DE2549337C2

DE2549337C2 - Verfahren zur Herstellung von Alumosilikat enthaltenden Waschmittelgranulaten

Info

Publication number: DE2549337C2
Application number: DE2549337A
Authority: DE
Inventors: Howard Paul Fleming; Harry Karl Cincinnati Ohio Krummel
Original assignee: Procter and Gamble Co
Current assignee: Procter and Gamble Co
Priority date: 1974-11-08
Filing date: 1975-11-04
Publication date: 1983-07-14
Also published as: FR2290493B1; BE835360A; NL7513066A; JPS5198704A; GB1516865A; DE2549337A1; IT1052287B; MX143720A; CA1064362A; JPS5340603B2; FR2290493A1; US4000094A

Description

dadurch gekennzeichnet, daß als Bearbeitungshilfsminel 2 bis 20 Gew.-% eines Gemisches 2ϊ aus Natriumcarbonat und einem wasserlöslichen Salz einer organischen Verbindung mit 1 bis 6 C-Atomen, die mit einer Sulfat- oder Sulfonatgruppe und mindestens einer Carboxylgruppe substituiert ist, worin das Verhältnis von Natriumcarbonat zur jo organischen Verbindung von 2 :1 bis 1 :2 beträgt, eingesetzt wird.

2. Verfahren nach Anspruch I₁ dadurch gekennzeichnet, daß als wasserlösliches Salz einer organischen Verbindung das Salz eines Alkans mit 1 bis 4 J5 C-Atomen, das mit einer Sulfat- oder Suifonatgruppe und mit 1 bis 2 Carboxylgruppen substituiert ist, eingesetzt wird.

3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß als wasserlösliches Salz einer organi- sehen Verbindung Natriumsulfosuccinat eingesetzt wird.

4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß man das Gemisch aus Natriumcarbonat und Natriumsulfosuccinat in einer Menge von 5 bis 15% des Trockengewichts der Aufschlämmung einsetzt.

5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß man ein Alumosilikat der Formel

Na₁₂(AIO₂ · SiO₂J₁₂ · x H₂O ^W

worin χ 15 bis 30 bedeutet, einsetzt.

6. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß man ein Alumosilikat der Formel

Na₁HAIO₂ · SiO₂)₁₂ · 27 H₂O "

einsetzt.

7. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß man 40 bis 60% Alumosilikat des Trockengewichts der wäßrigen Aufschlämmung einsetzt.

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung sprühgetrockneter Waschmittel, die ein wasserunlösliches Alumosilikat als Detergensgerüststoff enthalten.

In der PE-OS 24 22 655 wurde bereits die Verwendung gewisser Alumosilikate als Detergensgerüststoffe vorgeschlagen, Gerüststoffe, z. B, Natriumtripolypbosphat, werden in Waschmitteln verwendet, um die normalerweise im Wasser vorkommenden Härteionen zu binden. Wenn die Härteionen nicht gebunden werden, kann die maximal erzielbare Waschkraft eines Waschmittels nicht verwirklicht werden. D.h. die Härteionen, normalerweise Calcium- und Magnesiumionen, reagieren mit dem Schmutz und/oder dem Detergens und verhindern die Reinigungswirkung des Waschmittels. Während Natriumtripolyphosphat ein ausgezeichneter Gerüststoff ist, bestehen Bedenken bezüglich seiner Wirkung auf die Ökologie.

Wie in vorstehend genannter DE-OS 24 22 655 ausgeführt wird, erwies sich eine begrenzte Anzahl an Alumosilikaten als brauchbar als Gerüststoffe in Waschmitteln. Wasserunlösliche Alumosilikate der Formel

NaJ(AlO₃), - (SiO₃)J · χ H₃O

worin ζ und y mindestens 6 bedeuten, das Molverhältnis von ζ zu y !,0 bis 0,5 beträgt und λ 15 bis 264 bedeutet, erwiesen sich als zufriedenstellend für eine derartige Verwendung. Übliche granulierte Waschmittel werden dadurch hergestellt, daß man sämtliche oder die meisten der Waschmittelbestandteile aufschlämmt und dann die Aufschlämmung sprühtrocknet. Leider ergibt das Sprühtrocknen einer wäßrigen Aufschlämmung, die das vorstehend genannte Alumosilikat und ein organisches Detergens enthält. Körnchen, die nicht bröcklig (crisp) und rieselfähig sind. Derartige Eigenschaften sind jedoch wünschenswert, damit der Verbraucher des Waschmittels dasselbe einfach aus der Packung schütten und vor dessen Zugabe zur Waschmaschine genau abmessen kann. Dieses Problem ist besonders akut in Gegenden, wo eine Kombination von hoher Temperatur und hoher Luftfeuchtigkeit das Zusammenbacken des Waschmittelgranulats, während es in der Packung ist, verursacht. Obgleich die Leistung eines solchen Produktes materiell nicht beeinträchtigt wird, ist die negative Wirkung auf den Verbraucher bedeutend.

Verschiedene Lösungen des Zusammenbackproblems von Waschmitteln wurden vorgeschlagen. Feuchtigkeitsbeständigere Packungen ist eine der angewandten Lösungen. Leider sind solche Packungen teurer. Im allgemeinen wurden Bestandteile zugesetzt, die einen bekannten Antizusammenbackeffekt besitzen, beispielsweise Natriumsilikat. Man nimmt jedoch an, daß das Natriumsilikat zusammen mit dem Alumosilikat während des Sprühtrocknens relativ große unlösliche Teilchen ergibt, die sich bei Zugabe zu der Waschlösung auf den Geweben ablagern. Eine solche Ablagerung ist vom Verbraucher leicht feststellbar.

US-PS 33 28 314 und 34 24 690 beschreiben die Verwendung von Natrium- und Kaliumsulfosuccinat in Waschmitteln, die lineare Alkylbenzolsulfonate und sekundäre Alkylsulfate bzw. -sulfonate enthalten, für eine Antizusammenbackwirkung. Jedoch wird die Verwendung solcher Verbindungen in Kombination mit wasserunlöslichen Alumosilikatgerüststoffen nicht vorgeschlagen. Außerdem stellte man fest, daß die Zugabe des Sulfosuccinats zu einer wäßrigen Aufschlämmung, die die wasserunlöslichen Alumosilikate enthält, eine ungenügende Wirkung auf die Bröckeligkeit und Rieselfähigkeit der dabei entstehenden sprühgetrockneten Körnchen mit einer gewünschten Dichte hat.

in der DE-OS 2412 837 werden alumosilikathnltige Waschmittel beschrieben, die auch Natriumcarbonat als Aufbausalz enthalten können. Jedoch wird in dieser DE-OS das beim Spidhtrocknen entstehende Problem der mangelnden Rieselfähigkeit nicht angesprochen.

Aufgabe der Erfindung war es, durch Sprühtrocknen ein alumosilikathaltiges Waschmittel zu schaffen, das bröckelig und rieselfähig ist und das nach längerem Lagern bröckelig und rieselfähig bleibt, wobei das Herstellungsverfahren wirtschaftlich und leistungsfähig "■ ist.

Im vorliegenden bedeuten alle Prozent- und Verhältnisangaben Gew.-% bzw. Gew.-Verhältnis, außer wenn etwas anderes angegeben ist. Die Gew.-^o des Alumosilikatgerüststoffs werden als % der kristallwas- j, serhaltigen Verbindung ausgedrückt

Die Aufgabe wurde durch ein Verfahren gemäß den Patentansprüchen gelöst

Das sprühgetrocknete, ein wasserunlösliches Alumosilikat als Gerüststoff enthaltende Waschmittel wird jn durch ein leistungsfähiges Verfahren hergestellt. Die dabei entstehenden Granulatkörnchen sind so, wie sie hergestellt wurden, bröckelig und rieselfähig und bleiben so, selbst nach längerer Lagerung unter Bedingungen, wie hohe Temperatur und hohe Feuchtig- .<-, keil.

Das Sprühtrocknen von wäßrigen Aufschlämmungen, um gerüststoffhaltige Waschmittelgrairilate zu erzielen, ist ein wohlbekanntes Trockenverfahren. Eine wäßrige Aufschlämmung mit einer Temperatur von 40 bis 121⁰C jn des gesamten oder eines Teils des Waschmittels wird hergestellt und im oberen Teil eines Sprühtrockenturmes zerstäubt Bei einem Sprühtrockenverfahren wird eine Quelle heißer Luft, d. h. Luft mit einer Temperatur von 150 bis 427°\Z! im unteren Teil des Turmes π eingeführt Wenn die heiße Luft hochsteigt, berührt sie die herunterfallenden zerstäubten Tröplv-hen, wobei im wesentlichen das gesamte Wasser ausgetrieben wird. Das dabei entstehende Granulat wird am unteren Teil des Turmes gesammelt, während die mit Wasser geladene Luft am oberen Teil austritt. Bei einem anderen Sprühtrocknungsverfahren wird die Heißluftquelle zusammen mit den zerstäubten Tröpfchen am gleichen Ende des Turmes eingeführt. Diese bekannten Sprühtrocknungsverfahren erfreuen sich alle der Vorteile der vorliegenden Erfindung.

Die in der erfindungsgemäßen wäßrigen Aufschlämmung verwendeten Bearbeitungshilfsmittel sind ein Gemisch aus Natriumcarbonat und einem wasserlöslichen Salz einer organischen Verbindung mit 1 bis 6 C-Atomen (ausschließlich Substituentengruppen), die mit einer Sulfat- oder Sulfonatgruppe und mindestens einer Carboxylgruppe substituiert ist. Die substituierte organische Verbindung kann cyclisch, acyclisch oder aromatisch sein. Die Alkalimetalle, z. B. Natrium, sind die bevorzugten wasserlöslichmachenden Kationen für sowohl die Alkyl- als auch die Arylbearbeitungshilfsmittel. Die organischen Bearbeitungshilfsmittel können vollständig oder teilweise neutralisiert sein, je nach der Endverwendung des fertigen Waschmittels und seines gewünschten pH-Wertes. Im allgemeinen sind die organischen Bearbeitungshilfsmittel der Erfindung vollständig neutralisiert.

Beispiele für geeignete organische Bearbeitungshilfsmittel sind die wasserlöslichen Salze von Sulfobern- in steinsäure. Sulfoessigsäure. Sulfophthalsäure und m-Sulfobenzoesäure. Bevorzugte organische Bearbeitungshilfsmiltel sind die wasserlöslichen Salze eines Alkans mit 1 bis 4 C-Atomen, das mit einer Sulfat- oder Sulfonatgruppe und mit 1 bis 2 Carboxylgruppen substituiert ist. Ein besonders bevorzugtes Bearbeiuingshilfsmittel ist das Trinatriumsalz von Sulfobernsieinsäure. Ein bevorzugtes aromatisches Bearbeitungshilfsmittel ist ein wasserlösliches Salz von m-Sulfobenzpsäure.

Das Verhältnis .cm Natriumcarbonat zur wasserlöslichen organischen Verbindung beträgt von 2; 1 bis 1 :2. Das Gemisch ist in der wäßrigen Aufschlämmung in ei ner Menge v^r. 2 brs 20 Gew.-%, vorzugsweise 5 bis 15 Gew.-°/o auf Trockengewichtsbasis enthalten. Die Zugabe des Gemischs in einer Menge unter 2 Gew.-°/o der wäßrigen Aufschlämmung hat keine wesentliche Wirkung auf die Bröckeligkeit des sprühgetrockneten Produktes. Eine Menge über 20 Gew.-% des Gemischs in dur wäßrigen Aufschlämmung hat keine merkliche zusätzliche Wirkung auf die Bröckeligkeit des dabei einstehenden sprühgetrockneten Produktes. Es wurde außerdem gefunden, daß sowohl Natriumcarbonat als auch die wasserlösliche organische Verbindung zusammen verwendet werden müssen, um die gewünschte B:röcke!igkeit des sprühgetrockneten Produktes zu erzielen. Die Abwesenheit einer der beiden Verbindungen in der Aufschlämmung hat unbefriedigende sprühgetrocknete Granulatkörnchen zur Folge.

Ein weiterer Vorteil, der durch Zugabe des vorstehend genannten Bearbeitungshilfsmittelgejriischs zur wäßrigen Aufschlämmung erzielt wird, besteht darin, daß die dabei entstehenden sprühgetrockneten Granulatkörnchen eine Dichte von 0,20 g/cm³ bis 0,40 g/cm³ aufweisen. Die Dichte von sprühgetrockneten Granulatkörnchen ist insofern wichtig, als sie ein genaues Abpacken und ein genaues Messen durch den Verbraucher gestattet Die Einarbeitung sowohl des Niitriumcarbonats als auch der organischen Verbindung in die wäßrige Aufschlämmung übt einen günstigen Einfluß auf die Dichte der Granulatkörnchen aus, wenn dii: Aufschlämmung sprühgetrocknet wird.

Eir.c weitere Komponente der wäßrigen Aufschlämmung ist ein wasserunlösliches Alui, ^silikat. Die Alumosilikate, die sich als Detergensgerüsf'offe in einem Waschmittel als geeignet erwiesen, besitzen die Formel

Na^(AIO₂), · (SiO₂)J - χ H₂O

worin ζ und y mindestens 6 bedeuten, das Molverhältnis von ζ zu y 1,0 bis 0,5 beträgt und χ von 10 bis 264 bedeutet. Diese Verbindungen sind im Handel erhältlich. Die Teilchengröße des unlöslichen Alumosilikats betrügt von 0,1 bis 100 Mikron, vorzugsweise von 0,2 bis 10 Mikron. Ein bevorzugtes wasserunlösliches Alumosilikat hat die Formel

Na₁₂(AIO₂ · SiO₂J₁₂ · χ H₂O

worin χ 15 bis 30, vorzugsweise 27, bedeutet. Das Alumosilikat kann auch in hydratisierter Form vorliegen.

In der wäßrigen Aufschlämmung ist außerdem ein organisches Detergens enthalten. Das organische Detergens kann anionisch, nichtionisch, zwitterionisch oder ampholytisch sein, oder es können Gemische dieser Formen vorliegen. In der US-PS 35 79 454 werden organische Detergentien beschrieben, die beispielhaft für die erfindungsgemäß verwendbaren Detergentien sind. Es können auch andere organische Detergentien verwendet wenden. Die organischen Detergentien liegen in einer Menge von 5 bis 25%.

vorzugsweise 15 bis 22Vo auf Trockengewichtsbasis in tier Aufschlämmung vor.

Der Rest der Aufschlämmung besteht aus Wasser, Die in der wäßrigen Aufschlämmung enthaltene Wassermenge basiert auf der Menge, die erforderlich ist, um eine Aufschlämmung mit einer Viskosität herzustellen, die niedrig genug ist, um ein leichtes Pumpen und Zerstäuben zu ermöglichen. Die verwendete Wassermenge ist so niedrig wie möglich wegen der Notwendigkeit der späteren Entfernung derselben, die mit Trocknungskosten verbunden ist. Es muß jedoch genügend Wasser verwendet werden, um eine Aufschlämmung zu erhalten, die gepumpt und zerstäubt werden kann. Im allgemeinen enthält die Aufschlämmung 20 bis 40% Wasser.

Außerdem können in der Schlämme üblicherweise verwendete Waschmittelbestandteile enthalten sein. Beispielsweise können 1 bis 40% Natriumsulfat auf Trockengewichtsbasis der Aufschlämmung zugesetzt werden. Andere Waschmittelbestandteile, wie beispielsweise Schmutzträger, Enzyme, färbende Mitte) und Parfüm, können der wäßrigen Aufschlämmung vor dem Sprühtrocknen zugesetzt werden oder einfach mit dem sprühgetrockneten Granulat vermischt werden.

Die vorstehend beschriebene wäßrige Aufschlämmung wird ziemlich leistungsfähig mit Hilfe bekannter Verfahren sprühgetrocknet, wobei sprügeirocknste Granulatkörnchen erhalten werden, die bröckelig und rieselfähig sind.

Nachstehende Beispiele dienen der weiteren Erläuterung der Erfindung.

Beispiel I

Es wurden wäßrige Aufschlämmungen hergestellt, die folgende Bestandteile auf Trockengewichtsbasis enthielten:

Alumosilikat Na₁₂(AlO₂ · SiO₂),;, · 17 H₂O

Natriumsaiz von linearem C,₂-Alkylbepzo!sulfonat

Natriumsalz von C|₆₆-Alkylsulfat

Natriumsalz von C_U6-Alkyläthoxysulfat,

enthaltend durchschnittlich 2,25 Mol Äthylenoxid

Natriumcarbonat

Trinatriumsulfosuccinat

Natriumsulfat

Verschiedenes (Aufheller usw.)

Jede Aufschlämmung enthielt 48% Wasser. Das Verhältnis von Natriumcarbonat zu Trinatriumsulfosuccinat in der Aufschlämmung betrug 1.75 : I-

Jede der vorstehenden Aufschlämmungen wurde unter im wesentlichen den gleichen Bedingungen getrocknet. D. h. jede wurde zum oberen Teil des Sprühtrockenturms gepumpt und durch eine Sprühdüse zerstäubt. Heiße Luft wurde am Boden des Turms eingeführt und entwich an der Spitze. Das getrocknete Granulat enthielt 8% Wasser. Die Dichten der Zusammensetzungen A, B, C und D betrugen 034, 0,26, 031 bzw. 0.22 g/cm³.

54,0%	54,0%	54,0%	54,0°/
7,5	7,5	',5	7,5
6,0	6,0	6,0	6,0
6.0	6,0	6,0	6,0
7,5	-	7,5	-
4,3	4,3	-	-
12,7	20,2	17,0	24,5
2	2	2	2

Die entstehenden Granulate, die am Boden des Turmes gesammelt wurden, wurden in Standard-Waschmittelpakete verpackt und dann bei 32,2⁰C und 80% relativer Feuchte gelagert. In unterschiedlichen Zeitabschnitten wurde der Inhalt der Pakete ausgeschüttet, um die Bröckeligkeit und die Rieselfähigkeit des Waschmittels zu bestimmen. Jeder der Zusammensetzungen wurden Noten von 0 bis 5 zugeteilt. Die Note 5 bedeutet die rieselfähigste Zusammensetzung. Die Note 1 bedeutet eine Zusammensetzung, die vollständig zusammengebacken ist und sich nicht aus der Packung ausschütten läßt. Folgende Ergebnisse wurden erzielt.

Zusammensetzung A
Zusammensetzung B
Zusammensetzung C
Zusammensetzung D

Die vorstehenden Ergebnisse zeigen, daß die erfindungsgemäße Zusammensetzung (A) bessere Brökkeligkeit und Rieselfähigkeit insbesondere nach längerer Lagerung besitzt als diejenigen Zusammensetzungen, wo nur Natriumsulfosuccinat (B), nur Natriumcarbonat (C) oder weder Natriumsulfosuccinat noch Natriumcarbonat (D) verwendet wurden.

Im wesentlichen die gleichen Ergebnisse werden erhalten, wenn man Natriumsulfosuccinal der Aufschlämmung (A) durch gleiche Mengen Natrium- oder Kaliumsulfoacetat, -sulfophthalat und -m-sulfobenzoat oder Kaliumsulfosuccinat ersetzt.

Wenn Beispiel I wiederholt wird unter Verwendung

Zeit	(Tage)	10	14
3	7	4,4	3,9
4,4	4.8	3,0	3,0
5,0	4,2	2A	2,3
3,8	3,9	2,2	2,4
3,2	2,2

von

(1) 1% Nahiumcarbonat und 1% Trinatriumsulfosuccinat,

bo (2) 10% Natriumcarbonat und 6% Natrium-m-sulfobenzoat und

(3) 5% Natriumcarbonat und 3% Dinatriumsulfophthalat

tv, mit der erforderlichen Einstellung des Natriumsulfatgehalts der Aufschlämmung (A) werden zufriedenstellende sprühgetrocknete Granulate erhalten.

Claims

Patentansprüche;

1. Verfahren zur Herstellung von bröckeligen, rieselfähigen, gerüststoffhaltigen Waschmittelgranulaten durch Sprühtrocknen einer wäßrigen Aufschlämmung, deren Trockensubstanzen aus

(a) 25 bis 75 Gew.-% eines wasserunlöslichen Alumosilikat-Gerüststoffs der Formel

NaJ(AlO₃), · (SiO₃)J · χ H₃O

worin ζ und y mindestens 6 bedeuten, das Molverhältnis von zzu y 1,0 bis 0,5 beträgt und ν von IO bis 264 bedeutet, mit einem Teilchendurchmesser von 0,1 bis 100 μ;

(b) 5 bis 25 Gew.-% eines organischen anionischen, nichtionischen, zwitterionischen oder ampholytischen Detergens oder dessen Gemische;

(c) einem Bearbeitungshilfsmittel; J»

(d) Rest Wasser und gegebenenfalls üblichen Waschmittelbestandteilen bestehen,