DE2554497A1 - Verwendung teilhydratisierter natriumtripolyphosphate zur herstellung von waschpulvern - Google Patents

Description

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KOECHST AKTIEIiCxESELLSCI-IAFT

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Ve rwendung te Ilhy dra t i ί·; ie r te r Nr- tr iuint rip ο j yph ο rj.-ri e te zur Herstellu]ig

Die Erfindung betrifft die Verwendung von teilhydrotiGierten Nc=triumtripolyphoüphaten zur Herstellung von gut rieseiiäliigen Waschpulvern durch Heißdp.rühtrookr;ung der v,ä3.^c;rj _r;er. Υν-τΰοη-mi tt e 1 su sp e ns i orien „

Es ist bekannt, We; schpulver nach dem lic- iß sprüh t roe kn un^s verfahren herzustellen, inderu eine wäs = rl·^? Suspension der nicht feuchtigke.its- und temperaturc-Kpfindlichexi V/n:r--;.hiriitte].korrL&ononterx bei etwa 6O-9C C bereitet v.ixd, die darm nach \^Tev?:i:~.rtf— hen oder Zerstäuben in eine;m Tumi im heißen Luftstrom von 27Ο-36Ο C getrocknet wird. Hierbei v.-ird sov/ohl .!m Oe^eri.'dtronials auch im Gleichstromverfe.hren gearbeitet. Die aus dem Heißsprühturm abgezogenen hohikugeiiörrciigeri V."5 3chmi.tteltei"i ;-hen« die eine .Temperatur von >3--60^oC beaitzer., werden anschließend über Reifestrecken, z.B. in Forra von Bandstraßari oder Drohrohren, abgekühlt, in Silos gelagert und in Packungen ter-timr.!- ter Grö3e abgefüllt. Teilweise werden auch d(;n hohlku&elferdigen V/aschraitteiteiichen innerhalb der Fteife&trecke mit Hi.ife geeigneter Einrichtungen v/eitere WaRchmittelkorrpouenter., -.'ie Natriumperborat, Enzyme und Parfüm, homogen beigemischt. Die auf vorbeschriebene Weise hergestellten Waschpulver müssen trocken, lagerstabil und gut rieselfähig sein, so daß während ihrer Lagerung im Silo oder in den Packungen keine Klumpenbildung auftritt.

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Die Erfüllung der Forderung einer guten Lager-stabl J ität und Rieselfähigkeit bereitet insbesondere bei der Herstellung von Y/aschmittein mit hohem Anteil an anionischem Tensici, die als Handv.aschmittel eingesetzt werden, von cjocu-haltj gen. V/o^-h-nitte If orrnul .leitungen sowie vcn Formul ie runden, die :.:u^r> Schaumregulierung hohe Gehalte an natürlichen. Fettsäuren oufv/eiser., große Schwierigkeiten. Es hat sieh weiterhin gezeigt, d-'ß auch die Art des anion! solion Tcnsids als War-ol.-raitt-slhomr-cncatc: einen besondtrei"« Ei.nfJuß :-ut die Lagerfctabilitüt υ^Δ K.ieselfähigkeit des was-;hinittels ausüben kann. Beispiel speise wiri bej.m Übergang von dem biologisch i-.chv.⁷er abbaubaren, verzv/eigtkettigen Tetre.propyüenbenzolfjulfonnt zn desn biologisch gut abbaubaren, linearen Dodecylbon;⁷.o!r;ul£onat als Teiioidkornponente die Hieseliäbigkeit den durch HeißGprübtreoki^j.rg ^ev;onnenen Wacchpujvers deutlich verschlechtert. Ährliche Beobachtungen wurden beim Einsatz des biologisch vollständig abbaubaren r.f'kundären AlkannulioriateG nit einei- linearen Kohlenstoff kette von 1Ä-17 C-Atopien gemacht.

Schließlich vurde erkannt, daß das großtechnisch hergestellte und in dem vorbeschriebenen Prozeß der V/a.v::riK.ittelher3tellurig durch Heißsprühtrocknung eingesetzte Pentanatriu^criplicspimt ebor.falls Einfluß auf die Lagerstabilität ur-.d Rieselfähigkeit des Vr^raschpulveri5 nimmt. So wird zur Verber-ser-irig der phyaika- · liochcn E-igenochaften von vvas;;i:-pulvern,beiί._:ρ;.εlov.^reise entsprechend der USA-Fatentschrift 3 133 024,ZiUn^cIiGt das Pentanatriuntriphocphat in das teilweise oder vollständig hydratißierte PcntanatriumtriphoEphat-hexahydrat übez"-geführt, bevor mit der eigentlichen Bereitung der wässrigen V/aschmittelöuspension begonnen wird. Aus ähnlichen Gründen wurde? auch vorgeschlagen, zur Bereitung der wässrigen V/aschmitteisuspension ein Pentanatriumtriphosphat einzusetzen, v/elches bei 400 bis 55O⁰C calziniert und mit 0,5 bis 10 % Wasser versetzt wurde. Im Prinzip stellen die im Vorhergehenden erläuterten Arbeitsweisen Prozesse dar, die mit erheblichem Kosten- und Zeitaufwand verbunden sind. Ir.folgedesi-'.en empfiehlt Merxerdcb in "Seifen-

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ÖÜe-Fette-Wachae" SJ_ (196;?), Seite 319, den Einsatz von Pentanatriumtriphosphat mit einem bestimmten Anteil an der Hochtemperaturform, auch Phase-I-Modifikation genannt, da. hierdurch die Bereitung der wässrigen Wanchmittel&uspension in einem Verfahrensschritt· direkt erfolgt und Waschpulver re-oultioren, die eine kürzere Reifezeit sowie eine gute Lagerctabilität und Rieselfähigkeit besitzen.

In der Praxj s hat sich jedoch gezeigt, daß sich beim Einc-atz von technischem Pentanatriurntriphoßphat, das einen Phase-i-Gehalt von mehr als 10 % besitzt, nicht in jedem Falle einwandfrei rieselfähige Waschmittel nach dem Heißsprühverfahren herstellen lassen. Selbst bei Verwendung von Peritanatriurntriphosphat mit einem Phase-I-Gehalt von 30 % wurden zum Teil Waschpulver mit schlechter Rieselfähigkeit erhalten. Hierbei wurde der Phase-I-Gehalt des Pentanatriumtriphosphates entweder röntgenographisch nach den Angaben von A.J. Mabis und O.T. Quimby in Anal. Chem. 25 (1953), Seite 1814,. oder mittels des Temperatur-Rise-Testes nach J.D. HcGilvery in ASTM Bulletin 191 (1953), Seite 22, ermittelt.

Es wurde gefunden, daß die Rieselfähigkeit und Lagerfähigkeit eines Pentanatriumtriphosphat enthaltenden V,"aschmitteis schließlich unter anderem auch von der zur Herstellung des Pentanatriumtriphosphates verwendeten Phosphorsäure abhängt. Es kann nämlich zur Herstellung des Pentanstviunrtrj phosphates eine Phosphorsäure eingesetzt werden, die entweder durch Aufschluß von Phosphaterzen mit Mineralsäuren - sogenannte Naßphosphorsäure --oder aus elektrothermisch hergestelltem Phosphor - sogenannte thermische Phosphorsäure - erhalten wurde. In bezug auf die Waschmittelherstellung bzw. die Rieselfähigkeit der hergestellten Waschmittel erwies sich der Einsatz von Pentanatriumtriphosphaten, welche aus .Naßphosphorsäure oder aus Gemischen von Naßphosphorsäure und thermischer Phosphorsäure hergestellt waren, als problematisch.

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Selbst bei Verwendung eines nach dem Verfahren der deutschen Patentschrift 1 801 431 hergestellten Pentanatriumtriphosphates, dessen Phosphorsäurekomponente ein Gemisch aus K'aßphosphorsäiire und thermischer Phosphorsäure darstellte, kennte nicht in jedem Falle mit Hilfe des Heißspruhtrocknungsverfahrens ein einwandfrei rieselfähiges Waschpulver erhalten werden, obwohl die nach vorgenanntem bekanntem Verfahren hergestellten Pentanatriumtriphosphate als nicht klurapenbildend bei Berührung mit Wasser bezeichnet weräen. Hieraus ergirt sich, daß sich die durch die deutsche Patentschrift 1 801 UZA vermittelte technische Lehre nicht ohne weiteres auf die Herstellung von Waschmitteln nach dem Hei:3sprühtrocknungsver~ fahren unter Einsatz von aus Gemischen vcri Mailphosphorsäare und thermischer Phosphorsäure hergestellten Pentanatriumtriphosphainr übertragen läßt. Die für diesen Sachverhalt maßgeblicher;-. Ursachen konnten bisher nicht aufgeklärt, vraräi;?,, vielmehr entstand die zurnachfolgend erläuterten Erfindung führende Problematik durch das Anfallen von Fehlchargen bei der 7aajhpulverherstellung nach dem Heißsprühtrockmmgsverfahron, wobei der mögliche störende Einfluß von Gehalter, an Fre;r:dkationer·., wie Erdalkaliionen, ausgeschlossen wurde.

Es wurde nunmehr gefunden, daß sich teilhydratisierte Natriumtripolyphosphate, zu deren Herstellung NaßphDsr>.'~ or säure oder Gemische von Naßphosphorsäure und thermischer Phosphorsäure eingesetzt wurde, dann als Waschini tteikompo tier:'ce im Keißr>prühtrocV:nungsverfahren unter Erzielung eines gut rieselfähigen Waschpulvers verwenden lassen, wenn, das Natriumtripolyphosphat ein bestimmtes Na₉O:P^Op--Verhältnis sowie einen bestimmten Kristallwassergehalt aufweist.

Gegenstand der Erfindung ist somit die Verwendung eines teilhydratisierten Natriumtripolyphosphates mit einem Kristallwassergehalt von 0,3 bis 2,0 Gewichts^ und einem Phase-I-Gehalt von 30 bis 60 %_f welches durch

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a) Trocknung und Calzinierung von aus Mischungen von thermischer Phosphorsäure und Naßphosphor säure ic·. Verhältnis vor: i=L4:1 oder lediglich Naßphosphorsäure hergestellten iiatriuniphosphatlosungen, die ein Na₉O : PpO--Mo!verhältnis von 1,676 bis 1,700 aufweisen, v/obei ausgehend v:-n elnerr. Molverhältnis von 1,676 sich das Molverhältnis von Ha.-0 : PpOc für Jev/eils 10 G-Jwicht3% Anteil an Naßphosphorsäurc in dem Gemisch der Phosphor säur cn urn -jeweils etwa 0,003 erhöht und

b) Behandlung des calzinierten Produktes mit Wasser oder Wasserdampf

erhalten wurde, zur Herstellung von gut rieselfähigan Waschpulvern nach dem Heißsprüh trocknung« ver-f ahren.

Die Herstellung des erfindungsgemäße-n teilhydratisierten Natriumtripolyphosphates kann beispielweise nach dem Verfahren der deutschen Patentschrift 1 8Oi k~5'°. erfolgen. Desgleichen wird die Durchführung des Keißsprühtrockrmngsverfahren als bekannt unterstellt. ·

Neben dem erfindungsgenäßen teilhyarati.sirrter. Hstriusitripolyphosphat können zur Waschmittelherstellung übliche anionische oder nichtionogene Tenside, WaKchhiifs- und Zusatzstoffe-, Stoffe die das Söhmut^tragevermogen von Waschflotten erhöhen sov;ie 'Weißtöner und Schaumregulatoren Ariv/endung finden.

Unter anionischen Tensiden sind die wasserlöslicher- Salze höherer Fettsäuren oder Harzsäure, wie Natrium- oder Kaliumseifen von gehärtetem oder ungehärtetem Kokos-Palmkern- oder Rüböl sowie von Talg und entsprechenden Gemischen davon zu verstehen. Weiterhin sind unter anionaktiven Substanzen höhere alkylsubstituierte, einkernige, aromatische Sulfonate, wie Alkylbenzoisulforiate mit 9 bis 14 C-Atomen im Alkylrest, Alkylnaphtalinsulfonate, Alkyltoluolsulfonate, Alkylxyloisulfonate ' oder Alkylphenolaulfonate sowie sulfatierte aliphatische Alkohole oder Alkoholather_f v;ie Natrium- oder Kaliumlauryl-.bzw. -hexa-■- - ■■ - 6 -

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decylsulfat, Triäthanolaminlaurylsulfat, Natrium- oder Kaliumo'l eylsulfat sowie Natrium- oder Kaliumsalze von mit etwa 2 bis 6 KoI Ethylenoxid äthoxyliertem Laurylsulfat zu verstehen. Weitere geeignete anionische Tenside sind sekundere lineare Alkansulfonaxe sowie a-Olefitisulfonate mit einer Ketteniarige von 12--20 C-Atomen.

Unter den nichtionogenen Tensiden sind im Rahmen der Erfindung solche Verbindungen zu vorstehen, die eine organische, hydrophobe Gruppe sowie einen hydrophilen fit?st aufweisen. Beispiele für nichtionogene Tenside sind die Kondensatjonsproduiite von Alkylphenole*; raix Äthylenoxid bzw. von höheren F-: it alkohol en mit Äthj'lenoxid, ferner die Kondensat.! onaprodukte von Polypropylenglykol mit Äthylenoxid oder Propylenoxid εον/.ie die Kon-' densationsprodukte von Äthylenoxid mit de:r Reakticnsprodukt aus Ä'xhyleiidiaii'in und Propylenoxid. Auch langkettige tertiäre Arainoxide guhoren in die Gruppe der vorgenannte-u Verbindungen,

Waschhilfs- und Zusatzstoffe gernä.3 der I-'ri'indun.|·. umfassen Produkte wie z.B. die Alkali- oder Ammoniumsalze= der Schv/exölsäure, Kieselsäure, Kohlensäure, Borsäure, Oligoo&rbox'ypho&phonsäuren, Alkylen-, Hydroxialkyleri- oder Aminoalkylenphofr-phonseure sowie Bleichmittel, Stabilisatoren für Percxiclverbindungen und wasserlösliche organische Komplexbildner.- Im einzelnen gehören zu den letztgenannten Verbindungsgruppeii Nati'iumperbora'-.inono- oder -tetrahydrat, Natriumpercarbonat, die Alkalisalze der Peroximono- oder -dischwefelssure, die Alkalisalze der Perpyrcphosphorsäure, v/asserlösliches, gefälltes Magnesiunisilikat sowie die Alkalisalze der Iminodiessigsäure, Nitrilotriessigsäure, Äthylendiamintetraessigsäure, Mothylendiphosphonsäure, Hydroxyätha;ndiphosphonsäure, Uitrilotrismethylenphosphonsäure, Phosphonobernsteinsäure und 1,3,5-Tricarboxypentan-3-phosphonsäure.

Stoffe, die das Schmutztragevermögen von V/aschflotten, erhöhen, sind z.B. Carboxymethylcellulose, Carboxymethylstärke und" Polyvinylalkohol sowie Homo- oder Copolymere von Acryl- und/oder Maleinsäure mit ungesättigten Carbonsäuren. Olefinen oder kurzk€tt:i/;en ungesättigten aliphatischen A'thern, Estern oder Alko-

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holen. Des weiteren sind unter Schaumregulatoren,.

Mono- und Dialkylphosphorsäureester mit 10 bis 20 C-Atomen zu verstehen.

Der Gegenstand und die Vorteile der Erfindung werden durch die nachfolgenden Beispiele näher erläutert, wobei die Erfindung auf die Beispiele nicht beschränkt ist.

Beispiel 1 (Vergleichsbeispiel)

Zur Herstellung eines schwachschäumenden Waschpulvers wurde zunächst eine aus folgenden-.Komponenten bestehende wässrige Waschmittelsuspensior· mit einer Temperatur von 75 "C hergestellt und innig vermischt:

-4,8 Gewichts teile lineares Dodecylbenzolsulf or_at 1,6 Gewichtsteile Talgfettseife

1,6 Gewichtsteile Tal^fettalkoholäthoxy.la~. mit 11 McI

Ethylenoxid, pro Mol Talgxettalkohcl

OyO Gewicht-steile Carboxymethylcellulose 1,6 Gewichtsteile Magnesiumsilikat 1,6 Gewichtsteile Natriumdisilikat 4,9 Gew.ichtsteile Natriumsulfat

0,9 Gewichtsteile Toluolsulionsäure 24 Gevdchtsteile Wasser

In die Suspension wurden unter Rühren ,9.* "3 Oev/ichtsteile teilhydratisiertes, nach dem Verfahren der· DT-PS 1 801 431 hergestelltes Pentanatriuratr!phosphat eingebracht. Das Pentanat.ri.uuitriphosphat besaß ein Na^O : P₀0_r-Molverheltnis von 1,690, einen Phase-I-Gehalt von 22 % sov/ie einen Kristallwassergehalt von 5,1 Gewichts^. Die zur Herstellung des Pentanaxriumxriphcsphates eingesetzte Phosphorsäure bestand aus einem Genisch aus M-iß— phosphorsäure und thermischer Phosphorsäure im Verhältnis 65: 35· Das' Pentanatriunitr.!phosphat war mit weniger als 0,05 Gewichts^ an Erdalkali verunreinigt.

Die wässrige Waschmittelsuspension wurde bei 70⁰C noch 15 Minuten nachgerührt, dann homogenisiert und in bekannter Weise am Kopf

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eines Hei'ßsprühturnos nit 40 a tu nittels Ei η.-.to ff du ν en eingesprüht und mit heißer Luft von 325'c im Ge<~en3tron getrocknet;. Das den Heißsprühturm verlassende hohlkugelförniige Waschpulver besaß eine Temperatur von 30-40°C und wurde zum Ausreißen zv;ei Stunden in auegebreiteter Lage an der Luft nachgetrocknet.

Die anschließend ausgeführte Bestimmung des Wassergehaltes ergab einen Wert von 10,8 Gewichts?!*. Anschließend wurden 7,5 Gevichtsteile dieses Produktes mit 2,5 Gevdchtsteilen Natriuinperr ^t tetrahydrat vermischt, das Gemisch sofort in kaschierte Pappschachteln eingefüllt und die Pappschachteln zugeklebt. Das Endschüttgewicht des Waschpulvers betrug 3 40 g/l.

Mach einer Lagerse-it von 28 Tagen bei Raumtemperatur wurden die Pappschachteln geöffnet, um die Rieselfuhigkeit des Produktes zu beurteilen. Hierbei zeigte sich eine starke Verklumpung des Waschpulvers, so daß letzteres nicht frei aus der Packung herausrieseln konnte.

Beispiel 2 (Vergleichsbeispiel)

Es wurde analog Beispiel. 1 verfahren, wobei ,jedoch ein Pentanatriumtriphosphat verwendet vmrde, das ein Ma^O : P-G--McI-verhältnis von 1 ,687 sowie einen Phase-I-GeLalt vcii 68 % i-essB und kein Kristallwasser enthielt. Die zur H<?rs":sllur-g des PenIsnati'iuKitriphosphäzes eingesetzte Phosphorss ire bestand aus einem Gemisch aus JJaßpb.osphorsäure und thermischer Phosphorsäure im Verhältnis 55:45- Das Pentanatriumtriphosphax war mit weniger als 0,05 Gewichts-^ Erdalkali verunreinigt.

Die Bestimmung des Wassergehaltes des Waschmittels ergab einen Wert von 10,9 Gewichts^. Es wurden 7,5 Gewichtsteile des Produktes mit 2,5 Gewichtsteilen Matriumperborat-tetrahydrat vermischt, das Gemisch sofort in kaschierte Pappschachteln eingefüllt und die Pappschachteln zugeklebx. Das Endschüttgewicht des WaschpuLvers betrug 335 g/l.

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ORIGINAL INSPECTED

Nach einer Lagerzeit von 28 Tagen bei Raumtemperatur wurden die Waschmittelpakete geöffnet, um die Rieselfähigkoit des Produkt?η zu beurteilen. Das Waschpulver war einwandfrei rieselfähig und zeigte keine Verklunpungen.

Beispiel 3 (erfindungsgemäße Arbeitsweise)

Es vmrdo analog Beispiel 1 verfahren, wobei «jedoch ein Peritanatriumtriphosphat verwendet wurde, qr'i ein Na^O : P-O₁--MoI-verhältnis von 1,687, einen Phase-I-Gohalt von ^i % .sowie air^n Kristallwassergehalt von 0,4 Gewichts?.' besaß. Die zur Herstellung des Pentan&triumtriphosphate,-; eingesetzte ?ho3phor^li';.r-i bestand aus einem Geniisch aus Naßphosphorsäure· und thermischer Phosphorsäure im Verhältnis 55:45» Das Pentanatriumtrii-rjc&pnat vrar mit weniger als 0,05 Gewichts?£ Erdalkali verunreinigt.

Die Bestimmung des Wassergehaltes des Waschaitcels ergab einen Viert von 10,7 Gewi chts?o. Es wurden 7>? Gewichtsteile des Produkt-es mit 2j5 Gewichtsteilen Natriumperborat-tetrahydrat'vermiccht, das Gemisch sofort in kaschierte Pappschachteln eingefüllt und die Pappschachteln zugeklebt. Das Endsohüttgev/icht d&s Waschpulvers betrug 345 g/l·

Nach einer Lagerzeit von 23 Tagen bei RautriteKipöratur wurden die Waschmittelpakete geöffnet, um die Rieselfähigkoit des Produktes zu beurteilen. Das Waschpulver war einwandfrei rieselfähig und zeigte keine Verklumpungen.

Beispiel 4 (erfindungsgemäße Arbeitsweise)

Es wurde analog Beispiel 1 verfahren, wobei jedoch ein Pentanatr iumtr ipho sphat verwendet wurde, das ein No-O ; PpO₁^ verhältnis von 1,687» einen Phase-I-Gehalt von 38 % sowie einen Kristallwassergehalt von 1,6 Gewichts^ besaß. Die zur Herstellung des Pentar/atriu&triphosphates eingesetzte Phosphorsäure bestand aus einem Geraisch aus Naßphosphorsäure und thermischer .Phosphorsäure im Verhältnis 55:45· Das Pentanatriumtriphosphat

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ORIGINAL INSPECTED

war mit weniger als 0,05 Gewichts^ Erdalkali verunreinigt.

Die Bestimmung des Y.'assergehaltes des Waschmittels err.ab einen Viert von 10,9 Gev/ichts%. Es wurden 7,5 Gev.'ichtüteä le ·::ο.:-. Produk mit. 2,fi Gewichtsteilen IJatriuinperborat-tetrahydrat v&r:niF<cht, das Gemisch sofort in kaschierte Pappschachteln eingciüllt und die Pappschachteln zugeklebt. Das Endschüttgev.'icfct des W&30>~ pulvers betrug 340 g/l.

Nach einer Lagerzeit· von 23 Tagen bei Rauniteiüperatur wurden die "Waschniittelpakete geöffnet, um die RioseliUhi £;keit des Produkt:-: zu beurteilen. Des Waschpulver war einv/anclfrei rieaelfähig \xria ?.3.igte keine Verklumpungen.

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Claims (1)

1. Patentanspruch

   Verwendung eines teilhydratisierten K&triumtrip.ojyi r.?"-.-.;·; "■ tc^ mit tineiO Kr.i ".tallM&szergehilt von 0,3 eis 2,0 G?r.-.>- u/- :. νί·^ΐ' Phape-I-Gehalt von .30 bis 60 ^f/i, vslchen durch

   a) Trocknung und Calr.inierung von aus ΓΤ.Ι ;::■;: hu n^e;-* vo:: t...^*:;ißcher Phocphorssuro und. Naßphoi-phoraiVuro im VeJ¹I=Ui Ir.:: von S^ A:1 oder lediglich Naßpi:o^pl;or;:au:x h^r·.-^:...- L^ V; t--:" 1;·" triumpho^phatlösunfen. die ein N^ri_o0 : P.-,ϋ,-Holvt:-IJ; ito.· <o;i 1,676 bit: 1,700 aufweir.en, v-obei ausgchond von ei:-·.-n Mr.1-verhältnis von 1,676 sich da^ MolvorLüxtrit; von N·; 0 :

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   PpO^ für je^ei^^: 10 Gev/?o Anteil a;: :Γ:.:Γ: rnorphorcü^.i-e ir. dem Gemisch der Phosphorsäure!' u;n jeweJJ.: eirn 0,003 erhebt nn

   b) Behandlung des calziniertcn Produkter iuit Wa^; or oder Vcs·· serdempf

   erhalten wurde, :ϊυτ Herstellung von gut rienelfähi^en VJ:v;c-hi>u vem nach dem HeiBspruhtrocknungßvcrf^hrer,.

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