DE60026707T2

DE60026707T2 - Verfahren zum beschichten von waschmittelgranulaten in einem fluidisierten gutbett

Info

Publication number: DE60026707T2
Application number: DE60026707T
Authority: DE
Inventors: Israel Matthew Cincinnati WASSERMAN; William Mark RIDYARD; William Scott North Bend CAPECI; Edward Wayne Covington BEIMESCH; R. Paul Cincinnati MORT
Original assignee: Procter and Gamble Co
Current assignee: Procter and Gamble Co
Priority date: 1999-06-21
Filing date: 2000-06-20
Publication date: 2006-12-07
Anticipated expiration: 2020-06-21
Also published as: BR0011797A; AU5751100A; MXPA02000031A; WO2000078912A1; AR024428A1; CA2375494A1; EP1187903A1; JP2003503547A; CN1357035A; EP1187903B1; DE60026707D1; ATE320478T1

Description

GEBIET DER ERFINDUNG
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Beschichtung von Waschmittelgranalien in einem Fließbett.
HINTERGRUND DER ERFINDUNG
In jüngster Zeit hat sich in der Waschmittelindustrie beachtliches Interesse an Wäschewaschmitteln gezeigt, die den Anwenderkomfort, die Ästhetik und die Löslichkeit flüssiger Wäschewaschmittel zeigen, aber die Reinigungsleistung und Kosten granulöser Waschmittelprodukte beibehalten. Die Probleme im Zusammenhang mit den bisherigen granulösen Waschmittelzusammensetzungen in Bezug auf Ästhetik, Löslichkeit und Anwenderkomfort sind jedoch enorm. Diese Probleme haben sich noch erschwert durch das Erscheinen „kompakter" oder niedrig zu dosierender granulöser Waschmittelprodukte, die sich typischerweise nicht so gut in Waschlösungen auflösen wie deren Gegenstücke, die flüssigen Wäschewaschmittel. Diese niedrig zu dosierenden Waschmittel sind gegenwärtig stark gefragt, da sie die Ressourcen schonen und in kleinen Verpackungen verkauft werden können, die für den Verbraucher vor der Anwendung praktischer sind, aber sie sind bei der Abgabe in die Waschmaschine weniger praktisch als flüssige Wäschewaschmittel, die einfach direkt aus der Flasche gegossen werden anstatt aus dem Karton „geschaufelt" und dann in die Waschlösung gegeben zu werden.
Granulöse Waschmittelprodukte werden typischerweise nach einem von zwei Herstellungsverfahren hergestellt. Das erste umfasst das Sprühtrocknen eines wässrigen Waschmittelbreis in einem Sprühtrockenturm zur Herstellung von Waschmittelgranalien, während das zweite das Trockenmischen verschiedener Bestandteile und anschließendes Agglomerieren mit einem Bindemittel, wie ei nem Tensid, umfasst. Die dabei erhaltenen Waschmittelteilchen werden danach getrocknet, damit ein solcher akzeptabler Feuchtigkeitsgehalt erzielt wird, dass das fertige Erzeugnis nach der Auslieferung an den Verbraucher fließfähig ist und in der Verpackung nicht zusammenbäckt. Bei beiden Verfahren umfassen die Faktoren, die diese Fließeigenschaften beeinflussen, die chemische Zusammenfassung sowie die Art und Dauer des Trocknungsverfahrens.
Bei vielen oberflächenaktiven Materialien, die in granulösen Waschmitteln enthalten sind, einschließlich linearer Alkylbenzolsulfonate („LAS"), ethoxylierter Alkylsulfate und nichtionischer Tenside, besteht eine Neigung dazu, relativ „klebriger" Art zu sein, sich schwer vollständig trocknen lassen, was zu Klumpen-, Zusammenback- und Fließfähigkeitsproblemen beim Endprodukt führt.
Somit besteht weiterhin ein Bedarf an einem Verfahren, mit dem eine Waschmittelgranalie erzeugt werden kann, die verbesserte Fließeigenschaften und Ästhetik aufweist und in Waschmittelzusammensetzungen eingesetzt werden kann.
ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
Diesen Bedarf erfüllt die vorliegende Erfindung, bei der ein Verfahren zur Beschichtung einer Waschmittelgranalie bereitgestellt wird. Die beschichteten Granalien weisen verbesserte Oberflächen-, Erscheinungs- und Fließeigenschaften auf. Die beschichteten Granalien der vorliegenden Erfindung weisen insofern verbesserte Oberflächeneigenschaften auf, als sie glattflächiger sind und im Allgemeinen eine gleichförmigere Oberfläche und Erscheinung bieten als Waschmittelteilchen entsprechend dem bisherigen Stand der Technik. Ferner ist das Erscheinungsbild der Teilchen verbessert worden, so dass sie heller und weißer erscheinen als gegenwärtig verfügbare Waschmittelteilchen, und die Fließeigenschaften wurden verbessert, so dass die Klumpenbildungs- und Zusammenbackprofile reduziert sind.
Gemäß der vorliegenden Erfindung wird ein Verfahren zur Beschichtung von Waschmittelgranalien in einem Fließbett bereitgestellt. Die Waschmittelgranalien der vorliegenden Erfindung sind vorzugsweise aus sprühgetrockneten Granalien, nassen Agglomeraten, trockenen Agglomeraten, Waschmittelzusatzstoffen oder Mischungen davon ausgewählt. Besonders bevorzugt sind gemischte Agglomerate, die agglomerierte Mischungen trockener Agglomerate und sprühgetrockneter Granalien sind. Das Beschichtungsmaterial kann aus anionischen Tensiden, Silicaten, hydrotropen Stoffen und nicht hydratisierenden anorganischen Materialien ausgewählt werden. Besonders bevorzugt sind nicht hydratisierbare anorganische Beschichtungsmaterialien einschließlich Doppelsalzkombinationen von Alkalimetallcarbonaten und -sulfaten. Das Beschichtungsmaterial kann auch Waschmittelzusatzbestandteile umfassen, wie Aufheller, Komplexbildner, nichtionische Tenside, Cobuilder usw.
Das Fließbett der vorliegenden Erfindung wird mit einer Flusszahl von mindestens 3,5 und mehr bevorzugt von 3,5 bis 7,0 und am meisten bevorzugt von 3,5 bis etwa 5,0 betrieben.
Demzufolge besteht ein Ziel der vorliegenden Erfindung in der Bereitstellung eines Verfahrens zur Beschichtung einer Waschmittelgranalie. Ein weiterer Aspekt der vorliegenden Erfindung besteht in der Bereitstellung eines Verfahrens zur Herstellung von Waschmittelgranalien, die verbesserte Erscheinungs- und Fließeigenschaften aufweisen. Diese und andere Ziele, Merkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung werden für den Fachmann beim Lesen der folgenden ausführlichen Beschreibung und den beiliegenden Ansprüche offensichtlich.
GENAUE BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORMEN
Definitionen
Der Begriff „Teilchen", wie hierin gebraucht, umspannt den gesamten Größenbereich eines Waschmittelendprodukts oder -bestandteils oder den gesamten Größenbereich einzelner Teilchen, Agglomerate oder Granalien in einem fertigen Waschmittelprodukt oder einer -bestandteilbeimischung. Der Begriff bezieht sich ausdrücklich nicht auf eine Größenfraktion (d. h. die weniger als 100 % des gesamten Größenbereichs darstellt) eines dieser Typen von Teilchen, außer wenn die Größenfraktion 100 % eines diskreten Teilchens in einer Beimischung von Teilchen darstellt. Bei jedem Typ von Teilchenbestandteil in einer Beimischung hat der gesamte Größenbereich diskreter Teilchen die gleiche oder im Wesentlichen die gleiche Zusammensetzung, unabhängig davon, ob die Teilchen mit anderen Teilchen in Berührung sind. Bei agglomerierten Bestandteilen werden die Agglomerate selbst als diskrete Teilchen betrachtet, und jedes diskrete Teilchen kann aus einem Verbund von kleineren primären Teilchen und Bindemittelzusammensetzungen bestehen.
Der Begriff „geometrischer mittlerer Teilchendurchmesser", wie hierin gebraucht, bezeichnet den geometrischen massegemittelten Durchmesser eines Satzes diskreter Teilchen, wie er nach einem beliebigen standardmäßigen massenbezogenen Teilchengrößenmessverfahren, vorzugsweise durch Trockensiebung, gemessen wird. Der Begriff „geometrische Standardabweichung" oder „Spanne" einer Teilchengrößenverteilung, wie hierin gebraucht, bezeichnet die geometrische Breite der am besten geeigneten Lognormalfunktion für die oben genannten Teilchengrößendaten, die durch das Verhältnis des Durchmessers des 84,13-Perzentils geteilt durch den Durchmesser des 50-Perzentils der kumulativen Verteilung (D_84,13/D₅₀) erhalten werden kann; siehe Gotoh et al., Powder Technology Handbook, S. 6–11, Marcel Dekker 1997.
Der Begriff „Builder", wie hierin gebraucht, bezeichnet jedes anorganisches Material, das „Builder"-Leistung im Zusammenhang mit Waschmitteln besitzt, und insbesondere organisches oder anorganisches Material mit der Fähigkeit, Wasserhärte aus Waschlösungen zu beseitigen. Der Begriff „Schüttdichte", wie hierin gebraucht, bezieht sich auf die unverdichtete, ungeklopfte Pulverschüttdichte, wie sie durch Schütten einer übermäßig großen Pulverprobe durch einen Trichter in ein glattflächiges Metallgefäß (z. B. einen Zylinder mit einem Volumen von 500 ml), Abstreifen der Überschussmenge oberhalb der Gefäßkante, Messen der verbliebenen Pulvermasse und Teilen der Masse durch das Volumen des Gefäßes ermittelt wird.
Die Begriffe „Zusammensetzung" und „granulöse Waschmittelzusammensetzung", wie hierin gebraucht, sollen sowohl Endprodukte als auch Zusatzstoffe/Bestandteile einer Waschmittelzusammensetzung einschließen. Damit ist gemeint, dass die durch die hierin beanspruchten Verfahren hergestellten Zusammensetzungen vollständige Wäschewaschmittelzusammensetzungen sein können, oder sie können Zusatzstoffe sein, die zusammen mit anderen Waschmittelbestandteilen für das Waschen von Textilien und dergleichen verwendet werden.
Der Begriff „Flächeninhalt", wie hierin gebraucht, bezeichnet den Gesamtflächeninhalt eines für Gasadsorption verfügbaren Pulvers und umfasst demzufolge sowohl den inneren (d. h. innerhalb von Rissen und Spalten) als auch den äußeren Flächeninhalt. Der Flächeninhalt wird nach der BET-Methode, einem Mehrpunkt-Flächenanalyseverfahren, ermittelt.
Das Verfahren der vorliegenden Erfindung umfasst die Herstellung beschichteter Waschmittelgranalien für Einschluss in eine Waschmittelzusammensetzung. Das Verfahren umfasst normalerweise die Bereitstellung von Waschmittelgranalien in einem Fließbett zur Beschichtung. Die Waschmittelgranalien der vorliegenden Erfindung umfassen mindestens einen Reinigungswirkstoff und sind vorzugsweise aus sprühgetrockneten Waschmittelgranalien, nassen Waschmittelagglomeraten, trockenen Waschmittelagglomeraten, gemischten Agglomeraten und Waschmittelzusatzbestandteilen wie Enzym, Bleichmittel, Duftstoffen, Rohmaterialien oder anderen Granalien, die typischerweise in einer Waschmittelzusammensetzungen vorhanden sind, ausgewählt. Die Granalien können Teilchen-, Agglomerat- oder Flockenform haben.
Waschmittelzusatzbestandteile schließen Carbonate, Phosphate, Sulfate, Zeolithe und dergleichen ein, sind aber nicht darauf beschränkt. Andere konventionell bekannte Bestandteile können natürlich auch eingeschlossen werden.
Sprühgetrocknete Waschmittelgranalien schließen solche Teilchen ein, die nach einer konventionellen Sprühtrocknungstechnik hergestellt werden, worin ein Brei von Waschmittelsubstanzen zubereitet und abwärts in ein aufwärts strömendes Gas gesprüht wird, um die Teilchen zu trocknen. Dieses Verfahren ergibt ein trockenes, rieselfähiges Material. Nasse Waschmittelagglomerate schließen solche Teilchen ein, die in einem Granulierverfahren hergestellt werden, worin Waschmittelzusatzsubstanzen wie oben beschrieben mit einem flüssigen Bindemittel, wie einem Tensid oder einem Vorläufer davon, in einem Mischer oder einer Serie von Mischern vermischt werden, um Granalien von Waschmittelsubstanzen zu bilden. Diese Teilchen sind als „nasse Agglomerate" bekannt, bis sie getrocknet sind, und „trockene Agglomerate", wenn sie eine Trockenstufe verlassen haben.
Somit schließt die vorliegende Erfindung die Einführung von sowohl Rohmaterial als auch die Einführung vorher gebildeter Waschmittelgranalien für weitere Verarbeitung der Granalien ein. Bei einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung handelt es sich bei den Granalien der vorliegenden Erfindung um Agglomerate einer Mischung von Zulaufströmen wie sprühgetrockneten Granalien, trockenen Agglomeraten und wahlweise Waschmittelzusatzsubstanzen, die in einem Agglomerierverfahren gemäß nachstehender Beschreibung agglomeriert werden. Die bevorzugten Agglomerate werden hierin als gemischte Agglomerate bezeichnet.
Trockene, nasse oder gemischte Agglomerate der vorliegenden Erfindung werden normalerweise durch Agglomerieren einer hochviskosen Tensidpaste oder eines flüssigen sauren Vorläufers eines Tensids gebildet, und die vorgenannten Waschmittelzusatzsubstanzen oder gebildete Granalien wie sprühgetrocknete Granalien oder Waschmittelzusatzstoffe, die oben beschrieben sind, können als Ersatz dienen. Das Agglomerieren kann in einem schnell oder mittelschnell laufenden Mischer erfolgen, dem ggf. ein fakultativer langsam oder mittelschnell laufender Mischer für weiteres Agglomerieren nachgeschaltet ist.
Alternativ kann das Agglomerieren in einem einzelnen Mischer stattfinden, der mit niedriger, mittlerer oder hoher Drehzahl arbeitet. Der besondere Mischer, der beim vorliegenden Verfahren eingesetzt wird, sollte Pulverisier- oder Mahl- und Agglomerationswerkzeuge einschließen, so dass beide Techniken gleichzeitig in einem einzigen Mischer durchgeführt werden können. In dieser Hinsicht hat sich gezeigt, dass der erste Verfahrensschritt mit den hierin beschriebenen Verfahrensparametern erfolgreich in einem mittelschnell laufenden Mischer Lödige KM^TM (Pflugschar), einem Schnellmischer Lödige CBTM oder mit Mischern der Fabrikate Fukae, Drais, Schugi oder ähnlicher Fabrikate durchgeführt werden kann. Der mittelschnell laufende Mischer Lödige KM^TM (Pflugschar), der als Mischer für die Anwendung in der vorliegenden Erfindung bevorzugt wird, umfasst einen waagerechten statischen Hohlzylinder mit einer mittig angeordneten rotierenden Welle, an der mehrere pflugscharförmige Flügel befestigt sind. Vorzugsweise läuft die Welle mit einer Drehzahl von etwa 1,6 rad/s (15 U/min) bis etwa 14,7 rad/s (140 U/min), mehr bevorzugt von etwa 8,4 rad/s (80 U/min) bis etwa 12,6 rad/s (120 U/min). Das Mahlen oder Pulverisieren bewirken Schneidmesser, die gewöhnlich einen kleineren Durchmesser haben als die rotierende Welle und vorzugsweise mit einer Drehzahl von etwa 376,9 rad/(3 600 U/min) rotieren. Andere Mischer ähnlicher Art, die sich zum Gebrauch in den Verfahren eignen, schließen den Mischer Lödige Pflugschar^TM und den Mischer Drais^® K-T 160 ein. In der Regel ist bei dem Verfahren der vorliegenden Erfindung die Scherkraft nicht größer als die Scherkraft des Mischers Lödige KM mit einer Geschwindigkeit an den Scharspitzen von weniger als 30 m/s oder sogar weniger als 10 m/s oder noch weniger.
Die mittlere Verweilzeit der verschiedenen Waschmittelbestandteile im langsam, mittelschnell oder schnell laufenden Mischer liegt bevorzugt im Bereich von etwa 0,5 Sekunden bis etwa 30 Minuten, am meisten bevorzugt im Bereich von etwa 0,5 bis etwa 5 Minuten. Auf diese Weise ist die Dichte der erhaltenen Waschmittelagglomerate auf dem gewünschten Niveau.
Dieser Agglomerierung folgt typischerweise ein Trocknungsschritt. Dieser Trocknungsschritt kann in verschiedenartiger Ausrüstung durchgeführt werden, einschließlich, aber nicht beschränkt auf eine Fließbettanlage. Beispielhafte Trocknermerkmale sind „statisch" oder „vibrierend"; Rechteck- oder Rundbett; gerade oder wendelförmige Führung des Trocknungsguts. Hersteller solcher Trockner sind z. B. Niro, Bepex, Spray Systems und Glatt. Als Beispiel sei genannt, dass das Trocknen in einer Fließbettanlage stattfinden kann, während das Kühlen, falls erforderlich, in einem Druckluftheber erfolgen kann. Mit dem Druckluftheber lassen sich auch die „Feinstoffe" ausstoßen, so dass diese in den Teilchenagglomerationsvorgang zurückgeführt werden können.
Das Agglomerieren kann den Schritt des Einsprühens eines zusätzlichen Bindemittels in die Mischer oder den Fließbetttrockner umfassen, um die Herstellung der gewünschten Waschmittelteilchen zu erleichtern. Die Zugabe eines Bindemittels erfolgt zu dem Zweck, das Agglomerieren zu verstärken, indem den Waschmittelteilchen ein „bindendes" oder „klebriges" Mittel hinzugefügt wird. Das Bindemittel ist vorzugsweise ausgewählt aus der Gruppe, bestehend aus Wasser, anionischen Tensiden, nichtionischen Tensiden, Polyethylenglykol, Polyvinylpyrrolidonpolyacrylaten, Citronensäure und Mischungen davon. Andere geeignete Bindemittel einschließlich der hierin aufgeführten sind beschrieben in US-Patent Nr. 5 108 646, Beerse et al. (Procter & Gamble Co.), dessen Offenbarung hierin durch Bezugnahme eingeschlossen ist.
Ein anderer fakultativer Verfahrensschritt zur Bildung des Teilchenkerns der vorliegenden Erfindung umfasst die kontinuierliche Zugabe von einem Beschichtungsmittel, wie Zeolithen, rückgeführten „Feinstoffen" gemäß obiger Beschreibung und pyrogener Kieselsäure, in den Mischer, um die Teilchenfarbe zu verbessern, die „Weißheit" der Teilchen zu verstärken oder die Rieselfähigkeit der resultierenden Waschmittelteilchen zu erleichtern und einer Überagglomerierung vorzubeugen. Bei der Verwendung von rückgeführten Feinstoffen als Beschichtungsmittel haben die Feinstoffe vorzugsweise eine ungefähre Größe im Bereich der 0,01- bis 0,5-fachen mittleren Teilchengröße der größeren Teilchen. Die Beschichtung der Granalien verbessert auch die Integrität der Feinstoffschichtung und sorgt für einen Reibungs- und Abriebwiderstand während der Handhabung. Darüber hinaus können die Waschmittel-Ausgangssubstanzen einem Vormischer zugeführt werden, z. B. einem Mischer Lödige CB oder einer Doppelschnecken-Strangpresse, bevor sie in den Mischer eingeleitet werden. Dieser Schritt ist zwar fakultativ, erleichtert aber nachhaltig die Agglomerierung.
Ebenfalls besonders bevorzugt bei der vorliegenden Erfindung sind sprühgetrocknete Waschmittelgranalien, die Turmblasteilchen umfassen. Bei diesem Verfahren werden die Granalien durch Zubereiten eines Breis aus Tensidmaterialien, Wasser und Waschmittelzusatzsubstanzen gebildet. Der daraus resultierende Brei wird dann einem Turm zugeleitet, wo der Brei in einen Luftstrom, dessen Temperatur typischerweise im Bereich von etwa 175 °C bis etwa 375 °C liegt, eingesprüht wird, um den Waschmittelbrei und die gebildeten Waschmittelteilchen zu trocknen. Die erhaltenen Dichtewerte dieser Teilchen liegen typischerweise im Bereich von etwa 200 g/l bis etwa 600 g/l.
Die Teilchen der vorliegenden Erfindung umfassen zu mindestens etwa 50 Gew.-% Teilchen mit einem geometrischen mittleren Teilchendurchmesser von etwa 500 Mikrometer bis etwa 1 500 Mikrometer und haben vorzugsweise eine geometrische Standardabweichung von etwa 1 bis etwa 2. Vorzugsweise beträgt die geometrische Standardabweichung von etwa 1,0 bis etwa 1,7, bevorzugt von etwa 1,0 bis etwa 1,4. Die granulöse Waschmittelzusammensetzung, die aus den Verfahren resultiert, kann Untergrößen- oder Feinstoffe umfassen, worin als „Feinstoffe" solche Teilchen definiert sind, deren geometrischer mittlerer Teilchendurchmesser weniger als etwa 1,65 Standardabweichungen unter dem gewählten geometrischen mittleren Teilchendurchmesser der granulösen Waschmittelzusammensetzung bei einer vorgegebenen Spanne oder geometrischen Standardabweichung liegt. Übergrößen- oder große Teilchen können ebenfalls vorkommen, worin „große Teilchen" als solche Teilchen definiert sind, deren geometrischer mittlerer Teilchen durchmesser mehr als etwa 1,65 Standardabweichungen über dem gewählten geometrischen mittleren Teilchendurchmesser der granulösen Waschmittelzusammensetzung bei einer vorgegebenen Spanne oder geometrischen Standardabweichung liegt. Die Feinstoffe werden vorzugsweise von der granulösen Waschmittelzusammensetzung getrennt und zum Verfahren rückgeführt, indem sie zumindest einem der Mischer und/oder dem Fließbetttrockner zugeführt werden, wie nachstehend ausführlich beschrieben ist. Alternativ können die Feinstoffe über das Einsprühen eines Bindemittels in das Fließbett gesteuert werden. Auf gleiche Weise werden die großen Teilchen vorzugsweise von der granulösen Waschmittelzusammensetzung abgeschieden und dann einem Zerkleinerer zugeführt, wo ihr geometrischer mittlerer Teilchendurchmesser reduziert wird. Nach der Reduzierung des geometrischen mittleren Teilchendurchmessers werden die großen Teilchen an das Verfahren rückgeführt, indem sie zumindest einem der Mischer und/oder dem Fließbetttrockner zugeführt werden.
Wie vorstehend beschrieben umfassen Waschmittelzusammensetzungen der vorliegenden Erfindung Granalien, die zumindest teilweise mit einem wasserlöslichen Beschichtungsmaterial überzogen sind, das dadurch eine wasserlösliche Schicht auf den Granalien bildet. Die Teilchenbeschichtungsschicht verleiht den Granalien der vorliegenden Erfindung auffallend neue Oberflächen- und Aussehenseigenschaften. Die beschichteten Granalien der vorliegenden Erfindung haben ein helleres und/oder weißeres Erscheinungsbild als gegenwärtige Waschmittelteilchen. Dies sorgt für eine höhere Akzeptanz bei Verbrauchern, die weiße Waschmittelprodukte vorziehen.
Am bedeutungsvollsten ist jedoch, dass die beschichteten Teilchen der vorliegenden Erfindung verbesserte Klumpenbildungs- und Fließfähigkeitsprofile bei Waschmittelprodukten bewirken, die die Teilchen der vorliegenden Erfindung enthalten. Die Teilchenbeschichtungsschicht stellt eine Beschichtung bereit, die „fester" und nicht klebrig ist. Abgesehen davon, dass sie die Fließfähigkeit bei allen Waschmittelprodukten verbessert, verhindert sie besonders wirksam eine Klumpenbildung in Produkten, die Tenside enthalten, die sich schwieriger zu einem nicht klebrigen Zustand trocknen lassen, einschließlich nichtionischen Tensiden, linearen Alkylbenzolsulfonaten („LAS") und ethoxylierten Alkylsulfaten, oder in Waschmittelprodukten, die große Mengen an Tensidwirkstoffen (d. h. mehr als etwa 25 Gew.-% Tensidwirkstoff) enthalten.
Die Teilchenbeschichtungsschicht der vorliegenden Erfindung bedeckt die Granalie zumindest teilweise. Zwar wird der Zustand einer vollständigen Beschichtung der Granalien durch die Teilchenbeschichtung angestrebt, aber es wird natürlich vorweggenommen, dass sich eine vollständige Beschichtung bei einem kontinuierlichen, schnell laufenden Herstellungsverfahren nicht in allen Fällen erreichen lässt. Obwohl sich der Umfang der Deckung der Beschichtungsschicht nur schwer quantifizieren lässt, ist festgestellt worden, dass eine Erhöhung der Menge an Beschichtungsfeststoffen, entweder durch Erhöhung der Feststoffkonzentration in der Lösung oder durch Aufsprühen von mehr Lösung, zu verbesserten Vorteilen und dem Erscheinungsbild einer gleichförmigeren Deckung führt. Die Vorteile einer verstärkten Deckung werden durch die Kosten für das Trocknen von Überschusswasser im Verfahren ausgeglichen. Somit wird bei bevorzugten Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung eine angemessene Deckung durch das Auftragen von Beschichtungsfeststoffen in einer Konzentration von mehr als etwa 3 Gew.-% und am meisten bevorzugt von mehr als etwa 5 Gew.-% der unbeschichteten Granalie erzielt.
Die Teilchenbeschichtungsschicht der vorliegenden Erfindung umfasst ein wasserlösliches Beschichtungsmaterial. Bei bevorzugten Ausführungsformen ist das Beschichtungsmaterial ausgewählt aus der Gruppe, bestehend aus Reinigungstensiden wie anionischen Tensiden, hydrotropen Stoffen, anorganischen Materialien, organischen Salzen, Polymeren und Mischungen davon.
Die hydrotropen Stoffe der vorliegenden Erfindung sind vorzugsweise ausgewählt aus Sulfonatsalzen wie Alkalimetallsulfonaten, insbesondere Natriumxylolsulfonat, Natriumtoluolsulfonat, Natriumcumolsulfonat, hydrophobem sekundären Alkylsulfat und Natrium-3,5-disiopropylbenzolsulfonat; Polyethylenglykolen mit einem Molekulargewicht von etwa 200 bis etwa 8 000 und Polypropylenglycolen mit einem Molekulargewicht von etwa 200 bis etwa 8 000. Wenn hydrotrope Stoffe als Beschichtungsmaterial zum Einsatz kommen, sind sie vorzugsweise in einer Menge von etwa 1 Gew.-% bis etwa 20 Gew.-%, mehr bevorzugt von etwa 2 Gew.-% bis etwa 15 Gew.-% und am meisten bevorzugt von etwa 3 Gew.-% bis etwa 10 Gew.-% der fertigen Waschmittelzusammensetzung vorhanden.
Die Tenside der vorliegenden Erfindung können anionische, nichtionische, zwitterionische, ampholytische und kationische Klassen und miteinander verträgliche Mischungen davon einschließen. Waschmitteltenside sind in US-Patent Nr. 3 664 961, erteilt an Norris am 23. Mai 1972, und US-Patent Nr. 3 919 678, erteilt an Laughlin et al. am 30. Dezember 1975, beschrieben, die beide hierin durch Bezugnahme eingeschlossen sind. Kationische Tenside schließen solche ein, die in US-Patent Nr. 4 222 905, erteilt an Cockrell am 16 September 1980, und US-Patent Nr. 4 239 659, erteilt an Murphy am 16. Dezember 16 1980, die ebenfalls beide als Referenz hierin eingeschlossen sind, beschrieben sind.
Zu nicht einschränkenden Beispielen von Tensiden für Anwendung in der Beschichtung der vorliegenden Erfindung gehören die herkömmlichen C₁₁-C₁₈-Alkylbenzolsulfate („LAS") und primäre, verzweigtkettige und statistische C₁₀-C₂₀-Alkylsulfate („AS"), die sekundären (2,3) C₁₀-C₁₈-Alkylsulfate mit der Formel CH₃(CH₂)_x(CHOSO₃ ^–M⁺)CH₃ und CH₃(CH₂)_y(CHOSO₃ ^–M⁺)CH₂CH₃, worin x und (y + 1) Ganzzahlen von mindestens etwa 7, vorzugsweise mindestens etwa 9 sind und M ein wasserlöslich machendes Kation ist, besonders Natrium, ungesättigte Sulfate wie Oleylsulfat, die C₁₀-C₁₈-Alkylalkoxysulfate („AE_xS"; besonders EO-1-7-Ethoxysulfate), C₁₀-C₁₈-Alkylalkoxycarboxylate (besonders die EO 1-5-Ethoxycarboxylate), die C10-18Glycolether, die C₁₀-C₁₈-Alkylpolyglycoside und deren entsprechende sulfatierte Polyglycoside, und alpha-sulfonierte C₁₂-C₁₈- Fettsäureester. Sofern erwünscht, können die herkömmlichen nichtionischen und amphoteren Tenside, wie die C₁₂-C₁₈-Alkylethoxylate („AE") einschließlich der so genannten eng verteilten Alkylethoxylate und C₆-C₁₂-Alkylphenolalkoxylate (besonders Ethoxylate und gemischtes Ethoxy/Propoxy), C₁₂-C₁₈-Betaine und Sulfobetaine („Sultaine"), C₁₀-C₁₈-Aminoxide und dergleichen, ebenfalls in die Gesamtzusammensetzungen einbezogen werden. Die C₁₀-C₁₈-N-Alkylpolyhydroxyfettsäureamide können auch verwendet werden. Typische Beispiele schließen die C₁₂-C₁₈-n-Methylglucamide ein. Siehe WO-Patent Nr. 9 206 154. Andere von Zucker abgeleitete Tenside schließen die N-Alkoxypolyhydroxyfettsäureamide ein, wie C₁₀-C₁₈-N-(3-Methoxypropyl)glucamid. Die N-Propyl- bis N-Hexyl-C₁₂-C₁₈-glucamide können für niedrige Schäumung verwendet werden. Herkömmliche C₁₀-C₂₀-Seifen können ebenfalls verwendet werden. Wenn Tenside als Beschichtungsmaterial zum Einsatz kommen, sind sie vorzugsweise in einer Menge von etwa 1 Gew.-% bis etwa 30 Gew.-%, mehr bevorzugt von etwa 3 Gew.-% bis etwa 20 Gew.-% und am meisten bevorzugt von etwa 5 Gew.-% bis etwa 10 Gew.-% der fertigen Waschmittelzusammensetzung vorhanden.
Bei bevorzugten Ausführungsformen umfasst das Beschichtungsmaterial eine Mischung von anionischen Tensiden und hydrotropen Stoffen. Die Verhältnisse Tensid zu hydrotropem Stoff betragen vorzugsweise von etwa 95:5 bis etwa 5:95, und mehr bevorzugt liegen sie im Bereich von etwa 90:10 bis etwa 10:90. Wenn Mischungen als Beschichtungsmaterial zum Einsatz kommen, sind sie vorzugsweise in einer Menge von etwa 1 Gew.-% bis etwa 30 Gew.-%, mehr bevorzugt von etwa 3 Gew.-% bis etwa 20 Gew.-% und am meisten bevorzugt von etwa 3 Gew.-% bis etwa 15 Gew.-% der fertigen Waschmittelzusammensetzung vorhanden. Besonders bevorzugt ist eine Mischung von linearem Natriumalkylbenzolsulfonat und Natriumxylolsulfonat in einem Verhältnis von etwa 70:30 bis etwa 95:5. Der bevorzugte Viskositätsbereich für die Beschichtungslösung oder den Beschichtungsbrei während des Auftragens liegt im Bereich von etwa 0,05 Pas (50 cP) bis etwa 100 Pas (100 000 cP), mehr bevorzugt von etwa 0,1 Pas (100 cP) bis 50 Pas (50 000 cP) und am meisten bevorzugt von etwa 0,3 Pas (300 cP) bis etwa 10 Pas (10 000 cP) bei 60 °C.
Zusätzliche bevorzugte Materialien schließen anorganische Salze und organische Salze, Polymere und Kombinationen davon ein. Geeignete organische Salze schließen Alkalimetallcarboxylate wie Citrate und Acetate ein. Anorganische Salze können Silicate, Borsalze, Phosphatsalze, Magnesiumsalze und verschiedene andere glasbildende oder kristalline anorganische Salze einschließen. Am meisten bevorzugt sind nichthydratisierende Materialien. Mit nichthydratisierend ist gemeint, dass das Material keine starke Neigung besitzt, mit Umgebungswasser wie in der Zusammensetzung vorhandener Feuchtigkeit oder Luftfeuchtigkeit zu reagieren, um höhere Hydratphasen zu bilden. Bezogen auf die Zwecke der vorliegenden Erfindung ist unter einer nichthydratisierenden Beschichtung eine Beschichtungsschicht zu verstehen, bei der mindestens 40 Gew.-% der Beschichtung aus einem nichthydratisierenden anorganischen Material, vorzugsweise nicht mehr als etwa 60 Gew.-% und am meisten bevorzug mehr als etwa 80 Gew.-% aus nichthydratisierendem Material bestehen.
Das nichthydratisierende Material ist vorzugsweise aus Alkali- und/oder Erdalkalimetallsulfat- und -carbonatsalzen oder Mischungen der beiden ausgewählt. Stark bevorzugte Materialien sind Doppelsalze von Sulfat und Carbonat mit der Formel M_nX_n:MSO₄:MCO₃, worin MX eine Salzverbindung wie ein Metallhalogenid sein kann und die Molfraktionen von MSO₄ und MCO₃ beide mindestens 10 Mol-% der Formel sind. Mehr bevorzugt beträgt das Molverhältnis MSO₄:MCO₃ von etwa 90:10 bis etwa 10:90 und mehr bevorzugt von etwa 75:25 bis etwa 60:40, worin M unabhängig ein Alkali- oder Erdalkalimetall darstellt und n eine Ganzzahl oder ein Bruch davon von 0 bis 5 ist. Beispiele für diese stark bevorzugten Materialien sind die wasserfreien Sulfat- und wasserfreien Carbonatmineralien, die natürlich durch Verdampfungsabscheidung gebildet werden, wie Hanksit, KNa22(SO4)9(CO3)2Cl, und Tychit, Na6Mg2(CO3)4(SO4). Ein besonders bevorzugtes Material ist das Doppelsalz Na₂SO₄:Na₂CO₃ mit dem Molverhältnis 2:1, auch als „Burkeit", Na6(CO3)(SO4)2, bekannt.
Die Teilchenbeschichtungsschicht kann zusätzlich zum Teilchenbeschichtungsmaterial auch einen Waschmittelzusatzbestandteil umfassen. Diese Waschmittelzusatzbestandteile können eine Vielfalt von Bestandteilen einschließen, einschließlich, aber nicht beschränkt auf optische Aufheller, Pigmente oder Farbstoffe, Komplexbildner, nichtionische Tenside, pH-Steuermittel, Waschmittel-Cobuilder, Füllstoffe und Mischungen dieser Materialien. Besonders bevorzugt sind Pigmente oder Farbstoffe wie Titandioxid, Bläuungsmittel wie Kupfersulfat, Zinkthiosulfat und Ultramarinblau, Funkelverstärker wie Glimmerflocken, Füllstoffe wie Natriumcarbonat und Natriumsulfat und Cobuilder wie Citrate und nichtionische Tenside.
Die Herstellung der Granalien der vorliegenden Erfindung erfolgt durch Beschichten der Granalien gemäß vorhergehender Beschreibung mit dem Teilchenbeschichtungsmaterial in einem Fließbett. Bei bevorzugten Verfahren gemäß der vorliegenden Erfindung werden Waschmittelgranalien, vorzugsweise trockene Agglomerate, sprühgetrocknetes Pulver und Waschmittelzusatzbestandteile, in einer Serie von Mischern gemischt, einschließlich eines mittelschnell laufenden Mischers, dem ein Fließbett-Beschichtungsmischer nachgeschaltet ist, worin die gebildete Waschmittelzusammensetzung in einem Fließbett gemäß nachstehender Beschreibung beschichtet wird. Bei einer noch mehr bevorzugten Ausführungsform ist dem mittelschnell laufenden Mischer eine Fließbett-Trocknungsstufe nachgeschaltet, in der Bindemittel in das Fließbett eingesprüht wird, um das Agglomerieren vor der Fließbett-Beschichtungsstufe zu erleichtern. Fakultativ kann das Verfahren den Einsatz eines Schnellmischers umfassen, der dem mittelschnell laufenden Mischer vorgeschaltet ist, um das Mischen und Agglomerieren zusätzlich zu erleichtern.
Das Fließbett wird auf solche Weise betrieben, dass die Flusszahl FZ im Fließbett mindestens etwa 3,5, vorzugsweise von etwa 3,5 bis etwa 7,0 und am meisten bevorzugt von etwa 3,5 bis etwa 5,0 beträgt. Die Flusszahl (FZ_m) ist ein Verhältnis der Überschussgeschwindigkeit (U_e) des Aufwirbelungsgases und der Teilchendichte (p_p) relativ zum Massenfluss (q_liq) der bei einem normalisierten Abstand (D_O) der Sprüheinrichtung in das Fließbett eingespritzten Flüssigkeit. Die Flusszahl gestattet eine Abschätzung der Betriebsparameter eines Fließbetts zur Steuerung des Beschichtungsablaufs im Fließbett. Die Flusszahl lässt sich entweder als Massenfluss, berechnet nach folgender Formel: FZm = log10[{PPUe}/qliq]ausdrücken, oder als Volumenfluss, berechnet nach der Formel: FZV = log10[{Ue}/qvliq]worin q_vliq das Volumen der in das Fließbett eingesprühten Flüssigkeit ist. Die Berechnung und eine Erläuterung der Anwendbarkeit der Flusszahl sind in WO 98/58 046, dessen Offenbarung hierin durch Bezugnahme eingeschlossen ist, umfassend beschrieben.
Ferner wird das Fließbett mit einer Stokeschen Zahl von höher als etwa 1 St (0,0001 m²/s), mehr bevorzugt höher als 10–1 000 St (0,001–0,1 m²/s) und am meisten bevorzugt von etwa 100 St (0,01 m²/s) bis etwa 1 000 St (0,1 m²/s) betrieben. Die Stokesche Zahl ist ein Maß für die Teilchenkoaleszenz, die den Grad der Vermischung beschreibt, der bei Teilchen in einer Ausrüstung wie z. B. einem Fließbett auftritt. Die Stokesche Zahl wird nach folgender Formel ermittelt: Stokesche Zahl = 4 pvd/9 u worin p die Schüttdichte der Teilchen, v die Überschussgeschwindigkeit, d den mittleren Teilchendurchmesser und u die Viskosität des Bindemittels bezeichnen. Die Stokesche Zahl und eine Erläuterung ihrer Anwendbarkeit sind in WO 99/03 964, dessen Offenbarung hierin durch Bezugnahme eingeschlossen ist, ausführlich beschrieben.
Die Granalien der vorliegenden Erfindung werden in einen Fließbetttrockner mit mehreren inneren „Stufen" oder „Zonen" geleitet. Eine Stufe oder Zone ist jeder beliebige diskrete Bereich innerhalb des Trockners, und die beiden Begriffe werden hierin austauschbar gebraucht. Die Verfahrensbedingungen in einer Stufe können anders als oder ähnlich wie die in anderen Stufen im Trockner sein. Es versteht sich, dass zwei aneinander grenzende Trockner mit einem Einzeltrockner, der mehrere Stufen hat, gleichwertig sind. Die einzelnen Zulaufströme von Granalien und Beschichtungsmaterial können abhängig von zum Beispiel der Teilchengröße und dem Feuchtigkeitsgehalt des jeweiligen Zulaufstroms in verschiedenen Stufen zugeführt werden. Die Zufuhr verschiedener Ströme in verschiedenen Stufen kann die Wärmelast des Trockners auf ein Minimum reduzieren und die Teilchengröße und -form gemäß Definition hierin optimieren.
Der Fließbettmischer der vorliegenden Erfindung umfasst typischerweise eine erste Beschichtungszone, in der das Teilchenbeschichtungsmaterial der vorliegenden Erfindung aufgetragen wird. In der Beschichtungszone erfolgt das Aufsprühen des Beschichtungsmaterials, das wässrigen oder breiförmigen Zustand hat, auf die aufgewirbelten Teilchen. Das Bett wird typischerweise mit Warmluft aufgewirbelt, um die Feuchtigkeit der Aufsprühbeschichtung während des Auftragens völlig oder teilweise zu trocknen. Zum Aufsprühen dienen Düsen mit der Fähigkeit, einen feinen oder zerstäubten Sprühstrahl der Beschichtungsmischung aufzutragen, damit eine vollständige Deckung der Teilchen erzielt wird. Die vom Zerstäuber ausgegebene Tröpfchengröße ist typischerweise kleiner als das etwa 2-fache der Teilchengröße. Diese Zerstäubung kann entweder mit einer konventionellen Zweistromdüse mit Zerstäubungsluft oder, als Alternative, mit einer konventionellen Druckdüse bewirkt werden. Um diese Form der Zerstäubung zu erreichen, ist die Rheologie der Lösung oder des Breis gekennzeichnet durch eine Viskosität im Zerstäubungspunkt, die niedriger als etwa 0,5 Pas (500 cP), vorzugsweise niedriger als 0,2 Pas (200 cP) ist. Die Düse kann im Fließbett an praktisch jeder beliebigen Stelle angeordnet sein, bevorzugt ist jedoch eine Positionierung, die ein senkrecht nach unten gerichtetes Sprühen der Beschichtungsmischung gestattet, z. B. eine Obersprühkonfiguration. Für beste Ergebnisse ist die Düsenanordnung auf oder über der aufgewirbelten Höhe der Teilchen im Fließbett positioniert. Die aufgewirbelte Höhe ist typischerweise durch die Höhe eines Wehrs oder Überlaufgitters festgelegt. Der Beschichtungszone des Fließbetts folgen typischerweise eine Trockenzone und eine Kühlzone. Dem Fachmann ist natürlich bekannt, dass auch alternative Anordnungen möglich sind, um die schlussendlichen beschichteten Teilchen der vorliegenden Erfindung zu erhalten.
Typische Verhältnisse in einer Fließbettanlage der vorliegenden Erfindung umfassen (i) von etwa 1 bis etwa 20 Minuten mittlere Verweilzeit, (ii) von etwa 100 bis etwa 600 mm Tiefe des nicht aufgewirbelten Betts, (iii) eine Tröpfchengröße von weniger als dem etwa 2-fachen der Teilchengröße, vorzugsweise nicht mehr als etwa 100 Mikrometer, mehr bevorzugt nicht mehr als 50 Mikrometer, (iv) von etwa 150 bis etwa 1 600 mm Sprühhöhe, gemessen ab Fließbettplatte, oder vorzugsweise 0–600 mm von der Oberseite des Fließbetts, (v) von etwa 0,1 bis etwa 4,0 m/s Aufwirbelungsgeschwindigkeit, vorzugsweise von etwa 1,0 bis etwa 3,0 m/s, und (vi) von etwa 12 bis etwa 200 °C Betttemperatur, vorzugsweise etwa 15 bis etwa 100 °C. Auch hier weiß der Fachmann, dass die Verhältnisse im Fließbett abhängig von einer Reihe verschiedener Faktoren variieren können.
Die beschichteten Teilchen, die den Beschichtungsmischer verlassen, können selbst eine Vollwaschzusammensetzungen enthalten oder können in bevorzugten Ausführungsformen mit zusätzlichen Bestandteilen wie Bleichmitteln, En zymen, Duftstoffen, unbeschichteten Waschmittelteilchen und verschiedenen anderen Bestandteilen gemischt werden, damit eine Vollwaschzusammensetzung hergestellt wird.
Die erfindungsgemäße Waschmittelzusammensetzung mit beschichteten Granalien erbringt die gewünschten Vorteile von Löslichkeit, verbesserter Ästhetik und Fließfähigkeit durch das Verfahren der vorliegenden Erfindung und die Steuerung oder Wahl bestimmter Größen des geometrischen mittleren Teilchendurchmessers der Teilchen in der Zusammensetzung. Unter „verbesserter Ästhetik" ist zu verstehen, dass der Verbraucher ein granulöses Waschmittelprodukt bevorzugt, dessen Teilchen ein gleichmäßigeres Erscheinungsbild aufweisen als die bisherigen granulösen Waschmittelprodukte, die Teilchen variierender Größe und Zusammensetzung enthielten. Zu diesem Zweck weisen mindestens etwa 50 Gew.-%, mehr bevorzugt etwa 75 Gew.-%, noch mehr bevorzugt mindestens etwa 90 Gew.-% und am meisten bevorzugt etwa 95 Gew.-% der gesamten Teilchen im Waschmittelprodukt den gewählten mittleren Durchmesser für die Teilchengröße auf. Hierdurch wird ein wesentlicher Anteil des granulösen Waschmittelproduktes eine gleichmäßige Größe aufweisen, um das von den Verbrauchern gewünschte ästhetische Erscheinungsbild zu bieten.
Vorzugsweise beträgt der geometrische mittlere Durchmesser der Teilchen von etwa 500 Mikrometer bis etwa 1 500 Mikrometer, mehr bevorzugt von etwa 600 Mikrometer bis etwa 1 200 Mikrometer und am meisten bevorzugt von etwa 600 Mikrometer bis etwa 1 000 Mikrometer. Die Teilchengrößenverteilung wird anhand einer relativ engen geometrischen Standardabweichung oder „Spanne" begrenzt, so dass nicht zu viele Teilchen außerhalb der Zielgröße liegen. Demzufolge ist die geometrische Standardabweichung vorzugsweise von etwa 1 bis etwa 2, mehr bevorzugt von etwa 1,0 bis etwa 1,7, noch mehr bevorzugt von etwa 1,0 bis etwa 1,4 und am meisten bevorzugt von etwa 1,0 bis etwa 1,2. Der Fachmann versteht, dass die Hemmung der unvorschriftsmäßig bemessenen Teilchen durch die vorliegende Erfindung zu der eng begrenzten Spanne der Zusammensetzung, die sich aus der vorliegenden Erfindung ergibt, beiträgt.
Ohne an eine Theorie gebunden zu sein, wird angenommen, dass die Verbesserung der Löslichkeit ein Resultat davon ist, dass mehr Teilchen der Waschmittelzusammensetzung von gleicher Größe sind. Genauer gesagt wird infolge der gleichförmigeren Größe der Teilchen die Anzahl der wirklichen „Berührungspunkte" der einzelnen Teilchen in der Waschmittelzusammensetzung verringert, und dies verringert wiederum den „Brückeneffekt", der normalerweise mit den Schwierigkeiten bei der Auflösung von „Klumpen-Gel"-Bildungen bei granulösen Waschmittelzusammensetzungen verbunden ist. Bisherige granulöse Waschmittelzusammensetzungen enthielten Teilchen variierender Größe, was zu einer größeren Anzahl von Berührungspunkte unter den Teilchen führt. Beispielsweise könnten mit einem großen Teilchen viele kleinere Teilchen in Berührung kommen, was mit sich führt, dass die Teilchenposition Voraussetzungen für die Bildung von Klumpen-Gel bietet. Durch die Menge und die gleichförmige Größe der Teilchen in der granulösen Waschmittelzusammensetzung der vorliegenden Erfindung werden derartige Probleme vermieden.
Der Begriff „ein Anteil" der Teilchen bedeutet, dass zumindest einige Teilchen der Waschmittelzusammensetzung ein Reinigungstensid und/oder einen Waschmittelbuilder enthalten, um die grundlegenden Gerüstblöcke einer typischen Waschmittelzusammensetzung bereitzustellen. Die verschiedenen Tenside und Builder sowie deren jeweilige Mengen in der Zusammensetzung sind nachstehend angegeben. Die Waschmittelzusammensetzung enthält typischerweise von etwa 1 Gew.-% bis etwa 50 Gew.-% ein Reinigungstensid und von etwa 1 Gew.-% bis etwa 75 Gew.-% einen Waschmittelbuilder.
Eine besonders wichtige Eigenschaft von Waschmittelpulvern ist die Farbe. Die Farbe wird gewöhnlich mit einem Hunter-Colorimeter bestimmt und mit den drei Parametern „L", „a" und „b" angegeben. Von besonderer Bedeutung für den Ver braucher von Waschmittelpulver ist die Weißheit des Pulvers, die durch die Gleichung L-3b bestimmt wird. In der Regel gelten Weißheitswerte unter etwa 60 % als ungenügend. Die Weißheit lässt sich durch verschiene Maßnahmen verbessern, zum Beispiel durch Einbeziehung eines Pigments oder Weißmachers in die Beschichtungsschicht der Granalien, z. B. Titandioxid.
Vorzugsweise haben die granulösen Waschmittel dieser Erfindung eine Weißheit von 60–100, bevorzugt 75–100, mehr bevorzugt 85–100 und am meisten bevorzugt 92–100. Ebenfalls bevorzugt sind granulöse Waschmittel, bei denen alle Bestandteile eine Weißheitsdifferenz (Höchst-/Niedrigstwert) von weniger als etwa 40, vorzugsweise weniger als 30, mehr bevorzugt weniger als 20 und am meisten bevorzugt weniger als 10 aufweisen.
Eine andere wichtige Eigenschaft der granulösen Waschmittelprodukte dieser Erfindung ist die Form der einzelnen Teilchen. Die Form kann auf verschiedene Weisen gemessen werden, die dem Fachmann bekannt sind. Ein solches Verfahren ist die Verwendung optischer Mikroskopie mit der Optimus-Bildanalysesoftware (V5.0). Folgende wichtige Parameter werden ermittelt:
„Rundheit", definiert als (gemessene Umkreislänge des Teilchenbilds)²/(gemessene Fläche des Teilchenbilds). Die Rundheit einer völlig glattflächigen Kugel (Mindestrundheit) beträgt 12,57; und
„Seitenverhältnis", definiert als Verhältnis von Länge zu Breite des Teilchenbilds.
Jede dieser Eigenschaften ist von Bedeutung und kann über die Masse der granulösen Waschmittelzusammensetzung gemittelt werden. Auch die Kombination der beiden Parameter, wie durch das Produkt der beiden Parameter definiert, ist wichtig (d. h. beiden müssen gesteuert werden, damit ein Produkt mit einem guten Erscheinungsbild erhalten wird). Vorzugsweise weisen die nach dem Verfahren der vorliegenden Erfindung hergestellten granulösen Waschmittelzusammensetzungen Rundheitswerte von weniger als etwa 50, bevorzugt weniger als etwa 30, mehr bevorzugt weniger als etwa 23 und am meisten bevorzugt weniger als etwa 18 auf. Ebenfalls bevorzugt sind granulöse Waschmittelzusammensetzungen mit Seitenverhältnissen von weniger als etwa 2, vorzugsweise weniger als etwa 1,5, mehr bevorzugt weniger als etwa 1,3 und am meisten bevorzugt weniger als etwa 1,2.
Darüber hinaus ist eine gleichmäßige Verteilung der Formen der Teilchen in der Zusammensetzung bevorzugt. Besonders die granulösen Waschmittelzusammensetzungen dieser Erfindung haben eine Standardabweichung bei der Zahlenverteilung für die Rundheit, die geringer ist als etwa 20, vorzugsweise geringer als etwa 10, mehr bevorzugt geringer als etwa 7 und am meisten bevorzugt geringer als etwa 4. Und die Standardabweichung bei der Zahlenverteilung für Seitenverhältnisse ist vorzugsweise geringer als etwa 1, mehr bevorzugt geringer als etwa 0,5, noch mehr bevorzugt geringer als etwa 0,3 und am meisten bevorzugt geringer als 0,2.
Bei einem besonders bevorzugten Verfahren der vorliegenden Erfindung werden granulöse Waschmittelzusammensetzungen hergestellt, worin das Produkt von Rundheit und Seitenverhältnis geringer ist als etwa 100, vorzugsweise geringer als etwa 50, noch mehr bevorzugt geringer als etwa 30 und am meisten bevorzugt geringer als etwa 20. Ebenfalls bevorzugt sind granulöse Waschmittelzusammensetzungen, bei denen die Standardabweichung der Zahlenverteilung des Produkts von Rundheit und Seitenverhältnis geringer ist als etwa 45, vorzugsweise geringer als etwa 20, mehr bevorzugt geringer als etwa 7 und am meisten bevorzugt geringer als etwa 2.
Wie bereits gesagt, bieten die beschichteten Teilchen der vorliegenden Erfindung in der Hinsicht verbesserte Oberflächeneigenschaften, dass die Teilchen eine gleichmäßigere Form und eine glattflächigere Oberfläche aufweisen als die unbeschichteten sprühgetrockneten oder agglomerierten Waschmittelteilchen. Diese Merkmale spiegeln sich typischerweise in einer Reduzierung des Gesamtflächeninhalts der mit einer erfindungsgemäßen Beschichtung versehenen Teilchen im Gegensatz zu Teilchen ohne erfindungsgemäße Beschichtung wider.
Die erfindungsgemäßen Beschichtungen reduzieren den Gesamtflächeninhalt durch Glätten von Unebenheiten und Füllen von Spalten in der Oberfläche der Teilchen. Die erfindungsgemäßen Beschichtungen ergeben vorzugsweise eine Reduzierung des Gesamtflächeninhalts, der gemäß folgender Formel gemessen wird: [(Flächeninhalt der unbeschichteten Teilchen) – (Flächeninhalt der beschichteten Teilchen)]/(Flächeninhalt der unbeschichteten Teilchen)·100 = Prozent der Flächeninhaltsreduzierungvon mindestens etwa 10 %, mehr bevorzugt mindestens etwa 20 % und am meisten bevorzugt mindestens etwa 30 %.
Eine Reduzierung des Flächeninhalts, wie durch die vorliegende Erfindung bereitgestellt, kann zu verbesserten Fließeigenschaften und insgesamt verbesserter Ästhetik führen, indem eine stärker reflektierende Oberfläche erhalten wird.
Flächeninhalt-Prüfverfahren
Der Flächeninhalt der Teilchen der vorliegenden Erfindung wird nach folgendem Verfahren gemessen. Waschmittelteilchen werden in ein Gerät Micromeritics VacPrep 061, erhältlich von Micromeritics, Norcross, Georgia, USA, für eine Vorprüfungsvorbereitung eingegeben. Die Teilchen werden unter Vakuum von etwa 66 Pa (500 mTorr) für ungefähr 16 h auf eine Temperatur zwischen 80 und 100 °C erwärmt. Der BET-Mehrpunktflächeninhalt wird danach in einen Flächeninhaltanalysegerät Micromeritics Gemini 2 375 unter Verwendung einer Mischung von Helium- und Stickstoffgasen und bei folgenden allgemeinen Bedingungen gemessen: Evakuierungsgeschwindigkeit – 66,7 Pa/min (500,0 mm Hg/min); Analysenmodus – Äquilibrierung; Evakuierungsdauer – 1,0 min; Sättigungsdruck – 102,89 Pa (771,77 mm Hg); Äquilibrierungszeit – 5 s. Helium-/Stickstoffdruck – 0,1 MPa (15 psig); Helium- und Stickstoffrein heit – 99,9 %, der Freiraum wird gemessen und die P/Po-Punkte decken 0,05 bis 0,3 bei Messung in 5 Datenpunkten.
Bei einer fakultativen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung können die beschichteten Teilchen der vorliegenden Erfindung nach der Beschichtung einer Glanzbehandlung unterzogen werden, damit das beschichtete Waschmittelteilchen einen Glanzschicht erhält. Die Glanzschicht kann anorganische Salzmaterialien, komplexbildende Materialien, polymere Materialien und Mischungen davon umfassen. Bevorzugte anorganische Materialien sind Sulfatsalze wie Magnesiumsulfat, bevorzugte Komplexbildner sind Diamine wie Ethylendiamindibernsteinsäuren (EDDS), während bevorzugte Polymere Acrylpolymere und -copolymere wie Acryl/Malein-Copolymere einschließen.
Waschmittelzusammensetzungen
Vollständig formulierte Waschmittelzusammensetzungen der vorliegenden Erfindung können eine beliebige Anzahl konventioneller Waschmittelbestandteile einschließen. Beispielsweise kann das Tensidsystem der Waschmittelzusammensetzung anionische, nichtionische, zwitterionische, ampholytische und kationische Klassen und miteinander verträgliche Mischungen davon einschließen. Waschmitteltenside sind in US-Patent Nr. 3 664 961, erteilt an Norris am 23. Mai 1972, und US-Patent Nr. 3 919 678, erteilt an Laughlin et al. am 30. Dezember 1975, beschrieben, die beide hierin durch Bezugnahme eingeschlossen sind. Kationische Tenside schließen solche ein, die in US-Patent Nr. 4 222 905, erteilt an Cockrell am 16 September 1980, und US-Patent Nr. 4 239 659, erteilt an Murphy am 16. Dezember 16 1980, die ebenfalls beide als Referenz hierin eingeschlossen sind, beschrieben sind.
Zu nicht einschränkenden Beispielen von Tensidsystemen gehören die herkömmlichen C₁₁-C₁₈-Alkylbenzolsulfate („LAS") und primäre, verzweigtkettige und statistische C₁₀-C₂₀-Alkylsulfate („AS"), die sekundären (2,3) C₁₀-C₁₈-Alkylsulfate mit der Formel CH₃(CH₂)_x(CHOSO₃ ^–M⁺)CH₃ und CH₃(CH₂)_y(CHOSO₃ ^–M⁺)CH₂CH₃, worin x und (y + 1) Ganzzahlen von mindestens etwa 7, vorzugsweise mindestens etwa 9 sind und M ein wasserlöslich machendes Kation ist, besonders Natrium, ungesättigte Sulfate wie Oleylsulfat, die C₁₀-C₁₈-Alkylalkoxysulfate („AE_xS"; besonders EO-1-7-Ethoxysulfate), C₁₀-C₁₈-Alkylalkoxycarboxylate (besonders die EO 1-5-Ethoxycarboxylate), die C_10-18-Glycolether, die C₁₀-C₁₈-Alkylpolyglycoside und deren entsprechende sulfatierte Polyglycoside, und alpha-sulfonierte C₁₂-C₁₈-Fettsäureester. Sofern erwünscht, können die herkömmlichen nichtionischen und amphoteren Tenside, wie die C₁₂-C₁₈-Alkylethoxylate („AE") einschließlich der so genannten eng verteilten Alkylethoxylate und C₆-C₁₂-Alkylphenolalkoxylate (besonders Ethoxylate und gemischtes Ethoxy/Propoxy), C₁₂-C₁₈-Betaine und Sulfobetaine („Sultaine"), C₁₀-C₁₈-Aminoxide und dergleichen, ebenfalls in die Gesamtzusammensetzungen einbezogen werden. Die C₁₀-C₁₈-N-Alkylpolyhydroxyfettsäureamide können auch verwendet werden. Typische Beispiele schließen die C₁₂-C₁₈-n-Methylglucamide ein. Siehe WO-Patent Nr. 9 206 154. Andere von Zucker abgeleitete Tenside schließen die N-Alkoxypolyhydroxyfettsäureamide ein, wie C₁₀-C₁₈-N-(3-Methoxypropyl)glucamid. Die N-Propyl- bis N-Hexyl-C₁₂-C₁₈-glucamide können für niedrige Schäumung verwendet werden. Herkömmliche C₁₀-C₂₀-Seifen können ebenfalls verwendet werden. Wenn hohe Schäumung erwünscht ist, können die verzweigtkettigen C₁₀-C₁₆-Seifen verwendet werden. Mischungen von anionischen und nichtionischen Tensiden sind besonders nützlich. Andere herkömmliche, nützliche Tenside sind in Standardtexten aufgeführt.
Die Waschmittelzusammensetzung kann und soll vorzugsweise einen Waschmittelbuilder einschließen. Builder werden im Allgemeinen aus verschiedenen wasserlöslichen Alkalimetall-, Ammonium- oder substituierten Ammoniumphosphaten, Polyphosphaten, Phosphonaten, Polyphosphonaten, Carbonaten, Silicaten, Boraten, Polyhydroxysulfonaten, Polyacetaten, Carboxylaten und Polycarboxylaten ausgewählt. Bevorzugt werden die Alkalimetallsalze, insbesondere Natriumsalze, der vorstehenden. Bevorzugt für Verwendung hierin sind die Phosphate, Carbonate, Silicate, C_10-18-Fettsäuren, Polycarboxylate und Mischungen davon. Mehr bevorzugt sind Natriumtripolyphosphat, Tetranatriumpyrophosphat, Citrat, Tartratmono- und -disuccinate, Natriumsilicat und Mischungen davon (siehe unten).
Spezifische Beispiele für anorganische Phosphatbuilder sind Natrium- und Kaliumtripolyphosphat, Pyrophosphat, polymeres Metaphosphat mit einem Polymerisationsgrad von etwa 6 bis 21 und Orthophosphate. Beispiele für Polyphosphonatbuilder sind die Natrium- und Kaliumsalze von Ethylendiphosphonsäure, die Natrium- und Kaliumsalze von Ethan-1-hydroxy-1,1-diphosphonsäure und die Natrium- und Kaliumsalze von Ethan-1,1,2-triphosphonsäure. Weitere phosphorhaltige Builderverbindungen sind in den US-Patenten Nr. 3 159 581; 3 213 030; 3 422 021; 3 422 137; 3 400 176 und 3 400 148, die alle hierin durch Bezugnahme eingeschlossen sind, offenbart.
Beispiele für anorganische Nichtphosphorbuilder sind Natrium- und Kaliumcarbonat, -hydrogencarbonat, -sesquicarbonat, -tetraboratdecahydrat und Silicate mit einem Gewichtsverhältnis SiO₂ zu Alkalimetalloxid von etwa 0,5 bis etwa 4,0, vorzugsweise von etwa 1,0 bis etwa 2,4. Wasserlösliche, organische Nichtphosphorbuilder, die hierin nützlich sind, schließen die verschiedenen Alkalimetall-, Ammonium- und substituierten Ammoniumpolyacetate, -carboxylate, -polycarboxylate und -polyhydroxysulfonate ein. Beispiele für Polyacetat- und Polycarboxylatbuilder sind die Natrium-, Kalium-, Lithium-, Ammonium- und substituierten Ammoniumsalze von Ethylendiamintetraessigsäure, Nitrilotriessigsäure, Oxydibernsteinsäure, Mellithsäure Benzolpolycarboxylatsäuren und Citronensäure.
Polymere Polycarboxylatbuilder sind im US-Patent Nr. 3 308 067, erteilt an Diehl am 7. März 1967, dessen Offenbarung hierin durch Bezugnahme eingeschlossen ist, dargelegt. Solche Materialien schließen die wasserlöslichen Salze von Homo- und Copolymeren aliphatischer Carbonsäuren, wie beispielsweise Maleinsäure, Itaconsäure, Mesaconsäure, Fumarsäure, Aconitsäure, Citraconsäure und Methylenmalonsäure, ein. Einige dieser Materialien sind nützlich als wasserlösliches anionisches Polymer gemäß nachstehender Beschreibung, jedoch nur in inniger Mischung mit dem anionischen Nichtseifetensid.
Andere geeignete Polycarboxylate für Anwendung hierin sind die Polyacetalcarboxylate, die in US-Patent Nr. 4 144 226, erteilt an Crutchfield et al. am 13. März 1979, und in US-Patent Nr. 4 246 495, erteilt an Crutchfield et al. am 27. März 1979, beide hierin durch Bezugnahme eingeschlossen, beschrieben sind. Diese Polyacetalcarboxylate können hergestellt werden, indem ein Ester von Glyoxylsäure und ein Polymerisationsinitiator unter Polymerisationsbedingungen zusammengebracht werden. Der resultierende Polyacetalcarboxylatester wird dann an chemisch stabile Endgruppen gebunden, um das Polyacetalcarboxylat gegenüber einer raschen Depolymerisation in alkalischer Lösung zu stabilisieren, in das entsprechende Salz umgewandelt und zu einer Waschmittelzusammensetzung gegeben. Besonders bevorzugte Polycarboxylatbuilder sind die Ethercarboxylatbuilderzusammensetzungen, die eine Kombination von Tartratmonosuccinat und Tartratdisuccinat umfassen, die in US-Patent Nr. 4 663 071, erteilt an Bush et al. am 5. Mai 1987, beschrieben sind, dessen Offenbarung hierin durch Bezugnahme eingeschlossen ist.
Wasserlösliche Silicatfeststoffe werden durch die Formel SiO₂·M₂O dargestellt, worin M ein Alkalimetall ist und ein Gewichtsverhältnis von SiO₂:M₂O von etwa 0,5 zu etwa 4,0 vorhanden ist, und sind nützliche Salze in den Waschmittelgranalien der Erfindung in Konzentrationen von etwa 2 Gew.-% bis etwa 15 Gew.-%, vorzugsweise von etwa 3 Gew.-% bis etwa 8 Gew.-% bezogen auf eine wasserfreie Gewichtsbasis. Wasserfreies oder hydratisiertes teilchenförmiges Silicat kann ebenfalls verwendet werden.
Zusätzliche Bestandteile in beliebiger Anzahl können ebenfalls als Komponenten in die granulöse Waschmittelzusammensetzung eingeschlossen werden. Diese schließen andere Waschmittelbuilder, Bleichmittel, Bleichmittelaktivatoren, Schaumverstärker oder Schaumunterdrücker, Anlaufschutz- und Korrosionsschutzmittel, Schmutzsuspendiermittel, Schmutzabweisemittel, keimtötende Mittel, pH-Regler, Alkalinitätsquellen, bei denen es sich nicht um Builder handelt, Komplexbildner, Smectit-Tonerden, Enzyme, enzymstabilisierende Mittel und Duftstoffe ein. Siehe US-Patent Nr. 3 936 537, erteilt am 3. Februar 1976 an Baskerville, Jr. et al. und hierin durch Bezugnahme eingeschlossen.
Bleichmittel und -aktivatoren sind in US-Patent Nr. 4 412 934, erteilt an Chung et al. am 1. November 1983, und in US-Patent Nr. 4 483 781, erteilt an Hartman am 20. November 1984, die beide hierin durch Bezugnahme eingeschlossen sind, beschrieben. Komplexbildner sind auch in US-Patent Nr. 4 663 071, erteilt an Bush et al., ab Spalte 17, Zeile 54 bis Spalte 18, Zeile 68, das hierin durch Bezugnahme eingeschlossen ist, beschrieben. Schaummodifikatoren sind auch fakultative Bestandteile und in den US-Patenten Nr. 3 933 672, erteilt an Bartoletta et al. am 20. Januar 1976, und Nr. 4 136 045, erteilt an Gault et al. am 23. Januar 1979, die beide hierin durch Bezugnahme eingeschlossen sind, beschrieben.
Geeignete Smectit-Tonerden für Verwendung hierin sind in US-Patent Nr. 4 762 645, erteilt an Tucker et al. am 9. August 1988, Spalte 6, Zeile 3 bis Spalte 7, Zeile 24, hierin durch Bezugnahme eingeschlossen, beschrieben. Geeignete zusätzliche Waschmittelbuilder für Verwendung hierin sind im Baskerville-Patent, Spalte 13, Zeile 54 bis Spalte 16, Zeile 16, und in US-Patent Nr. 4 663 071, erteilt an Bush et al. am 5. Mai 1987, die beide hierin durch Bezugnahme eingeschlossen sind, aufgeführt.
Die nachstehenden Beispiele sind nur zum Zweck der Erläuterung angeführt und in keiner Weise als Einschränkung des Umfangs der beiliegenden Ansprüche zu betrachten.
In den folgenden Beispielen sind alle Konzentrationen in Gewichtsprozent der Zusammensetzung angegeben:
Beispiel I
Eine beschichtete granulöse Waschmittelzusammensetzung ist nach dem folgenden Verfahren hergestellt worden: 1 600 g Waschmittelteilchen, die 50 Gew.-% trockene Waschmittelagglomerate und 50 Gew.-% sprühgetrocknete Waschmittelgranalien umfassten, wurden in einem satzweise arbeitenden Fließbett mit einer Betthöhe von 15,2 cm (6 Zoll) aufgewirbelt. Bei Aufwirbelungsluft mit einer Eingangstemperatur von 130 °C und Strömungsgeschwindigkeit von 1 m/s sowie einer Temperatur im Fließbett von 45 °C wurde eine wirksame 25-%-Burkeitlösung in das Fließbett eingesprüht, um in der fertigen Formelkonzentration einen Feststoffgehalt von 5 % zu ergeben. Das Fließbett wurde mit einer Flusszahl FZ von 4 und einer Stokeschen Zahl von 10 (0,001 m²/s) betrieben.

Claims

Verfahren zur Beschichtung eines Waschmittelteilchens, gekennzeichnet durch die Schritte des Beschichtens einer Waschmittelgranalie, die mindestens eine aktive Waschmittelsubstanz aufweist, in einem Fließbett mit einem wasserlöslichen Beschichtungsmaterial zur Bildung beschichteter Waschmittelgranalien, worin das Fließbett mit einer Flusszahl FN von mindestens 3,5 betrieben wird.
Verfahren nach Anspruch 1, worin das Fließbett mit einer Flusszahl FN von 3,5 bis 7,0 betrieben wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 2, worin das Fließbett mit einer Stokesschen Zahl von größer als eins (0,0001 m²/s) betrieben wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, worin das wasserlösliche Beschichtungsmaterial aus Reinigungstensiden, hydrotropen Stoffen, anorganischen Salzen, organischen Salzen und Mischungen davon ausgewählt wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, worin das Beschichtungsmaterial ein nicht hydratisierendes anorganisches Material, ausgewählt aus der Gruppe, bestehend aus Alkalimetallcarbonatsalzen, Alkalimetallsulfatsalzen und Mischungen davon, ist.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, worin das wasserlösliche, nicht hydratisierende anorganische Material das Doppelsalz Na₂SO₄:Na₂CO₃ in einem Gewichtsverhältnis von Na₂SO₄ zu Na₂CO₃ von 80:20 bis 20:80 ist.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, worin das wasserlösliche Beschichtungsmaterial ein anionisches Tensid oder einen Vorläufer davon umfasst.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, worin das wasserlösliche Beschichtungsmaterial einen hydrotropen Stoff, ausgewählt aus der Gruppe, beste hend aus Polyethylenglykolen, Polypropylenglykolen, Sulfonatsalzen und Mischungen davon, umfasst.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8, worin das wasserlösliche Beschichtungsmaterial eine Mischung eines anionischen Tensid und eines hydrotropen Stoffes in einem Verhältnis von anionischem Tensid zu hydrotropem Stoff von 95:5 bis 5:95 ist.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 9, worin das Beschichtungsmaterial außerdem einen Waschmittelzusatzbestandteil, wie Aufheller, Komplexbildner, nichtionische Tenside, Cobuilder und Mischungen davon, einschließt.