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Die vorliegende Erfindung betrifft Duftformkörper aus verpresstem teilchenförmigem Material, wobei das teilchenförmige Trägermaterial (zumindest im wesentlichen) wasserunlöslich ist. Sie betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines solchen Duftformkörpers sowie die Verwendung von solchen Duftformkörpern zur Raumbeduftung. Weiterhin betrifft sie ein Duftabgabesystem.
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Der Mensch sucht seit jeher nach Möglichkeiten sein Wohlbefinden zu steigern. Zu diesem Zwecke bedient er sich auch Düften und Wohlgerüchen. Insbesondere die Raumbeduftung bietet hier vielfältige Möglichkeiten, wobei die Verbreitung des Wohlgeruches über diverse Hilfsmittel wie z. B. Duftlampen, Duftbrunnen, Duftsprays, elektrische Beduftungsgeräte usw. erfolgen kann.
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Duftformkörper, wie z. B. Duftsteine sind auch gebräuchlich und zeichnen sich dadurch aus, dass sie so gut wie überall unauffällig platziert werden und völlig problemlos gehandhabt werden können.
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Aufgabe der vorliegenden Erfindung war es, einen Duftformkörper hervorzubringen, welcher eine langsame und gleichmäßige Duftabgabe ermöglicht.
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Der Gegenstand der Erfindung ist ein Duftformkörper umfassend verpresstes teilchenförmiges Trägermaterial, wobei das teilchenförmige Trägermaterial zumindest im wesentlichen wasserunlöslich ist.
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Ein erfindungsgemäßer Duftformkörper ist lagerstabil und ermöglicht eine gleichmäßige, lange andauernde Freisetzung der enthaltenen Riechstoffe.
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Im wesentlichen wasserunlöslich bedeutet hierbei eine Löslichkeit in Wasser bei 23°C von weniger als 10 g/100 g Wasser, bevorzugt von weniger als 8 g/100 g Wasser, bevorzugter von weniger als 5 g/100 g Wasser, noch bevorzugter von weniger als 2 g/100 g Wasser, vorzugsweise von weniger als 0,5 g/100 g Wasser, besonders bevorzugt von weniger als 0,1 g/100 g Wasser, ganz besonders bevorzugt von weniger als 0,05 g/100 g Wasser.
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Bevorzugt einsetzbare (zumindest im wesentlichen) wasserunlösliche Trägermaterialien sind anorganische Materialen. Beispiele für geeignete (zumindest im wesentlichen) wasserunlösliche Trägermaterialien sind z. B. Aluminiumsilicate (insbesondere Zeolith), pyrogene Kieselsäure, wasserunlösliche Metallphosphate, wie Kalziumphosphat, Ton, Bentonit, Calcit und/oder Dolomit.
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Nach einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung umfasst das teilchenförmige Trägermaterial somit ein (zumindest im wesentlichen) wasserunlösliches anorganisches Material, insbesondere ausgewählt aus Aluminiumsilicaten (insbesondere Zeolith), Ton, Bentonit, Calcit und/oder Dolomit. Insbesondere besteht das gesamte teilchenförmige Trägermaterial aus (zumindest im wesentlichen) wasserunlöslichem Material, wie z. B. den vorgenannten Stoffen.
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Der erfindungsgemäße Duftformkörper enthält erfindungsgemäß Riechstoffe. Nach einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung umfasst der Formkörper 1 bis 35 Gew.-%, vorzugsweise 5 bis 25 Gew.-%, insbesondere 10 bis 20 Gew.-% Riechstoffe. Diese Riechstoffbeladung führt zu guten Ergebnissen hinsichtlich Intensität und Dauerhaftigkeit des Dufteindruckes. Die Obergrenze für die Riechstoffe kann auch noch höher liegen, z. B. bei 40, 45 oder 50 Gew.-%, bezogen auf den gesamten Formkörper.
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Die einsetzbaren Riechstoffe sind insbesondere ausgewählt aus der Gruppe umfassend Riechstoffe natürlichen oder synthetischen Ursprungs, bevorzugt leichter flüchtige Riechstoffe, höhersiedende Riechstoffe, feste Riechstoffe und/oder haftfeste Riechstoffe.
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Besonders bevorzugt sind im Rahmen der vorliegenden Erfindung haftfeste Riechstoffe. Haftfeste Riechstoffe, die im Rahmen der vorliegenden Erfindung mit Vorteil einsetzbar sind, sind beispielsweise etherische Öle wie Angelikawurzelöl, Anisöl, Arnikablütenöl, Basilikumöl, Bayöl, Bergamottöl, Champacablütenöl, Edeltannenöl, Edeltannenzapfenöl, Elemiöl, Eukalyptusöl, Fenchelöl, Fichtennandelöl, Galbanumöl, Geraniumöl, Gingergrasöl, Guajakholzöl, Gurjunbalsamöl, Helichrysumöl, Ho-Öl, Ingweröl, Irisöl, Kajeputöl, Kalmusöl, Kamillenöl, Kampferöl, Kanagaöl, Kardamomenöl, Kassiaöl, Kiefernnadelöl, Kopaivabalsamöl, Korianderöl, Krauseminzeöl, Kümmelöl, Kuminöl, Lavendelöl, Lemongrasöl, Limetteöl, Mandarinenöl, Melissenöl, Moschuskörneröl, Myrrhenöl, Nelkenöl, Neroliöl, Niaouliöl, Olibanumöl, Orangenöl, Origanumöl, Palmarosaöl, Patschuliöl, Perubalsamöl, Petitgrainöl, Pfefferöl, Pfefferminzöl, Pimentöl, Pine-Öl, Rosenöl, Rosmarinöl, Sandelholzöl, Sellerieöl, Spiköl, Sternanisöl, Terpentinöl, Thujaöl, Thymianöl, Verbenaöl, Vetiveröl, Wacholderbeeröl, Wermutöl, Wintergrünöl, Ylang-Ylang-Öl, Ysop-Öl, Zimtöl, Zimtblätteröl, Zitronelöl, Zitronenöl sowie Zypressenöl. Der Einsatz dieser Riechstoffe führt zu besonders guten Ergebnissen hinsichtlich einer gleichmäßigen, lange andauernden Duftfreisetzung.
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Aber auch höhersiedende bzw. feste Riechstoffe natürlichen oder synthetischen Ursprungs können im Rahmen der vorliegenden Erfindung mit Vorteil eingesetzt werden. Zu diesen Verbindungen zählen die nachfolgend genannten Verbindungen sowie Mischungen aus diesen: Ambrettolid, α-Amylzimtaldehyd, Anethol, Anisaldehyd, Anisalkohol, Anisol, Anthranilsäuremethylester, Acetophenon, Benzylaceton, Benzaldehyd, Benzoesäureethylester, Benzophenon, Benzylalkohol, Benzylacetat, Benzylbenzoat, Benzylformiat, Benzylvalerianat, Borneol, Bornylacetat, α-Bromstyrol, n-Decylaldehyd, n-Dodecylalde-hyd, Eugenof, Eugenolmethylether, Eukalyptol, Farnesol, Fenchon, Fenchylacetat, Geranylacetat, Geranylformiat, Heliotropin, Heptincarbonsäuremethylester, Heptaldehyd, Hy-drochinon-Dimethylether, Hydroxyzimtaldehyd, Hydroxyzimtalkohol, Indol, Iron, Isoeugenol, Isoeugenolmethylether, Isosafrol, Jasmon, Kampfer, Karvakrol, Karvon, p-Kresol-methylether, Cumarin, p-Methoxyacetophenon, Methyl-n-amylketon, Methyl-anthranil-säure-methylester, p-Methylacetophenon, Methylchavikol, p-Methylchinolin, Methyl-β-naphthylketon, Methyl-n-nonylacetaldehyd, Methyl-n-nonylketon, Muskon, β-Naphtholethylether, β-Naphtholmethylether, Nerol, Nitrobenzol, n-Nonylaldehyd, Nonylakohol, n-Octylaldehyd, p-Oxy-Acetophenon, Pentadekanolid, β-Phenylethylalkohol, Phenylacetaldehyd-Dimethylacetal, Phenylessigsäure, Pulegon, Safrol, Salicylsäureisoamylester, Salicylsäuremethylester, Salicylsaurehexylester, Salicylsäürecyclohexylester, Santalol, Skatol, Terpineol, Thymen, Thymol, γ-Undelacton, Vanilin, Veratrumaldehyd, Zimtaldehyd, Zimatalkohol, Zimtsäure, Zimtsaureethylester, Zimtsäurebenzylester.
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Es können auch leichter flüchtige Riechstoffe mit Vorteil eingesetzt werden. Zu den leichter flüchtigen Riechstoffen zählen insbesondere die niedriger siedenden Riechstoffe natürlichen oder synthetischen Ursprung, die allein oder in Mischungen eingesetzt werden können. Beispiele für leichter flüchtige Riechstoffe sind Alkylisothiocyanate (Alkylsenföle), Butandion, Limonen, Linalool, Linaylacetat und -Propionat, Menthol, Menthon, Methyl-n-heptenon, Phellandren, Phenylacetaldehyd, Terpinylacetat, Zitral, Zitronellal.
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Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Erfindung umfasst der Formkörper das verpresste teilchenförmige Trägermaterial in Mengen von 30 bis 99 Gew.-%, vorzugsweise 50 bis 95 Gew.-%, insbesondere 70 bis 90 Gew.-%, bezogen auf den gesamten Formkörper.
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Neben Riechstoffen und dem teilchenförmige Trägermaterial kann der erfindungsgemäße Duftformkörper noch weitere Hilfsstoffe umfassen, wie z. B. Bindemittel. Nach einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung umfasst der Formkörper daher zumindest ein Bindemittel, vorzugsweise in Mengen von 0,1 bis 10 Gew.-%, vorteilhafterweise 1 bis 5 Gew.-%, bezogen auf den gesamten Formkörper, insbesondere umfassend Polyethylenglycole, Polyvinylpyrrolidone, Wachse, Cellulose-(Derivate) und/oder Kohlenhydrate (Mono-, Di-, Oligo- und Polysaccharide). Geeignete Obergrenzen für das Bindemittel können auch bei 4, 3, 2 oder 1 Gew.-% liegen, bezogen auf den gesamten Formkörper.
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Der Einsatz von im Wesentlichen wasserunlöslichen Bindemitteln, wie Wachsen kann besonders vorteilhaft sein, um z. B. eine partielle Wasserlöslichkeit des teilchenförmigen Trägermaterials, bestehend aus anorganischem Material, weiter zu reduzieren.
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Optional können auch saure Komponenten in dem Duftformkörper enthalten sein. Mit Hilfe dieser Komponenten kann z. B. anorganisches Material unlöslich oder noch unlöslicher gemacht werden. Somit ist bevorzugt, dass der Formkörper eine saure Komponente aufweist, vorzugsweise in Mengen von 0,01 bis 5 Gew.-%, vorteilhafterweise 0,1 bis 2 Gew.-%, bezogen auf den gesamten Formkörper, insbesondere umfassend Zitronensäure, Ameisensäure, Maleinsäure und/oder Salzsäure. Dies entspricht einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Erfindung.
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Zur Erzielung einer langsamen und gleichmäßigen Duftabgabe ist es besonders vorteilhaft, wenn der erfindungsgemäße Duftformkorper zumindest zu >80, >85 oder >90 Gew.-%, vorzugsweise zu >95 Gew.-%, insbesondere zu >97 Gew.-%, z. B. zu >98 oder 99 Gew.-% aus den Komponenten teilchenförmiges Trägermaterial sowie Riechstoffe besteht. Dies entspricht einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Erfindung.
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Wenn die enthaltenen Riechstoffe homogen in dem Duftformkörper, insbesondere in dem teilchenförmigen Material, verteilt sind, so liegt eine weitere bevorzugte Ausführungsform der Erfindung vor. Diese Verteilung ermöglicht eine besonders gute Duftabgabeleistung mit Blick auf Intensität und Dauerhaftigkeit des Dufteindruckes.
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Der erfindungsgemäße Duftformkörper ist ein beliebiger dreidimensionaler Körper. Allgemein mögliche Körper sind z. B. Ellipsoid, Pyramide, Zylinder, Antiprisma oder Parallelotop. Als Raumform kommen praktisch alle sinnvoll handhabbaren Ausgestaltungen in Betracht, beispielsweise die Ausbildung als Tafel, die Stab- bzw. Barrenform, Würfel, Quader und entsprechende Raumelemente mit ebenen Seitenflächen sowie insbesondere zylinderförmige Ausgestaltungen mit kreisförmigem oder ovalem Querschnitt usw. Erfindungsgemäß kann der dreidimensionaler Körper (zumindest annähernd) die Form unrunden, kantigen Grobkieses (Schotter) aufweisen. Es ist aber im Sinne der Erfindung besonders bevorzugt, wenn der Duftformkörper (zumindest im wesentlichen) keine scharfen Kanten oder Ecken aufweist, sondern (zumindest annähernd) eine ellipsoide oder sphärische Raumform aufweist, insbesondere kein Parallelotop ist. Beispielhaft kann hier die Form runden Kieses genannt werden. Runder Kieses resultiert aus den ursprünglich scharfkantigen Formen durch natürliche Abschleifvorgänge z. B. in Flüssen und Bächen. Raumformen, die solchen natürlichen Formen nachempfunden sind, sind besonders bevorzugt, denn sie zeigen ein besonders gutes Duftfreisetzungsprofil. Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform weist der erfindungsgemäße Duftformkörper, welcher vorzugsweise (zumindest im wesentlichen) keine scharfen Kanten oder Ecken aufweist, sondern vorzugsweise (zumindest annähernd) eine ellipsoide oder sphärische Raumform aufweist, eine Länge (größte Längenausdehnung) von 2 bis 10 cm, vorzugsweise 3 bis 7 cm, z. B. von 4 bis 5 cm, eine Breite (größte Breitenausdehnung) von 1 bis 7 cm, vorzugsweise von 2 bis 5 cm, insbesondere von 2,5 bis 3 cm sowie eine Höhe (größte Höhenausdehnung) von 0,5 bis 5 cm, vorzugsweise 1 bis 3 cm, insbesondere 2 bis 2,5 cm auf.
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Es ist insbesondere bevorzugt, dass der Formkörper einen Farbstoff umfasst, wobei dieser homogen in dem Duftformkörper, insbesondere in dem teilchenförmigen Material, verteilt ist. Besonders geeignete Farbstoffe sind alle natürlichen und synthetischen Farbstoffe, insbesondere solche, die gemeinhin als Lebensmittelfarbstoffe und Farbmittel für Kosmetika oder Waschmittel einsetzbar sind. Grundsätzlich sind die Farbstoffe so wählbar, dass sich ein beliebiger Farbreiz ergibt, z. B. blau, rot, grün, braun, beige, gelb, orange usw. Es ist aber bevorzugt, dass der Farbstoff so gewählt ist, dass der resultierende Farbreiz Braun, Beige, Weiß, Schwarz oder dunkler als Weiß und heller als Schwarz ist, insbesondere Grau ist.
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Der gesamte Duftformkörper ist vorzugsweise im wesentlichen wasserunlöslich, wobei wiederum die oben gegebene Definition für den Begriff „im wesentlichen wasserunlöslich” gilt.
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Ein weiterer Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist ein Verfahren zur Herstellung eines Duftformkörpers, wie zuvor beschrieben, wobei man teilchenförmiges Material, welches (zumindest im wesentlichen) wasserunlöslich ist und Riechstoffe enthält, zu einem Formkörper zusammenpresst, ggf. unter Hinzufügung von Bindemittel, insbesondere in Matrizen durch Ober- und Unterpreßstempel zusammenpresst. Dabei ist es bevorzugt, wenn zur Verpressung eine mechanische oder automatische Tablettenpresse eingesetzt wird.
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Zur Herstellung der Formkörper können z. B. partikelförmige Vorgemische in einer sogenannten Matrize zwischen zwei Stempeln zu einem festen Komprimat verdichtet werden. Dieser Vorgang, der im Folgenden kurz als Tablettierung bezeichnet wird, gliedert sich vorzugsweise in vier Abschnitte: Dosierung, Verdichtung, plastische Verformung und Ausstoßen.
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Zunächst wird das Vorgemisch in die Matrize eingebracht, wobei die Füllmenge und damit das Gewicht und die Form des entstehenden Formkörpers durch die Stellung des unteren Stempels und die Form des Preßwerkzeugs bestimmt werden. Die gleichbleibende Dosierung auch bei hohen Formkörperdurchsätzen wird vorzugsweise über eine volumetrische Dosierung des Vorgemischs erreicht. Im weiteren Verlauf der Tablettierung berührt der Oberstempel das Vorgemisch und senkt sich weiter in Richtung des Unterstempels ab. Bei dieser Verdichtung werden die Partikel des Vorgemisches näher aneinander gedrückt, wobei das Hohlraumvolumen innerhalb der Füllung zwischen den Stempeln kontinuierlich abnimmt. Ab einer bestimmten Position des Oberstempels (und damit ab einem bestimmten Druck auf das Vorgemisch) beginnt die plastische Verformung, bei der die Partikel zusammenfließen und es zur Ausbildung des Formkörpers kommt. Je nach den physikalischen Eigenschaften des Vorgemisches wird auch ein Teil der Vorgemischpartikel zerdrückt und es kommt bei noch höheren Drücken zu einer Sinterung des Vorgemischs. Bei steigender Prellgeschwindigkeit wird die Phase der elastischen Verformung immer weiter verkürzt, so dass die entstehenden Formkörper mehr oder minder große Hohlräume aufweisen können. Im letzten Schritt der Tablettierung wird der fertige Formkörper durch den Unterstempel aus der Matrize herausgedrückt und vorzugsweise durch nachfolgende Transporteinrichtungen wegbefördert. Zu diesem Zeitpunkt ist lediglich das Gewicht des Formkörpers endgültig festgelegt, da die Preßlinge aufgrund physikalischer Prozesse (Rückdehnung, kristallographische Effekte, Abkühlung etc.) ihre Form und Größe noch ändern können.
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Die Tablettierung erfolgt vorzugsweise in handelsüblichen Tablettenpressen, die prinzipiell mit Einfach- oder Zweifachstempeln ausgerüstet sein können. Im letzteren Fall wird nicht nur der Oberstempel zum Druckaufbau verwendet, auch der Unterstempel bewegt sich während des Preßvorgangs auf den Oberstempel zu, während der Oberstempel nach unten drückt. Für kleine Produktionsmengen werden vorzugsweise Exzentertablettenpressen verwendet, bei denen der oder die Stempel an einer Exzenterscheibe befestigt sind, die ihrerseits an einer Achse mit einer bestimmten Umlaufgeschwindigkeit montiert ist. Die Bewegung dieser Press-Stempel ist mit der Arbeitsweise eines üblichen Viertaktmotors vergleichbar. Die Verpressung kann mit je einem Ober- und Unterstempel erfolgen, es können aber auch mehrere Stempel an einer Exzenterscheibe befestigt sein, wobei die Anzahl der Matrizenbohrungen entsprechend erweitert ist.
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Bei Exzenterpressen wird der Unterstempel während des Preßvorgangs im Regelfall nicht bewegt. Eine Folge hiervon ist, dass der resultierende Formkörper einen Härtegradienten aufweist, d. h. in den Bereichen, die dem Oberstempel näher lagen, härter ist als in den Bereichen, die dem Unterstempel näherlagen.
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Für größere Durchsätze wählt man Rundlauftablettenpressen, bei denen auf einem sogenannten Matrizentisch eine größere Anzahl von Matrizen kreisförmig angeordnet ist. Die Zahl der Matrizen variiert je nach Modell zwischen 6 und 55. Jeder Matrize auf dem Matrizentisch ist ein Ober- und Unterstempel zugeordnet, wobei wiederum der Preßdruck aktiv nur durch den Ober- bzw. Unterstempel, aber auch durch beide Stempel aufgebaut werden kann. Der Matrizentisch und die Stempel bewegen sich um eine gemeinsame senkrecht stehende Achse, wobei die Stempel mit Hilfe schienenartiger Kurvenbahnen während des Umlaufs in die Positionen für Befüllung, Verdichtung, plastische Verformung und Ausstoß gebracht werden. An den Stellen, an denen eine besonders gravierende Anhebung bzw. Absenkung der Stempel erforderlich ist (Befallen, Verdichten, Ausstoßen), werden diese Kurvenbahnen durch zusätzliche Niederdruckstücke, Nierderzugschienen und Aushebebahnen unterstützt. Die Befüllung der Matrize erfolgt, über eine starr angeordnete Zufuhreinrichtung, den sogenannten Füllschuh, der mit einem Vorratsbehälter für das Vorgemisch verbunden ist. Der Preßdruck auf das Vorgemisch ist über die Preßwege für Ober- und Unterstempel individuell einstellbar, wobei der Druckaufbau durch das Vorbeirollen der Stempelschaftköpfe an verstellbaren Druckrollen geschieht.
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Rundlaufpressen können zur Erhöhung des Durchsatzes auch mit zwei Füllschuhen versehen werden, wobei zur Herstellung eines Formkörpers nur noch ein Halbkreis durchlaufen werden muss. Zur Herstellung zwei- und mehrschichtiger Formkörper werden mehrere Füllschuhe hintereinander angeordnet, ohne dass die leicht angepresste erste Schicht vor der weiteren Befüllung ausgestoßen wird. Durch geeignete Prozessführung sind auf diese Weise auch Mantel- und Punkttabletten herstellbar, die einen zwiebelschalenartigen Aufbau haben, wobei im Falle der Punkttabletten die Oberseite des Kerns bzw. der Kernschichten nicht überdeckt wird und somit sichtbar bleibt. Auch Rundlauftablettenpressen sind mit Einfach- oder Mehrfachwerkzeugen ausrüstbar, so dass beispielsweise ein äußerer Kreis mit 50 und ein innerer Kreis mit 35 Bohrungen gleichzeitig zum Verpressen benutzt werden.
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Nach dem Verpressen weisen die Formkörper eine hohe Stabilität auf.
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Selbstverständlich lassen sich die Formkörper im Rahmen der vorliegenden Erfindung ebenfalls mehrphasig, insbesondere mehrschichtig, ausgestalten. Die Formkörper können dabei in vorbestimmter Raumform und vorbestimmter Größe gefertigt werden.
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Weiterhin ist es bevorzugt, wenn das zu vierpressende Material Bindemittel und/oder Farbstoffe umfasst. Insbesondere ist es bevorzugt, wenn das zu vierpressende Material vor der Verpressung granuliert wurde.
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Ein weiterer Gegenstand der vorliegenden Erfindung liegt in der Verwendung von Duftformkörpern, wie zuvor beschrieben, zur Raumbeduftung.
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Ein weiterer Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist ein Duftabgabesystem umfassend ein offenes Hohlgefäß, wie insbesondere eine Schale, Vase oder ein Glasbehälter, sowie zumindest drei Duftformkörper, wie zuvor beschrieben.