DE602004005856T2

DE602004005856T2 - Waschmittelkomponente und verfahren zu deren herstellung

Info

Publication number: DE602004005856T2
Application number: DE602004005856T
Authority: DE
Inventors: Bastiaan Unilever R&D DOMBURG; Harmannus Unilever R&D TAMMES
Original assignee: Unilever NV
Current assignee: Unilever NV
Priority date: 2003-06-06
Filing date: 2004-05-12
Publication date: 2007-08-30
Anticipated expiration: 2024-05-13
Also published as: RU2005137868A; US20070004607A1; EP1631656A1; EP1631656B1; CN1798827A; WO2004111176A1; CN100360653C; DE602004005856D1; ATE359354T1; GB0313136D0; ZA200509062B

Description

Technisches Gebiet
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine granuläre Waschmittelkomponente, die zur Einführung in partikuläre Waschmittelzusammensetzungen geeignet ist, und auf ein neues Verfahren für ihre Herstellung.
Hintergrund und Stand der Technik
Viele Waschmittelinhaltsstoffe sind in flüssiger Form erhältlich. Dies kann aus einer Vielzahl von Gründen, beispielsweise Lagerstabilität, der Fall sein.
Waschaktive Substanzen können als Feststoffe erhältlich sein, aber sind in vielen Fällen nur als Lösungen kommerziell erhältlich, im allgemeinen wässerige Lösungen von relativ niedriger Konzentration, typischerweise unter 50 Gew.-%, beispielsweise 30 bis 40 Gew.-%. Für einige Materialien, beispielsweise wasserlösliche kationische oberflächenaktive Quartärammoniumverbindungen mit einer einzelnen langen Kohlenwasserstoffkette oder verzweigt, speziell verzweigte anionische oberflächenaktive Mittel mit mittlerer Kettenlänge, sind mobile Lösungen von höherer Konzentration aufgrund des Gelierens nicht erhältlich. Ebenso ist das vollständige Trocknen nicht effektiv, da die Verbindungen entweder klebrige Feststoffe bilden, die zur Handhabung und Verarbeitung nicht geeignet sind, und/oder sich bei den Temperaturen zersetzen, die für effektives Trocknen notwendig sind.
Außerdem sind viele Polymere als wässerige Lösungen erhältlich und einige Inhaltsstoffe sind als Emulsionen erhältlich. Während diese Materialien zum Einschluß in flüssige Waschmittelzusammensetzungen oder für die Einführung in Waschmittelpulver über traditionelle Aufschlämmungs- und Sprühtrocknungsverfahren geeignet sein können, kann die große Menge an damit verbundenem Wasser Probleme bei der Herstellung der granulären Waschmittelzusammensetzungen oder Komponenten durch Nicht-Sprühtrocknungsverfahren (Mischen und Granulation) aufwerfen.
WO 96/17042A (Procter & Gamble) offenbart Waschmittelkörnchen, enthaltend ein wasserlösliches kationisches oberflächenaktives Mittel und einen anorganischen Träger, wobei die Körnchen ebenso ein anionisches oberflächenaktives Mittel in einem Gewichtsverhältnis zu dem kationischen oberflächenaktiven Mittel von weniger als 1 : 1 und bevorzugt weniger als 0,5 : 1 enthalten. Das anorganische Trägermaterial ist Zeolith. Die Körnchen werden durch Verdampfen und Konzentrieren einer Lösung aus den kationischen und anionischen oberflächenaktiven Mitteln auf eine Konzentration über 50 Gew.-% und dann Granulieren mit dem Trägermaterial hergestellt. Die Gegenwart des anionischen oberflächenaktiven Mittels verhindert das Gelieren während des Konzentrationsschrittes.
WO 98/53037A (Procter & Gamble) offenbart ein Verfahren zur Herstellung der kationischen oberflächenaktiven Körnchen, in dem eine wässerige Lösung oder Dispersion aus kationischem oberflächenaktivem Mittel, gegebenenfalls plus Natriumsilikat und/oder Füllstoff, in Gegenwart eines Trocknungsgases, bevorzugt Luft, bei einer Temperatur von weniger als 250 °C getrocknet wird. Das bevorzugte Trocknungsverfahren ist Gleichstromsprühtrocknen.
US 5486303 (Procter & Gamble) offenbart ein Verfahren zur Herstellung von Waschmittelagglomeraten mit hoher Dichte, bei dem eine viskose oberflächenaktive Paste in einen Mischer/Eindicker zusammen mit einem wasserfreien Material gegeben und anschließend agglomeriert wird. Gegebenenfalls werden die Waschmittelagglomerate durch Trocknen konditioniert.
Die betreffenden Erfinder haben nun ein besonders günstiges Verfahren zur Herstellung von Waschmittelkomponenten entdeckt, die aus flüssigen Inhaltsstoffen bestehen.
Die Erfindung stellt folglich ein Verfahren zur Herstellung einer granulären Waschmittelkomponente bereit, umfassend ein vernetztes organisches superabsorbierendes Polyacrylatmaterial, wobei das Verfahren das Absorbieren einer wässerigen Lösung aus Waschmittelinhaltsstoff auf dem organischen superabsorbierenden Material und das Entfernen von Wasser durch ein Verdampfungsverfahren umfaßt, wobei die Komponente zumindest 40 Gew.-% eines oberflächenaktiven Mittels oder eines Gemisches aus oberflächenaktiven Mitteln umfaßt.
In einem zweiten Aspekt stellt die vorliegende Erfindung eine Waschmittelkomponente bereit, umfassend ein vernetztes organisches superabsorbierendes Polyacrylatmaterial und einen Waschmittelinhaltsstoff, wobei die Waschmittelkomponente zwischen 40 und 90 Gew.-% eines oberflächenaktiven Mittels oder eines Gemisches aus oberflächenaktiven Mitteln umfaßt.
Die obige Waschmittelkomponente kann selbst verwendet werden, aber allgemeiner wird sie zusammen mit einem oder mehreren anderen Inhaltsstoffen, die üblicherweise in die Waschmittelzusammensetzungen eingeführt werden, verwendet. Einige Komponenten umfassen oberflächenaktive Mittel, die nicht in die Waschmittelkomponente einbezogen sind, einschließlich Seife, Aufbaustoffe, Bleichmittel, Bleichmittelstabilisator, Alkalimetallcarbonat, Natriumsilikat, Pulverstrukturiermittel usw. Einige oder alle dieser Extrakomponenten können während des Verfahrens der vorliegenden Erfindung eingeführt werden, aber es ist wahrscheinlicher, daß einige oder alle mit dem erfindungsgemäßen Produkt während eines oder mehrerer Nachdosierungsverarbeitungsschritte(s) kombiniert werden.
Die Erfindung ist auf jeden Waschmittelinhaltsstoff anwendbar, der als eine wässerige Lösung erhältlich ist, beispielsweise oberflächenaktive Mittel. Sie ist speziell auf diese Inhaltsstoffe anwendbar, die auf Wärme empfindlich reagieren und zum Abbau oder zur Zersetzung bei Temperaturen über 200 °C oder sogar über 150 °C neigen. Es ist am effektivsten, wenn sie auf relativ dünne Lösungen angewendet werden, wo die relativ niedrige Ionenstärke ermöglicht, daß das vernetzte, organische, superabsorbierende Polyacrylatmaterial am effektivsten arbeitet, und insbesondere auf Lösungen, die mehr als 50 % Wasser enthalten.
Ausführliche Beschreibung der Erfindung
Das Verfahren
Das erfindungsgemäße Verfahren umfaßt das Kontaktieren einer ausreichenden Menge an SAP, d. h. vernetztes Polyacrylat, mit einer wässerigen oberflächenaktiven Lösung zur Herstellung eines Feststoffpulvers und anschließend das Trocknen des Pulvers. Das SAP kann in granulärer Form verwendet werden, aber dies kann zu relativ niedriger Absorption des oberflächenaktiven Mittels führen, und SAP in Pulverform ist bevorzugt.
Das SAP mit absorbiertem oberflächenaktivem Mittel kann durch jedes günstige Verfahren getrocknet werden. Bevorzugt wird das Trocknungsverfahren gewählt, um die Granulation des SAP/oberflächenaktiven Pulvers zu einer Größe zu ermöglichen, die für die Zugabe zu anderen Komponenten des endgültigen Waschmittelpulvers geeignet ist. Wenn einmal getrocknet, sind die Körnchen hart und nicht hygroskopisch.
Das Verfahren ist zum Herstellen von Körnchen oder Pulver mit einem hohen Gehalt an oberflächenaktivem Mittel fähig, typischerweise bis zu 90 Gew.-%. Körnchen oder Pulver mit einem Gehalt an oberflächenaktivem Mittel von bis zu 75 Gew.-% sind bevorzugt. Das oberflächenaktive Mittel weist ein minimales Niveau von 40 Gew.-%, stärker bevorzugt ein minimales Niveau von 50 Gew.-%, auf.
Die oberflächenaktive Lösung und das SAP-Pulver können durch jedes geeignete Mittel zusammengebracht werden. Bevorzugt wird das wässerige oberflächenaktive Mittel zu dem SAP-Pulver in einem Mischer mit hoher, mittlerer oder niedriger Scherung oder einem Flash- oder Dünnfilmverdampfer zugegeben. Am stärksten bevorzugt wird die wässerige Lösung aus oberflächenaktivem Mittel auf das SAP-Pulver gesprüht, während es gerührt wird. In einem bevorzugten Verfahren wird das SAP-Pulver gegebenenfalls zusammen mit anderen Pulvern in einem Fließbettreaktor fluidisiert und die oberflächenaktive Lösung auf oder in das Fließbett gesprüht. Ein granuläres Material wird gebildet, welches anschließend in dem Fließbett oder extern getrocknet wird. In einem anderen bevorzugten Verfahren wird etwas oder die gesamte oberflächenaktive Lösung zu dem SAP-Pulver gegebenenfalls zusammen mit anderen Pulvern in einen Mischer mit hoher oder mittlerer Scherung oder einen Flash- oder Dünnfilmverdampfer gegeben, bevor dies in einen Fließbettreaktor gegebenenfalls zur Zugabe von zusätzlicher oberflächenaktiver Lösung geführt wird, und getrocknet.
Das SAP-Pulver kann günstigerweise einen Anteil eines Gemisches bilden, wobei der Aufbaustoff oder das Füllstoffpulver in einem Granulationsverfahren behandelt wird.
Die SAP/oberflächenaktive Komponente der Erfindung stellt einen günstigen Weg für die Einführung in partikuläre Waschmittelzusammensetzungen aus oberflächenaktiven Mitteln bereit, die nur als verdünnte wässerige Lösungen erhältlich sind. Die Körnchen oder das Pul ver können einfach mit anderen partikulären Inhaltsstoffen oder Komponenten trockengemischt werden, um die endgültige Waschmittelzusammensetzung zu bilden.
Wie oben dargestellt, umfaßt das erfindungsgemäße Verfahren das Kontaktieren einer ausreichenden Menge an SAP mit einer wässerigen oberflächenaktiven Lösung zur Herstellung eines Feststoffpulvers und anschließendes Trocknen des Pulvers. Das SAP kann in granulärer Form verwendet werden. Jedoch können die verwendeten oberflächenaktiven Lösungen viskos sein, und die Penetration von Flüssigkeit in die Mitte eines Körnchen kann langsam sein, was zur Verwendung von übermäßigen Mengen an SAP in dem Verfahren führt. Dies favorisiert SAP-Teilchen mit einer geringen Teilchengröße. Ebenso wird die Größe des erhaltenen Endteilchens durch die Größe der SAP-Teilchen in ihrem nassen Zustand nach der Absorption von Wasser bestimmt. Die untere Grenze der SAP-Teilchengröße wird größtenteils unter Berücksichtigung der Handhabung und Staubigkeit des Trockenpulvers eingestellt. SAP in Pulverform ist mit einer maximalen mittleren Teilchengröße von 200 μm bevorzugt, stärker bevorzugt 100 μm und am stärksten bevorzugt 50 μm. Die minimale Teilchengröße beträgt bevorzugt 5 μm, stärker bevorzugt 15 μm.
Die oberflächenaktive Lösung und das SAP-Pulver können durch jedes geeignete Mittel zusammengebracht werden. SAP-Teilchen können zu wässerigem oberflächenaktivem Mittel unter Bildung einer Aufschlämmung zugegeben werden, die dann sprühgetrocknet wird. Alternativ kann die Aufschlämmung filtriert werden, und der Filterkuchen durch irgendein geeignetes Verfahren getrocknet oder als ein nasser Kuchen den anschließenden Verarbeitungsschritten zugeführt werden. Bevorzugt wird das wässerige oberflächenaktive Mittel zu dem SAP-Pulver in einem Mischer mit hoher, mittlerer oder niedriger Scherung oder einem Flash- oder Dünnfilmverdampfer zugegeben. Am stärksten bevorzugt wird die wässerige Lösung aus oberflächenaktivem Mittel auf das SAP-Pulver gesprüht, während es gerührt wird. Das SAP-Pulver kann günstigerweise einen Anteil eines Gemisches bilden, wobei der Aufbaustoff oder das Füllstoffpulver in einem Granulationsverfahren behandelt wird.
Die Mischer
Geeignete Mischer für diesen Zweck umfassen die Lodige^R-CB-Maschine hoher Scherung oder Mischer mit mäßiger Geschwindigkeit, wie eine Lodige^R-KM-Maschine. Andere geeignete Vorrichtungen umfassen Drais^R-T160-Reihe, hergestellt von Drais Werke GmbH, Deutschland; der Littleford-Mischer mit inneren Häckselschaufeln und Turbinentyp-Mahlmischer mit mehreren Schaufeln auf einer Rotationsachse. Ein Mischergranulator mit niedriger oder hoher Scherung weist eine Rührwirkung und/oder eine Schneidwirkung auf, die unabhängig voneinander betrieben werden. Bevorzugte Typen von Mischergranulatoren mit niedriger oder hoher Scherung sind Mischer der Fukae^R-FS-G-Reihe; Diosna^R-V-Reihe von Dierks & Söhne, Deutschland; Pharma Matrix^R von T. K. Fielder Ltd., England. Andere Mischer, von denen angenommen wird, daß sie zur Verwendung in dem erfindungsgemäßen Verfahren geeignet sind, sind Fuji^R-VG-C-Reihe von Fuji Sangyo Co., Japan; Roto^R von Zanchetta & Co. srl, Italien und Schugi^R Flexomix Granulator.
Noch ein anderer geeigneter Mischer ist der Chargenmischer der Lodige (Marke) FM-Reihe (Pflugscharmischer) von Morton Machine Col Ltd., Schottland.
Der Mischer niedriger Scherung kann günstigerweise einen Gaswirbelschichtgranulator umfassen, der bevorzugt bei einer Oberflächenluftgeschwindigkeit von etwa 0,1 bis 5,0 ms^–1 betrieben wird, entweder unter positivem oder negativem relativem Druck und mit einer Lufteinlaßtemperatur zwischen –10 oder 5 °C bis zu 80 °C, oder in einigen Fällen bis zu 200 °C. Eine Betriebstemperatur im Inneren des Betts von Umgebungstemperatur bis 60 °C ist typisch.
In einem bevorzugten Verfahren wird die Tröpfchengröße in dem Spray in bezug auf die Teilchengröße der Feststoffe eingestellt, um die Körnchengröße, Schüttdichte und die Ausbeute des Verfahrens zu kontrollieren. Das Verfahren umfaßt das Sprühen von Tröpfchen der oberflächenaktiven Lösung unter Kontakt eines partikulären Feststoffausgangsmaterials in einem Granulator niedriger Scherung, wobei der durchschnittliche d_3,2-Tröpfchendurchmesser (Sauter Mean Diameter) des flüssigen Bindemittels nicht größer als das 10fache, bevorzugt nicht größer als das 5fache, stärker bevorzugt nicht größer als das 2fache und am stärksten bevorzugt nicht größer als der durchschnittliche d_3,2-Teilchendurchmesser von der Fraktion des gesamten Feststoffausgangsmaterials ist, das einen d_3,2-Teilchendurchmesser von 20 μm bis 200 μm aufweist. Wenn mehr als 90 Gew.-% des Feststoffausgangsmaterials einen durchschnittlichen d_3,2-Teilchendurchmesser von weniger als 20 μm aufweisen, dann sollte der durchschnittliche d_3,2-Teilchendurchmesser des gesamten Feststoffausgangsmaterials 20 μm sein, und wenn mehr als 90 Gew.-% des Feststoffausgangsmaterials einen durchschnittlichen d_3,2-Teilchendurchmesser von mehr als 200 μm aufweisen, dann sollte der durchschnittliche d_3,2-Teilchendurchmesser des gesamten Feststoffausgangsmaterials 200 μm sein.
Um die Granulate über einen Bereich an Schüttdichten und Teilchengrößenverteilung und mit guten Fließeigenschaften herzustellen, wird die Bewegung der fluidisierten Feststoffe durch Kontrollieren der Fließgeschwindigkeit von Gas, das verwendet wird, um ihre Fluidisation zu erzeugen, in bezug auf die Aufbringungsrate der oberflächenaktiven Lösung kontrolliert. Dies kann durch Kontrollieren des Verhältnisses des Produktes der Überschußgeschwindigkeit (U_e) des Wirbelgases und der Teilchendichte (ρ_p) in bezug auf den Massefluß (q_mliq) der Flüssigkeit erreicht werden, wie bei einem normalisierten Abstand (D₀) der Flüssigkeitsverteilungsvorrichtung (Sprühtröpfchenherstellung) bestimmt.
Das Verfahren kann ebenso in einem Flashdünnfilmverdampfer/-trockner durchgeführt werden (hierin nachstehend als „Verdampfer/Trockner" bezeichnet). Eine Industrieproduktionsmaschine umfaßt typischerweise eine große Anzahl, mindestens 300, und bevorzugt mindestens 1000 schaufelähnliche Werkzeuge, die auf einem Rotor innerhalb einer zylinderförmigen Kammer befestigt sind. Der Spielraum zwischen den Schaufeln und der Innenwand der Kammer ist niedrig, geeigneterweise weniger als 10 mm oder sogar 5 mm oder weniger. Die Schaufelblattspitzengeschwindigkeit im Betrieb beträgt geeigneterweise ≥ 15 ms^–1, bevorzugt ≥ 20 ms^–1. Das Verhältnis der exponierten Schaufellänge zu dem Schaftradius beträgt bevorzugt weniger als 1, beispielsweise weniger als 0,5. Bevorzugt bedeutet die große Anzahl an Schaufeln und der Abstand der Schaufeln ebenso, daß mindestens 40 %, beispielsweise mindestens 45 %, und sogar im wesentlichen die gesamte Kammerwand (der Teil entlang der Länge des Schafts, der die Schaufeln trägt) während des Betriebs abgekratzt wird.
Anfängliches Mischen der Komponenten findet in der Mischregion statt. Das oberflächenaktive Mittel und SAP werden normalerweise in die Mischregion des Verdampfers/Trockners eingespeist. Jedoch kann die gesamte oder ein Teil von jeder Komponente in die Trocknungsregion dosiert werden. Beim Verlassen der Mischregion umfaßt das SAP/oberflächenaktive Mittel-Gemisch bevorzugt ein Feuchtpulver, aber kann eine Aufschlämmung umfassen.
Der Verdampfer/Trockner übt seine Trocknungswirkung durch Bilden einer dünnen Schicht aus Material auf einer erhitzten Oberfläche innerhalb der Trocknungsregion aus. Die Trock nungsregion des Verdampfers/Trockners umfaßt grundsätzlich ein Rohr, das im wesentlichen kreisförmig im Querschnitt ist und wird daher durch eine zylinderförmige Wand definiert. Typischerweise wird dies durch Erhitzen der Wand der Trocknungsregion durch einen Heizmantel, durch den Wasser, Dampf oder Öl gespeist werden kann, erreicht.
Die Trocknungsregion kann in eine Vielzahl von Heizzonen unterteilt werden, wobei jede auf dieselbe oder eine unterschiedliche Temperatur erhitzt wird, bevorzugt mittels eines entsprechenden Heizmantels. Die Temperatur in der Trocknungsregion wird bevorzugt bei mindestens 100 °C, stärker bevorzugt mindestens 120 °C, noch stärker bevorzugt mindestens 130 °C gehalten.
Es ist in dem erfindungsgemäßen Verfahren als stark vorteilhaft befunden worden, das Material, das die Trocknungsregion des Verdampfers/Trockners verläßt, durch eine Kühlregion zu führen. Die Kühlregion kann durch ein separates Stück der Vorrichtung, wie beispielsweise ein Kühlfließbett bereitgestellt werden, ein Luftheber kann alternativ einen Teil der Verdampfer/Trocknervorrichtung bilden.
Die Kühlregion wird bevorzugt bei einer Temperatur von nicht mehr als 50 °C und stärker bevorzugt nicht mehr als einer Temperatur von 40 °C, beispielsweise 30 °C betrieben. Aktives Abkühlen der Teilchen verringert die Möglichkeit der thermischen Zersetzung, die aufgrund des Erhitzens der Teilchen auf eine hohe Temperatur stattfindet. Außerdem verringert das aktive Abkühlen das Risiko des Verklebens/Klumpens der Teilchen, was stattfinden kann, wenn die erhitzten Teilchen passiv abkühlen können.
Bevorzugt wird die Kühlregion durch eine zylinderförmige Wand definiert, die beispielsweise durch einen Kühlmantel abgekühlt wird. Wo das Verfahren kontinuierlich ist, werden der Verdampfer/Trockner und die Kühlregion geeigneterweise so angeordnet, daß die Trocknungsregion und Kühlregion im wesentlichen horizontal angeordnet sind, um das effiziente Trocknen, Kühlen und Transport des Materials durch die Trocknungsregion und Kühlregion in eine im allgemeine horizontale Richtung zu erleichtern.
In einer bevorzugten Ausführungsform umfaßt die Verdampfer/Trocknervorrichtung die Kühlregion, die nach der Trocknungsregion positioniert ist, und die Kühlregion ist ein Rohr, das im wesentlichen kreisförmig im Querschnitt ist und wird daher durch eine zylinderförmige Wand definiert. Wenn diese Verdampfer/Trocknervorrichtung eingesetzt wird, wird ein geeigneter Temperaturgradient eingestellt, der von beispielsweise mindestens 100 °C an dem Einlaßende bis beispielsweise nicht mehr als 80 °C an dem Auslaßende reicht.
Das Rühren der Materialien in der Trocknungsregion stellt im allgemeinen den effizienten Wärmetransfer bereit und erleichtert die Entfernung von Wasser. Das Rühren verringert die Kontaktzeit zwischen den Materialien und der Wand der Trocknungsregion, die zusammen mit dem effizienten Wärmetransfer die Wahrscheinlichkeit von „Überhitzungszonen"-Bildung verringert, was zur thermischen Zersetzung führen kann. Außerdem wird das verbesserte Trocknen sichergestellt, was eine kürzere Verweilzeit und erhöhten Durchsatz in der/den Heizzone(n) ermöglicht.
Bevorzugt wird die Kühlregion ebenso mit Rührmitteln versorgt, um das effiziente Abkühlen des Materials darin zu bewirken. Dies kann ein Wirbelgas in einem Kühlfließbett sein. Alternativ ist es, wo die Kühlregion ein Teil der Verdampfer/Trocknervorrichtung ist, bevorzugt, dieselben Rotationsrührmittel zu verwenden, wie oben in bezug auf die Trocknungsregion definiert.
Es wird selbstverständlich sein, daß die Kühlregion mehr als eine Kühlzone umfassen kann.
In einer bevorzugten Ausführungsform umfassen die Trocknungs- und Kühlregionen zusammen drei Zonen, die durch eine zylinderförmige Wand definiert sind, wobei die ersten zwei Zonen Heizzonen sind, die die Trocknungsregion definieren, und die dritte Zone die Kühlregion ist. Säurepräkursoren und Neutralisationsmittel werden in die erste Zone eingespeist und Rotationsrührmittel, umfassend eine Reihe von sich strahlenförmig erstreckenden Flügeln und/oder Schaufeln, die auf einem axial befestigten drehbaren Schaft befestigt sind, rühren und transportieren Material durch die Heiz- und Kühlzonen zur Herstellung von Waschmittelteilchen.
Bevorzugt wird der Verdampfer/Trockner bei Atmosphärendruck in Gegenstrom oder Gleichstrom mit einem Gasstrom betrieben. Der Gasstrom kann einfach Luft sein, die so getrocknet worden ist, daß ihr Feuchtigkeitsgehalt verringert ist. Das erfindungsgemäße Verfahren ist bevorzugt kontinuierlich, da dies den kontinuierlichen Transport der Teilchen erleichtert.
Das erfindungsgemäße Verfahren kann in jeder geeigneten Vorrichtung durchgeführt werden. Geeignete Dünnfilmverdampfer/Trocknervorrichtungen umfassen den „Flash Dryer/Reactor", hergestellt von VRV, den „Turbodryer", hergestellt von VOMM und eine ähnliche Maschine, die von Bipex Hosokawa erhältlich ist.
Jedes der obigen Verfahren kann unter Verwendung der oberflächenaktiven Lösung und SAP allein durchgeführt werden. Alternativ kann das SAP-Pulver günstigerweise einen Anteil eines Gemisches mit irgendeiner anderen geeigneten Komponente, bevorzugt einem Aufbaustoff oder Füllstoffpulver, bilden, die einen Teil der endgültigen Waschmittelzusammensetzung bilden. Da die meisten der oben beschriebenen Verfahren verwendet werden, um granuläre Waschmittel oder Waschmittelkomponenten herzustellen, kann es günstig sein, die erfindungsgemäße Waschmittelkomponente in Form von Körnchen herzustellen. Wenn jedoch ein feines Pulver gewünscht ist, können die Verfahrensbedingungen ohne weiteres eingestellt werden, um dies zu erreichen. Ein bevorzugtes Körnchen, das durch das obige Verfahren hergestellt wird, weist eine zahlenmittlere Teilchengröße innerhalb des Bereiches von 15 bis 1500 μm, bevorzugt 120 bis 500 μm auf.
Die wässerige Lösung aus Waschmittelinhaltsstoff
Das erfindungsgemäße Verfahren kann auf jeden Waschmittelinhaltsstoff, der in flüssiger Form erhältlich ist, angewendet werden. Beispielsweise kann es auf jedes erhältliches oberflächenaktives Mittel angewendet werden, das mit Wasser als Lösungsmittel verbunden ist. Es ist besonders anwendbar auf oberflächenaktive Mittel, die in einer festen Form, die zur weiteren Pulververarbeitung geeignet ist, schwierig oder unmöglich zu erhalten sind. Jedoch wird in Betracht gezogen, daß es auf jedes geeignete oberflächenaktive Mittel angewendet werden kann, um seine Pulverhandhabungseigenschaften zu verbessern. Es ist wahrscheinlich, daß die meiste Anwendung in der Behandlung von anionischen, nicht-ionischen und kationischen oberflächenaktiven Mitteln zu finden ist, die die Masse der oberflächenaktiven Komponente der meisten Waschmittelpulverzusammensetzungen umfaßt.
Anionische oberflächenaktive Mittel sind dem Fachmann allgemein bekannt. Beispiele umfassen Alkylbenzolsulfonate, insbesondere lineare Alkylbenzolsulfonate mit einer Alkylkettenlänge von C₈-C₁₅; primäre und sekundäre Alkylsulfate, insbesondere primäre C₈-C₂₀-Alkylsulfate; Alkylethersulfate; Olefinsulfonate; Alkylxylolsulfonate; Dialkylsulfosuccinate und Fettsäureestersulfonate. Natriumsalze sind im allgemeinen bevorzugt.
Nicht-ionische oberflächenaktive Mittel, die verwendet werden können, umfassen die primären und sekundären Alkoholethoxylate, insbesondere die aliphatischen C₈-C₂₀-Alkohole, ethoxyliert mit durchschnittlich 1 bis 20 mol Ethylenoxid pro Mol Alkohol, und spezieller die primären und sekundären aliphatischen C₁₀-C₁₅-Alkohole, ethoxyliert mit durchschnittlich 1 bis 10 mol Ethylenoxid pro Mol Alkohol. Nicht-ethoxylierte nicht-ionische oberflächenaktive Mittel umfassen Alkylpolyglykoside, Glycerolmonoether und Polyhydroxyamide (Glucamid).
Wasserlösliche kationische oberflächenaktive Mittel umfassen Quartärammoniumsalze der allgemeinen Formel R₁R₂R₃R₄N⁺X^–, worin R₁ eine relativ lange (C₈-C₁₈)-Kohlenwasserstoffkette ist, typischerweise eine Alkyl-, Hydroxyalkyl- oder ethoxylierte Alkylgruppe, gegebenenfalls unterbrochen durch ein Heteroatom oder einen Ester oder eine Amidgruppe; jedes R₂, R₃ und R₄ (die gleich oder verschieden sein können) eine kurzkettige (C₁-C₃)-Alkyl- oder substituierte Alkylgruppe ist; und X ein löslich machendes Anion ist, beispielsweise ein Chlorid-, Bromid- oder Methosulfation. Andere Klassen von kationischem oberflächenaktivem Mittel umfassen kationische Ester (beispielsweise Cholinester).
Zwitterionische oberflächenaktive Mittel umfassen Betaine. Ein besonders bevorzugtes Material ist Cocoamidopropylbetain (CAPB), worin R₆ C₁₂-C₁₄-Alkyl ist und m 3 ist.
Bevorzugte amphotere oberflächenaktive Mittel umfassen Alkylaminoxide der allgemeinen Formel R₇R₈R₉N→O, worin R₇ typischerweise eine C₈-C₁₈-Alkylgruppe ist, beispielsweise C₁₂-C₁₄-Alkyl, und R₈ und R₉, die gleich oder verschieden sein können, C₁-C₃-Alkyl- oder Hydroxyalkylgruppen sind, beispielsweise Methylgruppen. Das am stärksten bevorzugte Aminoxid ist Cocodimethylaminoxid, worin R₇ C₁₂-C₁₄-Alkyl ist und R₈ und R₉ Methylgruppen sind.
Diese Liste an oberflächenaktiven Mitteln soll nicht ausschließlich sein und die Verwendung von irgendeinem oberflächenaktiven Mittel, das für die Einführung in partikuläre Wäschewaschmittelzusammensetzungen geeignet ist und eine wässerige Lösung bilden kann, fällt innerhalb des Umfangs der vorliegenden Erfindung.
Organische superabsorbierende Materialien
Organische superabsorbierende Materialien sind Polymere, die eine hohe Affinität zu Wasser aufweisen. Wasserabsorbierende Harze werden weitgehend in Sanitärartikeln, Hygieneartikeln, Wischstoffen, Wasserhaltemitteln, Dehydratisierungsmitteln, Schlammkoagulationsmitteln, Wegwerfhandtüchern und Badmatten, Wegwerftürmatten, Verdickungsmittel, Wegwerfstreumatten für Tiere, Kondensationsverhinderungsmitteln und Freisetzungskontrollmittel für verschiedene Chemikalien verwendet.
Wasserabsorbierende Harze, die in der Erfindung verwendet werden, sind vernetzte Polyacrylate.
Diese wasserabsorbierenden Harze werden „superabsorbierende Polymere" oder SAPs genannt, und sind typischerweise leicht vernetzte hydrophile Polymere. SAPs werden im allgemeinen in Goldman et al. US-Patente Nr. 5,669,894 und 5,599,335 erläutert. SAPs können sich in ihrer chemischen Identität unterscheiden, aber alle SAPs sind zum Absorbieren und Halten von Mengen an wässerigen Flüssigkeiten fähig sind, die sogar unter mäßigem Druck einem Vielfachen ihres eigenen Gewichtes entsprechen können. Beispielsweise können SAPs das Hundertfache ihres eigenen Gewichtes oder mehr an destilliertem Wasser absorbieren.
Waschmittelzusammensetzungen
Granuläre Waschmittelprodukte bestehen typischerweise aus einem oder mehreren Typen an granulärer Komponente, oftmals beigemischt mit einem oder mehreren nachdosierten pulverisierten Inhaltsstoffen. Gegebenenfalls kann eine oder mehrere der granulären Komponenten mit einem oder mehreren flüssigen Materialien, nachdem sie gebildet worden sind, besprüht werden.
Waschmittelzusammensetzungen der Erfindung umfassen Waschmittelinhaltsstoffe und vernetztes Polyacrylat SAP zusammen mit jeglichem restlichem Wasser und/oder üblichen Ver unreinigungen, und können ebenso andere waschaktive Verbindungen und Aufbaustoffe enthalten, und können gegebenenfalls Bleichkomponenten und andere Wirkstoffe enthalten, wie nachstehend dargestellt, um die Leistung und Eigenschaften zu verbessern. Irgendeines oder mehrere von diesen anderen Materialen kann können alternativ vollständig oder teilweise in die granuläre Komponente der vorliegenden Erfindung eingeführt werden, wobei die übrigen Komponenten in irgendeiner geeigneten Form zugeführt werden. Diese können eine oder mehrere andere granuläre Komponenten umfassen, wobei jede einen einzelnen Inhaltsstoff und/oder ein Gemisch aus Inhaltsstoffen enthält. Alternativ kann ein oder mehrere der anderen Inhaltsstoffe in Pulver- oder Flüssigkeitsform nachdosiert werden. Eine Kombination der zwei Verfahren kann verwendet werden.
Für einige Märkte kann eine einzelne granuläre Komponente gemäß irgendeinem Aspekt der vorliegenden Erfindung als ein fertiges Produkt verkauft werden. Alternativ kann sie zusammen mit anderen Komponenten verwendet werden, um das fertige Waschmittelprodukt herzustellen. Wo eine Waschmittelzusammensetzung gemäß der Erfindung mehr als eine granuläre Komponente enthält, muß mindestens eine der granulären Komponenten erfindungsgemäß sein. Jede oder alle der anderen granulären Komponenten kann/können ebenso erfindungsgemäß sein.
Waschaktive Verbindungen
Waschaktive Verbindungen (oberflächenaktive Mittel) können aus seifenartigen und nicht seifenartigen anionischen, kationischen, nicht-ionischen, amphoteren und zwitterionischen waschaktiven Verbindungen und Gemischen davon ausgewählt werden. Viele geeignete waschaktive Verbindung sind erhältlich und werden vollständig in der Literatur beschrieben, beispielsweise in „Surface-Active Agents and Detergents", Bände I und II, von Schwartz, Perry and Berch. Die bevorzugten waschaktiven Verbindungen, die verwendet werden, sind Seifen und synthetische, nicht seifenartige anionische und nicht-ionische Verbindungen. Die Gesamtmenge an vorhandenem oberflächenaktivem Mittel liegt geeigneterweise innerhalb des Bereiches von 5 bis 40 Gew.-%.
Kationische, amphotere und zwitterionische oberflächenaktive Mittel können ebenso einen Teil des oberflächenaktiven Systems bilden. Sie werden im allgemeinen in Kombination mit anionischen oberflächenaktiven Mitteln vorliegen, wobei das Gewichtsverhältnis an anioni schem oberflächenaktiven Mittel zu kationischem, amphoterem oder zwitterionischem oberflächenaktivem Mittel 1 : 1 beträgt.
Aufbaustoffe
Die Waschmittelzusammensetzungen der Erfindung enthalten ebenso einen oder mehrere Aufbaustoffe. Die Gesamtmenge an Aufbaustoff in den Zusammensetzungen wird geeigneterweise in dem Bereich von 5 bis 80 Gew.-%, bevorzugt 10 bis 60 Gew.-% liegen.
Bevorzugt Aufbaustoffe sind Alkalimetallalumosilikate, spezieller kristalline Alkalimetallalumosilikate (Zeolithe), bevorzugt in Natriumsalzform. Die erfindungsgemäßen Zusammensetzungen können ebenso Phosphataufbaustoffe, beispielsweise Natriumtripolyphosphat, entweder allein oder in Kombination mit Alumosilikaten enthalten.
Das Alumosilikat, das in den meisten kommerziellen partikulären Waschmittelzusammensetzungen verwendet wird, ist Zeolith A. Vorteilhafterweise kann jedoch maximales Aluminiumzeolith P (Zeolith MAP), beschrieben und beansprucht in EP-A-384 070, verwendet werden. Zeolith MAP ist ein Alkalimetallalumosilikat des P-Typs mit einem Silicium-zu-Aluminium-Verhältnis von nicht mehr als 1,33, bevorzugt nicht mehr als 1,15 und stärker bevorzugt nicht mehr als 1,07.
Zeolith- oder Phosphataufbaustoffe können geeigneterweise in einer Gesamtmenge von 5 bis 60 Gew.-%, bevorzugt 10 bis 50 Gew.-% vorliegen. Die Zeolithe können durch andere anorganische Aufbaustoffe, beispielsweise amorphe Alumosilikate, oder Schichtsilikate, wie SKS-6 von Clariant, ergänzt werden.
Die Zeolithe können durch organische Aufbaustoffe ergänzt werden, beispielsweise Polycarboxylatpolymere, wie Polyacrylate und Acryl-/Maleinsäure-Copolymere; monomere Polycarboxylate, wie Citrate, Gluconate, Oxydisuccinate, Glycerolmono-, -di- und -trisuccinate, Carboxymethyloxysuccinate, Carboxymethyloxymalonate, Dipicolinate, Hydroxyethyliminodiacetate, Alkyl- und Alkenylmalonate und -succinate; und sulfonierte Fettsäuresalze.
Besonders bevorzugte organische Aufbaustoffe sind Citrate, die geeigneterweise in Mengen von 1 bis 30 Gew.-%, bevorzugt 2 bis 15 Gew.-% verwendet werden; und Acrylpolymere, stärker bevorzugt Acryl-/Maleinsäure-Copolymere, die geeigneterweise in Mengen von 0,5 bis 15 Gew.-%, bevorzugt 1 bis 10 Gew.-% verwendet werden. Aufbaustoffe, sowohl anorganisch als auch organisch, liegen bevorzugt in Alkalimetallsalzform, speziell Natriumsalzform, vor.
Diese Liste an Aufbaustoffen soll nicht ausschließlich sein.
Andere Komponenten
Waschmittelzusammensetzungen gemäß der Erfindung können ebenso geeigneterweise ein Bleichsystem enthalten. Bevorzugt wird dieses eine Peroxybleichverbindung, beispielsweise ein anorganisches Persalz oder eine organische Peroxysäure, umfassen, die Wasserstoffperoxid in wässeriger Lösung ergeben kann.
Bevorzugte anorganische Persalze sind Natriumperboratmonohydrat und -tetrahydrat und Natriumpercarbonat, wobei letzteres besonders bevorzugt ist. Das Natriumpercarbonat kann eine Schutzbeschichtung gegen Destabilisierung durch Feuchtigkeit aufweisen. Die Peroxybleichverbindung liegt geeigneterweise in einer Menge von 5 bis 35 Gew.-%, bevorzugt 10 bis 25 Gew.-% vor.
Die Peroxybleichverbindung kann zusammen mit einem Bleichaktivator (Bleichpräkursor) verwendet werden, um die Bleichwirkung bei niedrigen Waschtemperaturen zu verbessern. Der Bleichpräkursor liegt geeigneterweise in einer Menge von 1 bis 8 Gew.-%, bevorzugt 2 bis 5 Gew.-% vor. Bevorzugte Bleichpräkursoren sind Peroxycarbonsäurepräkursoren, stärker bevorzugt Peressigsäurepräkursoren und Peroxybenzoesäurepräkursoren und Peroxykohlensäurepräkursoren. Ein besonders bevorzugter Bleichpräkursor, der zur Verwendung in der vorliegenden Erfindung geeignet ist, ist N,N,N',N'-Tetracetylethylendiamin (TAED).
Ein Bleichstabilisator (Schwermetallmaskierungsmittel) kann ebenso vorliegen. Geeignete Bleichstabilisatoren umfassen Ethylendiamintetraacetat (EDTA), Diethylentriaminpentaacetat (DTPA), Ethylendiamindisuccinat (EDDS) und die Polyphosphonate, wie die Dequests (Marke), Ethylendiamintetramethylenphosphonat (EDTMP) und Diethylentriaminpentamethylenphosphat (DETPMP).
Die Zusammensetzungen der Erfindung können Alkalimetallcarbonat, bevorzugt Natriumcarbonat enthalten, um das Reinigungsvermögen und leichte Verarbeitung zu verbessern. Natriumcarbonat kann geeigneterweise in Mengen zwischen 1 und 60 Gew.-%, bevorzugt 2 und 40 Gew.-% vorliegen.
Natriumsilikat kann ebenso vorliegen, geeigneterweise in einer Menge von 0,1 bis 5 Gew.-%.
Der Pulverfluß kann durch Einführen einer kleinen Menge eines Pulverstrukturiermittels verbessert werden. Beispiele von Pulverstrukturiermitteln, von denen einige auch andere Rollen bei der Formulierung spielen, umfassen beispielsweise Fettsäuren (oder Fettsäureseifen), Zucker, Acrylat- oder Acrylat/Maleat-Polymere, Natriumsilikat und Dicarbonsäuren (beispielsweise Sokalan (Marke) DCS von BASF). Ein bevorzugtes Pulverstrukturiermittel ist Fettsäureseife, die geeigneterweise in einer Menge von 1 bis 5 Gew.-% vorliegt.
Andere Materialien, die in den erfindungsgemäßen Waschmittelzusammensetzungen vorliegen können, umfassen Antivergrauungsmittel wie Cellulosepolymere; Schmutzablösemittel; Farbstoffübertragungsinhibitoren; Fluoreszenzmittel; anorganische Salze wie Natriumsulfat; Enzyme (Proteasen, Lipasen, Amylasen, Cellulasen); Farbstoffe; gefärbte Tupfen; Duftstoffe und Gewebekonditionierverbindungen. Diese Liste soll nicht ausschließlich sein.
Physikalische Eigenschaften von Waschmittelzusammensetzungen
Die erfindungsgemäßen Waschmittelzusammensetzungen liegen in partikulärer Form vor. Partikuläre Waschmittelzusammensetzungen umfassen Pulver und Tabletten aus kompaktiertem Pulver.
Eine wichtige Eigenschaft von Waschmittelpulverzusammensetzungen ist die Schüttdichte. Die SAP/oberflächenaktive Komponente kann zu Zusammensetzungen zugegeben werden, umfassend jede geeignete Schüttdichte. Pulver von niedriger bis mäßiger Schüttdichte werden im allgemeinen durch Sprühtrocknen einer Aufschlämmung und gegebenenfalls Nachdosieren weiterer Inhaltsstoffe durch Trockenmischen hergestellt. Wenn ein solches Verfahren verwendet wird, wird die SAP/oberflächenaktive Komponente der vorliegenden Erfindung bei der Nachdosierungs-Trockenmischungs-Phase zugegeben. „Konzentrierte" oder „kompakte" Pulver können durch Misch- und Granulierungsverfahren beispielsweise unter Ver wendung eines Hochgeschwindigkeitsmischers/Granulators oder anderer Nicht-Turmverfahren hergestellt werden. Diese Verfahren können ebenso angepaßt werden, um Pulver mit niedriger Schüttdichte herzustellen. Für all diese Verfahren kann die SAP/oberflächenaktive Komponente bei einer Nachdosierungs-Trockenmischungs-Phase zugegeben werden, oder kann in-situ während einer geeigneten Verarbeitungsphase zugegeben werden, wo SAP und oberflächenaktives Mittel in Gegenwart von anderen Komponenten der Waschmittelzusammensetzung kombiniert werden.
Beispiele
Beispiel 1
Eine 40,6 %ige aktive Lösung aus kationischem oberflächenaktivem Mittel (Praepagen HY) wurde mit Acusol 771 in einem Gewichtsverhältnis von 4,9 : 1 kontaktiert, was zu einer Aufschlämmung führte. Über wenige Minuten wurde die Aufschlämmung ein Agglomerat aus gequollenen Teilchen aufgrund der Absorption des vorhandenen Wassers.
Die gequollenen Teilchen wurden für 10 Minuten in einem Fließbett bei 80 °C getrocknet. Dies ergab ein feines partikuläres Material.
Die Endzusammensetzung betrug etwa 15 % Wasser, 28 % Absorptionsmittel und 57 % kationisches oberflächenaktives Mittel. Sie würde (bei vollständiger Trocknung) aus 34 % Absorptionsmittel, 66 % kationisches oberflächenaktives Mittel bestehen.
Beispiel 2
Beispiel 1 wurde wiederholt, wobei aber die oberflächenaktive Lösung und das Adsorptionsmittel bei einem Gewichtsverhältnis von 10,1 : 1 vorliegen. Die Endzusammensetzung betrug etwa 10 % Wasser, 18 % Absorptionsmittel und 72 % kationisches oberflächenaktives Mittel. Sie würde (bei vollständiger Trocknung) aus 20 % Absorptionsmittel, 80 % kationischem oberflächenaktivem Mittel bestehen.

Claims

Verfahren zur Herstellung einer granulären Waschmittelkomponente, umfassend ein vernetztes organisches superabsorbierendes Polyacrylatmaterial, wobei das Verfahren das Absorbieren einer wässerigen Lösung aus Waschmittelinhaltsstoff auf dem organischen superabsorbierenden Material und das Entfernen von Wasser durch ein Verdampfungsverfahren umfaßt, wobei die Komponente zumindest 40 Gew.-% eines oberflächenaktiven Mittels oder eines Gemisches aus oberflächenaktiven Mitteln umfaßt.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei der Waschmittelinhaltsstoff ein anionisches oberflächenaktives Mittel umfaßt.
Verfahren nach einem vorhergehenden Anspruch, wobei der Waschmittelinhaltsstoff ein nicht-ionisches oberflächenaktives Mittel umfaßt.
Verfahren nach einem vorhergehenden Anspruch, wobei der Waschmittelinhaltsstoff ein kationisches oberflächenaktives Mittel umfaßt.
Verfahren nach einem vorhergehenden Anspruch, wobei der Waschmittelinhaltsstoff ein Polymer umfaßt.
Verfahren nach Anspruch 5, wobei das Polymer amphoter, nicht-ionisch oder kationisch ist.
Verfahren nach einem vorhergehenden Anspruch, wobei die wässerige Lösung aus Waschmittelinhaltsstoff 20 bis 90 Gew.-% oberflächenaktives Mittel enthält.
Verfahren nach einem vorhergehenden Anspruch, wobei die wässerige Lösung aus Waschmittelinhaltsstoff und das organische superabsorbierende Material in einem Hochschermischer gemischt werden.
Verfahren nach einem vorhergehenden Anspruch, wobei die wässerige Lösung aus Waschmittelinhaltsstoff und das organische superabsorbierende Material in einem Flashdünnfilmverdampfer/-trockner gemischt werden.
Verfahren nach einem vorhergehenden Anspruch, wobei die wässerige Lösung aus Waschmittelinhaltsstoff und das organische superabsorbierende Material in einem Niedrigschermischer gemischt werden.
Verfahren nach einem vorhergehenden Anspruch, wobei die maximale Temperatur der Waschmittelkomponente während des Verfahrens 150 °C beträgt.
Waschmittelkomponente, umfassend ein vernetztes, organisches, superabsorbierendes Polyacrylatmaterial und einen Waschmittelinhaltsstoff, wobei die Waschmittelkomponente zwischen 40 und 90 Gew.-% eines oberflächenaktiven Mittels oder eines Gemisches aus oberflächenaktiven Mitteln umfaßt.
Waschmittelkomponente nach Anspruch 12, umfassend zwischen 50 und 75 Gew.-% eines oberflächenaktiven Mittels oder eines Gemisches aus oberflächenaktiven Mitteln.
Waschmittelkomponente nach einem der Ansprüche 12 bis 13, die eine zahlenmittlere Teilchengröße von 15 bis 1500 μm, bevorzugt 120 bis 500 μm aufweist.
Partikuläre Wäschewaschmittelzusammensetzung, umfassend insgesamt 5 bis 60 Gew.-% von einer oder mehreren organischen waschaktiven Substanzen, 10 bis 80 Gew.-% von einem oder mehreren Aufbaustoffen und gegebenenfalls andere Waschmittelinhaltsstoffe, wobei die Zusammensetzung eine Waschmittelkomponente, hergestellt durch das Verfahren nach den Ansprüchen 1 bis 11, umfaßt.