Patentanmeldung
Vermeidung der Serumbildung bei Lagerung pastenförmiger Zubereitungen
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Vermeidung der Separation stabiler pastöser Zubereitungen, die in Verpackungen vorliegen, sowie Angebotsformen, die problemlos, d.h. ohne Separationserscheinungen, lagerbar sind.
Ein häufig beobachtetes Problem bei der Lagerung pastöser Zubereitungen besteht darin, dass sich im Laufe der Zeit eine Viskositätsveränderung innerhalb der Zubereitung einstellt. Oft macht sich diese Veränderung dadurch bemerkbar, dass ein Teil der pastenförmigen Zubereitung auf Grund von Viskositätsverringerung in wesentlich dünnflüssigerer Form vorliegt, als die übrige Zubereitung. Die bei der Separation meist entstehende dünnflüssige Phase ist in der anwendungstechnischen Praxis ungewünscht.
Besonders nachteilig macht sich nämlich der Vorgang der Separation bemerkbar, wenn damit eine Verschiebung der anwendungstechnischen Eigenschaften einhergeht. Beispielsweise kommt es bei der ersten Anwendung von in Tuben abgefüllten Klebstoffen des öfteren vor, dass zunächst der dünnflüssige, separierte Teil des Klebstoffs auf die zu verklebenden Oberflächen aufgetragen wird. Auf Grund der qualitativen Mängel des separierten Teils kann es dann zu Reklamationen wegen fehlender Klebekraft oder anderer anwendungstechnischer Mängel kommen.
Ähnliche Beobachtungen kann man auch in anderen Anwendungsgebieten machen. Beispielsweise kann die Separation in Haarfärbepasten zu einer verringerten oder veränderten Wirkung des dünnflüssigeren Teils der Zubereitung führen.
In der bisherigen Praxis wurde dieser Stabilitäts-Nachteil mangels Lösung in Kauf genommen. Um Nachteilen für den Verbraucher vorzubeugen, wird in einigen Fällen, beispielsweise bei einigen Haarfärbepasten, in der Produktbeschreibung empfohlen, bei der erstmaligen Anwendung, den zuerst aus der Tube austretenden Teil der Zubereitung zu verwerfen.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung war es, eine einfache Lösung für diese unbefriedigende Situation zu erarbeiten. Insbesondere sollten ein Abfüllverfahren und Angebotsformen entwickelt werden, die auf einfache Weise dazu führen sollen, dass die Separation von pastenförmigen Zubereitungen verhindert wird.
Demzufolge besteht die vorliegende Erfindung in einem Verfahren zur Vermeidung der Separation stabiler pastöser Zubereitungen, die in Verpackungen vorliegen, bei dem a) die genannte Verpackung vor oder während des Befüllens mit einem Gas beaufschlagt wird und b) das genannte Gas zumindest teilweise in der genannten Zubereitung aufgenommen wird.
Als pastöse Zubereitung versteht die vorliegende Erfindung Zubereitungen, die Extrusionswerte von 100 g/min, bis 5000 g/min aufweisen. Besonders bevorzugt handelt es sich bei den Zubereitungen um die Formulierung von festen Teilchen in flüssiger Matrix. Die Bestimmung der Extrusionswerte erfolgt beispielsweise in Anlehnung an die standardisierten Methoden ISO 9048, DIN EN 29048. Bei diesen Methoden wird die Zubereitung in ein Extrusionsrohr gefüllt und die Extrusion unter Standardbedingungen und einem Druck von etwa 200 kPa durchgeführt. Dabei wird die Menge an extrudiertem Produkt bestimmt. Die Extrusionsrate ergibt sich aus folgender Formel:
Extrusionsrate [mL/min] = Menge an extrudiertem Produkt pro Zeit
Das erfindungsgemäße Verfahren führt zu besonders hervorzuhebenden Verbesserungen, wenn der Auslass der genannten Verpackungen im Vergleich zu
dem Teil der Verpackung an den sich der Auslass anschließt, deutlich verjüngt ist. Beispielsweise wurde festgestellt, dass sich die Vorteile des erfindungsgemäßen Verfahren besonders bemerkbar machen, wenn der Auslass im Vergleich zu der sich direkt an den Auslass anschließenden Verpackung in Form eines engeren Schraubgewindes vorliegt.
Darüber hinaus liegt eine weitere bevorzugte Ausführungsform des Verfahrens vor, wenn die genannte Verpackung beim Befüllen mit dem Auslass nach unten angeordnet ist. In der Praxis sammelt sich dann meist der dünnflüssigere Teil der pastenförmigen Zubereitung in dem Kanal des engeren Auslasses. Das führt dazu, dass die zunächst aus der Verpackung applizierte Menge in der Regel von anderer Qualität ist, als die übrige Zubereitung. Mängel in der Anwendung und Reklamationen sind deshalb oft vorhersehbar.
Es ist ebenfalls bevorzugt, wenn bei Ausübung des erfindungsgemäßen Vefahrens der Auslass der Verpackung aus Kunststoffmaterial, vorzugsweise aus Polyethylen, Polyamid, PET, PVC oder Polypropylen, geformt ist.
In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens werden die abgefüllten pastenförmigen Zubereitungen in den genannten Verpackungen bis zu einem halben, vorzugsweise bis zu einem ganzen und besonders bevorzugt mehr als ein ganzes Jahr gelagert, ohne dass Separationserscheinungen auftreten. Das ist besonders wichtig, weil in der industriellen Praxis die abgefüllten Produkte in den seltensten Fällen direkt an den Verbraucher ausgeliefert werden. Meist werden die genannten Produkte zwischengelagert und/oder stehen auch noch in Supermärkten oder vergleichbaren Einrichtungen längere Zeit, bevor sie erstmals geöffnet und der Anwendung zugeführt werden.
Das in dem erfindungsgemäßen Verfahren zu verwendende Gas wird vorzugsweise so gewählt, dass es sich in der genannten Zubereitung zumindest teilweise löst und/oder mit einer der in der Zubereitung enthaltenen Komponenten eine Reaktion eingeht.
Dabei ist es besonders vorteilhaft, wenn das genannte Gas ausgewählt ist aus CO2, Butan, Pentan oder Methylal.
Je nach Rezeptur kann es allerdings sein, dass die Auswahl des Gases für die Unterdrückung der Separationseigenschaften von Bedeutung ist. In diesem Fall empfiehlt es sich die in Frage kommenden Gase in dem erfindungsgemäßen Verfahren zu untersuchen und ihre Wirkung auf das Separationsverhalten zu vergleichen. Wenn beispielsweise im Rahmen des erfindungsgemäßen Verfahrens Klebstoffe auf Basis silanterminierter Polymere abgefüllt werden kommt als das zu verwendende Gas besonders bevorzugt CO2ZUm Einsatz, handelt es sich hingegen um NCO-haltige Systeme, ist Pentan als erfindungsgemäß zu verwendendes Gas besonders zu bevorzugen.
Das erfindungsgemäße Verfahren wird vorzugsweise angewandt auf Abfüllprozesse von pastösen Zubereitungen, bei denen beim Abfüllen die pastöse Zubereitung über ein Rohr oder einen rohrähnlichen Hohlkörper in die Verpackung eingebracht wird. Dabei ist es besonders bevorzugt, wenn das Rohr beim Abfüllen zu mehr als zwei Drittel in die Verpackung eingeführt wird.
In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens wird das erfindungsgemäß zu verwendende Gas über ein Rohr oder einen rohrähnlichen Hohlkörper in die Verpackung eingebracht. Dabei ist es ähnlich wie bei der Abfüllung der Zubereitung besonders bevorzugt, wenn das Rohr beim Abfüllen zu mehr als zwei Drittel in die Verpackung eingeführt wird. Insbesondere ist es bevorzugt, wenn das Rohr bis dorthin reicht, wo sich der Auslass an den Rest der Verpackung anschließt.
Eine weitere bevorzugt Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens lässt sich verwirklichen, indem man das genannte Rohr oder den rohrähnlichen Hohlkörper für die Applikation des Gases in oder um oder neben einem für die Applikation des pastenförmigen Produktes zu verwendenden Rohr oder rohrähnlichen Hohlkörper anordnet. Vorteil dieser Verfahrensweise ist, dass bei
Durchführung des meist automatisierten Abfüllprozesses gleichzeitig das Rohr für die Produkt- als auch Gaszufuhr in die zu beschickende Verpackung eingeführt werden müssen. In der Regel ist mit einer derartigen Vorgehensweise auch eine Beschleunigung des Abfüllprozesses verbunden: man spart einen zusätzlichen Verfahrensschritt für das Einbringen des Produktrohrs ein.
Im Rahmen des erfindungsgemäßen Verfahrens kann es von Fall zu Fall jedoch auch bevorzugt sein, das für die Gaszufuhr vorgesehene Rohr oder den rohrähnlichen Hohlkörper unabhängig von einem für die Zufuhr der pastenförmigen Zubereitung vorgesehenen Rohr oder rohrähnlichen Hohlkörper anzuordnen und vorzugsweise das genannte Gas in einem getrennten Schritt in die Verpackung einzubringen.
Wie bereits weiter oben angedeutet wird der Abfüllvorgang im Rahmen des erfindungsgemäßen Verfahrens vorzugsweise in einem üblichen Rundläufer vorgenommen. Dabei ist es besonders bevorzugt, wenn pro Minute 5 bis 30, vorzugsweise 10 bis 20 Verpackungen abgefüllt werden.
Ein weiterer Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist eine Angebotsform, umfassend a) eine Verpackung, deren Auslass im Vergleich zu dem Teil der Verpackung an den sich der Auslass anschließt, deutlich verjüngt ist, beispielsweise in Form eines im Vergleich zur Verpackung engeren Schraubgewindes, und b) eine in der Verpackung enthaltene pastöse Zubereitung, wobei i) die genannte Zubereitung nach Abfüllvorgang und Lagerung den Innenraum des genannten Auslasses weitgehend ausfüllt und ii) der in dem Auslass befindliche Teil der genannten Zubereitung dieselbe
Viskosität aufweist wie der übrige Teil der Zubereitung.
In einer bevorzugten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Angebotsform liegt in der genannten Zubereitung, insbesondere in dem im Auslass befindlichen Teil der genannten Zubereitung, ein gemäß dem erfindungsgemäßen Verfahren
zu verwendendes Gas in zumindest teilweise gelöster und/oder mit einer der in der Zubereitung enthaltenen Komponenten abreagierter Form vor.
Dabei ist es besonders vorteilhaft, wenn das genannte Gas ausgewählt ist aus CO2, Butan, Pentan oder Methylal.
Je nach Rezeptur kann es allerdings sein, dass die Auswahl des Gases für die Unterdrückung der Separationseigenschaften von Bedeutung ist. Das weiter oben in diesem Zusammenhang für das erfindungsgemäße Verfahren Gesagte gilt für den Erfindungsgegenstand der Angebotsform entsprechend.
In einer weiteren bevorzugten erfindungsgemäßen Angebotsform ist der Auslaß der genannten Verpackung aus Kunststoffmaterial, besonders bevorzugt aus Polyethylen, Polyamid, PET, PVC oder Polypropylen, geformt.
Es liegt außerdem eine bevorzugte Form der erfindungsgemäßen Angebotsform vor, wenn die genannte Zubereitung im wesentlichen wasserfrei ist. Dabei ist unter „im wesentlichen wasserfrei" zu verstehen, dass der Wasseranteil bezogen auf die gesamte Zubereitung kleiner als 1 Gew.%, besonders bevorzugt kleiner als 0,5 Gew.% und ganz besonders bevorzugt kleiner als 0,1 Gew.% ist.
Beispiele
In Zusammenhang mit der vorliegenden Erfindung wurden drei Rezepturen auf die Anwendbarkeit der Erfindung untersucht.
Zur Herstellung der Rezepturen wurde zunächst eine Paste aus den Bestandteilen Alkylsäuresulfonester, Chlorparaffin, PVC-Pulver und Pigmenten zusammengerührt. Die jeweiligen Mengen sind in Tabelle 1 enthalten. Diese Paste wurde auf 70 0C aufgeheizt. Nach dem Abkühlen auf 40 0C wurde unter Rühren ein Prepolymer in den Mengen gemäß Tabelle 1 zugegeben. Danach erfolgte die Zugabe der weiteren Bestandteile gemäß Tabelle 1. Anschließend wurde bei einem Druck von 30 mbar entgast.
Tabelle 1 : Beispielrezepturen zur Überprüfung des Verfahrens
* Das verwendete PU-Prepolymer wurde hergestellt aus
- 62 Gew.% Polypropylenglycol
- 24 Gew.% Polyetherpolyol und
- 15 Gew.% technischem Diphenylmethan-4, 4'- diisocyanat (MDI)
**es wurde Dihydroxypolydimethylsiloxan mit einer Viskosität von 350 Pas eingesetzt.
Mit den gemäß Tabelle 1 zusammengestellten pastenförmigen Zubereitungen wurden in einem Verfahren nach dem Stand der Technik über ein Rohr je zwei Verpackungs-Tuben gefüllt und verschlossen. Beim Befüllvorgang waren die
Tuben mit verschlossenem Schraubverschluss nach unten angeordnet. Die Befüllung erfolgte nicht über den Auslass der Tube, sondern über eine nach oben zeigende Öffnung der Tube, die nach Abschluss des Befüllvorgangs in üblicher Weise verschlossen wurde.
Mit denselben pastenförmigen Zubereitungen gemäß Tabelle 1 wurden in einem erfindungsgemäß abgeänderten Verfahren ebenfalls Verpackungs-Tuben gefüllt und verschlossen. Der einzige Unterschied zum ersten Verfahren bestand darin, dass bei der Anwendung des zweiten Verfahrens vor dem Befüllen der Tuben mit Paste die Tuben jeweils etwa 30 Sekunden mit Kohlendioxid ausgeblasen wurden. Die Zuführung von Kohlendioxid erfolgte dabei über ein Rohr, das hierfür bis auf die Höhe des Schraubverschlusses in die Tuben eingeführt wurde. Nach anschließender Befüllung mit den gemäß Tabelle 1 zusammengestellten Pasten wurden auch diese Tuben wie oben verschlossen.
Alle so befüllten Tuben wurden über einen Zeitraum von 8 Wochen mit dem Schraubverschluss nach unten bei Raumtemperatur gelagert.
Danach wurde aus jeder Tube jeweils ein etwa 10 cm langer Pastenstrang auf einen DIN A4 Papierbogen aufgetragen. Danach erfolgte die visuelle Bewertung der dementsprechend vorliegenden Pastenstränge. Die Ergebnisse sind in Tabelle 2 zusammengefasst.
Tabelle 2: Visuelle Bewertung der versuchsgemäß hergestellten Pastenstränge
Wie die dargelegten Beispiele zeigen, kann die bei der Lagerung pastenförmiger Zubereitungen auftretende Separation dünnflüssiger Teile durch das erfindungsgemäße Verfahren verhindert werden.