專(zhuān)利名稱(chēng)：生產(chǎn)顆粒組分的方法和設(shè)備的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及用來(lái)生產(chǎn)均勻的顆粒組分的方法和設(shè)備，更具體地說(shuō)，涉及可以用來(lái)生產(chǎn)均勻的洗滌劑顆粒組分的方法和設(shè)備。
背景技術(shù)：
制造洗滌劑顆粒的最廣泛采用的方式之一是通過(guò)一種噴霧干燥過(guò)程。通過(guò)霧化噴嘴對(duì)洗滌劑混合物進(jìn)行噴霧，并在干燥塔中在氣流中對(duì)所形成的液滴進(jìn)行干燥。通常通過(guò)壓力噴嘴或漩渦噴嘴實(shí)現(xiàn)噴霧。由這些技術(shù)獲得的洗滌劑產(chǎn)品典型的顆粒尺寸在很寬的范圍內(nèi)變化。例如，對(duì)于帶有反向的干燥空氣流的漩渦霧化器來(lái)說(shuō)，典型的顆粒尺寸范圍由大約100微米到大約1100微米，形成不均勻的顆?；蛭⒘?。
生產(chǎn)均勻的液滴和所形成的顆粒的困難對(duì)于傳統(tǒng)的霧化技術(shù)來(lái)說(shuō)是一個(gè)眾所周知的問(wèn)題。已經(jīng)知道一些使這一問(wèn)題減到最小的霧化方法。在這些方法中有超聲霧化技術(shù)，靜電霧化技術(shù)和聲音霧化技術(shù)。然而，這些技術(shù)中沒(méi)有一種技術(shù)可以用來(lái)生產(chǎn)有較大顆粒尺寸(即，至少500微米)的洗滌劑顆粒。典型地，洗滌劑漿液是一種高粘度的以水為基礎(chǔ)的非牛頓混合物，它含有大約70％的固體。此外，典型的洗滌劑漿液是導(dǎo)電的并且有腐蝕性(pH值大于12)。因?yàn)榈湫偷叵礈靹{液有高粘度，并且固體含量高，所以，傳統(tǒng)的超聲霧化器不能適當(dāng)?shù)靥幚磉@種漿液。此外，由于洗滌劑漿液導(dǎo)電并且粘稠，靜電霧化器通常無(wú)法處理它。進(jìn)而，因?yàn)闈{液將顯著地衰減對(duì)于聲音霧化過(guò)程是必要的聲波，所以進(jìn)行聲音霧化典型地是不可能的。
為了滿(mǎn)足商業(yè)上對(duì)制造的要求，典型地要求用于洗滌劑漿液的任何霧化方法要有每小時(shí)大約50-60噸的生產(chǎn)能力。然而，典型的霧化技術(shù)被看作為低生產(chǎn)能力的方法，先前已知的霧化方法中沒(méi)有一個(gè)方法可以在一個(gè)單元中處理這樣數(shù)量的漿液。因此，可能需要多個(gè)霧化單元提供所需要的生產(chǎn)能力。然而，使用多個(gè)單元要求附加的投資支出。這樣，對(duì)于以相當(dāng)高的生產(chǎn)能力制備均勻的顆粒組分比如洗滌劑組分的一種有效的過(guò)程仍然有需求。

發(fā)明內(nèi)容
因此，本發(fā)明的目的是提供獨(dú)特的方法和設(shè)備，用來(lái)制備均勻的顆粒組分，這些方法和設(shè)備克服了先有工藝的一個(gè)或多個(gè)缺點(diǎn)。本發(fā)明的一個(gè)更具體的目的是提供用來(lái)生產(chǎn)均勻的洗滌劑顆粒組分的方法和設(shè)備。本發(fā)明的另一目的是提供對(duì)于生產(chǎn)均勻的洗滌劑顆粒組分有高生產(chǎn)能力的方法和設(shè)備。
按照本發(fā)明的用來(lái)制造顆粒組分的方法和設(shè)備實(shí)現(xiàn)了這些和附加的目的和好處。
本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例涉及用于生產(chǎn)顆粒組分的方法。該方法包括如下步驟制備一種粘稠的液體混合物，由粘稠的液體混合物形成多個(gè)絲，用一股或多股液體射流切割絲，形成片，并且，將片干燥，形成顆粒組分。
本發(fā)明的另一實(shí)施例涉及用來(lái)生產(chǎn)顆粒組分的設(shè)備。該設(shè)備包括一個(gè)粘稠的液體組分的供應(yīng)裝置，與粘稠的液體組分供應(yīng)裝置流體連通的一個(gè)絲形成裝置，與絲形成裝置的一個(gè)出口鄰近的一個(gè)或多個(gè)液體射流噴嘴，以及一個(gè)干燥器。本發(fā)明的方法和設(shè)備的優(yōu)點(diǎn)在于以相對(duì)較高的生產(chǎn)能力(如果需要的話(huà))提供均勻的顆粒組分。考慮到下面的詳細(xì)描述將會(huì)進(jìn)一步清楚這些和附加的目的和優(yōu)點(diǎn)。


當(dāng)與圖聯(lián)系起來(lái)看時(shí)將會(huì)更充分地理解本發(fā)明，如在詳細(xì)描述中所敘述的那樣，在圖中圖1示出了按照本發(fā)明用來(lái)生產(chǎn)顆粒組分的方法的流程圖；圖2示出了按照本發(fā)明的裝置的示意圖；以及圖3示出了在按照本發(fā)明的裝置的一個(gè)實(shí)施例中包括的示例性孔板的示意圖。
具體實(shí)施例方式
在用來(lái)生產(chǎn)尺寸均勻的顆粒組分的本發(fā)明的方法中，采用了如在這里所描述的流體切割技術(shù)。這種流體切割技術(shù)包括借助于一股高能流切割以相對(duì)較低流速運(yùn)動(dòng)的多個(gè)液體絲，該股高能流在空間上是集中的，并且在與被霧化的液體的方向不同的方向上運(yùn)動(dòng)。高速水流和激光束是可以采用的這樣的高能流的示例。
本發(fā)明的一個(gè)方面是用來(lái)生產(chǎn)顆粒組分的方法，它包括如下步驟提供一種粘稠的液體混合物，由這種粘稠的液體混合物形成多個(gè)絲，用一股或多股液體射流切割這些絲，形成片，并且將這些片干燥，形成顆粒組分。在一個(gè)實(shí)施例中，由粘稠的液體混合物形成多個(gè)絲的步驟包括通過(guò)一個(gè)孔板擠壓粘稠的液體混合物的步驟。這些孔最好把整個(gè)體積的粘稠液體混合物例如一種漿液分成多個(gè)絲，在壓力和重力的組合作用下通過(guò)孔板擠壓出這些絲。這些形成的絲最好自由地懸掛著。隨后用一股或多股最好是多股液體射流切割這些自由懸掛的絲?？梢杂梢粋€(gè)旋轉(zhuǎn)頭形成液體射流，其中在高壓下供應(yīng)這種液體，但是，對(duì)于本領(lǐng)域技術(shù)人員來(lái)說(shuō)，在閱讀了本文件之后形成液體射流的其它裝置將是顯然的?？蛇x地，可以把液體例如水用一種高聚物粘合劑或類(lèi)似物改性，以便提高液體流的粘結(jié)性。
在圖1中所示的本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，生產(chǎn)顆粒組分的方法包括如下步驟制備一種粘稠的液體混合物(步驟50)，并且橫截著一個(gè)孔板提供在粘稠的液體組分上的壓力差(步驟54)，形成粘稠液體組分通過(guò)孔板的一個(gè)預(yù)先確定的流速，產(chǎn)生多個(gè)絲。隨后用一股或多股液體射流切割這些絲(步驟58)，形成有預(yù)先確定的顆粒尺寸的片。隨后在一個(gè)干燥塔中用氣流干燥這些片(步驟62)。最好用由一個(gè)旋轉(zhuǎn)頭提供的液體射流切割絲，這些液體射流包括預(yù)定數(shù)目的單股射流，它們有預(yù)先確定的旋轉(zhuǎn)速度。片的顆粒尺寸與粘稠液體組分的流速成正比，并且與單股射流的數(shù)目和它們的旋轉(zhuǎn)速度成反比。
在一個(gè)實(shí)施例中，粘稠的液體混合物包括一種漿液，而在另一個(gè)實(shí)施例中，粘稠的液體混合物包括一種漿糊?！皾{液”指的是液體和固體的一種復(fù)雜的不均勻的組分?！皾{糊”指的是液體和固體的一種比較均勻的組分。在另一實(shí)施例中，粘稠的液體組分至少包括重量百分比由約20％到約80％的固體，更可取地，包括重量百分比由約55％到約70％的固體。在一個(gè)特別的實(shí)施例中，采用粘稠的液體組分形成洗滌劑顆粒組分，粘稠的液體組分包括下面的成分由陰離子的，非陰離子的，陽(yáng)離子的，同時(shí)有正負(fù)電荷的和兩性離子的洗滌劑活性成分以及它們的混合物中挑選的表面活性劑；洗滌劑形成劑，漂白劑，泡沫抑止劑，酶，高聚物染料轉(zhuǎn)移阻止劑，腐蝕阻止劑，重金屬離子多價(jià)螯合劑，軟化劑，鈣，鎂，溶劑，香料，顏色，以及填充鹽。
在圖2中示出的本發(fā)明的另一方面是用來(lái)生產(chǎn)顆粒組分的裝置20。裝置20包括一個(gè)粘稠的液體組分的供應(yīng)裝置23，與粘稠的液體組分供應(yīng)裝置23流體連通的一個(gè)液體絲形成裝置26，與在液體絲形成裝置26上的一個(gè)出口27鄰近的一個(gè)或多個(gè)液體射流噴嘴28，多股液體射流，并且，在一個(gè)實(shí)施例中包括一個(gè)干燥器45。最好裝置20包括設(shè)在一個(gè)旋轉(zhuǎn)頭30上的由大約1個(gè)到大約128個(gè)單個(gè)的液體射流噴嘴28。每個(gè)液體射流噴嘴28的直徑尺寸最好足夠提供所要求的液體射流，并且直徑最好為大約0.002英寸到大約0.2英寸。最好，液體絲形成裝置26包括一個(gè)孔板。圖3示出了一個(gè)示例性的孔板，在本發(fā)明的裝置中包括這樣的孔板。該孔板典型的直徑范圍由大約3英寸到大約50英寸?？装?6有一個(gè)或多個(gè)孔34，它的直徑足以形成所要求尺寸的顆粒，在一個(gè)實(shí)施例中，直徑由大約0.001英寸到大約0.1英寸，更可取地，直徑由大約0.01英寸到大約0.05英寸，最可取地，直徑由大約0.0125英寸到大約0.02英寸。干燥器45最好包括一股或多股氣流，其中至少一股氣流最好逆流流動(dòng)到片。在所要求的干燥后的顆粒尺寸以及水射流的數(shù)目和它們的旋轉(zhuǎn)速度的基礎(chǔ)上的一個(gè)流速下擠壓出粘稠的液體組分。
液體射流噴嘴的直徑最好為由大約0.002英寸到大約0.2英寸，更可取地，直徑由大約0.002英寸到大約0.004英寸。液體射流噴嘴在由大約100psi到大約55000psi的壓力下排出液體，更可取地，在由大約500psi到大約20000psi的壓力下排出液體，最可取地，在由大約10000psi到大約20000psi的壓力下排出液體。
最好使射流噴嘴的旋轉(zhuǎn)速度，漿液的運(yùn)動(dòng)速度和液體絲的運(yùn)動(dòng)保持不變，使得可以獲得預(yù)先確定大小的片。
在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，裝置還包括一個(gè)收集系統(tǒng)。把該收集系統(tǒng)的構(gòu)形做成收集液體射流和在切割過(guò)程中來(lái)自液體絲的任何碎屑。如本領(lǐng)域技術(shù)人員將會(huì)認(rèn)識(shí)到的那樣，在本發(fā)明中可以采用多種收集系統(tǒng)。在另一實(shí)施例中，可以回收來(lái)自收集器的液體射流的流股，并且最好將任何液體絲的碎屑回收進(jìn)粘稠液體的供應(yīng)裝置中。
在本發(fā)明的另一實(shí)施例中，液體射流包括一定的動(dòng)能，將液體絲的片分開(kāi)，并且在一個(gè)橫截的平面中分布這些片。在一個(gè)實(shí)施例中，采用多個(gè)液體射流噴嘴來(lái)降低液體射流噴嘴的旋轉(zhuǎn)速度。最好用有由大約1個(gè)到大約128個(gè)單個(gè)射流噴嘴的旋轉(zhuǎn)頭切割液體絲，更可取地，旋轉(zhuǎn)頭包括由大約10個(gè)到大約128個(gè)單個(gè)射流噴嘴，最可取地，旋轉(zhuǎn)頭包括由大約12個(gè)到大約16個(gè)單個(gè)射流噴嘴。
在本發(fā)明的另一實(shí)施例中，旋轉(zhuǎn)頭以由大約500RPM(每分鐘轉(zhuǎn)數(shù))到大約6000RPM的速度轉(zhuǎn)動(dòng)，更可取地，以由大約2000RPM到大約4000RPM的速度轉(zhuǎn)動(dòng)，最可取地，以由大約2500RPM到大約3000RPM的速度轉(zhuǎn)動(dòng)。
在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，液體射流噴嘴最好在一個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)軸線(xiàn)上轉(zhuǎn)動(dòng)，而所形成的液體絲不轉(zhuǎn)動(dòng)。替代地，液體射流噴嘴可以保持不動(dòng)，而液體絲可以在一個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)軸線(xiàn)上旋轉(zhuǎn)。在另一實(shí)施例中，液體射流噴嘴和液體絲都在轉(zhuǎn)動(dòng)軸線(xiàn)上旋轉(zhuǎn)。液體射流噴嘴可以在與液體絲相同的轉(zhuǎn)動(dòng)方向上旋轉(zhuǎn)，或者，替代地，液體射流噴嘴可以在與液體絲不同的轉(zhuǎn)動(dòng)方向上旋轉(zhuǎn)。噴嘴最好以一種圓形的運(yùn)動(dòng)旋轉(zhuǎn)，替代地，噴嘴可以以一種線(xiàn)性運(yùn)動(dòng)旋轉(zhuǎn)。液體射流噴嘴的圓形運(yùn)動(dòng)可以是不變的，或者是循環(huán)的。
在切割液體絲之后，片的形狀基本上是圓柱形的。然而，由于來(lái)自氣流和干燥的表面張力，這些片的形狀變成類(lèi)似球形。盡管對(duì)本發(fā)明不構(gòu)成限制，但是，相信當(dāng)片在熱氣流中干燥時(shí)由于對(duì)顆粒的加熱由顆粒中釋放出蒸汽，這使得顆粒膨脹，并促使形狀由圓柱形轉(zhuǎn)變成準(zhǔn)球形。
本發(fā)明的流體切割技術(shù)特別地適用于由高度粘稠的組分形成顆粒組分，這是因?yàn)榍懈盍鞯募衅饋?lái)的能量(在水射流的情況下是動(dòng)能)通常超過(guò)克服粘性所需要的能量。這種水射流霧化技術(shù)有效地將非牛頓液體霧化。相信隨著剪切速度的提高，非牛頓液體的速度將降低。因此，本發(fā)明的技術(shù)由于剪切速度非常高而可以切割非常粘稠的液流。最好，水射流切割液體的剪切速度非常高(量級(jí)為10000s-1)，典型地由10000s-1大約到大約150000s-1，相應(yīng)的剪切時(shí)間很短。
在本發(fā)明的另一實(shí)施例中，裝置包括一個(gè)粘稠的液體組分的供應(yīng)裝置，與粘稠的液體組分供應(yīng)裝置流體連通的一個(gè)液體絲形成裝置，與在液體絲形成裝置上的一個(gè)出口鄰近的一束或多束激光，以及一個(gè)干燥器。最好利用多束激光。在另一實(shí)施例中，這些激光束圍繞一個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)軸線(xiàn)旋轉(zhuǎn)。
本發(fā)明的方法和設(shè)備對(duì)于生產(chǎn)尺寸和形狀均勻的顆粒組分是有利的。在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，本發(fā)明的方法生產(chǎn)的顆粒組分的相對(duì)跨度因子(relative span factor)小于1.0，其中相對(duì)跨度因子是(D0.9-D0.1)/D0.5，其中D0.9是最大的顆粒尺寸(直徑)，D0.1是最小的顆粒尺寸，而D0.5是平均顆粒尺寸。
由于切割工具(水射流或者激光束)與洗滌劑組分有最少的接觸，所以本發(fā)明能夠由腐蝕性很強(qiáng)(pH＞12)的洗滌劑組分生產(chǎn)洗滌劑顆粒。此外，洗滌劑組分的導(dǎo)電性對(duì)于切割工具沒(méi)有大的影響。
用于生產(chǎn)顆粒組分的本發(fā)明的上述實(shí)施例已經(jīng)包括了對(duì)片進(jìn)行干燥形成顆粒組分的步驟。本領(lǐng)域技術(shù)人員將會(huì)認(rèn)識(shí)到，這一步驟可能需要任何固化過(guò)程，例如，冷凍，冷卻，蒸發(fā)，干燥，或類(lèi)似過(guò)程。這樣，本發(fā)明的另一實(shí)施例包括生產(chǎn)顆粒組分的方法，它包括如下步驟提供一種粘稠的液體混合物；由這種粘稠的液體混合物形成多個(gè)絲；用一股或多股液體射流切割這些絲，形成片；并且將這些片固化，形成顆粒組分。
同樣，本領(lǐng)域技術(shù)人員將會(huì)認(rèn)識(shí)到，在用來(lái)生產(chǎn)顆粒組分的裝置中的干燥器可能需要任何的固化裝置，即(冷凍器，干燥器，或者類(lèi)似裝置)。
為了說(shuō)明和描述的目的已經(jīng)給出了對(duì)本發(fā)明的多種實(shí)施例的上面的描述。沒(méi)有企圖使這種描述是無(wú)遺漏的，或者企圖將本發(fā)明嚴(yán)格地限制為所公布的形式。對(duì)于本領(lǐng)域技術(shù)人員來(lái)說(shuō)，在本發(fā)明的范圍內(nèi)許多改變，改型和變化是明顯的。因此，本發(fā)明希望包括已經(jīng)在這里討論的所有的改變，改型和變化，以及落在權(quán)利要求書(shū)的精神和寬闊范圍以?xún)?nèi)的其它改變，改型和變化。
權(quán)利要求
1.一種用于生產(chǎn)顆粒組分的方法，其特征在于，其包括如下步驟提供一種粘稠的液體混合物；由粘稠的液體混合物形成多個(gè)絲；用一股或多股液體射流切割絲，形成片；以及，將片干燥，形成顆粒組分。
2.一種用來(lái)生產(chǎn)顆粒組分的設(shè)備，其包括一個(gè)粘稠的液體組分的供應(yīng)裝置；與粘稠的液體組分供應(yīng)裝置流體連通的絲形成裝置；與絲形成裝置的一個(gè)出口鄰近的一個(gè)或多個(gè)液體射流噴嘴；以及一個(gè)干燥器。
3.按照權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，用由一個(gè)旋轉(zhuǎn)頭提供的液體射流切割絲，該旋轉(zhuǎn)頭有由1個(gè)到128個(gè)單個(gè)的射流噴嘴。
4.按照權(quán)利要求3所述的方法，其特征在于，旋轉(zhuǎn)頭以由500rpm到6000rpm的速度轉(zhuǎn)動(dòng)。
5.按照權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于形成絲的步驟包括橫截著一個(gè)孔板提供在粘稠的液體組分上的壓力差，形成粘稠的液體組分通過(guò)該孔板的預(yù)先確定的流速，產(chǎn)生該多個(gè)絲；切割步驟包括用一股或多股液體射流切割絲，形成有預(yù)先確定的顆粒尺寸的片；由一個(gè)旋轉(zhuǎn)頭提供液體射流，該旋轉(zhuǎn)頭包括預(yù)定數(shù)目的單個(gè)射流噴嘴，它們有預(yù)先確定的旋轉(zhuǎn)速度；以及各片的顆粒尺寸與粘稠液體組分的流速成正比，并且與單股射流的數(shù)目和它們的旋轉(zhuǎn)速度成反比。
6.按照權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，液體射流噴嘴在由100psi到55000psi的壓力下排出液體。
7.按照權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，形成多個(gè)絲的步驟包括通過(guò)有一個(gè)或多個(gè)孔的一個(gè)孔板擠壓漿液。
8.按照權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，粘稠的液體組分包括重量百分比由20％到80％的固體。
9.按照權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，顆粒組分的相對(duì)跨度因子小于1.0，其中相對(duì)跨度因子是(D0.9-D0.1)/D0.5，其中D0.9是最大的顆粒尺寸(直徑)，D0.1是最小的顆粒尺寸，而D0.5是平均顆粒尺寸。
全文摘要
一種用于生產(chǎn)顆粒組分的方法，其包括如下步驟制備一種粘稠的液體混合物，由粘稠的液體混合物形成多個(gè)絲，用一股或多股液體射流切割絲，以形成片，并且，將片干燥，形成顆粒組分。用來(lái)生產(chǎn)顆粒組分的裝置包括一個(gè)粘稠的液體組分的供應(yīng)裝置，與粘稠的液體組分供應(yīng)裝置流體連通的絲形成裝置，與絲形成裝置的一個(gè)出口鄰近的一個(gè)或多個(gè)液體射流噴嘴，以及一個(gè)干燥器。
文檔編號(hào)B01J2/20GK1446119SQ01813902
公開(kāi)日2003年10月1日 申請(qǐng)日期2001年8月3日 優(yōu)先權(quán)日2000年8月3日
發(fā)明者A·M·皮奈夫 申請(qǐng)人:寶潔公司