ES2163760T5 - Procedimiento de fabricacion de detergentes de alta densidad que usa una pasta de tensioactivo muy activo que tiene estabilidad mejorada. - Google Patents
Procedimiento de fabricacion de detergentes de alta densidad que usa una pasta de tensioactivo muy activo que tiene estabilidad mejorada.Info
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Abstract
SE PRESENTA UN PROCESO PARA FABRICAR AGLOMERADOS DE DETERGENTE EN EL CUAL SE AGLOMERAN ENTRE SI UNA PASTA SURFACTANTE DE ALTA ACTIVIDAD Y UN ADYUVANTE DETERGENTE. EL PROCESO COMPRENDE EL MANTENIMIENTO DE LA PASTA SURFACTANTE DE ALTA ACTIVIDAD EN UNA FORMA ALTAMENTE ESTABLE, BOMBEABLE Y TRANSPORTABLE A LO LARGO DE UN PERIODO EXTENDIDO DE TIEMPO. DE ESTA FORMA, EL PROCESO FACILITA LA FABRICACION MULTIPOSICIONAL, A GRAN ESCALA DE PRODUCTOS DETERGENTES COMPACTOS MODERNOS. EN PARTICULAR, LA PASTA SURFACTANTE DE ALTA ACTIVIDAD PUEDE FABRICARSE EN UN EQUIPO, Y POSTERIORMENTE, ALMACENARSE Y TRANSPORTARSE HASTA UN EQUIPO ALEJADO PARA SU PROCESAMIENTO ADICIONAL PARA TOMAR LA FORMA DE LOS AGLOMERADOS DETERGENTES FINALIZADOS.
Description
Procedimiento de fabricación de detergentes de
alta densidad que usa una pasta de tensioactivo muy activo que
tiene estabilidad mejorada.
La presente invención se dirige en general a un
proceso para elaborar composiciones detergentes de alta densidad a
partir de un tensioactivo de gran actividad y otros ingredientes
detergentes. Más particularmente, la invención se dirige a un
proceso para producir una composición detergente de alta densidad en
forma de aglomerados, en la que se mejora y se mantiene
inesperadamente la estabilidad y la duración de conservación de una
pasta tensioactiva de alta actividad. Este proceso es especialmente
útil en la producción de composiciones detergentes compactas
granulares modernas, que requieren típicamente niveles mayores de
tensioactivos activos detergentes.
Recientemente, ha habido un considerable interés
dentro de la industria de la detergencia por detergentes de
lavandería que sean "compactos" y, por tanto, tengan bajos
volúmenes de dosificación. Para facilitar la producción de los
llamados detergentes de baja dosificación, se han hecho muchos
intentos para producir detergentes de alta densidad aparente, por
ejemplo con una densidad de 650 g/L o superior. Los detergentes de
baja dosificación están actualmente muy demandados, ya que conservan
los recursos y se pueden vender en pequeños paquetes, que son más
convenientes para los consumidores.
Generalmente, hay dos tipos principales de
procesos mediante los cuáles se pueden preparar detergentes en
gránulos o en polvo. El primer tipo de proceso implica el secado
por pulverización de una pasta acuosa de detergente en una torre de
secado por pulverización para producir gránulos de detergente
altamente porosos. En el segundo tipo de proceso, se mezclan varios
componentes detergentes después de lo cuál se aglomeran con una
pasta detergente no iónica o aniónica que también sirve de
aglutinante para las propias partículas aglomeradas. En ambos
procesos, los factores más importantes que gobiernan la densidad de
los gránulos de detergentes resultantes son la densidad, porosidad
y área de superficie de los distintos materiales de partida y sus
respectivas composiciones químicas. Estos parámetros, sin embargo,
se pueden variar solamente dentro de un intervalo limitado. Así,
sólo se puede conseguir un incremento sustancial de la densidad
aparente mediante etapas adicionales de producción, que conducen a
una densificación de los gránulos de detergentes, o a través de
procesos de aglomeración.
La técnica está repleta de procesos dirigidos a
la aglomeración para producir composiciones detergentes. Por
ejemplo, se han hecho intentos de aglomerar mejoradores de
detergentes mezclando zeolita y/o silicatos laminados en un
mezclador para formar aglomerados de flujo libre. Todavía, otro
ejemplo implica un material detergente de partida en forma de pasta
tensioactiva viscoelástica altamente activa, que se aglomera con
polvos secos, tales como aluminosilicatos y carbonatos para formar
aglomerados detergentes altamente densos, de flujo libre y
quebradizos. Sin embargo, se han encontrado una amplia variedad de
problemas al manipular pastas tensioactivas altamente activas y
altamente viscoelásticas, que se utilizan para producir aglomerados
detergentes de alta densidad y alta actividad adecuados para
productos detergentes modernos de baja dosificación.
Específicamente, tales pastas tensioactivas de alta actividad son
extremadamente sensibles a parámetros ambientales y del equipo de
operación, los cuáles en su totalidad hacen que las pastas sean
difíciles de transportar, almacenar y procesar, cuando se producen
aglomerados detergentes.
Típicamente, las pastas tensioactivas se
manufacturan mediante un proceso en el que se sulfata un alcohol
graso, y después, se neutraliza con un material alcalino (por
ejemplo, hidróxido de sodio). Este es un proceso extremadamente
delicado, especialmente cuando se usa para producir
predominantemente pastas tensioactivas de alta densidad (superior a
60% en peso), que contiene el tensioactivo activo y sólo una
cantidad relativamente menor de agua y adjuntos. Las pastas
tensioactivas de alta densidad resultantes son extremadamente
sensibles a su entorno, por ejemplo, zonas de alta temperatura o
"puntos calientes" en el equipo (tuberías, válvulas y tanques
de almacenamiento) a los que están expuestas, así como cualquier
contaminante que tenga un pH menor de 7 que se encuentre en la
pasta. En el caso de que la pasta tensioactiva de alta actividad se
exponga a uno o más de estos factores ambientales, tales pastas
altamente activas tienen tendencia a sufrir una reacción de
hidrólisis, en la que el tensioactivo revierte a su forma de
alcohol. Esta reacción de hidrólisis es una reacción autocatalítica
en la que un producto secundario es un ácido que continúa
reaccionando con cualquier tensioactivo remanente. Esta amenaza de
hidrólisis exacerba en particular la sensibilidad ambiental de las
pastas tensioactivas de alta densidad y las hace difíciles de
mantener estables durante períodos de tiempo (por ejemplo,
2-7 días) necesarios en manufacturas comerciales a
gran escala de detergentes compactos modernos de lavandería. Se
debería entender que la hidrólisis incluso de un 1% en peso de la
pasta tensioactiva puede tener consecuencias financieras importantes
en la producción comerciales a gran escala de productos
detergentes.
Intentos típicos de la técnica anterior en este
área implicaban la formación inmediata de partículas de
tensioactivo después de que la pasta fuera manufacturada. Sin
embargo, ello requiere un equipo para la formación de partículas
"in situ", o requiere que el equipo para elaborar
tensioactivos esté situado en o cerca de las instalaciones de
manufacturación de detergentes. Actualmente, las industrias de
fabricación de detergentes y de pastas tensioactivas se han
separado tanto físicamente como desde el punto de vista comercial,
una tendencia que está de hecho creciendo. Así, sería deseable tener
una pasta tensioactiva altamente activa que permanezca estable
durante períodos de tiempo más largos, de tal manera que permitiera
que la operación de elaboración del tensioactivo se pudiera
localizar más lejos de la instalación de manufacturación de
detergentes, que es lo más representativo del entorno comercial
actual.
Todavía, otro reto con el uso de pastas
tensioactivas de alta actividad implica sus propiedades reológicas
en el sentido de que deben presentar una viscosidad lo
suficientemente baja para ser bombeadas hacia dentro y hacia fuera
de los camiones de transporte o trenes, hacia dentro y hacia fuera
de los tanques de almacenamiento en la instalación de
manufacturación de detergentes. Cualquier cambio significativo de
temperatura puede conducir a una gelificación o solidificación no
deseada de la pasta tensioactiva, provocando aumentos en los gastos
de manufacturación y tiempo. Nótese, sin embargo, que pueden
aparecer propiedades reológicas diferentes después de
recalentar.
También a este respecto, los ingredientes
adicionales, tales como carbonatos que se incluyen para mantener la
estabilidad de la pasta tensioactiva en el almacenamiento y
transporte antes de que se procese, tienen el efecto de aumentar la
viscoelasticidad de la pasta tensioactiva de alta actividad,
haciéndola por tanto difícil de procesar. La dificultad en el
procesado aparece debido a cambios en la viscoelasticidad de la
pasta tensioactiva, que requiere incluir bombas de alta presión
relativamente caras, líneas de tuberías más largas y distancias de
transporte más cortas en el proceso de elaboración de detergentes.
Como consecuencia, sería deseable disponer de un proceso en el que
la estabilidad de la pasta en el almacenaje se mantuviera sin
sacrificar su procesabilidad.
De acuerdo con ello, a pesar de los
descubrimiento en la técnica anteriormente mencionados, persiste la
necesidad de un proceso para producir una composición detergente
aglomerada a partir de una pasta tensioactiva de alta actividad, que
sea suficientemente estable durante el transporte y el almacenaje,
durante períodos de tiempo suficientes para permitir la manufactura
comercial a gran escala de composiciones detergentes compactas
modernas. También, persiste la necesidad por tal proceso, que es
económico y puede ser fácilmente incorporado en las instalaciones de
producción a gran escala de detergentes de baja dosificación o
compactos.
Las referencias siguientes se dirigen a pastas
tensioactivas: Aouad et al., WO 93/18123 (Procter &
Gamble); Aouad et al., WO 92/18602 (Procter & Gamble);
Aouad et al., EP 508,543 (Procter & Gamble); Mueller
et al., patente de EE.UU. No. 5.152.932; Strauss et
al., patente de EE.UU. No. 5.080.848 (Procter & Gamble);
Ofosu-Asante et al., patente de EE.UU. No.
5.066.425 (Procter & Gamble); Jolicoeur et al., patente
de EE.UU. No. 5.045.238 (Procter & Gamble); y Van Zorn et
al., EP 504.986 (Shell). Las referencias siguientes se dirigen
a gránulos densificadores secados por pulverización: Appel et
al., patente de EE.UU. No. 5.133.924 (Lever); Bortolotti et
al., patente de EE.UU. No. 5.160.657 (Lever); Johnson et
al., patente británica No. 1.517.713 (Unilever); y Curtis,
solicitud de patente europea 451.894. Las referencias siguientes se
dirigen a la producción de detergentes por aglomeración: Beerse
et al., patente de EE.UU. No. 5.108.646 (Procter &
Gamble); Capeci et al., patente de EE.UU. No. 5.366.652
(Procter & Gamble); Capeci et al., patente de EE.UU. No.
5.486.303 (Procter & Gamble); Capeci et al., patente de
EE.UU. No. 5.489.392 (Procter & Gamble); Hollingsworth et
al., solicitud de patente europea 351.937 (Unilever); y
Swatling et al., patente de EE.UU. No. 5.205.958.
La presente invención hace frente a las
necesidades identificadas anteriormente proporcionando un proceso
para elaborar aglomerados detergentes a partir de una pasta
tensioactiva de alta actividad y un mejorador de detergente. Hay una
ventaja significativa con este proceso en que la pasta tensioactiva
es estable, bombeable, y transportable durante un período de tiempo
extendido, de tal forma que se facilita la multicolocación, la
manufactura a gran escala de productos detergentes compactos
modernos. En particular, se puede manufacturar la pasta
tensioactiva de alta actividad en una instalación, y después,
almacenar y transportar a una instalación lejana para procesarla
posteriormente a los aglomerados detergentes finales.
Tal y como se usa aquí, el término
"contaminantes" significa una sustancia ajena con la que la
pasta tensioactiva entra en contacto previo a las etapas de entrada
y aglomeración del proceso. Ejemplos de tales contaminantes
incluyen, pero no están limitados a, residuos multicolores de ácido
sulfúrico, sulfato de sodio, alcohol graso, hierro, cromo, y
níquel. Tal y como se usa aquí por lo que respecta a la pasta
tensioactiva, el término "estable" significa que la pasta
tensioactiva retiene sustancialmente su formulación, que contiene
un tensioactivo neutralizado, y no ha revertido significativamente,
vía hidrólisis, a su forma alcohol. Tal y como se usa aquí por lo
que respecta a la pasta tensioactiva, el término "procesable"
significa que la pasta tensioactiva retiene sus propiedades
reológicas deseables de tal forma que permita ser utilizada en el
proceso actual, que significa típicamente que tendrá una viscosidad
como la detallada de aquí en adelante con respecto al Power Law
Model. Tal y como se usa aquí, el término "aglomerados" se
refiere a partículas formadas por aglomeración de gránulos
detergentes o partículas que tienen típicamente un tamaño medio de
partícula más pequeño que los aglomerados formados. Todos los
tantos por ciento y los cocientes usados aquí se expresan como
tantos por ciento en peso (sobre la base anhidro), mientras no se
indique lo contrario. Todas las viscosidades aquí referenciadas se
miden a 70ºC (\pm5ºC) y a velocidades de cizalladura de
aproximadamente 10 a
100 s^{-1}, mientras no se indique lo contrario.
100 s^{-1}, mientras no se indique lo contrario.
De acuerdo con un aspecto de la invención, se
proporciona un proceso para producir aglomerados detergentes. El
proceso comprende las etapas de: (a) proporcionar una pasta
tensioactiva viscoelástica de tensioactivo no lineal que incluya,
por peso de la pasta tensioactiva, desde 70% a 95% de un
tensioactivo detergente que incluye un alquil
C_{10-18}-sulfato, desde 5% a 30% de agua, y una cantidad en exceso de un hidróxido de metal alcalino, de tal forma que el pH de la pasta tensioactiva sea al menos 10; (b) regular la temperatura de la pasta tensioactiva, durante al menos 48 horas, dentro del intervalo desde 60ºC hasta aproximadamente 75ºC, de tal forma que la pasta tensioactiva sea procesable y estable durante al menos 48 horas; (c) cargar la pasta tensioactiva en un mezclador/densificador de alta velocidad; (d) introducir desde 1% a 70% en peso de un mejorador de detergencia en el mezclador/densificador de alta velocidad; y (e) aglomerar la pasta tensioactiva y el mejorador tratando la pasta tensioactiva y el mejorador inicialmente en el mezclador/densificador de alta velocidad, y subsecuentemente en un mezclador/densificador de velocidad moderada de tal forma que se formen los aglomerados detergentes.
C_{10-18}-sulfato, desde 5% a 30% de agua, y una cantidad en exceso de un hidróxido de metal alcalino, de tal forma que el pH de la pasta tensioactiva sea al menos 10; (b) regular la temperatura de la pasta tensioactiva, durante al menos 48 horas, dentro del intervalo desde 60ºC hasta aproximadamente 75ºC, de tal forma que la pasta tensioactiva sea procesable y estable durante al menos 48 horas; (c) cargar la pasta tensioactiva en un mezclador/densificador de alta velocidad; (d) introducir desde 1% a 70% en peso de un mejorador de detergencia en el mezclador/densificador de alta velocidad; y (e) aglomerar la pasta tensioactiva y el mejorador tratando la pasta tensioactiva y el mejorador inicialmente en el mezclador/densificador de alta velocidad, y subsecuentemente en un mezclador/densificador de velocidad moderada de tal forma que se formen los aglomerados detergentes.
De acuerdo con un aspecto altamente preferido de
la invención, se proporciona otro proceso para producir aglomerados
detergentes. El proceso comprende las etapas de: (a) proporcionar
una pasta tensioactiva viscoelástica no lineal que incluya, por
peso de la pasta tensioactiva, desde 70% a 80% de una mezcla de un
tensioactivo alquil
C_{14-15}-sulfato y un
tensioactivo alquilo lineal
C_{12-13}-bencenosulfonato, desde
15% a 20% de agua, desde 2% a 8% de polietilenglicol y desde 0,5% a
1% de hidróxido de sodio, de tal forma que el pH de la pasta
tensioactiva sea al menos 11; (b) regular la temperatura de la
pasta tensioactiva dentro del intervalo desde 65ºC hasta
aproximadamente 70ºC, de tal forma que la pasta tensioactiva sea
procesable y estable durante al menos 120 horas; (c) cargar de 1% a
50% en peso de la pasta tensioactiva en un mezclador/densificador
de alta velocidad; (d) introducir desde 1% a 70% en peso de un
mejorador de detergencia en el mezclador/densificador de alta
velocidad; (e) aglomerar la pasta tensioactiva y el mejorador
tratando la pasta tensioactiva y el mejorador inicialmente en el
mezclador/densificador de alta velocidad, y subsecuentemente en un
mezclador/densificador de velocidad moderada de tal forma que se
formen los aglomerados detergentes; y (f) secar los aglomerados
detergentes. La presente invención también proporciona composiciones
detergentes que comprenden aglomerados detergentes elaborados de
acuerdo con cualquiera de los procesos aquí descritos.
De acuerdo con ello, es un objetivo de la
invención proporcionar un proceso para producir una composición de
detergente aglomerado a partir de una pasta tensioactiva de alta
actividad, que sea suficientemente estable durante el transporte y
almacenaje durante períodos de tiempo extendidos, de tal forma que
posibiliten la manufactura comercial a gran escala de composiciones
detergentes compactas modernas. Es también un objetivo de la
invención proporcionar un proceso tal que sea económico y que se
pueda incorporar fácilmente a las instalaciones de producción a
gran escala de detergentes de baja dosificación o compactos. Estos
y otros objetivos de la presente invención, las características y
las ventajas que las acompañan, serán obvias para los expertos en
la técnica, a partir de una lectura de la descripción detallada
siguiente de la realización preferida y las reivindicaciones que la
acompañan.
Generalmente, el presente proceso se utiliza en
la producción de detergentes de baja dosificación, donde los
aglomerados detergentes resultantes se pueden utilizar como
detergente o como aditivo de detergente. En particular, se puede
usar el proceso para formar aglomerados detergentes de "alta
actividad" (es decir, tensioactivos de alto nivel), que se usan
como ingredientes adicionales con el propósito de aumentar los
niveles de actividad de detergentes granulados de baja dosificación,
y, por tanto, conseguir detergentes más compactos.
El proceso produce aglomerados detergentes de
flujo libre, de alta densidad, que tienen preferentemente una
densidad de al menos 650 g/L. El proceso produce aglomerados
detergentes de alta densidad a partir de una pasta tensioactiva
altamente activa y viscoelástica, que tiene un contenido en agua
relativamente bajo. En el pasado, procesar y almacenar ciertas
pastas tensioactivas altamente viscoelásticas y de alta actividad
ha sido un problema, especialmente a la vista de su sensibilidad a
variaciones de temperatura y a contaminantes, que son ácidos en
esencia. Aunque no se ha intentado explicar con la teoría, se cree
que tales variaciones de temperatura y contaminantes ácidos causan
la reacción autocatalítica de hidrólisis de la pasta tensioactiva
que revierte efectivamente la pasta tensioactiva a una disolución
acuosa del alcohol que no se puede reprocesar. Se ha encontrado,
por tanto, que se deben regular los intervalos de temperatura
seleccionados óptimamente y los intervalos de pH de los
contaminantes para producir los aglomerados detergentes deseados,
que se usan en los productos detergentes compactos modernos.
En una primera etapa del proceso, se proporciona
una pasta tensioactiva no lineal viscoelástica, que es
característica de muchas pastas altamente activas y altamente
viscoelásticas utilizadas en producir aglomerados detergentes de
alta densidad. La frase "no lineal viscoelástica" significa
que la pasta tiene un perfil de velocidades de flujo no lineal y
que exhibe un comportamiento de fluido viscoelástico, es decir,
puede ser sometido a tensiones durante el flujo como si fuera un
chicle. Hasta ahora, tales pastas tensioactivas no lineales
viscoelásticas han sido muy difíciles de procesar y de mantener
estables. Preferentemente, la pasta tensioactiva comprende, por peso
de la pasta tensioactiva, desde 70% a 95%, más preferentemente
desde 70% a 85%, y lo más preferentemente desde 70% a 75% de un
tensioactivo detergente.
En una realización preferida, la pasta
tensioactiva es una mezcla de tensioactivos alquil
C_{14-15}-sulfatos ("AS") y
alquilo lineal
C_{12-13}-bencenosulfonatos
("LAS") en una relación de pesos de 1:1 a 5:1 (AS:LAS). Otra
realización preferida aquí contempla una mezcla de pasta
tensioactiva que tiene una relación de pesos de alquil
C_{14-15}-sulfatos y alquil
C_{12-13}-bencenosulfonatos de
3:1. Otros sistemas tensioactivos opcionales incluyen tensioactivos
AS puros en la pasta, así como sistemas
alquil-etoxi-sulfato ("AES"),
en los que AES es uno de los tensioactivos en la pasta.
La pasta tensioactiva también incluye desde 5% a
30%, más preferentemente desde 15% a 25%, lo más preferentemente
desde 15% a 20%, en peso de la pasta, de agua. Adicionalmente, la
pasta incluye desde 0,1% a 10%, más preferentemente desde 1% a 8%,
lo más preferentemente desde 2% a 8%, en peso de la pasta, de
polietilenglicol. La pasta también contiene desde 0,01% a 5%, más
preferentemente desde 0,1% a 1%, y lo más preferentemente desde 0,5%
a 1%, en peso de la pasta, de un hidróxido de metal alcalino, que
es preferentemente hidróxido de sodio. También se incluyen en la
pasta tensioactiva ingredientes menores, tales como alcoholes no
reaccionados, sulfatos y semejantes, aunque es preferible mantener
estas cantidades en valores mínimos.
En una etapa siguiente del proceso, la pasta
tensioactiva se regula dentro del intervalo de temperaturas de 60ºC
a 75ºC, y más preferentemente desde 65ºC a 70ºC. La etapa de
regulación mantiene o conduce a una pasta tensioactiva estable
durante al menos 48 horas, más preferentemente durante al menos 72
horas, y lo más preferentemente durante al menos 170 horas. De esta
forma, se elimina la posibilidad de que la pasta tensioactiva
sufra la reacción de hidrólisis no deseada, y/o que sea difícil de
transportar y procesar debido a propiedades reológicas inadmisible,
tales como una elevada viscosidad.
Además, es preferible que la pasta tensioactiva
esté suficientemente exenta de materiales que produzcan un gas
cuando reaccionan con un ácido. Tales materiales incluyen
carbonatos, percarbonatos, perboratos o cualquier otro material que
produzca un gas al contacto con un material ácido. Aunque no se
pretende que esté respaldado por la teoría, se hace la hipótesis de
que si la pasta tensioactica incluye tal material productor del
gas, reaccionará con cualquier material ácido contaminante para
producir un gas que se propaga a través de la pasta tensioactiva
remanente, creando por tanto un "canal" o "camino" a
través del cuál el contaminante ácido puede atravesar la pasta.
Esto facilita la reacción de hidrólisis de toda la pasta
tensioactiva oponiéndose a tan sólo una pequeña reacción de
hidrólisis aislada, que de otra forma no afectaría a la totalidad
de la composición de pasta tensioactiva. En conexión con esto
también, es preferible en el proceso actual mantener la pasta
tensioactiva sustancialmente exenta de materiales contaminantes que
tengan un pH inferior a 7.
En la etapa siguiente del proceso, la pasta
tensioactiva se carga en un mezclador/densificador de alta velocidad
(por ejemplo, Lödige Recycler CB 30) que opera típicamente en el
intervalo de 300 rpm a 2500 rpm. En esta etapa, se utiliza desde
25% a 65%, más preferentemente desde 30% a 60%, y lo más
preferentemente de 35% a 55%, en peso de la pasta tensioactiva, en
el proceso para elaborar los aglomerados. También se introduce en
el mezclador/densificador de alta velocidad desde 1% a 70%, más
preferentemente desde 5% a 70%, y lo más preferentemente desde 50%
a 70%, en peso, de un mejorador de detergencia. Aunque se pueden
utilizar otros mejoradores en el proceso, como se describe a
continuación, el mejorador preferido es aluminosilicato.
La pasta tensioactiva y el mejorador se aglomeran
tratando la pasta y el mejorador inicialmente en el
mezclador/densificador de alta velocidad, y a continuación en un
mezclador/densificador de velocidad moderada (por ejemplo, Lödige
Recycler KM 300 "Ploghshare", que tenga un eje central operando
en el intervalo de 100 rpm a 300 rpm), de tal forma que se formen
los aglomerados detergentes. Se describe otro equipo adecuado para
ser utilizado como mezclador/densificador de alta velocidad o
mezclador/densificador de velocidad moderada en Capeci, patente de
EE.UU. 5.366.652. Opcionalmente, también se pueden introducir en el
mezclador/densificador de alta velocidad y/o mezclador/densificador
de velocidad moderada otros ingredientes detergentes convencionales
como los descritos a continuación, para elaborar un aglomerado
detergente totalmente formulado.
La pasta tensioactiva, el mejorador y otros
materiales detergentes opcionales de partida se colocan en un
mezclador/densificador de velocidad moderada para una posterior
aglomeración, dando como resultado aglomerados que tienen una
densidad de al menos 650 g/L y, más preferentemente desde 700 g/L a
900 g/L. Preferentemente, el tiempo de permanencia medio de la
pasta tensioactiva y cualquier otro material detergente de partida
en el mezclador/densificador de alta velocidad (por ejemplo, un
mezclador/densificador Lödige Recycler CB 30) es de 1 a 30
segundos, mientras que el tiempo de permanencia en un
mezclador/densificador de velocidad baja o moderada (por ejemplo, un
mezclador/densificador Lödige Recycler KM 300 "Ploghshare") es
de 0,25 a 10 minutos.
Inevitablemente, una cierta cantidad de los
aglomerados a la salida del mezclador/densificador de alta velocidad
estará por debajo del intervalo predeterminado de tamaño de
partículas y opcionalmente se podrá separar y reciclar al
mezclador/densificador de alta velocidad para una posterior
aglomeración. A este respecto, estos denominados aglomerados de
tamaño inferior o "finos" comprenderán desde 5 a 30% en peso
de los aglomerados deter-
gentes.
gentes.
La porosidad de las partículas de los aglomerados
detergentes resultantes producida de acuerdo al proceso de la
invención está preferentemente en el intervalo de 5% a 20%, más
preferentemente a 10%. La combinación de la porosidad anteriormente
mencionada y el tamaño de partículas resulta en unos aglomerados
que tienen valores de densidades de 650 g/L o superiores. Tal
característica es especialmente útil en la producción de
detergentes de lavandería de baja dosificación así como otras
composiciones granulares tales como las composiciones para
lavavajillas.
El proceso puede comprender las etapas de
pulverizar un aglutinante adicional en el
mezclador/densificador(es) utilizados en la etapa de
aglomeración para facilitar la producción de los aglomerados
detergentes deseados. Se añade un aglutinante con el propósito de
mejorar la aglomeración proporcionando un agente de
"aglutinación" o "adhesión" a los componentes detergentes.
El aglutinante se selecciona preferentemente de un grupo
consistente en agua, tensioactivos aniónicos, tensioactivos no
iónicos, polietilenglicol, poliacrilatos, ácido cítrico y sus
mezclas. Otros materiales aglutinantes adecuados, incluyendo los
listados aquí, se describen en Beerse et al., patente de
EE.UU. No. 5.108.646 (Procter & Gamble Co.).
Otra etapa opcional contemplado por el presente
proceso incluye acondicionar los aglomerados detergentes mediante
secado de los aglomerados detergentes después del
mezclador/densificador de velocidad moderada. Todavía, otra etapa
opcional implica adicionar un agente de revestimiento (por ejemplo,
aluminosilicatos, carbonatos, sulfatos, o cualquier otro material
en forma de polvo seco) al aglomerado detergente antes o después
de que salga del mezclador/densificador de velocidad moderada, con
el propósito de mejorar la aptitud para el flujo de los aglomerados
(es decir, reducir el endurecimiento). Ello además mejora la
condición de los aglomerados detergentes para ser utilizados como
un aditivo o para colocarlos en formas embarcables y empaquetables.
Los expertos en la técnica apreciarán que se pueden utilizar una
amplia variedad de métodos para secar, así como enfriar los
aglomerados detergentes sin apartarse del objetivo de esta
invención. Como ejemplo, se puede utilizar un aparato como un lecho
fluidizado para secar, mientras que se puede utilizar un elevador
de agua por aire comprimido para enfriar si fuera necesario.
La pasta tensioactiva viscoelástica utilizada
aquí tiene propiedades de fluído viscoelástico, que puede ser
descrito por un modelo matemático comúnmente utilizado, que da
cuenta del enrarecimiento de cizalladura de la pasta. El modelo
matemático se llama Power Law Model y viene descrito por la
relación siguiente:
\sigma =
K\gamma^{n}
donde \sigma = tensión de cizalla
(dinas/cm^{2}), K = consistencia
(Poise.s^{n-1}), \gamma = régimen de
cizallamiento (s^{-1}), y n = índice de velocidad (adimensional).
El índice de velocidad n varía de 0 a 1. Cuanto más cercano es a 0,
mayor es el enrarecimiento de cizalladura del fluído. Cuanto más
cercano es n a 1, más próximo es el comportamiento al de un fluido
newtoniano simple, es decir un comportamiento constante en la
viscosidad. K se puede interpretar como la viscosidad aparente a un
régimen de cizallamiento de 1
s^{-1}.
En este contexto, la pasta tensioactiva
viscoelástica utilizada en el proceso tiene una consistencia K a
70ºC desde 50000 a 250000 cPoise.s^{n-1} (500 a
2500 Poise.s^{n-1}), más preferentemente de 100000
a 195000 cPoise.s^{n-1} (1000 a 1950
Poise.s^{n-1}), y lo más preferentemente de
120000 a 180000 cPoise. s^{n-1} (1000 a 1800
Poise. s^{n-1}). Preferentemente, la pasta
tensioactiva tiene un índice de cizalla n de 0,05 a 0,25, más
preferentemente de 0,08 a 0,20, y lo más preferentemente de 0,10 a
0,15.
El tensioactivo en la pasta se puede seleccionar
de las clases aniónico, no iónico, de ión híbrido, anfolítico y
catiónico y sus mezclas compatibles, pero debe incluir un alquil
C_{10-18}-sulfato. Los
tensioactivos detergentes útiles aquí se describen en la patente de
EE.UU. 3.664.961, Norris, publicada en Mayo 23, 1972, y en la
patente de EE.UU. 3.919.678, Laughlin et al., publicada en
Diciembre 30, 1975. Los tensioactivos catiónicos útiles también
incluyen los descritos en la patente de EE.UU. 4.222.905, Cockrell,
publicada en Septiembre 16, 1980, y en la patente de EE.UU.
4.239.659, Murphy, publicada en Diciembre 16, 1980. Entre los
tensioactivos, se prefieren los aniónicos y no iónicos y los
aniónicos son los más preferidos.
Los siguientes son ejemplos representativos de
tensioactivos detergentes útiles en la presente pasta tensioactiva.
Las sales solubles en agua de los ácidos grasos superiores, es
decir, "jabones", son tensioactivos aniónicos útiles en las
composiciones presentadas aquí. Ello incluye los jabones de metales
alcalinos tales como sales de sodio, potasio, amonio, y
alquilamonio de los ácidos grasos superiores, que contienen de 8 a
24 átomos de carbono, y preferentemente de 12 a 18 átomos de
carbono. Los jabones se pueden elaborar por saponificación directa
de grasas y aceites o por neutralización de ácidos grasos libres.
Son particularmente útiles las sales de sodio y potasio de mezclas
de ácidos grasos derivados del aceite de coco y sebo, es decir,
jabones de sodio y potasio de sebo y coco.
Tensioactivos aniónicos adicionales que sean
adecuados para utilizarlos aquí incluyen sales solubles en agua,
preferentemente sales de metales alcalinos, amonio, y alquilamonio,
de productos orgánicos de reacción sulfúrica que tienen en sus
estructuras moleculares un grupo alquilo que contiene de 10 a 20
átomos de carbono y un grupo ácido sulfónico o éster de ácido
sulfúrico. (En el término "alquilo" se incluye la porción
alquilo de grupos acilo). Ejemplos de este grupo de tensioactivos
sintéticos son los sulfatos alquílicos de sodio y potasio,
especialmente los que se obtienen sulfatando los alcoholes
superiores (C_{8-18} átomos de carbono), tales
como los producidos por reducción de los glicéridos del aceite de
sebo o coco; y los alquil bencenosulfonatos de sodio y potasio, en
los que el grupo alquilo contiene de 9 a 15 átomos de carbono, en
configuración de cadena lineal o cadena ramificada, por ejemplo los
del tipo descritos en las patentes de EE.UU. 2.220.099 y 2.477.383.
Especialmente valorables son los alquilbencenosulfonatos de cadena
lineal en los que el número de átomos de carbono promedio en el
grupo alquilo es de 11 a 13, abreviados como
C_{11-13} LAS.
Otros tensioactivos aniónicos adecuados para su
uso aquí son los
alquil-gliceril-éter-sulfonatos,
especialmente los éteres de los alcoholes superiores derivados del
aceite de sebo y coco; sulfonatos y sulfatos sódicos de ácido graso
monoglicérido de aceite de coco; etilen óxido de sodio o potasio por
molécula, y en los que los grupos alquilo contienen de 8 a 12
átomos de carbono; y sales de sodio o potasio de sulfatos de alquil
etilen óxido éter que contienen 1 a 10 unidades de óxido de etileno
por molécula y en los que el grupo alquilo contiene de 10 a 20
átomos de carbono.
Adicionalmente, los tensioactivos aniónicos
adecuados incluyen las sales solubles en agua de ésteres de ácidos
grasos alfa-sulfonados que contienen de 6 a 20
átomos de carbono en el grupo ácido graso y de 1 a 10 átomos de
carbono en el grupo éster; sales solubles en agua de los ácidos
2-aciloloxi alcano-1sulfónico que
contienen de 2 a 9 átomos de carbono en el grupo acilo y de 9 a 23
átomos de carbono en el resto alcano;
alquil-éter-sulfatos que contienen de 10 a 20 átomos
de carbono en el grupo alquilo y de 1 a 30 moles de óxido de
etileno; sales solubles en agua de olefin-sulfonatos
de olefinas y parafinas que contienen de 12 a 20 átomos de carbono;
y
beta-alquiloxi-alcano-sulfonatos
que contienen de 1 a 3 átomos de carbono en el grupo alquilo y de 8
a 20 átomos de carbono en el resto alcano.
Un tensioactivo aniónico preferido es alquilo
lineal
C_{10-18}-bencenosulfonato. El
alquil C_{10-18}-sulfato es
esencial. Si se desea, la pasta de sulfatos de alquilo de bajo
contenido en agua (menos de aproximadamente 25% de agua) puede ser
el único ingrediente de la pasta tensioactiva. Los alquil
C_{10-18}-sulfatos pueden ser
lineales o ramificados, y cualquiera entre primarios, secundarios o
terciarios. Una realización preferida de la presente invención es
en la que la pasta tensioactiva comprende de 20% a 40% de una
mezcla de alquilo lineal
C_{10-13}-bencenosulfonato de
sodio y alquil C_{12-16}-sulfato
de sodio en una relación en peso de 2:1 a 1:2. Otra realización
preferida de la composición detergente incluye una mezcla de
C_{10-18} alquil-sulfato y
C_{10-18} alquil etóxi sulfato en una relación en
peso de 80:20.
Los tensioactivos no iónicos solubles en agua son
también útiles en la presente invención. Tales materiales no
iónicos incluyen compuestos producidos mediante la condensación de
grupos óxido de alquileno (de naturaleza hidrofílica) con un
compuesto orgánico hidrofóbico, que puede ser de naturaleza
alifática o alquilaromática. La longitud del grupo
polioxialquileno que se condensa con cualquier grupo hidrofóbico
particular puede ser adecuadamente ajustada para producir un
compuesto soluble en agua, que tenga el balance entre elementos
hidrofílicos e hidrofóbicos deseado.
Los tensioactivos no iónicos adecuados incluyen
los poli(óxidos de etileno) condensados de alquil fenoles, por
ejemplo, los productos de condensación de alquil fenoles que tienen
un grupo alquilo que contiene de 6 a 15 átomos de carbono, bien en
configuración de cadena lineal o de cadena ramificada, con de 3 a
12 moles de óxido de etileno por mol de alquil fenol. Están
incluidos los productos de condensación solubles en agua y
dispersables en agua de alcoholes alifáticos que contienen de 8 a
22 átomos de carbono, bien en configuración de cadena lineal o
ramificada, con de 3 a 12 moles de óxido de etileno por mol de
alcohol.
Un grupo adicional de tensioactivos no iónicos
adecuados para su uso aquí son los tensioactivos semipolares no
iónicos que incluyen óxidos de aminas solubles en agua que
contienen un resto alquílico de 10 a 18 átomos de carbono y dos
restos seleccionados del grupo de restos alquílicos e
hidroxialquílicos de desde 1 a 3 átomos de carbono; óxidos de
fosfina solubles en agua que contienen un resto alquílico de 10 a 18
átomos de carbono y dos restos seleccionados del grupo consistente
en grupos alquilo y grupos hidroxialquilo que contienen de 1 a 3
átomos de carbono; y sulfóxidos solubles en agua que contienen un
resto alquílico de 10 a 18 átomos de carbono y un resto seleccionado
del grupo consistente en restos alquílicos e hidroxialquílicos de 1
a 3 átomos de carbono.
Los tensioactivos no iónicos preferidos son de
fórmula R^{1}(OC_{2}H_{4})_{n}OH donde
R^{1} es un grupo alquilo C_{10-16} o un grupo
alquil fenol C_{8-12}, y n va desde 3 a 80.
Particularmente preferidos son los productos de condensación de
alcoholes C_{12-15} con 5 a 20 moles de óxido de
etileno por mol de alcohol, por ejemplo alcohol
C_{12-13} condensado con aproximadamente 6,5
moles de óxido de etileno por mol de alcohol.
Los tensioactivos no iónicos adicionales
adecuados incluyen amidas de polihidroxiácidos grasos, de
fórmula
R ---
\uelm{C}{\uelm{\dpara}{O}} ---
\uelm{N}{\uelm{\para}{R _{1} }} ---
Z
donde R es un alquilo o alquenilo
C_{9-17}, R_{1} es un grupo metilo y Z es
glicitil derivado de un azúcar reducido o su derivado alcoxilado.
Ejemplos son N-metil
N-1-deoxiglucitil cocoamida y
N-metil
N-1-deoxiglucitil oleamida. Los
procesos para elaborar amidas de polihidroxiácidos grasos son
conocidos y se pueden encontrar en Wilson, patente de EE.UU. No.
2.965.576 y Schwartz, patente de EE.UU. No.
2.703.798.
Los tensioactivos anfolíticos incluyen derivados
de alifáticos o derivados alifáticos de aminas heterocíclicas
secundarias y terciarias en las que el resto alifático puede ser de
cadena lineal o ramificada y en las que uno de los sustituyentes
alifáticos contiene de 8 a 18 átomos de carbono y al menos un
sustituyente alifático contiene un grupo aniónico solubilizante en
agua.
Los tensioactivos de ion híbrido incluyen
derivados de compuestos alifáticos, amonio cuaternario, fosfonio y
sulfonio, en los que unos de los sustituyentes alifáticos contiene
de 8 a 18 átomos de carbono.
Se pueden incluir también tensioactivos
catiónicos en la presente invención. Los tensioactivos catiónicos
comprenden una amplia variedad de compuestos caracterizados por uno
o más grupos orgánicos hidrofóbicos en el catión, y generalmente
asociados con un radical ácido mediante un nitrógeno cuaternario.
Los compuestos de anillo con nitrógeno pentavalente también se
consideran compuestos de nitrógeno cuaternario. Aniones adecuados
son los haluros, metilsulfatos e hidróxidos. Las aminas terciarias
pueden tener características similares a los tensioactivos
catiónicos a valores de pH de la disolución de lavado menores de
aproximadamente 8,5. Una descripción más completa de éstos y otros
tensioactivos catiónicos útiles aquí se puede encontrar en la
patente de EE.UU. 4.228.044, Cambre, publicada en Octubre 14,
1980.
Los tensioactivos catiónicos son utilizados a
menudo en composiciones detergentes para proporcionar suavizantes
de tejidos y/o ventajas anti-estáticas. Agentes
anti-estáticos que proporcionan algún beneficio
suavizante y que se prefieren aquí son las sales de amonio
cuaternario descritas en la patente de EE.UU. 3.936.537,
Baskerville, Jr. et al., publicada en Febrero 3, 1976.
El proceso presente incluye la etapa de
introducir un mejorador detergente en el mezclador/densificador de
alta velocidad para coaglomerarse con la pasta tensioactiva. El
mejorador también contribuye a controlar la dureza mineral,
especialmente Ca y/o Mg, en el agua de lavado o contribuye a
eliminar las partículas de tierra de las superficies. Los
mejoradores pueden operar a través de una variedad de mecanismos
incluyendo la formación de complejos solubles o insolubles con iones
duros, por intercambio de iones, y ofreciendo una superficie más
favorable a la precipitación de iones duros que las superficies de
los artículos que van a ser limpiados. El nivel del mejorador puede
variar dependiendo del uso final y la forma física de la
composición. Los detergentes mejoradores comprenden típicamente al
menos 1% de mejorador. Las formulaciones líquidas comprenden
típicamente de 5% a 50%, más típicamente de 5% a 35% de mejorador.
Las formulaciones granulares comprenden típicamente de
aproximadamente 10% a 80%, más típicamente 15% a 50% de mejorador
en peso de la composición detergente. No se excluyen niveles de
mejorador inferiores o superiores.
Se pueden seleccionar los mejoradores adecuados
aquí de un grupo consistente en fosfatos y polifosfatos,
especialmente las sales de sodio; silicatos incluyendo los tipo
solubles en agua e hidro sólidos e incluyendo los que tienen
estructuras en cadena, lámina, o tridimensional, así como de tipo
sólido amorfo o líquido sin estructura; carbonatos, bicarbonatos,
sesquicarbonatos y carbonatos minerales que no sean carbonato o
sesquicarbonato de sodio; aluminosilicatos; mono-, di-, tri-, y
tetracarboxilatos orgánicos, especialmente carboxilatos
tensioactivos solubles en agua en forma ácida, o de sal sódica,
potásica o de alcanoamonio, así como carboxilatos oligoméricos o
polímeros solubles en agua de bajo peso molecular, incluyendo los
tipos alifático y aromático; y ácido fítico. Estos pueden
complementarse con boratos, por ejemplo, con el propósito de
tamponar el pH, o con sulfatos, especialmente sulfato de sodio y
cualquier otro carga o portadores que pueden ser importantes en la
ingeniería de composiciones detergentes que contienen tensioactivos
estables y/o mejoradores.
Se pueden usar mezclas de mejoradores,
denominadas algunas veces "sistemas mejoradores", y comprenden
típicamente dos o más mejoradores convencionales, complementados
opcionalmente con quelantes, tampones de pH o cargas, aunque estos
últimos materiales se consideran generalmente por separado cuando se
describen aquí las cantidades de materiales. En términos de
cantidades relativas de tensioactivo y mejorador en los detergentes
presentes, los sistemas mejoradores preferidos están típicamente
formulados a una relación en peso de tensioactivo a mejorador desde
60:1 a 1:80. Ciertos detergentes de lavandería preferidos tienen
dicha relación en el intervalo 0,90:1,0 a 4,0:1,0, más
preferentemente desde 0,95:1 a 3,0:1,0.
Los mejoradores de detergentes que contienen P,
preferidos a menudo, incluyen donde la legislación lo permite,
aunque no están limitados a, las sales de metales alcalinos, de
amonio y alcanoamonio de polifosfatos, ejemplificados por los
tripolifosfatos, pirofosfatos, metafosfatos políméricos vítreos; y
fosfonatos.
Los mejoradores de silicatos adecuados incluyen
los silicatos de metales alcalinos, particularmente los líquidos y
sólidos que tienen una relación SiO_{2}:Na_{2}O en el intervalo
1,6:1 a 3,2:1, incluyendo, en particular para propósitos de
lavaplatos automáticos, silicatos sólidos hidro
2-cociente, comercializados con la marca BRITESIL®,
por ejemplo, BRITESIL H2O; y silicatos laminados, por ejemplo, los
descritos en la patente de EE.UU. 4.664.839, Mayo 12, 1987, H.P.
Rieck. NaSKS-6, abreviado algunas veces como
"SKS-6", un silicato con morfología
\delta-Na_{2}SiO_{5}, laminado, cristalino,
exento de alumnio, comercializado por Hoechst, y se prefiere
especialmente en composiciones de lavandería granulares. Véase los
métodos preparativos en las patentes alemanas
DE-A-3.417.649 y
DE-A-3.742.043. Se pueden usar aquí
también, o alternativamente, otros silicatos laminados, tales como
los que tienen la fórmula general NaMSi_{x}O_{2x+1}.yH_{2}O,
donde M es sodio o hidrógeno, x es un número desde 1,9 a 4,
preferentemente 2, y y es un número desde 0 a 20, preferentemente
0. Los silicatos laminados de Hoechst también incluyen
NaSKS-5, NaSKS-7 y
NaSKS-11, como las formas \alpha-, \beta- y
\gamma- de silicatos laminados. Otros silicatos pueden ser útiles
también, tales como silicato de magnesio, que puede servir de
agente fragilizador en gránulos, como un agente estabilizante para
blanqueadores, y como un componente de sistemas de control de
espumas.
Son también adecuados para su utilización aquí
los materiales sintetizados cristalinos de intercambio de iones o
sus hidratos, que tienen estructura de cadena y una composición
representada por la fórmula general siguiente en su forma anhidro:
xM_{2}O.ySiO_{2}.zM'O, donde M es Na y/o K, M' es Ca y/o Mg;
y/x es 0,5 a 2,0 y z/x es 0,005 a 1,0 como se mostró en la patente
de EE.UU. 5.427.711, Sakaguchi et al., Junio 27, 1995.
Los mejoradores carbonatos adecuados incluyen
carbonatos de metales alcalinotérreos y alcalinos como se describe
en la solicitud de patente alemana No. 2.321.001, publicada en
Noviembre 15, 1973, aunque el bicarbonato de sodio, carbonato de
sodio, sesquicarbonato de sodio, y otros carbonatos minerales tales
como trona y cualquier sal múltiple conveniente de carbonato de
sodio y carbonato de calcio, tales como los que tienen la
composición 2Na_{2}CO_{3}.CaCO_{3} en forma anhidro, e incluso
carbonatos de calcio incluyendo calcita, aragonita y vaterita,
especialmente formas que tienen áreas superficiales altas con
respecto a la calcita compacta pueden ser útiles, por ejemplo como
semillas o para utilizarlas en barras detergentes sintéticas.
Los mejoradores aluminosilicatos son
especialmente útiles en detergentes granulares, pero también se
pueden incorporar en líquidos, pastas o geles. Son adecuados para
los propósitos presentes los que tienen la fórmula empírica:
[M_{z}(AlO_{2})_{z}(SiO_{2})_{v}]\cdotxH_{2}O,
donde z y v son enteros de al menos 6, la relación molar de z con
respecto a v está en el intervalo de 1,0 a 0,5, y x es un entero
desde 15 a 264. Los aluminosilicatos pueden ser cristalinos o
amorfos, naturales o sintéticos. Un método de producción de
aluminosilicatos está en la patente de EE.UU. 3.985.669, Krummel
et al., Octubre 12, 1976. Los materiales aluminosilicatos de
intercambio de iones, sintéticos, cristalinos preferidos están
disponibles como Zeolite A, Zeolite P (B), Zeolite X y, sea cual
sea el grado en que ésta difiera de Zeolite P, la conocida como
Zeolite MAP. Se pueden utilizar los tipos naturales, incluyendo la
clinoptilolita. Zeolite A tiene la fórmula:
Na_{12}[(AlO_{2})_{12}(SiO_{2})_{12}]\cdotxH_{2}O,
donde x es de 20 a 30, especialmente 27. También se pueden utilizar
las zeolitas deshidratadas (x = 0 - 10). Preferentemente, los
aluminosilicatos tienen un tamaño de partículas de 0,1 - 10
micrómetros en diámetro.
Los mejoradores detergentes orgánicos adecuados
incluyen compuestos policarboxilatos, incluyendo dicarboxilatos y
tricarboxilatos no tensioactivos solubles en agua. Los mejoradores
policarboxilatos tienen más típicamente una pluralidad de grupos
carboxilato, preferentemente al menos 3 carboxilatos. Los
mejoradores carboxilatos se pueden formular en forma ácida,
parcialmente neutra, neutra o super básica. Cuando se encuentra en
forma de sal, se prefieren los metales alcalinos, tales como sodio,
potasio y litio, o sales de alcanoamonio. Los mejoradores
policarboxilatos incluyen los éter policarboxilatos, tales como
oxidisuccinato, véase Berg, patente de EE.UU. 3.128.287, Abril 7,
1964, y Lamberti et al., patente de EE.UU. 3.635.830, Enero
18, 1972; los mejoradores "TMS/TDS" de la patente de EE.UU.
4.663.071, Bush et al., Mayo 5, 1987; y otros éter
carboxilatos incluyendo los compuestos cíclicos y alicíclicos,
tales como los descritos en las patentes de EE.UU. 3.923.679;
3.835.163; 4.158.635; 4.120.874 y 4.102.903.
Otros mejoradores adecuados son los éter
hidroxipolicarboxilatos, copolímeros de anhidrido maleico con
etileno o vinil metil éter; 1,3,5-trihidroxi
benceno-2,4,6- ácido trisulfónico; ácido
carboximetiloxisuccínico; las sales diversas de metales alcalinos,
amonio y amonio sustituido de ácidos poliacéticos, tales como ácido
etilendiamino tetraacético y ácido nitrilotriacético; así como ácido
melítico, ácido succínico, ácido polimaleico, ácido benceno
1,3,5-tricarboxílico, ácido
carboximetiloxisuccínico, y sus sales solubles.
Los citratos, por ejemplo ácido cítrico y sus
sales solubles, son mejoradores carboxilatos importantes, por
ejemplo para detergentes líquidos de labores duras, debido a la
disponibilidad a partir de recursos renovables y biodegradabilidad.
También se pueden utilizar los citratos en composiciones
granulares, especialmente en combinación con zeolita y/o silicatos
laminados. Los oxidisuccinatos son también especialmente útiles en
tales composiciones y combinaciones.
Cuando está permitido, y especialmente en la
formulación de barras utilizadas para operaciones de lavado a mano,
se pueden utilizar fosfatos de metales alcalinos, tales como
tripolifosfatos de sodio, pirofosfato de sodio y ortofosfato de
sodio. Los mejoradores fosfonato, tales como
etano-1-hidroxi-1,1-difosfonato
y otros fosfonatos conocidos, por ejemplo los de las patentes de
EE.UU. 3.159.581; 3.213.030; 3.422.021; 3.400.148 y 3.422.137 se
pueden utilizar también y pueden tener propiedades
anti-descamación deseables.
Ciertos tensioactivos detergentes o sus homólogos
de cadena corta también tienen una acción mejoradora. Con el objeto
de acreditar fórmulas no ambiguas, cuando tienen capacidades
tensioactivas, estos materiales se consideran tensioactivos
detergentes. Los tipos preferidos para funcionalidades de mejorador
se ilustran por:
3,3,-dicarboxi-4-oxa-1,6-hexanedioatos
y los compuestos relacionados mostrados en la patente de EE.UU.
4.566.984, Bush, Enero 28, 1986. Los mejoradores de ácido succínico
incluyen los C_{5}-C_{20} ácidos succinícos de
alquilo y alquenilo y sus sales. Los mejoradores succinatos también
incluyen: laurilsuccinato, miristilsuccinato, palmitilsuccinato,
2-dodecenilsuccinato (preferido) y
2-pentadecenilsuccinato. Los laurilsuccinatos se
describen en la solicitud de patente europea 86200690.5/0.200.263,
publicada en Noviembre 5, 1986. Se pueden incorporar también los
ácidos grasos, por ejemplo C_{12}-C_{18} ácidos
monocarboxílicos, a las composiciones como materiales
tensioactivos/mejoradores, solos o en combinación con los
mejoradores anteriormente mencionados, especialmente citrato y/o los
mejoradores succinato, para proporcionar una actividad mejoradora
adicional. Otros policarboxilatos adecuados se describen en la
patente de EE.UU. 4.144.226, Crutchfield et al., Marzo 13,
1979 y en la patente de EE.UU. 3.308.067, Diehl, Marzo 7, 1967.
Véase también, la patente de EE.UU. Diehl, 3.723.322.
Opcionalmente, se pueden utilizar materiales
mejoradores inorgánicos que tengan la fórmula
(M_{x})_{i}Ca_{y}(CO_{3})_{z}, donde
x e i son enteros de 1 a 15, y es un entero de 1 a 10, z es un
entero de 2 a 25, M_{i} son cationes, al menos uno de los cuáles
es soluble en agua, y se satisface la ecuación \Sigma_{i
=1-15}(x_{i} multiplicado por la valencia
de M_{i}) + 2y = 2z, de tal forma que la fórmula tiene carga
neutra o "compensada". Se debe añadir las moléculas de agua de
hidratación de los aniones, que no sean carbonato, teniendo en
cuenta que la carga total esté compensada o sea neutra. Los efectos
de carga o valencia de tales aniones se deben añadir a la derecha
de la ecuación anterior. Preferentemente, está presente un catión
soluble en agua seleccionado del grupo consistente en hidrógeno,
metales solubles en agua, hidrógeno, boro, amonio, silicio, y sus
mezclas, más preferentemente, sodio, potasio, hidrógeno, litio,
amonio, y sus mezclas, siendo altamente preferidos sodio y potasio.
Ejemplos no limitantes de aniones no carbonatos incluyen los
seleccionados de un grupo consistente en cloruro, sulfato,
fluoruro, oxígeno, hidróxido, dióxido de silicio, cromato, nitarto,
borato y sus mezclas. Los mejoradores de este tipo preferidos en sus
formas más simples se seleccionan de un grupo consistente en
Na_{2}Ca(CO_{3})_{2},
K_{2}Ca(CO_{3})_{2},
Na_{2}Ca_{2}(CO_{3})_{3},
NaKCa(CO_{3})_{2},
NaKCa_{2}(CO_{3})_{3},
K_{2}Ca_{2}(CO_{3})_{3}, y sus combinaciones.
Un material especialmente preferido para el mejorador descrito aquí
es Na_{2}Ca(CO_{3})_{2} en cualquiera de sus
modificaciones cristalinas. Los mejoradores adecuados de los tipos
definidos anteriormente se ilustran más, e incluyen, las formas
natural y sintética de cualquiera de los siguientes materiales o
sus combinaciones: Afghanite, Andersonite, AshcroftineY, Beyerite,
Borcarite, Burbankite, Butschliite, Cancrinite, Carbocernaite,
Carletonite, Davyne, DonnayiteY, Fairchildite, Ferrisurite,
Franzinite, Gaudefroyite, Gaylussite, Girvasite, Gregoryite,
Jouravskite, KamphaugiteY, Kettnerite, Khannshite, LepersonniteGd,
Liottite, MckelveyiteY, Microsommite, Mroseite, Natrofairchildite,
Nyerereite, RemonditeCe, Sacrofanite, Scrockingerite, Shortite,
Surite, Tunisite, Tuscanite, Tyrolite, Vishnevite, y Zemkorite. Los
formas minerales preferidas incluyen Nyererite, Faichildite, y
Shortite.
Los componentes detergentes de partida o de
entrada en el presente proceso pueden incluir también cualquier
número de ingredientes adicionales. Estos incluyen otros
mejoradores detergentes, blanqueadores, activadores del
blanqueamiento, potenciadores de espumas o supresores de espumas,
agentes anti-mohos y anti-corrosión,
agentes eliminadores de tierra, agentes liberadores de tierra,
germicidas, agentes que ajustan el pH, fuentes de alcalinidad
no-mejoradora, agentes quelantes, arcillas
esmectitas, agentes estabilizadores de enzimas y perfumes. Véase la
patente de EE.UU. 3.936.537, publicada en Febrero 3, 1976, por
Baskerville Jr. et al.
Los agentes blanqueadores y activadores se
describen en la patente de EE.UU. 4.412.934, Chung et al.,
publicada en Noviembre 1, 1983, y en la patente de EE.UU.
4.483.781, Hartman, publicada en Noviembre 20, 1984. Los agentes
quelantes se describen también en la patente de EE.UU. 4.663.071,
Bush et al., desde la columna 17, línea 54 hasta la columna
18, línea 68. Los modificadores de espumas son también ingredientes
opcionales y se describen en las patentes de EE.UU. 3.933.672,
publicada en Enero 20, 1976, por Bartoletta et al., y
4.136.045, publicada en Enero 23, 1979, por Gault et al.
Las arcillas esmectitas adecuadas para su uso
aquí se describen en la patente de EE.UU. 4.762.645, por Tucker
et al., publicada en Agosto 9, 1988, columna 6, línea 3
hasta columna 7, línea 24. Los mejoradores de detergencia
adicionales adecuados para su uso aquí se enumeran en la patente de
Baskerville, columna 13, línea 54 hasta la columna 16, línea 16, y
en la patente de EE.UU. 4.663.071, Bush et al., publicada en
Mayo 5, 1987.
Con el objeto de que la presente invención se
entienda más fácilmente, se hace referencia a los siguientes
ejemplos, que sólo pretenden ser ilustrativos y no pretenden ser
limitantes en su objetivo.
Este ejemplo ilustra el proceso de la invención
descrita y reclamada aquí. Los porcentajes son en base al peso, en
las mezclas previas a cualquier proceso de secado posterior,
mientras no se especifique lo contrario. Los términos "LAS" y
"AS", tal y como se usan aquí, significan, respectivamente,
"alquilo lineal-bencenosulfonato de sodio" y
"alquil-sulfato de sodio". Se han elaborados
varias pastas tensioactivas consistentes en
ASC_{14-15} y LASC_{12,3} mediante sulfatación
del alcohol C_{14-15} con SO_{3} y
co-neutralización con HLASC_{12,3}, utilizando
sosa caústica (hidróxido sódico) al 50%. Las composiciones
específicas de las pastas tensioactivas se muestran en la Tabla
I.
| Componente | A | B | C | D | E | |||||
| Alquil C_{14-15}-sulfato | 55,00 | 55,00 | 44,00 | 64,50 | 55,00 | |||||
| Alquilo lineal C_{12,3}-bencenosulfonato | 18,30 | 18,30 | 29,30 | 8,80 | 18,30 | |||||
| Polietilenglicol 4000 | 3,70 | 3,70 | 3,70 | 3,70 | 0,00 | |||||
| Hidróxido de sodio | 0,75 | 0,50 | 0,75 | 0,75 | 0,75 | |||||
| Agua | 19,50 | 19,50 | 19,50 | 19,50 | 23,20 | |||||
| Componentes secundarios (sulfato, no | ||||||||||
| reaccionados, etc.) | 2,75 | 3,00 | 2,75 | 2,75 | 2,75 | |||||
| Total | \overline{100,00} | \overline{100,00} | \overline{100,00} | \overline{100,00} | \overline{100,00} |
Se utilizó un reactor de SO_{3} de película
descendente para preparar la forma ácida del alquil
C_{14-15}-sulfato y alquilo lineal
C_{12,3}-bencenosulfonato. Se alimenta el ácido
a un sistema de neutralización de alta actividad, que consiste en un
bucle de reciclado que contiene un intercambiador de calor para
refrigeración, una bomba de recirculación adecuada para fluidos
altamente viscosos, y un mezclador de alta cizalla con el que se
introducen los reactantes. La pasta tensioactiva que sale del
sistema de neutralización se transporta y se almacena en
recipientes de almacenamiento de acero inoxidable 316L, con
envolvente y con controlador de temperatura, a una temperatura de
71ºC. La pasta tensioactiva permanece estable y mantiene un pH
superior a 10 durante al menos 5 días (120 horas). La temperatura
de la pasta se mantiene entre 65ºC hasta aproximadamente 70ºC
mediante la circulación de una disolución de glicol a través del
envolvente del recipiente.
Se alimentan continuamente dos chorros de
alimentación de varios ingredientes detergentes de partida, a una
velocidad de 2800 kg/h, en un mezclador/densificador Lödige
CB-30, uno de los cuáles comprende la pasta
tensioactiva y el otro chorro contiene el mejorador detergente que
es aluminosilicato. Se aglomeran la pasta tensioactiva,
aluminosilicato, y un co-mejorador opcional
carbonato de sodio, para formar aglomerados detergentes. Los
aglomerados detergentes del mezclador/densificador Lödige
CB-30 se alimentan continuamente en un
mezclador/densificador Lödige KM-600 para una mayor
aglomeración. Los aglomerados detergentes resultantes se alimentan
entonces en un aparato acondicionador opcional que incluye un lecho
fluidizado secador y un lecho fluidizado enfriador. Los aglomerados
detergentes que salen del lecho fluidizado enfriador se tamizan,
después de lo cuál los ingredientes detergentes adjuntos se mezclan
con ellos para resultar un producto detergente totalmente
formulado, que tiene una distribución de tamaño de partículas
uniforme.
La composición de los aglomerados detergentes que
salen del lecho fluidizado enfriador se muestra en la Tabla II, a
continuación:
| Componente | % en peso | |
| Alquil C_{14-15}-sulfato y alquilo lineal C_{12,3}-bencenosulfonato | 30,0 | |
| Aluminosilicato | 36,0 | |
| Carbonato de sodio | 21,0 | |
| Misceláneo (agua, perfume, etc.) | 13,0 | |
| Total | \overline{100,0} |
Claims (9)
1. Un proceso para preparar aglomerados
detergentes, caracterizado por las etapas de:
- (a)
- proporcionar una pasta tensioactiva viscoelástica no lineal que incluye, por peso de dicha pasta tensioactiva, de 70% a 95% de un tensioactivo detergente que comprende alquil C_{10-18} sulfato, de 5% a 30% de agua, y una cantidad en exceso de un hidróxido de un metal alcalino tal que el pH de dicha pasta tensioactiva sea al menos 10;
- (b)
- regular la temperatura de dicha pasta tensioactiva dentro del intervalo desde 60ºC hasta 75ºC, durante un periodo de al menos 48 horas, mediante el que dicha pasta tensioactiva es procesable y estable durante el periodo de al menos 48 horas;
- (c)
- cargar dicha pasta tensioactiva en un mezclador/densificador de alta velocidad;
- (d)
- introducir desde 1% a 70% en peso de un mejorador de detergencia en dicho mezclador/densificador de alta velocidad; y
- (e)
- aglomerar dicha pasta tensioactiva y dicho mejorador tratando dicha pasta tensioactiva y dicho mejorador inicialmente en dicho mezclador/densificador de alta velocidad y posteriormente en un mezclador/densificador de velocidad moderada, de tal forma que se formen dichos aglomerados detergentes.
2. El proceso de acuerdo con la reivindicación 1,
en el que dicha pasta tensioactiva está sustancialmente exenta de
materiales que producen un gas cuando reaccionan con un ácido.
3. El proceso de acuerdo con las reivindicaciones
1-2, en el que dicho hidróxido de metal alcalino en
dicha pasta tensioactiva es hidróxido de sodio.
4. El proceso de acuerdo con las reivindicaciones
1-3, en el que dicho tensioactivo detergente es una
mezcla de tensioactivo alquil-sulfato y alquilo
lineal-bencenosulfonato en una relación en peso de
1:1 a 5:1.
5. El proceso de acuerdo con las reivindicaciones
1-4, caracterizado por la etapa de secar
dichos aglomerados detergentes.
6. El proceso de acuerdo con las reivindicaciones
1-5, en el que dicho mejorador de detergencia es
aluminosilicato.
7. El proceso de acuerdo con las reivindicaciones
1-6, en el que dicha etapa reguladora proporciona
dicha pasta tensioactiva estable durante al menos 72 horas.
8. El proceso de acuerdo con las reivindicaciones
1-7, en el que dicha etapa reguladora incluye la
etapa de mantener dicha pasta tensioactiva estable durante al menos
170 horas.
9. El proceso de acuerdo con las reivindicaciones
1-9, caracterizado además por la etapa de
mantener dicha pasta tensioactiva sustancialmente exenta de
materiales contaminantes que tengan un pH inferior a 7.
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