DE102012217877A1

DE102012217877A1 - Nontower-Verfahren

Info

Publication number: DE102012217877A1
Application number: DE201210217877
Authority: DE
Inventors: Wolfgang Weber; Johann Seif; David Koler; Franz Pfeifer; Christian Brückmann; Georg Sigl; Thomas Fuhrmann; Walter Heberlein; Matthias Lüken; Alfred Smyrek; Franz Fedyna; Florian Döring; Hannes Dengg; Michael Marx; Friedrich Brozek
Original assignee: Henkel AG and Co KGaA
Current assignee: Henkel AG and Co KGaA
Priority date: 2012-10-01
Filing date: 2012-10-01
Publication date: 2013-08-14

Abstract

Die Anmeldung beschreibt ein Verfahren zur Herstellung von Detergenszusammensetzungen mit einem Schüttgewicht von 500 bis 1000 g/l in einer Kombination aus mehreren Freifallmischern.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung einer Detergenszusammensetzung mit einem Schüttgewicht von 500 bis 1000 g/l in einer Kombination umfassend mehrere Mischer.
Es ist üblich, Detergenszusammensetzungen mit niedrigem bis mittlerem Schüttgewicht mittels Verfahren herzustellen, welche einen Sprühtrocknungsschritt umfassen. Entsprechende Detergenszusammensetzungen enthalten dann 25 bis 95 Gew.-% sprühgetrocknetes Pulver, welches in einem oder mehreren Aufbereitungsschritten mit Zuschlagsstoffen zum Endprodukt konfektioniert wurde. Die Aufbereitungsschritte umfassen in den meisten Fällen Granulationsschritte, die in Mischern mit mittlerer oder hoher Scherung durchgeführt werden.
Die Herstellung von Detergenszusammensetzungen, welche niedrige Mengen an sprühgetrocknetem Pulver enthalten, sind beispielsweise in solchen Fällen realisierbar, in denen dem sprühgetrockneten Pulver eine Tensid-reiche Komponente, zum Beispiel ein Produkt einer Trockenneutralisationsreaktion (Trockenneutralisat) oder eine mit Feststoffen granulierte Aniontensidpaste zugemischt wird. Solche Detergenszusammensetzungen enthalten beispielsweise 15 bis 60 Gew.-% Turmpulver, 15 bis 35 Gew.-% einer Tensid-reichen Komponente und weitere Zuschlagsstoffe.
So beschreibt die europäische Patentanmeldung EP 678 573 A1 (Procter & Gamble) ein Verfahren, in welchem Aniontensidsäuren mit einem Überschuss an Neutralisationsmittel zu einer Paste mit mindestens 40 Gew.-% Tensid umgesetzt werden und diese Paste mit einem oder mehreren Pulver(n), von denen mindestens eines sprühgetrocknet sein muss, vermischt wird. Das resultierende Granulat kann optional getrocknet werden. Diese Verfahrensführung ermöglicht zwar, den Anteil an sprühgetrockneten Pulvern in der resultierenden Detergenszusammensetzung zu verringern, vermeidet die Sprühtrocknung aber nicht gänzlich.
Es besteht demnach weiterhin der Bedarf an der Entwicklung von Verfahren, welche den Zugang zu Detergenszusammensetzungen mit niedrigem bis mittlerem Schüttgewicht ohne den zwingenden Einsatz eines Sprühtrocknungsproduktes ermöglichen.
Dieser Bedarf kann gedeckt werden durch ein Verfahren zur Herstellung einer Detergenszusammensetzung mit einem Schüttgewicht von 500 bis 1000 g/l, umfassend folgende Schritte

a. Trockenneutralisation von Aniontensidsäure sowie gegebenenfalls weiteren sauren Komponenten mit mindestens einem festen Neutralisationsmittel in einem ersten Freifallmischer und
b. Aufmischen des Produktes aus dem vorhergehenden Schritt mit weiteren partikelförmigen und/oder flüssigen Komponenten in einem zweiten Freifallmischer.

Überraschend wurde gefunden, dass sich mittels dieses Verfahrens auch ohne den Einsatz von sprühgetrockneten Pulvern Schüttgewichte und Produktqualitäten einstellen lassen, die dem Standardportfolio heute bekannter Endprodukte entsprechen.
Wenn das Schüttgewicht der Detergenszusammensetzung bei 500 bis 800 g/l liegt, handelt es sich um eine bevorzugte Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
In dem erfindungsgemäßen Verfahren werden Aniontensidsäuren mit festen Neutralisationsmitteln umgesetzt. Als Aniontensidsäuren eignen sich für dieses Verfahren dabei grundsätzlich alle dem Fachmann bekannten Aniontensidsäuren. In bevorzugten Ausführungsformen des erfindungsgemäßen Verfahrens wird/werden als Aniontensidsäure(n) eine oder mehrere Substanz(en) aus der Gruppe der Carbonsäuren, der Schwefelsäurehalbester und der Sulfonsäuren, vorzugsweise aus der Gruppe der Fettsäuren, der Fettalkylschwefelsäuren und der Alkylarylsulfonsäuren, insbesondere aus der Gruppe der C_8-16-, insbesondere der C_9-13-Alkylbenzolsulfonsäuren, eingesetzt.
Die vorstehend genannten Aniontenside in ihrer Säureform können alleine oder in Mischung miteinander im erfindungsgemäßen Verfahren eingesetzt werden. Es ist aber auch möglich und bevorzugt, dass dem Aniontensid in Säureform vor der Zugabe zu dem/den festen Neutralisationsmittel(n) weitere, vorzugsweise saure, Inhaltsstoffe von Wasch- und Reinigungsmitteln in Mengen von 0,1 bis 40 Gew.-%, vorzugsweise von 1 bis 15 Gew.-% und insbesondere von 2 bis 10 Gew.-%, jeweils bezogen auf das Gewicht der Aniontensidsäure-haltigen Mischung, zugemischt werden. Als saure Reaktionspartner eignen sich im Rahmen der vorliegenden Erfindung neben den “Tensidsäuren” auch die genannten Fettsäuren, Phosphonsäuren, Polymersäuren oder teilneutralisierte Polymersäuren sowie “Buildersäuren” und “Komplexbuildersäuren” alleine sowie in beliebigen Mischungen.
Bevorzugt werden dem Aniontensid in Säureform nichtionische Tenside in Mengen von 0,1 bis 40 Gew.-%, vorzugsweise von 1 bis 15 Gew.-% und insbesondere von 2 bis 10 Gew.-%, jeweils bezogen auf das Gewicht der Aniontensidsäure-haltigen Mischung, zugemischt. Dieser Zusatz kann die physikalischen Eigenschaften der Aniontensidsäure-haltigen Mischung verbessern und eine spätere Einarbeitung nichtionischer Tenside in das Tensidgranulat oder das gesamte Wasch- und Reinigungsmittel überflüssig machen.
Als feste Neutralisationsmittel kommen für dieses Verfahren grundsätzlich alle dem Fachmann bekannten Neutralisationsmittel in Betracht. In bevorzugten Ausführungsformen des erfindungsgemäßen Verfahrens kommen als Neutralisationsmittel eine oder mehrere Substanzen der Verbindungen Natriumcarbonat, Natriumhydroxid, Natriumsesquicarbonat, Kaliumhydroxid und/oder Kaliumcarbonat zum Einsatz.
Alternativ oder in Ergänzung zur Kombination unterschiedlicher fester Neutralisationsmittel können dem Neutralisationsmittel auch an der Reaktion nicht teilnehmende Komponenten, insbesondere Trägermaterialien, zugesetzt werden. Diese sollten dann eine hinreichende Stabilität gegenüber den zugesetzten Säuren aufweisen, um lokale Zersetzung und damit unerwünschte Verfärbung oder anderweitige Belastung des Produkts zu vermeiden. Hier sind Verfahren bevorzugt, bei denen weitere Feststoffe aus den Gruppen der Silikate, Aluminiumsilikate, Sulfate, Citrate und/oder Phosphate eingesetzt werden. Insbesondere ist es bevorzugt, dass Natriumsulfat, das auch heute noch in einigen Ländern bis zu 45 Gew.-% in den Waschmitteln enthalten ist, dem/den festen Neutralisationsmittel(n) beigemischt wird.
Kennzeichnend für das erfindungsgemäße Verfahren ist der Einsatz von Freifallmischern. Dabei können die Freifallmischer kontinuierlich oder diskontinuierlich betrieben werden.
Als Freifallmischer werden im Rahmen der vorliegenden Erfindung solche Mischer bezeichnet, in welchen das Mischgut durch Wandreibung hochgenommen wird und anschließend aufgrund der eigenen Schwerkraft frei durch den Mischerraum fällt. Derartige Freifallmischer weisen ein bewegliches bzw. rotierendes Reaktorgehäuse, bzw. einen bewegten Mischbehälter auf. Als Behälter eignen sich solche mit einfachen geometrischen Formen (Zylinder, Einfach- oder Doppelkonus, Würfel u.ä.). Bevorzugte Mischbehälter weisen zudem möglichst stumpfwinkelige innere Ecken auf, da hierdurch sowohl die freie Bewegung des Mischguts als auch die Entleerung und Reinigung des Behälters nach Beendigung des Verfahrens erleichtert wird. Die Bewegung des Behälters muss sich so auf das Mischgut im Inneren übertragen, so dass ein möglichst unregelmäßiges Durcheinanderwerfen und Auflockern der Reaktionsmischung erfolgt.
In einer bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens bildet das in dem Freifallmischer bewegte feste Neutralisationsmittel einen fallenden Pulvervorhang, auf welchen die Aniontensidsäuren aufgesprüht werden.
Als Bewegungsarten für den Freifallmischer eignet sich insbesondere das Rotieren um eine Behälterachse (Trommel- oder Drehrohr-Mischer) bzw. um Achsen, die nicht mit geometrischen Achsen des Behälters übereinstimmen oder zu dessen Symmetrieebenen senkrecht sind (Taumelmischer), oder das Vibrieren, vorzugsweise mit hoher Amplitude und geringer Frequenz sowie wechselnden Richtungen der Ausschläge, so dass unregelmäßig schüttelnde oder taumelnde Bewegungen auftreten.
In einem bevorzugten Verfahren muss eine gerichtete Bewegungskomponente auftreten um den kontinuierlichen Stofftransport zu gewährleisten und um so ein kontinuierliches Verfahren zu ermöglichen. In gleichem Maße bevorzugt ist ein diskontinuierliches Verfahren, wobei eine gerichtete Bewegungskomponente nicht gewünscht ist.
Für den kontinuierlichen Betrieb sind insbesondere solche Freifallmischer besonders geeignet, die um ihre horizontale, vorzugsweise um ihre wenig geneigte Achse rotieren. Durch die Neigung der Rotationsachse weist das Mischgut aufgrund der eigenen Schwerkraft eine gerichtete Bewegung auf, welche einen kontinuierlichen Austrag des Mischguts aus dem Mischer ermöglicht. Eine solche gerichtete Bewegung kann außer durch die Neigung der Rotationsachse selbstverständlich auch durch einen kontinuierlichen Eintrag von Aniontensidsäuren und festem Neutralisationsmittel erzeugt werden.
Im Rahmen der vorliegenden Erfindung ist es besonders bevorzugt, wenn die in dem Verfahren eingesetzten Freifallmischer – unabhängig voneinander – ausgewählt sind aus der Gruppe der Trommelmischer, Taumelmischer, Konusmischer, Doppelkonusmischer oder V-Mischer. Die erfindungsgemäß eingesetzten Freifallmischer bieten bei rotierenden oder taumelnden Bewegungen dem in Inneren hochgetragenen und wieder herabfallenden Gut wechselnd geneigte Wände und damit Umlenkung, Erweiterung oder Verengung des Raums, Verschiebung und Teilung des Gutstroms. Derartige Reaktoren können weiterhin statische und/oder bewegliche Misch- und/oder Schneidwerkzeuge aufweisen. Bevorzugt werden jedoch rotierende Reaktoren, in welchen das Mischgut durch Wandreibung hochgenommen wird und anschließend aufgrund der eigenen Schwerkraft frei durch den Mischerraum fällt.
Besonders bevorzugt werden erfindungsgemäße Verfahren, bei denen es sich bei dem ersten und/oder zweiten Mischer, vorzugsweise sowohl bei dem ersten als auch bei dem zweiten Mischer um einen Doppelkonusmischer handelt. Vorzugsweise ist im Doppelkonusmischer mit drehbaren Behälter ohne Mischwerkzeuge der kontinuierlich betriebenen Doppelkonusmischer in eine Mischzone und eine Nachmischzone unterteilt und weist eine Abschlagleiste auf, die an einer Stirnplatte befestigt ist und von dort aus die gesamte Mischzone durchquert und gegebenenfalls in die Nachmischzone hineinreicht. Bei den besonders bevorzugt eingesetzten Doppelkonusmischern beträgt das Verhältnis der Länge der Mischzone zur Länge der Nachmischzone vorzugsweise mindestens 1:1.
Die Abschlagleiste kann eine Breite von 50 bis 150 mm, vorzugsweise von 75 bis 130 mm aufweisen. Die obere Kante der Abschlagleiste weist eine Entfernung zur inneren Mischerwand auf, welche vorzugsweise maximal 10% des Trommeldurchmessers der engsten Stelle des drehbaren Behälters, vorzugsweise maximal 5% der engsten Stelle des drehbaren Behälters und insbesondere weniger als 2,5% der engsten Stelle des drehbaren Behälters ausmacht. In der Nachmischzone kann der Abstand zur nächstliegenden inneren Mischerwand durchaus größer sein als in der Mischzone; Werte zwischen 100 und 300 mm sind durchaus üblich.
Das Produkt der Trockenneutralisation (des Verfahrensschrittes a.) macht vorzugsweise 40 bis 70 Gew.-% der Detergenszusammensetzung – also des Produktes des erfindungsgemäßen Verfahrens – aus und wird dementsprechend vorzugsweise mit 30 bis 60 Gew.-% an Zuschlagsstoffen zum Endprodukt weiterverarbeitet.
In einer Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens wird das in dem Verfahrensschritt a. hergestellte Trockenneutralisat in einem zweiten Freifallmischer mit weiteren partikelförmigen und/oder flüssigen Komponenten zum Endprodukt aufgemischt.
Eine weitere, besonders bevorzugte Ausführungsform der vorliegenden Erfindung liegt vor, wenn das Produkt der Trockenneutralisation (Verfahrensschritt a.) vor dem Aufmischen im zweiten Freifallmischer (im Verfahrensschritt b.) zusätzlich unter Zusatz von Bindemittel und optional weiteren festen Komponenten in einem dritten Freifallmischer agglomeriert wird.
Als Bindemittel können beispielsweise eine oder mehrere flüssige Materialien wie nichtionische Tenside, Aniontensidsäuren, Wasser, flüssige Polymer-Zubereitungen oder organische Lösungsmittel eingesetzt werden. Die weiteren festen Komponenten werden vorzugsweise ausgewählt aus den Alkalimetallcarbonaten und -hydrogencarbonaten, Alkalimetallsulfaten, Aluminosilikaten, Silica und Mischungen dieser Komponenten. Besonders bevorzugt wird als weitere feste Komponenten bei der Agglomeration Natriumhydrogencarbonat eingesetzt.
Vorzugsweise wird als dritter Freifallmischer ein Doppelkonusmischer eingesetzt.
Mit besonderem Vorzug wird das erfindungsgemäße Verfahren dreistufig, unter Einsatz dreier Doppelkonusmischer durchgeführt. Dies ermöglicht eine Verfahrensführung, bei welcher Zwischenprodukte gesammelt, gelagert und zeitversetzt bei Bedarf weiterverarbeitet werden können.
Zur Einstellung des Schüttgewichtes wird in dem erfindungsgemäßen Verfahren mir Vorzug im Aufmisch-Schritt eine partikelförmige Komponente mit einem Schüttgewicht kleiner 400 g/l zugemischt. Bei dieser partikelförmigen Komponente handelt es sich vorzugsweise um ein Pulver, welches mit Vorzug mindestens zu 20 Gew.-% – bezogen auf das Pulver – Alkalimetallsilikat enthält.
Denkbar ist es hier, ein sprühgetrockentes Pulver umfassend mindestens 20 Gew.-%, mindestens 30 Gew.-% oder sogar mindestens 40 Gew.-% Natriumsilikat dem Trockenneutralisat beziehungsweise dem Produkt der Agglomeration des Trockenneutralisates mit Bindemittel und optionalen weiteren Komponenten zuzumischen.
Die nach dem erfindungsgemäßen Verfahren hergestellten Detergenszusammensetzungen können neben den bisher genannten Inhaltsstoffen, weitere Bestandteile, insbesondere aus der Gruppe der Builder, Cobuilder, Bleichmittel, Bleichaktivatoren, Farb- und Duftstoffe, optischen Aufheller, Enzyme, soil-release-Polymere usw. enthalten.
In einer besonders bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens wird ein Gemisch umfassend C_10-13-Alkylbenzolsulfonsäure, C_16-18-Fettsäure, Hydroxyethan-1,1-diphosphonsäure und 1,0 Gew.-% C_13-15-Oxoalkohol·6 EO in einem ersten Doppelkonusmischer auf ein bewegtes Pulverbett aus Natriumsulfat und Natriumcarbonat aufgesprüht. Das resultierende Trockenneutralisat wird bevorzugt in einem Doppelkonusmischer mit Zeolith A und Natriumhydrogencarbonat vermischt und Natriumpolyacrylat-Lösung aufgesprüht. Das resultierende Agglomerat wird vorzugsweise in einem Doppelkonusmischer mit einem sprühgetrockneten Compound mit einem Schüttgewicht von 200 bis 399 g/l (umfassend mit Vorzug > 30 Gew.-% Natriumsilikat, Natriumsulfat, C_10-13-Alkylbenzolsulfonat-Na, Natriumpolyacrylat und Zeolith A), Enzymgranulat, beschichtetes Natriumpercarbonat und weiteren Zumischkomponenten zu einer Detergenszusammensetzung mit einem Schüttgewicht von bevorzugt 500 bis 750 g/l aufgemischt.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

EP 678573 A1 [0004]

Claims

Verfahren zur Herstellung einer Detergenszusammensetzung mit einem Schüttgewicht von 500 bis 1000 g/l, umfassend folgende Schritte a. Trockenneutralisation von Aniontensidsäure sowie gegebenenfalls weiteren sauren Komponenten mit mindestens einem festen Neutralisationsmittel in einem ersten Freifallmischer und b. Aufmischen des Produktes aus dem vorhergehenden Schritt mit weiteren partikelförmigen und/oder flüssigen Komponenten in einem zweiten Freifallmischer.
Verfahren gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Produkt der Trockenneutralisation (a.) vor dem Aufmischen im zweiten Freifallmischer (b.) zusätzlich unter Zusatz von Bindemittel und optional weiteren festen Komponenten in einem dritten Freifallmischer agglomeriert wird.
Verfahren gemäß einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die in dem Verfahren eingesetzten Freifallmischer – unabhängig voneinander – ausgewählt sind aus der Gruppe der Trommelmischer, Taumelmischer, Konusmischer, Doppelkonusmischer oder V-Mischer.
Verfahren gemäß einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Produkt der Trockenneutralisation (a.) 40 bis 70 Gew.-% der Detergenszusammensetzung – bezogen auf das Verfahrensendprodukt „Detergenszusammensetzung“ – ausmacht.
Verfahren gemäß einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass im Aufmisch-Schritt (b.) eine partikelförmige Komponente mit einem Schüttgewicht kleiner 400 g/l zugemischt wird.
Verfahren gemäß Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass es sich bei der partikelförmigen Komponente mit dem Schüttgewicht kleiner 400 g/l um ein Pulver handelt, welches vorzugsweise mindestens zu 20 Gew.-% – bezogen auf das Pulver – Alkalimetallsilikat enthält.