專利名稱：制備肥皂和表面活性劑的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及分別由其膏體生產(chǎn)顆粒狀干性肥皂和表面活性劑，例如條體的真空干燥方法以及進(jìn)行該干燥過程的系統(tǒng)。
如果可以設(shè)計(jì)出這種更簡(jiǎn)單的方法，則可提供以肥皂或表面活性劑顆粒，例如陰離子表面活性劑顆粒為基礎(chǔ)，完全配制粉末狀產(chǎn)品的更具成本效率的路線。為此目的，作為陰離子表面活性劑，α-烯烴磺酸鹽(AOS)是令人特別感興趣的。
AOS是一種用于多種工業(yè)、個(gè)人護(hù)理和家庭清潔應(yīng)用的為人熟知的陰離子表面活性劑。家庭應(yīng)用包括洗衣和硬表面清潔劑方面的應(yīng)用，而個(gè)人護(hù)理應(yīng)用包括肥皂?xiàng)l、洗發(fā)液和液體洗手皂方面的應(yīng)用。AOS有益的貢獻(xiàn)包括在軟水和硬水中均具有良好的清潔和起泡性能、對(duì)皮膚的溫和性及快速生物降解性。
眾所周知α-烯烴磺酸鹽是通過各種鏈長(zhǎng)度的α-烯烴(AO)直接磺酸化法形成烯烴和羥基烷磺酸鹽異構(gòu)體的復(fù)雜混和物獲得的。
AOS通常是以約40％的活性水溶液出售的。對(duì)于噴射塔中低密度粉末的生產(chǎn)，40％的活性水溶液是適用的。
同樣對(duì)于在具有高含量AOS的清潔劑粉末的附聚和干燥混和中的高活性形式表面活性劑，也已知使用膏體形式的AOS經(jīng)歷高剪切附聚過程來獲得這種清潔劑粉末。但是，這些過程要求使用特殊的高剪切混合設(shè)備來將AOS膏體轉(zhuǎn)變成可接受的清潔劑產(chǎn)品。
隨著壓實(shí)型粉末清潔劑增長(zhǎng)的市場(chǎng)份額，可以在無塔方法中使用的新型高活性形式的AOS正在商品化。已經(jīng)嘗試了各種方法從AOS膏體中除去水分來獲得有利于清潔劑配方干混路線的干燥形式的AOS。
還已知使用由兩個(gè)主要裝置組成的攪動(dòng)薄膜蒸發(fā)器可以除去水分并干燥液態(tài)表面活性劑，兩個(gè)主要裝置為一個(gè)內(nèi)部精確加工的夾套殼和一個(gè)可高速旋轉(zhuǎn)同時(shí)與殼緊密配合從進(jìn)料(AOS膏體)中除去水分的轉(zhuǎn)子裝置。進(jìn)料切向進(jìn)入殼中并由分配器沿內(nèi)周分散。轉(zhuǎn)子葉片尖保持離殼壁很窄的間隙移動(dòng)，將進(jìn)料平均分散到加熱的表面上形成薄膜并進(jìn)一步攪動(dòng)薄膜。夾套中的加熱介質(zhì)提供必要的熱能以使進(jìn)料的揮發(fā)性組分蒸發(fā)。蒸汽與液態(tài)薄膜逆向流動(dòng)并在從蒸汽噴嘴離開之前在夾帶分離器中被凈化。濃縮產(chǎn)品從濃縮噴嘴處離開蒸發(fā)器底部。
使用帶有鉸接轉(zhuǎn)子葉片并與殼內(nèi)壁相距固定間隙旋轉(zhuǎn)的立式干燥機(jī)干燥液態(tài)表面活性劑也是已知的。進(jìn)料切向進(jìn)入殼中并沿殼內(nèi)表面分散形成薄膜。鉸接的轉(zhuǎn)子葉片使薄膜保持劇烈攪動(dòng)以防止結(jié)垢。進(jìn)料逐漸經(jīng)過諸如液態(tài)、漿狀、膏體、濕粉及最后所要求的干粉等不同相態(tài)。蒸汽與固體逆向流動(dòng)并通過一個(gè)旋流器或濕滌氣器。
進(jìn)料為稠漿、膏體或濕粉形式的水平干燥機(jī)的使用同樣是已知的。
當(dāng)進(jìn)料為稀釋料而要求終產(chǎn)品為干粉時(shí)，使用組合的立式和水平干燥機(jī)可產(chǎn)生最佳結(jié)果。
同樣已知的是使用與攪動(dòng)薄膜蒸發(fā)器運(yùn)行原理類似的短程蒸餾裝置(SPDU)的干燥方法。但是，在SPDU中轉(zhuǎn)子籠裝置中設(shè)有內(nèi)部冷凝器并以中速旋轉(zhuǎn)。進(jìn)料進(jìn)入分配器之上并在殼內(nèi)表面上分散形成薄膜。轉(zhuǎn)子籠中的輥?zhàn)泳徛龜噭?dòng)薄膜。產(chǎn)品在非常短的時(shí)間內(nèi)經(jīng)過加熱的表面下移，同時(shí)產(chǎn)生蒸汽。這些蒸汽流過轉(zhuǎn)子并在內(nèi)置式冷凝器上冷凝。這一短蒸汽路程消除了壓力降。蒸餾的產(chǎn)品及平衡底料從分離的出口排出。
但是所有上述已知的干燥方法均涉及使用使加工過程在機(jī)械上非常麻煩的復(fù)雜機(jī)器。因此這些過程在機(jī)器的資本投資和維護(hù)要求方面均是高成本的。而且這些已知的干燥方法不適于進(jìn)行大量材料的干燥。
由于其預(yù)期的產(chǎn)品多功能性而對(duì)干性表面活性劑的需求引起生產(chǎn)干性表面活性劑產(chǎn)品領(lǐng)域的進(jìn)一步改革，例如渦輪管(Turbo Tube)干燥機(jī)系統(tǒng)。該系統(tǒng)包括預(yù)熱高活性表面活性劑膏體并將其計(jì)量加入到多管蒸汽套干燥容器中。高速注射系統(tǒng)平衡各管的載料。在膏體的初始閃蒸階段，該方法獲得了約40％的總干燥量。閃蒸后剩余水蒸氣推動(dòng)清潔劑膏體以高速沿管道向下運(yùn)動(dòng)。兩相流動(dòng)增加了蒸汽加熱管壁與膏體的熱交換而進(jìn)一步進(jìn)行干燥。干燥膏體以小直徑條狀物擠出并冷卻以改進(jìn)加工性能。
雖然由于沒有諸如在上面所討論的攪動(dòng)薄膜蒸發(fā)器、立式/水平干燥機(jī)和短程蒸餾裝置中所裝配的移動(dòng)零件，上述生產(chǎn)條狀干性表面活性劑的渦輪管方法不涉及傳統(tǒng)干燥機(jī)的復(fù)雜性，但是同樣發(fā)現(xiàn)它是高成本的并且在容量上有局限性。
US-A-4 923 627公開了制備半透明、高濕度硬肥皂棒的方法。該方法包括(a)制備含有29-32％水的熔融濕鍋皂，(b)加熱熔融濕鍋皂至約190°F，(c)在真空下于190-230°F(87.8-110℃)運(yùn)行的噴霧干燥器中對(duì)熔融濕鍋皂進(jìn)行噴霧干燥，(d)擠出經(jīng)噴霧干燥的含有18-25％水的肥皂制備粒料，(e)在真空蝸壓機(jī)中模壓粒料，(f)在90-100°F(32-38℃)將模壓粒料壓成棒，并(g)回收半透明、高濕度硬肥皂棒產(chǎn)品。因?yàn)樵摲椒ㄖ荚谏a(chǎn)隨后進(jìn)行模壓形成高濕含量肥皂棒的粒料，所以它不適于制造肥皂或表面活性劑粒子，例如顆粒、粒料或條狀物，這些粒子是適于結(jié)合到諸如出售的纖維洗滌品的粉末產(chǎn)品中的。后者要求具有低濕含量。優(yōu)選它們還應(yīng)該易于處理和運(yùn)輸，同時(shí)儲(chǔ)存穩(wěn)定。
現(xiàn)在已經(jīng)發(fā)現(xiàn)通過提供膏體形式的肥皂或表面活性劑并在膏體處于比現(xiàn)有技術(shù)方法中更高溫度(即120℃或更高)下進(jìn)行霧化，可以改進(jìn)US-A-4 923 627的方法使肥皂或表面活性劑粒子適于結(jié)合到粉末產(chǎn)品及其它產(chǎn)品中。
發(fā)明定義因此，根據(jù)本發(fā)明，提供了一種由肥皂膏體或由表面活性劑膏體生產(chǎn)干性肥皂或干性表面活性劑的方法，該方法包括(i)預(yù)熱肥皂膏體或表面活性劑膏體到至少120℃；和(ii)在霧化器中將預(yù)熱的肥皂膏體或表面活性劑膏體霧化，霧化器保持在35-60mmHg的真空下；由此得到干燥的肥皂或表面活性劑。發(fā)明詳述膏體可包括一種或多種肥皂和/或一種或多種(合成)清潔劑表面活性劑，后者至少部分(更優(yōu)選基本全部)包括一種或多種陰離子表面活性劑。
特別優(yōu)選作為所有或部分陰離子表面活性劑組分的是α-烯烴磺酸鹽，特別是平均碳原子含量為C12-C14者。
其它陰離子表面活性劑是本領(lǐng)域技術(shù)人員所熟知的。實(shí)例包括烷基苯磺酸鹽，特別是烷基鏈長(zhǎng)為C8-C15的直鏈烷基苯磺酸鹽；伯和仲烷基硫酸鹽，特別是C8-C15的伯烷基硫酸鹽；烷基醚硫酸鹽；烷基二甲苯磺酸鹽；二烷基磺基琥珀酸鹽；和脂肪酸酯磺酸鹽。鈉鹽一般是優(yōu)選的。
優(yōu)選根據(jù)上述方法可以由肥皂/表面活性劑膏體提供條狀物形式的干性肥皂/表面活性劑。形成這種條狀物的優(yōu)選實(shí)施方案包括預(yù)熱肥皂/表面活性劑膏體到120-170℃，然后在霧化器中將其霧化，所述霧化器保持在35-60mmHg的真空下，由此得到干燥的肥皂/表面活性劑；將這種干燥的肥皂/表面活性劑膏體擠出至少一次得到干條形式的肥皂/表面活性劑。
根據(jù)一個(gè)優(yōu)選的實(shí)施方案，本發(fā)明方法涉及由AOS膏體生產(chǎn)干AOS條狀物，包括預(yù)熱AOS到120-170℃，然后于保持在35-60mmHg真空下的霧化器中將其霧化，得到干燥的表面活性劑，并將這種干燥的表面活性劑從擠出機(jī)/蝸壓機(jī)中擠出至少一次得到AOS干條。
任選可將一種或多種添加材料如堿金屬(例如鈉)碳酸鹽、硅酸鹽、硫酸鹽或鋁硅酸鹽加入到膏體中構(gòu)成最終產(chǎn)品。添加材料的總量?jī)?yōu)選不超過膏體的5wt％，最優(yōu)選不超過1wt％。但是，特別優(yōu)選基本不含添加材料。實(shí)際上，除了肥皂和/或表面活性劑及水外，膏體中其它組分的總量?jī)?yōu)選不超過5wt％，最優(yōu)選不超過1wt％，特別是基本為0wt％。
優(yōu)選在擠出過程之前加入一種或多種抗粘結(jié)(分層)劑如滑石粉、鋁硅酸鹽或硼酸。在加入分層劑之前任選這種材料以分層劑產(chǎn)物為1∶5-1∶20的重量比包含在其中。
優(yōu)選將膏體預(yù)熱到135-150℃，更優(yōu)選140-145℃并使用正排量泵以1-2 MT/Hr的速率將其泵入霧化器。選擇霧化器入口處膏體的反壓為2-8kg/cm2，優(yōu)選3-6kg/cm2且更優(yōu)選4-4.5kg/cm2。
根據(jù)本發(fā)明的另一方面，提供了一種生產(chǎn)干表面活性劑條狀物如干表面活性劑/AOS條狀物的方法，包括預(yù)熱AOS膏體到120-170℃，然后于保持在35-60mmHg真空下的霧化器中將其霧化，得到干燥的表面活性劑；將這種干燥的表面活性劑從擠出機(jī)/蝸壓機(jī)中擠出至少一次得到所述AOS干條；通過在蝸壓機(jī)冷卻夾套中循環(huán)冷卻水使條狀物在通過所述擠出機(jī)/蝸壓機(jī)時(shí)冷卻。
優(yōu)選所述擠出機(jī)/蝸壓機(jī)冷卻夾套中循環(huán)冷卻水的入口溫度為5-15℃，優(yōu)選8-12℃。
通過這種冷卻方式，從霧化器中輸出的溫度為25-55℃，優(yōu)選30-50℃的干條被冷卻至25-35℃，優(yōu)選25-30℃。將這種冷卻到25-30℃后獲得的條狀物在與前面所用類似的擠出機(jī)/蝸壓機(jī)中進(jìn)行再模壓。再模壓后出口處條狀物的溫度為30-50℃，再將其冷卻到30-35℃。
優(yōu)選將這種冷卻的干AOS條包裝在HDPE袋中，縫合并儲(chǔ)存以備運(yùn)輸。
因此，通過本發(fā)明的上述優(yōu)選方法，可以將水分含量為18-36％，優(yōu)選24-30％的AOS膏體于優(yōu)選保持在45-55mmHg真空下的霧化器中干燥至水分含量?jī)H為約1-15％，優(yōu)選6-12％且更優(yōu)選7-9％。
根據(jù)本發(fā)明的再一方面，提供了一個(gè)生產(chǎn)干表面活性劑/肥皂?xiàng)l的系統(tǒng)，包括一個(gè)預(yù)熱表面活性劑/肥皂的預(yù)熱裝置；一個(gè)調(diào)節(jié)保持在真空下的霧化器；將所述表面活性劑/肥皂加入到所述霧化器中的裝置；和提供所述肥皂/表面活性劑干條的擠出機(jī)/蝸壓機(jī)裝置。
優(yōu)選將霧化器噴嘴的直徑選為4-15mm，優(yōu)選8-15mm且更優(yōu)選10-12mm。
擠出機(jī)/蝸壓機(jī)可以是一個(gè)壓縮的機(jī)械蝸壓機(jī)，優(yōu)選為一個(gè)帶有其中配有循環(huán)冷卻水的冷卻夾套的雙蝸桿蝸壓機(jī)。
因此可能通過本發(fā)明的方法提供一種簡(jiǎn)單且成本效果合算的由其膏體生產(chǎn)干性肥皂/表面活性劑的方法，特別是由AOS膏體生產(chǎn)干條形式AOS的方法，它將有利于獲得在表面活性劑/AOS應(yīng)用/終用途方面的適應(yīng)性和多樣性。該方法利用了簡(jiǎn)單且成本效果合算的小配件，它方便且易于操作并且可用于生產(chǎn)各種容量和體積的肥皂/表面活性劑干條。重要的是本發(fā)明的干燥肥皂/表面活性劑方法和系統(tǒng)安全并且便于在清潔劑干混技術(shù)中運(yùn)行。
這種由本發(fā)明方法獲得的肥皂/表面活性劑干條除了多樣的最終用途外，還便于處理、運(yùn)輸和儲(chǔ)存。
如上制備的條狀物可以加入其它成分，特別是固體成分以配制全清潔劑粉末組合物，例如以WO-A-98/54287和WO-A-98/54289所公開的方式。例如，它們可以與常規(guī)基本完全配制的組合物混合，例如通過噴霧干燥或機(jī)械非噴霧干燥方法制備。任選可以另外向該混和物中加入一種或多種其它成分。這是一種提高這種組合物總清潔劑含量的便捷方式。
或者條狀物可通過多次添加方法與多個(gè)其它組分混合形成完全配制的清潔劑組合物。
因此總的最終組合物可包含一種或多種表面活性劑，特別是陰離子和/或非離子表面活性劑，和/或一種或多種去垢增潔劑如三聚磷酸鈉和/或鋁硅酸鈉。其它常用清潔劑組合物組分也可包含在其中，例如選自漂白劑和漂白劑體系、酶、熒光劑、去污劑、消泡劑等及其混和物的組分。
現(xiàn)在將通過下列非限制性實(shí)施例更詳細(xì)地說明本發(fā)明。
在加入分層劑之前根據(jù)其重量將霧化產(chǎn)物與7wt％的鋁硅酸鈉分層劑混合。然后通過帶有冷卻夾套的雙蝸桿擠出機(jī)/蝸壓機(jī)擠出產(chǎn)品，夾套中循環(huán)水為10℃。
將所得以40℃排出的條狀物在30℃冷卻并隨后在同一個(gè)蝸壓機(jī)中進(jìn)行預(yù)模壓，再次以40℃排出，并再冷卻到30℃。
存放后，如下述將條狀物加入到完全配制的產(chǎn)品中通過將所列組分加入到高速Fukae批量造粒機(jī)中并造粒制備基本粉末B?；痉勰┲械腘aLAS是通過用碳酸鈉原位中和LAS酸而制備的。將該材料造粒直到獲得具有良好粒度的粉末。
然后將基本粉末B與上述制備的條狀物混合得到最終清潔劑組合物。
權(quán)利要求
1.一種由肥皂膏體或由表面活性劑膏體生產(chǎn)干性肥皂或干性表面活性劑的方法，該方法包括(i)預(yù)熱肥皂膏體或表面活性劑膏體到至少120℃；和(ii)在霧化器中將預(yù)熱的肥皂膏體或表面活性劑膏體霧化，霧化器保持在35-60mmHg的真空下；由此得到干燥的肥皂或表面活性劑。
2.根據(jù)權(quán)利要求1的方法，其中肥皂或表面活性劑膏體被預(yù)熱到至少135℃，優(yōu)選至少140℃。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或權(quán)利要求2的方法，其中肥皂或表面活性劑膏體的預(yù)熱溫度不超過180℃，優(yōu)選不超過170℃。
4.根據(jù)任何上述權(quán)利要求的方法，其中表面活性劑為陰離子表面活性劑。
5.根據(jù)權(quán)利要求4的方法，其中陰離子表面活性劑為α-烯烴磺酸鹽，優(yōu)選平均碳原子含量為14-16者。
6.根據(jù)任何上述權(quán)利要求的方法，其中干性肥皂或表面活性劑的水分含量不超過15wt％，優(yōu)選不超過12wt％，更優(yōu)選不超過10wt％。
7.根據(jù)任何上述權(quán)利要求的方法，其中肥皂或表面活性劑膏體的水分含量大于15wt％，優(yōu)選大于18wt％，更優(yōu)選大于20wt％。
8.根據(jù)任何上述權(quán)利要求的方法，其中肥皂或表面活性劑膏體的水分含量為18-40wt％，優(yōu)選20-30wt％，更優(yōu)選24-30wt％。
9.根據(jù)任何上述權(quán)利要求的方法，其中干性肥皂或表面活性劑的水分含量為約1-15wt％，優(yōu)選6-12wt％，更優(yōu)選7-9wt％。
10.根據(jù)任何上述權(quán)利要求的方法，其中將來自步驟(ii)的干性肥皂或表面活性劑進(jìn)料通過在出料端帶有孔盤的擠出機(jī)/蝸壓機(jī)，由此得到肥皂或表面活性劑干條。
11.根據(jù)權(quán)利要求10的方法，其中加入到擠出機(jī)/蝸壓機(jī)中的干性肥皂或表面活性劑中含有抗粘結(jié)劑。
12.根據(jù)權(quán)利要求10或權(quán)利要求11的方法，其中擠出機(jī)/蝸壓機(jī)包括一個(gè)冷卻裝置，優(yōu)選為一個(gè)冷卻夾套，它提供充分冷卻以確保離開擠出機(jī)/蝸壓機(jī)的條狀物的溫度不超過35℃。
13.根據(jù)權(quán)利要求10-12任意一項(xiàng)的方法，其中入口溫度不超過15℃的液體在冷卻裝置中循環(huán)。
14.根據(jù)權(quán)利要求10-13任意一項(xiàng)的方法，其中液體的入口溫度為5-15℃，優(yōu)選為8-12℃。
15.根據(jù)權(quán)利要求10-14任意一項(xiàng)的方法，其中條狀物與一種或多種其它固體組分混合生產(chǎn)出粉末清潔劑組合物。
16.根據(jù)任何上述權(quán)利要求的方法，其中霧化器保持在45-55mmHg真空下。
17.根據(jù)任何上述權(quán)利要求的方法，其中霧化器噴嘴直徑為4-15mm，優(yōu)選為8-15mm，且更優(yōu)選為10-12mm。
18.根據(jù)任何上述權(quán)利要求的方法，其中通過正排量泵以1-2MT/hr的速率將預(yù)熱膏體泵入到霧化器中。
19.根據(jù)任何上述權(quán)利要求的方法，其中預(yù)熱膏體在霧化器入口處的反壓為2-8kg/cm2，優(yōu)選3-6kg/cm2，且更優(yōu)選4-4.5kg/cm2。
20.由肥皂或表面活性劑膏體生產(chǎn)干性肥皂或表面活性劑條的體系，包括(i)一個(gè)預(yù)熱肥皂或表面活性劑膏體的預(yù)熱裝置；(ii)一個(gè)調(diào)節(jié)保持在真空下的霧化器；(iii)將預(yù)熱肥皂或表面活性劑加入到霧化器中的裝置；和(iv)在出料端帶有孔盤的擠出機(jī)/蝸壓機(jī)。
全文摘要
一種干燥肥皂或表面活性劑膏體、優(yōu)選AOS膏體的方法，其中將膏體預(yù)熱到至少120℃并隨后在35－65mmHg真空下的霧化器中霧化制備干燥產(chǎn)物。
文檔編號(hào)C11D11/02GK1434854SQ00818991
公開日2003年8月6日 申請(qǐng)日期2000年11月22日 優(yōu)先權(quán)日1999年12月16日
發(fā)明者V·貝哈爾, N·G·伊耶爾, V·坎南, R·拉茲丹 申請(qǐng)人:荷蘭聯(lián)合利華有限公司