SORPTIONSMITTEL IN GRANULATFORM MIT EINER MISCHUNG
AUS DREI VERSCHIEDENEN TONMATERIALIEN
Tierstreu mit modularer Granulometrie
Technisches Gebiet der Erfindung
Die Erfindung betrifft ein Sorptionsmittel enthaltend drei verschiedene Tonmaterialien, ein Verfahren zu der Herstellung dieses Sorptionsmittels und die Verwendung des Sorptionsmittels als Klumpen bildende Tierstreu.
Diese Sorptionsmittel sind zur Aufnahme beliebiger Flüssigkeiten geeignet; sie eignen sich insbesondere als Streumittel für Heimtiere, weshalb sich die nachfolgenden
Ausführungen auf dieses Anwendungsgebiet beziehen.
Stand der Technik
Besonders in städtischer Umgebung ist die Heimtierhaltung in zunehmendem Maße mit der Verwendung von Streumaterialien verbunden. Diese haben die Aufgabe, die von den Tieren abgegebenen Flüssigkeiten aufzusaugen. Sie sollten ferner den halbfesten, feuchten tierischen Exkrementen und Ausscheidungen Feuchtigkeit entziehen, um damit die Geruchsentwicklung zu vermindern. Gute Streumaterialien sollen weiterhin die abgegebenen oder entzogenen Flüssigkeiten unter Bildung eines kompakten Klumpens aufnehmen, der in einfacher und sparsamer Weise entfernt werden kann. Eine optimale Tierstreu soll somit ein hohes Saugvermögen haben und die von den Tieren abgegebenen Flüssigkeiten vollständig innerhalb der Schüttung absorbieren, ohne dass der Boden des Streubehälters benetzt wird.
Die auf dem Markt anzutreffenden Streumaterialen sind sowohl organische Materialien, wie Stroh, Sägemehl, Holzspäne, Rinden, geschreddertes Papier, Cellulosefasern, landwirtschaftliche Reststoffe als auch verschiedene anorganische Materialien, welche allein oder in Mischungen mit den genannten organischen Materialien eingesetzt werden. Der Nachteil der organischen Streumaterialien ist die oftmals nicht vorhandene oder nicht zufriedenstellende Klumpenbildung bzw. ihre Konsistenz sowie ihre Neigung zur mikrobiellen Zersetzung, insbesondere im Zusammenwirken mit Feuchtigkeit. Als anorganische Materialien werden vor allem Tonmineralien, insbesondere
Schichtsilikate, eingesetzt. Eine Besonderheit mancher Schichtsilikate ist die Fähigkeit, hohe Mengen an Feuchtigkeit aufzunehmen und zu speichern.
Im Allgemeinen eignen sich Streuen, welche auf Ton basieren sehr gut für die
Verwendung als Tierstreuen durch die gute Absorption und Verklumpung von tierischen Ausscheidungen. Zur Verwendung als Tierstreuen ist es darüber hinaus wichtig, dass die Klumpenbildung bezüglich Festigkeit, Größe und Form optimiert wird, um eine einfache und sichere Entfernung der Klumpen sowie eine hohe Ergiebigkeit der Streu zu gewährleisten bei jeweils guten Geruchsbindungseigenschaften.
Allerdings konnte keine der bisher bekannten grobkörnigen Tierstreuen alle diese verschiedenen Anforderungen zugleich in sehr gutem Maße erfüllen.
Ausgehend von dem Stand der Technik ist es daher die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Verfahren zur Herstellung eines Sorptionsmittel bereitzustellen, welches bei der Benutzung als Tierstreu eine hervorragende Flüssigkeitsaufnahme und - Speicherfähigkeit, sowie sehr gute Klumpenbildungseigenschaften aufweist.
Weiterhin ist es eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein solches vorteilhaftes Sorptionsmittel und dessen Verwendung bereitzustellen.
Gegenstand der Erfindung
Diese Aufgabe wurde durch die vorliegende Erfindung und ihre nachstehend
wiedergegebenen Ausführungsformen gelöst.
Die Erfindung betrifft in einem ersten Aspekt ein Verfahren zur Herstellung eines
Sorptionsmittels in Granulatform, umfassend die folgenden Schritte: a) Bereitstellung eines ersten Tonmaterials (A) in Teilchenform mit einer
Korngröße zwischen etwa 0,5 und etwa 4,75 mm, wobei das Tonmaterial durch Brechen und anschließende Größenfraktionierung hergestellt wird; b) Bereitstellen eines zweiten Tonmaterials (B) in Teilchenform mit einer
Teilchengröße zwischen etwa 0,5 und etwa 5,0 mm, wobei das Tonmaterial durch Brechen und anschließende Größenfraktionierung hergestellt wurde, und wobei das Tonmaterial mit einer Säure oder einem Alkalimetallsalz, insbesondere Soda, aktiviert wurde; c) Bereitstellen eines dritten Tonmaterials (C) in Teilchenform mit einer
Teilchengröße von etwa 0,1 bis etwa 3,5 mm, wobei es sich bei dem Tonmaterial um ein in einem Granuliermischer hergestelltes Rundgranulat handelt, und wobei das Tonmaterial mit einer Säure oder einem
Alkalimetallsalz, insbesondere Soda, aktiviert wurde (Granulat-Teilchen C);
Mischen der Tonmaterialien (A), (B) und (C) in beliebiger Reihenfolge, wobei das Sorptionsmittel etwa 40 bis 60 Gewichtsanteile des Tonmaterials (A), etwa 30 bis 50 Gewichtsanteile des Tonmaterials (B) und etwa 5 bis 20 Gewichtsanteile des Tonmaterials (C) enthält.
Mit anderen Worten liegt vor dem Mischen (Schritt d)) das Tonmaterial (A) als getrennte Granulat-Teilchen (A) vor, das Tonmaterial (B) als getrennte Granulat-Teilchen (B), und das Tonmaterial (C) als getrennte Granulat-Teilchen (C). Die Teilchen der Tonmaterialien (A), (B) und (C) bleiben also nach dem Mischen gemäß Schritt d) als getrennte Teilchen in der Mischung erhalten.
Nach dem Mischen (Schritt d) des erfindungsgemäßen Verfahrens) liegen die Granulat- Teilchen (A), die Granulat-Teilchen (B) und die Granulat-Teilchen (C) im fertigen Sorptionsmittel nebeneinander in der Granulatmischung vor. Dadurch ergeben sich überraschende Vorteile bei dem Zusammenwirken der unterschiedlichen Granulat- Teilchen bzw. Tonmaterialien (A), (B) und (C) in dem erfindungsgemäßen
Sorptionsmittel. Darin besteht ein wesentlicher Unterschied zu Sorptionsmitteln des Standes der Technik in denen verschiedene Ausgangsmaterialien vermengt und dann zu jeweils gleich zusammengesetzten Granulat-Teilchen geformt werden.
In einer bevorzugten Ausführungsform unterscheidet sich die Saugfähigkeit der
Tonmaterialien (A), (B) und (C).
Nach erfindungsgemäßen Abwandlungen des vorstehenden ersten Aspektes der vorliegenden Erfindung ist das Tonmaterial (B) und/oder das Tonmaterial (C) nicht mit einer Säure oder einem Alkalimetallsalz aktiviert. Vorzugsweise weist aber dennoch das Tonmaterial (B) eine höhere Saugfähigkeit als das Tonmaterial (A) auf, vorzugsweise eine um mindestens 10%, insbesondere mindestens 20% höhere Saugfähigkeit als das Tonmaterial (A). Weiter vorzugsweise weist aber dennoch das Tonmaterial (C) eine höhere Saugfähigkeit als das Tonmaterial (B) auf, vorzugsweise eine um mindestens 10%, insbesondere mindestens 20% oder sogar mindestens 30% höhere Saugfähigkeit als das Tonmaterial (B).
Nach einer weiteren Abwandlung des vorstehenden ersten Aspektes der vorliegenden Erfindung ist das Tonmaterial (C) nicht mit einer Säure oder einem Alkalimetallsalz aktiviert, aber weist dennoch eine höhere Saugfähigkeit als das Tonmaterial (B).auf,
vorzugsweise eine um mindestens 10%, insbesondere mindestens 20% höhere
Saugfähigkeit als das Tonmaterial (A).
Bevorzugt weist das Tonmaterial (B) eine um mindestens 10%, insbesondere um mindestens 20% höhere Saugfähigkeit auf als das Tonmaterial (A). Nach einer anderen Ausführungsform der Erfindung liegt die Saugfähigkeit des
Tonmaterials (C) mindestens 10%, insbesondere mindestens 20%, vorzugsweise mindestens 30% über der Saugfähigkeit des Tonmaterials (B).
In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform liegt die Saugfähigkeit des Tonmaterials
(A) bei mindestens etwa 100%, insbesondere mindestens etwa 120%. Ein Verfahren zur Bestimmung der Saugfähigkeit ist unten angegeben.
In einer bevorzugten Ausführungsform handelt es sich bei dem den Tonmaterialien (A),
(B) und (C) um Tonmaterialien, die einen smektitischen Ton, insbesondere einen bentonithaltigen Ton enthalten oder daraus bestehen.
In einer anderen bevorzugten Ausführungsform weist das Tonmaterial (B) einen höheren Anteil an einwertigen Zwischenschichtkationen als das Tonmaterial (A) auf.
In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform dieses Sorptionsmittels weist das Tonmaterial (C) einen höheren Anteil an einwertigen Zwischenschichtkationen als das Tonmaterial (B) auf.
In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform handelt es sich um eine bei der
Aufnahme von Flüssigkeit Klumpen bildende Tierstreu.
In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform machen die Tonmaterialanteile (A), (B) und (C) in dem Sorptionsmittel zusammen mindestens 80 Gew.-%, insbesondere mindestens 90 Gew.-%, vorzugsweise mindestens 95 Gew.-% bezogen auf das
Gesamtgewicht des Sorptionsmittels aus.
Ein wesentliches Merkmal der vorliegenden Erfindung ist es, dass die Tonmaterialien (A) und (B) durch Brechen aus größeren Tonteilchen, Brocken oder Formkörpern hergestellt werden und somit eine verhältnismäßig unregelmäßige und von einer runden Form abweichende Gestalt aufweisen.
Es wurde überraschend gefunden, dass die drei verschiedenen Tonmaterialien in der Mischung (dem erfindungsgemäßen Sorptionsmittel in Granulatform mit den Granulat- Teilchen (A), (B) und (C)) so besonders vorteilhaft zusammen wirken können. Das erfindungsgemäße Verfahren stellt sicher, dass die Vorteile der Tonmaterialien (A), (B) und (C) wie hierin beschrieben als gesonderte Granulat-Teilchen mit jeweils
unterschiedlicher Form, Größe und Zusammensetzung in der Mischung (dem
erfindungsgemäßen Sorptionsmittel) enthalten sind und als getrennte Granulat-Teilchen in der Mischung bei der effizienten Sorption zusammenwirken können.
In einem bevorzugten erfindungsgemäßen Verfahren weisen maximal 30 Vol.-%, insbesondere maximal 25 Vol.-% des Tonmaterials (A) und des Tonmaterials (B) eine Zirkularität von mindestens 0,86 auf. Ein Verfahren zur Bestimmung der Zirkularität ist nachstehend angegeben.
In einem weiteren bevorzugten erfindungsgemäßen Verfahren weisen maximal 35 Vol.-% der Teilchen des Teilchenmaterials (A) und des Teilchenmaterials (B) ein Aspektverhältnis von 1,2 oder darunter auf. Das Aspektverhältnis ist dabei das Verhältnis der maximalen Länge zur minimalen Breite eines Teilchens. Ein Verfahren zur Bestimmung des
Aspektverhältnisses ist nachstehend angegeben.
Die dem Fachmann geläufigen Methoden erlauben es, die Partikel nicht nur als Bild zu betrachten, sondern die Form auch als Zahlenwert festzuhalten und so zu quantifizieren und vergleichbar zu machen. Die vorstehenden Parameter des Aspektverhältnisses und der Zirkularität werden häufig benutzt um die unterschiedlichen Partikelformen zu beschreiben.
Die Zirkularität ist ein Maß für das Verhältnis des tatsächlichen Umfangs eines Partikels zu einem Kreis mit gleicher Fläche. Ein perfekter Kreis hat eine Zirkularität von„Eins" während ein sehr stark gezacktes oder unregelmäßiges Gebilde eine Zirkularität nahe „Null" aufweist. Somit die Zirkularität ein Maß für die Abweichung von einem perfekten Kreis und kann mit dem Fachmann geläufigen Analysevorrichtungen und
Standardeinstellungen routinemäßig bestimmt werden. Eine Definition und Erläuterung der Zirkularität findet sich beispielsweise in der DE 4220539 C2, insbesondere auf der Seite 3, Zeilen 18 bis 25., die hiermit ausdrücklich durch Bezugnahme in die
Beschreibung aufgenommen werden.
Ein weiteres wesentliches Merkmal der vorliegenden Erfindung ist es, dass die Teilchen des Tonmaterials (C) eine runde Form aufweisen, wie sie beispielsweise durch einen Granuliermischer erzeugt werden kann. Es können alle üblichen Granuliermischer verwendet werden, die dem Fachmann bekannt sind und die für die Granulation von teilchenförmigen Tonmaterialien geeignet sind. Grundsätzlich kann aber nach einem Aspekt der Erfindung auch einen anderes Verfahren zur Herstellung des runden
Tonmaterials (C) verwendet werden, das dem Fachmann geläufig ist.
In einem bevorzugten erfindungsgemäßen Verfahren weisen mindestens 50 Vol.-%, insbesondere mindestens 60 Vol.-% der Teilchen des Tonmaterials (C) eine Zirkularität von mindestens 0,86 auf. In einem bevorzugten erfindungsgemäßen Verfahren weisen mindestens 40 Vol.-% der Teilchen des Tonmaterials (C) ein Aspektverhältnis von 1,2 oder darunter auf.
Bevorzugt besteht das Soptionsmittel überwiegend, im Wesentlichen oder vollständig aus dem Tonmaterialien (A), (B) und (C). Beimengungen anderer Komponenten, wie z.B. Bindemittel, andere Sorbentien oder Geruchsbinder, Duftstoffe, Farbstoffe etc. sind jedoch möglich.
Die Erfindung betrifft in einem zweiten Aspekt ein Sorptionsmittel, hergestellt nach einem Verfahren wie hierin beschrieben, insbesondere enthaltend ein Gemisch aus den
Tonmaterialien (A), (B) und (C) wie hierin beschrieben.
Die Erfindung betrifft in einem dritten Aspekt die Verwendung des erfindungsgemäßen Sorptionsmittels als bei der Aufnahme von Flüssigkeit Klumpen bildende Tierstreu.
In einer bevorzugten Ausführungsform wird das Sorptionsmittel zur Verbesserung der Klumpenbildung und/oder der Klumpenform und/oder zur Verringerung der
Geruchsbildung der Tierstreu, insbesondere bei längerem Gebrauch, verwendet.
Nähere Beschreibung der Erfindung
Gegenüber dem bekannten Stand der Technik wurde überraschenderweise gefunden, dass die Eigenschaften eines Sorptionsmittels erheblich verbessert werden können, wenn das Sorptionsmittel in Granulatform durch Mischen der Tonmaterialien (A), (B)und (C) hergestellt wird.
Das Sorptionsmittel der vorliegenden Erfindung liegt in Granulatform vor, das heißt in Form eines körnigen bis pulverförmigen, leicht schüttbaren Feststoffs. Die Tonmaterialien (A), (B) und (C) sind als getrennte, aber (vorzugsweise möglichst gleichmässig) gemischte Granulat-Teichen (A), (B) bzw. (C) enthalten.
Die angegebenen Teilchengrößenbereiche können nach dem Fachmann geläufigen Verfahren eingestellt bzw. klassiert werden, insbesondere durch Verwendung von Sieben mit definierter Siebmaschengröße.
Als Tonmaterial gemäß der vorliegenden Erfindung kann grundsätzlich jedes dem
Fachmann geläufige Tonmaterial verwendet werden. Das Tonmaterial kann einen einzelnen Ton oder ein Tongemisch enthalten. Als Tone bzw. Tonminerale in dem verwendeten Tonmaterial werden Schichtsilicate bevorzugt, insbesondere Zweischicht- und Dreischichtsilicate. Bevorzugt sind dabei die Smektite, Vermiculite, Illite, Chlorite und Sepiolithe/Palygorskite und Attapulgite. Besonders bevorzugt enthält das
Tonmaterial mindestens ein smektitisches Tonmineral wie Montmorillonit, Hektorit, Saponit, Beidellit oder Nontronit. Ein bevorzugtes Material ist Bentonit, aber auch Hectorit, Glauconit, Sauconit, Illit oder dergleichen können verwendet werden. Es können wie oben erwähnt auch Gemische verschiedener Tonmineralien eingesetzt werden.
Gemäß einer bevorzugten erfindungsgemäßen Ausführungsform enthält das Tonmaterial einen Bentonit. Bentonit besteht zum größten Teil aus Montmorillonit, wodurch die starke Feuchtigkeitsaufnahme- und Quellfähigkeit bedingt wird. Das Aluminiumsilicat
Montmorillonit ist dabei ein Dreischichtmaterial, aufgebaut aus zwei Si04-
Tetraederschichten, zwischen denen sich eine Oktaederschicht aus vorwiegend
Aluminiumionen befindet.
Vorzugsweise wird ein Bentonit verwendet, welcher mehr als 50%, vorzugsweise mehr als 60%, weiter vorzugsweise mehr als 70%, noch weiter vorzugsweise mehr als 80% Montmorillonit enthält.
Durch isomorphen Ersatz der dreiwertigen Aluminiumionen im Montmorillonit durch zweiwertige Ionen, wie beispielsweise Calcium oder Magnesium, entsteht eine negative Überschussladung, die z.B. durch Mg2+, Ca2+, Na+ ausgeglichen werden kann. Der Austausch mit Kationen wie Na+ und Ca2+ beeinflusst auch ganz wesentlich das
Quellverhalten des Bentonits. So bewirken eingelagerte Calciumionen einen engeren schichtförmigen Aufbau, während eingelagerte Natriumionen eine offenere Schichtung des Bentonits erlauben.
Als Tonmaterial im Sinne der vorliegenden Erfindung wird bevorzugt ein Material verstanden, welches mindestens ein Tonmineral enthält, vorzugsweise zu mindestens
50%, weiter bevorzugt zu mindestens 60%, noch weiter bevorzugt zu mindestens 75%, noch weiter bevorzugt zu mindestens 85%, insbesondere zu mindestens 90% aus einem oder mehreren Tonmineralen besteht. Nach einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung besteht das Tonmaterial aus mindestens einem Ton oder Tonmineral.
In einer bevorzugten Ausführungsform unterscheiden sich die zwei Sorten von Teilchen des Sorptionsmittels in Granulatform darin, dass sich das in den unterschiedlichen Teilchen enthaltene Tonmaterial im Hinblick auf die Saugfähigkeit unterscheidet.
Zur Erhöhung der Saugfähigkeit wird das Tonmaterial (B) und das Tonmaterial (C) in üblicher, dem Fachmann geläufiger Weise mit einer Säure oder einem Alkalimetallsalz, insbesondere einen Natriumsalz wie Soda aktiviert. Die Aktivierung durch Säure oder Alkalimetallsalz ist dem Fachmann geläufig und im Rahmen der Erfindung kann jedes Verfahren eingesetzt werden. Beispielsweise kann das Schichtsilicat bei Temperatur zwischen 20°C und 100°C als Suspension in einer Lösung des Alkalimetallsalzes oder der Säure behandelt werden, z.B. über 0,1 bis 10 Stunden. Nach einer Ausführungsform erfolgt die Aktivierung durch Besprühen eines pulverförmigen, vorgetrockneten
Tonmaterials (Restfeuchte ca. 5 bis 10%) bzw. durch intensives Verkneten des grubenfeuchten Tonmaterials mit der Säure oder dem Alkalimetallsalz (vorzugsweise in Form einer wässrigen Lösung). Zur Säureaktivierung können allgemein alle starken Säuren eingesetzt werden, insbesondere Mineralsäuren wie Schwefelsäure,
Phosphorsäure, Salzsäure, Salpetersäure, aber auch organische Säuren wie
Ameisensäure und Zitronensäure.
Nach einer bevorzugten Ausführungsform ist das Tonmaterial (B) dadurch
gekennzeichnet, dass es einen höheren Anteil an einwertigen Zwischenschichtkationen, wie beispielsweise Na+, K+, NH4 +, Li+ oder H+, insbesondere von Na+, K+ oder NH4 +, weiter insbesondere von Na+ an der Kationenaustauschkapazität (CEC) aufweist als das Tonmaterial (A).
Nach einer weiteren bevorzugten Ausführungsform weist das Tonmaterial (A) einen höheren Anteil von zweiwertigen Kationen, wie beispielsweise Ca2+ oder Mg2+, insbesondere Ca2+ an der Kationenaustauschkapazität (CEC) auf als das Tonmaterial (B).
Nach einer bevorzugten Ausführungsform ist das Tonmaterial (C) dadurch
gekennzeichnet, dass es einen höheren Anteil an einwertigen Zwischenschichtkationen, wie beispielsweise Na+, K+, NH4 +, Li+ oder H+, insbesondere von Na+, K+ oder NH4 +, weiter insbesondere von Na+ an der Kationenaustauschkapazität (CEC) aufweist als das Tonmaterial (B).
Nach einer weiteren bevorzugten Ausführungsform weist das Tonmaterial (B) einen höheren Anteil von zweiwertigen Kationen, wie beispielsweise Ca2+ oder Mg2+, insbesondere Ca2+ an der Kationenaustauschkapazität (CEC) auf als das Tonmaterial (C).
Vorzugsweise liegt der Anteil von einwertigen Ionen an der Kationenaustauschkapazität (CEC) des Tonmaterials (C) bei mindestens 60%, noch weiter bevorzugt mindestens 80% liegt.
In einer bevorzugten Ausführungsform unterscheidet sich die Saugfähigkeit des
Tonmaterials (B) um mindestens 10%, bevorzugt mindestens 20%, weiter bevorzugt mindestens 30% von der Saugfähigkeit des Tonmaterials (A), wobei die Saugfähigkeit des Tonmaterials (A) als 100% gesetzt wird. In einer bevorzugten Ausführungsform unterscheidet sich die Saugfähigkeit des
Tonmaterials (C) um mindestens 10%, bevorzugt mindestens 20%, weiter bevorzugt mindestens 30% von der Saugfähigkeit des Tonmaterials (B), wobei die Saugfähigkeit des Tonmaterials (B) als 100% gesetzt wird.
In einer anderen bevorzugten Ausführungsform unterscheidet sich die Saugfähigkeit des Tonmaterials (B) absolut um mindestens 10%, bevorzugt mindestens 20%, weiter bevorzugt mindestens 30% von der Saugfähigkeit des Tonmaterials (A), d.h. die
Differenz bezieht sich absolut jeweils auf das gleiche Trockengewicht der beiden
Tonmaterialien.
In einer anderen bevorzugten Ausführungsform unterscheidet sich die Saugfähigkeit des Tonmaterials (C) absolut um mindestens 10%, bevorzugt mindestens 20%, weiter bevorzugt mindestens 30% von der Saugfähigkeit des Tonmaterials (B), d.h. die
Differenz bezieht sich absolut jeweils auf das gleiche Trockengewicht der beiden
Tonmaterialien.
Nach einer weiteren bevorzugten Ausführungsform liegt die Saugfähigkeit bzw.
Wasseraufnahmefähigkeit (bezogen auf das Trockengewicht) des Tonmaterials (A) bei mindestens etwa 100%, insbesondere mindestens etwa 120%.
Nach einer weiteren bevorzugten Ausführungsform liegt die Saugfähigkeit bzw.
Wasseraufnahmefähigkeit (bezogen auf das Trockengewicht) des Tonmaterials (B) bei mindestens etwa 140%, vorzugsweise bei mindestens etwa 150%. Nach einer weiteren bevorzugten Ausführungsform liegt die Saugfähigkeit bzw.
Wasseraufnahmefähigkeit (bezogen auf das Trockengewicht) des Tonmaterials (C) bei mindestens etwa 180%, vorzugsweise bei mindestens etwa 190%.
Die Mischung der Tonmaterialien (A), (B) und (C) erfolgt mit herkömmlichen Mischvorrichtungen und soll vorzugsweise möglichst gleichmäßig sein.
Die Verwendung einer Mischung der Tonmaterialien (A), (B) und (C) Eigenschaften führt unerwarteter Weise zu einer besonders guten Klumpenbildung des erfindungsgemäßen Sorptionsmittels. Dabei zeigt sich eine besonders günstige Klumpenform und
Klumpenfestigkeit bei der Aufnahme von Flüssigkeit, die kleine, feste und gut entfernbare Klumpen ermöglicht, und somit auch eine hohe Ergiebigkeit des Sorptionsmittels.
Gleichzeitig zeigen sich unerwartet gute Geruchsbindungseigenschaften.
Die einzelnen Tonmaterialien mit ihrer unterschiedlichen Oberflächenstruktur, -große und -aktivierung wirken hier überraschend positiv zusammen. Es wird angenommen, dass dabei die beiden gebrochenen Tonmaterialien (A) und (B) zusammen mit dem
Rundgranulat (C) bei der raschen und stabilen Aufnahme von Flüssigkeiten und Gerüchen besonders gut zusammenwirken.
Wie oben ausgeführt, bedingt die Kombination der hier beschriebenen Tonmaterialien (A), (B) und (C) eine Ergänzung ihrer jeweiligen Eigenschaften und zusammenwirkende und synergistische Effekte im Hinblick auf die optimale Geruchsbindung über den gesamten Nutzungszeitraum, die hervorragende Flüssigkeitsaufnahme und - Speicherfähigkeit und die sehr guten Klumpenbildungseigenschaften des
Sorptionsmaterials der vorliegenden Erfindung. Weiterhin kann das erfindungsgemäße Sorptionsmittel ein oder mehrere feinteilige cellulosehaltige Materialien einschließlich von zerkleinertem Holzmaterial, Stroh oder Samen- bzw. Fruchtschalen etc. enthalten. Es können grundsätzlich alle dem Fachmann geläufigen cellulosehaltigen Materialien verwendet werden. Als feinteiliges
cellulosehaltiges Material verwendet man nach einer Ausführungsform feingemahlenen Zellstoff und/oder einen Sekundärfasern enthaltenden Cellulose-Stoff, beispielsweise mit einer durchschnittlichen Faserlänge von 0,1 mm bis 2 mm. Nach einer weiteren
Ausführungsform verwendet man zerkleinertes Holzmaterial, insbesondere
feingemahlenes Holzmehl und/oder zerkleinerte Holzspäne. Die Teilchengröße der verwendeten feinteiligen Materialien kann weit schwanken, liegt jedoch beispielsweise bei Werten im Bereich von etwa 0,05 mm bis 3 mm, insbesondere 0,1 mm bis 2 mm.
Die Eigenschaften des erfindungsgemäßen Sorptionsmittels werden im allgemeinen wie folgt bestimmt: 1. Saugfähigkeit (Wasseraufnahmefähigkeit) :
Nach einer Modifikation der Methode 17-A der Firma WESTINGHOUSE werden 20 g des körnigen Sorptionsmittels, welches zuvor bei 110°C bis zur Gewichtskonstanz getrocknet wurde, in ein gewogenes kegelförmiges Drahtsiebgewebe mit einem Durchmesser von 7 cm und einer Höhe von 7,6 cm eingewogen.
Das gefüllte Sieb wird dann in ein mit Wasser gefülltes Becherglas derart eingehängt, dass das Material vollständig mit Wasser bedeckt ist. Nach einer Saugzeit von 20 Minuten wird das Sieb weitere 20 Minuten in ein leeres Becherglas zum Abtropfen gehängt. Nach Beendigung der Tropfzeit wird das Sieb mit Inhalt erneut gewogen. Die
Wasseraufnahmefähigkeit (%) entspricht der Gleichung 100 x E / D, wobei E die aufgesaugte Menge Wasser und D die Einwaage des körnigen Materials bedeutet.
2. Kationenaustauschkapazität (CEO Die Bestimmung der Kationenaustauschkapazität (CEC) des Tonmaterials erfolgt bevorzugt über die Ammoniumchloridmethode. Hierzu werden 5 g Tonmaterial durch ein 63 μιη-Sieb gesiebt und bei 110°C getrocknet. Danach werden genau 2 g in einen Erlenmeyer-Kolben eingewogen und mit 100 ml 2N NH4CI-Lösung versetzt. Die
Suspension wird unter Rückfluss 1 Stunde lang gekocht. Nach einer Standzeit von 16 Stunden bei Raumtemperatur wird das NH4-ausgetauschte Tonmaterial über eine
Membranfilternutsche abfiltriert und bis zur weitgehenden Ionenfreiheit mit
demineralisiertem Wasser (ca. 800 ml) gewaschen.
Das ausgewaschene NH4-Tonmaterial wird vom Filter abgenommen, bei 110°C 2 Stunden lang getrocknet, gemahlen, gesiebt und nochmals bei 110°C über 2 Stunden getrocknet. Danach wird der NH4-Gehalt des Tonmaterials nach Kjeldahl bestimmt. Die CEC des Tonmaterials lässt sich nach folgender Formel berechnen :
CEC (mVal / 100 g) = X * 1000 / 14,0067;
X = Stickstoffgehalt des NH4-ausgetauschten Schichtsilicats in
Gewichtsprozent.
3. Absorptionstest
Auf eine eingeebnete und nicht verdichtete Schüttung des körnigen Sorptionsmittels in einer Glasschale (Durchmesser 140 mm, Höhe 75 mm, Füllhöhe 50 mm) wird Wasser aus einer 50 ml-Bürette gegeben und die Eindringtiefe beobachtet. Hierbei wird der Auslauf
der Bürette in einer Höhe von 3 bis 4 cm in die Mitte der Schüttung gebracht, worauf 60 ml Leitungswasser innerhalb von 55 bis 60 Sekunden auslaufen gelassen werden. Nach einer Wartezeit von 3 Minuten wird an der Schalenunterseite geprüft, ob Wasser durch die Schicht gelaufen ist; das Durchlaufen ist an einer Verfärbung des körnigen Materials an der Schalenunterseite erkennbar. Die Auswertung wird wie folgt durchgeführt:
- Verfärbung am Schalenboden nicht sichtbar: Test bestanden;
- Verfärbung am Schalenboden sichtbar: Test nicht bestanden.
4. Klumpenbildunq
Die beim Absorptionstest gebildeten Klumpen, die einen horizontalen Durchmesser von etwa 60 bis 100 mm und eine vertikale Abmessung von etwa 40 bis 70 mm haben, werden mit einer Gitterschaufel mit rautenförmigem Raster (Abmessungen der
Schaufelfläche 80x120 mm; Maschenweite 11x11 mm, Stegbreite 0,3 mm)
herausgenommen und die jeweilige Klumpentiefe sowie -breite gemessen. Weiterhin wird die Festigkeit der Klumpen nach folgenden Kriterien beurteilt:
Fester Klumpen :
der Klumpen lässt sich mit der Gitterschaufel vollständig entnehmen und bleibt während und nach der Herausnahme stabil;
- der Klumpen zeigt plastisches Verhalten und zerbricht erst bei stärkerem
Druck zwischen den Fingern in grössere Bruchstücke
Mässig fester Klumpen :
der Klumpen verformt sich während und nach der Herausnahme, lässt sich aber mit der Gitterschaufel vollständig entnehmen;
- der Klumpen zerfällt bei leichtem Druck zwischen den Fingern in kleinere
Bruchstücke
5. Geruchsbindunq Das Sorptionsmittel wird über einen Zeitraum von mehreren Tagen in einem Tierheim in der Praxis benutzt. Während dieses Zeitraums wird zu unterschiedlichen Zeitpunkten der Feuchtegehalt der Streu wie folgt bestimmt.
Eine Streuprobe (ohne Klumpen) wird im Trockenschrank bis zur Gewichtskonstanz getrocknet; aus der Gewichtsdifferenz vor und nach dem Trocknen wird der Gehalt an adsorbierter Feuchtigkeit bestimmt. Im Einzelnen werden 10 bis 20 g der Streu in einer flachen Schale auf 0,01 g genau eingewogen und im Trockenschrank bei 100°C bis zur
Gewichtskonstanz getrocknet (mindestens 2 Stunden). Anschliessend lässt man die Probe im Exsikkator auf Raumtemperatur abkühlen und wiegt aus. Der Wassergehalt wird wie folgt berechnet:
Wassergehalt (%) = [(Einwaage - Auswaage) / Einwaage] x 100
Zusätzlich wird von einer Testgruppe die Geruchsbindung bzw. die subjektive
Geruchswahrnehmung der Streu zu jedem Zeitpunkt beurteilt und ausgewertet.
Aus der Beurteilung der Parameter der Geruchsbindung und der Streufeuchte wird die Entwicklung der Geruchsbindung in Abhängigkeit vom Feuchtgehalt der Streu bestimmt.
5. Zirkularität und Aspektverhältnis: Die Messung der Zirkularität (C) und des Aspektverhältnisses ((L/W) kann mit einem
HÄVER CPA 2-1 ONLINE Gerät zur photooptischen Partikelanalyse(Fa. Häver & Boeker OHG, Oelde, DE) nach Angaben des Herstellers und Standardeinstellungen erfolgen.
Die Erfindung wird durch die nicht beschränkenden, nachstehenden Beispiele näher erläutert:
Beispiel 1 - Herstellung der Granulate
Zum Zwecke der Veranschaulichung der vorliegenden Erfindung werden ein
Caiciumbentonit-Naturton aus einem bayrischen Abbaugebiet (Montmorillonitgehalt etwa 65 Gew.%; Saugfähigkeit ca. 123%) als Tonmaterial (A) verwendet. Das Material wurde zur Verwendung aus gröberen Brocken gebrochen und mittels Siebfraktionierung auf einen Teilchengröße von 0,5 bis 4,75 mm eingestellt. Als Tonmaterial (B) wurde das gleiche Ausgangs-Tonmaterial, jedoch nach leichter Aktivierung mit Soda zur Erhöhung der Saugfähigkeit auf 160% verwendet. Die nach der Aktivierung und Trocknung erhaltenen Pressformkörper wurden zur Verwendung gebrochen und mittels
Siebfraktionierung auf einen Teilchengröße von 0,5 bis 5,0 mm eingestellt. Als
Tonmaterial (C) wurde ein mit Soda aktivierter Bentonit in Form eines in einem
Granuliermischer hergestellten Rundgranulats mit einer Teilchengröße zwischen 0, 1 und
3,5 mm (Siebfraktionierung) mit einer Saugfähigkeit von mehr als 200% verwendet. Der Natriumionen-Anteil der CEC lag bei über 80%.
Die Tonmaterialien (A), (B) und (C) wurden innig miteinander vermischt, wobei ca. 50 Gew.-% Tonmaterial (A), ca. 40 Gew.-% Tonmaterial (B) und ca. 10 Gew.-%
Tonmaterial (C) bezogen auf das Gesamtgewicht der Mischung verwendet wurden. Der Wassergehalt lag bei etwa 8 Gew.-%.
Als Vergleich wurden eine Mischung aus den gleichen Tonmaterialien (A) und (B) (50 Gew-%/50 Gew.-%) hergestellt.
In der Folge wurden die hergestellten Mischungen für Versuche eingesetzt.
Beispiel 2 - Auswirkung auf die Klumpenbildung
Die Vorteile des erfindungsgemäßen Sorptionsmittels im Hinblick auf die Klumpenbildung sind in der folgenden Tabelle dargestellt: Tabelle 1 - Eigenschaften der Klumpen
Wie man aus der Tabelle ersehen kann, zeigt das erfindungsgemäße Sorptionsmittel die besten Eigenschaften in Bezug auf Klumpenform, Stabilität und auch die Entfernbarkeit bei sparsamem Verbrauch.
Beispiel 3 - Geruchsbindung
Der Wassergehalt und die Geruchsbindung werden wie oben beschrieben ermittelt. Es zeigt sich, dass die im erfindungsgemäßen Sorptionsmittel enthaltenen Tonmaterialien auch hier synergistisch zusammenwirken und eine optimale Geruchsbindung über alle Nutzungsstadien des Produktes (Nutzungsdauer) ermöglichen. Über den
Anwendungszeitraum hinweg verändert sich der Feuchtegehalt der Streu und somit auch der benutzten Teilchensorten in der Streu.
Es wurde überraschend gefunden, dass das erfindungsgemäße Sorptionsmittel mit der ersten und der zweiten Teilchensorte optimale Geruchsbindungseigenschaft sowohl im unteren Feuchtebereich (zu Beginn der Nutzung des Sorptionsmittels) als auch im höheren Feuchtebereich (gegen Ende der Nutzung des Sorptionsmittels) bereitstellt. Bei der Vergleichsmischung 1 lag dagegen die Geruchsbindung über die gesamte
Nutzungsdauer gesehen schlechter.