專利名稱：制備含有烷基硫酸鹽粒子和基本顆粒的洗滌劑組合物的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及通過單獨(dú)制備噴霧干燥的基本顆粒和烷基硫酸鹽粒子，然后將它們混合來制備粒狀洗滌劑組合物的方法。
制備洗滌劑顆粒傳統(tǒng)方法是噴霧干燥法。一般，洗滌劑組分如表面活性劑、洗助劑、硅酸鹽和碳酸鹽在罐中混合形成料漿，其含有約35%至50%水。此料漿接著在噴霧干燥塔中霧化減少水分?？梢詳D壓噴霧干燥的粒子，制備高密度洗滌劑顆粒。參見1987年12月29日頒發(fā)的Moore等人的美國專利4，715，979。然而，噴霧干燥方法通常由于環(huán)境及安全因素含有限定量(低于40%)的有機(jī)組分，如表面活性劑。
制備洗滌劑粒子另一個可選擇的方法是在例如連續(xù)的中和回路中通過連續(xù)中和作用，接著制成粒子。Mueller等人1991年1月28日申請的待審查的美國專利申請647，338號，其是1989年6月9日申請的364，721號的部分繼續(xù)申請，描述使用連續(xù)中和系統(tǒng)，制得高活性(＞50%活性)洗滌劑粒子，接著制成顆粒。在烷基磺酸和/或烷基苯磺酸與濃氫氧化鈉(＞約62%)中和過程中加入聚乙二醇和/或某些乙氧基化的非離子表面活性劑。該方法和由該方法制備的顆粒被包括在內(nèi)。此申請如同EP90306139.8在1990年12月12日公開。
Ofosu-Asante等人1990年7月16日申請(允許)的待審查的美國專利申請552，663號，描述制備高活性洗滌劑顆粒的方法，其包括在連續(xù)的中和系統(tǒng)中使酸形式的陰離子表面活性劑與堿金屬氫氧化物反應(yīng)，在中和產(chǎn)物形成過程中把α-氨基二羧酸加入中和系統(tǒng)中，該α-氨基二羧酸選自谷氨酸、天冬氨酸、氨基丙二酸、氨基己二酸、2-氨基-2-甲基戊二酸或它們的堿金屬鹽。高活性洗滌劑顆粒包括在內(nèi)。
Strauss等人1988年12月22申請(允許)的待審查的美國專利申請288，759號，描述使用精細(xì)分散體冷卻成粒作用，從高活性表面活性劑漿體制備濃縮表面活性劑顆粒的方法。該申請如同EP89306335.4在1990年1月3日公開。
1985年8月13日頒發(fā)的Iding等人的美國專利4，534，879，公開了從含有烷基硫酸鈉、烷基苯磺酸鈉和水溶的無機(jī)鹽的轉(zhuǎn)鼓干燥漿體制備改進(jìn)的合成表面活性劑薄片的方法。該熱薄片在具有低露點(diǎn)的低濕度環(huán)境中冷卻。
以上文件沒有一件公開通過使高活性烷基硫酸鹽粒子與含有少量至少含烷基硫酸鹽的噴霧干燥基本顆粒混合來制備顆粒狀洗滌劑組合物的快速方法。上述文件也沒有公開包括含有高含量烷基硫酸鹽C10-C16直鏈烷基苯磺酸鹽和/或C12-C18皂的粒子，與含有洗滌助劑和可溶的硅酸鹽的基本上不含烷基硫酸鹽的顆粒的組合物。
本發(fā)明涉及制備顆粒狀洗滌劑組合物的方法，包括(a)噴霧干燥料漿，其包括(按噴霧干燥的顆粒重量計(jì))低于約2%烷基硫酸鹽;0至約40%非烷基硫酸鹽的陰離子表面活性劑;約10-80%洗滌助洗劑;約1-15%可溶的硅酸鹽;
(b)通過包括連續(xù)高效中和步驟制備烷基硫酸鹽粒子，該粒子包括(按烷基硫酸鹽粒子重量計(jì))約60-99%每摩爾烷基硫酸鹽用0至約4摩爾環(huán)氧乙烷乙氧基化的C12-18烷基硫酸鹽;和(c)使上述噴霧干燥顆粒與上述烷基硫酸鹽粒子混合，其比例分別約10∶90和99∶1。
為了一開始就減少來自噴霧干燥塔的煙流發(fā)射和改善高表面活性劑噴霧干燥顆粒的物理性質(zhì)，從噴霧干燥工藝中除去烷基硫酸鹽，而其被包括在單獨(dú)制備的“烷基硫酸鹽粒子”中。已發(fā)現(xiàn)從噴霧干燥塔中去除烷基硫酸鹽降低了在噴霧干燥的“基本顆?！敝械恼承杂袡C(jī)物質(zhì)的總量，這樣改善了結(jié)塊和粘結(jié)性質(zhì)。也發(fā)現(xiàn)用單獨(dú)方法在噴霧干燥塔外部加入烷基硫酸鹽降低了塔中總的有機(jī)負(fù)荷，這樣減少了可見煙流和減少了對環(huán)境的影響。
還發(fā)現(xiàn)如果烷基硫酸鹽以單獨(dú)粒子加入時;可增加nil-p(非磷酸鹽)顆粒的生產(chǎn)率(高至約30%;基于當(dāng)量塔干燥負(fù)荷和攪合機(jī)水分)。
認(rèn)為其它主要常用的陰離子表面活性劑、直鏈烷基苯磺酸鹽(“LAS”)從噴霧干燥塔單獨(dú)除去不會產(chǎn)生如烷基硫酸鹽那樣煙流減少的結(jié)果。
經(jīng)連續(xù)中和作用制備烷基硫酸鹽粒子在上面引用的待審查的美國專利申請647，338號和552，663號中描述。
在該方法中，噴霧干燥顆粒用常用的噴霧干燥法制備。它們包括低于約2%烷基硫酸鹽、洗滌助劑和可溶的硅酸鹽。其中也可加入通常加入噴霧干燥顆粒中的其它洗滌劑組分。在單獨(dú)工藝中使用連續(xù)高效中和劑系統(tǒng)(見下述)制備烷基硫酸鹽粒子。噴霧干燥的顆粒接著與烷基硫酸粒子混合。其它常用洗滌劑組分也可被混入。
使用本發(fā)明可得到在制備時具有少的煙流發(fā)射，較高的生產(chǎn)率和改善的物理性質(zhì)的消費(fèi)者可接受的產(chǎn)品。還有，通過向組合物中加入更多烷基硫酸鹽粒子容易增加洗滌劑組合物中表面活性劑含量。由于混合烷基硫酸鹽粒子的靈活性，更容易制備高密度顆粒狀洗滌劑組合物。洗滌助劑、可溶的硅酸鹽、陰離子表面活性劑和其它所需組分可以噴霧干燥的顆粒加入，較高含量的烷基硫酸鹽很難加入噴霧干燥的顆粒中，其可以烷基硫酸鹽粒子加入。
本說明書中術(shù)語粒子與顆?？山粨Q使用。
1.烷基硫酸鹽粒子烷基硫酸鹽粒子用包括連續(xù)高效中和的步驟來制備。這些粒子包括(按烷基硫酸鹽粒子重量計(jì))約60-99%、優(yōu)選約70-90%每摩爾烷基硫酸鹽被0至約4摩爾環(huán)氧乙烷乙氧基化的C12-18、優(yōu)選C14-16烷基硫酸鹽。烷基硫酸鹽優(yōu)選不被乙氧基化(0摩爾環(huán)氧乙烷)。優(yōu)選的是烷基硫酸鹽粒子含有(按烷基硫酸鹽粒子重量計(jì))約4-25%、優(yōu)選約8-14%的C10-16、優(yōu)選C11-14直鏈烷基苯磺酸鹽，尤其使用非乙氧基化烷基硫酸鹽?？梢允褂猛榛蛩猁}與烷基乙氧基硫酸鹽的混合物。使用烷基乙氧基硫酸鹽優(yōu)選每摩爾烷基硫酸鹽約0.5至2摩爾環(huán)氧乙烷。優(yōu)選烷基硫酸鹽薄片。
有用的烷基硫酸鹽表面活性劑為水溶性的鹽。尤其是C12-16線性或支鏈的烷基硫酸堿金屬、銨和烷醇銨(如單乙醇銨或三乙醇銨)鹽。
烷基硫酸鹽粒子制備方法包括以下步驟A.酸和苛性堿的加入此方法第一步驟為在連續(xù)的中和系統(tǒng)中使C12-18烷基(乙氧基化)硫酸、和優(yōu)選的C10-16烷基苯磺酸或其混合物與氫氧化鈉溶液反應(yīng)，氫氧化鈉溶液含大于或等于約62%(重量)氫氧化物。優(yōu)選不用攪拌下進(jìn)行中和，得到中和產(chǎn)物。中和產(chǎn)物優(yōu)選含低于或等于約12%(重量)的水。
優(yōu)選的是洗滌劑組合物的原料在連續(xù)的中和系統(tǒng)中不攪拌。連續(xù)的中和系統(tǒng)優(yōu)選不包括氣密型攪拌器。
優(yōu)選的是連續(xù)中和系統(tǒng)基本不含附加的洗滌劑組合物原料。換句話說，非表面活性劑的原料，苛性堿和/或聚乙二醇優(yōu)選不加入系統(tǒng)中。例如，在連續(xù)的中和系統(tǒng)中應(yīng)當(dāng)存在低于約5%、優(yōu)選低于約1%附加原料。最優(yōu)選的是基本上不向連續(xù)的中和系統(tǒng)中加入洗滌助劑或附加的有機(jī)物質(zhì)。
C12-18烷基(乙氧基化)硫酸和C10-16烷基苯磺酸可通過任意硫酸化/磺化方法來制備，但優(yōu)選在降膜反應(yīng)器中用在空氣中的SO3來磺化。參見A.S.Davidson和B.Milwidsky的合成洗滌劑，第7版，第151-168頁(John Wiley & Sons，Inc.，1987)。
在本文中，優(yōu)選使用C12-18烷基硫酸和其與C10-16直鏈烷基苯磺酸的混合物。兩者的混合物是最優(yōu)選的、因?yàn)槠涓纳屏擞苫旌衔镏苽涞臐{液形成的洗滌劑粒子的分散性。兩種酸可以單獨(dú)物流加入連續(xù)的中和系統(tǒng)中或在加入之前混合。另外，從每種單獨(dú)酸制得的漿液可在中和之后混合。
本方法中，優(yōu)選的是C12-18烷基硫酸鈉與C10-16直鏈烷基苯磺酸鈉的最終比例是75∶25至96∶4之間，優(yōu)選的是80∶20至95∶5。
本方法步驟(a)中，C14-16烷基硫酸比C12-18烷基硫酸優(yōu)選使用。C14-15烷基硫酸是最優(yōu)選的。
C11-14直鏈烷基苯磺酸比C10-16烷基苯磺酸優(yōu)選。本文中，C12-13直鏈烷基苯磺酸是最優(yōu)選使用的。
在步驟(a)中使用的用于中和烷基硫酸和/或烷基苯磺酸的氫氧化鈉大于或等于約62%，優(yōu)選大于或等于約68%，最優(yōu)選約73%(重量)的氫氧化物。此高濃度苛性堿溶液在高溫下熔融，因此苛性堿進(jìn)料系統(tǒng)必須小心保持在所需溫度下避免“冷點(diǎn)”?！袄潼c(diǎn)”是在進(jìn)料系統(tǒng)、泵、測量系統(tǒng)、管路或閥門中達(dá)到低于苛性堿熔點(diǎn)(例如，73%苛性堿熔點(diǎn)為155°F或68.3℃)溫度的任意一點(diǎn)。該“冷點(diǎn)”能引起苛性堿結(jié)晶和進(jìn)料系統(tǒng)堵塞。一般“冷點(diǎn)”用熱水夾套、電跟蹤(electricaltracing)、電加熱套來避免。
氫氧化鈉使用量優(yōu)選略微超過中和酸所需的化學(xué)量。若在中和系統(tǒng)中過量堿度(過量苛性堿)超過約1.5%M2O(其中M為金屬屬)，漿液由于其高粘度很難通過連續(xù)的中和系統(tǒng)循環(huán)。若過量堿度降低于約0.1%，由于水解，烷基漿液不能穩(wěn)定長時間。因此優(yōu)選可通過用酸滴定測定的中和系統(tǒng)中熔融漿液的過量堿度約0.1%至1.5%，較優(yōu)選約0.2%至1.0，最優(yōu)選約0.3至0.7%。
酸和苛性堿分別加入連續(xù)中和系統(tǒng)中，優(yōu)選由高剪切混合器加入，這樣它們盡可能快速混合在一起。高剪切混合器特別優(yōu)選設(shè)計(jì)用于完成粘性液體的混合。
一般，在連續(xù)的中和回路中，組分通過泵(一般的離心泵)進(jìn)入系統(tǒng)，使物料通過回路中的熱交換器循環(huán)并通過泵返回，新的物料在那里被加入。系統(tǒng)中的物料連續(xù)重復(fù)循環(huán)，流出的產(chǎn)物和進(jìn)入的物料一樣多。產(chǎn)物經(jīng)通常在泵之后的控制閥流出。連續(xù)中和回路的再循環(huán)比例是約1∶1至50∶1。中和反應(yīng)溫度可通過熱交換器冷卻量的調(diào)解略微控制。通過改變加入的酸和苛性堿的量可控制“物料通過量”。
連續(xù)的中和回路應(yīng)按如下改進(jìn)來實(shí)施本方法(1)使回路絕熱;
(2)把離心泵換成正位移泵，其能較好地輸送非常粘性的物料;
(3)安裝苛性堿進(jìn)料系統(tǒng)，其能輸送濃苛性堿(大于約50%固體);
(4)經(jīng)安裝在生產(chǎn)線上的高剪切混合器加入物料;
(5)優(yōu)選在高剪切混合器之后按裝聚乙二醇和/或乙氧基化非離子表面活性劑的計(jì)量系統(tǒng);和(6)把酸和苛性堿的進(jìn)料物流加入高剪切混合器中，以致發(fā)生可能的最高程度的混合;
(7)回路的溫度應(yīng)當(dāng)足夠高，以得到確保充分的再循環(huán)和混合的低粘度漿液。然而溫度不應(yīng)太高，它會引起烷基硫酸或烷基硫酸鹽的水水解。在回路中一般的漿液溫度約180°F(82.2℃)至230°F(110℃)，優(yōu)選約200°F(93.3℃)至210°F(98.9℃)。
B.聚乙二醇和/或乙氧基化非離子表面活性劑的加入在中和產(chǎn)物形成過程中，向連續(xù)的中和系統(tǒng)中加入本方法第二步的選擇組分，分子量約2000至50，000的聚乙二醇和/或式R(OC2H4)nOH的乙氧基化非離子表面活性劑，其中R為C12-18烷基或C8-16烷基酚基，n為約9至約80，其熔點(diǎn)大于或等于約120°F(48.9℃)。步驟(b)的附加組分與步驟(a)的混合物的重量比例約1∶5至約1∶20。
聚乙二醇和/或乙氧基化的非離子表面活性劑可在任一點(diǎn)單獨(dú)或以混合物形式加入到連續(xù)的中和系統(tǒng)中。在中和回路中，這些附加組分優(yōu)選在高剪切混合器之后和再循環(huán)泵之前加入回路。附加組分在加入中和系統(tǒng)之前必須熔融，以便可以計(jì)量。
這兩種附加組分被選擇是因?yàn)樗鼈冊鰪?qiáng)了洗滌劑性能，在低于約120°F(48.9℃)下為固體，因此，在室溫下穩(wěn)定的洗滌粒子可從中和的漿液制備。它們被選擇也因?yàn)橥ㄟ^降低了中和回路中高活性漿液的粘度，每個附加組分可作為方法的助劑。在中和器回路起動過程中，表面活性劑濃度通過“中間相”區(qū)域增加，因此粘度的降低是尤其重要的。一些烷基硫酸鏈長具有很高“中間相”粘度-一般的濃度為40%至60%。
分子量約2，000至50，000的聚乙二醇比乙氧基化的非離子表面活性劑優(yōu)選。聚乙二醇分子量優(yōu)選的是3，000至20，000，較優(yōu)選的是7，000至12，000，最優(yōu)選的是分子量為8，000(“PEG8，000”)的聚乙二醇。本發(fā)明中，聚乙二醇與步驟(a)的酸/苛性堿混合物的優(yōu)選重量比例為約1∶8至約1∶12。對于分子量8，000的聚乙二醇，優(yōu)選的重量比例為一份PEG8，000比十份酸/苛性堿混合物。
由乙二醇與足量的環(huán)氧乙烷聚合形成的聚乙二醇，為分子量約2000至50，000的化合物。其也可由UnionCarbide(Danbury，CT)得到。
優(yōu)選的乙氧基化非離子表面活性物質(zhì)具有式R(OC2H4)nOH，其中R為C12-18烷基，n為約12至30。最優(yōu)選的是每摩爾醇被18摩爾環(huán)氧乙烷乙氧基化的牛油醇(“TAE18”)。乙氧基化非離子表面活性劑的優(yōu)選熔點(diǎn)大于約140°F(60℃)。
本文其它乙氧基化非離子表面活性劑的例子為1摩爾癸基酚與9摩爾環(huán)氧乙烷，1摩爾十二烷基酚與16摩爾環(huán)氧乙烷，1摩爾十四烷基酚與20摩爾環(huán)氧乙烷或1摩爾十六烷基酚與30摩爾環(huán)氧乙烷的縮合產(chǎn)物。
連續(xù)的中和作用可由包括以下步驟的方法來進(jìn)行(a)在高活性連續(xù)中和回路中，使酸形式的所述烷基硫酸與氫氧化鈉溶液反應(yīng)制得中和產(chǎn)物，該氫氧化鈉溶液為約30-75%(重量)氫氧化物，其以化學(xué)計(jì)量至略微過量的化學(xué)計(jì)量存在;
(b)在所述中和產(chǎn)物形成過程中，向該連續(xù)高活性中和回路中加入選自谷氨酸、天冬氨酸、氨基丙二酸、氨基己二酸和2-氨基-2-甲基戊二酸的α-氨基二羧酸或它們的堿金屬鹽。這樣，由于步驟(b)的產(chǎn)物制得的粒子含約0.2-15%(重量)α-氨基二羧酸鹽。
優(yōu)選谷氨酸或天冬氨酸的堿金屬鹽加入中和回路中。優(yōu)選約1-10%(重量)谷氨酸單和/或二鈉加入中和回路中。
堿金屬氫氧化物溶液優(yōu)選為約62-73%(重量)氫氧化物。氫氧化鈉是優(yōu)選的。
中和產(chǎn)物優(yōu)選含有低于或等于約12%(重量)的水。
C.粒子的制備制備該烷基硫酸鹽粒子方法的第三步驟是制備洗滌劑粒子。洗滌劑粒子可用各種方法由連續(xù)中和作用系統(tǒng)流出的中和產(chǎn)物來制備。所需的洗滌劑粒子大小分布范圍約100至1200微米，優(yōu)選約150至600微米，平均300微米。
來自連續(xù)中和回路的熔融漿液可在造粒(冷卻)塔中霧化成微滴。為避免完全成粒，熔融漿液可同時冷卻和擠壓，切割和磨細(xì)成所需的粒子大小。
第三種選擇的方法是使熔融漿液在冷卻輥或任意的熱交換單元中冷卻，直至其達(dá)到松軟稠度，這時其它洗滌組分可摻入。產(chǎn)生的粉團(tuán)接著用機(jī)械方法制成顆粒。
第四種并是優(yōu)選的選擇方法為使熔融漿液在冷卸輥上冷卻成薄片，接著把薄片磨成所需的粒子大小。若需附加干燥，在研磨之前，冷卻的薄片可在轉(zhuǎn)鼓中用熱空氣或在流化床中干燥。
Ⅱ.噴霧干燥顆粒本方法中使用的噴霧干燥顆粒可用任意通常噴霧干燥法來制備。用包括噴霧干燥料漿的噴霧干燥法來制備，該料漿含有(按噴霧干燥的顆粒重量計(jì))低于約2%烷基硫酸鹽;0至約40%非烷基硫酸鹽的陰離子表面活性劑;約10-80%洗滌助劑;和約1-15%，優(yōu)選2-5%的可溶的硅酸鹽(作為結(jié)構(gòu)劑)。
約5-30%陰離子表面活性劑是優(yōu)選的。陰離子表面活性劑優(yōu)選C10-16直鏈烷基苯磺酸鹽。約10-20%C11-C14直鏈烷基苯磺酸鈉是最優(yōu)選的。
Nil-P顆粒是優(yōu)選的。噴霧干燥的顆粒優(yōu)選含有約30-60%(重量)選自碳酸鹽、檸檬酸鹽、鋁硅酸鹽和其混合物的洗滌助劑。最優(yōu)選的包括約5-60%(重量)碳酸鈉和/或水溶的無機(jī)鹽，優(yōu)選硫酸鈉。
在一個實(shí)施方案中，噴霧干燥的顆粒含有約5-50%(重量)鋁硅酸鈉。
可適用的噴霧干燥法在1987年12月29日頒發(fā)的Moore等人的美國專利4，715，979、1990年10月16日頒發(fā)的Chamberlain的美國專利4，963，226、和1982年8月17日頒發(fā)的Allaway等人的美國專利4，344，871中描述這些專利在本文引為參考文獻(xiàn)。
Ⅲ.混合噴霧干燥顆粒與烷基硫酸鹽粒子混合，比例約10∶90至99∶1，較優(yōu)選的約50∶50至99∶1，較優(yōu)選的約70∶30至90∶10，最優(yōu)選的約85∶15?；旌峡捎贸Ｓ梅椒?。按成品組合物重量計(jì)，優(yōu)選約2-40%洗滌助劑與(成品)顆?；旌稀?br> 烷基硫酸鹽粒子和所述的噴霧干燥顆粒優(yōu)選與按成品組合物重量計(jì)約3-10%檸檬酸和有效量的香料和酶混合。
Ⅳ.組合物要求認(rèn)為在本說明書中包括有兩項(xiàng)發(fā)明;制備組合物的方法，和該組合物。后者含有烷基硫酸鹽粒子，其包括約4-20%C10-16直鏈烷基苯磺酸鹽和/或增加在冷水中的溶解力的C12-18(椰子)皂，由于上述同樣原因，烷基硫酸鹽被包括在高活性粒子中而不是在基本顆粒中。
被包括的顆粒狀洗滌劑組合物含有(按成品組合物重量計(jì))(a)約1-90%烷基硫酸鹽粒子，其含有(按烷基硫酸鹽粒子重量計(jì))約60-99%每摩爾烷基硫酸鹽被0至約4mols環(huán)氧氧乙烷乙氧基化的C12-18烷基硫酸鹽;約4-20%C10-16直鏈烷基苯磺酸鹽和/或C12-18皂;和(b)約10-99%基本顆粒，含有(按顆粒重量計(jì))低于約2%烷基硫酸鹽，0至約40%非烷基硫酸鹽的陰離子表面活性劑，約10-80%洗滌助劑和約1-15%可溶的硅酸鹽。
本說明書中優(yōu)選的顆粒洗滌劑組合含有(按成品組合物重量計(jì))(a)約1-90%烷基硫酸鹽粒子，基本包括(按烷基硫酸鹽粒子重量計(jì))約60-90%C12-18烷基硫酸鹽;約4-20%C10-16直鏈烷基苯磺酸鹽和/或C12-18皂;約5-20%分子量約2，000至50，000的聚乙二醇;約0.2-15%選自谷氨酸、天冬氨酸、氨基丙二酸、氨基己二酸和2-氨基-2-甲基戊二酸的α-氨基二羧酸或它們的堿金屬鹽;約1-15%水和/或未反應(yīng)物;和(b)約10-99%基本顆粒，含有低于約2%磷。
噴霧干燥的顆粒含有0至約40%，優(yōu)選約2-40%非烷基硫酸鹽的陰離子表面活性劑;約10-80%洗滌助劑;約1-15%可溶的硅酸鹽。
噴霧干燥顆粒優(yōu)選含有約15-20%C10-16直鏈烷基苯磺酸鹽和約2-5%可溶的硅酸鈉。噴霧干燥的顆粒也優(yōu)選含有約30-60%(重量)選自于碳酸鹽、檸檬酸鹽、鋁硅酸鹽和其混合物的洗滌助劑。它們較優(yōu)選含有約5-60%(重量)碳酸鈉和/或硫酸鈉。
噴霧干燥顆粒還優(yōu)選含有約1-10%平均分子量約1，000至10，000的丙烯酸或其鹽的均聚物或共聚物。顆粒洗滌劑組合物中磷含量低于約2.0%，優(yōu)選0。
以下是單獨(dú)優(yōu)選的烷基硫酸鹽粒子(a)直鏈烷基苯磺酸鹽為約6-12%C11-14LAS;烷基硫酸鹽為約65-95%C14-16烷基硫酸鹽;聚乙二醇約5-15%，其分子量約4，000和12，000;α-氨基二羧酸鹽約1-3%，并最優(yōu)選的為谷氨酸單和/或二鈉;與水和/或未反應(yīng)物約2-8%。
優(yōu)選LAS與烷基硫酸鹽的比例約60∶40至80∶20，最優(yōu)選70∶30。
組合物優(yōu)選還含有(混合在兩種顆粒表面)(c)按成品組合物重量計(jì)，約2-40%，優(yōu)選5-15%洗滌助劑，或(c)按成品組合物重量計(jì)，約3-10%檸檬酸和有效量的香料和酶。酶優(yōu)選蛋白酶、脂酶和/或纖維素酶，其占組合物重量低于約3%，香料也如此。
(a)與(b)的比例，分別優(yōu)選約50∶50至1∶99，最優(yōu)選約30∶70至10∶90。
Ⅴ.選擇性組分本文中可使用的洗滌表面活性劑的例子在1971年5月18日頒發(fā)的Collier的美國專利3，579，454第11列45行至13列64行中公開，該專利本文引為參考文獻(xiàn)，表面活性劑的進(jìn)一步討論公開在美國專利3，936，537中，尤其11列39行至13列52行，該專利本文引為參考文獻(xiàn)。陰離子合成表面活性劑是特別優(yōu)選的。
在成品洗滌劑組合物中也可包括陽離子表面活性劑。本文中有用的這些和其它陽離子表面活性劑在1980年10月14日頒發(fā)的Cambre的美國專利4，228，044(本文引為參考文獻(xiàn))中更完全公開。
本文洗滌劑組合物中可包括的其它選擇性組分包括洗滌助劑、螯合劑、漂白劑、防晦暗劑和防腐蝕劑、香料和色料、和列舉在Baskerville的美國專利3，936，537，19列53行至21列21行(本文引為參考文獻(xiàn))中的其它選擇性組分。螯合劑也在Bush等人的美國專利4，663，071，17列54行至18列68行(本文引為參考文獻(xiàn))中描述。泡沫調(diào)節(jié)劑也是選擇性組分，在1976年1月20日頒發(fā)給Bartoletta等人的美國專利3，933，672和1979年1月23日頒發(fā)給Gault等人的美國專利4，136，045(兩者引為本文參考文獻(xiàn))中描述。洗滌助劑列舉在Baskerville人的專利，13列54行至16列16行和1987年5月5日頒發(fā)的Bush等人的美國專利4，663，071(兩者引為本文參考文獻(xiàn))中。這種助洗劑包括，例如磷酸鹽、鋁硅酸鹽、硅酸鹽、碳酸鹽、C10-C18烷基單羧酸鹽、多羧酸鹽、多磷酸鹽和其混合物。
本文中使用的所有份數(shù)、百分比和比例，除非另有說明，均按重量計(jì)。
實(shí)施例Ⅰ按以下配方制備烷基硫酸鹽粒子重量%(C14-15)烷基硫酸鈉 72.8直鏈(C12.3)烷基苯磺酸鈉 10.6
水2.0硫酸鈉1.6聚乙二醇(MW＝8000)8.3谷氨酸單/二鈉2.1其它組分2.6首先噴霧干燥以下配方的含水料漿來制備洗滌劑組合物重量%產(chǎn)品A產(chǎn)品B(對照)(試驗(yàn))直鏈(C12.3)烷基苯磺酸鈉 14.88 15.39(C14-15)烷基硫酸鈉 6.38 0.00碳酸鈉10.9612.02聚丙烯酸鈉(MW=4500)3.513.85鋁硅酸鈉29.4832.34硅酸鈉(1.6SiO2:Na2O) 2.41 2.64熒光增白劑0.300.32硫酸鈉21.5822.79聚乙二醇(MW=8000)1.620.99Dearant*0.11 0.12水分8.779.54＊Dow Corning DC-544在直徑10英寸逆流噴霧干燥塔中，用單嘴以7401b/hr進(jìn)行噴霧干燥，入口空氣溫度約390°F，排出溫度約200°F。
然后，根據(jù)以下配方經(jīng)混合制備最終洗滌劑組合物噴霧干燥的顆粒91.2483.16檸檬酸5.55.5香料0.300.34蛋白酶/淀粉酶0.90.9硫酸銨22烷基硫酸鹽粒子08.01泡沫抑制劑0.060.06＊＊Alcalase/Rapidase(Novo)產(chǎn)品A代表對照洗滌劑組合物，按以上描述方法制備。產(chǎn)品B用類似方法制備，只是含有混合的烷基硫酸鹽粒子。其在化學(xué)上等價于對照產(chǎn)品。
結(jié)果在消費(fèi)者家用洗衣機(jī)中使用兩周內(nèi)(單產(chǎn)品隨意實(shí)驗(yàn))，由消費(fèi)者評價以上描述的兩種洗衣用產(chǎn)品時，它們效率相等。
結(jié)論烷基硫酸鹽粒子/噴霧干燥顆?；旌衔镏苽湎匆掠孟礈靹┙M合物，其化學(xué)上等價于普通洗滌劑組合物，消費(fèi)者感覺無變化。該混合提供了增加容量和降低了噴霧干燥塔的有機(jī)發(fā)射的工藝優(yōu)點(diǎn)。
實(shí)施例Ⅱ在以下洗滌劑配制中可使用實(shí)施例Ⅰ中描述的烷基硫酸鹽粒子。
重量%產(chǎn)品C產(chǎn)品D(對照)(試驗(yàn))直鏈(C12.3)烷基苯磺酸鈉 9.70 8.29(C14-15)烷基硫酸鈉 9.70 0.00碳酸鈉1010聚丙烯酸鈉(MW4500)3.23.2鋁硅酸鈉26.926.9硅酸鈉(1.6SiO2:Na2O) 2.2 2.2熒光增白劑0.270.27硫酸鈉19.6918.82聚乙二醇(MW=8000)1.480.37Deaerant*0.1 0.1水分87.73混合的檸檬酸5.55.5香料0.300.34蛋白酶/淀粉酶0.90.9硫酸銨22烷基硫酸粒子013.32泡沫抑制劑0.060.06＊Dow Corning DC-544＊＊Alcalase/Rapidase(Novo)這些配方在化學(xué)上彼此等價。對照產(chǎn)品C與實(shí)施例Ⅰ的對照產(chǎn)品A相同，只是表面活性劑烷基硫酸鹽與直鏈烷基苯磺酸鹽的比例從30∶70變化至50∶50。產(chǎn)品C不再可用噴霧干燥法制備，是由于由附加的烷基硫酸鹽加入到噴霧干燥塔中的殘余有機(jī)物的環(huán)境限制。然而，產(chǎn)品D可被制備，其甚至比產(chǎn)品A具有低的環(huán)境影響。在烷基硫酸鹽為優(yōu)選的表面活性劑情況下，產(chǎn)品D預(yù)計(jì)是較好的。
實(shí)施例Ⅲ.
在以下洗滌劑配制中可使用實(shí)施例Ⅰ中描述的烷基硫酸鹽粒子重量%產(chǎn)品E產(chǎn)品F(對照)(試驗(yàn))直鏈(C12.3)烷基苯磺酸鈉 19.09 17.90(C14-15)烷基硫酸鈉 8.18 0碳酸鈉1010聚丙烯酸鈉(MW4500)3.23.2鋁硅酸鈉26.926.9硅酸鈉(1.6SiO2:Na2O) 2.2 2.2熒光增白劑0.270.27硫酸鈉11.8211.06聚乙二醇(MW=8000)1.480.55Deaernt*0.1 0.1水分87.78混合的檸檬酸5.55.5香料0.300.34蛋白酶/淀粉酶0.90.9
硫酸鋁22烷基硫酸鹽粒子011.24泡沫抑制劑0.060.06＊道氏制粒DC-544＊＊Alcalase/Rapidase(Novo)這些配方在化學(xué)上彼此等價。對照產(chǎn)品E與實(shí)施例Ⅰ中的對照產(chǎn)品A相同，只是配方中總表面活性劑(直鏈烷基苯磺酸鹽加上烷基硫酸鹽)由19.40%增加至27.27%。產(chǎn)品E不再用噴霧干燥法制備，是由于安全和環(huán)境影響，和因?yàn)閲婌F干燥顆粒的物理性質(zhì)預(yù)計(jì)是差的(即結(jié)塊和粘結(jié))。然而，產(chǎn)品F可用噴霧干燥和混合烷基硫酸鹽粒子的組合方法來制備。在表面活性劑對污垢敏感方面，該產(chǎn)品預(yù)計(jì)比產(chǎn)品A好。
實(shí)施例Ⅳ在直徑10英尺逆流噴霧干燥塔中制備以下洗滌劑組合物對照試驗(yàn)C12.3烷基苯磺酸鈉 11.45 11.27C14.5烷基硫酸鈉 11.45 0鋁硅酸鈉(水合的,20%水)28.9028.90碳酸鈉17.0017.00硅酸鈉(1.6SiO2:Na2O) 5.35 5.35聚丙烯酸鈉(MW=4500)3.53.5聚乙二醇(MW=8000)1.20熒光增白劑0.220.22牛油脂肪酸1.281.28水,硫酸鈉其余其余結(jié)塊等級結(jié)果:
在20 lb負(fù)荷下,破壞結(jié)塊力(lbs/in2) 5.2 2.3分析的水11.411.1試驗(yàn)產(chǎn)品物理性質(zhì)(較差的結(jié)塊等級)的改善證明了減小噴霧干燥顆粒的表面活性劑含量的優(yōu)點(diǎn)。即使松脆助劑聚乙二醇(MW＝8000)與最松脆的表面活性劑烷基硫酸鹽一起除去，事實(shí)也如此。
實(shí)施例Ⅴ適宜制粒成有流動性的粒子的高活性洗滌物質(zhì)的制備方法如下設(shè)備降膜SO3反應(yīng)器用于制備酸形式的C14-15烷基硫酸鹽。把酸加入由Chemithon Corporation of Seattle，Washington提供的高效中和系統(tǒng)中。此定做的中和系統(tǒng)由含有用于冷卻的熱交換器的循環(huán)回路、適于高粘性流體的循環(huán)泵、加入反應(yīng)混合物的高剪切混合器組成。
為了得到高活性粒子有流動性必需的很低含量的水，改進(jìn)了中和回路，能容納70%氫氧化鈉熔體不同于中和回路通常使用的38-50%氫氧化鈉熔體。這種改進(jìn)的中和回路由熱水夾套和苛性堿進(jìn)料系統(tǒng)的電加熱設(shè)備組成，以保持70%苛性堿的熔點(diǎn)在約155°F(68.3℃)以上。
另外必需的改進(jìn)是加入計(jì)量系統(tǒng)，其使聚乙二醇注入在高剪切混合物器出料側(cè)的中和回路中。聚乙二醇的存在促進(jìn)了漿料在循環(huán)回路中的泵輸送，降低了成品物質(zhì)的粘性。具有分子量約8000的聚乙二醇以熔體(約160°F或71.1℃)形式以每10份活性、C14-15烷基硫酸鈉約1份聚乙二醇8000的速率加入。
操作在起始時，中和回路裝入水，用熱交換器和含有循環(huán)回路的雙層管路中的熱水使系統(tǒng)維持在180-230°F(82.2-110℃)。起動循環(huán)泵和高剪切混合器。
向高剪切混合器中加入70%氫氧化鈉和C14-15烷基硫酸，并使其反應(yīng)。計(jì)量氫氧化鈉和C14-15烷基硫酸，使氫氧化鈉略微過量。循環(huán)回路中被取代的物質(zhì)經(jīng)止回閥排出。
隨著操作的繼續(xù)，水從回路中被取代，C14-15烷基硫酸鈉的濃度增加至超過70%。繼續(xù)操作直至所需量的高活性，制得了低水分物質(zhì)。停止反應(yīng)物料進(jìn)料，用熱水沖洗反應(yīng)回路。
結(jié)果制得的熔融料漿被冷卻并手工研磨成具有以下組成的有流動性的粒狀產(chǎn)品。
C14-15烷基硫酸鈉 74.9%聚乙二醇80008.5%水9.1%氫氧化鈉0.6%未反應(yīng)物/其余組分6.9%實(shí)施例Ⅵ根據(jù)以下配方制備烷基硫酸鹽粒子公稱重量%(C14-15)烷基硫酸鈉 75.0
水11.0硫酸鈉2.5聚乙二醇(MW＝8000)7.5其余組分4.0首先噴霧干燥以下配方的含水料漿來制備洗滌劑組合物重量%產(chǎn)品A產(chǎn)品B(對照)(試驗(yàn))直鏈(12.3)烷基苯磺酸鈉 11.90 13.25(C14-15)烷基硫酸鈉 11.02 0.00碳酸鈉18.2118.87聚丙烯酸鈉(MW=4500)3.344.12鋁硅酸鈉23.3931.40硅酸鈉(1.6SiO2:Na2O) 1.82 1.90熒光增白劑0.310.28硫酸鈉15.0820.94聚乙二醇(MW=8000)0.940.32牛油鈉皂1.031.36水分7.967.56在直徑10英寸逆流噴霧干燥塔中，用單噴嘴以740lb/hr進(jìn)行噴霧干燥。入口空氣溫度約390°F，排出溫度約200°F。
接著根據(jù)以下配方經(jīng)混合制備最終洗滌劑組合物
噴霧干燥顆粒100.0084.37烷基硫酸鹽粒子015.63產(chǎn)品A代表按以上描述制備的對照洗滌劑組合物。產(chǎn)品B用類似方法制備，只是含有混合的烷基硫酸鹽粒子，在化學(xué)上其等價于對照產(chǎn)品。
結(jié)論烷基硫酸鹽粒子/噴霧干燥的顆粒混合物制備洗衣用洗滌劑，其在化學(xué)上等價于通用的洗滌劑組合物。這種混合提供了增加容量和降低噴霧干燥塔有機(jī)發(fā)射的工藝優(yōu)點(diǎn)。
權(quán)利要求
1.制備顆粒狀洗滌劑組合物的方法，其特征在于包括(a)噴霧干燥料漿，其含有(按噴霧干燥的顆粒重量計(jì))低于約2%烷基硫酸鹽；0至約40%非烷基硫酸鹽的陰離子表面活性劑；約10-80%洗滌助劑；和約1-15%可溶的硅酸鹽；(b)用包括高效連續(xù)中和的步驟制備烷基硫酸鹽粒子，該粒子含有(按烷基硫酸鹽粒子重量計(jì))約60-99%每摩爾烷基硫酸鹽用0至約4摩爾環(huán)氧乙烷乙氧基化的C12-18烷基硫酸鹽；和(c)混合比例約10∶90和99∶1的所述噴霧干燥的顆粒與所述的烷基硫酸鹽粒子。
2.根據(jù)權(quán)利要求1的方法，其中在所述噴霧干燥顆粒中的所述陰離子表面活性劑為C10-16直鏈烷基苯磺酸鹽。
3.根據(jù)權(quán)利要求1的方法，其中所述噴霧干燥的顆粒含有約30-60%(重量)選自碳酸鹽、檸檬酸鹽、鋁硅酸鹽和其混合物的洗滌助劑。
4.根據(jù)權(quán)利要求2的方法，其中所述噴霧干燥的顆粒含有約5-50%(重量)鋁硅酸鈉。
5.根據(jù)權(quán)利要求3的方法，其中所述噴霧干燥的顆粒還含有約5-60%(重量)碳酸鈉和/或水溶的無機(jī)鹽。
6.根據(jù)權(quán)利要求5的方法，其中所述料漿還含有約2-5%可溶的硅酸鈉。
7.根據(jù)權(quán)利要求1的方法，其中所述高效連續(xù)中和作用用包括以下步驟的方法進(jìn)行(a)在連續(xù)中和系統(tǒng)中，使C12-18烷基磺酸與大于或等于約62%(重量)氫氧化物的氫氧化鈉溶液反應(yīng)，制得中和產(chǎn)物;(b)在所述中和產(chǎn)物形成過程中，向所述連續(xù)中和系統(tǒng)中加入分子量約2，000至50，000的聚乙二醇;式R(OC2H4)nOH的乙氧基化非離子表面活性劑，其中R為C12-18烷基或C8-16烷基酚基，n為約9至約80，熔點(diǎn)大于或等于約120°F(48.9℃);或其混合物;其中步驟(b)的附加組分與步驟(a)的產(chǎn)物的重量比例為約1∶5至約1∶20。
8.根據(jù)權(quán)利要求7的方法，其中C10-16直鏈烷基苯磺酸也加入所述的連續(xù)中和系統(tǒng)中，這樣所述烷基硫酸鹽粒子含有約4-25%C10-16直鏈烷基苯磺酸鹽。
9.根據(jù)權(quán)利要求7的方法，其中洗滌劑組合物原料不在連續(xù)中和系統(tǒng)中攪拌。
10.根據(jù)權(quán)利要求7的方法，其中所述連續(xù)中和系統(tǒng)基本不含附加的原料。
11.根據(jù)權(quán)利要求10的方法，其中所述連續(xù)中和系統(tǒng)不包括氣密型攪拌器。
12.根據(jù)權(quán)利要求9的方法，其中基本上洗滌助劑或附加有機(jī)原料不加入到所述連續(xù)中和系統(tǒng)中。
13.根據(jù)權(quán)利要求12的方法，其中所述中和產(chǎn)物含有低于或等于約12%(重量)水。
14.根據(jù)權(quán)利要求10的方法，其中所述連續(xù)中和系統(tǒng)為連續(xù)中和回路。
15.根據(jù)權(quán)利要求10的方法，其中所述步驟(b)的附加組分為分子量約3，000至20，000的聚乙二醇。
16.根據(jù)權(quán)利要求14的方法，其中所述步驟(b)附加組分與步驟(a)產(chǎn)物的重量比例為1∶10。
17.根據(jù)權(quán)利要求14的方法，其中所述步驟(b)的附加組分為分子量8000的熔融聚乙二醇。
18.根據(jù)權(quán)利要求10的方法，其中R為C12-18烷基，n為約12至約30。
19.根據(jù)權(quán)利要求1的方法，其中所述高效連續(xù)中和用包括以下步驟的方法進(jìn)行(a)在高效連續(xù)中，作用回路中，使酸形式的所述烷基硫酸鹽與氫氧化鈉溶液反應(yīng)，制得中和產(chǎn)物，氫氧化鈉溶液為約30-75%(重量)氫氧化物并以化學(xué)量至略微化學(xué)過量存在;(b)在所述中和產(chǎn)物形成過程中，向所述連續(xù)高效中和回路中加入選自于谷氨酸、天冬氨酸、氨基丙二酸、氨基己二酸和2-氨基-2-甲基戊二酸的α-氨基二羧酸或它們的堿金屬鹽，這樣，從步驟(b)產(chǎn)物制得的粒子含有約0.2-15%(重量)α-氨基二羧酸鹽。
20.根據(jù)權(quán)利要求19的方法，其中向所述中和回路中加入谷氨酸或天冬氨酸的堿金屬鹽。
21.根據(jù)權(quán)利要求20的方法，其中所述堿金屬氫氧化物溶液含有62-73%(重量)氫氧化物。
22.根據(jù)權(quán)利要求21的方法，其中向中和回路中加入1-10%(重量)谷氨酸單或二鈉。
23.根據(jù)權(quán)利要求19的方法，其中所述堿金屬氫氧化物溶液為氫氧化鈉溶液。
24.根據(jù)權(quán)利要求20的方法，其中所述中和產(chǎn)物含有低于或等于約12%(重量)水。
25.根據(jù)權(quán)利要求19的方法，包括在所述中和產(chǎn)物形成過程中，向中和回路中加入分子量約2，000至50，000的聚乙二醇，式R(OC2H4)nOH的乙氧基化非離子表面活性劑，其中R為C12-18烷基或C8-16烷基酚基，n為約9至約80，熔點(diǎn)大于或等于約120°F(48.9℃);或其混合物，其與步驟(a)組分的重量比例約1∶5至1∶20。
26.根據(jù)權(quán)利要求25的方法，其中加入分子量約7000至12，000的聚乙二醇。
27.根據(jù)權(quán)利要求26的方法，其中所述聚乙二醇分子量約8000，所述聚乙二醇與步驟(a)組分的重量比例為約1∶10。
28.根據(jù)權(quán)利要求19的方法，還包括同時冷卻和擠壓熔融中和產(chǎn)物，切割或研磨成洗滌劑粒子。
29.根據(jù)權(quán)利要求19的方法，還包括在冷卻輥上冷卻步驟(b)所述產(chǎn)物，直至固化，并把所述固化產(chǎn)物從所述冷卻輥上剝落成洗滌劑薄片，干燥至水分低于約5%，并機(jī)械研磨成洗滌劑粒子。
30.根據(jù)權(quán)利要求3的方法，其中所述烷基硫酸鹽粒子含有約70-90%C14-16烷基硫酸鈉。
31.根據(jù)權(quán)利要求1的方法，還包括把按成品組合物重量計(jì)約2-40%洗滌助劑與所述烷基硫酸鹽粒子和所述噴霧干燥顆?；旌?。
32.根據(jù)權(quán)利要求1的方法，其中所述顆粒狀洗滌劑組合物中磷含量低于約2.0%。
33.根據(jù)權(quán)利要求2的方法，包括把按成品組合物重量計(jì)約3-10%檸檬酸，有效量的香料和酶與所述烷基硫酸鹽粒子和所述噴霧干燥顆?；旌稀?br> 34.根據(jù)權(quán)利要求19的方法，其中烷基硫酸鹽粒子與噴霧干燥顆粒的比例約30∶70至10∶90。
全文摘要
本發(fā)明涉及含有由包括連續(xù)中和步驟制備的混合的高活性烷基硫酸鹽粒子、和含有洗滌助劑、可溶的硅酸鹽并基本不含烷基硫酸鹽的噴霧干燥顆粒的粒狀洗滌劑組合物的制備方法。
文檔編號C11D11/02GK1070222SQ9210951
公開日1993年3月24日 申請日期1992年7月15日 優(yōu)先權(quán)日1991年7月15日
發(fā)明者G·J·卡明斯基, F·J·米勒 申請人:普羅格特-甘布爾公司