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Gebiet der
Erfindung
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Die
vorliegende Erfindung bezieht sich auf flüssige Zusammensetzungen zur
Reinigung harter Oberflächen.
Insbesondere bezieht sich die Erfindung auf klare, flüssige Reinigungsgele,
die makroskopische, feste Teilchen enthalten.
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Hintergrund
der Erfindung
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Flüssige Abriebreinigungszusammensetzungen
für harte
Oberflächen
sind in der Technik allgemein bekannt. Sie haben im allgemeinen
ein milchiges, weißes
Aussehen. Sie besitzen ausreichend Viskosität bei niedriger Scherrate,
um die feinen Abriebteilchen in der Flüssigkeit gleichmäßig dispergiert
zu halten, während sie
sich gleichzeitig wie richtige Flüssigkeiten verhalten, wenn
sie aus einer Flasche abgegeben werden. Die feinen Abriebteilchen
(Pulver) in diesen Zusammensetzungen haben im allgemeinen eine Teilchengröße von unter
200 Mikrometern, in den meisten Fällen unter 100 Mikrometer.
Allgemein bekannte Abriebmittel, die in solchen Zusammensetzungen
verwendet werden, sind Siliciumdioxid, Calcit, Feldspat und ähnliche
anorganische Materialien, ebenso wie verschiedene organische Polymerteilchen,
alle mit einer Mohs-Härte
von bis zu 6. Obgleich viele Verbraucher solche Zusammensetzungen übermäßig nutzen,
sind einige mit dem Gefühl oder
dem Aussehen dieser Produkte oder der Gefahr, daß sie ihre empfindlichen Oberflächen zerkratzen könnten, nicht
einverstanden.
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Einige
flüssige
Abriebprodukte auf dem Markt bestehen aus einer gelartigen opaken
Flüssigkeit,
in der eine Vielzahl an groben und feinen unregelmäßig geformten
Abriebpolymerteilchen dispergiert sind, die im Durchmesser zwischen
einerseits mehr als 1 mm und andererseits mit bloßem Auge
kaum zu erkennen, variieren.
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Aus
diesem Grund ist die gesamte Produkterscheinung unattraktiv. Daher
besteht ein Bedarf nach einem neuen flüssigen Reinigungsprodukt für harte
Oberflächen,
das feste Teilchen enthält,
das dem Verbraucher optisch zusagt und gleichzeitig effektiv reinigt.
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In
der Hautreinigungstechnik existieren Produkte, die als Gesichtswasser
bekannt sind, und die aus einer klaren viskosen Flüssigkeit
bestehen, in der grobe Abriebteilchen dispergiert sind. Da Solche
Produkte in intensivem Kontakt mit der Haut stehen, müssen sie
einen etwa neutralen pH haben. Sie enthalten im allgemeinen wenig
oder kein oberflächenaktives
Waschmittel und zu dem Ausmaß,
in dem sie diese enthalten, werden die oberflächenaktiven Mittel aus denen
ausgewählt,
die hautfreundlich und im allgemeinen teuer sind. Solche Produkte
werden speziell zur Reinigung der Haut entwickelt und sind im allgemeinen
für irgendeinen anderen
Zweck ungeeignet, noch spezieller zur Entfernung von hartnäckigem Schmutz
von harten Oberflächen.
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In
US 5,741,770 und in WO 97/41204
werden flüssig-kristalline
Reinigungszusammensetzungen offenbart, die transparent oder leicht
trübe sind
und kleine Mengen an Abriebteilchen enthalten. Die Teilchen können Zeolithe
mit einer mittleren Teilchengröße von 8
bis 10 μm,
amorphes Siliciumdioxid mit einer Teilchengröße von bis zu 300 μm oder Polyethylenpulver
mit einer Teilchengröße von bis
zu 500 μm
sein.
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WO
00/65019 offenbart flüssige
Abriebreinigungszusammensetzungen, die feines, partikuläres Abriebmittel
und zusätzlich
dazu Mikrokapseln, die verschiedene zusätzliche Komponenten enthalten,
wie Duftstoff, Silikonöl
und dergleichen, enthalten. Im Hinblick auf die spezielle Menge
und die Teilchengröße des Abriebmittels,
sind die Zusammensetzungen eindeutig nicht transparent oder durchscheinend.
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WO
00/36078 offenbart gießbare
transparente Wäschewaschzusammensetzungen,
die zumindest 15% oberflächenaktives
Mittel enthalten. Die Zusammensetzungen werden verdickt, damit sie
zur Suspension makroskopischer Kapseln, die Inhaltsstoffe enthalten,
die wünschenswerterweise
getrennt von der konzentrierten und stark alkalischen Waschmittellösung gehalten
werden, fähig
sind. Ähnliche
Zusammensetzungen, auch für
andere Anwendungen, werden in GB 1303810 offenbart. Die Kapseln
haben keine Abriebeigenschaften.
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Obgleich
verschiedene flüssige
Zusammensetzungen, die suspendierte Teilchen in einer großen Vielzahl
von Teilchengrößen und
nicht offenbarter Form im Stand der Technik für verschiedene Zwecke und Anwendungen
beschrieben werden, sind daher Verfahren und Maßnahmen zur Erhöhung des
optischen Erscheinens solcher Zusammensetzungen für den Verbraucher
vernachlässigt
worden.
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Kurze Beschreibung
der Erfindung
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Die
Erfindung liefert flüssige
Reinigungszusammensetzungen für
harte Oberflächen,
die klare wässerige
flüssige
Gele sind, die ein oder mehrere oberflächenaktive Mittel und makroskopische
Abriebteilchen umfassen, die stabil durch die Flüssigkeit dispergiert sind.
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Die
Erfindung liefert ferner ein Verfahren zur Reinigung harter Oberflächen, umfassend
den Schritt der Auftragung eines klaren wässerigen flüssigen Gels auf die Oberfläche, das
ein oder mehrere oberflächenaktive Mittel
und makroskopische Abriebteilchen umfaßt, die gleich mäßig durch
die Flüssigkeit
dispergiert sind.
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Ausführliche Beschreibung der Erfindung
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Alle
Mengenprozentsätze,
die hierin genannt werden, beziehen sich auf das Gewicht und basieren
auf der Gesamtzusammensetzung, sofern nicht etwas anderes angegeben
ist.
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Die
Reinigungszusammensetzungen der Erfindung sind klare wässerige
flüssige
Gele. Daher sind alle Komponenten der Zusammensetzungen, mit Ausnahme
der Abriebteilchen, eindeutig in Wasser löslich. Die erforderliche Viskosität, die der
Zusammensetzung ihre Gelkonsistenz verleiht, wird durch die Zugabe
eines geeigneten Verdickungsmittels erhalten, das eine klare Lösung ergeben
kann. Solche Verdickungsmittel sind in der Technik bekannt und geeignete
Beispiele umfassen verschiedene pflanzliche oder mikrobielle Polysaccharidgummis,
wie Gummi Arabikum, Xanthangummi, Alginate und dergleichen, und
synthetische Polymere zum Beispiel Homopolymere von Acryl-, Methacryl-
oder Maleinsäure
und Copolymere hiervon miteinander und/oder mit anderen Monomeren
wie Styren, Vinylether usw. wie sie von verschiedenen Herstellern
unter den Markennamen wie ACUSOL, POLYGEL, CARBOPOL, RHEOVIS vermarktet
werden, und ähnliche
Produkte.
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Für die Zwecke
dieser Erfindung wird ein Gel als klar betrachtet, wenn es zumindest
50% Licht bei irgendeiner Wellenlänge im sichtbaren Bereich,
das heißt,
zwischen 400 und 800 nm, bevorzugt 550 bis 700 nm, gemessen in einer
1 cm-Küvette
in Abwesenheit von Farbstoffen und Abriebteilchen, durchläßt. Bevorzugt beträgt die Durchlässigkeit
zumindest 70%, stärker
bevorzugt zumindest 90%.
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Gele,
die für
die Zwecke der vorliegenden Erfindung zufriedenstellend sind, weisen
im allgemeinen eine Viskosität
zwischen 100 und 1.000 mPas, bevorzugt zumindest 250 mPas, stärker bevorzugt
300 bis 750 mPas bei 21 sec–1 (gemessen mit einem
Haake-Viskosimeter bei 20°C).
Die Niedrigscherratenviskosität
ist so groß,
daß das
Gel fähig
ist, die makroskopischen Teilchen zu suspendieren.
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In
vielen flüssigen
Abriebreinigungsprodukten, die in der Technik bekannt sind, wird
die erforderliche Viskosität
durch die Verwendung selbst-verdickender (Strukturierungs-) Gemische
aus oberflächenaktiven
Mitteln, oftmals in Kombination mit Elektrolyten, erhalten. Obgleich
offenbart worden ist, daß einige
spezielle Kombinationen von oberflächenaktiven Mitteln unter besonderen
Umständen
zu einer transparenten oder durchscheinenden flüssigkristallinen Struktur führen, sind
solche Verdickungssysteme im allgemeinen für die Zwecke der vorliegenden
Erfindung ungeeignet. Die meisten strukturierten oberflächenaktiven
Systeme führen
zu einer opaken Flüssigkeit.
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Abriebteilchen
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Damit
die erfindungsgemäßen Reinigungszusammensetzungen
dem Verbraucher optisch zusagen, sind die Teilchen makroskopisch,
das heißt,
mit dem bloßen
Auge einzeln deutlich sichtbar. Dies steht im Gegensatz zu den meisten
Abriebpulverteilchen, die im allgemeinen eine durchschnittliche
Teilchengröße von gut unter
0,3 mm, und in den meisten Fällen
höchstens
0,1 mm (100 μm),
aufweisen.
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Daher
weisen die erfindungsgemäßen Teilchen
eine durchschnittliche Teilchengröße zwischen 0,5 und 2,5 mm,
bevorzugt höchstens
1,5 mm auf, und alle Teilchen weisen eine Teilchengröße im Bereich
von plus oder minus 70% der durchschnittlichen Teilchengröße auf,
bevorzugt im Bereich von ±50%,
stärker
bevorzugt ±30%.
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Die
Abriebteilchen werden in einer Menge von zumindest 0,1%, bevorzugt
0,5% verwendet. Um den transparenten Charakter der Gesamtzusammensetzung
zu erhalten, beträgt
die maximale Menge an Teilchen 20%, bevorzugt 10%, stärker bevorzugt
5%.
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Die
Teilchen können
aus Abriebmaterialien gemacht werden, die in der Technik bekannt
sind. Daher könne
sie aus Granulaten von einem oder mehreren der allgemein bekannten
anorganischen Abriebmittel, wie Siliciumdioxid, Silikate, Calcit
und dergleichen, bestehen. Sie können
aus Polymergranulaten bestehen, wie Polyethylen, Polypropylen, Polycarbonat
und dergleichen. Besonders geeignet sind Granulate von biologisch abbaubarem
Polymer, wie die Stärkeabstammenden
Kunststoffe, die in der Technik bekannt sind.
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Alternativ
können
die Abriebteilchen aus weicheren Materialien gemacht werden, wie
Hartwachsen und Fetten, harten Fettsäuren, harten Fettsäureseifen
und dergleichen. Solche Materialien können ebenso mit feinen Teilchen
aus irgendeinem der bekannten Abriebmittel oder mit anderen Materialien,
bevorzugt festen Materialien, gemischt werden, die zur Verbesserung
des Reinigungsverfahrens geeignet sind und daher zu Granulaten mit
der gewünschten
Größe geformt
werden.
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Das
optische Erscheinen der Teilchen, und daher der Gesamtzusammensetzung,
wird weiter verstärkt,
wenn die Teilchen eine bestimmte minimale Kugelförmigkeit aufweisen, so daß das Verhältnis zwischen dem
längsten
und dem kürzesten
Durchmesser eines Teilchens in irgendeine Richtung höchstens
3 : 1, bevorzugt höchstens
2 : 1 oder sogar 1,5 : 1 beträgt.
Besonders bevorzugt sind Teilchen mit einer runden, bevorzugt einer
glatten runden Form. Solche Teilchen können durch Verperlverfahren
hergestellt werden, die das Erzeugen einer Schmelze aus dem Teilchenmaterial,
deren Umwandlung zu Tröpfchen,
die danach in einem Gas(Luft)Strom abgekühlt werden, umfassen. Verschiedene
Verfahren und geeignete Ausrüstung
hierfür
sind in der Technik bekannt und können auf die organischen Abriebmittel
angewendet werden, vorrausgesetzt sie sind im wesentlichen niedrig
schmelzend. Hoch schmelzende Pulver wie anorganische Abriebpulver
können zu
geeignet geformten Gegenständen
durch verschiedene Agglomerationsverfahren, die in der Technik bekannt
sind, gemacht werden, wenn notwenig, unter Verwendung eines Agglomerationsbindemittels.
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Obgleich
die erfindungemäßen Reinigungszusammensetzungen
aus einer farblosen Flüssigkeit
und festen Teilchen mit ihrer natürlichen Farbe (in vielen Fällen weiß) bestehen,
werden die Zusammensetzungen als für den Verbraucher attraktiver
betrachtet, wenn die Flüssigkeit
und die Teilchen deutlich unterschiedliche Farben aufweisen. Sie
können
verschiedene Schattierungen der gleichen Farbe aufwiesen, zum Beispiel
dunkelblaue Teilchen in einer hell blauen Flüssigkeit oder bevorzugt, weisen
die Flüssigkeit
und die Teilchen kontrastierende Farben auf, zum Beispiel weiße Teilchen
in einer blauen, grünen
oder gelben Flüssigkeit
oder umgekehrt, oder farbige Teilchen in einer anders gefärbten Flüssigkeit.
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Der
pH der Reinigungszusammensetzungen kann innerhalb breiter Grenzen
variieren und wird im allgemeinen zwischen 2 und 14 liegen. Bestimmte
Oberflächen
sind säureempfindlich
und für
diese wird eine Zusammensetzung mit einem pH von zumindest 3, bevorzugt
3,5 oder sogar 4 empfohlen. Verbessertes Reinigungsvermögen von
fettigen Verschmutzungen wird oftmals bei einem alkalischen pH,
das heißt über 7, bevorzugt über 7,5
erhalten. Ein pH über
12 ist im allgemeinen nicht erforderlich.
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Oberflächenaktive
Mittel
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Die
erfindungsgemäßen Zusammensetzungen
umfassen ein oder mehrere oberflächenaktive
Mittel, die aus einem breiten Bereich an anionischen, nicht-ionischen,
kationischen, amphoteren und zwitterionischen oberflächenaktiven
Mitteln ausgewählt
werden können,
von denen Beispiele nachstehend angegeben werden.
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Eine
geeignete Klasse anionischer oberflächenaktiver Mittel sind wasserlösliche Salze
von organischen Schwefelsäureestern
und Sulphonsäuren,
die in der molekularen Struktur eine Alkylgruppe aufweisen, die
8–22 C-Atome enthält, oder
eine Alkylarylgruppe, die 6 bis 20 C-Atome in dem Alkylteil enthält.
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Beispiele
solcher anionischer oberflächenaktiver
Mittel sind wasserlösliche
Salze von:
- – langkettigen (d. h., 8 bis
22 C-Atome) Alkoholsulfaten (nachstehend als PAS bezeichnet), insbesondere die,
die durch die Sulfatierung der Fettalkohole, die durch die Reduktion
der Glyceride von Talg- oder
Kokosnußöl hergestellt
werden, erhalten werden;
- – Alkylbenzensulfonate,
wie die, in denen die Alkylgruppe 6 bis 20 Kohlenstoffatome enthält;
- – sekundäre Alkansulfonate.
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Ebenso
geeignet sind die Salze von:
- – Alkylglycerylethersulfaten,
insbesondere von den Ethern von Fettalkoholen, die aus Talk- und
Kokosnußöl stammen;
- – Fettsäuremonoglyceridsulfate;
- – Sulfate
von ethoxylierten aliphatischen Alkoholen, die 1 bis 8 Ethylenoxyeinheiten
enthalten;
- – Alkylphenolethylenoxyethersulfate
mit 1 bis 8 Ethylenoxyeinheiten pro Molekül und worin die Alkylgruppen
6 bis 14 Kohlenstoffatome enthalten;
- – das
Reaktionsprodukt von Fettsäuren,
die mit Isethionsäure
verestert und mit Alkali neutralisiert sind.
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Eine
geeignete Klasse nicht-ionischer oberflächenaktiver Mittel kann allgemein
als Verbindungen beschrieben werden, die durch die Kondensation
von einfachen Alkylenoxiden, die hydrophiler Natur sind, mit einer
organischen hydrophoben Verbindung, die aliphatischer oder alkylaromatischer
Natur ist, hergestellt werden. Die Länge der hydrophilen oder Polyoxyalkylenkette,
die an irgendeine besondere hydrophobe Gruppe angebracht ist, kann
ohne weiteres so eingestellt werden, daß sie eine wasserlösliche Verbindung
mit dem gewünschten
Gleichgewicht zwischen hydrophilen und hydrophoben Elementen ergibt.
Dies ermöglicht
die Wahl an nicht-ionischen oberflächenaktiven Mitteln mit dem
richtigen HLB. Besondere Beispiele umfassen:
- – die Kondensationsprodukte
von aliphatischen Alkoholen mit 8 bis 22 Kohlenstoffatomen in entweder
gerader oder verzweigtkettiger Konfiguration mit Ethylenoxid, wie
Kokosnußalkoholethylenoxidkondensate mit
2 bis 15 mol Ethylenoxid pro Mol Kokosnußalkohol;
- – Kondensate
von Alkylphenolen mit C6-C15-Alkylgruppen mit 5 bis 25 mol Ethylenoxid
pro Mol Alkylphenol;
- – Kondensate
des Reaktionsproduktes von Ethylendiamin und Propylenoxid mit Ethylenoxid,
wobei die Kondensate 40 bis 80 Gew.-% Ethylenoxygruppen enthalten
und ein Molekulargewicht von 5.000 bis 11.000 aufweisen.
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Andere
Klassen nicht-ionischer oberflächenaktiver
Mittel sind:
- – Alkylglycoside, die Kondensationsprodukte
von langkettigen aliphatischen Alkoholen und Sacchariden sind;
- – tertiäre Aminoxide
mit der Struktur RRRNO, worin ein R eine Alkylgruppe aus 8 bis 20
Kohlenstoffatomen ist und die anderen R's jeweils Alkyl- oder Hydroxyalkylgruppen
aus 1 bis 3 Kohlenstoffatomen sind, z. B. Dimethyldodecylaminoxid;
- – tertiäre Phosphinoxide
mit der Struktur RRRPO, worin ein R eine Alkylgruppe aus 8 bis 20
Kohlenstoffatomen ist und die anderen R's jeweils Alkyl- oder Hydroxyalkylgruppen
aus 1 bis 3 Kohlenstoffatomen sind, z. B. Dimethyl-dodecylphosphinoxid;
- – Dialkylsulphoxide
mit der Struktur RRSO, worin ein R eine Alkylgruppe aus 10 bis 18
Kohlenstoffatomen ist und das andere Methyl oder Ethyl ist, zum
Beispiel Methyl-tetradecylsulphoxid;
- – Fettsäurealkylolamide;
- – Alkylenoxidkondensate
von Fettsäurealkylolamiden;
- – Alkylmercaptane.
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Geeignete
amphotere oberflächenaktive
Mittel sind Derivate von aliphatischen sekundären und tertiären Aminen,
die eine Alkylgruppe aus 8 bis 20 Kohlenstoffatomen und eine aliphatische
Gruppe, die durch eine anionische wasser-löslichmachende Gruppe substituiert
ist, enthalten, zum Beispiel Natrium-3-dodecylamino-propionat, Natrium-3-dodecylaminopropansulfonat
und Natrium-N-2-hydroxy-dodecyl-N-methyltaurat.
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Beispiele
für geeignete
kationische oberflächenaktive
Mittel können
unter quartären
Ammoniumsalzen mit einer oder zwei Alkyl- oder Aralkylgruppen aus
8 bis 20 Kohlenstoffatomen und zwei oder drei kleinen aliphatischen
(z. B. Methyl) Gruppen, zum Beispiel Cetyltrimethylammoniumbromid,
gefunden werden.
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Beispiele
für geeignete
zwitterionische oberflächenaktive
Mittel können
unter Derivaten von aliphatischen quartären Ammonium-, Sulphonium-
und Phosphoniumverbindungen mit einer aliphatischen Gruppe aus 8
bis 18 Kohlenstoffatomen und einer aliphatischen Gruppe, die durch
eine anionische wasser-löslichmachende
Gruppe substituiert ist, zum Beispiel 3-(N,N-Dimethyl-N-hexadecylammonium)-propan-1-sulfonat-Betain,
3-(Dodecylmethyl-sulphonium)-propan-1-sulfonat-Betain
und 3-(Cetylmethyl-phosphonium)-ethansulfonat-Betain, gefunden werden.
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Weitere
Beispiele für
geeignete oberflächenaktive
Mittel sind Verbindungen, die üblicherweise
als oberflächenaktive
Mittel verwendet werden, beschrieben in den allgemein bekannten
Lehrbüchern: „Surface Active
Agents" Bd. 1, von
Schwartz & Perry,
Interscience 1949, Bd. 2 von Schwartz, Perry & Berch, Interscience 1958, in der
derzeitigen Auflage von „McCutcheon's Emulsifiers und
Detergents", veröffentlicht
von Manufacturing Confectioners Company, oder in „Tensid
Taschenbuch", H.
Stache, 2. Aufl., Carl Hauser Verlag, 1981.
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Anionische
und nicht-ionische oberflächenaktive
Mittel und Kombinationen hiervon sind besonders bevorzugt. Bei der
Auswahl der (der Kombination von) oberflächenaktiven Mitteln sollte
darauf geachtet werden, daß sie
eine klare Lösung
ergeben. Hydrotrope Verbindungen wie Na-Xylen- oder Cumensulfonat
oder andere, die in der Technik bekannt sind, können wenn notwendig zugegeben
werden.
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Die
oberflächenaktiven
Mittel liegen im allgemeinen in einer Menge von zumindest 0,1%,
jedoch unter 15%, bevorzugt 0,5 bis 10%, stärker bevorzugt zumindest 1,0%
vor.
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Optionale
Komponenten
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Die
erfindungsgemäßen Zusammensetzungen
können
verschiedene Komponenten enthalten, die in der Technik allgemein
bekannt sind, die die Reinigungsleistung oder den Verbraucheranklang
verbessern. Daher können
die Zusammensetzungen Aufbaustoffe, Chelatbildner, Elektrolyte,
organische Lösungsmittel,
aktive Halogen- oder Peroxybleichmittel, pH-Regulatoren, Schaumhemmer,
antimikrobielle Mittel, Konservierungsstoffe, Duftstoffe, Insektenschutzmittel
usw. enthalten.
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Das Verfahren
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Das
Verfahren zur Reinigung einer harten Oberfläche umfaßt die Auftragung einer geeigneten
Menge der erfindungsgemäßen Zusammensetzung
auf die harte Oberfläche,
im allgemeinen gefolgt vom Verreiben der Zusammensetzung über die
zu reinigende Oberfläche
unter Verwendung eines Reinigungstuches oder Spültuches. Die Zusammensetzung
kann direkt auf die Oberfläche
aufgetragen werden, oder alternativ, kann die Zusammensetzung zuerst
auf das (vorzugsweise feuchte) Reinigungstuch oder Spültuch aufgetragen
werden, und dann wird dieses über
die Oberfläche
gerieben, wobei die Seite, auf der die Zusammensetzung aufgetragen
wurde, der Oberfläche
zugewandt ist. Für
den Fall, daß die
Abriebteilchen aus Polymer oder einem anderen relativ weichen Material
gemacht sind, sind die erfindungsgemäßen Zusammensetzungen zur Reinigung
empfindlicher Oberflächen,
die andernfalls leicht zerkratzt werden könnten, sehr geeignet.
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Beispiel 1
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Es
wurde ein klares flüssiges
blaugefärbtes
Gel hergestellt, gemäß der nachstehenden
Formel, das darin dispergierte Fettsäuregranulate mit einem Durchmesser
von 0,8 mm ± 20%
enthält.
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Beispiel 2
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Es
wurde ein klares flüssiges
grüngefärbtes Gel
hergestellt, gemäß der nachstehenden
Formel, das darin dispergierte Polyethylengranulate mit einem Durchmesser
von 0,8 mm ± 20%
enthält.
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Das
Produkt hatte eine Viskosität
von 380 mPas bei 21 s–1 und 20°C und einen
pH von 11.
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Beispiel 3
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Es
wurde ein schwach saures (pH um 4,5) Wasserstoffperoxid-enthaltendes
klares Reinigungsgel für harte
Oberflächen
gemäß der nachstehenden
Formel hergestellt. Fettsäureperlen,
die 10 Gew.-% (berechnet auf die Perlen) Natriumbicarbonat enthalten
und einen Durchmesser von 1,0 mm ± 20% haben, waren darin dispergiert.
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