专利名称：具有提高的吸收速率的挤出动物砂的制作方法
技术领域：
本发明总体上涉及动物砂，具体涉及具有提高的吸收速率的挤出动物砂。
相关技术的说明挤出动物砂在本领域中是公知的。US3923005公开了使用挤出法制备的含有苜蓿和淀粉的动物砂。US4206718公开了用于从磨碎的苜蓿和可胶化的面粉或淀粉生产轻重量动物砂的方法。在一个实施方案中，砂含有至多10%的膨润土作为粘结剂。US5452684和US5577463公开了含有挤出的蒙脱石粘土的动物砂，当被动物尿润湿时，所述挤出的蒙脱石粘土形成较坚固的块。US7603964公开了将粘土材料和轻质材料混合并使用各种不同的方法诸如附聚、压实和挤出使混合物成形为复合颗粒。W02009133212A1公开了用于生产低密度的附聚的宠物砂的方法，该方法使用绿坡缕石含量大于50%的材料和挤出法。美国临时专利申请61 / 337019公开了由粘土和淀粉制备的挤出动物砂。通常，这些挤出的砂对于它们的预期目的(例如，吸收液体动物排泄物诸如尿)而言表现良好。然而，很多挤出动物砂，尤其是由粘土和淀粉制备的那些，在砂颗粒的表面上具有“膜”。虽然此膜对于不同的目的而言是有用的，例如，当使用该砂时减少产生的灰尘，然而其常常不利地影响砂的吸收速率。因此，对用于提高挤出动物砂的吸收速率的方法和具有提高的吸收速率的新型挤出动物砂存在需求。发明概述因此，本发明的目的是提供具有提高的吸收速率的挤出动物砂。本发明的另ー目的是提供用于制备具有提高的吸收速率的挤出动物砂的方法。使用挤出动物砂颗粒来实现这些和其它目的，所述挤出动物砂颗粒已被破碎从而将该颗粒的内部暴露至外部环境。这些挤出的砂颗粒的内部部分具有与所述颗粒的表面部分相比以提高的速率吸收液体诸如动物尿或来自动物粪便或其它废物的水分的能力。因此，具有提高的吸收速率的挤出动物砂包括这些破碎的动物砂颗粒。本发明的附加和进ー步目的、特征和优点将很快对本领域技术人员显而易见。发明详述定义术语“动物砂”是指适于用作动物砂(例如，管理动物排泄物)，但也可用于任何其它合适的目的的组合物。例如，本发明的动物砂可被用于吸收化学品泄漏、吸收油泄漏，在光滑面上产生摩擦力，等等。除非另有说明，本文中涉及组合物的组分的所有百分数是占组合物总重的重量百分数。如通篇所使用的那样，本文中所使用的范围为简略的表达方式，从而避免必须详细指出并描述在该范围内的每个值。合适时，可选择在该范围内的任意合适值，作为上限值，下限值，或范围的端值。如在本文中和在所附的权利要求中所使用的那样，单词的单数形式包括复数，反之亦然，除非该内容清楚地另有指定。因此，涉及“a”、“an”和“ the”通常包括相关术语的复数。例如，涉及“粘土”或“方法”包括这样的“粘土”或“方法”的复数。类似地，单词“包含”、“含有”应解释为包含在内而非排除。同样地，术语“包括”以及“或”都应被理解为包含，除非这样的理解是清楚地被上下文所禁止的。术语“例子”在本文中使用吋，尤其是当其后有术语列表时，其仅是示例性和说明性的，并且不应将其认为是排他的或穷尽的。本文中公开的方法和组合物以及其它进展不限于本文中所述的特殊方法学、程序 和试剂，因为，如本领域技术人员将领会的那样，这些可以变化。此外，本文中所使用的术语仅仅用于描述特定实施方案的目的，并且不意在，以及不限制所公开或要求的该术语的范围。本发明在ー个方面中，本发明提供具有提高的吸收速率的动物砂。所述动物砂包含ー种或多种已通过破碎至少ー种挤出动物砂颗粒产生的动物砂颗粒,所述挤出动物砂颗粒的表面上具有膜。本发明基于以下发现典型的挤出动物砂颗粒在颗粒的表面上具有不利地影响该砂的吸收特性的“膜”，所述不利影响例如是降低吸收速率，以及将砂颗粒破碎以将所述颗粒的内部暴露至外部环境提高了吸收速率。此表面膜通过降低颗粒对液体诸如尿的渗透性不利地影响所述颗粒的吸收特性，例如，与如果在颗粒表面上没有膜它们将具有的吸收速率相比，以更慢的速率吸收液体。然而，颗粒的内部部分不具有此膜。因此，相比于颗粒表面的，颗粒的内部具有以提闻的速率吸收液体的能力。虽然不受理论约束，但据信，当挤出动物砂颗粒接触挤出机设备时，在它们的表面上形成的热和摩擦通过在颗粒的表面上形成“膜”而改变了颗粒的表面特性。通常，挤出的砂颗粒具有蜂窝状结构。由于砂组合物和挤出机部件之间的接触导致的热和摩擦致使蜂窝状结构发生变化，在颗粒表面上的很多“蜂房”被至少部分封住或堵住，即，与没有接触挤出机设备的蜂房相比，这些表面蜂房具有相对封闭的结构。显然，颗粒表面上的热和摩擦改变了在表面上的蜂房的物理特性，即，表面上的蜂房不如在颗粒内部中的更典型蜂房一祥可滲透。对渗透性和吸收速率具有影响的“膜”可归因于这些较不可滲透的蜂房。与单独的原始砂颗粒相比，将ー个砂颗粒破碎(通过切割、压碎、破裂，或其它)为两个颗粒产生用于吸收的更大的表面积。为了解释说明，理想的动物砂颗粒是圆柱。该圆柱具有2 R2+2 RH的表面积，其中是3. 14，R是圆柱的半径，以及H是圆柱的高度或长度。该颗粒的理想化単独切分产生两个圆柱的砂颗粒。这两个颗粒的总表面积总是大于原始颗粒的表面积。表面积增加了多少取决于该颗粒的尺寸，即，半径和高度。预期通过破碎单个砂颗粒形成的两个砂颗粒的吸收速率与通过将原始颗粒破碎为两个颗粒所获得的表面积的增加成正比。然而，本发明的破碎的砂颗粒具有超过基于由于破碎导致的表面积增加而预期的吸收速率的吸收速率。理论是，由破碎产生的表面积不具有未破碎的挤出砂颗粒的表面积的膜特性。由破碎产生的表面积因此能够以相对増加的速率吸收液体。
挤出动物砂颗粒是具有膜的任意的挤出动物砂颗粒，所述膜在挤出过程期间在颗粒表面上形成，并且不利地影响吸收速率。当粘土、淀粉和其它可胶化材料是挤出砂的组分时，典型地形成这样的颗粒，但其它化合物也可以是形成膜的原因。在一个实施方案中，挤出动物砂颗粒包含挤出的混合物，所述挤出的混合物含有约10至约90%的或更多的粘土和约90至约10%的ー种或多种淀粉。美国临时专利申请61 / 337019中描述了这样的砂。在优选的实施方案中，粘土是非溶胀性的粘土，溶胀性粘土，或其组合，以及淀粉是直链淀粉、支链淀粉，或其组合。挤出的颗粒表面上的膜基本上覆盖整个表面或仅颗粒表面的一部分。通常，表面的任意具有膜的部分将不利地影响颗粒的吸收速率。典型地，所述膜覆盖颗粒表面的显著部分。在不同的实施方案中，所述膜基本上覆盖颗粒表面的10%、20%、30%、40%、50%、60%、70%、80%、90%或100%。在优选的实施方案中，所述膜覆盖颗粒表面的至少50%，最优选至少70%。在很多实施方案中，所述膜覆盖颗粒表面的90%或更多。如所述的那样，与破碎之前的颗粒相比，破碎的动物砂颗粒具有增加 的表面积。通常，动物砂颗粒具有比挤出动物砂颗粒的表面积大至少10%，优选至少30%，最优选至少50%的表面积。在一些实施方案中，破碎的动物砂颗粒与被破碎之前的颗粒相比，具有至少60%、70%、80%、90%、100%,或更多的表面积增加。如在如下情况时尤其如此，挤出动物砂颗粒被破碎一次产生两个颗粒，并且每个得到的颗粒又被破碎产生四个颗粒。或者，又被破碎产生八个颗粒等等。在各种不同的实施方案中，含有由本发明的挤出动物砂颗粒破碎产生的动物砂颗粒的砂具有一种或多种溶胀性粘土，优选膨润土的部分或完全涂层。优选地，溶胀性粘土占所述砂的约5至约40%。在另一方面中，本发明提供包括本发明的动物砂和ー种或多种不同化合物、组合物，或起到动物砂作用的其它材料的组合的动物砂。这样的材料包括未被破碎的挤出动物砂、传统的粘土基动物砂(结块或非结块)、玉米棒芯、锯屑、木材、纸、硅胶(例如，US06860234、US06543385和US06578521 )、沸石、葵花籽等等。很多这样的动物砂对本领域技术人员而言是已知的。在优选的实施方案中，所述材料是由溶胀性粘土、非溶胀性粘土、硅胶，或其组合制备的砂。本发明的动物砂可以与这样的其它材料以任意适合的量合并以生产组合。所述组合通过混合本发明的砂与其它材料来制备。通常，本发明的动物砂包括约5至约95%，优选约10至约90%，最优选约20至约80%的所述混合物。在一个实施方案中，混合物包括约50%的本发明的动物砂和约50%的硅胶、结块动物砂、非结块动物砂，或其组合。在另ー实施方案中，混合物包括约90%的本发明的动物砂和约10%的硅胶。在进ー步的实施方案中，混合物包括约70%的本发明的动物砂和约30%的结块砂。在进ー步的方面中，本发明提供用于制备动物砂的方法。该方法包括将在其表面上具有膜的挤出动物砂颗粒破碎为两个或更多个动物砂颗粒。得到的颗粒具有暴露至外部环境的至少一部分颗粒内部。颗粒内部不具有本文中所讨论的不利地影响吸收的膜。因此，得到的砂颗粒将具有相比于未被破碎的动物砂颗粒提高的吸收速率。所述表面上具有膜的挤出动物砂颗粒使用普通挤出设备和本领域技术人员已知的方法生产。合适的挤出机和相关设备是本领域已知的和市售的。典型的挤出机包括由Wenger和类似的厂商销售的单和双螺杆挤出机。挤出机和它们用于制造食品、塑料和许多材料的用途对本领域技术人员而言是已知的，例如，动物砂密度、尺寸和形象都受到设备和エ艺条件的设定的影响。可以使用与混合物和设备相容的任意挤出进料速率。通常，以约10至约40磅每分钟，优选约12至约30磅每分钟的速率将混合物进料通过挤出机。适合的设备和方法对本领域技术人员而言是已知的；其中一些在并入本文的专利和专利申请中给出，例如 61 / 337019。砂颗粒可由任意合适的装置破碎。例如，可使用刀片、压碎机、碾磨机、滚轧机，或其它类似的设备以将砂颗粒破碎为两个或更多个颗粒。在优选的实施方案中，通过压碎颗粒以产生两个或更多个颗粒，优选许多颗粒来破碎砂颗粒。在此实施方案中，通过对颗粒表面的一个或多个点施加カ来压碎砂颗粒。所述カ导致砂颗粒中产生ー处或多处破裂，通常是无规破裂，并使砂颗粒的内部暴露至外部环境。通常，此实施方案导致形状和尺寸不规贝U，并且具有被暴露至外部环境的显著部分的挤出砂颗粒内部的颗粒。在一个实施方案中，挤出动物砂颗粒被破碎为两个颗粒。在其它实施方案中，所述颗粒被破碎为多于两个颗粒。在各种实施方案中，由破碎产生的颗粒被进ー步破碎以产生 更多颗粒。此外，通过破碎挤出动物砂颗粒产生的动物砂颗粒具有与原始的挤出动物砂颗粒相同的优点，例如，减小的密度(參见美国临时专利申请61 / 337019)。在另一方面中，本发明提供使用本发明的方法制备的动物砂。在另一方面中，本发明提供动物砂箱，所述动物砂箱包括适于容纳动物砂和适于动物在排泄动物排泄物时使用的装置和本发明的一种或多种动物砂。所述装置是适于动物使用并且与本发明的动物砂相容的任意装置。很多这样的装置在本领域中是已知的并且可通过商业途径获得，例如，在 US20090250014A1、US20090272327A1、US20090000560AUUS20070277740AU US7628118 等等中公开的砂箱。在进ー步的方面中，本发明提供适于容纳动物砂的用于管理动物排泄物的套件。所述套件包括在单个包装中的分开容器中或在虚拟包装(以适用于套件组件)中的分开容器中的，本发明的动物砂和以下中的ー种或多种(I)适于容纳所述砂和适于动物在排泄动物排泄物时使用的装置，例如，砂箱；(2)适于处理已被所述砂沉积的动物排泄物的装置，例如，用于从砂中除去动物粪便的铲子(例如，US7523973)或适于在砂箱或其它容器中布置动物砂的耙子；(3)不同的动物砂，例如，适于产生本发明的砂和这样的不同动物砂的混合物的不同动物砂；(4)关于如何使用砂以管理动物排泄物的说明；和(5)关于如何处置动物砂的说明，例如，如何以环境友好的方式处置所述砂，尤其是在砂已使用之后。当所述套件包括虚拟包装时，所述套件限于在虚拟环境中的与ー种或多种物理套件组件的说明。所述套件可以含有任意不同组合和/或混合的套件组件。在一个实施方案中，套件包含含有砂的包装和适于从砂中除去动物排泄物的铲子。在另一方面中，本发明提供了包装，其包括适于容纳本发明的动物砂的材料，以及附于该包装上的标签，该标签含有ー个或多个词、图片、设计、首字母缩略词、广告语、短语，或其它装置，或其组合，所述标签表明该包装的内容物含有本发明的挤出动物砂，例如关于砂的提高的吸收速率，或其它物理、功能或相关特性的信息。典型地，这样的装置包括表述“具有提高的吸收速率的挤出动物砂”或“提高的吸收速率”或印刷在该包装上的相当表达。适于容纳动物砂的任意包装或包装材料可用于本发明中，例如，由纸、塑料、箔、金属等制造的袋、箱、瓶、罐、囊等。在另外的方面中，本发明提供用于交流关于使用本发明的动物砂以用于以下中的一种或多种的信息或说明的措施(I)管理动物排泄物诸如动物尿和粪便；(2)控制气味；
(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、数字存储介质、光存储介质、音频提示，或含有所述信息或说明的视觉显示器。在某些实施方案中，交流措施是显示的网址、视觉显示亭、小册子、产品标签、包装插页、广告、传单、公告、录音带、录像帯、DVD、⑶-ROM、计算机可读芯片、计算机可读卡、计算机可读磁盘、USB装置、火线装置、计算机存储器，和其任意組合。有用的信息包括以下中的ー个或多个(1)用于训练或使动物适应以使用所述砂的方法和技木；(2)本发明的动物砂的功能或其它特性，特别是与吸收速率相关的那些；和(3)如果有关于砂及其使用的问题，用于供消费者或其他人使用的联系信息。有用的说明包括关于清洁和处置所述砂的方法。交流措施对于介绍使用本发明的益处和交流对动物使用本发明的被认可的方法是有用的。
在另外的方面中，本发明提供用于管理动物排泄物，尤其是液体排泄物的方法。所述方法包括使动物排泄物和本发明的动物砂接触。通常，将砂置于小箱或其它合适的容器中，并且允许动物沉积其排泄物(尿或粪便，但优选尿)以便其与砂接触。如果理想的话，可在排出排泄物，例如排泄在草坪上后，放置砂接触所述排泄物。
实施例通过以下实施例可进ー步解释说明本发明，但应当理解，所包括的这些实施例仅用于解释说明的目的，并且不意在限制本发明的范围，除非另有特别说明。实施例I动物砂生产方法通过在桨式混合机中混合99. 5磅碾碎的玉米(淀粉含量约65%)和0. 5磅蒸馏过的甘油单酯，和19磅水来制备动物砂。然后用锤磨机碾磨此混合物通过4/64”筛网以减小颗粒尺寸以便该混合物可以通过挤出机模ロ。然后将该混合物以14磅每分钟的速率进料到双螺杆挤出机中。将水以0. 56磅/分钟和蒸气以0. 42磅/分钟注入挤出机中。将挤出机螺杆速度设定为350rpm。測量得挤出机出料头的压カ为750psi，并且内部产品的温度在220-270 0F (104-132° C)的范围内变化。然后将熔融的混合物通过圆形模ロ挤出，并用移动过模头面的刀片切割为小球(颗粒)。得到的颗粒在干燥前的平均直径为3/16英寸，长度为1/4英寸。使用气动系统将颗粒运送至带式干燥器。将干燥器设定在250° F(121° C)并调节带的速率以使得干燥时间为3. 6分钟，之后产品水分下降至5%。如本文中所述，砂颗粒的基本上所有表面被膜覆盖。实施例2完整颗粒表面积为了获得来自实施例I的完整颗粒表面积(SA)，取20个颗粒的随机样品。用数字测微计(Mitutoyo〃Quick Mini〃Model#PK_0505)测量每个颗粒的直径(d)和长度⑴。以毫米(mm)记录所有尺寸。测得实施例I的20个颗粒的平均直径(4. 68mm)和长度(5. 46mm)并在表I中示出。由于这些颗粒是圆柱体，因此使用用于圆柱的公式来计算每个颗粒的表面积SA “完整”颗粒=2 JI r2+2 Ji rl其中，r(半径)=1/2 (d)这表示完整颗粒的表面积。这在表I中示出并且对于实施例I中产生的颗粒而言其为 115. 45mm2。实施例3由于破碎而可利用的表面积为了使外表面破裂，用单个刀片通用刀平行于圆形端横断地切分每个颗粒。切分后，这增加了两个圆形表面。使用以下公式和得自实施例2的半径和长度计算由切分产生 的两个颗粒的相加表面积(SA)“切分”颗粒的 SA=4 JI r2+2 Ji rl对于由实施例I中颗粒产生这些的颗粒，表面积为150. 28mm2，在表I中示出。与未切分的颗粒相比，由切分导致的两个颗粒的表面积的增加进ー步使用以下等式表示为百分数，在表I中示出。对于实施例I的颗粒，此增加为29. 97%。
权利要求
1.具有提高的吸收速率的动物砂，包括一种或多种已通过破碎至少ー种挤出动物砂颗粒产生的动物砂颗粒，在所述挤出动物砂颗粒表面上具有膜。
2.权利要求I所述的砂，其中所述挤出动物砂颗粒包含挤出混合物，该挤出混合物含有约10至约90%或更多的粘土和约90至约10%的ー种或多种淀粉。
3.权利要求2所述的砂，其中所述粘土是非溶胀性粘土、溶胀性粘土，或其组合。
4.权利要求2所述的砂，其中所述淀粉是直链淀粉、支链淀粉，或其组合。
5.权利要求I所述的动物砂，其中所述膜覆盖所述挤出动物砂颗粒表面的至少10%。
6.权利要求I所述的动物砂，其中所述膜覆盖所述挤出动物砂颗粒表面的至少50%。
7.权利要求I所述的动物砂，其中所述膜覆盖所述挤出动物砂颗粒表面的至少70%。
8.权利要求I所述的动物砂，其中所述膜覆盖所述挤出动物砂颗粒表面的至少90%。
9.权利要求I所述的动物砂，其中所述动物砂颗粒的表面积比所述挤出动物砂颗粒的表面积大至少10%。
10.权利要求I所述的动物砂，其中所述动物砂颗粒的表面积比所述挤出动物砂颗粒的表面积大至少30%。
11.权利要求I所述的动物砂，其中所述动物砂颗粒的表面积比所述挤出动物砂颗粒的表面积大至少50%。
12.权利要求I所述的砂，其中所述动物砂颗粒具有一种或多种溶胀性粘土的部分或完全涂层。
13.权利要求12所述的砂，其中所述溶胀性粘土是膨润土。
14.权利要求12所述的砂，其中所述溶胀性粘土占所述砂的约5至约40%。
15.动物砂，包括权利要求I所述的动物砂与能够起到动物砂作用的不同材料的组合。
16.权利要求15所述的动物砂，其中所述组合包括约5至约95%的权利要求I所述的动物砂和95至约5%的所述不同材料。
17.权利要求15所述的动物砂，其中所述不同材料是由溶胀性粘土、非溶胀性粘土、硅胶，或它们的组合制备的砂。
18.用于制备动物砂的方法，包括将在其表面上具有膜的挤出动物砂颗粒破碎为两个或更多个动物砂颗粒。
19.权利要求18所述的方法，其中通过压碎颗粒来破碎所述挤出动物砂颗粒。
20.使用如权利要求18所述的方法制备的动物砂。
21.动物砂箱，包括(I)适于容纳动物砂并且适于动物在排泄动物排泄物时使用的装置和(2) —种或多种如权利要求I所述的动物砂。
22.适于容纳动物砂的用于管理动物排泄物的套件，其包括以适用于套件组件的，在单个包装中的分开容器中的或在虚拟包装中的分开容器中的，权利要求I所述的动物砂和以下中的ー种或多种(1)适于容纳所述砂和适于动物在排泄动物排泄物时使用的装置；(2)适于处理已被所述砂沉积的动物排泄物的装置；(3)不同的动物砂；(4)关于如何使用所述砂以管理动物排泄物的说明；和(5)关于如何处置所述动物砂的说明。
23.包装，其包括适于容纳权利要求I所述的动物砂的材料以及附于该包装上的标签，该标签含有一个或多个词语、图片、设计、首字母缩略词、广告语、短语，或其它装置，或其组合，所述标签表明该包装的内容物含有权利要求I所述的挤出动物砂。
24.用于交流关于使用权利要求I所述的动物砂以用于以下中的一种或多种的信息或说明的措施(I)管理动物排泄物如动物尿和粪便；(2)控制气味；(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说明的文件、数字存储介质、光存储介质、音频提示或视觉显示器。
25.权利要求24所述的措施，其中所述措施是显示的网址、视觉显示亭、小册子、产品标签、包装插页、广告、传单、公告、录音带、录像带、DVD、⑶-ROM、计算机可读芯片、计算机可读卡、计算机可读磁盘、USB装置、火线装置、计算机存储器，和其任意組合。
26.用于管理动物排泄物的方法，包括使动物排泄物和权利要求I所述的动物砂接触。
27.用于管理动物排泄物的方法，包括使动物排泄物和权利要求15所述的动物砂接触。
28.用于管理动物排泄物的方法，包括使动物排泄物和权利要求20所述的动物砂接触。
全文摘要
本发明提供具有提高的吸收速率的动物砂，以及制备和使用这样的砂的方法。所述动物砂包含一种或多种已通过将挤出动物砂颗粒破碎产生的动物砂颗粒，所述挤出动物砂颗粒在颗粒表面上具有不利地影响吸收速率的膜。所述破碎将挤出动物砂颗粒的不具有这样的膜的内部暴露至外部环境，并提高了吸收速率。
文档编号A61K9/14GK102821758SQ201180016544
公开日2012年12月12日 申请日期2011年1月27日 优先权日2010年1月29日
发明者D·K·迪克逊, N·F·胡克 申请人:雀巢产品技术援助有限公司