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doc新一代环保型宠物垫圈颗粒木制猫砂研制
新一代环保型宠物垫圈颗粒——木制猫砂研制
第26卷第3期
2003年5月
非金属矿
NOn.MetallicMines
V01.26No.3
May.2003
新一代环保型宠物垫圈颗粒.}一
孙忠杨秀双
(内蒙古大学化学化工学院,呼和浩特010021)
木制猫砂研制
摘要以木粉,膨润土粉为主要原料.蛀挤压成形,胶粉包衣.制成了符合猫砂国际市场质量要求新一代环保型宠物垫圈膏粒——
未嘲猫砂.饿产品具有吸水性强,吸水后结田快,团块牢固,便于清理,粉尘小,无污染等特点.用过的团块晾干后易点|蠢.焚烧后的残留物是很
好的肥料.已成为粘土猫砂(膏粒土)理想的更新换代品.市场前景十分广阔.
关键词膨润土曩粒土木制猫砂环保
粘土猫砂是以钠基膨润土为原料,经挤压,烘
干,破碎,筛分制成的一种粒状产品.由于它具有吸
水性强,易结团,团块牢固,便于清理等特点,受到宠
物饲养者的欢迎.我国出口到日本,德国,台湾等国
家和地区的粘土猫砂.近年来每年有几万吨.
粘土猫砂虽然具备了宠物垫圈料所要求的一些
基本功能.但消费者对产品质量的提高从来就没有
放弃过.比如,粘土猫砂的除臭能力不够理想,受潮
后有时会产生霉点,产品颜色单一.缺乏宜人的气味
等.从而添加有功能性除臭,防腐剂,点缀有各种着
色颗粒,散发出淡淡清香的改良型粘土猫砂便应运
而生,在猫砂市场中占去了不少份额.
然而.产品的不足之处总是会被不断发现的.用
过的大量粘土猫砂丢弃在垃圾点.由于找不到合适
的处理办法,已对周围环境造成了不良影响,这些废
物不能被再利用,也是很大的浪费;何况袋装粘土猫
砂在搬运过程中因彼此摩擦会产生一些粉末.注入
到盛装宠物垫圈料的器具中时,难免会产生一些粉
尘,也是一件令人不快的事.于是,在宠物用品的国
际市场便出现了木制猫砂.
木制猫砂几乎保留了粘土猫砂的所有特点.且
有效克服了粘土猫砂的不足,尤其是废弃的木制猫
砂经焚烧可作肥料的特点不仅解决了环境污染问
题.且实现了废物利用.所以该产品在国际市场上
受到商家和消费者的青睐,成为新?
代环保型宠物
垫圈料.而国内目前还没有掌握其加工技术.因此.
必须在木制猫砂的制造技术上取得突破.才能适应
市场需求的变化.更好地参与国际竞争.
1木制猫砂的质量要求及检测方法
猫砂国际市场(外商)对木制猫砂的基本质量要
求及检测方法.见表1.
2实验
表1猫砂的质量要求及检测方法'
类别硷潮项目质t掘标糖潮方法
杂质无目测
气味无异味闻
粉末20目筛下物≤10%筛分,称t
失持干膏粒置于火苗上太可崧性58内可点崧
开■计时
囊粒形状游标卡尺仞2x4.$mm日柱体.
柱面光滑
囊粒强度手指镌冷碎.用力手簧
1II
水泡试快速稿开呈碎屑.不漂将膏粒投入水杯中观察●
浮
螬团快,团块呈日球状,250nd烧杯中叠约2/3
蛄团试疆麓术瀑逢,不穿底.掰开膏粒,用移液蕾注入
日块譬丝多10ml水.立即倒出团块
观豢
杂质无目|I
{啄无异味闻
颜色白色日|I
.,I
'20日,4mm标准筛.
粒度0.8—3.8mm4mm辱上物≤5%.20_L
'日一下辅≤1O%
拈,.,焉l∞词直形量筒量取
振实产品至劐度.倒入'
1
20O日拇准筛中称t吸水性≥3l柏e诛积%)(
M1).浸水15rain后取
出辣t(M2).吸术挂=
Mi:
-M1.
土
纛5.og产品于50nll
烧杯中.加蒸馏水pH值≤9.525
.
OmI.也井5mln后.
用|Il密壹H氓纸检查
琏杯中盛约2/3
产矗.再:
移i蠢蕾注入粘鳍力
不|t.0ml术.立即倒出.
泰目垫上王一1000g珐
码现豢
.
it均据外商要求.
2.1原料的遵择及配比'
2.1.1木粉锯木场产生的各种木粉均可用作木制
猫砂的原料.但需晒干并过20目筛.晒干的目的一
一
20—
是便于筛分和贮存.二是为了保持相对稳定的水份.
使其不致因水份波动过大而影响挤出颗粒的强度;
过20目筛是为了保证木粉有合适的粒度.木粉太粗
会使成品颗粒表面粗糙.木粉在木制猫砂中所占比
例受到两方面的制约.比例小了可燃性不合格,比例
大了会漂浮在水面上.水泡试验不合格.经反复试
验.木粉含量以控制在50%±1%(重量)为宜.
2.1.2膨润土粉:
钠基膨润土吸水性,粘结性均较
强.但用钠基膨润土粉,木粉和水拌合后.在相同的
条件下挤压成形并干燥.制成的颗粒强度过大,靠手
指的力量已无法捻碎;投入水中蹦解缓慢;结团试验
中吸水速度慢.注入的水有一部分漏至杯底(穿底).
水不能将颗粒湿透.这是由于木粉的加入起了拉筋
的作用所致.与混凝土浇涛中加入钢筋使强度显着
增加的情形有些类似.
钙基膨润土吸水性,粘结性都比钠基膨润土小.
在其中添加等量木粉采用相同的方法制成的颗粒.
强度过小.用手指很容易捻碎.颗粒间彼此摩擦产生
的粉末明显超标.同样不能达到要求.
反复试验发现.保持钙基膨润土与钠基膨润土
的比例为3:
1,采用钙,钠基混合膨润土可获得合适
的颗粒强度.混合膨润土在木制猫砂中所占比例控
制在40%±1%(不包括下文将要涉及的稀释胶粉
所用的钠基膨润土).水泡试验和结团试验的结果均
佳.所用钙基膨润土粉(呼和浩特东郊榆林化工厂
产)和铺基膨润土粉(采用专利技术生产…)的理化
性能.见表2.
表2膨润土粉的理化性能
属
蒙崽石胶质膨胀阳离子交换量'
含量价倍数nunol/100g水份粒度
型%目
%ml/15gml/81/2Ca2Na
钙基,60629.535.045.2912.0—2o0
钠基70>1oo7010.0653.7711.8—325
2.1.3胶粉:
粘土猫砂中绝大部分成份是钠基膨润
土,不仅吸水性强,吸水快.而且吸水后迅速膨胀增
粘,颗粒间彼此粘连.结成牢固的团块;木制猫砂中
添加了大量木粉.木粉本身没有粘结性.这种颗粒的
可燃性,颗粒强度,水泡试验都合格.但遇水后颗粒
间不能粘连.结团试验不合格.必须添加一定量粘结
力很强的水溶性胶粉方能奏效.试过的胶粉包括:
白糊精,预糊化淀粉,聚氧化乙烯等.都不能发挥较
好的作用.最终找到了一种吸水性,粘结性均很强的
水溶性高分子——淀粉接枝共聚物【,效果很好.
只需在巳制成的颗粒表面包裹一层此种胶粉.便可
在结团试验中看到,不仅结团块,团块呈圆球状,不
穿底,而且团块牢固,用手掰开后.两断面间拉丝颇
多.与外商提供的别国样品的性状酷似.胶粉粒度
越/b(至少应过100目筛).遇水后越易溶解.结团效
果越好.为防止包衣过程中胶粉受潮部分溶解而彼
此粘连.在胶粉中掺入适量(约30%)钠基膨润土粉
进行稀释是必要的.经测算.木制猫砂表面需包裹
10%以上的稀释胶粉.才能保证结团效果;而将相同
数量的胶粉与木粉,钙基钠基混合膨润土粉和水一
起拌合.经挤压成形和干燥.制成的颗粒强度特别
大.水泡试验和结团试验都不合格.
2.1.4水:
被挤物料的干湿程度对成品颗粒的强度
影响很大.物料越干.挤出的颗粒强度也越大;物料
越湿.越易挤压.但水份大的物料快速烘干后的颗粒
强度也很大.水泡试验蹦解慢.经反复试验.水与木
粉的用量比控制在1:
1.5附近.效果最好.
2.2加工设备配套
2.2.1混料机:
用于将木粉,钙基膨润土粉,钠基膨
润土粉和水混合均匀,可选用双螺旋搅拌机.
2.2.2挤压机:
用于将上述混合好的物料连续挤压
切割成符合要求的圆柱状颗粒.可选用螺旋式挤压
机.在筒体内旋转的螺杆外径50ram.螺距20ram.
方头螺纹深12ram,桶体内径49.5mm.与螺杆配合.
筒体内壁开有旋进式给料槽;螺杆前端伸入孔板中
心的轴直径为12ram.伸出孔板部分变为边长8ram
的四方柱.四方柱部分的厚度与刀具的相同.四方柱
前端改为直径6mm螺杆.便于用螺母紧固;孔板边
缘开有凹槽与筒体前端紧贴模板处的凸块配合.使
孔板不随螺杆旋转.而力具轴孔为边长8rnm的方
孔.与螺杆伸出孔板的四方柱部分配合.随螺杆在孔
板表面旋转.切割挤出物料;孔板在能够保证不因挤
压而变形的情况下.单位面积内的孔数尽量多.孔板
厚度尽量薄;孔径比成品颗粒直径(4.2mm)扩大
0.3ram(考虑干燥收缩).孔板内侧孔口扩成,喇叭
口;连续均匀喂料,挤压机转速控制在60r/rain左
右.孔板和刀具示意图.'见图1.
翁C曦^图1孔板和刀具示意图
采取如上一系列措施的共同目的.就是要保证
成品颗粒具有适中的强度和合格的尺寸.核心是降
低挤压力.一
2.2.3干燥机:
用于干燥挤压成形的颗粒.干燥温
度110"C.可控温的干燥设备均可选用.
一
21—
2.2.4恒湿箱:
用于使干燥的颗粒表面均匀受潮,
以便在其表面包裹胶粉.选择合适的湿度<70%±
5%),固定物料在恒湿箱内停留的时间(1Omin),即
可控制物料受潮的程度.
2.2.5胶粉包衣机:
用于在颗粒表面包裹胶粉,可
选用圆盘成球机.受潮的颗粒在钠基膨润土稀释的
胶粉中滚动,表面附着一层胶粉,自倾斜的圆盘中跌
落于下方的20目振筛机中.
2.2.6振筛机:
将<20目颗粒和附着不牢的胶粉
筛去,成品进入计量包装储料斗,塑料袋密封包装.
3生产工艺流程
经各种条件试验,最终确定的生产工艺流程,见
图2
图2木制猫砂生产工艺流程图
回潮:
将llO,'C下烘干,筛去碎屑的粒状半成品
置恒温恒湿箱内,调节湿度为70%.于窒温下搁置
lOmino
滚胶:
将自恒温恒湿箱取出的受潮颗粒,立即连
续落入盛有钠基膨润土稀释胶粉的直径为50cm,倾
角为50.的圆盘成球机中,成球盘以20r/min的速度
旋转,表面附着有一层胶粉的颗粒,自倾斜的圆盘中
跌落于下方的20目振筛机中.
4产品配方
产品配方:
木粉,150g;水,lOOml;钙基膨润土
粉,90g;钠基膨润土粉,30g;胶粉(淀粉接枝共聚
物),21g;胶粉稀释剂(钠基膨润土粉),9g.
5结论
1.采用本文所述产品配方和工艺流程试制的
木制猫砂,各项性能指标均达到国际市场对木制猫
砂的质量要求,小样已得到外商认可,小批量订货正
在加工中.
2.木制猫砂的生产,需综合考虑原料配比,设
备配套,工艺过程等多方面因素;其中水溶性高分子
——
淀粉接枝共聚物的采用,对木制猫砂的成功研
制起关键作用.
3.木制猫砂的研制成功,填补了国内空白,同
时也为大量木粉的应用找到了新的途径.
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化学工生出版社.
1998:
413~421
收稿日_期:
2002.08-03
(上接第l4页)一2含量为71%的试验样品与美
国煅烧高岭土的曲线相一致;一2tan含量为55%的
样品硫化曲线平缓,硫化性能比较差.硬质高岭土
经过高温煅烧,脱去羟基后具有较大的活性和表面
积,能与橡胶长链分子发生交联或缠绕,进行物化作
用而结为一体,从而起到补强作用.另外,此种高岭
土还具有较窄的粒级分布及合适的一2ttm含量,在
橡胶体系中能充分分散,增大橡胶分子的接触面积,
橡胶制品在外力作用下,能避免受力不均匀而导致
胶塞出现针刺落屑的发生.
图4煅烧高岭土填充橡胶硫化曲线
B.美圈煅烧高峰土(一2~an80%);b-试验样品土(-2fret71%)se-m~
高峰土(一2脚5%)
3结论
以煤系硬质高岭土为原料研制的煅烧高岭±.
在制造药用橡胶瓶塞工艺中,能提高橡胶瓶塞理化
性能,具有适宜的T10和"1"90时间,良好的硫化性
能,达到了用荚冒煅挠售I蛉土髓作的制品水平,可以
替代进口煅烧高-土.--
用南方煤系硬质高岭土研制的煅烧高岭土,当
微粉的粒度一2m夸=:
t控觎在6s%--70%之间,颗
粒最大直径不超过20m时,能赋予胶料良好的加
工性能,使荨lI胶料爱字抱炼,热炼,预成型,且预成型
胶片具有良好的质量若一2Mm含量过高及颗粒
最大直径>20衄耐,会造成吃j速度慢,混炼困
难.使大规模化生产效率下降..
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建材工生出版.2o01
4张德.孛珍.沈上熄.等.湖北松宝爆糸高峰岩矿岩特征及最烧增
白实验研究【J】.非金属矿1998(.II刊):
73--74
收稿日期:
20o2-11.25
—-
22一
p\一单鼍
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