发明内容
现有技术中,采用阴离子表面活性剂酸液体和纯碱干法中和粉,非常容易粘接成大颗粒无法进一步使用。目前专利报道大多采用造粒中和设备解决这个问题,但需要高昂的设备投资,生产能耗增加。用该中和粉继续生产浓缩洗衣粉时,由于中和粉是粘结的粉状物,不能加入高含量的非离子表面活性剂,使配方不能灵活调节。
本发明是通过筛选合适的“阴离子表面活性剂酸/纯碱比例”,以降低中和粉粘结成大颗粒的问题;采用合适的阴离子表面活性剂酸的加料速度和控制加料时间也有助于降低中和粉的粘结。在刚中和好的中和粉中加入一定量的喷雾干燥的颗粒状洗衣粉,提高非离子表面活性剂的吸附能力并使浓缩洗衣粉呈颗粒状外观和较好的流动性。
采用本发明所述制造方法,无需使用昂贵复杂的造粒设备,用现有的普通混合设备即可生产出颗粒好的高密度洗衣粉。通过对高塔喷雾的洗衣粉加入量和配方的调整,可以生产出不同堆积密度和不同阴、非离子表面活性剂比例的洗衣粉,可以满足不同类型配方的需要。且颗粒度成品合格率在97%及以上。
本发明所述的高密度洗衣粉的生产过程在常规粉体混合器中完成,具体表现如下:
1,阴离子表面活性剂中和粉的制备:按一定比例把阴离子表面活性剂酸性液体在一定时间内加入到固体碱性混合物中,在搅拌下反应完全。一般是通过控制时间来控制反应的终点。此步骤中固体碱性原料的加量要远高于中和阴离子表面活性剂酸性液体所需的理论加量的2倍及以上。
该步骤中用到的阴离子表面活性剂酸性物质在室温下或通过加热成液体状态,该阴离子表面活性剂的酸可以为烷基苯磺酸、烷基硫酸、烯基醚硫酸、烯基硫酸、α-烯烃磺酸、烷烃磺酸、脂肪酸、烷基羧酸、烯基醚羧酸、烷基磷酸、烯基磷酸、烷基磷酸酯、烯基磷酸酯、α-磺基脂肪酸、α-磺基脂肪酸甲酯和聚氧乙烯烷基醚硫酸中的一种或者几种阴离子表面活性剂的混合使用。在此步骤中的阴离子表面活性剂的酸优选为非皂基阴离子表面活性剂酸性液体。
该阴离子表面活性剂酸的加量可根据最终洗衣粉组分的要求调节,但最高加入量不宜超过目标高密度洗衣粉成品重量的12%。在该步骤中阴离子表面活性剂酸的加量占目标高密度成品粉的重量百分比是1-12%,更优选的6-10%,进一步优选的是6-8%之间。在此步骤中优选的阴离子表面活性剂酸的加量恰好可以自发进行中和反应,中和后粉体又不聚集的浓度。
该步骤中用到的粉末状无机碱为水溶性的,包括碳酸钠、碳酸钾、碳酸氢钠、偏硅酸钠、层状硅酸钠、三聚磷酸钠,优选的是轻质碳酸钠。从改善颗粒状态方面考虑,可以加入部分颗粒状重质碳酸钠。
在此步骤中还可以加入除碳酸钠外的其它选择性固体成分,包括硫酸盐、偏硅酸盐和三聚磷酸钠,对于这些选择性固体成分的颗粒没有固定要求。值得一提的是,如果加入三聚磷酸钠和含结晶水的偏硅酸钠,优选的是颗粒度在0.45mm-0.2mm的颗粒,以便使中和后的粉体有较好的颗粒状外观。
在此步骤中阴离子表面活性剂酸液的加入时间要求有一定的要求。一般在1-10分钟内加完,优选的是在5分钟内加完。由于气候温度的不同,烷基苯磺酸的粘度会发生变化,使加料时间发生变化。为消除这个影响,需要对烷基苯磺酸进行保温或通过调节磺酸加料喷嘴的孔径来进行加料时间调节。通过实验发现,快速加入烷基苯磺酸到粉状,既有利于减少中和后粉体的粘结,也有利于形成符合要求的均匀颗粒状粉体。
2,喷雾干燥洗衣粉在步骤1中和反应完全后1-5分钟内加入,这样可以防止中和粉颗粒粘结成团。加入喷雾干燥粉后搅拌时间没有特殊规定,可搅拌1-2分钟后加入其它固体组分,此时碱性硅铝酸盐不能加入。搅拌混合均匀,混合时间在1-5分钟。
由于该喷雾干燥洗衣粉在此处的作用是吸附非离子表面活性剂及作为颗粒骨架使用,所以该洗衣粉的组成和生产条件有一定的要求。该喷雾干燥洗衣粉含有至少10%以上的碱性硅铝酸盐,最优选的是15-25%的碱性硅铝酸,5-10%的水溶性硅酸盐,堆积密度在350g/L-500g/L之间。含有一定的阴离子表面活性剂,该阴离子表面活性剂为烷基苯磺酸盐、烷基硫酸盐、烯基醚硫酸盐、烯基硫酸盐、α-烯烃磺酸盐、烷烃磺酸盐、脂肪酸盐、烷基羧酸盐、烯基醚羧酸盐、烷基磷酸盐、烯基磷酸盐、α-磺基脂肪酸盐、α-磺基脂肪酸甲酯盐和聚氧乙烯烷基醚硫酸盐中的一种或者几种阴离子表面活性剂的混合物。
该步骤中所述其它固体组分可以为公知的洗涤剂成分,可以为结晶性铝硅酸盐、正磷酸盐、焦磷酸盐、三聚磷酸盐等无机助剂,次氮基三乙酸盐、乙二胺四乙酸盐、柠檬酸盐、异柠檬酸盐等有机助剂,硅酸盐、层状硅酸盐、碳酸盐、倍半碳酸盐等碱剂;聚乙烯醇、聚乙烯吡咯烷酮、羧甲基纤维素钠、聚丙烯酸盐、丙烯酸-马来酸共聚物或其盐等抗污渍再沉积剂,还可以添加荧光增白剂、皂基消泡剂、香精、抗结块剂等洗衣粉制备常用助洗剂。
本发明可以通过调配喷雾干燥洗衣粉的配方及该颗粒状洗衣粉在目标高密度洗衣粉中的加量,来调整目标高密度洗衣粉的阴/非离子的比例。从而来实现不同功能要求的高密度洗衣粉的生产。
3,向步骤2混合均匀的固体混合物中喷入非离子表面活性剂和香精的混合物,对喷入非离子表面活性剂的装置没有特殊规定,优选的是可以把非离子雾化成微小液滴的装置。所用非离子表面活性剂为聚氧化烯烷基醚、高级脂肪酸烷醇酰胺、或上述任意的氧化烯加成物、蔗糖脂肪酸酯、烷基葡糖苷、脂肪酸甘油单酯、烷基氧化胺等,其中聚氧化烯烷基醚类非离子表面活性剂的碳链长度优选为C10-C20,环氧乙烷数分子数为6-10。采用边搅拌边加入非离子、香精的方式进行。
非离子、香精加入完毕搅拌均匀后,加入硅铝酸盐(即4A型沸石)和其他助剂,继续搅拌均匀,4A沸石的添加量取决于非离子表面活性剂的加入量和最终要达到的堆积密度。一般加量在3-25%之间。
该步骤中所述其他助剂可以为公知的洗涤剂成分,可以为结晶性铝硅酸盐、正磷酸盐、焦磷酸盐、三聚磷酸盐等无机助剂,次氮基三乙酸盐、乙二胺四乙酸盐、柠檬酸盐、异柠檬酸盐等有机助剂,硅酸盐、层状硅酸盐、碳酸盐、倍半碳酸盐等碱剂;聚乙烯醇、聚乙烯吡咯烷酮、羧甲基纤维素钠、聚丙烯酸盐、丙烯酸-马来酸共聚物或其盐等抗污渍再沉积剂,还可以添加荧光增白剂、皂基消泡剂、香精、抗结块剂、酶等洗衣粉制备常用助洗剂。
本发明所述的用于制造本发明所述的高密度洗衣粉的生产系统如下:
包含粉体混合器,阴离子表面活性剂酸加料泵及喷头,通过调节阴离子表面活性剂酸加料速度,可以使中和粉的粒径和粘合度有所不同,通过使用不同孔径及数量的喷嘴及加料泵流量来调节阴离子表面活性剂酸液体加料速度。
其中喷嘴可以为一个也可以为几个,按不同的加料速度和加料量来进行调整,喷嘴孔径≥1.5mm。
其中常规粉体混合器可以为锥型混合器、V型混合器、卧式混合器、槽型混合器、多向运动型混合器等常规粉体混合设备。加料泵可以为齿轮泵、转子泵。
通过用卧式混合设备和立式锥形双螺旋式设备进行中和试验发现,混合设备方式对中和粉的粘接有一定的影响。采用卧式混合设备生产中和粉更易粘结,采用立式锥形双螺旋式混合设备,中和粉颗粒度好、流动性好,故该发明中更宜采用立式锥形双螺旋式混合设备。
本发明所述的高密度洗衣粉组合物的组分如下(以下组分含量均为重量百分比含量):
阴离子表面活性剂酸液体:1-12,优选为6-8。
喷雾干燥的颗粒洗衣粉: 5-30,优选为10-25。
非离子表面活性剂: 1-15,优选为6-10。
硅铝酸盐: 3-25,优选为5-15。
碳酸盐: 15-50。
硫酸盐: 20-50。
其他助剂:0-5。
所述阴离子表面活性剂酸液体为烷基苯磺酸、烷基硫酸、烯基醚硫酸、烯基硫酸、α-烯烃磺酸、烷烃磺酸、脂肪酸、烷基羧酸、烯基醚羧酸、烷基磷酸、烯基磷酸、烷基磷酸酯、烯基磷酸酯、α-磺基脂肪酸、α-磺基脂肪酸甲酯和聚氧乙烯烷基醚硫酸中的一种或者几种阴离子表面活性剂的混合物。
含有至少占喷雾干燥的颗粒洗衣粉总质量10%以上的硅铝酸盐吸附成分及8%以上的水溶性硅酸盐的成型组分及20%以下表面活性剂。
所述非离子表面活性剂为聚氧化烯烷基醚/烯基醚、高级脂肪酸烷醇酰胺、或上述任意的氧化烯加成物、蔗糖脂肪酸酯、烷基葡糖苷、脂肪酸甘油单酯、烷基氧化胺等,其中,特别优选碳链长度为C10-C18,环氧乙烷加成数平均为7-10的聚氧化烯烷基醚类,该聚氧化烯烷基醚类非离子表面活性剂在高密度洗衣粉中所占的重量百分比含量为6-10。
所述硅铝酸盐为4A沸石。
所述其他助剂为公知的洗涤剂成分,可以为结晶性铝硅酸盐、正磷酸盐、焦磷酸盐、三聚磷酸盐、硫酸钠、硫酸钾、硫酸氢钠等无机助剂,次氮基三乙酸盐、乙二胺四乙酸盐、柠檬酸盐、异柠檬酸盐等有机助剂,硅酸盐、层状硅酸盐、碳酸盐、碳酸氢钠、倍半碳酸盐等碱剂;聚乙烯醇、聚乙烯吡咯烷酮、羧甲基纤维素钠、聚丙烯酸盐、丙烯酸-马来酸共聚物或其盐等抗污渍再沉积剂,还可以添加荧光增白剂、皂基消泡剂、香精、抗结块剂、酶等洗衣粉制备常用助洗剂。
碱剂可以为碳酸钠、碳酸钾、碳酸氢钠、偏硅酸钠、三聚磷酸钠、层状硅酸钠,优选的是碳酸钠、层状硅酸钠。
发明实施例
实例1:
在实验室设备中制备高密度浓缩粉,每批总量为5kg,设备为锥形双螺旋混合器,烷基苯磺酸为人工加入,通过人为控制流速来控制加料时间在5分钟内。
步骤1:烷基苯磺酸的中和
加入轻质碳酸钠800g、1602.5g无水硫酸钠,搅拌均匀,然后在搅拌状态下加入300g直链烷基苯磺酸(C10-C18,含量>=96%,游离硫酸含量<=1.5%),加入磺酸的时间总共在4分钟以内.继续搅拌约1-2分钟,使中和反应继续进行。
步骤2:加入高塔喷雾洗衣粉(其所含阴离子活性物为LAS-Na)和增白剂、CMC
向上述中和粉中加入1.20kg高塔喷雾的空心颗粒状洗衣粉,该洗衣粉堆积密度在450-480g/L,高塔喷雾洗衣粉加入后或同时加入配方中所需的增白剂15g以及CMC50g,搅拌1-4分钟,使中和粉和喷雾干燥粉混合均匀。
步骤3:加入非离子表面活性剂(AEO9或AEO7)
向步骤2中以喷雾形式加入非离子表面活性剂475g,边喷雾边搅拌,直到全部加完,搅拌1分钟左右。
步骤4:非离子加完后加入4A沸石500g、蛋白酶20g、彩色粒子30g,香精7.5g搅拌均匀,过筛为成品。
以上方法生产的成品的堆积密度720g/L,配制出的成品,流动性好,可以直接过筛和放料。过10目(2.00mm)以上的大颗粒占1.5%,从目测外观看,通过10目以下的可以作为成品粉包装,即成品粉得率在98%以上。10目以上的大颗粒可通过粉碎机粉碎后回用。
该配方对洗衣粉国标GB/T13171.2-2009中按浓缩粉进行去污力测试,和国家标准洗衣粉去污力比值,洗涤条件完全按照GB/T13171.2-2009中要求,洗涤浓度为1g洗衣粉/L
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JB-01 |
JB-02 |
JB-03 |
实例1配方 |
1.1 |
4.8 |
1.2 |
其它指标理化指标也符合洗衣粉国家标准中浓缩粉要求(GB/T13171.2-2009WL-B)。
实例2
在大生产设备中制备高密度浓缩粉,每批总量为1500kg,设备为锥形双螺旋混合器,烷基苯磺酸用齿轮泵加入,泵的最大量程为2m3/h,喷头孔径2mm,四个喷头。
步骤1:烷基苯磺酸的中和
加入轻质碳酸钠300Kg、465.75Kg无水硫酸钠,搅拌均匀,然后在搅拌状态下加入105kg直链烷基苯磺酸(C10-C18,含量>=96%,游离硫酸含量<=1.5%),加入磺酸的时间总共在5分钟以内.继续搅拌约1分钟,使中和反应继续进行。
步骤2:加入高塔喷雾洗衣粉(其所含阴离子活性物为LAS-Na)和增白剂、CMC
向上述中和粉中加入300kg高塔喷雾的空心颗粒状洗衣粉,该洗衣粉堆积密度在450-480g/L,高塔喷雾洗衣粉加入后或同时加入配方中所需的增白剂4.5Kg以及CMC15kg,搅拌1-4分钟,使中和粉和喷雾干燥粉混合均匀。
步骤3:加入非离子表面活性剂(AEO9或AEO7)
向步骤2中以喷雾形式加入非离子表面活性剂142.5Kg,边喷雾边搅拌,直到全部加完.
步骤4:非离子加完后加入4A沸石150Kg、蛋白酶6Kg、彩色粒子9Kg,香精2.25Kg搅拌均匀,过筛为成品。
以上方法生产的成品的堆积密度750g/L,配制出的成品,流动性好,可以直接过筛和放料。过10目(2.00mm)以上的大颗粒占2.5%,从目测外观看,通过10目以下的可以作为成品粉包装,即成品粉得率在97%以上。10目以上的大颗粒可通过粉碎机粉碎后回用。
该配方对洗衣粉国标GB/T13171.2-2009中按浓缩粉进行去污力测试,和国家标准洗衣粉去污力比值,洗涤条件完全按照GB/T13171.2-2009中要求,洗涤浓度为1g洗衣粉/L
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JB-01 |
JB-02 |
JB-03 |
实例2配方 |
1.1 |
4.8 |
1.1 |
其它指标理化指标也符合洗衣粉国家标准中浓缩粉要求(GB/T13171.2-2009WL-B)。实例3在实验室设备中制备高密度洗衣粉,每批总量为5kg,设备为锥形双螺旋混合器,烷基苯磺酸为人工加入。通过人为控制流速来控制加料时间在5分钟内。
步骤1:烷基苯磺酸的中和
加入轻质碳酸钠1200g、1649g无水硫酸钠,搅拌均匀,然后在搅拌状态下加入500g直链烷基苯磺酸(C10-C18,含量>=96%,游离硫酸含量<=1.5%),加入磺酸的时间总共在4分钟以内.继续搅拌约1-2分钟,使中和反应继续进行。
步骤2:加入高塔喷雾洗衣粉(其所含阴离子活性物为AOS及LAS-Na的混合物)和增白剂、CMC
向上述中和粉中加入750g高塔喷雾的空心颗粒状洗衣粉,该洗衣粉含有约10-20%的4A沸石,堆积密度在420-450g/L,高塔喷雾洗衣粉加入后或同时加入配方中所需的增白剂15g以及CMC30g,搅拌1-4分钟,使中和粉和喷雾干燥粉混合均匀。
步骤3:加入非离子表面活性剂(AEO9或AEO7)
向步骤2中以喷雾形式加入非离子表面活性剂300g,边喷雾边搅拌,直到全部加完,搅拌1分钟左右。
步骤4:非离子加完后加入4A沸石500g、蛋白酶20g、彩色粒子30g,香精6g搅拌均匀,过筛为成品。
以上方法生产的成品的堆积密度750g/L,配制出的成品,流动性好,可以直接过筛和放料。过10目(2.00mm)以上的大颗粒占1.5%,从目测外观看,通过10目以下的可以作为成品粉包装,即成品粉得率在97%以上。10目以上的大颗粒可通过粉碎机粉碎后回用。
实例4
在实验室设备中制备高密度洗衣粉,每批总量为5kg,设备为锥形双螺旋混合器,烷基磺酸为人工加入。
步骤1:烷基磺酸(C16)的中和
加入轻质碳酸钠850g,碳酸氢钠150g,1520g无水硫酸钠,搅拌均匀,然后在搅拌状态下加入300g烷基磺酸,加入酸的时间总共在4分钟以内.继续搅拌约1-2分钟,使中和反应继续进行。
步骤2:加入高塔喷雾洗衣粉(其所含阴离子活性物为AOS)和增白剂、柠檬酸钠、CMC
向上述中和粉中加入970g高塔喷雾的空心颗粒状洗衣粉,该洗衣粉含有约10-20%的4A沸石,堆积密度在420-450g/L,高塔喷雾洗衣粉加入后或同时加入配方中所需的增白剂15g柠檬酸钠9g以及CMC30g,搅拌1-4分钟,使中和粉和喷雾干燥粉混合均匀。
步骤3:加入非离子表面活性剂(AEO7及APG烷基葡糖苷的混合物)
向步骤2中以喷雾形式加入非离子表面活性剂400g,边喷雾边搅拌,直到全部加完,搅拌1分钟左右。
步骤4:非离子加完后加入4A沸石700g、蛋白酶20g、彩色粒子30g,香精6g搅拌均匀,过筛为成品。
以上方法生产的成品的堆积密度710g/L,配制出的成品,流动性好,可以直接过筛和放料。过10目(2.00mm)以上的大颗粒占1.5%,从目测外观看,通过10目以下的可以作为成品粉包装,即成品粉得率在97%以上。10目以上的大颗粒可通过粉碎机粉碎后回用。
实例5
在大生产设备中制备高密度洗衣粉,每批总量为1000kg,设备为锥形双螺旋混合器,烷基苯磺酸用齿轮泵加入,泵的最大量程为2m3/h,喷头孔径3mm,2个喷头。
步骤1:烷基苯磺酸的中和
加入碳酸钠300Kg、层状硅酸钠50Kg,然后在搅拌状态下加入80Kg烷基苯磺酸(C10-C18,含量>=96%),加入烷基苯磺酸的时间总共在4分钟以内.继续搅拌约1-2分钟,使中和反应继续进行。
步骤2:加入高塔喷雾洗衣粉(阴离子表面活性剂为LAS-Na及AES的混合物)和增白剂、无水硫酸钠
向上述中和粉中加入170Kg高塔喷雾的空心颗粒状洗衣粉,该洗衣粉含有约10-20%的4A沸石,堆积密度在420-450g/L,高塔喷雾洗衣粉加入后或同时加入配方中所需的增白剂3.5Kg、无水硫酸钠283.5Kg,搅拌1-4分钟,使中和粉、固体原料和喷雾干燥粉混合均匀。
步骤3:加入非离子表面活性剂(AEO7)
向步骤2中以喷雾形式加入非离子表面活性剂60Kg,边喷雾边搅拌,直到全部加完,搅拌1分钟左右。
步骤4:非离子加完后加入4A沸石40Kg、蛋白酶5Kg、彩色粒子6Kg,香精2Kg搅拌均匀,过筛为成品。
以上方法生产的成品的堆积密度780g/L,配制出的成品,流动性好,可以直接过筛和放料。过10目(2.00mm)以上的大颗粒占1.5%,从目测外观看,通过10目以下的可以作为成品粉包装,即成品粉得率在97%以上。10目以上的大颗粒可通过粉碎机粉碎后回用。