CN101873841A - 包含用于促进微生物种群的营养素的可生物降解的废物衬垫或垫料 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种用于处理动物废物的废物吸收材料，其可包括包含微量营养素(micronutrient)的无纺衬垫或垫料(litter)颗粒，所述微量营养素可刺激特定微生物并减少由有机物质的有氧和/或无氧分解所产生的气体。所述无纺衬垫和/或垫料还可包括可生物降解的纤维或可生物降解的微粒，且所述微量营养素可均匀地分布于所述衬垫表面上或所述微粒内并可以所选厚度加入。

Description

包含用于促进微生物种群的营养素的可生物降解的废物衬垫或垫料

相关申请案交叉参考

本申请案主张2007年9月28日提出申请的美国专利申请案第11/864,220号的申请日期的优先权，该美国专利申请案的揭露内容以引用方式并入本文中。

技术领域

本发明涉及一种废物吸收制品，例如衬垫或动物垫料，更具体而言，涉及一种可生物降解的衬垫或垫料，其可包含营养素以减少由有机物质的无氧分解所造成的气味。这些营养素可包括适用于好氧细菌和/或厌氧细菌生长和发育的氨基酸、维生素和/或微量矿物质的混合物，以利于废物的生物稳定化。

背景技术

宠物主人，特别是拥有家犬的主人，必须经常带着他们的宠物到外面去以使宠物可撒尿和/或排便。当宠物主人生活在狭窄的环境(例如拥挤的市区)中或生活在一年当中特别冷的环境中时，这个过程可能会变得困难。另外，当宠物主人行动不便或需要在一天中很长一段时间离开宠物时，这个过程也可能会变得困难。

与大部分宠物相关的其中一个主要问题可能是气味，且通常如果不是难闻的气味也会是令人讨厌的气味，这种气味可能来自于动物的排泄产物，例如尿液及固体粪便。通常，猫和小狗会需要垫料箱或吸收性衬垫以排出尿液及固体排泄产物。也可使用对幼龄狗有吸引力的气味处理吸收性衬垫，此可用于通过诱导在何处撒尿和排便而对动物进行训练或卫生习惯训练。存在于这种排泄产物中的成分(例如，蛋白质、脂肪等)的降解可产生恶臭的副产物。另外，尿液和/或其它流出物通常包含会产生尿素酶的微生物，而尿素酶会将存在于尿液中的尿素降解为氨。

一种气味吸收技术的类型可包括在吸收制品中加入已知能吸收气味的化合物，例如活性碳、粘土、沸石、硅酸盐类、环糊精、离子交换树脂及其各种混合物。这些化合物可通过对恶臭化合物及其前驱物进行物理性吸收的机制来控制气味。因此，这些化合物阻止恶臭化合物从吸收制品中排出。然而，这种机制可能并不完全有效，因为无法阻止气味本身的形成，因而仍可在产物中检测到一些气味。而且，据信，当气味吸收粒子变得潮湿时，如同大多数吸收制品一样，气味吸收粒子会丧失俘获气味的效能。此外，为使这些化合物能有效地控制气味，可能需要以高量加载这些化合物，而这会增加吸收制品的成本，并可能趋于对吸收制品的吸收能力和性能产生不利影响。

发明内容

在一个实例性实施例中，本发明涉及一种用于收集动物废物的气味吸收衬垫，其包括以介于约0.1重量％至约25重量％之间的水平涂有或浸渍有微量营养素的纤维。所述微量营养素用以促进能通过有氧呼吸和/或无氧呼吸来代谢废物的细菌的生长。

在第二实例性实施例中，本发明涉及一种用于收集动物废物的气味吸收衬垫，其包括可生物降解的无纺(non-woven)纤维，其中所述纤维涂有或浸渍有包含无机盐类与微量金属的微量营养素。所述微量营养素可以介于约0.1重量％至约25重量％之间的水平存在，并也用以促进能通过有氧呼吸和/或无氧呼吸来代谢废物的细菌的生长。所述衬垫具有总厚度及用于接收动物废物的表面。然后，所述微量营养素可以总衬垫厚度的约1.0％至约25.0％的厚度均匀地分布于整个所述表面上。

在第三实例性实施例中，本发明涉及一种用于控制由动物废物分解所造成的气味的方法。所述方法可包括首先提供具有表面及厚度的衬底材料并将微量营养素加入至所述衬底材料中，所述微量营养素用以促进细菌的生长，其中所述细菌能通过有氧呼吸和/或无氧呼吸来代谢废物。然后，可对所述衬底材料进行包装以保存所述微量营养素，其中所述微量营养素均匀地分布于整个所述衬垫表面上并以所选厚度存在于所述衬底材料中。

在第四实例性实施例中，本发明涉及一种用于收集动物废物的气味吸收垫料，其包括以介于约0.1重量％至约25重量％之间的水平涂有或浸渍有微量营养素的微粒。所述微量营养素也用以促进能通过有氧呼吸和/或无氧呼吸来代谢废物的细菌的生长。

具体实施方式

有机废物的无氧分解可产生具有令人讨厌的气味(“臭鸡蛋味”)的气体等，其可导致形成硫化氢(H₂S)。然而，添加宏量营养素(macronutrient)及微量营养素可增加能代谢此种废物的微生物(兼性(facultative)细菌)的种群，由此降低这种废物分解的能力。兼性细菌可被理解为能在存在氧气时通过有氧呼吸和/或在不存在氧气时通过无氧呼吸(发酵)来代谢废物(粪便/尿液)的细菌。此外，已发现并不是简单地包含细菌(通过增加其相对种群数量)以减少或掩盖气味，而是使用微量营养素可更有效地刺激排泄产物中所存在的兼性细菌的生长，进而更有效地控制气味。这些微量营养素也可为全天然、相对无毒且可生物降解的。

微量营养素的来源可包含各种各样的成分。例如，所述微量营养素可包含无机盐类，包括但不限于氯化铁、氯化亚铁、氯化钙、钼酸铵(ammonium molybdate)、氯化镍、硫酸铜、氯化钴以及硫酸锌。另外，在给定的营养素组合物中可采用微量金属。主要的微量元素可包括铁、镁、钙、铜、锌、镍、钴、钼、硒以及钨。另外，所述微量营养素可包含也可促进兼性细菌生长的氨基酸(例如，葡萄糖、木糖(xylose)、纤维二糖(cellobiose)以及其它各种蛋白质氨基酸)。

如果需要，可将上述微量营养素以所选浓度添加至吸收性废物衬垫中，以刺激细菌并减少产生气味的可能性。例如，可将所述微量营养素以介于1重量％至25重量％之间(包括其中的所有值及增量)的浓度加入至废物衬垫(参加下文)中。在这种配置中，所述微量营养素可被加入至废物衬垫衬底中，从而避免必需以完全独立(例如，在售后)的操作来添加这些营养素。此外，可对所述衬垫进行包装，以按给定的贮藏期要求来保存营养素(例如，气密性的聚合物膜包装或可在约6至12个月内避免发生紫外线(ultraviolet；UV)分解的包装)。另外，通过提供衬垫，例如其中在整个衬垫衬底材料中涂有和/或加入微量营养素，可确保微量营养素更有效地分布。另外，对于给定量的微量营养素，可获得最大表面积，由此避免微量营养素在所述衬垫中分布不平衡的可能性，其可导致控制气味形成的能力不太有效。

承上所述，此处设想，对于衬垫的给定的表面区域，所述微量营养素是均匀地分布在整个表面区域上，由此使得衬垫的所有能接收动物废物的区域均包含可相对更快地因应并促进有益细菌生长的微量营养素。另外，还设想，可将微量营养素以受控的深度均匀地加入至给定的表面区域上，这也可确保提高性能。例如，此处微量营养素配方可以介于0.1厘米至5.0厘米之间(包括其中的所有值及增量)的厚度分布于能接收废物的整个表面区域上。以此方式，所述微量营养素可更有效地集中在需要气味控制管理的地方。所述衬垫的厚度可为例如约25厘米，因而可以理解，营养素可选择性地位于这种衬垫衬底的深度的约20％处。因此，对于任何给定的衬垫，所述微量营养素可以所采用的衬垫的整个厚度的约1％至25％(包括其中的所有值及增量)的厚度均匀地分布于衬垫表面上。

可将微量营养素分散于适当的液体中并施用于衬垫的表面，因此衬垫可包括无纺衬底，因此可使用无纺衬底作为动物废物的吸收衬垫。也可在纤维形成之后且在通过例如针刺(needle punching)、纺粘(spunbonding)、水刺(spunlacing)、熔粘(melt bonding)及缝编(stitch bonding)等工艺将纤维转换为无纺衬垫之前，将这些微量营养素施用于单独的纤维。可形成吸收衬垫的纤维可包括但不限于天然纤维及人造纤维、以及其组合。

具体而言，纤维本身可选自可生物降解型聚合树脂，其中“可生物降解的”是指可容易发生环境分解过程(例如水解、紫外线降解等)的聚合物结构。另外，“可生物降解的聚合物”是指聚合物在暴露于微生物(例如细菌、真菌及藻类等)时可发生分解的特点，其中可在聚合物中加入例如玉米淀粉和/或植物油等成分来实现此种结果。

因此，此处设想适合的天然聚合物包括多糖，例如淀粉和/或纤维素制品。另外，可生物降解的聚合物衬底可由例如蛋白质(例如，明胶、酪蛋白、蚕丝和/或羊毛)等自然存在的聚合物形成。其它适合的自然存在的可生物降解的聚合物可包括聚酯类，例如聚羟基脂肪酸(polyhydroxyalkanoates)。

另外，此处涵盖大量可生物降解的合成树脂。这种可生物降解的树脂可包括聚烷撑酯(polyalkylene ester)类、聚乳酸及其共聚物、聚酰氨酯(polyamide ester)类、聚乙烯酯(polyvinyl ester)类、聚乙烯醇(polyvinyl alcohol)和/或聚酐(polyanhydride)类。可根据可生物降解的树脂的生物降解性以及其吸收与保持本文所述微量营养素的能力，来选择给定的可生物降解的树脂。

可以理解，当包含所述微量营养素的此处所述可生物降解的衬垫放置在污水处理系统(例如化粪池环境)中时，该衬垫不会干扰其中已在发生的用于实现废物控制管理的过程。另外，衬垫中所使用的、尚未被引入的那些微量营养素可有益地作用于其被引入的污水处理系统。

除了使用本文的微量营养素作为抵制动物废物形成气味的主要来源外，可以理解，所述衬垫也可包括被设计用于协同进行气味管理的其它成分。例如，所述衬垫可包括可被设计用于中和气味的化学添加剂，因而设想使用活性碳或每给定质量的材料具有相对高表面积的其它衬底材料。此种活性碳的水平可介于约0.1重量％至约10.0重量％之间，包括其中的所有值及增量。因此，可包含活性碳粉末(其可提供尺寸小于1.0毫米的颗粒)或颗粒状活性碳(其可提供大于1.0毫米的颗粒)。另外，可利用涂有碳的本文所述可生物降解的聚合物。

另外，所述衬垫可包含特别的香精或其它可在初期掩盖给定的气味问题的添加剂。例如，所述衬垫可包含0.1重量％至5.0重量％的香精以掩盖气味。尽管较为短暂，然而一些初期香精的优点是可为上述微量营养素提供促进所述有益细菌生长的一些机会，由此为所述微量营养素提供一培养期以按本文所述的方式发挥作用。

本发明还设想使用直接包含上述营养素的垫料，此可类似地避免当消费者使用时，还需要单独地处理垫料，其会导致如上文所述营养素在垫料材料中分布不均匀。此处垫料可被理解为微粒，包括可生物降解的微粒，所述微粒可具有介于约0.01英寸至约0.50英寸之间的尺寸(直径)，包括其中所有的值及增量。因此，动物垫料可被配制为包含微量营养素，以同样减少动物废物所形成的不欲臭味。所述垫料可包含多个颗粒，这些颗粒通常由例如粘土、泥土、蛭石、硅石、玉米淀粉及纤维素等材料形成，且也可涂有溶胀剂。另外，动物垫料可以类似于衬垫的方式，包含化学添加剂以中和气味(例如活性碳)和/或香精。

在本发明的揭露中，在制造颗粒的过程中，可将微量营养素的来源分散在溶液中并施用于垫料颗粒的表面，然后可使用所述垫料颗粒作为动物废物的吸收剂。因此，这些微量营养素可通过例如喷涂而施用于所述垫料颗粒。

另外，类似于在衬垫中使用微量营养素，此处的垫料可以介于约0.1％至约25.0％之间(包括其中的所有值及增量)的水平涂有和/或浸渍有上述微量营养素。另外，在浸渍的情形中，所述垫料颗粒可具有直径(例如穿过颗粒的最长线性横截面)，且所述微量营养素可以介于所述颗粒直径的约1.0％至25.0％之间(包括其中的所有值及增量)的厚度浸渍到颗粒的表面。例如，在垫料颗粒具有约0.635厘米(0.25英寸)的直径的情形中，所述微量营养素可从颗粒表面起浸渍到约0.16厘米。这相当于浸渍整个颗粒直径的约25.2％，即0.16厘米/0.635厘米＝0.252。

为形成本文的衬垫，可提供塑料(聚合物)衬片或由流体不透过性材料制成的背衬，其可控制尿液废物或其它液体废物成分的泄露或流过。此种聚合物衬片可包括基于二烯型聚合物树脂(例如顺式聚异戊二烯(cis polyisoprene)和/或反式聚异戊二烯(trans polyisoprene))的天然橡胶材料。另外，所述衬垫可包括提供相对高摩擦力的防滑层(non-skid layer)，以确保定位于给定位置处。

Claims (23)

1.一种用于收集动物废物的气味吸收衬垫，包含以介于约0.1重量％至约25重量％的水平涂有或浸渍有微量营养素的纤维，其特征在于，所述微量营养素用以促进能通过有氧呼吸和/或无氧呼吸来代谢废物的细菌的生长。

2.如权利要求1所述的衬垫，其特征在于，所述衬垫具有厚度和用于接收动物废物的表面，其中所述微量营养素以所述衬垫厚度的约1.0％至约25.0％的厚度均匀地分布于整个所述表面上。

3.如权利要求1所述的气味吸收衬垫，其特征在于，所述纤维包括能水解或紫外线降解的聚合物纤维。

4.如权利要求1所述的气味吸收衬垫，其特征在于，所述聚合物包括多糖、蛋白质及聚酯中之一或多种。

5.如权利要求1所述的气味吸收衬垫，其特征在于，所述聚合物包括聚烷撑酯、聚乳酸及其共聚物、聚酰氨酯、聚乙烯醇和/或聚酐中之一或多种。

6.如权利要求1所述的气味吸收衬垫，其特征在于，包括约0.1重量％至约10重量％的水平的活性碳。

7.如权利要求1所述的气味吸收衬垫，其特征在于，所述衬垫包含约0.1重量％至约5.0重量％的水平的香精。

8.如权利要求1所述的气味吸收衬垫，其特征在于，所述衬垫的纤维为无纺衬底的形式。

9.如权利要求1所述的气味吸收衬垫，其特征在于，所述衬垫包括聚合物背衬片，用以控制流体的泄露或流过。

10.如权利要求1所述的气味吸收衬垫，其特征在于，所述微量营养素包含无机盐类及微量金属中之一或多种。

11.如权利要求10所述的气味吸收衬垫，其特征在于，所述无机盐类包括氯化铁、氯化亚铁、氯化钙、氯化铵、氯化镍、硫酸铜、氯化钴或硫酸锌中之一或多种。

12.如权利要求10所述的气味吸收衬垫，其特征在于，所述微量金属包括铁、镁、钙、铜、锌、镍、钴、钼、硒或钨中之一或多种。

13.一种用于收集动物废物的气味吸收衬垫，包括可生物降解的无纺纤维，其特征在于，所述纤维涂有或浸渍有包含无机盐类及微量金属的微量营养素，所述微量营养素以介于约0.1重量％至约25重量％的水平存在，其中所述微量营养素用以促进能通过有氧呼吸和/或无氧呼吸来代谢废物的细菌的生长；

其中所述衬垫具有厚度和用于接收动物废物的表面，其中所述微量营养素以所述衬垫厚度的约1％至约25％的厚度均匀地分布于整个所述表面上。

14.如权利要求13所述的气味吸收衬垫，其特征在于，所述纤维包括能水解或紫外线降解的聚合物纤维。

15.如权利要求13所述的气味吸收衬垫，其特征在于，所述聚合物包括多糖、蛋白质及聚酯中之一或多种。

16.如权利要求13所述的气味吸收衬垫，其特征在于，所述聚合物包括聚烷撑酯、聚乳酸及其共聚物、聚酰氨酯、聚乙烯醇和/或聚酐中之一或多种。

17.如权利要求13所述的气味吸收衬垫，其特征在于，所述无机盐类包括氯化铁、氯化亚铁、氯化钙、氯化铵、氯化镍、硫酸铜、氯化钴或硫酸锌中之一或多种。

18.如权利要求13所述的气味吸收衬垫，其特征在于，所述微量金属包括铁、镁、钙、铜、锌、镍、钴、钼、硒或钨中之一或多种。

19.如权利要求13所述的气味吸收衬垫，其特征在于，包括约0.1重量％至约10重量％的水平的活性碳。

20.一种用于控制由动物废物的分解所造成的气味的方法，包括：

提供具有表面及厚度的衬底材料；

将微量营养素加入至所述衬底材料中，所述微量营养素用以促进细菌的生长，其中所述细菌能通过有氧呼吸和/或无氧呼吸来代谢废物；以及

对所述衬底材料进行包装，以保存所述微量营养素；

其中所述微量营养素均匀地分布于所述衬垫的表面上，并以所选厚度存在于所述衬底材料中。

21.一种用于收集动物废物的气味吸收垫料，包含以介于约0.1重量％至约25重量％之间的水平涂有或浸渍有微量营养素的微粒，其特征在于，所述微量营养素用以促进能通过有氧呼吸和/或无氧呼吸来代谢废物的细菌的生长。

22.如权利要求21所述的垫料，其特征在于，所述微粒具有直径及用于接收动物粪便的表面，其中所述微量营养素以所述颗粒直径的约1.0％至约25.0％的厚度被浸渍。

23.如权利要求21所述的垫料，其特征在于，所述微量营养素包含无机盐类及微量金属中之一或多种。