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Technisches Gebiet:
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Die
vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine schmelzgegossene, feste
Reinigungszusammensetzung mit neutralem/Haut-/mild-sauren pH, die
hohe Konzentrationen an flüssigen
nützlichen
Agentien/Wasser umfasst, die starr sein wird und bei Lagerung nicht
schrumpft. Vorzugsweise ist die feste Reinigungszusammensetzung
ein Detergensstück.
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Hintergrund und Stand der Technik:
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Feste
Reinigungszusammensetzungen, zum Beispiel in der Form von Detergensstücken, werden
im Allgemeinen entweder durch Schmelzgießen oder durch Extrusion hergestellt.
Die Zusammensetzungen umfassen Detergensmoleküle, die Seifen- oder Nicht-Seifen-Wirkstoffe oder eine
Kombination der zwei zusammen mit anderen herkömmlichen Ingredienzien sein
können.
Die Zusammensetzungen sind mit einem pH von etwa 9-10 und darüber im Allgemeinen
alkalisch.
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Die
Haut hat einen pH im Bereich von 5,5-6,5, und Reinigungszusammensetzungen
mit hohem pH sind für
die Haut Reizmittel. Es ist allgemein bekannt, dass Reinigungszusammensetzungen
mit neutralem/Haut-/mild-saurem pH in einer geringeren Hautreizung
resultieren (siehe Report in International Journal of Dermatology,
2002, 41, 494-499). Es wurden Versuche unternommen, feste Reinigungszusammensetzungen zu
formulieren, die einen niedrigen pH, der mit dem pH der Haut übereinstimmt,
haben oder neutral sind und so die Reizung der Haut verringern.
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Bei
der Herstellung von festen Reinigungszusammensetzungen hat das Verfahren
des Gießens
einen spezifischen Vorteil gegenüber
dem Extrusionsverfahren, da es die Herstellung von Stückzusammensetzungen,
die hohe Konzentrationen an Wasser, Luft und flüssigen nützlichen Mitteln umfassen,
unter Erhalt von hochleistungsfähigen
Stücken
bei niedrigen Kosten ermöglicht.
Die Erhöhung
des Flüssigkeitsgehalts
in Stücken
fördert
im Allgemeinen verbesserte Verwendungseigenschaften und funktionelle
Vorteile, zum Bei spiel überlegene
Schaumqualität, überlegene
Parfümwirkung, überlegene
Abgabe von funktionellen Ingredienzien, usw. Eines der Schlüsselprobleme
von Stücken
mit hohem Feuchtigkeitsgehalt ist das, dass sie bei Lagerung die
Tendenz zeigen, Wasser zu verlieren und zu schrumpfen.
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US5262079 (P&G, 1993) offenbart
feste, ultramilde, wenig schmierende Reinigungsstücke mit
neutralem pH auf Carbonsäurebasis,
die eine hohe Konzentration an Feuchtigkeit und synthetischen Surfactants
enthalten. Das Stück
umfasst ein Gemisch aus freien und neutralisierten Monocarbonsäuren, ein
Festigkeitshilfsmittel für
das Stück
und Wasser. Die Konzentration an neutralisierter Carbonsäure ist
20-65 % des Gemisches der freien und neutralisierten Monocarbonsäure. Die
Konzentration an Wasser in den Stückzusammensetzungen beträgt etwa
15-55 Gew.-% des Stücks.
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US5227086 (P&G) beschreibt,
dass das Schmieren eines Stücks
besonders bei Stücken
mit neutralem pH, die hohe Konzentrationen an synthetischen Surfactants
enthalten, auftritt und offenbart ultramilde Stücke auf Carbonsäurebasis
mit schwach saurem Haut-pH. Das Stück umfasst freie Monocarbonsäure oder
ein Gemisch aus freien und neutralisierten Monocarbonsäuren, Stückfestigkeitshilfsmittel
und Wasser. Die Konzentration an neutralisierter Carbonsäure ist
in der Zusammensetzung 0-15 % des Gemisches der genannten freien
und neutralisierten Monocarbonsäure.
Die Wasserkonzentration in den Stückzusammensetzungen ist etwa
15-55 Gew.-% des Stücks.
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Im
obigen Stand der Technik kontrolliert die Konzentration an neutralisierter
Monocarbonsäure
den pH der Zusammensetzung. In
US5262079 ist
es essentiell, eine neutralisierte Monocarbonsäure zu haben, um Stücke mit
neutralem pH zu erhalten. In Abwesenheit der neutralisierten Carbonsäuren in
der Zusammensetzung, wie in
US5227086 offenbart,
ist der pH etwa 4-6,5. Außerdem
sind neutralisierte Monocarbonsäuren,
die verwendet werden, um den pH von solchen Stückzusammensetzungen zu kontrollieren,
im Allgemeinen rauer auf der Haut und ihre Verwendung beeinträchtigt die
Eigenschaften der Milde des Stücks.
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GB 731371 beschreibt Nicht-Seifen-Detergens-Präparationen
in geformter Form, die das Nicht-Seifen-Detergens in ein Bindemittel
eingearbeitet haben, wobei das Bindemittel eine Kombination aus
einer normalerweise festen höheren
aliphatischen Säure,
vorzugsweise Stearinsäure,
einem Estergummi und einem Wachs mit einem Schmelzpunkt zwischen
45 °C und
70 °C umfasst.
In den Beispielen wird ein Toilettentäfelchen beschrieben, das 15
% Detergens, 20 % Stearinsäure
und 30 % Wasser umfasst.
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WO02 053689 bezieht sich
auf schmelzgegossene Detergens-Zusammensetzungen mit einem Feststoffgehalt
von weniger als 30 %, die eine Fließspannung > 75 kPa in einem Temperaturbereich von
20-40 °C aufweisen,
die 2-50 Gew.-% gesättigte
Fettsäureseife,
die ein oder mehrere Salze von C
6-C
24-Fettsäuren
umfasst; 2-40 Gew.-% Detergens-Wirkstoffspezies;
30-80 Gew.-% Wasser und gegebenenfalls ein oder mehrere flüssige nützliche
Agenzien umfassen, wobei die Zusammensetzung keine reine lyotrope
flüssigkristalline
Phase im Temperaturbereich 20-100 °C zeigt und eine isotrope flüssige Phase
oder Dispersion einer lyotropen flüssigkristallinen Phase in einem
Kontinuum aus isotroper Flüssigkeit
bei einer Temperatur im Bereich 40-100 °C bildet.
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Es
wurde nun beobachtet, dass das Vorliegen oder das Nicht-Vorliegen
einer neutralisierten Carbonsäure
während
der Kontrolle des pH nicht notwendigerweise allein für die gewünschte Starrheit
eines schmelzgegossenen Stücks
verantwortlich ist, und bei gegebenem Bedarf auf dem Fachgebiet
für starre
Stücke
besteht ein andauernder Bedarf für
Bereitstellung gegossener Stückzusammensetzungen,
die, außer
dass sie auf der Haut mild sind, gute Starrheitseigenschaften haben.
Auf dem Fachgebiet gibt es insbesondere einen Bedarf für die Herstellung
von nicht-schrumpfenden und starren Stücken mit hohen Konzentrationen
an flüssigen
Wirkstoffen, flüssigen
funktionellen Ingredienzien und Wasser, die gute Hautgefühlseigenschaften
haben.
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Somit
besteht die grundlegende Aufgabe der vorliegenden Erfindung darin,
starre bzw. feste Nicht-Seifen-Stücke mit hohen Konzentrationen
an flüssigen
Wirkstoffen, flüssigen
funktionellen Ingredienzien und Wasser bereitzustellen.
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Eine
weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht in der Bereitstellung
von festen Reinigungszusammensetzungen, die hohe Konzentrationen
an flüssigen
nützlichen
Mitteln und Wasser umfassen, die bei Lagerung nicht schrumpfen.
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Noch
eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht in der Bereitstellung
von starren, nicht-schrumpfenden, festen Reinigungszusammensetzungen
mit neutralem/Haut-/mild-saurem pH mit hohen Konzentrationen an
flüssigen
Wirkstoffen und Wasser, die auf der Haut mild sind.
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Noch
eine andere Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, die
Verwendung von neutralisierten Monocarbonsäuren in festen Reinigungsstückzusammensetzungen
zu vermeiden und noch starre Stücke mit
kontrolliertem pH und insbesondere gewünschtem neutralem/Haut-/mild-saurem
pH zu erhalten.
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Eine
weitere Aufgabe richtet sich auf ein Schmelzgießverfahren für die Herstellung
von starren, nicht-schrumpfenden, festen Reinigungszusammensetzungen
mit neutralem/Haut-/mild-saurem pH mit hohen Konzentrationen an
flüssigen
Wirkstoffen und Wasser, die auf der Haut mild sein werden.
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Zusammenfassung der Erfindung:
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Die
vorliegende Erfindung stellt eine schmelzgegossene, feste Reinigungszusammensetzung,
die seifenfrei ist, wie sie in den Ansprüchen 1 und 2 definiert ist,
bereit.
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Die
feste Reinigungszusammensetzung ist vorzugsweise in der Form eines
Detergensstücks.
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Es
ist besonders bevorzugt, dass der pH der festen Reinigungszusammensetzung
zwischen 5,5-8,5 ist.
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Es
war nun mittels der oben offenbarten selektiven Zusammensetzungen
möglich,
starre, nicht-schrumpfende, feste Reinigungszusammensetzungen mit
neutralem/Haut-/mildsaurem pH bereitzustellen, die hohe Konzentrationen
an flüssigen
Wirkstoffen, flüssigen
funktionellen Ingredienzien und Wasser enthalten. Von Bedeutung
ist, dass die Zusammensetzungen der Erfindung ein selektives Phasenverhalten
involvieren, das von einer Formulierung abhängig ist, basierend auf einer
selektiven Kombination aus (i) Fettsäuren, vorzugsweise freien Monocarbonsäuren, ausgewählt aus
Myristinsäure,
Palmitinsäure, Stearinsäure und
Hydroxystearinsäure
und Gemischen davon, als Strukturierungsmittel, und (ii) dem Nicht-Seifen-Detergens-Wirkstoff
mit selektivem pH.
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Nach
einem anderen Aspekt der vorliegenden Erfindung wird ein Verfahren
zur Herstellung einer schmelzgegossenene festen Reinigungszusammensetzung,
wie sie in den Ansprüchen
5 und 6 definiert ist, bereitgestellt.
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Detaillierte Beschreibung der Erfindung:
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Die
vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine schmelzgegossene, feste
Reinigungszusammensetzung mit einem neutralen/Haut-/mild-sauren
pH, die hohe Konzentrationen an flüssigen nützlichen Agenzien/Wasser enthält, die
bei Lagerung nicht schrumpft. Die Zusammensetzung umfasst bestimmte
Fettsäuren, Nicht-Seifen-Detergens-Wirkstoffe,
Wasser und optionale Ingredienzien, zum Beispiel funktionelle Wirkstoffe. Die
feste Reinigungszusammensetzung ist dadurch gekennzeichnet, dass
die Zusammensetzung im Temperaturbereich 20-100 °C frei von einer reinen lyotropen
flüssigkristallinen
Phase ist und im Temperaturbereich 40-100 °C eine isotrope flüssige Phase
oder eine Dispersion einer lyotropen flüssigkristallinen Phase im Kontinuum
einer isotropen Flüssigkeit
bildet.
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Das
Vorliegen einer isotropen flüssigen
Phase und der flüssigkristallinen
Phasen in Surfactant-Systemen wird vorzugsweise unter Verwendung
der optischen Polarisationsmikroskopie-Technik detektiert. Flüssigkristalline
Phasen sind inhärent
anisotrop, was den Brechungsindex von der Orientierung abhängig macht.
Im Allgemeinen ändern
solche Doppelbrechungssysteme die Polarisationsebene von polarisiertem
Licht. Eine isotrope Flüssigkeit
erscheint zwischen gekreuzten Polarisatoren schwarz, aber ein flüssigkristallines
System ist transparenter, zum Beispiel zeigen lamellare flüssigkristalline
Phasen Malteserkreuz- oder Ölstreifen-
(wie große
Schleifen)-Texturen, wohingegen hexagonale Phasen nicht-geometrische,
fächerartige
Texturen zeigen. Innerhalb derselben Phasenstruktur können mehrere
Texturen beobachtet werden. Charakteristische Texturen von verschiedenen
lyotropen flüssigkristallinen
Phasen (und ihren Dispersionen) wurden in den folgenden Literaturstellen
beschrieben: (i) "The
Aqueous Phase Behaviour of Surfactants" von Robert G. Laughlin, Academic Press,
New York, 1994, Seiten 538-542. (ii) "The Colloidal Domain Where Physics,
Chemistry, Biology, and Technology Meet" von D. Fennell Evans, Hakan Wennerstrom,
VCH Publishers, New York, 1994, Seiten 251-252.
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Fettsäure:
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Die
gesättigte
Fettsäure
wird aus Myristinsäure,
Stearinsäure,
Palmitinsäure,
Hydroxystearinsäure und
Gemischen davon ausgewählt.
Die gesättigte
Fettsäure
in der Zusammensetzung macht 15-50 Gew.-% aus.
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Detergens-Wirkstoff:
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Die
festen Reinigungszusammensetzungen gemäß der Erfindung umfassen im
Wesentlichen Detergens-Wirkstoffe, die nicht auf Seife basieren.
Es ist bevorzugt, Nicht-Seifen-Detergens-Wirkstoffe
zu verwenden, die aus anionischen, nicht-ionischen, kationischen,
amphoteren oder zwitterionischen Surfactants bzw. oberflächenaktiven
Mitteln und deren Gemischen ausgewählt sind.
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Anionische Surfactants bzw. anionische
oberflächenaktive
Mittel:
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Geeignete
anionische Detergens-Wirkstoffverbindungen sind wasserlösliche Salze
von organischen Schwefelreaktionsprodukten, die in der Molekülstruktur
einen Alkylrest, der 8 bis 22 Kohlenstoffatome enthält, und
einen Rest, ausgewählt
aus Sulfonsäure-
und Schwefelsäure-esterresten
und Gemischen davon, haben. Einige Beispiele für synthetische anionische Detergens-Wirkstoffverbindungen
sind lineares Alkylbenzolsulfonat, Natriumlaurylsulfat, Natriumlaurylethersulfat,
alpha-Olefinsulfonat, Alkylethersulfat, Fettmethylestersulfonat,
Alkylisothionat und dergleichen.
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Die
Kationen, die in den obigen Detergens-Wirkstoffspezies am geeignetsten
sind, sind Natrium, Kalium, Ammonium und verschiedene Amine, z.B.
Monoethanolamin, Diethanolamin und Triethanolamin.
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Nicht-ionische Surfactants bzw. nicht-ionische
oberflächenaktive
Mittel:
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Geeignete
nicht-ionische Detergens-Wirkstoffverbindungen können grob als Verbindungen
beschrieben werden, die durch die Kondensation von Alkylenoxid-Gruppen,
die hydrophiler Natur sind, mit einer organischen hydrophoben Verbindung,
die aliphatischer oder al kylaromatischer Natur sein kann, produziert
werden. Die üblichen
nicht-ionischen Surfactants sind die Kondensationsprodukte von aliphatischen
Alkoholen, die 8-22 Kohlenstoffatome in ihrer geradkettigen oder
verzweigtkettigen Konfiguration haben, mit Ethylenoxid, zum Beispiel
ein Kokosnussöl-Ethylenoxid-Kondensat
mit 2 bis 15 Mol Ethylenoxid pro Molekül Kokosnussalkohol. Einige
Beispiele für
nicht-ionische Surfactants sind Alkylphenol-Ethylenoxid (EO)-Kondensat, Talgalkohol-10
EO-Kondensat, Alkyldemethylaminoxide, Laurylmomoethanolamid, Zuckerester
und dergleichen.
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Andere Surfactants:
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Einige
Beispiele für
amphotere Detergens-Wirkstoffe sind Cocoamidopropylbetain, Cocobetain
und dergleichen.
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Es
ist auch möglich,
gegebenenfalls kationische oder zwitterionische Detergens-Wirkstoffe
in die Zusammensetzungen gemäß der Erfindung
einzuarbeiten.
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Weitere
Beispiele für
geeignete Detergens-Wirkstoffspezies sind in der folgenden Literaturstelle
angegeben: "Handbook
of Surfactants",
M. R. Porter, Chapman und Hall, New York, 1991.
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Der
in der festen Reinigungszusammensetzung dieser Erfindung zu verwendende
Detergens-Wirkstoff ist vorzugsweise anionisch und wird im Allgemeinen
in einer Konzentration von bis zu 40 % vorliegen.
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Nützliche
flüssige
Agenzien:
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Gemäß einem
bevorzugten Aspekt der Erfindung sind nützliche flüssige Materialien, zum Beispiel Feuchthaltemittel,
Emollienzien, Gewebekonditionierer, usw., in die Zusammensetzung
eingearbeitet. Beispiele für
Feuchthaltemittel und Befeuchtungsmittel umfassen Silikonöl, Polyole,
Glycerin, Cetylalkohol, Carbopol 934, ethoxyliertes Castoröl, Paraffinöle, Lanolin
und seine Derivate.
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Optionale Ingredienzien:
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Andere
optionale Ingredienzien, zum Beispiel Einsalz-Elektrolyte, Polyole,
Füllstoffe,
Färbemittel,
Geruchsstoff, Trübungmittel,
Konservierungsmittel, ein oder mehrere wasserunlösliche partikuläre Materialien, wie
zum Beispiel Talk, Kaolin, Polysaccharide und andere herkömmliche
Ingredienzien, können
in die Zusammensetzung eingearbeitet werden.
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Verfahren:
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Eine
Schmelze aus der Detergens-Zusammensetzung, umfassend 15-50 Gew-%
gesättigte
Fettsäure,
2-40 Gew.-% Nicht-Seifen-Detergens-Wirkstoff, 30-60 % Wasser und
optionale funktionelle flüssige
Ingredienzien, wird bei etwa 70 bis 95 Grad Celsius hergestellt.
Diese Schmelze wird in eine geeignete Form oder eine vorgeformte
polymere Form gegossen. Bei Zusammensetzungen, in denen Hydroxystearinsäure als
das Fettsäure-Strukturierungsmittel
verwendet wird, wurde das System zuerst unter Ruhebedingungen in
einem heißen
Ofen, der bei etwa 55 Grad Celsius gehalten wurde, für etwa 45
Minuten abgekühlt
und dann weiter unter Umgebungsbedingungen abgekühlt, um eine starre (feste)
Tablette zu erhalten. Bei den Zusammensetzungen, in denen Myristinsäure oder
Palmitinsäure
oder Stearinsäure
oder Gemische dieser Fettsäuren
als Fettsäure-Strukturierungsmittel
verwendet wurde(n), wurden die Systeme direkt unter Umgebungsbedingungen
(etwa 25 Grad Celsius) unter Erhalt einer starren bzw. festen Tablette
abgekühlt.
Für diese
Zusammensetzungen wurde der Schritt des Haltens der Zusammensetzungen
bei 55 Grad Celsius nicht durchgeführt.
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Die
obige Zusammensetzung ist dadurch gekennzeichnet, dass die Zusammensetzung
keine reine lyotrope flüssigkristalline
Phase im Temperaturbereich 20-100 °C zeigt und eine isotrope flüssige Phase
oder eine Dispersion einer lyotropen, flüssigkristallinen Phase im Kontinuum
der isotropen Flüssigkeit
im Temperaturbereich 40-100 °C
bildet.
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Die
Form kann geeigneterweise ausgewählt
werden, um die reine Nettoform-Tablette zu produzieren oder um Stücke/Blöcke zu produzieren.
Die Stücke/Blöcke können weiter
zu einem Detergens-Gegenstand geformt werden.
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Die
festen Reinigungszusammensetzungen gemäß der Erfindung sind starr
genug, um in zweckmäßiger Weise
in der Hand gehalten zu werden, ökonomisch,
und weisen bei Verwendung gute Eigenschaften auf. Die bevorzugten
Zusammensetzungen weisen Fließ spannungswerte
von größer als
75 kPa, gemessen unter Verwendung eines automatischen Penetrometers,
auf.
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Wenn
der feste Detergens-Gegenstand unter Verwendung eines nahezu zur
Nettoform thermogeformten Polymer hergestellt wird, wird die Form
versiegelt, um eine in der Packung gegossene Detergens-Zusammensetzung
zu erhalten. Um eine in der Packung gegossene Detergens-Zusammensetzung
zu erhalten, wird die Form vorzugsweise unmittelbar nach Füllen der
Form versiegelt.
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Die
Zusammensetzung kann in Stückform
unter Verwendung eines kontinuierlichen Verfahrens hergestellt werden,
umfassend die Schritte:
- i. Füllen eines
kontinuierlichen Bottichs bzw. Behälters aus flexiblem Material,
das "online" geformt wurde und
am Bodenende versiegelt ist, mit einer Schmelze der gießbaren Zusammensetzung,
wobei der Bottich für
die Zusammensetzung als Hülse
wirkt, und gleichzeitiges Transportieren durch eine den Querschnitt verengende
Führung,
um eine gewünschte
Querschnittsfläche
der gefüllten
Hülse,
die vom Umfang unabhängig
ist, zu erreichen;
- ii. Versiegeln des Füllungsendes
der gefüllten
schlauchförmigen
Hülse ohne
Lufteinschluss, um eine in eine Hülse gegossene Schmelze zu erhalten;
- iii. Verfestigen und gleichzeitig Formen der Schmelze durch
Abkühlen
der gefüllten
Hülse an
einer geeigneten Form unter Erhalt eines in eine Hülse gegossenen
Strangs;
- iv. Schneiden der geformten und verfestigten gegossenen Zusammensetzung
zu Barren/Tabletten;
- v. gegebenenfalls Fließeinwickeln
der Stränge/Barren/Tabletten.
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Die
Stücke
können
nach dem Entformen dehydratisiert werden, um belüftete Stücke niedriger Dichte zu erhalten.
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Die
Erfindung wird nun anhand der folgenden nicht-limitierenden Beispiele
beschrieben.
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Beispiel 1: Screening der Zusammensetzungen
bezüglich
ihres Phasenverhaltens:
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Die
Zusammensetzung gemäß der Erfindung
ist dadurch charakterisiert, dass die Zusammensetzung im Temperaturbereich
20-100 °C
keine reine lyotrope, flüssigkristalline
Phase zeigt und eine isotrope, flüssige Phase oder eine Dispersion
einer lyotropen, flüssigkristallinen
Phase im Kontinuum einer isotropen Flüssigkeit im Temperaturbereich
40-100 °C
zeigt. Die Vergleichsbeispiele gemäß der Erfindung und außerhalb
der Erfindung sind in Tabelle 1 angegeben.
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i. Phasencharakterisierung:
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Eine
Phasencharakterisierung der Zusammensetzung wurde unter Verwendung
der optischen Polarisationsmikroskopie-Technik durchgeführt. Ein
Tropfen der Schmelze der Zusammensetzung mit einer erhöhten Temperatur
von etwa 90 °C
wurde auf einen Mikroskopobjektträger transferiert und mit einem
Deckgläschen
bedeckt. Die Ränder
des Deckgläschens
wurden unter Verwendung eines UV-Leims versiegelt, um den Feuchtigkeitsverlust
zu minimieren. Der Glasobjektträger
wurde auf den Tisch eines Mikroskops montiert, das mit einer Einrichtung
zur kontrollierten Erwärmung/zum
kontrollierten Abkühlen
ausgestattet war. Das System wurde mit einer Rate von 1 °C pro Minute
auf 95 °C
erhitzt. Die Temperatur, bei der die isotrope, flüssige Phase oder
ihre Dispersion oder die reine, flüssigkristalline Phase gebildet
wurde, wurde aufgezeichnet. Das System wurde dann mit einer Rate
von 1 °C
pro Minute abgekühlt,
um eine Verfestigung zu erreichen und zu untersuchen, ob reine,
flüssigkristalline
Phasen während
des Kühlens
gebildet werden.
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Lyotrope,
flüssigkristalline
Phasen sind von sich aus anisotrop, was den Brechungsindex von der
Orientierung abhängig
macht. Im Allgemeinen ändern
solche Doppelbrechungssysteme die Polarisationsebene von polarisiertem
Licht. Eine isotrope Flüssigkeit
erscheint zwischen gekreuzten Polarisatoren schwarz, ein flüssigkristallines
System dagegen ist transparenter, zum Beispiel zeigen lamellare,
flüssigkristalline
Phasen Malteserkreuz- oder Ölstreifen
(große
schlaufenartige)-Texturen, wohingegen hexagonale Phasen nicht-geometrische,
fächerartige
Texturen zeigen. Innerhalb derselben Phasenstruktur können verschiedene
Texturen beobachtet werden. Charakteristische Texturen von verschiedenen
lyotropen, flüssigkristallinen
Phasen (und ihren Dispersionen) wurden in den folgenden Literaturstellen
beschrieben: (i) "The
Aqueous Phase Behaviour of Surfactants" von Robert G. Laughlin, Academic Press,
New York, 1994, Seiten 538-542. (ii) "The Colloidal Domain Where Physics,
Chemistry, Biology, and Technology Meet" von D. Fennell Evans, Hakan Wennerstrom,
VCH Publishers, New York, 1994, Seiten 251-252.
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ii. Herstellung einer Detergens-Tablette
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Das
Phasenverhalten der Zusammensetzungen, wie in Tabelle 1 angegeben,
wurde unter Verwendung der optischen Polarisationsmikroskopie unter
Verwendung des oben beschriebenen Verfahrens bestimmt. Eine Schmelze
der Detergens-Zusammensetzung, wie in Tabelle 1 angegeben, mit einer
erhöhten Temperatur
von etwa 90 °C
wird in eine rechteckige Edelstahlform mit den Abmessungen 75 mm
(L) × 55
mm (B) × 40
mm (H) gegossen. Die Zusammensetzung wurde in einem bei 55 °C gehaltenen
Heizofen für
etwa 45 Minuten abgekühlt.
Die Form wurde dann unter Umgebungstemperaturen (etwa 25 Grad Celsius)
abgekühlt, um
eine starre Detergens-Tablette zu erhalten. Die Fließspannung
wurde unter Verwendung des unten beschriebenen Verfahrens gemessen
und ist in Tabelle 1 angegeben.
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Die
in den anderen Tabellen (Tabellen 2 bis 6) gezeigten Zusammensetzungen,
in denen die verwendete Fettsäure
Myristinsäure
oder Palmitinsäure
oder Stearinsäure
oder Gemische dieser Fettsäuren
ist, wurden zwischen 70 und 90 Grad Celsius in Formen gefüllt und
unter Umgebungsbedingungen (etwa 25 Grad Celsius) abgekühlt, um
eine Verfestigung zu bewirken. Für
diese Zusammensetzungen gab es den Schritt des Haltens der Systeme
bei 55 °C
in einem Heizofen vor einem weiteren Abkühlen auf Umgebungsbedingungen
(was für
Zusammensetzungen folgte, in denen Hydroxystearinsäure als
die Fettsäure
in der Zusammensetzung verwendet wurde) nicht.
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iii. Messung der Fließspannung:
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Die
Detergens-Tabletten wurden für
4 Stunden in einem Ofen, der bei 25 °C gehalten wurde, gelassen und
sich äquilibrieren
gelassen. Die Fließspannung
der Tabletten bei 25 °C
wurde unter Verwendung eines automatischen Penetrometers unter Verwendung
der unten beschriebenen Vorgehensweise gemessen.
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Der
automatische Penetrometer, der für
die Fließspannungsmessungen
verwendet wurde, war Modell PNR 10 von M/s Petrotest Instruments
GmbH. Ein Standard-Hohlkegel (Teil # 18-0101, wie für ASTM D
217-IP 50) zusammen mit einem Plunger (Teil # 18-0042) wurde für die Messungen
verwendet. Der Kegel bestand aus einem konischen Messing körper mit
einer entfernbaren gehärteten
Stahlspitze. Die Gesamtmasse des Konus war 102,5 g. Die Gesamtmasse
des bewegbaren Plungers war 47,5 g. Die Gesamtmasse aus Kegel und Plunger,
die auf die Detergens-Tablette fiel, war demnach 150 g. Es wurden
auch zusätzliche
Gewichte von 50 g und 100 g (macht ein Gesamtgewicht, das auf die
Probe fällt,
von 200 g bzw. 250 g). Die Fließspannungswerte
der Probe bei 25 °C
wurden unter Verwendung des Standardverfahrens gemessen, das folgende
Schritte umfasst:
Die Detergens-Tablette wurde auf den Tisch
des Penetrometers gelegt.
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Die
Messvorrichtung des Penetrometers wurde so gesenkt, dass die Spitze
des Penetrometers die Tablette berührte, aber nicht in sie eindrang.
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Der
Messvorgang wurde gestartet, indem der "Start"-Knopf gedrückt wurde.
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Die
Penetrationstiefe wurde in mm, wie sie auf dem Display angezeigt
wurden, abgelesen.
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Der
Wert für
die gemessene Penetrationstiefe wurde verwendet, um die Fließspannung
der Detergens-Tablette unter Verwendung der folgenden Gleichung
zu errechnen: Fließspannung = angewendete Kraft
/ (projizierte Fläche
des Kegels)
= (m × g) × 103/[π(p
tan 1/2 θ +
1/2 Durchmesser der Spitze)2]worin
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Fließspannung
in kPa
- m:
- Gesamtmasse, die auf
die flache Oberfläche
des Stücks
fällt,
in kg
- g:
- Erdbeschleunigung
in m/s2
- p:
- erreichte Penetration
in mm
- θ:
- Kegelwinkel (30°)
- Durchmesser der Spitze
- = 0,359 mm
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Nach
der obigen Gleichung ist, wenn die gemessene Penetrationstiefe < 10 mm für 200 g
Gesamtmasse, die auf die Probe fällt,
ist, die Fließspannung
der Detergens-Tablette > 75
kPa. Die in den Tabellen 1-6 angegebenen Penetrationswerte sind
für 200
g Gesamtmasse, die auf die Detergens-Tablette fallen.
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iv) Schrumpfungsstudien
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Die
Abmessungen der rechteckig geformten Tabletten, die unter Verwendung
des oben beschriebenen Verfahrens hergestellt worden waren, wurden
unter Verwendung einer Schublehre gemessen. Die Tabletten wurden
für einige
Tage offen (unverpackt) im Labor (etwa 25 Grad Celsius und etwa
50 % relative Feuchtigkeit) gehalten und Feuchtigkeit verlieren
gelassen. Typischerweise hatten die Tabletten nach Dehydratisierung
10 bis 40 Gew.-% verloren. Die Abmessungen der dehydratisierten
Tablette wurden gemessen. Die Prozentvolumenschrumpfung wurde auf
dem Anfangs- und Endvolumen der rechteckig geformten Detergens-Tablette
bestimmt. Die Detergens-Tabletten wurden als nicht-schrumpfend angesehen,
wenn die Prozenzvolumenschrumpfung weniger als 10 % ist.
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Die
nicht-schrumpfenden Detergens-Stück-Zusammensetzungen
resultieren nach Dehydratisierung in belüfteten Stücken geringer Dichte.
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v) pH-Messung
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Eine
Lösung
mit 1 % (Gewichts-) der Zusammensetzung in destilliertem Wasser
wurde hergestellt. Der pH der Lösung
wurde unter Verwendung eines geeichten pH-Meters gemessen. Tabelle 1:
| Komponenten
(% G/G) | Beispiel
1 | Beispiel
A | Beispiel
B |
| Hydroxystearinsäure (HSA) Natriumlaurylethersulfat (SLES)
Wasser Polyethylenglykol (PEG) 1500 | 25
30 36 9 | 25
40 26 9 | 15
30 46 9 |
| Zeigt
die Zusammensetzung eine reine flüssigkristalline Phase im Temperaturbereich
20-100 °C? | nein | ja.
H1-Phase* | ja.
H1-Phase* |
| Bildet
die Zusammensetzung eine isotrope flüssige Phase oder eine Dispersion einer
lyotropen, flüssigkristallinen
Phase im Kontinuum der isotropen Flüssigkeit im Temperaturbereich
40-100 °C? | ja | nein | nein |
| Zeigt
die Zusammensetzung das Vorliegen von festen Kristalliten beim Abkühlen? | ja | ja | ja |
| | | | |
| Schrumpfung
(% (V/V) | < 10 % | < 10 % | < 10 % |
| pH | 7,5 | 8,2 | 7,6 |
| Penetration
(mm) | 7,6 | 8,4 | 15,2 |
| Fließspannung
bei 25 °C (kPa) | 121 | 106 | 35 |
- *H1 ist eine reine hexagonale flüssigkristalline
Phase
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Die
Daten in Tabelle 1 zeigen, dass nur die Zusammensetzung, wie sie
in Beispiel 1 beschrieben ist, der Phasencharakterisierung gemäß der Erfindung
genügt
und eine starre Detergens-Tablette bildet, die eine Fließspannung
von 121 kPa aufweist. Die Zusammensetzungen von Beispiel A und B
sind oft weich, da sie eine reine lyotrope, flüssigkristalline Phase im Temperaturbereich
20-100 °C
bilden und keine isotrope flüssige Phase
oder ihre Dispersion im Temperaturbereich 40-100 °C bilden.
Dies beweist, dass es essentiell ist, beiden Phasenverhaltenskriterien
zu entsprechen, um unter Verwendung von Zusammensetzungen, die hohe
Konzentrationen an Wasser und flüssigen
Detergens-Wirkstoffen enthalten, Stücke zu erhalten, die starr
sind.
-
Beispiel 2 – Effekt des Fettsäure-Strukturierungsmittels
auf die Schrumpfung
-
Die
Beispiele in Tabelle 2 beweisen, dass nur Stückzusammensetzungen, die hohe
Konzentrationen an Wasser und flüssigen
Wirkstoffen umfassen, in denen das Fettsäure-Strukturierungsmittel Myristinsäure oder
Stearinsäure
oder Palmitinsäure
oder Hydroxystearinsäure
oder ein Gemisch dieser Säuren
ist, bei Dehydratisierung/Feuchtigkeitsverlust weniger als 10 Vol.-%
schrumpfen. Die in Beispiel C gezeigte Stückzusammensetzung, in der Laurinsäure als
das Fettsäure-Strukturierungsmittel
verwendet wird, schrumpft bei Feuchtigkeitsverlust> 10 %. Tabelle 2:
| Zusammensetzung
(% G/G) | Beispiel
2.1* | Beispiel
2.2* | Beispiel
2.3* | Beispiel
2.4* | Beispiel
2.5* | Beispiel
C* |
| Stearinsäure | 30 | | | | | |
| Palmitinsäure | | 30 | | | 20 | |
| Hydroxystearinsäure | | | 30 | | | |
| Myristinsäure | | | | 30 | | |
| Laurinsäure | | | | | | 30 |
| DEFI** | 21 | 21 | 21 | 21 | 21 | 21 |
| Wasser | 39 | 39 | 39 | 39 | 39 | 39 |
| Propylenglykol | 10 | 10 | 10 | 10 | 10 | 10 |
| | | | | | | |
| Schrumpfung
(% V/V) | < 10 | < 10 | < 10 | < 10 | < 10 | > 10 |
| pH | 6,7 | 6,6 | 7,0 | 8,0 | 8,1 | 6,3 |
| Penetration (mm) | 7,3 | 7,0 | 4,2 | 7,9 | 8,9 | > 10 |
| Fließspannung
bei 25 °C
(kPa) | 138 | 150 | 371 | 119 | 94 | < 75 |
- * Alle Zusammensetzungen genügen dem
Kriterium des Phasenverhaltens
- ** DEFI: 73 % Natriumcocoisethionat, 20 % freie Fettsäure, 7 %
Wasser
-
Beispiel 3 – Effekt des Nicht-Seifen-Detergens
auf den pH der Zusammensetzung
-
Die
Beispiel 3.1 bis 3.4 zeigen, dass der pH der Zusammensetzung von
dem Nicht-Seifen-Detergens-Wirkstoff,
der für
eine gegebene Konzentration an Fettsäure, Wasser und anderem funktionellem
flüssigem
Ingrediens verwendet wird, abhängt. Tabelle 3:
| Zusammensetzung
(% G/G) | Beispiel
3.1* | Beispiel
3.2* | Beispiel
3.3* | Beispiel
3.4* | Beispiel
3.5* |
| Stearinsäure | 30 | 30 | 30 | 30 | 30 |
| Natriumcocoisethionat (SCI)** | 15 | | | | |
| Natriumlaurylethersulfat (SLES) | | 15 | | | |
| alpha-Olefinsulfonat
(AOS) | | | 15 | | |
| Dinatriumoleatsulfosuccinat (OSS) | | | | 15 | |
| Dinatriumoleatsulfosuccinat (OSS) | | | | | 15 |
| Wasser | 45 | 45 | 45 | 45 | 45 |
| PEG1500*** | 10 | 10 | 10 | 10 | 10 |
| | | | | | |
| Schrumpfung (%
V/V) | < 10 | < 10 | < 10 | < 10 | < 10 |
| pH | 6,9 | 6,9 | 7,2 | 6,6 | 8,5 |
| Penetration (mm) | 5,3 | 8,2 | 5,9 | 6,2 | 9,6 |
| Fließspannung bei
25 °C (kPa) | 244 | 113 | 202 | 186 | 82 |
- * Alle Zusammensetzungen genügen dem
Kriterium des Phasenverhaltens
- ** zugesetzt als DEFI, umfassend 73 % Natriumcocoisethionat,
20 % freie Fettsäure,
7 % Wasser
- *** PEG1500: Polyethylenglykol 1500
-
Beispiel 4 – Bereich von Fettsäuren, die
in der Zusammensetzung eingesetzt werden können
-
Beispiele
4.1 bis 4.4 in Tabelle 4 zeigen, dass starre Stücke, die hohe Konzentrationen
an Wasser und flüssigen
Wirkstoffen enthalten, unter Verwendung von Stearinsäure in den
Zusammensetzungen im Bereich von 25 bis 40 Gew.-% erhalten werden
können. Tabelle 4:
| Zusammensetzung
(% G/G) | Beispiel
4.1* | Beispiel
4.2* | Beispiel
4.3* | Beispiel
4.4* |
| Stearinsäure | 25 | 30 | 35 | 40 |
| DEFI** | 21 | 21 | 21 | 21 |
| Wasser | 44 | 39 | 34 | 29 |
| PEG1500*** | 10 | 10 | 10 | 10 |
| | | | | |
| Schrumpfung
(% V/V) | < 10 | < 10 | < 10 | < 10 |
| pH | 7,3 | 6,8 | 7,1 | 6,6 |
| Penetration
(mm) | 5,6 | 5,3 | 4,1 | 3,8 |
| Fließspannung
bei 25 °C
(kPa) | 223 | 246 | 379 | 430 |
- * Alle Zusammensetzungen genügen dem
Kriterium des Phasenverhaltens
- ** DEFI umfasst 73 % Natriumcocoisethionat, 20 % freie Fettsäure, 7 %
Wasser
- *** PEG1500: Polyethylenglykol 1500
-
Beispiel 5 – Bereich von Nicht-Seifen-Detergens-Wirkstoffen
-
Beispiele
5.1 bis 5.3, die in Tabelle 5 gezeigt sind, beweisen, dass starre
Stücke
unter Verwendung von 30 % Palmitinsäure als Strukturierungsmittel,
10 % PEG1500 und 15 bis 30 % Natriumcocoisothionat als Nicht-Seifen-Detergens-Wirkstoff
erhalten werden können. Tabelle 5:
| Zusammensetzung
(% G/G) | Beispiel
5.1* | Beispiel
5.2* | Beispiel
5.3* |
| Palmitinsäure | 30 | 30 | 30 |
| DEFI** | 15 | 20 | 30 |
| Wasser | 45 | 40 | 30 |
| PEG1500*** | 10 | 10 | 10 |
| | | | |
| Schrumpfung
(% V/V) | < 10 | < 10 | < 10 |
| pH | 8,0 | 7,7 | 7,0 |
| Penetration
(mm) | 6,5 | 6,8 | 1,5 |
| Fließspannung
bei 25 °C (kPa) | 168 | 158 | > 1000 |
- * Alle Zusammensetzungen genügen dem
Kriterium des Phasenverhaltens
- ** DEFI umfasst 73 % Natriumcocoisethionat, 20 % freie Fettsäure, 7 %
Wasser
- *** PEG1500: Polyethylenglykol 1500
-
Beispiel 6 – Andere Zusammensetzungen
-
Beispiele
6.1 bis 6.4, die in Tabelle 6 gezeigt sind, beweisen, dass starre
Stückzusammensetzungen mit
niedrigem pH, die hohe Konzentrationen an Nicht-Seifen-Detergens-Wirkstoff
und Wasser umfassen, unter Verwendung von Fettsäure als Strukturierungsmittel
hergestellt werden können. Tabelle 6:
| Zusammensetzung
(% G/G) | Beispiel
6.1* | Beispiel
6.2* | Beispiel
6.3* | Beispiel
6.4* |
| Hydroxystearinsäure | 30 | 35 | 30 | |
| Stearinsäure | | | | 30 |
| Natriumlaurylethersulfat
(SLES) | 20 | 30 | | |
| DEFI** | | | 21 | 21 |
| Wasser | 50 | 35 | 49 | 49 |
| | | | | |
| Schrumpfung
(% V/V) | < 10 | < 10 | < 10 | < 10 |
| pH | 7,9 | 7,8 | 7,2 | 5,5 |
| Penetration
(mm) | 6,4 | 5,5 | 5,1 | 6,6 |
| Fließspannung
bei 25 °C
(kPa) | 176 | 232 | 262 | 167 |
- * Alle Zusammensetzungen genügen dem
Kriterium des Phasenverhaltens
- ** DEFI umfasst 73 % Natriumcocoisethionat, 20 % freie Fettsäure, 7 %
Wasser
-
Die
obigen Resultate beweisen das selektive Phasenverhalten, das von
der Zusammensetzung der Erfindung abhängt, welche die Kombination
von Fettsäure
und Nicht-Seifen-Detergens-Wirkstoff
mit selektiver pH-Kombination involviert, für eine gewünschte Starrheit einer schmelzgegossenen
festen Reinigungszusammensetzung und die die gewünschte Mildheit bereitstellt
und auch hohe Konzentrationen an flüssigen nützlichen Agenzien/Wasser ohne
Schrumpfung bei der Lagerung beibehält.
-
Die
verschiedenen Merkmale und Ausführungsformen
der Erfindung, die in den einzelnen obigen Abschnitten beschrieben
wurden, finden mutatis mutandis auch auf andere Abschnitte Anwendung.
Folglich können
Merkmale, die in einem Abschnitt spezifiziert wurden, mit Merkmalen,
die in anderen Abschnitten spezifiziert wurden, kombiniert werden,
wenn es angebracht ist.