專利名稱：具有提高的吸收速率的擠出動物砂的制作方法
技術領域：
本發明總體上涉及動物砂，具體涉及具有提高的吸收速率的擠出動物砂。
相關技術的說明擠出動物砂在本領域中是公知的。US3923005公開了使用擠出法制備的含有苜蓿和淀粉的動物砂。US4206718公開了用于從磨碎的苜蓿和可膠化的面粉或淀粉生產輕重量動物砂的方法。在一個實施方案中，砂含有至多10%的膨潤土作為粘結劑。US5452684和US5577463公開了含有擠出的蒙脫石粘土的動物砂，當被動物尿潤濕時，所述擠出的蒙脫石粘土形成較堅固的塊。US7603964公開了將粘土材料和輕質材料混合并使用各種不同的方法諸如附聚、壓實和擠出使混合物成形為復合顆粒。W02009133212A1公開了用于生產低密度的附聚的寵物砂的方法，該方法使用綠坡縷石含量大于50%的材料和擠出法。美國臨時專利申請61 / 337019公開了由粘土和淀粉制備的擠出動物砂。通常，這些擠出的砂對于它們的預期目的(例如，吸收液體動物排泄物諸如尿)而言表現良好。然而，很多擠出動物砂，尤其是由粘土和淀粉制備的那些，在砂顆粒的表面上具有“膜”。雖然此膜對于不同的目的而言是有用的，例如，當使用該砂時減少產生的灰塵，然而其常常不利地影響砂的吸收速率。因此，對用于提高擠出動物砂的吸收速率的方法和具有提高的吸收速率的新型擠出動物砂存在需求。發明概述因此，本發明的目的是提供具有提高的吸收速率的擠出動物砂。本發明的另ー目的是提供用于制備具有提高的吸收速率的擠出動物砂的方法。使用擠出動物砂顆粒來實現這些和其它目的，所述擠出動物砂顆粒已被破碎從而將該顆粒的內部暴露至外部環境。這些擠出的砂顆粒的內部部分具有與所述顆粒的表面部分相比以提高的速率吸收液體諸如動物尿或來自動物糞便或其它廢物的水分的能力。因此，具有提高的吸收速率的擠出動物砂包括這些破碎的動物砂顆粒。本發明的附加和進ー步目的、特征和優點將很快對本領域技術人員顯而易見。發明詳述定義術語“動物砂”是指適于用作動物砂(例如，管理動物排泄物)，但也可用于任何其它合適的目的的組合物。例如，本發明的動物砂可被用于吸收化學品泄漏、吸收油泄漏，在光滑面上產生摩擦力，等等。除非另有說明，本文中涉及組合物的組分的所有百分數是占組合物總重的重量百分數。如通篇所使用的那樣，本文中所使用的范圍為簡略的表達方式，從而避免必須詳細指出并描述在該范圍內的每個值。合適時，可選擇在該范圍內的任意合適值，作為上限值，下限值，或范圍的端值。如在本文中和在所附的權利要求中所使用的那樣，單詞的單數形式包括復數，反之亦然，除非該內容清楚地另有指定。因此，涉及“a”、“an”和“ the”通常包括相關術語的復數。例如，涉及“粘土”或“方法”包括這樣的“粘土”或“方法”的復數。類似地，單詞“包含”、“含有”應解釋為包含在內而非排除。同樣地，術語“包括”以及“或”都應被理解為包含，除非這樣的理解是清楚地被上下文所禁止的。術語“例子”在本文中使用吋，尤其是當其后有術語列表時，其僅是示例性和說明性的，并且不應將其認為是排他的或窮盡的。本文中公開的方法和組合物以及其它進展不限于本文中所述的特殊方法學、程序 和試劑，因為，如本領域技術人員將領會的那樣，這些可以變化。此外，本文中所使用的術語僅僅用于描述特定實施方案的目的，并且不意在，以及不限制所公開或要求的該術語的范圍。本發明在ー個方面中，本發明提供具有提高的吸收速率的動物砂。所述動物砂包含ー種或多種已通過破碎至少ー種擠出動物砂顆粒產生的動物砂顆粒,所述擠出動物砂顆粒的表面上具有膜。本發明基于以下發現典型的擠出動物砂顆粒在顆粒的表面上具有不利地影響該砂的吸收特性的“膜”，所述不利影響例如是降低吸收速率，以及將砂顆粒破碎以將所述顆粒的內部暴露至外部環境提高了吸收速率。此表面膜通過降低顆粒對液體諸如尿的滲透性不利地影響所述顆粒的吸收特性，例如，與如果在顆粒表面上沒有膜它們將具有的吸收速率相比，以更慢的速率吸收液體。然而，顆粒的內部部分不具有此膜。因此，相比于顆粒表面的，顆粒的內部具有以提聞的速率吸收液體的能力。雖然不受理論約束，但據信，當擠出動物砂顆粒接觸擠出機設備時，在它們的表面上形成的熱和摩擦通過在顆粒的表面上形成“膜”而改變了顆粒的表面特性。通常，擠出的砂顆粒具有蜂窩狀結構。由于砂組合物和擠出機部件之間的接觸導致的熱和摩擦致使蜂窩狀結構發生變化，在顆粒表面上的很多“蜂房”被至少部分封住或堵住，即，與沒有接觸擠出機設備的蜂房相比，這些表面蜂房具有相對封閉的結構。顯然，顆粒表面上的熱和摩擦改變了在表面上的蜂房的物理特性，即，表面上的蜂房不如在顆粒內部中的更典型蜂房一祥可滲透。對滲透性和吸收速率具有影響的“膜”可歸因于這些較不可滲透的蜂房。與單獨的原始砂顆粒相比，將ー個砂顆粒破碎(通過切割、壓碎、破裂，或其它)為兩個顆粒產生用于吸收的更大的表面積。為了解釋說明，理想的動物砂顆粒是圓柱。該圓柱具有2 R2+2 RH的表面積，其中是3. 14，R是圓柱的半徑，以及H是圓柱的高度或長度。該顆粒的理想化単獨切分產生兩個圓柱的砂顆粒。這兩個顆粒的總表面積總是大于原始顆粒的表面積。表面積增加了多少取決于該顆粒的尺寸，即，半徑和高度。預期通過破碎單個砂顆粒形成的兩個砂顆粒的吸收速率與通過將原始顆粒破碎為兩個顆粒所獲得的表面積的增加成正比。然而，本發明的破碎的砂顆粒具有超過基于由于破碎導致的表面積增加而預期的吸收速率的吸收速率。理論是，由破碎產生的表面積不具有未破碎的擠出砂顆粒的表面積的膜特性。由破碎產生的表面積因此能夠以相對増加的速率吸收液體。
擠出動物砂顆粒是具有膜的任意的擠出動物砂顆粒，所述膜在擠出過程期間在顆粒表面上形成，并且不利地影響吸收速率。當粘土、淀粉和其它可膠化材料是擠出砂的組分時，典型地形成這樣的顆粒，但其它化合物也可以是形成膜的原因。在一個實施方案中，擠出動物砂顆粒包含擠出的混合物，所述擠出的混合物含有約10至約90%的或更多的粘土和約90至約10%的ー種或多種淀粉。美國臨時專利申請61 / 337019中描述了這樣的砂。在優選的實施方案中，粘土是非溶脹性的粘土，溶脹性粘土，或其組合，以及淀粉是直鏈淀粉、支鏈淀粉，或其組合。擠出的顆粒表面上的膜基本上覆蓋整個表面或僅顆粒表面的一部分。通常，表面的任意具有膜的部分將不利地影響顆粒的吸收速率。典型地，所述膜覆蓋顆粒表面的顯著部分。在不同的實施方案中，所述膜基本上覆蓋顆粒表面的10%、20%、30%、40%、50%、60%、70%、80%、90%或100%。在優選的實施方案中，所述膜覆蓋顆粒表面的至少50%，最優選至少70%。在很多實施方案中，所述膜覆蓋顆粒表面的90%或更多。如所述的那樣，與破碎之前的顆粒相比，破碎的動物砂顆粒具有增加 的表面積。通常，動物砂顆粒具有比擠出動物砂顆粒的表面積大至少10%，優選至少30%，最優選至少50%的表面積。在一些實施方案中，破碎的動物砂顆粒與被破碎之前的顆粒相比，具有至少60%、70%、80%、90%、100%,或更多的表面積增加。如在如下情況時尤其如此，擠出動物砂顆粒被破碎一次產生兩個顆粒，并且每個得到的顆粒又被破碎產生四個顆粒。或者，又被破碎產生八個顆粒等等。在各種不同的實施方案中，含有由本發明的擠出動物砂顆粒破碎產生的動物砂顆粒的砂具有一種或多種溶脹性粘土，優選膨潤土的部分或完全涂層。優選地，溶脹性粘土占所述砂的約5至約40%。在另一方面中，本發明提供包括本發明的動物砂和ー種或多種不同化合物、組合物，或起到動物砂作用的其它材料的組合的動物砂。這樣的材料包括未被破碎的擠出動物砂、傳統的粘土基動物砂(結塊或非結塊)、玉米棒芯、鋸屑、木材、紙、硅膠(例如，US06860234、US06543385和US06578521 )、沸石、葵花籽等等。很多這樣的動物砂對本領域技術人員而言是已知的。在優選的實施方案中，所述材料是由溶脹性粘土、非溶脹性粘土、硅膠，或其組合制備的砂。本發明的動物砂可以與這樣的其它材料以任意適合的量合并以生產組合。所述組合通過混合本發明的砂與其它材料來制備。通常，本發明的動物砂包括約5至約95%，優選約10至約90%，最優選約20至約80%的所述混合物。在一個實施方案中，混合物包括約50%的本發明的動物砂和約50%的硅膠、結塊動物砂、非結塊動物砂，或其組合。在另ー實施方案中，混合物包括約90%的本發明的動物砂和約10%的硅膠。在進ー步的實施方案中，混合物包括約70%的本發明的動物砂和約30%的結塊砂。在進ー步的方面中，本發明提供用于制備動物砂的方法。該方法包括將在其表面上具有膜的擠出動物砂顆粒破碎為兩個或更多個動物砂顆粒。得到的顆粒具有暴露至外部環境的至少一部分顆粒內部。顆粒內部不具有本文中所討論的不利地影響吸收的膜。因此，得到的砂顆粒將具有相比于未被破碎的動物砂顆粒提高的吸收速率。所述表面上具有膜的擠出動物砂顆粒使用普通擠出設備和本領域技術人員已知的方法生產。合適的擠出機和相關設備是本領域已知的和市售的。典型的擠出機包括由Wenger和類似的廠商銷售的單和雙螺桿擠出機。擠出機和它們用于制造食品、塑料和許多材料的用途對本領域技術人員而言是已知的，例如，動物砂密度、尺寸和形象都受到設備和エ藝條件的設定的影響。可以使用與混合物和設備相容的任意擠出進料速率。通常，以約10至約40磅每分鐘，優選約12至約30磅每分鐘的速率將混合物進料通過擠出機。適合的設備和方法對本領域技術人員而言是已知的；其中一些在并入本文的專利和專利申請中給出，例如 61 / 337019。砂顆粒可由任意合適的裝置破碎。例如，可使用刀片、壓碎機、碾磨機、滾軋機，或其它類似的設備以將砂顆粒破碎為兩個或更多個顆粒。在優選的實施方案中，通過壓碎顆粒以產生兩個或更多個顆粒，優選許多顆粒來破碎砂顆粒。在此實施方案中，通過對顆粒表面的一個或多個點施加カ來壓碎砂顆粒。所述カ導致砂顆粒中產生ー處或多處破裂，通常是無規破裂，并使砂顆粒的內部暴露至外部環境。通常，此實施方案導致形狀和尺寸不規貝U，并且具有被暴露至外部環境的顯著部分的擠出砂顆粒內部的顆粒。在一個實施方案中，擠出動物砂顆粒被破碎為兩個顆粒。在其它實施方案中，所述顆粒被破碎為多于兩個顆粒。在各種實施方案中，由破碎產生的顆粒被進ー步破碎以產生 更多顆粒。此外，通過破碎擠出動物砂顆粒產生的動物砂顆粒具有與原始的擠出動物砂顆粒相同的優點，例如，減小的密度(參見美國臨時專利申請61 / 337019)。在另一方面中，本發明提供使用本發明的方法制備的動物砂。在另一方面中，本發明提供動物砂箱，所述動物砂箱包括適于容納動物砂和適于動物在排泄動物排泄物時使用的裝置和本發明的一種或多種動物砂。所述裝置是適于動物使用并且與本發明的動物砂相容的任意裝置。很多這樣的裝置在本領域中是已知的并且可通過商業途徑獲得，例如，在 US20090250014A1、US20090272327A1、US20090000560AUUS20070277740AU US7628118 等等中公開的砂箱。在進ー步的方面中，本發明提供適于容納動物砂的用于管理動物排泄物的套件。所述套件包括在單個包裝中的分開容器中或在虛擬包裝(以適用于套件組件)中的分開容器中的，本發明的動物砂和以下中的ー種或多種(I)適于容納所述砂和適于動物在排泄動物排泄物時使用的裝置，例如，砂箱；(2)適于處理已被所述砂沉積的動物排泄物的裝置，例如，用于從砂中除去動物糞便的鏟子(例如，US7523973)或適于在砂箱或其它容器中布置動物砂的耙子；(3)不同的動物砂，例如，適于產生本發明的砂和這樣的不同動物砂的混合物的不同動物砂；(4)關于如何使用砂以管理動物排泄物的說明；和(5)關于如何處置動物砂的說明，例如，如何以環境友好的方式處置所述砂，尤其是在砂已使用之后。當所述套件包括虛擬包裝時，所述套件限于在虛擬環境中的與ー種或多種物理套件組件的說明。所述套件可以含有任意不同組合和/或混合的套件組件。在一個實施方案中，套件包含含有砂的包裝和適于從砂中除去動物排泄物的鏟子。在另一方面中，本發明提供了包裝，其包括適于容納本發明的動物砂的材料，以及附于該包裝上的標簽，該標簽含有ー個或多個詞、圖片、設計、首字母縮略詞、廣告語、短語，或其它裝置，或其組合，所述標簽表明該包裝的內容物含有本發明的擠出動物砂，例如關于砂的提高的吸收速率，或其它物理、功能或相關特性的信息。典型地，這樣的裝置包括表述“具有提高的吸收速率的擠出動物砂”或“提高的吸收速率”或印刷在該包裝上的相當表達。適于容納動物砂的任意包裝或包裝材料可用于本發明中，例如，由紙、塑料、箔、金屬等制造的袋、箱、瓶、罐、囊等。在另外的方面中，本發明提供用于交流關于使用本發明的動物砂以用于以下中的一種或多種的信息或說明的措施(I)管理動物排泄物諸如動物尿和糞便；(2)控制氣味；
(3)控制水分；(4)控制微生物；和(5)控制吸收速率。所述措施包括文件、數字存儲介質、光存儲介質、音頻提示，或含有所述信息或說明的視覺顯示器。在某些實施方案中，交流措施是顯示的網址、視覺顯示亭、小冊子、產品標簽、包裝插頁、廣告、傳單、公告、錄音帶、錄像帯、DVD、⑶-ROM、計算機可讀芯片、計算機可讀卡、計算機可讀磁盤、USB裝置、火線裝置、計算機存儲器，和其任意組合。有用的信息包括以下中的ー個或多個(1)用于訓練或使動物適應以使用所述砂的方法和技木；(2)本發明的動物砂的功能或其它特性，特別是與吸收速率相關的那些；和(3)如果有關于砂及其使用的問題，用于供消費者或其他人使用的聯系信息。有用的說明包括關于清潔和處置所述砂的方法。交流措施對于介紹使用本發明的益處和交流對動物使用本發明的被認可的方法是有用的。
在另外的方面中，本發明提供用于管理動物排泄物，尤其是液體排泄物的方法。所述方法包括使動物排泄物和本發明的動物砂接觸。通常，將砂置于小箱或其它合適的容器中，并且允許動物沉積其排泄物(尿或糞便，但優選尿)以便其與砂接觸。如果理想的話，可在排出排泄物，例如排泄在草坪上后，放置砂接觸所述排泄物。
實施例通過以下實施例可進ー步解釋說明本發明，但應當理解，所包括的這些實施例僅用于解釋說明的目的，并且不意在限制本發明的范圍，除非另有特別說明。實施例I動物砂生產方法通過在槳式混合機中混合99. 5磅碾碎的玉米(淀粉含量約65%)和0. 5磅蒸餾過的甘油單酯，和19磅水來制備動物砂。然后用錘磨機碾磨此混合物通過4/64”篩網以減小顆粒尺寸以便該混合物可以通過擠出機模ロ。然后將該混合物以14磅每分鐘的速率進料到雙螺桿擠出機中。將水以0. 56磅/分鐘和蒸氣以0. 42磅/分鐘注入擠出機中。將擠出機螺桿速度設定為350rpm。測量得擠出機出料頭的壓カ為750psi，并且內部產品的溫度在220-270 0F (104-132° C)的范圍內變化。然后將熔融的混合物通過圓形模ロ擠出，并用移動過模頭面的刀片切割為小球(顆粒)。得到的顆粒在干燥前的平均直徑為3/16英寸，長度為1/4英寸。使用氣動系統將顆粒運送至帶式干燥器。將干燥器設定在250° F(121° C)并調節帶的速率以使得干燥時間為3. 6分鐘，之后產品水分下降至5%。如本文中所述，砂顆粒的基本上所有表面被膜覆蓋。實施例2完整顆粒表面積為了獲得來自實施例I的完整顆粒表面積(SA)，取20個顆粒的隨機樣品。用數字測微計(Mitutoyo〃Quick Mini〃Model#PK_0505)測量每個顆粒的直徑(d)和長度⑴。以毫米(mm)記錄所有尺寸。測得實施例I的20個顆粒的平均直徑(4. 68mm)和長度(5. 46mm)并在表I中示出。由于這些顆粒是圓柱體，因此使用用于圓柱的公式來計算每個顆粒的表面積SA “完整”顆粒=2 JI r2+2 Ji rl其中，r(半徑)=1/2 (d)這表示完整顆粒的表面積。這在表I中示出并且對于實施例I中產生的顆粒而言其為 115. 45mm2。實施例3由于破碎而可利用的表面積為了使外表面破裂，用單個刀片通用刀平行于圓形端橫斷地切分每個顆粒。切分后，這增加了兩個圓形表面。使用以下公式和得自實施例2的半徑和長度計算由切分產生 的兩個顆粒的相加表面積(SA)“切分”顆粒的 SA=4 JI r2+2 Ji rl對于由實施例I中顆粒產生這些的顆粒，表面積為150. 28mm2，在表I中示出。與未切分的顆粒相比，由切分導致的兩個顆粒的表面積的增加進ー步使用以下等式表示為百分數，在表I中示出。對于實施例I的顆粒，此增加為29. 97%。
權利要求
1.具有提高的吸收速率的動物砂，包括一種或多種已通過破碎至少ー種擠出動物砂顆粒產生的動物砂顆粒，在所述擠出動物砂顆粒表面上具有膜。
2.權利要求I所述的砂，其中所述擠出動物砂顆粒包含擠出混合物，該擠出混合物含有約10至約90%或更多的粘土和約90至約10%的ー種或多種淀粉。
3.權利要求2所述的砂，其中所述粘土是非溶脹性粘土、溶脹性粘土，或其組合。
4.權利要求2所述的砂，其中所述淀粉是直鏈淀粉、支鏈淀粉，或其組合。
5.權利要求I所述的動物砂，其中所述膜覆蓋所述擠出動物砂顆粒表面的至少10%。
6.權利要求I所述的動物砂，其中所述膜覆蓋所述擠出動物砂顆粒表面的至少50%。
7.權利要求I所述的動物砂，其中所述膜覆蓋所述擠出動物砂顆粒表面的至少70%。
8.權利要求I所述的動物砂，其中所述膜覆蓋所述擠出動物砂顆粒表面的至少90%。
9.權利要求I所述的動物砂，其中所述動物砂顆粒的表面積比所述擠出動物砂顆粒的表面積大至少10%。
10.權利要求I所述的動物砂，其中所述動物砂顆粒的表面積比所述擠出動物砂顆粒的表面積大至少30%。
11.權利要求I所述的動物砂，其中所述動物砂顆粒的表面積比所述擠出動物砂顆粒的表面積大至少50%。
12.權利要求I所述的砂，其中所述動物砂顆粒具有一種或多種溶脹性粘土的部分或完全涂層。
13.權利要求12所述的砂，其中所述溶脹性粘土是膨潤土。
14.權利要求12所述的砂，其中所述溶脹性粘土占所述砂的約5至約40%。
15.動物砂，包括權利要求I所述的動物砂與能夠起到動物砂作用的不同材料的組合。
16.權利要求15所述的動物砂，其中所述組合包括約5至約95%的權利要求I所述的動物砂和95至約5%的所述不同材料。
17.權利要求15所述的動物砂，其中所述不同材料是由溶脹性粘土、非溶脹性粘土、硅膠，或它們的組合制備的砂。
18.用于制備動物砂的方法，包括將在其表面上具有膜的擠出動物砂顆粒破碎為兩個或更多個動物砂顆粒。
19.權利要求18所述的方法，其中通過壓碎顆粒來破碎所述擠出動物砂顆粒。
20.使用如權利要求18所述的方法制備的動物砂。
21.動物砂箱，包括(I)適于容納動物砂并且適于動物在排泄動物排泄物時使用的裝置和(2) —種或多種如權利要求I所述的動物砂。
22.適于容納動物砂的用于管理動物排泄物的套件，其包括以適用于套件組件的，在單個包裝中的分開容器中的或在虛擬包裝中的分開容器中的，權利要求I所述的動物砂和以下中的ー種或多種(1)適于容納所述砂和適于動物在排泄動物排泄物時使用的裝置；(2)適于處理已被所述砂沉積的動物排泄物的裝置；(3)不同的動物砂；(4)關于如何使用所述砂以管理動物排泄物的說明；和(5)關于如何處置所述動物砂的說明。
23.包裝，其包括適于容納權利要求I所述的動物砂的材料以及附于該包裝上的標簽，該標簽含有一個或多個詞語、圖片、設計、首字母縮略詞、廣告語、短語，或其它裝置，或其組合，所述標簽表明該包裝的內容物含有權利要求I所述的擠出動物砂。
24.用于交流關于使用權利要求I所述的動物砂以用于以下中的一種或多種的信息或說明的措施(I)管理動物排泄物如動物尿和糞便；(2)控制氣味；(3)控制水分；(4)控制微生物；和(5)控制吸收速率，所述措施包括含有所述信息或說明的文件、數字存儲介質、光存儲介質、音頻提示或視覺顯示器。
25.權利要求24所述的措施，其中所述措施是顯示的網址、視覺顯示亭、小冊子、產品標簽、包裝插頁、廣告、傳單、公告、錄音帶、錄像帶、DVD、⑶-ROM、計算機可讀芯片、計算機可讀卡、計算機可讀磁盤、USB裝置、火線裝置、計算機存儲器，和其任意組合。
26.用于管理動物排泄物的方法，包括使動物排泄物和權利要求I所述的動物砂接觸。
27.用于管理動物排泄物的方法，包括使動物排泄物和權利要求15所述的動物砂接觸。
28.用于管理動物排泄物的方法，包括使動物排泄物和權利要求20所述的動物砂接觸。
全文摘要
本發明提供具有提高的吸收速率的動物砂，以及制備和使用這樣的砂的方法。所述動物砂包含一種或多種已通過將擠出動物砂顆粒破碎產生的動物砂顆粒，所述擠出動物砂顆粒在顆粒表面上具有不利地影響吸收速率的膜。所述破碎將擠出動物砂顆粒的不具有這樣的膜的內部暴露至外部環境，并提高了吸收速率。
文檔編號A61K9/14GK102821758SQ201180016544
公開日2012年12月12日 申請日期2011年1月27日 優先權日2010年1月29日
發明者D·K·迪克遜, N·F·胡克 申請人:雀巢產品技術援助有限公司