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amixon GmbHamixon GmbH

Seifen sind kostengünstige anionische Tenside. Harte Seifen basieren auf Natriumsalzen. Weiche Seifen basieren auf Kaliumsalz.

amixon® Mischer und Reaktoren in der Oleochemie zur Herstellung von Waschmitteln und Metallseifen

Die Oleochemie beeinflusst die Qualität so unterschiedlicher Produkte wie Kosmetika, Kunststoffe, Gummi, Lebensmittel, Oberflächenschutz, Papier, Arzneimittel, Schmierstoffe, ....

Bei der Herstellung von Waschmitteln und Metallseifen werden an die Mischer/Synthesereaktoren viele spezifische Anforderungen gestellt. amixon Apparate erfüllen diese Spezialaufgaben in vorbildlicher Weise.

 

Seifen sind Kaliumsalze und Natriumsalze von Fettsäuren. Die Seife zählt zu den ältesten chemischen Produkten. Bereits Naturvölker kannten die Gleitwirkung und Trennwirkung der Seife. Sie nutzten die Asche aus verbranntem Holz und verrührten sie in Wasser, um eine verdünnte Lauge zu erhalten. Sie seihten die Aschereste aus der Flüssigphase und dampften sie ein. So konzentrierten sie die schwache Lauge und vermengten sie mit Öl und Fett – vorzugsweise im erhitzten Zustand. Die einsetzende Trübung ist ein Hinweis auf die Bildung von Seifenlauge. Diese hat fettlösende und wasserlösende Eigenschaften. Im Idealfall isolierte man die festeren von den flüssigeren Bestandteilen der Seifenlauge, um sie konservierbar und transportierbar zu machen. Bereits 3000 v. Chr. ist dies Verfahren von den Sumerern angewandt worden, wobei die Seifensubstanz für Heilzwecke verwendet worden ist.

amixon® Mischer, Vakuumtrockner und Synthesereaktoren für die Herstellung von Magnesiumstearat, Calciumstearat und Natriumstearat

Seifen dienen nicht nur der Reinigung, sondern auch als Schmiermittel bei der Verformung metallischer Werkstoffe, z. B. beim Tiefziehen von Badewannen oder Autokarosserien. Aber auch beim „Kalttiefziehen“ und „Pilgern“ von Rohren. Sogenannte Metallseifen wie Magnesiumstearat, Calciumstearat und Natriumstearat werden vereinfacht als Stearate bezeichnet und entstehen bei der Veresterung von Stearinsäure in Gegenwart von Metalloxiden/Hydroxiden unter Abspaltung von Glycerin.

Metallseifen sind all die Seifen, die weder Natrium- noch Kaliumsalze enthalten. Als wachsartiges, weißes Pulver sind sie nicht wasserlöslich. Metallseifen finden als Zusatzstoffe bei der Herstellung von Arzneimitteln und Kosmetika Verwendung. Aber auch bei der Futtermittelherstellung. Sie sind wirkungsvolle Rieselhilfen in der Nahrungsmittelproduktion.

In der Europäischen Patentschrift 0330 097 werden Verfahren beschrieben, wie pulverförmige basische Metallseifen auf der Basis von Stearinsäure hergestellt werden können. Dabei wird herausgestellt, dass bei richtiger Temperaturführung und der Verwendung eines geeignetes Mischsystems, Metallseifen als feindisperse, rieselfähige, helle Pulver resultieren. Nachdem der Phasenumschlag von Flüssig auf Fest spontan eingetreten ist, wird zum Zweck der Trocknung vakuumiert. Andere Patentschriften, wie beispielsweise die Deutsche Patentanmeldung DE4019167A1, erklären die Herstellung von pulvriger basisch-neutraler Metallseife in Form eines zweistufigen Verfahrens mit dem Ziel ein staubarmes, flockig-rieselfähiges Pulver zu erhalten.

 

Auch konische amixon® Prozessapparate werden nach Kundenwunsch branchenspezifisch konstruiert und gefertigt

Die Produktionskette für Metallseifen ist hochkomplex und sehr individuell durch firmentypische Prozessphilosophien geprägt. Der Prozessschritt „Pulvermischen“ ist dabei an mehreren Stellen von Bedeutung: zunächst für die Sammlung und Aufbereitung der Rohstoffe und dann für die Durchführung der Synthesen. Die Hydroxide der genannten Metalle werden in Pulverform vorgelegt, ebenso geeignete Öle und Fette. Die Masse wird erwärmt und zu einer niedrigviskosen Suspension oder Schmelze homogenisiert, die nach Zugabe geringer Mengen eines Katalysators oder nach Erwärmung der Masse zu einer zähflüssigen Paste wird. Die Reaktion läuft dann bei geschlossenem Reaktorgefäß unter starker Wärmeentwicklung weiter, wobei der Systemdruck auf ein Vielfaches des Umgebungsdrucks ansteigt. Nach erfolgter Reaktion wird der Synthesereaktor evakuiert, um die Masse zu trocknen und abzukühlen. Am Ende entsteht ein weißes, feindisperses Pulver.

Reinigende Wirkung der Seife

Erst in der Römerzeit wurde die reinigende Wirkung der Seife kultiviert. In römischen Schriften wird die germanische Seife erwähnt, die aus Talg, Asche und Pflanzensäften bestand. Sie diente dazu, Haut und Haare vor dem Kampf rot zu färben. Die Kunst des Seifensiedens soll von den Arabern an die Spanier weitergegeben worden sein, und schon Karl der Große förderte während seiner Herrschaft von 768 bis 814 die Ansiedlung von Seifensiedern im Frankenreich. Altdeutsche Bezeichnungen wie Seifa, Seipha oder Säpa für Schmierseife sind überliefert. Die Herstellung von harter, weißer Seife galt als etwas Besonderes und wurde durch die Verwendung von Meerespflanzen und Olivenöl als Rohstoffe begünstigt. Mit Heilkräutern, Antioxidantien, Deodorantien und Duftölen versetzt, war Seife ein begehrtes Luxusgut.

Um 900 war Marseille eine Hochburg der Seifenherstellung. Fünf Jahrhunderte später waren es die italienischen Städte Savona, Venedig und Genua. König Ludwig XVI. (Regentschaft 1775 bis 21. Januar 1793) erließ in Frankreich eine Qualitätsrichtlinie für Seife: Der Ölanteil musste mindestens 72 Gewichtsprozent betragen.

amixon® Kontinuierlichmischer für pulvrige Waschmittel

In dieser Anlage werden Vollwaschmittel, Colorwaschmittel und Feinwaschmittel abgefüllt. Hochleistungsabfüllanlagen müssen möglichst unterbrechungsfrei arbeiten. Die Materialzufuhr muss kontinuierlich erfolgen. Ein Durchlaufmischer von amixon® erfüllt diese Aufgabe zuverlässig. Dabei kommt das Mischprinzip des kontinuierlichen Kesselstroms zum Einsatz. Dieser Durchlaufmischer kann bis zu fünf Feststoffströme miteinander vermischen. Die verschiedenen Komponenten werden entsprechend der Rezeptur von oben dosiert, im Mischer gemischt und nach unten ausgetragen. Dieser Durchlaufmischer kann 1, 2 oder 3 Abfüllmaschinen gleichzeitig beschicken.

Der Einsatz eines amixon®-Mischers gewährleistet eine besonders schonende Homogenisierung. Die Mischgutpartikel bleiben in ihrer Struktur und Größe erhalten. Am Ende einer Produktionskampagne kann sich der Mischer automatisch vollständig entleeren, wenn das Mischwerkzeug mit ComDisc® -Werkzeugen ausgestattet ist.

 

amixon® Vertikalmischer fungiert als Kontinuierlichmischer mit drei Auslaufstutzen.

amixon® Vertikalmischer fungiert als Kontinuierlichmischer mit drei Auslaufstutzen. Ein amixon® Mischer versorgt gleichzeitig bis zu drei Hochgeschwindigkeits-Verpackungsmaschinen.

Historischer Druck aus dem 19. Jahrhundert: Entwicklung und Produktion von Seifen.

Historischer Druck aus dem 19. Jahrhundert: Entwicklung und Produktion von Seifen.

Frühe industrielle Produktion

Industrielle Verfahren ersetzten um 1900 die Pottasche durch künstliches Soda und die starken Laugen Natriumhydroxid und Kaliumhydroxid. Aus den Grundchemikalien Perborat und Silikat entstand 1907 das Markenprodukt Persil der Firma Henkel. 1929 entwickelte Benckiser in Ludwigshafen ein Geschirrspülmittel für das Hotel- und Gaststättengewerbe. Die Kernseife wurde zum Massenprodukt. Bis heute wurden große Anstrengungen unternommen, um Waschmittel umweltfreundlicher zu machen. So sind die in modernen Waschmitteln verwendeten Enzyme und Tenside biologisch abbaubar, auf den Zusatz von Mikroplastik wird ebenso verzichtet wie auf Phosphate und Bleichmittel.

Neben dem Schaum- und Waschvermögen ist das Phänomen der "Seifenhaut" zu nennen. Hierbei wird die Eigenschaft der Seife, einen Oberflächenfilm zu bilden, ausgenutzt. Taucht man eine räumlich unregelmäßig gekrümmte Drahtschlaufe in eine Seifenlösung und hebt sie an, so bildet sich eine Seifenhaut. Die so aufgespannte Fläche stellt die minimale Oberfläche dar. Die unregelmäßig geformten Dächer der Olympiazelte in München wurden nach diesem Verfahren optimiert.

amixon® Doppelwellenmischer HM 5000 zum Einmischen von umhüllten "Sprengmittelpulvern" in waschaktive Substanzen.

amixon® Doppelwellenmischer HM 5000 zum Einmischen von umhüllten "Sprengmittelpulvern" in waschaktive Substanzen. Sprengmittel quellen in Gegenwart von Wasser spontan auf. Dadurch platzen die Geschirrspültabs zu einem vordefinierten Zeitpunkt auf.

Dieser amixon® Doppelwellenmischer mischt chargenweise

Eine weitere Besonderheit betrifft die Finalmischung von Geschirrspülmittel-Tabs / Komprimaten. Diese bestehen aus verschiedenen Rezepturen, die oft unterschiedlich eingefärbt sind. Sie kennzeichnen erweiterte Funktionen und stehen für „Fettlöser“, „Klarspüler“, „Extra-Trocken-Effekt“, „Reinigungsverstärker“ oder „Wasserenthärter“ oder auch „Drogeriemarkt-Tab“. Hochleistungs-Tablettenpressen sind in der Lage, Tabs aus verschiedenfarbigen Tablettenteilen zu formen.

Dies setzt voraus, dass die verschiedenen Waschpulver so gemischt werden, dass ihre Partikelform erhalten bleibt. Auch die spezifischen Fließ- und Kohäsionseigenschaften müssen erhalten bleiben. Um die Funktion von so genannten Sprengmitteln zu erhalten, muss äußerst schonend gemischt werden. Solche Chargenmischer müssen weitgehend selbstreinigend und selbstentleerend arbeiten.

Sonderanwendung: Kontinuierliche Agglomeration mit erhöhtem Energieeintrag

Pulverförmige Waschmittel werden manchmal nachbehandelt, um sie zu verdichten. Dies spart Transportkosten und Verpackungsmaterial. Kontinuierlich arbeitende Mischgranulatoren erzeugen aus einer pulverförmigen waschaktiven Substanz durch Aufbaugranulation runde Agglomerate. In der Regel werden geringe Mengen eines flüssigen Bindemittels zudosiert. Die Flüssigkeitsmenge sollte möglichst gering sein, um eine nachfolgende thermische Trocknung zu vermeiden. Das zuvor pulvrig-staubige Schüttgut ist dann körnig und staubarm. Agglomerierte Schüttgüter lassen sich in der Regel gut dosieren und abfüllen.

Ideale Mischqualität bei minimalem Energieaufwand

Die kommerzielle Bedeutung der Seife erstreckt sich auf ihre waschaktive Eigenschaft als Reinigungsmittel für Körperpflege, Kleidung, Geschirr und Haushaltsreiniger in flüssiger und fester Form als Pulver, Granulat, Kugel oder Tablette. Ein ganz anderer Anwendungsbereich erstreckt sich auf die industriellen Anwendungen von Stearaten.

Ein Blick in die Produktpalette großer Stearatehersteller zeigt, wie breit das Anwendungsspektrum von Metallseifen ist: Calciumstearate und Zinkstearate sind wirksame Stabilisatoren bei der Kunststoffherstellung und ermöglichen den Einsatz von PVC als Trinkwasserrohr. Der PVC-Kunststoff wird gegen Auswaschen stabilisiert. Calciumstearat wird auch als Schmierstoffzusatz in Wälzlagern eingesetzt.

Die Stearate der Metalle Zink, Natrium, Barium, Lithium und Aluminium sind in verschiedenen Zusammensetzungen sehr unterschiedlich wirksam: Zum Beispiel als chemischer Säurefänger, als Imprägniermittel, als Vulkanisationshilfe für Gummi, als Gleitmittel in der Metallverarbeitung, als Hydrophobierungsmittel in der Baustoffherstellung, als Trennmittel oder Haftvermittler, als Schleifmittel beim Läppen von Oberflächen oder als Mattierungsmittel für Farben-Lacke, als Verdickungsmittel/Emulgator in Cremes, Shampoos und Lebensmitteln, zur Hydrophobierung von saugfähigen Materialien.

Magnesiumstearat hat bei einer Korngröße von 3 bis 15 µm eine sehr große Oberfläche und dient in kleinsten Konzentrationen als wirksames Fließhilfsmittel für Schüttgüter aller Art. Wichtig ist jedoch, dass der Mischvorgang raumbeherrschend, schonend und präzise erfolgt. Stark scherendes Mischen vermindert die Rieselfähigkeit. Ohne Magnesiumstearat wäre die Produktionsleistung heutiger Tablettenpressen undenkbar.

amixon® KoneSlid® Mischer der Baugröße KS 2600 für extrem schonende Pulvermischung bei minimaler Mischzeit.

amixon® KoneSlid® Mischer der Baugröße KS 2600 für extrem schonende Pulvermischung bei minimaler Mischzeit. Dieser Mischer entleert rieselfähige Schüttgüter innerhalb weniger Sekunden restlos.

Zusammenfassung

amixon® Mischer

  • amixon® -Maschinen sind in der Lage, bei minimalem Energieeintrag in kurzer Zeit eine technisch ideale Mischgüte zu erzielen, die in der Praxis nicht mehr zu verbessern ist.
  • Aufgrund der Feinheit der pulverförmigen Metallseifen besteht eine erhöhte Staubexplosionsgefahr. amixon®-Mischer sind nach Atex Baumusterprüfung zertifiziert.
  • Im amixon®-Mischer wird auch bei Umfangsgeschwindigkeiten des Mischwerkzeugs von weniger als 1 m/s eine ideale Mischgüte erreicht.
  • Die Pulverderivate der Oleo-Chemie weisen in der Regel schlechte Fließeigenschaften auf. amixon®-Mischer sind in der Lage, auch schlecht fließende Pulver homogen zu mischen und restlos zu entleeren.
  • amixon®-Mischer sind flexibel einsetzbar. Sie mischen auch bei niedrigen Füllgraden gleich gut.
  • amixon® Mischer haben große Inspektionstüren. Sie sind leicht zugänglich, wenn eine manuelle Reinigung erforderlich ist.
  • amixon® Mischer sind dauerhaft gasdicht. Dies ist besonders wichtig, wenn der Mischraum mit Stickstoff inertisiert wird.

amixon® Vakuumtrockner/ Synthesereaktoren

  • Thermische Prozesse arbeiten umso effektiver, je mehr Wärmeaustauschfläche zur Verfügung steht. amixon® Prozessanlagen sind vollflächig beheiz- und kühlbar: Mischwelle, statische Mischwerkzeuge, Mischwerkarm und Mischwendel sowie der gesamte Mischraum.
  • Die Konsistenz der Mischgüter kann je nach Reaktionsführung variieren: flüssig, halbfest, hochviskos oder pulverförmig. amixon® Apparate mischen in jeder Phase optimal und effektiv.
  • Häufige Lastwechsel führen zu Materialermüdung. Dies gilt besonders, wenn sich die Prozesstemperaturen häufig und schnell ändern. amixon® verfügt über jahrzehntelange Erfahrung und ist in der Lage, Apparate so zu konstruieren und zu fertigen, dass sie trotzdem eine lange Lebensdauer haben.
amixon® Mischtrockner Synthesereaktor universell verwendbar.

amixon® Mischtrockner Synthesereaktor universell verwendbar.

Nutzen Sie amixon® Testmaschinen für Ihre Verfahrensoptimierung!

amixon hat seit 1983 umfangreiche Erfahrungen auf den verschiedensten Gebieten der Synthesereaktionsführung gesammelt und bietet den Anwendern ein umfangreiches Apparateprogramm mit vertikal gelagerten Helixmischwerkzeugen an.

Im amixon-Technikum stehen 20 verschiedene Vertikalmischsysteme und 4 verschiedene Synthesereaktoren für Versuche zur Verfügung. Versuche im Technikum liefern in der Regel erstklassige Ergebnisse.

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