DE60117815T2

DE60117815T2 - Schmelzmischverfahren zur herstellung von syndetseifenriegeln

Info

Publication number: DE60117815T2
Application number: DE60117815T
Authority: DE
Inventors: c/o Unilever Res. U.S. Inc. Terence J. Edgewater FARRELL; c/oUnilever Res. U.S. Inc. John R. Edgewater NICHOLSON; c/o Unilever Res. U.S. Inc. Keith Edgewater FRANCIS
Original assignee: Unilever NV
Current assignee: Unilever NV
Priority date: 2000-08-03
Filing date: 2001-07-19
Publication date: 2006-11-09
Anticipated expiration: 2021-07-20
Also published as: AU2001287644A1; ATE319800T1; EP1305395A1; US6444630B1; WO2002012430A1; BR0112893A; DE60117815D1; AR030110A1; EP1305395B1; ES2259040T3; CA2416418C; CA2416418A1

Description

Die Erfindung betrifft ein Schmelzmischverfahren zur Herstellung von Seifenstückzusammensetzungen, die ein synthetisches anionisches Tensid, Fettsäure und ein zweiwertiges Kation umfassen. Insbesondere gestattet es das Verfahren, größere Mengen an im Wesentlichen wasserlöslicher Seife (z.B. Seife mit einer Löslichkeit von 82/18 Talg/Kokosseife oder mehr) zu verwenden als man bisher für möglich hielt, während gleichzeitig die Oberflächeneigenschaften des Seifenstücks verbessert werden.
Beim Einsatz eines Schmelzmischverfahrens werden die Bestandteile bei Temperaturen über etwa 43,3° (110°F) gemischt, ehe die geschmolzene Zusammensetzung abgekühlt, ggfs. raffiniert und/oder gemahlen wird, zu einem Extrudat (im allgemeinen in Form extrudierter „Baumstämme") geformt und dann zu endgültigen Seifenstücken gestanzt wird. Bei diesen Schmelzmischverfahren besteht ein Zusammenhang zwischen einem höheren Anteil an löslicher Seife und dem Weich- und Klebrigwerden der Materialien, so dass Probleme bei der Fertigstellung, vor allem beim Stanzen von Seifenstücken, auftreten. Das erfindungsgemäße Verfahren umfasst eine Modifizierung des Verfahrens, um diese Probleme bei der Fertigstellung zu vermeiden.
Es ist bekannt, dass man extrudierte Seifenstückzusammensetzungen unter Verwendung synthetischer anionischer Substanzen (z.B. Acylisethionaten, Alkylglycerylethersulfaten usw.) und Fettsäureseife herstellen kann.
Von der Seife in solchen Zusammensetzungen weiß man allgemein, dass sie verschiedenen Zwecken dient. In erster Linie trägt sie dazu bei, dem Seifenstück Struktur zu geben, so dass es nicht krümelt, wenn es fertiggestellt (z.B. extrudiert oder gestanzt) wird. Außerdem liefert sie dem Anwender ein fertiges Seifenstück. Fettsäureseife liefert auch einige nützliche Eigenschaften für den Anwender, wie z.B. eine gute Schaumentwicklung und ein bestimmtes Gefühl auf der Haut, das für manche Verbraucher wünschenswert sein kann. Außerdem ist Seife im Allgemeinen preiswerter als die meisten anionischen Substanzen, so dass Kosten gespart werden können.
Trotz der vorstehend aufgeführten Vorteile ging man bisher jedoch davon aus, dass die Seifenmenge, die im Verfahren zur Herstellung dieser Seifenstücke ver wendet werden kann (z.B. in einem Schmelzmischverfahren, bei dem die Bestandteile bei einer Temperatur von etwa 43,3°C gemischt werden), eine Obergrenze hat, weil zu große Mengen dazu führen, dass sich die Seifenstücke schlecht fertigstellen lassen (z.B. hauptsächlich dadurch, dass diese Seifenstücke klebriger sind und Probleme beim Extrudieren der Riegel und beim Stanzen verursachen, wenn diese klebrigen Stücke an der Maschine haften bleiben). So kann in einem Seifenstück, das typischerweise 30 bis 75 %, vorzugsweise 35 bis 60 % anionische Substanzen enthält, eine Seifenmenge von mehr als 5 % zu den vorstehend aufgeführten Problemen bei der Fertigstellung führen.
Ohne sich durch eine bestimmte Theorie einschränken zu wollen, nehmen die Erfinder an, dass dieses Problem zumindest teilweise auf die Tatsache zurückzuführen ist, dass zunehmende Seifenmengen Seifenlösungen und/oder isotrope Flüssigkristallphasen mit ungebundenem Wasser in der synthetischen Detergenzformulierung in Form eines Seifenstückes (Syndet) erzeugen. Wenn solche Phasen vorliegen, ist es möglich, dass die letzten Stufen der Produktion, darunter Extrusion und Stanzen, behindert werden, weil das Material weich und klebrig wird.
Unerwartet haben die Anmelder herausgefunden, dass bei Bereitstellung einer Quelle zweiwertiger Kationen, so dass das zweiwertige Kation der Mischlösung zur Verfügung steht (z.B. muss die Quellenkomponente eine Löslichkeit aufweisen, die der von Calciumcarbonat entspricht oder höher ist), um verfügbar zu sein, und bei Bereitstellung von ausreichend zweiwertigen Kationen, um mit der im ungebundenen Wasser gelösten löslichen Seife reagieren zu können, der Grad der Weichheit und Klebrigkeit während der Fertigstellung des Seifenstücks verringert oder gemildert werden kann.
Das Farrell et al. erteilte Patent US-A-5,981,451 betrifft ein Verfahren zur Herstellung von Seifenstücken, die ein Gemisch aus anionischem Tensid und Seife enthalten, aber dort handelt es sich nicht um ein Schmelzverfahren und Probleme mit der Klebrigkeit beim Fertigstellen eines Seifenstücks treten hauptsächlich bei Schmelzmischverfahren auf.
Das Collins erteilte Patent US-A-4,557,853 betrifft Seifenstücke, die Erdalkalimetallcarbonate als Mittel zur Verbesserung des Gefühls auf der Haut enthalten. Angesichts der geringen Wasserlöslichkeit dieser Carbonate nimmt man an, dass die verwendete Menge (2,4 bis 5,9 % Erdalkalimetallcarbonat, definiert durch das Verhältnis von Tensid zu Erdalkalimetall) zu gering ist, eine ausreichende Menge an zweiwertigen Ionen zur Verfügung zu stellen, um die Menge an löslicher Seife in der Lösung zu steuern. Das heißt, in diesem Patent wird die Verknüpfung zwischen der Bereitstellung von verfügbaren zweiwertigen Kationen, die die Seife an einem bestimmten Punkt des Verfahrens unlöslich machen und dadurch die Klebrigkeit während der Fertigstellung des Seifenstücks verringern können, nicht erkannt. Es wird auch darauf hingewiesen, dass Probleme mit weichem klebrigem Material beim Fertigstellungsverfahren wesentlich unwahrscheinlicher sind, wenn die Seife der Hauptbestandteil der Formulierung ist.
Das Procter & Gamble erteilte Patent WO 95/13356 betrifft ein Acylisethionatseifenstück, das flüssige Polyole und Magnesiumseife enthält. Seifenstücke, die durch das erfindungsgemäße Verfahren hergestellt werden, brauchen die in dieser Veröffentlichen beschriebenen flüssigen Polyole nicht. (Wie unnötig die Verwendung flüssiger Polyole in der vorliegenden Erfindung auch sein mag, wird darauf hingewiesen, dass die Erfinder die Möglichkeit der Verwendung flüssiger Polyole in Formulierungen nicht ausschließen wollen.) Außerdem sieht das Patent keine Notwendigkeit der Bereitstellung verfügbarer/überschüssiger Kationen vor (z.B. zur Unterstützung als Fänger für ansonsten lösliche Seife während des Schmelzmischens, wo sie, wenn sie nicht entfernt werden, als Ursache für Probleme bei der Fertigstellung gelten), sondern erfordert es vielmehr, dass die anfänglich verwendete Magnesiumseife gebunden bleibt und als Verfahrenshilfsmittel in Form eines Füllstoffs fungiert.
Genauer umfasst die Erfindung ein Verfahren zur Herstellung eines Seifenstücks, umfassend:

(1) 20 bis 75 Gew.-%, vorzugsweise 35 bis 60 Gew.-% eines anionischen Tensids, vorzugsweise eines Alkalimetallsalzes wie Alkylisethionat;
(2) 4 bis 20 %, stärker bevorzugt 6 bis 12 % einer Fettsäureseife oder einer Seifenfraktion mit einer Löslichkeit von 82/18 Talg/Kokosseife oder mehr (d.h. einer Löslichkeit von 1,1 g/l in Wasser bei 40°C);
(3) 4 bis 30 %, vorzugsweise 10 bis 25 % freie Fettsäure;
(4) eine oder mehrere Verbindungen als Quelle des zweiwertigen Kations,

Die Löslichkeit der zweiwertigen Kationenquelle kann die Menge der im Verfahren verwendeten Verbindung beeinflussen. Daher sollte man beispielsweise verstehen, dass mehr Calciumcarbonat erforderlich sein kann, weil die Löslichkeit von Calciumcarbonat gering ist, während für ein leichter lösliches Salz wie Magnesium- oder Calciumchlorid viel größere Mengen erforderlich sein können.
1 ist eine Aufzeichnung kodierender Differentialscanningkolorimetrie-Kurven. Der kritische Punkt dieser Kurve ist der Peak bei etwa 0°C in Kühlzyklus für die Formulierung 1 (Formulierung mit der durchgezogenen Linie ohne Calciumcarbonat) und 2 (Formulierung mit der gestrichelten Linie mit Calciumcarbonat).
Genauer gibt es keinen Übergang, wenn Calciumcarbonat zugesetzt wurde (gestrichelte Linie), vermutlich, weil Ionen an lösliche Seife binden. Da es weniger lösliche Seife gibt, führt dies stromabwärts zu verbesserten Eigenschaften.
Bei der Erfindung geht es um ein Verfahren zur Herstellung von Seifenstücken, die ein synthetisches anionisches Tensid in Kombination mit größeren Mengen an Fettsäureseife (z.B. löslicher Fettsäureseife) enthalten, als man bisher für möglich hielt, ohne dass dadurch die Löslichkeit der Seifenstücke und ihre Oberflächeneigenschaften (z.B. Extrudierbarkeit und Stanzbarkeit) beeinträchtigt werden. Genauer geht es bei der Erfindung um die unerwartete Erkenntnis, dass die Zugabe einer ausreichenden Menge einer oder mehrerer Verbindungen als Quelle zweiwertiger Kationen, um die größeren Mengen löslicher Seife unlöslich zu machen, die anfallen, wenn solche größeren Seifenmengen in einem Schmelzmischverfah ren eingesetzt werden, wiederum die Verwendung von Seifenstücken gestattet, die diese größeren Seifenmengen enthalten, dabei aber gleichzeitig mit der höheren Seifenmenge zusammenhängende Probleme vermeidet. Da Seife im Allgemeinen preiswerter ist als die meisten anionischen Substanzen, stellt die Verwendung größerer Mengen Seife auch preiswertere Seifenstücke zur Verfügung.
Insbesondere geht es bei der Erfindung um ein Verfahren zur Herstellung von Seifenstücken, die durch ein Schmelzmischextrusionsverfahren hergestellt werden. Im Einzelnen werden die Komponenten bei einer Schmelztemperatur von mehr als 43,3°C (mehr als 110°F) vermischt, gekühlt (beispielsweise auf einem Chipkühler), ggfs. verfeinert und/oder gemahlen, geschnitten und gestanzt. Man nimmt an, dass durch Bereitstellung einer Quelle zweiwertiger Kationen die Kationen in der Lage sind, lösliche Seifen auszufällen (und dadurch die Gesamtmenge löslicher Seife als Prozentsatz der gesamten Seife zu verringern, so dass weniger lösliche Seife vorliegt und die Stanzbarkeit daher verbessert wird). Dies wiederum führt vermutlich zur Eliminierung/Verringerung von Phasen, die durch die löslichen Seifen erzeugt werden, was sonst zur Bildung einer klebrigen Zusammensetzung führen würde. Als Ergebnis der verringerten Klebrigkeit lässt sich das Seifenstück besser extrudieren und stanzen (und wird damit verbesserte „Fertigstellungseigenschaften" haben). Außerdem sind die Endeigenschaften für den Verwender verbessert.
Jede der Komponenten der Seifenstücke ist im Folgenden detaillierter aufgeführt.
Anionische Substanz
Eine erste erforderliche Komponente der erfindungsgemäßen Seifenstückzusammensetzungen ist mindestens ein anionisches Tensid.
Geeignete anionische Tenside umfassen aliphatische Sulfonate wie primäre Alkansulfonate (z.B. C₈-C₂₂), primäre Alkandisulfonate (z.B. C₈-C₂₂), C₈-C₂₂-Alkensulfonate, C₈-C₂₂-Hydroxyalkensulfonate oder Alkylglycerylethersulfonate (AGS) oder aromatische Sulfonate wie Alkylbenzolsulfonat.
Die anionische Substanz kann auch ein Alkylsulfat (z.B. C₁₂-C₁₈-Alkylsulfat) oder Alkylethersulfat (einschließlich Alkylglycerylethersulfaten) sein. Zu den Alkylethersulfaten gehören solche der Formel: RO(CH₂CH₂O)_nSO₃M, in der R ein Alkyl oder Alkenyl mit 8 bis 18 Kohlenstoffatomen, vorzugsweise 12 bis 18 Kohlenstoffatomen ist, n einen Durchschnittswert von mehr als 1,0, vor zugsweise mehr als 3 hat, und M ein solubilisierendes Kation wie Natrium, Kalium, Ammonium oder substituiertes Ammonium ist. Bevorzugt werden Ammonium- und Natriumlaurylethersulfate.
Bei der anionischen Substanz kann es sich auch um Alkylsulfosuccinate (einschließlich Mono- und Dialkylsulfosuccinate, z.B. C₆-C₂₂-Sulfosuccinate), Alkyl- und Acyltaurate, Alkyl- und Acylsarcsosinate, Sulfoacetate, C₈-C₂₂-Alkylphosphate und Phosphate, Alkylphosphatester und Alkoxaylalkylphosphatester, Acyllactate, C₈-C₂₂-Monoalkylsuccinate und -maleate, Sulfoacetate, Alkylglucoside und Acylisethionate handeln.
Sulfosuccinate können sein:
Monoalkylsulfosuccinate der Formel R¹O₂CCH₂CH(SO₃M)CO₂M; und Amid-MEA-Sulfosuccinate der Formel R¹CONHCH₂CH₂O₂CCH₂CH(SO₃M)CO₂M, wobei R¹ im Bereich von C₈-C₂₂-Alkyl liegt und M ein solubilisierendes Kation ist.
Taurate werden im Allgemeinen durch die Formel R²CONR³CH₂CH₂SO₃M identifiziert, in der R² im Bereich von C₈-C₂₀-Alkyl liegt, R³ im Bereich von C₁-C₄-Alkyl liegt und M ein solubilisierendes Kation ist.
Eine bevorzugte anionische Substanz ist Acylisethionat, z.B. C₈-C₁₈-Acylisethionat. Diese Ester werden im Allgemeinen durch die Reaktion zwischen Alkalimetallisethionat mit gemischten aliphatischen Fettsäuren mit 6 bis 18 Kohlenstoffatomen und einem Iodwert von weniger als 20 hergestellt. Im Allgemeinen haben mindestens 75 % der gemischten Fettsäuren 12 bis 18 Kohlenstoffatome, und bis zu 25 % weisen 6 bis 10 Kohlenstoffatome auf. Das Isethionat kann auch ein alkoxyliertes Isethionat der in dem Ilardi et al. erteilten Patent US-A-5,393,466 beschriebenen Art sein, das hiermit durch Bezugnahme in diese Anmeldung aufgenommen wird.
Natürlich können auch Gemische aus einer oder mehreren anionischen Substanzen verwendet werden.
Im Allgemeinen macht/machen die anionische(n) Substanz(en) 20 bis 75 Gew.-%, vorzugsweise 35 bis 60 Gew.-% der Seifenstückzusammensetzung aus.
Fettsäureseife
Eine zweite erforderliche erfindungsgemäße Komponente ist die Verwendung einer bestimmten löslichen „Seife". Wie bereits ausgeführt, wurde bisher davon abgeraten, Seifemengen von mehr als 5 Gew.-%, insbesondere mehr als 10 %, zu verwenden, vor allem in Systemen, die z.B. Acylisethionat, freie Fettsäure und Alkalimetallisethionat enthalten (siehe z.B. US-A-4,954,282, erteilt an Rys et al., dort insbesondere Spalte 4, Zeile 10 bis 13). Dies liegt nicht nur daran, dass Seife im Allgemeinen schärfer ist als andere anionische Substanzen, sondern auch weil Syndets, wie solche auf der Grundlage von Acylisethionaten, in Gegenwart von beispielsweise mehr als 4 Gew.-% löslicher Seife weich und klebrig werden können. Dadurch können in späteren Stufen, wenn die Seifenstücke extrudiert und gestanzt werden, Probleme (z.B. Festkleben an den Formen) auftreten.
In der vorliegenden Erfindung können Seifen 4 bis 20 Gew.-%, vorzugsweise 6 bis 12 Gew.-% der endgültigen Seifenstückzusammensetzung ausmachen.
Mit löslicher Seife ist eine Seife oder Seifenfraktion gemeint, die eine Löslichkeit von 82/18 Talg/Kokosnussseife oder mehr aufweist. Die Löslichkeit von 82/18 Talg/Kokosnussseife kann wiederum als Löslichkeit von 1,1 g/l in Wasser bei 40°C definiert werden.
Als 82/18-Seife wird im Allgemeinen ein Gemisch aus etwa 15 bis etwa 20 % Kokosnussöl und etwa 80 bis etwa 85 % Talg bezeichnet. Diese Gemische enthalten etwa 95 % Fettsäuren mit etwa 12 bis etwa 18 Kohlenstoffatomen. Die Seife kann aus Kokosnussöl hergestellt werden; in diesem Fall macht der Fettsäuregehalt etwa 85 %. Fettsäure mit einer Kettenlänge von C₁₂-C₁₈ aus.
Zusätzlich zu spezifischen „löslichen" Seifen können weitere Seifen verwendet werden, die möglicherweise weniger löslich sind.
Der Begriff „Seife" wird in seinem üblichen Sinn verwendet, d.h. gemeint sind die Alkalimetall- oder Alkanolammoniumsalze von aliphatischen Alkan- oder Alkenmonocarbonsäuren. Natrium-, Kalium-, Mono-, Di- und Triethanolammoniumkationen oder Kombinationen davon eignen sich für die Zwecke der Erfindung. Im Allgemeinen werden in den erfindungsgemäßen Zusammensetzungen Natriumseifen verwendet. Jedoch können etwa 1 bis etwa 25 % der Seifen Kaliumseifen sein. Die hier brauchbaren Seifen sind die bekannten Alkalimetallsalze von natürlichen oder synthetischen aliphatischen (Alkan- oder Alken-) Säuren mit etwa 12 bis 22 Kohlenstoffatomen, vorzugsweise etwa 12 bis etwa 18 Kohlenstoffatomen. Sie können als Alkalimetallcarboxylate von acrylischen Kohlenwasserstoffen mit etwa 12 bis etwa 22 Kohlenstoffatomen beschrieben werden.
Die Seifen können Unsättigungen gemäß handelsüblich akzeptablen Standards enthalten. Normalerweise wird eine übermäßige Unsättigung vermieden.
Seifen können durch das klassische Kesselsiedeverfahren oder moderne kontinuierliche Seifenherstellungsverfahren hergestellt werden, bei dem natürliche Fette und Öle wie Talg oder Kokosnussöl oder deren Äquivalente mit Fachleuten bekannten Verfahren mit einem Alkalimetallhydroxid verseift werden. Alternativ können die Seifen durch Neutralisieren von Fettsäuren wie Laurinsäure (C₁₂), Myristinsäure (C₁₄), Palmitinsäure (C₁₆) oder Stearinsäure (C₁₈) mit einem Alkalimetallhydroxid oder -carbonat hergestellt werden.
Freie Fettsäure
Eine weitere erforderliche Komponente der Erfindung sind freie Fettsäuren von C₈-C₂₂. Diese können teilweise als superfettende Mittel und/oder als Mittel zur Verbesserung des Gefühls auf der Haut und der Cremigkeit fungieren. Superfettende Mittel können C₁₀-C₁₈-, vorzugsweise C₁₀-C₁₆-Fettsäuren sein. Ein bevorzugtes Mittel zur Verbesserung des Gefühls auf der Haut und der Cremigkeit ist Stearinsäure. Diese Fettsäuren können 4 bis 30, vorzugsweise 10 bis 25 Gew.-% der Zusammensetzung des Seifenstücks ausmachen.
Verbindungen als Quelle zweiwertiger Kationen
Eine andere erforderliche Komponente der Erfindung sind eine oder mehrere Verbindungen, die als Quelle zweiwertiger Kationen dienen. Bei der Verbindung kann es sich zwar um jede beliebige Verbindung handeln, die ein Salz mit einem zweiwertigen Gegenion (z.B. Calcium²⁺ oder Magnesium²⁺) ist, doch auch die Löslichkeit des Salzes ist kritisch, da eine ausreichende Menge des zweiwertigen Kations zur Verfügung gestellt werden muss (d.h. die Verbindung muss ausreichend löslich sein). Außerdem muss sie in ausreichender Menge vorhanden sein, damit der Durchsatz oder die Extrusion (z.B. gemessen in pro Minute extrudierten Pounds) und/oder das Stanzen (z.B. in pro Minute gestanzten Seifenstücken) verbessert wird.
So kann beispielsweise dann, wenn die Verbindung Calciumcarbonat, das wesentlich schlechter löslich ist als Calciumchlorid, ist, die Zusammensetzung 10 bis 12 % oder mehr Calciumcarbonat erfordern, um ausreichend verfügbare Kationen bereitzustellen und dafür zu sorgen, dass die lösliche Seifenkomponente ausgefällt wird. Andererseits wäre weniger Calcium- oder Magnesiumchlorid erforderlich, um das gleiche Ergebnis zu erzielen.
Wie vorstehend bereits ausgeführt, ist der kritische Punkt der, dass ausreichend Kationen zur Verfügung gestellt werden, um sicherzustellen, dass der Großteil der löslichen Seife an die Kationen gebunden und so unlöslich wird.
Wenn wir 1 betrachten, ist ersichtlich, dass die Zugabe von ausreichend Kationen den Phasenübergang bei etwa 0°C eliminiert/verringert, so dass die Kurve im Wesentlichen flach wird (siehe linke Seite von 1, wo das Fehlen eines Übergangs durch eine gestrichelte Linie angezeigt wird).
Dies mag zwar nicht signifikant erscheiden, doch damit wird erreicht, dass die Klebrigkeit des Seifenstücks im späteren Verarbeitungsprozess wesentlich verrin gert wird. Deshalb bleiben wesentlich weniger Rückstände an der Maschine kleben, wenn die Zusammensetzungen in der Extrusions- und Stanzphase gekühlt, extrudiert, geschnitten und gestanzt werden. Dies führt wiederum zu einer verbesserten Extrusionsgeschwindigkeit (beispielsweise gemessen in pro Minute extrudierten Pounds und/oder in pro Minuten gestanzten Seifenstücken).
Beispiele für Verbindungen, die als Quelle zweiwertiger Kationen verwendet werden können, umfassen etwas schwerer lösliche Salze wie Calcium- oder Magnesiumcarbonat oder leichter lösliche Salze wie Calcium- oder Magnesiumchlorid. Vorzugsweise sollte die Verbindung eine Löslichkeit aufweisen, die der von Calciumcarbonat zumindest gleichwertig ist (bei 18°C, Löslichkeit von 0,0013 g/100 g Wasser gemäß der Definition im Wörterbuch der chemischen Technik von Kirk-Othmer). Andere zweiwertige Kationen, die verwendet werden können, umfassen Metalle der Gruppe IIA (neben Calcium oder Magnesium), wie z.B. Beryllium, Strontium oder Barium.
Wie bereits ausgeführt, schwankt die Menge der verwendeten Verbindungen abhängig von der Löslichkeit der Verbindung, muss jedoch letztendlich in ausreichender Menge verwendet werden, dass das Stanzen (bezogen auf die gesamte Ausgangsseife) verbessert wird, wenn die Kationen Gelegenheit zum Binden hatten. Dies kann wiederum durch eine Verbesserung in der Extrusion gemessen werden (beispielsweise gemessen in pro Minute extrudierten Pounds oder der Anzahl von pro Minute gestanzten Seifenstücken). Idealerweise sollte die Geschwindigkeit bei der Herstellung von Seifenstücken um 10 % oder mehr (z.B. 10 bis 200 %, vorzugsweise 10 bis 100 %), vorzugsweise 15 bis 150 %, stärker bevorzugt 20 bis 125 % verbessert werden. Es wird darauf hingewiesen, dass die prozentuale Verbesserung auf ansonsten identischen der ähnlichen Verfahrensbedingungen basiert (z.B. Schneckengeschwindigkeit, Trommeltemperaturen und andere Parameter, die von Fachleuten als gleich oder im Wesentlichen gleich angesehen werden), so dass die Verbesserung ausschließlich auf der Zugabe des Kations basiert.
Bei Bedarf verwendete Substanzen
Zusätzlich zu den vorstehend aufgeführten Bestandteilen können die Seifenstückzusammensetzungen noch andere Tenside enthalten, ausgewählt aus nichtionisch, amphoter, kationisch, etc.
Amphotere Detergenzien, die in dieser Erfindung verwendet werden können, umfassen mindestens eine Säuregruppe. Dabei kann es sich um eine Carbonsäure oder Sulfonsäuregruppe handeln. Sie umfassen quaternären Stickstoff und sind daher quaternäre Aminosäuren. Sie sollten im Allgemeinen eine Alkyl- oder Alkenylgruppe mit 7 bis 18 Kohlenstoffatomen enthalten, die üblicherweise der Gesamtstrukturformel
entspricht, in der R¹ eine Alkyl- oder Alkenylgruppe mit 7 bis 18 Kohlenstoffatomen ist,
R² und R³ unabhängig voneinander Alkyl-, Hydroxyalkyl- oder Carboxyalkylgruppen mit 1 bis 3 Kohlenstoffatomen sind;
n 2 bis 4 ist;
m 0 bis 1 ist;
x eine Alkylengruppe mit 1 bis 3 Kohlenstoffatomen bedeutet, die ggfs. mit Hydroxyl substituiert ist, und
y -CO₂- oder -SO₃- ist.
Geeignete amphotere Detergenzien im Rahmen der vorstehenden allgemeinen Formel umfassen einfach Betaine der Formel:
und Amidobetaine der Formel
in der m 2 oder 3 ist.
In beiden Formeln ist R¹ eine Alkyl- oder Alkenylgruppe mit 7 bis 18 Kohlenstoffatomen, und R² und R³ sind unabhängig voneinander Alkyl-, Hydroxyalkyl- oder Carboxyalkylgruppen mit 1 bis 13 Kohlenstoffatomen. R¹ kann insbesondere ein Gemisch aus von Kokosnuss abgeleiteten C₁₂- und C₁₄-Alkylgruppen sein, so dass mindestens die Hälfte, vorzugsweise drei Viertel der Gruppen R¹ 10 bis 14 Kohlenstoffatome haben. R² und R³ sind vorzugsweise Methyl.
Eine weitere Möglichkeit ist, dass das amphotere Detergenz ein Sulfobetain der Formel
ist, in der m 2 oder 3 ist, oder Varianten davon, in denen -(CH₂)₃SO₃- ersetzt wird durch
In diesen Formeln haben R¹, R² und R³ die gleiche Bedeutung wie für das Amidobetain erörtert.
Das amphotere Tensid macht im Allgemeinen 1 bis 10 Gew.-% der Seifenstückzusammensetzung aus.
Andere Tenside (z.B. nichtionische oder kationische) können bei Bedarf ebenfalls verwendet werden, obwohl diese im Allgemeinen nicht mehr als 0,01 bis 10 Gew.-% der Seifenstückzusammensetzung ausmachen würden.
Nichtionische Tenside umfassen insbesondere die Reaktionsprodukte von Verbindungen mit einer hydrophoben Gruppe und einem reaktiven Wasserstoffatom, z.B. aliphatische Alkohole, Säuren, Amide oder Alkylphenole mit Alkylenoxiden, insbesondere Ethylenoxid, entweder allein oder mit Propylenoxid. Spezifische nichtionische Detergenzverbindungen sind Kondensate aus Alkylphenolen (C₂-C₂₂) und Ethylenoxid, die Kondensationsprodukte aliphatischer (C₈-C₁₈) primärer oder sekundärer, linearer oder verzweigter Alkohole mit Ethylenoxid und Produkte, die durch die Kondensation von Ethylenoxid mit den Reaktionsprodukten von Propylenoxid und Ethylendiamin hergestellt werden. Andere so genannte nichtionische Detergenzverbindungen umfassen langkettige tertiäre Aminoxide, langkettige tertiäre Phosphinoxide und Dialkylsulfoxide.
Die nichtionische Substanz kann auch ein Zuckeramid wie ein Polysaccharidamid sein. Spezifisch kann das Tensid eines der in dem Au et al. erteilten Patent US-A-5,389,279 (hiermit durch Bezugnahme in diese Anmeldung aufgenommen) beschriebenen Lactobionamide sein oder eines der in dem Letton et al. erteilten Patent US-A-5,312,954 (ebenfalls durch Bezugnahme in diese Anmeldung aufgenommen) beschriebenen Polyhydroxyamide sein.
Beispiele für kationische Detergenzien sind die quaternären Ammoniumverbindungen wie Alkyldimethylammoniumhalogenide.
Andere Tenside, die verwendet werden können, sind in dem Parran Jr. erteilten Patent US-A-3,723,325 und in "Surface Active Agents and Detergents" (Band I und II) von Schwartz, Perry & Berch, beschrieben, die ebenfalls durch Bezugnahme in die vorliegende Anmeldung aufgenommen werden.
Mittel, mit denen das milde Gefühl auf der Haut verbessert werden kann und die ebenfalls bevorzugt in den erfindungsgemäßen Zusammensetzungen verwendet werden, umfassen Isethionatsalze. Effektive Salzkationen können aus Alkalimetall-, Erdalkalimetall-, Ammonium-, Alkylammonium- und Mono-, Di- oder Trialkanolammoniumionen ausgewählt werden. Spezifische bevorzugte Kationen umfassen Natrium-, Kalium-, Lithium-, Calcium-, Magnesium-, Ammonium-, Triethylammonium-, Monoethanolammonium-, Diethanolammonium- oder Triethanolammoniumionen.
Besonders bevorzugt als Mittel zur Verbesserung der Milde wird einfaches unsubstituiertes Natriumisethionat.
Das Mittel zur Verbesserung des milden Gefühls auf der Haut liegt in Mengen von etwa 0,5 bis etwa 50 Gew.-% der Zusammensetzung vor. Vorzugsweise liegt das Mittel zur Verbesserung des milden Gefühls in Mengen von etwa 1 bis etwa 25 %, stärker bevorzugt etwa 2 bis etwa 15 % und optimalerweise 3 bis 10 Gew.-% der Gesamtzusammensetzung vor.
Andere Chemikalien und Zusatzstoffe zur Verbesserung der Leistung können ebenfalls in die erfindungsgemäßen Zusammensetzungen inkorporiert werden. Die Menge dieser Chemikalien und Zusatzstoffe kann im Bereich von etwa 1 bis etwa 40 Gew.-% der Gesamtzusammensetzung liegen. Beispielsweise können 2 bis 10 % eines Detergenzsalzes, das die Schaumentwicklung fördert, inkorporiert werden. Beispielhaft für diesen Typ Additiv sind Salze, die aus Alkalimetall und höheren aliphatischen Fettalkoholsulfaten mit einem organischen Amin, Alkylarylsulfonaten und den höheren aliphatischen Fettsäuretaurinaten ausgewählt werden.
Zusatzstoffe einschließlich Bakterizide, Parfums, Färbemittel, Pigmente wie Titandioxid und Wasser können ebenfalls vorhanden sein.
Die Seifenstücke können auch öllösliche nützliche Stoffe (z.B. Silikon, Petrolat usw.) oder wasserlösliche nützliche Stoffe (z.B. α-Hydroxysäuren) enthalten. Diese sind Fachleuten bekannt ([siehe z.B. die umfangreiche Liste der nützlichen Stoffe, die in Spalte 8, Zeile 14 bis 17, des Tsaur et al. erteilten Patents US-A-6,066,613 (hiermit durch Bezugnahme in diese Anmeldung aufgenommen) offenbart sind].
Verarbeitung
Durch verschiedene Prozesse werden sämtliche Bestandteile mit Ausnahme des Parfums in einem Mixer kombiniert, der zum Mixen viskoser Materialien geeignet ist. Das Verfahren wird bei einer Temperatur durchgeführt, die sicherstellt, dass die Charge homogen list, typischerweise zwischen 82,2°C und 115,5°C. Wenn die Zielfeuchtigkeit erreicht ist, wird das Produkt aus dem Mixer genommen und abgekühlt. Dabei bildet es entweder Chips oder Nudeln. Das abgekühlte Material wird dann mit Parfum kombiniert und taumeln gelassen, um eine gleichmäßige Verteilung des Parfums im ganzen Produkt sicherzustellen. Anschließend wird das parfümierte Material zu einem Aufgabetrichter transportiert, welcher eine Raffiniervorrichtung speist. Diese wiederum speist eine Strangpresse. Der Block, der aus der Strangpresse austritt, wird dann geschnitten, zu einem Seifenstück gestanzt und verpackt.
Der einzige kritische Punkt im Verfahren liegt darin, dass das zweiwertige Ion während der Schmelzmischstufe vorhanden sein muss, um mit der löslichen Seife zu reagieren.
Wenn an irgendeiner Stelle dieser Patentschrift der Begriff "umfassen" verwendet wird, soll er das Vorliegen genannter Merkmale, integraler Bestandteile, Schritte oder Komponenten einschließen, jedoch das Vorliegen oder das Hinzufügen eines oder mehrerer Merkmale, integraler Bestandteile, Schritte, Komponenten oder Gruppen nicht ausschließen.
Die folgenden Beispiele sollen die Erfindung näher erläutern, sie aber in keiner Weise einschränken.
Wenn nichts anderes angegeben ist, sind sämtliche Prozentsätze Gewichtsprozent.
Beispiele
Die Anmelderin hat durch das vorstehend beschriebene Verfahren die folgenden vier Formulierungen hergestellt.
Tabelle 1
Beispiel 1
Um die Vorteile der Erfindung zu demonstrieren, verglich die Anmelderin zuerst die Formulierung 1 aus Tabelle 1 (Vergleich) mit der Formulierung 2 aus Tabelle 1. Jede Formulierung wurde extrudiert und die Extrusionsgeschwindigkeit dadurch gemessen, dass man die aus der Strangpresse austretenden Stränge über einen bestimmten Zeitraum maß. Es wurden verschiedene Messungen vorgenommen und wie folgt gemittelt:
Formulierung mit Talkum, Extrusionsgeschwindigkeit: 2,13 kg/min
Formulierung mit Calciumcarbonat, Extrusionsgeschwindigkeit: 2,59 kg/min
Somit konnte durch Inkorporieren von Calciumcarbonat in die Formulierung die Extrusionsgeschwindigkeit um 20 % gesteigert werden.
Beispiel 2
Unter anderen Bedingungen als in Beispiel 1 beschrieben verglich die Anmelderin erneut die Formulierung 1 aus Tabelle 1 (Vergleich) mit der Formulierung 2 aus Tabelle 1. Die Formulierungen wurden auf der Grundlage der maximalen Anzahl von Seifenstücken verglichen, die über längere Zeit unter bestimmten Bedingungen auf einer handelsüblichen Stanze von Binacchi pro Minute gestanzt werden konnten. Bei der Formulierung 1 konnten über längere Zeit 350 Seifenstücke pro Minute gestanzt werden. Bei der Formulierung 2 betrug diese Zahl 420 Seifenstücke pro Minute. Somit konnte die Stanzgeschwindigkeit durch Inkorporieren von Calciumcarbonat in die Formulierung um über 20 % gesteigert werden.
Die Beispiele zeigen deutlich die Vorteile der Verwendung zweiwertiger Verbindungen während des Schmelzmischens.

Claims

Schmelzmischextrusionsverfahren zur Herstellung von Stücken, umfassend: (1) 20 bis 75 Gew.-% eines anionischen Tensids; (2) 4 bis 20 % einer Fettsäureseife oder einer Seifenfraktion mit einer Löslichkeit gleich oder größer als 82/18 Talg/Kokosseife; (3) 4 bis 30 % freie Fettsäure; und (4) eine oder mehrere Verbindungen als Quelle des zweiwertigen Kations, wobei das Verfahren das Mischen von (1), (2), (3) und (4) umfasst und wobei (4) in so ausreichender Menge vorliegt, dass sie bei der Solubilisierung der zweiwertigen Quellenverbindung ausreichend verfügbare Kationen bereitstellt, um mit der löslichen Seife in Wechselwirkung zu treten und dadurch den Durchsatz im Vergleich zu einem Schmelzmischextrusionsverfahren, bei dem nur (1), (2) und (3) verwendet werden, um 10 bis 200 % zu steigern, wobei dieser Durchsatz durch die Extrusionsgeschwindigkeit und/oder die Anzahl von pro Minute gestanzten Stücken definiert wird.
Verfahren nach Anspruch 1, bei dem das anionische Tensid 35 bis 60 Gew.-% der Zusammensetzung ausmacht.
Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, bei dem das anionische Tensid Acylisethionat ist.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, bei dem die Fettsäure 6 bis 12 Gew.-% der Zusammensetzung ausmacht.
Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, bei dem die Löslichkeit von Talg/Kokosnuss 1,1 g/l in Wasser bei 40°C beträgt.
Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, bei dem das zweiwertige Kation ein aus Magnesium, Calcium, Beryllium, Strontium, Barium und deren Gemischen ausgewähltes Metall der Gruppe II ist.