CN1357036A - 制造粒状洗涤剂组合物的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种制备在洗衣溶液中,尤其是在冷温(即,低于约30℃)溶液中具有改进的溶解性或溶解作用的洗涤剂组合物的方法。该方法包括,将至少两种选自干聚集体、湿聚集体、喷雾干燥粒剂和洗涤剂辅助成分的材料在至少一个选自高速、低速或中速混合器及其各种混合器组合的混合器中混合形成颗粒。任选地也可使用一种调控装置。由该方法制成的粒状洗涤剂组合物在美学上愉悦消费者并具有改进的流动性。
Description
领域
本发明涉及一种制备尤其在冷温洗衣溶液(即，低于约30℃)中具有优异溶解度、具有优异的流动性、美学或外观和易碎性的改进粒状洗涤剂组合物的方法。
背景
洗涤剂工业最近明显关注具有液体洗衣洗涤剂产品的方便、美学和溶解度但保持粒状洗涤剂产品的清洁性能和成本的洗衣洗涤剂。但以往粒状洗涤剂产品在美学、溶解度和使用者方便上存在不可轻视的问题。这些问题随着通常不溶于洗涤溶液的“压实”或低剂量粒状洗涤剂产品及其液体洗衣洗涤剂相应物的出现而加剧。目前非常需要这些低剂量洗涤剂，因为它们节省资源并可以在使用之前更方便消费者的小包装售卖，但在分配到洗衣机中时不如可简单地由瓶直接倾倒的液体洗衣洗涤剂方便，而是由盒中“舀出”并随后分配到洗涤溶液中。
按照所述，这些低剂量或“压实”洗涤剂产品遗憾地存在溶解问题，尤其是在冷温洗衣溶液(即，低于约30℃)中。更具体地说，溶解不好导致形成外观为固体白色物质的在常规洗涤周期之后留在洗衣机中或留在洗涤衣物上的“团块”。这些“团块”在冷温洗涤条件下和/或当洗衣机加料顺序为首先洗衣洗涤剂、其次衣物和最后水(通常称作“逆加料顺序”或“ROOA”)时尤其普遍。如果消费者按照衣物、洗涤剂、随后水的顺序加载洗衣机，这些不希望的“团块”也会形成。类似地，这种结块现象可加剧洗涤剂在配有分配器抽屉的洗衣机中或在其它分配设备中的不完全分配，如造粒(granulette)。这时，不希望结果是该分配设备中的未溶解洗涤剂残余物。
已经发现，前述溶解问题的原因涉及含表面活性剂的颗粒之间的“凝胶状”物质形成不希望的“团块”的“桥接”作用。引起颗粒不希望的“桥接”形成“团块”的凝胶状物质源自表面活性剂在洗衣水溶液中的部分溶解，其中这种部分溶解造成将其它含表面活性剂的颗粒粘结或“桥接”成“团块”的粘稠表面活性剂相或膏体的形成。这种非所需溶解现象通常称作“团块-凝胶”形成。除了粘稠表面活性剂“桥接”作用，无机盐往往水合，这也造成通过水合而键接在一起的颗粒的“桥接”。尤其是，无机盐相互水合形成一种溶解差并在洗涤周期之后最终呈现为“团块”的笼结构。因此，理想的洗涤剂组合物不会出现上述溶解问题，因此改进了清洁性能。
许多已有技术公开了解决粒状洗涤剂组合物溶解问题的内容。例如，已有技术建议限制在洗衣周期过程中通过水合盐“桥接”而造成团块的无机盐的使用和方式。可以考虑所选无机盐的特定比率以尽量减少溶解问题。但这种解决方案限制了目前大规模洗涤剂产品商业化所需的配方和工艺灵活性。已有技术已提出各种其它机理，它们都涉及配方变化，因此降低了配方灵活性。因此需要一种可生产出具有改进溶解性的洗涤剂组合物但不会明显抑制配方灵活性的工艺。
一般来说，可制备洗涤剂颗粒或粉末的工艺主要有两种。第一种工艺包括，将含水洗涤剂淤浆在喷雾干燥塔中喷雾干燥成高度多孔的洗涤剂粒剂(如，用于低密度洗涤剂组合物的塔工艺)。在第二种工艺中，各种洗涤剂组分在干混之后用粘结剂如非离子或阴离子表面活性剂聚集形成高密度洗涤剂组合物(即，用于高密度洗涤剂组合物的聚集工艺)。在以上两种工艺中，决定所得洗涤剂粒剂密度的重要参数是所述粒剂的形状、多孔性和粒径分布、各种洗涤剂辅助成分的密度、各种洗涤剂辅助成分的形状以及它们的相应化学组成。
新近已进行其它尝试以提供能增加“后塔”或喷雾干燥洗涤剂粒剂的密度的连续工艺。通常，这些工艺需要能够粉碎或研磨粒剂的第一装置和通过聚集来增加粉碎粒剂的密度的第二装置。本领域还公开了许多由各种洗涤剂辅助成分聚集和/或喷雾干燥洗涤剂组合物的工艺。
因此，本领域仍然需要一种生产具有改进溶解度、更美学愉悦消费者、具有改进的流动性并具有改进的清洁性能的洗涤剂组合物的工艺。另外，仍然需要一种用于生产洗涤剂组合物的工艺，其中密度可通过调节工艺条件而实现。此外，为了实现(1)最终组合物在最终密度上的灵活性，(2)将几种不同种类洗涤剂成分(如液体成分)加入工艺中的灵活性，仍然需要一种更有效、灵活和经济地促进大规模生产洗涤剂的方法。已有技术无一提供本发明的所有优点和益处。
概述
本发明通过提供一种制备洗涤剂组合物的工艺来满足以上要求，该洗涤剂组合物在洗衣溶液中，尤其在保持冷温(即，低于约30℃)的溶液中具有改进的溶解度或溶解作用，美学上愉悦消费者且具有改进的流动性。
按照本发明的一个方面，提供了一种形成具有改进的溶解度、美学和流动性的粒状洗涤剂组合物的工艺：将至少两种选自干聚集体、湿聚集体、喷雾干燥粒剂和洗涤剂辅助成分的材料在高速、低速或中速混合器以及这些混合器的各种组合中混合形成颗粒，其中所述粒状洗涤剂组合物的至少约50重量％颗粒具有约500-约1500微米的几何标准偏差为约1-约2的几何平均粒径。
在阅读以下说明和所附权利要求书之后，可以更好地理解本发明的这些和其它特点、方面和优点。
详细描述
尽管得自说明书的权利要求书特别指出和明确要求了本发明，但本发明据信更好地由以下说明来理解。
因此，本发明的一个优点是提供一种制造具有改进的溶解度、更美学愉悦消费者、具有改进的流动性并具有改进的清洁性能的粒状洗涤剂组合物的方法。该方法还有利地制备出具有这种改进溶解作用的洗涤剂组合物而不会明显抑制配方灵活性。另外，还有利地有这样一种其中所需密度可通过调节工艺条件而实现的工艺、以及一种促进大规模生产洗涤剂的更有效、灵活和经济的方法以灵活地将几种不同种类洗涤剂成分加入该工艺。
定义
除非另有所指，本文所指的成分的所有百分数、比率和含量都基于该组合物的实际总量。
除非另有所指，本文所指的所有测量都在25℃下测定。
本文所述的所有出版物、专利申请和授权专利都在此作为参考完全并入本发明。任何参考文件的引用并非是所要求的本发明采用了已有技术对其可用性的判断。
在此，“包含”是指可以加入不会影响最终结果的其它步骤和其它成分。该术语包括术语“由…组成”和“基本上由…组成”。
在此，“混合物”是指包括材料的简单组合以及可能得自其组合的任何化合物。
在此，“冷水”是指温度低于30℃的水。
在此，“密度”或“体密度”是指未压缩、未敲打粉末体密度，通过将过量粉末样品由漏斗倒入光滑金属容器(如，500毫升容积量筒)，从容器边缘之上的堆中刮掉过量物，测量粉末的剩余质量并将该质量除以容器的容积而测定。
在此，“周围环境”是指环境的温度和湿度。
本文所用的术语“颗粒”是指整个尺寸范围的洗涤剂最终产品或组分或整个尺寸范围的在最终洗涤剂产品或组分混合物中的离散颗粒、聚集体或粒剂。它具体地不是指尺寸分数(即，表示低于100％的整个尺寸范围)的任何这些种类的颗粒，除非该尺寸分数表示颗粒混合物中的100％离散颗粒。对于混合物中的每种颗粒组分，整个尺寸范围的那种离散颗粒具有相同或基本上类似的组成，与该颗粒是否接触其它颗粒无关。对于聚集组分，聚集体本身被认为是离散颗粒且每个离散颗粒可由较小原始颗粒和粘结剂组合物的复合体组成。本文所用的术语“几何平均粒径”是指一组离散颗粒的几何质量中值直径，通过任何标准的质量基粒径测量技术，优选通过干筛分来测定。本文所用的术语粒径分布的“几何标准偏差”或“跨度”是指上述粒径数据的最佳拟合对数正态函数的几何宽度，可通过将累积分布的84.13百分率直径除以第50百分率直径的比率(D84.13/D50)而实现；参见Gotoh等人的粉末技术手册，6-11页，Meral Dekker 1997。
本文所用的术语“助洗剂”是指在去垢性方面具有“助洗剂”性能的任何无机材料，且具体地是能够从洗涤溶液中去除水硬度的有机或无机材料。
本文所用的术语“平均停留时间”是指以下定义：
平均停留时间(小时)＝质量(千克)/流量(千克/小时)
方法
本发明涉及一种生产粒状洗涤剂组合物的方法，所述粒状洗涤剂组合物的至少约50重量％颗粒具有约500-约1500微米的几何标准偏差为约1-约2的几何平均粒径。
本发明涉及一种制备粒状洗涤剂组合物的方法：将至少两种选自干聚集体、湿聚集体、喷雾干燥粒剂和洗涤剂辅助成分的材料混合形成颗粒，其中所述粒状洗涤剂组合物的至少约50重量％颗粒具有约500-约1500微米的几何标准偏差为约1-约2的几何平均粒径。
将选自以下的至少两种材料加入至少一个混合器中：干聚集体、湿聚集体、喷雾干燥粒剂和洗涤剂辅助成分。任选地，对于其中使用调控装置的工艺，也可将循环的所得细粒加入该混合器。
湿聚集体包括通过造粒型工艺制造的那些颗粒，其中将例如以下描述的洗涤剂辅助成分与液体粘结剂材料如表面活性剂或其前体在至少一个混合器中混合形成洗涤剂材料的粒剂。这些颗粒在干燥之前称作“湿聚集体”并在离开干燥步骤和可有可无的其它调控步骤如筛分、研磨和冷却步骤时称作“干聚集体”。粘结剂包括(但不限于)水、阴离子表面活性剂及其前体、非离子表面活性剂、阳离子表面活性剂、聚乙二醇、聚乙烯基吡咯烷酮、聚丙烯酸酯、柠檬酸及其混合物。
喷雾干燥粒剂包括通过常规喷雾干燥技术制造的那些颗粒，其中制备出洗涤剂材料的淤浆并向下喷雾至上行气流以干燥这些颗粒。干燥的自由流动材料由该方法制成。例如，将淤浆经过一个塔，其中淤浆在约170-约450℃温度的空气流中喷雾，以干燥该洗涤剂淤浆并形成洗涤剂颗粒。通常，这些颗粒的所得密度为约200-约650克/升。
洗涤剂辅助成分包括但不限于碳酸盐、磷酸盐、硫酸盐、沸石或类似物。以下详细描述可用作洗涤剂辅助成分的洗涤剂组分的列举。当然，也可包括其它的熟知成分。
在一个实施方案中，混合器包含两种选自干聚集体、湿聚集体、喷雾干燥粒剂和洗涤剂辅助成分的材料，比率范围为约5∶95-约95∶5，更优选的比率范围为约10∶90-约90∶10，甚至更优选约30∶70-约70∶30。
将至少两种选自该组的材料加料到至少一个混合器中进行聚集。在本发明的一个实施方案中，该至少两种材料可先于在至少一个混合器中进行聚集而加料到至少一个预混合器(如，常规的螺杆挤出机，包括双螺杆挤出机或其它类似混合器)，然后将混合材料加料到在此所述的起始混合器。
为了使粒状洗涤剂组合物中至少约50％重量的颗粒达到所需的几何平均粒径，该聚集步骤可起始在至少一个高速混合器、中速混合器、低速混合器及其组合混合器中进行。另外，在一个实施方案中，相同种类的混合器可串联、或与其它种类的混合器(也可串联)任意组合使用。该工艺可以是间歇或连续的。另外，可以串联和/或并联使用两个或多个混合器，例如用以适应产量。
例如，本发明方法的一个实施方案可包括，将来自所述组的至少两种材料在至少一个高速混合器中，然后在至少一个中速混合器中混合，其中任选地在流化床造粒机中进行调控步骤。在另一例子中，混合可在至少一个高速混合器，然后在至少一个中速混合器，然后在至少一个高速混合器中进行，然后在至少一个调控装置如流化床造粒机中进行调控步骤。在另一例子中，来自所述组的至少两种材料起始在中速混合器中混合，然后将该混合物加料到高速混合器，随后在流化床造粒机中调控。此外，在中速混合器进行起始混合之后，同一混合物在高速混合器中混合，然后进行调控。这些例子仅是本发明方法的混合器、预混合器、和/或调控装置的几种可能变型。以下还公开了具体例子。
混合物的停留时间随着混合器的种类和操作参数而变化。对于优选的高速混合器，平均停留时间为约0.1-60秒，更优选约0.1-约30秒，甚至更优选0.1-约15秒。高速混合器的其它优选条件包括约3-90米/秒的周缘速度，更优选约10-70米/秒的周缘速度，和约0.005-100瓦/千克的功率牵引，更优选约0.05-80瓦/千克的功率牵引。优选地，如果使用切割机，切割机可在混合器内使用，以约0-5000rpm，更优选约100-3000rpm的速度破碎非所需的过大颗粒。优选地，壁温为约室温至约80℃，且混合器元件与壁之间的间隙为约0.1-25厘米。平均停留时间为约0.1-约60秒的高速混合器的例子为Lodige公司的Lodige Recycler CB 30TM、或由Drais、Schugi制造的混合器、或类似品牌的混合器。
对于优选的中速混合器，平均停留时间为约30-1800秒，更优选约30-约1200秒，更优选约30-约600秒。中速混合器的其它优选条件包括约0.1-30米/秒的周缘速度，更优选约1-25米/秒的周缘速度，和约5-1000瓦/千克的功率牵引，更优选约20-500瓦/千克的功率牵引。优选地，如果使用切割机，切割机可在混合器内使用，以约0-5000rpm，更优选约100-4000rpm的速度破碎非所需的过大颗粒。优选地，壁温为约-20℃至约80℃，且混合器元件与壁之间的间隙为约0.1-25厘米。平均停留时间为约30-约1800秒的中速混合器的例子为Lodige公司的Lodige Recycler KM“Ploughshare”300TM和600TM、Drais K-T160TM混合器、或由Fukae制造的混合器。LodigeRecycler KM“Ploughshare”600TM中速混合器是特别优选的混合器，包括具有中心安装的旋转轴的水平中空静态圆筒，所述轴的周围连接有几个犁状叶片。优选地，轴以约15-约140rpm，更优选约80-约120rpm的速度旋转。在一个优选混合器中，研磨或粉碎通过旋转轴尺寸一般较小的优选以约3600rpm操作的切割机来进行。
对于优选的低速混合器，平均停留时间为约30-约1800秒，更优选约30-约1200秒，更优选约30-约600秒。周缘速度优选为0.1-约10米/秒，更优选约0.2-约7米/秒，甚至更优选约0.2-约3.5米/秒。低速混合器的优选例子包括旋转浮槽聚集器、鼓式聚集器、盘式聚集器、流化床造粒机和挤出机。挤出机的一个例子是Werner-Pfliedder(德国)的多螺杆挤出机。
流化床造粒机特别优选。典型的流化床造粒机在正或负压下在约0.1-4米/秒的表面空气速率下操作。入口空气温度一般为-10℃或5℃直至250℃。但入口空气温度一般低于150℃，或甚至低于100℃或80℃。其它条件包括(i)约30秒至约20分钟的平均停留时间，(ii)约100-600毫米的未流化床深度，(iii)低于粒径2倍，优选不超过约100微米，更优选低于约50微米的液滴喷雾尺寸，(iv)约150-约1600毫米的距流化床板的喷雾高度，(v)约0.1-约4.0米/秒的流化速率和(vi)约12-约200℃的床温度，更优选约12-约150℃，甚至更优选约12-约100℃。流化床造粒机的其它操作条件可例如描述于WO98/58046。本领域熟练技术人员可以理解，流化床的条件可根据许多因素而变化。
视需要有一个调控步骤。该调控步骤可在该工艺的任何时候。例如，调控步骤可在起始混合器或预混合器中进行混合之后。如果有一系列混合器和/或混合器组合，调控步骤可在两个混合器之间、以及在串联的最后混合器之后。该步骤可产生许多益处，包括提高颗粒的流动性能。颗粒调控包括干燥、冷却、涂布、研磨和筛分颗粒。该调控步骤可在本领域已知的任何设备如流化床干燥器、气力升降机、流化床冷却器、流化床造粒机、本体热交换器、研磨机和筛分机或调控装置的组合(包括串联的调控装置)中进行。
流化床干燥器、流化床冷却器、和流化床造粒机的特征的例子包括固定或振动；长方形床或圆形床；以及直线或蛇形装置。某些装置具有多个内“级”或“区”，它们是该装置内部的离散区域。这些装置的工艺条件可与该装置中的其它级不同或类似。这些调控装置的制造商包括Wurster AG、Niro、Bepex、Spray Systems和Glatt。例如，流化床或流化床冷却器/干燥器/造粒机(包括其组合)之类的装置可用于干燥，同时根据需要使用气力升降机进行冷却。气力升降机可用于推出“细”颗粒，这样它们可进行循环。空气和气体都可用于干燥和/或冷却。
流化床造粒机特别优选用作调控步骤的装置。以上详细描述了流化床造粒机的优选操作条件，这些条件也在调控步骤中优选。
可用于涂布颗粒的装置(包括流化床造粒机)的例子包括由Wurster AG(德国)制造的Wurster流化床、由Glatt AG(德国)制造的Glatt流化床、由Niro Aeromatic制造的Niro流化床。可用于研磨颗粒的装置的例子包括Stedman Foundry and Machine Co.(USA)的双笼碎磨机、Jeffrey Mfg Co.(USA)的锤粉碎机。筛的例子包括W.S.Tyler公司(USA)的Grizzly筛、Mogensen Co.(USA)制造的机械振动筛、Allis-Chalmers Manufacturing Co.(USA)制造的Gyratory筛。
在另一任选的工艺中，本发明工艺还可包括一个完成步骤作为调控步骤的一部分，包括(但不限于)混合和/或喷上其它成分如酶、漂白剂、香料等，或一个包装步骤。另一任选的步骤是，在颗粒离开混合器或调控装置以得到由本发明制成的粒状洗涤剂组合物之后，这些颗粒可通过加入涂料进一步处理以改善颗粒颜色、增加颗粒“白度”、或提高颗粒流动性。另一任选的处理步骤包括，向混合器中连续加入涂料如沸石和熏制硅石以促进所得洗涤剂颗粒的自由流动性和防止过度成粒。
所得组合物在混合来自所述组的至少两种材料之后形成一种粒状洗涤剂组合物，其中至少约50重量％的颗粒的几何平均粒径为约500-约1500微米，且几何标准偏差为约1-约2。
如果在该工艺中使用调控步骤且细粒或“细”颗粒因为使用调控装置而产生，优选将这些细粒循环回到该工艺。如何将细粒循环用于进一步聚集至所需粒径，可以有多种选择。细粒可循环回到任何一个或几个混合器。细粒或“细”颗粒定义为在给定几何标准偏差下，与粒状洗涤剂组合物的所选几何平均粒径相比，几何平均粒径低于约1.65个标准偏差的颗粒。
物理性能
由本发明方法制成的粒状洗涤剂组合物通过最佳选择该组合物中某种含量颗粒的几何平均粒径而实现了在溶解度、改进的美学和流动性方面的所需益处。“改进的美学”是指，消费者看到的是一种具有更均匀颗粒外观的粒状洗涤剂产品，而不是包含具有不同尺寸和组成的颗粒的以往粒状洗涤剂产品。为此，该洗涤剂产品中至少约50％，更优选至少约75％，甚至优选至少约90％，最优选至少约95％重量的总颗粒具有所选的平均粒径。这样，主要部分的该粒状洗涤剂产品就具有均匀尺寸，得到让消费者欣赏的美学外观。
优选地，颗粒的几何平均粒径为约500-约1500微米，更优选约600-约1200微米，最优选约600-约1000微米。粒径分布定义为相对密集的几何标准偏差或“跨度”，而没有太多的颗粒在目标尺寸之外。因此，几何标准偏差优选为约1-约2，更优选约1.0-约1.7，甚至更优选约1.0-约1.4，最优选约1.0-约1.2。颗粒的体密度优选为约400-约850克/升，更优选约550-约800克/升，甚至更优选约600-约750克/升。
尽管不愿局限于理论，溶解度的增加据信是因为洗涤剂组合物中的颗粒更多地具有相同尺寸。具体地说，因为颗粒在尺寸上更加均匀，洗涤剂组合物中颗粒间的实际“接触点”减少，这样降低了往往与粒状洗涤剂组合物的“团块凝胶”溶解困难有关的“桥接作用”。以前的粒状洗涤剂组合物包含尺寸不同的颗粒，导致颗粒间的接触点较多。例如，大颗粒可与许多较小颗粒接触，它使得颗粒位便于形成团块凝胶。本发明粒状洗涤剂组合物中各颗粒的含量和均匀尺寸避免了这些问题。另外，这些颗粒据信具有较好的化学匀质性，即，颗粒具有更均匀的性质。
颗粒的“一部分”是指，洗涤剂组合物中的至少某些颗粒包含去污表面活性剂和/或洗涤剂助洗剂以提供典型洗涤剂组合物的基本构架。以下给出各种表面活性剂和助洗剂及其在组合物中的相应含量。通常，洗涤剂组合物包含约1-约50％重量的去污表面活性剂和约1-约75％重量的洗涤剂助洗剂。
洗涤剂粉末的一个特别重要的特性是颜色。颜色通常在Hunter色度计上测定且记录为三个参数“L”、“a”和“b”。与粉状洗涤剂消费者特别相关的是粉末白度，其通过公式L-3b确定。一般来说，低于约60％的白度值被认为不好。白度可通过本领域普通技术人员已知的许多方式来提高。例如，用二氧化钛涂布粒剂。
本发明粒状洗涤剂产品的另一重要特性是单个颗粒的形状。形状可通过本领域普通技术人员已知的许多不同方式来测定。这些方法之一是使用具有Optimus(V5.0)图像分析软件的光学显微镜。重要的计算参数是：
“圆形度”，定义为(颗粒图像的测定周长)2/(颗粒图像的测定面积)。完美光滑球(最低圆形度)的圆形度为12.57；和
“纵横比”，定义为颗粒图像的长度/宽度。
这些特性都是重要的且可对整体粒状洗涤剂组合物进行平均。而且这两种参数通过参数乘积确定的组合也是重要的(即，都必须加以控制以得到具有良好外观的产品)。优选地，由本发明方法制成的粒状洗涤剂组合物的圆形度低于约50，优选低于约30，更优选低于约23，最优选低于约18。另外优选的是，粒状洗涤剂组合物的纵横比低于约2，优选低于约1.5，更优选低于约1.3，最优选低于约1.2。
另外在组合物中，颗粒之间优选具有均匀的形状分布。具体地说，本发明粒状洗涤剂组合物的圆形度数值分布的标准偏差低于约20，优选低于约10，更优选低于约7，最优选低于约4。而且纵横比数值分布的标准偏差优选低于约1，更优选低于约0.5，甚至更优选低于约0.3，最优选低于约0.2。
在本发明的一个特别优选的工艺中，生产出粒状洗涤剂组合物，其中圆形度与纵横比的乘积低于约100，优选低于约50，更优选低于约30，最优选低于约20。另外优选的是，粒状洗涤剂组合物的圆形度与纵横比乘积的数值分布的标准偏差低于约45，优选低于约20，更优选低于约7，最优选低于约2。
洗涤剂组分
在此所述的洗涤剂组分可用作本发明方法中的洗涤剂辅助成分。
洗涤剂组合物的表面活性剂体系可包括阴离子、非离子、两性离子、两性和阳离子类及其相容混合物。洗涤剂表面活性剂描述于1972年5月23日授予Norris的美国专利3664961、和1975年12月30日授予Laughlin等人的美国专利3919678，两者在此作为参考并入本发明。阳离子表面活性剂包括描述于1980年9月16日授予Cockrell的美国专利4222905、和1980年12月16日授予Murphy的美国专利4239659的那些，两者在此作为参考并入本发明。
表面活性剂体系的非限定性例子包括常规的C11-C18烷基苯磺酸盐(“LAS”)以及伯、支链和无规C10-C20烷基硫酸盐(“AS”)，具有结构式CH3(CH2)x(CHOSO3 -M+)CH3和CH3(CH2)y(CHOSO3 -M+)CH2CH3的C10-C18二取代(2，3)烷基硫酸盐，其中x和(y+1)是至少约7，优选至少约9的整数，且M是水增溶阳离子，尤其是钠，不饱和硫酸盐如油基硫酸盐、C10-C18烷基烷氧基硫酸盐(“AExS”；尤其是EO 1-7乙氧基硫酸盐)、C10-C18烷基烷氧基羧酸盐(尤其是EO 1-5乙氧基羧酸盐)、C10-C18甘油醚、C10-C18烷基聚苷及其相应的硫酸盐化聚苷、和C12-C18α-磺化脂肪酸酯。如果需要，该表面活性剂体系也可包括常规的非离子和两性表面活性剂如C12-C18烷基乙氧基化物(“AE”)，包括所谓的窄峰烷基乙氧基化物和C6-C12烷基酚烷氧基化物(尤其是乙氧基化物和混合乙氧基/丙氧基)、C12-C18甜菜碱和磺基甜菜碱(“磺基甜菜碱”)、C10-C18氧化胺和类似物。也可使用C10-C18 N-烷基多羟基脂肪酸酰胺。典型例子包括C12-C18 N-甲基葡糖酰胺。参见WO 9206154。其它的糖衍生表面活性剂包括N-烷氧基多羟基脂肪酸酰胺，如C10-C18 N-(3-甲氧基丙基)葡糖酰胺。为了降低泡沫，可以使用N-丙基至N-己基C12-C18葡糖酰胺。也可使用C10-C20常规皂。如果需要高泡沫，可以使用支链C10-C16皂。憎水二取代烷基硫酸盐也是优选的。阴离子和非离子表面活性剂的混合物特别有用。其它的常用表面活性剂在标准教科书中列举。
该洗涤剂组合物可以且优选包括洗涤剂助洗剂。助洗剂一般选自各种水溶性碱金属、铵或取代铵磷酸盐、聚磷酸盐、膦酸盐、聚膦酸盐、碳酸盐、硅酸盐、硼酸盐、多羟基磺酸盐、聚乙酸盐、羧酸盐和聚羧酸盐。优选的是以上的碱金属，尤其是钠盐。在此优选使用的是磷酸盐、碳酸盐、硅酸盐、C10-18脂肪酸、聚羧酸盐及其混合物。更优选的是三聚磷酸钠、焦磷酸四钠、柠檬酸盐、酒石酸盐、单-和二-琥珀酸盐、硅酸钠及其混合物(参见以下)。
无机磷酸盐助洗剂的具体例子是钠和钾的三聚磷酸盐、焦磷酸盐、聚合度为约6-21的聚合偏磷酸盐和正磷酸盐。聚膦酸盐助洗剂的例子为亚乙基二膦酸的钠和钾盐、乙烷-1-羟基-1，1-二膦酸的钠和钾盐以及乙烷-1，1，2-三膦酸。其它的含磷助洗剂化合物公开于美国专利3159581、3213030、3422021、3422137、3400176和3400148，在此将其作为参考并入本发明。
非磷无机助洗剂的例子为碳酸盐、碳酸氢盐、倍半碳酸盐、十水合四硼酸盐、以及SiO2与碱金属氧化物的重量比为约0.5-约4.0，优选约1.0-约2.4的硅酸盐的钠和钾盐。在此可用的水溶性非磷有机助洗剂包括各种碱金属、铵和取代铵聚乙酸盐、羧酸盐、聚羧酸盐和多羟基磺酸盐。聚乙酸盐和聚羧酸盐助洗剂的例子为乙二胺四乙酸、次氮基三乙酸、氧联二琥珀酸、苯六酸、苯多羧酸和柠檬酸的钠、钾、锂、铵和取代铵盐。
聚合物多羧酸盐助洗剂在美国专利3308067(1967年3月7日授予Diehl)中给出，在此将其作为参考并入本发明。这些材料包括脂族羧酸如马来酸、衣康酸、中康酸、富马酸、乌头酸、柠康酸和亚甲基丙二酸的均聚物和共聚物的水溶性盐。这些材料有些可用作以下描述的水溶性阴离子聚合物，但仅在与非皂阴离子表面活性剂充分混合时。
在此可用的其它合适聚羧酸盐是描述于美国专利4144226(1979年3月13日授予Crutchfield等人)和美国专利4246495(1979年3月27日授予Crutchfield等人)的聚缩醛羧酸盐，在此将两者作为参考并入本发明。这些聚缩醛羧酸盐可通过在聚合反应条件下将乙醛酸的酯与聚合反应引发剂在一起进行制备。所得聚缩醛羧酸盐酯随后连接到化学稳定的端基上以将聚缩醛羧酸盐稳定化以免在碱性溶液中快速解聚，转化成相应的盐，然后加入洗涤剂组合物。特别优选的聚羧酸盐助洗剂是包含酒石酸单琥珀酸盐与酒石酸二琥珀酸盐的混合物的醚羧酸盐助洗剂组合物，其描述于美国专利4663071(1987年5月5日授予Bush等人)，在此将其作为参考并入本发明。
由结构式SiO2·M2O表示的水溶性硅酸盐固体是可用于本发明洗涤剂粒剂的盐，其中M是碱金属且SiO2∶M2O重量比为约0.5-约4.0，以无水重量计的用量为约2-约15％，优选约3-约8％。无水或水合颗粒硅酸盐也可使用。
该粒状洗涤剂组合物也可包括任何数目的其它成分作为组分。这些包括其它的去垢助洗剂、漂白剂、漂白剂活化剂、增泡剂或抑泡剂、抗失泽和抗腐蚀剂、污垢悬浮剂、去污剂、杀菌剂、pH调节剂、非助洗剂碱性源、螯合剂、膨润土、酶、酶稳定剂和香料。参见1976年2月3日授予Baskerville等人的美国专利3936537，在此将其作为参考并入本发明。
漂白剂和活化剂描述于1983年11月1日授予Chung等人的美国专利4412934和1984年11月20日授予Hartman的美国专利4483781，在此将两者作为参考并入本发明。螯合剂还描述于Bush等人的美国专利4663071(17栏54行至18栏68行)，在此将其作为参考并入本发明。泡沫改性剂也是任选的成分且描述于美国专利3933672(1976年1月20日授予Bartoletta等人)和美国专利4136045(1979年1月23日授予Gault等人)，在此将两者作为参考并入本发明。
适用于此的膨润土描述于1988年8月9日授予Tucker等人的美国专利4762645(6栏3行至7栏24行)，在此将其作为参考并入本发明。适用于此的其它洗涤助洗剂列举于Baskerville专利(13栏54行至16栏16行)，和1987年5月5日授予Bush等人的美国专利4663071，在此将两者作为参考并入本发明。
实施例
以下给出的实施例仅用于说明，而不应理解为对所附 的范围进行任何限定。
这些实施例说明一个能够生产具有所需尺寸的均匀、自由流动、脆性、高密度洗涤剂颗粒的本发明方法。
实施例1
以下是得到具有较窄粒径分布、改进的流动性和较好的溶解度的无尘高密度粒剂的一个例子。
在实施例1和以后的所有实施例中，喷雾干燥粒剂由11％表面活性剂、74％无机盐、5％聚丙烯酸酯聚合物、5％皂和5％水分组成。干聚集体组合物由30％表面活性剂、62％无机盐、4％硅铝酸钠和4％水分组成。
步骤1
将360千克/小时的喷雾干燥粒剂(粒径400微米，体密度400克/升)和360千克/小时干聚集体(粒径450微米，体密度780克/升)加入一个具有8个锯齿状犁和5个“圣诞树”切割机的中速KM-600TMLodige混合器，其中切割机沿着该混合器的长度方向垂直于犁进行安装。该混合器分成4个区。混合器的犁和壁之间的间隙为约3厘米。壁温保持在30℃。
步骤2
将105-115千克/小时的含水线性烷基苯磺酸盐膏体(C11-C18，60％活性物质)由第一切割机分散到中速混合器中，然后向该混合器的最后区加入70千克/小时的结晶硅铝酸钠。表面活性剂膏体在50℃下加料，和粉末在室温下加料。混合器的条件如下：
平均停留时间：7.5-10分钟
周缘速度：2-3米/秒
功率牵引：20-500瓦/千克
切割机rpm：3600
步骤3
将来自中速混合器的产物进行调控操作，即气体流化床干燥、气体流化床冷却和筛分。干燥器中的入口空气温度为120℃且空气速率为1米/秒。干燥器中的入口空气湿度为10％。冷却器中的入口空气温度为10℃，空气速率为1米/秒且入口空气湿度为40％。筛分在具有1180-1900微米间隔的上筛和300-450微米间隔的底筛的Mogensen筛分器中进行。所得粒剂的体密度为800克/升，平均粒径为600微米，低于3％的粒剂低于300微米且低于3％的粒剂超过1180微米。
实施例2
步骤1
将800克喷雾干燥粒剂(粒径400微米，体密度400克/升)在总容积4升的ProcessalTM Tilt-a-plow实验规模混合器中预混2分钟。该混合器配有标准犁和一个底部安装在该混合器中心处的郁金香形切割机。
步骤2
将200克含水线性烷基苯磺酸盐膏体(C11-C18，60％活性物质)注入混合器并通过作用在粉末上的切割机叶片分散5分钟。膏体处于50℃且粉末处于室温。
步骤3
在加入膏体之后，继续混合2.5分钟并随后向该混合器中加入100克结晶硅铝酸钠。混合器操作条件如下：
总批次时间：15分钟
周缘速度：0.5-1米/秒
切割机rpm：3600
进一步混合3分钟之后，将内容物加料到流化床进行干燥。入口空气温度为105℃，空气速率为0.6米/秒且干燥时间为5分钟。然后使用一个具有1180微米上筛和300微米底筛的Ro-tap筛摇动器将干燥粒剂进行筛分。
所得粒剂的体密度为650-680克/升，平均粒径为600微米，低于3％的粒剂低于300微米且低于3％的粒剂超过1180微米。
实施例3
步骤1
将360千克/小时喷雾干燥粒剂(粒径400微米，体密度400克/升)和360千克/小时干聚集体(粒径450微米，体密度780克/升)加入Schugi混合器。使用SU 26双流体喷嘴(空气压力：1-5千克/厘米2，液体压力：2-3千克/厘米2)，将40千克/小时的含水线性烷基苯磺酸盐膏体(C11-C18，30％活性物质)喷雾到粉末上。将液体在50℃下喷雾且粉末处于室温。高速Schugi混合器的操作条件如下：
周缘速度：24米/秒
平均停留时间：0.1-1秒
功率牵引：1-5千瓦/千克
步骤2
将来自高速混合器的输出物加料到中速KM-600TM混合器，然后将60千克/小时的含水线性烷基苯磺酸盐膏体(C11-C18，60％活性物质)由第一切割机分散到中速混合器中并向该混合器的最后区加入70千克/小时的结晶硅铝酸钠。表面活性剂膏体在50℃下加料。中速混合器的条件如下：
平均停留时间：2-3分钟
周缘速度：2-3米/秒
功率牵引：20-500瓦/千克
切割机rpm：3600
步骤3
将来自中速混合器的产物进行调控操作，即气体流化床干燥、气体流化床冷却和筛分。干燥器中的入口空气温度为120℃且空气速率为1米/秒。干燥器中的入口空气湿度为10％。冷却器中的入口空气温度为10℃，空气速率为1米/秒且入口空气湿度为40％。筛分在具有1180-1900微米间隔的上筛和300-450微米间隔的底筛的Mogensen筛分器中进行。
所得粒剂的体密度为550-600克/升，平均粒径为600微米，低于3％的粒剂低于300微米且低于3％的粒剂超过1180微米。
任选地，该工艺所得的过小颗粒可通过Schugi以20％的量进行循环，和通过流化床在20％的量下循环过大的颗粒。
实施例4
步骤1
将360千克/小时喷雾干燥粒剂(粒径400微米，体密度400克/升)和360千克/小时干聚集体(粒径450微米，体密度780克/升)加入高速Schugi混合器。使用SU 26双流体喷嘴(空气压力：1-5千克/厘米2，液体压力：2-3千克/厘米2)，将40千克/小时的含水线性烷基苯磺酸盐膏体(C11-C18，30％活性物质)喷雾到粉末上。将液体在50℃下喷雾且粉末处于室温。高速Schugi混合器的操作条件如下：
周缘速度：24米/秒
平均停留时间：0.1-1秒
功率牵引：1-5千瓦/千克
步骤2
将来自Schugi的输出物加料到中速KM-600TM混合器，然后将40千克/小时的含水线性烷基苯磺酸盐膏体(C11-C18，60％活性物质)由第一切割机分散到中速混合器中并向该混合器的最后区加入50千克/小时的结晶硅铝酸钠。表面活性剂膏体在50℃下加料。中速混合器的条件如下：
平均停留时间：2-3分钟
周缘速度：2-3米/秒
功率牵引：20-500瓦/千克
切割机rpm：3600
步骤3
将来自中速混合器的输出物加料到第二高速Schugi混合器。使用SU 26双流体喷嘴(空气压力：1-5千克/厘米2，液体压力：2-3千克/厘米2)，将20千克/小时的聚乙二醇水溶液(分子量：4000，40％活性物质)喷雾到粉末上。将液体在50℃下喷雾。该Schugi混合器的操作条件如下：
周缘速度：24米/秒
平均停留时间：0.1-1秒
功率牵引：1-5千瓦/千克
步骤4
将来自Schugi的输出物进行调控操作，即气体流化床干燥、气体流化床冷却和筛分。干燥器中的入口空气温度为120℃且空气速率为1米/秒。干燥器中的入口空气湿度为10％。冷却器中的入口空气温度为10℃，空气速率为1米/秒且入口空气湿度为40％。筛分在具有1180-1900微米间隔的上筛和300-450微米间隔的底筛的Mogensen筛分器中进行。
所得粒剂的体密度为500-550克/升，平均粒径为600微米，低于3％的粒剂低于300微米且低于3％的粒剂超过1180微米。
实施例5
步骤1
将360千克/小时喷雾干燥粒剂(粒径400微米，体密度400克/升)和360千克/小时干聚集体(粒径450微米，体密度780克/升)加入KM-600TM混合器。将60千克/小时的含水线性烷基苯磺酸盐膏体(C11-C18，60％活性物质)由第一切割机分散到中速混合器中并向该混合器的最后区加入50千克/小时的结晶硅铝酸钠。表面活性剂膏体在50℃下加料且粉末处于室温。KM-600TM混合器的条件如下：
平均停留时间：2-3分钟
周缘速度：2-3米/秒
功率牵引：20-500瓦/千克
切割机rpm：3600
步骤2
将来自KM-600TM混合器的输出物加料到高速Schugi混合器，然后使用SU 26双流体喷嘴(空气压力：1-5千克/厘米2，液体压力：2-3千克/厘米2)将40千克/小时的含水聚乙二醇溶液(分子量：4000,40％活性物质)喷雾到粉末上。将液体在50℃下喷雾。Schugi混合器的操作条件如下：
周缘速度：24米/秒
平均停留时间：0.1-1秒
功率牵引：1-5千瓦/千克
步骤3
将来自Schugi混和器的产物进行调控操作，即气体流化床干燥、气体流化床冷却和筛分。干燥器中的入口空气温度为120℃且空气速率为1米/秒。干燥器中的入口空气湿度为10％。冷却器中的入口空气温度为10℃，空气速率为1米/秒且入口空气湿度为40％。筛分在具有1180-1900微米间隔的上筛和300-450微米间隔的底筛的Mogensen筛分器中进行。
所得粒剂的体密度为550-600克/升，平均粒径为600微米，低于3％的粒剂低于300微米且低于3％的粒剂超过1180微米。
实施例6
步骤1
将360千克/小时干聚集体(粒径450微米，体密度780克/升)加入高速Schugi混合器。使用SU 26双流体喷嘴(空气压力：1-5千克/厘米2，液体压力：2-3千克/厘米2)，将40千克/小时的含水线性烷基苯磺酸盐膏体(C11-C18，30％活性物质)喷雾到粉末上。液体在50℃下喷雾且粉末处于室温。Schugi混合器的操作条件如下：
周缘速度：24米/秒
平均停留时间：0.1-1秒
功率牵引：1-5千瓦/千克
步骤2
将来自Schugi的输出物加料到中速KM-600TM混合器，然后将360千克/小时喷雾干燥粒剂(粒径400微米，体密度400克/升)加料到该混合器并将60千克/小时的含水线性烷基苯磺酸盐膏体(C11-C18，60％活性物质)由第一切割机分散到中速混合器中，并向该混合器的最后区加入70千克/小时的结晶硅铝酸钠。表面活性剂膏体在50℃下加料且粉末处于室温。KM-600TM混合器的条件如下：
平均停留时间：2-3分钟
周缘速度：2-3米/秒
功率牵引：20-500瓦/千克
切割机rpm：3600
步骤3
将来自KM-600TM混合器的输出物进行调控操作，即气体流化床干燥、气体流化床冷却和筛分。干燥器中的入口空气温度为120℃且空气速率为1米/秒。干燥器中的入口空气湿度为10％。冷却器中的入口空气温度为10℃，空气速率为1米/秒且入口空气湿度为40％。筛分在具有1180-1900微米间隔的上筛和300-450微米间隔的底筛的Mogensen筛分器中进行。
所得粒剂的体密度为450-550克/升，平均粒径为600微米，低于3％的粒剂低于300微米且低于3％的粒剂超过1180微米。
所得粒剂的体密度为450-550克/升，平均粒径为600微米，低于3％的粒剂低于300微米且低于3％的粒剂超过1180微米。
如此详细描述本发明之后，本领域熟练技术人员显然可进行各种变化而不会背离本发明的范围，因此不要将本发明局限于说明书中所述的内容。
Claims (12)
1.一种制造粒状洗涤剂组合物的方法，其包括以下步骤：将至少两种选自干聚集体、湿聚集体、喷雾干燥粒剂和洗涤剂辅助成分的材料在至少一个选自低速混合器、中速混合器、高速混合器及其混合器组合的混合器中混合形成颗粒，其中所述粒状洗涤剂组合物的至少约50重量％颗粒具有约500-约1500微米的几何标准偏差为约1-约2的几何平均粒径。
2.根据权利要求1的方法，其进一步包括将所得颗粒在至少一个调控装置中进行调控的步骤。
3.根据权利要求1的方法，其中所述低速混合器的平均停留时间为约30-约1800秒，所述中速混合器的平均停留时间为约30-约1800秒，和所述高速混合器的平均停留时间为约0.1-约60秒。
4.根据权利要求2的方法，其中所述调控步骤包括至少一个流化床造粒机。
5.根据权利要求3的方法，其中所述低速混合器的周缘速度为约0.1-约10米/秒，所述中速混合器的周缘速度为约0.1-约30米/秒，和所述高速混合器的周缘速度为约3-约90米/秒。
6.根据权利要求4的方法，其中将流化床造粒机所产生的细粒循环到至少一个混合器中。
7.根据权利要求1的方法，其中所述混合器包含比率为约5∶95-约95∶5的干聚集体和喷雾干燥粒剂。
9.根据权利要求4的方法，其中所述流化床造粒机的平均停留时间为约30秒至约20分钟。
10.根据权利要求1的方法，其中所述低剪切混合器为流化床造粒机。
11.一种制造粒状洗涤剂组合物的方法，其包括以下步骤：
(a)将至少两种选自干聚集体、湿聚集体、喷雾干燥粒剂和洗涤剂辅助成分的材料在至少一个选自低速混合器、中速混合器、高速混合器及其混合器组合的混合器中混合形成颗粒，和
(b)将所得颗粒在至少一个调控装置中进行调控，其中所述低速混合器的平均停留时间为约30-约1800秒，所述中速混合器的平均停留时间为约30-约1800秒，和所述高速混合器的平均停留时间为约0.1-约60秒，且其中所述粒状洗涤剂组合物的至少约50重量％颗粒具有约500-约1500微米的几何标准偏差为约1-约2的几何平均粒径。
12.根据权利要求11的方法，其中所述调控步骤包括至少一个流化床造粒机。
13.根据权利要求12的方法，其中所述流化床造粒机的操作条件包括(i)约30秒至约20分钟的平均停留时间，(ii)约100-约600毫米的未流化床深度，(iii)不超过约100微米的液滴喷雾尺寸，(iv)约150-约1600毫米的喷雾高度，(v)约0.1-约4.0米/秒的流化速率和(vi)约12-约200℃的床温度。
Applications Claiming Priority (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| US14016099P | 1999-06-21 | 1999-06-21 | |
| US60/140160 | 1999-06-21 | ||
| US60/140,160 | 1999-06-21 |
Publications (2)
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