PL189540B1

PL189540B1 - Sposób wytwarzania detergentu w postaci granulatu

Info

Publication number: PL189540B1
Application number: PL98337400A
Authority: PL
Inventors: Johannes Hendrikus Maria Akkermans; Michael Frederick Edwards; Andreas Theodorus Johannes Groot; Cornelis Paulus Maria Montanus; Pomeren Roland Wilhelmus Johannes Van; Korkut Ahmet Remzi Yuregir
Original assignee: Unilever Nv
Priority date: 1997-06-16
Filing date: 1998-06-12
Publication date: 2005-08-31
Also published as: TW503260B; CN1267328A; GB9712580D0; IN190317B; EA002208B1; BR9810161A; ES2229522T3; ZA985191B; HU227445B1; AU8538998A; AU743403B2; EA200000027A1; AR013091A1; DE69827005T2; HUP0003032A2; DE69827005D1; CA2294997A1; EP0993505A1; ID24909A; EP0993505B1

Abstract

1. Sposób wytwarzania detergentu w postaci granulatu, który obejmuje kontakto- wanie w granulatorze z fluidyzacja gazowa, fluidyzowanego czasteczkowego wyjsciowe- go materialu stalego z rozpylanym cieklym srodkiem wiazacym, znam ienny tym, ze ilo- czyn gestosci czastek (pp ) i nadmiarowej predkosci (Ue ) gazu fluidyzujacego wzgledem strumienia masowego rozpylanej cieczy (qm iiq) oznaczony przy znormalizowanej wartosci (D0 ) odleglosci dyszy od zloza ustala sie tak, ze liczba strumieniowa (FNm ) okresla sie zaleznoscia FNm = l g 10[ ( P p U e / qmliq] o wartosci krytycznej co najmniej 3 przez co najmniej 30% trwania procesu. PL PL PL

Description

Wynalazek dotyczy sposobu wytwarzania detergentu w postaci granulatu.

Wytwarzanie proszków detergentu przez suszenie rozpyłowe jest znane w technice od dawna. Suszenie rozpyłowe jest kapitałowo- i energo-chłonne a otrzymywany produkt jest drogi.

Ostatnio wzrasta zainteresowanie sposobami wytwarzania detergentu jako produktu granularnego, w których stosuje się głównie mieszanie, bez użycia suszenia rozpyłowego. Sposoby oparte na mieszaniu oferują dużą elastyczność technologiczną przy wytwarzaniu proszków o rozmaitych składach na jednej instalacji przez następcze wprowadzanie różnych składników po zakończonym wstępnym etapie granulowania.

W znanym sposobie opartym na mieszaniu bez zastosowania suszenia rozpyłowego stosowany jest granulator o umiarkowanej szybkości (typowy aparat, popularnie zwany granulatorem „pługowym”) z ewentualnym poprzedzającym go szybkoobrotowym mieszalnikiem (typowy aparat tego typu znany jest jako „recyrkulator” z uwagi na stosowany w nim recyrkulacyjny system chłodzenia). Typowe przykłady takich sposobów opisane są w EP-A-367 339, EP-A-390 251 i EP-A-420 317. Materiały przetwarzane w tego typu mieszalnikach o umiarkowanych i dużych szybkościach obrotów poddawane są wysokim naprężeniom ścinającym.

Pewną alternatywę stanowi mieszalnik o małych siłach ścinania, czyli granulator, którego szczególnym przykładem jest granulator działający na zasadzie fluidyzacji gazem. W urządzeniu tego typu, gaz (zazwyczaj powietrze) jest przedmuchiwany przez rdzeń drobnych cząstek ciał stałych, które równocześnie są zraszane przez składnik ciekły.

Granulator z fluidyzacją gazową nazywany jest niekiedy granulatorem lub mieszalnikiem ze „złożem fluidalnym”. Określenie takie nie jest w pełni ścisłe ponieważ tego rodzaju granulatory mogą pracować przy tak wysokich szybkościach przepływu gazu, że klasyczne złoże fluidalne nie tworzy się.

Wprawdzie granulatory z fluidyzacją gazową pozwalają dość precyzyjnie regulować gęstość nasypową uzyskiwanego produktu, nie eliminują jednak potrzeby dysponowania większą elas1ycznością technologiczną, a w szczególności potrzebą wytwarzania proszków o niższej gęstości nasypowej.

Sposoby obejmujące granulację opartą na zasadzie fluidyzacji gazem są dość zróżnicowane. Na przykład, WO 96/04359 firmy, Unilever) opisuje sposób wytwarzania proszków o niskiej gęstości nasypowej oparty na kontaktowaniu środka zobojętniającego, takiego jak alkaliczny składnik polepszający zdolność piorącą detergentu, z ciekłym kwasowym prekursorem aniowego środka powierzchniowo czynnego w strefie fluidyzacji w celu wytworzenia granulek detergentu.

189 540

Opis patentowy DD 149 987 (udzielony VEB Waschmittelwerk) ujawnia ciągły sposób wytwarzania kompozycji granulatów środków piorących i czyszczących, w którym ciekłe, niejonowe środki powierzchniowo czynne, względnie kwasowe prekursory anionowych środków powierzchniowo czynnych, rozpyla się na fluidyzowany, sproszkowany materiał składnika polepszającego zdolność piorącą, zwłaszcza tripolifosforanu sodu (STPP) o wysokiej zawartości fazy II, dla wytworzenia produktu o gęstości nasypowej mieszczącej się w granicach 53 0- 580 gramów/litr.

Urządzenie do granulacji fluidalnej obejmuje w zasadzie komorę do której wprowadza się strumień gazu, zazwyczaj powietrze, dla wywołania burzliwego przepływu cząstek ciała stałego i utworzenia „chmury” cząstek, do której wnętrza, lub na którą, rozpyla się ciekły środek wiążący w celu doprowadzenia cząstek do zetknięcia się z sobą.

W czasie trwania procesu, poszczególne cząstki wyjściowego ciała stałego zbijają się w aglomeraty i tworzą granulki, które środek wiążący utrzymuje w całości.

Watano i in. (Chem. Pharm. Buli., 1995, tom 43, nr 7, części I-IV, str. 1212-1230) przeprowadzili serię badań nad powiększaniem skali procesu granulowania w urządzeniu granulacyjnym działającym na zasadzie złoża fluidalnego. Wpływ skali procesu na różne właściwości granulek preparatu farmaceutycznego zbadano w zależności od szeregu czynników roboczych takich jak warunki napylania, sprawność suszenia, szybkość przepływu powietrza, szybkość obrotów mieszalnika, kąt nastawienia łopatki i ciężar nadawy proszkowej. Wszystkie te badania dotyczyły układu złoża fluidalnego z mieszaniem.

Schaefer i Worts (Arch. Pharm. Chem Sci., 1977, wyd. 5, str. 51-60) opisali wpływ kąta natrysku, wysokości położenia dyszy i rodzaju materiałów wyjściowych na rozkład wielkości i na rozmiary granulek. Żaden z ujawnionych sposobów nie podaje jak sposób regulacji zmiennych procesowych, szczególnie natryskiwania cieczą i fluidyzacji gazem, w układzie granulacji działającej na zasadzie fluidyzacji gazem, wpływa we wzajemnym odniesieniu na właściwości granulatu.

Wprawdzie granulatory z fluidyzacją gazową pozwalają dobrze granulować produkty typu detergentów, nadal jest trudno wytwarzać granulaty ściśle w żądanym zakresie gęstości nasypowych, mające ponadto idealny rozkład wielkości ziaren odznaczających się przy tym dobrymi właściwościami płynięcia.

Nieoczekiwanie stwierdzono, że cel ten można osiągnąć regulując ruch cząstek ciała stałego, który jest funkcją natężenia przepływu gazu fluidyzującego, w stosunku do natężenia dopływu środka wiążącego. W szczególności wynalazek opiera się na ustaleniu, że wyżej wymienione cele można osiągnąć przez regulację stosunku iloczynu prędkości nadmiarowej (Ue) gazu fluidyzującego i gęstości cząstek (pp) do strumienia masowego (qmiiq) cieczy, wyznaczonego przy znormalizowanej odległości (D0) urządzenia wytwarzającego kropelki rozpylanej cieczy.

Starając się wyrazić ten stosunek w postaci prostej liczby dodatniej, stwierdzono, że wygodnie jest przedstawić go jako tzw. „liczbę strumieniową” (FN_m) wyrażoną następującym wzorem

FNm lgm[(ppUe/Qmliq]

Według wynalazku, strumień masowy rozpylanej cieczy (qmliq), określony w odległości D0 oraz nadmiarowa prędkość (Ue) i gęstość cząstek (pp) muszą być tak dobrane, aby przez większą część trwania procesu liczba strumieniowa FNm osiągała wartość krytyczną wynoszącą co najmniej 3 przez 30% procesu.

Według wynalazku sposób wytwarzania detergentu w postaci granulatu, który obejmuje kontaktowanie w granulatorze z fluidyzacją gazową, fluidyzowanego cząsteczkowego wyjściowego materiału stałego z rozpylanym ciekłym środkiem wiążącym, charakteryzuje się tym, że wyliczony iloczyn gęstości cząstek (pp) i nadmiarowej prędkości (Ue) gazu fluidyzującego względem strumienia masowego rozpylanej cieczy (qmiiq) oznaczony przy znormalizowanej wartości (D0) odległości dyszy od złoża ustala się tak, że liczba strumieniowa (FNm) określa się zależnością:

189 540

FN_m lgto[(PpUe/ Qmliq] o wartości krytycznej co najmniej 3 przez co najmniej 30% procesu.

Strumień masowy rozpylanej cieczy (qmliq) utrzymuje się o wartości co najmniej 0,1, korzystniej co najmniej 0,15 a najkorzystniej w zakresie 0,20 - 1,5 kilograma na sekundę na metr kwadratowy.

Prędkość powierzchniową powietrza (U_s) granulatom gazowej fluidyzacji utrzymuje się o wartości co najmniej 0,45, korzystniej co najmniej 0,5 a najkorzystniej w zakresie 0,8 - 1,2 metra/sekundę.

Sposób według wynalazku prowadzi się etapami i wartość krytyczną FNm utrzymuje się przez co najmniej 30% czasu kontaktowania lub sposób prowadzi się ciągle, a wartość krytyczną FNm utrzymuje się dla co najmniej 30% powierzchni kontaktu, przy czym wartość krytyczną FNm utrzymuje się przez co najmniej 50% lub 70%, korzystnie przez co najmniej 75%, korzystniej przez co najmniej 80%, bardziej korzystnie przez co najmniej 85%, najkorzystniej przez co najmniej 90% a szczególnie korzystnie przez co najmniej 95% trwania procesu.

W sposobie według wynalazku utrzymuje się nadmiarową prędkość gazu fluidyzującego względem strumienia masowego rozpylanej cieczy i ustala się wartość krytyczną FNm nie większą niż 6, korzystnie nie większą niż 5 a jeszcze korzystniej nie większą niż 4,5.

Ciekły środek wiążący zgodnie z wynalazkiem rozpyla się i ustala się średnią wielkość d3:2 kropelek rozpylonego ciekłego środka wiążącego o wielkości nie większej niż 10-krotność, korzystnie nie więcej niż 5-krotność, jeszcze korzystniej nie więcej niż 2-krotność, a najbardziej korzystnie nie więcej niż d;;?, średniej wielkości cząstek frakcji cząsteczkowego wyjściowego materiału mającego postać ciała stałego, której średnia wielkość cząstek d3_j2 wynosi od 20 - 200 mikrometrów, przy czym jeśli więcej niż 90% wagowo cząsteczkowego materiału wyjściowego mającego postać ciała stałego ma średnią wielkość cząstek d3,2 mniejszą niż 20 mikrometrów, wówczas należy przyjąć, że Rą średnia wielkość cząsteczki całego wyjściowego materiału cząsteczkowego w postaci ciała stałego ma 20 mikrometrów, a jeśli więcej niż 90% wagowych wyjściowego cząsteczkowego materiału w postaci ciała stałego ma średnią wielkość d3,2 cząstek większą niż 200 mikrometrów, wówczas należy przyjąć, że d3,2 całego wyjściowego cząsteczkowego materiału mającego postać ciała stałego ma średnią wielkość równą 200 mikrometrów.

Ciekły środek wiążący rozpyla się i ustala się minimalną średnią średnicę d.3,2 kropelek rzędu 20 mikrometrów, korzystnie 30 mikrometrów, a jeszcze korzystniej 40 mikrometrowi natomiast maksymalną średnią średnicę d3,₂ kropelek ustala się rzędu 200 mikrometrów, korzystnie 150 mikrometrów, bardziej korzystnie 120 mikrometrów, jeszcze korzystniej 100 mikrometrów a najkorzystniej 80 mikrometrów.

Stosuje się odpowiedni ciekły środek wiążący zawierający kwasowy prekursor anionowego środka powierzchniowo czynnego, jako cząstki wyjściowego materiału ciała stałego stosuje się nieorganiczny materiał alkaliczny.

Zgodnie z wynalazkiem, pierwszą część ciekłego środka wiążącego domieszko wuj e się do cząsteczkowego wyjściowego materiału mającego postać ciała stałego w przedmieszalniku dla wytworzenia częściowo zgranulowanego materiału ciała stałego a drugą część ciekłego środka wiążącego rozpyla się dla kontaktowania częściowo zgranulowanego materiału ciała stałego w granulatorze z fluidyzacją gazową do pełnej granulacji.

Granulat detergentu o gęstości usypowej od 350 do 650 gramów/litr, wprowadza się do przedmieszalnika w proporcji 5 - 75% wagowych całości ciekłego środka wiążącego, a pozostałe 95 - 25% wagowych całości ciekłego środka wiążącego wprowadza się do granulatom z fluidyzacją gazową, natomiast granulat detergentu o gęstości usypowej od 550 do 1300 gramów/litr, wprowadza się do przedmieszalnika w proporcji 75 - 95% wagowych całości ciekłego środka wiążącego a pozostałe 25 - 5% wagowych całości ciekłego środka wiążącego wprowadza się do granulatom z fluidyzacją gazową.

FNm stanowi liczbę (moduł) bezwymiarową, tak zresztą jak sama wielkość ppU_e/q_raliq· Wszystkie wielkości mierzone, używane do obliczenia tej liczby, muszą być wyrażone w następujących wymiarach:

189 540 masa - kg [kilogramy] szybkość - m/s [metry na. sekundę] czas - s [sekundy] powierzchnia - m² [metry kwadratowe] objętość - m³ [metry sześcienne]

Gęstość cząstek (pp) można oznaczyć następująco:

Cząstki ciała stałego umieszcza się w koszu umocowanym 20 cm nad prostokątną skrzynka o objętości wnętrza wynoszącej 300 ml. Kosz jest wyposażony w poziomy suwak metalowy, który pozwala napełnić kosz tak, że cząstki nie wpadną do skrzynki.

Następnie suwak uchyla się tak, że cząstki wpadną do skrzynki i przepełnią ją (tzn. przeleją się przez skrzynkę). Po wierzchnie cząstek ciała stałego wygładza się przez staranne zgarnięcie nadmiaru cząstek metalowym suwakiem ustawionym pod kątem prostym do powierzchni cząstek ciała stałego i do krawędzi skrzynki bez wywierania przy tym żadnego nacisku. Cząstki ciała stałego zawarte w skrzynce odważa się. Uzyskaną masę dzieli się przez objętość wnętrza skrzynki i w ten sposób uzyskuje się gęstość nasypową (BD) proszku, mianowicie

BD ^Pp ls ¹ złoże gdzie e_ztoze oznacza porowatość złoża (a nie porowatość cząstek).

Wartość porowatości złoża e^oże oznacza się metodaporoz.ymetrii rtęciowej. Jak podano w innym miejscu tego opisu, metoda porozymetrii rtęciowej nie nadaje się do oznaczania porowatości małych cząstek, natomiast nadaje się do oznaczania porowatości złoża. Metoda oznaczania e_zt<o.e .techniką partą na zastosowaniu rtęci opisana jest w rozmaitych publikacjach podstawowych.

Strumień ciekłej masy (q,miq) można wyznaczyć z wzoru:

_Qmliq

1mliq ^— gdzie qmliq oznacza masowy strumień cieczy przypadający na jednostkę powierzchni kontaktu (A) zmierzoną na znormalizowanej odległości Do dyszy od złoża. Aby oznaczyć Do należy najpierw zmierzyć wysokość (Hn) „dyszy” rozpryskowej nad dnem komory fluidyzacyjnej i określić wysokość złoża (Hzoze) w warunkach procesu. W przypadku samego urządzenia jako takiego, opartego na działaniu złoża fluidalnego, wysokość ta (H_N) oznacza wysokość położenia dyszy nad dnem płyty oddzielającej komorę fluidyzacyjną od komory rozdzielczej gazu. Wielkość Hzłoe stanowi parametr charakterystyczny dla złoża cząstek ciała stałego. Rozpylanie może nie być wywołane przez samą dyszę jako taką, lecz na użytek tego opisu, określenie „dysza” stosowane jest dla określenia tej części urządzenia która ostatecznie wypuszcza kropelki rozpylonej cieczy zanim zetkną się one z cząstkami ciała stałego.

Jeśli rozpylona ciecz doprowadzana jest z oddzielnych dysz, wówczas za powierzchnię kontaktu (A) można uznać powierzchnię „śladu stopy” („footprint”) dla każdego stożka rozpylonej cieczy w obliczonej wysokości Hzoż:, dla każdej dyszy. Jeśli dla zwilżenia całej powierzchni komory fluidyzacyjnej stosowane jest ogólne rozpylanie „mgły”, to wówczas można określić całkowity przepływ masowy odniesiony do całkowitej powierzchni. Należy podkreślić, że bardzo korzystne jest rozwiązanie w którym rozpylana ciecz nie zwilża wewnętrznych ścian komory fluidyzacyjnej tak, że po wewnętrznej powierzchni tych ścian spływa niewielka ilość rozpryskiwanej cieczy lub w ogóle ciecz nie spływa do dołu.

Wartość Ue, która jest nieodzowna dla obliczenia wartości FNm, wyznacza się z wzoru Ue — Us -Umf „Prędkość powierzchniową” (Us) mierzy się jako prędkość gazu przy danym natężeniu doprowadzanego gazu w nieobecności cząstek ciał stałych w komorze fluidyzacyjnej.

189 540

Korzystnie Us wyznacza się w położeniu wewnątrz komory fluidyzacyjnej odpowiadającym wysokości złoża (H^że).

Prędkość przepływu gazu w stanie minimalnej fluidyzacji mierzy się jako minimalną prędkość fluidyzacji (Umf), i podobnie mierzy się wysokość złoża przy minimalnej fluidyzacji (H_mf). Wielkość tę można oznaczyć wprowadzając cząstki ciała stałego do komory fluidyzacyjnej, niekoniecznie tej która należy do urządzenia granulacyjnego, przy czym na początku dopływ gazu jest wyłączony. Następnie gaz wprowadza się ze stopniowo zwiększaną szybkością do momentu, w którym właśnie zacznie się fluidyzacja. Jest to fluidyzacja minimalna.

W sposobie według wynalazku, stopień burzliwości (turbulencji) w chmurze fluidyzowanych cząstek ciała stałego będzie tak wysoki, że nie utworzy się żadne dające się zauważyć „złoże”. To jednak w niczym nie umniejsza ważności wyznaczenia wysokości złoża (Hzłoże) przy wysokich natężeniach przepływu gazu użytych dla uzyskania operacji turbulentnych. W przypadkach gdy uformowanie się wyraźnego złoża daje się zaobserwować, wysokość złoża H_Złoże można wyznaczyć bezpośrednio. W innych przypadkach (gdy burzliwość uniemożliwia uformowanie się widocznego złoża), wysokość złoża można obliczyć w oparciu o następujące tradycyjne równanie:

H_złoże “H fX o

pęcherzyk gdzie pęcherzyk oznacza frakcję objętościową pęcherzyków, którą wyznacza się sposobami opisanymi w klasycznych opracowaniach na temat złóż fluidalnych.

W przypadku gdy nie powstaje dające się zaobserwować złoże, można z bardzo dobrym przybliżeniem obliczyć wysokość złoża H_zł_Oże z zależności

H_złoże ^— 1,67 X H_mf

Wówczas, Do = Hn - Hzoże przy założeniu, że jeśli Do wynosi 15 cm lub mniej, wówczas przyjmuje się Do = 15 cm dla wyznaczenia wielkości powierzchni kontaktu (A). Postępuje się tak ze względów praktycznych, ponieważ stwierdzono, że średnia penetracja cieczy rozpylanej z dyszy umieszczonej poniżej lub wewnątrz chmury cząstek ciała stałego wynosi około 15 cm.

Dysza umieszczona wewnątrz lub pod chmurą cząstek ciała stałego niekoniecznie musi kierować rozpyloną ciecz pionowo w górę lub w dół, lecz może wytryskiwać ją w dowolnym innym kierunku. Powierzchnia kontaktu (A) jest to powierzchnia mierzona w odległości Do od dyszy. Dyszę wyjmuje się z granulatora i ustawia tak, aby była skierowana w dół na wysokości Do na płaszczyznę, w której oznacza się powierzchnię zwilżoną (A) bez względu na ustawienie dyszy podczas normalnej pracy. Powierzchnią kontaktu jest powierzchnia kontaktu zwilżona rozpylaną przez dyszę cieczą na płaszczyźnie znajdującej się w odległości Do poniżej dyszy^. W wielu przypadkach większa część rozprysku może być skupiona na pewnej powierzchni z półcieniem i kąt zwilżenia jest wówczas mniejszy. Półcień ignoruje się i powierzchnię A wyznacza się jako powierzchnię na którą pada 9ΰ% masy cieczy (albo objętości, zależnie od tego co jest istotne, zobacz poniżej). Jest bardzo korzystnie jeśli dysza jest tak ustawiona, że kropelki rozpylanej cieczy (przynajmniej w obrębie wspomnianych 9o% powierzchni zwilżanej) są w zasadzie równomiernie rozprowadzane.

Sposób według wynalazku wymaga aby moduł bezwymiarowy FNm miał wartość co najmniej 3 w ciągu 3o% przebiegu procesu. Wynalazek dotyczy sposobu wytwarzania granulatu detergentu, przy czym sposób ten obejmuje kontaktowanie w granulatorze z fluidyzacją gazową cząstek ciała stałego zawieszonych w fazie fluidalnej z rozpylanym ciekłym środkiem wiążącym tak, że iloczyn gęstości cząstek ciała stałego (pp) i prędkości nadmiarowej (Ue) podzielony przez strumień masowy strumień (pmliq) wyznaczony w znormalizowanej odległości dyszy od złoża, Do, jest tak dobrany, że liczba strumieniowa (FNm) określona wyrażeniem

FNm = lgl()[(PpUe/qmliq] ma wartość krytyczną równą co najmniej 2 przez co najmniej 3Q% procesu.

189 540

Bardzo dobre przybliżenie wartości FN_m otrzymuje się przez pominięcie oznaczenia wartości pp i wykorzystanie strumienia objętościowego (qviiq) w miejsce strumienia masowego q_ml_q). Wówczas,

Qvliq Qmliq/(pliq XA) gdzie qvliq oznacza natężenie objętościowe przepływu cieczy na jednostkę powierzchni kontaktu (A) (oznaczoną jak poprzednio opisano), przy czym objętościowe natężenie przepływu cieczy otrzymuje się dzieląc masowe natężenie przepływu cieczy (Qmliq) przez gęstość ciekłego środka wiążącego (pvliq). Wówczas

FNy — lglo[Ue/ Qvliq]

Granulator fluidalny pracuje z reguły przy powierzchniowych prędkościach powietrza (Us), mieszczących się w przedziale 0,1 - 1,2 metra/sekundę, w warunkach względnego nadciśnienia lub podciśnienia, przy temperaturach powietrza na wlocie mieszczących się w zakresie od -10°C lub 5°C aż do 80°C, a w niektórych przypadkach nawet 200°C. Wewnętrzna temperatura pracy urządzenia wynosi zwykle 60°C. Wartość Us wynosi korzystnie co najmniej 0,45, korzystniej co najmniej 0,5 metra/sekundę. Korzystnie, Us mieści się w przedziale wartości 0,8 - 1,2 metra/sekundę.

Strumień masowy strumienia rozpyłowego sprayu (Qmtiq) wynosi korzystnie co najmniej 0,1, korzystniej co najmniej 0,15 kilograma na sekundę na metr kwadratowy.

Korzystnie, strumień masowy rozpylanej cieczy mieści się w przedziale wartości 0,20 - 1,5 kilograma na sekundę na metr kwadratowy.

Przy periodycznym trybie pracy, liczba kryterialna FN_W musi mieć wartość co najmniej 3 przez co najmniej 30% trwania procesu. Przy ciągłym trybie pracy, liczba kryterialna FŃ_mmusi mieć wartość co najmniej 3 na co najmniej 30% powierzchni złoża na które kierowany jest natrysk. Liczba FN_m odnosi się nie tylko do cząstek ciała stałego wprowadzanych do granulatom na początku procesu lecz również do cząstek ciała stałego dodawanych w trakcie prowadzenia procesu. Aby określić wartość FNm przy czasie częściowym wprowadzaniu w trakcie prowadzenia procesu, konieczne jest pobranie próbki cząstek ciała stałego w danym momencie lub w danym punkcie (zależnie od trybu pracy, periodycznego lub ciągłego) i wykonanie oznaczeń wartości Umf, pp i Hzoże oddzielnej komorze. W tym kontekście „proces” oznacza czas procesu lub powierzchnię, na którą natryskuje się ciecz i wyklucza się jakąkolwiek część, na którą nie wykonuje się natryskiwania.

Cząstkami ciała stałego, które służą do wyznaczenia wartości FNm mogą być ziarniste cząstki proszku jednego lub więcej niż jednego surowca wsadowego użytego na początku. Jednak w trakcie prowadzenia procesu cząstki pobrane do oznaczenia wartości FNm będą z konieczności przynajmniej częściowo zgranulowane. Ponadto, jak zaznaczono bardziej szczegółowo w dalszym ciągu opisu, nawet materiał wprowadzony w postaci cząstek na początku procesu fluidyzacji/napylania może być już w części granulatem.

Wprawdzie moduł bezwymiarowy FNm musi mieć wartość krytyczną utrzymaną przez co najmniej 30% trwania procesu, korzystnie przez co najmniej 50% lub 70% czasu trwania procesu, korzystniej przez co najmniej 75%, jeszcze korzystniej przez co najmniej 80%, a nawet jeszcze korzystniej przez co najmniej 85%, najkorzystniej przez 90%, a szczególnie korzystnie przez 95% trwania procesu. W przypadku najbardziej zbliżonym do ideału, wartość krytyczna modułu jest utrzymywana przez zasadniczo cały proces.

Przy wyższych wartościach modułu FNm, czasy trwania procesu stają się bardzo długie tak, że w końcu przestają być ekonomicznie uzasadnione, nawet jeśli otrzymywane w ten sposób produkty są bardzo dobre. Ze względu na jakość produktu, FNm powinien przyjmować wartość możliwie wysoką, jednak ze względów ekonomicznych FNm jest korzystnie nie wyższy niż 6, szczególnie korzystnie nie wyższy niż 5, a najkorzystniej nie wyższy niż 4,5.

W kontekście wynalazku, określenie „granulowany produkt detergentowy” obejmuje wykończone granulaty kierowane do sprzedaży, jak również granulowane komponenty lub dodatki stosowane do wykończenia produktu właściwego, na przykład przez domieszkowywanie produktu lub wprowadzanie w postaci kompozycji zawierającej dodatkowe składniki lub środki wspomagające/aktywujące. Granulat detergentu zdefiniowany jak wyżej, może ko189 540 rzystnie zawierać materiały detergentowe takie jak syntetyczny środek powierzchniowo czynny i/łub mydło. Minimalnym wymogiem jest aby produkt zawierał co najmniej jeden materiał mający ogólny charakter konwencjonalnego składnika granulatu detergentu takiego jak środek powierzchniowo czynny (włączając w to mydło), środek aktywujący, środek wybielający lub składnik układu wybielającego, enzym, stabilizator enzymowy lub składnik enzymatycznego układu stabilizującego, środek zapobiegający wtórnemu osadzaniu się brudu, środek fluoryzujący lub optycznie rozjaśniający, środek przeciwkorozyjny, materiał przeciwpieniący, środek zapachowy lub barwiący'.

Użyły tutaj termin „proszek” dotyczy materiałów zasadniczo składających się z ziarenek indywidualnych materiałów i mieszanin takich ziarenek. Określenie „granulka” oznacza niewielką cząstkę zaglomerowanego materiału proszkowego. Końcowy produkt wytwarzany sposobem według wynalazku składa się z samych granulek, lub zawiera wysoki procent granulek. Do takiego produktu można ewentualnie wprowadzić dodatkowe materiały granulowane i/lub proszkowe.

Według wynalazku, materiały wyjściowe typu ciał stałych mają postać cząstek ciał stałych i mogą mieć postać proszku i/lub granulatu.

Wszelkie odniesienia do średniej wartości d3,2 stałych materiałów wyjściowych dotyczą średniej średnicy CI3.2 wyłącznie ciał stałych w stanie bezpośrednio przed wprowadzeniem ich do procesu granulacji fluidalnej. Na przykład, opisany poniżej granulator z fluidyzacją gazową może być zasilany co najmniej częściowo zgranulowanymi wstępnie ciałami stałymi wytworzonymi w mieszalniku wstępnym (przedmieszalniku). Należy rozumieć, że określenie „materiał wyjściowy w postaci ciała stałego” obejmuje cały materiał opuszczający mieszalnik wstępny, który jest wprowadzany do procesu granulacji fluidalnej, natomiast nie obejmuje żadnych ciał stałych wprowadzanych do mieszalnika wstępnego i/lub bezpośrednio w dowolnym etapie przetwórczym poprzedzającym proces granulacji w granulatorze z fluidyzacją gazową. ani też w etapie późniejszym po zakończeniu tej granulacji w granulatorze z fluidyzacją gazową. Na przykład, środek uwarstwiający lub środek polepszający płynność dodany po etapie granulacji fluidalnej w granulatorze z fluidyzacją gazową nie zalicza się do materiałów wyjściowych mających postać ciała stałego.

Niezależnie od sposobu prowadzenia granulacji z fluidyzacją gazową, periodycznego lub ciągłego, do urządzenia można wprowadzać stały materiał wyjściowy w dowolnym momencie w ciągu całego okresu doprowadzania rozpylonego ciekłego środka wiążącego. W najprostszym wykonaniu, stały materiał wyjściowy najpierw wprowadza się do granulatora z fluidyzacją gazową, a następnie zrasza się go ciekłym środkiem wiążącym. Jednak pewną część stałego materiału wyjściowego można częściowo wprowadzać do urządzenia do fluidyzacji gazem na początku obróbki, a resztę materiału dodawać jednorazowo lub kilkurazowo w momencie lub w momentach późniejszych albo w postaci jednej oddzielnej porcji albo w sposób ciągły. Wszystkie te ciała stałe ujęte są definicją „wyjściowy materiał w postaci ciała stałego”.

Średnicę d3,2 wyjściowego materiału w postaci ciała stałego oznacza się konwencjonalną techniką przy zastosowaniu dyfrakcji laserowej (np. przy zastosowaniu przyrządu Helos Sympatec).

Cząstki stałego materiału(ów) wyjściowego mają takie uziarnienie, że odpowiednio nie więcej niż 5% wagowych cząstek ma rozmiary ziarenek większe niż 250 mikrometrów. Jest korzystnie jeśli co najmniej 30% wagowych cząstek ma rozmiary cząstek mniejsze niż 100 mikrometrów, jeszcze korzystniej mniejsze niż 75 mikrometrów. Jednak według wynalazku mogą być stosowane nawet grubsze frakcje stałego materiału wyjściowego (tzn. więcej niż 5% wagowych może mieć rozmiary cząstek przekraczające 250 mikrometrów, ewentualnie mniej niż 30% wagowych może mieć rozmiary mniejsze niż 100 mikromterów lub 75 mikrometrów), jednak takie uziamienie zwiększa szansę, że w końcowym produkcie pewne kryształy wyjściowego materiału stałego pozostaną niezaglomerowane.

Powstaje w ten sposób możliwość użycia tańszych surowców i związanej z tym obniżki kosztów produkcji. W każdym razie wyjściowy materiał(y) stały powinien wykazywać średnie uziamienie niższe niż 500 mikrometrowy, aby uzyskać proszki detergentów odznaczające się

189 540 odpowiednią żądaną niską gęstością nasypową. W kontekście stałych materiałów wyjściowych, odniesieniem do średniego uziamienia jest średnia średnica cząstek d3_2.

Korzystnie, średnia średnica kropelek ciekłego środka wiżążążgo jest nie większa niż 10 średnic, korzystnie nie większa niż 5 średnic, korzystniej nie większa niż 2 średnice, a najkorzystniej nie większa od samej średniej średnicy d3,2 cząstek tej frakcji całego stałego materiału wyjściowego, który ma średnicę cząstek mieszczącą się w przedziale od 20 mikrometrów do 200 mikrometrów, przy założeniu, że jeśli więcej niż 90% wagowych cząstek stałego materiału wyjściowego ma średnią średnicę mniejszą niż 20 mikrometrów, wówczas należy przyjąć, że średnia średnica cząstek całego stałego materiału wyjściowego wynosi 20 mikrometrów', natomiast jeśli więcej niż 90% wagowych stałego materiału wyjściowego ma średnią średnicę d3,2 większą niż 200 mikrometrów, wówczas należy przyjąć, że średnia średnica cząstek całego stałego materiału wyjściowego wynosi 200 mikrometrów.

W praktyce dysza dobrana dla uzyskania kropelek o danej wielkości, przy zastosowaniu zgodnie z instrukcjami producenta granulatorów z fuiclyzacją gazową, z góry narzuca wartość natężenia przepływu ciekłego środka wiążącego, a zatem i stopień zwilżenia w zakresie obszaru zwilżenia (A). Dlatego korzystnie przez co najmniej 30% trwania procesu:

(a) nadmiarowa prędkość gazu (Ue) wynosi od 0,1 do 1,0 metra/sekundę, korzystnie od 0,3 do 0,9 metra/sekundę, korzystniej od 0,4 do 0,6 metra/sekundę;

(b) średnia średnica d3,2 kropelek środka wiążącego wynosi od 20 do 200 mikrometrów;

oraz (c) średnia średnica kropelek środka wiążącego jest niewiększa od 10 średnic, korzystnie nie większa niż 5 średnic, jeszcze korzystniej nie większa niż 2 średnice, a najkorzystniej nie większa niż sama średnia średnica d3,2 cząstek tej frakcji całego stałego materiału wyjściowego, której średnica 03,2 mieści się w przedziale wartości od 20 mikrometrów do 200 mikrometrów, przy czym jeśli 90% wagowych stałego materiału wyjściowego ma średnią średnice d^2 mniejszą niż 20 mikrometrów, wówczas należy przyjąć, że średnia średnica całego stałego materiału wyjściowego wynosi 20 mikrometrów, natomiast jeśli więcej niż 90% wagowych cząstek stałego materiału wyjściowego ma średnią średnicę cząstek większą niż 200 mikrometrów', wówczas należy przyjąć, że średnia średnica cząstek całego materiału wyjściowego wynosi 200 mikrometrów.

Wartości podane w (a) do (c) mają być utrzymywane w ciągu co najmniej 30% czasu trwania procesu, z tym, że korzystnie także w ciągu wszystkich korzystnych, bardziej korzystnych itd. procentowości czasu trwania procesu podanych dla utrzymania krytycznej wartości modułu FNm. Podobnie, procentowości te należy rozumieć jako odnoszące się do procentowości czasu kontaktowania (w systemie periodycznym) lub powierzchni kontaktowania (w systemie ciągłym).

Maksymalna średnia średnica kropelek d3,2 wynosi korzystnie 200 mikrometrów, na przykład 150 mikrometrów, jeszcze korzystniej 120 mikrometrów, jeszcze korzystniej 120 mikrometrów, a najkorzystniej 80 mikrometrów. Z drugiej strony, minimalna średnia średnica d3j2 kropelek wynosi 20 mikrometrów, korzystniej 30 mikrometrów, a najkorzystniej 40 mikromettS)W'. Należy zauważyć, że przy określaniu jakiegokolwiek korzystnego przedziału wartości nie istnieje żadna szczególna maksymalna średnica d3,2 kropelek, którą należałoby przyjąć dla jakiejkolwiek szczególnej minimalnej średniej średnicy kropelek. Przykładowo, korzystnymi zakresami wartości są zakresy 150 - 20 mikrometrów, 150 - 30 mikrometrów, 150 - 40 mikrometrów, 120-20 mikrometrów, 120 -30 mikrometrów', itd.

Średnią średnicę d3,2 kropelek mierzy się w odpowiedni sposób, na przykład przy zastosowaniu laserowego anemometru z pomiarem fazy eozplerowakiej lub przy użyciu instrumentu opartego na pomiarze rozproszonego światła laserowego (np. przyrządu firmy Malcem lub Sympatec), w sposób znany biegłym w dziedzinie. Granulatom z fluieyzacjż gazową można dostosować do zawracania do obiegu „pyłów”, tj. cząstek proszku lub częściowego granulatu o bardzo małych rozmiarach ziarenek, które dołącza się do wsadu kierowanego do urządzenia granulującego na zasadzie fluidyzacji gazem i/lub do dowolnego mieszalnika wstępnego. Takie zawracane pyły mogą faktycznie być dołączane do wsadu lub na dowolnym etapie procesu, szczególnie jednak w dalszym etapie obróbki materiału w granulatorze z fluidyzacją ga189 540 zową gdzie działają jak środek poprawiający płynność lub jako środek uwarstwiający. Zagadnienie to omówiono bardziej szczegółowo w dalszej części opisu.

Korzystnie, bardzo drobne cząstki materiału wyodrębnia się jako materiał wywiewany, tzn. zawarte są one w powietrzu opuszczającym komorę fluidyzacyjną. Pyły te są korzystnie zawracane do obiegu w trakcie prowadzenia granulacji opartej na działaniu fluidyzacyjnym gazu w procesie ciągłym, jednak można to również wykonywać w procesie prowadzonym periodycznie. Pyły te można ewentualnie magazynować przed ponownym wprowadzeniem ich do procesu.

Granulator z fluidyzacją gazową może ewentualnie być wyposażony w platformę wibracyjną, szczególnie przy działaniu w systemie pracy ciągłej. Jeśli stosuje się platformę wibracyjną, wysokość Hn należy mierzyć jako wysokość położenia dyszy nad dnem płyty rozdzielczej w przypadku gdy platforma nie wykonuje drgań.

Według wynalazku, podane równania nadają się szczególnie do stosowania w przypadku granulatorów z fluidyzacją gazową, które nie są wyposażone w mieszalnik obrotowy i/lub mechaniczny.

W korzystnej klasie sposobów według wynalazku, ciekły środek wiążący obejmuje kwasowy prekursor anionowego środka powierzchniowo czynnego, a fluidyzowane cząstki ciała stałego obejmują nieorganiczny materiał alkaliczny.

Kwasowym prekursorem może być na przykład kwasowy prekursor liniowego sulfonianu alkilobenzenowego (LAS) lub środek powierzchniowo czynny typu pierwszorzędowego siarczanu alkilu (PAS) lub inny dowolnego rodzaju anionowy środek powierzchniowo czynny.

Materiały nadające się do zastosowania jako nieorganiczne materiały alkaliczne obejmują węglany i wodorowęglany metali alkalicznych, np. odpowiednie sole sodowe.

Bardzo korzystna jest obecność środka zobojętniającego w ilości wystarczającej do całkowitego zobojętnienia składnika kwaśnego. W razie potrzeby, można zastosować pewien stechiometryczny nadmiar środka zobojętniającego dla zapewnienia całkowitego zobojętnienia lub też dla uzyskania pewnej funkcji alternatywnej, na przykład jako składnika aktywnego poprawiającego zdolność piorącą, np. jeśli jako środek zobojętniający zastosowano węglan sodu.

Ciekły środek wiążący może ewentualnie lub alternatywnie obejmować jeden lub kilka rodzajów materiałów ciekłych, takich jak ciekłe niejonowe środki powierzchniowo czynne i/lub rozpuszczalniki organiczne. Całkowita ilość kwasowego prekursora powinna normalnie być tak duża jak to jest możliwe, uwarunkowana obecnością pozostałych składników w fazie ciekłej a także innym względami omówionymi poniżej. Prekursor kwasowy może stanowić co najmniej 98% (np. co najmniej 95%) wagowych ciekłego środka wiążącego, ale może także wynosić co najmniej 75%, co najmniej 50% lub co najmniej 25% wagowych środka wiążącego. Może wynosić np. zaledwie 5% wagowych lub mniej środka wiążącego. W razie potrzeby, kwasowy prekursor może być całkowicie wyeliminowany ze składu.

Jeśli w ciekłym środku wiążącym obecny jest ciekły środek powierzchniowo czynny wraz z kwasowym prekursorem anionowego środka powierzchniowo czynnego, wówczas stosunek wagowy całego użytego (lub wszystkich użytych) kwasowego prekursora do niejonowych środków powierzchniowo czynnych normalnie mieści się w przedziale wartości od 20:1 do 1:20. Stosunek ten może wynosić np. 15:1 lub mniej (środka anionowego), 10:1, lub mniej, lub 5:1 lub mniej. Składnikiem głównym może być środek niejonowy, a wówczas stosunek może wynosić 1:5 lub więcej (środka niejonowego), 1:10 lub więcej, lub 1:15 lub więcej. Możliwe są także wartości stosunków w przedziale od 5:1 do 1:5.

Dla wytwarzania granulek zawierających anionowy środek powierzchniowo czynny może niekiedy być wskazane wbudowywanie niecałkowitej ilości środka anionowego uzyskiwanego przez neutralizację kwasowego prekursora. Część może ewentualnie być wprowadzona w postaci soli metalu alkalicznego, rozpuszczonej w ciekłym środku wiążącym lub też dodawana jako część wprowadzanych ciał stałych. Wówczas maksymalna zawartość anionowego środka powierzchniowo czynnego wprowadzonego w formie soli (wyrażona jako procent wagowy całej ilości soli anionowego środka powierzchniowo czynnego w produkcie uzyskiwanym z granulatora z fluidyzacją gazową) wynosi korzystnie nie więcej niż 70%, korzystniej nie więcej niż 50%, a najkorzystniej nie więcej niż 40%.

189 540

Jeśli granulat ma również zawierać mydło, można to uzyskać przez wprowadzenie kwasu tłuszczowego albo w postaci roztworu w ciekłym środku wiążącym, albo jako część cząstek dodawanych ciał stałych. W każdym razie w skład dodawanych ciał stałych należy także wliczyć nieorganiczny alkaliczny środek zobojętniający, mający przereagować z dodanym kwasem tłuszczowym dla utworzenia mydła.

Ciekły środek wiążący jest często całkowicie lub zasadniczo niewodny, co oznacza, że woda o ile jest w nim obecna nie przekracza wagowo 25% zawartości środka wiążącego, korzystnie jednak nie stanowi więcej niż 10% wagowych. Dla ułatwienia reakcji zobojętnienia można w razie potrzeby dodać pewną ilość wody do środka wiążącego. Z reguły woda może być dodana w ilości od 0,5 do 2% wagowych w przeliczeniu na produkt detergenetowy. Wodę taką dodaje się odpowiednio przed, lub w trakcie, lub naprzemian wraz z dodawaniem kwasowego prekursora.

Alternatywnie można zastosować ciekły wodny roztwór środka wiążącego. Jest to szczególnie dogodne w przypadku wytwarzania produktów które są składnikami pomocniczymi stosowanymi później jako domieszki do innych składników dla utworzenia produktu detergentowego o pełnej recepturze. Takie składniki pomocnicze, niezależnie od składników zawartych w środku wiążącym, obejmują przeważnie jeden lub nie więcej niż kilka składników normalnie występujących w składzie detergentów, np. środek powierzchniowo czynny lub wypełniacz aktywny taki jak zeolit lub tripolifosforan sodu. Nie wyklucza to jednak zastosowania wodnych roztworów ciekłych środków wiążących dla celów granulacji produktów o zasadniczo kompletnej recepturze.

Typowe ciekłe środki wiążące w postaci roztworów wodnych obejmują wodne roztwory krzemianów metali alkalicznych, rozpuszczalne w wodzie polimery akrylowo-maleinowe (np. Sokalan (TM) CPS) i inne podobne. W pewnym ulepszeniu sposobu według wynalazku, wyjściowy materiał stały można kontaktować i mieszać z pierwszą porcją ciekłego środka wiążącego, np. w mieszalniku o niskich, umiarkowanych lub wysokich siłach ścinania (tj. w mieszalniku wstępnym) w celu wytworzenia materiału częściowo zgranulowanego. Materiał ten można teraz napylać drugą porcją ciekłego środka wiążącego w granulatorze z fluidyzacją gazową w celu wytworzenia granulatu produktu detergentowego.

W takiej dwustopniowej granulacji, korzystnie jest, aczkolwiek nie jest to bezwzględnie konieczne, dawkować całość ciekłego środka wiążącego wyłącznie w mieszalniku wstępnym granulatora częściowego oraz w etapach fluidyzacji. Część może być wprowadzona w trakcie lub przed etapem częściowego granulacyjnego przedmieszania i/lub w czasie fluidyzacji. Również skład ciekłego środka wiążącego można zmieniać pomiędzy pierwszym i drugim etapem dodawania go.

Stopień granulacji w mieszalniku wstępnym (przedmieszalniku) (tj. stopień częściowej granulacji) oraz stopień granulacji osiągany w granulatorze z fluidyzacją gazową jest korzystnie ustalany zgodnie z wymaganą gęstością produktu końcowego. Korzystne ilości ciekłego środka wiążącego wprowadzane w każdym z dwu stopni można zmieniać następująco:

(i) jeśli wymagimajest niższa gęstość: prosrdcu, tzn. 350 - 65 0 gramów/lit/ (a) do przedmieszalnika dodaje się korzystnie 5 - 75% wagowych całości cie kłego środka wiążącego;

(b) resztę środka stanowiącą 95 - 25% wagowych całości ciekłego środka wią żącego dodaje się korzystnie do granulatora z fluidygacją gazową.

(ii) jeśli arnw/magana jest w-yższia gęssość ρι^ο^^Ι^τ^, tzn. 550 - 1300 ggamów/llir (a) korzystnie do przedmieszalnika dodaje się 75 - 95% wagowych całości ciekłego środka wiążącego;

(b) resztę środka, tj. 25 - 5% wagowych całości ciekłego środka wiążącego dodaje się korzystnie do granulatora z fluidyzacją gazową.

Jeśli dla uzyskania częściowej granulacji stosowany jest przedmieszalnik, właściwym mieszalnikiem do tego etapu jest mieszalnik Lodige® CB, mytmarząjący duże siły ścinania lub Lodige® KM, wytwarzający umiarkowane siły ścinania. Wśród innych stosownych aparatów należy wymienić serię mieszalników

Drais® Tl60 produkowanych przez firmę Drais Werke GmbH, Niemcy; mieszalnik Littleford, wyposażony w wewnętrzne tnące łopatki oraz mieszalnik typu młyna turbinowego

189 540 mający szereg łopatek umieszczonych na osi obrotu. Granulator typu mieszalnika o niskich lub wysokich siłach ścinania ma działania mieszające i/lub tnące, które funkcjonują niezależnie od siebie. Korzystnymi typami granulatorów w rodzaju mieszalników o niskich lub wysokich siłach ścinania są mieszalniki serii Fukae® FS-G; mieszalniki serii Diosna® V firmy Dierks & Sohne, Niemcy; mieszalniki Pharma Matrix® firmy T.K. Fielder Ltd, Anglia. Inne mieszalniki uważane za odpowiednie dla sposobu według wynalazku obejmują mieszalniki serii Fuji® VG-C firmy Fuji Sangyo Co., Japonia; mieszalniki Roto® firmy Zanchetta & Co, Włochy, oraz granulator Schugi® Flexomix.

Jeszcze innym mieszalnikiem który nadaje się do zastosowania na etapie granulacji wstępnej jest mieszalnik Lodige (znak fabryczny) serii FM (mieszalniki „pługowe”) oraz mieszalnik periodyczny firmy Morton Machine Co. Ltd., Szkocja.

Ewentualnie, na odpowiednim etapie, można także wprowadzać „środek uwarstwiający” lub „środek wspomagający płynność”. Ma to na celu poprawienie uziamienia produktu, np. przez zapobieganie powstawaniu agregatów cząstek i/lub zbrylaniu się granulek. Środek uwarstwiający względnie wspomagający płynność stosowany jest w ilościach wagowych 0,1 do 15% w przeliczeniu na produkt granulat, korzystniej w ilościach 0,5 do 5% wagowych. Środek uwarstwiający lub wpomagający płynność może być wprowadzany w postaci recyrkulowanych pyłów. Odpowiednie środki uwarstwiające lub wspomagające płynność (wprowadzane przez recyrkulację lub inaczej) obejmują krystaliczne lub bezpostaciowe krzemiany metali alkalicznych, aluminokrzemiany obejmujące zeolity, Dicamol, kalcyt, ziemie okrzemkowe, krzemionkę, np. krzemionkę strącaną, chlorki jak chlorek sodu, siarczany jak siarczan magnezu, węglany jak węglan wapnia i fosforany jak tripolifosforan sodu. Można również stosować mieszaniny tych materiałów odpowiednio do potrzeb.

Ogólnie, dodatkowe składniki można wprowadzać do ciekłego środka wiążącego lub też dodawać do stałego środka neutralizującego w odpowiednim stadium procesu. Składniki w postaci ciał stałych można wprowadzać w etapach dalszych do detergentowego granulatuproduktu.

Oprócz anionowego środka powierzchniowo czynnego, który można ewentualnie wytwarzać w stadium neutralizacji, dalsze anionowe środki powierzchniowo czynne można dodawać w odpowiednim momencie, takie jak wyżej wymienione anionowe i niejonowe, a także kationowe, amfoteryczne lub semipolame, a także ich mieszaniny. Ogólnie, odpowiednie środki powierzchniowo czynne obejmują środki ogólnie opisane w tomie I publikacji Schwartz i Perry „Surface active agents and detergents” („Środki powierzchniowo czynne i detergenty”). Jak wspomniano wyżej, w razie potrzeby, produkt może zawierać mydła na bazie kwasów tłuszczowych nasyconych lub nienasyconych, mających w łańcuchu węglowodorowym średnio C^do Ci8 atomów węgla.

W razie użycia, detergent aktywny jest odpowiednio wprowadzony do końcowego granulatu detergentu w ilościach od 5 do 40%, korzystnie od 10 do 30% wagowych w przeliczeniu na granulat końcowy.

W pełnym składzie detergentu zawarty jest często środek zwiększający zdolność piorącą. Środek taki może być wprowadzony wraz z cząstkami stałego materiału wyjściowego i/lub w odpowiednim późniejszym etapie według potrzeby. Środkiem takim może być także środek zobojętniający, np. węglan sodu, a wówczas ilość użytego środka musi być taka, aby zapewnić wykonanie obydwu funkcji.

Ogólnie, całkowita ilość środka zwiększającego zdolność piorącą w granulacie wynosi odpowiednio od 5 do 95%, korzystnie od 10 do 80%, korzystniej od 15 do 65%, a szczególnie korzystnie od 15 do 50% wagowych.

Nieorganiczne środki polepszające zdolność piorącą które mogą być obecne, obejmują węglan sodu, zwłaszcza jeśli jest wymagany w kombinacji z zarodkami krystalizacji węglanu wapnia jak opisano w GB-A-1 437 950. Węglan sodu musi być użyty w nadmiarze w stosunku do ilości węglanu nieodzownej do zobojętnienia anionowego prekursora kwasowego, w przypadku gdy prekursor jest dodawany w trakcie procesu.

Inne stosowne środki poprawiające zdolność piorącą obejmują krystaliczne i bezpostaciowe glinokrzemiany. np. zeolity jak ujawniono w GB-A-1 473 201; bezpostaciowe glinokrzemiany jak ujawniono w GB-A-1 473 202; oraz mieszaniny krystalicznych i bezpostacio14

189 540 wych glinokrzemianów jak ujawniono w GB 1 470 250; a także uwarstwione krzemiany jak ujawniono w EP-B-164 514. Mogą być także stosowane nieorganiczne środki fosforanowe, np. ortofosforan sodu, pirofosforan i tripolifosforan sodu, jednak ze względów na ochronę środowiska związki te nie są zalecane.

Glinokrzemiany stosowane jako środki uwarstwiające i/lub wprowadzane w masie do rdzenia cząstek ciała stałego mogą odpowiednio być używane w ilościach sumarycznych od 10 do 60%, korzystnie od 15 do 50% wagowych. Zeolitem używanym w większości handlowych granulatów kompozycji detergentowych jest zeolit A. Korzystnie może także być stosowany maksymalny glinowy zeolit P (zeolit MAP) opisany i zastrzeżony w EP-A-384 070. Zeolit MAP jest glinokrzemianem typu P metalu alkalicznego, o stosunku krzemu do glinu nie przekraczającym wartości 1,33, korzystnie nie przekraczającym wartości 1,15, a jeszcze korzystniej nie przekraczającym wartości 1,07.

Organiczne środki polepszające zdolność piorącą, które można stosować, obejmują polimery polikarboksylowe, takie jak poliakrylany, kopolimery akrylowo/maleinowe, oraz fosfiniany akrylowe; monomeryczne polikarboksylany takie jak cytryniany, glukoniany, oksydwubursztyniany, mono-, di- i tribursz.tyniany. gliceryny, karboksymetyloksybursztyniany, karboksyimetyloksymalomany, dipikoliniany, hydroksyetyloiminodioctany, alkilo- i alkenilo maloniany i bursztyniany oraz sole sulfonowanych kwasów tłuszczowych. Kopolimer kwasu maleinowego, kwasu akrylowego i octanu winylu jest szczególnie korzystny ponieważ ulega biodegradacji i w związku z tym jest nieszkodliwy dla środowiska. Lista podanych związków nie wyczerpuje wszystkich możliwości.

Szczególnie korzystnymi organicznymi środkami polepszającymi zdolność piorącą są cytryniany, stosowane odpowiednio w ilościach od 5 do 30%, korzystnie od 10 do 25% wagowych; oraz polimery akrylowe, bardziej szczegółowo kopolimery akrylowo/maleinowe, stosowane w ilościach od 0,5 do 15%, korzystnie od 0,5 do 15%, korzystnie od 1 do 10% wagowych. Cytryniany mogą także być stosowane do innych celów, wówczas są stosowane w ilościach mniejszych (np. 0,1 do 5% wagowych). Korzystną .postacią środka polepszającego zdolność piorącąjest postać soli metalu alkalicznego, zwłaszcza soli sodu.

Układ środka polepszającego zdolność piorącą może także obejmować krystaliczny uwarstwiony krzemian, np. SKS-6 firmy Hoechst, zeolit np. zeolit A, ewentualnie cytrynian metalu alkalicznego.

W skład granulatu wytworzonego sposobem według wynalazku może także wchodzić wypełniacz składający się z drobnych cząstek (lub dowolny inny składnik który nie uczestniczy w procesie prania), który dogodnie obejmuje sól nieorganiczną, np. siarczan sodu i chlorek sodu. Wypełniacz może być obecny w ilościach od 5 do 70% wagowych produktu granulowanego.

Wynalazek obejmuje także granulat detergentu jako produkt wytworzony sposobem według wynalazku (przed dodatkowym wprowadzaniem dodatkowych składników itp.). Produkt taki ma gęstość usypową, która wynika w sposób naturalny z samego procesu.

Jeśli w procesie nie zastosowano przedmieszalnika dla uzyskania częściowej granulacji, można normalnie spodziewać się końcowej gęstości usypowej w granicach 350 - 750 gramów/litr. Jak wyżej wspomniano, w przypadku zastosowania przedmieszalnika, gęstości końcowego produktu kształtują się w przedziale 350 - 650 gramów/litr lub 55 - 1300 gramów/litr odpowiednio do zastosowanej opcji (i) lub (ii). Granulaty detergentów wytworzone sposobem według wynalazku także odznaczają się charakterystycznymi przedziałami wielkości ziaren. Średnicę ziaren większą niż 1,4 milimetra wykazuje korzystnie nie więcej niż 10% wagowych, korzystniej nie więcej niż 5% wagowych ziaren produktu. Korzystnie nie więcej niż 20% wagowych ziarenek ma średnicę przekraczająca 1 milimetr.

Granulki wytworzone sposobem według wynalazku można odróżnić od granulek otrzymanych innymi sposobami, stosując pomiary metodą porozymetrii rtęciowej. Metoda ta nie pozwala oznaczyć w sposób wiarygodny średnicy poszczególnych niezaglomerowanych cząstek, ale może być wykorzystana do pomiarów charakteryzujących granulki.

Detergent o w pełni sformułowanej recepturze wytworzony sposobem według wynalazku mógłby, na przykład, obejmować detergent aktywny i środek polepszający zdolność piorącą oraz ewentualnie jeden lub kilka środków wspomagających płynność, wypełniacz oraz inne

189 540 pomniejsze składniki takie jak środki barwiące, zapachowe, fluoryzujące, wybielające, enzymatyczne.

Dla ilustracji wynalazku przedstawione są poniżej następujące nieograniczające przykłady:

Przykłady

Wytworzono detergent o poniższej recepturze:

Sól sodowa liniowego sulfonianu alkilobenzenowego 24% wag.

Węglan sodu 32% wag.

STTP 32% wag.

Zeolit 4A 10% wag.

Woda 2% wag.

W przykładach I - IV zastosowano dyszę SUE 25 typu Spraying Nozzles (dysze rozpyłowe) działającą przy ciśnieniu rozpylania 5 x 10⁵ Pa (5 barów), natomiast w przykładzie zastosowano tę samą dyszę, ale przy ciśnieniu rozpylania 2,5 x 10⁷ Pa (2,5 bara).

W przykładach zmieniano natężenie przepływu cieczy napylającej cząstki ciała stałego w przedziale wartości pomiędzy 0,50 i 1,60 kilograma/minutę, jak również szybkość fluidyzacji, którą zmieniano od 0,9 do 1,1 metra/sekundę.

W przykładach VI do VIII zastosowano dyszę VAU SUV 152 typu Spraying Systems, a szybkość doprowadzania cieczy napylającej cząstki ciała stałego wynosiła 2,0 kilogra^ny/minutę. Wysokość położenia dyszy nad płytą rozdzielczą zmieniano od 0,50 do 0,80 metra przy zachowaniu niezmienionych pozostałych parametrów roboczych.

Zastosowano poniższe wartości parametrów roboczych i uzyskano produkty o następujących właściwościach. Liczbę kryterialną FN_m obliczono w sposób opisany powyżej. Przykład VI jest przykładem porównawczym.

Claims

Zastrzeżenia patentowe

1. Sposób wytwarzania detergentu w postaci granulatu, który obejmuje kontaktowanie w granulatorze z fluidyzacją gazową, fluidyzowanego cząsteczkowego wyjściowego materiału stałego z rozpylanym ciekłym środkiem wiążącym, znamienny tym, że iloczyn gęstości cząstek (pp) i nadmiarowej prędkości (Ue) gazu fluidyzującego względem strumienia masowego rozpylanej cieczy (q_mliq) oznaczony przy znormalizowanej wartości (D0) odległości dyszy od złoża ustala się tak, że liczba strumieniowa (FNm) określa się zależnością

FNm ^— lglo[(ppUe/C[rnliq] o wartości krytycznej co najmniej 3 przez co najmniej 30% trwania procesu.
2. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że strumień masowy rozpylanej cieczy (qmliq) utrzymuje się o wartości co najmniej 0,1, korzystniej co najmniej 0,15, a najkorzystniej w zakresie 0,20 - 1,5 kilograma na sekundę na metr kwadratowy.
3. Sposób według zastrz. 1 albo 2, znamienny tym, że utrzymuje się prędkość powierzchniową powietrza (Us) granulatora gazowej fluidyzacji o wartości co najmniej 0,45, korzystniej co najmniej 0,5 a najkorzystniej w zakresie 0,8 - 1,2 metra/sekundę.
4. Sposób według zastrz 1, znamienny tym, że sposób prowadzi się etapami i że wartość krytyczną FNm utrzymuje się przez co najmniej 30% czasu kontaktowania.
5. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że sposób prowadzi się ciągle i że wartość krytyczną FNm utrzymuje się dla co najmniej 30% powierzchni kontaktu.
6. Sposób według zastrz.4 albo 5, znamienny tym, że wartość krytyczną FNm utrzymuje się przez co najmniej 50% lub 70%, korzystnie przez co najmniej 75%, korzystniej przez co najmniej 80%, bardziej korzystnie przez co najmniej 85%, najkorzystniej przez co najmniej 90%, a szczególnie korzystnie przez co najmniej 95% trwania procesu.
7. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że utrzymuje się nadmiarową prędkość gazu fluidyzującego względem strumienia masowego rozpylanej cieczy i ustala się wartość krytyczną FNm nie większą niż 6, korzystnie nie większą niż 5, a jeszcze korzystniej nie większą niż 4,5.
8. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że rozpyla się ciekły środek wiążący i ustala się średnią wielkość d3 , 2 kropelek rozpylonego ciekłego środka wiążącego o wielkości nie większej niż 10-krotność, korzystnie nie więcej niż 5-krotność, jeszcze korzystniej nie więcej niż 2-krotność, a najbardziej korzystnie nie więcej niż d3 2 wielkości cząstek frakcji cząsteczkowego wyjściowego materiału mającego postać ciała stałego, której średnia wielkość cząstek d.j wynosi od 20 - 200 mikrometrów, przy czym jeśli więcej niż 90% wagowo cząsteczkowego materiału wyjściowego mającego postać ciała stałego ma średnią wielkość cząstek d3.2 mniejszą niż 20 mikrometrów, wówczas należy przyjąć, że d3 ,2 średnia wielkość cząsteczki całego wyjściowego materiału cząsteczkowego w postaci ciała stałego ma 20 mikrometrów, a jeśli więcej niż 90% wagowych wyjściowego cząsteczkowego materiału w postaci ciała stałego ma średnią wielkość d3,2 cząstek większą niż 200 mikrometrów, wówczas należy przyjąć, że d3,2 całego wyjściowego cząsteczkowego materiału mającego postać ciała stałego ma średnią wielkość równą 200 mikrometrów.
9. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że rozpyla się ciekły środek wiążący i ustala się minimalną średnią średnicę d_3.2 kropelek rzędu 20 mikrometrów, korzystnie 30 mikrometrów, a jeszcze korzystniej 40 mikrometrów.
10. Sposób według aastrz . 1 , znamienny tym , że rozpyla się cikkły rrodkk wiążący i ustala się maksymalną średnią średnicę d3,2 kropelek rzędu 200 mikrometrów, korzystnie 150 mikrometrów, bardziej korzystnie 120 mikrometrów, jeszcze korzystniej 100 mikrometrów, a najkorzystniej 80 mikrometrów.

189 540
11. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że stosuje się ciekły środek wiążący zawierający kwasowy prekursor anionowego środka powierzchniowo czynnego, a jako cząstki wyjściowego materiału ciała stałego stosuje się nieorganiczny materiał alkaliczny.
12. Sposób według zastrz. 11, znamienny tym, że pierwszą część ciekłego środka wiążącego domieszkowuje się do cząsteczkowego wyjściowego materiału mającego postać ciała stałego w przedmieszalniku dla wytworzenia częściowo zgranulowanego materiału ciała stałego, a drugą część ciekłego środka wiążącego rozpyla się dla kontaktowania częściowo zgranulowanego materiału ciała stałego w granulatorze z fluidyzacją gazową do pełnej granulacji.
13. Sposób według zastrz. 12, znamienny tym, że granulat detergentu o gęstości usypowej od 350 do 650 gramów/litr, wprowadza się do przedmieszalnika w proporcji 5 - 75% wagowych całości ciekłego środka wiążącego, a pozostałe 95 - 25% wagowych całości ciekłego środka wiążącego wprowadza się do granulatora z fluidyzacją gazową.
14. Sposób według zastrz. 12, znamienny tym, że granulat detergentu o gęstości usypowej od 550 do 1300 gramów/litr, wprowadza się do przedmieszalnika w proporcji 75 - 95% wagowych całości ciekłego środka wiążącego, a pozostałe 25 - 5% wagowych całości ciekłego środka wiążącego wprowadza się do granulatora z fluidyzacją gazową.