DE19713328A1 - Verfahren zur Herstellung von Granulaten - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft die Herstellung von insbesondere tensidhaltigen Granulaten, die in Wasch-, Spül- oder Reinigungsmitteln eingesetzt werden können.

Die Herstellung von hochkonzentrierten Tensidgranulaten ist beispielsweise aus der älteren internationalen Patentanmeldung WO93/04162 (Henkel) bekannt, wobei die Tensidgranu­ late durch eine Granulierung in der Wirbelschicht hergestellt werden. Dazu wird eine Ten­ sid-Zubereitungsform, die eine nicht-tensidische Flüssigkomponente aufweist, ge­ wünschtenfalls unter Zumischung eines anorganischen oder organischen Feststoffes granu­ liert und gleichzeitig getrocknet. Die Tensid-Zubereitungsform kann dabei Tenside bzw. Tensidgemische aus der Gruppe der anionischen, nichtionischen, amphoteren und kationi­ schen Tenside, vorzugsweise Aniontenside, insbesondere Fettalkylsulfate, C₉-C₁₃- Alkylbenzolsulfonate und Sulfofettsäuremethylester, und/oder Niotenside, insbesondere flüssige ethoxylierte Fettalkohole mit 2 bis 8 Ethylenoxidgruppen pro Mol Alkohol, enthal­ ten.

Aus der europäischen Patentanmeldung EP-A 0 663 005 (Henkel) ist ein analoges Granu­ lierverfahren in der Wirbelschicht bekannt, wobei Aniontensidgranulate durch Neutralisati­ on von Aniontensiden in ihrer Säureform dadurch erhalten werden, daß die Aniontenside in ihrer Säureform mit einem pulverförmigen Neutralisationsmittel neutralisiert, dabei gleich­ zeitig granuliert und die entstehenden Granulate gewünschtenfalls gleichzeitig getrocknet werden. Wiederum kann dabei entweder ein anionisches Tensid in seiner Säureform allein oder ein Tensidgemisch aus der Gruppe der anionischen Tenside in ihrer Säureform in Kombination mit anionischen, nichtionischen, amphoteren und/oder kationischen Tensiden, insbesondere anionischen Tensiden und/oder flüssigen ethoxylierten Fettalkoholen mit 2 bis 8 Ethylenoxidgruppen pro Mol Alkohol, eingesetzt werden.

Die genannten Verfahren führen zu hochkonzentrierten Tensidgranulaten mit vorzugsweise erhöhtem Schüttgewicht. Es können jedoch bei der Verarbeitung niedrig schmelzender und schlecht kristallisierender Aniontenside, wie dies beispielsweise von Alkylbenzolsulfonaten und α-Sulfofettsäuremethylestern bekannt ist, und bei der Mitverwendung relativ hoher Mengen an flüssigen nichtionischen Tensiden Probleme bezüglich der Rieselfähigkeit bzw. der Klebrigkeit der Granulate auftreten.

Die deutschen Patentschriften DD 228 458 A1 (VEB Waschmittelwerk Genthin) und DD 251 044 A3 (VEB Fettchemie) beschreiben ein Verfahren zur Herstellung von tensidhalti­ gen Granulaten in der Wirbelschicht, wobei im Anschluß an die Granulatbildung zur Re­ duktion der Klebrigkeit der Granulate und somit zur Reduktion der Verklumpungsneigung der Granulate nach dem Austreten aus der Wirbelschicht die fertigen Granulate noch in­ nerhalb der Wirbelschicht mit einem Feststoff bestäubt werden. Diese Lösung besitzt den Nachteil, daß erhebliche Anteile dieses Feststoffes noch vor dem Austritt aus der Wirbel­ schicht ins Innere der Granulate eingebaut werden und somit nicht zu ihrer äußeren Be­ schichtung beitragen können. Außerdem ist dieses Verfahren auf die Zugabe von festen, pulverförmigen Granulatstabilisatoren beschränkt.

Die internationale Patentanmeldung WO94/18302 (Henkel) löst die beschriebenen Pro­ bleme, insbesondere das Problem der Verklumpung, dadurch, daß die Granulate mit einem Stabilisator versehen werden. Die Zugabe des Granulatstabilisators erfolgt hierbei nach dem Austritt der Granulate aus der Wirbelschicht im Abzugsluftstrom. Als Granulatstabili­ satoren werden hier Feststoffe, insbesondere aus der Gruppe der Wachse, Zeolithe, Alka­ limetallsalze und Silikate eingesetzt, die vorzugsweise ein Wasseraufnahmevermögen be­ sitzen und so zur inneren Trocknung der Granulate beitragen. Auch der Einsatz von hy­ drophobierend wirkenden Abpuderungsmitteln, die vorzugsweise in Form einer Schmelze auf das Granulatkorn aufgebracht werden, wird in dieser Anmeldung beschrieben. Bei die­ sem Verfahren haftet das Abpuderungsmittel entweder nicht vollständig auf der Oberfläche und das Granulat wird bei Verdunstung der Feuchtigkeit aus dem Inneren staubig, was bei Lagerung zu erneuter Feuchtigkeitsaufnahme und Verklebung führt, oder die hydrophobie­ rende Schutzhülle verhindert eine vollständige Trocknung auch im Inneren des Granulat­ korns.

Die Aufgabe der Erfindung bestand darin, ein universelles Verfahren zur Herstellung von Granulaten zu entwickeln, wobei die Granulate mit einem gut haftenden Stabilisator be­ schichtet werden und deshalb eine erhöhte Lagerstabilität unter Atmosphäreneinfluß auf­ weisen, wobei deren Tendenz, erneut Feuchtigkeit aufzunehmen und zu verkleben deutlich reduziert ist.

Gegenstand der Erfindung ist dementsprechend ein Verfahren zur Herstellung von Granu­ laten, wobei im Anschluß an die Granulatbildung zur Reduktion der Klebrigkeit ein Granu­ latstabilisator hinzugegeben wird, wobei die Granulate zunächst getrocknet und dann durch Aufdüsung von Wasser gezielt zum Kleben gebracht werden, wonach die Zugabe des Granulatstabilisators erfolgt.

Während die Trocknung der Granulate bei den Verfahren des Standes der Technik nur so weit durchgeführt wird, daß die Auftragung von Granulatstabilisatoren aufgrund der Haftfähigkeit noch möglich ist, erlaubt das erfindungsgemäße Verfahren eine weitergehen­ de Trocknung der Granulate. Im Gegensatz zum Stand der Technik werden die Granu­ latstabilisatoren also nicht auf Granulatkörner mit einer homogenen Feuchtigkeitsvertei­ lung über das gesamte Korn aufgetragen, vielmehr wird das vorher getrocknete Granulat durch Aufdüsung von Wasser gezielt zum Kleben gebracht, wobei nur die oberflächenna­ hen Schichten des Granulatkorns angefeuchtet und damit haftfähig werden, während das Korninnere bereits getrocknet ist und trocken bleibt. Auf die solchermaßen erzeugte "Haftschicht" wird der Granulatstabilisator dann aufgetragen, wobei die Aufdüsung von Wasser und die Zugabe des Granulatstabilisators in einer Vielzahl von Apparaten durchge­ führt werden kann.

Die Herstellung der zu stabilisierenden Granulate an sich kann in sämtlichen üblichen Ap­ paraturen, die in der Wasch- und Reinigungsmittelindustrie verwendet werden, erfolgen. Beispielsweise seien hier die Verfahren der Sprühtrocknung, Granulie­ rung/Heißdampftrocknung, Granulierung in der Wirbelschicht, Agglomerierung, Pelletie­ rung, Kompaktierung oder Extrusion genannt.

Die Wasserzugabe im erfindungsgemäßen Verfahren wird so reguliert, daß das Produkt rieselfähig bleibt und eine weitere Agglomeration der Teilchen untereinander unterbleibt. Bei der anschließenden Zugabe des Granulatstabilisators erreicht man durch die Haftfähig­ keit an der Granulatkornoberfläche starke Haftkräfte zwischen dem Granulatkorn und den Granulatstabilisatorteilchen. Da aus tieferen Kornschichten keine Feuchtigkeit mehr ver­ dunsten muß, haftet der Stabilisator auch bei längerer Lagerung fest auf dem Korn, ist das Produkt staubfrei und zeigt auch bei langer Lagerung keine oder nur eine vernachlässigbar geringe Tendenz zum Verkleben und demzufolge eine deutlich verbesserte Lagerfähigkeit.

Vorzugsweise werden weniger als 3 Gew.-% Wasser insbesondere nicht mehr als 1 Gew.-% Wasser, bezogen auf das Gewicht der zu stabilisierenden Granulatkörner, aufgesprüht.

Es können auch mehrere Stabilisatoren getrennt oder in einer Mischung eingesetzt werden. Dabei ist es insbesondere bevorzugt, daß als feste Granulatstabilisatoren Feststoffe, die Wasser aufnehmen können und damit zur inneren Trocknung der Granulate beitragen, ein­ gesetzt werden. Es sind aber auch Granulatstabilisatoren bevorzugt, die zusätzlich zu den wasseraufnehmenden Feststoffen eingesetzt werden und die eine insbesondere hydropho­ bierend wirkende Schutzhülle um die Granulate ausbilden.

Zu den bevorzugten Granulatstabilisatoren gehören Zeolithe, insbesondere Zeolith NaA in Waschmittelqualität, Alkalicarbonate, insbesondere Natriumcarbonat in wasserfreier Form, Alkalisulfate, insbesondere Natriumsulfat in wasserfreier Form, amorphe und kristalline Alkalisilikate und naturliche oder synthetische Schichtsilikate, insbesondere Smektite und Bentonite. Dabei werden vorzugsweise feinteilige Feststoffe als Stabilisator eingesetzt, die zu mindestens 90% aus Teilchen mit einem Durchmesser unterhalb 40 µm bestehen. Die Alkalisilikate sind vorzugsweise amorphe Alkalisilikate mit einem molaren Verhältnis M₂O:SiO₂ von 1:2,0 bis 1 : 4,5 und insbesondere von 1 : 2,3 bis 1:4,0, wobei M vorzugswei­ se für Natrium oder Kalium steht, und/oder kristalline Disilikate, insbesondere in Form der Natriumsalze, beispielsweise α, β oder δ-Natriumdisilikate; letzteres ist beispielsweise unter der Bezeichnung SKS6® (Warenzeichen der Firma Hoechst) im Handel erhältlich. Auch die als Kieselsäuren bezeichneten Produkte, insbesondere die durch Fällung herge­ stellten sogenannten Fällungskieselsäuren, sind als Granulatstabilisatoren geeignet. Der oder die Granulatstabilisatoren werden im erfindungsgemäßen Verfahren vorteilhaf­ terweise in Mengen von 0,1 bis 10 Gew.-%, bezogen auf das zu stabilisierende Granulat, eingesetzt. Bevorzugt sind Mengen zwischen 0,5 und 4 Gew.-%.

Das erfindungsgemäße Verfahren kann in einer Vielzahl von in der Wasch- und Reini­ gungsmittelindustrie üblicherweise eingesetzten Apparaten durchgeführt werden. So ist es beispielsweise möglich, die getrockneten Granulatkörner in einem Verrunder an einer Stelle mit Wasser zu bedüsen und nachfolgend den oder die Granulatstabilisatoren aufzu­ stäuben. In solchen Drehtellerapparaturen beträgt die Verweilzeit der Granulate üblicher­ weise weniger als 20 Sekunden. Auch herkömmliche Mischer und Mischgranulatoren sind zur Durchführung des erfin­ dungsgemäßen Verfahrens geeignet. Die Oberflächenbehandlung der Granulate kann dabei direkt im Anschluß an die Granulatbildung erfolgen, so daß ein zusätzlicher Transport sowie die Verwendung weiterer Apparaturen entfallen. Als Mischer können dabei sowohl Hochintensitätsmischer ("high-shear mixer") als auch normale Mischer mit geringeren Umlaufgeschwindigkeiten verwendet werden. Geeignete Mischer sind beispielsweise Ei­ rich®-Mischer der Serien R oder RV (Warenzeichen der Maschinenfabrik Gustav Eirich, Hardheim), der Schugi® Flexomix, die Fukae® FS-G-Mischer (Warenzeichen der Fukae Powtech, Kogyo Co., Japan), die Lödige® FM-, KM- und CB-Mischer (Warenzeichen der Lödige Maschinenbau GmbH, Paderborn) oder die Drais®-Serien T oder K-T (Warenzeichen der Drais-Werke GmbH, Maiinheim). Die Verweilzeiten der zu beschich­ tenden Granulate in den Mischern liegen im Bereich von weniger als 60 Sekunden, wobei die Verweilzeit auch von der Umlaufgeschwindigkeit des Mischers abhängt. Hierbei ver­ kürzen sich die Verweilzeiten entsprechend, je schneller der Mischer läuft. Bevorzugt be­ tragen die Verweilzeiten der zu beschichtenden Granulate im Mischer/Verrunder unter einer Minute, vorzugsweise unter 15 Sekunden.

Das erfindungsgemäße Verfahren besitzt den Vorteil, daß es kostengünstig in gängigen Apparaten der Wasch- und Reinigungsmittelindustrie durchgeführt werden kann und eine energiesparende Möglichkeit zur Oberflächenbehandlung bereitstellt. So ist ein energiein­ tensives Verwirbeln der Granulatkörner und die Aufdüsung der Granulatsbilisatoren in komplizierten Apparaturen nicht erforderlich. Vielmehr genügt es, das Wasser unter dem in der Wasserleitung herrschenden Druck durch eine Düse auf die vorzugsweise im Ver­ runder oder Mischer bewegten Granulate aufzusprühen und danach die Granulatstabilisato­ ren einzustäuben bzw. einzudüsen.

Die nach dem erfindungsgemäßen Verfahren hergestellten Granulate sind vorzugsweise tensidhaltig. Dabei sind insbesondere solche Granulate bevorzugt, die mehr als 10 Gew.-% Tensid, insbesondere 15 bis 90 Gew.-% anionische und/oder nichtionische sowie gegebe­ nenfalls amphotere, zwitterionische und/oder kationische Tenside enthalten.

Die erfindungsgemäß hergestellten Granulate finden bevorzugte Verwendung in Wasch-, Spül- oder Reinigungsmitteln, wobei bevorzugte Wasch- und Reinigungsmittel die nach dem erfindungsgemäßen Verfahren stabilisierten Granulate in Mengen von mehr als 2 Gew.-%, insbesondere in Mengen oberhalb von 5 Gew.-%, bezogen auf das gesamte Wasch- und Reinigungsmittel, enthalten.

Solche Wasch- und Reinigungsmittel können neben den nach dem erfindungsgemäßen Verfahren stabilisierten Granulaten sämtliche anderen in Wasch- und Reinigungsmitteln üblichen Inhaltsstoffe wie weitere Tenside, Gerüststoffe, Cobuilder, Bleichmittel und Bleichaktivatoren, Enzyme, soil-repellents, Vergrauungsinhibitoren, optische Aufheller, Schauminhibitoren, Parfüm usw. enthalten.

Selbstverständlich ist es aber auch möglich, nach dem erfindungsgemäßen Verfahren komplette Wasch- und Reinigungsmittel herzustellen, indem beispielsweise granulierte, agglomerierte, pelletierte, kompaktierte oder extrudierte Wasch- und Reinigungsmittel erfindungsgemäß durch Aufdüsen von Wasser und Aufstäubung von Granulatstabilisatoren stabilisiert werden.

Beispiele

Ein durch Wirbelschichtgranulation von C_9-13-Alkylbenzolsulfonat mit Soda erhaltenes 60 Gew.-%iges ABS-Granulat wurde in einem Verrunder nach dem erfindungsgemäßen Ver­ fahren (Beispiel E) mit Wasser bedüst und mit ca. 3 Gew.-% seines Gewichts an hydro­ phober Kieselsäure "abgepudert". Die Granulate des Vergleichsbeispiels V wurden mit Wasser bedüst, sondern direkt mit der gleichen Menge an hydrophober Kieselsäure be­ stäubt, wobei die Haftung über die Restfeuchte der Granulatkörner erfolgte.

Die Produkte wurden 24 h bei 50°C und 100% relativer Luftfeuchtigkeit gelagert, wobei das erfindungsgemäße Mittel E rieselfähig blieb, während das Vergleichsmittel V durch Wasseraufnahme verklebte.

Wenn die Granulatkörner nach der Trocknung nicht mit Wasser bedüst, sondern lediglich mit hydrophober Kieselsäure bestäubt, so ist die Haftung des Granulatstabilisators so ge­ ring, daß bei Lagerung eine Entmischung zwischen dem Grob- (Granulatkorn-) und Feinanteil (Granulatstabilisator) erfolgt. Da auf diese Weise keine echte Beschichtung der Granulatkörner resultiert, zeigt auch dieses Vergleichsbeispiel bei Lagerung eine starke Wasseraufnahme und verklumpt.

Bei einer Granulatstabilisierung in der Wirbelschicht (Zugabe des Granulatstabilisators während der Wirbelschichtgranulation) wird einerseits der Stabilisator auch in das Korn eingebaut, was zu deutlich höheren Mengen an eingesetztem Stabilisator führt (ca. 15 Gew.-%, bezogen auf das Granulat), andererseits neigen auch diese Produkte bei Lagerung zur Wasseraufnahme und verkleben dabei.

Claims (10)

1. Verfahren zur Herstellung von Granulaten, wobei im Anschluß an die Granulatbil­ dung zur Reduktion der Klebrigkeit ein Granulatstabilisator hinzugegeben wird, da­ durch gekennzeichnet, daß die Granulate zunächst getrocknet und dann durch Auf­ düsung von Wasser gezielt zum Kleben gebracht werden, wonach die Zugabe des Granulatstabilisators erfolgt.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß als Granulatstabilisatoren Feststoffe, die Wasser aufnehmen können, eingesetzt werden.

3. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß als Gra­ nulatstabilisatoren Feststoffe aus der Gruppe der Alkalisilikate und Alkalialuminosili­ kate eingesetzt werden.

4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß ein oder mehrere Granulatstabilisatoren getrennt oder in einer Mischung eingesetzt werden.

5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Granu­ latstabilisatoren in einem Verrunder auf die Granulate aufgebracht werden.

6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Granu­ latstabilisatoren in einem Mischer auf die Granulate aufgebracht werden.

7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Ver­ weilzeit der zu beschichtenden Granulate im Mischer/Verrunder unter einer Minute, vorzugsweise unter 15 Sekunden, beträgt.

8. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß der oder die Granulatstabilisatoren in Mengen von 0,1 bis 10 Gew.-%, vorzugsweise in Men­ gen von 0,5 bis 4 Gew.-%, jeweils bezogen auf das stabilisierte Granulat, eingesetzt werden.

9. Granulat, hergestellt nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß es tensidhaltig ist und vorzugsweise mehr als 10 Gew.-% Tenside, insbesondere 15 bis 90 Gew.-% anionische und/oder nichtionische sowie gegebenenfalls amphotere, zwitterionische und/oder kationische Tenside enthält.

10. Verwendung eines Granulats, hergestellt nach einem der Ansprüche 1 bis 8, in Wasch-, Spül- oder Reinigungsmitteln.