ГИБРИДНЫЕ КОМПОЗИЦИИ-НАПОЛНИТЕЛИ ЛОТКОВ ДЛЯ ЖИВОТНЫХ, ПОКРЫТЫЕ КОМПОЗИТАМИ
HYBRID COMPOSITE COATED ANIMAL LITTER COMPOSITIONS

Область изобретения
Настоящее изобретение, по существу, относится к композициям-наполнителям лотков для животных и способам получения композиций-наполнителей лотков для животных.
Предпосылки создания изобретения
Комкующийся наполнитель лотков для животных, как известно специалистам в данной области, представляет собой продукт-наполнитель, частицы которого при вступлении в контакт с жидкостью, такой как моча, образуют комки. Комкующийся наполнитель является предпочтительным, т.к. позволяет потребителю отделить и удалить пропитанные мочой гранулы наполнителя и обеспечивает экономию средств потребителя, т.к. нет необходимости заменять весь наполнитель.
Традиционные наполнители, включающие комкующиеся наполнители, часто основываются, главным образом, на неорганических материалах, которые представляют собой относительно объемные и плотные материалы, вследствие чего упакованные продукты являются тяжелыми, и потребителю может быть сложно с ними обращаться. Хотя наполнители, выполненные преимущественно из органических материалов, часто являются менее плотными, и, следовательно, упакованные материалы весят меньше, они часто обеспечивают более низкие рабочие характеристики, например более низкий уровень комкования или контроля запаха, и могут способствовать росту микроорганизмов.
Сущность изобретения
В число различных аспектов настоящего описания входит предоставление композиции-наполнителя лотков для животных, имеющей относительно низкую плотность (и, таким образом, малый вес) и, наряду с другими полезными свойствами, состоящей частично из органических материалов и, в предпочтительных вариантах осуществления, частично из неорганических материалов.
Вкратце, таким образом, настоящее изобретение относится к композиции-наполнителю лотков для животных, содержащей: (i) неагломерированную частицу, состоящую, по существу, из органического материала (например, органический материал частицы не агломерирован или иным образом не собран в массу или кластер с любым другим материалом); и (ii) покрытие внешней поверхности частицы.
В предпочтительных вариантах осуществления покрытие содержит неорганический материал, который, предпочтительно, выступает в роли комкующего агента. В других вариантах осуществления покрытие не выступает в роли комкующего агента.
В предпочтительных вариантах осуществления органические материалы состоят, по существу, из целлюлозных материалов; более предпочтительно органические материалы состоят, по существу, из абсорбирующих целлюлозных материалов.
В конкретном варианте осуществления композиция-наполнитель содержит частицу початка кукурузы, внешняя поверхность которой покрыта бентонитом натрия. В другом конкретном варианте осуществления композиция-наполнитель содержит пшеничные отруби, покрытые бентонитом натрия, а в еще одном варианте осуществления композиция-наполнитель содержит частицы скорлупы ореха пекан, покрытые бентонитом натрия.
Другой аспект настоящего описания относится к способам получения наполнителей лотков для животных. Один способ включает: (i) подачу органических частиц в устройство для нанесения покрытия (или другое смесительное устройство); (ii) добавление в устройство для нанесения покрытия жидкости для создания влажных органических частиц; и (iii) подачу в устройство для нанесения покрытия бентонита с размером частиц в диапазоне от приблизительно 100 меш до приблизительно 300 меш для нанесения покрытия на влажные органические частицы.
Другие цели и характеристики будут частично очевидны и частично указаны ниже.
Краткое описание фигур
На фиг. 1 показан способ получения наполнителя с покрытием по данному описанию.
На фиг. 2 представлена таблица, иллюстрирующая характеристики примеров осуществления и наполнителя предшествующего уровня техники.
Раскрытие изобретения
Следует отметить, что в рамках настоящего описания и прилагаемой формулы изобретения использование формы единственного числа включает объекты во множественном числе, если из контекста четко не следует иное.
Если не указано иное, все технические и научные термины, используемые в настоящем документе, имеют общепринятое значение, понятное среднему специалисту в данной области, к которой имеет отношение настоящее описание. Хотя в практике настоящего описания может использоваться ряд способов и материалов, подобных или эквивалентных тем, что описаны в данном документе, в настоящем документе описаны предпочтительные материалы и способы.
Все числа, выражающие количества ингредиентов, компонентов, условий реакции и т.д., используемые в описании и формуле изобретения, следует понимать как модифицированные во всех случаях термином «приблизительно». Несмотря на то, что числовые диапазоны и параметры, устанавливающие широкий охват объекта изобретения, представленного в настоящем документе, являются приблизительными, числовые значения, указанные в конкретных примерах, сообщаются настолько точно, насколько это возможно. Все числовые значения, тем не менее, по своей природе содержат определенные ошибки, неизбежно вытекающие из стандартного отклонения, обнаруживаемого в их соответствующих тестовых измерениях.
Термины «меш», «сито стандарта США» или «меш серии сит стандарта США», используемые в настоящем документе и в прилагаемой формуле изобретения, определяются в стандарте ASTM Е-11 U.S.A. Standard testing Sieves (Стандартные сита для тестирования).
Описаны составы гибридных наполнителей малой плотности с покрытием, предназначенных для лотков для животных, и способы получения гибридных наполнителей малой плотности с покрытием, предназначенных для лотков для животных. В последующем описании для целей пояснения многие конкретные детали изложены для того, чтобы обеспечить полное понимание различных примеров осуществления. Среднему специалисту в данной области, однако, будет очевидно, что варианты осуществления настоящего изобретения могут быть реализованы без этих конкретных деталей.
Композиции-наполнители
Композиции-наполнители по настоящему описанию включают неагломерированные органические частицы с покрытием. В предпочтительных вариантах осуществления покрытие содержит неорганические материалы, и, следовательно, наполнители представляют собой гибридную комбинацию органических и неорганических материалов. В особенно предпочтительных вариантах осуществления покрытие содержит неорганические комкующие материалы. Тем не менее, в других вариантах осуществления могут быть использованы другие покрытия, такие как покрытия, состоящие, по существу, из органических некомкующих материалов. В других вариантах осуществления в качестве материала для покрытия для органических частиц могут быть использованы комбинации органических и неорганических материалов или комбинации комкующих и некомкующих материалов.
В определенных вариантах осуществления частицы состоят, по существу, из абсорбирующего целлюлозного материала, а покрытие состоит, по существу, из бентонита натрия. В одном варианте осуществления частицы представляют собой неагломерированные частицы, содержащие частицы початка кукурузы. В другом варианте осуществления частицы представляют собой неагломерированные частицы, содержащие пшеничные отруби. Другие варианты осуществления включают в себя, в качестве примера, неагломерированные частицы, содержащие кофейную гущу, гранулы скорлупы ореха пекан, гранулы скорлупы грецкого ореха, гранулы скорлупы миндального ореха, кедровую щепу, сосновую щепу, другие растительные твердые частицы или их комбинации. В предпочтительных вариантах осуществления основные материалы представляют собой абсорбирующие целлюлозные материалы, которые являются относительно надежными, например, материалы, сохраняющие структурную целостность в течение длительного времени.
Частицы органического материала, выбранного для композиций-наполнителей по настоящему описанию, могут быть определены по размеру частиц и распределению частиц по размерам. Диапазон размеров частиц является предпочтительным для гибридных наполнителей низкой плотности с покрытием, описанных в настоящем документе. В одном варианте осуществления органический материал состоит в основном из частиц размером в диапазоне от сита стандарта США -6 до сита стандарта США 50 (таким образом, что материал будет проходить через сито стандарта США 6, но задерживаться ситом стандарта США 50). В другом варианте осуществления органический материал состоит в основном из частиц размером в диапазоне от сита стандарта США -8 до сита стандарта США 50; в еще одном варианте осуществления органический материал состоит в основном из частиц размером в диапазоне от сита стандарта США -10 до сита стандарта США 40. В дополнительном варианте осуществления органический материал состоит в основном из частиц размером в диапазоне от сита стандарта США -10 до сита стандарта США 30. Другие варианты осуществления включают таковые, в которых органический материал состоит в основном из частиц размером в диапазоне от сита стандарта США -12 до сита стандарта США 20; от Сита стандарта США -8 до сита стандарта США 20; от сита стандарта США -8 до сита стандарта США 30; от сита стандарта США -6 до сита стандарта США 30; от сита стандарта США -6 до сита стандарта США 40; от сита стандарта США -10 до сита стандарта США 14 и от сита стандарта США -10 до сита стандарта США 20. Предпочтительно, частицы органического материала распределены по диапазону размеров неравномерно.
Диапазон размеров частиц, отобранных для органических материалов композиций-наполнителей настоящего изобретения, может основываться, по меньшей мере частично, на конкретном органическом материале или материалах, выбранных для наполнителя. Например, в одном варианте осуществления органический материал состоит в основном из частиц початка кукурузы размером в диапазоне от сита стандарта США -10 до сита стандарта США 40. В другом варианте осуществления органический материал состоит в основном из частиц початка кукурузы размером в диапазоне от сита стандарта США -10 до сита стандарта США 14. В еще одном варианте осуществления органический материал состоит в основном из частиц ореховой скорлупы размером в диапазоне от сита стандарта США -12 до сита стандарта США 20. Дополнительный вариант осуществления включает органические материалы, состоящие в основном из пшеничных отрубей размером в диапазоне от сита стандарта США -8 до сита стандарта США 20. Могут быть использованы комбинации органических материалов. Соответственно, дополнительные примеры включают наполнитель, в котором органические материалы состоят в основном из смеси частиц початка кукурузы размером в диапазоне приблизительно от сита стандарта США -10 до сита стандарта США 40 и пшеничных отрубей размером в диапазоне от приблизительно сита стандарта США -8 до сита стандарта США 20; смеси частиц початка кукурузы размером в диапазоне приблизительно от сита стандарта США -10 до сита стандарта США 14 и пшеничных отрубей размером в диапазоне приблизительно от сита стандарта США -8 до сита стандарта США 20; смеси частиц початка кукурузы размером в диапазоне приблизительно от сита стандарта США -10 до сита стандарта США 40 и частиц ореховой скорлупы размером в диапазоне приблизительно от сита стандарта США -12 до сита стандарта США 20. Могут быть использованы другие комбинации.
3
3
Органические материалы композиций-наполнителей по настоящему описанию могут быть дополнительно определены по их насыпной плотности. В определенных вариантах осуществления насыпная плотность органических материалов находится в диапазоне от приблизительно 480,55 до приблизительно 640,73 кг/м (от приблизительно 30 до приблизительно 40 фунтов/фут); в других вариантах осуществления могут быть использованы органические материалы с другими насыпными плотностями или диапазонами насыпной плотности.
Органические материалы также могут быть определены по их поглощению в объемных процентах. В определенных вариантах осуществления поглощение органических материалов в объемных процентах составляет от приблизительно 20% до приблизительно 70% (например, приблизительно 20%, 25%, 30%, 35%, 40%, 45%, 50%, 55%, 60%, 65% или 70%) при измерении с использованием следующего оборудования и в соответствии со следующим способом.
Оборудование
Оборудование включает: (а) разделитель образца, соответствующий размеру продукта; (Ъ) аппарат для определения насыпной плотности (800 284-5779 Seedburo; номер по кат.151, загрузочную воронку в комплекте с поддоном 64Р); (с) поверочную линейку, например на тридцать сантиметров (12 дюймов); (d) весы (с точностью до 0,1 г); (е) сорбционную трубку; (f) опорное кольцо (4 дюйма) и штатив (24 дюйма); (g) мерный цилиндр, 250 мл; (h) интервальный таймер; и (i) чашку для образцов объемом приблизительно 150 мл.
Способ
1. Определить объем чашки для образцов следующим образом: (а) тарировать чашку для образцов на весах и заполнить водой до верхнего края; (b) записать массу воды в граммах; так как 1 грамм воды имеет объем приблизительно 1 мл, это будет объем чашки для образцов в миллилитрах; и (с) вылить воду и полностью высушить чашку снаружи и изнутри.
2. Установить узел загрузочной воронки и штатива. Закрыть скользящий затвор в нижней части загрузочной воронки.
1
2
3. Установить опорное кольцо и штатив, расположить сорбционную трубку над мерным цилиндром таким образом, чтобы конец шланга был погружен в цилиндр на /-1 дюйма. Запечатать низ сорбционной трубки.
3
4
4. Получить репрезентативную пробу образца и разделить на части, размер которых достаточен для того, чтобы заполнить приблизительно / загрузочной воронки аппарата для определения насыпной плотности. Засыпать разделенный образец в воронку.
5. Тарировать чашку для образцов на весах.
3/4
6. Расположить чашку для образцов под центром воронки на 7 сантиметров (2  дюйма) ниже отверстия затвора. Быстро открыть затвор загрузочной воронки. Дать образцу заполнить чашку и пересыпаться в поддон под ней. Не трясти чашку и не закрывать заслонку, пока как весь образец не высыплется из загрузочной воронки.
7. Выровнять материал в чашке для образцов по верхней кромке чашки пилящим движением, используя поверочную линейку. Не трясти и не трамбовать образец до выравнивания.
8. Взвесить и записать содержимое чашки с точностью до 0,1 грамма. Это масса образца в граммах. Объем образца эквивалентен объему чашки для образцов.
9. Высыпать образец в сорбционную трубку.
начальн
начальн
10. Тарировать мерный цилиндр объемом 250 мл на весах, а затем заполнить его холодной водой из-под крана до приблизительно 250 мл. Взвесить воду в цилиндре и записать массу воды в граммах. Это начальная масса воды в граммах (W), а также начальный объем воды в миллилитрах (V).
11. Добавить воду к образцу в сорбционной трубке. Дать впитаться в течение 10 минут.
12. Снова тарировать мерный цилиндр объемом 250 мл на весах, а затем поместить его под сливной шланг трубки.
13. После 10 минут замачивания снять зажим и дать воде в трубке стечь в цилиндр в течение 5 минут.
14. Сжать и разжать сливной шланг пальцами для высвобождения воды, которая могла остаться.
конечн
конечн
15. Поместить мерный цилиндр с водой на весы, записать массу воды, слитой из трубки, в граммах. Это конечная масса воды в граммах (W), а также конечный объем воды в миллилитрах (V).
Расчет процентного поглощения по объему
начальн
конечн
Объем поглощенной воды (мл) = V (начальный объем воды) - V(конечный объем воды)
Процентное поглощение по массе может быть рассчитано аналогично следующим образом:
начальн
конечн
Поглощение по массе поглощенной воды (г) = W (начальная масса воды) - W (конечная масса воды)
В композициях-наполнителях по настоящему описанию основные органические частицы имеют покрытие. В предпочтительных вариантах осуществления покрытие содержит комкующий агент, т.е. агент, который при увлажнении приводит к связыванию смежных частиц. Репрезентативные комкующие агенты включают, например, бентонит (например, бентонит натрия), гуаровые камеди, крахмалы, ксантановые камеди, гуммиарабик, аравийскую камедь, силикагель и другие минералы, а также их смеси. В одном варианте осуществления комкующий агент включает бентонит.
В одном предпочтительном варианте осуществления комкующий агент содержит бентонит натрия. Бентонит натрия описан в данной сфере деятельности как «разбухающая» глина, так как при поглощении влаги частицы бентонита натрия увеличиваются в размере и объеме. Кроме того, частицы бентонита натрия проявляют гелеобразные свойства во влажном состоянии, которые способствуют слипанию частиц бентонита натрия при нанесении жидкости (например, мочи). В другом варианте осуществления комкующий агент содержит смесь бентонита натрия и гуаровой камеди.
3
3
3
3
3
3
3
3
3
При использовании бентонита натрия в качестве или в составе комкующего агента насыпная плотность бентонита, как правило, находится в диапазоне от 600 до 1125 кг/м (например, 600 кг/м, 700 кг/м, 800 кг/м, 900 кг/м, 1000 кг/м или 1100 кг/м). В одном конкретном варианте осуществления, например, насыпная плотность бентонита натрия составляет приблизительно 1125 кг/м (приблизительно 70 фунтов/фут).
В одном варианте осуществления процент влаги в бентоните натрия в наполнителе низкой плотности составляет от приблизительно 6% до 7% (например, 6,1%, 6,2%, 6,3%, 6,4%, 6,5%, 6,6%, 6,7%, 6,8% или 6,9%). В конкретном варианте осуществления процент влаги в бентоните натрия составляет приблизительно 6,24%.
Бентонит в наполнителе низкой плотности с покрытием предпочтительно представлен в виде порошка или «тонкозернистых частиц» в диапазоне размеров от 100 до 300 меш. В примере осуществления используются частицы бентонита натрия размером приблизительно 200 меш.
Способы получения композиций-наполнителей
В общем, способы получения композиций-наполнителей в соответствии с настоящим описанием включают нанесение покрытия на органическую частицу, предпочтительно являющегося комкующим агентом. В варианте осуществления, проиллюстрированном на фиг. 1, например, гибридный наполнитель низкой плотности получают способом 100, включающим описанные ниже этапы. В других вариантах осуществления гибридный наполнитель низкой плотности получают способом, включающим один или более этапов способа 100.
На этапе 102 материалы, выбранные для органических частиц наполнителя, просеивают для удаления частиц, размер которых меньше, чем диапазон размеров частиц, выбранных для конкретного варианта осуществления наполнителя. Например, органические частицы могут быть отсеяны для удаления частиц, размер которых меньше, чем приблизительно сито стандарта США 50; более предпочтительно, органические частицы могут быть отсеяны для удаления частиц, размер которых меньше, чем приблизительно сито стандарта США 40. В других вариантах осуществления органические частицы просеивают для удаления частиц, размер которых меньше, чем приблизительно сито стандарта США 30, меньше чем приблизительно сито стандарта США 20 или меньше чем приблизительно сито стандарта США 14. Могут быть использованы коммерчески доступные вибрационные сита или другие соответствующие средства для удаления необходимых размеров частиц.
На этапе 104 материалы, выбранные для органических частиц наполнителя, просеивают для удаления частиц, размер которых больше, чем диапазон размеров частиц, выбранных для конкретного варианта осуществления наполнителя. Например, органические частицы могут быть отсеяны для удаления частиц, размер которых больше, чем приблизительно сито стандарта США 6; более предпочтительно, органические частицы могут быть отсеяны для удаления частиц, размер которых больше, чем приблизительно сито стандарта США 8. В других вариантах осуществления органические частицы просеивают для удаления частиц, размер которых больше, чем приблизительно сито стандарта США 10 или больше, чем приблизительно сито стандарта США 12. Также могут быть использованы коммерчески доступные вибрационные сита или другие соответствующие средства.
На этапе 106 отмеренные органические частицы помещают в глазировочную машину для перемешивания частиц. Это способствует уменьшению количества тонкозернистых частиц, что, в свою очередь, позволяет снижать запыленность. В примере осуществления способа 100 органические частицы взвешивают на этапе 108 до или по мере их подачи в глазировочную машину и опрыскивают водой на этапе 110.
Количество добавляемой воды (которое, как описано ниже, может быть добавлено в глазировочную машину, в устройство для нанесения покрытия, или и в то и в другое), как правило, зависит, по меньшей мере частично, от массы материала для покрытия, который будет применяться на этапе 116 нанесения покрытия (который, как описано ниже, может быть определен по объему органических материалов, на которые будет наноситься покрытие). Например, в одном варианте осуществления масса воды, добавляемой в соответствии со способом 100 приготовления композиций-наполнителей, составляет приблизительно от 10 до 100 процентов массы материала для покрытия (например, приблизительно 10%, 15%, 20%, 25%, 30%, 35%, 40%, 45%, 50%, 55%, 60%, 65%, 70%, 75%, 80%, 85%, 90%, 95% или 100%). В другом варианте осуществления, например, масса добавляемой воды составляет приблизительно от 15 процентов до 45 процентов массы материала для покрытия (например, приблизительно 15%, 20%, 25%, 30%, 35%, 40% или 45%). В одном конкретном варианте осуществления, например, масса добавляемой воды составляет приблизительно одну треть массы материала для покрытия.
В альтернативном варианте осуществления воду могут добавлять на этапе 110 (или, в другом варианте осуществления, в устройство для нанесения покрытия или, в еще одном варианте осуществления, частично на этапе 110 и частично в устройство для нанесения покрытия), как описано, в количестве, необходимом для достижения конкретного целевого содержания влаги. В данном варианте осуществления этап ПО дополнительно включает этапы идентификации начального содержания влаги в органических частицах, идентификации целевого содержания влаги в конце этапа ПО и расчета количества добавляемой воды для достижения целевого содержания влаги на основании идентифицированного начального содержания влаги и идентифицированного целевого содержание влаги. В одном варианте осуществления воду добавляют в количестве, необходимом для достижения целевого содержания влаги приблизительно от 5% до 60% (например, приблизительно 5%, 10%, 15%, 20%, 25%, 30%, 35%, 40%, 45%, 50%, 55% или 60%). В другом варианте осуществления воду добавляют в количестве, необходимом для достижения целевого содержания влаги приблизительно от 50% до 60% (например, приблизительно 50%, 53%, 55%, 58% или 60%). В еще одном варианте осуществления воду добавляют в количестве, необходимом для достижения целевого содержания влаги приблизительно от 30% до 40% (например, приблизительно 30%, 33%, 35%, 37% или 40%). Например, в конкретном варианте осуществления органические частицы представляют собой частицы початка кукурузы с начальным содержанием влаги 8%, целевое содержание влаги после завершения этапа ПО составляет 58%, и, следовательно, к частицам початка кукурузы добавляют количество воды, которое весит 50% массы частиц початка кукурузы.
Воду предпочтительно добавляют при скорости потока, который допускает нанесение воды на частицы равномерно, и таким образом, что частицы достигают по существу равномерного содержания влаги. В пределах этих параметров, как правило, предпочтительна более высокая скорость потока.
На этапе 112 на органические частицы наносят покрытие (например, бентонит натрия) в устройстве для нанесения покрытия. В качестве примера могут быть использованы центробежные способы нанесения покрытия. Например, партию органических частиц могут подавать в устройство для нанесения покрытия в ходе вращения 114.
В некоторых вариантах осуществления воду могут добавлять в устройство для нанесения покрытия при вращении устройства для нанесения покрытия. Количество воды, добавляемое в устройство для нанесения покрытия, может составлять некую часть или все общее количество воды, выбранное или иным образом идентифицированное для использования в образовании частиц наполнителя, определенных в соответствии с представленным выше описанием. Таким образом, после идентификации общего количества добавляемой воды это количество воды может быть добавлено в глазировочную машину, устройство для нанесения покрытия или частично в глазировочную машину и частично в устройство для нанесения покрытия.
Например, в одном варианте осуществления приблизительно семьдесят пять процентов общего количества добавляемой воды добавляют в глазировочную машину и приблизительно двадцать пять процентов такой воды добавляют в устройство для нанесения покрытия. Могут быть использованы другие соотношения, например 95% в глазировочную машину и 5% в устройство для нанесения покрытия; 80% в глазировочную машину и 20% в устройство для нанесения покрытия; 70% в глазировочную машину и 30% в устройство для нанесения покрытия; 50% в глазировочную машину и 50% в устройство для нанесения покрытия; 25% в глазировочную машину и 75% в устройство для нанесения покрытия; и 10% в глазировочную машину и 90% в устройство для нанесения покрытия.
На этапе 116 в устройство для нанесения покрытия дозируют материал для покрытия (например, комкующий агент, такой как бентонит натрия). В общем, количество материала для покрытия, добавляемого в устройство для нанесения покрытия, основано на объеме органических частиц. В одном варианте осуществления, например, на кубический метр (кубический фут) органических частиц добавляют от приблизительно 1,814 до приблизительно 13,61 килограмма (от приблизительно 4 до приблизительно 30 фунтов) бентонита натрия (например, приблизительно 1,814 килограмма (приблизительно 4 фунта), 2,268 килограмма (5 фунтов), 2,722 килограмма (6 фунтов), 3,175 килограмма (7 фунтов), 3,629 килограмма (8 фунтов), 4,082 килограмма (9 фунтов), 4,536 килограмма (10 фунтов), 4,99 килограмма (11 фунтов), 5,443 килограмма (12 фунтов), 5,897 килограмма (13 фунтов), 6,35 килограмма (14 фунтов), 6.804 килограмма (15 фунтов), 7,257 килограмма (16 фунтов), 7,711 килограмма (17 фунтов), 8,165 килограмма (18 фунтов), 8,618 килограмма (19 фунтов), 9,072 килограмма (20 фунтов), 9,525 килограмма (21 фунт), 9,979 килограмма (22 фунта), 10,43 килограмма (23 фунта), 10,89 килограмма (24 фунта), 11,34 килограмма (25 фунтов), 11,79 килограмма (26 фунтов), 12,25 килограмма (27 фунтов), 12,7 килограмма (28 фунтов), 13,15 килограмма (29 фунтов) или 13,61 килограмма (30 фунтов)). В другом варианте осуществления, например, на кубический метр (кубический фут) органического материала добавляют от приблизительно 6,804 до приблизительно 9,072 килограмма (от приблизительно 15 до приблизительно 20 фунтов) бентонита натрия (например, приблизительно 6,804 килограмма (15 фунтов), 7,257 килограмма (16 фунтов), 7,711 килограмма (17 фунтов), 8,165 килограмма (18 фунтов), 8,618 килограмма (19 фунтов) или 9,072 килограмма (20 фунтов)). В еще одном варианте осуществления на кубический метр (кубический фут) органических частиц добавляют приблизительно 8,165 килограмма (18 фунтов) бентонита натрия, и органические частицы состоят в основном из частиц початков кукурузы или измельченной скорлупы миндального ореха. Могут быть использованы другие относительные количества материала для покрытия. Относительные количества материала для покрытия и органических частиц могут быть идентифицированы по массе материала для покрытия и органических частиц. Например, в одном варианте осуществления масса бентонита натрия приблизительно равна массе органических частиц, добавляемых в устройство для нанесения покрытия.
Другие материалы для покрытия, такие как гуаровая камедь, могут быть внесены в устройство для нанесения покрытия в дополнение к комкующему агенту на основе бентонита или вместо этого агента. При использовании в качестве дополнения такие материалы можно добавлять в виде смеси, вместе с бентонитом, или они могут быть добавлены на отдельном этапе.
В одном примере комкующий агент (например, бентонит, такой как бентонит натрия) нагревают до или во время подачи в устройство для нанесения покрытия, чтобы повысить эффективность гелеобразования.
По мере того как бентонит (или другой материал для покрытия) дозируют в камеру устройства для нанесения покрытия, он объединяется с влажными вращающимися органическими частицами и образует покрытие на органических частицах.
В одном примере материал для покрытия, добавляемый на этапе 116, добавляют в течение приблизительно 30 секунд. В других примерах материал для покрытия добавляют в течение 15 секунд, 1 минуты, 1,5 минуты или 2 минут. В других вариантах осуществления может быть использовано другое время добавления.
На этапе 118 смесь вращается в течение дополнительного периода времени после добавления материала для покрытия. Например, смесь может вращаться в течение дополнительных 5 секунд, 10 секунд, 20 секунд или 30 секунд. В других вариантах осуществления может быть использовано другое время вращения материала после нанесения покрытия, или время вращения после нанесения покрытия может составлять приблизительно 0 секунд.
Во время или после этапа 118 может быть использован необязательный этап орошения, на котором органические частицы с покрытием орошают или опрыскивают легким нанесением воды. При использовании этого необязательного этапа орошения количество воды, добавляемое на стадии орошения, может быть включено в расчет общего количества воды для добавления в процессе получения частиц органического наполнителя с покрытием. Этап орошения может быть использован в вариантах осуществления, в которых воду также добавляют в глазировочную машину, в устройство для нанесения покрытия или как в глазировочную машину, так и в устройство для нанесения покрытия.
Например, в одном варианте осуществления приблизительно восемьдесят пять процентов общего количества воды, добавляемого при получении органических частиц наполнителя с покрытием, добавляют в глазировочную машину и приблизительно пятнадцать процентов такой воды добавляют на этапе орошения. В другом варианте осуществления приблизительно восемьдесят пять процентов такой воды добавляют в устройство для нанесения покрытия и приблизительно пятнадцать процентов такой воды добавляют на этапе орошения. В еще одном варианте осуществления приблизительно двадцать процентов такой воды добавляют в глазировочную машину, приблизительно семьдесят пять процентов такой воды добавляют в устройство для нанесения покрытия и приблизительно пять процентов такой воды добавляют на этапе орошения. Не имеющие ограничительного характера примеры соотношений, которые могут быть использованы, представляют собой: 90% в глазировочную машину и 10% на этапе орошения; 40% в глазировочную машину, 40% в устройство для нанесения покрытия и 10% на этапе орошения; 70% в глазировочную машину, 20% в устройство для нанесения покрытия и 10% на этапе орошения; 50% в глазировочную машину, 35% в устройство для нанесения покрытия и 15% на этапе орошения; 15% в глазировочную машину, 75% в устройство для нанесения покрытия и 10% на этапе орошения; и 10% в глазировочную машину, 85% в устройство для нанесения покрытия и 5% на этапе орошения. Предпочтительно, на этапе орошения добавляют не более 15% общего количества добавляемой воды.
В дополнение к устройствам для нанесения покрытия или вместо них при получении частиц наполнителей с покрытием по настоящему описанию могут быть использованы другие смесительные устройства или оборудование, пригодное для объединения основных органических частиц с материалом для покрытия и водой, такие как миксеры или блендеры.
На этапе 120 частицы с покрытием переносят в сушилку. При высушивание предпочтительно удаляется влага из частиц с покрытием без существенного удаления покрытия или существенного повреждения конечного продукта. В определенных вариантах осуществления используют сушилку с кипящим слоем. Как правило, частицы с покрытием сушат до получения содержания влаги в диапазоне от приблизительно 5% до приблизительно 15% (например, приблизительно 5%, приблизительно 7%, приблизительно 9%, приблизительно 11%, приблизительно 13% или приблизительно 15%). В другом варианте осуществления, например, частицы с покрытием сушат до получения содержания влаги в диапазоне от приблизительно 7% до приблизительно 10% (например, приблизительно 7%, приблизительно 8%, приблизительно 9% или приблизительно 10%). В одном конкретном варианте осуществления, например, конечное содержание влаги в продукте-наполнителе с покрытием составляет приблизительно 8%. В другом конкретном варианте осуществления частицы с покрытием сушат до уровня влаги, достаточного для получения относительно однородного внешнего вида частиц с покрытием.
На этапе 122 происходит еще одно просеивание. Для удаления частиц с покрытием, размер которых превышает размер ячеек приблизительно сита стандарта США 6, может быть использован вибрационный грохот. В другом варианте осуществления удаляют частицы размером больше приблизительно размера сито стандарта США 8. Любые частицы с покрытием, превышающие данные размеры и отделенные в процессе просеивания, могут быть, например, измельчены и добавлены к другим продуктам-наполнителям или использованы в других продуктах для контроля запаха или влаги.
Необязательно могут применяться различные добавки. Добавки могут включать, например, агент (-ы) для устранения неприятного запаха, отдушку (-и), противомикробное (-ые) средство (-а), средство (-а), уменьшающее (-ие) липкость, регулятор (-ы) уровня рН, порошок (-ки) для окрашивания, красители, окрашивающий (-ие) агент (-ы) и/или окрашенные частицы, агент (-ы) для удаления пыли, дезинфицирующее (-ие) средство (-а) или их комбинации.
Другие материалы, такие как органические частицы без покрытия, частицы ненабухающей глины или другие органические или неорганические материалы, могут быть объединены с органическими частицами с покрытием для создания смешанного продукта-наполнителя.
Различные характеристики продуктов-наполнителей с покрытием настоящего изобретения представляют собой значительное улучшение по сравнению с существующими продуктами-наполнителями.
3
3
3
3
3
3
3
3
3
3
3
3
3
3
3
3
3
3
3
3
3
3
3
3
3
3
3
3
3
3
3
В качестве примера, плотности композиций-наполнителей с покрытием по настоящему описанию относительно низкие по сравнению с другими продуктами-наполнителями. Как правило, например, плотность продукта-наполнителя с покрытием составляет приблизительно от 560,64 кг/м до 800,92 кг/м (приблизительно от 35 до 50 фунтов/фут). В одном варианте осуществления плотность продукта-наполнителя с покрытием составляет приблизительно от 592,68 до 736,84 кг/м (от 37 до 46 фунтов/фут) (например, приблизительно 592,68 кг/м (37 фунтов/фут), 608,70 кг/м (38 фунтов/фут), 624,71 кг/м (39 фунтов/фут), 640,73 кг/м (40 фунтов/фут), 656,75 кг/м (41 фунт/фут), 672,77 кг/м (42 фунта/фут), 688,79 кг/м (43 фунта/фут), 704,81 кг/м (44 фунта/фут), 720,83 кг/м (45 фунтов/фут), 736,84 кг/м (46 фунтов/фут) или 752,86 кг/м (47 фунтов/фут)). В одном конкретном варианте осуществления плотность продукта-наполнителя с покрытием составляет приблизительно 608,70 кг/м (38 фунтов/фут). В другом конкретном варианте осуществления плотность продукта-наполнителя с покрытием составляет приблизительно 720,83 кг/м (45 фунтов/фут).
Композиции-наполнители по настоящему описанию предлагают существенные преимущества по сравнению с традиционными наполнителями. По сравнению с традиционными глинистыми наполнителями, композиции-наполнители по настоящему описанию позволяют использовать органические материалы вместо значительной части глины, используемой в таких традиционных глинистых наполнителях. В дополнение к снижению количества глины (и, следовательно, потенциальному уменьшению количества глинистой пыли, образуемой наполнителем) и обеспечению более низкой плотности такие наполнители обеспечивают использование побочных сельскохозяйственных материалов, таких как початки кукурузы, ореховая скорлупа, кофейная гуща, пшеничные отруби, кора и другие побочные продукты сельского хозяйства. По сравнению с традиционными наполнителями низкой плотности, почти полностью состоящими из органических материалов, использование неорганических материалов для покрытия продуктов-наполнителей по настоящему описанию (например, бентонита) может ингибировать рост микроорганизмов и обеспечивать лучшее устранение неприятного запаха. В качестве еще одного преимущества, по сравнению с более однородными смесями наполнителей, комкующиеся наполнители по настоящему описанию могут обеспечить лучшую видимость комков, поскольку некоторая часть покрытия может быть смещена при контакте жидкости с наполнителем, обнажая сердцевину другого цвета или текстуры.
Преимущества, достигаемые путем использования органических материалов в наполнителях по настоящему описанию, не нивелируются снижением рабочих характеристик наполнителя. Как показывает схема 200 на фиг. 2, в определенных примерах осуществления продуктов-наполнителей с покрытием по настоящему описанию 202, 204, 206 процент слипания комков и процент абсорбции при образовании комков соответствует проценту слипания комков и проценту абсорбции при образовании комков, типичным для существующих глинистых наполнителей 208, или превышает их. В одном примере осуществления процент слипания комков (измеряется в соответствии со способом, описанным ниже) составляет по меньшей мере 50% (например, по меньшей мере 50%, 55%, 60%, 65%, 70%, 75%, 80%, 85%, 90% или 95%). В другом примере осуществления процент слипания комков составляет по меньшей мере 90% (например, по меньшей мере 90%, 92%, 94%, 96% или 98%). В еще одном примере осуществления процент слипания комков (измеряется в соответствии со способом, описанным ниже) составляет по меньшей мере 95%. В дополнительном примере осуществления процент слипания комков составляет по меньшей мере 97%.
В примере осуществления процент абсорбции при образования комков составляет по меньшей мере 50% (например, по меньшей мере 50%, 55%, 60%, 65%, 70% или 75%). В другом примере осуществления процент абсорбции при образовании комков составляет по меньшей мере 60% (например, по меньшей мере 60%, 65%, 70% или 75%). В еще одном примере осуществления процент абсорбции при образовании комков составляет по меньшей мере 70% (например, по меньшей мере 70% или 75%).
Таблица 200, приведенная на фиг. 2, также иллюстрирует плотности продуктов-наполнителей с покрытием в примерах осуществления настоящего описания 202, 204, 206, 208 по сравнению с традиционным глиняным абсорбирующим наполнителем 210. Использование органического материала, например такого, который от природы имеет легкий вес и который не агломерирован, не раздроблен, не экструдирован или не изменен иным образом для увеличения его плотности, позволяет получить желаемую низкую плотность продуктов-наполнителей с покрытием настоящего изобретения и обеспечивает значительные улучшения по сравнению с предыдущим уровнем техники.
В общем, органические частицы, по существу, покрыты комкующим агентом. В одном варианте осуществления, например, частицы покрыты более чем на 75%. В другом варианте осуществления, например, частицы покрыты более чем на 85%, более чем на 95% или более чем на 99%. Предпочтительно, материал для покрытия целиком покрывает или глазирует частицы.
В некоторых вариантах осуществления органические частицы наполнителей с покрытием по настоящему описанию могут иметь размер в основном в диапазоне приблизительно от сита стандарта США -8 до сита стандарта США 30. В других вариантах осуществления органические частицы наполнителей с покрытием по настоящему описанию могут иметь размер в основном в диапазоне приблизительно от сита стандарта США -8 до сита стандарта США 20. В других вариантах осуществления могут быть использованы другие диапазоны размеров.
Примеры
Приведенные ниже не имеющие ограничительного характера примеры даны для дополнительной иллюстрации настоящего изобретения. Специалистам в данной области должно быть понятно, что способы, описанные в приведенных ниже примерах, представляют подходы, которые, как обнаружили авторы настоящего изобретения, эффективны на практике настоящего изобретения и, таким образом, могут считаться равносильными примерами способов практической реализации. Тем не менее в свете настоящего описания специалистам в данной области должно быть понятно, что в конкретные описанные варианты осуществления могут быть внесены различные изменения, которые описаны и позволяют все же получить похожий или аналогичный результат без отклонения от сущности и объема настоящего изобретения.
Пример 1. Образование наполнителя определенного размера с использованием в качестве органического материала частиц початка кукурузы
1. 1,81 кг (4,0 фунта) початка кукурузы с диапазоном размеров частиц от сита стандарта США -10 до 40 и содержанием влаги 8,0% равномерно смешивали с 0,90 кг (2,0 фунта) воды с образованием 2,72 кг (6,0 фунта) увлажненных гранул початка кукурузы.
2. Увлажненные гранулы добавляли в сельскохозяйственное устройство для нанесения покрытия на партии семян центрифужного типа (275 об/мин) (Cimbria Heid, Centri Coater CC10) с последующим добавлением 1,56 кг (3,45 фунта) порошка бентонита натрия (сито стандарта США 200 меш) в течение 30 секунд.
3. Смесь продолжали вращать в течение 10 секунд.
4. Затем открывали разгрузочное отверстие устройства для нанесения покрытия и собирали выгруженный материал. Собранный материал весил приблизительно 4,28 кг (9,45 фунта).
5. Весь выгруженный материал затем сушили с использованием сушилки с кипящим слоем (Carrier) до конечного содержания влаги 8,0%, что приводило к конечной массе продукта 3,37 кг (7,45 фунта).
Пример 2. Образование наполнителя определенного размера с использованием в качестве органического материала пшеничных отрубей
Повторяли пример 1 с 1,81 кг (4,0 фунта) пшеничных отрубей размером в диапазоне от сита стандарта США -8 до сита стандарта США 20 вместо частиц початка кукурузы. Как и в примере 1, при образовании наполнителя использовали 0,90 кг (2,0 фунта) воды и 1,56 кг (3,45 фунта) порошка бентонита. Конечная масса продукта после сушки до конечного содержания влаги 8,0% составила 3,37 кг (7,45 фунта).
Пример 3. Образование наполнителя определенного размера с использованием в качестве органического материала частиц скорлупы ореха пекан
Повторяли пример 1 с 1,58 кг (3,5 фунтами) гранул скорлупы ореха пекан размером в диапазоне от сита стандарта США -8 меш до сита стандарта США 20 меш вместо частиц початка кукурузы. Как и в примере 1, при образовании наполнителя использовали 0,90 кг (2,0 фунта) воды и 1,56 кг (3,45 фунта) порошка бентонита. Конечная масса продукта после сушки до конечного содержания влаги 8,0% составила 3,15 кг (6,95 фунта).
Пример 4. Образование наполнителя определенного размера с использованием в качестве органического материала частиц скорлупы миндального ореха
Наполнитель образовывался в соответствии со способом, описанным в примере 1, с использованием 1,36 кг (3,0 фунта) гранул скорлупы миндального ореха размером в диапазоне от сита стандарта США -8 меш до сита стандарта США 16 меш вместо початка кукурузы, вместе с 0,45 кг (1,0 фунта) воды и 0,90 кг (2,0 фунта) порошка бентонита. Конечная масса продукта после сушки до конечного содержания влаги 8,0% составила 2,268 кг (5 фунтов).
Пример 5. Образование наполнителя определенного размера: контрольный глиняный наполнитель
Для создания контрольного глиняного наполнителя 4,53 кг (10,0 фунта) агломерированных частиц ненабухающей глины с содержанием влаги приблизительно 28% и размером в диапазоне от сита стандарта США -6 меш до сита стандарта США 50 меш объединяли с 1,56 кг (3,45 фунта) порошка бентонита в соответствии со способом, описанным в примере 1. После сушки до конечного содержания влаги 8,0% общая масса продукта составила 5,19 кг (11,45 фунта). Наполнитель, созданный в данном примере, использовали в качестве существующего наполнителя для целей таблицы 200, приведенной на фиг. 2.
Пример 6. Измерение насыпной плотности
1
4
Насыпную плотность примеров 1-5 измеряли с помощью загрузочной воронки (загрузочная воронка и штатив Seedburo с диаметром отверстия 4,5 сантиметра (1/ дюйма) вместительностью приблизительно 2 сухие пинты), штатива и чашки для образцов вместимостью в пинту в соответствии с процедурой, описанной ниже.
1. Наполнитель засыпали в загрузочную воронку до ее заполнения.
2. Затем пустую чашку вместимостью в пинту ставили на весы, и весы устанавливали на ноль.
3. Затем чашку помещали под загрузочную воронку. Расстояние между выходным отверстием загрузочной воронки и верхним краем чашки устанавливали равным 5 сантиметрам (2 дюймам).
4. Открывали заслонку выходного отверстия загрузочной воронки, чтобы продукт мог выпасть в пустую чашку для образцов. Наполнителю давали высыпаться до наполнения чашки, а затем давали еще дополнительные 1-2 секунды для пересыпания.
5. Затем использовали поверочную линейку для удаления излишков продукта с верха чашки, выравнивая содержимое чашки по кромке.
6. Чашку с наполнителем затем возвращали на весы и записывали массу наполнителя.
7. Этапы 1-6 повторяли три раза.
3
3
3
3
8. Значение массы переводили в килограммы на кубический метр (кг/м) (фунт на кубический фут (фунт/фут)), используя коэффициент пересчета 1 грамм на сухую пинту (г/сух. пинт.), который эквивалентен 1 815 820,58 кг/м (0,113358 фунта/фут).
9. Рассчитали средние значения насыпной плотности, которые приведены в таблице 200 на фиг. 2. Из данных таблицы очевидно, что примеры 1-4 настоящего изобретения 202, 204, 206, 208 были значительно менее плотными, чем пример 5 обычного абсорбирующего глиняного наполнителя 210.
Пример 7. Образование комков и слипание
Способность наполнителя абсорбировать мочу и образовывать комки является ключевой рабочей характеристикой для комкующихся наполнителей. Проценты абсорбции при образовании комков и слипании комков в примерах 1-5 были изучены в соответствии с описанной ниже процедурой:
1. Сито диаметром 8 дюймов с размером ячеек % дюйма размещали поверх поддона сита и помещали на низ штатива.
2. К штативу была прикреплена конструкция с откидной дверцей, которая была размещена на двадцать пять сантиметров (десять дюймов) выше сита 3/4 дюйма.
3. В поддон для испытания наполнителя добавляли репрезентативный образец материала, описанного в примере 1. Глубина материала составляла семь сантиметров (три дюйма).
4. Самовыравнивающуюся бюретку объемом 25 мл размещали на штативе на семь сантиметров (три дюйма) выше поверхности наполнителя. Эту установку использовали для подачи 25 мл аликвот 3,0% физиологического раствора на поверхность наполнителя с образованием в наполнителе комка. Этот процесс повторяли в различных местах поддона с наполнителем до достижения желаемого числа комков. Места выбирали с учетом отсутствия перекрывания с ранее образованными комками.
5. По истечении 15 минут из наполнителя удаляли комок и записывали его массу как W1.
6. Затем комок центровали на механизме откидной дверцы, собранной на этапе 2.
7. Затем активировали рычаг, чтобы открыть откидную дверцу, позволяя комку упасть на сито 3/4 дюйма для испытания.
8. Комок осторожно удаляли с сита таким образом, чтобы сыпучий материал мог свободно отпасть от комка, но так, чтобы дополнительно не повредить комок. (Если комок рассыпался на части, выбирали самый большой фрагмент, оставшийся на сите 3/4 дюйма. Если на сите не оставалось ничего, результат имел нулевую (0) массу).
9. Взвешивали комок или самый большой фрагмент, и массу записывали как W2.
10. Процедуру повторяли для наполнителей из примеров 2, 3,4 и 5.
11. Абсорбцию при образовании комков рассчитывали по следующей формуле:
Абсорбция при образовании комков (%) = (масса добавленной жидкости / (W1 - масса добавленной жидкости)) × 100],
где массу добавленной жидкости рассчитывали как произведение количества жидкости (25 мл) на ее плотность.
12. Рассчитывали средний процент абсорбции при образовании комков для всех комков наполнителей, созданных в примерах 1-5; данные приведены в таблице 200 на фиг. 2 в столбце «Абсорбция при образовании комков (%)».
13. Процент слипания рассчитывали по следующей формуле:
Процент слипания = [W2 (конечная масса) / W1 (начальная масса)] × 100.
14. Процент слипания для всех комков усредняли; результаты проиллюстрированы в таблице 200 на фиг. 2 в столбце «Слипание комков через 15 минут (%)».
Из данных таблицы 200 очевидно, что примеры образовывали комки при столкновении с нанесенной жидкостью и что примеры 1-4 настоящего изобретения (наполнители, содержащие початок кукурузы 202, пшеничные отруби 204, скорлупу ореха пекан 206 и скорлупу миндального ореха 208 соответственно) имели более высокие способности к поглощению жидкости (в процентах абсорбции при образовании комков), чем контрольный наполнитель 210. Кроме того, как видно из таблицы 200, процент слипания (процент слипания комков через 15 мин) для примеров 1-4 202, 204, 206, 208 настоящего изобретения был сравним с таковым для обычного глиняного абсорбирующего наполнителя 210.
Без отклонения от сущности и объема настоящего изобретения средний специалист может внести различные изменения и модификации в изобретение, чтобы приспособить его к различным применениям и условиям. Таким образом, эти изменения и модификации должным образом, на справедливой основе и в соответствии с предназначением находятся в пределах полного диапазона эквивалентности следующей формулы изобретения.
Следует понимать, что специалистам в данной области будут очевидны различные изменения и модификации предпочтительных в настоящее время вариантов осуществления, описанных в настоящем документе. Такие изменения и модификации можно осуществлять без отклонения от сущности и объема настоящего изобретения и без преуменьшения предполагаемых преимуществ. Следовательно, предполагается, что прилагаемая формула изобретения охватывает такие изменения и модификации.