DE19959875A1 - Preßverfahren für mehrphasige Formkörper - Google Patents
Preßverfahren für mehrphasige FormkörperInfo
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Abstract
Es wird ein Preßverfahren zur Herstellung mehrphasiger Formkörper, insbesondere Wasch- oder Reinigungsmittelformkörper, bereitgestellt, das die Schritte DOLLAR A a) Herstellung von Kernformkörpern, die Aktivsubstanz enthalten, DOLLAR A b) optionales Einlegen eines oder mehrerer Kernformkörper aus Schritt a) in eine Matrize einer Tablettenpresse, DOLLAR A c) Einfüllen mindestens eines teilchenförmigen Vorgemischs in die Matrize der Tablettenpresse, DOLLAR A d) Zuführen mindestens eines Kernformkörpers aus Schritt a) in die Matrize der Tablettenpresse, DOLLAR A e) optionale ein- oder mehrfache Wiederholung der Schritte c) und/oder d), DOLLAR A f) Verpressen zu Formkörpern, DOLLAR A wobei die Schritte c) und d) gegebenenfalls in vertauschter Reihenfolge durchgeführt werden können, DOLLAR A umfaßt.
Description
Die vorliegende Erfindung betrifft ein neuartiges Verfahren zur Herstellung von Formkörpern,
insbesondere von Wasch- und Reinigungsmittelformkörpern.
Wasch- und Reinigungsmittelformkörper sind im Stand der Technik breit beschrieben und
erfreuen sich beim Verbraucher wegen der einfachen Dosierung zunehmender Beliebtheit.
Tablettierte Reinigungsmittel haben gegenüber pulverförmigen Produkten 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. Es existiert daher ein äußerst breiter
Stand der Technik zu Wasch- und Reinigungsmittelformkörpern, der sich auch in einer
umfangreichen Patentliteratur niederschlägt. Schon früh ist dabei den Entwicklern
tablettenförmiger Produkte die Idee gekommen, über unterschiedlich zusammengesetzte
Bereiche der Formkörper bestimmte Inhaltsstoffe erst unter definierten Bedingungen im Wasch-
oder Reinigungsgang freizusetzen, um so den Reinigungserfolg zu verbessern. Hierbei haben
sich neben den aus der Pharmazie hinlänglich bekannten Kern/Mantel-Tabletten und Ring/Kern-
Tabletten insbesondere mehrschichtige Formkörper durchgesetzt, die heute für viele Bereiche
des Waschens und Reinigens oder der Hygiene angeboten werden. Auch die optische
Differenzierung der Produkte gewinnt zunehmend an Bedeutung, so daß einphasige und
einfarbige Formkörper auf dem Gebiet des Waschens und Reinigens weitgehend von
mehrphasigen Formkörpern verdrängt wurden. Marktüblich sind derzeit zweischichtige
Formkörper mit einer weißen und einer gefärbten Phase oder mit zwei unterschiedlich gefärbten
Schichten. Daneben existieren Punkttabletten, Ringkerntabletten, Manteltabletten usw., die
derzeit eine eher untergeordnete Bedeutung haben.
Mehrphasige Reinigungstabletten für das WC werden beispielsweise in der EP 055 100 (Jeyes
Group) beschrieben. Diese Schrift offenbart Toilettenreinigungsmittelblöcke, die einen
geformten Körper aus einer langsam löslichen Reinigungsmittelzusammensetzung umfassen, in
den eine Bleichmitteltablette eingebettet ist. Diese Schrift offenbart gleichzeitig die
unterschiedlichsten Ausgestaltungsformen mehrphasiger Formkörper. Die Herstellung der
Formkörper erfolgt nach der Lehre dieser Schrift entweder durch Einsetzen einer verpreßten
Bleichmitteltablette in eine Form und Umgießen dieser Tablette mit der
Reinigungsmittelzusammensetzung, oder durch Eingießen eines Teils der
Reinigungsmittelzusammensetzung in die Form, gefolgt vom Einsetzen der verpreßten
Bleichmitteltablette und eventuell nachfolgendes Übergießen mit weiterer
Reinigungsmittelzusammensetzung.
Auch die EP 481 547 (Unilever) beschreibt mehrphasige Reinigungsmittelformkörper, die für
das maschinelle Geschirrspülen eingesetzt werden sollen. Diese Formkörper haben die Form von
Kern/Mantel-Tabletten und werden durch stufenweises Verpressen der Bestandteile hergestellt:
Zuerst erfolgt die Verpressung einer Bleichmittelzusammensetzung zu einem Formkörper, der in
eine mit einer Polymerzusammensetzung halbgefüllte Matrize eingelegt wird, die dann mit
weiterer Polymerzusammensetzung aufgefüllt und zu einem mit einem Polymermantel versehen
Bleichmittelformkörper verpreßt wird. Das Verfahren wird anschließend mit einer alkalischen
Reinigungsmittelzusammensetzung wiederholt, so daß sich ein dreiphasiger Formkörper ergibt.
Ein anderer Weg zur Herstellung optisch differenzierter Wasch- und
Reinigungsmittelformkörper wird in den internationalen Patentanmeldungen WO 99/06522,
WO 99/27063 und WO 99/27067 (Procter & Gamble) beschrieben. Nach der Lehre dieser
Schriften wird ein Formkörper bereitgestellt, der eine Kavität aufweist, die mit einer erstarrenden
Schmelze befüllt wird. Alternativ wird ein Pulver eingefüllt und mittels einer Coatingschicht in
der Kavität befestigt. Allen drei Anmeldungen ist gemeinsam, daß der die Kavität ausfüllende
Bereich nicht verpreßt sein soll, da auf diese Weise druckempfindliche Inhaltsstoffe geschont
werden sollen.
Der im Stand der Technik beschriebene Weg, Schmelzen zu bereiten, in die Tabletten eingelegt
werden oder die in Formkörper eingegossen werden, beinhaltet eine thermische Belastung der
Inhaltsstoffe in den Schmelzen. Zusätzlich erfordert die exakte Dosierung flüssiger bis pastöser
Medien sowie die nachfolgende Abkühlung einen hohen technischen Aufwand, der in
Abhängigkeit von der Zusammensetzung der Schmelze zum Teil durch Schrumpfung beim
Abkühlen und dadurch bedingtes Ablösen der Füllung zunichte gemacht wird. Die Befüllung
von Kavitäten mit pulverförmigen Inhaltsstoffen und die Fixierung mittels Coating ist ebenfalls
aufwendig und mit ähnlichen Stabilitätsproblemen behaftet. Zusätzlich kann bei beiden
Verfahren keine gezielt gesteuerte unterschiedliche Härte der einzelnen Formkörperbereiche
realisiert werden.
Zudem ist die Herstellung von Formkörpern, welche Kavitäten aufweisen, technisch aufwendig,
da Preßstempel eingesetzt werden müssen, welche entsprechende Erhebungen auf der Preßfläche
besitzen. Hierdurch wird einerseits die Anhaftung von Material an den Kanten der Erhebungen
beobachtet, was zu optisch unsauberen Tablettenoberflächen führt, andererseits ist die
mechanische Belastung und damit der Verschleiß der Stempel höher als bei planen Stempeln.
Darüber hinaus wird der Bereich der herzustellenden Formkörper, der unter den Erhebungen
liegt, stärker verpreßt, was zu Auflöseproblemen dieser Tablettenbereiche führen kann. Ein
Verfahren bereitzustellen, das den Einsatz von Stempeln mit planen Preßflächen ermöglicht, war
daher ebenfalls eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung.
Die herkömmliche Tablettierung von Mehrschichttabletten findet auf dem Gebiet der Wasch-
und Reinigungsmittelformkörper ebenfalls ihre Grenzen, wenn eine Schicht nur einen geringen
Anteil am Gesamtformkörper aufweisen soll. Unterschreitet man eine bestimmte Schichtdicke,
so ist ein Verpressen einer auf dem Rest des Formkörpers haftenden Schicht zunehmend
erschwert.
Die im pharmazeutischen Bereich gelegentlich angewandte Herstellung von Kernmanteltabletten
oder sogenannten "Bulleye"-Tabletten ist auf die Herstellung großer Formkörper nicht
problemlos adaptierbar, da Probleme bei der Plazierung der Kerne auftreten. Ein nicht exakt
mittig eingelegter Kern stört aber den optischen Eindruck des Formkörpers gewaltig. Die
Anforderungen an die Plaziergenauigkeit von Kernen steigen daher mit der Fläche der
Formkörper exponentiell an.
Das Einpressen teilchenförmiger Zusammensetzungen in Kavitäten von Formkörpern löst zwar
das Problem der Temperaturbelastung dieser Füllungen, kann aber andererseits zu einer
Löseverzögerung dieses gepreßten Teils führen, die einen Zusatz von Lösebeschleunigern
erforderlich macht, wenn eine zeitlich beschleunigte Freisetzung der Inhaltsstoffe aus dieser
Region gefordert ist. Das Einbringen flüssiger, gelförmiger oder pastöser Medien ist weder über
Eingießverfahren noch über die Verpressung möglich, wenn diese Medien nicht im Laufe der
Herstellung zu Feststoffen erstarren.
Der vorliegenden Erfindung lag nun die Aufgabe zugrunde, Formkörper bereitzustellen, bei
denen sowohl temperatur- als auch druckempfindliche Inhaltsstoffe in abgegrenzte Regionen
eingebracht werden können, wobei die abgegrenzte(n) Region(en) hinsichtlich ihrer Größe in
Bezug auf den Gesamtformkörper keinen Beschränkungen unterliegen sollte. Dabei sollte zudem
einerseits eine optische Differenzierung zu herkömmlichen Zweischichttabletten erreicht werden,
andererseits sollte die Herstellung der Formkörper ohne großen technischen Aufwand auch in
Großserie sicher funktionieren, ohne daß die Formkörper Nachteile hinsichtlich der Stabilität
aufweisen oder Ungenauigkeiten bei der Dosierung zu befürchten wären. Das bereitzustellende
Verfahren sollte dabei die Vorteile planer Stempeloberflächen genauso nutzen, wie eine
größtmögliche Flexibilität aufweisen. Insbesondere die Herstellung von Formkörpern mit
schneller und/oder langsamer löslichen Bereichen bei hoher optischer Differenzierung gegenüber
herkömmlichen Tabletten, sollte ermöglicht werden.
Es wurde nun gefunden, daß der genannte Aufgabenkomplex gelöst wird, wenn man
vorverpreßte Formkörper einer Tablettenpresse zuführt und diese zusammen mit in die Matrize
eindosiertem Vorgemisch zu mehrphasigen Tabletten verpreßt.
Gegenstand der Erfindung ist ein Verfahren zur Herstellung mehrphasiger Wasch- oder
Reinigungsmittelformkörper, das durch die Schritte
- a) Herstellung von Kernformkörpern, die Aktivsubstanz enthalten,
- b) optionales Einlegen eines oder mehrerer Kernformkörper aus Schritt a) in eine Matrize einer Tablettenpresse,
- c) Einfüllen mindestens eines teilchenförmigen Vorgemischs in die Matrize der Tablettenpresse,
- d) Zuführen mindestens eines Kernformkörpers aus Schritt a) in die Matrize der Tablettenpresse,
- e) optionale ein- oder mehrfache Wiederholung der Schritte c) und/oder d),
- f) Verpressen zu Formkörpern,
wobei die Schritte c) und d) gegebenenfalls in vertauschter Reihenfolge durchgeführt werden
können,
gekennzeichnet ist.
gekennzeichnet ist.
Im ersten Schritt des erfindungsgemäßen Verfahrens wird ein Formkörper hergestellt, der
nachfolgend - zusammen mit partikelförmigem Vorgemisch - zu einer Mehrphasentablette
verpreßt wird. Das erfindungsgemäße Verfahren erlaubt auch das Verpressen mehrerer
Kernformkörper zusammen mit einem oder mehreren teilchenförmigen Vorgemischen, wodurch
sowohl von der Rezepturvariabilität als auch von der optischen Differenzierung der
resultierenden Formkörper nahezu unbegrenzte Möglichkeiten geschaffen werden.
Das erfindungsgemäße Verfahren wird nachfolgend näher beschrieben. Der Begriff
"Kernformkörper" kennzeichnet dabei im Rahmen der vorliegenden Erfindung einen
Formkörper, der dem erfindungsgemäßen Verfahren zielgerichtet zugeführt werden kann. Vom
partikelförmigen Vorgemisch unterscheidet sich dieser Kernformkörper einerseits durch seine
größere räumliche Ausdehnung im Vergleich zu den einzelnen Partikeln des Vorgemischs und
andererseits dadurch, daß seine Plazierung in die Matrize der Tablettenpresse nicht in
willkürlicher Art (d. h. in loser Schüttung wie das teilchenförmige Vorgemisch), sondern in
definierter und geordneter Bewegung erfolgt.
Der Begriff "Basisformkörper" kennzeichnet im Rahmen der vorliegenden Erfindung alle
Bereiche der Verfahrensendprodukte des erfindungsgemäßen Verfahrens, die nicht
Kernformkörper sind, d. h. alle durch Verpressen teilchenförmiger Vorgemische erhaltenen
Bereiche.
In Abhängigkeit von den Inhaltsstoffen des Kernformkörpers und ihrem gewünschten Anteil am
Gesamtformkörper kann die Masse des Kernformkörpers variieren. Hierbei sind
erfindungsgemäße Verfahren bevorzugt, bei denen die Masse des Kernformkörpers a) mehr als
0,5 g, vorzugsweise mehr als 1 g und insbesondere mehr als 2 g beträgt.
Unabhängig von der Masse des Kernformkörpers ist es weiterhin bevorzugt, wenn dieser eine
bestimmte räumliche Ausdehnung besitzt, wobei erfindungsgemäße Verfahren bevorzugt sind,
bei denen der Kernformkörper a) eine Grundfläche von mindestens 50 mm2, vorzugsweise von
mindestens 100 mm2 und insbesondere von mindestens 150 mm2 aufweist.
Bei Kernformkörpern, die nicht aus zwei planparallelen Flächen, welche durch eine
Mantelfläche verbunden sind, bestehen, ist die Defintion einer Grundfläche nicht sinnvoll. Hier
entsprechen die Verfahrensendprodukte bevorzugter Verfahrensschritte a) der Bedingunge, daß
die größe horizontale Schnittfläche den vorstehend genannten Werten genügt.
Generell sind Kernformkörper mit punktsymmetrischer Grundfläche bevorzugt, wobei
erfindungsgemäße Verfahren besonders bevorzugt sind, bei denen der Kernformkörper a) eine
kreisförmige Grundfläche besitzt.
Unabhängig von der Form des Kernformköprers und unabhängig von der Art seines
Herstellungsverfahrens (siehe weiter unten), ist es bevorzugt, wenn der Kernformkörper eine
geringere Dichte aufweist als das gesamte Verfahrensendprodukt des erfindungsgemäßen
Verfahrens. In Absolutwerten sind hier Verfahren bevorzugt, bei denen der Kernformkörper eine
Dichte unterhalb von 1,4 gcm-3, vorzugsweise unterhalb von 1,2 gcm-3 und insbesondere
unterhalb von 1,0 gcm-3, aufweist.
Enthält das Verfahrensendprodukt des erfindungsgemäßen Verfahrens mehr als einen
Kernformkörper, so gelten die vorstehend genannten Angaben vorzugsweise für alle
Kernformkörper individuell, d. h. nicht für die Summe der Kernformkörper, sondern für jeden
einzelnen.
Die vorstehenden Angaben zu Masse, Geometrie und Dichte der Kernformkörper lassen sich
auch für die Verfahrensendprodukte des erfindungsgemäßen Verfahrens, d. h. die Formkörper an
sich machen. Hier sind Verfahren bevorzugt, bei denen die Masse des gesamten Wasch- oder
Reinigungsmittelformkörpers 10 bis 100 g, vorzugsweise 15 bis 80 g, besonders bevorzugt 18
bis 60 g und insbesondere 20 bis 45 g beträgt, während die Grundfläche der
Verfahrensendprodukte in bevorzugten Verfahren so gewählt wird, daß der Wasch- oder
Reinigungsmittelformkörper eine Grundfläche von mindestens 500 mm2, vorzugsweise von
mindestens 750 mm2 und insbesondere von mindestens 1000 mm2 aufweist.
Bezüglich der Dichte sind erfindungsgemäße Verfahren bevorzugt, bei denen der gesamte
Formkörper eine Dichte oberhalb von 1,1 gcm-3, vorzugsweise oberhalb von 1,2 gcm-3 und
insbesondere oberhalb von 1,4 gcm-3, aufweist.
Es hat sich als vorteilhaft erwiesen, wenn das Vorgemisch, das in Schritt c) des
erfindungsgemäßen Verfahrens in die Matrize eingefüllt wird, bestimmten physikalischen
Kriterien genügt. Bevorzugte Verfahren sind beispielsweise dadurch gekennzeichnet, daß das
teilchenförmige Vorgemisch in Schritt c) ein Schüttgewicht von mindestens 500 g/l,
vorzugsweise mindestens 600 g/l und insbesondere mindestens 700 g/l aufweist.
Auch die Partikelgröße des in Schritt c) eingefüllten Vorgemischs genügt vorzugsweise
bestimmten Kriterien: Verfahren, bei denen das teilchenförmige Vorgemisch in Schritt c)
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, sind erfindungsgemäß bevorzugt. Eine weiter eingeengte Partikelgröße in den zu
verpressenden Vorgemischen kann zur Erlangung vorteilhafter Formkörpereigenschaften
eingestellt werden. In bevorzugten Varianten für des erfindungsgemäßen Verfahrens weist das in
Schritt c) eingefüllte teilchenförmige Vorgemisch eine Teilchengrößenverteilung auf, bei der
weniger als 10 Gew.-%, vorzugsweise weniger als 7,5 Gew.-% und insbesondere weniger als 5 Gew.-%
der Teilchen größer als 1600 µm oder kleiner als 200 µm sind. Hierbei sind engere
Teilchengrößenverteilungen weiter bevorzugt. Besonders vorteilhafte Verfahrensvarianten sind
dabei dadurch gekennzeichnet, daß das in Schritt c) zugegebene teilchenförmige Vorgemisch
eine Teilchengrößenverteilung aufweist, bei der mehr als 30 Gew.-%, vorzugsweise mehr als 40 Gew.-%
und insbesondere mehr als 50 Gew.-% der Teilchen eine Teilchengröße zwischen 600
und 1000 µm aufweisen.
Bei der Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens ist man darauf beschränkt, daß
lediglich ein teilchenförmiges Vorgemisch eingefüllt und später zu einem Formkörper verpreßt
wird. Vielmehr läßt sich der Verfahrensschritt c) auch mehrfach hintereinander - gegebenenfalls
von optionalen Verfahrensschritten d) unterbrochen - durchführen, so daß man in an sich
bekannter Weise mehrschichtige Formkörper herstellt, indem man zwei oder mehrere
Vorgemische bereitet, die aufeinander verpreßt werden. Hierbei kann das zuerst eingefüllte
Vorgemisch leicht vorverpreßt werden, um eine glatte und parallel zum Formkörperboden
verlaufende Oberseite zu bekommen, und nach Einfüllen des zweiten Vorgemischs zum fertigen
Formkörper endverpreßt werden. Bei drei- oder mehrschichtigen Formkörpern kann nach jeder
Vorgemisch-Zugabe eine weitere Vorverpressung erfolgen, bevor nach Zugabe des letzten
Vorgemischs der Formkörper endverpreßt wird. Selbstverständlich kann im Rahmen des
erfindungsgemäßen Verfahrens auch völlig auf eine Zwischenverpressung verzichtet werden, so
daß erst nach Einfüllen des letzten Vorgemischs bzw. Zuführen des letzten Kernformkörpers die
direkte Verpressung erfolgt.
Die Verfahrensendprodukte des erfindungsgemäßen Verfahrens können dabei in vorbestimmter
Raumform und vorbestimmter Größe gefertigt werden. Als Raumform kommen praktisch alle
sinnvoll handhabbaren Ausgestaltungen in Betracht, beispielsweise also die Ausbildung als
Tafel, die Stab- bzw. Barrenform, Würfel, Quader und entsprechende Raumelemente mit ebenen
Seitenflächen sowie insbesondere zylinderförmige Ausgestaltungen mit kreisförmigem oder
ovalem Querschnitt. Diese letzte Ausgestaltung erfaßt dabei die Darbietungsform von der
Tablette bis zu kompakten Zylinderstücken mit einem Verhältnis von Höhe zu Durchmesser
oberhalb 1.
Der hergestellte Formkörper kann jedwede geometrische Form annehmen, wobei insbesondere
konkave, konvexe, bikonkave, bikonvexe, kubische, tetragonale, orthorhombische, zylindrische,
sphärische, zylindersegmentartige, scheibenförmige, tetrahedrale, dodecahedrale, octahedrale,
konische, pyramidale, 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. Weist der hergestellte Formkörper
Ecken und Kanten auf, so sind diese vorzugsweise abgerundet. Als zusätzliche optische
Differenzierung ist eine Ausführungsform mit abgerundeten Ecken und abgeschrägten
("angefasten") Kanten bevorzugt.
Die Verfahrensendprodukte des erfindungsgemäßen Verfahrens werden durch Tablettierung
hergestellt; dieses Verfahren ist für die Herstellung des Kernformkörpers optional einsetzbar.
Generell sind bei der Tablettierung erfindungsgemäße Verfahren bevorzugt, die dadurch
gekennzeichnet sind, daß die Verpressung in Schritt a) und/oder f) bei Preßdrücken von 1 bis
100 kNcm-2, vorzugsweise von 1,5 bis 50 kNcm-2 und insbesondere von 2 bis 25 kNcm-2 erfolgt.
Während Schritt f) des erfindungsgemäßen Verfahrens ein zwingender Verfahrensschritt ist, d. h.
das erfindungsgemäße Verfahren in die Gruppe der Tablettierverfahren fällt, lassen sich die
Kernformkörper auch durch andere dem Fachmann geläufige Verfahren herstellen. Ein
bevorzugter Weg, zu Kernformkörpern zu gelangen, besteht darin, die Inhaltsstoffe
aufzuschmelzen und in Formen einzugießen, wo sie erstarren. Dieses bevorzugte Verfahren, bei
dem die Herstellung der Kernformkörper in Schritt a) durch Gießen erfolgt, wird immer dort von
Vorteil anzuwenden sein, wo die Inhaltsstoffe des Kernformkörpers schmelzbar sind. Da sich
mit bestimmten schmelzbaren Substanzen zusätzliche Lösebeschleunigungs- oder
-verzögerungseffekte bewirken lassen, ist dieses Herstellungsverfahren für die Kernformkörper
bevorzugt.
Wo sich der Einsatz schmelzbarer Matrixsubstanzen aus stofflichen oder rezepturellen Gründen
verbietet, ist die Sinterung ein weiteres bevorzugtes Verfahren zur Herstellung der
Kernformkörper. Entsprechende Verfahren, bei denen die Herstellung der Kernformkörper in
Schritt a) durch Sintern erfolgt, sind ebenfalls bevorzugt.
Wenn eine Temperaturbelastung der Inhaltsstoffe des Kernformkörpers vermieden werden soll,
empfehlen sich andere Herstellverfahren. Unter diesen nimmt insbesondere die Tablettierung
eine wichtige Stellung ein, so daß Verfahren bevorzugt sind, die dadurch gekennzeichnet sind,
daß die Herstellung der Kernformkörper in Schritt a) durch Tablettierung erfolgt.
Nähere Angaben zur Tablettierung für die Herstellung von Kernformkörpern in Schritt a) des
erfindungsgemäßen Verfahrens sind weiter unten bei der detaillierten Beschreibung des
Verfahrensschritts f) zu finden.
Ein weiteres bevorzugtes Herstellungsverfahren für die Kernformkörper a) besteht darin, diese in
Form einer Kapsel bereitzustellen. Verfahren, die dadurch gekennzeichnet sind, daß der
Kernformkörper eine Kapsel ist, sind ebenfalls bevorzugte Ausführungsformen der vorliegenden
Erfindung.
Unabhängig davon, auf welchem Wege die Kernformkörper a) hergestellt werden, sind
bestimmte, in Wasch- oder Reinigungsmitteln übliche Substanzen bevorzugt in den
Kernformkörpern enthalten. Das erfindungsgemäße Verfahren ist dabei nicht darauf beschränkt,
daß nur eine Sorte Kernformkörper eingesetzt wird, wobei alle Kernformkörper dieselbe
Aktivsubstanz in denselben Mengen enthalten.
Vielmehr können erfindungsgemäß auch mehrere unterschiedlich zusammengesetzte
Kernformkörper in den Schritten b) bzw. d) in die Matrize der Tablettenpresse eingefügt werden.
Ebeneso ist auch die Plazierung unterschiedlich geformter Kernformkörper problemlos möglich.
Auch verschiedene Kernformkörper, die dieselbe Aktivsubstanz in unterschiedlichen Mengen
(bezogen auf den Kernformkörper) enthalten, lassen sich im erfindungsgemäßen Verfahren
herstellen und einsetzen.
Eine Besonderheit tritt im erfindungsgemäßen Verfahren auf, wenn lediglich ein
Kernformkörper in die Matrize überführt wird: In der Reihenfolge der Verfahrensschritte
a)-c)-d)-f) erhält man eine Tablette, bei der der Kernformkörper an der Oberseite des resultierenden
Formkörpers lokalisiert ist. Es kann aus bestimmten Gründen vorteilhaft sein, erst einen
Kernformkörper in die leere Matrize zu überführen und diese dann mit Vorgemisch aufzufüllen.
Dies entspräche einer Reihenfolge der Verfahrensschritte a)-d)-c)-f), bzw. prinzipiell einem
Verfahren a)-b)-c)-f), bei dem auf Schritt d) verzichtet wird. Da aber Schritt d) nicht optional,
sondern zwingend durchgeführt wird, können die Schritte c) und d) des erfindungsgemäßen
Verfahrens gegebenenfalls in vertauschter Reihenfolge durchgeführt werden. Hierbei resultiert
ein Formkörper, bei dem der Kernformkörper an der Unterseite des resultierenden Formkörpers
lokalisiert ist.
Unabhängig davon, ob lediglich ein Kernformkörper in die Matrize überführt wird, oder ob zwei,
drei, vier oder mehrerer Kernformkörper zugeführt werden, sind bestimmte Aktivsubstanzen
bevorzugt in dem/den Kernformkörper(n) enthalten. So sind erfindungsgemäße Verfahren
bevorzugt, bei denen der Kernformkörper a) als Inhaltsstoff Tensid(e) enthält. Diese Substanzen
werden weiter unten ausführlich beschrieben. Bevorzugte Gehalte des/der Kernformkörper(s) an
Tensid(en) liegen - bezogen auf den einzelnen Kernformkörper - bei 0,5 bis 80 Gew.-%,
vorzugsweise bei 1 bis 70 Gew.-% und insbesondere bei 5 bis 60 Gew.-%.
Auch erfindungsgemäße Verfahren, bei denen der Kernformkörper a) als Inhaltsstoff Enzym(e)
enthält, sind erfindungsgemäß bevorzugt. Diese Substanzen werden ebenfalls weiter unten
ausführlich beschrieben. Bevorzugte Gehalte des/der Kernformkörper(s) an Tenzym(en) liegen -
bezogen auf den einzelnen Kernformkörper - bei 0,01 bis 50 Gew.-%, vorzugsweise 0,1 bis 25 Gew.-%
und insbesondere 1 bis 15 Gew.-%.
Verfahren, die dadurch gekennzeichnet sind, daß der Kernformkörper a) als Inhaltsstoff
Bleichmittel und/oder Bleichaktivator(en) enthält, sind ebenfalls bevorzugt. Auch die Vertreter
dieser Substanzklassen werden weiter unten ausführlich beschrieben. Bevorzugte Gehalte
des/der Kernformkörper(s) an Bleichmitteln liegen - bezogen auf den einzelnen Kernformkörper
- bei 0,5 bis 100 Gew.-%, vorzugsweise bei 1 bis 90 Gew.-% und insbesondere bei 5 bis 80 Gew.-%,
während bevorzugte Gehalte an Bleichaktivatoren im Bereich von 0,1 bis 70 Gew.-%,
vorzugsweise von 0,5 bis 50 Gew.-% und insbesondere von 1 bis 25 Gew.-% liegen.
Es kann aus Gründen der Lösebeschleunigung gewünscht sein, die Desintegration der
Kernformkörper zu beschleunigen. Daher sind auch Verfahren bevorzugt, bei denen der
Kernformkörper a) als Inhaltsstoff Desintegrationshilfsmittel und/oder gasbildende Systeme
enthält. Diese Substanzen werden bei der ausführlichen Beschreibung der Inhaltsstoffe weiter
unten beschrieben. Bevorzugte Gehalte des/der Kernformkörper(s) an
Desintegrationshilfsmitteln liegen - bezogen auf den einzelnen Kernformkörper - bei 0,1 bis 30 Gew.-%,
vorzugsweise bei 0,5 bis 20 Gew.-% und insbesondere bei 2,5 bis 15 Gew.-%, während
Brausesysteme vorteilhaft in Mengen von 1 bis 80 Gew.-%, vorzugsweise von 2,5 bis 70 Gew.-%
und insbesondere von 5 bis 60 Gew.-% eingesetzt werden. Besonders bevorzugt ist dabei die
Kombination von Brausesystemen mit Enzymen.
Erfindungsgemäße Verfahren, bei denen der Kernformkörper a) als Inhaltsstoff Wasserenthärter
und/oder Komplexbildner enthält sind ebenfalls bevorzugt. Als Wasserenthärter bieten sich
beispielsweise Ethylendiamintetraessigsäure (EDTA), Nitrilotriacetat (NTA) und verwandte
Substanzen an, aber auch Ionenaustauscher und andere Komplexbildner, wie sie weiter unten
ausführlich beschrieben werden, lassen sich mit Vorzu einsetzen.
Im Anschluß an Verfahrensschritt a) können die Kernformkörper optional beschichtet oder mit
Verkapselungsmitteln behandelt werden. Entsprechende Verfahren, bei denen nach der
Herstellung der Kernformkörper in Schritt a) eine Beschichtung und/oder Verkapselung der
Kernformkörper erfolgt, sind bevorzugt.
Unabhängig vom Herstellverfahren für die Kernformkörper können diese selbstverständlich
ebenfalls jedwede Form annehmen, wobei auf die obigen Ausführungen verwiesen wird. Auch
eine mehrphasige Ausgestaltung der Kernformkörper ist im Sinne der vorliegenden Erfindung
möglich und bevorzugt.
Werden die Kernformkörper durch ein Gießverfahren hergestellt, so enthalten sie vorzugsweise
eine oder mehrere schmelzbare Substanz(en) mit einem Schmelzpunkt oberhalb von 30°C, wobei
bevorzugte Verfahren, dadurch gekennzeichnet sind, daß der/die in Schritt a) hergestellte(n)
Kernformkörper bezogen auf sein/ihr Gewicht mindestens 30 Gew.-%, vorzugsweise mindesten
37,5 Gew.-% und insbesondere mindestens 45 Gew.-% schmelzbarer Substanz(en) mit einem
Schmelzpunkt oberhalb von 30°C enthält/enthalten.
Verfahren, bei denen der/die Kernformkörper einen oder mehrere Stoffe mit einem
Schmelzbereich zwischen 30 und 100°C, vorzugsweise zwischen 40 und 80°C und insbesondere
zwischen 50 und 75°C, enthält/enthalten, sind dabei besonders bevorzugt.
An diese schmelzbaren Substanzen, die in dieser Verfahrensvariante in den Kernformkörpern
eingesetzt werden, werden verschiedene Anforderungen gestellt, die zum einen das Schmelz-
beziehungsweise Erstarrungsverhalten, zum anderen jedoch auch die Materialeigenschaften der
Schmelze im erstarrten Zustand, d. h. in den Kernformkörpern betreffen. Da die Kernformkörper bei
Transport oder Lagerung dauerhaft gegen Umgebungseinflüsse geschützt sein soll, muß die
schmelzbare Substanz eine hohe Stabilität gegenüber beispielsweise beim Transport auftretenden
Stoßbelastungen aufweisen. Die schmelzbare Substanz sollte also entweder zumindest teilweise
elastische oder zumindest plastische Eigenschaften aufweisen, um auf eine auftretende
Stoßbelastung durch elastische oder plastische Verformung zu reagieren und nicht zu zerbrechen.
Die schmelzbare Substanz sollte einen Schmelzbereich (Erstarrungsbereich) in einem solchen
Temperaturbereich aufweisen, bei dem anderen Inhaltsstoffe der Kernformkörper keiner zu hohen
thermischen Belastung ausgesetzt werden. Andererseits muß der Schmelzbereich jedoch
ausreichend hoch sein, um bei zumindest leicht erhöhter Temperatur noch einen wirksamen Schutz
für eingesetzte Aktivstoffe zu bieten. Erfindungsgemäß weisen die schmelzbaren Substanzen einen
Schmelzpunkt über 30°C auf, wobei Verfahren bevorzugt sind, bei denen die Kernformkörper nur
schmelzbare Substanzen mit Schmelzpunkten oberhalb von 40°C, vorzugsweise oberhalb von 45°C
und insbesondere oberhalb von 50°C enthalten. Besonders bevorzugte Kernformkörper enthalten
als Inhaltsstoff c) einen oder mehrere Stoffe mit einem Schmelzbereich zwischen 30 und 100°C,
vorzugsweise zwischen 40 und 80°C und insbesondere zwischen 50 und 75°C.
Es hat sich als vorteilhaft erwiesen, wenn die schmelzbare Substanz keinen scharf definierten
Schmelzpunkt zeigt, wie er üblicherweise bei reinen, kristallinen Substanzen auftritt, sondern einen
unter Umständen mehrere Grad Celsius umfassenden Schmelzbereich aufweist.
Die schmelzbare Substanz weist vorzugsweise einen Schmelzbereich auf, der zwischen etwa 52,5°C
und etwa 80°C liegt. Das heißt im vorliegenden Fall, daß der Schmelzbereich innerhalb des
angegebenen Temperaturintervalls auftritt und bezeichnet nicht die Breite des Schmelzbereichs.
Vorzugsweise beträgt die Breite des Schmelzbereichs wenigstens 1°C, vorzugsweise etwa 2 bis
etwa 3°C.
Die oben genannten Eigenschaften werden in der Regel von sogenannten Wachsen erfüllt. Unter
"Wachsen" wird eine Reihe natürlicher oder künstlich gewonnener Stoffe verstanden, die in der
Regel über 50°C ohne Zersetzung schmelzen und schon wenig oberhalb des Schmelzpunktes
verhältnismäßig niedrigviskos und nicht fadenziehend sind. Sie weisen eine stark temperatur
abhängige Konsistenz und Löslichkeit auf.
Nach ihrer Herkunft teilt man die Wachse in drei Gruppen ein, die natürlichen Wachse, chemisch
modifizierte Wachse und die synthetischen Wachse.
Zu den natürlichen Wachsen zählen beispielsweise pflanzliche Wachse wie Candelillawachs,
Carnaubawachs, Japanwachs, Espartograswachs, Korkwachs, Guarumawachs, Reiskeimölwachs,
Zuckerrohrwachs, Ouricurywachs, oder Montanwachs, tierische Wachse wie Bienenwachs,
Schellackwachs, Walrat, Lanolin (Wollwachs), oder Bürzelfett, Mineralwachse wie Ceresin oder
Ozokerit (Erdwachs), oder petrochemische Wachse wie Petrolatum, Paraffinwachse oder
Mikrowachse.
Zu den chemisch modifizierten Wachsen zählen beispielsweise Hartwachse wie
Montanesterwachse, Sassolwachse oder hydrierte Jojobawachse.
Unter synthetischen Wachsen werden in der Regel Polyalkylenwachse oder
Polyalkylenglycolwachse verstanden. Als schmelzbare Substanz einsetzbar sind auch Verbindungen
aus anderen Stoffklassen, die die genannten Erfordernisse hinsichtlich des Erweichungspunkts
erfüllen. Als geeignete synthetische Verbindungen haben sich beispielsweise höhere Ester der
Phthalsäure, insbesondere Dicyclohexylphthalat, das kommerziell unter dem Namen Unimoll® 66
(Bayer AG) erhältlich ist, erwiesen. Geeignet sind auch synthetisch hergestellte Wachse aus
niederen Carbonsäuren und Fettalkoholen, beispielsweise Dimyristyl Tartrat, das unter dem Namen
Cosmacol® ETLP (Condea) erhältlich ist.
Bevorzugt enthält die in den Kernformkörpern enthaltene schmelzbare Substanz einen Anteil an
Paraffinwachs. Das heißt, daß wenigstens 10 Gew.-% der insgesamt enthaltenen schmelzbaren
Substanzen, vorzugsweise mehr, aus Paraffinwachs bestehen. Besonders geeignet sind
Paraffinwachsgehalte (bezogen auf die Gesamtmenge an schmelzbarer Substanz) von etwa 12,5 Gew.-%,
etwa 15 Gew.-% oder etwa 20 Gew.-%, wobei noch höhere Anteile von beispielsweise
mehr als 30 Gew.-% besonders bevorzugt sein können. In einer besonderen Ausführungsform der
Erfindung besteht die Gesamtmenge der eingesetzten schmelzbaren Substanz ausschließlich aus
Paraffinwachs.
Paraffinwachse weisen gegenüber den anderen genannten, natürlichen Wachsen im Rahmen der
vorliegenden Erfindung den Vorteil auf, daß in einer alkalischen Reinigungsmittelumgebung keine
Hydrolyse der Wachse stattfindet (wie sie beispielsweise bei den Wachsestern zu erwarten ist), da
Paraffinwachs keine hydrolisierbaren Gruppen enthält.
Paraffinwachse bestehen hauptsächlich aus Alkanen, sowie niedrigen Anteilen an Iso- und
Cycloalkanen. Das erfindungsgemäß einzusetzende Paraffin weist bevorzugt im wesentlichen keine
Bestandteile mit einem Schmelzpunkt von mehr als 70°C, besonders bevorzugt von mehr als 60°C
auf. Anteile hochschmelzender Alkane im Paraffin können bei Unterschreitung dieser
Schmelztemperatur in der Reinigungsmittelflotte nicht erwünschte Wachsrückstände auf den zu
reinigenden Oberflächen oder dem zu reinigenden Gut hinterlassen. Solche Wachsrückstände führen
in der Regel zu einem unschönen Aussehen der gereinigten Oberfläche und sollten daher vermieden
werden.
Bevorzugte Verfahren sind dadurch gekennzeichnet, daß der/die Kernformkörper mindestens ein
Paraffinwachs mit einem Schmelzbereich von 30°C bis 65°C enthält/enthalten.
Vorzugsweise ist der Gehalt des eingesetzten Paraffinwachses an bei Umgebungstemperatur (in der
Regel etwa 10 bis etwa 30°C) festen Alkanen, Isoalkanen und Cycloalkanen möglichst hoch. Je
mehr feste Wachsbestandteile in einem Wachs bei Raumtemperatur vorhanden sind, desto
brauchbarer ist es im Rahmen der vorliegenden Erfindung. Mit zunehmenden Anteil an festen
Wachsbestandteilen steigt die Belastbarkeit der Kernformkörper gegenüber Stößen oder Reibung an
anderen Oberflächen an, was zu einem länger anhaltenden Schutz der Aktivstoffe führt. Hohe
Anteile an Ölen oder flüssigen Wachsbestandteilen können zu einer Schwächung führen, wodurch
Poren geöffnet werden und die Aktivstoffe den Eingangs genannten Umgebungseinflüssen
ausgesetzt werden.
Die schmelzbare Substanz kann neben Paraffin noch eine oder mehrere der oben genannten Wachse
oder wachsartigen Substanzen enthalten. Vorzugsweise sollte das die schmelzbare Substanz
bildende Gemisch so beschaffen sein, daß die Kernformkörper wenigstens weitgehend
wasserunlöslich sind. Die Löslichkeit in Wasser sollte bei einer Temperatur von etwa 30°C etwa 10 mg/l
nicht übersteigen und vorzugsweise unterhalb 5 mg/l liegen.
In jedem Fall sollte das Material vorzugsweise jedoch eine möglichst geringe Wasserlöslichkeit,
auch in Wasser mit erhöhter Temperatur, aufweisen, um eine temperaturunabhängige Freisetzung
der Aktivsubstanzen möglichst weitgehend zu vermeiden.
Das vorstehend beschriebene Prinzip dient der verzögerten Freisetzung von Inhaltsstoffen zu einem
bestimmten Zeitpunkt im Reinigungsgang und läßt sich besonders vorteilhaft anwenden, wenn im
Hauptspülgang mit niedrigerer Temperatur (beispielsweise 55°C) gespült wird, so daß die
Aktivsubstanz aus den Kernformkörpern erst im Klarspülgang bei höheren Temperaturen (ca.
70°C) freigesetzt wird.
Das genannte Prinzip läßt sich aber auch dahingehend umkehren, daß der bzw. die Aktivstoffe aus
dem Material nicht verzögert, sondern beschleunigt freigesetzt werden. Dies läßt sich in einfacher
Weise dadurch erreichen, daß als schmelzbare Substanzen nicht Löseverzögerer, sondern
Lösebeschleuniger eingesetzt werden, so daß sich die erstarrte Schmelze nicht langsam löst, sondern
schnell. Im Gegensatz zu den vorstehend beschriebenen schlecht wasserlöslichen Löseverzögerern,
sind bevorzugte Lösebeschleuniger gut wasserlöslich. Die Wasserlöslichkeit der Lösebeschleuniger
kann durch bestimmte Zusätze noch deutlich gesteigert werden, beispielsweise durch Inkorporation
von leicht löslichen Salzen oder Brausesystemen. Solche lösebeschleunigten schmelzbare
Substanzen (mit oder ohne Zusätze von weiteren Löslichkeitsverbesserern) führen zu einer
schnellen Freisetzung der umschlossenen Aktivsubstanzen zu Beginn des Reinigungsgangs.
Als Lösebeschleuniger, also schmelzbare Substanzen für die beschleunigte Freisetzung der
Aktivsubstanzen aus den Kernformkörpern, eignen sich insbesondere die vorstehend erwähnten
synthetischen Wachse aus der Gruppe der Polyethylenglycole und Polypropylenglycole, so daß
bevorzugte Kernformkörper mindestens einen Stoff aus der Gruppe der Polyethylenglycole (PEG)
und/oder Polypropylenglycole (PPG) enthalten.
Erfindungsgemäß einsetzbare Polyethylenglycole (Kurzzeichen PEG) sind dabei Polymere des
Ethylenglycols, die der allgemeinen Formel I
H-(O-CH2-CH2)n-OH (I)
genügen, wobei n Werte zwischen 1 (Ethylenglyco) und über 100.000 annehmen kann.
Maßgeblich bei der Bewertung, ob ein Polyethylenglycol erfindungsgemäß einsetzbar ist, ist
dabei der Aggregatzustand des PEG bei, d. h. der Schmelzpunkt des PEG muß oberhalb von
50°C liegen, so daß das Monomer (Ethylenglycol) sowie die niederen Oligomere mit n = 2 bis ca.
10 nicht einsetzbar sind, da sie einen Schmelzpunkt unterhalb von 30°C aufweisen. Die
Polyethylenglycole mit höheren Molmassen sind polymolekular, d. h. sie bestehen aus
Kollektiven von Makromolekülen mit unterschiedlichen Molmassen. Für Polyethylenglycole
existieren verschiedene Nomenklaturen, die zu Verwirrungen führen können. Technisch
gebräuchlich ist die Angabe des mittleren relativen Molgewichts im Anschluß an die Angabe
"PEG", so daß "PEG 200" ein Polyethylenglycol mit einer relativen Molmasse von ca. 190 bis
ca. 210 charakterisiert. Nach dieser Nomenklatur sind im Rahmen der vorliegenden Erfindung
die technisch gebräuchlichen Polyethylenglycole PEG 1550, PEG 3000, PEG 4000 und PEG
6000 bevorzugt einsetzbar.
Für kosmetische Inhaltsstoffe wird eine andere Nomenklatur verwendet, in der das Kurzzeichen
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-
Nomenklatur, CTFA International Cosmetic Ingredient Dictionary and Handbook, 5th Edition,
The Cosmetic, Toiletry and Fragrance Association, Washington, 1997) sind erfindungsgemäß
beispielsweise PEG-32, PEG-40, PEG-55, PEG-60, PEG-75, PEG-100, PEG-150 und PEG-180
erfindungsgemäß bevorzugt einsetzbar.
Kommerziell erhältlich sind Polyethylenglycole beispielsweise unter den Handelsnamen
Carbowax® PEG 540 (Union Carbide), Emkapol® 6000 (ICI Americas), Lipoxol® 3000 MED
(HÜLS America), Polyglycol® E-3350 (Dow Chemical), Lutrol® E4000 (BASF) sowie den
entsprechenden Handelsnamen mit höheren Zahlen.
Erfindungsgemäß einsetzbare Polypropylenglycole (Kurzzeichen PPG) sind Polymere des
Propylenglycols, die der allgemeinen Formel II
genügen, wobei n Werte zwischen 1 (Propylenglycol) und ca. 1000 annehmen kann. Ähnlich wie
bei den vorstehend beschriebenen PEG kommt es bei der Bewertung, ob ein Polypropylenglycol
erfindungsgemäß einsetzbar ist, auf den Aggregatzustand des PPG an, d. h. der Schmelzpunkt des
PPG muß oberhalb von 30°C liegen, so daß das Monomer (Propylenglycol) sowie die niederen
Oligomere mit n = 2 bis ca. 10 nicht einsetzbar sind, da sie einen Schmelzpunkt unterhalb von
30°C aufweisen.
Neben den bevorzugt als lösebeschleunigten schmelzbaren Substanzen einsetzbaren PEG und PPG
sind selbstverständlich auch andere Stoffe einsetzbar, sofern sie eine genügend hohe
Wasserlöslichkeit besitzen und einen Schmelzpunkt oberhalb von 30°C aufweisen.
Die im erfindungsgemäßen Verfahren hergestellten und eingesetzten Kernformkörper können -
bei der Herstellung über den Zustand der Schmelze - vorzugsweise weitere Wirk- und/oder
Hilfsstoffe aus den Gruppen der Farbstoffe, Duftstoffe, Antiabsetzmittel, Schwebemittel,
Antiausschwimmittel, Thixotropiermittel und Dispergierhilfsmittel in Mengen von 0 bis 10 Gew.-%,
vorzugsweise von 0,25 bis 7,5 Gew.-%, besonders bevorzugt von 0,5 bis 5 Gew.-% und
insbesondere von 0,75 bis 2,5 Gew.-%, enthalten. Während Farb- und Duftstoffe als übliche
Inhaltsstoffe von Wasch- oder Reinigungsmitteln weiter unten beschrieben werden, werden die
Inhaltsstoffe, die für die erfindungsgemäß durch Gießen hergestellten Kernformkörper spezifisch
sind, nachstehend beschrieben.
Bei außergewöhnlich niedrigen Temperaturen, beispielsweise bei Temperaturen unter 0°C, könnten
die Kernformkörper bei Stoßbelastung oder Reibung zerbrechen. Um die Stabilität bei solch
niedrigen Temperaturen zu verbessern, können den schmelzbaren Substanzen gegebenenfalls
Additive zugemischt werden. Geeignete Additive müssen sich vollständig mit dem geschmolzenen
Wachs vermischen lassen, dürfen den Schmelzbereich der schmelzbaren Substanzen nicht
signifikant ändern, müssen die Elastizität der Kernformkörper bei tiefen Temperaturen verbessern,
dürfen die Durchlässigkeit der Kernformkörper gegenüber Wasser oder Feuchtigkeit im
allgemeinen nicht erhöhen und dürfen die Viskosität der Schmelze nicht soweit erhöhen, daß eine
Verarbeitung erschwert oder gar unmöglich wird. Geeignet Additive, welche die Sprödigkeit eines
im wesentlichen aus Paraffin bestehenden Materials bei tiefen Temperaturen herabsetzen, sind
beispielsweise EVA-Copolymere, hydrierte Harzsäuremethylester, Polyethylen oder Copolymere
aus Ethylacrylat und 2-Ethylhexylacrylat.
Es kann auch von Vorteil sein, der schmelzbaren Substanz weitere Additive hinzuzufügen, um
beispielsweise ein frühzeitiges Auftrennen der Mischung im Zustand der Schmelze zu
verhindern. Die hierzu einsetzbaren Antiabsetzmittel, die auch als Schwebemittel bezeichnet
werden, sind aus dem Stand der Technik, beispielsweise aus der Lack- und
Druckfarbenherstellung, bekannt. Um beim Übergang vom plastischen Erstarrungsbereich zum
Feststoff Sedimentationserscheinungen und Konzentrationsgefälle der Substanzen zu vermeiden,
bieten sich beispielsweise grenzflächenaktive Substanzen, in Lösungsmitteln dispergierte
Wachse, Montmorillonite, organisch modifizierte Bentonite, (hydrierte) Ricinusölderivate,
Sojalecithin, Ethylcellulose, niedermolekulare Polyamide, Metallstearate, Calciumseifen oder
hydrophobierte Kieselsäuren an. Weitere Stoffe, die die genannten Effekte bewirken, stammen
aus den Gruppen der Antiausschwimmittel und der Thixotropiermittel und können chemisch als
Silikonöle (Dimethylpolysiloxane, Methylphenylpolysiloxane, Polyether-modifizierte
Methylalkylpolysiloxane), oligomere Titanate und Silane, Polyamine, Salze aus langkettigen
Polyaminen und Polycarbonsäuren, Amin/Amid-funktionelle Polyester bzw. Amin/Amid-
funktionelle Polyacrylate bezeichnet werden.
Zusatzmittel aus den genannten Stoffklassen sind kommerziell in ausgesprochener Vielfalt
erhältlich. Handelsprodukte, die im Rahmen des erfindungsgemäßen Verfahrens vorteilhaft als
Additiv zugesetzt werden können, sind beispielsweise Aerosil® 200 (pyrogene Kieselsäure,
Degussa), Bentone® SD-1, SD-2, 34, 52 und 57 (Bentonit, Rheox), Bentone® SD-3, 27 und 38
(Hectorit, Rheox), Tixogel® EZ 100 oder VP-A (organisch modifizierter Smectit, Südchemie),
Tixogel® VG, VP und VZ (mit QAV beladener Montmorillonit, Südchemie), Disperbyk® 161
(Blockcopolymer, Byk-Chemie), Borchigen® ND (sulfogruppenfreier Ionenaustauscher,
Borchers), Ser-Ad® FA 601 (Servo), Solsperse (aromatisches Ethoxylat, ICI), Surfynol®-Typen
(Air Products), Tamol®- und Triton®-Typen (Rohm & Haas), Texaphor® 963, 3241 und 3250
(Polymere, Henkel), Rilanit®-Typen (Henkel), Thixcin® E und R (Ricinusöl-Derivate, Rheox),
Thixatrol® ST und GST (Ricinusöl-Derivate, Rheox), Thixatrol® SR, SR 100, TSR und TSR 100
(Polyamid-Polymere, Rheox), Thixatrol® 289 (Polyester-Polymer, Rheox) sowie die
unterschiedlichen M-P-A®-Typen X, 60-X, 1078-X, 2000-X und 60-MS (organische
Verbindungen, Rheox).
Die genannten Hilfsmittel können in den Kernformkörpern je nach eingesetztem Material und
Aktivsubstanz in variierenden Mengen eingesetzt werden. Übliche Einsatzkonzentrationen für
die vorstehend genannten Antiabsetz-, Antiausschwimm-, Thioxotropier- und Dispergiermittel
liegen im Bereich von 0,5 bis 8,0 Gew.-%, vorzugsweise zwischen 1,0 und 5,0 Gew.-%, und
besonders bevorzugt zwischen 1,5 und 3,0 Gew.-%, jeweils bezogen auf die Gesamtmenge an
schmelzbarer Substanz und Aktivstoffen.
Besonders bevorzugte Emulgatoren sind im Rahmen der vorliegenden Erfindung Polyglycerinester,
insbesondere Ester von Fettsäuren mit Polyglycerinen. Diese bevorzugten Polyglycerinester lassen
sich durch die allgemeine Formel III beschreiben
in der R1 in jeder Glycerineinheit unabhängig voneinander für H oder einen Fettacylrest mit 8 bis 22
Kohlenstoffatomen, vorzugsweise mit 12 bis 18 Kohlenstoffatomen, und n für eine Zahl zwischen 2
und 15, vorzugsweise zwischen 3 und 10, steht.
Diese Polyglycerinester sind insbesondere mit den Polymerisationsgraden n = 2, 3, 4, 6 und 10
bekannt und kommerziell verfügbar. Da Stoffe der genannten Art auch in kosmetischen
Formulierungen weite Verbreitung finden, sind etliche dieser Substanzen auch in der INCI-
Nomenklatur klassifiziert (CTFA International Cosmetic Ingredient Dictionary and Handbook,
5th Edition, The Cosmetic, Toiletry and Fragrance Association, Washington, 1997. Dieses
kosmetische Standardwerk beinhaltet beispielsweise Informationen zu den Stichworten
POLYGLYCERYL-3-BEESWAX, POLYGLYCERYL-3-CETYL ETHER,
POLYGLYCERYL-4-COCOATE, POLYGLYCERYL-10-DECALINOLEATE, POLY
GLYCERYL-10-DECAOLEATE, POLYGLYCERYL-10-DECASTEARATE, POLY
GLYCERYL-2-DIISOSTEARATE, POLYGLYCERYL-3-DIISOSTEARATE, POLY
GLYCERYL-10-DIISOSTEARATE, POLYGLYCERYL-2-DIOLEATE, POLY-GLYCERYL-
3-DIOLEATE, POLYGLYCERYL-6-DIOLEATE, POLYGLYCERYL-10-DIOLEATE,
POLYGLYCERYL-3-DISTEARATE, POLYGLYCERYL-6-DISTEARATE,
POLYGLYCERYL-10-DISTEARATE, POLYGLYCERYL-10-HEPTAOLEATE, POLY
GYLCERYL-12-HYDROXYSTEARATE, POLYGLYCERYL-10-HEPTASTEARATE,
POLYGLYCERYL-6-HEXAOLEATE, POLYGLYCERYL-2-ISOSTEARATE, POLY
GLYCERYL-4-ISOSTEARATE, POLY-GLYCERYL-6-ISOSTEARATE, POLY
GLYCERYL-10-LAURATE, POLY-LYCERYLMETHACRYLATE, POLYGLYCERYL-10-
MYRISTATE, POLYGLYCERYL-2-OLEATE, POLYGLYCERYL-3-OLEATE,
POLYGLYCERYL-4-OLEATE, POLYGLYCERYL-6-OLEATE, POLYGLYCERYL-8-
OLEATE, POLYGLYCERYL-10-OLEATE, POLYGLYCERYL-6-PENTAOLEATE,
POLYGLYCERYL-10-PENTAOLEATE, POLYGLYCERYL-6-PENTASTEARATE,
POLYGLYCERYL-10-PENTASTEARATE, POLYGLYCERYL-2-SESQUI
IOSOSTEARATE, POLYGLYCERYL-2-SESQUIOLEATE, POLYGLYCERYL-2-
STEARATE, POLYGLYCERYL-3-STEARATE, POLYGLYCERYL-4-STEARATE,
POLYGLYCERYL-8-STEARATE, POLYGLYCERYL-10-STEARATE, POLY-GLYCERYL-
2-TETRAISOSTEARATE, POLYGLYCERYL-10-TETRAOLEATE, POLYGLYCERYL-2-
TETRASTEARATE, POLYGLYCERYL-2-TRIISOSTEARATE, POLYGLYCERYL-10-
TRIOLEATE, POLYGLYCERYL-6-TRISTEARATE. Die kommerziell erhältlichen Produkte
unterschiedlicher Hersteller, die im genannten Werk unter den vorstehend genannten
Stichwörtern klassifiziert sind, lassen sich im erfindungsgemäßen Verfahrensschritt b) vorteilhaft
als Emulgatoren einsetzen.
Eine weitere Gruppe von Emulgatoren, die in den Kernformkörpern Verwendung finden können,
sind substituierte Silicone, die mit Ethylen- bzw Propylenoxid umgesetzte Seitenketten tragen.
Solche Polyoxyalkylensiloxane können durch die allgemeine Formel IV beschrieben werden
in der jeder Rest R1 unabhängig voneinander für -CH3 oder eine Polyoxyethylen- bzw.
-propylengruppe -[CH(R2)-CH2-O]xH-Gruppe, R2 für -H oder -CH3, x für eine Zahl zwischen 1
und 100, vorzugsweise zwischen 2 und 20 und insbesondere unter 10, steht und n den
Polymerisationsgrad des Silikons angibt.
Optional können die genannten Polyoxyalkylensiloxane auch an den freien OH-Gruppen der
Polyoxyethylen- bzw Polyoxypropylen-Seitenketten verethert oder verestert werden. Das
unveretherte und unveresterte Polymer aus Dimethylsiloxan mit Polyoxyethylen und/oder
Polyoxypropylen wird in der INCI-Nomenklatur als DIMETHICONE COPOLYOL bezeichnet und
ist unter den Handeldnamen Abil® B (Goldschmidt), Alkasil® (Rhône-Poulenc), Silwet® (Union
Carbide) oder Belsil® DMC 6031 kommerziell verfügbar.
Das mit Essigsäure veresterte DIMETHICONE COPOLYOL ACETATE (beispielsweise Belsil®
DMC 6032, -33 und -35, Wacker) und der DIMETHICONE COPOLYOL BUTYL ETHER (bsp.
KF352A, Shin Etsu) sind im Rahmen der vorliegenden Erfindung ebenfalls als Emulgatoren
einsetzbar.
Bei den Emulgatoren gilt wie bereits bei den schmelzbaren Substanzen und den übrigen
Inhaltsstoffen, daß sie über einen breit variierenden Bereich eingesetzt werden können.
Üblicherweise machen Emulgatoren der genannten Art 1 bis 25 Gew.-%, vorzugsweise 2 bis 20 Gew.-%
uns insbesondere 5 bis 10 Gew.-% des Gewichts der Reinigungsmittelkomponente aus.
Wie bereits weiter oben erwähnt, lassen sich durch geeignete Wahl der Inhaltsstoffe der
Kernformkörper die physikalischen und chemischen Eigenschaften gezielt variieren. Werden
beispielsweise lediglich Inhaltsstoffe eingesetzt, die bei der Schmelztemperatur der Mischung
flüssig sind, so lassen sich leicht einphasige Mischungen herstellen, die sich durch besondere
Lagerstabilität auch im geschmolzenen Zustand auszeichnen. Der Zusatz von Feststoffen, wie
beispielsweise Farbpigmenten oder Stoffen mit höheren Schmelzpunkten, führt automatisch zu
zweiphasigen Mischungen, die aber ebenfalls eine ausgezeichnete Lagerstabilität und eine
äußerst geringe Neigung zur Auftrennung aufweisen.
Unabhängig von der Zusammensetzung der in Schritt a) des erfindungsgemäßen Verfahrens
hergestellten Kernformkörper sind solche Kernformkörper bevorzugt, die durch einen
Schmelzpunkt zwischen 50 und 80°C, vorzugsweise zwischen 52,5 und 75°C und insbesondere
zwischen 55 und 65°C gekennzeichnet sind.
Die Verarbeitung über den Zustand der Schmelze in Schritt a) ist aber erfindungsgemäß nicht an
das Gießen, d. h. das Eingießen und Erstarren in Formen, gebunden. Man kann Schmelzen
erfindungsgemäß auch in Kernformkörper überführen, indem man die Schmelze durch geeignete
Verfahren zu teilchenförmigem Material verarbeitet und diese Partikel nachfolgend zu
Kernformkörpern verpreßt. Erfindungsgemäße Verfahren, bei denen die Herstellung der
Kernformkörper durch Überführen einer Schmelze in teilchenförmiges Material und
nachfolgendes Verpressen erfolgt, sind daher weitere bevorzugte Ausführungsformen der
vorliegenden Erfindung.
Beim Einsatz schmelzbarer Substanzen als Inhaltsstoff der Kernformkörper können
partikelförmige Zubereitungen durch an sich bekannte Verfahren hergestellt werden, was im
Rahmen der vorliegenden Erfindung bevorzugt ist. Hierzu bieten sich insbesondere das
Verprillen, das Pastillieren oder das Verschuppen an.
Das erfindungsgemäß bevorzugt zur Herstellung verpreßbarer Partikel einzusetzende Verfahren,
das kurz als Prillen bezeichnet wird, umfaßt die Herstellung körniger Körper aus schmelzbaren
Stoffen, wobei die Schmelze aus den jeweiligen Inhaltsstoffen an der Spitze eines Turmes in
definierter Tröpfchengröße eingesprüht wird, im freien Fall erstarrt und die Prills am Boden des
Turmes als Granulat anfallen.
Als Kaltgasstrom können ganz allgemein sämtliche Gase eingesetzt werden, wobei die
Temperatur des Gases unter der Schmelztemperatur der Schmelze liegt. Um lange Fallstrecken
zu vermeiden, wird oft mit abgekühlten Gasen gearbeitet, beispielsweise mit tiefgekühlter Luft
oder gar mit flüssigem Stickstoff, der in die Sprühtürme eingedüst wird.
Die Korngröße der entstehenden Prills kann über die Wahl der Tröpfchengröße variiert werden,
wobei technisch einfach realisierbare Partikelgrößen im Bereich von 0,5 bis 2 mm, vorzugsweise
um 1 mm, liegen.
Eine erfindungsgemäß bevorzugte Verfahrensvariante sieht daher vor, daß zur Herstellung der
Kernformkörper a) eine Schmelze verprillt und nachfolgend verpreßt wird.
Ein Alternativverfahren zur Verprillung besteht in der Pastillierung. Eine weitere
Ausführungsform der vorliegenden Erfindung sieht daher als Teilschritt ein Verfahren zur
Herstellung pastillierter Reinigungsmittelkomponenten, vor, bei dem man eine Schmelze auf
gekühlte Pastillierteller dosiert.
Das Pastillieren umfaßt die Dosierung der Schmelze aus den jeweiligen Inhaltsstoffen auf ein
(gekühltes) Band oder rotierende, geneigte Teller, die eine Temperatur unterhalb der
Schmelztemperatur der Schmelze aufweisen und vorzugsweise unter Raumtemperatur abgekühlt
werden. Auch hier können Verfahrensvarianten durchgeführt werden, bei denen die
Pastillierteller tiefgekühlt sind. Hierbei müssen allerdings Maßnahmen gegen das
Aufkondensieren von Luftfeuchtigkeit getroffen werden.
Die Pastillierung liefert größere Partikel, die bei technisch üblichen Verfahren Größen zwischen
2 und 10 mm, vorzugsweise zwischen 3 und 6 mm aufweisen.
Eine weitere bevorzugte Verfahrensvariante ist daher dadurch gekennzeichnet, daß zur
Herstellung der Kernformkörper a) eine Schmelze pastilliert und nachfolgend verpreßt wird.
Als noch kostengünstigere Variante zur Herstellung partikelförmiger
Reinigungsmittelkomponenten der genannten Zusammensetzung aus Schmelzen bietet sich der
Einsatz von Kühlwalzen an. Ein weiterer Teilschritt der vorliegenden Erfindung ist daher ein
Verfahren zur Herstellung teilchenförmiger Reinigungsmittelkomponenten, bei dem man eine
Schmelze auf eine Kühlwalze aufträgt oder aufsprüht, die erstarrte Schmelze abschabt und falls
erforderlich zerkleinert. Der Einsatz von Kühlwalzen ermöglicht eine problemlose Einstellung
des gewünschten Partikelgrößenbereichs, der bei diesem Verfahren auch unterhalb 1 mm,
beispielsweise bei 200 bis 700 µm, liegen kann.
Der letztgenannte Verfahrensschritt, der dadurch gekennzeichnet ist, daß zur Herstellung der
Kernformkörper a) eine Schmelze verschuppt und nachfolgend verpreßt wird, ist ebenfalls
Bestandteil einer bevorzugten Verfahrensvariante.
Der verfahrenstechnische "Umweg der Herstellung von Prills, Pastillen oder Schuppen und die
nachfolgende Verpressung zu Kernformkörpern kann gezielt genutzt werden, um die
Zerfallscharakteristik der Kernformkörper zu steuern und dadurch die gesteuerte Freisetzung von
Inhaltsstoffen zu erreichen.
Bei Kernformkörpern, welche auf die genannte Art hergestellt werden, können gezielt
Lufteinschlüsse vorgesehen werden, wodurch das Korngefüge des fertigen Kernformkörpers
gelockert wird und dieser bei temperaturerhöhung im Wasch- oder reinigungsgang besser in
seine Bestandteile zerfällt. Ein weiter bevorzugtes erfindungsgemäßes Verfahren sieht daher vor,
daß Kernformkörper a) mit Lufteinschlüssen hergestellt werden, welche maximal das 0,8-fache,
vorzugsweise maximal das 0,75-fache und insbesondere maximal das 0,7-fache der Masse eines
volumen- und rezepturgleichen Schmelzkörpers besitzen.
Durch die Herstellung von Partikeln aus der Schmelze und die nachfolgende Verpressung
werden auf diese Weise Formkörper erhalten, die sich durch eine geringere Dichte auszeichnen.
Der Einbau von Lufteinschlüssen ist dabei verfahrenstechnisch beispielsweise durch die Wahl
der Korngröße und der teilchengrößenverteilung steuerbar. So hat es sich gezeigt, daß
Vorgemische mit niedriger Rieselfähigkeit und niedrigem Schüttgewicht bevorzugt zu
"luftreichen" Kernformkörpern verpreßt werden können. Dies kann noch zusätzlich dadurch
verstärkt werden, daß die zu verpressenden Prills, Pastillen oder Schuppen eine möglichst enge,
vorzugsweise monomodale, Partikelgrößenverteilung aufweisen. Partikel, die nicht kugelförmig
sind, sind bei dieser Verfahrensvariante besonders bevorzugt zu "luftreichen" Kernformkörpern
zu verpressen.
Eine andere Ausführungsform der vorliegenden Erfindung sieht vor, daß der Kernformkörper
erst verzögert gelöst wird, wozu die Desintegration des Kernformkörpers in seine Bestandteile
nach Möglichkeit vermieden werden soll. Hierzu sind Verfahren, die dadurch gekennzeichnet
sind, daß Kernformkörper a) ohne wesentliche Lufteinschlüsse hergestellt werden, welche
mindestens das 0,8-fache, vorzugsweise mindestens das 0,85-fache und insbesondere mindestens
das 0,9-fache der Masse eines volumen- und rezepturgleichen Schmelzkörpers besitzen,
bevorzugt.
Solche Formkörper lassen sich ebenfalls durch Überführen von Schmelzen in Partikel und
nachfolgendes Verpressen herstellen. Hierbei ist es bevorzugt, wenn das zu verpressende
Partikelgemisch ein möglichst hohes Schüttgewicht und eine gute Rieselfähigkeit besitzt.
Gleichmäßige Partikelformen (idealerweise Kugelform) und breite Partikelgrößenverteilungen
sind zur Herstellung schwerer löslicher Kernformköprer bevorzugt.
Bevorzugte Kernformkörper besitzen einen Gehalt an schmelzbaren Substanzen. Die
Zusammensetzung besonders bevorzugter Kernformkörper läßt sich noch genauer beschreiben.
In besonders bevorzugten erfindungsgemäßen Verfahren weist mindestens ein Kernformkörper
a) folgende Zusammensetzung auf:
- a) 10 bis 89,9 Gew.-% Tensid(e),
- b) 10 bis 89,9 Gew.-% schmelzbare Substanz(en) mit einem Schmelzpunkt oberhalb von 30°C,
- c) 0,1 bis 15 Gew.-% eines oder mehrerer Feststoffe,
- d) 0 bis 15 Gew.-% weiterer Wirk- und/oder Hilfsstoffe.
Alternativ sind ebenfalls besonders bevorzugte Verfahren dadurch gekennzeichnet, daß
mindestens ein Kernformkörper a) folgende Zusammensetzung aufweist:
- A) 10 bis 90 Gew.-% Tensid(e),
- B) 10 bis 90 Gew.-% Fettstoff(e),
- C) 0 bis 70 Gew.-% schmelzbare Substanz(en) mit einem Schmelzpunkt oberhalb von 30°C,
- D) 0 bis 15 Gew.-% weiterer Wirk- und/oder Hilfsstoffe.
Auch diese Mengenbereiche lassen sich für äußerst bevorzugte Kernformkörper weiter
eingrenzen. So sind insbesondere Verfahren bevorzugt, bei denen der Kernformkörper a) als
Inhaltsstoff i) bzw. I) 15 bis 80, vorzugsweise 20 bis 70, besonders bevorzugt 25 bis 60 und
insbesondere 30 bis 50 Gew.-% Tensid(e) enthält.
Auch Verfahren, bei denen der Kernformkörper a) als Inhaltsstoff ii) bzw. III) 15 bis 85,
vorzugsweise 20 bis 80, besonders bevorzugt 25 bis 75 und insbesondere 30 bis 70 Gew.-%
schmelzbare Substanz(en) enthält, sind bevorzugte Verfahrensvarianten.
Nicht zuletzt sind auch Verfahren bevorzugt, bei denen der Kernformkörper a) den Inhaltsstoff
iii) in Mengen von 0,15 bis 12,5, vorzugsweise von 0,2 bis 10, besonders bevorzugt von 0,25 bis
7,5 und insbesondere von 0,3 bis 5 Gew.-% enthält.
Besonders bevorzugt im Kernformkörper enthaltene Aktivsubstanzen stammen aus der Gruppe
der Tenside. Bevorzugte Wasch- und Reinigungsmittelformkörper enthalten weiterhin ein oder
mehrere Tensid(e). Hier können anionische, nichtionische, kationische und/oder amphotere
Tenside beziehungsweise Mischungen aus diesen eingesetzt werden. Bevorzugt sind aus
anwendungstechnischer Sicht für Waschmitteltabletten Mischungen aus anionischen und
nichtionischen Tensiden und für Reinigungsmitteltabletten nichtionische Tenside. Der
Gesamttensidgehalt der Formkörper (bezogen auf das Verfahrensendprodukt des
erfindungsgemäßen Verfahrens) liegt im Falle von Waschmitteltabletten bei 5 bis 60 Gew.-%,
bezogen auf das Formkörpergewicht, wobei Tensidgehalte über 15 Gew.-% bevorzugt sind,
während Reinigungsmitteltabletten für das maschinelle Geschirrspülen vorzugsweise unter
5 Gew.-% Tensid(e) enthalten.
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 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 4EO, 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.
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.
Außerdem können als weitere nichtionische Tenside auch Alkylglykoside der allgemeinen
Formel RO(G)x eingesetzt werden, in der R einen primären geradkettigen oder
methylverzweigten, 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
Glykoseeinheit mit 5 oder 6 C-Atomen, vorzugsweise für Glucose, steht. Der Oligomerisierungs
grad x, der die Verteilung von Monoglykosiden und Oligoglykosiden angibt, ist eine beliebige
Zahl zwischen 1 und 10; vorzugsweise liegt x bei 1,2 bis 1,4.
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.
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 (V),
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 (VI),
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 durch Umsetzung mit
Fettsäuremethylestern in Gegenwart eines Alkoxids als Katalysator in die gewünschten
Polyhydroxyfettsäureamide überführt werden.
Im Rahmen der vorliegenden Erfindung sind Verfahren bevorzugt, bei denen der
Kernformkörper a) als Inhaltsstoff i) bzw. I) anionische(s) und/oder nichtionische(s) Tensid(e),
vorzugsweise nichtionische(s) Tensid(e), enthält, wobei anwendungstechnische Vorteile aus
bestimmten Mengenverhältnissen, in denen die einzelnen Tensidklassen eingesetzt werden,
resultieren können.
Insbesondere bevorzugt sind erfindungsgemäße Verfahren, bei denen der bzw. die
Kernformkörper ein nichtionisches Tensid enthalten, das einen Schmelzpunkt oberhalb
Raumtemperatur aufweist. Demzufolge sind bevorzugte Verfahren dadurch gekennzeichnet, daß
der Kernformkörper a) als Inhaltsstoff i) bzw. I) nichtionische(s) Tensid(e) mit einem
Schmelzpunkt oberhalb von 20°C, vorzugsweise oberhalb von 25°C, besonders bevorzugt
zwischen 25 und 60°C und insbesondere zwischen 26,6 und 43,3°C, enthält.
Geeignete nichtionische Tenside, die Schmelz- bzw. Erweichungspunkte im genannten
Temperaturbereich aufweisen, sind beispielsweise schwachschäumende nichtionische Tenside,
die bei Raumtemperatur fest oder hochviskos sein können. Werden bei
Raumtemperaturhochviskose Niotenside eingesetzt, so ist bevorzugt, daß diese eine Viskosität
oberhalb 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 Gruppen der
alkoxylierten Niotenside, insbesondere der ethoxylierten primären Alkohole und Mischungen
dieser Tenside mit strukturell komplizierter aufgebauten Tensiden wie
Polyoxypropylen/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 Monohydroxyalkanol 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 hervorgegangen ist.
Ein besonders bevorzugtes bei Raumtemperatur festes, einzusetzendes Niotensid wird aus einem
geradkettigen Fettalkohol mit 16 bis 20 Kohlenstoffatomen (C16-20-Alkohol), vorzugsweise
einem C18-Alkohol und mindestens 12 Mol, vorzugsweise mindestens 15 Mol und insbesondere
mindestens 20 Mol Ethylenoxid gewonnen. Hierunter sind die sogenannten "narrow range
ethoxylates" (siehe oben) besonders bevorzugt.
Demnach sind besonders bevorzugte erfindungsgemäße Verfahren dadurch gekennzeichnet, daß
der Kernformkörper a) als Inhaltsstoff i) bzw. I) ethoxylierte(s) Niotensid(e), das/die aus C6-20-
Monohydroxyalkanolen oder C6-20-Alkylphenolen oder C16-20-Fettalkoholen und mehr als 12 Mol,
vorzugsweise mehr als 15 Mol und insbesondere mehr als 20 Mol Ethylenoxid pro Mol
Alkohol gewonnen wurde(n), enthält.
Das bei Raumtemperatur feste Niotensid besitzt vorzugsweise zusätzlich Propylenoxideinheiten
im Molekül. Vorzugsweise machen solche PO-Einheiten bis zu 25 Gew.-%, besonders bevorzugt
bis zu 20 Gew.-% und insbesondere bis zu 15 Gew.-% der gesamten Molmasse 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 bevorzugt mehr
als 50 Gew.-% und insbesondere mehr als 70 Gew.-% der gesamten Molmasse solcher
Niotenside aus. Bevorzugte Verfahren sind dadurch gekennzeichnet, daß der Kernformkörper a)
als Inhaltsstoff i) bzw. I) ethoxylierte und propoxylierte Niotenside enthalten, bei denen die
Propylenoxideinheiten im Molekül bis zu 25 Gew.-%, bevorzugt bis zu 20 Gew.-% und
insbesondere bis zu 15 Gew.-% der gesamten Molmasse des nichtionischen Tensids ausmachen,
enthält.
Weitere besonders bevorzugt einzusetzende Niotenside mit Schmelzpunkten oberhalb
Raumtemperatur enthalten 40 bis 70% eines Polyoxypropylen/Polyoxyethylen/Polyoxypropylen-
Blockpolymerblends, der 75 Gew.-% eines umgekehrten Block-Copolymers von Polyoxyethylen
und Polyoxypropylen mit 17 Mol Ethylenoxid und 44 Mol Propylenoxid und 25 Gew.-% eines
Block-Copolymers von Polyoxyethylen 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
beispielsweise unter dem Namen Poly Tergent® SLF-18 von der Firma Olin Chemicals
erhältlich.
Ein weiter bevorzugtes erfindungsgemäßes Verfahren ist dadurch gekennzeichnet, daß der
Kernformkörper a) als Inhaltsstoff i) bzw. I) nichtionische Tenside der Formel
R1O[CH2CH(CH3)O]x[CH2CH2O]y[CH2CH(OH)R2]
enthält, in der R1 für einen linearen oder verzweigten aliphatischen Kohlenwasserstoffrest mit 4
bis 18 Kohlenstoffatomen oder Mischungen hieraus steht, R2 einen linearen oder verzweigten
Kohlenwasserstoffrest 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 mindestens 15 steht.
Weitere bevorzugt einsetzbare Niotenside sind die endgruppenverschlossenen
Poly(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, gesättigte 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 Ethylenoxid- (R3 = H)
oder Propylenoxid- (R3 = CH3) Einheiten zu bilden, die in jedweder Reihenfolge
aneinandergefügt 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 Variationsbreite mit steigenden x-
Werten zunimmt und beispielsweise eine große Anzahl (EO)-Gruppen, kombiniert mit einer
geringen Anzahl (PO)-Gruppen einschließt, oder umgekehrt.
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. Besonders
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.
Faßt man die letztgenannten Aussagen zusammen, sind erfindungsgemäße Verfahren bevorzugt,
bei denen der Kernformkörper a) als Inhaltsstoff i) bzw. I) endgruppenverschlossenen
Poly(oxyalkylierten) Niotenside der Formel
R1O[CH2CH(R3)O]x[CH2]kCH(OH)[CH2]jOR2
enthält, 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, wobei Tenside des Typs
R1O[CH2CH(R3)O]xCH2CH(OH)CH2OR2
in denen x für Zahlen von 1 bis 30, vorzugsweise von I bis 20 und insbesondere von 6 bis 18
steht, besonders bevorzugt sind.
Im erfindungsgemäßen Verfahren können die Kernformkörper a) weitere Inhaltsstoffe enthalten,
wobei Verfahren bevorzugt sind, bei denen der Kernformkörper a) als Inhaltsstoff II) 12,5 bis 85,
vorzugsweise 15 bis 80, besonders bevorzugt 17,5 bis 75 und insbesondere 20 bis 70 Gew.-%
Fettstoff(e) enthält.
Unter Fettstoffen werden im Rahmen dieser Anmeldung bei Normaltemperatur (20°C) flüssige
bis feste Stoffe aus der Gruppe der Fettalkohole, der Fettsäuren und der Fettsäurederivate,
insbesondere der Fettsäureester, verstanden. Umsetzungsprodukte von Fettalkoholen mit
Alkylenoxiden sowie die Salze von Fettsäuren zählen im Rahmen der vorliegenden Anmeldung
zu den Tensiden (siehe oben) und sind keine Fettstoffe im Sinne der Erfindung. Als Fettstoffe
lassen sich erfindungsgemäß bevorzugt Fettalkohole und Fettalkoholgemische, Fettsäuren und
Fettsäuregemische, Fettsäureester mit Alkanolen bzw. Diolen bzw. Polyolen, Fettsäureamide,
Fettamine usw. einsetzen.
Bevorzugte Verfahren sind dabei dadurch gekennzeichnet, daß der Kernformkörper a) als
Inhaltsstoff II) einen oder mehrere Stoffe aus den Gruppen der Fettalkohole, der Fettsäuren und
der Fettsäureester enthält.
Als Fettalkohole werden beispielsweise die aus nativen fetten und Ölen zugänglichen Alkohole
1-Hexanol (Capronalkohol), 1-Heptanol (Önanthalkohol), 1-Octanol (Caprylalkohol), 1-Nonanol
(Pelargonalkohol), 1-Decanol (Caprinalkohol), 1-Undecanol, 10-Undecen-1-ol, 1-Dodecanol
(Laurylalkohol), 1-Tridecanol, 1-Tetradecanol (Myristylalkohol), 1-Pentadecanol, 1-
Hexadecanol (Cetylalkohol), 1-Heptadecanol, 1-Octadecanol (Stearylalkohol), 9-cis-Octadecen-
1-ol (Oleylalkohol), 9-trans-Octadecen-1-ol (Erucylalkohol), 9-cis-Octadecen-1,12-diol
(Ricinolalkohol), all-cis-9,12-Octadecadien-1-ol (Linoleylalkohol), all-cis-9,12,15-
Octadecatrien-1-ol (Linolenylalkohol), 1-Nonadecanol, 1-Eicosanol (Arachidylalkohol), 9-cis-
Eicosen-1-ol (Gadoleylalkohol), 5,8,11,14-Eicosatetraen-1-ol, 1-Heneicosanol, 1-Docosanol
(Behenylalkohol), 1-3-cis-Docosen-1-ol (Erucylalkohol), 1-3-trans-Docosen-1-ol
(Brassidylalkohol) sowie Mischungen dieser Alkohole eingesetzt. Erfindungsgemäß sind auch
Guerbetalkohole und Oxoalkohole, beispielsweise C13-15-Oxoalkohole oder Mischungen aus
C12-18-Alkoholen mit C12-14-Alkoholen problemlos als Fettstoffe einsetzbar. Selbstverständlich
können aber auch Alkoholgemische eingesetzt werden, beispielsweise solche wie die durch
Ethylenpolymerisation nach Ziegler hergestellten C16-18-Alkohole. Spezielle Beispiele für
Alkohole, die als Komponente b) eingesetzt werden können, sind die bereits obengenannten
Alkohole sowie Laurylalkohol, Palmityl- und Stearylalkohol und Mischungen derselben.
In besonders bevorzugten erfindungsgemäßen Verfahren enthält der Kernformkörper a) als
Inhaltsstoff II) einen oder mehrere C10-30-Fettalkohole, vorzugsweise C12-24-Fettalkohole unter
besonderer Bevorzugung von 1-Hexadecanol, 1-Octadecanol, 9-cis-Octadecen-1-ol, all-cis-9,12-
Octadecadien-1-ol, all-cis-9,12,15-Octadecatrien-1-ol, 1-Docosanol und deren Mischungen.
Als Fettstoff lassen sich auch Fettsäuren einsetzen. Diese werden technisch größtenteils aus
nativen Fetten und Ölen durch Hydrolyse gewonnen. Während die bereits im vergangenen
Jahrhundert durchgeführte alkalische Verseifung direkt zu den Alkalisalzen (Seifen) führte, wird
heute großtechnisch zur Spaltung nur Wasser eingesetzt, das die Fette in Glycerin und die freien
Fettsäuren spaltet. Großtechnisch angewendete Verfahren sind beispielsweise die Spaltung im
Autoklaven oder die kontinuierliche Hochdruckspaltung. Im Rahmen der vorliegenden
Erfindung als Fettstoff einsetzbare Carbonsäuren sind beispielsweise Hexansäure (Capronsäure),
Heptansäure (Önanthsäure), Octansäure (Caprylsäure), Nonansäure (Pelargonsäure), Decansäure
(Caprinsäure), Undecansäure usw.. Bevorzugt ist im Rahmen der vorliegenden Verbindung der
Einsatz von Fettsäuren wie Dodecansäure (Laurinsäure), Tetradecansäure (Myristinsäure),
Hexadecansäure (Palmitinsäure), Octadecansäure (Stearinsäure), Eicosansäure (Arachinsäure),
Docosansäure (Behensäure), Tetracosansäure (Lignocerinsäure), Hexacosansäure (Cerotinsäure),
Triacotansäure (Melissinsäure) sowie der ungesättigten Sezies 9c-Hexadecensäure
(Palmitoleinsäure), 6c-Octadecensäure (Petroselinsäure), 6t-Octadecensäure (Petroselaidinsäure),
9c-Octadecensäure (Ölsäure), 9t-Octadecensäure (Elaidinsäure), 9c,12c-Octadecadiensäure
(Linolsäure), 9t,12t-Octadecadiensäure (Linolaidinsäure) und 9c,12c,15c-Octadecatreinsäure
(Linolensäure). Selbstverständlich sind auch Tridecansäure, Pentadecansäure, Margarinsäure,
Nonadecansäure, Erucasäure, Elaeostearinsäure und Arachidonsäure einsetzbar. Aus
Kostengründen ist es bevorzugt, nicht die reinen Spezies einzusetzen, sondern technische
Gemische der einzelnen Säuren, wie sie aus der Fettspaltung zugänglich sind. Solche Gemische
sind beispielsweise Koskosölfettsäure (ca. 6 Gew.-% C8, 6 Gew.-% C10, 48 Gew.-% C12, 18 Gew.-%
C14, 10 Gew.-% C16, 2 Gew.-% C18, 8 Gew.-% C18', 1 Gew.-% C18''),
Palmkernölfettsäure (ca. 4 Gew.-% C 83475 00070 552 001000280000000200012000285918336400040 0002019959875 00004 833568, 5 Gew.-% C10, 50 Gew.-% C12, 15 Gew.-% C14, 7 Gew.-%
C16, 2 Gew.-% C18, 15 Gew.-% C18', 1 Gew.-% C18''), Talgfettsäure (ca. 3 Gew.-% C14, 26 Gew.-%
C16, 2 Gew.-% C16', 2 Gew.-% C17, 17 Gew.-% C18, 44 Gew.-% C18', 3 Gew.-% C18'', 1 Gew.-%
C18'''), gehärtete Talgfettsäure (ca. 2 Gew.-% C14, 28 Gew.-% C16, 2 Gew.-% C17, 63 Gew.-%
C18, 1 Gew.-% C18'), technische Ölsäure (ca. 1 Gew.-% C12, 3 Gew.-% C14, 5 Gew.-%
C16, 6 Gew.-% C16', 1 Gew.-% C17, 2 Gew.-% C18, 70 Gew.-% C18', 10 Gew.-% C18'', 0,5 Gew.-%
C18'''), technische Palmitin/Stearinsäure (ca. 1 Gew.-% C12, 2 Gew.-% C14, 45 Gew.-% C16, 2 Gew.-%
C17, 47 Gew.-% C18, 1 Gew.-% C18') sowie Sojabohnenölfettsäure (ca. 2 Gew.-% C14,
15 Gew.-% C16, 5 Gew.-% C18, 25 Gew.-% C18', 45 Gew.-% C18'', 7 Gew.-% C18''').
Als Fettsäureester lassen sich die Ester von Fettsäuren mit Alkanolen, Diolen oder Polyolen
einsetzen, wobei Fettsäurepolyolester bevorzugt sind. Als Fettsäurepolyolester kommen Mono-
bzw. Diester von Fettsäuren mit bestimmten Polyolen in Betracht. Die Fettsäuren, die mit den
Polyolen verestert werden, sind vorzugsweise gesättigte oder ungesättigte Fettsäuren mit 12 bis
18 C-Atomen, beispielsweise Laurinsäure, Myristinsäure, Palmitinsäure oder Stearinsäure,
wobei bevorzugt die technisch anfallenden Gemische der Fettsäuren verwendet werden,
beispielsweise die von Kokos-, Palmkern- oder Talgfett abgeleiteten Säuregemische.
Insbesondere Säuren oder Gemische von Säuren mit 16 bis 18 C-Atomen wie beispielsweise
Talgfettsäure sind zur Veresterung mit den mehrwertigen Alkoholen geeignet. Als Polyole, die
mit den vorstehend genannten Fettsäuren verestert werden, kommen im Rahmen der
vorliegenden Erfindung Sorbitol, Trimethylolpropan, Neopentylglycol, Ethylenglycol,
Polyethylenglycole, Glycerin und Polyglycerine in Betracht.
Bevorzugte Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung sehen vor, daß als Polyol, das mit
Fettsäure(n) verestert wird, Glycerin verwendet wird. Demzufolge sind erfindungsgemäße
Reinigungsmittelkomponenten bevorzugt, die als Inhaltsstoff b) einen oder mehrerer Fettstoffe
aus der Gruppe der Fettalkohole und Fettsäureglyceride enthalten. Besonders bevorzugte
Reinigungsmittelkomponente enthalten als Komponente b) eines Fettstoffs aus der Gruppe der
Fettalkohole und Fettsäuremonoglyceride. Beispiele für solche bevorzugt eingesetzten Fettstoffe
sind Glycerin-monostearinsäureester bzw. Glycerin-monopalmitinsäureester.
Verfahren, in denen der Kernformkörper a) als Inhaltsstoff ii) bzw. III) einen oder mehrere
Stoffe mit einem Schmelzbereich zwischen 30 und 100°C, vorzugsweise zwischen 40 und 80°C
und insbesondere zwischen 50 und 75°C, enthält, sind erfindungsgemäß besonders bevorzugt.
Die entsprechenden Stoffklassen wurden weiter oben ausführlich beschrieben. Besonders
bevorzugt sind hierbei Verfahren, die dadurch gekennzeichnet sind, daß der Kernformkörper a)
als Inhaltsstoff ii) bzw. III) mindestens ein Paraffinwachs mit einem Schmelzbereich von 30°C
bis 65°C enthält.
Im falle lösebeschleunigter Kernformkörper sind erfindungsgemäße Verfahren bevorzugt, bei
denen der Kernformkörper a) als Inhaltsstoff ii) bzw. III) mindestens einen Stoff aus der Gruppe
der Polyethylenglycole (PEG) und/oder Polypropylenglycole (PPG) enthält. Auch die Vertreter
dieser Substanzklassen wurden weiter oben ausführlich beschrieben.
Als weitere Inhaltsstoffe können die bevorzugten Kernformkörper zusätzliche Wirk- und
Hilfsstoffe enthalten. Verfahren, die dadurch gekennzeichnet sind, daß der Kernformkörper a)
als Inhaltsstoff iv) bzw. IV) weitere Wirk- und/oder Hilfsstoffe aus den Gruppen der Farbstoffe,
Duftstoffe, Antiabsetzmittel, Schwebemittel, Antiausschwimmittel, Thixotropiermittel und
Dispergierhilfsmittel in Mengen von 0 bis 10 Gew.-%, vorzugsweise von 0,25 bis 7,5 Gew.-%,
besonders bevorzugt von 0,5 bis 5 Gew.-% und insbesondere von 0,75 bis 2,5 Gew.-%, enthält,
sind dabei bevorzugt.
Unabhängig von den eingesetzten Inhaltsstoffen und vom Herstellungsweg der Kernformkörper
sind erfindungsgemäße Verfahren bevorzugt, bei denen der Kernformkörper a) einen
Schmelzpunkt zwischen 50 und 80°C, vorzugsweise zwischen 52,5 und 75°C und insbesondere
zwischen 55 und 65°C aufweist.
Wie bereits mehrfach erwähnt, können sowohl mehrere Kernformkörper als auch mehrere
Vorgemische zu den Verfahrensendprodukten des erfindungsgemäßen Verfahrens verpreßt
werden, indem Schritt e) des erfindungsgemäßen Verfahrens - die optionale Wiederholung der
Schritte c) und d) - ausgeführt wird. Unabhängig davon, ob der Basisformkörper ein- oder
mehrphasig ist und unabhängig von der Zahl der in den Verfahrensendprodukten enthaltenen
Kernformkörper sind Verfahren bevorzugt, bei denen das Gewichtsverhältnis von gesamtem
Formkörper zu der Summe der Massen aller im Formkörper enthaltenen Kernformkörper im
Bereich von 1 : 1 bis 100 : 1, vorzugsweise von 2 : 1 bis 80 : 1, besonders bevorzugt von 3 : 1 bis 50 : 1
und insbesondere von 4 : 1 bis 30 : 1 liegt.
Besondere optische Differenzierungsmöglichkeiten sind gegeben, wenn mindestens ein
Kernformkörper von außen sichtbar ist. Entsprechende erfindungsgemäße Verfahren, die
dadurch gekennzeichnet sind, daß die Oberfläche mindestens eines Kernformkörpers von außen
sichtbar ist und die Summe aller Sichtbaren Oberflächen aller im Formkörper enthaltenen
Kernformkörper 1 bis 25%, vorzugsweise 2 bis 20%, besonders bevorzugt 3 bis 15% und
insbesondere 4 bis 10% der Gesamtoberfläche des Formkörpers ausmacht, sind besonders
bevorzugte Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung.
Der/Die Kernformkörper und das/die Vorgemisch(e) sind vorzugsweise optisch unterscheidbar
eingefärbt. Neben der optischen Differenzierung können anwendungstechnische Vorteile durch
unterschiedliche Löslichkeiten der verschiedenen Formkörperbereiche erzielt werden. So sind
erfindungsgemäße Verfahren bevorzugt, bei denen sich mindestens ein Kernformkörper
schneller löst als der Basisformkörper. Umgekehrt sind auch Verfahren bevorzugt, bei denen
sich mindestens ein Kernformkörper langsamer löst als der Basisformkörper. Durch
Inkorporation bestimmter Bestandteile kann einerseits die Löslichkeit der Kernformkörper
gezielt beschleunigt werden, andererseits kann die Freisetzung bestimmter Inhaltsstoffe aus dem
Kernformkörper zu Vorteilen im Wasch- bzw. Reinigungsprozeß führen. Inhaltsstoffe, die
bevorzugt zumindest anteilig im Kernformkörper lokalisiert sind, sind beispielsweise die weiter
unten beschriebenen Desintegrationshilfsmittel, Tenside, Enzyme, soil-release-Polymere,
Gerüststoffe, Bleichmittel, Bleichaktivatoren, Bleichkatalysatoren, optischen Aufheller
Silberschutzmittel usw..
Es folgt eine Darstellung der bevorzugten Inhaltsstoffe der Verfahrensendprodukte des
erfindungsgemäßen Verfahrens.
Im Rahmen der vorliegenden Erfindung bevorzugte Wasch- und Reinigungsmittelformkörper
enthalten Gerüststoffe in Mengen von 1 bis 100 Gew.-%, vorzugsweise von 5 bis 95 Gew.-%,
besonders bevorzugt von 10 bis 90 Gew.-% und insbesondere von 20 bis 85 Gew.-%, jeweils
bezogen auf das Gewichts des gesamten Formkörpers.
In den erfindungsgemäß hergestellten Wasch- und Reinigungsmittelformkörpern 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 . yH2O, 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.
Im Rahmen der vorliegenden Erfindung bevorzugt nach dem erfindungsgemäßen Verfahren
hergestellte Wasch- und Reinigungsmittelformkörper sind dadurch gekennzeichnet, daß sie
Silikat(e), vorzugsweise Alkalisilikate, besonders bevorzugt kristalline oder amorphe
Alkalidisilikate, in Mengen von 10 bis 60 Gew.-%, vorzugsweise von 15 bis 50 Gew.-% und
insbesondere von 20 bis 40 Gew.-%, jeweils bezogen auf das Gewicht des Formkörpers,
enthalten.
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 Mischungen
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)SiO2 . (3,5-5,5)H2O
beschrieben werden kann. Der Zeolith kann dabei sowohl als Gerüststoff in einem granularen
Compound eingesetzt, als auch zu einer Art "Abpuderung" der gesamten zu verpressenden
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 Counter) auf und enthalten vor
zugsweise 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.
Unter der Vielzahl der kommerziell erhältlichen Phosphate haben die Alkalimetallphosphate
unter besonderer Bevorzugung von Pentanatrium- bzw. Pentakaliumtriphosphat (Natrium- bzw.
Kaliumtripolyphosphat) in der Wasch- und Reinigungsmittel-Industrie die größte Bedeutung.
Alkalimetallphosphate ist dabei die summarische Bezeichnung für die Alkalimetall-
(insbesondere Natrium- und Kalium-)-Salze der verschiedenen Phosphorsäuren, bei denen man
Metaphosphorsäuren (HPO3)n und Orthophosphorsäure H3PO4 neben höhermolekularen
Vertretern unterscheiden kann. Die Phosphate vereinen dabei mehrere Vorteile in sich: Sie
wirken als Alkaliträger, verhindern Kalkbeläge auf Maschinenteilen bzw. Kalkinkrustationen 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 Natronlauge auf einen pH-Wert von 4,5
eingestellt und die Maische versprüht wird. Kaliumdihydrogenphosphat (primäres oder
einbasiges Kaliumphosphat, Kaliumbiphosphat, KDP), KH2PO4, ist ein weißes Salz der Dichte
2,33 gcm-3, hat einen Schmelzpunkt 253° [Zersetzung 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
5H2O) und 12 Mol. Wasser (Dichte 1,52 gcm-3, Schmelzpunkt 35° unter Verlust von 5H2O), 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 hergestellt. 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 (Zersetzung),
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 hergestellt. Trikaliumphosphat (tertiäres
oder dreibasiges Kaliumphosphat), K3PO4, ist ein weißes, 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 Erhitzen von Thomasschlacke mit Kohle und Kaliumsulfat.
Trotz des höheren Preises werden in der Reinigungsmittel-Industrie die leichter löslichen, daher
hochwirksamen, Kaliumphosphate 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 Erhitzen von
Dinatriumphosphat auf < 200° oder indem man Phosphorsäure mit Soda im stöchiometrischem
Verhältnis umsetzt und die Lösung durch Versprühen 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. Kaliummetaphosphate
und kettenförmige 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 Phosphate bezeichnet.
Das technisch wichtige Pentanatriumtriphosphat, Na5P3O10 (Natriumtripolyphosphat), ist ein
wasserfrei oder mit 6H2O kristallisierendes, nicht hygroskopisches, weißes, wasserlösliches Salz
der allgemeinen Formel NaO-[P(O)(ONa)-O]n-Na mit n = 3. In 100 g Wasser 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 entwässert. Ähnlich wie Grahamsches Salz und
Natriumdiphosphat löst Pentanatriumtriphosphat viele unlösliche Metall-Verbindungen (auch
Kalkseifen usw.). Pentakaliumtriphosphat, 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 + 2KOH → Na3K2P3O10 + H2O
(NaPO3)3 + 2KOH → Na3K2P3O10 + H2O
Diese sind erfindungsgemäß genau wie Natriumtripolyphosphat, Kaliumtripolyphosphat oder
Mischungen aus diesen beiden einsetzbar; auch Mischungen aus Natriumtripolyphosphat und
Natriumkaliumtripolyphosphat oder Mischungen aus Kaliumtripolyphosphat und
Natriumkaliumtripolyphosphat oder Gemische aus Natriumtripolyphosphat und
Kaliumtripolyphosphat und Natriumkaliumtripolyphosphat sind erfindungsgemäß einsetzbar.
Im Rahmen der vorliegenden Erfindung bevorzugte Verfahren sind dadurch gekennzeichnet, daß
die Verfahrensendprodukte Phosphat(e), vorzugsweise Alkalimetallphosphat(e), besonders
bevorzugt Pentanatrium- bzw. Pentakaliumtriphosphat (Natrium- bzw. Kaliumtripolyphosphat),
in Mengen von 20 bis 80 Gew.-%, vorzugsweise von 25 bis 75 Gew.-% uns insbesondere von 30
bis 70 Gew.-%, jeweils bezogen auf das Gewicht des Basisformkörpers, enthalten.
Als weitere Bestandteile können Alkaliträger zugegen sein. Als Alkaliträger gelten
beispielsweise Alkalimetallhydroxide, Alkalimetallcarbonate, Alkalimetallhydrogencarbonate,
Alkalimetallsesquicarbonate, die genannten Alkalisilikate, Alkalimetasilikate, und Mischungen
der vorgenannten Stoffe, wobei im Sinne dieser Erfindung bevorzugt die Alkalicarbonate,
insbesondere Natriumcarbonat, Natriumhydrogencarbonat oder Natriumsesquicarbonat
eingesetzt werden. Besonders bevorzugt ist ein Buildersystem enthaltend eine Mischung aus
Tripolyphosphat und Natriumcarbonat. Ebenfalls besonders bevorzugt ist ein Buildersystem
enthaltend eine Mischung aus Tripolyphosphat und Natriumcarbonat und Natriumdisilikat.
In besonders bevorzugten Verfahren enthält das Verfahrensendprodukt Carbonat(e) und/oder
Hydrogencarbonat(e), vorzugsweise Alkalicarbonate, besonders bevorzugt Natriumcarbonat, in
Mengen von 5 bis 50 Gew.-%, vorzugsweise von 7,5 bis 40 Gew.-% und insbesondere von 10
bis 30 Gew.-%, jeweils bezogen auf das Gewicht des Endprodukts.
Als organische Cobuilder können in den erfindungsgemäß hergestellten Wasch- und
Reinigungsmittelformkörpern insbesondere Polycarboxylate/Polycarbonsäuren, 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 Natriumsalze
einsetzbaren Polycarbonsäuren, wobei unter Polycarbonsäuren solche Carbonsäuren verstanden
werden, die mehr als eine Säurefunktion tragen. Beispielsweise sind dies Citronensäure,
Adipinsäure, Bernsteinsäure, Glutarsäure, Äpfelsäure, Weinsäure, Maleinsäure, Fumarsäure,
Zuckersäuren, Aminocarbonsäuren, Nitrilotriessigsäure (NTA), 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.
Auch die Säuren an sich können eingesetzt werden. Die Säuren besitzen neben ihrer
Builderwirkung 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 70000 g/mol.
Bei den für polymere Polycarboxylate angegebenen Molmassen handelt es sich im Sinne dieser
Schrift um gewichtsmittlere Molmassen Mw der jeweiligen Säureform, die grundsätzlich mittels
Gelpermeationschromatographie (GPC) bestimmt wurden, wobei ein UV-Detektor eingesetzt
wurde. Die Messung erfolgte dabei gegen einen externen Polyacrylsäure-Standard, der aufgrund
seiner strukturellen Verwandtschaft mit den untersuchten Polymeren 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 20000 g/mol aufweisen. Aufgrund ihrer überlegenen Löslichkeit können aus dieser Gruppe
wiederum die kurzkettigen Polyacrylate, die Molmassen von 2000 bis 10000 g/mol, und
besonders bevorzugt von 3000 bis 5000 g/mol, aufweisen, bevorzugt sein.
Geeignet sind weiterhin copolymere Polycarboxylate, insbesondere solche der Acrylsäure mit
Methacrylsäure und der Acrylsäure oder Methacrylsäure mit Maleinsäure. Als besonders
geeignet haben sich Copolymere der Acrylsäure mit Maleinsäure erwiesen, die 50 bis 90 Gew.-%
Acrylsäure und 50 bis 10 Gew.-% Maleinsäure enthalten. Ihre relative Molekülmasse,
bezogen auf freie Säuren, beträgt im allgemeinen 2000 bis 70000 g/mol, vorzugsweise 20000
bis 50000 g/mol und insbesondere 30000 bis 40000 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 enthalten.
Insbesondere bevorzugt sind auch biologisch abbaubare Polymere aus mehr als zwei
verschiedenen Monomereinheiten, beispielsweise solche, die als Monomere Salze der Acrylsäure
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 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 Polyasparaginsäuren
bzw. deren Salze und Derivate, die neben Cobuilder-Eigenschaften auch eine
bleichstabilisierende Wirkung aufweisen.
Weitere geeignete Buildersubstanzen sind Polyacetale, welche durch Umsetzung von
Dialdehyden mit Polyolcarbonsäuren, welche 5 bis 7 C-Atome und mindestens 3
Hydroxylgruppen aufweisen, erhalten werden können. Bevorzugte Polyacetale werden aus
Dialdehyden 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 enzymkatalysierten
Verfahren durchgeführt werden. Vorzugsweise handelt es sich um Hydrolyseprodukte mit
mittleren Molmassen im Bereich von 400 bis 500000 g/mol. Dabei ist ein Polysaccharid 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 Poly
saccharids im Vergleich zu Dextrose, welche ein DE von 100 besitzt, ist. Brauchbar sind sowohl
Maltodextrine mit einem DE zwischen 3 und 20 und Trockenglucosesirupe mit einem DE
zwischen 20 und 37 als auch sogenannte Gelbdextrine und Weißdextrine mit höheren
Molmassen im Bereich von 2000 bis 30000 g/mol.
Bei den oxidierten Derivaten derartiger Dextrine handelt es sich um deren Umsetzungsprodukte
mit Oxidationsmitteln, welche in der Lage sind, mindestens eine Alkoholfunktion des
Saccharidrings zur Carbonsäurefunktion zu oxidieren. Ebenfalls geeignet 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
Ethylendiamindisuccinat, 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
Glycerintrisuccinate. Geeignete Einsatzmengen liegen in zeolithhaltigen und/oder silicathaltigen
Formulierungen bei 3 bis 15 Gew.-%.
Weitere brauchbare organische Cobuilder sind beispielsweise acetylierte Hydroxycarbonsäuren
bzw. deren Salze, welche gegebenenfalls auch in Lactonform vorliegen können und welche
mindestens 4 Kohlenstoffatome und mindestens eine Hydroxygruppe sowie maximal zwei
Säuregruppen enthalten.
Eine weitere Substanzklasse mit Cobuildereigenschaften stellen die Phosphonate dar. Dabei
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 Homologe
in Frage. Sie werden vorzugsweise in Form 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 verwendet. Die
Aminoalkanphosphonate besitzen zudem ein ausgeprägtes Schwermetallbindevermögen.
Dementsprechend kann es, insbesondere wenn die Mittel auch Bleiche enthalten, 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 Erdalkaliionen
auszubilden, als Cobuilder eingesetzt werden.
Die Menge an Gerüststoff beträgt üblicherweise zwischen 10 und 70 Gew.-%, vorzugsweise
zwischen 15 und 60 Gew.-% und insbesondere zwischen 20 und 50 Gew.-%. Wiederum ist die
Menge an eingesetzten Buildern abhängig vom Verwendungszweck, so daß
Bleichmitteltabletten höhere Mengen an Gerüststoffen aufweisen können (beispielsweise
zwischen 20 und 70 Gew.-%, vorzugsweise 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.-%).
In bevorzugten Verfahren enthalten die hergestellten Wasch- und Reinigungsmittelformkörper
weiterhin ein oder mehrere Tensid(e). Hier können anionische, nichtionische, kationische
und/oder amphotere Tenside beziehungsweise Mischungen aus diesen eingesetzt werden.
Bevorzugt sind aus anwendungstechnischer Sicht für Waschmitteltabletten Mischungen aus
anionischen und nichtionischen Tensiden und für Reinigungsmitteltabletten nichtionische
Tenside. Der Gesamttensidgehalt der Formkörper liegt - wie bereits erwähnt - im Falle von
Waschmitteltabletten bei 5 bis 60 Gew.-%, bezogen auf das Formkörpergewicht, wobei
Tensidgehalte über 15 Gew.-% bevorzugt sind, während Reinigungsmitteltabletten für das
maschinelle Geschirrspülen vorzugsweise unter 5 Gew.-% Tensid(e) enthalten.
Im Rahmen der vorliegenden Erfindung sind zur Herstellung von Waschmitteltabletten
Verfahren bevorzugt, bei denen anionische(s) und nichtionische(s) Tensid(e) im Kernformkörper
und/oder im teilchenförmigen Vorgemisch eingesetzt werden, wobei anwendungstechnische
Vorteile aus bestimmten Mengenverhältnissen, in denen die einzelnen Tensidklassen eingesetzt
werden, resultieren können.
So sind beispielsweise Verfahren besonders bevorzugt, bei denen das Verhältnis von
Aniontensid(en) zu Niotensid(en) in den Verfahrensendprodukten 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 Verfahren, bei denen die Wasch- und Reinigungsmittelformkörper 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 Formkörpergewicht, enthalten.
Es kann aus anwendungstechnischer Sicht Vorteile haben, wenn bestimmte Tensidklassen in
einigen Phasen der Wasch- und Reinigungsmittelformkörper 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
Tensiden ist.
Umgekehrt kann aber auch durch den Gehalt einzelner Phasen oder des gesamten Formkörpers,
d. h. aller Phasen, an bestimmten Tensiden ein positiver Effekt erzielt werden. Das Einbringen
der oben beschriebenen Alkylpolyglycoside hat sich dabei als vorteilhaft erwiesen, so daß
Wasch- und Reinigungsmittelformkörper bevorzugt sind, in denen mindestens eine Phase der
Formkörper Alkylpolyglycoside enthält.
Ähnlich wie bei den nichtionischen Tensiden können auch aus dem Weglassen von anionischen
Tensiden aus einzelnen oder allen Phasen Wasch- und Reinigungsmittelformkörper resultieren,
die sich für bestimmte Anwendungsgebiete besser eignen. Es sind daher im Rahmen der
vorliegenden Erfindung auch Wasch- und Reinigungsmittelformkörper herstellbar, bei denen
mindestens eine Phase der Formkörper frei von anionischen Tensiden ist.
Wie bereits erwähnt, beschränkt sich der Einsatz von Tensiden bei Reinigungsmitteltabletten für
das maschinelle Geschirrspülen vorzugsweise auf den Einsatz nichtionischer Tenside in geringen
Mengen. Im Rahmen der vorliegenden Erfindung bevorzugt als Reinigungsmitteltabletten
herstellbare Wasch- und Reinigungsmittelformkörper sind dadurch gekennzeichnet, daß die
Summe aller eingesetzten teilchenförmigen Vorgemische 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 aller Vorgemische,
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 Bedeutung. Mit besonderem
Vorzug enthalten die erfindungsgemäßen Reinigungsmittelformkörper für das maschinellen
Geschirrspülen nichtionische Tenside, insbesondere nichtionische Tenside aus der Gruppe der
alkoxylierten Alkohole. Als nichtionische Tenside werden vorzugsweise alkoxylierte, vorteilhaf
terweise 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 Alko
holrest linear oder bevorzugt in 2-Stellung methylverzweigt sein kann bzw. lineare und me
thylverzweigte 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 angegebenen Ethoxylierungsgrade stellen statistische Mittelwerte dar, die für ein
spezielles Produkt eine ganze oder eine gebrochene Zahl sein können. Bevorzugte Alko
holethoxylate weisen eine eingeengte Homologenverteilung auf (narrow range ethoxylates,
NRE). Zusätzlich zu diesen nichtionischen Tensiden können auch Fettalkohole mit mehr als 12 EO
eingesetzt werden. Beispiele hierfür sind Talgfettalkohol mit 14 EO, 25 EO, 30 EO oder
40 EO.
Um den Zerfall hochverdichteter Formkörper zu erleichtern, ist es möglich,
Desintegrationshilfsmittel, sogenannte Tablettensprengmittel, im erfindungsgemäßen Verfahren
einzusetzen, um die Zerfallszeiten 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
Pharmaka in resorbierbarer Form sorgen.
Diese Stoffe, die auch aufgrund ihrer Wirkung als "Spreng"mittel bezeichnet werden, vergrößern
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 Desintegrationshilfsmittel 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. modifizierte
Naturstoffe wie Cellulose und Stärke und ihre Derivate, Alginate oder Casein-Derivate.
Bevorzugte Wasch- und Reinigungsmittelformkörper 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. Enthält nur der
Basisformkörper Desintegratzionshilfsmittel, so beziehen sich die genannten Angaben nur auf
das Gewicht des Basisformkörpers.
Als bevorzugte Desintegrationsmittel werden im Rahmen der vorliegenden Erfindung
Desintegrationsmittel auf Cellulosebasis eingesetzt, so daß bevorzugte Wasch- und
Reinigungsmittelformkörper 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
haben demzufolge durchschnittliche Molmassen von 50.000 bis 500.000. Als
Desintegrationsmittel 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 wurden. 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
Alkalicellulosen, Carboxymethylcellulose (CMC), Celluloseester und -ether sowie
Aminocellulosen. Die genannten Cellulosederivate werden vorzugsweise nicht allein als
Desintegrationsmittel 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 reine
Cellulose eingesetzt, die frei von Cellulosederivaten ist.
Die als Desintegrationshilfsmittel eingesetzte Cellulose wird vorzugsweise nicht in feinteiliger
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 cogranulierter
Form enthalten, werden in den deutschen Patentanmeldungen DE 197 09 991 (Stefan Herzog)
und DE 197 10 254 (Henkel) sowie der internationalen Patentanmeldung WO 98/40463 (Henkel)
beschrieben. Diesen Schriften sind auch nähere Angaben zur Herstellung granulierter,
kompaktierter oder cogranulierter Cellulosesprengmittel zu entnehmen. 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 Cellulosebasis 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 Komponente
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 Cellulosen liefert die
mikrokristallinen Cellulosen, die Primärteilchengrößen von ca. 5 µm aufweisen und
beispielsweise zu Granulaten mit einer mittleren Teilchengröße von 200 µm kompaktierbar sind.
Im Rahmen der vorliegenden Erfindung bevorzugte Verfahren sind dadurch gekennzeichnet, daß
die mit ihnen hergestellten Wasch- und Reinigungsmittelformkörper 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 Formkörpergewicht enthalten.
Die erfindungsgemäß hergestellten Wasch- und Reinigungsmittelformkörper können darüber
hinaus sowohl im Basisformkörper als auch im Kernformkörper ein gasentwickelndes
Brausesystem enthalten. Das gasentwickelnde Brausesystem kann aus einer einzigen Substanz
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, Sauerstoff 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 Acidifizierungsmittel, das geeignet ist, aus den
Alkalimetallsalzen in wäßrige Lösung Kohlendioxid freizusetzen.
Bei den Alkalimetallcarbonaten bzw. -hydrogencarbonaten sind die Natrium- und Kaliumsalze
aus Kostengründen gegenüber den anderen Salzen deutlich bevorzugt. Selbstverständlich müssen
nicht die betreffenden reinen Alkalimetallcarbonate bzw. -hydrogencarbonate eingesetzt werden;
vielmehr können Gemische unterschiedlicher Carbonate 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
Alkalimetallcarbonats oder -hydrogencarbonats sowie 1 bis 15, vorzugsweise 2 bis 12 und
insbesondere 3 bis 10 Gew.-% eines Acidifizierungsmittels, jeweils bezogen auf den gesamten
Formkörper, eingesetzt.
Als Acidifizierungsmittel, die aus den Alkalisalzen in wäßriger Lösung Kohlendioxid freisetzen,
sind beispielsweise Borsäure sowie Alkalimetallhydrogensulfate,
Alkalimetalldihydrogenphosphate und andere anorganische Salze einsetzbar. Bevorzugt werden
allerdings organische Acidifizierungsmittel verwendet, wobei die Citronensäure ein besonders
bevorzugtes Acidifizierungsmittel ist. Einsetzbar sind aber auch insbesondere die anderen festen
Mono-, Oligo- und Polycarbonsäuren. Aus dieser Gruppe wiederum bevorzugt sind Weinsäure,
Bernsteinsäure, Malonsäure, Adipinsäure, Maleinsäure, Fumarsäure, Oxalsäure sowie
Polyacrylsäure. Organische Sulfonsäuren wie Amidosulfonsäure sind ebenfalls einsetzbar.
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 Adipinsäure (max. 33 Gew.-%).
Bevorzugt sind im Rahmen der vorliegenden Erfindung als Verfahrensendprodukte Wasch- und
Reingungsmittelformkörper, bei denen als Acidifizierungsmittel im Brausesystem ein Stoff aus
der Gruppe der organischen Di-, Tri- und Oligocarbonsäuren bzw. Gemische aus diesen
eingesetzt werden.
Neben den genannten Bestandteilen Builder, Tensid und Desintegrationshilfsmittel, können die
erfindungsgemäß hergestellten Wasch- und Reinigungsmittelformkörper weitere in Wasch- und
Reinigungsmittel übliche Inhaltsstoffe aus der Gruppe der Bleichmittel, Bleichaktivatoren,
Farbstoffe, Duftstoffe, optischen Aufheller, Enzyme, Schauminhibitoren, Silikonöle,
Antiredepositionsmittel, Vergrauungsinhibitoren, Farbübertragungsinhibitoren und
Korrosionsinhibitoren enthalten.
Unter den als Bleichmittel dienenden, in Wasser H2O2 liefernden Verbindungen hat das
Natriumpercarbonat besondere Bedeutung. Weitere brauchbare Bleichmittel sind beispielsweise
Natriumperborattetrahydrat und das Natriumperboratmonohydrat, Peroxypyrophosphate,
Citratperhydrate sowie H2O2 liefernde persaure Salze oder Persäuren, wie Perbenzoate,
Peroxophthalate, Diperazelainsäure, Phthaloiminopersäure oder Diperdodecandisäure.
Erfindungsgemäße Reinigungsmittel können auch Bleichmittel aus der Gruppe der organischen
Bleichmittel enthalten. 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-Phthalimido-peroxycapronsäure [Phthaloiminoperoxyhexansäure (PAP)],
o-Carboxybenzamido-peroxycapronsäure, N-nonenylamidoperadipinsäure und N-
nonenylamidopersuccinate, und (c) aliphatische und araliphatische Peroxydicarbonsäuren, wie
1,12-Diperoxycarbonsäure, 1,9-Diperoxyazelainsäure, Diperocysebacinsäure,
Diperoxybrassylsäure, die Diperoxy-phthalsäuren, 2-Decyldiperoxybutan-1,4-disäure, N,N-
Terephthaloyl-di(6-aminopercapronsäue) können eingesetzt werden.
Als Bleichmittel in den erfindungsgemäß hergestellten Reinigungsmittelformkörpern 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.
Die Bleichmittel werden in maschinellen Geschirrspülmitteln üblicherweise in Mengen von 1 bis 30 Gew.-%,
vorzugsweise von 2,5 bis 20 Gew.-% und insbesondere von 5 bis 15 Gew.-%, jeweils
bezogen auf das Mittel, eingesetzt. Im Rahmen der vorliegenden Erfindung beziehen sich die
genannten Mengenanteile auf das Gewicht des Basisformkörpers.
Bleichaktivatoren, die die Wirkung der Bleichmittel unterstützen, können ebenfalls Bestandteil
des Basisformkörpers sein. Bekannte Bleichaktivatoren sind Verbindungen, die eine oder
mehrere N- bzw. O-Acylgruppen enthalten, wie Substanzen aus der Klasse der Anhydride, der
Ester, der Imide und der acylierten Imidazole oder Oxime. Beispiele sind Tetraacetyl
ethylendiamin TAED, Tetraacetylmethylendiamin TAMD und Tetraacetylhexylendiamin
TAHD, aber auch Pentaacetylglucose PAG, 1,5-Diacetyl-2,2-dioxo-hexahydro-1,3,5-triazin
DADHT und Isatosäureanhydrid ISA.
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, 2,5-Diacetoxy-2,5-
dihydrofuran, n-Methyl-Morpholinium-Acetonitril-Methylsulfat (MMA), und die aus den
deutschen Patentanmeldungen DE 196 16 693 und DE 196 16 767 bekannten Enolester sowie
acetyliertes Sorbitol und Mannitol beziehungsweise deren Mischungen (SORMAN), acylierte
Zuckerderivate, insbesondere Pentaacetylglukose (PAG), Pentaacetylfruktose, Tetraacetylxylose
und Octaacetyllactose sowie acetyliertes, gegebenenfalls N-alkyliertes Glucamin und Gluco
nolacton, und/oder N-acylierte Lactame, beispielsweise N-Benzoylcaprolactam. Hydrophil sub
stituierte Acylacetale und Acyllactame werden ebenfalls bevorzugt eingesetzt. Auch
Kombinationen konventioneller Bleichaktivatoren können eingesetzt werden. Die
Bleichaktivatoren werden in maschinellen Geschirrspülmitteln üblicherweise in Mengen von 0,1 bis
20 Gew.-%, vorzugsweise von 0,25 bis 15 Gew.-% und insbesondere von 1 bis 10 Gew.-%, jeweils
bezogen auf das Mittel, eingesetzt. Im Rahmen der vorliegenden Erfindung beziehen sich die
genannten Mengenanteile auf das Gewicht des Basisformkörpers.
Zusätzlich zu den konventionellen Bleichaktivatoren oder an deren Stelle können auch
sogenannte Bleichkatalysatoren im erfindungsgemäßen Verfahren eingesetzt 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.
Bevorzugt werden Bleichaktivatoren aus der Gruppe der mehrfach acylierte Alkylendiamine,
insbesondere Tetraacetylethylendiamin (TAED), N-Acylimide, insbesondere N-
Nonanoylsuccinimid (NOSI), acylierte Phenolsulfonate, insbesondere n-Nonanoyl- oder
Isononanoyloxybenzolsulfonat (n- bzw. iso-NOBS), n-Methyl-Morpholinium-Acetonitril-
Methylsulfat (MMA), vorzugsweise in Mengen bis 10 Gew.-%, insbesondere 0,1 Gew.-% bis
8 Gew.-%, besonders 2 bis 8 Gew.-% und besonders bevorzugt 2 bis 6 Gew.-% bezogen auf das
gesamte Mittel, eingesetzt.
Bleichverstärkende Übergangsmetallkomplexe, insbesondere mit den Zentralatomen Mn, Fe, Co,
Cu, Mo, V, Ti und/oder Ru, bevorzugt ausgewählt aus der Gruppe der Mangan und/oder
Cobaltsalze und/oder -komplexe, besonders bevorzugt der Cobalt(ammin)-Komplexe, der
Cobalt(acetat)-Komplexe, der Cobalt(Carbonyl)-Komplexe, der Chloride des Cobalts oder
Mangans, des Mangansulfats werden in üblichen Mengen, vorzugsweise in einer Menge bis zu
5 Gew.-%, insbesondere von 0,0025 Gew.-% bis 1 Gew.-% und besonders bevorzugt von
0,01 Gew.-% bis 0,25 Gew.-%, jeweils bezogen auf das gesamte Mittel, eingesetzt. Aber in
spezielle Fällen kann auch mehr Bleichaktivator eingesetzt werden.
Verfahren, die dadurch gekennzeichnet sind, daß in Schritt c) Bleichmittel aus der Gruppe der
Sauerstoff oder Halogen-Bleichmittel, insbesondere der Chlorbleichmittel, unter besonderer
Bevorzugung von Natriumperborat und Natriumpercarbonat, in Mengen von 2 bis 25 Gew.-%,
vorzugsweise von 5 bis 20 Gew.-% und insbesondere von 10 bis 15 Gew.-%, jeweils bezogen
auf das Gewicht des Vorgemischs, eingesetzt werden, sind eine erfindungsgemäß bevorzugte
Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
Es ist ebenfalls bevorzugt, daß der Basisformkörper und/oder der Kernformkörper
Bleichaktivatoren enthalten. Verfahren, bei denen das Vorgemisch in Schritt c) Bleichaktivatoren
aus den Gruppen der mehrfach acylierten Alkylendiamine, insbesondere
Tetraacetylethylendiamin (TAED), der N-Acylimide, insbesondere N-Nonanoylsuccinimid
(NOSI), der acylierten Phenolsulfonate, insbesondere n-Nonanoyl- oder
Isononanoyloxybenzolsulfonat (n- bzw. iso-NOBS) und n-Methyl-Morpholinium-Acetonitril-
Methylsulfat (MMA), in Mengen von 0,25 bis 15 Gew.-%, vorzugsweise von 0,5 bis 10 Gew.-%
und insbesondere von 1 bis 5 Gew.-%, jeweils bezogen auf das Gewicht des Basisformkörpers,
enthält, sind ebenfalls bevorzugt.
Die erfindungsgemäß hergestellten Reinigungsmittelformkörper können insbesondere im
Basisformkörper zum Schutze des Spülgutes oder der Maschine Korrosionsinhibitoren enthalten,
wobei besonders Silberschutzmittel im Bereich des maschinellen Geschirrspülens eine besondere
Bedeutung haben. Einsetzbar sind die bekannten Substanzen des Standes der Technik. Allgemein
können vor allem Silberschutzmittel ausgewählt aus der Gruppe der Triazole, der Benzotriazole,
der Bisbenzotriazole, der Aminotriazole, der Alkylaminotriazole und der Übergangsmetallsalze
oder -komplexe eingesetzt werden. Besonders bevorzugt zu verwenden sind Benzotriazol
und/oder Alkylaminotriazol. Man findet in Reinigerformulierungen darüber hinaus häufig
aktivchlorhaltige Mittel, die das Korrodieren der Silberoberfläche deutlich vermindern können.
In chlorfreien Reinigern werden besonders Sauerstoff und stickstoffhaltige organische
redoxaktive Verbindungen, wie zwei- und dreiwertige Phenole, z. B. Hydrochinon,
Brenzkatechin, Hydroxyhydrochinon, Gallussäure, Phloroglucin, Pyrogallol bzw. Derivate dieser
Verbindungsklassen. Auch salz- und komplexartige anorganische Verbindungen, wie Salze der
Metalle Mn, Ti, Zr, Hf, V, Co und Ce finden häufig Verwendung. Bevorzugt sind hierbei die
Übergangsmetallsalze, die ausgewählt sind aus der Gruppe der Mangan und/oder Cobaltsalze
und/oder -komplexe, besonders bevorzugt der Cobalt(ammin)-Komplexe, der Cobalt(acetat)-
Komplexe, der Cobalt-(Carbonyl)-Komplexe, der Chloride des Cobalts oder Mangans und des
Mangansulfats. Ebenfalls können Zinkverbindungen zur Verhinderung der Korrosion am
Spülgut eingesetzt werden.
In im Rahmen der vorliegenden Erfindung bevorzugten Verfahren werden Silberschutzmittel aus
der Gruppe der Triazole, der Benzotriazole, der Bisbenzotriazole, der Aminotriazole, der
Alkylaminotriazole und der Übergangsmetallsalze oder -komplexe, besonders bevorzugt
Benzotriazol und/oder Alkylaminotriazol, in Mengen von 0,01 bis 5 Gew.-%, vorzugsweise von
0,05 bis 4 Gew.-% und insbesondere von 0,5 bis 3 Gew.-%, jeweils bezogen auf das Gewicht des
Verfahrenendprodukts, eingesetzt.
Selbstverständlich kann auch der Kernformkörper Silberschutzmittel enthalten, wobei der
Basisformkörper entweder ebenfalls Silberschutzmittel enthält oder frei von solchen
Verbindungen ist.
Neben den vorstehend genannten Inhaltsstoffen bieten sich weitere Substanzklassen zur
Inkorporation in Wasch- und Reinigungsmittel an. So sind Verfahren bevorzugt, bei denen in
Schritt c) weiterhin einer oder mehrere Stoffe aus den Gruppen der Enzyme,
Korrosionsinhibitoren, Belagsinhibitoren, Cobuilder, Farb- und/oder Duftstoffe in
Gesamtmengen von 6 bis 30 Gew.-%, vorzugsweise von 7,5 bis 25 Gew.-% und insbesondere
von 10 bis 20 Gew.-%, jeweils bezogen auf das Gewicht des Verfahrensendprodukts, eingesetzt
werden.
Als Enzyme kommen insbesondere solche aus der Klassen der Hydrolasen wie der Proteasen,
Esterasen, Lipasen bzw. lipolytisch wirkende Enzyme, Amylasen, Glykosylhydrolasen und
Gemische der genannten Enzyme in Frage. Alle diese Hydrolasen tragen zur Entfernung von
Anschmutzungen wie protein-, fett- oder stärkehaltigen Verfleckungen bei. Zur Bleiche können
auch Oxidoreduktasen eingesetzt werden. Besonders gut geeignet sind aus Bakterienstämmen
oder Pilzen wie Bacillus subtilis, Bacillus licheniformis, Streptomyceus griseus, Coprinus
Cinereus und Humicola insolens sowie aus deren gentechnisch modifizierten Varianten
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 bzw.
lipolytisch wirkenden Enzymen oder aus Protease, Amylase und Lipase bzw. lipolytisch
wirkenden Enzymen oder Protease, Lipase bzw. lipolytisch wirkenden Enzymen, 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.
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. Im Rahmen der vorliegenden Erfindung bevorzugte
Reinigungsmittelformkörper sind dadurch gekennzeichnet, daß der Basisformkörper Protease
und/oder Amylase enthält.
Farb- und Duftstoffe können den erfindungsgemäß hergestellten Wasch- oder
Reinigungsmittelformkörpern sowohl im Basisformkörper als auch im Kernformkörper zugesetzt
werden, um den ästhetischen Eindruck der entstehenden 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.-Butylcyclohexylacetat,
Linalylacetat, Dimethylbenzylcarbinylacetat, Phenylethylacetat, Linalylbenzoat, Benzylformiat,
Ethylmethylphenylglycinat, 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, α-Isomethylionon
und Methylcedrylketon, 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.
Die Duftstoffe können direkt in die erfindungsgemäß hergestellten Wasch- und Reinigungsmittel
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 Wasch- oder
Reinigungsmittelformkörper zu verbessern, können diese (oder Teile davon) 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 den mit den Mitteln zu behandelnden Substraten wie Textilien, Glas, Keramik oder
Kunststoffgeschirr, um diese nicht anzufärben.
Die Herstellung der Formkörper im erfindungsgemäßen Verfahren erfolgt in Schritt f) durch das
Verpressen zu Tabletten, wobei auf herkömmliche Verfahren zurückgegriffen werden kann. Zur
Herstellung der Formkörper wird das Vorgemisch, das mindestens einen Kernformkörper
enthält, in einer sogenannten Matrize zwischen zwei Stempeln zu einem festen Komprimat
verdichtet. Dieser Vorgang, der im folgenden kurz als Tablettierung bezeichnet wird, gliedert
sich in vier Abschnitte: Dosierung, Verdichtung (elastische Verformung), plastische Verformung
und Ausstoßen.
Zunächst werden das Vorgemisch und der/die Kernformkörper in die Matrize eingebracht, wobei
die Füllmenge und damit das Gewicht und die Form des entstehenden Formkörpers durch die
Stellung des unteren Stempels und die Form des Preßwerkzeugs bestimmt werden. Die
gleichbleibende Dosierung von Vorgemischen auch bei hohen Formkörperdurchsätzen wird
vorzugsweise über eine volumetrische Dosierung des Vorgemischs erreicht. Im weiteren Verlauf
der Tablettierung berührt der Oberstempel das Vorgemisch und senkt sich weiter in Richtung des
Unterstempels ab. Bei dieser Verdichtung werden die Partikel des Vorgemisches näher
aneinander gedrückt, wobei das Hohlraumvolumen innerhalb der Füllung zwischen den
Stempeln kontinuierlich abnimmt. Ab einer bestimmten Position des Oberstempels (und damit
ab einem bestimmten Druck auf das Vorgemisch) beginnt die plastische Verformung, bei der die
Partikel zusammenfließen und es zur Ausbildung des Formkörpers kommt. Je nach den
physikalischen Eigenschaften des Vorgemisches wird auch ein Teil der Vorgemischpartikel
zerdrückt und es kommt bei noch höheren Drücken zu einer Sinterung des Vorgemischs. Bei
steigender Preßgeschwindigkeit, also hohen Durchsatzmengen, wird die Phase der elastischen
Verformung immer weiter verkürzt, so daß die entstehenden Formkörper mehr oder minder
große Hohlräume aufweisen können. Im letzten Schritt der Tablettierung wird der fertige
Formkörper durch den Unterstempel aus der Matrize herausgedrückt und durch nachfolgende
Transporteinrichtungen wegbefördert. Zu diesem Zeitpunkt ist lediglich das Gewicht des
Formkörpers endgültig festgelegt, da die Preßlinge aufgrund physikalischer Prozesse
(Rückdehnung, kristallographische Effekte, Abkühlung etc.) ihre Form und Größe noch ändern
können.
Die Tablettierung erfolgt in handelsüblichen Tablettenpressen, die prinzipiell mit Einfach- oder
Zweifachstempeln ausgerüstet sein können. Im letzteren Fall wird nicht nur der Oberstempel
zum Druckaufbau verwendet, auch der Unterstempel bewegt sich während des Preßvorgangs auf
den Oberstempel zu, während der Oberstempel nach unten drückt. Für kleine
Produktionsmengen werden vorzugsweise Exzentertablettenpressen verwendet, bei denen der
oder die Stempel an einer Exzenterscheibe befestigt sind, die ihrerseits an einer Achse mit einer
bestimmten Umlaufgeschwindigkeit montiert ist. Die Bewegung dieser Preßstempel ist mit der
Arbeitsweise eines üblichen Viertaktmotors vergleichbar. Die Verpressung kann mit je einem
Ober- und Unterstempel erfolgen, es können aber auch mehrere Stempel an einer
Exzenterscheibe befestigt sein, wobei die Anzahl der Matrizenbohrungen entsprechend erweitert
ist. 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 sogenannten
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 Unterstempel zugeordnet,
wobei wiederum der Preßdruck aktiv nur durch den Ober- bzw. Unterstempel, aber auch durch
beide Stempel aufgebaut werden kann. Der Matrizentisch und die Stempel bewegen sich um eine
gemeinsame senkrecht stehende Achse, wobei die Stempel mit Hilfe schienenartiger
Kurvenbahnen während des Umlaufs in die Positionen für Befüllung, Verdichtung, plastische
Verformung und Ausstoß gebracht werden. An den Stellen, an denen eine besonders gravierende
Anhebung bzw. Absenkung der Stempel erforderlich ist (Befüllen, Verdichten, Ausstoßen),
werden diese Kurvenbahnen durch zusätzliche Niederdruckstücke, Nierderzugschienen und
Aushebebahnen unterstützt. Die Befüllung der Matrize erfolgt über eine starr angeordnete
Zufuhreinrichtung, den sogenannten Füllschuh, der mit einem Vorratsbehälter für das
Vorgemisch verbunden ist. Der Preßdruck auf das Vorgemisch ist über die Preßwege für Ober-
und Unterstempel individuell einstellbar, wobei der Druckaufbau durch das Vorbeirollen der
Stempelschaftköpfe an verstellbaren Druckrollen geschieht.
Rundlaufpressen können zur Erhöhung des Durchsatzes auch mit zwei Füllschuhen versehen
werden, wobei zur Herstellung einer Tablette nur noch ein Halbkreis durchlaufen werden muß.
Zur Herstellung zwei- und mehrschichtiger Formkörper werden mehrere Füllschuhe
hintereinander angeordnet, ohne daß die leicht angepreßte erste Schicht vor der weiteren
Befüllung ausgestoßen wird. Durch geeignete Prozeßführung sind auf diese Weise auch Mantel-
und Punkttabletten herstellbar, die einen zwiebelschalenartigen Aufbau haben, wobei im Falle
der Punkttabletten die Oberseite des Kerns bzw. der Kernschichten nicht überdeckt wird und
somit sichtbar bleibt. Auch Rundlauftablettenpressen sind mit Einfach- oder
Mehrfachwerkzeugen ausrüstbar, so daß beispielsweise ein äußerer Kreis mit 50 und ein innerer
Kreis mit 35 Bohrungen gleichzeitig zum Verpressen benutzt werden. Die Durchsätze moderner
Rundlauftablettenpressen betragen über eine Million Formkörper pro Stunde.
Bei der Tablettierung mit Rundläuferpressen hat es sich als vorteilhaft erwiesen, die
Tablettierung 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 bekannte
Antihaftbeschichtungen an. Besonders vorteilhaft sind Kunststoffbeschichtungen,
Kunststoffeinlagen oder Kunststoffstempel. Auch drehende Stempel haben sich als vorteilhaft
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 Druckschienen,
mehreren Druckrollen oder geringen Rotordrehzahlen eingestellt werden. Da die
Härteschwankungen der Tablette durch die Schwankungen der Preßkräfte verursacht werden,
sollten Systeme angewendet werden, die die Preßkraft begrenzen. Hier können elastische
Stempel, pneumatische Kompensatoren oder federnde Elemente im Kraftweg eingesetzt 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, Liverpool
(GB), I. Holand Ltd., Nottingham (GB), Courtoy N. V., Halle (BE/LU) sowie Mediopharm
Kamnik (SI). Besonders geeignet ist beispielsweise die Hydraulische Doppeldruckpresse 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 - wie bereits weiter oben erwähnt - in vorbestimmter Raumform
und vorbestimmter Größe gefertigt werden. Als Raumform kommen praktisch alle sinnvoll
handhabbaren Ausgestaltungen in Betracht, beispielsweise also die Ausbildung als Tafel, die
Stab- bzw. Barrenform, Würfel, Quader und entsprechende Raumelemente mit ebenen Sei
tenflächen sowie insbesondere zylinderförmige Ausgestaltungen mit kreisförmigem oder ovalem
Querschnitt. Diese letzte Ausgestaltung erfaßt dabei die Darbietungsform von der Tablette bis zu
kompakten Zylinderstücken mit einem Verhältnis von Höhe zu Durchmesser oberhalb 1.
Nach dem Verpressen weisen die Wasch- und Reinigungsmittelformkörper eine hohe Stabilität
auf. Die Bruchfestigkeit zylinderförmiger Formkörper kann über die Meßgröße der diametralen
Bruchbeanspruchung erfaßt werden. Diese ist bestimmbar nach
Hierin steht σ fit die diametrale Bruchbeanspruchung (diametral fracture stress, DFS) in Pa, P
ist die Kraft in N, die zu dem auf den Formkörper ausgeübten Druck führt, der den Bruch des
Formkörpers verursacht, D ist der Formkörperdurchmesser in Meter und t ist die Höhe der
Formkörper.
Die erfindungsgemäß hergestellten Formkörper können ganz oder teilweise mit einer
Beschichtung versehen werden. Verfahren, in denen eine optionale Nachbehandlung im
Aufbringen einer Coatingschicht auf die Formkörperfläche(n), in der/denen sich die
Kernformkörper befinden, oder im Aufbringen einer Coatingschicht auf den gesamten
Formkörper besteht, sind erfindungsgemäß bevorzugt.
Die erfindungsgemäß hergestellten Wasch- und Reinigungsmittelformkörper können nach der
Herstellung verpackt werden, wobei sich der Einsatz bestimmter Verpackungssysteme besonders
bewährt hat, da diese Verpackungssysteme die Lagerstabilität der Inhaltsstoffe erhöhen. Ein
weiterer Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist daher eine Kombination aus (einem)
erfindungsgemäß hergestellten Wasch- und Reinigungsmittelformkörper(n) und einem den oder
die Wasch- und Reinigungsmittelformkörper enthaltenden Verpackungssystem, wobei das
Verpackungssystem eine Feuchtigkeitsdampfdurchlässigkeitsrate von 0,1 g/m2/Tag bis weniger
als 20 g/m2/Tag aufweist, wenn das Verpackungssystem bei 23°C und einer relativen
Gleichgewichtsfeuchtigkeit von 85% gelagert wird.
Das Verpackungssystem der Kombination aus Wasch- und Reinigungsmittelformkörper(n) und
Verpackungssystem weist eine Feuchtigkeitsdampfdurchlässigkeitsrate von 0,1 g/m2/Tag bis
weniger als 20 g/m2/Tag auf, wenn das Verpackungssystem bei 23°C und einer relativen
Gleichgewichtsfeuchtigkeit von 85% gelagert wird. Die genannten Temperatur- und
Feuchtigkeitsbedingungen sind die Prüfbedingungen, die in der DIN-Norm 53122 genannt
werden, wobei laut DIN 53122 minimale Abweichungen zulässig sind (23 ± 1°C, 85 ± 2% rel.
Feuchte). Die Feuchtigkeitsdampfdurchlässigkeitsrate eines gegebenen Verpackungssystems
bzw. Materials läßt sich nach weiteren Standardmethoden bestimmen und ist beispielsweise auch
im ASTM-Standard E-96-53T ("Test for measuring Water Vapor transmission of Materials in
Sheet form") und im TAPPI Standard T464 m-45 ("Water Vapor Permeability of Sheet Materials
at high temperature an Humidity") beschrieben. Das Meßprinzip gängiger Verfahren beruht
dabei auf der Wasseraufnahme von wasserfreiem Calciumchlorid, welches in einem Behälter in
der entsprechenden Atmosphäre gelagert wird, wobei der Behälter an der Oberseite mit dem zu
testenden Material verschlossen ist. Aus der Oberfläche des Behälters, die mit dem zu testenden
Material verschlossen ist (Permeationsfläche), der Gewichtszunahme des Calciumchlorids und
der Expositionszeit läßt sich die Feuchtigkeitsdampfdurchlässigkeitsrate nach
berechnen, wobei A die Fläche des zu testenden Materials in cm2, x die Gewichtszunahme des
Calciumchlorids in g und y die Expositionszeit in h bedeutet.
Die relative Gleichgewichtsfeuchtigkeit, oft als "relative Luftfeuchtigkeit" bezeichnet, beträgt
bei der Messung der Feuchtigkeitsdampfdurchlässigkeitsrate im. Rahmen der vorliegenden
Erfindung 85% bei 23°C. Die Aufnahmefähigkeit von Luft für Wasserdampf steigt mit der
Temperatur bis zu einem jeweiligen Höchstgehalt, dem sogenannten Sättigungsgehalt, an und
wird in g/m3 angegeben. So ist beispielsweise 1 m3 Luft von 17° mit 14,4 g Wasserdampf
gesättigt, bei einer Temperatur von 11° liegt eine Sättigung schon mit 10 g Wasserdampf vor.
Die relative Luftfeuchtigkeit ist das in Prozent ausgedrückte Verhältnis des tatsächlich
vorhandenen Wasserdampf-Gehalts zu dem der herrschenden Temperatur entsprechenden
Sättigungs-Gehalt. Enthält beispielsweise Luft von 17° 12 g/m3 Wasserdampf, dann ist die
relative Luftfeuchtigkeit = (12/14,4) . 100 = 83%. Kühlt man diese Luft ab, dann wird die
Sättigung (100% r. L.) beim sogenannten Taupunkt (im Beispiel: 14°) erreicht, d. h., bei
weiterem Abkühlen bildet sich ein Niederschlag in Form von Nebel (Tau). Zur quantitativen
Bestimmung der Feuchtigkeit benutzt man Hygrometer und Psychrometer.
Die relative Gleichgewichtsfeuchtigkeit von 85% bei 23°C läßt sich beispielsweise in
Laborkammern mit Feuchtigkeitskontrolle je nach Gerätetyp auf ± 2% r. L. genau einstellen.
Auch über gesättigten Lösungen bestimmter Salze bilden sich in geschlossenen Systemen bei
gegebener Temperatur konstante und wohldefinierte relative Luftfeuchtigkeiten aus, die auf dem
Phasen-Gleichgewicht zwischen Partialdruck des Wassers, gesättigter Lösung und Bodenkörper
beruhen.
Die erfindungsgemäßen Kombinationen aus Wasch- und Reinigungsmittelformkörper und
Verpackungssystem können selbstverständlich ihrerseits in Sekundärverpackungen,
beispielsweise Kartonagen oder Trays, verpackt werden, wobei an die Sekundärverpackung
keine weiteren Anforderungen gestellt werden müssen. Die Sekundärverpackung ist demnach
möglich, aber nicht notwendig.
Im Rahmen der vorliegenden Erfindung bevorzugte Verpackungssysteme weisen eine
Feuchtigkeitsdampfdurchlässigkeitsrate von 0,5 g/m2/Tag bis weniger als 15 g/m2/Tag auf.
Das Verpackungssystem der erfindungsgemäßen Kombination umschließt je nach
Ausführungsform der Erfindung einen oder mehrere Wasch- und Reinigungsmittelformkörper.
Es ist dabei erfindungsgemäß bevorzugt, entweder einen Formkörper derart zu gestalten, daß er
eine Anwendungseinheit des Wasch- und Reinigungsmittels umfaßt, und diesen Formkörper
einzeln zu verpacken, oder die Zahl an Formkörpern in eine Verpackungseinheit einzupacken,
die in Summe eine Anwendungseinheit umfaßt. Bei einer Solldosierung von 80 g Wasch- und
Reinigungsmittel ist es also erfindungsgemäß möglich, einen 80 g schweren Wasch- und
Reinigungsmittelformkörper herzustellen und einzeln zu verpacken, es ist erfindungsgemäß aber
auch möglich, zwei je 40 g schwere Wasch- und Reinigungsmittelformkörper in eine
Verpackung einzupacken, um zu einer erfindungsgemäßen Kombination zu gelangen. Dieses
Prinzip läßt sich selbstverständlich erweitern, so daß erfindungsgemäß Kombinationen auch drei,
vier, fünf oder noch mehr Wasch- und Reinigungsmittelformkörper in einer Verpackungseinheit
enthalten können. Selbstverständlich können zwei oder mehr Formkörper in einer Verpackung
unterschiedliche Zusammensetzungen aufweisen. Auf diese Weise ist es möglich, bestimmte
Komponenten räumlich voneinander zu trennen, um beispielsweise Stabilitätsprobleme zu
vermeiden.
Das Verpackungssystem der erfindungsgemäßen Kombination kann aus den unterschiedlichsten
Materialien bestehen und beliebige äußere Formen annehmen. Aus ökonomischen Gründen und
aus Gründen der leichteren Verarbeitbarkeit sind allerdings Verpackungssysteme bevorzugt, bei
denen das Verpackungsmaterial ein geringes Gewicht hat, leicht zu verarbeiten und
kostengünstig ist. In erfindungsgemäß bevorzugten Kombinationen besteht das
Verpackungssystem aus einem Sack oder Beutel aus einschichtigem oder laminiertem Papier
und/oder Kunststoffolie.
Dabei können die Wasch- und Reinigungsmittelformkörper unsortiert, d. h. als lose Schüttung, in
einen Beutel aus den genannten Materialien gefüllt werden. Es ist aber aus ästhetischen Gründen
und zur Sortierung der Kombinationen in Sekundärverpackungen bevorzugt, die Wasch- und
Reinigungsmittelformkörper einzeln oder zu mehreren sortiert in Säcke oder Beutel zu füllen.
Für einzelne Anwendungseinheiten der Wasch- und Reinigungsmittelformkörper, die sich in
einem Sack oder Beutel befinden, hat sich in der Technik der Begriff "flow pack" eingebürgert.
Solche "flow packs" können dann - wiederum vorzugsweise sortiert - optional in
Umverpackungen verpackt werden, was die kompakte Angebotsform des Formkörpers
unterstreicht.
Die bevorzugt als Verpackungssystem einzusetzenden Säcke bzw. Beutel aus einschichtigem
oder laminiertem Papier bzw. Kunststoffolie können auf die unterschiedlichste Art und Weise
gestaltet werden, beispielsweise als aufgeblähte Beutel ohne Mittelnaht oder als Beutel mit
Mittelnaht, welche durch Hitze (Heißverschmelzen), Klebstoffe oder Klebebänder verschlossen
werden. Einschichtige Beutel- bzw. Sackmaterialien sind die bekannten Papiere, die
gegebenenfalls imprägniert sein können, sowie Kunststoffolien, welche gegebenenfalls
coextrudiert sein können. Kunststoffolien, die im Rahmen der vorliegenden Erfindung als
Verpackungssystem eingesetzt werden können, sind beispielsweise in Hans Domininghaus "Die
Kunststoffe und ihre Eigenschaften", 3. Auflage, VDI Verlag, Düsseldorf, 1988, Seite 193,
angegeben. Die dort gezeigte Abb. 111 gibt gleichzeitig Anhaltspunkte zur
Wasserdampfdurchlässigkeit der genannten Materialien.
Im Rahmen der vorliegenden Erfindung besonders bevorzugte Kombinationen enthalten als
Verpackungssystem einen Sack oder Beutel aus einschichtiger oder laminierter Kunststoffolie
mit einer Dicke von 10 bis 200 µm, vorzugsweise von 20 bis 100 µm und insbesondere von 25
bis 50 µm.
Obwohl es möglich ist, neben den genannten Folien bzw. Papieren auch wachsbeschichtete
Papiere in Form von Kartonagen als Verpackungssystem für die Wasch- und
Reinigungsmittelformkörper einzusetzen, ist es im Rahmen der vorliegenden Erfindung
bevorzugt, wenn das Verpackungssystem keine Kartons aus wachsbeschichtetem Papier umfaßt.
Der Begriff "Verpackungssystem" kennzeichnet dabei im Rahmen der vorliegenden Erfindung
immer die Primärverpackung der Formkörper, d. h. die Verpackung, die an ihrer Innenseite direkt
mit der Formkörperoberfläche in Kontakt ist. An eine optionale Sekundärverpackung werden
keinerlei Anforderungen gestellt, so daß hier alle üblichen Materialien und Systeme eingesetzt
werden können.
Wie bereits weiter oben erwähnt, enthalten die Wasch- und Reinigungsmittelformkörper der
erfindungsgemäßen Kombination je nach ihrem Verwendungszweck weitere Inhaltsstoffe von
Wasch- und Reinigungsmitteln in variierenden Mengen. Unabhängig vom Verwendungszweck
der Formkörper ist es erfindungsgemäß bevorzugt, daß der bzw. die Wasch- und
Reinigungsmittelformkörper eine relative Gleichgewichtsfeuchtigkeit von weniger als 30% bei
35°C aufweist/aufweisen.
Die relative Gleichgewichtsfeuchtigkeit der Wasch- und Reinigungsmittelformkörper kann dabei
nach gängigen Methoden bestimmt werden, wobei im Rahmen der vorliegenden Untersuchungen
folgende Vorgehensweise gewählt wurde: Ein wasserundurchlässiges 1-Liter-Gefäß mit einem
Deckel, welcher eine verschließbare Öffnung für das Einbringen von Proben aufweist, wurde mit
insgesamt 300 g Wasch- und Reinigungsmittelformkörpern befüllt und 24 h bei konstant 23°C
gehalten, um eine gleichmäßige Temperatur von Gefäß und Substanz zu gewährleisten. Der
Wasserdampfdruck im Raum über den Formkörpern kann dann mit einem Hygrometer
(Hygrotest 6100, Testoterm Ltd., England) bestimmt werden. Der Wasserdampfdruck wird nun
alle 10 Minuten gemessen, bis zwei aufeinanderfolgende Werte keine Abweichung zeigen
(Gleichgewichtsfeuchtigkeit). Das o. g. Hygrometer erlaubt eine direkte Anzeige der
aufgenommenen Werte in % relativer Feuchtigkeit.
Ebenfalls bevorzugt sind Ausführungsformen der erfindungsgemäßen Kombination, bei denen
das Verpackungssystem wiederverschließbar ausgeführt ist. Auch Kombinationen, bei denen das
Verpackungssystem eine Microperforation aufweist, lassen sich erfindungsgemäß mit Vorzug
realisieren.
Claims (53)
1. Verfahren zur Herstellung mehrphasiger Wasch- oder Reinigungsmittelformkörper
gekennzeichnet durch die Schritte
- a) Herstellung von Kernformkörpern, die Aktivsubstanz enthalten,
- b) optionales Einlegen eines oder mehrerer Kernformkörper aus Schritt a) in eine Matrize einer Tablettenpresse,
- c) Einfällen mindestens eines teilchenförmigen Vorgemischs in die Matrize der Tablettenpresse,
- d) Zuführen mindestens eines Kernformkörpers aus Schritt a) in die Matrize der Tablettenpresse,
- e) optionale ein- oder mehrfache Wiederholung der Schritte c) und/oder d),
- f) Verpressen zu Formkörpern.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Masse des Kernformkörpers a)
mehr als 0,5 g, vorzugsweise mehr als 1 g und insbesondere mehr asl 2 g beträgt.
3. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der
Kernformkörper a) eine Grundfläche von mindestens 50 mm2, vorzugsweise von mindestens
100 mm2 und insbesondere von mindestens 150 mm2 aufweist.
4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der
Kernformkörper a) eine kreisförmige Grundfläche besitzt.
5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der
Kernformkörper eine Dichte unterhalb von 1,4 gcm-3, vorzugsweise unterhalb von 1,2 gcm-3
und insbesondere unterhalb von 1,0 gcm-3, aufweist.
6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, die Masse des gesamten Wasch- oder
Reinigungsmittelformkörpers 10 bis 100 g, vorzugsweise 15 bis 80 g, besonders bevorzugt
18 bis 60 g und insbesondere 20 bis 45 g beträgt.
7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Wasch- oder
Reinigungsmittelformkörper eine Grundfläche von mindestens 500 mm2, vorzugsweise von
mindestens 750 mm2 und insbesondere von mindestens 1000 mm2 aufweist.
8. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß der gesamte
Formkörper eine Dichte oberhalb von 1,1 gcm-3, vorzugsweise oberhalb von 1,2 gcm-3 und
insbesondere oberhalb von 1,4 gcm-3, aufweist.
9. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß das
teilchenförmige Vorgemisch in Schritt c) ein Schüttgewicht von mindestens 500 g/l,
vorzugsweise mindestens 600 g/l und insbesondere mindestens 700 g/l aufweist.
10. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß das
teilchenförmige Vorgemisch in Schritt c) 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.
11. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Verpressung
in Schritt a) und/oder f) bei Preßdrücken von 1 bis 100 kNcm-2, vorzugsweise von 1,5 bis 50 kNcm-2
und insbesondere von 2 bis 25 kNcm-2 erfolgt.
12. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Herstellung
der Kernformkörper in Schritt a) durch Gießen erfolgt.
13. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Herstellung
der Kernformkörper in Schritt a) durch Sintern erfolgt.
14. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Herstellung
der Kernformkörper in Schritt a) durch Tablettierung erfolgt.
15. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß der
Kernformkörper eine Kapsel ist.
16. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 15, dadurch gekennzeichnet, daß der
Kernformkörper a) als Inhaltsstoff Tensid(e) enthält.
17. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 16, dadurch gekennzeichnet, daß der
Kernformkörper a) als Inhaltsstoff Enzym(e) enthält.
18. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 17, dadurch gekennzeichnet, daß der
Kernformkörper a) als Inhaltsstoff Bleichmittel und/oder Bleichaktivator(en) enthält.
19. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 18, dadurch gekennzeichnet, daß der
Kernformkörper a) als Inhaltsstoff Desintegrationshilfsmittel und/oder gasbildende Systeme
enthält.
20. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 19, dadurch gekennzeichnet, daß der
Kernformkörper a) als Inhaltsstoff Wasserenthärter und/oder Komplexbildner enthält.
21. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 20, dadurch gekennzeichnet, daß nach der
Herstellung der Kernformkörper in Schritt a) eine Beschichtung und/oder Verkapselung der
Kernformkörper erfolgt.
22. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 21, dadurch gekennzeichnet, daß der/die in
Schritt a) hergestellte(n) Kernformkörper bezogen auf sein/ihr Gewicht mindestens 30 Gew.-%,
vorzugsweise mindesten 37,5 Gew.-% und insbesondere mindestens 45 Gew.-%
schmelzbarer Substanz(en) mit einem Schmelzpunkt oberhalb von 30°C enthält/enthalten.
23. Verfahren nach Anspruch 22, dadurch gekennzeichnet, daß der/die Kernformkörper einen
oder mehrere Stoffe mit einem Schmelzbereich zwischen 30 und 100°C, vorzugsweise
zwischen 40 und 80°C und insbesondere zwischen 50 und 75°C, enthält/enthalten.
24. Verfahren nach einem der Ansprüche 22 oder 23, dadurch gekennzeichnet, daß der/die
Kernformkörper mindestens ein Paraffinwachs mit einem Schmelzbereich von 30°C bis 65°C
enthält/enthalten.
25. Verfahren nach einem der Ansprüche 22 bis 24, dadurch gekennzeichnet, daß die Herstellung
der Kernformkörper durch Überführen einer Schmelze in teilchenförmiges Material und
nachfolgendes Verpressen erfolgt.
26. Verfahren nach Anspruch 25, dadurch gekennzeichnet, daß zur Herstellung der
Kernformkörper a) eine Schmelze verschuppt und nachfolgend verpreßt wird.
27. Verfahren nach Anspruch 25, dadurch gekennzeichnet, daß zur Herstellung der
Kernformkörper a) eine Schmelze pastilliert und nachfolgend verpreßt wird.
28. Verfahren nach Anspruch 25, dadurch gekennzeichnet, daß zur Herstellung der
Kernformkörper a) eine Schmelze verprillt und nachfolgend verpreßt wird.
29. Verfahren nach einem der Ansprüche 22 bis 28, dadurch gekennzeichnet, daß
Kernformkörper a) mit Lufteinschlüssen hergestellt werden, welche maximal das 0,8-fache,
vorzugsweise maximal das 0,75-fache und insbesondere maximal das 0,7-fache der Masse
eines volumen- und rezepturgleichen Schmelzkörpers besitzen.
30. Verfahren nach einem der Ansprüche 22 bis 28, dadurch gekennzeichnet, daß
Kernformkörper a) ohne wesentliche Lufteinschlüsse hergestellt werden, welche mindestens
das 0,8-fache, vorzugsweise mindestens das 0,85-fache und insbesondere mindestens das
0,9-fache der Masse eines volumen- und rezepturgleichen Schmelzkörpers besitzen.
31. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 30, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens ein
Kernformkörper a) folgende Zusammensetzung aufweist:
- a) 10 bis 89,9 Gew.-% Tensid(e),
- b) 10 bis 89,9 Gew.-% schmelzbare Substanz(en) mit einem Schmelzpunkt oberhalb von 30°C,
- c) 0,1 bis 15 Gew.-% eines oder mehrerer Feststoffe,
- d) 0 bis 15 Gew.-% weiterer Wirk- und/oder Hilfsstoffe.
32. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 30, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens ein
Kernformkörper a) folgende Zusammensetzung aufweist:
- A) 10 bis 90 Gew.-% Tensid(e),
- B) 10 bis 90 Gew.-% Fettstoff(e),
- C) 0 bis 70 Gew.-% schmelzbare Substanz(en) mit einem Schmelzpunkt oberhalb von 30°C,
- D) 0 bis 15 Gew.-% weiterer Wirk- und/oder Hilfsstoffe.
33. Verfahren nach einem der Ansprüche 31 oder 32, dadurch gekennzeichnet, daß der
Kernformkörper a) als Inhaltsstoff i) bzw. I) 15 bis 80, vorzugsweise 20 bis 70, besonders
bevorzugt 25 bis 60 und insbesondere 30 bis 50 Gew.-% Tensid(e) enthält.
34. Verfahren nach einem der Anspruche 31 bis 33, dadurch gekennzeichnet, daß der
Kernformkörper a) als Inhaltsstoff ii) bzw. III) 15 bis 85, vorzugsweise 20 bis 80, besonders
bevorzugt 25 bis 75 und insbesondere 30 bis 70 Gew.-% schmelzbare Substanz(en) enthält.
35. Verfahren nach einem der Ansprüche 31 oder 33 bis 34, dadurch gekennzeichnet, daß der
Kernformkörper a) den Inhaltsstoff iii) in Mengen von 0,15 bis 12,5, vorzugsweise von 0,2
bis 10, besonders bevorzugt von 0,25 bis 7,5 und insbesondere von 0,3 bis 5 Gew.-% enthält.
36. Verfahren nach einem der Ansprüche 31 bis 35, dadurch gekennzeichnet, daß der
Kernformkörper a) als Inhaltsstoff i) bzw. I) anionische(s) und/oder nichtionische(s)
Tensid(e), vorzugsweise nichtionische(s) Tensid(e), enthält.
37. Verfahren nach einem der Ansprüche 31 bis 36, dadurch gekennzeichnet, daß der
Kernformkörper a) als Inhaltsstoff i) bzw. I) nichtionische(s) Tensid(e) mit einem
Schmelzpunkt oberhalb von 20°C, vorzugsweise oberhalb von 25°C, besonders bevorzugt
zwischen 25 und 60°C und insbesondere zwischen 26,6 und 43,3°C, enthält.
38. Verfahren nach einem der Ansprüche 31 bis 37, dadurch gekennzeichnet, daß der
Kernformkörper a) als Inhaltsstoff i) bzw. I) ethoxylierte(s) Niotensid(e), das/die aus
C6-20-Monohydroxyalkanolen oder C6-20-Alkylphenolen oder C16-20-Fettalkoholen und mehr als
12 Mol, vorzugsweise mehr als 15 Mol und insbesondere mehr als 20 Mol Ethylenoxid pro Mol
Alkohol gewonnen wurde(n), enthält.
39. Verfahren nach einem der Ansprüche 31 bis 38, dadurch gekennzeichnet, daß der
Kernformkörper a) als Inhaltsstoff i) bzw. I) ethoxylierte und propoxylierte Niotenside
enthalten, bei denen die Propylenoxideinheiten im Molekül bis zu 25 Gew.-%, bevorzugt bis
zu 20 Gew.-% und insbesondere bis zu 15 Gew.-% der gesamten Molmasse des
nichtionischen Tensids ausmachen, enthält.
40. Verfahren nach einem der Ansprüche 31 bis 39, dadurch gekennzeichnet, daß der
Kernformkörper a) als Inhaltsstoff i) bzw. I) nichtionische Tenside der Formel
R1O[CH2CH(CH3)O]x[CH2CH2O]y[CH2CH(OH)R2]
enthält, in der R1 für einen linearen oder verzweigten aliphatischen Kohlenwasserstoffrest mit 4 bis 18 Kohlenstoffatomen oder Mischungen hieraus steht, R2 einen linearen oder verzweigten Kohlenwasserstoffrest 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 mindestens 15 steht.
R1O[CH2CH(CH3)O]x[CH2CH2O]y[CH2CH(OH)R2]
enthält, in der R1 für einen linearen oder verzweigten aliphatischen Kohlenwasserstoffrest mit 4 bis 18 Kohlenstoffatomen oder Mischungen hieraus steht, R2 einen linearen oder verzweigten Kohlenwasserstoffrest 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 mindestens 15 steht.
41. Verfahren nach einem der Ansprüche 31 bis 39, dadurch gekennzeichnet, daß der
Kernformkörper a) als Inhaltsstoff i) bzw. I) endgruppenverschlossenen Poly(oxyalkylierten)
Niotenside der Formel
R1O[CH2CH(R3)O]x[CH2]kCH(OH)[CH2]jOR2
enthält, 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, wobei Tenside des Typs
R1O[CH2CH(R3)O]xCH2CH(OH)CH2OR2
in denen x für Zahlen von 1 bis 30, vorzugsweise von 1 bis 20 und insbesondere von 6 bis 18 steht, besonders bevorzugt sind.
R1O[CH2CH(R3)O]x[CH2]kCH(OH)[CH2]jOR2
enthält, 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, wobei Tenside des Typs
R1O[CH2CH(R3)O]xCH2CH(OH)CH2OR2
in denen x für Zahlen von 1 bis 30, vorzugsweise von 1 bis 20 und insbesondere von 6 bis 18 steht, besonders bevorzugt sind.
42. Verfahren nach einem der Ansprüche 32 bis 41, dadurch gekennzeichnet, daß der
Kernformkörper a) als Inhaltsstoff II) 12,5 bis 85, vorzugsweise 15 bis 80, besonders
bevorzugt 17,5 bis 75 und insbesondere 20 bis 70 Gew.-% Fettstoff(e) enthält.
43. Verfahren nach einem der Ansprüche 32 bis 42, dadurch gekennzeichnet, daß der
Kernformkörper a) als Inhaltsstoff II) einen oder mehrere Stoffe aus den Gruppen der
Fettalkohole, der Fettsäuren und der Fettsäureester enthält.
44. Verfahren nach einem der Ansprüche 32 bis 43, dadurch gekennzeichnet, daß der
Kernformkörper a) als Inhaltsstoff II) einen oder mehrere C10-30-Fettalkohole, vorzugsweise
C12-24-Fettalkohole unter besonderer Bevorzugung von 1-Hexadecanol, 1-Octadecanol, 9-cis-
Octadecen-1-ol, all-cis-9,12-Octadecadien-1-ol, all-cis-9,12,15-Octadecatrien-1-ol,
1-Docosanol und deren Mischungen, enthält.
45. Verfahren nach einem der Ansprüche 31 bis 44, dadurch gekennzeichnet, daß der
Kernformkörper a) als Inhaltsstoff ii) bzw. III) einen oder mehrere Stoffe mit einem
Schmelzbereich zwischen 30 und 100°C, vorzugsweise zwischen 40 und 80°C und
insbesondere zwischen 50 und 75°C, enthält.
46. Verfahren nach einem der Ansprüche 31 bis 45, dadurch gekennzeichnet, daß der
Kernformkörper a) als Inhaltsstoff ii) bzw. III) mindestens ein Paraffinwachs mit einem
Schmelzbereich von 30°C bis 65°C enthält.
47. Verfahren nach einem der Ansprüche 31 bis 46, dadurch gekennzeichnet, daß der
Kernformkörper a) als Inhaltsstoff ii) bzw. III) mindestens einen Stoff aus der Gruppe der
Polyethylenglycole (PEG) und/oder Polypropylenglycole (PPG) enthält.
48. Verfahren nach einem der Ansprüche 31 bis 47, dadurch gekennzeichnet, daß der
Kernformkörper a) als Inhaltsstoff iv) bzw. IV) weitere Wirk- und/oder Hilfsstoffe aus den
Gruppen der Farbstoffe, Duftstoffe, Antiabsetzmittel, Schwebemittel, Antiausschwimmittel,
Thixotropiermittel und Dispergierhilfsmittel in Mengen von 0 bis 10 Gew.-%, vorzugsweise
von 0,25 bis 7,5 Gew.-%, besonders bevorzugt von 0,5 bis 5 Gew.-% und insbesondere von
0,75 bis 2,5 Gew.-%, enthält.
49. Verfahren nach einem der Ansprüche 31 bis 48, dadurch gekennzeichnet, daß der
Kernformkörper a) einen Schmelzpunkt zwischen 50 und 80°C, vorzugsweise zwischen 52,5
und 75°C und insbesondere zwischen 55 und 65°C aufweist.
50. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 49, dadurch gekennzeichnet, daß das
Gewichtsverhältnis von gesamtem Formkörper zu der Summe der Massen aller im
Formkörper enthaltenen Kernformkörper im Bereich von 1 : 1 bis 100 : 1, vorzugsweise von
2 : 1 bis 80 : 1, besonders bevorzugt von 3 : 1 bis 50 : 1 und insbesondere von 4 : 1 bis 30 : 1 liegt.
51. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 50, dadurch gekennzeichnet, daß die Oberfläche
mindestens eines Kernformkörpers von außen sichtbar ist und die Summe aller Sichtbaren
Oberflächen aller im Formkörper enthaltenen Kernformkörper 1 bis 25%, vorzugsweise 2
bis 20%, besonders bevorzugt 3 bis 15% und insbesondere 4 bis 10% der
Gesamtoberfläche des Formkörpers ausmacht.
52. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 51, dadurch gekennzeichnet, daß sich mindestens
ein Kernformkörper schneller löst als der Basisformkörper.
53. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 52, dadurch gekennzeichnet, daß sich mindestens
ein Kernformkörper langsamer löst als der Basisformkörper.
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