专利名称：制备织物软化组合物的方法
技术领域：
本发明涉及使用产生剪切、湍流和/或气穴的装置制备织物软化组合物的方法，所述方法需要较低的操作压力以达到与使用本领域已知的剪切、湍流和/或气穴设备的供选择替代方法相同的混合程度。
背景技术：
制备液体织物软化组合物的一种方法是利用气穴将组合物的组分混合。气穴是指在液体中形成气泡的方法。这可用许多方式来进行，诸如通过使用以流体动力方 式快速运动的固态物体(作为叶轮)，或通过高频声波来进行。当气泡在远离形成位置的下游崩解时，它们释放出一定量的能量，所述能量可用于产生化学或物理转化。一种用于产生流体动力气穴的特定方法使用被称为液哨的设备。液哨描述于 Paul Becher 的题目为 “Emulsions-Theory and Practice” 的书(第 3 版)第 I2 章“Techniques of Emulsification，” (American Chemical Society and Oxford UniversityPress, NY，NY, 2001)中。液哨的实例为由 Sonic Corp. (Stratford, CT，U.S.A.)制造的
Sonolatoru高压匀化器。使用液哨的方法已采用多年。所述设备在化学行业、个人护理行业、制药行业、以及食品和饮料行业中用作在线系统(单原料或多原料)，用以即刻生产出细小、均匀且稳定的乳液、分散体和共混物。然而已发现，期望对此类方法进行改善。使用液哨设备的当前方法需要使旨在混合的一种或更多种液体在非常高的操作压力下(在一些情况下至多1000巴)进入液哨中。操作压力应理解为是指一种或更多种液体进入液哨装置时的压力。这确保液体在设备中有效混合。然而，达到此高压是昂贵、耗能的，并且需要使用大体积设备，如Sonolatore高压匀化器。与此高压相关的另一个问题是它们会造成混合设备内组件的磨损。这通常应归于高压液体产生的机械磨损，但是所混合一种或更多种液体的化学特性还会使之加重。本领域需要对通过产生剪切、湍流和/或气穴而制备织物软化剂组合物的方法进行改善，使得可采用较低的压力，达到的混合程度仍与使用供选择的替代高压设备所达到的相同。本领域还需要使高压混合设备内部组件的磨损最小化。令人惊奇地发现，本发明的方法达到的混合程度与已知剪切和/或气穴混合方法所达到的相当或更高，但是需要比通常所需更低的压力，所述方法包括使用具有两个或更多个串联排列的孔口的设备使液体形式的织物软化活性物质与第二液体组合物混合。
发明内容
本发明涉及制备包含织物软化活性物质的液体织物软化组合物的方法，所述方法包括以下步骤-采用设备100，所述设备包括至少第一入口 IA和第二入口 IB ;预混合室2，所述预混合室2具有上游端3和下游端4，所述预混合室2的上游端3与第一入口 IA和第二入口 IB保持液体连通；孔口组件5，所述孔口组件5具有上游端6和下游端7，所述孔口组件的上游端6与所述预混合室2的下游端4保持液体连通，其中所述孔口组件5被构造成以喷射形式喷射液体，并且在液体中产生剪切、湍流和/或气穴；第二混合室8，所述第二混合室8与所述孔口组件5的下游端7保持液体连通；至少一个与所述第二混合室8保持液体连通的出口 9，用于在液体中产生剪切、湍流和/或气穴后排放所述液体，所述至少一个出口 9位于所述第二混合室8的下游端；所述孔口组件5包括至少两个彼此串联排列的孔口单元10和11，并且每个孔口单元包括具有至少一个孔口 13的孔板12、位于所述孔板12的上游并且与孔板12保持液体连通的孔室14 ;并且其中相邻的孔板彼此不同；-使一个或更多个适宜的液体泵送装置连接到所述第一入口IA以及连接到所述第二入口 IB ;-将液体织物软化活性组合物泵送到所述第一入口IA中，并且将第二液体组合物泵送到所述第二入口 IB中，其中所述设备的操作压力介于0. I巴和50巴之间，所述操作压力是在预混合室2中测得的液体的压力；-使液体织物软化活性物质和第二液体组合物以所期望的流量通过所述设备100，其中当它们通过所述设备100时，它们中的一种分散在另一种中；-将制备的所得液体织物软化组合物从所述出口9排出。本发明的另一个方面是根据本发明的第一方面详述的方法制得的液体织物软化组合物。
图I详述了用于本发明方法中的设备100。图2详述了用于本发明方法中的设备的孔口组件5。发明详述在本发明的上下文中，术语“一个”和“一种”是指“至少一个/ 一种”。当描述本发明的“两个孔口”或“两个孔口单元”时，在本文中是指“至少两个孔口”或“至少两个孔口单元”。“剪切”在本文中是指当物质的层彼此横向移动时，由其结构中的压力产生的应变。“湍流”在本文中是指不规则并且混乱的液体的流动。“气穴”在本文中是指由于液体的流体动力在液体中形成气泡，并且那些气泡在更远的下游崩解。“操作压力”在本文中是指预混合室2中一种或更多种液体的压力。本发明涉及采用设备来制备织物软化组合物的方法，所述设备用于通过产生剪切、湍流和/或气穴而混合液体织物软化组合物组分。应当理解，在某些实施方案中，所述方法诱导剪切的能力不仅可用于混合，而且还可用于将固体颗粒分散到液体中，将液体分散到液体分散体中，并且碎裂固体颗粒。在某些实施方案中，所述方法引导剪切和/或产生气穴的能力还可用于形成液滴和/或囊泡。设备
图I示出了设备100的非限制性实施方案，所述设备通过产生剪切、湍流和/或气穴来混合液体，所述设备包括至少一个入口 IA和预混合室2。所述预混合室具有上游端3和下游端4，所述上游端4与所述至少一个入口 IA保持液体连通。所述设备100还包括孔口组件5，所述孔口组件5具有上游端6和下游端7。所述孔口组件的上游端6与所述预混合室2的下游端4保持液体连通，并且孔口组件5被构造成以喷射形式喷射液体，并且在所述液体中产生剪切或气穴。第二混合室8与所述孔口组件5的下游端7保持液体连通。至少一个与第二混合室8连通的出口 9，用于在液体中产生剪切、湍流或气穴后排放所述液体，并且位于所述第二混合室8的下游端。可在所期望的操作压力下将一种或更多种液体引入所述入口 IA中。可使用标准液体泵送装置，在所期望的操作压力下引入所述液体。所述液体从入口流入预混合室2中，然后流入孔口组件5中。所述液体然后离开孔口组件5，进入第二混合室8，之后通过出口9尚开设备100。如图2中所示，孔口组件包括至少两个彼此串联排列的孔口单元10和11。每个孔 口单元包括具有至少一个孔口 13的孔板12、位于孔板上游并且与所述孔板保持液体连通的孔室14。在一个实施方案中，所述孔口单元10还包括位于孔板12附近并且在其上游的孔口背衬15，所述孔口背衬15的壁限定穿过孔室14的通道。在另一个实施方案中，所述设备100包括至少5个串联排列的孔口单元。在另一个实施方案中，所述设备100包括至少10个串联排列的孔口单元。所述设备100还可以但无需包含至少一个叶片16如刀状叶片，其设置在与孔口组件5相背的第二混合室8中。本发明设备100的组件可包括喷射器组件、入口外壳24、预混合室外壳25、孔口组件外壳19、孔口组件5、第二混合室外壳26、叶片夹17、以及用于调节叶片16的尖端与孔口组件5的排放口之间的距离的调整组件31。还期望存在节流阀(其可位于设备100的外部)，所述节流阀位于第二混合室8的下游以改变第二混合室8内的压力。入口外壳24、预混合室外壳25和第二混合室外壳26可为任何适宜的构型。适宜的构型包括但不限于圆柱形、具有椭圆形或其它适宜形状的横截面的构型。这些组件中的每种的构型不必为相同的。在一个实施方案中，这些组件一般包括圆柱形元件，所述元件具有基本上圆柱形的内表面和大致圆柱形的外表面。这些组件可由任何适宜的一种或更多种材料制得，包括但不限于不锈钢、AL6XN、Hastalloy和钛。可能期望叶片16和孔口组件5的至少部分由具有较高表面硬度或较高硬度的材料制成。设备100的组件可以任何适宜的方式制得，包括但不限于从上述材料的实心块机加工出所述组件。组件可以任何适宜的方式接合或固定在一起。将如本文所述的设备100的各种元件接合在一起。本说明书所用术语“接合”包括其中通过将所述元件直接固定到另一个元件而将一个元件直接固定到另一个元件的构型；其中通过将所述元件固定到一个或更多个中间构件，中间构件又固定到另一个元件而将所述元件间接固定到另一个元件的构型；其中一个元件被另一个元件固定的构型；和其中一个元件与另一个元件成一整体，即一个元件实际上是另一个元件的一部分的构型。在某些实施方案中，可期望本文所述的组件中的至少一些具有用于将所述组件接合在一起的螺纹连接、夹紧连接或压力连接。本文所述的组件中的一个或更多个可例如夹紧、用销轴保持在一起、或被构造成适配在另一个组件内。设备100包括至少一个入口 1A，并且通常包括两个或更多个入口如入口 IA和1B，以便多于一种的材料可加入所述设备100中。所述设备100可包含任何适宜数目的入口，以便任何此数目的不同材料可加入所述设备100中。在另一个实施方案中，可将两种液体的预混物导入设备100的唯一入口内。当该预混物加入通过设备100时，其随后经历剪切、
湍流和/或气穴。所述设备100还可包括至少一个排流槽，或至少一个同时用作入口和排流槽的两用双向流体导管。入口和任何排流槽可以相对于设备100的其余部分的任何适宜取向设置。入口和任何排流槽可例如相对于设备100的其余部分轴向、径向或切向取向。它们可相对于设备100的纵向轴线形成任何适宜的角度。入口和任何排流槽可设置在所述设备的侧部上。如果入口和排流槽设置在设备的侧部上，则它们可相对于设备的剩余部分成任何 适宜的取向。在一个实施方案中，设备100包括一个以喷射器组件形式的入口 1A，所述入口相对于设备的其余部分是轴向取向的。喷射器组件包括用于第一材料的入口。预混合室2具有上游端3、下游端4和内壁。在某些实施方案中，还期望使预混合室2的至少一部分在具有初始轴向对称的锥形收缩区域18 (在喷射器下游端的位置之前)以便当趋近孔口组件5时上游混合室2的尺寸(例如直径)朝向预混合室2的下游端4变得更小。孔口组件5可为任何适宜的构型。在一些实施方案中，孔口组件5可包括单一组件。在其它实施方案中，孔口组件5可包括孔口组件系统中的一个或更多个组件。孔口组件系统5的一个非限制性实施方案更详细地示于图2中。所述设备包括孔口组件5，其中所述孔口组件包含至少第一孔口单元10和第二孔口单元11。在图2中所示的实施方案中，孔口组件5包括孔口组件外壳19。所述第一孔口单元10包括具有第一孔口 13的第一孔板12和第一孔室14。在一个实施方案中，所述第一孔口单元10还包括第一孔口背衬15。所述第二孔口单元11还包括具有第二孔口 21的第二孔板20、第二孔室23、以及任选的第二孔口背衬22。更详细地察看这些组件，孔口组件外壳19为大致圆柱形形状的组件，其具有侧壁和开放的上游端6、以及基本上闭合的(除用于第二孔口 21的开口之外)下游端7。现在察看第一孔口单元10，所述孔室14位于孔板12的上游并且与其保持液体连通。第一孔口背衬15具有适当的尺寸并且被构造成适配在孔口组件外壳9内，所述第一孔口背衬邻近第一孔板12并且在其上游以使第一孔板12在孔口组件外壳9内保持固定。第一孔口背衬15具有内壁，所述内壁限定穿过第一孔室14的通道。第二孔口单元11的构造与第一孔口单元10基本上相同。孔口单元10和11在孔口组件5内串联排列。任何数目的孔口单元可在孔口组件5内串联排列。每个孔板可具有至少一个孔口。所述孔口可被布置在孔板上的任何位置，假如它们使液体的流动通过设备100。每个孔板可包括至少一个与下一个孔板不同取向排列的孔口。在一个实施方案中，每个孔板包括至少一个相对于邻近孔板中的孔口偏离中心排列的孔口。在一个实施方案中，可就地调整孔板内孔口的尺寸，使其更大或更小，即无需更换或移除孔板。第一孔口背衬15和第二孔口背衬22可具有任何适宜的形状或尺寸，只要它们在设备100操作期间固定第一孔板。图I和图2示出了孔口背衬22取向和尺寸的非限制性实例。在另一个实施方案中，孔口背衬22 可仅延伸介于第二孔板20和第一孔板12之间的距离的一半。在另一个实施方案中，第二孔口背衬22可仅延伸介于第二孔板20和第一孔板12之间的距离的四分之一。在一个实施方案中，孔板12被铰接以便它可围绕其中心轴线转动90°。中心轴线可为任何中心轴线，只要它垂直于中心线27，所述中心线沿着设备100的长度延伸。在一个实施方案中，中心轴线可沿着轴线28。通过使孔口 12围绕其中心轴线移动90°，更易于移除积累于第一孔室14和/或第二孔室23中的过量材料。在一个实施方案中，可调整第一孔口背衬15的尺寸和/或取向，使得第一孔板12能够旋转。例如，在一个实施方案中，第一孔口背衬15可以是未固定的，并且以远离第一孔板12的上游方向移向预混合室2。然后可不固定孔板12，并且旋转90°。清洁设备100后，可使第一孔板12返回其原操作构型，然后使第一孔口背衬15(如果存在的话)返回其原操作位置。还可铰接第二孔板20以及存在的任何额外的孔板。还可以描述第一孔口背衬15的方式调整第二孔口背衬22以及存在的任何其它孔口背衬。任何两个孔板必须彼此不同。换句话说，邻近的孔板不允许接触。“邻近”在本文中是指串联的邻近孔板。如果两个邻近板接触，不可实现孔口间液体的混合。在一个实施方案中，介于第一孔板12与第二孔板20之间的距离等于或大于1mm。孔口组件5的元件形成由壁限定的槽，所述壁具有基本上连续的内表面。因此，孔口组件5在组件之间具有极少(如果有的话)裂缝并且比现有装置更易于清洁。相邻元件之间的任何接头均可通过机械接缝技术如电抛光或打磨来高度机加工，使得液体无法进入此类元件之间的接缝中，即使是在高压下。孔口组件5及其组件可由任何适宜的一种或更多种材料制得。适宜的材料包括但不限于不锈钢、工具钢、钛、烧结碳化钨、金刚石(例如散装金刚石)(天然的和合成的)、以及任何上述材料的涂层，包括但不限于金刚石涂层材料。孔口组件5及其元件可以任何适宜的方式形成。孔口组件5的任何元件可由以散装形式获得的上述材料的实心件形成。所述元件也可由上文所指定的一种材料的实心件形成，在实心件表面的至少一部分上可涂覆或可不涂覆有上文所指定的一种或更多种不同的材料。由于设备100需要比其它剪切、湍流和/或气穴装置更低的操作压力，因此其内部元件不因高压下的机械和/或化学磨损而易于磨损。这表示它不需要其内部元件的昂贵涂层，如金刚石涂层。在其它实施方案中，其中具有第一孔口 13和第二孔口 21的孔口组件5可包括具有任何适宜构型的单一组件，如图2中所示孔口组件的构型。此类单一组件可由任何适宜的材料制得，包括但不限于不锈钢。在其它实施方案中，上述孔口组件5的两个或更多个元件可以单一组件形式形成。第一孔口 13和第二孔口 21可单独或以与一些其它组件组合构造，以混合流体和/或在一种或更多种流体或流体混合物中产生剪切、湍流和/或气穴。第一孔口 13和第二孔口 21可各自具有任何适宜的构型。适宜的构型包括但不限于狭槽形、眼形、猫眼形、椭圆形、三角形、正方形、矩形、呈任何其它多边形的形状、或圆形。叶片16具有包括前缘29的前部，和包括后缘30的后部。叶片16还具有上表面、下表面、以及在上表面和下表面之间测得的厚度。此外，叶片16具有一对侧边以及在侧边之间测得的宽度。如图I所示，当叶片16被插入设备100中时，叶片16后部的一部分被夹紧，或换句话讲接合到设备内部，以便其位置固定。叶片16可以任何适宜的方式构造以便其可接合到设备的内部。如图I中所示，在一些实施方案中，设备16可包括叶片夹17。设备100包括至少一个出口或排放口 9。设备100可包括一个或更多个额外的入口。这些额外的入口可位于设备100上的任何位置，并且可允许加入额外的液体。在一个实施方案中，第二孔口单元包括额外的入 口。在另一个实施方案中，第二混合室包括额外的入口。这允许将待加入的额外液体加入已经离开孔口组件5的液体中。也期望设备100的内部基本上不含任何裂缝、转角和缝隙以便设备100将在各次使用之间可更容易被清洁。在本文所述设备100的一个实施方案中，孔口组件5包括形成为整体结构的多个元件。该整体孔口组件5结构作为单元适配到预混合室外壳中，并且不需要背衬块来将其保持固定，消除了此类裂缝。设备100及其组件的许多其它的实施方案也是可能的。叶片夹17可被构造成固定多于一个的叶片16。例如，叶片夹17可被构造成固定两个或更多个叶片。液体织物软化活件组合物将液体织物软化活性组合物通过第一入口 IA引入设备100中。液体织物软化活性组合物包含织物软化活性物质和溶剂。在一个优选的实施方案中，按所述织物软化活性物质组合物的重量计，织物软化活性物质以介于85%和95%之间的量存在。在另一个实施方案中，所述织物软化剂活性物质为季铵化合物，优选二酯季铵化合物。所述织物软化活性物质组合物还包含溶剂，优选地选自包含以下各项的组乙醇
和/或异丙醇。在一个实施方案中，所述液体织物软化活性组合物以熔融形式加入。为使其熔融，优选将液体织物软化活性组合物加热至介于70°C和90°C之间的温度。适用于本发明的织物软化活性物质详述于下文中。在一个实施方案中，所述织物软化活性物质包含下式化合物作为主要活性物质{R4_m-N+- [ (CH2) J1-Y-R1]m} X(I)其中每个R取代基为氢，短链C1-C6、优选C1-C3烷基或羟烷基如甲基、乙基、丙基、羟乙基等，多(C2_3烷氧基)，优选多乙氧基，苄基，或它们的混合物；每个m为2或3 ;每个n为 I 至约 4，优选 2 ;每个 Y 为-0- (0) C-、-C (0) -O-、-NR-C (0)-、或-C (0) -NR-;每个 R1 中的碳总和为C12-C22，优选C14-C2tl,当Y为-0- (0) C-或-NR-C (0)-时碳总和加一，其中每个R1为烃基或取代的烃基，并且X—可为任何软化剂相容的阴离子，优选氯离子、溴离子、甲酯硫酸根、乙酯硫酸根、硫酸根和硝酸根，更优选氯离子或甲酯硫酸根；
在另一个实施方案中，所述织物软化活性物质具有通式[R3N+CH2CH (YR1) (CH2YR1) ] X-其中每个Y、R、Ri和X_具有与上文相同的含义。上述化合物包括具有下式的那些[CH3] 3N(+) [CH2CH (CH2O (0) CR1) 0 (0) CR1] ClH(2)其中每个R为甲基或乙基，并且每个R1优选地在C15-C19的范围内。如本文所用的，当二酯被指定时，其可包括存在的单酯。这些类型的试剂和制备它们的通法公开于1979年I月30日公布的Naik等人的美国专利4，137，180中，将所述文献以引用方式并入本文。优选DEQA(2)的实例是具有式1，2- 二(酰氧基)-3-三甲胺丙烷氯化物的“丙”酯季铵织物软化剂活性物质。在另一个实施方案中，所述织物软化活性物质具有下式[R4^m-N+-R1J⑶其中每个R、R1和F具有与上文相同的含义。在另一个实施方案中，所述织物软化活性物质具有下式
权利要求
1.一种制备包含织物软化活性物质的液体织物软化组合物的方法，所述方法包括以下步骤 -采用设备(100)，所述设备包括 至少第一入口(IA)和第二入口(IB);预混合室(2)，所述预混合室(2)具有上游端(3)和下游端(4)，所述预混合室(2)的上游端(3)与所述第一入口(IA)和所述第二入口(IB)保持液体连通；孔口组件(5)，所述孔口组件(5)具有上游端(6)和下游端(7)，所述孔口组件的上游端(6)与所述预混合室(2)的下游端(4)保持液体连通，其中所述孔口组件(5)被构造成以喷射形式喷射液体，并且在所述液体中产生剪切、湍流和/或气穴；第二混合室(8)，所述第二混合室(8)与所述孔口组件(5)的下游端(7)保持液体连通；至少一个与所述第二混合室(8)保持液体连通的出口(9)，用于在液体中产生剪切、湍流和/或气穴后排放所述液体，所述至少一个出口(9)位于所述第二混合室(8)的下游端；所述孔口组件(5)包括至少两个彼此串联排列的孔口单元(10)和(11)，并且每个孔口单元包括具有至少一个孔口(13)的孔板(12)、位于所述孔板(12)的上游并且与所述孔板(12)保持液体连通的孔室(14);并且其中相邻的孔板彼此不同； -使一个或更多个适宜的液体泵送装置连接到所述第一入口(IA)以及连接到所述第二入口(IB)； -将液体织物软化活性组合物泵送到所述第一入口(IA)中，并且将第二液体组合物泵送到所述第二入口(IB)中，其中所述设备的操作压力介于0. I巴和50巴之间，所述操作压力是在所述预混合室(2)中测得的液体的压力； -使所述液体织物软化活性物质和所述第二液体组合物以所期望的流量通过所述设备(100)，其中当它们通过所述设备(100)时，它们中的一种分散在另一种中； -将制备的所得液体织物软化组合物从所述出口(9)排出。
2.如权利要求I所述的方法，其中所述织物软化活性物质组合物包含织物软化活性物质和溶剂。
3.如权利要求2所述的方法，其中所述织物软化活性物质为季铵化合物，优选二酯季铵化合物。
4.如任一项前述权利要求所述的方法，其中按所述织物软化活性物质组合物的重量计，所述织物软化活性物质以介于85%和95%之间的量存在。
5.如权利要求2所述的方法，其中所述溶剂选自包含以下各项的组乙醇或异丙醇或它们的组合。
6.如任一项前述权利要求所述的方法,其中所述设备100的操作压力介于0.25巴和.20巴之间，优选地介于0. 5巴和10巴之间。
7.一种根据任一项前述权利要求所述的方法制备的液体织物软化组合物。
全文摘要
本发明涉及制备液体织物软化组合物的方法，所述方法采用剪切、湍流和/或气穴，但是需要比常规剪切、湍流和/或气穴方法更低的操作压力。
文档编号B01F3/08GK102712877SQ201180005908
公开日2012年10月3日 申请日期2011年1月10日 优先权日2010年1月13日
发明者全克明, 弗朗西斯科·科拉米纳斯, 杨云鹏, 肯尼·皮尔斯 申请人:宝洁公司