Die Erfindung betrifft Luftbehandlungs-Gele und insbesondere Luftbehandlungs-Gele, die ein verbessertes Geliermittel enthalten.
Luftbehandlungs-Zubereitungen in Gelform sind bekannt.
Sie enthalten normalerweise ein wässriges Medium, das flüchtige Luftbehandlungskomponenten enthält, und eine relativ geringe Menge eines Geliermittel, das die Zubereitung verfestigt. Luftbehandiungsmittel in dieser Form sind besonders einfach zu handhaben und stellen einen viel gebrauchten Konsumartikel dar.
An der Luft verdunstet das wässrige Medium langsam aus dem Gel und gibt die Luftbehandlungskomponenten in die umgebende Atmosphäre ab. Diese Komponenten können Stoffe, wie Desinfektionsmittel, Baktericide, Insekticide und Geruchsstoffe bzw. Parfums oder ätherische Öle enthalten, welche der Atmosphäre einen angenehmen Duft verleihen und/oder unangenehme Gerüche bekämpfen bzw. überdecken.
Luftbehandlungs-Gele dieser Art sind z. B. aus der USA Patentschrift Nr. 2 691 615 bekannt, welche die Verwendung von Geliermitteln, wie Alginaten, Gelatine, Pectin, Agar Agar, Karaya, Tragant, Stäkre, Nitrocellulose-Zubereitungen und dergleichen, in derartigen Zubereitungen offenbart. In der genannten Patentschrift sind die Geliermittel als Stoffe charakterisiert, welche Gele erzeugen, die praktisch keine Synerese (Flüssigkeitsverlust) zeigen.
Die USA-Patentschrift Nr. 2 927 055 beschreibt ein verbessertes Geliermittel zur Verwendung in Luftbehandlungs Gelen. Dieses Mittel enthält Mischungen aus Carrageenan, Locustbohnengummi, Kaliumchlorid und Natriumcelluloseglycolat in kritischen Anteilen. Diesen neuen Geliermitteln wird eine vorteilhafte Hydratisierungs- und Erhärtungsgeschwindigkeit zugesprochen.
Im allgemeinen ergeben die gemäss dem Stand der Technik, z. B. gemäss den beiden oben erwähnten USA-Patenten, verwendeten Geliermittel Gele, die unter den Testbedingungen eine Mindestsynerese von 2-3 % zeigen, d. h. durch Gelkontraktion Flüssigkeit in Mengen von mindestens 2-3 Gew %, bezogen auf das Gel, verlieren. Die Synerese kann bei Lagerung im Zusammenhang mit Verteilung und Verkauf auftreten, insbesondere wenn die Gele erhöhten Temperaturen ausgesetzt sind. Der Verlust an flüssigen Anteilen aus derartigen Gelprodukten vor dem Verkauf an den Endverbraucher ist ohne Zweifel nachteilig.
Nach Verkauf an den Endverbraucher ist ein solcher Flüssigkeitsverlust noch weniger wünschenswert, da der Flüssigkeitsverlust aus einem Produkt, wie ein Luftbehandlungs-Gel, bei Verwendung im Haushalt die Bildung von Flecken oder Angriffe auf Ober flächenausrüstungen und Gewebe bewirken kann.
Es wurde nun ein verbessertes Geliermittel für die Zusammenstellung von Luftbehandlungsmitteln gefunden, das einen ungewöhnlich niedrigen Syneresegrad bietet.
Das neue Mittel enthält Mischungen bestimmter Carrageenan-Fraktionen, und zwar speziell die Kappa- und Iota Fraktionen, im folgenden als K-Fraktionen bzw. I-Fraktionen bezeichnet. Carrageenan ist ein Naturgummi, der aus Rhodophycaea (Rotalgen), insbesondere Rotalgen der Arten Chondrus, Eucheuma und Gigartina, erhältlich ist. Das Material kann im allgemeinen durch alkalische Zersetzung dieser Algen, folgendes Filtrieren, Konzentrieren, Alkoholfällung, Vakuumtrocknung und Vermahlen erhalten werden. Aus Carrageenan wurden drei Fraktionen isoliert, die einzeln im Handel erhältlich sind, und zwar die K-, I- und L- (Lamda) Fraktionen. Es sind durchwegs Galactane bzw. Polygalactosen, besitzen jedoch unterschiedlich Zuckereinheiten.
So sind die charakteristischen Zuckereinheiten der K-Fraktion von Carrageenan D-Galactose-4-sulfat und 3,6-Anhydro-Dgalactose.
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Die Zuckereinheiten der I-Fraktion enthalten D-Galactose-4-sulfat und 3,6-Anhydro-D-galactose-2-sulfat.
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Die Fraktionen unterscheiden sich z. B. bezüglich ihrer Löslichkeit in Medien, wie kaltem Wasser, Salz- und Zuckerlösungen, und in bezug auf ihre Reaktionen mit Kationen.
Es wurde gefunden, dass Geliermittel, die die K- und I- Fraktionen von Carrageenan in Mischungen enthalten, in welchen das Gewichtsverhältnis dieser Komponenten zwi schen etwa 1,5 :1 und etwa 7 :1 liegt, weniger als 0,75 % Synerese, gewöhnlich weniger als 0,50 % Synerese zeigen. Der Syneresegrad wird in der Regel durch Einschliessen eines gewogenen Gels in einem luftdichten Behälter zusammen mit einem wasserabsorbierenden Schwamm oder Tuch, Lagerung während eines bestimmten Zeitraums, gewöhnlich einem Monat, bei 43" C und folgende Bestimmung des Flüssigkeitsverlustes des Gels gemessen.
Die Testmethode kann auch die durch Kondensation an der Behälterwandung sowie durch Absorption verloren gegangene Flüssigkeitsmenge erfassen, je nachdem öb das Gel, der absorbierende Schwamm bzw. das absorbierende Tuch oder beide Komponenten zur Messung des Flüssigkeitsverlustes gewogen werden.
Bei den Geliermitteln mit hoher Konzentration an K-Carrageenan ist es vorteilhaft, das Gel durch Zugabe von Calcium- und/oder Kaliumionen, meist in Form der entsprechenden Chloride, zu versteifen. Besonders feste Gele können ohne Calcium oder Kalium bei Gewichtsverhältnissen der K- zur I-Carrageenan-Fraktion zwischen etwa 1,5 : 1 und etwa 5:1 erhalten werden. Eine bevorzugte Mischung enthält die K- und I-Carrageenan-Fraktion in einem Ge-wichtsverhältnis von 3,5:1.
In den erfindungsgemässen Luftbehandlungs-Gelen machen die neuen Geliermittel im typischen Fall 1-6 Gew. % des Gels aus, während das die Luftbehandlungsmittel enthaltende wässrige Medium die restlichen 9994% darstellen.
Das wässrige Medium enthält die Luftbehandlungskomponenten normalerweise in Mengen von 1-10% des Gewichts des Gels. Wie oben erwähnt, können diese Komponenten Parfums, Baktericide, ätherische Öle, Insekticide und dergleichen, einzeln oder in Kombination, sein. Geeignete Stoffe sind in der Regel bei Raumtemperatur flüchtig, miteinander verträglich (in Mischung) und leicht in Wasser dispergierbar.
Ätherische Öle, wie Fichten-, Tannen- oder Pinienöl, Zitronengrasöl, Pfefferminzöl, Wintergreenoil, Zedernholzöl, Kanadakieferöl und dergleichen, werden häufig zur Bekämpfung üblicher Gerüche verwendet, und zwar entweder einzeln oder in Mischung miteinander, oder mit den zahlreichen, in der Fachwelt zur Mischung von Geruchsstoffen bekannten aromatischen Estern, Aldehyden, Ketonen und anderen Verbindungen.
Die Luftbehandlungsmittel werden zweckmässigerweise mit Hilfe eines oder mehrerer üblicher Emulgatoren in wässrigen Medium dispergiert. Es können anionische Emulgatoren, wie Alkylsulfonate, Alkylsulfate oder Alkyläthersulfate oder vorzugsweise nichtionische Stoffe, wie verschiedene Poly äthoxylatäther, z. B. die Alkylphenoxypolyäthoxyäther, verwendet werden, die technisch unter der Handelsbezeichnung Tritone erhältlich sind. Andere nichtionische Emulgatoren sind die Sorbitanester, wie sie technisch unter der Handelsbezeichnung Tweens erhältlich sind, oder Polyäthoxylate von solchen Sorbitanestern. Diese Emulgatoren können zweckmässig in Mengen von etwa 0,2 % des Gewichts des Luftbehandlungs-Gels in dem wässrigen Medium enthalten sein.
Um eine Trennung des Gels zu hemmen, wenn dieses bei Transport oder Lagerung Gefriertemperaturen ausgesetzt wird, kann das wässrige Medium auch bis etwa 10% des Gelgewichts eines mit Wasser mischbaren Gefrierschutzmittels enthalten, z. B. eine Hydroxyverbindung mit niedrigem Gefrierpunkt, wie Äthanol, Isopropanol, Äthylenglycol, Propylenglycol, Hexylenglycol, Cellosolve oder dergleichen.
Um das Wachstum von Bakterien oder Pilzen in den Gelen zu hemmen, ist es zweckmässig, bis etwa 0,5 % des Gelgewichts eines üblichen Baktericides, Fungicides oder Konservierungsmittels, wie Natriumbenzoat, Methyl-, Butyl- oder Propyl-p-hydroxybenzoat und dergleichen, vorzusehen.
Wenn das Produkt gefärbt werden soll, können Pigmentdispersionen oder wasserlösliche bzw. öllösliche Farbstoffe zugegeben werden. Der Zusatz von bis etwa 2 Gew. % einer 2,5 %igen wässrigen Lösung von Natriumchlorophyllin hat sich als vorteilhaft erwiesen, da dieser Stoff nicht nur als Farbe, sondern auch als Mittel zur Luftverbesserung wirkt.
Wie oben erwähnt, hilft der Zusatz von Calciumsalzen, insbesondere Calciumchlorid, in Mengen von bis etwa 3 % des Gelgewichts zur Versteifung bzw. Verfestigung des Gels. Für bestimmte Zubereitungen ermöglicht der Calciumzusatz die Verwendung von geringeren Mengen an Geliermittel. Auch Kaliumsalze, insbesondere Kaliumchlorid, können in gleichen Mengen wie Calciumchlorid und zum gleichen Zweck zugegeben werden.
Schliesslich können bis 1 Gew. % andere Geliermittel mit der erfindungsgemäss vorhandenen Carrageenan-Mischung vereinigt werden, um Geleigenschaften, wie Gelfestigkeit, die Viskosität des Gels, den Gelschmelzpunkt oder die Suspensionskraft des Gels und dergleichen, zu modifizieren. Beispiele für derartige fakultative Geliermittel sind unter anderem Carboxyvinylpolymere, wie sie unter der Handelsbezeichnung Carbopol erhältlich sind, Natriumcelluloseglycolat, Agar Agar, Locustbohnengummi und andere natürliche Gummiarten, Celluloseäther, wie sie unter den Handelsbezeichnungen Cellosize und Methocel erhältlich sind, und dergleichen verwendet werden.
Die Anwesenheit dieser fakultativen Zusätze ist jedoch in keiner Weise zum Erzielen des niedrigen Syneresegrades erforderlich, der die erfindungsgemäss verwendeten gemischten Carrageenan-Geliermittel charakterisiert.
Erfindungsgemässe Luftbehandlungs-Gele mit den neuen Geliermitteln können allgemein dadurch hergestellt werden, dass man zunächst die pulverförmigen Carrageenan-Fraktionen in den angegebenen Anteilen vereinigt, gegebenenfalls zusammen mit anderen fakultativen Geliermitteln; dieses Material wird dann zu auf etwa 50 C erwärmtem Wasser gegeben und die Mischung zur Hydratisierung des Gels bewegt. Die Zusammenstellung wird vorzugsweise in einem Druckgefäss durchgeführt, das zur Vermeidung des Entweichens flüchtiger Komponenten mit einem Kühler versehen ist. Nachdem die Zugabe des Geliermittels abgeschlossen ist, wird die Temperatur der Mischung langsam auf etwa 90" C erhöht und auf diesem Wert gehalten, bis das Geliermittel vollständig hydratisiert ist. Nun werden die restlichen Komponenten zugegeben.
Nach Abkühlung auf eine Temperatur von etwa 62-74 C, abhängig von der Konzentration des Geliermittels, wird die flüssige Masse zur Erzeugung der für das Endprodukt gewünschten Formen gegossen und dann abgekühlt. Im allgemeinen verfestigen sich die Gele bei Temperaturen zwischen etwa 50 und 55"C.
Im folgenden werden Beispiele der Erfindung beschrieben.
Beispiel 1
Ein Luftbehandlungs-Gel wird in der oben beschriebenen Weise aus den folgenden Komponenten hergestellt: Ges. %
K-Carrageenan 2,33
I-Carrageenan 0,67 ätherische Öle 3,31 Äthylenglycol 4,0
Farbe 1,0
Natriumchlorophyllin (2,5 %ige wässrige Lösung 0,5
Emulgator (Kondensat aus Äthylen oxyd und Isooctylphenol; Triton-X 102 ) 1,88
Methyl-p-hydroxybenzoat 0,1
Wasser auf 100%
Die ätherischen Öle sind eine Mischung aus 2 Gewichtsteilen Pinienöl mit jeweils 1 Gewichtsteil Wintergreenoil und Zitronengrasöl. Gewünschtenfalls können in der wässrigen Phase 0,5 % Kaliumchlorid gelöst werden, wenn ein festeres Gel gebildet werden soll.
Beispiel 2
Ein Luftbehandlungs-Gel wurde durch Vereinigung der folgenden Komponenten in der oben angegebenen Weise hergestellt: Ges. %
K-Carrageenan 2,0
I-Carrageenan 0,3
Calciumchlorid 0,75 ätherische Ole 2,0 Äthylalkohol 3,0
Farbe 1,0
Emulgator (Natriumdodecyläthoxysulfat) 1,0
Natriumbenzoat 0,1
Wasser auf 100%
Die ätherischen Öle sind eine Mischung von 4 Gewichtsteilen Zitronengrasöl, 2,5 Teilen Zedernholzöl und 20 Teilen Kanadakiefernöl, vereinigt mit 5 Teilen Amylacetat und 10 Teilen Phenylacetaldehyd.
The invention relates to air treatment gels and, more particularly, to air treatment gels containing an improved gelling agent.
Air treatment preparations in gel form are known.
They usually contain an aqueous medium containing volatile air treatment components and a relatively small amount of a gelling agent that solidifies the formulation. Air treatment agents in this form are particularly easy to use and represent a much used consumer item.
In the air, the aqueous medium slowly evaporates from the gel and releases the air treatment components into the surrounding atmosphere. These components can contain substances such as disinfectants, bactericides, insecticides and odorous substances or perfumes or essential oils, which give the atmosphere a pleasant scent and / or combat or mask unpleasant smells.
Air treatment gels of this type are e.g. B. from US Pat. No. 2,691,615, which discloses the use of gelling agents such as alginates, gelatin, pectin, agar agar, karaya, tragacanth, starches, nitrocellulose preparations and the like in such preparations. In the patent mentioned, the gelling agents are characterized as substances which produce gels that show practically no syneresis (loss of fluid).
U.S. Patent No. 2,927,055 describes an improved gelling agent for use in air treatment gels. This agent contains mixtures of carrageenan, Locust bean gum, potassium chloride and sodium cellulose glycolate in critical proportions. These new gelling agents are said to have advantageous hydration and hardening rates.
In general, according to the prior art, e.g. B. according to the two above-mentioned USA patents, gelling agent gels used which show a minimum syneresis of 2-3% under the test conditions, d. H. lose liquid in amounts of at least 2-3% by weight, based on the gel, through gel contraction. Syneresis can occur during storage in connection with distribution and sale, especially when the gels are exposed to elevated temperatures. The loss of liquid components from such gel products prior to sale to the end user is undoubtedly disadvantageous.
Once sold to the end user, such fluid loss is even less desirable because fluid loss from a product such as an air treatment gel, when used in the home, can stain or attack surface finishes and fabrics.
An improved gelling agent for the formulation of air treatment compositions has now been found which offers an unusually low degree of synergy.
The new agent contains mixtures of certain carrageenan fractions, specifically the kappa and iota fractions, hereinafter referred to as K fractions and I fractions, respectively. Carrageenan is a natural gum that is available from Rhodophycaea (red algae), in particular red algae of the species Chondrus, Eucheuma and Gigartina. The material can generally be obtained by alkaline decomposition of these algae, followed by filtration, concentration, alcohol precipitation, vacuum drying and grinding. Three fractions, which are individually commercially available, were isolated from carrageenan, namely the K, I and L (Lamda) fractions. They are all galactans or polygalactoses, but have different sugar units.
The characteristic sugar units of the K fraction of carrageenan are D-galactose-4-sulfate and 3,6-anhydro-Dgalactose.
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The sugar units of fraction I contain D-galactose-4-sulfate and 3,6-anhydro-D-galactose-2-sulfate.
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The fractions differ z. B. with regard to their solubility in media such as cold water, salt and sugar solutions, and with regard to their reactions with cations.
It has been found that gelling agents containing the K and I fractions of carrageenan in mixtures in which the weight ratio of these components is between about 1.5: 1 and about 7: 1, less than 0.75% syneresis, usually show less than 0.50% syneresis. The degree of syneresis is usually measured by enclosing a weighed gel in an airtight container with a water-absorbent sponge or cloth, storing it for a period of time, usually one month, at 43 "C, and then determining the fluid loss of the gel.
The test method can also determine the amount of liquid lost due to condensation on the container wall and absorption, depending on whether the gel, the absorbent sponge or the absorbent cloth or both components are weighed to measure the liquid loss.
In the case of gelling agents with a high concentration of K-carrageenan, it is advantageous to stiffen the gel by adding calcium and / or potassium ions, usually in the form of the corresponding chlorides. Particularly firm gels can be obtained without calcium or potassium at weight ratios of the K- to I-carrageenan fraction between about 1.5: 1 and about 5: 1. A preferred mixture contains the K- and I-carrageenan fraction in a weight ratio of 3.5: 1.
In the air treatment gels according to the invention, the new gelling agents typically make up 1-6% by weight of the gel, while the aqueous medium containing the air treatment agents represents the remaining 9994%.
The aqueous medium normally contains the air treatment components in amounts of 1-10% by weight of the gel. As mentioned above, these components can be perfumes, bactericides, essential oils, insecticides, and the like, individually or in combination. Suitable substances are usually volatile at room temperature, compatible with one another (in a mixture) and easily dispersible in water.
Essential oils such as spruce, fir or pine oil, lemongrass oil, peppermint oil, winter green oil, cedarwood oil, Canada pine oil and the like are often used to combat common odors, either individually or in a mixture with one another, or with the numerous ones known in the art Mixture of odorous substances known aromatic esters, aldehydes, ketones and other compounds.
The air treatment agents are expediently dispersed in an aqueous medium with the aid of one or more conventional emulsifiers. There can be anionic emulsifiers such as alkyl sulfonates, alkyl sulfates or alkyl ether sulfates or, preferably, nonionic substances, such as various poly ethoxylate ethers, eg. B. the Alkylphenoxypolyäthoxyäther can be used, which are technically available under the trade name Tritone. Other nonionic emulsifiers are the sorbitan esters, as they are technically available under the trade name Tweens, or polyethoxylates of such sorbitan esters. These emulsifiers can usefully be contained in the aqueous medium in amounts of about 0.2% of the weight of the air treatment gel.
In order to inhibit separation of the gel when it is exposed to freezing temperatures during transport or storage, the aqueous medium can also contain up to about 10% of the gel weight of a water-miscible antifreeze agent, e.g. B. a low freezing point hydroxy compound such as ethanol, isopropanol, ethylene glycol, propylene glycol, hexylene glycol, cellosolve or the like.
In order to inhibit the growth of bacteria or fungi in the gels, it is advisable to add up to about 0.5% of the gel weight of a common bactericide, fungicide or preservative such as sodium benzoate, methyl, butyl or propyl p-hydroxybenzoate and the like, to be provided.
If the product is to be colored, pigment dispersions or water-soluble or oil-soluble dyes can be added. The addition of up to about 2% by weight of a 2.5% strength aqueous solution of sodium chlorophylline has proven to be advantageous since this substance not only acts as a color but also as an air freshener.
As mentioned above, the addition of calcium salts, particularly calcium chloride, in amounts of up to about 3% of the gel weight helps to stiffen or solidify the gel. For certain preparations, the addition of calcium enables the use of smaller amounts of gelling agent. Potassium salts, in particular potassium chloride, can also be added in the same amounts as calcium chloride and for the same purpose.
Finally, up to 1% by weight of other gelling agents can be combined with the carrageenan mixture present according to the invention in order to modify gel properties such as gel strength, the viscosity of the gel, the gel melting point or the suspension power of the gel and the like. Examples of such optional gelling agents include carboxyvinyl polymers such as those available under the trade name Carbopol, sodium cellulose glycolate, agar agar, locust bean gum and other natural gums, cellulose ethers such as those available under the trade names Cellosize and Methocel, and the like.
However, the presence of these optional additives is in no way necessary to achieve the low degree of syneresis which characterizes the mixed carrageenan gelling agents used according to the invention.
Air treatment gels according to the invention with the new gelling agents can generally be produced by first combining the powdered carrageenan fractions in the specified proportions, optionally together with other optional gelling agents; this material is then added to water heated to about 50 ° C. and the mixture agitated to hydrate the gel. The compilation is preferably carried out in a pressure vessel which is provided with a cooler to prevent the escape of volatile components. After the addition of the gelling agent is complete, the temperature of the mixture is slowly increased to about 90 ° C. and held at this value until the gelling agent is completely hydrated. The remaining components are then added.
After cooling to a temperature of about 62-74 C, depending on the concentration of the gelling agent, the liquid mass is poured to produce the shapes desired for the end product and then cooled. In general, the gels set at temperatures between about 50 and 55 "C.
Examples of the invention will now be described.
example 1
An air treatment gel is produced in the manner described above from the following components: Total%
K-carrageenan 2.33
I-carrageenan 0.67 essential oils 3.31 ethylene glycol 4.0
Color 1.0
Sodium chlorophylline (2.5% aqueous solution 0.5
Emulsifier (condensate of ethylene oxide and isooctylphenol; Triton-X 102) 1.88
Methyl p-hydroxybenzoate 0.1
Water to 100%
The essential oils are a mixture of 2 parts by weight of pine oil with 1 part by weight of winter green oil and lemongrass oil each. If desired, 0.5% potassium chloride can be dissolved in the aqueous phase if a firmer gel is to be formed.
Example 2
An air treatment gel was prepared by combining the following components in the manner indicated above: Total%
K-carrageenan 2.0
I-carrageenan 0.3
Calcium chloride 0.75 essential oils 2.0 ethyl alcohol 3.0
Color 1.0
Emulsifier (sodium dodecyl ethoxysulphate) 1.0
Sodium benzoate 0.1
Water to 100%
The essential oils are a mixture of 4 parts by weight of lemongrass oil, 2.5 parts of cedarwood oil, and 20 parts of Canada pine oil combined with 5 parts of amyl acetate and 10 parts of phenylacetaldehyde.