DE19940547A1 - Wasch- oder Reinigungsmittelformkörper mit Partialcoating - Google Patents
Wasch- oder Reinigungsmittelformkörper mit PartialcoatingInfo
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Abstract
Teilbeschichtete Wasch- und Reinigungsmittelformkörper mit vorteilhaften Eigenschaften wie hohen Härten ohne Beeinträchtigung kurzer Zerfallszeiten und hoher Resistenz gegenüber Kantenbruch werden mit geringeren Mengen an Beschichtungsagentien erreicht, wenn die Beschichtung lediglich mechanisch empfindliche Teile der Formkörper bedeckt.
Description
Die vorliegende Erfindung liegt auf dem Gebiet der kompakten Formkörper, die wasch-
und reinigungsaktive Eigenschaften aufweisen. Solche Wasch- und Reinigungsmittelform
körper umfassen beispielsweise Waschmittelformkörper für das Waschen von Textilien.
Reinigungsmittelformkörper für das maschinelle Geschirrspülen oder die Reinigung harter
Oberflächen, Bleichmittelformkörper zum Einsatz in Wasch- oder Geschirrspülmaschinen,
Wasserenthärtungsformkörper oder Fleckensalztabletten. Insbesondere betrifft die Erfin
dung Wasch- und Reinigungsmittelformkörper, die zum Waschen von Textilien in einer
Haushaltswaschmaschine eingesetzt und kurz als Waschmitteltabletten bezeichnet werden.
Wasch- und Reinigungsmittelformkörper sind im Stand der Technik breit beschrieben und
erfreuen sich beim Verbraucher wegen der einfachen Dosierung zunehmender Beliebtheit.
Tablettierte Wasch- und Reinigungsmittel haben gegenüber pulverförmigen eine Reihe von
Vorteilen: Sie sind einfacher zu dosieren und zu handhaben und haben aufgrund ihrer
kompakten Struktur Vorteile bei der Lagerung und beim Transport. Auch in der Patentlite
ratur sind Wasch- und Reinigungsmittelformkörper folglich umfassend beschrieben. Ein
Problem, das bei der Anwendung von wasch- und reinigungsaktiven Formkörpern immer
wieder auftritt, ist die zu geringe Zerfalls- und Lösegeschwindigkeit der Formkörper unter
Anwendungsbedingungen. Da hinreichend stabile, d. h. form- und bruchbeständige Form
körper nur durch verhältnismäßig hohe Preßdrücke hergestellt werden können, kommt es
zu einer starken Verdichtung der Formkörperbestandteile und zu einer daraus folgenden
verzögerten Desintegration des Formkörpers in der wäßrigen Flotte und damit zu einer zu
langsamen Freisetzung der Aktivsubstanzen im Wasch- bzw. Reinigungsvorgang. Ein
weiteres Problem, das insbesondere bei Wasch- und Reinigungsmittelformkörpern auftritt,
ist die Friabilität der Formkörper bzw. deren oftmals unzureichende Stabilität gegen Ab
rieb und Kantenbruch. So können zwar hinreichend bruchstabile, d. h. harte Wasch- und
Reinigungsmittelformkörper hergestellt werden, oft sind diese aber den Belastungen bei
Verpackung, Transport und Handhabung, d. h. Fall- und Reibebeanspruchungen, nicht aus
reichend gewachsen, so daß Kantenbruch- und Abrieberscheinungen das Erscheinungsbild
des Formkörpers beeinträchtigen oder gar zu einer völligen Zerstörung der Formkörper
struktur führen.
Zur Überwindung der Dichotomie zwischen Härte, d. h. Transport- und Handhabungsstabi
lität, und leichtem Zerfall der Formkörper sind im Stand der Technik viele Lösungsansätze
entwickelt worden. Ein insbesondere aus der Pharmazie bekannter und auf das Gebiet der
Wasch- und Reinigungsmittelformkörper ausgedehnter Ansatz ist die Inkorporation be
stimmter Desintegrationshilfsmittel, die den Zutritt von Wasser erleichtern oder bei Zutritt
von Wasser quellen bzw. gasentwickelnd oder in anderer Form desintegrierend wirken.
Andere Lösungsvorschläge aus der Patentliteratur beschreiben die Verpressung von Vor
gemischen bestimmter Teilchengrößen, die Trennung einzelner Inhaltsstoffe von be
stimmten anderen Inhaltsstoffen sowie die Beschichtung einzelner Inhaltsstoffe oder des
gesamten Formkörpers mit Bindemitteln.
Die Beschichtung von Wasch- und Reinigungsmittelformkörpern, die auch im deutschen
Sprachgebrauch zunehmend als "coating" bezeichnet wird, ist Gegenstand einiger Pa
tentanmeldungen.
So beschreiben die europäischen Patentanmeldungen EP 846 754, EP 846 755 und
EP 846 756 (Procter & Gamble) beschichtete Waschmitteltabletten, die einen "Kern" aus
verdichtetem, teilchenförmigen Wasch- und Reinigungsmittel sowie ein "coating" umfas
sen, wobei als Beschichtungsmaterialien Dicarbonsäuren, insbesondere Adipinsäure einge
setzt werden, die gegebenenfalls weitere Inhaltsstoffe, beispielsweise Desintegrations
hilfsmittel, enthalten.
Beschichtete Waschmitteltabletten sind auch Gegenstand der europäischen Patentanmel
dung EP 716 144 (Unilever). Nach den Angaben in dieser Schrift läßt sich die Härte der
Tabletten durch ein "coating" verstärken, ohne daß die Zerfalls- und Lösezeiten beein
trächtigt werden. Als Beschichtungsagentien werden filmbildende Substanzen, insbesonde
re Copolymere von Acrylsäure und Maleinsäuxe oder Zucker genannt.
Die ältere deutsche Patentanmeldung DE 199 20 118.8 (Henkel) beschreibt Wasch- oder
Reinigungsmittelformkörper, die mit bestimmten Polymeren oder Polymergemischen be
schichtet sind, wobei mit den genannten Coatingmaterialien dünne und dennoch stabile
Coatingschichten erzielt werden, die die physikalischen Eigenschaften der Formkörper
verbessern.
Allen genannten Schriften sind nur wenig Angaben zum Aufbringen der Beschichtung zu
entnehmen. Angaben zur Dicke der Coatingschicht fehlen in den meisten Dokumenten
ebenfalls. Weiterhin ist allen Schriften gemeinsam, daß jeweils der gesamte Formkörper
mit der Beschichtung versehen wird. Dies hat zur Folge, daß die Auflösung bzw. der Zer
fall der Formkörper erst einsetzen kann, wenn die Applikationsflotte die Beschichtung
mindestens anteilsweise aufgelöst bzw. erodiert hat. Die meisten Coatingmittel führen also
zu einer Zerfallsverzögerung, die insbesondere dann problematisch ist, wenn der Zerfalls
vorgang des Formkörpers durch mitverpreßte Desintegrationshilfsmittel bewirkt werden
soll, die zur Entfaltung ihrer Wirksamkeit möglichst rasch mit Wasser in Berührung kom
men müssen.
Der vorliegenden Erfindung lag nun die Aufgabe zugrunde, beschichtete Wasch- und Rei
nigungsmittelformkörper bereitzustellen, bei denen die vorteilhaften Eigenschaften der
höheren Härten ohne Beeinträchtigung der kurzen Zerfallszeiten mit geringeren Mengen an
Beschichtungsagentien erreicht werden sollten. Insbesondere sollte die Resistenz der
Formkörper gegenüber Fall- und Reibebelastungen gegenüber den bekannten Formkörpern
trotz deutlich verringerten Einsatzes von Besclhichtungsmaterialien weiter verbessert wer
den, wobei der Verbesserung der Kantenbruchstabilität eine besondere Bedeutung zu
kommt, da Kantenbrucherscheinungen vom Verbraucher als signifikanter Fehler wahrge
nommen werden. Ein leicht durchzuführendes und universell anwendbares Verfahren zur
Herstellung solcher beschichteter Formkörper bereitzustellen, war eine weitere Aufgabe
der vorliegenden Erfindung.
Es wurde nun gefunden, daß sich die Abriebstabilität und Kantenbruchresistenz von
Wasch- oder Reinigungsmittelformkörpem ohne die genannten Nachteile verbessern las
sen, indem ein Partialcoating auf die Formkörper aufgebracht wird, das lediglich die me
chanisch empfindlichen Teile der Formkörper bedeckt.
Gegenstand der Erfindung sind daher Wasch- oder Reinigungsmittelformkörper aus ver
dichtetem teilchenförmigen Wasch- oder Reinigungsmittel, enthaltend Gerüststoff(e), Ten
sid(e) sowie gegebenenfalls weitere Wasch- oder Reinigungsmittelbestandteile, dadurch
gekennzeichnet, daß die Formkörper eine Beschichtung aufweisen, die lediglich mecha
nisch empfindliche Teile der Formkörper bedeckt.
Dabei steht der Begriff "mechanisch empfindliche Formkörperteile" für solche Bereiche
des Formkörpers, die besonders anfällig gegen mechanische Belastungen sind. Speziell
trifft dies auf Ecken und Kanten der Formkärper zu, aber auch schmale Stege, die bei
spielsweise Kavitäten im Formkörper begrenzen, zählen zu den mechanisch empfindlichen
Teilen von Formkörpern. Im letztgenannten Fall handelt es sich um Kanten, die so nahe
beieinanderliegen, daß die Fläche zwischen den Kanten von der erfindungsgemäß aufge
brachten Beschichtung mitbedeckt werden. Größere plane Flächen wie beispielsweise die
beiden Kreisflächen zylindrischer Tabletten sind lediglich an den Randbereichen, d. h. wie
derum an den Kanten, mechanisch empfindlich, nicht aber auf der Fläche.
Weisen die Formkörper Erhebungen oder Vertiefungen (beispielsweise eingeprägte
Schriftzüge oder aus den Flächen ragende geometrische Gebilde wie Halbkugeln usw.) auf,
so sind deren Randbereiche ebenfalls mechanisch empfindlich. Lediglich ein kugelförmi
ger Formkörper weist keine mechanisch empfindlichen Teile auf und ist somit nicht Ge
genstand der vorliegenden Erfindung. Wird allerdings von der idealen Kugelform abgewi
chen und beispielsweise eine bikonvexe Tablette bereitgestellt, so ist diese wiederum an
der ringförmigen Begrenzungslinie zwischen den beiden Kugelabschnitten mechanisch
empfindlich.
Die Teilbeschichtung der erfindungsgemäßen Wasch- oder Reinigungsmittelformkörper,
nachfolgend gelegentlich auch als Partialcoating bezeichnet, dient dem Schutz der mecha
nisch empfindlichen Bereiche der Formkörper vor zu starker Belastung und den daraus
folgenden Negativerscheinungen wie beispielsweise Kantenbruch. Es ist hierbei bevorzugt,
die Oberfläche der erfindungsgemäßen Formkörper, die nicht von der Beschichtung be
deckt ist, so groß wie möglich zu gestalten. Hierbei sind Wasch- oder Reinigungsmittel
formkörper bevorzugt, bei denen die Beschichtung maximal 80%, vorzugsweise maximal
65% und insbesondere maximal 50% der Gesamtoberfläche des Formkörpers bedeckt.
In Abhängigkeit von der Geometrie der erfindungsgemäßen Wasch- oder Reinigungsmit
telformkörper liegen bevorzugte Werte für die vom Partialcoating bedeckte Oberfläche
noch tiefer, beispielsweise unterhalb von 45%, vorzugsweise unterhalb von 40% und ins
besondere unterhalb von 35%. Die letztgenannten Werte lassen beispielsweise bei Form
körpern realisieren, die nur wenige empfindliche Bereiche aufweisen, beispielsweise die
bereits erwähnten bikovexen Tabletten. Bei komplizierten geometrischen Formen, bei
spielsweise achteckigen Tabletten, die an Ober- und Unterseite Prägungen aufweisen, lie
gen naturgemäß mehr empfindliche Bereiche vor, so daß die vom Coating bedeckte Fläche
bei solchen komplizierten Formkörpern größer ist.
Die erfindungsgemäßen Formkörper können jedwede geometrische Form annehmen, wo
bei insbesondere konkave, konvexe, bikonkave, bikonvexe, kubische, tetragonale, orthor
hombische, zylindrische, sphärische, zylindersegmentartige, scheibenförmige, tetrahedrale,
dodecahedrale, octahedrale, konische, pyraniidale, ellipsoide, fünf-, sieben- und achteckig
prismatische sowie rhombohedrische Formen bevorzugt sind. Auch völlig irreguläre
Grundflächen wie Pfeil- oder Tierformen, Bäume, Wolken usw. können realisiert werden.
Weisen die erfindungsgemäßen Formkörper Ecken und Kanten auf, so sind diese vorzugs
weise abgerundet. Als zusätzliche optische Differenzierung ist eine Ausführungsform mit
abgerundeten Ecken und abgeschrägten ("angefasten") Kanten bevorzugt.
Auch bei den beiden letztgenannten Ausgestaltungen der Formkörperkanten sind diese
noch mechanisch empfindlich. Bei den abgeschrägten Kanten wird lediglich ein in der Re
gel rechter Winkel durch zwei Winkel ersetzt, die durch eine kleine Fläche miteinander
verbunden sind. Selbst abgerundete Kanten, die nicht spitz zulaufen, sind gegenüber Kan
tenbruch noch so empfindlich, daß die erfindungsgemäße Ausgestaltung deutliche Vorteile
bringt.
Generell sind im Rahmen der vorliegenden Erfindung Wasch- oder Reinigungsmittelform
körper bevorzugt, bei denen die Beschichtung auf die Ecken und/oder Kanten der Form
körper aufgebracht wird.
Bei geringen Abständen zwischen zwei Kanten steigt der technische Aufwand, getrennte
Kantenbeschichtungen aufzubringen. In diesen Fällen kann eine Beschichtung aufgebracht
werden, die die Fläche von Kante zu Kante mit einschließt. Im Falle eines zylinderschei
benförmigen Formkörpers weist die Beschichtung dann die Form eines Rings auf, der die
Zylindermantelfläche bedeckt und auf den beiden Kreisflächen nur den Außenbereich be
deckt. Bei größeren Kantenabständen, beispielsweise bei Abständen oberhalb von 10 mm,
vorzugsweise oberhalb von 15 mm und insbesondere oberhalb von 20 mm, ist es bevor
zugt, nicht mehr die gesamte Fläche zwischen den Kanten mit Beschichtung zu versehen,
sondern auf jede Kante eine getrennte Randbeschichtung aufzubringen.
Für solche Kantenabstände sind Wasch- oder Reinigungsmittelformkörper bevorzugt, bei
denen die Beschichtung 1 bis 60%, vorzugsweise 5 bis 50% und insbesondere 10 bis 40%
des Abstandes zwischen zwei Kanten bedeckt.
Ein weiterer Vorteil der erfindungsgemäßen Wasch- oder Reinigungsmittelformkörper
liegt neben der Erhöhung der Stabilität ohne Auswirkung auf die Zerfallszeit darin, daß nur
geringe Mengen an Beschichtungsmaterialien benötigt werden. Hierdurch läßt sich ein
maximaler mechanischer Schutz mit geringstmöglichem Materialeinsatz bewirken. Unab
hängig von der Art und Zusammensetzung der Beschichtung sind bevorzugte erfindungs
gemäße Wasch- oder Reinigungsmittelformkörper dadurch gekennzeichnet, daß das Ge
wichtsverhältnis von unbeschichtetem Formkörper zu Beschichtung größer als 10 zu 1,
vorzugsweise größer als 50 zu 1 und insbesondere größer als 100 zu 1 ist.
Je nach Zusammensetzung der Beschichtung und nach Art der als Beschichtungsmateriali
en eingesetzten Stoffe variiert die Dicke der Beschichtung. Bestimmte filmbildende Poly
mere können dabei mit erheblich geringeren Schichtdicken einen mechanischen Schutz
bewirken als beispielsweise Beschichtungsmaterialien wie erstarrte Salzschmelzen usw.
Unabhängig von den genannten Parametern sind erfindungsgemäße Wasch- oder Reini
gungsmittelformkörper bevorzugt, bei denen die Dicke der Beschichtung 0,1 bis 3000 µm,
vorzugsweise 0,5 bis 500 µm und insbesondere 5 bis 250 µm, beträgt.
Nach den allgemeinen Angaben zur Beschichtung folgen nun speziellere Angaben zu ein
zelnen Beschichtungsmaterialien, die im Rahmen der vorliegenden Erfindung bevorzugt
als Partialcoating einsetzbar sind.
Im Rahmen der vorliegenden Erfindung sind zahlreiche Materialien als Inhaltsstoffe der
Beschichtung geeignet. Sie stammen beispielsweise aus den Gruppen der anorganischen
Salze, der organischen wasserlöslichen Verbindungen, der Polymere, der Kohlenhydrate
oder Wasch- oder Reinigungsmittel-Inhaltsstaffe, wobei die genannte Liste keineswegs
vollständig ist. Besonders bevorzugte Materialien für das Partialcoating werden nachste
hend beschrieben.
So sind beispielsweise Wasch- oder Reinigungsmittelformkörper bevorzugt, bei denen die
Beschichtung einen oder mehrere feste Stoffe mit einer Wasserlöslichkeit von mehr als 200
g/l bei 20°C umfaßt.
Die erfindungsgemäß auf die Formkörpern aufgebrachte Partialbeschichtung kann dabei
vollständig aus den genannten festen Stoffen mit einer Wasserlöslichkeit von mehr als 200
g/l bei 20°C bestehen, sie kann aber selbstverständlich auch weitere Inhaltsstoffe enthalten.
Die genannten Coatingmaterialien weisen für sich alleine Löslichkeiten oberhalb von 200
Gramm Lösungsvermittler in einem Liter deionisierten Wasser von 20°C auf. Als solche
Coatingmaterialien eignen sich im Rahmen der vorliegenden Erfindung eine ganze Reihe
von Verbindungen, die sowohl aus der Gruppe der kovalenten Verbindungen als auch aus
der Gruppe der Salze stammen können. Wie bereits erwähnt, ist es bevorzugt, wenn die
Coatingmaterialien noch höhere Löslichkeiten aufweisen. Einen Überblick über die Lös
lichkeiten von im Rahmen der vorliegenden Erfindung geeigneten Inhaltsstoffen des Par
tialcoatings gibt die nachfolgende Aufstellung. Die in dieser Tabelle angegebenen Löslich
keitswerte beziehen sich - sofern nicht andere Temperaturen explizit genannte werden -
auf die Löslichkeit bei 20°C.
Es ist im Rahmen der vorliegenden Erfindung bevorzugt, Coatingmaterialien einzusetzen,
die neben ihrer Wasserlöslichkeit und der mit ihrem Einsatz als Beschichtung verbundenen
Verbesserung der physikalischen Eigenschaften der Wasch- und Reinigungsmittelform
körper weitere positive Effekte bewirken. Dies bedeutet, daß im Rahmen der vorliegenden
Erfindung der Einsatz von Beschichtungsmaterialien bevorzugt ist, welche zusätzlich im
Wasch- oder Reinigungsvorgang wasch- und reinigungsaktive oder unterstützende Eigen
schaften aufweisen. So kann eine weitere Eigenschaft der Beschichtung in der Einstellung
des pH-Werts der Wasch- oder Reinigungsflotte liegen, sie kann aber auch das Primär
waschvermögen oder Sekundärwaschvermögen der Wasch- und Reinigungsmittelformkör
per verbessern.
Im Rahmen der vorliegenden Erfindung bevorzugte Coatingmaterialien oder Bestandteile
des Partialcoatings sind die folgenden Substanzen:
Als Coatingmaterialien ebenfalls bevorzugt einsetzbar sind Carbon- oder Dicarbonsäuren,
vorzugsweise solche mit gerader Anzahl von C-Atomen. Besonders bevorzugte Carbon-
oder Dicarbonsäuren sind dabei solche mit mindestens 4, vorzugsweise mit mindestens 6,
besonders bevorzugt mit mindestens 8 und insbesondere solche mit 8 bis 13 Kohlenstoffa
tomen. Besonders bevorzugte Dicarbonsäuren sind beispielsweise Adipinsäure, Pimelin
säure, Korksäure, Azelainsäure, Sebacinsäure, Undecansäure, Dodecansäure, Brassylsäure
und deren Mischungen. Aber auch Tetradecansäure, Pentadecansäure und Thapsisäure sind
geeignete Coatingmaterialien. Besonders bevorzugte Carbonsäuren sind solche mit 12 bis
22 C-Atomen, wobei solche mit 18 bis 22 Kohlenstoffatomen besonders bevorzugt sind.
So sind Wasch- oder Reinigungsmittelformköxper, bei denen die Beschichtung Carbonsäu
ren umfaßt, wobei solche mit 12 bis 22, vorzugsweise mit 18 bis 22 Kohlenstoffatomen
bevorzugt und unter diesen die Spezies mit gerader Anzahl von Kohlenstoffatomen beson
ders bevorzugt sind, eine weitere bevorzugte Ausführungsform der vorliegenden Erfin
dung. Eine ebenfalls bevorzugte Ausführungsform sind Wasch- oder Reinigungsmittel
formkörper, die dadurch gekennzeichnet sind, daß die Beschichtung Dicarbonsäuren um
faßt, wobei solche mit mindestens 4, vorzugsweise mit mindestens 6, besonders bevorzugt
mit mindestens 8 und insbesondere solche mit 8 bis 13 Kohlenstoffatomen bevorzugt und
unter diesen die Spezies mit gerader Anzahl von Kohllenstoffatomen besonders bevorzugt
sind. Bezüglich der besonders bevorzugten Einzelverbindungen aus den genannten Grup
pen der Carbon- und Dicarbonsäuren kann auf die vorstehenden Ausführungen verwiesen
werden.
Weitere geeignete Beschichtungsmaterialien sind filmbildende Substanzen. Unter diesem
wiederum bevorzugt sind Polyalkylenglycole, speziell Polyethylen- und Polypropylengly
cole, Polymere und Copolymere der (Meth-)Acrylsäure, insbesondere Copolymere von
Acrylsäure und Maleinsäure, sowie Zucker.
Als Polyalkylenglycole kommen insbesondere Polyethylenglycole und Polypropylengly
cole in Betracht. Besonders bevorzugte Coatingmaterialien sind solche aus der Gruppe der
Polyethylenglycole (PEG) und/oder Polypropylenglycole (PPG), wobei Polyethylenglycole
mit Molmassen zwischen 1500 und 36 000 bevorzugt, solche mit Molmassen von 2000 bis
6000 besonders bevorzugt und solche mit Molmassen von 3000 bis 5000 insbesondere
bevorzugt sind. Polyethylenglycole sind Polymere des Ethylenglycols, die der allgemeinen
Formel I
H-(O-CH2-CH2)n-OH (I)
genügen, wobei n Werte zwischen 1 (Ethylenglycol) und mehreren tausend annehmen
kann. Für bevorzugte PEG nimmt n Werte zwischen 20 und ca. 1000 an. Die vorstehend
genannten bevorzugten Molekulargewichtsbereiche entsprechen dabei bevorzugten Berei
chen des Wertes n in Formel I von ca. 30 bis ca. 820 (genau: von 34 bis 818), besonders
bevorzugt von ca. 40 bis ca. 150 (genau: von 45 bis 136) und insbesondere von ca. 70 bis
ca. 120 (genau: von 68 bis 113). Für Polyethylenglycole existieren verschiedene Nomen
klaturen, die zu Verwirrungen führen können. Technisch gebräuchlich ist die Angabe des
mittleren relativen Molgewichts im Anschluß an die Angabe "PEG", so daß "PEG 2000"
ein Polyethylenglycol mit einer relativen Molmasse von ca. 2000 gmol-1 charakterisiert.
Für kosmetische Inhaltsstoffe wird eine andere Nomenklatur verwendet, in der das Kurz
zeichen PEG mit einem Bindestrich versehen wird und direkt an den Bindestrich eine Zahl
folgt, die der Zahl n in der oben genannten Formel I entspricht. Nach dieser Nomenklatur
(sogenannte INCI-Nomenldatur, CTFA International Cosmetic Ingredient Dictionary and
Handbook, 5th Edition, The Cosmetic, Toiletry and hragrance Association, Washington,
1997) sind beispielsweise PEG-33 bis PEG-136 mit Vorzug einsetzbar. Kommerziell er
hältlich sind Polyethylenglycole beispielsweise unter den Handelnamen Carbowax® PEG
2000 (Union Carbide), Emkapol® 2000 (ICI Americas), Lipoxol® 2000 MED (HÜLS
America), Polyglycol® E-2000 (Dow Chemical), Alkapol® PEG 3000 (Rhone-Poulenc),
Lutrol® E3000 (BASF) sowie den entsprechenden Handelnamen mit höheren Zahlen.
Polypropylenglycole (Kurzzeichen PPG) sind Polymere des Propylenglycols, die der all
gemeinen Formel II
genügen, wobei n Werte zwischen 1 (Propylenglycol) und mehreren tausend annehmen
kann. In bevorzugten Ausführungsformen nimmt n Werte zwischen 10 und 2000 an. Be
vorzugte PPG weisen Molmassen zwischen 1000 und 10 000, entsprechend Werten von n
zwischen 17 und ca. 170, auf.
Die Polymere der (Meth-)Acrylsäure, insbesondere die Copolymeren von Acrylsäure und
Maleinsäure, sind als Cobuilder für Wasch- oder Reinigungsmittel bekannt. Sie werden
weiter unten beschrieben.
Der Begriff "Zucker" kennzeichnet im Rahmen der vorliegenden Erfindung Einfach- und
Mehrfachzucker, also Monosaccharide und Oligosaccharide, in denen 2 bis 6 Monosaccha
ride acetalartig miteinander verbunden sind. "Zucker" sind im Rahmen der vorliegenden
Erfindung also Monosaccharide, Disaccharide, Trisaccharide, Tetra-, Penta- und Hexasac
charide.
Monosaccharide sind lineare Polyhydroxy-aldehyde (Aldosen) bzw. Polyhydroxy-ketone
(Ketosen). Sie verfügen meistens über eine Kettenlänge von fünf (Pentosen) bzw. sechs
(Hexosen) Kohlenstoff-Atomen. Monosaccharide mit mehr (Heptosen, Octosen etc.) oder
weniger (Tetrosen) C-Atomen sind relativ selten. Monosaccharide verfügen teilweise über
eine große Zahl asymmetrischer C-Atome. Für eine Hexose mit vier asymmetrischen C-
Atomen ergibt sich daraus eine Zahl von 24 Stereoisomeren. Die Orientierung der OH-
Gruppe am höchstnummerierten asymmetr. C-Atom in der Fischer-Projektion teilt die Mo
nosaccharide in D- u. L-konfigurierte Reihen ein. Bei den natürlich vorkommenden Mono
saccharidem ist die D-Konfiguration weitaus häufiger, Monosaccharide formen, sofern es
möglich ist, intramolekulare Hemiacetale, so daß sich ringförmige Strukturen vom Pyran-
(Pyranosen) und Furan-Typ (Furanosen) ergeben. Kleinere Ringe sind instabil, größere
Ringe nur in wäßrigen Lösungen beständig. Durch die Cyclisierung entsteht ein weiteres
asymmetrisches C-Atom (das sog. anomere C-Atom), das die Zahl der möglichen Stereoi
somere nochmals verdoppelt. Dies wird durch die Präfixe α- u. β- ausgedrückt. Die Bil
dung der Halbacetale ist ein dynamischer Prozeß, der von verschiedenen Faktoren wie
Temperatur, Lösungsmittel, pH-Wert usw. abhängt. Meistens liegen Gemische beider
anomeren Formen vor, teilweise auch als Gemische der Furanose- und Pyranose-Formen.
Im Rahmen der vorliegenden Erfindung als Zucker einsetzbare Monosaccharide sind bei
spielsweise die Tetrosen D(-)-Erythrose und D(-)-Threose sowie D(-)-Erythrulose, die
Pentosen D(-)-Ribose, D(-)-Ribulose, D(-)-Arabinose, D(+)-Xylose, D(-)-Xylulose sowie
D(-)-Lyxose und die Hexosen D(+)-Allose, D(+)-Altrose, D(+)-Glucose, D(+)-Mannose,
D(-)-Gulose, D(-)-Idose, D(+)-Galactose, D(+)-Talose, D(+)-Psicose, D(-)-Fructose, D(+)-
Sorbose und D(-)-Tagatose. Die wichtigsten und am weitesten verbreiteten Monosacchari
de sind: D-Glucose, D-Galactose, D-Mannose, D-Fructose, L-Arabinose, D-Xylose, D-
Ribose u. 2-Desoxy-D-ribose.
Disaccharide sind aus zwei einfachen, durch glykosidische Bindung verknüpften Mono
saccharid-Molekülen (D-Glucose, D-Fructose u. a.) aufgebaut. Liegt die glykosidische Bin
dung zwischen den acetalischen Kohlenstoff-Atomen (1 bei Aldosen bzw. 2 bei Ketosen)
beider Monosaccharide, so wird damit bei beiden die Ringfonm fixiert; die Zucker zeigen
keine Mutarotation, reagieren nicht mit Keton-Reagenzien und wirken nicht mehr reduzie
rend (Fehling-negativ: Trehalose- od. Saccharose-Typ). Verbindet dagegen die glykosidi
sche Bindung das acetalische Kohlenstoff-Atom eines Monosaccharids mit irgendeinem
des zweiten, so kann dieses noch die offenkettige Fomm annehmen, und der Zucker wirkt
noch reduzierend (Fehling-positiv: Maltose-Typ).
Die wichtigsten Disaccharide sind Saccharose (Rohrzucker, Sucrose), Trehalose, Lactose
(Milchzucker), Lactulose, Maltose (Malzzucker), Celllobiose (Abbauprodukt der Cellulo
se), Gentobiose, Melibiose, Turanose und andere.
Trisaccharide sind Kohlenhydrate, die aus 3 glykosidisch miteinander verknüpften Mono
sacchariden aufgebaut sind und für die man gelegentlich auch die unrichtige Bezeichnung
Triosen antrifft. Trisaccharide kommen in der Natur relativ selten vor, Beispiele sind Gen
tianose, Kestose, Maltotriose, Melecitose, Raffinose, sowie als Beispiel für Aminozucker
enthaltende Trisaccharide Streptomycin und Validamycin.
Tetrasaccharide sind Oligosaccharide mit 4 Monosaccharid-Einheiten. Beispiele für diese
Verbindungesklasse sind Stachyose, Lychnose (Galactose-Glucose-Fructose-Galactose)
und Secalose (aus 4-Fructose-Einheiten).
Im Rahmen der vorliegenden Erfindung werden als Zucker bevorzugt Saccharide aus der
Gruppe Glucose, Fructose, Saccharose, Cellubiose, Maltose, Lactose, Lactulose, Ribose
und deren Mischungen eingesetzt. Besonders bevorzugt sind Wasch- oder Reinigungsmit
telformkörper, deren Beschichtungen Glucose und/oder Saccharose enthalten.
Im Rahmen der vorliegenden Erfindung bevorzugte Wasch- oder Reinigungsmittelform
körper sind dadurch gekennzeichnet, daß die Beschichtung filmbildende Substanzen, ins
besondere aus den Gruppen der Polyethylen- und/oder Polypropylenglycole, der Copoly
mere von Acrylsäure und Maleinsäure oder der Zucker, enthält.
Auch andere Polymere als die bislang genannten lassen sich mit besonderem Vorzug als
Beshichtungsmaterialien einsetzen. Hierbei sind erfindungsgemäße Wasch- oder Reini
gungsmittelformkörper bevorzugt, bei denen die Besclüchtung ein Polymer oder Polymer
gemisch umfaßt, das ausgewählt ist aus
- a) wasserlöslichen nichtionischen Polymeren aus der Gruppe der
- 1. Polyvinylpyrrolidone,
- 2. Vinylpyrrolidon/Vinylester-Copolymere,
- 3. Celluloseether
- b) wasserlöslichen amphoteren Polymeren aus der Gruppe der
- 1. Alkylacrylamid/Acrylsäure-Copolymere
- 2. Alkylacrylamid/Methacrylsäure-Copolymere
- 3. Alkylacrylamid/Methylmethacrylsäure-Copolymere
- 4. Alkylacrylamid/Acrylsäure/Alkylaminoallcyl(meth)acrylsäure-Copolymere
- 5. Alkylacrylamid/Methacrylsäure/Alkylaminealkyl(meth)acrylsäure- Copolymere
- 6. Alkylacrylamid/Methylmethacrylsäure/Alkylaminoalkyl(meth)acrylsäure- Copolymere
- 7. Alkylacrylamid/Alkymethacrylat/Alkylaminoethylmethacrylat/Alkylmeth acrylat-Copolymere
- 8. Copolymere aus
- 1. ungesättigten Carbonsäuren
- 2. kationisch derivatisierten ungesättigten Carbonsäuren
- 3. gegebenenfalls weiteren ionischen oder nichtionogenen Monomeren
- c) wasserlöslichen zwitterionischen Polymeren aus der Gruppe der
- 1. Acrylamidoalkyltrialkylammoniumchlorid/Acrylsäure-Copolymere sowie de ren Alkali- und Ammoniumsalze
- 2. Acrylamidoalkyltriallcylammoniumchlorid/Methacrylsäure-Copolymere sowie deren Alkali- und Ammoniumsalze
- 3. Methacroylethylbetain/Methacrylat-Copolymere
- d) wasserlöslichen anionischen Polymeren aus der Gruppe der
- 1. Vinylacetat/Crotonsäure-Copolymere
- 2. Vinylpyrrolidon/Vinylacrylat-Copolymere
- 3. Acrylsäure/Ethylacrylat/N-tert.Butylacrylamid-Terpolymere
- 4. Pfropfpolymere aus Vinylestern, Estern von Acrylsäure oder Methacrylsäure allein oder im Gemisch, copolymerisiert mit Crotonsäure, Acrylsäure oder Methacrylsäure mit Polyalkylenoxiden und/oder Polykalkylenglycolen
- 5. gepropften und vernetzten Copolymere aus der Copolymerisation von
- 1. mindesten einem Monomeren vom nicht-ionischen Typ,
- 2. mindestens einem Monomeren vom ionischen Typ,
- 3. von Polyethylenglycol und
- 4. einem Vernetzter
- 6. durch Copolymerisation mindestens eines Monomeren jeder der drei folgenden
Gruppen erhaltenen Copolymere:
- 1. Ester ungesättigter Alkohole und kurzkettiger gesättigter Carbonsäu ren und/oder Ester kurzkettiger gesättigter Alkohole und ungesättig ter Carbonsäuren,
- 2. ungesättigte Carbonsäuren,
- 3. Ester langkettiger Carbonsäuren und ungesättigter Alkohole und/oder Ester aus den Carbonsäuren der Gruppe d6ii) mit gesättig ten oder ungesättigten, geradkettigen oder verzweigten C8-18- Alkohols
- 7. Terpolymere aus Crotonsäure, Vinylacetat und einem Allyl- oder Methallyl ester
- 8. Tetra- und Pentapolymere aus
- 1. Crotonsäure oder Allyloxyessigsäure
- 2. Vinylacetat oder Vinylpropionat
- 3. verzweigten Allyl- oder Methallylestern
- 4. Vinylethern, Vinylesterm oder geradkettigen Allyl- oder Methallyl estern
- 9. Crotonsäure-Copolymere mit einem oder mehreren Monomeren aus der Grup pe Ethylen, Vinylbenzol, Vinymethylether, Acrylamid und deren wasserlösli cher Salze
- 10. Terpolymere aus Vinylacetat, Crotonsäure und Vinylestern einer gesättigten aliphatischen in α-Stellung verzweigten Monocarbonsäure
- e) wasserlöslichen kationischen Polymeren aus der Gruppe der
- 1. quaternierten Cellulose-Derivate
- 2. Polysiloxane mit quaternären Gruppen
- 3. kationischen Guar-Derivate
- 4. polymeren Dimethyldiallylammoniumsalze und deren Copolymere mit Estern und Amiden von Acrylsäure und Methacrylsäure
- 5. Copolymere des Vinylpyrrolidons mit quatemierten Derivaten des Dial kylaminoacrylats und -methacrylats
- 6. Vinylpyrrolidon-Methoimidazoliniumchlorid-Copolymere
- 7. quaternierter Polyvinylalkohol
- 8. unter den INCI-Bezeichnungen Polyquaternium 2, Polyquaternium 17, Po lyquaternium 18 und Polyquaternium 27 angegeben Polymere.
Wasserlösliche Polymere im Sinne der Erfindung sind solche Polymere, die bei Raumtem
peratur in Wasser zu mehr als 2,5 Gew.-% löslich sind.
Diese bevorzugten erfindungsgemäßen Wasch- oder Reinigungsmittelformkörper sind
partiell mit einem Polymer oder Polymergemisch beschichtet, wobei das Polymer (und
dementsprechend das gesamte Partialcoating) bzw. mindestens 50 Gew.-% des Polymer
gemischs (und damit mindestens 50% des Partialcoatings) aus bestimmten Polymeren aus
gewählt ist. Dabei besteht das Partialcoating ganz oder zu mindestens 50% seines Ge
wichts aus wasserlöslichen Polymeren aus der Gruppe der nichtionischen, amphoteren,
zwitterionischen, anionischen und/oder kationischen Polymere. Diese Polymere werden
nachfolgend näher beschrieben.
Erfindungsgemäß bevorzugte wasserlösliche Polymere sind nichtionisch. Geeignete nicht
ionogene Polymere sind beispielsweise:
- - Polyvinylpyrrolidone, wie sie beispielsweise unter der Bezeichnung Luviskol®
(BASF) vertrieben werden. Polyvinylpyrrolidone sind bevorzugte nichtionische Poly
mere im Rahmen der Erfindung.
Polyvinylpyrrolidone [Poly(1-vinyl-2-pyrrolidinone)], Kurzzeichen PVP, sind Poly mere der allg. Formel (III)
die durch radikalische Polymerisation von 1-Vinylpyrrolidon nach Verfahren der Lö sungs- oder Suspensionspolymerisation unter Einsatz von Radikalbildnern (Peroxide, Azo-Verbindungen) als Initiatoren hergestellt werden. Die ionische Polymerisation des Monomeren liefert nur Produkte mit niedrigen Mohnassen. Handelsübliche Po lyvinylpyrrolidone haben Molmassen im Bereich von ca. 2500-750 000 g/mol, die über die Angabe der K-Werte charakterisiert werden und - K-Wert-abhängig - Glas übergangstemperaturen von 130-175° besitzen. Sie werden als weiße, hygroskopische Pulver oder als wäßrige. Lösungen angebotten. Polyvinylpyrrolidone sind gut löslich in Wasser und einer Vielzahl von organischen Lösungsmitteln (Alkohole, Ketone, Eises sig, Chlorkohlenwasserstoffe, Phenole u. a.). - - Vinylpyrrolidon/Vinylester-Copolymere, wie sie beispielsweise unter dem Waren
zeichen Luviskol® (BASF) vertrieben werden. Luviskol® VA 64 und Luviskol® VA
73, jeweils Vinylpyrrolidon/Vinylacetat-Copolymere, sind besonders bevorzugte
nichtionische Polymere.
Die Vinylester-Polymere sind aus Vinylestern zugängliche Polymere mit der Grup pierung der Formel (IV)
als charakteristischem Grundbaustein der Makromoleküle. Von diesen haben die Vinylacetat-Polymere (R=CH3) mit Polyvinylacetaten als mit Abstand wichtigsten Vertretern die größte technische Bedeutung.
Die Polymerisation der Vinylester erfolgt radikalisch nach unterschiedlichen Verfah ren (Lösungspolymerisation, Suspensionspolymerisation, Emulsionspolymerisation, Substanzpolymerisation.). Copolymere von Vinylacetat mit Vinylpyrrolidon enthal ten Monomereinheiten der Formeln (II) und (IV). - - Celluloseether, wie Hydroxypropylcellulose, Hydroxyethylcellulose und Methylhy
droxypropylcellulose, wie sie beispielsweise unter den Warenzeichen Culminal® und
Benecel® (AQUALON) vertrieben werden.
Celluloseether lassen sich durch die allgemeine Formel (V) beschreiben,
in R für H oder einen Alkyl-, Alkenyl-, Alkinyl-, Aryl- oder Alkylarylrest steht. In bevorzugten Produkten steht mindestens ein R in Formel (V) für -CH2CH2CH2-OH oder -CH2CH2-OH. Celluloseether werden technisch durch Veretherung von Alkali cellulose (z. B. mit Ethylenoxid) hergestellt. Celluloseether werden charakterisiert über den durchschnittlichen Substitutionsgrad DS bzw. den molaren Substitutions grad MS, die angeben, wieviele Hydroxy-Gruppen einer Anhydroglucose-Einheit der Cellulose mit dem Veretherungsreagens reagiert haben bzw. wieviel mol des Vere therungsreagens im Durchschnitt an eine Anhydroglucose-Einheit angelagert wur den. Hydroxyethylcellulosen sind ab einem DS von ca. 0,6 bzw. einem MS von ca. 1 wasserlöslich. Handelsübliche Hydroxyethyl- bzw. Hydroxypropylcellulosen haben Substitutionsgrade im Bereich von 0,85-1,35 (DS) bzw. 1,5-3 (MS). Hydroxyethyl- und -propylcellulosen werden als gelblich-weiße, geruch- und geschmacklose Pulver in stark unterschiedlichen Polymerisationsgraden vermarktet. Hydroxyethyl- und -propylcellulosen sind in kaltem und heißem Wasser sowie in einigen (wasserhalti gen) organischen Lösungsmitteln löslich, in den meisten (wasserfreien) organischen Lösungsmitteln dagegen unlöslich; ihre wäßrigen Lösungen sind relativ unempfind lich gegenüber Änderungen des pH-Werts oder Elektrolyt-Zusatz.
Weitere erfindungsgemäß geeignete Polymere sind wasserlösliche Amphopolymere. Unter
dem Oberbegriff Ampho-Polymere sind amphotere Polymere, d. h. Polymere, die im Mole
kül sowohl freie Aminogruppen als auch freie -COOH- oder SO3H-Gruppen enthalten und
zur Ausbildung innerer Salze befähigt sind, zwitterionische Polymere, die im Molekül
quartäre Ammoniumgruppen und -COO-- oder -SO3 --Gruppen enthalten, und solche Po
lymere zusammengefaßt, die -COOH- oder SO3H-Gruppen und quartäre Ammo
niumgruppen enthalten. Ein Beispiel für ein erfindungsgemäß einsetzbares Amphopolymer
ist das unter der Bezeichnung Amphomer® erhältliche Acrylharz, das ein Copolymer aus
tert.-Butylaminoethylmethacrylat, N-(1,1,3,3-Tetramethylbutyl)acrylamid sowie zwei oder
mehr Monomeren aus der Gruppe Acrylsäure, Methacrylsäure und deren einfachen Estern
darstellt. Ebenfalls bevorzugte Amphopolymere setzen sich aus ungesättigten Carbonsäu
ren (z. B. Acryl- und Methacrylsäure), kationisch derivatisierten ungesättigten Carbonsäu
ren (z. B. Acrylamidopropyl-trimethyl-ammoniumchlorid) und gegebenenfalls weiteren
ionischen oder nichtionogenen Monomeren zusammen, wie beispielsweise in der deut
schen Offenlegungsschrift 39 29 973 und dem dort zitierten Stand der Technik zu entneh
men sind. Terpolymere von Acrylsäure, Methylacrylat: und Methacrylamidopropyltrimoni
umchlorid, wie sie unter der Bezeichnung Merquat®2001 N im Handel erhältlich sind, sind
erfindungsgemäß besonders bevorzugte Ampho-Polymere. Weitere geeignete amphotere
Polymere sind beispielsweise die unter den Bezeichnungen Amphomer® und Amphomer®
LV-71 (DELFT NATIONAL) erhältlichen Octylacrylamid/Methylmethacrylat/tert.-
Butylaminoethylmethacrylat/2-Hydroxypropylmethacrylat-Copolymere.
Geeignete zwitterionische Polymere sind beispielsweise die in den deutschen Patentanmel
dungen DE 39 29 973, DE 21 50 557, DE 28 17 369 und DE 37 08 451 offenbarten Poly
merisate. Acrylamidopropyltrimethylammoniumchlorid/Acrylsäure- bzw.
-Methacrylsäure-Copolymerisate und deren Allcali- und Ammoniumsalze sind bevorzugte
zwitterionische Polymere. Weiterhin geeignete zwitterionische Polymere sind Methacroy
lethylbetain/Methacrylat-Copolymere, die unter der Bezeichnung Amersette®
(AMERCHOL) im Handel erhältlich sind.
Erfindungsgemäß geeignete anionische Polymere sind u. a.:
- - Vinylacetat/Crotonsäure-Copolymere, wie sie beispielsweise unter den Be
zeichnungen Resyn® (NATIONAL STARCH), Luviset® (BASF) und Gafset® (GAF)
im Handel sind.
Diese Polymere weisen neben Monomereinheiten der vorstehend genannten Formel (IV) auch Monomereinheiten der allgemeinen Formel (VI) auf:
[-CH(CH3)-CH(COOH)-]n (VI) - - Vinylpyrrolidon/Vinylacrylat-Copolymere, erhältlich beispielsweise unter dem Wa renzeichen Luviflex® (BASF). Ein bevorzugtes Polymer ist das unter der Bezeich nung Luviflex® VBM-35 (BASF) erhältliche Vinylpyrrolidon/Acrylat-Terpolymere.
- - Acrylsäure/Ethylacrylat/N-tert.Butylacrylamid-Terpolymere, die beispielsweise unter der Bezeichnung Ultrahold® strong (BASF) vertrieben werden.
- - Pfropfpolymere aus Vinylestern, Estern von Acrylsäure oder Methacrylsäure allein
oder im Gemisch, copolymerisiert mit Crotonsäure, Acrylsäure oder Methacrylsäure
mit Polyalkylenoxiden und/oder Polykalkylenglycolen.
Solche gepfropften Polymere von Vinylestern, Estern von Acrylsäure oder Methacryl säure allein oder im Gemisch mit anderen copolymerisierbaren Verbindungen auf Polyalkylenglycolen werden durch Polymerisation in der Hitze in homogener Phase dadurch erhalten, daß man die Polyalkylenglycole in die Monomeren der Vinylester, Ester von Acrylsäure oder Methacrylsäure, in Gegenwartt von Radikalbildner ein rührt.
Als geeignete Vinylester haben sich lbeispielsweise Vinylacetat, Vinylpropionat, Vinylbutyrat, Vinylbenzoat und als Ester von Acrylsäure oder Methacrylsäure dieje nigen, die mit aliphatischen Alkoholen mit niedrigem Molekulargewicht, also insbe sondere Ethanol, Propanol, Isopropanol, 1-Butanol, 2-Butanol, 2-Methy-1-Propanol, 2-Methyl-2-Propanol, 1-Pentanol, 2-Pentanol, 3-Pentanol, 2,2-Dimethyl-1-Propanol, 3-Methyl-1-butanol; 3-Methyl-2-butanol, 2-Methyl-2-butanol, 2-Methyl-1-Butanol, 1- Hexanol, erhältlich sind, bewährt.
Als Polyalkylenglycole kommen insbesondere Polyethylenglycole und Polypropy lenglycole in Betracht. Diese wurden bereits weiter oben beschrieben und mit den all gemeinen Formeln I bzw. II charakterisiert.
Insbesondere können die auf Polyethylenglycole gepfropften Vinylacetatcopolymeren und die auf Polyethylenglycole gepfropften Polymeren von Vinylacetat und Croton säure eingesetzt werden. - - gepropfte und vernetzte Copolymere aus dler Copolymerisation von
- a) mindesten einem Monomeren vom nicht-ionischen Typ,
- b) mindestens einem Monomeren vom ionischen Typ,
- c) von Polyethylenglycol und
- d) einem Vernetzter
- - Das verwendete Polyethylenglycol weist ein Molkeulargewicht zwischen 200 und
mehrerem Millionen, vorzugsweise zwischen 300 und 30 000, auf.
Die nicht-ionischen Monomeren können von sehr unterschiedlichem Typ sein und unter diesen sind folgende bevorzugt: Vinylacetat, Vinylstearat, Vinyllaurat, Vinyl propionat, Allylstearat, Allyllaurat, Diethylinaleat, Allylacetat, Methylmethacrylat, Cetylvinylether, Stearylvinylether und 1-Hexen.
Die nicht-ionischen Monomeren können gleichermaßen von sehr unterschiedlichen Typen sein, wobei unter diesen besonders bevorzugt Crotonsäure, Allyloxyessigsäure, Vinylessigsäure, Maleinsäure, Acrylsäure und Methacrylsäure in den Pfropfpolameren enthalten sind.
Als Vernetzer werden vorzugsweise Ethylenglycoldimethacrylat, Diallylphthalat, or tho-, meta- und para-Divinylbenzol, Tetraallyloxyethan und Polyallylsaccharosen mit 2 bis 5 Allylgruppen pro Molekül Saccharin.
Die vorstehend beschriebenen gepfropften und vernetzten Copoymere werden vor zugsweise gebildet aus:- 1. 5 bis 85 Gew.-% mindesten eine Mfonomeren vom nicht-ionischen Typ,
- 2. 3 bis 80 Gew.-% mindestens eines Monomeren vom ionischen Typ,
- 3. 2 bis 50 Gew.-%, vorzugsweise 5 bis 30 Gew.-% Polyethylenglycol und
- 4. 0,1 bis 8 Gew.-% eines Vernetzters, wobei der Prozentsatz des Vernetzers durch das Verhältnis der Gesamtgewichte von i), ii) und iii) ausgebildet ist
- - durch Copolymerisation mindestens eines Monomeren jeder der drei folgenden Grup
pen erhaltene Copolymere:
- 1. Ester ungesättigter Alkohole und kurzkettiger gesättigter Carbonsäuren und/oder Ester kurzkettiger gesätigter Alkohole und ungesättigter Carbonsäu ren,
- 2. ungesättigte Carbonsäuren,
- 3. Ester langkettiger Carbonsäuren und ungesättigter Alkohole und/oder Ester aus den Carbonsäuren der Gruppe ii) mit gesättigten oder ungesättigten, geradket tigen oder verzweigten C8-18-Alkohols
- - Unter kurzkettigen Carbonsäuren bzw. Alkoholen sind dabei solche mit 1 bis 8 Koh lenstoffatomen zu verstehen, wobei die Kohlenstoffketten dieser Verbindungen gege benenfalls durch zweibindige Heterogruppen wie -O-, -NH-, -S- unterbrochen sein können.
- - Terpolymere aus Crotonsäure, Vinylacetat und einem Allyl- oder Methallylester.
Diese Terpolymere enthalten Monomereinheiten der allgemeinen Formeln (IV) und
(VI) (siehe oben) sowie Monomereinheiten aus einem oder mehreren Allyl- oder
Methallyestern der Formel VII:
worin R3 für -H oder -CH3, R2 für -CH3 oder -CH(CH3)2 und R1 für -CH3 oder einen gesättigten geradkettigen oder verzweigten C1-6-Alkylrest steht und die Summe der Kohlenstoffatome in den Resten R1 und R2 vorzugsweise 7, 6, 5, 4, 3 oder 2 ist.
Die vorstehend genannten Terpolymeren resultieren vorzugsweise aus der Copolyme risation von 7 bis 12 Gew.-% Crotonsäure, 65 bis 86 Gew.-%, vorzugsweise 71 bis 83 Gew.-% Vinylacetat und 8 bis 20 Gew.-%, vorzugsweise 10 bis 17 Gew.-% Allyl- oder Methallyletsre der Formel VII. - - Tetra- und Pentapolymere aus
- 1. Crotonsäure oder Allyloxyessigsäure
- 2. Vinylacetat oder Vinylpropionat
- 3. verzweigten Allyl- oder Methallylestern
- 4. Vinylethern, Vinylestern oder geradkettigen Allyl- oder Methallylestern
- - Crotonsäure-Copolymere mit einem oder mehreren Monomeren aus der Gruppe Ethylen, Vinylbenzol, Vinymethylether, Acrylamid und deren wasserlöslicher Salze
- - Terpolymere aus Vinylacetat, Crotonsäure und Vinylestern einer gesättigten aliphati schen in α-Stellung verzweigten Monocarbonsäure.
Weitere, bevorzugt als Bestandteil der Beschichtung einsetzbare Polymere sind kationische
Polymere. Unter den kationischen Polymeren sind dabei die permanent kationischen Po
lymere bevorzugt. Als "permanent kationisch" werden erfindungsgemäß solche Polymeren
bezeichnet, die unabhängig vom pH-Wert des Mittels (also sowohl der Beschichtung als
auch des Formkörpers) eine kationische Gruppe aufweisen. Dies sind in der Regel Polyme
re, die ein quartäres Stickstoffatom, beispielsweise in Form einer Ammoniumgruppe, ent
halten.
Bevorzugte kationische Polymere sind beispielsweise
- - quaternisierte Cellulose-Derivate, wie sie unter den Bezeichnungen Celquat® und Po lymer JR® im Handel erhältlich sind. Die Verbindungen Celquat® H 100, Celquat® L 200 und Polymer JR®400 sind bevorzugte quateinierte Cellulose-Derivate.
- - Polysiloxane mit quaternären Gruppen, wie beispielsweise die im Handel erhält lichen Produkte Q2-7224 (Hersteller: Dow Corning; ein stabilisiertes Trimethyl silylamodimethicon), Dow Corning® 929 Emulsion (enthaltend ein hydroxyl-amino modifiziertes Silicon, das auch als Amodimethicone bezeichnet wird), SM-2059 (Hersteller: General Electric), SLM-55067 (Hersteller: Wacker) sowie Abil®-Quat 3270 und 3272 (Hersteller: Th. Goldschmidt; diquaternäre Polydime- thylsiloxane, Quaternium-80),
- - Kationische Guar-Derivate, wie insbesondere die unter den Handelsnamen Cosme dia®Guar und Jaguar® vertiebenen Produkte,
- - Polymere Dimethyldiallylammoniumsalze und deren Copolymere mit Estern und Amiden von Acrylsäure und Methacrylsäure. Die unter den Bezeichnungen Mer quat® 100 (Poly(dimethyldiallylammoniumchlorid)) und Merquat®550 (Dimethyl diallylammoniumchlorid-Acrylamid-Copolymer) im Handel erhältlichen Pmdukte sind Beispiele für solche kationischen Polymere.
- - Copolymere des Vinylpyrrolidons mit quaternierten Derivaten des Dialkylamino acrylats und -methacrylats, wie beispielsweise mit Diethylsulfat quaternierte Vinyl pyrrolidon-Dimethylaminomethacrylat-Copolymere. Solche Verbindungen sind unter den Bezeichnungen Gafquat®734 und Gafquat®755 im Handel erhältlich.
- - Vinylpyrrolidon-Methoimidazoliniumchlorid-Copolymere, wie sie unter der Be zeichnung Luviquat® angeboten werden.
- - quaternierter Polyvinylalkohol
sowie die unter den Bezeichnungen
- - Polyquaternium 2,
- - Polyquaternium 17,
- - Polyquaternium 18 und
- - Polyquaternium 27
bekannten Polymeren mit quartären Stickstoffatomen in der Polymerhauptkette. Die ge
nannten Polymere sind dabei nach der sogenannten INCI-Nomenklatur bezeichnet, wobei
sich detaillierte Angaben im CTFA International Cosmetic Ingredient Dictionary and
Handbook, Sth Edition, The Cosmetic, Toiletry and Fragrance Association, Washington,
1997, finden, auf die hier ausdrücklich Bezug genommen wird.
Erfindungsgemäß bevorzugte kationische Polymere sind quaternisierte Cellulose-Derivate
sowie polymere Dimethyldiallylammoniumsalze und deren Copolymere. Kationische Cel
luloseDerivate, insbesondere das Handelsprodukt Polymer®JR 400, sind ganz besonders
bevorzugte kationische Polymere.
Um das Partialcoating noch resistenter gegen mechanische Beanspruchung zu machen,
können Polyurethane in die Beschichtung eingearbeitet werden. Diese verleihen der Be
schichtung Elastizität und Stabilität und können nach der vorstehend angegebenen Menge
an wasserlöslichen Polymeren bis zu 50 Gew.-% der Beschichtung ausmachen.
Polyurethane sind wasserunlöslich im Sinne der Erfindung, wenn sie bei Raumtemperatur
in Wasser zu weniger als 2,5 Gew.-% löslich sind.
Die Polyurethane bestehen aus mindestens zwei verschiedenen Monomertypen,
- - einer Verbindung (A) mit mindestens 2 aktiven Wasserstoffatomen pro Molekül und
- - einem Di- oder Polyisocyanat (B).
Bei den Verbindungen (A) kann es sich beispielsweise um Diole, Triole, Diamine, Triami
ne, Polyetherole und Polyesterole handeln. Dabei werden die Verbindungen mit mehr als 2
aktiven Wasserstoffatomen üblicherweise nur in geringen Mengen in Kombination mit
einem großen Überschuß an Verbindungen mit 2 aktiven Wasserstoffatomen eingesetzt.
Beispiele für Verbindungen (A) sind Ethylenglykol, 1,2- und 1,3-Propylenglykol, Buty
lenglykole, Di-, Tri-, Tetra- und Poly-Ethylen- und -Propylenglykole, Copolymere von
niederen Alkylenoxiden wie Ethylenoxid, Propylenoxid und Butylenoxid, Ethylendiamin,
Propylendiamin, 1,4-Diaminobutan, Hexamethylendiamin und α,ω-Diamine auf Basis von
langkettigen Alkanen oder Polyalkylenoxiden.
Polyurethane, bei denen die Verbindungen (A) Diole, Triole und Polyetherole sind, können
erfindungsgemäß bevorzugt sein. Insbesondere Polyethylenglykole und Polypropylengly
kole mit Molmassen zwischen 200 und 3000, insbesondere zwischen 1600 und 2500, ha
ben sich in einzelnen Fällen als besonders geeignet erwiesen. Polyesterole werden übli
cherweise durch Modifizierung der Verbindung (A) mit Dicarbonsäuren wie Phthalsäure,
Isophthalsäure und Adipinsäure erhalten.
Als Verbindungen (B) werden überwiegend Hexamethylendiisocyanat, 2,4- und 2,6-
Toluoldiisocyanat, 4,4'-Methylendi(phenylisocyanat) und insbesondere Isophorondiisocy
anat eingesetzt. Diese Verbindungen lassen sich durch die allgemeine Formel VIII be
schreiben:
O=C=N-R4-N=C=O (VIII),
in der R4 für eine verbindende Gruppierung von Kohlenstoffatomen, beispielsweise eine
Methylen- Ethylen- Propylen-, Butylen, Pentylen-, Hexylen usw. -Gruppe steht. In den
vorstehend genannten, technisch am meisten eingesetzten Hexamethylendiisocyanat
(HMDI) gilt R4 = (CH2)6, in 2,4- bzw. 2,6-Toluoldiisocyanat (TDI) steht R4 für C6H3-
CH3), in 4,4'-Methylendi(phenylisocyanat) (MDI) für C6H4-CH2-C6H4) und
in 4,4'-Methylendi(phenylisocyanat) (MDI) für C6H4-CH2-C6H4) und in Isophorondii
socyanat steht R4 für den Isophoronrest (3,5,5-Trimethyl-2-cyclohexenon).
Weiterhin können die erfindungsgemäß verwendeten Polyurethane noch Bausteine wie
beispielsweise Diamine als Kettenverlängerer und Hydroxycarbonsäuren enthalten. Dial
kylolcarbonsäuren wie beispielsweise Dimethylolpropionsäure sind besonders geeignete
Hydroxycarbonsäuren. Hinsichtlich der weiteren Bausteine besteht keine grundsätzliche
Beschränkung dahingehend, ob es sich um nichtionische, anionischen oder kationische
Bausteine handelt.
Bezüglich weiterer Informationen über den Aufbau und die Herstellung der Polyurethane
wird ausdrücklich auf die Artikel in den einschlägigen Übersichtswerken wie Römpps
Chemie-Lexikon und Ullmanns Enzyklopädie der technischen Chemie Bezug genommen.
Als in vielen Fällen erfindungsgemäß besonders geeignet haben sich Polyurethane erwie
sen, die wie folgt charakterisiert werden können:
- - ausschließlich aliphatische Gruppen im Molekül
- - keine freien Isocyanatgruppen im Molekül
- - Polyether- und Polyesterpolyurethane
- - anionische Gruppen im Molekül.
Weiterhin hat es sich als für die Herstellung der erfindungsgemäßen beschichteten Wasch-
und Reinigungsmittelformkörper als vorteilhaft erwiesen, wenn die Polyurethane nicht
direkt mit den weiteren Komponenten des Partialcoatimgs gemischt, sondern in Form von
wäßrigen Dispersionen eingebracht wurden. Solche Dispersionen weisen üblicherweise
einen Feststoffgehalt von ca. 20-50%, insbesondere etwa 35-45%, auf und sind auch
kommerziell erhältlich.
Das Partialcoating kann neben den Beschichtungsmaterialien weitere Inhaltsstoffe enthal
ten, die die die physikalischen Eigenschaften der Beschichtung verbessern oder dem be
schichteten Formkörper vorteilhafte Eigenschaften verleihen. So ist es beispielsweise
möglich, sogenannte Kleinkomponenten wie beispielsweise Farbstoffe oder optische Auf
heller oder Schauminhibitoren in die Beschichtung einzuarbeiten. Werden Beschichtungs
materialien eingesetzt, die nur schlecht oder langsam wasserlöslich sind, so können Des
integrationshilfsmittel in die Beschichtung eingearbeitet werden. Solche erfindungsgemä
ßen Wasch- oder Reinigungsmittelformkörper, bei denen die Beschichtung zusätzlich ein
Desintegrationshilfsmittel in Mengen von 0,1 bis 10 Gew.-%, vorzugsweise von 0,2 bis 7,5
Gew.-% und insbesondere von 0,25 bis 5 Gew.-%, jeweils bezogen auf die Coatingschicht,
enthält, sind im Rahmen der vorliegenden Erfindung bevorzugt.
Der Einsatz der weiter unten im Detail beschriebenen Desintegrationshilfsmittel ist insbe
sondere bei Säurecoatingschichten empfehlenswert, wobei übliche Einsatzkonzentrationen
für die Desintegrationshilfinittel in den Coatingschichten bei 0,1 bis 5 Gew.-%, bezogen
auf die Coatingschicht, liegen.
Vorstehend wurden die Bestandteile des Partialcoatings der erflndungsgemäßen Formkör
per näher beschrieben. Im folgenden werden die Bestandteile der Formkörper an sich, d. h.
der unbeschichteten Formkörper, beschrieben. Diese Formkörper werden nachfolgend zum
Teil als "Basisformkörper" bezeichnet, um eine verbale Abgrenzung gegen den Begriff
"Formkörper" oder "Tablette" für die erfindungsgemäß beschichteten Wasch- und Reini
gungsmittelformkörper zu erreichen, zum Teil wird aber auch der allgemeine Begriff
"Formkörper" verwendet. Da der Gegenstand der vorliegenden Erfindung mit einem Par
tialcoating versehene Basisformkörper sind, gelten die nachstehend für den Basisformkör
per gemachten Angaben selbstverständlich auch für erfindungsgemäße Wasch- und Reini
gungsmittelformkörper, die die entsprechenden Bedingungen erfüllen, und umgekehrt.
Die Basisformkörper enthalten als wesentliche Bestandteile Gerüststoff(e) und Tensid(e).
In den erfindungsgemäßen Basisfornikörpern können alle üblicherweise in Wasch- und
Reinigungsmitteln eingesetzten Gerüststoffe enthalten sein, insbesondere also Zeolithe,
Silikate, Carbonate, organische Cobuilder und - wo keine ökologischen Vorurteile gegen
ihren Einsatz bestehen - auch die Phosphate.
Geeignete kristalline, schichtförmige Natriumsilikate besitzen die allgemeine Formel
NaMSixO2x+1.H2O, wobei M Natrium oder Wasserstoff bedeutet, x eine Zahl von 1,9 bis 4
und y eine Zahl von 0 bis 20 ist und bevorzugte Werte für x 2, 3 oder 4 sind. Derartige
kristalline Schichtsilikate werden beispielsweise in der europäischen Patentanmeldung
EP-A-0 164 514 beschrieben. Bevorzugte kristalline Schichtsilikate der angegebenen For
mel sind solche, in denen M für Natrium steht und x die Werte 2 oder 3 annimmt. Insbe
sondere sind sowohl β- als auch δ-Natriumdisilikate Na2Si2O5.yH2O bevorzugt, wobei β-
Natriumdisilikat beispielsweise nach dem Verfahren erhalten werden kann, das in der in
ternationalen Patentanmeldung WO-A-91/08 171 beschrieben ist.
Einsetzbar sind auch amorphe Natriumsilikate mit einem Modul Na2O : SiO2 von 1 : 2 bis
1 : 3,3, vorzugsweise von 1 : 2 bis 1 : 2,8 und insbesondere von 1 : 2 bis 1 : 2,6, welche lösever
zögert sind und Sekundärwascheigenschaften aufweisen. Die Löseverzögerung gegenüber
herkömmlichen amorphen Natriumsilikaten kann dabei auf verschiedene Weise, beispiels
weise durch Oberflächenbehandlung, Compoundierung, Kompaktierungl Verdichtung oder
durch Übertrocknung hervorgerufen worden sein. Im Rahmen dieser Erfindung wird unter
dem Begriff "amorph" auch "röntgenamorph" verstanden. Dies heißt, daß die Silikate bei
Röntgenbeugungsexperimenten keine scharfen Röntgenreflexe liefern, wie sie für kristalli
ne Substanzen typisch sind, sondern allenfalls ein oder mehrere Maxima der gestreuten
Röntgenstrahlung, die eine Breite von mehreren Gradeinheiten des Beugungswinkels auf
weisen. Es kann jedoch sehr wohl sogar zu besonders guten Buildereigenschaften führen,
wenn die Silikatpartikel bei Elektronenbeugungsexperimenteri verwaschene oder sogar
scharfe Beugungsmaxima liefern. Dies ist so zu interpretieren, daß die Produkte mikrokri
stalline Bereiche der Größe 10 bis einige Hundert nm aufweisen, wobei Werte bis max. 50
nm und insbesondere bis max. 20 nm bevorzugt sind. Derartige sogenannte röntgenamor
phe Silikate, welche ebenfalls eine Löseverzögerung gegenüber den herkömmlichen Was
sergläsern aufweisen, werden beispielsweise in der deutschen Patentanmeldung DE-A-
44 00 024 beschrieben. Insbesondere bevorzugt sind verdichtete/kompaktierte amorphe
Silikate, compoundierte amorphe Silikate und übertrocknete röntgenamorphe Silikate.
Der eingesetzte feinkristalline, synthetische und gebundenes Wasser enthaltende Zeolith ist
vorzugsweise Zeolith A und/oder P. Als Zeolith P wird Zeolith MAP® (Handelsprodukt
der Firma Crosfield) besonders bevorzugt. Geeignet sind jedoch auch Zeolith X sowie Mi
schungen aus A, X und/oder P. Kommerziell erhältlich und im Rahmen der vorliegenden
Erfindung bevorzugt einsetzbar ist beispielsweise auch ein Co-Kristallisat aus Zeolith X
und Zeolith A (ca. 80 Gew.-% Zeolith X), das von der Firma CONDEA Augusta S. p. A.
unter dem Markennamen VEGOBOND AX® vertrieben wird und durch die Formel
nNa2O.(1-n)K2O.Al2O3.(2-2,5)SiO.(3,5-5,5)H2O
beschrieben werden kann. Der Zeolith kann dabei sowohl als Gerüststoff in einem granula
ren Compound eingesetzt, als auch zu einer Art "Abpuderung" der gesamten zu verpres
senden Mischung verwendet werden, wobei üblicherweise beide Wege zur Inkorporation
des Zeoliths in das Vorgemisch genutzt werden. Geeignete Zeolithe weisen eine mittlere
Teilchengröße von weniger als 10 µm (Volumenverteilung; Meßmethode: Coulter Coun
ter) auf und enthalten vorzugsweise 18 bis 22 Gew.-%, insbesondere 20 bis 22 Gew.-% an
gebundenem Wasser.
Selbstverständlich ist auch ein Einsatz der allgemein bekannten Phosphate als Buildersub
stanzen möglich, sofern ein derartiger Einsatz nicht aus ökologischen Gründen vermieden
werden sollte. Unter der Vielzahl der kommerziell erhältlichen Phosphate haben die Alka
limetallphosphate unter besonderer Bevorzugung von Pentanatrium- bzw. Pentakaliumtri
phosphat (Natrium- bzw. Kaliumtripolyphosphat) in der Wasch- und Reinigungsmittel-
Industrie die größte Bedeutung.
Alkalimetallphosphate ist dabei die summarische Bezeichnung für die Alkalimetall- (ins
besondere Natrium- und Kalium-) -Salze der verschiedenen Phosphorsäuren, bei denen
man Metaphosphorsäuren (HPO3)n und Orthophosphorsäure H3PO4 neben höhermolekula
ren Vertretern unterscheiden kann. Die Phosphate vereinen dabei mehrere Vorteile in sich:
Sie wirken als Alkaliträger, verhindern Kalkbeläge auf Maschinenteilen bzw. Kalkinkru
stationen in Geweben und tragen überdies zur Reinigungsleistung bei.
Natriumdihydrogenphosphat, NaH2PO4, existiert als Dihydrat (Dichte 1,91 gcm-3,
Schmelzpunkt 60°) und als Monohydrat (Dichte 2,04 gcm-3). Beide Salze sind weiße, in
Wasser sehr leicht lösliche Pulver, die beim Erhitzen das Kristallwasser verlieren und bei
200°C in das schwach saure Diphosphat (Dinatriumhydrogendiphosphat, Na2H2P2O7), bei
höherer Temperatur in Natiumtrimetaphosphat (Na3P3O9) und Maddrellsches Salz (siehe
unten), übergehen. NaH2PO4 reagiert sauer; es entsteht, wenn Phosphorsäure mit Natron
lauge auf einen pH-Wert von 4,5 eingestellt und die Maische versprüht wird. Kaliumdihy
drogenphosphat (primäres oder einbasiges Kaliumphosphat, Kaliumbiphosphat, KDP),
KH2PO4, ist ein weißes Salz der Dichte 2,33 gcm-3, hat einen Schmelzpunkt 253° [Zerset
zung unter Bildung von Kaliumpolyphosphat (KPO3)x] und ist leicht löslich in Wasser.
Dinatriumhydrogenphosphat (sekundäres Natriumphosphat), Na2HPO4, ist ein farbloses,
sehr leicht wasserlösliches kristallines Salz. Es existiert wasserfrei und mit 2 Mol. (Dichte
2,066 gcm-3, Wasserverlust bei 95°), 7 Mol. (Dichte 1,68 gcm-3, Schmelzpunkt 48° unter
Verlust von 5 H2O) und 12 Mol. Wasser (Dichte 1,52 gcm-3, Schmelzpunkt 35° unter
Verlust von 5 H2O), wird bei 100° wasserfrei und geht bei stärkerem Erhitzen in das
Diphosphat Na4P2O7 über. Dinatriumhydrogenphosphat wird durch Neutralisation von
Phosphorsäure mit Sodalösung unter Verwendung von Phenolphthalein als Indikator her
gestellt. Dikaliumhydrogenphosphat (sekundäres od. zweibasiges Kaliumphosphat),
K2HPO4, ist ein amorphes, weißes Salz, das in Wasser leicht löslich ist.
Trinatriumphosphat, tertiäres Natriumphosphat, Na3PO4, sind farblose Kristalle, die als
Dodecahydrat eine Dichte von 1,62 gcm-3 und einen Schmelzpunkt von 73-76°C (Zerset
zung), als Decahydrat (entsprechend 19-20% P2O5) einen Schmelzpunkt von 100°C und in
wasserfreier Form (entsprechend 39-40% P2O5) eine Dichte von 2,536 gcm-3 aufweisen.
Trinatriumphosphat ist in Wasser unter alkalischer Reaktion leicht löslich und wird durch
Eindampfen einer Lösung aus genau 1 Mol Dinatriumphosphat und 1 Mol NaOH herge
stellt. Trikaliumphosphat (tertiäres oder dreibasiges Kaliumphosphat), K3PO4, ist ein wei
ßes, zerfließliches, körniges Pulver der Dichte 2,56 gcm-3, hat einen Schmelzpunkt von
1340° und ist in Wasser mit alkalischer Reaktion leicht löslich. Es entsteht z. B. beim Er
hitzen von Thomasschlacke mit Kohle und Kaliumsulfat. Trotz des höheren Preises werden
in der Reinigungsmittel-Industrie die leichter löslichen, daher hochwirksamen, Kaliump
hosphate gegenüber entsprechenden Natrium-Verbindungen vielfach bevorzugt.
Tetranatriumdiphosphat (Natriumpyrophosphat), Na4P2O7, existiert in wasserfreier Form
(Dichte 2,534 gcm-3, Schmelzpunkt 988°, auch 880° angegeben) und als Decahydrat
(Dichte 1,815-1,836 gcm-3, Schmelzpunkt 94° unter Wasserverlust). Bei Substanzen sind
farblose, in Wasser mit alkalischer Reaktion lösliche Kristalle. Na4P2O7 entsteht beim Er
hitzen von Dinatriumphosphat auf <200° oder indem man Phosphorsäure mit Soda im
stöchiometrischem V erhältnis umsetzt und die Lösung durch V ersprühen entwässert. Das
Decahydrat komplexiert Schwermetall-Salze und Härtebildner und verringert daher die
Härte des Wassers. Kaliumdiphosphat (Kaliumpyrophosphat), K4P2O7, existiert in Form
des Trihydrats und stellt ein farbloses, hygroskopisches Pulver mit der Dichte 2,33 gcm-3
dar, das in Wasser löslich ist, wobei der pH-Wert der 1%igen Lösung bei 25° 10,4 beträgt.
Durch Kondensation des NaH2PO4 bzw. des KH2PO4 entstehen höhermol. Natrium- und
Kaliumphosphate, bei denen man cyclische Vertreter, die Natrium- bzw. Kaliummetaphos
phate und kettenfbrmige Typen, die Natrium- bzw. Kaliumpolyphosphate, unterscheiden
kann. Insbesondere für letztere sind eine Vielzahl von Bezeichnungen in Gebrauch:
Schmelz- oder Glühphosphate, Grahamsches Salz, Kurrolsches und Maddrellsches Salz.
Alle höheren Natrium- und Kaliumphosphate werden gemeinsam als kondensierte Phos
phate bezeichnet.
Das technisch wichtige Pentanatriumtriphosphat, Na5P3O10 (Natriumtripolyphosphat), ist
ein wasserfrei oder mit 6 H2O kristallisierendes, nicht hygroskopisches, weißes, wasser
lösliches Salz der allgemeinen Formel NaO-[P(O)(ONa)-O]n-Na mit n = 3. In 100 g Was
ser lösen sich bei Zimmertemperatur etwa 17 g, bei 60° ca. 20 g, bei 100° rund 32 g des
kristallwasserfreien Salzes; nach zweistündigem Erhitzen der Lösung auf 100° entstehen
durch Hydrolyse etwa 8% Orthophosphat und 15% Diphosphat. Bei der Herstellung von
Pentanatriumtriphosphat wird Phosphorsäure mit Sodalösung oder Natronlauge im
stöchiometrischen Verhältnis zur Reaktion gebracht und die Lsg. durch Versprühen ent
wässert. Ähnlich wie Grahamsches Salz und Natriumdiphosphat löst Pentanatriumtriphos
phat viele unlösliche Metall-Verbindungen (auch Kalkseifen usw.). Pentakaliumtriphos
phat, K5P3O10 (Kaliumtripolyphosphat), kommt beispielsweise in Form einer 50 Gew.-%igen
Lösung (< 23% P2O5, 25% K2O) in den Handel. Die Kaliumpolyphosphate finden in
der Wasch- und Reinigungsmittel-Industrie breite Verwendung. Weiter existieren auch
Natriumkaliumtripolyphosphate, welche ebenfalls im Rahmen der vorliegenden Erfindung
einsetzbar sind. Diese entstehen beispielsweise, wenn man Natriumtrimetaphosphat mit
KOH hydrolysiert:
(NaPO3)3 + 2 KOH → Na3K2P3O10 + H2O
Diese sind erfindungsgemäß genau wie Natriumtripolyphosphat, Kaliumtripolyphosphat
oder Mischungen aus diesen beiden einsetzbar; auch Mischungen aus Natriumtripolyphos
phat und Natriumkaliumtripolyphosphat oder Mischungen aus Kaliumtripolyphosphat und
Natriumkaliumtripolyphosphat oder Gemische aus Natriumtripolyphosphat und Kaliumtri
polyphosphat und Natriumkaliumtripolyphosphat sind erfindungsgemäß einsetzbar.
Als organische Cobuilder können in den Basisformkörnern insbesondere Polycarboxylate/Poly
carbonsäuren, polymere Polycarboxylate, Asparaginsäure, Polyacetale, Dextrine,
weitere organische Cobuilder (siehe unten) sowie Phosphonate eingesetzt werden. Diese
Stoffklassen werden nachfolgend beschrieben.
Brauchbare organische Gerüstsubstanzen sind beispielsweise die in Form ihrer Natrium
salze einsetzbaren Polycarbonsäuren, wobei unter Polycarbonsäuren solche Carbonsäuren
verstanden werden, die mehr als eine Säurefunktion tragen. Beispielsweise sind dies Citro
nensäure, Adipinsäure, Bernsteinsäure, Glutarsäure, Äpfelsäure, Weinsäure, Maleinsäure,
Fumarsäure, Zuckersäuren, Aminocarbonsäuren, Nitrilotriessigsäure (NTA), sofern ein
derartiger Einsatz aus ökologischen Gründen nicht zu beanstanden ist, sowie Mischungen
aus diesen. Bevorzugte Salze sind die Salze der Polycarbonsäuren wie Citronensäure, Adi
pinsäure, Bernsteinsäure, Glutarsäure, Weinsäure, Zuckersäuren und Mischungen aus die
sen.
Auch die Säuren an sich können eingesetzt werden. Die Säuren besitzen neben ihrer Buil
derwirkung typischerweise auch die Eigenschaft einer Säuerungskomponente und dienen
somit auch zur Einstellung eines niedrigeren und milderen pH-Wertes von Wasch- oder
Reinigungsmitteln. Insbesondere sind hierbei Citronensäure, Bernsteinsäure, Glutarsäure,
Adipinsäure, Gluconsäure und beliebige Mischungen aus diesen zu nennen.
Als Builder sind weiter polymere Polycarboxylate geeignet, dies sind beispielsweise die
Alkalimetallsalze der Polyacrylsäure oder der Polymethacrylsäure, beispielsweise solche
mit einer relativen Molekülmasse von 500 bis 70 000 g/mol.
Bei den für polymere Polycarboxylate angegebenen Molmassen handelt es sich im Sinne
dieser Schrift um gewichtsmittlere Molmassen MW der jeweiligen Säureform, die grund
sätzlich mittels Gelpermeationschromatographie (GPC) bestimmt wurden, wobei ein UV-
Detektor eingesetzt wurde. Die Messung erfolgte dabei gegen einen externen Polyacrylsäu
re-Standard, der aufgrund seiner strukturellen Verwandtschaft mit den untersuchten Poly
meren realistische Molgewichtswerte liefert. Diese Angaben weichen deutlich von den
Molgewichtsangaben ab, bei denen Polystyrolsulfonsäuren als Standard eingesetzt werden.
Die gegen Polystyrolsulfonsäuren gemessenen Molmassen sind in der Regel deutlich höher
als die in dieser Schrift angegebenen Molmassen.
Geeignete Polymere sind insbesondere Polyacrylate, die bevorzugt eine Molekülmasse von
2000 bis 20 000 g/mol aufweisen. Aufgrund ihrer überlegenen Löslichkeit können aus die
ser Gruppe wiederum die kurzkettigen Polyacrylate, die Molmassen von 2000 bis
10 000 g/mol, und besonders bevorzugt von 3000 bis 5000 gmol, aufweisen, bevorzugt
sein.
Geeignet sind weiterhin copolymere Polycarboxylate, insbesondere solche der Acrylsäure
mit Methacrylsäure und der Acrylsäure oder Methacrylsäure mit Maleinsäure. Als beson
ders geeignet haben sich Copolymere der Acrylsäure mit Maleinsäure erwiesen, die 50 bis
90 Gew.-% Acrylsäure und 50 bis 10 Gew.-% Maleinsäure enthalten. Ihre relative Mole
külmasse, bezogen auf freie Säuren, beträgt im allgemeinen 2000 bis 70 000 g/mol, vor
zugsweise 20 000 bis 50 000 glmol und insbesondere 30 000 bis 40 000 g/mol.
Die (co-)polymeren Polycarboxylate können entweder als Pulver oder als wäßrige Lösung
eingesetzt werden. Der Gehalt der Mittel an (co-)polymeren Polycarboxylaten beträgt
vorzugsweise 0,5 bis 20 Gew.-%, insbesondere 3 bis 10 Gew.-%.
Zur Verbesserung der Wasserlöslichkeit können die Polymere auch Allylsulfonsäuren, wie
beispielsweise Allyloxybenzolsulfonsäure und Methallylsulfonsäure, als Monomer enthal
ten.
Insbesondere bevorzugt sind auch biologisch abbaubare Polymere aus mehr als zwei ver
schiedenen Monomereinheiten, beispielsweise solche, die als Monomere Salze der Acryl
säure und der Maleinsäure sowie Vinylalkohol bzw. Vinylalkohol-Derivate oder die als
Monomere Salze der Acrylsäure und der 2-Alkylallylsulfonsäure sowie Zucker-Derivate
enthalten.
Weitere bevorzugte Copolymere sind solche, die in den deutschen Patentanmeldungen
DE-A-43 03 320 und DE-A-44 17 734 beschrieben werden und als Monomere vorzugsweise
Acrolein und Acrylsäure/Acrylsäuresalze bzw. Acrolein und Vinylacetat aufweisen.
Ebenso sind als weitere bevorzugte Buildersubstanzen polymere Aminodicarbonsäuren,
deren Salze oder deren Vorläufersubstanzen zu nennen. Besonders bevorzugt sind Polyas
paraginsäuren bzw. deren Salze und Derivate, von denen in der deutschen Patentanmel
dung DE-A-195 40 086 offenbart wird, daß sie neben Cobuilder-Eigenschaflen auch eine
bleichstabilisierende Wirkung aufweisen.
Weitere geeignete Buildersubstanzen sind Polyacetale, welche durch Umsetzung von Dial
dehyden mit Polyolcarbonsäuren, welche 5 bis 7 C-Atome und mindestens 3 Hydroxyl
gruppen aufweisen, erhalten werden können. Bevorzugte Polyacetale werden aus Dialde
hyden wie Glyoxal, Glutaraldehyd, Terephthalaldehyd sowie deren Gemischen und aus
Polyolcarbonsäuren wie Gluconsäure und/oder Glucoheptonsäure erhalten.
Weitere geeignete organische Buildersubstanzen sind Dextrine, beispielsweise Oligomere
bzw. Polymere von Kohlenhydraten, die durch partielle Hydrolyse von Stärken erhalten
werden können. Die Hydrolyse kann nach üblichen, beispielsweise säure- oder enzymkata
lysierten Verfahren durchgeführt werden. Vorzugsweise handelt es sich um Hydrolysepro
dukte mit mittleren Molmassen im Bereich von 400 bis 500 000 glmol. Dabei ist ein Poly
saccharid mit einem Dextrose-Äquivalent (DE) im Bereich von 0,5 bis 40, insbesondere
von 2 bis 30 bevorzugt, wobei DE ein gebräuchliches Maß für die reduzierende Wirkung
eines Polysaccharids im Vergleich zu Dextrose, welche ein DE von 100 besitzt, ist.
Brauchbar sind sowohl Maltodextrine mit einem DE zwischen 3 und 20 und Trockenglu
cosesirupe mit einem DE zwischen 20 und 37 als auch sogenannte Gelbdextrine und
Weißdextrine mit höheren Molmassen im Bereich von 2000 bis 30 000 g/mol.
Bei den oxidierten Derivaten derartiger Dextrine handelt es sich um deren Umsetzungs
produkte mit Oxidationsmitteln, welche in der Lage sind, mindestens eine Alkoholfunktion
des Saccharidrings zur Carbonsäurefunktion zu oxidieren. Derartige oxidierte Dextrine und
Verfahren ihrer Herstellung sind beispielsweise aus den europäischen Patentanmeldungen
EP-A-0 232 202, EP-A-0 427 349, EP-A-0 472 042 und EP-A-0 542 496 sowie den inter
nationalen Patentanmeldungen WO 92/18 542, WO 93/08 251, WO 93/16 110,
WO 94/28 030, WO 95/07 303, WO 95/12 619 und WO 95/20 608 bekannt. Ebenfalls ge
eignet ist ein oxidiertes Oligosaccharid gemäß der deutschen Patentanmeldung DE-A-
196 00 018. Ein an C6 des Saccharidrings oxidiertes Produkt kann besonders vorteilhaft
sein.
Auch Oxydisuccinate und andere Derivate von Disuccinaten, vorzugsweise Ethylendia
mindisuccinat, sind weitere geeignete Cobuilder. Dabei wird Ethylendiamin-N,N'-
disuccinat (EDDS) bevorzugt in Form seiner Natrium- oder Magnesiumsalze verwendet.
Weiterhin bevorzugt sind in diesem Zusammenhang auch Glycerindisuccinate und Gly
cerintrisuccinate. Geeignete Einsatzmengen liegen in zeolithhaltigen und/oder silicathalti
gen Formulierungen bei 3 bis 15 Gew.-%.
Weitere brauchbare organische Cobuilder sind beispielsweise acetylierte Hydroxycarbon
säuren bzw. deren Salze, welche gegebenenfalls auch in Lactonform vorliegen können und
welche mindestens 4 Kohlenstoffatome und mindestens eine Hydroxygruppe sowie maxi
mal zwei Säuregruppen enthalten. Derartige Cobuilder werden beispielsweise in der inter
nationalen Patentanmeldung WO 95/20 029 beschrieben.
Eine weitere Substanzklasse mit Cobuildereigenschaften stellen die Phosphonate dar. Da
bei handelt es sich insbesondere um Hydroxyalkan- bzw. Aminoalkanphosphonate. Unter
den Hydroxyalkanphosphonaten ist das 1-Hydroxyethan-1,1-diphosphonat (HEDP) von
besonderer Bedeutung als Cobuilder. Es wird vorzugsweise als Natriumsalz eingesetzt,
wobei das Dinatriumsalz neutral und das Tetranatriumsalz alkalisch (pH 9) reagiert. Als
Aminoalkanphosphonate kommen vorzugsweise Ethylendiamintetramethylenphosphonat
(EDTMP), Diethylentriaminpentamethylenphosphonat (DTPMP) sowie deren höhere Ho
mologe in Frage. Sie werden vorzugsweise in lForm der neutral reagierenden Natriumsalze,
z. B. als Hexanatriumsalz der EDTMP bzw. als Hepta- und Octa-Natriumsalz der DTPMP,
eingesetzt. Als Builder wird dabei aus der Klasse der Phosphonate bevorzugt HEDP ver
wendet. Die Aminoalkanphosphonate besitzen zudem ein ausgeprägtes Schwermetallbin
devermögen. Dementsprechend kann es, insbesondere wenn die Mittel auch Bleiche ent
halten, bevorzugt sein, Aminoalkanphosphonate, insbesondere DTPMP, einzusetzen, oder
Mischungen aus den genannten Phosphonaten zu verwenden.
Darüber hinaus können alle Verbindungen, die in der Lage sind, Komplexe mit Erdalkali
ionen auszubilden, als Cobuilder eingesetzt werden.
Die Menge an Gerüststoff beträgt üblicherweise zwischen 10 und 70 Gew.-%, vorzugs
weise zwischen 15 und 60 Gew.-% und insbesondere zwischen 20 und 50 Gew.-%. Die
Menge an eingesetzten Buildern ist abhängig vom Verwendungszweck, so daß Bleich
mitteltabletten und Formkörper für das maschinelle Geschirrspülen höhere Mengen an
Gerüststoffen aufweisen können (beispielsweise zwischen 20 und 70 Gew.-%, vorzugs
weise zwischen 25 und 65 Gew.-% und insbesondere zwischen 30 und 55 Gew.-%), als
beispielsweise Waschmitteltabletten (üblicherweise 10 bis 50 Gew.-%, vorzugsweise 12,5
bis 45 Gew.-% uns insbesondere zwischen 17,5 und 37,5 Gew.-%).
Bevorzugte Basisformkörper enthalten weiterhin ein oder mehrere Tensid(e). In den Basis
formkörpern können anionische, nichtionische, kationsche und/oder amphotere Tenside
beziehungsweise Mischungen aus diesen eingesetzt werden. Bevorzugt sind aus anwen
dungstechnischer Sicht Mischungen aus anionischen und nichtionischen Tensiden. Der
Gesamttensidgehalt der Formkörper liegt bei 5 bis 60 Gew.-%, bezogen auf das Formkör
pergewicht, wobei Tensidgehalte über 15 Gew.-% bevorzugt sind.
Als anionische Tenside werden beispielsweise solche vom Typ der Sulfonate und Sulfate
eingesetzt. Als Tenside vom Sulfonat-Typ kommen dabei vorzugsweise C9-13-
Alkylbenzolsulfonate, Olefinsulfonate, d. h. Gemische aus Alken- und Hydroxyalkansul
fonaten sowie Disulfonaten, wie man sie beispielsweise aus C12-18-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 Alkansulfonate, die aus C12-18-Alkanen beispielsweise durch
Sulfochlorierung oder Sulfoxidation mit anschließender Hydrolyse bzw. Neutralisation
gewonnen werden. Ebenso sind auch die Ester von α-Sulfofettsäuren (Estersulfonate), z. B.
die α-sulfonierten Methylester der hydrierten Kokos-, Palmkern- oder Talgfettsäuren ge
eignet.
Weitere geeignete Aniontenside sind sulfierte Fettsäureglycerinester. Unter Fettsäureglyce
rinestern sind die Mono-, Di- und Triester sowie deren Gemische zu verstehen, wie sie bei
der Herstellung durch Veresterung von einem Monoglycerin mit 1 bis 3 Mol Fettsäure oder
bei der Umesterung von Triglyceriden mit 0,3 bis 2 Mol Glycerin erhalten werden. Bevor
zugte sulfierte Fettsäureglycerinester sind dabei die Sulfierprodukte von gesättigten Fett
säuren mit 6 bis 22 Kohlenstoffatomen, beispielsweise der Capronsäure, Caprylsäure, Ca
prinsäure, Myristinsäure, Laurinsäure, Palmitinsäure, Stearinsäure oder Behensäure.
Als Alk(en)ylsulfate werden die Alkali- und insbesondere die Natriumsalze der Schwefel
säurehalbester der C12-C18-Fettalkohole, beispielsweise aus Kokosfettalkohol, Talgfettal
kohol, Lauryl-, Myristyl-, Cetyl- oder Stearylalkoholl oder der C10-C20-Oxoalkohole und
diejenigen Halbester sekundärer Alkohole dieser Kettenlängen bevorzugt. Weiterhin be
vorzugt sind Alk(en)ylsulfate der genannten Kettenlänge, welche einen synthetischen, auf
petrochemischer Basis hergestellten geradkettigen Alkylrest enthalten, die ein analoges
Abbauverhalten besitzen wie die adäquaten Verbindungen auf der Basis von fettchemi
schen Rohstoffen. Aus waschtechnischem Interesse sind die C12-C16-Alkylsulfate und C12-
C15-Alkylsulfate sowie C14-C15-Alkylsulfate bevorzugt. Auch 2,3-Alkylsulfate, welche
beispielsweise gemäß den US-Patentschriften 3,234,258 oder 5,075,041 hergestellt werden
und als Handelsprodukte der Shell Oil Company unter dem Namen DAN® erhalten werden
können, sind geeignete Aniontenside.
Auch die Schwefelsäuremonoester der mit 1 bis 6 Mol Ethylenoxid ethoxylierten gerad
kettigen oder verzweigten C7-21-Alkohole, wie 2-Methyl-verzweigte C9-11-Alkohole mit im
Durchschnitt 3,5 Mol Ethylenoxid (EO) oder C12-18-Fettalkohole mit 1 bis 4 EO, sind ge
eignet. Sie werden in Reinigungsmitteln aufgrund ihres hohen Schaumverhaltens nur in
relativ geringen Mengen, beispielsweise in Mengen von 1 bis 5 Gew.-%, eingesetzt.
Weitere geeignete Aniontenside sind auch die Salze der Alkylsulfobernsteinsäure, die auch
als Sulfosuccinate oder als Sulfobernsteinsäureester bezeichnet werden und die Monoester
und/oder Diester der Sulfobernsteinsäure mit Alkoholen, vorzugsweise Fettalkoholen und
insbesondere ethoxylierten Fettalkoholen darstellen. Bevorzugte Sulfosuccinate enthalten
C8-18-Fettalkoholreste oder Mischungen aus diesen. Insbesondere bevorzugte Sul
fosuccinate enthalten einen Fettalkoholrest, der sich von ethoxylierten Fettalkoholen ab
leitet, die für sich betrachtet nichtionische Tenside darstellen (Beschreibung siehe unten).
Dabei sind wiederum Sulfosuccinate, deren Fettalkohol-Reste sich von ethoxylierten Fet
talkoholen mit eingeengter Homologenverteilung ableiten, besonders bevorzugt. Ebenso ist
es auch möglich, Alk(en)ylbernsteinsäure mit vorzugsweise 8 bis 18 Kohlenstoffatomen in
der Alk(en)ylkette oder deren Salze einzusetzen.
Als weitere anionische Tenside kommen insbesondere Seifen in Betracht. Geeignet sind
gesättigte Fettsäureseifen, wie die Salze der Laurinsäure, Myristinsäure, Palmitinsäure,
Stearinsäure, hydrierte Erucasäure und Behensäure sowie insbesondere aus natürlichen
Fettsäuren, z. B. Kokos-, Palmkern- oder Talgfettsäuren, abgeleitete Seifengemische.
Die anionischen Tenside einschließlich der Seifen können in Form ihrer Natrium-, Kalium-
oder Ammoniumsalze sowie als lösliche Salze organischer Basen, wie Mono-, Di- oder
Triethanolamin, vorliegen. Vorzugsweise liegen die anionischen Tenside in Form ihrer
Natrium- oder Kaliumsalze, insbesondere in Form der Natriumsalze vor.
Als nichtionische Tenside werden vorzugsweise alkoxylierte, vorteilhafterweise ethoxy
lierte, insbesondere primäre Alkohole mit vorzugsweise 8 bis 18 C-Atomen und durch
schnittlich 1 bis 12 Mol Ethylenoxid (EO) pro Mol Alkohol eingesetzt, in denen der Alko
holrest linear oder bevorzugt in 2-Stellung methylverzweigt sein kann bzw. lineare und
methylverzweigte Reste im Gemisch enthalten kann, so wie sie üblicherweise in Oxoalko
holresten vorliegen. Insbesondere sind jedoch Alkoholethoxylate mit linearen Resten aus
Alkoholen nativen Ursprungs mit 12 bis 18 C-Atomen, z. B. aus Kokos-, Palm-, Talgfett-
oder Oleylalkohol, und durchschnittlich 2 bis 8 EO pro Mol Alkohol bevorzugt. Zu den
bevorzugten ethoxylierten Alkoholen gehören beispielsweise C12-14-Alkohole mit 3 EO
oder 4 EO, C9-11-Alkohol mit 7 EO, C13-15-Alkohole mit 3 EO, 5 EO, 7 EO oder 8 EO,
C12-18-Alkohole mit 3 EO, 5 EO oder 7 EO und Mischungen aus diesen, wie Mischungen aus
C12-14-Alkohol mit 3 EO und C12-18-Alkohol mit 5 EO. Die angegebenen Ethoxy
lierungsgrade stellen statistische Mittelwerte dar, die für ein spezielles Produkt eine ganze
oder eine gebrochene Zahl sein können. Bevorzugte Alkoholethoxylate weisen eine einge
engte 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.
Außerdem können als weitere nichtionische Tenside auch Alkylglykoside der allgemeinen
Formel RO(G)x eingesetzt werden, in der R einen primären geradkettigen oder methylver
zweigten, insbesondere in 2-Stellung methylverzweigten aliphatischen Rest mit 8 bis 22,
vorzugsweise 12 bis 18 C-Atomen bedeutet und G das Symbol ist, das für eine Glykose
einheit mit 5 oder 6 C-Atomen, vorzugsweise für Glucose, steht. Der Oligomerisierungs
grad x, der die Verteilung von Monoglykosiden und Oligoglykosiden angibt, ist eine belie
bige Zahl zwischen 1 und 10; vorzugsweise liegt x bei 1,2 bis 1,4.
Eine weitere Klasse bevorzugt eingesetzter nichtionischer Tenside, die entweder als allei
niges nichtionisches Tensid oder in Kombination mit anderen nichtionischen Tensiden
eingesetzt werden, sind alkoxylierte, vorzugsweise ethoxylierte oder ethoxylierte und pro
poxylierte Fettsäurealkylester, vorzugsweise mit 1 bis 4 Kohlenstoffatomen in der Alkyl
kette, insbesondere Fettsäuremethylester, wie sie beispielsweise in der japanischen Pa
tentanmeldung JP 58/217598 beschrieben sind oder die vorzugsweise nach dem in der
internationalen Patentanmeldung WO-A-90/13 533 beschriebenen Verfahren hergestellt
werden.
Auch nichtionische Tenside vom Typ der Aininoxide, beispielsweise N-Kokosalkyl-N,N-
dimethylaminoxid und N-Talgalkyl-N,N-dihydroxyetlhylaminoxid, und der Fettsäurealka
nolamide können geeignet sein. Die Menge dieser nichtionischen Tenside beträgt vor
zugsweise nicht mehr als die der ethoxylierten Fettalkohole, insbesondere nicht mehr als
die Hälfte davon.
Weitere geeignete Tenside sind Polyhydroxyfettsäureamide der Formel (IX),
in der RCO für einen aliphatischen Acylrest mit 6 bis 22 Kohlenstoffatomen, R1 für Was
serstoff, einen Alkyl- oder Hydroxyalkylrest mit 1 bis 4 Kohlenstoffatomen und [Z] für
einen linearen oder verzweigten Polyhydroxyalkylrest mit 3 bis 10 Kohlenstoffatomen und
3 bis 10 Hydroxylgruppen steht. Bei den Polyhydroxyfettsäureamiden handelt es sich um
bekannte Stoffe, die üblicherweise durch reduktive Aminierung eines reduzierenden Zuc
kers mit Ammoniak, einem Alkylamin oder einem Alkanolamin und nachfolgende Acylie
rung mit einer Fettsäure, einem Fettsäurealkylester oder einem Fettsäurechlorid erhalten
werden können.
Zur Gruppe der Polyhydroxyfettsäureamide gehören auch Verbindungen der Formel (X),
in der R für einen linearen oder verzweigten Alkyl- oder Alkenylrest mit 7 bis 12 Kohlen
stoffatomen, R1 für einen linearen, verzweigten oder cyclischen Alkylrest oder einen Aryl
rest mit 2 bis 8 Kohlenstoffatomen und R2 für einen linearen, verzweigten oder cyclischen
Alkylrest oder einen Arylrest oder einen Oxy-Alkylrest mit 1 bis 8 Kohlenstoffatomen
steht, wobei C1-4-Alkyl- oder Phenylreste bevorzugt sind und [Z] für einen linearen Poly
hydroxyalkylrest steht, dessen Alkylkette mit mindestens zwei Hydroxylgruppen substitu
iert ist, oder alkoxylierte, vorzugsweise ethoxylierte oder propoxylierte Derivate dieses
Restes.
[Z] wird vorzugsweise durch reduktive Aminierung eines reduzierten Zuckers erhalten,
beispielsweise Glucose, Fructose, Maltose, Lactose, Galactose, Mannose oder Xylose. Die
N-Alkoxy- oder N-Aryloxy-substituierten Verbindungen können dann beispielsweise nach
der Lehre der internationalen Anmeldung WO-A-95/07 331 durch Umsetzung mit Fettsäu
remethylestern in Gegenwart eines Alkoxids als Katalysator in die gewünschten Polyhy
droxyfettsäureamide überführt werden.
Im Rahmen der vorliegenden Erfindung sind Basisformkörper bevorzugt, die anionische(s)
und nichtionische(s) Tensid(e) enthalten, wobei anwendungstechnische Vorteile aus be
stimmten Mengenverhältnissen, in denen die einzelnen Tensidklassen eingesetzt werden,
resultieren können.
So sind beispielsweise Basisformkörper besonders bevorzugt, bei denen das Verhältnis von
Aniontensid(en) zu Niotensid(en) zwischen 10 : 1 und 1 : 10, vorzugsweise zwischen 7,5 : 1
und 1 : 5 und insbesondere zwischen 5 : 1 und 1 : 2 beträgt. Bevorzugt sind auch Wasch- und
Reinigungsmittelformkörper, die anionische(s) und/oder nichtionische(s) Tensid(e) ent
halten und Gesamt-Tensidgehalte oberhalb von 2,5 Gew.-%, vorzugsweise oberhalb von 5
Gew.-% und insbesondere oberhalb von 10 Gew.-%, jeweils bezogen auf das Formkörper
gewicht, aufweisen. Besonders bevorzugt sind Wasch- und Reinigungsmittelformkörper,
die Tensid(e), vorzugsweise anionische(s) und/oder nichtionische(s) Tensid(e), in Mengen
von 5 bis 40 Gew.-%, vorzugsweise von 7,5 bis 35 Gew.-%, besonders bevorzugt von 10
bis 30 Gew.-% uns insbesondere von 12,5 bis 25 Gew.-%, jeweils bezogen auf das Form
körpergewicht, enthalten.
Es kann aus anwendungstechnischer Sicht Vorteile haben, wenn bestimmte Tensidklassen
in einigen Phasen der Basisformkörper oder im gesamten Formkörper, d. h. in allen Phasen,
nicht enthalten sind. Eine weitere wichtige Ausführungsform der vorliegenden Erfindung
sieht daher vor, daß mindestens eine Phase der Formkörper frei von nichtionischen Tensi
den ist.
Umgekehrt kann aber auch durch den Gehalt einzelner Phasen oder des gesamten Form
körpers, d. h. aller Phasen, an bestimmten Tensiden ein positiver Effekt erzielt werden. Das
Einbringen der oben beschriebenen Alkylpolyglycoside hat sich dabei als vorteilhaft er
wiesen, so daß Basisformkörper bevorzugt sind, in denen mindest 69191 00070 552 001000280000000200012000285916908000040 0002019940547 00004 69072ens eine Phase der Form
körper Alkylpolyglycoside enthält.
Ähnlich wie bei den nichtionischen Tensiden können auch aus dem Weglassen von anioni
schen Tensiden aus einzelnen oder allen Phasen Basisformkörper resultieren, die sich fit
bestimmte Anwendungsgebiete besser eignen. Es sind daher im Rahmen der vorliegenden
Erfindung auch Wasch- und Reinigungsmittelformkörper denkbar, bei denen mindestens
eine Phase der Formkörper frei von anionischen Tensiden ist.
Wie bereits erwähnt, beschränkt sich der Einsatz von Tensiden bei Reinigungsmittel
tabletten für das maschinelle Geschirrspülen vorzugsweise auf den Einsatz nichtionischer
Tenside in geringen Mengen. Im Rahmen der vorliegenden Erfindung bevorzugt als Reini
gungsmitteltabletten einzusetzende Wasch- oder Reinigungsmittelformkörper sind dadurch
gekennzeichnet, daß der Basisformkörper Gesamttensidgehalte unterhalb von 5 Gew.-%,
vorzugsweise unterhalb von 4 Gew.-%, besonders bevorzugt unterhalb von 3 Gew.-% und
insbesondere unterhalb von 2 Gew.-%, jeweils bezogen auf das Gewicht des Basisform
körpers, aufweist. Als Tenside werden in maschinellen Geschirrspülmitteln üblicherweise
lediglich schwachschäumende nichtionische Tenside eingesetzt. Vertreter aus den Gruppen
der anionischen, kationischen oder amphoteren Tenside haben dagegen eine geringere Be
deutung. Mit besonderem Vorzug enthalten die erfindungsgemäßen Reinigungsmittelform
körper fit das maschinellen Geschirrspülen nichtionische Tenside, insbesondere nichtioni
sche Tenside aus der Gruppe der alkoxylierten Alkohole. Als nichtionische Tenside wer
den vorzugsweise alkoxylierte, vorteilhafterweise ethoxylierte, insbesondere primäre Al
kohole mit vorzugsweise 8 bis 18 C-Atomen und durchschnittlich 1 bis 12 Mol Ethylen
oxid (EO) pro Mol Alkohol eingesetzt, in denen der Alkoholrest linear oder bevorzugt in
2-Stellung methylverzweigt sein kann bzw. lineare und methylverzweigte Reste im Ge
misch enthalten kann, so wie sie üblicherweise in Oxoalkoholresten vorliegen. Insbeson
dere sind jedoch Alkoholethoxylate mit linearen Resten aus Alkoholen nativen Ursprungs
mit 12 bis 18 C-Atomen, z. B. aus Kokos-, Palm-, Talgfett- oder Oleylalkohol, und durch
schnittlich 2 bis 8 EO pro Mol Alkohol bevorzugt. Zu den bevorzugten ethoxylierten Al
koholen gehören beispielsweise C12-14-Alkohole mit 3 EO oder 4 EO, C9-11-Alkohol mit 7
EO, C13-15-Alkohole mit 3 EO, 5 EO, 7 EO oder 8 EO, C12-18-Alkohole mit 3 EO, 5 EO
oder 7 EO und Mischungen aus diesen, wie Mischungen aus C12-14-Alkohol mit 3 EO und
C12-18-Alkohol mit 5 EO. Die angegebenen Ethoxylierungsgrade stellen statistische Mit
telwerte dar, die für ein spezielles Produkt eine ganze oder eine gebrochene Zahl sein kön
nen. Bevorzugte Alkoholethoxylate weisen eine eingeengte Homologenverteilung auf (nar
row 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.
Insbesondere bei erfindungsgemäßen Waschmittelformkörpern oder Reinigungsmittel
formkörpern für das maschinelle Geschirrspülen ist es bevorzugt, daß die Wasch- und Rei
nigungsmittelformkörper ein nichtionisches Tensid enthalten, das einen Schmelzpunkt
oberhalb Raumtemperatur aufweist. Demzufolge enthalten die erfindungsgemäßen Wasch-
oder Reinigungsmittelformkörper bevorzugt ein nichtionisches Tensid mit einem Schmelz
punkt oberhalb von 20°C. Bevorzugt eirizusetzende nichtionische Tenside weisen
Schmelzpunkte oberhalb von 25°C auf, besonders bevorzugt einzusetzende nichtionische
Tenside haben Schmelzpunkte zwischen 25 und 60°C, insbesondere zwischen 26,6 und
43,3°C.
Geeignete nichtionische Tenside, die Schmelz- bzw. Erweichungspunkte im genannten
Temperaturbereich aufweisen, sind beispielsweise schwachschäumende nichtionische Ten
side, die bei Raumtemperatur fest oder hochviskos sein können. Werden bei Raumtempe
raturhochviskose Niotenside eingesetzt, so isl: bevorzugt, daß diese eine Viskosität ober
halb von 20 Pas, vorzugsweise oberhalb von 35 Pas und insbesondere oberhalb 40 Pas
aufweisen. Auch Niotenside, die bei Raumtemperatur wachsartige Konsistenz besitzen,
sind bevorzugt.
Bevorzugt als bei Raumtemperatur feste einzusetzende Niotenside stammen aus den Grup
pen der alkoxylierten Niotenside, insbesondere der ethoxylierten primären Alkohole und
Mischungen dieser Tenside mit strukturell komplizierter aufgebauten Tensiden wie Po
lyoxypropylen/Polyoxyethylen/Polyoxypropylen. (PO/EO/PO)-Tenside. Solche
(PO/EO/PO)-Niotenside zeichnen sich darüber hinaus durch gute Schaumkontrolle aus.
In einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist das nichtionische
Tenside mit einem Schmelzpunkt oberhalb Raumtemperatur ein ethoxyliertes Niotensid,
das aus der Reaktion von einem Monohydroxyallcanol oder Alkylphenol mit 6 bis 20 C-
Atomen mit vorzugsweise mindestens 12 Mol, besonders bevorzugt mindestens 15 Mol,
insbesondere mindestens 20 Mol Ethylenoxid pro Mol Alkohol bzw. Alkylphenol hervor
gegangen ist.
Ein besonders bevorzugtes bei Raumtemperatur festes, einzusetzendes Niotensid wird aus
einem geradkettigen Fettalkohol mit 16 bis 20 Kohlenstoffatomen (C16-20-Alkohol), vor
zugsweise einem C18-Alkohol und mindestens 12 Mol, vorzugsweise mindestens 15 Mol
und insbesondere mindestens 20 Mol Ethylenoxid gewonnen. Hierunter sind die soge
nannten "narrow range ethoxylates" (siehe oben) besonders bevorzugt.
Das bei Raumtemperatur feste Niotensid besitzt vorzugsweise zusätzlich Propylenoxidein
heiten im Molekül. Vorzugsweise machen solche PO-Einheiten bis zu 25 Gew.-%, beson
ders bevorzugt bis zu 20 Gew.-% und insbesondere bis zu 15 Gew.-% der gesamten Mol
masse des nichtionischen Tensids aus. Besonders bevorzugte nichtionische Tenside sind
ethoxylierte Monohydroxyalkanole oder Alkylphenole, die zusätzlich Polyoxyethylen-
Polyoxypropylen Blockcopolymereinheiten aufweisen. Der Alkohol- bzw. Alkylphenolteil
solcher Niotensidmoleküle macht dabei vorzugsweise mehr als 30 Gew.-%, besonders be
vorzugt mehr als 50 Gew.-% und insbesondere mehr als 70 Gew.-% der gesamten Molma
sse solcher Niotenside aus.
Weitere besonders bevorzugt einzusetzende Niotenside mit Schmelzpunkten oberhalb
Raumtemperatur enthalten 40 bis 70% eines Polyoxypropy
len/Polyoxyethylen/Polyoxypropylen-Blockpolymerblends, der 75 Gew.-% eines umge
kehrten Block-Copolymers von Polyoxyethylen und Polyoxypropylen mit 17 Mol Ethy
lenoxid und 44 Mol Propylenoxid und 25 Gew.-% eines Block-Copolymers von Po
lyoxyethylen und Polyoxypropylen, initiiert mit Trimethylolpropan und enthaltend 24 Mol
Ethylenoxid und 99 Mol Propylenoxid pro Mol Trimethylolpropan.
Nichtionische Tenside, die mit besonderem Vorzug eingesetzt werden können, sind bei
spielsweise unter dem Namen Poly Tergent® SLF-18 von der Firma Olin Chemicals er
hältlich.
Ein weiter bevorzugtes Tensid läßt sich durch die Formel
R1O[CH2CH(CH3)O]x[CH2CH2O]y[CH2CH(OH)R2]
beschreiben, in der R1 für einen linearen oder verzweigten aliphatischen Kohlenwasser
stoffrest mit 4 bis 18 Kohlenstoffatomen oder Mischungen hieraus steht, R2 einen linearen
oder verzweigten Kohlenwasserstoffest mit 2 bis 26 Kohlenstoffatomen oder Mischungen
hieraus bezeichnet und x für Werte zwischen 0,5 und 1,5 und y für einen Wert von minde
stens 15 steht.
Weitere bevorzugt einsetzbare Niotenside sind die endgruppenverschlossenen Po
ly(oxyalkylierten) Niotenside der Formel
R1O[CH2CH(R3)O]x[CH2]kCH(OH)[CH2]jOR2
in der R1 und R2 für lineare oder verzweigte, gesättigte oder ungesättigte, aliphatische oder
aromatische Kohlenwasserstoffreste mit 1 bis 30 Kohlenstoffatomen stehen, R3 für H oder
einen Methyl-, Ethyl-, n-Propyl-, iso-Propyl, n-Butyl-, 2-Butyl- oder 2-Methyl-2-Butylrest
steht, x für Werte zwischen 1 und 30, k und j für Werte zwischen 1 und 12, vorzugsweise
zwischen 1 und 5 stehen. Wenn der Wert x ≧ 2 ist, kann jedes R3 in der obenstehenden
Formel unterschiedlich sein. R1 und R2 sind vorzugsweise lineare oder verzweigte, gesät
tigte oder ungesättigte, aliphatische oder aromatische Kohlenwasserstoffreste mit 6 bis 22
Kohlenstoffatomen, wobei Reste mit 8 bis 18 C-Atomen besonders bevorzugt sind. Für den
Rest R3 sind H, -CH3 oder -CH2CH3 besonders bevorzugt. Besonders bevorzugte Werte
für x liegen im Bereich von 1 bis 20, insbesondere von 6 bis 15.
Wie vorstehend beschrieben, kann jedes R3 in der obenstehenden Formel unterschiedlich
sein, falls x ≧ 2 ist. Hierdurch kann die Alkylenoxideinheit in der eckigen Klammer variiert
werden. Steht x beispielsweise für 3, kann der Rest R3 ausgewählt werden, um Ethylen
oxid- (R3 = H) oder Propylenoxid- (R3 = CH3) Einheiten zu bilden, die in jedweder Rei
henfolge aneinandergefligt sein können, beispielsweise (EO)(PO)(EO), (EO)(EO)(PO),
(EO)(EO)(EO), (PO)(EO)(PO), (PO)(PO)(EO) und (PO)(PO)(PO). Der Wert 3 für x ist
hierbei beispielhaft gewählt worden und kann durchaus größer sein, wobei die Variations
breite mit steigenden x-Werten zunimmt und beispielsweise eine große Anzahl (EO)-
Gruppen, kombiniert mit einer geringen Anzahl (PO)-Gruppen einschließt, oder umge
kehrt.
Insbesondere bevorzugte endgruppenverschlossenen Poly(oxyalkylierte) Alkohole der
obenstehenden Formel weisen Werte von k = 1 und j = 1 auf, so daß sich die vorstehende
Formel zu
R1O[CH2CH(R3)O]xCH2CH(OH)CH2OR2
vereinfacht. In der letztgenannten Formel sind R1, R2 und R3 wie oben definiert und x steht
für Zahlen von 1 bis 30, vorzugsweise von 1 bis 20 und insbesondere von 6 bis 18. Beson
ders bevorzugt sind Tenside, bei denen die Reste R1 und R2 9 bis 14 C-Atome aufweisen,
R3 für H steht und x Werte von 6 bis 15 annimmt.
Um den Zerfall hochverdichteter Formkörper zu erleichtern, ist es möglich, Desintegrati
onshilfsmittel, sogenannte Tablettensprengmittel, in diese einzuarbeiten, um die Zerfalls
zeiten zu verkürzen. Unter Tablettensprengmitteln bzw. Zerfallsbeschleunigern werden
gemäß Römpp (9. Auflage, Bd. 6, S. 4440) und Voigt "Lehrbuch der pharmazeutischen
Technologie" (6. Auflage, 1987, S. 182-184) Hilfsstoffe verstanden, die für den raschen
Zerfall von Tabletten in Wasser oder Magensaft und für die Freisetzung der Phannaka in
resorbierbarer Form sorgen.
Diese Stoffe, die auch aufgrund ihrer Wirkung als "Spreng"mittel bezeichnet werden, ver
größern bei Wasserzutritt ihr Volumen, wobei einerseits das Eigenvolumen vergrößert
(Quellung), andererseits auch über die Freisetzung von Gasen ein Druck erzeugt werden
kann, der die Tablette in kleinere Partikel zerfallen läßt. Altbekannte Desintegrationshilfs
mittel sind beispielsweise Carbonat/Citronensäure-Systeme, wobei auch andere organische
Säuren eingesetzt werden können. Quellende Desintegrationshilfsmittel sind beispielsweise
synthetische Polymere wie Polyvinylpyrrolidon (PVP) oder natürliche Polymere bzw. mo
difizierte Naturstoffe wie Cellulose und Stärke und ihre Derivate, Alginate oder Casein-
Derivate.
Bevorzugte Basismittelformkörper enthalten 0,5 bis 10 Gew.-%, vorzugsweise 3 bis 7
Gew.-% und insbesondere 4 bis 6 Gew.-% eines oder mehrerer Desintegrationshilfsmittel,
jeweils bezogen auf das Formkörpergewicht.
Als bevorzugte Desintegrationsmittel werden im Rahmen der vorliegenden Erfindung
Desintegrationsmittel auf Cellulosebasis eingesetzt, so daß bevorzugte Basisformkörper
ein solches Desintegrationsmittel auf Cellulosebasis in Mengen von 0,5 bis 10 Gew.-%,
vorzugsweise 3 bis 7 Gew.-% und insbesondere 4 bis 6 Gew.-% enthalten. Reine Cellulose
weist die formale Bruttozusammensetzung (C6H10O5)n auf und stellt formal betrachtet ein
β-1,4-Polyacetal von Cellobiose dar, die ihrerseits aus zwei Molekülen Glucose aufgebaut
ist. Geeignete Cellulosen bestehen dabei aus ca. 500 bis 5000 Glucose-Einheiten und ha
ben demzufolge durchschnittliche Molmassen von 50 000 bis 500 000. Als Desintegrati
onsmittel auf Cellulosebasis verwendbar sind im Rahmen der vorliegenden Erfindung auch
Cellulose-Derivate, die durch polymeranaloge Reaktionen aus Cellulose erhältlich sind.
Solche chemisch modifizierten Cellulosen umfassen dabei beispielsweise Produkte aus
Veresterungen bzw. Veretherungen, in denen Hydroxy-Wasserstoffatome substituiert wur
den. Aber auch Cellulosen, in denen die Hydroxy-Gruppen gegen funktionelle Gruppen,
die nicht über ein Sauerstoffatom gebunden sind, ersetzt wurden, lassen sich als Cellulose-
Derivate einsetzen. In die Gruppe der Cellulose-Derivate fallen beispielsweise Alkalicel
lulosen, Carboxymethylcellulose (CMC), Celluloseester und -ether sowie Aminocellulo
sen. Die genannten Cellulosederivate werden vorzugsweise nicht allein als Desintegrati
onsmittel auf Cellulosebasis eingesetzt, sondern in Mischung mit Cellulose verwendet. Der
Gehalt dieser Mischungen an Cellulosederivaten beträgt vorzugsweise unterhalb 50 Gew.-%,
besonders bevorzugt unterhalb 20 Gew.-%, bezogen auf das Desintegrationsmittel auf
Cellulosebasis. Besonders bevorzugt wird als Desintegrationsmittel auf Cellulosebasis rei
ne Cellulose eingesetzt, die frei von Cellulosederivaten ist.
Die als Desintegrationshilfsmittel eingesetzte Cellulose wird vorzugsweise nicht in feintei
liger Form eingesetzt, sondern vor dem Zumischen zu den zu verpressenden Vorgemischen
in eine gröbere Form überführt, beispielsweise granuliert oder kompaktiert. Wasch- und
Reinigungsmittelformkörper, die Sprengmittel in granularer oder gegebenenfalls cogranu
lierter Form enthalten, werden in den deutschen Patentanmeldungen DE 197 09 991 (Ste
fan Herzog) und DE 197 10 254 (Henkel) sowie der internationalen Patentanmeldung
WO 98/40 463 (Henkel) beschrieben. Diesen Schriften sind auch nähere Angaben zur Her
stellung granulierter, kompaktierter oder cogranulierter Cellulosesprengmittel zu entneh
men. Die Teilchengrößen solcher Desintegrationsmittel liegen zumeist oberhalb 200 µm,
vorzugsweise zu mindestens 90 Gew.-% zwischen 300 und 1600 µm und insbesondere zu
mindestens 90 Gew.-% zwischen 400 und 1200 µm. Die vorstehend genannten und in den
zitierten Schriften näher beschriebenen gröberen Desintegrationshilfsmittel auf Cellulose
basis sind im Rahmen der vorliegenden Erfindung bevorzugt als Desintegrationshilfsmittel
einzusetzen und im Handel beispielsweise unter der Bezeichnung Arbocel® TF-30-HG von
der Firma Rettenmaier erhältlich.
Als weiteres Desintegrationsmittel auf Cellulosebasis oder als Bestandteil dieser Kompo
nente kann mikrokristalline Cellulose verwendet werden. Diese mikrokristalline Cellulose
wird durch partielle Hydrolyse von Cellulosen unter solchen Bedingungen erhalten, die nur
die amorphen Bereiche (ca. 30% der Gesamt-Cellulosemasse) der Cellulosen angreifen
und vollständig auflösen, die kristallinen Bereiche (ca. 70%) aber unbeschadet lassen. Eine
nachfolgende Desaggregation der durch die Hydrolyse entstehenden mikrofeinen Cellulo
sen liefert die mikrokristallinen Cellulosen, die Primärteilchengrößen von ca. 5 µm aufwei
sen und beispielsweise zu Granulaten mit einer mittleren Teilchengröße von 200 µm kom
paktierbar sind.
Im Rahmen der vorliegenden Erfindung bevorzugte Wasch- und Reinigungsmittelfojm
körper enthalten zusätzlich ein Desintegrationshilfsmittel, vorzugsweise ein Desintegrati
onshilfsmittel auf Cellulosebasis, vorzugsweise in granularer, cogranulierter oder kompak
tierter Form, in Mengen von 0,5 bis 10 Gew.-%, vorzugsweise von 3 bis 7 Gew.-% und
insbesondere von 4 bis 6 Gew.-%, jeweils bezogen auf das Formkörpergewicht, wobei
bevorzugte Desintegrationshilfsmittel mittlere Teilchengrößen oberhalb von 300 µm, vor
zugsweise oberhalb von 400 µm und insbesondere oberhalb von 500 µm aufweisen.
Die erfindungsgemäßen Wasch- und Reinigungsmittelformkörper können darüber hinaus
sowohl im Basisformkörper [Teil a)] als auch im Partialcoating ein gasentwickelndes
Brausesystem enthalten. Das gasentwickelnde Brausesystem kann aus einer einzigen Sub
stanz bestehen, die bei Kontakt mit Wasser ein Gas freisetzt. Unter diesen Verbindungen
ist insbesondere das Magnesiumperoxid zu nennen, das bei Kontakt mit Wasser Sauerstoff
freisetzt. Üblicherweise besteht das gasfreisetzende Sprudelsystem jedoch seinerseits aus
mindestens zwei Bestandteilen, die miteinander unter Gasbildung reagieren. Während hier
eine Vielzahl von Systemen denk- und ausführbar ist, die beispielsweise Stickstoff, Sauer
stoff oder Wasserstoff freisetzen, wird sich das in den erfindungsgemäßen Wasch- und
Reinigungsmittelformkörpern eingesetzte Sprudelsystem sowohl anhand ökonomischer als
auch anhand ökologischer Gesichtspunkte auswählen lassen. Bevorzugte Brausesysteme
bestehen aus Alkalimetallcarbonat und/oder -hydrogencarbonat sowie einem Acidifizie
rungsmittel, das geeignet ist, aus den Alkalimetallsalzen in wäßrige Lösung Kohlendioxid
freizusetzen.
Bei den Alkalimetallcarbonaten bzw. -hydrogencarbonaten sind die Natrium- und Kalium
salze aus Kostengründen gegenüber den anderen Salzen deutlich bevorzugt. Selbstver
ständlich müssen nicht die betreffenden reinen Alkalimetallcarbonate bzw.
-hydrogencarbonate eingesetzt werden; vielmehr können Gemische unterschiedlicher Car
bonate und Hydrogencarbonate aus waschtechnischem Interesse bevorzugt sein.
In bevorzugten Wasch- und Reinigungsmittelformkörper werden als Brausesystem 2 bis 20
Gew.-%, vorzugsweise 3 bis 15 Gew.-% und insbesondere 5 bis 10 Gew.-% eines Alkali
metallcarbonats oder -hydrogencarbonats sowie 1 bis 15, vorzugsweise 2 bis 12 und insbe
sondere 3 bis 10 Gew.-% eines Acidiflzierungsmittels, jeweils bezogen auf den gesan4en
Formkörper, eingesetzt.
Als Acidifizierungsmittel, die aus den Alkalisalzen in wäßriger Lösung Kohlendioxid frei
setzen, sind beispielsweise Borsäure sowie Alkalimetalihydrogensulfate, Alkalimetalldihy
drogenphosphate und andere anorganische Salze einsetzbar. Bevorzugt werden allerdings
organische Acidifizierungsmittel verwendet, wobei die Citronensäure ein besonders bevor
zugtes Acidifizierungsmittel ist. Einsetzbar sind aber auch insbesondere die anderen festen
Mono-, Oligo- und Polycarbonsäuren. Aus dieser Gruppe wiederum bevorzugt sind Wein
säure, Bernsteinsäure, Malonsäure, Adipinsäure, Maleinsäure, Fumarsäure, Oxalsäure so
wie Polyacrylsäure. Organische Sulfonsäuren wie Amidosulfonsäure sind ebenfalls ein
setzbar. Kommerziell erhältlich und als Acidifizierungsmittel im Rahmen der vorliegenden
Erfindung ebenfalls bevorzugt einsetzbar ist Sokalan® DCS (Warenzeichen der BASF), ein
Gemisch aus Bernsteinsäure (max. 31 Gew.-%), Glutarsäure (max. 50 Gew.-%) und Adi
pinsäure (max. 33 Gew.-%).
Neben den genannten Bestandteilen Builder, Tensid und Desintegrationshilfsmittel, kön
nen die erfindungsgemäßen Wasch- und Reinigungsmittelfonnkörper weitere in Wasch-
und Reinigungsmittel übliche Inhaltsstoffe aus der Gruppe der Bleichmittel, Bleichaktiva
toren, Farbstoffe, Duftstoffe, optischen Aufheller, Enzyme, Schauminhibitoren, Silikonöle,
Antiredepositionsmittel, Vergrauungsinhibitoren, Farbübertragungsinhibitoren und Korro
sionsinhibitoren enthalten.
Zur Entfaltung der gewünschten Bleichleistung können die Wasch- und Reinigungsmittel
formkörper der vorliegenden Erfindung Bleichmittel enthalten. Hierbei haben sich insbe
sondere die gebräuchlichen Bleichmittel aus der Gruppe Natriumperborat-Monohydrat,
Natriumperborat-Tetrahydrat und Natriumpercarbonat bewährt.
"Natriumpercarbonat" ist eine in unspezifischer Weise verwendete Bezeichnung für Natri
umcarbonat-Peroxohydrate, welche streng genommen keine "Percarbonate" (also Salze der
Perkohlensäure) sondern Wasserstoffperoxid-Addukte an Natriumcarbonat sind. Die Han
delsware hat die durchschnittliche Zusammensetzung 2 Na2CO3.3 H2O2 und ist damit kein
Peroxycarbonat. Natriumpercarbonat bildet ein weißes, wasserlösliches Pulver der Dichte
2,14 gcm-3, das leicht in Natriumcarbonat und bleichend bzw. oxidierend wirkenden Sauer
stoff zerfällt.
Natriumcarbonatperoxohydrat wurde erstmals 1899 durch Fällung mit Ethanol aus einer
Lösung von Natriumcarbonat in Wasserstoffjeroxid erhalten, aber irrtümlich als Peroxy
carbonat angesehen. Erst 1909 wurde die Verbindung als Wasserstoffperoxid-
Anlagerungsverbindung erkannt, dennoch hat die historische Bezeichnung "Natriumper
carbonat" sich in der Praxis durchgesetzt.
Die industrielle Herstellung von Natriumpercarbonat wird überwiegend durch Fällung aus
wäßriger Lösung (sogenanntes Naßverfahren) hergestellt. Hierbei werden wäßrige Lösun
gen von Natriumcarbonat und Wasserstoffperoxid vereinigt und das Natriumpercarbonat
durch Aussalzmittel (überwiegend Natriumchlorid), Kristallisierhilfsmittel (beispielsweise
Polyphosphate, Polyacrylate) und Stabilisatoren (beispielsweise Mg2+-Ionen) gefällt. Das
ausgefällte Salz, das noch 5 bis 12 Gew.-% Mutterlauge enthält, wird anschließend abzen
trifuigiert und in Fließbett-Trocknem bei 90°C getrocknet. Das Schüttgewicht des Fertig
produkts kann je nach Herstellungsprozeß zwischen 800 und 1200 g/l schwanken. In der
Regel wird das Percarbonat durch ein zusätzliches Coating stabilisiert. Coatingverfahren
und Stoffe, die zur Beschichtung eingesetzt werden, sind in der Patentliteratur breit be
schrieben. Grundsätzlich können erfindungsgemäß alle handelsüblichen Percarbonattypen
eingesetzt werden, wie sie beispielsweise von den Firmen Solvay Interox, Degussa, Kemi
ra oder Akzo angeboten werden.
Bei den eingesetzten Bleichmitteln ist der Gehalt der Formkörper an diesen Stoffen vom
Einsatzzweck der Formkörper abhängig. Während übliche Universalwaschmittel in Ta
blettenform zwischen 5 und 30 Gew.-%, vorzugsweise zwischen 7,5 und 25 Gew.-% und
insbesondere zwischen 12,5 und 22,5 Gew.-% Bleichmittel enthalten, liegen die Gehalte
bei Bleichmittel- oder Bleichboostertabletten zwischen 15 und 50 Gew.-%, vorzugsweise
zwischen 22,5 und 45 Gew.-% uns insbesondere zwischen 30 und 40 Gew.-%.
Zusätzlich zu den eingesetzten Bleichmitteln können die erfindungsgemäßen Wasch- und
Reinigungsmittelformkörper Bleichaktivator(en) enthalten, was im Rahmen der vorliegen
den Erfindung bevorzugt ist. Bleichaktivatoren werden in Wasch- und Reinigungsmittel
eingearbeitet, um beim Waschen bei Temperaturen von 60°C und darunter eine verbes
serte Bleichwirkung zu erreichen. Als Bleichaktivatoren können Verbindungen, die unter
Perhydrolysebedingungen aliphatische Peroxocarbonsäuren mit vorzugsweise 1 bis 10 C-
Atomen, insbesondere 2 bis 4 C-Atomen, und/oder gegebenenfalls substituierte Perbenzoe
säure ergeben, eingesetzt werden. Geeignet sind Substanzen, die O- und/oder N-
Acylgruppen der genannten C-Atomzahl und/oder gegebenenfalls substituierte Benzoyl
gruppen tragen. Bevorzugt sind mehrfach acylierte Alkylendiamine, insbesondere Tetraa
cetylethylendiamin (TAED), acylierte Triazinderivate, insbesondere 1,5-Diacetyl-2,4-
dioxohexahydro-1,3,5-triazin (DADHT), acylierte Glykolurile, insbesondere Tetraacetyl
glykoluril (TAGU), N-Acylimide, insbesondere N-Nonanoylsuccinimid (NOSI), acylierte
Phenolsulfonate, insbesondere n-Nonanoyl- oder Isononanoyloxybenzolsulfonat (n- bzw.
iso-NOBS), Carbonsäureanhydride, insbesondere Phthalsäureanhydrid, acylierte mehrwer
tige Alkohole, insbesondere Triacetin, Ethylenglykoldiacetat und 2,5-Diacetoxy-2,5-
dihydrofuran.
Zusätzlich zu den konventionellen Bleichaktivatoren oder an deren Stelle können auch
sogenannte Bleichkatalysatoren in die Formkärper eingearbeitet werden. Bei diesen Stof
fen handelt es sich um bleichverstärkende Übergangsmetallsalze bzw. Übergangsmetall
komplexe wie beispielsweise Mn-, Fe-, Co-, Ru oder Mo-Salenkomplexe oder
-carbonylkomplexe. Auch Mn-, Fe-, Co-, Ru-, Mo-, Ti-, V- und Cu-Komplexe mit N
haltigen Tripod-Liganden sowie Co-, Fe-, Cu- und Ru-Amminkomplexe sind als Bleich
katalysatoren verwendbar.
Wenn die erfindungsgemäßen Formkörper Bleichaktivatoren enthalten, enthalten sie, je
weils bezogen auf den gesamten Formkörper, zwischen 0,5 und 30 Gew.-%, vorzugsweise
zwischen 1 und 20 Gew.-% und insbesondere zwischen 2 und 15 Gew.-% eines oder meh
rerer Bleichaktivatoren oder Bleichkatalysatoren. Je nach Verwendungszweck der herge
stellten Formkörper können diese Mengen variieren. So sind in typischen Universal
waschmitteltabletten Bleichaktivator-Gehalte zwischen 0,5 und 10 Gew.-%, vorzugsweise
zwischen 2 und 8 Gew.-% und insbesondere zwischen 4 und 6 Gew.-% üblich, während
Bleichmitteltabletten durchaus höhere Gehalte, beispielsweise zwischen 5 und 30 Gew.-%,
vorzugsweise zwischen 7,5 und 25 Gew.-% und insbesondere zwischen 10 und 20 Gew.-%
aufweisen können. Der Fachmann ist dabei in seiner Formulierungsfreiheit nicht einge
schränkt und kann auf diese Weise stärker oder schwächer bleichende Waschmitteltablet
ten, Reinigungsmitteltabletten oder Bleichmitteltabletten herstellen, indem er die Gehalte
an Bleichaktivator und Bleichmittel variiert.
Ein besonders bevorzugt verwendeter Bleichaktivator ist das N,N,N',N'-
Tetraacetylethylendiamin, das in Wasch- und Reinigungsmitteln breite Verwendung findet.
Dementsprechend sind bevorzugte Wasch- und Reinigungsmittelformkörper dadurch ge
kennzeichnet, daß als Bleichaktivator Tetraacetylethylendiamin in den oben genannten
Mengen eingesetzt wird.
Neben den genannten Bestandteilen Bleichmittel, Bleichaktivator, Builder, Tensid und
Desintegrationshilfsmittel, können die erfindungsgemäßen Wasch- und Reinigungsmittel
formkörper weitere in Wasch- und Reinigungsmittel übliche Inhaltsstoffe aus der Gruppe
der Farbstoffe, Duftstoffe, optischen Aufheller, Enzyme, Schauminhibitoren, Silikonöle,
Antiredepositionsmittel, Vergrauungsinhibitonen, Farbübertragungsinhibitoren und Korro
sionsinhibitoren enthalten.
Um den ästhetischen Eindruck der erfindungsgemäßen Wasch- und Reinigungsmittelform
körper zu verbessern, können sie mit geeigneten Farbstoffen eingefärbt werden. Bevor
zugte Farbstoffe, deren Auswahl dem Fachmann keinerlei Schwierigkeit bereitet, besitzen
eine hohe Lagerstabilität und Unempfindlichkeit gegenüber den übrigen Inhaltsstoffen der
Mittel und gegen Licht sowie keine ausgeprägte Substantivität gegenüber Textilfasern, um
diese nicht anzufärben.
Bevorzugt für den Einsatz in den erfindungsgemäßen Wasch- und Reinigungsmittelform
körpern sind alle Färbemittel, die im Waschprozeß oxidativ zerstört werden können sowie
Mischungen derselben mit geeigneten blauen Farbstoffen, sog. Blautönern. Es hat sich als
vorteilhaft erwiesen Färbemittel einzusetzen, die in Wasser oder bei Raumtemperatur in
flüssigen organischen Substanzen löslich sind. Geeignet sind beispielsweise anionische
Färbemittel, z. B. anionische Nitrosofarbstoffe. Ein mögliches Färbemittel ist beispiels
weise Naphtholgrün (Colour Index (CI) Teil 1: Acid Green 1; Teil 2: 10 020), das als Handels
produkt beispielsweise als Basacid® Grün 970 von der Fa. BASF, Ludwigshafen, erhältlich
ist, sowie Mischungen dieser mit geeigneten blauen Farbstoffen. Als weitere Färbemittel
kommen Pigmosol® Blau 6900 (CI 74 160), Pigmosol® Grün 8730 (CI 74 260), Basonyl®
Rot 545 FL (CI 45 170), Sandolan® Rhodamin EB400 (CI 45 100), Basacid® Gelb 094 (CI
47 005), Sicovit® Patentblau 85 E 131 (CI 42 051), Acid Blue 183 (CAS 12217-22-0,
CI Acidblue 183), Pigment Blue 15 (CI 74 160), Supranol® Blau GLW (CAS 12219-32-8,
CI Acidblue 221)), Nylosan® Gelb N-7GL SGR (CAS 61814-57-1, C1 Acidyellow 218)
und/oder Sandolari Blau (CI Acid Blue 182, CAS 12219-26-0) zum Einsatz.
Bei der Wahl des Färbemittels muß beachtet werden, daß die Färbemittel keine zu starke
Affinität gegenüber den textilen Oberflächen und hier insbesondere gegenüber Kunstfasern
aufweisen. Gleichzeitig ist auch bei der Wahl geeigneter Färbemittel zu berücksichtigen,
daß Färbemittel unterschiedliche Stabilitäten gegenüber der Oxidation aufweisen. Im all
gemeinen gilt, daß wasserunlösliche Färbemittel gegen Oxidation stabiler sind als wasser
lösliche Färbemittel. Abhängig von der Löslichkeit und damit auch von der Oxidati
onsempfindlichkeit variiert die Konzentration des Färbemittels in den Wasch- oder Reini
gungsmitteln. Bei gut wasserlöslichen Färbemitteln, z. B. dem oben genannten Basacid®
Grün oder dem gleichfalls oben genannten Sandolan® Blau, werden typischerweise Färbe
mittel-Konzentrationen im Bereich von einigen 10-2 bis 10-3 Gew.-% gewählt. Bei den auf
Grund ihrer Brillanz insbesondere bevorzugten, allerdings weniger gut wasserlöslichen
Pigmentfarbstoffen, z. B. den oben genannten Pigmosol®-Farbstoffen, liegt die geeignete
Konzentration des Färbemittels in Wasch- oder Reinigungsmitteln dagegen typischerweise
bei einigen 10-3 bis 10-4 Gew.-%.
Die Formkörper können optische Aufheller vom Typ der Derivate der Diaminostilbendi
sulfonsäure bzw. deren Alkalimetallsalze enthalten. Geeignet sind z. B. Salze der 4,4'-
Bis(2-anilino-4-morpholino-1,3,5-triazinyl-6-amino)stilben-2,2'-disulfonsäure oder gleich
artig aufgebaute Verbindungen, die anstelle der Morpholino-Gruppe eine Diethanolamino
gruppe, eine Methylaminognippe, eine Anilinogruppe oder eine 2-Methoxyethylamino
gruppe tragen. Weiterhin können Aufheller vorn Typ der substituierten Diphenylstyryle an
wesend sein, z. B. die Alkalisalze des 4,4'-Bis(2-sulfostyryl)-diphenyls, 4,4'-Bis(4-chlor-3-
sulfostyryl)-diphenyls, oder 4-(4-Chlorstyryl)-4'-(2-sulfostyryl)-diphenyls. Auch Gemische
der vorgenannten Aufheller können verwendet werden. Die optischen Aufheller werden in
den erfindungsgemäßen Wasch- und Reinigungsmittelformkörper in Konzentrationen zwi
schen 0,01 und 1 Gew.-%, vorzugsweise zwischen 0,05 und 0,5 Gew.-% und insbesondere
zwischen 0,1 und 0,25 Gew.-%, jeweils bezogen auf den gesamten Formkörper, einge
setzt.
Duftstoffe werden den erfindungsgemäßen Mitteln zugesetzt, um den ästhetischen Ein
druck der Produkte zu verbessern und dem Verbraucher neben der Leistung des Produkts
ein visuell und sensorisch "typisches und unverwechselbares" Produkt zur Verfügung zu
stellen. Als Parflimöle bzw. Duftstoffe können einzelne Riechstoffverbindungen, z. B. die
synthetischen Produkte vom Typ der Ester, Ether, Aldehyde, Ketone, Alkohole und Koh
lenwasserstoffe verwendet werden. Riechstoffverbindungen vom Typ der Ester sind z. B.
Benzylacetat, Phenoxyethylisobutyrat, p-tert.-Butylcyclohexylacetat, Linalylacetat, Dime
thylbenzyl-carbinylacetat, Phenylethylacetat, lLinalylbenzoat, Benzylformiat, Ethylmethyl
phenyl-glycinat, Allylcyclohexylpropionat, Styrallylpropionat und Benzylsalicylat. Zu den
Ethern zählen beispielsweise Benzylethylether, zu den Aldehyden z. B. die linearen Alka
nale mit 8-18 C-Atomen, Citral, Citronellal, Citronellyloxyacetaldehyd, Cyclamenaldehyd,
Hydroxycitronellal, Lilial und Bourgeonal" zu den Ketonen z. B. die Jonone, ∝-
Isomethylionon und Methyl-cedrylketon, zu den Alkoholen Anethol, Citronellol, Eugenol,
Geraniol, Linalool, Phenylethylalkohol und Terpineol, zu den Kohlenwasserstoffen gehö
ren hauptsächlich die Terpene wie Limonen und Pinen. Bevorzugt werden jedoch Mi
schungen verschiedener Riechstoffe verwendet, die gemeinsam eine ansprechende
Duftnote erzeugen. Solche Parfliniöle können auch natürliche Riechstoffgemische enthal
ten, wie sie aus pflanzlichen Quellen zugänglich sind, z. B. Pine-, Citrus-, Jasmin-, Pat
chouly-, Rosen- oder Ylang-Ylang-Öl. Ebenfalls geeignet sind Muskateller, Salbeiöl, Ka
millenöl, Nelkenöl, Melissenöl, Minzöl, Zimtblätteröl, Lindenblütenöl, Wacholderbeeröl,
Vetiveröl, Olibanumöl, Galbanumöl und Labdanumäl sowie Orangenblütenöl, Neroliol,
Orangenschalenöl und Sandelholzöl.
Üblicherweise liegt der Gehalt der erfindungsgemäßen Wasch- und Reinigungsmittelform-
körper an Duftstoffen bis zu 2 Gew.-% der gesamten Formulierung. Die Duftstoffe können
direkt in die erfindungsgemäßen Mittel eingearbeitet werden, es kann aber auch vorteilhaft
sein, die Duftstoffe auf Träger aufzubringen, die die Haftung des Parfüms auf der Wäsche
verstärken und durch eine langsamere Dufifreisetzung für langanhaltenden Duft der Texti
lien sorgen. Als solche Trägermaterialien haben sich beispielsweise Cyclodextrine be
währt, wobei die Cyclodextrin-Parflim-Komplexe zusätzlich noch mit weiteren Hilfsstof
fen beschichtet werden können.
Als Enzyme kommen insbesondere solche aus der Klassen der Hydrolasen wie der Protea
sen, Esterasen, Lipasen bzw. lipolytisch wirkende Enzyme, Amylasen, Cellulasen bzw.
andere Glykosylhydrolasen und Gemische der genannten Enzyme in Frage. Alle diese Hy
drolasen tragen in der Wäsche zur Entfernung von Verfleckungen wie protein-, fett- oder
stärkehaltigen Verfleckungen und Vergrauungen bei. Cellulasen und andere Glykosylhy
drolasen können darüber hinaus durch das Entfernen von Pilling und Mikrofibrillen zur
Farberhaltung und zur Erhöhung der Weichheit des Textils beitragen. Zur Bleiche bzw. zur
Hemmung der Farbübertragung können auch Oxidoreduktasen eingesetzt werden. Beson
ders gut geeignet sind aus Bakterienstämmen oder Pilzen wie Bacillus subtilis, Bacillus
lichenifonnis, Streptomyceus griseus, Coprinus Cinereus und Humicola insolens sowie aus
deren gentechnisch modifizierten Varianten gewonnene enzymatische Wirkstoffe. Vor
zugsweise werden Proteasen vom Subtilisin-Typ und insbesondere Proteasen, die aus Ba
cillus lentus gewonnen werden, eingesetzt. Dabei sind Enzymmischungen, beispielsweise
aus Protease und Amylase oder Protease und Lipase bzw. lipolytisch wirkenden Enzymen
oder Protease und Cellulase oder aus Cellulase und Lipase bzw. lipolytisch wirkenden En
zymen oder aus Protease, Amylase und Lipase bzw. lipolytisch wirkenden Enzymen oder
Protease, Lipase bzw. lipolytisch wirkenden Enzymen und Cellulase, insbesondere jedoch
Protease und/oder Lipase-haltige Mischungen bzw. Mischungen mit lipolytisch wirkenden
Enzymen von besonderem Interesse. Beispiele für derartige lipolytisch wirkende Enzyme
sind die bekannten Cutinasen. Auch Peroxidasen oder Oxidasen haben sich in einigen
Fällen als geeignet erwiesen. Zu den geeigneten Amylasen zählen insbesondere alpha-
Amylasen, Iso-Amylasen, Pullulanasen und Pektinasen. Als Cellulasen werden vorzugs
weise Cellobiohydrolasen, Endoglucanasen und -Glucosidasen, die auch Cellobiasen ge
nannt werden, bzw. Mischungen aus diesen eingesetzt. Da sich verschiedene Cellulase-
Typen durch ihre CMCase- und Avicelase-Aktivitäten unterscheiden, können durch ge
zielte Mischungen der Cellulasen die gewünschten Aktivitäten eingestellt werden.
Die Enzyme können an Trägerstoffe adsorbiert oder in Hüllsubstanzen eingebettet sein, um
sie gegen vorzeitige Zersetzung zu schützen. Der Anteil der Enzyme, Enzymmischungen
oder Enzymgranulate kann beispielsweise etwa 0,1 bis 5 Gew.-%, vorzugsweise 0,5 bis
etwa 4,5 Gew.-% betragen.
Zusätzlich können die Wasch- und Reinigungsmittelformkörper auch Komponenten ent
halten, welche die Öl- und Fettauswaschbarkeit aus Textilien positiv beeinflussen (soge
nannte soil repellents). Dieser Effekt wird besonders deutlich, wenn ein Textil verschmutzt
wird, das bereits vorher mehrfach mit einem erfindungsgemäßen Waschmittel, das diese
Öl- und fettlösende Komponente enthält, gewaschen wurde. Zu den bevorzugten Öl- und
fettlösenden Komponenten zählen beispielsweise nichtionische Celluloseether wie Methyl
cellulose und Methylhydroxypropylcellulose mit einem Anteil an Methoxyl-Gruppen von
15 bis 30 Gew.-% und an Hydroxypropoxyl-Gruppen von 1 bis 15 Gew.-%, jeweils bezo
gen auf den nichtionischen Celluloseether, sowie die aus dem Stand der Technik bekannten
Polymere der Phthalsäure und/oder der Terephthalsäure bzw. von deren Derivaten, insbe
sondere Polymere aus Ethylenterephthalaten und/oder Polyethylenglykolterephthalaten
oder anionisch und/oder nichtionisch modifizierten Derivaten von diesen. Besonders be
vorzugt von diesen sind die sulfonierten Derivate der Phthalsäure- und der Terephthalsäu
re-Polymere.
Die erfindungsgemäßen Formkörper werden in zwei Schritten hergestellt. Im ersten Schritt
werden in an sich bekannter Weise Wasch- und Reinigungsmittelformkörper durch Ver
pressen teilchenförmiger Wasch- und Reinigungsmittelzusammensetzungen hergestellt, die
zweiten Schritt mit der Beschichtung versehen werden.
Ein weiterer Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist daher ein Verfahren zur Herstel
lung von beschichteten Wasch- oder Reinigungsmittelformkörpern durch an sich bekanntes
Verpressen einer teilchenförmigen Wasch- oder Reinigungsmittelzusammensetzung, bei
dem mechanisch empfindliche Formkörperbereiche nach dem Verpressen mit einem Coa
ting versehen werden, das nicht den gesamten Formkörper bedeckt.
Analog zu den Ausführungen zu den erfindungsgemäßen Wasch- und Reinigungsmittel
formkörpern sind auch beim erfindungsgemäßen Verfahren die genannten Polymere be
vorzugt, so daß auf die vorstehenden Ausführungen verwiesen werden kann.
Es folgt eine Beschreibung der zwei wesentlichen Verfahrensschritte.
Die Herstellung der erfindungsgemäß später zu beschichtenden Formkörper erfolgt zu
nächst durch das trockene Vermischen der Bestandteile, die ganz oder teilweise vorgränu
liert sein können, und anschließendes Informbringen, insbesondere Verpressen zu Tablet
ten, wobei auf herkömmliche Verfahren zurückgegriffen werden kann. Zur Herstellung der
Formkörper wird das Vorgemisch in einer sogenannten Matrize zwischen zwei Stempeln
zu einem festen Komprimat verdichtet. Dieser Vorgang, der im folgenden kurz als Tablet
tierung bezeichnet wird, gliedert sich in vier Abschnitte: Dosierung, Verdichtung (elasti
sche Verformung), plastische Verformung und Ausstoßen.
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 Dosie
rung 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, wo
bei das Hohlraumvolumen innerhalb der Füllung zwischen den Stempeln kontinuierlich
abnimmt. Ab einer bestimmten Position des Oberstempels (und damit ab einem bestimm
ten Druck auf das Vorgemisch) beginnt die plastische Verformung, bei der die Partikel
zusammenfließen und es zur Ausbildung des Formkörpers kommt. Je nach den physikali
schen Eigenschaften des Vorgemisches wird auch ein Teil der Vorgemischpartikel zer
drückt und es kommt bei noch höheren Drücken zu einer Sinterung des Vorgemischs. Bei
steigender Preßgeschwindigkeit, also hohen Durchsatzmengen, wird die Phase der elasti
schen 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 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 Grö
ße noch ändern können.
Die Tablettierung erfolgt in handelsüblichen Tablettenpressen, die prinzipiell mit Einfach-
oder Zweifachstempeln ausgerüstet sein können. Im letzteren Fall wird nicht nur der Ober
stempel 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
Preßstempel ist mit der Arbeitsweise eines üblichen Viertaktmotors vergleichbar. Die Ver
pressung kann mit je einem Ober- und Unterstempel erfolgen, es können aber auch mehre
re Stempel an einer Exzenterscheibe befestigt sein, wobei die Anzahl der Matrizenbohrun
gen entsprechend erweitert ist. Die Durchsätze von Exzenterpressen variieren ja nach Typ
von einigen hundert bis maximal 3000 Tabletten pro Stunde.
Für größere Durchsätze wählt man Rundlauftablettenpressen, bei denen auf einem soge
nannten Matrizentisch eine größere Anzahl von Matrizen kreisförmig angeordnet ist. Die
Zahl der Matrizen variiert je nach Modell zwischen 6 und 55, wobei auch größere Matrizen
im Handel erhältlich sind. Jeder Matrize auf dem Matrizentisch ist ein Ober- und Unter
stempel zugeordnet, wobei wiederum der Preßdruck aktiv nur durch den Ober- bzw. Unter
stempel, 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 Be
füllung, Verdichtung, plastische Verfonmung und Ausstoß gebracht werden. An den Stel
len, an denen eine besonders gravierende Anhebung bzw. Absenkung der Stempel erfor
derlich ist (Befüllen, Verdichten, Ausstoßen), werden diese Kurvenbahnen durch zusätzli
che Niederdruckstücke, Nierderzugschienen und Aushebebahnen unterstützt. Die Befül
lung der Matrize erfolgt über eine starr angeordnete Zufuhreinrichtung, den sogenannten
Füllschuh, der mit einem Vorratsbehälter für das Vorgemisch verbunden ist. Der Preß
druck auf das Vorgemisch ist über die Preßwege für Ober- und Unterstempel individuell
einstellbar, wobei der Druckaufbau durch das Vorbeirollen der Stempelschafiköpfe an ver
stellbaren Druckrollen geschieht.
Rundlaufpressen können zur Erhöhung des Durchsatzes auch mit zwei Füllschuhen verse
hen werden, wobei zur Herstellung einer Tablette nur noch ein Halbkreis durchlaufen wer
den muß. Zur Herstellung zwei- und mehrschichtiger Formkörper werden mehrere Füll
schuhe hintereinander angeordnet, ohne daß die leicht angepreßte erste Schicht vor der
weiteren Beflillung ausgestoßen wird. Durch geeignete Prozeßführung sind auf diese Wei
se 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 wer
den. Die Durchsätze moderner Rundlauftablettenpressen betragen über eine Million Form
körper pro Stunde.
Bei der Tablettierung mit Rundläuferpressen hat es sich als vorteilhaft erwiesen, die Ta
blettierung mit möglichst geringen Gewichtschwankungen der Tablette durchzuführen.
Auf diese Weise lassen sich auch die Härteschwankungen der Tablette reduzieren. Geringe
Gewichtschwankungen können auf folgende Weise erzielt werden:
- - Verwendung von Kunststoffeinlagen mit geringen Dickentoleranzen
- - Geringe Umdrehungszahl des Rotors
- - Große Füllschuhe
- - Abstimmung des Füllschuhflügeldrehzahl auf die Drehzahl des Rotors
- - Füllschuh mit konstanter Pulverhöhe
- - Entkopplung von Füllschuh und Pulvervorlage
Zur Verminderung von Stempelanbackungen bieten sich sämtliche aus der Technik be
kannte Antihaftbeschichtungen an. Besonders vorteilhaft sind Kunststoffbeschichtungen,
Kunststoffeinlagen oder Kunststoffstempel. Auch drehende Stempel haben sich als vorteil
haft erwiesen, wobei nach Möglichkeit Ober- und Unterstempel drehbar ausgeführt sein
sollten. Bei drehenden Stempeln kann auf eine Kunststoffeinlage in der Regel verzichtet
werden. Hier sollten die Stempeloberflächen elektropoliert sein.
Es zeigte sich weiterhin, daß lange Preßzeiten vorteilhaft sind. Diese können mit Druck
schienen, mehreren Druckrollen oder geringen Rotordrehzahlen eingestellt werden. Da die
Härteschwankungen der Tablette durch die Schwankungen der Preßkräfte verursacht wer
den, sollten Systeme angewendet werden, die die Preßkraft begrenzen. Hier können elasti
sche Stempel, pneumatische Kompensatoren oder federnde Elemente im Kraftweg einge
setzt werden. Auch kann die Druckrolle federnd ausgeführt werden.
Im Rahmen der vorliegenden Erfindung geeignete Tablettiermaschinen sind beispielsweise
erhältlich bei den Firmen Apparatebau Holzwarth GbR, Asperg, Wilhelm Fette GmbH,
Schwarzenbek, Hofer GmbH, Weil, Horn & Noack Pharmatechnik GmbH, Worms, IMA
Verpackungssysteme GmbH Viersen, KILIAN, Köln, KOMAGE, Kell am See, KORSCH
Pressen AG, Berlin, sowie Romaco GmbH, Worms. Weitere Anbieter sind beispielsweise
Dr. Herbert Pete, Wien (AU), Mapag Maschinenbau AG, Bern (CH), BWI Manesty, Li
verpool (GB), I. Holand Ltd., Nottingham (GB), Comtoy N. V., Halle (BE/LU) sowie Me
diopharm Kamnik (SI). Besonders geeignet ist beispielsweise die Hydraulische Doppel
druckpresse HPF 630 der Firma LAEIS, D. Tablettierwerkzeuge sind beispielsweise von
den Firmen Adams Tablettierwerkzeuge, Dresden, Wilhelm Fett GmbH, Schwarzenbek,
Klaus Hammer, Solingen, Herber % Söhne GmbH, Hamburg, Hofer GmbH, Weil, Horn &
Noack, Pharmatechnik GmbH, Worms, Ritter Pharamatechnik GmbH, Hamburg, Romaco,
GmbH, Worms und Notter Werkzeugbau, Tamm erhältlich. Weitere Anbieter sind z. B. die
Senss AG, Reinach (CH) und die Medicopharm, Kamnik (SI).
Die Formkörper können dabei in vorbestimmter Raumform und vorbestimmter Größe ge
fertigt werden. Als Raumform kommen praktisch alle sinnvoll handhabbaren Ausgestal
tungen in Betracht, beispielsweise also die Ausbildung als Tafel, die Stab- bzw. Barren
form, Würfel, Quader und entsprechende Raumelemente mit ebenen Seitenflächen sowie
insbesondere zylinderförmige Ausgestaltungen mit kreisförmigem oder ovalem Quer
schnitt. Diese letzte Ausgestaltung erfaßt dabei die Darbietungsform von der Tablette bis
zu kompakten Zylinderstücken mit einem Verhältnis von Höhe zu Durchmesser oberhalb
1.
Die portionierten Preßlinge können dabei jeweils als voneinander getrennte Einzelelemente
ausgebildet sein, die der vorbestimmten Dosiermenge der Wasch- und/oder Reinigungs
mittel entspricht. Ebenso ist es aber möglich, Preßlinge auszubilden, die eine Mehrzahl
solcher Masseneinheiten in einem Preßling verbinden, wobei insbesondere durch vorgege
bene Sollbruchstellen die leichte Abtrennbarkeit portionierter kleinerer Einheiten vorgese
hen ist. Für den Einsatz von Textilwaschmitteln in Maschinen des in Europa üblichen Typs
mit horizontal angeordneter Mechanik kann die Ausbildung der portionierten Preßlinge als
Tabletten, in Zylinder- oder Quaderform zweckmäßig sein, wobei ein Durchmesser/Höhe-
Verhältnis im Bereich von etwa 0,5 : 2 bis 2 : 0,5 bevorzugt ist. Handelsübliche Hydrau
likpressen, Exzenterpressen oder Rundläuferpressen sind geeignete Vorrichtungen insbe
sondere zur Herstellung derartiger Preßlinge.
Die Raumform einer anderen Ausführungsform der Formkörper ist in ihren Dimensionen
der Einspülkammer von handelsüblichen Haushaltswaschmaschinen angepaßt, so daß die
Formkörper ohne Dosierhilfe direkt in die Einspülkammer eindosiert werden können, wo
sie sich während des Einspülvorgangs auflöst. Selbstverständlich ist aber auch ein Einsatz
der Waschmittelformkörper über eine Dosierhilfe problemlos möglich und im Rahmen der
vorliegenden Erfindung bevorzugt.
Ein weiterer bevorzugter Formkörper, der hergestellt werden kann, hat eine platten- oder
tafelartige Struktur mit abwechselnd dicken langen und dünnen kurzen Segmenten, so daß
einzelne Segmente von diesem "Riegel" an den Sollbruchstellen, die die kurzen dünnen
Segmente darstellen, abgebrochen und in die Maschine eingegeben werden können. Dieses
Prinzip des "riegelförmigen" Formkörperwaschmittels kann auch in anderen geometri
schen Formen, beispielsweise senkrecht stehenden Dreiecken, die lediglich an einer ihrer
Seiten längsseits miteinander verbunden sind, verwirklicht werden.
Möglich ist es aber auch, daß die verschiedenen Komponenten nicht zu einer einheitlichen
Tablette verpreßt werden, sondern daß Formkörper erhalten werden, die mehrere Schich
ten, also mindestens zwei Schichten, aufweisen. Dabei ist es auch möglich, daß diese ver
schiedenen Schichten unterschiedliche Lösegeschwindigkeiten aufweisen. Hieraus können
vorteilhafte anwendungstechnische Eigenschaften der Formkörper resultieren. Falls bei
spielsweise Komponenten in den Formkörpern enthalten sind, die sich wechselseitig nega
tiv beeinflussen, so ist es möglich, die eine Komponente in der schneller löslichen Schicht
zu integrieren und die andere Komponente in eine langsamer lösliche Schicht einzuarbei
ten, so daß die erste Komponente bereits abreagiert hat, wenn die zweite in Lösung geht.
Der Schichtautbau der Formkörper kann dabei sowohl stapelartig erfolgen, wobei ein Lö
sungsvorgang der inneren Schicht(en) an den Kanten des Formkörpers bereits dann erfolgt,
wenn die äußeren Schichten noch nicht vollständig gelöst sind, es kann aber auch eine
vollständige Umhüllung der inneren Schicht(en) durch die jeweils weiter außen liegende(n)
Schicht(en) erreicht werden, was zu einer Verhinderung der frühzeitigen Lösung von Be
standteilen der inneren Schicht(en) führt.
In einer weiter bevorzugten Ausführungsform der Erfindung besteht ein Formkörper aus
mindestens drei Schichten, also zwei äußeren und mindestens einer inneren Schicht, wobei
mindestens in einer der inneren Schichten ein Peroxy-Bleichmittel enthalten ist, während
beim stapelförmigen Formkörper die beiden Deckschichten und beim hüllenförmigen
Formkörper die äußersten Schichten jedoch frei von Peroxy-Bleichmittel sind. Weiterhin
ist es auch möglich, Peroxy-Bleichmittel und gegebenenfalls vorhandene Bleichaktivatoren
und/oder Enzyme räumlich in einem Formkörper voneinander zu trennen. Derartige mehr
schichtige Formkörper weisen den Vorteil auf, daß sie nicht nur über eine Einspülkammer
oder über eine Dosiervorrichtung, welche in die Waschflotte gegeben wird, eingesetzt
werden können; vielmehr ist es in solchen Fällen auch möglich, den Formkörper im direk
ten Kontakt zu den Textilien in die Maschine zu geben, ohne daß Verfleckungen durch
Bleichmittel und dergleichen zu befürchten wären.
Neben dem Schichtaufbau können mehrphasige Formkörper auch in Form von Ringkern
tabletten, Kernmanteltabletten oder sogenannten "bulleye"-Tabletten hergestellt werden.
Eine Übersicht über solche Ausführungsformen mehxphasiger Tabletten ist in der EP 055 100
(Jeyes Group) beschrieben. Diese Schrift offenbart Toilettenreinigungsmittelblöcke,
die einen geformten Körper aus einer langsam löslichen Reinigungsmittelzusammenset
zung umfassen, in den eine Bleichmitteltablette eingebettet ist. Diese Schrift offenbart
gleichzeitig die unterschiedlichsten Ausgestaltungsformen mehrphasiger Formkörper von
der einfachen Mehrphasentablette bis hin zu komplizierten mehrschichtigen Systemen mit
Einlagen.
Nach dem Verpressen weisen die Wasch- und Reinigungsmittelformkörper eine hohe Sta
bilität auf. Die Bruchfestigkeit zylinderförmiger Formkörper kann über die Meßgröße der
diametralen Bruchbeanspruchung erfaßt werden. Diese ist bestimmbar nach
Hierin steht a für die diametrale Bruchbeanspruchung (diametral fracture stress, DFS) in
Pa, P ist die Kraft in N, die zu dem auf den Formköiper ausgeübten Druck führt, der den
Bruch des Formkörpers verursacht, D ist der Formkörperdurchmesser in Meter und t ist die
Höhe der Formkörper.
Bevorzugte Herstellverfahren für Waschmittelformkörper gehen von einem tensidhaltigen
Granulat aus, das mit weiteren Aufbereitungskomponenten zu einem zu verpressenden
teilchenförmigen Vorgemisch aufbereitet wird. Völlig analog zu den vorstehenden Ausführungen über bevorzugte Inhaltsstoffe der erfindungsgemäßen Wasch- und Reinigungsmit
telformkörper ist auch der Einsatz weiterer Inhaltsstoffe auf deren Herstellung zu übertra
gen. In bevorzugten Verfahren enthält das teilchenförmige Vorgemisch zusätzlich tensid
haltige(s) Granulat(e) und weist ein Schüttgewicht von mindestens 500 g/l, vorzugsweise
mindestens 600 g/l und insbesondere mindestens 700 g/l auf.
In bevorzugten erfindungsgemäßen Verfahren weist das tensidhaltige Granulat Teilchen
größen zwischen 100 und 2000 µm, vorzugsweise zwischen 200 und 1800 µm, besonders
bevorzugt zwischen 400 und 1600 µm und insbesondere zwischen 600 und 1400 µm, auf.
Auch die weiteren Inhaltsstoffe der erfindungsgemäßen Wasch- und Reinigungsmittel
formkörper können in das erfindungsgemäße Verfahren eingebracht werden, wozu auf die
obensteheden Ausführungen verwiesen wird. Bevorzugte Verfahren sind dadurch gekenn
zeichnet, daß das teilchenförmige Vorgemisch zusätzlich einen oder mehrere Stoffe aus der
Gruppe der Bleichmittel, Bleichaktivatoren, Desintegrationshilfsmittel, Enzyme, pH-
Stellmittel, Duftstoffe, Parfihinträger, Fluoreszenzmittel, Farbstoffe, Schauminhibitoren,
Silikonöle, Antiredepositionsmittel, optischen Aufheller, Vergrauungsinhibitoren,
Farbübertragungsinhibitoren und Korrosionsinhibitoren enthält.
Der zweite Schritt des erfindungsgemäßen Verfahrens umfaßt das Aufbringen des Par
tialcoating. Hierzu kann auf gängige Verfahren der Beschichtung von Körpern zurückge
griffen werden, insbesondere also das Eintauchen von Teilen des Formkörpers in oder das
Besprühen dieser Teile mit eine(r) Schmelze, Lösung oder Dispersion der genannten Po
lymere. Demzufolge sind bevorzugte erfindungsgemäße Verfahren dadurch gekennzeich
net, daß die Beschichtung durch Eintauchen mechanisch empfindlicher Formkörperberei
che in oder durch Besprühen dieser Bereiche mit eine(r) Schmelze, Lösung, Emulsion oder
Dispersion eines oder mehrerer Beschichtungsmaterialien erfolgt.
In Abhängigkeit von den Materialien, die für das Partialcoating eingesetzt werden, kann
der Herstellprozeß variiert werden. Für Substanzen, die sich unzersetzt schmelzen lassen
und stabile, hinreichend verarbeitbare Schmelzen bilden, ist das Verfahren der Schmelzbe
schichtung bevorzugt, da die entsprechende Coatingschicht schnell gebildet wird und auf
den Einsatz von zusätzlichen Hilfsmitteln wie Lösungsmitteln usw. verzichtet werden
kann. Insbesondere anorganische Salze, organische Verbindungen wie Harnstoff oder die
Polyalkylenglycole werden vorzugsweise über das Verfahren der Schmelzbeschichtung auf
die mechanisch empfindlichen Formkörperbereiche aufgebracht. Hierbei sind Verfahren
bevorzugt, bei denen eine Schmelze bei Temperaturen von 40 bis 200°C, vorzugsweise
von 45 bis 170°C und insbesondere von 50 bis 150°C auf die Kanten der Formkörper auf
getragen wird.
Das Auftragen der Schmelze kann je nach Geometrie der Formkörper durch geeignet ge
formte Düsen und Versprühen der Schmelze erfolgen, es ist aber auch möglich, der Form
körper an Bürsten, Vliesen oder Mikrodüsen vorbeizuführen, die die Schmelze auf die ge
wünschten Bereiche dosieren, wo sie erstarrt und das Partialcoating ausbildet. Auch ent
sprechend geformte Kammern, in denen die Schmelze in vorgegebenen Bereichen vorliegt,
die nur an bestimmten Stellen Kontakt zum Formkörper ermöglichen und das Einsetzen
oder Durchrollen der Formkörper in bzw. durch diese Kammern sind ein anwendbares
Verfahren.
Stoffe, die sich nicht oder nur unter hohem Aufwand schmelzen lassen, können als Lösung,
Dispersion oder Emulsion aufgebracht werden. Hierzu zählen insbesondere die genannten
Polymere. Entsprechende Verfahren, bei denen eine Lösung, Emulsion oder Dispersion
eines oder mehrerer Beschichtungsmaterialien mit Konzentrationen von 1 bis 95 Gew.-%,
vorzugsweise von 5 bis 90 Gew.-% und insbesondere von 10 bis 80%, jeweils bezogen auf
die Lösung, Emulsion oder Dispersion, auf die Kanten der Formkörper aufgetragen wird,
sind dabei bevorzugt.
Da das Eintauchen der mechanisch empfindlichen Bereiche von Wasch- oder Reinigungs
mittelformkörpern in Schmelzen oder Lösungen bzw. Dispersionen nur unter hohem tech
nischen Aufwand zu den gewünschten Partialbeschichtungen führt, ist es im Rahmen der
vorliegenden Erfindung bevorzugt, Lösungen bzw. Dispersionen auf die Formkörper auf
zusprühen, wobei das Lösungs- bzw. Dispergiermittel verdampft und eine Beschichtung
auf den entsprechenden Teilen des Formkörpers zurückläßt. In bevorzugten erfindungsge
mäßen Verfahren wird eine wäßrige Lösung eines oder mehrerer Polymere aus den oben
genannten Gruppen a) bis e) auf die mechanisch empfindlichen Teile der Formkörper auf
gesprüht, wobei die wäßrige Lösung, jeweils bezogen auf die Lösung, 1 bis 20 Gew.-%,
vorzugsweise 2 bis 15 Gew.-% und insbesondere 4 bis 10 Gew.-% Polymer(e) aus den
Gruppen a) bis e), optional bis zu 20 Gew.-%, vorzugsweise bis zu 10 Gew.-% und insbe
sondere unter 5 Gew.-% eines oder mehrerer mit Wasser mischbarer Lösungsmittel sowie
als Rest Wasser, enthält.
Um die Trocknungszeit zu verkürzen, können der wäßrigen Lösung weitere mit Wasser
mischbare leichtflüchtige Lösungsmittel zugemischt werden. Diese stammen insbesondere
aus der Gruppe der Alkohole, wobei Ethanol, n-Propanol und iso-Propanol bevorzugt sind.
Aus Kostengründen empfehlen sich besonders Ethanol und iso-Propanol.
Eine weitere bevorzugte Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens ist eine
Verfahrensvariante, bei der eine wäßrige Dispersion eines oder mehrere Polyurethane, die
zusätzlich eines oder mehrere gelöste Polymere aus den Gruppen a) bis e) enthält, auf die
Formkörper aufgesprüht wird, wobei die Dispersion, jeweils bezogen auf die Dispersion, 1
bis 20 Gew.-%, vorzugsweise 2 bis 15 Gew.-% und insbesondere 4 bis 10 Gew.-% Polyu
rethan(e), 1 bis 20 Gew.-%, vorzugsweise 2 bis 15 Gew.-% und insbesondere 4 bis 10
Gew.-% Polymer(e) aus den Gruppen a) bis e), optional bis zu 20 Gew.-%, vorzugsweise
bis zu 10 Gew.-% und insbesondere unter 5 Gew.-% eines oder mehrerer mit Wasser
mischbarer Lösungsmittel sowie als Rest Wasser, enthält.
Unter wäßrigen Dispersionen im Sinne der Erfindung sind solche Dispersionen zu verste
hen, deren äußere Phase überwiegend aus Wasser besteht. Die äußere Phase kann darüber
hinaus weitere, mit Wasser mischbare Lösungsmittel wie beispielsweise Ethanol und iso-
Propanol enthalten; diese weiteren Lösungsmittel sind maximal in Mengen bis zu 20 Gew.-%,
bezogen auf das gesamte Mittel, enthalten. Bevorzugt enthält die äußere Phase Wasser
als einziges Lösungsmittel; eine weitere bevorzugte Ausführungsform enthält in der äuße
ren Phase, bezogen auf das gesamte Mittel, nicht mehr als 5% weiterer Lösungsmittel.
Das Aufsprühen solcher wäßrigen Lösungen bzw. Dispersionen kann auf unterschiedliche
Arten erfolgen, die dem Fachmann geläufig sind. Beispielsweise kann die Lösung bzw.
Dispersion mittels eines Pumpsystems einer Düse zugeführt werden, wo die Lösung bzw.
Dispersion durch die hohen Scherkräfte fein zerstäubt wird. Der entstehende Sprühnebel
kann dann auf die zu beschichtenden Formkörper gerichtet werden, welche nachfolgend
optional unter Zuhilfenahme geeigneter Maßnahmen (beispielsweise Anblasen mit er
wärmter Luft) getrocknet werden. Es ist aber auch möglich, eine Mehrstoffdiise zu ver
wenden und die wäßrigen Lösungen bzw. Dispersionen mit Hilfe eines Gasstroms durch
die Düse zu vernebeln. Im einfachsten Fall wird eine Zweistoffdüse eingesetzt und als Trä
gergas Druckluft verwendet. Um die Dispersion gegebenenfalls vor Oxidation oder ande-
ren Wechselwirkungen mit dem Trägergas zu schützen, können auch andere Trägergase
wie beispielsweise Stickstoff, Edelgase, niedere Alkane oder Ether eingesetzt werden.
Es ist ebenfalls möglich, den Gehalt der Dispersion bzw. Lösung an Wasser zu verringern,
was die Trocknungszeiten verkürzt, Wechselwirkungen mit feuchtigkeitsempfindlichen
Inhaltsstoffen auf der Formkörperoberfläche minimiert und die Produktionskosten senkt.
Auch hier bieten sich die vorstehend genannten niederen Alkohole als Lösungsmittel an,
wobei völlig wasserfreie Lösungsmittelgemische weniger bevorzugt sind, da bestimmte
Mengen an Wasser die Ausbildung einer gleichmäßigen Coating-Schicht begünstigen. In
bevorzugten erfindungsgemäßen Verfahren wird eine Lösung bzw. Dispersion eines oder
mehrerer Polymere aus den Gruppen a) bis e) in einem Lösungsmittel oder Lösungsmittel
gemisch aus der Gruppe Wasser, Ethanol, Propanol, iso-Propanol, n-Heptan und deren
Mischungen mit Hilfe von inerten Treibmitteln aus der Gruppe Stickstoff, Distickstoffoxid,
Propan, Butan, Dimethylether und deren Mischungen auf die Formkörper aufgesprüht.
Bei solchen erfindungsgemäß bevorzugten Verfahrensvarianten weisen die Lösungen bzw.
Dispersionen vorteilhafterweise folgende Zusammensetzung auf, wobei sich die Angaben
jeweils auf die aufzusprühende Dispersion beziehen:
- a) 30 bis 99 Gew.-%, vorzugsweise 40 bis 90 Gew.-% und insbesondere 50 bis 85 Gew.-% Ethanol, Propanol, iso-Propanol, n-Heptan oder deren Mischungen,
- b) 0 bis 20, vorzugsweise 1 bis 15 und insbesondere 2 bis 10 Gew.-% Wasser,
- c) 1 bis 50, vorzugsweise 2 bis 25 und insbesondere 3 bis 10 Gew.-% eines oder mehrerer Polymere aus den Gruppen a) bis e).
Sollen Polyurethane oder andere Inhaltsstoffe Bestandteil der Beschichtung sein, so kön
nen diese die Polymere aus den Gruppen a) bis e) in der o. g. Rahmenrezeptur bis zu 50%
des genannten Gewichts ersetzen.
Andere Inhaltsstoffe der aufzusprühenden Dispersionen können beispielsweise Farb- oder
Duftstoffe bzw. Pigmente sein. Solche Additive verbessern beispielsweise den visuellen
oder olfaktorischen Eindruck der erflndungsgemäß beschichteten Formkörper. Farb- und
Duftstoffe wurden vorstehend ausführlich beschrieben. Als Pigmente kommen beispiels
weise Weißpigmente wie Titandioxid oder Linksulfid, Perlglanzpigmente oder Farbpig
mente in Betracht, wobei letztere in anorganische Pigmente und organische Pigmente auf
geteilt werden können. Alle genannten Pigmente werden im Falle ihres Einsatzes vorzugs
weise feinteilig, d. h. mit mittleren Teilchengrößen von 100 µm und deutlich darunter, ein
gesetzt.
Um die Ausbildung einer gleichmäßigen und möglichst dünnen Beschichtung zu erreichen,
ist es bevorzugt, die Lösung bzw. Dispersion der Beschichtungsmaterialien möglichst fein
zu vernebeln, bevor sie auf den Formkörper auftrifft. Erfindungsgemäße Verfahren, in de
nen die betreffende Lösung und/oder Dispersion über eine Düse auf die Formkörper aufge
bracht wird, wobei die mittlere Tröpfchengröße im Sprühnebel weniger als 100 µm, vor
zugsweise weniger als 50 µm und insbesondere weniger als 35 µm, beträgt, sind dabei be
vorzugt. Auf diese Weise läßt sich die vorstehend genannte bevorzugte Dicke der Be
schichtung leicht realisieren.
Selbstverständlich gilt das vorstehend für Lösungen und Dispersionen Gesagte auch für
Emulsionen.
In im Rahmen der vorliegenden Erfindung bevorzugten Verfahren enthält die Lösung,
Emulsion oder Dispersion als Lösungsmittel, Emulsionsgrundlage oder Dispersionsmittel
einen oder mehrere Stoffe aus der Gruppe Wasser, Methanol, Ethanol, 1-Propanol, 2-
Propanol, Diethylether, n-Heptan und deren Mischungen und wird mit Hilfe von inerten
Treibmitteln aus der Gruppe Luft, Stickstoff, Distickstoffoxid, Propan, Butan, Dimethyle
ther und deren Mischungen auf die Formkörper aufgesprüht.
Ein weiterer Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist die Verwendung von Beschich
tungen, die nicht die gesamte Oberfläche der Formkörper bedecken, zur Verbesserung der
physikalischen Eigenschaften, insbesondere der Abrieb- und Kantenstabilität, von Wasch-
oder Reinigungsmittelformkörpern.
Dieser erfindungsgemäße Einsatz eines Partialcoatings führt zu teilbeschichteten Fonikör
pem mit vorteilhaften Eigenschaften, wie die nachstehenden Beispiele zeigen. Hinsichtlich
bevorzugter Ausführungsformen der erfindungsgemäßen Verwendung (Inhaltsstoffe, Zu
sammensetzung des Vorgemischs, bevorzugte Coatingniaterialien etc.) gilt analog das vor
stehend für das erfindungsgemäße Verfahren Gesagte.
Zur Herstellung unbeschichteter Wasch- und Reinigungsmittelformkörper wurde ein Ten
sidgranulat mit weiteren Aufbereitungskomponenten vennischt und auf einer Exzenter-
Tablettenpresse zu Formkörpern verpreßt. Die Zusammensetzung des Tensidgranulats ist
in der folgenden Tabelle 1 angegeben, die Zusammensetzung des zu verpressenden Vor
gemischs (und damit die Zusammensetzung der Formkörper) findet sich in Tabelle 2.
Das tablettierfähige Vorgemisch wurde in einer Korsch-Exzenterpresse zu runden Tablet
ten (Durchmesser: 44 mm, Höhe: 22 mm, Gewicht: 37,5 g) verpreßt.
Diese Tabletten wurden in zwei Serien unterteilt, deren erste Serie unbehandelt als Ver
gleichsbeispiel (V) diente, während die zweite Serie (E) mit einer Schmelze aus Harn
stoff/Ethanolaunin (97,5/2,5 Gew.-%) behandelt wurde. Hierzu wurden 0,9 g Schmelze pro
Tablette auf die "Zylinderwandung" aufgetragen, so daß die beiden Kreisflächen der Ta
blette einen 2 mm breiten "Außenring" aus Beschichtungsmaterial aufwiesen. Um eine
weiter bevorzugte Ausführungsform mit wenig bedeckter Oberfläche zu realisieren, kann
vor dem Auftragen der Schmelze entlang der Zylindermantelfläche ein ringförmiger Kle
bestreifen (Höhe: 18 mm) aufgebracht werden, der nach Auftragen des Coatings entfernt
wird. Hierdurch lassen sich Tabletten herstellen, die ausgehend von den Kanten nur einen
2 mm breiten Coatingstreifen aufweisen, bei denen also die Zylinderinantelfläche nicht
vollständig von der Beschichtung bedeckt ist.
Je zwei Tabletten aus den zwei Serien V und E wurden auf ein Sieb mit 4 mm Maschen
weite gelegt und auf einer Retsch-Siebmaschine bei höchster Amplitude 120 Sekunden
lang gerüttelt. Nach diesem Versuch wurde das Erscheinungsbild der Formkörperkanten
visuell bewertet. Dabei wurde folgendes Bewertungsschema zugrundegelegt:
+ kein Kantenbruch
0 geringer Kantenbruch
- starker Kantenbruch
+ kein Kantenbruch
0 geringer Kantenbruch
- starker Kantenbruch
Die Einspülbarkeit wurde in einer Waschmaschine des Typs Miele Novotronic W918 gete
stet (Hauptwaschprogramm, 60°C) Nach dem Einspülvorgang mit drei Tabletten und kal
tem Stadtwasser (10°C, 16°dH) wurden die Rückstände getrocknet und ausgewogen.
Zur Bestimmung des Tablettenzerfalls wurde die Tablette in ein Becherglas mit Wasser
gelegt (600 ml Wasser, Temperatur 30°C) und die Zeit bis zum vollständigen Tablettenzer
fall gemessen. Die experimentellen Daten der einzelnen Tablettenserien zeigt Tabelle 3:
Die Ergebnisse zeigen, daß die Kantenstabilität durch alleiniges Coating der kritischen
Bereiche deutlich verbessert werden kann, ohne die Zerfallszeit oder die Einspülbarkeit
negativ zu beeinflussen.
Claims (20)
1. Wasch- oder Reinigungsmittelformkörper aus verdichtetem teilchenförmigen Wasch-
oder Reinigungsmittel, enthaltend Gerüststoff(e), Tensid(e) sowie gegebenenfalls wei
tere Wasch- oder Reinigungsmittelbestandteile, dadurch gekennzeichnet, daß die
Formkörper eine Beschichtung aufweisen, die lediglich mechanisch empfindliche Teile
der Formkörper bedeckt.
2. Wasch- oder Reinigungsmittelformkörper nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,
daß die Beschichtung maximal 80%, vorzugsweise maximal 65% und insbesondere
maximal 50% der Gesamtoberfläche des Formkörpers bedeckt.
3. Wasch- oder Reinigungsmittelformkörper nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch
gekennzeichnet, daß die Beschichtung auf die Ecken und/oder Kanten der Formkörper
aufgebracht wird.
4. Wasch- oder Reinigungsmittelformkörper nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet,
daß die Beschichtung 1 bis 60%, vorzugsweise 5 bis 50% und insbesondere 10 bis 40%
des Abstandes zwischen zwei Kanten bedeckt.
5. Wasch- oder Reinigungsmittelformkörper nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch
gekennzeichnet, daß das Gewichtsverhältnis von unbeschichtetem Formkörper zu Be
schichtung größer als 10 zu 1, vorzugsweise größer als 50 zu 1 und insbesondere grö
ßer als 100 zu 1 ist.
6. Wasch- oder Reinigungsmittelformkörper nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch
gekennzeichnet, daß die Dicke der Beschichtung 0,1 bis 3000 µm, vorzugsweise 0,5
bis 500 µm und insbesondere 5 bis 250 µm, beträgt.
7. Wasch- oder Reinigungsmittelformkörper nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch
gekennzeichnet, daß die Beschichtung einen oder mehrere feste Stoffe mit einer Was
serlöslichkeit von mehr als 200 g/l bei 20°C umfaßt.
8. Wasch- oder Reinigungsmittelformkörper nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch
gekennzeichnet, daß die Beschichtung Carbonsäuren umfaßt, wobei solche mit 12 bis
22, vorzugsweise mit 18 bis 22 Kohlenstoffatomen bevorzugt und unter diesen die
Spezies mit gerader Anzahl von Kohlenstoffatomen besonders bevorzugt sind.
9. Wasch- oder Reinigungsmittelformkörper nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch
gekennzeichnet, daß die Beschichtung Dicarbonsäuren umfaßt, wobei solche mit min
destens 4, vorzugsweise mit mindestens 6, besonders bevorzugt mit mindestens 8 und
insbesondere solche mit 8 bis 13 Kohlenstoffatomen bevorzugt und unter diesen die
Spezies mit gerader Anzahl von Kohlenstoffatomen besonders bevorzugt sind.
10. Wasch- oder Reinigungsmittelformkörper nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch
gekennzeichnet, daß die Beschichtung fimlbildende Substanzen, insbesondere aus den
Gruppen der Polyethylen- und/oder Polypropylenglycole, der Copolymere von Acryl
säure und Maleinsäure oder der Zucker, enthält.
11. Wasch- oder Reinigungsmittelformkörper nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch
gekennzeichnet, daß die Beschichtung ein Polymer oder Polymergemisch umfaßt, das
ausgewählt ist aus
- a) wasserlöslichen nichtionischen Polymeren aus der Gruppe der
- 1. Polyvinylpyrrolidone,
- 2. Vinylpyrrolidon/Vinylester-Copolymere,
- 3. Celluloseether
- b) wasserlöslichen amphoteren Polymeren aus der Gruppe der
- 1. Alkylacrylamid/Acrylsäure-Copolymere
- 2. AlkylacrylamidlMethacrylsäure-Copolymere
- 3. Alkylacrylamid/Methylmethacrylsäure-Copolymere
- 4. Alkylacrylamid/Acrylsäure/Alkylaminoalkyl(meth)acrylsäure-Copolymere
- 5. Alkylacrylamid/Methacrylsäure/Alkylaminoalkyl(meth)acrylsäure- Copolymere
- 6. Alkylacrylamid/Methylmethacrylsäure/Alkylaminoalkyl(meth)acrylsäure- Copolymere
- 7. Alkylacrylamid/Alkymethacrylat/Alkylaminoethyhnethacrylat/Alkylmeth acrylat-Copolymere
- 8. Copolymere aus
- 1. ungesättigten Carbonsäuren
- 2. kationisch derivatisierten ungesättigten Carbonsäuren
- 3. gegebenenfalls weiteren ionischen oder nichtionogenen Monomeren
- c) wasserlöslichen zwitterionischen Polymeren aus der Gruppe der
- 1. Acrylamidoalkyltrialkylammoniumchlorid/Acrylsäure-Copolymere sowie de ren Alkali- und Ammoniumsalze
- 2. Acrylamidoalkyltrialkylammoniumchlorid/Methacrylsäure-Copolymere sowie deren Alkali- und Ammoniumsalze
- 3. MethacroylethylbetainlMethacrylat-Copolymere
- d) wasserlöslichen anionischen Polymeren aus der Gruppe der
- 1. Vinylacetat/Crotonsäure-Copolymere
- 2. Vinylpyrrolidon/Vinylacrylat-Copolymere
- 3. Acrylsäure/Ethylacrylat/N-tert.Butylacrylamid-Terpolymere
- 4. Pfropfpolymere aus Vinylestern, Estern von Acrylsäure oder Methacrylsäure allein oder im Gemisch, copolymerisiert mit Crotonsäure, Acrylsäure oder Methacrylsäure mit Polyalkylenoxiden und/oder Polykalkylenglycolen
- 5. gepropfien und vernetzten Copolymere aus der Copolymerisation von
- 1. mindesten einem Monomeren vom nicht-ionischen Typ,
- 2. mindestens einem Monomeren vom ionischen Typ,
- 3. von Polyethylenglycol und
- 4. einem Vernetzter
- 6. durch Copolymerisation mindestens eines Monomeren jeder der drei folgenden
Gruppen erhaltenen Copolymere:
- 1. Ester ungesättigter Alkohole unci kurzkettiger gesättigter Carbonsäu ren und/oder Ester kurzkettiger gesättigter Alkohole und ungesättig ter Carbonsäuren,
- 2. ungesättigte Carbonsäuren,
- 3. Ester langkettiger Carbonsäuren und ungesättigter Alkohole und/oder Ester aus den Carbonsäuren der Gruppe d6ii) mit gesättig ten oder ungesättigten, geradkettigen oder verzweigten C818- Alkohols
- 7. Terpolymere aus Crotonsäure, Vinylacetat und einem Allyl- oder Methallyl ester
- 8. Tetra- und Pentapolymere aus
- 1. Crotonsäure oder Allyloxyessigsäure
- 2. Vinylacetat oder Vinylpropionat
- 3. verzweigten Allyl- oder Methallylestern
- 4. Vinylethern, Vinylesterm oder geradkettigen Allyl- oder Methallyl estern
- 9. Crotonsäure-Copolymere mit einem oder mehreren Monomeren aus der Grup pe Ethylen, Vinylbenzol, Vinymethylether, Acrylamid und deren wasserlösli cher Salze
- 10. Terpolymere aus Vinylacetat, Crotonsäure und Vinylestern einer gesättigten aliphatischen in a-Stellung verzweigten Monocarbonsäure
- e) wasserlöslichen kationischen Polymeren aus der Gruppe der
- 1. quaternierten Cellulose-Derivate
- 2. Polysiloxane mit quaternären Gruppen
- 3. kationischen Guar-Derivate
- 4. polymeren Dimethyldiallylammoniumsalze und deren Copolymere mit Estern und Amiden von Acrylsäure und Methacrylsäure
- 5. Copolymere des Vinylpyrrolidons mit quaternierten Derivaten des Dial kylaminoacrylats und -methacrylats
- 6. Vinylpyrrolidon-Methoimidazoliniumchlorid-Copolymere
- 7. quaternierter Polyvinylalkohol
- 8. unter den INCI-Bezeichnungen:Polyquaternium 2, Polyquatemium 17, Po lyquaternium 18 und Polyquaternium 27 angegeben Polymere.
12. Wasch- oder Reinigungsmittelformkörper nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch
gekennzeichnet, daß die Beschichtung zusätzlich ein Desintegrationshilfsmittel in
Mengen von 0,1 bis 10 Gew.-%, vorzugsweise von 0,2 bis 7,5 Gew.-% und insbeson
dere von 0,25 bis 5 Gew.-%, jeweils bezogen auf die Coatingschicht, enthält.
13. Wasch- oder Reinigungsmittelformkörper nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch
gekennzeichnet, daß die Formkörper zusätzlich ein Desintegrationshilfsmittel, vor
zugsweise ein Desintegrationshilfsmittel auf Cellulosebasis, vorzugsweise in granula
rer, cogranulierter oder kompaktierter Form, in Mengen von 0,5 bis 10 Gew.-%, vor
zugsweise von 3 bis 7 Gew.-% und insbesondere von 4 bis 6 Gew.-%, jeweils bezogen
auf das Formkörpergewicht, enthalten, wobei bevorzugte Desintegrationshilfsmittel
mittlere Teilchengrößen oberhalb von 300 µm, vorzugsweise oberhalb von 400 µm und
insbesondere oberhalb von 500 µm aufweisen.
14. Wasch- oder Reinigungsmittelformkörper nach einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch
gekennzeichnet, daß sie anionische(s) und/oder nichtionische(s) Tensid(e) enthalten
und Gesamt-Tensidgehalte oberhalb von 2,5 Gew.-%, vorzugsweise oberhalb von 5
Gew.-% und insbesondere oberhalb von 10 Gew.-%, jeweils bezogen auf das Formkör
pergewicht, aufweisen.
15. Verfahren zur Herstellung von beschichteten Wasch- oder Reinigungsmittelformkör
pern durch an sich bekanntes Verpressen einer teilchenförmigen Wasch- oder Reini
gungsmittelzusammensetzung, dadurch gekennzeichnet, daß mechanisch empfindli
che Formkörperbereiche nach dem Verpressen mit einem Coating versehen werden,
das nicht den gesamten Formkörper bedeckt.
16. Verfahren nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, daß die Beschichtung durch
Eintauchen mechanisch empfindlicher Formkörperbereiche in oder durch Besprühen
dieser Bereiche mit eine(r) Schmelze, Lösung, Emulsion oder Dispersion eines oder
mehrerer Beschichtungsmaterialien erfolgt.
17. Verfahren nach einem der Ansprüche 15 oder 16, dadurch gekennzeichnet, daß eine
Schmelze bei Temperaturen von 40 bis 200°C, vorzugsweise von 45 bis 170°C und
insbesondere von 50 bis 150°C auf die Kanten der Eormkörper aufgetragen wird.
18. Verfahren nach einem der Ansprüche 15 oder 16, dadurch gekennzeichnet, daß eine
Lösung, Emulsion oder Dispersion eines oder mehrerer Beschichtungsmaterialien mit
Konzentrationen von 1 bis 95 Gew.-%, vorzugsweise von 5 bis 90 Gew.-% und insbe
sondere von 10 bis 80%, jeweils bezogen auf die Lösung, Emulsion oder Dispersion,
auf die Kanten der Formkörper aufgetragen wird.
19. Verfahren nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, daß die Lösung, Emulsion oder
Dispersion als Lösungsmittel, Emulsionsgrundlage oder Dispersionsmittel einen oder
mehrere Stoffe aus der Gruppe Wasser, Methanol, Ethanol, 1-Propanol, 2-Propanol,
Diethylether, n-Heptan und deren Mischungen enthält und mit Hilfe von inerten
Treibmitteln aus der Gruppe Luft, Stickstoff, Distickstoffoxid, Propan, Butan, Dime
thylether und deren Mischungen auf die Formkörper aufgesprüht wird.
20. Verwendung von Beschichtungen, die nicht die gesamte Oberfläche der Formkörper
bedecken, zur Verbesserung der physikalischen Eigenschaften, insbesondere der Ab
rieb- und Kantenstabilität, von Wasch- oder Reinigungsmittelformkörpern.
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