制備含有結晶助洗劑物質的顆粒洗滌劑組合物的方法

專利名稱：制備含有結晶助洗劑物質的顆粒洗滌劑組合物的方法
技術領域：
本發明一般地涉及制備顆粒洗滌劑組合物的方法。具體地說，本發明涉及由其中一種是結晶助洗劑物質的起始洗滌劑物質制備洗滌劑顆粒或附聚物的方法。助洗劑物質包括其中含有碳酸根陰離子、鈣陽離子和至少一個水溶性陽離子的結晶微結構。本方法制備自由流動的顆粒洗滌劑組合物，它在商業上可作為現代致密洗滌劑產物銷售。
背景技術：
在洗滌劑工業中，近年來對是“致密”的，因而具有低的劑量體積的洗衣洗滌劑有相當大的興趣。為容易地這些制備所謂的低劑量洗滌劑，已作了許多嘗試以制備高堆密度洗滌劑，例如密度為600g/l或更高的洗滌劑。低劑量洗滌劑通常是十分需要的，因為它們節省資源，并可以小的包裝出售，這對于消費者更方便。
通常有兩種主要類型的可以制備洗滌劑顆粒或粉末的方法。第一種類型的方法包括在噴霧干燥塔中噴霧干燥含水洗滌劑漿料以制備十分疏松的洗滌劑顆粒。在第二種類型的方法中，將各種洗滌劑組分干混，隨后用粘合劑，例如非離子或陰離子表面活性劑附聚。在這兩種方法中，決定所得到的洗滌劑顆粒的密度的最重要的因素是各種起始顆粒的密度、孔隙率和表面積和它們各自的化學組成。
在現有技術中人們致力于提供增加洗滌劑顆粒或粉末的密度的方法。尤其注意的是通過后塔處理增密噴霧干燥的顆粒。例如，一種嘗試包括一種間歇方法，其中，含有三聚磷酸鈉和硫酸鈉的噴霧干燥或粒化的洗滌劑粉末在Marumerizer中增密和團成球狀。該裝置包括在基本上垂直的、光滑的堵住的圓柱體內和底部安裝的基本上水平的、粗糙的、可旋轉的臺。然而，該方法基本上是一個間歇方法，因而不太適合于洗滌劑粉末的大規模生產。最近，已開發了其它增加“后塔”或噴霧干燥的洗滌劑顆粒密度的方法。這種方法通常需要粉碎或研磨顆粒的第一設備和附聚增加粉碎的顆粒密度的第二設備。這些方法通過處理或增密“后塔”或噴霧干燥顆粒獲得所需的密度增加。現有技術還充分描述了需要附聚洗滌劑組合物的方法。例如，人們已嘗試在混合器中通過混合沸石和/或層狀硅酸鹽以附聚洗滌劑助洗劑，以形成自由流動的附聚物。
此外，為洗滌劑配制者長期確定的實踐是在洗滌劑組合物中使用助洗劑物質和它們的混合物。例如，某些粘土礦物質已用于吸附硬度陽離子，尤其是在織物洗滌操作中。此外，沸石(或硅鋁酸鹽)已被建議作為洗滌劑助洗劑用于各種洗滌場合。例如，在整個工業中，水溶性硅鋁酸鹽離子交換材料已廣泛用于洗滌劑組合物中。盡管該助洗劑物質是相當有效和有用的，但在幾乎所有全配制洗滌劑組合物中它們占成本的主要部分。因此，人們需要與上述助洗劑一樣或好于上述助洗劑的，并且重要的是還不太貴的助洗劑物質。
因此，在本領域中，人們仍需要一種由含有改善的助洗劑物質的起始洗滌劑組分制備顆粒和/或附聚的洗滌劑組合物的方法，上述助洗劑物質改善了組合物的流動性質和洗滌性能。此外，人們仍需要一種更有效和更經濟的方法，以有利于大規模生產低劑量或致密洗滌劑。
背景技術：
下列參考文獻涉及增密噴霧干燥的顆粒Appel等人的US5133924(Lever)；Bortolotti等人的US5160657(Lever)；Johnson等人的英國專利GB1517713(Unilever)；和Curtis的EP451894。下列參考文獻涉及通過附聚制備洗滌劑Beerse等人的US5108646(P&G)；Hollingsworth等人的EP351937(Unilever)；和Swatling等人的US5205928；和Capeci等的US5366652(P&G)。
下列參考文獻涉及用于清洗組合物的助洗劑Atkinson等人的US4900466(Lever)；Houghton的WO93/22411(Lever)；Allan等人的EP518576A2；Zolotoochin的US5219541(Tenneco Minerals Company)；Garner-Gray等人的US4966606(Lever)；Davies等人的US4908159(Lever)；Carter等人的US4711740(Lever)；Greene的US4473485(Lever)；Davies等人的US4407722(Lever)；Jones等人的US4352678(Lever)；Clarke等人的US4348293(Lever)；Clarke等人的US4196093(Lever)；Benjamin等人的US4171291(P&G)；Kowalchuk的US4162994(Lever)；Davies等人的US4076653(Lever)；Davies等人的US4051054(Lever)；Collier等人的US4049586(P&G)；Benson等人的US4040988(P&G)；Cherney的US4035257(P&G)；Curtis的US4022702(Lever)；Child等人的US4013578(Lever)；Lamberti的US3997692(Lever)；Chernevy的US3992314(P&G)；Child的US3979314(Lever)；Davies等人的US3957695(Lever)；Lamberti的US3954649(Lever)；Sagel等人的US3932316(P&G)；Lobunez等人的US3981686(Intermountain Research and Development Corp.)和Mallow等人的US4828620(Southwest Research Institute)。
下列參考文獻涉及結晶物質Friedman等人的“加利福尼亞塞爾斯湖鹽水和鹽中氘反常的經濟意義(Economic Implications of the DeuteriumAnomaly in the Brine and salts in Searles Lake，California)”，科學通訊(Scientific Communications)，0361-0128/82/32，第694-699頁；Bischoff等人的“加利福尼亞蒙納湖單斜鈉鈣石的形成(Gaylussite Formation atMono Lake，California)”，Geochimica et Cosmochimica Acta，卷55(1991)第1743-1747頁；Bischoff，“催化、抑制和方解石-霰石問題(Catalysis，Inhibition，and The Calcite-Aragonite Problem)”，美國科學會志(American Journal of Science)，卷266，1968年2月，第65-90頁；Aspden，“東烏干達Tororo碳酸巖配合物磷灰石中固體夾雜物組成和碳酸鈉鈣石的出現(The Composition of Solid Inclusions and theOccurrence of Shortite in Apatites from the Tororo CarbonatiteComplex of Eastern Uganda)”，礦物學雜志(MiheralogicalMagazine)，1981年6月，卷44，第201-4頁；Plummer and Busenberg，“在0-90℃ CO2-H2O溶液中方解石、霰石和球霰石的溶解性，以及CaCO3-CO2-H2O體系含水模型的評估(The Solubilities of Calcite，Aragonite and Vaterite in CO2-H2O Solutions Between 0-90℃，and anEvaluation of the Aqueous Model for the System CaCO3-CO2-H2O)”Geochimica et Cosmochinica Acta，卷46，第1011-1040頁；Milton andAxelrod，“熔融木灰石碳鉀鈣石(n.sp.)K2CO3CaCO3，水碳鉀鈣石(n.sp.)3K2CO32CaCO36H2O和方解石，CaCO3，他們的主要成分(Fused Wood-ash StonesFairchildite(n.sp.)K2CO3CaCO3，Buetschliite(n.sp.)3K2CO32CaCO36H2O and Calcite，CaCO3，TheirEssential Components)，”美國地質勘測(U.S.Geological Survey)，第607-22頁；Evans and Milton，“單斜鈉鈣石和鈣水堿加熱產物的結晶學(Crystallography of the Heating Products of Gaylussite andPirssonite)，”關于礦物結晶學的美國結晶學協會會議摘要(Abstracts ofACA Sessions on Mineralogical Crystallography)，第1104頁；Johnsonand Robb，“單斜鈉鈣石通過同時熱分析的熱性質(GaylussiteThermal Properties by Simultaneous Thermal Analysis)，”美國礦物學家(American Mineralogist)，卷58，第778-784頁，1973；Cooper，Gittinsand Tuttle，“在1千巴下的Na2CO3-K2CO3-CaCO3體系及其在碳酸巖巖石發展學上的重要性(The System Na2CO3-K2CO3-CaCO3at 1Kilobar and its Significarce in Carbonatite Petrogenesis)，”美國科學會志(American Journal of Science)，卷275，1975年5月，第534-560頁；Smith，Johnson and Robb，“碳酸鈉鈣的熱合成-一種可能的熱分析標準(Thermal Synthesis of Sodium Caleium Carbonate-A PotentialThermal Ahalysis Standard)，”humica Acta，第305-12頁；Fahey，“碳酸鈉鈣石-一種新的鈉和鈣的碳酸鹽(Shortite，a New Carbonate ofSodium and Calcium)，”美國地質勘測(U.S.Geological Survey)，第514-518頁。
發明概述本發明通過提供制備顆粒和/或附聚的洗滌劑組合物的方法滿足了本領域中的上述要求，所述洗滌劑組合物直接由改善的助洗劑物質和其它起始洗滌劑組分制備。該助洗劑物質還可用作涂層劑以改善洗滌劑組合物的流動性質。作為該方法的結果，洗滌劑組合物還顯示改善的性能，并不太昂貴。
本文中使用的術語“附聚物”指的是通過起始洗滌劑組分(顆粒)的積聚附聚形成的顆粒，所述洗滌劑組分通常具有小于所形成的附聚物的粒度中值。本文中使用的短語“結晶微結構”指的是具有從分子大小結構至分子大小結晶結構的較大結合或附聚物尺寸范圍的分子結晶形式。結晶微結構可以是均勻層狀的、無規層狀的或完全沒有層狀的。除非另有說明，本文中使用的所有百分數和比率以重量百分數(干基)表示。本文中提到的所有粘度是在70℃(±5℃)和約10-100/秒的剪切速率下測定的。
根據本發明的一個方面，其提供了制備松脆、自由流動的高密度洗滌劑組合物的方法。該方法包括如下步驟(a)將洗滌劑表面活性劑漿料和干洗滌劑物質連續混合進入高速混合器/增密器中以得到洗滌劑附聚物，其中表面活性劑漿料與干洗滌劑物質的比率為約1∶10至約10∶1，干洗滌劑物料含有其中包括碳酸根陰離子、鈣陽離子和至少一種水溶性陽離子的結晶微結構的助洗劑物質；(b)在中速混合器/增密器中混合洗滌劑附聚物以進一步增密和附聚洗滌劑附聚物；和(c)干燥洗滌劑附聚物以形成高密度洗滌劑組合物。
一種優選實施方案涉及加工附聚物使得洗滌劑組合物的密度為至少650g/l。在另一優選實施方案中，該方法還包括在中速混合器/增密器中和/或之后(例如在中速混合器/增密器和干燥裝置之間、在中速混合器/增密器中或在中速混合器/增密器和干燥裝置之間)加入涂層劑的步驟，其中涂層劑選自硅鋁酸鹽、碳酸鹽、硅酸鹽、本發明的結晶助洗劑物質和它們的混合物。
其它實施方案包括保持洗滌劑附聚物在高速混合器/增密器中的平均停留時間為約2秒-約45秒；和/或保持洗滌劑附聚物在中速混合器/增密器中的平均停留時間為約0.5分-約15分。
在本發明另一方面，表面活性劑漿料與干洗滌劑物質的比率為約1∶4-約4∶1；表面活性劑漿料具有約5000cps-約100000cps的粘度；和表面活性劑漿料含有水和選自陰離子、非離子、兩性離子、兩性和陽離子表面活性劑和它們的混合物的表面活性劑。該方法的最佳實施方案包括高速和中速混合器/增密器一起以約3×108erg/kg-sec至約3×109erg/kg-sec的速率提供約5×1010erg/kg至約2×1012erg/kg的能量。本發明的其它實施方案涉及在中速混合器/增密器中加入涂層劑的步驟，和/或在混合步驟和干燥步驟之間加入涂層劑的步驟。
在本發明尤其優選的實施方案中，該方法包括如下步驟(a)將洗滌劑表面活性劑漿料和干起始洗滌劑物質連續混合進入高速混合器/增密器中以得到洗滌劑附聚物，其中表面活性劑漿料與干洗滌劑物質的比率為約1∶10至約10∶1，；(b)在中速混合器/增密器中混合洗滌劑附聚物以進一步增密和附聚洗滌劑附聚物；(c)干燥洗滌劑附聚物；和(d)往洗滌劑附聚物中加入涂層劑以得到密度至少為650g/l的所述高密度洗滌劑組合物；其中涂層劑是含有其中包括碳酸根陰離子、鈣陽離子和至少一種水溶性陽離子的結晶微結構的助洗劑物質。本發明還提供了由本發明的方法和其各種實施方案制備的高密度洗滌劑組合物。
在本發明的另一方面，其提供了包括噴霧干燥和附聚洗滌劑組分以制備高密度洗滌劑組合物的方法。更具體地說，該方法包括如下步驟(a)噴霧干燥含有其中包括碳酸根陰離子、鈣陽離子和至少一種水溶性陽離子的結晶微結構的助洗劑物質、洗滌劑表面活性劑和水溶性陽離子或其鹽的過飽和水溶液的含水漿料以形成噴霧干燥的顆粒；(b)將洗滌劑表面活性劑漿料和干起始洗滌劑物質連續混合進入高速混合器/增密器中以得到洗滌劑附聚物，其中表面活性劑漿料與干起始洗滌劑物質的比率為約1∶10至約10∶1；(c)在中速混合器/增密器中混合洗滌劑附聚物以進一步增密和附聚洗滌劑附聚物；和(d)將顆粒和洗滌劑附聚物混合在一起以形成高密度洗滌劑組合物。任選地，在噴霧干燥步驟之前助洗劑物質可用非離子表面活性劑涂覆。
在本發明的另一實施方案中，提供了附加的工藝實施方案。一種方法包括通過噴霧干燥含有其中包括碳酸根陰離子、鈣陽離子和至少一種水溶性陽離子的結晶微結構的助洗劑物質、洗滌劑表面活性劑和水溶性陽離子或其鹽的過飽和水溶液的含水漿料以形成噴霧干燥的顆粒而連續制備顆粒洗滌劑組合物。另一制備洗滌劑組合物的方法包括如下步驟(a)以附聚物、顆粒或它們的混合物的形式形成顆粒物質，其中顆粒物質含有洗滌劑表面活性劑；和(b)用其中包括碳酸根陰離子、鈣陽離子和至少一種水溶性陽離子的結晶微結構涂覆顆粒物質。
因此，本發明的目的是提供直接由包括改進的脫垢助洗劑的起始洗滌劑組分制備顆粒和/或附聚洗滌劑組合物的方法。本發明的另一目的是提供不受不必要的工藝參數限制的方法，從而更經濟和更有效地大規模生產低劑量或致密洗滌劑。通過閱讀如下附圖、優選的實施方案的詳細敘述和所附的權利要求，對于本領域技術人員來說，本發明的這些和其它目的、特征和所獲得的優點將會變得明顯。
附圖簡述

圖1是說明優選方法的流程圖，其中兩個附聚混合器/增密器、流化床干燥器、流化床冷卻器和篩分裝置根據本發明串聯連接。
優選實施方案的詳細描述本發明用于通過附聚起始洗滌劑組分或通過噴霧干燥技術制備洗滌劑組合物，其還可包括加工“后塔”洗滌劑顆粒。“后塔”洗滌劑顆粒指的是已通過常規噴霧干燥塔或類似裝置加工過的那些洗滌劑顆粒。
附聚過程現在參考圖1，它是說明附聚過程和其各種實施方案的流程圖。在過程的第一步驟中，本發明包括在高速混合器/增密器10中連續混合各種起始洗滌劑組分物流，其包括表面活性劑漿料物流12和干起始洗滌劑物質物流14。表面活性劑漿料12優選含有約25％至約65％，優選約35％至約55％，最優選約38％至約44％含水漿料形式的洗滌劑表面活性劑。干起始洗滌劑物質14優選包括約20至約50％，優選約25％至約45％，最優選約30％至約40％硅鋁酸鹽或沸石助洗劑、本發明的結晶助洗劑和它們的混合物和約10％至約40％，優選約15％至約30％，最優選約15％至約25％碳酸鈉。人們會理解，可在高速混合器/增密器10中混合入其它的起始洗滌劑組分(下文中描述其中的幾種)而不脫離本發明的范圍。
然而，我們意想不到地發現，將表面活性劑漿料12和干起始洗滌劑物質14在本發明所述的比率范圍內連續混合，從而確保制備所需的自由流動、松脆、高密度洗滌劑組合物。表面活性劑漿料12與干起始洗滌劑物質14的比率優選為約1∶10至約10∶1，更優選約1∶4至約4∶1，最優選約2∶1至約2∶3。
我們發現，第一加工步驟可在本發明描述的工藝參數下在高速混合器/增密器10中成功完成，高速混合器/增密器10優選是Ldige CB混合器或類似牌號的混合器。這些類型的混合器主要由帶有中心安裝的旋轉軸的水平中空靜置圓柱組成，在軸的周圍連接若干犁形葉片。軸優選以約300rpm至約2500rpm，更優選約400rpm至約1600rpm的速度旋轉。在高速混合器/增密器10中洗滌劑組分的平均停留時間優選為約2秒至約45秒，最優選約5秒至約15秒。
然后將在高速混合器/增密器10中形成的所得洗滌劑附聚物進料入較低或中速混合器/增密器16中，其中進行進一步的附聚和增密。用于本發明方法的具體中速混合器/增密器16應包括液體分配和附聚工具，使得此兩種技術可同時進行。優選的中速混合器/增密器16是例如Ldige KM(Ploughshare)混合器、DraisK-T 160混合器或類似品牌混合器。主中心旋轉軸速度為約30-約160rpm，更優選約50-約100rpm。在中速混合器/增密器16中停留時間優選為約0.5分鐘至約15分鐘，最優選停留時間為約1-約10分鐘。液體分配由切削工具完成，其尺寸通常小于旋轉軸，優選以約3600rpm操作。
根據本發明的方法，高速混合器/增密器10和中速混合器/增密器16優選組合提供所需量的能量以形成所需的附聚物。更具體地說，本發明的方法以約3×108erg/kg-sec至約3×109erg/kg-sec的速率提供約5×1010erg/kg至約2×1012erg/kg的能量。能量輸入和輸入速率可根據有和沒有顆粒的中速混合器/增密器的功率讀數、顆粒在混合器/增密器中的停留時間和在混合器/增密器中顆粒的質量，通過計算確定。本領域的熟練技術人員清楚了解這種計算過程。
由中速混合器/增密器16排出的所得洗滌劑附聚物的密度為至少650g/l，更優選為約700g/l至約800g/l。隨后，將洗滌劑附聚物在流化床干燥器18或類似裝置中干燥以得到高密度顆粒洗滌劑組合物，此時它作為低劑量、致密的洗滌劑產物易于包裝和銷售。得到的組合物的洗滌劑附聚物的實際孔隙率優選為約5％至約20％，更優選為約10％。正如本領域技術人員容易理解的那樣，低孔隙率洗滌劑附聚物提供致密或低劑量洗滌劑產物，這正是本發明方法的主要目標。此外，致密或增密的洗滌劑附聚物的特征是相對顆粒尺寸。本發明的方法通常提供粒度中值為約400微米至約700微米，更優選為約450微米至約500微米的附聚物。本文使用的短語“粒度中值”指的是單個的附聚物，而不是單個的顆粒或洗滌劑顆粒。上述孔隙率和顆粒尺寸的組合得到密度值為650g/l和更大的附聚物。該特征尤其適用于制備低劑量洗衣洗滌劑以及其它顆粒組合物，例如餐具洗滌組合物。
任選工藝步驟在本發明方法的任選步驟中，由流化床干燥器18排出的洗滌劑附聚物通過在本領域中已知的流化床冷卻器20或類似裝置中冷卻附聚物進一步調節。另一個任選工藝步驟包括在本發明方法的一個或多個如下位置加入涂層劑以改善流動性和/或降低洗滌劑組合物的過度附聚(1)可如涂層劑物流22所示在流化床冷卻器20之后直接加入涂層劑(優選)；(2)可如涂層劑物流24所示在流化床干燥器18和流化床冷卻器20之間加入涂層劑；(3)可如物流26所示在流化床干燥器18和中速混合器/增密器16之間加入涂層劑；和/或(4)可如物流28所示在中速混合器/增密器16和流化床干燥器18中直接加入涂層劑。應當理解，涂層劑可以圖1中所示的物流22、24、26和28任何之一或組合加入。在本發明的方法中，涂層劑物流22是最優選的。
涂層劑優選選自硅鋁酸鹽、硅酸鹽、碳酸鹽和它們的混合物。涂層劑還可以是本發明下文中詳細描述的改進的助洗劑物質。然而，涂層劑可以是助洗劑物質、硅鋁酸鹽、碳酸鹽、硅酸鹽和類似物的一種或多種的混合物。涂層劑不僅提高了所得到的洗滌劑組合物的自由流動性，由于在使用過程中容易用勺取出洗滌劑這對于消費者是需要的，而且涂層劑通過防止或使過度附聚降低至最小用于控制附聚，尤其是直接加入中速混合器/增密器16時。本領域技術人員知道，過度附聚會導致最終洗滌劑產物非常不合乎需要的流動性和外觀。
本發明的方法選擇性地包括在混合器/增密器10和16的一個或兩個中噴灑附加的粘合劑的步驟。通過提供用于洗滌劑組分的“粘合”或“膠粘”劑，為提高附聚而加入粘合劑。粘合劑優選選自水、陰離子表面活性劑、非離子表面活性劑、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。包括本文所列那些的其它合適的粘合劑物質在Beerse等人的US5108646(P&G)中被描述，該文獻的公開內容引入本文作為參考。
本發明方法的其它任選步驟包括在篩分裝置30中篩分過大的洗滌劑附聚物，篩分裝置可采用各種形式，其包括，但不限于，為最終洗滌劑產物的所需顆粒尺寸而選擇的常規篩網。其它任選的步驟包括通過使附聚物進行附加的干燥而調節洗滌劑附聚物。
本發明方法的另一選擇性步驟包括通過各種方法，包括噴灑和/或與其它常規洗滌劑組分混合，修飾得到的洗滌劑附聚物，在圖1中概括地稱為修飾步驟32。例如，修飾步驟包括在最終的附聚物上噴灑香料、熒光增白劑和酶以提供更完全的洗滌劑組合物。該技術和組分在本領域中是眾所周知的。
噴霧干燥過程一種或多種噴霧干燥技術可單獨使用或與上述附聚過程結合以制備本發明的洗滌劑組合物。可使用一種或多種噴霧干燥塔以制備通常密度為約500g/l或更低的顆粒洗衣洗滌劑。在該方法中，將最終洗滌劑組合物中的各種熱穩定的組分的含水漿料使用常規技術，在約175-約225℃的溫度下通過噴霧干燥塔形成均勻顆粒。如果噴霧干燥用作本發明整個方法的部分時，本發明描述的附加工藝步驟可選擇性地使用以達到現代致密、低劑量洗滌劑產物所需的密度水平(即＞650g/l)。
例如，由塔得到的噴霧干燥的顆粒可通過在顆粒的孔中加入液體，例如水或非離子表面活性劑和/或使它們通過一個或多個高速混合器/增密器進一步增密。用于該過程的合適的高速混合器/增密器是上述的“Lodige CB 30”或“Lodige CB 30 Recycler”，該設備包括一靜態圓筒形混合鼓，其帶有中心旋轉軸，該軸上裝有混合/切削葉片。在使用中，將洗滌劑組合物的組分引入鼓中，軸/葉片部件以100-2500rpm速度旋轉以進行徹底混合/增密。參見Jacobs等人的1992年9月22日授權的US5149455。其它這類設備包括以商標“Shugi Granulator”和以商標“Drais K-TTP80”市售的設備。
可用于進一步增密噴霧干燥的顆粒的另一工藝步驟包括在中速混合器/增密器中研磨和附聚或變形噴霧干燥的顆粒以得到具有較低孔隙率的顆粒。如上述“Lodige KM”(300或600系列)或“LodigePloughshare”混合器/增密器的設備適用于該工藝步驟。其它有用的設備包括可買到的商標為“Drais K-T 160”的設備。采用中速混合器/增密器(例如Lodige KM)可自身地使用或與上述高速混合器/增密器(例如Lodige CB)序列使用以得到所需的密度。用于本發明的其它類型顆粒制備裝置包括在1942年12月29日授權給G.L.Heller的US2306898中公開的裝置。
盡管更合適的是在使用高速混合器/增密器之后，使用低速混合器/增密器，但相反順序的混合器/增密器構造也包括在本發明中。一種或各種參數的組合，包括在混合器/增密器中的停留時間、設備的操作溫度、顆粒的溫度和/或組成、添加劑組分例如液體粘合劑和助流劑的使用，可用于最優化本發明方法中的噴霧干燥顆粒的增密。參見例如1992年7月28日授權的Appel等人的US5133924(在增密之前顆粒變為可變形狀態)；1987年1月20日授權的Delwel等人的US4637891(用液體粘合劑和硅鋁酸鹽造粒噴霧干燥的顆粒)；1988年2月3日授權的Kruse等人的US4726908(用液體粘合劑和硅鋁酸鹽造粒噴霧干燥的顆粒)；和1992年11月3日授權的Bortolotti等人的US5160657(用液體粘合劑和硅鋁酸鹽涂覆增密的顆粒)。
摻合過程本發明方法的其它方面尤其包括將粘合劑物質與噴霧干燥的顆粒、附聚物或它們的混合物摻合。該摻合步驟可通過在混合鼓或其它類似裝置中將顆粒、附聚物或它們的混合物與助洗劑物質和前述液體粘合劑混合而提高。在摻合步驟之前助洗劑物質可選擇性地用非離子表面活性劑或其它前述液體粘合劑涂覆以便在浸漬在洗滌溶液中之前(即加工和貯存過程中)防止與其它洗滌劑組分(例如陰離子表面活性劑)的任何有害的相互作用。該液體粘合劑(例如陰離子表面活性劑)涂層還改善了其中包括助洗劑物質的洗滌劑組合物的流動性質。
其它工序在另一工藝實施方案中，可使用流化床混合器制備高密度洗滌劑組合物。在該方法中，將最終組合物中的各種組分在含水漿料(通常80％的固體含量)中混合，并噴入流化床中以得到最終洗滌劑顆粒。在該工序中，應注意的是，在水相與本發明的助洗劑物質接觸之前應確保水相被本發明的助洗劑物質的水溶性組分飽和。在流化床之前，該工序可選擇性包括使用上述從Shugi買到的Lodige CB混合器/增密器或“Flexomix160”混合器/增密器混合漿料的步驟。在這些方法中可以使用可買到的商標為“Escher Wyss”的流化床或移動床型設備。
可用于本發明的另一個合適的工序包括在高速混合器/增密器(停留時間5-30秒)中加入陰離子表面活性劑的液體酸前體、堿性無機物質(例如碳酸鈉)和選擇性的其它洗滌劑組分以形成含有部分或全部中和的陰離子表面活性劑鹽和其它起始洗滌劑組分的附聚物。任選地，高速混合器/增密器中的物質可輸送至中速混合器/增密器(例如Lodige KM)中以進一步附聚，得到最終的高密度洗滌劑組合物。參見1992年11月17日授權的Appel等人的US5164108。
高密度洗滌劑組合物可選擇性地通過將常規的或增密的噴霧干燥洗滌劑顆粒與通過本文所討論的方法的一種或組合制備的洗滌劑附聚物以各種比例(例如顆粒與附聚物的重量比為60∶40)混合而制備。可將其它的添加劑組分例如酶、香料、增白劑等等噴灑或與本文所討論的方法制備的附聚物、顆粒或它們的混合物混合。
洗滌劑助洗劑用于本發明組合物中的助洗劑物質是“結晶的”，在于它包括碳酸根陰離子、鈣陽離子和水溶性陽離子的結晶微結構。應當理解，助洗劑物質可由多種結晶微結構組成或完全由這種微結構組成。此外，每種結晶微結構可包括多種下文所示例的碳酸根陰離子、鈣陽離子和水溶性陽離子。本發明的組合物優選包括有效量的助洗劑物質。本發明中使用的術語“有效量”指的是在組合物中助洗劑物質的含量足以螯合洗滌溶液中足夠量的硬度，使得活性洗滌組分不被過分抑制。實際含量將根據清洗組合物的具體應用變化。然而按清洗組合物重量計，通常的含量為約2％至約80％，更常見的為約4％至約60％，最常見的為約6％至約40％。
盡管不打算受理論限制，但我們相信用于本發明組合物中的優選助洗劑物質是“結晶的”，即其包括碳酸根陰離子、鈣陽離子和水溶性陽離子的結晶微結構。人們應理解助洗劑物質可由多種結晶微結構和其它物質組成或完全由這種微結構組成。并且，每種單一的結晶微結構可包括在下文中列舉的多種碳酸根陰離子、鈣陽離子和水溶性陽離子。助洗劑物質的“結晶”性質可通過本領域技術人員已知的X-射線衍射技術測定。X-射線衍射圖樣通常在帶有鎳過濾器和閃爍計數器的自動粉末衍射儀中用Cu Kα輻射收集以定量衍射的X射線強度。X-射線衍射圖通常記錄了點陣間距的圖樣和相對X-射線強度。在Powder DiffractionFile數據庫(Joint Committee on Powder Diffraction Standards-International Centre for Diffraction Data)中，相應的優選助洗劑物質的X-射線衍射圖包括，但不限于，如下編號21-0343、21-1287、21-1348、22-0476、24-1065、25-0626、25-0627、25-0804、27-0091、28-0256、29-1445、33-1221、40-0473和41-1440。
當助洗劑物質用于本發明的方法時，助洗劑物質優選僅僅與已用助洗劑物質本身中存在的水溶性陽離子或其鹽預飽和或過飽和的水接觸。由此助洗劑物質的有效性可保持直至在消費者使用過程中其與其它洗滌劑組分一起溶解于洗滌溶液中。因此，例如在附聚過程中在上述表面活性劑漿料中的水應用水溶性鹽例如碳酸鈉過飽和。
此外，在附聚、噴霧干燥和/或摻合之前本發明所述的助洗劑物質優選用例如非離子表面活性劑或糖(例如在1996年3月13日授權的Davies等人的US 4908195中描述的那些糖)涂覆。盡管不想受理論限制，但我們相信在加工過程中和在由此最終形成的洗滌劑組合物貯存過程中陽離子或陰離子表面活性劑與助洗劑物質之間的任何相互作用可降至最小。涂覆在助洗劑物質上的非離子表面活性劑最終溶解在洗滌溶液中，使表面活性劑和助洗劑發揮其擬定作用。
如上文所述，助洗劑物質的優選實施方案設想具有如下通式的結晶微結構(Mx)iCay(CO3)z其中x和i是1-15的整數，y是1-10的整數，z是2-25的整數，Mi包括各種陽離子，其中至少一種是水溶性陽離子，滿足方程式∑i＝1-15(xi乘以Mi的價數)+2y＝2z，使得通式具有中性或“平衡”的電荷。當然，如果存在除碳酸根以外的陰離子，它們特定的電荷或化合價結果將加入上述方程式的右側。
水溶性陽離子優選選自水溶性金屬、氫、硼、銨、硅、碲或它們的混合物。水溶性陽離子更優選選自IA族元素(周期表)、IIA族元素(周期表)、IIIB族元素(周期表)、銨、鉛、鉍、碲和它們的混合物。水溶性陽離子甚至更優選選自鈉、鉀、氫、鋰、銨和它們的混合物。最優選鈉和鉀，其中鈉是最最優選的。在本發明所述的助洗劑物質的結晶微結構中除了碳酸根陰離子之外，可在結晶微結構中加入一種或多種附加陰離子，只要整個電荷是平衡的或中性的。通過非限制性的實例，選自氯化物、硫酸根、氟化物、氧、氫氧根、二氧化硅、鉻酸根、硝酸根、硼酸根和它們的混合物的陰離子可用于助洗劑物質中。本領域技術人員應知道，本發明所述那些之外的附加水溶性陽離子、陰離子和它們的混合物可用于本發明的助洗劑物質的結晶微結構中，而不會背離本發明的范圍。應當理解，在上述組分中會存在水合的水。
可在助洗劑物質中用作結晶微結構的尤其優選的物質選自Na2Ca(CO3)2、K2Ca(CO3)2、Na2Ca2(CO3)3、NaKCa(CO3)2、NaKCa2(CO3)3、K2Ca2(CO3)3和它們的混合物。用作本發明所述的助洗劑的尤其優選的物質是Na2Ca(CO3)2。用于助洗劑物質的其它合適的物質包括如下任何一種或它們的混合物阿鈣霞石(Na，Ca，K)8(Si，Al)12O24(SO4，Cl，CO3)3·(H2O)；水鈉鈣鈾礦 Na2Ca(UO2)(CO3)3·6(H2O)；Y型鉀桿沸石K5Na5(Y，Ca)12Si28O70(OH)2(CO3)8·n(H2O)，其中n是3或8；碳鉍鈣石(Ca，Pb)Bi2(CO3)2O2；碳硼鎂鈣石 Ca4MgB4O6(OH)6(CO3)2；黃菱鍶鈰礦(Na，Ca)3(Sr，Ba，Ce)3(CO3)5；水碳酸鉀鈣石 K2Ca(CO3)2；鈣霞石 Na6Ca2Al6Si6O24(CO3)2；石鈰鈉石(Ca，Na)(Sr，Ce，Ba)(CO3)2；碳硅堿鈣石KNa4Ca4Si8O18(CO3)4(OH，F)·(H2O)；鉀鈣霞石(Na，Ca，K)8Al6Si6O24(Cl，SO4，CO3)2-3；Y型碳釔鍶石 Sr3NaCaY(CO3)6·3(H2O)，碳鉀鈣石K2Ca(CO3)2；Ferrisurite，(Pb，Ca)3(CO3)2(OH，F)(Fe，Al)2Si4O10(OH)2·n(H2O)，其中n是1-20的整數弗鈣霞石(Na，Ca)7(Si，Al)12O24(SO4，CO3，OH，Cl)3·(H2O)；碳硼錳鈣石Ca4Mn3(BO3)3(CO3)(O，OH)3；單斜鈉鈣石Na2Ca(CO3)2·5(H2O)；Girvasite，NaCa2Mg3(PO4)2[PO2(OH)2](CO3)(OH)2·4(H2O)；Gregoryite，NaKCa(CO3)2；硫碳鈣錳石Ca6Mn2(SO4，CO3)4(OH)12·n(H2O)，其中n是24或26KamphaugiteY，CaY(CO3)2(OH)·(H2O)；Kettnerite，CaBi(CO3)OF or CaBi(CO3)F；Khanneshite，(Na，Ca)3(Ba，Sr，Ce，Ca)3(CO3)5；LepersonniteGd，Ca(Gd，Dy)2(UO2)24(CO3)8(Si4O12)O16·60(H2O)；利鈣霞石(Ca，Na，K)8(Si，Al)12O24(SO4，CO3，Cl，OH)4·n(H2O)，其中n是1或2；Y型碳鋇釔礦Ba3Na(Ca，U)Y(CO3)6·3(H2O)；微堿鈣霞石(Na，Ca，K)7-8(Si，Al)12O24(Cl，SO4，CO3)2-3；碳碲鈣石 CaTe(CO3)O2；尼碳鈉鈣石 Na2Ca(CO3)2；尼碳鈉鈣石 Na2Ca(CO3)2；RemonditeCe，Na3(Ce，La，Ca，Na，Sr)3(CO3)5；薩鉀鈣霞石(Na，Ca，K)9(Si，Al)12O24[(OH)2，SO4，CO3，Cl2]x·n(H2O)，其中n是3或4和n是1-20的整數；板碳鈾礦 NaCa3(UO2)(CO3)3(SO4)F·10(H2O)；碳酸鈉鈣石 Na2Ca2(CO3)3；碳硅鋁鉛石 Pb(Pb，Ca)(Al，Fe，Mg)2(Si，Al)4O10(OH)2(CO3)2；碳鈉鈣鋁石 NaCanAl4(CO3)4(OH)8Cl，其中n是1或2；硫硅鈣鉀石 K(Ca，Na)6(Si，Al)10O22[SO4，CO3，(OH)2]·(H2O)；銅泡石CaCu5(AsO4)2(CO3)(OH)4·6(H2O)；硫酸鈣霞石(Na，Ca，K)6(Si，Al)12O24(SO4，CO3，Cl2)2-4·n(H2O)；和ZemKorite，Na2Ca(CO3)2，用于本發明組合物中的助洗劑物質意想不到地還具有改善的助洗劑性能，即它們具有高的鈣離子交換能力。在這方面，基于無水基，助洗劑物質的鈣離子交換能力為約100mg至約700mg當量碳酸鈣硬度/克助洗劑，更優選約200mg至約650mg，甚至更優選約300mg至約600mg，最優選約350mg至約570mg當量碳酸鈣硬度/克助洗劑。此外，用于本發明清洗組合物中的助洗劑物質意想不到地具有改善的鈣離子交換速率。基于無水基，助洗劑物質的碳酸鈣硬度交換速率為每200ppm助洗劑物質至少約5ppm，更優選約10ppm至約150ppm，最優選約20ppm至約100ppmCaCO3/分鐘。各種測試方法可用于測量上述性質，其包括下文列舉的方法和在Corkill等人的US4605509(1986年8月12日授權)中描述的方法，其公開內容引入本文作為參考。
令人驚奇地發現，如在其中使用清洗組合物的水溶液中測定的那樣，當本發明的清洗或洗滌劑組合物含有選擇的表面活性劑和助洗劑物質時，其在選擇的pH和濃度值下意想不到地具有改善的洗滌性能。盡管不想受理論限制，但我們認為，在某些使用濃度下具有不同烴鏈結構的表面活性劑和在某些使用pH值下的助洗劑物質的精確平衡可導致優異的洗滌性能。為此，為獲得上述優異的洗滌和助洗性能結果，應滿足如下關系或方程式I＝S/(100*N*A2)其中I是在清洗組合物中給出的表面活性劑的表面活性系數；S是在清洗組合物擬定使用濃度下表面活性劑的ppm；N是基于表面活性劑的烴鏈長度的數值，其中在主烴鏈上的每個碳原子計為1，在支鏈或側鏈上的每個碳原子計為0.5，苯環如果位于主鏈上則單獨地計為3.5，如果不在主鏈上則計為2；A是0-6的常數，它通過測量在某些特定條件下助洗劑物質的pH并校準而測定。為良好的性能，表面活性系數的值應為大于約0.75。系數更優選為大于約1.0，甚至更優選為大于約1.5，最優選為大于約2.0。使用表面活性系數的實例在實施例VII中給出。
在水溶液中助洗劑的顆粒尺寸直徑優選為約0.1微米至約50微米，更優選約0.3微米至約25微米，甚至更優選約0.5微米至約18微米，最優選約0.7微米至約10微米。盡管在本發明的組合物中使用的助洗劑物質在任何顆粒尺寸直徑下意想不到地優于現有的助洗劑，但我們發現在上述顆粒尺寸直徑范圍內可獲得最佳的性能。在本發明中使用的短語“顆粒尺寸直徑”指的是在它的使用濃度下在水中給定的助洗劑物質的顆粒尺寸直徑(在溫度50F至130F下暴露于水溶液10分鐘后)，這由常規分析技術，例如使用掃描電子顯微鏡(SEM)、Coulter Counter或Malvern顆粒尺寸儀的顯微鏡測定方法測定。通常在水中不在它的使用濃度下的助洗劑的顆粒尺寸可以是任何方便的尺寸。
正如通常可預料的，助洗劑物質優選通過充分摻合中性鹽形式的碳酸根陰離子、鈣陽離子和水溶性陽離子，在約350℃至約700℃的溫度下，優選在二氧化碳氣氛中加熱摻合物至少0.5小時制備。在完成加熱后，得到的結晶微結構或物質進行充分的研磨和/或粉碎操作，手工地或使用常規設備，使得助洗劑物質變為適合于加入清洗組合物中的大小。加熱步驟的實際時間、溫度和其它條件將隨選擇的特定起始物料變化而變化。作為實例，在優選的實施方案中，將等摩爾量的碳酸鈉(Na2CO3)和碳酸鈣(CaCO3)充分摻合，在二氧化碳氣氛中在550℃溫度下加熱約200小時，然后粉碎以得到所需的結晶物質。
制備助洗劑物質的其它示例性方法包括在二氧化碳氣氛中在500℃溫度下加熱Shortite或Na2Ca2(CO3)3約180小時；在二氧化碳氣氛中在600℃溫度下加熱Shortite或Na2Ca2(CO3)3和碳酸鈉約100小時；在二氧化碳氣氛中在450℃溫度下加熱氧化鈣(CaO)和碳酸氫鈉約250小時；和往濃碳酸氫鈉或碳酸鈉溶液中加入氫氧化鈣或碳酸氫鈣，收集沉淀物并干燥。對于本領域技術人員來說，顯然對于上述方法較低和較高的溫度是可能的，只要對于較低的溫度使用較長的加熱時間，而對于較高的溫度，使用加壓的二氧化碳氣氛。
此外，使用旋轉或攪拌的反應器可大大降低所需的加熱或反應時間以得到所需的結晶微結構助洗劑物質。起始物料的形式和/或大小對加工時間可起有益的作用。作為舉例，在沒有預調節步驟下，具有較小粒度中值的起始物料可增加轉化的速度。在舉例的優選方式中，起始物料是粒度中值為約500至25000微米，最優選約500至1000微米的附聚物形式。
兩種或多種本文所述方法的組合可用于得到用于本發明組合物的助洗劑物質。本發明描述的方法的其它變化包括摻合和加熱過量的一種起始組分(例如碳酸鈉)，從而起始組分的平衡可在其中含有助洗劑物質的清洗組合物中用作活性組分。此外，可使用助洗劑物質的晶種以提高速度或由起始組分形成助洗劑物質所花費的時間(例如使用結晶Na2Ca(CO3)2作為晶種用于加熱碳酸鈉和碳酸鈣/使耐酸鈉和耐酸鈣反應或尤其用于氫氧化鈣和碳酸氫鈉反應)。在本發明描述的方法或工藝中，各種水溶性陽離子可容易地被其它水溶性陽離子置換。例如在任何上述制備助洗劑物質的方法中，鈉(Na)可完全或部分被鉀(K)替代。
洗滌劑組合物本發明的組合物可含有所有形式的有機水溶性洗滌劑化合物，只要助洗劑物質與所有這些物質相容即可。除了洗滌表面活性劑之外，在洗滌劑組合物中優選至少包括一種合適的添加劑洗滌劑組分。添加劑洗滌劑組分優選選自輔助助洗劑、酶、漂白劑、漂白活化劑、抑泡劑、去污劑、增白劑、香料、水溶助長劑、染料、顏料、聚合物分散劑、pH控制劑、螯合劑、加工助劑、結晶助劑和它們的混合物。如下列出的可用于本發明的組合物中的洗滌劑組分及其混合物是洗滌劑組分的舉例說明，但并不限制于這些。
洗滌劑表面活性劑優選用于本發明描述的所有各種工藝實施方案中。在上述的附聚方法中的表面活性劑尤其優選為含水粘性漿料形式，雖然本發明也包括了其它形式。這種所謂的粘性表面活性劑漿料具有約5000cps至約100000cps，更優選約10000cps至約80000cps的粘度，并含有至少約10％，更優選至少約20％的水。粘度在70℃下以約10-100/s的剪切速率測定。此外，如果使用的話，表面活性劑漿料優選含有上文所述量的洗滌表面活性劑和余量的水和其它常規洗滌劑組分。
在粘性的表面活性劑漿料中或在任何其它本發明方法的所需形式中的表面活性劑本身優選選自陰離子、非離子、兩性離子、兩性和陽離子種類和它們相容的混合物。用于本發明的洗滌劑表面活性劑被描述在1972年5月23日授權的Norris的US3664961和1975年12月30日授權的Laughlin等人的US3919678中，它們引入本文作為參考。有用的陽離子表面活性劑還包括在1980年9月16日授權的Cockrell的US4222905和1980年12月16授權的Murphy的US4239659中所述的那些，它們引入本文作為參考。在表面活性劑中，陰離子表面活性劑和非離子表面活性劑是優選的，陰離子表面活性劑是最優選的。
用于表面活性劑漿料的優選陰離子表面活性劑的非限制性實例包括常規的C11-C18烷基苯磺酸鹽(“LAS”)、伯、支鏈和無規C10-C20烷基硫酸鹽(“AS”)、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的整數，優選至少約9，和M是水增溶陽離子，尤其是鈉、不飽和硫酸鹽，例如油基硫酸鹽，和C10-C18烷基烷氧基硫酸鹽(“AExS”，尤其是EO1-7乙氧基硫酸鹽)。
用于本發明的漿料中的選擇性的其它表面活性劑的實例包括C10-C18烷基烷氧基羧酸鹽(尤其是EO1-5乙氧基羧酸鹽)、C10-C18甘油醚、C10-C18烷基多苷和它們相應的硫酸化的多苷，和C12-C18α磺化脂肪酸酯。如果需要，在總的組合物中還可以包括常規的非離子和兩性表面活性劑，例如C12-C18烷基乙氧基化物(“AE”)，包括所謂的窄峰烷基乙氧基化物和C6-C12烷基苯酚烷氧基化物(尤其是乙氧基化物和混合的乙氧基/丙氧基)、C12-C18甜菜堿和磺基甜菜堿(“sultaines”)、C10-C18氧化胺等等。也可以使用C10-C18N-烷基多羥基脂肪酸酰胺。典型的實例包括C12-C18N-甲基葡糖酰胺。參見WO9,206,154。其它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-丙基至N-己基C12-C18葡糖酰胺可以用于低起泡。C10-C20常規皂也可以使用。如果需要高起泡，可使用C10-C16支鏈皂。陰離子和非離子表面活性劑的混合物是尤其有用的。其它常規有用的表面活性劑在標準教科書中列出。
然而，應理解的是，與其它的相比，某些表面活性劑是較不優選的。例如C11-C18烷基苯磺酸鹽(“LAS”)和糖基表面活性劑是較不優選的，因為它們會干擾或者換句話說毒害助洗劑物質，雖然它們可包括在本發明的組合物中。
添加劑助洗劑一種或多種輔助助洗劑可與本發明描述的助洗劑物質結合使用以進一步改善本文所述的組合物的性能。例如，輔助助洗劑可選自硅鋁酸鹽、結晶層狀硅酸鹽、MAP沸石、檸檬酸鹽、無定形硅酸鹽、聚羧酸鹽、碳酸鈉和它們的混合物。另一尤其合適的選擇是包括與助洗劑物質中的結晶微結構偶合的無定形物質。以這種方式，助洗劑物質包括結晶微結構和無定形物質或微結構的“摻合物”以得到改善的助洗劑性能。其它合適的助洗劑在下文中描述。
優選的添加劑助洗劑包括硅鋁酸鹽離子交換物質和碳酸鈉。在本發明中用作洗滌劑助劑的硅鋁酸鹽離子交換物質優選都具有高的鈣離子交換能力和高的交換速率。盡管不想限制于理論，但我們認為高鈣離子交換速率和能力是由制備硅鋁酸鹽離子交換物質的方法得到的幾種相關因素的函數。在這方面，用于本發明的硅鋁酸鹽離子交換物質優選根據Corkill等人的US4605509(P&G)制備，其公開內容引入本文作為參考。
硅鋁酸鹽離子交換物質優選是“鈉”型，因為，通常的硅鋁酸鹽的鉀和氫型不能顯示由鈉型提供的高的交換速率和能力。此外，硅鋁酸鹽離子交換物質優選是過分干燥形式，以便有助于生成本發明所述的松脆的洗滌劑附聚物。本發明使用的硅鋁酸鹽離子交換物質優選具有顆粒尺寸直徑，其最優化它們作為洗滌劑助劑的效果。本文使用的術語“顆粒尺寸直徑”表示給定的硅鋁酸鹽離子交換物質的平均顆粒尺寸直徑，其是由常規分析技術，例如顯微鏡測定方法和掃描電子顯微鏡(SEM)測定。硅鋁酸鹽的優選顆粒尺寸直徑是約0.1至約10微米，更優選約0.5微米至約9微米。顆粒尺寸直徑最優選為約1微米至約8微米。
硅鋁酸鹽離子交換物質優選具有下式NaZ[(AlO2)Z·(SiO2)Y]xH2O其中z和y是至少6的整數，z與y的摩爾比是約1至約5，x是約10至約264。硅鋁酸鹽更優選具有下式Na12[(AlO2)12·(SiO2)12]xH2O其中x是約20至約30，優選約27。這些優選的硅鋁酸鹽是商業上可得到的，例如它們的名稱為沸石A、沸石B和沸石X。此外，適用于本發明的天然存在的或合成得到的硅鋁酸鹽離子交換物質可如Krummel等人的US3985669中所述制備，該專利的公開內容引入本文作為參考。
本發明使用的硅鋁酸鹽的進一步的特征在于它們的離子交換能力以干基計算，為至少約200毫克當量碳酸鈣硬度/克，優選在約300至352毫克當量碳酸鈣硬度/克范圍內。此外，本發明的硅鋁酸鹽離子交換物質的還進一步的特征在于它們的鈣離子交換速率為至少約2格令Ca++/加侖/分鐘/克/加侖，更優選為約2格令Ca++/加侖/分鐘/克/加侖至約6格令Ca++/如侖/分鐘/克/如侖。
添加劑洗滌劑組分在本發明方法中的起始洗滌劑物料中可包括附加的洗滌劑組分和/或在本發明方法的隨后步驟中可在洗滌劑組合物中摻入的任何數量的附加組分。這些添加劑組分包括其它的脫垢助洗劑、漂白劑、漂白活化劑、泡沫促進劑或抑泡劑、防晦暗劑和防腐劑、污垢懸浮劑、去污劑、殺菌劑、pH調節劑、非助洗劑堿性源、螯合劑、綠土粘土、酶、酶穩定劑和香料。參見1976年2月3日授權給Baskerville，Jr.等人的US3936537，其引入本文作為參考。
其它助洗劑通常可選自磷酸鹽、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、羧酸鹽和聚羧酸鹽的各種水溶性堿金屬、銨或取代的銨鹽。在上述鹽中，優選的是堿金屬鹽，尤其是鈉鹽。優選用于本發明中的是磷酸鹽、碳酸鹽、C10-18脂肪酸、聚羧酸鹽和它們的混合物。更優選的是三聚磷酸鈉、焦磷酸四鈉、檸檬酸鹽、酒石酸鹽、單和二琥珀酸鹽和它們的混合物(參見下文)。
與無定形硅酸鈉相比，結晶層狀硅酸鈉顯示了明顯增加的鈣和鎂離子交換能力。此外，層狀硅酸鈉優選鎂離子優于鈣離子，一個必需確保的特征是基本上所有“硬度”從洗滌水中除去。然而，這些結晶層狀硅酸鈉通常比無定形硅酸鹽以及其它助洗劑更貴。因此，為得到經濟上可行的洗衣洗滌劑，所用的結晶層狀硅酸鈉的比例必須明智地確定。
適用于本發明的結晶層狀硅酸鈉優選具有下式NaMSixO2x+1.yH2O其中M是鈉或氫，x是約1.9至約4，和y是約0至約20。更優選的是，結晶層狀硅酸鈉具有下式NaMSi2O5.yH2O其中M是鈉或氫，和y是約0至約20。這些和其它的結晶層狀硅酸鈉在上文列為參考文獻的Corkill等人的US4605509中被討論。
無機磷酸鹽助劑的具體實例是三聚磷酸鹽、焦磷酸鹽、聚合度為約6至21的聚偏磷酸鹽和正磷酸鹽的鈉和鉀鹽。聚磷酸鹽助洗劑的實例為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和乙烷1，1，2-三膦酸的鈉和鉀鹽。其它磷助洗劑化合物在US3159581；3213030；3422021；3422137；3400176和3400148中公開，所有專利引入本文作為參考。
非磷、無機助洗劑的實例是四硼酸鹽十水合物和二氧化硅與堿金屬氧化物的重量比為約0.5-約4.0，優選約1.0-約2.4的硅酸鹽。用于本發明的水溶性非磷有機助洗劑包括各種聚乙酸鹽、羧酸鹽、聚羧酸鹽和多羥基磺酸鹽的堿金屬、銨和取代的銨鹽。聚乙酸鹽和聚羧酸鹽助洗劑的實例是乙二胺四乙酸、次氮基三乙酸、氧聯二琥珀酸、苯六甲酸、苯多羧酸和檸檬酸的鈉、鉀、鋰、銨和取代的銨鹽。
聚合的聚羧酸助洗劑在1967年3月7日授權的Diehl的US3308067中描述，其公開內容列入本文作為參考。這種物質包括脂族羧酸，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。某些這種物質用作下文所述的水溶性陰離子聚合物，但僅在與非皂陰離子表面活性劑的緊密摻合物中。
用于本發明的其它合適的聚羧酸鹽是在1979年3月13日授權給Crutchfield等人的US4144226和1979年3月27日授權給Crutchfield等人的US4246495中所述的聚乙醛羧酸鹽，兩篇專利引入本文作為參考。這些聚乙醛羧酸鹽可通過在聚合條件下使二羥乙酸酯與聚合抑制劑反應制備。得到的聚乙醛羧酸酯隨后連接化學穩定的端基以穩定聚乙醛羧酸酯，以避免在堿性溶液中快速解聚，轉化至相應的鹽并加入洗滌劑組合物中。尤其優選的聚羧酸鹽助洗劑是在1987年5月5日授權的Bush等人的US4663071中描述的含有酒石酸單琥珀酸鹽和酒石酸二琥珀酸鹽的混合物的醚羧酸鹽助洗劑組合物，該專利的公開內容引入本文作為為參考。
在1983年11月1日授權的Chung等人的US4412934和1984年11月20日授權的Hartman的US4483781中描述了漂白劑和活化劑，兩篇專利引入本文作為參考。在Bush等人的US4663071中的第17欄54行至第18欄68行中也描述了螯合劑，引入本文作為參考。泡沫改性劑也是選擇性的組分，它被描述在1976年1月20日授權給Bartoletta等人的US3933672和1979年1月23日授權給Gault等人的US4136045中，這兩篇專利引入本文作為參考。
用于本發明的合適的綠土粘土在1988年8月9日授權的Tucker等人的US4762645的第6欄3行至第7欄24行中有描述，其引入本文作為參考。用于本發明的其它脫垢助洗劑在上述Baskerville專利第13欄54行等到第16欄16行和1987年5月5日授權的Bush等人的US4663071中列舉，均引入本文作為參考。
為了更好地理解本發明，參考如下實施例，它只用于說明，而不是限制本發明。
實施例I本實施例說明制備自由流動的、松脆的高密度洗滌劑組合物的本發明的方法。兩種不同洗滌劑起始組分的原料物流以2800千克/小時的速率連續進料入Lodige CB-30混合器/增密器中，其中一種物流含有含表面活性劑和水的表面活性劑漿料而，而另一種物流含有含硅鋁酸鹽和碳酸鈉的干起始洗滌劑物料。在Lodige CB-30混合器/增密器中軸的轉速為約1400rpm，平均停留時間為約10秒。將由Lodige CB-30混合器/增密器得到的物料連續進料入Lodige KM 600混合器/增密器以進一步附聚，它的平均停留時間為約2-3分鐘。得到的洗滌劑附聚物隨后進料入流化床干燥器，隨后進料入流化床冷卻器，平均停留時間分別為約10分鐘和15分鐘。將一種涂層劑-硅鋁酸鹽在中速混合器/增密器16的大約中部之下加入以控制和防止過分附聚。洗滌劑附聚物隨后用常規篩分設備篩分以獲得均勻的顆粒尺寸分布。從流化床冷卻器排出的洗滌劑附聚物的組成示于下表I中表I組分總進料的重量百分數C14-15烷基硫酸鹽/C14-15烷基乙氧基硫酸鹽(EO＝0.6)29.1Na2Ca(CO3)229.4硅鋁酸鹽5.0碳酸鈉17.5聚乙二醇(MW4000)1.3少量組分(水等)17.7100.0附加洗滌劑組分包括香料、酶和其它少量組分，在上述精制步驟中噴灑在所述的附聚物上以得到精制的洗滌劑組合物。通過本發明的方法制備的總精制洗滌劑組合物的相對比例在下表II中示出表II(重量％)組分 AC14-15烷基硫酸鹽/C14-15烷基乙氧基硫酸鹽(EO＝16.30.6)Neodol23-6.513.0C12-14N-甲基葡糖酰胺 0.9聚丙烯酸鹽(MW＝4500)3.0聚乙二醇(MW＝4000)1.2硫酸鈉8.9Na2Ca(CO3)223.5硅鋁酸鹽2.8碳酸鈉27.2蛋白酶0.4淀粉酶0.1脂酶0.2纖維素酶0.1少量組分(水、香料等)12.4100.01C12-13烷基乙氧基化物(EO＝6.5)，由Shell Oil Company商業上購得。
得到的洗滌劑組合物的密度為796g/l，粒度中值為613微米。
實施例II本實施例說明本發明的另一種方法，其中除了在流化床冷卻器之后加入涂層劑-硅鋁酸鹽而不是在中速混合器/增密器中加入之外進行實施例I中描述的步驟。從流化床冷卻器排出的洗滌劑附聚物在加入涂層劑后的組成示于下表III中表III組分 總進料的重量百分數C14-15烷基硫酸鹽/C14-15烷基乙氧基硫酸鹽21.3(EO＝0.6)C12-13直鏈烷基苯磺酸鹽 7.1Na2Ca(CO3)229.2硅鋁酸鹽 5.0
碳酸鈉18.3聚乙二醇(MW4000)1.4少量組分(水等)17.7100.0附加洗滌劑組分包括香料、增白劑和酶，在上述精制步驟中噴灑在所述的附聚物上以得到精制的洗滌劑組合物。通過本發明的方法制備的總精制洗滌劑組合物的相對比例在下表IV中示出表IV(重量％)組分AC12-16直鏈烷基苯磺酸鹽 9.0C14-15烷基硫酸鹽/C14-15烷基乙氧基硫酸鹽7.3(EO＝0.6)Neodol23-6.513.0C12-14N-甲基葡糖酰胺 0.9聚丙烯酸鹽(MW＝4500) 3.0聚乙二醇(MW＝4000) 1.2硫酸鈉 8.9Na2Ca(CO3)224.6硅鋁酸鹽 1.7碳酸鈉 27.2蛋白酶 0.4淀粉酶 0.1脂酶 0.2纖維素酶 0.1少量組分(水、香料等) 12.4100.01C12-13烷基乙氧基化物(EO＝6.5)，由Shell Oil Company商業上購得。
得到的洗滌劑組合物的密度為800g/l，粒度中值為620微米。
實施例III鈣螯合和螯合速率試驗下文說明測定用于本發明組合物中的助洗劑物質的鈣螯合的數量和其速率的逐步方法。
1.往750ml 35℃的蒸餾水中加入足夠的水硬度濃縮物以制得171ppm碳酸鈣；2.在實驗過程中攪拌和保持水溫為35℃；3.往水中加入1.0ml8.76％KOH；4.加入0.1085gmKCl；5.加入0.188gm甘氨酸；6.在0.15gm碳酸鈉中攪拌；7.用2N鹽酸調節pH至10.0，并在整個試驗中保持；8.在0.15gm本發明的助洗劑中攪拌，開始記時；9.收集在30秒時的溶液試樣，通過0.22微米的過濾器迅速過濾，并迅速將其酸化至pH2.0-3.5并密封該容器；10.在1分鐘、2分鐘、4分鐘、8分鐘和16分鐘時重復步驟9；11.用離子選擇電極、滴定、定量ICP或其它合適技術分析所有六份試樣的碳酸鈣含量；12.螯合速率(每200ppm助洗劑螯合的ppm碳酸鈣)等于171減去在1分鐘時碳酸鈣的濃度；13.螯合量(每克/升助洗劑ppm碳酸鈣)等于171減去在16分鐘時的碳酸鈣濃度乘以5。
為了在顆粒尺寸范圍低端的本發明的助洗劑物質顆粒尺寸，需要無硬度而進行試驗的參考試樣，以測定多少助洗劑通過過濾器。然后應校準上述計算以消除顯然的鈣濃度對助洗劑的影響。
實施例IV-VI如下說明根據本發明的方法制備的，尤其適用于頂裝載洗衣機的若干洗滌劑組合物。基礎顆粒通過常規噴霧干燥方法制備，其中將起始組分制備成漿料，通過具有逆流熱空氣流(200-300℃)的噴霧干燥塔，形成疏松顆粒。由以1400千克/小時的速率連續加入Lodige CB-30混合器/增密器中的兩種不同洗滌劑起始組分的原料物流制備摻合的附聚物，其中一種物流含有含表面活性劑和水的表面活性劑漿料，而另一種物流含有含硅鋁酸鹽和碳酸鈉的干起始洗滌劑物料。在Lodige CB-30混合器/增密器中軸的轉速為約1400rpm，平均停留時間為約5-10秒。將由Lodige CB-30混合器/增密器得到的物料連續進料入Lodige KM-600混合器/增密器中以進一步附聚，其中平均停留時間為約6分鐘。在與噴霧干燥的顆粒摻合之前，將得到的洗滌劑附聚物隨后進料入流化床干燥器，進料入流化床冷卻器中。將其余的添加劑洗滌劑組分噴灑在或干加入附聚物和顆粒的混合物上。
IVV VI基礎顆粒Na2Ca(CO3)23.016.0 11.0硅鋁酸鹽 15.0 2.0 11.0硫酸鈉 10.010.0 19.0聚丙烯酸鈉聚合物3.0 3.02.0聚乙二醇(MW＝4000)2.0 2.01.0C12-13直鏈烷基苯磺酸鹽，鈉7.0 6.06.0C14-16仲烷基硫酸鹽，鈉3.0 3.03.0C14-15烷基乙氧基化硫酸鹽，鈉3.0 3.09.0硅酸鈉1.0 1.02.0增白劑2460.3 0.30.3碳酸鈉7.0 7.0 25.7DTPA10.5 0.5-摻合的附聚物C14-15烷基硫酸鹽，鈉5.0 5.0-C12-13直鏈烷基苯磺酸鹽，鈉2.0 2.0-NaKCa(CO3)2-7.0-碳酸鈉4.0 4.0-聚乙二醇(MW＝4000)1.0 1.0-摻合物C12-15烷基乙氧基化物(EO＝7) 2.0 2.00.5香料0.3 0.31.0聚乙烯吡咯烷酮0.5 0.5-聚乙烯吡啶N-氧化物0.5 0.5-聚乙烯吡咯烷酮-聚乙烯基咪唑 0.5 0.5-二硬脂胺和枯烯磺酸2.0 2.0-
去污聚合物20.5 0.5-Lipolase脂酶(100.000LU/l)40.5 0.5-Termamyl淀粉酶(60KNU/g)50.3 0.3-CAREZYME纖維素酶(10000.3 0.3-CEVU/g)4蛋白酶(40mg/g)50.5 0.5 0.5NOBS35.0 5.0-過碳酸鈉12.012.0-聚二甲基硅氧烷 0.3 0.3-少量組分(水等)余量余量 余量總共 100 100 1001二亞乙基三胺五乙酸2根據1995年5月16日授權給Gosselink等人的US5415807的方法制備3壬酰氧基苯磺酸鹽4由Novo NordiskA/S購買5由Genencor購買6由Ciba-Geigy購買實施例VII表面活性系數本實施例說明本發明的洗滌劑組合物的表面活性系數。考慮洗滌劑制備，其中C12-13直鏈烷基苯磺酸鹽(LAS)、丙烯酸/馬來酸(PAMA)共聚物和可能的糖(例如1990年3月13日授權Davies等人的US4908159中描述的那些糖)被設想與Na2Ca(CO3)2一起使用。
如下說明確定可用于洗滌劑制劑中的LAS和PAMA量的逐步法。
1.往500ml具有5格令/加侖碳酸鈣硬度的35℃水中加入足夠的Na2Ca(CO3)2以制備300ppm的Na2Ca(CO3)2溶液。
2.在實驗過程中攪拌和保持水溫為35℃；3.以30秒的間隔記錄溶液的pH直至15分鐘。
4.用以洗滌劑制劑所需使用條件顯示的濃度(例如100 ppm LAS)加入步驟1溶液中的LAS重復步驟1至3。
5.由步驟3的pH值減去步驟4的pH值，記錄最大正差值。該值如下校正，變為表面活性系數公式中的常數A。
6.除了以洗滌劑制劑所需使用條件顯示的濃度加入LAS之外，用以洗滌劑制劑所需使用條件顯示的濃度(例如50ppm PAMA)加入PAMA重復步驟4和5。
7.如果步驟5和6兩者中的表面活性系數均是滿足的，則以所設想的用量使用LAS和PAMA是令人滿意的。如果該系數不滿足，則必須降低LAS和/或PAMA濃度以滿足系數。此外，可在配方中加入加工助劑，例如糖(例如1990年3月13日授權的Davies等人的US4908159中描述的糖)，以增加的糖的用量重復步驟6直至滿足系數。
8.pH差值用如下方程校正A＝[(組分的ΔpH最大)/(C12-13LAS@100ppm的ΔpH最大)]*0.5如果校正值A是零，則認為滿足系數。
雖然詳細地描述了本發明，但對本領域技術人員來說，顯然可作出各種變化而不會脫離本發明的范圍，不能認為本發明限制于說明書中所描述的內容。
權利要求
1.一種連續制備高密度洗滌劑組合物的方法，其包括如下步驟(a)將洗滌劑表面活性劑漿料和干起始洗滌劑物質連續混合進入高速混合器/增密器中以得到洗滌劑附聚物，其中所述表面活性劑漿料與所述干洗滌劑物質的比率為1∶10至10∶1，所述干洗滌劑物料含有其中包括碳酸根陰離子、鈣陽離子和至少一種水溶性陽離子的結晶微結構的助洗劑物質；(b)在中速混合器/增密器中混合所述的洗滌劑附聚物以進一步增密和附聚所述的洗滌劑附聚物；和(c)干燥所述的洗滌劑附聚物以形成所述的高密度洗滌劑組合物。
2.一種根據權利要求1的方法，其中所述干起始物料還含有選自硅鋁酸鹽、結晶層狀硅酸鹽、碳酸鈉和它們的混合物的添加劑助洗劑。
3.一種根據權利要求1-2的方法，其特征還在于在所述中速混合器/增密器之后加入涂層劑的步驟。
4.一種根據權利要求1-3的方法，其中所述水溶性陽離子選自水溶性金屬、氫、硼、銨、硅、碲和它們的混合物。
5.一種根據權利要求1-4的方法，其中所述水溶性陽離子選自IA族元素、IIA族元素、IIIB族元素、銨、鉛、鉍、碲和它們的混合物。
6.一種根據權利要求1-5的方法，其中所述水溶性陽離子選自鈉、鉀、氫、鋰、銨和它們的混合物。
7.一種根據權利要求1-6的方法，其中所述助洗劑物質的粒度中值為0.01微米至100微米。
8.一種根據權利要求1-7的方法，其中在所述助洗劑物質中的所述結晶微結構具有下式(Mx)iCay(CO3)z其中x和i是1-15的整數，y是1-10的整數，z是2-25的整數，Mi是上述水溶性陽離子，和滿足方程式∑i＝1-15(xi乘以Mi的價數)+2y＝2z，使得所述通式具有中性的電荷。
9.一種根據權利要求1-8的方法，其中所述助洗劑物質具有選自Na2Ca(CO3)2、K2Ca(CO3)2、Na2Ca2(CO3)3、NaKCa(CO3)2、NaKCa2(CO3)3、K2Ca2(CO3)3和它們的組合的化學式。
10.一種根據連續制備高密度洗滌劑組合物的方法，其特征在于包括如下步驟(a)噴霧干燥含有其中包括碳酸根陰離子、鈣陽離子和至少一種水溶性陽離子的結晶微結構的助洗劑物質、洗滌劑表面活性劑和所述水溶性陽離子或其鹽的過飽和水溶液的含水漿料以形成噴霧干燥的顆粒；(b)將洗滌劑表面活性劑漿料和干起始洗滌劑物質連續混合進入高速混合器/增密器以得到洗滌劑附聚物，其中所述表面活性劑漿料與所述干起始洗滌劑物質的比率為1∶10至10∶1；(c)在中速混合器/增密器中混合所述洗滌劑附聚物以進一步增密和附聚所述洗滌劑附聚物；和(d)將所述顆粒和所述洗滌劑附聚物混合在一起以形成所述高密度洗滌劑組合物。
11.一種根據連續制備顆粒洗滌劑組合物的方法，其特征在于包括噴霧干燥含有其中包括碳酸根陰離子、鈣陽離子和至少一種水溶性陽離子的結晶微結構的助洗劑物質、洗滌劑表面活性劑和所述水溶性陽離子或其鹽的過飽和水溶液的含水漿料以形成噴霧干燥的顆粒的步驟。
12.一種根據制備洗滌劑組合物的方法，其特征在于包括如下步驟(a)以附聚物、顆粒或它們的混合物的形式形成顆粒物質，其中所述顆粒物質含有洗滌劑表面活性劑；和(b)用其中包括碳酸根陰離子、鈣陽離子和至少一種水溶性陽離子的結晶微結構涂覆所述顆粒物質。
全文摘要
本發明提供了一種制備高密度洗滌劑組合物的方法。該方法包括如下步驟:(a)將洗滌劑表面活性劑漿料和干起始洗滌劑物質連續混合進入高速混合器/增密器中以得到洗滌劑附聚物,其中表面活性劑漿料與干洗滌劑物質的比率為約1∶10至約10∶1;(b)在中速混合器/增密器中混合洗滌劑附聚物以進一步增密和附聚洗滌劑附聚物;和(c)干燥所述洗滌劑附聚物以形成高密度洗滌劑組合物。干物料可含有其中包括碳酸根陰離子、鈣陽離子和至少一種水溶性陽離子的結晶微結構的助洗劑物質。該方法可包括一個或多個附加加工步驟,例如在中速混合器/增密器之后加入涂層劑,例如本發明描述的助洗劑物質以有助于和控制附聚。
文檔編號C11D11/00GK1191564SQ96195742
公開日1998年8月26日 申請日期1996年4月23日 優先權日1995年5月31日
發明者E·J·盼徹里, S·W·卡佩思, R·T·歐文 申請人:普羅格特-甘布爾公司