способ получения абсорбирующего материала (варианты), абсорбирующий материал (варианты) и способ абсорбции жидкости

Формула изобретения

1. Способ получения абсорбирующего материала, включающий получение пульпы неразрушенного и неразрезанного вторичного волокна, имеющей влагосодержание в интервале от более чем примерно 40 до примерно 70 мас.%, гранулирование указанной пульпы вторичного волокна с образованием влажных гранул экструдированием пульпы вторичного волокна через головку с силой экструзии, тангенциальной к поверхности головки, и сушку указанных влажных гранул.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что указанная пульпа вторичного волокна имеет влагосодержание от примерно 42 до менее примерно 70 мас.%.

3. Способ по п.2, отличающийся тем, что указанная пульпа вторичного волокна имеет влагосодержание от примерно 50 до примерно 66 мас.%.

4. Способ по п.1, отличающийся тем, что включает гранулирование указанной пульпы вторичного волокна с помощью гранулятора периодического профиля.

5. Способ по п.1, отличающийся тем, что во время сушки указанные влажные гранулы остаются, по существу, неподвижными по отношению друг к другу.

6. Способ по п.5, отличающийся тем, что включает сушку указанных гранул с помощью конвейерного сушила.

7. Способ получения абсорбирующего материала, включающий получение пульпы вторичного волокна, имеющей влагосодержание от большего, чем примерно 50 мас.%, до меньшего, чем примерно 70 мас.%; гранулирование указанной пульпы с образованием влажных гранул экструдированием вторичного волокна пульпы через головку с силой экструзии, тангенциальной к поверхности головки, и сушку указанных влажных гранул.

8. Способ по п.7, отличающийся тем, что включает получение пульпы вторичного волокна из фабрики облагораживания макулатуры из тонкой бумаги.

9. Абсорбирующий материал для абсорбции жидкости, включающий сухие гранулы, полученные из пульпы неразрушенного и неразрезанного вторичного волокна, имеющей влагосодержание более чем примерно 40 мас.%, и сформованные экструдированием пульпы через головку с силой экструзии, тангенциальной к поверхности головки, с формованием влажных гранул, выпариванием влаги из влажных гранул в процессе сушки с образованием сухих гранул, имеющих влагосодержание менее чем примерно 10 мас.%.

10. Абсорбирующий материал по п.9, отличающийся тем, что его выбирают из группы, состоящей из абсорбента жидких промышленных отходов и подстилки для животных.

11. Абсорбирующий материал по п.10, отличающийся тем, что указанная подстилка для животных является подстилкой для кошек.

12. Абсорбирующий материал по п.9, отличающийся тем, что указанная пульпа вторичного волокна имеет зольность менее примерно 80 мас.%.

13. Абсорбирующий материал по п.9, отличающийся тем, что пульпа имеет содержание влаги от более чем примерно 40 до примерно 70 мас.%.

14. Абсорбирующий материал по п.9, отличающийся тем, что пульпа имеет содержание влаги от более чем примерно 42 до примерно 70 мас.%.

15. Абсорбирующий материал по п.9, отличающийся тем, что материал дополнительно представляет собой абсорбент жидких промышленных отходов.

16. Абсорбирующий материал по п.9, отличающийся тем, что сухие гранулы имеют способность абсорбировать жидкость более примерно 1:1.

17. Абсорбирующий материал по п.9, отличающийся тем, что сухие гранулы имеют содержание влаги менее примерно 5 мас.%.

18. Способ абсорбции жидкости, включающий контактирование жидкости с абсорбирующим материалом, который получен по способу, включающему (а) получение пульпы неразрушенного и неразрезанного вторичного волокна, имеющей влагосодержание в интервале от более чем примерно 40 до примерно 70 мас.%, (б) гранулирование указанной пульпы вторичного волокна с образованием влажных гранул экструдированием пульпы вторичного волокна через головку с силой экструзии, тангенциальной к поверхности головки, и (в) сушку указанных влажных гранул.

19. Способ по п.18, отличающийся тем, что указанную жидкость выбирают из группы, состоящей из растворителей, водных жидкостей и жидкостей на основе нефти.

20. Способ по п. 19, отличающийся тем, что указанная водная жидкость содержит жидкое испражнение животного.

21. Способ по п.20, отличающийся тем, что указанное жидкое испражнение животного содержит мочу.

22. Способ по п.19, отличающийся тем, что указанная жидкость на основе нефти содержит масло или смазку.

Описание изобретения к патенту

ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ, К КОТОРОЙ ОТНОСИТСЯ ИЗОБРЕТЕНИЕ

Изобретение относится к способу получения абсорбирующих материалов (варианты), абсорбирующему материалу (варианты) и способу абсорбции жидкости. Более конкретно, настоящее изобретение относится к способам получения абсорбирующих материалов из пульпы вторичного волокна.

ПРЕДПОСЫЛКИ СОЗДАНИЯ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Абсорбирующие материалы, в особенности гранулированные абсорбирующие материалы, применяются для разнообразных промышленных и бытовых целей. Типичные применения включают в себя абсорбцию жидкостей, таких как вода, масло, смазку и растворители, разлитых на полах и других поверхностях, а также подстилки для животных, такие как подстилки для кошек.

Как правило, обычные гранулированные жидкостные абсорбенты содержат органические или неорганические абсорбирующие материалы, которые встречаются в природе, такие как глина, песок, древесные стружки, опилки, арахисовую скорлупу, рисовую шелуху и измельченную бумагу, картон и газетную бумагу. Подстилки для животных содержат особый класс гранулярных жидкостных абсорбентов и используются для того, чтобы собирать выделения животных в домашних хозяйствах, где содержатся домашние животные, в особенности кошки. Обычные подстилки для животных, как правило, содержат инертные материалы с большой площадью поверхности, такие как глина, бентониты и целлюлоза. Для улучшения или маскирования запахов к некоторым из этих материалов можно добавить душистые вещества или вещества, регулирующие запах.

Обычные абсорбирующие материалы, включая абсорбенты для жидких промышленных отходов и подстилки для животных, обладают тем недостатком, что они, как правило, имеют низкую абсорбционную способность и страдают от проблем с запылением и удалением. Типичные известные абсорбирующие материалы могут абсорбировать жидкость в количестве, равном их собственному весу или меньшем. Соответственно эти материалы быстро насыщаются и должны часто выбрасываться и заменяться. Это увеличивает затраты, связанные с применением абсорбентов для жидких промышленных отходов и подстилок для животных. Если говорить конкретно о подстилках для животных, то существуют также проблемы с удалением, так как насыщенные подстилки часто прилипают к подносам и корытцам для подстилок. Обычные абсорбенты также обладают большими объемными плотностями, как правило от примерно 36 до примерно 50 фунт/фут³ (0,576-0,800 г/см³), что создает для потребителя проблемы с обращением. Кроме того, есть тенденция прилипания обычных подстилок к лапам домашних животных, в результате чего подстилка разбрасывается из коробки с ней. Это создает проблемы в домашнем хозяйстве. Кроме того, неорганические абсорбенты, такие как глиняные абсорбенты, являются абразивными и могут вызвать повреждение покрытия пола рядом.

Существует возрастающая потребность в способах утилизации волокнистой пульпы с бумажных фабрик. На обычной фабрике по облагораживанию макулатуры 100 тонн макулатуры по сухому весу можно переработать в примерно 65-80 тонн вторичного (повторного использования) волокна по сухому весу. Остальные 20-35 тонн макулатуры непригодны и составляют часть шлама, образуемого на фабрике облагораживания макулатуры. Этот шлам, не подлежащий использованию, обычно содержит от примерно 50 до примерно 70 процентов воды. Таким образом, из 100 тонн макулатуры по сухому весу можно получить от примерно 70 до примерно 120 тонн шлама, требующего утилизации, по мокрому весу.

Обычные методы утилизации шлама включают захоронение в землю, разбрасывание на почву, компостирование и сжигание. Места для закапываний и свалок истощаются с тревожащей скоростью, а образование новых мест сложно с точки зрения защиты окружающей среды. Компостирование и сжигание шлама также поднимает проблемы, связанные с защитой окружающей среды. Некоторые новаторские методики утилизации шлама включают в себя переработку шлама в таблетки для топлива или же в легкие строительные заполнители, пиролиз, газификацию и введение в цементы. Однако эти методики, как правило, требуют применения сложных методов и дорогого оборудования.

Также сообщается о введении волокна шлама в подстилки для животных. Например, Lewe и др. В патенте США 4721059 описывает наполнители для животных, изготавливаемые из отходов, которые получаются во время производства бумаги. Способы изготовления наполнителей для животных согласно Lowe и др. Страдают от тех недостатков, что в них требуется разбить или размельчить обезвоженные волокна с помощью устройства для разбивания комков, редукционного стана или измельчителя до длины волокон от 1 до 10 мм, причем предпочтительна длина волокон от 1 до 4 мм. Разбивание или измельчение волокон до конкретной длины требует дополнительных стадий производства, и поэтому увеличивает производственные затраты.

Cortigene и др. В патенте США 4203388 описывает подстилку для животных, содержащую гранулированные и высушенные отбросы с фабрики вторичного волокна. Способы изготовления подстилок для животных согласно Cortigen и др. страдают от тех недостатков, что в них требуется обезвоживание пульпы до содержания воды между примерно 32 и 40%. Обезвоживание пульпы до содержания воды 40% и ниже может быть трудным. Более того, в способах, описанных в патенте Cortigene и др. требуется, чтобы корка обезвоженной пульпы была разрезана на небольшие куски перед гранулированием. Обезвоживание пульпы до содержания воды 40% или менее и разрезание корки пульпы в маленькие куски требует дополнительных производственных стадий и поэтому увеличенных производственных затрат.

Хотя были разработаны способы рециклирования волокон пульпы в продукты из вторичной бумаги, эти способы приняты не широко вследствие затруднения, связанного с контролем качества полученных продуктов из вторичной бумаги.

Соответственно требуются новые и/или лучшие абсорбирующие материалы, включая абсорбирующие материалы для использования в качестве абсорбентов жидких промышленных отходов и бытовых абсорбентов, таких как подстилки для животных. Кроме того, требуются новые /или лучшие способы применения или утилизации волокнистой пульпы. Настоящее изобретение относится к этим, а также другим важным целям.

КРАТКОЕ ИЗЛОЖЕНИЕ СУЩНОСТИ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Настоящее изобретение частично относится к способам получения абсорбирующих материалов и к самим абсорбирующим материалам. По одному из вариантов осуществления изобретения предлагаются способы получения абсорбирующего материала, которые включают получение пульпы неразрушенного и неразрезанного вторичного волокна, имеющей влагосодержание более примерно 40%. Пульпу гранулируют с образованием влажных гранул, которые затем сушат.

Другой аспект настоящего изобретения относится к способам получения абсорбирующего материала, которые включают получение пульпы вторичного волокна, имеющей влагосодержание от более примерно 50% до менее примерно 70%. Пульпу гранулируют с образованием влажных гранул, которые затем сушат.

Еще один аспект настоящего изобретения относится к абсорбирующему материалу, который получают по способу, включающему получение пульпы неразрушенного и неразрезанного вторичного волокна, имеющей влагосодержание более примерно 40%. Пульпу гранулируют с образованием влажных гранул, которые затем сушат.

Еще один аспект настоящего изобретения относится к абсорбирующему материалу, полученному из пульпы вторичного волокна. Абсорбирующий материал имеет объемную плотность менее примерно 36 фунт/куб. фут (0,576 г/куб.см) и способность абсорбировать жидкость по меньшей мере около 1,1.

Другой аспект изобретения относится к способам абсорбции жидкости, который включает контактирование жидкости с абсорбирующим материалом. Абсорбирующий материал получают по способу, включающему получение пульпы неразрушенного и неразрезанного вторичного волокна, имеющей влагосодержание более примерно 40%. Пульпу гранулируют с образованием влажных гранул, которые затем сушат.

С помощью вариантов осуществления настоящего изобретения достигаются очень желательные и неожиданные преимущества. В этой связи, абсорбирующие материалы по настоящему изобретению обладают желательными способностями абсорбировать жидкости. Соответственно малые количества абсорбирующих материалов можно использовать для того, чтобы абсорбировать большие объемы жидкости. Желательная способность абсорбировать жидкости увеличивает эффективность затрат настоящих абсорбирующих материалов. Их также не нужно так часто выбрасывать и заменять свежими абсорбирующими материалами, как обычные абсорбирующие материалы. Это уменьшает проблемы, связанные с защитой окружающей среды. Кроме того, в настоящем изобретении в качестве сырья используется пульпа вторичного волокна, утилизация которой обычно включена в накладные расходы производителя. Таким образом, варианты осуществления настоящего изобретения можно использовать для того, чтобы значительно снизить производственные затраты для абсорбирующих материалов.

Настоящие абсорбирующие материалы имеют малые объемные плотности, которые позволяют потребителю легко обращаться с ними. Способы получения настоящих абсорбирующих материалов из пульпы вторичного волокна просты и включают минимальное число стадий процесса. Так, при применении способов по настоящему изобретению нет необходимости в дополнительных стадиях процесса, таких как сильное обезвоживание пульпы, разрушение или измельчение волокон, и/или разрезание корок обезвоженной пульпы на маленькие кусочки, что может потребоваться в связи с получением прототипных абсорбирующих материалов из пульпы волокна.

Эти и другие аспекты изобретения будут более очевидными исходя из настоящего описания и формулы изобретения.

ПОДРОБНОЕ ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Если не указано иначе, следует понимать, что следующие термины, используемые выше и по всему описанию, имеют следующие значения.

"Пульпа вторичного волокна" относится к основным сжимаемым твердым отходам, отходящим из устройства для обезвоживания на фабрике, например на фабрике для облагораживания макулатуры, из тонкой бумаги которая перерабатывает макулатуру во вторичное волокно. Пульпа вторичного волокна в основном составлена из воды, целлюлозного волокна и других добавок, используемых при изготовлении бумаги, включая клеи, наполнители, красители, пигменты, покрывающие материалы и типографские краски. Шлам вторичного волокна обычно имеет темно-серый цвет во влажном состоянии и светло-серый цвет после высушивания.

Термин "неразрушенный" относится к пульпе вторичного волокна, являющейся пульпой, которая не была разрушена или измельчена, например посредством редукционного стана или измельчителя. Как правило, пульпа неразрушенного вторичного волокна является пульпой, которую можно переносить с помощью механического транспортера и подавать в гранулирующее устройство.

Термин "неразрезанный" относится к корке пульпы вторичного волокна, которая не была разрезана на мелкие кусочки после того, как была обезвожена.

Термин "влажные гранулы" относится к гранулам, образованным из пульпы вторичного волокна, перед сушкой.

Термин "способность абсорбировать жидкости" относится к способности описанных здесь абсорбирующих материалов абсорбировать жидкость. Способность абсорбировать жидкости выражают как вес жидкости, абсорбированной абсорбирующим материалом, деленный на вес абсорбирующего материала.

Термин "%" или "процент" относится к проценту по весу.

Предлагаемые здесь абсорбирующие материалы являются сильно абсорбирующими и могут быть использованы для абсорбции различных жидкостей, включая неполярные жидкости, например жидкости на основе нефти, такие как масло и смазка, полярные жидкости, например водные жидкости, такие как вода и моча, а также растворители, включая органические растворители. Настоящие абсорбирующие материалы очень пригодны для абсорбции случайно разлитых жидкостей на поверхностях, таких как разлитое масло и растворители на полах, верстаках и подъездных путях. Настоящие абсорбирующие материалы также особенно пригодны в качестве подстилки для животных, особенно подстилки для кошек, для абсорбции мочи животного и других жидких отходов. Способы по настоящему изобретению касаются проблем защиты окружающей среды, связанных с утилизацией пульпы вторичного волокна. Предложенные здесь способы являются простыми и их можно осуществить с минимальным оборудованием. Вследствие этого изготовление настоящих абсорбирующих материалов можно проводить, например, внутри фабрики по переработке макулатуры или рядом с ней. Таким образом, отпадает необходимость транспортировки пульпы вторичного волокна к отдельному производственному устройству.

Настоящее изобретение отчасти касается способов получения абсорбирующего материала. Способы включают применение пульпы вторичного волокна, имеющей влагосодержание более примерно 40%. В зависимости от операций, осуществляемых на конкретной фабрике по переработке макулатуры, пульпа вторичного волокна также может включать в себя вторичную пульпу. Вторичная пульпа в основном состоит из микробной биомассы. Однако из-за соображений безопасности и защиты окружающей среды пульпа вторичного волокна предпочтительно содержит по существу мало вторичной пульпы или вообще не содержит ее.

Зольность пульпы вторичного волокна указывает на количество добавок, которые вводят в макулатуру. Как правило, зольность пульпы вторичного волокна составляет от примерно 20 до примерно 80%. Макулатура, содержащая много наполнителя и покрывающих материалов, например, журналы, приводит к пульпе вторичного волокна, имеющей высокую зольность. Пульпа вторичного волокна из фабрик по облагораживанию газетной макулатуры обычно имеет низкую зольность. Характерный образец золы состоит из следующих материалов.

Материал - %

Si как SiO₂ - 46,4

Аl как Аl₂О₃ - 40,6

Fe как Fe₂O₃ - 1,5

Ti как ТiO₃ - 1,5

Са как СаО - 7,4

Мg как МgО - 0,9

Na как Na₂О - 0,3

К как К₂O - ноль

S как SO₂ - 0,3

Р как P₂O₅ - 0,8

Потери при сжигании при 900^oF (482,22^oС) - 0,1

Не определено - 0,2

Всего - 100,0

А.Н. Nadelman and LP Neston, TAPPI, vol. 43 (2), p.120 (1960).

Зольность пульпы вторичного волокна, используемого в способах по настоящему изобретению, может изменяться и зависит, например, от фабрики, из которой получена пульпа вторичного волокна, конкретных компонентов, введенных в пульпу вторичного волокна, и т.п. В предпочтительных вариантах осуществления изобретения пульпа вторичного волокна имеет низкую зольность. Это так, поскольку зола, которая обычно является мерой концентрации неорганических материалов, присутствующих в пульпе, не вносит значительного вклада в способность абсорбировать жидкости для полученных из нее абсорбирующих материалов.

Зольность пульпы вторичного волокна предпочтительно составляет менее примерно 80%, причем более предпочтительны зольности менее примерно 75%. Даже более предпочтительно, чтобы пульпа вторичного волокна имела зольность менее примерно 70%, причем еще более предпочтительны зольности менее примерно 65%. Еще более предпочтительно, чтобы пульпа вторичного волокна имела зольность менее примерно 60%, причем даже более предпочтительны зольности менее примерно 55%. Еще более предпочтительно, чтобы пульпа вторичного волокна имела зольность менее примерно 50%, например примерно 47%, причем даже более предпочтительны зольности менее примерно 45%. Даже более предпочтительно, чтобы пульпа вторичного волокна имела зольность менее примерно 40%, причем еще более предпочтительны зольности менее примерно 35%. Еще более предпочтительно, чтобы пульпа вторичного волокна имела зольность менее примерно 30%, причем даже более предпочтительны зольности менее примерно 25%. Особо предпочтительная зольность пульпы вторичного волокна составляет примерно 23%.

Как указано выше, используемая по настоящим способам пульпа вторичного волокна имеет влагосодержание более примерно 40%. Как будет подробно обсуждено ниже, влагосодержание пульпы вторичного волокна является важным фактором и может влиять на легкость, с которой пульпу перерабатывают в гранулы, а также на способности абсорбировать жидкости конечных абсорбирующих материалов. Предпочтительно, пульпа вторичного волокна имеет влагосодержание от более примерно 40% до примерно 70%. Более предпочтительно, влагосодержание пульпы составляет от примерно 42% до менее примерно 70%, причем даже более предпочтительно влагосодержание от примерно 50% до менее примерно 70%. Еще более предпочтительно, чтобы влагосодержание пульпы составляло от примерно 55% до менее примерно 70%, причем даже более предпочтительно влагосодержание от примерно 60% до менее примерно 70%. Особенно предпочтительным является влагосодержание от более примерно 60% до примерно 68%, более предпочтительно - от более примерно 60% до примерно 66%, и даже более предпочтительно - около 63%.

Пульпа вторичного волокна обычно содержит от примерно 50 до примерно 70% влаги. Чтобы снизить влагосодержание, пульпу можно обезводить с помощью любого подходящего устройства для обезвоживания, например, фетрового (ленточного) пресса или червячного пресса. Конечно, влагосодержание пульпы вторичного волокна можно повысить путем добавления воды.

После получения пульпы вторичного волокна с влагосодержанием более примерно 40% пульпу гранулируют с образованием влажных гранул. Хотя предполагается, что для гранулирования пульпы доступно и может быть использовано широкое разнообразие гранулирующих устройств, было обнаружено, что для данной операции предпочтительны определенные устройства, и особенно устройства типа грануляторов периодического профиля. В грануляторе периодического профиля головка имеет форму металлического кольца. Во время работы головка проворачивается примерно два или три раза, чтобы сжать и экструдировать пульпу вторичного волокна. Сила экструзии в грануляторе периодического профиля тангенциальна поверхности головки. Таким образом, хотя пульпа постепенно образует мат на поверхности головки, тем не менее пульпа может непрерывно выталкиваться из головки без закупорок.

Было обнаружено, что определенные гранулирующие устройства, включая гранулирующие устройства, в которых сила экструзии приложена в направлении, отличающемся от тангенциального к поверхности головки, такие как шнековые экструдеры, менее предпочтительны в операции гранулирования, чем устройства-грануляторы периодического профиля. Это так, потому что другие устройства-экструдеры имеют повышенную склонность к закупорке. В связи с этим, в шнековых экструдерах пульпу вторичного волокна экструдируют через плоскую головку, имеющую множество отверстий. В шнековых экструдерах сила экструзии перпендикулярна поверхности головки. Во время работы пульпа постепенно образует мат на поверхности головки, который закупоривает отверстия в устройстве.

Для того, чтобы разрезать экструдированную пульпу во влажные гранулы требуемой длины можно использовать регулируемые отрезные ножи. Предпочтительно влажные гранулы имеют диаметр от примерно 3/32 дюйма (0,24 см) до примерно 1/4 дюйма (0,64 см) и длину от примерно 1/8 дюйма (0,32 см) до примерно 1,2 дюйма (1,28 см). Более предпочтительно, влажные гранулы имеют диаметр от примерно 1/8 дюйма (0,32 см) до примерно 3/16 дюйма (0,48 см) и длину от примерно 3/16 дюйма (0,48 см ) до примерно 5/16 дюйма (0,80 см).

Как отмечено выше, влагосодержание пульпы вторичного волокна может значительно влиять на дальнейшую переработку пульпы в гранулы. Если пульпа вторичного волокна имеет высокое влагосодержание, например около 70% или больше, то во время экструзии вода выталкивается из пульпы. Это приводит к образованию раздельных фаз воды и пульпы. Кроме того, полученные влажные гранулы не имеют структурной целостности и имеют тенденцию слипаться перед сушкой. Когда влагосодержание пульпы вторичного волокна составляет менее примерно 70%, выталкивание воды во время экструзии существенно предотвращается. Кроме того, при влагосодержании ниже примерно 70% существенно улучшена структурная целостность влажных гранул. Стремление влажных гранул слипаться может быть по существу устранено путем использования пульпы вторичного волокна, имеющей влагосодержание менее примерно 65%. Однако, когда влагосодержание пульпы уменьшается ниже примерно 42%, например около 40%, уменьшается ее способность деформироваться в холодном состоянии. В результате при экструдировании пульпы вторичного волокна с влагосодержанием около 40% встречаются трудности, и имеется повышенная тенденция закупорки головок гранулятора. В соответствии с этим, в предпочтительных вариантах осуществления настоящего изобретения влагосодержание пульпы вторичного волокна составляет более примерно 40%, например по меньшей мере около 42%. Когда влагосодержание падает ниже примерно 40%, происходит многократная закупорка головок, и при влагосодержаниях примерно 25% или меньше закупорка является серьезной и требует выключения гранулятора.

Кроме влияния на образование гранул, влагосодержание пульпы вторичного волокна также может иметь заметное воздействие на способности абсорбировать жидкости для конечных гранул. Например, наблюдали, что гранулы, полученные из пульпы вторичного волокна с более высоким влагосодержанием, например большим чем примерно 40%, таким как примерно 42%, обладают улучшенными способностями абсорбировать жидкости по отношению к гранулам, полученным из пульпы вторичного волокна, имеющего более низкое влагосодержание, например менее примерно 42%, такое как примерно 40% или меньше. Хотя автор изобретения не желает быть связанным какой-либо теорией операции, приводятся следующие причины того, что гранулы, полученные из пульпы вторичного волокна с более высоким влагосодержанием, обладают улучшенными способностями абсорбировать жидкости. Во время сушки влага во влажных гранулах испаряется, что создает пустые пространства. Эти пустые пространства могут захватывать жидкость. Гранулы, полученные из пульпы вторичного волокна с более высоким влагосодержанием, имеют больше пустого пространства в сравнении с гранулами, полученными из пульпы вторичного волокна, имеющей более низкое влагосодержание. Гранулы, имеющие больше пустых пространств, способны абсорбировать или захватывать больший объем жидкости.

После того, как гранулы выгрузили из гранулятора, их сушат. Для сушки влажных гранул доступны разнообразные средства сушки, и такие средства будут очевидны обычному специалисту на основе настоящего описания. Гранулы предпочтительно сушат с применением метода, в котором они остаются по существу неподвижными относительно друг друга, в результате чего существенно избегается движение с трением. Используемый здесь термин "движение с трением" относится к движению гранул, при котором гранулы трутся друг о друга или о другие поверхности, такие как стенки сушилки. Движение с трением является нежелательным, так как оно приводит к эрозии и/или разрушению гранул, а также к образованию мелких частиц и пыли. В предпочтительных вариантах осуществления изобретения для сушки влажных гранул используют конвейерную сушилку. Применение конвейерной сушилки сводит к минимуму движение гранул с трением во время процесса сушки, что приводит к существенному устранению образования пыли или мелких частиц. В отличие от этого, другие сушилки, такие как вращающиеся сушилки, могут вызвать разрушение гранул и создание мелких частиц и пыли, и следует избегать их применения.

В предпочтительных вариантах осуществления изобретения влажные гранулы сушат до влагосодержания менее примерно 10%, причем более предпочтительны влагосодержания примерно 5%. Требуемого влагосодержания в высушенных гранулах можно достигнуть путем нагрева влажных гранул [при температуре] от примерно 230^oF (110,00^oС) до примерно 260^oF (126,67^oС) в течение времени от примерно 5 до примерно 10 минут. Для того, чтобы нагреть влажные гранулы до требуемой температуры и высушить гранулы до требуемого влагосодержания доступны разнообразные источники тепла. Подходящие источники тепла включают в себя, например, пар и природный газ. После сушки высушенные гранулы можно охладить с помощью окружающего воздуха.

По желанию, в абсорбирующие материалы можно ввести дезодорант и/или душистое вещество. Это введение может происходить во время переработки пульпы вторичного волокна, например после обезвоживания и перед гранулированием, или же после сушки. Введение дезодоранта и/или душистого вещества может быть особо желательным в случае абсорбирующих материалов, используемых в качестве подстилки для животных. Конкретный выбранный дезодорант и/или душистое вещество может изменяться и зависит, например, от предполагаемого конечного применения. Подходящие дезодоранты или душистые вещества включают в себя, например, дезодораторы подстилок для кошек, доступные в продаже от Church & Dwight Co, Inc. (Princeton, NJ), или пищевую соду.

Абсорбирующие материалы по настоящему изобретению желательно имеют высокие способности абсорбировать жидкости. В предпочтительных вариантах осуществления изобретения настоящие абсорбирующие материалы имеют способность абсорбировать жидкости по меньшей мере около 1,1, причем более предпочтительны способности абсорбировать жидкости более примерно 1,1, например 1,2, около 1,3 или около 1,4. Даже более предпочтительно, чтобы абсорбирующие материалы имели способность абсорбировать жидкости по меньшей мере около 1,5, причем еще более предпочтительны способности абсорбировать жидкости по меньшей мере около 1,6. В еще более предпочтительном варианте осуществления изобретения абсорбирующие материалы имеют способность абсорбировать жидкости более примерно 1,6.

Абсорбирующие материалы по настоящему изобретению желательно имеют малые объемные плотности, что делает обращение более легким для потребителей. Наблюдалось то, что абсорбирующие материалы, имеющие меньшие объемные плотности, как правило, получаются из пульпы вторичного волокна, имеющей более низкую зольность. Полагаем, что это так, потому, что размер частиц золы как правило гораздо меньше размера частиц волокна, а частицы меньшего размера обычно образуют гранулы, имеющие более высокие объемные плотности.

В предпочтительных вариантах осуществления изобретения настоящие абсорбирующие материалы имеют объемную плотность менее примерно 36 фунт/фут³ (0,576 г/см³), например, около 35, 34, 33, 32 и 31 фунт/фут³ (0,560, 0,544, 0,528, 0,512 и 0,496 г/см³). Более предпочтительно, чтобы абсорбирующие материалы имели объемные плотности менее примерно 30 фунт/фут³ (0,480 г/см³), такую как примерно 29, 28, 27, 26, 25, 24, 23, 22, 21 и 20 фунт/фут³ (0,464, 0,448, 0,432, 0,416, 0,400, 0,384, 0,368, 0,352, 0,336, и 0,320 г/см³), или менее.

Настоящие абсорбирующие материалы можно использовать для того, чтобы абсорбировать жидкости, например жидкости, разлитые на поверхностях, таких как жидкости на основе нефти, включая масло. Разлитая жидкость абсорбируется путем контактирования абсорбирующего материала с жидкостью, например путем наложения абсорбирующего материала на разлитую жидкость. Абсорбирующего материалу позволяют абсорбировать жидкость, и смоченный абсорбирующий материал можно собрать для подходящего удаления.

Абсорбирующие материалы по настоящему изобретению особенно пригодны для применения в качестве подстилки для животных. Абсорбирующий материал помещают в лоток для подстилки и приводят в контакт с выделениями животного, например домашнего животного, такого как кошка, путем того, что животное испражняется в абсорбирующий материал. Применяемый абсорбирующий материал легко удалить, например путем смывания в туалет.

Далее изобретение описано в следующих примерах. Эти примеры являются реальными и предназначены только для целей иллюстрации, и не полагаются ограничивающими прилагаемую формулу изобретения.

ПРИМЕРЫ

В примерах 1-5 и 7 описано получение гранулированных абсорбирующих материалов, попадающих в объем настоящего изобретения. В примере 6 описано получение гранулированных абсорбирующих материалов, не попадающих в объем настоящего изобретения. В примерах 8-13 описаны испытания с целью оценки способностей абсорбировать жидкости для абсорбирующих материалов, полученных в примерах 1-7, а также для прототипных абсорбирующих материалов.

Примеры 1-12 являются реальными примерами, в то время как пример 13 является предсказательным примером.

ПРИМЕР 1

Для изготовления абсорбирующего материала использовали пульпу вторичного волокна из фабрики для облагораживания макулатуры в Соединенных Штатах Америки. Пульпу обезвоживали с помощью ленточного пресса до влагосодержания примерно 65% и проводили анализ, показавший что зольность пульпы была примерно 23%. Пульпу подавали непосредственно в гранулятор периодического профиля и гранулировали. Влажные гранулы сушили до содержания влаги менее 10% с использованием лабораторных сушильных печей или сушильного оборудования с ленточным транспортером.

ПРИМЕРЫ 2-6

Повторяли пример 1 за тем исключением, что перед грануляцией пульпу обезвоживали до влагосодержания примерно 70% (пример 2), примерно 60% (пример 3), примерно 50% (пример 4), примерно 42% (пример 5) и примерно 30% (пример 6).

ПРИМЕР 7

Повторяли пример 3, за тем исключением, что пульпу вторичного волокна получали из фабрики по облагораживанию макулатуры из Канады. Анализ показал зольность этой пульпы примерно 47%.

ПРИМЕР 8

Для гранул, полученных в примерах 1-7, оценивали объемную плотность (фунт/фут³) и способность абсорбировать воду (в граммах абсорбированной воды на грамм сухих гранул). Результаты этой оценки представлены в табл.1.

При рассмотрении табл.1 оказывается, что абсорбирующие материалы, представляющие предпочтительные варианты осуществления настоящего изобретения (примеры 1-5) имеют меньшие объемные плотности и улучшенные способности абсорбировать воду в сравнении с абсорбирующими материалами, полученными в примере 6. Гранулы, полученные из пульпы вторичного волокна с влагосодержанием по меньшей мере 50% и выше (примеры 1-4) проявляют особенно улучшенные способности абсорбировать воду. Кроме того, рассмотрение табл.1 указывает на то, что способность абсорбировать воду улучшается при зольности менее примерно 47%.

ПРИМЕР 9

Данный пример относится к определению и сравнению объемных плотностей и способностей абсорбировать воду для гранул, полученных в примере 3, и для двух доступных в продаже глиняных подстилок для кошек. Результаты этого определения представлены в табл.2.

При изучении табл.2 выясняется, что абсорбирующие материалы по настоящему изобретению имеют меньшие объемные плотности и улучшенные способности абсорбировать воду в сравнении с глиняными подстилками для кошек на уровне техники.

ПРИМЕР 10

Данный пример относится к оценке и сравнению объемных плотностей и способностей абсорбировать масло для гранул, полученных в примере 3, измельченной макулатуры и доступного к продаже глиняного абсорбента.

Результаты этого определения представлены в табл. 3.

При изучении табл. 3 выясняется, что абсорбирующие материалы по настоящему изобретению имеют меньшие объемные плотности, чем прототипные глиняные подстилки и улучшенные способности абсорбировать масло в сравнении с глиняными подстилками для кошек на уровне техники. Хотя измельченная бумага имеет меньшую объемную плотность и большую способность абсорбировать масло, чем гранулы из примера 3, она также значительно дороже, чем абсорбирующие материалы по настоящему изобретению, так как в ней в качестве сырья используется продукт с товарной ценностью.

ПРИМЕР 11

В данном примере оценивается влияние размера гранул на способность абсорбировать жидкость. Были изготовлены гранулы с шестью различными размерами, все из которых выражены в дюймах:

(А) диаметр 3/32 (0,24 см ) и длина 3/16 (0,48 см);

(В) диаметр 3/32 (0,24 см) и длина 7/16 (1,12 см);

(С) диаметр 1/8 (0,32 см) и длина 3/16 (0,48 см);

(D) диаметр 1/8 (0,32 см) и длина 7/16 (1,12 см);

(Е) диаметр 1/4 (0,64 см) и длина 3/16 (0,48 см) и

(F) диаметр 1/4 (0,64 см) и длина 7/16 (1,12 см).

Были проведены определения способности абсорбировать воду для гранул (А)-(F). Результаты этих определений приведены в табл.4.

При изучении табл. 4 выясняется то, что гранулы, имеющие диаметр более 3/32 дюйма (0,24 см), более короткие гранулы, и в особенности гранулы длиной 3/16 дюйма (0,48 см) обладают улучшенными способностями абсорбировать воду. Среди гранул шести размеров, оцененных в данном примере, наибольшей способностью абсорбировать воду обладают гранулы размера (С).

ПРИМЕР 12

Абсорбирующие материалы по настоящему изобретению распределили по домашним хозяйствам, в которых содержались кошки. Абсорбирующие материалы были оценены хозяевами кошек по их эффективности в качестве подстилок для кошек. Хозяева кошек сообщили, что абсорбирующие материалы по настоящему изобретению были эффективны в качестве подстилки для кошек в том, что они:

(А) хорошо абсорбируют жидкость;

(В) по существу не имеют тенденции прилипать к лапам кошек;

(С) по существу не содержат пыли;

(D) создают легкость очистки поддона для подстилки;

(Е) требуют малого или никакого ухода между сменами на свежий абсорбент;

(F) могут смываться и поэтому легко удаляются;

(G) по существу не имеют тенденции разбрасываться из поддона с подстилкой; и

(Н) внешне привлекательны для хозяина кошки.

Также сообщается, что настоящие абсорбирующие материалы привлекательны для кошек, когда они ищут место для опорожнения от мочи и других фекалий.

ПРИМЕР 13

Повторяют определение как в примере 12, за исключением того, что абсорбирующие материалы также содержат душистое вещество, гермицид и/или бактерицид. Кроме вышеприведенных свойств (А)-(Н), понятно то, что абсорбирующий материал является эффективной подстилкой для животных, так как он:

(I) поглощает запахи;

(J) замедляет рост микробов;

(К) делает поддоны с подстилкой менее заметными;

(L) имеет приятный запах; и

(М) приводит к увеличению времени между заменами.

Исходя из предшествующего описания специалистам будут очевидны различные варианты изобретения, кроме тех, которые были описаны здесь. Предполагается, что такие варианты также попадают в объем прилагаемой формулы изобретения.