Bei der Reinigung von Wäsche oder Geschirr, insbesondere im gewerblichen Maßstab, und auch bei der Abwasserbehandlung werden Aktivsubstanzen bzw. Substanzgemische bevorzugt in Form von Festkörpern eingesetzt. Die Festkörper werden in der Regel in ge- preßter Form oder in geeigneten Dosiervorrichtungen in Tauchbecken gehängt und von der den Festkörper umgebenden Anwendungslösung mit langsamer Lösekinetik aufge- löst, um so kontinuierlich die Stoffzusammensetzung freizugeben.

Als vorbekannter Stand der Technik zur Herstellung von gepreßten oder granulierten Festkörpern sind Verfahren zu nennen, worin die Festkörper aus Pulvern durch das Aus- üben von Preßdruck, also durch Verdichten der Pulver erhalten werden. Derartige Verfah- ren werden insbesondere bei der Herstellung von Geschirrspülmitteln in Tablettenform oder auch bei der Herstellung von Wasserentkalkern angewandt.

Wasch- bzw. Reinigungsmittel in Form von Festkörpern können auch durch Schmelzver- fahren hergestellt werden, wobei sogenannte"Full Solids"erhalten werden.

Nachteil des Standes der Technik ist ein großer apparativer Aufwand zur Brikettierung der Pulvermischungen. Je nach Größe der zu pressenden Tabletten sind Hochdruckpressen erforderlich, die zudem bei der Tablettenherstellung, insbesondere auch beim Schmelz- verfahren, einen hohen Energieaufwand erforderlich machen.

Aufgabe der Erfindung ist es daher, ein Verfahren zur Verfügung zu stellen, das die Her- stellung von staubfreien Festkörpern beliebiger Größe und mit beliebigem Gewicht auf energiesparende Art und ohne großen apparativen Aufwand erlaubt, wobei eine ausge- zeichnete Bruchfestigkeit, ein geeignetes Löseverhalten und ein hoher Härtegrad des Festkörpers gegeben sein muß. Die hergestellten Festkörper sollen in beliebiger Größe und mit einem beliebigen Gewicht hergestellt werden können.

Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist demgemäß ein Verfahren zur Herstellung von Festkörpern für den Einsatz als Reinigungsmittel oder als Mittel zur Behandlung von Ab- wässern, die wasserlösliche Komponenten enthalten, wobei mindestens eine der Kompo- nenten Wasser zur Hydratbildung aufnehmen kann, dadurch gekennzeichnet, daß die ein- zelnen Komponenten in pulvriger Form miteinander vermischt werden und das Pulverge- misch anschließend unter Bildung von Hydraten durch Zugabe von Wasser oder durch intermolekulare Hydratwasserwanderung zu größeren Agglomeraten aushärtet.

Mit dem erfindungsgemäßen Verfahren werden Festkörper zur Verfügung gestellt, die sich durch eine hohe Härte des Festkörperblocks, durch eine hohe Bruchfestigkeit und ein gleichmäßiges Lösungsverhalten des Festkörpers auszeichnen. Es ist außerdem möglich, die genannten Eigenschaften durch gezielte Auswahl der Komponenten und über die Art und die Menge der Wasserzufuhr zur homogenen Mischung einzustellen. Es werden Fest- körper erhalten, die eine beliebige Größe aufweisen, vorzugsweise mit einem Gewicht von mindestens 0, 5 kg und einem Volumen von vorzugsweise mindestens 0, 1 Liter bis zu sol- chen mit einem Gewicht von bis zu 500 kg und insbesondere bis zu 1000 kg und darüber zur gewerblichen Anwendung.

Die erfindungsgemäß hergestellten Festkörper kommen üblicherweise in Tauchbecken, Zu- und Abflüssen von Abwasser etc. zum Einsatz. Zwischen dem umgebenden Wasser und den aktiven Komponenten des Festkörpers stellt sich ein Lösegleichgewicht ein, so daß die Komponenten aus dem Festkörper kontinuierlich, in Abhängigkeit vom Lösungs- gleichgewicht zwischen Komponenten und wäßriger Umgebung an diese abgegeben wer- den.

Als wasserlösliche Komponenten enthalten die erfindungsgemäß hergestellten Festkörper alkalische oder saure Komponenten, wobei die Festkörper je nach Zielsetzung eine alkali- sche Zusammensetzung oder eine saure Zusammensetzung darstellen.

Eine alkalische Zusammensetzung enthält als wesentliche Komponenten Alkalien, Builder, Enthärter, Oxidationsmittel, flüssige nichtionische Tenside, Komplexierungsmittel, optische Aufheller und gegebenenfalls noch weitere, im alkalischen stabile Komponenten, wie sie für gewerbliche Reinigungsmittel üblich sind. Hauptkomponente sind die Alkalien, wie NaOH und KOH, Metasilikate und/oder Soda, wobei NaOH bevorzugt ist.

Eine saure Zusammensetzung enthält im wesentlichen feste organische Säuren und Ge- mische organischer fester Säuren, wie Citronensäure und/oder Amidosulfonsäure.

Eine besonders gleichmäßige und gute Aushärtung zu größeren Aggregaten wird erreicht, wenn die Ausgangssubstanzen Korngrößen unter 10 mm aufweisen, insbesondere wenn die mittlere Korngröße in dem Bereich von 0, 1 bis 2, 5 mm liegt.

In einem ersten Verfahrensschritt werden die Komponenten vermischt, wobei bevorzugt ein Pulvergemisch mit homogener Stoffzusammensetzung erhalten wird. Unter homoge- nen Stoffzusammensetzungen gemäß der vorliegenden Erfindung sind solche Zusam- mensetzungen zu verstehen, die nach gründlicher Durchmischung der verschiedenen körnigen Komponenten der Zusammensetzung entstehen. Es soll also eine weitgehend gleichmäßige Verteilung der verschiedenen körnigen Bestandteile der Zusammensetzung erreicht werden.

Im zweiten Verfahrensschritt härtet das erhaltene Pulvergemisch unter Bildung von Hy- draten durch Zugabe von Wasser oder durch intermolekulare Hydratwasserwanderung zum Festkörper aus. Das Aushärten erfolgt in der Regel ohne das Einbringen von Energie in Form von Wärme oder Druck. Es wird hier die Neigung zur Hydratbildung der einge- setzten wasserlöslichen Komponenten ausgenutzt.

Bei der direkten Zugabe wird Wasser üblicherweise in einer Menge bis zu 10 Gew. -%, vorzugsweise in einer Menge unter 7 Gew. -%, jeweils bezogen auf die Menge der einge- setzten Komponenten zugegeben. Die Wassermenge sollte einen Anteil von 10 Gew. -% nicht übersteigen, da andernfalls eine flüssigphasige Stoffzusammensetzung entsteht, die nicht mehr schütt- und rieselfähig ist und die möglicherweise nicht mehr aushärtet oder eine zu lange Aushärtdauer aufweist. Die Wassermenge und die Art der Zugabe sind so zu wählen, daß nach Wasserzugabe die homogenisierte Mischung mindestens eine Stun- de schütt- und rieselfähig bleibt. Es ist durch eine entsprechende Einstellung der Para- meter zu vermeiden, daß die Zusammensetzung noch im Homogenisierer aushärtet. Auch darf die Wassermenge nicht zu hoch sein, da ein Wasserüberschuß das Auflösen der Festkörper bewirken kann.

In Abhängigkeit von der zugegebenen Wassermenge, die wiederum abhängig von der Stoffzusammensetzung ist, bestimmt sich der Härtegrad und die Bruchfestigkeit des Fest- körpers. Beispielsweise muß bei einer Stoffzusammensetzung mit einem erhöhten Anteil an hydratisierbaren Salzen ein größerer Gewichtsanteil Wasser zugegeben werden. Auch das Löseverhalten des Festkörpers wird durch die Wassermenge und die Art der Wasser- zugabe bestimmt. Durch eine geeignete Parameterwahl wird die entsprechende linear degressive Lösekintetik des Festkörpers hergestellt.

Die Zugabe von Wasser kann auf verschiedene Weisen erfolgen. In einer ersten Variante wird zunächst Wasser zum homogenen Pulvergemisch gegeben und anschließend wird das Gemisch konfektioniert. Das Wasser kann beispielsweise direkt in den Mischer, in welchem das homogene Gemisch hergestellt worden ist, gegeben werden und dort mit den Komponenten des Pulvergemisches vermischt werden. Das Wasser kann entweder als Strahl oder zerstäubt zugeführt werden. Das noch schütt- und rieselfähige Gut wird üblicherweise nach dem Mischvorgang - und vor der Aushärtung - konfektioniert und här- tet aus.

In einer zweiten Variante wird das Pulvergemisch vorkonfektioniert und in vorkonfektio- nierter Form mit Wasser beaufschlagt, wobei das Wasser vorzugsweise auf die äußere Oberfläche des Pulvergemisches aufgebracht wird. Das Gemisch kann beispielsweise in eine wasserdurchlässige Verpackung abgefüllt und danach mit einem Wassersprühnebel und/oder durch Eintauchen in ein Wasserbad behandelt werden. Üblicherweise wird eine Wassermenge von 1 bis 3 Vol. -%, bezogen auf die Gesamtmenge des homogenen Gemi- sches, eingesetzt. Die Zusammensetzung härtet dann von außen nach innen aus. In Ab- hängigkeit von der Dauer des Besprühens, d. h. von der eingesetzten Wassermenge, kann der Härtegrad und die Bruchfestigkeit des Festkörpers eingestellt werden.

Nutzt man das Phänomen der intermolekularen Hydratwanderung aus, so werden minde- stens zwei Komponenten miteinander vermischt, wobei eine Komponente in Form des Hydrats eingesetzt wird und die zweite das Hydratwasser der ersten Komponente unter Bildung des eigenen Hydrats und unter Verbacken des gesamten Körpers aufnimmt.

Sowohl beim Vermischen der Komponenten mit Wasser als auch beim Ausnutzen der Hy- dratwanderung sollten die Komponenten so ausgewählt werden, daß die Hydratbildung und somit das Abbinden des Festkörpers in einer Geschwindigkeit abläuft, daß das er- haltene Gemisch noch für einen ausreichenden Zeitraum schüttfähig ist, um konfektioniert werden zu können.

Als Verpackungsmaterialien eignen sich für die hergestellten Festkörper bzw. für das noch nicht ausgehärtete Pulvergemisch insbesondere nicht-wasserlösliche, gegenüber dem Pulvergemisch bzw. der fertigen Zusammensetzung inerte Materialien. Als geeignete Materialien sind insbesondere Gewebe aus Natur- und Kunststoffmaterialien zu nennen, die für das Wasser bzw. die gelösten Komponenten durchlässig sind, wie Jute und/oder Leinen, oder einfache olefinische Polymerverbindungen, wie etwa Polyethylen oder Poly- propylen.

Durch die zuvor beschriebenen Verfahrensschritte wird eine einfache Handhabung des ausgehärteten Materials sichergestellt. Der Festkörper kann nach dem Aushärten direkt in der Verpackung zum Einsatz kommen. Beispielsweise kann der Festkörper mit der Ver- packung in ein Tauchbecken gehängt werden, das in die Verpackung eintretende Wasser löst die aktiven wasserlöslichen Komponenten, die gelöster Form ihre Aktivität entfalten.

Das Aushärten der mit Wasser versetzten Stoffzusammensetzung in der Verpackung sollte vorzugsweise mindestens einen Tag dauern. Die Aushärtdauer variiert je nach Stoffzusammensetzung der aushärtenden Pulvermischung. Sie dauert in einer besonders bevorzugten Ausführungsform des Verfahrens nicht länger als vier Wochen.

Vorzugsweise erfolgt das Aushärten des Pulvergemisches bei Raumtemperatur, vorzugs- weise bei 15° bis 22° C. Diese Temperatur ist bevorzugt, um die Energiekosten niedrig zu halten und weil keine spezielle Ausstattung für die Temperierung notwendig ist.

Neben der zuvor genannten Bruchfestigkeit des Festkörpers ist mit dessen geeignetem Löseverhalten aufgabengemäß ein weiterer kritischer Parameter gegeben. Ohne daß die- ser Effekt im Detail erklärt werden könnte, erweist es sich, daß die in der Verpackung un- ter Wasserzugabe ausgehärteten Festkörper sich in wäßriger Lösung bei einer Tempera- tur von 35° C linear degressiv auflösen. Dies bedeutet, daß unabhängig vom gewählten Zeitfenster sich im Auflöseprozeß ein nahezu gleichbleibender negativer Gradient (Ge- wicht des Festkörpers als Funktion der Zeit) einstellt. Damit ist sichergestellt, daß sich in gleichen Zeitintervallen auch gleiche Mengen an Festkörpermaterial in der wäßrigen Um- gebung lösen. Bei den erfindungsgemäß hergestellten Festkörpern kann durch die Wahl geeigneter Parameter das Löseverhalten darüber hinaus bedarfsgerecht gesteuert wer- den. Je nachdem werden gewünschtenfalls sehr kurze Lösezeiten für 95 % des Festkör- permaterials erreicht, insbesondere auch weniger als 120 s. Andernfalls kann gegebe- nenfalls auch ein kleiner negativer Gradient, d. h. ein langsames Löseverhalten des Fest- körpers, hervorgebracht werden.

Die vorliegende Erfindung wird durch die folgenden Ausführungsbeispiele näher erläutert : Beispiele Beispiel 1 (Vergleich) Zur Herstellung eines Reinigungsmittels wurden 78 kg Natriumsulfat, 49 kg caiciniertes Soda, 2 kg optischer Aufheller, 20 kg Makrophos 1018[ortho-Phosphat; Korngröße 0, 1 bis 2, 0 mm], und 671 kg Natrium-Metasilikat-5-Hydrat (Korngröße : 0, 5 bis 2, 5 mm) in einem Mischer (Typ Lödige, Pflugscharmischer, 2. 000 1) homogenisiert.

Das gut schütt- und rieselfähig erzeugte Fertigprodukt wurde nachfolgend in Big-bags (a 250 kg ohne PE-inliner) abgefüllt. Nach Lagerung von 4 Wochen bei Raumtemperatur (15 bis 22° C) in dieser wasserdampfdurchlässigen Verpackung war das Produkt weiterhin gut schütt- und rieselfähig.

Beispiel 2 Das in Beispiel 1 erhaltene Gemisch wurde nach dem Abfüllen in den Big-bag (s. o.) allsei- tig mit einem Wassersprühnebel behandelt.

Nach Lagerung von zwei Tagen bei Raumtemperatur war das Produkt - von außen nach innen - ausgehärtet und nicht mehr schütt- und rieselfähig.

Dieser so erzeugte Reinigungsmittel-Block in der Größe von 250 kg wurde in gewerbli- chen Anlagen, die in einem Stammlaugeverfahren ihre Reinigungsmittel einsetzten, als Stammlauge-Puffer (Depot) eingesetzt.

Beispiel3 Ein homogenes Gemisch wurde wie in Beispiel 1 hergestellt, mit der Ausnahme, daß an- stelle von 671 kg Natrium-Metasilikat-5-Hydrat nur 621 kg und zusätzlich 5 kg Wasser ein- gesetzt wurden Die Wassermenge wurde auf einmal während des laufenden Mischpro- zesses in das Zentrum des Mischers zugesetzt. Das Gemisch erwärmte sich. Nach Ab- schluß des Mischvorgangs wurde das Gemisch in Big-bags (s. Beispiel 1) abgefüllt. Das während der Abfüllung noch schütt- und rieselfähige warme Gut härtete in der Verpackung innerhalb von 1, 5 Tagen bei Raumtemperatur (15-22° C) aus.

Dieser so erzeugte Reinigungsmittel-Block in der Größe von 250 kg wurde in Anlagen, die in einem Stammlaugeverfahren ihre Reinigungsmittel einsetzten, als Stammlauge-Puffer (Depot) eingesetzt.

Beispiel 4 (Vergleich) In folgender Reihenfolge wurden 30 kg Natriumperborat-Monohydrat, 298 kg Makrophos 1018 und 657 kg Ätznatron (Mikroprills) zusammengewogen und wie in Beispiel 1 ver- mischt. Während des Mischens wurden 15 kg Paraffin-Öl zur Staubbindung gleichmäßig verteilt in die Pulvermischung gegeben. Nach Abschluß des Mischvorgangs wurde das er- haltene Produkt in ein 1-t-Big-bag ausgestattet mit einem Sperrschutz für Luftfeuchtigkeit abgefüllt. Nach Lagerung von 4 Wochen bei Raumtemperatur war das Produkt schütt- und rieselfähig.

Beispiel 5 Beispiel 4 wurde wiederholt, außer das anstelle von 15 kg Paraffinöl 15 kg Wasser fein verteilt in die Pulvermischung eingetragen wurden.

Nach Abfüllung in den Big-bag härtete das Gemisch innerhalb 1 Woche durch, es wurde ein nicht mehr schütt- und rieselfähiges Produkt in Form eines 1-t-Blockes erhalten.

Beispiel 6 Beispiel 5 wurde wiederholt, wobei die Abfüllung in einen Big-bag erfolgte, der keinen PE- Inliner enthielt. Es wurde ein 1-t-Festblock erhalten, der als Alkalisierungs-Depot-Tab in Tauchbecken verwendbar ist.

In einem Tauchbecken mit einem Volumen von ca. 5 m3 wurde der in Beispiel 6 herge- stellte 1-t-Alkali-Block unter die Wasseroberfläche abgesenkt. Beim kontinuierlichen Zu- strömen von Wasser (pH-neutral, ca. 150 I/h) wurde am Überlauf des Tauchbeckens eine Alkalität in Form des pH-Wertes von"14"gemessen. Der hergestellte Block gab die alkali- schen Substanzen kontinuierlich an das umgebende Wasser mit niedrigerem pH-Wert ab.

Anschließend wurde das Wasser im Tauchbecken auf einen pH-Wert von 2 angesäuert.

Der Alkali-Block gab verstärkt alkalische Substanzen frei, wodurch sich im Tauchbecken- Überlauf ein pH-Wert von 6 bis 7 Nolumenstrom ca. 150 I/h) einstellte. Unter diesen Be- dingungen war der Alkaliblock nach ca. 72 h aufgebraucht, um saure Abwasser von pH- Wert 1 bis 2 zu neutralisieren.

Die leere Big-bag-Verpackung konnte nach Waschen mit Frischwasser (pH 7) restentleert entsorgt werden.

Beispiel 7 (Vergleich) In einem wie in Beispiel 1 eingesetzten Lödige-Mischer wurden 142 kg Natrium-Tripoly- phosphat N, 40 kg caicinierte Soda, 40 kg nichtionisches Tensid, 71 kg Natrium-Gluconat und 707 kg geperltes Ätznatron in 2 bis 3 Minuten homogen gemischt. Nach Abfüllung die- ses Mischproduktes in Polyethylen-Säcke war das Gemisch noch nach einer Lagerzeit von 4 Wochen bei Raumtemperatur (15 bis 22° C) schütt- und rieselfähig.