CN113100086A - 一种沸石猫砂及其生产工艺 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种沸石猫砂及其生产工艺，属于宠物清洁用品技术领域，该猫砂包括内层的吸水内衬和外层的改性沸石粉层，其中，吸水内衬以蒙脱土和硅藻土为主要原料，具有良好的吸水性能，外层沸石粉先预处理提升透水性，再接枝季铵离子基团，具有良好的杀菌效果，解决现有技术中沸石猫砂吸水性和除臭性不佳技术问题。本猫砂的制备工艺中，吸水内衬在湿润的环境下制粒，蒙脱土和硅藻土已经充分吸水膨胀，后续烘干时体积缩小，而外壳层改性沸石粉层结构基本不变，该制备方法解决吸水内衬吸水后体积变大导致猫砂被胀破问题。本发明的原料均采用无毒害的材料，猫在误食后不会产生不良反应，同时本猫砂为球状，踩踏感受更好。
Description
技术领域
本发明属于宠物清洁用品技术领域，具体地，涉及一种沸石猫砂及其生产工艺。
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，将排泄物排在猫砂上。
目前市面上的猫砂种类有很多，主流产品有水晶猫砂、膨润土猫砂、木屑猫砂、豆腐猫砂等，但都存在一定的缺陷，如水晶猫砂，其主要成分是二氧化硅，其除臭力强、吸湿效果好、效力持久、处理方便，但是二氧化硅有一定毒性，对于喜欢吃猫砂的猫咪来说就会不太安全；膨润土猫砂吸湿性很强，成团性好，清洁方便，但是灰尘大，且有土腥味；木屑猫砂吸味功能好、吸水效果强，但是木屑猫砂容易受潮、生跳蚤，而且会有木头的味道，无疑在家庭环境中易生成异类害虫。
中国专利CN107711533B公开了一种蛋白土复合型多功能除味猫砂及其制备方法，该种猫砂包括外层的高温团聚纯化蛋白土、中层的硅藻土和内层的高温纯化蛋白土等混合物，通过外层剥落暴露出中层的硅藻土，利用其具有强吸附功能，起到杀虫的目的，但对细菌的杀灭作用微乎其微，内层高岭土和改性沸石虽具有较强的吸水性，但是硅藻土的透水性不佳，水很难通过间隙被内部强吸水物质吸收，其吸水性主要依靠中层的硅藻土，为了解决上述问题，本发明提出一种沸石猫砂，有效解决沸石猫砂的吸水和除臭性能不佳的技术问题。
发明内容
本发明的目的在于提供一种沸石猫砂及其生产工艺。
本发明要解决的技术问题：沸石猫砂吸水性和除臭性能不佳的技术问题。
本发明的目的可以通过以下技术方案实现：
一种沸石猫砂，包括以下重量份原料：改性沸石粉28-33份、蒙脱土粉15-27、硅藻土粉8-15、瓜尔豆胶2.7-3.5份、羧甲基纤维素钠5-6.5份；
该种沸石猫砂的生产工艺，包括如下步骤：
步骤一：分别取蒙脱土和硅藻土放入研磨机中粉碎，将研磨后的粉末过200目筛网得到粉料，称取蒙脱土粉和硅藻土粉采用搅拌器均匀混合，向搅拌器中加入瓜尔豆胶，再向搅拌器中加入水，在转速为230-300r/min条件下搅拌25-30min，控制搅拌器内混合物含水量为23-35％，将搅拌器中的混合物投入挤压造粒机中造粒处理，设置造粒粒径为1.25-2.5mm，制得吸水内衬；
步骤二：将步骤一制得的吸水内衬投入球盘造粒机中，称取羧甲基纤维素钠溶于水中后，采用喷洒装置将羧甲基纤维素钠水溶液均匀喷洒在吸水内衬表面，同时向球盘造粒机中均匀撒入改性沸石粉，制得猫砂湿粒；
步骤三、将步骤二制得的猫砂湿粒放入烘干箱内干燥处理，设置烘干温度为50-65℃，烘干时间30-45min，干燥后经筛分机进行筛分，粒径2-4mm为合格品，制得沸石猫砂。
进一步地，所述改性沸石粉，由以下步骤制备：
步骤A1：取沸石粉研磨，先经80目筛网筛分，取筛下粉料过150目筛网筛分，再取筛上粉料与盐酸混合，室温浸泡3-5h后，对反应物抽滤，滤渣使用蒸馏水洗涤2次，接着向洗涤后的滤渣中加入氯化钠水溶液，浸泡7h后，使用蒸馏水洗涤2次，抽滤并将滤渣置于焙烧炉中，在320-400℃温度下焙烧2-3h，制得预处理沸石粉；
步骤A2：取步骤A1制得的预处理沸石粉和季铵盐混合投入反应釜，向反应釜中加入去离子水，在转速为120-150r/min，温度为65-75℃条件下回流反应10h，反应物抽滤，滤渣采用蒸馏水洗涤2-3次，再将滤渣放入烘干箱内烘干至恒重，制得改性沸石粉。
进一步地，步骤二中，羧甲基纤维素钠和水的用量比为3.5-5.1g：100mL。
进一步地，步骤A1中，盐酸的浓度为1.2mol/L，氯化钠水溶液的质量分数为35％。
进一步地，步骤A2中，季铵盐为十二烷基二甲基苄基氯化铵，且预处理沸石粉、季铵盐、去离子水的用量比为25g：5.5-7.1g：100mL。
本发明的有益效果：
1、本发明提供的一种沸石猫砂，由内层的吸水内衬和外层的改性沸石粉层组成，吸水内衬以蒙脱土和硅藻土为主要原料，以瓜尔豆胶作为粘结剂制粒，在干燥状态下具有较高的吸水性，外层改性沸石粉以羧甲基纤维素钠为粘结剂形成外壳层，改性沸石粉具有高孔隙，猫排泄物中的水分可通过空隙被吸水内衬吸收，使得本发明制备的猫砂具有良好的吸水性能，可以有效减少尿片的更换频率，此外，本猫砂的制备工艺中，吸水内衬在湿润的环境下制粒，蒙脱土和硅藻土已经充分吸水膨胀，后续烘干时会体积缩小，而外壳层改性沸石粉层结构基本不变，该制备方法避免使用时蒙脱土和硅藻土吸水体积变大导致猫砂被胀破。
2、本发明提供了一种改性沸石，筛分出80-150目粒径的沸石作为原料，本申请人在多次试验，该粒径沸石粉料透水效果好，且改性成本经济；采用盐酸处理沸石，将沸石孔隙中的物质溶解，再使用氯化钠水溶液处理沸石，氯化钠水溶液中的钠离子置换沸石中的钙离子，使得沸石的空隙增大，提升沸石的透水性，再通过高温焙烧使沸石表面活化，进而提升与十二烷基二甲基苄基氯化铵反应能力，通过在沸石的表面接枝季铵离子基团，该基团通过静电力、氢键力以及表面活性分子与蛋白质分子间的疏水结合等作用，吸附带负电的细菌体，聚集在细胞壁上，产生室阻效应，导致细菌生长受抑而死亡，同时其憎水烷基还能与细菌的亲水基作用，改变膜的通透性，继而发生溶胞作用，破坏细胞结构，引起细胞的溶解和死亡，使得本猫砂具有良好的抗菌性，防止猫砂粘上猫排泄物后滋长细菌，从而导致异味产生，同时沸石具有良好的吸附氨氮作用，有效吸收排泄物异味的主要物质，具有良好的除臭效果。
3、本发明提供的一种沸石猫砂，原料均采用无毒害的材料，猫在误食后不会产生不良反应，原料均采用无刺激气味材料，不添加化学香精，对猫的健康更有益，同时本猫砂采用球盘造粒机制成球状，踩踏感受更好。
具体实施方式
下面将对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。
实施例1
改性沸石粉，由以下方法制备：
取沸石粉研磨，先经80目筛网筛分，取筛下粉料过150目筛网筛分，再取筛上粉料与1.2mol/L盐酸混合，室温浸泡3h，对反应物抽滤，滤渣使用蒸馏水洗涤2次，接着向洗涤后的滤渣中加入质量分数为35％的氯化钠水溶液，浸泡7h，使用蒸馏水洗涤2次，抽滤并将滤渣置于320℃温度下焙烧2h，制得改性沸石粉。
实施例2
改性沸石粉，由以下方法制备：
取沸石粉研磨，先经80目筛网筛分，取筛下粉料过150目筛网筛分，再取筛上粉料、十二烷基二甲基苄基氯化铵、去离子水，并按照用量比为25g：5.5g：100mL投入反应釜中，在转速为120r/min，温度为65℃条件下回流反应10h，反应物抽滤，滤渣采用蒸馏水洗涤2次，再将滤渣放入烘干箱内烘干至恒重，制得改性沸石粉。
实施例3
所述改性沸石粉，由以下方法制备：
步骤A1：取沸石粉研磨，先经80目筛网筛分，取筛下粉料过150目筛网筛分，再取筛上粉料与1.2mol/L盐酸混合，室温浸泡3h，对反应物抽滤，滤渣使用蒸馏水洗涤2次，接着向洗涤后的滤渣中加入质量分数为35％的氯化钠水溶液，浸泡7h，使用蒸馏水洗涤2次，抽滤并将滤渣置于320℃温度下焙烧2h，制得预处理沸石粉；
步骤A2：取步骤A1制得的预处理沸石粉、十二烷基二甲基苄基氯化铵、去离子水，并按照用量比为25g：5.5g：100mL投入反应釜中，在转速为120r/min，温度为65℃条件下回流反应10h，反应物抽滤，滤渣采用蒸馏水洗涤2次，再将滤渣放入烘干箱内烘干至恒重，制得改性沸石粉。
实施例4
一种沸石猫砂，由如下步骤制备：
步骤一：分别取蒙脱土和硅藻土放入研磨机中粉碎，将研磨后的粉末过200目筛网筛分，取筛下粉料，得到蒙脱土粉和硅藻土粉，称取以下重量份原料；实施例1制得的改性沸石粉28份、蒙脱土粉15份、硅藻土粉8份、瓜尔豆胶2.7份、羧甲基纤维素钠5份，备用；
步骤二、取蒙脱土粉和硅藻土粉采用搅拌器均匀混合，向搅拌器中加入瓜尔豆胶，再向搅拌器中加入水，在转速为230r/min条件下搅拌25min，控制搅拌器内混合物含水量为23％，将搅拌器中混合物投入挤压造粒机中造粒处理，设置造粒粒径为2.5mm，制得吸水内衬；
步骤三、取吸水内衬投入球盘造粒机中，取羧甲基纤维素钠和水，按照羧甲基纤维素钠、水用量比为3.5g:100mL制成羧甲基纤维素钠水溶液，采用喷洒装置将羧甲基纤维素钠水溶液均匀喷洒在吸水内衬表面，同时向球盘造粒机中均匀撒入改性沸石粉，制得猫砂湿粒；
步骤四：取猫砂湿粒放入烘干箱内干燥处理，设置烘干温度为50℃，烘干时间30min，干燥后经筛分机进行筛分，粒径2-4mm为合格品，制得沸石猫砂。
实施例5
一种沸石猫砂的制备步骤与实施例4相同，将实施例4步骤一中使用的实施例1制得的改性沸石粉替换为实施例2制得的改性沸石粉。
实施例6
一种沸石猫砂的制备步骤与实施例4相同，将实施例4步骤一中使用的实施例1制得的改性沸石粉替换为实施例3制得的改性沸石粉。
实施例7
一种沸石猫砂，由如下步骤制备：
步骤一：分别取蒙脱土和硅藻土放入研磨机中粉碎，将研磨后的粉末过200目筛网筛分，取筛下粉料，得到蒙脱土粉和硅藻土粉，称取以下重量份原料；实施例3制得的改性沸石粉30份、蒙脱土粉20份、硅藻土粉12份、瓜尔豆胶3.1份、羧甲基纤维素钠5.5份，备用；
步骤二、取蒙脱土粉和硅藻土粉采用搅拌器均匀混合，向搅拌器中加入瓜尔豆胶，再向搅拌器中加入水，在转速为280r/min条件下搅拌28min，控制搅拌器内混合物含水量为30％，将搅拌器中混合物投入挤压造粒机中造粒处理，设置造粒粒径为2.5mm，制得吸水内衬；
步骤三、取吸水内衬投入球盘造粒机中，取羧甲基纤维素钠和水，按照羧甲基纤维素钠、水用量比为4.1g:100mL制成羧甲基纤维素钠水溶液，采用喷洒装置将羧甲基纤维素钠水溶液均匀喷洒在吸水内衬表面，同时向球盘造粒机中均匀撒入改性沸石粉，制得猫砂湿粒；
步骤四：取猫砂湿粒放入烘干箱内干燥处理，设置烘干温度为55℃，烘干时间40min，干燥后经筛分机进行筛分，粒径2-4mm为合格品，制得沸石猫砂。
实施例8
一种沸石猫砂，由如下步骤制备：
步骤一：分别取蒙脱土和硅藻土放入研磨机中粉碎，将研磨后的粉末过200目筛网筛分，取筛下粉料，得到蒙脱土粉和硅藻土粉，称取以下重量份原料；实施例3制得的改性沸石粉33份、蒙脱土粉27份、硅藻土粉15份、瓜尔豆胶3.5份、羧甲基纤维素钠6.5份，备用；
步骤二、取蒙脱土粉和硅藻土粉采用搅拌器均匀混合，向搅拌器中加入瓜尔豆胶，再向搅拌器中加入水，在转速为300r/min条件下搅拌30min，控制搅拌器内混合物含水量为35％，将搅拌器中混合物投入挤压造粒机中造粒处理，设置造粒粒径为2.5mm，制得吸水内衬；
步骤三、取吸水内衬投入球盘造粒机中，取羧甲基纤维素钠和水，按照羧甲基纤维素钠、水用量比为5.1g:100mL制成羧甲基纤维素钠水溶液，采用喷洒装置将羧甲基纤维素钠水溶液均匀喷洒在吸水内衬表面，同时向球盘造粒机中均匀撒入改性沸石粉，制得猫砂湿粒；
步骤四：取猫砂湿粒放入烘干箱内干燥处理，设置烘干温度为65℃，烘干时间45min，干燥后经筛分机进行筛分，粒径2-4mm为合格品，制得沸石猫砂。
对比例1
本对比例为市售沸石猫砂(Gaines佳乐滋沸石猫砂)。
对实施例4-8和对比例1进行性能测试，具体测试方法如下：
吸水率测试：
称取10g试样，放入100mL玻璃量杯内，用分液漏斗匀速滴入50mL温水，静置5min，缓慢倒出玻璃量杯内的液体，称取液体重量，测试三次取平均值；
吸水率以质量分数A计，数值以％表示，由式(1)计算：
式中，m为倒出液体重量，单位为克(g)。
除臭性能测测试：
称取100g试样置于2L的密封容器内，将10mL浓度为5％的氨水滴入容器之后闭紧封口，放置20min之后，用氨气浓度测定检测管测定浓度，测定时检测管的尖端应与容器密闭封口同一水平处取样测定，计测定氨气浓度作为除臭性能指标。
使用粉化率测试：
称取100g试样，平铺在1000mL的烧杯中，居中位置使用分液满斗匀速滴入50mL质量分数为20％的盐水，静置20min，使用猫砂铲铲出试样，放止在振动筛上，筛孔为0.5mm*0.5mm，震动频率100次/min，震动10min，称重筛下粉料重量计为m1；
使用粉化率以质量分数B计，数值以％表示，由式(2)计算：
含粉率测试：
称取1000g试样，使用网径为1mm*1mm振动筛，在60次/min频率下震动5min，取筛下物，再将筛下物经网径为0.2mm*0.2mm振动筛，在60次/min震动频率下10min，称取筛下重量，计为m2；
含粉率以质量分数C计，数值以％表示，由式(3)计算：
抑菌率测试：
将1mL含有1×106cfu/mL大肠杆菌活菌的培养液，分别倒入100g试样中，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。
具体测试数据如表1所示：
表1猫砂性能测试表
由表1可知，实施例4、实施例6-8的改性沸粉石采用盐酸和氯化钠处理，并通过高温焙烧，使得沸改性沸石的内部空隙通畅，透水性提升，便于水分通过空隙被内部高吸水材料吸收，从而具有优异的吸水性能；实施例5-8改性沸石粉表面接枝季铵离子基团，具有良好的杀菌效果，减少细菌滋生腐败，进一步减轻异味；本发明制备的猫砂外层为透水性高的沸石粉料，内部蒙脱土粉和硅藻土粉为主要吸水物质，保持外层的含水率较低，保持粘结剂强度，现有技术中沸石粉料与粘结剂混合制粒的猫砂，吸水后粘结剂处于高含水量环境中，粘结剂强度降低，从而导致使用粉化率较高；本发明制备的猫砂外层的改性沸石粉粒径均匀，采用羧甲基纤维素钠作为粘结剂，粘结强度良好，含粉率低，其中，实施例4的含粉率高于实施例5，是由于盐酸处理沸石粉，导致沸石粉的部分孔道坍塌，使得沸石粉的结构强度降低，在包装运输过程中，沸石粉粉化，导致含粉率上升，实施例6-8含粉率进一步升高，是由于烘干温度升高，使得羧甲基纤维素钠的粘结强度降低，从而使得含粉率升高。
以上内容仅仅是对本发明的构思所作的举例和说明，所属本技术领域的技术人员对所描述的具体实施例做各种各样的修改或补充或采用类似的方式替代，只要不偏离发明的构思或者超越本权利要求书所定义的范围，均应属于本发明的保护范围。
Claims (6)
1.一种沸石猫砂，其特征在于：包括以下重量份原料：改性沸石粉28-33份、蒙脱土粉15-27、硅藻土粉8-15、瓜尔豆胶2.7-3.5份、羧甲基纤维素钠5-6.5份；
该种沸石猫砂的生产工艺，包括如下步骤：
步骤一：取蒙脱土和硅藻土研磨，过200目筛网分别得到蒙脱土粉和硅藻土粉，称取蒙脱土粉和硅藻土粉均匀混合，再加入瓜尔豆胶和水，搅拌并控制混合物含水量为23-35％，将混合物造粒，制得吸水内衬；
步骤二：将吸水内衬投入球盘造粒机中，称取羧甲基纤维素钠溶于水中，喷洒在吸水内衬表面，同时称取改性沸石粉撒入球盘造粒机，制得猫砂湿粒；
步骤三、将猫砂湿粒干燥处理，干燥后筛分，制得粒径为2-4mm的沸石猫砂。
2.根据权利要求1所述的一种沸石猫砂，其特征在于：所述改性沸石粉，由以下步骤制备：
步骤A1：取沸石粉研磨、筛分，得到80-150目的沸石细粉，将沸石细粉与盐酸混合，浸泡反应后对反应物抽滤，滤渣使用蒸馏水洗涤，接着向洗涤后的滤渣中加入氯化钠水溶液，浸泡7h，使用蒸馏水洗涤，抽滤并将滤渣焙烧，制得预处理沸石粉；
步骤A2：取预处理沸石粉、季铵盐、去离子水混合，温度为65-75℃条件下回流反应，反应物抽滤，滤渣采用蒸馏水洗涤，再将滤渣烘干至恒重，制得改性沸石粉。
3.根据权利要求2所述的一种沸石猫砂，其特征在于：步骤A1中，盐酸的浓度为1.2mol/L，氯化钠水溶液的质量分数为35％。
4.根据权利要求2所述的一种沸石猫砂，其特征在于：步骤A2中，季铵盐为十二烷基二甲基苄基氯化铵，且预处理沸石粉、季铵盐、去离子水的用量比为25g：5.5-7.1g：100mL。
5.根据权利要求1所述的一种沸石猫砂，其特征在于：步骤二中，羧甲基纤维素钠和水的用量比为3.5-5.1g：100mL。
6.根据权利要求1所述的一种沸石猫砂，其特征在于：步骤三中，干燥处理的温度为50-65℃。
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