DD234878A1

DD234878A1 - Verfahren zur herstellung von waschmittelrohstoffgemischen

Info

Publication number: DD234878A1
Application number: DD27366085A
Authority: DD
Inventors: Karl-Heinz Bergk; Martin Porsch; Wilhelm Schwieger; Detlef Kaufmann; Peter Renger
Original assignee: Genthin Waschmittelwerk
Priority date: 1985-03-01
Filing date: 1985-03-01
Publication date: 1986-04-16

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von Waschmittelrohstoffgemischen, die neben wasserunloeslichen Alkalimetallschichtsilikaten weitere in Waschmitteln nutzbare Verbindungen enthalten. Durch Umsetzung von wasserloeslichen Alkalimetallsilikaten mit Substanzen, die in einer Nebenreaktion mit dem ueberschuessigen Alkali Seifen, Tenside, Elektrolyte, weitere Builder oder Mischungen dieser Verbindungen bilden, koennen in einer Einstufensynthese alkalimetallschichtsilikatenthaltende Gemische erhalten werden, die unmittelbar in fluessiger oder pastoeser Suspension oder nach Trocknung zu Pulvern mit herkoemmlichen Technologien nach in ein Waschmittel eingearbeitet werden koennen.

Description

Anwendungsgebiet der Erfindung

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Hersteilung alkalimetallschichtsilikat-enthaltender Waschmittelrohstoffgemische, die für den Einsatz in Wasch- und Reinigungsmitteln, Körperreinigungsmitteln oder Schleif- und Poliermitteln geeignet sind.

Charakteristik der bekannten technischen Lösungen

In der letzten Zeit werden im Rahmen der Phosphatreduzierung bzw. Phosphatsubstitution in Waschmitteln zunehmend auch wasserunlösliche Buildersysteme verwendet, die z. T. in Verbindung mit bekannten wasserlöslichen Buildern wie Soda, Natriumsulfat, Phosphaten (z. B. Pentanatriumphosphat), Na-Salzen der Aminopolycarbonsäuren (z. B. Nitrilotriessigsäure, Ethylendiamintetraessigsäure) oder Na-Salzen der Hydroxycarbonsäuren (z. B. Gluconsäure, Zitronensäure, Weinsäure) eingesetzt werden.

Als wasserunlösliche Builder werden z. B. die kristallinen, teilkristallinen oder amorphen Aiumosilikate vom Zeolith A- oder X-Typ verwendet, deren Herstellung z. B. in Breck, D. W.: Zeolite-Molecular Sievers, Johne Wiley and Sons, New York 1974; in den DE-OS 2 412 837, DD-WP 138 968, DD-WP 152 525 und zahlreichen anderen Schriften beschrieben ist. Bekannt ist ebenfalls die Verwendung von wasserunlöslichen Alumir.iumsilikaten mit Schichtstruktur, wie Tonmineralien (US-PS 4 062 647; US-PS 4 166 039 u. a.) oder von mit Na-Aluminat modifizierten Kaolinen (DD-WP 136 826, DE-OS 2 527 243).

Eine andere Entwicklungsrichtung beinhaltet die Verwendung von wasserunlöslichen Alkalimetallschichtsilikaten bzw. deren Kieseisäurehydraten der allgemeinen Formel

M_2/nO:xSiO₂:y H₂O

wobei M für Alkalimetalle, H", Erdalkalimetalle oder deren Mischungen steht,

η die Wertigkeit von M ist und

y = 0,001-20 sind.

Dazu gehören die auch in der Natur vorkommenden Verbindungen

Kanemit NaHO x 4 SiO₂ x 7 H₂O

Makatit Na₂O χ 4 SiO₂ x 5 H₂O

Magadiit Na₂O χ 14 SiO₂ x 9 H₂O und

Kenyait Na₂O χ 22 SiO₂ χ 10 H₂O

oder die bisher nur auf synthetischem Wege hergestellten Verbindungen

Na₂O x 8 SiO₂ x 4 H₂O

Na₂O x 4,33 SiO₂ x 3,66 H₂O

NA₂O x 12,5 SiO₂ x 23 H₂O

Na₂O x 21 -29 SiO₂ x 12-14 H₂O

K₂O x 35-48 SiO₂ x 8-9 H₂O und

K₂O x 22-35 SiO₂ x 8-9 H₂O

Herstellungsmöglichkeiten dafür sind z. 8. in den

DD-WP-Anmeldungen

C 01 B 259 268 2

C 01 B 259 267 4

C 01 B 259 266 5

C 01 B 259 271 3

C 01 B 259 272 1 beschrieben.

Der Einsatz der wasserunlöslichen Aikalimetallschichtsilikate als Builder in Waschmitteln bietet den Vorteil, daß das Erdalkalimetallionenaustauschvermögen im Gegensatz zu den Alumosiiikaten weitestgehend von der Temperatur unabhängig ist und so auch bei niedrigen Waschtemperaturen eine befriedigende Mg-Aufnahme erzielt werden kann. Daneben haben diese Verbindungen einen stabilisierenden Einfluß auf Perkarbonat in der Waschmittelrezeptur und können durch ihr hohes Adsorptionsvermögen zusätzlich einen positiven Einfluß auf die Antiredeposition nehmen.

Die synthetischen Aikalimetallschichtsilikate können durch eine hydrothermale Synthese erhalten werden, in deren Ergebnis eine Suspension des festen Bestandteils (Alkalimetallschichtsilikat) in der Synthesemutterlauge vorliegt. Üblicherweise wird nun durch ein Fest-Flüssig-Trennverfahren, wie Zentrifugation oder Filtration, eine Abtrennung der festen Bestandteile vorgenommen, die nach dem Auswaschen und Trocknen als trockene Pulver vorliegen. Die abgetrennten Mutterlaugen können teilweise für nachfolgende hydrothermale Synthesen als Rohstoff mitverwendet werden, doch ist die Nutzung der Gesamtheit der anfallenden Abfassungen auf diese Weise nicht möglich, so daß sie letztlich als Abprodukte ins Abwasser gelangen. Die nach diesem Verfahren hergestellten trockenen Pulver sind direkt als Waschmittelbuilder einsetzbar.

Schwierigkeiten ergeben sich dadurch, daß die trockenen Pulver teilweise schlecht benetzt werden und stark zur Staub- und Brückenbildung neigen, so daß erhebliche Verarbeitungsschwierigkeiten bei der Waschmittelherstellung auftreten können.

Die Herstellung körniger Builder unter Verwendung von wasserunlöslichen Produkten, die dann entsprechend den Möglichkeiten der einzelnen Waschmittelhersteller in die Rezeptur eingearbeitet werden, bereitet jedoch Schwierigkeiten, da die durch Sprühtrocknung oder Aufbauagglomeration erhaltenen Produkte entweder mechanisch nicht genügend stabil sind oder aber in der Waschflotte nicht bzw. nicht mit der erforderlichen Geschwindigkeit wieder in Einzelpartikel zerfallen und somit eine Gebrauchsverminderung resultiert.

Nachteilig ist bei den bisher beschriebenen Verfahrensweisen weiterhin, daß die für die Herstellung eines Waschmittels benötigten weiteren Einzelbestandteile (z. B. Seifen, Tenside, Elektrolyte) in getrennten Verfahren (Verfahrensstufen) hergestellt werden müssen und erst in einem nachfolgenden Mischprozeß, der oftmals mit einer erneuten Auflösung verbunden ist, zum Waschmittel oder Waschmittelrohstoff vermischt werden können.

Neben den durch die Herstellung jedes einzelnen Bestandteiles bedingten Abproduktschwierigkeiten erfolgt oftmals eine zweimalige Trocknung der Produkte, die energieaufwendig und damit kostenungünstig ist.

Für eine geeignete Modifizierung von wasserunlöslichen Alkalimetallschichtsilikaten für die trockene oder sprühtrocknungsmäßige Einarbeitung in Waschmittel liegen in der Literatur keine Angaben vor.

Die Herstellung eines alkalimetallschichtsiiikatenthaltenden körnigen Produktes mit einer Körnergröße von 1-5 mm gemäß der DD-WP Anmeldung C 11 D 259 269 0, das dann getrennt von den anderen Waschmittelbestandteilen zur Wasserenthärtung verwendet wird, erfordert eine getrennte Dosierung von den anderen waschaktiven Substanzen und stellt in diesem Sinne ein anderes Waschverfahren dar.

Ziel der Erfindung

Ziei der Erfindung ist ein Verfahren zur Herstellung eines alkalimetallschichtsilikatenthaltenden Waschmittelrohstoffgemisches, das einfach und ohne Nebenproduktbildung möglich ist.

Darlegung des Wesens der Erfindung

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die Alkalimetailschichtsilikatsynthese mit einer Rohstoffkombination durchzuführen, daß durch Verarbeitung des gesamten Reaktionsgemisches ein alkalimetallschichtsilikatenthaltender Waschmittelrohstoff erhalten wird, dessen weitere Bestandteile ebenfalls eine Funktion während des Waschprozesses ausüben können.

Erfindungsgemäß wird die Aufgabe dadurch gelöst, daß die Umsetzung von wasserlöslichen Alkalimetallsilikaten mit Substanzen zu wasserunlöslichen Alkalimetallschichtsilikaten und Nebenprodukten erfolgt, die in Waschmitteln als Builder, Seifen, anionische Tenside, Elektrolyte oder deren Mischungen wirken und dadurch die gesamte Reaktionsmischung als Rohstoffgemisch unmittelbar in flüssiger oder pastöser Suspension oder nach Trocknung zu Pulvern mit herkömmlichen Technologien in ein Waschmittel eingearbeitet werden kann.

Als wasserlösliche Alkalimetallsilikate können Natron- oder Kaliwassergläser mit einem SiO₂/M₂O-Verhältnis (M = Alkali) von 0,5-4, vorzugsweise von 2,5-3,5, eingesetzt werden, bei denen die Auflösung in einer vorhergehenden Stufe erfolgt ist (Wassergläser) oder die Auflösung ein Bestandteil der Herstellung des aikalimetallschichtsilikatenthaltenden Waschmittelrohstoffgemisches ist (Festwassergläser).

Zur Einstellung der benötigten Konzentrationsverhältnisse können alle Substanzen verwendet werden, die nach der Umsetzung mit dem Alkali des wasserlöslichen Alkalisilikates ein wasserlösliches Salz bilden, das als Waschmittelbestandteil fungieren kann.

Dazu gehören z. B. H₂SO₄, H₃PO₄, H₂CO₃, Aminppolycarbonsäuren wie Nitrilotriessigsäure, Ethylendiamintetraessigsäure, Diethylentriaminpentaessigsäure und höhere Homologe oder Hydroxycarbonsäuren wie Gluconsäure, Zitronensäure oder Weinsäure, Phosphonsäuren oder Mischungen der genannten Säuren.

In diesen Fällen enthält der erfindungsgemäß hergestellte Waschmittelrohstoff neben dem Alkalimetallschichtsilikatbuilder einen oder mehrere weitere Builderbestandteile.

Zur Umsetzung können ebenfalls Fettsäuren oder Fettsäuregemische wie z. B. Tierkörperfettsäuren oder Paraffinoxydationsfettsäuren eingesetzt werden, wobei der erfindungsgemäß hergestellte Waschmittelrohstoff ein Gemisch aus wasserunlöslichem Alkalimetallschichtsilikatbuilder und Seifen darstellt.

Ebenfalls ist die Verwendung von sauren Tensidvorstufen, wie Alkylbenzolsulfonsäuren, Alkylsulfonsäuren oder Schwefelsäurefettaikoholestern, möglich, wobei das erfindungsgemäß hergestellte Waschmittelrohstoffgemisch eine Kombination des wasserunlöslichen Alkalimetallschichtsilikates mit einem oder mehreren anionischen Tensiden ist.

In einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung erfolgt die Umsetzung des wasserlöslichen Alkalimetallsilikates mit einer Mischung der oben beschriebenen Substanzgruppen in einem Verhältnis, daß nach der Umsetzung ein Waschmittelrohstoffgemisch vorliegt, das den wasserunlöslichen Alkalimetallschichtsiiikatbuilder, weitere Builder, Seifen und Tenside und Elektrolyte in der Menge enthält, wie sie im herzustellenden Waschmittel benötigt werden, wobei dis für die Bildung der wasserlöslichen Seifen und Tenside benötigte Alkalität ausschließlich aus den eingesetzten wasserlöslichen Alkalimetallsilikaten stammt.

Die Reaktionsbedingungen werden in allen Fällen so gewählt, daß die molaren Ansatzverhäitnisse unter Abzug der zu bildenden Alkalisalze jm Bereich von 3 bis 48 Mol SiO₂:1 Mol Na₂O:10 bis 300 Mol H₂O liegen, die Reaktion bei einer Temperatur von 350-500 K durchgeführt und die Umsetzung abgebrochen wird, wenn sich die wasserunlöslichen Aikalimetallschichtsilikate gebildet haben.

Bevorzugt werden die Ansatzverhältnisse so gewählt, daß als wasserunlösliche Alkalimetailschichtsilikate Magadiit, Kenyait, SiO₂-X, SiO₂-Y oder deren Mischungen gebildet werden.

Nach erfolgter Umsetzung erfolgt jedoch im Gegensatz zu der üblichen Verfahrensweise keine Aufarbeitung der Reaktionssuspension durch Abtrennung der Mutterlauge, bei der die während der Synthese als Nebenprodukte gebildeten Salze praktisch vernichtet werden, sondern es wird das gesamte Syntheseprodukt, gegebenenfalls nach teilweiser Entfernung von Reaktionswasser, als Waschmittelrohstoffgemisch eingesetzt.

Die Verwendung kann zur Herstellung von flüssigen oder pastösen Reinigungsmitteln erfolgen, indem gegebenenfalls nur ein Teil des Reaktionswassers entfernt wird und die fehlenden Bestandteile zugemischt werden.

Das nach einer bevorzugten Verfahrensweise erhaltene Waschmittelrohstoffgemisch wird jedoch durch eine Sprüh- oder Wirbelschichttrocknung der gesamten Reaktionssuspension erhalten, indem der überwiegende Anteil des physikalisch gebundenen Wassers entfernt und ein körniges, rieselfähiges Produkt erhalten wird, das ein direkt für den Einsatz in pulverförmigen Waschmitteln geeignetes Waschmittelrohstoffgemisch darstellt. Das so erhaltene rieselfähige Waschmittelrohstoffgemisch kann nun wie üblich durch Trockenvermischung oder Aufsprühen mit anderen Waschmittelbestandteilen in herkömmliche Waschmittel eingearbeitet werden.

Natürlich kann die Überführung in den trockenen, rieselfähigen Zustand auch durch andere Trocknungsverfahren erfolgen, doch wurden erfindungsgemäß die besten Ergebnisse durch eine Sprüh- oder Wirbelschichttrocknung erzielt.

Die erfindungsgemäß hergestellten Waschmittelrohstoffgemische zeichnen sich durch eine geringe Neigung zur Staub- und Brückenbildung, ein hervorragendes Fließverhalten, ein günstiges Schüttvolumen und ein ausgezeichnetes Zerfallsvermögen in Wasser in das wasserunlösliche feinteilige Alkaiimetallschichtsilikat und die anderen wasserlöslichen Waschmittelbestandteile

Die alkalimetallschichtsilikatenthaltenden Waschmittelrohstoffgemische können auch erhalten werden, indem die einzelnen Bestandteile getrennt hergestellt und anschließend vermischt werden. Bei dieser Verfahrensweise treten jedoch wieder die bereits oben genannten Abprodukt- und Energieschwierigkeiten auf, die gerade durch die erfindungsgemäße Verfahrensweise vermieden werden sollen.

Im folgenden soll das erfindungsgemäße Verfahren anhand von Beispielen erläutert werden, ohne jedoch auf diese beschränkt zu werden.

Ausführungsbeispieie Beispiel 1

Es werden 8,21 kg eines Festwassergiases (73,7% SiO₂; 24,1 % Na₂O) mit 2,46 kg Nitrilotriessigsäure und 33,75 kg H₂O vermischt und in Stahiautoklaven bei einer Temperatur von 160⁰C zur Reaktion gebracht. Die nach 12 h erhaltene Reaktionssuspension enthält neben dem Reaktionswasser (76,8%) 15% des Alkalimetallschichtsilikates Magadiit und 7,5% Trinatriumsalz der Nitrilotriessigsäure. Das Gemisch kann als Cobuildersystem direkt oder nach einer Sprühtrocknung in herkömmliche Waschmittelrezepturen eingearbeitet werden.

Beispiel 2

Es werden 3,21 kg eines Festwasserglases (73,7% SiO₂; 24,1 % Na₂O) mit 1,97 kg Schwefelsäure und 33,75 kg H₂O vermischt und in Stahlautoklaven bei 16O⁰C zur Reaktion gebracht. Die nach einer Reaktionszeit von 24 h erhaltene Synthesemischung enthält neben dem Reaktionswasser (77,8%) 15% Magadiit und 6,3% Natriumsulfat. Nach einer Sprühtrocknung wird ein freifließendes, nichtstäubendes Produkt erhalten, das als kombinierter Waschmitteirohstoff nach herkömmlichen Technologien in ein Waschmittsl eingearbeitet werden kann.

Beispiel 3

Es werden 8,21 kg eines Festwassergiases (73,7% SiO₂; 24,1 % Na₂O) mit 8,2 kg Dodecylbenzolsulfonsäure und 33,75 kg H₂O vermischt und in Autoklaven bei 14O⁰C zur Reaktion gebracht. Die nach 24 h erhaltene Reaktionssuspension enthält neben dem Reaktionswasser (68%) 14% Magadiit und 18% anionische Tenside und ist als Builder/Tensid-Gemisch direkt oder nach einer Trocknung für die Einarbeitung in Waschmittel geeignet.

Beispiel 4

Es werden 8,21 kg eines Festwasserglases (73,7% SiO₂; 24,1 % Na₂O) mit 8 kg eines Tierkörperfettsäuregemisches und 33,75 kg H₂O vermischt und bei 150⁰C zur Reaktion gebracht. Die nach 12 h erhaltene Reaktionssuspension stellt ein wäßrig-pastöses Magadiit (14%)-Seifen (18%)-Gemisch dar und ist direkt oder nach einer Trocknung als Waschmittelrohstoff verwendbar.

Beispiel 5

Durch Vermischen von 8,21 kg Festwasserglas, 33,75 kg Wasser, 1,9 kg Tierkörperfettsäure und 4,6 kg Dodecylbenzolsulfonsäure und Umsetzung dieses Gemisches in einem Stahlautokiaven bei 16O⁰C und Eigendruck wird ein Waschmittelrohstoff erhalten, der Magadiit, anionisches Tensid und Seife im Verhältnis 100:60:25 enthält. Durch Sprühtrocknung wird aus dem Reaktionsansatz ein körniges, nichtstäubendes Produkt erhalten, das als magadiithaltiger komplexer Waschmittelbestandteil eingesetzt werden kann.

Claims

Erfindungsanspruch:

1. Verfahren zur Herstellung von Waschmittelrohstoffgemischen auf Grundlage der hydrothermalen Umsetzung wasserlöslicher Alkalimetallsilikate mit einem molaren SiO₂:M₂O-Verhaltnis von 0,5—4 bei Temperaturen von 350—500 K zu kristallinen, wasserunlöslichen Alkalimetallschichtsilikaten der allgemeinen Formel M_2/„O:x SiO₂:y H₂O, wobei M für Alkalimetalle, H*, Erdalkalimetalle oder deren Mischungen steht, η die Wertigkeit von M ist und χ = 3-48 und y = 0,001-20 sind, gekennzeichnet dadurch, daß die Umsetzung mit Substanzen erfolgt, deren Reaktionsprodukte in Waschmitteln als Builder, Seifen anionische Tenside, Elektrolyte oder deren Mischungen wirken und dadurch die gesamte Reaktionsmischung als Rohstoffgemisch unmittelbar in flüssigen oder pastöser Suspension, oder nach Trocknung zu Pulvern mit herkömmlichen Technologien in ein Waschmittel eingearbeitet werden kann.
2. Verfahren nach Punkt 1., gekennzeichnet dadurch, daß die Umsetzung mit Buildersäuren, wie z. B. H₂SO₁, HCI, H₂CO₃, Aminopolycarbonsäuren, Hydroxycarbonsäuren, Phosphonsäuren oder deren Mischungen zu einem aus Alkalimetallschichtsilikat und weiteren Buildern bestehenden Waschmittelrohstoffgemisch erfolgt.
3. Verfahren nach Punkt 1., gekennzeichnet dadurch, daß die Umsetzung mit Fettsäuren oder Fettsäuregemischen zu einem aus AlkalimetallschichtsHikat und Seifen bestehenden Waschmittelrohstoffgemisch erfolgt.
4. Verfahren nach Punkt 1., gekennzeichnet dadurch, daß die Umsetzung mit sauren Tensidvorstufen, wie z. B. Alkylbenzolsulfonsäuren, Alkylsulfonsäuren oder Schwefelsäurefettalkoholestern zu einem aus Alkalimetallschichtsilikat oder anionischen Tensiden bestehenden Waschmittelrohstoffgemisch erfolgt.
5. Verfahren nach Punkt 1., gekennzeichnet dadurch, daß die Umsetzung mit einem Gemisch aus Buildersäuren, Fettsäuren und sauren Tensidvorstufen zu einem aus Alkalimetallschichtsilikat, weiteren Buildern, Seifen und anionischen Tensiden bestehenden Waschmittelrohstoffgemisch erfolgt.
6. Verfahren nach Punkt 1. bis 5., gekennzeichnet dadurch, daß als wasserunlösliches Alkalimetailschichtsilikat Magadiit gebildet wird.
7. Verfahren nach Punkt 1. bis 6., gekennzeichnet dadurch, daß das gebildete Waschmittelrohstoffgemisch ohne weitere Verfahrensschritte als Suspension in flüssige oder pastöse Reinigungsmittel eingearbeitet werden kann.
8. Verfahren nach Punkt 1. bis 6., gekennzeichnet dadurch, daß das gebildete Waschmittelrohstoffgemisch nach der Umsetzung durch Sprüh- oder Wirbelschichttrocknung in ein freifließendes Pulver überführt wird, das nach herkömmlichen Technologien in ein Waschmittel eingearbeitet werden kann.