DE60208210T2

DE60208210T2 - Konzentriertes kapsulemittel für detergenz- oder körperpflegezusammensetzungen

Info

Publication number: DE60208210T2
Application number: DE60208210T
Authority: DE
Inventors: G. Feng-Lung HSU; Kristina M Neuser; Myongsuk Bae-Lee; E. C. Ehrnsperger; Tracy Bowens
Original assignee: Unilever NV
Current assignee: Unilever NV
Priority date: 2001-08-28
Filing date: 2002-08-02
Publication date: 2006-06-22
Anticipated expiration: 2022-08-03
Also published as: US6730651B2; WO2003020866A1; US20030059449A1; ES2252503T3; EP1421168B1; EP1421168A1; DE60208210D1; ATE313616T1

Description

GEBIET DER ERFINDUNG
Eine Stammzusammensetzung, die zur weiteren Verwendung in Waschmittel- oder Körperpflegezusammensetzungen vorgemischt oder gelagert werden kann, wobei die Stammzusammensetzung eine hohe Konzentration an Kapseln umfasst, die für eine Einarbeitung in das fertige Verbraucherprodukt gewünscht sind.
HINTERGRUND DER ERFINDUNG
In vielen Handelsgegenständen, insbesondere Verbraucherprodukten, ist es erwünscht, bestimmte Bestandteile voneinander zu trennen, die sich dennoch in einem gemeinsamen Behälter befinden. Die Abtrennung ist besonders vorteilhaft, wenn einer oder mehrere Bestandteile negative Wechselwirkungen miteinander haben. Beispielsweise sind in Wäschewaschmitteln Enzyme beim Entfernen von Flecken nützlich, allerdings ist es auch besser, dieselben von anderen Bestandteilen, wie Quellen von Alkalinität und Tensiden, insbesondere anionischen Tensiden, wie lineare Alkylbenzolsulfonate oder Alkylsulfate, zu trennen. Bleichmittel, Vitamine, Parfüms, Pflanzenöle, Pflanzenextrakte und Ceramide sind weitere Beispiele für Bestandteile, die manchmal vom Rest der Waschmittel- oder Körperpflegezusammensetzung getrennt werden müssen.
Eine bekannte Technik zum Abtrennen der Bestandteile in einem gemeinsamen Behälter schließt Einkapselung ein. Die Einkapselungstechnologie ist für verschiedene Anwendungen gut bekannt. Im Allgemeinen schließt Einkapselung ein Medium ein, das mindestens eine Komponente umgibt und dabei eine Sperre zwischen der „eingekapselten" Komponente und anderen Kompo nenten bereitstellt. Die Sperre ist typischerweise temporär und ist so ausgelegt, dass es bei einem gewünschten Zeitpunkt, wie bei einer bestimmten Temperatur, nach Reaktion oder Auflösung mit Chemikalien oder aufgrund mechanischer Belastung zerfällt und das eingekapselte Material freisetzen kann Verfahren zur Einkapselung schließen Koazervierung, Liposomenbildung, Granulierung, Beschichtung, Emulgierung, Zerstäubung und Sprühkühlen ein.
Siehe beispielsweise die Offenbarungen von Enzymeinkapselungen und Einkapselungsverfahren: Falholt et al. (US-Patent 4 906 396, GB 2 186 884 und EP 0 273 775 ), Tsaur et al. (US-Patente 5 434 069 und 5 441 660), Ratuiste et al. (US-Patent 5 589 370). JP 41003667 offenbart eine Dialyse von einer Proteinlösung gegen auf Polyol basierendes Polymer. WO 01/05949 offenbart ein Verfahren zum Verdichten von Enzymkapseln. Siehe auch Mitchnik et al. (US-Patent 5 733 531) und Leong (US-Patent 5 296 166).
Weiterhin offenbaren EP-A-266 796 und EP-A-1 064 912 Mikrokapseln, die in Gegenwart eines Tensids für einen langen Zeitraum stabil sind.
Es ist in dem Herstellungsverfahren auch erwünscht, einen Stamm von Kapseln herzustellen, sodass die Kapseln transportiert oder gelagert werden können. Um einen solchen Stamm herzustellen, ist es notwendig, Kapselagglomeration nach Bildung und bei Lagerung zu verhindern: Bekannte Kapseln agglomerieren häufig aufgrund von klebrigen, hydrophoben Einkapselungsmaterialien an der Kapseloberfläche. Das Agglomerationsproblem verschlimmert sich, wenn die Kapselkonzentration bei einem Versuch, einen konzentrierten Stamm von Kapseln herzustellen, erhöht ist.
KURZDARSTELLUNG DER ERFINDUNG
Die vorliegende Erfindung schließt eine konzentrierte Stammzusammensetzung von Kapseln zur Einarbeitung in Waschmittel- oder Körperpflegezusammensetzung ein, wobei die Stammzusammensetzung eine hohe Konzentration an Kapseln um fasst, die ein hydrophobes Material zum Bilden der Kapseln, und einen Überstand, umfassend Wasser und ein Tensid mit hohem HLB-Wert und/oder ein Superbenetzungsmittel, umfassen.
Insbesondere stellt die vorliegende Erfindung konzentrierte Stammzusammensetzungen, wie in Ansprüchen 1 und 6 ausgewiesen, bereit.
Die nachstehende Beschreibung im Einzelnen und die Beispiele erläutern einige der Wirkungen der erfindungsgemäßen Zusammensetzungen. Die Erfindung und die Ansprüche sind jedoch auf die nachstehende Beschreibung und Beispiele nicht begrenzt.
BESCHREIBUNG DER ERFINDUNG IM EINZELNEN
Mit Ausnahme in den Arbeits- und Vergleichsbeispielen oder wenn anders explizit ausgewiesen, sind alle Zahlen in dieser Beschreibung, die Mengen an Material oder Bedingungen der Reaktion, physikalische Eigenschaften der Materialien und/oder Verwendung ausweisen, als durch das Wort „etwa" modifiziert zu verstehen. Alle Mengen sind auf das Gewicht bezogen, sofern nicht anders ausgewiesen. Um Zweifel zu vermeiden, ist das Wort „umfassend" in der Bedeutung vorgesehen, „bestehend aus" oder „zusammengesetzt aus" einzuschließen, allerdings nicht notwendigerweise. In anderen Worten, müssen die angeführten Schritte oder Optionen nicht abschließend sein.
Der Begriff „kontinuierlich" bedeutet nicht notwendigerweise „isotrop". Der Begriff „kontinuierlich" wird hierin in der Bedeutung einer Phase verwendet, die im Volumen während der Emulgierung oder Dispersion der diskontinuierlichen Phase in der kontinuierliche Phase vorherrschend ist.
Der wie hierin verwendete Begriff „Kohlenwasserstofföl" bedeutet ein Kohlenwasserstofföl mit einer maximalen Viskosität von etwa 10 kg/(m)(s), vorzugsweise nicht größer als etwa 5 kg/(m)(s).
Der wie hierin verwendete Begriff „Wachs" bedeutet ein hydrophobes Material, das bei 20°C fest ist. Mit „fest" ist der Bestandteil gemeint, der bei 20°C nicht mobil ist.
KAPSELN
Die erfindungsgemäßen Stammzusammensetzungen umfassen eine hohe Menge Kapseln. Die Stammzusammensetzungen können geeigneterweise gelagert oder transportiert werden. Das Problem der Agglomeration wird aufgrund des Vorliegens von einem Tensid mit hohem HLB-Wert und/oder Superbenetzungsmittel in einem Überstandsteil der Zusammensetzung vermieden.
Die Kapseln werden von einem hydrophoben Material, wie beispielsweise Paraffin, Öl, Wachs oder Vaseline („Petrolatum"), einem Polymer oder Gemischen davon gebildet. Jedoch liegt es innerhalb des Umfangs der vorliegenden Offenbarung, dass andere geeignete Materialien als das Schalenmaterial verwendet werden können. Der gewünschte Bestandteil für die Einkapselung kann eine kontinuierliche Phase mit dem hydrophoben Material bilden (er kann dann mit dem hydrophoben Material gemeinsam geschmolzen werden) oder er kann eine diskontinuierliche Phase bilden. Im letzteren Fall bildet das hydrophobe Material eine kontinuierliche Phase, die eine diskontinuierliche Phase umgibt. Ein Hybrid der zwei Fälle ist auch möglich; d.h. sowohl die kontinuierliche Phase als auch die diskontinuierliche Phase enthalten Vorteilsmittelbestandteil(e) und/oder Färbemittel.
In der konzentrierten Stammzusammensetzung der Erfindung wird ein Gemisch eines thermoplastischen Blockcopolymers und eines Kohlenwasserstofföls als das hydrophobe Material angewendet, insbesondere, da es erwünscht ist, transparente Kapseln herzustellen. Die Blockcopolymere, die insbesondere in der vorliegenden Erfindung geeignet sind, sind Blockcopolymere, die mindestens einen starren Block und mindestens einen flexiblen Block enthalten. Das Gemisch des Kohlenwasserstofföls und des erfindungsgemäßen Blockcopolymers ist bei 20°C isotrop. Es sollte selbstverständlich sein, dass, da das Copolymer bei 20°C nicht gießbar ist (tatsächlich ist es fest), es schwierig sein kann, das Copolymer mit dem Öl bei solcher Temperatur zu kombinieren, um zu ermitteln, ob das Gemisch isotrop ist. Gemäß der vorliegenden Erfindung kann ein Gemisch bei jeder geeigneten Temperatur gebildet werden, bei der das verflüssigte Copolymer ein isotropes flüssiges Gemisch mit dem Öl bildet. Die zur Verwendung in der vorliegenden Erfindung geeigneten Copolymer/Ölgemische verbleiben jedoch nach Kühlen isotrop. Geeignete isotrope Gemische haben eine Durchlässigkeit von mindestens 50%, vorzugsweise mindestens 70%, wie durch UV-VIS-Spektrophotometer (gemessen im sichtbaren Lichtbereich) gemessen.
Block-Copolymer
In einer Ausführungsform der Erfindung ist das für das Bilden der Kapseln angewendete Copolymer ausgewählt aus der Gruppe, bestehend aus einem Triblock-Copolymer, Radial-Copolymer und Multiblock-Copolymer, wobei das Copolymer mindestens einen Triblock mit einer Struktur: starrer Block→flexibler Block→starrer Block umfasst. Vorzugsweise ist der starre Block vom Styrol-Polymer-Typ und der flexible Block ist vom Kautschuk-Polymer-Typ. Aufgrund des Anwendens des starren-flexiblen-starren Block-Copolymers wird die Viskosität des Öls erhöht und die gehärtete Kapsel wird gebildet, dennoch ist die erhaltene Kapsel ausreichend weich und brüchig, um den Vorteilsbestandteil bei normaler Anwendung abzugeben. Das Copolymer vermischt sich gleichförmig mit Öl bei einer Temperatur, die viel niedriger ist als der Schmelzpunkt des Wachses, was somit die Einkapselung der temperaturempfindlichen Bestandteile erlaubt, beispielsweise Bleichmittel, Parfüm, Enzym, Pflanzenöl, usw.
Die bevorzugten Copolymere sind transparent und ungefärbt, um eine transparente und ungefärbte kontinuierliche Phase zu erreichen. Beispiele für geeignete Copolymere schließen ein, sind jedoch nicht begrenzt auf jene, die in Morrison et al. (US-Patent 5 879 694) beschrieben werden, die hierin durch Hinweis einbezogen ist.
Jedes von den Triblock-, Radialblock- und/oder Multiblock-Copolymeren der Erfindung enthält mindestens zwei thermodynamische unverträgliche Segmente. Mit dem Ausdruck „thermodynamisch unverträglich" bezüglich der Polymere ist gemeint, dass das Polymer mindestens zwei unverträgliche Segmente, beispielsweise mindestens ein hartes und ein weiches Segment, enthält. Im Allgemeinen ist in einem Triblockpolymer das Verhältnis von Segmenten ein hartes, ein weiches, ein hartes oder ein A-B-A-Copolymer. Die Multiblock- und Radialblock-Copolymere können eine beliebige Kombination von harten und weichen Segmenten enthalten, vorausgesetzt, es gibt sowohl harte als auch weiche Eigenschaften. In dem wahlweisen Diblock-Copolymer sind die Blöcke bezüglich der harten und weichen Segmente nacheinander angeordnet.
Kommerziell erhältliche Polymere vom thermoplastischen Kautschuktyp, die insbesondere beim Bilden der erfindungsgemäßen Kapseln verwendbar sind, werden unter der Handelsmarke Kraton^® von Shell Chemical Company vertrieben. Die Kautschukpolymere Kraton^® werden als Elastomere beschrieben, die eine ungewöhnliche Kombination von hoher Festigkeit und niedriger Viskosität und eine einzigartige Molekularstruktur von linearen Diblock-, Triblock- und Radial-Copolymeren aufweisen. Jedes Molekül von dem Kautschuk Kraton^® wird als aus Blocksegmenten von Styrolmonomereinheiten und Kautschukmonomereinheiten und/oder Comonomereinheiten bestehend angegeben. Jedes Blocksegment kann aus 100 oder mehr Monomer- oder Comonomereinheiten bestehen. Die besonders übliche Struktur ist der lineare ABA-Blocktyp, Styrol-Butadien-Styrol (SBS) und Styrol-Isopren-Styrol (SIS), welche die Kraton^® D-Kautschuk-Reihen darstellen.
Eine zweite Generation Polymer von diesem allgemeinen Typ ist die Kraton^® G-Reihe. Dieses Copolymer umfasst eine Styrol-Ethylen-Butylen-Styrol-Typ-(S-EB-S)-Struktur. Die Kraton^® G-Reihe ist in der Ausführung der Erfindung bevorzugt, wenn die Copolymere dieser Reihen hydriert werden und somit thermisch stabiler sind; das heißt, Zersetzung wird weniger wahrscheinlich während des Vermischens der G-Reihen-Polymere mit dem Öl stattfinden (die D-Reihen-Polymere mit Ungesättigtheit innerhalb des Kautschukblocks). Die Kraton^® G-Kautschuke werden als mit paraffinischen und naphthenischen Ölen verträglich angegeben und die Triblock-Copolymere werden als mehr als das 20-fache ihres Gewichts an Öl aufnehmend angegeben, um ein Produkt zu erzeugen, das in der Konsistenz von einem „Jello^®" zu einem stark elastischen, gummiartigen Material, in Abhängigkeit von der Qualität und Konzentration des Kautschuks, variieren kann.
Die gegebenenfalls vermischten Diblock-Polymere schließen den AB-Typ, wie Styrol-Ethylenpropylen (S-EP) und Styrol-Ethylenbutylen (S-EB), Styrol-Butadien (SB) und Styrol-Isopren (SI), ein.
Vorzugsweise, wenn Block-Copolymere der Kraton^®-Reihen angewendet werden (d.h. Styrol-Elastomer-Block-Copolymere), ist das Öl im Wesentlichen frei von Silikonenthaltenden Ölen, um optimal isotrope Gemische zu erhalten. Mit „im Wesentlichen frei" ist gemeint, dass in dem Kraton^®/Ölgemisch die Menge an Silikon-enthaltendem Öl vorzugsweise weniger als 2%, auf das Gewicht der kontinuierlichen Phase, bevorzugter weniger als 1%, besonders bevorzugt weniger als 0,5% und optimal 0%, ist.
Das bevorzugte Polymer ist ein Triblockpolymer von dem Kraton^® G-Typ, insbesondere Kraton^® G-1650. Kraton^® G-1650 ist ein SEBS-Triblock-Copolymer, das ein spezifisches Gewicht von etwa 0,91 aufweist und als eine Zugfestigkeit von etwa 3,45 Newton/m² aufweisend angegeben wird, wie durch ASTM Verfahren D-412-Zugkiefertesterabtrennungsgeschwindigkeit 25,4 cm/min. Der Styrol-zu-Kautschuk-Gehalt von Kraton^® G-1650 wird durch den Hersteller mit etwa 29:71 angegeben und die Brookfield-Viskosität ist etwa 8 kg/m(s) (Toluollösung bei 25°C, 25 Gewichtsprozent). Die Shore-A-Härte ist etwa 75.
Zur Herstellung der transparenten Kapseln wird vorzugsweise ein Gemisch von Kraton^®1650 mit Kraton^®1702 angewendet, obwohl Kraton^®1650 an sich auch ausreichend ist. Das Gemisch kann in einigen Fällen bevorzugt sein, um die Brüchigkeit der Kapseln zu erhöhen, unter Beibehalten von Transparenz.
In einer zweiten Ausführungsform der Erfindung kann das Diblock-Copolymer (mit starren-flexi-blen Blöcken), auch in Abwesenheit eines Triblock- oder Radial-Copolymers angewendet werden. Kraton^®1702 ist ein Diblock-Copolymer (Styrol-Ethylen/Propylen). Die Eigenschaften von Kraton^®1702 machen es zur Verwendung als ein Viskositätsmodifizierungsmittel beim Herstellen der Emulsion geeigneter. Gemäß der zweiten Ausführungsform der Erfindung wird beim Anwenden von Kraton^®1702, in Abwesenheit von anderen Copolymeren, ein hydrophober Feststoff zugegeben, um Kapseln zu bilden. Kraton^®1650 bildet andererseits ein Gel, wenn mit Öl vermischt. Beim Verwenden des Gemisches von zwei Kraton-Polymeren ist das Gewichtsverhältnis von Kraton^®1650 zu Kraton^®1702 im Allgemeinen 1:10 bis 10:1, bevorzugter 3:1 bis 7:1, besonders bevorzugt 2:1 bis 5:1 und optimal 1:1 bis 4:1.
Das Blockcopolymer wird im Allgemeinen in dem erfindungsgemäßen Verfahren in einer Menge von 0,1% bis 15%, bevorzugter 0,5% bis 10%, besonders bevorzugt 0,5% bis 7% und optimal 1% bis 4%, auf das Gewicht der Kapsel oder auf das Gewicht der kontinuierlichen Phase, angewendet, wenn die diskontinuierliche Phase vorliegt.
In einer weiteren, bevorzugten Ausführungsform wird ein Gemisch von Öl und Wachs angewendet. In einer weiteren, bevorzugten Ausführungsform wird ein Ölgemisch, Wachs und das Blockcopolymer angewendet.
Natürliches oder synthetisches Kohlenwasserstofföl oder Gemische davon können angewendet werden. Im Allgemeinen kann das Kohlenwasserstofföl ein paraffinisches Öl, ein naphthenisches Öl, natürliches Mineralöl oder dergleichen sein. Beispiele schließen ein, sind jedoch nicht begrenzt auf Mineralöl, Rizinusöl, Pflanzenöl, Maisöl, Erdnussöl, Jojobaöl, Oxystearinsäure-2-ethylhexylester (und andere Alkyloxystearate), acetylierten Lanolinalkohol, Palmitinsäurealkylester, wie Palmitinsäureisopropylester, Palmitinsäure-2-ethylhexylester, Triessigsäureglycerinester, Adipinsäurediisopropylester, Adipinsäuredioctylester (und andere Alkyladipate), Myristinsäureisopropylester, Benzoesäure-C₁₂-C₁₅-alkoholester und dergleichen.
Besonders bevorzugt ist das Öl Mineralöl, weil es sowohl ökonomisch als auch am verträglichsten mit dem Blockcopolymer ist. Ein bevorzugter Bestandteil, um die Kapseln zu verfestigen, ist ein hydrophober Feststoff. Es sollte jedoch angemerkt werden, dass der Zusatz von einem hydrophoben Feststoff nicht bevorzugt ist, wenn transparente Kapseln erwünscht sind. Beispiele für geeignete hydrophobe Feststoffe schließen Wachs, mikrokristallines Wachs, Fettsäure, hydrophobes Siliziumdioxid, Pigment (beispielsweise Titandioxid), Fettalkohole, thermoplastische Homopolymere (vorzugsweise Polymere mit einem Schmelzpunkt weniger als 95°C, um das Auskochen der wässrigen Phase zu verhindern), wie Polyethylen, Polypropylen und Gemische davon, ein, sind jedoch nicht darauf begrenzt.
Vorzugsweise ist der hydrophobe Feststoff ausgewählt aus Paraffinwachs, Bienenwachs, mikrokristallinem Wachs, Polyethylen, Polypropylen, besonders bevorzugt Paraffinwachs oder Bienenwachs, aufgrund von ihrem niedrigen Preis und ihrer leichten Verarbeitbarkeit.
Die Kapsel oder die kontinuierliche Phase (wenn die diskontinuierliche Phase vorliegt) schließt im Allgemeinen 0,1% bis 60%, bevorzugter 5% bis 60%, besonders bevorzugt 10% bis 40% und optimal 30% bis 35% des hydrophoben Feststoffs ein, um den besten Ausgleich zwischen der Festigkeit und den Kapseln und deren Brüchigkeit bei Anwendung (Gewichtsprozent der gesamten kontinuierlichen Phase) zu erreichen.
Die kontinuierliche Phase kann ein Tensid als einen Emulgator einschließen. Geeignete Tenside sind Tenside mit niedrigem HLB-Wert, die anionisch, kationisch, amphoter und nichtionisch sein können, vorzugsweise mit einem HLB-Wert von 1 bis 10, bevorzugter 2 bis 7 und besonders bevorzugt weniger als 5. In einer besonders bevorzugten Ausführungsform ist das Tensid Neodol^® 25-3, erhältlich von Shell Chemical Co. Die kontinuierliche Phase schließt im Allgemeinen 0 bis 10% eines Tensids, bevorzugter 0,1 bis 5%, besonders bevorzugt 0,3 bis 4% und optimal 0,5% bis 3%, ein, um eine Emulsion zu bilden, um auch die Bildung einer Umkehremulsion zu vermeiden (auf Gewichtsprozent der gesamten kontinuierlichen Phase).
Die diskontinuierliche Phase kann in einer Menge von 0,01 bis 45%, bevorzugter 5 bis 45%, besonders bevorzugt 10 bis 40% und optimal 20 bis 35% (Volumenprozent der Kapsel) vorliegen, um ausreichend Vorteilsmittel/Färbemittel abzugeben, unter Bereitstellung eines hinreichenden Schutzes für das Vorteilsmittel/Färbemittel und um einfaches Verarbeiten beizubehalten.
Für Kapseln, die eine diskontinuierliche Phase enthalten, kann die kontinuierliche Phase manchmal hierin anschließend als eine „Schale" oder als ein „Schalenmaterial" bezeichnet werden.
Zur Vereinfachung wird das innerhalb der Schale, entweder direkt oder als eine diskontinuierliche Phase, eingekapselte Material als ein „Enzym" bezeichnet. Jedoch liegt es innerhalb des Umfangs der vorliegenden Offenbarung, dass Materialien, die sich von Enzymen unterscheiden, durch die hierin offenbarten Techniken eingekapselt sein können. Diese Materialien schließen ohne Begrenzung Parfüms, Vitamine, Färbemittel, Antioxidantien, UV-Schutzmittel, funktionelle Polymere, Farbstofffixative, Antifaltenverbindungen, Farbschützer und Chlorbleichmittel, Weichmacher, antistatische Mittel, Deodorantverbindungen, Antischaummittel, Befeuchtungsmittel, antibakterielle Mittel und andere verwendbare Verbindungen ein.
Die diskontinuierliche Phase ist ausgewählt aus der Gruppe, bestehend aus einem Öl, einer Öllösung, einer wässri gen Lösung oder einem Feststoff. In einigen Fällen kann die diskontinuierliche Phase selbst der gewünschte Bestandteil und/oder Färbemittel sein. In anderen Fällen dient die diskontinuierliche Phase als ein Träger für ein Vorteilsmittel/Färbemittel. Mehr als eine diskontinuierliche Phase kann vorliegen.
Im Fall eines Enzyms ist die diskontinuierliche Phase eine wässrige Lösung des Enzyms. Die wässrige Enzymlösung kann wahlweise ein Tensid von niedrigem HLB-Wert enthalten, um die Bildung der Emulsion weiter zu verstärken. Falls vorliegend, kann das Tensid ausgewählt sein aus und angewendet in den gleichen Mengen, wie die vorstehend für die kontinuierliche Phase beschriebenen Tenside. Der Anteil des Tensids kann vermindert oder auch entfernt werden, insbesondere, wenn geeignete Bewegung verwendet wird. Weiterhin wird der Bedarf für Tensid vollständig beseitigt, wenn das Schalenmaterial ein Gemisch von thermoplastischem Polymer mit Öl, anstatt eines Wachs/Öl-Gemischs, ist.
Wenn das eingekapselte Material ein Enzym darstellt, schließen die bevorzugten Enzyme Proteasen, Lipasen, Cellulase, Amylase, bleichende Enzyme und dergleichen ein. Beim Auswählen von Enzymen für ein Flüssigwaschmittelsystem schließen die besonders bevorzugten Enzyme Proteasen und Cellulasen ein.
Besonders bevorzugt enthält die Kapsel sowohl das Vorteilsmittel als auch das Färbemittel innerhalb einer transparenten Schale, unter Bereitstellung eines visuellen Signals an den Verbraucher, dass eine Zusammensetzung einen zusätzlichen vorteilhaften Bestandteil enthält.
Kapselform und -größe
Die bevorzugten Kapseln sind im Wesentlichen kugelförmig, insbesondere, wenn in transparente Zusammensetzung und/oder transparente Packung eingearbeitet, um ein angenehmes, kommerziell attraktives Aussehen bereitzustellen. Andere Formen jedoch, wie ein Stern, eine Scheibe, Quadrat und Oval, sind auch möglich.
Die Größe der Kapseln ist derart, um sie selbst für die Einarbeitung in Waschmittel oder Körperpflegezusammensetzungen geeignet zu machen. Typischer Größenbereich ist 300 µm bis 5 000 µm, bevorzugter 500 µm bis 3 000 µm, besonders bevorzugt 800 µm bis 1 600 µm, um während des Sicherns von gleichförmiger Suspension Sichtbarkeit bereitzustellen.
Die Kapseln liegen in den konzentrierten erfindungsgemäßen Stammzusammensetzungen im Allgemeinen in einer Menge von mindestens 20%, bevorzugter 20 bis 50%, besonders bevorzugt 20 bis 45 % und optimal 25 bis 35 %, auf das Volumen der Stammzusammensetzung, vor, um die konzentrierte Stammzusammensetzung zu erreichen und noch Flockulierung zu vermeiden.
HERSTELLUNG VON KAPSELN
Die Kapseln der erfindungsgemäßen Stammzusammensetzung können durch beliebige bekannte Einkapselungsverfahren hergestellt werden. Vorzugsweise jedoch werden die Kapseln durch das nachstehende Verfahren hergestellt. Dieses Verfahren ist bevorzugt, weil es die Agglomeration der Kapseln während des Verfahrens vermeidet.
Das bevorzugte Verfahren umfasst Eintauchen von Tröpfchen einer Emulsion oder einer Dispersion, die die kontinuierliche und diskontinuierliche Phase enthält, in eine wässrige Härtungslösung, die ein Tensid mit hohem HLB-Wert und/oder ein Superbenetzungsmittel enthält.
In dem ersten Schritt des erfindungsgemäßen Verfahrens wird eine Emulsion oder Dispersion durch Vermischen der kontinuierlichen und diskontinuierlichen Phasen hergestellt, wobei die letzteren der Bestandteil der eingekapselten sind, beispielsweise Bleichlösung oder ein Pflanzenöl, oder ihn enthalten. In der bevorzugten Ausführungsform wird das Copolymer geschmolzen, mit Öl vermischt, dann wird die diskontinuierliche Phase zugesetzt, unter Rühren (Bewegen), um gleichförmiges Vermischen der Bestandteile zu sichern. Die erhaltene Emulsion/Dispersion wird vorzugsweise bei einer Temperatur im Bereich von 40°C bis 95°C gehalten. Besonders bevorzugt wird die Anwendung von direkter Wärme vermieden. Ein besonders bevorzugter Temperaturbereich ist 60°C bis 75°C.
Die erhaltene Emulsion/Dispersion ist ausgerichtet, entweder als ein Strom oder durch Eintropfen in die Härtungslösung, die ein Tensidmittel mit einem relativ hohen HLB-Wert und/oder ein Superbenetzungsmittel enthält, wobei die diskreten Kapseln gebildet werden. Gegebenenfalls kann Druck beim Herausstoßen des Stroms angewendet werden, um zu sichern, dass der Strom die Oberfläche der Härtungslösung durchdringt. Die Härtungslösung kann auch gekühlt, gerührt und/oder unter Druck gesetzt werden. Die Härtungslösung wird durch Kombinieren von Wasser und mindestens einem Tensid mit hohem HLB-Wert und/oder einem Superbenetzungsmittel hergeste. Die Tenside für die Härtungslösung sind ausgewählt aus der Gruppe, bestehend aus Tensiden mit hohem HLB-Wert (7 bis 25, vorzugsweise 10 bis 20, besonders bevorzugt 12 bis 1.6), vorzugsweise linearen und verzweigten nichtionischen Tensiden, wie Neodol^® 25-12, 12-9 und Tergitol^® 15 S-9. In einer besonders bevorzugten Ausführungsform ist das Tensid Neodol^® 25-12, das eine Kohlenstoffkettenlänge zwischen 12 und 15 aufweist, wobei 12 Ethylenoxidgruppen pro Molekül vorliegen.
Das die Oberflächenspannung modifizierende Mittel oder Superbenetzungsmittel ist ein sehr wirksames Tensid mit niedriger Oberflächenenergie. Beispiele für Superbenetzungsmittel sind wie nachstehend:
Das besonders bevorzugte Superbenetzungsmittel ist Silwet^® L-77 aufgrund seiner leichten Verfügbarkeit und optimalen Leistung.
Die Bestandteile der Härtungslösung liegen vorzugsweise in den nachstehenden Bereichen: Wasser, 60% bis 99%, besonders bevorzugt 80% bis 95%; Tensid und/oder ein Superbenetzungsmittel 1% bis 40%, besonders bevorzugt 5% bis 15% (alles auf das Gewicht der Härtungslösung).
In der bevorzugten Ausführungsform umfasst die Härtungslösung sowohl das Tensid mit hohem HLB-Wert als auch das Superbenetzungsmittel.
Das Superbenetzungsmittel wird vorzugsweise als eine vorverdünnte Lösung durch Tauchen, möglichst nahe der Kapselbildung, zugegeben, sodass das Superbenetzungsmittel auf der Oberfläche der Härtungslösung vorliegt.
Die bevorzugte Härtungslösung enthält ein Superbenetzungsmittel im Allgemeinen in einer Menge von 0,1 bis 40%, bevorzugter 1 bis 20%, besonders bevorzugt 2 bis 10% und optimal 3 bis 7% (Gewichtsprozent der Härtungslösung).
Die Härtungslösung wird vorzugsweise bei einer Temperatur im Bereich von 0°C bis 50°C gehalten. Ein besonders bevorzugter Temperaturbereich ist 10°C bis 30°C.
In einer bevorzugten Ausführungsform wird die Emulsion/Dispersion der kontinuierlichen und diskontinuierlichen Phase veranlasst (vorzugsweise unter Druck), zu fließen, unter Bilden eines Stroms, der in die Härtungslösung gerichtet ist. Der Strom bricht in Kapseln innerhalb der Härtungslösung auf. Der Strom kann durch die Temperatur, Geschwindigkeit, Breite und Abstand von der oberen Oberfläche der Härtungslösung definiert werden. Die Größe der Öffnung, durch die der Strom gerichtet ist, und der Druck, mit dem er ausgestoßen wird, wird auch durch die Beschaffenheit des Stroms beeinflusst. In einer bevorzugten Ausführungsform wurden die nachstehenden Arbeitsparameter gefunden, um Kapseln im Bereich von 200 µm bis 2500 µm herzustellen: Emulsionstemperatur: 54-85°C; Gefäßdruck: 0-1,05 kg/cm², besonders bevorzugt 0,3-0,6 kg/cm²; Düsenabstand von Härtungslösung: 2,5-20 cm, besonders bevorzugt 17,5 cm; Düsenöffnungsdurchmesser: 0,0125-0,25 cm; Härtungslösungstemperatur: 0-50°C.
In einem alternativen, bevorzugten Verfahren zum Bilden der Kapseln wird die Emulsion/Dispersion zu der Härtungslösung durch eine Vielzahl von Düsen freigesetzt: Die Emulsion wird unter dem statischen Druck oder Druck tropfen lassen. Das Tropfen bildet Kapseln bei Kontakt mit der Härtungslösung. Die Größe der Düsenöffnungen und die Höhe der Flüssigkeit im Gefäß („statischer Druck"), die die Emulsion enthalten, und der Abstand von der Härtungslösung spielen alle eine Rolle bei der letztendlichen Größe der Kapseln.
In jeder Ausführungsform wird die Härtungslösung kontinuierlich während der Emulsionszugabe bewegt, um die gebildeten Kapseln zu verteilen und die Oberfläche in Bewegung zu halten.
In jedem der vorstehenden Verfahren haben die Tröpfchen/Kapseln vorteilhafterweise eine Dichte, größer als jene der Härtungslösung. Als solche fallen die gebildeten Kapseln auf den Boden des Aufnahmegefäßes und treten mit neuen Tröpfchen/Kapseln nicht in Wechselwirkung, wenn sie mit der Oberfläche der Härtungslösung in Kontakt treten. Vorzugsweise ist die Dichte der Kapseln mindestens 1,0, bevorzugter 1,01 bis 2. Geeignete Verfahren zur Erhöhung der Dichte schließen den Zusatz von festem anorganischem Material, Zucker oder belie bigem hoch dichten gelösten Stoff zu der diskontinuierlichen Phase der Emulsion ein, sind jedoch nicht darauf begrenzt.
Ohne durch eine Theorie gebunden sein zu wollen, wird angenommen, dass die äußere, hydrophobe Oberfläche der Kapseln die hydrophoben Anteile der Tensidmoleküle in der Härtungslösung anzieht, wobei die hydrophilen Anteile der Tensidmoleküle zurückbleiben, die sich von der äußeren Oberfläche der Kapseln erstrecken. Angenommen, dass dem so ist, stoßen sich die Kapseln natürlich aufgrund der hydrophilen Molekülanteile, die sich von der hydrophoben „Schale" erstrecken, voneinander ab. Während des Verarbeitens ist dies vorteilhaft, weil die Kapseln in Lösung getrennt bleiben.
In dem Endschritt des Verfahrens werden die Kapseln aus der Härtungslösung gesammelt. Wenn die Kapseln eine Dichte, höher als jene der Härtungslösung, aufweisen (d.h. höher als die Dichte von Wasser), dann kann die Gefäßhalterung der Härtungslösung eine oder mehrere Öffnungen im Boden des Gefäßes aufweisen, um die Kapseln herauszuziehen. Das Gefäßvolumen kann kontinuierlich mit einer frischen Härtungslösung aufgefüllt werden.
Wenn die Kapseldichte niedriger als jene von Wasser ist, dann können die Kapseln von dem Oberen der Lösung durch Abschwämmen des Oberen der Lösung von dem Sammelgefäß abgesammelt werden. Wiederum kann das Gefäßvolumen kontinuierlich mit einer frischen Härtungslösung aufgefüllt werden. Wenn dieses Sammelverfahren angewendet wird, ist es besonders wichtig, dass die Tröpfchen die Lösungsoberfläche durchdringen (beispielsweise wird Druck beim Bilden von Tröpfchen angewendet und/oder ein Superbenetzungsmittel wird angewendet), sodass die Kapseln gebildet werden, bevor die Deckschicht der Härtungslösung gesammelt ist.
ÜBERSTAND
Die Kapseln werden in Form einer konzentrierten Stammlösung gelagert, welche Wasser und ein Tensid mit hohem HLB-Wert und/oder ein Superbenetzungsmittel im Allgemeinen einschließt. Das Tensid und das Superbenetzungsmittel werden aus den Tensiden mit hohem HLB-Wert und den vorstehend beschriebenen Superbenetzungsmitteln in dem Verfahrensabschnitt für die Härtungslösung ausgewählt.
Der Überstand liegt in einer Menge von 40% bis 80%, bevorzugter 45 bis 75%, besonders bevorzugt 50 bis 70% und optimal 55 bis 65% vor, um ausreichend konzentrierten Stamm zu erhalten, jedoch Probleme mit Pumpbarkeit zu vermeiden (Volumenprozent der Gesamtstammzusammensetzung).
Die Wassermenge in dem Überstand ist im Allgemeinen 0,5 bis 99,5%, typischer 30 bis 98%, vorzugsweise 70 bis 97% und optimal 85% bis 95%, um die Flockulierung der Kapseln zu verhindern (Gewichtsprozent des Überstands).
Die genaue Konzentration an Tensid mit hohem HLB-Wert und/oder Superbenetzungsmittel hängt von der Kapselkonzentration und dem zum Herstellen der Kapseln angewendeten Verfahren ab. Wenn die Kapseln durch das bevorzugte, vorstehend beschriebene Verfahren hergestellt werden, haben sie bereits eine Schicht von dem Tensid mit hohem HLB-Wert/Superbenetzungsmittel, mit der Oberfläche der Kapseln daran absorbiert/assoziiert. Im Prinzip ist die Konzentration des Tensids mit hohem HLB-Wert/Superbenetzungsmittel in dem Überstand derart, dass ein Überschuss an Tensid mit hohem HLB-Wert/Superbenetzungsmittel bereitgestellt wird, um die Schicht auf der Oberfläche der Kapseln zu halten. Wenn das Tensid/Superbenetzungs-mittel zu hoch ist, kann jedoch ein Film auf der Oberfläche der Stammzusammensetzung gebildet werden, wobei ein solcher Film nachteilig ist, da er als ein Bindemittel für die Kapseln dient.
Der Überstand schließt im Allgemeinen 0,5 bis 50%, bevorzugter 2 bis 40%, besonders bevorzugt 3 bis 30% und optimal 5 bis 15% des Tensids mit hohem HLB-Wert und/oder des Superbenetzungsmittels (Gewichtsprozent der gesamten kontinuierlichen Phase) ein.
Der Überstand schließt vorzugsweise sowohl das Tensid mit hohem HLB-Wert als auch das Superbenetzungsmittel ein.
Wenn beide vorliegen, dann ist das Verhältnis von dem Tensid mit hohem HLB-Wert zu dem Superbenetzungsmittel 5:1 bis 1:5, bevorzugter 4:1 bis 1:4, besonders bevorzugt 3:1 bis 1:3 und optimal 2:1 bis 1:2, um ausreichend Antiflockulierung bereitzustellen und Gleiten der Kapseln beizubehalten.
Die Stammzusammensetzung kann gegebenenfalls andere Waschmittel/Körperpflegebestandteile einschließen, sodass sie nur für die Endverwendung verdünnt sein kann. Beispiele für solche Bestandteile schließen ein, sind jedoch nicht begrenzt auf Builder, Antiwiederablagerungsmittel, Fluoreszenzfarbstoffe, Parfüms, Schmutzlösemittel, Färbemittel, Enzyme, Bleichmittel, usw.
Wenn nicht unmittelbar für die Herstellung von Endzusammensetzungen verwendet, werden konzentrierte Stammlösungen der Kapseln typischerweise bei 20°C gelagert oder transportiert.
Die nachstehenden speziellen Beispiele erläutern die Erfindung weiterhin, jedoch ist die Erfindung nicht darauf begrenzt.
Hersteller und chemische Beschreibung der in den Beispielen verwendeten Bestandteile werden in der nachstehenden Tabelle zusammengefasst:
BEISPIEL 1
Dieses Beispiel zeigt den Vorteil des Anwendens von Silwet^® L77 im Härtungsbad. Eines der Probleme mit der Einkapselung war Stabilität, insbesondere bezüglich Enzymstabilität. In vielen nachstehenden Beispielen wurde Sorbit für Enzyme aufgrund von deren ähnlichen Dichten und hydrophiler Beschaffenheit ausgetauscht.
2% Kraton^® 1702 Flüssiggel wurden durch Vermischen von 2 Teilen Kraton^® 1702 und 98 Teilen Mineralöl hergestellt und auf 76,7°C erhitzt, bis das Gemisch isotrop wurde. 35 Teile von diesen hergestellten 2% Kraton^® 1702 Gel wurden mit 20 Teilen Bowax^® 800 bei 60°C vermischt und gefolgt von Vermischen in 45 Teilen 70%iger wässriger Sorbitlösung, unter Bildung einer Emulsion. Diese Emulsion wurde verwendet, um Kapseln in zwei verschiedenen Härtungslösungen zu bilden: eine (außerhalb des Umfangs der Erfindung) enthielt nur Wasser; die andere (innerhalb des Umfangs der Erfindung) enthielt 1% Silwet^® L77 wässrige Lösung.
Verwendete Ausrüstung:
Eine rezirkulierende Einkapselungseinheit, gesteuert mit einer peristaltischen Pumpe. Ein Blitzmischer wurde verwendet, um Bewegung im Wasserbad zu erzeugen, sodass die Kapseln nicht aneinander landen.
Ergebnisse:

1) Gesprühte Emulsion in ein Bad, das aus normalem DI (destilliertem desionisiertem) Wasser bestand (ein Verfahren außerhalb des Umfangs der vorliegenden Erfindung). Die Ergebnisse waren Kapseln, die an der Seite der Badwände hafteten. Wenn die Kapseln in Kontakt miteinander kamen, hafteten sie auch aneinander zu einem Klumpen und konnten auch nach Schütteln nicht getrennt werden. Somit wurden diese Kapseln nicht zu einem Kapselstammkonzentrat gesammelt.
2) Gesprühte Emulsion in ein Bad, das aus 1% Silwet^® L77 und 99% DI-Wasser bestand (ein Verfahren innerhalb des Umfangs der vorliegenden Erfindung). Die Ergebnisse waren Kapseln, die dahingehend diskret waren, dass sie nicht aneinander hafteten, wenn sie miteinander in Kontakt kamen.

Überschüssige Härtungslösung wurde entfernt, 40 g Kapseln und 60 g Härtungslösung wurden in einem 237 ml-Glasgefäß gesammelt. Die Volumenkonzentration an Kapseln für diesen konzentrierten Stamm war etwas höher als 40%, weil die Dichte der Kapseln etwas niedriger als 1 war. Die Kapseln waren mit ihren benachbarten Kapseln in Kontakt. Nach 24 Stunden bei 20°C waren diese Kapseln nach nur einem leichten Schütteln frei fließend.
BEISPIEL 2 (Vergleich)
Eine Emulsion wurde durch Vermischen von 200 g Vaseline und dem Gemisch von 99 g von 70 Gewicht/gewichtsprozentiger wässriger Sorbitlösung und 1 g 0,1% wässriger blauer Farbstofflösung bei 60°C in einem 500 ml-Becherglas hergestellt. Ein Ringbeweger in Bow-tie-Form wurde zum Mischen bei 250 U/min verwendet. 6 g Neodol^® 25-3 wurden zum Verstärken der Bildung der Emulsion zugegeben. Getrennt dazu wurde ein Härtungsbad durch Vermischen von 150 g Wasser und 6 g Neodol^® 25-12 hergestellt. Die Kapseln wurden durch Tropfen von Emulsion in das Härtungsbad tropfenweise durch eine Pipette hergestellt. Die Kapseln waren in der Form rund und in der Farbe blau mit der mittleren Größe von 3000 µm. Keine sichtbare Farbstoffauslaugung wurde für 24 Stunden beobachtet; diese Kapseln waren deshalb stabil. Die überschüssige Härtungslösung wurde aus dem Sammelgefäß entfernt. Die Volumenkonzentration der gesammelten Kapseln war etwa 30%. Das Rühren durch Spatel zeigte, dass die Kapseln diskret verblieben.
BEISPIEL 3 (Vergleich)
Dieses Beispiel wendet ein kationisches Tensid (dihydriertes Talgdimethylammoniumchlorid) in dem erfindungsge mäßen Verfahren, anstelle von Neodol^® 25-3, als ein Emulgierungsmittel an.
Dihydriertes Talgdimethylammoniumchlorid wurde zu Vaseline bei 60°C gegeben. Sorbit wurde dann langsam zu dem Bad gegeben, um nicht die anderen Bestandteile zu verfestigen. Nach Mischen für 45 Minuten wurde die Emulsion tropfenweise in die Härtungslösung gegeben, wobei die Letztere in Beispiel 2 beschrieben wurde. Die in dem Bad gesammelten Kapseln behielten Strukturintegrität. Überschüssige Härtungslösung wurde aus dem Sammelgefäß entfernt. Die Volumenkonzentration der gesammelten Kapseln war etwa 30%. Nach 24 Stunden gab es keine sichtbare Farbstoffauslaugung. Das Rühren durch einen Spatel zeigte, dass die Kapseln diskret verblieben.
BEISPIEL 4 (Vergleich)
Dieses Beispiel zeigt die Manipulation der Kapseldichte.
Eine Emulsion wurde wie nachstehend hergestellt:
Vaseline wurde auf 60°C erhitzt, gefolgt von der Zugabe von Titandioxid für das Hinzusetzen von weißer Farbe. Anschließend wurde die Temperatur auf 65,6°C erhöht. Nach der Zugabe von kationischem Tensid fiel die Temperatur ab. Die Temperatur wurde erneut auf 65,6°C erhöht, dann wurde Sorbitlösung zugegeben. Nach Zugabe von Sorbit fiel die Temperatur auf 46,1°C. Die Temperatur wurde auf 68,3°C zurückklettern lassen.
Nach Mischen für 45 Minuten wurde die Emulsion tropfenweise in die Härtungslösung gegeben, die enthielt:
Die aus dieser Emulsion hergestellten Kapseln sanken nicht.
Weitere 15 g 70%iges Sorbit wurde zu der Emulsion gegeben und erneut getestet. Die Kapseln schwammen noch. Nachdem weitere 25 g 70%ige Sorbitlösung zugegeben wurden, wurde somit der Gesamtsorbitanteil auf 180 g gebracht. Wenn Kapseln in die Härtungslösung fielen, begannen sie anfänglich, zu sinken, gefolgt von Ansteigen an die Oberfläche, dann Sinken auf den Boden und verbleiben. Weitere 20 g Sorbit wurden zugegeben, was den Gesamtsorbitanteil auf 200 g brachte. Kapseln dieser Endemulsion sanken zu dem Boden und schwammen niemals an die Oberfläche. Die Qualität der Kapseln war die gleiche, jedoch waren die hochdichten Kapseln leichter zu verarbeiten.
Die Kapseln mit hoher Dichte wurden am Boden des Härtungsbades gesammelt. Überschüssige Härtungslösung wurde entfernt. 80 g Kapseln und 120 g Härtungslösung wurden in einem 237 ml-Glasgefäß gesammelt. Die Volumenkonzentration der Kapseln für diesen konzentrierten Stamm war etwas weniger als 40%, weil die Dichte der Kapseln etwas höher als 1 war. Die benachbarten Kapseln waren miteinander in Kontakt. Nach 24 Stunden bei 20°C waren diese Kapseln frei fließend durch ein mildes Schütteln.
BEISPIEL (Vergleich)
Die vorstehenden Beispiele verwendeten eine Pipette, um Kapseln zu bilden. Dieses Beispiel wendete einen Dosierer als eine Apparatur zur Herstellung von Kapseln an. Der Dosierer war ein Metallgefäß, angebracht an einen Träger, mit Mehrfachpipettenspitzen, die auf dem Boden angebracht waren. Das Gefäß wurde auch temperaturverfolgt und temperaturgesteuert. Ein Beweger wurde zum Halten einer guten Emulsion inner halb des Gefäßes verwendet. Unter dem Gefäß war eine Kristallisierschale, zum Halten einer Härtungslösung auf einer Rührplatte mit einem Rührstab.
Die Emulsion wurde zuerst in einem Becherglas hergestellt. Vaseline wurde zugegeben und auf 65,6°C erhitzt, gefolgt von der Zugabe von kationischem Tensid und vollständig schmelzen lassen. Sorbit wurde dann langsam zugegeben, um die Badtemperatur zu vermindern. Die Emulsion wurde konstantem Vermischen und Erhitzen unterzogen. Die Härtungslösung wurde hergestellt und zu dem Dosierer gegeben. Der Dosierer wurde vorerhitzt, die Emulsion wurde darauf gegossen. Die Tröpfchen wurden mit einer nahezu konstanten Geschwindigkeit von den Pipettenspitzen gebildet. Die Kapseln sanken auf den Boden und blieben kugelförmig. Mit dem bloßen Auge erschienen die Kapseln innerhalb einer sehr engen Größenverteilung. Die mittlere Kapselgröße war etwa 2800 bis 3000 µm und die Ausbeute war etwa 110 Kapseln pro Spitze pro Minute.
Ein konzentrierter Stamm von Kapseln wurde als 35 volumenprozentige Konzentration der Härtungslösung gesammelt. Diese Kapseln waren nach 24 Stunden frei fließend.
BEISPIEL 6 (Vergleich)
Weiße Kapseln wurden unter Verwendung des in Beispiel 5 beschriebenen Dosierers hergestellt. Die Formulierung war wie nachstehend:
Die Emulsion wurde durch Zusetzen von Vaseline, kationischem Tensid und Titanoxid zu einem Becherglas und Erhitzen auf 65,6°C hergestellt. Sorbit und Neodol^® 25-3 wurden langsam zugegeben. Die Kapseln wurden dann gebildet gemäß dem in Beispiel 5 beschriebenen Verfahren. Die Kapseln wurden am Boden der Härtungsbadschale gesammelt und dort belassen, eng gepackt. Nach 24 Stunden wurden die Kapseln geprüft: mit leichtem Bewegen wurden die Kapseln in diskrete Kapseln erneut getrennt. Nachdem das Bewegen gestoppt wurde, sanken alle Kapseln erneut auf den Boden. Dies zeigt an, dass diese Kapseln stabil waren, weil die Kapseln schwimmen würden, wenn es jegliche Bindung gab (da die Dichte von Sorbit höher als die von Wasser ist). Ein konzentrierter Stamm von Kapseln wurde als 30-volumenprozentige Konzentration in der Härtungslösung gesammelt. Diese Kapseln waren nach 24 Stunden frei fließend.
BEISPIEL 7 (Vergleich)
Es wurde bemerkt, dass eine kurze Distanz zwischen Spitzen und Härtungsbad bei einigen Kapseln schwimmen an die Oberfläche des Härtungsbades ergab. Kapseln können 3 bis 30 Sekunden benötigen, um die Oberfläche vor dem Sinken auf den Boden zu durchdringen. Eine mögliche Erklärung kann die hohe Oberflächenspannung des Härtungsbades sein; die aus einer kurzen Distanz fallenden Tropfen können die Härtungslösungsoberfläche nicht durchdringen.
Die Herstellung folgte dem in Beispiel 5 beschriebenen Verfahren. Die Pipettenspitzen wurden auf 2,5 cm oberhalb der Badoberfläche eingestellt. Einige Kapseln blieben auf der Oberfläche. Nach Zusetzen von 5 Tropfen Silwet^® L77 sanken alle Kapseln auf den Boden.
Somit ist es bevorzugt, eine Kombination eines Tensids mit hohem HLB-Wert und ein Superbenetzungsmittel in der Härtungslösung anzuwenden, um die kinetische Energie der Tröpfchen/des Stroms zu erhöhen, sodass die Tröpfchen/der Strom die Oberfläche der Härtungslösung durchdringen können und die Kapseln durch ein Tensid umhüllt sein können.
Kapseln wurden in einem Überstand, zusammengesetzt aus 5% Tergitol^® 15-S-9 und 0,5% Silwet^® L77, gelagert. Die Volumenkonzentration der Kapseln war etwa 30%. Die Kapseln agglomerierten bei Lagerung nicht.
BEISPIEL 8 (Vergleich)
Wachs wurde in diesem Beispiel zugesetzt, um die Festigkeit der Kapseln zu verbessern.
Die Herstellung war ähnlich zu Beispiel 5. Vaseline, Wachs und Arlacel^® P135 wurden zusammen zugegeben und auf 68,3°C erhitzt, gefolgt von einer langsamen Zugabe von Sorbit/Farbstofflösung, unter Halten der Temperatur bei 68,3°C. Nachdem das gesamte Sorbit zugegeben war und gut vermischt wurde, wurde Neodol^® 25-3 zugegeben und 45 Minuten vermischen lassen, um zu sichern, dass es auf die Emulsionsgrenzfläche gewandert war. Die Temperatur wurde dann auf 62,8°C gesenkt. Die Emulsion wurde dann in den Dosierer gegossen und Kapseln in dem Härtungsbad gebildet. Die mittlere Kapselgröße war etwa 2500 µm. Ein konzentrierter Stamm an Kapseln wurde als 35-volumenprozentige Konzentration der Härtungslösung gesammelt. Die Kapseln agglomerierten bei Lagerung nicht. Nach 48 Stunden verblieb die Farbe der Härtungslösung gleich, was ausweist, dass die Kapseln stabil waren (keine Auslaugung von Farbstoff).
BEISPIEL 9 (Vergleich)
Um viel kleinere Kapseln herzustellen, wurde eine Charge der Formulierung gemäß dem in Beispiel 5 beschriebenen Verfahren hergestellt.
Die zum Bilden von Tröpfchen verwendete Apparatur war eine temperaturverfolgte Recyclingschleife mit einer Zahnradpumpe, einer Düse und einem Rückschlagventil. Die in diesem Beispiel verwendete Düse war eine Null-Grad-Geradstrom-düse. Die Zahnradpumpe und das Rückschlagventil wurden zum Steuern der Fließgeschwindigkeit und kinetischen Energie des ausgege benen Stroms verwendet. Der Strom brach beim Auftreffen auf die Oberfläche des Härtungsbades und bildete Kapseln nahe der Badoberfläche. Die Fließgeschwindigkeit wurde zwischen 0,5 und 1,2 Liter/Minute gesteuert. Die gesamte Fließgeschwindigkeit war im Bereich von zugeführter ausreichender kinetischer Energie, um den Strom nach Auftreffen auf die Badoberfläche in kleine Kapseln zu brechen. Die Kapselgrößenverteilung war eng zwischen 300 bis 600 µm. Dieses Beispiel erläutert, dass die Kapselgröße durch Steuern der kinetischen Energie des ausgegebenen Stroms/der ausgegebenen Tröpfchen der Emulsion gesteuert werden kann. Aufgrund der kleinen Teilchengröße wurde ein konzentrierter Stamm von Kapseln als 30-volumenprozentige Konzentration in einer frischen Härtungslösung gesammelt.
BEISPIEL 10 (Vergleich)
Vitamin C ist ein hilfreiches Mittel, das üblicherweise in Körperpflegeprodukten verwendet wird. Es ist ein starkes Antioxidationsmittel; deshalb kann es leicht in einer Formulierung ohne Schutz zerstört werden. Somit ist es ein guter Kandidat für Einkapselungsschutz. Die Formulierung war wie nachstehend:
Wachs und Arlacel^® wurden vereinigt und auf 65,6°C erhitzt. 50 Gewicht/Gewichtsprozent Vitamin-C-Aufschlämmung wurden durch teilweises Auflösen von Vitamin C in Wasser hergestellt, gefolgt von der Zugabe von Silwet^® L77, um die un gelösten Vitamin-C-Teilchen befeuchten zu helfen. Da das Premix eine Aufschlämmung war, war konstantes Bewegen erforderlich. Wenn Wachs und Arlacel^® 71,1°C erreichten, wurde langsam Vitamin-C-Aufschlämmung zugegeben und 5 Minuten bewegt. Neodol^® 25-3 wurde dann zugegeben und weitere 10 Minuten gemischt, gefolgt von Zusetzen von Vaseline. Bewegen wurde für weitere 20 Minuten fortgesetzt. Hatte das System einmal 65,6°C erreicht, begann das Sprühen. Weil diese Kapseln leichter als Wasser waren, schwammen sie nach oben. Somit wurde die Härtungslösung bis zum Rand des Sammelbechers aufgefüllt. Wenn sich Kapseln bildeten, floss das Bad über und trug die gebildeten Kapseln in den zweiten Sammelbecher. Das Überströmen erlaubte eine neue Oberfläche zum Sammeln von Kapseln. Eine Auffüllhärtungslösung wurde konstant zu dem Bad gegeben, um das Überströmen zu unterstützen. Die Höhe zwischen Düsenspitze und Härtungsbad wurde in dem Bereich von 5 bis 15 cm eingestellt und die Fließgeschwindigkeit lag im Bereich von 0,95 bis 1,5 Liter/Minute. Die mittlere Kapselgröße war etwa 2500 µm. Ein Stammkapselkonzentrat wurde als 35-volumenprozentige Konzentration der Härtungslösung gesammelt. Die Kapseln agglomerierten bei Lagerung nicht.
BEISPIEL 11 (Vergleich)
Natriumbicarbonat ist gut bekannt, um Persäure in oraler Applikation zu aktivieren, jedoch müssen diese Komponenten in zwei Kammern geteilt werden, was eine sehr teure Option darstellt. Dieses Beispiel zeigt die Anwendung der Einkapselung zum Schützen von Natriumbicarbonat vor Persäure; deshalb besteht kein Bedarf für zwei Kammern. Die Formulierung war wie nachstehend:
Vaseline, Arlacel^® und Neodol^® wurden vermischt und auf 65,6°C erhitzt, gefolgt von einer langsamen Zugabe von Natriumbicarbonatteilchen. Das erhaltene Gemisch wurde für 1 Stunde mischen lassen. Der pH-Wert wurde vor der Herstellung der Teilchen gemessen. Das in Beispiel 5 beschriebene Verfahren wurde für dieses Beispiel verwendet. Die Kapselgröße war zwischen 1000 und 2000 µm. Ein konzentrierter Stamm von Kapseln wurde als 35-volumenprozentige Konzentration in der Härtungslösung gesammelt. Nach 16 Stunden wurde ein nur geringer pH-Anstieg in dem Bad und keine weitere Änderung im pH-Wert für die nächsten 8 Stunden beobachtet. Der stabile pH-Wert war der Beweis, dass die Kapseln stabil waren.
BEISPIEL 12
Eines der Probleme mit der Einkapselung war die Stabilität, insbesondere bezüglich Enzymstabilität. Der Hauptgrund für Aktivitätsverlust in der Vergangenheit waren die Verarbeitungstemperaturen, die Niveaus überstiegen, welche für Enzyme zum Halten der Aktivität geeignet sind. In der Vergangenheit wurde Erhitzen direkt mit Hilfe einer Heizplatte angewendet.
Ein Verfahren unter Anwenden von indirekter Wärme wurde erdacht. Eine Einkapselungseinheit wurde aus mit Edelstahl ummanteltem Becherglas aufgebaut. Die Düsen wurden am Boden des ummantelten Becherglases angebracht, durch die die Emulsion zur Bildung von Einkapselungen gesprüht wurde. An der Spitze der Einheit wurden Öffnungen für Pressluft, eine Mischwelle und ein Entlastungsventil gemacht. Schläuche wurden an oberen und unteren Teilen des Becherglases befestigt, durch die Wasser aus einem temperaturgesteuerten Wasserbad floss. Diese Apparatur erlaubte konsistent, indirekt Wärme zuzuführen.
Die Kapselformulierung wurde wie nachstehend hergestellt: Kraton^®, das eine pulvrige Substanz ist, wurde zu Gel durch Vermischen mit Mineralöl bei 76,7°C umgewandelt. Wachs wurde dann zugesetzt und eine homogene isotrope Flüssigkeit (kontinuierliche Phase) wurde bei 62,8°C gebildet. Die Emulsion wurde dann durch Emulgieren von wässriger Lösung von Sorbit in die kontinuierliche Phase hergestellt. Die erhaltene Emulsion war eine sehr stabile Emulsion, auch, obwohl ein Emulgator nicht vorlag: es trennten sich keine Phasen für 24 Stunden bei 60°C. Kapseln wurden unter Verwendung der rückzirkulierenden Einkapselungseinheit, die in dem vorangehenden Absatz beschrieben wurde, hergestellt.
Das Ergebnis waren diskrete, stabile, rund geformte Kapseln mit einer mittleren Größe von etwa 1500 µm, die nicht aneinander klebten, wenn sie miteinander in Kontakt kamen. Ein konzentrierter Stamm von Kapseln wurde als 35-volumenprozentige Konzentration in der aus 5% Neodol^® 25-9 und 0,5% Silwet^® L-77 zusammengesetzten Härtungslösung gesammelt.
BEISPIEL 13 (Vergleich)
Kapseln mit der nachstehenden Zusammensetzung wurden hergestellt: TABELLE 2

* konzentriert im Haus (siehe Beispiel 14)

Wachs und Mineralöl wurden vereinigt und auf 65,6°C erhitzt. Unter Mischen wurde Neodol^® 25-3 zu dem System gegeben. In einem getrennten Gefäß wurden Sorbit und eine konzentrierte Enzymlösung vereinigt und gut vermischt. Dieses Gemisch wurde langsam zu dem Wachs und Öl unter konstantem Bewegen gegeben. Nachdem das gesamte Sorbit/Enzym-Gemisch zugegeben war, wurde das System für weitere 20 Minuten vermischt, um zu sichern, dass die innere, diskontinuierliche Phase (Sorbit und Enzym) gut emulgiert war.
Die Emulsion wurde in einem Zuführungsbehälter bei einer Temperatur von 65,6°C gehalten. Bewegung in diesem Gefäß wurde mit einem Überkopf-Gifford-Wood-Homogenisator ausgeführt. Wurde die Emulsion gut bewegt, wurde ein Ventil am Boden des Behälters geöffnet und die Pumpe angestellt. Die Emulsion wurde durch Leitungen zurückgeführt, sodass die Systemtemperatur ≈65,6°C erreichte, um das Härten des Wachses zu verhindern. Nach etwa 5 Minuten wurde ein Ventil zur Düsenanordnung geöffnet. Während die meiste Emulsion durch das System sich fortsetzte, wurden etwa 5% des Stroms für die Kapselbildung verteilt. Diese Kapseln wurden gebildet und in einem Bad der nachstehenden Konzentration gesammelt; 92% Wasser, 7,5% Neodol^® 25-9 (HLB 13,1) und 0,5% Silwet^® L-77. Diese Kapseln wurden dann aus dem Bad entfernt und zur Analyse geschickt. Die Enzymaktivität wurde analysiert, um eine 68%ige Wiedergewinnung zu ergeben. Ein konzentrierter Stamm von Kapseln wurde als 35-volumenprozentige Konzentration der Härtungslösung gesammelt.
Enzymkapseln aus dem konzentrierten Stamm von Kapseln und Flüssigkeit, nicht eingekapseltes Enzym, wurden dann in ein Flüssigwaschmittel mit pH = 12,2 dosiert. Nach 3 Tagen in diesem Waschmittel verblieb 83% Enzymaktivität. Eine Probe von nicht eingekapseltem, flüssigem Enzym des gleichen Typs Waschmittel ergab weniger als 10% Aktivität, die nach 3 Tagen verblieb.
BEISPIEL 14
Die nachstehenden Beispiele (Tabellen 14A und 14B) lieferten konzentrierte, verdichtete und gereinigte Enzyme durch Entfernen von verschiedenen Verunreinigungen aus der Enzymherstellung.
Die Enzymaktivität von Protease und Lipase wurde mit einem Standardenzym, unter Verwendung von Casein bzw. p-Nitrophenylvalerat als ein Substrat, gemessen.

1. Etwa 450 g Enzymzubereitung wurden in Spectra/Por^® Schlauch angeordnet (Cut-off 8 000 Molekulargewicht, regenerierte Cellulose).
2. Der Schlauch wurde in einem Becherglas, das 3 500 g 70%ige Sorbitlösung enthielt, angeordnet und bei Raumtemperatur vermischt.
3. Nach etwa 24 Stunden wurden der Schlauch entfernt. Die Dichte und Aktivität wurden gemessen.

Kontinuierlicher Vorgang würde eine erhöhte Dichte und Aktivität ergeben. Auch kann die Sorbitlösung zum Erleichtern des Verfahrens ergänzt werden.
Andere bevorzugte Arbeitsparameter sind wie nachstehend:

– pH: etwa 5 bis etwa 10;
– Temperatur: beliebige Temperatur, die die Enzymaktivität oder -stabilität nicht schädigen wird und die keine Schwierigkeit des Rührens der Lösungen aufgrund hoher Viskosität verursachen wird;
– Kontaktzeit: eine Anzahl Stunden bis Tagen, in Abhängigkeit von der gewünschten Dichte, Aktivität und Verunreinigungsanteil; und
– Rühren: gefordert zum Erleichtern der Diffusion.

TABELLE 14A
TABELLE 14B
Wie aus Tabelle 14A ersichtlich werden kann, erhöhten sich die Aktivitätsanteile/Dichteanteile auf das 2,5-/1,12-fache (Purafect^®, 2,4-/1,13-fache (Properase^®) und 4,1-/1,22-fache (Lipolase^®). Als solche erhöhten sich die Aktivitätsanteile auf mindestens das Doppelte und die Dichteanteile um mindestens etwa 10%.
Obwohl die erläuternden Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung hierin mit Bezug auf die beigefügten Zeichnungen beschrieben wurden, ist es selbstverständlich, dass die Erfindung nicht auf jene genauen Ausführungsformen begrenzt ist und dass verschiedene andere Änderungen und Modifizierungen darin durch den Fachmann beeinflusst werden können, ohne vom Umfang und Gedanken der Offenbarung abzuweichen.

Claims

Konzentrierte Stammzusammensetzung von Kapseln zur Einarbeitung in eine Waschmittel- oder Körperpflegezusammensetzung, wobei die Stammzusammensetzung umfasst: (a) mindestens etwa 20%, auf das Volumen der Stammzusammensetzung, von Kapseln, umfassend ein hydrophobes Material zum Bilden der Kapseln, wobei das hydrophobe Material ein Gemisch eines thermoplastischen Blockcopolymers und eines Kohlenwasserstofföls darstellt; (b) etwa 40% bis etwa 80%, auf das Volumen der Stammzusammensetzung, eines Überstands, umfassend Wasser und etwa 0,5% bis etwa 50%, auf das Gewicht des Überstands, eines Tensids mit einem HLB-Wert größer als 7.
Zusammensetzung nach Anspruch 1, umfassend weiterhin ein Superbenetzungsmittel.
Zusammensetzung nach Anspruch 1, worin das hydrophobe Material eine kontinuierliche Phase der Kapseln bildet, wobei die kontinuierliche Phase etwa 0,1% bis etwa 45%, auf das Volumen der Kapseln, einer diskontinuierlichen Phase umgibt.
Zusammensetzung nach Anspruch 3, worin die diskontinuierliche Phase mit der kontinuierlichen Phase nicht mischbar ist.
Zusammensetzung nach Anspruch 3, worin die diskontinuierliche Phase ein zusätzliches Vorteilsmittel und/oder Färbemittel umfasst.
Konzentrierte Stammzusammensetzung von Kapseln zur Einarbeitung in eine Waschmittel- oder Körperpflegezusammensetzung, wobei die Stammzusammensetzung umfasst: (a) mindestens etwa 20%, auf das Volumen der Stammzusammensetzung, von Kapseln, umfassend ein hydrophobes Material zum Bilden der Kapseln, wobei das hydrophobe Material ein Gemisch eines thermoplastischen Blockcopolymers und eines Kohlenwasserstofföls darstellt; (b) etwa 40% bis etwa 80%, auf das Volumen der Stammzusammensetzung, eines Überstands, umfassend Wasser und etwa 0,5% bis etwa 50%, auf das Gewicht des Überstands, eines Superbenetzungsmittels.
Zusammensetzung nach Anspruch 6, worin das hydrophobe Material eine kontinuierliche Phase der Kapseln bildet, wobei die kontinuierliche Phase etwa 0,1% bis etwa 45%, auf das Volumen der Kapseln, einer diskontinuierlichen Phase umgibt.