專利名稱：形成低密度洗滌劑顆粒的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及形成洗滌劑顆粒的方法。具體地講，本發(fā)明涉及形成低密度洗滌劑顆粒的方法。
背景技術(shù)：
形成洗滌劑顆粒的方法是本領(lǐng)域熟知的并且典型包括以下步驟通過將助洗劑、中和的或酸式的陰離子表面活性劑、填充劑、水/游離水分、加工助劑、除氣劑、增白劑和/或有機(jī)高分子在攪和機(jī)中混合形成洗滌劑漿液，將該洗滌劑漿液泵吸至噴霧干燥塔頂部，然后將洗滌劑漿液從塔中的噴嘴噴出形成霧化小滴。熱空氣被泵吸入噴霧干燥塔底部，使得當(dāng)霧化小滴噴入熱空氣中時由于游離水分的蒸發(fā)，它們立即干燥成粉末。然后在塔底部收集由此形成的噴霧干燥顆粒?？晒┻x擇地，附聚方法也是熟知的。
雖然噴霧干燥塔內(nèi)的噴霧干燥條件包括許多關(guān)鍵變量如溫度、空氣流速、濕度等，但常規(guī)的噴霧干燥知識使人們相信，為了得到合適的漿液，在泵吸和噴霧干燥之前向漿液中加入大量陰離子和陽離子表面活性劑，特別是陰離子表面活性劑是極其必要的。如果沒有這種具有適當(dāng)相、粘度和泵送特性的合適漿液，所得顆粒將會太輕、太致密、太濕、尺寸不正確和/或發(fā)粘，從而導(dǎo)致漿液過度水合和增稠、結(jié)塊和/或具有其它不可取的物理特性。因此，典型的噴霧干燥方法中所用洗滌劑漿液包含約15％至約25％的有機(jī)物質(zhì)，相當(dāng)于最終噴霧干燥顆粒中20％至40％的有機(jī)物質(zhì)。這些有機(jī)物質(zhì)典型為陰離子和陽離子表面活性劑、聚合物等。然而已發(fā)現(xiàn)，噴霧干燥顆粒中高含量的表面活性劑可限制所添加的其它添加劑的量和類型，并且也可限制其它加工的可行性。例如，即使向包含這些含量的有機(jī)物質(zhì)的噴霧干燥顆粒加入最多3％的非離子表面活性劑，也常常導(dǎo)致具有較差流動性的粘性顆粒和過度結(jié)塊。此外，包含陰離子表面活性劑的噴霧干燥顆粒不能具有足夠的多孔性以便在隨后的加工過程中吸收大量的其它添加劑。此外，包含陰離子表面活性劑的噴霧干燥顆粒會減少制劑的可供選擇方案，因?yàn)樾枰獙τ步饘匐x子具有強(qiáng)結(jié)合能力的助洗劑如磷酸鹽和沸石。此外，這些助洗劑具有一定的環(huán)境和成本限制。因此，雖然噴霧干燥方法是已知的并且已被使用多年，但現(xiàn)已認(rèn)識到，它們相對不靈活，并且具有顯著的加工約束。此外，一些方法僅適于形成高密度和/或致密的洗滌劑顆粒，而一些市場和消費(fèi)者則喜歡低密度顆粒。
雖然某些洗滌劑顆粒方法和洗滌劑顆粒是已知的，但已發(fā)現(xiàn)這些洗滌劑顆粒典型在例如生產(chǎn)速度、密度和/或溶解度、結(jié)塊等方面具有限制。
因此，需要一種形成低密度(即約300g/L至約600g/L)的洗滌劑顆粒的其它方法，該方法克服了上述限制和問題，同時降低了對大量投資的需要。
發(fā)明概述本發(fā)明涉及一種形成低密度洗滌劑顆粒的方法，所述方法包括以下步驟提供約0.1％至約6％的水溶助長劑；提供約22％至約50％的攪和機(jī)混合水分；提供約0.2％至約8％的水溶性聚合物，其具有至少約10,000g/mol的分子量；提供約2％至約20％的硅酸鈉，其具有至少約2r的SiO2∶NaO比率、以及余量的輔助攪和機(jī)成分；將水溶助長劑、攪和機(jī)混合水分、聚合物、硅酸鹽和輔助攪和機(jī)成分在攪和機(jī)中混合形成漿液；將氣體以約6,000kPa至約13,000kPa的壓力和約0.01％至約0.25％的速度注入漿液中；以及將漿液形成洗滌劑顆粒。漿液基本上不含沸石助洗劑和磷酸鹽助洗劑并且攪和機(jī)溫度被保持在約40℃至約95℃。
目前已驚人地發(fā)現(xiàn)，具體成分和控制方法的組合可形成一種洗滌劑顆粒，該顆粒既具有低有機(jī)物含量，同時又保持一種或多種物理屬性，如低結(jié)塊強(qiáng)度、高顆粒強(qiáng)度、恒定顆粒質(zhì)量、高流動性、高溶解度、助劑和/或噴霧成分的高吸收性、低密度。此外，本發(fā)明減少了攪和機(jī)中不可取的結(jié)晶和分離。本發(fā)明也可提供高生產(chǎn)速度，從而可更有效地利用固定設(shè)備。
發(fā)明詳述除非另外指明，本文所有百分比、比率和比例均按所述洗滌劑漿液的重量計(jì)。除非另外指明，本文所有溫度均以攝氏度(℃)表示。
本文所用術(shù)語“烷基”是指直鏈或支鏈的、飽和或不飽和的烴基部分。除非另外指明，烷基優(yōu)選是飽和基團(tuán)或具有雙鍵，優(yōu)選具有一個或兩個雙鍵的不飽和基團(tuán)。酰基的烷基部分包括在術(shù)語“烷基”中。
本文所用術(shù)語“包括”是指可加入對最終結(jié)果沒有不利影響的其他步驟、成分、元素等等。該術(shù)語包括術(shù)語“由...組成”和“基本上由...組成”。
本文所用術(shù)語“洗滌劑顆?！笔侵赣糜谙礈靹┙M合物中的顆粒，因此包括在以下術(shù)語的范圍內(nèi)為最終洗滌劑組合物的顆粒，用作洗滌劑組合物中添加劑的顆粒，洗滌劑組合物的“基本顆粒”等。
本發(fā)明涉及一種用于形成洗滌劑顆粒的方法，所述方法通過提供水溶助長劑、聚合物、攪和機(jī)混合水分、小于約20％的硅酸鈉和余量的輔助攪和機(jī)成分，然后在攪和機(jī)中混合它們以形成漿液。優(yōu)選將氣體在攪和機(jī)和高壓泵后的管道中注入漿液中，然后將該漿液形成洗滌劑顆粒。漿液應(yīng)當(dāng)基本上不含沸石助洗劑和磷酸鹽助洗劑，并且攪和機(jī)溫度應(yīng)當(dāng)為約40℃至約95℃。這種方法提供了一種洗滌劑顆粒，該洗滌劑顆粒具有許多驚人的有益效果，如增加的吸收性、改善的物理屬性如強(qiáng)度、低密度和/或高生產(chǎn)能力。
水溶助長劑可用于本發(fā)明的水溶助長劑的典型存在量為按所述漿液的重量計(jì)約0.1％至約6％，優(yōu)選約0.2％至約4％，更優(yōu)選約0.3％至約2％。不受理論的約束，據(jù)信水溶助長劑將漿液的疏水部分和親水部分結(jié)合在一起以改善加工性并防止分離。此外，對于低有機(jī)物制劑，加入水溶助長劑可明顯有助于改善漿液的結(jié)構(gòu)并降低洗滌劑顆粒的密度。水溶助長劑典型具有至少一個磺酸鹽基團(tuán)，如存在于烷基芳基磺酸鹽或烷基芳基磺酸中。在本文的一個實(shí)施方案中，烷基芳基磺酸鹽包括二甲苯磺酸的鈉鹽、鉀鹽、鈣鹽和銨鹽；甲苯磺酸的鈉鹽、鉀鹽、鈣鹽和銨鹽；異丙基苯磺酸的鈉鹽、鉀鹽、鈣鹽和銨鹽；取代或未取代的萘磺酸的鈉鹽、鉀鹽、鈣鹽和銨鹽；以及它們的混合物。在本文的一個實(shí)施方案中，烷基芳基磺酸包括二甲苯磺酸、甲苯磺酸、異丙基苯磺酸、取代或未取代的萘磺酸、以及它們的混合物。在本文的一個實(shí)施方案中，水溶助長劑選自異丙基苯磺酸和甲苯磺酸的鈉鹽和鉀鹽、以及它們的混合物。對甲苯磺酸鹽也可用于本文。與先前的思路相反，本發(fā)明已發(fā)現(xiàn)通過加入水溶助長劑，漿液可被增稠以致改善結(jié)構(gòu)并且增加氣體在漿液中的保持力。然而，制劑中水溶助長劑的量必須具有高性價比率。這些水溶助長劑容易作為日用品從世界各處的多個來源獲得。
在本文的一個實(shí)施方案中，水溶助長劑具有多個磺酸鹽基團(tuán)，如存在于購自The Dow Chemical Company，Midland Michigan，USA的DOWFAXTM系列水溶助長劑中。在本發(fā)明的一個實(shí)施方案中，水溶助長劑在二苯基氧化物主鏈上具有兩個磺酸鹽基團(tuán)，同時疏水部分可以是六至十六個碳原子的直鏈或支鏈烷基。
攪和機(jī)混合水分漿液中的攪和機(jī)混合水分應(yīng)為按所述漿液的重量計(jì)約22％至約50％。在另一個實(shí)施方案中，攪和機(jī)混合水分為約24％至約38％。在另一個實(shí)施方案中，攪和機(jī)混合水分為約26％至約34％。攪和機(jī)混合水分既包括游離水也包括結(jié)合到其它分子上(例如作為水合物)的可釋放水。攪和機(jī)混合水分可來自各種漿液成分本身，如水溶助長劑溶液，或如果需要可特別單獨(dú)作為游離水加入。不受理論的約束，據(jù)信攪和機(jī)混合水分含量是確保漿液適當(dāng)混合和均化的關(guān)鍵。控制水溶助長劑和攪和機(jī)混合水分的組合是防止?jié){液成分分離和/或攪和機(jī)中不必要的結(jié)晶所必需的。當(dāng)高含量的攪和機(jī)混合水分降低粘度并增加水合度時，可出現(xiàn)過度水和，從而導(dǎo)致漿液增稠甚至凝固。較高含量的攪和機(jī)混和水分是不可取的，因?yàn)檫@種漿液需要過多的能量以將該漿液干燥至需要的洗滌劑顆粒水分含量。相反，較低含量的攪和機(jī)混合水分可節(jié)省能源但導(dǎo)致粘度增加，這會造成攪拌器、泵和/或其它設(shè)備的很大負(fù)擔(dān)，從而導(dǎo)致設(shè)備故障增加。此外，較低含量的攪和機(jī)混合水分可導(dǎo)致不完全或不充分的均化和/或較差的漿液霧化，這可導(dǎo)致較差的顆粒干燥和洗滌劑顆粒中較差/不一致的物理屬性。
聚合物漿液典型包含約0.2％至約8％的水溶性聚合物。在另一個實(shí)施方案中，水溶性聚合物為約0.3％至約6％。在另一個實(shí)施方案中，水溶性聚合物為約0.4％至約4％。水溶性聚合物被用作結(jié)構(gòu)助劑以支持顆粒，并避免在隨后的工序中和/或在最終洗滌劑產(chǎn)品運(yùn)輸過程中結(jié)塊/斷裂。如果需要，水溶性聚合物可以是共聚物。本文的水溶性聚合物具有至少約10,000g/mol的分子量。在本文的一個實(shí)施方案中，水溶性聚合物具有約10,000g/mol至約1,000,000g/mol的分子量。在本文的另一個實(shí)施方案中，水溶性聚合物具有約12,000g/mol至約100,000g/mol的分子量。水溶性聚合物為鹽或酸式的，并且典型包含多個離子部分，如碳酸鹽部分，以有助于溶解聚合物主鏈。水溶性聚合物典型具有直鏈-主鏈聚合物，但支鏈-主鏈聚合物也可用于本發(fā)明。在本文的一個實(shí)施方案中，水溶性聚合物為一種共聚物，其具有選自丙烯酸、蘋果酸和/或馬來酸的單體。典型地，水溶性聚合物為鈉鹽和/或鉀鹽。這種水溶性聚合物購自例如中國沈陽的沈陽新奇日化有限責(zé)任公司；位于德國Ludwigshafen市的BASF Aktiengesellschaft。在本發(fā)明的一個實(shí)施方案中，聚合物是丙烯酸和馬來酸的共聚物，因?yàn)橐寻l(fā)現(xiàn)這種聚合物驚人地改善洗滌劑顆粒的整體顏色和白度。
硅酸鈉硅酸鈉存在于漿液中，但具有較高SiO2∶NaO比率的硅酸鈉是優(yōu)選的，而最少或避免使用具有低SiO2∶NaO比率的硅酸鈉。因此，可用于本發(fā)明的硅酸鈉具有至少約2r的SiO2∶NaO比率。在本文的一個實(shí)施方案中，本文的硅酸鈉具有約2r至約5r的SiO2∶NaO比率。在本文的另一個實(shí)施方案中，本文的硅酸鈉具有約2.1r至約3.5r的SiO2∶NaO比率。已驚人地發(fā)現(xiàn)，具有低SiO2∶NaO比率的硅酸鈉提供較差的漿液結(jié)構(gòu)，并且可導(dǎo)致不可取的產(chǎn)品結(jié)塊。此外，即使使用較低比率的硅酸鈉溶解度可能較好，但它們也產(chǎn)生了具有不可取顏色的洗滌劑顆粒。漿液包含約2％至約20％的具有上述的SiO2∶NaO比率的硅酸鈉。在本發(fā)明的一個實(shí)施方案中，漿液包含約4％的硅酸鈉至約16％的硅酸鈉。在本發(fā)明的另一個實(shí)施方案中，漿液包含約6％的硅酸鈉至約12％的硅酸鈉。
本文的硅酸鈉是日用品原料，其可自由地購自世界各處的多個供應(yīng)商。
輔助攪和機(jī)成分余量的漿液由輔助攪和機(jī)成分如填充劑、硫酸鈉等構(gòu)成。優(yōu)選漿液中有機(jī)物質(zhì)的總量小于約40％，以保持粘度較低、加快干燥并減少結(jié)塊。在本文的一個實(shí)施方案中，漿液中有機(jī)物質(zhì)的總量為約0％至約40％。在本文的一個實(shí)施方案中，漿液中有機(jī)物質(zhì)的總量為約5％至約35％。在本文的另一個實(shí)施方案中，漿液中有機(jī)物質(zhì)的總量為約8％至約30％。本文的有機(jī)物質(zhì)是復(fù)雜的含碳和氫分子物質(zhì)(即，烴)，其典型直接或間接衍生自活生物體。典型的有機(jī)物質(zhì)包括表面活性劑、聚合物、有機(jī)溶劑、熒光增白劑、有機(jī)螯合劑、脂肪酸、有機(jī)顏料/染料以及羧酸。相反，本文的無機(jī)物質(zhì)是任何不包含復(fù)雜碳和氫分子的物質(zhì)，典型包括無機(jī)鹽、無機(jī)填充劑、無機(jī)助洗劑、酰胺、無機(jī)顏料/染料，尤其是這些無機(jī)物質(zhì)的鈉、鉀、鎂和鈣鹽，所有這些都是本領(lǐng)域熟知的。
與洗滌劑顆粒加工領(lǐng)域的典型慣例相反，本發(fā)明中的漿液基本上不含沸石助洗劑和磷酸鹽助洗劑，因?yàn)橐寻l(fā)現(xiàn)提供滿意的清潔效果是不需要這些助洗劑的。在本文的一個實(shí)施方案中，漿液包含少于約0.1％的沸石和磷酸鹽助洗劑。因此，基本上不含沸石的漿液減少或消除了硅酸鈉與沸石反應(yīng)的機(jī)會。此外，這降低了加工/干燥過程中返回的磷酸鹽量，從而減少或消除了不溶性磷酸鹽副產(chǎn)物的出現(xiàn)。
硫酸鈉由于其高溶解度是尤其優(yōu)選的輔助攪和機(jī)成分。
溫度攪和機(jī)(漿液？)溫度保持在約40℃至約95℃，或約50℃至約80℃，或約60℃至約70℃，以使洗滌劑顆粒能夠充分干燥。如果溫度太低，那么漿液可能遭受不可取的高粘度、較差的均化、較差的霧化等。如果溫度在所述的范圍內(nèi)，那么可預(yù)期得到較低的粘度和良好的霧化。然而，溫度過高將導(dǎo)致高密度產(chǎn)品。如果需要，這個溫度可通過例如使用電加熱器、冷卻或加熱水夾套、蒸汽加熱等來保持。
氣體注入在混合過程中，將氣體以約6,000kPa至約13,000kPa的壓力注入漿液中。在本文的一個實(shí)施方案中，氣體以約7,000kPa至約12,000kPa的壓力注入漿液中。在本文的一個實(shí)施方案中，氣體以約8,000kPa至約11,000kPa的壓力注入漿液中。氣體以按所述漿液重量計(jì)約0.01％至約0.25％的速度注入。在本文的一個實(shí)施方案中，氣體以按所述漿液重量計(jì)約0.015％至約0.15％的速度注入。在本文的一個實(shí)施方案中，氣體以按所述漿液重量計(jì)約0.02％至約0.11％的速度注入。在本發(fā)明的一個實(shí)施方案中，氣體包括氮?dú)?。在本發(fā)明的一個實(shí)施方案中，氣體為空氣，如從環(huán)境大氣中抽吸的加壓空氣。不受理論的約束，據(jù)信這種注入的氣體有助于使?jié){液膨脹，從而降低洗滌劑顆粒的整體密度。
氣體典型在將漿液在攪和機(jī)和下一步工序如噴霧干燥塔之間轉(zhuǎn)移過程中被注入漿液中。
將漿液形成洗滌劑顆粒在攪和機(jī)中混合后，漿液通常被輸送至副儲罐，該漿液從此處經(jīng)低壓泵通過粉碎機(jī)被泵吸至高壓泵，然后從高壓泵至噴嘴，該噴嘴將漿液噴入噴霧干燥塔中進(jìn)行干燥。在本文的一個實(shí)施方案中，氣體在攪和機(jī)后的和將漿液抽吸到噴霧干燥塔的高壓泵后的管子中被注入漿液。間歇和連續(xù)方法均可用于本發(fā)明，并且可通過例如加熱泵送漿液的管子來使?jié){液保持上述溫度。在攪和和/或泵送過程中，漿液的密度典型為約0.8g/mL至約1.2g/mL。在一些情況下，必須通過機(jī)械或化學(xué)方法除去空氣(即，除氣)以獲得需要的漿液密度。
噴霧干燥塔可用于本發(fā)明的噴霧干燥塔是本領(lǐng)域熟知的，并且可具有單個噴嘴或優(yōu)選多個噴嘴，更優(yōu)選約2至約10個噴嘴，漿液經(jīng)這些噴嘴噴出使?jié){液霧化。此外，噴霧干燥塔可包含噴嘴，這些噴嘴在噴霧干燥塔內(nèi)處于一個高度或在噴霧干燥塔內(nèi)處于多個高度。如果需要，噴嘴可自身被加熱或冷卻，并且可以是壓力噴嘴或空氣霧化噴嘴。如果使用壓力噴嘴，那么高壓泵典型直接在噴嘴之前提供以便適當(dāng)?shù)仂F化漿液。此外，壓力噴嘴可包含本領(lǐng)域已知的不同尺寸的噴嘴插件和/或不同的噴嘴頂端開口；優(yōu)選噴嘴室4、5、6、7、8、10、15或20，優(yōu)選噴嘴室8(入口孔徑4.09mm)、10(入口孔徑4.37mm)、15(入口孔徑4.04mm×2)或20(入口孔徑4.67mm×2)，而噴嘴頂端開口為約2mm至約4mm，或約2.5mm至約3.8mm，或約2.7mm至約3.5mm?？晒┻x擇地，可使用旋轉(zhuǎn)盤代替至少一個噴嘴，并且霧化通過改變盤的旋轉(zhuǎn)速度來控制。旋轉(zhuǎn)盤尤其可用于順流噴霧干燥塔。
通過噴嘴的噴射壓力是高度可變的，并且取決于許多因素如需要的洗滌劑顆粒物理屬性、漿液的粘度和相特性以及可用到的設(shè)備。通常，漿液將以大于約1,000kPa，或約1,000kPa至約9,000kPa，或約1,500kPa至約8,000kPa的壓力從噴嘴中噴出。
在噴霧干燥塔中沿順流或逆流方向提供熱空氣以使霧化漿液干燥形成洗滌劑顆粒。熱空氣由爐子(如天然氣或燃料油)提供，并于約150℃至約600℃，或約200℃至約400℃，或約240℃至約340℃通過通風(fēng)口引入噴霧塔中。爐子進(jìn)口通風(fēng)口典型成一定角度以提供噴霧干燥塔內(nèi)的螺旋狀空氣流。這種螺旋狀空氣流也可通過使用噴霧塔自身內(nèi)的導(dǎo)流板來產(chǎn)生或調(diào)整。不受理論的約束，據(jù)信螺旋狀空氣流是特別需要的，因?yàn)樗龃罅藝婌F塔內(nèi)的湍流，從而導(dǎo)致改善熱傳遞和干燥。然而，具有直通空氣流設(shè)計(jì)的噴霧干燥塔也可用于本發(fā)明。
形成的洗滌劑顆粒典型具有直徑約100微米至約600微米，或約150微米至約500微米，或約200微米至約450微米的平均粒度。此外，所得洗滌劑顆粒的平均堆積體積密度優(yōu)選為約200g/L至約600g/L，或約250g/L至約575g/L，或約300g/L至約550g/L，其可低于最終洗滌劑產(chǎn)品的密度。在本文的一個實(shí)施方案中，分離過大和過小的顆粒(例如，通過使用篩分和/或過濾設(shè)備/步驟)，然后將它們加入攪和機(jī)中重復(fù)利用以形成漿液。
加工形成洗滌劑組合物一旦形成洗滌劑顆粒，則可能需要其它加工來將其轉(zhuǎn)變成最終的洗滌劑組合物。典型地，這些其它工序包括在混合轉(zhuǎn)筒中將附加輔助成分噴在顆粒上，使洗滌劑顆粒附聚以增加它的尺寸/密度，將洗滌劑顆粒通過流化床或其它類型的烘干機(jī)，混入附加洗滌劑組分和/或使洗滌劑顆粒粉末化，以及本領(lǐng)域已知的其它步驟。Forberg攪拌器、流化床烘干機(jī)以及Ldige攪拌器也可用于本文。在這些附加工序中，可加入添加劑如染料、顏料、香料、酶、聚合物、漂白劑、表面活性劑、硅酸鹽等。
用于進(jìn)一步增加洗滌劑顆粒密度的其它工序涉及在中速攪拌器/增密器中處理洗滌劑顆粒，如以商品名“LDIGE KMTM”(系列300或600)或“LDIGE PLOUGHSHARETM”攪拌器/增密器和/或“DRAISK-T 160TM”出售的那些。購自BEPEX Corporation的“SCHUGITM”和“TURBULIZERTM”也可使用攪拌器。這類設(shè)備典型以4弧度/秒至17弧度/秒(40rpm至160rpm)操作。洗滌劑成分在中速攪拌器/增密器中的停留時間為約0.1分鐘至約12分鐘，可通過用穩(wěn)態(tài)攪拌器/增密器重量除以生產(chǎn)能力(如，kg/hr)來方便地測量。使用中速攪拌器/增密器(如Ldige KM)的這個工序可單獨(dú)使用或隨后與高速攪拌器/增密器(如Ldige CB)一起使用來得到所需的密度?？捎糜诒景l(fā)明的其它類型的顆粒制造設(shè)備包括1942年12月29日公布的授予Heller的美國專利2,306,898中所公開的設(shè)備。
雖然可能更適合在低速攪拌器/增密器后使用高速攪拌器/增密器，但也可使用相反順序的攪拌器/增密器組合。可使用各種參數(shù)中的一個或組合來優(yōu)化本發(fā)明方法中噴霧干燥顆粒的致密化，這些參數(shù)包括攪拌器/增密器中的停留時間、設(shè)備的操作溫度、顆粒的溫度和/或組成、輔助成分如液體粘合劑和流動助劑的使用。作為實(shí)例，參見1992年7月28日公布的Appel等人的美國專利5,133,924；1987年1月20日公布的Delwel等人的美國專利4,637,891；1988年2月23日公布的Kruse等人的美國專利4,726,908；和1992年11月3日公布的Bortolotti等人的美國專利5,160,657中的方法。
任選地，在某些情況下，本文的低密度洗滌劑顆粒將進(jìn)一步加工形成高密度洗滌劑組合物。這種高密度洗滌劑組合物可通過將常規(guī)的或致密的洗滌劑顆粒與通過本文所述方法中的一種或組合制得的洗滌劑附聚物以不同比例(如顆粒與附聚物的重量比率為60∶40)共混來制造。參見1996年10月29日公布的授予Dinniwell等人的美國專利5,569,645。可將附加輔助成分如酶、香料、增白劑等與由本文所述方法制得的附聚物、顆?；蛩鼈兊幕旌衔镆黄饑婌F或混合。
在本發(fā)明的一個實(shí)施方案中，洗滌劑顆粒在轉(zhuǎn)筒攪拌器或流化床中被噴以非離子表面活性劑、兩性表面活性劑、氧化胺、陰離子表面活性劑、聚合物、香料和/或硅酸鹽以生產(chǎn)洗滌劑組合物。在本文的一個實(shí)施方案中，洗滌劑顆粒被噴以非離子表面活性劑和/或香料。如果存在，可噴在洗滌劑顆粒上的非離子表面活性劑的含量按所述洗滌劑顆粒的重量計(jì)為約0.05％至約50％，或約0.1％至約40％，或約0.5％至約25％，或約3％至約20％。這種顆粒具有良好的流動性、改善的溶解性、低結(jié)塊強(qiáng)度、高耐硬水性、良好的清潔性能和/或高產(chǎn)品穩(wěn)定性。
可用于本發(fā)明的非離子表面活性劑通常公開于1975年12月30日公布的授予Laughlin等人的美國專利3,929,678，第13欄第14行至第16欄第6行?？捎糜诒景l(fā)明的其它非離子表面活性劑包括脂族醇與約1摩爾至約25摩爾環(huán)氧乙烷的縮合產(chǎn)物。脂族醇的烷基鏈可以是直鏈或支鏈的、伯或仲的，并且一般包含約8至約22個碳原子。尤其優(yōu)選的是具有包含約10至約20個碳原子烷基的醇與每分子醇約2至約18摩爾環(huán)氧乙烷的縮合產(chǎn)物。市售的這類非離子表面活性劑的實(shí)例包括TERGITOL15-S-9(C11-C15直鏈仲醇與9摩爾環(huán)氧乙烷的縮合產(chǎn)物)、TERGITOL24-L-6 NMW(C12-C14伯醇與6摩爾窄分子量分布環(huán)氧乙烷的縮合產(chǎn)物)，兩者均由Union CarbideCorporation出售；NEODOL45-9(C14-C15直鏈醇與9摩爾環(huán)氧乙烷的縮合產(chǎn)物)、NEODOL23-6.5(C12-C13直鏈醇與6.5摩爾環(huán)氧乙烷的縮合產(chǎn)物)、NEODOL45-7(C14-C15直鏈醇與7摩爾環(huán)氧乙烷的縮合產(chǎn)物)、NEODOL45-4(C14-C15直鏈醇與4摩爾環(huán)氧乙烷的縮合產(chǎn)物)，由Shell Chemical Company出售，以及KYROEOB(C13-C15醇與9摩爾環(huán)氧乙烷的縮合產(chǎn)物)，由The Procter&Gamble Company，Cincinnati，Ohio，U.S.A出售。其他市售非離子表面活性劑包括由Shell Chemical Co.出售的DOBANOL 91-8和由Hoechst出售的GENAPOL UD-080。這類非離子表面活性劑通常稱為“烷基乙氧基化物”。也可用于本發(fā)明的是選自由下列物質(zhì)組成的組的非離子表面活性劑烷基多苷表面活性劑、脂肪酸酰胺表面活性劑、C8-C20氨酰胺、一乙醇酰胺、二乙醇酰胺、異丙醇酰胺、以及它們的混合物。這些非離子表面活性劑是本領(lǐng)域已知的并且可商購獲得。
本文的兩性表面活性劑優(yōu)選選自各種氧化胺表面活性劑。氧化胺是半極性非離子表面活性劑，并且包括水溶性氧化胺，其包含一個約10至約18個碳原子的烷基部分和2個選自包含約1至約3個碳原子的烷基和羥烷基的部分；水溶性氧化膦，其包含一個約10至約18個碳原子的烷基部分和2個選自包含約1至約3個碳原子的烷基和羥烷基的部分；以及水溶性亞砜，其包含一個約10至約18個碳原子的烷基部分和一個選自約1至約3個碳原子的烷基和羥烷基部分的部分。
優(yōu)選的氧化胺表面活性劑具有化學(xué)式
其中R3是包含約8至約22個碳原子的烷基、羥烷基、烷基苯基或它們的混合物；R4是包含約2至約3個碳原子的亞烷基或羥基亞烷基或它們的混合物；x是0至約3；并且每個R5是包含約1至約3個碳原子的烷基或羥烷基或包含約1至約3個環(huán)氧乙烷基的聚環(huán)氧乙烷基團(tuán)。R5基團(tuán)可彼此連接，例如通過氧或氮原子，形成環(huán)狀結(jié)構(gòu)。優(yōu)選的氧化胺表面活性劑包括C10-C18烷基二甲基氧化胺和C8-C12烷氧基乙基二羥基乙基氧化胺。
同樣合適的是如丙基氧化胺這樣的氧化胺，由以下化學(xué)式表示 其中R1是烷基、2-羥烷基、3-羥烷基或3-烷氧基-2-羥丙基，其中烷基和烷氧基分別包含約8至約18個碳原子，R2和R3各自是甲基、乙基、丙基、異丙基、2-羥基乙基、2-羥丙基或3-羥丙基，而n是0至約10。
其它合適種類的氧化胺半極性表面活性試劑包含具有以下化學(xué)式的化合物以及化合物的混合物 其中R1是烷基、2-羥烷基、3-羥烷基或3-烷氧基-2-羥丙基，其中烷基和烷氧基分別包含約8至約18個碳原子，R2和R3各自是甲基、乙基、丙基、異丙基、2-羥基乙基、2-羥丙基或3-羥丙基，而n是0至約10。尤其優(yōu)選的是具有以下化學(xué)式的氧化胺 其中R1是C10-14烷基，而R2和R3是甲基或乙基。因?yàn)樗鼈兪堑推鹋莸模钥赡苡绕湫枰氖鞘褂瞄L鏈氧化胺表面活性劑，其更詳細(xì)地描述于1982年2月23日獲準(zhǔn)授予Pancheri的美國專利4,316,824；1991年12月24日獲準(zhǔn)授予Borland和Smith的美國專利5,075,501；以及1991年12月10日獲準(zhǔn)授予Borland和Smith的美國專利5,071,594中。
可用于本發(fā)明的兩性表面活性劑的其他合適非限制性實(shí)施例包括酰胺丙基甜菜堿以及脂族或雜環(huán)仲胺和叔胺的衍生物，其中脂族部分可以是直鏈或支鏈，并且其中一個脂族取代基包含約8至約24個碳原子，并且至少一個脂族取代基包含陰離子水增溶基團(tuán)。
合適的兩性表面活性劑的其它實(shí)施例公開于“Surface ActiveAgents and Detergents”(第I卷和第II卷，Schwartz、Perry和Berch著)。
可用于本發(fā)明的陰離子表面活性劑包括常規(guī)的C11-C18烷基苯磺酸鹽(“LAS”)以及伯支鏈-無規(guī)C10-C20烷基硫酸鹽(“AS”)，化學(xué)式為CH3(CH2)x(CHOSO3-M+)CH3和CH3(CH2)y(CHOSO3-M+)CH2CH3的C10-C18仲(2，3)烷基硫酸鹽，其中x和(y+1)是至少約7，優(yōu)選至少約9的整數(shù)，M是水增溶陽離子，尤其是鈉，不飽和硫酸鹽如油基硫酸鹽，C10-C18烷基烷氧基硫酸鹽(“AExS”；尤其是EO 1-7乙氧基硫酸鹽)，硫酸鹽化聚葡萄糖苷和C12-C18α-磺化脂肪酸酯，所有這些均是本領(lǐng)域已知的。這些表面活性劑典型存在的含量為至少約1％，或約1％至約55％。
可用于本發(fā)明的典型聚合物包括聚合物去污劑、聚合物分散劑、粘土污垢去除/抗再沉淀劑、染料轉(zhuǎn)移抑制劑、抑泡劑和增泡劑。示例性的乙氧基化胺描述于1986年7月1日公布的授予VanderMeer的美國專利4,597,898中。其它類型的優(yōu)選粘土污垢去除/抗再沉淀劑是公開于1984年6月27日公布的授予Oh和Gosselink的歐洲專利申請111 965中的陽離子化合物。其它可用的粘土污垢去除/抗再沉淀劑包括公開于1984年6月27日公布的授予Gosselink的歐洲專利申請111984中的乙氧基化胺聚合物；公開于1984年7月4日公布的授予Gosselink的歐洲專利申請112 592中的兩性離子聚合物；和公開于1985年10月22日公布的授予Connor的美國專利4,548,744中的氧化胺。本領(lǐng)域已知的其它粘土污垢去除和/或抗再沉淀劑也可用于本文的組合物中。其它類型的優(yōu)選抗再沉淀劑包括羧甲基纖維素物質(zhì)。這些物質(zhì)是本領(lǐng)域熟知的。通常，染料轉(zhuǎn)移抑制劑包括聚乙烯吡咯烷酮聚合物、聚胺N-氧化物聚合物、N-乙烯基吡咯烷酮和N-乙烯基咪唑的共聚物、錳酞菁、過氧化物酶、以及它們的混合物。如果使用的話，這些試劑典型的含量為按所述組合物重量計(jì)約0.01％至約10％，或約0.01％至約5％，或約0.05％至約2％。參見，例如1988年4月6日公布的授予Hull和Scowen的EP-A-262,897和1989年12月13日公布的授予Hull的EP-B-256,696。
酶也可用于本發(fā)明，并且典型在干混階段以酶顆粒形式添加。酶可包括在本發(fā)明洗滌劑組合物中用于多種用途，包括從基質(zhì)上去除蛋白質(zhì)基污漬、碳水化合物基污漬或甘油三酯基污漬，防止織物洗滌時移動染料轉(zhuǎn)移，以及織物修復(fù)。合適的酶包括蛋白酶、淀粉酶、脂肪酶、纖維素酶、過氧化物酶，以及它們?nèi)魏魏线m來源的混合物，如植物、動物、細(xì)菌、真菌和酵母來源。優(yōu)選的選擇受以下因素的影響，如pH-活性和/或穩(wěn)定性最適度、熱穩(wěn)定性以及對活性洗滌劑、助洗劑等的穩(wěn)定性。在這方面，細(xì)菌或真菌酶是優(yōu)選的，如細(xì)菌淀粉酶和蛋白酶，以及真菌纖維素酶。酶通常以足以提供“清潔有效量”的含量摻入洗滌劑或洗滌劑添加劑組合物中。術(shù)語“清潔有效量”是指能夠在基質(zhì)如織物、盤碟等上產(chǎn)生清潔、污漬移除、污垢移除、增白、除臭或增進(jìn)新鮮效果的任何量。實(shí)際上，對于目前的商品制劑而言，典型的量為按重量計(jì)每克洗滌劑組合物最多約5mg，更典型0.01mg至3mg的活性酶。換句話講，本文的組合物典型包含按重量計(jì)0.001％至5％，優(yōu)選0.01％至1％的商品酶制劑。蛋白酶通常在這種商品酶制劑中的含量足以提供每克組合物0.005至0.1 Anson單位(AU)的活性。
蛋白酶的合適實(shí)例為可獲自于菌株枯草芽孢桿菌和地衣芽孢桿菌的特定菌株的枯草桿菌蛋白酶。一種合適的蛋白酶獲自于Bacillus菌株，其在整個8至12的pH范圍內(nèi)具有最大活性，由NovoIndustries A/S，Denmark(下文稱“Novo”)開發(fā)并以ESPERASE出售。其它合適的蛋白酶包括購自Novo的ALCALASE和SAVINASE和購自International Bio-Synthetics，Inc.，TheNetherlands的MAXATASE；也參見1985年1月9日公布的授予Bott的EP 130,756 A；1992年9月9日公布的授予Post等人的EP303,761B；1993年9月16日公布的授予Aaslyng等人的WO 9318140A1；1995年4月20日公布的授予Baeck等人的WO 9510591 A1；1995年3月23日公布的授予Gerber的WO 9507791 A1；以及1994年11月10日公布的授予Branner等人的WO 9425583中所公開的蛋白酶。
適于本文的淀粉酶包括例如描述于1972年11月22日公布的授予Novo的 Outtrup等人的GB 1,296,839中的α-淀粉酶；RAPIDASE，International Bio-Synthetics，Inc.；購自Novo的TERMAMyL；購自Novo的FUNGAMYL；購自Novo的DURAMyL；描述于以下專利中的淀粉酶1994年2月3日公布的授予Bisgard-Frantzen和Svendsen的WO 9402597；1994年8月18日公布的授予Genencor International的Antrim等人的WO9418314；1994年2月3日公布的授予Bisgard-Frantzen和Svendsen的WO 9402597；以及1995年4月13日公布的授予Borch等人的WO 9509909 A。
可用于本發(fā)明的纖維素酶公開于1984年3月28日公布的授予Barbesgaar等人的GB-B-2.075.028；1985年8月7日公布的授予Murata等人的注明為095275的GB-B-2.095.275；以及1974年6月27日公布的授予Horikoshi和Ikeda的DE-OS-2.247.832。CAREZYME和CELLUZYME(Novo)是尤其可用的。也參見1991年11月14日公布的授予Novo的Hagen等人的WO 9117243。
可用于本發(fā)明的脂肪酶包括1974年10月30日公布的授予Dijk和Berg的GB 1,372,034；1978年2月24日公布的授予Inugai的日本專利申請53,20487(購自Amano Pharmaceutical Co.Ltd.，Nagoya，Japan，以商品名脂肪酶P“Amano”或“Amano-P”)；市售自Novo的LIPOLASE；1994年8月31日公布的授予Cornelissen等人的EP341,947；1994年7月7日公布的授予Novo的Halkier等人的WO9414951；以及1992年4月2日公布的授予Clausen等人的WO9205249中的那些。
過氧化物酶和酶穩(wěn)定體系也可用于本發(fā)明。
本文的洗滌劑組合物可任選以約0.01％至約10％含量包含其它已知洗滌劑清潔組分，包括烷氧基化聚羧酸酯、漂白化合物、增白劑、螯合劑、染料轉(zhuǎn)移抑制劑、酶穩(wěn)定體系和/或織物軟化劑。如果合適的話，這些組分典型以混合物或以噴上組分的形式加入洗滌劑顆粒中。
其它任選噴霧干燥設(shè)備和方法描述于例如1996年3月5日公布的授予Capeci等人的美國專利5496487；1990年10月16日公布的授予Chamberlain的美國專利4963226；和1978年12月12日公布的授予Ogoshi等人的美國專利4129511中。
結(jié)塊強(qiáng)度可使用本領(lǐng)域已知的方法測量，如公布于1981年9月22日授予Macgilp和Mann的美國專利4,290,903，第6欄，第29至42行中所述。流動性使用型號為PT-E的Hosokawa PowderCharacteristics Tester測試。
下面以舉例方式描述本發(fā)明的實(shí)施例，而非旨在以任何方式限制本發(fā)明。這些實(shí)施例不可解釋為限制本發(fā)明，因?yàn)樵诓槐畴x本發(fā)明的精神和保護(hù)范圍的情況下還可能有許多變型。
實(shí)施例1將陰離子表面活性劑、硫酸鈉、13％硅酸鈉2.4r、4％丙烯酸鹽和馬來酸鹽的鈉鹽共聚物(分子量約10,000)、3％甲苯磺酸鈉、其它聚合材料和熒光增白劑在攪和機(jī)中于約60℃至70℃混合直至均勻共混形成均勻的漿液。攪和機(jī)混合水分為40％。此漿液輸送至副儲罐，通過粉碎機(jī)，以0.08％的速度注入空氣，然后泵吸至具有1個雙流體噴嘴的以順流直空氣流構(gòu)造布置的噴霧干燥塔。該漿液被壓縮空氣霧化?？諝馊肟跍囟葹?50℃至240℃，噴射壓力為約200kPa，塔出口溫度為約70℃至90℃。顆粒落入流化床烘干機(jī)進(jìn)一步干燥。最終產(chǎn)品具有約450g/L至500g/L的平均堆積體積密度、約0.3kg的低結(jié)塊強(qiáng)度、良好的溶解度和優(yōu)異的流動性。
實(shí)施例2漿液同上述實(shí)施例1一樣制備，不同的是使用15％硅酸鈉1.6r，用硫酸鈉平衡。在相同的噴霧干燥條件下制得的產(chǎn)品具有約500g/L至600g/L的較高堆積體積密度。
實(shí)施例3漿液按照實(shí)施例1制備，不同的是使用24％硅酸鈉1.6r，用硫酸鈉平衡。該漿液非常難以在噴霧干燥塔中干燥。它趨于粘在塔壁上，即使相同量的漿液進(jìn)入塔中，產(chǎn)生的顆粒量比前面的實(shí)施例1至2少得多(僅約60％)。還在塔底發(fā)現(xiàn)非常大的塊。
實(shí)施例4漿液按照實(shí)施例1制備，不同的是使用8％甲苯磺酸鈉，用硫酸鈉平衡。該漿液難以在噴霧干燥塔中干燥。在相同噴霧干燥條件下制得的產(chǎn)品具有約400g/L至450g/L的低堆積體積密度，但具有大于8kg的非常高的結(jié)塊強(qiáng)度。
實(shí)施例5漿液按照實(shí)施例1制備，不同的是攪和機(jī)混合水分為55％。漿液非常稀并且非常容易泵送通過系統(tǒng)。然而，干燥該漿液比較困難并且費(fèi)時。塔的熱空氣入口溫度升到200℃至300℃，而排出空氣溫度為85℃至100℃。干燥速度比實(shí)施例1慢得多。
實(shí)施例6漿液按照實(shí)施例1制備，不同的是2％硅酸鹽1.6r，攪和機(jī)混合水分為24％。該漿液非常稠并且非常難以均勻混合。最后，它無法泵送通過管道至干燥塔。
實(shí)施例7將陰離子表面活性劑、硫酸鈉、2％硅酸鈉2.4r、1％丙烯酸鹽和馬來酸鹽的鈉鹽共聚物(分子量約15,000)、1％甲苯磺酸鈉、其它聚合材料和熒光增白劑在攪和機(jī)中于約60℃至70℃混合直至均勻共混形成均勻的漿液。攪和機(jī)混合水分為33％。此漿液被輸送至副儲罐，通過粉碎機(jī)，然后泵送到具有1個壓力噴嘴的以逆流直空氣流構(gòu)造布置的噴霧干燥塔。加壓空氣在高壓泵后以約9,000kPa的壓力加入漿液壓力管道中。空氣流速為按所述漿液重量計(jì)0.02％至0.09％。塔熱空氣入口具有240℃至320℃的溫度，噴射壓力為約4,000kPa，塔出口溫度為約70℃至90℃。所得顆粒具有約450g/L至550g/L的平均堆積體積密度。所得顆粒具有大于5.0kg的高結(jié)塊強(qiáng)度和較差的流動性。
實(shí)施例8漿液按照實(shí)施例7制備，不同的是使用14％硅酸鹽2.4r，用硫酸鈉平衡。在相同的噴霧干燥條件下，制得的顆粒具有約380g/L至450g/L的平均堆積體積密度。所得顆粒具有小于1.5kg的非常低的結(jié)塊強(qiáng)度和良好的流動性。
發(fā)明詳述中所有引用文獻(xiàn)的相關(guān)部分均引入本文以供參考；任何文獻(xiàn)的引用不可理解為是對其作為本發(fā)明的現(xiàn)有技術(shù)的認(rèn)可。當(dāng)本書面文獻(xiàn)中術(shù)語的任何含義或定義與引入本文以供參考的文獻(xiàn)中術(shù)語的任何含義或定義發(fā)生沖突時，將以賦予本書面文獻(xiàn)中術(shù)語的含義或定義為準(zhǔn)。
盡管已用具體實(shí)施方案來說明和描述了本發(fā)明，但對于本領(lǐng)域的技術(shù)人員顯而易見的是，在不背離本發(fā)明的精神和保護(hù)范圍的情況下可作出許多其它的變化和修改。因此，有意識地在附加的權(quán)利要求書中包括屬于本發(fā)明范圍內(nèi)的所有這些變化和修改。
權(quán)利要求
1.一種用于形成低密度洗滌劑顆粒的方法，所述方法包括以下步驟A.提供約0.1％至約6％的水溶助長劑；B.提供約22％至約50％的攪和機(jī)混合水分；C.提供約0.2％至約8％的水溶性聚合物，所述聚合物具有至少約10,000g/mol的分子量；D.提供約2％至約20％的硅酸鈉，所述硅酸鈉具有至少約2r的SiO2∶NaO比率；E.提供余量的輔助攪和機(jī)成分；F.將水溶助長劑、攪和機(jī)混合水分、聚合物、硅酸鹽和輔助攪和機(jī)成分在攪和機(jī)中混合形成漿液；g.將氣體以約6,000kPa至約13,000kPa的壓力和約0.01％至約0.25％的速度注入漿液中；和H.將漿液形成洗滌劑顆粒，其中所述漿液基本上不含沸石助洗劑和磷酸鹽助洗劑，并且其中所述攪和機(jī)溫度被保持在約40℃至約95℃。
2.如權(quán)利要求1所述的方法，其中所述聚合物是丙烯酸和馬來酸的共聚物。
3.如權(quán)利要求1所述的方法，其中所述硅酸鈉具有約2r至約5r的SiO2∶NaO比率。
4.如權(quán)利要求1所述的方法，其中所述形成步驟包括噴霧干燥所述漿液以形成洗滌劑顆粒的步驟。
5.如權(quán)利要求1所述的方法，其中所述水溶助長劑包含磺酸鹽部分。
6.如權(quán)利要求1所述的方法，其中所述氣體包括氮?dú)狻?br> 7.如權(quán)利要求1所述的方法，其中所述速度為約0.015％至約0.15％。
8.如權(quán)利要求1所述的方法，其中所述攪和機(jī)混合水分為約26％至約38％。
9.如權(quán)利要求1所述的方法，其中所述漿液包含小于約40％的有機(jī)物質(zhì)。
10.如權(quán)利要求4所述的方法，所述方法還包括將輔助成分噴涂到洗滌劑顆粒上的步驟。
11.如權(quán)利要求5所述的方法，其中所述水溶助長劑選自由下列物質(zhì)組成的組甲苯磺酸的鈉鹽、鉀鹽、鈣鹽和銨鹽，異丙基苯磺酸的鈉鹽、鉀鹽、鈣鹽和銨鹽，二甲苯磺酸的鈉鹽、鉀鹽、鈣鹽和銨鹽、取代或未取代的萘磺酸的鈉鹽、鉀鹽、鈣鹽和銨鹽、以及它們的混合物。
12.如權(quán)利要求6所述的方法，其中所述氣體是空氣。
13.如權(quán)利要求10所述的方法，其中所述輔助成分選自由下列物質(zhì)組成的組非離子表面活性劑、香料、以及它們的混合物。
全文摘要
一種形成低密度洗滌劑顆粒的方法，所述方法包括以下步驟提供約0.1％至約6％的水溶助長劑；提供約22％至約50％的攪和機(jī)混合水分；提供約0.2％至約8％的水溶性聚合物，其具有至少約10,000g/mol的分子量；提供約2％至約20％的硅酸鈉，其具有至少約2r的SiO
文檔編號C11D3/37GK101027382SQ200580032425
公開日2007年8月29日 申請日期2005年9月22日 優(yōu)先權(quán)日2004年9月24日
發(fā)明者J·E·布赫爾, 沈睿 申請人:寶潔公司