DE69723292T2

DE69723292T2 - Absorbierende zusammensetzung mit polysaccharidklumpmittel und vernetzungsmittel auf der basis von bor

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Publication number: DE69723292T2
Application number: DE69723292T
Authority: DE
Inventors: Walter H. Carter
Original assignee: Alterlink Inc Tallahassee; Alterlink Inc
Current assignee: Alterlink Inc Tallahassee; Alterlink Inc
Priority date: 1996-04-30
Filing date: 1997-04-30
Publication date: 2004-05-13
Anticipated expiration: 2017-05-01
Also published as: DE69723292D1; US5762023A; EP0942644A4; EP0942644B1; EP0942644A1; WO1997040662A1

Description

Die Erfindung betrifft absorbierende, bzw. saugfähige Zusammensetzungen, welche Teilchen enthalten, die beim Kontakt mit Wasser und anderen Flüssigkeiten agglomerieren. Insbesondere betrifft die Erfindung Einstreuzusammensetzungen für Tiere, welche Polysaccharid-Klumpmittel und Vernetzungsmittel auf der Basis von Bor enthalten.
Absorbierende Zusammensetzungen partikulärer, bzw. in Teilchenform vorliegender, Erdsubstanzen wie Tonerden, Kieselgur-Materialien und anderen inerte Materialien sind verwendet worden, um ungebundene bzw. freie Flüssigkeiten zu absorbieren oder zu adsorbieren. Eine Verwendungsmöglichkeit für solche Zusammensetzungen ist die Einstreu für Tiere, zum Sammeln der festen und flüssigen, unbrauchbaren, Ausscheidungen von Haustieren, insbesondere von Katzen, gewesen. Von der Einstreu wird üblicherweise gesagt, daß sie die Flüssigkeit absorbiert bzw. aufnimmt, obwohl bezüglich einiger Zusammensetzungen (abhängig von der partikulären Erdsubstanz), es richtiger wäre, zu sagen, daß die Flüssigkeit adsorbiert bzw. gebunden wird an der Oberfläche der partikulären Erdsubstanz. Überall in dieser Veröffentlichung werden die Worte "absorbierend" und "Sorption" den allgemeinen Vorgang der Flüssigkeitsaufnahme und des Zurückhaltens durch eine partikuläre Erdsubstanz bezeichnen.
Herkömmliche Einstreu war nicht zufriedenstellend bezüglich des Umgangs mit flüssigen Ausscheidungen. Die flüssigen Ausscheidungen waren nicht einfach separierbar von der Einstreu, was häufiges Entsorgen und Ersetzen der meisten oder der gesamten Einstreu im Einstreucontainer erforderte.
Als Antwort auf diese und andere Mängel wurden Versuche unternommen, "klumpfähige" Einstreu zu entwickeln, in welcher die inhärente Tendenz natürlicher Erdsubstanzen, zu agglomerieren zu Haufen oder Klumpen bei Kontakt mit Wasser, ausgenutzt wurde. Verklumpen ist eine Tendenz in bestimmten Erden der Erdpartikel, fest aneinander zu haften, wenn sie naß sind und so eine zusammenhängende Masse zu bilden. Ein Klumpen kann definiert werden als eine feste und entfernbare Masse, die sich bildet, wenn eine Flüssigkeit zu der Einstreu hinzugegeben wird. Bei einer ideal klumpfähigen Einstreu absorbiert oder adsorbiert die Flüssigkeit derjenige Teil der Einstreu, der die flüssige Ausscheidung berührt, während der Rest der Einstreu unbeschmutzt von der Ausscheidung bleibt. Da die flüssige Ausscheidung eingeschlossen wird in einem Klumpen, kann sie mit dem Klumpen getrennt und entfernt werden von der restlichen Einstreu. Wenn Ton, Erde oder ein anderes inertes Material gute Klumpeigenschaften besitzen, kann im Wesentlichen die gesamte Flüssigkeit im Klumpen zurückgehalten werden, und der Teil der Erde, welcher nach der Entfernung des Klumpens zurückbleibt, kann vollständig trocken sein. Die Eigenschaft des Verklumpens stellt ein Mittel dar, um Urin aus benutzter Einstreu zu entfernen, welches, zusammen mit dem physikalischen Entfernen der Fäkalien, einen Rest unbeschmutzter Einstreu liefert, frei von unerwünschten Gerüchen, welcher mit frischer Einstreu aufgefüllt werden kann. Dies stellt ein ökonomisches Nutzen der Einstreu dar, verglichen mit dem voll-ständigen Wiederauffüllen der Einstreu.
Viele dieser natürlichen Erdmaterialien, die dazu tendieren, wenn naß, zu verklumpen, bilden keine Klumpen mit ausreichender physikalischer Integrität, um es einer Person zu erlauben, die Masse vom Rest der Erdpartikeln zu entfernen ohne übermäßiges Krümeln oder ohne Verlust von peripherem Material. Das Zerbrechen von Klumpen die Ausscheidungen enthalten, stellt ein Problem dar, da es dazu führt, daß Bruchstücke schmutziger Einstreu in dem gereinigten Einstreucontainer zurückbleiben, was zu dauernden unangenehmen Gerüchen führt.
Klumpmittel können zugegeben werden zu Ton, Erde oder einem anderen inerten Material, um die Klumpfunktion der Einstreu zu verbessern, und um dadurch das Entfernen der Klumpen die Ausscheidungen enthalten, aus der Einstreu zu erleichtern. Klumpmittel verbessern die natürlichen Verklumpungstendenzen des Grundmaterials. Einstreu die mit Klumpmitteln behandelt ist, bildet Klumpen mit größerer struktureller Stärke und Integrität. Ein Haustierbesitzer kann diese stärkeren, belastbareren Klumpen aus dem Einstreucontainer entfernen als ganze Einheiten, welche weniger dazu tendieren, während des Entfernens zu zerbrechen.
Klumpmittel können die Klumpfunktion dadurch verbessern, daß sie als Klebemittel wirken, welches aktiviert wird beim Kontakt mit Wasser und anderen wässrigen Flüssigkeiten. Klumpmittel diesen Typs bilden ein gelartiges Produkt beim Kontakt mit Flüssigkeiten, welches einen hohen Grad an Gelfestigkeit besitzt. Typischerweise absorbiert das Klumpmittel wässrige Flüssigkeiten und Gele, was zur Bildung eines Agglomerats von Klumpmittel, inertem Material wie Ton und Flüssigkeit mit ausreichender struktureller Stärke und Integrität führt, so daß das Agglomerat mechanisch aus der zurückbleibenden Einstreu entfernt werden kann.
Verschiedene Klumpmittel sind früher veröffentlicht worden. Zum Beispiel wird im US-Patent Nr. 4,685,420 die Verwendung eines wasserabsorbierenden Polymers offenbart, welches hergestellt wird durch Polymerisation von mindestens einem Monomer, welches aus der Gruppe ausgewählt wird, die aus Acrylsäure, Methacrylsäure und den Alkalimetallsalzen der Acrylsäure und der Methacrylsäure besteht. Obwohl diese und andere Klumpmittel, wenn sie zu Ton, Kieselgur und anderen inerten Materialien hinzugegeben werden, zu Einstreu geführt haben, welche eine in gewisser Weise verbesserte Klumpfunktion besitzt, im Vergleich zu Einstreu ohne Klumpmittel, besteht immer noch das Bedürfnis nach einer verbesserten Einstreu mit besserer Klumpfunktion.
Insbesondere wünschen sich Käufer absorbierender Einstreuzusammensetzungen Einstreu, welche schneller verklumpt beim Kontakt mit flüssigen Ausscheidungen, damit die flüssige Ausscheidung gehindert wird am Ausbreiten in der gesamten Einstreu. Schnelleres Verklumpen reduziert die Menge verschmutzter Einstreu und verlängert die Nutzungsdauer der im Einstreubehältnis ausgelegten Einstreu, was dazu führt, daß schneller verklumpende Einstreu ökonomischer ist als Einstreu, die ein häufigeres Entsorgen der gesamten Einstreu benötigt.
Eine andere wünschenswerte Eigenschaft von Einstreu ist die größere strukturelle Stärke oder Integrität der agglomerierten Klumpen. Wie oben beschrieben, weisen stärkere Klumpen weniger die Tendenz auf, während des Entfernens aus dem Einstreubehältnis in Stücke zu zerfallen. Gute strukturelle Integrität bedeutet, daß Klumpen nicht einfach auseinanderbrechen, wenn sie aus dem Einstreubehältnis entfernt werden. Strukturelle Integrität kann sich außerdem äußern als Festigkeit oder Härte der Klumpen. Klumpen mit guter struktureller Integrität werden außerdem besser Belastungen widerstehen ohne zu zerbrechen, welche entstehen können, wenn Klumpen während des Entfernungsprozesses fallengelassen werden.
Außerdem sollte die Einstreuzusammensetzung Klumpen bilden, welche mit fortschreitender Zeit stabil bleiben, so daß ein sofortiges Entfernen der Klumpen nicht notwendig ist, obwohl das schnelle Verklumpen beim Kontakt mit Wasser ein sofortiges Entfernen möglich macht.
Stabilität oder gesteigerte Integrität über einen Zeitraum von Stunden oder Tagen ist in diesem Zusammenhang wünschenswert.
Ein anderes Beispiel für herkömmliche Klumpmittel wird gefunden im US-Patent Nr. 5,359,961, welches Einstreuzusammensetzungen offenbart, welche gebildet werden aus einer nassen Mischung aus Galactomannan, bzw. Galactomannan-Gummi, die mit einem nichtgiftigen flüssigen Hilfsmittel über die Oberfläche von Tonpartikeln verteilt werden. Das flüssige Hilfsmittel wird benötigt, um die Galactomannanteilchen während des Flüssigmischungs-Herstellungsprozesses zu separieren und das flüssige Hilfsmittel fungiert als Bindemittel für das Klumpmittel. Borax, Xanthan, bzw. Xanthan-Gummi, Carrageenan-Gummi oder Al-ginate werden gesondert offenbart als optionale, zusätzliche Mittel, die in der Einstreuzusammensetzung enthalten sein können. Das Erfordernis eines flüssigen Hilfsmittels oder Trägers und das nasses Mischen diese Einstreuzusammensetzung machen die Herstellung dieser Einstreuzusammensetzung teurer, zeit aufwendiger und schwieriger als ein trockenes Mischen. Hinzu kommt, daß Einstreuzusammensetzungen, welche Borax in Mengen bis zu oder größer als 1 Gew.-% verwenden, eine ineffiziente und verschwenderische Verwendung von Borax als Zusatzstoff für Einstreu darstellen. Solche Einstreuzusammensetzungen besitzen eine sub-optimale Klumpfunktion bezüglich der sofortigen und späteren Integrität und Härte der Klumpen, Probleme, die dieses Patent nicht anspricht.
US-Patent Nr. 4,949,672 offenbart ebenfalls eine auf Ton basierende Einstreuzusammensetzung, welche eine borhaltige Verbindung in einer Menge enthält, die wirksam ist zur Geruchskontrolle. Es beschäftigt sich ausschließlich mit dem Geruchsproblem und spricht Klumpfunktion und das Problem der Integrität und Härte der Klumpen nicht an. Hinzu kommt, daß wie bei dem zuvor diskutierten US-Patent, ein flüssiges Hilfsmittel (Natronlauge) verwendet wird als Träger für das Borax und um die einzelnen Partikel der Zusammensetzung zu bedecken. Es ist deshalb nicht vergleichbar mit der weniger teuren und effizienteren Trockenmischung der vorliegenden Erfindung.
Gemäß der vorliegenden Erfindung ist eine absorbierende Einstreuzusammensetzung vorgesehen, welche aufweist eine Trokkenmischung aus partikulärer Erdsubstanz, einem Polysaccharid in einer Menge, ausreichend zum Verbessern der inhärente Klumpfähigkeit der partikulären Erdsubstanz beim Kontakt mit Flüssigkeit, und zumindest einem Vernetzungsmittel auf der Basis von Bor, dadurch gekennzeichnet, daß das Vernetzungsmittel in einer Menge vorliegt, die wesentlich geringer ist als diejenige des Polysaccharids und welche im Bereich von 0,01 bis 0,5 Gew.-%, basierend auf dem Gewicht der Zusammensetzung, liegt.
Die Erfindung sieht eine saugfähige Einstreuzusammensetzung vor, welche beim Kontakt mit Flüssigkeit agglomeriert zu Klumpen mit verbesserter struktureller Stärke und Integrität.
Die Erfindung sieht außerdem eine Einstreu für Tiere vor, aus welcher flüssige Ausscheidungen einfach zu entfernen sind als strukturell feste Massen, und welche ihre strukturelle Integrität im Laufe der Zeit beibehalten oder verbessern.
Die absorbierende Einstreuzusammensetzung gemäß der vorliegenden Erfindung enthält eine Menge an Polysaccharid, welche ausreichend ist zum Verbessern der inhärenten Klumpfähigkeit der partikulären Erdsubstanzen beim Kontakt mit einer Flüssigkeit.
Die vorliegende Erfindung ist eine Trockenmischung einer inerten partikulären Erdsubstanz, eines Polysaccharids und zumindest eines Vernetzungsmittels auf der Basis von Bor. Das Polysaccharid agiert als Klumpmittel, und das Vernetzungsmittel auf Borbasis bildet Querverbindungen oder Bindungen, welche sorgen für eine noch größere strukturelle Integrität der Klumpen, die gemäß dieser Erfindung beim Kontakt mit Flüssigkeit gebildet werden. Die Einstreuzusammensetzung gemäß der vorliegenden Erfindung, hergestellt als Trockenmischung aus ihren Bestandteilen, zeigt eine größere strukturelle Stärke und Integrität als viele herkömmliche Einstreuzusammensetzungen.
Viele partikuläre Erdsubstanzen sind geeignet für die Verwendung gemäß der vorliegenden Erfindung. Poröse Tonerden sind leicht erhaltbar zur Verwendung als Trägermaterialien. Ihre Eignung als Sorptionsmittel machen sie zu hervorragenden Basismaterialien für Einstreu. Hinzu kommt, daß Tonerden den zu sätzlichen Vorteil besitzen, herausragende geruchseindämmende Eigenschaften aufzuweisen, wenn sie mit den borhaltigen Verbindungen gemäß der vorliegenden Erfindung gemischt werden. Geeignete Tonerden sind unter anderem South-Georgia- und Mississippi-Tonerden, sowie Southeast-Fuller-Erde. Allgemeiner, geeignete Tonsorten können einschließen Montmorillonit, Smektit, Attapulgit, Bentonit, Palygorskit, Kaolinit, Illit, Halloysit, Hektorit, Beidellit, Nontronit, Saponit, Hormit, Vermikulit, Sepiolit und Zusammensetzungen hiervon. Außerdem können gemäß der vorliegenden Erfindung fossile Pflanzenmaterialien, expandierte Perlite bzw. Perlitmörtel, Zeolith und Gips verwendet werden. Vorzugsweise besitzt die Erdsubstanz eine Gesamtpartikelgröße derart, daß ca. 95% aller Partikel im Bereich von ca. –10 bis ca. +140 mesh liegen (alle Mesh-Größenangaben gemäß dem amerikanischen "Sieve Series" Standard), alternativ von ca. –18 bis ca. +100 mesh, alternativ von ca. –20 bis ca. +50 mesh.
Die partikuläre Erdsubstanz stellt den größten Teil der absorbierenden Einstreuzusammensetzung gemäß der vorliegenden Erfindung dar. Typischerweise wird das Trägermaterial vom Gewicht der Einstreuzusammensetzung ca. 90 bis ca. 99,9% der Zusammensetzung umfassen. In alternativen Ausführungsformen der Erfindung wird die Erdsubstanz ca. 96 Gew.-% bis ca. 99,8 Gew.-% der Zusammensetzung umfassen. In anderen Ausführungsformen wird das Trägermaterial ca. 97% bis 98%, alternativ 97,5% der Zusammensetzung umfassen. Der Anteil des verwendeten Trägermaterials gemäß der Erfindung wird abhängen von den Mengen an Klump- und Vernetzungsmittel, die benötigt werden, um eine ausreichende Klumpfunktion der Einstreuzusammensetzung zu erhalten. Einstreuzusammensetzungen, die bestehen aus partikulären Erdsubstanzen mit variierendem Ausmaß an inhärenter Klumpfähigkeit, werden unterschiedliche Menge an Klump- und Vernetzungsmitteln benötigen, um eine ausreichende Klumpfunktion zu erhalten. Nichtsdestotrotz erwägt die vorliegende Erfindung wahlweise die Verwendung von Erdsubstanzen relativ hoher Klumpfähigkeit, da diese Substanzen ein verbessertes Verklumpen zeigen werden, wenn sie entsprechend der vorliegenden Erfindung verwendet werden.
Die Polysaccharide der vorliegenden Erfindung dienen als Klumpmittel, welches beim Kontakt mit Flüssigkeiten verklumpt, um eine feste Masse zu bilden aus der partikulären Erdsubstanz. Geeignete Polysaccharide beinhalten Stärken wie Weizenstärke, Zellulosematerialien und natürliche und modifizierte Gummi. Geeignete Gummi gemäß der vorliegenden Erfindung schließen ein Pflanzengummi wie Gummi Arabikum, Karaya-Gummi, Tragakanth-Gummi und Ghatti-Gummi. Besonders geeignet gemäß der vorliegenden Erfindung sind die Galactomannane und insbesondere Guaran, bzw. Guar-Gummi und Johannisbrotgummi.
Die Galactomannane können gemäß der vorliegenden Erfindung gewählt werden, um effizient zu sein bei relativ niedrigen Konzentrationen und um eine schnelle Klumpreaktion zu erhalten. Die zuletzt genannte Eigenschaft trägt zur Wirtschaftlichkeit der verwendeten Einstreu bei, da sie hilft beim Einschließen der flüssigen Ausscheidung in einem relativ kompakten Volumen der Einstreu.
Die gemäß der vorliegenden Erfindung verwendeten Gummi sind vorzugsweise verhältnismäßig gereinigt, und können derivatisiert, zum Beispiel durch Reaktion mit Propylenoxid in den Hydroxypropylether übergeführt werden, um ihren hydrophilen Charakter zu verstärken. Gereinigte Gummi, welche derivatisiert wurden, um ihren hydrophilen Charakter zu verstärken, sind besonders effizient gemäß der vorliegenden Erfindung.
Vorzugsweise ist der gemäß der vorliegenden Erfindung gewählte Galactomannan ein Guaran oder ein Derivat davon, welches eines oder mehrere der oben erwähnten Charakteristika besitzt. Guaran ist kommerziell erhältlich bei der Aqualon Company oder bei Rhone-Poulenc, Inc. Diese oder andere Galactomannane können, wenn sie in der trockenen, partikulären Form wie im Folgenden beschrieben, verwendet werden, eine beschränkte Menge Wasser enthalten, welche vorzugsweise geringer ist als 20 Gew.-% und/oder eine Menge, welche die Rieselfähigkeit oder Handhabbarkeit des Materials nicht beeinträchtigt.
Die vorliegende Erfindung umfaßt ein Polysaccharid in einer Menge, ausreichend zur Verbesserung der inhärenten Klumpfähigkeit der partikulären Erdsubstanz. Bei einer praktischen Umsetzung der Erfindung wird die zur Verbesserung benötigte Menge schwanken entsprechend dem speziellen Typ des verwendeten Substrats, wobei weniger Polysaccharid benötigt wird, um Substrate zu verbessern, die eine gute inhärente Klumpfähigkeit besitzen. Ausführungen der vorliegenden Zusammensetzung können von ca. 0,08% bis ca. 9%, alternativ von ca. 0,2% bis ca. 2 %, alternativ ca. 1,3 Gew.-% Polysaccharid enthalten.
Von dem Vernetzungsmittel auf Borbasis gemäß der vorliegenden Erfindung wird angenommen, daß es Querverbindungen ausbildet, die aus Wasserstoffbrücken zwischen cis-Hydroxil-Gruppen zweier Polysaccharid-Polymerketten bestehen. Jede Verbindung auf Borbasis, welche tatsächlich solche Querverbindungen zwischen verschiedenen Polysaccharid-Ketten bildet, ist geeignet gemäß der vorliegenden Erfindung. Borate, Perborate und Metaborate eines beliebigen Metallkations wie Natrium, können alle als Vernetzungsmittel auf Borbasis gemäß der vorliegenden Erfindung verwendet werden. Borsäure ist normalerweise unerwünscht für die Verwendung gemäß der vorliegenden Erfindung wegen des niedrigen ph-Wertes ihrer wässrigen Lösung. Dennoch kann Borsäure verwendet werden in Einstreuzusammensetzungen gemäß der vorliegenden Erfindung, wenn eine Base wie Kalziumhydroxid mitverwendet wird.
Borax (Na₂B₄O₇ × nH₂O, mit n = 4, 5 oder 10) ist die bevorzugte Verbindung zur Verwendung gemäß der vorliegenden Erfindung. Borax ist kommerziell erhältlich von Händlern wie z. B. US-Borax. Andere geeignete Vernetzungsmittel auf Borbasis sind z. B. Dikalziumhexaborat-pentahydrat, Dikaliumtetraborattetrahydrat, Dinatriumoctaborat-tetrahydrat, Dinatriumtetraborat, Dinatriumtetraborat-pentahydrat, Dinatriumtetraborattetrahydrat, Dizinkhexaborat-heptahydrat, Diammoniumtetraborat-tetrahydrat, Kaliumpentaborat-tetrahydrat, Natriumkalziumpentaborat-octahydrat, Natriumkalziumpentaborat-pentahydrat, Natriummetaborat-dihydrat, Natriummetaborat-tetrahydrat, Natriumpentaborat-pentahydrat, Natriumperborat-tetrahydrat, Natriumperborat-trihydrat, Natriumperborat-monohydrat, Zinksalz(1 : 2)borat-hydrat, Zinkdiborat-dihydrat, Zinktriboratmonohydrat. Andere Verbindungen auf Borbasis, die möglicherweise geeignet sind, sind offenbart in Kirk-Othmer, "Encyclopedia of Chemical Technology", 4th Ed., Vol. 4, Seiten 365–409 (1992), die genannten Seiten sind hier durch Bezug eingeschlossen.
Das Vernetzungsmittel auf Borbasis gemäß der vorliegenden Erfindung liegt vor in einer Menge, die wesentlich geringer ist als die des Polysaccharids. Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung enthalten von 0,01% bis 0,5%, alternativ von ca. 0,03% bis ca. 0,3%, alternativ ca. 0,25 Gew.-% bezogen auf das Gewicht der Zusammensetzung. Die Einstreuzusammensetzungen gemäß der vorliegenden Erfindung enthalten weniger borhaltige Verbindung, als bisher für nötig erachtet, um einen wesentlichen Vorteil von ihrer Verwendung zu erhalten. Ein Aspekt der vorliegenden Erfindung entsteht aus der Erkenntnis, daß Einstreuzusammensetzungen, welche weniger Borverbindungen oder Borate enthalten als bisher vorgeschlagen, nicht nur effizienter sind, sondern in Wirklichkeit eine bessere Klumpfunktion besitzen. Deshalb können Einstreuzusammensetzungen gemäß der vorliegenden Erfindung zu niedrigeren Kosten hergestellt werden, obwohl sie eine verbesserte Wirksamkeit bezüglich der Unterstützung der Klumpfunktion zeigen.
Um eine Einstreu gemäß der vorliegenden Erfindung herzustellen, werden Partikel der Erde trocken vermischt mit Partikeln des Polysaccharids und des Vernetzungsmittels auf Borbasis. Überraschenderweise hat sich gezeigt, daß sich die Polysaccharid-Gummi nicht übermäßig von der Erde trennen. Mischen der Bestandteile Erdsubstanz, des Vernetzungsmittels auf Borbasis und des Polysaccharids kann mit jeder Mischvorrichtung bewerkstelligt werden, welche geeignet ist zum Vermengen von partikulären Festkörpern, ohne diese nennenswert abzuschleifen oder auf andere Weise eine übermäßige Reduktion der Partikelgröße zu verursachen, z. B. durch einen Doppelkegel- oder V-förmigen rotierenden Pendelmischer in stapelartiger Betriebsweise oder durch kaskadierende Schraubvorrichtungen mit variierenden Geschwindigkeiten zum Speisen eines intern mischenden Schüttgutbehälters, mit Mischung und Produkt, im kontinuierlichen Betrieb.
Die Zusammensetzungen gemäß der vorliegenden Erfindung werden hergestellt durch einen trockenen Mischungsprozeß, wobei die Bestandteile Erdsubstanz, Polysaccharid und Vernetzungsmittel auf Borbasis zusammengegeben und vermischt werden zur fertigen Einstreuzusammensetzung, ohne Verwendung eines flüssiges Lösungsmittels. Die vorliegende Erfindung zieht in Erwägung, daß eine hervorragende Verteilung von Polysaccharid und Vernetzungsmittel auf der Oberfläche der Erdsubstanz erreicht werden kann ohne die Verwendung eines flüssigen Hilfsmittels. Dennoch ist es in einigen Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung möglich, nach dem trocknen Mischen von Substrat, Polysaccharid und Vernetzungsmittel die Zusammensetzung durch Besprühen mit einem flüssigen Hilfsmittel anzufeuchten. Das besagte flüssige Hilfsmittel kann wässeriger oder öliger Natur sein und kann Komponenten wie z. B. Tenside, viskose polymere Polysaccharide oder Polyacrylamide enthalten. Flüssige Hilfsmittel sind offenbart im US-Patent Nr. 5,359,961, welches hier durch Bezug eingeschlossen ist.
Einstreuzusammensetzungen, welche durch Trockenmischverfahren hergestellt werden, haben den Vorteil gegenüber Zusammensetzungen, welche durch nasse Mischverfahren hergestellt werden, daß die ersteren einfacher und ökonomischer herstellbar sind und daß das fertige Produkt weniger unangenehm zu handhaben ist.
Im allgemeinen werden die Einstreuzusammensetzungen gemäß der vorliegenden Erfindung wässrige Lösungen bilden, die einen pH-Wert haben, der höher ist als ca. 7, alternativ höher als ca. 8, wenn sie in eine Umgebung gebracht werden mit genügend Wasser zum Lösen der löslichen Teile der Zusammensetzung.
Einstreuzusammensetzungen gemäß der vorliegenden Erfindung sind nicht beschränkt auf das Enthalten von Polysaccharid, Vernetzungsmittel auf Borbasis und partikulären Erdsubstanzen.
Viele der Zusätze, welche jetzt für Einstreu für Tiere nach Stand der Technik verwendet werden, können hinzugefügt werden, um verschiedene wünschenswerte Eigenschaften zu verleihen. Zum Beispiel, aber nicht beschränkend, können Einstreuzusammensetzungen gemäß der vorliegenden Erfindung Parfüm, Deodorant, Geruchsabsorbierer, antimikrobielle Mittel, Desinfektionsmittel, Farbstoffe und Pestizide enthalten.
Die Verwendung der vorliegenden Erfindung ist nicht limitiert auf die Anwendung als Einstreumittel für Haustiere. Es wird erwogen, daß Ausführungsformen gemäß der vorliegenden Erfindung dazu verwendet werden können, Wasser zu absorbieren und zurückzuhalten auf verschiedenen anderen Gebieten. Zum Beispiel können Gärtner die vorliegende Erfindung nützlich finden. Als weiteres Beispiel: Die vorliegende Erfindung kann eine biologisch abbaubare Stützstruktur liefern. Eine weitere Verwendung der vorliegenden Erfindung kann im Bereich der Feuerbekämpfung liegen. Außerdem kann die vorliegende Erfindung nützlich sein für das Sammeln oder Einschließen menschlicher oder anderer tierischer Abfallprodukte in anderen Umgebungen.
Die folgenden Beispiele, Experimente und Ergebnisse liefern eine Basis für das Verständnis der Natur der vorliegenden Erfindung und illustrieren die herausragende Klumpfunktion der vorliegenden Erfindung gegenüber dem Stand der Technik.
Beispiele
Tests zur Bestimmung der Klumpfunktion einer Einstreuzusammensetzung gemäß der vorliegenden Erfindung wurden wie folgt durchgeführt. Die Tests können zusammenfassend beschrieben werden als Bestimmen der Fähigkeit der Klumpen, gebildet von Einstreuzusammensetzungen gemäß der vorliegenden Erfindung und solchen nach Stand der Technik, einer Kraft standzuhalten und dem Zerfallen in Stücke zu widerstehen.
Vier verschiedene Einstreuzusammensetzungen wurden nach der folgenden Methode hergestellt. Für jede der Zusammensetzungen wurden zwei oder mehr einzelne Testläufe gemacht und die Ergebnisse wurden Bemittelt. Ein Kalzium-Montmorillonit-Ton wurde ausgewählt, welcher eine Gesamtpartikelgrößenverteilung für ca. 95 Gew.-% der Teilchen von 20 bis 50 mesh U.S. Sieve Standard, hatte. In etwa Bleichgroße Portionen des Tons wurden verwendet, um die verschiedenen Einstreuzusammensetzungen herzustellen. Eine Zusammensetzung, Einstreu 1, bestand aus Ton ohne Klumpmittel oder Borverbindung. Einstreu 2 bestand aus einer Trockenmischung aus Ton und ca. 0,225 Gew.-% Borax. Einstreu 3 bestand aus einer Trockenmischung aus Ton und ca. 1,275 Gew.-% Guaran. Einstreu 4 bestand aus einer Trockenmischung aus Ton und ca. 1,275 Gew.-% Guaran und ca. 0,225 Gew.% Borax. Einstreu 4 war eine Ausführungsform gemäß der vorliegenden Erfindung. Diese Zusammensetzungen wurden ausgesucht, um die synergetischen Effekte der vorliegenden Erfindung gegenüber dem Stand der Technik zu zeigen, durch Demonstration eines unerwarteten Grades an Überlegenheit der Zusammensetzung mit Guaran und Borax im Vergleich zu den Zusammensetzungen, welche nur das eine oder das andere enthielten.
Jede der Zusammensetzungen wurde nach der folgenden Methode getestet. Eine Probe der Zusammensetzung wurde in eine Schale gegeben. 30 ccm Wasser wurde über die Einstreuzusammensetzung geschüttet. Ein oder mehrere unterscheidbare Klumpen bildeten sich aus der Probe der Zusammensetzung. Nach 15 Minuten wurde ein Klumpen entfernt und von Hand beurteilt. Diese manuelle Beurteilung bestand aus einem Befühlen des Klumpens und einer Beurteilung seiner Festigkeit als weich, mittel oder hart. Siehe Tabelle 1 zu den Ergebnissen dieser manuellen Beurteilung.
Zusätzlich wurden Einstreu 3 und 4 einer instrumentellen Beurteilung unterzogen. Ein Kraftmeßgerät wurde verwendet, um zu messen, wieviel Kraft in Pfund nötig war, um Klumpen der Einstreu 3 und 4 zu zerbrechen. Ein Klumpen wurde getragen von einem Paar länglicher, voneinander beabstandeter Träger. Dann wurde Druck auf die Spitze des Klumpens ausgeübt, unter Verwendung eines kommerziell erhältlichen Kraftmessers der Firma Chattilon Company. Die Kraft wurde aufgebracht am Klumpen an einer Stelle in etwa mittig zwischen den beiden Trägern, so daß eine gleiche Kraft auf jede der beiden Träger wirkte. Die Kraft auf den Klumpen wurde erhöht, bis ein deutlicher Bruch im Klumpen auftrat, an welchem Punkt die Kraft am Meßgerät gemessen wurde. Siehe Tabelle 2 zu den Ergebnissen der instrumentellen Beurteilung.
Die Beurteilung wurde durchgeführt an Klumpen zu verschiedenen Zeiten nach dem Hinzufügen des Wassers zu der Einstreuzusammensetzung. Manuelle Beurteilung wurde durchgeführt an Klumpen nach 15 Minuten und 60 Minuten, nachdem das Wasser zur Einstreu hinzugegeben worden war. Beurteilung mit dem Kraftmeßgerät wurde durchgeführt an Klumpen nach 15 Minuten, 60 Minuten und 240 Minuten. Testen der Klumpen mit verschiedenem Alter lieferte einen Hinweis, ob die Integrität der Klumpen zunahm oder abnahm mit fortschreitender Zeit.
Tabelle 1 – Festigkeit der Klumpen (manuelle Beurteilung)
Tabelle 2 – Härte der Klumpen (in Pfund)
Wie Tabelle 1 zeigt, besitzen Einstreuzusammensetzungen gemäß der vorliegenden Erfindung, wie durch Einstreu 4 verkörpert, größere Festigkeit als Einstreuzusammensetzungen, welche entweder nur Polysaccharid oder nur ein Vernetzungsmittel auf Borbasis enthalten. Diese Ergebnisse zeigen, daß Trockenmischen von Polysaccharid und einem Vernetzungsmittel auf Borbasis mit einem Tonsubstrat eine unerwartete synergetische Verbesserung bei der Festigkeit der resultierenden Einstreuzusammensetzung ergibt.
Tabelle 2 zeigt, daß größere Kraft nötig ist, um die Klumpen zu zerbrechen, die gebildet werden beim Kontakt mit Wasser, für Zusammensetzungen gemäß der vorliegenden Erfindung als bei Zusammensetzungen nur mit partikulärer Erdsubstanz und einem Polysaccharid. Nach 15 Minuten war 65% mehr Kraft nötig, um Klumpen zu zerbrechen aus Zusammensetzungen mit Polysaccharid und dem Vernetzungsmittel auf Borbasis, als um Zusammensetzungen zu zerbrechen, welche nur Polysaccharid enthielten. Nach einer Stunde wurde 61% mehr Kraft benötigt und nach 4 Stunden 163% mehr Kraft.
Die Zusammensetzung von Einstreu 4 (gekennzeichnet durch einen "*" in Tabelle 2) zeigt einen größeren Bereich für die Härtewerte, welche variieren gemäß der inhärenten Bindefähigkeit des verwendeten Tons in den Zusammensetzungen. Dieser Effekt trat nicht auf bei den Zusammensetzungen von Einstreu 3, welche wenig Schwankungen in den Härten von Tonerden mit verschiedenen Bindefähigkeiten zeigten. Man nimmt an, daß dieses überraschende Ergebnis der Zugabe des Vernetzungsmittels auf Borbasis zuzuschreiben ist, welches die natürliche Bindefähigkeit des Tons erhöht und welches die nassen Tonpartikel bindet oder querverbindet und so einen festen Klumpen formt.
Die obige Spezifikation, die Beispiele und Daten liefern eine Basis für das Verständnis und das Benutzen der veröffentlichten Erfindung. Jedoch kann irgendein Ausführungsbeispiel erzeugt werden, ohne den Bereich zu verlassen der Erfindung, die durch die Ansprüche definiert ist. Die Erfindung wohnt inne in den Ansprüchen, die folgen.

Claims

Eine saugfähige Einstreumischung bestehend aus einer Trockenmischung aus einer partikulären Erdsubstanz, einem Polysaccharid in ausreichender Menge, um die inhärente Klumpfähigkeit der partikulären Erdsubstanz bei Kontakt mit Flüssigkeit zu verbessern, und mindestens einem Vernetzungsmittel auf Borbasis, dadurch gekennzeichnet, daß das Vernetzungsmittel in wesentlich geringerer Menge als das Polysaccharid vorhanden ist und zwischen 0,01 und 0,5 Gewichtsprozent der Mischung ausmacht.
Eine saugfähige Einstreumischung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Polysaccharid aus der Gruppe der Galactomannane ausgewählt wird.
Eine saugfähige Einstreumischung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Polysaccharid aus der Gruppe Guaran, Xanthan, Johannisbrotgummi und deren Etherderivate ausgewählt wird.
Eine saugfähige Einstreumischung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Polysaccharid zwischen 0,08 und 9 Gewichtsprozent der Mischung ausmacht.
Eine saugfähige Einstreumischung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Guaran zwischen 0,2 und 2 Gewichtsprozent der Mischung ausmacht.
Eine saugfähige Einstreumischung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß das Guaran 1,3 Gewichtsprozent der Mischung ausmacht.
Eine saugfähige Einstreumischung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß es sich bei dem Vernetzungsmittel auf Borbasis um eine Boratverbindung handelt.
Eine saugfähige Einstreumischung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Vernetzungsmittel auf Borbasis aus der Gruppe der Borate, Perborate und Metaborate ausgewählt wird.
Eine saugfähige Einstreumischung nach Anspruch, dadurch gekennzeichnet, das es sich bei dem Vernetzungsmittel auf Borbasis um Borax handelt.
Eine saugfähige Einstreumischung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß das Borax zwischen 0,015 und 0,5 Gewichtsprozent der Mischung ausmacht.
Eine saugfähige Einstreumischung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß das Borax zwischen 0,03 und 0,3 Gewichtsprozent der Mischung ausmacht.
Eine saugfähige Einstreumischung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß das Borax 0,2 Gewichtsprozent der Mischung ausmacht.