(57)【要約】本発明は、猫用トイレ砂として使用するための、角の付いた表面を有しており、縦、巾、深さの比が１：１：１〜３：（３〜１）：１で、縦が０．２５〜１５ｍｍであり、吸収能力ＰＶ水（重量％）＞１２５であり、細孔容積ＰＶＨｇ（ｍｌ／ｇ）が０．８〜４であり、細孔容積ＰＶＮ２（ｍｌ／ｇ）が０．２〜１．５であり、嵩密度ＢＤ（ｇ／ｌ）が２００〜５００であり、好ましくはｐＨ＜８を有している、沈降シリカ粒子に関する。【特許請求の範囲】
【請求項１】
角の付いた表面を有しており、縦、巾、深さの比が１：１：１〜３：（３〜１）：１で、縦が０．２５〜１５ｍｍであり、吸収能力ＰＶ水（重量％）＞１２５であり、細孔容積ＰＶＨｇ（ｍｌ／ｇ）が０．８〜４であり、細孔容積ＰＶＮ２（ｍｌ／ｇ）が０．２〜１．５であり、嵩密度ＢＤ（ｇ／ｌ）が２００〜５００である、沈降シリカ粒子。
【請求項２】
ｐＨが、８以下、好ましくは６以下である、請求項１に記載の沈降シリカ粒子。
【請求項３】
吸収能力ＰＶ水（重量％）＞１４０であり、細孔容量ＰＶＨｇ（ｍｌ／ｇ）が１．２〜２．５であり、細孔容量ＰＶＮ２（ｍｌ／ｇ）が０．３〜０．９であり、嵩密度ＢＤ（ｇ／ｌ）が２５０〜４００であり、ｐＨ＜６を有している、請求項２に記載の沈降シリカ粒子。
【請求項４】
不規則な形を有している、請求項１〜３のいずれかに記載の沈降シリカ粒子。
【請求項５】
硼素を含んで成る、請求項１〜４のいずれかに記載の沈降シリカ粒子。
【請求項６】
請求項１〜５のいずれかに記載の沈降シリカを含んで成るペット用トイレ砂。
【請求項７】
ペット用トイレ砂、好ましくは猫用トイレ砂を製造するための、請求項１〜５のいずれかに記載の沈降シリカ粒子の使用。
【請求項８】
請求項１〜５のいずれかに記載の沈降シリカの製造方法であって、適量の水の中に水ガラスと鉱酸とを添加してスラリーを得る、そして場合によっては、硼素化合物を添加する工程、ｐＨを、５と１０の間に１〜４時間維持し、場合によっては、硼素化合物を添加し、場合によっては、次いでスラリーをｐＨが２と６の間になるように酸性化する工程、スラリーをフィルターケークに転化させる工程、フィルターケークを乾燥機に供給する、及び、それを、角の付いた表面を有し、縦、巾、深さの比が１：１：１〜３：（３〜１）：１であり、縦が０．２５〜１５ｍｍである粒子に成形する工程を含んで成る方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
本発明は、沈降シリカ粒子に、これらの粒子を含んで成るペット用トイレ砂に、そして、これらの粒子の、ペット用トイレ製造のための使用に関する。
【０００２】
ペット用トイレ砂、特に猫用トイレ砂は、かなりの数の猫がペットとして飼われているために、広範に用いられている。例えば、全米国世帯の３４％が猫を飼っている。欧州でも、これに匹敵する数の猫がペットとして飼われていると推定される。このために、猫用トイレ砂には、かなりの市場が存在する。
【０００３】
猫用トイレ砂市場は、種々の材料から構成されているが、粘土鉱物が優位を占めている。最初の固まる猫用トイレ砂であるＮａ−モンモリロナイト粘土（Ｎａ−ベントナイト）の導入が大きな進歩であった。この材料は、優れた吸収性を有しており、そして、猫の排泄物の周りに、除去できる分離した塊を形成し、残りの砂は汚れないまま残る。欧州では、この材料は主としてＣａ−モンモリロナイト粘土から構成される。この材料の実質的な改良は、優れた臭気調節剤である炭酸水素ナトリウムの添加であった。この製品には多くの利点があるが、Ｎａ−及びＣａ−モンモリロナイト粘土は、比較的重く、相当量のほこりを含んでいて、これがベントナイト中の発癌性成分である疑いがあるので大きな健康上の懸念を引き起こしており、そして環境に優しくない。これらの粘土を得るには、露天掘りで生産しなければならない。露天掘りは地球に取り消せない損傷をもたらす。
【０００４】
この後者の欠点が、猫用トイレ砂製造者に代替品を探す動機を与えることとなった。より環境に優しい製品が、再生新聞から得られ、風変わりな（ｆａｎｃｙ）商品名：Ｙｅｓｔｅｒｄａｙ’ｓ  Ｎｅｗｓ（登録商標）のもとに市場で売られた。もう一つの非粘土系トイレ砂は、最近着手されたシリカゲルをベースとした製品である。これらの製品は、小さく、硬い、透明なゲルビーズ、即ち「パール」又は「クリスタル」状で売られている。これらのビーズは多数の微小孔を含んでおり、臭気を中に閉じこめながら、湿気を吸収したり蒸発したりする。しかしながら、これらの吸収能力はこれらの自重よりやや多い程度であり、更なる改良の余地を有している。
【０００５】
理想的猫用トイレ砂は、以下の要件を満たさなくてはならない。
【０００６】
−長期間の臭気封じ込め（ｏｒｄｏｒ ｒｅｔｅｎｔｉｏｎ）
−優れた水分吸収性
−ほこりが出ないこと
−猫に受け入れられ易いこと
−猫の足に付着しないこと
−軽量であること
−環境に優しいこと
公知の猫用トイレ砂で、これらの要件を全て満たすものはない。我々は、ここに、猫用トイレ砂として特に適しており、好ましくそして上記の要件を全て満たしている新規なペット用トイレ砂を見出した。
【０００７】
本発明は、角の付いた（ｅｄｇｅｄ）表面を有しており、縦、巾、深さの比が１：１：１〜３：（３〜１）：１で、縦が０．２５〜１５ｍｍであり、吸収能力ＰＶ水（重量％）＞１２５であり、細孔容積ＰＶＨｇ（ｍｌ／ｇ）が０．８〜４であり、細孔容積ＰＶＮ２（ｍｌ／ｇ）が０．２〜１．５であり、嵩密度ＢＤ（ｇ／ｌ）が２００〜５００である、沈降シリカ粒子に関する。
【０００８】
本発明のもう一つの側面は、上記の沈降シリカを含んで成るペット用トイレ砂、特に猫用トイレ砂であり、そしてペット用トイレ砂製造のための該シリカの使用である。
【０００９】
縦：巾：深さの比は、動物の足に付着せず、同時に、動物にとって心地よく感じられるのでトイレ砂を受け入れてその上を歩くようになるような粒子を得るために重要である。粒子の最大距離は縦と呼ばれ、最小距離は深さ、中間の距離は巾と呼ばれる。粒子は転がり回るのを防ぐため角の付いた表面を有している。このことは粒子が転がり回らず、そして充填中に溢れた場合に、トイレ砂箱から遠くに迷い出ない利点を有している。好ましくは、粒子は立方体型である。角のいくつかは、粒子が転がり去らない程度で丸くなっていてもよい。
【００１０】
本発明のペット用トイレ砂は、ｐＨが約４〜約１１の範囲であり得る。本発明による好ましいペット用トイレ砂は、ｐＨが８以下で、より好ましくはｐＨ６未満である。回転釜から得られる標準製品は、６と８の間のｐＨを有している。しかしながら、猫用トイレ砂としてのこのようなシリカの使用に関して、ｐＨがｐＨ６未満まで下がった時に、臭気封じ込めはさらに向上することが見出された。猫用トイレ砂に塩基性炭酸水素ナトリウムを添加することによりそのような臭気改良を得るのが通常であり、公知の猫用トイレ砂は、ｐＨ値が１０前後（例えば、Ｃａｔｓａｎ  Ｕｌｔｒａ（登録商標）はｐＨが９．６、Ｓｉｖｏｍａｔｉｃ（登録商標）はｐＨが１０．０）と高い値であるので、このことは、注目に値し、かつ予期し難いことである。
【００１１】
最も好ましい実施態様では、シリカ粒子は、ＰＶ水（重量％）＞１４０、細孔容量ＰＶＨｇ（ｍｌ／ｇ）が１．２〜２．５、細孔容量ＰＶＮ２（ｍｌ／ｇ）が０．３〜０．９であり、嵩密度ＢＤ（ｇ／ｌ）が２５０〜４００であり、ｐＨ＜６を有している。
【００１２】
本発明の他の側面は、上記の沈降シリカの製造方法である。この方法は、適量の水の中に水ガラスと鉱酸とを同時に添加することで開始し、ｐＨを５と１０の間に維持した。この方法を１〜４時間継続して、沈降シリカのスラリーを得た。次いで、この反応スラリーを、必要なｐＨに調節し、そして好ましくは２と６の間のｐＨに酸性化した。このスラリーを、次いでフィルター・プレスにポンプで搬送し、ここでスラリーを濾過し、そして洗浄してフィルターケーキから過剰の塩を取り除いた。トイレ砂のｐＨが６未満の実施態様の場合には、上述の反応スラリーは、上記の２〜６の間のｐＨの低い方の半分のｐＨに酸性化することができ、次いで得られたフィルターケーキを、より短い時間、選ばれたフィルターケーキのｐＨに依存した時間で、洗浄する。
【００１３】
次いで、１５と３５％の間の乾燥固形分（シリカ＋残された塩）を含有するこのフィルターケーキを、切り刻んで、回転乾燥機の入口に位置するフィルターケーキ容器に移した。この濾過ケーキを回転乾燥機に供給し、ここでフィルターケーキは乾燥され同時に成型された。乾燥機は、いわゆる回転乾燥機で、約２０ｍの長い管で、直径が約２．５ｍである。この乾燥機は、乾燥機中のシリカを入口から出口位置に移送するために、ある程度の傾斜を持つように配置されている。乾燥機の内側には、３層の熱伝導パイプが外壁に接近して取り付けられていて、これは熱伝導表面積を増すように形造られている。フィルターケーキから水を蒸発するのに必要なエネルギーを供給するために、そのパイプを通してスチームを導入した。さらに、乾燥機から蒸発した水を除去するために、少し減圧にした。乾燥機中でのフィルターケーキの滞留時間は１〜６時間の範囲であった。乾燥機の回転運動により、フィルターケーキは乾燥機の内側で回転した。フィルターケーキは、最初に、乾燥機の、回転運動により上昇していく壁の方に送られた。フィルターケーキは、高く積み重ねられると、重力及びその側面に存在するフィルターケーキの量の傾斜の影響で転がった。このようにして、フィルターケーキは、乾燥機中に存在する大部分の時間、上下に回転した。シリカが部分的にあるいは十分に乾燥した後、回転運動を激しくした。この方法で、シリカをビーズ様の材料に成型した。このビーズは完全に丸くはなく角を有している。これらの粒子が完全に丸くないのは、長い滞留時間およびこの時間中に乾燥機中のシリカ・ビーズにかかる力によるものと推定される。部分的にそして更に乾燥されると、シリカは、フィンの付いた３層の加熱パイプによってより損傷しやすくなると推定され、摩耗が生じると推定される。この摩耗は、乾燥機の最初の時点では、その時点でシリカはまだ、乾燥したシリカより弾性を有しておりより付着しやすいフィルターケーキ中に含まれているので、より少ないであろう。
【００１４】
この方法から、基本的には丸くなった、しかし、角の付いた粒子が得られる。次いで、これらのシリカ・ビーズを、乾燥機から取り出し、できれば篩にかけて小さすぎる粒子又は大きすぎる粒子を取り除き、袋詰めした。
【００１５】
本発明の特定の製品は、乾燥機の内側の１００〜１３０℃の温度での蒸気圧において乾燥した。この特定の製品についての滞留時間は１時間と３時間の間である。
【００１６】
本発明のペット用トイレ砂の幾つかの実施態様においては、上記の方法で得られる最終生成物に酸を含浸させることによって、ｐＨが６以下のペット用トイレ砂を得ることができる。特に弱酸が適しており、その例としてはクエン酸、シュウ酸等の有機酸が挙げられる。含浸させる酸の濃度を、良好な酸溶液ができるだけ少量の水中に得られるように選ぶのが好ましい。例えば水分含量が１０重量％を超える場合には、ペット用トイレ砂は、場合によっては、従来の技術を用いて含浸を行った後に、乾燥することができる。含浸用溶液（有機酸又は無機酸の水溶液）の使用から生じるより高い水の含量が、猫用トイレ砂の性能に悪影響を及ぼす可能性がある。水分含量は、好ましくは５重量％未満、より好ましくは２重量％未満である。
【００１７】
本発明の生成物の最も本質的な性能の一つは、その形状である。粒子が、角の付いた構造を有することが重要である。粒子が、角のついた丸みのある構造を有すること、即ち完全に丸くはないことが好ましい。猫用トイレ砂としての完全に丸い粒子は猫用のトイレの中で、非常に移動しやすく、そのため猫が猫用トイレ砂に沈んでしまい、さらに、完全に丸い粒子は、猫用トイレから外に押し出されて猫用トイレが設置されている部屋中を転がる、又はトイレに充填中にこぼれる可能性がある。これらの粒子は、接触すると転がり始めるので集めるのが非常に困難である。
【００１８】
本発明の粒子は、はっきりとした角のある表面を有しており、そして非常に遠くまでは転がることができない。より綿密な試験を行った結果、その粒子は、ある場合には驚くほど平坦な縁部を有していて、非常に不規則な形状をしている、即ち石のような構造を有していることが分かった。好ましいそういった不規則な形状のために、粒子は、非常に遠くまでは転がらず、猫トイレ中の粒子床は、猫が歩いたり又はその上に座ったりする際にも、動かない。
【００１９】
粒子について記載すると、長さ、巾、深さの比は、１：１：１、即ち本質的に球体（しかし角のある表面を有する）又は立方体、から、他の物よりもより棒状の粒子に対しては３：（３〜１）：１の範囲にある。１：１：１に近い比を有する粒子の角部（ｅｄｇｅ）の方が、掛けられる力によりよく耐えることができる。更に、薄い棒状構造に対しては、猫がその粒子をあまり受け入れないことが経験によって判った。
【００２０】
例えば、高密度化したり、又はロールで圧密したシリカを用いた場合、得られる粒子は、本質的に棒状形である。この事は、これらの粒子は負荷がかかると容易に破壊することを意味する。破壊した場合には、小さな破片は、破壊面からさらに破壊が進み、それによって所望しない小さな（ダスト状の）粒子が生成する。さらに、この方法で圧密した粒子は、邪魔になり、いらいらさせ、そして猫の手足を傷付ける可能性もある鋭い縁部を有している。
【００２１】
回転式乾燥機で得られるビーズは、約０．２５〜１５ｍｍ（篩分けしていない）のサイズ分布を有している。例えば、或る特定の粒子では、８：５：４ｍｍ（比２：１．２５：１）のサイズであった。
【００２２】
他の実験においては、篩い分けしていない粒子は、サイズ（ｍｍ単位）が、７：５：４、６：５：３、６：３：２、６：５：４〜０．５：０．５：０．５であった。これを比で表すとそれぞれ１．７５：１．２５：１、２：１．７：１、３：１．５：１、１．７：１．２５：１〜１：１：１である。この生成物を篩い分けして、１．６ｍｍの篩上を得、その後この篩い分けした粒子は、サイズ（ｍｍ単位）が、８：６：５、７：５：５、６：５：５、６：５：４、５：４：４〜１．５：１．５：１．５であり、これは、それぞれ、１．６：１．２：１、１．４：１：１、１．２：１：１、１．７：１．２５：１、１．２５：１．２５：１、１：１：１という比に相当する。
【００２３】
【表１】
2004525847.tif 000002
【００２４】
分析方法
窒素の物理吸着。この方法を用いて比表面積ＢＥＴをいわゆる多点分析を用いて測定する。同様に、この方法を用いてＮ２細孔容積を測定する；細孔容積は最高６０ｎｍまでの細孔に関して分析する。
【００２５】
水銀侵入（Ｈｇ）。この方法を用いて、比表面積を測定し（ＳＡＨｇ）そして細孔容積（ＰＶＨｇ）を測定する。この技術の結果は、用いる表面張力及び接触角（ＳＡＨｇの場合）、及び、適用しそして計算のために使用する圧力範囲（ＰＶＨｇの場合）に大きく依存する。我々は、
表面張力：４８０  ダイン／ｃｍ
接触角：１４１．３度
圧力範囲：０〜２０００バール
を使用した。
【００２６】
ＰＶ水は以下のように実施した。正確に秤量したシリカ粒子約２０ｇを篩の上に置く。篩の床高さは約３〜４ｃｍである。水を、シリカ又は他の物質のこの床上に、最初の水滴が床下に視認できるまで滴下する。この時点までに添加した水の全量を注意深く定量する。次いで水のこの量を床上のシリカの量で割り、そして１００倍して吸収％を算出する。１００の値であれば、シリカ（又は他の吸収剤）１ｇ当たり水１ｇを吸収することを示す。
【００２７】
嵩密度（ＢＤ）。メスシリンダーに規定容積（２５０ｍｌ）を充填し、添加したシリカの重量を秤量してＢＤを測定する。ｇ／リットル単位のＢＤは、添加したシリカの量（質量）を２５０ｍｌの容積で割ることによって得られる。
【００２８】
乾燥シリカのｐＨは、シリカ（粉化した）５ｇを採取し、水９５ｇを添加し、そしてスラリーを５分間攪拌した後ｐＨを記録することによって分析する。
【００２９】
ホウ素含有のビーズは、ロータリー乾燥機から得られるホウ素を含有していない標準ビーズに比べてより多くの水を吸収することが見出された。そしてこのようなビーズは高価であるが、効率の点からは好ましい。さらにホウ素は防腐特性を有することが知られており、従ってこの点から見て非常に有用である可能性がある。
【００３０】
本発明のシリカ粒子は、次の表ＩＩに示す公知の猫用トイレ砂製品よりも優れている。
【００３１】
【表２】
2004525847.tif 000003
【００３２】
本発明の沈降シリカ粒子は、公知の競合製品よりも軽量であり、さらにシリカゲルパールよりも軽く、そして公知の競合品よりも水を多く吸収する。
沈降シリカは硬いので、ダストの量は極めて少ない。
ビーズの細孔性によって、尿臭は最小限に抑えられる。ｐＨが低い場合にはさらに臭気を低減することができる。
【国際公開パンフレット】
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【国際調査報告】
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