CN1193342A - 生产洗涤剂组合物的方法 - Google Patents
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Abstract
一种生产堆积密度低于700g/l的洗涤剂组合物或组分的方法,该方法包括在既有搅拌又有剪切作用的混合成粒机中,将粒状原材料与液体粘结剂相混合,其中原材料中含有一种堆积密度不大于600g/l组分,且该组分不是洗涤活性剂。
Description
本发明涉及一种生产洗涤剂组合物的方法。更具体地说，本发明涉及一种不使用喷雾干燥步骤，而生产一种具有良好孔隙度和适度堆积密度的洗涤剂组合物的方法，以及由此生产的洗涤剂组合物。
通常，都用喷雾干燥过程生产洗涤剂组合物，其中使组合物的组分与水相混合，以形成水搅和料浆，然后将该料浆喷进喷雾干燥塔，使其与热空气相接触，除去水分，由此得到经常被称为“基料”粉末的洗涤剂颗粒。其所得颗粒具有高的孔隙度。用这种方法生产的粉末通常堆积密度为300-550g/l，甚至高达650g/l。
通常喷雾干燥后的粉末都具有良好的粉末释放特性，如分散和溶解。但是，喷雾干燥过程的造价和运行费用高。尽管如此，仍有不少消费者需要这种低密度的粉末。
近几年，已经用机械混合过程生产出了具有高堆积密度的洗涤剂粉末。其堆积密度为700-900g/l，甚至更高。通常在一个或多个机械混合器中，通过密实化浓缩喷雾干燥后的基料粉末来生产这种洗涤剂，任选地还可以添加另外的组分，或者在一个连续或间歇混合过程中混合组合物的组分，而不使用喷雾干燥步骤。
欧洲专利EP-367339(Unilevrer)公开了一种生产高堆积密度洗涤剂组合物的方法，其中，在高速混合器和中速混合器中处理原材料颗粒，使物料进入或维持在可变形状态，然后再进行干燥和/或冷却。这种原材料可以是喷雾干燥后的粉末或使用组合物组分，因而洗涤剂生产过程无需以前的喷雾干燥步骤。
堆积密度高的粉末包装体积小，这对于储存和批发过程以及对消费者来说都是有利的。因此，在洗涤剂生产过程中希望取消这种喷雾干燥步骤。
然而，通常这种高密度粉末的孔隙度远远低于传统喷雾干燥粉末的孔隙度，这会妨碍洗涤剂粉末在清洗液中的分散。另外，至今为止不用喷雾干燥步骤，还没有在商业规模上生产出具有高孔隙度和中低堆积密度如小于大约700g/l的洗涤剂粉末。
欧洲专利EP-544365(Unilever)涉及一种生产高堆积密度洗涤剂组合物的方法，指出洗涤剂粉末的堆积密度取决于混合过程中原材料的堆积密度。
通常在机械混合过程中处理多孔的喷雾干燥物料会降低孔隙度，并且随着粉末孔隙度的降低，堆积密度相应地增加。然而，我们发现，如果组合物中有一种低堆积密度组分，则通过一种不含喷雾干燥步骤的方法，可以得到具有相当低堆积密度例如小于700g/l，和有良好孔隙度的粉末。此外，这种粉末还显示出具有良好的粉末特性。
本发明的第一方面提供了一种生产堆积密度低于700g/l的洗涤剂组合物或组分的方法，该方法不用喷雾干燥步骤，而是在既有搅拌又有剪切作用的混合成粒机中，将粒状原材料与液体粘结剂相混合，以形成堆积密度小于700g/l的颗粒，原材料中堆积密度不大于600g/l组分的含量至少占组合物重量的10％，且该组分不是洗涤活性剂，其中，粒状原材料中包含助洗剂，原材料和/或粘结剂中包含非肥皂洗涤活性剂或其前体。
本发明的第二方面提供了一种堆积密度小于700g/l的洗涤剂组合物或组分，该组合物或组分是由一种不含喷雾干燥步骤的方法制得的，该方法包括在既有搅拌又有剪切作用的混合器中，将粒状原材料与液体粘结剂相混合，原材料中含有一种堆积密度不大于600g/l的组分，且该组分不是洗涤剂活性剂。
除了另有说明以外，％是指重量百分比，指在任意添加补充剂量的配料之前，基于洗涤剂组合物或组分总重量的百分比。
合适的洗涤剂组合物的堆积密度为400-680g/l，优选地为450-680g/l，更优选地为500-650g/l。另外，最好洗涤剂组合物的颗粒孔隙度至少为0.2，并且最好至少为0.25。
根据本发明，粒状原材料含有一种低堆积密度组分。
合适的低堆积密度组分的含量占粒状原材料重量的10-45％，优选地占20-40％，更优选地占23-36％。
低堆积密度组分(也就是堆积密度不大于600g/l的原材料组分)合适的堆积密度为200-600g/l，优选地为250-550g/l，尤其以350-500g/l为最好。
粒状原材料还可以含有一种非肥皂洗涤活性剂或其前体，例如，洗涤活性剂的含量为5-40％，优选地8-30％，更优选地为10-24％。
粒状原材料含有一种助洗剂，其含量优选地为5-70％。
助洗剂可以是无机和/或有机助洗剂。合适的助洗剂包括碳酸钠、硅铝酸盐，优选地为沸石，例如沸石A24，磷酸盐、以及聚合助洗剂，如聚羧酸酯和丙烯酸/马来酸的共聚物。助洗剂可以包括硅酸盐，优选地是硅铝酸盐晶体和任选的沸石和/或盐，例如柠檬酸盐。
最好在组合物中低堆积密度组分构成助洗剂或助洗剂的一部分。优选低堆积密度组分是硅铝酸盐，例如沸石4A或沸石A24，或盐，优选地是无机盐。在盐中以钠的磷酸盐(如三磷酸钠)、碳酸盐、碳酸氢盐和硫酸盐尤其适合。堆积密度低的方解石，如沉淀方解石，或硅酸钠也是最佳的。如果需要，低堆积密度组分也可以是非助洗剂物质，在这种情况下，粒状原材料最好包含一种助洗剂作另一种组分。
尤其优选地是，低堆积密度组分含有堆积密度为380-500g/l的三磷酸钠。可与通常用于传统洗涤剂组合物中堆积密度为800-1000g/l的三磷酸盐相比较。
粒状原材料还可以包含固体中和剂(例如无机碱金属盐，如碳酸钠)，在现场中和酸性洗涤剂的前体，这一点下文还要进一步说明。
在本发明的一种优选实施方案中，粒状原材料包含一种或多种含量在5-40％(重量)的碳酸盐，含量为5-40％(重量)的沸石，以及作为低堆积密度组分的含量为20-40％(重量)的磷酸盐。
合适的粒状原材料包含30-70％，优选地50-70％的洗涤剂组合物。
该方法可以是连续式的，但最好是间歇式的。
优选地适用于本发明方法的混合/成粒机是转筒形混合/成粒机，并且最好有在本上是垂直的搅拌轴。尤其优选地是由日本Fukae Powtech Kogyo公司生产的Fukae(商标名)FS-G系列混合器，这种装置基本呈转筒形容器，借助于顶部入口进料，靠近其底部设置有基本上是垂直轴的搅拌器，侧壁上设有剪切刀。搅拌器和剪切刀各自以可变的速度独立运行。
其它适用于本发明方法的类似混合器包括Dierks & Sohne(德国)出品的Diosna(商标名)V系列；T K Fielder有限公司(英国)出品的PharmaMatrix(商标名)。其它适用于本发明的类似混合器包括Fuji Sangyo公司(日本)出品的Fuji(商标名)VG-C系列；和Zanchetta & Cosrl(意大利)出品的Roto(商标名)。
另一种适用于本发明方法的混合器是Morton Machine有限公司(苏格兰)出品的Lodige(商标名)FM系列间歇式混合器。这种混合器与上述混合器的区别在于它的搅拌器为水平轴。
最好通过运行既有搅拌器又有剪切刀的混合器进行成粒操作；通常只需较短的滞留时间(例如，对1000-1100公斤的批量是5-8分钟)。通过选择滞留时间可以控制最终的堆积密度。
合适的搅拌器运行速度是20-95rpm，优选地25-80rpm，但是也可以采用25-60rpm，优选地30-50rpm的速度。剪切刀可以0-2000rpm，优选地200-2000rpm，更优选地700-1900rpm的速度独立运行。通常间歇法包括预混合固体组分、加入液体、成粒、任意添加适于控制成粒终点的分层物质，以及输出产品。可根据生产阶段适当地调整搅拌和/或剪切速度。
最好控制混合步骤在略高于室温的温度下进行，优选地高于30℃。适合的温度范围是30-60℃，优选地是30-45℃。
对于结果良好的造粒过程来说，液体粘结剂的存在是必需的。最好粘结剂的加入量不超过使组合物的游离水分大于大约6％(重量)所需的量，因为高于这一数值，会降低最终颗粒的流动特性。粘结剂可以是液态非肥皂洗涤活性剂或洗涤剂前体。优选地，粘结剂是液体活性剂如阴离子活性剂、非离子活性剂或它们的混合物。组合物的含水量可来自粒状原材料或液体粘结剂中，尤其是来自液体表面活性剂或两者中所含的固有水分。当在现场中和酸性表面活性剂前体时，也会产生水分。如果必需，可在成粒之前或成粒过程中加入水。在混合器运行过程中，可以将液体粘结剂喷入混合器。粘结剂占总组合物重量的5-40％(重量)，优选地为10-30％(重量)，更优选地是10-24％(重量)。
洗涤剂组合物可以包含阴离子洗涤活性剂。最好以粒状原材料的一种组分作为预中和物质掺入，或者在现场中和掺入。在后一种情况下，最好用固体中和剂例如碳酸盐来中和活性剂的酸性前体，如上所述，最好它是粒状原材料的一种组分。
组合物中的洗涤活性剂可选自阴离子、两性、两性离子或非离子洗涤活性剂以及它们的混合物。合适的合成阴离子洗涤剂化合物是钠和钾的(C9--C20)苯磺酸盐，特别是直链仲烷基(C10--C15)苯磺酸钠；钠或钾的烷基硫酸盐；和烷基甘油基醚硫酸钠，尤其是那些从动物脂或椰子油衍生的较高醇的醚，和由石油衍生出的合成醇。可用的合适的非离子组分尤其包括带有疏水基团和活性氢原子的反应化合物，例如脂族醇、酸、酰胺或带氧化烯烃的烷基苯酚，尤其是与单独的氧化乙烯，或与带氧化丙烯的氧化乙烯。具体的非离子洗涤剂化合物是烷基(C6--C22)苯酚氧化乙烯冷凝物，它通常含5-25EO，也就是说每分子有5-25单位的氧化乙烯，以及含氧化乙烯的脂族(C4--C18)伯或仲直链或支链醇冷凝物，它通常含5-40EO。
在组合物中洗涤活性剂的含量为1-50％(重量)，这取决于希望的应用场合。最好在粒状原材料中非离子活性剂的含量小于10％(重量)，优选地小于5％(重量)，和/或与任选的另一种液体组分如水一起用作液体粘结剂。
任选地，在混合步骤中可采用分层物质，以控制颗粒的成形，并减少或防止发生过度附聚现象。合适的分层物质包括硅铝酸盐，例如沸石4A。最好分层物质的含量为1-6％(重量)，优选地为1-4％(重量)。
本发明的组合物有良好的孔隙度。这能改进粉末在清洗液中的分散性。例如通常用孔隙率计测量比孔容(cm3/g)来量度孔隙度。
总比孔容应当大于0.45cm3/g，优选地大于0.55cm3/g，更优选地大于0.7cm3/g。
该组合物可以本身直接用作产品组合物，或者用于与另一种组分或混合物混合，因此它可构成最终产物的主成分或辅部分。还可以将该组合物与例如喷雾干燥后的基料粉末掺合使用。
还可以与常规添加剂如酶、漂白剂和香料相混合，优选地对组合物按需配方，以生产出一种全配方产品。
本发明人发现，本发明的组合物具有良好的粉末特性，其动态流速(DFR)可大于100ml/s。压缩率小于10％，无侧限压缩试验结果(UCT)小于0.5kg。
下面用非限定性的实施例进一步描述本发明的内容。
实施例1和A(对比)
将下列配方的组分(按下列顺序)送入Fukae PS3500混合器进行混合制备一种洗涤剂组合物：
三磷酸钠 380(kg)
碳酸钠 220
沸石4A 120
荧光增白剂 1
SCMC 20
脂肪酸(PRISTERBNE 4918) 40
*微细粉末 100
LAS酸 170
非离子物质 30
沸石4A(分层的) 35
*来早期的相同组合物的微细粉末(＜180μm)。
使用的工艺条件归纳如下。
工艺步骤 搅拌(rpm) 剪切(rpm)
固体预混合 40 1900
液体加入 35 1500
成粒 37 1300
分层 39 700
卸料 30--45 400
混合器在30-35℃的温度范围内运行。混合器要运行足够的时间，以便在成粒步骤中有效地成粒。
作两组试验，第一组(根据本发明)采用堆积密度为400-440g/l的STP，第二组(对比)采用通常堆积密度大约为880g/l的STP。
测量堆积密度、体积压缩率、动态流速和无侧限压缩试验结果数据。结果如下：
表I
| 实施例 | 1(I) 1(ii) 1(iii) 1(iv) Ai) Aii) |
| STP bd(g/l)产品bd(g/l)DFR(ml/s)压缩率％UCT(kg) | <………400--440………> 880 880640 640 590 670 830 850114 108 116 131 133 131-- -- 9 -- 8 9-- -- 0.3 -- 0.3 0.0 |
结果表明，在生产过程中无需喷雾干燥步骤就可以得到适度堆积密度的粉末。堆积密度的减小对粉末特性会有反作用(压缩率、UCT)。显然本发明生产的粉末，这些特性是另人满意。
实施例2和B(对比)
将实施例1所列的配方组分按所示顺序送入Fukae FS3500混合器以制备一种洗涤剂组合物。表II示出了用于实施例2(根据本发明)和实施例B(对比)中STP的堆积密度以及产品的堆积密度。运行条件如实施例1所述。用微孔分级孔隙率计测量产物粉末的总孔隙率，结果如表II所示。
表II
| 实施例 | STP的堆积密度g/l | 产品的堆积密度g/l | 孔隙率cc/g |
| 实施例2 | 400-440 | 670 | 0.83 |
| 实施例B | 880 | 850 | 0.44 |
结果表明，无需喷雾干燥步骤也可以得到具有良好孔隙度的粉末。使用Fukae混合器可以得到如实施例B所示的低孔隙度的粉末，但是本发明人已经阐明过，本发明组合物的孔隙度是良好的。
Claims (9)
1、一种不包括喷雾干燥步骤的生产堆积密度低于700g/l的洗涤剂组合物或组分的方法，该方法包括在既有搅拌又有剪切作用的混合成粒机中，将粒状原材料与液体粘结剂相混合，以形成堆积密度小于700g/l的颗粒，原材料中堆积密度不大于600g/l的组分含量至少占组合物重量的10％，且该组分不是洗涤活性剂，其中，原材料中包含助洗剂，原材料和/或粘结剂中包含非肥皂洗涤活性剂或其前体。
2、如权利要求1所述的方法，其中洗涤剂组合物的堆积密度为400-680g/l，优选地为450-680g/l，更优选地为500-650g/l。
3、如权利要求1或2所述的方法，其中低堆积密度组分的含量占粒状原材料重量的10-45％，优选地占20-40％，更优选地占23-36％。
4、如权利要求1、2或3所述的方法，其中低堆积密度组分的堆积密度不大于600g/l，优选地为200-600g/l，更优选地为250-550g/l，尤其以350-500g/l为最好。
5、如上述任一权利要求所述的方法，其中低堆积密度组分构成助洗剂。
6、如上述任一权利要求所述的方法，其中低堆积密度组分选自硅铝酸盐、磷酸盐、碳酸盐、碳酸氢盐和硫酸盐、优选为其钠盐、方解石、硅酸钠及其混合物。
7、如上述任一权利要求所述的方法，其中低堆积密度组分构成堆积密度为380-500g/l的三磷酸钠。
8、如上述任一权利要求所述的方法，其中粒状材料构成30-70wt％的洗涤剂组合物。
9、一种堆积密度小于700g/l的洗涤剂组合物或组分，该组合物或组分是由一种不包括喷雾干燥步骤的方法制得的，该方法包括在既有搅拌又有剪切作用的混合器中，将粒状原材料与液体粘结剂相混合，原材料中含有一种堆积密度不大于600g/l的组分，且该组分不是洗涤剂活性剂，其中粒状原材料中包含助洗剂。
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