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Verfahren zur Herstellung eines kör-
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nigen Wasch- und Reinigungsmittels
Verfahren zur Herstellung
eines körnigen Wasch- und Reinigungsmittels Die Erfindung betrifft ein Verfahren
zur Herstellung eines körnigen bzw. pulverförmigen Wasch- und Reinigungsmittels
durch Zerkleinern eines festen Wasch- und Reinigungsmittels.
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Körnige Wasch- und Reinigungsmittel wurden bisher vornehmlich durch
Sprühtrocknen hergestellt. Beim Sprühtrocknen werden Wasch- und Reinigungsmittelbestandteile,
z.B. oberflächenaktive Mittel und Builder, mit Wasser vermischt, um eine Aufschlämmung
eines Wassergehalts von 35 - 50 Gew.-% zu gewinnen. Nach dem Erwärmen wird die erhaltene
Aufschlämmung in einem Sprühtrockner in einen erwärmten Raum gesprüht, wobei man
perlenartige Hohlteilchen eines Wassergehalts von 5 - 10 Gew.-% und einer Schüttdichte
von etwa 0,3 g/cm3 erhält.
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Die Maßnahme des Sprühtrocknens ist deshalb von Vorteil, weil man
dabei ein hohlkörniges Wasch- und Reinigungsmittel hervorragender Löslichkeit erhält.
Da jedoch in der Trocknungsstufe 30 - 40 Gew.-% Wasser entfernt werden müssen, kommt
es hierbei in höchst nachteiliger Weise zu einem extrem großen Wärmeenergieverbrauch.
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Ferner benötigt man großdimensionierte Anlagen, was zwangsläufig hohe
Kosten bedingt.
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Wenn man körnige Wasch- und Reinigungsmittel durch Sprühtrocknen herstellt,
sind der Herstellung von Wasch- und Reinigungsmitteln hohen Gehalts an oberflächenaktiven
Mitteln und der Verwendung wärmeempfindlicher Substanzen, z.B. von nicht-ionischen
oberflächenaktiven Mitteln, Grenzen gesetzt. Nachteilig am Sprühtrocknen ist ferner,
daß man kaum staubfreie Produkte herstellen kann, da infolge der feinteiligen Pulverteilchen
höchstwahrscheinlich Pulverstäube entstehen.
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Es hat nun nicht an Versuchen gefehlt, körnige Wasch-und Reinigungsmittel
nach anderen Verfahren als durch Sprühtrocknen herzustellen. Aus den JP-OS 46-7586,
55-49535 und 49-74703 ist es bekannt, körnige Wasch-und Reinigungsmittel dadurch
herzustellen, daß man von Substanzen mit Kristallwasser oder Substanzen, die beim
Erwärmen leicht erschmelzen, ausgeht. Gemäß den bekannten Lehren werden die genannten
Ausgangssubstanzen wärmebehandelt, wobei sie ihr Kristallwasser verlieren oder aufschmelzen.
Diese Substanzen wirken als Bindemittel und erlauben ein Zusammenbacken und eine
Granulierung einiger bis einiger Dutzend Pulverteilchen. Nachteilig an den bekannten
Verfahren ist jedoch, daß die gebildeten Pulverteilchen eine breite Teilchengrößenverteilung
aufweisen und/oder ihre Wasserlöslichkeit schlecht ist.
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Der Erfindung lag die Aufgabe zugrunde, ein nicht mit den geschilderten
Nachteilen der bekannten Verfahren behaftetes Verfahren zur Herstellung eines körnigen
Wasch-und Reinigungsmittels anzugeben, bei dem ein körniges Wasch- und Reinigungsmittel
geringer Klebrigkeit und hervorragender Pulvereigenschaften mit der für die Praxis
ausreichenden Löslichkeit erhalten wird, und das praktisch keine oder allenfalls
eine höchst geringe
Trocknungsenergie erfordert.
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Gegenstand der Erfindung ist somit ein Verfahren zur Herstellung eines
körnigen Wasch- und Reinigungsmittels, welches dadurch gekennzeichnet ist, daß man
1. ein festes Wasch- und Reinigungsmittel zerkleinert und 2. das zerkleinerte körnige
Wasch- und Reingiungsmittel mit wasserunlöslichen, feinteiligen Pulverteilchen eines
durchschnittlichen Primärteilchendurchmessers von 10 ßm oder darunter beschichtet.
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Erfindungsgemäß verwendet man als Ausgangsmaterial ein festes Wasch-
und Reinigungsmittel in Form von beispielsweise Pellets, in massiver Form oder in
Form von Brocken. Solche feste Wasch- und Reinigungsmittel erhält man durch inniges
Vermischen von Wasch- und Reinigungsmittelbestandteilen, z.B. oberflächenaktiven
Mitteln und Buildern, in beispielsweise einer Knetvorrichtung. Das innig gemischte
feste Wasch- und Reinigungsmittel sollte vorzugsweise einen Wassergehalt von 5 -
15 Gew.-% aufweisen. Selbstverständlich können erfindungsgemäß als Ausgangsmaterialien
nicht nur feste Wasch- und Reinigungsmittel eingesetzt werden, die durch Verkneten
der Wasch-und Reinigungsmittelbestandteile erhalten wurden. Vielmehr eignen sich
als Ausgangsmaterialien auch nach anderen bekannten Verfahren gewonnene feste Wasch-
und Reinigungsmittel.
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Bei den erfindungsgemäß einsetzbaren Wasch- und Reinigungsmittelbestandteilen
handelt es sich um allgemein bei der Herstellung üblicher Wasch- und Reinigungsmittel
verwendete Bestandteile. Beispiele hierfür sind anionische oberflächenaktive Mittel,
wie Alkylsulfate
und Alkylarylsulfonate, ampholytische oberflächenaktive
Mittel, z.B. Netzmittel vom Betain-Typ und Allanin-Typ, nicht-ionische oberflächenaktive
Mittel, z.B. Alkylethoxylate und Alkylphenylethoxylate, Alkalibuilder, z.B. Carbonate,
Silikate, Polyphosphate, Borate, Peroxycarbonate und Peroxoborate, Zeolite vom Typ
A und Chelatbildner. Erfindungsgemäß können insbesondere auch flüchtige und thermisch
zersetzbare Substanzen, z.B.
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nicht-ionische oberflächenaktive Mittel, in vorteilhafter Weise Wasch-
und Reinigungsmitteln einverleibt werden, da bei der Durchführung des erfindungsgemäßen
Verfahrens keine Wärmetrocknung bei erhöhter Temperatur stattfindet.
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Nach dem innigen Vermischen der Bestandteile des festen Ausgangswasch-
und Reinigungsmittels wird dieses in einer Zerkleinerungsvorrichtung zerkleinert.
Das Zerkleinern erfolgt vorzugsweise derart, daß 50 Gew.-% oder mehr des in dem
innig gemischten festen Wasch-und Reinigungsmittel enthaltenen Wassers in den Wasch-und
Reinigungsmittelbestandteilen, z.B. oberflächenaktiven Mitteln und Buildern, als
Kristallwasser oder gebundenes Wasser zurückbleibt. Aus diesem Grunde wird das zu
zerkleinernde feste Wasch- und Reinigungsmittel vorzugsweise auf eine Temperatur
von 300C oder darunter gehalten. Da die Temperatur des festen Wasch- und Reinigungsmittels
infolge Reibungswärme während des Zerkleinerns steigt, wird in die Zerkleinerungsvorrichtung
Kühlluft einer Temperatur von beispielsweise 200C oder weniger in einer Menge von
beispielsweise 10 1 oder mehr pro 1 kg festes Wasch- und Reinigungsmittel eingeleitet.
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Das Zerkleinern erfolgt vorzugsweise mit Hilfe einer
Zerkleinerungsvorrichtung
mit einer Klassiereinrichtung, z.B. einem Sieb oder einer Luftklassiereinrichtung,
oder durch Klassieren der zerkleinerten Pulverteilchen mit Hilfe eines Siebs und
anschlie-Bendes Rückführen derjenigen Pulverteilchen, deren Teilchengröße außerhalb
des vorgegebenen Bereichs der Zerkleinerungsvorrichtung liegt. Auf diese Weise erhält
man Pulverteilchen einer engen Teilchengrößenverteilung, z.B. eines durchschnittlichen
Teilchendurchmessers von 300 - 4000 rm.
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ErfindungsgemäB verwendbare Zerkleinerungsvorrichtungen sind beispielsweise
solche, die mit beispielsweise mehrstufigen, drehbaren Zerkleinerungsflügeln und
einem 3600 offenen Sieb, durch das die zerkleinerten Pulverteilchen fallen können,
ausgerüstet sind. Diese Arten von Zerkleinerungsvorrichtungen sind deshalb von Vorteil,
weil man bei ihnen die obere Teilchengröße durch Einstellen der öffnungsgröße des
Siebs beliebig steuern kann und ferner eine sehr scharfe Teilchengrößenverteilung
erreicht, da ein Ubermahlen verhindert und die Menge an übermäßig feinteiligem Pulver
auf ein Mindestmaß gesenkt wird. Zerkleinerungsvorrichtungen dieses Typs sind im
Handel erhältlich. Darüber hinaus können aber auch noch beliebige andere Zerkleinerungsvorrichtungen,
und zwar vorzugsweise solche, die mit einer Klassiereinrichtung und Einrichtungen
zur Kühlluftzufuhr zum Mahlraum ausgestattet sind, Verwendung finden. Beim Zerkleinern
können auch Mahlhilfsmittel, z.B.
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pulverisiertes Natriumcarbonat, mitverwendet werden.
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Nach dem Zerkleinern wird das feinpulverige Wasch- und Reinigungsmittel
mit wasserunlöslichen, feinteiligen Pulverteilchen beschichtet, um die Oberfläche
der zerkleinerten Wasch- und Reinigungsmittelteilchen zu modi-
fizieren.
Unter den Ausdruck "wasserunlösliche Substanzen" fallen für den Erfindungszweck
definitionsgemäß auch "schwach wasserlösliche Substanzen.
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Bei den erfindungsgemäß einsetzbaren wasserunlöslichen, feinteiligen
Pulverteilchen handelt es sich um solche eines durchschnittlichen Primärteilchendurchmessers
von 10 m oder darunter, zweckmäßigerweise von 4 am oder darunter, vorzugsweise von
0,01 - 4 m. Wenn der durchschnittliche Primärteilchendurchmesser der wasserunlöslichen
feinteiligen Pulverteilchen zu groß ist, läßt sich keine gleichmäßige Beschichtung
herstellen, d.h. die Fließfähigkeit und Lagerungsstabilität können nicht verbessert
werden. Das Beschichten kann mit Hilfe üblicher Beschichtungsvorrichtungen, z.B.
Tonnenbeschichtungsvorrichtungen, Wirbelbettbeschichtungsvorrichtungen oder Mischerbeschichtungsvorrichtungen,
erfolgen. Obwohl die Menge an wasserunlöslichen feinteiligen Pulverteilchen keiner
speziellen Beschränkung unterliegt, sollte die Menge an wasserunlöslichen, feinteiligen
Pulverteilchen, bezogen auf das Gewicht des zerkleinerten Wasch- und Reinigungsmittels,
vorzugsweise 0,5 - 5 Gew.-% betragen. Beispiele für feinteilige Pulverteilchen der
beschriebenen Art sind Calciumstearat, Magnesiumstearat, Aluminosilikat, z.B.
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Zeolite vom Typ A, Calciumcarbonat, Magnesiumcarbonat, Magnesiumsilikat,
Siliziumdioxid und Titandioxid.
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Das Beschichten der zerkleinerten Wasch- und Reinigungsmittels mit
den feinteiligen Pulverteilchen verhindert in höchst wirksamer Weise eine Haftung
zwischen den Pulverteilchen und ein Zusammenbacken während der Lagerung. Darüber
hinaus kann man durch das Auftragen der feinteiligen Pulverteilchen die Oberflächeneigenschaften
des körnigen Wasch- und Reinigungsmittels da-
hingehend modifizieren,
daß dessen Fließfähigkeit verbessert wird. Schließlich wird dadurch auch die Löslichkeit
so weit verbessert, daß das Wasch- und Reinigungsmittel eine für die Praxis ausreichende
Löslichkeit in kaltem Wasser erhält. Dies ist auf die Rückhaltung von überschüssigem
Wasser in den Pulverteilchen des körnigen Wasch- und Reinigungsmittels zurückzuführen.
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Ein in der geschilderten Weise hergestelltes körniges Wasch- und Reinigungsmittel
kann direkt oder nach Zusatz von Mikromengenbestandteilen, z.B. Parfüms, vermarktet
werden. Gegebenenfalls kann jedoch das körnige Wasch- und Reinigungsmittel mit Hilfe
einer handelsüblichen Granuliervorrichtung zu einer praktisch kugeligen Form weiter
gleichmäßig granuliert werden.
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Schließlich läßt sich auch der Wassergehalt des gebildeten körnigen
Wasch- und Reinigungsmittels durch Warmlufttrocknung einstellen.
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Erfindungsgemäß erhält man ohne nennenswerten Aufwand an Trocknungsenergie
das gewünschte körnige Wasch- und Reinigungsmittel hervorragender Pulvereigenschaften,
guter Fließfähigkeit und guter Anti-Verbackeigenschaften bei der Lagerung. Das erfindungsgemäße
Verfahren stellt somit ein energiesparendes Verfahren zur Herstellung körniger Wasch-
und Reinigungsmittel dar.
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Schließlich fällt das erfindungsgemäß erhältliche körnige Wasch- und
Reinigungsmittel anders als ein sprühgetrocknetes Produkt nicht in Form von Pulverhohlteilchen
an. Demzufolge steigt die Schüttdichte desselben auf beispielsweise etwa 0,8 g/cm3
oder darüber. Ferner kann der Gehalt an aktiven Bestandteilen in einem solchen Wasch-
und Reinigungsmittel erhöht werden. Schließlich besitzt ein erfindungsgemäß erhältliches
körniges Wasch- und Reinigungsmittel eine gute Löslichkeit in
kaltem
Wasser und genügt den an körnige Wasch- und Reinigungsmittel zu stellenden Löslichkeitsanforderungen.
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Die folgenden Beispiele und das Vergleichsbeispiel sollen die Erfindung
näher veranschaulichen.
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Beispiel 1 Die folgenden Bestandteile werden in einer Knetvorrichtung
gründlich miteinander verknetet: Bestandteil Teile Natrium-a-olefinsulfonat (Wassergehalt:
5%) 20 Natriumdodecylbenzolsulfonat (Wassergehalt: 5%) 20 Natriumhydroxid (Wassergehalt:
528) 6 Zeolit vom Typ A (Wassergehalt: 20%) 15 Natriumcarbonat (Wassergehalt: weniger
als 1%) 30 fluoreszierender Aufheller, Carboxymethylcellulose u.dgl. 3 94 Teile
des gründlich gemischten Wasch- und Reinigungsmittels eines Wassergehalts von 12%
in Form von Pellets und 3 Gew.-Teile Natriumcarbonat werden kontinuierlich und quantitativ
einer handelsüblichen Zerkleinerungsvorrichtung zugeführt. In diese werden gleichzeitig
pro 1 kg Wasch- und Reinigungsmittelgemisch 15 1 Kühlluft einer Temperatur von 150C
eingeleitet. Die Zerkleinerungsvorrichtung enthält vier kreüzweise angeordnete Zerkleinerungsflügel
eines Durchmessers von 15 cm und ein Sieb aus einem gelochten Metallblech eines
Porendurchmessers von 2 mm und eines öffnungsverhältnisses
von
20%. Die Zerkleinerungsflügel werden mit einer Geschwindigkeit von 3000 Umdrehungen/min
betrieben.
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97 Gew.-Teile des erhaltenen zerkleinerten Wasch- und Reinigungsmittels
und 3 Teile Zeolit vom Typ A eines durchschnittlichen Primärteilchendurchmessers
von 3 ßm werden kontinuierlich und quantitativ einer rotierenden Trommel eines Durchmessers
von 30 cm und einer Länge von 60 cm zugeführt. Die Trommel wird mit einer Geschwindigkeit
von 30 Umdrehungen/min rotierengelassen. Nach einer Aufenthaltsdauer von 5 min (in
der rotierenden Trommel) wird das beschichtete Produkt ausgetragen.
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Die Eigenschaften des jeweils erhaltenen zerkleinerten bzw. beschichteten
Produkts sind in Tabelle I zusammengestellt: TABELLE I Zerklei- Beschichnertes tetes
Produkt Produkt Teilchengrößenverteilung (%): Siebrückstand bei 1,65 mm Maschenweite
0,5 0,4 Maschenweite: 0,70 - 1,65 mm 58,6 56,3 0,25 - 0,70 mm 40,7 43,0 Durch ein
Sieb einer Maschenweite von 0,25 mm Hindurchfallendes 0,2 0,3 Abstoßungswinkel (Grad)
70 - 75 40 Schüttdichte (g/cm3) 0,6 0,85
Beispiel 2 Das gemäß Beispiel
1 zerkleinerte Wasch- und Reinigungsmittel wird entsprechend Beispiel 1 mit 3 Teilen
Calciumcarbonat eines durchschnittlichen Primärteilchendurchmessers von 4 m beschichtet.
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Die Eigenschaften des erhaltenen beschichteten Produkts finden sich
in Tabelle II.
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B e i s p i e l 3 Das gemäß Beispiel 1 zerkleinerte Wasch- und Reinigungsmittel
wird entsprechend Beispiel 1 mit 1,5 Teilen Siliziumdioxid eines durchschnittlichen
Primärteilchendurchmessers von 0,3 ßm beschichtet.
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Die Eigenschaften des erhaltenen beschichteten Produkts finden sich
in Tabelle II.
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VERGLEICHSBEISPIEL Das gemäß Beispiel 1 zerkleinerte Wasch- und Reinigungsmittel
wird entsprechend Beispiel 1 mit 5 Teilen Calciumcarbonat eines durchschnittlichen
Primärteilchendurchmessers von 15 am beschichtet.
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Die Eigenschaften des erhaltenen beschichteten Produkts finden sich
in Tabelle II.
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Beispiel 4 Das gemäß Beispiel 1 erhaltene beschichtete Produkt wird
5 min lang zur gleichmäßigen Teilchenformeinstellung in einer handelsüblichen Granuliervorrichtung
behandelt.
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Die Eigenschaften des erhaltenen Produkts finden sich ebenfalls in
Tabelle II.
TABELLE II Bei- Bei- Vergleichs- Beispiel 2 spiel 3
beispiel spiel 4 Teilchengrößenverteilung (%): Siebrückstand bei 1,65 mm Maschenweite
0,7 0,3 2,1 1,2 Maschenweite: 0,70 - 1,65 mm 57,2 52,4 64,2 59,2 0,25 - 0,70 mm
41,7 47,1 33,2 39,5 Durch ein Sieb einer Maschenweite von 0,25 mm Hindurchfallendes
0,4 0,2 0,1 0,1 Abstoßungswinkel (Grad) 40 - 45 40 50 - 60 40 Schüttdichte (g/cm³)
0,8 0,85 0,7 0,9 Kugeligkeit* (kurzer Durchmesser/langer Durchmesser) 0,8 0,8 0,75
0,98 *Die Kugeligkeit der Teilchen ist als durchschnittliches Verhältnis des kurzen
Durchmessers zum langen Durchmesser des Teilchens, ermittelt anhand von 1000 Teilchen
mittels eines optischen Mikroskops, definiert.
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Test und Bewertung der Lagerungsstabilität Die gemäß den Beispielen
erhaltenen körnigen Wasch- und Reinigungsmittel werden bis zu 90 % des Volumens
in 660 ml fassende Neosand-Kartons einer Größe von 11 cm x 4 cm x 15 cm gefüllt.
Nach dem Versiegeln der Kartons werden diese 7 Tage lang bei 350C und einer relativen
Feuchtigkeit von 85% gelagert. Danach werden die Kartons geöffnet und die Menge
an körnigem Wasch- und Reinigungsmittel, die durch ein Sieb einer Maschenweite von
3,33 mm fällt, ermittelt.
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Die Stabilität der körnigen Wasch- und Reinigungsmittel gegen Zusammenbacken
wird nach folgendem Schema bewertet: + ... Die Menge (an Waschmittel), die nicht
durch die oeffnungen fällt, liegt unter 10%.
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# ... Die Menge (an Waschmittel), die nicht durch die oeffnungen fällt,
beträgt 10 - 30%.
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- .,. Die Menge (an Waschmittel), die nicht durch die oeffnungen fällt,
liegt über 30%.
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TABELLE III Beispiel Nr. Vergleichs-1 2 3 4 beispiel Stabilität gegen
Ver- + + + + -backen