DE69823668T2

DE69823668T2 - Verfahren zur herstellung hochkonzentrierter waschmittelagglomerate durch mehrstufige einspritzung von tensidpasten

Info

Publication number: DE69823668T2
Application number: DE69823668T
Authority: DE
Inventors: III Paul MORT; William Scott CAPECI; Marion William HOFFMAN; Millard Sullivan
Original assignee: Procter and Gamble Co
Current assignee: Procter and Gamble Co
Priority date: 1997-07-15
Filing date: 1998-07-08
Publication date: 2005-04-07
Anticipated expiration: 2018-07-09
Also published as: EP1002044A1; CA2296304C; DE69823668D1; JP2001518525A; EP1002044B1; WO1999003965A1; CN1269823A; ATE266084T1; US20020032144A1; AR016331A1; CA2296304A1; US6423679B1

Description

Gebiet der Erfindung
Die vorliegende Erfindung betrifft ganz allgemein ein Verfahren zur Erhöhung des Tensidgehalts von Pasten mit hoher Detergensdichte. Das Verfahren beinhaltet weiter vorzugsweise zuerst das Injizieren der Tensidpaste in ein Ausgangsdetergensmaterial und Agglomerieren der Mischung, um es anschließend der agglomerierten Mischung zu erlauben, während eines festgelegten Zeitraums zu altern. Nach der Alterungsperiode werden Teilmengen zusätzlicher Tensidpaste in die Mischung injiziert, bis der Pastengehalt der Detergensagglomerate den Höchstwert erreicht hat. Nach diesem Verfahren hergestellte Detergensagglomerate weisen Tensidanteile von mehr als 45 Gew.-% auf.
Hintergrund der Erfindung
Es gab in letzter Zeit beträchtliches Interesse in der Waschmittelindustrie an "kompakten" Waschmitteln. In verschiedenen Ländern rund um die Welt werden Kompaktwaschmittel bei den Verbrauchern zunehmend populärer, weil sie weniger voluminös sind als herkömmliche Waschmittel und folglich vom Geschäft nach Hause leichter zu transportieren sind. Kompaktwaschmittel sind für den Verbraucher auch leichter zu verwenden, weil für eine typische Dosis für eine Waschmaschine weniger Waschmittel benötigt wird. Kompaktwaschmittel sind nicht nur für den Verbraucher vorteilhaft, sondern auch für den Hersteller von Kompaktwaschmitteln, weil sie infolge der geringeren Anforderungen an die Verpackung Kosteneinsparungen mit sich bringen. Darüber hinaus werden die kleineren Waschmittelpackungen als "umweltfreundlicher" angesehen. Diese Vorteile für Verbraucher und Hersteller haben innerhalb der Waschmittelindustrie ein starkes Interesse bei der Suche nach verbesserten Verfahren zur Herstellung von Kompaktwaschmitteln hervorgerufen.
Es gibt grundsätzlich zwei Hauptverfahren, nach denen Detergensgranalien oder -pulver hergestellt werden. Der erste Verfahrenstyp beinhaltet das Sprühtrocknen einer wässrigen Detergensaufschlämmung in einem Sprühtrocknungs turm. Üblicherweise tritt die wässrige Detergensaufschlämmung von oben in den Turm ein und vermischt sich im Gegenstrom mit einem Strom heißer Luft, der das überschüssige Wasser verdampft. Dieses Verfahren liefert leichte, hoch poröse, Detergensgranalien mit geringer Dichte. Beim zweiten Verfahrenstyp werden verschiedene pulverisierte Detergensbestandteile mit einem Bindemittel, wie einem nichtionischen Tensid, trocken gemischt und zu größeren Detergensgranalien agglomeriert. Das Mischen und Agglomerieren erfolgt normalerweise beim Durchgang der Detergenspulver und Bindemittel durch einen schnell laufenden Mischer/Verdichter und einen dahinter geschalteten mit mäßiger Geschwindigkeit laufenden Mischer/Verdichter. Das Agglomerationsverfahren wird als eines der leichter durchführbaren Verfahren zur Herstellung von Wachmitteln mit hoher Dichte betrachtet, so dass sich der Hauptanteil der Anstrengungen zur Verbesserung der Herstellung von Kompaktwaschmitteln darum herum konzentriert hat.
Einer der Faktoren, welcher die Dichte der nach einem Agglomerationsverfahren hergestellten Detergensgranalien beschränkt, ist die Tensidmenge, welche von den Granalien aufgenommen werden kann. Bei typischen Agglomerationsverfahren gibt es einen kritischen Tensidsättigungspunkt, der nicht überschritten werden kann. Wird dieser Sättigungspunkt überschritten und zu viel Tensidpaste mit den Ausgangsdetergenspulvern gemischt, wird die Detergensmischung verbacken und verkleben. Das Verbacken der Pulver/Binder-Mischung kann Detergensklumpen produzieren, welche die Blätter und die Wand des Mischers/Verdichters verschmieren, was zu erhöhter Reibung und zu Kraftverlust führt. Darüber hinaus kann das Verbacken der Detergensmischung zur einem unkontrollierten Aufbau von Seife zwischen den Mischerblättern und der Wand des Mischbehälters führen, was schädliche Vibrationen während des Betriebs der Anlage verursachen kann. Ein weiteres Problem, welches beim Überschreiten des Sättigungspunkts des Tensidgehalts auftritt, besteht darin, dass die Fließfähigkeit der agglomerierten Detergensgranalien aufgrund der Klebrigkeit des typisch öligen Tensids beeinträchtigt werden kann.
In der Waschmittelindustrie besteht folglich Bedarf an einem Verfahren zur Erhöhung des Tensidgehalts in agglomerierten Detergensgranalien, so dass hoch dichte Detergentien mit höheren Tensidgehalten effektiver hergestellt werden können. Es ist erwünscht, dass dieses Verfahren ein agglomeriertes Waschmittel mit einer ausgezeichneten Fließfähigkeit und Handhabbarkeit liefert. Es ist weiterhin erwünscht, dass dieses Verfahren nicht zum Verbacken und Klumpen der Mischung führt und dass es im Hinblick auf die Energieanforderungen beim Mischen und Agglomerieren der Tensidpaste und Pulver wirtschaftlich betrieben werden kann. Es ist auch erwünscht, dass dieses Verfahren Detergensagglomerate mit hoher Dichte liefert, ohne infolge von unkontrolliertem Seifenaufbau eine zu starke Vibration zu verursachen, welche teuere industrielle Anlagen zerstören könnte.
Fachlicher Hintergrund
Die folgenden Quellen beziehen sich auf Detergensherstellungsverfahren: US-A 5,489,392 (Capeci et al., 1996); US-A 5,486,303 (Capeci et al., 1996); US-A 5,366,652 (Capeci et al., 1994); DE-A 42 16 744A1 (Hans-Friedrich Kruse et al., 1993); US-A 5,160,657 (Bortolotti et al., 1992); US-A 5,133,924 (Appel et al., 1992; EP-A 0 510 746A2 (Goovaerts et al., 1992); EP-A 0 351 937 (Hollingworth et al., 1989); US-A 5,149,455 (Jacobs et al., 1992); US-A 5,009,804 (Clayton et al, 1991); US-A 4,715,979 (Moore et al., 1987); US-A 4,637,891 (Dewel et al., 1987); und US-A 4,006,110 (Kenny et al., 1977).
Zusammenfassung der Erfindung
Die vorliegende Erfindung genügt den vorerwähnten Bedürfnissen auf dem Fachgebiet, indem sie ein Verfahren zur Erhöhung des Tensidgesamtanteils in einem agglomerierten Kompaktdetergensprodukt bereitstellt. Das Verfahren beinhaltet die Durchführung von Mehrfachinjektionen mit Tensidpaste in einen oder in mehrere hintereinander geschaltete Mischer/Verdichter. Ein wichtiges Merkmal des Verfahren besteht darin, dass die anfänglich agglomerierten Detergenspulver und -pasten während eines Zeitraums gealtert werden, welcher von der Kinetik der jeweiligen Phasentransformation bei der Reaktion bestimmt wird. Dieser Alterungsschritt erfolgt entweder durch zusätzliches Mischen nachdem die Paste und Pulver zuerst kombiniert wurden, oder in einem getrennten Verfahrensschritt. Nach der Alterung werden die anfänglichen Agglomerate portionsweise mit weiteren Tensidinjektionen behandelt bis der gewünschte Gewichtsanteil an Tensid in den Agglomeraten erreicht ist. Dieses Verfahren löst ein seit langem erkanntes Bedürfnis in der Waschmittelindustrie nach einem Verfahren zur Erhöhung der Tensidanteile in Kompaktagglomeraten, welches bei kommerziellen Verfahren im technischen Maßstab praktizierbar ist. Alle hierin verwendeten Prozente, Verhältnisse und Anteile beziehen sich auf das Gewicht, sofern nichts anderes angegeben.
Unter einem Aspekt der Erfindung wird ein Verfahren zur Herstellung von Detergensagglomeraten mit hohem Tensidgehalt bereitgestellt. Das Verfahren umfasst speziell die Schritte: (a) Agglomerieren von Ausgangsdetergensmaterial und eines ersten Teils einer Tensidpaste in einem ersten Mischer/Verdichter zur Bildung anfänglicher Agglomerate; (b) Alternlassen der anfänglichen Agglomerate während mindestens 10 Sekunden; (c) Mischen der anfänglichen Agglomerate und eines zweiten Teils der Tensidpaste in dem gleichen oder einem zweiten Mischer/Verdichter zur Bildung von Agglomeraten mit höherem Tensidgehalt; und (d) Wiederholen des Mischens der Agglomerate mit höherem Tensidgehalt mit einem dritten oder zusätzlichen Teil der Tensidpaste zur Bildung von Agglomeraten mit hohem Tensidgehalt mit mindestens 45 Gew.-% Tensid. Die bei diesem Verfahren verwendete Tensidpaste ist gewählt aus der Gruppe, bestehend aus anionischen, kationischen, nichtionischen, zwitterionischen und ampholytischen Tensiden und kompatiblen Mischungen hiervon.
Bei einer anderen Ausführungsform der Erfindung umfasst das Ausgangsdetergensmaterial 1% bis 80 Gew.-% eines Detergens-Aluminosilikatbuilders und 9% bis 60 Gew.-% Natriumcarbonat. Die mittlere Verweilzeit der anfänglichen Agglomerate im ersten Mischer/Verdichter reicht von 1 s bis 120 s, während die mittlere Verweilzeit der Agglomerate mit höherem Tensidgehalt im zweiten Mischer/Verdichter von 1 s bis 30 s reichen kann. Das Verfahren schließt vor dem Mischen mit einem zweiten Teil Tensidpaste auch das Alternlassen der anfänglichen Agglomerate für mindestens 10 s ein.
Bei einer anderen Ausführungsform der Erfindung weisen die anfänglichen Agglomerate und die Agglomerate mit höherem Tensidgehalt mittlere Teilchendurchmesser von weniger als 400 μm auf. Die Detergensagglomerate mit höherem Tensidgehalt besitzen eine Dichte von 600 g/l bis 850 g/l. Bei einer anderen Ausführungsform des Verfahrens beträgt die Temperatur der anfänglich injizierten Tensidpaste 55°C bis 70°C und die Temperatur des Ausgangsdetergensmaterials 10°C bis 30°C. Die Detergensagglomerate mit hohem Tensidgehalt können des Weiteren auch mindestens 50 Gew.-% Tensid umfassen.
Bei einer bevorzugten Ausführungsform des Verfahrens werden die Detergensagglomerate mit hohem Tensidgehalt hergestellt durch: (a) Agglomerieren von Ausgangsdetergensmaterial und eines ersten Teils einer Tensidpaste in einem ersten Mischer/Verdichter zur Bildung anfänglicher Agglomerate, worin das Ausgangsdetergensmaterial 28% bis 35 Gew.-% eines Detergens-Aluminosilikat builders und 12% bis 18 Gew.-% Natriumcarbonat umfasst und diese anfänglichen Agglomerate im ersten Mischer/Verdichter eine mittlere Verweilzeit von 5 s bis 10 s besitzen; (b) Alternlassen der anfänglichen Agglomerate während mindestens 180 s; (c) Mischen der anfänglichen Agglomerate und des zweiten Teils der Tensidpaste, um Agglomerate mit höherem Tensidgehalt zu bilden, wobei die Agglomerate mit dem höheren Tensidgehalt eine mittlere Verweilzeit von 2 s bis 5 s in dem Mischer/Verdichter besitzen; und (d) Wiederholen des Schrittes (c) zur Bildung von Detergensagglomeraten mit hohem Tensidgehalt, der mindestens 45 Gew.-% Tensid beträgt.
Eine weitere Ausführungsform des Verfahrens beinhaltet den zusätzlichen Schritt des Verdampfens von Feuchtigkeit aus den anfänglichen Agglomeraten vor dem Einspeisen der Agglomerate in den zweiten Mischer/Verdichter. Eine andere Ausführungsform des Verfahrens schließt den zusätzlichen Schritt des Trocknens der Detergensagglomerate mit hohem Tensidgehalt ein.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es demzufolge ein Verfahren zur Herstellung von Detergensagglomeraten mit hoher Dichte und mit hohen Tensidgehalten bereitzustellen. Aufgabe der Erfindung ist es auch ein Verfahren bereitzustellen, welches die effiziente Herstellung von Kompaktwaschmitteln im Produktionsmaßstab erleichtert. Diese und andere Aufgaben, Merkmale und damit verbundene Vorteile der vorliegenden Erfindung werden für den Fachmann auf dem Waschmittelgebiet beim Lesen der folgenden detaillierten Beschreibung der bevorzugten Ausführungsform und der anhängenden Ansprüche ersichtlich werden.
Detaillierte Beschreibung der bevorzugten Ausführungsform
Die vorliegende Erfindung kann zur Herstellung von kompakten Detergensagglomeraten, welche hohe Tensidgehalte enthalten, im Produktionsmaßstab verwendet werden. Die Erfindung beinhaltet, wie nachstehend beschrieben, Schlüsselverfahrensschritte mit definierten Materialparametern, um die erhöhten Tensidgehalte zu erzielen.
Mischungs-/Agglomerations-Verfahren
Im Großen und Ganzen beinhaltet das Verfahren Mehrfachschritte zur Agglomeration und zum Mischen. Zuerst werden Ausgangsdetergensmaterialien in Pulverform und Tensidpaste agglomeriert, um anfängliche Agglomerate zu bilden. Nach der Alterungsperiode werden zusätzliche Anteile Tensid portionsweise zugegeben und mit den anfänglichen Detergensagglomeraten gemischt, um Agglomerate mit höherem Tensidgehalt zu bilden. Die mittlere Verweilzeit bei der Agglomeration des Ausgangsdetergensmaterials und der anfängliche Charge der Tensidpaste beträgt 1 s bis 120 s, vorzugsweise 4 s bis 30 s, und am meisten vorzugsweise 5 s bis 10 s. Die Geschwindigkeit des Mischers kann in Abhängigkeit vom Mischertyp und den gewünschten Eigenschaften des Endprodukts schwanken. Ein wichtiger Gesichtspunkt beim anfänglichen Agglomerationsschritt ist der, dass die Ausgangsdetergenspulver in der Tensidpaste vollständig dispergiert sind, so das anfängliche Detergensagglomerate gebildet werden. Der mittlere Teilchendurchmesser der anfänglichen Detergensagglomerate sollte weniger als 400 μm, vorzugsweise weniger als 300 μm und am meisten vorzugsweise weniger als 200 μm betragen.
Nach dem anfänglichen Agglomerieren der Ausgangsdetergenspulver und der Tensidpaste werden die resultierenden anfänglichen Agglomerate während einer vorgegebenen Zeitdauer, welche mindestens 10 s beträgt, gealtert. Der Alterungsschritt ist bei der Erfindung kritisch und erleichtert die erforderliche Materialtransformation, welche erforderlich ist, um den Tensidgehalt der Agglomerate auf ein Niveau von etwa 45% und sogar etwa 50% anzuheben. Ohne an eine Theorie gebunden sein zu wollen wird angenommen, dass die Alterungsperiode über die Verdampfung von Feuchtigkeit aus der Tensidpaste und durch Hydratation der Ausgangsdetergenspulver das Tensidaufnahmevermögen erhöht. Den Zeitraum, während dessen man die anfänglichen Detergensagglomerate altern lassen sollte, schwankt je nach der speziellen Zusammensetzung der Tensidpaste und den Ausgangsdetergensmaterialien. Bei kontinuierlichen Verfahren sollte die Mindestalterungsdauer mindestens 10 s, vorzugsweise mindestens 60 s und am meisten vorzugsweise mindestens 180 s betragen. Es wird darauf hingewiesen, dass diese Mindestalterungszeiten bei Chargenverfahren mit einem Mischer leicht eingehalten werden, bei denen das Leeren und Reinigen des Mischers zwischen den Tensidpasteninjektionen 30 bis 45 min in Anspruch nimmt.
In Anschluss an die Alterungsperiode werden die anfänglichen Agglomerate unter weiterer Pasteninjektion und Mischen behandelt, um den Tensidgehalt der Agglomerate schrittweise zu erhöhen. Die mittlere Verweilzeit für das Mischen bei jedem nachfolgenden Mischschritt beträgt im Allgemeinen 1 s bis 30 s, vorzugsweise 2 s bis 10 s und am meisten vorzugsweise 2 s bis 5 s. Der/die nachfolgende(n) Mischstufe oder -stufen können nicht nur dazu verwendet werden, um den Tensidgesamtgehalt im fertigen Detergensprodukt zu erhöhen, sondern auch um die Teilchengröße und Dichte des Detergensprodukts einzustellen. Der mittlere Teilchendurchmesser der fertigen Detergensagglomerate mit hohem Tensidgehalt liegt im Allgemeinen im Bereich von 300 μm bis 1000 μm, vorzugsweise 400 μm bis 800 μm und am meisten vorzugsweise 500 μm bis 700 μm. Die Dichte der Detergensagglomerate mit hohem Tensidgehalt kann 600 g/l bis 850 g/l, vorzugsweise 700 g/l bis 850 g/l und am meisten vorzugsweise 750 g/l bis 850 g/l betragen.
Das Verfahren ist auf einen breiten Temperaturbereich der Tensidpaste und des Ausgangsdetergensmaterials ausgelegt. Die Temperatur der Tensidpaste kann sowohl bei der Erstinjektion als auch bei den nachfolgenden Injektionen zwischen etwa 55°C und etwa 70°C schwanken, obwohl die Temperatur für das optimale Tensidaufnahmevermögen vorzugsweise 55°C bis 60°C und am meisten vorzugsweise 55°C beträgt. Die Temperatur des Ausgangsdetergensmaterials kann ebenfall von 10°C bis 30°C schwanken, obwohl die Temperatur vorzugsweise 10°C bis 25°C und am meisten vorzugsweise 10°C bis 20°C beträgt. Nachdem sich die Detergensagglomerate mit hohem Tensidgehalt gebildet haben, können die Agglomerate auf Wunsch in einem Trocknungsschritt behandelt werden, um die überschüssige Feuchtigkeit zu entfernen und das Produkt klebefrei und handhabbar zu machen.
Das erfindungsgemäße Verfahren zur Beladung mit hohen Tensidkonzentrationen kann entweder bei Chargen- oder kontinuierlichem Betrieb eingesetzt werden. Erfolgt ein Chargenbetrieb, wird üblicherweise nur ein Mischer/Verdichter verwendet. Beim kontinuierlichen Betrieb kann in Abhängigkeit von den gewünschten Eigenschaften des Endprodukts eine Reihe von Mischern/Verdichtern mit den entsprechenden Ausrüstungsparametern und -konfigurationen eingesetzt werden. Typische, bei diesem Verfahren verwendete Mischer/Verdichter schließen ohne Beschränkung darauf einen Lödige Rezirkulator CB-30, einen Lödige Rezirkulator KM-600 "Pflugschar", herkömmliche Doppelschneckenmischer, Mischer wie sie kommerziell von Eirmich, Schugi, O'Brien vermarktet werden, und Drais Mischer und Kombinationen dieser und anderer Mischer/Verdichter ein.
Tensidpaste
Die bei diesem Verfahren verwendete Tensidpaste liegt vorzugsweise in Form einer wässrigen viskosen Paste vor, obwohl bei der Erfindung auch andere Formen vorgesehen sind. Diese viskose Tensidpaste besitzt eine Viskosität von 5.000 cps bis 100.000 cps, weiter vorzugsweise 10.000 cps bis 80.000 cps und enthält mindestens 10% Wasser, weiter vorzugsweise mindestens 20% Wasser. Die Viskosität wird bei 70°C und einem Schergefälle von 10 bis 100 s^–1 gemessen. Die Tensidpaste umfasst weiterhin vorzugsweise 70% bis 95%, weiter vorzugsweise 75% bis 85% ein Waschtensid und den Rest Wasser sowie andere herkömmliche Waschmittelbestandteile.
Das Waschtensid in der Tensidpaste wird vorzugsweise gewählt aus den anionischen, nichtionischen, zwitterionischen, ampholytischen und kationischen Klassen und kompatiblen Mischungen hiervon. Detergenstenside zur Verwendung hierin sind in US-A 3,664,961, Norris, erteilt am 23. Mai 1972 und in US-A 3,919,678, Laughlin et al., erteilt am 30. Dez. 1975 beschrieben. Verwendbare kationische Tenside schließen auch jene ein, welche in US-A 4,222,905, Cockrell, erteilt am 16. Sept. 1980 und in US-A 4,239,659, Murphy, erteilt am 16. Dez. 1980, beschrieben sind.
Nichtlimitierende Beispiele von bevorzugten anionischen Tensiden zur Verwendung in der Tensidpaste schließen die herkömmlichen C₁₁-C₁₈-Alkylbenzolsulfonate ("LAS"); primären, verzweigtkettigen und ungeordneten 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 ein, worin x und (y + 1) ganze Zahlen von mindestens etwa 7 sind, vorzugsweise von mindestens etwa 9 und M ein wasser-solubilisierendes Kation ist, insbesondere Natrium; ungesät-tigte Sulfate wie Oleylsulfat und die C₁₀-C₁₈-Alkylkoxysulfate ("AE_XS", insbeson-dere EO-1-7-ethoxysulfate).
Wahlweise schließen andere beispielhafte Tenside die C₁₀-C₁₈-Alkylalkoxycarboxylate (insbesondere die EO-1-5-ethoxycarboxylate), die C₁₀-C₁₈-Glycerolether, die C₁₀-C₁₈-Alkylpolyglykoside und ihre entsprechenden sulfatierten Polyglykoside und alpha-substituierten C₁₂-C₁₈-Fettsäureester ein. Auf Wunsch können auch die herkömmlichen nichtionischen und amphoteren Tenside, wie die C₁₂-C₁₈-Alkylethoxylate ("AE"), einschließend die so genannten eng gepackten Alkylethoxylate und die C₆-C₁₂-Alkylphenolethoxylate (insbesondere Ethoxylate und gemischte Ethoxy/Propoxy); C₁₂-C₁₈-Betaine und Sulfobetaine ("Sultaine"); C₁₀-C₁₈-Aminoxide und dergleichen verwendet werden. Typische Beispiele schließen die C₁₂-C₁₈-N-Methylglucamide ein. Vergleiche WO 92/06154. Andere, von Zuckern 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 geringes Schäumen verwendet werden. Es können auch herkömmliche C₁₀-C₂₀-Seifen verwendet werden. Wenn starkes Schäumen erwünscht ist, können die verzweigtkettigen C₁₀-C₁₆-Seifen verwendet werden. Mischungen von anionischen und nichtionischen Tensiden sind besonders nützlich. Andere herkömmlich verwendbare Tenside sind in Standardtexten aufgeführt.
Ausgangsdetergensmaterial
Das Ausgangsdetergensmaterial umfasst beim vorliegenden Verfahren Detergensbuilder, welche im Allgemeinen aus den verschiedenen wasserlöslichen Alkalimetall-, Ammonium- oder substituierten Ammoniumphosphaten, -polyphosphaten, -phosphonaten, -polyphosphonaten, -carbonaten, -boraten, -polyhydroxysulfonaten, -polyacetaten, –carboxylaten und -polycarboxylaten gewählt sind. Bevorzugt sind die Alkalimetall-, insbesondere Natriumsalze der Vorstehenden. Bevorzugt zur Verwendung hierin sind die Phosphate, Carbonate, C₁₀-C₁₈-Fettsäuren, Polycarboxylate und Mischungen hiervon. Weiter bevorzugt sind Natriumtripolyphosphat, Tetranatriumpyrophosphat, Citrat, Tartrat, Mono- und Disuccinate und Mischungen hiervon.
Verglichen mit amorphen Natriumsilikaten weisen kristalline Schichtsilikate eine eindeutig erhöhte Calcium- und Magensiumionenaustauschkapazität auf. Zusätzlich bevorzugen die Natriumschichtsilikate Magnesiumionen gegenüber Calciumionen, eine Eigenschaft, welche erforderlich ist, um sicherzustellen, dass im Wesentlichen die gesamte "Härte" aus dem Waschwasser entfernt wird. Diese kristallinen Natriumschichtsilikate sind jedoch im Allgemeinen sowohl teuerer als die amorphen Schichtsilikate als auch als andere Builder. Um ein wirtschaftlich tragbares Wäschewaschmittel bereitzustellen, muss folglich der Anteil an kristallinen Natriumschichtsilikaten mit Überlegung bestimmt werden.
Die zur Verwendung hierin geeigneten kristallinen Natriumschichtsilikate besitzen vorzugsweise die Formel NaMSi_XO_2X+1·yH₂O worin M Natrium oder Wasserstoff ist, x 1,9 bis 4 und y 0 bis 20 ist. Das kristalline Natriumschichtsilikat besitzt weiter vorzugsweise die Formel NaMSi₂O₅·yH₂O worin M Natrium oder Wasserstoff ist und y 0 bis 20 ist. Diese und andere kristalline Natriumschichtsilikate werden in Corkill et al., US-A 4,605,509 erörtert.
Spezielle Beispiele von anorganischen Phosphatbuildern sind Natrium- und Kaliumtripolyphosphat, polymere Metaphosphate mit einem Polymerisationsgrad von 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. Andere Phosphorbuilderverbindungen sind in den US-Patenten 3,159,581; 3,213,030; 3,422,021; 3,422,137; 3,400,176 und 3,400,148 offen gelegt.
Beispiele für anorganische Nicht-Phosphor-Builder sind Tetraboratdecahydrat und Silikate mit einem Gewichtsverhältnis von SiO₂ zu Alkalimetalloxid von 0,5 bis 4,0, vorzugsweise von 1,0 bis 2,4. Wasserlösliche organische Nicht-Phosphor-Builder zur Verwendung hierin 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, Benzolpolycarbonsäuren und Citronensäure.
Polymere Polycarboxylatbuilder sind in US-A 3,308,067, Diehl, erteilt am 7. März 1967, angegeben. Solche Materialien schließen die wasserlöslichen Salze von Homo- und Copolymeren aliphatischer Carbonsäuren wie Maleinsäure, Itaconsäure, Mesaconsäure, Fumarsäure, Aconitinsäure, Citraconsäure und Methylenmalonsäure ein. Andere zur Verwendung hierin geeignete Polycarboxylate sind die in US-A 4,144,226, erteilt am 13. März 1979 an Crutchfield et al. und US-A 4,246,495, erteilt am 27. März 1979 an Crutchfield et al. beschriebenen Polyacetalcarboxylate. Diese Polyacetalcarboxylate können durch Zusammenbringen eines Esters der Glyoxylsäure und eines Polymerisationsstarters unter Polymerisationsbedingungen hergestellt werden. Der resultierende Polyacetalcarboxylatester wird dann an chemisch stabile Endgruppen gebunden, um das Polycarboxylat gegen rasche Depolymerisation in alkalischer Lösung zu stabilisieren, in das entsprechende Salz umgewandelt und einer Detergenszusammensetzung zugegeben. Besonders bevorzugte Polycarboxylatbuilder sind die in US-A 4,663,071, Bush et al., erteilt am 5. Mai 1987, beschriebenen Ethercarboxylat- Builderzusammensetzungen, welche eine Kombination aus Tartratmonosuccinat und Tartratdisuccinat umfassen.
Es ist bevorzugt, dass das Ausgangsdetergensmaterial beim vorliegenden Verfahren wasserfreie Pulver umfasst. Der Ausdruck "wasserfrei" bedeutet, wie hierin verwendet, dass das von einer kristallinen Phase ausgehende Material kein Wasser enthält, hydratisierbar ist oder rasch Wasser absorbieren kann, um eine kristalline Phase zu bilden, wobei eine gewisse Anzahl von Wassergruppen in der kristallinen Stöchiometrie eingeschlossen ist. Die wasserfreien Pulver werden vorzugsweise gewählt aus der Gruppe, bestehend aus Carbonaten, Sulfaten, Carbonat/Sulfat-Komplexen und Mischungen hiervon. Ohne darauf beschränkt werden zu wollen, schließen andere geeignete wasserfreie Pulver pulverisiertes Tripolyphosphat, pulverisiertes Tetranatriumpyrophosphat, Citrat, pulverisierte Carbonate wie Calciumcarbonat, pulverisierte Sulfate und Mischungen hiervon ein. Die wasserfreien Pulver können auch gewählt werden aus der Gruppe, bestehend aus Gel-bildenden Absorptionsmaterialien, Cellulose-basierenden Materialien und Kombinationen hiervon. Geeignete Gel-bildende Absorptionsmaterialien sind in Brandt et al., US-A Reissue Nr. 32,649 (allgemein erteilt) offen gelegt. Geeignete Cellulose-basierende Materialien sind in Herron, US-A 5,183,707 und Herron et al., US-A 5,137,537 offen gelegt. Die wasserfreien Pulver liegen vorzugsweise in einem Anteil von 9% bis 60%, vorzugsweise von 9% bis 21% und am meisten vorzugsweise von 12% bis 18% des Gewichts der Detergensagglomerate mit hohem Tensidgehalt vor, gemessen auf nasser Basis. Natriumcarbonat ist das bevorzugte wasserfreie Pulver.
Das Ausgangsdetergensmaterial kann beim vorliegenden Verfahren auch 1% bis 80% eines Detergensbuilders umfassen, gewählt aus der Gruppe, bestehend aus Aluminosilikaten, kristallinen Schichtsilikate und Mischungen hiervon. Der Aluminosilikat-Detergensbuilder liegt in einem Anteil von 21% bis 49% und am meisten vorzugsweise von 28% bis 35% des Gewichts der Detergensagglomerate mit hohem Tensidgehalt vor, gemessen auf nasser Basis. Natriumcarbonat ist das bevorzugte wasserfreie Pulver. Die hierin als Detergensbuilder verwendeten Aluminosilikate oder Aluminosilikat-Ionenaustauschermaterialien besitzen vorzugsweise beides, eine hohe Calciumionenaustauschkapazität und eine hohe Austauchrate. Ohne durch die Theorie beschränkt werden zu wollen wird angenommen, dass eine derart hohe Calciumionenaustauschrate und -kapazität eine Funktion verschiedener zusammenwirkender Faktoren ist, welche sich vom Verfahren ableiten, nach dem das Aluminosilikat-Ionenaustauschermaterial hergestellt wird. Im Hinblick darauf werden die hierin verwendeten Aluminosilikat-Ionenaustauschermaterialien vorzugsweise in Übereinstimmung mit Corkill et al., US-A 4,605,509 (Procter & Gamble), hergestellt.
Das Aluminosilikat-Ionenaustauschermaterial liegt vorzugsweise in der "Natrium"-Form vor, weil die Kalium- und Wasserstoffformen des betreffenden Aluminosilikats keine so hohe Austauschrate und Kapazität aufweisen, wie sie von der Natriumform bereitgestellt wird. Zusätzlich liegt das Aluminosilikat-Ionenaustauschermaterial vorzugsweise in einer übertrockneten Form vor, um, wie hierin beschrieben, die Herstellung sprödharter Detergensagglomerate zu erleichtern. Zur Verwendung hierin geeignet sind die in Corkill et al., US-A 4,605,509 (Procter & Gamble) offen gelegten Aluminosilikate, welche typischerweise übertrocknet sind. Die hierin verwendeten Aluminosilikat-Ionenaustauschermaterialien besitzen vorzugsweise einen Teilchengrößendurchmesser, welcher ihre Wirksamkeit als Detergensbuilder optimiert. Der Ausdruck "Teilchengrößendurchmesser" repräsentiert, wie hierin verwendet, den mittleren Teilchengrößendurchmesser eines gegebenen Aluminosilikat-Ionenaustauschermaterials, wie er nach herkömmlichen Analysenverfahren. wie der mikroskopischen Bestimmung und Rasterelektronenmikroskopie (SEM), bestimmt wird. Der bevorzugte Teilchengrößendurchmesser des Aluminosilikats beträgt 0,1 μm bis 10 μm, weiter vorzugsweise 0,5 μm bis 9 μm. Der Teilchengrößendurchmesser beträgt am meisten vorzugsweise 1 μm bis 8 μm.
Das Aluminosilikat-Ionenaustauschermaterial besitzt vorzugsweise die Formel
Na_Z[(AlO₂)_Z·(SiO₂)_Y]·xH₂O worin z und y ganze Zahlen von mindestens 6 sind, das molare Verhältnis von z zu y 5 beträgt und x 10 bis 264 ist. Das Aluminosilikat besitzt weiter vorzugsweise die Formel Na₁₂[(AlO₂)₁₂·(SiO₂)₁₂]·xH₂O worin x 20 bis 30 ist, insbesondere 27. Diese bevorzugten Aluminosilikate sind im Handel unter den Bezeichnungen Zeolith A, Zeolith B und Zeolith X erhältlich. Alternativ können zur Verwendung hierin geeignete natürlich vorkommende oder synthetisch abgeleitete Aluminosilikat-Ionenaustauschermateri-alien hergestellt werden, wie in Krummel et al., US-A 3,985,669, beschrieben.
Die hierin verwendeten Aluminosilikate sind weiter durch ihre Ionenaustauschkapazität gekennzeichnet, welches mindestens etwa 200 mg CaCO₃-Härte/g äquivalent ist, berechnet auf wasserfreier Basis, und welche vorzugsweise im einem Bereich liegt, der 300 bis 352 mg CaCO₃-Härte/g äquivalent ist. Zusätzlich sind die vorliegenden Aluminosilikat-Ionenaustauschermaterialien hierin weiterhin durch ihre Calciumionenaustauschrate gekennzeichnet, welche mindestens etwa 0,13 g Ca²⁺/l/min/-g/l (2 Grains Ca++/Gallone/Minute/-Gramm/Gallone) beträgt und weiter vorzugsweise in einem Bereich von 0,13 g Ca²⁺/l/min/-g/l (2 Grains Ca++/Gallone/Minute/-Gramm/Gallone) bis 0,39 g Ca²⁺/l/min/-g/l (6 Grains Ca++/Gallone/Minute/-Gramm/Gallone) liegt.
Detergenszusatzbestandteile
Das Detergensausgangsmaterial kann bei diesem Verfahren Detergenszusatzbestandteile einschließen und/oder in die Detergenszusammensetzung kann während der nachfolgenden Schritte des vorliegenden Verfahrens eine Zahl zusätzlicher Bestandteile inkorporiert werden. Diese Zusatzbestandteile schließen Bleichmittel, Bleichaktivatoren, Schaumerzeuger oder Schaumunterdrücker, Anlaufverhinderungsmittel und Korrosionsschutzmittel, Schmutzsuspendierungsmittel, Schmutzabweisemittel, Germizide, pH-Regler, Alkalinitätsquellen ohne Builderfunktion, Komplexbildner, smektische Tone, Enzyme, Enzymstabilisierungsmittel und Duftstoffe ein. Vergleiche US-A 3.936,537, erteilt am 3. Feb. 1976 an Baskerville, Jr. et. al.
Bleichmittel und Aktivatoren sind in US-A 4,412,934, Chung et al., erteilt am 1. Nov. 1983 und in US-A 4,483,781, Hartman, erteilt am 20. Nov. 1984, beschrieben. Komplexbildner sind auch in US-A 4,663,071, Bush et al., von Spalte 17, Zeile 54 bis Spalte 18, Zeile 68, beschrieben. Schaummodifizierungsmittel sind ebenfalls Zusatzbestandteile und in den US-Patenten 3,933,672, erteilt am 20 Jan. 1976 an Bartoletta et al. und 4,136,045, erteilt am 23. Jan. 1979 an Gault et al., beschrieben.
Das folgende Beispiel soll lediglich der Veranschaulichung dienen und nicht den Umfang einschränken.
Beispiel
Dieses Beispiel veranschaulicht das erfindungsgemäße Verfahren, welches Detergensagglomerate mit hohem Tensidgehalt von mindestens 45% Tensid liefert.
Das nachstehend detailliert geschilderte Verfahren besteht in einer dreistufigen Tensidpasteninjektionsabfolge, welches in einem einzigen Lödige CB-30 Mischer durchgeführt wird. Zuerst wird der Mischer mit dem Detergensausgangsmaterial beschickt, welches Natriumcarbonat und Natriumaluminosilikat umfasst, und Tensidpaste so in den Mischer injiziert, dass die Anteile an Natriumcarbonat, Natriumaluminosilikat und Tensidpaste 20,0%, 46,0% bzw. 35,0% betragen. Das Detergensausgangsmaterial und die Tensidpaste werden ungefähr 5 bis 10 s agglomeriert, um anfängliche Agglomerate mit einem mittleren Teilchendurchmesser von 150 μm zu bilden. Die anfänglichen Agglomerate werden gesammelt und in offenen Säcken ungefähr 30 min altern lassen, währenddessen der Mischer gereinigt und für die zweite Injektion Tensidpaste vorbereitet wird. Die anfänglichen Agglomerate werden dann aus den offenen Säcken in den Originalmischer eingefüllt und weitere Tensidpaste so injiziert, dass das Verhältnis von anfänglichen Agglomeraten zu zusätzlicher Tensidpaste 71,0% zu 26,0% beträgt. Diese Mischung wird ungefähr 2 bis 5 s agglomeriert und die resultierenden Agglomerate werden gesammelt und in offenen Säcken ungefähr 30 min altern lassen, währenddessen der Mischer gereinigt und für die nächste Tensidpasteninjektion vorbereitet wird. Die zweiten Agglomerate werden dann aus den offenen Säcken in den gereinigten Mischer eingefüllt und dritte Paste so injiziert, dass der Anteil an neuerlich zugesetzter Paste 13,0% des Mischerinhalts beträgt. Die Mischung wird agglomeriert, um dritte Agglomerate mit hohem Tensidgehalt zu erzeugen, welche anschließend in einem von der Niro Corporation hergestellten Aeromatic Wirbelschichttrockner auf eine Restfeuchte von 6% getrocknet werden. Die fertigen Detergensagglomerate mit hohem Tensidgehalt haben ein Tensidgesamtgewicht von 45,4%. Die vorstehende Abfolge ist in der nachstehenden Tabelle I beschrieben.
Tabelle I
Die Endzusammensetzung des Detergensagglomeratprodukts mit hohem Tensidgehalt ist in Tabelle II wiedergegeben: Tabelle II

Komponente Gew.-%

C₁₄-C₁₅-Alkylsulfat/Alkylethoxysulfat 45,4

Natriumaluminosilikat 30,5

Natriumcarbonatmonohydrat 15,2

Verschiedenes (Wasser, Duftstoff, etc.) 8,9

Gesamt 100,0
Die Dichte der Detergensagglomerate mit hohem Tensidgehalt beträgt 750 g/l und der mittlere Teilchendurchmesser 475 Mikron (μm).

Claims

Verfahren zur Herstellung von Detergensagglomeraten mit hohem Tensidgehalt, gekennzeichnet durch die Schritte: (a) Agglomerieren von Ausgangsdetergensmaterial und eines ersten Teils einer Tensidpaste in einem ersten Mischer/Verdichter zur Bildung anfänglicher Agglomerate; (b) Alternlassen der anfänglichen Agglomerate während mindestens 10 Sekunden; (c) Mischen der anfänglichen Agglomerate und eines zweiten Teils der Tensidpaste in dem gleichen oder einem zweiten Mischer/Verdichter zur Bildung von Agglomeraten mit höherem Tensidgehalt; und (d) Wiederholen des Mischens der Agglomerate mit höherem Tensidgehalt mit einem dritten oder zusätzlichen Teil der Tensidpaste zur Bildung von Agglomeraten mit hohem Tensidgehalt, die mindestens 45 Gew.-% Tensid aufweisen.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei das Ausgangsdetergensmaterial 1 bis 80 Gew.-% eines Detergens-Aluminosilikatbuilders und 9 bis 60 Gew.-% Natriumcarbonat umfasst.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei die Tensidpaste aus der Gruppe gewählt ist, bestehend aus anionischen, kationischen, nichtionischen, zwitterionischen und ampholytischen Tensiden und kompatiblen Mischungen hiervon.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei die mittlere Verweilzeit bei der Agglomeration der anfänglichen Agglomerate in dem ersten Mischer/Verdichter 1 Sekunde bis 120 Sekunden beträgt.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei die mittlere Verweilzeit der Agglomerate mit höherem Tensidgehalt in jeder nachfolgenden Mischstufe 1 Sekunde bis 30 Sekunden beträgt.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei die anfänglichen Agglomerate aus Schritt (a) und die Agglomerate mit höherem Tensidgehalt aus Schritt (c) mittlere Teilchendurchmesser von weniger als 400 μm besitzen.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei die Dichte der Agglomerate mit hohem Tensidgehalt 600 g/l bis 850 g/l beträgt.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei die Temperatur der Tensidpaste im Schritt (a) 55°C bis 70°C beträgt und die Temperatur des Ausgangsdetergensmaterials im Schritt (a) 10°C bis 30°C beträgt.