ES2248077T3 - Procedimiento para la preparacion de componentes detergentes granulares. - Google Patents
Procedimiento para la preparacion de componentes detergentes granulares.Info
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Abstract
Un procedimiento para la preparación de un producto detergente granular que comprende las etapas de: (i) mezcla y aglomeración de un aglutinante líquido con un material de partida sólido en un mezclador de velocidad alta; (ii) mezcla del material de la etapa (i) en un mezclador de velocidad moderada o baja; (iii) alimentación del material de la etapa (ii) y un aglutinante líquido en un granulador por fluidización con gas y aglomeración adicional, y (iv) de forma opcional, secado y/o enfriamiento.
Description
Procedimiento para la preparación de
composiciones detergentes granulares.
La presente invención se refiere a un
procedimiento para la preparación de un medio para composiciones
detergentes granulares de baja densidad aparente. De forma más
particular, la invención va dirigida a un procedimiento en el que se
pone en contacto un aglutinante líquido con un material de partida
sólido en un mezclador de velocidad alta y la mezcla resultante se
trata en un mezclador de velocidad media o baja y finalmente en un
granulador por fluidización, en donde se añade más aglutinante
líquido.
Recientemente, ha habido interés considerable en
la industria del detergente para desarrollar procedimientos para la
producción de polvos detergentes granulados que presentan densidades
aparentes específicas. De forma convencional, se han producido
composiciones detergentes mediante un procedimiento de secado por
pulverización en el que los componentes de la composición se mezclan
con agua para formar una suspensión acuosa que se pulveriza luego en
una torre y se pone en contacto con aire caliente para eliminar
agua. Los polvos secados por pulverización resultantes son altamente
porosos y de forma típica tienen una densidad aparente de 300 a 550
g/l.
Los polvos secados por pulverización proporcionan
por lo general buenas características de liberación del polvo tales
como dispensación y disolución. No obstante, la inversión y costes
de operación del procedimiento de secado por pulverización son
elevados. Sin embargo, se mantiene una demanda por parte del
consumidor significativa de tales polvos de baja densidad.
Es difícil aumentar la densidad aparente de
polvos producidos meramente mediante secado por pulverización muy
por encima de 600 g/l sin afectar de forma adversa a la capacidad de
la composición del detergente, por ejemplo, se pueden incluir
cantidades altas de sulfato de sodio en la suspensión para aumentar
la densidad aparente pero un ingrediente de este tipo no contribuye
a la detergencia. Por lo tanto, la flexibilidad en la densidad
aparente sustancial se puede conseguir sólo mediante uso de etapas
de procesamiento "post-torre" adicionales que
densifican los polvos.
En años recientes ha habido mucho interés en la
producción de productos detergentes mediante procedimientos que usan
principalmente mezcla mecánica, sin el uso de secado por
pulverización. En este tipo de procedimiento, los distintos
componentes se mezclan en seco y de forma opcional se granulan con
un aglutinante líquido. Los aglutinantes líquidos usados típicamente
en procedimientos de granulación de este tipo son tensioactivos
aniónicos, precursores ácidos de tensioactivos aniónicos,
tensioactivos no iónicos, o cualquier mezcla de los mismos. Usando
estos procedimientos de granulación se han producido productos
detergentes granulares que tienen una densidad aparente alta, de
forma típica más de 700 u 800 g/l.
Productos granulares que tienen una densidad
aparente alta tienen un volumen de empaquetamiento bajo que es
ventajoso para operaciones de almacenamiento y distribución y
también para el consumidor. Además, si no se usa una etapa de secado
por pulverización, la inversión y costes de operación son
típicamente muy inferiores y el procedimiento usa menos energía y
proporciona así un beneficio ambiental.
Sin embargo, productos de densidad alta de este
tipo tienen típicamente una porosidad muy inferior a la de un polvo
secado por pulverización convencional, lo que puede dañar la
liberación del producto en el lavado. Por ejemplo, los polvos
concentrados, de densidad aparente alta, pueden presentar disolución
lenta y/o incompleta en el agua de lavado, llevando a residuos del
producto no disueltos sobre la colada. De forma más particular, se
sabe que polvos concentrados que contienen zeolita presentan un
problema con el polvo que contiene zeolita no disuelto que llega a
quedar atrapado en la fibra de la prenda. Esto se pone de manifiesto
propiamente como motas blancas, claramente visibles y desagradables
a la vista.
Se han realizado intentos para usar
procedimientos de mezcla que no usen una etapa de secado por
pulverización para producir materiales de densidad aparente
inferior. No obstante, estos tienden a usar ingredientes detergentes
no convencionales tales como, por ejemplo, burkeita, que tiende a
ser caro y que por lo tanto se añade al coste del producto.
En consecuencia, la industria de detergentes ha
buscado procedimientos de producción de productos granulares de
medio para densidad aparente baja, por ejemplo inferiores a
aproximadamente 900 g/l, por ejemplo inferiores a 800 g/l,
preferiblemente inferiores a 750 g/l, que no necesiten una etapa de
secado por pulverización. En particular se mantiene una necesidad de
un procedimiento para la producción de medio para polvos que
contienen zeolita de densidad aparente baja, que no use una etapa de
secado por pulverización, que use ingredientes de partida
convencionales y que de lugar a un producto con buenas propiedades
del polvo.
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Hasta recientemente, ha habido poco esfuerzo en
el desarrollo del uso de mezcladores/granuladotes de bajo esfuerzo
de cizalla tales como, por ejemplo, granuladores por fluidización
con gas.
Los documentos WO 98/58046, WO 98/58047, WO
98/58048 y WO 99/00475 (Unilever) se refieren a procedimientos de
granulación de bajo esfuerzo de cizalla en los que se pulveriza un
aglutinante líquido sobre un material particulado en fluidización,
preferiblemente en un granulador por fluidización con gas. Estos
describen cómo los parámetros de procedimiento de la granulación por
fluidización con gas se pueden controlar para dar propiedades de
polvo deseables, por ejemplo, distribución de tamaño de partícula,
densidad aparente, propiedades de flujo e incluso el rendimiento en
cierta extensión.
Los procedimientos de granulación de bajo
esfuerzo de cizalla tienden a dar polvos de menor densidad aparente,
por ejemplo, de forma típica inferiores a 650 g/l. Con el fin de
proporcionar mayor flexibilidad en densidad aparente, el documento
WO 97/22685 (Unilever) describe un procedimiento en donde se granula
parcialmente un material de partida particulado con un aglutinante
líquido en un mezclador de velocidad alta o moderada antes de una
etapa de granulación de bajo esfuerzo de cizalla, por ejemplo, en un
lecho fluido, en donde se añade más aglutinante líquido y se
completa la granulación.
Los documentos WO 98/58046, WO 98/58047, WO
98/58048 y WO 99/00475 (Unilever) también describen el uso de una
etapa de granulación parcial precedente como se describe en el
documento WO 97/22685 (Unilever) con el fin de proporcionar mayor
flexibilidad en densidad aparente. Sin embargo, ninguna de estas
referencias describe o ejemplifica de forma específica el uso de más
de una etapa de mezclado/granulación antes de la etapa de
granulación por fluidización con gas.
Los documentos WO 98/14551, WO 98/14552, WO
98/14553, WO 98/14556, WO 98/14557 y WO 98/14558 (Procter and
Gamble) se refieren todos ellos a un procedimiento sin torre para la
preparación de composiciones detergentes granulares de densidad
aparente alta. Se dispersa un tensioactivo, preferiblemente en forma
de pasta o líquido, con un polvo fino de diámetro de 0,1 a 500
micrómetros en un primer mezclador en condiciones de operación
definidas y los aglomerados así formados bien se aglomeran
adicionalmente en una o más etapas de mezclado, cuyas condiciones
están definidas, y finalmente se granulan en un lecho fluido bajo
condiciones especificadas. Se hizo una distinción clara entre la
acción de aglomeración de los mezcladores y la acción de granulación
en lecho fluido. El término "granulación" se define en
referencia a los aglomerados de fluidización completamente para la
producción de aglomerados granulados de forma redonda que fluyen
libremente. Por lo tanto, si bien el crecimiento de los aglomerados,
por ejemplo mediante recubrimiento, puede tener lugar en el lecho
fluido, estos casos muestran claramente que no debería tener lugar
la aglomeración de los aglomerados ya formados.
El documento EP 264.049 (Bayer) describe un
procedimiento continuo para la realización de granulación de
sustancias orgánicas, preferiblemente tintes. El procedimiento
involucra la granulación de un material pulverulento en un mezclador
de velocidad alta con un líquido de granulación, que se granula
además en un mezclador de velocidad moderada, preferiblemente con la
adición de líquido de granulación adicional, y secado del producto
en un lecho fluido mientras se pulveriza simultáneamente con un
agente auxiliar de conformación. En la etapa final, el material se
seca preferiblemente en una primera parte del lecho fluido y luego,
en otra sección del secador, se pulveriza con un "agente auxiliar
de conformación" tal como, por ejemplo, una solución de azúcar.
En otras palabras, el material de secado se hace actuar como un
vehículo y el agente auxiliar de conformación se absorbe sobre el
vehículo, probablemente en la forma de un recubrimiento. No hay
indicación alguna en el documento EP 264.049 sobre que ocurra
aglomeración adicional en el lecho fluido.
Los documentos WO 99/03964, WO 99/03966 y WO
99/03967 (Procter & Gamble) describen un procedimiento para la
producción de polvos detergentes de densidad aparente de 300 a 550
g/l que comprende la aglomeración de una pasta de tensioactivo
aniónico o precursor ácido del mismo con un material de partida seco
en un primer mezclador de velocidad alta, mezclando los aglomerados
detergentes en un segundo mezclador de velocidad alta para obtener
aglomerados constituidos, y aglomeración adicional de los
aglomerados constituidos con un aglutinante en un secador de lecho
fluidificado y secado en el secador de lecho fluidificado. Se
describen que se obtienen densidades aparentes bajas mediante el
control del número de Stokes en la etapa de aglomeración en lecho
fluidificado, mediante el control de la altura de la boquilla en la
etapa de aglomeración en lecho fluidificado o mediante control del
tamaño de partícula en cada una de las tres etapas.
Se ha encontrado que un problema asociado con el
procedimiento descrito en la técnica anterior de producción de medio
para polvos de baja densidad aparente que está relacionado con las
combinaciones de mezcla mecánica y etapas de granulación por
fluidización con gas es que la cantidad de finos en el polvo
producto está lejos de la óptima. Por ejemplo, los procedimientos
descritos en los documentos WO 99/03964, WO 99/03966 y WO 99/03967
(Procter & Gamble) producen el 14% de finos (definidos como
aquellas partículas inferiores a 150 micrómetros) en el producto.
Incluso, parecería que una cantidad de finos relativamente alta es
una característica preferida de estas invenciones. Los finos son del
tamaño correcto para actuar como material de partida para el
procedimiento y de ahí que sean de nuevo reciclados al primer
mezclador de velocidad alta.
De forma sorprendente hemos encontrado que se
pueden producir polvos de un medio para densidad aparente baja y con
propiedades de polvo mejoradas en un procedimiento que comprende
poner en contacto y mezclar un aglutinante líquido con un material
de partida particulado en un mezclador de velocidad alta, seguido de
mezclado en un mezclador de velocidad moderada o baja y finalmente
mezclar con más aglutinante líquido en un granulador por
fluidización con gas. De forma más particular, se obtiene una
cantidad significativamente inferior de finos en comparación con los
procedimientos de la técnica anterior. Además, el procedimiento
produce polvos con propiedades de flujo mejores que aquellos de la
técnica anterior.
En un primer aspecto, esta invención proporciona
un procedimiento para la preparación de un producto detergente
granular que comprende las etapas de:
- (i)
- mezclar y aglomerar un aglutinante líquido con un material de partida sólido en un mezclador de velocidad alta;
- (ii)
- mezclar la mezcla resultante de la etapa (i) en un mezclador de velocidad moderada o baja;
- (iii)
- alimentar la mezcla resultante de la etapa (ii) y un aglutinante líquido en un granulador por fluidización con gas y aglomeración adicional, y
- (iv)
- de forma opcional, secado y/o enfriamiento.
En un segundo aspecto esta invención proporciona
un producto detergente granular de densidad aparente inferior a 900
g/l obtenido de acuerdo con el procedimiento de la invención.
En lo sucesivo, en el contexto de esta invención,
el término "producto detergente granular" comprende productos
acabados granulares para venta, así como también componentes
granulares o adyuvantes para formación de productos acabados, por
ejemplo, mediante post-dosificación a o con, o
cualquier otra forma de mezcla con componentes o adyuvantes
adicionales. Por tanto, un producto detergente granular como se
puede definir en esta invención, puede o no contener material activo
detergente tal como tensioactivo sintético y/o jabón. El
requerimiento mínimo es que debería contener al menos un material de
un tipo general de componente convencional de productos detergentes
granulares, tal como un tensioactivo (incluyendo jabón), un
coadyuvante, un blanqueador o componente de sistema blanqueador, un
enzima, un estabilizador de enzima o un componente de un sistema
estabilizador de enzima, un agente anti-redeposición
de la suciedad, un agente de fluorescencia o abrillantador óptico,
un agente anti-corrosión, un material
anti-espumante, un perfume o un colorante.
Sin embargo, en una realización preferida de esta
invención los productos detergentes granulares contienen material
activo detergente tal como tensioactivo sintético y/o jabón a un
nivel de al menos 5% en peso, preferiblemente al menos el 10% en
peso del producto.
Tal como se usa en lo sucesivo en esta invención,
el término "polvo" se refiere a materiales que consisten
sustancialmente de granos de materiales individuales y mezclas de
tales granos. Tal como se usa en lo sucesivo en esta invención, el
término "gránulo" se refiere a una pequeña partícula de
partículas más pequeñas aglomeradas, por ejemplo, partículas de
polvo aglomeradas. El producto final del procedimiento de acuerdo
con la presente invención consiste en, o comprende, un alto
porcentaje de gránulos. Sin embargo, se pueden dosificar
posteriormente de forma opcional materiales granulares y/o en polvo
adicionales a un producto de este tipo.
"Finos", de acuerdo con esta invención, se
definen como partículas con un diámetro inferior a 180
micrómetros.
Material "grueso", de acuerdo con esta
invención, se define como aquellas partículas con un diámetro
superior a 1400 micrómetros.
Las cantidades de partículas finas y gruesas se
pueden medir usando análisis por tamiz.
Para los fines de esta invención, las propiedades
de flujo del producto granular se definen en término del caudal
dinámico (DFR), en ml/s, medido por medio del siguiente
procedimiento. Se sujeta de forma segura un tubo de vidrio
cilíndrico de diámetro interno 35 mm y longitud 600 mm con su eje
longitudinal en la posición vertical. Su extremo inferior se
encuentra rematado por un cono de poli(cloruro de vinilo) que
tiene un ángulo interno de 15º y un orificio de salida inferior de
diámetro 22,5 mm. Se coloca un primer sensor de haz 150 mm por
encima de la salida, y un segundo sensor de haz se coloca 250 mm por
encima del primer sensor.
Para determinar el caudal dinámico se cierra de
forma temporal el orificio de salida y se rellena el cilindro con el
producto detergente granular hasta un punto de aproximadamente 10 cm
por encima del sensor superior. Se abre la salida y se registra el
tiempo de flujo t (segundos) medido de forma electrónica para que el
nivel de polvo caiga desde el sensor superior al sensor inferior.
Esto se repite 2 ó 3 veces y se registra un tiempo medio. Si V es el
volumen (ml) del tubo entre los sensores superior e inferior, el DFR
viene dado por V/t.
El número de Froude (Fr) se usa para evaluar el
efecto relativo de fuerzas gravitacionales y centrífugas ejercidas
sobre las partículas en un dispositivo de mezcla determinado. Tal
como se usa en esta invención, el número de Froude se define
como
Fr =
\omega^{2}d/2g
en la
que
\omega = velocidad rotacional del agitador
[rad/s]
d = diámetro del agitador [m]
g = aceleración debida a la gravedad
[m/s^{2}]
A menos que se especifique de otra forma, los
valores relacionados con las propiedades del polvo tales como la
densidad aparente, DFR, contenido en humedad etc. se refieren al
producto detergente granular meteorizado.
El procedimiento de esta invención se lleva a
cabo usando un mezclador de velocidad alta, un mezclador de
velocidad moderada o baja y un granulador por fluidización con
gas.
Etapas (i) e
(ii)
Los mezcladores usados en el procedimiento de la
invención, bien de velocidad alta, moderada o baja, consisten
esencialmente en un cilindro o cubeto estático hueco,
preferiblemente horizontal, que tiene un eje rotativo montado
centralmente con instrumentos montados sobre el mismo.
Los instrumentos sobre el eje del mezclador de
velocidad alta deberían proporcionar una acción de mezcla de alta
energía completa sobre los sólidos y los líquidos que se mezclan en
esta fase. A este respecto, los instrumentos pueden, por ejemplo,
ser de tipo varilla, de tipo pala o una combinación, o de cualquier
otro diseño apropiado como será bien conocido por el especialista en
la técnica.
Mezcladores de velocidad alta adecuados son
cualquiera de una variedad de mezcladores comercialmente disponibles
tales como, por ejemplo, aquellos disponibles en Lödige, Schugi y
Drais. De forma particular máquinas preferidas incluyen la máquina
recicladora CB de Lödige (nombre comercial) y la
K-TTP de Drais (nombre comercial).
Un ejemplo adecuado de un mezclador de velocidad
moderada o baja es un mezclador KM de Lödige (nombre comercial),
también designado como Lödige Ploughshare. Este aparato tiene
montado sobre su eje varios instrumentos en forma de arado. De forma
opcional, se pueden usar uno o varios cortadores de velocidad alta
para evitar la formación de material con sobretamaño o grumoso. Otra
máquina adecuada para esta etapa es, por ejemplo, la
K-T de Drais (nombre comercial).
La velocidad punta mínima de los instrumentos en
el mezclador de velocidad alta es preferiblemente al menos 5, más
preferiblemente al menos 10, y lo más preferiblemente al menos 15
m/s. La velocidad punta máxima es preferiblemente no superior a 60,
más preferiblemente no superior de 55, aún más preferiblemente no
superior a 50 y lo más preferiblemente no superior a 45 m/s.
El mezclador de velocidad alta se hace operar
preferiblemente a un número de Froude mínimo de al menos 5, más
preferiblemente de al menos 20, aún más preferiblemente de al menos
40, y lo más preferiblemente de al menos 50. El número de Froude
máximo es preferiblemente no superior a 750, más preferiblemente no
superior a 500, y más preferiblemente no superior a 400.
La velocidad punta máxima de los instrumentos en
el mezclador de velocidad moderada o baja es preferiblemente
inferior a 15, más preferiblemente inferior a 10, aún más
preferiblemente inferior a 8, y lo más preferiblemente inferior a 6
m/s. La velocidad punta mínima es preferiblemente al menos 1, más
preferiblemente al menos 1,5 y lo más preferiblemente al menos 2
m/s.
El mezclador de velocidad moderada o baja se hace
operar preferiblemente a un número de Froude máximo inferior a 30,
más preferiblemente inferior a 15, aún más preferiblemente inferior
a 5, y lo más preferiblemente inferior a 4. El número de Froude
mínimo es preferiblemente al menos 0,15, más preferiblemente al
menos 0,30, aún más preferiblemente al menos 0,50, y lo más
preferiblemente al menos 0,60.
Se debería observar que en la especificación de
cualquier velocidad punta preferida determinada o intervalo de
número de Froude en esta invención bien para mezclador de velocidad
alta o bien mezclador de velocidad moderada o baja, no se asocia
velocidad punta máxima determinada con cualquier velocidad punta
mínima determinada. Igualmente, no se asocia número de Froude máximo
determinado con cualquier número de Froude mínimo determinado.
La diferencia esencial entre el mezclador de
velocidad moderada o baja y el mezclador de velocidad alta en el
procedimiento de esta invención es que el mezclador de velocidad
moderada o baja opera a una velocidad punta inferior y/o número de
Froude inferior, preferiblemente ambos.
La velocidad rotacional del eje, con los
instrumentos montados sobre el mismo, depende en un extenso grado de
la escala del mezclador que se use. Por ejemplo, una máquina CB 100
de Lödige de velocidad alta tendrá preferiblemente una velocidad de
rotación del eje en el intervalo de 100 a 1100 y más preferiblemente
de 200 a 750 rpm. Igualmente, un máquina KM 1000 de Lödige de
velocidad moderada tendrá preferiblemente una velocidad de rotación
del eje en el intervalo de 20 a 200, más preferiblemente de 25 a
120, aún más preferiblemente de 30 de 100, y lo más preferiblemente
de 30 a 70 rpm. A otras escalas del mezclador, la velocidad
rotacional preferida se ajusta de modo que se mantiene la velocidad
punta del instrumento y el número de Froude en los niveles
preferidos indicados anteriormente.
Además de la acción de agitación/mezcla de los
instrumentos, el mezclador de velocidad moderada o baja puede
contener cortadores que pueden ser accionados independientemente del
eje y los instrumentos. Estos cortadores se pueden usar para evitar
la formación de material grumoso o con sobretamaño. Si se usan,
estos se hacen operar preferiblemente a una velocidad de 200 a 3000
y más preferiblemente de 2000 a 3000 rpm.
El tiempo de residencia en los mezcladores
durante la operación en estado estacionario es dependiente de
parámetros que incluyen la velocidad rotacional del eje, el caudal
de proceso, la posición de los aperos y del rebosadero en la
apertura de salida. El tiempo de residencia en el mezclador de
velocidad alta debería ser relativamente corto, preferiblemente de
aproximadamente 1 a 60 segundos, más preferiblemente de 5 a 30
segundos, y aún más preferiblemente de 5 a 20 segundos. El tiempo de
residencia en el mezclador de velocidad moderada o baja debería ser
por lo general mayor que el del mezclador de velocidad alta.
Preferiblemente se encuentra en el intervalo de aproximadamente 30
segundos a 10 minutos, más preferiblemente de 30 segundos a 5
minutos, lo más preferiblemente de 30 segundos a 3 minutos.
Otras máquinas adecuadas que se pueden usar en el
procedimiento de esta invención bien como mezcladores de velocidad
alta o como mezcladores de velocidad moderada o baja incluyen
mezcladores de la serie Fukae^{R} FS-G; serie
Disona^{R} V suministrado por Dierks & Sohne, Alemania; Pharma
Matrix^{R} suministrado por T.K. Fielder Ltd; Inglaterra; serie
Fuji^{R} VG-C suministrado por Fuji Sangyo Co.,
Japón; el Roto^{R} suministrado por Zanchetta & Co. srl,
Italia y el granulador Schugi^{R} Flexomix.
La temperatura en los mezcladores de velocidad
alta y moderada o baja se puede elevar y/o reducir por cualquier
medio apropiado, por ejemplo, un encamisado de
calentamiento/enfriamiento.
El procedimiento en los mezcladores puede ser por
lotes o continuo, sin embargo, es preferiblemente continuo.
La tercera etapa del procedimiento de la
invención usa un granulador por fluidización con gas. En este tipo
de aparato, se sopla un gas (normalmente aire) a través de un cuerpo
de sólidos particulados en o sobre el que se pulveriza un componente
líquido. Un granulador por fluidización con gas se denomina a veces
un granulador o mezclador de "lecho fluidizado". Esto no es
estrictamente exacto ya que tales mezcladores se pueden hacer operar
con un caudal de gas tal elevado que no se forma un lecho fluido
"burbujeante" clásico.
El procedimiento de granulación y aglomeración
por fluidización con gas se lleva a cabo preferiblemente
sustancialmente como se describe en los documentos WO 98/58046 y WO
98/58047 (Unilever), cuyos contenidos se incorporan a esta invención
a modo de referencia.
El aparato de fluidización con gas comprende
básicamente una cámara en la que se usa una corriente de gas (en lo
sucesivo denominado como el gas de fluidización), normalmente aire,
para provocar flujo turbulento de sólidos particulados para formar
una "nube" de los sólidos y se pulveriza aglutinante líquido
sobre o en la nube para contactar las partículas individuales.
Cuando el procedimiento progresa comienzan a aglomerarse las
partículas individuales de materiales de partida sólidos, debido al
aglutinante líquido, para formar gránulos.
El granulador por fluidización con gas se hace
operar típicamente a una velocidad de aire superficial de
aproximadamente 0,1 a 1,2 ms^{-1}, bien bajo presión relativa
positiva o negativa y con una temperatura de entrada de aire (es
decir, temperatura del gas de fluidización) que varía de -10ºC o 5ºC
hasta 100ºC. Puede ser de hasta 200ºC en algunos casos.
La temperatura del gas de fluidización y por
tanto preferiblemente la temperatura del lecho se puede cambiar
durante el procedimiento de granulación como se describe en el
documento WO 98/58048. Se puede elevar durante un primer periodo,
por ejemplo, hasta 100ºC o incluso hasta 200ºC y luego en uno o más
etapas distintas (antes o después), se puede reducir hasta justo por
encima, a, o por debajo de temperatura ambiente, por ejemplo, a 30ºC
o inferior, preferiblemente 25ºC o inferior o incluso tan bajo como
5ºC o inferior o -10ºC o inferior.
En una realización preferida, la temperatura del
gas de fluidización, y preferiblemente también la temperatura del
lecho, se eleva durante un primer periodo y a continuación se reduce
en un segundo periodo.
Cuando el procedimiento es un procedimiento por
lotes, la variación de temperatura se efectuará en el tiempo. Si se
trata de un procedimiento continuo, se variará a lo largo del
"recorrido" del lecho granulador (es decir, en la dirección del
flujo de polvo a través del lecho del granulador). En el último
caso, esto se efectúa de forma conveniente usando un granulador del
tipo de "flujo de tapón", es decir, uno en el que los
materiales fluyen a través del reactor desde el comienzo hasta el
final.
En un procedimiento por lotes, la temperatura del
gas de fluidización se puede reducir durante un periodo de tiempo
relativamente corto, por ejemplo, de 10 a 50% del tiempo de proceso.
De forma típica, la temperatura del gas se puede reducir durante 0,5
a 15 minutos. En un procedimiento continuo, la temperatura del gas
se puede reducir a lo largo de una longitud relativamente corta del
"recorrido" del lecho del granulador, por ejemplo, a lo largo
del 10 al 50% del recorrido. En ambos casos, el gas se puede
pre-enfriar.
Preferiblemente, la temperatura del gas de
fluidización, y preferiblemente también la temperatura del lecho, no
se reduce hasta que la aglomeración del material sólido particulado
en fluidización esté sustancialmente completa.
Además del gas de fluidización, un granulador por
fluidización con gas puede usar también una corriente de gas de
atomización. Tal corriente de gas de atomización se usa para ayudar
a la atomización del aglutinante líquido desde la boquilla sobre o
en los sólidos en fluidización. Si se usa una corriente de gas de
atomización, esta se hace operar por lo general a una presión de 200
a 500 kPa (2 a 5 bar). También se puede calentar la corriente de gas
de atomización, normalmente aire.
En una realización preferida, la temperatura del
lecho se mantiene en torno o cerca de la temperatura bombeable (como
se define en esta invención a continuación) del aglutinante líquido
durante al menos parte del tiempo y preferiblemente durante
sustancialmente todo el tiempo que el aglutinante líquido se esté
pulverizando sobre los sólidos en fluidización. Esto es
especialmente preferido cuando el aglutinante líquido es una mezcla
estructurada (como se describe en esta invención a
continuación).
De forma alternativa, se prefiere que una, y
preferiblemente tanto la temperatura del gas de fluidización como la
temperatura del gas de atomización, se eleven a una temperatura que
esté dentro de 15ºC (más o menos), y preferiblemente dentro de 10ºC
de la temperatura bombeable del aglutinante líquido, en especial
cuando el aglutinante líquido es una mezcla estructurada. La
temperatura se debería elevar durante al menos parte de, y
preferiblemente durante sustancialmente todo el periodo durante el
que la mezcla de aglutinante líquido se esté pulverizando sobre el
material en fluidización.
En una realización preferida, una, y
preferiblemente tanto la temperatura del gas de fluidización como la
temperatura del gas de atomización se elevan de modo que estén al
menos a la temperatura bombeable del aglutinante líquido, en
especial cuando el aglutinante líquido es una mezcla
estructurada.
Tal como se usa en esta invención, el término
"temperatura del lecho" se refiere a la temperatura del gas de
fluidización en torno al material particulado sólido. La temperatura
del lecho se puede medir, por ejemplo, usando una sonda de termopar.
Tanto si hay un lecho de polvo discernible como si no hay lecho de
polvo discernible (es decir, debido a que el mezclador se hace
operar con un caudal de gas tan elevado que no se forma un lecho
fluido "burbujeante" clásico), la "temperatura del lecho"
se toma como la temperatura medida en un punto dentro de la cámara
de fluidización de aproximadamente 15 cm desde la placa del
distribuidor de gas.
El granulador por fluidización con gas puede ser
opcionalmente del tipo provisto con un lecho vibrante, de forma
particular para uso en modo continuo.
Para uso, manipulación y almacenamiento, el
producto detergente granular debe estar en un estado fluido. Por lo
tanto, en una etapa final, los gránulos se pueden secar y/o enfriar
si fuera necesario. Esta etapa se puede llevar a cabo de cualquier
forma conocida, por ejemplo, en un aparato de lecho fluido (secado y
enfriamiento) o en un transportador neumático (enfriamiento). El
secado y/o enfriamiento se pueden llevar a cabo en el mismo aparato
de lecho fluido tal como se usa para la etapa de aglomeración final
simplemente cambiando las condiciones de procedimiento usadas como
será bien conocido por el especialista en la técnica. Por ejemplo,
se puede continuar la fluidización durante un periodo después que la
adición del aglutinante líquido se haya completado y se pueda
reducir la temperatura de entrada del aire.
En una realización preferida, todo el
procedimiento es continuo.
En el procedimiento de esta invención, el
aglutinante líquido se añade a las etapas (i) e (iii). El
aglutinante líquido se puede añadir también en la etapa (ii) del
procedimiento pero se prefiere que se añada poco o ningún líquido.
Si se añade el aglutinante líquido durante la etapa (ii), se
prefiere que la cantidad total de aglutinante líquido añadida al
procedimiento, se añada menos del 10% en peso, preferiblemente menos
del 5% en peso en la etapa (ii).
El aglutinante líquido añadido en cada etapa
puede ser el mismo o diferente y se puede añadir más de un
aglutinante líquido en cualquier etapa.
La relación en peso de aglutinante añadido en la
etapa (i) al añadido en la etapa (iii) está preferiblemente en el
intervalo de 20 : 1 a 1 : 20, preferiblemente de 10 : 1 a 1 : 10 y
más preferiblemente de 9 : 1 a 1 : 2. Preferiblemente, de la
cantidad total de aglutinante líquido añadida en las etapas (i) y
(iii), se añade al menos el 5% en peso, más preferiblemente al menos
el 10% en peso en la etapa (iii).
Por lo general, para las mismas condiciones de
procedimiento, a mayor relación en peso de aglutinante líquido
añadido en la etapa (i) a etapa (iii), mayor densidad aparente
resultante. Por lo tanto, la densidad aparente del producto
detergente granular se puede variar y controlar en un cierto grado
mediante la alteración de la relación de adición de aglutinante.
El aglutinante líquido se puede bombear
simplemente en el mezclador de las etapas (i), y de forma opcional
al mezclador de la etapa (ii), o se puede introducir como una
pulverización. El aglutinante líquido se pulveriza en el granulador
por fluidización con gas de la etapa (iii).
El aglutinante líquido puede comprender uno o más
componentes del producto detergente granular. Componentes líquidos
adecuados incluyen agentes tensioactivos aniónicos y precursores
ácidos de los mismos, tensioactivos no iónicos, ácidos grasos, agua
y disolventes orgánicos.
El aglutinante líquido puede comprender también
componentes sólidos disueltos en o dispersados en un componente
líquido, tal como, por ejemplo, agentes de neutralización
inorgánicos y coadyuvantes de detergencia. La única limitación es
que con o sin sólidos disueltos o dispersados, el aglutinante
líquido debería ser bombeable y capaz de ser suministrado al
mezclador y/o granulador en una forma fluida, incluyendo tipo
pasta.
Se prefiere que el aglutinante líquido comprenda
un tensioactivo aniónico. El contenido de tensioactivo aniónico en
el aglutinante líquido puede ser tan alto como sea posible, por
ejemplo, al menos del 98% en peso del aglutinante líquido, o puede
ser inferior al 75% en peso, inferior al 50% en peso o inferior al
25% en peso. Puede constituir por supuesto el 5% en peso o menos o
no estar presenten en todo él.
Son bien conocidos por los especialistas en la
técnica tensioactivos aniónicos adecuados. Ejemplos adecuados para
incorporación en el aglutinante líquido incluyen
alquilbencenosulfonatos, de forma particular alquilbencenosulfonatos
lineales que tienen un longitud de cadena de alquilo de
C_{8}-C_{15}; alquilsulfatos primarios y
secundarios, de forma particular alquilsulfatos primarios
C_{12}-C_{15}; alquiletersulfatos; sulfonatos
olefínicos; alquilxilenosulfonatos; dialquilsulfosuccinatos; y
sulfonatos de éster de ácido graso. Se prefieren por lo general
sales de sodio.
Es mucho más preferido formar algo o todo el
tensioactivo aniónico in situ en el aglutinante líquido
mediante reacción de un precursor ácido apropiado y un material
alcalino tal como un hidróxido de metal alcalino, por ejemplo, NaOH.
Debido a que esto último se debe dosificar normalmente como una
solución acuosa, esto incorpora inevitablemente algo de agua.
Además, la reacción de un hidróxido de metal alcalino y precursor
ácido también da lugar a algo de agua como un
sub-producto.
Sin embargo, en principio, se puede usar
cualquier material inorgánico alcalino para la neutralización pero
se prefieren materiales inorgánicos alcalinos solubles en agua. Otro
material preferido es carbonato de sodio, sólo o en combinación con
uno o más materiales inorgánicos solubles en agua distintos, por
ejemplo, bicarbonato o silicato de sodio. Si se desea, se puede usar
un exceso estequiométrico de agente de neutralización para asegurar
la neutralización completa o para proporcionar una función
alternativa, por ejemplo, como un coadyuvante de detergencia, por
ejemplo, si el agente de neutralización comprende carbonato de
sodio. Se pueden usar también agentes de neutralización
orgánicos.
Por supuesto, si el aglutinante líquido contiene
un precursor ácido de un tensioactivo aniónico, el precursor ácido
se puede neutralizar o completar la neutralización in situ en
el mezclador y/o granulador bien mediante contacto con un material
alcalino sólido o bien adición de un agente de neutralización
líquido separado al mezclador y/o granulador. Sin embargo, la
neutralización en el mezclador y/o granulador no es una
característica preferida de esta inven-
ción.
ción.
El precursor ácido líquido se puede seleccionar
entre ácidos alquilbencenosulfónicos lineales (LAS), ácidos
alfaolefinsulfónicos, ácidos olefinsulfónicos internos, ácidos
sulfónicos de éster de ácido graso y combinaciones de los mismos. El
procedimiento de la invención es especialmente útil para la
producción de composiciones que comprenden alquilbencenosulfonatos
mediante reacción del ácido alquilbencenosulfónico correspondiente,
por ejemplo, ácido dobanoico suministrado por Shell. Se pueden usar
también alquilsulfatos primarios lineales o ramificados (PAS) que
tienen de 10 a 15 átomos de carbono.
En una realización preferida, el aglutinante
líquido comprende un tensioactivo aniónico y un tensioactivo no
iónico. La relación en peso de tensioactivo aniónico a tensioactivo
no iónico está en el intervalo de 10 : 1 a 1 : 15, preferiblemente
de 10 : 1 a 1 : 10, más preferiblemente de 10 : 1 a 1 : 5. Si el
aglutinante líquido comprende al menos algo de precursor ácido de un
tensioactivo aniónico y un tensioactivo no iónico, entonces la
relación en peso de tensioactivo aniónico, incluyendo el precursor
ácido, a tensioactivo no iónico puede ser mayor, por ejemplo 15 :
1.
El componente tensioactivo no iónico del
aglutinante líquido puede ser alguno o más no iónicos líquidos
seleccionados de etoxilados de alcohol primario y secundario, en
especial alcoholes alifáticos C_{8}-C_{20}
etoxilados con una media de 1 a 20 moles de óxido de etileno por mol
de alcohol, y más especialmente los alcoholes alifáticos primarios y
secundarios C_{10}-C_{15} etoxilados con una
media de 1 a 10 moles de óxido de etileno por mol de alcohol.
Tensioactivos no iónicos no etoxilados incluyen
alquilpoliglicósidos, glicerol monoéteres y polihidroxiamidas
(glucamida).
En una realización preferida el aglutinante
líquido es sustancialmente no acuoso. Es decir, que la cantidad
total de agua en su interior no es más del 20% en peso del
aglutinante líquido, preferiblemente no más del 15% en peso y más
preferiblemente no más del 10% en peso. Sin embargo, si se desea, se
puede añadir una cantidad controlada de agua para facilitar la
neutralización. De forma típica, se puede añadir agua en cantidades
de 0,5 a 2% en peso del producto detergente final. De forma típica,
de 3 a 4% en peso del aglutinante líquido puede ser agua como el
sub-producto de reacción y el resto del agua
presente será el disolvente en el que se disolvió el material
alcalino. El aglutinante líquido está muy preferiblemente exento de
toda agua distinta a la de las fuentes que se acaban de mencionar,
excepto quizás cantidades traza/impurezas.
De forma alternativa, se puede usar un
aglutinante líquido acuoso. Esto es especialmente adecuado para la
fabricación de productos que son adyuvantes para la mezcla
subsiguiente con otros componentes para formar un producto
detergente completamente formulado. Tales adyuvantes normalmente
consistirán principalmente, a parte de los componentes resultantes
del aglutinante líquido, en uno, o un pequeño número de componentes
que se encuentran normalmente en composiciones detergentes, por
ejemplo, un tensioactivo o un coadyuvante de detergencia tal como
zeolita o tripolifosfato de sodio. Sin embargo, esto no impide el
uso de aglutinantes líquidos acuosos para la granulación de
productos formulados sustancialmente completamente. En cualquier
caso, aglutinantes líquidos acuosos típicos incluyen soluciones
acuosas de silicatos de metal alcalino, polímeros acrílico/maleico
solubles en agua (por ejemplo, Sokalan CP5) y similares.
El aglutinante líquido puede comprender de forma
opcional sólidos disueltos y/o finamente divididos que se dispersan
en su interior. La única limitación es que con o sin sólidos
disueltos o dispersados, el aglutinante líquido debería ser
bombeable y pulverizable a temperaturas de 50ºC o superiores o en
cualquier relación, de 60ºC o superiores por ejemplo de 75ºC.
Preferiblemente, este es sólido por debajo de 50ºC, preferiblemente
a 25ºC o inferior. El aglutinante líquido está preferiblemente a una
temperatura de al menos 50ºC, más preferiblemente de al menos 60ºC
cuando se alimentaba al mezclador o granulador por fluidización con
gas.
De acuerdo con la presente invención, los
aglutinantes líquidos se consideran fácilmente bombeables si
presentan una viscosidad no superior a 1 Pa\cdots a una relación
de cizalla de 50 s^{-1} y a la temperatura de bombeo. En principio
aún pueden ser bombeables aglutinantes líquidos de mayor viscosidad,
pero se usa un límite superior de 1 Pa\cdots a una relación de
cizalla de 50 s^{-1} en esta invención para indicar fácil
bombeabilidad.
La viscosidad se puede medir, por ejemplo, usando
un viscosímetro rotacional VT500 de Haake. La medida de la
viscosidad se puede llevar a cabo como sigue. Se conecta una célula
de medida SV2P a un baño de agua termostático con una unidad de
enfriamiento. El balancín de la célula de medida rota a una relación
de cizalla de 50 s^{-1}. Se calienta la mezcla solidificada en un
microondas hasta 95ºC y se vierte en la copa para muestra. Después
de acondicionar durante 5 minutos a 98ºC, se enfría la muestra a una
velocidad de +/- 1ºC por minuto. Se registra la temperatura a la que
se observa una viscosidad de 1 Pa\cdots como la "temperatura
bombeable".
La temperatura "bombeable" de aglutinante
líquido se define por tanto en esta invención como la temperatura a
la que el aglutinante líquido muestra una viscosidad de 1 Pa\cdots
a 50 s^{-1}.
Se puede encontrar una definición de sólido en el
Handbook of Chemistry and Physics, CRC Press, Boca Raton, Florida,
67ª edición, 1986.
En una realización preferida de esta invención,
el aglutinante líquido contiene un estructurante y los aglutinantes
líquidos que contienen un estructurante se designan en esta
invención como mezclas estructuradas. Todas las descripciones hechas
en esta invención en referencia a aglutinantes líquidos aplican
igualmente a mezclas estructuradas.
En el contexto de la presente invención, el
término "estructurante" significa cualquier componente que
permita al componente líquido alcanzar la solidificación en el
granulador y de ahí buena granulación, incluso si el componente
sólido tiene una capacidad de portar poco líquido.
Los estructurantes se pueden categorizar como
aquellos que están pensados para ejercer su efecto estructurante
(solidificación) mediante uno de los siguientes mecanismos, a saber:
recristalización (por ejemplo, silicato o fosfatos); creación de una
red de partículas sólidas finamente divididas (por ejemplo, sílices
o arcillas); y aquellos que ejercen efectos estéricos a nivel
molecular (por ejemplo, jabones o polímeros) tales como aquellos
tipos usados comúnmente como coadyuvantes de detergencia. Se pueden
usar uno o más estructurantes.
Las mezclas estructuradas proporcionan la ventaja
de que solidifican a temperaturas ambiente más bajas y como
consecuencia facilitan estructura y resistencia a los sólidos
particulados sobre la que son pulverizados. Por lo tanto es
importante que la mezcla estructurada fuese bombeable y pulverizable
a una temperatura elevada, por ejemplo, a una temperatura de al
menos 50ºC, preferiblemente de al menos 60ºC, y solidificase aún a
una temperatura por debajo de 50ºC, preferiblemente por debajo de
35ºC de modo que imparta su beneficio.
De forma típica, en los mezcladores de velocidad
alta y velocidad moderada o baja la temperatura está más de 10ºC,
preferiblemente más de 20ºC por debajo de la temperatura a la que la
mezcla se prepara y bombea en el granulador.
Los estructurantes provocan la solidificación en
el componente aglutinante líquido preferiblemente para producir una
resistencia de la mezcla como sigue. La resistencia (dureza) del
componente líquido solidificado se puede medir usando un aparato de
presión Instron. Se forma una pastilla del componente líquido
solidificado, tomado del procedimiento antes de que entre en
contacto con el componente sólido, de dimensiones 14 mm de diámetro
y 19 mm de altura. La pastilla se destruye luego entre una placa
fija y una en movimiento, la placa en movimiento se mueve hacia la
placa fija. La velocidad de la placa en movimiento se regula a 5
mm/min, lo que provoca un tiempo de medida de aproximadamente 2
segundos. La curva de presión se recoge en un ordenador. Así pues,
se da la presión máxima (en el momento de la ruptura de la pastilla)
y se calcula el módulo E a partir de la pendiente.
Para el componente líquido solidificado,
P_{max} a 20ºC es preferiblemente un mínimo de 0,1 MPa, más
preferiblemente 0,2 MPa, por ejemplo, de 0,3 a 0,7 MPa. A 55ºC, un
intervalo típico es de 0,05 a 0,4 MPa. A 20ºC, E_{mod} para la
mezcla líquida es preferiblemente un mínimo de 3 MPa, por ejemplo de
5 a 10 MPa.
La mezcla estructurada se prepara preferiblemente
en un mezclador dinámico por fuerza de cizalla para la premezcla de
los componentes de la misma y llevar a cabo cualquier neutralización
del precursor ácido aniónico.
Los jabones representan una clase preferida de
estructurante, en especial cuando la mezcla estructurada comprende
un tensioactivo no iónico líquido. En muchos casos puede ser
deseable para el jabón tener una longitud de cadena media mayor de
la longitud de cadena media del tensioactivo no iónico líquido pero
inferior a dos veces la longitud de cadena medio del último.
Es mucho más preferido formar algo o todo el
estructurante jabonoso in situ en el aglutinante líquido
mediante reacción de un precursor ácido graso apropiado y un
material alcalino tal como un hidróxido de metal alcalino, por
ejemplo, NaOH. Sin embargo, en principio, se puede usar cualquier
material inorgánico alcalino para la neutralización pero se
prefieren materiales inorgánicos alcalinos solubles en agua. En un
aglutinante líquido que comprende el tensioactivo aniónico y jabón,
se prefiere formar tanto el tensioactivo aniónico como el jabón a
partir de sus respectivos precursores ácidos. Todas las
descripciones hechas en esta invención a formación de tensioactivo
aniónico mediante neutralización in situ en el aglutinante
líquido de sus precursores ácidos aplican igualmente a la formación
de jabón en mezclas estructuradas.
Si se desea, se pueden disolver o dispersar
componentes sólidos en la mezcla estructurada. Cantidades típicas de
ingredientes en el componente de mezcla estructurada esencial como %
en peso de la mezcla estructurada son como sigue:
- preferiblemente de 98 a 10% en peso de tensioactivo aniónico, más preferiblemente de 70 a 30%, y en especial de 50 a 30% en peso;
- preferiblemente de 10 a 98% en peso de tensioactivo no iónico, más preferiblemente de 30 a 70%, y en especial de 30 a 50% en peso;
- preferiblemente de 2 a 30% en peso de estructurante, más preferiblemente de 2 a 20%, aún más preferiblemente de 2 a 15% en peso, y en especial de 2 a 10% en peso.
Además del tensioactivo aniónico o precursor del
mismo, tensioactivo no iónico y estructurante, la mezcla
estructurada puede contener también otros disolventes orgánicos.
Los materiales de partida sólidos de esta
invención son particulados y puede ser en polvo y/o granulares. Como
tales, el material de partida sólido puede ser cualquier componente
del producto detergente granular que esté disponible en forma
particulada. Preferiblemente, el material de partida sólido con el
que el aglutinante líquido se mezcla comprende un coadyuvante de
detergencia. En una realización particularmente preferida de esta
invención, el material de partida sólido comprende coadyuvantes
seleccionados de aluminosilicatos cristalinos y amorfos.
Si el material de partida sólido comprende o
consiste sustancialmente de un coadyuvante de aluminosilicato, la
relación en peso de aglutinante líquido al componente sólido es
preferiblemente de 0,2 : 1 a 0,8 : 1. Si el componente sólido
comprende o consiste sustancialmente en un coadyuvante de
detergencia de fosfato, esta relación es preferiblemente de 0,2 : 1
a 5 : 1.
La presente invención también comprende un
producto detergente granular que resulta del procedimiento de la
invención (antes de cualquier post-dosificación o
similar).
Los productos detergentes granulares de acuerdo
con la invención tienen una densidad aparente inferior a 900g/l,
preferiblemente inferior a 800 g/l, más preferiblemente inferior a
750 g/l, y aún más preferiblemente inferior a 700 g/l. La densidad
aparente puede ser tan baja como 450 g/l, sin embargo es
preferiblemente superior a 550 g/l. Preferiblemente se encuentra en
el intervalo de 550 a 800 g/l, más preferiblemente de 550 a 750 g/l,
aún más preferiblemente de 550 a 700 g/l.
El producto tendrá una densidad aparente
determinada por la naturaleza exacta del procedimiento pero se puede
controlar hasta un cierto grado mediante la variación de la relación
de adición de aglutinante líquido en las etapas (i) e (iii).
Los productos detergentes granulares del
procedimiento de esta invención son de bajo contenido en finos y
poseen buenas propiedades de flujo.
De forma más particular, el procedimiento de esta
invención proporciona productos detergentes granulares con
cantidades de finos mejoradas en comparación con polvos similares
hechos mediante los procedimientos de la técnica anterior.
Preferiblemente, no más del 10% en peso de los gránulos tienen un
diámetro inferior a 180 micrómetros, más preferiblemente no más del
8% en peso. Además, el producto detergente granular preferiblemente
no contiene más del 10% en peso de gránulos de diámetro superior a
1400 micrómetros y más preferiblemente, no más del 5% en peso de los
gránulos están por encima de este límite.
Se considera que el producto granular es fluido
si tiene un DFR de al menos 80 ml/s. Preferiblemente los productos
granulares de esta invención tienen valores DFR de al menos 80 ml/s,
preferiblemente de al menos 90 ml/s, más preferiblemente al menos
100 ml/s, y lo más preferiblemente de al menos 110 ml/s. Estos
valores DFR aplican al producto meteorizado y preferiblemente
también al producto no meteorizado.
Finalmente, los gránulos se pueden distinguir de
los gránulos productos por otros procedimientos con uso de
porosimetría de mercurio. Esta última técnica es ideal para la
caracterización de gránulos que se han preparado mediante un
procedimiento que involucra la aglomeración por fluidización con
gas.
Como se indicó previamente, un producto
detergente granular preparado mediante el procedimiento de la
invención puede ser en sí mismo una composición detergente
completamente formulada, o puede ser un componente o adyuvante que
forma sólo una parte de una composición de este tipo. Esta sección
se refiere a composiciones detergentes finales, completamente
formadas.
La cantidad total de coadyuvante de detergencia
en la composición detergente final es de forma adecuada de 10 a 80%
en peso, preferiblemente de 15 a 60% en peso. El coadyuvante puede
estar presente en un adyuvante con otros componentes o, si se
deseada, se pueden usar partículas de coadyuvante separadas que
contienen uno o más materiales coadyuvantes.
Esta invención es especialmente aplicable al uso
cuando el material de partida sólido comprende coadyuvantes
seleccionados entre aluminosilicatos cristalinos y amorfos, por
ejemplo, zeolitas como se describen en el documento
GB-A-1473201; aluminosilicatos
amorfos como se describen en el documento
GB-A-1-473202; y
aluminosilicatos cristalinos/amorfos mixtos como se describen en el
documento GB-1-470250; y silicatos
en capas como se describen en el documento
EP-B-164514.
Aluminosilicatos, bien usados como agentes de
formación de capas y/o incorporados en la masa de las partículas
pueden estar presentes de forma adecuada en una cantidad total de 10
a 60% en peso y preferiblemente una cantidad de 15 a 50% en peso
basada en la composición detergente final. La zeolita usada en la
mayor parte de las composiciones detergentes particuladas
comerciales es zeolita A. De forma ventajosa, sin embargo, se puede
usar zeolita P de máximo contenido en aluminio (zeolita MAP)
descrita y reivindicada en el documento
EP-A-384070. La zeolita MAP es un
metal alcalino aluminosilicatado del tipo P que tiene una relación
de silicona a aluminio que no supera 1,33, preferiblemente que no
supera 1,15, y más preferiblemente que no supera 1,07.
Otros coadyuvantes adecuados incluyen sales
hidratables, preferiblemente en cantidades sustanciales tales como
al menos el 25% en peso del componente sólido, preferiblemente al
menos 10% en peso. Los sólidos hidratables incluyen sulfatos y
carbonatos inorgánicos, así como también coadyuvantes de fosfato
inorgánicos, por ejemplo, ortofosfato, pirofosfato y tripolifosfato
de sodio.
Otros coadyuvantes inorgánicos que pueden estar
presentes incluyen carbonato de sodio (como se mencionó
anteriormente, un ejemplo de un sólido hidratable), si se desea en
combinación con una semilla de cristalización para el carbonato de
calcio como se describe en el documento
GB-1-437950. Como se mencionó
anteriormente, tal carbonato de sodio puede ser el residuo de un
agente de neutralización alcalino inorgánico usado para formar un
tensioactivo aniónico in situ.
Coadyuvantes orgánicos que pueden estar presentes
incluyen polímeros de policarboxilato tales como poliacrilatos,
copolímeros de acrílico/maleico, y fosfinatos acrílicos;
policarboxilatos monoméricos tales como citratos, gluconatos,
oxidisuccinatos, mono-, di- y trisuccinatos de glicerol,
carboximetiloxisuccinatos, carboximetiloximalonatos, dipicolinatos,
hidroxietiliminodiacetatos, aminopolicarboxilatos tales como
nitrilotriacetatos (NTA), etilendiaminotetracetato (EDTA) e
iminodiacetatos, alquil- y alquenilmalonatos y succinatos; y sales
de ácido graso sulfonado. Se prefiere especialmente un copolímero de
ácido maleico, ácido acrílico y acetato de vinilo ya que es
biodegradable y por tanto ambientalmente deseable. No se pretende
que esta lista sea exhaustiva.
Coadyuvantes orgánicos especialmente preferidos
son citratos, usados de forma adecuada en cantidades de 2 a 30% en
peso, preferiblemente de 5 a 25% en peso; y polímeros acrílicos, más
especialmente copolímeros de acrílico/maleico, usados de forma
adecuada en cantidades de 0,5 a 15% en peso, preferiblemente de 1 a
10% en peso. El coadyuvante está preferiblemente presente en forma
de sal de metal alcalino, en especial la sal de sodio.
Las composiciones detergentes granulares pueden
contener, además de cualesquiera tensioactivos aniónicos y/o no
iónicos del aglutinante líquido, uno o más compuestos activos
detergentes distintos que se pueden seleccionar entre tensioactivos
aniónicos, catiónicos, no iónicos, anfóteros y de ión bipolar
jabonosos y no jabonosos, y mezclas de los mismos. Estos se pueden
dosificar en cualquier fase apropiada antes o durante el
procedimiento. Muchos compuestos activos detergentes adecuados se
encuentran disponibles y son describen detalladamente en la
bibliografía, por ejemplo, en "Surface-Active
Agents and Detergents", volúmenes I y II, de Schwartz, Perry y
Berch. Los compuestos activos detergentes preferidos que se pueden
usar son jabones y compuestos aniónicos y no iónicos no
jabonosos
sintéticos.
sintéticos.
Las composiciones detergentes pueden contener
también un sistema blanqueador, de forma deseada un compuesto
blanqueador de peroxi, por ejemplo, una persal inorgánica o
peroxiácido orgánico, capaz de dar lugar a peróxido de hidrógeno en
solución acuosa. El compuesto blanqueador de peroxi se puede usar
junto con un activador de blanqueo (precursor de blanqueador) para
mejorar la acción blanqueadora a temperaturas de lavado bajas. Un
sistema blanqueador especialmente preferido comprende un compuesto
blanqueador de peroxi (preferiblemente percarbonato de sodio) de
forma opcional junto con un activador de blanqueo.
Normalmente, cualquier blanqueador y otros
ingredientes sensibles, tales como enzimas y perfumes, se
post-dosificarán tras granulación junto con otros
ingredientes minoritarios.
Ingredientes minoritarios típicos incluyen
silicato de sodio; inhibidores de la corrosión que incluyen
silicatos; agentes anti-redeposición tales como
polímeros celulósicos; agentes de fluorescencia; sales inorgánicas
tales como sulfato de sodio, agentes de control de espuma o
coadyuvantes de espuma como sea apropiado; enzimas proteolíticas y
lipolíticas, tintes; motas coloreadas; perfumes; controladores de
espuma; y compuestos suavizantes de telas. No se pretende que esta
lista sea exhaustiva.
De forma opcional, se puede introducir un
"agente de formación de capas" o "adyuvante de flujo" en
cualquier fase apropiada en el procedimiento de la invención. Esto
es para mejorar la granularidad del producto, por ejemplo, mediante
el impedimento de la agregación y/o aglutinación de los gránulos. De
forma adecuada está presente cualquier agente de formación de
capas/adyuvante de flujo en una cantidad de 0,1 a 15% en peso del
producto granular y más preferiblemente en una cantidad de 0,5 a 5%
en peso.
Agentes de formación de capas/adyuvantes de flujo
adecuados incluyen silicatos de metal alcalino cristalinos o
amorfos, aluminosilicatos que incluyen zeolitas, citratos, dicamol,
calcita, tierras de diatomeas, sílice, por ejemplo, sílice
precipitada, cloruros tales como cloruro de sodio, sulfatos tales
como el sulfato de magnesio, carbonatos tales como el carbonato de
calcio y fosfatos tales como el tripolifosfato de sodio. Se pueden
usar mezclas de estos materiales cuando se desee.
La zeolita MAP, en tanto es también un
coadyuvante preferido, es especialmente útil como un agente de
formación de capas. Los silicatos en capas tal como el
SKS-6 suministrado por Clariant son también útiles
como agentes de formación de capas.
Se puede mejorar también el flujo del polvo
mediante la incorporación de una pequeña cantidad de un
estructurante de polvo adicional, por ejemplo, un ácido graso (o
jabón de ácido graso), un azúcar, un acrilato o polímero de
acrilato/maleato, o silicato de sodio que está presente de forma
adecuada en una cantidad de 1 a 5% en pe-
so.
so.
En general, se pueden incluir componentes
adicionales en el aglutinante líquido o mezclar con el material de
partida sólido en una fase apropiada del procedimiento. Sin embargo,
los componentes sólidos se pueden post-dosificar al
producto detergente granular.
La composición detergente granular también puede
comprender una carga particulada (o cualquier otro componente que no
contribuya al procedimiento de lavado) que comprenda de forma
adecuada una sal inorgánica, por ejemplo, sulfato de sodio y cloruro
de sodio. La carga puede estar presente en una cantidad de 5 a 70%
en peso del producto granular.
La invención se describirá ahora con más detalle
por medio de los siguientes ejemplos no limitativos, en los que
partes y porcentajes son en peso a menos que se indique otra cosa.
Ejemplos denotados por un número son de acuerdo con la invención,
mientras que los denotados por una letra son comparativos.
Ejemplos 1 a 6, ejemplos
comparativos A y
B
Se prepararon polvos base de producto detergente
granular de las formulaciones detalladas en la tabla 1.
Los polvos base de los ejemplos 1 a 6 se
prepararon mediante
- (i)
- mezcla y granulación de los materiales de partida sólidos constituidos por zeolita, ceniza de sosa ligera, carboximetilcelulosa sódica (SCMC) y citrato con aglutinante líquido en un reciclador Lödige (CB 30)
- (ii)
- transferencia del material desde el reciclador a un mezclador Lödige Ploughshare (KM 300) de Lödige
- (iii)
- transferencia del material desde el Ploughshare a un lecho fluido Vometec (nombre comercial) que opera como un granulador por fluidización con gas, adición de más aglutinante líquido y aglomeración, y
- (iv)
- finalmente secado/enfriamiento del producto en el lecho fluido.
Las condiciones en las etapas (i) a (iii) eran
como sigue:
| (i) | Reciclador Lödige (CB 30) | |
| Tiempo de residencia: | aproximadamente 15 segundos | |
| Velocidad de rotación del eje: | 1000 rpm | |
| Velocidad punta: | 15,7 m/s | |
| Número de Froude: | 168 |
| (ii) | Lödige Ploughshare (KM 300) | |
| Tiempo de residencia: | aproximadamente 3 minutos | |
| Velocidad de rotación del eje: | 100 rpm | |
| Troceadores: | desconectados | |
| Velocidad punta: | 2,62 m/s | |
| Número de Froude: | 2,8 | |
| Aglutinante líquido: | no añadido |
| (iii) | Lecho fluido (aparato Vomotec por lotes, tamaño del lote 10 kg) | |
| Velocidad superficial del aire: | 1,0 m/s | |
| Temperatura del gas de fluidización: | 75ºC | |
| Temperatura del gas de atomización: | caliente | |
| Presión del aire para atomización: | 350 kPa (3,5 bar) | |
| Altura de la boquilla (por encima de la placa distribuidora): | 47 cm | |
| Velocidad de pulverización del aglutinante: | 800 g/min |
Los polvos base de los ejemplos comparativos A y
B se prepararon del mismo modo excepto en que se omitió la etapa
(ii).
El aglutinante líquido usado en las etapas (i) e
(iii) era una mezcla estructurada que comprende el tensioactivo
aniónico, tensioactivo no iónico y componentes jabonosos del polvo
base. Se preparó la mezcla mediante mezcla de 38,44 partes en peso
de precursor ácido LAS y 5,20 partes en peso de precursor ácido
graso del jabón en presencia de 41,60 partes en peso de tensioactivo
no iónico en un ciclo de mezcla y neutralización con 14,75 partes de
una solución de hidróxido de sodio. Se controló la temperatura de la
mezcla en el ciclo mediante un intercambiador de calor. El agente de
neutralización fue una solución de hidróxido de sodio. La mezcla
resultante tenía la siguiente composición:
| % | |
| Alquilbencenosulfonato de sodio lineal | 39,9 |
| Tensioactivo no iónico (7EO) | 41,6 |
| Jabón | 5,6 |
| Agua | 12,9 |
La relación en peso de mezcla añadida en el
reciclador y granulador por fluidización con gas se varió como se
detalla en la tabla 1.
Los valores de densidad aparente y DFR para ambos
productos fresco y meteorizado se dan en la tabla 1, así como las
cantidades de material fino y grueso en el producto.
El DFR de ambos productos detergentes granular
metorizado y fresco de los ejemplos 1 a 6 fue de al menos 100 ml/s.
De hecho el DFR menor observado era en el ejemplo 1 de 108 ml/s.
La cantidad de finos en todos los ejemplos 1 a 6
fue inferior al 10% en peso.
Los productos de los ejemplos comparativos A y B
se prepararon por el mismo procedimiento que el usado en los
ejemplos 1 y 2 respectivamente excepto que la segunda etapa en el
mezclador de velocidad moderada se había omitido en los ejemplos A y
B. Comparando el ejemplo A con el ejemplo 1 y el ejemplo B con el
ejemplo 2, hay un beneficio claro observado en el uso del mezclador
de velocidad moderada (es decir, la etapa (ii)) en términos de
mejores valores DFR (tanto para producto fresco como meteorizado) y
cantidades reducidas de finos en los productos detergentes
granulares.
Los resultados en la tabla 1 también demuestran
claramente una disminución general en la densidad aparente del
producto ya que la relación de aglutinante añadido en la etapa (i)
al añadido en la etapa (ii) disminuye. Se observó un intervalo de
densidad aparente de 739 a 579 g/l.
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(Tabla pasa a página
siguiente)
Claims (17)
-
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1. Un procedimiento para la preparación de un producto detergente granular que comprende las etapas de:(i) mezcla y aglomeración de un aglutinante líquido con un material de partida sólido en un mezclador de velocidad alta;(ii) mezcla del material de la etapa (i) en un mezclador de velocidad moderada o baja;(iii) alimentación del material de la etapa (ii) y un aglutinante líquido en un granulador por fluidización con gas y aglomeración adicional, y(iv) de forma opcional, secado y/o enfriamiento. - 2. El procedimiento de acuerdo con la reivindicación 1, en el que el mezclador de velocidad alta opera con velocidad punta del instrumento de al menos 5, preferiblemente de la menos 10 y más preferiblemente al menos 15 m/s.
- 3. El procedimiento de acuerdo con la reivindicación 1 o la reivindicación 2, en el que el mezclador de velocidad alta opera a un número de Froude de al menos 5, preferiblemente al menos 20, más preferiblemente al menos 40 y aún más preferiblemente al menos 50.
- 4. El procedimiento de acuerdo con cualquier reivindicación precedente, en el que el mezclador de velocidad moderada o baja opera con una velocidad punta del instrumento inferior a 15, preferiblemente inferior a 10, más preferiblemente inferior a 8 y aún más preferiblemente inferior a 6 m/s.
- 5. El procedimiento de acuerdo con cualquier reivindicación precedente, en el que el mezclador de velocidad moderada o baja opera a un número de Froude inferior a 30, preferiblemente inferior a 15, más preferiblemente inferior a 8, más preferiblemente inferior a 5, y aún más preferiblemente inferior a 4.
- 6. El procedimiento de acuerdo con cualquier reivindicación precedente, en el que se añade en la etapa (ii) menos del 10% en peso del aglutinante líquido total añadido en el procedimiento.
- 7. El procedimiento de acuerdo con la reivindicación 6, en el que no se añade aglutinante líquido en la etapa (ii).
- 8. El procedimiento de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones precedentes, en el que la relación en peso de aglutinante añadido en la etapa (i) al añadido en la etapa (iii) está en el intervalo de 20.1 a 1 : 20, preferiblemente de 10 : 1 a 1 : 10.
- 9. El procedimiento de acuerdo con cualquier reivindicación precedente, en el que el aglutinante líquido comprende uno o más tensioactivos aniónicos o precursores ácidos de los mismos.
- 10. El procedimiento de acuerdo con cualquier reivindicación precedente, en el que el aglutinante líquido comprende uno o más tensioactivos no iónicos.
- 11. El procedimiento de acuerdo con cualquier reivindicación precedente, en el que el aglutinante líquido está a una temperatura de al menos 50ºC cuando se alimentó al mezclador o al granulador por fluidización con gas.
- 12. El procedimiento de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones precedentes, en el que el aglutinante líquido es una mezcla estructurada.
- 13. El procedimiento de acuerdo con la reivindicación 12, en el que la mezcla estructurada contiene un estructurante jabonoso.
- 14. El procedimiento de acuerdo con cualquier reivindicación precedente, en el que el aglutinante líquido añadido en la etapa (iii) es una mezcla estructurada, y la temperatura del gas de fluidización y/o la temperatura del gas de atomización del granulador por fluidización con gas se eleva cuando la mezcla estructurada se está añadiendo a una temperatura dentro de 35ºC, preferiblemente dentro de 25ºC y más preferiblemente dentro de 15ºC, de la temperatura bombeable de la mezcla estructurada.
- 15. El procedimiento de acuerdo con la reivindicación 14, en rl que la temperatura del gas de fluidización y/o la temperatura del gas de atomización está en torno a la temperatura bombeable de la mezcla estructurada.
- 16. El procedimiento de acuerdo con cualquier reivindicación precedente, en el que el material de partida sólido comprende un coadyuvante de aluminosilicato.
- 17. El procedimiento de acuerdo con la reivindicación 16, en el que el coadyuvante de aluminosilicato comprende zeolita MAP.
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