DE19961367A1 - 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 umfaßt, wobei die Schritte c) und d) gegebenenfalls in vertauschter Reihenfolge durchgeführt werden können und in mindestens einem der Verfahrensschritte b), c), d) oder f) der Ober- und/oder Unterstempel der Tablettenpresse eine nicht-plane Preßfläche aufweist.
Description
Die vorliegende Erfindung betrifft ein neuartiges Verfahren zur Herstellung von Formkör
pern, 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 Ent
wicklern tablettenförmiger Produkte die Idee gekommen, über unterschiedlich zusammen
gesetzte Bereiche der Formkörper bestimmte Inhaltsstoffe erst unter definierten Bedingun
gen im Wasch- oder Reinigungsgang freizusetzen, um so den Reinigungserfolg zu verbes
sern. 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 Bedeu
tung, 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, Ring
kerntabletten, 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 gleich
zeitig die unterschiedlichsten Ausgestaltungsformen mehrphasiger Formkörper. Die Her
stellung 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 Reinigungsmit
telzusammensetzung in die Form, gefolgt vom Einsetzen der verpreßten Bleichmittelt
ablette und eventuell nachfolgendes Übergießen mit weiterer Reinigungsmittelzusammen
setzung.
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 Be
standteile 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 Reinigungsmittel
formkörper wird in den internationalen Patentanmeldungen WO99/06522, WO99/27063
und WO99/27067 (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 Coating
schicht in der Kavität befestigt. Allen drei Anmeldungen ist gemeinsam, daß der die Kavi
tät ausfüllende Bereich nicht verpreßt sein soll, da auf diese Weise druckempfindliche In
haltsstoffe geschont werden sollen.
Der im Stand der Technik beschriebene Weg, Schmelzen zu bereiten, in die Tabletten ein
gelegt werden oder die in Formkörper eingegossen werden, beinhaltet eine thermische Be
lastung der Inhaltsstoffe in den Schmelzen. Zusätzlich erfordert die exakte Dosierung flüs
siger 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 ge
macht wird. Die Befüllung von Kavitäten mit pulverförmigen Inhaltsstoffen und die Fixie
rung mittels Coating ist ebenfalls aufwendig und mit ähnlichen Stabilitätsproblemen be
haftet. Zusätzlich kann bei beiden Verfahren keine gezielt gesteuerte unterschiedliche
Härte der einzelnen Formkörperbereiche realisiert werden.
Dosiert man vorverpreßte Kernformkörper zu tablettierfähigen Vorgemischen hinzu, so
werden die Bereiche, die über bzw. unter diesen Kernen liegen, beim anschließenden Ta
blettiervorgang stärker verdichtet, was zu Löslichkeitsverzögerungen führen kann. Wenn
die Löslichkeit dieser überpreßten Bereiche durch einen insgesamt niedrigeren Preßdruck
ausgeglichen werden soll, kann es zu einer zu geringen Verpressung der Formkörperberei
che kommen, über bzw. unter denen keine Kernformkörper liegen, was zu unerwünschter
verringerter Handhabungsstabilität führt.
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 be
stimmte Schichtdicke, so ist ein Verpressen einer auf dem Rest des Formkörpers haftenden
Schicht zunehmend erschwert.
Die im pharmazeutischen Bereich gelegentlich angewandte Herstellung von Kernmantel
tabletten 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 Lösebeschleu
nigern erforderlich macht, wenn eine zeitlich beschleunigte Freisetzung der Inhaltsstoffe
aus dieser Region gefordert ist.
Der vorliegenden Erfindung lag nun die Aufgabe zugrunde, Formkörper bereitzustellen,
bei denen sowohl temperatur- als auch druckempfindliche Inhaltsstoffe in abgegrenzte Re
gionen 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 Zwei
schichttabletten erreicht werden, andererseits sollte die Herstellung der Formkörper ohne
großen technischen Aufwand auch in Großserie sicher funktionieren, ohne daß die Form
körper Nachteile hinsichtlich der Stabilität aufweisen oder Ungenauigkeiten bei der Dosie
rung zu befürchten wären. Das bereitzustellende Verfahren sollte dabei das Problem der
Überpressung der Bereiche die über bzw. unter eingelegten Kernformkörpern liegen, mi
nimieren und zusätzlich eine größtmögliche Flexibilität aufweisen. Insbesondere die Her
stellung 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 vor
verpreßte Formkörper einer Tablettenpresse zuführt und diese zusammen mit in die Matri
ze eindosiertem Vorgemisch zu mehrphasigen Tabletten verpreßt, wobei mindestens an
einer Stelle in der Tablettiermaschine Stempel mit nicht-planer Oberfläche in Kontakt mit
dem zu tablettierenden Gut treten.
Gegenstand der Erfindung ist ein Verfahren zur Herstellung mehrphasiger Wasch- oder
Reinigungsmittelformkörper, das die Schritte
- a) Herstellung von Kernformkörpem, die Aktivsubstanz enthalten,
- b) optionales Einlegen eines oder mehrerer Kernformkörper aus Schritt a) in eine Ma trize einer Tablettenpresse,
- c) Einfüllen mindestens eines teilchenförmigen Vorgemischs in die Matrize der Ta blettenpresse,
- d) Zuführen mindestens eines Kernformkörpers aus Schritt a) in die Matrize der Ta blettenpresse,
- 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 wer
den können, umfaßt, wobei in mindestens einem der Verfahrensschritte b), c), d) oder f)
der Ober- und/oder Unterstempel der Tablettenpresse eine nicht-plane Preßfläche aufweist.
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 "Kern
formkörper" kennzeichnet dabei im Rahmen der vorliegenden Erfindung einen Formkör
per, 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 Vorge
mischs 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 Kern
formkörper sind, d. h. alle durch Verpressen teilchenförmiger Vorgemische erhaltenen Be
reiche.
Der Begriff "plane" Preßfläche kennzeichnet dabei Flächen, die keine signifikanten Erhe
bungen und/oder Vertiefungen aufweisen, wobei unter "signifikant" Erhebungen im Grö
ßenordnungsbereich bis zu 500 µm zu verstehen sind. "Nicht-plane" Preßflächen sind da
her Preßflächen, aus denen (eine) Erhebung(en) herausragt/herausragen bzw. in die (eine)
Vertiefung(en) hineinragt/hineinragen, die höher bzw. tiefer als 500 µm ist/sind.
Im Sinne der vorliegenden Erfindung sind Preßflächen, die eine umlaufende Erhebung
aufweisen, um den herzustellenden Formkörpern eine "angefaste" (angeschrägte) Kante zu
verleihen, plan, da die druckausübende Fläche plan ist. Auch der bekannte Einsatz han
delsüblicher Stempeleinlagen aus Polymeren wie Vulkollan®, die auf die Preßflächen auf
geklebt werden, beläßt die druckausübenden Flächen plan, so daß diese Art der Stem
pelausrüstung ebenfalls im Sinne der vorliegenden Erfindung plan ist.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Ober- und/oder Unterstem
pel der Tablettenpresse nicht während des gesamten Verfahrens eine nicht-plane Preßflä
che aufweist.
Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß als Ober- und/oder Unterstempel
ein Stempel eingesetzt wird, der aus mehreren unabhängig voneinander und parallel zuein
ander beweglichen Teilstempeln aufgebaut ist.
Bei dieser Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens benötigt jeder Teilstempel
des Unter- und/oder Oberstempels selbstverständlich eine eigene Stempelbahn, damit eine
voneinander unabhängige Beweglichkeit der Teilstempel gewährleistet ist. Auch die übri
gen Teile, die bei herkömmlichen Rundläuferpressen für die Bewegung der einteiligen
Stempel sorgen, wie beispielsweise Druckrollen und optional einzusetzende Niederzug
schienen sind im Rahmen der genannten bevorzugten Ausführungsform in jeweils zwei
Ausführungen erforderlich.
Die Aufteilung des Unter- und/oder Oberstempels in zwei unabhängig voneinander wir
kende Teilstempel kann auf unterschiedliche Art und Weise erfolgen. So ist es beispiels
weise denkbar, einen eckigen oder runden Stempel im ersten Fall durch zwei halbe Ecken
oder zwei Dreiecke und im letzten Fall durch zwei Halbkreise zu ersetzen. Dies führt zu
mehrphasigen Tabletten, bei denen mindestens eine Stirnseite eine Trennungslinie auf
weist, die durch die Verwendung unterschiedlich eingefärbter Vorgemische optisch her
vorgehoben werden kann. Der Vielfalt der Ausgestaltungsmöglichkeiten sind hierbei kaum
Grenzen gesetzt, so daß das obengenannte Beispiel dahingehend erweitert werden kann,
daß die Trennungslinie keine Gerade ist, sondern eine mehr oder minder stark und häufig
gekrümmte Kurve. Auf diese Weise sind die unterschiedlichsten Formkörper herstellbar.
Da mit zunehmender Komplexität der Preßflächen der beiden Teilstempel anwendungs
technische Probleme wie Stempelanbackungen, Deckeln, übermäßiger Verschleiß usw.
stark ansteigen, sind eine erfindungsgemäße Verfahren bevorzugt, bei denen als Ober-
und/oder Unterstempel ein Stempel eingesetzt wird, der aus zwei unabhängig voneinander
und parallel zueinander beweglichen Teilstempeln aufgebaut ist, wobei Stempel bevorzugt
sind, die aus einem Mittendorn und einen diesen Mittendorn umschließenden Ringstempel
bestehen.
Auch hierbei gibt es eine Vielzahl von Gestaltungsmöglichkeiten für Ringstempel und
Mittendorn. So kann bei einer eckigen Matrize und einem auf diese Matrize angepaßten
Ringstempel mit eckigem Grundriß der Stirnfläche (Preßfläche) ein eckiger oder ein runder
Mittendorn verwendet werden, was zu unterschiedlichen Aufsichten auf die Oberfläche der
hergestellten Tabletten führt. Analog sind runde oder ovale Tabletten mit einem eckigen
oder runden Einsatz herstellbar. Aus den obengenannten Gründen ist eine erfindungsge
mäße Vorrichtung bevorzugt, bei der der Mittendorn eine ellipsenförmige, kreisrunde oder
rechteckige Stirnfläche aufweist.
Bei dieser Ausgestaltungsform weist der den Mittendorn umgebende Ringstempel eine
ebenfalls kreisrunde Bohrung auf, in der der Mittendorn frei auf und ab bewegt werden
kann. Diese Geometrie hat keinen Einfluß auf den äußeren Grundriß der Stirnfläche der
Matrize (und damit des Ringstempels) - hier sind nach wie vor sämtliche Formvarianten
möglich. Aus ästhetischen Gründen sind allerdings ebenfalls kreisrunde Matrizen zu be
vorzugen. Bei dieser speziellen Ausgestaltungsform weist der Ringstempel einen Grundriß
in Form zweier konzentrischer Kreise auf.
Die nachfolgenden Ausführungen beziehen sich nur noch auf die bevorzugte Ausführungs
form mit Ringstempel und Mittendorn, lassen sich aber völlig analog auf andere Teilstem
pelgeometrien übertragen. Hierbei wären Begriffe wie "Ring" und "Kern" ersetzbar durch
"linker Bereich" und "rechter Bereich" oder Analoga, die dem Fachmann geläufig sind.
Es ist selbstverständlich auch möglich, die Preßstempel mit mehreren beweglichen Dornen
auszustatten, so daß ein Stempel beispielsweise aus drei Teilstempeln ("Ringstempel" mit
zwei "Löchern" und zwei Dornen), oder aus vier Teilstempeln ("Ringstempel" mit drei
"Löchern" und drei Dornen) aufgebaut sein kann. Mit zunehmender Aufteilung der Stem
pel werden jedoch die Anforderungen an die Führung der einzelnen Teilstempel immer
höher, so daß aus verfahrenstechnischer Sicht Stempel, die aus zwei Teilstempeln aufge
baut sind, bevorzugt sind.
Die Ausgestaltung der Unterstempel als Ringstempel mit Mittendorn läßt sich zur exakten
Zentrierung von Kernformkörpern nutzen. Idealerweise paßt man dabei die Preßfläche des
Mittendorns an die Grundfläche der in Schritt a) hergestellten Kernformkörper an. Wird
nun der Mittendorn des Unterstempels vor der Durchführung des Verfahrensschritts b)
abgesenkt, läßt sich der Kernformkörper (bei mehreren absenkbaren Mittendornen: die
Formkörper) paßgenau dosieren. Nach der Auffüllung mit Vorgemisch kann der Mitten
dorn des Unterstempels wieder angehoben werden, so daß der Unterstempel eine plane
Preßfläche aufweist. Entsprechende Varianten des erfindungsgemäßen Verfahrens, bei
denen die Preßfläche des Unterstempels in Verfahrensschritt b) mindestens eine Kavität
aufweist, sind bevorzugt.
Bei der Endverpressung ist die Unterstempelpreßfläche vorzugsweise plan, was das nach
folgende Ausstoßen erleichtert. Verfahren, die dadurch gekennzeichnet sind, daß die Preß
fläche des Unterstempels in Verfahrensschritt f) plan ist, sind bevorzugte Ausführungsfor
men des erfindungsgemäßen Verfahrens.
Wird nicht nur ein Vorgemisch in die Matrize der Tablettiermaschine eindosiert, sondern
mehrere, so kann nach jedem Füllschuh ein Glätten der Oberfläche durch leichtes Andrüc
ken mit dem Oberstempel erfolgen, um eine saubere Phasengrenzlinie zwischen den ein
zelnen, aus unterschiedlichen Vorgemischen zusammengesetzten, Phasen zu erhalten. Je
nach Rezeptur und Verfahrensgestaltung kann dieser Schritt auch unterbleiben, wobei zu
berücksichtigen ist, daß die Haftung zwischen den einzelnen Schichten umso besser ist, je
geringer die Druckbelastung auf das zuerst eingefüllte Vorgemisch ist. Aus Gründen der
Optik sind aber Verfahren bevorzugt, bei denen das/die teilchenförmige(n) Vorgemisch(e)
nach jedem Verfahrensschritt c) durch Absenken des Oberstempels geglättet wird/werden.
Die vorstehend genannten Ausführungen für die Unterstempel lassen sich analog auch auf
die Oberstempel richten. Auch hier sind Oberstempel einsetzbar, deren Preßfläche minde
stens zeitweise Erhebungen und/oder Vertiefungen aufweist, wobei wiederum die vorste
hend beschrieben "Dornstempel" einsetzbar sind. Insbesondere bei der vorstehend be
schriebenen Variante des "Glättens" der Zwischen-Oberflächen sind Verfahren bevorzugt,
die dadurch gekennzeichnet sind, daß die Preßfläche des Oberstempels beim Absenken
mindestens eine Erhebung aufweist.
Unabhängig davon, ob ein oder mehrere Vorgemische eingefüllt werden und ob eine
Glättung zwischen den einzelnen Vorgemischzugaben erfolgt, sind Verfahren bevorzugt,
bei denen die Preßfläche des Oberstempels in Verfahrensschritt f) plan ist.
Werden Unterstempel eingesetzt, deren Preßfläche mindestens einmal im erfindungsgemä
ßen Verfahren nicht plan ist, können herkömmliche Oberstempel verwendet werden, wor
aus Verfahren resultieren, die dadurch gekennzeichnet sind, daß die Preßfläche des Ober
stempels während des gesamten Verfahrens plan ist.
Alternativ können im erfindungsgemäßen Verfahren auch Oberstempel eingesetzt werden,
die konstruktionsbedingt (eine) Erhebung(en) auf der Preßfläche aufweisen. Im Gegensatz
zu den Stempeln mit Mittendorn sind hier keine zusätzlichen Führungsschienen erforder
lich, da der "Dorn" permanent aus der Stempeloberfläche herausragt. Solche Varianten des
erfindungsgemäßen Verfahrens, bei denen die Preßfläche des Oberstempels während des
gesamten Verfahrens mindestens eine Erhebung aufweist, sind ebenfalls bevorzugt.
Ein weiterer Gegenstand der vorliegenden Erfindung sind daher Verfahren zur Herstellung
mehrphasiger Wasch- oder Reinigungsmittelformkörper, die durch die Schritte
- a) Herstellung von Kernformkörpem, 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 Tablet tenpresse,
- d) optionales Zuführen eines oder mehrerer Kernformkörper(s) aus Schritt a) in die Matri ze der Tablettenpresse,
- e) optionale ein- oder mehrfache Wiederholung der Schritte b) und/oder c),
- f) Verpressen zu Formkörpern, die mindestens eine Kavität aufweisen,
- g) Zuführen von Kernformkörper(n) aus Schritt a) in die Kavität(en) des Tablettenpresse,
- h) Einpressen des/der Kernformköprer(s) in die Kavität(en)
gekennzeichnet sind.
Dadurch, daß der Oberstempel mindestens eine Erhebung aufweist, werden beim Endver
pressen in Schritt f) Formkörper erhalten, die mindestens eine Kavität aufweisen. Diese
Kavität(en) wird/werden nachfolgend mit (einem) Kernformkörper(n) befüllt, welche(r) in
Schritt h) des erfindungsgemäßen Verfahrens zur Erreichung planer Formkörperoberflä
chen in die Kavität(en) eingepreßt wird/werden.
Dabei sind bevorzugte erfindungsgemäße Verfahren dadurch gekennzeichnet, daß die Ver
pressung in Schritt f) unter Einsatz eines Oberstempels erfolgt, dessen Prägeelement min
destens einen von einer ebenen Grundfläche umgebenen Zapfen aufweist.
Der Begriff "Prägeelement", der im folgenden stellenweise verwendet wird, ist dabei
gleichbedeutend mit "Preßfläche" und bezeichnet den Teil des Preßstempels, der in Kon
takt mit dem zu tablettierenden Gut tritt.
Wie schon erwähnt, sind die Preßkräfte senkrecht auf die ebene Grundfläche gerichtet. Da
die ebene Grundfläche die niedrigste Höhe im Profil des Prägeelements darstellt, ist in die
sem Bereich die geringste Kompression des zu verpressenden Materials gegeben. Dies
führt dazu, daß im Bereich der Grundfläche auch geringere Flächendrücke zu erwarten
sind als im Bereich des nach oben gewölbten Zapfens. Aus diesen Gründen muß das Mate
rial der Grundfläche nicht zwingend inkompressibel sein, zumal aus der Druckgeometrie
nur Normalkräfte zu erwarten sind. Dementsprechend können die Freßstempel so ausge
staltet werden, daß die Erhebung(en) aus einem harten Material bestehen, während die
Grundfläche (d. h. der verbleibende, in Kontakt mit der Tablettiermischung tretende, Teil
der Preßfläche aus der die Erhebung(en) herausragt/herausragen) mit weichen Materialien
beschichtet wird, um die Oberflächengüte der resultierenden Tabletten zu erhöhen. Ent
sprechende Verfahren, bei denen die Grundfläche des Prägeelements im Preßgang walkbar
und der bzw. die Zapfen inkompressibel und zumindest adhäsionsreduzierend beschichtet
ist, sind bevorzugte Ausführungsformen.
Die Struktur von Schüttungen aus pulverförmigen oder feinkristallinen Substanzen ist zwar
in Bezug auf größere Flächen oder Volumina als gleichförmig zu betrachten, im Mikrobe
reich jedoch durchaus unterschiedlich. Durch diese im Mikrobereich unterschiedlichen
Dichteverhältnisse werden den an der Oberfläche des Grundflächenmaterials anstehenden
gleichmäßigen Preßkräften unterschiedliche Widerstände des zu verpressenden Materials
entgegengesetzt. Dies führt dazu, daß an im Mikrobereich beabstandeten Funkten an der
Oberfläche unterschiedliche spezifische Drücke und demzufolge bei kompressiblen Mate
rial des Grundflächenelements geringstfügig unterschiedliche Verformungen des Materials
auftreten. Diese hier als Walken bezeichnete Erscheinung hat das Entstehen von unter
schiedlichen Normal- und Querkräften an der Materialoberfläche zur Folge, wodurch die
Neigung zum Anhaften von Material an der Oberfläche des Prägeelements im Bereich der
Grundfläche verhindert oder zumindest weitestgehend vermindert wird.
Ein Tablettierstempel, dessen Prägeelement in der beschriebenen Form ausgeführt ist, ist in
vorteilhafter Weise anhaftverhütend oder zumindest adhäsionsreduzierend. Mit einem sol
chen Preßwerkzeug können lange Werkzeugstandzeiten und einwandfreie Tablettenober
flächen erreicht werden.
In einer Ausführungsform, in der das Prägeelement des Tablettierstempels seitlich nicht
von der Grundfläche begrenzt sein soll, und diese von einem im wesentlichen gleichmäßi
gen, inkompressiblen Randstreifen umgeben ist, werden Rückwirkungen des Kompressi
ons- und Verformungsgeschehens an der Matrizeninnenwand auf die kompressible Grund
fläche ausgeschlossen. Eine nach außen ansteigende Abschrägung des Randstreifens be
wirkt dabei in vorteilhafter Weise eine saubere Materialverteilung in der Matrize und eine
Stabilisierung der Tablettenstruktur.
Ganz besondere Vorteile bei der Herstellung des Tablettierstempels und der Standfestigkeit
des Preßwerkzeuges werden in einer Ausführungsform gewährleistet, in der das Prägeele
ment aus mehreren Einzelteilen besteht. Zweckmäßigerweise werden Umfang und Zu
schnitt der Einzelteile an den unterschiedlichen Materialien bzw. Materialanforderungen
orientiert. So ist die Einzelfertigung des elipsoidförmigen Zapfens aus inkompressiblem
und an der Außenoberfläche zumindest adhäsionsreduzierend beschichtetem Material, ei
nes plattenförmigen Elementes aus walkbarem Material für die Grundfläche und eines
ringförmigen Elementes aus inkompressiblem Material für den Randstreifen eine vorteil
hafte Abgrenzung für die Gestaltung der Einzelteile, die sich wegen ihrer unterschiedlichen
Materialien anbietet.
Wie weiter oben beschrieben, muß die Beschichtung des Zapfens zugleich hart und wider
standsfähig gegen hohe Flächenbelastungen sein, zum anderen aber auch eine reibungs
mindernde oder schmierende Eigenschaft aufweisen. Hierzu haben sich nickelhaltige Ober
flächenbeschichtungen als sehr geeignet erwiesen, in denen feinste PTFE-Partikel (Teflon)
eingeschlossen sind. Diese verleihen dem Überzug anhaftverhütende und materialfressen
verhütende Eigenschaften. Alternativ dazu hat sich auch eine Ausführungsform für die
adhäsionsreduzierende Beschichtung bewährt, bei der das Grundbeschichtungsmaterial
statt aus Nickel aus einer Nickel-Phosphor-Legierung besteht.
Als weitere Alternative für die Oberflächenbeschichtung mit zumindest adhäsions
reduzierender Wirkung, die aber auch ansonsten die Anforderungen an Härte und Bestän
digkeit erfüllt, hat sich eine Beschichtung aus Diamantpartikel enthaltendem Graphit be
währt. Dabei wird die Oberfläche des Zapfens mit einer Graphitlage beschichtet, die als
schmierend oder gleitfördernd bekannt sind, und die hier gleichzeitig als Binder zur Fixie
rung von Diamantpartikeln dient, die ihrerseits der Oberfläche die erforderliche Härte ver
leihen. Versuche mit diesen Oberflächenbeschichtungen des Zapfens haben gezeigt, daß
auch bei sehr langen Standzeiten der Werkzeuge keine Materialanhaftungen zu beobachten
waren. Somit sind Verfahren bevorzugt, die dadurch gekennzeichnet sind, daß die zumin
dest adhäsionsreduzierende Beschichtung des/der Zapfen(s) aus Ni-P-PTFE oder aus C-
Diamant besteht.
Bei der Verpressung von Pulvergemischen zu Formkörpern kann es zu Problemen kom
men, da an der Grenzlinie zwischen dem Halbellipsoid und der Kunststoffeinlage Pul
veranbackungen auftreten können. Diese Anbackungen fuhren zu Abplatzungen entlang
des Muldenrandes, welche insbesondere bei der Verpressung gefärbter Vorgemische das
Erscheinungsbild der Formkörper beeinträchtigen. Auch sind mit den bislang genannten
Materialien komplizierte Zapfengeometrien, beispielsweise Schriftzüge oder andere For
men, nur unter hohem technischen Aufwand zu realisieren.
Anstelle einer zumindest adhäsionsreduzierenden Beschichtung des Zapfens kann dieser
auch komplett aus adhäsionsreduzierten Materialien gefertigt werden. Hierzu haben sich
insbesondere Kunststoffe bewährt. Eine weitere bevorzugte Ausführungsform der vorlie
genden Erfindung sieht daher vor, daß der Zapfen nicht nur adhäsionsreduzierend be
schichtet, sondern komplett aus adhäsionsreduzierendem Material gefertigt ist. Besonders
bevorzugt sind dabei Tablettierstempel, deren Zapfen aus Kunststoff gefertigt ist.
Der Begriff "Kunststoffe" charakterisiert dabei im Rahmen der vorliegenden Erfindung
Materialien, deren wesentliche Bestandteile aus solchen makromolekularen organischen
Verbindungen bestehen, die synthetisch oder durch Abwandeln von Naturprodukten ent
stehen. Sie sind in vielen Fällen unter bestimmten Bedingungen (Wärme und Druck)
schmelz- und formbar. Kunststoffe sind also prinzipiell organische Polymere und können
entweder nach ihren physikalischen Eigenschaften (Thermoplaste, Duroplaste und Elasto
mere), nach der Art der Reaktion ihrer Herstellung (Polymerisate, Polykondensate und
Polyaddukte) oder nach ihrer chemischen Natur (Polyolefine, Polyester, Polyamide, Polyu
rethane usw.) klassifiziert werden.
Der Zapfen, der in den genannten bevorzugten Ausführungsformen aus Kunststoff gefer
tigt ist, stellt dabei im Rahmen der vorliegenden Erfindung eine Erhebung auf dem Präge
element des Tablettierstempels dar. Die Fläche, auf der der Zapfen aufgebracht ist, kann
dabei ebenfalls unterschiedliche Formen annehmen, wobei von der planen, ebenen Fläche
bis hin zu halbkugelförmigen Ausgestaltungen eine Vielzahl von Möglichkeiten denkbar
ist. Im Rahmen der vorliegenden Erfindung ist es einerseits bevorzugt, daß die Fläche, auf
der der Zapfen sitzt, plan, d. h. eben ist und andererseits in allen Richtungen auf der Ebene
über den Zapfen hinausragt, d. h. daß der Zapfen als Erhebung auf einer Fläche sitzt und
nirgendwo direkt an den Rand des Preßwerkzeugs stößt bzw. diesen Rand bildet. Vor
zugsweise wird auch die Grundfläche, auf der der Zapfen sitzt, aus Kunststoff gefertigt, so
daß Tablettierstempel bevorzugt sind, bei denen der Zapfen und die ebene Grundfläche aus
Kunststoff gefertigt sind.
Besonders bevorzugt ist es dabei im Rahmen der vorliegenden Erfindung, wenn das Mate
rial des Zapfens härter ist als das der Grundfläche. Erfindungsgemäße Verfahren, bei denen
die Prägeelemente der Oberstempel einen von einer ebenen Grundfläche umgebenen Zap
fen aufweisen, wobei die Grundfläche und der Zapfen aus Kunststoffen gefertigt sind und
das Material des Zapfens härter ist als das der Grundfläche, sind daher erfindungsgemäß
bevorzugt.
Der Begriff "Härte" ist im Rahmen der vorliegenden Erfindung die Bezeichnung für den
Widerstand, den ein Festkörper dem Eindringen eines anderen Körpers entgegensetzt.
Während beispielsweise bei Mineralien die sogenannte Ritzhärte (Härte nach Mohs) ge
messen wird, haben sich technisch andere Verfahren zur Härteprüfung durchgesetzt. Am
häufigsten werden hierbei Brinell-, Rockwell- und Vickers-Verfahren (besonders für Stahl
und sonstige Metalle) angewendet. Zur Ermittlung der Brinell-Härte (HB, Kugeldruckhär
te, DIN 50 351) werden genormte Stahl- oder Widiakugeln mit 10 mm Durchmesser und
einer Prüflast P (in N ausgedrückt) stoßfrei in die zu prüfenden Stoffe gedrückt und die
Oberfläche O (in mm2) der eingedrückten Kalotte des Durchmessers d bestimmt. Die Bri
nell-Härte ist dann gegeben durch:
Bei der für höhere Härtegrade geeigneten Bestimmung der Rockwell-Härte (HR) werden
entweder ein Diamantkonus (HRC) oder Stahlkugeln von verschiedenen Durchmessern
(HRB) in den Werkstoff gepreßt. Bei der Bestimmung der Vickers-Härte (HV) benutzt
man eine Diamantpyramide mit einem Flächenöffnungswinkel von 136°; auch hier wird
die Härte definiert als Last bezogen auf die Eindrucksoberfläche (N/mm2). Bei diesem
Prüfverfahren sind die Eindrücke sehr klein, so daß man auch die Härte bei sehr dünnen
Schichten bestimmen kann. Analog gilt dies auch für die Knoop-Härte (HK), bei deren
Bestimmung eine Diamantpyramide mit rhombischem Grundriß zur Anwendung kommt.
Bei der Schlaghärtebestimmung dient der Durchmesser eines Kugeleindrucks, der durch
Schlag mit dem Handhammer (Poldihammer, Skleroskop) oder durch eine gespannte Feder
erzeugt wurde, als Berechnungsgrundlage. Ein anderes, ebenfalls dynamisches Verfahren
zur Härtebestimmung ist das Rücksprung-Verfahren. Die auf diese Weise ermittelte Shore-
Härte wird bei Stahl durch die Kugelfallprobe als Rückprallhärte bestimmt bzw. bei Gum
mi und anderen Elastomeren als Eindring-Widerstand gegen einen Kegelstumpf gemessen.
Bei härteren Kunststoffen, z. B. bei harten Thermoplasten und besonders bei Duroplasten,
mißt man die Kugeldruckhärte als Quotient aus Prüfkraft und Oberfläche des Eindrucks
einer Stahlkugel (5 mm Durchmesser) nach 10, 30 od. 60 Sekunden unter Last.
Ganz besondere Vorteile bei der Herstellung des Tablettierstempels und der Standfestigkeit
des Preßwerkzeuges werden in einer Ausführungsform gewährleistet, in der das Prägeele
ment aus mehreren Einzelteilen besteht. Zweckmäßigerweise werden Umfang und Zu
schnitt der Einzelteile an den unterschiedlichen Materialien bzw. Materialanforderungen
orientiert. So ist die Einzelfertigung des elipsoidförmigen Zapfens aus dem härteren Kunst
stoff, eines plattenförmigen Elementes aus dem weicheren Kunststoff, vorzugsweise einem
walkbarem Material, für die Grundfläche und eines ringförmigen Elementes aus inkom
pressiblem Material für den Randstreifen eine vorteilhafte Abgrenzung für die Gestaltung
der Einzelteile, die sich wegen ihrer unterschiedlichen Materialien anbietet.
Wie weiter oben beschrieben, besteht der Zapfen aus einem härteren Kunststoff als die
Grundfläche. Harte Kunststoffe erfüllen dabei insbesondere das Anforderungsprofil, daß
der Zapfen zugleich hart und widerstandsfähig gegen hohe Flächenbelastungen sein, zum
anderen aber auch eine reibungsmindernde oder schmierende Eigenschaft aufweisen muß.
Als Kunststoffmaterialien für den Zapfen haben sich insbesondere Polyolefine, vorzugs
weise Polyethylen oder Polypropylen, bewährt. Polyethylene (PE) sind dabei zu den Po
lyolefinen gehörende Polymere mit Gruppierungen des Typs
-[CH2-CH2]-
als charakteristischer Grundeinheit der Polymerkette. Polyethylene werden durch Polyme
risation von Ethylen nach zwei grundsätzlich unterschiedlichen Methoden, dem Hoch
druck- und dem Niederdruck-Verfahren hergestellt. Die resultierenden Produkte werden
entsprechend häufig als Hochdruck-Polyethylen bzw. Niederdruck-Polyethylen bezeichnet;
sie unterscheiden sich hauptsächlich hinsichtlich ihres Verzweigungsgrades und damit ver
bunden in ihrem Kristallinitätsgrad und ihrer Dichte. Beide Verfahren können als Lö
sungspolymerisation, Emulsionspolymerisation oder Gasphasenpolymerisation durchge
führt werden.
Beim Hochdruck-Verfahren fallen verzweigte Polyethylene mit niedriger Dichte (ca.
0,915-0,935 g/cm3) und Kristallinitätsgraden von ca. 40-50% an, die man als LDPE-
Typen bezeichnet. Produkte mit höherer Molmasse und dadurch bedingter verbesserter
Festigkeit und Streckbarkeit tragen die Kurzbezeichnung HMW-LDPE (HMW = high mole
cular weight). Durch Copolymerisation des Ethylens mit längerkettigen Olefinen, insbe
sondere mit Buten und Octen, kann der ausgeprägte Verzweigungsgrad der im Hochdruck-
Verfahren hergestellten Polyethylene reduziert werden; die Copolymere haben das Kurz
zeichen LLD-PE (linear low density polyethylene).
Die Makromoleküle der Polyethylene aus Niederdruck-Verfahren sind weitgehend linear
und unverzweigt. Diese Polyethylene (HDPE) haben Kristallinitätsgrade von 60-80% und
eine Dichte von ca. 0,94-0,965 g/cm3. Sie sind als Zapfenmaterialien besonders geeignet.
Polypropylene (PP) sind thermoplastische Polymere des Propylens mit Grundeinheiten des
Typs
-[CH(CH3)-CH2]-
Polypropylene können durch stereospezifische Polymerisation von Propylen in der Gas
phase oder in Suspension zu hochkristallinen isotaktischen oder zu weniger kristallinen
syndiotaktischen bzw. zu amorphen ataktischen Polypropylenen hergestellt werden. Tech
nisch wichtig ist insbesondere das isotaktische Polypropylen, bei dem alle Methylgruppen
auf einer Seite der Polymerkette lokalisiert sind. Polypropylen zeichnet sich durch hohe
Härte, Rückstellfähigkeit, Steifheit und Wärmebeständigkeit aus und ist im Rahmen der
vorliegenden Erfindung somit ein ideales Zapfenmaterial.
Eine Verbesserung der mechanischen Eigenschaften der Polypropylene erreicht man durch
Verstärkung mit Talkum, Kreide, Holzmehl oder Glasfasern, und auch das Aufbringen
metallischer Überzüge ist möglich.
Neben den Polyolefinen sind Polyamide im Rahmen der vorliegenden Erfindung bevorzugt
einsetzbare Zapfenmaterialien. Polyamide sind hochmolekulare Verbindungen, die aus
durch Peptid-Bindungen verknüpften Bausteinen bestehen. Die synthet. Polyamide (PA)
sind bis auf wenige Ausnahmen thermoplastische, kettenförmige Polymere mit wiederkeh
renden Säureamid-Gruppierungen in der Hauptkette. Nach dem chemischen Aufbau lassen
sich die sogenannten Homopolyamide in zwei Gruppen einteilen: den Aminocarbonsäure-
Typen (AS) und den Diamin-Dicarbonsäure-Typen (AA-SS); dabei bezeichnen A Amino-
Gruppen und S Carboxy-Gruppen. Erstere werden aus einem Baustein durch Polykonden
sation (Aminosäure) oder Polymerisation (ω-Lactam), letztere aus zwei Bausteinen durch
Polykondensation (Diamin und Dicarbonsäure) gebildet.
Codiert werden die Polyamide aus unverzweigten aliphatischen Bausteinen nach der An
zahl der C-Atome. So ist die Bezeichnung PA 6 beispielsweise das aus ε-
Aminocapronsäure oder ε-Caprolactam aufgebaute Polyamid und. PA 12 ist ein Poly(ε-
laurinlactam) aus ε-Laurinlactam. Beim Typ AA-SS werden zuerst die Kohlenstoff-Anzahl
des Diamins und dann die der Dicarbonsäure genannt: PA 66 (Polyhexamethylenadipina
mid) entsteht aus Hexamethylendiamin (1,6-Hexandiamin) und Adipinsäure, PA 610 (Po
lyhexamethylensebacinamid) aus 1,6-Hexandiamin und Sebacinsäure, PA 612 (Polyhexa
methylendodecanamid) aus 1,6-Hexandiamin und Dodecandisäure. Die genannten Polya
mid-Typen sind im Rahmen der vorliegenden Erfindung bevorzugte Materialien für den
Zapfen.
Polyurethane (PUR) sind durch Polyaddition aus zwei- und höherwertigen Alkoholen und
Isocyanaten zugängliche Polymere (Polyaddukte) mit Gruppierungen des Typs
-[CO-NH-R2-NH-CO-O-R1-O]-
als charakteristische Grundeinheiten der Basis-Makromoleküle, bei denen R1 für einen
niedermolekularen oder polymeren Diol-Rest und R2 für eine aliphatische oder aromati
sche Gruppe steht. Technisch wichtige PUR werden hergestellt aus Polyester- und/oder
Polyetherdiolen und beispielsweise aus 2,4- bzw. 2,6-Toluoldiisocyanat (TDI, R2 = C6H3-
CH3), 4,4'-Methylendi(phenylisocyanat) (MDI, R2 = C6H4-CH2-C6H4) oder Hexamethylen
diisocyanat [HMDI, R2 = (CH2)6]. Tablettierstempel, deren Zapfen aus einem Polyurethan
besteht, sind erfindungsgemäß ebenfalls bevorzugt.
Die genannten Kunststoffe können allein als Zapfenmaterialien eingesetzt werden, sie
können aber auch mit Beschichtungen oder Laminierungen aus Metallen oder anderen
Stoffen versehen werden. Besonders bewährt hat sich im Rahmen der vorliegenden Erfin
dung der Einsatz glasfaserverstärkter Kunststoffe als Zapfenmaterial. Glasfaserverstärkte
Kunststoffe (GFK) sind Verbundwerkstoffe aus einer Kombination von einer Matrix aus
Polymeren und als Verstärker wirkenden Glasfasern. Die zur Faserverstärkung verwende
ten Glasmaterialien liegen in den GFK als Fasern, Garne, Rovings (Glasseidenstränge),
Vliese, Gewebe oder Matten vor. Als polymere Matrixsysteme für GFK sind sowohl Du
roplaste (wie beispielsweise Epoxidharze, ungesättigte Polyesterharze, Phenol- u. Furan
harze), als auch Thermoplaste (wie beispielsweise Polyamide, Polycarbonate, Polyacetale,
Polyphenylenoxide und -sulfide, Polypropylene und Styrolcopolymere) geeignet. Das Ge
wichtsverhältnis zwischen Verstärkerstoff und Polymermatrix liegt üblicherweise im Be
reich von 10 : 90-65 : 35, wobei die Festigkeitseigenschaften der GFK in der Regel bis zu
einem Verstärkergehalt von ca. 40 Gew.-% zunehmen.
Die Herstellung der GFK erfolgt vorwiegend in Preßverfahren; weitere wichtige Ferti
gungsverfahren sind Handlaminier-, Faserspritz-, kontinuierliche Imprägnier-, Wickel- und
Schleuderverfahren. Vielfach geht man auch von sogenannten Prepregs, mit Harzen vor
imprägnierte Glasfasermaterialien, aus, die unter Anwendung von Druck in der Wärme
gehärtet werden. Die GFK zeichnen sich gegenüber den nicht verstärkten Matrixpolymeren
durch erhöhte Zug-, Biege- und Druckfestigkeit, Schlagzähigkeit, Formbeständigkeit und
Stabilität gegenüber dem Einfluß von Wärme, Säuren, Salzen, Gasen oder Lösungsmitteln
aus. Im Rahmen der vorliegenden Erfindung haben sich insbesondere glasfaserverstärktes
Polytetrafluorethylen und glasfaserverstärkte Polyamide als Zapfenmaterialien bewährt.
Wie bereits vorstehend erwähnt, kann eine Erhebung aus der Zapfenoberfläche nicht nur
durch das Einsetzen einer Scheibe realisiert werden, sondern auch durch die Fertigung ei
nes geometrisch gleich aufgebauten Körpers aus einem Material. Für solche Geometrien
sind Kunststoffe besonders geeignet, wobei sich Polyamide besonders bewährt haben.
Die Dimension des Zapfens kann der Dimension des herzustellenden Formkörpers ange
paßt werden, so daß die im Formkörper resultierende Kavität im Vergleich zum Formkör
pervolumen geeignete Ausmaße aufweist. Für übliche Formkörpergeometrien und -größen
hat es sich als vorteilhaft erwiesen, wenn der Zapfen ein Volumen von 0,5 bis 5 ml, bevor
zugt von 0,6 bis 3 ml und insbesondere von 0,8 bis 2 ml aufweist. Das Volumen des Zap
fens ist dabei als das Volumen zu verstehen, das der Zapfen als Mulde in den Formkörper
hineinprägt. Der Begriff Zapfenvolumen kennzeichnet daher das Volumen des "Zapfen
kopfes", wobei der "Stiel", d. h. die Elemente, die der Befestigung der Erhebung am Ta
blettierstempel dienen, nicht mitgerechnet werden. Entsprechende Verfahren, bei denen
das Prägeelement einen Zapfen aufweist, der ein Volumen von 0,5 bis 5 ml, bevorzugt 0,6
bis 3 ml, besonders bevorzugt 0,8 bis 2 ml besitzt, sind bevorzugte Ausführungsformen des
erfindungsgemäßen Verfahrens.
Der bzw. die Zapfen ragen vorzugsweise deutlich aus der Grundfläche des Prägeelements
heraus. Erfindungsgemäße Verfahren, die dadurch gekennzeichnet sind, daß das Prägele
ment einen oder mehrere Zapfen aufweist, die jeweils mindestens 1 mm, vorzugsweise
mindestens 2 mm und insbesondere mindestens 3 mm aus der Grundfläche herausragen,
sind dabei bevorzugt.
Die haftungsverhindernde oder zumindest haftungs- oder adhäsionsreduzierende Wirkung
des walkbaren Materials für die Bildung der Grundfläche wurde vorstehend beschrieben.
Wie bereits erwähnt, ist es bevorzugt, daß die Grundfläche aus einem reversibel verform
baren Material mit einer Härte von 40 bis 99 Shore A nach DIN 53 505 besteht. In Versu
chen hat sich gezeigt, daß beispielsweise mit dem Polyuretan-Werkstoff Vulkollan oder
dem PVC-Werkstoff Mipolam sehr gute Ergebnisse erzielt werden konnten. Über Einsatz
zeiten von mehreren tausend Pressungen wurden keinerlei Anhaftungen an dem Grundflä
chenmaterial festgestellt.
Auch die Dimension der Grundfläche wird der Dimension des herzustellenden Formkör
pers angepaßt, so daß die Grund- und Oberseite der Formkörper im Vergleich zum Form
körpervolumen geeignete Ausmaße aufweist. Für übliche Formkörpergeometrien und
-größen haben sich es sich, Verfahren als vorteilhaft erwiesen, bei denen die Grundfläche
des Prägeelements 2,5 bis 60 cm2, bevorzugt 5 bis 40 cm2, besonders bevorzugt 7,5 bis
20 cm2 beträgt.
Wie bereits erwähnt, lassen sich die Preßvorgänge optimieren, wenn der Tablettierstempel
so ausgebildet wird, daß die Grundfläche von einem inkompressiblen, im wesentlichen
gleichmäßigen Randstreifen umgeben ist. In bevorzugten Ausführungsformen der vorlie
genden Erfindung liegt dieser Randstreifen innen auf Höhe der Grundflächenoberkante und
ist nach außen ansteigend abgeschrägt.
Es ist beispielsweise für die Herstellung von Formkörpern für das maschinelle Geschirr
spülen bevorzugt, daß diese eine rechteckige Form aufweisen, um in Dosierkammern han
delsüblicher Maschinen eingebracht werden zu können. Tablettierstempel, deren Grundflä
che im wesentlichen rechteckig ist und vorzugsweise abgerundete Ecken aufweist, sind
demnach bevorzugt.
Die vorstehend genannten bevorzugten Abmessungen von Grundfläche und Zapfen können
in einem Stempel verwirklicht werden, der zur Herstellung von Wasch- und Reinigungs
mittelformkörpern dient. Bei im Rahmen der vorliegenden Erfindung bevorzugten Tablet
tierstempeln weist die im wesentlichen rechteckige Grundfläche einschließlich Randstrei
fen die Abmessungen von etwa 36 × 26 mm auf und das Ellipsoid des davon umgebenden
Zapfens hat etwa die Halbachsenlängen von a = 8,3, b = 11,5 und c = 5 mm.
Selbstverständlich können auch runde Wasch- und Reinigungsmittelformkörper mit einem
erfindungsgemäßen Stempel hergestellt werden. Eine weitere wichtige Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung sieht daher vor, daß der Tablettierstempel dadurch gekenn
zeichnet ist, daß die Grundfläche im wesentlichen rund ist.
Es wurde bereits darauf hingewiesen, daß ganz besondere Vorteile bei der Herstellung des
Tablettierstempels und der Standfestigkeit des Preßwerkzeuges in einer Ausführungsform
gewährleistet werden, in der das Prägeelement aus mehreren Einzelteilen besteht, die zu
sammengefügt fixierbar sind. Zweckmäßigerweise werden Umfang und Zuschnitt der Ein
zelteile an den unterschiedlichen Materialien bzw. Materialanforderungen orientiert. Wie
bereits ausgeführt, ist auf diese Weise die Einzelfertigung des elipsoidförmigen Zapfens
aus inkompressiblem und an der Außenoberfläche zumindest adhäsionsreduzierend be
schichtetem Material oder aus komplett adhäsionsreduziertem Kunststoff, eines platten
förmigen Elementes aus walkbarem Material für die Grundfläche und eines ringförmigen
Elementes aus inkompressiblem Material für den Randstreifen eine vorteilhafte Abgren
zung für die Gestaltung der Einzelteile, die sich wegen ihrer unterschiedlichen Materialien
anbietet.
Die Form des aus der Grundfläche herausragenden Zapfens kann frei gewählt werden, wobei
bereits erwähnt wurde, daß diese Form vorzugsweise an die Form der in Schritt a) herge
stellten Kernformkörper angeglichen ist. Dennoch können hier Kugelabschnitte, Kegel
stümpfe, Ellipsoidabschnitte, Quader, Prismen usw. als Zapfengeometrie realisiert werden.
In bevorzugten Verfahren bildet die Mantelfläche des/der Zapfen(s) zur Grundfläche des
Prägeelements einen Winkel von 90 bis 160°, vorzugsweise von 90° bis 140° und insbe
sondere von 100 bis 120° aus.
Bevorzugt ist auch, wenn der "Boden" der Mulde der in Schritt f) hergestellten Formkörper
parallel zur Tablettenunterseite verläuft. Entsprechende Verfahren, die dadurch gekenn
zeichnet sind, daß die Preßfläche des/der Zapfen(s) parallel zur Grundfläche des Prägeele
ments verläuft, sind vorteilhaft.
Wie bereits erwähnt, ist es von Vorteil, wenn der/die Kernformkörper a) in Schritt g) form
schlüssig in die Kavität einfügbar sind.
Die Einpressung des/der Kernformkörper(s) in die Kavität ist der letzte Schritt des erfin
dungsgemäßen Verfahrens, an den sich das Ausstoßen der Formkörper aus der Matrize
anschließt. Der Preßdruck beim Einpressen der Kernformkörper hängt auch von der Zu
sammensetzung von Basisformkörper und Kernformkörper ab, liegt aber zumeist unterhalb
der Preßdrucke, die zur Verpressung in Schritt f) nötig sind. Bevorzugte Verfahren sind
dadurch gekennzeichnet, daß die Verpressung in Schritt h) bei Preßdrücken von 0,1 bis
50 kNcm-2, vorzugsweise von 0,5 bis 25 kNcm-2 und insbesondere von 1 bis 15 kNcm-2 er
folgt.
In Abhängigkeit von den Inhaltsstoffen des Kernformkörpers und ihrem gewünschten An
teil 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 bevor
zugt sind, bei denen der Kernformkörper a) eine Grundfläche von mindestens 50 mm2,
vorzugsweise von mindestens 100 mm2 und insbesondere von mindestens 150 mm2 auf
weist.
Bei Kernformkörpern, die nicht aus zwei planparallelen Flächen, welche durch eine Man
telfläche verbunden sind, bestehen, ist die Definition einer Grundfläche nicht sinnvoll. Hier
entsprechen die Verfahrensendprodukte bevorzugter Verfahrensschritte a) der Bedingung,
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 Kernformkörpers und unabhängig von der Art seines Her
stellungsverfahrens (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 Kernformkör
per eine Dichte unterhalb von 1,4 gcm-3, vorzugsweise unterhalb von 1,2 gcm-3 und insbe
sondere 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 Kern
formkörper 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 ge
samten 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 Grund
fläche der Verfahrensendprodukte in bevorzugten Verfahren so gewählt wird, daß der
Wasch- oder Reinigungsmittelformkörper eine Grundfläche von mindestens 500 mm2, vor
zugsweise 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 erfin
dungsgemäßen Verfahrens in die Matrize eingefüllt wird, bestimmten physikalischen Kri
terien genügt. Bevorzugte Verfahren sind beispielsweise dadurch gekennzeichnet, daß das
teilchenförmige Vorgemisch in Schritt c) ein Schüttgewicht von mindestens 500 g/l, vor
zugsweise 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 Formkörperei
genschaften eingestellt werden. In bevorzugten Varianten für des erfindungsgemäßen Ver
fahrens weist das in Schritt c) eingefüllte teilchenförmige Vorgemisch eine Teilchengrö
ßenverteilung 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 ver
preßt 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 mehrschichti
gen Formkörpern kann nach jeder Vorgemisch-Zugabe eine weitere Vorverpressung erfol
gen, 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 Vor
gemischs bzw. Zuführen des letzten Kernformkörpers die direkte Verpressung erfolgt.
Die Verfahrensendprodukte des erfindungsgemäßen Verfahrens können dabei in vorbe
stimmter 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 Ausgestal
tungen mit kreisförmigem oder ovalem Querschnitt. Diese letzte Ausgestaltung erfaßt da
bei 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 insbe
sondere konkave, konvexe, bikonkave, bikonvexe, kubische, tetragonale, orthorhombische,
zylindrische, sphärische, zylindersegmentartige, scheibenförmige, tetrahedrale, dodecahe
drale, 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 ab
gerundet. Als zusätzliche optische Differenzierung ist eine Ausführungsform mit abgerun
deten Ecken und abgeschrägten ("angefasten") Kanten bevorzugt.
Die Verfahrensendprodukte des erfindungsgemäßen Verfahrens werden durch Tablettie
rung 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 Preßdrüc
ken 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 Verfah
ren, 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 Lösebe
schleunigungs- oder -verzögerungseffekte bewirken lassen, ist dieses Herstellungsverfah
ren 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 Kernform
körper 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 Ta
blettierung eine wichtige Stellung ein, so daß Verfahren bevorzugt sind, die dadurch ge
kennzeichnet sind, daß die Herstellung der Kernformkörper in Schritt a) durch Tablettie
rung 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 Kern
formkörpern enthalten. Das erfindungsgemäße Verfahren ist dabei nicht darauf be
schränkt, daß nur eine Sorte Kernformkörper eingesetzt wird, wobei alle Kernformkörper
dieselbe Aktivsubstanz in denselben Mengen enthalten.
Vielmehr können erfindungsgemäß auch mehrere unterschiedlich zusammengesetzte Kern
formkörper in den Schritten b) bzw. d) in die Matrize der Tablettenpresse eingefügt wer
den. Ebenso ist auch die Plazierung unterschiedlich geformter Kernformkörper problemlos
möglich. Auch verschiedene Kernformkörper, die dieselbe Aktivsubstanz in unterschiedli
chen Mengen (bezogen auf den Kernformkörper) enthalten, lassen sich im erfindungsge
mäßen Verfahren herstellen und einsetzen.
Eine Besonderheit tritt im erfindungsgemäßen Verfahren auf, wenn lediglich ein Kern
formkörper 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 resultie
renden 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 durchge
führt werden. Hierbei resultiert ein Formkörper, bei dem der Kernformkörper an der Unter
seite 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 Aktiv
substanzen 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 Kernform
körper - 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 En
zym(e) enthält, sind erfindungsgemäß bevorzugt. Diese Substanzen werden ebenfalls wei
ter unten ausführlich beschrieben. Bevorzugte Gehalte des/der Kernformkörper(s) an Ten
zym(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 Ver
treter 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 insbe
sondere bei 5 bis 80 Gew.-%, während bevorzugte Gehalte an Bleichaktivatoren im Be
reich 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 Syste
me enthält. Diese Substanzen werden bei der ausführlichen Beschreibung der Inhaltsstoffe
weiter unten beschrieben. Bevorzugte Gehalte des/der Kernformkörper(s) an Desintegrati
onshilfsmitteln 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 Wasse
renthärter 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 Vorzug 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 selbstverständ
lich ebenfalls jedwede Form annehmen, wobei auf die obigen Ausführungen verwiesen
wird. Auch eine mehrphasige Ausgestaltung der Kernformkörper ist im Sinne der vorlie
genden Erfindung möglich und bevorzugt.
Werden die Kernformkörper durch ein Gießverfahren hergestellt, so enthalten sie vor
zugsweise 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 insbe
sondere zwischen 50 und 75°C, enthält/enthalten, sind dabei besonders bevorzugt.
An diese schmelzbaren Substanzen, die in dieser Verfahrensvariante in den Kernformkörpem
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 Kern
formkörper 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 reagie
ren und nicht zu zerbrechen. Die schmelzbare Substanz sollte einen Schmelzbereich (Erstar
rungsbereich) 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. Erfindungs
gemäß weisen die schmelzbaren Substanzen einen Schmelzpunkt über 30°C auf, wobei Ver
fahren 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 Inhalts
stoff c) einen oder mehrere Stoffe mit einem Schmelzbereich zwischen 30 und 100°C, vor
zugsweise 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, vor
zugsweise 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 temperaturabhängige 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 minde
stens 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 Wasser
löslichkeit, auch in Wasser mit erhöhter Temperatur, aufweisen, um eine
temperaturunabhängige Freisetzung der Aktivsubstanzen möglichst weitgehend zu ver
meiden.
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 Kernformkörpem, eignen sich insbesondere die vorstehend er
wähnten synthetischen Wachse aus der Gruppe der Polyethylenglycole und Polypropylengly
cole, so daß bevorzugte Kernformkörper mindestens einen Stoff aus der Gruppe der Polye
thylenglycole (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 auf
weisen. Die Polyethylenglycole mit höheren Molmassen sind polymolekular, d. h. sie be
stehen aus Kollektiven von Makromolekülen mit unterschiedlichen Molmassen. Für Po
lyethylenglycole 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 relati
ven 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 Kurz
zeichen PEG mit einem Bindestrich versehen wird und direkt an den Bindestrich eine Zahl
folgt, die der Zahl n in der oben genannten Formel I entspricht. Nach dieser Nomenklatur
(sogenannte INCI-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. Ähn
lich wie bei den vorstehend beschriebenen PEG kommt es bei der Bewertung, ob ein Poly
propylenglycol 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 (Propy
lenglycol) 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 kön
nen - bei der Herstellung über den Zustand der Schmelze - vorzugsweise weitere Wirk-
und/oder Hilfsstoffe aus den Gruppen der Farbstoffe, Duftstoffe, Antiabsetzmittel, Schwe
bemittel, 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, d 99999 00070 552 001000280000000200012000285919988800040 0002019961367 00004 99880ürfen 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 Harz
säuremethylester, 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 bezeich
net werden, sind aus dem Stand der Technik, beispielsweise aus der Lack- und Druckfar
benherstellung, bekannt. Um beim Übergang vom plastischen Erstarrungsbereich zum
Feststoff Sedimentationserscheinungen und Konzentrationsgefälle der Substanzen zu ver
meiden, bieten sich beispielsweise grenzflächenaktive Substanzen, in Lösungsmitteln dis
pergierte Wachse, Montmorillonite, organisch modifizierte Bentonite, (hydrierte) Ricinus
ölderivate, Sojalecithin, Ethylcellulose, niedermolekulare Polyamide, Metallstearate, Cal
ciumseifen 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, Polyami
ne, 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 Kiesel
säure, 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 Smec
tit, Südchemie), Tixogel® VG, VP und VZ (mit QAV beladener Montmorillonit, Südche
mie), Disperbyk® 161 (Blockcopolymer, Byk-Chemie), Borchigen® ND (sulfogruppenfrei
er 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 (Hen
kel), 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 Einsatzkonzentra
tionen 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,
199. 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, POLYGYLCERYL-12-HYDROXYSTEARATE, POLYGLYCERYL-
10-HEPTASTEARATE, POLYGLYCERYL-6-HEXAOLEATE, POLYGLYCERYL-2-
ISOSTEARATE, POLYGLYCERYL-4-ISOSTEARATE, POLYGLYCERYL-6-
ISOSTEARATE, POLYGLYCERYL-10-LAURATE, POLY
GLYCERYLMETHACRYLATE, 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
ISOSTEARATE, 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 Handelsnamen 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. Wer
den 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 Schmelz
punkten, führt automatisch zu zweiphasigen Mischungen, die aber ebenfalls eine ausge
zeichnete Lagerstabilität und eine äußerst geringe Neigung zur Auftrennung aufweisen.
Unabhängig von der Zusammensetzung der in Schritt a) des erfindungsgemäßen Verfah
rens hergestellten Kernformkörper sind solche Kernformkörper bevorzugt, die durch einen
Schmelzpunkt zwischen 50 und 80°C, vorzugsweise zwischen 52,5 und 75°C und insbe
sondere 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 Schmel
ze 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 Ausfüh
rungsformen der vorliegenden Erfindung.
Beim Einsatz schmelzbarer Substanzen als Inhaltsstoff der Kernformkörper können parti
kelförmige 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 Ver
fahren, 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 Her
stellung 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 ab
gekühlt werden. Auch hier können Verfahrensvarianten durchgeführt werden, bei denen
die Pastillierteller tiefgekühlt sind. Hierbei müssen allerdings Maßnahmen gegen das Auf
kondensieren von Luftfeuchtigkeit getroffen werden.
Die Pastillierung liefert größere Partikel, die bei technisch üblichen Verfahren Größen zwi
schen 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 Reinigungsmittel
komponenten 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 un
terhalb 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 eben
falls 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 Freiset
zung von Inhaltsstoffen zu erreichen.
Bei Kernformkörpern, welche auf die genannte Art hergestellt werden, können gezielt
Lufteinschlüsse vorgesehen werden, wodurch das Korngefüge des fertigen Kernformkör
pers 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 0,8fache, vorzugsweise maximal das 0,75fache und insbesondere maximal
das 0,7fache 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 aus
zeichnen. 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 be
vorzugt zu "luftreichen" Kernformkörpern verpreßt werden können. Dies kann noch zu
sätzlich dadurch verstärkt werden, daß die zu verpressenden Prills, Pastillen oder Schuppen
eine möglichst enge, vorzugsweise monomodale, Partikelgrößenverteilung aufweisen. Par
tikel, 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 Kernform
körper 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 0,8fache, vorzugsweise mindestens das 0,85fache und
insbesondere mindestens das 0,9fache 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 Partikelgrößenvertei
lungen sind zur Herstellung schwerer löslicher Kernformkörper bevorzugt.
Bevorzugte Kernformkörper besitzen einen Gehalt an schmelzbaren Substanzen. Die Zu
sammensetzung besonders bevorzugter Kernformkörper läßt sich noch genauer beschrei
ben. In besonders bevorzugten erfindungsgemäßen Verfahren weist mindestens ein Kern
formkörper 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 Inhalts
stoff 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 wei
terhin 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 nichtioni
sche Tenside. Der Gesamttensidgehalt der Formkörper (bezogen auf das Verfahrensend
produkt 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 Hydroxyalkansul
fonaten sowie Disulfonaten, wie man sie beispielsweise aus C12-18-Monoolefinen mit end-
oder innenständiger Doppelbindung durch Sulfonieren mit gasförmigem Schwefeltrioxid
und anschließende alkalische oder saure Hydrolyse der Sulfonierungsprodukte erhält, in
Betracht. Geeignet sind auch Alkansulfonate, die aus C12-18-Alkanen beispielsweise durch
Sulfochlorierung oder Sulfoxidation mit anschließender Hydrolyse bzw. Neutralisation
gewonnen werden. Ebenso sind auch die Ester von α-Sulfofettsäuren (Estersulfonate), z. B.
die α-sulfonierten Methylester der hydrierten Kokos-, Palmkern- oder Talgfettsäuren ge
eignet.
Weitere geeignete Aniontenside sind sulfierte Fettsäureglycerinester. Unter Fettsäureglyce
rinestern sind die Mono-, Di- und Triester sowie deren Gemische zu verstehen, wie sie bei
der Herstellung durch Veresterung von einem Monoglycerin mit 1 bis 3 Mol Fettsäure oder
bei der Umesterung von Triglyceriden mit 0,3 bis 2 Mol Glycerin erhalten werden. Bevor
zugte sulfierte Fettsäureglycerinester sind dabei die Sulfierprodukte von gesättigten Fett
säuren mit 6 bis 22 Kohlenstoffatomen, beispielsweise der Capronsäure, Caprylsäure, Ca
prinsäure, Myristinsäure, Laurinsäure, Palmitinsäure, Stearinsäure oder Behensäure.
Als Alk(en)ylsulfate werden die Alkali- und insbesondere die Natriumsalze der Schwefel
säurehalbester der C12-C18-Fettalkohole, beispielsweise aus Kokosfettalkohol, Talgfettal
kohol, Lauryl-, Myristyl-, Cetyl- oder Stearylalkohol oder der C10-C20-Oxoalkohole und
diejenigen Halbester sekundärer Alkohole dieser Kettenlängen bevorzugt. Weiterhin be
vorzugt sind Alk(en)ylsulfate der genannten Kettenlänge, welche einen synthetischen, auf
petrochemischer Basis hergestellten geradkettigen Alkylrest enthalten, die ein analoges
Abbauverhalten besitzen wie die adäquaten Verbindungen auf der Basis von fettchemi
schen Rohstoffen. Aus waschtechnischem Interesse sind die C12-C16-Alkylsulfate und
C12-C15-Alkylsulfate sowie C14-C15-Alkylsulfate bevorzugt. Auch 2,3-Alkylsulfate, welche
beispielsweise gemäß den US-Patentschriften 3,234,258 oder 5,075,041 hergestellt werden
und als Handelsprodukte der Shell Oil Company unter dem Namen DAN® erhalten werden
können, sind geeignete Aniontenside.
Auch die Schwefelsäuremonoester der mit 1 bis 6 Mol Ethylenoxid ethoxylierten gerad
kettigen oder verzweigten C7-21-Alkohole, wie 2-Methyl-verzweigte C9-11-Alkohole mit im
Durchschnitt 3,5 Mol Ethylenoxid (EO) oder C12-18-Fettalkohole mit 1 bis 4 EO, sind ge
eignet. Sie werden in Reinigungsmitteln aufgrund ihres hohen Schaumverhaltens nur in
relativ geringen Mengen, beispielsweise in Mengen von 1 bis 5 Gew.-%, eingesetzt.
Weitere geeignete Aniontenside sind auch die Salze der Alkylsulfobernsteinsäure, die auch
als Sulfosuccinate oder als Sulfobernsteinsäureester bezeichnet werden und die Monoester
und/oder Diester der Sulfobernsteinsäure mit Alkoholen, vorzugsweise Fettalkoholen und
insbesondere ethoxylierten Fettalkoholen darstellen. Bevorzugte Sulfosuccinate enthalten
C8-18-Fettalkoholreste oder Mischungen aus diesen. Insbesondere bevorzugte Sul
fosuccinate enthalten einen Fettalkoholrest, der sich von ethoxylierten Fettalkoholen ab
leitet, die für sich betrachtet nichtionische Tenside darstellen (Beschreibung siehe unten).
Dabei sind wiederum Sulfosuccinate, deren Fettalkohol-Reste sich von ethoxylierten Fet
talkoholen mit eingeengter Homologenverteilung ableiten, besonders bevorzugt. Ebenso ist
es auch möglich, Alk(en)ylbernsteinsäure mit vorzugsweise 8 bis 18 Kohlenstoffatomen in
der Alk(en)ylkette oder deren Salze einzusetzen.
Als weitere anionische Tenside kommen insbesondere Seifen in Betracht. Geeignet sind
gesättigte Fettsäureseifen, wie die Salze der Laurinsäure, Myristinsäure, Palmitinsäure,
Stearinsäure, hydrierte Erucasäure und Behensäure sowie insbesondere aus natürlichen
Fettsäuren, z. B. Kokos-, Palmkern- oder Talgfettsäuren, abgeleitete Seifengemische.
Die anionischen Tenside einschließlich der Seifen können in Form ihrer Natrium-, Kalium-
oder Ammoniumsalze sowie als lösliche Salze organischer Basen, wie Mono-, Di- oder
Triethanolamin, vorliegen. Vorzugsweise liegen die anionischen Tenside in Form ihrer
Natrium- oder Kaliumsalze, insbesondere in Form der Natriumsalze vor.
Als nichtionische Tenside werden vorzugsweise alkoxylierte, vorteilhafterweise ethoxy
lierte, insbesondere primäre Alkohole mit vorzugsweise 8 bis 18 C-Atomen und durch
schnittlich 1 bis 12 Mol Ethylenoxid (EO) pro Mol Alkohol eingesetzt, in denen der Alko
holrest linear oder bevorzugt in 2-Stellung methylverzweigt sein kann bzw. lineare und
methylverzweigte Reste im Gemisch enthalten kann, so wie sie üblicherweise in Oxoalko
holresten vorliegen. Insbesondere sind jedoch Alkoholethoxylate mit linearen Resten aus
Alkoholen nativen Ursprungs mit 12 bis 18 C-Atomen, z. B. aus Kokos-, Palm-, Talgfett-
oder Oleylalkohol, und durchschnittlich 2 bis 8 EO pro Mol Alkohol bevorzugt. Zu den
bevorzugten ethoxylierten Alkoholen gehören beispielsweise C12-14-Alkohole mit 3 EO
oder 4 EO, C9-11-Alkohol mit 7 EO, C13-15-Alkohole mit 3 EO, 5 EO, 7 EO oder 8 EO,
C12-18-Alkohole mit 3 EO, 5 EO oder 7 EO und Mischungen aus diesen, wie Mischungen aus
C12-14-Alkohol mit 3 EO und C12-18-Alkohol mit 5 EO. Die angegebenen Ethoxy
lierungsgrade stellen statistische Mittelwerte dar, die für ein spezielles Produkt eine ganze
oder eine gebrochene Zahl sein können. Bevorzugte Alkoholethoxylate weisen eine einge
engte Homologenverteilung auf (narrow range ethoxylates, NRE). Zusätzlich zu diesen
nichtionischen Tensiden können auch Fettalkohole mit mehr als 12 EO eingesetzt werden.
Beispiele hierfür sind Talgfettalkohol mit 14 EO, 25 EO, 30 EO oder 40 EO.
Außerdem können als weitere nichtionische Tenside auch Alkylglykoside der allgemeinen
Formel RO(G)x eingesetzt werden, in der R einen primären geradkettigen oder methylver
zweigten, insbesondere in 2-Stellung methylverzweigten aliphatischen Rest mit 8 bis 22,
vorzugsweise 12 bis 18 C-Atomen bedeutet und G das Symbol ist, das für eine Glykose
einheit mit 5 oder 6 C-Atomen, vorzugsweise für Glucose, steht. Der Oligomerisierungs
grad x, der die Verteilung von Monoglykosiden und Oligoglykosiden angibt, ist eine belie
bige Zahl zwischen 1 und 10; vorzugsweise liegt x bei 1,2 bis 1,4.
Eine weitere Klasse bevorzugt eingesetzter nichtionischer Tenside, die entweder als allei
niges nichtionisches Tensid oder in Kombination mit anderen nichtionischen Tensiden
eingesetzt werden, sind alkoxylierte, vorzugsweise ethoxylierte oder ethoxylierte und pro
poxylierte Fettsäurealkylester, vorzugsweise mit 1 bis 4 Kohlenstoffatomen in der Alkyl
kette, insbesondere Fettsäuremethylester.
Auch nichtionische Tenside vom Typ der Aminoxide, beispielsweise N-Kokosalkyl-N,N-
dimethylaminoxid und N-Talgalkyl-N,N-dihydroxyethylaminoxid, und der Fettsäurealka
nolamide können geeignet sein. Die Menge dieser nichtionischen Tenside beträgt vor
zugsweise nicht mehr als die der ethoxylierten Fettalkohole, insbesondere nicht mehr als
die Hälfte davon.
Weitere geeignete Tenside sind Polyhydroxyfettsäureamide der Formel (V),
in der RCO für einen aliphatischen Acylrest mit 6 bis 22 Kohlenstoffatomen, R1 für Was
serstoff, einen Alkyl- oder Hydroxyalkylrest mit 1 bis 4 Kohlenstoffatomen und [Z] für
einen linearen oder verzweigten Polyhydroxyalkylrest mit 3 bis 10 Kohlenstoffatomen und
3 bis 10 Hydroxylgruppen steht. Bei den Polyhydroxyfettsäureamiden handelt es sich um
bekannte Stoffe, die üblicherweise durch reduktive Aminierung eines reduzierenden Zuc
kers mit Ammoniak, einem Alkylamin oder einem Alkanolamin und nachfolgende Acylie
rung mit einer Fettsäure, einem Fettsäurealkylester oder einem Fettsäurechlorid erhalten
werden können.
Zur Gruppe der Polyhydroxyfettsäureamide gehören auch Verbindungen der Formel (VI),
in der R für einen linearen oder verzweigten Alkyl- oder Alkenylrest mit 7 bis 12 Kohlen
stoffatomen, R1 für einen linearen, verzweigten oder cyclischen Alkylrest oder einen Aryl
rest mit 2 bis 8 Kohlenstoffatomen und R2 für einen linearen, verzweigten oder cyclischen
Alkylrest oder einen Arylrest oder einen Oxy-Alkylrest mit 1 bis 8 Kohlenstoffatomen
steht, wobei C1-4-Alkyl- oder Phenylreste bevorzugt sind und [Z] für einen linearen Poly
hydroxyalkylrest steht, dessen Alkylkette mit mindestens zwei Hydroxylgruppen substitu
iert ist, oder alkoxylierte, vorzugsweise ethoxylierte oder propoxylierte Derivate dieses
Restes.
[Z] wird vorzugsweise durch reduktive Aminierung eines reduzierten Zuckers erhalten,
beispielsweise Glucose, Fructose, Maltose, Lactose, Galactose, Mannose oder Xylose. Die
N-Alkoxy- oder N-Aryloxy-substituierten Verbindungen können dann 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 Kern
formkörper 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 Kern
formkörper ein nichtionisches Tensid enthalten, das einen Schmelzpunkt oberhalb Raum
temperatur 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 Ten
side, die bei Raumtemperatur fest oder hochviskos sein können. Werden bei Raumtempe
raturhochviskose Niotenside eingesetzt, so ist bevorzugt, daß diese eine Viskosität ober
halb von 20 Pa.s, vorzugsweise oberhalb von 35 Pa.s und insbesondere oberhalb 40 Pa.s
aufweisen. Auch Niotenside, die bei Raumtemperatur wachsartige Konsistenz besitzen,
sind bevorzugt.
Bevorzugt als bei Raumtemperatur feste einzusetzende Niotenside stammen aus den Grup
pen der alkoxylierten Niotenside, insbesondere der ethoxylierten primären Alkohole und
Mischungen dieser Tenside mit strukturell komplizierter aufgebauten Tensiden wie Po
lyoxypropylen/Polyoxyethylen/Polyoxypropylen (PO/EO/PO)-Tenside. Solche
(PO/EO/PO)-Niotenside zeichnen sich darüber hinaus durch gute Schaumkontrolle aus.
In einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist das nichtionische
Tenside mit einem Schmelzpunkt oberhalb Raumtemperatur ein ethoxyliertes Niotensid,
das aus der Reaktion von einem 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 hervor
gegangen ist.
Ein besonders bevorzugtes bei Raumtemperatur festes, einzusetzendes Niotensid wird aus
einem geradkettigen Fettalkohol mit 16 bis 20 Kohlenstoffatomen (C16-20-Alkohol), vor
zugsweise einem C18-Alkohol und mindestens 12 Mol, vorzugsweise mindestens 15 Mol
und insbesondere mindestens 20 Mol Ethylenoxid gewonnen. Hierunter sind die soge
nannten "narrow range ethoxylates" (siehe oben) besonders bevorzugt.
Demnach sind besonders bevorzugte erfindungsgemäße Verfahren dadurch gekennzeich
net, 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 Propylenoxidein
heiten im Molekül. Vorzugsweise machen solche PO-Einheiten bis zu 25 Gew.-%, beson
ders bevorzugt bis zu 20 Gew.-% und insbesondere bis zu 15 Gew.-% der gesamten Mol
masse des nichtionischen Tensids aus. Besonders bevorzugte nichtionische Tenside sind
ethoxylierte Monohydroxyalkanole oder Alkylphenole, die zusätzlich Polyoxyethylen-
Polyoxypropylen Blockcopolymereinheiten aufweisen. Der Alkohol- bzw. Alkylphenolteil
solcher Niotensidmoleküle macht dabei vorzugsweise mehr als 30 Gew.-%, besonders be
vorzugt mehr als 50 Gew.-% und insbesondere mehr als 70 Gew.-% der gesamten Molma
sse solcher Niotenside aus. 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 nich
tionischen Tensids ausmachen, enthält.
Weitere besonders bevorzugt einzusetzende Niotenside mit Schmelzpunkten oberhalb
Raumtemperatur enthalten 40 bis 70% eines Polyoxypropy
len/Polyoxyethylen/Polyoxypropylen-Blockpolymerblends, der 75 Gew.-% eines umge
kehrten Block-Copolymers von Polyoxyethylen und Polyoxypropylen mit 17 Mol Ethy
lenoxid und 44 Mol Propylenoxid und 25 Gew.-% eines Block-Copolymers von Po
lyoxyethylen und Polyoxypropylen, initiiert mit Trimethylolpropan und enthaltend 24 Mol
Ethylenoxid und 99 Mol Propylenoxid pro Mol Trimethylolpropan.
Nichtionische Tenside, die mit besonderem Vorzug eingesetzt werden können, sind bei
spielsweise unter dem Namen Poly Tergent® SLF-18 von der Firma Olin Chemicals er
hältlich.
Ein weiter bevorzugtes 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 hier
aus 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 Po
ly(oxyalkylierten) Niotenside der Formel
R1O[CH2CH(R3)O]x[CH2]kCH(OH)[CH2]jOR2
in der R1 und R2 für lineare oder verzweigte, gesättigte oder ungesättigte, aliphatische oder
aromatische Kohlenwasserstoffreste mit 1 bis 30 Kohlenstoffatomen stehen, R3 für H oder
einen Methyl-, Ethyl-, n-Propyl-, iso-Propyl, n-Butyl-, 2-Butyl- oder 2-Methyl-2-Butylrest
steht, x für Werte zwischen 1 und 30, k und j für Werte zwischen 1 und 12, vorzugsweise
zwischen 1 und 5 stehen. Wenn der Wert x ≧ 2 ist, kann jedes R3 in der obenstehenden
Formel unterschiedlich sein. R1 und R2 sind vorzugsweise lineare oder verzweigte, gesät
tigte oder ungesättigte, aliphatische oder aromatische Kohlenwasserstoffreste mit 6 bis 22
Kohlenstoffatomen, wobei Reste mit 8 bis 18 C-Atomen besonders bevorzugt sind. Für den
Rest R3 sind H, -CH3 oder -CH2CH3 besonders bevorzugt. Besonders bevorzugte Werte
für x liegen im Bereich von 1 bis 20, insbesondere von 6 bis 15.
Wie vorstehend beschrieben, kann jedes R3 in der obenstehenden Formel unterschiedlich
sein, falls x ≧ 2 ist. Hierdurch kann die Alkylenoxideinheit in der eckigen Klammer variiert
werden. Steht x beispielsweise für 3, kann der Rest R3 ausgewählt werden, um Ethylen
oxid- (R3 = H) oder Propylenoxid- (R3 = CH3) Einheiten zu bilden, die in jedweder Rei
henfolge 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 Variations
breite mit steigenden x-Werten zunimmt und beispielsweise eine große Anzahl (EO)-
Gruppen, kombiniert mit einer geringen Anzahl (PO)-Gruppen einschließt, oder umge
kehrt.
Insbesondere bevorzugte endgruppenverschlossenen Poly(oxyalkylierte) Alkohole der
obenstehenden Formel weisen Werte von k = 1 und j = 1 auf, so daß sich die vorstehende
Formel zu
R1O[CH2CH(R3)O]xCH2CH(OH)CH2OR2
vereinfacht. In der letztgenannten Formel sind R1, R2 und R3 wie oben definiert und x steht
für Zahlen von 1 bis 30, vorzugsweise von 1 bis 20 und insbesondere von 6 bis 18. Beson
ders bevorzugt sind Tenside, bei denen die Reste R1 und R2 9 bis 14 C-Atome aufweisen,
R3 für H steht und x Werte von 6 bis 15 annimmt.
Faßt man die letztgenannten Aussagen zusammen, sind erfindungsgemäße Verfahren be
vorzugt, bei denen der Kernformkörper a) als Inhaltsstoff i) bzw. I) endgruppenverschlos
senen 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, aliphati
sche 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.
Im erfindungsgemäßen Verfahren können die Kernformkörper a) weitere Inhaltsstoffe ent
halten, 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.-% Fettstoffe, 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 Fettsäure
derivate, insbesondere der Fettsäureester, verstanden. Umsetzungsprodukte von Fettalko
holen mit Alkylenoxiden sowie die Salze von Fettsäuren zählen im Rahmen der vorliegen
den Anmeldung zu den Tensiden (siehe oben) und sind keine Fettstoffe im Sinne der Er
findung. Als Fettstoffe lassen sich erfindungsgemäß bevorzugt Fettalkohole und Fettalko
holgemische, 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 Al
kohole 1-Hexanol (Capronalkohol), 1-Heptanol (Önanthalkohol), 1-Octanol (Caprylalko
hol), 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 (Stearylal
kohol), 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 (Linoleylalko
hol), 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. Er
findungsgemäß 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 herge
stellten C16-18-Alkohole. Spezielle Beispiele für Alkohole, die als Komponente b) einge
setzt werden können, sind die bereits obengenannten Alkohole sowie Laurylalkohol, Pal
mityl- 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 vergan
genen Jahrhundert durchgeführte alkalische Verseifung direkt zu den Alkalisalzen (Seifen)
führte, wird heute großtechnisch zur Spaltung nur Wasser eingesetzt, das die Fette in Gly
cerin und die freien Fettsäuren spaltet. Großtechnisch angewendete Verfahren sind bei
spielsweise die Spaltung im Autoklaven oder die kontinuierliche Hochdruckspaltung. Im
Rahmen der vorliegenden Erfindung als Fettstoff einsetzbare Carbonsäuren sind beispiels
weise 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), Octade
cansäure (Stearinsäure), Eicosansäure (Arachinsäure), Docosansäure (Behensäure), Tetra
cosansäure (Lignocerinsäure), Hexacosansäure (Cerotinsäure), Triacotansäure (Melissin
säure) 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, Pentade
cansäure, Margarinsäure, Nonadecansäure, Erucasäure, Elaeostearinsäure und Arachidon
säure einsetzbar. Aus Kostengründen ist es bevorzugt, nicht die reinen Spezies einzusetzen,
sondern technische Gemische der einzelnen Säuren, wie sie aus der Fettspaltung zugäng
lich 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.-% C8, 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, 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 Palmi
tin/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 Polyo
len einsetzen, wobei Fettsäurepolyolester bevorzugt sind. Als Fettsäurepolyolester kom
men Mono- bzw. Diester von Fettsäuren mit bestimmten Polyolen in Betracht. Die Fettsäu
ren, die mit den Polyolen verestert werden, sind vorzugsweise gesättigte oder ungesättigte
Fettsäuren mit 12 bis 18 C-Atomen, beispielsweise Laurinsäure, Myristinsäure, Palmitin
säure oder Stearinsäure, wobei bevorzugt die technisch anfallenden Gemische der Fettsäu
ren verwendet werden, beispielsweise die von Kokos-, Palmkern- oder Talgfett abgeleite
ten Säuregemische. Insbesondere Säuren oder Gemische von Säuren mit 16 bis 18 C-
Atomen wie beispielsweise Talgfettsäure sind zur Veresterung mit den mehrwertigen Al
koholen geeignet. Als Polyole, die mit den vorstehend genannten Fettsäuren verestert wer
den, kommen im Rahmen der vorliegenden Erfindung Sorbitol, Trimethylolpropan,
Neopentylglycol, Ethylenglycol, Polyethylenglycole, Glycerin und Polyglycerine in Be
tracht.
Bevorzugte Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung sehen vor, daß als Polyol, das
mit Fettsäure(n) verestert wird, Glycerin verwendet wird. Demzufolge sind erfindungsge
mäße 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, Thixotro
piermittel 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 Kernform
körper sind erfindungsgemäße Verfahren bevorzugt, bei denen der Kernformkörper a) ei
nen Schmelzpunkt zwischen 50 und 80°C, vorzugsweise zwischen 52,5 und 75°C und ins
besondere 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 ent
haltenen Kernformkörper sind Verfahren bevorzugt, bei denen das Gewichtsverhältnis von
gesamtem Formkörper zu der Summe der Massen aller im Formkörper enthaltenen Kern
formkörper im Bereich von 1 : 1 bis 100 : 1, vorzugsweise von 2 : 1 bis 80 : 1, besonders bevor
zugt 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 daß die Summe aller sichtbaren Oberflächen aller im Formkörper
enthaltenen Kernformkörper 1 bis 80%, vorzugsweise 5 bis 65%, besonders bevorzugt 10
bis 50% und insbesondere 15 bis 40% der Gesamtoberfläche des Formkörpers ausmacht,
sind bevorzugt.
Analoge Aussagen lassen sich auch zu den Volumina machen, die von dem/den Kernform
körper(n) im Vergleich zum Gesamtvolumen des Verfahrensendprodukts eingenommen
werden. Hier sind Verfahren bevorzugt, bei denen das Volumen aller im Formkörper ent
haltenen Kernformkörper 1 bis 60%, vorzugsweise 2,5 bis 50%, besonders bevorzugt 5
bis 40% und insbesondere 7,5 bis 30% des Gesamtvolumens des Formkörpers ausmacht.
Schlußendlich sind bevorzugte Verfahren dadurch gekennzeichnet, daß die Höhe der in
Schritt a) hergestellten Formkörper 10 bis 50%, vorzugsweise 15 bis 45%, besonders be
vorzugt 20 bis 40% und insbesondere 25 bis 35% der Gesamthöhe des Formkörpers aus
macht.
Der/Die Kernformkörper und das/die Vorgemisch(e) sind vorzugsweise optisch unter
scheidbar eingefärbt. Neben der optischen Differenzierung können anwendungstechnische
Vorteile durch unterschiedliche Löslichkeiten der verschiedenen Formkörperbereiche er
zielt werden. So sind erfindungsgemäße Verfahren bevorzugt, bei denen sich mindestens
ein Kernformkörper schneller löst als der Basisformkörper. Umgekehrt sind auch Verfah
ren bevorzugt, bei denen sich mindestens ein Kernformkörper langsamer löst als der Basis
formkörper. Durch Inkorporation bestimmter Bestandteile kann einerseits die Löslichkeit
der Kernformkörper gezielt beschleunigt werden, andererseits kann die Freisetzung be
stimmter Inhaltsstoffe aus dem Kernformkörper zu Vorteilen im Wasch- bzw. Reinigungs
prozeß führen. Inhaltsstoffe, die bevorzugt zumindest anteilig im Kernformkörper lokali
siert 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 Reinigungsmittelform
körper 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.y H2O, wobei M Natrium oder Wasserstoff bedeutet, x eine Zahl von 1,9 bis
4 und y eine Zahl von 0 bis 20 ist und bevorzugte Werte für x 2, 3 oder 4 sind. Bevorzugte
kristalline Schichtsilikate der angegebenen Formel sind solche, in denen M für Natrium
steht und x die Werte 2 oder 3 annimmt. Insbesondere sind sowohl β- als auch δ-
Natriumdisilikate Na2Si2O5.y H2O 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 lösever
zögert sind und Sekundärwascheigenschaften aufweisen. Die Löseverzögerung gegenüber
herkömmlichen amorphen Natriumsilikaten kann dabei auf verschiedene Weise, beispiels
weise 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 kristalli
ne Substanzen typisch sind, sondern allenfalls ein oder mehrere Maxima der gestreuten
Röntgenstrahlung, die eine Breite von mehreren Gradeinheiten des Beugungswinkels auf
weisen. Es kann jedoch sehr wohl sogar zu besonders guten Buildereigenschaften führen,
wenn die Silikatpartikel bei Elektronenbeugungsexperimenten verwaschene oder sogar
scharfe Beugungsmaxima liefern. Dies ist so zu interpretieren, daß die Produkte mikrokri
stalline Bereiche der Größe 10 bis einige Hundert nm aufweisen, wobei Werte bis max.
50 nm und insbesondere bis max. 20 nm bevorzugt sind. Insbesondere bevorzugt sind ver
dichtete/kompaktierte amorphe Silikate, compoundierte amorphe Silikate und übertrock
nete röntgenamorphe Silikate.
Im Rahmen der vorliegenden Erfindung bevorzugt nach dem erfindungsgemäßen Verfah
ren hergestellte Wasch- und Reinigungsmittelformkörper sind dadurch gekennzeichnet,
daß sie Silikat(e), vorzugsweise Alkalisilikate, besonders bevorzugt kristalline oder amor
phe 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 Form
körpers, 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 Mi
schungen aus A, X und/oder P. Kommerziell erhältlich und im Rahmen der vorliegenden
Erfindung bevorzugt einsetzbar ist beispielsweise auch ein Co-Kristallisat aus Zeolith X
und Zeolith A (ca. 80 Gew.-% Zeolith X), das von der Firma CONDEA Augusta S.p.A.
unter dem Markennamen VEGOBOND AX® vertrieben wird und durch die Formel
nNa2O.(1-n) K2O.Al2O3.(2-2,5) SiO2.(3,5-5,5) H2O
beschrieben werden kann. Der Zeolith kann dabei sowohl als Gerüststoff in einem granula
ren Compound eingesetzt, als auch zu einer Art "Abpuderung" der gesamten zu verpres
senden Mischung verwendet werden, wobei üblicherweise beide Wege zur Inkorporation
des Zeoliths in das Vorgemisch genutzt werden. Geeignete Zeolithe weisen eine mittlere
Teilchengröße von weniger als 10 µm (Volumenverteilung; Meßmethode: Coulter Coun
ter) auf und enthalten vorzugsweise 18 bis 22 Gew.-%, insbesondere 20 bis 22 Gew.-% an
gebundenem Wasser.
Selbstverständlich ist auch ein Einsatz der allgemein bekannten Phosphate als Buildersub
stanzen möglich, sofern ein derartiger Einsatz nicht aus ökologischen Gründen vermieden
werden sollte. Unter der Vielzahl der kommerziell erhältlichen Phosphate haben die Alka
limetallphosphate unter besonderer Bevorzugung von Pentanatrium- bzw. Pentakaliumtri
phosphat (Natrium- bzw. Kaliumtripolyphosphat) in der Wasch- und Reinigungsmittel-
Industrie die größte Bedeutung.
Alkalimetallphosphate ist dabei die summarische Bezeichnung für die Alkalimetall- (ins
besondere Natrium- und Kalium-) -Salze der verschiedenen Phosphorsäuren, bei denen
man Metaphosphorsäuren (HFO3)n und Orthophosphorsäure H3PO4 neben höhermolekula
ren Vertretern unterscheiden kann. Die Phosphate vereinen dabei mehrere Vorteile in sich:
Sie wirken als Alkaliträger, verhindern Kalkbeläge auf Maschinenteilen bzw. Kalkinkru
stationen in Geweben und tragen überdies zur Reinigungsleistung bei.
Natriumdihydrogenphosphat, NaH2PO4, existiert als Dihydrat (Dichte 1,91 gcm-3,
Schmelzpunkt 60°) und als Monohydrat (Dichte 2,04 gcm-3). Beide Salze sind weiße, in
Wasser sehr leicht lösliche Pulver, die beim Erhitzen das Kristallwasser verlieren und bei
200°C in das schwach saure Diphosphat (Dinatriumhydrogendiphosphat, Na2H2P2O7), bei
höherer Temperatur in Natiumtrimetaphosphat (Na3P3O9) und Maddrellsches Salz (siehe
unten), übergehen. NaH2PO4 reagiert sauer; es entsteht, wenn Phosphorsäure mit Natron
lauge auf einen pH-Wert von 4,5 eingestellt und die Maische versprüht wird. Kaliumdihy
drogenphosphat (primäres oder einbasiges Kaliumphosphat, Kaliumbiphosphat, KDP),
KH2PO4, ist ein weißes Salz der Dichte 2,33 gcm-3, hat einen Schmelzpunkt 253° [Zerset
zung unter Bildung von Kaliumpolyphosphat (KPO3)x] und ist leicht löslich in Wasser.
Dinatriumhydrogenphosphat (sekundäres Natriumphosphat), Na2HPO4, ist ein farbloses,
sehr leicht wasserlösliches kristallines Salz. Es existiert wasserfrei und mit 2 Mol. (Dichte
2,066 gcm-3, Wasserverlust bei 95°), 7 Mol. (Dichte 1,68 gcm-3, Schmelzpunkt 48° unter
Verlust von 5 H2O) und 12 Mol. Wasser (Dichte 1,52 gcm-3, Schmelzpunkt 35° unter
Verlust von 5 H2O), wird bei 100° wasserfrei und geht bei stärkerem Erhitzen in das
Diphosphat Na4P2O7 über. Dinatriumhydrogenphosphat wird durch Neutralisation von
Phosphorsäure mit Sodalösung unter Verwendung von Phenolphthalein als Indikator her
gestellt. Dikaliumhydrogenphosphat (sekundäres od. zweibasiges Kaliumphosphat),
K2HPO4, ist ein amorphes, weißes Salz, das in Wasser leicht löslich ist.
Trinatriumphosphat, tertiäres Natriumphosphat, Na3PO4, sind farblose Kristalle, die als
Dodecahydrat eine Dichte von 1,62 gcm-3 und einen Schmelzpunkt von 73-76°C (Zerset
zung), als Decahydrat (entsprechend 19-20% P2O5) einen Schmelzpunkt von 100°C und in
wasserfreier Form (entsprechend 39-40% P2O5) eine Dichte von 2,536 gcm-3 aufweisen.
Trinatriumphosphat ist in Wasser unter alkalischer Reaktion leicht löslich und wird durch
Eindampfen einer Lösung aus genau 1 Mol Dinatriumphosphat und 1 Mol NaOH herge
stellt. Trikaliumphosphat (tertiäres oder dreibasiges Kaliumphosphat), K3PO4, ist ein wei
ßes, zerfließliches, körniges Pulver der Dichte 2,56 gcm-3, hat einen Schmelzpunkt von
1340° und ist in Wasser mit alkalischer Reaktion leicht löslich. Es entsteht z. B. beim Er
hitzen von Thomasschlacke mit Kohle und Kaliumsulfat. Trotz des höheren Preises werden
in der Reinigungsmittel-Industrie die leichter löslichen, daher hochwirksamen, Kaliump
hosphate gegenüber entsprechenden Natrium-Verbindungen vielfach bevorzugt.
Tetranatriumdiphosphat (Natriumpyrophosphat), Na4P2O7, existiert in wasserfreier Form
(Dichte 2,534 gcm-3, Schmelzpunkt 988°, auch 880° angegeben) und als Decahydrat
(Dichte 1,815-1,836 gcm-3, Schmelzpunkt 94° unter Wasserverlust). Bei Substanzen sind
farblose, in Wasser mit alkalischer Reaktion lösliche Kristalle. Na4P2O7 entsteht beim Er
hitzen von Dinatriumphosphat auf <200° oder indem man Phosphorsäure mit Soda im
stöchiometrischem 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. Kaliummetaphos
phate 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 Phos
phate bezeichnet.
Das technisch wichtige Pentanatriumtriphosphat, Na5P3O10 (Natriumtripolyphosphat), ist
ein wasserfrei oder mit 6 H2O kristallisierendes, nicht hygroskopisches, weißes, wasser
lösliches Salz der allgemeinen Formel NaO-[P(O)(ONa)-O]n-Na mit n = 3. In 100 g Was
ser lösen sich bei Zimmertemperatur etwa 17 g, bei 60° ca. 20 g, bei 100° rund 32 g des
kristallwasserfreien Salzes; nach zweistündigem Erhitzen der Lösung auf 100° entstehen
durch Hydrolyse etwa 8% Orthophosphat und 15% Diphosphat. Bei der Herstellung von
Pentanatriumtriphosphat wird Phosphorsäure mit Sodalösung oder Natronlauge im
stöchiometrischen Verhältnis zur Reaktion gebracht und die Lsg. durch Versprühen ent
wässert. Ähnlich wie Grahamsches Salz und Natriumdiphosphat löst Pentanatriumtriphos
phat viele unlösliche Metall-Verbindungen (auch Kalkseifen usw.). Pentakaliumtriphos
phat, K5P3O10 (Kaliumtripolyphosphat), kommt beispielsweise in Form einer 50 gew.-%
igen Lösung (< 23% P2O5, 25% K2O) in den Handel. Die Kaliumpolyphosphate finden in
der Wasch- und Reinigungsmittel-Industrie breite Verwendung. Weiter existieren auch
Natriumkaliumtripolyphosphate, welche ebenfalls im Rahmen der vorliegenden Erfindung
einsetzbar sind. Diese entstehen beispielsweise, wenn man Natriumtrimetaphosphat mit
KOH hydrolysiert:
(NaPO3)3 + 2 KOH → Na3K2P3O10 + H2O.
Diese sind erfindungsgemäß genau wie Natriumtripolyphosphat, Kaliumtripolyphosphat
oder Mischungen aus diesen beiden einsetzbar; auch Mischungen aus Natriumtripolyphos
phat und Natriumkaliumtripolyphosphat oder Mischungen aus Kaliumtripolyphosphat und
Natriumkaliumtripolyphosphat oder Gemische aus Natriumtripolyphosphat und Kaliumtri
polyphosphat und Natriumkaliumtripolyphosphat sind erfindungsgemäß einsetzbar.
Im Rahmen der vorliegenden Erfindung bevorzugte Verfahren sind dadurch gekennzeich
net, daß die Verfahrensendprodukte Phosphat(e), vorzugsweise Alkalimetallphosphat(e),
besonders bevorzugt Pentanatrium- bzw. Pentakaliumtriphosphat (Natrium- bzw. Kalium
tripolyphosphat), in Mengen von 20 bis 80 Gew.-%, vorzugsweise von 25 bis 75 Gew.-%
und insbesondere von 30 bis 70 Gew.-%, jeweils bezogen auf das Gewicht des Basisform
körpers, enthalten.
Als weitere Bestandteile können Alkaliträger zugegen sein. Als Alkaliträger gelten bei
spielsweise Alkalimetallhydroxide, Alkalimetallcarbonate, Alkalimetall
hydrogencarbonate, Alkalimetallsesquicarbonate, die genannten Alkalisilikate, Alkalimeta
silikate, und Mischungen der vorgenannten Stoffe, wobei im Sinne dieser Erfindung bevor
zugt die Alkalicarbonate, insbesondere Natriumcarbonat, Natriumhydrogencarbonat oder
Natriumsesquicarbonat eingesetzt werden. Besonders bevorzugt ist ein Buildersystem ent
haltend eine Mischung aus Tripolyphosphat und Natriumcarbonat. Ebenfalls besonders
bevorzugt ist ein Buildersystem enthaltend eine Mischung aus Tripolyphosphat und Natri
umcarbonat und Natriumdisilikat.
In besonders bevorzugten Verfahren enthält das Verfahrensendprodukt Carbonat(e)
und/oder Hydrogencarbonat(e), vorzugsweise Alkalicarbonate, besonders bevorzugt Natri
umcarbonat, 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 Rei
nigungsmittelformkörpern insbesondere Polycarboxylate/Polycarbonsäuren, polymere
Polycarboxylate, Asparaginsäure, Polyacetale, Dextrine, weitere organische Cobuilder
(siehe unten) sowie Phosphonate eingesetzt werden. Diese Stoffklassen werden nachfol
gend beschrieben.
Brauchbare organische Gerüstsubstanzen sind beispielsweise die in Form ihrer Natrium
salze einsetzbaren Polycarbonsäuren, wobei unter Polycarbonsäuren solche Carbonsäuren
verstanden werden, die mehr als eine Säurefunktion tragen. Beispielsweise sind dies Citro
nensäure, Adipinsäure, Bernsteinsäure, Glutarsäure, Äpfelsäure, Weinsäure, Maleinsäure,
Fumarsäure, Zuckersäuren, Aminocarbonsäuren, Nitrilotriessigsäure (NTA), sofern ein
derartiger Einsatz aus ökologischen Gründen nicht zu beanstanden ist, sowie Mischungen
aus diesen. Bevorzugte Salze sind die Salze der Polycarbonsäuren wie Citronensäure, Adi
pinsäure, Bernsteinsäure, Glutarsäure, Weinsäure, Zuckersäuren und Mischungen aus die
sen.
Auch die Säuren an sich können eingesetzt werden. Die Säuren besitzen neben ihrer Buil
derwirkung typischerweise auch die Eigenschaft einer Säuerungskomponente und dienen
somit auch zur Einstellung eines niedrigeren und milderen pH-Wertes von Wasch- oder
Reinigungsmitteln. Insbesondere sind hierbei Citronensäure, Bernsteinsäure, Glutarsäure,
Adipinsäure, Gluconsäure und beliebige Mischungen aus diesen zu nennen.
Als Builder sind weiter polymere Polycarboxylate geeignet, dies sind beispielsweise die
Alkalimetallsalze der Polyacrylsäure oder der Polymethacrylsäure, beispielsweise solche
mit einer relativen Molekülmasse von 500 bis 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 grund
sätzlich mittels Gelpermeationschromatographie (GPC) bestimmt wurden, wobei ein UV-
Detektor eingesetzt wurde. Die Messung erfolgte dabei gegen einen externen Polyacrylsäu
re-Standard, der aufgrund seiner strukturellen Verwandtschaft mit den untersuchten Poly
meren realistische Molgewichtswerte liefert. Diese Angaben weichen deutlich von den
Molgewichtsangaben ab, bei denen Polystyrolsulfonsäuren als Standard eingesetzt werden.
Die gegen Polystyrolsulfonsäuren gemessenen Molmassen sind in der Regel deutlich höher
als die in dieser Schrift angegebenen Molmassen.
Geeignete Polymere sind insbesondere Polyacrylate, die bevorzugt eine Molekülmasse von
2000 bis 20000 g/mol aufweisen. Aufgrund ihrer überlegenen Löslichkeit können aus die
ser 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 beson
ders geeignet haben sich Copolymere der Acrylsäure mit Maleinsäure erwiesen, die 50 bis
90 Gew.-% Acrylsäure und 50 bis 10 Gew.-% Maleinsäure enthalten. Ihre relative Mole
külmasse, bezogen auf freie Säuren, beträgt im allgemeinen 2000 bis 70000 g/mol, vor
zugsweise 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 vor
zugsweise 0,5 bis 20 Gew.-%, insbesondere 3 bis 10 Gew.-%.
Zur Verbesserung der Wasserlöslichkeit können die Polymere auch Allylsulfonsäuren, wie
beispielsweise Allyloxybenzolsulfonsäure und Methallylsulfonsäure, als Monomer enthal
ten.
Insbesondere bevorzugt sind auch biologisch abbaubare Polymere aus mehr als zwei ver
schiedenen Monomereinheiten, beispielsweise solche, die als Monomere Salze der Acryl
säure und der Maleinsäure sowie Vinylalkohol bzw. Vinylalkohol-Derivate oder die als
Monomere Salze der Acrylsäure und der 2-Alkylallylsulfonsäure sowie Zucker-Derivate
enthalten.
Weitere bevorzugte Copolymere sind solche, die als Monomere vorzugsweise Acrolein
und Acrylsäure/Acrylsäuresalze bzw. Acrolein und Vinylacetat aufweisen.
Ebenso sind als weitere bevorzugte Buildersubstanzen polymere Aminodicarbonsäuren,
deren Salze oder deren Vorläufersubstanzen zu nennen. Besonders bevorzugt sind Polyas
paraginsäuren bzw. deren Salze und Derivate, die neben Cobuilder-Eigenschaften auch
eine bleichstabilisierende Wirkung aufweisen.
Weitere geeignete Buildersubstanzen sind Polyacetale, welche durch Umsetzung von Dial
dehyden mit Polyolcarbonsäuren, welche 5 bis 7 C-Atome und mindestens 3 Hydroxyl
gruppen aufweisen, erhalten werden können. Bevorzugte Polyacetale werden aus Dialde
hyden wie Glyoxal, Glutaraldehyd, Terephthalaldehyd sowie deren Gemischen und aus
Polyolcarbonsäuren wie Gluconsäure und/oder Glucoheptonsäure erhalten.
Weitere geeignete organische Buildersubstanzen sind Dextrine, beispielsweise Oligomere
bzw. Polymere von Kohlenhydraten, die durch partielle Hydrolyse von Stärken erhalten
werden können. Die Hydrolyse kann nach üblichen, beispielsweise säure- oder enzymkata
lysierten Verfahren durchgeführt werden. Vorzugsweise handelt es sich um Hydrolysepro
dukte mit mittleren Molmassen im Bereich von 400 bis 500000 g/mol. Dabei ist ein Poly
saccharid mit einem Dextrose-Äquivalent (DE) im Bereich von 0,5 bis 40, insbesondere
von 2 bis 30 bevorzugt, wobei DE ein gebräuchliches Maß für die reduzierende Wirkung
eines Polysaccharids im Vergleich zu Dextrose, welche ein DE von 100 besitzt, ist.
Brauchbar sind sowohl Maltodextrine mit einem DE zwischen 3 und 20 und Trockenglu
cosesirupe mit einem DE zwischen 20 und 37 als auch sogenannte Gelbdextrine und
Weißdextrine mit höheren Molmassen im Bereich von 2000 bis 30000 g/mol.
Bei den oxidierten Derivaten derartiger Dextrine handelt es sich um deren Umsetzungs
produkte mit Oxidationsmitteln, welche in der Lage sind, mindestens eine Alkoholfunktion
des Saccharidrings zur Carbonsäurefunktion zu oxidieren. Ebenfalls geeignet ist ein oxi
diertes Oligosaccharid gemäß der deutschen Patentanmeldung DE-A-196 00 018. Ein an
C6 des Saccharidrings oxidiertes Produkt kann besonders vorteilhaft sein.
Auch Oxydisuccinate und andere Derivate von Disuccinaten, vorzugsweise Ethylendia
mindisuccinat, sind weitere geeignete Cobuilder. Dabei wird Ethylendiamin-N,N'-
disuccinat (EDDS) bevorzugt in Form seiner Natrium- oder Magnesiumsalze verwendet.
Weiterhin bevorzugt sind in diesem Zusammenhang auch Glycerindisuccinate und Gly
cerintrisuccinate. Geeignete Einsatzmengen liegen in zeolithhaltigen und/oder silicathalti
gen Formulierungen bei 3 bis 15 Gew.-%.
Weitere brauchbare organische Cobuilder sind beispielsweise acetylierte Hydroxycarbon
säuren bzw. deren Salze, welche gegebenenfalls auch in Lactonform vorliegen können und
welche mindestens 4 Kohlenstoffatome und mindestens eine Hydroxygruppe sowie maxi
mal zwei Säuregruppen enthalten.
Eine weitere Substanzklasse mit Cobuildereigenschaften stellen die Phosphonate dar. Da
bei handelt es sich insbesondere um Hydroxyalkan- bzw. Aminoalkanphosphonate. Unter
den Hydroxyalkanphosphonaten ist das 1-Hydroxyethan-1,1-diphosphonat (HEDP) von
besonderer Bedeutung als Cobuilder. Es wird vorzugsweise als Natriumsalz eingesetzt,
wobei das Dinatriumsalz neutral und das Tetranatriumsalz alkalisch (pH 9) reagiert. Als
Aminoalkanphosphonate kommen vorzugsweise Ethylendiamintetramethylenphosphonat
(EDTMP), Diethylentriaminpentamethylenphosphonat (DTPMP) sowie deren höhere Ho
mologe in Frage. Sie werden vorzugsweise in 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 ver
wendet. Die Aminoalkanphosphonate besitzen zudem ein ausgeprägtes Schwermetallbin
devermögen. Dementsprechend kann es, insbesondere wenn die Mittel auch Bleiche ent
halten, bevorzugt sein, Aminoalkanphosphonate, insbesondere DTPMP, einzusetzen, oder
Mischungen aus den genannten Phosphonaten zu verwenden.
Darüber hinaus können alle Verbindungen, die in der Lage sind, Komplexe mit Erdalkali
ionen auszubilden, als Cobuilder eingesetzt werden.
Die Menge an Gerüststoff beträgt üblicherweise zwischen 10 und 70 Gew.-%, vorzugs
weise zwischen 15 und 60 Gew.-% und insbesondere zwischen 20 und 50 Gew.-%. Wie
derum 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 insbesonde
re 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 Reinigungsmittelform
körper weiterhin ein oder mehrere Tensid(e). Hier können anionische, nichtionische, katio
nische und/oder amphotere Tenside beziehungsweise Mischungen aus diesen eingesetzt
werden. Bevorzugt sind aus anwendungstechnischer Sicht für Waschmitteltabletten Mi
schungen 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 Formkörperge
wicht, wobei Tensidgehalte über 15 Gew.-% bevorzugt sind, während Reinigungsmittelt
abletten für das maschinelle Geschirrspülen vorzugsweise unter 5 Gew.-% Tensid(e) ent
halten.
Im Rahmen der vorliegenden Erfindung sind zur Herstellung von Waschmitteltabletten
Verfahren bevorzugt, bei denen anionische(s) und nichtionische(s) Tensid(e) im Kern
formkörper und/oder im teilchenförmigen Vorgemisch eingesetzt werden, wobei anwen
dungstechnische 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. Be
vorzugt sind auch Verfahren, bei denen die Wasch- und Reinigungsmittelformkörper Ten
sid(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.-% und insbesondere von 12,5 bis 25 Gew.-%, jeweils bezogen auf das Formkörper
gewicht, enthalten.
Es kann aus anwendungstechnischer Sicht Vorteile haben, wenn bestimmte Tensidklassen
in einigen Phasen der Wasch- und Reinigungsmittelformkörper oder im gesamten Form
körper, 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 Form
körpers, d. h. aller Phasen, an bestimmten Tensiden ein positiver Effekt erzielt werden. Das
Einbringen der oben beschriebenen Alkylpolyglycoside hat sich dabei als vorteilhaft er
wiesen, so daß Wasch- und Reinigungsmittelformkörper bevorzugt sind, in denen minde
stens eine Phase der Formkörper Alkylpolyglycoside enthält.
Ähnlich wie bei den nichtionischen Tensiden können auch aus dem Weglassen von anioni
schen 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 her
stellbar, bei denen mindestens eine Phase der Formkörper frei von anionischen Tensiden
ist.
Wie bereits erwähnt, beschränkt sich der Einsatz von Tensiden bei Reinigungsmittelt
abletten für das maschinelle Geschirrspülen vorzugsweise auf den Einsatz nichtionischer
Tenside in geringen Mengen. Im Rahmen der vorliegenden Erfindung bevorzugt als Reini
gungsmitteltabletten herstellbare Wasch- und Reinigungsmittelformkörper sind dadurch
gekennzeichnet, daß die Summe aller eingesetzten teilchenförmigen Vorgemische Ge
samttensidgehalte unterhalb von 5 Gew.-%, vorzugsweise unterhalb von 4 Gew.-%, beson
ders bevorzugt unterhalb von 3 Gew.-% und insbesondere unterhalb von 2 Gew.-%, je
weils bezogen auf das Gewicht aller Vorgemische, aufweist. Als Tenside werden in maschi
nellen Geschirrspülmitteln üblicherweise lediglich schwachschäumende nichtionische Tensi
de eingesetzt. Vertreter aus den Gruppen der anionischen, kationischen oder amphoteren Ten
side haben dagegen eine geringere Bedeutung. Mit besonderem Vorzug enthalten die erfin
dungsgemäßen Reinigungsmittelformkörper für das maschinellen Geschirrspülen nichtioni
sche Tenside, insbesondere nichtionische Tenside aus der Gruppe der alkoxylierten Alko
hole. 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 Re
sten aus Alkoholen nativen Ursprungs mit 12 bis 18 C-Atomen, z. B. aus Kokos-, Palm-,
Talgfett- oder Oleylalkohol, und durchschnittlich 2 bis 8 EO pro Mol Alkohol bevorzugt.
Zu den bevorzugten ethoxylierten Alkoholen gehören beispielsweise C12-14-Alkohole mit
3 EO oder 4 EO, C9-11-Alkohol mit 7 EO, C13-15-Alkohole mit 3 EO, 5 EO, 7 EO oder 8 EO,
C12-18-Alkohole mit 3 EO, 5 EO oder 7 EO und Mischungen aus diesen, wie Mischungen
aus C12-14-Alkohol mit 3 EO und C12-18-Alkohol mit 5 EO. Die angegebenen Ethoxy
lierungsgrade stellen statistische Mittelwerte dar, die für ein spezielles Produkt eine ganze
oder eine gebrochene Zahl sein können. Bevorzugte Alkoholethoxylate weisen eine einge
engte Homologenverteilung auf (narrow range ethoxylates, NRE). Zusätzlich zu diesen
nichtionischen Tensiden können auch Fettalkohole mit mehr als 12 EO eingesetzt werden.
Beispiele hierfür sind Talgfettalkohol mit 14 EO, 25 EO, 30 EO oder 40 EO.
Um den Zerfall hochverdichteter Formkörper zu erleichtern, ist es möglich, Desintegrati
onshilfsmittel, sogenannte Tablettensprengmittel, im erfindungsgemäßen Verfahren einzu
setzen, um die Zerfallszeiten zu verkürzen. Unter Tablettensprengmitteln bzw. Zerfallsbe
schleunigern 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, ver
größern bei Wasserzutritt ihr Volumen, wobei einerseits das Eigenvolumen vergrößert
(Quellung), andererseits auch über die Freisetzung von Gasen ein Druck erzeugt werden
kann, der die Tablette in kleinere Partikel zerfallen läßt. Altbekannte Desintegrationshilfs
mittel sind beispielsweise Carbonat/Citronensäure-Systeme, wobei auch andere organische
Säuren eingesetzt werden können. Quellende Desintegrationshilfsmittel sind beispielsweise
synthetische Polymere wie Polyvinylpyrrolidon (PVP) oder natürliche Polymere bzw. mo
difizierte Naturstoffe wie Cellulose und Stärke und ihre Derivate, Alginate oder Casein-
Derivate.
Bevorzugte Wasch- und Reinigungsmittelformkörper enthalten 0,5 bis 10 Gew.-%, vor
zugsweise 3 bis 7 Gew.-% und insbesondere 4 bis 6 Gew.-% eines oder mehrerer Desinte
grationshilfsmittel, jeweils bezogen auf das Formkörpergewicht. Enthält nur der Basis
formkörper Desintegrationshilfsmittel, 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 Reini
gungsmittelformkörper 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), Cellulo
seester und -ether sowie Aminocellulosen. Die genannten Cellulosederivate werden vor
zugsweise 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 Cellulose
derivaten ist.
Die als Desintegrationshilfsmittel eingesetzte Cellulose wird vorzugsweise nicht in feintei
liger Form eingesetzt, sondern vor dem Zumischen zu den zu verpressenden Vorgemischen
in eine gröbere Form überführt, beispielsweise granuliert oder kompaktiert. Wasch- und
Reinigungsmittelformkörper, die Sprengmittel in granularer oder gegebenenfalls cogranu
lierter Form enthalten, werden in den deutschen Patentanmeldungen DE 197 09 991 (Ste
fan Herzog) und DE 197 10 254 (Henkel) sowie der internationalen Patentanmeldung
WO98/40463 (Henkel) beschrieben. Diesen Schriften sind auch nähere Angaben zur Her
stellung granulierter, kompaktierter oder cogranulierter Cellulosesprengmittel zu entneh
men. Die Teilchengrößen solcher Desintegrationsmittel liegen zumeist oberhalb 200 µm,
vorzugsweise zu mindestens 90 Gew.-% zwischen 300 und 1600 µm und insbesondere zu
mindestens 90 Gew.-% zwischen 400 und 1200 µm. Die vorstehend genannten und in den
zitierten Schriften näher beschriebenen gröberen Desintegrationshilfsmittel auf Cellulose
basis sind im Rahmen der vorliegenden Erfindung bevorzugt als Desintegrationshilfsmittel
einzusetzen und im Handel beispielsweise unter der Bezeichnung Arbocel® TF-30-HG von
der Firma Rettenmaier erhältlich.
Als weiteres Desintegrationsmittel auf Cellulosebasis oder als Bestandteil dieser Kompo
nente kann mikrokristalline Cellulose verwendet werden. Diese mikrokristalline Cellulose
wird durch partielle Hydrolyse von Cellulosen unter solchen Bedingungen erhalten, die nur
die amorphen Bereiche (ca. 30% der Gesamt-Cellulosemasse) der Cellulosen angreifen
und vollständig auflösen, die kristallinen Bereiche (ca. 70%) aber unbeschadet lassen. Eine
nachfolgende Desaggregation der durch die Hydrolyse entstehenden mikrofeinen Cellulo
sen liefert die mikrokristallinen Cellulosen, die Primärteilchengrößen von ca. 5 µm aufwei
sen und beispielsweise zu Granulaten mit einer mittleren Teilchengröße von 200 µm kom
paktierbar sind.
Im Rahmen der vorliegenden Erfindung bevorzugte Verfahren sind dadurch gekennzeich
net, 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 dar
über hinaus sowohl im Basisformkörper als auch im Kernformkörper ein gasentwickelndes
Brausesystem enthalten. Das gasentwickelnde Brausesystem kann aus einer einzigen Sub
stanz bestehen, die bei Kontakt mit Wasser ein Gas freisetzt. Unter diesen Verbindungen
ist insbesondere das Magnesiumperoxid zu nennen, das bei Kontakt mit Wasser Sauerstoff
freisetzt. Üblicherweise besteht das gasfreisetzende Sprudelsystem jedoch seinerseits aus
mindestens zwei Bestandteilen, die miteinander unter Gasbildung reagieren. Während hier
eine Vielzahl von Systemen denk- und ausführbar ist, die beispielsweise Stickstoff, Sauer
stoff oder Wasserstoff freisetzen, wird sich das in den erfindungsgemäßen Wasch- und
Reinigungsmittelformkörpern eingesetzte Sprudelsystem sowohl anhand ökonomischer als
auch anhand ökologischer Gesichtspunkte auswählen lassen. Bevorzugte Brausesysteme
bestehen aus Alkalimetallcarbonat und/oder -hydrogencarbonat sowie einem Acidifizie
rungsmittel, das geeignet ist, aus den Alkalimetallsalzen in wäßrige Lösung Kohlendioxid
freizusetzen.
Bei den Alkalimetallcarbonaten bzw. -hydrogencarbonaten sind die Natrium- und Kalium
salze aus Kostengründen gegenüber den anderen Salzen deutlich bevorzugt. Selbstver
ständlich müssen nicht die betreffenden reinen Alkalimetallcarbonate bzw.
-hydrogencarbonate eingesetzt werden; vielmehr können Gemische unterschiedlicher Car
bonate und Hydrogencarbonate aus waschtechnischem Interesse bevorzugt sein.
In bevorzugten Wasch- und Reinigungsmittelformkörper werden als Brausesystem 2 bis
20 Gew.-%, vorzugsweise 3 bis 15 Gew.-% und insbesondere 5 bis 10 Gew.-% eines Alkali
metallcarbonats oder -hydrogencarbonats sowie 1 bis 15, vorzugsweise 2 bis 12 und insbe
sondere 3 bis 10 Gew.-% eines Acidifizierungsmittels, jeweils bezogen auf den gesamten
Formkörper eingesetzt.
Als Acidifizierungsmittel, die aus den Alkalisalzen in wäßriger Lösung Kohlendioxid frei
setzen, sind beispielsweise Borsäure sowie Alkalimetallhydrogensulfate, Alkalimetalldihy
drogenphosphate und andere anorganische Salze einsetzbar. Bevorzugt werden allerdings
organische Acidifizierungsmittel verwendet, wobei die Citronensäure ein besonders bevor
zugtes Acidifizierungsmittel ist. Einsetzbar sind aber auch insbesondere die anderen festen
Mono-, Oligo- und Polycarbonsäuren. Aus dieser Gruppe wiederum bevorzugt sind Wein
säure, Bernsteinsäure, Malonsäure, Adipinsäure, Maleinsäure, Fumarsäure, Oxalsäure so
wie Polyacrylsäure. Organische Sulfonsäuren wie Amidosulfonsäure sind ebenfalls ein
setzbar. Kommerziell erhältlich und als Acidifizierungsmittel im Rahmen der vorliegenden
Erfindung ebenfalls bevorzugt einsetzbar ist Sokalan® DCS (Warenzeichen der BASF), ein
Gemisch aus Bernsteinsäure (max. 31 Gew.-%), Glutarsäure (max. 50 Gew.-%) und Adi
pinsäure (max. 33 Gew.-%).
Bevorzugt sind im Rahmen der vorliegenden Erfindung als Verfahrensendprodukte
Wasch- und Reinigungsmittelformkörper, bei denen als Acidifizierungsmittel im Brause
system 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, kön
nen die erfindungsgemäß hergestellten Wasch- und Reinigungsmittelformkörper weitere in
Wasch- und Reinigungsmittel übliche Inhaltsstoffe aus der Gruppe der Bleichmittel,
Bleichaktivatoren, Farbstoffe, Duftstoffe, optischen Aufheller, Enzyme, Schauminhibito
ren, Silikonöle, Antiredepositionsmittel, Vergrauungsinhibitoren, Farbübertragungsinhibi
toren und Korrosionsinhibitoren enthalten.
Unter den als Bleichmittel dienenden, in Wasser H2O2 liefernden Verbindungen hat das
Natriumpercarbonat besondere Bedeutung. Weitere brauchbare Bleichmittel sind bei
spielsweise Natriumperborattetrahydrat und das Natriumperboratmonohydrat, Peroxypyro
phosphate, Citratperhydrate sowie H2O2 liefernde persaure Salze oder Persäuren, wie Per
benzoate, Peroxophthalate, Diperazelainsäure, Phthaloiminopersäure oder Diperdodecandi
säure. Erfindungsgemäße Reinigungsmittel können auch Bleichmittel aus der Gruppe der
organischen Bleichmittel enthalten. Typische organische Bleichmittel sind die Diacylpero
xide, wie z. B. Dibenzoylperoxid. Weitere typische organische Bleichmittel sind die Per
oxysäuren, wobei als Beispiele besonders die Alkylperoxysäuren und die Arylperoxysäu
ren 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 Be
standteil 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
Tetraacetylethylendiamin TAED, Tetraacetylmethylendiamin TAMD und Tetraacetylhe
xylendiamin TAHD, aber auch Pentaacetylglucose PAG, 1,5-Diacetyl-2,2-dioxo-hexa
hydro-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 gegebenenfalls substituierte Benzoylgruppen tragen. Bevorzugt sind
mehrfach acylierte Alkylendiamine, insbesondere Tetraacetylethylendiamin (TAED),
acylierte Triazinderivate, insbesondere 1,5-Diacetyl-2,4-dioxohexahydro-1,3,5-triazin
(DADHT), acylierte Glykolurile, insbesondere Tetraacetylglykoluril (TAGU), N-
Acylimide, insbesondere N-Nonanoylsuccinimid (NOSJ), acylierte Phenolsulfonate,
insbesondere n-Nonanoyl- oder Isononanoyloxybenzolsulfonat (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 Gluconolacton, und/oder N-acylierte Lactame, beispielsweise N-
Benzoylcaprolactam. Hydrophil substituierte 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. Über
gangsmetallkomplexe wie beispielsweise Mn-, Fe-, Co-, Ru - oder Mo-Salenkomplexe
oder -carbonylkomplexe. Auch Mn-, Fe-, Co-, Ru-, Mo-, Ti-, V- und Cu-Komplexe mit N-
haltigen Tripod-Liganden sowie Co-, Fe-, Cu- und Ru-Amminkomplexe sind als Bleich
katalysatoren verwendbar.
Bevorzugt werden Bleichaktivatoren aus der Gruppe der mehrfach acylierte Alkylen
diamine, 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.-%, bezo
gen 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 be
sonders 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 wer
den.
Verfahren, die dadurch gekennzeichnet sind, daß in Schritt c) Bleichmittel aus der Gruppe
der Sauerstoff oder Halogen-Bleichmittel, insbesondere der Chlorbleichmittel, unter be
sonderer 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 erfin
dungsgemäß bevorzugte Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
Es ist ebenfalls bevorzugt, daß der Basisformkörper und/oder der Kernformkörper Bleich
aktivatoren enthalten. Verfahren, bei denen das Vorgemisch in Schritt c) Bleichaktivatoren
aus den Gruppen der mehrfach acylierten Alkylendiamine, insbesondere Tetraacetylethy
lendiamin (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 Geschirrspü
lens eine besondere Bedeutung haben. Einsetzbar sind die bekannten Substanzen des Stan
des der Technik. Allgemein können vor allem Silberschutzmittel ausgewählt aus der Grup
pe der Triazole, der Benzotriazole, der Bisbenzotriazole, der Aminotriazole, der Alkylami
notriazole und der Übergangsmetallsalze oder -komplexe eingesetzt werden. Besonders
bevorzugt zu verwenden sind Benzotriazol und/oder Alkylaminotriazol. Man findet in Rei
nigerformulierungen darüber hinaus häufig aktivchlorhaltige Mittel, die das Korrodieren
der Silberoberfläche deutlich vermindern können. In chlorfreien Reinigern werden beson
ders Sauerstoff und stickstoffhaltige organische redoxaktive Verbindungen, wie zwei- und
dreiwertige Phenole, z. B. Hydrochinon, Brenzkatechin, Hydroxyhydrochinon, Gallussäu
re, Phloroglucin, Pyrogallol bzw. Derivate dieser Verbindungsklassen. Auch salz- und
komplexartige anorganische Verbindungen, wie Salze der Metalle Mn, 28385 00070 552 001000280000000200012000285912827400040 0002019961367 00004 28266 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 Mangansul
fats. Ebenfalls können Zinkverbindungen zur Verhinderung der Korrosion am Spülgut ein
gesetzt werden.
In im Rahmen der vorliegenden Erfindung bevorzugten Verfahren werden Silberschutz
mittel aus der Gruppe der Triazole, der Benzotriazole, der Bisbenzotriazole, der Ami
notriazole, der Alkylaminotriazole und der Übergangsmetallsalze oder -komplexe, beson
ders 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 Ver
bindungen 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, Korrosi
onsinhibitoren, 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 wer
den.
Als Enzyme kommen insbesondere solche aus der Klassen der Hydrolasen wie der Protea
sen, Esterasen, Lipasen bzw. lipolytisch wirkende Enzyme, Amylasen, Glykosylhydrolasen
und Gemische der genannten Enzyme in Frage. Alle diese Hydrolasen tragen zur Entfer
nung 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 modifi
zierten 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 wir
kenden 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 Pektina
sen.
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 Reini
gungsmittelformkörper sind dadurch gekennzeichnet, daß der Basisformkörper Protease
und/oder Amylase enthält.
Farb- und Duftstoffe können den erfindungsgemäß hergestellten Wasch- oder Reini
gungsmittelformkörpern sowohl im Basisformkörper als auch im Kernformkörper zuge
setzt werden, um den ästhetischen Eindruck der entstehenden Produkte zu verbessern und
dem Verbraucher neben der Leistung ein visuell und sensorisch "typisches und unver
wechselbares" 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. Riech
stoffverbindungen vom Typ der Ester sind z. B. Benzylacetat, Phenoxyethylisobutyrat, p-
tert.-Butylcyclohexylacetat, Linalylacetat, Dimethylbenzylcarbinylacetat, Phenylethylace
tat, Linalylbenzoat, Benzylformiat, Ethylmethylphenylglycinat, Allylcyclohexylpropionat,
Styrallylpropionat und Benzylsalicylat. Zu den Ethern zählen beispielsweise Benzylethyl
ether, zu den Aldehyden z. B. die linearen Alkanale mit 8-18 C-Atomen, Citral, Citronel
lal, Citronellyloxyacetaldehyd, Cyclamenaldehyd, Hydroxycitronellal, Lilial und Bourgeo
nal, zu den Ketonen z. B. die Jonone, α-Isomethylionon und Methylcedrylketon, zu den
Alkoholen Anethol, Citronellol, Eugenol, Geraniol, Linalool, Phenylethylalkohol und Ter
pineol, 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 natürli
che 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, Linden
blütenöl, Wacholderbeeröl, Vetiveröl, Olibanumöl, Galbanumöl und Labdanumöl sowie
Orangenblütenöl, Neroliol, Orangenschalenöl und Sandelholzöl.
Die Duftstoffe können direkt in die erfindungsgemäß hergestellten Wasch- und Reini
gungsmittel 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 Cyclodex
trin-Parfüm-Komplexe zusätzlich noch mit weiteren Hilfsstoffen beschichtet werden kön
nen.
Um den ästhetischen Eindruck der erfindungsgemäß hergestellten Wasch- oder Reini
gungsmittelformkörper zu verbessern, können diese (oder Teile davon) mit geeigneten
Farbstoffen eingefärbt werden. Bevorzugte Farbstoffe, deren Auswahl dem Fachmann kei
nerlei 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 Ver
formung), 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 Freßwerkzeugs bestimmt wer
den. Die gleichbleibende Dosierung von Vorgemischen auch bei hohen Formkörperdurch
sätzen 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 wegbe
fördert. Zu diesem Zeitpunkt ist lediglich das Gewicht des Formkörpers endgültig festge
legt, 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 Ober
stempel zum Druckaufbau verwendet, auch der Unterstempel bewegt sich während des
Preßvorgangs auf den Oberstempel zu, während der Oberstempel nach unten drückt. Für
kleine Produktionsmengen werden vorzugsweise Exzentertablettenpressen verwendet, bei
denen der oder die Stempel an einer Exzenterscheibe befestigt sind, die ihrerseits an einer
Achse mit einer bestimmten Umlaufgeschwindigkeit montiert ist. Die Bewegung dieser
Preßstempel ist mit der Arbeitsweise eines üblichen Viertaktmotors vergleichbar. Die Ver
pressung kann mit je einem Ober- und Unterstempel erfolgen, es können aber auch mehre
re Stempel an einer Exzenterscheibe befestigt sein, wobei die Anzahl der Matrizenbohrun
gen entsprechend erweitert ist. Die Durchsätze von Exzenterpressen variieren ja nach Typ
von einigen hundert bis maximal 3000 Tabletten pro Stunde.
Für größere Durchsätze wählt man Rundlauftablettenpressen, bei denen auf einem soge
nannten Matrizentisch eine größere Anzahl von Matrizen kreisförmig angeordnet ist. Die
Zahl der Matrizen variiert je nach Modell zwischen 6 und 55, wobei auch größere Matrizen
im Handel erhältlich sind. Jeder Matrize auf dem Matrizentisch ist ein Ober- und Unter
stempel zugeordnet, wobei wiederum der Preßdruck aktiv nur durch den Ober- bzw. Unter
stempel, aber auch durch beide Stempel aufgebaut werden kann. Der Matrizentisch und die
Stempel bewegen sich um eine gemeinsame senkrecht stehende Achse, wobei die Stempel
mit Hilfe schienenartiger Kurvenbahnen während des Umlaufs in die Positionen für Be
füllung, Verdichtung, plastische Verformung und Ausstoß gebracht werden. An den Stel
len, an denen eine besonders gravierende Anhebung bzw. Absenkung der Stempel erfor
derlich ist (Befüllen, Verdichten, Ausstoßen), werden diese Kurvenbahnen durch zusätzli
che Niederdruckstücke, Niederzugschienen und Aushebebahnen unterstützt. Die Befül
lung der Matrize erfolgt über eine starr angeordnete Zufuhreinrichtung, den sogenannten
Füllschuh, der mit einem Vorratsbehälter für das Vorgemisch verbunden ist. Der Preß
druck auf das Vorgemisch ist über die Preßwege für Ober- und Unterstempel individuell
einstellbar, wobei der Druckaufbau durch das Vorbeirollen der Stempelschaftköpfe an ver
stellbaren Druckrollen geschieht.
Rundlaufpressen können zur Erhöhung des Durchsatzes auch mit zwei Füllschuhen verse
hen werden, wobei zur Herstellung einer Tablette nur noch ein Halbkreis durchlaufen wer
den muß. Zur Herstellung zwei- und mehrschichtiger Formkörper werden mehrere Füll
schuhe hintereinander angeordnet, ohne daß die leicht angepreßte erste Schicht vor der
weiteren Befüllung ausgestoßen wird. Durch geeignete Prozeßführung sind auf diese Wei
se auch Mantel- und Punkttabletten herstellbar, die einen zwiebelschalenartigen Aufbau
haben, wobei im Falle der Punkttabletten die Oberseite des Kerns bzw. der Kernschichten
nicht überdeckt wird und somit sichtbar bleibt. Auch Rundlauftablettenpressen sind mit
Einfach- oder Mehrfachwerkzeugen ausrüstbar, so daß beispielsweise ein äußerer Kreis
mit 50 und ein innerer Kreis mit 35 Bohrungen gleichzeitig zum Verpressen benutzt wer
den. Die Durchsätze moderner Rundlauftablettenpressen betragen über eine Million Form
körper pro Stunde.
Bei der Tablettierung mit Rundläuferpressen hat es sich als vorteilhaft erwiesen, die Ta
blettierung mit möglichst geringen Gewichtschwankungen der Tablette durchzuführen.
Auf diese Weise lassen sich auch die Härteschwankungen der Tablette reduzieren. Geringe
Gewichtschwankungen können auf folgende Weise erzielt werden:
- - Verwendung von Kunststoffeinlagen mit geringen Dickentoleranzen
- - Geringe Umdrehungszahl des Rotors
- - Große Füllschuhe
- - Abstimmung des Füllschuhflügeldrehzahl auf die Drehzahl des Rotors
- - Füllschuh mit konstanter Pulverhöhe
- - Entkopplung von Füllschuh und Pulvervorlage.
Zur Verminderung von Stempelanbackungen bieten sich sämtliche aus der Technik be
kannte Antihaftbeschichtungen an. Besonders vorteilhaft sind Kunststoffbeschichtungen,
Kunststoffeinlagen oder Kunststoffstempel. Auch drehende Stempel haben sich als vorteil
haft erwiesen, wobei nach Möglichkeit Ober- und Unterstempel drehbar ausgeführt sein
sollten. Bei drehenden Stempeln kann auf eine Kunststoffeinlage in der Regel verzichtet
werden. Hier sollten die Stempeloberflächen elektropoliert sein.
Es zeigte sich weiterhin, daß lange Preßzeiten vorteilhaft sind. Diese können mit Druck
schienen, mehreren Druckrollen oder geringen Rotordrehzahlen eingestellt werden. Da die
Härteschwankungen der Tablette durch die Schwankungen der Preßkräfte verursacht wer
den, sollten Systeme angewendet werden, die die Preßkraft begrenzen. Hier können elasti
sche Stempel, pneumatische Kompensatoren oder federnde Elemente im Kraftweg einge
setzt werden. Auch kann die Druckrolle federnd ausgeführt werden.
Im Rahmen der vorliegenden Erfindung geeignete Tablettiermaschinen sind beispielsweise
erhältlich bei den Firmen Apparatebau Holzwarth GbR, Asperg, Wilhelm Fette GmbH,
Schwarzenbek, Hofer GmbH, Weil, Horn & Noack Pharmatechnik GmbH, Worms, IMA
Verpackungssysteme GmbH Viersen, KILIAN, Köln, KOMAGE, Kell am See, KORSCH
Pressen AG, Berlin, sowie Romaco GmbH, Worms. Weitere Anbieter sind beispielsweise
Dr. Herbert Pete, Wien (AU), Mapag Maschinenbau AG, Bern (CH), BWI Manesty, Li
verpool (GB), I. Holand Ltd., Nottingham (GB), Courtoy N. V., Halle (BE/LU) sowie Me
diopharm Kamnik (SI). Besonders geeignet ist beispielsweise die Hydraulische Doppel
druckpresse HPF 630 der Firma LAEIS, D. Tablettierwerkzeuge sind beispielsweise von
den Firmen Adams Tablettierwerkzeuge, Dresden, Wilhelm Fett GmbH, Schwarzenbek,
Klaus Hammer, Solingen, Herber & Söhne GmbH, Hamburg, Hofer GmbH, Weil, Horn &
Noack, Pharmatechnik GmbH, Worms, Ritter Pharamatechnik GmbH, Hamburg, Romaco,
GmbH, Worms und Notter Werkzeugbau, Tamm erhältlich. Weitere Anbieter sind z. B. die
Senss AG, Reinach (CH) und die Medicopharm, Kamnik (SI).
Die Formkörper können dabei - wie bereits weiter oben erwähnt - in vorbestimmter Raum
form 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 kreis
förmigem oder ovalem Querschnitt. Diese letzte Ausgestaltung erfaßt dabei die Darbie
tungsform 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 Sta
bilität auf. Die Bruchfestigkeit zylinderförmiger Formkörper kann über die Meßgröße der
diametralen Bruchbeanspruchung erfaßt werden. Diese ist bestimmbar nach
Hierin steht σ für 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 Be
schichtung versehen werden. Verfahren, in denen eine optionale Nachbehandlung im Auf
bringen einer Coatingschicht auf die Formkörperfläche(n), in der/denen sich die Kern
formkörper befinden, oder im Aufbringen einer Coatingschicht auf den gesamten Form
körper 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 Verpac
kungssystem, 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 Tempe
ratur- und Feuchtigkeitsbedingungen sind die Prüfbedingungen, die in der DIN-Norm
53 122 genannt werden, wobei laut DIN 53 122 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") be
schrieben. Das Meßprinzip gängiger Verfahren beruht dabei auf der Wasseraufnahme von
wasserfreiem Calciumchlorid, welches in einem Behälter in der entsprechenden Atmosphä
re gelagert wird, wobei der Behälter an der Oberseite mit dem zu testenden Material ver
schlossen ist. Aus der Oberfläche des Behälters, die mit dem zu testenden Material ver
schlossen ist (Permeationsfläche), der Gewichtszunahme des Calciumchlorids und der Ex
positionszeit 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, be
trägt bei der Messung der Feuchtigkeitsdampfdurchlässigkeitsrate im Rahmen der vorlie
genden Erfindung 85% bei 23°C. Die Aufnahmefähigkeit von Luft für Wasserdampf steigt
mit der Temperatur bis zu einem jeweiligen Höchstgehalt, dem sogenannten Sättigungsge
halt, 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 Wasser
dampf, 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 Psy
chrometer.
Die relative Gleichgewichtsfeuchtigkeit von 85% bei 23°C läßt sich beispielsweise in La
borkammern 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, bei
spielsweise Kartonagen oder Trays, verpackt werden, wobei an die Sekundärverpackung
keine weiteren Anforderungen gestellt werden müssen. Die Sekundärverpackung ist dem
nach 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 Form
körper 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 schwe
ren Wasch- und Reinigungsmittelformkörper herzustellen und einzeln zu verpacken, es ist
erfindungsgemäß aber auch möglich, zwei je 40 g schwere Wasch- und Reinigungsmittel
formkörper in eine Verpackung einzupacken, um zu einer erfindungsgemäßen Kombinati
on zu gelangen. Dieses Prinzip läßt sich selbstverständlich erweitern, so daß erfindungs
gemäß Kombinationen auch drei, vier, fünf oder noch mehr Wasch- und Reinigungsmittel
formkörper in einer Verpackungseinheit enthalten können. Selbstverständlich können zwei
oder mehr Formkörper in einer Verpackung unterschiedliche Zusammensetzungen aufwei
sen. 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 unterschied
lichsten Materialien bestehen und beliebige äußere Formen annehmen. Aus ökonomischen
Gründen und aus Gründen der leichteren Verarbeitbarkeit sind allerdings Verpackungssy
steme 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 Schüt
tung, in einen Beutel aus den genannten Materialien gefüllt werden. Es ist aber aus ästhe
tischen Gründen und zur Sortierung der Kombinationen in Sekundärverpackungen bevor
zugt, die Wasch- und Reinigungsmittelformkörper einzeln oder zu mehreren sortiert in
Säcke oder Beutel zu füllen. Für einzelne Anwendungseinheiten der Wasch- und Reini
gungsmittelformkörper, die sich in einem Sack oder Beutel befinden, hat sich in der Tech
nik 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 einschichti
gem 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 Klebebän
der verschlossen werden. Einschichtige Beutel- bzw. Sackmaterialien sind die bekannten
Papiere, die gegebenenfalls imprägniert sein können, sowie Kunststoffolien, welche gege
benenfalls coextrudiert sein können. Kunststoffolien, die im Rahmen der vorliegenden Er
findung als Verpackungssystem eingesetzt werden können, sind beispielsweise in Hans
Domininghaus "Die Kunststoffe und ihre Eigenschaften", 3. Auflage, VDI Verlag, Düssel
dorf 1988, Seite 193, angegeben. Die dort gezeigte Abb. 111 gibt gleichzeitig An
haltspunkte zur Wasserdampfdurchlässigkeit der genannten Materialien.
Im Rahmen der vorliegenden Erfindung besonders bevorzugte Kombinationen enthalten
als Verpackungssystem einen Sack oder Beutel aus einschichtiger oder laminierter Kunst
stoffolie mit einer Dicke von 10 bis 200 µm, vorzugsweise von 20 bis 100 µm und insbe
sondere 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 Reinigungs
mittelformkörper 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 Sekundärverpac
kung 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 Inhalts
stoffe von Wasch- und Reinigungsmitteln in variierenden Mengen. Unabhängig vom Ver
wendungszweck 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 Reinigungsmittelformkör
pern 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 Form
körpern kann dann mit einem Hygrometer (Hygrotest 6100, Testoterm Ltd., England) be
stimmt werden. Der Wasserdampfdruck wird nun alle 10 Minuten gemessen, bis zwei auf
einanderfolgende Werte keine Abweichung zeigen (Gleichgewichtsfeuchtigkeit). Das o. g.
Hygrometer erlaubt eine direkte Anzeige der aufgenommenen Werte in % relativer Feuch
tigkeit.
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 erfindungs
gemäß mit Vorzug realisieren.
Claims (76)
1. Verfahren zur Herstellung mehrphasiger Wasch- oder Reinigungsmittelformkörper
umfassend die Schritte
- a) Herstellung von Kernformkörpern, die Aktivsubstanz enthalten,
- b) optionales Einlegen eines oder mehrerer Kernformkörper aus Schritt a) in eine Ma trize einer Tablettenpresse,
- c) Einfüllen mindestens eines teilchenförmigen Vorgemischs in die Matrize der Ta blettenpresse,
- d) Zuführen mindestens eines Kernformkörpers aus Schritt a) in die Matrize der Ta blettenpresse,
- e) optionale ein- oder mehrfache Wiederholung der Schritte c) und/oder d),
- f) Verpressen zu Formkörpern,
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Ober- und/oder Unter
stempel der Tablettenpresse nicht während des gesamten Verfahrens eine nicht-plane
Preßfläche aufweist.
3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß als Ober- und/oder Unter
stempel ein Stempel eingesetzt wird, der aus mehreren unabhängig voneinander und
parallel zueinander beweglichen Teilstempeln aufgebaut ist.
4. Verfahren nach einem der Ansprüche 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß als Ober-
und/oder Unterstempel ein Stempel eingesetzt wird, der aus zwei unabhängig vonein
ander und parallel zueinander beweglichen Teilstempeln aufgebaut ist, wobei Stempel
bevorzugt sind, die aus einem Mittendorn und einen diesen Mittendorn umschließen
den Ringstempel bestehen.
5. Verfahren nach einem der Ansprüche 2 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Preßflä
che des Unterstempels in Verfahrensschritt b) mindestens eine Kavität aufweist.
6. Verfahren nach einem der Ansprüche 2 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Preßflä
che des Unterstempels in Verfahrensschritt f) plan ist.
7. Verfahren nach einem der Ansprüche 2 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß das/die
teilchenförmige(n) Vorgemisch(e) nach jedem Verfahrensschritt c) durch Absenken
des Oberstempels geglättet werden.
8. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Preßfläche des Ober
stempels beim Absenken mindestens eine Erhebung aufweist.
9. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Preßflä
che des Oberstempels in Verfahrensschritt f) plan ist.
10. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Preßflä
che des Oberstempels während des gesamten Verfahrens plan ist.
11. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Preßflä
che des Oberstempels während des gesamten Verfahrens mindestens eine Erhebung
aufweist.
12. 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 Ma trize einer Tablettenpresse,
- c) Einfüllen mindestens eines teilchenförmigen Vorgemischs in die Matrize der Ta blettenpresse,
- d) optionales Zuführen eines oder mehrerer Kernformkörper(s) aus Schritt a) in die Matrize der Tablettenpresse,
- e) optionale ein- oder mehrfache Wiederholung der Schritte b) und/oder c),
- f) Verpressen zu Formkörpern, die mindestens eine Kavität aufweisen,
- g) Zuführen von Kernformkörper(n) aus Schritt a) in die Kavität(en) des Tabletten presse,
- h) Einpressen des/der Kernformköprer(s) in die Kavität(en).
13. Verfahren nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß die Verpressung in Schritt
f) unter Einsatz eines Oberstempels erfolgt, dessen Prägeelement mindestens einen von
einer ebenen Grundfläche umgebenen Zapfen aufweist.
14. Verfahren nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß die Grundfläche des Präge
elements im Preßgang walkbar und der bzw. die Zapfen inkompressibel und zumindest
adhäsionsreduzierend beschichtet ist.
15. Verfahren nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß die zumindest adhäsionsre
duzierende Beschichtung des/der Zapfen(s) aus Ni-P-PTFE oder aus C-Diamant be
steht.
16. Verfahren nach einem der Ansprüche 13 bis 15, dadurch gekennzeichnet, daß das Prä
geelement einen Zapfen aufweist, der ein Volumen von 0,5 bis 5 ml, bevorzugt 0,6 bis
3 ml, besonders bevorzugt 0,8 bis 2 ml besitzt.
17. Verfahren nach einem der Ansprüche 13 bis 16, dadurch gekennzeichnet, daß das Prä
ge-Element einen oder mehrere Zapfen aufweist, die jeweils mindestens 1 mm, vor
zugsweise mindestens 2 mm und insbesondere mindestens 3 mm aus der Grundfläche
herausragen.
18. Verfahren nach einem der Ansprüche 13 bis 17, dadurch gekennzeichnet, daß die
Grundfläche des Prägeelements 2,5 bis 60 cm2, bevorzugt 5 bis 40 cm2, besonders be
vorzugt 7,5 bis 20 cm2 beträgt.
19. Verfahren nach einem der Ansprüche 13 bis 18, dadurch gekennzeichnet, daß der/die
Mantelfläche des/der Zapfen(s) zur Grundfläche des Prägeelements einen Winkel von
90 bis 160°, vorzugsweise von 90° bis 140° und insbesondere von 100 bis 120° ausbil
det.
20. Verfahren nach einem der Ansprüche 13 bis 19, dadurch gekennzeichnet, daß die Preß
fläche des/der Zapfen(s) parallel zur Grundfläche des Prägeelements verläuft.
21. Verfahren nach einem der Ansprüche 12 bis 20, dadurch gekennzeichnet, daß der/die
Kernformkörper a) in Schritt g) formschlüssig in die Kavität einfügbar sind.
22. Verfahren nach einem der Ansprüche 12 bis 21, dadurch gekennzeichnet, daß die Ver
pressung in Schritt h) bei Preßdrücken von 0,1 bis 50 kNcm-2, vorzugsweise von 0,5
bis 25 kNcm-2 und insbesondere von 1 bis 15 kNcm-2 erfolgt.
23. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 22, dadurch gekennzeichnet, daß die Masse
des Kernformkörpers a) mehr als 0,5 g, vorzugsweise mehr als 1 g und insbesondere
mehr als 2 g beträgt.
24. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 23, dadurch gekennzeichnet, daß der Kern
formkörper a) eine Grundfläche von mindestens 50 mm2, vorzugsweise von mindestens
100 mm2 und insbesondere von mindestens 150 mm2 aufweist.
25. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Kern
formkörper a) eine kreisförmige Grundfläche besitzt.
26. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Kern
formkörper eine Dichte unterhalb von 1,4 gcm-3, vorzugsweise unterhalb von 1,2 gcm-3
und insbesondere unterhalb von 1,0 gcm-3, aufweist.
27. 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 bevor
zugt 18 bis 60 g und insbesondere 20 bis 45 g beträgt.
28. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Wasch-
oder Reinigungsmittelformkörper eine Grundfläche von mindestens 500 mm2, vor
zugsweise von mindestens 750 mm2 und insbesondere von mindestens 1000 mm2 auf
weist.
29. 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.
30. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß das teil
chenförmige Vorgemisch in Schritt c) ein Schüttgewicht von mindestens 500 g/l, vor
zugsweise mindestens 600 g/l und insbesondere mindestens 700 g/l aufweist.
31. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß das teil
chenförmige 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.
32. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Ver
pressung in Schritt a) und/oder e) 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.
33. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Her
stellung der Kernformkörper in Schritt a) durch Gießen erfolgt.
34. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Her
stellung der Kernformkörper in Schritt a) durch Sintern erfolgt.
35. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Her
stellung der Kernformkörper in Schritt a) durch Tablettierung erfolgt.
36. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß der Kern
formkörper eine Kapsel ist.
37. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 15, dadurch gekennzeichnet, daß der Kern
formkörper a) als Inhaltsstoff Tensid(e) enthält.
38. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 16, dadurch gekennzeichnet, daß der Kern
formkörper a) als Inhaltsstoff Enzym(e) enthält.
39. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 17, dadurch gekennzeichnet, daß der Kern
formkörper a)als Inhaltsstoff Bleichmittel und/oder Bleichaktivator(en) enthält.
40. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 18, dadurch gekennzeichnet, daß der Kern
formkörper a) als Inhaltsstoff Desintegrationshilfsmittel und/oder gasbildende Systeme
enthält.
41. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 19, dadurch gekennzeichnet, daß der Kern
formkörper a) als Inhaltsstoff Wasserenthärter und/oder Komplexbildner enthält.
42. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 20, dadurch gekennzeichnet, daß nach der
Herstellung der Kernformkörper in Schritt a) eine Beschichtung und/oder Verkapse
lung der Kernformkörper erfolgt.
43. 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 ent
hält/enthalten.
44. Verfahren nach Anspruch 22, dadurch gekennzeichnet, daß der/die Kernformkörper
einen oder mehrere Stoffe mit einem Schmelzbereich zwischen 30 und 100°C, vor
zugsweise zwischen 40 und 80°C und insbesondere zwischen 50 und 75°C, ent
hält/enthalten.
45. 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.
46. Verfahren nach einem der Ansprüche 22 bis 24, dadurch gekennzeichnet, daß die Her
stellung der Kernformkörper durch Überführen einer Schmelze in teilchenförmiges
Material und nachfolgendes Verpressen erfolgt.
47. Verfahren nach Anspruch 25, dadurch gekennzeichnet, daß zur Herstellung der Kern
formkörper a) eine Schmelze verschuppt und nachfolgend verpreßt wird.
48. Verfahren nach Anspruch 25, dadurch gekennzeichnet, daß zur Herstellung der Kern
formkörper a) eine Schmelze pastilliert und nachfolgend verpreßt wird.
49. Verfahren nach Anspruch 25, dadurch gekennzeichnet, daß zur Herstellung der Kern
formkörper a) eine Schmelze verprillt und nachfolgend verpreßt wird.
50. Verfahren nach einem der Ansprüche 22 bis 28, dadurch gekennzeichnet, daß Kern
formkörper a) mit Lufteinschlüssen hergestellt werden, welche maximal das 0,8fache,
vorzugsweise maximal das 0,75fache und insbesondere maximal das 0,7fache der
Masse eines volumen- und rezepturgleichen Schmelzkörpers besitzen.
51. Verfahren nach einem der Ansprüche 22 bis 28, dadurch gekennzeichnet, daß Kern
formkörper a) ohne wesentliche Lufteinschlüsse hergestellt werden, welche mindestens
das 0,8fache, vorzugsweise mindestens das 0,85fache und insbesondere mindestens
das 0,9fache der Masse eines volumen- und rezepturgleichen Schmelzkörpers besit
zen.
52. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 30, dadurch gekennzeichnet, daß minde
stens 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 ober halb von 30°C,
- c) 0,1 bis 15 Gew.-% eines oder mehrerer Feststoffe,
- d) 0 bis 15 Gew.-% weiterer Wirk- und/oder Hilfsstoffe.
53. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 30, dadurch gekennzeichnet, daß minde
stens 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.
54. 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, beson
ders bevorzugt 25 bis 60 und insbesondere 30 bis 50 Gew.-% Tensid(e) enthält.
55. Verfahren nach einem der Ansprüche 31 bis 33, dadurch gekennzeichnet, daß der
Kernformkörper a) als Inhaltsstoff ii) bzw. III) 15 bis 85, vorzugsweise 20 bis 80, be
sonders bevorzugt 25 bis 75 und insbesondere 30 bis 70 Gew.-% schmelzbare Sub
stanz(en) enthält.
56. 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.
57. 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.
58. 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 bevor
zugt zwischen 25 und 60°C und insbesondere zwischen 26, 6 und 43,3°C, enthält.
59. 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.
60. 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.-%, bevor
zugt bis zu 20 Gew.-% und insbesondere bis zu 15 Gew.-% der gesamten Molmasse
des nichtionischen Tensids ausmachen, enthält.
61. 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 Kohlenwasser stoffrest mit 4 bis 18 Kohlenstoffatomen oder Mischungen hieraus steht, R2 einen li nearen 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 Kohlenwasser stoffrest mit 4 bis 18 Kohlenstoffatomen oder Mischungen hieraus steht, R2 einen li nearen 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.
62. Verfahren nach einem der Ansprüche 31 bis 39, dadurch gekennzeichnet, daß der
Kernformkörper a) als Inhaltsstoff i) bzw. I) endgruppenverschlossenen Po
ly(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, ali phatische oder aromatische Kohlenwasserstoffreste mit 1 bis 30 Kohlenstoffatomen ste hen, 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, ali phatische oder aromatische Kohlenwasserstoffreste mit 1 bis 30 Kohlenstoffatomen ste hen, 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.
63. 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.
64. 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.
65. Verfahren nach einem der Ansprüche 32 bis 43, dadurch gekennzeichnet, daß der
Kernformkörper a) als Inhaltsstoff II) einen oder mehrere C10-30-Fettalkohole, vor
zugsweise 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.
66. 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 ins
besondere zwischen 50 und 75°C, enthält.
67. Verfahren nach einem der Ansprüche 31 bis 45, dadurch gekennzeichnet, daß der
Kernformkörper a) als Inhaltsstoff ii) bzw. III) mindestens ein Paraffinwachs mit ei
nem Schmelzbereich von 30°C bis 65°C enthält.
68. 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.
69. 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, Antiaus
schwimmittel, 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.
70. Verfahren nach einem der Ansprüche 31 bis 48, dadurch gekennzeichnet, daß der
Kernformkörper a) einen Schmelzpunkt zwischen 50 und 80°C, vorzugsweise zwi
schen 52,5 und 75°C und insbesondere zwischen 55 und 65°C aufweist.
71. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 49, dadurch gekennzeichnet, daß das Ge
wichtsverhältnis von gesamtem Formkörper zu der Summe der Massen aller im Form
körper 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.
72. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 71, dadurch gekennzeichnet, daß die Sum
me aller sichtbaren Oberflächen aller im Formkörper enthaltenen Kernformkörper 1 bis
80%, vorzugsweise 5 bis 65%, besonders bevorzugt 10 bis 50 % und insbesondere 15
bis 40% der Gesamtoberfläche des Formkörpers ausmacht.
73. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 72, dadurch gekennzeichnet, daß das Vo
lumen aller im Formkörper enthaltenen Kernformkörper 1 bis 60%, vorzugsweise 2,5
bis 50%, besonders bevorzugt 5 bis 40% und insbesondere 7,5 bis 30% des Gesamt
volumens des Formkörpers ausmacht.
74. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 73, dadurch gekennzeichnet, daß die Höhe
der in Schritt a) hergestellten Formkörper 10 bis 50%, vorzugsweise 15 bis 45%, be
sonders bevorzugt 20 bis 40% und insbesondere 25 bis 35% der Gesamthöhe des
Formkörpers ausmacht.
75. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 51, dadurch gekennzeichnet, daß sich min
destens ein Kernformkörper schneller löst als der Basisformkörper.
76. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 52, dadurch gekennzeichnet, daß sich min
destens ein Kernformkörper langsamer löst als der Basisformkörper.
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