DE1261619B

DE1261619B - Verfahren zur Herstellung grobkoerniger Wasch- und Reinigungsmittel

Info

Publication number: DE1261619B
Application number: DEC27449A
Authority: DE
Inventors: Dr Otto Pfrengle; Dr Christel Pietruck
Original assignee: Chemische Fabrik Budenhiem KG
Current assignee: Chemische Fabrik Budenhiem KG
Priority date: 1962-07-12
Filing date: 1962-07-12
Publication date: 1968-02-22

Description

Verfahren zur Herstellung grobkörniger Wasch- und Reinigungsmittel Es ist bekannt, Wasch- und Reinigungsmittel in der Weise herzustellen, daß man auf voluminöse Phosphate, die sich in einer Mischapparatur befinden und gegebenenfalls mit anderen Mineralstoffen oderWaschmittelzusätzen gemischt sind, flüssige Tenside aufsprüht, die dann an die Oberfläche der Mineralstoffe angelagert werden und dabei auch Agregate bilden. In der deutschen Auslegeschrift 1098132 wird z. B. ein Verfahren zur Herstellung von Wasch-, Reinigungs-, Spül- und Entfettungsmitteln in Pulverform beschrieben, nachdem dieFeststoffe mit nichtionogener waschaktiver Substanz bedüst werden, wobei die waschaktive Substanz in ölig-flüssiger, wasserfreier Form vorliegt. Man erreicht bei diesem Verfahren eine gewisse Agglomeration unter der Wirkung der Grenzflächenkräfte und erhält verhältnismäßig trockene und rieselfähige Pulverprodukte, bei denen allerdings die Größe der Einzelkörner meist begrenzt ist. In der deutschen Auslegeschrift 1125 580 wird bereits die Agglomerierung mit wasserhaltigen Tensiden vorgeschlagen, jedoch nur zur Herstellung eines Vorgranulates, während danach mit einer nichtionogenen wasserfreien waschaktiven Substanz ein Endgranulat hergestellt werden soll. Die Aufdüsung soll dabei unter ständiger Bewegung der festen Grundstoffe vorgenommen werden, und die Tropfengröße der verdüsten nichtionogenen waschaktiven Substanz soll unter 300 p. liegen.
Insbesondere für Haushaltswaschpulver haben sich aber Sprühtrocknungsprodukte allgemein eingeführt, bei denen die Einzelteilchen in Form von verhältnismäßig großen Hohlkugeln vorliegen. Diese sogenannte »beadst<-Form hat den Vorteil, sich leicht in Wasser aufzulösen und ziemlich staubfrei zu sein. Die Pulver sind rieselfähig und zeigen niedrige Schüttgewichte. Es ist also erwünscht, das Sprühmischverfahren so zu verbessern, daß damit auch große, voluminöse Einzelkörner und damit gut rieselfähige, voluminöse Produkte erhalten werden können.
Es wurde nun gefunden, daß grobkörnige Wasch-und Reinigungsmittel durch Aufsprühen von Tensiden auf in Bewegung befindliche voluminöse Phosphate, gegebenenfalls in Mischung mit anderen, vorzugsweise ebenfalls in voluminöser Form vorliegenden Wasch-und Reinigungsmittelbestandteilen, insbesondere Mineralstoffen, in Form fester, voluminöser Aggregate dadurch hergestellt werden können, .daß die vom Sprühkegel getroffene Oberfläche des bewegten Feststoffbettes größer als 1 qm pro 0,35, vorzugsweise pro 0,25 m Tiefe des Feststoffbettes ist und daß am Ende des Besprühungsvorganges Wasser bzw. eine wäßrige Lösung augedüst wird. Im allgemeinen bilden die Einzeltröpfchen der verdüsten Flüssigkeit nach dem Verlassen der Düse einen Kegelmantel, der bei senkrechtem Auftreten auf der Feststoffoberfläche einen Sprühkreis bildet, während im Innern dieses Kreises verhältnismäßig wenig Flüssigkeit auftrifft. Es gibt auch sogenannte Vollkegeldüsen, bei denen eine gleichmäßigere Verteilung des Sprühguts auf die Pulveroberfläche erfolgt, doch ist bei diesen Düsen der Tröpfchendurchmesser meist unerwünscht groß. Beim schrägen Auftreffen des Sprühkegels auf die Feststoffoberfläche geht der Sprühkreis in eine Ellipse über, in welchem Falle die bedüste Oberfläche sich entsprechend vergrößert.
Beim Auftreffen der einzelnen Tröpfchen auf die Einzelkörner der Mineralstoffe werden die letzteren benetzt und - sofern es Hohlkörper sind - auch durchdrungen. Die benachbarten Körner werden dabei zunächst durch Kapillarkräfte aneinander gebunden. Je mehr Einzelkörner sich an der besprühten und bewegten Oberfläche begegnen, desto größer werden die Aggregate. Andererseits zerstört eine zu rasche und abrupte Bewegung die soeben erst aufgebauten Agglomerate. Bei wäßrigen Lösungen bilden sich beim Verweilen auf der Oberfläche hydratisierter Mineralstoffteilchen auch Feststoffbrücken durch Aufsaugen des Wassers infolge der Hydration; bei örtlichen Wasserüberschüssen kann es weiterhin zu Rekristallisationserscheinungen kommen. Trifft örtlich zu viel Flüssigkeit auf die Feststoffoberfläche, was durch zu rasches Aufdüsen oder zu langsame Bewegung der Oberfläche erfolgen kann, dann kommen größere, schwere und feuchte Agglomerate, d. h. Verklumpungen, zustande.
Um nun zu möglichst großen, voluminösen Einzelkörnern zu kommen, ist es notwendig, die Bewegung des Feststoffbettes nicht zu abrupt, zu rasch und zwangsweise durchzuführen, um die aufgebauten Aggregate nicht wieder zu zerstören. Andererseits ist aber ein gewisses Minimum an Bewegung erforderlich, um den Einzelteilchen überhaupt Gelegenheit zur Aggregation zu bieten. Bei zu langsamer Bewegung der Feststoffoberfläche wird aber die örtliche Flüssigkeitskonzentration erhöht, d. h., die Flüssigkeitsverteilung erfolgt nicht genügend gleichmäßig, und es kommt zu Verklumpungen bzw. zu- schwereren Agglomeraten.
Diese Schwierigkeit wird dadurch behoben, daß man die bedüste Oberfläche des Feststoff bettes möglichst groß macht. -Die einzelnen Tröpfchen, die im Sprühkreis auf die Mineralstoffoberfläche auftreffen, sind dann weiter voneinander entfernt, d. h., sie verteilen sich auf mehr einzelne Feststoffteilchen. Um den Sprühkreis - bzw. die Sprühellipse - möglichst groß zu machen, muß die Düse möglichst weit entfernt von der Feststoffoberfläche angebracht werden. Auch eine Vergrößerung des Sprühwinkels ist dabei von Vorteil. Bedingung ist dabei allerdings, daß der Sprühkreis nirgends auf Apparatewände oder Mischorgane auftrifft, da die sich dort ansammelnde Flüssigkeit zu Verklumpungen führen würde.
Eine wesentliche Bedingung für den Aufbau voluminöser Einzelkörner mit einem Durchmesser von mehr als 0,3, vorzugsweise-mehr als 0,5 mm ist die- schon genannte schonende, nicht zu rasche Bewegung der Einzelteile gegeneinander oder relativ zur Apparatewand oder den Mischorganen. Je weniger tief das Feststoffbett ist, desto weniger Bewegungsenergie muß aufgewandt werden, üm noch unbesprühte Feststoff anteile an die Oberfläche zu bringen, desto langsamer können sich die Einzelteilchen gegeneinander bewegen. Es besteht daher eine-'gewisse optimale Relation der bedüsten Oberfläche , zur Festbettiefe. Erfindungsgemäß sollte die bedüste Oberfläche mindestens 1 qm betragen bei einer Tiefe des Feststoffbettes von 35 Cm' vorzugsweise wenigstens 1 qm auf 25 cm Tiefe.
Je größer die Oberfläche im Verhältnis zum Volumen des Feststoff bettes ist, desto rascher erfolgt auch die Abkühlung. Eine zu starke Erwärmung des Bettes durch aufgesprühte heiße Flüssigkeit oder durch Hydrationswärme führt zu dichten, schwereren Agglomeraten, gelegentlich- auch zu Verklumpungen. Auch aus diesem Grunde ist eine relativ große Oberfläche des besprühten Feststoff bettes von Vorteil.
Erfindungsgemäß wird nun die Aggregation zu großen, voluminösen und zugleich festen und trockenen Körnern dadurch wesentlich gefördert, daß man sich den Vorteil der Bildung von Feststoffbrücken durch Hydration zunutze macht, und zwar in der Weise, daß diese Bildung von Feststoffbrücken zumindest teilweise an den Schluß des Besprühungsvorganges gelegt wird. Man kann also zunächst die meist 100°/oig vorliegenden, nichtionogenen Tenside aufsprühen und anschließend die als wäßrige Lösung angewendeten anionogenen Tenside. ,Man kann auch den größeren Teil der anionogenen Tenside am Anfang, dann die nichtionogenen Tenside und zuletzt einen Rest der wäßrigen Lösung der' anionogenen Tenside aufsprühen oder auch die wäßrige Lösung eines Mineralstoffes, z. B. von Natriumsilikat. Schließlich kann auch am Ende des Misch- und Besprühungsvorganges einfach etwas Wasser aufgedüst werden, und zwar in einer Menge von etwa 1 bis 5-111, des Gesamtgewichtes.
Es ist für den Aufbau großer, voluminöser Einzel- i aggregate von wesentlicher Bedeutung, daß diese Besprühung mit Wasser am Ende des Aufsprüh- bzw. Sprühmischvorganges vorgenommen wird, um die Bildung. von Feststoffbrücken durch Hydratation.und Rekristallisation zum Aufbau der End-Aggregäte"@üs den kleineren Vor-Aggregaten auszunutzen. Im Unterschied zu den durch Aufsprühen von nichtwäßrigen Tensiden entstehenden Aggregaten, die auf der örtlich begrenzten Wirkung von Kapillarkräften beruhen, löst das aufgedünste Wasser teilweise hydratbildende anorganische Stoffe - Phosphate, Soda, Natriumsulfat --, die im weiteren Verlauf als Hydrate auskristallisieren. Diese Bindungen durch Feststoff brücken sind besonders stabil; sie führen zu trockenen, rieselfähigen und voluminösen, recht abriebfesten Grobkornprodukten. Durch starke Materialbewegungen können diese Aggregate in ihrem Aufbau gestört werden. Es ist daher notwendig, das agglomerierte Material nicht zu lange der Mischbewegung auszusetzen. Um diese Phase des Agglomerierens abzukürzen, ist ein rasches Aufsprühen - erwünscht; dafür ist aber eine große Aufsprühfläche Voraussetzung, da nur dann ein schnelles Sprühen ohne Gefahr der Bildung von Verklumpungen durch örtliche Überkonzentrationen an Flüssigkeit möglich -ist: Gleichzeitig muß die Oberfläche ständig erneuert werden; je größer die Oberflächenerneuerungsrate ist, um so rascher kann aufgesprüht werden. -_ Um die zu starke und abrupte Bewegung der Einzelteilchen zu vermeiden, sollte auf mechanische, relativ zur Behälterwand sich bewegende Misch- und Rühr= organe verzichtet werden, insbesondere auf solche, die mit höherer Geschwindigkeit rotieren. Am günstigsten ist es, wenn nur das Gefäß bzw. die Herstellungsapparatur selbst bewegt wird und sich diese Bewegung auf- das Feststoffbett überträgt, wodurch eine sanfte, fließende Bewegung zustande kommt. Dies läßt sich z.. B. erreichen durch Verwendung einer rotierenden Trommel, die nach beiden Seiten konisch verengt ausgebildet ist, so daß sie- die Form eines Doppelkegels mit gemeinsamem Grundkreis aufweist; und die im Innern mit der Behälterwand fest verbundene Schaufeln trägt, durch die das vermöge der konischen Form nach der Mitte strebende Material bei jeder Umdrehung wieder in Richtung auf die Kegelspitzen -geführt wird. Durch eine Öffnung an der einen Kegelspitze wird eingesprüht, während durch eine andere Öffnung an der gegenüberliegenden Kegelspitze die Luft abgeführt wird. In einer solchen Apparatur läßt sich die erfindungsgemäße Forderung der großen Besprühungsfläche bei geringer Schichttiefe sehr gut erfüllen. So beträgt z. B: die besprühte Oberfläche 2 qm bei einer Füllhöhe von maximal 45 cm.
Eine andere apparative Möglichkeit zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens besteht darin, daß sich das Feststoffmaterial in dünner Schicht auf einer an- den Seiten begrenzten Ebene in kleinen Wurfparabeln der Einzelpartikeln vorwärts bewegt, wie sich dies mit einer für Vibrationsförderrinnen gebräuchlichen Mechanik bewerkstelligen läßt, und auf diese, in einer Richtung wandernde Pulveroberfläche die Flüssigkeit aufgedüst wird. Man kann mit einer Düse zunächst die nichtionogenen Tenside, mit einer anderen daraufhin die wäßrige Lösung der anionogenen Tenside aufsprühen, und man kommt so zu besonders großen und voluminösen Einzelaggregaten, da bei einer solchen apparativen Anordnung das Verhältnis der besprühten Oberfläche zur Schichttiefe besonders hoch liegt.
Unter Umständen kann es bei Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens von Vorteil sein, nach dem letzten Aufdüsen eines wäßrigen Mediums noch kleine Anteile von Feststoffen, z. B. Magnesiumsihkat, zuzumischen, doch kann es sich dabei nur um Mengenanteile handeln, die unter 1011/0, vorzugsweise unter 501, der Gesamtmischung liegen.

Mari hat zwar schon vorgeschlagen, wäßrige Lösungen von verschiedenen Waschmittelbestandteilen auf Mineralstoffe aufzudüsen, aber abgesehen davon, daß dabei meist keine voluminösen Phosphate Verwendung fanden, die für das erfindungsgemäße Verfahren Voraussetzung sind, wurde dabei nicht erkannt, daß es zur Erreichung des erfindungsgemäßen Zwecks wesentlich darauf ankommt, bei relativ großer besprühter Oberfläche des Feststoffbettes zuletzt die wäßrige Lösung aufzudüsen.

Beispiel

20 Teilen voluminösem Tetranatriumpyro-

phospaht,

10 Teilen voluminösem Natriumtripolyphosphat,

7 Teilen voluminösem Natriumsilikat,

20 Teilen voluminösem Natriumsulfat,

8 Teilen Natriumperborat und

2 Teilen Carboxymethylcellulose,

die sich in einer rotierenden konischen Trommel befindet, wird eine Mischung aus 3 Teilen Alkylarylpolyglykoläther und 2 Teilen Cocosfettsäurediäthanolamidpolyglykoläther und anschließend eine Mischung aus 10 Teilen Alkylarylsulfonat (70°/oig) und 13 Teilen Fettalkoholsulfat (50°/aig) aufgesprüht. Dabei ist die bedüste Oberfläche des Feststoffbettes 1 qm groß; die Tiefe des Feststoffbettes liegt zwischen 0,15 und 0,35 m, im Mittel 0,25 m.

Danach werden 3 Teile einer 33°/oigen Natronwasserglaslösung, die mit Natronlauge versetzt worden ist, so daß ein Disilikat entsteht, und 1 Teil Wasser aufgedüst und zum Schluß 1 Teil Mg-Silikat untergemischt. Es entsteht ein grobkörniges Waschpulver mit einem Schüttgewicht von 465 g/1.

Claims

Patentanspruch: Verfahren zur Herstellung grobkörniger Wasch-und Reinigungsmittel durch Aufsprühen von Tensiden auf in Bewegung befindliche voluminöse Phosphate, gegebenenfalls in Mischung mit anderen, vorzugsweise ebenfalls in voluminöser Form vorliegenden Wasch- und Reinigungsmittelbestandteilen, insbesondere Mineralstoffen, in Form fester, voluminöser Aggregate, d a d u r c h g e k e n nz e i c h n e t, daß die vom Sprühkegel getroffene Oberfläche des bewegten Feststoffbettes größer ist als 1 qm pro 0,35, vorzugsweise pro 0,25 m Tiefe des Feststoffbettes und daß am Ende des Besprühungsvorganges Wasser bzw. eine wäßrige Lösung aufgedüst wird. In Betracht gezogene Druckschriften: Deutsche Auslegeschriften Nr. 1098 132, 1125 580.