DE19958999A1 - Verfahren und Vorrichtung zur Regelung von Tablettenpressen - Google Patents
Verfahren und Vorrichtung zur Regelung von TablettenpressenInfo
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Abstract
Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Qualitätssicherung bei der Herstellung von Tabletten. Die Aufgabe, insbesondere Wasch- oder Reinigungsmittelformkörper herstellen zu können, die sich äußerst geringe Schwankungen der Bruchfestigkeiten auszeichnen, wird gelöst, indem die Preßenergie bzw. das Produkt aus Preßkraft und -zeit als Regelsignal für die Steuerung der Tablettenpresse benutzt wird.
Description
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren für die Regelung von Tablettenpressen sowie
eine Vorrichtung, die die Durchführung dieses Regelungsverfahrens an beliebigen
Tablettenpressen gestattet.
Bei der Tablettierung partikelförmiger Vorgemische zu Formkörpern sollen im Idealfall auch in
der Großserie Formkörper produziert werden, die ein identisches Gewicht sowie identische
Höhen und Härten aufweisen. In der Praxis treten aufgrund von Dosierungenauigkeiten bei der
Zugabe des Vorgemischs in die Matrize und aufgrund von Werkzeug- und Maschinentoleranzen
allerdings Schwankungen dieser Werte innerhalb einer über eine bestimmte Zeit produzierten
Tablettenserie auf. Da die üblicherweise zur Herstellung eingesetzten Tablettenpressen (sowohl
Exzenter- als auch Rundläuferpressen) auf eine vorbestimmte Höhe verpressen (entsprechend
einem konstanten Volumen), führen Dichteschwankungen des zu verpressenden Vorgemischs
und Ungenauigkeiten bei der Dosierung des Vorgemischs zu Gewichtsschwankungen bei den
fertigen Formkörpern. Ist aber in einer Matrizenbohrung mehr Vorgemisch enthalten, so wird die
betreffende Tablette auf die vorbestimmte Höhe und damit zwangsläufig härter verpreßt. Im
Extremfall kann dabei eine Tablette resultieren, die das anwendungstechnische
Anforderungsprofil im Hinblick auf kurze Zerfallszeiten nicht mehr erfüllt. Umgekehrt kann ein
"zu wenig" an Vorgemisch zu unakzeptabel weichen Tabletten führen, die gegebenenfalls bereits
in der Verpackungslinie des Herstellprozesses zerbrechen.
Zur Vermeidung der genannten Nachteile sind im Stand der Technik Lösungsvorschläge
offenbart, die die Regelung der Tablettenpressen anhand der an Tabletten gemessenen
physikalischen Parameter beschreiben.
So beschreibt der Artikel "Pharmakontroll - die neue rechnergeführte
Preßkraftüberwachungseinrichtung für die vollautomatische Tablettengewichtsregulierung an
Rundlaufpressen" in Swiss Pharma 2 (1980) Nr. 4, Seiten 28 bis 33, die Überwachung des
eingestellten Tablettengewichts mittels rechnergeführter vollelektronischer PID-Regelung
(Proportional-Integral-Differential-Regelung) über den Mittelwert der Preßkräfte aus
aufeinanderfolgenden Einzelmessungen.
In der europäischen Patentschrift EP 261358 wird ein Regelungsverfahren beschrieben, bei dem
der IST-Wert des Gewichts einer Vielzahl von Proben mit dem SOLL-Wert verglichen und die
Tablettenpresse in Abhängigkeit von dieser Gewichtsabweichung nachgeregelt wird.
Die Kombination der Regelung von Tablettenpressen anhand mehrerer Parameter wie
beispielsweise Gewicht, Höhe und Härte, wird in der deutschen Offenlegungsschrift
DE 43 15 680 beschrieben. Nach der Lehre dieser Schrift wird ein Regelungssystem eingesetzt,
das in mehrere, sich beeinflussende und im wesentlichen parallel ablaufende Regelungskreise
zur gleichzeitigen Regelung der Preßkraft und der Tablettenparameter Gewicht, Höhe und Härte
aufgeteilt wird. Hierdurch soll eine schnelle Ausregelung von Abweichungen gewährleistet und
die Möglichkeit zur automatischen Optimierung der Grenzwerte bereitgestellt werden.
Die genannten Regelungsmethoden haben den Nachteil, daß bei "weichen" Vorgemischen
trotzdem zum Teil extreme Schwankungen der Bruchfestigkeiten der Tabletten resultieren.
Tabletten, deren Zusammensetzung stark von der "klassischen pharmazeutischen" Tablette
abweicht, lassen sich mit den genannten Methoden nicht so produzieren, daß die
Schwankungsbreite der Bruchfestigkeiten durch die Regelmechanismen wesentlich verringert
wird. Dies ist insbesondere dann der Fall, wenn die Vorgemische "klebrige" Substanzen
enthalten. Ein Gehalt der zu verpressenden Vorgemische an Tensiden führt beispielsweise dazu,
daß selbst bei äußerst geringen Standardabweichungen der Preßkräfte hohe
Standardabweichungen bei den Bruchfestigkeiten der Tabletten auftreten. Gerade diese
Abweichungen sind aber bei tensidhaltigen Formkörpern für den Haushaltsgebrauch -
nachfolgend kurz als Wasch- oder Reinigungsmittelformkörper bezeichnet - im höchsten Maße
unerwünscht. Gerade für Wasch- und Reinigungsmittelformkörper ist die Dichotomie zwischen
Härte und Zerfallszeit ein zentrales Problem - die Formkörper müssen einerseits genügend stabil
sein, um nach der Verpressung verpackt, zum Handel transportiert und vom Verbraucher
gehandhabt zu werden, andererseits aber müssen zur Gewährleistung eines Wasch- und
Reinigungserfolges extrem kurze Zerfallszeiten realisierbar sein, um beispielsweise Rückstände
auf Textilien zu verhindern oder das Einspülen der Formkörper über die Einspülkammer
haushaltsüblicher Waschmaschinen zu ermöglichen. Im Extremfall kann bei herkömmlichen
Preßverfahren daher eine Tablette resultieren, die das anwendungstechnische Anforderungsprofil
im Hinblick auf kurze Zerfallszeiten nicht mehr erfüllt. Umgekehrt können auch unakzeptabel
weiche Tabletten erhalten werden, die gegebenenfalls bereits in der Verpackungslinie des
Herstellprozesses zerbrechen.
Der vorliegenden Erfindung lag nun die Aufgabe zugrunde, ein Regelungsverfahren für
Tablettenpressen bereitzustellen, das die Schwankungen der Bruchfestigkeiten von Tabletten
weitestgehend minimiert. Dabei sollten insbesondere Wasch- oder Reinigungsmittelformkörper
herstellbar sein, die sich durch äußerst geringe Schwankungen der Bruchfestigkeiten
auszeichnen. Das Regelungsverfahren sollte aber nicht auf diese Gattung von Tabletten
beschränkt sein, sondern sich universell auch bei der Herstellung pharmazeutischer Tabletten,
tablettierter Düngemittel, Futtermittel, Briketts, Wachsprodukte oder Batterievorprodukte
einsetzen lassen.
Diese Aufgabe wird gelöst, wenn die Preßenergie als Regelsignal für die Steuerung der
Tablettenpresse benutzt wird.
Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist daher in einer ersten Ausführungsform ein Verfahren
zur Qualitätssicherung bei der Herstellung von Tabletten, das dadurch gekennzeichnet ist, daß
während der Herstellung der Tabletten ein Preßenergie-Istwert bestimmt und mit einem
vorgegebenen Preßenergie-Sollwert verglichen wird und bei dem die Preßenergie der
Tablettiermaschine entsprechend der Abweichung zwischen Istwert und Sollwert nachgeregelt
wird.
Bei den im Stand der Technik offenbarten Regelungsverfahren werden entweder physikalische
Parameter der Tabletten bestimmt (Härte, Höhe, Gewicht) und zur Nachregelung genutzt, oder es
wird die Preßkraft als Regelsignal gemessen und gegebenenfalls korrigiert. Es hat sich jedoch
gezeigt, daß auch bei sehr geringen Standardabweichungen der Preßkräfte, d. h. bei einer
insgesamt sehr homogenen Verpressung, dennoch relativ hohe Standardabweichungen in den
Bruchfestigkeiten der resultierenden Tabletten beobachtet werden. Als Regelsignal ist die
Preßkraft daher keine gut geeignete Größe. Wird hingegen nicht nur die maximal auftretende
Preßkraft erfaßt, sondern auch die Zeit, in der der Tablettierstempel Kontakt zur Tablette hat, so
können sogenannte Preßverlaufskurven erstellt werden, in denen die Preßkraft über die Zeit
aufgetragen wird. Solche Diagramme zeigen mit fortschreitender Zeit einen Kraftanstieg, dem
ein Kraftabfall folgt. Kraftanstieg und -abfall verlaufen unsymmetrisch zueinander, da das
Tablettiergut während des Tablettiervorgangs irreversibel verformt wird. Die Preßkraft steigt
unmittelbar oder kurz nach Eindringen des Stempels in die Matrize stetig bis zum
Kompressionsmaximum an. Die Preßkraft im Kompressionsmaximum spiegelt die elastischen
Kräfte in der Substanz wider, die im Augenblick der maximalen Kompression (Einwirken der
maximalen Preßkraft) vorherrschen. Diese werden in der nachfolgenden Entspannungsphase
wieder abgebaut. Da die Tablette sich aber nur über einen kleinen Weg entspannt (und nicht bis
zur ursprünglichen Füllhöhe des Tablettierguts), fällt die Preßkraft nach dem
Kompressionmaximum steiler ab als sie sich vor dem Maximum aufgebaut hat.
Ein entsprechendes Diagramm für einen Unterstempel zeigt einen geringfügig anderen Verlauf.
Der Preßkraftanstieg beginnt zu einem etwas späteren Zeitpunkt als beim Oberstempel, da
infolge der Reibung des Vorgemischs an der Matrizenwand die Kraftübertragung vom
Oberstempel zum Unterstempel verzögert erfolgt. Die Preßkraft im Maximum ist infolge der
ebenfalls reibungsbedingten unvollständigen Kraftübertragung geringer. Der Kurvenverlauf ist
wie beim Oberstempeldiagramm unsymmetrisch, zeigt aber am Kraftabfallsende eine über
längere Zeit bestehende Restkraft, die erst mit dem Ausstoß der Tablette auf Null abfällt. Diese
Restkraft hat ebenfalls eine Ursache in der Reibung. Sie spiegelt die Haftreibung der fertigen
Tablette in der Matrize wider, wobei zu berücksichtigen ist, daß diese neben dem
Haftreibungskoeffizienten auch von der Intensität der radialen Verspannungen abhängt.
Entsprechende Diagramme lassen sich auch für die Preßkraft in Abhängigkeit von der jeweiligen
Position der Stempel ("Preßweg") erstellen. Solche Diagramme besitzen ebenfalls eine
Kraftanstiegskurve und eine Kraftabfallkurve. Da der Stempel beim Entspannen von der Tablette
weg bewegt wird, liegt das Ende der abfallenden Kurve bei einem geringeren Wert für den Weg
als das Ende der Kraftanstiegskurve, so daß sich insgesamt ein Diagramm in Form einer
Haifischflosse ergibt.
Bei solchen Kraft-Weg-Diagrammen stellt jede Fläche innerhalb des Diagramms als Produkt aus
Kraft und Weg einen mechanischen Energiebetrag dar. Dabei ist die Fläche unter der
Kraftansteigskurve ein Maß für diejenige mechanische Energie, die von der Maschine auf das
Vorgemisch bis zum Erreichen des Kompressionsmaximums übertragen worden ist. Die Fläche
unter der Kraftabfallkurve stellt diejenige mechanische Energie dar, die bei der Entspannung
vom Tablettiergut nach Überschreiten des unteren Totpunkts an die Maschine wieder abgegeben
wurde. Die Tablette hat sich in dieser Phase in Richtung der Werkzeugbewegung entspannt. Die
gesamte Fläche, die von beiden Kurvenzügen umspannt wird (rechnerisch: die Differenz aus den
beiden vorstehend genannten Flächen) ist diejenige mechanische Energie, die für die irreversible
Verformung verbraucht und in Wärme umgewandelt wird.
Da der Weg eines Stempels direkt einer Zeit zugeordnet werden kann, können auch die Flächen
unter den Kraft-Zeit-Kurven als Regelsignal genutzt werden. Diese Flächen stellen keine
Energien (Produkt aus Kraft und Weg) dar, sondern sind das Produkt aus Kraft und Zeit. Ein
weiterer Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist daher ein Verfahren zur Qualitätssicherung
bei der Herstellung von Tabletten, bei dem während der Herstellung der Tabletten ein Istwert des
Produktes aus Preßkraft und -Zeit bestimmt und mit einem vorgegebenen Sollwert Produktes aus
Preßkraft und -Zeit verglichen wird und bei dem dieses Produkt aus Preßkraft und -Zeit der
Tablettiermaschine entsprechend der Abweichung zwischen Istwert und Sollwert nachgeregelt
wird.
Energiebilanzen dürfen bei Exzenterpressen nur anhand von Oberstempeldiagrammen
durchgeführt werden, da nur die Oberstempel eine aktive Kompressionsarbeit leisten und sich
daher nur am Oberstempel mechanische Energieübertragungen abspielen. Bei Rundläuferpressen
kann je nach Bauart auch der Unterstempel aktive Kompressionsarbeit leisten, weshalb hier die
mechanische Energie aus der Summe der Flächen für Ober- und Unterstempeldiagramm
ableitbar ist.
Die genannten Preßenergie-Istwerte lassen sich durch Messung von Preßkraft über den
Stempelweg einfach bestimmen, wozu vorteilhafterweise rechnergestützte Meß- und
Auswerteinheiten eingesetzt werden. Man kann nur ein einzige Stempelpaar (Rundläuferpresse)
bzw. einen einzigen Stempel (Exzenterpresse) zur Meßwerterfassung nutzen, es ist aber auch
möglich und bevorzugt, mehrere und vorzugsweise alle Stempel zur Datenerfassung zu nutzen.
Völlig analog lassen sich Diagramme "Kraft über Zeit" durch Messung von Preßkraft über die
Zeit erhalten und die Flächen unter den Kurven zur Regelung der Presse nutzen.
Werden mehrere (vorzugsweise alle) Stempel einer Rundläuferpresse zur Datenerfassung genutzt,
so sind erfindungsgemäße Verfahren bevorzugt, bei denen eine Vielzahl von Preßenergie-
Istwerten bestimmt wird und der gemeinsame Istwert mit dem gemeinsamen Preßenergie-
Sollwert verglichen wird.
Nutzt man nicht die Fläche unter dem Kraft-Weg-Diagramm zur Regelung, sondern die Fläche
unter dem Kraft-Zeit-Diagramm, so sind erfindungsgemäße Verfahren bevorzugt, bei denen eine
Vielzahl von Istwerten des Produktes aus Preßkraft und -Zeit bestimmt wird und der gemeinsame
Istwert mit dem gemeinsamen Sollwert des Produktes aus Preßkraft und -zeit verglichen wird.
Die rechnergestützte Auswertung von Preßkraft, Preßzeit bzw. Preßweg und die Bestimmung der
Preßenergien oder des Produktes aus Preßkraft und -zeit kann durch geeignete statistische
Maßnahmen weiter optimiert werden. So können beispielsweise "Ausreißer" durch fehlerhafte
Messung oder Über- bzw. Unterfüllung einzelner Matrizen bei der Nachregelung weniger stark
berücksichtigt werden, um eine unnötig starke Regelung aufgrund eines statistisch nicht
relevanten Einzelereignisses zu verhindern. Hier sind Verfahren bevorzugt, bei denen bei
Ermittlung einer oder mehrerer in der Preßenergie vom Sollwert wesentlich abweichender
Tabletten die Statistik durch Korrekturrechnung berichtigt und der berichtigte Wert zur
Nachregelung benutzt wird.
Wiederum völlig analog sind auch Verfahren bevorzugt, bei denen bei Ermittlung einer oder
mehrerer im Produkt aus Preßkraft und -zeit vom Sollwert wesentlich abweichender Tabletten
die Statistik durch Korrekturrechnung berichtigt und der berichtigte Wert zur Nachregelung
benutzt wird.
Bei diesen Verfahrensvarianten werden zur Überprüfung des Preßvorgangs die Ausreißer, deren
Preßenergie (bzw. Produkt aus Preßkraft und -zeit) wesentlich von der Preßenergie (bzw.
Produkt aus Preßkraft und -zeit) der übrigen Tabletten abweicht, ermittelt und in der Rechnung
eleminiert. Eine Nachregelung findet dann beispielsweise erst statt, wenn eine Vielzahl von
Meßwerten über einem gewissen Grenzwert oder unterhalb eines gewissen Grenzwerts liegt.
Auch kann eine Nachregelung stattfinden, wenn die Preßenergie (bzw. das Produkt aus Preßkraft
und -zeit) zwischen zwei Toleranzwerten sich in ihrem Wert einer Grenze stark nähern.
Unabhängig davon kann zusätzlich fortlaufend die an sich bekannte Preßkraftüberwachung
erfolgen.
Die Preßenergie (bzw. das Produkt aus Preßkraft und -zeit) kann auf unterschiedliche Art und
Weise nachgeregelt werden. Wie sich aus den vorstehenden Ausführungen ergibt, sind die
Einflußgrößen sowohl die Preßkraft als auch der Weg, den der Stempel zurücklegt oder die Zeit,
die ein Stempel in Preßposition verbleibt. Der Stempelweg kann beispielsweise über die
Füllmenge in der Matrize beeinflußt werden. Stellt sich heraus, daß die Preßenergie (bzw. das
Produkt aus Preßkraft und -zeit) für ein bestimmtes Stempelpaar stark vom Sollwert abweicht,
kann die Matrize im nächsten Umlauf mit mehr oder weniger Vorgemisch befüllt werden. Dies
entspricht Verfahrensvarianten, die dadurch gekennzeichnet sind, daß die statistische
Auswertung der Meßergebnisse sowie eine automatische Korrekturberechnung durch einen
Rechner erfolgt, dessen Datenausgang mit einer Einrichtung zur Nachregelung der Füllmenge
verbunden ist. Solche Varianten sind bevorzugte Ausführungsformen der vorliegenden
Erfindung.
Selbstverständlich kann auch die Preßkraft in Abhängigkeit von der Regelgröße "Preßenergie"
(bzw. "Preßkraft mal -zeit") nachgeregelt werden. In solchen bevorzugten erfindungsgemäßen
Verfahren erfolgt die statistische Auswertung der Meßergebnisse sowie eine automatische
Korrekturberechnung durch einen Rechner, dessen Datenausgang mit einer Einrichtung zur
Nachregelung der Preßkraft verbunden ist.
Nicht zuletzt ist es auch möglich, die Tablettiergeschwindigkeit zu erhöhen bzw. abzusenken.
Auch solche Verfahren, in denen die statistische Auswertung der Meßergebnisse sowie eine
automatische Korrekturberechnung durch einen Rechner erfolgt, dessen Datenausgang mit einer
Einrichtung zur Nachregelung der Preßgeschwindigkeit verbunden ist, sind erfindungsgemäß
besonders bevorzugte Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung.
Man kann die Erfassung der Preßenergie (bzw. des Produkts aus Preßkraft und -zeit) und ihre
Auswirkung auf die Nachregelung der Tablettenpresse auch in mehrere Regelungskreise
aufteilen, indem beispielsweise für einen Teil der Stempel Preßenergien bestimmt werden,
welche für die Nachregelung der Preßkraft benutzt werden, während an anderen Stempeln
bestimmte Preßenergien die Preßgeschwindigkeit beeinflussen. Solche Verfahren, bei denen das
Regelungssystem in mehrere, sich beeinflussende und im wesentlichen parallel ablaufende
Regelungskreise zur gleichzeitigen Nachregelung der Preßkraft und der Preßgeschwindigkeit
aufgeteilt ist, sind ebenfalls bevorzugte Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung.
Weitere Gegenstände der vorliegenden Erfindung sind Vorrichtungen zur Durchführung des
erfindungsgemäßen Verfahrens. Eine bevorzugte Ausführungsform ist dabei eine Vorrichtung
zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens, bei der ein oder mehrere Stempel einer
Tablettenpresse mit Kraft- und Wegmesseinrichtungen versehen werden, deren Meßwerte einem
Rechner als Grundlage für die Berechnung der Preßenergie dienen.
Eine andere bevorzugte Ausführungsform ist eine Vorrichtung zur Durchführung des
erfindungsgemäßen Verfahrens, die dadurch gekennzeichnet ist, daß ein oder mehrere Stempel
einer Tablettenpresse mit Kraft- und Zeitmesseinrichtungen versehen werden, deren Meßwerte
einem Rechner als Grundlage für die Berechnung des Produktes aus Preßkraft und -zeit dienen.
Die Messung der genannten Größen, aus denen sich die Preßenergien und/oder Produkte aus
Preßkraft und -zeit berechnen lassen, ist mit handelsüblichen Systemen problemlos an jeder
Tablettenpresse möglich. Für die Messung der Preßkraft bieten sich dabei insbesondere
Dehnmeßstreifen (DMS) oder piezoelektrische Aufnehmer bzw. Druckgeber an.
Dehnmeßstreifen bestehen aus mäanderförmig gelegten oder spiralförmig gewickelten
Konstant an Drähten oder dünnen, entsprechend geformten Metallfolien, die in Polymerfolien
eingebettet sind. Dehnmeßstreifen werden zur Kraftmessung auf belastete Maschinenteile geklebt
und übernehmen dadurch die an diesen Maschinenteilen auftretenden Verformungen, da die
Maschinenteile unter den üblichen Belastungen ideal elastisch verformt werden, ist auch die
Verformung der Dehnmeßstreifen und damit des eingebauten Drahtes proportional zu den zu
messenden Kräften. Die Verformung des Drahtes führt damit zu Widerstandsänderungen, die
diesen Veränderungen proportional sind und die über eine Brückenschaltung in
Spannungssignale überführt werden können. Die Dehnmeßstreifen werden im Falle von
Kraftmessungen bei der Tablettierung mit Exzenterpressen vorzugsweise auf die Stempelhalter
geklebt. Eine Applikation der Streifen auf die Stempel, die aufgrund ihres kleineren Querschnitts
größere Verformungen erleiden und daher ein empfindlicheres Signal liefern sollten, ist nicht
vorteilhaft, da die Verformungen der Stempel bei hohen Belastungen den Proportionalbereich
überschreiten können.
Zur Ausschaltung von Temperatureinflüssen werden entweder zwei Dehnmeßstreifen quer
zueinander angebracht, oder es wird ein Spezialdehnmeßstreifen benutzt.
Piezoelektrische Druckgeber nutzen den piezoelektrischen Effekt von reinen Quarzkristallen,
Bariumtitanat oder anderen Werkstoffen aus. Über an solchen Werkstoffen aufgedampfte
Elektroden läßt sich eine der Druck- bzw. Zugbeanspruchung proportionale elektrische
Spannung abnehmen und nach Verstärkung weiterverarbeiten. Piezoelektrische Druckgeber
können nicht einfach aufgeklebt werden, sondern müssen so in die Maschine eingebaut werden,
daß sie den gesamten Kraftfluß aufnehmen. Ihr Vorteil liegt darin, daß sie gegenüber
Temperatureinflüssen praktisch unempfindlich sind.
Die Messung des Preßwegs erfolgt vorteilhafterweise mit induktiven Weggebern. Diese bestehen
aus einer länglichen Sule mit einem Mittelabgriff. In der Spule befindet sich ein Eisenkern, der
mit dem Oberstempelhalter mechanisch fest verbunden ist. Die Spule ist hingegen mit
irgendeinem Bezugspunkt der Maschine fest verbunden, gegen den die jeweilige Stellung des
Oberstempelhalters gemessen werden soll. Befindet sich der Spulenkern genau in der Mitte der
Spule, sind die Selbstinduktivitäten und damit die Wechselstromwiderstände der beiden
Spulenhälften genau gleich. Bei einer Verschiebung gegenüber dieser Lage, die durch eine
Veränderung der Stellung des Oberstempelhalters zustande kommt, ändert sich das Verhältnis
der Impedanzen der beiden Spulenhälften zueinander, so daß bei einer empfindlichen
Brückenschaltung eine der Stellungsänderung proportionale Spannung gemessen werden kann.
Induktive Weggeber gestatten sehr genaue und empfindliche geometrische Vermessungen.
Die Kontaktzeit kann über die Streckenabschnitte, in denen die Stempeloberflächen Kontakt zum
Vorgemisch haben und über die Tablettiergeschwindigkeit (bei Rundläuferpressen:
Umlaufgeschwindigkeit) ebenfalls sehr genau gemessen werden.
Mit dem erfindungsgemäßen Verfahren lassen sich Formkörper der unterschiedlichsten
Zusammensetzungen herstellen, wobei das erfindungsgemäße Verfahren insbesondere die
Probleme bei der Herstellung von Waschmitteltabletten minimiert. Im Rahmen der vorliegenden
Erfindung bevorzugte teilchenförmige Vorgemische sind Wasch- und
Reinigungsmittelzusammensetzungen und die Formkörper sind dementsprechend Wasch- und
Reinigungsmittelformkörper.
Waschmitteltabletten werden üblicherweise durch Abmischung von Tensidgranulaten mit
Aufbereitungskomponenten und nachfolgendes Verpressen dieses teilchenförmigen
Vorgemischs hergestellt. Bevorzugte Varianten des erfindungsgemäßen Verfahrens sind daher
dadurch gekennzeichnet, daß das teilchenförmige Vorgemisch tensidhaltige(s) Granulat(e)
enthält und ein Schüttgewicht von mindestens 500 g/l, vorzugsweise mindestens 600 g/l und
insbesondere mindestens 700 g/l aufweist.
Im Rahmen der vorliegenden Erfindung bevorzugte Verfahren umfassen daher das Verpressen
eines teilchenförmigen Vorgemischs aus mindestens einem tensidhaltigen Granulat und
mindestens einer zugemischten pulverförmigen Komponente. Die Herstellung der tensidhaltigen
Granulate kann dabei durch übliche technische Granulationsverfahren wie Kompaktierung,
Extrusion, Mischergranulation, Pelletierung oder Wirbelschichtgranulation erfolgen.
Das tensidhaltige Granulat genügt in bevorzugten Verfahrensvarianten bestimmten
Teilchengrößenkriterien. So sind erfindungsgemäße Verfahren bevorzugt, bei denen das
tensidhaltige Granulat Teilchengrößen 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, aufweist.
Neben den Aktivsubstanzen (anionische und/oder nichtionische und/oder kationische und/oder
amphotere Tenside) enthalten die Tensidgranulate vorzugsweise noch Trägerstoffe, die
besonders bevorzugt aus der Gruppe der Gerüststoffe stammen. Besonders vorteilhafte
Verfahren sind dadurch gekennzeichnet, daß das tensidhaltige Granulat anionische und/oder
nichtionische Tenside sowie Gerüststoffe enthält und Gesamt-Tensidgehalte von mindestens 10 Gew.-%,
vorzugsweise mindestens 15 Gew.-% und insbesondere mindestens 20 Gew.-%,
aufweist.
Diese grenzflächenaktive Substanzen stammen aus der Gruppe der anionischen, nichtionischen,
zwitterionischen oder kationischen Tenside, wobei anionische Tenside aus ökonomischen
Gründen und aufgrund ihres Leistungsspektrums deutlich 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-Alkylbenzolsul
fonate, Olefinsulfonate, d. h. Gemische aus Alken- und Hydroxyalkansulfonaten sowie
Disulfonaten, wie man sie beispielsweise aus C12-18-Monoolefinen mit end- oder innenständiger
Doppelbindung durch Sulfonieren mit gasförmigem Schwefeltrioxid und anschließende al
kalische 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 geeignet.
Weitere geeignete Aniontenside sind sulfierte Fettsäureglycerinester. Unter
Fettsäureglycerinestern 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. Bevorzugte sulfierte Fettsäureglycerinester sind dabei die Sulfierprodukte von gesättig
ten Fettsäuren mit 6 bis 22 Kohlenstoffatomen, beispielsweise der Capronsäure, Caprylsäure,
Caprinsäure, Myristinsäure, Laurinsäure, Palmitinsäure, Stearinsäure oder Behensäure.
Als Alk(en)ylsulfate werden die Alkali- und insbesondere die Natriumsalze der
Schwefelsäurehalbester der C12-C18-Fettalkohole, beispielsweise aus Kokosfettalkohol,
Talgfettalkohol, Lauryl-, Myristyl-, Cetyl- oder Stearylalkohol oder der C10-C20-Oxoalkohole
und diejenigen Halbester sekundärer Alkohole dieser Kettenlängen bevorzugt. Weiterhin
bevorzugt 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 fettchemischen
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 geradkettigen
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 geeignet. Sie werden in
Reinigungsmitteln aufgrund ihres hohen Schaumverhaltens nur in relativ geringen Mengen, bei
spielsweise 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 Sulfosuccinate enthalten
einen Fettalkoholrest, der sich von ethoxylierten Fettalkoholen ableitet, die für sich betrachtet
nichtionische Tenside darstellen (Beschreibung siehe unten). Dabei sind wiederum Sulfosuccina
te, deren Fettalkohol-Reste sich von ethoxylierten Fettalkoholen mit eingeengter Homolo
genverteilung 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, Stearin
säure, 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.
Im Rahmen der vorliegenden Erfindung sind Tensidgranulate bevorzugt, die 5 bis 50 Gew.-%,
vorzugsweise 7,5 bis 40 Gew.-% und insbesondere 10 bis 30 Gew.-% anionische Tensid(e),
jeweils bezogen auf das Granulat, enthalten.
Bei der Auswahl der anionischen Tenside, die zum Einsatz kommen, stehen der
Formulierungsfreiheit keine einzuhaltenden Rahmenbedingungen im Weg. Bevorzugte
Tensidgranulate weisen jedoch einen Gehalt an Seife auf, der 0,2 Gew.-%, bezogen auf das
Gesamtgewicht des in Schritt d) hergestellten Wasch- und Reinigungsmittelformkörpers,
übersteigt. Bevorzugt einzusetzende anionische Tenside sind dabei die Alkylbenzolsulfonate und
Fettalkoholsulfate, wobei bevorzugte Wasch- und Reinigungsmittelformkörper 2 bis 20 Gew.-%,
vorzugsweise 2,5 bis 15 Gew.-% und insbesondere 5 bis 10 Gew.-% Fettalkoholsulfat(e), jeweils
bezogen auf das Gewicht der Wasch- und Reinigungsmittelformkörper, enthalten.
Als nichtionische Tenside werden vorzugsweise alkoxylierte, vorteilhafterweise ethoxylierte,
insbesondere primäre Alkohole mit vorzugsweise 8 bis 18 C-Atomen und durchschnittlich 1 bis
12 Mol Ethylenoxid (EO) pro Mol Alkohol eingesetzt, in denen der Alkoholrest linear oder
bevorzugt in 2-Stellung methylverzweigt sein kann bzw. lineare und methylverzweigte Reste im
Gemisch enthalten kann, so wie sie üblicherweise in Oxoalkoholresten vorliegen. Insbesondere
sind jedoch Alkoholethoxylate mit linearen Resten aus Alkoholen nativen Ursprungs mit 12 bis
18 C-Atomen, 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 an
gegebenen Ethoxylierungsgrade stellen statistische Mittelwerte dar, die für ein spezielles Produkt
eine ganze oder eine gebrochene Zahl sein können. Bevorzugte Alkoholethoxylate weisen eine
eingeengte Homologenverteilung auf (narrow range ethoxylates, NRE). Zusätzlich zu diesen
nichtionischen Tensiden können auch Fettalkohole mit mehr als 12 EO eingesetzt werden. Bei
spiele hierfür sind Talgfettalkohol mit 14 EO, 25 EO, 30 EO oder 40 EO.
Eine weitere Klasse bevorzugt eingesetzter nichtionischer Tenside, die entweder als alleiniges
nichtionisches Tensid oder in Kombination mit anderen nichtionischen Tensiden eingesetzt
werden, sind alkoxylierte, vorzugsweise ethoxylierte oder ethoxylierte und propoxylierte
Fettsäurealkylester, vorzugsweise mit 1 bis 4 Kohlenstoffatomen in der Alkylkette, insbesondere
Fettsäuremethylester.
Eine weitere Klasse von nichtionischen Tensiden, die vorteilhaft eingesetzt werden kann, sind
die Alkylpolyglycoside (APG). Einsetzbare Alkylpolyglycoside genügen der allgemeinen Formel
RO(G)z, in der R für einen linearen oder verzweigten, insbesondere in 2-Stellung methylver
zweigten, gesättigten oder ungesättigten, aliphatischen Rest mit 8 bis 22, vorzugsweise 12 bis 18
C-Atomen bedeutet und G das Symbol ist, das für eine Glykoseeinheit mit 5 oder 6 C-Atomen,
vorzugsweise für Glucose, steht. Der Glycosidierungsgrad z liegt dabei zwischen 1,0 und 4,0,
vorzugsweise zwischen 1,0 und 2,0 und insbesondere zwischen 1,1 und 1,4. Bevorzugt
eingesetzt werden lineare Alkylpolyglucoside, also Alkylpolyglycoside, in denen der
Polyglycosylrest ein Glucoserest und der Alkylrest ein n-Alkylrest ist.
Die Verfahrensendprodukte können bevorzugt Alkylpolyglycoside enthalten, wobei Gehalte an
APG über 0,2 Gew.-%, bezogen auf den gesamten Formkörper, bevorzugt sind. Besonders
bevorzugte Wasch- und Reinigungsmittelformkörper enthalten APG in Mengen von 0,2 bis 10 Gew.-%,
vorzugsweise 0,2 bis 5 Gew.-% und insbesondere von 0,5 bis 3 Gew.-%.
Auch nichtionische Tenside vom Typ der Aminoxide, beispielsweise N-Kokosalkyl-N,N-
dimethylaminoxid und N-Talgalkyl-N,N-dihydroxyethylaminoxid, und der
Fettsäurealkanolamide können geeignet sein. Die Menge dieser nichtionischen Tenside beträgt
vorzugsweise nicht mehr als die der ethoxylierten Fettalkohole, insbesondere nicht mehr als die
Hälfte davon.
Weitere geeignete Tenside sind Polyhydroxyfettsäureamide der Formel (II),
in der RCO für einen aliphatischen Acylrest mit 6 bis 22 Kohlenstoffatomen, R1 für Wasserstoff,
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 Hydroxyl
gruppen steht. Bei den Polyhydroxyfettsäureamiden handelt es sich um bekannte Stoffe, die
üblicherweise durch reduktive Aminierung eines reduzierenden Zuckers mit Ammoniak, einem
Alkylamin oder einem Alkanolamin und nachfolgende Acylierung mit einer Fettsäure, einem
Fettsäurealkylester oder einem Fettsäurechlorid erhalten werden können.
Zur Gruppe der Polyhydroxyfettsäureamide gehören auch Verbindungen der Formel (III),
in der R für einen linearen oder verzweigten Alkyl- oder Alkenylrest mit 7 bis 12
Kohlenstoffatomen, R1 für einen linearen, verzweigten oder cyclischen Alkylrest oder einen
Arylrest 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
Polyhydroxyalkylrest steht, dessen Alkylkette mit mindestens zwei Hydroxylgruppen substituiert
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 beispielweise durch
Umsetzung mit Fettsäuremethylestern in Gegenwart eines Alkoxids als Katalysator in die
gewünschten Polyhydroxyfettsäureamide überführt werden.
Unabhängig davon, ob anionische oder nichtionische Tenside oder Mischungen aus diesen
Tensidklassen sowie gegebenenfalls amphotere oder kationische Tenside im Tensidgranulat
eingesetzt werden, sind erfindungsgemäße Verfahren bevorzugt, bei denen der Tensidgehalt des
in Schritt a) hergestellten tensidhaltigen Granulats 5 bis 60 Gew.-%, vorzugsweise 10 bis
50 Gew.-% und insbesondere 15 bis 40 Gew.-%, jeweils bezogen auf das Tensidgranulat, beträgt.
Das Tensidgranulat kann in den Wasch- und Reinigungsmittelformkörpern in variierenden
Mengen eingesetzt werden. Erfindungsgemäße Verfahren, in denen der Anteil des tensidhaltigen
Granulats an den Wasch- und Reinigungsmittelformkörpern 40 bis 95 Gew.-%, vorzugsweise 45
bis 85 Gew.-% und insbesondere 55 bis 75 Gew.-%, jeweils bezogen auf das Gewicht der
Wasch- und Reinigungsmittelformkörper, beträgt, sind dabei bevorzugt.
Neben den waschaktiven Substanzen sind Gerüststoffe die wichtigsten Inhaltsstoffe von Wasch-
und Reinigungsmitteln. In den Tensidgranulaten, aber auch als Bestandteil des Vorgemischs
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. Bevorzugte kristalline
Schichtsilikate der angegebenen Formel sind solche, in denen M für Natrium steht und x die
Werte 2 oder 3 annimmt. Insbesondere sind sowohl β- als auch δ-Natriumdisilikate Na2Si2O5.
yH2O bevorzugt.
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 löseverzögert sind
und Sekundärwascheigenschaften aufweisen. Die Löseverzögerung gegenüber herkömmlichen
amorphen Natriumsilikaten kann dabei auf verschiedene Weise, beispielsweise durch
Oberflächenbehandlung, Compoundierung, Kompaktierung/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 kristalline
Substanzen typisch sind, sondern allenfalls ein oder mehrere Maxima der gestreuten
Röntgenstrahlung, die eine Breite von mehreren Gradeinheiten des Beugungswinkels aufweisen.
Es kann jedoch sehr wohl sogar zu besonders guten Buildereigenschaften führen, wenn die
Silikatpartikel bei Elektronenbeugungsexperimenten verwaschene oder sogar scharfe
Beugungsmaxima liefern. Dies ist so zu interpretieren, daß die Produkte mikrokristalline
Bereiche der Größe 10 bis einige Hundert nm aufweisen, wobei Werte bis max. 50 nm und
insbesondere bis max. 20 nm bevorzugt sind. Insbesondere bevorzugt sind
verdichtete/kompaktierte amorphe Silikate, compoundierte amorphe Silikate und übertrocknete
röntgenamorphe Silikate.
Falls gewünscht, kann über die durch das Tensidgranulat eingebrachte Menge an Zeolith vom P-
und/oder X-Typ hinaus weiterer Zeolith in das Vorgemisch inkorporiert werden, indem Zeolith
als Aufbereitungskomponente zugegeben wird. Der eingesetzte feinkristalline, synthetische und
gebundenes Wasser enthaltende Zeolith ist vorzugsweise ein Zeolith vom Typ A, P, X oder Y.
Geeignet sind jedoch auch Zeolith X sowie Mischungen aus A, X und/oder P. Geeignete
Zeolithe weisen eine mittlere Teilchengröße von weniger als 10 µm (Volumenverteilung;
Meßmethode: Coulter Counter) 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
Buildersubstanzen möglich, sofern ein derartiger Einsatz nicht aus ökologischen Gründen
vermieden werden sollte. Geeignet sind insbesondere die Natriumsalze der Orthophosphate, der
Pyrophosphate und insbesondere der Tripolyphosphate.
Brauchbare organische Gerüstsubstanzen sind beispielsweise die in Form ihrer Natriumsalze
einsetzbaren Polycarbonsäuren, wie Citronensäure, Adipinsäure, Bernsteinsäure, Glutarsäure,
Weinsäure, 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, Adipinsäure,
Bernsteinsäure, Glutarsäure, Weinsäure, Zuckersäuren und Mischungen aus diesen.
Die erfindungsgemäß hergestellten Wasch- und Reinigungsmittelformkörper können darüber
hinaus als zusätzliche Cobuilder und Vergrauungsinhibitoren 0,5 bis 5 Gew.-%, vorzugsweise 1
bis 3 Gew.-%, eines Polycarboxylatpolymers enthalten, das (Meth)acrylat- und/oder Maleat-
Einheiten enthält. Diese anionischen Polymere können in ihrer Säureform oder in der ganz oder
teilweise neutralisierten Salzform eingesetzt werden. Bevorzugte Polymere sind Homo- und
Copolymere von Acrylsäure. Besonders bevorzugt sind hierbei Polyacrylate,
Acrylsäure/Maleinsäure-Copolymere und Acrylphosphinate. Polyacrylate sind beispielsweise
unter den Bezeichnungen Versicol® E5, Versicol® E7 und Versicol® E9 (Warenzeichen der
Allied Colloids), Narlex® LD 30 und Narlex® LD 34 (Warenzeichen der national Adhesives),
Acrysol® LMW-10, Acrysol® LMW-20, Acrysol® LMW-45 und Acrysol® A1-N (Warenzeichen
der Firma Rohm & Haas) sowie Sokalan® PA-20, Sokalan® PA-40, Sokalan® PA-70 und
Sokalan® PA-110 (Warenzeichen der BASF) im Handel erhältlich. Ethylen/Maleinsäure-
Copolymere werden unter dem Namen EMA® (Warenzeichen der Monsanto) vertrieben,
Methylvinylether/Maleinsäure-Copolymere unter dem Namen Gantrez® AN119 (Warenzeichen
der GAF Corp.) und Acrylsäure/Maleinsäure-Copolymere unter dem Namen Sokalan® CP5 und
Sokalan® CP7 (Warenzeichen der BASF). Acrylphosphinate sind als DKW®- (Warenzeichen der
National Adhesives) bzw. Belperse®-Typen (Warenzeichen der Ciba-Geigy) erhältlich. In
Kombination mit den genannten Polymeren oder als alleiniger Vergrauungsinhibitor können
auch Pfropfcopolymere eingesetzt werden, die durch Pfropfen von Polyalkylenoxiden mit
Molekulargewichten zwischen 2000 und 100000 mit Vinylacetat erhalten werden. Die
Acetatgruppen können gegebenenfalls bis zu 15% verseift sein. Polymere dieses Typs sind unter
dem Namen Sokalan® HP22 (Warenzeichen der BASF) im Handel.
Vor der Verpressung des teilchenförmigen Vorgemischs zu Wasch- und
Reinigungsmittelformkörpern kann das Vorgemisch mit feinteiligen
Oberflächenbehandlungsmitteln "abgepudert" werden. Dies kann für die Beschaffenheit und
physikalischen Eigenschaften sowohl des Vorgemischs (Lagerung, Verpressung) als auch der
fertigen Wasch- und Reinigungsmittelformkörper von Vorteil sein. Feinteilige
Abpuderungsmittel sind im Stand der Technik altbekannt, wobei zumeist Zeolithe, Silikate oder
andere anorganische Salze eingesetzt werden. Bevorzugt wird das Vorgemisch jedoch mit
feinteiligem Zeolith "abgepudert", wobei Zeolithe vom Faujasit-Typ bevorzugt sind. Im Rahmen
der vorliegenden Erfindung kennzeichnet der Begriff "Zeolith vom Faujasit-Typ" alle drei
Zeolithe, die die Faujasit-Untergruppe der Zeolith-Strukturgruppe 4 bilden (Vergleiche Donald
W. Breck: "Zeolite Molecular Sieves", John Wiley & Sons, New York, London, Sydney,
Toronto, 1974, Seite 92). Neben dem Zeolith X sind also auch Zeolith Y und Faujasit sowie
Mischungen dieser Verbindungen einsetzbar, wobei der reine Zeolith X bevorzugt ist.
Auch Mischungen oder Cokristallisate von Zeolithen des Faujasit-Typs mit anderen Zeolithen,
die nicht zwingend der Zeolith-Strukturgruppe 4 angehören müssen, sind als Abpuderungsmittel
einsetzbar, wobei es von Vorteil ist, wenn mindestens 50 Gew.-% des Abpuderungsmittels aus
einem Zeolithen vom Faujasit-Typ bestehen.
Im Rahmen der vorliegenden Erfindung sind Wasch- und Reinigungsmittelformkörper
bevorzugt, die aus einem teilchenförmigen Vorgemisch bestehen, das granulare Komponenten
und nachträglich zugemischte pulverförmige Stoffe enthält, wobei die bzw. eine der nachträglich
zugemischten pulverförmigen Komponenten ein Zeolith vom Faujasit-Typ mit Teilchengrößen
unterhalb 100 µm, vorzugsweise unterhalb 10 µm und insbesondere unterhalb 5 µm ist und
mindestens 0,2 Gew.-%, vorzugsweise mindestens 0,5 Gew.-% und insbesondere mehr als 1
Gew.-% des zu verpressenden Vorgemischs ausmacht.
Wie bereits vorstehend erwähnt, sind Wasch- und Reinigungsmittelformkörper bevorzugt, die
zusätzlich ein Desintegrationshilfsmittel enthalten. Auch erfindungsgemäße Verfahren, in denen
das Vorgemisch zusätzlich ein Desintegrationshilfsmittel, vorzugsweise ein
Desintegrationshilfsmittel auf Cellulosebasis, vorzugsweise in granularer, cogranulierter oder
kompaktierter 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 Gewicht des Vorgemischs, enthält,
sind bevorzugt. Neben den genannten Bestandteilen Tensid, Builder und
Desintegrationshilfsmittel, oder an ihrer Stelle können im erfindungsgemäßen Verfahren die zu
verpressenden teilchenförmigen Vorgemische zusätzlich einen oder mehrere Stoffe aus der
Gruppe der Bleichmittel, Bleichaktivatoren, Enzyme, pH-Stellmittel, Duftstoffe, Parfümträger,
Fluoreszenzmittel, Farbstoffe, Schauminhibitoren, Silikonöle, Antiredepositionsmittel, optischen
Aufheller, Vergrauungsinhibitoren, Farbübertragungsinhibitoren und Korrosionsinhibitoren
enthalten.
Unter den als Bleichmittel dienenden, in Wasser H2O2 liefernden Verbindungen haben das
Natriumperborattetrahydrat und das Natriumperboratmonohydrat besondere Bedeutung. Weitere
brauchbare Bleichmittel sind beispielsweise Natriumpercarbonat, Peroxypyrophosphate,
Citratperhydrate sowie H2O2 liefernde persaure Salze oder Persäuren, wie Perbenzoate,
Peroxophthalate, Diperazelainsäure, Phthaloiminopersäure oder Diperdodecandisäure. Auch
beim Einsatz der Bleichmittel ist es möglich, auf den Einsatz von Tensiden und/oder
Gerüststoffen zu verzichten, so daß reine Bleichmitteltabletten herstellbar sind. Sollen solche
Bleichmitteltabletten zur Textilwäsche eingesetzt werden, ist eine Kombination von
Natriumpercarbonat mit Natriumsesquicarbonat bevorzugt, unabhängig davon, welche weiteren
Inhaltsstoffe in den Formkörpern enthalten sind. Werden Reinigungs- oder Bleichmitteltabletten
für das maschinelle Geschirrspülen hergestellt, so können auch Bleichmittel aus der Gruppe der
organischen Bleichmittel eingesetzt werden. Typische organische Bleichmittel sind die
Diacylperoxide, wie z. B. Dibenzoylperoxid. Weitere typische organische Bleichmittel sind die
Peroxysäuren, wobei als Beispiele besonders die Alkylperoxysäuren und die Arylperoxysäuren
genannt werden. Bevorzugte Vertreter sind (a) die Peroxybenzoesäure und ihre ringsubstituierten
Derivate, wie Alkylperoxybenzoesäuren, aber auch Peroxy-α-Naphtoesäure und Magnesium
monoperphthalat, (b) die aliphatischen oder substituiert aliphatischen Peroxysäuren, wie
Peroxylaurinsäure, Peroxystearinsäure, ε-Phthalimidoperoxycapronsäure
[Phthaloiminoperoxyhexansäure (PAP)], o-Carboxybenzamidoperoxycapronsäure, N-
nonenylamidoperadipinsäure und N-nonenylamidopersuccinate, und (c) aliphatische und
araliphatische Peroxydicarbonsäuren, wie 1,12-Diperoxycarbonsäure, 1,9-Diperoxyazelainsäure,
Diperocysebacinsäure, Diperoxybrassylsäure, die Diperoxyphthalsäuren, 2-Decyldiperoxybutan-
1,4-disäure, N,N-Terephthaloyl-di(6-aminopercapronsäure) können eingesetzt werden.
Als Bleichmittel in Formkörpern für das maschinelle Geschirrspülen können auch Chlor oder Brom
freisetzende Substanzen eingesetzt werden. Unter den geeigneten Chlor oder Brom freisetzenden
Materialien kommen beispielsweise heterocyclische N-Brom- und N-Chloramide, beispielsweise
Trichlorisocyanursäure, Tribromisocyanursäure, Dibromisocyanursäure und/oder
Dichlorisocyanursäure (DICA) und/oder deren Salze mit Kationen wie Kalium und Natrium in
Betracht. Hydantoinverbindungen, wie 1,3-Dichlor-5,5-dimethylhydanthoin sind ebenfalls geeignet.
Um beim Waschen oder Reinigen bei Temperaturen von 60°C und darunter eine verbesserte
Bleichwirkung zu erreichen, können Bleichaktivatoren eingearbeitet werden. 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 Perbenzoesäure ergeben, eingesetzt werden. Geeignet sind
Substanzen, die O- und/oder N-Acylgruppen der genannten C-Atomzahl und/oder gege
benenfalls substituierte Benzoylgruppen tragen. Bevorzugt sind mehrfach acylierte Alkylen
diamine, insbesondere Tetraacetylethylendiamin (TAED), acylierte Triazinderivate, insbeson
dere 1,5-Diacetyl-2,4-dioxohexahydro-1,3,5-triazin (DADHT), acylierte Glykolurile, insbe
sondere Tetraacetylglykoluril (TAGU), N-Acylimide, insbesondere N-Nonanoylsuccinimid
(NOSI), acylierte Phenolsulfonate, insbesondere n-Nonanoyl- oder Isononanoyloxybenzolsul
fonat (n- bzw. iso-NOBS), Carbonsäureanhydride, insbesondere Phthalsäureanhydrid, acylierte
mehrwertige 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 Formkörper eingearbeitet werden. Bei diesen Stoffen
handelt es sich um bleichverstärkende Übergangsmetallsalze bzw. Übergangsmetallkomplexe
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 Bleichkatalysatoren verwendbar.
Als Enzyme kommen solche aus der Klasse der Proteasen, Lipasen, Amylasen, Cellulasen bzw.
deren Gemische in Frage. Besonders gut geeignet sind aus Bakterienstämmen oder Pilzen, wie
Bacillus subtilis, Bacillus licheniformis und Streptomyces griseus gewonnene enzymatische
Wirkstoffe. Vorzugsweise werden Proteasen vom Subtilisin-Typ und insbesondere Proteasen, die
aus Bacillus lentus gewonnen werden, eingesetzt. Dabei sind Enzymmischungen, beispielsweise
aus Protease und Amylase oder Protease und Lipase oder Protease und Cellulase oder aus
Cellulase und Lipase oder aus Protease, Amylase und Lipase oder Protease, Lipase und
Cellulase, insbesondere jedoch Cellulase-haltige Mischungen von besonderem Interesse. Auch
Peroxidasen oder Oxidasen haben sich in einigen Fällen als geeignet erwiesen. Die Enzyme
können an Trägerstoffen adsorbiert und/oder in Hüllsubstanzen eingebettet sein, um sie gegen
vorzeitige Zersetzung zu schützen. Der Anteil der Enzyme, Enzymmischungen oder Enzymgra
nulate in den erfindungsgemäß hergestellten Formkörpern kann beispielsweise etwa 0,1 bis 5
Gew.-%, vorzugsweise 0,1 bis etwa 2 Gew.-% betragen.
Zusätzlich können die Wasch- und Reinigungsmittelformkörper auch Komponenten enthalten,
welche die Öl- und Fettauswaschbarkeit aus Textilien positiv beeinflussen (sogenannte soil
repellents). Dieser Effekt wird besonders deutlich, wenn ein Textil verschmutzt wird, das bereits
vorher mehrfach mit einem erfindungsgemäß hergestellten Waschmittel, das diese öl- und
fettlösende Komponente enthält, gewaschen wurde. Zu den bevorzugten öl- und fettlösenden
Komponenten zählen beispielsweise nichtionische Celluloseether wie Methylcellulose und
Methylhydroxy-propylcellulose mit einem Anteil an Methoxyl-Gruppen von 15 bis 30 Gew.-%
und an Hydroxypropoxyl-Gruppen von 1 bis 15 Gew.-%, jeweils bezogen auf den nichtionischen
Celluloseether, sowie die aus dem Stand der Technik bekannten Polymere der Phthalsäure
und/oder der Terephthalsäure bzw. von deren Derivaten, insbesondere Polymere aus
Ethylenterephthalaten und/oder Polyethylenglykolterephthalaten oder anionisch und/oder
nichtionisch modifizierten Derivaten von diesen. Besonders bevorzugt von diesen sind die
sulfonierten Derivate der Phthalsäure- und der Terephthalsäure-Polymere.
Die Formkörper können als optische Aufheller Derivate der Diaminostilbendisulfonsäure 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 gleichartig aufgebaute Verbindungen, die
anstelle der Morpholino-Gruppe eine Diethanolaminogruppe, eine Methylaminogruppe, eine
Anilinogruppe oder eine 2-Methoxyethylaminogruppe tragen. Weiterhin können Aufheller vom
Typ der substituierten Diphenylstyryle anwesend sein, z. B. die Alkalisalze des 4,4'-Bis(2-sulfo
styryl)-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.
Farb- und Duftstoffe werden den erfindungsgemäß hergestellten Wasch- und
Reinigungsmittelformkörpern zugesetzt, um den ästhetischen Eindruck der Produkte zu
verbessern und dem Verbraucher neben der Leistung ein visuell und sensorisch "typisches und
unverwechselbares" Produkt zur Verfügung zu stellen. Als Parfümöle bzw. Duftstoffe können
einzelne Riechstoffverbindungen, z. B. die synthetischen Produkte vom Typ der Ester, Ether,
Aldehyde, Ketone, Alkohole und Kohlenwasserstoffe verwendet werden.
Riechstoffverbindungen vom Typ der Ester sind z. B. Benzylacetat, Phenoxyethylisobutyrat, p-
tert.-Butylcyclohexylaceta, Linalylacetat, Dimethylbenzyl-carbinylacetat, Phenylethylacetat,
Linalylbenzoat, Benzylformiat, Ethylmethylphenyl-glycinat, Allylcyclohexylpropionat,
Styrallylpropionat und Benzylsalicylat. Zu den Ethern zählen beispielsweise Benzylethylether,
zu den Aldehyden z. B. die linearen Alkanale 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 gehören hauptsächlich die Terpene wie Limonen und Pinen. Bevorzugt
werden jedoch Mischungen verschiedener Riechstoffe verwendet, die gemeinsam eine
ansprechende Duftnote erzeugen. Solche Parfümöle können auch natürliche Riechstoffgemische
enthalten, wie sie aus pflanzlichen Quellen zugänglich sind, z. B. Pine-, Citrus-, Jasmin-,
Patchouly-, Rosen- oder Ylang-Ylang-Öl. Ebenfalls geeignet sind Muskateller, Salbeiöl,
Kamillenöl, Nelkenöl, Melissenöl, Minzöl, Zimtblätteröl, Lindenblütenöl, Wacholderbeeröl,
Vetiveröl, Olibanumöl, Galbanumöl und Labdanumöl sowie Orangenblütenöl, Neroliol,
Orangenschalenöl und Sandelholzöl.
Üblicherweise liegt der Gehalt der erfindungsgemäß hergestellten Wasch- und
Reinigungsmittelformkörper an Farbstoffen unter 0,01 Gew.-%, während Duftstoffe bis zu 2
Gew.-% der gesamten Formulierung ausmachen können.
Die Duftstoffe können direkt in die erfindungsgemäß hergestellten 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 Duftfreisetzung für
langanhaltenden Duft der Textilien sorgen. Als solche Trägermaterialien haben sich
beispielsweise Cyclodextrine bewährt, wobei die Cyclodextrin-Parfüm-Komplexe zusätzlich
noch mit weiteren Hilfsstoffen beschichtet werden können.
Um den ästhetischen Eindruck der erfindungsgemäß hergestellten Mittel zu verbessern, können
sie mit geeigneten Farbstoffen eingefärbt werden. Bevorzugte 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.
Claims (12)
1. Verfahren zur Qualitätssicherung bei der Herstellung von Tabletten, dadurch
gekennzeichnet, daß während der Herstellung der Tabletten ein Preßenergie-Istwert
bestimmt und mit einem vorgegebenen Preßenergie-Sollwert verglichen wird und bei dem
die Preßenergie der Tablettiermaschine entsprechend der Abweichung zwischen Istwert und
Sollwert nachgeregelt wird.
2. Verfahren zur Qualitätssicherung bei der Herstellung von Tabletten, dadurch
gekennzeichnet, daß während der Herstellung der Tabletten ein Istwert des Produktes aus
Preßkraft und -zeit bestimmt und mit einem vorgegebenen Sollwert Produktes aus Preßkraft
und -zeit verglichen wird und bei dem dieses Produkt aus Preßkraft und -zeit der
Tablettiermaschine entsprechend der Abweichung zwischen Istwert und Sollwert
nachgeregelt wird.
3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß eine Vielzahl von Preßenergie-
Istwerten bestimmt wird und der gemeinsame Istwert mit dem gemeinsamen Preßenergie-
Sollwert verglichen wird.
4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß bei Ermittlung
einer oder mehrerer in der Preßenergie vom Sollwert wesentlich abweichender Tabletten die
Statistik durch Korrekturrechnung berichtigt und der berichtigte Wert zur Nachregelung
benutzt wird.
5. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß eine Vielzahl von Istwerten des
Produktes aus Preßkraft und -zeit bestimmt wird und der gemeinsame Istwert mit dem
gemeinsamen Sollwert des Produktes aus Preßkraft und -zeit verglichen wird.
6. Verfahren nach einem der Ansprüche 2 oder 5, dadurch gekennzeichnet, daß bei Ermittlung
einer oder mehrerer im Produkt aus Preßkraft und -zeit vom Sollwert wesentlich
abweichender Tabletten die Statistik durch Korrekturrechnung berichtigt und der berichtigte
Wert zur Nachregelung benutzt wird.
7. Verfahren nach einem der Ansprüche 3 oder 5, dadurch gekennzeichnet, daß die statistische
Auswertung der Meßergebnisse sowie eine automatische Korrekturberechnung durch einen
Rechner erfolgt, dessen Datenausgang mit einer Einrichtung zur Nachregelung der
Füllmenge verbunden ist.
8. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die statistische Auswertung der
Meßergebnisse sowie eine automatische Korrekturberechnung durch einen Rechner erfolgt,
dessen Datenausgang mit einer Einrichtung zur Nachregelung der Preßkraft verbunden ist.
9. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die statistische Auswertung der
Meßergebnisse sowie eine automatische Korrekturberechnung durch einen Rechner erfolgt,
dessen Datenausgang mit einer Einrichtung zur Nachregelung der Preßgeschwindigkeit
verbunden ist.
10. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß das
Regelungssystem in mehrere, sich beeinflussende und im wesentlichen parallel ablaufende
Regelungskreise zur gleichzeitigen Nachregelung der Preßkraft und der Preßgeschwindigkeit
aufgeteilt ist.
11. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1, 3, 4 oder 7 bis
10, dadurch gekennzeichnet, daß ein oder mehrere Stempel einer Tablettenpresse mit Kraft-
und Wegmesseinrichtungen versehen werden, deren Meßwerte einem Rechner als Grundlage
für die Berechnung der Preßenergie dienen.
12. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 2 oder 5 bis 10,
dadurch gekennzeichnet, daß ein oder mehrere Stempel einer Tablettenpresse mit Kraft- und
Zeitmesseinrichtungen versehen werden, deren Meßwerte einem Rechner als Grundlage für
die Berechnung des Produktes aus Preßkraft und -zeit dienen.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE1999158999 DE19958999A1 (de) | 1999-12-08 | 1999-12-08 | Verfahren und Vorrichtung zur Regelung von Tablettenpressen |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE1999158999 DE19958999A1 (de) | 1999-12-08 | 1999-12-08 | Verfahren und Vorrichtung zur Regelung von Tablettenpressen |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
DE19958999A1 true DE19958999A1 (de) | 2001-04-26 |
Family
ID=7931741
Family Applications (1)
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