу, содержащему порошок из неорганического материала, который отличается тем, что неорганический материал содержит, по меньшей мере, одно соединение кальция и смешан с растительными волокнами.

В абсорбирующем материале согласно изобретению неорганический материал содержит, по меньшей мере, одно соединение кальция. Следует понимать, что выражение "соединение кальция" означает любое соединение кальция, которое, по существу, нерастворимо в жидкостях, для которых предназначен абсорбирующий материал. Предпочтительно используют такое соединение кальция, которое, по существу, является химически инертным по отношению к указанным жидкостям. Следовательно, выбор соединения кальция будет зависеть от назначения абсорбирующего материала, в частности от жидкостей, абсорбцию которых он должен обеспечивать. Карбонат кальция, сульфат кальция и гидроксид кальция (гашеная известь) представляют собой соединения кальция, которые вполне пригодны в большинстве случае, в частности, в том случае, когда неорганический материал предназначен для абсорбции жидких экскрементов животных, таких как моча. Предпочтительны карбонат кальция и сульфат кальция, в особенности безводный карбонат кальция. Вполне пригоден молотый известняк.

В дополнение к соединению кальция неорганический материал может в возможном варианте, но необязательно, содержать другие неорганические соединения, которые, по существу, свободны от кальция. Предпочтительно они представляют собой соединения, нерастворимые в жидкостях, для которых предназначен абсорбирующий материал, и предпочтительно являются химически инертными по отношению к этим жидкостям. Помимо соединения кальция неорганический материал предпочтительно содержит глины.

Неорганический материал присутствует в виде порошка в абсорбирующем материале. Оптимальный диаметр частиц порошка представляет собой результат компромисса между стремлением к максимальной способности абсорбировать жидкости и простотой манипулирования. Как правило, оптимальный диаметр частиц порошка будет зависеть, в частности, от соединения кальция и в том случае, когда они имеются, от других неорганических соединений, в частности, от их объемной массы. На практике желательно, чтобы порошок имел средний диаметр частиц, составляющий не менее 0,10 мкм, предпочтительно составляющий не менее 1,00 мкм. Желательно, чтобы средний диаметр частиц порошка не превышал 2 мм, предпочтительно 100 мкм. Средние диаметры, составляющие от 0,1 до 10 мкм, обычно являются вполне пригодными. В данном описании средний диаметр частиц порошка определен посредством рентгенографического гранулометра Sedigraph 5100 (Micromeritics Inst Corp., США).

Уровень содержания соединения кальция в абсорбирующем материале, выраженный в мас.%, будет зависеть от выбора соединения кальция и от назначения абсорбирующего материала. Как правило, желательно, чтобы абсорбирующий материал содержал более 30 мас.% (предпочтительно не менее 60 мас.%) соединения кальция, при этом особенно предпочтительны уровни содержания, которые превышают или равны 65 мас.%. Предпочтительно, чтобы уровень содержания соединения кальция в абсорбирующем материале, выраженный в мас.%, не превышал 95 мас.%, предпочтительно 90 мас.% Вполне пригодны уровни содержания соединений кальция, составляющие от 65 до 95 мас.%, при этом предпочтительны уровни содержания, составляющие от 70 до 85 мас.%.

В данном описании уровни содержания по массе выражены применительно к массе сухого вещества, если не указано иное.

Выбор растительных волокон не имеет решающего значения. Они могут содержать, например, измельченную солому, шелуху злаков, хлопковые или льняные волокна или древесную стружку. В предпочтительном варианте осуществления изобретения растительные волокна представляют собой целлюлозные волокна. Они могут в возможном варианте, но необязательно, содержать целлюлозные волокна, полученные за счет переработки макулатуры из бумаги или картона. В качестве варианта они могут состоять только из целлюлозы, полученной за счет переработки макулатуры из бумаги или картона.

Оптимальный уровень содержания растительных волокон в абсорбирующем материале будет зависеть от характера растительных волокон, их размеров, уровня содержания кальция и назначения абсорбирующего материала. Как правило, желательно, чтобы абсорбирующий материал содержал, по меньшей мере, 5 мас.% (предпочтительно, по меньшей мере, 10 мас.%) растительных волокон, при этом особенно предпочтительны уровни содержания, превышающие или равные 15 мас.%. Предпочтительно, чтобы уровень содержания растительных волокон в абсорбирующем материале не превышал 50 мас.%, предпочтительно 40 мас.%, особенно рекомендуемыми являются уровни содержания, составляющие менее 35 мас.% или равные 35 мас.%. Как правило, вполне пригодными являются уровни содержания растительных волокон, составляющие от 5 до 35 мас.%, при этом особенно предпочтительны уровни содержания, составляющие от 15 до 30 мас.%.

Абсорбирующие материалы в соответствии с изобретением, содержащие от 70 до 85 мас.% соединения кальция и от 15 до 30 мас.% растительных волокон, являются особенно пригодными для абсорбции жидких экскрементов животных. Они вполне пригодны для домашних животных, в частности кошек. В данном сообщении выражение "экскременты животных" понимается как обозначающее как фекалии, так и мочу.

В том случае, если абсорбирующий материал содержит глину, предпочтительно, чтобы уровень ее содержания не превышал 5 мас.%.

Примеры составов в соответствии с изобретением включают в себя составы, содержащие от 60 до 90 мас.% соединения кальция, от 5 до 35 мас.% растительных волокон и от 0 до 5 мас.% глины.

Абсорбирующий материал согласно изобретению может в возможном варианте, но необязательно, содержать добавки, предназначенные для придания ему особых дополнительных свойств, например, отдушки или антисептические средства.

В особом варианте осуществления абсорбирующего материала согласно изобретению неорганический материал содержит сухой остаток от перегонки выходящего маточного раствора, поступающего с предприятия по производству водной аммиачной соды.

Выражение "сухой остаток от перегонки выходящего маточного раствора, поступающего с предприятия по производству аммиачной соды, следует понимать как обозначающее безводный твердый остаток, который был отделен от водной суспензии, полученной из дистилляционной колонны, предназначенной для перегонки маточного раствора, получаемого при производстве карбоната натрия путем использования процесса получения водного раствора аммиака. Примеры состава такой водной суспензии приведены в монографии Te-Pang Hou "Manufacture of soda" ("Производство соды"), второе издание, Hafner Publishing Company, 1969, страница 237.

Такие сухие остатки содержат в качестве основных составляющих карбонат кальция, сульфат кальция и гидроксид кальция. Помимо этих составляющих, они часто содержат соединения магния, оксиды железа, оксид алюминия и диоксид кремния. Уровень содержания этих различных составляющих зависит от источника сырьевых материалов, используемых в процессе производства карбоната натрия с использованием водного раствора аммиака, и от рабочих параметров этого процесса.

Сухие остатки, которые являются вполне пригодными для данного варианта осуществления изобретения, содержат, по меньшей мере, 40 мас.% (предпочтительно, по меньшей мере, 45 мас.%) карбоната кальция, по меньшей мере, 1 мас.% (предпочтительно, по меньшей мере, 5 мас.%) гидроксида кальция и, по меньшей мере, 1 мас.% (предпочтительно, по меньшей мере, 10 мас.%) сульфата кальция. Предпочтительно максимальный уровень содержания сухого остатка в этих трех составляющих не превышает соответственно 90 мас.% (предпочтительно 80 мас.%) в случае карбоната кальция, 40 мас.% (предпочтительно 30 мас.%) в случае гидроксида кальция и 45 мас.% (предпочтительно 40 мас.%) в случае сульфата кальция. Сухие остатки, которые особенно рекомендуются, содержат от 40 до 70 мас.% (предпочтительно от 50 до 60 мас.%) карбоната кальция, от 1 до 25 мас.% (предпочтительно от 5 до 15 мас.%) гидроксида кальция, от 1 до 40 мас.% (предпочтительно от 20 до 35 мас.%) сульфата кальция и, возможно, но необязательно, до 10 мас.% (как правило, от 1 до 10 мас.%) диоксида кремния. В случае необходимости можно подвергнуть промышленный сухой остаток процессу обогащения с целью достижения указанных оптимальных уровней содержания.

Абсорбирующие материалы в соответствии с данным вариантом осуществления изобретения обладают хорошей способностью к абсорбции кислых жидкостей, и они особенно хорошо пригодны для абсорбции жидких экскрементов животных, в особенности экскрементов домашнего скота и домашних животных. Более того, они представляют собой средство повышения ценности промышленных отходов, что является преимуществом как с экономической, так и с экологической точки зрения.

Абсорбирующий материал согласно изобретению может использоваться как в промышленности, так и в быту. В промышленности он может, в частности, служить для очистки промышленных зданий или для абсорбции жидкостей, случайно разлившихся на грунте. Примером такого случая применения является абсорбция жидкости, случайно разлившейся на дороге после дорожной аварии.

Следовательно, изобретение также относится к применению абсорбирующего материала согласно изобретению для абсорбции жидкости на земле (грунте).

Оказалось, что абсорбирующий материал согласно изобретению является особенно пригодным для абсорбции жидких экскрементов животных, главным образом мочи.

Следовательно, изобретение также относится к подстилке для животных, которая содержит абсорбирующий материал согласно изобретению.

Если сравнить подстилку согласно изобретению с известными подстилками, описанными выше, то можно отметить, что подстилка согласно изобретению имеет комбинацию предпочтительных свойств, среди которых низкая средняя (кажущаяся) объемная масса, высокая механическая прочность, достаточная для того, чтобы выдерживать раздавливание под действием веса животного, и высокая способность к абсорбции жидких экскрементов животных без образования суспензии. Более того, когда подстилки становятся мокрыми из-за попадающих на них экскрементов животных, они не прилипают к земле, что представляет собой преимущество с точки зрения удаления их после использования.

Подстилка согласно изобретению пригодна для домашнего скота, домашней птицы и домашних животных. Она одинаковым образом подходит для крупного домашнего скота (коров, лошадей), мелкого домашнего скота (овец, свиней) и домашней птицы (например, кур, уток, гусей, индеек).

Подстилка согласно изобретению особенно пригодна для домашних животных, в особенности кошек и небольших грызунов.

Преимущество изобретения станет очевидным из нижеприведенного описания нескольких испытаний, проведенных с абсорбирующими материалами.

В испытаниях, описание которых приведено ниже, была использована суспензия, полученная при перегонке маточного раствора, источником которого является производство карбоната натрия с использованием процесса с применением водного раствора аммиака. Состав суспензии после промывания водой с целью удаления из нее растворимых в воде материалов приведен в табл.1.

Таблица 1КомпонентыУровень содержания по массе (% сухого вещества)CaCO₃50-60Ca(OH)₂0-15CaSO₄25-35Диоксид кремния0-10Вода330 г/кг суспензии

Данная суспензия служила для изготовления нескольких абсорбирующих материалов, которые были исследованы при испытаниях, описание которых приведено ниже.

Первая серия испытаний (в соответствии с изобретением)

Были отобраны два образца суспензии, полученной выше. В каждый образец были добавлены сухие целлюлозные волокна (полученные при удалении волокна из бумаги) и вода в количестве, отрегулированном таким образом, чтобы полученная водная смесь содержала от 300 до 500 г воды на килограмм. Она была обработана в смесительном аппарате, чтобы получить экструдируемую однородную массу. Состав двух образцов суспензии, в которые были добавлены волокна, приведен в табл.2.

Таблица 2Образец №Состав (мас.% сухого вещества) СуспензииВолокнаИсточник волокон17723Газетная бумага28614Картон

При пропускании через экструдер каждый образец был превращен в ряд элементарных волокон, которые были подвергнуты сушке в достаточной степени, чтобы удалить всю воду. Сухой продукт, полученный после сушки, был подвергнут последовательно измельчению и просеиванию, и из него был получен абсорбирующий материал в соответствии с изобретением.

Была измерена кажущаяся объемная масса двух полученных абсорбирующих материалов, и они были дополнительно подвергнуты испытанию на абсорбцию воды. Чтобы провести испытание на абсорбцию воды, 10 г воды были введены в вертикальную цилиндрическую камеру, имеющую внутренний диаметр 90 мм, и абсорбирующий материал постепенно подавали в нее до тех пор, пока не была обеспечена полная абсорбция воды. Абсорбционная способность абсорбирующего материала определяется по формуле

, где

А обозначает абсорбционную способность абсорбирующего материала,

М обозначает количество использованной воды,

Р обозначает массу абсорбирующего материала.

Объемная масса и результаты испытания на абсорбцию приведены в табл.3.

Таблица 3Образец №Объемная масса (кг/м³)Абсорбционная способность (%)1380127256063

Вторая серия испытаний (не в соответствии с изобретением)

Были использованы два других образца суспензии, описанной выше.

Первый образец был подвергнут обработке в том состоянии, каким он был, как описано для первой серии испытаний, но без добавления волокон или других добавок в него.

Во второй образец было добавлено 14% бентонита.

Составы двух образцов (с номерами 3 и 4) представлены в табл.4.

Таблица 4Образец №Состав (мас.% сухого вещества) СуспензияДобавка   %3100--486Бентонит14

Кажущаяся объемная масса полученных абсорбирующих материалов была измерена, и они были подвергнуты испытанию на абсорбцию воды, описанному выше. Результаты представлены в табл.5.

Таблица 5Образец №Объемная масса (кг/м³)Абсорбционная способность (%)394729496052

Сравнение результатов, приведенных в табл.3 (абсорбирующие материалы в соответствии с изобретением), с результатами, приведенными в табл.5 (абсорбирующие материалы не в соответствии с изобретением), показывает улучшения, обеспечиваемые изобретением в отношении объемной массы абсорбирующего материала и его способности абсорбировать воду.

Изобретение относится к ветеринарии. Описаны абсорбирующий материал, содержащий, по меньшей мере, одно соединение кальция, смешанное с растительными волокнами, и сухой остаток от перегонки выходящего маточного раствора, поступающего с предприятия по производству водной аммиачной соды и использованием водного раствора аммиака, применение указанного материала для абсорбции жидкости с грунта и подстилка для животных, содержащая такой абсорбирующий материал. Материал имеет хорошую абсорбцию жидких экскрементов животных, достаточную механическую прочность, слабую склонность прилипать к грунту во время использования. 3 н. и 6 з.п. ф-лы, 5 табл.

1. Абсорбирующий материал, содержащий порошок из неорганического материала, где неорганический материал содержит, по меньшей мере, одно соединение кальция и смешан с растительными волокнами и содержит сухой остаток от перегонки выходящего маточного раствора, поступающего с предприятия по производству водной аммиачной соды с использованием водного раствора аммиака.2. Абсорбирующий материал по п.1, который содержит, по меньшей мере, 5 мас.% растительных волокон и более 30 мас.% соединения кальция.3. Абсорбирующий материал по п.1 или 2, в котором соединение кальция, по существу, состоит из молотого известняка.4. Абсорбирующий материал по любому из пп.1-3, который содержит от 70 до 85 мас.% соединения кальция и от 15 до 30 мас.% растительных волокон.5. Абсорбирующий материал по любому из пп.1-4, в котором частицы порошка неорганического материала имеют средний диаметр от 0,1 до 10 мкм.6. Абсорбирующий материал по любому из пп.1-5, в котором неорганический материал содержит максимум 5 мас.% глины.7. Абсорбирующий материал по п.6, который содержит от 60 до 90 мас.% соединения кальция, от 5 до 35 мас.% растительных волокон и от 0 до 5 мас.% глины.8. Применение абсорбирующего материала по любому из пп.1-7 для абсорбции жидкости с грунта.9. Подстилка для животных, содержащая абсорбирующий материал по любому из пп.1-7.