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Gebiet der Erfindung
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Die Erfindung betrifft wässrige Zusammensetzungen von oligodynamischen Metallen, insbesondere von Silber.
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Hintergrund der Erfindung
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Es besteht ein wachsender Bedarf an antimikrobiellen Reinigungszusammensetzungen. Antimikrobielle Seifenstücke und Reinigungsmittel für die Hände und den Körper werden von den Verbrauchern in zunehmendem Masse bevorzugt.
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Antimikrobielle Reinigungszusammensetzungen, die oligodynamisches Metall, wie Silber, Kupfer oder Zink enthalten, sind gegen eine Vielzahl von Bakterien sehr wirksam. Silber wird am häufigsten verwendet. Jedoch sind einige Metalle, insbesondere Silber, besonders anfällig für eine Destabilisierung, wenn sie hohem pH-Wert ausgesetzt werden, für Verfärbungen, wenn sie Hitze und starker Sonneneinstrahlung ausgesetzt werden, sowie für Agglomeration oder sogar Phasentrennung unter extremen Bedingungen.
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Normalerweise werden solche Metalle in ppm oder sogar ppb (parts per million (Teile pro Million)/ parts per Billion (Teile pro Milliarde)) Anteilen einbezogen, was es zwingend notwendig macht, sicherzustellen, dass die geringstmögliche Menge inaktiviert wird.
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Grundsätzlich ist es auch schwierig, innerhalb der Matrix der Zusammensetzung eine gleichmäßige Verteilung von Silber sicherzustellen.
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Dies hat zur Entwicklung von wässrigen Vormischungs-Zusammensetzungen, die als Abgabevehikel verwendet werden, geführt.
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Die flüssige Basis solcher Zusammensetzungen macht es leicht, das oligodynamische Metall mit größerer Genauigkeit zu dosieren und zu verteilen.
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Jedoch stellen Verfärbungen, insbesondere von Silber, immer noch ein Problem dar, da einige der bekannten Verfahren keine robuste, wirksame und langanhaltende Lösung bieten.
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Die
US2006240122 A1 (Miner Edwin) offenbart, dass Polypectat und EDTA (ein Chelatbildner) verwendet werden können, um Silberionen zu stabilisieren und die antimikrobielle Wirkung zu verlängern. Es wird ebenfalls offenbart, dass chelatisiertes Silber besser dispergiert als nicht-chelatisiertes Silber. Das Polypectat chelatisiert mit freien Calcium- und Magnesiumionen. Der Komplex wird hergestellt, indem zunächst eine ammoniakalische Silbernitratmischung zubereitet wird. Die Anmeldung offenbart auch eine flüssige antiseptische Zusammensetzung, die Wasser, Silberionen, Polypectat und EDTA enthält.
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Die
US2012034314 A1 (Levison Lisa Turner) offenbart, dass ein
Fixierungspolymer
Polyquaternium-69 die chelatisierten Metallionen über einen längeren Zeitraum an die Haut binden kann. Die chelatisierte Silberverbindung (z.B. Silberacrylat) ist in dem Polymer unter Bildung einer klebrigen Flüssigkeit suspendiert.
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Die
US2011224120 AA (Henkel) offenbart, dass Silberionen durch die Verwendung von nicht-neutralisierten Fettsäuren stabilisiert werden können.
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Die
US 2010/0143494 (Clorox) offenbart eine antimikrobielle Zusammensetzung, die ein lösliches Silbersalz und ein Alkanolamin oder einen Aminoalkohol enthält. Die Zusammensetzung kann zusätzlich eine Aminosäure oder Aminosäuresalz und Tensid enthalten. Die Zusammensetzung hat eine zusätzliche Stabilität und Aktivität im Vergleich zu Stand der Technik Silberkomplexen.
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Es besteht ein unerfüllter Bedarf nach einer robusten Lösung für das technische Problem der Verfärbungen. Es besteht ebenfalls ein Bedarf nach einer Lösung für das Problem der Instabilität.
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Zusammenfassung der Erfindung
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Wir haben festgestellt, dass die Stabilität von alkalischen wässrigen Zusammensetzungen, die eine oligodynamisches Metall enthalten, deutlich verbessert werden kann und die Tendenz zum Verfärben ebenfalls kontrolliert werden kann, indem der freie Alkaligehalt der Zusammensetzung durch Zugabe einer organischen Säure gesenkt wird. Ein Teil der Säure wird aufgrund der basischen Natur der Zusammensetzung in ein Salz umgewandelt.
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In Übereinstimmung mit einem ersten Aspekt wird eine wässrige Zusammensetzung mit einer Viskosität im Bereich von 1 bis 100 cP bei 20 °C offenbart, wobei die Zusammensetzung umfasst:
- (i) ein oligodynamisches Metall oder Ionen davon;
- (ii) einen Chelatbildner; und,
- (iii) weniger als 1 Gewichts-% freien Alkaligehalt,
wobei die Zusammensetzung 0,01 Gewichts-% bis 2 Gewichts-% eines Salzes einer organischen Säure enthält; wobei der pH der Zusammensetzung 9 bis 12 ist und wobei das Molverhältnis des oligodynamischen Metalls zum Chelatbildner 1:0,25 bis 1:10 beträgt.
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Gemäß einem zweiten Aspekt wird die Verwendung eines Salzes einer organischen Säure zum Stabilisieren der Farbe einer wässrigen Zusammensetzung mit einer Viskosität von 1 bis 100 cP bei 20 °C offenbart, die ein oligodynamisches Metall, einen Chelatbildner und weniger als 1 Gewichts-% freies Alkali enthält.
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Die Erfindung wird nun im Detail erläutert.
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Detaillierter Beschreibung der Erfindung
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Silber, Zink, Kupfer und einige andere oligodynamische Materialien werden verbreitet in antimikrobiellen Zusammensetzungen verwendet. Jedoch sind Oxide und einige Salze solcher Metalle, insbesondere von Silber, empfindlich gegenüber pH, Wärme und Licht. Unter solchen Bedingungen neigt das Metall dazu, sich zu verfärben und braune, graue oder schwarze Partikel zu bilden. Die Partikel werden anfällig für ein Absetzen und/oder Agglomeration.
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Chelatbildner wie EDTA (Ethylendiamintetraessigsäure) und DTPA und (Diethylentriaminpentaessigsäure) verleihen der Farbe der Zusammensetzung einen gewissen Grad an Stabilität, ihre Wirkung ist aber begrenzt. Dies manifestiert sich in einer allmählichen, aber wahrnehmbaren Änderung der Farbe der Partikel und oft auch der Zusammensetzung zu dunkleren Farbtönen.
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Wie im Hintergrundabschnitt offenbart, werden Silber und solche anderen Metalle in der Regel in sehr geringen Mengen dosiert. Die Verteilung des Metalls ist in der Regel in flüssigen Zusammensetzungen wie Seifen zur Handwäsche, Körperwaschpräparate und Shampoos einheitlich. Jedoch ist es schwierig, eine homogene Verteilung der kleinen Menge innerhalb der Matrix der Zusammensetzung sicherzustellen, insbesondere, wenn es feste Zusammensetzungen wie Seifenstücke betrifft. Wässrige Vormischungszusammensetzungen bieten eine halbwegs gute Lösung, aber solche Zusammensetzungen haben eine begrenzte Haltbarkeit im Anbetracht ihrer allgemeinen Tendenz zu agglomerieren und sich zu verfärben.
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Wir haben die Rolle des freien Alkaligehalts auf die Stabilität der Zusammensetzung bestimmt. Die Farbstabilität ist bei einem freien Alkaligehalt von weniger als 1 Gewichts-% deutlich besser.
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Ohne den Wunsch, durch eine Theorie gebunden zu sein, wird angenommen, dass ein niedrigerer freier Alkaligehalt eine minimale Störung des Ionengleichgewicht der chelatisierten Metallionen bewirkt.
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Es wird angenommen, dass eine niedrigerer Gehalt an freier Alkalität die chelatisierten Metallionen für Reduktion weniger anfällig macht und sie in Lösung zu hält, wodurch er eine einfache und wirksame Methode bietet, die Farbe zu stabilisieren. Überraschenderweise wurde auch festgestellt, dass Seifenstücke, insbesondere aus der Schmelze-gegossene Seife, die unter Verwendung der offenbarten Zusammensetzung als Träger hergestellt wurden, eine sehr gleichmäßige Verteilung des oligodynamischen Metallgehalts, insbesondere von Silber, aufwiesen.
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Der genaue Mechanismus der Verfärbung von Verbraucherprodukten, insbesondere von Seifenstücken, die solche Metalle, insbesondere Silber, enthalten, ist ebenfalls nicht gut verstanden. Es wird vermutet, dass die Löslichkeit von Verbindungen wie Silberoxid mit der Alkalinität steigt, was zur Bildung von Silberhydroxid führt, das anschließend andere Silberverbindungen wie Silberseifen bildet, die in der Farbe dunkler sind. Umgekehrt wird angenommen, dass es dazu beiträgt, das meiste Silber in seiner aktiven Form zu halten, wenn die Alkalinität gesteuert wird.
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Im Hinblick auf verbesserte Farb- und physikalische Stabilität, können die Zusammensetzungen, insbesondere Vormischungszusammensetzungen, für längere Zeit gelagert werden und dieser technischen Vorteil hilft dabei, eine wesentliche Einschränkung der Versorgungskette zu überwinden, weil die Zusammensetzungen in Masse hergestellt werden können und auch über große Entfernungen transportiert werden können, ohne dass man sich Sorgen über Schwankungen der klimatischen Bedingungen machen muss.
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Oligodynamisches Metall
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Der oligodynamische Effekt (auch als oligodynamische Wirkung bezeichnet wird) ist der Effekt der Hemmung oder Abtötung von Mikroorganismen durch die Verwendung von sehr kleinen Mengen einer chemischen Substanz. Mehrere Metalle weisen eine solche Wirkung auf. Bevorzugte Metalle sind Silber, Kupfer, Zink, Gold oder Aluminium. Silber ist besonders bevorzugt. In der ionischen Form kann es als Salz oder als jede Verbindung in jedem anwendbaren Oxidationszustand vorliegen.
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Bevorzugte Ausführungsformen der wässerigen Zusammensetzung enthalten 10 bis 6000 ppm des oligodynamischen Metalls. Weitere bevorzugte Zusammensetzungen enthalten 100 bis 3000 ppm, weiter bevorzugte Zusammensetzungen enthalten 0,001 bis 10 Gewichts-% des oligodynamischen Metall. Weiter bevorzugte Ausführungsformen enthalten 0,01 bis 5 Gewichts-% und noch weiter bevorzugte Ausführungsformen enthalten 0,1 bis 2 Gewichts-% oligodynamisches Metall. Wenn das Metall in Form einer Verbindung wie Silber in Form von Silberacetat vorliegt; dann wird eine geeignete Menge der Verbindung einbezogen, so dass der aktive Metallgehalt innerhalb der breiten und bevorzugten Bereiche ist.
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Bevorzugte Verbindungen von Silber
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Bevorzugte Silberverbindungen sind wasserlösliche Silber-(l)-Verbindungen, die eine Silberionenlöslichkeit von mindestens 1,0 × 10
–4 mol/L (in Wasser bei 25 °C) aufweisen. Die Silberionenlöslichkeit, wie hierin verwendet, ist ein Wert, der sich von einem Löslichkeitsprodukt (Ksp) in Wasser bei 25 °C ableitet, ein bekannter Parameter, der in zahlreichen Quellen angegeben wird. Insbesondere kann die Silberionenlöslichkeit [Ag+], ein Wert, der in mol /L angegeben wird, unter Verwendung der Formel berechnet werden:
[Ag +] = (Ksp·x)(1/(x+1)) worin Ksp das Löslichkeitsprodukt der Verbindung von Interesse in Wasser bei 25 °C ist und x die Anzahl der Mole an Silberionen pro Mol Verbindung angibt. Es wurde gefunden, dass Silber-(l)-Verbindungen, die eine Silberionenlöslichkeit von mindestens 1 × 10
–4 mol/L aufweisen, für die hier beschriebene Verwendung geeignet sind. Silberionenlöslichkeitswerte für eine Vielzahl von Silberverbindungen sind in Tabelle 1 angegeben: Tabelle 1
| Silber-Verbindung | X | Ksp (mol/L in Wasser bei 25°C) | Silberionenlöslichkeit [Ag+] (mol/L in Wasser bei 25°C) |
| Silbernitrat | 1 | 51,6 | 7,2 |
| Silberacetat | 1 | 2,0 × 10–3 | 4,5 × 10–2 |
| Silbersulfat | 2 | 1,4 × 10–5 | 3,0 × 10–2 |
| Silberbenzoat | 1 | 2,5 × 10–5 | 5,0 × 10–3 |
| Silbersalicylat | 1 | 1,5 × 10–5 | 3,9 × 10–3 |
| Silbercarbonat | 2 | 8,5 × 10–12 | 2,6 × 10–4 |
| Silbercitrat | 3 | 2,5 × 10–16 | 1,7 × 10–4 |
| Silberoxid | 1 | 2,1 × 10–8 | 1,4 × 10–4 |
| Silberphosphat | 3 | 8,9 × 1017 | 1,3 × 10–4 |
| Silberchlorid | 1 | 1,8 × 10–10 | 1,3 × 10–5 |
| Silberbromid | 1 | 5,3 × 10–13 | 7,3 × 10–7 |
| Silberiodid | 1 | 8,3 × 10–17 | 9,1 × 10–9 |
| Silbersulfid | 2 | 8,0 × 10–51 | 2,5 × 10–17 |
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Bevorzugte Silber-(l)-Verbindungen sind Silberoxid, Silbernitrat, Silberacetat, Silbersulfat, Silberbenzoat, Silbersalicylat, Silbercarbonat, Silbercitrat und Silberphosphat, wobei Silberoxid, Silbersulfat und Silbercitrat in einer oder mehreren Ausführungsformen von besonderem Interesse sind. In mindestens einer bevorzugten Ausführungsform ist die Silber-(l)-Verbindung Silberoxid.
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Die Silberverbindung liegt vorzugsweise nicht in Form von Nanopartikeln, an Nanopartikel gebunden oder als Teil von interkalierten Silikaten wie beispielsweise Bentonit vor.
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Chelate sind durch koordinative kovalente Bindungen geprägt. Diese entstehen, wenn ungebundene Elektronenpaare an Nicht-Metallatomen wie Stickstoff und Sauerstoff vakante d-Orbitale in dem Metallatom, das chelatisiert wird, füllen. Valenz-positive Ladungen auf dem Metallatom können von den negativen Ladungen von kombinierenden Aminosäureliganden ausgeglichen werden. Die Bindung eines Elektronenpaars in leere Orbitale des Metalls ermöglicht eine kovalentere Bindung als es die Valenz (oder Oxidationszahl) des Metall anzeigen würde. Die Bildung von Bindungen auf diese Weise wird Koordinationschemie genannt. Dies ermöglicht es, Chelate zu bilden, vorausgesetzt, dass die Liganden mit zwei oder mehr Einheiten im gleichen Molekül binden können, und vorausgesetzt, dass die richtige Chemie, die ein Chelatisierung fördert, vorhanden ist. Ein wichtiger Faktor ist die Stärke des Komplexes, der zwischen dem Metallion und dem Chelatbildner gebildet wird. Dieser bestimmt, ob der Komplex in Gegenwart von konkurrierenden Anionen gebildet wird. Die Stabilität oder Gleichgewichtskonstante (K), ausgedrückt als log K, wurde für viele Metalle und Chelatbildner bestimmt. Je höher die log K-Werte, umso enger wird das Metallion an den Chelatbildner gebunden und umso wahrscheinlicher ist es, dass der Komplex gebildet wird.
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Bevorzugte Chelatbildner sind ausgewählt aus Ethylendiamintetraessigsäure (EDTA), Ethylendiamindissuccinate (EDDS), N,N-bis(Carboxymethyl)glutaminsäure (GLDA), Diethylentriaminpentaessigsäure (DTPA), Nitrilotriessigsäure (NTA) oder Ethanoldiglycinsäure (EDG). Chelatbildner werden in der Regel in Form ihrer Salze mit einem Metall verwendet. Beispielsweise wird EDTA in Form des Dinatrium- oder Tetranatriumsalzes verwendet. Dementsprechend ist es bevorzugt, eine Salzform eines Chelatbildners anstelle der natürlichen Säureform zu verwenden. Es ist auch bevorzugt, dass der Chelatbildner in einer vollständig neutralisierten Form, wie Tetranatrium-EDTA, vorliegt.
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In bevorzugter Ausführungsform der Zusammensetzung ist das Molverhältnis des Metalls zu dem Chelatbildner im Bereich von 1:0,25 bis 1:10 und besonders bevorzugt im Bereich von 1:0,5 bis 1:5.
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In einer anderen bevorzugten Ausführungsform der Zusammensetzung beträgt das Molverhältnis des Metalls zu dem Salz der organischen Säure 1:0,05 bis 1:5.
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Bevorzugte Ausführungsformen der Zusammensetzung sind klar und transparent, aber sie könnten auch durchscheinend oder undurchsichtig sein. Die Klarheit oder Transparenz wird in NTU (Nephelometrische Trübungseinheiten) gemessen. Es ist bevorzugt, dass die Trübung von bevorzugten Zusammensetzungen, wie mit der NTU-Skala bestimmt, weniger als 100 NTU, besonders bevorzugt weniger als 50 NTU, am meisten bevorzugt weniger als 30 NTU und in optimaler Weise im Bereich von 0,01 bis 10 NTU liegt. Gewöhnlich wird die Trübung bei 25 °C gemessen.
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Der freie Alkaligehalt der Zusammensetzung beträgt weniger als 1%. Es wird angenommen, dass die organische Säure dazu beiträgt, eine konstante Konzentration des Metalls, insbesondere von Silber, auch bei längerer Lagerung aufrechtzuerhalten.
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Die Zusammensetzung enthält 0,01 Gewichts-% bis 2 Gewichts-% eines Salzes einer organischen Säure. Eine bevorzugte organische Säure ist eine Carbonsäure, eine Aminosäure, eine Sulfonsäure oder eine alpha-Hydroxysäure. Es ist besonders bevorzugt, dass die Carbonsäure eine Fettsäure mit 6 bis 18 Kohlenstoffatomen ist. Die organische Säure liefert die erforderliche Stabilität, während das Ionengleichgewicht der Chelatbildung minimal gestört wird, so dass die Chelat-Stärke in minimalem Ausmaß betroffen ist. Anorganische oder starke Mineralsäuren sind nicht bevorzugt, weil angenommen wird, dass die Verwendung solcher Säuren die Stabilität in ungünstiger Weise beeinflusst. Angesichts der alkalischen Natur der Zusammensetzung, wandelt sich ein Teil der Säure in ihr Salz um. Ein Anteil der Säure kann in der Säureform verbleiben.
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Der pH-Wert der bevorzugten Ausführungsform der Zusammensetzung ist von 9 bis 12, stärker bevorzugt 10 bis 12 und optimal 11 bis 12.
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Im Fall von Zusammensetzungen, die nicht stabil genug sind, gibt es einen allmählichen, aber wahrnehmbaren Farbwechsel von einem Anfänglichen zu Rosa, Rot und danach Braun.
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Daher beträgt im Falle von bevorzugten Ausführungsformen der Zusammensetzung die "Rot"-Komponente der Farbe der Zusammensetzung, bestimmt gemäß der LOVIBOND RYBN Farbskala, weniger als 10, weiter bevorzugt weniger als 8.
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Die Lovibond®-Skala basiert auf 84 kalibrierten Glasfarbstandards mit unterschiedlichen Dichten von Magenta (Rot), Gelb, Blau und neutral, die von ungesättigt bis vollständig gesättigt abgestuft sind. Beispielfarben werden durch eine geeignete Kombination der drei Primärfarben zusammen mit Neutralfiltern abgestimmt, was eine Reihe von Lovibond® RYBN Einheiten ergibt, die die Farbe definieren. Der bevorzugte Wert von 8 für die "R" Komponente zeigt an, dass die bevorzugten Zusammensetzungen zu einer minimalen Verfärbung neigen. Die Lovibond® Scala liefert eine einfache Sprache der Farbe, die das Auftreten von jeder Farbe mit einer möglichst geringen Anzahl von Wörtern und Zahlen vollständig beschreiben kann, um Sprachschwierigkeiten zu vermeiden. Zur Vereinfachung der Laborprotokolle oder zur Übermittlung von Ablesewerten zwischen Laboratorien, notieren viele Branchen ihre Ergebnisse auf drei Farben Basis unter Angabe der Farben Rot, Gelb und Blau-Instrumentalwerte. Bereich: 0–70 Rot, 0–70 Gelb, 0–40 Blau, 0–3,9 Neutral. Pfadlänge: 1 bis 153 mm (1/16 "–6").
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Tenside
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Es ist bevorzugt, dass die offenbarte wässrige Zusammensetzung tensidfrei ist. Mit tensidfrei ist gemeint, dass die Zusammensetzungen bis zu 3 Gewichts-%, besonders bevorzugt weniger als 1 Gewichts-% und am meisten bevorzugt weniger als 0,5 Gewichts-% (Tensid) enthalten kann. Der Begriff Tensid umfasst anionische, nichtionische, kationische und andere Tenside. Anionische Tenside beinhalten Sulfonate, ethoxylierte Sulfonate und Seife-basierte Tenside.
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Jedoch kann die wässrige Zusammensetzung als Abgabevehikel für das oligodynamische Metall in jedem Tensid-basierten Reinigungsmittel, wie für die Körperwäsche oder Duschgel und Seifenstücke, verwendet werden.
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Verfahren
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In Übereinstimmung mit einem zweiten Aspekt wird ein Verfahren zur Herstellung einer wässrigen Zusammensetzung gemäß dem ersten Aspekts offenbart, dass die Schritte umfasst:
- (i) Erwärmen einer wässrigen Mischung, die einen Chelatbildner und eine Verbindung aus einem Metall mit oligodynamischer Eigenschaft enthalten, auf 30 °C bis 85 °C; und,
- (ii) Zugabe einer organischen Säure zu der wässrigen Mischung, um den freien Alkaligehalt der Zusammensetzung, gemessen als NaOH, auf weniger als 1 Gewichts-% zu bringen.
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Es wird angenommen, dass die Säure eine längerfristige Stabilität liefert. Es wird beobachtet, dass sich in Abwesenheit einer Säure die Konzentration des Metalls, insbesondere von Silber, bei der Lagerung allmählich verringert, was vermutlich auf Agglomeration und Absetzen zurückgeht. Es wird angenommen, dass die Metallionen durch die Zugabe von Säure in Lösung gehalten werden, und dass dadurch die Konzentration von Silber mehr oder weniger konstant bleibt. In einer bevorzugten Ausführungsform des Verfahrens wird der Schritt (i) für bis zu 60 Minuten durchgeführt.
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Gemäß einem noch anderen Aspekt wird eine wässrige Zusammensetzung des ersten Aspekts offenbart, die erhältlich ist durch die Schritte:
- (i) Erwärmen einer wässrigen Mischung, die einen Chelatbildner und eine Verbindung aus einem Metall mit oligodynamischer Eigenschaft enthält, auf 30 °C bis 85 °C; und,
- (ii) Zugabe einer organischen Säure zu der wässrigen Mischung, um den freien Alkaligehalt der Zusammensetzung, gemessen als NaOH, auf weniger als 1 Gewichts-% zu bringen.
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In einer bevorzugten Ausführungsform des Verfahrens ist die Menge der Verbindung des Metalls in der wässrigen Mischung in einer Höhe, die äquivalent zu 10 bis 6000 ppm des Metalls ist. In einer bevorzugten Ausführungsform des Verfahrens ist das molare Verhältnis von Metall zu Chelatbildner in der wässrigen Mischung im Bereich von 1:0,25 bis 1:10 und besonders bevorzugt im Bereich von 1:0,05 bis 1:5.
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In Übereinstimmung mit einem noch weiteren Aspekt wird die Verwendung eines Salzes einer organischen Säure zur Stabilisierung der Farbe einer wässrigen Zusammensetzung mit einer Viskosität von 1 bis 100 cP bei 20 °C offenbart, die ein oligodynamisches Metall oder Ionen hiervon, einen Chelatbildner und weniger als 1 Gewichts-% freies Alkali aufweist.
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Reinigungsmittel-Zusammensetzung
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In einem Aspekt kann die wässrige Zusammensetzung der Erfindung als Vormischung für die Herstellung von anderen Zusammensetzungen, wie beispielsweise von einer Reinigungszusammensetzung verwendet werden. Nicht einschränkende Beispiele hiervon schließen Flüssigkeiten zur Handwäsche, Flüssigkeiten zur Körperwäsche, Badestücke, Seifenstücke, Handdesinfektionsmittel, Duschgels, Shampoo, Bodenreinigungsmittel und Reinigungsmittel für harte Oberflächen ein.
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Seifenstücke/Tafeln können unter Verwendung von Herstellungstechniken, die in der Literatur beschrieben und im Stand der Technik für die Herstellung von Seifenstücken bekannt sind, hergestellt werden. Beispiele für die Arten von verfügbaren Herstellungsverfahren sind in dem Buch Soap Technology for the 1990‘s (Herausgegeben von Luis Spitz, American Oil Chemists 'Society Champaign, Illinois gegeben. 1990) angegeben. Diese beinhalten im Großen und Ganzen: Schmelzformen, Extrusion/Stanzen und Extrusion, Temperieren, und Schneiden. Ein bevorzugtes Verfahren ist die Extrusion und Stanzen, weil es Stücke von hoher Qualität liefert.
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Die Seifenstücke können, beispielsweise, entweder beginnend mit oder über die Bildung der Seife in situ hergestellt werden. Wenn Fettsäure oder Säuren als Startbestandteile einsetzt werden, die die Vorläufer der Seife sind, kann diese Säure oder diese Säuren auf eine Temperatur erhitzt werden, die ausreichend ist, um diese zu schmelzen, und typischerweise mindestens 80 °C und insbesondere von 80 °C bis unter 100 °C beträgt, und mit einem geeigneten Neutralisationsmittel oder einer Base, beispielsweise Natriumhydroxid, üblicherweise zugegeben als Lauge, neutralisiert werden. Das Neutralisationsmittel wird vorzugsweise in einer ausreichenden Menge zur Schmelze zugegeben, um die seifenbildende Fettsäure vollständig zu neutralisieren, und wird in wenigstens einer Ausführungsform vorzugsweise in einer Menge zugegeben, die größer ist als es für die im Wesentlichen vollständige Neutralisation dieser Fettsäure erforderlich wäre.
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Nach der Neutralisation kann das überschüssige Wasser kann verdampft und zusätzliche Komponenten der Zusammensetzung, einschließlich der Silber-(I)-Verbindung, werden bevorzugt zugegeben. Obwohl dies nicht notwendig ist, ist es bevorzugt, dass ein Träger, vorzugsweise Talkum, Glycerin oder Triethylamin verwendet wird, um die Silber-(l)-Verbindung hinzuzufügen. Wünschenswerterweise wird der Wassergehalt auf ein Niveau reduziert, so dass, bezogen auf das Gesamtgewicht desselben, die sich ergebenden Stücke nicht mehr als 25 Gewichts-%, vorzugsweise nicht mehr als 20 Gewichts-%, weiter bevorzugt nicht mehr als 18 Gewichts-% Wasser enthalten, wobei Wassergehalte von 8 bis 15 Gewichts-% für viele Stücke typisch sind. Im Zuge der Verarbeitung, entweder als Teil der Neutralisation und/oder im Anschluss daran, kann der pH je nach Bedarf eingestellt werden, um den hohen pH-Wert von mindestens 9, der für die betreffenden Stücke gewünscht ist, einzustellen.
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Die resultierende Mischung kann in Stücke geformt werden, indem die Mischung in Formen eingegossen wird, während sie in einem geschmolzenen Zustand vorliegt, oder durch Verschmelzung, Mahlen, Strangpressen und/oder Prägeverfahren, wie sie bekannt sind und im Fachgebiet üblicherweise eingesetzt werden. In einem typischen Verfahren wird die Mischung durch eine Mehrschneckeanordnung extrudiert und die dicke Flüssigkeit, die austritt und typischerweise eine Viskosität im Bereich von 80.000 bis 120.000 cPs aufweist, wird auf rotierende gekühlte Walzen fallen gelassen. Wenn das zähflüssige Material auf die gekühlten Walzen fällt, werden Flocken der Seife gebildet. Diese Flocken werden dann zur weiteren Verarbeitung zu einer Nudler-Platte befördert. Wie der Name schon sagt, weist das Material, das aus dieser Platte austritt, die Form von Nudeln auf. Die Nudeln werden gemahlen, stranggepresst und in die charakteristische Form von Seifenstücken gebracht.
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Die Stücke können auch durch ein Schmelzgussverfahren und Variationen davon hergestellt werden. In einem solchen Verfahren wird die Verseifung in einem Ethanol-Wasser-Gemisch durchgeführt (oder die verseifte Fettsäure wird in siedendem Ethanol gelöst). Nach der Verseifung können andere Komponenten zugegeben werden, und das Gemisch wird vorzugsweise filtriert, in Formen gegossen und abgekühlt. Die gegossene Zusammensetzung wird dann einem Reifungsschritt unterzogen, wobei Alkohol und Wasser im Laufe der Zeit durch Verdunstung reduziert werden. Die Reifung kann an der gegossenen Zusammensetzung oder an kleineren Barren, Stücken oder anderen Formen erfolgen, die aus denselben geschnitten wurden. Bei einer Variante eines solchen Verfahrens, dass in
US4988453 B1 und
US6730643 B1 beschrieben ist, wird die Verseifung in Gegenwart von mehrwertigem Alkohol und Wasser durchgeführt, wobei die Verwendung von flüchtigem Öl in der Verseifungsmischung reduziert oder eliminiert wird. Ein Schmelzgießen erlaubt die Herstellung von transluzenten oder transparenten Stücken, im Gegensatz zu den lichtundurchlässigen Stücken, die typischerweise durch Mahlen oder andere mechanische Techniken hergestellt werden.
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Das Formen oder Gießen ist ein gut bekanntes Verfahren zur Herstellung von Seifenstücke, insbesondere von transparent eingerahmter Seife. Um ein Gießen zu ermöglichen, sollte die Zusammensetzung geschmolzen werden können, ohne dass bei vernünftigen Temperaturen, etwa im Bereich von 60 bis 150 °C, ein Verkohlen auftritt, und sollte bei Abkühlen fest werden. Gießen wurde traditionell in einheitlichen Formen durchgeführt, die mit geschmolzener Zusammensetzung gefüllt und gekühlt werden, um Tafeln von Seife zu bilden.
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Schmelz-gegossene Seifenstücke, die ein oligodynamisches Metall enthalten
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Schmelz-gegossene Seifenstücke werden im Allgemeinen in einem Schicht-Kühler geformt, der eine Vorrichtung mit mehreren länglichen (Hohlräumen) ist. Oligodynamische Metalle wie Silber werden in der Regel in sehr geringen Mengen zugesetzt, was es schwierig macht, eine einheitliche Verteilung des Metalls in der Stückzusammensetzung sicherzustellen. Diese Ungleichförmigkeit manifestiert sich in Stücken (von schmelzgegossener Seife), die unterschiedliche Anteile von Silber enthalten, wobei die Abweichung vom mittleren Anteil (oder dem Erwartungswert) normalerweise bis zu 60 bis 70% beträgt. Beispielsweise können, wenn der erwartete Mittelwert 10 ppm beträgt, ebenfalls Stücke, die 3 ppm und 4 ppm Silber enthalten, gefunden werden.
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Jedoch wurde trotz des geringen Metallgehalt beobachtet, dass Seifenstücke, insbesondere schmelzgegossenen Seife, die unter Verwendung einer bevorzugten Ausführungsform der wässrigen Zusammensetzung in Form von Abgabevehikeln für ein oligodynamisches Metall, wie Silber, hergestellt wurden, eine wesentliche geringere Schwankung im Silbergehalt aufweisen, wenn Proben zufällig herausgegriffen wurden. Der Mechanismus für die gleichförmige Verteilung ist nicht gut verstanden.
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Beispiele
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Die folgenden nicht-einschränkenden Beispiele werden aufgeführt, um die Erfindung weiter zu veranschaulichen; die Erfindung ist in keiner Weise darauf beschränkt.
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Beispiel 1: Wirkung von freiem Alkali
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Eine wässrige Mischung aus Silberoxid (1,5 g) und 50 g DTPA wurde auf 60 °C erhitzt. Danach wurde eine organische Säure in experimentelle Zusammensetzungen zugegeben (siehe Tabellen 2 und 3) und im Falle der Vergleichszusammensetzungen (siehe Tabelle 2 und 3) nicht zugegeben. Die Zusammensetzungen wurden mit Wasser verdünnt.
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Die grundlegende Formulierung des fertigen Produkts und einige wichtige physikalische und chemische Eigenschaften sind in Tabelle 2 gezeigt: Tabelle 2
| Inhaltsstoff | Gehalt/Gewichts-% |
| Silberoxid | 0,5 |
| Diethylentraminpentaessigsäure | 1,0 |
| Pentanatriumsalz | |
| freie Alkalinität | 0,05 |
| destilliertes Wasser | Rest auf 100 |
| Viskosität | 2 cP bei 20 °C |
| pH | 11 |
| Tensidgehalt | 0 |
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Stücke der Zusammensetzung von Tabelle 2 wurden einem Lagerungsstabilitätstest als Kontrollzusammensetzung unterworfen. Sie wurde für eine Woche bei 50 °C gelagert. Am Ende des Zeitraums wurde die Farbe mit einem Lovibond
® Tintometer unter Verwendung einer 2-Zoll Zelle gemessen. Die Beobachtungen sind in Tabelle 3 dargestellt. Die Tabelle 3 enthält auch Informationen über die Beobachtungen für zugesetzte organische Säure (und den resultierenden Gewichts-%-anteil des gebildeten Salzes), die für einige der bevorzugten Ausführungsformen der Zusammensetzung aufgenommen wurden, die auch in der gleichen Weise getestet wurden. Tabelle 3
| | Vor Lagerung | | Nach Lagerung für 3 Monate | |
| Zusammensetzung | LOVIBOND “R” | Ausfallen | LOVIBOND “R” | Ausfallen |
| Nummer 1
keine Laurinsäure
kein Salz | 5,5 | Ja | 15 | Ja |
| Nummer 2
0,1% Laurinsäure
0,02% Natriumlaurat | 0,1 | Nein | 1 | Nein |
| Nummer 3
0,15% Laurinsäure
0,02 % Natriumlaurat | 0 | Nein | 0,5 | Nein |
| Nummer 4
0,1% Zitronensäure
0,03% Natriumcitrat | 0,2 | Nein | 1 | Nein |
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Die Daten zeigen deutlich die technischen Vorteile der Farbstabilität und der physikalischen Stabilität. Zusammensetzung 1 (die als Vergleichszusammensetzung bezeichnet werden kann) war am wenigsten stabil.
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Beispiel 2: Schmelzgussseifenstücke und gleichmäßige Verteilung von Silber
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Mehrere Barren aus Gussseife wurden auf einem SCHICHT Kühler hergestellt. Die Grundrezeptur ist in Tabelle 4 gezeigt. Jeder Barren wurde in Stücke mit Standardgröße geschnitten. Tabelle 4
| Inhaltsstoff | Zusammensetzung / Gewichts-% |
| | A (Vergleich) | B |
| Wasser | 17,0 | 17,0 |
| Natriumsalze von Palmkernölfettsäuren | 15,0 | 15,0 |
| Natriumpalmitat | 14,0 | 14,0 |
| Sorbitol | 12,0 | 12,0 |
| Glycerin | 10,0 | 10,0 |
| Propylenglykol | 6,0 | 6,0 |
| Natriumlaurylsulfat | 4,0 | 4,0 |
| PEG-4 | 4,0 | 4,0 |
| Isopropylalkohol | 3,0 | 3,0 |
| Natriumchlorid | 1,0 | 1,0 |
| Parfüm | 0,8 | 0,8 |
| Silberoxid (mit theoretischem Silbergehalt von) | 0,001* | 0,001** |
| Penta-Natriumpentetate (DTPA) | 0,01 | 0,01 |
Hinweis:
{*} = zugegeben in Form von Zusammensetzung Nr. 1 aus Tabelle 3
{**} = zugegeben in Form von Zusammensetzung Nr. 2 aus Tabelle 3
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Vier Proben von A und vier von B wurden zufällig gezogen. Der Silbergehalt wurde nach der Standardmethode geschätzt. Die Beobachtungen sind in Tabelle 5 unten gezeigt. Tabelle 5:
| Stück Nummer (Vergleich) | Silber/ppm | Stück Nummer (experimentell) | Silber/ppm |
| A1 | 9 | B1 | 8,5 |
| A2 | 6 | B2 | 9,0 |
| A3 | 3 | B3 | 8,8 |
| A4 | 4 | B4 | 9,1 |
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Die Beobachtungen von Tabelle 5 mit den Informationen der Tabellen 3 und 4 zeigen den weitreichenden Silbergehalt in den Vergleichsstücken sehr deutlich. Auf der anderen Seite wird die gleichmäßige Verteilung von Silber in Stücken, die unter Verwendung einer bevorzugten Ausführungsform der wässrigen Zusammensetzung hergestellt wurden, ebenfalls sehr deutlich.
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Die dargestellten Beispiele zeigen, dass die bevorzugten Zusammensetzungen eine robuste Lösung für die technischen Probleme der Verfärbung und Instabilität liefern.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
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Zitierte Patentliteratur
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- US 2006240122 A1 [0009]
- US 2012034314 A1 [0010]
- US 2011224120 A [0011]
- US 2010/0143494 [0012]
- US 4988453 B1 [0054]
- US 6730643 B1 [0054]
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Zitierte Nicht-Patentliteratur
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- Soap Technology for the 1990‘s (Herausgegeben von Luis Spitz, American Oil Chemists 'Society Champaign, Illinois gegeben. 1990) [0050]