Toilettew hmittelstück
Die vorliegende Erfindung betrifft ein verbessertes Toilettewaschmittelstück, das praktisch aus einer Seife einer aliphatischen Monocarbonsäure und einem Sulfonat besteht, das sich im wesentlichen aus Alkensulfonat zusammensetzt.
Zahlreiche Zusammensetzungen für Toiletteseifenstücke, welche im wesentlichen Anteile einer synthetischen Nichtseifen-Waschaktivsubstanz, gemischt mit Seife, enthalten, wurden bisher vorgeschlagen, wobei man Seife und synthetische Stoffe kombinierte, um einige Nachteile jedes einzelnen Bestandteils zu beseitigen. Die synthetischen waschaktiven Substanzen beispielsweise, insbesondere bei Anwesenheit auch langkettiger aliphatischer, nichtionischer Stoffe, welche hauptsächlich zugesetzt wurden, um das Schaumvermögen der Mischungen zu verbessern, verhindern oft die Tendenz der Seife, Ablagerungen in hartem Wasser zu bilden.
Der Seifenbestandteil bekämpft wirksam die unerwünschten mechanischen Eigenschaften der Nichtseifen-Detergentien, welche es schwierig oder unmöglich machen, Stücke unter Verwendung des üblichen Toiletteseifen-Herstellungsverfahrens durch Pillieren, Strangpressen und Stanzen herzustellen. Jedoch, da die synthetischen waschaktiven Substanzen keine den pH Wert puffemde Elektrolyte sind, leiden die Kombinationsstücke unter dem Nachteil der hohen Alkalität der Seife.
Ferner sind die Detergentien und die daraus hergestellten Kombinationsstücke üblicherweise nicht milder für die Haut als Toiletteseife allein.
Nur aus synthetischen, waschaktiver Substanzen hergestellte Stücke weisen üblicherweise einen Mangel an Plastizität auf. Es wurde bereits vorgeschlagen, eine weichmachende Menge an Wasser zuzusetzen - Wasser ist schon lange als Weichmacher für solche Systeme bekannt. Eine derartige Lösung des Problems ermöglichte es, das Stück herzustellen, aber beim Aufbewahren kann sich der Wassergehalt durch natürliche Verdampfung verringern, das Stück reisst oder zerfällt oder wird aussergewöhnlich hart, sodass ein unzulässiger Aufwand an Reiben notwendig ist, um bei Benutzung ein Schäumen zu erzielen.
Eine andere bekannte Lösung besteht darin, die unzulässig harte waschaktive Substanz mit der einen od. anderen unzulässig weichen waschaktiven Substanz zu kombinieren, welche allein nicht verwendet werden könnte, um ein annehmbares Stück herzustellen. Diese weichen Detergentien gehören jedoch oft zu den am wenigsten milden für die Haut und übertragen ihre Reizwirkung auf das Kombinationsstück im Verhältnis zu der zu der Kombination zugesetzten Menge, so dass ihre Zusatzmenge scharf begrenzt werden muss.
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein verbessertes Seifenstück von grösserer Milde, ausgezeichnetem Reinigungsvermögen bei starker Verschmutzung der Haut, gutem Dispersionsvermögen für Ablagerungen und ausgezeichnetem Schaumvermögen sowie wirtschaftlichem Verbrauch in heissem oder kaltem, hartem oder weichem Wasser.
Das erfindungsgemässe Toiletteseifenstück ist dadurch gekennzeichnet, dass die Waschaktiv-Substanz aus einer Seife einer aliphatischen Monocarbonsäure mit Kohlenstoffketten im Bereich von 10 bis 20 C-Atomen und einem durch Sulfonierung von sc-Olefinen mit SO3/Luft und anschliessender Hydrolyse und Neutralisation erhältlichen, im wesentlichen aus Alkensulfonat bestehendem Sulfonat mit 6 bis 28 C-Atomen besteht, wobei 20 bis 45 Gew.-% Sulfonat bei einer Talgseife und 10 bis 40 Gew.- ,gO Sulfonat bei einer Talg61 aus Palmkernen-Seife vorhanden sind, bezogen auf das Gewicht der Waschaktivsubstanz.
Die im erfindungsgemässen Toilettewaschmittelstück verwendbaren Sulfonate können durch eine bekannte Reihe von Reaktionen erhalten werden, nämlich durch die Einwirkung von SOa oder ähnlichen Sulfonierungsmitteln auf alpha-Olefine. Die bevorzugten Sulfonate sind solche, welche sich vor allem durch die Reaktion von alpha-Olefinen mit Kohlenstoffketten im Bereich v. 11-24 C-Atomen, insbesondere mit 11-16 C-Atomen, mit einem starken Sulfonierungsmittel. insbesondere Sulfotrioxyd, in einem inerten Gas wie Luft bilden. Das flüssige Olefin und die SO"/Luft-Ströme werden in der Regel in einem Reaktor zusammengebracht, welcher derart entworfen ist, dass eine kurze Berührungszeit stafffindet, d.i. weniger als 10 Minuten und vorzugsweise weniger als 1 Mi nute, und welcher mit Vorrichtungen versehen ist, um die Reaktionswärme abzuleiten.
Dabei kann ein Reaktionsprodukt erhalten werden, welches durch saure Hydrolyse, gefolgt von Neutralisation, oder durch alkalische Hydrolyse, Salze von Sulfonsäuren ergibt. Diese Sulfonsäuren sind komplexe Gemische von Alkanhydroxysulfonsäuren und Alkensulfonsäuren mit einem Anteil von Sulfonsäuren niedrigen Äquivalentgewichts, welche üblicherweise als Disulfonsäuren bezeichnet werden, ohne damit zu sagen, dass sie wirklich echte Disulfonsäuren sind. Sie können zusätzlich neben echten Disulfonsäuren (welche teilweise aus einem geringeren Anteil an Di-olefinen in der Ausgangsolefinmischung entstehen) einige kurzkettige Monosulfonsäuren enthalten, die als Ergebnis einer Säurespaltung der Olefinkette entstehen.
Vermutlich ist das unmittelbare Reaktionsprodukt eine Mischung von Alk-2: 3-en-l-sulfonsäure und Alkan -beta-Sulton. Das letztere kann jedoch rasch zu dem gamma- und delta-Sulton isomerisieren, welche durch alkalische Hydrolyse vor allem Alkan-3-hydroxy-1-sul- fonsäure-salze und Alkan-4-hydroxy- 1 -sulfonsäure-salze liefern. Die Menge an restlichem beta-Sulton ist insbesondere eine solche, dass weniger als etwa 2% Alkan-2-hydroxy-l-sulfonsäure-salze in der Mischung zugegen sind.
Das Verhältnis von Alkensulfonat zum gesamten Hydroxy-Alkansulfonat beträgt ungefähr 2: 1. Der < (Disul- fonat -Faktor kann etwa einen Anteil, d.i. etwa 25% des gesamten Produkts, ausmachen, aber durch geeignete Wahl der Qualität der Ausgangsolefin-Mischung und der Reaktionsbedingungen kann er wesentlich kleiner gemacht werden. Produkte, worin der Disulfonatgehalt auf einen möglichst niedrigen Wert verringert ist, werden bevorzugt. Somit soll die hier verwendete Bezeichnung im wesentlichen aus Alkensulfonat bestehendem Sulfo nat die gesamten oben beschriebenen Produkte umfassen.
Die weiter oben definierten Sulfonate, die im wesentlichen aus Alkensulfonat bestehen, können aus Olefinen mit 6 bis 28 C-Atomen hergestellt werden (diese werden z.B. aus Craclc-Paraffindestillat erhalten oder durch Synthese von Kohlenwasserstoffen, die weniger Kohlenstoffatome enthalten, z.B. Äthylen, durch Ziegleroder ähnliche Katalysatoren, oder durch Dehydratation von primären Alkoholen, entstanden durch Hydrierung von Estern natürlich vorkommender Fettsäuren, z.B.
tierischen und pflanzlichen Ölen und Fetten, oder auf beliebige bekannte Weise), und insbesondere solche Sulfonate, welche nur kleine Anteile der Alkyl-2-hydroxy-1- -sulfonate enthalten, eignen sich vor allem für die Herstellung der neuen Toilettestücke.
Diese Sulfonate haben sich als besonders mild für die Haut erwiesen und sind ferner feste plastische Stoffe.
Im allgemeinen sind Toiletteseifenstücke Seifenmischungen aus Fetten, welche aus Fettstoffen mit 16-20 C Atomen bestehen aus Talgprodukten, welche eine geringe Löslichkeit in kaltem Wasser besitzen, und aus ölen aus Palmkemen, welche grösstenteils Fettstoffe mit 10-16 C Atomen enthalten und von guter Löslichkeit in kaltem Wasser sind. Die Eigenschaften der Mischungen stellen nicht nur den Mittelwert der Eigenschaften der einzelnen darin enthaltenen Seifen dar, sondern ein beträchtlicher Grad von Wechselwirkungen der Bestandteile untereinander beeinflusst alle Eigenschaften, welche ein auffallendes Merkmal der Mischungen sind.
Richtung und Ausmass dieser Zwischenwirkungen, welche jede Einzeleigenschaft beeinflussen, sind im allgemeinen nicht voraussagbar, aber im Falle der üblichen Seifen konnten in den letzten Jahren viele Erfahrungen über dieses Verhalten gewonnen werden. Beispielsweise ist bekannt, dass die Mischungen merklich milder sind als von vornherein aus den Gehalten an Nussölseifen hätte erwartet werden dürfen. Jedoch, trotz der Grundlage an empirischer Erfahrung über Seifenmischungen, welche dem Fachmann vertraut sind, ist ken grundsätzliches Wissen vorhanden, sogar auf dem Seifengebiet, welches eine gültige Voraussage der Eigen schaften von Mischungen erlauben würde, und infolgedessen ist die empirische Kenntnis bei Seifen von keinem oder doch nur sehr geringem Wert, wenn sie auf die Bewertung von Nichtseifen-Gemischen angewendet wird.
Unter den weiter oben erwähnten ölen aus Palmkernen versteht man insbesondere Öle, die aus den Früchten der ölpalme, nämlich Palmkernöl, aus dem Nährgewebe der Kokosnüsse, nämlich Kokosnussöl, und aus den Kernen der Babussupalme, nämlich Babussufett, gewonnen werden.
Alle diese Öle haben eine ähnliche Zusammensetzung, nämlich etwa 8% C8 7% C10, 48% C12, 17% C14, 9% C16, 2% C18 (geättigt), 7% Ölsäure und etwa 2% Linolsäure.
Eine Verbesserung der milden Wirkung im Vergleich zu der milden Wirkung, die aus dem Verhältnis der milden Wirkung der einzelnen Bestandteile geschätzt wurde, sollte nun durch Ersatz eines Teils oder der Gesamtmenge der öle aus Palmkernen üblicher Toilettenseifen durch hauptsächlich Alkensulfonate enthaltende Sulfonate mit 11-24 C-Atomen, vorzugsweise 11-16 C-Atomen in der Kohlenstoffkette, erhalten werden.
Eine noch weitere unerwartete Wirkung ist die Verbesserung der Dispersion von Ablagerungen, wenn das Stück in Wasser von 240 ppm Härte, als Calciumcarbonat, benutzt wird. Diese Verbesserung geht weit über die Verbesserung hinaus, welche aus den Einzeleigenschaften der Bestandteile zu erwarten gewesen wären. Sie ist besonders auffallend bei Mischungen, welche mindestens 20% dieser Sulfonate in der Seife aufweisen, unabhängig von der Fettbeschickung der Seife. Bei 40 jO Sulfonatgehalt ist die Dispersion der Ablagerung für alle praktischen Zwecke vollständig. Eine solche Dispersion der Ablagerung wird überraschenderweise in Abwesenheit von langkettigen aliphatischen nichtionischen Stoffen erzielt.
Wenn Seife aus Ölen von Palmkernen zugegen ist, können weitere unerwartete Eigenschaften festgestellt werden, und die Schaumvolumen und Kremigkeitswerte gehen weit über die Werte hinaus, welche sich aus den Anteilen und Eigenschaften der einzelnen Bestandteile errechnen lassen.
Das Reinigungsvermögen ist aussergewöhnlich für ein Toiletteseifestück, da es auch starken Schmutz entfernt und wobei es seine Milde beibehält.
Der aus Ölen von Palmkemen bestehende Anteil in der Seife kann von 5 bis 90 Gew.-% des Stücks betragen, aber mehr als 50 Gew.-% dieses Öles wird wegen seiner Reizwirkung und seines relativ hohen Preises selten angewendet.
Die Menge des Seifengehalts kann zwischen 50 und 95 Gew.-% des Stücks betragen. Die Seife kann eine wasserlösliche Alkaliseife (vorzugsweise Natrium) von höheren Fettsäuren mit 10 bis 20 Kohlenstoffatomen sein, wobei 0 bis 100% 10 bis 14 Kohlenstoffatome und 0 bis 100% 16 bis 20 Kohlenstoffatome besitzen. Die Seife kann 50 bis 100% einer Seife aus gesättigten höheren Fettsäuren enthalten.
Die Menge an Sulfonat sollte mindestens 5 Gew. - des Stücks betragen, wenn eine Verbesserung der milden Wirkung bewirkt werden soll. Der bevorzugte Bereich liegt zwischen 20 bis 45 Gew.-% Sulfonat, wenn das Stück im wesentlichen aus Talgseife und Sulfonat besteht, und zwischen 10 bis 40 Gew.-%, wenn Nussöle in der Talgseife vorhanden sind.
Diese Sulfonate können eine Mischung mit verschiedenen Kohlenstoffkettenlängen sein. Die erforderliche Mischung von Sulfonaten kann durch Sulfonierung einer Mischung von Olefinen mit gewünschter Verteilung der Kohlenstoffkettenlängen oder durch Vermischung der Sulfonierungsprodukte von Olefinen einheitlicher Kettenlängen erhalten werden. Es wurde gefunden, dass kürzere Ketten in den Stücken ein besseres Schaumvermögen ergeben, während längere Ketten bessere Abnutzungszeiten aufweisen.
Die bei dem erfindungsgemässen Stück verwendeten Sulfonate können als Kation Natrium, Kalium, Magnesium oder Calcium oder deren Gemische aufweisen. Es wurde gefunden, dass Calcium- oder Magnesiumsalze die Abnutzungszeit des Stücks verbessern.
Eine weitere Klasse von bevorzugten erfindungsgemässen Toilettestücken umfasst die überfetteten Sorten. Solche bekannten Überfettungsmittel sind insbesondere die höhermolekularen Monocarbonsäuren der aliphatischen Reihe. Geeignete Säuren sind solche mit Kohlenstoffketten von 8 bis 20 C-Atomen, vorzugsweise 8 bis 16 C-Atomen. Die angewendete Menge kann 5 bis 40 Gew.-o, vorzugsweise 5 bis 20 Gew.-O/, in bezug auf das Stück betragen.
Die Erfindung wird nun noch weiter in Beispielen unter Verwendung von Natriumverbindungen beschrieben. In diesen Beispielen bezieht sich die Seifenmenge auf Seife von etwa 78% Gesamtfettgehalt und die Menge an Sulfonat bezieht sich auf Alkensulfonat von 100%.
Beispiel 1
Man stellte ein Toilettewaschmittelstück her, das aus 80% Talgseife und 20% Sulfonat mit Kohlenstoffketten von 15 bis 18 C-Atomen, das im wesentlichen Alkensulfonat enthielt, bestand. Zuerst trocknete man die Talgseife auf den üblichen Wassergehalt von weniger als 10% sowie das Sulfonat auf einen Wassergehalt von weniger als 5%. Anschliessend folgte Einwiegen der angegebenen Mengen jedes Bestandteils von Hand, Pillieren auf einer üblichen Seifenpilliermaschine, Strangpressen und Stanzen. Das Schaumvolumen bei 200C war 212 und bei 400C 148, im Vergleich mit Schaumvolumen eines ganz aus Talgseife bestehenden Stücks, wo die Resultate bei 161 und 135 lagen. Kremigkeitswerte waren im wesentlichen gleich, aber das Ablagerungsdispergiervermögen des Stücks aus Seife und Sulfonat war 75% im Vergleich zu 0% des ganz aus Talgseife bestehenden Stücks.
Beispiel 2
Unter Verwendung von Talgseife und Sulfonat, wie in Beispiel 1 beschrieben, wurde ein Stück mit einem Gehalt von 60% Talgseife und 40% Sulfonat hergestellt.
Solche Stücke gaben Werte wie folgt: Schaumvolumen Kremigkeit Ablagerungsdispersion 200C 400C 20 C 400C
332 266 2 2 85%
Beispiel 3
Die Sulfonatmischungen gemäss Beispiel 1 und 2 wurden überfettet durch Zusatz von 10 Teilen Talgfettsäure als Überfettungsmittel auf 100 Teile von jedem der Beispiele 1 und 2. Folgende Ergebnisse wurden erhalten:
Ablagerungsdispersion Kontrolle (überfetteter Talg) 80 Teile Talg 20 Teile Sulfonat 80% 10 Teile Talgfettsäure 60 Teile Talg 40 Teile Sulfonat 85% 10 Teile Überfettunsmittel Kontrolle (100 Teile Sulfonat,
10 Teile Überfettungsmittel) 100%
Die Schaumvolumen und Kremigkeiten waren zufriedenstellend.
Beispiele 4 und 5
Ein Seifenstück wurde aus einer 50% Talg/50% Palmkernöl-Natriumseife hergestellt. In diese Grundseife wurden für Beispiel 4 20% und für Beispiel 5 40% Natriumsulfonat mit 15-18 C-Atomen einverleibt.
Schaumvolumen, Kremigkeiten und Ablagerungsdispersionszahlen waren folgendermassen: Beispiel Nr. Schaumvol. Kremigkeit Ablagerungs dispersion
200C 400C 200C 400C Seifenkontrolle (78% Gesamt- 370 378 2 2 0% fettstoff)
4 445 378 3 2 75%
5 428 368 3 2 80% ganz aus Sulfonat bestehend, 488 473 2 2 100% Kontrolle (87% a.d.)
Beispiele 6 und 7
Die Mischungen von Beispielen 4 und 5 wurden durch den Zusatz von 10 Teilen Talg/Palmkernfettsäuregemisch als Überfettungsmittel überfettet.
Man erhielt die folgenden Ergebnisse: Beispiel Nr. Schaumvol. Kremigkeit Ablagerungs dispersion
200C 400C 200C 400C Überfettete Seife 493 550 6 6 0% als Kontrolle überfettet, Beispiel 4 6 625 588 7 6 75% Überfettet, Beispiel 5 7 570 543 6 6 85% überfettet, ganz aus Sulfonat 432 340 2 2 100% bestehend, Kontrolle
Beispiel 8
In den vorhergehenden Beispielen werden Sulfonate verwendet, die aus einem alpha-Olefin mit 15-16 C-Atomen stammen. Dieses Beispiel zeigt die Verbesserung im Schaumvolumen beim Abnehmen des durchschnittlichen Molekulargewichts. das heisst, wenn die Kettenlänge des Sulfonats abnimmt, unter Verwendung einer Talgseifengrundlage zu welcher 25% Sulfonat, wie unten angegeben, zugesetzt worden waren.
Sulfonate erhalten Schaumvolumen aus gekracktem Wachsolefin 200C 400C 11-15 C-Atome 308 262 15-18 C-Atome 230 160 18-20 C-Atome 172 108 Sulfonate erhalten Schaumvolumen aus Ziegler -Olefinen 200C 400C 12-16 C-Atome 370 290 14-18 C-Atome 179 165 16-20 C-Atome 98 55
Beispiele 9 bis 13
Spezielle Stückzusammensetzungen sind die folgenden:
:
Gewichtsteile
Beispiele Nr. 9 10 11 12 13 Seife 601 701 501 502 501 Sulfonat (Natriumsalz) 408 30b 50" 20e 25d TiO2 0,2 0,2 0,2 0,2 0,2 Wasser 8 8 8 8 8 Zusätze 1,0 1,2 1,0 3 3 Schaumveränderer - - - 10 14 1 Talg a 14-16 C-Atome - 60/40 Talg/Kokos b 16-20 C-Atome c 15-20 C-Atome d 14-18 C-Atome
Um die vorstehenden Ergebnisse zu erhalten, wurden die weiter unten beschriebenen Prüfungen zur Bestimmung des Schaumvolumens, der Kremigkeit und Ablagerungsdispersion angewendet.
Die Hände des Prüfers werden mit dünnen Arzthandschuhen überzogen. Man lässt Wasser von 240 Härte (d.i.
240 ppm als CaCO3) bei 200C bis zu einer Höhe von etwa 7,5 cm in kreisförmige durchsichtige Kunststoffschalen von etwa 25 cm Durchmesser an der Basis und etwa 35 cm Durchmesser am oberen Rand laufen. Dies entspricht etwa 5 Liter Wasser. Die behandschuhten Hände und das Stück werden durch Eintauchen benetzt, und das Stück wird in den Händen auf standardisierte Weise 15mal gerieben. Der Schaum auf den Händen wird durch Reiben der Hände hin und her, vorwärts und rückwärts, auf standardisierte Weise, 20mal in jeder Richtung (zwei abwechselnde Perioden von je 10 Reibungen), hervorgerufen, und dann gibt man den Schaum in ein kalibriertes Gefäss. Das Gesamtvolumen, angesammelt von drei solchen Behandlungen, wird als das Schaumvolumen gemessen.
Wiederholungen können durch einen erfahrenen Prüfer mit guter Genauigkeit gemacht werden. Obwohl Wiederholungen, ausgeführt von verschiedenen Prüfern, schlecht sind, ordnet jeder Prüfer eine Reihe von Stücken in der gleichen Reihenfolge an, und verzeichnet die gleichen relativen Differenzen wie die anderen Prüfer. Die hier angebenen Versuchsreihen wurden je von einem einzigen geübten Prüfer erhalten.
Die Schaumkremigkeitszahlen wurden durch eine subjektive Prüfung erhalten. Der Ausdruck Schaumkremig keine wird von einem Fachmann gut verstanden, ist aber schwierig zu definieren. Er gibt einen anschaulichen subjektiven Eindruck wieder, der sich aus der qualitativen Schätzung der Art (meist die übliche Grösse) der Schaumblasengrösse, des Weissgrads des Schaums und insbesondere seiner Geschmeidigkeit oder Dicke, wie es durch das Tastgefühl bewertet wird, zusammensetzt. Die Kremig keit wurde nach einer Skala beurteilt, die durch die Worte: sehr schlecht, schlecht, ziemlich schlecht, mässig, mäs sig gut, gut, sehr gut und ausgezeichnet dargestellt wird, verbunden mit der Zahlenskala: 0, 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7.
Die Ablagerungsdispergierungszahlen wurden durch die folgende subjektive Prüfung erhalten: Das zu prüfende Stück wird in der Hand gehalten und in etwa 2,5 Liter hartem Wasser benetzt. Es wird dann in den Händen in der Luft in einer standardisierten wiederholbaren Weise gerieben. Das Stück wird dann auf einen geeigneten Behälter gelegt, während man die Hände in dem Wasser spült. Das Reiben wird wiederholt. Auf diese Weise wird das Wasser in eine Waschflüssigkeit verändert, da gelöstes Produkt zugefügt wird. Mit steigender Konzentration der Waschflüssigkeit geht die Ablagerungsneigung durch ein Maximum.
Dieses Maximum der Ablagerungsneigung wurde gemäss dem nachstehenden Schema visuell bestimmt. (Gerade oberhalb der Konzentration der maximalen Ablagerungsbildung wird die Flüssigkeit, wenn von Hand geschlagen, normalerweise eine so hohe Konzentration besitzen, dass sie einen stabilen Schaum bildet).
Ablagerungsbestimmung ausgedrückt als Dispersionsprozent
Beobachtung Ablagerungs- Teilchen- Ablagerungs- Bereich in Sc menge grösse ring auf der an Ablage
Waschscha- rungsdisper lenseite sion Beträchtlich gross-stabil vorhanden 0-30% flockig mässig bis ziemlich vorhanden 30-60% beträchtlich gross flockig gering bis fein bis schwach 60-80% mässig ziemlich oder gross fehlend gering fein nicht 80-90% vorhanden sehr gering sehr fein - nicht 90-99,9% gut vorhanden dispergiert nicht keine nicht 100% vorhanden Teilchen vorhanden
In der Beschreibung wird festgestellt, dass katalytisch aus Äthylen gebildete Olefine Mischungen von geradzahligen Kohlenstoffketten sind,
ebenso wie es auch die durch Dehydratation von Fettalkohol erhaltenen oder durch Hydrierung von natürlichen Ölen und Fetten erhaltenen sind, während solche aus gekrackten Paraffinen Mischungen aus sowohl ungeradzahligen wie geradzahligen Kohlenstoffketten darstellen. Die in den vorhergehenden Beispielen angegebenen Fraktionen schliessen sowohl geradzahlige Ketten allein und geradzahlige sowie ungeradzahlige Ketten ein, welche etwa im Durchschnitt das gleiche mittlere Molekulargewicht besitzen und etwa den gleichen Bereich in den Zahlen der Kohlenstoffatome in den Ketten umspannen.
Obwohl die in den erfindungsgemässen Stücken vorhandenen Seifen aus natürlichen Fettsäuren bestehen, ist es selbstverständlich, dass in gleicher Weise auch Seifen verwendet werden können, welche aus synthetischen Fettsäuren stammen und aus Seifen, welche freie synthetische Fettsäuren enthalten.
Unter anderen bekannten Bestandteilen, welche zugesetzt werden können, befinden sich: Weichmacher und/ oder Schaumveränderer, wie höhere aliphatische geradoder verzweigtkettige Paraffine, Fettalkohole, Phospholipide, Fettsäureamide oder höhere aliphatisch-niedrig Alkylolamide, Gumen oder Schleime oder synthetische polymere Stoffe, um Gleitvermögen mitzuteilen, oder Bindemittel wie Stärke, niedere Stärkealkyläther, niedere Stärkealkoxyäther, niedere Stärkealkylcarboxyäther, oder niedere Stärkealkylsulfonatäther, niedere Cellulosealkyl äther, niedere Cellulosealkoxyäther, niedere Cellulosealkylcarboxyäther, niedere Cellulosealkylsulfonatäther, Johannisbrotkerngummi, Guargummi, schlüpfriger Ulmenschleim od.
Chondroitinsulfat, Proteine, Polypeptide oder Polyacrylamide, sehr hochmolekulare, wasserlösliche Polymere und Mischpolymere von Vinylalkohol, Maleinsäure, Acrylsäure, Itaconsäure, Pyrrolidon oder Allylalkohol, Polyalkylenoxyde, insbesondere Polyäthylenoxyde, z.B. Carbowachse, Polyoxe (RTM), wobei ein Anteil der polymerisierten Monomereinheiten eine ionisierende Carboxy-, sulfat-, Sulfonat-, Phosphat-, oder Phosphonatgruppe trägt, färbende Stoffe, Opakmacher, Pigmente, optische Aufheller, Bakterizide, Fungizide, Schutzmittel, Parfüme, Sequestriermittel, Glukose oder Glycerin. Allgemein gesprochen werden die Opakmacher, Pigmente, Sequestriermittel, Antioxydationsmittel, optische Aufhelher und Parfüme nicht in einer Gesamtmenge von mehr als 5 Gew.-% des Stücks zugegen sein.
Das erfindungsgemässe SeifenlSulfonatstück hat noch andere Vorteile als die oben erwähnten. Es besitzt insbesondere die erwünschten Eigenschaften einer guten Toiletteseife, z.B. glatten Griff, ist sparsam im Verbrauch, zeigt geringe Neigung zur Schlammbildung, kein Rissigwerden und Beständigkeit von Farbe und Geruch während der Gebrauchsdauer, guten Geruch, leichte Handhabung und gutes Aussehen (Glanz und Härte).
Toilet centerpiece
The present invention relates to an improved toilet detergent bar consisting essentially of a soap of an aliphatic monocarboxylic acid and a sulfonate composed essentially of an alkene sulfonate.
Numerous toilet soap bar compositions containing substantial proportions of a non-soap synthetic detergent actives mixed with soap have heretofore been proposed, combining soap and synthetic materials in order to overcome some of the disadvantages of each component. The synthetic detergent substances, for example, especially in the presence of long-chain aliphatic, nonionic substances, which were mainly added to improve the foaming power of the mixtures, often prevent the soap from tending to form deposits in hard water.
The soap ingredient effectively combats the undesirable mechanical properties of the non-soap detergents which make it difficult or impossible to pelletize, extrude and stamp bars using conventional toilet soap making processes. However, since the synthetic detergent substances are not electrolytes that buffer the pH, the combination pieces suffer from the disadvantage of the high alkalinity of the soap.
Furthermore, the detergents and the combination bars made therefrom are usually no milder on the skin than toilet soap alone.
Pieces made only from synthetic, detergent substances usually have a lack of plasticity. It has already been suggested to add a softening amount of water - water has long been known as a plasticizer for such systems. Such a solution to the problem made it possible to manufacture the bar, but on storage the water content may decrease through natural evaporation, the bar may crack or disintegrate, or become unusually hard so that an undue amount of rubbing is necessary to produce foaming in use .
Another known solution is to combine the impermissibly hard active washing substance with one or the other impermissibly soft washing active substance which alone could not be used to produce an acceptable piece. However, these soft detergents are often among the least mild for the skin and transmit their irritant effect to the combination piece in proportion to the amount added to the combination, so that their amount added must be strictly limited.
The present invention relates to an improved soap bar of greater mildness, excellent cleaning power for heavily soiled skin, good dispersibility for deposits and excellent foaming power, as well as economical consumption in hot or cold, hard or soft water.
The toilet soap bar according to the invention is characterized in that the active washing substance consists of a soap of an aliphatic monocarboxylic acid with carbon chains in the range of 10 to 20 carbon atoms and one obtainable by sulfonating sc-olefins with SO3 / air and subsequent hydrolysis and neutralization, essentially consists of alkene sulfonate consisting of sulfonate with 6 to 28 carbon atoms, 20 to 45 wt .-% sulfonate in a tallow soap and 10 to 40 wt .-, gO sulfonate in a tallow61 from palm kernel soap, based on the weight of the Washing active substance.
The sulfonates which can be used in the toilet detergent bar according to the invention can be obtained by a known series of reactions, namely by the action of SOa or similar sulfonating agents on alpha-olefins. The preferred sulfonates are those which are mainly obtained by the reaction of alpha-olefins with carbon chains in the range v. 11-24 carbon atoms, especially with 11-16 carbon atoms, with a strong sulfonating agent. especially sulfotrioxide, in an inert gas such as air. The liquid olefin and SO "/ air streams are typically brought together in a reactor which is designed to have a short contact time, i.e. less than 10 minutes and preferably less than 1 minute, and which is provided with devices to dissipate the heat of reaction.
A reaction product can be obtained which, by acid hydrolysis followed by neutralization, or by alkaline hydrolysis, gives salts of sulfonic acids. These sulfonic acids are complex mixtures of alkane hydroxysulfonic acids and alkene sulfonic acids with a proportion of sulfonic acids of low equivalent weight, which are usually referred to as disulfonic acids, without saying that they are really true disulfonic acids. In addition to real disulfonic acids (some of which are formed from a smaller proportion of di-olefins in the starting olefin mixture), they can also contain some short-chain monosulfonic acids that arise as a result of acid cleavage in the olefin chain.
Presumably the immediate reaction product is a mixture of alk-2: 3-en-1-sulfonic acid and alkane-beta-sultone. The latter, however, can rapidly isomerize to the gamma- and delta-sultone, which by alkaline hydrolysis give above all alkane-3-hydroxy-1-sulphonic acid salts and alkane-4-hydroxy-1-sulphonic acid salts. The amount of residual beta-sultone is in particular such that less than about 2% alkane-2-hydroxy-1-sulfonic acid salts are present in the mixture.
The ratio of alkene sulfonate to the total hydroxy alkanesulfonate is approximately 2: 1. The <(disulfonate factor can make up about a proportion, that is to say about 25% of the total product, but by suitable choice of the quality of the starting olefin mixture and the Reaction conditions can be made much smaller. Products in which the disulfonate content is reduced to the lowest possible value are preferred. Thus, the term sulfonate consisting essentially of alkene sulfonate is intended to encompass all of the above-described products.
The sulfonates defined above, which essentially consist of alkene sulfonate, can be prepared from olefins with 6 to 28 carbon atoms (these are obtained, for example, from Craclc paraffin distillate or by synthesizing hydrocarbons that contain fewer carbon atoms, e.g. ethylene, by Ziegler or similar catalysts, or by dehydration of primary alcohols, formed by hydrogenation of esters of naturally occurring fatty acids, e.g.
animal and vegetable oils and fats, or in any known manner), and in particular those sulfonates which contain only small proportions of the alkyl 2-hydroxy-1-sulfonates, are particularly suitable for the production of the new toilet pieces.
These sulfonates have proven to be particularly mild for the skin and are also solid plastic substances.
In general, toilet soap bars are soap mixes made of fats, which consist of fatty substances with 16-20 C atoms, of tallow products, which have a low solubility in cold water, and of oils from palm kernels, which mostly contain fatty substances with 10-16 C atoms and of good solubility are in cold water. The properties of the mixtures not only represent the mean value of the properties of the individual soaps contained therein, but a considerable degree of interactions between the constituents influences all properties which are a striking feature of the mixtures.
The direction and extent of these interactions, which influence each individual property, are generally unpredictable, but in the case of conventional soaps, a great deal of experience has been gained about this behavior in recent years. For example, it is known that the mixtures are noticeably milder than should have been expected from the outset from the nut oil soap content. However, despite the basis of empirical experience on soap mixes familiar to those skilled in the art, there is no basic knowledge, even in the soap field, which would permit valid prediction of the properties of mixes, and consequently empirical knowledge of soaps is of none or of very little value when applied to the evaluation of non-soap blends.
The above-mentioned oils from palm kernels are understood to mean, in particular, oils obtained from the fruits of the oil palm, namely palm kernel oil, from the nutritional tissue of coconuts, namely coconut oil, and from the kernels of the babussu palm, namely babussufett.
All of these oils have a similar composition, namely about 8% C8, 7% C10, 48% C12, 17% C14, 9% C16, 2% C18 (saturated), 7% oleic acid, and about 2% linoleic acid.
An improvement in the mild effect compared to the mild effect, which was estimated from the ratio of the mild effect of the individual components, should now be achieved by replacing part or the total amount of the oils from palm kernels in common toilet soaps with sulfonates at 11-24 ° C. which mainly contain alkene sulfonates Atoms, preferably 11-16 carbon atoms in the carbon chain, are obtained.
Still another unexpected effect is the improvement in the dispersion of scale when the bar is used in water of 240 ppm hardness, as calcium carbonate. This improvement goes far beyond the improvement that would have been expected from the individual properties of the components. It is particularly noticeable with mixtures which have at least 20% of these sulfonates in the soap, regardless of the fat content of the soap. At 40 jO sulfonate the dispersion of the deposit is complete for all practical purposes. Such a dispersion of the deposit is surprisingly achieved in the absence of long-chain aliphatic nonionics.
If soap made from oils from palm kernels is present, further unexpected properties can be determined, and the foam volume and creaminess values go far beyond the values which can be calculated from the proportions and properties of the individual components.
The cleaning power is exceptional for a toilet soap because it also removes heavy dirt while maintaining its mildness.
The proportion of palm kernel oils in the soap can be from 5 to 90% by weight of the bar, but more than 50% by weight of this oil is seldom used because of its irritant properties and its relatively high price.
The amount of soap content can be between 50 and 95 percent by weight of the bar. The soap can be a water soluble alkali (preferably sodium) soap of higher fatty acids having 10 to 20 carbon atoms, with 0 to 100% having 10 to 14 carbon atoms and 0 to 100% having 16 to 20 carbon atoms. The soap can contain 50 to 100% of a soap made from saturated higher fatty acids.
The amount of sulfonate should be at least 5% by weight of the bar if an improvement in the mild effect is to be achieved. The preferred range is between 20 to 45 weight percent sulfonate when the bar consists essentially of tallow soap and sulfonate and between 10 to 40 weight percent when nut oils are present in the tallow soap.
These sulfonates can be a mixture with different carbon chain lengths. The required mixture of sulfonates can be obtained by sulfonating a mixture of olefins with the desired distribution of the carbon chain lengths or by mixing the sulfonation products of olefins of uniform chain lengths. It has been found that shorter chains in the pieces give better foaming power, while longer chains have better wear times.
The sulfonates used in the bar according to the invention can have sodium, potassium, magnesium or calcium or mixtures thereof as cations. Calcium or magnesium salts have been found to improve the wear time of the bar.
Another class of preferred toilet pieces according to the invention comprises the over-greased types. Such known superfatting agents are, in particular, the higher molecular weight monocarboxylic acids of the aliphatic series. Suitable acids are those with carbon chains of 8 to 20 carbon atoms, preferably 8 to 16 carbon atoms. The amount used may be 5 to 40% by weight, preferably 5 to 20% by weight, based on the piece.
The invention will now be further described by way of examples using sodium compounds. In these examples the amount of soap refers to soap of about 78% total fat content and the amount of sulfonate refers to alkene sulfonate of 100%.
example 1
A toilet detergent bar was produced which consisted of 80% tallow soap and 20% sulfonate with carbon chains of 15 to 18 carbon atoms, which essentially contained alkene sulfonate. First, the sebum soap was dried to the usual water content of less than 10% and the sulfonate to a water content of less than 5%. This was followed by manual weighing of the stated amounts of each constituent, pelletizing on a conventional soap pelletizing machine, extrusion and punching. The lather volume at 200C was 212 and at 400C 148, compared to the lather volume of an all tallow soap bar where the results were 161 and 135. Creaminess values were essentially the same, but the scale dispersibility of the soap and sulfonate bar was 75% compared to 0% of the all tallow soap bar.
Example 2
Using tallow soap and sulfonate as described in Example 1, a bar was made containing 60% tallow soap and 40% sulfonate.
Such pieces gave values as follows: foam volume creaminess deposit dispersion 200C 400C 20C 400C
332 266 2 2 85%
Example 3
The sulfonate mixtures according to Examples 1 and 2 were superfatted by adding 10 parts of tallow fatty acid as superfatting agent to 100 parts of each of Examples 1 and 2. The following results were obtained:
Deposit dispersion control (over-fatty sebum) 80 parts tallow 20 parts sulphonate 80% 10 parts tallow fatty acid 60 parts tallow 40 parts sulphonate 85% 10 parts over-fat control (100 parts sulphonate,
10 parts superfatting agent) 100%
The foam volumes and creaminess were satisfactory.
Examples 4 and 5
A bar was made from a 50% tallow / 50% palm kernel oil-sodium soap. For example 4 20% and for example 5 40% sodium sulfonate with 15-18 carbon atoms were incorporated into this basic soap.
Foam volume, creaminess and deposit dispersion numbers were as follows: Example No. Foam volume. Creaminess deposit dispersion
200C 400C 200C 400C soap control (78% total 370 378 2 2 0% fatty substance)
4,445,378 3 2 75%
5 428 368 3 2 80% consisting entirely of sulfonate, 488 473 2 2 100% control (87% a.d.)
Examples 6 and 7
The mixtures of Examples 4 and 5 were superfatted by adding 10 parts of tallow / palm kernel fatty acid mixture as superfatting agent.
The following results were obtained: Example No. Schaumvol. Creaminess deposit dispersion
200C 400C 200C 400C Overfatty soap 493 550 6 6 0% overfatty as control, example 4 6 625 588 7 6 75% overfatty, example 5 7 570 543 6 6 85% overfatty, consisting entirely of sulfonate 432 340 2 2 100%, control
Example 8
In the preceding examples, sulfonates are used which originate from an alpha-olefin with 15-16 carbon atoms. This example shows the improvement in foam volume as the average molecular weight decreased. that is, when the chain length of the sulfonate decreases, using a tallow soap base to which 25% sulfonate as indicated below has been added.
Sulphonates obtain foam volume from cracked wax olefin 200C 400C 11-15 C atoms 308 262 15-18 C atoms 230 160 18-20 C atoms 172 108 Sulphonates obtain foam volumes from Ziegler olefins 200C 400C 12-16 C atoms 370 290 14 -18 carbon atoms 179 165 16-20 carbon atoms 98 55
Examples 9-13
Special piece compositions are the following:
:
Parts by weight
Example No. 9 10 11 12 13 Soap 601 701 501 502 501 Sulphonate (sodium salt) 408 30b 50 "20e 25d TiO2 0.2 0.2 0.2 0.2 0.2 Water 8 8 8 8 8 Additives 1.0 1.2 1.0 3 3 foam modifier - - - 10 14 1 tallow a 14-16 carbon atoms - 60/40 tallow / coconut b 16-20 carbon atoms c 15-20 carbon atoms d 14-18 carbon atoms Atoms
To obtain the above results, the tests described below for determining foam volume, creaminess and deposit dispersion were used.
The examiner's hands are covered with thin medical gloves. Water of 240 hardness (i.e.
240 ppm as CaCO3) at 200C to a height of about 7.5 cm in circular, transparent plastic bowls about 25 cm in diameter at the base and about 35 cm in diameter at the top. This corresponds to about 5 liters of water. The gloved hands and the piece are wetted by dipping, and the piece is rubbed in the hands 15 times in a standardized manner. The foam on the hands is created by rubbing the hands back and forth, back and forth, in a standardized manner, 20 times in each direction (two alternating periods of 10 rubs each), and then the foam is placed in a calibrated vessel. The total volume accumulated from three such treatments is measured as the lather volume.
Repetitions can be made with good accuracy by an experienced examiner. Although repetition performed by different assessors is bad, each assessor places a number of pieces in the same order and records the same relative differences as the other assessors. The test series given here were each carried out by a single trained examiner.
The foam creaminess numbers were obtained by a subjective test. The term foam creamy none is well understood by one of ordinary skill in the art but is difficult to define. It gives a clear subjective impression, which is made up of the qualitative estimate of the type (usually the usual size) of the foam bubble size, the whiteness of the foam and in particular its suppleness or thickness, as assessed by the tactile sensation. The creaminess was assessed according to a scale which is represented by the words: very bad, bad, fairly bad, moderate, moderately good, good, very good and excellent, combined with the number scale: 0, 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7.
The deposit dispersion numbers were obtained by the following subjective test: The piece to be tested is held in the hand and wetted in about 2.5 liters of hard water. It is then rubbed in the air in the hands in a standardized repeatable manner. The bar is then placed on a suitable container while hands are rinsed in the water. The rubbing is repeated. In this way, the water is changed into a washing liquid as dissolved product is added. As the concentration of the washing liquid increases, the tendency towards deposits goes through a maximum.
This maximum of the tendency to deposit was determined visually according to the scheme below. (Just above the concentration of maximum deposit formation, if the liquid is beaten by hand, it will normally have such a high concentration that it forms a stable foam).
Deposition determination expressed as percent dispersion
Observation of deposition particle deposition area in quantity size ring on the shelf
Wash Scharungsdisper lensseite sion Considerably large-stable present 0-30% flaky moderate to fairly available 30-60% considerably large flaky low to fine to weak 60-80% moderate fairly or large missing small fine not 80-90% available very low very fine - not 90-99.9% well present not dispersed no not 100% present particles present
The description states that olefins formed catalytically from ethylene are mixtures of even-numbered carbon chains,
just like those obtained by dehydration of fatty alcohol or obtained by hydrogenation of natural oils and fats, while those made from cracked paraffins represent mixtures of both odd and even carbon chains. The fractions given in the preceding examples include both even-numbered chains alone and even-numbered and odd-numbered chains which on average have about the same average molecular weight and span about the same range in the number of carbon atoms in the chains.
Although the soaps present in the bars according to the invention consist of natural fatty acids, it goes without saying that soaps derived from synthetic fatty acids and from soaps containing free synthetic fatty acids can also be used in the same way.
Among other known ingredients that can be added are: plasticizers and / or foam modifiers, such as higher aliphatic straight or branched-chain paraffins, fatty alcohols, phospholipids, fatty acid amides or higher aliphatic-low alkylolamides, gums or slimes or synthetic polymeric substances to communicate lubricity, or binders such as starch, lower starch alkyl ethers, lower starch alkoxy ethers, lower starch alkyl carboxy ethers, or lower starch alkyl sulfonate ethers, lower cellulose alkyl ethers, lower cellulose alkoxy ethers, lower cellulose alkoxy ethers, lower cellulose alkyl carboxy ethers, carbohydrate gum, carboxy ethers, low carbohydrate carboxy ethers.
Chondroitin sulfate, proteins, polypeptides or polyacrylamides, very high molecular weight, water-soluble polymers and mixed polymers of vinyl alcohol, maleic acid, acrylic acid, itaconic acid, pyrrolidone or allyl alcohol, polyalkylene oxides, in particular polyethylene oxides, e.g. Carbowaxes, polyoxes (RTM), with some of the polymerized monomer units bearing an ionizing carboxy, sulfate, sulfonate, phosphate or phosphonate group, coloring substances, opaque agents, pigments, optical brighteners, bactericides, fungicides, protective agents, perfumes, sequestering agents , Glucose or glycerin. Generally speaking, the opacifiers, pigments, sequestering agents, antioxidants, optical enhancers and perfumes will not be present in a total amount greater than 5% by weight of the bar.
The soap / sulfonate bar according to the invention has other advantages than those mentioned above. In particular, it has the desirable properties of a good toilet soap, e.g. smooth handle, economical in use, shows little tendency to form sludge, no cracking and color and odor persistence during the service life, good odor, easy handling and good appearance (gloss and hardness).