DE1467630A1 - Verfahren zur Herstellung einer Reinigungsmasse - Google Patents
Verfahren zur Herstellung einer ReinigungsmasseInfo
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Description
Die vorliegende Erfindung betrifft neue Verfahren tür
Herstellung von Reinigungsmitteln, die hydratlslerte
Alkalieetallpolyphosphate enthalten. Insbesondere betrifft
die vorliegende Erfindung neue Verfahren, «it denen Relnigungsnittel mit niedriger SohUttdiohte, welche
mindestens ein hydratlslertes Polyphosphat enthalten,
ohne Sprühtrooknung hergestellt werden lctSnnen.
Die vorliegende Erfindung schlügt ein Verfahren sur
Herstellung eines Reinigungsmittels in der Weise vor, dass man eine Dispersion mit einer kontinuierlichen
flüssigen wässrigen Phase und einer dispergieren Phase,
bestehend aus einem Material, welches mit Wasser unter Bildung eines wasserlöslichen Alkallmetallpolyphosphathydrates
reagiert, bei einer Temperatur unter etwa 135°C
hält.
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hält, daalt «in· Uasstsung dies·* Material· alt dea
Wasser in dieser wässrigen Pirns· erfolgen kann, msh mindestens
SiXMIi Teil dieser Dispersion in Sohaua umwandelt,
während dieser Teil sich ie gesonluaten Zustand befindet·
einen wesentlichen Teil dieser Uvsetsung durchführt und
genügend freies Wasser aus dieser kontinuierlichen wässrigen Phase entfernt« wodurch ein festes« poruses Produkt
gebildet wird, welobes dieses Alkallaetallpolyphosphathjdrat
enthält.
Bisher hat asn es für nut Ig gehalten« dass, wenn ein
RelnlgungSKlttelhersteller ein Reinigungsalttel alt einer
verbaltnisaässig niedrigen Schüttdichte (d.i. weniger
als etwa 0,8) herstellen wollte, er entweder sehr wenig dlohte Rohstoffe oder die als Sprühtrocknung bekannte
Arbeitsweise in Mindestens einer Stufe seines Oesäetherstellungsverfahrene
benutsen ausste. Bas Sprühtrooknungsverfahren
1st Jedoch verhKltnlssjttsslg kostspielig,
well es vor allea eine beträchtliche Investierung von
Kapital In die Sprflhtrooknungsanlage (elnsohllesallch
beispielsweise solcher Artikel, wie Hoohdruokpuupen,
•inen sehr grossen Spruntux« und besondere Einrichtungen
EU» Brhltzen und sur Regulierung des Luf tstroaes
für den "Ttira") benötigte. Ausserdea sind die tatsächlichen
Wämekosten, die für die Sprühtrockmuigsbehandlungen
erforderlich sind (sua Verdaapfen von Hasser aus
den
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den Reinigung«»!ttel »ohm—en) sehr hoch In Vergleloh
su den Oesaatkoeten der Rohstoffe des sohllesslloli
erhaltenen Reinigungsmittels «it verhlltnlsmftaelg niedriger
Schüttdichte. Ale Ergebnis der hohen SprUhtrocknungskosten
sind viele der kleineren Relnigungemlttel-
füj hersteller nicht in der Lage gewesen, das Sprühtrocknen /
ihre Reinigungsmittel su ersohwingen und sind auf diese
Welse In ein konkurrensflhlges Hintertreffen geraten,
weil viele Verbraucher von Relnlgungsaltteln vorzugsweise
die leichteren Produkte (alt geringerer Schüttdichte) verwenden.
Das zur Zeit aa «eisten bevorzugte Polyphosphat in den
Reinigungsmitteln 1st ein Tripolyphosphat, insbesondere
Natriumtripolyphosphat. Tripolyphosphate haben jedoch
eine entschiedene Unzulänglichkeit« welche gegenwärtig (in der üblichen Reinigungsmittelherstellungspraxis)
höchstens nur teilweise überwunden werden kann und auch das nur durch Einhaltung sehr strikter Vorsiehtsmassnahmen
während der üblichen Stufen der Reinigungsmitte .!herste llung. Diese Unzulänglichkeit ist das Ergebnis
der Empfindlichkeit des Trlpolyphosphates gegen hydrolytischen Abbau. So wird während der Bildung eines
Schlammes und schliesslioh der Sprühtrocknung eine be»
deutende Menge des Tripolyphosphats im allgemeinen zu Orthopho&phaten und Pyrophospnaten hydrolysiert, welche
nicht 909829/1367 BAD ORIGINAL
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nioht axmlhernd so wirksam (als Weichmacher bzw» Härte·
bildner festhaltende MIttel) beim" Auf bau" von Reinigungsmittelprodukten
wie das Tripolyphosphat sind und
daher in den Endreinigungsmitteln nioht annähernd so
erwünscht wie das Tripolyphosphat sind.
Ausserdem wird es in allgemeinen vorgezogen, dass vor
der Sprühtrocknung eines Reinigungsmittelsehlamms in allgemeinen wenigstens das »eiste darin enthaltene
Hatrlumtripolyphosphat hydratlsiert ist. Wenn jedoch
ein hydratisiertee Tripolyphosphat enthaltender Schlau»
sprühgetrocknet wird, so wird ein wesentlicher Teil des Tripolyphosphathydrats «ersetzt (venautlich infolge
der hohen Temperaturen, denen der Schlamm ausgesetzt werden nuss, um wirksam sprühgetrocknet zu werden)
unter Bildung von sauren Zereetzungsprodukten, welche
in den Endreinigungsmitteln nicht so erwünscht sind wie das Tripolyphoephathydrat.
Infolgedessen bildet es einen primären Gegenstand der vorliegenden Erfindung, ein verfahren vorzuschlagen,
mit dem Reinigungsmittel, welche hydratlslerte Alkali·* metallpolyphosphate enthalten und verhältnismSssig
niedrige Schüttdichten aufweisen, ohne die Notwendigkeit des SprUhtrocknens hergestellt werden können.
Es
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Bs bildet einen weiteren Gegenstand der vorliegenden
Erfindung«, Verfahren vorzuschlagen, mit denen Reinigungsmittel,
welche verhältnismäßig niedrige Schüttdichten haben und welche hydratlsierte Alkalimetalltrlpolyphosphate,
insbesondere Hatriumtripolyphosphathexahydrat,
enthalten, hergestellt werden können, ohne dass die hydratisieren Salze ungewöhnlich hohen Zersetzungetemperaturen
ausgesetzt werden.
Ein weiterer Gegenstand der vorliegenden Erfindung bildet
der Vorschlag von Verfahren, mit denen Stoff zusammensetzungen für Reinlgungszweoke mit variierenden physikalischen
Eigenschaften (wie stark variierender Schüttdichte, einzelne Peststoffe und geformte Peststoffe mit
Zellstruktur ebenso wie geformte Peststoffe, welche gepresste einzelne feste Teilchen enthalten) hergestellt
werden können unter praktischer Verwendung derselben grundlegenden Verfahrenseinrichtung für eine Stoffzusammensetzung
Jeden Typs.
Die obigen ebenso wie andere Gegenstände der Erfindung, welche aus der folgenden Beschreibung ersichtlich werden,
können orflndungsgeniUss dadurch erreicht werden, dass man
Verfahrensbedingungen und Rohstoffe auswUhlt, waa (α) zur Bildung eines Schaums in einem Reinigungsmitte1-echlamni,
(b) zur Hydratisierung einer wesentlichen Menge
eines
BAD OHiGtNAJL 909829/1367
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eines geeigneten Alkallnetallpolyphosphatsalzes, während
sloh der SohlaMi la gesehlunten Zustand befindet und
(o) zur Entfernung von genügend Wasser aus den Sohlaan,
wXhrend er sich in geschäuaten Zustand befindet, führt«
woduroh ein festes (zuweilen aus Binzelteilchen bestehend)
poröses Produkt gebildet wird.
Die Verfahren sur Herstellung von Reinlgungsnlttelnassen
von geringer Diohte (niedriger Schüttdichte) gemies vorliegender Erfindung haben zur Voraussetzung,
dass ein "Schlamm" benutzt wird zur Erreichung mehrerer besonderer Vorteile, Insbesondere zur Erzielung einer
besseren GleichnKsslgkeit der Bestandteile durch die
Endreinigung8produkte hinduroh. Reinigungsmittel-"Schlämme" sind an sich bekannt und brauchen hler nicht im einzelnen
behandelt zu werden mit der Ausnahme der Betonung, dass diejenigen, welche bei den Verfahren der Erfindung
angewandt werden können, mindestens etwas genügend Wasser enthalten müssen, um in den Endreinigungsmitteln
alles Alkalinetallpolyphosphat zu hydratisieren, welche
daraus hergestellt werden können, und auch mindcofcens
genügend Wasser, um dem Schlamm zu Anfang flüssige 5igeη*
schäften zu geben. So sollen brauchbare SchJUmnw Lm
allgemeinen mindestens etwa 10 Gew,-J*>
Wasser enthalten, bezogen auf das Gesamtgewicht des voLlstllndJg angesetzten
Schlammes. Bei einigen der bevorzugten AusfUh-
rungsi'ormen
909829/1367 ~ '"""*""
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rungsformen der Erfindung enthalten die Schlamme vorzugsweise
su Beginn Mindestens etwa 25 <tew.-£ Wasser.
Da es bei den »eisten Verfahren der vorliegenden Erfindung
notwendig ist» wenigstens einen Teil des Wassers zu verdampfen, welches in den Schlissen vorhanden 1st,
(insbesondere die Menge, welche die Menge übersteigt,
die zum Hydratisieren des Polyphosphatsalzes benutst
werden kann) so werden einige der Vorteile, die bei Durchführung der Erfindung entstehen können, am besten
deutlich, wenn Schlämme, welche höchstens etwa 50 Gew.-^
Wasser enthalten, benutst werden.
Unerwarteterweise wurde gefunden, dass beispielsweise, wenn die Hydratisierung eines der geeigneten Polyphosphatsalze
(was nachstehend la einseinen beschrieben wird) wahrend der Zelt eingeleitet wird, in der einer
der vorangehenden Schlamme sich in einen "geschäumten" Zustand befindet, so dass genügend "freies* Wasser aus
des Schlamm entfernt wird unter Bildung eines Dickwerdens undjschliesslich Aushärten« (Verfestigung)
des Sohlajsjes, daraus feste aus Einzelteilen bestehende
und /oder geformte oder gepresste Produkte mit unerwartet
niedrigen Schüttdichten erhalten werden. Der Ausdruck "freies* wasser soll hler bedeuten, dass Wasser,
welches anfänglich in dem Schlamm vorhanden war und welches
in der jeweiligen Stoffzusammenaetzung vorhanden
1st, 909829/1367
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ist, sich auf einen ungebundenen (d.h. nicht als Hydrat Irgendeines der Salze in der Stoffzusammensetzung
vorhanden), nicht verdampften Zustand bezieht. Es soll darauf hingewiesen werden, dass die Verwendung des Ausdruckes
"freies" Wasser hinsichtlich einer gegebenen Stoffzusammensetzung zu einem gegebenen Zeltpunkt nicht
bedeuten muss, dass die betreffende Stoffzusammensetzung
sich in einem flüssigen oder sogar halbflüssigen Zustand befindet, da viele augenscheinlich feste Reinigungsmittel
bis zu 10 Gew.-# oder mehr "freies" Wasser
enthalten können, ohne im wesentlichen ihre gesamten Festigkeitseigenschaften zu verlieren.
Ein Vorteil der vorliegenden Erfindung liegt darin, dass praktisch jedes wasserlösliche "hydratisierbare"
Alkallmetallpolyphosphatsalz, d.h. ein solches, welches in einem wässrigen Schlamm hydratislert werden kann,
zur Herstellung von Reinigungsmitteln gemüse der Erfindung benutzt werden kann. Da Reinigungsmittel im allgemeinen
vorgesehen sind oder angesetzt werden zur Verwendung auf Gebieten mit sogenanntem "harten" Wasser
(d.h. Wasser, welches "Härte"-Ionen, wie Calcium, Magnesium und Eisen gelöst enthält, die mit Seife,
beispielsweise unter Bildung eines unlöslichen unerwünschten Produktes reagieren können), soll das hydratieierbare
Alkallmetallpolyphosphatsalz vorzugsweise
ein
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ein solohes sein, welches die Fähigkeit hat, bein Lösen
in "harte·" Waeeer in genügendem Nasse die "HKrtebildner"-Ionen
festzuhalten. Alkalinetallpolyphosphate,
welche bekanntlloh diese besondere Bigensohaft haben«
uiifassen die Alkallmetalltrlpolyphosphate, Alkalimetall·
pyrophosphate ebenso wie die Alkalimetallkettenpolyphoephate
mit 4 bis 8 oder mehr Phosphoratomen in ihren Molekülen. Besonders bevorzugt unter dieser Gruppe werden
die Alkalinetalltr!polyphosphate, von denen die
Katrluatripolyphosphate welter bevorzugt werden. Hauptsächlich
wegen ihres wirtschaftlichen Vorteils gegenüber den anderen oben beschriebenen hydratisierbaren
Alkallmetallpolyphosphatsalzen sowie wegen anderer BrwMgungen
werden Im allgemeinen diejenigen Polyphosphatsalze
mit Natrium- und/oder Kaliumkationen zur Verwendung bei den Verfahren der vorliegenden Erfindung bevorzugt.
Die Reinigungsmittel mit niedriger Schüttdichte, welche gemüse den Verfahren der vorliegenden Erfindung hergestellt
werden können, sind diejenigen, welche eine bedeutende Menge des hydratisieren Alkallmetallpolyphosphats
enthalten, d.h. gewöhnlich mindestens etwa 10 Oew.-Jß und oft bis zu etwa 75 0ew.-£, bezogen auf
das Gesamtgewicht der schliesslioh festen Relnigungsraittelstoffzuaamnensetzung.
Im allgemeinen wird es jedoch
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doch bevorzugt, dass die Endprodukte zwischen etwa 15 und etwa 60 Qew.-£ AlkaliroetallpoIyphosphatsalz,
Mindestens etwa 60 und vorzugsweise mindestens etwa 75 0ew.-# davon in hydratlsiertem Zustand enthalten.
Obgleloh es oben dargelegt ist« dass bei den Verfahren der vorliegenden Erfindung die hydratisierten Polyphosphatsalze
nicht so hohen Zersetzungstemperaturen ausgesetzt werden müssen, wie sie gewöhnliohbel der SprUhbehandlung
der Reinigungsmittel angewandt werden, so 1st es nichtsdestoweniger im allgemeinen notwendig,
Wurme in gewisser Weise bei den Reinigungsmittelschlämmen
anzuwenden, welche hler benutzt werden, um Schlammtemperaturen von mindestens etwa 500C während einiger
der letzten Stadien der vorliegenden Arbeitsweisen zu erreichen. Eine Methode, welche gefunden wurde, mit der
sowohl Wärme als auch das erwünschte Tripolyphosphat In die Reinigungsmittelherstellungsverfahren der vorliegenden
Erfindung gleichzeitig eingeführt werden können und mit der mehrere zusätzliche Vorteile ebenfalls erreicht
werden können (elnschliesslich der grösseren
Leichtigkeit bei der Regulierung der Viskosität der Reinigungsmittelsohlämme als es gewöhnlich unter Verwendung
Üblicher Schlamm-Methoden möglich 1st, welche die Verwendung von Trlpolyphosphaten und ein insgesamt
schnelleres Reinigungsmittelherstellungsverfahren umfassen
909829/1367
fassen Im Vergleich zu den Üblichen Verfahren zur Herstellung
vergleichbarer Reinigungsmittel und andere), liegt in der Nutzbarmachung eines der bedeutenden Rohstoffe
im Reinlgungsmlttelechlammt ein Alkalimetalltrimetaphosphat
und insbesondere Natriumtrimetaphosphat.
Infolgedessen stellen derartige Verfahren« welche die Verwendung von Allcalimetalltrinetaphosphaten umfassen,
besonders bevorzugte Aueführungsformen der Erfindung dar. Diese bevorzugten Ausftlhrungsformen ermöglichen einem
Reinigungsmittelhersteller die vorteilhafte Verwendung der Umsetzung von Alkalimetalltrlmetaphosphaten mit
einer Base in Oegenwart von Alkalirnetallkationen (wenn
ein'im wesentlichen vollständig wasserlösliches Endreinigungsmittel
gewünscht wird) zur Herstellung eines Alkalimetall tripolyphoephata. Die Umsetzung, welche von
der Entwicklung einer grossen Wärmemenge begleitet ist,
wird vermutlich durch die folgenden Stufen dargestellt:
Zu Beginn wird der Trlmetaphosphatrlng durch das Alkall
unter Bildung des Tripolyphosphatanlons, wie in Gleichung (1) gezeigt, aufgespalten:
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(Trlmetaphosphat)
- 12 -
+20H"
O-P-0 t
ο-ρ-ο
f 0
Ο-Ρ-0 f
-5
(Trlpolyphosphat)
Darauffolgend kristallleiert das Trlpolyphosphat in dem Schlamm als Hydrat wie in Gleichung (2) gezeigt!
O-P-0 O
o-p-o
O-P-0 O
(Hydrat)
darin bedeuten M ein Alkal lme tallkat lon und y eine ganze
Zahl» welche gleich der Anzahl WassermolekUle ist» die
zur Herstellung eines identifizieren Hydratsalzes aus
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de» besonderen Alkalimetalltrlpolyphosphat notwendig
sind» welches eioh bei der oben beschriebenen Umsetzung
bildet. Im allgemeinen wird y eine ganze Zahl la Bereloh
von 1 bis 15 sein. Aus verschiedenen oben dargelegten Gründen bedeutet N vorzugsweise Natrium, und daher 1st
y gleich 6.
Wenn ein Alkalimetalltrlmetaphoephat und insbesondere
Natriumtrimetaphosphat beim Ansatz und zur Herstellung
von Reinigungsmitteln gemXss vorliegender Erfindung benutzt
wird« so kann praktisch jede Menge des Material· bis zu etwa 60 Gew.-Ji, bezogen auf das Gesamtgewicht,
des vollständig angesetzten Schlammes oder sogar mehr angewandt werden. Doch hingt die Menge des tatsächlich
benutzten Alkallmetalltrlmetaphosphats gewöhnlich grundlegend von zwei Forderungen des Relnlgungsmittelherstel·»
lere abι die Menge Tripolyphosphat, die er In seinem
Bndreinigungsmittel wünscht und der Anteil dieser TrI-poIyphosphatmenge,
der in hydratisieren Zustand vorliegen
soll. Weil die Produkte, die bei der Durchführung der vorliegenden Erfindung entstehen, im allgemeinen
mindestens etwa 15 0©w.-Jt hydratialertes Tripolyphosphat
enthalten sollen (wenn Trimetaphosphat als "Roh"-Material
benutzt wird), so haben die hler in Betraoht kommenden
Schlimme gewOhnlioh einen Gehalt von anfinglioh mindestens
etwa 5 bis 8 Gew.-^ (bezogen auf das Gewloht
der
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der Schlamm-"Feststoffe") eines der Alkalinetalltrimetaphoephate.
Andererseits können «regen der Gegenwart von Wasser« starke» Alkali und anderer Relnlgungsbestandteile
in den vollständig angesetzten Sohllsnen im
allgemeinen nloht mehr als etwa 60 Gew.-Jf Irgendeines
der Alkalimetalltrimetaphosphate darin benutzt werden, wenn eine verhältnlsmässig vollständige Umwandlung des
Trlnetaphosphats in das Tripolyphosphat bei den Herstellungsverfahren
des Reinigungsmittels erwUnsoht 1st. Vorzugsweise soll die Menge Alkallmetalltrimetaphosphat,
die bei der Durchführung vorliegender Erfindung in den
wässrlgeh Schlämmen benutzt wird, etwa 15 bis etwa
60 Qew.-jf betragen (bezogen auf das Gesamtgewicht des
vollständig unmittelbar vor der "Hydratisierungs"-Stufe
der verfahren der vorliegenden Erfindung angesetzten
Schlammes, wobei diese. Stufe in weiteren Einzelheiten nachstehend beschrieben wird).
Die Alkalien, die bei der Durchführung vorliegender Erfindung benutzt werden können, sind alle diejenigen,
welche die Bildung von genügend Hydroxylionen in dem wässrigen Schlamm verursachen zur Umsetzung mit dem Alkall
metalltrimetaphosphat entsprechend voranstehend angegebener Umsetzung. Bs wurde gefunden, dass von der als
"Alkalien* bekannten Gruppe von Stoffen nur die verhält» nismässlg starken Alkalien die Umsetzung von Trimeta-
phoephat
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phosphat in Tripolyphosphat auslösen können. So soll
in vorliegender Beschreibung und den beigefügten Patentansprüchen der Ausdruck "starkes Alkali" diejenigen
Alkalien umfassen« die stark genug sind« um dl· Bildung von "Überschüssigen" Hydroxyllonen in wässrigen Medien,
welche Alkallmetalltripolyphosphat gelöst enthalten» zu verursachen. Für die Zwecke der vorliegenden Erfindung
sind die "starken Alkallen", die benutzt werden können,
diejenigen, welohe eine Lösung mit dem pH von mindestens etwa 10,2 bei 250C gemessen geben, wenn sie in
destillierten Wasser in einer Höhe von 1 Gew.-% gelöst
sind. Bs ist verständlich, dass der Ausdruck "starke Base" beispielsweise solche basische Verbindungen umfasst,
wie beispielsweise Alkalimetallcarbonate, Alkallmetallsilikate,
Trlalkalimetallorthophosphate, Alkallmetall-und
Erdalkalimetalloxyde und dergl. (Verbindungen! die tatsächlich keine Hydroxylanionen enthalten, welche
Jedoch beim Auflösen in Wasser Hydroxylionen /hohes pH/
liefern) ebenso wie einige der organischen quaternären Ammoniumhydroxyde, die Alkalimetallhydroxyde und die
Erdalkalimetallhydroxyde, wie Calolumhydroxyd, Magnesiumhydroxyd
usw. Wirtschaftliche Erwägungen führen im allgemeinen zu der Notwendigkeit der Verwendung von
anorganischen "starken Basen". Hiervon werden vorzugsweise Alkalimetallhydroxyde, -carbonate und -Silikate
(mit
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(mit SlOp/MpO-Verhältniseen geringer als 2,0, worin M
ein Alkalinetallkatlon 1st) benutzt. Von diesen Stoffen
werden weiter die Natrium- und Kalliunformen bevorzugt.
Die Mengen der verschiedenen oben beschriebenen starken
Basen, welche bei vorliegender Erfindung benutzt werden können, variieren beträchtlich jeweils abhängig von
solchen Faktoren, wie dem Molekulargewicht der Base,
der Basenstärke, der Lösungsmenge im Wasser usw. Doch soll die Menge stets ausreichen, um genügend Hydroxylionen
zu liefern, so dass mindestens eine wesentliche Menge oder Teile (d.h. mindestens etwa 1/2 und vorzugsweise
mindestens etwa 7/10) des Alkallmetalltrimetaphosphats in dem Schlamm in das entsprechende Alkalimetalltripolyphosphat
umgewandelt werden kann. So ist im allgemeinen die Menge der Jeweiligen anorganischen Base,
die bei der Durchführung vorliegender Erfindung (in dem Schlamm) benutzt werden kann, mindestens ausreichend,
um etwa 1 und vorzugsweise mindestens etwa 1,4 Mol.-Äquivalente
Hydroxylionen je Mol Trimetaphosphat, welches In dem Schlamm vorhanden ist, zu liefern. Da 2 Mol Hydroxylionen
zur Umwandlung von 1 Mol Trimetaphosphat in Tripolyphosphat notwendig sind, so wird, wenn eine
im wesentlichen vollständige Umwandlung des Alkalimetalltrimetaphosphats gewünscht wird, weiter vorgezogen,
dass der Schlamm so angesetzt wird, dass er mindestens
etwa
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etwa 2 Mol.-Äquivalente starke Base je Mol Trimetaphoephat
enthält. Da sehr hohe Konzentrationen an Alkall in den Reinigungsmittelschlämmen zuweilen Sersetzung
von Tripolyphosphat (insbesondere hydratlsiertem Tripolyphosphat)
verursachen und da auch, wenn ein sehr grosser Alkaliübersohuse benutzt wird« ein Teil des
AlkaliUbersohusees (Überschuss über die zur Umwandlung
des Trimetaphoephata erforderliche Menge) mit Säure
vor der "TrooknungS-Stufe des Verfahrene gewöhnlich
neutralisiert werden muss (d.h. zur Aufreohterhaltung einer gewUnsohten Alkalitat in dem Endreinigungsmittel),
so soll die Menge an in den Relnlgungsmlttelschlämmen
vorhandenem starkem Alkali, welche zur Durchführung der Erfindung benutzt werden, im allgemeinen nicht mehr als
etwa 10 Mol.-Äquivalente und vorzugsweise höchstens etwa 6 Mol.-Äquivalente Alkali je Mol Trimetaphosphat
in den Schlämmen betragen. Zusätzliche Vorslcfctsmassn&hmen,
welche ge ähnlich beobachtet werden sollen, wenn
derartig ungewöhnlich starke Basen« wie die Alkalimetallhydroxyde und insbesondere Natriumhydroxyd,zur Uritoandlung
von Trimetaphosphat in TrIpolyphosphat benutzt wer«
den, werden nachstehend im Zusammenhang mit der Abhandlung der verschiedenen Bearbeitungswelsen, die bei den
Verfahren vorliegender Erfindung angewandt werden können, erörtert«
Obgleich
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Obgleich zu beachten 1st, dass einige anorganische Basen in Reinigungsmitteln und Herstellungsverfahren zweckmässigerweise
angewandt werden, so liegen die Alkalimengen, auf die sioh vorliegende Erfindung bezieht,
ausnahmslos
praktisölni/obernalb der gegenwart ig angewandten Mengen. Beispielsweise geben 2#ige Lösungen eines üblichen sprühgetrockneten Reinigungsmittels in destilliertem Wasser oft alkalische pH im Bereich von etwa 8 bis etwa 10,5 oder vielleicht sogar etwas höher als 10,5. Diese Alkali ta tshöh'. η sollen in dem Bndprodukt aufrecht erhalten werden, w*ii die Produkte unter sohwaoh alkalischen Wasclib«dingungen oft mehr leisten. Ausserdem ist ein gewisser Aikalit&tsgrad la dem Produkt zur Aufrechterhaltung der Silikatkorrosiopeinhibitdren im wasserlöslichen Zustand erforderlich. Die Durchführung vorliegender Erfindung --tsacht β* jedoob im allgemeinen notwendig, dass bedeutend mehr AIkEl- in die ReinigungsmlttelaohlSmme eingearbeitet werden als bisher verwandt wurden.
praktisölni/obernalb der gegenwart ig angewandten Mengen. Beispielsweise geben 2#ige Lösungen eines üblichen sprühgetrockneten Reinigungsmittels in destilliertem Wasser oft alkalische pH im Bereich von etwa 8 bis etwa 10,5 oder vielleicht sogar etwas höher als 10,5. Diese Alkali ta tshöh'. η sollen in dem Bndprodukt aufrecht erhalten werden, w*ii die Produkte unter sohwaoh alkalischen Wasclib«dingungen oft mehr leisten. Ausserdem ist ein gewisser Aikalit&tsgrad la dem Produkt zur Aufrechterhaltung der Silikatkorrosiopeinhibitdren im wasserlöslichen Zustand erforderlich. Die Durchführung vorliegender Erfindung --tsacht β* jedoob im allgemeinen notwendig, dass bedeutend mehr AIkEl- in die ReinigungsmlttelaohlSmme eingearbeitet werden als bisher verwandt wurden.
Sin weiterer Vorteil dar vorliegenden >findung bei
Verwendung von AlkalimetalltrimetäphoBi: taten, wie voranstehend
beschrieben, li<*gt.in der leierten Regulierung
ά*ν Hydrationemenge des entptehenäen Tvipolyphoephatsalaea
in dem ReinigungsaittelschiaBaü, Bas 1st ein deut-Vorteil
gegenüber den bisherig*! Relnigungsmittel-
Bohlamm-
£nup9C/r^'<
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schlammverfahren, bei denen beispielsweise Natriumtripolyphoephat
das am meisten angewandte Polyphosphatrohmaterial 1st, well die Hydratisierungsmenge von
Natriumtripolyphosphat gewöhnlich ein sehr schwieriges
jedoch wichtiges Verfahren hinsichtlich variabler Regulierung darstellt. Diese leichte Regulierung der Hydratisierungsmenge
verleiht den Verfahren der vorliegenden Erfindung einen zusätzlichen Vorteil von grosser
Elastizität. Einige dieser Folgerungen aus diesen besonderen Vorteilen werden in weiteren Einzelheiten
nachstehend erörtert. Im allgemeinen ist, Je höher die Temperatur des wässrigen Oemisohes aus starker Base
und Alkalimetalltrimetaphosphat 1st, die Bildungsmenge
des Alkalimetalltripolyphosphats umso sohneller, welches
sich bei der alkalischen Umwandlung von Trimetaphosphat, wie in obiger Gleichung 1 beschrieben, bildet. Solange
jedoch wie die starke Base von den Schlämmen, welche Alkalimetalltrimetaphosphat enthalten, ferngehalten wird»
tritt eine sehr geringe, wenn Überhaupt, eine Umwandlung
des Tr!metaphosphate in Tripolyphosphats ein, unabhängig
davon, wie hoch die Temperatur des Schlammes gehalten wird. Die Menge der Umwandlung von Trimetaphosphat
in Trlpolyphosphat kann gesteigert werden durch Erhöhen der Ionenstärke (Konzentration) eines
gegebenen Relnlgungsmlttelschlammes. Daher können diejenigen, die die Verwendung sehr hoher Umwandlungsge-
schwindlg-
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schwlndigkeiten bei den Verfahren vorliegender Erfindung
vorziehen, dies vortellhafterwelse unter Verwendung
hochkonzentrierter RelnlgungsmittelsohlBmme tun. Bs wurde auch gefunden, dass die Gegenwart von mehr
als etwa 0,5 Gew.-£ Natriumsulfat In den Schlamm
(während der Durchführung der Trimetaphosphatuwwandlungsreaktion)
in gewisser Welse als Katalysator für die Umwandlungsreaktlon wirkt zuweilen unter Erhöhung
der Umwandlungsmenge auf 50Ji oder mehr.
Da eine gegebene Menge Alkallmetalltrlmetaphosphat In
einem gegebenen Relnlgungsmlttelschlamn wesentlich weniger zu der augenscheinlichen Viskosität des Schlammes
beiträgt als eine entsprechende Menge Natriumtripolyphoephat (welches im allgemeinen grösstenteile in dem
Schlamm als Hexahydrat vorliegt),können beispielsweise Schlämme, welche unerwartet niedrige Viskositäten während
der Miachstufe des Reinigungsmittelherstellungsverfahrene
haben, hergestellt werden. Diese niedrige Schlammviskosität führt zu beträchtlichen Ersparnissen
im Vergleich zu anderen gleichwertigen Schlämmen, welche hydratisierte oder hydratisierende Tripolyphosphate
enthalten bei der gesamten verbrauchten Kraftmenge bei
den gesamten Reinigungsmittelherstellungsverfahren und insbesondere in der Mischstufe derartiger Verfahren.
Andererseits können konzentrlertere Schlämme (welche
weniger
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weniger Wasser enthalten) gegebenenfalle in einen bestirnten Teil der Misoh- oder Pumpanlage in Vergleich
su Squivalenten Tripolyphosphathydrat enthaltenden
SohlMsraen behandelt werden. Die erläuternden Angaben
in nachstehender Tabelle 1 geben eine gewisse Vorstellung davon, wie gross diese Herabsetzung in der
Schlaramviskosität sein kann, wenn Matriuntrlnetaphosphat
(plus etwa 2 Hol NaOH Je Mol Trlmetaphoephat)
bei der Herstellung von ReinigungsmittelβohlKmaeη benutzt
wird in Vergleich zu einer üblichen Verfahrens-?
weise zur Herstellung eines gleichwertigen Reinigungsaittelsohlaames
unter Verwendung von Natriumtripolyphosphat
in Pore der Niedertemperaturnodifikation.
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| Schlamraviekoei^Ht in CentiDoiee++' | TriDolyDhosDhat | |
| Tabelle 1 | TrimetaDhosnhat | 400 |
| 415 | 500 | |
| Augenscheinliche Schlammviskosität gemessen bei 400C+' | 410 | 2600 |
| Zeit. Minute | 400 | 11000 |
| 410 | 19000 | |
| 0 | 460 | 19OOO |
| 3 | 1500 | |
| 6 | ||
| 9 | ||
| 15 | ||
| 100 |
+ Hin Sohlamm mit Insgesamt etwa 5O5£ (bei I05°
Hin Sohlamm mit Insgesamt etwa 5O5£ (bei I05°C nicht flüchtigen)
Feststoffen wurde hergestellt durch Misohen von 25 (Gewichts)
Teilen Ha5P5O9 oder 30 Teilen Na5P3O10 mit 12,5 Teilen Natrlundodeoylbenzoleulfonat,
0,7 Teilen * triumtoluolsulfonat,
0,5 Teilen NatriuiiicarboxymethjilceJl.ulos. s 13,5 Teilen
^2 304* ^ Teilen Wasser plus 6,5 Teilen HaOH in dem Trimetavihosphatechlaffiw.
^2 304* ^ Teilen Wasser plus 6,5 Teilen HaOH in dem Trimetavihosphatechlaffiw.
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Gewöhnlich braucht man nioht daran interessiert zu sein,
wie helss die die Alkalimetall tr !.metaphosphate enthaltenden
Rekilgungsmittelsohläame solange gehalten werden,
wie das starke Alkali von den Schlämmen im wesentlichen ferngehalten wird. Jedoch sollen wegen der ausserordentliohen
hohen Abbaugeeohwindigkeit der hydratisieren Trlpolyphosphate (wie das bevorzugte Hatriumtripolyphosphathexahydrat)
in stark alkalischen Systemen,
en o
wenn die Temperatur/wesentlich über etwa 115 C ansteigen,
die Temperaturen der mit Alkalimetalltrimetaphosphat angesetzten Schlimme, welohe gemSss vorliegender
Erfindung a&gemndt werden, im allgemeinen unter etwa
155°C und vorzugsweise unter etwa 1200C gehalten werden,
während das Alkallmetalltrimetaphosphat in das Tripolyphosphat
umgewandelt wird. Da ebenso sich die Umwandlungsmenge von Trimetaphosphat In Tripolyphosphat mit
starkem Alkall mit steigender Schlammtemperatur erhöht, sollen die Sohlammtemperaturen oberhalb etwa 500C und
vorzugsweise oberhalb etwa 700C im allgemeinen gehalten
werden während mindestens der letzteren HSIfte der
Umwandlungsstufe. Doch können gegebenenfalls sogar niedrigere Temperaturen als etwa 500C angewandt werden.
(Temperaturen höher als etwa 105°C können in den Schlämmen und Reaktionsgemischen duroh Ausführung
der Arbeltswelsen unter höheren Drucken als atmosphärischem
Druck erhalten werden.)
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Selbst wenn ziemlich niedrige Sohlammtemperaturen unter etna 70 bis 8O0C während eines grossen Teils oder sogar
dee gröesten Teile der Zeit angewandt werden» während
welcher das Trlmetaphosphat in Trlpolyphosphat umgewandelt
wird« 1st es deutlich vorteilhaft, die Temperatur des Sohlaames auf den Siedepunkt des freien Wassers
in den Schlamm während der letzteren Stufen der Umwandlungereaktion ansteigen zu lassen, so dass tatsächlich
etwas von dem Wasser in dem Schlamm in Wasserdampf Übergeführt wird. Der Wasserdampf kann dann
seinerseits« anfänglich gewöhnlich in der Form unsteter Oasblasen (Wasserdampfblasen) In dem Schlamm erzeugt,
die Umwandlung des Schlammes in einen Schaum von ziemlich geringer Dichte bewirken. Da das Übrige Trlmetaphosphat dann in Tripolyphosphat (während der Schlamm
sich ira geschäumten Zustand befindet) umgewandelt wird und das Tripolyphosphat seinerseits in Hydrate, so
wird die augenscheinliche Viskosität des Schlammes höher und höher, bis, nachdem ein wesentlicher Teil
des freien Wassers in dem Schlamm entweder von dem Tripolyphosphat unter Bildung des hydratisieren Salzes
absorbiert oder aus dem Schlamm verdampft worden ist
oder beides (im allgemeinen beides), das Reaktionseine
gemisch/feste, tragbar "feuchte" Masse wird, die im
gemisch/feste, tragbar "feuchte" Masse wird, die im
allgemeinen noch mehrere Gewichtsprozent freies Wasser
enthält,
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enthielt, welches gegebenenfalls durch darauffolgendes
Trocknen der feuchten Masse oder durch weitere Absorbtion des freien Wassers Über die Hydratbildung entfernt
werden kann. Man hat beobachtet, dass eine derartige "verzögerte" Hydratbildung sogar ansohliessend an die
oben beschriebene Unwandlungsreaktion erfolgt. Sie kann
leioht stattfinden, beispielsweise in Stoffzusammensetzungen,
welche hydratlsierbare Stoffe, wie Natriumsulfat
und gewisse Phosphatsalze, enthalten, welche ihre Hydrate bei Temperaturen unterhalb derjenigen, djle
allgemein bei der Schaum-Hydratisierungsstufe (oben be-8
ohr leben) der Verfahren der vorliegenden Erfindung angewandt werden, bilden.
Wenn die voranstehende Sehaum-Hydratleierungsstufe unter
atmosphärischem Druck und mit Relnigungsraittelschlämmen
mit nur Wasser als kontinuierlicher Phase durchgeführt wird, so 1st es gewöhnlich erforderlioh, die Schlämme
auf eine Temperatur zwischen etwa 1000C und etwa 1050C
zu erhitzen, um Schaum auf dem Weg über die oben beschriebene Umwandlung von Wasser in Wasserdampf herzustellen.
Wenn es zuweilen erwünscht ist, die Schaum-Hydratisierungsstufe dieser Arbeitsweisen bei niedrigeren
Temperaturen als etwa 100 bis 1050C vorzunehmen,
so kann eine Menge eines verhältnismässlg niedrigsiedenden,
vollständig mit Wasser mischbaren organischen Lösungsmittels, wie Methanol, Xthanol, Isopropanol, Aceton,
Dioxan
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Dioxan und dergl. oder Kombinationen davon zusammen
mit dem Wasser als flüssiger kontinuierlicher Phase zur Herstellung der Reinigungsmlttelschlämme, wie voranstehend
beschrieben, angewandt werden.
ist zu beaohten, dass bei Jeder dieser Arbeitsweisen die Temperatur des Reaktionsraediums (dessen Schlamm
darauffolgend während der Schaum-Hydratisierungsstufe in ein festes Reinigungsmittelprodukt übergeführt wird)
ausreichend hoch gehalten wird» um Dampf zu erzeugen - in der Form von reinem Wasserdampf oder als das
niedrigsiedende organische LÖsungsmittel/Wasser-Azeotrop
was beispielsweise von der Zusammensetzung der flüssigen kontinuierlichen Phase des Schlammes abhängt wobei
der Dampf die Ursache für den wenig dichten Sohaumjbildet. Bs ist Jedoch nicht absolut notwendig,
dass das Gas, welches den Schaum bildet, Wasserdampf
re
ist. TatsSchllch ist es,besonders wenn niedrige Sohlammtemperaturen
und Trimetaphosphatumwandlungsmengen gewünscht werden, bei den Verfahren vorliegender Erfindung
zuweilen vorteilhaft, den Schaum während der vorher beschriebenen Sohaum-Hydratislerungsstufe zu
schaffen durch Blasen, Dispergieren oder Einführen eines anderen Gases als Wasserdampf in den Schlamm.
Das kann auf eine beliebige Art und Anzahl von Wegen geschehen, die dedauf dem Gebiet Sachverständigen
aus 9 0 9 8 2 9/1367
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aus vorliegender Offenbarung verständlich werden. Das eingeführte Gas kann Luft, Sauerstoff» Kohlendloxyd,
Stickstoff, StlckoxyduJ, Vaseerstoff, Propan,
Nethan, Xthan, Argon, Neon, überhitzter Wasserdampf
und dergl. sein. Bs kann ebenfalls irgendeiner einer
Anzahl von verhältnlsnlssig niedrigsiedenden synthetieohen
Stoffen sein, die entweder bei gewöhnlichen Temperaturen
unterhalb etwa 10O0C und atmosphärischem Druck
Oase sind oder die leicht in Oase übergeführt werden
können durch verhSltnlsmässig geringe Einstellungen
von Temperatur und/oder Druck, wie beispielsweise die fluorierten Kohlenwasserstoffe, wie CClJP, CCIgP,,
CClPgCCIPg und dergl.
Wenn die Bedingungen während der Schaum-Hydratisierungs*
stufe derart sind, dass die Hydratisierungsgeschwindigkeit
des Polyphosphate verhältnismässig gering ist (so wenn Schlamratetnperatüren unterhalb etwa 700C w&hrend
der Umwandlung eines der Alkalimetalltrimetaphosphate benutzt werden), muss das Reaktions-(hydratisierungs)-gemisch
im allgemeinen längere Zeit hinduroh im geschäumten Zustand gehalten werden, als wenn die Bedingungen
derart sind, dass eine höhere Hydratisierungsgeschwindigkeit eintritt, vorausgesetzt dass die meisten
Vorteile,die mit der Durchführung der vorliegenden Erfindung erreicht werden können, gewünscht werden. Diese
Zelt 909829/1367 BAD
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Zeit kann herabgesetzt werden (wobei die anderen Bedingungen bei einem gegebenen Verfahren dieselben bleiben)
durch Verwenden einer Arbeitsweise unter Einleiten eines Gases, wobei das Gas vor seiner Einführung in
das Hydratleierungsgemisch auf eine Temperatur erhitzt
wird, welche hoch genug 1st, um zur Entfernung von etwas des freien Wassers aus dem Schlamm duroh Ver-
zu
dampfung/ftlhren. Wärme kann auch direkt auf den Schlamm mit Hilfe eines Üblichen Wärmeaustauschen oder durch die Wandungen des Misoherrohres, Bandes oder anderen Behälters übertragen werden, in dem die Schaum-Hydratisierungsstufe vorgenommen wird. f
dampfung/ftlhren. Wärme kann auch direkt auf den Schlamm mit Hilfe eines Üblichen Wärmeaustauschen oder durch die Wandungen des Misoherrohres, Bandes oder anderen Behälters übertragen werden, in dem die Schaum-Hydratisierungsstufe vorgenommen wird. f
Wenn auch mehrere besondere Methoden zur Herstellung des erforderlichen Schaumes in den Reinigungsmittel-Schlämmen
oben dargelegt sind, so geht aus dieser Offenbarung einwandfrei hervor, dass andere Arbeitsweisen
zur Herstellung des Schaumes benutzt werden können, ohne. dass dadurch die Vorteile wesentlich geschmälert werden
müssen, die mit der Durchführung der vorliegenden Erfindung verbunden sind. Alles was gewöhnlich In dieser
Hinsicht (soweit die Schaum-Hydratisierungsstufe dieser Arbeitswelsen betreffend) zur Durchführung der vorliegenden
Erfindung erforderlich 1st, 1st, dass der Schlamm geschäumt wird und dass mindestens ein wesentlicher
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Hoher Tell der Hydratisierung des Polyphosphate vorgenommen
wird» während sich der Schlamm im geschäumten Zustand befindet. Es ist beispielsweise auaserordentlioh
schwierig« Bndreinigungemittel zu erhalten mit sehr geringer Schüttdichte mit Hilfe der Arbeitsweisen der
Erfindung» wenn die Aufreohterhaltung des Schaumes in
dem Schlamm und mindestens ein Teil (vorzugsweise der letzte Teil) der Hydratisierung der hydratlslerbaren
Polyphosphate, wie oben beschrieben, nicht gleichzeitig vorgenommen werden. Im allgemeinen können annehmbare
Produkte mit geringer Dichte erhalten werden» wenn etwa 5 Oew.-Ji (oder sogar weniger) des gesamten hydratislerbaren
Polyphosphate in der Stoffzusammensetzung oder In dem Schlamm hydratleiert werden» während sich
der Schlamm in geschäumtem Zustand befindet» wenn es auoh vorgezogen wird» dass wenigstens etwa 10 Oew.-£
der Hydratisierung während der Schaum-Hydratisierungsstufe der Verfahren der vorliegenden Erfindung eintreten.
Es 1st zu beachten, dass der Schaum während der Schaumhydratisierungsstufe
kontinuierlich während des ganzen Zeitraumes oder nur während eines Teils des letzteren
hergestellt wird» während das Polyphosphat hydratlsiert wird, oder es kann zu Beginn genügend Schaum hergestellt,und
die Umsatzbedingungen können dann so einge-
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stellt
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stellt und aufrecht erhalten werden, dass wenigstens
ein grosser Tell der Oasblasen in den Schlamm bis zur
Verfestigung aufrecht erhalten wird. Im allgemeinen kann gesagt werden, Je mehr Blasen (d.h. je grosser das Volumen),
die wHhrend der Sohaum-Hydratislerungsstufe in den
Sohlama erzeugt und beibehalten werden können, umso leiohter ist das Endreinigungemittel oder umso geringer
ist dessen Schüttdichte. So soll für Reinigungsmittel mit ausserordentlioh niedriger Schüttdichte das Gesamt"
volumen des geschäumten Schlammes im allgemeinen (oder der Schaum mit geringer Dichte) mindestens etwa 150Ji
und vorzugsweise mindestens etwa 200 (Vol.)Jf des unbelüfteten
Volumens des Schlamme β, d.h. des Sohlammvolumens,
betragen, bevor er in den geschäumten Zustand übergeführt wird.
Es ist zu beachten, dass bei deryorangehenden Erörterung
der Schaum-Hydratisierungsstufe der Verfahren der vorliegenden Erfindung im allgemeinen ein besserer Schaum und
infolgedessen im allgemeinen ein glelchmässlgeres Endreinlgungsprodukt
hergestellt werden kann (Insbesondere wenn die Erfindung als kontinuierliches Verfahren der Reinigungsmittelherstellung
angewandt wird), wenn mindestens eine wirksame Menge eines "schäumenden Mittels" in dem
Schlamm zu der Zelt vorhanden ist, wo der Schlamm in den geschäumten Zustand übergeführt wird. Der Ausdruck
"schäumendes 909829/1367
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"sohBumendes MIttel" oder "Schaummittel" soll synthetische
organische anionlsohe, nichtionische und sogar anpholytisohe wirksame Relnlgungsstoffe umfassen, die
la allgemeinen mit den Alkallmetallpolyphosphaten sowohl in Lösungen als auch in SohlMamen der fertigen Reinigungamlttelsusammensetzungen
vertriglloh sind. So fallen beispielsweise unter den Ausdruok Schaummittel solche
individuellen organischen reinigend wirkenden Bestandteile, wie die bekannten wasserlöslichen Seifen (d.h.
die Natrium- und/oder Kaliumsalze von Kokosnussfettsluren,
ÖlfettsKuren usw.), die wasserlöslichen Alkylarylsulfonate
mit 6 bis 20 Kohlenstoffatomen und vorzugsweise 9 bis 17 Kohlenstoff atomen in ihrer Alkylkette,
wie Natrlumdodecylbenzolsulfonat und Kallumtetradecylbenzolsulfonat,
wasserlösliche Alkylsulfate, wie die, welche durch Sulfatleren von aliphatischen Alkoholen
mit 6 bis 20 Kohlenstoffatomen in ihren verzweigten oder nicht verzweigten Alkylketten hergestellt werden, typisch
hierfür Natrium- und Kallumlauryl(C12)sulfat,
Natrium- und Kaliumhexadeoylsülfat, Natrium- und Kaliumootadeoylsulfat
usw., sowie Alkallmetallsalze von sulfatiertem
Xthylenoxyd-und/oder Propylenoxydkondensatlonsprodukten,
welche durch Xthoxylierung und/oder Propoxyllei*ung (mit ansohllessender Sulfatierung) verschiedener
organischer hydrophober Verbindung hergestellt worden sind, welche aktiven Wasserstoff enthalten, wie
Alkohole, 909829/1367
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Alkohole, Mercaptane, Phenole und Amine, Hatrium- und
Kaiiunalkylglyoerylather, wie Talg- und Kokoenussölderivate0
beispielsweise NatriumkokosnuseÖlfettsäurenonoglyceridsulfat
usw., Pet !alkylolamide, wie N-Dodecyl-■onoäthanolamid,
N-OotadeoyldiKthanolamld und dergl.,
Alkohol-Alkylenoxydkondensate (d.h. Alkohole mit 8 bis
20 Kohlenstoffatomen entweder in gerader oder verzweigter Kettenanordnung mit etwa 6 bis etwa 30 Mol Äthylenoxyd
und/oder Propylenoxyd Je Mol Alkohol in ihren Molekülen),
Alkylphenol-Alkylenoxydkondensate (d.h. hergestellt
durch Kondensieren von Alkylphenol mit einer Alkylgruppe, welche etwa 6 bis 20 Kohlenstoffatome in
der Kette enthält, mit etwa 6 bis etwa 30 oder mehr
Mol Äthylenoxyd und/oder Propylenoxyd je Mol Alklyphenol) und dergl. Von diesen werden die der anionischen Klasse
bevorzugt« während die Fettalkylol(oder -alkohol-)sulfate
mit 8 bis 20 Kohlenstoffatomen lh ihren Kohlenstoffketten zur Verwendung bei den Verfahren vorliegender Erfindung
noch besonders bevorzugt werden. Wenn zuweilen die nichtionischen reinigend wirkenden Stoffe in Abwesenheit
einer bedeutenden Menge eines der anionisch reinigend
wirkenden Stoffe zur Herstellung der Reinigungsmittel gemäes vorliegender Erfindung benutzt werden, so entsteht
eine unerwartet hohe Schlaemviskosität in einen Stadium
der Mlsohbehandlung. Es wurde gefunden, dass dieses Proble« duroh Zusetzen dee hydratisierbaren Polyphosphate
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an Ende oder nahezu an Ende und sehr langsam (d.h. Über einen Zeltraun von 2 Minuten oder nehr) unter RUhren
zu den anderen Relnigungsnlttelbestandteilen erlelohtert
werden kann.
Der Ausdruck "Schauienittel" umfasst auoh Stoffe, die,
wenn sie den Sohlanm zugesetzt werden· in gewissen Ausnass die Festigkeit oder Zähigkeit oder Stabilität der
Bläschen in den geeohäuinten Sohlann beeinflussen. Solche Stoffe (andere als die oben beschriebenen bekannten reinigend
wirkenden Bestandteile) umfassen Polymere, welche in einen ausreichenden Mass wasserlöslich sind, um zur
Stabilität des Schaumes beizutragen, wie Natriumoarboxymethylcellulose,
Natrlunhydroxyäthyloellulose, Polyvinylpyrrolidon, hydrolylserte und teilweise hydrolyeierte
Polymere, hergestellt durch Umsetzen eines niederen Alkylene, wie Äthylen, Propylen und Methy1-vinylather
nit Malein- und/oder Funar - säureanhydrid,
beispielsweise Xthylen-malelnsäureanhydrid, Propylenfumarsäureanhydrid,
Methylvinyläthermaleinsäureanhydrld, Polyvinylalkohol und dergl.
Die Sohaunmlttelnenge in den Schlämmen kann während der Sohaum-Hydratisierungsstufe der vorliegenden Erfindung
beträchtlich variiert werden. In allgemeinen sollen mehr als etwa 0,1 Qew.-£, bezogen auf das Gewicht
des 90 9829/1367
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dee vollständig angesetzten Schlammes, angewandt werden,
wenn die Endreinigungsmittel mit ziemlich geringen Schüttdichten gewünscht werden. Doch sollen für sehr
niedrige Schüttdichten in den Reinigungsmittelendprodukten nach diesen Verfahren gewöhnlich mindestens etwa
0,23 und vorzugsweise mindestens etwa 0,5 Qew.-£ des
Sohaummittel8 angewandt werden. Da verschiedene Schaummittel verschiedene Wirkung haben, was von vielen Paktoren,
wie Sohlammtemperatur, Schlammfeststoffkonzentration,
den tatsächlichen Bestandteilen des Schlammes und vielen anderen abhängt, kann die optimale Konzentration
hier nicht für jedes Schaummittel endgültig
festgelegt werden.Doch wird angenommen, dass es der Fähigkeit des auf dem Oeblet Sachverständigen auf Grund
vorliegender Offenbarung gelingt, die optimalen Konzentrationen zur Herstellung seines eigenen jeweiligen
Reinigungsmittels festzustellen.
Praktisch kann jede .Handhabung zur Durchführung der vorliegenden
Erfindung benutzt werden, um die verschiedenen Stufen oder Stadien der dargelegten Verfahren zu vervollständigen.
Beispielsweise 1st die Reihenfolge des Zusatzes der verschiedenen Bestandteile zur Herstellung
Irgendeines der Schlämme mit Ausnahme derjenigen, die ■ehr als einige wenige Gewichtsprozent Alkalimetalltrimetaphosphat
enthalten, nicht irgendwie kritisch.
Selbst 909829/1367
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- 55 -
Selbst wenn bei diesen Verfahren Alkallmetalltrlmetaphosphate
benutzt werden, braucht man normalerweise die einzige Voreiohtsmassnahne zu beachten, um ausgezeichnete
Ergebnisse zu erhalten, dass die Stoffzusammensetzungen,
welche Trlpolyphosphat enthalten, im allgemeinen nioht mit den stärketen Basen, wie Natriumhydroxyd,
gemischt werden, wenn die Base nicht unter etwa 50 Oew.-Ji und vorzugsweise unter etwa 55 Oew.-Ji mit
Wasser verdünnt ist, bevor die starke Base mit dem Alkalimetalltrimetaphosphat
gemischt wird. Andererseits soll die starke Base mit Wasser in dem Schlamm selbst so
schnell wie möglich wirksam verdünnt werden, nachdem sie dem Schlamm zugesetzt 1st. Wenn jedoch ein Hertseller
keinen besonderen Wert auf die vollständige Herabsetzung des Tripolyphosphatabbaus während der Fabrikationsbedingungen
legt, so braucht selbst diese Vorsichtsmassnahme nicht streng beachtet zu werden. Bei
Beachtung dieser Vorsiohtsmaasnahme liegt eine vorteilhafte
Methode, welche mehrere der unerwartet erwünschten Eigenschaften aus der Verwendung von Alkalimetalltrimetaphosphat,
insbesondere von Natrlumtrimetaphosphat,
miteinander vereinigt, darin, dass zuerst ein praktisch vollständig angesetzter Reinigungamittelechlaann hergestellt
wird, der gewöhnlich irgendein Schaummittel, Antiabsetzmittel, optisch· Aufheller« Blähmittel, Oewebeweiohmaoher,
Alkaliaetallsilikat- oder -fluoreil ilcatkorroslonslnhlbltoren
oder was auch lamer für andere
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Stoffe enthält, die in der endgültigen Reinigungsmittelstoff
zusammensetzung oder dem Endprodukt erwünscht sind, der Jedoch die starke Base nicht enthält (hler
als "Vorlaufersohlanmn bezeichnet). Dann soll der Vor»
läuferschlamm auch das Trlmetaphosphat enthalten. Wegen der unerwartet niedrigen Viskosität der Schlämme« welche
das Triroetaphosphat enthalten, können Vorlaufersohlam·
me hergestellt werden, die verhältnismäßig wenig Wasser (im Vergleich zu den Üblichen Reinigungsmittel schlämmen,
welche praktisch unverändert hydratisierendes oder hydratisiertes Trlpolyphosphat enthalten)
aufweisen, die jedoch ihre Pumpfähigkeit und anderen fl-Ussigen Eigenschaften beibehalten. Beispielsweise
können Vorlauferschlämme, welche 90 Gew*-% nichtflüchtiges
Material ("Feststoffe" einsehliesslieh
Trlmetaphosphat) enthalten, bei den Verfahren vorliegender Erfindung hergestellt und angewandt werden.
Solange wie die starke Base von dem Vorläuferschlamm ferngehalten wird, kann seine niedrige Viskosität
in allgemeinen fast unbegrenzt aufrecht erhalten werden, wobei im wesentlichen keine Zersetzung des Trimetaphosphate
eintritt. So kann ein Reinigungsmittelhersteller seinen Vorläuferschlamm im voraus herstellen,
um sein Endreinigungsmittel zu einer von ihm gewünschten Zelt herzustellen. Aueserden kann ein Reinigungami
t te !herste Her, wenn ein Teil seiner Verfahrens
apparatur
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apparatur ausfällt, seinen Vorläuferschlamm gegebenenfalls
praktisch ungestraft lange Zeiträume hinduroh
wogegen«
bewahren,/Wenn er einen üblichen Schlamm unter Verwendung
von Natriumtripolyphosphat hergestellt hatte,
eine hydrolytische Zersetzung des Tripolyphosphats in dem Sohlamm bei längerer Aufbewahrung die Brauchbarkeit
des Schlamms fUr seine Verfahren praktisch zerstören konnte.
Naoh der Herstellung seines Vorläufersohlammes kann der
Reinigungsmittelhersteller jetzt mehrere Anpassungen an das Hauptendstadium bei den Verfahren vorliegender
Erfindung verwenden. Da es erwünscht ist, dass die Sohaum-Hydratisierungsstufe verhältnismässig schnell
durchgeführt wird und da die Umwandlungsgeschwindigkeit des Tr!metaphosphate in Trlpolyphosphat bei erhöhten
Temperaturen sehr gross ist, kann der Vorläuferschlamm auf eine Temperatur oberhalb etwa 50°C und vorzugsweise
oberhalb etwa 700C bei einer der bevorzugten Ausführungsformen vorliegender Erfindung, bevor die starke Base
damit vermischt wird, erhitzt werden. In diesem Falle sahreitet die Umwandlungsreaktion schnell voran (gewöhnlich
innerhalb etwa 2 Minuten, wenn Natriumhydroxyd oder Kaliumhydroxyd benutzt wird, beispielsweise bei
den höheren Temperaturen des Vorläuferschlammes), nachdem die starke Base mit dem Vorläuferschlamm gemischt
1st.
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1st. Tatsächlich 1st die Umwandlungswärme des Triraetaphoephats
in Trlpolyphosphat und dann in hydratisiertes Tripolyphosphat in allgemeinen genügend hooh, dass die
Umwandlungsreaktion im wesentlichen autolcatalytisohor
Art werden kann, wenn der grösste Teil dieser Wärme nicht vorsätzlich aus dem Schlamm entfernt wird. Wenn
beispielsweise ein Vorläuferschlamos, der mehr als etwa
10 Gew.-£ Natriumtrimetaphoephat enthält und eine Tempe·
ratur von etwa 80°C hat, schnell mit etwa 2 Mol Natriumhydroxyd je Mol Triroetaphosphat unter praktisch adiabatisohen
Bedingungen gemischt wird» so beginnt die Umwandlungsreaktlon
sofort. Die Wärme aus der Umwandlung verursacht eine Temperaturerhöhung der Reaktionsinasse,
welche Ihrerseits zu einer Steigerung der Umwandlungsgeschwindigkeit des Trimetaphosphats in Tripolyphosphat
führte Erhöhungen um das 10-fache oder mehr in der Umwandlungsmenge können erreicht werden durch Steigern
der Temperatur der Reaktionsmasse um etwa 25 C.
So kann durch Mischen der starken Base mit dem Vorläufersch^aram
bei einer verhältnlsmässig hohen Temperatur der Hersteller verständlicherweise sicher sein, dass
seine Schaum-Hydratisierungsstufe keine ungewöhnlich lange Zeit benötigt. Tatsächlich können, vorausgesetzt
dass die Wärme aus dem System nicht entfernt wird, Wasserdampf und Schaum gewöhnlich in den Reinigungs-
mittel-
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mittelschlämmen erzeugt werden· welche, wie unmittelbar
oben beschrieben (Vorläuferachlamm + starke Base), behandelt werden, wobei Innerhalb weniger Minuten die
starke Base mit dem helesen Vorlaufersohlamtn gemlsoht
wird. Praktisch gleichwertige Ergebnisse können erhalten werden durch Nischen des Vorlauf ersohlarams und der
starken Base oder sogar durch Ansetzen des Sohlanmes
in irgendeiner besonders gewünschten Weise bei einer ziemlich niedrigen Temperatur (d.i. unter etwa 500C)
und anschliessendee Erhöhen der Temperatur des Schlammes
oberhalb etwa 70°C, beispielsweise mit Hilfe äusserer
WärmezufUhrung. Das kann erreicht werden durch Hindurohoder
überleiten des Schlammes durch einen elektrisch oder dampfbeheizten Wärmeaustauscher.
Eine andere Methode, mit der ein Hersteller dasselbe Ergebnis erreichen kann, besteht in dem Leiten des
ziemlich kühlen, vollständig angesetzten Schlammes (der sowohl Trimetaphosphat als auch starkes Alkali
enthält) durch ein Dampfrohr unter Verwendung von höheren als atmosphärischen Drucken und Temperaturen
oberhalb etwa 1050C, um gegebenenfalls noch höhere
Umwandlungsmengen zu erzielen. Bevor die Umwandlung vollständig geworden ist, wird es im allgemeinen vorgezogen,
dass der Schlamm sich in irgendeinem Behälter absetzt, damit die oben beschriebene Schaum-Hydrati»
sierungs-
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eierungsstufe ohne übermässiges Rühren vollständig
wird, (Ubermässlges Rühren während der Stufe dieser
Verfahren, bei der das "Absetzen" der Reinigungsmittel«
schlämme eintritt, kann zu einer beträchtlichen BrhOhung
der Schüttdichte des endgültigen Reinigungsproduktes führen im Vergleich zu der eines solchen«
welches während des letzten Teils der Schaum-Hydratislerungsstufe
nicht wesentlich gerührt worden 1st.) Wenn so die Schauin-Hydratisierungsstufe in einem Behälter
durchgeführt wird« der einenPaddel- oder Flügelrührer
oder andere Mittel zur Rührung des Schlammes enthält, so ist es am besten, dass die RUhrmlttel angehalten
werden» während sich der geschäumte Schlamm verfestigt. Oder der Schlamm kann gegebenenfalls in einen pfannenartigen
oder anderen Behälter oder auf ein bewegliches Band aus dem innen gerührten Behälter gepumpt werden«
kurz vor der Verfestigung des geschäumten Schlammes,
um das Rühren während dieser Absetzperiode auf ein Minimum herabzusetzen. Die starke Base soll gründlich
und gleichmässlg in dem Schlamm verteilt sein« bevor
die Verfestigungsstufe erreicht wird.
Eine weitere zweckmässige Methode zur Herstellung von
Reinigungsmitteln mit niedriger Schüttdichte über das oben beschriebene Vorläuferschlammverfahren ist
die kontinuierliche Durchführung. Beispielsweise kann
der
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der helsse Vorläuferschlamm einer Ubliohen Misohvorrichtung
zugeteilt werden« worin der Vorläuferschlamm mit der starken Base gründlich und sohneil gemischt werden
kann, welohe in der Vorrichtung in einer zur Erzielung
des gewünschten Endproduktes berechneten Menge ebenfalls dosiert wird. Dann kann der vollständig angesetzte
Schlamm aus der Mischvorrichtung in einen Behälter gegossen, laufen gelassen oder gepumpt werden und
darin etweder beginnendem oder fortgesetztem Schäumen
der Verfestigung
und daran ansohlieesend/zum endgültigen Reinigungsmittel
überlassen werden. Der kalte Vorlaufersohlamm
kann mit einem elektrischen oder Dampfrohr oder einer Reihe von Rohren vor seinem Eintritt in die Mischvorrichtung
dosiert werden. Wenn eine solche Arbeltswelse kontinuierlich angewandt wird, so ist es zweckmässlg
und vorteilhaft, den vollständig angesetzten Sohlamm auf ein bewegliches Band zu bringen, welches in der
Lage ist, flüssige Stoffe zu halten. Der Schlamm kann dann auf der bandartigen Vorrichtung schäumen und mit
Dampf behandelt werden und darauf folgend sich verfestigen. Dann kann das weniger dichte Produkt einen Trockenofen
passieren (gewöhnlich bei einer Betriebstemperatur , welche das hydratisierte Trlpolyphosphat nicht übermassig
zersetzt), wenn es erwünscht ist, etwas von dem überschüssigen freien Wasser, welches vorhanden sein
kann, zu entfernen. Die Trockenofenstufe ist jedoch
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für die erfolgreiche Durchführung der Erfindung nicht
wesentlich. Oder der helese, vollständig angesetzte Schlamm kann in einen Rohr«einer Leitung oder einem
anderen Behälter unter höherem als atmosphärischem Druck gegebenenfalls gehalten werden, bis die Tenperatur
des Schlammes den Siedepunkt des darin befindlichen Wassere erreicht. Dann wird er in einen hohen
Turm gesprüht oder tropfenweise eingebracht, der einem üblichen Sprühtrocknungsturm ähnlich 1st, und durch den
Turm fallengelassen. Der Turm kann warme trockene Luft
enthalten, um die Entfernung von etwas von dem freien Wasser zu begünstigen, doch soll die Temperatur in dem
Turm im allgemeinen beträchtlich niedriger gehalten werden,
als sie bei übllohen Sprühtrooknungsbehandlungen
angewandt wird. So können Schäumen, Hydratisieren und Verfestigung während des Herabsinkens in dem warmen
Turm zur Bildung eines Reinigungsmittels mit geringer Schüttdichte über einen vollständig andersgearteten
Mechanismus führen, als er zweckmässlgerwelse bei ähnlicher Apparatur (d.h. einem Sprüh-trocknungsturm)
angewandt wird.
Ih den folgenden Beispielen, welche einige der Ausführungsformen
der vorliegenden Erfindung erläutern, beziehen sich alle Teile, sofern nicht anders angegeben,
auf Gewicht.
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In einen üblichen Mischbehälter aus rostfreiem Stahl,
der mit einem Üblichen PaddelrUhrer und einer Ummantelung versehen 1st« so dass in dem Mantel entweder
helsses oder kaltes Wasser oder Wasserdampf angewandt werden kann· werden eingebracht 2000 Teile Wasser»
900 Teile Natrlumdodeoylbenzolsulfonat, 600 Teile Natriumlaurylsulfat, 1000 Teile Natriumsulfat, 2840 Teile
Natriumtrlmetaphoaphat, 1.140 Teile Natriumsilikat (47# Peststoffe) mit einem SiOg/H^O-Verhältnis von
2,40 und 55 Teile Natrlumearboxymethyloellulose für
Reinigungszwecke. Der entstehende Vorlaufersohlamm
wird etwa 10 Minuten lang gerührt, während weloher Zelt die Temperatur des Schlammes durch in der Ummantelung
des Mischbehälters zirkulierenden Wasserdampf auf 80°C erhöht wird.
In den helssen Vorlauf erschienen, der massig gerührt
wird, werden dann sohneil 1590 Teile einer 50£lgen wässrigen Natriumhydroxydlösung gegossen. Nach etwa
45 Sekunden langem massigem Rühren, wobei das Natriumhydroxyd
mit dem Vorlauf ersohlamm gut gemischt wird, beginnt die Temperatur des Schlammes zu steigen. Das
Rühren wird gerade abgebrochen, bevojtaie Temperatur
des Schlammes 1000C erreicht. Wenn die Schlammtemperatur
etwa 1030C erreicht, beginnt der Schlamm an Volumen
zuzunehmen,
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zuzunehmen. Im Mischbehälter zu steigen, so dass das
Volumen des geschäumten Schlammes mindestens etwa das 2- bis 8-fache desjenigen des Vorläufersehlammes
beträgt. Dampf beginnt aus der geblasenen Masse zu entweichen; sie verfestigt sich schnell zu einer aus
Einzelteilen bestehenden annehmbar feuchten, weichen ,
Masse. Nach wenigen Minuten wird kein Dampf mehr aus der verfestigten Reaktionsmasse entwickelt und ihr
Volumen nimmt bei der Abkühlung auf Raumtemperatur etwas ab. Zu diesem Zeltpunkt enthält sie etwa 30 Oew.-£
Wasser, wovon etwa 12,1% als freies Wasser angesehen
werden und etwa 92$ des theoretisch äquivalenten
Natrlumtripolyphosphats (bezogen auf die Menge des in den Vorläuferschlamm eingebrachten NatrlumtrimetaphoBphats),
welches im wesentlichen vollständig in der Form des Hexahydrats vorliegt. Nach der Lufttrocknung
über Nacht zur Entfernung des grössten Überschusses an freiem Wasser 1st das endgültige Reinigungsprodukt freifliessend, nlohtbaokend, im wesentlichen
nichthygroskopisch, hat eine Schüttdichte von etwa 0,55 und enthält etwa 54 Gew.-^ Natrlumtripolyphosphathexahydrat.
Es 1st zu beachten« dass im Beispiel 1 keine Schwierigkeit
irgendwie beobachtet wurde hinsichtlich einer Klumpenbildung weder in den Vorlaufer-noch in den vollständig
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ständig angesetzten Schlämmen. Wenn derselben Schlammherstellungs-Arbeitsweise
die Verwendung von wasserfreiem Natriumtrlpolyphosphat anstelle von Natriumtrimetaphospliat
folgte, so würden wahrsoheinlloh viele
lästige Klumpen von ungelöstem» teilweise hydratlsiertera
Tripolyphosphat aioh gebildet haben, insbesondere wenn
die Kodifikation mit hoher Temperatur angewandt worden war, wobei die Stüokenblldung im allgemeinen von den
Reinigungsmittelherstellern weder in ihren Schlämmen noch in ihren endgültigen Reinigungsmitteln gewünscht
wird«
Ein anderes überraschendes Ergebnis, welches bei der Durchführung der Verfahren der vorliegenden Erfindung
erhalten werden kann, besteht darin, dass die endgültigen Reinigungsmittel, welche nach der oben Im Beispiel 1
gezeigten Arbeitswelse hergestellt werden, im wesentlichen klare wässrige Lösungen geben, selbst wenn sie
in Wasser in einem Ausmass von etwa 0,5 bis 1,0 Gew.-Ji
gelöst werden. Im Vergleich damit geben in üblicher Welse wSrmegetrocknete (im allgemeinen sprühgetrocknete)
Reinigungsmittel praktisoh unveränderliche trübe wässrige Lösungen. Die Daten in Tabelle 2 erläutern diesen
Vorteil In geeigneter Weise;
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Klarheit von 0,5$igen wässrigen Reinlgungsmittellösungen
%
Durchsichtigkeit
trooknet) 57*5
trooknet) weniger ale 1O4O
*' Brfindungsgemässes Produkt, hergestellt wie im Beispiel 1, Jedoch
angesetzt im wesentlichen wie die Partie des Üblichen Reinigungsmittels B.
Lichtdurohläs8igkeit durch eine 25,4 mm Zelle, welche
0,5 gew.-Jfige Reinigungsmittellösungen enthalt, im Vergleich
mit destilliertem Wasser.
Sin Vorläufersohlamm wird ebenso wie im Beispiel 1
mit der Abänderung hergestellt, dass 3100 Teile eines
physikalischen Gemisches aus 50 0ew.-# Natriumtrimetaphoephat
und 50 Gew.-£ wasserfreier kristalliner Hochtemperaturaodlflkation von Natriumtripolyphosphat
anstelle von Katriumtrlmetaphosphat benutzt werden.
Nachdem die Temperatur des Vorläufers auf etwa 90°C gestiegen 1st, werden 1160 Teile einer 35 gew.-£igen
wässrigen
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wässrigen Lösung von Hatrlumhydroxyd schnell („innerhalb
etwa 30 Sekunden) alt dem VorlaufersohlaaB gemischt.
Dann wird das Mischen abgebrochen und der Schlamm schÄueen gelassen. Sobald das Volumen des geschäumten
Schlammes etwa das 5-faohe des Vorlauf ersohlamms beträgt,
wird der geschäumte Schiana aus des Mischbehälter in
einer etwa 101,6 mn tiefen und etwa 0,6096 m breiten Schicht auf ein bewegliches Band gegossen. Das Realetionegemiseh
auf dem Band verfestigt sich schnell zu einer welchen, aus Einzeltellen bestehenden Masse, welche
nach dem Fassleren eines rotierenden Trommeltrockners,
worin trockene Luft bei 1000C im Qegenstrom gegen die
festen Teilchen in etwa 10 Minuten geführt wird, ein ausgezeichnet freif 1 !essendes, niohtbaokendes, aus EJLnzelteilohen
bestehendes Reinigungsmittel ist, welches leicht verpaokt und direkt an den Verbraucher verkauft
werden kann. Seine Schüttdichte beträgt etwa 0,45·
In einen üblichen wie im Beispiel 1 oben beschriebenen
Mischbehälter, welcher Jedoch noch einen perforierten Ring aus rostfreiem Stahl am Boden des Mischbehälter
enthält, werden eingebracht 2000 Teile Wasser, 200 Teile Natrlumdodeoylbenzolsulfonat, 670 Teile eines nichtionischen
Produktes, welches durch Kondensieren von 100 Mol Äthylenoxyd mit 10 Mol Nonylphenol entstanden
ist,
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1st, 1880 Teile Natriumsulfat, 140 Teile Hatriumsllikat
(Trookenbasls) mit einem SiOg/HagO-VerhÄltnls von
2,0» 10 Teile eines geeigneten optischen Aufhellers
und 3K) Teile Natriumcarboxymethylcellulose für ReI-nlgungsmittelzweoke.
Dann wird der entstehende Schlamm etwa 15 Minuten lang gründlich gemischt und auf eine
Temperatur von etwa 90°C erhitzt. Danach werden im Verlauf von etwa 5 Minuten I900 Teile wasserfreies
Natriumtrlpolyphosphat mit dem heissen Schlamm gemischt.
Nachdem der Rührer angehalten ist, wird heisee Luft bei einer Temperatur von etwa 1000C duroh das
perforierte Rohr am Boden des Mischbehälter« gedrückt und der Schlamm in eine geschäumte Stoffzusammensetzung
von geringer Dlohte umgewandelt, die sich nach etwa 5 Ml nuten zu einem welchen, feuchten aus Einzelteilen bestehenden
Peststoff verfestigt. Weiterer Durchgang der heissen Luft duroh die Feststoffeinzelteilchenprodukte
verdampft wirksam praktisch alles überschüssige freie Wasser aus der Stoffzusammensetzung, zersetzt jedoch
das Natriuratrlpolyphosphathexahydrat im endgültigen Reinigungsmittel nicht wesentlich. Das abgekühlte endgültige
Reinigungsmittel hat eine Schüttdichte von etwa 0,50.
Ein Vorläuferschlamm wird ähnlich wie im obigen Beispiel
1
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spiel 1 hergestellt. Seine Temperatur 1st etwa 45°C.
Dann wird er kontinuierlich in eine Leitung aus rostfreien
Stahl alt einen Innendurchmesser von etwa 25,4 mm zugemessen. Die Leitung führt in einer Entfernung
von etwa 9,144 η au einen unter Druck gesetzten Wasserdanpfnantel zurück, um den Vorläufersohlanm
auf eine Temperatur in der Nähe des Siedepunktes zu erhitzen. Der helese VorlKufersohlamm wird mit
einer 50 gew.-£lgen wässrigen Lösung von Natriumhydroxyd
einer NleohdUse in einen Mengenverhältnis von 2,01 Mol NaOH je NoI Natrluntrlnetaphosphat in den
Vorlaufersohlamm augeteilt. Die Mlsondüse 1st mit einen
Rührer und mehreren auseinandergerückten Leitblechen versehen und so augerüstet, dass ein schnelles und
inniges Nischen des VorlMuferschlaams mit der starken
Base erreioht wird. Die Temperatur des entstehenden vollständig angesetzten Schlammes steigt auf etwa
115°C durch die Reaktionswärme, und der Druck wird auf etwa 1,75 kg/cm erhöht. Von dem offenen Bnde der
Nischdüse wird der Sohlamm auf ein bewegliches Band gebracht, wo Wasserdampf schnell erseugt wird und
das Produkt schäumt und sich zu einem weichen sohwammartigen
Material verfestigt. Naoh Abkühlung an der Luft hat das Bndreinigungsprodukt eine Schüttdichte
von etwa 0,65. Das abgekühlte sohwanmartige Material kann leicht in ein frelfliessendes körniges Produkt
oder
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■ - so -
oder in ein solches mit passender Orösse für Wäschereireinigungsmittel
zerkleinert werden.
Die Verfahren der vorliegenden Erfindung können für
die Relnlgungsmittelhersteller In vieler Hineloht vorteilhaft
sein, von denen einige voranetehend erwähnt
worden sind. Ausserdem ist es jedoch ein sehr wertvoller
Vorteil« dass die Hersteller jetzt ein "hydratisierbares"
Polyphosphat in nur einer physikalischen Form zur Herstellung verschiedener Formen und Arten von Produkten
verwenden körnen. Beispielsweise können die Endrelnlgungsmittel mit /erhältnismässig geringer Masse
durch eine P^mvorrichtung geführt und dann zur Herstellung
eines Produktes vermählen werden, welches eine höhere Schüttdichte aufweist, wenn dies erwünscht
ist. Die Regulierung der Dichte der endgültigen Reinigungsmittel kann auch erreicht werden durch Verwenden
einer geringen Menge eines üblichen Antischaummittels
in dem Schlamm während der Schaum-Hydratisierungsstufe. Je mehr Antischaummittel (wie beispieleweise die bekannten
SlMkone) umso höher 1st im allgemeinen die Schüttdichte
dee endgültigen Reinigungsmittels„ Ausserdem
kann durch einfaches Verändern der Arten und Mengen der Bestandteile in den Vorläufer-und/oder den vollständig
angesetzten Schlämmen, wie oben beschrieben, ein Reinigungsmittel, welches praktisch jede gewünschte
Bud£usamK«nsetzung hat (vorausgesetzt, dass es auch
eine
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eine wesentliche Menge eines der gewünschten hydratleierten
Polyphosphate enthält), mit den Verfahren der vorliegenden Erfindung hergestellt werden. Die Hersteller
von tablettierten oder geformten Reinigungsmitteln können diese Erfindung ebenfalls vorteilhaft verwenden.
Beispielsweise zersetzen sich einige UbIlohe Reinlgungsmitteltabletten
physikalisch, wenn sie einer sehr feuchten Atmosphäre langer als wenige Stunden ausgesetzt
werden, augenscheinlich«wenn sie zu Beginn wasserfreies Natrlumtrlpolyphosphat enthalten, welches dazu
neigt, bei der Hydratisierung zum Hexahydrat bei Berührung alt der feuohten Atmosphäre das Volumen zu vergrOssern.
Zum Vergleich bleiben Tabletten, die aus einem endgültigen Relnigungemltel, wie das im Beispiel 1 erhaltene,
hergestellt sind, woohenlang oder sogar noch länger physikalisch stabil, obgleich sie hoher Feuchtigkeit
und verhältnlsmässlg hohen Temperaturen ausgesetzt werden.
Ein weiterer Vorteil der vorliegenden Erfindung liegt
darin, dass sie zur Herstellung von geformten festen Reinigungsmittelprodukten mit verhältnlsmässlg niedriger
Schüttdichte benutzt werden kann, welche ein Netz von Lufträumen oder Zellen enthalten. Diese Zellstruktur
in Verbindung mit der gesamten Formgestaltung (wie in der Form einer Seifenstange oder praktisch
Jeder
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jeder anderen gewünschten Form) kann zu einer eng
gesteuerten Freigabe von Wasserdampf während der Schaum-Hydratlsierungsstufe
der Verfahren vorliegender Erfindung führen. Wesentlich 1st» dass zur Herstellung fester,
zelliger, geformter Produkte die Gesamtmenge des gebildeten Wasserdampfes so reguliert wird« dass sehr wenig,
wenn überhaupt. Wasserdampf aus dem gesohäumten Schlamm
in Blasen übergeht. So soll gewöhnlich bei der Herstellung von einer dieser geformten festen Stoffzusammensetzungen
die Reaktionsmenge und/oder Konzentration des Alkallmetalltrlmetapho8phats oder anderer "hydratisierbarer"
Polyphosphate^?fο in dem Schlamm so überwaoht
oder reguliert werden, dass die Oesamtmenge an
Wasserdampf und/oder anderem Gas, welches in dem Schlamm erzeugt wird, nioht mehr als etwa das 4-fache des gesamten
unbelUfteten Volumens des vollständig angesetzten Schlammes ausmacht (d.h. das Volumen des geschäumten
Schlammes ist vorzugsweise weniger als etwa das 5-fache seines unbelUfteten Volumens). Wenn eines der wirksameren
Schaummittel in dein Schlamm vorhanden ist, so kann das Volumen des geschäumten Schlammes auf etwa das
8- oder sogar 10-fache des unbelUfteten Volumens des
Schlammes ohne Ubermässiges Losreissen der Wasserdampfoder
Oasblasen aus dem Schaum steigen, bevor er sich verfestigt (das Losreissen und die übermässlge Entwicklung
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lung von Wasserdampf oder Gas aus den Sohlamn zu dem
Zeltpunkt oder In dessen Nähe, wo der Sehlanm sioh ver
festigt, kann zur Aufteilung des endgültigen Reinigungsmittels führen, was la allgemeinen bei der Herstellung
von geformten Pestprodukten mit Innerer zelli
ger Struktur nicht gewUnsoht wird).
Vielleloht ist der beste Weg, die oben beschriebene
Regulierung der Gesamtmenge des gebildeten Oases In dem Schlamm zu erreichen, die Behandlung des Schlammes
vorzunehmen
in soloher Weise/, dass das gewünschte Gasvolumen alles
in soloher Weise/, dass das gewünschte Gasvolumen alles
darin gebildete ist und ein derartiges Gas nur während des letzten Teiles der Sohaua-Hydratislerungaetufe
gebildet wird. Wenn beispielsweise Schläisaae, welche
zwischen etwa 10 und etwa 60 Gew. -% Natrlumtrimetaphosphat
enthalten, bei diesen Verfahren benutzt werden, so soll mindestens etwa die Hälfte des Natriumtrlmetaphosphata
in Tripolyphosphat umgewandelt werden ohne Bildung einer wesentlichen Menge von Gas oder
Wasserdampf in dem Schlamm. Dann soll während der Sohaum-Hydratislerungsstufe nur genügend Gas in den
Schlamm eingeleitet oder darin erzeugt werden, um das
Volumen des geschäumten Schlammes, wie oben angegeben, zu erhöhen. Aus obigem ist ersichtlich, dass, da die
Entwicklung von grossen Gasmengen aus dem geschäumten Schlamm von diesem besonderen Gesichtspunkt der Erfindung
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dung aus nicht gewünscht wird, der grussere Teil des
in den Schlämmen anflnglioh vorhandenen freien Wassers durch Hydratisierung des Polyphosphate und anderer hydratisierbarer
Stoffe in der Stoffzusammensetzung, wie Natriumsulfat, Natriumsilikat und dergl., entfernt oder
gebunden werden soll. In allgemeinen sollen vorzugsweise
mindestens etwa 50 Oew.~£ des freien Wassers als Hydrat
des Polyphosphate gebunden werden. Diese Begrenzung der Menge des in den Schlamm erzeugten Oases kann beispielsweise
erreicht werden durch Mischen der starken Base mit Trinetaphosphat bei ziemlich niedriger Temperatur,
so dass ein & teaser Teil der Wärme aus der Umwandlung
von Trlmetaphosphat in Trlpolyphosphat zur Erhöhung
der Temperatur des Sohi&mmes auf den Siedepunkt des
darin enthaltenen Wassers verbraucht werden kann» oder bis zu dem Punkt* bei dem etwas anderes Gas darin erzeugt wird. Bin Teil der Wams® kann auch aus dem
Schlamm mit Hilfe entsprechend angebrachter Wärmeaustauscher
entfernt werden.
Eine andere Arbeitsweise, die zur Herstellung von geformten
featen Reinigungsmitteln aalt niedriger Schüttdichte
wirksam benutzt werden kann, is% eine solche,
die den Durchgang eines vollständig angesetzten Schlammes durch eine heisse LeItuns» erford<r_*l;.ehenfalla unter
Druck, umfasst, um die Entwicklung von Wasserdampf
BAD nRl61NAL**hrend
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während dee gröesten 1CeIIs der Polyphoephathydratieierungeperlode
zu verhindern. Wenn dann nur ein Bruchteil der durohzufflhrenden Hydratisierung bleibt» wobei
der Bruchteil ausreioht, um die Bildung der etwa gewünschten Schaununenge in den Sohlann zu bewirken» so
wird der Schlamm in eine Form oder einen Behälter gegossen. Zu dleeen Zeltpunkt liegt die Temperatur in allgemeinen
bei oder oberhalb der Temperatur» Über der Oas
in dem Schlamm gebildet wird. Die kontinuierliche Hydratisierung
(und Umwandlung» wenn die Trimetaphosphatreaktion benutzt wird) bewirkt die Erzeugung von Gas
in dem Schlamm und auch die sohllessliohe Verfestigung
des Schlammes in dem gewünschten zelligen Produkt.
Wenn Bedingungen bei diesen Verfahren angewandt werden» so dass kein Gas in dem Schlamm erzeugt wird, so kann
die richtige Oasmenge in den Schlamm kurz vor dem Zeitpunkt eingeführt werden» an dem er sich, wie oben ausgeführt»
in irgendwie besonders gewünschter Weise verfestigt.
Es 1st aus dem Vorangehenden leicht verständlich» dass praktisch alle Stoffe» die bei den üblichen Verfahren
zur Herstellung von Reinigungsmitteln angewandt werden können, auch zu den Arbeitswelsen der vorliegenden Erfindung
benutzt werden können. Es 1st ebenfalls bedeutungsvoll» dass die Erfindung nicht auf die praktische
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Verwendung von Schlämmen beschränkt zu werden braucht,
welche alle gewöhnlich in den üblichen hitzegetrockneten Reinigungsuittelstoffzusammensetzungen vorhandenen Bestandteile
enthalten. Wenn Alkalimetallcarbonat bei einigen der Verfahren vorliegender Erfindung als starkes
Alkali benutzt wird, so können die entstehenden Endprodukte mehrere Prozent Alkalimetallbioarbonat neben
dem hydratisieren Polyphosphatsalz enthalten. Und wenn überschüssiges Alkalimetallearbonat benutzt wird,
so kann es in dem endgültigen Reinigungsmittelprodukt entweder als Carbonat oder als dessen Hydrat auftreten,
was von den jeweiligen angewandten Bedingungen abhängt. Auseerdem können die hier beschriebenen Verfahren zur
Herstellung von praktisch reinem Natriumtrlpolyphosphathexahydrat mit niedrigem Schüttgewicht sowie von vielen
gemischten hydratisieren Polyphosphatstoffzusammensetzungen
angewandt werden, die ihrerseits als Rohstoffe bei den üblichen Verfahren zur Herstellung von Reinigungsmittelprodukten
benutzt werden können.
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Claims (1)
- Patentansprüche1.) Verfahren zur Herstellung einer Reinlgungsnasse, dadurch gekennzeichnet, dass nan eine Dispersion alt kontinuierlicher flüssiger Phase und einer aus einen Stoff bestehenden dispergieren Phase« der mit Wasser unter Herstellung eines wasserlöslichen Alkallnetallpolyphosphathydrats reagiert, bei einer Temperatur unter etwa 155°C hält, um diesen Stoff «it den Wasser in der wässrigen Phase reagieren zu lassen, nan mindestens einen Teil dieser Dispersion in Sohaua verwandelt und, während dieser Teil sich in gesohlunten Zustand befindet, man einen wesentlichen Teil dieser Reaktion durchfuhrt unter Entfernung von genügend freien Wasser aus dieser kontinuierlichen wässrigen Phase« wodurch ein das Alkallnetall· polyphosphathydrat enthaltendes festes, poröses Produkt erhalten wird.2.) Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Dispersion bei einer Temperatur zwischen etwa 50 und etwa 135°C gehalten wird, während die Tellnenge sich in einen gesohäunten Zustand befindet.3.) Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass al8 Alkalinetallpolyphosphathydrat ein Alkalinetalltripolyphosphathydrat dient.OWGlNAL INSPECTED 909829/ 1 367U67630 - 58 -4.) Verfahren nach Anspruch 3, daduroh gekennzeichnet, dass als Alkalinetalltripolyphoephathydrat Natriumtripolyphosphathexahydrat benutzt wird.5.) Verfahren naoh Anspruch 1 bis 4, daduroh gekennzeichnet, dass die Dispersion eine wirksame Menge eines Sohaummlttels enthält.6.) Verfahren naoh Anspruch 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass das Schaummittel in der Dispersion in einer Menge gleich mindestens etwa 0,1 Oew.-Jf, bezogen auf das Gesamtgewicht der Dispersion,vorhanden 1st.7·) Verfahren naoh Anspruch 1 bis 6, daduroh gekennzeichnet, dass das Schaummittel ein organischer reinigend wirkender Bestandteil 1st.8.) Verfahren naoh Anspruch 1 bis 7, daduroh gekennzeichnet, dass das anionlsche reinigend wirkende Mittel Fettalkoholsulfat 1st.9·) Verfahren naoh Anspruch 1 bis 8, daduroh gekennzeichnet, dass man einen wässrigen Schlamnjbildet, der mindestens einen Stoff enthält, der mit Wasser bei einer Temperatur oberhalb etwa 60°C unter Bildung von Natriumtripolyphosphathexahydrat reagiert, man wenigstens in einem Teil des Schlammes einen Schaum geringer Dichte bildet, man mindestens eine wesentliche Menge des Stoffes in dieser Teilmenge mit mindestenseinem909829/1367 B*DU67630einen Teil des wässrigen Anteile umsetzt, während sieh dieser Teil in geschäumten Zustand befindet» und genügend freies Waseer aus diese« Schau« unter Bildung einer das Natriuetripolyphoephathexahydrat enthaltenden festen» porösen Nasse entfernt.10.) Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Gesamtmenge des Stoffes in dem Schlamm mindestens etwa 10 Gew.-# der Oesamtfeststoffe in diesem Sohlamm beträgt.11.) Verfahren nach Anspruch 1 bis 10« dadurch gekennzeichnet, dass ale Stoff ein Alkallmetalltrlmetaphosphat verwandt wird.12.) Verfahren nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass als Stoff Natriumtrimetaphosphat benutzt wird.13.) Verfahren nach Anspruch 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass der Stoff wasserfreies Hatriumtrlpolyphosphat 1st.14 ο) Verfahren nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens etwa 50 Gew.-£ des wasserfreien Hatriumtripolyphosphats die kristalline Hoohtemperaturmodifikatlon 1st.15.) Verfahren nach Anspruch 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet,BAD ORIGWAL909829/ 1 367' U67630zelohnet, dass nan einen Schaum in mindestens einem Teil einer flüssigen wässrigen Dispersion bildet, die aus einer Natrlumtrlmetaphosphat enthaltenden dispersen Phase besteht« man diesen Schlamm, der susätzlioh mindestens etwa 0,25 Oe**.-Ji eines organischen reinigend wirkenden Bestandteils, mindestens etwa die HSIfte der stOehlometriseh zur Umwandlung dieses Trlmetaphosphats in Tripolyphosphat benötigten Menge einer starken Base und mindestens etwa 5 Mol Wasser Je Mol Trimetaphosphat enthält, bei einer Temperatur oberhalb etwa 8o°C hält, wthrend ein wesentlicher Teil des Trimetaphosphats mit dieser Base und dem Wasser unter Bildung eines hydratlslerten Tripolyphosphatsalzes reagiert, und genügend freies Wasser aus dem Schaum entfernt unter Bildung eines eine wesentliche Menge des hydratlslerten TrlpolyphoSphates enthaltenden porösen, festen Produktes.16.) Verfahren nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, dass der Schlamm anfänglich mindestens etwa 10 0ew.~£ Natrlumtrimetaphosphat und mindestens etwa 0,5 0ew.-£ Natriumsulfat enthält.17«) Verfahren nach Anspruch 15 oder 16, dadurch gekennzeichnet, dass als starke Base ein Alkalimetallhydroxid, ein Alkalimetalloarbonat oder ein Alkalimetallen ikat mit den Si02/M20-Verhältnissen (wobei M ein Alkallmetallkation ist) unter etwa 2 angewandt werden.18.)909829/1367U6763018.) Verfahren nach Anspruch 15 bis 17» dadurch gekennzeichnet, dass als Alkalimetall Natrium dient.19·) Verfahren nach Anepruoh 15 bis 17» dadurch gekennzeichnet, dass als Alkaliaetall Kalium benutst wird.20.) Verfahren nach Anepruoh 15 bis 18, dadurch gekennzeichnet» dass als starkes Alkali Natriumhydroxyd zur Anwendung kommt.21.) Verfahren naoh Anepruoh 15 bis 17 oder 19» dadurch gekennzeichnet, dass als starkes Alkall Xallumhydroxyd Verwendung findet.22.) Verfahren naoh Anspruoh 1 bielB oder 20, dadurch gekennzeichnet, dass man eine flüssige Dispersion mit einer kontinuierlichen wässrigen Phase und einer Natriumtrlmetaphosphat enthaltenden dispergieren Phase bildet, wobei die Gesamtmenge des Natriumtrimetaphosphats in dieser Dispersion zwischen etwa 8 und etwa 60 Gew.-£ liegt, man die Temperatur mindestens eines Teiles dieser Dispersion zwischen etwa 600C und etwa 120°C hält, in diesen Teil eine mindestens etwa 1,4 Hol Natriumhydroxyd je Mol Trimetaphosphat enthaltende Lösung untermischt, die Umwandlungswre des Natrlumtrlmetaphoephata in Natriumtrlpolyphosphat einen wesentlichen Teil des Wassers in dem Gemisch bei einer Tempe-BAD ORIGINAL ratur 909829/1367U67630ratur unter etwa 1350C verdampfen liest und genügend Hasser aus diese« Teil entfernt unter Bildung einer Matrluntripolyphosphathexahydrat sowie einzelne Teil-chen enthaltenden, festen Stoffzusammensetzung.23·) Verfahren nach Anspruoh 22« dadurch gekennzeichnet« dass die Temperatur des Teiles unter etwa 1200C gehalten wird.24.) Verfahren nach Anspruoh 22 oder 23, dadurch gekennzeichnet, dass der Teil in einen Schaum geringer Diohte während der Umwandlung des Natriumtrinetaphosphats in Natrlumtrlpolyphosphat übergeführt wird, was zur Bildung einer Natrluatripolyphosphathexahydrat enthaltenden festen, porösen Stoffzusammensetzung führt.25.) Verfahren nach Anspruoh 1 bis 24, dadurch gekennzeichnet, dass ein anionischer organischer reinigend wirkender Bestandteil In den Reaktionsgemisch vorhanden 1st.26.) Verfahren nach Anspruoh 25, dadurch gekennzeichnet, dass der anionische organische reinigend wirkende Bestandteil ein wasserlösliches Alkylbenzolsulfonat ist.27.) Verfahren nach Anspruch 25, dadurch gekennzeichnet, dass der anlonlsohe organische reinigend wirkende Bestandteil909829/1367U67630 - 65 -standteil ein Alkyloleulfat 1st« welches 8 ble 20 Kohlenstoff atone In seiner Alkylkette enthält.28.) Verfahren nach Anspruch 27, dadurch gekennzeichnet, dass die Konzentration des Alkylolsulfats mindesten· etwa 0,5 Gew.-£, bezogen auf das Gesamtgewicht des Realetlonsgemleohes, betragt.29.) Verfahren nach Anspruch 28, dadurch gekennzeichnet» dass zusKtzllch etwa 1 bis etwa 50 0ew.-£ eines Alkylbensolsulfonats mit 12 bis 30 Kohlenstoffatomen In seines Molekül zugegen ist.50.) Modifikation des Verfahrens nach Anspruch 1 zur Herstellung einer geformten festen, hydratlsiertes Alkalinetalltrlpolyphosphat und eine Vielzahl von mit Gas gefüllten Zellen enthaltenden Masse, gekennzeichnet durch die folgenden Stufen(a) Bildung eines flüssigen Schlammes, der etwa 10 bis etwa 60 Gew.-£ Natriumtrluetaphosphat, Wasser und eine Menge einer starken Base enthalt, die aus der aus Alkalimetallhydroxyden, Alkalimetalloarbonaten und Alkaliaetallslllkaten mit Sl Verhältnissen (wo M ein Alkallmetallkation 1st) unter etwa 2 bestehenden Gruppe in einer Menge ausgewählt ist, die mindestens etwa gleich derBAD ORIGINAL 909829/1367U67630zur Umwandlung des Trinetaphosphates in Tripolyphosphat stOohionetrlsch erforderlichen Menge ist;(b) Aussetzen dieses (tonisches Tenperaturbedingungen unter etwa 135°C, wodurch mindestens etwa die Hälfte des Trinetaphosphats nit dieser Base ohne Bildung einer wesentlichen Schauanenge in den Schiann zur Reaktion gebracht wird;(c) danach Bildung eines gesohäunten Sohlannes durch Gaserzeugung in diesen Schiann bei einer Temperatur unter etwa 135°C, wobei das Gesamtvolumen des geschäumten Schlammes höchstens etwa das 10-fache des unbeltlfteten Volumens des Schlammes ist, und(d)Bntfernung einer Menge freien Wassers aus den geschäumten Sohlann, wobei diese Menge zur Bildung der festen Stoffzusamnensetzung ausreicht und nindestens etwa 50 Gew. -ft dieser Menge nit den Tripolyphosphat unter Bildung des hydratlslerten Alkalinetalltrlpolypbosphate ungesetzt werden.31.) Modifikation nach Anspruch 30, dadurch gekennzeichnet, dass als Alkalinetall Natrium benutzt wird.32.) Modifikation nach Anspruch 31, dadurch gekennzeichnet, dass das Alkall Matriunhydroxyd ist.) Modifikation nach Anspruch 30, 31 oder 38, dadurch909829/1367U67630duroh g*kenns«iohn«t, dace di· TMptratur unter etwa 12O°C gehalt·!* wird.Modifikation naoh Anapruob JO bis 53, dadureh, dass das (foeaatvoluaen dta gesobluat«nSohlaMM rwlecben «twa Λ·* I9 5- und «twa 5-fachen des unbelttfteten Voluaena betritt.909829/1367
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