DE2039584A1

DE2039584A1 - Verfahren zur Herstellung eines aus Natriumtripolyphosphat und Natriumsilikat bestehenden Granulates

Info

Publication number: DE2039584A1
Application number: DE19702039584
Authority: DE
Inventors: Klaus Dipl-Chem Dr Henning; Joachim Dipl-Chem Dr Kandler; Karl Dipl-Chem Dr Merkenich; Wolf-Dieter Pirig
Original assignee: Knapsack AG
Current assignee: Knapsack AG
Priority date: 1970-08-08
Filing date: 1970-08-08
Publication date: 1972-02-10
Also published as: BE770979A; FR2104081A5; NL7110574A

Description

Vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines aus Natriumtripolyphosphat - nachfolgend kurz als NTPP bezeichnet - und Natriumsilikat bestehenden Granulates aus pulverförmigem, in Bewegung gehaltenem Natriumtripolyphosphat und einer Natriumsilikatlösung.

Aus NTPP und Natriumsilikat bestehende Granulate werden bevorzugt zur Herstellung von pulverförmigen Geschirreinigungsmitteln verwendet, nachdem sich gezeigt hat, daß Geschirreinigungsmittel, die NTPP und Natriumsilikat als loses Gemisch enthalten, erhebliche. Nachteile aufweisen.

Diese Nachteile bestehen z.B. darin, daß es bei der Lagerung solcher Reinigungsmittel infolge Aufnahme von Luftfeuchtigkeit zu harten Verbackungen bzw. zum Verklumpen der verpepk™ ten Produkte kommt, die außerdem, aufgrund der unterschiedlichen spezifischen Gewichte der Komponenten, leicht zum Entmischen neigen, wobei es im oberen Bereich der Packung zur Ansammlung von feinen, staubartigen Teilchen kommt, was bei der hohen Alkalität der eingesetzten Silikate im höchsten Maße unerwünscht ist.

Es hat daher nicht an Versuchen gefehlt, aus NTPP und Natri-umsilikat bestehende feste Granulate herzustellen und

" - 2 1Q9887/1SU

die dann noch fehlenden Restkomponenten, die je nach dem Verwendungszweck des Reinigungsmittels ausgesucht werden können, nachzumisehen bzw. aufzudüsen. Hinzu kommt, daß ein derartiges Granulat gut wasserlöslich ist und sich infolgedessen in der wäßrigen Reinigungsflotte ohne Schwierigkeiten löst, was bei einer pulverigen Trockenmischung nicht ohne weiteres der Fall ist.

So ist in der amerikanischen Patentschrift Nr. 2 909 490 ein Verfahren beschrieben, wonach eine wäßrige Natriumsilikatlösung solange unter mechanischem Mischen zu wasserfreiem Natriumtripolyphosphat unterhalb der Zersetzungstemperatur von Natriumtripolyphosphat, d.h. in Gegenwart von Wasser unterhalb 60 C, hinzugegeben wird, bis die wäßrige Natriumsilikatlösung unter Bildung eines trockenen Gemisches dehydratisiert ist.

Gemäß dieser Arbeitsweise können, um Klumpenbildung zu vermeiden, nur Lösungen von schwach alkalischen Silikaten eingesetzt werden, die um so schwächer alkalisch sein müssen, je höher der SiOp-Gehalt des fertigen Granulates sein soll. . Dies ist jedoch von erheblichem Nachteil für die daraus hergestellten Reinigungsmittel, weil eine 1 gewichtsprozentige wäßrige Lösung dieser Reiniger einen pH-Wert größer 10,5 aufweisen muß, damit während des Reinigungsmprozesses optimale Bedingungen erzielt werden können.

Gemäß der deutschen Offenlegungsschrift Nr. 1 900 781 ist daher eine modifizierte Form dieser Verfahrensweise versucht worden, wobei zu einem wasserfreien NTPP eine wäßrige Lösung eines Natriumsilikates, die ein Gewichtsverhältnis von SiO₂ ϊ Na₂O unterhalb 2,^0 : 1 aufweist, solange unter Mischen zugesetzt wird, bis ein Molverhältnis von NTPP :

von weniger als 1:1 erhalten worden ist. Jedoch kann

_ 3 _ 109387/1647

203958

bei diesem Verfahren kein rieselfähiges sofort verwendungsfähiges Material gewonnen werden, sondern es entstehen zunächst feuchte, verformbare, plastische Teilchen, die zur Vermeidung des Zusammenbackens und zur Verflüchtigung des störenden Haftwassers anschließend in einer Heizzone von 60 .- 80⁰C getrocknet, gemahlen und abgesiebt werden müssen.

Überraschenderweise wurde nun gefunden, daß man in einem kontinuierlichen Verfahren und in einer einzigen Verfahrensstufe ein nicht zusammenbackendes, freifließendes NTPP-Natriumsilikat, das ein NTPP : SiOp-Molverhältnis von 1 : 0,8 bis 1:3» vorzugsweise von kleiner 1 ι 1 bis 1 : 2 und ein Schüttgewicht von 400 bis 650 g/l, vorzugsweise von bis 600 g/l, aufweist, dann erhalten kann, wenn man auf ein •in einem Reaktor pneumatisch in der Schwebe gehaltenes, pulverförmiges Gemisch von NTPP und Natriumdisilikat eine wäßrige Wasserglaslösung mit einem Gewichtsverhältnis von SiO₂ : NagO kleiner 2,40 : 1 aufsprüht, wobei durch einen durch den Reaktor geführten Gasstrom die Reaktionswärme abgeführt wird. Als NTPP verwendet man dabei vorzugsweise ein Produkt mit einem Phase-I-Gehalt von 50 bis 80 % und einem Schüttgewicht von entweder 300 bis 600 g/l oder von 800 bis 1050 g/l. Es empfiehlt sich ferner, 3 bis 25 Gewichts% des im fertigen Endprodukt gewünschten Natriumdisilikates in Form der wäßrigen Wasserglaslösung einzusetzen.

Obwohl es .bereits bekannt ist, zur Herstellung von rieselfähigen Waschmitteln, die, neben NTPP als Hauptbestandteil und waschaktiven Substanzen, auch Natriumsilikat enthalten, in Luftwirbelmischern auf pneumatisch in der Schwebe gehaltene pulverförmige Mischungen von NTPP mit Silikaten die flüssigen oder pastösen Waschmittelkomponenten, wie Wasser und/oder waschaktive Substanzen, aufzusprühen, war es für den Fachmann aus den nachfolgenden Gründen nicht nahelie-

- 4 109887/1647

-A-

gend, daß durch die erfindungsgemäße Kombination von Maßnahmen ein Granulat mit den gewünschten Eigenschaften gewonnen werden könnte.

Bei den bisher bekannten Verfahren zur Herstellung von NTPP/Natriumsilikat-Granulaten sind mehrere Verfahrensschritte notwendig, um rieselfähige Produkte zu erhalten oder aber es können, in bezug auf den SiOp-Gehalt des Produktes, bestimmte Grenzen nicht überschritten werden. Zum anderen kann zwar bei der Waschmittelherstellung im Luftwirbelmischer Natriumsilikat in einem in bezug auf NTPP wesentlich geringeren Verhältnis als eine der gewünschten Waschmittelkomponenten mit eingesetzt werden, doch erfolgt dies in Kombination mit weiteren Komponenten, wie flüssigen oder pastösen waschaktiven Substanzen, Celluloseäther, Seifen, Perborat, Natriumsulfat etc. unter Bildung schwach alkalischer Waschmittel mit Granulatstruktur, was naturgemäß andere Bedingungen ergibt als bei alleinigem Einsatz von NTPP mit Natriumdisilikat zur Gewinnung stark alkalischer granulierter Produkte, deren Herstellung bekanntermaßen besondere Schwierigkeiten und Komplikationen bereitet, d.h. Natriumdisilikat stellt in dem erfindungsgemäßen Verfahren eine Hauptkomponente dar und trotzdem wird in einstufiger Verfahrensweise ein rieselfähiges Granulat erhalten, wobei das NTPP/Si0₂-Mo!verhältnis im Bereich von 1 : 0,8 bis 1 : variiert werden kann.

Nach dem erfindungsgemäßen Verfahren wirken das eingesetzte Wasser und die Wasserglaslösung als Granulierhilfsmittel, wobei es unter Ausbildung des NTPP-Hexahydrates gleichzeitig unter Granulierung und/oder Agglomerierung sowohl mit den . gebildeten NTPP-Hexahydrat-Teilchen als auch mit dem vorgelegten Disilikat und dem verdüsten Wasserglas zu einem stabilen NTPP/Silikat-Granulat kommt. Da die Granulierung im

_ 5 _ 1 09887/1647

203958

Luftwirbelbett durchgeführt wird, erfolgt durch die ständige Luftzufuhr keine kritische Temperaturerhöhung im Reaktor, so daß das eingesetzte NTPP keine Hydrolyse erfährt und damit keine unerwünschten Zersetzungsprodukte zusätzlich entstehen. Der ständig durch den Reaktor z.B. im Gegenstromprinzip gesaugte Gas- beispielsweise Luftstrom führt die freiwerdende Reaktionswärme mühelos ab, ohne daß es einer besonderen Kühlung bedarf. Das auf diesem Wege gewonnene NTPP/Silikat-Granulat kann, sofort nach dem Verlassen des Reaktors, in entsprechende Gebinde verschlossen verpackt werden,' ohne daß es auch nach mehrwöchiger Lagerung zur Klumpenbildung oder zum Verbacken kommt. Es kann angenommen werden, daß diese Eigenschaft aus der ausgezeichneten stabilen Granulatstruktur des auf diesem Wege gewonnenen Zweikomponentengemisches resultiert.

Die folgenden Beispiele sollen das erfindungsgemäße Verfahren näher erläutern, ohne daß dadurch die vorliegende Erfindung auf die in den Beispielen angegebenen Arbeitsweisen beschränkt sein soll.

Beispiel 1

In einem Luftwirbelmischer wurden 63 Gewichtsteile wasserfreies, gut rieselfähiges, gemahlenes NTPP mit 70 % Phase-I-Gehalt und einem Schüttgewicht von 990 g/l zusammen im Gemisch mit 21,7 Gewichtsteilen Natriumdisilikat, mit einem Wassergehalt von 17,8 Gewichts% und einem Schüttgewicht von 670 g/l als Trockenmischung vorgelegt, durch einen vertikal von unten nach oben gerichteten Luftstrom in Schwebe gehalten und mit 15,3 Gewichtsteilen einer wäßrigen Wasserglaslösung, die einen Gehalt an Na₂O von 6,2 Gewichts% und an SiO₂ von 16,6 Gewichts^ besaß, bedüst. Das aus dem Luftwirbelmischer austretende NTPP/Silikat-Granulat war von körniger Struktur, guter

- 6— 109887/16 47

203958

Festigkeit und konnte sofort abgesackt und unter Verschluß gelagert werden, ohne nachträglich zusammenzubacken oder zu klumpen. Das Schüttgewicht des Endproduktes betrug 530 g/l, das NTPP : SiO₂-MoIVerhältnis war 1 : 1,4.

Beispiel 2

Es wurde analog Beispiel 1 verfahren, jedoch wurden 61,7 Gewichtsteile NTPP gleicher Spezifikation und 28,3 Gewichtstei-Ie des beschriebenen Natriumdisilikates als Gemisch im Luftwirbelmischer vorgelegt und mit 10 Gewichtsteilen einer wäßrigen Wasserglaslösung, die einen Gehalt an Na₂O von 1,2 Gewicht s# und an SiO₂ von 3,31 Gewichts% besaß, bedüst. Das den Luftwirbelmischer verlassende Material besaß eine körnige Struktur, war von guter Festigkeit und konnte ebenfalls sofort abgesackt und unter Verschluß gelagert werden. Das Schüttgewicht des Granulates betrug 560 g/l, das NTPP : Si0₂-Molverhältnis 1 : 2.

Beispiel 3

. Es wurde analog Beispiel 1 verfahren, indem in einem Luftwirbelmischer 63 Gewichtsteile wasserfreies, beadsförmiges NTPP mit 75 % Phase-I-Gehalt und einem Schüttgewicht von 510 g/l zusammen im Gemisch mit 21,7 Gewichtsteilen Natriumdisilikat mit einem Wassergehalt von 17,8 Gewichts^ und einem Schüttgewicht von 670 g/l als Trockenmischung vorgelegt, durch einen vertikal von unten nach oben gerichteten Luftstrom in Schwebe gehalten und mit 15,3 Gewichtsteilen einer wäßrigen Wasserglaslösung, die einen Gehalt an Na₂O von 6,2 GewichtsSd und an SiO₂ von 16,6 Gewichts^ besaß, bedüst. Das aus dem Luftwirbelmischer austretende NTPP/Silikat-Granulat war von körniger Struktur, guter Festigkeit und konnte sofort abgesackt und unter Verschluß gelagert werden, ohne

- 7 -109887/1647

nachträglich zusammenzubacken oder zu klumpen. Das Schüttgewicht des Endproduktes betrug 440 g/l, das NTPP : SiO₂-Molverhältnis betrug 1 : 1,4.

Die Einsatzfähigkeit der erhaltenen Granulate in entsprechende Reinigungsmittelkompositionen wurde anhand der von Vogel und Kleber "Seifen - Öle - Fette - Wachse 93 /T967/ Seiten 692 bis 694" angegebenen Methode zur Bestimmung der Lösegeschwindigkeit anorganischer Salze geprüft. Damit nämlich die Reinigungswirkung des Gemisches in der Geschirrspülmaschine voll zur Geltung kommen kann, muß eine bestimmte Lösegeschwindigkeit, d.h. Auflösezeit, eingehalten werden. Diese soll bei für die erwähnten Zwecke geeigneten Produkte nach der obengenannten Methode maximal etwa 6 Minuten betragen. Bei dieser Methode wird ein mit einem Sieb (90μ lichte Maschenweite) versehener Hohlzylinder von 30 mm Höhe und 30 mm innerem Durchmesser, der in 20 mm Höhe 6 Bohrungen von 4 mm

0 im gleichmäßigen Abstand um den Mantel herum enthält, mit

1 g der zu prüfenden Substanz gefüllt und dann in ein mit Wasser gefülltes 400 ml-Becherglas eingehängt. Die Vermischung der sich durch Auflösung des Salzes bildenden Lösung erfolgt allein durch Zirkulationsbeweung auf Grund der freien Konvektion. Gemessen wird die Zeit bis zur Auflösung des letzten Salzkörnchens und bis daß keine Schlierenbildung mehr erkennbar ist. Bei den nach den Beispielen 1 bis 4 erhaltenen Granulaten wurden in jedem Fall Auflösegeschwindigkeiten von unter 5 Minuten ermittelt, so daß ihre Einsatzfähigkeit in Geschirreinigern außer Frage steht.

Die Korngrößenverteilung in dem gemäß Beispiel 1 bis 4 erhaltenen Granulaten wurde durch Siebanalyse ermittelt, wobei die in nachfolgender Tabelle zusammengefaßten Werte erhalten wurden. In dieser Tabelle sind ebenfalls die übrigen Analysenergebnisse zusammengestellt.

- 8 109887/1647

Die nach den Beispielen 1 bis 3 erhaltenen NTPP/Silikat-Granulate wurden J5 Wochen in Papiersäcken unter Verschluß belassen und danach begutachtet. Alle Produkte waren von ausgezeichneter Rieselfähigkeit und besaßen in den Gebinden keine Klumpen oder Zusammenbackungen.

- 9 -109887/1647

	Granulat	Natriumtrip οIy-	12	20	35	65	Silikat als Natrium-	-	100	<100 mesh	Schüttgewicht	1	pH-Wert
	gemäß Beispiel	phosphat Gewichts%	0	1,0	61,0	91,5	disilikat Gewichts%	97,2	2,8	g/l		%ige Lösung
	1	62,3	0	1,0	59,6	92,2	21,5	98,0	2	530		10,7
	ο	61,7	0	1,5	64,9	94,9	28,3	98,5	1,5	560		10,8
	3	61,9		21,3		440		10,7
109	Siebanalyse %			Lösegeschwindig-
CX) OD
7/1			Ke it
CD	4 Min. 15 see.
	4 Min. 50 see.
4 Min. 10 see.

_i O

O CO CD cn OO

Claims

Patentansprüche

1. Verfahren zur Herstellung eines aus Natriumtripolyphosphat und Natriumsilikat bestehenden Granulates aus Natriumtripolyphosphat und Natriumsilikat, dadurch gekennzeichnet, daß man, zur einstufigen Herstellung eines nicht zusammenbackenden, freifließenden Granulates, welches ein Natriumtripolyphosphat : SiOp-Molverhältnis von 1 : 0,8 bis 1:3, vorzugsweise von kleiner 1 : 1 bis 1 : 2 und " ein Schüttgewicht von 400 bis 650 g/l, vorzugsweise von 400 bis 600 g/l, aufweist, auf ein in einem Reaktor pneumatisch in der Schwebe gehaltenes, pulverförmiges Gemisch von Natriumtripolyphosphat und Natriumdisilikat eine wäßrige Wasserglaslösung mit einem Gewichtsverhältnis von SiOg : Na₂O kleiner 2,40 : 1 aufsprüht, wobei durch einen durch den Reaktor geführten Gasstrom die Reaktionswärme abgeführt wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß man als Natriumtripolyphosphat praktisch wasserfreies Natriumtripolyphosphat mit einem Phase-I-Gehalt von 50

_k bis 80 % und einem Schüttgewicht von 800 bis 1050 g/l " einsetzt.

3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß man als Natriumtripolyphosphat praktisch wasserfreies Natriumtripolyphosphat mit einem Phase-I-Gehalt von 50 bis 80 % und einem Schüttgewicht von 300 bis 600 g/l einsetzt.

4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß man 3 bis 25 Gewichts% des im fertigen Endprodukt gewünschten Hatriumdisilikates in Form der wäßrigen Wasserglaslösung einsetzt.

103887/1647

0 BAD ORtQiNAL