DE69020963T2

DE69020963T2 - Zeolith-Agglomerierverfahren und -Produkt.

Info

Publication number: DE69020963T2
Application number: DE69020963T
Authority: DE
Inventors: Leslie E Finn; Erle D Mankin; Donald K Swatling
Original assignee: Clorox Co
Current assignee: Clorox Co
Priority date: 1989-06-16
Filing date: 1990-05-18
Publication date: 1995-11-23
Anticipated expiration: 2010-05-19
Also published as: JPH0326795A; AU640379B2; AR242761A1; ATE125290T1; US5024782A; EP0403084A2; TR24465A; CA2014193C; CA2014193A1; EP0403084B1; EP0403084A3; DE69020963D1; ES2074537T3; AU5717390A; JP2791178B2

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft allgemein Agglomerate des Detergens-Typs und sie betrifft insbesondere ein Zeolith-Agglomerierverfahren und -produkt.

HINTERGRUND DER ERFINDUNG

Zeolithe des Molekularsieb-Typs wurden im allgemeinen in Reinigungsmitteln, insbesondere in Waschmitteldetergenszusammensetzungen, als Builder verwendet, um eine Wasserweichmachfunktion zu erhalten, wenn das Detergens oder das Reinigungsmittel in eine wäßrige Lösung gegeben wird.
Obgleich Zeolithe bei einer großen Vielzahl von Reinigungsmitteln oder Detergenszusammensetzungen einschließlich einer Vielzahl von Co-Buildern nützlich sind, werden sie seit einiger Zeit verwendet, um Phosphatbuilder zu ersetzen.
Die Verwendung von Zeolithen als Builder in Detergenszusammensetzungen wird in einer Reihe von Literaturstellen einschließlich der am 4. November 1980 für Denny et al. erteilten U.S. Patentschrift 4 231 887 und der am 12. August 1986 für Corkill et al. erteilten U.S. Patentschrift 4 605 509 beschrieben.
Allgemein gesagt wurde gefunden, daß Zeolithe relativ teuer und/oder in Detergenszusammensetzungen aus einer Reihe von Gründen schwierig zu verwenden sind. Zunächst sind Zeolithe mit bestimmten üblichen Detergenskomponenten, wie Natriumsilicat, insbesondere in Lösung und bei hohen Temperaturbedingungen unverträglich. Diese Schwierigkeiten der Unverträglichkeit werden beispielsweise in der am 6. Januar 1981 für Taylor erteilten U.S. Patentschrift 4 243 544 und in der am 29. Mai 1980 publizierten Britischen Patentschrift 1 568 420 diskutiert. In diesen Literaturstellen werden ebenfalls beispielhafte Verfahren diskutiert, um die Unverträglichkeit der Zeolithe mit Silicaten zu vermeiden oder zu beseitigen. Es wurde jedoch gefunden, daß solche Verfahren relativ komplex und/oder teuer, wie oben angegeben, sind.
Schwierigkeiten, die bei der Herstellung von Detergenszusammensetzungen mit Zeolithen, wie oben angegeben, auftreten, wurden oft mit der Teilchengröße der kristallinen Zeolithe in Zusammenhang gebracht. Typischerweise besitzen die Zeolithe eine Teilchengröße von ungefähr 1 bis 20 um. Wenn Zeolith im Normalzustand mit solcher Teilchengröße verwendet wird, treten oft Schwierigkeiten des Stäubens oder der Segregation in der Detergenszusammensetzung auf. Aus diesem Grund wurde gefunden, daß es allgemein bei den früheren Verfahren wünschenswert ist, den Zeolith zu agglomerieren, entweder selbst oder zusammen mit anderen Komponenten, bevor er mit der Detergenszusammensetzung kombiniert wird, oder ihn zusammen mit anderen Detergenskomponenten zu agglomerieren.
In der oben erwähnten Denny et al. Patentschrift wird ein Verfahren dieses Typs beschrieben, bei dem Zeolith mit relativ großen Mengen eines ethoxilierten linearen Alkohols und Natriumcitrat unter Bildung "einer Matrix" für den Zeolith kombiniert wurde. Obgleich bei diesem Verfahren ein granularer Zeolith gebildet wurde, der für seinen Zweck zufriedenstellend war, war dieses Verfahren relativ teuer, und es waren relativ große Mengen an Materialien erforderlich, um die Matrix zu bilden, wodurch entweder die Menge an Zeolith oder die Menge an anderen Bestandteilen des Agglomerats begrenzt wurde.
Wahrscheinlich war ein üblicheres Verfahren, das in der Vergangenheit zur Bildung von granularem Zeolith verwendet wurde das Sprühtrocknen oder ähnliche Trocknungsverfahren, bei dem der Zeolith zuerst zu einer Aufschlämmung mit einer großen Menge an Flüssigkeitskomponenten verarbeitet wurde. Bei solchen Verfahren wurden im allgemeinen zufriedenstellende Eigenschaften erhalten, und sie erlaubten weiterhin die Kombination anderer Komponenten mit dem Zeolith. Jedoch beruhten diese Verfahren auf dem Sprühtrocknen oder einem ähnlichen Vorgang und waren teuer, insbesondere wegen der großen Energieerfordernisse zur Entfernung des wesentlichen Wassers oder der Flüssigkeitskomponente während der Bildung der Agglomerate.
Bei dem Sprühtrocknen wurde ein Produkt mit niedriger Dichte im Gegensatz zu der vorliegenden Erfindung erhalten. Verfahren dieses Typs werden beispielsweise in der am 6. Januar 1981 für Campbell et al. erteilten U.S. Patentschrift 4 243 545 beschrieben. In dieser Patentschrift wird ein Detergensprodukt mit Zeolith und Silicatbuildern, hergestellt durch Sprühtrocknen, beschrieben.
In der am 17. November 1987 für Seiter et al. erteilten U.S. Patentschrift 4 707 290 wird ähnlich ein sprühgetrocknetes Granulatadsorbens für die Adsorption flüssiger Bestandteile für Detergentien beschrieben. In der am 20. Juni 1978 für Phenicie et al. erteilten U.S. Patentschrift 4 096 081 werden Teilchen beschrieben, die aus Aluminosilicat, Natriumsulfat und Polyethylenglykol anfänglich mit etwa 40% Wasser durch Sprühtrocknen gebildet wurden, wobei die feinen Teilchen, die bei dem obigen Verfahren erhalten wurden, weiter mit einem sprühgetrockneten granularen Detergensprodukt für die übliche Verwendung als Reinigungsmittel kombiniert wurden. In der oben erwähnten Taylor Patentschrift wird weiterhin beschrieben, daß wesentliche Mengen an Wasser oder Flüssigkeit bei solchen Sprühtrocknungsverfahren für die Bildung von Zeolithteilchen erforderlich sind.
In der am 5. April 1983 für Murphy erteilten U.S. Patentschrift 4 379 080 wird ebenfalls eine granulare Detergenszusammensetzung beschrieben, welche Zeolith, wie auch andere feste und flüssige Komponenten, die mit einem filmbildenden Polymeren, das in einer wäßrigen Aufschlämmung löslich ist, vermischt sind, enthält. Das Gemisch wurde durch "Sprühtrocknen, Flashtrocknen, Mikrowellen- oder Ofentrocknen" getrocknet, um getrocknetes Granulat zu bilden. In der am 9. Juli 1985 für Cambell erteilten U.S. Patentschrift 4 528 276 wird die Bildung von Agglomeraten aus Zeolith und Silicat durch Zugabe von Wasser und Anwendung von Wärme unter Schleudern bzw. Trommeln für die Verwendung in Detergensprodukten beschrieben.
In einer großen Anzahl anderer Literaturstellen wird ähnlich die Bildung von granularen Zeolithen durch Sprühtrocknen beschrieben. Jedoch wird angenommen, daß die erwähnten Literaturstellen, die oben kurz diskutiert wurden, für diese Literaturstellen zumindest für die Zwecke der vorliegenden Erfindung typisch sind.
Es soll bemerkt werden, daß Verfahren außer dem Sprühtrocknen und ähnlicher Verfahren, die ähnlich relativ hohe Mengen an Flüssigkeits- oder Wasserzugabe erfordern, ebenfalls zur Bildung granularer Zeolithe verwendet wurden.
In der U.S. Patentschrift 3 609 088 und der U.S. Patentschrift 3 597 361, die beide für Sumner erteilt wurden, wird die Verwendung einer Rotationstrommel für die Bewegung der Komponenten in einer Agglomerationszone beschrieben, wobei ein "fallender Vorhang aus Teilchen" gebildet wird, auf den ein wäßriges Bindemittel, wie eine Silicatlösung oder eine ähnliche, angewendet werden kann. Es wurde gefunden, daß die Kombination von Bindemittel und Drehwirkung bzw. Trommeln der Rotationstrommel die zufriedenstellende Bildung von agglomerierten Detergensprodukten mit relativ hohem Gehalt an Phosphaten und Silicaten mit entweder wäßrigem Natriumsilicat oder mit Alkylarylsulfonsäure als Bindemittel ermöglicht.
In der am 8. November 1983 für Cheng erteilten U.S. Patentschrift 4 414 130 werden Agglomerate beschrieben, die "durch Trommeln" aus Zeolith, einem wasserlöslichen Bindemittel, bevorzugt Stärke, und einer geringen Menge an Wasser gebildet wurden.
Obgleich in diesen Literaturstellen die Bildung von Zeolithagglomeraten gemäß Verfahren, ausgenommen dem Sprühtrocknen und ähnlichen Verfahren, beschrieben oder nahegelegt wird, ist es wichtig, sicherzustellen, daß nicht nur das Agglomerationsverfahren einfach und relativ billig ist, sondern daß die bei einem solchen Verfahren gebildeten Agglomerate die gewünschten physikalischen Eigenschaften, wie einheitliche Teilchengröße, hohe Dichte, Härte, um der Fraktur zu widerstehen, gute Dispersionsfähigkeit, Fließfähigkeit usw. besitzen.

Zusammenfassung der Erfindung

Dementsprechend besteht noch ein Bedarf für ein verbessertes Verfahren zur Bildung von Zeolithagglomeraten, wobei die oben angegebenen Vorteile erhalten bleiben sollen und wobei weiter die oben im Zusammenhang mit den verschiedenen Literaturstellen beschriebenen Schwierigkeiten vermieden werden sollen.
Gegenstand der Erfindung ist ein Verfahren zur Bildung von Zeolithagglomeraten, die für die Verwendung der granularen Detergenskomponente als Detergensverstärker oder als Detergens selbst geeignet sind, das die Stufen umfaßt:
Mischen von Zeolithteilchen mit einer Größe von 1 bis 20 um mit einem Füllstoff und einem grenzflächenaktiven Mittel unter Bildung einer Zeolithmischung,
Zuführen der Zeolithmischung in eine erste Agglomeriervorrichtung,
Sprühen des Zeolithbindemittels auf das Zeolithgemisch in der ersten Agglomeriervorrichtung, wobei eine Zusammensetzung in die Rotationsagglomeriervorrichtung eingeleitet wird, welche 5 bis 70 Gew.-Teile Zeolith, 10 bis 94 Gew.-Teile Füllstoff, 1 bis 20 Gew.-Teile grenzflächenaktive Mittel, eine Menge an Zeolithbindemittel, die ausreicht, um die Zeolithmischung zu agglomerieren und höchstens 20 Gew.-Teile Wasser enthält, und
Trocknen des Zeolithagglomerats aus der Rotationsagglomeriervorrichtung zur Entfernung eines Teils des Wassers, wobei das Zeolithagglomerat eine Teilchengröße von 0,15 bis 1,7 mm und eine Dichte von mindestens 0,6 gm/cc besitzt und sich weiterhin durch eine mechanische Teilchenfestigkeit, die ausreicht, der Teilchenfraktur zu widerstehen und guten Solubilisations/Dispersionseigenschaften in wäßriger Lösung auszeichnet.
Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren enthält die Zusammensetzung, die in die Rotationsagglomeriervorrichtung eintritt, bevorzugt 10 bis 60 und bevorzugt 15 bis 50 Gew.-Teile Zeolith, bevorzugt 25 bis 70 Gew.-Teile Füllstoff, 1 bis 20 Gew.-Teile grenzflächenaktives Mittel, eine Menge an Zeolithbindemittel, die wirksam ist, um die Zeolithmischung zu agglomerieren und höchstens 20 Gew.-Teile, bevorzugt höchstens 10 Gew.-Teile, Wasser, und dann wird die Zusammensetzung aus der ersten Agglomeriervorrichtung zur Entfernung eines Teils des Wassers getrocknet. Dabei wird ein Zeolithagglomerat mit einer Teilchengröße von 0,15 bis 1,7 mm, bevorzugt mit einer Majorität von 0,4 bis 1,7 mm, und relativ hoher Dichte, beispielsweise mindestens 0,6 gm/cc, bevorzugt mindestens 0,7 gm/cc, welches sich durch einheitliche Teilchengröße, eine mechanische Teilchenfestigkeit, die ausreicht, der Teilchenfraktur zu widerstehen und gute Solubilisierungs/Dispersionseigenschaften in wäßriger Lösung auszeichnet, zu erhalten.
Das Zeolithbindemittel ist eines einer Reihe von Bindemitteln, die dem Fachmann gut bekannt sind, und es ist bevorzugt ein Polyacrylat, das mindestens als Hauptbindemittel vorhanden ist, um eine optimale mechanische Teilchenfestigkeit in dem Zeolithagglomerat zu erhalten. Das Zeolithbindemittel kann ebenfalls ein Silicat oder sowohl ein Polyacrylat und Silicat sein, die aufeinanderfolgend als Lösungen zugegeben werden. Das Zeolithbindemittel enthält bevorzugt 1 bis 13 Gew.-Teile Polyacrylat und/oder bis zu 8 Gew.-Teile Silicat, die beide als Lösungen angewendet werden.
Der Füllstoff oder der Füllstoff/Builder enthält bevorzugt einen wesentlichen Anteil an anorganischem Salz mit niedriger Absorptionsfähigkeit, um die Wirkung des Bindemittels zu maximieren. Der Füllstoff/Builder kann aus der Gruppe ausgewählt werden, die besteht aus Chloriden, Carbonaten, Sulfaten, Citraten, Borax, Boraten und/oder Perboraten, Tonen, Bicarbonaten, Phosphaten, Silicaten, Silicumdioxiden bzw. Silicas, Acetaten usw.
Das grenzflächenaktive Mittel kann beispielsweise ein anionisches oder ein kationisches sein, und es ist bevorzugt ein nichtionisches, um die Dispersionseigenschaften des Zeolithagglomerats, insbesondere in einer Detergenszusammensetzung, zu verstärken.
Der Füllstoff oder der Füllstoff/Builder bilden bevorzugt mindestens 10, bevorzugter 25 Gew.-Teile des Zeolithagglomerats und bevorzugter enthalten sie bis zu 60 Gew.-Teile Natriumchlorid, 0 bis 60 Gew.-Teile Natriumsulfat, 0 bis 50 Gew.-Teile Sodaasche und 0 bis 50 Gew.-Teile Perborat, wobei das Perborat ebenfalls ein Oxidationsmittel für die Detergenszusammensetzung ist.
Es ist eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Verfahren zur Bildung eines granularen Detergensproduktes zur Verfügung zu stellen, das die folgenden Stufen umfaßt:
Vermischen von Zeolithteilchen mit einer Teilchengröße von 1 bis 20 um mit einem Füllstoff unter Bildung einer Zeolithmischung,
Einfüllen der Zeolithmischung in eine erste Agglomeriervorrichtung,
Sprühen eines Zeolithbindemittels auf die Zeolithmischung in der ersten Agglomeriervorrichtung unter Bewegung unter Bildung eines Zeolithagglomerats mit 5 bis 70 Gew.-Teilen Zeolith und höchstens 20 Gew.-Teilen Wasser, Trocknen des Zeolithagglomerats zur Entfernung eines Teils des Wassers und Bildung eines trockenen Zeolithagglomerats mit einer Teilchengröße von 0,15 bis 1,7 mm, einer Dichte von mindestens 0,60 gm/cc und welches sich durch mechanische Teilchenfestigkeit, die ausreicht, der Teilchenfraktur zu widerstehen, auszeichnet,
Einfüllen des Zeolithagglomerats und anderer Detergenskomponenten in eine zweite Agglomeriervorrichtung unter Bildung einer Detergenszusammensetzung,
Besprühen der Detergenszusammensetzung mit einem Detergensbindemittel, während die Detergensmischung bewegt wird, unter Bildung des Detergensagglomerats mit einer Zusammensetzung mit höchstens 20 Gew.-Teilen Wasser und
Trocknen des Detergensagglomerats zur Entfernung eines Teils des Wassers und zur Bildung eines Detergensagglomerats mit im allgemeinen einheitlicher Teilchengröße und Dichte und welches sich weiter durch im wesentlichen nicht auftretende Segregation und Stäuben auszeichnet und in wäßriger Lösung gute Solubilisierungs- und Dispersionseigenschaften aufweist.
Das Zeolithagglomerat, das bei diesem Verfahren verwendet wird, kann ein Agglomerat sein, das wie in den zuvor erwähnten Absätzen beschrieben wurde, erhalten wurde.
Das granulare Detergensprodukt enthält bevorzugt 10 bis 80 Gew.- Teile Zeolithagglomerat, bevorzugter 10 bis 50 Gew.-Teile Zeolithagglomerat. Am meisten bevorzugt enthält das Detergensagglomerat 10 bis 20 Gew.-Teile Zeolith, der in dem Agglomerat vorhanden ist.
Noch bevorzugter ist das Detergensagglomerat wie oben zusammengefaßt im wesentlichen phosphatfrei.
Gegenstand der Erfindung ist weiterhin ein Zeolithagglomerat, das als granulares Detergenskomponentenprodukt, als Detergensverstärker oder als Detergens selbst verwendet werden kann und das
5 bis 70 Gew.-Teile Zeolith,
10 bis 94 Gew.-Teile eines Füllstoffmaterials mit niedriger Absorptionsfähigkeit, ausgewählt aus der Gruppe, die besteht aus Chloriden, Carbonaten, Sulfaten, Citraten, Borax, Boraten und/oder Perboraten, Tonen, Bicarbonaten, Phosphaten, Silicaten, Siliciumdioxiden bzw. Silicas und Acetaten, wobei der Füllstoff einen wesentlichen Anteil an Natriumchlorid mit niedriger Absorptionsfähigkeit umfaßt,
einer Menge an ausgewähltem Bindemittel, die wirksam ist, um das Agglomerat zu binden, und 1 bis 20 Gew.-Teile eines nichtionischen grenzflächenaktiven Mittels enthält, wobei das daraus gebildete Agglomerat eine Teilchengröße im Bereich von 0,15 bis 1,7 mm und eine Dichte von mindestens ungefähr 0,6 gm/cc besitzt und sich das Agglomerat weiter durch eine mechanische Teilchenfestigkeit, die geeignet ist, um der Teilchenfraktur zu widerstehen, und durch einen Kern, der aus dem Füllstoff mit niedriger Absorptionsfähigkeit gebildet worden ist als Impfmaterial für das Agglomerat, wobei der Zeolith und das Bindemittel eine Hülle bilden, die an der Oberfläche des Füllstoffimpfmaterials des Agglomerats haftet, und weiter durch gute Solubilisierungs- und Dispersionseigenschaften in wäßriger Lösung auszeichnet.
Bevorzugter ist das Zeolithagglomerat mit anderen Detergenskomponenten, von denen einige an dem Zeolithagglomerat haften, agglomeriert. Das Zeolithagglomerat ist ebenfalls bevorzugt im wesentlichen aus Umweltgründen phosphatfrei.
Es ist eine verwandte Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Produkt der Methode oder des Verfahrens, wie oben angegeben, zur Verfügung zu stellen.
Weitere Aufgaben und Vorteile der vorliegenden Erfindung folgen aus der folgenden Beschreibung bevorzugter erfindungsgemäßer Ausführungsformen, wobei auf die beigefügten Zeichnungen Bezug genommen wird.
Im folgenden werden die Zeichnungen kurz erläutert.
Figur 1 ist ein Fließschema, wo die Verwendung einer ersten Agglomeriervorrichtung und eines darauffolgenden Trockners für die Bildung eines erfindungsgemäßen Zeolithagglomerats dargestellt ist.
In Figur 2 ist ein ähnliches Fließschema dargestellt, das so ausgebildet ist, daß es dort wo das Zeolithagglomerat zu einem granularen Detergensprodukt vermischt werden soll, dem Fließschema 1 folgt. In Figur 2 ist der Betrieb einer zweiten Agglomeriervorrichtung und eines Trockners für die Bildung eines Detergensagglomerats, bevorzugt ein Grundprodukt für ein fertiges Detergens, dargestellt.
In Figur 3 ist ein weiteres Fließschema dargestellt, das bevorzugt so ausgebildet ist, daß es auf das Fließschema von Figur 2 folgt. In Figur 3 wird der Betrieb einer Mischvorrichtung für die Zugabe verschiedener Zusatzstoffe, die in dem Detergensgrundmaterial aus dem Fließschema von Figur 2 vorhanden sein sollen, so daß ein fertiges Detergensprodukt erhalten wird, dargestellt.
Die Figuren 1 bis 3 sind zusammengenommen somit ein Fließschema für das erfindungsgemäße Verfahren, wobei ein fertiges Detergensprodukt erhalten wird.

Beschreibung bevorzugter Ausführungsformen

Wie oben erläutert, wird in der vorliegenden Erfindung zuerst ein Verfahren zur Bildung eines Zeolithagglomerats beschrieben, das für die Verwendung als granularen Detergenskomponente als Detergensverstärker oder als Detergensprodukt selbst geeignet ist. Die Erfindung betrifft ebenfalls ein Produkt oder Produkte davon.
Wenn das Zeolithagglomerat als granulare Detergenskomponente verwendet werden soll, umfaßt das oben zusammengefaßte Verfahren zusätzliche Stufen, um das Zeolithagglomerat zu einem Detergensagglomerat zu vermischen. So wird das Zeolithagglomerat in eine erste Zeolithagglomeriervorrichtung durch Zugabe eines Zeolithbindemittels gebildet, während das Detergensagglomerat in einer zweiten Agglomeriervorrichtung durch Zugabe eines Detergensbindemittels gebildet wird. Die Erfindung betrifft weiterhin das granulare Detergensprodukt der Methode oder des Verfahrens, die bzw. das unmittelbar oben erläutert wurde.
Erfindungsgemäß wird ein granulares Detergensprodukt mit verbesserten physikalischen Eigenschaften einschließlich einer minimalen Segregation oder eines minimalen Stäubens, insbesondere des Zeolithen, zur Verfügung gestellt. Das erfindungsgemäße granulare Detergensprodukt zeichnet sich durch gute Fließfähigkeit und gute Solubilisierungs-/Dispersionseigenschaften in wäßriger Lösung aus.
Die verschiedenen Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung, die oben zusammengefaßt wurden, werden in Einzelheiten im folgenden beschrieben. Zuerst wird die Methode oder das Verfahren zur Bildung des Zeo-lithagglomerats beschrieben. Darauf folgt eine Beschreibung der bevorzugten Zusammensetzung und der neuen physikalischen Eigenschaften des entstehenden Zeolithagglomerats.
Darauffolgend wird das Verfahren oder die Methode zur Bildung eines granularen Detergens, welches das Zeolithagglomerat als Komponente umfaßt, beschrieben, und darauf folgt die Beschreibung einer bevorzugten Zusammensetzung für das Detergens und der neuen physikalischen Eigenschaften für das Detergensprodukt. Darauf folgt ein Versuchsteil mit spezifischen Beispielen der erfindungsgemäßen Methoden oder Verfahren und der Produkte.
Zusätzliche Vorteile der Erfindung werden ebenfalls in größeren Einzelheiten im folgenden beschrieben. Insbesondere umfaßt die vorliegende Erfindung bei der Gesamtmethode oder dem Gesamtverfahren zur Bildung des granularen Detergens die Bildung des Zeolithagglomerats in einer ersten Agglomeriervorrichtung mit bevorzugter Bauart, wobei das Detergensprodukt oder Agglomerat in einer zweiten Agglomeriervorrichtung, bevorzugt des vertikalen Typs, gebildet wird.
Die Verwendung der beiden Agglomeriervorrichtungen in einer Reihe zusammen mit bevorzugten Zusammensetzungen des Zeolithagglomerats und des Detergensagglomerats ergibt nicht nur neue und verbesserte physikalische Eigenschaften des granularen Detergensprodukts sondern ebenfalls neue Vorteile bei der Energieausbeute. Genauer, da nur ein Minimum an Wasser oder Flüssigkeit in den Komponenten in jeder Agglomeriervorrichtung vorhanden ist, wird das Ausmaß des Trocknen, das nach jeder Agglomerierstufe erforderlich ist, minimal gehalten.
Anhand der beigefügten Zeichnungen und insbesondere Figur 1 wird die erste Methode oder das Verfahren gemäß der Erfindung zur Bildung eines Zeolithagglomerats erläutert. Die spezifische Zusammensetzung des Zeolithagglomerats hängt natürlich davon ab, ob das Agglomerat als granulare Detergenskomponente oder als Detergensverstärker oder als Detergens selbst verwendet werden soll.
Das Zeolithagglomerat enthält Zeolith im allgemeinen im Bereich von 5 bis 70 Gew.-Teilen, bevorzugt 10 bis 60, und mehr bevorzugt 15 bis 50 Gew.-Teilen. Zeolithe, wie sie bei der vorliegenden Erfindung verwendet werden können, sind allgemein bekannt und besonders bevorzugt als mögliche Co- Builder in Detergenszusammensetzungen, da sie gut wirken und mit Ionen der Wasserhärte keine Präzipitate bilden. Erfindungsgemäß können entweder einzelne Zeolithe oder Gemische aus Zeolithen des Typs, der allgemein als Zeolith mit Detergensqualität bezeichnet wird, und die dem Fachmann gut geläufig sind und die typischerweise eine Teilchengröße von 1 bis 20 um, wie oben angegeben, besitzen, verwendet werden. Geeignete Zeolithe umfassen synthetische Aluminosilicate auf der Grundlage der wasserfreien Formel Na&sub2;OaAl&sub2;O&sub3; x SiO&sub2;.
Ein Füllstoff wird mit dem Zeolith kombiniert, um die Wechselwirkung des Zeoliths mit dem Zeolithbindemittel, das für die Bildung des Agglomerats erforderlich ist, zu verstärken. Diese drei Komponenten im Gemisch sind prinzipiell für die gewünschten physikalischen Eigenschaften des Zeolithagglomerats, wie im folgenden näher beschrieben wird, verantwortlich.
Der Füllstoff enthält bevorzugt einen wesentlichen Anteil an einem anorganischen Salz, wie Natriumchlorid, mit einem niedrigen Grad an Absorptionsfähigkeit, um die Wirkung des Zeolithbindemittels zu verstärken. Zusätzlich kann der Füllstoff ein Füllstoff/Builder sein, wobei andere Komponenten als Co-Builder mit dem Zeolith wirken können und außerdem zusätzliche Funktionen erfüllen. Wie es aus der bevorzugten Zusammensetzung für das Zeolithagglomerat, die folgt, hervorgeht, umfaßt der Füllstoff/Builder bevorzugt verschiedene Mengen an anorganischen Salzen, Carbonaten, Sulfaten, Citraten, Borax, Boraten und/oder Perboraten, Tonen, Bicarbonaten, Phosphaten, Silicaten, Silicas bzw. Siliciumdioxiden, Acetaten usw. Obgleich das Perborat als Füllstoff in dem Zeolithagglomerat funktionieren kann, wirkt es sonst als Oxidationsmittel anstatt als Builder.
Das Zeolithagglomerat kann verschiedene andere Substituenten, bevorzugt ausgewählt unter bekannten Detergenskomponenten zur Verstärkung der Wirkung durch Zeolithagglomerate, umfassen. Insbesondere kann das Zeolithagglomerat ein grenzflächenaktives Mittel oder ein Gemisch aus grenzflächenaktiven Mitteln, insbesondere zur Verbesserung der Dispersion des Zeolithagglomerats und/oder eines granularen Detergensprodukts einschließlich des Zeolithagglomerats, enthalten. Eine große Vielzahl von grenzflächenaktiven Mitteln kann für diesen Zweck verwendet werden. Bevorzugt gehört das grenzflächenaktive Mittel dem nichtionischen Typ an, es kann jedoch auch anionisch, kationisch, zwitterionisch usw. sein. In dieser Hinsicht findet sich eine Beschreibung der verschiedenen grenzflächenaktiven Mittel in der oben erwähnten Patentschrift von Corkill et al. Jede dieser Literaturstellen kann als Offenbarung dienen, beispielsweise um eine vollständigere Diskussion geeigneter grenzflächenaktiver Mittel zu liefern, die in dem erfindungsgemäßen Zeolithagglomerat verwendet werden können.
Es soll erneut betont werden, daß das Zeolithagglomerat auch so ausgebildet werden kann, daß es andere Bestandteile oder Detergenskomponenten enthält. Die gleichen oben angegebenen beiden Literaturstellen können als Offenbarung dienen, um geeignete Detergenskomponenten für mögliche Kombinationen mit dem erfindungsgemäßen Zeolithagglomerat zu identifizieren.
Das Bindemittel für das Zeolithagglomerat kann irgendeines aus einer Anzahl von dem Fachmann gut bekannten Bindemitteln sein und es kann eines sein, das in einer oder mehreren der genannten Literaturstellen diskutiert wird. Bevorzugt enthält das Bindemittel jedoch Polyacrylat, entweder wird dieses selbst oder als Hauptbestandteil des Bindemittels verwendet, um die erfindungsgemäß gewünschten optimalen physikalischen Eigenschaften zu erhalten. Jedoch kann das Zeolithbindemittel ebenfalls ein Silicat sein, oder man kann sowohl ein Polyacrylat als auch ein Silicat verwenden, die aufeinanderfolgend als Lösungen zugegeben werden. In einem solchen Fall kann die Silicatlösung verwendet werden, um Vorteile zusammen mit dem Polyacrylat, beispielsweise eine verzögerte Freigabe des Polyacrylats, sofern sie gewünscht wird, zu ergeben. Jedoch enthält das Zeolithbindemittel bevorzugt, wie oben angegeben, ein Polyacrylat, damit eine überlegene Härte und/oder Dauerhaftigkeit in den Agglomeraten erhalten wird und diese beispielsweise geeignet sind, um den Transport des Zeolithagglomerats durch pneumatische Förderer zu erlauben. Durch die Verwendung des Polyacrylats als einziges oder Hauptbindemittel werden ebenfalls mögliche Schwierigkeiten der Unverträglichkeit des Zeoliths mit dem Silicat bei hohen Temperaturen und beim Altern vermieden.
Die oben erwähnten Polyacrylate werden ebenfalls als Polycarbonsäuren bezeichnet. Sowohl Homopolymere als auch Copolymere verschiedener Typen sind geeignet. Ein Beispiel einer technischen Quelle eines solchen Produkts ist eine Reihe von Polyacrylaten, die von Rohm and Haas Company unter dem Warenzeichen ACRYSOL erhältlich sind.
Silicatlösungen können ein oder mehrere einer Reihe von Alkalimetallsilicaten, die dem Fachmann ebenfalls gut geläufig sind, enthalten. Ein bevorzugtes Silicat ist Natriumsilicat mit einem Siliciumdioxid- zu Natriumoxidverhältnis zwischen etwa 1 und 3,2, mehr bevorzugt etwa 2,4. Zusätzlich zu ihrer Wirkung als Bindemittelkomponente zeigen die Silicate Antikorrosionswirkung, ergeben eine Alkalinität und erleichtern die Reinigung, insbesondere von Öl- und Fettflecken.
Das Polyacrylat entweder alleine oder zusammen mit bestimmten Phosphor-enthaltenden Verbindungen in substöchiometrischen Gehalten kann den Beginn der Wasserhärteionen-Ausfällung verzögern, wenn die Zusammensetzung eine relativ hohe Menge an Carbonationen enthält. Ein solch hoher Carbonationengehalt entsteht beispielsweise, wenn Natriumcarbonat als Builder verwendet wird. Wenn nicht kontrolliert wird, können sich die entstehenden Calciumcarbonatpräzipitate auf Stoffen absetzen, einen rauhen Griff verursachen und den Stoffen eine graue Farbe verleihen.
Die Verzögerung in der Freisetzung von Polyacrylat, die durch ein erstes Beschichten der Zeolithmischungsteilchen mit Polyacrylatlösung und dann mit Silicatlösung erhalten wird, gibt anderen Builderkomponenten Zeit, um die Calciumionenkonzentration zu verringern und maximiert somit die Inhibitorwirkung des Polyacrylats.
Die Zusammensetzung des Zeolithagglomerats kann ebenfalls mit besonderem Vorteil bei Anwendungen verwendet werden, wo es gewünscht ist, Phosphate aus Umweltgründen, wie oben diskutiert, zu vermeiden. Dementsprechend betrifft die vorliegende Erfindung insbesondere ein Zeolithagglomerat, welches bevorzugt phosphatfrei ist.
Das erste Verfahren oder die erste Methode der Zeolithagglomerierung erfolgt prinzpiell in einer Rotationstrommel-Agglomeriervorrichtung des Typs, wie sie von O'Brien in der U.S. Patentschrift 3 580 545, wie oben angegeben, beschrieben wird.
Im allgemeinen umfaßt die Agglomeriervorrichtung eine Rotationstrommel einschließlich axial verlaufender Stäbe längs ihrer Peripherie für die Bewegung und das Mischen des Materials innerhalb der Trommel und allgemein zur Bildung eines fallenden Vorhangs aus Material. Eine flüssige Komponente, wie das erfindungsgemäße Bindemittel, wird dann einheitlich auf den fallenden Vorhang aus Material gesprüht. Die Kombination der Zeolithagglomeratkomponenten, wie oben beschrieben, wird somit in der Agglomeriervorrichtung vermischt. Die Bewegung der Komponenten mit den Stäben bewirkt die Rotation und das Aufbrechen des Materials, und es wird das erfindungsgemäße einheitliche Agglomerat gebildet.
Bevorzugt werden die Zeolithteilchen und andere trockene Komponenten, insbesondere ein oder mehrere Füllstoffkomponenten und das grenzflächenaktive Mittel in einer getrennten Mischvorrichtung vorvermischt, aber sie können ebenfalls in einer O'Brien-Agglomeriervorrichtung kombiniert und vorgemischt werden, wie es schematisch in Figur 1 erläutert wird. In jedem Fall wird das Zeolithbindemittel, bevorzugt ein Polyacrylat, dann auf das Zeolithgemisch aus der Vormischstufe gesprüht, wobei in einer O'Brien-Agglomeriervorrichtung unter Bewegung gearbeitet wird, und wobei das Zeolithagglomerat erhalten wird. In der Agglomeriervorrichtung erlaubt die Trommel- oder Rollwirkung der Trommel, daß sich aus dem Zeolith und den anderen festen Komponenten zusammen mit dem Bindemittel Teilchen bilden, deren Größe sich allmählich erhöht. Der Füllstoff, bevorzugt Natriumchlorid, wirkt als Impfkeim, an dem die Zeolithkristalle während der Bildung der Zeolithagglomerate haften. So wird die Dauer der Agglomerierungsstufe innerhalb der O'Brien-Agglomeriervorrichtung kontrolliert, um die Teilchengröße des entstehenden Agglomerats zu regulieren, wobei das Agglomerat im allgemeinen eine einheitliche Größe besitzt.
Die in der O'Brien-Agglomeriervorrichtung gebildeten Zeolithagglomerate sind relativ fragil und werden beispielsweise dementsprechend in eine Rotationstrommel transferiert, um die Agglomerate zu konditionieren und zu trocknen. Das freie Wasser, das mit dem Bindemittel zur Bildung der Agglomerate zugegeben wurde, wird während dieser Trocknungsstufe im wesentlichen entfernt, um Zeolithagglomerate mit überlegenen physikalischen Eigenschaften, wie Härte und Dauerhaftigkeit, wie auch mit einheitlicher Größe, gemäß der Erfindung herzustellen.
Die Zeolithagglomerate zeichnen sich weiter durch einen Kern oder ein Impfmaterial aus einem Füllstoff mit niedriger Absorptionsfähigkeit, bevorzugt einem anorganischen Salz, aus, wobei der Zeolith und das Bindemittel und bevorzugt das grenzflächenaktive Mittel eine Hülle, die daran haftet, bilden. In der zweiten Agglomeriervorrichtung haften andere Detergenskomponenten an dem Zeolithagglomerat. Wie oben angegeben, können die spezifische Zusammensetzung, die Teilchengröße und die Dichte des Zeolithagglomerats variiert werden, abhängig von der beabsichtigten Anwendung des Agglomerats. In einigen Fällen können solche Eigenschaften die Akzeptanz der Verbraucher verbessern.
Das nach dem erfindungsgemäßen Verfahren gebildete Zeolithagglomerat enthält insbesondere Teilchen mit einheitlicher Größe, und es zeichnet sich durch ausgezeichnete Dispersionseigenschaften, insbesondere wegen des eingearbeiteten grenzflächenaktiven Mittels, aus. Die verbesserten Dispersionseigenschaften des Zeolithagglomerats werden in den folgenden Beispielen näher erläutert.
Das erfindungsgemäße Zeolithagglomerat zeichnet sich zusätzlich nach dem Trocknen insbesondere durch eine verbesserte mechanische Festigkeit aus, die ausreicht, daß die Teilchen der Fraktur widerstehen. Es wurde gefunden, daß die mechanische Festigkeit oder Zerbrechlichkeit des Zeolithagglomerats geeignet ist, daß der Transport des Agglomerats durch bekannte pneumatische Beförderungsvorrichtungen möglich ist, ohne signifikante Fraktur der Teilchen. Bevorzugt reicht die mechanische Festigkeit des erfindungsgemäßen Zeolithagglomerats in dieser Hinsicht aus, um der Teilchenfraktur während des Transports durch übliche pneumatische Beförderungsvorrichtungen zu widerstehen, beispielsweise ein pneumatisches Beförderungssystem mit verdünnter Phase. Beispielsweise besitzt ein pneumatisches Beförderungssystem mit verdünnter Phase typischerweise ein Verhältnis von Material gewicht zu dem Luftgewicht zwischen 5:1 und 40:1, bevorzugt zwischen 7:1 und 10:1, mit einer Luftgeschwindigkeit oder Fließgeschwindigkeit von 547,2 bis 1981,2 Metern/min (1800 bis 6500 ft/min), bevorzugt 1371,6 bis 1645,9 Metern/min (4500 bis 5400 ft/min) bei 68,95 kPag (10 psig).
Die Dispersionsraten und die Calciumbindungskapazitäten der Zeolithagglomerate, welche erfindungsgemäß gebildet wurden, wurden im Vergleich mit Zeolithpulver bestimmt.
Die Disperionsuntersuchungen wurden ausgeführt, indem ein Eintauchsondenkolorimeter (Brinkmann PC 800) mit einer Eintauchsonde mit 2 cm Weglänge verwendet wurde. Das Kolorimeter wurde mit einem x-y-Chartrekorder verbunden. Die relativen Dispersionsraten wurden durch Messung der prozentualen Durchlässigkeit (%T) als Funktion der Zeit nach der Zugabe des Zeolithagglomerats bei einem spezifischen Satz von Versuchsbedingungen bestimmt. Die %T wurde auf 100% vor der Zugabe des Agglomerats zu destilliertem Wasser eingestellt. Die Untersuchungen erfolgten in 1 Liter Lösung, wobei die Temperatur bei etwa 10ºC mit einem Wasserbad gehalten wurde. Ein einheitliches Rühren wurde mit einer programmierbaren Rührplatte, die auf 200 UpM eingestellt war, aufrechterhalten. Die Agglomerate wurden bei etwa 0,29 gm Zeolith/Liter entsprechend einem Verwendungsgehalt in Waschmaschinen von 20 gm Zeolith/68 Liter geprüft. Wenn der Zeolith dispergiert, erniedrigt sich %T auf einen konstanten Wert. Die Eintragung in ein Koordinatensystem von %T als Funktion der Zeit kann dann erfolgen, um zu zeigen, wann das Material vollständig dispergiert ist.
Die geprüften Zeolithagglomerate besaßen im allgemeinen einen stabilen Gleichgewichtswert für die Durchlässigkeit %T nach etwa 1 Minute für jedes der Agglomerate, der für die Agglomerate des folgenden Beispiels 1 im Bereich von etwa 30 bis 40% lag. Dies ist gleich wie die Ergebnisse des Zeolithpulvers. Die %T-Werte für die Agglomerate zeigen, daß diese sich selbst bei 10ºC innerhalb 1 Minute dispergieren, wie das Zeolithpulver. Dies wird hauptsächlich der Einarbeitung des nichtionischem grenzflächenaktiven Mittels in das Agglomerat zugeschrieben, wodurch, wie zuvor gezeigt wurde, die Dispersionsfähigkeit signifikant verbessert wird.
Die erfindungsgemäßen Zeolithagglomerate zeigen selbst bei 2ºC eine gute Dispersionsfähigkeit, wie es aus den Halbwertszeiten im Bereich von etwa 9 bis 12 Sekunden hervorgeht. Für die Zwecke der vorliegenden Erfindung wird die Halbwertszeit als die Zeit definiert, die erforderlich ist, damit sich die Hälfte des Gleichgewichts-Dispersionswerts einstellt. Zum Vergleich zeigt reines Zeolithpulver eine Halbwertszeit von etwa 4 bis 6 Sekunden. Die Halbwertszeiten für die Zeolithagglomerate und das Zeolithpulver unterscheiden sich nicht signifikant, verglichen mit der Zeitlänge für den Waschzyklus.
Die Calciumbindungskapazitäten wurden bei Raumtemperatur bestimmt, indem die verbleibende freie Ca&spplus;²-Ionenkonzentration nach der Zugabe des Agglomerats zu einer Lösung, welche eine bekannte Anfangskonzentration an Ca&spplus;²-Ionen enthielt, quantitativ bestimmt wurde. Während des Verfahrens wurde stark gerührt. Aliquote Teile wurden zu verschiedenen Zeiten entnommen und durch eine 0,8 um-Filterscheibe auf einer Spritze zur Entfernung von unlöslichem Zeolith filtriert, dann mit standardisiertem EDTA titriert, wobei die freie in Lösung verbleibende Calciumkonzentration erhalten wurde (es ist wesentlich, daß die Anfangs-Ca&spplus;²-Ionenkonzentration im Überschuß über der Menge liegt, die von dem Zeolith sequestriert bzw. gebunden wird). Proben wurden genommen, bis die verbleibende freie Ca&spplus;²-Konzentration unverändert verblieb, was anzeigte, daß eine Gleichgewichtsbindung erhalten wurde. Bei einem sehr schnellen Auflösen der Proben stellt sich das Gleichgewicht im allgemeinen in 10 bis 20 Minuten ein. Die Calciumkonzentrationen stehen wie folgt im Zusammenhang:
Ca&spplus;² = Ca&spplus;² - Ca&spplus;²
gebunden zu Beginn am Ende
Die Calciumbindungskapazitäten für die Agglomerate liegen, wenn sie bezüglich des Prozentgehalts an vorhandenem Zeolith korrigiert sind, im Bereich zwischen etwa 185 bis 222 mg CaCO&sub3;/gm Zeolith für das Zeolithagglomerat des folgenden Beispiels 1. Die Bindungskapazitäten der Agglomerate, korrigiert für den tatsächlichen Zeolithgehalt, ist niedriger als für das Zeolithpulver (etwa 215 bis 240 mg CaCO&sub3;/gm hydradisiertem Zeolith), was teilweise auf die Wirkungen der Ionenstärke des anorganischen Salzes und des Füllstoffs zurückzuführen ist. Die etwas niedrigere Bindungskapazität stört bei der Durchführung der vorliegenden Erfindung nicht. Es liegen derzeit nicht genügend Werte vor, um die Calciumbindungskapazität von Zeolith mit der Wirkung einer Detergensmatrix in Zusammenhang zu bringen. Die Konsistenz der Calciumbindungskapazitäten der erfindungsgemäßen Proben läßt den Schluß zu, daß die Funktionalität des Zeoliths selbst nicht signifikant durch die Bereiche der geprüften Verarbeitungstemperaturen beeinflußt wird.
Es wird geschlossen, daß die erfindungsgemäßen Zeolithagglomerate, die nichtionische grenzflächenaktive Mittel enthalten, eine ausgezeichnete Dispersionsfähigkeit in kaltem Wasser besitzen. Die Calciumbindungskapazitäten legen den Schluß nahe, daß die Zeolithfunktionalität nicht signifikant durch das Verfahren beeinflußt wird.
Gemäß einem weiteren Teil des erfindungsgemäßen Verfahrens oder der erfindungsgemäßen Methode, wo das Zeolithagglomerat bevorzugt eine Komponente in einem Detergensgrundmaterial ist, kann die Agglomeration des granularen Detergensgrundmaterials in einer zweiten Agglomeriervorrichtung durchgeführt werden, die so ausgebildet ist, daß die verschiedenen Bestandteile der Detergensmischung bewegt werden können, während sie einheitlich mit einer flüssigen Komponente, die ein Detergensbindemittel und möglicherweise ein zusätzliches grenzflächenaktives Mittel umfaßt, beschichtet werden.
Eine bevorzugte Agglomeriervorrichtung für die Durchführung dieser Stufe ist allgemein als vertikale Agglomeriervorrichtung bekannt, des Typs, der beispielsweise von Bepex Corp. unter dem Warenzeichnen Schugi oder Turboflex erhältlich ist.
Die Schugi-Agglomeriervorrichtung zeichnet sich durch eine relativ minimale Verweilzeit für das Material, welches in ihr agglomeriert werden soll, aus. Sie ist weiterhin eine vertikale Agglomeriervorrichtung, wobei die festen Detergenskomponenten und die Zeolithagglomerate am Kopf der Agglomeriervorrichtung zugeführt werden und aufgrund der Schwerkraft durch eine Agglomerierkammer fallen können. Die Agglomerierkammer umfaßt eine Reihe von Flügeln, die für die Rotation an einem axial angeordneten vertikalen Schaft befestigt sind. Die Seitenwände der Schugi-Agglomeriervorrichtung sind aus elastomerem Material in zylindrischer Konfiguration und externen Einrichtungen für das Biegen oder Kneten der elastomeren Wände ausgerüstet, um das darauf abgeschiedene Material zu entfernen.
Während des Betriebs werden die Detergenskomponenten, die durch die Kammer fallen, durch die Flügel bewegt, und gleichzeitig werden sie einheitlich mit der flüssigen Komponente, die das Detergensbindemittel und gegebenenfalls ein grenzflächenaktives Mittel enthält, besprüht. Das Granulat, das durch Kombination der festen Detergenskomponenten mit den flüssigen Komponenten gebildet wird, scheidet sich an den elastomeren Wänden ab, wo es abwärts fließt und aus der Kammer herausgeleitet wird.
Es wurde gefunden, daß dieser Typ von Agglomeriervorrichtung in der Vergangenheit zufriedenstellend war, um Detergensagglomerate mit im allgemeinen einheitlicher Größe mindestens aus Komponenten mit im allgemeinen ähnlichen Größenbereichen zu bilden. Die kleine Teilchengröße und die Absorptionsfähigkeit des Zeolithpulvers machen es schwierig, ein Produkt mit hoher Qualität und einheitlicher Teilchengröße mit nur der zweiten Agglomerierstufe in der zweiten Agglomeriervorrichtung, wie oben beschrieben, zu bilden.
Bei dem obigen Verfahren kann eine relativ große Vielzahl von Detergenskomponenten in der zweiten Detergens-Agglomeriervorrichtung vermischt werden. Hier werden wieder typische Detergenskomponenten des Typs, wie sie erfindungsgemäß verwendet werden können, beispielsweise in den schwebenden und allgemein angegebenen Anmeldungen und in der Corkill et al. Patentschrift, wie oben angegeben, beschrieben. Auf diese Offenbarung wird expressis verbis Bezug genommen.
Die grenzflächenaktiven Mittel in der flüssigen Komponente umfassen bevorzugt ein oder mehrere nichtionische grenzflächenaktive Mittel, entweder allein oder kombiniert mit einem oder mehreren anionischen grenzflächenaktiven Mitteln. Es könnnen jedoch auch verschiedene andere grenzflächenaktive Mittel, wie es in den obigen Literaturstellen beschrieben wird, verwendet werden.
Das granulare Detergens oder das Detergensagglomerat, welches die zweite Agglomeriervorrichtung verläßt, wird ebenfalls getrocknet, bevorzugt in einem Trockner mit einem fluiden Bett, wie er von der Bepex Corp. erhältlich ist.
Bei dem dritten Teil der erfindungsgemäßen Methode oder des erfindungsgemäßen Verfahrens, wie er in Figur 3 erläutert wird, werden die getrockneten Detergensagglomerate aus der zweiten Agglomeriervorrichtung mit zusätzlichen Detergenszusatzstoffen, wie sie gewünscht werden, in einer einfachen Mischvorrichtung vermischt. Geeignete Detergenszusatzstoffe sind ebenfalls in den oben angegebenen Literaturstellen aufgeführt, auf die expressis verbis Bezug genommen wird. Beispielsweise umfassen solche Zusatzstoffe bevorzugt Enzyme, Aufheller, Bläuungsmittel, Farbstoffe, Oxidationsmittel, Bleichaktivatoren, eine Duft- bzw. Aromakomponente usw.
Das granulare Detergens oder das Detergensagglomerat, welches nach der oben beschriebenen Methode oder dem oben beschriebenen Verfahren gebildet wurde, zeichnet sich durch einheitliche Teilchengröße im Bereich von 0,15 bis 1,7 mm, eine Dichte im Bereich von mindestens 0,5 gm/cc, bevorzugt 0,6 bis 0,7 gm/cc, eine minimalen Segregation und ein minimales Stäuben und guter Fließfähigkeit aus.
Die folgenden Beispiele erläutern bevorzugte erfindungsgemäße Herstellungsverfahren und Zusammensetzungen.

Beispiel 1

In Beispiel 1 wird das Verfahren und eine bevorzugte Zusammensetzung für die Bildung eines erfindungsgemäßen Zeolithagglomerats beschrieben.
Zeolith-4A-Teilchen mit einer mittleren Teilchengröße von etwa 4 bis 5 um, wurden mit Natriumchlorid als Füllstoff und einem nichtionischen grenzflächenaktiven Mittel in einer Kombination von 16 Gew.-Teilen Zeolith, 12 Gew.-Teilen Natriumchlorid, 2,6 Gew.-Teilen nichtionischem grenzflächenaktivem Mittel vermischt.
Das Zeolithgemisch wurde in eine O'Brien-Agglomeriervorrichtung, wie oben beschrieben, gegeben und unter Bewegung mit 1,2 Gew.-Teilen eines Polyacrylats mit niedrigem Molekulargewicht als Bindemittel kombiniert. Die Kombination des Zeolithgemisches und des Bindemittels in der ersten O'Brien- Agglomeriervorrichtung umfaßte ungefähr 1,6 Gew.-Teile Wasser, welche mit dem Bindemittel zugegeben wurden.
Die Bewegung in der O'Brien-Agglomeriervorrichtung wurde weitergeführt, bis die darin gebildeten Zeolithagglomerate eine mittlere Teilchengröße von etwa 0,5 mm und eine Dichte von ungefähr 0,9 gm/cc besaßen.
Die relativ fragilen Zeolithagglomerate aus der O'Brien-Agglomeriervorrichtung wurden in einen Rotationstrommeltrockner transferiert, wo die Zeolithagglomerate bei Bedingungen mit 130ºC luftgetrocknet wurden. Ungefähr 80% Wasser (verfügbar) wurde aus den Zeolithagglomeraten in dem Trockner entfernt, wobei erfindungsgemäße Zeolithagglomerate erhalten wurden, die sich durch einheitliche Teilchengröße mit einem Mittelwert von 0,5 mm, einer Dichte von 0,9 gm/cc auszeichneten und gute physikalische Eigenschaften, wie gute mechanische Festigkeit, besaßen, und in wäßriger Lösung gute Solubilisierungs- und Dispersionseigenschaften zeigten.
Die gemäß diesem Beispiel hergestellten Zeolithagglomerate können zufriedenstellend entweder als einfaches Detergens selbst, als Detergensverstärker oder als Komponente in einem granularen Detergens, wie es im folgenden Beispiel 2 beschrieben wird, verwendet werden.
Die Betriebsparameter der O'Brien-Agglomeriervorrichtung und die oben in Beispiel 1 beschriebene Zusammensetzung können, wie oben in Einzelheiten diskutiert, variiert werden, um Zeolithagglomerate mit unterschiedlichen Zusammensetzungen herzustellen, die aber ähnliche wünschenswerte physikalische Eigenschaften aufweisen.

Beispiel 2

In diesem Beispiel wurden die Zeolithagglomerate von Beispiel 1 mit anderen Detergenskomponenten unter Bildung eines Detergensgrundmaterials kombiniert.
Das erfindungsgemäße Verfahren oder die erfindungsgemäße Methode wurden prinzipiell in einer vertikalen Schugi-Agglomeriervorrichtung, wie oben beschrieben, durchgeführt. Zuerst wurde das Zeolithagglomerat von Beispiel 1 (etwa 32 Gew.-Teile) mit den anderen trockenen Detergenskomponenten, wie sie in der obigen Tabelle identifiziert sind, vermischt. Diese Komponenten schließen Natriumcarbonat (36 Gew.-Teile), Natriumchlorid (5,4 Gew.- Teile) und Perborat (4 Gew.-Teile) ein. Die Mischstufe wurde bevorzugt innerhalb der Schugi-Agglomeriervorrichtung selbst durchgeführt, sie kann ebenfalls leicht in einem getrennten Mischer oder in einer Mischvorrichtung durchgeführt werden.
Danach wurden die vermischten Detergenskomponenten in der Schugi- Agglomeriervorrichtung bewegt, und eine Flüssigkeit wurde darauf gesprüht. Diese flüssigen Komponenten umfaßten anionische grenzflächenaktive Mittel (8 Gew.-Teile) und Bindemittel einschließlich Polyacrylat (1,6 Gew.-Teile) und Silicat (4,5 Gew.-Teile). Die Komponenten in der Schugi-Agglomeriervorrichtung umfaßten die Detergensmischung, das Detergensbindemittel und etwa 8,3 Gew.-Teile Wasser.
Die Detergensagglomerate aus der Schugi-Agglomeriervorrichtung wurden in einen Trockner mit fluidem Bett transportiert, wo etwa 45% des verfügbaren Wassers entfernt wurden und wobei die unmittelbar im folgenden beschriebenen Detergensagglomerate erhalten wurden. Die Detergensagglomerate, die aus der Agglomeriervorrichtung austraten, hatten eine mittlere Teilchengröße von etwa 0,6 mm, eine Dichte von etwa 0,7 gm/cc und zeichneten sich durch minimale Segregation und Stäuben, wie auch durch gute Fließfähigkeit in granularer Form und gute Solubilisierungs-/Dispersionseigenschaften in wäßriger Lösung aus.
Das Detergensagglomerat, das ein Detergensgrundmaterial in Beispiel 2 ergab, wurde bevorzugt mit etwa 3 Gew.-Teilen verschiedener Zusatzstoffe kombiniert, wobei ein fertiges granulares Detergensprodukt erhalten wurde.
Es wurden eine Reihe von Variationen von Zeolithagglomeraten, die selbst verwendet werden können oder in Detergenszusammensetzungen verwendet werden können, Detergensverbindungen, die aus Zeolithagglomeraten gebildet wurden, und Verfahren sowohl zur Bildung der Zeolithagglomerate als auch der fertigen Detergentien beschrieben. Der Umfang der vorliegenden Erfindung wird durch die beigefügten Ansprüche erläutert.

Claims

1. Verfahren zur Bildung eines Zeolithagglomerats, das als granulare Detergenskomponente, als Detergensverstärker oder als Detergens selbst geeignet ist, gekennzeichnet durch die Stufen:

Vermischen von Zeolithteilchen von 1 bis 20 um Größe mit einem Füllstoff und einem grenzflächenaktiven Mittel unter Bildung einer Zeolithmischung,

Einfüllen der Zeolithmischung in eine erste Agglomeriervorrichtung,

Sprühen eines Zeolithbindemittels auf die Zeolithmischung in der ersten Agglomeriervorrichtung mit einer Zusammensetzung, die in die Rotationsagglomeriervorrichtung eingeleitet wird, aus 5 bis 70 Gew.-Teilen Zeolith, 10 bis 94 Gew.-Teilen Füllstoff, 1 bis 20 Gew.-Teilen grenzflächenaktivem Mittel, einer Menge an Zeolithbindemittel, die für die Agglomerierung der Zeolithmischung wirksam ist, und höchstens 20 Gew.-Teilen Wasser, und

Trocknen des Zeolithagglomerats aus der Rotationsagglomeriervorrichtung zur Entfernung eines Teils des Wassers, wonach das Zeolithagglomerat eine Teilchengröße von 0,15 bis 1,7 mm und eine Dichte von mindestens 0,6 g/cm³ besitzt, und durch eine mechanische Teilchenfestigkeit, die ausreicht, daß die Teilchen einer Fraktur widerstehen, und guten Solubilisierungs-Dispersionseigenschaften in wäßriger Lösung charakterisiert ist.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die erste Agglomeriervorrichtung eine Rotationsagglomeriervorrichtung ist, die einen fallenden Vorhang aus Zeolithmischung für die Aufnahme des aufgesprühten Zeolithbindemittels bildet.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Zeolithbindemittel Polyacrylat als Hauptbindemittel umfaßt.

4. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Zeolithbindemittel ein Polyacrylat oder ein Silicat oder Gemische davon ist.

5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Zeolithbindemittel 1 bis 13 Gew.- Teile Polyacrylat und bis zu 8 Gew.-Teile Silicat umfaßt.

6. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß das Polyacrylat und das Silicat aufeinanderfolgend als Lösungen für eine verzögerte Polyacrylatfreigabe zugegeben werden.

7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Füllstoff einen wesentlichen Anteil an anorganischem Salz mit niedriger Absorptionsfähigkeit für die Maximierung der Wirksamkeit des Bindemittels enthält.

8. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Füllstoff mindestens 25 Gew.-Teile des Zeolithagglomerats bildet und ausgewählt wird aus der Klasse, die besteht aus Chloriden, Carbonaten, Sulfaten, Citraten, Borax, Boraten und/oder Perboraten, Tonen, Bicarbonaten, Phosphaten, Siliciumdioxid bzw. Silica, Silicaten und Acetaten.

9. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß das grenzflächenaktive Mittel nichtionisch ist.

10. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß der Füllstoff mindestens 25 Gew.-Teile des Zeolithagglomerats bildet und 0 bis 60 Gew.-Teile Natriumchlorid, 0 bis 60 Gew.-Teile Natriumsulfat, 0 bis 50 Gew.-Teile Soda-Asche und 0 bis 50 Gew.-Teile Perborat enthält, wobei das Perborat ebenfalls ein Oxidationsmittel ist.

11. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß es weiter die Stufen umfaßt:

Einführen des Zeolithagglomerats und anderer Detergenskomponenten in eine zweite Agglomeriervorrichtung unter Bildung einer Detergenszusammensetzung,

Besprühen der Detergenszusammensetzung mit einem Detergensbindemittel, während die Detergenszusammensetzung in der zweiten Agglomeriervorrichtung bewegt wird, unter Bildung eines Detergensagglomerats mit einer Zusammensetzung mit höchstens 20 Gew.-Teilen Wasser, welches mit dem Bindemittel zugegeben wird, und

Trocknen des Detergensagglomerats zur Entfernung eines Teils des Wassers und Bildung des Detergensagglomerats mit allgemein einheitlicher Teilchengröße und Dichte, während dieses durch eine wesentliche Freiheit von Segregation und Stäuben und gute Solubilisierungs- und Dispersionseigenschaften in wäßriger Lösung charakterisiert ist.

12. Verfahren nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß das Zeolithagglomerat 10 bis 80 Gew.- Teile, bevorzugt 10 bis 50 Gew.-Teile, des Detergensagglomerats ausmacht.

13. Verfahren nach Anspruch 11 oder 12, dadurch gekennzeichnet, daß die gebildete Detergenszusammensetzung im wesentlichen phosphatfrei ist.

14. Verfahren zur Bildung eines granularen Detergensprodukts, gekennzeichnet durch die Stufen:

Vermischen von Zeolithteilchen mit einer Teilchengröße von 1 bis 20 um mit einem Füllstoff unter Bildung einer Zeolithmischung,

Einfüllen der Zeolithmischung in eine erste Agglomeriervorrichtung,

Sprühen eines Zeolithbindemittels auf die Zeolithmischung in der ersten Agglomeriervorrichtung unter Bewegung unter Bildung eines Zeolithagglomerats mit 5 bis 70 Gew.- Teilen Zeolith und höchstens 20 Gew.-Teilen Wasser, Trocknen des Zeolithagglomerats zur Entfernung eines Teils des Wassers und Bildung eines getrockneten Zeolithagglomerats mit einer Teilchengröße von 0,15 bis 1,7 mm, einer Dichte von mindestens 0,60 g/cm³ , und welches sich durch mechanische Teilchenfestigkeit, die ausreicht, der Teilchenfraktur zu widerstehen, auszeichnet,

Einfüllen des Zeolithagglomerats und anderer Detergenskomponenten in eine zweite Agglomeriervorrichtung unter Bildung einer Detergenszusammensetzung,

Besprühen der Detergenszusammensetzung mit einem Detergensbindemittel, während die Detergensmischung bewegt wird, unter Bildung eines Detergensagglomerats mit einer Zusammensetzung mit höchstens 20 Gew.-Teilen Wasser, und

Trocknen des Detergensagglomerats zur Entfernung eines Teils des Wassers und Bildung eines Detergensagglomerats mit im allgemeinen einheitlicher Teilchengröße und Dichte, und das sich durch wesentliche Freiheit von Segregation und Stäuben auszeichnet und gute Solubilisierungs- und Dispersionseigenschaften in wäßriger Lösung besitzt.

15. Verfahren nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß das Zeolithagglomerat 10 bis 80 Gew.- Teile des Detergensagglomerats ausmacht.

16. Verfahren nach Anspruch 14 oder 15, dadurch gekennzeichnet, daß das granulare Detergensprodukt im wesentlichen phosphatfrei ist.

17. Zeolithagglomerat für die Verwendung als granulares Detergenskomponentenprodukt, als Detergensverstärker oder als Detergens selbst, dadurch gekennzeichnet, daß es

5 bis 70 Gew.-Teile Zeolith,

10 bis 94 Gew.-Teile eines Füllstoffmaterials mit niedriger Absorptionsfähigkeit, ausgewählt aus der Gruppe, die besteht aus Chloriden, Carbonaten, Sulfaten, Citraten, Borax, Boraten und/oder Perboraten, Tonen, Bicarbonaten, Phosphaten, Silicaten, Siliciumdioxid bzw. Silica und Acetaten, wobei der Füllstoff einen wesentlichen Anteil an Natriumchlorid mit niedriger Absorptionsfähigkeit enthält,

eine Menge an ausgewähltem Bindemittel, die ausreicht, das Agglomerat und 1 bis 20 Gew.-Teile nichtionisches grenzflächenaktives Mittel zu binden, enthält,

wobei das daraus gebildete Agglomerat eine Teilchengröße im Bereich von 0,15 bis 1,7 mm und eine Dichte von mindestens 0,6 g/cm³ besitzt, das Agglomerat sich weiter durch mechanische Teilchenfestigkeit, die geeignet ist, daß die Teilchen einer Fraktur widerstehen, und durch einen Kern, der aus dem Füllstoff als Impfmaterial mit niedriger Absorptionsfähigkeit für das Agglomerat gebildet worden ist, auszeichnet, wobei der Zeolith und das Bindemittel eine Hülle bilden, die an der Oberfläche des Füllstoffimpfmaterials haftet, und wobei sich das Agglomerat weiterhin durch gute Solubilisierungs- und Dispersionseigenschaften in wäßriger Lösung auszeichnet.

18. Zeolithagglomerat nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, daß das Bindemittel ein Polyacrylat oder ein Silicat oder Kombinationen davon, die aufeinanderfolgend als Lösungen zugegeben worden sind, ist.

19. Zeolithagglomerat nach Anspruch 17 oder Anspruch 18, welches mit anderen Detergenskomponenten und einem Detergensbindemittel unter Bildung eines Detergensagglomerats agglomeriert ist, wobei das Zeolithagglomerat 10 bis 80 Gew.- Teile des Detergensagglomerats ausmacht und andere Detergenskomponenten an ihm haftend enthält.

20. Zeolithagglomerat nach einem der Ansprüche 17 bis 19, dadurch gekennzeichnet, daß das Detergensagglomerat im wesentlichen phosphatfrei ist.