DE19844522A1 - Granulationsverfahren - Google Patents
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Abstract
Es wird ein neues Granulationsverfahren beschrieben, bei dem ein Tensidschaum, der durch Aufschäumen einer fließfähigen, tensidhaltigen Komponente mit einem gasförmigen Medium erhalten wurde, als Granulationshilfsmittel eingesetzt wird. Der Tensidschaum weist dabei vorzugsweise mittlere Porengrößen unterhalb 10 mm, vorzugsweise unterhalb 5 mm und insbesondere unterhalb 2 mm, auf.
Description
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von Tensidgranulaten. Sie
betrifft insbesondere ein Verfahren, das es gestattet, Tensidgranulate bzw. tensidhaltige
Komponenten von Wasch- und Reinigungsmittelzusammensetzungen oder komplette
Wasch- und Reinigungsmittelzusammensetzungen ohne oder mit vermindertem Einsatz von
Sprühtrocknungsschritten herzustellen.
Granulare Wasch- und Reinigungsmittelzusammensetzungen oder Komponenten hierfür
werden zu einem Großteil durch Sprühtrocknung hergestellt. Bei der Sprühtrocknung wer
den die Inhaltsstoffe wie Tenside, Gerüststoffe usw. mit ca. 35 bis 50 Gew.-% Wasser zu
einer wäßrigen Aufschlämmung, dem sogenannten Slurry, vermischt und in Sprühtürmen in
einem Heißgasstrom zerstäubt, wobei sich die Wasch- und Reinigungsmittel-Partikel aus
bilden. Sowohl die Anlagen für dieses Verfahren als auch die Durchführung des Verfahrens
sind kostenaufwendig, da der größte Teil des Slurry-Wassers verdampft werden muß, um
Partikel mit Restwassergehalten um die 5 bis 10 Gew.-% zu erhalten. Zudem haben die
durch Sprühtrocknung hergestellten Granulate zwar meist eine ausgezeichnete Löslichkeit,
weisen aber nur geringe Schüttgewichte auf, was zu höheren Verpackungsvolumina sowie
Transport- und Lagerkapazitäten führt. Auch die Fließfähigkeit sprühgetrockneter Granulate
ist aufgrund ihrer unregelmäßigen Oberflächenstruktur nicht optimal, was sich auch auf ihr
optisches Erscheinungsbild auswirkt. Sprühtrocknungsverfahren weisen eine weitere Reihe
von Nachteilen auf, so daß es nicht an Versuchen gefehlt hat, die Herstellung von Wasch-
und Reinigungsmitteln völlig ohne Sprühtrocknung durchzuführen oder zumindest mög
lichst geringe Anteile an Sprühtrocknungsprodukten im Fertigprodukt zu haben.
So beschreibt W. Hermann de Groot, I. Adami, G.F. Moretti "The Manufacture of Modern
Detergent Powders", Hermann de Groot Academic Publisher, Wassenaar, 1995, Seite 102
ff. verschiedene Misch- und Granulierverfahren zur Herstellung von Wasch- und Reini
gungsmitteln. Diese Verfahren haben die Gemeinsamkeit, daß vorgemischte Feststoffe unter
Zusatz der flüssigen Inhaltsstoffe granuliert und gegebenenfalls nachgetrocknet werden.
Auch in der Patentliteratur existiert ein breiter Stand der Technik zur Non-Tower-
Herstellung von Wasch- und Reinigungsmitteln. Insbesondere zu unterschiedlichen Appa
raten, die unter variierenden Bedingungen betrieben werden, zu unterschiedlichen Granula
tionshilfsmitteln und deren Aufbringung auf im Mischer vorgelegte Feststoffe sowie zu
Kombinationen von Inhaltsstoffen mit physikalischen Bedingungen, die während der Gra
nulation einzuhalten sind, lassen sich viele Veröffentlichungen finden.
So beschreibt das europäische Patent EP 642 576 (Henkel) eine zweistufige Granulierung in
zwei hintereinander geschalteten Mischer/Granulatoren, wobei in einem ersten, niedertouri
gen Granulator 40-100 Gew.-%, bezogen auf die Gesamtmenge der eingesetzten Bestand
teile, der festen und flüssigen Bestandteile vorgranuliert und in einem zweiten, hochtourigen
Granulator das Vorgranulat ggf. mit den restlichen Bestandteilen vermischt und in ein Gra
nulat überführt wird wobei folgende Verfahrensparameter eingehalten werden: Granulie
rung im ersten Mischer bei Umfangsgeschwindigkeiten der Werkzeuge von 2-7 m/s über
0.5-10 min. im zweiten Mischer bei Umfangsgeschwindigkeiten von 8-35 m/s über 0.1-30
(0.5-2) s; Temperatur des Vorgranulats beim Eintritt in die zweite Granulierstufe 30-60°C.
Gemäß der Lehre des europäischen Patents EP 560 802 (Henkel) können tensidhaltige Zeo
lithgranulate mit Schüttgewichten von 750 bis 1000 g/l dadurch hergestellt werden, daß man
als Granulierflüssigkeit eine Mischung aus Wasser, Tensiden und (co-)polymeren Car
boxylaten verwendet, wobei der Gehalt der Granulierflüssigkeit an Tensiden mindestens 10
Gew.-% beträgt. Die Zuführung der Granulierflüssigkeit erfolgt nach der Lehre dieser
Schrift durch eine Sprühdüse.
Aus der europäischen Patentanmeldung EP-A-0 402 111 (Procter & Gamble) ist ein Gra
nulationsverfahren zur Herstellung von Tensidgranulaten bekannt, in dem Tenside, Wasser
und optional feine Pulver zu einem Teig vermischt werden, der durch Zusatz eines "deag
glomerating agent" (feinteiliges Pulver) in einem Hochgeschwindigkeitsmischer granuliert
wird.
Die europäischen Patentanmeldung EP-A-0 508 543 (Procter & Gamble) nennt ein Verfah
ren, in dem eine Tensidsäure mit einem Überschuß an Alkali zu einer mindestens 40 Gew.-
%igen Tensidpaste neutralisiert wird, die anschließend konditioniert und granuliert wird,
wobei eine Direktkühlung mit Trockeneis oder flüssigem Stickstoff erfolgt.
Tensidmischungen, die nachfolgend auf feste Absorbentien aufgesprüht werden und
Waschmittelzusammensetzungen bzw. Komponenten hierfür liefern, werden auch in der EP
265 203 (Unilever) beschrieben. Die in dieser Schrift offenbarten flüssigen Tensidmischun
gen enthalten Natrium- oder Kaliumsalze von Alkylbenzolsulfonsäuren oder Alkylschwe
felsäuren in Mengen bis zu 80 Gew.-%, ethoxylierte Niotenside in Mengen bis zu 80 Gew.-%
sowie maximal 10 Gew.-% Wasser.
Ähnliche Tensidmischungen werden auch in der älteren EP 211 493 (Unilever) offenbart.
Nach der Lehre dieser Schrift enthalten die aufzusprühenden Tensidmischungen zwischen
40 und 92 Gew.-% einer Tensidmischung sowie mehr als 8 bis maximal 60 Gew.-% Wasser.
Die Tensidmischung besteht ihrerseits zu mindestens 50% aus polyalkoxylierten Niotensi
den und ionischen Tensiden.
In der europäischen Patentschrift EP 772 674 (Henkel KGaA) wird ein Verfahren zur Her
stellung von Tensidgranulaten durch Sprühtrocknung beschrieben, bei dem Aniontensidsäu
re(n) und hochkonzentrierte alkalische Lösungen getrennt mit einem gasförmigen Medium
beaufschlagt und in einer Mehrstoffdüse vermischt, neutralisiert und durch Versprühen in
einen Heißgasstrom sprühgetrocknet werden. Die so erhaltenen feinteiligen Tensidpartikel
werden anschließend in einem Mischer zu Granulaten mit Schüttgewichten oberhalb 400 g/l
agglomeriert.
Der vorliegenden Erfindung lag nun die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren bereitzustellen,
das es gestattet, Tensidgranulate für Wasch- und Reinigungsmittel ohne oder mit reduzier
tem Einsatz von Sprühtrocknungsschritten herzustellen. Das bereitzustellende Verfahren
sollte dabei universell einsetzbar und hinsichtlich der einsetzbaren Feststoffe und Granulier
flüssigkeiten möglichst keinen Einschränkungen unterworfen sein, den Nachteil der ener
gieaufwendigen Wasserverdampfung aber weitestgehend vermeiden.
Die Lösung dieser unterschiedlichen Aufgaben gelingt in einem Misch- und Granulierpro
zeß, bei dem eine tensidhaltige fließfähige Komponente durch Beaufschlagung mit einem
gasförmigen Medium zu einem Schaum aufgeschäumt wird, welcher als Granulierhilfsmit
tel dient. Gegenstand der Erfindung ist somit ein Verfahren zur Herstellung von Tensidgra
nulaten, bei dem eine tensidhaltige fließfähige Komponente mit einem gasförmigen Medium
beaufschlagt wird, wobei die tensidhaltige fließfähige Komponente durch das gasförmige
Medium aufgeschäumt und der entstehende tensidhaltige Schaum nachfolgend auf ein in
einem Mischer vorgelegtes Feststoffbett gegeben wird.
Die erfindungsgemäße Verfahrensführung hat dabei gegenüber dem Einsatz herkömmlicher
Granulierflüssigkeiten erhebliche Vorteile. Durch den Einsatz eines "Granulierschaumes"
anstelle herkömmlicher Granulierflüssigkeiten wird eine deutlich homogenere Flüssigkeits
verteilung auf dem Feststoffbett erreicht. Die Partikel des Feststoffbetts werden besser be
netzt und es wird insgesamt weniger Granulierflüssigkeit zur Ausbildung der Granulate be
nötigt, so daß auf nachfolgende Trocknungsschritte verzichtet werden kann. Ein weiterer
Vorteil ist die homogenere Teilchengrößenverteilung der entstehenden Granulate, da durch
den Einsatz des Granulierschaums die Überagglomeration und die Ausbildung von Klum
pen vermieden wird. Zusätzlich werden Staub- und Feinanteile effektiver gebunden, so daß
die Ausbeuten an Granulaten im gewünschten Teilchengrößenbereich (ca. 400 bis 1600 µm)
gegenüber herkömmlichen Flüssiggranulationen deutlich verbessert werden. Im Gegensatz
zur herkömmlichen Granulation mit Granulierflüssigkeiten, die zerstäubt oder versprüht
werden müssen, erlaubt das erfindungsgemäße Verfahren auch den Einsatz deutlich viskose
rer Granulierflüssigkeiten ohne verfahrenstechnische Probleme. Einzelheiten hierzu werden
weiter unten ausgeführt. Dabei kennzeichnet der Begriff "fließfähig" im Rahmen der vorlie
genden Anmeldung Komponenten, welche eine meßbare Viskosität aufweisen, also ohne
äußere Behältnisse nicht formstabil und schnittfest sind. "Fließfähig" im Sinne der vorlie
genden Anmeldung sind daher insbesondere Flüssigkeiten mit Viskositäten unter 20000
mPa.s.
Der im Rahmen der vorliegenden Erfindung verwendete Begriff "Schaum" kennzeichnet
Gebilde aus gasgefüllten, kugel- oder polyederförmigen Zellen (Poren), welche durch flüs
sige, halbflüssige oder hochviskose Zellstege begrenzt werden.
Wenn die Volumenkonzentration des den Schaum bildenden Gases bei homodisperser Ver
teilung kleiner als 74% ist, so sind die Gasblasen wegen der oberflächenverkleinernden
Wirkung der Grenzflächenspannung kugelförmig. Oberhalb der Grenze der dichtesten Ku
gelpackung werden die Blasen zu polyedrischen Lamellen deformiert, die von ca. 4-600 nm
dünnen Häutchen begrenzt werden. Die Zellstege, verbunden über sogenannte Knoten
punkte, bilden ein zusammenhängendes Gerüst. Zwischen den Zellstegen spannen sich die
Schaumlamellen (geschlossenzelliger Schaum). Werden die Schaumlamellen zerstört oder
fließen sie am Ende der Schaumbildung in die Zellstege zurück, erhält man einen offenzel
ligen Schaum. Schäume sind thermodynamisch instabil, da durch Verkleinerung der Ober
fläche Oberflächenenergie gewonnen werden kann. Die Stabilität und damit die Existenz
der erfindungsgemäßen Schäume ist somit davon abhängig, wieweit es gelingt, ihre Selbst
zerstörung zu verhindern.
Zur Erzeugung des Schaums wird das gasförmige Medium in die tensidhaltige fließfähige
Komponente eingeblasen, oder man erreicht die Aufschäumung durch intensives Schlagen,
Schütteln, Verspritzen oder Rühren der Flüssigkeit in der betreffenden Gasatmosphäre.
Aufgrund der leichteren und besser kontrollier- und durchführbaren Aufschäumung ist im
Rahmen der vorliegenden Erfindung die Schaumerzeugung durch das Einblasen des gas
förmigen Mediums ("Begasung") gegenüber den anderen Varianten deutlich bevorzugt. Die
Begasung erfolgt dabei je nach gewünschter Verfahrensvariante kontinuierlich oder diskon
tinuierlich über Lochplatten, Sinterscheiben, Siebeinsätze, Venturidüsen oder andere übliche
Systeme.
Als gasförmiges Medium zum Aufschäumen können beliebige Gase oder Gasgemische ein
gesetzt werden. Beispiele für in der Technik eingesetzte Gase sind Stickstoff, Sauerstoff,
Edelgase und Edelgasgemische, Kohlendioxid usw.. Aus Kostengründen wird das erfin
dungsgemäße Verfahren vorzugsweise mit Luft als gasförmigem Medium durchgeführt.
Das erfindungsgemäße Verfahren beinhaltet die voneinander unabhängigen Teilschritte der
Erzeugung von Schaum aus einer tensidhaltigen fließfähigen Komponente und die nachfol
gende Zugabe auf ein in einem Mischer bewegtes Feststoffbett, wobei der Schaum als Gra
nulierhilfsmittel dient. Die Inhaltsstoffe des im ersten Teilschritt erzeugten tensidhaltigen
Schaums werden nachfolgend beschrieben.
Die tensidhaltige fließfähige Komponente enthält grenzflächenaktive Substanzen aus der
Gruppe der anionischen, nichtionischen, zwitterionischen oder kationischen Tenside, wobei
anionische Tenside aus ökonomischen Gründen und aufgrund ihres Leistungsspektrums
deutlich bevorzugt sind. Der Gehalt der fließfähigen tensidhaltigen Komponente an Ten
sid(en) kann dabei innerhalb breiter Grenzen variieren. Erfindungsgemäß sind Verfahren
bevorzugt, bei denen die tensidhaltige fließfähige Komponente ein oder mehrere Tenside
aus der Gruppe der anionischen und/oder nichtionischen und/oder kationischen und/oder
amphoteren Tenside in Mengen von 20 bis 100 Gew.-%, vorzugsweise von 50 bis 95 Gew.-
% und insbesondere von 60 bis 90 Gew.-%, jeweils bezogen auf die tensidhaltige Kompo
nente, enthält. Wie vorstehend erwähnt, sind erfindungsgemäße Verfahrensvarianten bevor
zugt, bei denen die tensidhaltige fließfähige Komponente anionische(s) Tensid(e) in Men
gen von 10 bis 90 Gew.-%, vorzugsweise von 20 bis 85 Gew.-% und insbesondere von 30
bis 80 Gew.-%, jeweils bezogen auf die tensidhaltige Komponente, enthält.
Als anionische Tenside werden beispielsweise solche vom Typ der Sulfonate und Sulfate
eingesetzt. Als Tenside vom Sulfonat-Typ kommen dabei vorzugsweise C9-13-
Alkylbenzolsulfonate, Olefinsulfonate, d. h. Gemische aus Alken- und Hydroxyalkansul
fonaten sowie Disulfonaten, wie man sie beispielsweise aus C12-18-Monoolefinen mit end-
oder innenständiger Doppelbindung durch Sulfonieren mit gasförmigem Schwefeltrioxid
und anschließende alkalische oder saure Hydrolyse der Sulfonierungsprodukte erhält, in Be
tracht. Geeignet sind auch Alkansulfonate, die aus C12-18-Alkanen beispielsweise durch Sul
fochlorierung oder Sulfoxidation mit anschließender Hydrolyse bzw. Neutralisation gewon
nen werden. Ebenso sind auch die Ester von α-Sulfofettsäuren (Estersulfonate), z. B. die α
sulfonierten Methylester der hydrierten Kokos-, Palmkern- oder Talgfettsäuren geeignet.
Erfindungsgemäß sind Verfahren bevorzugt, bei denen die tensidhaltige fließfähige Kom
ponente Alkalimetallsalze von Alkylbenzolsulfonsäuren in Mengen von 20 bis 90 Gew.-%,
vorzugsweise von 30 bis 85 Gew.-% und insbesondere von 40 bis 80 Gew.-%, jeweils bezo
gen auf die tensidhaltige Komponente, enthält.
Weitere geeignete Aniontenside sind sulfierte Fettsäureglycerinester. Unter Fettsäureglyce
rinestern sind die Mono-, Di- und Triester sowie deren Gemische zu verstehen, wie sie bei
der Herstellung durch Veresterung von einem Monoglycerin mit 1 bis 3 Mol Fettsäure oder
bei der Umesterung von Triglyceriden mit 0,3 bis 2 Mol Glycerin erhalten werden. Bevor
zugte sulfierte Fettsäureglycerinester sind dabei die Sulfierprodukte von gesättigten Fett
säuren mit 6 bis 22 Kohlenstoffatomen, beispielsweise der Capronsäure, Caprylsäure, Ca
prinsäure, Myristinsäure, Laurinsäure, Palmitinsäure, Stearinsäure oder Behensäure.
Als Alk(en)ylsulfate werden die Alkali- und insbesondere die Natriumsalze der Schwefel
säurehalbester der C12-C18-Fettalkohole, beispielsweise aus Kokosfettalkohol, Talgfettalko
hol, Lauryl-, Myristyl-, Cetyl- oder Stearylalkohol oder der C10-C20-Oxoalkohole und dieje
nigen Halbester sekundärer Alkohole dieser Kettenlängen bevorzugt. Weiterhin bevorzugt
sind Alk(en)ylsulfate der genannten Kettenlänge, welche einen synthetischen, auf petro
chemischer Basis hergestellten geradkettigen Alkylrest enthalten, die eine analoge Umwelt
verträglichkeit besitzen wie die adäquaten Verbindungen auf der Basis von fettchemischen
Rohstoffen. Aus waschtechnischem Interesse sind die C12-C16-Alkylsulfate und C12-C15-
Alkylsulfate sowie C14-C15-Alkylsulfate bevorzugt. Auch 2,3-Alkylsulfate, welche bei
spielsweise gemäß der US-Patentschriften 3,234,258 oder 5,075,041 hergestellt werden und
als Handelsprodukte der Shell Oil Company unter dem Namen DAN® erhalten werden kön
nen, sind geeignete Aniontenside.
Auch die Schwefelsäuremonoester der mit 1 bis 6 Mol Ethylenoxid ethoxylierten geradket
tigen oder verzweigten C7-21-Alkohole, wie 2-Methyl-verzweigte C9-11-Alkohole mit im
Durchschnitt 3,5 Mol Ethylenoxid (EO) oder C12-18-Fettalkohole mit 1 bis 4 EO, sind geeig
net. Sie werden in Reinigungsmitteln aufgrund ihres hohen Schaumverhaltens nur in relativ
geringen Mengen, beispielsweise in Mengen von 1 bis 5 Gew.-%, eingesetzt.
Weitere geeignete Aniontenside sind auch die Salze der Alkylsulfobernsteinsäure, die auch
als Sulfosuccinate oder als Sulfobernsteinsäureester bezeichnet werden und die Monoester
und/oder Diester der Sulfobernsteinsäure mit Alkoholen, vorzugsweise Fettalkoholen und
insbesondere ethoxylierten Fettalkoholen darstellen. Bevorzugte Sulfosuccinate enthalten
C8-18-Fettalkoholreste oder Mischungen aus diesen. Insbesondere bevorzugte Sulfosuccinate
enthalten einen Fettalkoholrest, der sich von ethoxylierten Fettalkoholen ableitet, die für
sich betrachtet nichtionische Tenside darstellen (Beschreibung siehe unten). Dabei sind
wiederum Sulfosuccinate, deren Fettalkohol-Reste sich von ethoxylierten Fettalkoholen mit
eingeengter Homologenverteilung ableiten, besonders bevorzugt. Ebenso ist es auch mög
lich, Alk(en)ylbernsteinsäure mit vorzugsweise 8 bis 18 Kohlenstoffatomen in der
Alk(en)ylkette oder deren Salze einzusetzen.
Als weitere anionische Tenside kommen insbesondere Seifen in Betracht. Geeignet sind
gesättigte Fettsäureseifen, wie die Salze der Laurinsäure, Myristinsäure, Palmitinsäure,
Stearinsäure, hydrierte Erucasäure und Behensäure sowie insbesondere aus natürlichen Fett
säuren, z. B. Kokos-, Palmkern- oder Talgfettsäuren, abgeleitete Seifengemische.
Die anionischen Tenside einschließlich der Seifen können in Form ihrer Natrium-, Kalium-
oder Ammoniumsalze sowie als lösliche Salze organischer Basen, wie Mono-, Di- oder
Triethanolamin, vorliegen. Vorzugsweise liegen die anionischen Tenside in Form ihrer Na
trium- oder Kaliumsalze, insbesondere in Form der Natriumsalze vor.
Bei der Auswahl der anionischen Tenside, die in den erfindungsgemäßen Wasch- und Rei
nigungsmittelformkörpern zum Einsatz kommen, stehen der Formulierungsfreiheit keine
einzuhaltenden Rahmenbedingungen im Weg. In bevorzugten Verfahrensvarianten weist die
tensidhaltige Komponente jedoch einen Gehalt an Seife auf, der 0,2 Gew.-%, bezogen auf
das Gesamtgewicht der entstehenden Granulate, übersteigt. In besonders bevorzugten Ver
fahren enthält die tensidhaltige fließfähige Komponente zusätzlich Seifen in Mengen von 1
bis 30 Gew.-%, vorzugsweise von 2 bis 25 Gew.-% und insbesondere von 5 bis 20 Gew.-%,
jeweils bezogen auf die tensidhaltige Komponente.
Bevorzugt einzusetzende anionische Tenside sind generell die Alkylbenzolsulfonate und
Fettalkoholsulfate, wobei bevorzugte Tensidgranulate mehr als 5 Gew.-%, vorzugsweise
mehr als 15 Gew.-% und insbesondere mehr als 25 Gew.-% Alkylbenzolsulfonat(e)
und/oder Fettalkoholsulfat(e), jeweils bezogen auf das Granulatgewicht, enthalten.
Neben den anionischen Tensiden sind die nichtionischen Tenside die wichtigsten grenzflä
chenaktiven Verbindungen. Zusätzlich zu Aniontensiden oder auch an ihrer Stelle kann die
tensidhaltige fließfähige Komponente nichtionische(s) Tensid(e) enthalten, wobei Verfahren
bevorzugt sind, in denen die tensidhaltige fließfähige Komponente nichtionische(s) Ten
sid(e) in Mengen von 1 bis 100 Gew.-%, vorzugsweise von 2 bis 70 Gew.-% und insbeson
dere von 5 bis 30 Gew.-%, jeweils bezogen auf die tensidhaltige Komponente, enthält.
Als nichtionische Tenside werden vorzugsweise alkoxylierte, vorteilhafterweise ethoxylier
te, insbesondere primäre Alkohole mit vorzugsweise 8 bis 18 C-Atomen und durchschnitt
lich 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 me
thylverzweigte Reste im Gemisch enthalten kann, so wie sie üblicherweise in Oxoalkohol
resten vorliegen. Insbesondere sind jedoch Alkoholethoxylate mit linearen Resten aus Alko
holen nativen Ursprungs mit 12 bis 18 C-Atomen, z. B. aus Kokos-, Palm-, Talgfett- oder
Oleylalkohol, und durchschnittlich 2 bis 8 EO pro Mol Alkohol bevorzugt. Zu den bevor
zugten ethoxylierten Alkoholen gehören beispielsweise C12-14-Alkohole mit 3 EO oder 4
EO, C9-11-Alkohol mit 7 EO, C13-15-Alkohole mit 3 EO, 5 EO, 7 EO oder 8 EO, C12-18-
Alkohole mit 3 EO, 5 EO oder 7 EO und Mischungen aus diesen, wie Mischungen aus C12-14-
Alkohol mit 3 EO und C12-18-Alkohol mit 5 EO. Die angegebenen Ethoxylierungsgrade
stellen statistische Mittelwerte dar, die für ein spezielles Produkt eine ganze oder eine ge
brochene Zahl sein können. Bevorzugte Alkoholethoxylate weisen eine eingeengte Homolo
genverteilung auf (narrow range ethoxylates, NRE). Zusätzlich zu diesen nichtionischen
Tensiden können auch Fettalkohole mit mehr als 12 EO eingesetzt werden. Beispiele hierfür
sind Talgfettalkohol mit 14 EO, 25 EO, 30 EO oder 40 EO.
Die Verwendung alkoxylierter Niotenside ist im Rahmen der vorliegenden Erfindung be
vorzugt. Verfahrensvarianten, bei denen die tensidhaltige fließfähige Komponente alkoxy
lierte, vorzugsweise ethoxylierte nichtionische Tenside in Mengen von 20 bis 90 Gew.-%,
vorzugsweise von 30 bis 85 Gew.-% und insbesondere von 40 bis 80 Gew.-%, jeweils bezo
gen auf die tensidhaltige Komponente, enthält, weisen dabei Vorteile auf, wobei Verfahren
besonders bevorzugt sind, bei denen die tensidhaltige fließfähige Komponente als ethoxy
lierte nichtionische Tenside die Umsetzungsprodukte von C8-22-Fettalkoholen, vorzugsweise
C12-20-Fettalkoholen und insbesondere C14-15-Fettalkoholen mit 1 bis 30 Mol Ethylenoxid,
vorzugsweise 2 bis 20 Mol Ethylenoxid und insbesondere 5 bis 10 Mol Ethylenoxid, in
Mengen von 10 bis 80 Gew.-%, vorzugsweise von 20 bis 75 Gew.-% und insbesondere von
30 bis 70 Gew.-%, jeweils bezogen auf die tensidhaltige Komponente, enthält.
Eine weitere Klasse bevorzugt eingesetzter nichtionischer Tenside, die entweder als alleini
ges nichtionisches Tensid oder in Kombination mit anderen nichtionischen Tensiden einge
setzt werden, sind alkoxylierte, vorzugsweise ethoxylierte oder ethoxylierte und propoxy
lierte Fettsäurealkylester, vorzugsweise mit 1 bis 4 Kohlenstoffatomen in der Alkylkette,
insbesondere Fettsäuremethylester, wie sie beispielsweise in der japanischen Patentanmel
dung JP 58/217598 beschrieben sind oder die vorzugsweise nach dem in der internationalen
Patentanmeldung WO-A-90/13533 beschriebenen Verfahren hergestellt werden.
Eine weitere Klasse von nichtionischen Tensiden, die vorteilhaft eingesetzt werden kann,
sind die Alkylpolyglycoside (APG). Einsetzbare Alkypolyglycoside genügen der allgemei
nen Formel RO(G)Z, in der R für einen linearen oder verzweigten, insbesondere in 2-
Stellung methylverzweigten, gesättigten oder ungesättigten, aliphatischen Rest mit 8 bis 22,
vorzugsweise 12 bis 18 C-Atomen bedeutet und G das Symbol ist, das für eine Glykoseein
heit mit 5 oder 6 C-Atomen, vorzugsweise für Glucose, steht. Der Glycosidierungsgrad z
liegt dabei zwischen 1,0 und 4,0, vorzugsweise zwischen 1,0 und 2,0 und insbesondere zwi
schen 1,1 und 1,5.
Bevorzugt eingesetzt werden lineare Alkylpolyglucoside, also Alkylpolyglycoside, in denen
der Polyglycosylrest ein Glucoserest und der Alkylrest ein n-Alkylrest ist.
Die erfindungsgemäßen Tensidgranulate können bevorzugt Alkylpolyglycoside enthalten,
wobei Gehalte der Granulate an APG über 0,2 Gew.-%, bezogen auf das gesamte Granulat,
bevorzugt sind. Besonders bevorzugte Tensidgranulate enthalten APG in Mengen von 0,2
bis 10 Gew.-%, vorzugsweise 0,2 bis 5 Gew.-% und insbesondere von 0,5 bis 3 Gew.-%.
Auch nichtionische Tenside vom Typ der Aminoxide, beispielsweise N-Kokosalkyl-N,N-
dimethylaminoxid und N-Talgalkyl-N,N-dihydroxyethylaminoxid, und der Fettsäurealka
nolamide können geeignet sein. Die Menge dieser nichtionischen Tenside beträgt vorzugs
weise nicht mehr als die der ethoxylierten Fettalkohole, insbesondere nicht mehr als die
Hälfte davon.
Weitere geeignete Tenside sind Polyhydroxyfettsäureamide der Formel (I),
in der RCO für einen aliphatischen Acylrest mit 6 bis 22 Kohlenstoffatomen, R1 für Was
serstoff, einen Alkyl- oder Hydroxyalkylrest mit 1 bis 4 Kohlenstoffatomen und [Z] für ei
nen linearen oder verzweigten Polyhydroxyalkylrest mit 3 bis 10 Kohlenstoffatomen und 3
bis 10 Hydroxylgruppen steht. Bei den Polyhydroxyfettsäureamiden handelt es sich um be
kannte Stoffe, die üblicherweise durch reduktive Aminierung eines reduzierenden Zuckers
mit Ammoniak, einem Alkylamin oder einem Alkanolamin und nachfolgende Acylierung
mit einer Fettsäure, einem Fettsäurealkylester oder einem Fettsäurechlorid erhalten werden
können.
Zur Gruppe der Polyhydroxyfettsäureamide gehören auch Verbindungen der Formel (II),
in der R für einen linearen oder verzweigten Alkyl- oder Alkenylrest mit 7 bis 12 Kohlen
stoffatomen, R1 für einen linearen, verzweigten oder cyclischen Alkylrest oder einen Aryl
rest mit 2 bis 8 Kohlenstoffatomen und R2 für einen linearen, verzweigten oder cyclischen
Alkylrest oder einen Arylrest oder einen Oxy-Alkylrest mit 1 bis 8 Kohlenstoffatomen steht,
wobei C1-4-Alkyl- oder Phenylreste bevorzugt sind und [Z] für einen linearen Polyhy
droxyalkylrest steht, dessen Alkylkette mit mindestens zwei Hydroxylgruppen substituiert
ist, oder alkoxylierte, vorzugsweise ethoxylierte oder propoxylierte Derivate dieses Restes.
[Z] wird vorzugsweise durch reduktive Aminierung eines reduzierten Zuckers erhalten, bei
spielsweise Glucose, Fructose, Maltose, Lactose, Galactose, Mannose oder Xylose. Die N-
Alkoxy- oder N-Aryloxy-substituierten Verbindungen können dann beispielsweise nach der
Lehre der internationalen Anmeldung WO-A-95/07331 durch Umsetzung mit Fettsäure
methylestern in Gegenwart eines Alkoxids als Katalysator in die gewünschten Polyhy
droxyfettsäureamide überführt werden.
Die tensidhaltige fließfähige Komponente kann erfindungsgemäß vollständig aus einem
oder mehreren Tensiden bestehen und damit frei von nichttensidischen Verbindungen sein.
Es ist erfindungsgemäß aber auch möglich, weitere Inhaltsstoffe von Wasch- und Reini
gungsmitteln in die tensidhaltige Komponente zu inkorporieren. Neben Aktiv- und
Wirksubstanzen kann die tensidhaltige Komponente herstellungsbedingt auch Wasser ent
halten, wobei dieses Wasser zur Einstellung vorteilhafter Viskositätswerte oder zur Opti
mierung des Aufschäumvorgangs der tensidhaltigen Komponente auch zugesetzt werden
kann. In bevorzugten Verfahren enthält die tensidhaltige fließfähige Komponente allerdings
weniger als 20 Gew.-%, vorzugsweise weniger als 15 Gew.-% und insbesondere weniger als
10 Gew.-% Wasser, jeweils bezogen auf die tensidhaltige Komponente.
Insbesondere sogenannte "Kleinkomponenten" können nach dem erfindungsgemäßen Ver
fahren vorteilhaft über den als Granulierflüssigkeit dienenden Schaum in die Tensidgranu
late eingebracht werden. In bevorzugten erfindungsgemäßen Verfahren enthält die tensid
haltige fließfähige Komponente weitere Inhaltsstoffe von Wasch- und Reiniungsmitteln,
insbesondere Stoffe aus der Gruppe der Komplexbildner, Polymere, optischen Aufheller,
Farb- und Duftstoffe und Alkalien. Diese bevorzugt der tensidhaltigen fließfähigen Kompo
nente zuzusetzenden Kleinkomponenten werden weiter unten beschrieben.
Das Aufschäumen der fließfähigen tensidhaltigen Komponente kann je nach gewünschten
Eigenschaften des Schaums bei Raumtemperatur oder unter Kühlung bzw. Erwärmung er
folgen. Bevorzugte Verfahrensvarianten werden so durchgeführt, daß die aufzuschäumende
tensidhaltige fließfähige Komponente vor der Aufschäumung Temperaturen von 20 bis
120°C, vorzugsweise von 30 bis 90°C und insbesondere von 50 bis 75°C, aufweist. Durch
die Auswahl der Inhaltsstoffe kann die Viskosität der tensidhaltigen Komponente in breiten
Grenzen variiert werden, wobei dünnflüssigere tensidhaltige Komponenten in der Regel
weniger stabile Schäume liefern.
Wie bereits oben erwähnt, ist es ein Vorteil des erfindungsgemäßen Verfahrens, daß im Ge
gensatz zu herkömmlichen Granulationsverfahren auch Granulierflüssigkeiten eingesetzt
werden können, deren Viskosität hoch ist. So sind im erfindungsgemäßen Verfahren tensid
haltige Flüssigkomponenten einsetzbar, deren Viskosität oberhalb von 100 mPa.s liegt, aber
auch Flüssigkomponenten mit Viskositäten über 1000 mPa.s, ja sogar über 5000 mPa.s, las
sen sich erfindungsgemäß aufschäumen und in Form des "Granulierschaums" problemlos
als Granulationshilfsmittel einsetzen. Interessant ist das erfindungsgemäße Verfahren insbe
sondere auch dann, wenn zwei flüssige Komponenten eingesetzt werden sollen, deren Mi
schung eine zu hohe Viskosität aufweisen würde, oder die bei Mischung Gelphasen ausbil
den. Hier kann erfindungsgemäß eine tensidhaltige Flüssigkomponente aufgeschäumt wer
den und dieser Schaum mit dem aus einer weiteren Flüssigkomponente erzeugten Schaum
vereinigt werden, der dann als Granulierschaum dient. Dabei ist es nicht zwingend notwen
dig, daß die zweite Flüssigkomponente tensidhaltig ist, aus Gründen der Schaumstabilität
kann dies aber bevorzugt sein. Das Problem einer für die feinporige Aufschäumung zu ho
hen Viskosität gesamten Mischung wird dadurch elegant umgangen.
Die fließfähige tensidhaltige Komponente wird durch das gasförmige Medium zu einem
Schaum aufgeschäumt, wobei Flüssigkeit und gasförmiges Medium in variierenden Mengen
bzw. Verhältnissen zueinander eingesetzt werden können. Aus verfahrenstechnischer Sicht
ist es bevorzugt, zur Schaumerzeugung das gasförmige Medium jeweils in Mengen von
mindestens 20 Vol.-%, bezogen auf die aufzuschäumende Flüssigkeitsmenge, einzusetzen.
Soll also beispielsweise ein Liter einer tensidhaltigen Komponente aufgeschäumt werden,
werden vorzugsweise mindestens 200 ml gasförmiges Medium zum Aufschäumen verwen
det. In bevorzugten Verfahren liegt die Menge an gasförmigem Medium deutlich über die
sem Wert, so daß Verfahren bevorzugt sind, bei denen die zur Aufschäumung eingesetzte
Gasmenge das ein- bis dreihundertfache, vorzugsweise das fünf bis zweihundertfache und
insbesondere das zehn- bis einhundertfache des Volumens der aufzuschäumenden Flüssig
keitsmenge ausmacht. Wie weiter oben bereits erwähnt, wird als gasförmiges Medium hier
bei vorzugsweise Luft eingesetzt. Es ist aber auch möglich, andere Gase oder Gasgemische
zur Aufschäumung einzusetzen. Beispielsweise kann es bevorzugt sein, Luft oder mit Sau
erstoff angereichterte Luft über einen Ozonisator zu leiten, bevor das Gas zum Aufschäu
men eingesetzt wird. Auf diese Weise kann man Gasgemische herstellen, die beispielsweise
0,1 bis 4 Gew.-% Ozon enthalten. Der Ozongehalt des Aufschäumgases führt dann zur oxi
dativen Zerstörung unerwünschter Bestandteile in den aufzuschäumenden Flüssigkeiten.
Insbesondere bei teilweise verfärbten Aniontensidsäuren kann durch die Beimischung von
Ozon eine deutliche Aufhellung erreicht werden.
Zur Aufschäumung des oben beispielhaft zitierten Liters der tensidhaltigen Komponente
werden somit bevorzugt 1 bis 300 Liter, vorzugsweise 5 bis 200 Liter und insbesondere 10
bis 100 Liter Luft eingesetzt.
Über die Temperatur der aufzuschäumenden Flüssigkeit einerseits und die Temperatur des
gasförmigen Mediums andererseits kann die Temperatur des entstehenden Schaums gesteu
ert werden. In bevorzugten Varianten des erfindungsgemäßen Verfahrens weist der entste
hende Schaum Temperaturen unterhalb 115°C, vorzugsweise zwischen 20 und 80°C und
insbesondere zwischen 30 und 70°C, auf.
Der entstehende Schaum, der im nächsten Verfahrensschritt als Granulationshilfsmittel ein
gesetzt wird, läßt sich durch weitere physikalische Parameter charakterisieren. So ist es bei
spielsweise bevorzugt, daß der Schaum eine Dichte unterhalb von 0,80 gcm-3, vorzugsweise
von 0,10 bis 0,6 gcm-3 und insbesondere von 0,30 bis 0,55 gcm-3, aufweist. Es ist weiterhin
bevorzugt, daß der Schaum mittlere Porengrößen unterhalb 10 mm, vorzugsweise unterhalb
5 mm und insbesondere unterhalb 2 mm, aufweist.
Die genannten physikalischen Parameter der Temperatur, der Dichte und der mittleren Po
rengröße charakterisieren den Schaum zum Zeitpunkt seines Entstehens. Vorzugsweise wird
die Verfahrensführung allerdings so gewählt, daß der Schaum die genannten Kriterien auch
noch bei der Zugabe in den Mischer erfüllt.
Hierbei sind Verfahrensführungen möglich, bei denen der Schaum nur eines oder zwei der
genannten Kriterien bei der Zugabe in den Mischer erfüllt, bevorzugt liegen aber sowohl die
Temperatur, als auch die Dichte und die Porengröße in den genannten Bereichen, wenn der
Schaum in den Mischer gelangt.
Der Schaum wird nach seiner Entstehung auf ein in einem Mischer vorgelegtes Feststoffbett
gegeben und dient dort als Granulationshilfsmittel. Diese Verfahrensstufe kann in den un
terschiedlichsten Misch- und Granuliervorrichtungen durchgeführt werden, wie weiter unten
ausführlich beschrieben wird. Das im Mischer vorgelegte Feststoffbett kann dabei sämtliche
in Wasch- und Reinigungsmitteln eingesetzten Stoffe enthalten. Auf diese Weise können
mit dem erfindungsgemäßen Verfahren fertige Wasch- und Reinigungsmittel hergestellt
werden. Üblicherweise werden aber bestimmte Inhaltsstoffe von Wasch- und Reinigungs
mitteln nicht mit granuliert, um unerwünschte Reaktionen dieser Bestandteile untereinander
unter der mechanischen Einwirkung der Granulierwerkzeuge zu vermeiden. Inhaltsstoffe,
die dem entstehenden Tensidgranulat üblicherweise erst nachträglich, d. h. im Anschluß an
eine Granulation zugemischt werden, sind beispielsweise Bleichmittel, Bleichaktivatoren,
Enzyme und Schauminhibitoren.
Es ist bevorzugt, daß die erfindungsgemäß hergestellten Tensidgranulate neben dem Tensid
Stoffe enthalten, welche im späteren Wasch- und Reinigungsmittel als Aktivsubstanzen
fungieren. In bevorzugten Verfahren enthält das im Mischer vorgelegte Feststoffbett daher
einen oder mehrere Stoffe aus der Gruppe Gerüststoffe, insbesondere der Alkalimetallcar
bonate, -sulfate und -silikate, der Zeolithe und der Polymere.
Neben den waschaktiven Substanzen sind Gerüststoffe die wichtigsten Inhaltsstoffe von
Wasch- und Reinigungsmitteln. Im erfindungsgemäßen Verfahren können dabei alle übli
cherweise in Wasch- und Reinigungsmitteln eingesetzten Gerüststoffe im Feststoffbett ent
halten sein, insbesondere also Zeolithe, Silikate, Carbonate, organische Cobuilder und -
wenn keine ökologischen Bedenken gegen ihren Einsatz bestehen - auch die Phosphate.
Geeignete kristalline, schichtförmige Natriumsilikate besitzen die allgemeine Formel
NaMSixO2x+1.H2O, 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 kri
stalline Schichtsilikate werden beispielsweise in der europäischen Patentanmeldung EP-A-0
164 514 beschrieben. Bevorzugte kristalline Schichtsilikate der angegebenen 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, wobei β-Natrium
disilikat beispielsweise nach dem Verfahren erhalten werden kann, das in der internationa
len Patentanmeldung WO-A-91/08171 beschrieben ist.
Einsetzbar sind 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, welche löseverzö
gert sind und Sekundärwascheigenschaften aufweisen. Die Löseverzögerung gegenüber
herkömmlichen amorphen Natriumsilikaten kann dabei auf verschiedene Weise, beispiels
weise durch Oberflächenbehandlung, Compoundierung, Kompaktierung/Verdichtung oder
durch Übertrocknung hervorgerufen worden sein. Im Rahmen dieser Erfindung wird unter
dem Begriff "amorph" auch "röntgenamorph" 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 Rönt
genstrahlung, die eine Breite von mehreren Gradeinheiten des Beugungswinkels aufweisen.
Es kann jedoch sehr wohl sogar zu besonders guten Buildereigenschaften führen, wenn die
Silikatpartikel bei Elektronenbeugungsexperimenten verwaschene oder sogar scharfe Beu
gungsmaxima liefern. Dies ist so zu interpretieren, daß die Produkte mikrokristalline Berei
che der Größe 10 bis einige Hundert nm aufweisen, wobei Werte bis max. 50 nm und insbe
sondere bis max. 20 nm bevorzugt sind. Derartige sogenannte röntgenamorphe Silikate,
welche ebenfalls eine Löseverzögerung gegenüber den herkömmlichen Wassergläsern auf
weisen, werden beispielsweise in der deutschen Patentanmeldung DE-A- 44 00 024 be
schrieben. Insbesondere bevorzugt sind verdichtete/kompaktierte amorphe Silikate, com
poundierte amorphe Silikate und übertrocknete röntgenamorphe Silikate.
Der eingesetzte feinkristalline, synthetische und gebundenes Wasser enthaltende Zeolith ist
vorzugsweise Zeolith A und/oder P. Als Zeolith P wird Zeolith MAP® (Handelsprodukt der
Firma Crosfield) besonders bevorzugt. Geeignet sind jedoch auch Zeolith X sowie Mi
schungen aus A, X und/oder P. Kommerziell erhältlich und im Rahmen der vorliegenden
Erfindung bevorzugt einsetzbar 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 VEGOBOND AX® vertrieben wird und durch die Formel
nNa2O.(1-n)K2O.Al2O3.(2-2,5)SiO2.(3,5-5,5) H2O
beschrieben werden kann. Geeignete Zeolithe weisen eine mittlere Teilchengröße von weni
ger als 10 µm (Volumenverteilung; Meßmethode: Coulter Counter) auf und enthalten vor
zugsweise 18 bis 22 Gew.-%, insbesondere 20 bis 22 Gew.-% an gebundenem Wasser.
Selbstverständlich ist auch ein Einsatz der allgemein bekannten Phosphate als Buildersub
stanzen möglich, sofern ein derartiger Einsatz nicht aus ökologischen Gründen vermieden
werden sollte. Geeignet sind insbesondere die Natriumsalze der Orthophosphate, der Pyro
phosphate und insbesondere der Tripolyphosphate.
Brauchbare organische Gerüstsubstanzen sind beispielsweise die in Form ihrer Natriumsalze
einsetzbaren Polycarbonsäuren, wie Citronensäure, Adipinsäure, Bernsteinsäure, Glutarsäu
re, Weinsäure, Zuckersäuren, Aminocarbonsäuren, Nitrilotriessigsäure (NTA), sofern ein
derartiger Einsatz aus ökologischen Gründen nicht zu beanstanden ist, sowie Mischungen
aus diesen. Bevorzugte Salze sind die Salze der Polycarbonsäuren wie Citronensäure, Adi
pinsäure, Bernsteinsäure, Glutarsäure, Weinsäure, Zuckersäuren und Mischungen aus die
sen.
Das im Mischer vorgelegte Feststoffbett kann auch compoundierte Rohstoffe enthalten, d. h.
Inhaltsstoffe, die selbst Verfahrensendprodukt vorheriger Verfahrensschritte sind. Neben
granulierten, kompaktierten oder extrudierten Rohstoffen bieten sich sprühgetrocknete Ba
sispulver als Bestandteil des im Mischer vorgelegten Feststoffbetts an. Diese sprühgetrock
neten Basispulver können dabei tensidfrei sein (beispielsweise Polymercompounds), ent
halten aber vorzugsweise Tenside. Sollen solche sprühgetrockneten Basispulver eingesetzt
werden, so enthält das im Mischer vorgelegte Feststoffbett bezogen auf die im Mischer vor
gelegten Feststoffe in bevorzugten Verfahrensvarianten die sprühgetrockneten Basispulver,
vorzugsweise die tensidhaltigen sprühgetrockneten Basispulver, in Mengen von 10 bis 80
Gew.-%, vorzugsweise von 15 bis 70 Gew.-% und insbesondere von 20 bis 60 Gew.-%.
Durch die Zugabe des Schaums und unter der Einwirkung der Mischerwerkzeuge wird ein
Tensidgranulat gebildet. Dabei sind erfindungsgemäße Verfahren bevorzugt, bei denen der
Tensidschaum im Gewichtsverhältnis Schaum : Feststoff von 1 : 100 bis 9 : 1, vorzugsweise
von 1 : 30 bis 2 : 1 und insbesondere von 1 : 20 bis 1 : 1, auf das im Mischer vorgelegte Fest
stoffbett gegeben wird. Bei den bevorzugten Mengen an Granulierhiltsmittel (Ten
sidschaum) werden optimale Granulationsergebnisse erzielt.
Wie bereits erwähnt, läßt sich das erfindungsgemäße Verfahren in einer Vielzahl üblicher
Misch- und Granuliervorrichtungen durchführen. Für die Durchführung des erfindungsge
mäßen Verfahrens geeignete Mischer sind beispielsweise Eirich®-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 Lödi
ge® FM-, KM- und CB-Mischer (Warenzeichen der Lödige Maschinenbau GmbH, Pader
born) oder die Drais®-Serien T oder K-T (Warenzeichen der Drais-Werke GmbH, Mann
heim). Einige bevorzugte Ausgestaltungsformen des erfindungsgemäßen Verfahrens werden
nachfolgend beschrieben.
Beispielsweise ist es möglich und bevorzugt, das erfindungsgemäße Verfahren in einem
niedertourigen Mischer/Granulator bei Umfangsgeschwindigkeiten der Werkzeuge von 2
m/s bis 7 m/s durchzuführen, wobei der tensidhaltige Schaum in einer Zeit zwischen 0,5 und
10 Minuten, vorzugsweise zwischen 1 und 7 Minuten und insbesondere zwischen 2 und 5
Minuten, auf das im Mischer vorgelegte Feststoffbett gegeben wird.
Alternativ kann in bevorzugten Verfahrensvarianten der tensidhaltige Schaum in einem
hochtourigen Mischer/Granulator bei Umfangsgeschwindigkeiten von 8 m/s bis 35 m/s in
einer Zeit zwischen 0,1 und 30 Sekunden, vorzugsweise bis 10 Sekunden und insbesondere
zwischen 0,5 und 2 Sekunden, auf das im Mischer vorgelegte Feststoffbett gegeben werden.
Während die beiden vorstehend beschriebenen Verfahrensvarianten den Einsatz jeweils ei
nes Mischers beschreiben, ist es erfindungsgemäß auch möglich, zwei Mischer miteinander
zu kombinieren. So sind beispielsweise Verfahren bevorzugt, bei denen der tensidhaltige
Schaum in einem ersten, niedertourigen Mischer/Granulator auf ein bewegtes Feststoffbett
gegeben wird, wobei 40 bis 100 Gew.-%, bezogen auf die Gesamtmenge der eingesetzten
Bestandteile, der festen und flüssigen Bestandteile vorgranuliert und in einem zweiten,
hochtourigen Mischer/Granulator das Vorgranulat aus der ersten Verfahrensstufe gegebe
nenfalls mit den restlichen festen und/oder flüssigen Bestandteilen vermischt und in ein
Granulat überführt wird. Bei dieser Verfahrensvariante wird der tensidhaltige Schaum im
ersten Mischer/Granulator auf ein Feststoffbett gegeben und die Mischung vorgranuliert.
Die Zusammensetzung des Schaums und des im ersten Mischer vorgelegten Feststoffbetts
sind dabei so gewählt, daß 40 bis 100 Gew.-%, vorzugsweise 50 bis 90 Gew.-% und insbe
sondere 60 bis 80 Gew.-%, der festen und flüssigen Bestandteile, bezogen auf die Gesamt
menge der eingesetzten Bestandteile, sich im "Vorgranulat" befinden. Dieses "Vorgranulat"
wird nun im zweiten Mischer mit weiteren Feststoffen vermischt und unter Zulabe weiterer
Flüssigkomponenten zum fertigen Tensidgranulat aufgranuliert. Hierbei ist es erfindungs
gemäß möglich und bevorzugt, daß auch im zweiten Verfahrensschritt die flüssigen Be
standteile nicht als Flüssigkeit aufgedüst werden, sondern in Form eines Schaums als Gra
nulationshilfsmittel ("Granulierflüssigkeit") dienen. Die Zusammensetzung des Schaums,
der in den zweiten Mischer gegeben wird, kann dabei von der Zusammensetzung des im
ersten Mischer eingesetzten Schaums abweichen, so daß vorstehend beschriebene Verfahren
bevorzugt sind, bei denen im zweiten, hochtourigen Mischer/Granulator das Vorgranulat
aus der ersten Verfahrensstufe ebenfalls unter Zugabe eines tensidhaltigen Schaumes, des
sen Zusammensetzung von dem in der ersten Verfahrensstufe eingesetzten Schaum abwei
chen kann, zum fertigen Granulat aufgranuliert wird.
Die genannte Reihenfolge niedertouriger-hochtouriger Mischer kann erfindungsgemäß auch
umgekehrt werden, so daß ein erfindungsgemäßes Verfahren resultiert, in dem der tensid
haltige Schaum in einem ersten, hochtourigen Mischer/Granulator auf ein bewegtes Fest
stoffbett gegeben wird, wobei 40 bis 100 Gew.-%, bezogen auf die Gesamtmenge der einge
setzten Bestandteile, der festen und flüssigen Bestandteile vorgranuliert und in einem zwei
ten, niedertourigen Mischer/Granulator das Vorgranulat aus der ersten Verfahrensstufe ge
gebenenfalls mit den restlichen festen und/oder flüssigen Bestandteilen vermischt und in ein
Granulat überführt wird.
Bei dieser Verfahrensvariante ist das oben Gesagte analog anzuwenden, so daß auch hier
Verfahren bevorzugt sind, in denen im zweiten, niedertourigen Mischer/Granulator das Vor
granulat aus der ersten Verfahrensstufe ebenfalls unter Zugabe eines tensidhalitigen Schau
mes, dessen Zusammensetzung von dem in der ersten Verfahrensstufe eingesetzten Schaum
abweichen kann, zum fertigen Granulat aufgranuliert wird.
Sämtliche vorstehend beschriebenen Ausgestaltungsvarianten des erfindungsgemäßen Ver
fahrens lassen sich dabei batchweise oder kontinuierlich durchführen. In den vorstehend
beschriebenen Ausgestaltungsvarianten des erfindungsgemäßen Verfahrens werden zum
Teil hochtourige Mischer/Granulatoren eingesetzt. Es ist dabei im Rahmen der vorliegenden
Erfindung besonders bevorzugt, daß als hochtouriger Mischer ein Mischer verwendet wird,
der sowohl eine Misch- als auch eine Zerkleinerungsvorrichtung aufweist, wobei die
Mischwelle bei Umlaufgeschwindigkeiten von 50 bis 150 Umdrehungen/Minute, vorzugs
weise von 60 bis 80 Umdrehungen/Minute und die Welle der Zerkleinerungsvorrichtung bei
Umlaufgeschwindigkeiten von 500 bis 5000 Umdrehungen/Minute, vorzugsweise von 1000
bis 300 Umdrehungen/Minute, betrieben wird.
Das erfindungsgemäße Verfahren ist hinsichtlich der Auswahl der einzusetzenden Inhalts
stoffe und ihrer Konzentration über einen breiten Bereich variierbar. Dessenungeachtet ist
es bevorzugt, wenn erfindungsgemäß Tensidgranulate hergestellt werden, die Tensidgehalte
oberhalb 10 Gew.-%, vorzugsweise oberhalb 15 Gew.-% und insbesondere oberhalb 20
Gew.-%, jeweils bezogen auf das Granulat, und Schüttgewichte oberhalb 600 g/l, vorzugs
weise oberhalb 700 g/l und insbesondere oberhalb 800 g/l, aufweisen.
Das erfindungsgemäße Granulationsverfahren kann so durchgeführt werden, daß Teilchen
vorbestimmter Größenverteilung resultieren. Hierbei sind erfindungsgemäße Verfahren be
vorzugt, bei denen die Tensidgranulate eine Teilchengrößeverteilung aufweisen, bei der
mindestens 50 Gew.-%, vorzugsweise mindestens 60 Gew.-% uns insbesondere mindestens
70 Gew.-% der Teilchen Größen im Bereich von 400 bis 1600 µm besitzen. Auch der Rest
feuchtegehalt der erfindungsgemäß hergestellten Tensidgranulate kann durch die Auswahl
der Rohstoffe vorbestimmt werden, so daß auf nachfolgende Trocknungsschritte verzichtet
werden kann. In bevorzugten Verfahren weisen die Tensidgranulate Restgehalte an freiem
Wasser von 2 bis 15 Gew.-%, vorzugsweise von 4 bis 10 Gew.-%, bezogen auf das Tensid
granulat, auf. Der Restgehalt an freiem Wasser kann dabei beispielsweise mittels einer mo
difizierten UX-Methode (Sartorius MA 30, Programm 120°C über 10 Minuten) ermittelt
werden.
Es ist nach dem erfindungsgemäßen Verfahren möglich, Komponenten für Wasch- und Rei
nigungsmittel herzustellen, welche erst nach Abmischung mit weiteren Inhaltsstoffen das
fertige Wasch- und Reinigungsmittel ergeben. Selbstverständlich können erfindungsgemäß
aber auch Tensidgranulate hergestellt werden, welche für sich genommen bereits ein ferti
ges Wasch- und Reinigungsmittel (beispielsweise ein Textil-Colorwaschmittel) sind.
Die nach dem erfindungsgemäßen Verfahren hergestellten Tensidgranulate können nachfol
gend mit weiteren Inhaltsstoffen von Wasch- und Reinigungsmitteln zum Fertigprodukt
abgemischt werden. Diese Inhaltsstoffe können gegebenenfalls aber auch über das Fest
stoffbett oder über den Tensidschaum direkt in die Tensidgranulate inkorporiert werden und
werden nachfolgend beschrieben:
Neben den genannten Bestandteilen Tensid und Gerüststoffen sind insbesondere in Wasch- und Reinigungsmitteln übliche Inhaltsstoffe aus der Gruppe der Bleichmittel, Bleichaktiva toren, Enzyme, pH-Stellmittel, Duftstoffe, Parfümträger, Fluoreszenzmittel, Farbstoffe, Schauminhibitoren, Silikonöle, Antiredepositionsmittel, optischen Aufheller, Vergrauungs inhibitoren, Farbübertragungsinhibitoren und Korrosionsinhibitoren von Bedeutung. Unter den als Bleichmittel dienenden, in Wasser H2O2 liefernden Verbindungen haben das Natriumperborattetrahydrat und das Natriumperboratmonohydrat besondere Bedeutung. Weitere brauchbare Bleichmittel sind beispielsweise Natriumpercarbonat, Peroxypyrophos phate, Citratperhydrate sowie H2O2 liefernde persaure Salze oder Persäuren, wie Perben zoate, Peroxophthalate, Diperazelainsäure, Phthaloiminopersäure oder Diperdadecandisäu re. Typische organische Bleichmittel sind die Diacylperoxide, wie z. B. Dibenzoylperoxid. Weitere typische organische Bleichmittel sind die Peroxysäuren, wobei als Beispiele beson ders die Alkylperoxysäuren und die Arylperoxysäuren genannt werden. Bevorzugte Vertre ter sind (a) die Peroxybenzoesäure und ihre ringsubstituierten Derivate, wie Alkylperoxy benzoesäuren, aber auch Peroxy-α-Naphtoesäure und Magnesium-monoperphthalat, (b) die aliphatischen oder substituiert aliphatischen Peroxysäuren, wie Peroxylaurinsäure, Peroxy stearinsäure, ε-Phthalimidoperoxycapronsäure [Phthaloiminoperoxyhexansäure (PAP)], o- Carboxybenzamidoperoxycapronsäure, N-nonenylamidoperadipinsäure und N- nonenylamidopersuccinate, und (c) aliphatische und araliphatische Peroxydicarbonsäuren, wie 1,12-Diperoxycarbonsäure, 1,9-Diperoxyazelainsäure, Diperocysebacinsäure, Diper oxybrassylsäure, die Diperoxyphthalsäuren, 2-Decyldiperoxybutan-1,4-disäure, N,N- Terephthaloyl-di(6-aminopercapronsäue) können eingesetzt werden.
Neben den genannten Bestandteilen Tensid und Gerüststoffen sind insbesondere in Wasch- und Reinigungsmitteln übliche Inhaltsstoffe aus der Gruppe der Bleichmittel, Bleichaktiva toren, Enzyme, pH-Stellmittel, Duftstoffe, Parfümträger, Fluoreszenzmittel, Farbstoffe, Schauminhibitoren, Silikonöle, Antiredepositionsmittel, optischen Aufheller, Vergrauungs inhibitoren, Farbübertragungsinhibitoren und Korrosionsinhibitoren von Bedeutung. Unter den als Bleichmittel dienenden, in Wasser H2O2 liefernden Verbindungen haben das Natriumperborattetrahydrat und das Natriumperboratmonohydrat besondere Bedeutung. Weitere brauchbare Bleichmittel sind beispielsweise Natriumpercarbonat, Peroxypyrophos phate, Citratperhydrate sowie H2O2 liefernde persaure Salze oder Persäuren, wie Perben zoate, Peroxophthalate, Diperazelainsäure, Phthaloiminopersäure oder Diperdadecandisäu re. Typische organische Bleichmittel sind die Diacylperoxide, wie z. B. Dibenzoylperoxid. Weitere typische organische Bleichmittel sind die Peroxysäuren, wobei als Beispiele beson ders die Alkylperoxysäuren und die Arylperoxysäuren genannt werden. Bevorzugte Vertre ter sind (a) die Peroxybenzoesäure und ihre ringsubstituierten Derivate, wie Alkylperoxy benzoesäuren, aber auch Peroxy-α-Naphtoesäure und Magnesium-monoperphthalat, (b) die aliphatischen oder substituiert aliphatischen Peroxysäuren, wie Peroxylaurinsäure, Peroxy stearinsäure, ε-Phthalimidoperoxycapronsäure [Phthaloiminoperoxyhexansäure (PAP)], o- Carboxybenzamidoperoxycapronsäure, N-nonenylamidoperadipinsäure und N- nonenylamidopersuccinate, und (c) aliphatische und araliphatische Peroxydicarbonsäuren, wie 1,12-Diperoxycarbonsäure, 1,9-Diperoxyazelainsäure, Diperocysebacinsäure, Diper oxybrassylsäure, die Diperoxyphthalsäuren, 2-Decyldiperoxybutan-1,4-disäure, N,N- Terephthaloyl-di(6-aminopercapronsäue) können eingesetzt werden.
Als Bleichmittel in Zusammensetzungen für das maschinelle Geschirrspülen können auch
Chlor oder Brom freisetzende Substanzen eingesetzt werden. Unter den geeigneten Chlor oder
Brom freisetzenden Materialien kommen beispielsweise heterocyclische N-Brom- und N-
Chloramide, beispielsweise Trichlorisocyanursäure, Tribromisocyanursäure,
Dibromisocyanursäure und/oder Dichlorisocyanursäure (DICA) und/oder deren Salze mit
Kationen wie Kalium und Natrium in Betracht. Hydantoinverbindungen, wie 1,3-Dichlor-5,5-
dimethylhydanthoin sind ebenfalls geeignet.
Um beim Waschen oder Reinigen bei Temperaturen von 60°C und darunter eine verbes
serte Bleichwirkung zu erreichen, können Bleichaktivatoren eingearbeitet werden. Als
Bleichaktivatoren können Verbindungen, die unter Perhydrolysebedingungen aliphatische
Peroxocarbonsäuren mit vorzugsweise 1 bis 10 C-Atomen, insbesondere 2 bis 4 C-Atomen,
und/oder gegebenenfalls substituierte Perbenzoesäure ergeben, eingesetzt werden. Geeignet
sind Substanzen, die O- und/oder N-Acylgruppen der genannten C-Atomzahl und/oder ge
gebenenfalls substituierte Benzoylgruppen tragen. Bevorzugt sind mehrfach acylierte Alky
lendiamine, insbesondere Tetraacetylethylendiamin (TAED), acylierte Triazinderivate, ins
besondere 1,5-Diacetyl-2,4-dioxohexahydro-1,3,5-triazin (DADHT), acylierte Glykolurile,
insbesondere Tetraacetylglykoluril (TAGU), N-Acylimide, insbesondere N-Nonanoyl
succinimid (NOSI), acylierte Phenolsulfonate, insbesondere n-Nonanoyl- oder Isononanoy
loxybenzolsulfonat (n- bzw. iso-NOBS), Carbonsäureanhydride, insbesondere Phthalsäure
anhydrid, acylierte mehrwertige Alkohole, insbesondere Triacetin, Ethylenglykoldiacetat
und 2,5-Diacetoxy-2,5-dihydrofuran.
Zusätzlich zu den konventionellen Bleichaktivatoren oder an deren Stelle können auch so
genannte Bleichkatalysatoren eingearbeitet werden. Bei diesen Stoffen handelt es sich um
bleichverstärkende Übergangsmetallsalze bzw. Übergangsmetallkomplexe wie beispiels
weise Mn-, Fe-, Co-, Ru - oder Mo-Salenkomplexe oder -carbonylkomplexe. Auch Mn-, Fe-
Co-, Ru-, Mo-, Ti-, V- und Cu-Komplexe mit N-haltigen Tripod-Liganden sowie Co-, Fe-,
Cu- und Ru-Amminkomplexe sind als Bleichkatalysatoren verwendbar.
Als Enzyme kommen solche aus der Klasse der Proteasen, Lipasen, Amylasen, Cellulasen
bzw. deren Gemische in Frage. Besonders gut geeignet sind aus Bakterienstämmen oder
Pilzen, wie Bacillus subtilis, Bacillus licheniformis und Streptomyces griseus gewonnene
enzymatische Wirkstoffe. Vorzugsweise werden Proteasen vom Subtilisin-Typ und insbe
sondere Proteasen, die aus Bacillus lentus gewonnen werden, eingesetzt. Dabei sind En
zymmischungen, beispielsweise aus Protease und Amylase oder Protease und Lipase oder
Protease und Cellulase oder aus Cellulase und Lipase oder aus Protease, Amylase und Lipa
se oder Protease, Lipase und Cellulase, insbesondere jedoch Cellulase-haltige Mischungen
von besonderem Interesse. Auch Peroxidasen oder Oxidasen haben sich in einigen Fällen als
geeignet erwiesen. Die Enzyme können an Trägerstoffen adsorbiert und/oder in Hüllsub
stanzen eingebettet sein, um sie gegen vorzeitige Zersetzung zu schützen.
Zusätzlich können auch Komponenten eingesetzt werden, welche die Öl- und Fettaus
waschbarkeit aus Textilien positiv beeinflussen (sogenannte soil repellents). Dieser Effekt
wird besonders deutlich, wenn ein Textil verschmutzt wird, das bereits vorher mehrfach mit
einem erfindungsgemäßen Waschmittel, das diese Öl- und fettlösende Komponente enthält,
gewaschen wurde. Zu den bevorzugten Öl- und fettlösenden Komponenten zählen bei
spielsweise nichtionische Celluloseether wie Methylcellulose und Methylhydroxy
propylcellulose mit einem Anteil an Methoxyl-Gruppen von 15 bis 30 Gew.-% und an Hy
droxypropoxyl-Gruppen von 1 bis 15 Gew.-%, jeweils bezogen auf den nichtionischen
Celluloseether, sowie die aus dem Stand der Technik bekannten Polymere der Phthalsäure
und/oder der Terephthalsäure bzw. von deren Derivaten, insbesondere Polymere aus Ethy
lenterephthalaten und/oder Polyethylenglykolterephthalaten oder anionisch und/oder nich
tionisch modifizierten Derivaten von diesen. Besonders bevorzugt von diesen sind die sul
fonierten Derivate der Phthalsäure- und der Terephthalsäure-Polymere.
Die Wasch- und Reinigungsmittel können als optische Aufheller Derivate der Diaminostil
bendisulfonsäure bzw. deren Alkalimetallsalze enthalten. Geeignet sind z. B. Salze der 4,4'-
Bis(2-anilino-4-morpholino-1,3,5-triazinyl-6-amino)stilben-2,2'-disulfonsäure oder gleich
artig aufgebaute Verbindungen, die anstelle der Morpholino-Gruppe eine Diethanolamino
gruppe, eine Methylaminogruppe, eine Anilinogruppe oder eine 2-Methoxyethylamino
gruppe tragen. Weiterhin können Aufheller vom Typ der substituierten Diphenylstyryle an
wesend sein, z. B. die Alkalisalze des 4,4'-Bis(2-sulfostyryl)-diphenyls, 4,4'-Bis(4-chlor-3-
sulfostyryl)-diphenyls, oder 4-(4-Chlorstyryl)-4'-(2-sulfostyryl)-diphenyls. Auch Gemische
der vorgenannten Aufheller können verwendet werden.
Farb- und Duftstoffe werden Wasch- und Reinigungsmitteln zugesetzt, um den ästhetischen
Eindruck der Produkte zu verbessern und dem Verbraucher neben der Weichheitsleistung
ein visuell und sensorisch "typisches und unverwechselbares" Produkt zur Verfügung zu
stellen. Als Parfümöle bzw. Duftstoffe können einzelne Riechstoffverbindungen, z. B. die
synthetischen Produkte vom Typ der Ester, Ether, Aldehyde, Ketone, Alkohole und Koh
lenwasserstoffe verwendet werden. Riechstoffverbindungen vom Typ der Ester sind z. B.
Benzylacetat, Phenoxyethylisobutyrat, p-tert.-Butylcyclohexylacetat, Linalylacetat, Dime
thylbenzyl-carbinylacetat, Phenylethylacetat, Linalylbenzoat, Benzylformiat, Ethylmethyl
phenyl-glycinat, Allylcyclohexylpropionat, Styrallylpropionat und Benzylsalicylat. Zu den
Ethern zählen beispielsweise Benzylethylether, zu den Aldehyden z. B. die linearen Alkanale
mit 8-18 C-Atomen, Citral, Citronellal, Citronellyloxyacetaldehyd, Cyclamenaldehyd, Hy
droxycitronellal, Lilial und Bourgeonal, zu den Ketonen z. B. die Jonone, α-Isomethylionon
und Methyl-cedrylketon, zu den Alkoholen Anethol, Citronellol, Eugenol, Geraniol, Lina
lool, Phenylethylalkohol und Terpineol, zu den Kohlenwasserstoffen gehören hauptsächlich
die Terpene wie Limonen und Pinen. Bevorzugt werden jedoch Mischungen verschiedener
Riechstoffe verwendet, die gemeinsam eine ansprechende Duftnote erzeugen. Solche Par
fümöle können auch natürliche Riechstoffgemische enthalten, wie sie aus pflanzlichen
Quellen zugänglich sind, z. B. Pine-, Citrus-, Jasmin-, Patchouly-, Rosen- oder Ylang-Ylang-
Öl. Ebenfalls geeignet sind Muskateller, Salbeiöl, Kamillenöl, Nelkenöl, Melissenöl, Min
zöl, Zimtblätteröl, Lindenblütenöl, Wacholderbeeröl, Vetiveröl, Olibanumöl, Galbanumöl
und Labdanumöl sowie Orangenblütenöl, Neroliol, Orangenschalenöl und Sanelelholzöl.
Üblicherweise liegt der Gehalt von Wasch- und Reinigungsmitteln an Farbstoffen unter 0,01
Gew.-%, während Duftstoffe bis zu 2 Gew.-% der gesamten Formulierung ausmachen kön
nen.
Die Duftstoffe können direkt in die Wasch- und Reinigungsmittel eingearbeitet werden, es
kann aber auch vorteilhaft sein, die Duftstoffe auf Träger aufzubringen, die die Haftung des
Parfüms auf der Wäsche verstärken und durch eine langsamere Duftfreisetzung für langan
haltenden Duft der Textilien sorgen. Als solche Trägermaterialien haben sich beispielsweise
Cyclodextrine bewährt, wobei die Cyclodextrin-Parfüm-Komplexe zusätzlich noch mit
weiteren Hilfsstoffen beschichtet werden können.
Um den ästhetischen Eindruck von Wasch- und Reinigungsmitteln zu verbessern, können
sie mit geeigneten Farbstoffen eingefärbt werden. Bevorzugte Farbstoffe, deren Auswahl
dem Fachmann keinerlei Schwierigkeit bereitet, besitzen eine hohe Lagerstabilität und Un
empfindlichkeit gegenüber den übrigen Inhaltsstoffen der Mittel und gegen Licht sowie kei
ne ausgeprägte Substantivität gegenüber Textilfasern, um diese nicht anzufärben.
Der im erfindungsgemäßen Verfahren hergestellte Schaum sowie sein Einsatz als Granula
tionshilfsmittel sind bislang im Stand der Technik nicht beschrieben. Ein weiterer Gegen
stand der vorliegenden Erfindung ist daher ein Tensidschaum, erhältlich durch. Beaufschla
gung einer tensidhaltigen fließfähigen Komponente mit einem gasförmigen Medium, da
durch gekennzeichnet, daß der Schaum mittlere Porengrößen unterhalb 10 mm, vorzugswei
se unterhalb 5 mm und insbesondere unterhalb 2 mm, aufweist.
Wie bereits bei der Beschreibung des erfindungsgemäßen Verfahrens hervorgehoben, ist ein
Tensidschaum bevorzugt, bei dem das gasförmige Medium mindestens 20 Vol.-%, bezogen
auf die aufzuschäumende Flüssigkeitsmenge, ausmacht. Bei einem besonders bevorzugten
Tensidschaum macht das gasförmige Medium das ein- bis dreihundertfache, vorzugsweise
das fünf bis zweihundertfache und insbesondere das zehn- bis einhundertfache des Volu
mens der aufzuschäumenden Flüssigkeitsmenge aus.
Der erfindungsgemäße Tensidschaum ist vorzugsweise hoch-tensidhaltig. Tensidschäume,
die Tensidgehalte von 50 bis 99 Gew.-%, vorzugsweise von 60 bis 95 Gew.-% und insbe
sondere von 70 bis 90 Gew.-%, jeweils bezogen auf das Gewicht des Schaums, aufweisen,
sind hierbei bevorzugt.
Ein weiterer Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist die Verwendung der erfindungsge
mäßen Tensidschäume als Granulationsflüssigkeit bei der Herstellung von Tensidgranula
ten. Bezüglich der Mengenverhältnisse zwischen Granulationshilfsmittel (Tensidschaum)
und Feststoffbett, der einzusetzenden Mischer und der im Feststoffbett einsetzbaren Inhalts
stoffe sei hier auf die obenstehenden Ausführungen verwiesen.
Eine tensidhaltige, fließfähige Komponente der in Tabelle 1 angegebenen Zusammenset
zung wurde bei einer Temperatur von 80°C in einen mit einem Rückschlagventil ausgerü
steten Rohrabschnitt eindosiert und über Sinterscheiben mit Druckluft (16 m3/h) aufge
schäumt. Der entstehende Schaum (Dichte: 0,45 gcm-3, Porengröße <1 mm, Temperatur:
75°C) wurde im Verhältnis Schaum: Feststoff von ~ 1 : 4,7 in einen Pflugscharmischer mit 2
Messerköpfen (Typ KM300-D, Gebrüder Lödige, Paderborn) eindosiert, wobei der Schaum
im Bereich des ersten Messerkopfes auf das bewegte Feststoffbett (Zusammensetzung siehe
Tabelle 2) auftraf. Es entstand ein reinweißes, rieselfähiges Tensidgranulat, dessen Zusam
mensetzung in Tabelle 3 angegeben ist und dessen physikalische Eigenschaften in Tabelle 4
zusammengefaßt sind.
Claims (38)
1. Verfahren zur Herstellung von Tensidgranulaten, wobei eine tensidhaltige fließfähi
ge Komponente mit einem gasförmigen Medium beaufschlagt wird, dadurch gekenn
zeichnet, daß die tensidhaltige fließfähige Komponente durch das gasförmige Medium
aufgeschäumt und der entstehende tensidhaltige Schaum nachfolgend auf ein in einem
Mischer vorgelegtes Feststoffbett gegeben wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die tensidhaltige fließfähige
Komponente ein oder mehrere Tenside aus der Gruppe der anionischen und/oder nicht
ionischen und/oder kationischen und/oder amphoteren Tenside in Mengen von 20 bis
100 Gew.-%, vorzugsweise von 50 bis 95 Gew.-% und insbesondere von 60 bis 90
Gew.-%, jeweils bezogen auf die tensidhaltige Komponente, enthält.
3. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die tensid
haltige fließfähige Komponente anionische(s) Tensid(e) in Mengen von 10 bis 90 Gew.-%,
vorzugsweise von 20 bis 85 Gew.-% und insbesondere von 30 bis 80 Gew.-%, je
weils bezogen auf die tensidhaltige Komponente, enthält.
4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die tensidhaltige fließfähige
Komponente Alkalimetallsalze von Alkylbenzolsulfonsäuren in Mengen von 20 bis 90
Gew.-%, vorzugsweise von 30 bis 85 Gew.-% und insbesondere von 40 bis 80 Gew.-%,
jeweils bezogen auf die tensidhaltige Komponente, enthält.
5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die tensid
haltige fließfähige Komponente zusätzlich Seifen in Mengen von 1 bis 30 Gew.-%, vor
zugsweise von 2 bis 25 Gew.-% und insbesondere von 5 bis 20 Gew.-%, jeweils bezo
gen auf die tensidhaltige Komponente, enthält.
6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die tensid
haltige fließfähige Komponente nichtionische(s) Tensid(e) in Mengen von 1 bis 100
Gew.-%, vorzugsweise von 2 bis 70 Gew.-% und insbesondere von 5 bis 30 Gew.-%,
jeweils bezogen auf die tensidhaltige Komponente, enthält.
7. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die tensidhaltige fließfähige
Komponente alkoxylierte, vorzugsweise ethoxylierte nichtionische Tenside in Mengen
von 20 bis 90 Gew.-%, vorzugsweise von 30 bis 85 Gew.-% und insbesondere von 40
bis 80 Gew.-%, jeweils bezogen auf die tensidhaltige Komponente, enthält.
8. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die tensidhaltige fließfähige
Komponente als ethoxylierte nichtionische Tenside die Umsetzungsprodukte von C8-22-
Fettalkoholen, vorzugsweise C12-20-Fettalkoholen und insbesondere C14-18-Fettalkoholen
mit 1 bis 30 Mol Ethylenoxid, vorzugsweise 2 bis 20 Mol Ethylenoxid und insbesondere
5 bis 10 Mol Ethylenoxid, in Mengen von 10 bis 80 Gew.-%, vorzugsweise von 20 bis
75 Gew.-% und insbesondere von 30 bis 70 Gew.-%, jeweils bezogen auf die tensidhal
tige Komponente, enthält.
9. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die tensid
haltige fließfähige Komponente weniger als 20 Gew.-%, vorzugsweise weniger als 15
Gew.-% und insbesondere weniger als 10 Gew.-% Wasser, jeweils bezogen auf die ten
sidhaltige Komponente, enthält.
10. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß die tensid
haltige fließfähige Komponente weitere Inhaltsstoffe von Wasch- und Reinigungsmit
teln, insbesondere Stoffe aus der Gruppe der Komplexbildner, Polymere, optischen Auf
heller, Farb- und Duftstoffe und Alkalien, enthält.
11. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß die zur
Aufschäumung eingesetzte Gasmenge das ein- bis dreihundertfache, vorzugsweise das
fünf bis zweihundertfache und insbesondere das zehn- bis einhundertfache des Volu
mens der aufzuschäumenden Menge der tensidhaltigen fließfähigen Komponente aus
macht.
12. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß als gasför
miges Medium Luft eingesetzt wird.
13. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß die aufzu
schäumende tensidhaltige fließfähige Komponente vor der Aufschäumung Temperatu
ren von 20 bis 120°C, vorzugsweise von 30 bis 90°C und insbesondere von 50 bis 75°C,
aufweist.
14. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß eine ten
sidhaltige Flüssigkomponente aufgeschäumt wird und der entstandene Schaum mit ei
nem aus einer weiteren Flüssigkomponente erzeugten Schaum vereinigt wird, der dann
als Granulierschaum dient.
15. Verfahren nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß die zweite aufzuschäumende
Flüssigkomponente tensidhaltig ist.
16. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 15, dadurch gekennzeichnet, daß der tensid
haltige Schaum Temperaturen unterhalb von 115°C, vorzugsweise zwischen 20 und
80°C und insbesondere zwischen 30 und 70°C, aufweist.
17. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 16, dadurch gekennzeichnet, daß der tensid
haltige Schaum eine Dichte unterhalb von 0,80 gcm-3, vorzugsweise von 0,10 bis 0,60
gcm-3 und insbesondere von 0,30 bis 0,55 gcm-3, aufweist.
18. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 17, dadurch gekennzeichnet, daß der tensid
haltige Schaum mittlere Porengrößen unterhalb 10 mm, vorzugsweise unterhalb 5 mm
und insbesondere unterhalb 2 mm, aufweist.
19. Verfahren nach einem der Ansprüche 14 bis 18, dadurch gekennzeichnet, daß der ten
sidhaltige Schaum die genannten Kriterien bei Zugabe in den Mischer erfüllt.
20. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 19, dadurch gekennzeichnet, daß das im Mi
scher vorgelegte Feststoffbett einen oder mehrere Stoffe aus der Gruppe Gerüststoffe,
insbesondere der Alkalimetallcarbonate, -sulfate und -silikate, der Zeolithe und der Po
lymere, enthält.
21. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 20, dadurch gekennzeichnet, daß das im Mi
scher vorgelegte Feststoffbett sprühgetrocknete Basispulver, vorzugsweise tensidhaltige
sprühgetrocknete Basispulver, in Mengen von 10 bis 80 Gew.-%, vorzugsweise von 15
bis 70 Gew.-% und insbesondere von 20 bis 60 Gew.-%, bezogen auf die im Mischer
vorgelegten Feststoffe, enthält.
22. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 21, dadurch gekennzeichnet, daß der tensid
haltige Schaum im Gewichtsverhältnis Schaum : Feststoff von 1 : 100 bis 9 : 1, vorzugswei
se von 1 : 30 bis 2 : 1 und insbesondere von 1 : 20 bis 1 : 1, auf das im Mischer vorgelegte
Feststoffbett gegeben wird.
23. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 22, dadurch gekennzeichnet, daß der tensid
haltige Schaum in einem niedertourigen Mischer/Granulator bei Umfangsgeschwindig
keiten der Werkzeuge von 2 m/s bis 7 m/s in einer Zeit zwischen 0,5 und 10 Minuten,
vorzugsweise zwischen 1 und 7 Minuten und insbesondere zwischen 2 und 5 Minuten,
auf das im Mischer vorgelegte Feststoffbett gegeben wird.
24. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 22, dadurch gekennzeichnet, daß der tensid
haltige Schaum in einem hochtourigen Mischer/Granulator bei Umfangsgeschwindig
keiten von 8 m/s bis 35 m/s in einer Zeit zwischen 0,1 und 30 Sekunden, vorzugsweise
bis 10 Sekunden und insbesondere zwischen 0,5 und 2 Sekunden, auf das im Mischer
vorgelegte Feststoffbett gegeben wird.
25. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 22, dadurch gekennzeichnet, daß der tensid
haltige Schaum in einem ersten, niedertourigen Mischer/Granulator auf ein bewegtes
Feststoffbett gegeben wird, wobei 40 bis 100 Gew.-%, bezogen auf die Gesamtmenge
der eingesetzten Bestandteile, der festen und flüssigen Bestandteile vorgranuliert und in
einem zweiten, hochtourigen Mischer/Granulator das Vorgranulat aus der ersten Verfah
rensstufe gegebenenfalls mit den restlichen festen und/oder flüssigen Bestandteilen ver
mischt und in ein Granulat überführt wird.
26. Verfahren nach Anspruch 25, dadurch gekennzeichnet, daß im zweiten, hochtourigen
Mischer/Granulator das Vorgranulat aus der ersten Verfahrensstufe ebenfalls unter Zu
gabe eines tensidhaltigen Schaumes, dessen Zusammensetzung von dem in der ersten
Verfahrensstufe eingesetzten Schaum abweichen kann, zum fertigen Granulat aufgranu
liert wird.
27. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 22, dadurch gekennzeichnet, daß der tensid
haltige Schaum in einem ersten, hochtourigen Mischer/Granulator auf ein bewegtes
Feststoffbett gegeben wird, wobei 40 bis 100 Gew.-%, bezogen auf die Gesamtmenge
der eingesetzten Bestandteile, der festen und flüssigen Bestandteile vorgranuliert und in
einem zweiten, niedertourigen Mischer/Granulator das Vorgranulat aus der ersten Ver
fahrensstufe gegebenenfalls mit den restlichen festen und/oder flüssigen Bestandteilen
vermischt und in ein Granulat überführt wird.
28. Verfahren nach Anspruch 27, dadurch gekennzeichnet, daß im zweiten, niedertourigen
Mischer/Granulator das Vorgranulat aus der ersten Verfahrensstufe ebenfalls unter Zu
gabe eines tensidhaltigen Schaumes, dessen Zusammensetzung von dem in der ersten
Verfahrensstufe eingesetzten Schaum abweichen kann, zum fertigen Granulat aufgranu
liert wird.
29. Verfahren nach einem der Ansprüche 23 bis 28, dadurch gekennzeichnet, daß das Ver
fahren batchweise oder kontinuierlich durchgeführt wird.
30. Verfahren nach einem der Ansprüche 24 bis 29, dadurch gekennzeichnet, daß als hoch
touriger Mischer ein Mischer verwendet wird, der sowohl eine Misch- als auch eine
Zerkleinerungsvorrichtung aufweist, wobei die Mischwelle bei Umlaufgeschwindigkei
ten von 50 bis 150 Umdrehungen/Minute, vorzugsweise von 60 bis 80 Umdrehun
gen/Minute und die Welle der Zerkleinerungsvorrichtung bei Umlaufgeschwindigkeiten
von 500 bis 5000 Umdrehungen/Minute, vorzugsweise von 1000 bis 300 Umdrehun
gen/Minute, betrieben wird.
31. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 30, dadurch gekennzeichnet, daß die Tensid
granulate Tensidgehalte oberhalb 10 Gew.-%, vorzugsweise oberhalb 15 Gew.-% und
insbesondere oberhalb 20 Gew.-%, jeweils bezogen auf das Granulat, und Schüttge
wichte oberhalb 600 g/l, vorzugsweise oberhalb 700 g/l und insbesondere oberhalb 800
g/l, aufweisen.
32. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 31, dadurch gekennzeichnet, daß die Tensid
granulate eine Teilchengrößenverteilung aufweisen, bei der mindestens 50 Gew.-%,
vorzugsweise mindestens 60 Gew.-% uns insbesondere mindestens 70 Gew.-% der Teil
chen Größen im Bereich von 400 bis 1600 µm besitzen.
33. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 32, dadurch gekennzeichnet, daß die Tensid
granulate Restgehalte an freiem Wasser von 2 bis 15 Gew.-%, vorzugsweise von 4 bis
10 Gew.-%, bezogen auf das Tensidgranulat, aufweisen.
34. Tensidschaum, erhältlich durch Beaufschlagung einer tensidhaltigen fließfähigen
Komponente mit einem gasförmigen Medium, dadurch gekennzeichnet, daß der
Schaum mittlere Porengrößen unterhalb 10 mm, vorzugsweise unterhalb 5 mm und ins
besondere unterhalb 2 mm, aufweist.
35. Tensidschaum nach Anspruch 34, dadurch gekennzeichnet, daß das gasförmige Medium
mindestens 20 Vol.%, bezogen auf die aufzuschäumende Flüssigkeitsmenge, ausmacht.
36. Tensidschaum nach Anspruch 34, dadurch gekennzeichnet, daß das gasförmige Medium
das ein- bis dreihundertfache, vorzugsweise das fünf- bis zweihundertfache und insbe
sondere das zehn- bis einhundertfache des Volumens der aufzuschäumende Flüssig
keitsmenge ausmacht.
37. Tensidschaum nach einem der Ansprüche 34 bis 36, dadurch gekennzeichnet, daß er
Tensidgehalte von 50 bis 99 Gew.-%, vorzugsweise von 60 bis 95 Gew.-% und insbe
sondere von 70 bis 90 Gew.-%, jeweils bezogen auf das Gewicht des Schaums, aufweist.
38. Verwendung von Tensidschäumen nach einem der Ansprüche 34 bis 37, als Granulati
onsflüssigkeit bei der Herstellung von Tensidgranulaten.
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