DE4435743C2

DE4435743C2 - Verfahren zur Herstellung eines Mehrkomponenten-Granulates

Info

Publication number: DE4435743C2
Application number: DE4435743A
Authority: DE
Inventors: Harald Dr Volk; Christoph Kronwitter
Original assignee: Chemolux SARL
Current assignee: Henkel AG and Co KGaA
Priority date: 1994-02-17
Filing date: 1994-10-06
Publication date: 1998-11-26
Anticipated expiration: 2014-10-07
Also published as: DE4435743A1

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines Mehrkomponenten-Granulates.

Die überwiegende Mehrzahl der zur Zeit auf dem Markt befindlichen granulären maschinellen Wasch- und Spülmittel werden aus Grundstoffen hergestellt, die in, granulärer Form vorliegen. Das bedeutet, daß jede Komponente als getrenntes Granulat vorliegt. Diese verschiedenen Granulate werden in üblicher Weise im Sprühmischverfahren unter Aufdüsen von flüssigen Komponenten wie z. B. Tensiden oder Entschäumern zu dem gewünschten Endprodukt verarbeitet. Dabei dienen die flüssigen Komponenten gleichzeitig zum Binden des Staubes und des Abriebs.

Die klassischen Reiniger wurden so aus den granulären Komponenten Tripolyphosphat, Metasilikat, Aktivchlorspendern wie z. B. Dichlorisocyanurat, Tensid und evtl. Soda, Entschäumer und Duftstoffen erhalten. Der pH-Wert einer 1% Lösung dieser Reiniger in Wasser liegt dabei im allgemeinen zwischen 11 und 12. Die Gebrauchseigenschaften werden sehr stark durch die Kornstruktur, Kornverteilung und das Schüttgewicht der einzelnen Komponenten beeinflußt. Insbesondere kann es bei dem Transport oder dem Umfüllen, sogar schon bei der Abfüllung im Produktionsbetrieb zu einer Separation der einzelnen Komponenten kommen, wenn die genannten Parameter Kornverteilung und Schüttgewicht nicht genau aufeinander abgestimmt sind. Das bedeutet, daß die Homogenität des Endproduktes beim nachgeschalteten Transport oder Handling stark beeinträchtigt werden kann, was unter ungünstigen Voraussetzungen zu stark variierenden Resultaten bei der Anwendung führen kann. Dies gilt in gleichem Maße auch für Reiniger, die in gewerblichen Spülmaschinen zum Einsatz, kommen. Diese Reiniger enthalten neben den bereits genannten Bestandteilen oft auch noch Natriumhydroxid in Form von feinen Perlen, um die Alkalität zu erhöhen, da diese Reiniger oft bei sehr kurzen Verweilzeiten des Spülgutes bereits eine hohe Leistung zeigen müssen.

Neben den oben erwähnten klassischen Reinigern sind sogenannte niedrigalkalische und kompakte Reiniger für das maschinelle Spülen und Waschen entwickelt worden. Diese neue Generation der Reinigungsmittel kann sowohl auf der Basis von Phosphat als Komplexbildner und Builder als auch auf der Kombinationen von organischen Komplexbildnern wie Citrat mit Polycarboxylaten als Dispergiermittel basieren. Als milde Alkaliträger werden in diesen Produkten Disilikat und Soda eingesetzt, so daß der pH- Wert einer 1%igen wässrigen Lösung dieser Reiniger zwischen 10 und 10,5 liegt.

Auch bei diesen neuen granulären niedrigalkalischen Wasch- und Spülmitteln überwiegt die Herstellung nach dem sogenannten Sprühmischverfahren, das in verschiedenen Aggregaten sowohl kontinuierlich als auch im Batch-Verfahren durchgeführt werden kann. Beispielhaft für solche Aggregate werden hier Mischertypen wie Pflugscharmischer, Doppelwellenmischer, NAFTA Mischer, Zig-Zag-Mischer und Telschig-Mischer genannt. Da auch hierbei die einzelnen Komponenten als Granulate vorliegen, treten die gleichen Probleme wie bei den klassischen Produkten auf.

Für die Formulierung der klassischen Produkte stehen allerdings seit einiger Zeit genau aufeinander abgestimmte Granulate der Hauptkomponenten Phosphat, Metasilikat und Soda zur Verfügung, so daß durch Wahl der geeigneten Ausgangsmaterialien das Problem der Separation beim Transport weitgehend gelöst werden konnte.

Die derzeitigen Rohstoffe insbesondere der phosphatfreien Reiniger sind allerdings nicht so homogen. So können zwischen einigen Rohstoffen Unterschiede im Schüttgewicht von mehreren hundert Gramm pro Liter auftreten. Auch die Kornstruktur variiert von rundem Korn wie z. B. bei Perborat über gebrochenes Korn wie z. B. bei Soda bis zu kantigen Kristallen (2.B. Citrat), was dazu führt, daß die Mischungen meist nicht homogen sind und stark zum Separieren neigen.

Ein Verfahren zur Herstellung carbonathaltiger Granulate ist bereits aus der deutschen Patentanmeldung DE-OS-23 22 123 bekannt. Ein Nachteil diese Verfahrens besteht jedoch darin, daß nur ein spezielles, sehr feinteiliges Natriumcarbonat eingesetzt werden kann.

Um diesem Problem entgegenzutreten, wurden in der EP-0 488 868 Cogranulate beschrieben, die aus Soda und Silikat bestehen. Diese Granulate werden in einem speziellen Verfahren aus leichter Soda und Wasserglas gewonnen, wobei jedoch das Verfahren das Verhältnis von Soda zu Silikat auf die mögliche Variationsbreite der beiden Ausgangskomponenten Soda und Wasserglas beschränkt ist. Die nach-diesem Verfahren hergestellten Granulate können lediglich bis zu einem Gehalt von max. 35% Silikat hergestellt werden. Zudem bleibt auch bei diesen Granulaten das Problem der Uneinheitlichkeit und einer möglichen Separierung der Komponenten bestehen.

Ein Verfahren zum Trocknen von Granulaten ist in der DD-228 458 beschrieben. Aus der DE-OS-42 16 774 ist bereits ein mehrstufiges Verfahren zur Herstellung eines Mehrkomponentengranulats bekannt. Bei diesem Verfahren werden mehrere Verfahrensschritte von einem Vorgranulat ausgehend in einem Ringschichtmischer mit nachgeschalteter Wirbelschichttrocknung des Granulates aufwendig unter erheblichem Energieeinsatz durchgeführt.

Des weiteren offenbart die EP-A-0403084 ein Verfahren zur Herstellung eines Zeolitagglomerats, das einen ersten Schritt des Agglomerierens von Zeolit und einen zweiten Schritt unter Zugabe eines Detergens jeweils in einem Agglomeriermischer beschreibt. Auch dieses Verfahren ist jedoch nur unter einem erheblichen Energieeinsatz durchführbar.

Ein weiterer Lösungsweg wird in der DE-OS-42 01 877 beschritten, in der ein Verfahren zur Herstellung carbonathaltiger Granulate beschrieben wird, wobei die Granulierung der Komponenten in einer Vorrichtung erfolgt, in der eine Granulierung gewünschtenfalls unter gleichzeitiger Trocknung der entstehenden Granulate durchgeführt werden kann. Jedoch liegt auch hier ein Nachteil des Verfahrens darin, daß die einzelnen Granulatteilchen während des Umfüllens oder des Transportes zerbrechen und ein Separieren in die einzelnen Komponenten auftreten kann.

Daneben besteht ein Bedarf im Stand der Technik an Granulaten mit hoher Schüttdichte, die dementsprechend kleinere Verpackungen bei gleichbleibendem Gewicht ermöglichen und so den Verpackungsaufwand vermindern. Bei den im Stand der Technik bekannten Verfahren wird im Sprühturm üblicherweise ein Granulat hergestellt, das eine Hohlstruktur und somit nur eine geringe Dichte besitzt. Dieses Granulat wird danach durch physikalische Behandlung zerkleinert und mit den weiteren wasch- oder Reinigungsmittelbestandteilen, die beispielsweise nicht im Sprühturm verarbeitet werden können, zum fertig konfektionierten Produkt vermischt. Damit verbunden sind die bereits oben beschriebenen Probleme des Entmischens.

Die Aufgabe der Erfindung besteht nun darin, ein Verfahren zur Herstellung eines Mehrkomponenten-Granulates zum Einsatz in Wasch- und Reinigungsmitteln bereitzustellen, das auf einfache und betriebssichere Weise ein Granulat liefert, das sich durch eine gesteigerte mechanische Festigkeit gegen Zerbrechen auszeichnet, keiner Separation in die einzelnen Komponenten unterliegt und ein ausreichend schnelles Auflösen in der Wasch- oder Spüllauge gewährleistet.

Seitens der Erfinder wurde nun überraschenderweise gefunden, daß die Aufgabe der Erfindung durch Bereitstellung eines zweistufigen Verfahrens gelöst werden kann, bei dem in der ersten Stufe eine pulverförmige Komponente unter Zumischung einer Flüssigkomponente in einem kontinuierlichen Agglomeriermischer granuliert wird und in einer zweiten Stufe die Granulatteilchen, die noch feucht sein können, unter gleichzeitigem Besprühen mit einer zweiten Flüssigkomponente in einer Trockenvorrichtung getrocknet wird.

Die vorliegende Erfindung ist daher gerichtet auf ein Verfahren zur Herstellung eines Mehrkomponentengranulats zum Einsatz in Wasch- und Reinigungsmitteln, bei dem in einer ersten Stufe eine pulverförmige Reinigungsmittelkomponente, die aus der Gruppe ausgewählt wird, die aus Zeolithen, Alkaliphosphaten, Alkalicarbonaten, Alkalihydrogencarbonaten, Alkalisilikaten, Schichtsilikaten oder Mischungen davon besteht, unter Zumischung mindestens einer ersten Flüssigkomponente, die mindestens einen als Bindemittel für die pulverförmige Reinigungsmittelkomponente wirkenden Reinigungsmittelinhaltsstoff enthält, zu Granulatteilchen granuliert wird, und in einer zweiten Stufe die Granulatteilchen, die noch feucht sein können, in einen Trockner überführt werden, wobei die erste Stufe in einem Fallstromagglomeriermischer durchgeführt wird und in der zweiten Stufe die aus diesem Agglomeriermischer austretenden Granulatteilchen unmittelbar in einen Fließbetttrockner überführt werden und dann in diesem Fließbetttrockner unter gleichzeitigem Besprühen mit einer zweiten Flüssigkomponente, die mindestens einen Reinigungsmittelinhaltsstoff enthält, getrocknet werden.

Erfindungsgemäß wird unter Reinigungsmittelkomponente jede Art von Substanz verstanden, die üblicherweise in Wasch- und/oder Reinigungsmitteln Verwendung finden kann. Unter dem Ausdruck feucht wird erfindungsgemäß verstanden, daß die Granulat teilchen noch einen Gehalt an der oder den in der ersten Stufe verwendeten Flüssigkomponente(n) aufweisen kann. Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren werden in dem Fallstromagglomeriermischer die pulverförmige Komponente unter Zusatz einer flüssigen Komponente zu einem feuchten Granulat agglomeriert. Das noch feuchte Granulat wird nach Überführung in einen Trockner unter gleichzeitigem Besprühen mit einer zweiten Flüssigkomponente mit warmer Luft getrocknet, vorzugsweise so, daß durch die Verdunstungswärme das Granulat während des Trocknen auf einer Temperatur unterhalb der Temperatur der zugeführten Warmluft ("adiabatische Trocknung") gehalten wird.

Die pulverförmige Komponente, die in der Regel als Gerüstsubstanz für die als Flüssigkomponente verwendete Substanz oder darin gelösten Reinigungsmittelbestandteile verwendet wird und bevorzugt selbst den Reinigungsprozess positiv beeinflußende Alkali-, Tensid- oder Komplexbildner eigenschaften hat, wird aus der Gruppe ausgewählt, die aus Zeolithen, Alkaliphosphaten, insbesondere Pentanatriumtriphosphat, Alkalicarbonaten, Alkalihydrogencarbonaten, Alkalisilikaten, Schichtsilikaten oder Mischungen davon besteht.

Die pulverförmige Komponente, deren Korngröße nicht entscheidend ist, solange sich die gewünschte Korngröße und Schüttdichte des fertigen Mehrkomponentengranulates einstellen lassen, wird in der Regel von oben in den Agglomeriermischer über Dosiervorrichtungen eindosiert. Die herabfallenden Pulverteilchen werden beispielsweise von der Seite her mit mindestens einer Flüssigkomponente besprüht und agglomerieren zu Granulatteilchen. Es können hier auch zwei unterschiedliche Flüssigkomponenten, die selbstverständlich auch einzeln verwendbar sind, verwendet werden, wobei die eine wässrige Lösung von üblicherweise in Reinigungsmitteln enthaltenen Bestandteilen wie Dispergiermitteln, Tensiden, Komplexbildnern oder Alkalisilikaten und die andere eine wasserfreie Lösung von Tensiden wie beispielsweise linearen Alkylbenzolsulfonaten sein kann. Die Menge der verwendeten Flüssigkomponente(n), die in der ersten Stufe zugemischt werden können, kann in Abhängigkeit von der Menge der verwendeten pulverförmigen Reinigungsmittelkomponente so groß gewählt werden, bis bei noch weiterer Zugabe ein Verklumpen der pulverförmigen Komponente und eine Art "Breibildung" im Agglomeriermischer zu beobachten wäre.

Die pulverförmige Komponente und die Menge der Flüssigkomponente können in der ersten Stufe über Dosiersysteme genau dosiert werden. Durch geeignete Wahl der Verfahrensparameter für den jeweiligen Einsatz können die Kornstruktur, Kornverteilung und das Schüttgewicht des nach dem erfindungsgemäßen Verfahren hergestellten Granulats in weiten Bereichen eingestellt werden. So kann über die Menge der Flüssigkomponente, die im ersten Schritt zugesetzt wird, und deren Viskosität der Aufbau des Granulates in einem weiten Bereich beeinflußt werden. Dabei werden in der ersten Stufe des Verfahrens 10 bis 90, bevorzugt 20 bis 80 Gew.-% der Gesamtmenge der eingesetzten Flüssigkomponenten verwendet.

Als Agglomeriermischer wird ein Fallstromagglomeriermischer verwendet, der zum Aufbau eines Granulates in der Lage sind. Vorzugsweise wird ein selbstreinigender Fallrohrmischer mit innenliegender Messerwelle eingesetzt, da dieser nicht zum Verstopfen neigt und bei vergleichsweise kleinen Dimensionen einen großen Durchsatz ermöglicht. Die Vermischung und Agglomeration der Komponenten werden dabei vor allem durch die Fliehkraft und die Mechanik der schnell drehenden Messer erreicht.

Die in dem Agglomeriermischer gebildeten und aus diesem vorzugsweise durch Einwirkung der Schwerkraft heraustretenden Granulatteilchen werden in die Trockenvorrichtung überführt. Im einfachsten Fall ist der Agglomeriermischer oberhalb der Trockenvorrichtung angeordnet und die Granulatteilchen fallen direkt in die Trockenvorrichtung. Als Trockenvorrichtung wird ein Fließbetttrockner verwendet, so daß die Granulatteilchen direkt aus dem Agglomeriermischer in das Fließbett fallen und durch die von unten eingeblasene Luft in der Schwebe gehalten und getrocknet werden. Dadurch wird verhindert, daß die Granulatteilchen, die noch feucht sein können, zusammenbacken und ein inhomogenes oder grobkörniges Granulat bilden.

Das erfindungsgemäße Verfahren kann in einem breiten Temperaturbereich durchgeführt werden, der nach oben durch die Zersetzungstemperatur einer der verwendeten Komponenten, z. B. des Bleichmittels, und nach unten durch die Fließfähigkeit der Flüssigkomponente begrenzt ist.

Gleichzeitig wird in der Trockenvorrichtung in dieser zweiten Stufe unter gleichzeitigem Trocknen in warmer Luft eine zweite Flüssigkomponente auf die Granulatteilchen, die noch feucht sein können, aufgedüst. Die Menge der aufgedüsten Flüssigkomponente kann dabei in Abhängigkeit von der Menge an Granulatteilchen so groß gewählt werden, daß die Granulatteilchen gerade noch in der Schwebe gehalten werden können, ohne zu verklumpen. Hierzu kann es gegebenenfalls erforderlich sein, die von unten zum Trocknen der Granulatteilchen zugeführte Luftmenge zu erhöhen.

Die zweite Flüssigkomponente kann dabei eine andere oder die gleiche Zusammensetzung aufweisen wie die erste Flüssigkomponente. Sie kann beispielsweise auch aus einer wässrigen Lösung eines Feststoffes bestehen, der bereits in dem Granulat in fester Form vorliegt. So kann beispielsweise zur Herstellung eines Granulates zum Einsatz in Geschirreinigern Natriumcarbonat in Form von calcinierter Soda mit so viel in Form von Wasserglas vorliegendem Silikat granuliert werden, daß ein gewünschtes Korn entsteht, und dann kann in der zweiten Stufe so viel Wasserglas zusätzlich unter gleichzeitiger Trocknung aufgesprüht werde, daß das gewünschte Verhältnis von Silikat zu Soda erhalten wird. Der Trocknungsgrad kann dabei so angepaßt werden, daß die Auflösegeschwindigkeit des Granulates in der Waschlauge nicht nachteilig beeinflußt wird.

Somit läßt sich durch das Aufdüsen einer zweiten Flüssigkomponente die aufgetragene Feststoffmenge auf die pulverförmige Komponente weiter erhöhen und entsprechend ein Schüttgewicht erzielen, das mit den nach dem Stand der Technik bekannten Verfahren nicht zur erreichen ist. Im Stand der Technik werden zur Zeit maximale Schüttgewichte von 700-750 g/l erreicht, während mit dem erfindungsgemäßen Verfahren solche von mehr als 800 g/l, bevorzugt sogar mehr als 850 g/l zu erzielen sind. Gleichzeitig wird die Auflösungsgeschwindigkeit des Granulates in der Waschlauge nicht nachteilig beeinflußt, so daß nach Zumischen weiterer Komponenten im Endkonfektionierungsschritt, der sich an die Trocknungsstufe anschließt und in dem besonders temperatur- oder gegenüber anderen Inhaltsstoffen empfindliche Komponenten wie Bleichmittelaktivatoren, Enzyme oder Duftstoffe zugemischt werden können, fertige Reinigungsmittel mit hohen Schüttgewichten, sogenannte Kompaktreiniger, erhältlich sind, die verkleinerte Verpackungseinheiten erlauben. Gleichzeitig kann bei der Herstellung der Mehrkomponenten-Granulate durch den Wegfall der Sprühtrockentürme eine große Energieeinsparung erzielt werden.

Das nach dem erfindungsgemäßen Verfahren hergestellte Endprodukt besteht somit im Kern aus einer Mischung der im Agglomeriermischer innig gemischten Ausgangsprodukte, während die um den Kern liegende Hülle einen schichtweisen Aufbau aus den in der Flüssigkomponente gelösten oder dispergierten Bestandteilen aufweist. In dem oben genannten Beispiel Soda/Silikat besteht der Kern aus einer Mischung von Soda und Silikat, während die den Kern nahezu vollständig umhüllende Schicht aus Silikat besteht. So ist es zum Beispiel auch möglich, Substanzen wie beispielsweise Duftstoffe oder Enzyme, die oxidations- oder lichtempfindlich sein können und sich während der Lagerung des fertigen Granulats zersetzen können, in der ersten Stufe in die Kernmischung zu mischen und dann durch die im zweiten Schritt aufgebrachte Hüllschicht vor solchen Abbauprozessen zu schützen.

Je nach gewünschtem Produkt erschließen sich dem Fachmann eine Reihe von Möglichkeiten, welche Komponenten in welcher Stufe des Verfahrens eingesetzt werden können. So lassen sich einige Komponenten als pulverförmige Komponente vorlegen, die dann unter Zumischen der flüssigen Komponente granuliert wird. Es ist ebenso denkbar, daß die zur Herstellung eines Granulates als Pulver vorgelegte Komponente zur Herstellung eines anderen Granulates in gelöster Form, beispielsweise als wässrige Lösung, auf eine pulverförmige Komponente aufgesprüht wird. Die genaue Reihenfolge der Vorlage oder Zugabe der Komponenten wählt der Fachmann im Hinblick auf den Bestimmungszweck des Granulates. Die dabei eingesetzten Komponenten werden üblicherweise in den im Stand der Technik bekannten Reinigungsmitteln verwendet und deren jeweilige Auswahl wird vom Fachmann nach bekannten Kriterien getroffen.

Als weitere Bestandteile des Mehrkomponenten-Granulates können im Stand der Technik bekannte und übliche Inhaltsstoffe für Wasch-, Spül- und Reinigungsmittel verwendet werden. Dazu gehören Tenside, Bleichmittel, Schauminhibitoren, Carboxymethylcellulose, Methylcellulose, Polyvinylpyrrolidon, Farbstoffe und Dispergiermittel.

Die Ausführungsformen der Unteransprüche betreffen bevorzugte Ausführungsformen des erfindungsgemäßen Verfahrens zur Herstellung von Mehrkomponenten-Granulaten für bestimmte Einsatzzwecke.

So sind Verfahren zur Herstellung von Granulaten bevorzugt, die als wasserenthärtende Zusätze in Wasch- und Reinigungsmitteln Verwendung finden. Bevorzugt wird dabei als pulverförmige Komponente eine Reinigungsmittelkomponente mit Builder- Eigenschaften verwendet, die aus der Gruppe ausgewählt wird, die aus Zeolithen, Alkalicarbonaten, Alkalisilikaten, Schichtsilikaten oder Mischungen davon besteht. Dieser Builder- Komponente, die zusätzlich auch die Waschaktivität unterstützende Eigenschaften besitzen sollte, wird im Agglomeriermischer eine wässrige Lösung einer gleichzeitig als Bindemittel für die pulverförmige Komponente wirkenden Substanz, die aus der Gruppe ausgewählt wird, die aus polymeren Dispergiermitteln, organischen Komplexbildnern oder Mischungen davon besteht, zugemischt und granuliert. Zur Vereinfachung des Verfahrens werden bevorzugt identische Lösungen als erste und zweite Flüssigkomponente verwendet.

Besonders bevorzugt werden dabei als polymere Dispergiermittel Polymerisate und Copolymerisate von Acrylsäure, Methacrylsäure und Maleinsäure und deren Ester sowie Mischungen davon als auch Polyaminosäuren, und als organische Komplexbildner Nitrilotriessigsäure, Citrate, Alkaliphosphonate oder Mischungen davon verwendet. Durch die Wahl der festen Komponente und der Bestandteile der cogranulierten, bzw. der zweiten Flüssigkomponente lassen sich somit als Enthärterzusätze verwendbare Mehrkomponenten-Granulate herstellen, die aus beispielsweise 40-95 Gew.-% anorganischen Ionenaustauschern, wie Zeolith, der gegebenenfalls wie bei Typ A bis ca. 20 Gew.-% Kristallwasser enthalten kann, oder Schichtsilikaten oder Mischungen daraus, 2-30 Gew.-% der genannten polymeren Dispergiermittel, organischen Komplexbildner oder Mischungen davon sowie bis zu 50 Gew.-% Soda, Natriumsesquicarbonat oder Alkaliphosphonate zusammengesetzt ist.

Weitere bevorzugte Ausführungsformen des erfindungsgemäßen Verfahrens sind auf die Herstellung von Mehrkomponenten- Granulaten für granuläre maschinelle Geschirrspülmittel gerichtet. Dabei lassen sich sowohl phosphatfreie als auch phosphathaltige Granulate herstellen. So ist die Ausführungsform nach Anspruch 6 auf ein Verfahren gerichtet, bei dem in der ersten Stufe eine pulverförmige Reinigungs mittelkomponente, die Alkalicarbonat, Alkalihydrogencarbonat, Alkaliphosphat oder Mischungen davon enthält, unter Zumischung mindestens einer ersten Flüssigkomponente aus einer wässrigen Lösung von Alkalisilikat mit einem molaren Verhältnis SiO₂ : Me₂O von größer als 1,0 : 1, bevorzugt mehr als 1,5 : 1, wobei Me für ein Alkalimetall steht, in dem Agglomeriermischer granuliert wird, in einer zweiten Stufe die Granulatteilchen, die noch feucht sein können, in die Trockenvorrichtung überführt und dann in dieser Trockenvorrichtung unter gleichzeitigem Besprühen mit einer zweiten Flüssigkomponente, die mindestens einen Reinigungsmittelinhaltsstoff enthält, getrocknet werden. Die zweite Flüssigkomponente besitzt bevorzugt die gleiche Zusammensetzung wie die erste Flüssigkomponente.

Als Alkalicarbonat oder Alkalihydrogencarbonat werden erfindungsgemäß bevorzugt Soda, Natriumhydrogencarbonat und -sesquicarbonat in Pulverform, besonders mit einem Schüttgewicht von 500 bis zu 1000 g/l, verwendet.

Die erste Flüssigkomponente hier weist in der Regel einen Gehalt an Alkalisilikat von 20 bis zu 55, bevorzugt 40 bis zu 45 Gew.-% auf. Als Alkalisilikat wird erfindungsgemäß bevorzugt Natriumsilikat mit einem molaren Verhältnis SiO₂ : Me₂O von größer als 1,0 : 1, bevorzugt mehr als 1,5 : 1, besonders bevorzugt größer als 1,8 : 1 verwendet.

Die gegebenenfalls in dem fertigen Granulat zusätzlich enthaltenen Inhaltsstoffe können dementsprechend je nach Eignung, Art oder Verfügbarkeit in der pulverförmigen Komponente oder in einer der flüssigen Komponenten vorliegen.

In einer einfachen Ausführungsform dieser Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens wird calcinierte Soda in Form von Pulver in dem Granuliermischer unter hohen Fliehkräften mit einem Wasserglas mittlerer Viskosität von einigen hundert bis einigen tausend mPas (35-45 Gew.-% Disilikat) granuliert. Das noch feuchte Granulat fällt direkt in einen mehrstufigen Fließbetttrockner. In den ersten Kammern des Fließbett trockners wird unter gleichzeitigem Trocknen mit warmer Luft, die von unten durch den Siebboden geblasen wird, weiteres Wasserglas von der gleichen Art aufgesprüht.

Mit diesem Verfahren werden bevorzugt Mehrkomponentengranulate mit den folgenden Gehalten gemäß dem Verfahrensanspruch 7 bereitgestellt. Ein nach dem erfindungsgemäßen Verfahren hergestelltes phosphatfreies Mehrkomponenten-Granulat weist dabei bevorzugt Gehalte gemäß dem Verfahrensanspruch 8 auf. Ein weiteres nach dem erfindungsgemäßen Verfahren hergestelltes phosphathaltiges Mehrkomponenten-Granulat weist dabei bevorzugt Gehalte gemäß dem Verfahrensanspruch 9 auf.

Gemäß einer anderen bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens lassen sich Mehrkomponenten- Granulate insbesondere zum Einsatz in Waschpulvern mit hohem Schüttgewicht und niedriger Dosierung dadurch herstellen, daß in einer ersten Stufe eine pulverförmige Komponente, die Alkalicarbonat, Alkalihydrogencarbonat, Alkalisilikat oder Mischungen davon und einen weiteren pulverförmigen Inhaltsstoff, ausgewählt aus Zeolithen, Schichtsilikaten, Alkaliphosphaten oder einer Mischung aus Zeolithen und Schichtsilikaten, und gegebenenfalls eine Bleichmittelkomponente enthält, unter Zumischung einer ersten Flüssigkomponente, ausgewählt aus einer wasserfreien Tensidzusammensetzung und/oder einer wäßrigen Lösung von polymeren Dispergiermitteln in dem kontinuierlichen Agglomeriermischer granuliert werden, in einer zweiten Stufe die Granulatteilchen, die noch feucht sein können, in die Trockenvorrichtung überführt und dann in dieser Trockenvorrichtung unter gleichzeitigem Besprühen mit einer zweiten Flüssigkomponente aus einer wäßrigen Lösung von polymeren Dispergiermitteln getrocknet werden.

Ein nach dieser Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahren hergestelltes Mehrkomponenten-Granulat für den bevorzugten Einsatz in Waschmittelkompaktreinigern weist die folgenden Gehalte auf:
10-50 Gew.-% Builderkomponente wie Zeolithe, Phosphate, Schichtsilikate oder Mischungen davon;
5-30 Gew.-% Alkalicarbonat, -hydrogencarbonat oder Mischungen davon, insbesondere Soda;
5-30 Gew.-% Bleichmittel, vorzugsweise Perborat als Monohydrat;
3-20 Gew.-% nichtionische Tenside, insbesondere Fettalkoholethoxylate;
3-20 Gew.-% anionische Tenside, insbesondere lineares Alkylbenzolsulfonat;
2-15 Gew.-% Dispergiermittel, insbesondere Polycarboxylate und andere Komponenten wie Phosphonate, die üblicherweise in Waschmitteln enthalten sind;
2-15 Gew.-% Wasser, als Kristallwasser oder in incalaren Schichten gebundenes Wasser.

Als Tensidkomponenten sind erfindungsgemäß nichtionische, anionische oder kationische Tenside verwendbar. Bevorzugt ist die Verwendung einer wasserfreien Lösung von linearen Alkylbenzolsulfonaten mit sauren Eigenschaften, da die infolge der Neutralisation zwischen den Säuregruppen des Tensids und der pulverförmige Alkalikomponente entstehende Reaktionswärme dazu genutzt werden kann, die in der zweiten Stufe über die Warmluft zur Trocknung zugeführte Wärmemenge zu reduzieren. In allen Fällen führt das erfindungsgemäße Verfahren zu Produkten mit sehr guten Eigenschaften wie Einspülbarkeit, Auflösevermögen und Rieselfähigkeit.

Das nach dem erfindungsgemäßen Verfahren hergestellte Mehrkomponenten-Granulat ist dadurch gekennzeichnet, daß ein einzelnes Mehrkomponenten-Granulatteilchen einen Kern und mindestens eine den Kern nahezu vollständig umhüllende Beschichtung aufweist,
wobei der Kern im wesentlichen aus einem Kogranulat von einer pulverförmigen Komponente, die Zeolithe, Alkaliphosphate, Alkalicarbonate, Alkalihydrogencarbonate, Alkalisilikate oder Mischungen davon enthält, mit einer Bindemittelkomponente für die pulverförmige Komponente, die aus der Gruppe ausgewählt wird, die aus polymeren Dispergiermitteln, wasserlöslichen Alkalisilikaten mit einem molaren Verhältnis SiO₂ : Me₂O von größer als 1,0 : 1, bevorzugt von mehr als 1,5 : 1, wobei Me für ein Alkalimetall steht, oder Mischungen davon besteht, besteht;
die den Kern umhüllende Beschichtung im wesentlichen aus einer Substanz, die aus der Gruppe ausgewählt wird, die aus polymeren Dispergiermitteln, wasserlöslichen Alkalisilikaten mit einem molaren Verhältnis SiO₂ : Me₂O von größer als 1,0 : 1, bevorzugt von mehr als 1,5 : 1, wobei Me für ein Alkalimetall steht, oder Mischungen davon besteht, besteht;
und wobei der Kern und/oder die Beschichtung gegebenenfalls weitere Bestandteile, ausgewählt aus Dispergiermitteln, Komplexbildnern, ausgewählt aus der Gruppe der Phosphate oder organischen Komplexbildner, Hilfsstoffen, ausgewählt aus der Gruppe der Bleichmittel, Schauminhibitoren, Methylcellulose, Carboxymethylcellulose, Polyvinylpyrrolidon und Farbstoffen, und Wasser enthalten.

Das Mehrkomponenten-Granulat kann auch derart beschaffen sein, daß es einen Kern und mindestens eine den Kern nahezu vollständig umhüllende Beschichtung aufweist, wobei der Kern aus einem Kogranulat, gebildet aus einer pulverförmigen Komponente, die calciniertes Alkalicarbonat, Alkalihydrogencarbonat oder Mischungen davon enthält, und einer Flüssigkomponente, die Alkalisilikat mit einem molaren Verhältnis SiO₂ : Me₂O von größer als 1,0 : 1, bevorzugt mehr als 1,5 : 1 enthält, wobei Me für ein Alkalimetall steht, besteht, und die den Kern umhüllende Beschichtung im wesentlichen aus Alkalisilikat mit einem molaren Verhältnis SiO₂ : Me₂O von größer als 1,5 : 1 besteht, wobei Me für ein Alkalimetall steht,
und wobei der Kern und/oder die Beschichtung gegebenenfalls weitere Bestandteile, ausgewählt aus Dispergiermitteln, Komplexbildnern, ausgewählt aus der Gruppe der Phosphate oder organischen Komplexbildner, Hilfstoffen, ausgewählt aus der Gruppe der Bleichmittel, Schauminhibitoren, Carboxymethyl cellulose, Methylcellulose, Polyvinylpyrrolidon und Farbstoffen, und Wasser enthält.

Herstellungs- und Vergleichsbeispiele (nachgebracht)

Bei der folgenden Herstellung wurden für alle Beispiele die Pulverkomponenten, welche auch einen Anteil an körnigem Material enthalten können, über Dosierbandwaagen in den schnell drehenden, kontinuierlichen Agglomeriermischer dosiert. Die benötigten Flüssigkeiten bzw. flüssigen Vormischungen wurden jeweils über getrennte Dosiersysteme dem Mischer zugeführt. Im Mischer wurden sie über Zweistoffdüsen mit Luft sehr fein verteilt und mit den Pulverkomponenten unter Einwirkung der Mechanik des Mischers vermischt. Die Mischwerkzeuge bzw. Messer des Mischers sind so angebracht, daß die Rotationsmenge eine innige Verwirbelung und Kompaktierung bzw. Agglomerierung der einzelnen Komponenten erzeugt. Die Verweilzeit im Mischer betrug dabei weniger als 1 Sekunde. Dabei war der Mischer so über einem kontinuierlichen Fließbetttrockner angebracht, daß das feuchte Agglomerat direkt in des Fließbett fällt und dort mit einem Luftstrom getrocknet werden kann. Der Luftstrom kann bei Bedarf beheizt werden.

1) Kombinationsgranulat Silikat/Soda

In beiden Beispielen wurde als Soda leichtes, wasserfreies Pulver mit einem Schüttgewicht von ca. 500 g/l eingesetzt. Das Wasserglas 50/52 war eine wässrige Lösung von 45 Gew.-% Natriumsilikat (Na₂O : SiO₂ = 2,0 ± 0,1).

a) Vergleichsbeispiel

Im schnell drehenden, kontinuierlichen Agglomeriermischer wurden folgende Rohstoffe gemäß obigen Angaben agglomeriert:

Stoff: (Zugabe in den Mischer)	Stundenleistung
Soda (Natriumcarbonat)	5650 kg
Wasserglas 50/52	4000 kg
Drehzahl des Mischers	2500 RPM

Die Temperatur des Wasserglases lag bei der Dosierung bei ca. 40°C. Das Agglomerat fiel direkt in das Fließbett und wurde dort bei einer Zulufttemperatur vom 180°C auf eine Endfeuchte von 10% Wasser getrocknet. Die Verweilzeit im Fließbett betrug dabei inklusive einer Kühlphase am Ende des Trockners ca. 30 Minuten. Das Produkt war rieselfähig und klumpt nicht. Das Schüttgewicht beträgt im Mittel 700 g/l. Der Gehalt an Silikat beträgt 22% wasserfrei. Das Produkt ist in dest. Wasser nicht vollkommen löslich, vermutlich aufgrund einer teilweisen Umsetzung des Silikates zu unlöslicher Kieselsäure.

b) Herstellungsbeispiel

Stoff: (Zugabe in den Mischer)	Stundenleistung
Soda (Natriumcarbonat)	2700 kg
Wasserglas 50/52 (45% Festst.)	1710 kg
Drehzahl des Mischers:	2800 RPM

Die Temperatur des Wasserglases lag bei der Dosierung bei 40°C. Das Agglomerat fiel direkt in das Fließbett und wurde dort bei einer Zulufttemperatur von 80°C getrocknet. Bei ausreichender Füllung des Fließbettes wurden gleichzeitig während des Trocknens im Fließbett über Zweistoffdüsen 1755 kg/h Wasserglas auf das Agglomerat aufgedüst. Die Verweilzeit im Fließbett betrug dabei inklusive einer Kühlphase am Ende des Trockners ca. 2 Stunden. Das Produkt war rieselfähig und klumpte nicht; die Endfeuchte betrug 10%. Das Schüttgewicht betrug im Mittel 870 g/l. Der Gehalt an Silikat betrug 33% wasserfrei. Das Granulat ist schnell und vollständig wasserlöslich. Ohne den zweistufigen Prozeß kann weder das hohe Schüttgewicht noch der hohe Gehalt an Silikat erzielt werden.

2) Herstellung eines Waschpulvercompounds mit hoher Schüttdichte

Stoff: (Zugabe in den Mischer)	Stundenleistung
Soda (Natriumcarbonat)	1000 kg
Zeolith A Pulver	1700 kg
Perborat Monohydrat	1100 kg
Fettalkoholethoxylat	600 kg
Lineare Dodecylbenzolsulfonsäure	500 kg
Copolymer (Sokalan CP 5 ® der BAFF)	300 kg
Wasser	200 kg

Die Flüssigkeiten wurden auf 40°C temperiert, bevor sie über Düsen in den Mischer eingesprüht wurden. Das Agglomerat fiel direkt in das Fließbett und wurde dort bei einer Zulufttemperatur von 80°C getrocknet. Während der Agglomeration im Mischer und der Trocknung im Fließbett reagiert die Dodecylbenzolsulfonsäure mit der Soda unter Bildung von Bicarbonat und dem Dodecylbenzolsulfat. Bei diesem Vorgang entstand ein Granulat, das im Fließbett unter Einwirkung der Trockenluft und der damit verbundene Verwirbelung nachkompaktiert und zu einer hohen Schüttdichte führt. Am Ende des Trockenteiles des Fließbettes, kurz vor der Kühlzone wurde das Granulat noch mit einer Leistung von 300 kg/h einer auf 25% Gehalt verdünnten Lösung des genannten Copolymers besprüht. Die gesamte Verweilzeit des Granulates im Fließbett betrug ca. 1 Stunde.

Bei dieser erfindungsgemäßen Herstellung wurden feste Granulate gebildet, die trotz hohen Gehaltes an Fettalkoholethoxylat nicht kleben. Das Rieselverfahren der Granulate war außerordentlich gut. Das Einspülverhalten in der Dosierkammer der Waschmaschine und die Auflösegeschwindigkeit in der Waschmaschine sind gut bis sehr gut. Das Schüttgewicht des Compounds lag bei mindestens 870 g/l. Das Produkt enthielt kaum Feinanteile und ist grobkörnig mit einer mittleren Korngröße von 2,5 mm.

Claims

1. Verfahren zur Herstellung eines Mehrkomponentengranulats zum Einsatz in Wasch- und Reinigungsmitteln, bei dem in einer ersten Stufe eine pulverförmige Reinigungsmittelkomponente, die aus der Gruppe ausgewählt wird, die aus Zeolithen, Alkaliphosphaten, Alkalicarbonaten, Alkalihydrogencarbonaten, Alkalisilikaten, Schichtsilikaten oder Mischungen davon besteht, unter Zumischung mindestens einer ersten Flüssigkomponente, die mindestens einen als Bindemittel für die pulverförmige Reinigungsmittelkomponente wirkenden Reinigungsmittelinhaltsstoff enthält, zu Granulatteilchen granuliert wird, und in einer zweiten Stufe die Granulatteilchen, die noch feucht sein können, in einen Trockner überführt werden, dadurch gekennzeichnet, daß die erste Stufe in einem Fallstromagglomeriermischer durchgeführt wird und in der zweiten Stufe die aus diesem Agglomeriermischer austretenden Granulatteilchen unmittelbar in einen Fließbetttrockner überführt werden und dann in diesem Fließbetttrockner unter gleichzeitigem Besprühen mit einer zweiten Flüssigkomponente, die mindestens einen Reinigungsmittelinhaltsstoff enthält, getrocknet werden.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die aus dem Agglomeriermischer austretenden Granulatteilchen unmittelbar durch Einwirkung der Schwerkraft in einen Fließbetttrockner überführt werden.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die erste Flüssigkomponente und die zweite Flüssigkomponente die gleiche Zusammensetzung aufweisen.

4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß als erste und/oder zweite Flüssigkomponente eine wäßrige Lösung einer als Bindemittel für die pulverförmige Komponente wirkenden Substanz, die aus der Gruppe ausgewählt wird, die aus polymeren Dispergiermitteln, organischen Komplexbildnern oder Mischungen davon besteht, verwendet wird.

5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß als polymere Dispergiermittel Polymerisate und Copolymerisate von Acrylsäure, Methacrylsäure und Maleinsäure und deren Ester sowie Mischungen davon als auch Polyaminosäuren, und als organische Komplexbildner Nitrilotriessigsäure, Citrate, Alkaliphosphonate oder Mischungen davon verwendet werden.

6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1-5, dadurch gekennzeichnet, daß die pulverförmige Reinigungsmittelkomponente Alkalicarbonat, Alkalihydrogencarbonat, Alkaliphosphat oder Mischungen davon enthält, und die erste Flüssigkomponente aus einer wässrigen Lösung von Alkalisilikat mit einem molaren Verhältnis SiO₂ : Me₂O von größer als 1,0 : 1, bevorzugt mehr als 1,5 : 1, wobei Me für ein Alkalimetall steht, besteht.

7. Verfahren nach Anspruch 6 zur Herstellung eines Mehrkomponenten-Granulates zum Einsatz in Wasch- und Reinigungsmitteln mit den folgenden Gehalten:
10-90 Gew.-% Alkalicarbonat, -hydrogencarbonat oder Mischungen davon;
5-50 Gew.-% Alkalisilikat mit einem molaren Verhältnis SiO₂ : Me₂O von größer als 1,0 : 1, bevorzugt 1,5 : 1;
0-20 Gew.-% polymere Dispergiermittel;
0-50 Gew.-% Komplexbildner, ausgewählt aus der Gruppe der Phosphate oder organischen Komplexbildner;
0-20 Gew.-% Hilfstoffe, ausgewählt aus der Gruppe der Bleichmittel, Schauminhibitoren, Carboxymethylcellulose, Methylcellulose, Polyvinylpyrrolidon und Farbstoffen; und
3-15 Gew.-% Wasser,
wobei die Summe der Gewichtsanteile der einzelnen Komponenten im Mehrkomponenten-Granulat 100 Gew.-% beträgt.

8. Verfahren nach Anspruch 7 zur Herstellung eines Mehrkomponenten-Granulaten zum Einsatz in Wasch- und Reinigungsmitteln mit den folgenden Gehalten:
30-70 Gew.-% Natriumcarbonat, Natriumhydrogencarbonat oder Mischungen davon;
20-45 Gew.-% Natriumsilikat mit einem molaren Verhältnis SiO₂ : Me₂O von größer als 1,5 : 1, insbesondere größer als 1,8 : 1;
0-20 Gew.-% Polycarboxylate-Dispergiermittel vom Typ Copolymer Acrylsäure/Maleinsäure, insbesondere 5-15 Gew.-%;
0-40 Gew.-% Komplexbildner
3-15 Gew.-% Wasser, insbesondere 4-8 Gew.-%;
wobei die Summe der Gewichtsanteile der einzelnen Komponenten im Mehrkomponenten-Granulat 100 Gew.-% beträgt.

9. Verfahren nach Anspruch 7 zur Herstellung eines Mehrkomponenten-Granulates zum Einsatz in Wasch- und Reinigungsmitteln mit den folgenden Gehalten:
10-62 Gew.-% Natriumcarbonat, Natriumhydrogencarbonat der Mischungen davon;
20-45 Gew.-% Natriumsilikat mit einem molaren Verhältnis SiO₂ : Me₂O von größer als 1,5 : 1, insbesondere größer als 1,8 : 1
15-50 Gew.-% Natriumtripolyphosphat;
3-15 Gew.-% Wasser, insbesondere 4-8 Gew.-%;
wobei die Summe der Gewichtsanteile der einzelnen Komponenten im Mehrkomponenten-Granulat 100 Gew.-% beträgt.

10. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die pulverförmige Komponente Alkali carbonat, Alkalihydrogencarbonat, Alkalisilikat oder Mischungen davon und einen weiteren pulverförmigen Inhaltsstoff, ausgewählt aus Zeolithen, Schichtsilikaten, Alkaliphosphaten oder einer Mischung aus Zeolithen und Schichtsilikaten, und gegebenenfalls eine Bleichmittelkomponente enthält, die erste Flüssigkomponente aus einer wasserfreien Tensidzusammensetzung und/oder einer wäßrigen Lösung von polymeren Dispergiermittel ausgewählt wird und die zweite Flüssigkomponente aus einer wäßrigen Lösung von polymeren Dispergiermitteln besteht.