DE19757217A1 - Teilchenförmiges Wasch- und Reinigungsmittel - Google Patents
Teilchenförmiges Wasch- und ReinigungsmittelInfo
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Description
Die vorliegende Erfindung betrifft ein teichenförmiges, nichtionisches Tensid- und Builder
haltiges Wasch- und Reinigungsmittel oder Compound hierfür, sowie ein Verfahren zu seiner
Herstellung.
Wasch- und Reinigungsmittel enthalten zur Erhöhung ihrer Wasch- bzw. Reinigungsleistung,
insbesondere gegenüber Staub/Hautfettanschmutzungen, nichtionische Tenside. Die mei
sten nichtionischen Tenside sind jedoch bei Raumtemperatur flüssig, was ihre Verarbeitbar
keit in pulverförmigen Mitteln erschwert.
Häufig werden die flüssigen nichtionischen Tenside in Form von sogenannten Compounds
eingesetzt, die in der Regel über Naßgranulation mit Zeolith oder einem anderen festen
Waschmittelbuilder, und Granulierflüssigkeit hergestellt werden. Im Anschluß an die Granu
lierung müssen die erhaltenen Teilchen getrocknet werden. Die Granulierung erfordert den
Einsatz einer Granulierflüssigkeit, wodurch sich der Anteil an flüssigen nichtionischen Tensi
den reduziert. Zudem können sich im Mischer durch die Flüssigkeit leicht Anbackungen bil
den und es erfolgt bei hohen Gehalten an diesen flüssigen nichtionischen Tensiden im
Trockner eine weitere Aufgranulierung zu größeren Teilchen. Der zusätzliche Trocknungs
schritt verlängert zudem das Herstellverfahren und erhöht zusätzlich die Kosten.
Ein weiterer Nachteil von nichtionischen Tensiden, insbesondere wenn sie in kompaktierten
Compounds eingesetzt werden, ist ihre Neigung zur Gelbildung. Zur Vermeidung der Gelbil
dung und zur Erhöhung der Löslichkeit sind aus dem Stand der Technik einige Verfahren zur
Herstellung von festen Reinigungsmittelteilchen, die nichtionische Tenside enthalten bekannt.
In der DE-A- 41 24 701 wird ein Verfahren zur Herstellung von festen Wasch- und Reini
gungsmitteln offenbart, worin feste und flüssige Waschmittelrohstoffe unter gleichzeitiger
oder anschließender Formgebung und ggf. Trocknung vermischt werden. Als feste Be
standteile werden Aniontenside, Buildersubstanzen und Alkalisierungsmittel und als flüssige
Bestandteile Niotenside eingesetzt. Zur Verbesserung des Auflöseverhaltens und zur Er
leichterung der Einarbeitung werden die flüssigen Niotenside innig mit einem Strukturbrecher
in einem Gewichtsverhältnis 10 : 1 bis 1 : 1 vermischt. Als Strukturbrecher werden Polyethy
lenglykol oder Polypropylenglykol, Sulfate und /oder Disulfate von Polyethylenglykol oder
Polypropylenglykol; Sulfosuccinate und/oder Disulfosuccinate von Polyethylenglykol oder
Polypropylenglykol oder Mischungen aus diesen eingesetzt.
Der vorliegenden Erfindung lag somit die Aufgabe zugrunde, Teilchen zum Einsatz in Wasch- und
Reinigungsmittel zur Verfügung zu stellen, die möglichst über Trockengranulierung oder
-agglomerierung unter Einsatz von geringeren Mengen an Granulierhilfsmittel als im Stand
der Technik üblich erhalten werden können und die bekannten Löslichkeitsprobleme in pul
verförmigen Wasch- und Reinigungsmitteln nicht aufweisen.
Überraschenderweise wurde festgestellt, daß das Herstellungsverfahren von festen Teilchen,
die als wesentliche Bestandteile Niotenside und Builder enthalten, und die in Wasch- und
Reinigungsmitteln eingesetzt werden können, vereinfacht werden kann, und auch die Lös
lichkeit der Teilchen verbessert werden kann, wenn diese Celluloseteilchen enthalten.
Gegenstand der vorliegenden Erfindung sind demgemäß teilchenförmige Wasch- und Rei
nigungsmittel oder Compounds hierfür, enthaltend 20 bis 94 Gew.-% Builder und 5 bis 60
Gew.-% Niotensid, dadurch gekennzeichnet, daß 1 bis 20 Gew.-% Cellulose enthalten sind.
Die erfindungsgemäßen Teilchen können entweder als alleinige Waschmittelkomponente
eingesetzt werden oder mit anderen Teilchen, die weitere Waschmittelkomponenten enthal
ten vermischt und konfektioniert werden.
Die Cellulose, die erfindungsgemäß in den beanspruchten Mitteln enthalten ist, weist die for
male Bruttozusammensetzung (C6H10O5)n auf und stellt formal betrachtet ein β-1,4-Polyacetal
von Cellobiose dar, die ihrerseits aus zwei Molekülen Glucose aufgebaut ist. Geeignete Cel
lulosen bestehen dabei aus ca. 500 bis 5000 Glucose-Einheiten und haben demzufolge
durchschnittliche Molmassen von 50.000 bis 500.000. Die eingesetzte Cellulose weist übli
cherweise eine Teilchengröße von weniger als 150 µm, vorzugsweise von weniger als 100
µm auf. Die Teilchengröße sollte nicht zu hoch sein, da diese, sollten sie sich auf den Textili
en als Rückstand niederschlagen, gut sichtbar sind und als Verschmutzung angesehen wer
den. Als Cellulosen können im Rahmen der vorliegenden Erfindung auch Cellulosederivate,
die durch polymeranaloge Reaktionen aus Cellulose erhältlich sind, eingesetzt werden. Sol
che chemisch modifizierten Cellulosen umfassen dabei beispielsweise Produkte aus Vereste
rungen bzw. Veretherungen, in denen Hydroxy-Wasserstoffatome substituiert wurden. Aber
auch Cellulosen, in denen die Hydroxylgruppen gegen funktionelle Gruppen, die nicht über
ein Sauerstoffatom gebunden sind, ersetzt wurden, lassen sich als Cellulosederivate einset
zen. In die Gruppe der Cellulosederivate fallen beispielsweise Alkalicellulosen, Carboxyme
thylcellulose (CMC), Celluloseester und -ether sowie Aminocellulosen. Ein weiteres Cellulo
sederivat, das eingesetzt werden kann, ist mikrokristalline Cellulose.
Die genannten Cellulosederivate werden vorzugsweise nicht allein sondern in Mischung mit
Cellulose verwendet. Der Gehalt dieser Mischungen an Cellulosederivaten beträgt vorzugs
weise unterhalb 50 Gew.-%, besonders bevorzugt unterhalb 20 Gew.-%, bezogen auf den
gesamten Gehalt an Cellulose. Besonders bevorzugt wird jedoch reine Cellulose eingesetzt,
die frei von Cellulosederivaten ist.
Als nichtionische Tenside werden vorzugsweise alkoxylierte, vorteilhafterweise ethoxylierte,
insbesondere primäre Alkohole mit vorzugsweise 8 bis 18 C-Atomen und durchschnittlich 1
bis 12 Mol Ethylenoxid (EO) pro Mol Alkohol eingesetzt, in denen der Alkoholrest linear oder
bevorzugt in 2-Stellung methylverzweigt sein kann bzw. lineare und methylverzweigte Reste
im Gemisch enthalten kann, so wie sie üblicherweise in Oxoalkoholresten vorliegen. Insbe
sondere sind jedoch Alkoholethoxylate mit linearen Resten aus Alkoholen nativen Ursprungs
mit 12 bis 18 C-Atomen, z. B. aus Kokos-, Palm-, Talgfett- oder Oleylalkohol, und durch
schnittlich 2 bis 8 EO pro Mol Alkohol bevorzugt. Zu den bevorzugten ethoxylierten Alkoholen
gehören beispielsweise C12-C14-Alkohole mit 3 EO oder 4 EO, C9-C11-Alkohole mit 7 EO,
C13-C15-Alkohole mit 3 EO, 5 EO, 7 EO oder 8 EO, C12-C18-Alkohole mit 3 EO, 5 EO oder 7 EO
und Mischungen aus diesen, wie Mischungen aus C12-C14-Alkohol mit 3 EO und C12-C18-Al
kohol mit 7 EO. Die angegebenen Ethoxylierungsgrade stellen statistische Mittelwerte dar,
die für ein spezielles Produkt eine ganze oder eine gebrochene Zahl sein können. Bevor
zugte Alkoholethoxylate weisen eine eingeengte Homologenverteilung auf (narrow range
ethoxylates, NRE).
Neben den bevorzugt eingesetzten Fettalkoholalkoxylaten können auch weitere nichtionische
Tenside, wie Alkylpolyglykoside, alkoxylierte, vorzugsweise ethoxylierte oder ethoxylierte und
propoxylierte C8-C18-Fettsäurealkylester, N-Fettalkyl-aminoxide, Polyhydroxyfettsäureamide
oder deren Gemische eingesetzt werden.
Der Gehalt der nichtionischen Tenside beträgt in den fertigen Mitteln vorzugsweise von 10
Gew.-% bis 50 Gew.-%.
Als Builder können alle für Wasch- und Reinigungsmittel geeigneten Builder verwendet wer
den, die eine ausreichend große innere Oberfläche aufweisen, um das Niotensid aufnehmen
zu können. Beispiele hierfür sind Zeolithe, kristalline Schichtsilikate, amorphe Silikate, Soda,
Phosphate und deren Mischungen, wobei Zeolith bevorzugt ist.
Als Zeolith kann beispielsweise feinkristalliner, synthetischer und gebundenes Wasser ent
haltender Zeolith, wie Zeolith A, Zeolith P und Mischungen aus A und P eingesetzt werden.
Als im Handel erhältlicher Zeolith P ist beispielsweise Zeolith MAP® (Handelsprodukt der
Firma Crosfield) zu nennen.
Als weitere bevorzugt eingesetzte und besonders geeignete Zeolithe sind Zeolithe vom Fau
jasit-Typ zu nennen. Zusammen mit den Zeolithen X und Y gehört das Mineral Faujasit zu
den Faujasit-Typen innerhalb der Zeolith-Strukturgruppe 4, die durch die Doppelsechsring-
Untereinheit D6R gekennzeichnet ist (Vergleiche Donald W. Breck: "Zeolite Molecular Sie
ves", John Wiley & Sons, New York, London, Sydney, Toronto, 1974, Seite 92). Zur Zeolith-
Strukturgruppe 4 zählen neben den genannten Faujasit-Typen noch die Mineralien Chabazit
und Gmelinit sowie die synthetischen Zeolithe R (Chabazit-Typ), S (Gmelinit-Typ), L und ZK-
5. Die beiden letztgenannten synthetischen Zeolithe haben keine mineralischen Analoga.
Zeolithe vom Faujasit-Typ sind aus β-Käfigen aufgebaut, die tetrahedral über D6R-Unterein
heiten verknüpft sind, wobei die β-Käfige ähnlich den Kohlenstoffatomen im Diamanten an
geordnet sind. Das dreidimensionale Netzwerk der im erfindungsgemäßen Verfahren einge
setzten Zeolithe vom Faujasit-Typ weist Poren von 2,2 und 7,4 A auf, die Elementarzelle ent
hält darüberhinaus 8 Kavitäten mit ca. 13 A Durchmesser und läßt sich durch die Formel
Na86[(AlO2)86(SiO2)106].264 H2O beschreiben. Das Netzwerk des Zeolith X enthält dabei ein
Hohlraumvolumen von ungefähr 50%, bezogen auf den dehydratisierten Kristall, was den
größten Leerraum aller bekannten Zeolithe darstellt (Zeolith Y: ca. 48% Hohlraumvolumen,
Faujasit: ca. 47% Hohlraumvolumen). (Alle Daten aus: Donald W. Breck: "Zeolite Molecular
Sieves", John Wiley & Sons, New York, London, Sydney, Toronto, 1974, Seiten 145,176,
177).
Im Rahmen der vorliegenden Erfindung kennzeichnet der Begriff "Zeolith vom Faujasit-Typ"
alle drei Zeolithe, die die Faujasit-Untergruppe der Zeolith-Strukturgruppe 4 bilden. Neben
dem Zeolith X sind erfindungsgemäß also auch Zeolith Y und Faujasit sowie Mischungen
dieser Verbindungen erfindungsgemäß einsetzbar, wobei der reine Zeolith X bevorzugt ist.
Auch Mischungen oder Cokristallisate von Zeolithen des Faujasit-Typs mit anderen Zeoli
then, die nicht zwingend der Zeolith-Strukturgruppe 4 angehören müssen, sind erfindungs
gemäß einsetzbar, wobei die Vorteile des erfindungsgemäßen Verfahrens besonders deut
lich zu Tage treten, wenn mindestens 50 Gew.-% der Zeolithe Zeolithe vom vom Faujasit-Typ
sind.
Die Aluminiumsilikate, die im erfindungsgemäßen Verfahren eingesetzt werden, sind kom
merziell erhältlich, und die Methoden zu ihrer Darstellung sind in Standardmonographien be
schrieben.
Beispiele für kommerziell erhältliche Zeolithe vom X-Typ können durch die folgenden For
meln beschrieben werden:
Na86[(AlO2)86(SiO2)106].x H2O,
K86[(AlO2)86(SiO2)106].x H2O,
Ca40Na6[(AlO2)86(SiO2)106].x H2O,
Sr21Ba22[(AlO2)86(SiO2)106].x H2O,
in denen x Werte zwischen 0 und 276 annehmen kann und die Porengrößen von 8,0 bis 8,4
A aufweisen.
Kommerziell erhältlich und im Rahmen des erfindungsgemäßen Verfahrens bevorzugt ein
setzbar ist beispielsweise auch ein Co-Kristallisat aus Zeolith X und Zeolith A (ca. 80 Gew.-%
Zeolith X), das von der Firma CONDEA Augusta S.p.A. unter dem Markennamen VEGO-
BOND AX® vertrieben wird und durch die Formel
nNa2O.(1-n)K2O.Al2O3.(2-2,5)SiO2.(3,5-5,5) H2O
beschrieben werden kann.
Auch Zeolithe vom Y-Typ sind kommerziell erhältlich und lassen sich beispielsweise durch
die Formeln
Na56[(AlO2)56(SiO2)136].x H2O,
K56[(AlO2)56(SiO2)136].x H2O,
in denen x für Zahlen zwischen 0 und 276 steht und die Porengrößen von 8,0 A aufweisen,
beschreiben.
Die Teilchengrößen der im erfindungsgemäßen Verfahren eingesetzten Zeolithe vom Fauja
sit-Typ liegt dabei im Bereich von 0,1 bis zu 100 µm, vorzugsweise zwischen 0,5 und 50 µm
und insbesondere zwischen 1 und 30 µm, jeweils mit Standard-Teilchengrößebestimmungs
methoden gemessen.
Geeignete Builder sind beispielsweise auch kristalline, schichtförmige Natriumsilikate der
allgemeinen Formel NaMSixO2x+1.yH2O, wobei M Natrium oder Wasserstoff bedeutet, x eine
Zahl von 1,9 bis 4 und y eine Zahl von 0 bis 20 ist und bevorzugte Werte für x 2, 3 oder 4
sind. Derartige kristalline Schichtsilikate werden beispielsweise in der europäischen Patent
anmeldung EP-A-0 164 514 beschrieben. Bevorzugte kristalline Schichtsilikate der angege
benen Formel sind solche, in denen M für Natrium steht und x die Werte 2 oder 3 annimmt.
Insbesondere sind sowohl β- als auch δ-Natriumdisilikate Na2Si2O5.yH2O bevorzugt.
Weiterhin können als Buildersubstanzen auch amorphe Natriumsilikate mit einem Modul
Na2O : SiO2 von 1 : 2 bis 1 : 3,3, vorzugsweise von 1 : 2 bis 1 : 2,8 und insbesondere von 1 : 2 bis
1 : 2,6 eingesetzt werden, welche vorzugsweise löseverzögert sind und Sekundärwaschei
genschaften aufweisen. Die Löseverzögerung gegenüber herkömmlichen amorphen Natri
umsilikaten kann dabei auf verschiedene Weise, beispielsweise durch Oberflächenbehand
lung, Compoundierung, Kompaktierung/Verdichtung oder durch Übertrocknung hervorgeru
fen worden sein. Im Rahmen dieser Erfindung wird unter dem Begriff "amorph" auch "rönt
genamorph" verstanden. Dies heißt, daß die Silikate bei Röntgenbeugungsexperimenten
keine scharfen Röntgenreflexe liefern, wie sie für kristalline Substanzen typisch sind, sondern
allenfalls ein oder mehrere Maxima der gestreuten Röntgenstrahlung, die eine Breite von
mehreren Gradeinheiten des Beugungswinkels aufweisen. Es kann jedoch sehr wohl sogar
zu besonders guten Buildereigenschaften führen, wenn die Silikatpartikel bei Elektronenbeu
gungsexperimenten verwaschene oder sogar scharfe Beugungsmaxima liefern. Dies ist so
zu interpretieren, daß die Produkte mikrokristalline Bereiche der Größe 10 bis einige Hundert
nm aufweisen, wobei Werte bis max. 50 nm und insbesondere bis max. 20 nm bevorzugt
sind. Derartige sogenannte röntgenamorphe Silikate, welche ebenfalls eine Löseverzögerung
gegenüber den herkömmlichen Wassergläsern aufweisen, werden beispielsweise in der
deutschen Patentanmeldung DE-A- 44 00 024 beschrieben. Insbesondere bevorzugt sind
verdichtete/kompaktierte amorphe Silikate, compoundierte amorphe Silikate und übertrock
nete röntgenamorphe Silikate.
Neben den erfindungsgemäß eingesetzten Niotensiden können die erfindungsgemäßen Mit
tel auch Aniontenside enthalten, wie z. B. C8-C22-Alkylsulfate, C8-C22-Alkansulfonate, C8-C22-Olefin
sulfonate, C8-C22-Alkylbenzolsulfonate, C8-C22-Fettsäureethersulfate, C8-C22-Fettsäure
estersulfonate, sulfierte Fettsäureglycerinester, 2,3-C8-C22-Alkylsulfate, Salze, Monoester
und/oder Diester der Alkylsulfobernsteinsäure (Sulfosuccinate), Schwefelsäuremonoester der
mit 1 bis 6 Mol Ethylenoxid ethoxylierten geradkettigen oder verzweigten C7-C21-Alkohole,
Fettsäureseifen oder deren Mischungen.
Weiterhin können die erfindungsgemäßen Mittel alle üblicherweise in Wasch- und Reini
gungsmitteln enthaltenen Substanzen aufweisen, wie anorganische Salze, Bleichmittel,
Bleichaktivatoren, Vergrauungsinhibitoren, Schauminhibitoren, Salze von Polyphosphonsäu
ren, optische Aufheller, Enzyme oder deren Gemische.
Ein weiterer Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist ein Verfahren zur Herstellung des
erfindungsgemäßen teilchenförmigen Wasch- und Reinigungsmittels oder Compounds hier
für. In einer möglichen Ausführungsform werden die einzelnen Bestandteile innig miteinander
vermischt und in an sich bekannter Weise in Form agglomeriert werden.
In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform wird zunächst das nichtionische Tensid in an
sich bekannter Weise auf den Builder aufgebracht, üblicherweise wird der Builder mit dem
nichtionischen Tensid imprägniert. In einem weiteren Verfahrensschritt wird der imprägnierte
Builder mit der Cellulose vermischt und agglomeriert. In dieser Ausführungsform wirkt die
Cellulose als Granulier-/Kompaktierhilfsmittel. Die Agglomerierung kann nach bekannten
Verfahren erfolgen, wie die Extrusion, Pelletierung oder Walzenkompaktierung, wobei die
Walzenkompaktierung bevorzugt ist.
Die Agglomerierung kann ggf. unter Zusatz von Hilfsmitteln wie organischen Gerüstsubstan
zen, z. B. Polycarbonsäuren, Citronensäure, Adipinsäure, Bernsteinsäure, Glutarsäure,
Weinsäure, Zuckersäuren, Aminocarbonsäuren, Nitrilotriessigsäure (NTA), polymere Carb
oxylate, den Alkalisalzen, insbesondere den Natriumsalzen, der voranstehend genannten
Carbonsäuren und Mischungen aus diesen, durchgeführt werden, sofern die Hilfsmittel die
Löslichkeit der erfindungsgemäßen Mittel nicht beeinträchtigen.
Compounds aus den in der folgenden Tabelle dargestellten Bestandteilen wurden hergestellt.
Dazu wurden nichtionisches Tensid und Builder in den in Tabelle 1 wiedergegebenen Men
genanteilen in einem Lödige-Mischer vermischt. Anschließend wurde das erhaltene Gemisch
erfindungsgemäß mit Cellulose und zum Vergleich mit Polyethylenglykol abgemischt. Das
erhaltene Produkt wurde in einer Kompaktierwalze (Alexanderwerk WP 50N/75) granuliert.
Die entstandenen Schülpen wurden anschließend in einem Siebgranulator auf Partikel klei
ner 2 mm gebrochen. Sowohl die erfindungsgemäß hergestellten Granulate als auch die aus
dem Stand der Technik waren frei rieselfähig und abriebstabil.
Die Löslichkeit der Produkte wurde im sogenannten L-Test untersucht. Dazu wurden 8 g
Substanz in 1000 ml Wasser mit einer Härte von 16°dH bei 30°C gegeben mit einem
Propellerrührer mit 800 U/min., 1,5 Minuten verrührt. Die nichtaufgelösten Feststoffe wurden
mit einem Sieb mit einer Maschenweite von 0,2 mm abgesiebt. Der Rückstand wurde bis zur
Gewichtskonstanz getrocknet und gewogen. Die Versuchsergebnisse sind in der folgenden
Tabelle dargestellt.
Aus den Versuchsergebnissen wird deutlich, daß die erfindungsgemäßen Mittel eine wesent
lich bessere Löslichkeit aufweisen als die Mittel aus dem Stand der Technik. Ferner ist zu
beachten, daß zur Herstellung der Mittel bei Einsatz von Polyethylenglykol, das üblicherwei
se zur Löslichkeitsverbesserung eingesetzt wird, wesentlich größere Mengen davon einge
setzt werden müssen als nach dem erfindungsgemäßen Verfahren.
Claims (8)
1. Teilchenförmiges Wasch- und Reinigungsmittel oder Compound hierfür, enthaltend 20
bis 94 Gew.-% Builder und 5 bis 60 Gew.-% Niotensid, dadurch gekennzeichnet, daß
1 bis 20 Gew.-% Cellulose enthalten sind.
2. Mittel nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Cellulose eine Teilchen
größe von weniger als 150 µm, insbesondere weniger als 100 µm aufweist.
3. Mittel nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß als Niotenside alkoxy
lierte primäre Alkohole mit 8 bis 18 C-Atomen und durchschnittlich 1 bis 12 Mol Alky
lenoxid pro Mol Alkohol enthalten sind.
4. Mittel nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß als Builder
Zeolithe, kristalline Schichtsilikate, amorphe Silikate, Soda, Phosphate und deren Mi
schungen eingesetzt werden.
5. Mittel nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Zeolith mindestens 50
Gew.-% eines Zeoliths vom Faujasit-Typ enthält.
6. Verfahren zur Herstellung eines teilchenförmigen Wasch- und Reinigungsmittels oder
Compounds hierfür, das 20 bis 94 Gew.-% Builder, 5 bis 60 Gew.-% Niotensid und 1
bis 20 Gew.-% Cellulose enthält, in dem die einzelnen Bestandteile innig miteinander
vermischt und in an sich bekannter Weise in Form agglomeriert werden.
7. Verfahren zur Herstellung eines teilchenförmigen Wasch- und Reinigungsmittels oder
Compounds hierfür, das 20 bis 94 Gew.-% Builder, 5 bis 60 Gew.-% Niotensid und 1
bis 20 Gew.-% Cellulose enthält, in dem das nichtionische Tensid zunächst auf den
Builder aufgebracht und anschließend in Gegenwart der Cellulose agglomeriert wird.
8. Verfahren nach 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Agglomerierung durch
Extrusion, Pelletierung oder Walzenkompaktierung erfolgt.
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8139 | Disposal/non-payment of the annual fee |