DE102009040454A1 - Continuous production of pearlescent dispersion made of pearlescer and dispersant, comprises e.g. dosing a flowable stream made by pre-heating two phases of the pearlescent dispersion into mixing vessel - Google Patents

Abstract

Continuous production of pearlescent dispersion made of pearlescer, dispersant and optionally polyol and/or fatty acid alkanolamide under exclusion of air, comprises (i) dosing a flowable stream made by pre-heating at least two phases of the pearlescent dispersion continuously over heated pipes into a first closed mixing vessel, (ii) introducing the premix discharged from the mixing vessel in a cooling stage for cooling, and (iii) introducing the premix into further closed mixing vessel, in which further streams are fed and stirred, and mixing the resulting pearlescent dispersion. Continuous production of pearlescent dispersion made of pearlescer, dispersant and optionally polyol and/or fatty acid alkanolamide under exclusion of air, comprises (i) dosing at least two flowable and/or a flowable stream made by pre-heating at least two phases of the pearlescent dispersion continuously over heated pipes into a first closed mixing vessel (first stirring step) and transferring the stream under stirring support at 60-90[deg] C in a premix to the mixing vessel with the stirring support carried out without generating cavitation forces and high-pressure homogenization, (ii) introducing the premix continuously discharged from the mixing vessel in a cooling stage for cooling to a temperature, which is below the crystallization temperature of pearlescer so that the pearlescer is crystallized in the form of a liquid crystalline lamellar structure, and (iii) introducing the premix continuously into further closed mixing vessel (second stirring step), in which further streams e.g. water and additives are fed and stirred, and mixing the resulting pearlescent dispersion intensively.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur kontinuierlichen Herstellung von Perlglanzdispersionen, insbesondere von kalt verarbeitbaren Perlglanzkonzentraten.The invention relates to a process for the continuous production of pearlescent dispersions, in particular pearlescent concentrates which can be cold worked.

Zur Verbesserung der optischen Erscheinung von Tensidkompositionen, zum Beispiel flüssigen Wasch- und Reinigungsmitteln (d. h. Bodenreinigungsmittel, Geschirrspülmittel oder ähnliche Produkte) oder flüssigen Körperreinigungs- und Körperpflegemitteln sowie Haarbehandlungsmitteln (d. h. Shampoos, Badezusätze, Flüssige Seifen, Duschgele oder ähnliche Produkte), werden diesen häufig wässrige Perlglanzdispersionen (Perlglanzkonzentrate) zugesetzt, wodurch den Tensidkompositionen ein Perlglanz und damit ästhetisch ansprechendes Äußeres verliehen wird.To improve the visual appearance of surfactant compositions, for example, liquid detergents and cleaners (ie floor cleaners, dishwashing or similar products) or liquid personal cleansers and personal care products, as well as hair treatment products (ie shampoos, bath salts, liquid soaps, shower gels or similar products), these become common aqueous pearlescent dispersions (pearlescent concentrates) added, whereby the surfactant compositions is given a pearlescent and thus aesthetically pleasing appearance.

Die Herstellung der wässrigen, fließfähigen Perlglanzkonzentrate wird heutzutage diskontinuierlich in klassischen Rührreaktoren durchgeführt. Dabei werden die einzelnen Komponenten (Dispergiermittel, Perlglanzbildner, Zuschlagstoffe) entweder einzeln oder zusammen in einem Reaktor vereinigt, 5–20°C oberhalb der Schmelztemperatur der am höchsten schmelzenden Komponente gehalten oder gerührt. Danach lässt man zuerst ohne Kühlung unter Rühren auf 35–40°C abkühlen und kühlt anschließend unter Kühlen und Rühren auf Raumtemperatur (etwa 20–25°C), was einen erheblichen Zeit- und Energieaufwand bedeutet.The preparation of the aqueous, flowable pearlescent concentrates is now carried out batchwise in conventional stirred reactors. The individual components (dispersants, pearlescing agents, additives) are combined either individually or together in a reactor, kept or stirred 5-20 ° C above the melting temperature of the highest melting component. Then allowed to cool first without cooling with stirring to 35-40 ° C and then cooled with cooling and stirring to room temperature (about 20-25 ° C), which means a considerable expenditure of time and energy.

So beschreibt etwa die europäische Patentanmeldung EP 0 568 848 A1 die Herstellung des wässerigen Perlglanzkonzentrats auf die folgende Art und Weise: in einem Kessel werden die Komponenten Betain, Fettalkohol und Wasser vorgelegt und auf 70–90°C erhitzt, um das Betain und das Fettalkoholalkoxylat in Lösung zu bringen. In einem zweiten Kessel wird der Fettsäureglykolester homogen aufgeschmolzen durch Erhitzen auf eine Temperatur, die 5–20°C oberhalb des Schmelzpunktes liegt; das ist im allgemeinen eine Temperatur von 70–90°C. Unter Rühren wird nun der homogen aufgeschmolzene Fettsäureglykolester zu der Mischung aus Betain, Fettalkohol und Wasser eingebracht. Danach wird die gesamte Mischung unter Rühren auf eine Temperatur von 70–90°C gebracht. Nachdem eine gewisse Zeit bei dieser Temperatur gerührt wurde – in der Patentanmeldung wird ohne Angabe der Gesamtmasse eine Rührzeit von 20 bis 40 Minuten angegeben – wird ohne externe Kühlung unter Rühren bis auf 30–40°C gekühlt, und nach Erreichen dieser Temperatur unter externer Kühlung schnell auf Raumtemperatur abgekühlt, womit die fertige wässerige Perlglanzdispersion vorliegen soll.For example, the European patent application describes EP 0 568 848 A1 the preparation of the aqueous pearlescent concentrate in the following manner: in a kettle, the components betaine, fatty alcohol and water are introduced and heated to 70-90 ° C to bring the betaine and the fatty alcohol alkoxylate in solution. In a second vessel, the fatty acid glycol ester is melted homogeneously by heating to a temperature 5-20 ° C above the melting point; this is generally a temperature of 70-90 ° C. While stirring, the homogeneously molten fatty acid glycol ester is then added to the mixture of betaine, fatty alcohol and water. Thereafter, the entire mixture is brought to a temperature of 70-90 ° C with stirring. After a certain time at this temperature was stirred - the patent application is given without stating the total mass of a stirring time of 20 to 40 minutes - is cooled without external cooling with stirring up to 30-40 ° C, and after reaching this temperature with external cooling cooled rapidly to room temperature, with which the final aqueous pearlescent dispersion should be present.

US 6,195,955 beschreibt die Herstellung so, dass alle beteiligten Komponenten in einen Kessel bei 60–80°C gerührt werden, bis der Perlglanzgeber emulgiert ist und anschließend die Mischung auf Raumtemperatur gekühlt wird. Es wird keine Angabe über die Vermischzeit, Kühlleistung bzw. -dauer gemacht. US 6,195,955 describes the preparation so that all the components involved are stirred in a kettle at 60-80 ° C until the pearlescing emulsifier is emulsified and then the mixture is cooled to room temperature. There is no indication of the mixing time, cooling capacity or duration.

In US 6,147,124 werden wiederum die perlglanzbildende Komponente (ein Alkanolether oder ein Alkanolamid), das Dispergiermittel (ein Fettsäure-M-alkyl-polyhydroxy-Alkylamid) und das niedermolekulare Polyol zusammen in einem Kessel auf 1–30°C über dem Schmelzpunkt der am höchsten schmelzenden Komponente erhitzt; meistens bei 60–90°C. Dann wird das verbleibende Wasser separat auf diese Temperatur vorgeheizt und der Mischung zugeführt. Sollte ein anderes Dispergiermittel als das erwähnte – als Beispiel werden wasserlösliche ionische Tenside genannt – zum Einsatz kommen, sollte dies nicht in die erste Mischung, sondern zusammen mit dem Wasser erhitzt und der Mischung zugeführt werden. Nach der Vermischung aller Komponenten bei der hohen Temperatur wird unter Rühren auf Raumtemperatur (ca. 25°C) gekühlt; auch hier gibt es keinerlei Hinweis auf Verweilzeiten, Rührenergien und Kühlleistung bzw. -dauer.In US 6,147,124 In turn, the pearlescing component (an alkanol ether or an alkanolamide), the dispersant (a fatty acid M-alkyl-polyhydroxy-alkylamide) and the low molecular weight polyol are heated together in a kettle at 1-30 ° C above the melting point of the highest melting component ; mostly at 60-90 ° C. Then, the remaining water is preheated separately to this temperature and fed to the mixture. Should a dispersing agent other than the one mentioned, for example water-soluble ionic surfactants, be used, this should not be heated in the first mixture but should be heated together with the water and fed to the mixture. After mixing all the components at the high temperature is cooled with stirring to room temperature (about 25 ° C); here, too, there is no indication of residence times, stirring powers and cooling capacity or duration.

Die US Patentanmeldung 7,268,107 B2 beschreibt ebenfalls die Herstellung des Perlglanzkonzentrats in der Art, dass eine Mischung aus der perlglanzbildenden Komponente, dem Dispergiermittel und den Polyolen auf 1–30°C über dem Schmelzpunkt der Mischung erhitzt wird und dann mit dem benötigten Wasser, welches auf dieselbe Temperatur erhitzt wurde, vermischt wird; ohne Angabe von Mischzeiten und -energie. Danach wird die Mischung ohne Angabe von Kühlleistung bzw. -dauer auf Raumtemperatur abgekühlt.The US Patent Application 7,268,107 B2 also describes the preparation of the pearlescent concentrate such that a mixture of the pearlescing component, the dispersant and the polyols is heated to 1-30 ° C above the melting point of the mixture and then mixed with the required water which has been heated to the same temperature. is mixed; without specification of mixing times and energy. Thereafter, the mixture is cooled to room temperature without specifying cooling performance or duration.

Einzig die US Patentanmeldung US 6,727,217 B1 erwähnt einen kalten Herstellprozess bei 10–45°C, bei dem eine wässerige Dispergator-Lösung mit einer separaten Vormischung aus dem Perlglanzgeber und Polyolester vermischt wird. Allerdings wird hier im Gegensatz zu den anderen Herstellprozessen der Ansatz homogenisiert. Sollen hydrophile Polymerverdicker wie Xanthan Gum, Carbomer Typen oder Zellulosen eingesetzt werden, so müssen diese getrennt vorgequollen und der Mischung vor der Homogenisierung zugegeben werden.Only the US patent application US 6,727,217 B1 mentions a cold production process at 10-45 ° C, in which an aqueous dispersant solution is mixed with a separate premix of the pearlescing agent and polyol ester. However, in contrast to the other manufacturing processes, the approach is homogenized here. If hydrophilic polymer thickeners such as xanthan gum, carbomer types or celluloses are to be used, they must be separately preswollen and added to the mixture before homogenization.

Die oben erwähnten Herstellprozesse erlauben eine Kontrolle des fertigen Produktes in der Regel erst am Ende des Herstellungsprozesses und nicht im Verlauf der Herstellung. Desweiteren ergeben sich folgende Nachteile:

• 1.) Lange Produktionszeiten, da die Batches zum Teil ohne aktive Kühlung von 70–90°C auf 30–40°C kühlen müssen (wie in EP 0 568 848 A1 )
• 2.) Lange Produktionszeiten, da die einzelnen Vormischungen auf die erforderliche Temperatur erhitzt, vermischt und dann wieder abgekühlt werden müssen
• 3.) Um den Lufteintrag in das Produkt zu vermeiden – dies gilt insbesondere für die Homogenisierung während der Herstellung in US 6,727,217 B1 – muss der gesamte Prozess unter Vakuum-Bedingungen durchgeführt werden
• 4.) Nur durch eine absolut genaue Produktionsführung kann die Qualität des Perlglanzkonzentrates einigermaßen konstant gehalten werden. Dies wird allerdings erst am Ende des Produktionsprozesses erkennbar, da es keinerlei In-Prozess-Kontrolle gibt
• 5.) Die Endviskosität des Perlglanzkonzentrates kann großen Batch-zu-Batch Schwankungen unterliegen, da die perlglanzbildende Komponente nicht kontrolliert auskristallisieren kann; insbesondere, da keinerlei Angaben über Mischzeiten, Kühlleistung bzw. -dauer gemacht werden. Anzumerken ist hier, dass Kristallisationsprozesse im Allgemeinen chaotischer Natur sind, d. h. dass die Kristallisation zwar sicherlich stattfindet, aber keinerlei Zeitrahmen dafür aufgestellt werden kann. Aufgrund dessen schwankt die Partikelgrößenverteilung – und somit die Viskosität – in den Perlglanzkonzentraten dramatisch
• 6.) Durch die in 5.) beschriebene stark unterschiedliche Partikelgrößenverteilung der perlglänzenden Partikel wird auch eine Viskositätszunahme bei der Lagerung – besonders bei erhöhter Temperatur (45°C) – festgestellt, so dass viele Verarbeiter solcher Perlglanzkonzentrate eine Viskositätsstabilität bei 45°C über einen längeren Zeitraum (je nach Verwender bis zu 60 Tagen) vom Hersteller diese einfordern
• 7.) Durch die in 5.) beschriebene stark unterschiedliche Partikelgrößenverteilung der perlglänzenden Partikel wird auch der Perlglanzeffekt deutlich beeinflusst Die Patentanmeldung WO 2004/082817 A1 offenbart eine Vorrichtung und ein Verfahren zur kontinuierlichen Herstellung von Emulsionen oder Dispersionen. Die beschriebene Vorrichtung umfasst ein allseits geschlossenes Mischgefäß, das Zu- und Abführrohre zum Ein- und Austrag von fließfähigen Stoffen oder Stoffgemischen sowie ein Rührwerkzeug aufweist und das einen Rühreintrag in die Emulsion oder Dispersion ohne Erzeugung von Kavitationskräften und ohne Hochdruckhomogenisation erlaubt.

The above-mentioned production processes usually allow control of the finished product only at the end of the production process and not in the course of production. Furthermore, the following disadvantages arise:

• 1.) Long production times, as the batches partly have to cool from 70-90 ° C to 30-40 ° C without active cooling (as in EP 0 568 848 A1 )
• 2.) Long production times, since the individual premixes must be heated to the required temperature, mixed and then cooled again
• 3.) In order to avoid the introduction of air into the product - this is especially true for the homogenization during the production in US 6,727,217 B1 - The entire process must be carried out under vacuum conditions
• 4.) Only by an absolutely precise production management the quality of the pearlescent concentrate can be kept reasonably constant. However, this is only recognizable at the end of the production process, since there is no in-process control
• 5.) The final viscosity of the pearlescent concentrate can be subject to large batch-to-batch variations, since the pearlescing component can not crystallize in a controlled manner; in particular, since no information is given about mixing times, cooling performance or duration. It should be noted here that crystallization processes are generally chaotic in nature, ie that crystallization certainly takes place but no time frame can be set for it. Because of this, the particle size distribution - and hence the viscosity - in the pearlescent concentrates varies dramatically
• 6.) By the strongly different particle size distribution of pearlescent particles described in 5.) also an increase in viscosity during storage - especially at elevated temperature (45 ° C) - found so that many processors of such pearlescent concentrates a viscosity stability at 45 ° C over a longer period (depending on the user up to 60 days) demand this from the manufacturer
• 7.) The very different particle size distribution of pearlescent particles described in 5.) also significantly influences the pearlescent effect WO 2004/082817 A1 discloses an apparatus and method for the continuous production of emulsions or dispersions. The apparatus described comprises a mixing vessel which is closed on all sides and has supply and discharge pipes for the introduction and discharge of flowable substances or mixtures of substances and a stirring tool and which permits stirring into the emulsion or dispersion without generation of cavitation forces and without high-pressure homogenization.

Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, ein kontinuierliches Verfahren zur Herstellung von Perlglanzdispersionen unterschiedlicher Zusammensetzung zur Verfügung zu stellen, unter genauer Kontrolle der Prozessparameter wie Temperaturführung, Vermischungszeit, -dauer, -energie, Strömungsverlauf.The object of the invention is to provide a continuous process for the preparation of pearlescent dispersions of different composition, with precise control of the process parameters such as temperature control, mixing time, duration, energy, flow profile.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch ein energiearmes und produktschonendes Verfahren zur kontinuierlichen Herstellung von Emulsionen und Dispersionen sowie hocheffizienten Perlglanzdispersionen aus Perlglanzbildnern, Dispergiermitteln sowie ggf. Polyolen und/oder Fettsäurealkanolamiden durch gezielte Kombination von Rühr- und Kühlstufen.This object is achieved by a low-energy and gentle product process for the continuous production of emulsions and dispersions and highly efficient pearlescent dispersions of pearlescing agents, dispersants and optionally polyols and / or Fettsäurealkanolamiden by specific combination of stirring and cooling stages.

Das erfindungsgemäße Verfahren umfasst die folgenden Verfahrensschritte:

• a) Mindestens zwei fließfähige und/oder durch Vorheizen fließfähig gemachte Ströme mindestens zweier Phasen des Perlglanzes werden kontinuierlich über beheizbare Rohrleitungen in ein erstes geschlossenes Mischgefäß (erste Rührstufe) dosiert und in dem Mischgefäß unter Rühreintrag bei 55°C bis 90°C in eine Vormischung überführt, wobei der Rühreintrag ohne Erzeugung von Kavitationskräften und ohne Hochdruckhomogenisierung erfolgt.
• b) Die Vormischung wird kontinuierlich aus dem Mischgefäß ausgetragen, in eine Kühlstufe eingetragen und so auf eine Temperatur abgekühlt, die unterhalb der Kristallisierungstemperatur des Perlglanzbildners liegt, so dass der Perlglanzbildner in Form einer liquid kristallinen Lamellarstruktur auskristallisiert.
• c) Die Vormischung wird kontinuierlich in ein weiteres geschlossenes Mischgefäß (zweite Rührstufe) eingetragen, wobei weitere Ströme, z. B. Wasser und Zusätze, zugeführt werden können, und nachgerührt, so dass die entstandene Perlglanzdispersion intensiv vermischt wird.

The method according to the invention comprises the following method steps:

• a) At least two streams of at least two phases of the pearlescent flowable and / or flowable by preheating are metered continuously via heated pipes into a first closed mixing vessel (first stirring step) and into a mixing vessel with stirring at 55 ° C. to 90 ° C. The stirring entry takes place without generation of cavitation forces and without high-pressure homogenization.
• b) The premix is continuously discharged from the mixing vessel, introduced into a cooling stage and thus cooled to a temperature which is below the crystallization temperature of the pearlescing agent, so that the pearlescing agent crystallizes in the form of a liquid crystalline lamellar structure.
• c) The premix is continuously added to another closed mixing vessel (second agitator), with further streams, eg. As water and additives, can be supplied, and stirred, so that the resulting pearlescent dispersion is mixed intensively.

Das erfindungsgemäße Verfahren kann durch die kontinuierliche Verarbeitung der Komponenten auf große Volumina in den Rührstufen bzw. der Kühlstufe verzichten und nutzt dadurch die Fähigkeit der eingesetzten Dispergiermittel (auch Emulgatoren genannt) optimal aus. Auf den Einsatz großer Rührenergie und von Hochdruckhomogenisation kann daher vorteilhaft verzichtet werden.Due to the continuous processing of the components, the process according to the invention can dispense with large volumes in the stirring stages or the cooling stage and thereby optimally utilizes the ability of the dispersants used (also called emulsifiers). The use of large stirring energy and high-pressure homogenization can therefore advantageously be dispensed with.

Durch das erfindungsgemäße Verfahren kann nicht nur die Qualität der Perlglanzkonzentrate, welche nach konventioneller Technik hergestellt wurden, erreicht, sondern durch die exakte Kontrolle der Prozessparameter vorteilhafterweise an Konstanz (Batch-zu-Batch Variationen) sogar noch übertroffen werden. Not only can the quality of the pearlescent concentrates, which have been produced by conventional techniques, be achieved by the method according to the invention, but they can even be bettered by the exact control of the process parameters with regard to constancy (batch-to-batch variations).

Vorteilhafterweise werden durch das erfindungsgemäße Verfahren die Prozesskosten zudem erheblich verringert, da Aufheiz- und Abkühlzeiten sowie die Rührdauer (Mischdauer) dramatisch verkürzt werden können, ohne dabei Einbußen in der Qualität der Produkte in Kauf nehmen zu müssen. Dies ist in Zeiten von steigenden Energiekosten ebenso von besonderem Interesse wie die Einsparung anderer Ressourcen wie beispielsweise Wasser.Advantageously, the process costs are also significantly reduced by the inventive method, as heating and cooling times and the stirring time (mixing time) can be dramatically shortened without sacrificing quality in the products to accept. This is of particular interest in times of rising energy costs as well as the savings of other resources such as water.

Im Schritt a) werden die unterschiedlichen Komponenten der Perlglanzdispersion wie Perlglanzbildner, Dispergiermittel, Polyole und/oder Fettsäurealkanolamide und gegebenenfalls Wasser separat über geeignete Pumpen über beheizbare Rohrleitungen in die erste Rührstufe eingebracht und bei 55°C bis 90°C, bevorzugt 70°C bis 80°C, dort vermischt. Zur Erreichung einer homogenen Schmelze der Ausgangskomponenten sowie zur Erreichung einer homogenen Mischung wird die Temperatur in der ersten Rührstufe bei nicht fließfähigen Komponenten auf eine Temperatur von 5–20°C oberhalb des Schmelzpunktes der am höchsten schmelzenden Komponente erhöht.In step a), the different components of the pearlescent dispersion, such as pearlescing agents, dispersants, polyols and / or fatty acid alkanolamides and optionally water, are introduced separately via suitable pumps via heatable pipelines into the first stirring stage and at 55 ° C. to 90 ° C., preferably 70 ° C. to 80 ° C, mixed there. To achieve a homogeneous melt of the starting components and to achieve a homogeneous mixture, the temperature is increased in the first stirring step in non-flowable components to a temperature of 5-20 ° C above the melting point of the highest melting component.

Unter Phase wird im erfindungsgemäßen Zusammenhang ein Reinstoff oder ein Stoffgemisch verstanden, welcher bzw. welches als ein fließfähiger Strom über eine Pumpe separat in das Mischgefäß dosiert wird. Bevorzugt handelt es sich bei einer Phase um einen Reinstoff. Gegebenenfalls kann es aus Gründen der Verfahrensökonomie jedoch wünschenswert sein, bestimmte Bestandteile der Perlglanzdispersion bereits vor dem erfindungsgemäßen Verfahren miteinander zu mischen, beispielsweise um die betreffenden Komponenten gemeinsam aufzuheizen. Dieses Stoffgemisch bildet dann eine der Phasen, die im Schritt a) in das Mischgefäß dosiert wird.In the context of the invention, "phase" is understood to mean a pure substance or a substance mixture which is metered separately as a flowable stream via a pump into the mixing vessel. Preferably, a phase is a pure substance. Optionally, however, it may be desirable for reasons of process economy to mix certain components of the pearlescent dispersion before the process of the invention, for example, to heat the respective components together. This substance mixture then forms one of the phases which is metered into the mixing vessel in step a).

Geeignete Perlglanzgeber sind Alkylenglycolester, Alkylpolyglycolether, partielle Glyceride, Ester von polybasischen, ggf. hydroxysubstituierten Carbonsäuren mit Fettalkoholen mit 6 bis 22 C-Atomen, Fettalkohole, Fettketone, Fettaldehyde, Fettether und/oder Fettcarbonate mit bis zu 24 C-Atomen sowie Fettsäuren und Hydroxyfettsäuren mit 16 bis 30 C-Atomen.Suitable pearlescers are alkylene glycol esters, alkyl polyglycol ethers, partial glycerides, esters of polybasic, optionally hydroxy-substituted carboxylic acids with fatty alcohols having 6 to 22 carbon atoms, fatty alcohols, fatty ketones, fatty aldehydes, fatty ethers and / or fatty carbonates having up to 24 carbon atoms and fatty acids and hydroxyfatty acids with 16 to 30 carbon atoms.

Geeignete Dispergiermittel sind amphotere Tenside wie Alkylbetaine, Alkylamidobetaine, Aminopropionate, Amphoacetate, Aminoglycinate, Imidazoliniumbetaine und Sulfobetaine, nichtionische Tenside wie Glycerolcarbonat, Polyalkylenglycol, Blockcopolymere und Mono-, Di- und Trialkylphosphate, Alkylpolyglucoside, kationische Tenside wie Dialkyldimoniumchloride (Dialkyldiammoniumchloride), Dialkyldimoniumbromide (Dialkyldiammoniumbromide), Alkyltrimethylammoniumchloride, Alkyltrimethylammoniumbromide und quaternierte Silikonderivate und/oder anionische Tenside wie Alkylsulfate, Alkylsulfonate, Mono- und Diester der Sulfosuccinylsäure mit C8-C16-Fettalkoholen, Polyglycolethersulfosuccinylsäureester von C8-C16-Fettalkoholen, Alkylglycinate, Alkylsarkosinate und/oder Alkyltaurate.Suitable dispersants are amphoteric surfactants such as alkylbetaines, alkylamidobetaines, aminopropionates, amphoacetates, aminoglycinates, imidazolinium betaines and sulfobetaines, nonionic surfactants such as glycerol carbonate, polyalkylene glycol, block copolymers and mono-, di- and trialkyl phosphates, alkyl polyglucosides, cationic surfactants such as dialkyldimonium chlorides (dialkyldiammonium chlorides), dialkyldimony bromides (dialkyldiammonium bromides ), Alkyltrimethylammonium chlorides, alkyltrimethylammonium bromides and quaternized silicone derivatives and / or anionic surfactants such as alkyl sulfates, alkyl sulfonates, mono- and diesters of sulfosuccinyl acid with C8-C16 fatty alcohols, polyglycol ether sulfosuccinyl acid esters of C8-C16 fatty alcohols, alkyl glycinates, alkyl sarcosinates and / or alkyl taurates.

Geeignete Polyole enthalten ein Kohlenstoffgerüst von 2 bis 5 C-Atomen und mindestens zwei Hydroxylgruppen. Bevorzugt sind Glycerin, Alkylenglycole, Zuckeralkohole sowie Polyalkylenglycole.Suitable polyols contain a carbon skeleton of 2 to 5 C atoms and at least two hydroxyl groups. Preference is given to glycerol, alkylene glycols, sugar alcohols and polyalkylene glycols.

Geeignete Fettsäurealkanolamide sind gemäß der allgemeinen Formel (II) aufgebaut

wobei R₁ ein Alkylrest mit 8 bis 22 C-Atomen,
R₆ = H, ein Alkylrest mit 1 bis 4 C-Atomen, ( CH₂-CH₂-O ) _nR₈, ( CH₂-CH(CH₃)-CH₂-O ) _nR₈ mit n = 1 bis 10,
R₇ = H, ein Alkylrest mit 1 bis 4 C-Atomen, ( CH₂-CH₂-O ) _nR₈, ( CH₂-CH(CH₃)-CH₂-O ) _nR₈ mit n = 1 bis 10 und
R₈ = H, Methyl, Ethyl, n-Propyl, i-Propyl, n-Butyl, i-Butyl oder t-Butyl ist.Suitable fatty acid alkanolamides are constructed according to the general formula (II)

where R _{1 is} an alkyl radical having 8 to 22 C atoms,
R ₆ = H, an alkyl radical having 1 to 4 C atoms, ( CH ₂ -CH ₂ -O ) _n R ₈ , ( CH ₂ -CH (CH ₃ ) -CH ₂ -O ) _n R ₈ with n = 1 to 10,
R ₇ = H, an alkyl radical having 1 to 4 C atoms, ( CH ₂ -CH ₂ -O ) _n R ₈ , ( CH ₂ -CH (CH ₃ ) -CH ₂ -O ) _n R ₈ with n = 1 to 10 and
R ₈ = H, methyl, ethyl, n-propyl, i-propyl, n-butyl, i-butyl or t-butyl.

Sollen bei Raumtemperatur fließfähige, pumpbare Komponenten mit anderen Komponenten, die bei Raumtemperatur fest sind und demzufolge auf 5°C bis 20°C über ihrem Schmelzpunkt zu erwärmen sind, vermischt werden, werden diese fließfähigen Komponenten auf 5°C bis 20°C über dem Schmelzpunkt der am höchsten schmelzenden Komponente vorgewärmt. Dabei erfolgt die Vorwärmung beispielsweise in einem geeigneten Kessel oder über eine beheizbare Rohrleitung während der Zuführung in die erste Rührstufe.If at room temperature flowable, pumpable components with other components that are solid at room temperature and therefore are to be heated to 5 ° C to 20 ° C above its melting point, are mixed, these flowable components to 5 ° C to 20 ° C above the Melting point of preheated at the highest melting component. In this case, the preheating takes place, for example, in a suitable boiler or via a heatable pipe during the feeding into the first stirring stage.

Die Zuführung der Einzelkomponenten in die erste Rührstufe erfolgt wahlweise separat oder gemeinsam und kann dabei parallel zur oder winkelig geneigt erfolgen, ebenso wie die Abführung der Mischung aus der ersten Rührstufe in die folgende Kühlstufe. Ebenso ist es denkbar, dass die Einzelkomponenten in zweckmäßiger Kombination in einem Kessel vorgemischt und dann der ersten Rührstufe zugeführt werden. Dabei kann die Vormischung aktiv mit einem Rührwerk hergestellt werden oder aber über dem Fachmann bekannte Passiv-Mischer wie z. B. sogenannte „Statische Mischer” oder sogenannte „Mischdüsen” während des Pumpvorgangs erfolgen. Der Rühreintrag erfolgt dabei ohne Erzeugung von turbulenten Strömungen, ohne Hochdruckhomogenisierung und ohne Einsatz von Rotor-Stator-Homogenisatoren. Vorzugsweise wird das erfindungsgemäße Verfahren bei Normaldruck oder bei Drücken bis 10 bar, bevorzugt bis 5 bar, durchgeführt.The supply of the individual components in the first stirring step is optionally carried out separately or together and can be carried out parallel to or angularly inclined, as well as the discharge of the mixture from the first stirring stage in the following cooling stage. It is also conceivable that the individual components are premixed in a suitable combination in a boiler and then fed to the first stirring stage. In this case, the premix can be actively prepared with a stirrer or over known in the art passive mixers such. B. so-called "static mixer" or so-called "mixing nozzles" during the pumping operation. The stirring entry takes place without generation of turbulent flows, without high-pressure homogenization and without the use of rotor-stator homogenizers. The process according to the invention is preferably carried out at atmospheric pressure or at pressures of up to 10 bar, preferably up to 5 bar.

Nach einer Mischdauer von 1 bis 400 Sekunden, bevorzugt 1 bis 60 Sekunden, besonders bevorzugt 5 bis 25 Sekunden in der ersten Rührstufe, wird die vorgemischte Masse im Schritt b) über eine Kühlstufe so auf eine Temperatur abgekühlt, die unterhalb der Kristallisierungstemperatur der perlglänzenden Komponente liegt, dass die perlglanzbildende Komponente in Form einer flüssig-kristallinen Lamellarstruktur auskristallisiert und sich der Perlglanzeffekt einstellt. Diese Temperatur liegt bevorzugt unter 55°C, besonders bevorzugt unter 45°C.After a mixing time of 1 to 400 seconds, preferably 1 to 60 seconds, more preferably 5 to 25 seconds in the first stirring step, the premixed mass is cooled in step b) via a cooling stage to a temperature below the crystallization temperature of the pearlescent component is that the pearlescing component crystallizes in the form of a liquid-crystalline lamellar structure and adjusts the pearlescent effect. This temperature is preferably below 55 ° C., more preferably below 45 ° C.

Dabei kann die Kühlstufe auf unterschiedliche Bauarten wie Platten-, Röhren-, Doppelröhren-, Rippenröhren-, Rohrbündel-Wärmetauscher und andere, dem Fachmann bekannte Formen von Wärmetauschern aufgebaut sein. Desweiteren kann die Bauweise des Wärmetauschers auch so gewählt werden, dass dessen Abwärme die Ströme der zuzuführenden Einzelkomponenten erwärmt. Auch ist ein geschlossener Kühlkreislauf möglich, der eine erhebliche Einsparung von Kühlwasser zur Folge hat.In this case, the cooling stage may be constructed on different types such as plate, tube, double tube, Rippenröhren-, tube bundle heat exchangers and other, known in the art forms of heat exchangers. Furthermore, the design of the heat exchanger can also be chosen so that its waste heat heats the currents of the individual components to be supplied. Also, a closed cooling circuit is possible, which has a significant saving of cooling water result.

Im Schritt c) wird nun die abgekühlte Mischung in einer der Kühlstufe folgenden zweiten Rührstufe nachgerührt, wobei die Temperatur in der Rührstufe durch Verringerung der Rührleistung und/oder Kühlung der Rührstufe kleiner als 45°C bis 55°C, bevorzugt kleiner als 45°C gehalten wird. Ggf. wird in der zweiten Rührstufe mit der Restmenge an Wasser verdünnt, es sei denn, es ist keine weitere Verdünnung notwendig, weil z. B. das Perlglanzkonzentrat niedrig viskos genug ist oder aber die Gesamtmenge an Wasser bereits in die erste Rührstufe gegeben wurde.In step c), the cooled mixture is then stirred in a second stirring step following the cooling step, wherein the temperature in the stirring step by reducing the stirring power and / or cooling the agitator less than 45 ° C to 55 ° C, preferably less than 45 ° C. is held. Possibly. is diluted in the second stirring step with the remaining amount of water, unless there is no further dilution necessary because z. B. the pearlescent concentrate is low enough viscous or the total amount of water has already been added to the first stirring step.

Sollen dem Perlglanzkonzentrat zweckmäßige Zusätze zugefügt werden, so können diese in die erste oder in die zweite Rührstufe oder aber auch in die Kühlstufe eingebracht werden. Solche zweckmäßigen Komponenten können Konservierungsmittel wie Natriumchlorid, Kaliumchlorid und/oder Magnesiumchlorid oder Ameisensäure oder aber auch Puffersubstanzen und dergleichen sein.If appropriate additives are to be added to the pearlescent concentrate, they can be introduced into the first or the second stirring stage or else into the cooling stage. Such useful components may be preservatives such as sodium chloride, potassium chloride and / or magnesium chloride or formic acid or else buffering agents and the like.

Im Vergleich zur konventionellen Batch-Herstellung von Perlglanzkonzentraten, die in sehr großen Rührreaktoren durchgeführt wird, welche allein aufgrund ihrer Dimension eine hohe Stromaufnahme erforderlich machen, ermöglicht das erfindungsgemäße Verfahren durch die kontinuierliche Herstellung vorteilhaft den Einsatz sehr kleiner Rührkammern, welche nur einen geringen Energieverbrauch nach sich ziehen.Compared to the conventional batch production of pearlescent concentrates, which are carried out in very large stirred reactors, which require high current consumption due to their dimensions alone, the process according to the invention advantageously allows the use of very small agitation chambers, which only require a low energy consumption to pull oneself.

Dieser ist nicht genau zu beziffern, allerdings kann man diesen zu mehreren Zehner- bis Hunderterpotenzen abschätzen, da der Durchmesser des Mischgefäßes in der fünften Potenz in die Berechnung der Stromaufnahme des Rührwerkzeuges eingeht. Stellt man also dem Durchmesser eines typischen Rührreaktors von 2 Metern den Durchmesser eine für die Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens geeignete Vorrichtung mit einer vergleichbaren Produktionsleistung und mit einem Durchmesser von 0.5 Metern gegenüber, so sinkt bei Verwendung gleicher Rührorgane die theoretische Leistungsaufnahme bei dem erfindungsgemäßen Verfahren auf 1/1000.This is not exactly to quantify, however, one can estimate this to several tens to hundreds of potencies, since the diameter of the mixing vessel in the fifth power is included in the calculation of the current consumption of the stirring tool. If the diameter of a device suitable for carrying out the method according to the invention is compared with the diameter of a typical stirred reactor of 2 meters with a comparable production output and a diameter of 0.5 meter, the theoretical power consumption in the method according to the invention drops to 1 when using the same stirring elements / 1000th

Vorteilhaft werden weitere z. T. beträchtliche Energieeinsparungen dadurch erzielt, dass durch eine sehr schnelle Abkühlung in dem Wärmetauscher die Rührzeiten erheblich verkürzt werden. Da die Kühlung des heißen Perlglanzkonzentrates im erfindungsgemäßen kontinuierlichen Verfahren wesentlich effektiver erfolgt als in der herkömmlichen Herstellweise in einem großen Rührreaktor, ist auch hier ein großes Einsparpotential an Energie (und somit natürlicher Ressourcen) und Zeit gewährleistet.Advantageously, further z. T. considerable energy savings achieved that are considerably shortened by a very fast cooling in the heat exchanger, the stirring times. Since the cooling of the hot pearlescent concentrate in the continuous process according to the invention is much more effective than in the conventional method of preparation in a large stirred reactor, a great savings potential of energy (and thus natural resources) and time is ensured here.

Da die Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens zur Herstellung der Perlglanzkonzentrate in Vorrichtungen möglich ist, die wesentlich kleiner dimensioniert sind und keinerlei Toträume aufweisen wie herkömmliche Rührreaktoren, wie sie in Batch-Verfahren zum Einsatz kommen, und da alle Komponenten in flüssigem Zustand (also luftfrei) zugeführt werden, kann auf die Zuhilfenahme eines zusätzlichen Vakuumsystems verzichtet werden, was nicht nur die Produktionskosten erniedrigt, sondern auch die natürlichen Ressourcen schont.Since the implementation of the method according to the invention for the preparation of the pearlescent concentrates in devices is possible, which are dimensioned substantially smaller and have no dead space as conventional stirred reactors, as they are used in batch process, and since all components in liquid state (ie, free of air) can be dispensed with the use of an additional vacuum system, which not only reduces production costs, but also protects the natural resources.

Die erfindungsgemäße Herstellung der wässerigen Perlglanzkonzentrate übertrifft die Qualität der nach herkömmlichen Verfahrenstechniken hergestellten Konzentrate in Bezug auf

• • Fließfähigkeit (Viskosität); hierbei werden im Vergleich zu den herkömmlichen Verfahren nicht nur weitaus geringere Schwankungen beobachtet, sondern überraschenderweise auch eine deutlich niedrigere Viskosität (z. T. um 50% niedriger) bei gleicher Zusammensetzung der Perlglanzkonzentrate.
• • Kristallisationsverhalten der perlglanzbildenden Komponente; hier sind im Gegensatz zu herkömmlich hergestellten Perlglanzkonzentraten keine Unregelmäßigkeiten sichtbar
• • perlglänzenden Eigenschaften; auch hier wird ein weitaus gleichmäßigerer Perleffekt aufgrund geringerer Schwankung in der Partikelgrößenverteilung der perlglänzenden Partikel sichtbar
• • Batch-zu-Batch Variation dieser Eigenschaften deutlich, welche auf die immer konstanten Prozessparameter während der Herstellung der Perlglanzkonzentrate in der erfindungsgemäßen Vorrichtung zurückzuführen sind.

The preparation according to the invention of the aqueous pearlescent concentrates exceeds the quality of the concentrates prepared by conventional processing techniques with respect to

• • flowability (viscosity); In this case, not only much smaller fluctuations are observed in comparison with the conventional methods, but surprisingly also a significantly lower viscosity (in some cases 50% lower) with the same composition of pearlescent concentrates.
• Crystallization behavior of the pearlescing component; Here, in contrast to conventionally prepared pearlescent concentrates, no irregularities are visible
• • pearlescent properties; Here, too, a much more uniform pearl effect becomes visible due to less fluctuation in the particle size distribution of the pearlescent particles
• Batch-to-batch variation of these properties, which are due to the always constant process parameters during the production of pearlescent concentrates in the device according to the invention.

Die Erfindung wird durch das folgende Ausführungsbeispiel näher erläutert, ohne auf dieses beschränkt zu sein.The invention will be explained in more detail by the following embodiment, without being limited to this.

Ausführungsbeispiel 1: Herstellung einer PerlglanzdispersionExemplary Embodiment 1 Production of a Pearlescent Dispersion

Das Verfahren wird in einer zweistufigen Vorrichtung durchgeführt, wobei Phase A und Phase B zunächst durch Aufheizen auf die Temperatur T₁ fließfähig gemacht werden. Anschließend werden die Ströme getrennt in die erste Rührstufe eingebracht und dort bei der Temperatur T₂ vermischt. Die Vormischung wird über eine Kühlstufe auf die Temperatur T₃ abgekühlt und mit Phase C getrennt in die zweite Rührstufe geführt wird. Die Umfangsgeschwindigkeiten in Stufe 1 und Stufe 2 betragen jeweils 0,1–15 [m/s]. Die Verweilzeiten betragen 10–20 s in der Stufe 1, 30–60 s in der Stufe 2 und 10–20 in der Stufe 2. Komponente Handelsbezeichnung Gew.-% Gew.-% Gew.-% Gew.-% Gew.-% Phase A Natriumlaurylethersulfat* Galaxy LES 70 28,80 22,10 82,00 41,00 0,00 Phase B Ethylenglycoldistearat Galaxy 610 18,30 24,20 18,00 9,00 20,00 Laurylmonoethanolamid Galaxy 200 5,00 0,00 0,00 0,00 0,00 Cocoamidopropylbetain Galaxy CAPE 0,00 9,00 0,00 0,00 0,00 Laurylamidopropylbetain Galaxy LAPB 0,00 0,00 0,00 0,00 27,00 Phase C Laureth-4 Galaxy MW 255 0,00 0,00 0,00 0,00 8,00 Laureth-10 Galaxy MW 2510 4,00 0,00 0,00 0,00 0,00 demin. Wasser 42,50 42,50 0,00 50,00 45,00 Natriumchlorid 1,40 2,20 0,00 0,00 0,00 Konservierung q. s. q. s. q. s. q. s. q. s. Summe 100,00 100,00 100,00 100,00 100,00 Temperatur T₁ [°C] 70 70 75 75 75 Temperatur T₂ [°C] 60 60 70 70 70 Temperatur T₃ [°C] 30 40 45 42 40 The process is carried out in a two-stage apparatus wherein phase A and phase B are first rendered fluid by heating to temperature T ₁ . Subsequently, the streams are introduced separately into the first stirring stage and mixed there at the temperature T ₂ . The premix is cooled by a cooling stage to the temperature T ₃ and separated with phase C is passed into the second stirring stage. The peripheral speeds in stage 1 and stage 2 are each 0.1-15 [m / s]. The residence times are 10-20 s in stage 1, 30-60 s in stage 2 and 10-20 in stage 2. component trade name Wt .-% Wt .-% Wt .-% Wt .-% Wt .-% Phase A Sodium lauryl ether sulfate * Galaxy LES 70 28,80 22.10 82,00 41,00 0.00 Phase B Ethylene glycol Galaxy 610 18.30 24,20 18,00 9.00 20.00 Laurylmonoethanolamid Galaxy 200 5.00 0.00 0.00 0.00 0.00 cocoamidopropyl Galaxy CAPE 0.00 9.00 0.00 0.00 0.00 lauryl Galaxy LAPB 0.00 0.00 0.00 0.00 27.00 Phase C Laureth-4 Galaxy MW 255 0.00 0.00 0.00 0.00 8.00 Laureth-10 Galaxy MW 2510 4.00 0.00 0.00 0.00 0.00 demin. water 42.50 42.50 0.00 50,00 45,00 sodium chloride 1.40 2.20 0.00 0.00 0.00 preservation qs qs qs qs qs total 100.00 100.00 100.00 100.00 100.00 Temperature T ₁ [° C] 70 70 75 75 75 Temperature T ₂ [° C] 60 60 70 70 70 Temperature T ₃ [° C] 30 40 45 42 40

Die erhaltenen Perlglanzkonzentrate besitzen hervorragende Perlglanzeigenschaften und gute Verarbeitbarkeit.The resulting pearlescent concentrates have excellent pearlescent properties and good processability.

Die angegebenen Prozentangaben sind Gewichtsprozent.The percentages given are percent by weight.

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION

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Zitierte PatentliteraturCited patent literature

• EP 0568848 A1 [0004, 0009] EP 0568848 A1 [0004, 0009]
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• US 7268107 B2 [0007] US 7268107 B2 [0007]
• US 6727217 B1 [0008, 0009] US 6727217 B1 [0008, 0009]
• WO 2004/082817 A1 [0009] WO 2004/082817 A1 [0009]

Claims (5)

Verfahren zur kontinuierlichen Herstellung von Perlglanzdispersionen aus Perlglanzbildnern, Dispergiermitteln sowie ggf. Polyolen und/oder Fettsäurealkanolamiden unter Luftausschluss, wobei a) mindestens zwei fließfähige und/oder durch Vorheizen fließfähig gemachte Ströme mindestens zweier Phasen der Perlglanzdispersion kontinuierlich über beheizbare Rohrleitungen in ein erstes geschlossenes Mischgefäß (erste Rührstufe) dosiert und in dem Mischgefäß die Ströme unter Rühreintrag bei 60 bis 90°C in eine Vormischung überführt werden, wobei der Rühreintrag ohne Erzeugung von Kavitationskräften und ohne Hochdruckhomogenisierung erfolgt b) die Vormischung kontinuierlich aus dem Mischgefäß ausgetragen und in eine Kühlstufe eingetragen und so auf eine Temperatur abgekühlt wird, die unterhalb der Kristallisierungstemperatur des Perlglanzbildners liegt, so dass der Perlglanzbildner in Form einer liquid kristallinen Lamellarstruktur auskristallisiert, und c) die Vormischung kontinuierlich in ein weiteres geschlossenes Mischgefäß (zweite Rührstufe) eingetragen, wobei weitere Ströme, z. B. Wasser und Zusätze, zugeführt werden können, und nachgerührt wird, wobei die entstandene Perlglanzdispersion intensiv vermischt wird.Process for the continuous production of pearlescent dispersions of pearlescing agents, dispersants and optionally polyols and / or fatty acid alkanolamides in the absence of air, wherein a) at least two flowable and / or flowable by preheating streams made at least two phases of pearlescent dispersion continuously via heated pipes in a first closed mixing vessel (first stirrer) and transferred in the mixing vessel, the streams under stirring at 60 to 90 ° C in a premix be added, with the scrubbing entry without generating cavitation forces and without high-pressure homogenization takes place b) the premix continuously discharged from the mixing vessel and introduced into a cooling stage and is cooled to a temperature which is below the crystallization temperature of the pearlescing agent, so that the pearlescer crystallized in the form of a liquid crystalline lamellar structure, and c) the premix is continuously added to another closed mixing vessel (second agitator), with further streams, eg. As water and additives, can be supplied, and stirring, wherein the resulting pearlescent dispersion is mixed intensively. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Temperatur in der ersten Rührstufe auf eine Temperatur von 5 bis 20°C oberhalb des Schmelzpunktes der am höchsten schmelzenden Komponente erhöht wird.A method according to claim 1, characterized in that the temperature in the first stirring step is increased to a temperature of 5 to 20 ° C above the melting point of the highest melting component. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Vormischung in der ersten Rührstufe bei 55°C bis 90°C erfolgt.A method according to claim 1 or 2, characterized in that the premix takes place in the first stirring step at 55 ° C to 90 ° C. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Mischdauer in der ersten Rührstufe von 1 bis 400 Sekunden beträgt.Method according to one of claims 1 to 3, characterized in that the mixing time in the first stirring step of 1 to 400 seconds. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Vormischung in der Kühlstufe auf unter 55°C abgekühlt wird.Method according to one of claims 1 to 4, characterized in that the premix is cooled to below 55 ° C in the cooling stage.