DE2328573C3 - Trockenpulver-Schaumbadzubereitung - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Schaumbadformulierung in Trockenpulverform. Insbesondere befaßt sich die Erfindung mit Schaumbadformulierungen, die ein aus einem «-Olefinsulfonat bestehendes grenzflächenaktives Mittel als Hauptschäumungsmittel enthalten.

Die erfolgreiche Formulierung von a-OlefinsuIfonat-Trockenpulver-Schaumbadformulierungen hat beträchtliche Probleme aufgeworfen. Insbesondere wurde festgestellt, daß die übliche Sprühtrocknung zur Herstellung einer «-Olefinsulfonat-Schaumbadzuberei' tung in Trockenpulverform bezüglich der Dichte des fertigen Produktes, einer ausgeprägten Neigung zu einer übermäßigen Staubbildung, der Erzeugung von Kügelchen mit schlechter Qualität, die beim Verpacken und beim Transport zusammenbrechen, sowie der Luftverschmutzung infolge der relativ großen Menge an freiem öl, das in dem Olefinsulfonat selbst vorliegt, mit Schwierigkeiten behaftet ist. Die Erfindung beruht auf der Erkenntnis, daß diese zahlreichen und miteinander in Beziehung stehenden Probleme durch Verwendung eines getrennt hergestellten Olefinsulfonats sowie von Füllstoffkügelchen, wobei die fertige Zubereitung unter Anwendung einer Trockenvermischungsmethode hergestellt wird, gelöst werden können.

Die Erfindung betrifft eine Trockenpulver-Schaumbadzubereitung, dadurch gekennzeichnet, daß sie aus einer trockenvermischten Mischung aus folgenden Komponenten besteht:

a) ungefähr 5 bis 25 und vorzugsweise 10 bis 15 Gewichtsteilen eines als grenzflächenaktives Mittel wirkenden «-Olefins mit 10 bis 22 Kohlenstoffatomen in Form eines wasserlöslichen Alkalimetall-, Alkanolamin- oder Ammoniumsalzes, wobei das a-Olefinsulfonat in Form von in einer Trommel getrocknetem Pulver oder trommelgetrockneter Flocken vorliegt, und

b) ungefähr 75 bis 95 Gewichtsteilen sprühgetrockneter Kügelchen, die aus 1) ungefähr 0 bis 4 Gewichts-% a-Olefinsulfat, 2) ungefähr 1 bis 3 Gewichts-% eines linearen Alkylbenzolsulfonats, wobei der Alkylrest 10 bis 20 Kohlenstoffatome aufweist und das Alkylbenzolsulfonat in Form von wasserlöslichen Alkalimetall-, niedrig-Alkanolamin- oder Ammoniumsalzen vorliegt, 3) ungefähr 15 bis 25 Gewichts-% eines wasserlöslichen Stärkehydrolysate mit einem Dextroseäquivalent zwischen ungefähr 15 und 44, 4) ungefähr 4 bis 12 Gewichts-% Magnesiumsulfat oder dessen Heptahydrat und 5) ungefähr 60 bis 80 Gewichts-% eines anorganischen Füllstoffs, ausgewählt aus Natrium- und Kaliumsulfat, bestehen.

Eine durch trockenes Vermischen hergestellte Mischung der vorstehend geschilderten getrennt hergestellten Komponenten a) und b) eignet sich in hervorragender Weise als Schaumbad, wobei nicht mehr die zahlreichen Probleme auftreten, die bei der Herstellung von «-Olefinsulfonat-Schaumbadzubereitungen in Trockenpulverform in Kauf zu nehmen sind.

Die a-Olefine, welche zur Bildung der in den erfindungsgemäßen Zubereitungen eingesetzten Detergentien sulfoniert werden, können ungefähr 10 bis 22 Kohlenstoffatome und vorzugsweise 12 bis 18 Kohlenstoffatome enthalten. Sie können nach einer Vielzahl von Methoden hergestellt werden, beispielsweise durch Cracken von Wachs, durch Synthese aus Äthylen oder durch Dehydratisierung des entsprechenden primären Alkohols.

Beispiele für a-Olefine sind 1-Decen, 1-Undecen, 1-Dodecen, 1-Tridecen, 1-Tetradecen, 1-Pentadecen, 1-Hexadecen, 1-Heptadecen, 1-Octadecen oder dergleichen oder Mischungen aus den vorstehend angegebenen Substanzen. Eine Sulfonierung dieser langkettigen Olefine wird in typischer Weise in der Weise durchgeführt, daß Schwefeltrioxyd, das mit einem Verdünnungsmittel vermischt ist, verwendet wird. Nachdem die Sulfonierung beendet ist, wird eine Neutralisation und Hydrolyse der sauren Mischung

durchgeführt, so daß als etwaige Nebenprodukte auftretende Sulfone in die entsprechenden Hydroxyalkansulfonate umgewandelt werden. Wie aus den US-PS 33 32 876 und 35 06 580 hervorgeht, sind unter dem Begriff »Olefinsulfonat als grenzflächenaktives Mittel« nicht nur die Alkensulfonate selbst, sondern auch Mischungen derselben zu verstehen, die bei einer üblichen Sulfonierung, Neutralisation und Hydrolyse mit merklichen Mengen der entsprechenden wasserlöslichen Hydroxyalkansulfonane entstehen. Die in den erfindungsgemäßen Zubereitungen als grenzflächenaktive Mittel eingesetzten Λ-Olefinsulfonate bestehen aus ungefähr 40 bis 60% des Alkensulfonats selbst und ungefähr 60 bis 40% des entsprechenden Hydroxyalkansulfonats, wobei vorzugsweise ungefähr 50% einer jeden der vorstehend angegebenen Komponente das als grenzflächenaktive Mittel wirkende oc-Olefinsulfonat bilden.

Die Olefinsulfonate werden im allgemeinen in Form ihrer Natriumsalze neutralisiert. Diese Methode ist vorzuziehen. Sie können jedoch auch in Form von anderen Alkalimetallsalzen, Ammoniumsalzen oder niederen Alkanolaminsalzeri eingesetzt werden, beispielsweise in Form von Salzen von Äthanolamin, lsopropanolamin oder dergleichen, wobei diese Alkanolamine bis zu ungefähr 8 Kohlenstoffatome aufweisen können.

Die vorstehend erwähnte Komponente a) der erfindungsgemäßen Zubereitungen ist ein aus einem Λ-Olefinsulfonat bestehendes grenzflächenaktives Mittel oder Schäumungsmittel, das in Form von Flocken oder eines Pulvers unter Anwendung einer Trommeltrocknungsmethode hergestellt worden ist, und zwar in deutlichem Unterschied zu den sprühgetrockneten Produkten, die in Form von Kügelchen oder Granulaten eingesetzt werden. Das Verfahren der Trommeltrocknung ist bekannt und wird im allgemeinen in der Weise durchgeführt, daß eine erhitzte Trommel sich in einer wäßrigen Aufschlämmung des grenzflächenaktiven Mittels drehen gelassen wird, wobei sich das getrocknete grenzflächenaktive Mittel auf der Oberfläche der Trommel bildet, von welcher es in Form von Flocken oder eines Pulvers abgekratzt wird. Zur Herstellung der erfindungsgemäßen Zubereitungen werden die trommelgetrocknelen Olefinsulfonat-Flocken oder -Pulver einfach mit den sprühgetrockneten Kügelchen der Komponente b) in der nachfolgend noch näher geschilderten Weise vermischt. Vorzugsweise werden ungefähr 10 bis 15 Gewichtsteile mit 85 bis 90 Gewichtsteilen der Komponente b) vermischt.

Die vorstehend erwähnte Komponente b) besteht aus sprühgetrockneten Kügelchen, die unter Anwendung üblicher Detergens-Sprühtrocknungsmethoden und -anlagen hergestellt werden. Die Zusammensetzung der Kügelchen ist ein wichtiges Merkmal der Erfindung. Die sprühgetrockneten Kügelchen enthalten ungefähr 0 bis 4 Gewichts-% eines «-Olefinsulfonats, wie vorstehend beschrieben, sowie ungefähr 1 bis 3 Gewichts-% eines C10- bis C2o-Alkylbenzolsulfonats in Form eines Alkalimetall-, niedrig-Alkanolamin- oder Ammoniumsalzes. Vorzugsweise wird ein Natriumalkylbenzolsulfonat verwendet, in welchem die Alkylgruppe 12 bis 16 Kohlenstofk'atome aufweist.

Ferner enthält die sprühgetrocknete, aus Kügelchen bestehende Komponente ungefähr 15 bis 25 Gewichts-% eines wasserlöslichen Stärkehydrolysats. Die Verwendung eines derartigen säure- oder enzymkatalysierten hyclrolysierten Stärkekohlehydrats, wobei bei-

spielsweise Amylase eingesetzt werden kann, in den erfindungsgemäßen Zubereitungen ist ein wichtiges Merkmal, das sich für die Herstellung einer fertigen Zubereitung, deren Kügelchen fest und dicht sind, damit das Trocken vermischen mit den trommelgetrockneten Olefinsulfonat-Flocken oder -Pulvern einfach durchgeführt werden kann, als wesentlich erwiesen hat. Diese Hydrolysate zeichnen sich im allgemeinen dadurch aus, daß sie ein Dextroseäquivalent zwischen ungefähr 15 und 44 aufweisen. Besonders bevorzugt ist ein Maisstärkehydrolysat mit einem Dextroseäquivalent von 15 bis 20. Die Stärken können ferner auf Weizen, Reis, Kartoffeln etc. zurückzuführen sein. Die hydrolyüierten Produkte enthalten meistens höhere Polysaccharide, wobei jedoch merkliche Mengen an Di- bis Hexasacchariden vorhanden sind, damit eine Wasserlöslichkeit gewährleistet ist. Vorzugsweise enthält die Komponente b) ungefähr 20 Gewichts-% eines derartigen Stärkehydrolysats.

Weitere Bestandteile der vorstehend erwähnten Komponente b) sind ungefähr 4 bis 12 Gewichts-% Magnesiumsulfat oder Magnesiumsulfat-Heptahydrat. Vorzugsweise wird die letztere Form, die als Epsomsalz bekannt ist, in einer Menge zwischen ungefähr 8 und 12 Gewichts-% eingesetzt. Wird wasserfreies Magnesiumsulfat verwendet, dann liegt der bevorzugte Bereich natürlich zwischen 4 und 6% infolge des Gewichtsunterschiedes der zwei Magnesiumsulfat-Formen. Die Komponente b) enthält ferner 60 bis 80 und vorzugsweise 65 bis 75 Gewichts-% eines anorganischen Füllstoffs, der aus Natrium- und Kaliumsulfat bestehen kann, wobei das bevorzugte Material Natriumsulfat ist.

Die Sprühtrocknungsbedingungen, die zur Herstellung der Komponente b) eingehalten werden, schwanken etwas. Im allgemeinen wird eine Lufteinlaßtemperatur von 371 bis 449°C und eine Luftauslaßtemperatur von Ufc bis 127°C eingehalten. Der Druck, unter welchem die Aufschlämmung den Sprühdüsen zugeführt wird, schwankt zwischen 17,6 und 42,2 kg/cm² Überdruck. Die Aufschlämmung liegt im allgemeinen in Form einer 40- bis 70gewichtsprozentigen wäßrigen Aufschlämmung vor.

Die auf diese Weise sprühgetrockneten Füllstoff-Kügelchen werden dann mit den getrennt hergestellten trommelgetrockneten Olefinsulfonat-Flocken oder -Pulvern trocken vermischt. Die zwei Komponenten werden bei Zimmertemperatur innig miteinander vermischt.

Ein wesentliches Merkmal der erfindungsgemäßen Zubereitungen besteht darin, daß die Schäumungseigenschaften der fertigen 2'.ubereitungen in sorgfältiger Weise gesteuert werden können. Dies ist auf die Tatsache zurückzuführen, daß die Schüttdichte der fertigen Zubereitung ziemlich genau durch Veränderung der relativen Mengenverhältnisse der zuvor erwähnten Komponenten a) und b) gesteuert werden kann. Diese Möglichkeit, die Schüttdichte zu bteuern und dabei die Schäumungseigenschaften zu regulieren, ist von erheblicher technischer Bedeutung, da auf diese Weise den Markt- und Verpackungsbedürfnissen Rechnung getragen werden kann. Werden die Zubereitungen unter Verwendung der Komponenten a) und b) in den bevorzugten relativen Mengenverhältnissen hergestellt, dann besitzt die fertige trockenvermischte Schaumbadzubereitung eine Schüttdichte zwischen ungefähr 0,18 und 0,21 g/ccm. Zubereitungen mit einer Schüttdichte zwischen ungefähr 0,17 und 0,28 g/ccm können erfindungsgemäß hergestellt werden.

Das Trockenvermischen der getrennt hergestellten Komponenten a) und b) ist zur Herstellung von Olefinsulfonat-Schaumbadzubereitungen von großem Vorteil. Ein Sprühtrocknen von Oiofinsulfonatzubereitungen, in denen ein relativ hoher Anteil eines Olefinsulfonat-SchäumungsmiUels enthalten ist, kann ernsthafte Luftverschmmtzungsprobleme aufwerfen. Infolge der relativ großen Mengen an freiem öl (nichtsulfonierter Kohlenwasserstoff), das in einem sulfonierten a-Olefinprodukt vorliegt, sowie aufgrund der Arbeitsweise, nach welcher der Sprühtrocknungsturm selbst arbeitet, ist die Freisetzung von relativ großen Mengen an Kohlenwasserstoffen in die Atmosphäre nicht zu vermeiden, wenn Versuche unternommen werden, Olefinsulfonatzubereitungen unter Anwendung üblicher Methoden sprühzutrocknen. Insbesondere wurde beobachtet, daß dann, wann Olefinsulfonate in einer gewünschten Menge von beispielsweise ungefähr 15 bis 20 Gewichts-%, bezogen auf die fertige Zubereitung, sprühgetrocknet werden, das Produkt insofern kommerziell nicht verwertbar ist, als die Kügelchen eine schlechte Festigkeit besitzen und eine große Staubentwicklung erfolgt. Die erfindungsgemäßen Zubereitungen besitzen nicht mehr diese Nachteile und stellen eine deutliche Verbesserung von Trockenpulver-Schaumbadzubereitungendar.

Die folgenden Beispiele erläutern die Erfindung, ohne sie zu beschränken.

Beispiel

Es wird eine wäßrige Aufschlämmung hergestellt, die aus 65 Gewichts-% Feststoffen besteht. Die festen Bestandteile bestehen aus 2 Gewichtsteilen Natrium-«- olefinsulfonat als grenzflächenaktives Mittel (Mischung aus Ch- bis Ci6-a-Olefinen), 2 Gewichtsteilen Natriumn-dodecylbenzolsulfonat, 20 Gewichtsteilen eines wasserlöslichen Maisstärkehydrolysats mit einem Dextroseäquivalent von 15 bis 20, 10 Teilen Magnesiumsulfat-Heptahydrat und 66 Teilen Natriumsulfat. Die Aufschlämmung wird unter Einhaltung einer Lufteinlaßtemperatur von 371⁰C sowie einer Luftauslaßtemperatur von 121 bis 13O⁰C sowie eines Druckes von 19,0 bis 21,1 kg/cm² Überdruck sprühgetrocknet. 86 Teile der auf diese Weise hergestellten Kügelchen werden mit 14 Gewichtsteilen eines Olefinsulfonats vermischt, welches das gleiche Natrium-Cn- bis Ci6-«-Olefinsulfonai in Form von trommelgetrockneten Flocken ist.

Das fertige Produkt ist eine staubfreie, freifließende und starkschäumende Schaumbadzubereitung. Die Schüttdichte liegt zwischen 0,18 und 0,2t g/ccm.

Bei der Durchführung des Ross-Miles-Schaumtests werden folgende Ergebnisse erzielt:

Konzentration Schaumhöhe — Wasser mit einer Härte

von 150 ppm, 25" C

0 Minuten 1 Minute 5 Minuten

0,04%
0,08%

127 mm
188 mm

102 mm
18 j mm

95 mm
147 mm

Um den technischen Fortschritt des erfindungsgemäßen Gemisches darzulegen, wurde I. das Beispiel wiederholt, mit der Ausnahme, daß das Stärkehydrolysat aus der Aufschlämmung vor dem Sprühtrocknen weggelassen wird, während an seiner Stelle weiteres Natriumsulfat eingesetzt wird. Man erhält sehr stark staubentwickelnde und zerbrechliche Kügelchen. Die weitere Vermischung mit den trommelgetrockneten Olefinsulfonat-Flocken hat die Bildung eines Produktes zur Folge, dessen physikalische Eigenschaften es für eine Verwendung als Schaumbadmasse und damit für eine wirtschaftliche Verwertung ungeeignet machen.

II. Alle Komponenten des Beispiels werden zu einem Aufschlämmungsschaum verarbeitet und unter Einhaltung der Temperaturen und Drücke gemäß dem Beispiel sprühgetrocknet. Dabei erhält man ein sehr stark staubentwickelndes Produkt mit hoher Dichte (0,73 g/ ecm) mit unbefriedigender Festigkeit der Kügelchen. Das Produkt eignet sich nicht als Schaumbadzubereitung.

Claims (6)

Patentansprüche:

1. Trockenpulver-Schaumbadzubereitung, dadurch gekennzeichnet, daß sie aus einer trockenvermischten Mischung aus folgenden Komponenten besteht:

a) ungefähr 5 bis 25 Gewichtsteilen eines a-Qlefinsulfonats als grenzflächenaktives Mittel mit 10 bis 22 Kohlenstoffatomen in Form von wasser- to löslichen Alkalimetall-, niedrig-Alkanolamin- oder Ammoniumsalzen, wobei das grenzflächenaktive Mittel in Form trommelgetrockneter Pulver oder Flocken vorliegt, und

b) ungefähr 75 bis 95 Gewichtsteilen sprühgetrockneter Kügelchen, die aus 1) ungefähr 0 bis 4 Gewichts-% des a-Olefinsulfonats, 2) ungefähr 1 bis 3 Gewichts-% eines linearen Alkylbenzolsulfonats, wobei der Alkylrest 10 bis 20 Kohlenstoffatome aufweist und das Alkylbenzolsulfonat in Form von wasserlöslichen Alkalimetall-, niedrig-Alkanolamin- oder Ammoniumsalzen vorliegt, 3) ungefähr 15 bis 25 ■ Gewichts-% eines wasserlöslichen Stärkehydrolysats mit einem Dextroseäquivalent zwisehen ungefähr 15 und 44, 4) ungefähr 4 bis 12 Gewichts-% Magnesiumsulfat oder dessen Heptahydrat, und 5) ungefähr 60 bis 80 Gewichts-% eines anorganischen Füllstoffs, ausgewählt aus Natrium- und Kaliumsulfat, bestehen.

2. Zubereitung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Komponente a) ein Natrium-«-olefinsulfonat-Detergens mit 12 bis 18 Kohlenstoffatomen ist.

3. Zubereitung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Komponente b) 2) ein Natriumalkylbenzolsulfonat ist, in welchem die Alkylgruppe 12 bis 16 Kohlenstoffatome enthält.

4. Zubereitung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Komponente b) 3) ein Maisstärkehydrolysat mit einem Dextroseäquivalent von ungefähr 15 bis 20 ist.

5. Zubereitung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß sie ungefähr 10 bis 15 Teile der Komponente a) und 85 bis 90 Teile der Komponente

b) enthält, die aus ungefähr 2 Gewichtsteilen des Bestandteils 2), ungefähr 20 Gewichtsteilen des Bestandteils 3), ungefähr 8 bis 12 Gewichtsteilen des Bestandteils 4) in der Heptahydrat-Form und ungefähr 65 bis 75 Gewichts-% des Bestandteils 5) besteht.

6. Zubereitung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß sie eine Schüttdichte zwischen ungefähr 0,18 und 0,21 g/cem aufweist.