DE10136211A1

DE10136211A1 - Verfahren zur Herstellung teilchenförmiger Wasch-oder Reinigungsmittel

Info

Publication number: DE10136211A1
Application number: DE2001136211
Authority: DE
Inventors: Thomas Gassenmeier; Juergen Millhoff; Ute Krupp; Bernd Larson; Peter Schmiedel; Horst-Dieter Speckmann; Wolfgang Von Rybinski; Joerg Poethkow
Original assignee: Henkel AG and Co KGaA
Current assignee: Henkel AG and Co KGaA
Priority date: 2001-07-25
Filing date: 2001-07-25
Publication date: 2003-02-13
Anticipated expiration: 2021-07-26
Also published as: DE10136211B4

Abstract

Ein Verfahren zur Herstellung bleichmittelhaltiger teilchenförmiger Wasch- oder Reinigungsmittel oder zu deren Herstellung geeigneter Vorprodukte wird vorgeschlagen, wobei man eine erste Beschichtung, die zumindest anteilig aus einer anorganischen alkalischen Komponente besteht, und anschließendes eine zweite Beschichtung, die zumindest anteilig aus einer fließfähigen sauren Komponente besteht, auf ein zumindest anteilig aus einem bleichenden Wasch- oder Reinigungsmittelinhaltsstoff bestehendes Teilchen aufbringt und dieses gewünschtenfalls mit weiteren teilchenförmigen Wasch- oder Reinigungsmittelinhaltsstoffen vermischt.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung teilchenförmiger Wasch- oder Reinigungsmittel.
Teilchenförmige Wasch- und Reinigungsmittel bestehen normalerweise aus einer Vielzahl von Inhaltsstoffen, die wegen wechselseitiger Unverträglichkeiten in der Regel auf mehrere partikelförmige Komponenten verteilt in das gesamte Mittel eingearbeitet werden. Beispiele für derartige wechselseitig unverträgliche Inhaltsstoffe sind Bleichmittel und Bleichaktivator, die zwar unter Anwendungsbedingungen in wäßriger Lösung miteinander reagieren sollen und dann eine erwünscht verstärkte Bleichleistung ergeben, die aber während der Lagerung nicht miteinander reagieren dürfen, da sie ansonsten nicht mehr für den gewünschten Anwendungszweck zur Verfügung stehen.
So ist beispielsweise aus der deutschen Patentanmeldung DE 43 24 104 zur Erhöhung der Lagerstabilität die Umhüllung von teilchenförmigem Natriumpercarbonat durch Aufsprühen einer Lösung aus Natriumcarbonat und Wasserglas in einer Wirbelschicht bekannt.
Ein weniger plakatives Beispiel für das nicht optimale Zusammenwirken einzelner Inhaltsstoffe von Wasch- und Reinigungsmitteln ergibt sich durch deren pH-abhängiges Leistungsvermögen. Während beispielsweise Enzyme und bestimmte Bleichsysteme im neutralen oder schwach sauren pH-Bereich ihr Leistungsoptimum aufweisen, benötigen beispielsweise Aniontenside und Builder einen alkalischen pH-Wert, um ihre Leistung voll zu entfalten. Ganz allgemein gilt, daß sowohl Schmutzteilchen wie auch die meisten Textilfasern mit steigendem pH-Wert eine zunehmende Zahl negativer Ladungen ausbilden, was zu steigender Abstoßung unter ihnen führt und daher dem gewünschten Waschergebnis zuträglich ist. Aus diesem Grund wird seit Alters her die Textilwäsche mit mehr oder weniger alkalischen Waschflotten durchgeführt. Für wäßrige Lösungen zum Reinigen harter Oberflächen, zum Beispiel im Rahmen maschineller Reinigungsverfahren für Geschirr, gilt sinngemäß das gleiche.
Ein Ausweg aus diesem Dilemma der verschiedenen pH-Optima für verschiedene Wirkstoffe ergibt sich über die Zeitdimension des Wasch- beziehungsweise Reinigungsvorgangs und besteht darin, zuerst einen pH-Wert einzustellen, bei dem bestimmte Inhaltsstoffe ihre Wirkung entfalten, und anschließend den pH-Wert so zu ändern, daß andere Inhaltsstoffe zur Wirkung kommen können. Auf diese Weise findet jeder Wirkstoff seine jeweils optimalen Bedingungen vor, die sich von den optimalen Bedingungen eines anderen Wirkstoffes unterscheiden können. Ein entsprechendes Wasch- oder Reinigungsverfahren, bei dem das zum Einsatz kommende wäßrige System anfänglich einen relativ niedrigen pH-Wert aufweist, der sich nach einer bestimmten Zeit auf einen höheren Wert einstellt, ist Gegenstand der deutschen Patentanmeldung DE 199 57 038.
Das Aufbringen einer Reaktivkomponente auf ein Teilchen aus alkalischen Waschmittelinhaltsstoffen ist bekannt, wobei durch dieses Aufbringen sowohl eine Schutzfunktion für den alkalischen Waschmittelinhaltsstoff wie auch eine Beeinflußbarkeit ihres Lösezeitpunktes gegeben ist. So betrifft die deutsche Patentanmeldung DE 199 57 036 ein Verfahren zur Herstellung teilchenförmiger Wasch- oder Reinigungsmittel oder zu deren Herstellung geeigneter Vorprodukte durch Aufbringen einer fließfähigen sauren Komponente auf ein zumindest anteilig aus einem alkalischen Wasch- oder Reinigungsmittelinhaltsstoff bestehendes Teilchen, wobei für den Anteil an aufgebrachter saurer Komponente die Formel m_c/(m_c+m_p) = c.1/r gilt, in der m_c die Masse der sauren Komponente, m_p die Masse des Teilchens, r der Radius des Teilchens und c ein Faktor von 0,5 Längeneinheiten bis 20 Längeneinheiten, insbesondere von 5 Längeneinheiten bis 10 Längeneinheiten, ist. Durch dieses Verfahren ist es möglich, alkalische Inhaltsstoffe des zum Einsatz kommenden Mittels, die wie oben ausgeführt für das gute Gesamtergebnis des Prozesses unverzichtbar sind, so zu konfektionieren, daß sie nicht zu Beginn, sondern erst zu einem späteren Zeitpunkt des Verfahrens in das wäßrige System gelangen.
Einziger Nachteil dieses Verfahrens ist, daß durch die Umhüllung mit der sauren Komponente und deren Reaktion mit dem alkalischen Waschmittelinhaltsstoff an dessen Oberfläche der entsprechend abreagierte Teil des alkalischen Waschmittelinhaltsstoffes nicht mehr für seine eigentliche Funktion im Waschprozeß zur Verfügung steht. Man ist daher bei Anwendung dieses Verfahrens gezwungen, etwas mehr an dem entsprechenden alkalischen Waschmitttelinhaltstoff einzusetzen, als für die Erzielung des gewünschten Waschergebnisses nötig wäre, da man durch die Reaktion mit dem Umhüllungsmaterial einen kleinen Teil verliert. Da dieser Teil normalerweise bedeutend kleiner ist als die Menge, die man bei Lagerung des nicht umhüllten Waschmittelinhaltsstoffes verliert, ist dieser Nachteil in der Regel hinnehmbar. Dennoch ist man insbesondere bei hochpreisigen Waschmittelinhaltstoffen bestrebt, den durch solche Konfektioniserungsschritte bedingten Wirksamkeitsverlust möglichst gering zu halten.
Zur Lösung dieser Aufgabe will die vorliegende Erfindung durch ein zweistufiges Umhüllungsverfahren beitragen.
Gegenstand der Erfindung ist ein Verfahren zur Herstellung teilchenförmiger Wasch- oder Reinigungsmittel oder zu deren Herstellung geeigneter Vorprodukte durch Aufbringen einer ersten Beschichtung, die zumindest anteilig aus einer anorganischen alkalischen Komponente besteht, und anschließendes Aufbringen einer zweiten Beschichtung, die zumindest anteilig aus einer fließfähigen sauren Komponente besteht, auf ein zumindest anteilig aus einem bleichenden Wasch- oder Reinigungsmittelinhaltsstoff bestehendes Teilchen.
Bei diesem Vorgehen reagiert das in der zweiten Stufe aufgebrachte saure Beschichtungsmittel nicht mit dem im zu umhüllenden Teilchen befindlichen Waschmittelinhaltsstoff, sondern mit der in der ersten Stufe aufgebrachten anorganischen alkalischen Komponente. Im Waschprozeß steht demgemäß die Gesamtmenge an Waschmittelinhaltsstoff zur Verfügung.
Unter einer sauren beziehungsweise alkalischen Komponente wird dabei eine Substanz verstanden, deren Zugeben zu Wasser, welches einen pH-Wert von 7 aufweist, zu einem sauren beziehungsweise alkalischen pH-Wert führt.
Als bevorzugte anorganische alkalische Komponente kommt dabei ein Alkalicarbonat, insbesondere Natriumcarbonat, das wasserfrei oder als Hydrat eingesetzt werden kann, in Betracht. Bei bevorzugten sauren Komponenten handelt es sich um polymere Polycarbonsäuren, wie Polyacryl-, -methacryl- und/oder -maleinsäuren, und/oder um Fettsäuren mit 8 bis 22 C-Atomen, insbesondere um Laurinsäure, Myristinsäure, Palmitinsäure oder Stearinsäure oder beliebige Mischungen aus zweien oder mehreren dieser Säuren, wobei der Einsatz von Stearinsäure besonders bevorzugt ist. In einer bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens ist die saure Komponente bei Raumtemperatur fest und man nimmt das Aufbringen der sauren Komponente bei einer Verfahrenstemperatur oberhalb Raumtemperatur vor, bei der sie fließfähig ist.
Für den Anteil an aufgebrachter anorganischer alkalischer Komponente gilt vorzugsweise die Formel m_a/(m_a+m_p1) = c.1/r_t1, in der m_a die Masse der alkalischen Komponente, m_p1 die Masse des zu umhüllenden Teilchens, r_t1 der Radius des Teilchens und c ein Faktor von 0,5 Längeneinheiten bis 20 Längeneinheiten, insbesondere von 5 Längeneinheiten bis 10 Längeneinheiten, ist.
Für den Anteil an aufgebrachter saurer Komponente gilt vorzugsweise die entsprechende Formel m_s/(m_s+m_p2) = c.1/r_t2, in der m_s die Masse der sauren Komponente, m_p2 die Masse des mit der ersten Beschichtung versehenen Teilchens, r_t2 der Radius des Teilchens und c ein Faktor von 0,5 Längeneinheiten bis 20 Längeneinheiten, insbesondere von 5 Längeneinheiten bis 10 Längeneinheiten, ist.
In den angegebenen Formeln ist zu beachten, daß die Größen m beziehungsweise r und die für c verwendete Längeneinheit in jeweils der gleichen Einheit, beispielsweise kg beziehungsweise µm, eingehen.
Wenn nicht nur ein einziges Teilchen, sondern eine Vielzahl von Teilchen gleichzeitig behandelt werden soll, wie dies in aller Regel vorkommt, ist unter m_p1, beziehungsweise m_p2die Gesamtmasse der zu behandelnden Teilchen und unter r_t1 beziehungsweise r_t2 deren mittlerer Teilchenradius zu verstehen.
Das zumindest anteilig aus einem bleichenden Wasch- oder Reinigungsmittelinhaltsstoff bestehende Teilchen weist vorzugsweise einen Radius (r_t1) in im Bereich von 100 µm bis 1000 µm auf.
Der Anteil der anorganischen alkalischen Komponente wie auch der fließfähigen sauren Komponente, bezogen jeweils auf das ursprünglich zu umhüllende Teilchen, beträgt vorzugsweise 0,5 Gew.-% bis 80 Gew.-%, insbesondere 3 Gew.-% bis 20 Gew.-% beträgt.
Ein erfindungsgemäß zu behandelndes Teilchen kann gegebenenfalls alle Inhaltsstoffe eines Wasch- oder Reinigungsmittels enthalten, das heißt es ist mit dem erfindungsgemäßen Verfahren möglich, ein fertiges Wasch- oder Reinigungsmittel zu umhüllen. Bevorzugt ist jedoch, lediglich die zum Bleichergebnis des Mittels beitragenden Inhaltsstoffe derartiger Mittel erfindungsgemäß zu behandeln, wobei diese als körnige Einzelsubstanzen vorliegen können oder zu mehreren in einem zu behandelnden Teilchen vorhanden sein können. Bei solchen bleichenden Inhaltsstoffen handelt es sich vorzugsweise um Alkaliperborate und Alkalipercarbonate sowie deren Gemische, wobei Natrium das bevorzugte Alkalimetall ist.
Im Rahmen des erfindungsgemäßen Verfahrens geht man vorzugsweise so vor, daß man zunächst die alkalische Komponente in im Prinzip bekannter Weise, zum Beispiel unter Verwendung von Wirbelschichtapparaturen, und anschließend die flüssige oder pastöse, gegebenenfalls in geschmolzener Form vorliegende saure Komponente in einem Mischer oder einer Granuliervorrichtung auf das gegebenenfalls erwärmte zumindest anteilig aus einem bleichenden Wasch- oder Reinigungsmittelinhaltsstoff bestehende Teilchen aufträgt. Besonders gute Umhüllungen werden erreicht, wenn man die saure Komponente über einen Zeitraum von 5 Minuten bis 20 Minuten auf das Teilchen aufbringt.
Durch das erfindungsgemäße Verfahren wird, vermutlich - ohne an diese Theorie gebunden sein zu wollen - durch die Neutralisationsreaktion des sauren Umhüllungsmaterials mit der zuvor aufgebrachten alkalischen Komponente an der Teilchenoberfläche und zu einem gewissen Teil eventuell auch unter dessen Oberfläche eine besonders dichte und vergleichsweise wenig beziehungsweise langsam wasserlösliche Umhüllungsschicht geschaffen, welche eine zuverlässige Dichtigkeit nach Eintrag in ein wäßriges System aufweist und damit die Herstellung von Wasch- und Reinigungsmitteln mit einem stufenförmigen Wirkungsprofil ermöglicht. Die erfindungsgemäß erhältlichen Teilchen enthalten in ihrem Kern ausschließlich die Bestandteile des ursprünglich eingesetzten Teilchens. Diesen Kern umgibt eine Schicht, in der von innen nach außen zunehmend höhere Konzentrationen an saurem Umhüllungsmaterial beziehungsweise dessen mit der alkalischen Komponente gebildetem Salz auftreten, wobei die Außenoberfläche gänzlich von saurem Umhüllungsmaterial gebildet werden kann und direkt an den im Inneren befindlichen Waschmittelinhaltsstoff nur die alkalische Komponente grenzt. Durch diesen Schichtaufbau beobachtet man ein stufenförmiges Löseverhalten des umhüllten Teilchens. Bei Zutritt von Wasser löst sich anfänglich über eine gewisse Zeit der Waschmittelinhaltsstoff praktisch nicht aus dem umhüllten Teilchen heraus, doch sobald die Umhüllungsschicht zumindest angelöst worden ist und nicht mehr vollständig das Teilchen umhüllt, steigt die Konzentration des Waschmittelinhaltsstoffes in dem wäßrigen System durch die Freisetzung aus dem Kern sozusagen schlagartig an. Das Löseverhalten beispielsweise eines nach dem erfindungsgemäßen Verfahren hergestellten umhüllten Natriumpercarbonats unterscheidet sich damit ganz wesentlich von dem eines beispielsweise gemäß der internationalen Patentanmeldung WO 98/27007 mit Hilfe von Natriumstearat kompaktierten Natriumpercarbonats.
Gewünschtenfalls können auf das so erhältliche zweistufig umhüllte Teilchen in weiteren Verfahrensstufen weitere Umhüllungsschichten aufgebracht werden, wobei in einer dritten Stufe das erneute Aufbringen von Material, das bereits in der ersten Stufe aufgebracht worden ist, bevorzugt sein kann.
Bestandteile des Bleichmittel enthaltenden Teilchens können neben diesem alle üblichen mit dem Bleichmittel verträglichen Inhaltsstoffe von Wasch- und Reinigungsmitteln sein, solange sie fest beziehungsweise fest konfektionierbar sind. Zu diesen gehören insbesondere Buildersubstanzen, oberflächenaktive Tenside, Sequestrierungsmittel, Elektrolyte und weitere Hilfsstoffe, wie Farbübertragungsinhibitoren, Silberkorrosionsinhibitoren, Schaumregulatoren sowie Farb- und Duftstoffe, wobei die Anwesenheit von Persauerstoff-Aktivatoren in dem Bleichmittel enthaltenden Teilchen aus weniger bevorzugt ist.
Die nach dem erfindungsgemäßen Verfahren hergestellten Teilchen werden, vorzugsweise nach Abmischung mit mindestens einer weiteren teilchenförmigen Komponente, als Wasch- oder Reinigungsmittel verwendet, wobei es sich um Mittel für das manuelle oder insbesondere maschinelle Waschen beziehungsweise Reinigen handeln kann. Die mindestens eine weitere Komponente enthält in einer bevorzugten Ausführungsform mindestens einen Wirkstoff, dessen Wasch- beziehungsweise Reinigungswirkung bei Abwesenheit von Bleichmitteln höher ist als bei deren Anwesenheit. Vorzugsweise wird dieser Wirkstoff aus Enzymen beziehungsweise Enzymmischungen ausgewählt, wobei im Falle der Enzymmischungen die Einzelwirkstoffe auch in mehreren verschieden zusammengesetzten teilchenförmigen Komponenten enthalten sein können. Es ist auch möglich, die mindestens eine weitere Komponente von einer solchen Löslichkeit einzusetzen, daß sie anfänglich möglichst viel des in ihr enthaltenen Wirkstoffs freisetzt, der im wesentlichen aber erst nach Freisetzung des Bleichmittels in das wäßrige System seine Wirkung voll entfaltet, oder der in anderer Weise mit dem dann freigesetzten Bleichmittel reagiert. Ein Beispiel für die letztgenannte Variante ist ein rasch löslicher beziehungsweise rasch löslich konfektionierter Bleichaktivator, der mit einem aus dem erfindungsgemäß umhüllten Teilchen freigesetzten Bleichmittel reagiert und dadurch, daß er bereits gelöst vorliegt, äußerst rasch eine starke Bleichwirkung entfalten kann.

Beispiel

Im wesentlichen wie in DE 43 24 104 beschrieben wurde Natriumpercarbonat (NPC) mit einem durchschnittlichen Teilchendurchmesser von 0,8 mm in einer Wirbelschichtapparatur (Fa. Aeromatic) mit Natriumcarbonat beschichtet. Das so erhaltene Produkt zeigte eine mittlere Teilchengröße von 1,0 mm. Es wurde in Anlehnung an das in DE 199 57 036 beschriebene Verfahren mit 4 Gew.-% Stearinsäure vermischt und in einem geheizten handelsüblichen Pflugscharmischer (Fa. Lödige) bei einer Temperatur von 80°C reaktiv compoundiert. Das so erhaltene Produkt (P1) wurde in Wasser (von pH 6,8) gegeben und die zeitliche Entwicklung des pH-Wertes als Maß der Freisetzung des Natriumpercarbonats gemessen. Zum Vergleich ist in der nachfolgenden Tabelle auch die zeitliche Entwicklung des pH-Wertes angegeben, die sich unter gleichen Bedingungen bei der Auflösung des ursprünglich eingesetzten nicht umhüllten Natriumpercarbonats ergab. Tabelle 1 pH-Werte in Abhängigkeit der Zeit

Claims

1. Verfahren zur Herstellung bleichmittelhaltiger teilchenförmiger Wasch- oder Reinigungsmittel oder zu deren Herstellung geeigneter Vorprodukte durch Aufbringen einer ersten Beschichtung, die zumindest anteilig aus einer anorganischen alkalischen Komponente besteht, und anschließendes Aufbringen einer zweiten Beschichtung, die zumindest anteilig aus einer fließfähigen sauren Komponente besteht, auf ein zumindest anteilig aus einem bleichenden Wasch- oder Reinigungsmittelinhaltsstoff bestehendes Teilchen.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Anteil der anorganischen alkalischen Komponente, bezogen auf zu umhüllendes Teilchen, 0,5 bis 80 Gew.-%, insbesondere 3 Gew.-% bis 20 Gew.-% beträgt.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, der Anteil der fließfähigen sauren Komponente, bezogen auf zu umhüllendes Teilchen, 0,5 bis 80 Gew.-%, insbesondere 3 Gew.-% bis 20 Gew.-% beträgt.

4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die anorganische alkalische Komponente ein Alkalicarbonat, insbesondere Natriumcarbonat ist.

5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die saure Komponente eine polymere Polycarbonsäure, wie Polyacryl-, -methacryl- und/oder -maleinsäure, und/oder eine Fettsäuren mit 8 bis 22 C-Atomen, insbesondere Laurinsäure, Myristinsäure, Palmitinsäure oder Stearinsäure oder eine beliebige Mischung aus zweien oder mehreren dieser Säuren ist.

6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß für den Anteil an aufgebrachter alkalischer Komponente die Formel m_a/(m_a+m_p1) = c.1/r_t1 gilt, in der m_a die Masse der alkalischen Komponente, m_p1 die Masse des zu umhüllenden Teilchens, r_t1 der Radius des Teilchens und c ein Faktor von 0,5 Längeneinheiten bis 20 Längeneinheiten, insbesondere von 5 Längeneinheiten bis 10 Längeneinheiten, ist.

7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß für den Anteil an aufgebrachter saurer Komponente die Formel m_s/(m_s+m_p2) = c.1/r_t2 gilt, in der m_s die Masse der sauren Komponente, m_p2 die Masse des mit der ersten Beschichtung versehenen Teilchens, r_t2 der Radius des Teilchens und c ein Faktor von 0,5 Längeneinheiten bis 20 Längeneinheiten, insbesondere von 5 Längeneinheiten bis 10 Längeneinheiten, ist.

8. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß das zumindest anteilig aus einem bleichenden Wasch- oder Reinigungsmittelinhaltsstoff bestehende Teilchen einen Radius im Bereich von 100 µm bis 1000 µm aufweist.

9. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die saure Komponente bei Raumtemperatur fest ist und man das Aufbringen der sauren Komponente bei einer Verfahrenstemperatur oberhalb Raumtemperatur vornimmt, bei der sie fließfähig ist.

10. Verwendung des nach dem Verfahren gemäß einem der Ansprüche 1 bis 9 hergestellten Vorprodukts nach Abmischung mit mindestens einer weiteren teilchenförmigen Komponente als Wasch- oder Reinigungsmittel.

11. Verwendung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß die mindestens eine weitere Komponente mindestens einen Wirkstoff enthält, dessen Wasch- beziehungsweise Reinigungswirkung bei Abwesenheit von Bleichmittel höher ist als bei dessen Anwesenheit.