Осажденные частицы диоксида кремния для кошачьего туалета

005781 Изобретение относится к осажденным частицам диоксида кремния, наполнителю туалета для домашних животных, содержащему эти частицы, и к применению этих частиц для изготовления туалета для животных. Туалеты для животных широко используются, особенно туалеты для кошек, поскольку в качестве домашних животных живет значительное количество кошек. Например, в США 34% семей держат кошек. Было установлено, что и в Европе держат сопоставимое количество кошек в качестве домашних животных. Поэтому существует значительный рынок для наполнителей кошачьих туалетов. Рынок наполнителей для кошачьих туалетов состоит из различных веществ, но среди них преобладают глинистые минералы. Большим достижением было применение Na-монтмориллонитовой глины(Na-бентонита), который был первым комкующимся наполнителем для кошачьего туалета. Этот материал обладает отличной поглощающей способностью и образует отдельные комочки вокруг отходов кота,которые могут быть удалены, все еще оставляя остаток наполнителя незагрязненным. В Европе этот материал состоит в основном из Са-монтмориллонитовой глины. Добавление бикарбоната натрия, который оказался отличным агентом дезодорирования, привело к значительному улучшению свойств этого материала. Несмотря на многочисленные преимущества этого продукта, натриевая и кальциевая монтмориллонитовые глины являются относительно тяжелыми материалами и содержат значительное количество пыли, которая вызывает основное беспокойство в отношении здоровья, так как подозревают, что эта пыль является канцерогенным компонентом бентонита, и является неблагоприятной для окружающей среды. Для получения этих глин необходима разработка открытым способом. Такая открытая добыча наносит непоправимый ущерб земле. Этот последний недостаток стимулировал производителей кошачьих туалетов искать другие альтернативы. Более безопасный для окружающей среды продукт был получен из переработанных газет и продавался на рынке под экстравагантным фирменным брендом Yesterday's News. Еще один не глинистый наполнитель, производство которого было недавно запущено, представляет собой продукт на основе силикагеля. Эти продукты продают в виде небольших, твердых, прозрачных гелевых бусинок (шариков), "гранул" или "кристаллов". Такие бусинки содержат миллионы микропор, которые поглощают и испаряют влагу, тогда как запах удерживается внутри. Однако поглощающая способность таких наполнителей все же не намного больше, чем их собственная масса, и существует возможность для дальнейшего их усовершенствования. Идеальный наполнитель кошачьего туалета должен удовлетворять следующим требованиям:- высокий уровень привлекательности для кошки;- не должен прилипать к лапам кошки;- низкий удельный вес (light weighted); отсутствие неблагоприятного воздействия на окружающую среду. Ни один из известных наполнителей кошачьих туалетов не удовлетворяет всем этим требованиям. Был обнаружен новый наполнитель туалета для домашних животных, который является особенно подходящим в качестве наполнителя кошачьего туалета, и отвечает всем вышеуказанным требованиям. Изобретение относится к осажденным частицам диоксида кремния, имеющим сглаженные поверхности, и отношение длина: ширина: глубина от 1:1:1 до 3:3-1:1, причем длина частиц составляет от 0,25 до 15 мм, поглощающую способность PV воды (мас. %)125, объем пор PV Hg (мл/г) 0,8-4, объем порPV N2 (мл/г) 0,2 - 1,5, насыпную плотность BD (г/мл) 200-500. Еще одним аспектом данного изобретения является туалет для домашних животных, особенно туалет для кошек, содержащий вышеуказанный осажденный диоксид кремния, и применение указанного диоксида кремния для изготовления туалета для домашних животных. Отношение длина: ширина:глубина имеет важное значение для получения частиц, которые не прилипают к лапкам животного и в то же время являются удобными для животного, таких, что оно положительно реагирует на наполнитель туалета и использует его. Самый большой размер частицы называют ее длиной, наименьший размер - глубиной, а промежуточный размер является шириной. Частицы имеют сглаженные поверхности (с краями) для предотвращения их раскатывания. Преимуществом является то,что частицы не раскатываются вокруг и не удаляются далеко от лотка для туалета, если они раскалываются при заполнении. Предпочтительно частицы имеют кубическую форму. Некоторые края могут быть скругленными, но не в такой степени, чтобы частицы могли катиться. Наполнитель туалета для домашних животных по данному изобретению может иметь рН в пределах от примерно 4 до 11. Предпочтительный наполнитель туалета для домашних животных по данному изобретению имеет рН 8 или менее, и наиболее предпочтительно, если рН составляет менее 6. Стандартные продукты, полученные из вращающейся печи, имеют рН между 6 и 8. Однако для применения этих диоксидов кремния в качестве наполнителей кошачьих туалетов было найдено, что удерживание запаха дополнительно улучшается, когда рН уменьшают до рН 6. Это удивительно и неожиданно, так как обычно такое улучшение удерживания запаха получают в результате добавления основного бикарбоната-1 005781 натрия к наполнителю кошачьего туалета, и известные наполнители кошачьих туалетов имеют значения рН около 10 (например, Catsan Ultra имеет рН 9,6, a Sivomatic имеет рН 10,0). В наиболее предпочтительном варианте осуществления данного изобретения частицы кремнезема имеют объем пор PV для воды (масс %)140, объем пор PV Hg 1,2-2,5 мл/г; объем пор PV N2 0,3-0,9 мл/г; насыпную плотность BD 250-400 г/л и рН 6. Еще одним аспектом данного изобретения является способ получения осажденного диоксида кремния. Способ начинают одновременным прибавлением жидкого стекла и минеральной кислоты в воду и поддерживают при конкретном значении рН от 5 до 10. Этот способ продолжают в течение 1-4 ч и получают суспензию осажденного диоксида кремния. Затем рН реакционной суспензии доводят до требуемого значения, и предпочтительно подкисляют до рН от 2 до 6. Эту суспензию затем закачивают в фильтрпрессы, где суспензию фильтруют и промывают для удаления избытка соли из осадка на фильтре. При осуществлении вариантов изобретения, в которых наполнитель туалета имеет рН менее 6, вышеуказанную реакционную суспензию можно подкислять до рН ниже половины вышеуказанного интервала рН 26, и полученный осадок на фильтре затем промывают в течение более короткого периода времени, причем этот период времени зависит от рН, выбранного для осадка на фильтре. Затем этот осадок, содержащий от 15 до 35% сухих твердых веществ (диоксид кремния плюс оставшаяся соль), измельчают и переносят в бункер фильтра на вход барабанного сушильного устройства. Осадок загружают в сушильное устройство, в котором осадок и сушат, и одновременно придают форму. Сушильное устройство является так называемой барабанной сушилкой, которая представляет собой трубу диаметром около 2,5 м и длиной приблизительно 20 м. Эту сушилку устанавливают с некоторым наклоном для перемещения диоксида кремния в сушилке от входа к выходу. Внутри сушилки имеется три слоя труб для переноса тепла, прикрепленных вблизи внешней стенки, которые сделаны таким образом,чтобы увеличить площадь поверхности теплопереноса. По трубам подают водяной пар для того, чтобы обеспечить подачу энергии, необходимой для испарения воды из полученного на фильтре осадка. Кроме того, создают небольшое давление для удаления из сушилки испарившейся воды. Время пребывания осадка в сушилке составляет от 1 до 6 ч. Благодаря вращательному движению сушильного устройства,осадок вращается внутри сушилки. Сначала осадок поступает к стенке сушилки в результате ее вращательного движения. При подъеме вверх осадок скатывается обратно под действием силы тяжести, и вся масса осадка образует наклон на той стороне. Таким путем осадок перекатывается вверх и вниз во время большей части периода пребывания его в сушилке. После того, как диоксид кремния частично или даже полностью высушен, вращательное движение усиливается. Таким путем частицам диоксида кремния придают форму бусинок и подобного материала. Эти бусинки не совсем круглые (шарообразные), а на них имеются грани. Тот факт, что эти частицы не являются совершенно круглыми, может быть обусловлен длительным временем пребывания осадка в сушилке и силами, действующими на бусинки диоксида кремния в это время. После частичной и дополнительной сушки диоксид кремния может стать более чувствительным к наличию трех слоев ребристых нагревательных труб, и поэтому может иметь место некоторое истирание частиц. Вероятно, в меньшей степени истирание имеет место в начале сушилки, так как в этом месте диоксид кремния еще содержится в осадке на фильтре, который является более эластичным, и который в большей степени склеен, чем высушенный диоксид кремния. В результате этого способа получают по существу закругленные частицы, однако с гранями (краями). Эти бусинки диоксида кремния затем выгружают из сушилки, возможно, просеивают для удаления слишком маленьких или слишком больших частиц и упаковывают в мешки. Конкретный продукт по данному изобретению сушат при давлении пара при температуре от 100 до 130 С внутри сушильного устройства. Время пребывания в сушилке для конкретного продукта составляет от 1 до 3 ч. В некоторых вариантах осуществления наполнителя туалета по данному изобретению конечный продукт по этому способу может быть импрегнирован кислотой для получения наполнителя с рН, равным 6 или менее. Слабые кислоты являются особенно подходящими и включают органические кислоты,например лимонную, щавелевую кислоты и им подобные. Концентрацию кислоты для импрегнирования выбирают предпочтительно таким образом, чтобы получить хороший раствор кислоты в минимальном количестве воды. Наполнитель для туалета можно необязательно сушить после импрегнирования обычными методами, например, когда содержание влаги составляет 10 мас.%. Более высокое содержание воды в результате обработки раствором для импрегнирования (раствор органической или неорганической кислоты в воде) может отрицательно влиять на эксплутационные свойства наполнителя для кошачьего туалета. Предпочтительно содержание влаги составляет менее 5 мас.%, более предпочтительно менее 2 мас.%. Одной из наиболее существенных характеристик продукта является его форма. Важно, чтобы частицы имели структуру с гранями (краями). Предпочтительно они имеют шарообразную структуру с гранями, т.е. не являются совершенно круглыми. Частицы, имеющие совершенно круглые структуры, при использовании в качестве наполнителя для кошачьего туалета, будут очень легко передвигаться в кошачьем туалете, заставляя животное погружаться в наполнитель и, кроме того, совершенно закругленные частицы могут выталкиваться из кошачьего лотка с наполнителем и раскатываться по помещению, в ко-2 005781 тором туалет находится, или рассыпаться во время наполнения туалета. Эти частицы затем очень трудно собирать, так как они начинают раскатываться при прикосновении. Частицы по данному изобретению имеют четко поверхность с гранями, и они не могут укатиться очень далеко. Более тщательные исследования показывают, что частицам придана совсем неправильная форма, т.е. они имеют камнеподобную структуру с удивительно плоскими краями в некоторых случаях. Благодаря неправильной форме, которая является предпочтительной, частицы не раскатываются очень далеко, и слой частиц наполнителя в кошачьем туалете не перемещается, когда животное ходит по нему или сидит на нем. При описании частиц отношение длины к ширине и глубине может варьироваться от 1:1:1, т.е. от частиц по существу шарообразных (однако, с поверхностью с гранями) или кубических, до 3:3-1:1 для частиц, которые имеют более вытянутую (стержневидную) форму, чем другие. Грани частицы с отношением, близким к 1:1:1, способны лучше противостоять прилагаемому усилию. Кроме того, было экспериментально показано, что кошкам меньше нравятся мелкие частицы стержнеподобных структур. Когда, например, применяют уплотненный и компактный диоксид кремния, полученные частицы имеют, главным образом, стержнеобразную форму. Это предполагает, что эти частицы будут легче ломаться при нагрузке. При разрушении частиц, от них также отламываются небольшие фрагменты, и это приводит к образованию нежелательных маленьких частиц (пыли). Кроме того, уплотненные таким образом частицы будут иметь острые края, что мешает кошкам, раздражает их и может повредить лапки. Бусинки, полученные из барабанного сушильного устройства, имеют распределение по размерам от приблизительно 0,25 до 15 мм (без просеивания). Одна отдельная частица, например, имеет размеры 8:5:4 мм (отношение 2:1,25:1). Еще в одном эксперименте непросеянные частицы имели следующие размеры (в мм): 7:5:4, 6:5:3,6:3:2, 6:5:4 0,5:0,5:0,5. Для отношения длина : ширина : глубина это означает 1,75:1,25:1; 2:1,7:1; 3:1,5:1; 1,7:1,25:1 - 1:1:1, соответственно. Этот продукт просеивают через сито (1,6 мм), и после этой операции просеянные частицы имеют следующие размеры (в мм): 8:6:5; 7:5:5; 6:5:5; 6:5:4; 5:4:4 - 1,5:1,5:1,5; соответствующие отношениям 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, соответственно. В таблице I представлены свойства некоторых продуктов по данному изобретению. Таблица I. Продукты по данному изобретению повторный эксперименткремнезем, содержащий бор Аналитические методы: Физическая сорбция азота. С помощью этого метода определяют удельную поверхность (BET) путем так называемого многоточечного анализа. Этим методом определяют также объем пор для азота,объем пор анализируют для пор размером вплоть до 60 нм. Интрузия ртути (Нg). С помощью этого метода также определяют удельную поверхность (SA-Hg) и объем пор (PV Нg) . Результаты, полученные этим методом, очень сильно зависят от поверхностного натяжения и угла контакта, которые используют (для SA-Hg), и от интервала прилагаемых давлений,которые используют для расчетов (для PV Hg). Авторы данной заявки применяли: Поверхностное натяжение: 480 дин/см. Угол контакта : 141,3. Интервал давлений: 0-2000 бар. Объем пор (PV) для воды определяют следующим образом. Точно известное количество, приблизительно 20 г, частиц диоксида кремния помещают на сито. Высота слоя на сите приблизительно 3-4 см.-3 005781 Воду прибавляют по каплям на этот слой диоксида кремния или любого другого материала до тех пор,пока первая капля не станет видна ниже этого слоя. Тщательно определяют общее количество воды, добавленной до этого момента. Это количество воды затем делят на количество диоксида кремния в слое и умножают на 100, чтобы получить процент поглощения. Значение 100 указывает, что 1 г диоксида кремния (или любого другого абсорбента) поглощает 1 г воды. Насыпная плотность (BD). Насыпную плотность определяют путем заполнения цилиндра с делениями до конкретного объема (250 мл) и взвешивания добавленного количества диоксида кремния. Величину BD в г/л получают делением количества (массы) добавленного диоксида кремния на объем 250 мл. Определяют рН высушенного диоксида кремния, смешивая 5 г молотого диоксида кремния и 95 г воды; рН регистрируют после перемешивания суспензии в течение 5 мин. Было обнаружено, что бусинки, содержащие бор, поглощают больше воды, чем стандартные бусинки, не содержащие бор, из барабанного сушильного устройства; и такие бусинки, хотя они и дороже,являются предпочтительными с точки зрения эффективности. Кроме того, как известно, бор обладает антисептическими свойствами и может, следовательно, быть очень полезен и в этом отношении. Частицы диоксида кремния по данному изобретению превосходят известные продуктынаполнители кошачьих туалетов, которые представлены в нижеследующей таблице II. Таблица II. Продукты-конкуренты н.а. - не анализировали Осажденные частицы диоксида кремния по данному изобретению легче, чем известные продуктыконкуренты, даже легче гранул силикагеля, и они поглощают больше воды, чем известные продукты конкурирующих фирм. Благодаря твердости осажденного диоксида кремния, количество пыли минимально. Благодаря пористости бусинок, запах мочи сводится к минимуму. При низких значениях рН можно получить дополнительное уменьшение запаха. ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ 1. Осажденные частицы диоксида кремния, имеющие поверхности с гранями и отношение длина : ширина : глубина 1:1:1 - 3:3-1:1, причем длина частиц составляет 0,25-15 мм; поглощающую способностьPV для воды (мас.%) 125, объем пор PV Hg (мл/г) 0,8-4, объем пор PV N2 (мл/г) 0,2-1,5, насыпную плотность BD (г/л) 200-500. 2. Осажденные частицы диоксида кремния по п.1, где рН составляет 8 или менее, предпочтительно 6 или менее. 3. Осажденные частицы диоксида кремния по п.2, характеризующиеся поглощающей способностьюPV для воды (мас.%) 140, объемом пор PV Hg (мл/г) 1,2-2,5; объемом пор PV N2 (мл/г) 0,3-0,9; насыпной плотностью BD (г/л) 250-400 и рН 6. 4. Осажденные частицы диоксида кремния по любому одному из пп.1-3, имеющие неправильную форму, которые умещаются в элементарный объем с соотношением длина : ширина : глубина 1:1:1 - 3:3-4 005781 1:1, при этом длина элементарного объема составляет 0,25-15 мм. 5. Осажденные частицы диоксида кремния по любому из пп.1-4, содержащие бор. 6. Туалет для животных, содержащий осажденный диоксида кремния по любому из пп.1-5. 7. Применение осажденных частиц диоксида кремния по любому из пп.1-5 для изготовления туалета для животных, предпочтительно кошачьего туалета. 8. Способ получения осажденных частиц диоксида кремния по любому из пп.1-5, включающий стадии добавления жидкого стекла и минеральной кислоты в воду для получения суспензии, превращения суспензии в осадок на фильтре, загрузки осадка на фильтре в сушильное устройство и придания ему формы частиц, имеющих поверхность с гранями и отношение длина : ширина : глубина 1:1:1 - 3:3-1:1,причем длина частиц составляет 0,25-15 мм. 9. Способ по п.8, дополнительно включающий добавление соединения бора к суспензии, поддерживание рН в интервале от 5 до 10 в течение 1-4 ч. 10. Способ по п.8 или 9, дополнительно включающий подкисление суспензии до рН от 2 до 6.