均勻顆粒的粒狀洗滌劑組合物和製備它們的方法
2023-09-22 23:49:40
專利名稱：均勻顆粒的粒狀洗滌劑組合物和製備它們的方法
技術領域：
本發明涉及特別是在低溫的洗滌溶液(即低於約30℃)中具有優異溶解性並具有極佳流動性的改善的均勻顆粒的粒狀洗滌劑組合物。
背景技術：
近來，在洗滌劑工業人們對具有液體洗衣洗滌劑產品的方便、美觀和溶解性但仍保持顆粒洗滌劑產品的清洗性能和成本的洗衣洗滌劑具有相當大的興趣。然而，以往顆粒洗滌劑組合物就美觀、溶解性和用戶的便利方面相關的問題是難克服的。隨著「密實」或低計量顆粒洗滌劑產品的出現，這類問題被加重，它們一般不溶解在洗滌溶液以及它們對應的液體洗衣洗滌劑中。這些低計量洗滌劑通常是高需求的，因為它們節省能源並可以小包裝出售，這在使用前更方便於消費者，但與液體洗衣洗滌劑相比，就向洗衣機中的分配而言，其方便性差，液體洗衣洗滌劑可簡單地從瓶中直接倒出，而相對立地，這些低計量洗滌劑是從盒中舀出，然後分配到洗滌溶液中。
如所述的，這種低計量或「濃縮」洗滌劑產品令人遺憾地具有溶解問題，特別是在低溫的洗滌溶液(即低於約30℃)中。更具體地，差的溶解作用導致形成了「團塊」，其顯現為白色的固體物質，保留在洗衣機中或常規洗滌周期後的被洗衣服上。這些「團塊」在低溫洗滌條件下和/或當向洗衣機中的加料順序首先是洗衣洗滌劑、然後是衣服，最後是水(通常稱為「加料的可逆順序」或「ROOA」)的情況下特別普遍。若消費者向洗衣機中的裝載順序是衣服、洗滌劑，然後是水，也形成這種不希望的「團塊」。同樣，這種成團現象可加劇洗滌劑在裝有給料室或其他給料裝置例如顆粒器(granu1ette)的洗衣機中的不完全分配。在此情況下，不希望的結果是在給料裝置中留有不希望的洗滌劑殘留物。
已發現，上述溶解問題的原因與在含有表面活性劑的顆粒間的「似凝膠」物質的「聯結」有關，形成了不希望的「團塊」。引起不希望的顆粒「聯結」形成「團塊」的似凝膠物質源於表面活性劑在洗滌水溶液中的部分溶解，其中這種部分溶解引起高粘性表面活性劑相或膏體的形成，它們粘結或另外「聯結」其他含有表面活性劑的顆粒，形成「團塊」。這種不希望的溶解現象通常稱為「團塊-凝膠」形成物。除了粘性的表面活性劑的「聯結」作用外，無機鹽有水解的趨勢，通過水合作用連接在一起，其也可引起顆粒的「聯結」。特別是，無機鹽水合物與另一種形成了籠狀結構，其表現出差的溶解作用並在洗滌周期後，最終成為「團塊」。因此，希望具有一種洗滌劑組合物，其不具有以上確認的溶解問題，以便得到改善的清洗性能。
現有技術充分披露了解決與粒狀洗滌劑組合物相關的溶解問題。例如，現有技術建議限制無機鹽的使用和種類，其在洗滌周期中通過水合鹽的「聯結」可引起團塊。所選的無機鹽的具體比例被細緻考慮，以便減少溶解問題。然而這種辦法限制了對於大規模洗滌劑產品的普通商業化必要的配製和工藝的靈活性。現有技術已建議了各種其他機理，所有都涉及配方的變化，由此降低了配製靈活性。因此，希望具有一種改善溶解且不明顯地抑制配製靈活性的洗滌劑組合物。
因此，儘管在以往公開的現有技術中有披露，但仍希望得到一種表現出改善的溶解性、改善的流動性和表現出改善的清洗性能的粒狀洗滌劑組合物。另外，希望擁有這樣的一種洗滌劑組合物，其表現出這種改善的溶解性，而沒有明顯地抑制配製靈活性。
發明概述本發明滿足了上述需要，提供了一種洗滌劑組合物，其對所選化學組份間的不均勻性具有控制標準，這因此給在洗滌溶液中，特別是保持在低溫(即低於約30℃)下的溶液中，提供了改善的溶解性或溶解作用，並改善了易於消費者操作和舀取的包裝顆粒的流動性。
根據本發明的第一方面，提供了一種粒狀洗滌劑組合物，其均勻性數值低於約0.5或大於約1(1)，其中均勻性數值用下式定義HN=X大批/X部分其中X大批是所選洗滌劑組份在含有為任何混合顆粒組份的最低濃度的該所選組份的顆粒組份混合物中的濃度與所選組份在具有最高量的該組份的顆粒組份混合物中的濃度之比，X部分是洗滌劑組份在具有最低量的該組份的顆粒的不連續體積(下文稱為「區域」)中的濃度與洗滌劑組份在具有最高量的該組份的顆粒的獨立不連續體積(即區域)中的濃度之比。優選，均勻性數值是基於所選洗滌劑組份的表面活性劑濃度。更優選，均勻性數值大於約1.25，最優選大於1.5。
在優選的實施方案中，洗滌劑組合物包含至少約50％重量具有幾何平均粒徑為約500微米-約1500微米的顆粒，其幾何標準偏差為約1-2，其中至少部分顆粒含有去汙表面活性劑和洗滌劑助洗劑。
根據本發明的第二方面，提供了一種生產上述洗滌劑組合物的方法。該方法包括提供選自洗滌劑顆粒的粒狀進料流，所述洗滌劑顆粒選自噴霧乾燥顆粒、溼附聚物、幹附聚物、洗滌劑輔助組份和其混合物中的至少兩種，將該進料流通過選自高速、中速、低速和低剪切混合器中的至少一個混合器，生產洗滌劑組合物。
因此，本發明的優點是提供一種粒狀洗滌劑組合物，其表現出改善的溶解性，具有改善的流動性和表現出改善的清洗性能。另一個優點是得到這樣一種洗滌劑組合物，其表現出這種改善的溶解作用，而沒有明顯地抑制配製靈活性。
優選實施方案的詳細描述定義本文的術語「顆粒」意思是完整尺寸範圍的洗滌劑成品或組份或在成品洗滌劑或組份混合物中的完整尺寸範圍的不連續顆粒、附聚物或顆粒。具體而言，其指的不是任何這些類型顆粒的粒度級(即表示低於總尺寸範圍的100％)，除非該粒度級表示顆粒混合物中100％不連續顆粒。對於在混合物中的每種類型的顆粒組份，即對於每種顆粒混合組份，這種類型的完整尺寸範圍的不連續顆粒具有相同或基本上類似的組成，而不論顆粒是否與其他顆粒接觸。對於附聚組份，附聚物本身被認為是不連續顆粒，每個不連續顆粒可由較小的附聚物、初級顆粒和粘合劑組份構成。本文的術語「幾何平均粒徑」意思是按基於任何標準質量的粒度測量技術測定，優選通過幹篩分測定的一組不連續顆粒的幾何質量平均直徑。本文的術語粒度分布的「幾何標準偏差」或「跨度」意思是最佳擬合的正常log函數相對上述粒度值的幾何寬度，這可通過百分之84.13的直徑除以累積分布的百分之50直徑的比值(D84.13/D50)來得到；參見Gotoh等，粉末技術手冊，第6-11頁，Meral Dekker,1997。
本文術語「助洗劑」意思是在洗滌範圍內具有「助洗劑」性能的任何無機材料，具體地，能夠從洗滌溶液中除去水硬度的有機或無機材料。本文術語「堆積密度」指的是按以下方法測定的未壓制的未挑選的粉末堆密度將過量的粉末樣品通過漏鬥倒入光滑的金屬容器(例如500ml體積圓筒)中，刮掉堆在容器邊緣上的過量粉末，測定剩餘的粉末質量，並用容器體積除以該質量。
本發明粒狀洗滌劑組合物通過提供均勻的洗滌劑組合物，獲得了所需的溶解性和流動性效果，其中均勻的洗滌劑有助於上述效果。
均勻性數值描述了在特定顆粒內的組份分布和在組合物中的顆粒間的組份分布。以往，如在顆粒間以及給定顆粒區域結構內測定的，認為關鍵組份例如表面活性劑的均勻分布是最優選的。因此，洗滌劑組合物由均一類型的顆粒組成，該顆粒由混合洗滌劑組份製備，例如噴霧乾燥洗滌劑組份，但其具有明顯的溶解性缺陷。最近幾年，洗滌劑組合物由雙或多顆粒體系的不同顆粒組成。這些多顆粒體系，例如噴霧乾燥的顆粒和附聚物可有不同的顆粒類型和/或組成，這些洗滌劑產品還具有溶解性缺陷。
另一方面，本發明涉及令人吃驚地發現，在顆粒組份混合物間或特定顆粒組份所確定的區域微結構內的組份的特定分布改善了許多產品的特性，例如溶解性和物理特性，例如流動性等。具體而言，本發明涉及洗滌劑組合物，其均勻性數值低於約0.5或大於約1.0，更優選低於0.25或大於1.25，最優選大於約1.5。該均勻性數值由下式表示HN=X大批/X部分，其中X大批量度了在產品組合物中的顆粒組份混合物間的組成均勻性程度，而X部分量度了在包含特定顆粒組份的各顆粒所確定的區域結構內的組成均勻性。因此，X大批是所選組份在具有最低的非零含量的該組份的顆粒中的濃度與所選組份在具有最高量的所選組份的顆粒中的濃度之比，X部分是在具有最低量的所選組份的不連續體積中的濃度與在具有最高量的所選組份的顆粒的不連續體積中的濃度之比。
因此，在洗滌劑組合物中，X大批是所選洗滌劑組份例如表面活性劑、助洗劑、聚合物等在具有最低非零含量的所選組份的顆粒組份中的濃度與所選組份在具有最高量的所選組份的顆粒組份中的濃度之比。這提供了組合物中顆粒間的均勻性。因此，X大批由下式表示X大批=X最小/X最大其中X最小是所選組份在具有最低量所選組份的組合物中的顆粒中的濃度，X最大是所選洗滌劑組份在具有最高量的所選組份的組合物的顆粒中的濃度。例如，對於洗滌劑組合物，其中所有顆粒具有相同濃度例如噴霧乾燥顆粒，具有25％表面活性劑活性濃度，X大批等於1(1)或0.25/0.25。然而，在包含20％活性表面活性劑的噴霧乾燥顆粒和30％洗滌劑活性物的洗滌劑附聚物的組合物中，X大批等於0.67或0.2/0.3。
X部分是所選洗滌劑組份例如表面活性劑、助洗劑等在相同顆粒內的區域間的濃度之比，或換句話說，是各顆粒的均勻性的量度。X部分是所選組份在顆粒的不連續區域中的濃度之比。X部分是在具有最低濃度的組份的區域中的濃度與所選組份在相同顆粒中的具有最高濃度區域中的濃度之比。因此，X部分由下式表示X部分=X最小/X最大其中X最小是所選組份在具有最低量所選組份的顆粒中的不連續區域中的濃度，X最大是所選洗滌劑組份在具有最高量的所選組份的顆粒中的不連續區域中的濃度。本發明不連續的體積或區域，是其中在區域之間存在明顯的形態學差異的體積或區域；一般，一個區域構成顆粒體積的大於1％，優選5％。例如，整個顆粒內為均勻的顆粒只具有一個(1)區域。因此，在例如具有25％表面活性劑活性濃度的整個如噴霧乾燥顆粒中具有相同濃度的顆粒，X部分將等於1(1)或0.25/0.25，因為該顆粒僅含有一個區域。然而，在由兩種不同起始組份例如具有5％活性表面活性劑的噴霧乾燥顆粒和具有50％活性表面活性劑的乾洗滌劑附聚物附聚形成本文定義的混合附聚物的顆粒中(即在起始材料中的組成差異在得到的混合附聚物的微結構中保持非常明顯的情況下)，X部分將等於0.1或0.05/0.5。當組合物含有多於一種顆粒組份時，對於每種組份，X部分取X最小/X最大的平均值。
本發明均勻性數值是按構成洗滌劑組合物的大部分的顆粒計算的。因此，單獨或總共地佔成品組合物重量低於約10％的顆粒不應當用來計算均勻性數值。這些低含量組份一般包括混合組份，例如酶、漂白組份、香料組份、碳酸鈉、硫酸鈉和各種其他少量填料。
儘管不希望受理論限制，確信通過濃縮某些組份和/或選擇性分離它們，當溶解時可抑制由於顆粒間的化學相互作用產生的膠凝。
本發明提供了一種洗滌劑組合物，其具有優異的溶解性能和流動性，這是由於該組合物均勻性的結果。優選，顆粒的幾何平均粒徑為約400微米-約1500微米，更優選約500微米-約1200微米，最優選約600-約1000微米。粒度分布是用相對牢固的幾何標準偏差或「跨度」定義的，以便不致於使太多的顆粒在目標尺寸外。因此，幾何標準偏差優選為約1-約2，更優選為約1.0-約1.7，甚至更優選為約1.0-約1.4，最優選為約1.0-約1.2。顆粒的平均堆積密度優選至少約400g/l，更優選至少約550g/l，最優選至少約600g/l。
儘管不打算受理論的限制，確信由於洗滌劑組合物中的顆粒具有上述的均勻性，結果增強了溶解性。具體而言，由於顆粒具有更均勻的尺寸，結果在洗滌劑組合物中的顆粒間的實際「接觸點」被減少，因而減少了通常與顆粒洗滌劑組合物的「團塊-凝膠」溶解困難相關的「聯結作用」。以往的粒狀洗滌劑組合物含有均勻性數值在約0.5-約1和具有能導致在顆粒間更多接觸點的粒徑尺寸的顆粒。例如，較細的顆粒每單位體積比較粗糙的顆粒具有更多的顆粒間的接觸，並且每單位體積接觸的增加提高了團塊-凝膠形成物的每體積強度，由此增加了在洗滌周期攪拌過程中持續形成所述團塊-凝膠的可能性，並在織物上留下了不希望的殘留物。本發明粒狀洗滌劑組合物中的顆粒的均勻性數值、含量和均勻尺寸避免了這類問題。
「部分」顆粒，意思是在洗滌劑組合物中的至少一些顆粒含有去汙表面活性劑和/或洗滌劑助洗劑，以給一般的洗滌劑組合物提供基礎構造部分。各種表面活性劑和助洗劑以及它們在組合物中的各自含量列在下文。一般，洗滌劑組合物含有約1％-約50％重量去汙表面活性劑，和約1％-約75％重量洗滌劑助洗劑。
本發明粒狀洗滌劑產品的另一個重要屬性是各顆粒的形狀。形狀可用本領域普通技術人員已知的多種不同方法來測定。一種方法是使用具有Optimus(V5.0)圖像分析軟體的光學顯微鏡。重要的計算參數是「成圓率」被定義為(所測定的顆粒圖像的周邊長度)2/(所測定的顆粒圖像的面積)。光滑完美的球形的成圓率(最小成圓率)是12.57；和「縱橫尺寸比「被定義為顆粒圖像的長度/寬度。
這些屬性中的每一種都是重要的並可對大批顆粒洗滌劑組合物計算出平均值。另外，如用產品參數定義的這兩個參數的組合也是重要的(即兩者必須被控制以使產品得到良好外觀)。
優選，本發明顆粒洗滌劑組合物的成圓率低於約50，優選低於約30，更優選低於約23，最優選低於約18。還優選的是具有縱橫尺寸比低於約2，優選低於約1.5，更優選低於約1.3，最優選低於約1.2的粒狀洗滌劑組合物。
此外，優選在組合物的顆粒中具有均勻形狀分布。具體而言，本發明粒狀洗滌劑組合物的成圓率數值分布標準偏差低於約20，優選低於約10，更優選低於約7，最優選低於約4。縱橫尺寸比的數值分布的標準偏差優選低於約1，更優選低於約0.5，甚至更優選低於約0.3，最優選低於約0.2。
在本發明特別優選的方法中，製備粒狀洗滌劑組合物，其中產品的成圓率和縱橫尺寸比低於約100，優選低於約50，更優選低於約30，最優選低於約20。還優選的是具有產品成圓率和縱橫尺寸比的數值分布的標準偏差低於約45，優選低於約20，更優選低於約7，最優選低於約2的粒狀洗滌劑組合物。
本發明優選的洗滌劑組合物滿足如上定義的至少一種，最優選全部上述定義的屬性量度和標準偏差，即針對均勻性數值、白度、顏色、均一性、成圓率和縱橫尺寸比。
本發明還包括製備具有優異均勻性的洗滌劑組合物的方法。本發明洗滌劑顆粒包括至少一種洗滌劑活性物質，優選選自噴霧乾燥的洗滌劑顆粒、溼洗滌劑附聚物、乾洗滌劑附聚物和洗滌劑輔助組份和其他通常摻入洗滌劑組合物中的顆粒。該顆粒可以是顆粒、附聚物或薄片狀。
洗滌劑輔助組份包括，但不限於原料例如碳酸鹽、磷酸鹽、硫酸鹽、沸石、表面活性劑、漂白劑、酶、香料或類似物。當然，也可包括其他常規已知的組份。噴霧乾燥洗滌劑顆粒包括通過常規噴霧乾燥技術製備的那些顆粒，其中製備洗滌劑材料的料漿並向下噴入向上流動的氣流中，形成乾燥顆粒。由該方法製備了乾燥易流動的材料。溼洗滌劑附聚物包括通過造粒型方法製備的那些顆粒，其中如上述的洗滌劑輔助組份與液體粘合劑材料例如表面活性劑或其前體在混合器中或系列混合器中混合，形成顆粒洗滌劑材料。這些顆粒直至乾燥前被稱為「溼附聚物」，和一旦從乾燥段出料，則被稱為幹附聚物。
因此，本發明詳細介紹了兩種原料例如表面活性劑和助洗劑或介紹了預先製備的用於連續加工顆粒的洗滌劑顆粒。在本發明一種優選的實施方案中，本發明顆粒是進料流例如噴霧乾燥顆粒、幹附聚物和任選地洗滌劑輔助物的混合物的附聚物，它們是在例如下述的附聚工藝中被附聚。優選的附聚物在本文稱為混合附聚物。
本發明幹或溼附聚物一般是將高粘性表面活性劑膏體或表面活性劑的液態酸前體和上述洗滌劑輔助組份或形成的顆粒例如噴霧乾燥顆粒通過附聚形成的，上述的附聚物或洗滌劑輔助物可被替換。附聚可在高速或中速混合器中進行，之後，若需要，可任選地使用低速或中速混合器進行進一步附聚。根據本發明，可包括低速混合器。
另外，附聚可在單一的混合器中進行，其可以是低速、中速或高速混合器。在本發明方法中使用的特定混合器應當包括粉磨機或研磨機和附聚器，以便兩種技術可同時在單一混合器中進行。最後，發現在本文所述的工藝參數下，在Lodige KMTM(犁式)中速混合器、LodigeCBTM高速混合器或由Fukae、Drais、Schugi製造的混合器或類似商標的混合器中，第一加工步驟可成功地完成。Lodige KMTM(犁式)中速混合器，其是用於本發明優選的混合器，包括水平空心的固定滾筒，滾筒中心安裝有旋轉軸，在軸周圍連接幾個犁形葉片。優選葉片以約15rpm-約140rpm，更優選約80rpm-120rpm速度轉動。研磨或粉碎是由切刀完成，一般其尺寸小於轉動軸的尺寸，優選其以約3600rpm操作。適用於該方法的性質類似的其他混合器包括LodigePloughshareTM混合器，和DraisK-T160混合器。一般，在本發明方法中，剪切不要大於由Lodige KM混合器產生的剪切，該混合器的犁片端速度低於30m/s或甚至低於10m/s或甚至更低。
優選，各種洗滌劑組分在低、中或高速混合器中的平均停留時間優選在約0.1秒-約30分鐘，最優選停留時間為約0.5-約5分鐘。以這種方法，製得的洗滌劑附聚物的密度為理想水平。
該附聚之後一般接著乾燥步驟。此乾燥步驟可在多種設備中進行，包括，但不限於流化床乾燥設備。乾燥器特徵的實例包括固定或振動；矩形床或圓形床，和直線形或螺旋形乾燥器。這種乾燥器的製造商包括Niro，Bepex,Spray Systems和Glatt。作為實例，可使用例如流化床設備，用於乾燥，同時必要的話，可使用氣動提升機用於冷卻。也可使用氣動提升機將「細」顆粒脫離，以便它們可再返回到顆粒附聚工藝中。
附聚可包括在混合器或流化床中噴射一種附加粘合劑的步驟，以助於所需洗滌劑顆粒的製備。加入粘合劑的目的是通過給洗滌劑組分提供「粘合」或「粘著」劑以增強附聚作用。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、乙酸酯、聚丙烯酸鹽、檸檬酸及其混合物。其它適宜的粘合劑材料，包括此處列出的那些，被描述於Beerse等人的美國專利5,108,646(ProcterGamble公司)中，其公開內容在此引入作為參考。
製備本發明顆粒的另一種任選的工藝步驟包括向混合器中連續添加塗覆劑例如沸石、上述的重新返回的「細粉」和烘製的二氧化矽，以改善顆粒的顏色，提高顆粒的「白度」或促進位得的洗滌劑顆粒的易流動性和抑制過分附聚。當使用重新返回的細粉作為塗覆劑時，該細粉的尺寸優選是較大顆粒平均粒度的大約0.01-0.5倍。塗覆顆粒還改善了細粉層的完整性並在操作過程中使其耐磨耗和磨損。此外，在加入混合器之前，洗滌劑原料可被加入預混合器中，例如Lodige CB混合器或雙螺旋擠壓機。儘管該步驟是任選的，但確實有助於附聚。
本發明中還特別優選的是噴霧乾燥洗滌劑顆粒，包括塔中吹制的顆粒。在該方法中，通過製備表面活性劑材料、水和洗滌劑輔助組份的料漿來製備顆粒。然後將製得的料漿送入塔中，在那裡料漿被噴入一般溫度在約175℃-約375℃的氣流中，乾燥該洗滌劑料漿和製得的洗滌劑顆粒。一般，製得的這些顆粒的密度為約200-約600g/l。
本發明顆粒包含至少約50％重量具有幾何平均粒徑為約500微米-約1500微米、並優選具有幾何標準偏差為約1-約2的顆粒。優選幾何標準偏差為約1.0-約1.7，優選約1.0-約1.4。由該方法製得的粒狀洗滌劑組合物可包括尺寸過小或細粉顆粒，其中「細粉顆粒」被定義為具有幾何平均粒徑低於在給定跨度或幾何標準偏差下所選擇的粒狀洗滌劑組合物的幾何平均粒徑的約1.65標準偏差的顆粒。尺寸過大或大顆粒也可存在，其中「大顆粒」被定義為具有幾何平均粒徑大於在給定跨度或幾何標準偏差下所選擇的粒狀洗滌劑組合物的幾何平均粒徑的約1.65標準偏差的顆粒。優選將細粉顆粒從粒狀洗滌劑組合物中分離出並通過將它們加入下文詳細描述的至少一個混合器和/或流化床乾燥器中，返回至工藝。同樣，優選將大顆粒從粒狀洗滌劑組合物中分離出，然後將它們加入研磨機，在那裡降低了它們的幾何平均粒徑。在大顆粒的幾何平均粒徑被降低後，通過將它們加入至少一個混合器和/或流化床乾燥器中，將大顆粒返回至工藝中。
在本發明優選的工藝中，在流化床中通過混合噴霧乾燥顆粒、輔助組份和幹附聚物來製備本發明顆粒。液體粘合劑材料例如矽酸鹽、聚乙二醇、表面活性劑和其前體和各種其他材料可加入流化床中，以增強附聚作用。任選地，進料是通過預混合器或系列混合器，例如上述的中速混合器。
優選流化床進行操作使得流化床的通量數值FN是至少約2.5-約4.5。通量數值(FNm)是流化氣體的極限速度(excess velocity)(Ue)和顆粒密度(pp)相對於在噴霧裝置的標準距離(Do)下噴到流化床中的液體質量通量(qliq)之比。該通量數值提供和估計了控制流化床內造粒的流化床操作參數。該通量數值可表示為按下式確定的質量通量FNm=log10[{ppUe｝/qliq]或按下式確定的體積通量FNv=log10[{Ue}/qvliq]其中qvliq是噴到流化床中的體積。該通量數值的計算和其用途的說明詳細描述在WO98/58046中，其公開內容在本文引用作參考。
此外，流化床是在斯託克斯數值低於約1，更優選約0.1-約0.5下操作。斯託克斯數值是顆粒聚結的一種量度，其描述了在一件設備例如流化床中顆粒發生混合的程度。斯託克斯數值由下式確定斯託克斯數值=4pvd/9u其中p是顆粒表觀密度，v是極限速度，d是平均粒徑和u是粘合劑的粘度。斯託克斯數值和其用途的說明詳細描述在WO99/03964中，其公開內容在本文引用作參考。
本發明顆粒被送入具有多個內部「段」或「區」的流化床乾燥器中。段或區是乾燥器中任何不連續的區域，這些術語在本文可交替使用。段內的工藝條件可不同於或類似於乾燥器中其他段的工藝條件。應理解，兩個鄰近的乾燥器等同於具有多段的單個乾燥器。顆粒和塗覆材料的各進料流可在不同段加入，這取決於例如進料流的粒度和水份含量。向不同段輸送不同物料可降低對乾燥器的熱負荷，並優化了本文定義的粒度和形狀。
一般，本發明流化床混合器包括第一噴霧區，在那裡施加粘合劑材料。噴霧區涉及向流化顆粒上噴灑含水或料漿形式的粘合劑。該床一般是用熱空氣流化，以便隨著進行噴霧，乾燥或部分乾燥噴霧中的水份。噴霧是通過噴嘴實現的，該噴嘴能夠提供塗層混合物的細噴霧或霧化噴霧，達到完全覆蓋顆粒。一般，由霧化器得到的液滴尺寸低於顆粒尺寸的約2倍。該霧化作用可通過能使空氣霧化的常規雙流體噴嘴完成，或另外通過常規壓力噴嘴完成。為了實現這種類型的霧化作用，溶液或料漿流變學特徵一般在於在霧化部位，粘度低於約500釐泊，優選低於約200釐泊。儘管噴嘴在流化床中的位置可幾乎為任何位置，但優選的位置是能使塗層混合物成為垂直向下的噴霧，例如頂部噴灑的配置。為了獲得最好的結果，噴嘴的位置是放在流化床中顆粒的流化高度處或之上。流化高度一般是由溢流或溢出口的高度來確定。在流化床的塗覆區之後一般接著乾燥區和冷卻區。當然，本領域技術人員會認識到另一種排布也是可能的，以得到本發明的塗覆顆粒。
本發明流化床設備中的一般條件包括(ⅰ)約1-約20分鐘平均停留時間，(ⅱ)約100-約600mm非流化床深度，(ⅲ)液滴尺寸為顆粒尺寸的2倍，優選不大於約100微米，更優選不大於50微米，(ⅳ)從流化床塔板的噴射高度為約150-約1600nm或從流化床頂部的噴射高度優選為0-600mm，(v)約0.1-約4.0m/s流化速度，優選約1.0-3.0m/s，和(ⅳ)床的溫度為約12-約200℃，優選約15-約100℃。再者，本領域技術人員會認識到流化床中的條件可根據許多因素變化。
從塗覆混合器中出料的塗覆顆粒可包含在全配製的洗滌劑組合物中或自身為全配製的洗滌劑組合物，或在優選的實施方案中，其可與其他組份例如漂白劑、酶、香料、非塗覆的洗滌劑顆粒和各種其他組份混合，製得全配製的洗滌劑組合物。
洗滌劑組合物洗滌劑組合物的表面活性劑體系可包括陰離子類、非離子類、兩性離子類、兩性類和陽離子類和與其相容的混合物。洗滌劑表面活性劑描述在1972年5月23日授權的Norris的美國專利3664961中和1975年12月30日授權的Laughlin等的美國專利3919678中，這兩者在本文引用作參考。陽離子表面活性劑包括在1980年9月16日授權的Cockrell的美國專利4222905和1980年12月16日授權的Murphy的美國專利4239659中，這兩者也被本文引用作參考。
表面活性劑體系的非限制實例包括常規的C11-C18烷基苯磺酸鹽(「LAS」)，和支鏈的伯和無規C10-C20烷基硫酸鹽(「AS」)，式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，M是水溶性的陽離子，特別是鈉，未飽和硫酸鹽例如油基硫酸鹽，C10-C18烷基烷氧基硫酸鹽(「AExS」；特別是EO1-7乙氧基硫酸鹽)，C10-C18烷基烷氧基羧酸鹽(特別是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多苷，和C12-C18α-磺化的脂肪酸酯。如果需要的話，在表面活性劑體系中還可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」)，包括所謂窄峰分布的烷基乙氧基化物和C6-C12烷基酚烷氧基化物(特別是乙氧基化物和混合的乙氧基/丙氧基化物)，C12-C18甜菜鹼和磺基甜菜鹼，C10-C18氧化胺等。也可使用C10-C18N-烷基多羥基脂肪酸醯胺，典型的實例包括C12-C18N-甲基葡糖醯胺。參見WO9,206,154。其他糖衍生的表面活性劑包括N-烷氧基多羥基脂肪酸醯胺，例如C10-C18N-(3-甲氧基丙基)葡糖醯胺。當需要低發泡時，可使用N-丙基至N-己基C12-C18葡糖醯胺。也可使用C10-C20常規皂。如果需要高發泡作用，可使用支鏈C10-C16皂。陰離子和非離子表面活性劑的混合物是特別有用的。其他常規有用的表面活性劑列在標準教科書中。
洗滌劑組合物可包括，並且優選包括洗滌劑助洗劑。助洗劑一般選自各種水溶性的鹼金屬、銨或取代銨磷酸鹽、聚磷酸鹽、膦酸鹽、聚膦酸鹽、碳酸鹽、矽酸鹽、硼酸鹽、多羥基磺酸鹽、多乙酸鹽、羧酸鹽和多羧酸鹽。優選上述物質的鹼金屬鹽，特別是鈉鹽。優選用於本發明的是磷酸鹽、碳酸鹽、矽酸鹽、C10-18脂肪酸、多羧酸鹽及其混合物。更優選三聚磷酸鈉、焦磷酸四鈉、檸檬酸鹽、酒石酸單和二琥珀酸鹽、矽酸鈉及其混合物(見下文)。
無機磷酸鹽助洗劑的具體實例是鈉和鉀的三聚磷酸鹽、焦磷酸鹽、聚合度為約6～21的聚合偏磷酸鹽、及正磷酸鹽。聚膦酸鹽助洗劑的實例為亞乙基二瞵酸的鈉鹽和鉀鹽、乙烷1-羥基-1,1-二膦酸的鈉鹽和鉀鹽、乙烷-1,1,2-三膦酸的鈉鹽和鉀鹽。其它的磷助洗劑化合物公開於美國專利3,159,581；3,213,030；3,422,021；3,422,137；3,400,176和3,400,148中，它們全部引入本文作為參考。
非磷的無機助洗劑的實例為碳酸鈉和鉀、碳酸氫鈉和鉀、倍半碳酸鈉和鉀、十水合四硼酸鹽和矽酸鹽，該矽酸鹽的SiO2與鹼金屬氧化物的重量比為約0.5-約4.0，優選約1.0-約2.4。此處適用的水溶性非磷的有機助洗劑包括各種鹼金屬、銨和取代銨多乙酸鹽、羧酸鹽、多羧酸鹽和多羥基磺酸鹽。多乙酸鹽和多羧酸鹽助洗劑的實例為乙二胺四乙酸、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、銨和取代銨鹽。
聚合的多羧酸鹽助洗劑陳述於1967年3月7日授權的Diehl的美國專利3,308,067中，此處引入其公開內容作為參考。這些物質包括脂族羧酸如馬來酸、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。這些物質中的一些可用作下文所描述的水溶性陰離子聚合物，但只是在與非皂陰離子表面活性劑的緊密摻合物中。
用於本發明的其它適宜的多羧酸鹽為聚縮醛羧酸鹽，它描述於1979年3月13日授權於Crutchfield等人的美國專利4144226及1979年3月27日授權於Crutchfield等人的美國專利4246495中，此處引入二者作為參考。這些聚縮醛羧酸鹽可在聚合條件下通過將一種二羥乙酸的酯和一種聚合引發劑放在一起來製備。然後，將所得的聚縮醛羧酸酯連接在化學穩定的端基上，使聚縮醛羧酸酯穩定，以免在鹼性溶液中迅速解聚，其轉化為相應的鹽，並加入到洗滌劑組合物中。特別優選的多羧酸鹽助洗劑為含酒石酸單琥珀酸鹽和酒石酸二琥珀酸鹽混合物的醚羧酸鹽助洗劑組合物，它描述於1987年5月5日授權的Bush等人的美國專利4,663,071中，此處引入其公開內容作為參考。
由式SiO2·M2O表示的水溶性矽酸鹽固體，M是鹼金屬，SiO2∶M2O的重量比為約0.5-約4.0，其是本發明洗滌劑顆粒中有用的鹽，基於無水時的重量計，其含量為約2％-約15％，優選約3％-約8％。也可使用無水或水合顆粒矽酸鹽。
也可包括許多其他組份，作為該顆粒洗滌劑組合物中的組份。這些組分包括其他的洗滌助洗劑、漂白劑、漂白活化劑、增泡劑或抑泡劑、防晦暗劑和防腐劑、汙垢懸浮劑、汙垢解脫劑、殺菌劑、pH調節劑、非助洗劑鹼性源、螯合劑、綠土、酶、酶穩定劑和香料。參閱1976年2月3日授權給Baskerville,Jr.等人的美國專利3,936,537，此處引入作為參考。
漂白劑和活化劑描述於1983年11月1日授權的Chung等人的美國專利4,412,934，和1984年11月20授權的Hartman的美國專利4483781中，此處引入二者作為參考。螯合劑也描述於Bush等人的美國專利4663071的第17欄第54行到第18欄第68行中，此處引入作為參考。泡沫調節劑也是任選的組分，並且描述於1976年1月20日授權給Bartoletta等人的美國專利3933672和1979年1月23日授權給Gault等人的美國專利4136045中，此處引入二者作為參考。
此處適用的綠土描述於1988年8月9日授權的Tucker等人的美國專利4762645的第6欄第3行到第7欄第24行中，此處引入作為參考。此處適用的附加洗滌劑助洗劑列舉於Baskerville專利第13欄第54行到第16欄第16行，和1987年5月5日授權的Bush等人的美國專利4663071中，此處引入二者作為參考。
以下實施例僅是為了例舉說明的目的，不以任何方式解釋對所附權利要求範圍的限制。
實施例Ⅰ幹混或混合兩種進料流來製備成品洗滌劑組合物。第一種進料是含20％重量表面活性劑活性物的噴霧乾燥顆粒，第二種是含30％表面活性劑活性物的附聚顆粒。將兩種顆粒按各50％重量混合。成品洗滌劑的均勻性數值是0.67，由X大批=0.2/0.3=0.67,X部分=(0.2/0.2)+(0.3/0.3)/2=1計算。
實施例Ⅱ在深度6英寸的流化床中，在間歇工藝中製備洗滌劑組合物，一批的重量為1500g。該床的入口溫度為130℃，床的溫度為45℃，空氣速度為1m/s。該進料包含50％具有表面活性劑活性物濃度為50％的幹附聚物和50％具有表面活性劑活性物濃度為5％的噴霧乾燥顆粒。總共將250克30％重量的PEG 4000溶液噴到流化床中，將進料組份附聚成混合附聚物。該成品組合物的平均粒度為約600um，均勻性數值為10，由得自X最小(.275)/X最大(.275)=1的X大批=1和得自X最小(0.05)/X最大(0.5)的X部分=0.1計算。
實施例Ⅲ幹混實施例Ⅱ的進料流來製備洗滌劑組合物，沒有附聚該兩種物流。成品組合物的均勻性數值為0.1，由X大批=0.05/0.5=0.1，和X部分=(0.05/0.05+0.5/0.5)/2=1計算。
由此，已詳細描述了本發明，對於本領域技術人員來說，在不脫離本發明範圍下可作各種變化，這是顯而易見的，不應認為本發明被限制在說明書中所述內容。
權利要求
1．一種粒狀洗滌劑組合物，其用以下等式定義的均勻性數值HN小於約0.5或大於約1HN=X大批/X部分其中X大批是所選洗滌劑組份在具有最低量的該組份的顆粒中的濃度與該組份在具有最高量的該組份的顆粒中的濃度之比，X部分是在具有最低量的所述組份的顆粒的不連續區域中的濃度與在具有最高量的所述組份的相同顆粒的不連續區域中的濃度之比。
2．如權利要求1所述的洗滌劑組合物，其中所述選擇的洗滌劑組份是表面活性劑。
3．如權利要求1所述的洗滌劑組合物，其中所述均勻性數值大於約1.25。
4．如權利要求1所述的洗滌劑組合物，其中至少約50％重量顆粒的幾何平均粒徑為約400微米-約1500微米，幾何標準偏差為約1-約2，其中至少部分所述顆粒含有去汙表面活性劑和洗滌劑助洗劑。
5．權利要求4的粒狀洗滌劑組合物，其中所述顆粒佔所述洗滌劑組合物重量的至少約75％。
6．權利要求4的粒狀洗滌劑組合物，其中幾何標準偏差為約1.0-約1.7。
7．權利要求4的粒狀洗滌劑組合物，其中幾何標準偏差為約1.0-約1.4。
8．權利要求4的粒狀洗滌劑組合物，其中所述顆粒佔所述洗滌劑組合物重量的至少約90％。
9．權利要求4的粒狀洗滌劑組合物，其中所述顆粒的幾何平均粒徑為約600微米-約1200微米。
10．權利要求4的粒狀洗滌劑組合物，其中幾何標準偏差為約1.0-約1.2。
11．權利要求4的粒狀洗滌劑組合物，其中所述顆粒的縱橫尺寸比低於約2。
12．權利要求4的粒狀洗滌劑組合物，其中所述顆粒的縱橫尺寸比低於約1.3。
13．一種製備粒狀洗滌劑組合物的方法，包括以下步驟提供其中含有至少一種洗滌劑活性物的洗滌劑顆粒進料流，所述洗滌劑顆粒選自噴霧乾燥顆粒、溼附聚物、幹附聚物、洗滌劑輔助組份和其混合物中的至少兩種，將所述進料通過至少一個混合器，選自高速、中速、低速和低剪切混合器，製得具有以下等式定義的均勻性數值HN低於約0.5或大於約1的洗滌劑組合物HN=X大批/X部分其中X大批是所選洗滌劑組份在具有最低非零含量的該組份的顆粒中的濃度與該組份在具有最高量的該組份的顆粒中的濃度之比，X部分是在具有最低量的所述組份的顆粒的不連續區域中的濃度與在具有最高量的所述組份的相同顆粒的不連續區域中的濃度之比。
14．權利要求13所述的方法，其中所述進料流包括噴霧乾燥顆粒和乾洗滌劑附聚物。
15．權利要求13的方法，其中所述混合器是低剪切混合器。
16．權利要求15的方法，還包括在將所述進料流通過所述低剪切混合器之前，將其通過中速混合器的步驟。
17．權利要求16所述的方法，其中將液體洗滌劑粘合劑加入所述低剪切混合器和所述中速混合器中之一或兩者中，以增強所述進料流的附聚作用。
18．權利要求13的方法，其中所述均勻性數值大於約1.25。
全文摘要
提供了一種洗滌劑組合物,其在洗衣溶液中,特別是保持在低溫(即低於約30℃)的溶液中具有改善的溶解性或溶解作用。該顆粒洗滌劑組合物在美學上受消費者歡迎並具有改善的流動性。該顆粒洗滌劑組合物的均勻性數值大於1,其中均勻性數值用等式HN=X
文檔編號C11D17/06GK1320158SQ99811407
公開日2001年10月31日 申請日期1999年9月24日 優先權日1998年9月25日
發明者S·W·卡佩茨, M·W·裡德亞德, R·R·莫爾特三世 申請人:寶潔公司