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Wasch-, Reinigungs-, Einweich-und Spülmittel von niedrigem Schüttgewicht
Während man bei der Herstellung von Waschpulvern früher vorwiegend nach einem einfachen Mischverfahren arbeitete, ist man im Laufe der letzten Jahrzehnte immer mehr dazu übergegangen, die Waschpulver nach einem Sprühprozess darzustellen. Beim Sprühen werden meist die waschaktiven Substanzen zusammen mit den Waschalkalien und sonstigen Zusätzen aus einer gemeinsamen Lösung versprüht, so dass am Ende des Sprühprozesses das fertige Waschpulver vorliegt, u. zw. in einer sehr voluminösen, schüttigen und daher den Konsumenten ansprechenden Form.
Es ist nun bisher allgemein üblich, auch die in der Waschmittelkomposition meist enthaltenden Alkalipyro-,-poly-und-metaphosphate ebenfalls im Sprühansatz mitaufzulösen und mitzuversprühen. Ein nachträgliches Zumischen der im Handel befindlichen, durchweg schweren Phosphate erhöht das Schüttgewicht der Gesamtkomposition ; anderseits treten durch die Unterschiede im Schüttgewicht beim Transport und bei der Handhabung solcher gemischten Waschpulver leicht Entmischungserscheinungen auf, wobei die leichte Sprühware nach oben, das schwere Phosphat nach unten wandert.
Wenn sich auch beim Mitsprühen kleiner Anteile einzelner Phosphate zusammen mit dem übrigen Sprühansatz gelegentlich kleine sprühtechnische Vorteile ergeben, ist es schon rein aus Gründen der Energieersparnis wenig sinnvoll, die Hauptmasse der durch einen teuren Calcinationsprozess hergestellten Phosphate wieder in Wasser aufzulösen und nochmals die erhebliche Trocknungsengerie aufzuwenden. Dazu ergibt sich bei den vorzugsweise angewandten Polyphosphaten und Polymetaphosphaten beim gemeinsamen Sprühen mit der waschaktiven Substanz eine mehr oder weniger starke Hydiolyse zu Orthophosphat und damit eine wesentliche Verminderung der Waschwirkung. So wurde z. B. festgestellt, dass beim Sprühen von Lösungen, die waschaktive Substanz und glasige Polymetaphosphate, z. B.
Grahamsches Salz, enthalten, die letzteren weitgehend hydrolysiert werden und je nach der Sorgfalt, mit der die Sprühung durchgeführt wird, das Polymetaphosphat zur Hälfte, ja gelegentlich sogar vollständig zu Orthophosphat abgebaut wird, womit natürlich seine Wirkung verloren geht.
Auch beim Sprühen z. B. von Natriumtripolyphosphatlösungen allein, ohne Zusatz waschaktiver Substanzen, selbst unter schonendsten Bedingungen, treten deutliche Zersetzungserscheinungen auf : Eine bei 600 C gesättigte Lösung eines Handelsttipolyphosphats, das einen Gehalt von 91% NaFgCn, aulwies, wurde in einem kleinen Versuchssprühturm mit nur zirka 1 sec Verweilzeit bei einer Heizgaseingangstemperatur von 100 bis 108 C (Gasbrenner) und einer Ausgangstemperatur von 83 bis 95 C mittels einer Luftdruckdüse bei 4 atü Luftdruck versprüht. Der NagPgOlo-Gehalt sank dabei auf 82%.
In normalen Betriebssprühtürmen, in denen die Verweilzeit die 5-10fache beträgt, steigt die Hydrolyse beträchtlich an, besonders bei Erhöhung der Trocknungstemperatur auf die bei der Sprühung von Waschpulveransätzen üblichen Temperaturgrade. Dazu kommt, dass bei der technischen Heissverdüsung von Waschmittelansätzen diese Ansätze aus technischen Gründen mehrere Stunden bei Temperaturen von 70 bis 80 C stehen gelassen werden, wodurch ebenfalls ein recht erheblicher Abbau der Poly- und Polymetaphosphate eintritt. Es kann so der Tripolyphosphatgehalt auf die Hälfte und noch weiter absinken.
Erfindungsgemäss werden die geschilderten Nachteile durch die Verwendung von durch einen direkten oder indirekten Sprühprozess aus wässeriger Lösung gewonnenen Alkalipoly- oder Polymetaphosphaten eines Schüttgewichtes von 7 bis 70 g/100 cm als Zusatz zu übliche Reinigungsmittelbestandteile, wie waschaktive Substanzen, Celluloseabkömmlinge, optische Aufheller, Silikate, Schutzkolloide oder Füllstoffe enthaltenden Wasch-, Reinigungs-, Einweich- und Spülmittel, vermieden. Hiebei entsteht der Vorteil, dass die Phosphatkomponente des Waschmittels unverändert und mit ihrem vollen Wirkungswert zum Einsatz kommt. In vielen Fällen ist dabei sogar noch eine weitere Verringerung des Schüttgewichtes möglich.
Erfindungsgemäss eingesetzte, voluminöse Phosphate lassen sich teils durch einen direkten, teils durch einen indirekten Sprühvorgang aus wässeriger Lösung
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erzeugen. Man kann z. B. derartige leichte Phosphatgläser mit oder ohne den Zusatz von Stoffen, wie Sulfate oder Silikate, insbesondere Natriumsulfat und Magnesiumsilikat, in der Weise herstellen, dass man die in an sich bekannter Weise hergestellte erstarrte Schmelze wieder in Wasser auflöst und durch einen Sprühtrocknungsvorgang in ein feines, voluminöses Pulver überführt. Diese Herstellungsweise wird als direkter Sprühvorgang verstanden.
Es wurde weiterhin gefunden, dass derartige leichte Phosphatgläser mit oder ohne den obengenannten Zusatzstoffen auch in der Weise hergestellt werden können, dass man die erstarrte Schmelze wieder in Wasser auflöst und durch einen Sprühtrocknungsvorgang in ein feines voluminöses Pulver überführt. Auch diese Herstellungsweise wird als direkter Sprühvorgang verstanden.
Unter einem "indirekten Sprühvorgang" wird ein solcher verstanden, bei dem zunächst ein Vorprodukt, ein Alkaliorthophosphat, durch Versprühen seiner Lösung unter geeigneten Bedingungen in ein voluminöses Calcinat übergeführt wird ; dieses wird dann durch Erhitzen auf die zur Bildung des betreffenden Polyphosphats nötige Temperatur gebracht, wobei dann ein leichtes, voluminöses Polyphosphat entsteht. Auch ein solches Produkt mischt sich leicht mit gesprühten Waschmittelansätzen, ohne dass dabei das Schüttgewicht desselben erhöht wird. Entmischungen sind dabei auch bei längerer Lagerung und häufigem Schütteln nicht beobachtet worden. Auch bei dieser Arbeitsweise kann dem zu versprühenden Alkaliorthophosphat eine gewisse Menge an Zusatzstoffen, wie Sulfate und Silikate, zugesetzt werden, so dass man bei dem späteren Erhitzen z.
B. ein voluminöses Natriumtripolyphosphat mit einem Gehalt an Natriumsulfat erhält.
Wesentlich hiebei ist, dass bei dem genannten Erhitzen, d. h. bei der Überführung des voluminösen Calcinas in das Polyphosphat, keine Strukturänderungen des ursprünglich erzielten voluminösen Produktes, d. h. keine Verklebungen durch Sintern oder Schmelzen sowie keine mechanischen Strukturänderungen eintreten, was insbesondere dadurch erzielt wird, dass bei der Überführung aus dem Sprühturm in die Vorrichtung, in der die Weitererhitzung zum Polyphosphat durchgeführt wird, eine Zerreibung des erhaltenen voluminösen Calcinas vermieden wird.
Das Erhitzen selbst des Orthophosphats wird vorzugsweise bei Temperaturen zwischen etwa 250 und 400 C durchgeführt.
Die voluminösen Phosphate, die nach den beschriebenen Herstellungsweisen in loser Schüttung mit einem Schüttgewicht unter 70 g/100 cm3 anfallen, sind durchweg schneller löslich als die bisher handelsüblichen ; sie lösen sich meist noch rascher in Wasser auf als die waschaktive Substanz, wodurch der Vorteil entsteht, dass sie ihre kalkbindende, enthärtende Wirkung vollendet haben, ehe die Härtebildner mit der waschaktiven Substanz in Reaktion treten. Dies ist insbesondere bei Seifenwaschpulvern von besonderer Bedeutung. Beim gemeinsamen Versprühen mit der waschaktiven Substanz entstehen dagegen Sprühprodukte, bei denen sich die waschaktive Substanz zum mindesten gleichzeitig mit den Phosphaten löst.
Das neue Verfahren eignet sich sowohl zur Herstellung von Waschmitteln als auch von Reinigungs- und Spülmitteln aller Art. Als waschaktive Substanz kommt Seife, wie auch jede Art von halb-oder vollsynthetischen organischen Wasch- und Netzmitteln in Frage, wie z. B. Alkylsulfate, Alkylsulfonate, Alkylarylsulfo- nate, Äthylenoxydkondensationsprodukte, u. a. m. Die waschaktiven Substanzen können für sich allein oder mit bekannten, die Reinigungswirkung fördernden Zusätzen, wie Alkalien, Celluloseabkömmlingen, optischen Aufhellern, Schutzkolloiden oder Füllstoffen, versprüht sein. Es können auch diese Zusätze für sich allein versprüht worden sein, wie dies z. B. für Alkalisilikate bereits bekannt ist, und in Kombination mit den Phosphaten benutzt werden.
Die Zusatzstoffe werden dann mit den voluminösen Phosphaten mit oder ohne Zusatz einer gesprühten waschaktiven Substanz gemischt und ergeben so voluminöse Wasch-, Reinigungs-, Einweich- oder Spülmittel der verschiedensten Anwendungsmöglichkeiten. Die Vorteile des Verfahrens witken sich bei Wasch- und Reinigungsmittelkompositionen aller Art aus, denen die beschriebenen voluminösen, rasch löslichen, in ihrem Wirkungswert unveränderten komplexbildenden Phosphate, unabhängig, ob der Zusatz in grösseren oder kleineren Mengen erfolgt, zugesetzt werden.
Beispiel 1 : In einem nach dem Gleichstromprinzip arbeitenden Verdüsungsturm wurde mittels einer Luftdruckdüse bei 4 atü Luftdruck eine Lösung von 1 Gew.-Teil eines Natriumpolymetaphosphatglases mit einem Na : P-Verhältnis = 1 : 1 in 1 Gew.-Teil Wasser sprühgetrocknet. Die Lufteintlittstemperatur betrug 180-190 C, die Luftaustrittstemperatur 1250 C. : Bei einer lichten Weite der Düse von 6 mm wurden pro Stunde 70 1 der Lösung kalziniert. Es entstand ein trockenes, weisses Pulver mit einem losen Schüttgewicht von 9, 5 g/lOO cm3. Die Einzelteilchen bestehen vorwiegend aus perlmutterglänzenden Glaskugeln.
Dieses voluminöse Phosphat hatte eine ungewöhnlich grosse Lösungsgeschwindigkeit. Es löst sich beim langsamen Einschütten in Wasser momentan, noch ehe es den Gefässboden berührt, ohne dass ein Rühren notwendig ist, während das nicht versprühte, gemahlene Natriummetaphosphatglas zusammenklumpt und erst nach stundenlangem Rühren in Lösung geht.
Von dem voluminösen Polymetaphosphatglas werden 50 Teile mit 50 Teilen eines in Grosskugelform versprühten Alkylbenzolsulfonats mit einem Schüttgewicht von 12 g/100 cm3 gemischt. Dieses
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Mischprodukt hat ein Schüttgewicht von 10, 5 g/ 100 cm3, ist in Wasser sehr rasch löslich und kann als ein ausgezeichnetes Haushaltsgeschirrspülmittel und Abwaschmittel Verwendung finden.
Beispiel 2 : In einem Versuchssprühturm wurde eine Schmelze von 100 Gew.-Teilen Na2HP04. 12 H20 und 11 Gew. - Teilen NaH2 P04. 2H2O versprüht, die mit 1, 5 Gew.-Teilen
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rührt worden war. Die Schmelze, die eine Temperatur von 600 C hatte, wurde durch eine Luftdruckdüse einer Bohrung von 2 mm Durchmesser bei 4 atü Luftdruck versprüht ; die Eintrittstemperatur der Heizgase betrug 400 C. Das Sprühkalzinat wurde in einem Drehrohr in ein Gemisch von 65% NagPgOn, und 35% Na4P207 übergeführt, das ein loses Schüttgewicht von 32 g/100 cm 3 hatte.
30 g dieses leichten Phosphats wurden mit 70 g eines im Handel erhältlichen pulverigen Sprühproduktes mit einem Gehalt von 50% waschaktiver Substanz und 50% Natriumsulfat, dessen waschaktive Substanz aus einem Alkylbenzolsulfonat und einem Fettsäurekondensationsprodukt besteht und das ein Schüttgewicht von 20 g/100 cm3 hat, gemischt. Das Gemisch hatte ein loses Schüttgewicht von 27 g/100 cm3.
Beispiel 3 : Von einem im Handel befindlichen pulverigen Sprühprodukt, das zu 45% aus dem Natriumsalz einer technischen Oleylalkoholsulfonsäure, gemischt mit einem Kokosölalkoholsulfonat, und zu 55% aus Natriumsulfat besteht, werden 80 g mit 20 g des im Beispiel 2 genannten Natriumtripolyphosphats trocken gemischt. Während das Schüttgewicht der verwendeten waschaktiven Substanz 15 g/100 cm3 betrug, hatte das Gemisch mit dem Phosphat ein Schüttgewicht von 18 g/100 cm3, d. h. es war nur unwesentlich ver- ändert. Eine Entmischung des Produktes beim Lagern konnte nicht festgestellt werden.
Beispiel 4 : Ein Gemisch von Orthophosphorsäure und verdünnter Schwefelsäure wird mit Soda so abgesättigt, dass eine Lösung von Natriumsulfat NA, SO, und einem Orthophosphat
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Sprühtrockner kalziniert und das Kalzinat in einem Drehofen bei 350 C in ein einheitliches Gemisch aus 70 Teilen Natriumtripolyphosphat und 30 Teilen Natriumsulfat übergeführt. Das Produkt hatte ein Schüttgewicht von 32 g/100 cm3.
40 Teile davon werden mit 60 Teilen einer in sprühgetrockneter Form mit einem Schüttgewicht von 26 g/100 cm3 vorliegenden waschaktiven Substanz gemischt. Dieses Gemisch dient als Feinwaschmittel für Wolle, Reyon usw. Die
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aussulfat.
Beispiel 5 : Ein Gemisch aus 90% des in Beispiel l genannten voluminösen Phosphatglases mit 10% eines durch Sprühtrocknung einer konzentrierten Lösung von Diglykolsäure in leichter Form erhaltenen Säureträgers eignet sich ausgezeichnet sowohl als Wäschespülmittel als auch als Haushaltsgeschirrspül- und Abwaschmittel.