EP3368648B1 - Hochaktives dreiphasen-vollwaschmitteltuch und verfahren zu dessen herstellung - Google Patents

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EP3368648B1
EP3368648B1 EP16788534.2A EP16788534A EP3368648B1 EP 3368648 B1 EP3368648 B1 EP 3368648B1 EP 16788534 A EP16788534 A EP 16788534A EP 3368648 B1 EP3368648 B1 EP 3368648B1
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EP
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solid
dispersion
carrier material
laundry detergent
weight
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Michael Pulina
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Coin Consulting GmbH
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    • D06B1/00—Applying liquids, gases or vapours onto textile materials to effect treatment, e.g. washing, dyeing, bleaching, sizing or impregnating
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    • D06B1/12—Applying liquids, gases or vapours onto textile materials to effect treatment, e.g. washing, dyeing, bleaching, sizing or impregnating by contact with a member carrying the treating material by rubbing contact, e.g. with brushes or pads
    • D—TEXTILES; PAPER
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    • D06M11/77—Treating fibres, threads, yarns, fabrics or fibrous goods made from such materials, with inorganic substances or complexes thereof; Such treatment combined with mechanical treatment, e.g. mercerising with silicon or compounds thereof

Definitions

  • the present invention relates to a detergent sheet and a method for its production and in particular a highly active three-phase heavy-duty detergent sheet with sustainability features and a method for its production.
  • Hygiene has been a priority since the dawn of civilization. After all, hygiene is an important component in people's everyday lives. People's idea of hygiene is primarily about maintaining health. With the further development of the possibilities, in addition to the basic cleaning effects, the scent and the improvement of the cleaning performance through the raw material mixtures used came into focus. The optimization of the cleaning performance is characterized in particular by the possibility of extending a hygienically clean state and improving the degree of cleaning.
  • a detergent powder is still a mixture of different washing-active substances.
  • liquid detergents have not yet reached the cleaning level of heavy-duty detergents (i.e. a mixture of solids).
  • the reason for this lies in the fact that a liquid detergent is limited to liquid components or components that are readily soluble in water.
  • the decisive missing substance in a liquid detergent is the group of zeolites and their substitutes (e.g. phyllosilicates and their derivatives). These support dirt adsorption and the reduction of water hardness during use.
  • a current product trend is the way the detergent is portioned. On the one hand, this can be done by packaging a liquid detergent in small polymer bags. However, the above-mentioned problem of the missing zeolite also remains here. Another physical modification of the detergent is blending a detergent with a fatty alcohol so that desired shapes can be achieved. However, both product concepts describe a single-phase product that can only be differentiated by the portioning.
  • a multiphase product can also be described.
  • the detergent cloth disclosed there is characterized by the combination of a carrier material with a liquid impregnation solution (two-phase product).
  • the disadvantage of the missing zeolite still remains here.
  • the DE 10 2013 014 015 Applicant discloses a key advancement in the form of a three-phase heavy-duty detergent towel consisting of a dispersion (ie, a liquid continuous phase with solid components) and a solid substrate.
  • the dispersion is applied to a carrier material that is solid at room temperature.
  • the carrier material can be either a fleece or a fatty alcohol or a substrate for phase combination of a dispersion with another separate phase.
  • the first phase of the dispersion is therefore a liquid detergent concentrate consisting of washing-active substances, enzymes, and optionally bleaching agents;
  • the second phase of the dispersion is a softener/builder or a substance to support dirt adsorption (eg zeolite) in a solid modification;
  • the third phase is a substrate which is present in a solid modification at room temperature and to which the mixture of the first and second phases is applied, the substrate being able to consist of, for example, viscose, polyethylene, polypropylene or polyester.
  • the solid phase of the dispersion, ie the second phase represents a functional component of the heavy-duty detergent cloth.
  • the substrate serves to randomly fix the dispersion and consists of a raw material that is solid at room temperature.
  • the US 6,130,193A discloses a dry detergent product comprising a detergent kneaded substrate for use in washing and fabric conditioning.
  • the object of the present invention was therefore to provide a three-phase heavy-duty detergent towel and a method for its production with increased sustainability features.
  • the object has further been achieved by a three-phase heavy-duty detergent wiper according to claim 8 and by a wiper and moistening device system for its manufacture according to claim 14.
  • the term “detergent lotion” means a composition which comprises one or more biocatalysts, preferably enzymes or cell extracts, in particular enzymes which are suitable for the production of detergents or cleaning agents.
  • the composition of the three-phase heavy-duty detergent cloth according to the invention therefore also includes one or more functionally intact biocatalysts, preferably enzymes or cell extracts, in particular enzymes.
  • room temperature means a temperature range in which biocatalysts are not irreversibly inactivated, preferably about 5-50.degree. C., particularly preferably about 15-30.degree.
  • % by weight means % by weight (w/w) unless otherwise specified.
  • the term “dispersion” preferably means a suspension, particularly preferably a suspension with a liquid phase as the continuous phase.
  • exothermically saponified constituents means exothermally saponified or neutralized parts of the molecule, preferably exothermally saponified or neutralized fatty acid residues.
  • the term "average particle size” means the average particle size D 50 based on the arithmetic mean and can be determined, for example, using a "Mastersizer TM 2000S” laser diffractometer from Malvern Instruments Ltd. (Malvern, Worcestershire, United Kingdom), according to the manufacturer's information according to ISO 13320:2009 (cf. eg document ID 7.1.1.2.ac133.E from PQ Corporation (Valleybrooke Corporate Center, Malvern, PA 19355-1740, USA)).
  • the previous dosage forms of the detergent can be divided into the groups of powder, liquid detergent and ready-to-dose detergent (e.g.
  • detergent cardboard and polymer bags filled with liquid detergent are characterized, among other things, by the fact that part of the formulation consists of sodium sulphate or similar substances which are used to increase the pourability of the powder - these materials do not have a function in terms of washing activity.
  • Liquid detergents on the other hand, use a not inconsiderable proportion of water, which can be explained by the viscosity and flowability to be achieved, and thus simple dosing.
  • the ready-to-dose detergents in the form of polymer bags filled with liquid detergent usually have a high proportion of water or solubilizers (e.g. propylene glycol, glycerin) and the polymer (e.g.
  • the task of conserving resources should be to develop a detergent that has the highest possible degree of washing-active components and contains no or only a small proportion of additives such as those listed in Table 1, because Fillers, flowables or molding materials are not required for the core requirement of washing.
  • the volume per detergent cycle should be kept as low as possible.
  • Detergent concentrates were also introduced in the development of detergents. However, these were not accepted by the consumers, since the pricing per wash load was significantly higher due to the frequent overdosing. This also means that the user apparently adopts learned behavior patterns. On average, an overdose of approx. 7% in the area of powder and liquid detergents can be assumed. In this regard, the application forms of the ready-to-use detergents represent an advantage, since the pollution of water bodies and the environment through incorrect dosing can be largely avoided.
  • a complete energy balance is always directly related to the starting materials used.
  • a distinction can be made between hot processes and cold processes.
  • it is advisable to use a cold process in the detergent production stage to use. This is largely the case only in the production of pure liquid detergents, which, however, have a significantly weaker cleaning performance due to the aforementioned absence of zeolites, for example, since the incorporation of solid components is not possible.
  • Detergent powder and detergent cardboard which opens up the possibility of incorporating solid components, and the polymer bags filled with liquid detergent are produced in a hot process.
  • Detergent powders according to the prior art can be produced in two ways. Either a high-pressure spraying process is used, in which a previously mixed slurry of temperature-resistant components of a detergent is dried using a spray tower in a hot countercurrent at 110 - 130 °C, after which temperature-sensitive components are added. This procedure is shown in Diagram 1.
  • the second way of producing detergent powders is using an extruder, in which a paste is premixed at 80 - 110 °C, after which cut cylinders are formed into balls in a rounder also at 80 - 110 °C, after which, as in the first Procedure again the addition of temperature-sensitive components takes place.
  • Diagram 2 shows this second method.
  • the objective of the present invention was the development of a highly active ready-to-use detergent (sustainability feature of use by the consumer), which is manufactured using the cold process (sustainability feature of the energy balance in production), with the highest possible proportion of washing-active substances ( sustainability feature of resource conservation) with low values for mass and volume (sustainability feature of distribution).
  • Tab. 3 shows an exemplary frame formulation 1 produced in a first process step, which can be used successfully for the cold production of a three-phase heavy-duty detergent wipe.
  • a 1-10% by weight solids component 2 is incorporated into this lotion 1 with stirring and/or dispersing, so that a dispersion 3 is formed. No heat input was carried out for this either.
  • the contained solids zeolites, phyllosilicates and their derivatives
  • a third process step the dispersion 3 produced in this way is then applied to a carrier material 4 .
  • the description of the process for the production of the three-phase heavy-duty detergent sheet according to the invention can be found in Diagram 3 and is explained in more detail below.
  • polypropylene made from continuous fibers is moistened with dispersion (three-phase product) manufacturing feature exothermic saponification Use of a dispersant Plant for moistening, cutting and folding three-phase detergent towels product feature Lotion with a water content of approx. 25% Lotion with a water content of approx. 25% and approx. 5% solids Lotion with a water content of approx. 25% with approx. 5% solids on a solid substrate
  • a liquid detergent lotion 1 is produced with exothermically saponified components and a water content of about 25% by weight, with the water content also being able to be lower or higher and generally 10-30% by weight.
  • Solid additives 2 such as zeolites, phyllosilicates, etc. are then added to this lotion 1 using a dispersant, so that the dispersion 3 is formed, the solids content of the dispersion 3 being 5% by weight, the solids content also being lower or higher and generally 1-10% by weight.
  • solids such as zeolites (or phyllosilicates and their derivatives) have an average particle size that increases when stirred into a liquid lotion through agglomeration, but on the other hand the dispersion (solid in the liquid phase) in a further step by lines of a moistening device such as a moistening rod 5 to apply to the support material 4 such as polypropylene or polyethylene (see below), the diameter 6 in the case of round openings or the gap width 6 (i.e.
  • the above problem of the agglomeration of the zeolites opposed to a narrow opening gap width 6 was solved by first physically influencing the kinetics of the agglomeration: On the one hand, a disperser was used for the first time, which distributed the particles 2 in a fine form within the lotion 1. The resulting fine distribution in dispersion 3 was additionally supported by using the smallest possible particles. The ratio of the size of the particles 2 to the diameter 6 of a round opening or to the gap width 6 of an elongated opening of the moistening rod 5 proved to be decisive for the production of the three-phase heavy-duty detergent wipe according to the invention.
  • the dispersion 3 has a solids content of 1-10% by weight, ie for example a solids content of 5% by weight.
  • this dispersion is applied to a carrier material in a moistening system 5, which is then folded and cut.
  • a hydrophobic material in the form of a continuous fiber proved to be expedient for the carrier material 4 .
  • Polypropylene and polyethylene are particularly noteworthy here.
  • the backing material can be processed in the form of a continuous fiber, which fulfills the task of not allowing polymers to reach groundwater (no dissolution, no microparticles).
  • the backing material also meets the criteria for the disposal of the backing material in the plastic/packaging waste (e.g. green dot) because it can be removed by the user after washing. This means that this non-washing active part - in contrast to the polymer bag for ready-to-use liquid detergents, for example - can be completely returned to the material cycle.
  • composition according to Table 4 which is particularly suitable for production.
  • ⁇ b>Tab.4: ⁇ /b> Composition of a highly active three-phase heavy-duty detergent wipe (% by weight) characteristic dimension carrier material 100gsm polypropylene fiber (continuous) cloth measure 220x250mm lotion 10-30% water solids content 5% Amount of dispersion/suspension per wipe 23g

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Description

    Gebiet der Erfindung
  • Die vorliegende Erfindung betrifft ein Waschmitteltuch sowie ein Verfahren zu dessen Herstellung und insbesondere ein hochaktives Dreiphasen-Vollwaschmitteltuch mit Nachhaltigkeitsmerkmalen sowie ein Verfahren zu dessen Herstellung.
    • Hintergrund der Erfindung und Stand der Technik
  • Seit Anbeginn der Menschheit besteht das Streben nach Hygiene. Schließlich stellt die Hygiene im Alltag den Menschen eine gewichtige Komponente dar. Der Hygienegedanke des Menschen besteht in erster Linie in der Erhaltung der Gesundheit. Mit der weiteren Entwicklung der Möglichkeiten gerieten neben den grundreinigenden Reinigungseffekten der Duft sowie die Verbesserung der Reinigungsleistungen durch die verwendeten Rohstoffmischungen in den Fokus. Die Optimierung der Reinigungsleistung kennzeichnet sich insbesondere durch die Möglichkeit der Verlängerung eines hygienisch reinen Zustandes sowie einer Verbesserung eines Reinigungsgrades.
  • Heutzutage kann die Hygiene in die Bereiche der Körper-, Oberflächen- und Textilhygiene unterteilt werden. Letztere wird differenziert in die Anwendung nach Material und Farbe des Textils. Spätestens in den 90er Jahren des 20ten Jahrhunderts ist auch ökologische Reinigung in das Bewusstsein der Konsumenten getreten. Dabei ist es wünschenswert, einerseits die bereits erreichten Vorzüge eines Waschmittels zu erhalten und andererseits weitere innovative und ökologisch sinnvolle Produktlösungen zu erfinden.
  • Mit Beginn der industriellen Produktion von Waschmitteln wurden diese als Pulver realisiert. Ein Waschmittelpulver stellt noch heute eine Mischung aus unterschiedlichen waschaktiven Substanzen dar.
  • Mit dem Fortschritt bei der Entwicklung von Waschmitteln fanden Enzyme und weitere neue tensidische Verbindungen ihren Einzug in dieses Marktsegment. Neben den zur Reinigung erforderlichen Substanzen werden heutzutage große Mengen an Füllstoff hinzugegeben. Dies führt dazu, dass eine Änderung im Dosierungsverhalten des Verbrauchers nicht erforderlich wurde. Erste Versuche, auf die Füllstoffe zu verzichten, führten zu einer Überdosierung der Tenside bedingt durch die gewohnte Anwendung seitens der Konsumenten.
  • Es folgte die Einführung der Flüssigwaschmittel, die rückstandsfreier zu dosieren sind und eine physikalische Alternative zu der Feststoffmischung des Waschmittels darstellen.
  • Allerdings konnten die Flüssigwaschmittel in ihren reinigenden Eigenschaften bis heute nicht das Reinigungsniveau eines Vollwaschmittels (also einer Feststoffmischung) erreichen. Dies findet seine Begründung in der Limitierung eines Flüssigwaschmittels auf flüssige oder gut in Wasser lösliche Komponenten. Die entscheidende dabei fehlende Substanz in einem Flüssigwaschmittel stellt die Gruppe der Zeolithe und deren Substitute (z.B. Schichtsilikate und deren Derivate) dar. Diese unterstützen die Schmutzadsorption sowie den Abbau der Wasserhärte bei der Anwendung.
  • Ein derzeitiger Produkttrend liegt in der Art und Weise der Portionierung des Waschmittels. Dies kann zum einen geschehen durch die Verpackung eines Flüssigwaschmittels in kleinen Polymerbeuteln. Jedoch bleibt auch hier die oben genannte Problematik des fehlenden Zeoliths bestehen. Eine andere physikalische Modifikation des Waschmittels besteht im Abmischen eines Waschmittels mit einem Fettalkohol, sodass gewünschte Formen erzielt werden können. Beide Produktkonzepte beschreiben jedoch ein Einphasenprodukt, das sich lediglich durch die Portionierung differenzieren lässt.
  • Wie bereits in der DE 10 2010 060 126 beschrieben, kann auch ein Mehrphasenprodukt beschrieben werden. Das dort offenbarte Waschmitteltuch zeichnet sich durch die Kombination eines Trägermaterials mit einer flüssigen Tränklösung (Zweiphasenprodukt) aus. Jedoch bleibt auch hier immer noch der Nachteil des fehlenden Zeoliths bestehen.
  • Die DE 10 2013 014 015 der Anmelderin offenbart eine entscheidende Weiterentwicklung in Form eines Dreiphasen-Vollwaschmitteltuchs, das aus einer Dispersion (d.h. eine flüssige kontinuierliche Phase mit festen Bestandteilen) und einem festen Substrat besteht. Dabei wird die Dispersion auf ein bei Raumtemperatur festes Trägermaterial aufgebracht. Das Trägermaterial kann sowohl ein Vlies sein als auch ein Fettalkohol oder ein Substrat zur Phasenkombination einer Dispersion mit einer weiteren separaten Phase. Die erste Phase der Dispersion ist somit ein Flüssigwaschmittelkonzentrat bestehend aus waschaktiven Substanzen, Enzymen, ggf. Bleichmittel; die zweite Phase der Dispersion ist ein Enthärter/Gerüststoff (engl. "builder") bzw. eine Substanz zur Unterstützung der Schmutzadsorption (z.B. Zeolith) in fester Modifikation; die dritte Phase ist ein bei Raumtemperatur in fester Modifikation vorliegendes Substrat, auf das die Mischung aus der ersten und zweiten Phase wird appliziert wird, wobei das Substrat z.B. aus Viskose, Polyethylen, Polypropylen oder Polyester bestehen kann. Die feste Phase der Dispersion, d.h. die zweite Phase, stellt einen funktionellen Bestandteil des Vollwaschmitteltuchs dar. Das Substrat dient zur statistischen Fixierung der Dispersion und besteht aus einem bei Raumtemperatur festen Rohstoff. Schließlich können alle bekannten Komponenten eines Vollwaschmittels enthalten sein. Durch die multiple Vermischung der Phasen in ein Dreiphasen-Vollwaschmitteltuch ist es möglich, einen nicht in Wasser löslichen Enthärter/Gerüststoff in einem Flüssigwaschmittel mit einzubringen, sowie durch die Applikation auf einem Substrat die erforderliche statistische stabile Gleichverteilung zu erhalten. Für eine Ausschöpfung der vollen Leistungsfähigkeit und insbesondere der Nachhaltigkeit dieses Produktes ist es jedoch erforderlich, dass mit Blick auf die Dispersion und die darin enthaltenen Aktivsubstanzen ein verbessertes Verfahren zur Herstellung des Dreiphasen-Vollwaschmitteltuchs gefunden wird. Ein weiteres Dreiphasenvollwaschmitteltuch und ein Verfahren zu dessen Herstellung ist in der WO2015027970 beschrieben.
  • Die US 6,130,193 A offenbart ein trockenes Waschmittelprodukt, das ein mit einer Waschmittelknete versehenes Substrat umfasst und das zum Waschen und Weichspülen dient. Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung lag somit in der Bereitstellung eines Dreiphasen-Vollwaschmitteltuchs sowie eines Verfahrens zu dessen Herstellung mit gesteigerten Nachhaltigkeitsmerkmalen.
    • Zusammenfassung der Erfindung
  • Es ist ein Ziel der vorliegenden Erfindung, ein Dreiphasen-Vollwaschmitteltuch vorzusehen, das sowohl in seiner Zusammensetzung als auch in seiner Herstellung gesteigerte Nachhaltigkeitsmerkmale aufweist.
  • Dieses Ziel ist erreicht worden durch ein Verfahren zur Herstellung eines Dreiphasen-Vollwaschmitteltuchs nach Anspruch 1.
  • Das Ziel ist weiterhin erreicht worden durch ein Dreiphasen-Vollwaschmitteltuch nach Anspruch 8 und durch ein System aus einem Tuch und einer Befeuchtungsvorrichtung zu dessen Herstellung nach Anspruch 14.
  • Vorteilhafte Ausgestaltungen des Verfahrens und des Dreiphasenvollwaschmitteltuchs ergeben sich aus den Unteransprüchen.
  • Der Begriff "Waschmittel-Lotion" bedeutet erfindungsgemäß eine Zusammensetzung, die einen oder mehrere Biokatalysatoren umfasst, vorzugsweise Enzyme oder Zellextrakte, insbesondere Enzyme, die zur Herstellung von Wasch- oder Reinigungsmitteln geeignet sind. Somit umfasst auch das erfindungsgemäße Dreiphasenvollwaschmitteltuch in seiner Zusammensetzung einen oder mehrere funktional intakte Biokatalysatoren, vorzugsweise Enzyme oder Zellextrakte, insbesondere Enzyme.
  • Der Begriff "Raumtemperatur" bedeutet erfindungsgemäß einen Temperaturbereich, bei dem Biokatalysatoren nicht irreversibel inaktiviert werden, vorzugsweise etwa 5 - 50°C, besonders bevorzugt etwa 15-30°C.
  • Erfindungsgemäß bedeutet der Begriff "Gew.-%", sofern nicht anders angegeben, Gew.-% (w/w).
  • Der Begriff "Dispersion" bedeutet erfindungsgemäß vorzugsweise eine Suspension, besonders bevorzugt eine Suspension mit einer flüssigen Phase als kontinuierliche Phase.
  • Der Begriff "exotherme verseifte Bestandteile" bedeutet erfindungsgemäß exotherm verseifte oder neutralisierte Molekülteile, vorzugsweise exotherm verseifte oder neutralisierte Fettsäurereste.
  • Der Begriff "durchschnittliche Partikelgröße" bedeutet erfindungsgemäß die mittlere Partikelgröße D50 bezogen auf das arithmetische Mittel und lässt sich z.B. mittels eines Laser-Diffraktometers "Mastersizer™2000S" der Firma Malvern Instruments Ltd., (Malvern, Worcestershire, Vereinigtes Königreich), nach Herstellerangaben gemäß ISO 13320:2009 bestimmen (vgl. z.B. Dokument ID 7.1.1.2.ac133.E der Fa. PQ Corporation (Valleybrooke Corporate Center, Malvern, PA 19355-1740, U.S.A.)).
    • Beschreibung der bevorzugten Ausführungsform
  • Der Begriff der Nachhaltigkeit wird heute auch in der Wissenschaft teilweise kontrovers diskutiert, so dass es sinnvoll ist, diesen Aspekt je nach Anwendungsgebiet durch bestimmte Nachhaltigkeitsmerkmale zu definieren. Für Waschmittel ergeben sich die zentralen Nachhaltigkeitsmerkmale durch die Ressourcenschonung, die Distribution (CO2-Bilanz), die Anwendung durch den Verbraucher (Dosierung), sowie die Energiebilanz in der Produktion. Überführt in technische Merkmale bedeutet dies, dass es zielführend ist, ein leichtes, kompaktes Waschmittel zu realisieren, das sich in einem kalten Verfahren produzieren lässt. Die Zielsetzung der vorliegenden Erfindung ist daher aus den im folgenden beschriebenen Nachhaltigkeitsmerkmalen herzuleiten.
    • Ressourcenschonung
  • Die bisherigen Darreichungsformen des Waschmittels lassen sich unterscheiden in die Gruppen der Pulver, der Flüssigwaschmittel und der Fertigdosierwaschmittel (wie z.B.
  • Waschmittelpappe und mit Flüssigwaschmittel befüllte Polymerbeutel). In der Zusammensetzung sind Pulver u.a. dadurch charakterisiert, dass ein Anteil der Rezeptur aus Natriumsulfat o.ä. Substanzen besteht, die zur Steigerung der Rieselfähigkeit des Pulvers eingesetzt werden - eine Funktion im Sinne der Waschaktivität haben diese Materialien nicht. Flüssigwaschmittel wiederum verwenden einen nicht unerheblichen Anteil Wasser, was durch die zu erzielende Viskosität, Fließfähigkeit und somit einfache Dosierung zu begründen ist. Die Fertigdosierwaschmittel in Form mit Flüssigwaschmittel befüllter Polymerbeutel weisen meist einen hohen Anteil an Wasser bzw. an Lösungsvermittler (z.B. Propylenglykol, Glycerin) sowie eben das Polymer (z.B. einen Polyvinylalkohol) auf, welche durch einen Auflösungsprozess mit dem Waschwasser in das Gewässer abgeleitet werden, während die Waschmittelpappe zu einem nicht unerheblichen Anteil aus Fettalkoholen o.ä. besteht, die eingesetzt werden, um in der Herstellung über ein Schmelzverfahren die Formung der Pappe zu ermöglichen. Die quantitativen Anteile der jeweiligen nicht-waschaktiven Komponenten sind in Tab. 1 zusammengefasst. Tab.1: Durchschnittliche Anteile nicht-waschaktiver Komponenten in Gew.-%
    Pulver Flüssigwaschmittel Polymerbeutel Waschmittelpappe
    Füllstoff/Rieselstoff (z.B. Na2SO4) 20% - - -
    Wasser - 50% - -
    Lösungsvermittler - - 15% -
    Polymer - - 10% -
    Form stoffe (z.B. Fettalkohole) - - - 50%
  • Demgegenüber sollte die Aufgabe der Ressourcenschonung darin bestehen, ein Waschmittel zu entwickeln, das über einen höchstmöglichen Grad waschaktiver Komponenten verfügt und keine oder nur zu geringem Anteil Zusatzstoffe wie die in Tab. 1 genannten enthält, denn Füllstoffe, Fließstoffe oder Formstoffe sind nicht für die Kernanforderung des Waschens erforderlich.
    • Distribution (CO2-Bilanz)
  • Die CO2-Bilanz, die von den technischen Parametern des jeweiligen Waschmittels abhängig ist, hat die Betrachtung der physikalischen Größen des Volumens und der Masse zur Grundlage. Die Waschmittelvolumina für einen durchschnittlichen Waschgang (Waschmittelladung) unter Verwendung herkömmlicher Waschmittel ergeben sich aus Tab. 2 Tab.2: Durchschnittliche Volumina der Waschmittelformen pro Waschladung
    Pulver Flüssigwaschmittel Polymerbeutel Waschmittelpappe
    Volumen (mL) 80 75 32 25
  • Damit eine niedrige CO2-Bilanz erreicht werden kann, sollte das Volumen pro Waschmittelgang möglichst gering gehalten werden.
    • Anwendung durch den Verbraucher (Dosierung)
  • In der Entwicklung der Waschmittel wurden bereits auch Waschmittelkonzentrate eingeführt. Diese wurden seitens der Konsumenten jedoch nicht akzeptiert, da durch die häufige Überdosierung die Preissetzung pro Waschladung deutlich höher ausfiel. Das bedeutet auch, dass der Anwender offenbar erlernte Verhaltensmuster übernimmt. Durchschnittlich kann von einer Überdosierung von ca. 7% im Bereich der Waschmittelpulver und Flüssigwaschmittel ausgegangen werden. In diesem Hinblick stellen die Applikationsformen der Fertigdosierwaschmittel einen Vorteil dar, da hier die Belastung von Gewässern und Umwelt durch falsche Dosierung weitgehend vermieden werden kann.
    • Energiebilanz in der Produktion
  • Eine vollständige Energiebilanz steht immer im direkten Zusammenhang mit den eingesetzten Edukten. Im Rahmen des Wertschöpfungsschrittes der Produktion kann in die Gruppen der Heißverfahren und der Kaltverfahren unterschieden werden. Es empfiehlt sich, mit Blick auf die Energiebilanz in der Stufe der Produktion des Waschmittels ein Kaltverfahren einzusetzen. Dies ist nur bei der Herstellung der reinen Flüssigwaschmittel weitestgehend gegeben, die allerdings wegen der eingangs erwähnten Abwesenheit z.B. von Zeolithen über eine deutlich schwächere Reinigungsleistung verfügen, da die Einarbeitung fester Komponenten nicht möglich ist. Waschmittelpulver sowie Waschmittelpappe, die die Möglichkeit der Einarbeitung fester Komponenten eröffnet, und die mit Flüssigwaschmittel befüllten Polymerbeutel werden in einem Heißverfahren hergestellt. Dies bedeutet, dass alle derzeit bekannten Waschmittel, die über einen die Waschleistung steigernden Feststoff wie etwa Zeolith verfügen, über ein Heißverfahren hergestellt werden müssen. Die Herstellung von Waschmittelpulvern entsprechend dem Stand der Technik kann auf zwei Weisen erfolgen. Entweder wird ein Hochdrucksprühverfahren verwendet, bei dem zuvor gemischter Slurry aus temperaturbeständigen Bestandteilen eines Waschmittels anhand eines Sprühturms in einem heißen Gegenstrom bei 110 - 130 °C getrocknet wird, woraufhin die Zugabe temperaturempfindlicher Komponenten erfolgt. Dieses Verfahren ist dem Schaubild 1 zu entnehmen. Schaubild 1: Herstellung von Waschmittelpulver (erstes Verfahren)
    Herstellung Slurry Sprühturm Mischung
    Temperatur Raumtemperatur 110-300°C Raumtemperatur
    Aggregate Mischung fest und flüssig (Zweiphasenmischung) fest (Einphasenprodukt) fest (Einphasenprodukt)
    Herstellungsmerkmal Mischung (unter Rührwirkung) aus temperaturbeständigen Bestandteilen des Waschmittels Sprühtrocknung im heißen Gegenstrom (Druck ca. 40-70 bar) Zugabe temperaturempfindlicher Komponenten (z.B. Enzyme, Bleichmittel, Duftstoffe
    Produktmerkmal Brei Pulver Pulver
  • Die zweite Weise der Herstellung von Waschmittelpulvern erfolgt unter Verwendung eines Extruders, in dem bei 80 - 110 °C die Vormischung einer Paste erfolgt, woraufhin zugeschnittene Zylinder in einem Verrunder bei ebenfalls 80 - 110 °C zu Kugeln geformt, werden, woraufhin wie im ersten Verfahren wieder die Zugabe temperaturempfindlicher Komponenten erfolgt. Dieses zweite Verfahren ist dem Schaubild 2 zu entnehmen. Schaubild 2: Herstellung von Waschmittelpulver (zweites Verfahren)
    Herstellung Extrudermischung Verrunder Mischung
    Temperatur 80-110°C 80-110°C Raumtemperatur
    Aggregate Mischung fest und flüssig (Zweiphasenmischung) fest (Einphasenprodukt) fest (Einphasenprodukt)
    Herstellungsmerkmal Vormischung aus temperaturbeständigen Bestandteilen des Waschmittels mittels Extruder Zugeschnittene Zylinder werden zu Kugeln geformt, anschließend Kühlung auf 30°C Zugabe temperaturempfindlicher Komponenten (z.B. Enzyme, Bleichmittel, Duftstoffe
    Produktmerkmal Brei/Paste Pulver Pulver
  • Im Hinblick auf die oben beschriebenen Nachhaltigkeitsmerkmale ergab sich als Zielsetzung der vorliegenden Erfindung die Entwicklung eines hochaktiven Fertigdosierwaschmittels (Nachhaltigkeitsmerkmal der Anwendung durch den Verbraucher), das im Kaltverfahren gefertigt wird (Nachhaltigkeitsmerkmal der Energiebilanz in der Produktion), über einen möglichst hohen Anteil waschaktiver Substanzen (Nachhaltigkeitsmerkmal der Resourcenschonung) bei niedrigen Werten für Masse und Volumen (Nachhaltigkeitsmerkmal der Distribution) verfügt.
  • Erstaunlicherweise konnte dieses Ziel erreicht werden, indem ein Dreiphasen-Vollwaschmitteltuch, bestehend aus
    1. 1. einer flüssigen Waschmittel-Lotion 1 mit einem geringen Anteil nicht-waschaktiver Komponenten
    2. 2. einem eingetragenen Feststoff 2 zur Steigerung der waschaktiven Leistung, sowie
    3. 3. einem hydrophoben Trägermaterial 4, das aus einem Polymer (bestehend aus einem Monomer) in Form einer Endlosfaser besteht
    in einem Kaltverfahren hergestellt werden konnte.
  • Tab. 3 zeigt eine beispielartige in einem ersten Prozessschritt hergestellte Rahmenformulierung 1, die erfolgreich für die Kaltproduktion eines Dreiphasen-Vollwaschmitteltuchs eingesetzt werden kann. Tab.3: Wasseranteil/Zusammensetzung der Lotion des Dreiphasen-Vollwaschmitteltuchs in Gew.-%
    Rohstoff Anteil
    Wasser 10-30%
    Anionische Tenside, nichtionische Tenside, Phosphonate, Komplexbildner, C10-C18-Fettsäuresalze, optische Aufheller, Stabilisatoren (Propylenglykol, Glycerin, Inbulin), Duftstoffe, Konservierungsmittel, Soil-Release-Polymer, pH-Regulatoren und weitere Aktivstoffe (z.B. Farbübertragungsschutz, Hydrotrope, Trübungsmittel, etc.) 70-90%
  • In diese Lotion 1 wird in einem zweiten Prozessschritt ein 1 - 10 Gew.-%iger Feststoffanteil 2 unter Rühren und/oder dispergieren eingearbeitet, sodass eine Dispersion 3 entsteht. Dazu wurde ebenfalls kein Wärmeeintrag vorgenommen. Der enthaltene Feststoff (Zeolithe, Schichtsilikate und deren Derivate) stellt ebenfalls eine Komponente mit Waschaktivität dar.
  • In einem dritten Prozessschritt wird dann die so hergestellte Dispersion 3 auf ein Trägermaterial 4 aufgebracht. Die Verfahrensbeschreibung zur Herstellung des erfindungsgemässen Dreiphasen-Vollwaschmitteltuchs ist dem Schaubild 3 zu entnehmen und wird im folgenden näher erläutert. Schaubild 3: Herstellung des Dreiphasen-Vollwaschmitteltuchs (Angaben in Gew.-%)
    Herstellung Lotion Dispersion Befeuchtung
    Temperatur Raumtemperatur Raumtemperatur Raumtemperatur
    Aggregate Flüssige Lotion (Einphasenprodukt) Zugabe festes Additiv (z.B. Zeolith, Schichtsilikate, oder deren Derivate) in flüssiger Lotion (Zweiphasenprodukt) Trägermaterial (z.B. Polypropylen aus Endlosfaser) wird mit Dispersion befeuchtet (Dreiphasenprodukt)
    Herstellungsmerkmal exotherme Verseifung Verwendung eines Dispergators Anlage zur Befeuchtung, Zuschnitt und Faltung der Dreiphasenwaschmitteltücher
    Produktmerkmal Lotion mit Wasseranteil von ca. 25% Lotion mit Wasseranteil von ca. 25% mit ca. 5% Feststoffanteil Lotion mit Wasseranteil von ca. 25% mit ca. 5% Feststoffanteil auf festem Substrat
  • Wie zu sehen, kann das Verfahren durchgängig bei Raumtemperatur durchgeführt werden. Zunächst wird eine flüssige Waschmittel-Lotion 1 mit exotherm verseiften Bestandteilen und einem Wasseranteil von ca. 25 Gew.-% hergestellt, wobei der Wasseranteil auch geringer oder höher sein und allgemein 10 - 30 Gew.-% betragen kann.
  • Daraufhin werden dieser Lotion 1 unter Verwendung eines Dispergators feste Additive 2 wie z.B. Zeolithe, Schichtsilikate etc. beigegeben, sodass die Dispersion 3 entsteht, wobei der Feststoffanteil der Dispersion 3 bei 5 Gew.-%, liegt, wobei der Feststoffanteil auch geringer oder höher sein und allgemein 1 - 10 Gew.-% betragen kann. Dabei ist allerdings zu beachten, dass einerseits Feststoffe wie Zeolithe (bzw. Schichtsilikate und deren Derivate) eine durchschnittliche Partikelgröße haben, die sich mit dem Einrühren in eine flüssige Lotion durch Agglomeration vergrößert, dass aber andererseits die Dispersion (Feststoff in flüssiger Phase) in einem weiteren Schritt durch Leitungen einer Befeuchtungsvorrichtung wie z.B. einer Befeuchtungsstange 5 auf das Trägermaterial 4 wie z.B. Polypropylen oder Polyethylen aufzubringen (siehe unten) ist, wobei der Durchmesser 6 im Falle runder Öffnungen bzw. die Spaltbreite 6 (d.h. in transversaler Richtung) bei länglichen Öffnungen möglichst gering gehalten werden sollte, um durch die Pumpenleistung einen guten Übertrag zu erzielen - das führt jedoch aufgrund der Agglomeration der Zeolithe zu einer Verstopfung der Öffnungen, so dass eine Serienproduktion zunächst nicht möglich erscheint. Deshalb werden auch bei der Herstellung von Feuchttüchern nach dem Stand der Technik keine sich agglomerierenden Feststoffe eingesetzt. (Bei der Herstellung gewöhnlicher Pulverwaschmittel, wo die Zeolithe werden durch Tenside benetzt werden, stellt sich dieses Problem nicht.)
  • Erfindungsgemäß wurde das obige Problem der einer schmalen Öffnungs-Spaltbreite 6 entgegenstehenden Agglomeration der Zeolithe gelöst, indem zunächst die Kinetik der Agglomeration physikalisch beeinflusst wurde: Zum einen wurde erstmals ein Dispergator eingesetzt, der die Partikel 2 in feiner Form innerhalb der Lotion 1 verteilt. Die so entstehende feine Verteilung in der Dispersion 3 wurde zusätzlich unterstützt durch den Einsatz möglichst kleiner Partikel. Als entscheidend für die Herstellung des erfindungsgemäßen Dreiphasen-Vollwaschmitteltuchs zeigte sich das Verhältnis der Größe der Partikel 2 zum Durchmesser 6 einer runden Öffnung bzw. zur Spaltbreite 6 einer länglichen Öffnung der Befeuchtungsstange 5. Untersuchungen ergaben ein vorteilhaftes Verhältnis im Bereich zwischen 5 * 10-4 : 1 und 15 * 10-4 : 1 (z.B. mit einer durchschnittlichen Größe der Partikel 2 zwischen 1 µm und 3 µm bei einem Durchmesser bzw. einer Spaltbreite 6 der Öffnungen der Befeuchtungsstange 5 von 2 mm), wobei ein besonders vorteilhaftes Verhältnis bei 8,5 * 10-4 : 1 lag (z.B. mit einer durchschnittlichen Größe der Partikel 2 von 1,7 µm bei einem Durchmesser bzw. einer Spaltbreite 6 der Öffnungen der Befeuchtungsstange 5 von 2 mm).
  • Nach der Beigabe der Feststoffe 2 weist die Dispersion 3 einen Feststoffanteil von 1 - 10 Gew.-%, also z.B. einen Feststoffanteil von 5 Gew.-%, auf. In einem dritten Schritt wird diese Dispersion in einer Befeuchtungsanlage 5 auf ein Trägermaterial aufgebracht, das daraufhin gefaltet und geschnitten wird.
  • Für das Trägermaterial 4 erwies sich ein hydrophobes Material in Form einer Endlosfaser als zielführend. Besonders hervorzuheben sind hier Polypropylen und Polyethylen.
  • Diese Materialien können in Form einer Endlosfaser verarbeitet werden, wodurch die Aufgabe, keine Polymere in das Grundwasser gelangen zu lassen, erfüllt ist (keine Auflösung, keine Mikropartikel). Das Trägermaterial erfüllt darüber hinaus aufgrund der nach dem Waschen durch den Anwender erfolgenden Entnahme desselben die Kriterien der Zuführung des Trägermaterials in den Kunststoff-/Verpackungsmüll (Bsp. Grüner Punkt). Somit kann dieser nicht-waschaktive Anteil - im Gegensatz z.B. zum Polymerbeutel bei Fertigdosier-Flüssigwaschmitteln - vollständig in den Wertstoffzyklus zurückgeführt werden.
  • Die Produktdefinition des Dreiphasen-Vollwaschmitteltuchs unter Berücksichtigung der oben besprochenen Nachhaltigkeitsmerkmale entspricht der Zusammensetzung nach Tab. 4, die sich besonders für die Herstellung eignet. Tab.4: Zusammensetzung eines hochaktiven Dreiphasen-Vollwaschmitteltuchs (Gew.-%)
    Merkmal Dimension
    Trägermaterial 100gsm Polypropylenfaser (endlos)
    Tuchmaß 220x250mm
    Lotion 10-30% Wasser
    Feststoffanteil 5%
    Menge Dispersion/Suspension pro Tuch 23g
  • Im Vergleich zu den bisher bestehenden Waschmittel-Produktformen ergeben sich die Gegenüberstellungen der nicht-waschaktiven Komponenten, die im Rahmen der Anwendung der Umwelt (über das Waschwasser) zugeführt werden, bzw. der Massen, nach Tab. 5 bzw. 6. Tab.5: Durchschnittliche Zugabe nicht-waschaktiver Komponenten in Gew.-%
    Pulver Flüssig Beutel Waschpappe Dreiphasentuch
    Füllstoff/Rieselstoff (z.B. Na2SO4) 20% - - - -
    Wasser - 50% - - 10-30%
    Lösungsvermittler - - 15% - -
    Polymer - - 10% - (Wertstoffzyklus)
    Form stoffe (z.B. Fettalkohole) - - - 50% -
    Summe nicht-waschaktiver Komponenten 20% 50% 25% 50% 10-30%
    Tab.6: Durchschnittliche Masse der Waschmittelformen pro Waschladung
    Pulver Flüssig Beutel Waschpappe Dreiphasentuch
    Masse (g) 80 75 37,5 25 28,5
  • Die daraus abgeleitete Ressourcenverwendung von nicht-waschaktiven Substanzen nach Applikationsform ergibt sich kumulativ nach Tab. 7. Tab.7: kumulierter Ressourceneinsatz nicht-waschaktiver Komponenten
    Pulver Flüssig Beutel Waschpappe Dreiphasentuch
    Masse (g) 16 37,5 9,4 12,5 5,7
    Vergleich normiert 2,81 6,58 1,65 2,19 1,0
  • Die Kaltherstellung des Dreiphasen-Vollwaschmitteltuchs sowie die Vermeidung einer Überdosierung sind durch die vorgegebene Portionierung gegeben. Damit konnten alle Zielsetzungen erreicht in puncto Nachhaltigkeit werden.

Claims (14)

  1. Verfahren zur Herstellung eines Dreiphasen-Vollwaschmitteltuchs, wobei eine Dispersion (3) auf ein bei Raumtemperatur festes Trägermaterial (4) aufgebracht wird, gekennzeichnet durch die folgenden Schritte:
    (a) Bereitstellen einer flüssigen Waschmittel-Lotion (1) mit exotherm verseiften Bestandteilen und einem Wasseranteil von 10 - 30 Gew.-%;
    (b) Zugeben von festen waschaktiven Additiven (2) zur Flüssigwaschmittel-Lotion (1) mittels
    eines Dispergators, sodass die Dispersion (3) mit einem Feststoffanteil von 1 - 10 Gew.-% entsteht;
    (c) Aufbringen der Dispersion (3) auf das Trägermaterial (4) mittels einer Befeuchtungsvorrichtung (5), sodass das Trägermaterial (4) die Dispersion (3) statistisch fixiert;
    wobei die Schritte (a) - (c) bei Raumtemperatur erfolgen, wobei das Verhältnis der durchschnittlichen Partikelgröße der festen Additive (2) zum Durchmesser bzw. zur Spaltbreite (6) der Öffnungen der Befeuchtungsvorrichtung (5) zwischen 5 * 10-4 : 1 und 15 * 10-4 : 1 liegt, wobei die festen waschaktiven Additive (2) Zeolithe und/oder Schichtsilikate sind und wobei das feste Trägermaterial (4) dem Wertstoffzyklus entnommen ist.
  2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Wasseranteil der flüssigen Waschmittel-Lotion (1) ca. 25 Gew.-% beträgt.
  3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Feststoffanteil der Dispersion (3) ca. 5 Gew.-% beträgt.
  4. Verfahren nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Verhältnis der durchschnittlichen Partikelgröße der festen Additive (2) zum Durchmesser bzw. zur Spaltbreite (6) der Öffnungen der Befeuchtungsvorrichtung (5) ca. 8,5 * 10-4 : 1 beträgt.
  5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die durchschnittliche Partikelgröße ca. 1,7 µm und die Spaltbreite (6) 2 mm beträgt.
  6. Verfahren nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Trägermaterial (4) aus einer hydrophoben Endlosfaser besteht.
  7. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass das Trägermaterial (4) aus Polypropylen oder Polyethylen besteht.
  8. Dreiphasen-Vollwaschmitteltuch, umfassend ein bei Raumtemperatur festes Trägermaterial (4), auf das eine aus einer flüssigen Waschmittel-Lotion (1) und festen waschaktiven Additiven (2) bestehende Dispersion (3) aufgebracht wurde, dadurch gekennzeichnet, dass die Lotion (1) exotherm verseifte Bestandteile enthält und einen Wasseranteil von 10 - 30 Gew.-% aufweist, dass der Feststoffanteil der Dispersion (3) 1 - 10 Gew.-% beträgt, dass die durchschnittliche Partikelgröße der festen waschaktiven Additive (2) zwischen1 µm und 3 µm beträgt, dass die festen waschaktiven Additive (2) Zeolithe und/oder Schichtsilikate sind und dass das feste Trägermaterial (4) dem Wertstoffzyklus entnommen ist.
  9. Dreiphasen-Vollwaschmitteltuch nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass der Wasseranteil der flüssigen Waschmittel-Lotion (1) ca. 25 Gew.-% beträgt.
  10. Dreiphasen-Vollwaschmitteltuch nach einem der Ansprüche 8 - 9, dadurch gekennzeichnet, dass der Feststoffanteil der Dispersion (3) ca. 5 Gew.-% beträgt.
  11. Dreiphasen-Vollwaschmitteltuch nach einem der Ansprüche 8 - 10, dadurch gekennzeichnet, dass die durchschnittliche Partikelgröße der festen Additive (2) 1,7 µm beträgt.
  12. Dreiphasen-Vollwaschmitteltuch nach einem der Ansprüche 8 - 11, dadurch gekennzeichnet, dass das Trägermaterial (4) aus einer hydrophoben Endlosfaser besteht.
  13. Dreiphasen-Vollwaschmitteltuch nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass das Trägermaterial (4) aus Polypropylen oder Polyethylen besteht.
  14. System aus einem Tuch und einer Befeuchtungsvorrichtung (5) mit Öffnungen für den Durchtritt einer Dispersion, worin die Befeuchtungsvorrichtung (5) dazu geeignet ist, eine aus einer flüssigen Waschmittel-Lotion (1) und festen waschaktiven Additiven (2) bestehende Dispersion (3) auf ein Trägermaterial (4) des Tuchs aufzubringen, dadurch gekennzeichnet, dass die Lotion (1) exotherm verseifte Bestandteile enthält und einen Wasseranteil von 10 - 30 Gew.-% aufweist, dass der Feststoffanteil der Dispersion (3) 1 - 10 Gew.-% beträgt, dass das Verhältnis der durchschnittlichen Partikelgröße der festen waschaktiven Additive (2) zum Durchmesser bzw. zur Spaltbreite (6) der Öffnungen der Befeuchtungsvorrichtung (5) zwischen 5 * 10-4 : 1 und 15 * 10-4 : 1 liegt, die festen waschaktiven Additive (2) Zeolithe und/oder Schichtsilikate sind und dass das feste Trägermaterial (4) dem Wertstoffzyklus entnommen ist.
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