DE102014225145A1

DE102014225145A1 - Verfahren zur Herstellung flüssiger, Tensid-enthaltender Zusammensetzungen mit Fließgrenze

Info

Publication number: DE102014225145A1
Application number: DE102014225145.1A
Authority: DE
Inventors: Luca Bellomi; Karl-Heinz Scheffler; Dr. Langenscheidt-Dabringhausen Nadine; Martina Hutmacher; Peter Schmiedel; Gerd Bösemann
Original assignee: Henkel AG and Co KGaA
Current assignee: Henkel AG and Co KGaA
Priority date: 2014-12-08
Filing date: 2014-12-08
Publication date: 2016-06-09
Also published as: WO2016091733A1; US20170267954A1; EP3230430A1; EP3230430B1

Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung flüssiger Zusammensetzungen mit Fließgrenze, welche ein oder mehrere Tenside enthalten, sowie die hieraus erhaltenen Zusammensetzungen.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung flüssiger Zusammensetzungen mit Fließgrenze, welche ein oder mehrere Tenside enthalten, sowie die hieraus erhaltenen Zusammensetzungen.
Flüssige, Tensid-enthaltende Zusammensetzungen sind aus dem Alltag nicht mehr wegzudenken. Einerseits handelt es sich hierbei um Körperpflegeprodukte, wie beispielsweise Shampoos, Duschgele oder Schaumbäder. Aber auch Wasch- oder Reinigungsmittel, wie Haushaltsreiniger, Weichspüler, Waschmittel für Wäsche, Bodenpflegemittel, Allesreiniger, manuelle Geschirrspülmittel, maschinelle Geschirrspülmittel oder Vollwaschmittel sind hiervon umfasst.
Ein Großteil dieser Zusammensetzungen wird heutzutage in einem Chargenprozess hergestellt. Der Chargenprozess, oft auch als Batchproduktion bezeichnet, ist ein diskontinuierliches Produktionsverfahren. Hier werden bestimmte Mengen von Einsatzstoffen gemäß einer vorgegebenen Rezeptur in einen Behälter gefördert und dort vermischt. Das Fassungsvermögen des Produktionsgefäßes, in welchem alle Bestandteile miteinander vermischt werden, begrenzt die Materialmenge, die in einer Charge oder einem Batch hergestellt wird.
In einem typischen Chargenprozess oder Batchprozess wird zunächst ein Reaktionsgefäß vollständig mit den Ausgangsstoffen, also den Edukten befüllt. Die Reaktion der Edukte miteinander hin zum Endprodukt erfolgt innerhalb des Reaktionsgefäßes. Ist die gegebenenfalls stattfindende Reaktion abgeschlossen, wird das Reaktionsgefäß vollständig entleert und die gewünschte Formulierung in geeignete Behälter zum Verkauf oder gegebenenfalls zur Lagerung gefüllt. Anschließend muss das Reaktionsgefäß auf die nächste Befüllung vorbereitet werden. Dies bedeutet eine gründliche Reinigung des Reaktionsgefäßes sowie gegebenenfalls der Leitungen, über welche die Ausgangsprodukte in das Reaktionsgefäß eingeführt werden, sowie die Durchführung anstehender Wartungsarbeiten.
Ein solcher Chargenprozess hat den Vorteil, dass die Formulierung der Rezeptur noch im Reaktionsgefäß bei Bedarf angepasst werden kann. Nachdosierungen einzelner Komponenten sind hier möglich. Unter Qualitätsaspekten ist hierzu berücksichtigen, dass die Möglichkeit der Chargenrückverfolgung besteht.
Nachteilig ist jedoch der große Platzbedarf. Ein Reaktionsgefäß wird immer vollständig gefüllt; das heißt, es werden immer große Mengen eines Produktes hergestellt. Ist eine Charge (oder ein Batch) hergestellt, muss sie zuerst verarbeitet werden, bevor ein weiterer Ansatz einer neuen Charge erfolgen kann. Ist eine direkte Weiterverarbeitung beziehungsweise Abfüllung nicht möglich, muss ein bereits hergestelltes Produkt außerhalb des Reaktionsgefäßes gelagert werden. Auch dies führt erneut zu einem hohen Platzbedarf sowie zur Entstehung weiterer Kosten.
Weiterhin erfordert der Wechsel in der Produktion von einem Produkt hin zu einem anderen einen großen Aufwand. Wird beispielsweise in einem ersten Chargenprozess ein Produkt hergestellt, welches einen bestimmten Farb- und einen bestimmten Geruchsstoff aufweist, so muss, bevor ein zweites Produkt mit einem unterschiedlichen Farb- und Geruchsprofil hergestellt wird, das Reaktionsgefäß sowie alle Zuleitungen gründlichst gereinigt werden, damit eine Verunreinigung der Chargen vermieden wird.
Neben dem diskontinuierlichen Chargenprozess sind auch kontinuierliche Verfahren zur Herstellung flüssiger, Tensid-enthaltender Zusammensetzungen bekannt. Kontinuierliche Prozesse bieten bessere Möglichkeiten zur Just-in-time-Produktion. Allerdings ist hier eine aufwendige Steuerung der einzelnen Prozessschritte notwendig. Im kontinuierlichen Prozess erfolgt die Durchmischung mittels statischer oder dynamischer Mischvorrichtungen nicht in einem Reaktionsgefäß wie im Chargenprozess. Vielmehr erfolgt die Durchmischung innerhalb einer Leitung. In diese Leitung werden die einzelnen Zutaten einer Rezeptur in einer vordefinierten Reihenfolge eindosiert. Am Ende dieser Leitung erfolgt unmittelbar die Abfüllung. Ein Nachdosieren oder Ändern der Konzentration einzelner Bestandteile ist hier nicht möglich. Es ist eine gezielte und kontrollierte Überwachung der Zugabe jedes einzelnen Bestandteils notwendig.
Bei der Herstellung von Körperpflege-, Wasch- oder Reinigungsmitteln ist zudem zu beachten, dass die Zugabe von festen Bestandteilen notwendig sein kann. Diese können jedoch ausschließlich in einem Chargenprozess zugegeben werden. Die Zugabe fester Bestandteile in einem kontinuierlichen Verfahren ist nicht möglich. In kontinuierlichen Verfahren können nur flüssige Komponenten dosiert werden.
Die Zugabe fester Additive zu entsprechenden Zusammensetzungen gehört jedoch heute zum Stand der Technik. Feststoffe in Flüssigkeiten stabil zu suspendieren ist häufig problematisch, insbesondere wenn sich die Feststoffe bezüglich der Dichte von der Flüssigkeit unterscheiden, neigen sie dazu zu sedimentieren oder aufzuschwimmen. Auch die Einarbeitung von bestimmten Wirkstoffen (beispielsweise Bleichmittel Enzyme, Parfüme, Farbstoffe usw.) in flüssige Wasch- und Reinigungsmittel kann zu Problemen führen. Beispielsweise können Unverträglichkeiten zwischen den einzelnen Wirkstoffkomponenten der flüssigen Wasch- und Reinigungsmittel auftreten. Dies kann zu unerwünschten Verfärbungen, Agglomerationen, Geruchsproblemen und Zerstörung von waschaktiven Wirkstoffen führen.
Der Verbraucher verlangt jedoch flüssige Wasch- und Reinigungsmittel, die auch nach Lagerung und Transport zum Zeitpunkt der Anwendung optimal ihre Wirkung entfalten. Dies bedingt, dass sich die Inhaltsstoffe des flüssigen Wasch- und Reinigungsmittels weder zuvor abgesetzt oder zersetzt noch verflüchtigt haben. Ein Konzept zur Einarbeitung empfindlicher, chemisch oder physikalisch inkompatibler sowie flüchtiger Komponenten besteht im Einsatz von Partikel und insbesondere Mikrokapseln, in denen diese Inhaltsstoffe lager- und transportstabil eingeschlossen sind.
Um ein stabiles Netzwerk in Körperpflege-, Wasch- oder Reinigungsmitteln zu generieren, in welchen Feststoffe stabil suspendiert werden können, werden häufig sogenannte Strukturmittel (structuring agents) angewendet, welche üblicherweise nach Aktivierung mit den restlichen Bestandteilen der Rezeptur, wie zum Beispiel Tenside, Lösungsmittel oder Gerüststoffen, zusammengemischt werden, wodurch ein strukturiertes Produkt mittels Erzeugung einer Fließgrenze erhalten wird. Eine solche externe Strukturierung kann beispielsweise durch den Einsatz von strukturierenden Gums, wie Xanthan Gum, Guar Gum, Johannisbrotkernmehl, Gellan Gum, Wellar Gum oder Carrageenan oder von Polyaracryllatverdickern erzielt werden. Aus ästhetischer Sicht ist es wünschenswert, dass die Mittel transparent oder wenigstens transluzent sind. Der Einsatz strukturierender Gums führt jedoch häufig zu trüben Zusammensetzungen.
In der WO 00/36078 werden transparente/transluzente Flüssigwaschmittel beschrieben, welche in der Lage sind, Partikel in einer Größe von 300 bis 5000 µm zu suspendieren, umfassend mindestens 15 Gew.-% Tensid und 0,01 bis 5 Gew.-% eines polymeren Gums. Die Anmeldung enthält keine Angaben, ob die Flüssigwaschmittel Fließgrenzen aufweisen.
Ein weiterer Nachteil bei Verwendung dieser Strukturierungs- oder Verdickungsmittel ist ihre Empfindlichkeit gegenüber ionischen Verbindungen, insbesondere gegenüber den in reinigenden Anwendungen obligaten anionischen Tensiden.
Bei hohen Konzentrationen an polymeren Verdickern in Systemen mit gleichzeitig hohen Konzentrationen an Anionentensiden können drastische Steigerungen der Viskosität erfolgen, die die Handhabbarkeit der Wasch- und Reinigungsmittel (beispielsweise pumpen, gießen oder dosieren) stark beeinträchtigen. Es ist auch nicht immer möglich, in elektrolyt- und/oder tensidreichen Systemen Fließgrenzen zu erzeugen.
In anderen Fällen können Fließgrenzen durch die Ausbildung einer lamellaren Struktur der Tenside erreicht werden. Dabei werden bestimmte Mengen an Tensiden, Co-Tensiden und anorganischem Salz miteinander gemischt, um die ursprünglich micellare Struktur der Tenside mittels der Co-Tenside und Salze in eine lamellare Struktur zu ändern. Entsprechende strukturierte Mittel sind beispielsweise in WO 2013/064357 A1 ausführlich beschrieben.
In der EP 1 466 959 A1 werden Fließgrenzen aufweisende Formulierungen mit hohen Mengen an anionischen Tensiden beschrieben, die keinen polymeren Verdicker, sondern anionische und kationische Tenside in einem bestimmten, zur Erzeugung einer Fließgrenze wirksamen Verhältnis aufweisen.
Bei der Herstellung entsprechend strukturierter Mittel mit Fließgrenze in einem diskontinuierlichen Chargenprozess ist der Herstellungsprozess mit dem Eintrag von Luft in die herzustellende Zusammensetzung verbunden. Dies ist nachteilig, da Schwankungen in der Dichte durch variablen Lufteintrag eine reproduzierbare und konstante Abfüllung erheblich erschweren, wenn nicht sogar unmöglich machen. Darüber hinaus besteht die Möglichkeit, dass die Luftbläschen bei geringen Fließgrenzen zu flotieren beginnen und dabei die Trennung der Zusammensetzung verursachen.
Um ein stabiles strukturiertes Produkt mit einer Fließgrenze zu erreichen, in welchem auch Feststoffe homogen suspendiert werden können, wäre es daher wünschenswert, ein Verfahren bereitzustellen, in welchem der Eintrag von Luft vermieden werden kann. Eine Lösung wird hier in WO 2011/056953 A1 und in WO 2011/056947 A1 vorgeschlagen. Hier wird das Produkt auf herkömmliche Weise in einem diskontinuierlichen Verfahren hergestellt und anschließend entgast. Alternativ könnte das erhaltene Produkt in einer Zentrifuge entlüftet werden. Beide Verfahren erhöhen jedoch den apparativen Aufwand der Herstellung. Zudem sind die benötigten Anlagen kostenintensiv und es werden Produktionsflexibilität und -kapazität negativ beeinträchtigt. Weiterhin sind nicht alle in einer flüssigen Zusammensetzung enthaltenen Bestandteile derart stabil, dass sie gegenüber in einem Entlüftungsverfahren im Vakuum oder den in einem Zentrifugationsverfahren auftretenden Fliehkräften stabil sind, so dass hier insbesondere die Neu- oder Weiterentwicklung von Rezepturen erschwert wird.
Es besteht daher Bedarf an der Bereitstellung eines Verfahrens, mit welchem flüssige Tensid-enthaltende Zusammensetzungen mit Fließgrenze hergestellt werden können. In dem Verfahren sollte keine oder möglichst wenig Luft in die Zusammensetzung eingetragen werden. Dabei sollten nicht nur flüssige sondern auch feste Ausgangsstoffe als Edukte eingesetzt werden können.
Ein Stoff, z.B. eine Zusammensetzung ist gemäß Definition der Erfindung festförmig, wenn sie bei 25 °C und 1013 mbar im festen Aggregatzustand vorliegt.
Ein Stoff, z.B. eine Zusammensetzung ist gemäß Definition der Erfindung flüssig, wenn sie bei 25 °C und 1013 mbar im flüssigen Aggregatzustand vorliegt. Dabei umfasst flüssig auch gelförmig.
Überraschenderweise hat sich gezeigt, dass ein annähernd luftfreies Herstellungsverfahren, in dem sowohl flüssige als auch feste Ausgangsstoffe eingesetzt werden können, dadurch realisiert werden kann, dass in einem ersten Schritt in einem Chargenprozess eine Grundrezeptur hergestellt wird, welche dann in einem zweiten Schritt differenziert wird.
Die der vorliegenden Erfindung zu Grunde liegende Aufgabe wird daher gelöst durch ein Verfahren zur Herstellung einer flüssigen, Tensid-enthaltenden Zusammensetzung mit Fließgrenze, in welchem in einem ersten Schritt in einem Chargenprozess eine Grundrezeptur umfassend wenigstens ein Tensid und wenigstens ein Lösungsmittel hergestellt und diese Grundrezeptur in einem nachfolgenden zweiten Schritt in einem kontinuierlichen Verfahren differenziert wird.
Die Zusammensetzung weist erfindungsgemäß eine Fließgrenze auf. Unter der Fließgrenze wird in der Rheologie diejenige Schubspannung (in Pa) verstanden, unterhalb derer sich eine Probe ausschließlich oder zumindest weitgehend elastisch verformt und oberhalb derer eine irreversible, plastische Verformung, also ein Fließen stattfindet.
Die Fließgrenze der flüssigen, Tensid-enthaltenden Zusammensetzung wird mit einem absolut messendem Rotationsrheometer der Firma TA-Instruments, Typ AR G2 (schubspannungskontrolliertes Rheometer, Kegel-Platte Messsystem mit 40 mm Durchmesser, 2° Kegelwinkel, 20°C) gemessen. Hierbei handelt es sich um ein so genanntes schubspannungskontrolliertes Rheometer. Hier werden die Proben im Rheometer mit einer mit der Zeit ansteigenden Schubspannung σ (t) beaufschlagt. Beispielsweise kann die Schubspannung im Laufe von 30 Minuten vom kleinstmöglichen Wert (zum Beispiel 0,01 Pa) auf zum Beispiel 100 Pa gesteigert werden. Als Funktion dieser Schubspannung σ wird die Deformation γ der Probe gemessen. Die Deformation wird in einem doppellogarithmischen Plot gegen die Schubspannung aufgetragen (log γ gegen log σ). Sofern die untersuchte Probe eine Fließgrenze aufweist, kann man diese durch eine sprunghafte Änderung der Kurve erkennen. Unterhalb einer gewissen Schubspannung findet man eine rein elastische Deformation. Die Steigung der Kurve γ(σ) (log-log-Plot) in diesem Bereich ist eins. Oberhalb dieser Schubspannung beginnt viskoses Fließen und die Steigung der Kurve ist sprunghaft höher. Diejenige Schubspannung, bei der das Abknicken der Kurve erfolgt, also der Übergang von der elastischen in eine plastische Deformation, markiert die Fließgrenze. Eine bequeme Bestimmung der Fließgrenze (= Knick der Kurve) ist durch Anlegen von Tangenten an die beiden Kurventeile möglich. Proben ohne Fließgrenze weisen keinen charakteristischen Knick in der Funktion γ(σ) auf.
Die erfindungsgemäße Zusammensetzung weist bevorzugt eine Fließgrenze im Bereich von 0,01 Pa bis 50 Pa, bevorzugt von 0,1 Pa bis 10 Pa, besonders bevorzugt von 0,5 Pa bis 5 Pa auf. Dabei sind solche Zusammensetzungen besonders bevorzugt, die eine Fließgrenze von maximal 10 Pa aufweisen. Solche sind besonders gut abfüllbar und von dem Verbraucher gut dosierbar.
Erfindungsgemäß umfasst die Grundrezeptur wenigstens ein Tensid und wenigstens ein Lösungsmittel. Die Grundrezeptur kann somit ein oder mehrere Tenside aufweisen. Diese Tenside sind ausgewählt aus der Gruppe, die aus anionischen, kationischen, zwitterionischen, nichtionischen Tensiden sowie deren Mischungen besteht. Umfasst die Zusammensetzung mehrere Tenside, so kann es sich hierbei beispielsweise um mehrere unterschiedliche nichtionische Tenside handelt. Es ist jedoch auch möglich, dass die Zusammensetzung beispielsweise sowohl nichtionische als auch anionische Tenside umfasst. Analog gilt dies für die anderen Tenside. Vorzugsweise umfasst die Grundrezeptur wenigstens ein anionisches Tensid sowie wenigstens ein nichtionisches Tensid.
Der Anteil an Tensid in der Endzusammensetzung beträgt vorzugsweise 0,1–40 Gew.-% Tensid, weiter bevorzugt 5 bis 30 Gew.-% Tensid, noch mehr bevorzugt 10–25 Gew.-% Tensid.
Umfasst die Grundrezeptur ein anionisches Tensid, so ist dieses bevorzugt ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus C_9-13-Alkylbenzolsulfonaten, Olefinsulfonaten, C_12-18-Alkansulfonaten, Estersulfonaten, Alk(en)ylsulfaten, Fettalkohohlethersulfaten und Mischungen daraus. Es hat sich gezeigt, dass sich diese Sulfonat- und Sulfat-Tenside besonders gut zur Herstellung stabiler flüssiger Zusammensetzungen mit Fließgrenze eignen. Flüssige Zusammensetzungen, die als anionisches Tensid C_9-13-Alkylbenzolsulfonate und Fettalkoholethersulfate umfassen, weisen besonders gute, dispergierende Eigenschaften auf. Als Tenside vom Sulfonat-Typ kommen dabei vorzugsweise C_9-13-Alkylbenzolsulfonate, Olefinsulfonate, das heißt Gemische aus Alken- und Hydroxyalkansulfonaten sowie Disulfonaten, wie man sie beispielsweise aus C_12-18-Monoolefinen mit end- oder innenständiger Doppelbindung durch Sulfonieren mit gasförmigem Schwefeltrioxid und anschließende alkalische oder saure Hydrolyse der Sulfonierungsprodukte erhält, in Betracht. Geeignet sind auch C_12-18-Alkansulfonate und die Ester von α-Sulfofettsäuren (Estersulfonate), zum Beispiel die α-sulfonierten Methylester der hydrierten Kokos-, Palmkern- oder Talgfettsäuren.
Als Alk(en)ylsulfate werden die Alkali- und insbesondere die Natriumsalze der Schwefelsäurehalbester der C₁₂-C₁₈-Fettalkohole, beispielsweise aus Kokosfettalkohol, Talgfettalkohol, Lauryl-, Myristyl-, Cetyl- oder Stearylalkohol oder der C₁₀-C₂₀-Oxoalkohole und diejenigen Halbester sekundärer Alkohole dieser Kettenlängen bevorzugt. Aus waschtechnischem Interesse sind die C₁₂-C₁₆-Alkylsulfate und C₁₂-C₁₅-Alkylsulfate sowie C₁₄-C₁₅-Alkylsulfate bevorzugt. Auch 2,3-Alkylsulfate sind geeignete anionische Tenside.
Auch Fettalkoholethersulfate, wie die Schwefelsäuremonoester der mit 1 bis 6 Mol Ethylenoxid ethoxylierten geradkettigen oder verzweigten C_7-21-Alkohole, wie 2-Methyl-verzweigte C_9-11-Alkohole mit im Durchschnitt 3,5 Mol Ethylenoxid (EO) oder C_12-18-Fettalkohole mit 1 bis 4 EO, sind geeignet.
Es ist bevorzugt, dass die erfindungsgemäße flüssige Zusammensetzung eine Mischung aus Sulfonat- und Sulfat-Tensiden enthält. In einer besonders bevorzugten Ausführungsform enthält die flüssige Zusammensetzung C_9-13-Alkylbenzolsulfonate und Fettalkoholethersulfate als anionisches Tensid.
Zusätzlich zu dem anionischen Tensid kann die flüssige Zusammensetzung in der Grundrezeptur auch Seifen enthalten. Geeignet sind gesättigte und ungesättigte Fettsäureseifen, wie die Salze der Laurinsäure, Myristinsäure, Palmitinsäure, Stearinsäure, (hydrierten) Erucasäure und Behensäure sowie insbesondere aus natürlichen Fettsäuren, zum Beispiel Kokos-, Palmkern-, Olivenöl- oder Talgfettsäuren, abgeleitete Seifengemische.
Die anionischen Tenside sowie die Seifen können in Form ihrer Natrium-, Kalium- oder Magnesium- oder Ammoniumsalze vorliegen. Vorzugsweise liegen die anionischen Tenside in Form ihrer Natriumsalze vor. Weitere bevorzugte Gegenionen für die anionischen Tenside sind auch die protonierten Formen von Cholin, Triethylamin, Monoethanolamin oder Methylethylamin.
Die Grundrezeptur kann neben dem anionischen Tensid auch wenigstens ein nichtionisches Tensid aufweisen. Das nichtionische Tensid umfasst alkoxylierte Fettalkohole, alkoxylierte Fettsäurealkylester, Fettsäureamide, alkoxylierte Fettsäureamide, Polyhydroxyfettsäureamide, Alkylphenolpolyglycolether, Aminoxide, Alkylpolyglucoside und Mischungen daraus.
Als nichtionisches Tensid werden vorzugsweise alkoxylierte, vorteilhafterweise ethoxylierte, insbesondere primäre Alkohole mit vorzugsweise 8 bis 18 C-Atomen und durchschnittlich 4 bis 12 Mol Ethylenoxid (EO) pro Mol Alkohol eingesetzt, in denen der Alkoholrest linear oder bevorzugt in 2-Stellung methylverzweigt sein kann beziehungsweise lineare und methylverzweigte Reste im Gemisch enthalten kann, so wie sie üblicherweise in Oxoalkoholresten vorliegen. Insbesondere sind jedoch Alkoholethoxylate mit linearen Resten aus Alkoholen nativen Ursprungs mit 12 bis 18 C-Atomen, zum Beispiel aus Kokos-, Palm-, Talgfett- oder Oleylalkohol, und durchschnittlich 5 bis 8 EO pro Mol Alkohol bevorzugt. Zu den bevorzugten ethoxylierten Alkoholen gehören beispielsweise C_12-14-Alkohole mit 4 EO oder 7 EO, C_9-11-Alkohol mit 7 EO, C_13-15-Alkohole mit 5 EO, 7 EO oder 8 EO, C_12-18-Alkohole mit 5 EO oder 7 EO und Mischungen aus diesen. Die angegebenen Ethoxylierungsgrade stellen statistische Mittelwerte dar, die für ein spezielles Produkt eine ganze oder eine gebrochene Zahl sein können. Bevorzugte Alkoholethoxylate weisen eine eingeengte Homologenverteilung auf (narrow range ethoxylates, NRE). Zusätzlich zu diesen nichtionischen Tensiden können auch Fettalkohole mit mehr als 12 EO eingesetzt werden. Beispiele hierfür sind Talgfettalkohol mit 14 EO, 25 EO, 30 EO oder 40 EO. Auch nichtionische Tenside, die EO- und PO-Gruppen zusammen im Molekül enthalten, sind erfindungsgemäß einsetzbar. Geeignet sind ferner auch eine Mischung aus einem (stärker) verzweigten ethoxylierten Fettalkohol und einem unverzweigten ethoxylierten Fettalkohol, wie beispielsweise eine Mischung aus einem C_16-18-Fettalkohol mit 7 EO und 2-Propylheptanol mit 7 EO. Insbesondere bevorzugt enthält das Wasch-, Reinigungs-, Nachbehandlungs- oder Waschhilfsmittel einen C_12-18-Fettalkohol mit 7 EO oder einen C_13-15-Oxoalkohol mit 7 EO als nichtionisches Tensid.
Die erfindungsgemäß hergestellte Zusammensetzung umfasst in ihrer Grundrezeptur weiterhin ein oder mehrere Lösungsmittel. Hierbei kann es sich um Wasser und/oder nichtwässrige Lösungsmittel handeln. Bevorzugt enthält die Grundrezeptur Wasser als Hauptlösungsmittel. Die Grundrezeptur kann weiterhin nichtwässrige Lösungsmittel umfassen. Geeignete nichtwässrige Lösungsmittel umfassen ein- oder mehrwertige Alkohole, Alkanolamine oder Glykolether. Vorzugsweise werden die Lösungsmittel ausgewählt aus Ethanol, n-Propanol, i-Propanol, Butanolen, Glykol, Propandiol, Butandiol, Methylpropandiol, Glycerin, Diglykol, Propyldiglycol, Butyldiglykol, Hexylenglycol, Ethylenglykolmethylether, Ethylenglykolethylether, Ethylenglykolpropylether, Ethylenglykolmono-n-butylether, Diethylenglykolmethylether, Diethylenglykolethylether, Propylenglykolmethylether, Propylenglykolethylether, Propylenglykolpropylether, Dipropylenglykolmonomethylether, Dipropylenglykolmonoethylether, Methoxytriglykol, Ethoxytriglykol, Butoxytriglykol, 1-Butoxyethoxy-2-propanol, 3-Methyl-3-methoxybutanol, Propylen-glykol-t-butylether, Di-n-octylether sowie Mischungen dieser Lösungsmittel.
Im ersten Schritt des erfindungsgemäßen Verfahrens wird in einem herkömmlichen Chargenprozess oder Batchverfahren eine Grundrezeptur hergestellt, welche insbesondere eine Viskosität von 1000 mPa·s oder weniger, insbesondere 200 bis 800 mPa·s, besonders 400 bis 700 mPa·s aufweist. Die Viskosität wird bei einer Temperatur von 20 °C bestimmt (Viskosimeter HATDV II von Brookfield, 20 U/min Spindel 2). Im Chargenprozess wird der Grundrezeptur Luft beigefügt. Aufgrund der geringen Viskosität kann diese Luft jedoch aus der Grundrezeptur innerhalb kürzester Zeit ohne jegliches Zutun entweichen, so dass im Endeffekt ein annähernd luftfreies Produkt erhalten wird.
Neben dem wenigstens einen Tensid sowie dem wenigstens einen Lösungsmittel kann die Grundrezeptur weiterhin Gerüststoffe und/oder alkalische Substanzen umfassen. Als Gerüststoffe sind beispielsweise polymere Polycarboxylate geeignet. Dies sind beispielsweise die Alkalimetallsalze der Polyacrylsäure oder der Polymethacrylsäure, zum Beispiel solche mit einer relativen Molekülmasse von 600 bis 750.000 g / mol.
Geeignete Polymere sind insbesondere Polyacrylate, die bevorzugt eine Molekülmasse von 1.000 bis 15.000 g / mol aufweisen. Aufgrund ihrer überlegenen Löslichkeit können aus dieser Gruppe wiederum die kurzkettigen Polyacrylate, die Molmassen von 1.000 bis 10.000 g / mol, und besonders bevorzugt von 1.000 bis 5.000 g / mol, aufweisen, bevorzugt sein.
Geeignet sind weiterhin copolymere Polycarboxylate, insbesondere solche der Acrylsäure mit Methacrylsäure und der Acrylsäure oder Methacrylsäure mit Maleinsäure. Zur Verbesserung der Wasserlöslichkeit können die Polymere auch Allylsulfonsäuren, wie Allyloxybenzolsulfonsäure und Methallylsulfonsäure, als Monomer enthalten.
Als Gerüststoffe, die in der erfindungsgemäßen Zusammensetzung enthalten sein können, sind insbesondere auch Silikate, Aluminiumsilikate (insbesondere Zeolithe), Carbonate, Salze organischer Di- und Polycarbonsäuren sowie Mischungen dieser Stoffe zu nennen.
Organische Gerüststoffe, welche weiterhin in der erfindungsgemäßen Zusammensetzung vorhanden sein können, sind beispielsweise die in Form ihrer Natriumsalze einsetzbaren Polycarbonsäuren, wobei unter Polycarbonsäuren solche Carbonsäuren verstanden werden, die mehr als eine Säurefunktion tragen. Beispielsweise sind dies Citronensäure, Adipinsäure, Bernsteinsäure, Glutarsäure, Äpfelsäure, Weinsäure, Maleinsäure, Fumarsäure, Zuckersäuren, Aminocarbonsäuren, Nitrilotriessigsäure (NTA), Methylglycindiessigsäure (MGDA) und deren Abkömmlinge sowie Mischungen aus diesen. Bevorzugte Salze sind die Salze der Polycarbonsäuren wie Citronensäure, Adipinsäure, Bernsteinsäure, Glutarsäure, Weinsäure, Zuckersäuren und Mischungen aus diesen.
Bevorzugt werden allerdings lösliche Gerüststoffe, wie beispielsweise Citronensäure, oder Acrylpolymere mit einer Molmassen von 1.000 bis 5.000 g / mol in der Grundrezeptur eingesetzt.
Alkalische Substanzen oder Waschalkalien sind im Sinne der vorliegenden Erfindung Chemikalien zur Anhebung und Stabilisierung des pH-Wertes der Zusammensetzung.
Insbesondere werden im Chargenprozess bevorzugt diejenigen Bestandteile der Zusammensetzung zur Grundrezeptur beigegeben, welche ausschließlich in einem diskontinuierlichen Verfahren zudosiert werden können. Dies sind insbesondere solche Bestandteile, welche ausschließlich als Feststoff vorliegen und somit in einem kontinuierlichen Verfahren nicht in eine Zusammensetzung eingeführt werden können. Beispielsweise betrifft dies Zitronensäure und deren Salze, wie beispielsweise Natrium-Zitrat, oder Borsäure. Diese müssen als Lösung oder Suspension eingebracht werden.
Erfindungsgemäß erfolgt dann in einem dem ersten Schritt nachfolgenden zweiten Schritt eine Differenzierung der Grundrezeptur. Diese erfolgt in einem kontinuierlichen Verfahren. Dabei ist es möglich, die im ersten Schritt erhaltene Grundrezeptur unmittelbar in ein kontinuierliches Verfahren überzuleiten. Es ist jedoch auch möglich, die Grundrezeptur zunächst zu lagern und erst bei Bedarf im kontinuierlichen Verfahren einzusetzen.
Differenzierung im Sinne der vorliegenden Erfindung bedeutet, dass eine Grundrezeptur, welche für mehrere unterschiedliche flüssige, Tensid-enthaltene Zusammensetzungen gleich ist, dann zum eigentlichen gewünschten Endprodukt hin differenziert wird. In diesem zweiten Schritt werden nur die Stoffe zur Grundrezeptur zudosiert, die wichtig für die Charakteristik des später erhaltenen Endprodukts, also der erfindungsgemäß hergestellten flüssigen, Tensid-enthaltenden Zusammensetzung sind, wie beispielsweise Farbstoffe, Parfümzusammensetzungen, Enzyme Farbstoffe, Parfümkapseln, Microbeads, Trübungsmittel, Farb-Transfer-Inhibitoren (Dye Transfer Inhibitors DTI), Aufheller, Salzlösungen, Co-Tenside oder Wasser.
Das kontinuierliche Verfahren ist dadurch gekennzeichnet, dass innerhalb der Anlage, in der das kontinuierliche Verfahren stattfindet, ein Überdruck herrscht. Die Grundrezeptur wird dabei durch ein Leitungssystem geleitet. Mittels Pumpen wird die Fließgeschwindigkeit der Zusammensetzung und damit auch der Druck in dem Leitungssystem gesteuert. An dem Leitungssystem angebrachte Drucksensoren erlauben es, über eine Rückkopplung zu den Pumpen, den Druck innerhalb des Leitungssystems zu kontrollieren. Beispielsweise können Drucksensoren der Firma Endress und Hauser, Deutschland zum Einsatz kommen. Die Leitung, in welche die Grundrezeptur eingeleitet wird, wird Hauptstrom genannt. In diese Leitung werden die weiteren Komponenten dosiert, um die Grundrezeptur zu differenzieren. Das kontinuierliche Verfahren unter Überdruck erlaubt es, einen Gas-/Lufteintrag in die Zusammensetzung zu vermeiden. Vorzugsweise wird das kontinuierliche Verfahren bei einem gegenüber dem Umgebungsdruck erhöhten Druck von 0,1 bis 6 bar, insbesondere von 0,5 bis 4 bar durchgeführt.
In diesem kontinuierlichen Verfahren werden in einer kontinuierlichen Anlage alle Stoffe in flüssiger Form in eine Leitung zusammen dosiert und mittels dynamischer und/oder statischer Mischer homogenisiert. Da sie nur mit flüssigen Stoffen betrieben werden können, können erfindungsgemäß im zweiten Schritt nur flüssige Produkte zur Differenzierung der Grundrezeptur eingesetzt werden. Flüssige Produkte im Sinne der vorliegenden Erfindung sind Flüssigkeiten oder Lösungen von Feststoffen in einem geeigneten Lösungsmittel ebenso wie stabile Suspensionen, Dispersionen oder Emulsionen.
Die Differenzierung verläuft entlang des Hauptstroms, durch den die Grundrezeptur fließt. Dabei können die zu dosierenden Zusammensetzungen vorgemischt werden und zusammen in den Hauptstrom dosiert werden oder einzeln oder in verschiedenen Kombinationen aus z.B. 2–3 Komponenten über separate Zuleitungen in den Hauptstrom dosiert werden. Bevorzugt ist dabei, dass sich an der Stelle, an der die Dosierung in den Hauptstrom erfolgt, ein Mischer, insbesondere ein statischer Mischer, befindet, der die schnelle und homogene Verteilung der dosierten Mittel in dem Hauptstrom sicherstellt. Dabei können zum Beispiel Farbstoffe, Mikrokapseln und Parfüm getrennt voneinander in den Strom dosiert werden. Von der Einleitung der Grundrezeptur aus gesehen, kann also zunächst das Parfüm und in einem nachgeschalteten Schritt der Farbstoff dosiert werden. Die Reihenfolge der Dosierung kann aber auch in umgekehrter Reihenfolge erfolgen, also zunächst Farbstoff und dann Parfüm. Grundsätzlich ist es bevorzugt, solche Substanzen als letztes zu Dosieren, die schon in geringen Mengen die Grundrezeptur verändern. Wird zum Beispiel zunächst ein Farbstoff in die Grundrezeptur dosiert und erst in einem späteren Schritt das Parfüm oder eine andere Substanz, ist der Weg, den der Farbstoff durch die Anlage beschreitet, lang, sodass bei einem Rezepturwechsel deutlich mehr Reinigungsaufwand zu leisten ist, um auch die letzten Spuren Farbstoff zu entfernen. Daher kann es vorteilhaft sein, Farbstoffe zuletzt in den Hauptstrom zu dosieren, um einen schnellen und günstigen Wechsel des Farbstoffs zu ermöglichen. Auch der Ort der Dosierung von Parfüm ist in dieser Hinsicht zu bestimmen. Jedoch ist für den Verbraucher die optische Wahrnehmung stärker als die Geruchsspezifische, sodass im Zweifel der Farbstoff nach dem Parfüm zu dosieren ist, um zu vermeiden, dass der Verbraucher unbeabsichtigte Produktverfärbungen durch Rezepturwechsel wahrnimmt.
Erfindungsgemäß erfolgt die Differenzierung insbesondere durch die Zugabe von einem oder mehreren Co-Tensiden und/oder einem oder mehreren Elektrolyten. Durch das Co-Tensid oder die Co-Tenside wird die micellare Struktur der Tenside in der Grundrezeptur verändert. Durch einen oder mehrere Elektrolyte kann diese Wirkung verstärkt werden. Hierdurch entsteht eine lamellare Struktur der Tenside. Entsprechende strukturierte Wasch- oder Reinigungsmittel mit Fließgrenze sind im Stand der Technik beispielsweise in WO 2013/064357 A1 beschrieben. Auf den Inhalt diese Anmeldung wird vollumfänglich Bezug genommen.
Co-Tenside im Sinne der vorliegenden Erfindung sind amphiphile Moleküle mit kleiner, hydrophiler Kopfgruppe. In einem binären System mit Wasser sind diese Co-Tenside oftmals nur schwach oder gar nicht löslich. Entsprechend bilden sie dort auch keine Micellen aus. In Gegenwart der Tenside der Grundrezeptur werden die Co-Tenside in deren Assoziate eingebaut und verändern dadurch die Morphologie dieser Assoziate. Aus den Kugelmicellen werden Stäbchen- und/oder Scheibchenmicellen. Bei einem ausreichend hohem Gesamttensidgehalt kommt es zu der Ausbildung lamellarer Phasen beziehungsweise Strukturen.
Das Co-Tensid ist vorzugsweise ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus alkoxylierten C₈-C₁₈-Fettalkoholen mit einem Alkoxylierungsgrad ≤ 3, aliphatischen C₆-C₁₄-Alkoholen, aromatischen C₆-C₁₄-Alkoholen, aliphatischen C₆-C₁₂-Dialkoholen, Monoglyceride von C₁₂-C₁₈-Fettsäuren, Monoglycerinether von C₈-C₁₈-Fettalkoholen und Mischungen daraus. Weitere geeignete Co-Tenside sind 1-Hexanol, 1-Heptanol, 1-Octanol, 1,2-Octandiol, Stearinmonoglycerin und Mischungen daraus.
Ebenso eignen sich Duftalkohole wie beispielsweise Geraniol, Nerol, Citronellol, Linalool, Rhodinol und andere Terpenalkohole oder Duftaldehyde wie Lilial oder Decanal als Co-Tenside.
Bevorzugte Co-Tenside sind C₁₂-C₁₈-Fettalkohole mit einem Alkoxylierungsgrad ≤ 3. Diese Co-Tenside werden besonders gut in die bevorzugten Assoziate aus anionischem und nichtionischem Tensid eingebaut.
Geeignete alkoxylierte C₁₂-C₁₈-Fettalkohole mit einem Alkoxylierungsgrad ≤ 3 umfassen beispielsweise i-C₁₃H₂₇O(CH₂CH₂O)₂H, i-C₁₃H₂₇O(CH₂CH₂O)₃H, C_12-14-Alkohol mit 2 EO, C_12-14-Alkohol mit 3 EO, C_13-15-Alkohol mit 3 EO, C_12-18-Alkohole mit 2 EO und C_12-18-Alkohole mit 3 EO.
Ein Elektrolyt im Sinne der vorliegenden Erfindung ist ein anorganisches Salz. Bevorzugte anorganische Salze umfassen Natriumchlorid, Kaliumchlorid, Natriumsulfat, Natriumcarbonat, Kaliumsulfat, Kaliumcarbonat, Natriumhydrogencarbonat, Kaliumhydrogencarbonat, Calciumchlorid, Magnesiumchlorid und Mischungen daraus. Besonders stabile Zusammensetzungen werden bei Einsatz von Natriumchlorid oder Mischungen von Natriumchlorid und Kaliumsulfat erhalten.
Die Zugabe des anorganischen Salzes unterstützt die Ausbildung lamellarer Strukturen. Zusätzlich hat das anorganische Salz einen Einfluss auf die Viskosität, so dass mit Hilfe des anorganischen Salzes die Viskosität der flüssigen Zusammensetzung eingestellt werden kann.
Es ist besonders vorteilhaft, die lamellar strukturierten Flüssigkeiten gemäß dem erfindungsgemäßen Verfahren herzustellen, da wegen des geringen Gas/Luft Anteils in der flüssigen Zusammensetzung geringere Mengen Tensid und/oder Elektrolyt genügen, um lamellare Strukturen auszubilden, die optisch wahrnehmbare Partikel stabilisieren. Die Verfahren nach dem Stand der Technik benötigen eine deutlich höhere Tensid- und/oder Elektrolytkonzentration, um die Luft und damit auch die optischen Partikel in den einzelnen strukturierten Schichten zu stabilisieren. Bei im Vergleich zu den erfindungsgemäß hergestellten Zusammensetzungen gleicher Tensid- und/oder Elektrolytkonzentration, können die gemäß Verfahren des Standes der Technik hergestellten Zusammensetzungen die Gas/Lufteinträge in der Zusammensetzungen nicht oder nicht im selben Maße stabilisieren, sodass die lamellare Struktur durch den Auftrieb der Gasblasen zumindest zum Teil zerstört wird und sich in den einzelnen Schichten befindliche Komponenten vermischen. Insbesondere können sich optische Partikel sich an den Gasblasen anlagern und mit flotiert werden. Somit wird es erschwert, optische Partikel in der Zusammensetzung gleichmäßig zu verteilen.
Vorzugsweise wird die Fließgrenze durch die Dosierung der Co-Tenside und/oder einem oder mehrerer Elektrolyte in dem kontinuierlichen Verfahren erzeugt. Dies hat den Vorteil, dass die im kontinuierlichen Verfahren dosierten Bestandteile gleich in der gewünschten lamellaren Struktur vorliegen. Insbesondere beträgt der Anteil an Co-Tensiden und/oder Elektrolyten in der finalen flüssigen, Tensid-enthaltenden Zusammensetzung mit Fließgrenze bis zu 15 Gew-%, bevorzugt bis zu 10 Gew.-%, noch mehr bevorzugt bis zu 5 Gew.-%.
Vorzugsweise werden der Grundrezeptur im zweiten Schritt weiterhin dispergierte Partikel zur Differenzierung zugegeben. Dispergierte Partikel im Sinne der vorliegenden Erfindung sind im Lösungsmittel der Grundrezeptur nicht löslich. Sie können darin jedoch dispergiert werden. Das erfindungsgemäße Verfahren ermöglicht eine homogene Verteilung und stabile Dispersion dieser Partikel. Erfindungsgemäß können diese dispergierten Partikel funktionell sein und/oder eine ästhetische Funktion haben. Funktionelle Materialien beeinflussen die Wirkung der Zusammensetzung wohingegen ästhetische Materialien lediglich das Aussehen oder den Geruch beeinflussen. Bevorzugt handelt es sich bei den dispergierten Partikeln um sichtbare Partikel. Dies bedeutet, dass die Partikel für den Verbraucher mit dem Auge in der Zusammensetzung (im Endprodukt) deutlich zu erkennen und von den übrigen Bestandteilen zu unterscheiden sind. Bevorzugt sind hiermit gefärbte Partikel gemeint. Solche Partikel vermitteln der Zusammensetzung einen besonderen Eindruck, der von den Verbrauchern geschätzt wird. Besonders bevorzugt kann die Zusammensetzung einen gelösten Farbstoff enthalten und zusätzlich farbige Partikel, die eine Farbe aufweisen, die eine Kontrastfarbe zu dem gelösten Farbstoff darstellt.
Funktionelle dispergierte Partikel können im Sinne der vorliegenden Erfindung Kapseln, Abrasivstoffe, Granulate oder Compounds sein. Unter dem Begriff Kapsel werden einerseits Aggregate mit einer Kern-Hülle-Struktur und andererseits Aggregate mit einer Matrix verstanden. Kern-Hülle-Kapseln (Mikrokapseln, Microbeads) enthalten mindestens einen festen oder flüssigen Kern, der von mindestens einer kontinuierlichen Hülle, insbesondere einer Hülle aus Polymer(en) umschlossen ist.
Im Inneren der Kapseln können empfindliche, chemische physikalisch inkompatible sowie flüchtige Komponenten (= Wirkstoffe) der flüssigen Zusammensetzung lager- und transportstabil eingeschlossen werden. In den Kapseln können sich beispielsweise optische Aufheller, Tenside, Komplexbildner, Bleichmittel, Bleichaktivatoren, Bleichkatalysatoren, Farb- und Duftstoffe, Antioxidantien, Gerüststoffe, Enzyme, Enzymstabilisatoren, antimikrobielle Wirkstoffe, Vergrauungsinhibitoren, Anti-Redepositionsmittel, pH-Stellmittel, Elektrolyte, Waschkraftverstärker, Vitamine, Proteine, Schauminhibitoren und/oder UV-Absorber finden. Die Füllungen der Kapseln können Feststoffe oder Flüssigkeiten in Form von Lösungen oder Emulsionen beziehungsweise Suspensionen sein.
Die dispergierten Partikel können eine Dichte aufweisen, die der der flüssigen Zusammensetzung entspricht. Erfindungsgemäß bedeutet dies, dass die Dichte der dispergierten Partikel 90% bis 110% der Zusammensetzung entspricht. Es ist jedoch auch möglich, dass die dispergierten Partikel eine andere Dichte aufweisen. Dennoch ist es aufgrund des erfindungsgemäßen Verfahrens auch hier möglich, eine gleichmäßige Dispersion der Partikel in der Zusammensetzung zu erhalten. Sie können aus unterschiedlichen Materialien wie zum Beispiel Alginaten, Gelatine, Cellulose, Agar, Wachsen oder Polyethylenen bestehen. Partikel, die keine Kern-Hülle-Struktur aufweisen, können auch einen Wirkstoff in einer Matrix aus einem matrixbildenden Material aufweisen. Solche Partikel werden als "Speckles" bezeichnet. Die Matrixbildung erfolgt bei diesen Materialien beispielsweise über Gelierung, Polyanionen-Polykationen-Wechselwirkung oder Polyelektrolyt-Metallionen-Wechselwirkung und ist im Stand der Technik ebenso wie die Herstellung von Partikeln mit diesen matrixbildenden Materialien wohl bekannt.
In einer weiteren Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird die Aufgabe gelöst durch eine flüssige, Tensid-enthaltende Zusammensetzung mit Fließgrenze, welche mit dem erfindungsgemäßen Verfahren erhalten wird. Vorzugsweise weist die finale Zusammensetzung eine Fließgrenze von 0,01 Pa bis 50 Pa, bevorzugt von 0,1 Pa bis 10 Pa, besonders bevorzugt von 0,5 Pa bis 5 Pa auf. Die Zusammensetzung ist insbesondere dadurch gekennzeichnet, dass sie eine Viskosität gemessen bei 20 °C von 50.000 mPa·s oder weniger, insbesondere 3000 mPa·s oder weniger aufweist. Die erfindungsgemäßen Zusammensetzungen unterscheiden sich von den bekannten Zusammensetzungen durch ihren geringeren Gas-/Luft-Anteil und die damit verbundene höhere Dichte. Dadurch verbleiben die lamellaren Strukturen länger stabil. In der Zusammensetzung befindliche Partikel sammeln sich nicht wie sonst üblich an der Oberfläche der Zusammensetzung an. Damit sind die Zusammensetzungen gut abfüllbar, ohne dass die Partikel nach der Abfüllung oder Lagerung aufschwimmen. Die Abwesenheit oder der geringere Anteil an Gas/Luft sorgt dafür, dass die Zusammensetzung präziser abgefüllt werden kann. Zudem weist die Zusammensetzung mehr Tensid pro Volumen auf, sodass die Waschleistung pro Volumen höher als bei üblichen Zusammensetzungen ist.
In der vorliegenden Anmeldung bezieht sich die Viskosität einer Zusammensetzung auf jeweils mit einem Brookfield Viskosimeter HATDV II mit Spindel 2 bei 20 U/min bei 20 °C bestimmten Wert.
Die Zusammensetzung ist insbesondere ein Körperpflege, Wasch- oder Reinigungsmittel. Körperpflege, Wasch- oder Reinigungsmittel im Sinne der vorliegenden Erfindung umfassen Kosmetika, Haushaltsreiniger, Wäscheweichspüler, Waschmittel für Wäsche, Bodenpflegemittel, Allesreiniger, Geschirrspülmittel zur manuellen sowie maschinellen Reinigung, Vollwaschmittel, Shampoos, Duschgele und Schaumbäder. Bevorzugt ist sie ein Wasch- oder Reinigungsmittel.
Das erfindungsgemäße Verfahren ermöglicht gegenüber im Stand der Technik beschriebenen Verfahren eine Luftfreiheit im Produkt und damit eine verbesserte Produktstabilität. Durch eine "One pass"-Produktion wird eine gezielte gleichförmige Homogenisierung ermöglicht.
Investitionskosten können reduziert werden, da die Produktformulierung auf einer Grundrezeptur beruht, die in einem einfachen Verfahren hergestellt werden kann. Diese einmal hergestellte Grundrezeptur kann dann für unterschiedliche Produkte weiter eingesetzt werden. Diese erspart die Lagerung von Chargen von Endprodukten, die nicht sofort in den Verkauf gelangen. Hierdurch werden Energie- und Produktionskosten gesenkt und gleichzeitig die Kapazitäten bestehender Anlagen erhöht.
Besonders vorteilhaft ist es, den erfindungsgemäßen Prozess während der kontinuierlichen Differenzierung unter Überdruck durchzuführen. Als Überdruck wird Druck von mindestens 0,1 bar über Normaldruck angesehen. Durch den Überdruck wird verhindert, dass Gase, insbesondere Luft, während der Differenzierung der Zusammensetzung eingetragen werden. Somit wird ein Produkt erhalten, das luftfreier ist als Produkte, die aus einem Chargenprozess stammen. Dadurch lässt sich die Zusammensetzung verlässlicher und genauer dosieren. Da weniger Gas in den erfindungsgemäßen Zusammensetzungen enthalten ist, weisen sie eine höhere Dichte als Vergleichszusammensetzungen auf.
Ausführungsbeispiele:
Die Mengenangaben in den Ausführungsbeispielen erfolgen in % a.s., also in % Aktivsubstanz. Die Angaben beziehen sich in allen Beispielen auf 100 % des Endprodukts.
Im Chargenprozess (Beispiel 1, Beispiel 2a) wurde mit einem Rührer von Intermig mit einer Geschwindigkeit von 30 bis 40 Umdrehungen/min gerührt.
In den Ausführungsbeispielen wurde jeweils Wasser in einem Batchkessel vorgelegt. Die Menge an Wasser, welche hier vorgelegt wird, liegt bei etwa 50 Gew.-% bis 60 Gew.-% bezogen auf 100 Gew.-% des Endproduktes. Die Wahl der genauen Menge liegt im üblichen Aufgabenbereich des Fachmannes und ist vom gewünschten Endprodukt abhängig. Dabei ist zu beachten, dass durch weitere zugegebene Bestandteile ebenfalls Wasser eingetragen werden kann. Der Gehalt an Wasser im Endprodukt kann erfindungsgemäß 60 Gew.-% bis 75 Gew.-% betragen.
1. Chargenprozess (Stand der Technik):
Es wurde eine flüssige, Tensid-enthaltende Zusammensetzung in einem konventionellen Chargenprozess hergestellt. Hierfür wurde Wasser in einem 35 m³ Batchkessel vorgelegt. Unter rühren wurden 1,9 % a.s. NaOH, 1 % a.s. Borsäure und 2 % a.s. Zitronensäure zugegeben. Nachdem sich die zugegebenen Komponenten aufgelöst hatten (nach ca. 5 Minuten Rühren), wurde ein Komplexierungsmittel (Diethylentriaminpenta(methylenphosphonsäure) in Form des 7Natrium-Salzes (DTPMP·7Na)) in einer Menge von 0,7 % a.s. zugegeben. Nach etwa 5 Minuten Rührzeit wurden 6,5 % a.s. Tenside (2,0 % a.s. Niotensid (nichtionisches Tensid) mit 12 bis 18 C-Atomen und 7 mol EO/mol, 4,0 % a.s. lineares Alkylbenzolsulfonat mit 10 bis 13 C-Atomen und 0,5 % a.s. einer Fettsäure mit 12 bis 18 C-Atomen und geringem Geruch) zugegeben und für weitere 15 Minuten gerührt. Anschließend wurden weitere 8 % a.s. eines anionischen Tensids (Alkylethersulfat mit C₁₂-Kette) zugegeben und durch Rühren (ca. 15 Minuten) eingearbeitet. Die Temperatur betrug etwa 55 °C bis 60 °C.
Anschließend wurde die wässrige Lösung auf eine Temperatur von etwa 30 bis 32 °C gekühlt. Im Folgenden wurden 0,03 % a.s. eines Entschäumers, 2 % a.s. Ethanol als Lösungsmittel, 0,1 % a.s. eines Konservierungsmittels sowie 0,35 % a.s. an Aufhellern zugegeben. Nachdem diese gleichmäßig verteilt waren, wurden 0,2 % Parfümkapseln, 1,1 % a.s. Parfüm sowie 0,28 % a.s. Farblösungen zugegeben und ebenfalls eingearbeitet. Anschließend wurden Enzyme (1,16 % a.s.), eine Kochsalzlösung (3 % a.s.), ein Niotensid (Isotridecanol mit 3 mol EO/mol) (2 % a.s.) sowie Microbeads (0,25 % a.s.) eingearbeitet. Die so erhaltene Mischung wurde gründlich gerührt und dann auf übliche Weise abgefüllt.
Das im konventionellen hergestellten Verfahren erhaltene lufthaltige Produkt zeigt ein milchiges Aussehen. Die Dichte betrug 0,927 g/cm³. Die Dichte wurde mit einem Pyknometer der Firma Erichsen (Modell 290) gemessen. Das Verfahren entspricht den Vorgaben der DIN 53217 (ISO 2811-1) und den darin zitierten Vorschriften. Die Messung erfolgte bei einer Temperatur von 23 ± 0,5°C.
2. Erfindungsgemäßes Verfahren
a) Herstellung der Grundrezeptur:
Eine Tensid-haltige Zusammensetzung wurde gemäß dem erfindungsgemäßen Verfahren hergestellt. Zunächst wurde in einem Batchkessel Wasser vorgelegt. Unter Rühren wurden NaOH (2,3 % a.s.), Borsäure (1,2 % a.s.) und Zitronensäure (2,4 % a.s.) zugegeben. Nachdem diese im Wasser aufgelöst waren, wurde Diethylentriaminpenta(methylenphosphonsäure) in Form des 7Natrium-Salzes (DTPMP·7Na) (0,85% a.s.) zugegeben. Anschließend wurden Tenside (Niotensid (nichtionisches Tensid) mit 12 bis 18 C-Atomen und 7 mol EO/mol (2,4%a.s.), lineares Alkylbenzolsulfonat mit 10 bis 13 C-Atomen (4,8 % a.s.) und eine Fettsäure mit 12 bis 18 C-Atomen und geringem Geruch (0,6% a.s.)) unter Rühren eingearbeitet. Nach gründlichem Rühren wurde ein weiteres anionisches Tensid (Alkylethersulfat mit C₁₂-Kette, 9,7% a.s.) eingearbeitet. Die Temperatur betrug etwa 55 °C bis 60 °C.
Nach dem Abkühlen auf eine Temperatur von etwa 30 bis 32 °C wurden Entschäumer (0,04 % a.s.), Ethanol (2, % a.s) und Konservierungsmittel (0,1 % a.s.) eingearbeitet. Die Herstellung dieser Grundrezeptur erfolgte wie bei dem bekannten Chargenprozess (Beispiel 1).
Die Viskosität der Grundrezeptur betrug 750 mPa s bei 20 °C. Die Viskosität wurde mit einem Brookfield Viskosimeter HATDV II mit Spindel 2 bei 20 U/min bei 20 °C bestimmt.
b) Differenzieren der Grundrezeptur:
Anschließend wurde ein Teil der Grundrezeptur in einem kontinuierlichen Verfahren differenziert. Dafür wurde die Zusammensetzung des Batches in ein Leitungssystem gepumpt. Der Durchmesser des Hauptrohrs betrug 65 mm. Die Strömungsgeschwindigkeit lag im Bereich von 0,5 bis 1,9 m/s. Der Druck in dem Leitungssystem betrug 0,1 bis 6 bar über Normaldruck.
Der Hauptstrom, welcher aus der Grundrezeptur besteht, betrug 82,7 % des Endproduktes. In diesen Hauptstrom, also die Grundrezeptur, wurden die folgenden Additive über Seitenströme dosiert (die Angaben beziehen sich auch hier auf die im Endprodukt enthaltene Menge, wobei das Endprodukt 100 % entspricht):
Aufheller (0,35% Lösung im VE (vollentsalztem) Wasser (0,035% a.s.))
Parfümkapseln (0,2% a.s.)
Parfüm (1,1% a.s.)
ggf. NaOH
Enzyme (1,16% a.s.)
Farblösungen (0,28% a.s.)
NaCl Lösung (20% oder 25%ige Lösungen in VE Wasser) (3% a.s.)
Niotensid (Isotridecanol mit 3 mol EO/mol) (2% a.s.)
Microbeads (0,25% a.s.)
Das so im erfindungsgemäßen Verfahren hergestellte, luftfreie Produkt wies eine höhere Dichte von 1,062 g/cm³ auf. Die Bestimmung erfolgte, wie oben angegeben, auch hier in einem Pyknometer nach DIN 53217. Die Messung erfolgte bei einer Temperatur von 23 ± 0,5°C. Die Viskosität betrug 1500 bis 2500 mPa s. Die Viskosität wurde mit einem Brookfield Viskosimeter HATDV II mit Spindel 2 bei 20 U/min bei 20 °C bestimmt. Die Fließgrenze der Zusammensetzung betrüg 2,1 Pa. Sowohl Zusammensetzung 1) als auch 2b) enthielten Kern-Hülle-Partikel (Microbeads), welche sich deutlich als rote Punkte in der Zusammensetzung darstellten. Während im dem lufthaltigen Produkt (Beispiel 1, Stand der Technik) bereits nach kurzer Zeit die Partikel aufschwammen (da sich Luft an diese anlagert), waren diese Partikel in der erfindungsgemäßen luftfreien Zusammensetzung (Beispiel 2) gleichmäßig im Produkt verteilt.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

WO 00/36078 [0013]
WO 2013/064357 A1 [0016, 0053]
EP 1466959 A1 [0017]
WO 2011/056953 A1 [0019]
WO 2011/056947 A1 [0019]

Zitierte Nicht-Patentliteratur

DIN 53217 [0078]
ISO 2811-1 [0078]
DIN 53217 [0084]

Claims

Verfahren zur Herstellung einer flüssigen, Tensid-enthaltenden Zusammensetzung mit Fließgrenze, in welchem in einem ersten Schritt in einem Chargenprozess eine Grundrezeptur, umfassend wenigstens ein Tensid und wenigstens ein Lösungsmittel, hergestellt und diese Grundrezeptur in einem nachfolgenden zweiten Schritt in einem kontinuierlichen Verfahren differenziert wird.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Zusammensetzung eine Fließgrenze im Bereich von im Bereich von 0,01 Pa bis 50 Pa, bevorzugt von 0,1 Pa bis 10 Pa, besonders bevorzugt von 0,5 Pa bis 5 Pa aufweist.
Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Grundrezeptur eine Viskosität von 1000 mPa·s oder weniger, insbesondere 200 bis 800 mPa·s, besonders 400 bis 700 mPa·s aufweist, wobei die Viskosität mit einem Brookfield Viskosimeter HATDV II mit Spindel 2 bei 20 U/min bei 20 °C bestimmt wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Grundrezeptur weiterhin Gerüststoffe und/oder alkalische Substanzen umfasst.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass das kontinuierliche Verfahren bei einem gegenüber dem Umgebungsdruck erhöhten Druck von 0,1 bis 6 bar, insbesondere von 0,5 bis 4 bar durchgeführt wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass das Differenzieren durch die Zugabe von einem oder mehreren Co-Tensiden und/oder einem oder mehreren Elektrolyten erfolgt, wobei insbesondere der Anteil an Co-Tensiden und/oder Elektrolyten bis zu 15 Gew-%, bevorzugt bis zu 10 Gew.-%, noch mehr bevorzugt bis zu 5 Gew.-%, der finalen flüssigen, Tensid-enthaltenden Zusammensetzung mit Fließgrenze beträgt.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass im zweiten Schritt weiterhin dispergierte Partikel zur Differenzierung zur Grundrezeptur zugegeben werden.
Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Partikel sichtbare Partikel sind.
Verfahren nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Partikel Mikrokapseln sind.
Flüssige, Tensid-enthaltende Zusammensetzung mit Fließgrenze erhalten nach dem Verfahren gemäß einem der Ansprüche 1 bis 9.
Zusammensetzung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass sie eine Viskosität bei 20 °C von 50.000 mPa·s oder weniger, insbesondere 3000 mPa·s oder weniger aufweist, noch mehr bevorzugt von 1000 mPa·s oder weniger aufweist, wobei die Viskosität mit einem Brookfield Viskosimeter HATDV II mit Spindel 2 bei 20 U/min bei 20 °C bestimmt wird.
Zusammensetzung nach Anspruch 10 oder 11, dadurch gekennzeichnet, dass sie ein Körperpflege-, Wasch- oder Reinigungsmittel ist.