CN1195837C - 制备粒状洗涤剂的方法 - Google Patents
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Abstract
公开了一种生产洗涤剂粉末或组合物的方法，包括在高或低剪切造粒机中部分造粒，接着在很低剪切的混合机例如流化床中造粒。该方法可以不使用喷雾干燥步骤而使要生产的粉末有宽范围的堆积密度。
Description
本发明涉及制备约为300-1300g/l的宽范围的堆积密度的粒状洗涤剂或洗涤组合物的方法。更具体地说，本发明的方法使用一种高或低速混合机/造粒机与很低剪切的造粒机结合的新的结合。洗涤剂工业很感兴趣的是开发生产有特定堆积密度的粒状洗涤剂粉末的方法。在洗涤剂工业中可以得到有不同堆积密度的粉末并且使用特定的方法来达到特定的目的范围的堆积密度。
有许多生产非常窄范围的堆积密度粉末的单个步骤的方法。也已经知道生产堆积密度大于600g/l的粉末的二步造粒的方法。
JP 60 072 999A(Kao)和GB 2 166 452B(Kao)公开了一些方法，在这些方法中，洗涤剂磺酸、碳酸钠和水在很强的剪切装置中混合；所得到的固体物质冷却到40℃或低于40℃，并且磨碎；和把这样得到的细粉造粒。
近来也非常感兴趣的是在制备高堆积密度的洗涤剂粉末的过程中使用高速混合机/造粒机。例如，EP 158 419B(Hashimura)公开了一种方法，在该方法中，非离子表面活性剂和纯碱在以不同速度旋转的横向和纵向叶片的反应器中混合和成粒，得到由碳酸钠复配并含有高含量非离子表面活性剂的洗涤剂粉末。
专利申请号W093/23523介绍了一种连续生产堆积密度为600-1100g/l的粒状洗涤剂和/或洗涤组合物的方法，该方法是在两个串联的混合机/造粒机中两步造粒，在其中，按所用的固体和液体组分的总重量计，40-100％的固体和液体组分在第一低速混合机造粒机中预先造粒，在第一步得到的颗粒在第二高速混合机造粒机中与剩余的固体和/或液体组分混合且转化成为颗粒，其中粒径大于2mm的颗粒的含量少于25％(重)。在第一造粒阶段所用的低速造粒机提供的混合物质的圆周线速度为2m/s-7m/s。优选的低速混合机造粒机是例如由Lodige，Germany制造的犁式混合机和由IMAPVC，Germany制造的强烈混合机。高速混合机造粒机提供的混合物质的圆周线速度为8m/s-35m/s。合适的高速混合机造粒机是例如由Schugi，TheNetherlands制造的那些。
EP 0 264 049介绍了生产染料颗粒的三步方法，包括两步造粒，接着一个干燥步骤。通过在高速混合机/造粒机中混合完成造粒，所得到的产物直接加入到低速混合机/造粒机中，在两个造粒步骤中加入造粒液体。然后把留在低速混合机/造粒机中的物料直接加入到流化床干燥器中，在其中其用配方助剂喷洒。
印度专利号170497介绍了一种制备堆积密度为至少650g/l的高堆积密度粒状洗涤剂组合物的方法，该方法包括第一步在高速混合机/致密机中处理颗粒原料，平均停留时间是约5-30秒，第二步在中速造粒机/致密机中使其变成或保持在可变形的程度，平均停留时间是1-10分钟，最后的步骤是在干燥和/或冷却装置中。优选地是，在第一步骤颗粒原料已变成和/或保持在可变形的程度。可以用在该方法的合适的高速混合机/致密机的例子是Lodige CB30循环机。其他的合适的高速混合机/致密机的例子是例如Schugi造粒机或DraiseK-TTP80。可以用在该方法的合适的中速造粒机/致密机的例子是LodigeKM300混合机，其也叫作犁铧混合机，其它合适的机器是例如DraiseK-T160。
EP-A-544 356介绍了一种洗涤剂组合物和一种连续地生产堆积密度为例如600g/l和600g/l以上的洗涤剂粉末的方法。该发明包括在高速混合机/致密机中处理颗粒原料，其特征在于，在该处理的过程中，按颗粒洗涤剂表面活性剂计，将0.1-50％(重)的液体表面活性剂组合物与原料混合。为了得到很高堆积密度的粉末，通过该发明的方法得到的洗涤剂粉末可以在第二步中在中速造粒机/致密机中进一步处理，由此，其变成或保持在可变形的状态，平均停留时间是1-10分钟，然后例如按EP-A-367,339所述在第三步在干燥/冷却装置中处理。
于是，可以通过单一步骤造粒来生产高堆积密度的粉末，或者通过低速混合机造粒机与高速混合机造粒机适当地结合，或者高速混合机造粒机与低速混合机造粒机结合来生产高堆积密度的粉末。低速混合机造粒机一般地以2-7m/s的周缘速度操作，高速造粒机以8-35m/s的周缘速度操作。
本发明的一个目的是提供一种制备粒状洗涤剂或洗涤组合物的方法，其中该组合物的堆积密度可以按要求在300-1300g/l之间选择。
我们已经发现，堆积密度为300-1300g/l的粒状洗涤剂或洗涤组合物可以通过在高速或低速混合机造粒机中任选地同时加热和/或干燥和/或冷却进行部分造粒，接着在很低的剪切下任选地干燥或冷却进行完全造粒来生产。合乎要求的堆积密度的粒状组合物可以通过在两个不同的造粒阶段适当地调节造粒步骤来得到。
于是，本发明涉及一种制造堆积密度为300-1300g/l的粒状洗涤剂或洗涤组合物的方法，该方法包括：
在低或高速混合机/造粒机中混合颗粒原料；
加液体粘合剂并在低或高速混合机/造粒机中把该混合物部分造粒；
把该部分造粒的混合物输送到选自流化床和旋转滚筒混合机/造粒机的很低剪切的造粒机中；
在足以完全造粒的时间内进一步加液体粘合剂，由此得到合乎要求的堆积密度的粒状粉末组合物。
优选地是，本发明的方法包括：
i)把包括助洗剂和碱性无机物和任选的流动助剂的颗粒原料全部放在低或高速混合机/造粒机中；
ii)混合该颗粒原料，得到一种基本上均匀的颗粒混合物；
iii)加入预定量的液体粘合剂，以便同时把该颗粒混合物造粒，得到后来的粒状粉末混合物；
iv)把所说的部分粒化的粉末混合物引入到流化床或旋转滚筒混合机/造粒机中；和
v)加入平衡量的液体粘合剂，以便在足够的时间内完成造粒过程，得到所需性质的粉末。
最终产品的优选的堆积密度是350-1000g/l。
在步骤(iii)和(v)中加入的液体粘合剂的量取决于所要求的最终产品的密度，其解释如下。
在低或高速混合机/造粒机和低剪切造粒机中造粒的程度一般可以根据所要求的终产品的密度按如下控制。
如果该粉末的堆积密度在低端，即300-650g/l，更优选350-650g/l，那么优选地是应该在低/高速混合机中加入5％-75％(重)的总的液体粘合剂。然后，剩余的95％-25％的总的液体粘合剂应该在很低剪切的造粒机中加入。
另一方面，如果该堆积密度在较高端，即550-1300g/l，更优选550-1000g/l，那么优选地是应该在低/高速混合机中加入75％-95％(重)的总的液体粘合剂。然后，剩余的25％-5％的总的液体粘合剂应该在很低剪切的造粒机中加入。
很显然，在上述的范围内有一定的重迭。但是，该低端范围可适用于300(或350)-550g/l堆积密度和/或该较高端范围可适用于650-1300(或1000)g/l堆积密度。
本发明的方法可以以批量或连续操作的方式进行。
高或低速混合机/造粒机的选择是很重要的。本发明的合适的高速混合机的例子包括LodigeCB机，合适的中速混合机的例子包括LodigeKM机。其他合适的设备包括Draise WerkeGmbh，Germany生产的DraiseT160系列；带有内部切割叶片的Littleford混合机和在旋转轴上有几个叶片的汽轮式研磨混合机。低速或高速混合机/造粒机有搅拌的作用和/或切削的作用，其可以彼此独立地操作。优选类型的低速或高速混合机/造粒机是FukaeFS-G系列的混合机；Dierke &Sohne，Germany的DioshaV系列；T.K.Fielder Ltd.，England的Pharma Matrix。其他的适宜用在本发明方法中的混合机是FujiSangyo Co.，Japan的FujiVG-C系列；Zanchtta & Co.Srl，Italy的Roto和SchugiFlexomix造粒机。
还发现，适用于本发明的方法的其他的混合机是Morton MachineCo.ltd.，Scotland的Lodige(商标)FM系列(犁铧混合机)间歇式混合机或Farberg混合机。
这些混合机的一般的周缘速度是1-40m/s。
优选的低剪切造粒机或混合机/造粒机是流化床和旋转滚筒混合机。一般的流化床是在表面空气速度(superficial air velocity)为约0.1-1.5m/s，或者在正压或者在负压下，入口空气温度为-10℃或5℃至80℃或甚至达200℃下操作。
按照本发明，可以确定最终的颗粒分析，例如，在给定大小范围内的颗粒的百分比。然后，在高/低速混合机/造粒机中把颗粒原料和液体粘合剂的混合物造粒，得到不同于最终颗粒分析的颗粒，例如有较大量的细颗粒。然后，在很低剪切的造粒机中把该部分造粒的混合物造粒成最终的颗粒。在高/低速混合机/造粒机或在很低剪切的造粒机中随着造粒可能同时产生材料的增密作用。本发明的粒状洗涤剂组合物优选的应该有小于5％(重)的颗粒直径小于180微米。
在活性物的选择、它们的量、配方方面，本发明的方法是高度灵活的。
优选地是，本发明的方法的产品含有阴离子表面活性剂。
关于粒状原料，本发明的方法是特别灵活的。从通常用于洗涤剂配方的化合物例如助洗剂、碱性盐、洗涤剂活性物质和其混合物中适当地选择原料。含磷酸盐和/或沸石的组合物优选地用做原料。
可以有利地使用该方法来制备含有5-50％(重)，特别是15-35％(重)的阴离子表面活性剂的洗涤剂组合物，该阴离子表面活性剂的全部或部分是在步骤(iii)和/或(v)中在就地中和反应中生成的。
液体粘合剂可以包括水、阴离子表面活性剂、非离子表面活性剂或其混合物。
对于生产含有较大量的阴离子表面活性剂，例如18-35％(重)，特别是15-30％(重)，并且包括颗粒原料的组分的洗涤剂粉末本发明的方法是特别有意义的，但是，对于生产含有较少量的阴离子表面活性剂，例如直到20％(重)，并且包括颗粒原料的组分的洗涤剂粉末本发明的方法同样是有用的，该颗粒原料非常优选地是含有碱性无机物，优选碱性盐，特别是碱性碳酸盐、碳酸氢盐或其混合物。
优选地是，基本上是以化学计量加入未中和的酸。但是，碱性物质过量是可以的。例如过量的碱性物质可以作为助洗剂。
为了就地生产阴离子表面活性剂，该颗粒原料优选地含有固体碱性物质，例如碳酸钠，该液体粘合剂优选地含有相应于要生产的阴离子表面活性剂的酸，例如LAS酸。
至少部分就地中和制备的阴离子表面活性剂例如可以选自直链烷基苯磺酸盐、α-烯烃磺酸盐、内烯烃磺酸盐、脂肪酸酯磺酸盐和其混合物。对于通过就地中和相应的烷基苯磺酸生产含有烷基苯磺酸盐的组合物，本发明的方法是特别有用的。
本发明人已经发现，通过在高/低速混合机/造粒机和在很低剪切的造粒机中改变加入的未中和的酸的百分比，可以改变本发明的方法的产物的最终堆积密度。对于低堆积密度，应该在很低剪切的造粒机中加入较大部分的未中和的酸。例如，在两个步骤中加入的相应量的未中和的液体酸可以是如上面的第6页所述。
可以存在于本发明的方法制备的组合物中的其它阴离子表面活性剂包括伯和仲烷基硫酸盐、烷基醚硫酸盐、二烷基硫琥珀酸盐和其混合物。当然，阴离子表面活性剂是公知的，通过参考这方面的标准教科书，本专业的读者能够将其中的表面活性剂加入到该表中。
如果需要在最终产品中有特别高含量的阴离子表面活性剂，可以在造粒之后以盐的形式而不是以酸前体的形式加入另外的阴离子表面活性剂。固体颗粒阴离子表面活性剂也可以在该方法的早期阶段加入。因此，本发明的方法代表了以粉末的形式加入大量的阴离子表面活性剂的一个通用的方法。
如以前所指出的，也可以存在非离子表面活性剂和/或高活性混合物。它们是本领域的熟练的技术人员非常熟悉的，其包括伯和仲醇乙氧基化物。中和的阴离子表面活性剂可以与非离子表面活性剂混合。
如果需要的话，也可以存在其它类型的非皂表面活性剂，例如阳离子、两性离子的、两性或半极性表面活性剂。很多合适的洗涤剂活性化合物是可以买到的，它们在文献中有充分的介绍，例如在“表面活性剂和洗涤剂(Surface-Active Agents and Detergents)”中，卷I和II，Schwarts、Perry和Berch。
如果需要的话，也可以存在皂，来提供泡沫控制和另外的洗涤性能和助洗涤性能。
在原料中存在的洗涤助洗剂可以是用来除去洗涤液中的游离钙离子和得到与助洗剂有关的其它已知的优点的任何常规助洗剂。合适的助洗剂的例子包括三聚磷酸盐，例如钠盐，沸石、柠檬酸盐、纯碱、层状硅酸盐等。作为部分原料加入的助洗剂物料的量是这样的，即使得在组合物中的最终助洗剂的含量为5-60％(重)，优选10-35％(重)。
一般地，通过本发明的方法生产的洗涤剂组合物可以含有0-40％(重)的阴离子表面活性剂，0-30％(重)的非离子表面活性剂，0-5％(重)的脂肪酸皂。
本发明的洗涤剂组合物本身可以是完全的洗涤剂组合物，或它们可以用做与其它的常规材料例如漂白剂和酶混合来生产全配方产品的洗涤剂组分。
该洗涤剂组合物可以任选地含有一种或多种流动助剂，这些助剂可以选自dicamol、结晶或无定型碱金属硅酸盐、方解石、硅藻土、沉淀二氧化硅、硫酸镁、沉淀碳酸钙或其混合物等。该流动助剂的存在量可以为0.1-15％(重)。
可以通过本发明的方法制备的洗涤剂组合物可以含有适量的其它常规组分，例如填料(例如无机盐如NaCl)、漂白剂、酶、适量的泡沫促进剂或泡沫控制剂、抗再沉积剂和抗结壳剂、香料、染料和荧光增白剂。它们可以在任何合适的阶段加入到产品中，熟练的洗涤剂配方师在判定这些组分是适合于在低或高剪切混合机/造粒机或很低剪切的造粒机中混合是不会有困难的。
该组合物可以含有总量为10-70％(重)的水可溶的结晶无机盐，结晶无机盐可以包括例如碳酸钠、硫酸钠、三聚磷酸钠、正或焦磷酸钠、或偏硅酸钠或原硅酸钠。特别优选的组合物含有10-50％(重)的可溶的结晶无机盐。
当很低剪切的造粒机包括流化床时，很细的颗粒会自动地淘析。
通过空气流从流化床除去的所生成的细粉末可以回到很低剪切的造粒机或高/低速混合机/造粒机中。
现在参考下面的实施例通过实施例对本发明进行说明。
实施例I
把11kg三聚磷酸钠、15kg纯碱和13kg细盐加入到犁铧混合机中。把这些物质混合30秒钟。在2-5分钟内把1kg磺酸加入到该犁铧混合机中，同时连续开动主搅拌机和切碎机。然后，把1kg沉淀二氧化硅加入到该混合机中并混合30秒钟。
把该部分造粒的粉末送到流化床中。通过供给空气流化该部分造粒的粉末。
用双流雾化器把9kg磺酸喷到该物料上来完成造粒。把粉末排料卸出，用10目的筛子筛分。
堆积密度是480g/l。
实施例II-VI
在两个阶段通过改变加入的磺酸的量重复实施例I的方法。测定成品粉末的堆积密度，结果列于表I中。
表1
| 实施例 | LAS加入量(kg) | 产物的堆积密度(g/l) | |
| 在犁铧混合机中 | 在流化床中 | ||
| I | 1 | 9 | 480 |
| II | 2.5 | 7.5 | 500 |
| III | 5 | 5 | 530 |
| IV | 7.5 | 2.5 | 550 |
| V | 8.5 | 1.5 | 600 |
| VI | 9 | 1 | 750 |
实施例VII
把12kg三聚磷酸钠、5kg沸石和20kg纯碱在犁铧混合机中混合30秒钟。在1分钟内把2kg磺酸喷入，同时搅拌和切碎该混合物。把该全部的物料送到流化床中，通过供给空气流化，用双流雾化器把12kg磺酸喷到该物料上。把粉末排料卸出，用10目的筛子筛分。该粉末的堆积密度是400g/l。
实施例VIII
把12kg硫酸钠、10kg碳酸钠、13kg沸石加入到犁铧混合机中，把该物料混合30秒钟。在5分钟内把1.5kg熔融的硬脂酸，然后把2.5kg非离子表面活性剂(C12EO5)和2.5kg磺酸加入到犁铧混合机中，同时连续开动主搅拌器和切碎器。把1.75kg硅酸盐溶液(40％浓度)也加到该混合机中并混合2分钟。
把该部分造粒的粉末送到流化床中，通过供给空气流化，用双流雾化器把0.5kg磺酸喷到该物料上来完成造粒。把粉末排料卸出，用10目的筛子筛分。该粉末的堆积密度是900g/l。
实施例IX
把22.5kg氯化钠、16kg碳酸钠、1.5kg沉淀碳酸钠和1kgDicamol加入到犁铧混合机中，把该物料混合30秒钟。在1分钟内把2.5kg磺酸喷入，同时搅拌和切碎该混合物。把该全部的物料转移到流化床中，通过供给空气流化，用双流雾化器把6.5kg磺酸喷到该物料上。把粉末排料卸出，用10目的筛子筛分。该粉末的堆积密度是550g/l。
实施例X
把22.5kg硫酸钠、13.7kg碳酸钠、1kg STPP和2kg沸石加入到犁铧混合机中，把该物料混合30秒钟。在1分钟内把2.5kg磺酸喷入，同时搅拌和切碎该混合物。把该全部物料转移到流化床中，通过供给空气流化，用双流雾化器把5.3kg磺酸喷到该物料上。把粉末排料卸出，用10目的筛子筛分。该粉末的堆积密度是650g/l。
Claims (7)
1.一种制备堆积密度为300-1300g/l的粒状洗涤剂或洗涤组合物或组分的方法，该方法包括在低或高速混合机或造粒机中混合颗粒原料，所述低或高速混合机或造粒机有搅拌的作用和/或切削的作用，其可以彼此独立地操作，并且周缘速度是1-40m/s，加第一液体粘合剂到该混合机或造粒机中，其中所述第一液体粘合剂选自水、阴离子表面活性剂、非离子表面活性剂、阴离子表面活性剂的酸前体或其混合物，并使该得到的混合物部分造粒，制备部分造粒的混合物，把该部分造粒的混合物输送到流化床中，所述流化床的表面空气速度为0.1-1.5m/s，入口空气温度为-10℃到200℃下操作，在足以完全造粒的时间内再加第二液体粘合剂到该混合物中，由此得到粒状粉末组合物，其中所述第二液体粘合剂选自水、阴离子表面活性剂、非离子表面活性剂或其混合物。
2.根据权利要求1的方法，其中颗粒原料包括洗涤剂助洗剂。
3.根据权利要求1的方法，其中第一液体粘合剂包括阴离子表面活性剂的酸前体。
4.根据权利要求1的方法，其中颗粒原料包括碱性无机物。
5.根据权利要求4的方法，其中碱性无机物以超过化学计量的阴离子表面活性剂的酸前体的量存在。
6.根据权利要求1的方法，对于生产堆积密度为350-650g/l的粒状洗涤剂或洗涤组合物或组分，该方法包括以下步骤：
(a)把液体粘合剂总量的5-75重量％的液体粘合剂加入到低或高速混合机或造粒机中；和
(b)把剩余的液体粘合剂总量的95-25重量％的液体粘合剂加入到流化床中。
7.根据权利要求1的方法，对于生产堆积密度为550-1000g/l的粒状洗涤剂或洗涤组合物或组分，该方法包括以下步骤：
(a)把液体粘合剂总量的75-95重量％的液体粘合剂加入到低或高速混合机或造粒机中；和
(b)把剩余的液体粘合剂总量的25-5重量％的液体粘合剂加入到流化床中。
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