專利名稱：用非塔工藝制造洗滌劑組合物的方法
技術領域：
一般地說本發(fā)明涉及一種生產(chǎn)散粒狀洗滌劑組合物的非塔方法。更具體地說，本發(fā)明針對的是一種通過在一系列混合器中加入一種表面活性劑并包覆上物料來生產(chǎn)洗滌劑附聚物的連續(xù)方法。本方法生產(chǎn)一種流動性良好的洗滌劑組合物，它的密度可以根據(jù)消費者的需要在很大范圍中進行調(diào)節(jié)，而且這種洗滌劑可以在市場上售出。
背景技術：
近來洗滌劑工業(yè)領域?qū)τ凇爸旅艿摹?，因而是低用量的洗衣用洗滌劑表現(xiàn)出了極大的興趣。為促進所謂低用量洗滌劑的生產(chǎn)，人們對高堆密度洗滌劑，例如密度為600g/l或更高的洗滌劑生產(chǎn)進行了許多探索。因為低用量洗滌劑能節(jié)省資源，和以更方便于消費者的小包裝出售，因此目前對它們有很大需求。但是就性質(zhì)上說新型洗滌劑產(chǎn)品需要“壓緊”到什么程度仍是未定的。事實上許多消費者，尤其是發(fā)展中國家的消費者在其洗衣作業(yè)中仍然偏愛一種較高的用量。
通常有兩種主要類型的洗滌劑顆?；蚍勰┑闹苽浞椒?。第一種方法包括在噴霧干燥塔中噴霧干燥一種水性的洗滌劑漿液，以生產(chǎn)高孔隙度的洗滌劑顆粒(例如低密度洗滌劑組合物的塔式生產(chǎn)工藝)。在第二種方法中，將各種洗滌劑配料干混，然后用一種粘合劑，例如一種非離子或陰離子表面活性劑將它們聚集起來，以生產(chǎn)高密度洗滌劑組合物(例如高密度洗滌劑組合物的附聚生產(chǎn)工藝)。在以上兩種方法中，控制所制得的洗滌劑顆粒的密度的重要因素是所說顆粒的形狀、孔隙率和粒度分布，各種原料的密度、形狀、以及它們各自的化學組成。
在本領域中已進行了許多嘗試，以提供能提高洗滌劑顆?；蚍勰┟芏鹊姆椒?。對于用塔后(post tower)處理實現(xiàn)噴霧干燥顆粒的密實化給予了特別的關注。例如，一種嘗試包括一種間歇工藝，在一臺Marumerizer中使經(jīng)過噴霧干燥或造粒的，含有三聚磷酸鈉和硫酸鈉的洗滌劑粉末密實化和球形化。這種設備包括在一個事實上垂直的，有光滑壁面的圓筒內(nèi)和底部的一個事實上水平的，粗糙的轉(zhuǎn)動臺。但是這種方法基本上是一種間歇工藝，因此不適合于大規(guī)模的洗滌劑粉末的生產(chǎn)。新近進行了各種其它嘗試，以提供提高經(jīng)“塔后”處理或噴霧干燥的洗滌劑顆粒密度的連續(xù)工藝。這類工藝一般需要一個將顆粒粉碎或磨碎的一次設備，和一個通過附聚作用提高被粉碎顆粒密度的二次設備。雖然這類方法通過處理或使“塔后”或噴霧干燥顆粒密實化實現(xiàn)了所需的密度提高，但是不經(jīng)過隨后的包覆步驟進一步提高表面活性劑活性組分含量的能力卻受到限制。此外就經(jīng)濟性(高投資費用)和操作的復雜程度而言，利用“塔后”進行處理或密實化并不有利。而且所有上述方法主要都是針對噴霧干燥顆粒的密實化或加工處理。近來在洗滌劑顆粒生產(chǎn)中參與噴霧干燥過程的原料的相對數(shù)量和種類已受到限制。例如在得到的洗滌劑組合物中很難獲得高表面活性劑含量，這種特點促使以一種更有效的方式來生產(chǎn)洗滌劑。因此希望有一種方法，能不受傳統(tǒng)噴霧干燥技術所加的限制而生產(chǎn)洗滌劑組合物。
為此本領域披露了許多伴有洗滌劑組合物附聚過程的方法。例如已嘗試在一臺混合器中將沸石和/或?qū)訝罟杷猁}混合，使洗滌劑組分附聚，形成自由流動的附聚物。雖然這些嘗試提出可以用此類方法生產(chǎn)洗滌劑附聚物，卻并未提出一種能將成糊狀物、液體和干物料的洗滌劑原料有效地聚集成松脆的，能自由流動的洗滌劑附聚物的機理。
因此本領域仍需要一種能連續(xù)生產(chǎn)洗滌劑組合物的附聚(非塔)工藝，這種洗滌劑具有能從洗滌劑原始配料直接得到的高密度，而且它的密度能通過工藝條件加以調(diào)節(jié)。同樣地，仍需要一種更有效、更靈活和更經(jīng)濟的方法，以促使能在(1)最終組合物的極限密度上有靈活性，而且(2)在將一些不同種類的洗滌劑配料，尤其是液體形式的洗滌劑配料加到過程中有靈活性的情況下大規(guī)模地生產(chǎn)洗滌劑。
以下參考文獻是關于使噴霧干燥顆粒密實化的Appel等的美國專利5,133,924(Lever)；Bortolotti等的美國專利5,160,657(Lever)；Johnson等的英國專利1,517,713(Unilever)；和Curtis的歐洲專利申請451,894。
以下參考文獻是關于通過附聚作用生產(chǎn)洗滌劑的Beuiean等的已公開申請WO93/23,523(Henkel)；Lutz等的美國專利4,992,079(FMCCorporation)；Porasik等的美國專利4,427,417(Korex)；Beerse等的美國專利5,108,646(Procter & Gamble)；Capeci等的美國專利5,366,652(Procter & Gamble)；Hollingsworth等的歐洲專利申請351,937(Unilever)；Swatling等的美國專利5,205,958；Dhalewadikar等的已公開申請WO96/04359(Unilever)。
例如，已公開申請WO93/23,523(Henkel)所介紹的方法包括用一臺低速混合器進行的預附聚和用高速混合器進行的進一步附聚，所得到的高密度洗滌劑組合物中不到25wt％的顆粒的直徑超過2mm。美國專利4,427,417(Korex)介紹的連續(xù)附聚方法能減少結塊和過大的附聚物。
現(xiàn)有的技術中沒有一種能提供本發(fā)明的所有長處和優(yōu)點。
發(fā)明概述本發(fā)明提供一種生產(chǎn)高密度粒狀洗滌劑組合物的方法，因而能滿足本領域的上述需求。本發(fā)明提供的生產(chǎn)粒狀洗滌劑組合物的方法能靈活地調(diào)節(jié)從附聚(例如非塔)工藝得到的最終組合物的極限密度，因而也滿足了本領域在這方面的上述要求。本方法不使用傳統(tǒng)的噴霧干燥塔，后者目前在高表面活性劑填充量的組合物的生產(chǎn)中受到限制。此外，本發(fā)明的方法對于能用本方法生產(chǎn)的各種洗滌劑組合物來說更有效，更經(jīng)濟，也更有靈活性。而且本發(fā)明更適合于環(huán)保要求，因為它不使用一般會向大氣中排放散粒和揮發(fā)性有機化合物的噴霧干燥塔。
正如在本文中所使用的，“附聚物”一詞指的是用粘合劑，例如表面活性劑和/或無機溶液/有機溶劑以及聚合物溶液使原料附聚所形成的顆粒。正如在本文中使用的，“制?！币辉~指的是使附聚物徹底流化，以生產(chǎn)能自由流動的制成球形顆粒的附聚物。如本文所用的，“平均停留時間”一詞意指以下定義平均停留時間(hr)＝質(zhì)量(kg)/流通量(kg/hr)除非另外指出，本文中所用的所有百分數(shù)均被表示成“重量百分數(shù)”。除非另外指出，所有比率均為重量比。正如在本文中所用的，“包括”一詞是指可以增加或加入不影響結果的其它步驟或其它配料。這個詞涵蓋了“由…組成”和“基本上由…組成”的意思。
根據(jù)本發(fā)明的一個方面的內(nèi)容，它提供了一種制造密度至少為大約600g/l的粒狀洗滌劑組合物的方法。該方法包括以下步驟(a)在一臺混合器中分散一種表面活性劑，并用直徑為0.1-500μm的細粉包覆該表面活性劑，同時用噴成細霧滴的液體潤濕包覆了細粉的表面活性劑，其中混合器的操作條件包括(i)大約0.2-5s的平均停留時間，(ii)大約10-30m/s的末端速度，和(iii)大約0.15-5kJ/kg的能量狀況，在其中形成附聚物；以及(b)在一臺混合器中徹底混合附聚物，其中混合器的操作條件包括(i)大約0.5-15min的平均停留時間，和(ii)大約0.15-7kJ/kg的能量狀況。
還提供了一種制造密度至少為大約600g/l的粒狀洗滌劑組合物的方法，該方法包括以下步驟(a)在一臺混合器中分散一種表面活性劑，并用直徑為0.1-500μm的細粉包覆該表面活性劑，同時用噴成細霧滴的液體潤濕包覆了細粉的表面活性劑，其中混合器的操作條件包括(i)大約0.2-5s的平均停留時間，(ii)大約10-30m/s的末端速度，和(iii)大約0.15-5kJ/kg的能量狀況，在其中形成第一附聚物；(b)在一臺混合器中徹底混合第一附聚物，其中混合器的操作條件包括(i)大約0.5-15min的平均停留時間，和(ii)大約0.15-7kJ/kg的能量狀況，在其中形成第二附聚物；以及(c)在一臺或多臺流態(tài)化設備中對第二附聚物進行造粒，其中每臺流態(tài)化設備的操作條件包括(i)大約1-10min的平均停留時間，(iii)大約100-300mm的靜床高度，(iii)不超過大約50μm的霧滴大小，(iv)大約175-250mm的噴霧高度，(v)大約0.2-1.4m/s的流化速度，和(vi)大約12-100℃的床溫。
本發(fā)明還提供了用本文所述的任何一種方法的實施方案生產(chǎn)的密度至少為大約600g/l的高密度粒狀洗滌劑組合物。
因此本發(fā)明的一個目的是提供一種連續(xù)生產(chǎn)洗滌劑組合物的方法，它能通過控制混合器中的能量輸入、停留時間和末端速度靈活地調(diào)節(jié)最終產(chǎn)品的密度。它的另一個目的是提供一種適合于大規(guī)模生產(chǎn)的更加有效、靈活和經(jīng)濟的方法。通過以下對優(yōu)選的實施方案的詳細敘述和所附的權利要求，本領域的技術人員可以更清楚地了解本發(fā)明的這些及其它的目的、特點和由此帶來的優(yōu)點。優(yōu)選實施方案的詳述本發(fā)明針對的是一種生產(chǎn)密度至少為大約600g/l的自由流動的粒狀洗滌劑附聚物的方法。這種方法從一種水性和/或非水性性表面活性劑生產(chǎn)粒狀洗滌劑附聚物，這種表面活性劑接著被直徑0.1-500μm的細粉所包覆，由此得到低密度顆粒。萬法第一步[步驟(a)]在本方法的第一步中，將成粉末、糊狀和/或液體形式的一種或多種水性和/或非水性表面活性劑，以及直徑0.1-500μm，最好是大約1-100μm的細粉加到一臺第一混合器中，由此來制備附聚物。在此過程中，被細粉包覆的表面活性劑的表面被噴成細霧滴的液體潤濕，因此在附聚物的表面添加了更細的粉末。(在下文中將詳細介紹表面活性劑、細粉和噴成細霧滴的液體的定義。)除細粉以外，可以任選地將一個在流態(tài)化設備中產(chǎn)生的直徑為大約0.1-300μm的內(nèi)循環(huán)粉末物流加到混合器中。這個內(nèi)循環(huán)粉末物流的數(shù)量可以是最終產(chǎn)品的0到大約60wt％。
在本發(fā)明的另一種實施方案中，可以在上述操作之前將第一步用的表面活性劑加到一臺混合器或預混合器(例如一臺傳統(tǒng)的螺桿擠出機或其它類似混合器)中，然后如本文所述的再將混合的洗滌劑原料加到第一步的混合器中進行附聚。
一般說來，第一混合器的平均停留時間在大約0.2-5s的范圍中，第一混合器的末端速度在大約10-30m/s的范圍中，第一混合器每單位質(zhì)量的能量(能量狀況)在大約0.15-5kJ/kg的范圍中，更好的是第一混合器的平均停留時間在大約在0.2-5s的范圍中，第一混合器的末端速度在大約10-30m/s的范圍中，第一混合器每單位質(zhì)量的能量(能量狀況)在大約0.15-5kJ/kg的范圍中，而最好的是第一混合器的平均停留時間在大約在0.2-5s的范圍中，第一混合器的末端速度在大約15-26m/s的范圍中，第一混合器每單位質(zhì)量的能量(能量狀況)在大約0.2-3kJ/kg的范圍中。
只要能保持上述的第一步的操作條件，混合器可以是本領域技術人員所知的任何類型的混合器。Schugi公司(荷蘭)制造的Flexomic型混合器可以是一種范例。作為第一步的結果，得到了第一附聚物。第二步[步驟(b)]將第一步的產(chǎn)物(即第一附聚物)加到一臺第二混合器中。也就是說在第二混合器中將第一附聚物徹底混合和剪切，以使附聚物園球化和長大。作為一種選擇，可以將大約0-10％，尤其是大約2-5％的在第一步中使用的粉末狀洗滌劑配料和/或其它的洗滌劑配料加到第二步中。最好用連接到第三混合器的切碎機來切斷不希望有的過大的附聚物。因此為了減少最終產(chǎn)品中過大附聚物的數(shù)量，包括有切碎機的第二步的方法是很有用的，這種方法是本發(fā)明的一種優(yōu)選的實施方案。
一般說來，第二混合器的平均停留時間在大約0.5-15min的范圍中，而第二混合器的每單位質(zhì)量的能量(能量狀況)在大約0.15-7kJ/kg的范圍中，更好的是第二混合器的平均停留時間為大約3-6min，而第二混合器每單位質(zhì)量的能量(能量狀況)在大約0.15-4kJ/kg的范圍中。
只要能保持上述的第二步的操作條件，第二混合器可以是本領域技術人員所知的任何類型的混合器。Lodige公司(德國)制造的Lodige KM混合器可以是一種范例。作為第二步的結果，得到了球形的第二附聚物。第三步[步驟(c)]如果第二附聚物的密度低于600g/l，或者需要進一步的附聚以滿足由本發(fā)明的方法得到的最終產(chǎn)品的優(yōu)化條件，將第二附聚物加到一臺流態(tài)化設備，例如流化床中，以便強化制粒作用，產(chǎn)生自由流動的高密度顆粒。第三步可以在一臺或多于一臺流態(tài)化設備(例如組合諸如流化床干燥器和流化床冷卻器這樣的不同類型的流態(tài)化設備)中進行。作為一種選擇，可以將大約0-10％，尤其是大約2-5％的在第一步中使用的粉末狀洗滌劑原料和/或其它洗滌劑配料加到第二步中。也可以任選地將大約0-20％，尤其是大約2-10％的在第一步和第二步中使用的液體洗滌劑原料和/或其它洗滌劑配料加到這一步中，以強化造粒作用和在顆粒表面的包覆過程。
一般地說，為達到至少大約600g/l的密度，尤其是超過650g/l的密度，流態(tài)化設備的操作條件可以是平均停留時間大約1-10min靜床高度大約100-300mm霧滴大小不超過大約50μm噴霧高度大約175-250mm流化速度大約0.2-1.4m/s床溫大約12-100℃更好的是平均停留時間大約2-6min靜床高度大約100-250mm霧滴大小小于大約50μm
噴霧高度大約175-200mm流化速度大約0.3-1.0m/s床溫大約12-80℃。
如果是使用兩種不同類型的流態(tài)化設備，第三步的平均停留時間總計可以是大約2-20min，更好是大約2-12min。
可以在本過程的以下位置的一處或幾處加入一種旨在改善洗滌劑組合物的流動性和/或使過分附聚最少發(fā)生的包覆劑(1)可以在流化床冷卻器或流化床干燥器后直接加入包覆劑；(2)可以在流化床干燥器和流化床冷卻器之間加入包覆劑；和/或(3)可以將包覆劑直接加到流化床干燥器中。包覆劑最好選自硅鋁酸鹽，硅酸鹽，碳酸鹽和它們的混合物。包覆劑不僅增加了消費者為便于在使用時用杓舀取所希望的洗滌劑組合物成品的流動性，還起著通過防止過分附聚或使其發(fā)生得最少而控制附聚的作用。正如本領域的技術人員所清楚地認識到的，過分附聚會造成最終洗滌劑產(chǎn)品所不應有的流動性和美學問題。洗滌劑原料在利用本發(fā)明制造的產(chǎn)品中的，包含在以下洗滌劑原料、微細霧化的液體和輔助洗滌劑配料中的表面活性劑的總量通常為大約5-60％，更好的是大約12-40％，最好是大約15-35％。包含在上述物料中的表面活性劑可以在本發(fā)明方法的任何部分，例如本發(fā)明的第一步、第二步和/或第三步中的任何一步中加入。洗滌劑用表面活性劑(水性或非水性的)本方法的表面活性劑用量按用本發(fā)明的方法得到的最終產(chǎn)品的總量計算可以為大約5-60％，更好是大約12-40％，最好是大約15-35％。
在作為第一步中的上述洗滌劑原料使用的本方法的表面活性劑是成粉末狀、漿糊狀或液體原料形式的。
表面活性劑本身最好選自陰離子，非離子，兩性離子，兩性和陽離子類型，以及它們相容的混合物。在Norris的1972年5月23日發(fā)布的美國專利3,664,961和Laughlin等的1975年12月30日發(fā)布的美國專利3,929,678中介紹了可在本文中使用的洗滌劑表面活性劑，本文將二者引為參考。可以使用的陽離子表面活性劑還包括在Cockrell的1980年9月16日發(fā)布的美國專利4,222,905和Murphy的1980年12月16日發(fā)布的美國專利4,239,659中所介紹的表面活性劑，本文也將這二者引為參考。表面活性劑中擇優(yōu)使用陰離子和非離子型的，尤其是陰離子型的。
可用于本發(fā)明的優(yōu)選的陰離子表面活性劑的非限定性例子包括傳統(tǒng)的C11-C18烷基苯磺酸鹽(“LAS”)，主、支鏈和無規(guī)的C10-C20烷基硫酸酯鹽(“AS”)，分子式為CH3(CH2)x(CHOSO3-M+)CH3和CH3(CH2)y(CHOSO3-M+)CH2CH3的C10-C18仲(2，3)烷基硫酸酯鹽，其中x和(y＋1)是至少為大約7，最好至少為大約9的整數(shù)，而M是一個水溶性的陽離子，尤其是鈉，諸如油醇硫酸鹽的不飽和硫酸酯鹽，以及C10-C18烷基烷氧基硫酸酯鹽(“AExS”，尤其是EO 1-7乙氧基硫酸鹽)。
有用的陰離子表面活性劑還包括在酰基中有大約2-9個碳原子，在鏈烷基部分有大約9-23個碳原子的2-酰氧基-鏈烷基-1-磺酸的水溶性鹽；有大約12-24個碳原子的水溶性烯屬磺酸鹽；以及在烷基中有大約1-3個碳原子，在鏈烷烴部分有大約8-20個碳原子的β-烷氧基鏈烷基磺酸鹽。
作為一種選擇，可用于本發(fā)明的糊劑中的其它的表面活性劑的例子包括C10-C18烷基烷氧基羧酸鹽(尤其是EO 1-5乙氧基羧酸鹽)，C10-C18甘油醚，C10-C18烷基聚苷和相應的硫酸化聚苷，和C12-C18α-磺化脂肪酸酯。如果需要也可將傳統(tǒng)的非離子和兩性表面活性劑包括在組合物總體中，例如包括所謂的窄峰烷基乙氧基化物和C6-C12烷基酚烷氧基化物(尤其是乙氧基化物和混合的乙氧基/丙氧基化物)在內(nèi)的C12-C18烷基乙氧基化物(“AE”)，C10-C18胺氧化物等。也可以使用C10-C18N-烷基多羥基脂肪酸酰胺。典型的例子包括C12-C18N-甲基葡糖酰胺。請參看WO9,206,154。其它由糖衍生的表面活性劑包括N-烷氧基多羥基脂肪酸酰胺，例如C10-C18N-(3-甲氧基丙基)葡糖酰胺。N-丙基到N-己基C12-C18葡糖酰胺可被用于低泡洗滌劑。也可以使用傳統(tǒng)的C10-C20皂。如果需要高泡沫，則可以用支鏈C10-C16皂。陰離子和非離子表面活性劑的混合物特別有用。在標準教科書中列有其它有用的傳統(tǒng)表面活性劑。
陽離子表面活性劑也可被用作為一種本文的洗滌劑表面活性劑，適合的季銨表面活性劑選自單C6-C16，最好是C6-C10N-烷基或鏈烯基銨表面活性劑，其中其余的N位置被甲基、羥乙基或羥丙基所取代。兩性表面活性劑也可被用作為一種本文的洗滌劑表面活性劑，它包括雜環(huán)仲胺和叔胺的脂族衍生物；包括脂族季銨，鏻和锍化合物的衍生物的兩性離子表面活性劑；α-磺化脂肪酸酯的水溶性鹽；烷基醚硫酸鹽；烯屬磺酸酯的水溶性鹽；β-烷氧基烷基磺酸鹽；分子式為R(R1)2N+R2COO-的甜菜堿，其中R是一個C6-C18烴基，最好是一個C10-C16烷基或C10-C16酰氨基烷基，每個R1一般是C1-C3烷基，最好是甲基，而R2是一個C1-C5烴基，最好是一個C1-C3亞烷基，尤其是一個C1-C2亞烷基。適合的甜菜堿的例子包括椰子酰氨基丙基二甲基甜菜堿；十六烷基二甲基甜菜堿；C12-14酰氨基丙基甜菜堿；C8-14酰氨基己基二乙基甜菜堿；4[C14-16?；装被一@]-1-羧基丁烷；C16-18酰氨基二甲基甜菜堿；C12-16酰氨基戊烷二乙基甜菜堿；和C12-16?；装被谆鸩藟A。優(yōu)選的甜菜堿是C12-18二甲基銨己酸鹽和C10-18酰氨基丙烷(或乙烷)二甲基(或二乙基)甜菜堿；以及分子式為R(R1)2N+R2SO3-的磺化甜菜堿(Sultaine)，其中R是一個C6-C18烴基，最好是一個C10-C16烷基，尤其是一個C12-C13烷基，每個R1一般是C1-C3烷基，最好是甲基，而R2是一個C1-C6烴基，最好是一個C1-C3亞烷基或羥基亞烷基。適合的磺化甜菜堿的例子包括C12-C14二甲基銨-2-羥丙基磺酸鹽，C12-C14氨基丙基銨-2-羥丙基磺化甜菜堿，C12-C14二羥乙基銨丙烷磺酸鹽，和C16-C18二甲基銨己烷磺酸鹽，其中優(yōu)選的是C12-C14氨基丙基銨-2-羥丙基磺化甜菜堿。細粉在本方法的第一步中使用的細粉的用量按第一步的原料總量計算可以是從大約94％到30％，最好是從86％到54％。本方法的細粉原料最好選自蘇打灰、粉末狀三聚磷酸鈉(STPP)、水合三聚磷酸鹽、粉碎的硫酸鈉、硅鋁酸鹽、結晶的層狀硅酸鹽、次氮基三乙酸鹽(NTA)、磷酸鹽、沉淀的硅酸鹽、聚合物、碳酸鹽、檸檬酸鹽、粉末狀表面活性劑(如粉末狀烷基磺酸)、以及本發(fā)明工藝過程產(chǎn)生的內(nèi)循環(huán)粉末物流，其中粉末的平均粒徑為0.1-500μm，更好是1-300μm，最好是5-100μm。在用水合STPP作為本發(fā)明的細粉時，最好是用水合程度不低于50％的STPP。在本文中被用作為一種洗滌劑增效劑的硅鋁酸鹽離子交換材料最好有較高的鈣離子交換容量和較高的交換速率。如果不受理論的限制，可以相信這種高鈣離子交換速率和容量是一些由硅鋁酸鹽離子交換材料的生產(chǎn)方法所決定的相互有關的因素的函數(shù)。就這一點而論，本文所用的硅鋁酸鹽離子交換材料最好是按Corkill等的美國專利4,605,509(Procter & Gamble)的方法生產(chǎn)，本文將它所披露的內(nèi)容引為參考。
硅鋁酸鹽離子交換材料最好是鈉型的，因為鉀和氫型硅鋁酸鹽所顯示的交換速率和容量沒有鈉型高。此外，硅鋁酸鹽離子交換材料最好是過度干燥的，以便于生產(chǎn)如本文所述的松脆的洗滌劑附聚物。本文中所用的硅鋁酸鹽離子交換材料的粒徑最好是能使它們作為洗滌劑增效劑的有效性得到優(yōu)化。本文中用“粒徑”一詞來代表一種給定的硅鋁酸鹽離子交換材料由傳統(tǒng)的分析方法，如顯微鏡觀察和掃描電鏡(SEM)所確定的平均粒徑。優(yōu)選的硅鋁酸鹽粒徑為大約0.1-10μm，更好是大約0.5-9μm。其粒徑最好是大約1-8μm。
硅鋁酸鹽離子交換材料的分子式最好是Naz[(AlO2)z(SiO2)y]xH2O，其中z和y是至少為6的整數(shù)，z和y的摩爾比為大約1-5，而x為大約10-264。硅鋁酸鹽的分子式更好是Na12[(AlO2)12(SiO2)12]xH2O，其中x為大約20-30，最好是大約27。這些優(yōu)選的硅鋁酸鹽可以按例如牌號Zeolite A，Zeolite B和Zeolite X從市場上買到。另一方面，適合于本文使用的天然或合成的硅鋁酸鹽離子交換材料可以根據(jù)Krummel等在美國專利3,985,669中介紹的方法制備，本文將其引為參考。
本文中所使用的硅鋁酸鹽的另一個特征是它們的離子交換容量按干基計算至少為大約200mg當量CaCO3硬度/g，最好是在大約300-352mg當量CaCO3硬度/g的范圍中。此外，這種硅鋁酸鹽離子交換材料的再一個特征是它們的鈣離子交換速率至少為大約2格令Ca++/加侖/min/-g/加侖，最好是在大約2-6格令Ca++/加侖/min/-g/加侖的范圍中。微細霧化的液體本方法微細霧化液體的用量可以是由本發(fā)明方法得到的最終產(chǎn)品總量的大約1-10％(活性基)，最好是大約2-6％(活性基)。本方法的微細霧化液體可選自液體硅酸鹽，成液體形式的陰離子或陽離子表面活性劑，水性或非水性的聚合物溶液，水，以及它們的混合物。本發(fā)明微細霧化液體的其它可選擇的例子可以是鈉羧甲基纖維素溶液，聚乙二醇(PEG)，和二亞甲基三胺五甲基膦酸(DETMP)的溶液。
可在本發(fā)明中被用作為微細霧化液體的優(yōu)選的陰離子表面活性劑溶液的例子為大約88-97％活性HLAS，大約30-50％活性NaLAS，大約28％活性AE3S溶液，大約40-50％活性液體硅酸鹽等。
陽離子表面活性劑也可被用作為本文的微細霧化液體，適合的季銨表面活性劑選自單C6-C16，最好是C6-C10N-烷基或鏈烯基銨表面活性劑，其中其余的N位置被甲基，羥乙基或羥丙基所取代。
可在本發(fā)明中被用作為微細霧化液體的水性或非水性的聚合物溶液的優(yōu)選的實例為改性聚胺，它包含一個相應于下式的聚胺主鏈
其改性聚胺分子式為V(n+1)WmYnZ，或一個相應于下式的聚胺主鏈
其改性聚胺分子式為V(n-k+1)WmYnY′kZ，其中k小于或等于n，所說聚胺主鏈在改性前的分子量大于大約200道爾頓，其中i)V單元是有如下構成式的末端單元
或
或
ii)W單元是有如下構成式的主鏈單元
或
或
iii)Y單元是有如下構成式的支鏈單元
或
或
iv)Z單元是有如下構成式的末端單元
或
其中主鏈連接基R單元選自C2-C12亞烷基，C4-C12亞鏈烯基，C3-C12羥基亞烷基，C4-C12二羥基亞烷基，C8-C12二烷基亞芳基，-(R1O)xR1-，-(R1O)xR5(OR1)x-，-(CH2CH(OR2)CH2O)z(R1O)yR1(OCH2CH(OR2)CH2)w-，-C(O)(R4)rC(O)-，-CH2CH(OR2)CH2-，及它們的混合物；其中R1是C2-C6亞烷基和它們的混合物；R2是氫，-(R1O)xB，和它們的混合物；R3是C1-C18烷基，C7-C12芳基烷基，C7-C12烷基取代的芳基，C6-C12芳基，和它們的混合物；R4是C1-C12亞烷基，C4-C12亞鏈烯基，C8-C12芳基亞烷基，C6-C12亞芳基，和它們的混合物，R5是C1-C12亞烷基，C3-C12羥基亞烷基，C4-C12二羥基亞烷基，C8-C12二烷基亞芳基，-C(O)-，-C(O)NHR6NHC(O)-，-R1(OR1)-，-C(O)(R4)rC(O)-，-CH2CH(OH)CH2-，-CH2CH(OH)CH2O(R1O)yR1OCH2CH(OH)CH2-，和它們的混合物；R6是C2-C12亞烷基或C6-C12亞芳基；E單元選自氫，C1-C22烷基，C3-C22鏈烯基，C7-C22芳基烷基，C2-C22羥基烷基，-(CH2)pCO2M，-(CH2)qSO3M，-CH(CH2CO2M)CO2M，-(CH2)pPO3M，-(R1O)xB，-C(O)R3，和它們的混合物；氧化物；B是氫，C1-C6烷基，-(CH2)qSO3M，-(CH2)pCO2M，-(CH2)q(CHSO3M)CH2SO3M，-(CH2)q-(CHSO2M)CH2SO3M，-(CH2)pPO3M，-PO3M，和它們的混合體；M是氫或一個水溶性的荷足夠電量以滿足電荷平衡的陽離子；X是一個水溶性的陰離子；m的數(shù)值為4到大約400；n的數(shù)值為0到大約200；p的數(shù)值為1-6；q數(shù)值為0-6；r的數(shù)值為0或1；w的數(shù)值為0或1；x的數(shù)值為1-100；y的數(shù)值為0-100；z的數(shù)值為0或1。一種優(yōu)選的聚乙烯亞胺的例子是一個分子量為1800的聚乙烯亞胺，通過乙氧基化反應將其進一步改性到每個氮大約7個乙烯氧基殘基的程度(PEI 1800，E7)。最好使以上聚合物溶液與陰離子表面活性劑，如NaLAS進行預配位反應。
可以在本發(fā)明中被用作為微細霧化液體的水性或非水性聚合物溶液的其它優(yōu)選的例子是聚合的聚羧酸鹽分散劑，可以通過適合的最好是成酸的形式的不飽和單體的聚合或共聚制備這些分散體?？杀痪酆铣蔀檫m合的聚合的聚羧酸鹽的不飽和單體酸包括丙烯酸，馬來酸(或馬來酐)，富馬酸，衣康酸，烏頭酸，中康酸，檸康酸，和亞甲基丙二酸。在本方法的聚合的聚羧酸鹽中不含羧酸根的單體鏈段，如乙烯基甲基醚，苯乙烯，乙烯等的存在是適合的，只要這些鏈段的構成不超過聚合物重量的大約40％。
將在下面介紹的分子量超過4,000的均聚聚羧酸鹽是優(yōu)選的。特別適合的均聚聚羧酸鹽可以由丙烯酸得到。這類可在本文中使用的丙烯酸基聚合物是聚合的丙烯酸的水溶性鹽。這類成酸的形式的聚合物的平均分子量最好在超過4,000-10,000的范圍中，超過4,000到7,000更好，尤其是從超過4,000-5,000。這類丙烯酸聚合物的水溶性鹽可包括例如堿金屬、銨和取代銨的鹽類。
也可以使用例如丙烯酸/馬來酸基共聚物的共聚聚羧酸鹽。這類原料包括丙烯酸和馬來酸的共聚物的水溶性鹽。這類成酸的形式的共聚物的平均分子量最好在大約2,000-100,000的范圍中，更好是從大約5,000-75,000，尤其是從大約7,000-65,000。在這類共聚物中丙烯酸鹽和馬來酸鹽鏈段之比通常在大約30∶1到大約1∶1的范圍中，最好是從大約10∶1到2∶1。這類丙烯酸/馬來酸共聚物的水溶性鹽可包括例如堿金屬、銨和取代銨的鹽類。最好使上述聚合物溶液與陰離子表面活性劑，例如LAS進行預配位反應。洗滌劑輔助配料本方法的洗滌劑原料可包括其它的洗滌劑配料，以及/或者可在本方法隨后的步驟中將任何數(shù)目的其它配料加到洗滌劑組合物中。這些輔助配料包括去污增效劑，漂白劑，漂白活化劑，泡沫助促進劑或泡沫抑制劑，防晦暗和防腐劑，污垢懸浮劑，去污劑，殺菌劑，pH調(diào)節(jié)劑，無增效劑堿源，螯合劑，綠土粘土，酶，酶穩(wěn)定劑和香味劑。請參見Baskerville，Jr.等的1976年2月3日發(fā)布的美國專利3,936,537，本文將其引為參考。
其它增效劑通?？蛇x自各種水溶性的堿金屬、銨或取代銨的磷酸鹽，聚磷酸鹽，膦酸鹽，聚膦酸鹽，碳酸鹽，硼酸鹽，多羥基磺酸鹽，聚乙酸鹽，羧酸鹽，和聚羧酸鹽。優(yōu)選的是以上酸的堿金屬鹽，尤其是鈉鹽。擇優(yōu)用于本方法的是磷酸鹽，碳酸鹽，C10-C18脂肪酸，聚羧酸鹽，和它們的混合物。最優(yōu)先選用的是三聚磷酸鈉，焦磷酸四鈉，檸檬酸鹽，酒石酸單和二琥珀酸鹽，和它們的混合物(請參見下文)。
與無定形的硅酸鈉相比，結晶的層狀硅酸鈉顯示出明顯增加的鈣和鎂離子的交換容量。此外層狀硅酸鈉對于鎂離子優(yōu)于鈣離子，這一特點為保證從清洗水中事實上除去全部“硬度”是必不可少的。但是這類結晶的層狀硅酸鈉通常要比無定形硅酸鹽以及其它增效劑貴。因此為提供一種在經(jīng)濟上可行的洗衣用洗滌劑，必須審慎地確定所用的結晶層狀硅酸鈉的比例。在Corkill等的美國專利4,605,509中討論了這類結晶層狀硅酸鈉，在前文中已將其引為參考。
無機磷酸鹽增效劑的特別的例子是鈉和鉀的三聚磷酸鹽，焦磷酸鹽，聚合度為大約6-21的聚偏磷酸鹽，和正磷酸鹽。聚磷酸鹽增效劑的例子為亞乙基二膦酸的鈉和鉀鹽，乙烷1-羥基-1，1-二膦酸的鈉和鉀鹽，以及乙烷1，1，2-三膦酸的鈉和鉀鹽。在美國專利3,159,581；3,213,030；3,422,021；3,422,137；3,400,176和3,400,148中披露了其它的含磷增效劑化合物，本文將它們引為參考。
無磷的無機增效劑的例子為四硼酸鹽的十水合物以及SiO2和堿金屬氧化物的重量為大約0.5-4.0，最好是大約1.0-2.4的硅酸鹽?？稍诒疚闹惺褂玫乃苄詿o磷有機增效劑包括各種堿金屬、銨和取代銨的聚乙酸鹽，羧酸鹽，聚羧酸鹽和多羥基磺酸鹽。聚乙酸鹽和聚羧酸鹽增效劑的例子是乙二胺四乙酸，次氮基三乙酸，氧代二琥珀酸，苯六甲酸，苯聚羧酸和檸檬酸的鈉，鉀，鋰，銨和取代銨的鹽類。
聚合的聚羧酸鹽增效劑是在Diehl的1967年3月7日發(fā)布的美國專利3,308,067中被推出的，本文將其引為參考。這類原料包括脂族羧酸，例如馬來酸，衣康酸，中康酸，富馬酸，烏頭酸，檸康酸和亞甲基丙二酸的均聚物和共聚物的水溶性鹽。如在下文中所述的，這類原料中的某些可被用作為水溶性的陰離子聚合物，但只用在和無皂陰離子表面活性劑的均勻混合物中。
其它可在本文中使用的適合的聚羧酸鹽為在1979年3月13日授于Crutchfield等的美國專利4,144,226和1979年3月27日授于Crutchfield等的美國專利4,246,495中所敘述的聚縮醛羧酸鹽，本文將此二專利引為參考。可在聚合反應條件下將一種二羥乙酸的酯和一種聚合引發(fā)劑混合，來制備這類聚縮醛羧酸鹽。然后將得到的聚縮醛羧酸酯連接到化學上穩(wěn)定的端基上，使聚縮醛羧酸酯穩(wěn)定，在堿溶液中不迅速解聚，再將其轉(zhuǎn)變成相應的鹽，并加入到一種洗滌劑組合物中。特別優(yōu)選的聚羧酸鹽增效劑是在Bush等的1987年5月5日發(fā)布的美國專利4,663,071中所述的包括酒石酸單琥珀酸酯和酒石酸二琥珀酸酯的一種組合物的醚羧酸鹽增效劑組合物，本文將其引為參考。
在Chung等的1983年11月1日發(fā)布的美國專利4,412,934和Hartman的1984年11月20日發(fā)布的美國專利4,483,781中介紹了漂白劑和活化劑，本文將它們引為參考。Bush等在美國專利4,663,071的第17欄第54行到第18欄第68行中還介紹了螯合劑，本文將其引為參考。泡沫調(diào)節(jié)劑也是可任選的配料，在1976年1月20日授于Bartoletta等的美國專利3,933,672和1979年1月23日授于Gault等的美國專利4,136,045中有所介紹，本文將它們引為參考。
在Tucker等的1988年8月9日發(fā)布的美國專利4,762,645第6欄第3行到第7欄第24行中介紹了可在本文中使用的適合的綠土粘土，本文將其引為參考。在Baskerville的美國專利第13欄第54行到第16欄第16行和Bush的1987年5月5日發(fā)布的美國專利4,663,071中列舉了可在本文中使用的適合的其它洗滌增效劑，本文將它們引為參考?？扇芜x的工藝步驟作為一種選擇，本方法可包括將一種輔助粘合劑噴霧到本發(fā)明的第一，第二和/或第三混合物中的一個或多于一個中的步驟。加入一種粘合劑是為了給洗滌劑組分提供一種“粘合”或“粘著”劑，從而強化附聚作用。粘合劑最好選自水，陰離子表面活性劑，非離子表面活性劑，液體硅酸鹽，聚乙二醇，聚乙烯吡咯烷酮，聚丙烯酸酯，檸檬酸和它們的混合物。在Beerse等的美國專利5,108,646(Procter & Gamble Co.)中敘述了包括在本文中所列舉的那些在內(nèi)的，其它的適合的粘合劑材料，本文將其引為參考。
本方法所設想的其它可任選步驟包括在一種篩分設備中篩出過大的洗滌劑附聚物，篩分設備可以是各種形式的，包括但不限于對所需的成品洗滌劑產(chǎn)品的粒度所選擇的傳統(tǒng)的篩子。其它可任選的步驟包括借前文所討論的設備使附聚物經(jīng)過額外的干燥，從而對洗滌劑附聚物進行調(diào)整。
本方法的另一個可任選的步驟是通過包括噴入和/或混入其它慣用的洗滌劑配料在內(nèi)的各種過程對得到的洗滌劑附聚物進行終加工。終加工步驟包括將香味劑、增白劑和酶噴霧到成品附聚物上，得到更完全的洗滌劑組合物。這些技術和配料在本領域中是為人們所熟知的。
本方法的另一個可任選的步驟包括表面活性劑糊劑的構成工藝，例如在本發(fā)明過程之前用一臺擠出機摻入一種糊劑硬化原料，使水性的陰離子表面活性劑糊劑硬化。在共同申請No.PCT/US96/15960(1996年10月4日提出)中披露了表面活性劑糊劑的構成工藝的細節(jié)。
為了便于理解本發(fā)明的內(nèi)容，可參考以下的實例，這些實例僅僅是為了說明，而不是為了限定本發(fā)明的范圍。實例例1以下是一個用Schugi FX-160混合器，接著用Lodige KM混合器(KM-600)，然后用流化床設備進行進一步造粒，得到高密度附聚物的例子。在Schugi FX-160混合器的高度湍動的空氣流中將120-160kg/hr HLAS(C11-C18烷基苯磺酸鹽的一種酸式前驅(qū)體；96％活性組分)與220kg/hr粉狀STPP(平均粒徑40-75μm)，160-280kg/hr磨碎的堿灰(平均粒徑15μm)，80-120kg/hr磨碎的硫酸鈉(平均粒徑15μm)和200kg/hr內(nèi)循環(huán)粉末一起分散。表面活性劑在大約50-60℃下加入，而粉末則在室溫下加入。然后在大約50-60℃下將30kg/hr HLAS(C11-C18烷基苯磺酸鈉的一種酸式前驅(qū)體；94-97％活性組分)霧化成微細液滴分散到FX-160混合器中。將20-80kg/hr堿灰(平均粒徑大約10-20μm)加到Schugi混合器中。Schugi混合器的操作條件如下平均停留時間0.2-5s末端速度16-26m/s能量狀況0.15-2kJ/kg混合器轉(zhuǎn)速2000-3000rpm將Schugi FX-160混合器中的附聚物加到KM-600混合器中，進行進一步的附聚、圓球化和附聚物的生長。再將30kg/hr的Zeolite加到KM混合器中?？梢詫⑶兴闄C用于KM混合器，以降低過大附聚物的數(shù)量。KM混合器的操作條件如下平均停留時間3-6min能量狀況0.15-2kJ/kg混合器轉(zhuǎn)速100-150rpm夾套溫度30-40℃[步驟3]將KM混合器中的附聚物加到一臺流化床干燥設備中，進行干燥、圓球化和附聚物生長。也可在35℃下將20-80kg/hr液體硅酸鹽(43％固體物，2.0R)加到流化床干燥設備中。流化床干燥設備的操作條件如下平均停留時間2-4min靜床高度200mm霧滴大小小于50μm噴霧高度175-250mm(在分布板以上)流化速度0.4-0.8m/s床溫40-70℃由步驟3得到的顆粒的密度為大約700g/l，可以有選擇地將其冷卻、粒度分級和/或磨碎。例2以下是一個用Schugi FX-160混合器，接著用Lodige KM混合器(KM-600)得到高密度附聚物的例子。在大約50℃下將120-200kg/hr HLAS(C11-C18烷基苯磺酸鹽的一種酸式前驅(qū)體；95％活性組分)與220kg/hr粉末狀STPP(平均粒徑40-75μm)，160-280kg/hr磨碎的堿灰(平均粒徑15μm)，80-120kg/hr磨碎的硫酸鈉(平均粒度15μm)，和200kg/hr內(nèi)循環(huán)粉末一起分散到Schugi的高度湍動的空氣流中。Schugi混合器的操作條件如下平均停留時間0.2-5s末端速度16-26m/s能量狀況0.15-2kJ/kg混合器轉(zhuǎn)速2000-3200rpm將FX-160混合器中的附聚物加到KM-600混合器中，進行進一步的附聚、圓球化和附聚物的生長。還將60kg/hr磨碎的堿灰(平均粒徑15μm)加到KM混合器中?？蓪⑶兴闄C用于KM混合器，以降低過大附聚物的數(shù)量。KM混合器的操作條件如下平均停留時間3-6min能量狀況0.15-2kJ/kg混合器轉(zhuǎn)速100-150rpm夾套溫度30-40℃從步驟2得到的顆粒的密度為650g/l，可以有選擇地將其冷卻、粒度分級和/或磨碎。
在對本發(fā)明做了這樣詳細的敘述后，很顯然對于本領域的技術人員來說在不離開本發(fā)明的范圍的情況下可以做出許多變更，因此應該認識到本發(fā)明并不局限于本說明書所述的內(nèi)容。
權利要求
1.一種制造密度至少為大約600g/l的粒狀洗滌劑組合物的非塔方法，包括以下步驟(a)在一臺混合器中將一種表面活性劑分散，用粒徑為0.1-500μm的細粉包覆該表面活性劑，與此同時用霧化成細滴的液體潤濕被細粉包覆的表面活性劑，其中混合器的操作條件包括(i)平均停留時間為大約0.2-5s，(ii)末端速度為大約10-30m/s，和(iii)能量狀況為大約0.15-5kJ/kg，在其中形成附聚物；以及(b)在一臺混合器中將附聚物徹底混合，其中混合器的操作條件包括(i)平均停留時間為大約0.5-15min，和(ii)能量狀況為大約0.15-7kJ/kg。
2.一種制造密度至少為大約600g/l的粒狀洗滌劑組合物的非塔方法，包括以下步驟此外還提供一種制造密度至少為大約600g/l的粒狀洗滌劑組合物的方法，包括以下步驟(a)在一臺混合器中將一種表面活性劑分散，用粒徑為0.1-500μm的細粉包覆該表面活性劑，與此同時用霧化成細滴的液體潤溫被細粉包覆的表面活性劑，其中混合器的操作條件包括(i)平均停留時間為大約0.2-5s，(ii)末端速度為大約10-30m/s，和(iii)能量狀況為大約0.15-5kJ/kg，在其中形成第一附聚物；(b)在一臺混合器中將第一附聚物徹底混合，其中混合器的操作條件包括(i)平均停留時間為大約0.5-15min，和(ii)能量狀況為大約0.15-7kJ/kg，在其中形成第二附聚物；以及(c)在一臺或多臺流態(tài)化設備中將第二附聚物造粒，其中每臺流態(tài)化設備的操作條件包括(i)平均停留時間為大約1-10min，(ii)靜床高度為大約100-300mm，(iii)霧滴大小不超過大約50μm，(iv)噴霧高度大約為175-250mm，(v)流化速度為大約0.2-1.4m/s，和(vi)床溫為大約12-100℃。
3.按照權利要求1或2的方法，其中所說表面活性劑選自陰離子表面活性劑，非離子表面活性劑，陽離子表面活性劑，兩性離子表面活性劑，性劑，非離子表面活性劑，陽離子表面活性劑，兩性離子表面活性劑，兩性表面活性劑，和它們的混合物。
4.按照權利要求1或2的方法，其中所說表面活性劑選自烷基苯磺酸鹽，烷基烷氧基硫酸鹽，烷基乙氧基化物，烷基硫酸鹽，椰子脂肪族醇硫酸鹽，和它們的混合物。
5.按照權利要求1或2的方法，其中在步驟(a)中將一種水性或非水性聚合物溶液和所說表面活性劑一起分散。
6.按照權利要求1或2的方法，其中所說細粉選自堿灰，粉狀三聚磷酸鈉，水合三聚磷酸鹽，硫酸鈉，硅鋁酸鹽，結晶的層狀硅酸鹽，磷酸鹽，沉淀的硅酸鹽，聚合物，碳酸鹽，檸檬酸鹽，次氮基三乙酸鹽，粉狀表面活性劑，和它們的混合物。
7.按照權利要求1或2的方法，其中被霧化成細滴的液體選自液體硅酸鹽，陰離子表面活性劑，陽離子表面活性劑，聚合物水溶液，非水性聚合物溶液，水和它們的混合物。
8.按照權利要求1或2的方法，其中一個來自流態(tài)化設備的內(nèi)循環(huán)粉末物流接著被加到步驟(a)中。
9.一種按照權利要求1或2的方法制造的粒狀洗滌劑組合物。
全文摘要
提供一種用于連續(xù)制造密度至少為大約600g/l的粒狀洗滌劑組合物的非塔方法。此方法包括以下步驟(a)在一臺混合器中將一種表面活性劑分散，并用直徑0.1－500μm的細粉包覆該表面活性劑，同時用噴成細霧滴的液體潤濕包覆了細粉的表面活性劑，和(b)在一臺混合器中將附聚物徹底混合。也可以在步驟(b)后繼續(xù)進行步驟(c)，即在一臺或多臺流態(tài)化設備中將從步驟(b)得到的附聚物造粒。
文檔編號C11D1/02GK1239993SQ97180296
公開日1999年12月29日 申請日期1997年6月5日 優(yōu)先權日1996年10月4日
發(fā)明者W·E·貝梅施, M·坎達薩麥 申請人:普羅格特-甘布爾公司