DE19757217A1 - Teilchenförmiges Wasch- und Reinigungsmittel - Google Patents

Teilchenförmiges Wasch- und Reinigungsmittel

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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.
Beispiele
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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