nueva cama absorbente a base de sepiolita para animales y

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OFICINA ESPAÑOLA DE
PATENTES Y MARCAS
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k
kInt. Cl. : A01K 1/015
11 Número de publicación:
2 148 430
7
51
ESPAÑA
k
TRADUCCION DE PATENTE EUROPEA
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kNúmero de solicitud europea: 95203147.4
kFecha de presentación : 17.11.1995
kNúmero de publicación de la solicitud: 0 717 928
kFecha de publicación de la solicitud: 26.06.1996
T3
86
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87
87
k
54 Tı́tulo: Nueva cama absorbente a base de sepiolita para animales y procedimiento para su prepa-
ración.
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73 Titular/es: TOLSA S.A.
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72 Inventor/es: Alvarez Berenguer, Antonio;
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74 Agente: Ungrı́a López, Javier
30 Prioridad: 22.12.1994 ES 9402621
Núñez de Balboa, 51 No. 4
E-28001 Madrid, ES
45 Fecha de la publicación de la mención BOPI:
16.10.2000
45 Fecha de la publicación del folleto de patente:
ES 2 148 430 T3
16.10.2000
Aviso:
k
k
Duch Martı́nez, Ignacio y
Cámara Gandarillas, Miguel Angel
k
En el plazo de nueve meses a contar desde la fecha de publicación en el Boletı́n europeo de patentes,
de la mención de concesión de la patente europea, cualquier persona podrá oponerse ante la Oficina
Europea de Patentes a la patente concedida. La oposición deberá formularse por escrito y estar
motivada; sólo se considerará como formulada una vez que se haya realizado el pago de la tasa de
oposición (art◦ 99.1 del Convenio sobre concesión de Patentes Europeas).
Venta de fascı́culos: Oficina Española de Patentes y Marcas. C/Panamá, 1 – 28036 Madrid
ES 2 148 430 T3
DESCRIPCION
Nueva cama absorbente a base de sepiolita para animales y procedimiento de preparación.
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La presente invención se encuentra en el campo técnico de las camas para animales, especialmente
para gatos, usadas para recoger los excrementos de los mismos.
Más concretamente, la presente invención se refiere a una nueva cama compuesta de sepiolita, cuyas
caracterı́sticas fı́sicas y composición permiten la eliminación selectiva de excremento de una forma mucho
más conveniente e higiénica que las camas minerales tradicionales de sepiolita o de arcillas ligeras.
Como es sabido, la sepiolita es un mineral de arcilla perteneciente al grupo de los filosilicatos conocido
como sepiolita-paligorskita y corresponde quı́micamente a un silicato de magnesio hidratado.
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Los filosilicatos se forman por capas bidimensionales de tetraedros de silicio y oxı́geno y láminas de
octaedros de aluminio o magnesio y oxı́geno-hidroxilos. La organización de estas capas tetraédricas y
octaédricas y su composición dan lugar a los diferentes minerales arcillosos.
A grosso modo, se pueden distinguir dos tipos:
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– Minerales 1:1, compuestos por láminas formadas por una capa tetraédrica y otra capa octaédrica
que comparten átomos de oxı́geno.
– Minerales 2:1, cuyas partı́culas lamelares están formadas por una capa octaédrica central y dos
capas tetraédricas con las que se comparten átomos de oxı́geno.
Estas partı́culas lamelares se apilan en paralelo una encima de la otra en la mayorı́a de los minerales
arcillosos.
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La sepiolita puede ser considerada como un mineral 2:1, aunque con una estructura que difiere totalmente del resto de los minerales lamelares, ya que la capa tetraédrica de sı́lice es continua, pero con
los extremos apicales del tetraedro de sı́lice invertido cada seis unidades tetraédricas, lo que produce
huecos en la capa de magnesio octaédrico. Esta estructura es similar a una pared de ladrillos en la que
se quita alternativamente un ladrillo. Como resultado de esta red cristalina particular, la forma de las
partı́culas de sepiolita, en lugar de ser lamelar como en el resto de los filosilicatos, es acicular, con canales
dirigidos en paralelo al eje longitudinal de la partı́cula. Estos canales son denominados canales zeolı́ticos
por analogı́a con los canales presentes en las zeolitas.
Se pueden distinguir tres tipos de centros activos en la estructura de la sepiolita:
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1.- Átomos de oxı́geno de la capa de tetraedros de sı́lice.
2.- Moléculas de agua coordinadas con los iones magnesio de los bordes de la estructura que pueden
formar puentes de hidrógeno con la especie absorbida.
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3.- Grupos silanol (Si-OH) formados por la ruptura de los enlaces Si-O-Si sobre la superficie externa
de la capa tetraédrica. Estos grupos se localizan a intervalos de 5 Å a lo largo del eje de la fibra
y pueden interaccionar con moléculas absorbidas en la superficie externa de la sepiolita, pudiendo
formar enlaces covalentes con determinados reactivos orgánicos.
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Otra caracterı́stica importante es que la estructura tridimensional de la sepiolita es rı́gida y no puede
haber ningún cambio de hinchamiento ni estructural, como resultado de la absorción de moléculas en la
red cristalina, a diferencia de lo que ocurre con los filosilicatos lamelares, tales como esmectitas, donde
la entrada de moléculas en el espacio interlamelar hace que las láminas se separen y que las partı́culas se
hinchen. Debido a su rı́gida red cristalina, que hace que el hinchamiento de las partı́culas sea imposible,
y a la alta fuerza de atracción que las mantiene juntas formando haces, la partı́cula de sepiolita mantiene
su resistencia mecánica, incluso cuando está saturada de lı́quidos.
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Esta estructura cristalina es responsable de las propiedades básicas de la sepiolita.
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Las propiedades adsorbentes son un resultado del gran área superficial del material (alrededor de 310
m2 /g), debido a la presencia de los canales de zeolita y a la existencia de los centros de adsorción activa.
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Las partı́culas de sepiolita se encuentran, en su estado natural, aglomeradas formando grandes haces
de partı́culas aciculares dispuestas aleatoriamente. La estructura formada es muy porosa, con un elevado
volumen de mesoporos y macroporos. Los canales de la sepiolita permiten la absorción de lı́quidos por
succión capilar, habiendo, igualmente, una adsorción selectiva dentro de los canales que actúan como
tamices moleculares. La anisometrı́a de las partı́culas, junto con las caracterı́sticas superficiales de la
sepiolita, son básicamente responsables de las propiedades reológicas del material.
La sepiolita tiene una amplia variedad de usos industriales, gracias a las especiales propiedades fisicoquı́micas (Tabla 1), que pueden ser modificadas por tratamientos mecánicos, térmicos o quı́micos y, por
lo tanto, se pueden mejorar determinadas propiedades del mineral para su uso en diferentes aplicaciones
tecnológicas.
TABLA 1
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Algunas propiedades de la sepiolita
Morfologı́a de las partı́culas de sepiolita
Longitud (µm)
Anchura (Å)
Espesor (Å)
Sección de los canales (Å)
Superficie especı́fica calculada (m2 /g)
Interior
Exterior
Total
Superficie BET especı́fica, N2 (m2 /g)
Peso especı́fico (g/cm3 )
Punto de fusión (◦ C)
Dureza (Mohs)
Índice de refracción
Capacidad de intercambio catiónico (meq/100 g)
Viscosidad de Brookfield de una suspensión al 6 %, 5 rpm (cP)
0,2-2,0
100-300
50-100
3,6 x 10,6
500
400
900
310
2,0-2,3
1.550
2,0-2,5
1,50
10-15
30.000-50.000
Por otra parte, la sepiolita tiene propiedades de absorción y adsorción.
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La absorción implica el contacto de una fase fluida libre con una fase sólida rı́gida y duradera que
tiene la propiedad de coger y guardar el fluido. Es necesaria una estructura porosa o permeable para
asegurar una alta capacidad de absorción. Los procedimientos de absorción permiten el almacenamiento
de fluidos en un soporte sólido y pueden ser empleados para controlar los desechos y derramamientos de
lı́quido, facilitando su manipulación y tratamiento. De igual modo, la absorción de lı́quidos peligrosos y
corrosivos sobre un soporte inerte hace posible una manipulación más segura de este tipo de producto.
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El tamaño de partı́cula, la distribución de tamaño de partı́cula, los microporos, la estructura capilar
y la quı́mica de superficie tienen un importante papel en los mecanismos de absorción y adsorción.
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la sepiolita tiene todas las caracterı́sticas que debe tener un granulado absorbente, tales como resistencia mecánica, inercia quı́mica y una gran superficie. Los gránulos de sepiolita tienen una elevada
porosidad, debido a la microporosidad constituida por los canales que pasan a través de cada partı́cula y
a los macroporos constituidos por el espacio vacı́o que queda entre las partı́culas que forman los gránulos
de sepiolita. La sepiolita absorbe grandes cantidades de lı́quidos por medio de mecanismos de succión
capilar, gracias a la elevada porosidad de su estructura, que le da una gran superficie especı́fica. El
volumen de lı́quido que la sepiolita es capaz de absorber depende de diferentes factores, tales como la
densidad del lı́quido, la viscosidad, la tensión superficial y, por supuesto, de su naturaleza y polaridad, ası́
como del tamaño de partı́cula del grano de sepiolita. Sin embargo, en general, la sepiolita tiene valores de
absorción muy elevados de lı́quidos y solventes de diferente naturaleza (Tabla 2), teniendo una cinética
de absorción muy rápida. La capacidad de absorción de la sepiolita aumenta al reducirse el tamaño de
partı́cula; en otras palabras, a medida que aumenta la superficie exterior a través de la cual comienza a
propagarse y a absorberse el lı́quido del interior de la partı́cula.
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TABLA 2
Capacidad de absorción ( %) de diferentes lı́quidos en términos del tamaño de partı́cula se sepiolita
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ASTM Mallas
Tamaño máximo (mm)
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Agua
Metanol
Aceite de parafina
Metilisobutilcetona
Alcoholes minerales
Aceite SAE 10
Aceite SAE 90
Lubricante para cuchillas
Gasolina 96 O.
Gasóleo
Na(OH) 50 %
NHO3 60 %
HCl
6/15
6/30
15/30
30/60
60/120
3,35-1,18
3,35-0,60
1,40-0,60
0,60-0,25
0,25-0,125
60,5
36,7
45,6
37,4
44,1
42,1
41,7
59,0
38,2
42,4
122,8
106,7
102,0
84,5
40,2
51,5
44,4
46,0
45,1
44,5
71,2
45,2
44,4
132,4
118,0
102,2
121,1
49,4
54,9
51,7
55,0
57,0
45,4
87,3
47,6
55,2
187,2
140,7
148,7
144,8
84,0
90,6
83,8
58,3
88,2
65,0
137,9
60,0
84,8
237,4
192,7
164,0
163,7
95,2
91,8
86,8
93,8
93,2
94,1
161,4
72,0
88,0
249,6
198,7
175,3
25
30
35
40
45
En las arcillas lamelares, la absorción se produce por inserción de los lı́quidos entre las láminas del
mineral, produciendo hinchamiento de las partı́culas, con el fin de hacer sitio para la especie absorbida.
Como resultado de ello, las partı́culas del mineral se rompen y el lı́quido saturado se hace viscoso debido
al fácil deslizamiento entre las partı́culas, donde el lı́quido actúa como lubricante de estas partı́culas
lamelares. Sin embargo, en el caso de la sepiolita, la estructura es porosa, pero rı́gida, y no sufre ningún
cambio dimensional después del procedimiento de absorción, manteniendo su consistencia y resistencia
mecánica.
La sepiolita puede ser considerada como una esponja rı́gida cristalina capaz de encerrar grandes cantidades de lı́quidos que permanecen estables en el interior de la estructura del grano.
Debido a estas propiedades, la sepiolita se utiliza como un absorbente doméstico e industrial para
el control y manipulación de desechos lı́quidos. Sin embargo, la sepiolita puede ser también usada en
procedimientos de adsorción activa de determinados compuestos y moléculas.
Tal como se ha indicado anteriormente, una caracterı́stica importante de la estructura de la sepiolita
es la presencia de canales que pasan a través de las partı́culas paralelamente a su eje longitudinal. Estos
canales tienen dimensiones de 3,6 x 10,6 Å y proporcionan una alta superficie especı́fica, haciendo posible
que actúe como tamiz molecular, absorbente y adsorbente de lı́quidos, gases y vapores. La superficie especı́fica teórica total de la sepiolita, calculada sobre modelos estructurales, es de 900 m2 /g, de los cuales
400 corresponden al área exterior y 500 al área interior.
50
la absorción de la sepiolita es muy elevada debido al hábito extremadamente fino de sus partı́culas,
que le dan una elevada superficie externa accesible; sin embargo, su capacidad de adsorción también
depende de la capacidad de las moléculas de sorbato para penetrar en los canales zeolı́ticos, que depende,
a su vez, del tamaño de la molécula, ası́ como de la forma y polaridad de la misma.
55
Debido a la naturaleza polar de su superficie, la sepiolita adsorbe preferible y selectivamente moléculas
polares. En general, los lı́quidos que son más fuertemente adsorbidos son aquéllos que contiene grupos polares o enlaces polarizables, mientras que los compuestos saturados, tales como hidrocarburos parafı́nicos,
son adsorbidos más débilmente.
60
La interacción del sorbato con la superficie de sepiolita también aumenta al aumentar la naturaleza
básica del sorbato, por lo que la interacción con este tipo de compuesto puede tener lugar en los sitios
ácidos de la superficie.
Los compuestos no polares interaccionan con la superficie, principalmente a través de enlaces de Van
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der Waals, aunque, en algunos casos, se pueden producir interacciones con grupos silanol (-SiOH), que
son muy abundantes sobre la superficie de la sepiolita y que están presentes a intervalos de 5 Å a lo largo
de la partı́cula, con una densidad de 2,2 grupos/100 Å2 .
5
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De igual modo, la sepiolita puede interaccionar y adsorber moléculas orgánicas con un alto peso molecular, tales como polipéptidos y enzimas.
La sepiolita tiene también una buena capacidad de interacción y adsorción de microorganismos, que
posiblemente interaccionan con determinados compuestos de su membrana o de la pared celular, tales
como proteı́nas, glicoproteı́nas, peptidoglicanos, etc. Por ejemplo, la sepiolita adsorbe selectivamente
bacterias metanogénicas (metanosarcina), contrariamente a las bacterias competitivas del tipo de reproducción con sulfato, lo que convierte a la sepiolita en un buen soporte de biomasa para tratar el agua
de desecho. Igualmente, la sepiolita adsorbe bacterias y, en menor grado, hongos del agua contaminada
(Tabla 3).
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TABLA 3
Adsorción de microorganismos
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Microorganismos
Bacterias aerobias mesófilas totales
Bacterias anaerobias mesófilas esporuladas
Hongos
Enterobacterias
Pseudomonas
Streptococcus
Clostridium
E. coli
Micrococcus
B. cereus
Concentración inicial (células/ml)
Concentración final (células/ml)
Porcentaje de
Adsorción ( %)
656.000
280
134
1.100.000
4.600.000
4.300
9.500
268.000
495.000
600.000
193.000
40
67
93.000
930.000
1.500
2.500
11.000
105.000
0
70,6
85,7
49,8
91,5
79,8
65,1
76,3
95,9
78,8
100,0
35
La sepiolita tiene una elevada superficie especı́fica, que, junto con su porosidad y a la presencia de
canales zeolı́ticos, hace posible absorber agua y lı́quidos de una polaridad diferente en proporciones superiores al 100 % de su propio peso.
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La existencia de centros activos en su superficie permite igualmente la adsorción selectiva de diferentes
tipos de moléculas,. Estas propiedades permiten su uso como producto granular absorbente en aplicaciones domésticas, tales como camas para animales, absorbente industrial para el control de desechos
y derramamientos, un producto desodorante capaz de adsorber moléculas responsables de olores desagradables, tales como putrescina, cadaverina, indol, butanal o amonı́aco, agente purificador de parafina,
aceites y grasas minerales y vegetales, filtros de cigarrillos, soporte fitosanitario, soporte catalizador, etc.
En cuanto a las propiedades reológicas, las partı́culas aciculares de sepiolita se encuentran en la naturaleza formando haces o agregados de partı́culas, que se mantienen juntas gracias a la existencia de
fuerzas entre las partı́culas, de tal modo que los agregados no se rompen espontáneamente cuando se
dispersa la sepiolita en agua u otros lı́quidos.
Sin embargo, la sepiolita puede ser sometida a procedimientos de micronización especiales que separan
los haces en sus partı́culas individuales, dando lugar a productos que se dispersan fácilmente en agua y
otros lı́quidos polares. Cuando se dispersan en un fluido, las partı́culas aciculares de sepiolita con una
alta anisometrı́a forman una estructura en una red de partı́culas entrelazadas de un gran volumen que
atrapa todo el solvente, dando lugar a dispersiones de elevada viscosidad.
El comportamiento reológico de estas suspensiones es pseudoplástico o tixotrópico; en otras palabras, cuando se somete la suspensión a una fuerza de cizalla, la estructura de las figuras se rompe y las
partı́culas se orientan en la dirección del flujo, produciendo una reducción de la viscosidad. Cuando cesa
la fuerza de cizalla, se recupera la estructura y la viscosidad vuelve a aumentar.
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Estas caracterı́sticas permiten el uso de sepiolita en sistemas de una muy diferente naturaleza como
agente espesante, agente dispersante y agente tixotrópico.
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Con estas funciones, puede usarse en pinturas, plastisoles, recubrimientos asfálticos, grasas, suspensiones fertilizantes, fibrocementos, etc.
En cuanto a las propiedades catalı́ticas, los centros que existen sobre la superficie de la sepiolita,
además de tener un importante papel en los procedimientos de adsorción, son útiles en determinadas
reacciones catalı́ticas. En este sentido, se ha descrito el uso de sepiolita como catalizador, entre otros,
en la conversión de etanol en etileno y para romper los anillos lactónicos de moléculas precursoras de
colorantes durante el revelado de color en papel autocopiativo.
Actualmente, las arcillas son utilizadas como materiales absorbentes para desechos de animales de
compañı́a (por ejemplo, cama para gatos), para limpiar derramamientos de aceites o grasas, como tierra
decolorante, absorbentes para usos farmacéuticos, soporte para productos quı́micos, etc. Se puede estimar que las aplicaciones de absorción para arcillas son actualmente de más de 2 millones de toneladas,
dos veces las de diez años atrás. La mayor parte de este crecimiento es debido al aumento del consumo
de productos absorbentes para mascotas, aunque también ha contribuido la demanda para absorbentes
industriales y productos especiales de un alto valor añadido. Las arcillas usadas más tradicionalmente
como absorbentes son bentonita, attapulgita, sepiolita y tierra de batán.
La bentonita es el término popular comercialmente empleado para una arcilla básicamente compuesta
por esmectitas. La esmectita es el nombre usado para un grupo de filosilicatos 2:1 o silicatos lamelares,
de los cuales los más importantes son montmorillonita, beideillita, nontronita, saponita y hectorita. La
montmorillonita es, con mucho, la esmectita más abundante, constituyendo más del 99 % de la producción
mundial de este tipo de arcilla. La montmorillonita es el mineral predominante en la bentonita y en la
tierra de batán. La presencia de sodio o calcio como ion intercambiable tiene una gran influencia en las
propiedades de la montmorillonita, sobre todo en las caracterı́sticas de hinchamiento. Las montmorillonitas con un alto contenido en sodio, tı́pico de los depósitos de Wyoming, revelan propiedades superiores de
hinchamiento, mientras que las montmorillonitas con un alto contenido en calcio revelan caracterı́sticas
limitadas de hinchamiento. Las montmorillonitas que contienen mezclas de variedades de sodio y de
calcio tienen propiedades de hinchamiento intermedias, aunque las variedades con un alto contenido en
calcio pueden ser intercambiadas por sodio para aumentar la capacidad de hinchamiento de las mismas.
35
Las esmectitas son normalmente láminas muy delgadas con un tamaño de partı́cula muy pequeño,
que da al material una superficie especı́fica relativamente alta (100 m2 /g). Las esmectitas tienen también
una elevada capacidad de intercambio catiónico, en la proximidad de 60-100 meq/100 g de arcilla. Estas
caracterı́sticas dan a las esmectitas una elevada capacidad de absorción para muchos materiales.
40
La sepiolita y la attapulgita son también filosilicatos 2:1 pertenecientes al grupo de la paligorskita,
con una morfologı́a microfibrosa. La presencia de microporos y canales en la estructura de estas arcillas,
junto con el hábito alargado de las finas partı́culas de las mismas, hacen que su superficie especı́fica sea
muy alta y pueden absorber y absorben incontables materiales. La superficie BET accesible al N2 de
la sepiolita es de aproximadamente 300 m2 /g en comparación con 150 m2 /g de attapulgita, debido a la
mayor sección de los canales de sepiolita que permite un acceso más fácil de los sorbatos.
45
La tierra de batán toma su nombre de su primer uso en la absorción de grasas y polvo de lana natural
y tejidos. En los Estados Unidos, el término se refiere a attapulgitas y montmorillonitas cálcicas y, en
Europa, sólo a montmorillonitas cálcicas.
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Sin duda, uno de los mercados más importantes para las arcillas absorbentes es el mercado de camas
para gatos. El mercado de camas para gatos es muy grande y está en continuo crecimiento en los Estados
Unidos, ası́ como en Europa. La población de gatos crece dı́a a dı́a, lo que se ve por las ventas de camas
para gatos de los últimos años. El mercado de camas para gatos europeo sobrepasa el millón de toneladas
al año, de los cuales el 90 % son arcillas, básicamente sepiolita, attapulgitas y bentonitas cálcicas. El
10 % restante cosiste en diferentes productos no minerales o minerales sintéticos, tales como la madera
de papel y los derivados de plantas, ası́ como silicato de calcio sintético y preparaciones de yeso.
Las camas para gatos tienen que tener una serie de caracterı́sticas esenciales en relación a la adsorción, densidad, tamaño de grano, formación de polvo y control de olores y, por supuesto, tienen que ser
aceptadas por los gatos. La aceptación es fundamental para evitar los cambios de comportamiento que
podrı́an alterar los hábitos higiénicos del gato. La arcilla tiene que tener una gran capacidad de absorción
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de orina y una gran capacidad de deshidratación de las heces y debe reducir la formación de olores e
inhibir el crecimiento bacteriano. A los gatos les repelen las camas húmedas y con malos olores.
5
La distribución de tamaño de partı́cula de los granos es también importante y tiende a ser de entre
0,6 y 4 mm. No deben adherirse a las patas o al pelo del animal y deben tener superficies redondeadas,
de tal forma que las almohadillas de las patas no resulten heridas. Las camas tienen que estar libres
de polvo y los granos deben tener una resistencia mecánica adecuada para evitar su formación durante
la manipulación. Otras caracterı́sticas, tales como el color, y los métodos para deshacerse del material
usado son también fundamentales.
10
Las arcillas usadas como cama para gatos pueden ser divididas en pesadas y ligeras. Las camas pesadas incluyen la tierra de batán y las bentonitas, con densidades aparentes de 800-1.000 kg/m3 , mientras
que las camas ligeras incluyen sepiolitas, attapulgitas y diatomitas, con densidades de entre 400 y 700
kg/m3.
15
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Otro tipo de cama para gatos es la ası́ llamada cama formadora de agregados. Está compuesta por
bentonitas sódicas y cálcicas o mezclas de bentonita sódica con otras arcillas, con pequeños tamaños
de partı́cula. Las partı́culas de estos materiales, cuando quedan expuestos a lı́quidos, son capaces de
expandirse y adherirse, dando lugar a la formación de aglomerados. Por ello, estos aglomerados con orina
y excrementos de gato pueden ser eliminados, dejando el resto de la cama limpio y dispuesto para su uso.
25
Las camas ligeras son del tipo más usado en el mercado europeo, representando más de un 70 % de la
producción total. Las arcillas más utilizadas son la sepiolita española, la attapulgita senegalesa y la diatomita danesa. La producción española utilizada en el mercado europeo sobrepasa las 600.000 toneladas
métricas anuales.
La futura tendencia del mercado de camas para gatos revela una continua demanda, ya que la población de gatos está creciendo y cada vez son más los propietarios que compran estos materiales.
30
Se hace referencia aquı́ a continuación a determinadas patentes relacionadas con el objeto de la
presente invención:
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– En US-A-4591581, Crampton y Whiting, de Laporte Industries, Ltd., describen un procedimiento
para la fabricación de partı́culas absorbentes constituidas por arcilla, que implica una selección de
partı́culas, una etapa de secado y mezcla con un coloide dispersable en agua. A continuación, la
mezcla ha de ser comprimida en una prensa y triturada y la obtenida clasificada hasta un tamaño
de partı́cula de entre 0,71 y 4 mm. El producto resultante es utilizable como cama para gatos.
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– En US-A-4634537, Alexander, de American Colloid Company, describe una composición constituida
por arcillas hinchables en agua y gomas hidrosolubles que es particularmente útil en la perforación
de lodos y el sellado de vertederos.
– En US-A-4685420, Stuart, de Dow Chemical Company, describe una capa para animales que consiste
en un substrato poroso sólido inerte y un polı́mero de sı́ntesis en polvo. Cuando la orina del animal
entra en contacto con esta composición, se forman aglomerados que pueden ser retirados del resto
de la cama.
– En EP-A-424001, Hughes, de American Colloid Company, describe una composición y un método
para absorber desechos animales. Consiste en partı́culas sueltas de 50 µ a 3.350 µ de una bentonita
hinchable en agua no compactada, que absorbe de manera efectiva los desechos animales y los
aglomera simultáneamente en masas estables que permiten la separación fı́sica de los desechos del
resto de las partı́culas limpias.
– En US-A-5180064, House of Venture Innovations, Inc. describe un método para aumentar la capacidad de absorción de arcillas de esmectita capaces de hincharse, tales como montmorillonitas
sódicas. La invención proporciona una cama aglomerante con una gran cohesión y que consiste
en una mezcla constituida por arcillas con hinchamiento osmótico, un material de celulosa y un
material controlador de la densidad. De esta forma, se mejoran las deficiencias observadas en las
invenciones descritas en las dos referencias anteriores, que son la densidad excesivamente alta del
material, la baja cohesión de la cama húmeda, la baja absorción de orina y la posterior humectación
de la masa de cama limpia que se produce antes de eliminar los aglomerados.
– En US-A-5207830, Cowan, de House and Harrington of Venture Innovations, Inc., describen un
complicado procedimiento para la fabricación de partı́culas ligeramente cementadas adecuadas para
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absorber lı́quidos, consistente en mezclar lechadas de cemento aireadas con un agente formador
de partı́cula, que son posteriormente envejecidas durante un tiempo suficiente, de manera que se
forman las partı́culas y se endurecen para su ulterior manipulación. Esta composición absorbente
consiste en un material cementante, agua, un agente espumante, un agente formador de partı́cula,
plastificantes y aditivos que mejoran la absorción.
En US-A-5193489, Hardin, de Laporte Inc., describe una cama para animales preparada con tierras
que tienen sólo una pobre o incluso nula capacidad de agregación, con la que se mezcla una goma dispersable seleccionada entre gomas galactomanano para conferir a la cama una capacidad de agregación.
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Breve descripción de la figura
La Figura 1 es un histograma en el que se representa la resistencia de los aglomerados a lo largo del
tiempo, correspondiente a los experimentos del Ejemplo 4.
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La presente invención, tal como se reivindica, se refiere a una nueva cama absorbente para animales
compuesta por arcilla sepiolita, a un procedimiento para su preparación y a un método para aumentar
y prolongar la resistencia mecánica de los aglomerados formados en las camas para animales cuando la
cama para animales entra en contacto con los excrementos lı́quidos del animal.
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La presente invención se refiere, por lo tanto, a una capa especial para animales y, en particular, a una
cama para gatos, compuesta por sepiolita, cuyas caracterı́sticas fı́sicas y composición permiten una forma
de eliminación selectiva de excrementos de la misma, que es mucho más conveniente e higiénica que con
las camas tradicionales minerales de sepiolita o de arcillas ligeras. Estos tipos de camas, bien conocidas
durante muchos años, actúan absorbiendo los desechos lı́quidos de los animales de compañı́a en toda la
masa mineral, ya que, al ser depositados, se filtran a través del lecho de partı́culas hasta alcanzar el fondo
de la bandeja. La distribución del tamaño de partı́cula de estas camas tiende a estar básicamente en el
rango de 6 a 30 mallas ASTM (3,35 a 0,6 mm), donde cada tamaño de partı́cula realiza su función. Las
partı́culas más gruesas permanecen en la parte superior, asegurando que el material no sea arrastrado por
el gato al exterior de la bandeja y proporcionando un aspecto higiénico y atractivo. Las partı́culas de un
tamaño medio actúan absorbiendo los lı́quidos y cubriendo los excrementos sólidos. Las partı́culas más
fines, que tienen el máximo poder de absorción, se acumulan preferiblemente en el fondo, evitando que
la orina absorbida dé un olor desagradable. Contrariamente a las camas tradicionales de arcilla pesada
o de bentonita, que, cuando contactan con los lı́quidos, se hinchan y forman aglomerados que pueden
ser periódicamente eliminados, las camas convencionales para animales constituidas por arcilla ligera no
tienen dicha forma clara y fácil de eliminación selectiva. Esto es debido a su natural incapacidad de
hinchamiento condicionada por su estructura y composición. En algunas de ellas, es posible separar por
gravedad las partı́culas que aún están limpias y otras cambian de color cuando es necesario substituirlas.
Sin embargo, en comparación con las bentonitas, tienen la ventaja de mantener su aspecto granular,
incluso cuando están saturadas con lı́quido, por lo que son fácilmente manejables y no forman arcilla.
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La composición a la que se refiere la invención consiste en arcillas ligeras absorbentes no hinchables,
especialmente sepiolitas, que, de un modo sorprendente e inesperado, forman aglomerados que pueden ser
retirados por separado del resto del material al contactar con los desechos lı́quidos del animal. El efecto
sinérgico combinado de la arcilla ligera absorbente no hinchable o sepiolita con un tipo de polı́mero activable en un medio acuoso, permite el comportamiento descrito. Por lo tanto, cuando la orina del animal
entra en contacto con la composición constituida por arcilla ligera absorbente no hinchable o sepiolita y
por un polı́mero absorbente activable en agua, de origen animal o vegetal, en la proporción adecuada,
es rápidamente absorbida en un área localizada discreta, aglomerándose la arcilla rápidamente en una
masa estable definida, con suficiente cohesión como para ser fácilmente manipulada y eliminada del resto
de la composición, que permanece limpia y seca. Esta operación puede ser llevada a cabo por el usuario
desde el momento en que se forma el aglomerado hasta muchas horas después, convenientemente y sin
que se produzcan olores desagradables. Los excrementos sólidos que el animal deposita son rápidamente
cubiertos y secados por los gránulos de la composición formada por sepiolita o arcilla ligera absorbente
no hinchable y un polı́mero absorbente activable en agua. A continuación, es necesario reemplazar el
material utilizado de vez en cuanto.
Con el uso de las camas tradicionales para animales o para gatos constituidas por tipos de minerales o
arcillas absorbentes ligeros, tales como sepiolitas, attapulgitas o diatomitas, con mezclas de otras arcillas,
carbonatos, etc., los propietarios de animales de compañı́a eliminan los excrementos sólidos depositados
a diario. Sin embargo, con la orina esta operación es imposible, ya que se distribuye por toda la cama al
ser absorbida por el material. Si la orina no es rápidamente eliminada, comienza a envejecer después de
aproximadamente 24 horas, dando un olor caracterı́stico muy desagradable. Si esta situación se prolonga,
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el olor de la orina descompuesta puede ser tan insoportable que el propietario del animal se ve obligado a
tirar toda la cama y substituirla por completo, incluso antes de haber agotado su capacidad absorbente,
con las posteriores inconveniencias y gastos implicados.
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Por lo tanto, el objeto de la presente invención es proporcionar camas para animales, especialmente
camas para gatos, con muchas caracterı́sticas ventajosas con respecto a las camas convencionales formadas por arcillas ligeras o sepiolitas. Se obtiene una cama con mejores caracterı́sticas, que hace posible la
eliminación fı́sica de la orina del animal de la bandeja. De esta forma, se prolonga el uso de la cama, lo
que representa un considerable ahorro para el usuario y se producen menos residuos que hay que eliminar
con la basura. Con el uso de este producto y el método de eliminación, los animales domésticos siempre
tienen una cama limpia y libre de olores y la tarea de limpieza y mantenimiento resultan más fáciles para
el propietario.
La cama para animales de la presente invención está formada por un sólido granular poroso absorbente constituido por sepiolitas o arcilla sepiolita con contenidos variables de otros tipos minerales, tales
como esmectita, calcita, cuarzo, feldespato, dolomita y un polı́mero o mezcla de polı́meros absorbentes,
activables en agua, de origen vegetal o animal.
El sólido granular poroso absorbente formado por sepiolita o arcilla sepiolita no se hincha sólo en
presencia de lı́quidos y tiene una capacidad de absorción de lı́quidos mayor que su propio peso. El tamaño de partı́cula del sólido granular poroso corresponde a una distribución granulométrica especialmente
diseñada para prevenir el paso vertical de los desechos lı́quidos del animal al usar la cama y aumentar su
absorción lateral. De igual modo, la distribución granulométrica del producto favorece la mezcla con el
polı́mero o la mezcla de polı́meros absorbentes activables en agua, de origen vegetal o animal, sin producir
separación o polvo. El tamaño de partı́cula del sólido granular poroso absorbente formado por sepiolita
o arcillas de sepiolita es de entre 6 y 60 mallas ASTM (3,35 mm y 0,25 mm) y, preferiblemente, de entre
16 y 35 mallas ASTM (1,8 y 0,50 mm). La densidad aparente del sólido granular poroso absorbente es
de entre 400 y 800 g/l y, preferiblemente, de entre 500 y 700 g/l.
El polı́mero o mezcla de polı́meros absorbentes, activables en agua, de origen animal o vegetal, pueden
ser seleccionados entre un gran número de compuestos naturales o sintéticos, tales como derivados de
celulosa y almidón, gomas de algas, plantas o microorganismos, polisacáridos y derivados de los mismos,
aceites de semillas y colas animales, con uso conocido en las industrias alimenticia y farmacéutica y que
no son en absoluto tóxicos ni perjudiciales para el ambiente.
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La cama para animales de la presente invención es preparada por medio de un procedimiento industrial simple y rápido, con un gasto muy bajo de energı́a económicamente factible y capaz de cumplir con
la creciente demanda del mercado para este tipo de producto. Básicamente consiste en una mezcla seca
del polı́mero absorbente activable en agua, en una dosis de un 0,1 a un 10 %, con el sólido de sepiolita
granular poroso hasta su perfecta homogeneización. El procedimiento de mezcla es llevado a cabo de tal
forma que no se producen separaciones o polvo. Es mejorado si el polı́mero es previamente soportado
en una fina fracción de partı́culas de sepiolita de un tamaño similar. Sin embargo, según la naturaleza
y el modo de activación del polı́mero absorbente, es también posible incluir el mismo por medio de un
procedimiento húmedo en el cual se pulveriza una suspensión lı́quida del polı́mero sobre el sólido granular
poroso constituido por sepiolita y se homogeneiza.
Mediante el procedimiento descrito y gracias a la sinergia entre las propiedades absorbentes del sólido
granular constituido por sepiolita o arcilla de sepiolita y a las propiedades aglomerantes del polı́mero absorbente activable en humedad, se obtiene una composición absorbente para camas de animales y de gatos
con propiedades sorprendentemente ventajosas sobre las camas absorbentes tradicionales, puesto que las
camas tradicionales son ahora capaces de aglomerar los desechos animales en masas definidas y estables
que pueden ser periódicamente eliminadas de la bandeja que contiene el material granular absorbente,
haciendo muy fácil su mantenimiento, evitando la producción de olores desagradables, prolongando la
vida útil de la cama y generando pocos desechos.
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Con el uso de esta composición y este método, los animales siempre tienen un lecho limpio que satisface plenamente sus instintos higiénicos.
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La cama para animales de la invención está formada por un material ligero y, por lo tanto, fácil de
transportar y usar por el comprador. Tiene un color atractivo y natural que va del blanco al crema, de
tal forma que los animales se sienten bien atraı́dos por ella. La sepiolita o arcilla sepiolita que constituye
la cama de la presente invención no necesita ningún tratamiento previo para mejorar su actividad o su
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poder absorbente o para modificar su densidad. Los aglomerados que se forman en la utilización de esta
composición son muy estables mecánicamente y pueden ser eliminados inmediatamente tras su formación
con una pequeña pala. No se forma ningún lodo y los aglomerados no se rompen y resisten perfectamente
las acciones de escarbar y husmear por parte de los animales. Su consistencia aumenta con el tiempo,
por lo que, cuando han de ser eliminados y reemplazados por nuevo material, no se rompen. Aunque
la forma de utilización y mantenimiento de esta composición evita que se produzca ningún tipo de olor
desagradable procedente de los desechos animales, la especial actividad de desodorización de la sepiolita
frente al amonı́aco y a diferentes aminas volátiles tı́picamente contenidas en la orina de gato envejecida,
ası́ como su actividad bacteriostática, son notables.
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Por lo tanto, según lo anterior, la nueva cama de la presente invención está formada por una mezcla
homogénea de:
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a) un sólido granular poroso absorbente constituido por sepiolitas o arcillas de sepiolita con contenidos
variables de otros tipos minerales seleccionados entre esmectita, calcita, cuarzo, feldespato y dolomita, con una distribución granulométrica de tamaño de partı́cula de entre 6 y 60 mallas ASTM y
una densidad aparente de entre 400 y 800 g/l;
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b) un polı́mero o mezcla de polı́meros absorbentes activables en agua de origen vegetal o animal,
seleccionados entre derivados de la celulosa o del almidón, gomas procedentes de algas, plantas
o microorganismos, polisacáridos y derivados de los mismos, aceites de semillas y colas animales,
siendo la cantidad de polı́mero en relación al componente a) de un 0,1 a un 10 % en peso.
El procedimiento para la preparación de dicha cama se caracteriza por consistir en:
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(i) mezclar en seco el polı́mero absorbente activable en agua (b) en la cantidad mencionada con el
sólido granular poroso de sepiolita (a) hasta su perfecta homogeneización; o, además,
(ii) pulverizar una suspensión lı́quida de polı́mero (b) sobre el sólido granular poroso de sepiolita (a),
homogeneizar y secar.
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La cama de la presente invención tiene claras ventajas sobre las descritas en las patentes de la técnica
anterior. Por ello, con respecto a la patente EE.UU. N◦ 4591581, la composición de la presente invención
no requiere un acondicionamiento previo de las partı́culas de arcilla ni etapas de secado, prensado, trituración o clasificación. La mezcla del aditivo aglomerante es realizada mediante un simple y barato
procedimiento industrial y el producto final tiene un menor tamaño de partı́cula, más favorable para la
formación de aglomerados en contacto con lı́quidos.
Contrariamente a US-A-4634537, en la presente invención no se usan arcillas hinchables en agua y su
utilización se halla en el sector de los materiales absorbentes para mascotas.
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En cuanto a US-A-4685420, la composición de la presente invención utiliza polı́meros naturales, no
obtenidos por procedimientos costosos de sintetización, sin riesgo alguno para la salud de los animales y
no son contaminantes. Además, la naturaleza y propiedades de éstos están especialmente diseñadas para
complementar el efecto absorbente y desodorizante de la sepiolita o arcillas de sepiolita, no produciendo
los mismos efectos combinados con ningún otro substrato poroso inerte.
Con respecto a EP-A-424001, la composición de la presente invención consiste en partı́culas de sepiolita, arcilla no hinchable con una estructura, composición y caracterı́sticas diferentes de las de las
bentonitas. La participación de un aditivo aglomerante formado por polı́meros naturales activables en
agua hace, contrariamente a lo esperado, que la sepiolita sea capaz de aglomerar sus partı́culas en presencia de lı́quidos, obteniendo un producto con un alto rendimiento en su utilización que produce menos
desechos, un color transparente y un color atractivo y un aspecto natural, claramente diferente de la
composición constituida por bentonita sódica hinchable. El procedimiento de fabricación es también muy
favorable desde un punto de vista económico. La continuidad del suministro de un producto de calidad
superior a precios competitivos puede quedar asegurada para el mercado europeo.
Contrariamente a US-A-5180064, la composición de la presente invención, formada por sepiolita y
polı́meros naturales, tiene en sı́ misma una densidad muy adecuada y no requiere la adición de controladores de densidad. Tiene una gran capacidad de absorción de orina y siempre se mantiene seca a pesar
de la acumulación de diversos aglomerados de orina en el centro de la cama.
En cuanto a US-A-5207830, la composición de la presente invención es preparada por medio de un procedimiento simple y económico que no requiere procedimientos costosos de mezcla, agitación, aireación,
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envejecimiento y dosificación.
La presente invención es adicionalmente ilustrada por medio de los siguientes Ejemplos, que no buscan
limitar su alcance.
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Ejemplo 1
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Se pusieron 3 kg de una sepiolita granular absorbente con un tamaño de partı́cula de entre 60 y 30
mallas ASTM (cama tradicional) en una bandeja de plástico que medı́a aproximadamente 30 x 40 x 10
cm. En otra bandeja con las mismas caracterı́sticas, se pusieron 3 kg de la sepiolita granular objeto de
la invención, con un tamaño de partı́cula de entre 16 y 50 mallas ASTM.
Se aplicaron 120 ml de una solución de amonı́aco divididos en 6 aplicaciones de 20 ml, que simulaban
el comportamiento de un gato, diariamente a cada material. La cama objeto de la invención, dadas sus
especiales caracterı́sticas, permitı́a la eliminación selectiva de los 6 aglomerados formados, lo fue realizada
el dı́a después de cada aplicación. No se llevó a cabo ninguna operación de mantenimiento con la cama
tradicional. Siete dı́as después, la cama tradicional dio un fuerte olor a amonı́aco y las partı́culas más
finas acumuladas en el fundo estaban saturadas de lı́quido; por lo tanto, se consideró que ya no podı́a
ser utilizada. Sabiendo que su capacidad de absorción de lı́quido (método Westinghouse) es del 93 %, se
han utilizado teóricamente 903 g en la absorción de la solución de amonı́aco, por lo que el rendimiento
en uso es sólo del 30 %. Siete dı́as más tarde, la cama objeto de la invención no tiene olor en absoluto y
está perfectamente seca y sólo se han usado 509 g, que corresponden a su capacidad de absorción; por lo
tanto, el rendimiento en uso es del 100 %. Con la utilizaciónde la cama objeto de la invención, los ahorros
de material son considerables y no hay problemas en cuanto a olores desagradables.
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Ejemplo 2
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En una granja de gatos al aire libre, se formaron dos grupos homogéneos de 5 animales (4 hembras y 1
macho) y se estudiaron con ellos dos tipos de camas aglomerantes, una la objeto de la presente invención
y la otra compuesta por bentonita sódica americana durante 24 dı́as. Se utilizó una sola bandeja por cada
grupo que contenı́a el material de estudio, llenando la misma hasta una profundidad de aproximadamente
5 cm. El cuidador retiraba diariamente los aglomerados de orina y las heces sólidas y reemplazaba la
cantidad necesaria de cada material para mantener el espesor de la capa. Cuando hubo transcurrido el
tiempo de ensayo, la cantidad de material utilizada de la cama objeto de la invención era de 26,54 kg
y la cantidad de la cama compuesta por bentonita era de 39,37 kg, lo que representa un gasto un 48 %
superior.
Ejemplo 3
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En un muestreo llevado a cabo con 200 propietarios de gatos en sus casas, se estudiaron los dos materiales del ejemplo 2 durante dos semanas (cada producto, 1 semana) y se facilitó el material en cajas
de 4 kg. Después de finalizar este perı́odo, hubo que devolver el exceso de material no utilizado por los
animales y se rellenó un cuestionario. No se hallaron diferencias significativas en cuanto al consumo de
cada material, aproximadamente 1,5 kg; sin embargo, las respuestas del cuestionario indican claramente
que el material objeto de la invención tiene un mejor aspecto, un color más atractivo, produce menos
polvo y tiene una densidad más adecuada.
Ejemplo 4
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Con el fin de evaluar la resistencia mecánica de los aglomerados que se forman en contacto con lı́quidos,
se estudiaron tres tipos de camas absorbentes aglomerantes para gatos. A los dos tipos usados en los
ejemplos 2 y 3, se añadió ahora una cama aglomerante compuesta por bentonita cálcica. La evaluación
de la resistencia mecánica fue realizada dejando caer sobre una superficie plana dura, desde alturas crecientes, aglomerados de cada material formado con 20 ml de agua y dejándolos desarrollarse durante 10
minutos, 2 horas, 4 horas, 8 horas y 24 horas, respectivamente. Los resultados están representados en la
Tabla 1 y en la figura 1. Se puede ver cómo al cabo de 10 minutos el único aglomerado de máxima resistencia corresponde a la bentonita sódica americana, ya que el hinchamiento forma una estructura rı́gida e
impermeable. Sin embargo, en este breve tiempo, normalmente no se recogen los aglomerados en un caso
real con animales de este tipo de cama. Al cabo de 2 horas, la máxima resistencia es únicamente obtenida
con el material objeto de la presente invención y se mantiene también a lo largo del tiempo. La resistencia de la bentonita sódica americana cae, ya que, al secarse, los aglomerados se hacen muy frágiles.
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En cuanto a la bentonita cálcica, aunque su resistencia mejora ligeramente con el tiempo, la resistencia
nunca es suficiente, ya que su efecto aglomerante es muy pobre.
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Resistencia
Sepiolita
Na-Bentonita
Ca-Bentonita
10 min
2h
4h
8h
24 h
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REIVINDICACIONES
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1. Una cama absorbente para animales que forma aglomerados sólidos cuando se pone en contacto
con excrementos animales lı́quidos y está compuesta por una mezcla homogénea de un sólido granular
poroso absorbente y un polı́mero absorbente o mezcla de polı́meros absorbentes activables en agua y de
origen vegetal o animal, seleccionados entre derivados de celulosa y almidón, gomas de algas, plantas o
microorganismos, polisacáridos y sus derivados, aceites de semillas y colas animales, cuyo polı́mero está
presente en una proporción de un 0,1 a un 10 % en peso con respecto al sólido granular, donde el sólido
granular es una arcilla ligera absorbente no hinchable seleccionada entre el grupo consistente en sepiolita
y arcillas de sepiolita con contenidos variables de otros tipos de minerales seleccionados entre esmectita,
calcita, cuarzo, feldespato y dolomita; cuyo sólido granular tiene una distribución granulométrica de tamaño de grano de entre 6 y 60 mallas ASTM y una densidad aparente de entre 400 y 800 g/l.
2. Una cama para animales según la reivindicación 1, donde el sólido granular tiene una distribución
de grano de entre 16 y 35 mallas ASTM.
3. Una cama para animales según la reivindicación 1 ó 2, donde el sólido granular tiene una densidad
aparente de entre 500 y 700 g/l.
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4. Una cama para animales según cualquiera de las reivindicaciones 1-3, donde el sólido granular es
sepiolita.
5. Un procedimiento para preparar la cama para animales de cualquiera de las reivindicaciones 1 a
4, cuyo procedimiento consiste en mezclar en seco el polı́mero absorbente con el sólido granular hasta
obtener una mezcla homogénea.
6. Un procedimiento para preparar la cama para animales de cualquiera de las reivindicaciones 1 a 4,
cuyo procedimiento consiste en pulverizar una suspensión lı́quida del polı́mero absorbente sobre el sólido
granular, homogeneizar y secare.
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7. Un método para aumentar y prolongar la resistencia mecánica de aglomerados formados en camas
para animales cuando la cama para animales entra en contacto con los excrementos lı́quidos del animal,
cuya cama para animales consiste en una mezcla homogénea de un sólido granular poroso absorbente
y un polı́mero absorbente o mezcla de polı́meros absorbentes activables en agua y de origen vegetal o
animal, seleccionados entre derivados de celulosa y almidón, gomas de algas, plantas o microorganismos,
polisacáridos y sus derivados, aceites de semillas y colas animales, cuyo polı́mero está presente en una
proporción de un 0,1 a un 10 % en peso con respecto al sólido granular, donde se utiliza una arcilla ligera
absorbente no hinchable seleccionada entre el grupo consistente en sepiolita y arcillas de sepiolita con
contenidos variables de otros tipos de minerales seleccionados entre esmectita, calcita, cuarzo, feldespato
y dolomita y sus mezclas como sólido granular, y donde el sólido granular tiene una distribución granulométrica de tamaño de grano de entre 6 y 60 mallas ASTM y una densidad aparente de entre 400 y
800 g/l.
8. Un método según la reivindicación 7, donde el sólido granular tiene una distribución de grano entre
16 y 35 mallas ASTM.
9. Un método según la reivindicación 7 ó 8, donde el sólido granular tiene una densidad aparente
entre 500 y 700 g/l.
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10. Un método según cualquiera de las reivindicaciones 7-9, donde el sólido granular es sepiolita.
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NOTA INFORMATIVA: Conforme a la reserva del art. 167.2 del Convenio de Patentes Europeas (CPE)
y a la Disposición Transitoria del RD 2424/1986, de 10 de octubre, relativo a la
aplicación del Convenio de Patente Europea, las patentes europeas que designen a
España y solicitadas antes del 7-10-1992, no producirán ningún efecto en España en
la medida en que confieran protección a productos quı́micos y farmacéuticos como
tales.
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Esta información no prejuzga que la patente esté o no incluı́da en la mencionada
reserva.
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