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"Verfahren zur kontinuierlichen £ierstellung eines zur
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Verwendung in Geschirrspülmaschinen geeigneten Reinigungsmittelqranulates"
~ Es ist bekannt, daß ein mangelhaftes Einspülverhalten von Geschirrspülmitteln
in der Praxis erhebliche Probleme aufwirft. Diese können darin bestehen, daß das
in der Einspülvorrichtung deponierte, während des Vorspülganges durch Spritzwasser
befeuchtete Reinigungsmittelgranulat zusammenbackt und beim folgenden Haupt- bzw.
Klarspülgang sich nur unvollkommen löst bzw. Reste in der Einspülvorrichtung hinterläßt.
Diese Reste gehen nicht nur für die eigentliche Reinigungsaufgabe verloren,- sondern
können auch den Nachspülgang, bei dem im allgemeinen saure Nachspülmittel zur Anwendung
kommen, empfindlich stören.
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Aber auch dann, wenn die Einspülvorrichtung hinreichend gegen Spritzwasser
geschützt ist, können während des Einspülvorganges im Hauptspülgang Probleme auftreten,
insbesondere dann, wenn die Einspülvorrichtungen mit zusätzlichen Gittern versehen
sind, die ein vorzeitiges Ausfließen des trocknen Granulates während des Beschickens
v rhindern sollen. Klumpenbildung und Zusammenbacken führt dann während des Hauptspülganges
zur unvollkommenen Auflösung, da das Gitter dan Zutritt des zum vollständigen Lösen
erforderlichen Spülwassers behindert.
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Es hat nicht an Versuchen gefehlt, das Lösungs- und Einspülverhalten
des Reinigungsmittelgranulates, das im allgemeinen aus einem Gemisch aus Natriumtripolyphosphat
(Abkürzung NA-TPP), Alkalisilikaten, Alkalicarbonaten sowie schwachschäumenden nichtionischen
Tensiden und gegebenenfalls Aktivchlorträgern besteht, zu verbessern, um die geschilderten
Schwierigkeiten auszuschalten. So wird in der US-PS 2 895 916 vorgeschlagen, bei
der erstellung das zunächst in wasserfreier Form vorliegende Na-TPP vollständig
zum Hexahydrat (Wassergehalt 22,7 Gew.-%) zu hydratisieren. Hierzu wird eine wäßrige
Alkalisilikatlösung auf das in einem Mischer bewegte Na-TPP aufgesprüht und die
übrigen Zusatzstoffe zugranuliert. Das so hergestellte Granulat erfordert aber wegen
der nur langsam verlaufenden Hydratation des Na-TPP und der damit verbundenen Gefahr
einer Klumpenbildung eine mehrstündige Nachbehandlung in einem Mischer, in dem es
wiederholt bewegt werden muß. In der US-PS 3 248 330 wird ein ähnliches Verfahren
beschrieben, wobei man vorzugsweise von einem trockenen Gemisch aus wasserfreiem
Na-TPP und Alkalisilikat ausgeht und dieses mit Wasser besprüht und granuliert.
Auch diese Granulate erfordern eine 30 - 40 Minuten dauernde Nachbehandlung unter
ständigem Durchmischen bis zum Abschluß der Hydratisierung. Die DE-AS 20 46 658
empfiehlt, einen 50- bis 70 %igen Überschuß von Wasser (über die vollständige Hydratation
hinaus) bei der Granulation zu verwenden; dieser muß jedoch durch einen aufwendigen
Trockenprozeß nachträglich wieder entfernt werden. Einen zweistufigen Granulationsprozeß
beschreibt die US-PS 3 247 118, und zwar wird das t.;a-TPP zunachst mit einer geringen
Wassermenge vorhydratisiert, worauf man den Chlorträger zufügt und mit einer zur
vollständigen Hydratation ausreichenden wäßrigen Silikatlösung nachgranuliert. Auch
in diesem Fall ist eine einstündige Nachtrocknung bei erhöhter Temperatur in einer
ständig bewegten Trockentrommel erforderlich. Alle diese Verfahren sind wegen der
langen Nachbehandlungszeiten und
der dafür erforderlichen großen
Misch- und TrockenvorsoYrle richtungen des erhöhten Energiebedarfs unwirtschaftlich
und für die Großtechnik unbrauchbar.
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Aus der DE-AS 19 50 791 ist ein Verfahren in Verbindung mit einer
Vorrichtung bekannt, bei dem im Chargenbetrieb ein trockenes Pulvergemisch aus Na-TPP,
Soda, Chlorträger etc. stufenweise mit flüssigem nichtionischem Tensid, Wasser und
wäßriger Alkalisilikatlösung besprüht und granuliert wird. Auch in diesem Falle
ist eine längere Nachgranulation in dem Mischer zwecks Abkühlung und Nachkristallisation
des Produktes erforderlich. Überdies eignet sich das Verfahren nicht für eine kontinuierliche
Arbeitsweise.
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Bei allen vorgenannten Prozessen, d.h. bei weitgehender bis vollständiger
Hydratation des Tripolyphosphats in Gegenwart weiterer kristallisierender Salze,
besteht überdies die Gefahr, daß das Salzgcmisct mehr oder weniger stark an dezi
Wänden des Mischers bzw. den Misch-Werkzeugen anbackt. Zur Reinigung muß der Herstellungsprozeß
unterbrochen und das festgebackene Salzgemisch mit Wasser gelöst werden.
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Zur tiberwindung dieser Schwierigkeiten wurde u.a. vorgeschlagen,
das Na-TPP nur teilweise, d.h. mit einer für Hexahydratbildung nicht ausreichenden
Wassermenge zu hydratisieren. Solche teilhydratisierten Produkte werden bekanntlich
in Waschmittelslurries eingesetzt (vgl. z.B.
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DE-AS P 7507 IVa/23e, DE-AS 12 89 603 und DE-AS 18 16 839), wobei
jedoch zu berücksichtigen ist, daß die partiellen Hydrate keine Endprodukte darstellen,
sondern nochmals einer Wasserbehandlung im Slurry unterzogen werden. Die Probleme
sind daher gänzlich anders gelagert, zumal es dabei um die Viskosität und Versprühbarkeit
wäßriger Pasten md nicht um die Herstellung leicht löslicher Granulate geht. Die
erstellung eines Geschirrspülmittels unter Verwendung eines vorzugsweise teilhydratisierten
Na-TPP ist in der GB-PS 1 118 729 beschrieben, und zwar werden bei Einsatz von Phase-I-TPP
0,5 bis 8 Gew.-t und bei Phase-II-TPP 5 bis 10 Gew.-% Wasser verwendet. Dem teil-
hydratisierten
Phosphat werden die weiteren Reinigungsmittelbestandteile ohne Nachgranulation lediglich
zugemischt, wobei auch eine Nachtrocknung nicht erforderlich ist. Derartige Produkte
neigen jedoch zum Entmischen während des Transportes und besitzen ein unbefriedigendes
Einspülverhalten. Die DE-AS 16 17 051 empfiehlt die Hydratisierung des Na-TPP mit
0,5 bis 5 Gew.-% Wasser mit darin gelöstem Tensid in einem Trommelmischer während
eines Zeitraumes von weniger als 15 Minuten. Anschließend werden die weiteren Bestandteile,
wie Alkalisilikat und -carbonat trocken zugemischt. Auch diese Gemische können beim
Transport inhomogen werden und besitzen unter kritischen Bedingungen kein voll befriedigendes
Einspülverhalten.
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Ein kontinuierliches Verfahren, bei dem vorhydratisiertes Na-TPP zusammen
mit einem Aktivchlorträger und mindestens einem weiteren Buildersalz, z.B. Alkalicarbonat,
-silikat, -hydroxid und -borat, auf einem rotierenden Granulierteller mit Wasser
bzw. einer wäßrigen Natriumsilikatlösung besprüht und granuliert wird, ist Gegenstand
der DB-AS 24 34 309. Das Na-TPP kann dabei unmittelbar vor der Granulation teilhydratisiert
werden, beispielsweise mit 2 oder mehr Mol H20 pro Mol Na-TPP. Diese teilweise Vorhydratation
kann z.B. auf einem Segment des Granuliertellers erfolgen. Die weitergehende Hydratation
des Na-TPP erfolgt zusammen mit den übrigen Komponenten im Verlauf der Granulation.
Auch in diesem Falle muß das fertige Granulat in einem Trockner nachgetrocknet und
von überschüssigem Wasser befreit werden, wozu je nach Trocknungstemperatur bis
zu 2 Stunden Nachbehandlung erforderlich sind. Hierin ist ein erheblicher Nachteil
des Verfahrens zu sehen. Weiterhin hat sich gezeigt,
daß nur ausgewählte
Phosphatprovenienzen mit bestimmter Kornstruktur für dieses Verfahren geeignet sind,
da es anderenfalls im erheblichen Maße zu Anbackungen und Klumpenbildung kommen
kann.
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Die Anmelderin hat sich die Aufgabe gesetzt, ein Verfahren zu entwickeln,
das die geschilderten Nachteile vermeidet. Diese Aufgabenstellung beinhaltet die
folgenden Forderungen: 1. Kontinuierliche und damit rationelle Arbeitsweise mit
kurzen Verweilzeiten in den aufwendigen ischvorrichtungen, 2. Durchsatz großer Mengen
in vergleichsweise kurzer Zeit, 3. Anwendung von Wasser lediglich in solchen Mengen,
daß ein ausreichend hydratisiertes Produkt entsteht und kein Überschuß durch eine
aufwendige und energiezehrende Trocknungsbehandlung nachträglich entfernt bzw. während
einer mehrstündigen Nachbehandlung als Hydratwasser an Soda und Alkalisilikat gebunden
werden muß, 4. Vermeidung von Störungen durch Klumpenbildung und Anbacken in den
Granulier- ur.d Hischeinrichtungen, 5. Erzielung eines Produktes mit einwandfreiem
Einspülverhalten auch unter kritischen Bedingungen.
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Gegenstand der Erfindung, durch welche die vorstehende Aufgabe gelöst
wird, ist ein Verfahren zur kontinuierlichen Herstellung eines zur Verwendung in
Geschirrspülmaschinen geeigneten Reinigungsmittelgranulates, enthaltend 20 bis 60
Gewichtsprozent (als wasserfreies Salz gerechnet) Natriumtripolyphosphat, das zu
30 Mol-Prozent bis weniger als 80 Mol-Prozent als Hexahydrat vorliegt, 35 bis ;5
Gewichtsprozent (als wasserfreies Salz gerechnet) Hydratwasser enthaltendes Natriumsilikat,
0 bis 25
Gewichtsprozent (als wasserfreie Verbindung gerechnet)
Natriumcarbonat und/oder Natriumhydroxid, 0,2 bis 2 Gewichtsprozent einer schwachschäumenden
nichtionischen Waschaktivsubstanz sowie gegebenenfalls weitere übliche Zusatzmittel,
durch Hydratisierung von wasserfreiem Natriumtripolyphosphat und anschließende Granulierung
des erhaltenen Hydrats mit den übrigen Bestandteilen, dadurch gekennzeichnet, daß
man 20 bis 60 Gewichtsteile eines wasserfreien Natriumtripolyphosphats, das zu 60
bis 100 Prozent aus einem solchen der Phase II besteht und eine mittlere Korngröße
von 0,05 bis 0,5 mm aufweist, in einem kontinuierlich arbeitenden Mischer (1. Mischstufe)
innerhalb einer mittleren Verweilzeit von 0,2 bis 5 Sekunden mit einer solchen Wassermenge
besprüht, wie zur Ausbildung von 30 bis weniger als 80 Prozent Tripolyphosphat-Hexahydrat
erforderlich ist und gleichzeitig das Mischgut mechanisch so bearbeitet, daß mindestens
85 Gewichtsprozent davon eine Korngröße von über 0,2 mm und weniger als 2 Gewichtsprozent
eine Korngröße von weniger als 0,1 mm aufweisen, worauf man nach einer Verweilzeit
außerhalb des Mischers von 5 bis 60 Sekunden in einem GranuLationsmischer (2. Mischstufe)
mit 25 bis -70 Gewichtsteilen eines pulverförmigen, im wesentlichen wasserfreien
Natriumsilikats der Zusammensetzung Na20 : SiO2 = 1 : 0,9 bis 1 : 1,5 und gegebenenfalls
mit 0 bis 25 Gewichtsteilen wasserfreiem Natriumhydroxid und/oder Natriumcarbonat
vermischt und anschließend mit einer wäßrigen Lösung von 0,5 bis 5 Gewichtsteilen
Natriumsilikat in 2 bis 12 Gewichtsteilen Wasser besprüht und, gegebenenfalls unter
Zusatz des Tensids, durch Bewegendes Behanlungsgutes innerhalb eines Zeitraumes
von 60 bis 300 Sekunden granuliert, worauf man das Gut nach Verlassen des Granulationsmischers
für einen Zeitraum von 5 bis 15 Minuten in einer weitgehend mit Wasserdampf gesättigten
Atmosphäre weiter bewegt und anschließend gegebenenfalls nach Zusatz weiterer Reinigungsmittelbestandteile
unter Anwendung von Luft abkühlt.
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Die Erfindung geht von der Beobachtung der Anmelderin aus, daß die
Hydratation des Natriumtripolyphosphats ungünstig beeinflußt bzw. verzögert wird,
wenn sie in Gegenwart der in Reinigungsgranulaten üblichen Alkalisilikate und -carbonate
durchgeführt wird. Andererseits wird bei der Hydratation - insbesondere bei weitgehend
vollständiger Umsetzung des Phosphats in relativ kurzer Zeit - eine hohe Reaktionswärme
frei. Bei Abwesenheit anderer Salze, die als "Verdünnungsmittel" wirken, kann sich
das Produkt stark erwärmen und unter Klumpenbildung zusammenbacken, während gleichzeitig
ein Teil des Wassers verdampft. Diese Probleme werden jedoch vermieden, wenn die
als Verdünnungsmittel wirkenden Salze zu einem ganz bestimmten Zeitpunkt zugemischt
werden. Weiterhin hat die Anmelderin festgestellt, daß für ein einwandfreies Einspülverhalten
der Hydratationsgrad des Tripolyphosphats und dessen Korngröße nach Verlassen der
1. Mischstufe maßgeblich sind. Die Korngröße des teilhydratisierten Tripolyphosphats
ist nicht zu verwechseln mit der Korngröße des granulierten Endproduktes. Diese
kann durchaus verschieden sein von der des teilhydratisierten Tripolyphosphats,
da im Verlauf der Granulierung sowohl ein weiterer Aufbau kleinerer Partikel als
auch ein Zerbrechen größerer Aggregate erfolgt bzw. Sieb- und Mahlbehandlungen mit
Rückführung des Mahlgutes in den Verfahrensablauf einyeschoben werden können, um
einzelne grobkörnige Partikel auszuscheiden.
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In der Hydratationsphase (1. Mischstufe) des erfindungsgemäßen Verfahrens
wird, um eine Verzögerung der Hydrastation zu vermeiden und eine gute Ausgangsbasis
für ein einwandfrei einspülbares Produkt zu schaffen, eine mehr als 30-prozentige
Hydratation des Tripolyphosphats unter Ausbildung eines Kornspektrums angestrebt,
in dem der Anteil an Partikeln mit einer Korngröße von weniger als 0,2 mm und insbesondere
weniger als 0,1 mm möglichst gering ist.
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Der Wasserzusatz erfolgt in einem Mischer mit hoher Durchsatzgeschwindigkeit.
Vorzugsweise wird ein senkrecht angeordneter Mischer verwendet, der beispielsweise
aus einem Fallrohr besteht, in dem eine senkrecht angeordnete, mit Mischwerkzeugen
ausgerüstete Welle rotiert. Das Wasser kann über seitlich oder in der Welle, gegebenenfalls
in verschiedener Höhe angeordnete Düsen eingesprüht werden. Man wendet das Wasser
in einer Menge an, wie zur Überführung von 30 bis weniger als 80 Prozent, vorzugsweise
40 bis weniger als 80 Prozent des wasserfreien Tripolyphosphats in das Hexahydrat
erforderlich ist. Das Phosphat verläßt den Mischer nach vorzugsweise 0,3 bis 3 sec,
d.h. zu einem Zeitpunkt, in dem die Hydratation bereits angesprungen, aber noch
nicht nennenswert abgelaufen ist. Es ergibt sich dadurch der Vorteil, daß trotz
großer Durchsatzmengen der Mischer klein gehalten werden kann und daß es darin nicht
zu Anbackerscheinungen kommt.
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Die Einstellung der Korngröße des Teilhydrats wird nur in geringem
Maße durch die Korngröße des in die 1. Mischstufe eingespeisten wasserfreien Tripolyphosphats
bestimmt. Die mittlere Korngröße des eingespeisten Tripolyphosphats liegt im-allgemeinen
im Bereich von 0,05 bis 0,5 mm, meist von 0,1 bis 0,3 mm. Maßgeblich für die Korngröße
des Teilhydrats sind neben der zugesetzten Wassermenge, insbesondere die in der
1. Mischstufe auf das Mischgut ausgeübten Scherkräfte. Diese Scherkräfte werden
durch die Zahl, die Form und die Umdrehungszahl der in der 1. Mischstufe angeordneten
Mischwerkzeuge bestimmt. Eine Herabsetzung der Umdrehungszahl und/oder eine Verminderung
der Anzahl der Mischwerkzeuge führt zu einer Vergröberung, eine entsprechende Erhöhung
zu einer Verfeinerung des
Korns. Die für eine optimale Kornverteilung
geeignete Umdrehungszahl der Welle, die Zahl der Messer und deren Neigungswinkel
lassen sich durch Versuche leicht ermitteln.
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Vorzugsweise sollen mehr als 90 Gewichtsprozent des teilhydratisierten
Phosphats eine Korngröße von mehr als 0,2 mm aufweisen und der Anteil der Partikel
mit weniger als 0,1 mm soll nicht mehr als 1 Gewichtsprozent betragen.
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Das die 1. Mischstufe verlassende Gut tritt zweckmäßigerweise in eine
Fördervorrichtung ein, die im einfachsten Fall aus einem Förderband besteht. Die
Förderstrecke und die Fördergeschwindigkeit werden so abgestimmt, daß die Zeit vom
Verlassen der 1. Mischstufe bis zum Eintritt in die 2. Stufe (Granulationsstufe)
10 bis höchstens 60 Sekunden, vorzugsweise 10 bis 30 Sekunden in Anspruch nimmt.
Während dieser Zeitspanne tritt als Folge der Hydratation eine Erwärmung des Gutes
auf. Durch die gewählte kurze Verweilzeit wird jedoch gewährleistet, daß das Gut
sich nicht auf Temperaturen oberhalb 80 bis 85 OC erhitzt. Oberhalb dieses Bereiches
besteht die Gefahr des Wasserverlustes. Vorteilhaft ist es ferner, wenn dafür Sorge
getragen wird, daß das noch nicht abgebundene Wasser nicht aus dem erwärmten Gut
abdampft. Dies kann dadurch geschehen, daß man das Förderband in einer mit Wasserdampf
gesättigten Atmosphäre bewegt oder - einfacher - indem man das feuchte Tripolyphosphat
in der 2. Hälfte der Laufstrecke des Bandes mit dem pulverförmigen Natriumsilikat
und dem gegebenenfalls mitzuverwendenden Natriumcarbonat überschichtet. Am Ende
des Förderbandes ist zweckmäßigerweise ein Brecher angeordnet, der den sogenannten
Überschlag, d.h. grobe Körner beziehungsweise Brocken zerkleinert.
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Von der Fördereinrichtung gelangt das Tripolyphosphat in einen Granulationsmischer
(2. Mischstufe), in dem es mit dem zuvor überschichteten oder an dieser Stelle gleichzeitig
eingespeisten pulverförmigen Natriumsilikat beziehungsweise den weiteren Zuschlägen
innig vermischt wird.
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Sowohl das Natriumsilikat, das ein Na20 : Si02-Verhältnis von vorzugsweise
1 : 0,9 bis 1 : 1,5, insbesondere von 1 : 1 und eine mittlere Korngröße von 0,2
bis 1,5 mm aufweist, als auch das Natriumcarbonat, dessen mittlere Korngröße 0,05
bis 1 mm beträgt, wie auch das Natriumhydroxid liegen in wasserfreier Form vor.
Das trockene Vermischender Komponenten nimmt etwa 20 bis 120 sec. in Anspruch. Durch
den Vermischungsprozeß wird eine weitere Erwärmung des hydratisierenden Tripolyphosphats
abgestoppt, ohne daß gleichzeitig die zu diesem Zeitpunkt noch nicht völlig eendete
Hydratisierungsreaktion unterbrochen wird.
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Einer teilweisen Verdampfung des restlichen noch nicht vollständig
gebundenen Hydratwassers sowie einer Klumpenbildung wird dadurch erfolgreich begegnet.
Besonders gute Pulvereigenschaften und günstige Granulierbedingungen werden dann
erzielt, wenn das trockene Gemisch eine Temperatur von 45 bis 70 OC aufweist.
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Das pulverförmige Gemisch wird nach Abschluß der Trockenmischperiode,
d.h. nach vollständiger Homogenisierung, mit 2 bis 12, vorzugsweise 4 bis 10 Gewichtsteilen
Wasser besprüht, das 0,5 bis 5, vorzugsweise 1 bis 3 Gewicktsteile Natriumsilikat
(Na20 : Si02 = 1 : 0,9 bis 1 : 3,5) gelöst enthält. Die Menge des Wassers wird so
gewählt, daß ein einwandfreies Granulat erhalten, andererseits aber. eine aufwendige
Nachtrocknung des Granulates weitgehend vermieden wird.
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Der Granulator besteht beispielsweise aus einem Trommelmischer, der
horizontal angeordnet bzw. gegen die Horizontale leicht geneigt ist. Er kann als
ganzes drehbar gelagert und mit Schikanen ausgerüstet oder aber auch ruhend und
mit an einer drehbaren Langswelle angeordneten Misch- und Förderorganen, sogen.
Pflugschaufeln ausgerüstet sein. Im Inneren des Mischers sind mehrere Düsen angeordnet,
über die das Wasser bzw. die wäßrige Silikatlösung gleichen mäßig auf das lebhaft
umgewirbelte bzw. das von den rotierenden Mischwerkzeugen herabrieselnde Gut aufgesprüht
wird.
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Die mittlere Verweilzeit in der Granulationszone beträgt im allgemeinen
60 bis 300 Sekunden, vorzugsweise 90 bis 200 Sekunden. Der Granulationsmischer kann
kontinuierlich oder auch chargenweise betrieben werden. Bei chargenweisem Betrieb
kann das kontinuierlich anfallende vorhydratisierte Tripolyphosphat zwischenzeilic
in einen zweiten Granulationsmischer geleitet werden, der im Wechsel mit dem ersten
betrieben wird, oder aber der Materialzufluß wird durch kurzzeitiges Unterbrechen
der Vorhydratationsstufe dem Zeittakt der Granulationsstufe angepaßt.
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Es ist vorteilhaft, auch das nichtionische, schwachschäumende Tensid
in der Granulationsstufe einzusprühen. Dies kann zusammen mit der Natriumsilikat-Losung
oder auch getrennt von dieser über eine gesonderte Sprüdüse erfolgen. Das Zumischen
des Tensides kann jedoch auch zu einem späteren Zeitpunkt des Verfahrensablaufes
erfolgen, wobei gegebenenfalls im fertiy gnanulierten Produkt anwesende geringe
Staubanteile gebunden bzw. mit dem Granulat verklebt werden. Als nichtionische Tenside
eignen sich die bekannten .Rthoxylierungsprodukee von
langkettigen
Alkoholen und Alkylphenolen, wobei zur Verminderung der SchauIaneigung die freie
lIydroxylgruppe des Polyäthylenglykolätherrestes durch Äther- oder Acetalgruppen
bzw. durch Polypropylenglykolätherreste substituiert sind. Geeignet sind ferner
die Blockpolymere des Äthylenoxids mit Polypropylenoxid. Der Anteil des nichtionischen
Tensids beträgt 0,2 bis 2, vorzugsweise 0,5 bis 1,2 Gew.-%, bezogen auf das fertige
Granulat.
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Das-aus dem Granulationsmischer austretende Material weist im allgemeinen
eine Temperatur von 55 bis 80 OC auf und bedarf noch einer kurzen L4achreife- bzw.
achkristallisationszeit von ca. 5 bis maximal 15 Minuten, meist von 3 bis 12 IwIinuten,
während der es zur Vermeidung von Klumpenbildung in Bewegung gehalten wird. Da diese
Bewegung nur mit geringer Intensitat erfolgen muß, reichen hierfür einfache Fördereinrichtungen,
wie allseits geschlossene Schuttel- bzw. Wirbeirinnen, vollkor;unen aus.
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Auf diese Weise steht die vergleichsa.;eise aufwendigere Misch- und
Granuliervorrichtung wieder für den eigentlichen Zweck zur Verfügung. Während.der
Nachkristallisationsperiode soll ein Abdampfen des eingebrachten Wassers vermieden
werden, d.h. eine zusätzliche Zuführung größerer Mengen an thermischer Energie zum
Zwecke einer Nachtrocknung ist weder erforderlich noch zweckmäßig. Vorteilhaft arbeitet
man daher in einer weitgehend mit Wasserdampf gesättigten Atmosphäre, wobei es zweckmäßig
sein kann, wenn die Lufttemperatur etwas oberhalb der Produkttemperatur und des
Taupunktes liegt. Man vermeidet damit, daß sich Nondenswasser an den kälteren Wandungen
der Transporteinrichtung niederschlägt. Geeignet ist z.B. eine relative Luftfeuchtigkeit
von 65 bis 95 ». Als besonders vorteilhaft hat es sich erwiesen, die Luft durch
Kreislaufführung
umzuwälzen und nur einen Teil, beispielsweise
nicht mehr als ein Drittel der feuchten Umlaufluft auszutragen und durch erwärmte
Frischluft zu ersetzen, um zu verhindern, daß der Taupunkt unterschritten wird.
Der hierfür erforderliclie Energieaufwand ist vernachlässigbar gegenüber bekannten
Verfahren, bei denen eine längere, bis zu mehreren Stunden dauernde Nachtrocknung-erforderlich
ist.
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Gegebenenfalls von der umgewälzten Luft mitgeführte Staubanteile können
mit üblichen Staubabscheidern abgetrennt werden. Im Bereich der Wirbelrinne kann
auch, sofern nicht bereits in der Granulierstufe geschehen, das nichtionische Tensid
in flüssiger Form auf das bewegte Gut aufgedüst werden. Gegebenenfalls kann auch
im Endbereich der NVirbelrinne, beispielsweise im letzten Drittel der Laufstrecke,
kalte trockene Luft eingeblasen und so das Produkt gekühlt werden.
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Das vollständig auskristallisierte, nachgereifte Granulat kann nach
Verlassen der Wirbelrinne in an sichbekanntcr Weise weiter verarbeitet, d.h., soweit
noch nicht geschehen, mit strömender Luft gekühlt und weiteren Reinigungsmittelbestandteilen,
wie mit Aktivchlorträgern und anderen Zuschlagstoffen, z.B. Schaumdämpfungsrnitteln,
Farbstoffen usw., vermischt werden. Die Granulate sind weitgehend abriebfest und
weisen ein günstiges Kornspektrum von 0,2 bis 3,15mm auf, d.h. ihr Staubgehalt ist
minimal.
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Von besonderem Vorteil ist, daß es bei der erfindungsgemäßen Arbeitsweise
zu keinem Zeitpunkt zu Anbackungen -beispielsweise an Behälterwandungen oder Mischorganen
-kommt. Im geringen Maße gebildetes Grobkorn kann nach Aussieben und Mahlen dem
Produkt wieder zugemischt werden.
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Geringe Staubanteile, die beispielsweise beim Passieren ier Wirbelrinne
von der umgewälzten Luft mitgerissen -erden, können in Staubabscheidern zurückgewonnen
und in den Granulationsmischer zurückgeführt werden.
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Die Granulate sind gut schütt- und streufahig, neigen nicht zum Entmischen
und sind lagerbeständig. Sie zeigen bei der Anwendung ein einwandfreies Einspülverhalten,
selbst unter ungünstigen Voraussetzungen, d.h. in nicht optimal konstruierten Einspülvorrichtungen.
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Beispiele In der 1. Mischstufe wurde ein Mischer eingesetzt, der
im wesentlichen aus einem senkrecht angeordneten Fallrohr mit im oberen Drittel
angebrachte, nach unten gerichtete Düsen und einer zentralen, drehbaren Welle bestand.
An dieser waren zwei Messerkränze mit jeweils 6 Messern angeordnet, einer davon
im im oberen und einer im unteren Drittel des Mischers. Die Messerebenen waren zwecks
Erzielung einer leichten Saugwirkung bis zu 50 gegen die Horizontale geneiyt. Die
Drehzahl der Welle betrug in den Beispielen 1800 bis 2300 U/min. In den Vergleichsversuchen
war zusätzlich ein weiterer Messerkranz im mittleren Bereich der Welle angeordnet.
Gleichzeitig wurde die Umdrehungszahl auf 2900 bis 3000 U/min erhöht.
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Stündlich wurden 5,7 t wasserfreies Natriumtripolyphosphat mit einer
mittleren Korngröße von 0,12 mm über eine Dosiervorrichtung eingeführt und gleichzeitig
1,25 t Wasser entsprechend einem Hydratationsgrad von 75 % (4,5 Mol Wasser pro Mol
Phosphat) eingesprüht. Nach einer mittleren Verweilzeit von 0,5 sec fiel das Gemisch
auf ein mit einer Geschwindigkeit von 0,5 m/sec laufendes Transportband. An dieser
Stelle wurden Proben entnommen, deren Korngröße nach kurzer Lagerzeit nach DIN 66100
bestimmt wurde. Die Siebzahlen sind in Tabelle 1 angegeben.
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Das auf dem Laufband befindliche Phosphat wurde nach einer Laufzeit
von ca. 10 sec in der Mitte der Laufstrecke stündlich mit 6,30 t wasserfreiem Natriummetasilikat
(Nach : SiO2 = 1 : 1) mit einer mittleren Korngröße von 0,8 mm sowie 0,45 t wasserfreier
Soda mit der mittleren Korngröße -on n 0,13 mm überschichtet. Das Pulver fiel nach
einer Versqilzeit von insgesamt 20 sec auf dem Laufband in einen gegen die Horizontale
geneigten, aus einem feststehenden
Rohr mit umlaufenden Rühr- und
Förderorganen ausgetüsteten Mischer. Die mittlere Verweilzeit in der trockenmischzone
betrug ca. 30 sec. In diesem Bereich wies das Pulver eine Temperatur von ca. 65
OC auf. Nach Passieren der Mischstrecke trat das Produkt in die Granulierzone ein,
in der es stündlich mit einer Lösung von 0,2 t Natriumwasserglas (Na20 : SiO2 =
1 : 3,3) in 1,02 t Wasser und 0,15 t eines schwachschäumenden nichtkonischen Tensids
(Pluronic) besprüht wurde. Nach einer mittleren Verweilzeit von ca. 120 sec in der
Granulationsone wurde das Produkt ausgetragen und gelangte auf eine in einer geschlossenen
Kammer angeordnete Wirbelrinne.
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Die in dieser Wirbelrinne befindliche, auf 95 OC erwärmte und im Kreislauf
geführte Luft wies eine -relative Luftfeuchtigkeit von 70 % bis 80 t auf. Die mittlere
Verweilzeit in der Rinne betrug 10 Minuten, wobei das Granulat bei Wasserverlust
von weniger als 10 e der insgesamt eingebrachten Menge nachkristallisierte.
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Nach dem Aussieben von Grobkorn (> 3,15 mm) wies das Granulat das
folgende Kornspektrum- auf: 0,1 - 0,4 mm = 10 %, 0,4 - 0,8 mm = 30 %, 0,8 - 1,6
mm 40,5 %, 1,6 - 3,15 mm = ;19,5 mmt Staubanteil unter 0,1 %.
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Das Produkt ließ sich in einer Geschirrspülmaschine mit vergittertem
Einspülbehälter einwandfrei einspülen. Die Kontrolle erfolgte in einer serienmäßigen
Geschirrspülmaschine, bei der die Gerätetür im Bereich der Einspülkammer durch ein
Glasfenster ersetzt worden war, das eine ständige Beobachtung des Einspülvorganges
ermöglichte.
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Die Ergebnisse des Einspültests sind ebenfalls in Tabelle 1 aufgeführt.
Die Einspülzeiten stellen Mittelwerte aus jeweils 10 Einzelbestimmungen dar. Als
Versuchsanordnung diente eine Spülmaschine mit "problematischem", d.h. vergittertem
Einspülkasten. Die Vergleichsversuche sind mit Buchstaben bezeichnet.
| Bei- Siebzahl des Tripolyphosphats (Gew,-%) Einspül- |
| spiel zit(Min) |
| >3115)116)018> 014> 012> 011 <011 mm |
| 1 10 16 21 26 22 4,5 0,5 16 |
| 2 18 38 30 10 3 1 0 15 |
| 3 22 40 30 7 1 0 0 18 |
| 4 20 45 30 5 0 0 0 19 |
| A 0 4 14 27 28 19 8 33 |
| B 0 12 22 24 22 16 4 30 |
| C i 0 13 24 36 12 12 3 42 |
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Tabelle 1 Granulate, bei denen das eingesetzte Tripolyphosphat eine
Korngrößenverteilung innerhalb des erfindungsgemäßen Bereiches aufweist, zeichnen
sich durch eine kürzere und damit günstigere Einspülzeit aus.
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Beispiel 5 Die Hydratation des Tripolyphosphats wurde bei gleichem
Mengeneinsatz wie in den Beispielen 1 bis 4 kontinuierlich durchgeführt. Die Korngröße
des teilhydratisierten Tripolyphosphats entsprach der des Beispiels 2. Das auf dem
Transportband mit Natriummetasilikat und Natriumcarbonat überschichtete Tripolyphosphat
wurde in einem chargenweise arbeitenden Mischer (sogenannte Lödige-Mischer) überführt
und innerhalb 1 Minute vermischt. Die anschließende Granulation des 68 OC warmen
Pulvers mit der wäßrigen Natriumsilikat-Lösung erfolgte innerhalb 2 Minuten, worauf
es auf eine Schüttelrinne überführt und dort in einem feuchten, im Kreislauf geführten
Luftstrom von ca. 100 OC bewegt urde. Das kontinuierlich aus der Schüttelrinne austretende,
mit dem nichtionischen Tensid besprühte Granulat wies praktisch das gleiche Kornspektrum
wie das im kontinuierlichen Granulator verarbeitete Produkt und auch die
gleichen
vorteilhaften Einspüleigenschaften auf. Während der Granulationsphase wurde das
kontinuierlich aus der Vorhydrationsstufe (Mischer, Transporthand) austretende Tripolyphosphat
einschließlich der überschichteten Salze in einen zweiten Granulationsmischer überführt,
der mit dem ersten Mischer im Wechsel betrieben wurde.
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Die folgenden Vergleichsversuche demonstrieren den Einfluß bekannter,
jedoch weniger geeigneter Granulationsverfahren.
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D) In einem chargenweise arbeitenden Granulator entsprechend der im
5. Beispiel verwendeten Bauart (Lödige-Mischer) wurde wasserfreies Natriumtripolyphosphat
innerhalb von 30 sec mit 5 Mol Wasser pro Mol Tripolyphosphat gleichmäßig besprüht
und 1 Minute nachgranuliert. Danach wurden die übrigen Feststoffe im gleichen Mischungsverhältnis
wie im Beispiel 1 angegeben zugefügt, innerhalb 30 sec trocken gemischt und unter
Einsprühen der wäßrigen Natriumsilikat-Lösung fertig granuliert. Nach insgesamt
10 Chargen waren die Anbackungen im Mischer so stark, daß er durch Ausspülen mit
Wasser gereinigt werden mußte.
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E) Das wasserfreie Tripolyphosphat wurde in dem chargenweise arbeitenden
Granulationsmischer mit 6 Mol Wasser zum Hexahydrat hydratisiert. Das Hexahydrat
wurde bis zum Abschluß der Nachkristallisation unter Durchleiten kalter Luft bewegt
(ca. 30 Minuten). Anschließend wurde nach Zugabe der übrigen Zuschlagstoffe die
Granulation in der vorstehend beschriebenen Weise durchgeführt.
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Nach 3 Chargen hatten sich gleichfalls so starke Anbackungen gebildet;
daß die Produktion unterbrochen und das festhaftende Material durch Spülen mit Wasser
gelöst werden mußte. Das Granulat wies einen Grobkornanteil von ca. 20 % auf. Das
Einspülverhalten des gemahlenen und gesichteten Granulates (mittlere Korngröße 0,7
mm) war gut.
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F) Der Versuch E wurde in der Weise modifiziert, daß die hälfte des
Tripolyphosphats vorhydratisiert und bis zum Abschluß der Nachkristallisation bewegt
und gekühlt wurde. Die zweite hälfte des Tripolyphcsphats wurde in wasserfreier
Form zusammen mit den übrigen ZuschlacJ-stoffen eingebracht und die Granulatiqn
in der beschriebenen Weise durchgeführt. Die Anbac}.ungen waren deutlic}l geringer,
hingegen erwies sich das Einspülver-
halten des Granulats als unbefriedigend.,
d.h. in 8 von 10 Einspülversuchen verblieb ungelöstes Material im Einspülkas ten.
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G) Die kontinuierliche Hydratation des Tripolyphosphats mit 5 Mol
Wasser wurde - wie im Beispiel 1 beschrieben -durchgeführt, jedoch die Verweilzeit
auf dem Laufband auf 90 sec verlängert. Die Temperatur des hydratisierenden Produktes
stieg auf über 90 OC an, wobei ein Teil des aufgebrachten Wassers verdampfte. Gleichzeitig
backte das Pulver zu harten Schollen zusamnen.
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H) In den in Beispiel 1 zur Hydratation des Tripolyphosphats verwendeten
kontinuierlich arbeitenden Mischer wurden außer dem wasserfreien Tripolyphosphat
(2,55 t/h) auch die übrigen festen Zuschlagstoffe im gleichen Gewichtsveihältnis
eingegeben (),15 t/h Natriumsilikat, 0,225 t/h Soda) und zwecks Granulierung Wasser
mit darin gelöstem Wasserglas eingesprUht. Sofern soviel Wasser angewendet wurde,
wie zur vollständigen EIydratation des Tripolyphosphats erforderlich war, entstand
ein nicht granulierbarer Kristallbrei. Wurden nur 0,) t/h Wasser eingesprUht, so
entstand ein Granulat mit ungenügendem Einspülverhalten.