[0001] Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von Kapseln aus
einer polymeren Matrix, die so erhaltenen Kapseln und deren Verwendung sowie flüssige
Wasch- oder Reinigungsmittel umfassend entsprechende Kapseln.
[0002] Polymere oder partikuläre Wirkstoffe unterschiedlichster chemischer Natur spielen
in modernen Waschmitteln eine immer größere Rolle. Hierbei handelt es sich häufig
um Polymere, die die Reinigungsleistung eines Waschmittels erhöhen oder die einen
Pflegeeffekt entfalten. Beispiele für solche Wirkstoffe sind beispielsweise Soil-Repellent
Polymere, Vergrauungsinhibitoren, Verstärker der Primärwaschkraft, Softener oder Antiknitter-Wirkstoffe.
Partikuläre Wirkstoffe, welche im Stand der Technik als Bestandteil von Waschmitteln
beschrieben sind, sind beispielsweise Mikrokapseln oder Mikropartikel (zum Beispiel
Bentonite zur Weichpflege).
[0003] Bei der Formulierung von flüssigen Wasch- oder Reinigungsmitteln tritt häufig das
Problem auf, das entsprechende polymere oder partikuläre Wirkstoffe in der Flüssigmatrix
nicht löslich sind, oder aber auch nicht löslich sein sollen. Die Formulierung klarer
und ästhetisch ansprechender opaker Produkte ist damit in vielen Fällen nicht möglich.
Zudem kann es bei der Einarbeitung bestimmter Wirkstoffe in flüssige Wasch- und Reinigungsmittel
zu Unverträglichkeiten zwischen den einzelnen Wirkstoffkomponenten kommen. Dies kann
zu unerwünschten Verfärbungen, Agglomerationen, Geruchsproblemen oder auch Zerstörungen
der waschaktiven Wirkstoffe führen.
[0004] Eine Dispergierung der polymeren oder partikulären Wirkstoffe als Feststoff in flüssigen
Waschoder Reinigungsmitteln wäre zwar möglich, führt aber in vielen Fällen zu einem
wenig ästhetischen Produkt, da hier häufig der Wirkstoff in Form unregelmäßig geformter
Partikel, als Flocken oder Niederschlag dispergiert ist. Zudem kann es passieren,
dass sich der Wirkstoff teilweise löst und auf diese Weise zu einer Phasentrennung
des Flüssigproduktes führt. Der Verbraucher verlangt jedoch flüssige Wasch- oder Reinigungsmittel,
die auch nach Lagerung und Transport zum Zeitpunkt der Anwendung optisch ansprechend
aussehen und auch optimal ihre Wirkung entfalten. Dies bedingt, dass sich die Inhaltsstoffe
des flüssigen Wasch- und Reinigungsmittels zuvor weder abgesetzt, zersetzt oder verflüchtigt
haben.
[0005] Die Herstellung wirkstoffbeladener Kapseln ist beispielsweise in
WO 2006/034758 A1 beschrieben. Hier wird eine Lösung aus dem polymeren Matrixmaterial hergestellt.
In diese Lösung wird insbesondere ein Enzym als Wirkstoff eingebracht. Anschließend
erfolgt die Vernetzung des Polymers in einem Härtebad, wodurch es zur Ausbildung der
wirkstoffbeladenen polymeren Matrix kommt.
[0006] Matrixkapseln mit aktiven Inhaltsstoffen sind auch in
WO 2007/017070 A1 beschrieben. Die Matrix umfasst Aluminiumsilikat und eine Kieselsäure, so dass sie
sich im Waschprogram rückstandsfrei auflöst.
[0007] Ein solches, aus dem Stand der Technik bekanntes Verfahren ist anwendbar, solange
der Wirkstoff die Viskosität der Polymer-Wirkstoff-Mischung nicht zu stark erhört,
sodass die erhaltene Polymer-Wirkstoff-Mischung prozessierbar bleibt. Unter anderem
dadurch ist die zu erreichende Wirkstoffkonzentration in den Kapseln eingeschränkt.
[0008] Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht daher in der Bereitstellung eines
Verfahrens zur Herstellung von Kapseln aus einer polymeren Matrix und einem Wirkstoff,
welche größere Mengen eines Wirkstoffes enthalten, als dies mit den im Stand der Technik
beschriebenen Verfahren möglich ist. Diese Kapseln können dann in ein Flüssigwaschmittel
eingebracht werden, das in ästhetisch ansprechender und für den Verbraucher erkennbarer
Form die Kapseln und damit den Wirkstoff aufweist.
[0009] Überraschenderweise wurde gefunden, dass die Aufgabe gelöst wird, indem eine Lösung
eines Polymers mit einer Lösung oder Suspension, welche den Wirkstoff umfasst, in
Kontakt gebracht wird. In einer ersten Ausführungsform betrifft die vorliegende Erfindung
daher ein Verfahren zur Herstellung von Kapseln aus einer polymeren Matrix und einem
Wirkstoff, welches die folgenden Schritte umfasst:
- a) Bereitstellen einer fließfähigen Lösung wenigstens eines Polymers,
- b) Bereitstellen einer Lösung oder Suspension des wenigstens einen Wirkstoffs,
- c) In-Kontakt bringen der Lösung aus Schritt a) mit der Suspension aus Schritt b)
und
- d) Vernetzen des Polymers.
[0010] Eine Suspension ist dabei ein heterogenes Stoffgemisch aus einer Flüssigkeit und
darin fein verteilten Festkörpern (vorliegend dem wenigstens einen Wirkstoff), die
in der Flüssigkeit (Suspendiermittel) aufgeschlämmt und in der Schwebe gehalten werden.
Suspensionen in Wasser bezeichnet man häufig auch als Aufschlämmung oder (aus dem
Englischen) Slurry
[0011] Überraschenderweise hat sich gezeigt, dass mit dem erfindungsgemäßen Verfahren Kapseln
aus einer polymeren Matrix und einem Wirkstoff hergestellt werden können, welche einen
hohen Wirkstoffgehalt aufweisen.
[0012] Ein hoher Wirkstoffgehalt zeigt sich in dem Massenverhältnis von Matrix zu Wirkstoff.
Das Massenverhältnis von Matrix zu Wirkstoff, welches mit dem erfindungsgemäßen Verfahren
ermöglicht werden kann, beträgt 1:1 bis 1:60 insbesondere 1:3 bis 1:50, besonders
bevorzugt 1:5 bis 1:40. Mit dem erfindungsgemäßen Verfahren ist es somit möglich Kapseln
herzustellen, die einen höheren Anteil an Wirkstoff im Verhältnis zur Matrix aufweisen,
oder wenigstens Matrix und Wirkstoff im selben Anteil umfassen. Das Massenverhältnis
bezieht sich erfindungsgemäß auf die Trockenmasse der Matrix und des Wirkstoffes.
Der Gewichtsanteil, der sich durch gegebenenfalls enthaltene Lösungsmittel ergibt,
wird nicht berücksichtigt.
[0013] Die Kapseln umfassen erfindungsgemäß eine polymere Matrix. Ist in der vorliegenden
Anmeldung von Matrix die Rede, so ist hierunter das vernetzte polymere Material zu
verstehen, aus welchem die Matrix besteht. Der Begriff Polymer beschreibt das Material
der Matrix, jedoch im unvernetzten Zustand.
[0014] Erfindungsgemäß wird in einem ersten Schritt zunächst eine fließfähige Lösung eines
Polymers bereitgestellt. Wenigstens ein Polymer wird hierfür in einem geeigneten Lösungsmittel
gelöst. Vorzugsweise handelt es sich um eine 0,5 bis 10 %-ige Polymerlösung, bevorzugt
um eine 0,5 bis 5 %-ige Lösung, besonders bevorzugt um eine 1 bis 2 %-ige Lösung.
Dabei bedeutet eine 1 %-ige Lösung, dass bezogen auf 100 Gew.-% der Lösung 1 Gew.-%
des wenigstens einen Polymers enthalten ist.
[0015] Erfindungsgemäß kann die Polymermatrix ein Polymer umfassen und insbesondere daraus
bestehen. Es ist erfindungsgemäß jedoch ebenfalls möglich, dass eine Mischung aus
zwei oder mehreren Polymeren zur Herstellung der fließfähigen Lösung in Schritt a)
des erfindungsgemäßen Verfahrens eingesetzt werden, sodass die polymere Matrix mehrere
Polymere umfasst, oder daraus besteht. Dabei kann das wenigstens eine Polymer wenigstens
ein natürliches und/oder wenigstens ein synthetisches Polymer sein. Bevorzugt umfasst
das Polymer wenigstens ein natürliches Polymer, insbesondere umfasst es ein natürliches
Polymer und besonders bevorzugt ist das Polymer ein natürliches Polymer. Das natürliche
Polymer kann beispielsweise Carrageenan, Alginat, Pektin, Guar, Gelatine und/oder
Gelan Gum sein.
[0016] Alginat ist ein natürlich vorkommendes Salz der Alginsäure und kommt in allen Braunalgen
(Phaeophycea) als Zellbestandteil vor. Alginate sind saure, Carboxy-Gruppen enthaltende
Polysaccharide mit einem relativen Molekulargewicht M
rvon circa 200.000, bestehend aus D-Mannuronsäure und L-Guluronsäure in unterschiedlichen
Verhältnissen, welche mit 1,4-glykosidischen Bindungen verknüpft sind. Die Natrium-,
Kalium-, Ammonium- und Magnesiumalginate sind wasserlöslich. Die Viskosität von Alginat-Lösungen
hängt unter anderem von der Molmasse und vom Gegenion ab. Calciumalginate bilden zum
Beispiel bei bestimmten Mengenverhältnissen thermoirreversible Gele. Natriumalginate
ergeben sehr viskose Lösungen mit Wasser und können durch Wechselwirkung mit divalenten
Metallionen wie Ca
2+ oder trivalenten Metallionen vernetzt werden. Inhaltsstoffe, die auch in der wässrigen
Natriumalginatlösung enthalten sind, werden so in einer Alginatmatrix eingeschlossen.
[0017] Carrageenan ist ein Extrakt aus den zu den Floideen zählenden Rotalgen (Chrondrus
crispis und Gigartina stellata). In Gegenwart von K
+-Ionen oder Ca
2+-Ionen vernetzt Carrageenan.
[0018] Gellan Gum ist ein verzweigtes anionisches mikrobielles Heteroexopolysaccharid mit
einer tetrasaccharidischen Grundeinheit, bestehend aus den Monomeren Glucose, Glucuronsäure
und Rhamnose, wobei jede Grundeinheit mit einem L-Glyceat und jede zweite Grundeinheit
mit einem Acetat verestert ist. Gellan Gum vernetzt in Gegenwart von K'-Ionen, Na
+-Ionen, Ca
2+-Ionen oder Mg
2+-Ionen.
[0019] Pektine sind pflanzliche Polysaccharide, genauer Polyuronide, die im Wesentlichen
aus α-1,4-glykosidisch verknüpften D-Galactoronsäure Einheiten bestehen. Neben α-1,4-Verbindungen
befindet sich meist auch ein geringer Anteil an β-1,4-glykosidischen Bindungen, über
welche die Galactoronsäure Monomere miteinander verknüpft sind.
[0020] Guar, oder Guargummi ist ein Polysaccharid, welches aus der Guarbohne gewonnen wird.
[0021] Gelatine ist ein Stoffgemisch aus geschmacksneutralem tierischem Protein. Hauptbestandteil
ist denaturiertes beziehungsweise hydrolysiertes Collagen, das aus dem Bindegewebe
verschiedener Tierarten, vor allem Schweinen und Rindern, produziert wird. Da Gelatine
die essentielle Aminosäure Trytophan fehlt, gilt es nicht als vollwertiges Protein.
In Wasser quillt Gelatine und löst sich beim Erwärmen ab etwa 50 °C auf.
[0022] Besonders bevorzugt ist das wenigstens eine Polymer ein Hydrokolloid ist. Hydrokolloide
im Sinne der vorliegenden Erfindung sind Polysaccharide und/oder Proteine, die in
Wasser als Kolloide in Lösung gehen und ein hohes Vermögen zur Gel-Bildung zeigen.
Beispielsweise sind Hydrokolloide ausgewählt aus Stärkemehl, Cellulose, Pektine, Gummi
Arabicum, Galactomanane wie Guarkernmehl, Carubin aus dem Johannisbrotbaum, Aggar,
Carrageenan, Alginat, Gelatin, Caseinat, Xanthan oder Dextran.
[0023] Besonders bevorzugt ist das wenigstens eine Polymer ausgewählt aus Alginat, Agar,
Carrageenan, Pectin und/oder Guar, wobei Carrageenan und/oder Alginat nochmals bevorzugt
sind.
[0024] Zur Bereitstellung einer fließfähigen Lösung, welche das wenigstens eine Polymer
umfasst, wird vorzugsweise Wasser als Lösungsmittel eingesetzt. Geeignete Bedingungen,
unter denen eine entsprechende Lösung hergestellt werden kann, sind dem Fachmann bekannt.
Fließfähig im Sinne der vorliegenden Anmeldung bedeutet, dass die Lösung in üblichen
Prozessen verarbeitbar ist und mit der Suspension des Wirkstoffs in Kontakt gebracht
und insbesondere mit dieser vermischt werden kann.
[0025] Das erfindungsgemäße Verfahren umfasst in Schritt b) das Bereitstellen einer Suspension
des Wirkstoffes. Polymere Matrix und Wirkstoff weisen dabei vorzugsweise voneinander
verschiedene Eigenschaften auf. In der Kapsel ist der Wirkstoff in das polymere Netzwerk
der Matrix eingebettet.
[0026] Der Wirkstoff wird im erfindungsgemäßen Verfahren in einer Suspension bereitgestellt.
Hierfür wird der Wirkstoff in ein Nicht-Lösungsmittel eingebracht, wobei das Nicht-Lösungsmittel
mit dem Lösungsmittel des Polymers mischbar ist. Da das wenigstens eine Polymer üblicherweise
in Wasser gelöst wird, ist das Nicht-Lösungsmittel des Wirkstoffes insbesondere eine
wassermischbare Flüssigkeit und ist vorzugsweise ausgewählt aus Propylenglycol, Glycerin,
Ethanol und/oder Isopropanol.
[0027] Wird der Wirkstoff in ein geeignetes Nicht-Lösungsmittel eingebracht, so erhält man
eine Suspension. Eine Suspension ist dabei ein heterogenes Stoffgemisch aus einer
Flüssigkeit (dem Nicht-Lösungsmittel) und darin fein verteilten Festkörpern, nämlich
dem Wirkstoff. Nicht-Lösungsmittel im Sinne der vorliegenden Erfindung bedeutet, dass
es sich hierbei um eine Flüssigkeit (bei Raumtemperatur) handelt, in welcher der wenigstens
eine Wirkstoff nur zu 5 Gew.-% oder weniger, insbesondere zu 3 Gew.-% oder weniger,
insbesondere zu 1 Gew.-% oder weniger bei Raumtemperatur (20 °C) löslich ist.
[0028] Der Anteil des Wirkstoffes in der Suspension beträgt vorzugsweise 10 % a.i. (active
ingredient) oder mehr, insbesondere 10 % a.i. bis 40 % a.i. und besonders bevorzugt
12 % a.i. bis 20 % a.i. jeweils bezogen auf die Gesamtzusammensetzung der Suspension.
A.i. bedeutet im Sinne der vorliegenden Erfindung den Anteil an Aktivsubstanz (a.s.),
welcher in der Suspension vorliegt. Der Anteil an eventuell weiterhin enthaltenen
Inhaltsstoffen wird nicht berücksichtigt. Beträgt der Anteil weniger als 10 % a.i.,
so ist der erhaltene Anteil an Wirkstoff im Endprodukt gering. Beträgt der Anteil
mehr als 40 % a.i. kann die Viskosität der Suspension/ Lösung zu groß werden, so dass
die Schritte c) und d) des Verfahrens nicht mehr ohne zeitliche Verzögerung durchgeführt
werden können. Ein Anteil von 20 % a.i. hat sich als gut verarbeitbar bei gleichzeitig
guter Wirksamkeit im Endprodukt erwiesen.
[0029] Erfindungsgemäß kann die Kapsel einen oder mehrere Wirkstoffe umfassen. Bevorzugt
enthält sie einen Wirkstoff. Der wenigstens eine Wirkstoff kann polymer oder partikulär
sein. Beispiele für entsprechende polymere Wirkstoffe sind Soil-Repellent-Polymere
(insbesondere anionische oder auch nicht-ionische Terephthalate), Vergrauungsinhibitoren
(insbesondere Cellulosederviate),
[0030] Verstärker der Primärwaschkraft (insbesondere PEI und/oder PVP sowie deren Derivate),
Softener (beispielsweise modifizierte Siloxane), Antiknitter-Wirkstoffe (beispielsweise
Siloxane) sowie Enzyme (insbesondere Cellulase, Amylase und Lipasen). Partikuläre
Wirkstoffe sind beispielsweise Mikrokapseln, Mikropartikel (zum Beispiel Bentonit
zur Weichpflege) oder Nanopartikel.
[0031] Insbesondere bei quellenden Wirkstoffen, die bei Kontakt mit Wasser aufquellen, können
Kapseln mit den im Stand der Technik beschriebenen Verfahren nicht hergestellt werden.
Werden in diesem Fall Polymer und Wirkstoff in Wasser gelöst bzw. dispergiert, quillt
der Wirkstoff auf und es entsteht ein Gemisch, welches nicht mehr zu Kapseln weiterverarbeitet
werden kann.
[0032] Das erfindungsgemäße Verfahren ermöglicht nun, dass auch quellende Wirkstoffe in
eine Kapsel eingebracht werden können. Entsprechende Kapseln können in flüssige Wasch-
oder Reinigungsmittel eingebracht werden, sodass das erfindungsgemäße Verfahren erstmals
die Bereitstellung von quellenden Wirkstoffen in Kapseln für flüssige Wasch- oder
Reinigungsmittel ermöglicht. Insbesondere bei polymeren und besonders bei quellenden
Wirkstoffen ist es vorteilhaft, wenn der Anteil des Wirkstoffs in der Suspension 40
% a.i. oder weniger, insbesondere 30 % a.i. oder weniger, besonders 20 % a.i. oder
weniger beträgt. Insbesondere bei polymeren Wirkstoffen kann es bei zu hohen Konzentrationen
zu einem Kollabieren des Polymerknäuels kommen, der sich dann auch bei einer anschließenden
Verdünnung nicht wieder expandiert. Hierdurch wird die Wirksamkeit reduziert.
[0033] In einer bevorzugten Ausführungsform ist der Wirkstoff daher ein quellender Wirkstoff,
insbesondere wenigstens ein Soil-Repellent-Polymer und/oder wenigstens ein Vergrauungsinhibitor
wie beispielsweise ein Cellulose-Derivat, wie Methycellulose, Carboxymethylcelullose
oder Hydroxypropylmethylcelullose. Soil-Repellent-Polymere verringern die Wiederanschmutzung
von Textilien nach dem Waschen. Bevorzugt weisen diese eine Phthalat-Gruppe auf. Bevorzugt
ist das Polymer ein Polyester, enthaltend mindestens eine Struktureinheit der Formel
(I) und mindestens eine Struktureinheit der Formel (II)

worin
a und c unabhängig voneinander jeweils für eine Zahl von 1 bis 200 steht,
R1 ,R2, R5 und R6 unabhängig voneinander jeweils für Wasserstoff oder eine C1- oder C2-C18-n-Alkylgruppe oder C3- oder C4-C18-iso-Alkylgruppe steht,
R7 für eine lineare oder verzweigte C1- oderC2-C30-Alkylgruppe oder für eine lineare oder verzweigte C2- oder C3-C30-Alkenylgruppe, für eine Cycloalkylgruppe mit 5 bis 9 Kohlenstoffatomen, für eine
C6-C30-Arylgruppe oder für eine C6-C30-Arylalkylgruppe steht.
[0034] Ganz besonders bevorzugt ist das Soil-Repellent-Polymer wenigstens ein anionischer
Polyester, enthaltend mindestens eine Struktureinheit der Formel (I), mindestens eine
Struktureinheit der Formel (II) und mindestens eine Struktureinheit der Formel (III)

worin
a, b und c unabhängig voneinander jeweils für eine Zahl von 1 bis 200 steht,
1/n Mn+ für ein Äquivalent eines Kations mit der Ladungszahl n steht mit n = 1, 2 oder 3,
R1, R2, R3, R4, R5 und R6 unabhängig voneinander jeweils für Wasserstoff oder eine C1-oder C2-C18-n-Alkylgruppe oder C3- oder C4-C18-iso-Alkylgruppe steht,
R7 für eine lineare oder verzweigte C1- oder C2-C30-Alkylgruppe oder für eine lineare oder verzweigte C2- oder C3-C30-Alkenylgruppe, für eine Cycloalkylgruppe mit 5 bis 9 Kohlenstoffatomen, für eine
C6-C30-Arylgruppe oder für eine C6-C30-Arylalkylgruppe steht. Dieser bevorzugte Polyester wird im Folgenden als anionischer
Polyester bezeichnet.
[0035] Eine mit einem * gekennzeichnete chemische Bindung in den Formeln (I), (II), (III)
bedeutet eine freie Valenz des betreffenden Strukturelements, die im Polymerrückgrat
des Polyesters eine Esterverknüpfung ausbildet, beispielsweise entweder mit einem
der besagten Strukturelemente der Formeln (I) oder der Formel (III) oder mit einem
weiteren zumindest bivalenten Strukturelement. Zur Ausbildung eines Polymerterminus
binden besagte Valenzen der Formel (I) bzw. (III) unter Bildung einer Esterverknüpfung
an das Strukturelement der Formel (II) oder an ein weiteres, monovalentes Strukturelement.
[0036] Bei den erfindungsgemäßen (bevorzugt anionischen) Polyestern handelt es sich um Copolyester,
die zumindest aus Monomeren gebildet werden können, die nach einer Polymerisationsreaktion
entsprechende Struktureinheiten der Formeln (I) und (II) und bevorzugt (III) zumindest
im Polymerrückgrat ergeben. Derartige Polyester können beispielsweise erhalten werden
durch Polykondensation von Terephthalsäuredialkylester (und bevorzugt 5-Sulfoisophthalsäuredialkylester
und Alkylenglykolen und optional Polyalkylenglykolen (bei a, b und/oder c > 1) und
einseitig endverschlossenen Polyalkylenglykolen. Die Synthese der erfindungsgemäßen,
bevorzugt anionischen, Polyester kann nach bekannten Verfahren erfolgen, beispielsweise
indem man die oben genannten Komponenten unter Zusatz eines Katalysators zunächst
bei Normaldruck erhitzt und dann die erforderlichen Molekulargewichte im Vakuum durch
Abdestillieren überstöchiometrischer Mengen der eingesetzten Glykole aufbaut. Für
die Reaktion eignen sich die bekannten Umesterungs- und Kondensationskatalysatoren,
wie beispielsweise Titantetraisopropylat, Dibutylzinnoxid, Alkali- oder Erdalkalimetallalkoholate
oder Antimontrioxid/Calciumacetat. Bezüglich weiterer Einzelheiten sei auf
EP 442 101 verwiesen.
Die besagten Struktureinheiten können entweder im Block oder statistisch verteilt
im Polyestermolekül des besagten anionischen Polyesters vorliegen.
[0037] Wiederum bevorzugt enthält der, besonders bevorzugt anionische, Polyester jeweils
im Zahlenmittel
zwischen 1 und 25, insbesondere zwischen 1 bis 10, besonders bevorzugt zwischen 1
und 5, Struktureinheiten der Formel (I) und
zwischen 0,05 und 15, insbesondere zwischen 0,1 und 10 und besonders bevorzugt zwischen
0,25 und 3, Struktureinheiten des Formel (II) und
wenn anionisch besonders bevorzugt zwischen 1 und 30, insbesondere zwischen 2 und
15, besonders bevorzugt zwischen 3 und 10, Struktureinheiten der Formel (III).
[0038] Die, bevorzugt anionischen, Polyester, enthaltend die Struktureinheiten (I), (II)
und bevorzugt (III) (und gegebenenfalls (IV) vide supra), haben bevorzugt zahlenmittlere
Molekulargewichte im Bereich von 700 bis 50.000 g/mol, wobei das zahlenmittlere Molekulargewicht
bestimmt werden kann mittels Größenausschlusschromatographie in wässriger Lösung unter
Verwendung einer Kalibrierung mit Hilfe eng verteilter Polyacrylsäure-Na-Salz-Standards.
Bevorzugt liegen die zahlenmittleren Molekulargewichte im Bereich von 800 bis 25.000
g/mol, insbesondere 1.000 bis 15.000 g/mol, besonders bevorzugt 1.200 bis 12.000 g/mol.
[0039] Es ist erfindungsgemäß bevorzugt, wenn 1/n Mn+ gemäß Formel (III) für Li
+, Na
+, K
+, 1/2 Mg
2+, 1/2 Ca
2+, 1/3 Al
3+, NH
4+, Monoalkyl-, Dialkyl-, Trialkyl- oder Tetraalkylammonium steht, wobei es sich bei
den Alkylresten der Ammoniumionen um C
1-C
22-Alkyl- oder C
2-C
10-Hydroxyalkylreste oder deren beliebige Mischungen handelt.
[0040] Bevorzugt sind anionische Polyester, in denen entsprechend in Formeln (I), (II) und
(III)
R1,R2,R3,R4,R5 und R6 unabhängig voneinander jeweils für Wasserstoff oder Methyl,
R7 für Methyl, und/oder
a, b und c unabhängig voneinander jeweils für eine Zahl von 1 bis 200, insbesondere
1 bis 20, besonders bevorzugt 1 bis 5, außerordentlich bevorzugt a und b = 1, bedeuten
und/oder c eine Zahl von 2 bis 10 ist.
[0041] Wiederum bevorzugt enthält das, besonders bevorzugt anionische, Polyester jeweils
im Zahlenmittel
zwischen 1 und 25, insbesondere zwischen 1 bis 10, besonders bevorzugt zwischen 1
und 5, Struktureinheiten der Formel (I) und
zwischen 0,05 und 15, insbesondere zwischen 0,1 und 10 und besonders bevorzugt zwischen
0,25 und 3, Struktureinheiten des Formel (II) und
besonders bevorzugt zusätzlich zwischen 1 und 30, insbesondere zwischen 2 und 15,
besonders bevorzugt zwischen 3 und 10, Struktureinheiten der Formel (III).
[0042] Ganz besonders bevorzugt sind anionische Polyester, in denen entsprechend in Formeln
(I), (II) und (III)
R1,R2,R3,R4,R5 und R6 unabhängig voneinander jeweils für Wasserstoff oder Methyl,
R7 für Methyl, und
a, b und c unabhängig voneinander jeweils für eine Zahl von 1 oder 2 bis 200, insbesondere
1 oder 2 bis 20, besonders bevorzugt 1 oder 2 bis 5, außerordentlich bevorzugt a und
b = 1, bedeuten und
c eine Zahl von 2 bis 10 ist,
enthalten, wobei die in den suspendierten Feststoffpartikeln enthaltene Gesamtmenge
des besagten anionischen Polyesters im Zahlenmittel
zwischen 1 und 25, insbesondere zwischen 1 bis 10, besonders bevorzugt zwischen 1
und 5, Struktureinheiten der Formel (I)
zwischen 0,05 und 15, insbesondere zwischen 0,1 und 10 und besonders bevorzugt zwischen
0,25 und 3, Struktureinheiten des Formel (II)
zwischen 1 und 30, insbesondere zwischen 2 und 15, besonders bevorzugt zwischen 3
und 10, Struktureinheiten der Formel (III).
[0043] Derartige Polyester können beispielsweise erhalten werden durch Polykondensation
von Terephthalsäuredialkylester, 5-Sulfoisophthalsäuredialkylester, Alkylenglykolen,
optional Polyalkylenglykolen (bei a, b und/oder c > 1) und einseitig endverschlossenen
Polyalkylen-glykolen (entsprechend Einheit der Formel II).
[0044] Als Einheit der Formel (I) kommt ein Ester von Terephthalsäure mit einem oder mehreren
difunktionellen, aliphatischen Alkoholen in Frage, bevorzugt verwendet werden hierbei
Ethylenglykol (R
1 und R
2 jeweils H) und/oder 1,2-Propylenglykol (R
1 = H und R
2 = -CH
3 oder umgekehrt) und/oder kürzerkettige Polyethylenglykole und/oder Poly[ethlyenglykol-copropylenglykol]
mit zahlenmittleren Molekulargewichten von 100 bis 2000 g/mol.
[0045] Als nichtionisch einseitig verschlossene Polyalkylenglykolmonoalkylether gemäß Einheit
der Formel (II) bevorzugt verwendet werden Poly[ethlyenglykol-co-propylenglykol]-monomethylether
mit zahlenmittleren Molekulargewichten von 100 bis 2000 g/mol und Polyethylenglykolmonomethylether
der allgemeinen Formel CH
3-O-(C
2H
4O)
n-H mit n = 1 bis 99, insbesondere 1 bis 20 und besonders bevorzugt 2 bis 10. Da durch
Einsatz solcher einseitig verschlossener Ether das theoretische bei quantitativem
Umsatz zu erzielende maximale mittlere Molekulargewicht einer Polyesterstruktur vorgegeben
wird, gilt als bevorzugte Einsatzmenge der Struktureinheit (II) diejenige, die zum
Erreichen bevorzugten mittleren Molekulargewichte (vide supra) notwendig ist.
[0046] Als Einheit der Formel (III) kommt ein Ester von 5-Sulfoisophthalsäure mit einem
oder mehreren difunktionellen, aliphatischen Alkoholen in Frage, bevorzugt verwendet
werden hierbei die vorgenannten.
[0047] In einer speziellen Ausführungsform der Erfindung enthält der, bevorzugt anionische,)
Polyester zusätzlich mindestens eine Struktureinheit der Formel IV,
-[Polyfunktionelle Einheit-]
g (IV)
in der
g für eine Zahl von 0 bis 5 steht,
Polyfunktionelle Einheit für eine Einheit mit 3 bis 6 freien Valenzen, die über Estergruppen
an die Polymerstruktur binden können.
[0048] Außer linearen Polyestern, die aus den Struktureinheiten (I), (II) (und bevorzugt
(III)) resultieren, ist erfindungsgemäß auch der Einsatz vernetzter oder verzweigter
Polyesterstrukturen. Ausgedrückt wird dies durch die Anwesenheit einer vernetzend
wirkenden polyfunktionellen Struktureinheit (IV) mit mindestens drei bis maximal 6
zur Veresterungsreaktion befähigten funktionellen Gruppen. Als funktionelle Gruppierungen
können dabei beispielsweise Säure-, Alkohol-, Ester-, Anhydrid- oder Epoxygruppen
benannt werden. Dabei sind auch unterschiedliche Funktionalitäten in einem Molekül
möglich. Als Beispiele können hierfür Zitronensäure, Äpfelsäure, Weinsäure und Gallussäure,
besonders bevorzugt 2,2-Dihydroxymethylpropionsäure dienen. Weiterhin können mehrwertige
Alkohole wie Pentaerythrol, Glycerin, Sorbitol und/oder Trimethylolpropan eingesetzt
werden. Auch kann es sich dabei um mehrwertige aliphatische oder aromatische Carbonsäuren,
wie Benzol-1,2,3-tricarbonsäure (Hemimellithsäure), Benzol-1,2,4-tricarbonsäure (Trimellithsäure),
oder Benzol-1,3,5-tricarbonsäure (Trimesithsäure) handeln. Der Gewichtsanteil an vernetzenden
Monomeren, bezogen auf die Gesamtmasse des anionischen Polyesters, kann beispielsweise
bis zu 10 Gew.-%, insbesondere bis 5 Gew.-% und besonders bevorzugt bis zu 3 Gew.-%
betragen.
[0049] Bevorzugt werden erfindungsgemäß festförmige (besonders bevorzugt anionische) Polyester,
die Erweichungspunkte oberhalb 40 °C aufweisen, eingesetzt; sie haben bevorzugt einen
Erweichungspunkt zwischen 50 und 200 °C, besonders bevorzugt zwischen 80 °C und 150
°C und außerordentlich bevorzugt zwischen 100 °C und 120 °C.
[0050] Ferner kann der wenigstens eine Wirkstoff mindestens einen Vergrauungsinhibitor umfassen.
Vergrauungsinhibitoren haben die Aufgabe, den von der Faser abgelösten Schmutz in
der Flotte suspendiert zu halten und so das Vergrauen der Fasern zu verhindern. Hierzu
sind wasserlösliche Kolloide meist organischer Natur geeignet, beispielsweise die
wasserlöslichen Salze polymerer Carbonsäuren, Leim, Gelatine, Salze von Ethercarbonsäuren
oder Ethersulfonsäuren der Stärke oder der Cellulose oder Salze von sauren Schwefelsäureestern
der Cellulose oder der Stärke. Auch wasserlösliche, saure Gruppen enthaltende Polyamide
sind für diesen Zweck geeignet. Weiterhin lassen sich lösliche Stärkepräparate und
andere als die obengenannten Stärkeprodukte verwenden, zum Beispiel teilhydrolysierte
Stärke. Na-Carboxy-methylcellulose, Methylcellulose, Methylhydroxyethylcellulose und
deren Gemische werden bevorzugt eingesetzt.
[0051] Das erfindungsgemäße Verfahren ermöglicht somit erstmals die Herstellung von mit
einem Wirkstoff beladenen Matrixkapseln, wobei der Wirkstoff in Gegenwart von Wasser
quellende Eigenschaften aufweist. Somit ist es möglich, dass entsprechende Wirkstoffe
stabil in flüssige Wasch- oder Reinigungsmittel eingebracht werden können. Zudem ist
die Herstellung besonders hochbeladener Matrixkapseln möglich. In den nach dem erfindungsgemäßen
Verfahren hergestellten Kapseln ist es möglich ein hohes Massenverhältnis von Matrix
zu Wirkstoff zu erhalten. Das Massenverhältnis von Matrix zu Wirkstoff in der Kapsel
beträgt insbesondere 1:1 bis 1:60, bevorzugt 1:3 bis 1:50 und besonders bevorzugt
1:5 bis 1:40. Das Massenverhältnis bezieht sich erfindungsgemäß auf die Trockenmasse
der Matrix und des Wirkstoffes. Der Gewichtsanteil, der sich durch gegebenenfalls
enthaltene Lösungsmittel ergibt, wird nicht berücksichtigt.
[0052] Neben dem wenigstens einen Wirkstoff kann die Suspension aus Schritt b) auch wenigstens
einen weiteren Inhaltsstoff, der insbesondere ausgewählt ist aus Weichmacher, Plastifizierhilfststoff,
Enzym, Enzymstabilisator, Komplexbildner für Metalle, beispielsweise Aminopolycarbonsäuren,
Aminohydroxypolycarbonsäuren, Polyphosphonsäuren und/oder Aminopolyphosphonsäuren,
Farbübertragungsinhibitor, beispielsweise Polyvinylpyrrolidon oder Polyvinylpyrdin-N-oxid,
Schauminhibitor, beispielsweise Organopolysiloxane oder Paraffine, optischer Aufheller,
beispielsweise Stilbendisulfonsäurederivate, Riechstoffe oder Dichtestellmittel, oder
Mischungen aus diesen, aufweisen.
[0053] Gegebenenfalls zusätzlich enthaltene Enzyme werden vorzugsweise aus der Gruppe umfassend
Protease, Amylase, Pullulanase, Mannanase, Lipase, Cellulase, Hemicellulase, Oxidase,
Peroxidase, Pektatlyase oder Mischungen aus diesen ausgewählt. In erster Linie kommt
aus Mikroorganismen, wie Bakterien oder Pilzen, gewonnene Protease in Frage. Sie kann
in bekannter Weise durch Fermentationsprozesse aus geeigneten Mikroorganismen gewonnen
werden. Proteasen sind im Handel beispielsweise unter den Namen BLAP®, Savinase®,
Esperase®, Maxatase®, Optimase®, Alcalase®, Durazym® oder Maxapem® erhältlich.
[0054] Die einsetzbare Lipase kann aus Humicola lanuginosa, aus Bacillus-Arten, aus Pseudomonas-Arten,
aus Fusarium-Arten, aus Rhizopus-Arten oder aus Aspergillus-Arten gewonnen werden.
Geeignete Lipasen sind beispielsweise unter den Namen Lipolase®, Lipozym®, Lipomax®,
AmanoQLipase, Toyo-Jozo®-Lipase, Meito®-Lipase und Diosynth®-Lipase im Handel erhältlich.
Geeignete Amylasen sind beispielsweise unter den Namen Maxamyl® und Termamyl® handelsüblich.
[0055] Die einsetzbare Cellulase kann ein aus Bakterien oder Pilzen gewinnbares Enzym sein,
welches ein pH-Optimum vorzugsweise im schwach sauren bis schwach alkalischen Bereich
von 6 bis 9,5 aufweist.
[0056] Zu den geeigneten Schauminhibitoren gehören langkettige Seifen, insbesondere Behenseife,
Fettsäureamide, Paraffine, Wachse, Mikrokristallinwachse, Organopolysiloxane und deren
Gemische, die darüber hinaus mikrofeine, gegebenenfalls silanierte oder anderweitig
hydrophobierte Kieselsäure enthalten können. Zum Einsatz in erfindungsgemäß suspendierten,
besagten festförmigen Partikeln sind derartige Schauminhibitoren vorzugsweise an granulare,
wasserlösliche Trägersubstanzen gebunden.
[0057] Erfindungsgemäß werden die fließfähige Lösung, sowie die Suspension des wenigstens
einen Wirkstoffs miteinander in Kontakt gebracht. Vorzugsweise werden die beiden Flüssigkeiten
miteinander vermischt. Dies kann beispielsweise in einem statischen oder dynamischen
Mischer mit geringem Eigenvolumen erfolgen. Dieser arbeitet vorzugsweise kontinuierlich.
Dabei soll die Durchmischung möglichst rasch erfolgen. Durch das in Kontakt bringen
der Lösung mit der Suspension des wenigstens einen Wirkstoffs gelangen auch Wassermoleküle
in Kontakt mit dem Wirkstoff. Handelt es sich hierbei um einen quellenden Wirkstoff,
so kann es auch in diesem Schritt zu einem Aufquellen kommen. Daher ist es notwendig,
dass das in Kontakt bringen und die Ausbildung von Tropfen ebenso wie das sich anschließende
Vernetzen des Polymers rasch, also unmittelbar nacheinander ohne zeitliche Verzögerung
erfolgt. Dies wird beispielsweise durch ein geringes Eigenvolumen eines statischen
oder dynamischen Mischers ermöglicht.
[0058] Nach dem in Kontakt bringen, vorzugsweise dem Vermischen, erfolgt das Vernetzen des
Polymers, beispielsweise in einem Vernetzungsbad. Wie bereits ausgeführt sollte dies
ohne zeitliche Verzögerung nach dem in Kontakt bringen erfolgen. Somit ist die Herstellung
hochbeladener Matrixkapseln möglich, wobei der Wirkstoff auch quellende Wirkstoffe
umfassen kann.
[0059] Das Vernetzen des Polymers kann beispielsweise in Anwesenheit von Kationen erfolgen,
insbesondere wird das Polymer in Anwesenheit wenigstens eines Salzes eines Alkali
und/oder Erdalkalimetalles vernetzt. Insbesondere werden ein Kalziumsalz und/oder
ein Kaliumsalz zur Vernetzung des Polymers eingesetzt.
[0060] In einer weiteren Ausführungsform betrifft die vorliegende Erfindung Kapseln aus
einer polymeren Matrix und einem Wirkstoff, welcher nach dem zuvor beschriebenen Verfahren
hergestellt wurden. Insbesondere handelt es sich bei den Kapseln um solche, die ein
Massenverhältnis von Matrix zu Wirkstoff 1:1 bis 1:60, insbesondere 1:3 bis 1:50,
besonders bevorzugt 1:5 bis 1:40 aufweisen. Das Massenverhältnis bezieht sich erfindungsgemäß
auf die Trockenmasse der Matrix und des Wirkstoffes. Der Gewichtsanteil, der sich
durch gegebenenfalls enthaltene Lösungsmittel ergibt, wird nicht berücksichtigt.
[0061] Weiterhin betrifft die vorliegende Erfindung die Verwendung einer solchen Kapsel
in einem flüssigen Wasch- oder Reinigungsmittel, ebenso wie ein flüssiges Wasch- oder
Reinigungsmittel, welches die Kapseln, welche nach dem erfindungsgemäßen Verfahren
hergestellt wurden umfasst.
[0062] Ein entsprechendes erfindungsgemäßes flüssiges Wasch- oder Reinigungsmittel enthält
polymere Wirkstoffe in ästhetischer für den Verbraucher nachvollziehbarer Form. Es
zeichnet sich durch ein ästhetisches Produktdesign auf, da die Wirkstoffe in Form
optisch ansprechender Perlen vorliegen. Erfindungsgemäß ist es daher auch möglich,
dass die Kapseln neben Polymer und Wirkstoff einen Farbstoff umfassen, wodurch die
Kapseln ein für das menschliche Auge sichtbaren optischen Farbeindruck erhalten.
[0063] Gewünschtenfalls kann man auf die Oberfläche der Kapseln Farbstoffe aufbringen, wobei
diese verschiedenfarbig eingefärbt werden können. Es ist auch möglich, wenigstens
einen Farbstoff in das Polymer oder die Suspension des wenigstens einen Wirkstoffes
einzubringen, so dass sich der Farbstoff im Inneren der Kapsel befindet. In beiden
Fällen wird erfindungsgemäß von einem Färben oder Einfärben der Kapseln gesprochen.
[0064] In einer Ausführungsform der Erfindung werden die Kapseln mit einer nicht-weißen
Farbe gefärbt. Als Farbstoffe bevorzugt sind dabei Acid Red 18 (CI 16255), Acid Red
26, Acid Red 27, Acid Red 33, Acid Red 51, Acid Red 87, Acid Red 88, Acid Red 92,
Acid Red 95, Acid Red 249 (CI 18134), Acid Red 52 (CI 45100), Acid Violet 126, Acid
Violet 48, Acid Violet 54, Acid Yellow 1, Acid Yellow 3 (CI 47005), Acid Yellow 11,
Acid Yellow 23 (CI 19140), Acid Yellow 3, Direct Blue 199 (CI 74190), Direct Yellow
28 (CI 19555), Food Blue 2 (CI 42090), Food Blue 5:2 (CI 42051:2), Food Red 7(01 16255),
Food Yellow 13 (CI 47005), Food Yellow 3 (CI 15985), Food Yellow 4 (CI 19140), Reactive
Green 12, Solvent Green 7 (CI 59040). Besonders bevorzugte Farbstoffe sind wasserlösliche
Säurefarbstoffe, beispielsweise Food Yellow 13 (Acid Yellow 3, CI 47005), Food Yellow
4 (Acid Yellow 23, CI 19140), Food Red 7 (Acid Red 18, CI 16255), Food Blue 2 (Acid
Blue 9, CI 42090), Food Blue 5 (Acid Blue 3, CI 42051), Acid Red 249 (CI 18134), Acid
Red 52 (CI 45100), Acid Violet 126, Acid Violet48, Acid Blue 80(01 61585), Acid Blue
182, Acid Blue 182, Acid Green 25 (CI 61570), Acid Green 81. Ebenso bevorzugt eingesetzt
werden auch wasserlösliche Direkt-Farbstoffe, beispielsweise Direct Yellow 28 (CI
19555), Direct Blue 199 (CI 74190) und wasserlösliche Reaktiv-Farbstoffe, beispielsweise
Reactive Green 12, sowie die Farbstoffe Food Yellow 3 (CI 15985), Acid Yellow 184.
Ebenso bevorzugt eingesetzt werden wässrige Dispersionen folgender Pigment-Farbstoffe,
Pigment Black 7 (CI 77266), Pigment Blue 15 (CI 74160), Pigment Blue 15:1 (CI 74160),
Pigment Blue 15:3 (CI 74160), Pigment Green 7 (CI 74260), Pigment Orange 5, Pigment
Red 112 (CI 12370), Pigment Red 112 (CI 12370), Pigment Red 122 (CI 73915), Pigment
Red 179 (CI 71130), Pigment Red 184 (CI 12487), Pigment Red 188 (CI 12467), Pigment
Red 4 (CI 12085), Pigment Red 5 (CI 12490), Pigment Red 9, Pigment Violet 23 (CI 51319),
Pigment Yellow 1 (CI 28 11680), Pigment Yellow 13 (CI 21100), Pigment Yellow 154,
Pigment Yellow 3 (CI 11710), Pigment Yellow 74, Pigment Yellow 83 (CI 21108), Pigment
Yellow 97. In bevorzugten Ausführungsformen werden folgende Pigmentfarbstoffe in Form
von Dispersionen eingesetzt: Pigment Yellow 1 (CI 11680), Pigment Yellow 3 (CI 11710),
Pigment Red 112 (CI 12370), Pigment Red 5 (CI 12490), Pigment Red 181 (CI 73360),
Pigment Violet 23 (CI 51319), Pigment Blue 15:1 (CI 74160), Pigment Green 7 (CI 74260),
Pigment Black 7 (CI 77266). In ebenfalls bevorzugten Ausführungsformen werden wasserlösliche
Polymerfarbstoffe, beispielsweise Liquitint RTM, Liquitint Blue HP.RTM., Liquitint
Blue 65.RTM., Liquitint Patent Blue.RTM., Liquitint Royal Blue.RTM., Liquitint Experimental
Yellow 8949- 43.RTM., Liquitint Green HMC.RTM., Liquitint Yellow II.RTM. und Mischungen
daraus eingesetzt.
[0065] Die Kapseln weisen vorzugsweise einen Durchmesser im Bereich von 0,3 mm bis 5 mm,
insbesondere von 0,5 mm bis 3 mm, besonders bevorzugt von 1 mm bis 2 mm auf. In diesem
Größenbereich sind Kapseln für das menschliche Auge sichtbar, werden jedoch als Hilfsstoffe
und nicht als dominierend oder störend, sondern vielmehr als ästhetisch ansprechend
wahrgenommen. Der angegebene Durchmesser ist der mittlere Partikeldurchmesser X
50,3. Bei dem mittleren Partikeldurchmesser X
50,3 handelt es sich um das Volumenmittel der Partikel (gemessen nach Lagerung der Kapseln
im Klimaschrank für 24 Stunden bei 30 °C und 50 % relativer Luftfeuchtigkeit).
[0066] Das erfindungsgemäße flüssige Wasch- oder Reinigungsmittel weist bevorzugt eine Fließgrenze
auf. Hierdurch können die erfindungsgemäßen Kapseln gleichmäßig und stabil darin suspendiert
werden. Durch das erfindungsgemäße Verfahren wird es ermöglicht in flüssige Wasch-
oder Reinigungsmittel Wirkstoffe einzubringen, die sonst nur für feste pulverförmige
Wasch- oder Reinigungsmittel geeignet sind.
[0067] Unter der Fließgrenze wird in der Rheologie diejenige Schubspannung (in Pa) verstanden
unterhalb derer sich eine Probe ausschließlich oder zumindest weitgehend elastisch
verformt, und oberhalb derer eine irreversible, zeitabhängige, plastische Verformung,
also ein Fließen stattfindet. Eine solche Fließgrenze wird üblicherweise durch Messung
mit einem Rheometer bei Raumtemperatur, also einer Temperatur von 20 °C bis 25 °C,
insbesondere von 25 °C, bestimmt. Absolut messende Rheometer, wie beispielsweise das
Rheometer AR 1000-N oder AR G2 der Firma TA Instruments ermöglichen die Ermittlung
von der Messgeometrie unabhängigen und verlässlichen, absoluten Messwerten.
[0068] Die Fließgrenze des flüssigen Wasch- oder Reinigungsmittels kann erfindungsgemäß
beispielsweise auch mit einem Rotationsrheometer der Firma TA-Instruments, Typ AR
G2 (schubspannungskontrolliertes Rheometer, Kegel-Platte Messsystem mit 40 mm Durchmesser,
2° Kegelwinkel, 20 °C) gemessen werden. Hierbei handelt es sich um ein so genanntes
schubspannungskontrolliertes Rheometer. Hier werden die Proben im Rheometer mit einer
mit der Zeit ansteigenden Schubspannung
σ(t) beaufschlagt. Beispielsweise kann die Schubspannung im Laufe von 30 Minuten vom
kleinstmöglichen Wert (zum Beispiel 0,01 Pa) auf zum Beispiel 100 Pa gesteigert werden.
Als Funktion dieser Schubspannung
σ wird die Deformation
γ der Probe gemessen. Die Deformation wird in einem doppellogarithmischen Plot gegen
die Schubspannung aufgetragen (log
γ gegen log
σ). Sofern die untersuchte Probe eine Fließgrenze aufweist, kann man diese durch eine
sprunghafte Änderung der Steigung der Kurve erkennen. Unterhalb einer gewissen Schubspannung
findet man eine rein elastische Deformation. Die Steigung der Kurve
γ(
σ) (log-log-Plot) in diesem Bereich ist idealerweise eins. Oberhalb dieser Schubspannung
beginnt viskoses Fließen und die Steigung der Kurve ist sprunghaft höher. Diejenige
Schubspannung, bei der das Abknicken der Kurve erfolgt, also der Übergang von der
elastischen in eine plastische Deformation, markiert die Fließgrenze. Eine bequeme
Bestimmung der Fließgrenze (= Knick der Kurve) ist durch Anlegen von Tangenten an
die beiden Kurventeile möglich. Proben ohne Fließgrenze weisen keinen charakteristischen
Knick in der Funktion
γ(
σ) auf.
[0069] Die erfindungsgemäße Zusammensetzung weist bevorzugt eine Fließgrenze im Bereich
von 0,01 Pa bis 10 Pa, bevorzugt von 0,1 Pa bis 5 Pa, besonders bevorzugt von 0,3
Pa bis 3 Pa auf.
[0070] Erfindungsgemäß umfasst das flüssige Wasch- oder Reinigungsmittel wenigstens ein
Tensid und wenigstens ein Lösungsmittel. Das flüssige Wasch- oder Reinigungsmittel
kann somit ein oder mehrere Tenside aufweisen. Diese Tenside sind ausgewählt aus der
Gruppe, die aus anionischen, kationischen, zwitterionischen, nichtionischen Tensiden
sowie deren Mischungen besteht. Umfasst die Zusammensetzung mehrere Tenside, so kann
es sich hierbei beispielsweise um mehrere unterschiedliche nichtionische Tenside handelt.
Es ist jedoch auch möglich, dass die Zusammensetzung beispielsweise sowohl nichtionische
als auch anionische Tenside umfasst. Analog gilt dies für die anderen Tenside. Vorzugsweise
umfasst die Grundrezeptur wenigstens ein anionisches Tensid sowie wenigstens ein nichtionisches
Tensid.
[0071] Umfasst das flüssige Wasch- oder Reinigungsmittel ein anionisches Tensid, so ist
dieses bevorzugt ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus C
9-13-Alkylbenzolsulfonaten, Olefinsulfonaten, C
12-18-Alkansulfonaten, Estersulfonaten, Alk(en)ylsulfaten, Fettalkohohlethersulfaten und
Mischungen daraus. Es hat sich gezeigt, dass sich diese Sulfonat-und Sulfat-Tenside
besonders gut zur Herstellung stabiler flüssiger Wasch- oder Reinigungsmittel mit
Fließgrenze eignen. Flüssige Wasch- oder Reinigungsmittel, die als anionisches Tensid
C
9-13-Alkylbenzolsulfonate und Fettalkoholethersulfate umfassen, weisen besonders gute,
dispergierende Eigenschaften auf. Als Tenside vom Sulfonat-Typ kommen dabei vorzugsweise
C
9-13-Alkylbenzolsulfonate, Olefinsulfonate, das heißt Gemische aus Alken- und Hydroxyalkansulfonaten
sowie Disulfonaten, wie man sie beispielsweise aus C
12-18-Monoolefinen mit end- oder innenständiger Doppelbindung durch Sulfonieren mit gasförmigem
Schwefeltrioxid und anschließende alkalische oder saure Hydrolyse der Sulfonierungsprodukte
erhält, in Betracht. Geeignet sind auch C
12-18-Alkansulfonate und die Ester von α-Sulfofettsäuren (Estersulfonate), zum Beispiel
die α-sulfonierten Methylester der hydrierten Kokos-, Palmkern- oder Talgfettsäuren.
[0072] Als Alk(en)ylsulfate werden die Alkali- und insbesondere die Natriumsalze der Schwefelsäurehalbester
der C
12-C
18-Fettalkohole, beispielsweise aus Kokosfettalkohol, Talgfettalkohol, Lauryl-, Myristyl-,
Cetyl- oder Stearylalkohol oder der C
10-C
20-Oxoalkohole und diejenigen Halbester sekundärer Alkohole dieser Kettenlängen bevorzugt.
Aus waschtechnischem Interesse sind die C
12-C
16-Alkylsulfate und C
12-C
15-Alkylsulfate sowie C
14-C
15-Alkylsulfate bevorzugt. Auch 2,3-Alkylsulfate sind geeignete anionische Tenside.
[0073] Auch Fettalkoholethersulfate, wie die Schwefelsäuremonoester der mit 1 bis 6 Mol
Ethylenoxid ethoxylierten geradkettigen oder verzweigten C
7-21-Alkohole, wie 2-Methyl-verzweigte C
9-11-Alkohole mit im Durchschnitt 3,5 Mol Ethylenoxid (EO) oder C
12-18-Fettalkohole mit 1 bis 4 EO, sind geeignet.
[0074] Es ist bevorzugt, dass das erfindungsgemäße flüssige Wasch- oder Reinigungsmittel
eine Mischung aus Sulfonat- und Sulfat-Tensiden enthält. In einer besonders bevorzugten
Ausführungsform enthält die flüssige Zusammensetzung C
9-13-Alkylbenzolsulfonate und Fettalkoholethersulfate als anionisches Tensid.
[0075] Zusätzlich zu dem anionischen Tensid kann das flüssige Wasch- oder Reinigungsmittel
auch Seifen enthalten. Geeignet sind gesättigte und ungesättigte Fettsäureseifen,
wie die Salze der Laurinsäure, Myristinsäure, Palmitinsäure, Stearinsäure, (hydrierten)
Erucasäure und Behensäure sowie insbesondere aus natürlichen Fettsäuren, zum Beispiel
Kokos-, Palmkern-, Olivenöl- oder Talgfettsäuren, abgeleitete Seifengemische.
[0076] Die anionischen Tenside sowie die Seifen können in Form ihrer Natrium-, Kalium- oder
Magnesium- oder Ammoniumsalze vorliegen. Vorzugsweise liegen die anionischen Tenside
in Form ihrer Natriumsalze vor. Weitere bevorzugte Gegenionen für die anionischen
Tenside sind auch die protonierten Formen von Cholin, Triethylamin, Monoethanolamin
oder Methylethylamin.
[0077] Das flüssige Wasch- oder Reinigungsmittel kann neben dem anionischen Tensid auch
wenigstens ein nichtionisches Tensid aufweisen. Das nichtionische Tensid umfasst alkoxylierte
Fettalkohole, alkoxylierte Fettsäurealkylester, Fettsäureamide, alkoxylierte Fettsäureamide,
Polyhydroxyfettsäureamide, Alkylphenolpolyglycolether, Aminoxide, Alkylpolyglucoside
und Mischungen daraus.
[0078] Als nichtionisches Tensid werden vorzugsweise alkoxylierte, vorteilhafterweise ethoxylierte,
insbesondere primäre Alkohole mit vorzugsweise 8 bis 18 C-Atomen und durchschnittlich
4 bis 12 Mol Ethylenoxid (EO) pro Mol Alkohol eingesetzt, in denen der Alkoholrest
linear oder bevorzugt in 2-Stellung methylverzweigt sein kann beziehungsweise lineare
und methylverzweigte Reste im Gemisch enthalten kann, so wie sie üblicherweise in
Oxoalkoholresten vorliegen. Insbesondere sind jedoch Alkoholethoxylate mit linearen
Resten aus Alkoholen nativen Ursprungs mit 12 bis 18 C-Atomen, zum Beispiel aus Kokos-,
Palm-, Talgfett- oder Oleylalkohol, und durchschnittlich 5 bis 8 EO pro Mol Alkohol
bevorzugt. Zu den bevorzugten ethoxylierten Alkoholen gehören beispielsweise C
12-14-Alkohole mit 4 EO oder 7 EO, C
9-11-Alkohol mit 7 EO, C
13-15-Alkohole mit 5 EO, 7 EO oder 8 EO, C
12-18-Alkohole mit 5 EO oder 7 EO und Mischungen aus diesen. Die angegebenen Ethoxylierungsgrade
stellen statistische Mittelwerte dar, die für ein spezielles Produkt eine ganze oder
eine gebrochene Zahl sein können. Bevorzugte Alkoholethoxylate weisen eine eingeengte
Homologenverteilung auf (narrow range ethoxylates, NRE). Zusätzlich zu diesen nichtionischen
Tensiden können auch Fettalkohole mit mehr als 12 EO eingesetzt werden. Beispiele
hierfür sind Talgfettalkohol mit 14 EO, 25 EO, 30 EO oder 40 EO. Auch nichtionische
Tenside, die EO- und PO-Gruppen zusammen im Molekül enthalten, sind erfindungsgemäß
einsetzbar. Geeignet sind ferner auch eine Mischung aus einem (stärker) verzweigten
ethoxylierten Fettalkohol und einem unverzweigten ethoxylierten Fettalkohol, wie beispielsweise
eine Mischung aus einem C
16-18-Fettalkohol mit 7 EO und 2-Propylheptanol mit 7 EO. Insbesondere bevorzugt enthält
das Wasch- oder Reinigungsmittel einen C
12-18-Fettalkohol mit 7 EO oder einen C
13-15-Oxoalkohol mit 7 EO als nichtionisches Tensid.
[0079] Das flüssige Wasch- oder Reinigungsmittel umfasst weiterhin ein oder mehrere Lösungsmittel.
Hierbei kann es sich um Wasser und/oder nichtwässrige Lösungsmittel handeln. Bevorzugt
enthält es Wasser als Hauptlösungsmittel, kann aber auch weiterhin nichtwässrige Lösungsmittel
umfassen. Geeignete nichtwässrige Lösungsmittel umfassen ein- oder mehrwertige Alkohole,
Alkanolamine oder Glykolether. Vorzugsweise werden die Lösungsmittel ausgewählt aus
Ethanol, n-Propanol, i-Propanol, Butanolen, Glykol, Propandiol, Butandiol, Methylpropandiol,
Glycerin, Diglykol, Propyldiglycol, Butyldiglykol, Hexylenglycol, Ethylenglykolmethylether,
Ethylenglykolethylether, Ethylenglykolpropylether, Ethylenglykolmono-n-butylether,
Diethylenglykolmethylether, Diethylenglykolethylether, Propylenglykolmethylether,
Propylenglykolethylether, Propylenglykolpropylether, Dipropylenglykolmonomethylether,
Dipropylenglykolmonoethylether, Methoxytriglykol, Ethoxytriglykol, Butoxytriglykol,
1-Butoxyethoxy-2-propanol, 3-Methyl-3-methoxybutanol, Propylen-glykol-t-butylether,
Di-n-octylether sowie Mischungen dieser Lösungsmittel.
[0080] Neben dem wenigstens einen Tensid sowie dem wenigstens einen Lösungsmittel kann das
flüssige Wasch- oder Reinigungsmittel weiterhin Gerüststoffe und/oder alkalische Substanzen
umfassen. Als Gerüststoffe sind beispielsweise polymere Polycarboxylate geeignet.
Dies sind beispielsweise die Alkalimetallsalze der Polyacrylsäure oder der Polymethacrylsäure,
zum Beispiel solche mit einer relativen Molekülmasse von 600 bis 750.000 g/mol.
[0081] Geeignete Polymere sind insbesondere Polyacrylate, die bevorzugt eine Molekülmasse
von 1.000 bis 15.000 g/mol aufweisen. Aufgrund ihrer überlegenen Löslichkeit können
aus dieser Gruppe wiederum die kurzkettigen Polyacrylate, die Molmassen von 1.000
bis 10.000 g/mol, und besonders bevorzugt von 1.000 bis 5.000 g/mol, aufweisen, bevorzugt
sein.
[0082] Geeignet sind weiterhin copolymere Polycarboxylate, insbesondere solche der Acrylsäure
mit Methacrylsäure und der Acrylsäure oder Methacrylsäure mit Maleinsäure. Zur Verbesserung
der Wasserlöslichkeit können die Polymere auch Allylsulfonsäuren, wie Allyloxybenzolsulfonsäure
und Methallylsulfonsäure, als Monomer enthalten.
[0083] Als Gerüststoffe, die in dem erfindungsgemäßen Wasch- oder Reinigungsmittel enthalten
sein können, sind insbesondere auch Silikate, Aluminiumsilikate (insbesondere Zeolithe),
Carbonate, Salze organischer Di- und Polycarbonsäuren sowie Mischungen dieser Stoffe
zu nennen.
[0084] Organische Gerüststoffe, welche weiterhin in dem flüssigen Wasch- oder Reinigungsmittel
vorhanden sein können, sind beispielsweise die in Form ihrer Natriumsalze einsetzbaren
Polycarbonsäuren, wobei unter Polycarbonsäuren solche Carbonsäuren verstanden werden,
die mehr als eine Säurefunktion tragen. Beispielsweise sind dies Citronensäure, Adipinsäure,
Bernsteinsäure, Glutarsäure, Apfelsäure, Weinsäure, Maleinsäure, Fumarsäure, Zuckersäuren,
Aminocarbonsäuren, Nitrilotriessigsäure (NTA), Methylglycindiessigsäure (MGDA) und
deren Abkömmlinge sowie Mischungen aus diesen. Bevorzugte Salze sind die Salze der
Polycarbonsäuren wie Citronensäure, Adipinsäure, Bernsteinsäure, Glutarsäure, Weinsäure,
Zuckersäuren und Mischungen aus diesen.
[0085] Bevorzugt werden allerdings lösliche Gerüststoffe, wie beispielsweise Citronensäure,
oder Acrylpolymere mit einer Molmassen von 1.000 bis 5.000 g/mol in der Grundrezeptur
eingesetzt.
[0086] Alkalische Substanzen oder Waschalkalien sind im Sinne der vorliegenden Erfindung
Chemikalien zur Anhebung und Stabilisierung des pH-Wertes der Zusammensetzung.
[0087] Weiterhin umfasst das erfindungsgemäße Wasch- oder Reinigungsmittel eines oder mehrere
Co-Tenside und/oder einen oder mehrere Elektrolyten. Durch das Co-Tensid oder die
Co-Tenside wird die micellare Struktur der Tenside verändert. Durch einen oder mehrere
Elektrolyte kann diese Wirkung verstärkt werden. Hierdurch entsteht eine lamellare
Struktur der Tenside. Entsprechende strukturierte Wasch- oder Reinigungsmittel mit
Fließgrenze sind im Stand der Technik beispielsweise in
WO 2013/064357 A1 beschrieben. Auf den Inhalt diese Anmeldung wird vollumfänglich Bezug genommen.
[0088] Co-Tenside im Sinne der vorliegenden Erfindung sind amphiphile Moleküle mit kleiner,
hydrophiler Kopfgruppe. In einem binären System mit Wasser sind diese Co-Tenside oftmals
nur schwach oder gar nicht löslich. Entsprechend bilden sie dort auch keine Micellen
aus. In Gegenwart der Tenside werden die Co-Tenside in deren Assoziate eingebaut und
verändern dadurch die Morphologie dieser Assoziate. Aus den Kugelmicellen werden Stäbchen-
und/oder Scheibchenmicellen. Bei einem ausreichend hohem Gesamttensidgehalt kommt
es zu der Ausbildung lamellarer Phasen beziehungsweise Strukturen.
[0089] Das Co-Tensid ist vorzugsweise ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus alkoxylierten
C
8-C
18-Fettalkoholen mit einem Alkoxylierungsgrad ≤ 3, aliphatischen C
6-C
14-Alkoholen, aromatischen C
6-C
14-Alkoholen, aliphatischen C
6-C
12-Dialkoholen, Monoglyceride von C
12-C
18-Fettsäuren, Monoglycerinether von C
8-C
18-Fettalkoholen und Mischungen daraus. Weitere geeignete Co-Tenside sind 1-Hexanol,
1-Heptanol, 1-Octanol, 1,2-Octandiol, Stearinmonoglycerin und Mischungen daraus.
[0090] Ebenso eignen sich Duftalkohole wie beispielsweise Geraniol, Nerol, Citronellol,
Linalool, Rhodinol und andere Terpenalkohole oder Duftaldehyde wie Lilial oder Decanal
als Co-Tenside.
[0091] Bevorzugte Co-Tenside sind C
12-C
18-Fettalkohole mit einem Alkoxylierungsgrad ≤ 3. Diese Co-Tenside werden besonders
gut in die bevorzugten Assoziate aus anionischem und nichtionischem Tensid eingebaut.
[0092] Geeignete alkoxylierte C
12-C
18-Fettalkohole mit einem Alkoxylierungsgrad ≤ 3 umfassen beispielsweise i-C
13H
27O(CH
2CH
2O)
2H, i-C
13H
27O(CH
2CH
2O)
3H, C
12-14-Alkohol mit 2 EO, C
12-14-Alkohol mit 3 EO, C
13-15-Alkohol mit 3 EO, C
12-18-Alkohole mit 2 EO und C
12-18-Alkohole mit 3 EO.
[0093] Ein Elektrolyt im Sinne der vorliegenden Erfindung ist ein anorganisches Salz. Bevorzugte
anorganische Salze umfassen Natriumchlorid, Kaliumchlorid, Natriumsulfat, Natriumcarbonat,
Kaliumsulfat, Kaliumcarbonat, Natriumhydrogencarbonat, Kaliumhydrogencarbonat, Calciumchlorid,
Magnesiumchlorid und Mischungen daraus. Besonders stabile Zusammensetzungen werden
bei Einsatz von Natriumchlorid oder Mischungen von Natriumchlorid und Kaliumsulfat
erhalten.
[0094] Die Zugabe des anorganischen Salzes unterstützt die Ausbildung lamellarer Strukturen.
Zusätzlich hat das anorganische Salz einen Einfluss auf die Viskosität, so dass mit
Hilfe des anorganischen Salzes die Viskosität der flüssigen Zusammensetzung eingestellt
werden kann.
[0095] Die erfindungsgemäß hergestellten Kapseln können stabil in den flüssigen Wasch- oder
Reinigungsmitteln dispergiert werden. Dabei bedeutet stabil, dass die Mittel bei Raumtemperatur
und bei 40 °C über einen Zeitraum von mindestens 4 Wochen und bevorzugt von mindestens
6 Wochen stabil sind, ohne dass die Mittel aufrahmen oder sedimentieren.