CN111109093B - 一种复合型猫砂及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种复合型猫砂及其制备方法，该猫砂为核壳结构，包括芯层、内壳层和外壳层；所述芯层原料包括木屑、纸浆、植物纤维和虫胶；所述内壳层原料包括改性沸石、玉米淀粉、植物纤维和瓜尔胶；所述外壳层原料包括硅藻土和液态植物提取液杀菌剂；其通过首先制备芯层，通过滚摇过程在芯层颗粒表面涂覆内壳层混合料形成内壳层颗粒，最后将外壳层物料制备形成匀浆，将其喷涂与内壳层颗粒表面经干燥后形成复合型猫砂成品；本发明的复合型猫砂扬长避短，充分利用了硅藻土的优势，且通过结构上和配方上的改进，克服了硅藻土的使用缺陷。
Description
技术领域
本发明涉及宠物用品技术领域，具体涉及一种复合型猫砂及其制备方法。
背景技术
猫砂是饲主为其饲养的猫用来掩埋粪便和尿液的物体，有较好的吸水性，一般会与猫砂盆(或称猫厕所)一并使用，将适量的猫砂倒于猫砂盆内，受过训练的猫当需要排泄时便会走进猫砂盆内大便于其上面。猫砂按照使用特点分为两类，结团性猫砂和不结团的猫砂。其中不结团的猫砂遇到尿液不会结团，在猫大便后需要将其铲出，使用后需要整体更换；而结团的猫砂吸收到尿液或粪便后会结成一团，配合猫砂铲即可方便的清理。因此，结团性猫砂比不结团的猫砂使用更为方便，更为节省。但是结团性猫砂一般主要成分为膨润土或硅藻土；膨润土或硅藻土猫砂因为价格比较便宜，吸水性和结团比较好，受到了很多宠物主人的喜爱。膨润土或硅藻土猫砂触感接近天然砂土，非常受猫咪的喜爱。从除臭性来说，膨润土或硅藻土猫砂也是可以的。但是膨润土或硅藻土猫砂也有一定的缺点，一方面，膨润土或硅藻土猫砂不易形成大颗粒，而且容易粉碎，导致其粉尘较大，长期使用，猫咪会经常出现打喷嚏的情况，尤其是较为敏感的猫。另一方面，膨润土或硅藻土猫砂的密度过大，重量太大，影响使用；此外，膨润土或硅藻土猫砂吸水性和抗菌性有待提高，因此，单一的膨润土或硅藻土猫砂已经不能满足很多用户的需要。
中国发明专利申请(申请号201611101371.4)公开了一种具有抗菌除臭效果的聚团型猫砂及其制备方法和用途，所述猫砂按照质量份数计，由以下原料组成：膨润土14-18份、常春藤25-30份、芦荟16-20份、棉杆32-38份，该猫砂清洁无污染、除臭抑菌效果好、吸水效果好。但是由于其加入了棉杆容易影响猫砂表面触感，且无法解决膨润土或硅藻土猫砂粉尘问题。
中国发明专利(专利号201611101374.8)公开了一种环保聚团型猫砂及其方法及用途，其由硅藻土、狗尾巴草、艾叶、稻壳和红薯淀粉制备而成，其采用天然原料配制而成，清洁无污染、吸水效果好、芳香除臭、抑菌效果好。但是其仍然无法解决膨润土或硅藻土猫砂的各种缺陷。
发明内容
为解决上述技术问题，本发明提供了一种复合型猫砂及其制备方法，该复合型猫砂扬长避短，充分利用了硅藻土的优势，且通过结构上和配方上的改进，克服了硅藻土的使用缺陷。
本发明为解决上述技术问题，采用的技术方案如下：
技术方案之一，本发明提供了一种复合型猫砂，其为核壳结构，包括芯层、内壳层和外壳层；所述芯层原料包括木屑、纸浆、植物纤维和虫胶；所述内壳层原料包括改性沸石、玉米淀粉、植物纤维和瓜尔胶；所述外壳层原料包括硅藻土和液态植物提取液杀菌剂。为实现环保目的，所述纸浆优选为回收的废纸经过消毒后制备的纸浆。
作为本发明的进一步改进，所述芯层原料中木屑、纸浆、植物纤维和虫胶的重量比为5-8：5-8：2-3：2-4；所述内壳层中改性沸石、玉米淀粉、植物纤维和瓜尔胶的重量比为5-10：3-5：4-8：5-8；所述外壳层中硅藻土和液态植物提取液杀菌剂的重量比为3-5：10-15。
作为本发明的进一步改进，所述芯层、内壳层和外壳层的厚度比为3-5：3-5：4-5。
作为本发明的进一步改进，所述木屑为梧桐木粉或杨木粉；所述植物纤维为竹纤维；所述液态植物提取液杀菌剂为芦荟汁。竹纤维的横截面凹凸变形，布满了近似于椭圆形的孔隙，呈高度中空，毛细管效应极强，可在瞬间吸收和蒸发水分，在所有天然纤维中，竹纤维的吸放湿性及透气性居五大纤维之首，远红外发射率高达0.87，远远优于传统纤维材料，因此符合热舒适的特点。在温度为36℃；相对湿度为100％的条件下，竹纤维的回潮率超过45％，透气性是棉的3.5倍。本发明采用竹纤维一方面提高了水汽通过率，提高了吸湿性，另一方面竹纤维还具有天然的杀菌抗菌效果。梧桐木粉或杨木粉的密度较小，与纸浆形成芯层后可以大大降低整体的密度，降低猫砂的重量。将芦荟汁与硅藻土共混制备外壳层，一方面，芦荟汁具有一定的粘性，可以使硅藻土的表面形成一层膜，防止粉尘的产生；另一方面，芦荟汁具有天然的杀菌作用，在外壳层添加芦荟汁可以有效抑菌。
作为本发明的进一步改进，所述改性沸石为盐改性沸石，所述盐改性沸石为氯化钠改性沸石。盐改性是利用盐中的阳离子来交换天然沸石内原有的阳离子，以改变天然沸石孔穴和孔道大小，进而增强沸石与阳离子之间的相互作用，提高沸石的吸附性能。采用NaCl溶液对天然沸石进行改性，通过对天然沸石和改性沸石扫描电子显微镜(SEM)和比表面积(BET)分析，发现改性沸石的表面明显比天然沸石的粗糙，且改性沸石的总孔容与比表面积比天然沸石有所增大，同时Na+置换了孔穴中原有的Ca2+、Mg2+等半径较大的阳离子，使得空间位阻变小，内扩散加快，交换容量增大，从而提高了沸石对氨氮的吸附能力。
为进一步提高改性沸石、植物纤维和玉米淀粉的总孔容，优选将改性沸石、植物纤维和玉米淀粉进行低温挤压膨化处理。低温挤压膨化处理的具体步骤为本领域公知的现有技术，在此不做赘述。
本发明的技术方案之二，一种复合型猫砂的制备方法，包括如下步骤：
S1、制备芯层：将木屑、纸浆和植物纤维混合均匀后，喷洒虫胶，造粒，干燥；
S2、制备内壳层：将改性沸石、玉米淀粉、植物纤维混合均匀，得到内壳层混合料；将芯层表面涂抹瓜尔胶，在内壳层混合料中滚摇；然后再次涂抹瓜尔胶，再次摇匀直至内壳层混合料用尽；
S3、制备外壳层：将硅藻土与一部分液态植物提取液杀菌剂混合成为匀浆，涂抹至步骤S2制备的颗粒表面，干燥后再次涂抹直至匀浆全部用尽后再次干燥，将剩余的液态植物提取液杀菌剂涂抹至再次干燥的颗粒表面，干燥即得。
进一步的，所述木屑和植物纤维在使用之前经过高温蒸煮处理。高温蒸煮一方面可以杀菌，另一方面可以提高木屑和植物纤维的柔韧性，提高猫砂不同组分之间的结合力和表面触感舒适度。
本发明的技术效果如下：
本发明在传统的硅藻土猫砂的基础上进行了改进，形成了三层核壳结构。最外层保留硅藻土层，但是以浓缩的具有一定粘稠度的液态植物提取液杀菌剂作为粘结剂，将硅藻土粘附至内壳层表面，此外再在表面涂覆一层液态植物提取液杀菌剂形成一层膜，防止了硅藻土的表面掉粉和破碎，避免了粉尘的问题；此外本发明芯层以质轻的木屑和纸浆作为基体，干燥后形成疏松多孔的球形颗粒，一方面实现了废物利用，另一方面大大降低了整体的密度，而且大孔隙的内层结构有利于外层水分被吸入芯层，提高了吸水率，降低了外层硅藻土的使用量，在猫咪小便后大部分的水分被吸入内部，外层硅藻土团聚结块的数量减少，大大提高了猫砂的利用率。此外，内壳层以改性沸石、玉米淀粉和植物纤维为基体，以瓜尔胶为粘结剂，形成结构层，通过多次滚摇，提高了整体结构的强度，有利于使整体保持圆形的稳固结构，在最大限度降低密度的同时，防止颗粒破碎。
附图说明
附图1为本发明猫砂的结构示意图；
附图2为本发明复合型猫砂制备工艺流程图。
具体实施方式
现详细说明本发明的多种示例性实施方式，该详细说明不应认为是对本发明的限制，而应理解为是对本发明的某些方面、特性和实施方案的更详细的描述。
应理解本发明中所述的术语仅仅是为描述特别的实施方式，并非用于限制本发明。另外，对于本发明中的数值范围，应理解为还具体公开了该范围的上限和下限之间的每个中间值。在任何陈述值或陈述范围内的中间值以及任何其他陈述值或在所述范围内的中间值之间的每个较小的范围也包括在本发明内。这些较小范围的上限和下限可独立地包括或排除在范围内。
除非另有说明，否则本文使用的所有技术和科学术语具有本发明所述领域的常规技术人员通常理解的相同含义。虽然本发明仅描述了优选的方法和材料，但是在本发明的实施或测试中也可以使用与本文所述相似或等同的任何方法和材料。本说明书中提到的所有文献通过引用并入，用以公开和描述与所述文献相关的方法和/或材料。在与任何并入的文献冲突时，以本说明书的内容为准。
在不背离本发明的范围或精神的情况下，可对本发明说明书的具体实施方式做多种改进和变化，这对本领域技术人员而言是显而易见的。由本发明的说明书得到的其他实施方式对技术人员而言是显而易见得的。本发明说明书和实施例仅是示例性的。
本发明提供了一种复合型猫砂，其为核壳结构，包括芯层1、内壳层2和外壳层3；所述芯层原料包括木屑、纸浆、植物纤维和虫胶；所述内壳层原料包括改性沸石、玉米淀粉、植物纤维和瓜尔胶；所述外壳层原料包括硅藻土和液态植物提取液杀菌剂。为实现环保目的，所述纸浆优选为回收的废纸经过消毒后制备的纸浆。
作为本发明的一个优化方案，所述芯层原料中木屑、纸浆、植物纤维和虫胶的重量比为5-8：5-8：2-3：2-4；所述内壳层中改性沸石、玉米淀粉、植物纤维和瓜尔胶的重量比为5-10：3-5：4-8：5-8；所述外壳层中硅藻土和液态植物提取液杀菌剂的重量比为3-5：10-15。
作为本发明的一个优化方案，所述芯层、内壳层和外壳层的厚度比为3-5：3-5：4-5。
作为本发明的一个优化方案，所述木屑为梧桐木粉或杨木粉；所述植物纤维为竹纤维；所述液态植物提取液杀菌剂为芦荟汁。
作为本发明的一个优化方案，所述改性沸石为盐改性沸石，所述盐改性沸石为氯化钠改性沸石。
为进一步提高改性沸石、植物纤维和玉米淀粉的总孔容，优选将改性沸石、植物纤维和玉米淀粉进行低温挤压膨化处理。低温挤压膨化处理的具体步骤为本领域公知的现有技术，在此不做赘述。
本发明的技术方案之二，一种复合型猫砂的制备方法，包括如下步骤：
S1、制备芯层：将木屑、纸浆和植物纤维混合均匀后，喷洒虫胶，造粒，干燥；
S2、制备内壳层：将改性沸石、玉米淀粉、植物纤维混合均匀，得到内壳层混合料；将芯层表面涂抹瓜尔胶，在内壳层混合料中滚摇；然后再次涂抹瓜尔胶，再次摇匀直至内壳层混合料用尽；
S3、制备外壳层：将硅藻土与一部分液态植物提取液杀菌剂混合成为匀浆，涂抹至上述颗粒表面，干燥后再次涂抹直至匀浆全部用尽后再次干燥，将剩余的液态植物提取液杀菌剂涂抹至颗粒表面，干燥即得。
进一步优选的方案，所述木屑和植物纤维在使用之前经过高温蒸煮处理。
本发明以下实施例采用的木屑为梧桐木粉或杨木粉，具体可以为梧桐木和杨木的枝、干、叶、根等下脚料经过粉碎后得到的；所述纸浆为回收的废纸经过粉碎打浆后得到的；所述的植物纤维采用竹纤维，可以通过商购获得；所述的改性沸石为商购的沸石颗粒经过氯化钠盐改性后获得的；所述氯化钠盐改性的过程为本领域现有技术，在此不做赘述。所述的虫胶、玉米淀粉、瓜尔胶和硅藻土均为商购产品；所述的液态植物提取液杀菌剂为芦荟叶采用常规方法榨汁、过滤后制备所得。改性沸石、植物纤维和玉米淀粉分别进行低温挤压膨化处理，得到膨化物料。
以下实施例1-5的复合型猫砂的具体组成见表1。
表1
实施例1-5的复合型猫砂按照如下方法进行制备：
S1、制备芯层：将木屑、纸浆和竹纤维混合均匀后，喷洒虫胶，造粒，在85-100℃烘箱中进行干燥，得到球状的芯层；
S2、制备内壳层：将改性沸石、玉米淀粉、植物纤维混合均匀，得到内壳层混合料；将芯层表面涂抹瓜尔胶，在内壳层混合料中滚摇；然后再次涂抹瓜尔胶，再次摇匀直至内壳层混合料用尽；摇匀过程在摇制机进行，所述摇制机摇匀的过程中既可以实现将内壳层混合料粘附到芯层颗粒上，还能使颗粒更加接近圆形，同时使颗粒结构更加牢固；摇制机的结构与工作原理均为本领域公知常识，在此不做赘述；
S3、制备外壳层：将硅藻土与一部分(3/4)液态芦荟汁混合成为匀浆，涂抹至上述颗粒表面，干燥后再次涂抹直至匀浆全部用尽后再次干燥，将剩余的芦荟汁涂抹至颗粒表面，干燥即得。
将实施例1-5制备的复合型猫砂进行性能检测，检测结果见表2.另，设置对照组，对照组为普通的市售硅藻土猫砂，主要成分为硅藻土。
表2
破碎度的测试没有国标，发明人自己设置了试验对比，具体试验过程如下：将实施例1-5和对照组的猫砂分别取1000g，在振动机上进行同样幅度同样频率的振动，振动频率均采用50Hz，振动时间20min，将振动后的每种样品过50目筛，得到的筛下物称重，实施例1-5和对照组的筛下物占原物料重量的比值分别为2.6％、3.1％、2.9％、3.5％、3.2％以及23.6％。
结团率的测试没有相关的行业标准，为了验证本发明的复合型猫砂的结团率效果，发明人设置了对比实验，具体过程如下：将实施例1-5和对照组的猫砂分别取1000g，向每种猫砂中倒入20mL水，待结团后，取出结团的部分，然后分别称取未结团的猫砂质量。按照如下公式计算结团率：
结团率＝(1000g-未结团的猫砂质量)/1000g*100％。
经过计算，实施例1-5和对照组的结团率见表2。
将本发明实施例1-5和对照组的猫砂进行抑菌性能测试(参考中国专利ZL2017110465579)，测定方法如下：将1mL含有1×106cfu/mL大肠杆菌活菌的培养液，分别倒入100g实施例1-5和对照组制备得到的猫砂中，静置10min；然后分别取1g猫砂分别加入到大肠杆菌的培养基中，以100次/分的频率震荡24h，然后将每组震荡后的溶液稀释100倍，震荡均匀，分别取1mL倒入十块相同的琼脂平板中培养一段时间，记录每组对应的十块平板的大肠杆菌菌落数目并取平均值，计算剩余的大肠杆菌数目，从而算出大肠杆菌的生长抑制率。将每组的实验重复三次，取平均值。运用同样的方法测定金黄色葡萄球菌和白色念珠菌的生长抑制率，重复三次。
测定结果：将计算得出的猫砂对不同细菌的生长抑制率进行记录，具体结果如表3所示。
表3
另外，应指出的是上述实例仅作为说明本发明的技术思路和特点，其目的在于其他人能够了解本发明的内容并据以实施，并不能以此限制本发明的保护范围。凡根据本发明思路实质所做的等效变化或完善，都应该涵盖在本发明的保护范围之内。
Claims (4)
1.一种复合型猫砂，其特征在于，其为核壳结构，包括芯层、内壳层和外壳层；所述芯层原料包括木屑、纸浆、竹纤维和虫胶；所述内壳层原料包括改性沸石、玉米淀粉、竹纤维和瓜尔胶；所述外壳层原料包括硅藻土和液态植物提取液杀菌剂；
所述木屑为梧桐木粉或杨木粉；
所述液态植物提取液杀菌剂为芦荟汁；
所述改性沸石为盐改性沸石；
所述木屑和竹纤维在使用之前经过高温蒸煮处理。
2.根据权利要求1所述的一种复合型猫砂，其特征在于，所述芯层原料中木屑、纸浆、竹纤维和虫胶的质量比为5-8：5-8：2-3：2-4；所述内壳层中改性沸石、玉米淀粉、竹纤维和瓜尔胶的质量比为5-10：3-5：4-8：5-8；所述外壳层中硅藻土和液态植物提取液杀菌剂的质量比为3-5：10-15。
3.根据权利要求2所述的一种复合型猫砂，其特征在于，所述芯层、内壳层和外壳层的厚度比为3-5：3-5：4-5。
4.一种权利要求1-3任一项所述的复合型猫砂的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
S1、制备芯层：将木屑、纸浆和竹纤维混合均匀后，喷洒虫胶，造粒，干燥；
S2、制备内壳层：将改性沸石、玉米淀粉、竹纤维混合均匀，得到内壳层混合料；将芯层表面涂抹瓜尔胶，在内壳层混合料中滚摇；然后再次涂抹瓜尔胶，再次摇匀直至内壳层混合料用尽；
S3、制备外壳层：将硅藻土与一部分液态植物提取液杀菌剂混合成为匀浆，涂抹至步骤；
S2制备的颗粒表面，干燥后再次涂抹直至匀浆全部用尽后再次干燥，将剩余的液态植物提取液杀菌剂涂抹至再次干燥的颗粒表面，干燥即得。
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