WO2000005331A1 - Verfahren zur herstellung von festkörpern für den einsatz als reinigungsmittel oder als mittel zur behandlung von abwässern - Google Patents

Verfahren zur herstellung von festkörpern für den einsatz als reinigungsmittel oder als mittel zur behandlung von abwässern Download PDF

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WO2000005331A1
WO2000005331A1 PCT/EP1999/004889 EP9904889W WO0005331A1 WO 2000005331 A1 WO2000005331 A1 WO 2000005331A1 EP 9904889 W EP9904889 W EP 9904889W WO 0005331 A1 WO0005331 A1 WO 0005331A1
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WO
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water
agents
components
powder mixture
solid
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PCT/EP1999/004889
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Michael Marschner
Jürgen OTTE
Berthold Kaiser
Max-Peter Kergl
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Henkel Kommanditgesellschaft Auf Aktien
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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J2/00—Processes or devices for granulating materials, e.g. fertilisers in general; Rendering particulate materials free flowing in general, e.g. making them hydrophobic
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C02—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F5/00—Softening water; Preventing scale; Adding scale preventatives or scale removers to water, e.g. adding sequestering agents
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C11—ANIMAL OR VEGETABLE OILS, FATS, FATTY SUBSTANCES OR WAXES; FATTY ACIDS THEREFROM; DETERGENTS; CANDLES
    • C11D—DETERGENT COMPOSITIONS; USE OF SINGLE SUBSTANCES AS DETERGENTS; SOAP OR SOAP-MAKING; RESIN SOAPS; RECOVERY OF GLYCEROL
    • C11D11/00—Special methods for preparing compositions containing mixtures of detergents ; Methods for using cleaning compositions
    • C11D11/0082—Special methods for preparing compositions containing mixtures of detergents ; Methods for using cleaning compositions one or more of the detergent ingredients being in a liquefied state, e.g. slurry, paste or melt, and the process resulting in solid detergent particles such as granules, powders or beads
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C11—ANIMAL OR VEGETABLE OILS, FATS, FATTY SUBSTANCES OR WAXES; FATTY ACIDS THEREFROM; DETERGENTS; CANDLES
    • C11D—DETERGENT COMPOSITIONS; USE OF SINGLE SUBSTANCES AS DETERGENTS; SOAP OR SOAP-MAKING; RESIN SOAPS; RECOVERY OF GLYCEROL
    • C11D17/00—Detergent materials or soaps characterised by their shape or physical properties
    • C11D17/0047—Detergents in the form of bars or tablets
    • C11D17/0052—Cast detergent compositions
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
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    • C02F—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F1/00—Treatment of water, waste water, or sewage
    • C02F1/66—Treatment of water, waste water, or sewage by neutralisation; pH adjustment
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C02—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F1/00—Treatment of water, waste water, or sewage
    • C02F1/68—Treatment of water, waste water, or sewage by addition of specified substances, e.g. trace elements, for ameliorating potable water
    • C02F1/683—Treatment of water, waste water, or sewage by addition of specified substances, e.g. trace elements, for ameliorating potable water by addition of complex-forming compounds
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C02—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F1/00—Treatment of water, waste water, or sewage
    • C02F1/72—Treatment of water, waste water, or sewage by oxidation

Definitions

  • the invention relates to a method for producing solids for use as cleaning agents, in particular for cleaning dishes and laundry, or as agents for treating waste water.
  • active substances or substance mixtures are preferably used in the form of solids.
  • the solids are usually hung in a compressed form or in suitable metering devices in immersion tanks and dissolved by the application solution surrounding the solid with slow dissolution kinetics, so as to continuously release the composition of matter.
  • the prior art for the production of pressed or granulated solids includes processes in which the solids are obtained from powders by applying pressure, that is to say by compressing the powders. Such methods are used in particular in the production of dishwashing detergents in tablet form or also in the production of water decaying agents.
  • Detergents or cleaning agents in the form of solids can also be produced by melting processes, so-called “filling solids” being obtained.
  • the disadvantage of the prior art is that the powder mixtures have to be briquetted in a complex manner. Depending on the size of the tablets to be pressed, high-pressure presses are required, which also require a great deal of energy in the manufacture of tablets, in particular also in the melting process.
  • the object of the invention is therefore to provide a method which allows the production of dust-free solids of any size and with any weight in an energy-saving manner and without great expenditure on apparatus, drawn breaking strength, a suitable dissolving behavior and a high degree of hardness of the solid must be given.
  • the solids produced should be able to be produced in any size and with any weight.
  • the present invention accordingly relates to a process for the production of solids for use as cleaning agents or as agents for treating waste water which contain water-soluble components, at least one of the components being able to absorb water for hydrate formation, characterized in that the individual components are in powdery form Form are mixed together and the powder mixture then cures to form larger hydrates by adding water or by intermolecular hydrate water migration to larger agglomerates.
  • solid bodies are made available which are distinguished by a high hardness of the solid body block, by a high breaking strength and a uniform dissolving behavior of the solid body. It is also possible to set the properties mentioned by carefully selecting the components and the type and amount of water supply for the homogeneous mixture.
  • Solids are obtained which have any size, preferably with a weight of at least 0.5 kg and a volume of preferably at least 0.1 liter up to those with a weight of up to 500 kg and in particular up to 1000 kg and above for commercial use.
  • the solids produced according to the invention are usually used in plunge pools, inflows and outflows of waste water etc.
  • a release equilibrium is established between the surrounding water and the active components of the solid, so that the components are continuously released from the solid depending on the solution equilibrium between components and the aqueous environment.
  • the solids produced according to the invention contain alkaline or acidic components as water-soluble components, the solids depending on the objective being an alkaline composition or an acidic composition.
  • An alkaline composition contains, as essential components, alkalis, builders, softeners, oxidizing agents, liquid non-ionic surfactants, complexing agents, optical brighteners and, if appropriate, further alkaline components, as are customary for commercial cleaning agents.
  • the main components are the alkalis, such as NaOH and KOH, metasilicates and / or soda, with NaOH being preferred.
  • An acidic composition essentially contains solid organic acids and mixtures of organic solid acids such as citric acid and / or amidosulfonic acid.
  • the starting substances have grain sizes below 10 mm, in particular if the average grain size is in the range from 0.1 to 2.5 mm.
  • the components are mixed, preferably a powder mixture with a homogeneous composition being obtained.
  • Homogeneous compositions of matter according to the present invention are understood to mean those compositions which are formed after thorough mixing of the various granular components of the composition. A largely uniform distribution of the various granular constituents of the composition should therefore be achieved.
  • the powder mixture obtained cures to form solids by adding water or by intermolecular migration of hydrate water to the solid.
  • the curing usually takes place without the introduction of energy in the form of heat or pressure.
  • the tendency to hydrate the water-soluble components used is used here.
  • water is usually added in an amount of up to 10% by weight, preferably in an amount of less than 7% by weight, in each case based on the amount of the components used.
  • the amount of water should not exceed 10% by weight, since otherwise a liquid-phase composition of matter is formed which is no longer pourable and free-flowing and which may no longer cure or take too long to cure.
  • the amount of water and the type of addition are to be selected so that after the addition of water, the homogenized mixture is at least one hour de remains pourable and pourable. A corresponding setting of the parameters should prevent the composition from hardening in the homogenizer.
  • the amount of water must also not be too high, since an excess of water can cause the solids to dissolve.
  • the degree of hardness and the breaking strength of the solid are determined. For example, in the case of a composition of matter with an increased proportion of hydratable salts, a greater proportion by weight of water must be added.
  • the solubility behavior of the solid is also determined by the amount of water and the type of water added. The corresponding linear degressive release kinetics of the solid are produced by a suitable choice of parameters.
  • Water can be added in various ways.
  • water is first added to the homogeneous powder mixture and then the mixture is made up.
  • the water can, for example, be added directly to the mixer in which the homogeneous mixture has been produced and mixed there with the components of the powder mixture.
  • the water can either be supplied as a jet or atomized.
  • the goods that can still be poured and poured are usually made up after the mixing process - and before curing - and cured.
  • the powder mixture is pre-assembled and water is applied in pre-assembled form, the water preferably being applied to the outer surface of the powder mixture.
  • the mixture can, for example, be filled into a water-permeable packaging and then treated with a water spray and / or by immersion in a water bath.
  • a quantity of water of 1 to 3% by volume, based on the total quantity of the homogeneous mixture, is usually used.
  • the composition then hardens from the outside in.
  • the duration of the spraying i.e. the degree of hardness and the breaking strength of the solid can be adjusted from the amount of water used.
  • the components should be selected so that the hydrate formation and thus the setting of the solid takes place at a rate such that the mixture obtained can be poured for a sufficient period of time to be made up can.
  • Suitable packaging materials for the solids produced or for the not yet cured powder mixture are, in particular, non-water-soluble materials which are inert towards the powder mixture or the finished composition.
  • Suitable materials include fabrics made of natural and plastic materials that are permeable to water or the dissolved components, such as jute and / or linen, or simple olefinic polymer compounds, such as polyethylene or polypropylene.
  • the method steps described above ensure easy handling of the cured material.
  • the solid can be used directly in the packaging after curing.
  • the solid can be hung with the packaging in a plunge pool, the water entering the packaging dissolves the active water-soluble components, the dissolved form unfold their activity.
  • the hardening of the water-added substance composition in the packaging should preferably take at least one day.
  • the curing time varies depending on the composition of the hardening powder mixture. In a particularly preferred embodiment of the method, it lasts no longer than four weeks.
  • the powder mixture is preferably cured at room temperature, preferably at 15 ° to 22 ° C. This temperature is preferred in order to keep the energy costs low and because no special equipment is required for the temperature control.
  • the finished product which can be poured and poured freely, was subsequently filled into big bags (250 kg each without PE liner). After storage for 4 weeks at room temperature (15 to 22 ° C) in this water vapor-permeable packaging, the product was still easy to pour and pour.
  • Example 1 The mixture obtained in Example 1 was treated on all sides with a water spray after filling into the big bag (see above).
  • This 250 kg detergent block thus produced was used as a base liquor buffer (depot) in commercial plants that used their detergents in a base lye process.
  • a homogeneous mixture was prepared as in Example 1, except that instead of 671 kg of sodium metasilicate 5 hydrate, only 621 kg and an additional 5 kg of water were used. The amount of water was suddenly at the center of the mixer during the ongoing mixing process added. The mixture warmed up. After the mixing process was complete, the mixture was filled into big bags (see Example 1). The warm material, which can still be poured and poured during filling, hardened in the packaging within 1.5 days at room temperature (15-22 ° C). This 250 kg detergent block produced in this way was used as a base liquor buffer (depot) in systems that use their detergents in a base lye process.
  • Example 2 30 kg of sodium perborate monohydrate, 298 kg of Makrophos 1018 and 657 kg of caustic soda (Mikrop III) were weighed together in the following sequence and mixed as in Example 1. During the mixing, 15 kg of paraffin oil were added to the powder mixture to distribute dust evenly. After the mixing process was completed, the product obtained was filled into a 1-ton big bag equipped with a barrier protection for atmospheric moisture. After storage for 4 weeks at room temperature, the product was pourable and free-flowing.
  • Example 4 was repeated, except that instead of 15 kg of paraffin oil, 15 kg of water were introduced into the powder mixture in finely divided form.
  • Example 5 was repeated, the filling being carried out in a big bag which did not contain any PE liner. A 1 t solid block was obtained which can be used as an alkalization depot tab in plunge pools.
  • the 1-t alkali block produced in Example 6 was lowered below the water surface.
  • an alkalinity in the form of the pH value of "14" was measured at the overflow of the immersion basin.
  • the block produced continuously released the alkaline substances to the surrounding water with a lower pH.
  • the water in the plunge pool was then acidified to a pH of 2.
  • the alkali block increasingly released alkaline substances, which resulted in a pH value of 6 to 7 / volume flow approx. 150 l / h) in the plunge pool overflow. Under these conditions conditions, the alkali block was used up after approx. 72 h in order to neutralize acid wastewater from pH 1 to 2.
  • the empty big bag packaging could be disposed of completely empty after washing with fresh water (pH 7).
  • Example 2 In a Lödige mixer used as in Example 1, 142 kg of sodium tripolyphosphate N, 40 kg of caicinated soda, 40 kg of nonionic surfactant, 71 kg of sodium gluconate and 707 kg of peared caustic soda were mixed homogeneously in 2 to 3 minutes. After filling this mixed product into polyethylene sacks, the mixture was pourable and pourable after a storage period of 4 weeks at room temperature (15 to 22 ° C).

Abstract

Es wird ein Verfahren zur Herstellung von Festkörpern für den Einsatz als Reinigungsmittel oder als Mittel zur Behandlung von Abwässern, die wasserlösliche Komponenten als aktive Bestandteile enthalten, beansprucht, wobei mindestens eine der Komponenten Wasser zur Hydratbildung aufnehmen kann, das dadurch gekennzeichnet ist, daß die einzelnen Komponenten in pilvriger Form miteinander vermischt werden und das Gemisch anschließend unter Bildung von Hydraten durch Zugabe von Wasser oder durch intermolelulare Hydratwasserwanderung zu größeren Agglomeraten aushärter. Es werden Festkörper erhalten, die vorzugsweise ein Gewicht von mindestens 0.5 kg und ein Volumen von mindestens 0.1 Liter aufweisen.

Description

Verfahren zur Herstellung von Festkörpern für den Einsatz als Reinigungsmittel oder als Mittel zur Behandlung von Abwässern
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von Festkörpern für den Einsatz als Reinigungsmittel, insbesondere zur Reinigung von Geschirr und Wäsche, bzw. als Mittel zur Behandlung von Abwässern.
Bei der Reinigung von Wäsche oder Geschirr, insbesondere im gewerblichen Maßstab, und auch bei der Abwasserbehandlung werden Aktivsubstanzen bzw. Substanzgemische bevorzugt in Form von Festkörpern eingesetzt. Die Festkörper werden in der Regel in gepreßter Form oder in geeigneten Dosiervorrichtungen in Tauchbecken gehängt und von der den Festkörper umgebenden Anwendungslösung mit langsamer Lösekinetik aufgelöst, um so kontinuierlich die Stoffzusammensetzung freizugeben.
Als vorbekannter Stand der Technik zur Herstellung von gepreßten oder granulierten Festkörpern sind Verfahren zu nennen, worin die Festkörper aus Pulvern durch das Ausüben von Preßdruck, also durch Verdichten der Pulver erhalten werden. Derartige Verfahren werden insbesondere bei der Herstellung von Geschirrspülmitteln in Tablettenform oder auch bei der Herstellung von Wasserentkaikern angewandt.
Wasch- bzw. Reinigungsmittel in Form von Festkörpern können auch durch Schmelzverfahren hergestellt werden, wobei sogenannte "Füll Solids" erhalten werden.
Nachteil des Standes der Technik ist ein großer apparativer Aufwand zur Brikettierung der Pulvermischungen. Je nach Größe der zu pressenden Tabletten sind Hochdruckpressen erforderlich, die zudem bei der Tablettenherstellung, insbesondere auch beim Schmelzverfahren, einen hohen Energieaufwand erforderlich machen.
Aufgabe der Erfindung ist es daher, ein Verfahren zur Verfügung zu stellen, das die Herstellung von staubfreien Festkörpern beliebiger Größe und mit beliebigem Gewicht auf energiesparende Art und ohne großen apparativen Aufwand erlaubt, wobei eine ausge- zeichnete Bruchfestigkeit, ein geeignetes Löseverhalten und ein hoher Härtegrad des Festkörpers gegeben sein muß. Die hergestellten Festkörper sollen in beliebiger Größe und mit einem beliebigen Gewicht hergestellt werden können.
Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist demgemäß ein Verfahren zur Herstellung von Festkörpern für den Einsatz als Reinigungsmittel oder als Mittel zur Behandlung von Abwässern, die wasserlösliche Komponenten enthalten, wobei mindestens eine der Komponenten Wasser zur Hydratbildung aufnehmen kann, dadurch gekennzeichnet, daß die einzelnen Komponenten in pulvriger Form miteinander vermischt werden und das Pulvergemisch anschließend unter Bildung von Hydraten durch Zugabe von Wasser oder durch intermolekulare Hydratwasserwanderung zu größeren Agglomeraten aushärtet.
Mit dem erfindungsgemäßen Verfahren werden Festkörper zur Verfügung gestellt, die sich durch eine hohe Härte des Festkörperblocks, durch eine hohe Bruchfestigkeit und ein gleichmäßiges Lösungsverhalten des Festkörpers auszeichnen. Es ist außerdem möglich, die genannten Eigenschaften durch gezielte Auswahl der Komponenten und über die Art und die Menge der Wasserzufuhr zur homogenen Mischung einzustellen. Es werden Festkörper erhalten, die eine beliebige Größe aufweisen, vorzugsweise mit einem Gewicht von mindestens 0,5 kg und einem Volumen von vorzugsweise mindestens 0,1 Liter bis zu solchen mit einem Gewicht von bis zu 500 kg und insbesondere bis zu 1000 kg und darüber zur gewerblichen Anwendung.
Die erfindungsgemäß hergestellten Festkörper kommen üblicherweise in Tauchbecken, Zu- und Abflüssen von Abwasser etc. zum Einsatz. Zwischen dem umgebenden Wasser und den aktiven Komponenten des Festkörpers stellt sich ein Lösegleichgewicht ein, so daß die Komponenten aus dem Festkörper kontinuierlich, in Abhängigkeit vom Lösungsgleichgewicht zwischen Komponenten und wäßriger Umgebung an diese abgegeben werden.
Als wasserlösliche Komponenten enthalten die erfindungsgemäß hergestellten Festkörper alkalische oder saure Komponenten, wobei die Festkörper je nach Zielsetzung eine alkalische Zusammensetzung oder eine saure Zusammensetzung darstellen. Eine alkalische Zusammensetzung enthält als wesentliche Komponenten Alkalien, Builder, Enthärter, Oxidationsmittel, flüssige nichtionische Tenside, Komplexierungsmittel, optische Aufheller und gegebenenfalls noch weitere, im alkalischen stabile Komponenten, wie sie für gewerbliche Reinigungsmittel üblich sind. Hauptkomponente sind die Alkalien, wie NaOH und KOH, Metasilikate und/oder Soda, wobei NaOH bevorzugt ist.
Eine saure Zusammensetzung enthält im wesentlichen feste organische Säuren und Gemische organischer fester Säuren, wie Citronensäure und/oder Amidosulfonsäure.
Eine besonders gleichmäßige und gute Aushärtung zu größeren Aggregaten wird erreicht, wenn die Ausgangssubstanzen Korngrößen unter 10 mm aufweisen, insbesondere wenn die mittlere Korngröße in dem Bereich von 0,1 bis 2,5 mm liegt.
In einem ersten Verfahrensschritt werden die Komponenten vermischt, wobei bevorzugt ein Pulvergemisch mit homogener Stoffzusammensetzung erhalten wird. Unter homogenen Stoffzusammensetzungen gemäß der vorliegenden Erfindung sind solche Zusammensetzungen zu verstehen, die nach gründlicher Durchmischung der verschiedenen körnigen Komponenten der Zusammensetzung entstehen. Es soll also eine weitgehend gleichmäßige Verteilung der verschiedenen körnigen Bestandteile der Zusammensetzung erreicht werden.
Im zweiten Verfahrensschritt härtet das erhaltene Pulvergemisch unter Bildung von Hydraten durch Zugabe von Wasser oder durch intermolekulare Hydratwasserwanderung zum Festkörper aus. Das Aushärten erfolgt in der Regel ohne das Einbringen von Energie in Form von Wärme oder Druck. Es wird hier die Neigung zur Hydratbildung der eingesetzten wasserlöslichen Komponenten ausgenutzt.
Bei der direkten Zugabe wird Wasser üblicherweise in einer Menge bis zu 10 Gew.-%, vorzugsweise in einer Menge unter 7 Gew.-%, jeweils bezogen auf die Menge der eingesetzten Komponenten zugegeben. Die Wassermenge sollte einen Anteil von 10 Gew.-% nicht übersteigen, da andernfalls eine flüssigphasige Stoffzusammensetzung entsteht, die nicht mehr schütt- und rieselfähig ist und die möglicherweise nicht mehr aushärtet oder eine zu lange Aushärtdauer aufweist. Die Wassermenge und die Art der Zugabe sind so zu wählen, daß nach Wasserzugabe die homogenisierte Mischung mindestens eine Stun- de schütt- und rieselfähig bleibt. Es ist durch eine entsprechende Einstellung der Parameter zu vermeiden, daß die Zusammensetzung noch im Homogenisierer aushärtet. Auch darf die Wassermenge nicht zu hoch sein, da ein Wasserüberschuß das Auflösen der Festkörper bewirken kann.
In Abhängigkeit von der zugegebenen Wassermenge, die wiederum abhängig von der Stoffzusammensetzung ist, bestimmt sich der Härtegrad und die Bruchfestigkeit des Festkörpers. Beispielsweise muß bei einer Stoffzusammensetzung mit einem erhöhten Anteil an hydratisierbaren Salzen ein größerer Gewichtsanteil Wasser zugegeben werden. Auch das Löseverhalten des Festkörpers wird durch die Wassermenge und die Art der Wasserzugabe bestimmt. Durch eine geeignete Parameterwahl wird die entsprechende linear degressive Lösekintetik des Festkörpers hergestellt.
Die Zugabe von Wasser kann auf verschiedene Weisen erfolgen. In einer ersten Variante wird zunächst Wasser zum homogenen Pulvergemisch gegeben und anschließend wird das Gemisch konfektioniert. Das Wasser kann beispielsweise direkt in den Mischer, in welchem das homogene Gemisch hergestellt worden ist, gegeben werden und dort mit den Komponenten des Pulvergemisches vermischt werden. Das Wasser kann entweder als Strahl oder zerstäubt zugeführt werden. Das noch schütt- und rieselfähige Gut wird üblicherweise nach dem Mischvorgang - und vor der Aushärtung - konfektioniert und härtet aus.
In einer zweiten Variante wird das Pulvergemisch vorkonfektioniert und in vorkonfektionierter Form mit Wasser beaufschlagt, wobei das Wasser vorzugsweise auf die äußere Oberfläche des Pulvergemisches aufgebracht wird. Das Gemisch kann beispielsweise in eine wasserdurchlässige Verpackung abgefüllt und danach mit einem Wassersprühnebel und/oder durch Eintauchen in ein Wasserbad behandelt werden. Üblicherweise wird eine Wassermenge von 1 bis 3 Vol.-%, bezogen auf die Gesamtmenge des homogenen Gemisches, eingesetzt. Die Zusammensetzung härtet dann von außen nach innen aus. In Abhängigkeit von der Dauer des Besprühens, d.h. von der eingesetzten Wassermenge, kann der Härtegrad und die Bruchfestigkeit des Festkörpers eingestellt werden.
Nutzt man das Phänomen der intermolekularen Hydratwanderung aus, so werden mindestens zwei Komponenten miteinander vermischt, wobei eine Komponente in Form des Hydrats eingesetzt wird und die zweite das Hydratwasser der ersten Komponente unter Bildung des eigenen Hydrats und unter Verbacken des gesamten Körpers aufnimmt.
Sowohl beim Vermischen der Komponenten mit Wasser als auch beim Ausnutzen der Hydratwanderung sollten die Komponenten so ausgewählt werden, daß die Hydratbildung und somit das Abbinden des Festkörpers in einer Geschwindigkeit abläuft, daß das erhaltene Gemisch noch für einen ausreichenden Zeitraum schüttfähig ist, um konfektioniert werden zu können.
Als Verpackungsmaterialien eignen sich für die hergestellten Festkörper bzw. für das noch nicht ausgehärtete Pulvergemisch insbesondere nicht-wasserlösliche, gegenüber dem Pulvergemisch bzw. der fertigen Zusammensetzung inerte Materialien. Als geeignete Materialien sind insbesondere Gewebe aus Natur- und Kunststoffmaterialien zu nennen, die für das Wasser bzw. die gelösten Komponenten durchlässig sind, wie Jute und/oder Leinen, oder einfache olefinische Polymerverbindungen, wie etwa Polyethylen oder Polypropylen.
Durch die zuvor beschriebenen Verfahrensschritte wird eine einfache Handhabung des ausgehärteten Materials sichergestellt. Der Festkörper kann nach dem Aushärten direkt in der Verpackung zum Einsatz kommen. Beispielsweise kann der Festkörper mit der Verpackung in ein Tauchbecken gehängt werden, das in die Verpackung eintretende Wasser löst die aktiven wasserlöslichen Komponenten, die gelöster Form ihre Aktivität entfalten.
Das Aushärten der mit Wasser versetzten Stoffzusammensetzung in der Verpackung sollte vorzugsweise mindestens einen Tag dauern. Die Aushärtdauer variiert je nach Stoffzusammensetzung der aushärtenden Pulvermischung. Sie dauert in einer besonders bevorzugten Ausführungsform des Verfahrens nicht länger als vier Wochen.
Vorzugsweise erfolgt das Aushärten des Pulvergemisches bei Raumtemperatur, vorzugsweise bei 15° bis 22° C. Diese Temperatur ist bevorzugt, um die Energiekosten niedrig zu halten und weil keine spezielle Ausstattung für die Temperierung notwendig ist.
Neben der zuvor genannten Bruchfestigkeit des Festkörpers ist mit dessen geeignetem Löseverhalten aufgabengemäß ein weiterer kritischer Parameter gegeben. Ohne daß die- ser Effekt im Detail erklärt werden könnte, erweist es sich, daß die in der Verpackung unter Wasserzugabe ausgehärteten Festkörper sich in wäßriger Lösung bei einer Temperatur von 35° C linear degressiv auflösen. Dies bedeutet, daß unabhängig vom gewählten Zeitfenster sich im Auflöseprozeß ein nahezu gleichbleibender negativer Gradient (Gewicht des Festkörpers als Funktion der Zeit) einstellt. Damit ist sichergestellt, daß sich in gleichen Zeitintervallen auch gleiche Mengen an Festkörpermaterial in der wäßrigen Umgebung lösen. Bei den erfindungsgemäß hergestellten Festkörpern kann durch die Wahl geeigneter Parameter das Löseverhalten darüber hinaus bedarfsgerecht gesteuert werden. Je nachdem werden gewünschtenfalls sehr kurze Lösezeiten für 95 % des Festkörpermaterials erreicht, insbesondere auch weniger als 120 s. Andernfalls kann gegebenenfalls auch ein kleiner negativer Gradient, d.h. ein langsames Löseverhalten des Festkörpers, hervorgebracht werden.
Die vorliegende Erfindung wird durch die folgenden Ausführungsbeispiele näher erläutert:
Beispiele
Beispiel 1 (Vergleich)
Zur Herstellung eines Reinigungsmittels wurden 78 kg Natriumsulfat, 49 kg caiciniertes Soda, 2 kg optischer Aufheller, 20 kg Makrophos 1018 [ortho-Phosphat; Korngröße 0,1 bis 2,0 mm], und 671 kg Natrium-Metasilikat-5-Hydrat (Korngröße: 0,5 bis 2,5 mm) in einem Mischer (Typ Lödige, Pflugscharmischer, 2.000 I) homogenisiert.
Das gut schütt- und rieselfähig erzeugte Fertigprodukt wurde nachfolgend in Big-bags (a 250 kg ohne PE-inliner) abgefüllt. Nach Lagerung von 4 Wochen bei Raumtemperatur (15 bis 22° C) in dieser wasserdampfdurchlässigen Verpackung war das Produkt weiterhin gut schütt- und rieselfähig.
Beispiel 2
Das in Beispiel 1 erhaltene Gemisch wurde nach dem Abfüllen in den Big-bag (s.o.) allseitig mit einem Wassersprühnebel behandelt.
Nach Lagerung von zwei Tagen bei Raumtemperatur war das Produkt - von außen nach innen - ausgehärtet und nicht mehr schütt- und rieselfähig.
Dieser so erzeugte Reinigungsmittel-Block in der Größe von 250 kg wurde in gewerblichen Anlagen, die in einem Stammlaugeverfahren ihre Reinigungsmittel einsetzten, als Stammlauge-Puffer (Depot) eingesetzt.
Beispiel 3
Ein homogenes Gemisch wurde wie in Beispiel 1 hergestellt, mit der Ausnahme, daß anstelle von 671 kg Natrium-Metasilikat-5-Hydrat nur 621 kg und zusätzlich 5 kg Wasser eingesetzt wurden Die Wassermenge wurde auf einmal während des laufenden Mischprozesses in das Zentrum des Mischers zugesetzt. Das Gemisch erwärmte sich. Nach Abschluß des Mischvorgangs wurde das Gemisch in Big-bags (s. Beispiel 1 ) abgefüllt. Das während der Abfüllung noch schütt- und rieselfähige warme Gut härtete in der Verpackung innerhalb von 1 ,5 Tagen bei Raumtemperatur (15-22° C) aus. Dieser so erzeugte Reinigungsmittel-Block in der Größe von 250 kg wurde in Anlagen, die in einem Stammlaugeverfahren ihre Reinigungsmittel einsetzten, als Stammlauge-Puffer (Depot) eingesetzt.
Beispiel 4 (Vergleich)
In folgender Reihenfolge wurden 30 kg Natriumperborat-Monohydrat, 298 kg Makrophos 1018 und 657 kg Ätznatron (Mikrop lls) zusammengewogen und wie in Beispiel 1 vermischt. Während des Mischens wurden 15 kg Paraffin-Öl zur Staubbindung gleichmäßig verteilt in die Puivermischung gegeben. Nach Abschluß des Mischvorgangs wurde das erhaltene Produkt in ein 1-t-Big-bag ausgestattet mit einem Sperrschutz für Luftfeuchtigkeit abgefüllt. Nach Lagerung von 4 Wochen bei Raumtemperatur war das Produkt schütt- und rieselfähig.
Beispiel 5
Beispiel 4 wurde wiederholt, außer das anstelle von 15 kg Paraffinöl 15 kg Wasser fein verteilt in die Pulvermischung eingetragen wurden.
Nach Abfüllung in den Big-bag härtete das Gemisch innerhalb 1 Woche durch, es wurde ein nicht mehr schütt- und rieselfähiges Produkt in Form eines 1-t-Blockes erhalten.
Beispiel 6
Beispiel 5 wurde wiederholt, wobei die Abfüllung in einen Big-bag erfolgte, der keinen PE- Inliner enthielt. Es wurde ein 1 -t-Festblock erhalten, der als Alkalisierungs-Depot-Tab in Tauchbecken verwendbar ist.
In einem Tauchbecken mit einem Volumen von ca. 5 m3 wurde der in Beispiel 6 hergestellte 1-t-Alkali-Block unter die Wasseroberfläche abgesenkt. Beim kontinuierlichen Zuströmen von Wasser (pH-neutral, ca. 150 l/h) wurde am Überlauf des Tauchbeckens eine Alkalität in Form des pH-Wertes von "14" gemessen. Der hergestellte Block gab die alkalischen Substanzen kontinuierlich an das umgebende Wasser mit niedrigerem pH-Wert ab.
Anschließend wurde das Wasser im Tauchbecken auf einen pH-Wert von 2 angesäuert. Der Alkali-Block gab verstärkt alkalische Substanzen frei, wodurch sich im Tauchbecken- Überlauf ein pH-Wert von 6 bis 7 /Volumenstrom ca. 150 l/h) einstellte. Unter diesen Be- dingungen war der Alkaliblock nach ca. 72 h aufgebraucht, um saure Abwasser von pH- Wert 1 bis 2 zu neutralisieren.
Die leere Big-bag-Verpackung konnte nach Waschen mit Frischwasser (pH 7) restentleert entsorgt werden.
Beispiel 7 (Vergleich)
In einem wie in Beispiel 1 eingesetzten Lödige-Mischer wurden 142 kg Natrium-Tripoly- phosphat N, 40 kg caicinierte Soda, 40 kg nichtionisches Tensid, 71 kg Natrium-Gluconat und 707 kg geperltes Ätznatron in 2 bis 3 Minuten homogen gemischt. Nach Abfüllung dieses Mischproduktes in Polyethylen-Säcke war das Gemisch noch nach einer Lagerzeit von 4 Wochen bei Raumtemperatur (15 bis 22° C) schütt- und rieselfähig.

Claims

Patentansprüche
1. Verfahren zur Hersteilung von Festkörpern für den Einsatz als Reinigungsmittel oder als Mittel zur Behandlung von Abwässern, die wasserlösliche Komponenten als aktive Bestandteile enthalten, wobei mindestens eine der Komponenten Wasser zur Hydratbildung aufnehmen kann, dadurch gekennzeichnet, daß die einzelnen Komponenten in pulvriger Form miteinander vermischt werden und das Pulvergemisch anschließend unter Bildung von Hydraten durch Zugabe von Wasser oder durch intermolekulare Hydratwasserwanderung zu größeren Agglomera- ten aushärtet.
2. Verfahren nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, daß der Festkörper in Wasser alkalisch reagiert und Alkalien, Builder, Enthärter, Oxidationsmittel, flüssige nichtionische Tenside, Komplexierungsmittel, optische Aufheller und weitere in gewerblichen Reinigungsmitteln übliche Bestandteile enthalten sind.
3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Festkörper in Wasser sauer reagiert und feste organische Säuren, wie Citronensäure und Ami- dosulfonsäure und deren Gemische, enthalten sind.
4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Ausgangssubstanzen eine Korngröße unter 10 mm aufweisen, insbesondere daß die eingesetzten Komponenten eine mittlere Korngröße in dem Bereich von 0,1 bis 2,5 mm aufweisen.
5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß Wasser in einer Menge bis zu 10 Gew.-%, bezogen auf die Menge der eingesetzten Komponenten, zugesetzt wird.
6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß das das Pulvergemisch nach der Zugabe von Wasser konfektioniert wird.
7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß das Pulvergemisch vorkonfektioniert wird und in vorkonfektionierter Form mit Wasser beaufschlagt wird.
8. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß das Wasser auf die äußere Oberfläche des vorkonfektionierten Pulvergemisches aufgebracht wird.
9. Verfahren nach einem der Ansprüche 6 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß das Pulvergemisch bzw. das mit Wasser versetzte Gemisch in für Wasser durchlässiges Material abgefüllt wird.
10. Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß das für Wasser durchlässige Material Verpackungsmaterial, insbesondere Gewebe aus Natur- und Kunststoffmaterialien, wie Jute und/oder Leinen, oder einfache olefinische Polymerverbindungen, wie Polyethylen oder Polypropylen, ist.
PCT/EP1999/004889 1998-07-20 1999-07-10 Verfahren zur herstellung von festkörpern für den einsatz als reinigungsmittel oder als mittel zur behandlung von abwässern WO2000005331A1 (de)

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