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amixon GmbH amixon 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 Alkalisalze von Fettsäuren, meist Natrium- oder Kaliumsalze. 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. Bei der Verseifung werden Triglyceride (Fette) mit einer Lauge umgesetzt, es entstehen Glycerin (Glycerol) und die Salze der Fettsäuren (die Seifen).

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

 

In der metallverarbeitenden Industrie übernehmen Metallseifen (Erdalkali- oder Schwermetallsalze von Fettsäuren) eine wichtige Rolle als Schmiermittel, beispielsweise beim Tiefziehen von Autokarosserien oder Stahlbadewannen. Auch beim Kalttiefziehen und beim sogenannten Pilgern von Rohren sorgen sie für die nötige Gleitschicht.

Dabei handelt es sich um die Metallseifen Calciumstearat, Magnesiumstearat, Zinkstearat, Aluminiumstearat. Man nennt sie abgekürzt Stearate. Sie werden durch Neutralisation von Stearinsäure mit Metalloxiden oder -hydroxiden. Das Ergebnis ist ein feindisperses, wachsartiges Pulver, das in Wasser unlöslich ist.

Im Gegensatz zu klassischen Kalium- oder Natriumseifen sind Metallseifen nicht wasserlöslich. Sie treten meist als weißes Pulver in Erscheinung. Schon geringe Mengen dieses Pulvers können die Rieselfähigkeit schlecht fließender Schüttgüter verbessern. Dafür müssen sie jedoch gleichmäßig im Schüttgut verteilt werden. Diese Eigenschaft macht sie zu wertvollen Zusatzstoffen – nicht nur in der Pharma- und Kosmetikindustrie, sondern auch in der Futtermittel- und Lebensmittelverarbeitung. Dort verhindern sie die Bildung von Brücken im Silo. Sie begünstigen die Förderprozesse.

 

In der europäischen Patentschrift EP 0330097 wird ein Verfahren zur Herstellung basischer Metallseifen auf Stearinsäurebasis beschrieben. Dabei sind die exakte Temperaturführung und die Wahl eines geeigneten Mischsystems entscheidend. So gelingt es, ein helles, feinkörniges und rieselfähiges Produkt zu erzeugen. Der Übergang von der flüssigen zur festen Phase erfolgt dabei spontan. Anschließend wird das Produkt unter Vakuum getrocknet. Andere Verfahren, wie sie in der deutschen Patentanmeldung DE 4019167 A1 beschrieben werden, setzen dagegen auf einen zweistufigen Prozess. Das Ziel besteht darin, ein flockiges, staubarmes Pulver mit stabiler Rieselfähigkeit herzustellen.

 

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.

amixon® Vakuumtrockner/ Synthesereaktoren

 

  • Thermische Prozesse sind umso effektiver, je mehr Wärmeübertragungsfläche 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® 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.

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.

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.

Ideale Mischqualität bei minimalem Energieaufwand

 

Die wirtschaftliche Bedeutung von Seifen beruht auf ihrer waschaktiven Wirkung bei der Körperpflege sowie bei der Reinigung von Textilien, Geschirr und Oberflächen. Sie sind in flüssiger und fester Form sowie als Pulver, Granulat, Kugeln oder Tabletten erhältlich. Davon zu unterscheiden sind die industriellen Anwendungen von Stearaten, die zu den Metallseifen zählen.

Ein Blick auf das Produktsortiment großer Stearat-Hersteller zeigt das breite Anwendungsspektrum dieser Verbindungen: Calciumstearat und Zinkstearat dienen beispielsweise als wirksame Stabilisatoren und Gleitmittel in der Kunststoffverarbeitung. In PVC-Compounds verbessern sie die Wärmebeständigkeit und verhindern die Auswaschung anderer Additive. Dadurch kann PVC auch für Trinkwasserleitungen eingesetzt werden. Calciumstearat wird zudem als Schmierstoffzusatz in Wälzlagern verwendet.

Die Stearate von Zink, Barium, Lithium und Aluminium zeigen in unterschiedlichen Zusammensetzungen sehr verschiedene Wirkungen. Sie fungieren als chemische Säurefänger, Imprägniermittel, Vulkanisationshilfsmittel in Gummi, Schmiermittel in der Metallverarbeitung, Hydrophobierungsmittel in Baustoffen, Trenn- oder Haftvermittler, Schleifhilfsmittel beim Läppen von Oberflächen sowie Mattierungszusätze für Lacke. In kosmetischen und pharmazeutischen Formulierungen wirken sie als Verdickungs- oder Emulgiermittel und verleihen Materialien wasserabweisende Eigenschaften.

Mit einer Partikelgröße von 3 bis 15 µm hat Magnesiumstearat eine sehr große Oberfläche und dient in geringsten Konzentrationen als wirksames Fließhilfsmittel für Schüttgüter aller Art. Wichtig ist jedoch, dass der Mischvorgang schonend und präzise erfolgt. Durch hohe Scherkräfte wird die Fließfähigkeit verringert. Ohne Magnesiumstearat wäre die Produktionsleistung moderner Tablettenpressen undenkbar.

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.

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.

Reinigende Wirkung der Seife

 

Erst in der Römerzeit wurde die reinigende Wirkung von 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 Araber verfeinerten im 7.–9. Jahrhundert die Seifenherstellung mit Olivenöl und Pottasche und führten Verfahren mit Natronlauge (NaOH) ein. Über Andalusien gelangte dieses Wissen schließlich nach Südeuropa. Karl der Große förderte während seiner Herrschaft von 768 bis 814 die Ansiedlung von Seifensiedern im Frankenreich. Für Schmierseife sind altdeutsche Bezeichnungen wie Seifa, Seipha oder Säpa 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 von 1775 bis zum 21. Januar 1793) erließ in Frankreich eine Qualitätsrichtlinie für Seife: Der Ölanteil musste mindestens 72 Gewichtsprozent betragen.

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.
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.

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