CN102119208B

CN102119208B - 由水凝胶清洁浓缩物制备清洁溶液的方法以及包装的清洁浓缩物

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Publication number: CN102119208B
Application number: CN200980131168.3A
Authority: CN
Inventors: 卡罗琳·M·伊利塔洛; 罗宾·E·赖特; 索尼娅·K·贝尔格拉德; 米切尔·T·约翰逊; 理查德·L·瓦尔特; 约翰·M·布兰德纳; 纳里娜·Y·斯捷潘诺娃; 詹姆斯·W·茹拉夫斯基
Original assignee: 3M Innovative Properties Co
Current assignee: 3M Innovative Properties Co
Priority date: 2008-07-14
Filing date: 2009-06-12
Publication date: 2013-02-13
Anticipated expiration: 2029-06-12
Also published as: CA2734155A1; EP2318499A1; WO2010008712A1; JP2011528061A; JP5508414B2; US8846595B2; KR20110051193A; BRPI0910366A2; US20110082068A1; CN102119208A; MX2011000430A; EP2318499B1; KR101595142B1

Abstract

本发明描述了由水凝胶清洁浓缩物制备(例如稀释的)清洁溶液的方法、水凝胶清洁浓缩物的包装以及制备水凝胶清洁浓缩物的方法。

Description

由水凝胶清洁浓缩物制备清洁溶液的方法以及包装的清洁浓缩物

发明内容

在一个实施例中，描述了制备清洁溶液的方法。该方法包括：提供一定质量的水凝胶清洁浓缩物，该水凝胶包含活性清洁组分、以及由水不溶性聚合物与极性溶剂形成的均匀混合物；将水凝胶清洁浓缩物与水进行组合以形成清洁溶液，水的量为水凝胶清洁浓缩物的质量的至少10倍。

该方法通常还包括将水凝胶的水不溶性聚合物与清洁溶液分离。在一些实施例中，水凝胶清洁浓缩物和水在容器中进行组合，并且该容器包括用于将水不溶性聚合物与清洁溶液分离的装置。作为另外一种选择或除此之外，水凝胶清洁浓缩物可容纳在水可渗透且水不溶性的封装件(例如一次性小袋或可再填充筒)内，其中将封装件与水进行组合。因此，在此类示例性实施例中，封装件可提供用于将水凝胶的水不溶性聚合物与清洁溶液分离的装置。

清洁溶液通常在不到15分钟的时间内、优选地在不到1分钟的时间内就达到目标浓度(例如立即可用)。可将水与水凝胶清洁浓缩物静态或动态组合。在一些实施例中，将水凝胶清洁浓缩物与清洁溶液分离并与另外的水再组合，以形成至少一种第二清洁溶液。

在另一个实施例中，描述了水凝胶清洁浓缩物的包装。该包装包含一定质量的水凝胶清洁浓缩物，该团水凝胶清洁浓缩物由水可渗透的(并优选地为水不溶性的)封装件容纳，其中水凝胶清洁浓缩物包含活性清洁组分、以及由水不溶性聚合物与极性溶剂形成的均匀混合物。

水凝胶清洁浓缩物的活性清洁组分包含表面活性剂、酶、酸、碱或它们的混合物。水凝胶清洁浓缩物还可包含各种助剂，例如抗微生物剂或芳香剂。该方法或包装的水凝胶清洁浓缩物可以一体成形的团块的形式提供，但通常是以多个分立的自由流动块体(例如珠粒、纤维或(例如破碎的)颗粒)提供。在一些实施例中，该方法或包装的水凝胶清洁浓缩物包含第一定质量的水凝胶清洁浓缩物和第二团水凝胶清洁浓缩物，其中第一定质量的水凝胶清洁浓缩物包含第一活性清洁组分，而第二团水凝胶清洁浓缩物包含与第一定质量的不同的活性清洁组分。可将水凝胶清洁浓缩物的质量预先称量至对于规定的水量(例如水凝胶清洁浓缩物和水在其中进行组合的容器的容量)而言的适当量。在一些实施例中，将水凝胶清洁浓缩物与泡腾剂进行组合。

在另一个实施例中，描述了制备水凝胶珠粒的方法。该方法包括提供前体组合物，该前体组合物包含：a)按前体组合物的总重量计算，大于10重量％的极性溶剂；b)能够进行自由基聚合并且每个单体分子的烯键式不饱和基团平均数目等于至少1.2的可聚合材料，其中可聚合材料可与极性溶剂混溶；和c)活性清洁组分，其中a)与c)结合后表面能不大于30mN/m；使前体组合物形成滴状，其中该滴状的前体组合物完全被气体相所包围；使滴状的前体组合物暴露于辐射，暴露的时间足以至少部分地使可聚合材料聚合和足以形成第一水凝胶清洁浓缩物珠粒。任选地，该方法还包括干燥第一水凝胶清洁浓缩物珠粒，并将干燥的珠粒与(相同或不同的)活性清洁组分进行组合，以形成二次溶胀的水凝胶清洁浓缩物珠粒(例如相比第一水凝胶清洁浓缩物珠粒具有较高的活性清洁组分浓度)。在一些实施例中，可聚合材料包含聚(亚烷基氧)单元。可聚合材料的聚(亚烷基氧)单元优选地具有至少5个亚烷基氧亚单元和/或具有不大于2000克/摩尔的重均分子量。

在这些实施例的每一个中，水凝胶的水不溶性聚合物优选地为自由基聚合的聚合物。水凝胶前体组合物优选地还包含光引发剂，并且水不溶性聚合物优选地为辐射固化的聚合物。水不溶性聚合物优选地包含聚(亚烷基氧)单元。水凝胶清洁浓缩物可包含约25重量％至70重量％的水不溶性聚合物和30重量％至75重量％的极性溶剂。

附图说明

图1为呈聚合物珠粒形式的水凝胶清洁浓缩物的实施例的200倍放大率光学显微图；

图2示出包括装有水凝胶清洁浓缩物的容器和水分配系统的清洁系统；

图3为容纳于封装件中的水凝胶清洁浓缩物珠粒的包装的实施例；

图4为容纳在细长封装件中的水凝胶清洁浓缩物珠粒的包装的另一个实施例，该细长封装件包括用于连接至喷雾瓶的杆的套管；

图5示出双腔室喷雾瓶，每个腔室装有不同的水凝胶清洁浓缩物的盘状一体团块，该盘状团块容纳在包装(此处为“茶包”型封装件)内；

图6a示出用于容纳水凝胶清洁浓缩物的可再填充筒包装，该筒适于插入拖把柄部；

图6b示出根据实施例的拖把。

具体实施方式

本发明描述了由水凝胶清洁浓缩物制备(例如稀释)清洁溶液的方法、水凝胶清洁浓缩物的包装以及制备水凝胶清洁浓缩物的方法。

制备清洁溶液的方法通常包括提供水凝胶清洁浓缩物，以及将该水凝胶清洁浓缩物与水进行组合。水凝胶清洁浓缩物包含活性清洁组分、以及由水不溶性聚合物与极性溶剂形成的均匀混合物。一旦将水凝胶清洁浓缩物与水进行组合，活性清洁组分就从水凝胶扩散到水中形成清洁溶液。因此，相对于水凝胶清洁浓缩物中活性清洁组分的浓度而言，这样形成的清洁溶液包含浓度稀释的活性清洁组分。

水凝胶清洁浓缩物中可采用各种活性清洁组分。活性清洁组分是指至少一种有助于有机或无机污染物溶解于极性溶剂(优选为水)中的组分。最常见的活性清洁组分包括表面活性剂、酸、碱和酶。

通常，水凝胶的清洁浓缩物经充分浓缩，使得水凝胶清洁浓缩物与用量为水凝胶的质量的至少10倍、20倍、30倍、40倍或50倍的水进行组合。对于包含高浓度的(一种或多种)活性清洁组分的水凝胶或包含在极稀浓度下有效的(一种或多种)活性清洁组分的那些水凝胶而言，水的量可为水凝胶清洁浓缩物的质量的100倍、200倍、300倍、400倍或甚至500倍。

清洁溶液可为“即用型”(“RTU”)溶液，即，清洁溶液用于清洁表面的浓度。作为另外一种选择，清洁溶液可为用于形成甚至更稀的溶液或RTU清洁溶液的中间浓缩物。

RTU清洁溶液可施加到任何合适的无机、聚合物、金属或复合材料表面，包括但不限于工作台面、机柜、(例如搪瓷或不锈钢)器具表面、(例如木质、乙烯基、层压板)地板、车道和人行道、墙板或其他外部构造表面、玻璃和反射镜、陶瓷、瓷砖等。

本文中所用的术语“水凝胶”是指这样的聚合材料，即它是亲水性的，并且是溶胀的或能够被极性溶剂溶胀的。聚合材料与极性溶剂接触时通常会溶胀但不溶解。也就是说，水凝胶不溶于极性溶剂。

水凝胶清洁浓缩物可以任何物理形式提供。在一些实施例中，水凝胶清洁浓缩物以(例如一体)成形的团块的形式提供，诸如2007年12月12日提交的美国专利申请61/013085中所述。在其他实施例中，水凝胶清洁浓缩物可以多个分立的(例如自由流动的)块体如水凝胶珠粒或纤维提供。(参见例如公布的美国专利申请US2008/0207794和WO2007/146722；各专利均以引用方式并入本文中)。水凝胶清洁浓缩物的分立的自由流动块体还可通过破碎较大的水凝胶清洁浓缩物团块来形成。当水凝胶颗粒是通过磨碎或碾碎之类的工艺制备时，颗粒通常具有不规则的表面。这些块体的尺寸通常在约0.5mm至约5mm的范围内，并且更通常地在约1mm至约3mm的范围内。当破碎时，粒度可为50微米或更小。当以一体成形的团块的形式提供时，水凝胶团块可具有相当大的尺寸。例如，成形的水凝胶圆柱形棒状物(例如用于22盎司喷雾瓶)的直径可为约1.5mm至5mm，并且高度最大为约10mm或更大。作为另外一种选择，水凝胶清洁浓缩物可以基本上连续的纤维的形式提供，如在提交于2007年8月30日的美国专利申请11/847397中所述。

当水凝胶清洁浓缩物以多个自由流动的块体的形式提供时，该水凝胶清洁浓缩物可便利地用于制备任何体积的RTU清洁溶液，仅需对于即将添加的预定水量而言量取正确数量的该水凝胶清洁浓缩物即可制备。按相同的方式，可制备水凝胶清洁浓缩物的各种预先称量的包装。因此，可制备具有较大量水凝胶清洁浓缩物的包装供工业使用，在工业使用中形成中间浓缩物。同样，可制备具有小量水凝胶清洁浓缩物的包装供居民消费者使用。

水凝胶的水不溶性聚合物提供由扩散控制的进出水凝胶本体的传送。扩散速率为可控制的，控制方式有(例如)改变聚合材料和交联密度、改变极性溶剂、改变活性清洁组分在极性溶剂中的溶解度以及改变活性清洁组分的分子量。增大或减小水凝胶的表面积以及增加与水凝胶清洁浓缩物进行组合的水的温度也会影响扩散速率。当一定质量的水凝胶以多个分立的块体的形式提供时，该水凝胶相对于以具有相同质量的单个块体的形式提供的水凝胶而言具有更大的表面积。

优选的是，一旦水凝胶清洁浓缩物与适量的水进行了组合，清洁溶液就会在较短的时间内达到(例如RTU)目标浓度。通常，目标浓度在不到1小时的时间内获得。优选地，活性清洁组分以足够的速率扩散，使得目标浓度在不大于30分钟、15分钟、10分钟、5分钟或不大于1分钟或2分钟的时间内获得。

水凝胶可按照WO 2007/146722中所述制备；该专利以引用方式并入本文中。水凝胶由前体组合物(即，聚合反应之前的反应混合物)形成。在一些实施例中，前体组合物包含清洁浓缩物，其中清洁浓缩物包含极性溶剂和至少一种活性清洁组分，以及可与极性溶剂混溶的可聚合材料。虽然极性溶剂在前体组合物中是非反应性的(即，极性溶剂不是单体)，但极性溶剂使水凝胶发生溶胀。

作为另外一种选择，可由包含极性溶剂但不含活性清洁组分或不含足够浓度的(一种或多种)活性清洁组分的前体组合物形成水凝胶。可对水凝胶进行干燥，以蒸发极性溶剂的至少一部分。然后可使干燥的水凝胶与液态清洁浓缩物接触，并维持一段足以让干燥水凝胶吸着至少一部分清洁浓缩物的时间。清洁浓缩物吸着物包括至少一种极性溶剂和至少一种活性清洁组分。如本文所用，术语“吸着”是指吸附、吸收或它们的组合。同样，术语“吸着作用”是指吸附作用、吸收作用或它们的组合。吸着作用可以是化学过程(即，发生化学反应)、物理过程(即，没有发生化学反应)或两者兼有。

为了增加水凝胶中活性清洁组分的浓度，在一些实施例中优选的是，由包含活性清洁组分的前体制备水凝胶，干燥水凝胶清洁浓缩物，然后使干燥的水凝胶与另外的或不同的清洁浓缩物接触，以将另外的活性清洁组分吸着到水凝胶中。可反复将水凝胶干燥并用清洁浓缩物溶液进行溶胀。例如，可将此循环重复2次、3次、4次或5次，或直至水凝胶基本上被活性清洁组分所饱和为止。干燥水凝胶中活性清洁组分的增量等于所吸着的液态清洁浓缩物的量乘以液态清洁浓缩物吸着物中活性清洁组分的浓度。

干燥水凝胶通常可吸着的液态清洁浓缩物吸着物的量，按该干燥水凝胶的重量计，等于至少10重量％、至少20重量％、至少40重量％、至少50重量％、至少60重量％、至少80重量％、至少100重量％、至少120重量％、至少140重量％、至少160重量％、至少180重量％或至少200重量％。重量的增加通常小于300重量％、小于275重量％、或小于250重量％。

当活性清洁组分存在于水凝胶前体组合物中时，该活性清洁组分通常也均匀分布。然而，当通过使活性清洁组分吸着到干燥水凝胶中来制备水凝胶清洁浓缩物时，活性清洁组分可能不会在整个聚合物珠内均匀分布。此外，活性清洁组分可以存在于聚合物基质之外的单独的相中。

在许多实施例中，本文将结合一种示例性物理形式(即，水凝胶珠粒)对水凝胶清洁浓缩物进行描述。然而应当理解，可使用其他物理形式来代替水凝胶清洁浓缩物珠粒。

如本文所用，术语“珠粒”和“聚合物珠粒”可互换使用，是指包含聚合物材料的颗粒，其优选地具有平滑表面，并且在一些实施例中其长宽比不大于3∶1、不大于2.5∶1、不大于2∶1、不大于1.5∶1或1∶1。即，长宽比优选地在3∶1至1∶1的范围内。长宽比是指聚合物珠粒的最长尺寸与垂直于该最长尺寸的尺寸之比。聚合物珠粒的形状常常是球形或椭圆形的；然而，当聚合物珠粒被干燥时，球形或椭圆形的形状会崩溃。本文所用的术语“平滑”是指在显微镜如光学显微镜(50倍放大率)下观察时不见裂痕和锋利边缘的表面。

参照图1，所谓均匀，是指在显微镜如光学显微镜(50倍放大率)下观察时不见外表面与内部组成之间有可识别的界面。在一些实施例中，当通过扫描电镜(50,000倍放大率)观察时不见可识别的界面。干燥的聚合物珠粒通常保持均匀，且不含有内部孔隙或通道，如宏观(即，大于100nm)孔隙或通道。

水不溶性聚合物对湿度相对不敏感。当以诸如珠粒的多个分立块体的形式提供时，这些珠粒不会在储存期间聚集在一起形成单个团块。水凝胶清洁浓缩物触摸起来通常感觉是干燥的。因此，水凝胶清洁浓缩物有利地提供了对液态清洁浓缩物进行干燥递送的手段。

水凝胶的水不溶性聚合物不能被用于形成清洁溶液的水溶剂化或被所形成的清洁溶液溶剂化，因此不会成为清洁溶液的组分。这会是有利的，因为当水从清洁溶液中蒸发后，水溶性聚合物粘合剂通常会留下残余物。然而，因为水凝胶包含水不溶性聚合物(例如粘结剂)组分，所以制备清洁溶液的方法优选地包括将水凝胶的水不溶性聚合物与清洁溶液分离，以使得水不溶性聚合物不会堵塞清洁溶液的分配器。

因此，这样形成的水凝胶清洁浓缩物或清洁溶液可与任何(例如拖把、喷雾瓶、工业品等)施用系统一起使用。

在一些实施例中，水凝胶清洁浓缩物和水在(例如可重复使用的)容器中进行组合。该容器可被设计为连接至清洁溶液的分配系统。容器或分配系统可包括用于将水凝胶的水不溶性聚合物与清洁溶液分离的装置。

例如，图2示出在设计用于稀释液态浓缩清洁剂的常规重力式供给系统中使用本文所述水凝胶清洁浓缩物的一种方法。图2示出3M^TM Twist n’Fill^TM清洁用化学品管理系统，该系统包括若干个瓶201、202和203，每个瓶分别装有不同的水凝胶清洁浓缩物珠粒251、252和253。首先将水凝胶清洁浓缩物与水在瓶中进行组合，以形成中间清洁浓缩物溶液。所谓“中间”，是指该清洁浓缩物被进一步稀释以形成RTU清洁溶液。在中间清洁浓缩物形成后，将瓶(例如203)倒置并与水分配系统280连接，以便稀释至RTU清洁溶液浓度。在一个具体化的将水凝胶的水不溶性聚合物与中间清洁浓缩物溶液分离的装置中，瓶的顶盖260包括用于将水凝胶的水不溶性聚合物从清洁溶液中滤除的筛网(未示出)。

装(例如中间或RTU)清洁溶液的容器不限于瓶子。可使用任何可容纳流体的非可变形的或(例如可压挤的)可变形的容器。例如，该容器可包括小包、小袋或箱内装袋容器。另外，该容器可包括单个腔室或不止一个腔室，从而使多个腔室的内容物可以在分配之前或分配过程中进行反应、组合或混合。

除了直接将该团水凝胶清洁浓缩物与水进行组合这种做法外，作为另外一种选择，可将一定质量的水凝胶清洁浓缩物被容纳在水可渗透的封装件(诸如水凝胶清洁浓缩物的(例如可再填充的)筒或(例如预先称量的)包装)内。将该封装件(例如筒或包装)与水进行组合。任何结构均可用作根据本发明的封装件，前提条件是该结构能够将该团水凝胶容纳在其中。该封装件可为一次性的，其包含设置在其内部的(例如自由流动的)预先称量的一定质量的水凝胶清洁浓缩物。作为另外一种选择，该封装件可重复使用(即，可再填充)，其具有能够反复地打开然后维持在封闭状态以保持水凝胶的水不溶性聚合物内容物的开口。

虽然水可渗透的封装件可由聚乙烯醇之类的水溶性聚合物制备，但是该封装件优选地被构造来保持水凝胶清洁浓缩物的水不溶性聚合物。在优选的实施例中，封装件既不溶于水也不溶于清洁溶液。然后，在分配清洁溶液之前或之后，可将封装件与水不溶性聚合物一起从清洁溶液中移除。

各种水不溶性塑料、陶瓷、金属和复合材料均可用于制备封装件。为了保持水凝胶的水不溶性聚合物，封装件的开口或孔尺寸充分小于水凝胶(例如一体团块或珠粒)的物理形式的尺寸。

在一些实施例中，封装件装有预先称量的一定质量的水凝胶清洁浓缩物。在该实施例中，封装件通常被构造为一次性的。例如，可将各种市售的非织造材料热封成其中容纳水凝胶清洁浓缩物的小袋。合适的非织造材料包括(例如)纺粘聚丙烯(20g/m²)、纺粘聚酯(15g/m²)(可从BBAFiberweb(Old Hickory，TN)商购获得)以及纺粘尼龙(17g/m²)非织造布(可从Cerex Advanced Fabrics，Inc(Pensacola，FL)商购获得)。

图3示出一个实施例的包装300，其包含容纳在水可渗透(例如非织造)封装件340内的预先称量的一定质量的水凝胶清洁浓缩物珠粒350。

图4示出水凝胶清洁浓缩物的另一个实施例的包装400，其包含容纳在矩形水可渗透(例如非织造)封装件440内的预先称量的一定质量的水凝胶清洁浓缩物珠粒450。该包装还包括用于连接至喷雾瓶的杆480的套管445。

图5示出另一个实施例的包装501和502，每个包装包含一体成形的水凝胶清洁浓缩物团块551和552，这些团块呈盘状，其中每个盘状团块均包封在“茶包”型非织造封装件440中。在这个实施例中，每个包装还包括用于将包装从清洁溶液中移除的提线560和拉签580。WO2007/146635描述了另一种适于同时施加两种不同清洁溶液的合适的(例如拖把)施加系统。

在一些实施例中，封装件可重复使用(例如可再填充)。可再填充小袋还可从由(例如)铝、不锈钢或耐用塑料材料(例如尼龙)构成的各种耐用筛网或网片材料制成。小袋的边缘可用任何合适的方法(例如缝合或粘结剂粘结)封合。另外，热塑性材料可通过超声焊接和热密封进行粘合。沿着小袋的一个周边边缘，可提供联锁封闭系统(例如拉锁、粘扣)，使得小袋可反复打开和封闭。作为适于这个目的的封装件的各种模制的(例如塑料)筒在本领域中是已知的。

图6a示出适于容纳一定量的水凝胶清洁浓缩物的可再填充塑料筒封装件620的实施例的透视图。该筒具有两个部分621和622，这两个部分在接头623处连接。该筒的两部分可带有螺纹，或者一个部分的直径相对于另一个部分而言较小，使得两个部分可牢固地接合。可转动可再填充模制塑料筒的顶部来打开筒，以便将水凝胶清洁浓缩物的一体成形团块或多个分立块体(例如珠粒)650放置在该筒内。筒的顶部和底部(未示出)包括(例如塑料)网片材料624，网片中开口的尺寸小于水凝胶块体(例如珠粒)650的尺寸。对此圆柱形筒的尺寸进行适当确定，以便插入(例如)US2006/0280546中所述的可填充水的拖把柄部；该专利以引用方式并入本文中。

对拖把柄部640的下端进行调整，以便接纳RTU清洁溶液分配组件660的一部分。也可对拖把柄部640的上端进行调整，以便接纳可填充水的贮存器组件610的一部分。使用联结接头670将拖把头690连接至RTU清洁溶液分配组件。在所示实施例中，流体贮存器630为瓶子，并且拖把柄部640包括中空管。使用时，水从贮存器组件610经中空柄部640传送到地板。当水通过装有水凝胶清洁浓缩物的筒620时形成RTU清洁溶液。此清洁溶液进入流体分配组件660，通过流体分配喷管655流出并沉积在靠近拖把头690的地板上。然后可以典型的拖洗方式将该流体散布在地板或任何其他表面上。

水凝胶清洁浓缩物包含水不溶性聚合物和极性溶剂的均匀混合物。水凝胶的极性溶剂通常包括水、与水可混溶的有机溶剂或它们的混合物。与水可混溶的有机溶剂是指通常能够形成氢键并且当与水混合时形成单相溶液的有机溶剂。合适的与水可混溶的有机溶剂往往包含羟基或氧代基团，包括醇、重均分子量不大于约300克/摩尔的多元醇、醚、和重均分子量不大于约300克/摩尔的聚醚。示例性的与水可混溶的有机溶剂包括(但不限于)甲醇、乙醇、异丙醇、正丙醇、乙二醇、三乙二醇、甘油、聚乙二醇、丙二醇、二丙二醇、聚丙二醇、环氧乙烷与环氧丙烷的无规和嵌段共聚物、二甲氧基四乙二醇、丁氧基三乙二醇、丙二醇三甲醚、乙二醇二甲醚、乙二醇单丁醚、乙二醇单乙醚、以及它们的混合物。

水凝胶中的极性溶剂的存在量按前体组合物的总重量计通常大于10重量％。在一些示例性的前体组合物中，极性溶剂的存在量按前体组合物的总重量计等于至少15重量％、至少20重量％、至少25重量％、至少30重量％、至少40重量％或至少50重量％。前体组合物中的极性溶剂的存在量按前体组合物的总重量计可为最多85重量％、最多80重量％、最多75重量％、最多70重量％或最多60重量％。在一些前体组合物中，极性溶剂的存在量按前体组合物的总重量计为大于10至85重量％、大于10至80重量％、20至80重量％、30至80重量％或40至80重量％。

在一些实施例中，清洁浓缩物包含至少一种作为活性清洁组分的表面活性剂。本文所用的术语“表面活性剂”旨在表示和包括这样的物质或化合物，其当溶于水或水溶液时可降低表面张力，或者其可降低两种液体之间或液体与固体之间的界面张力。表面活性剂通常既包含亲水基团又包含疏水基团。

水凝胶清洁浓缩物可包含一种或多种表面活性剂，这些表面活性剂选自阴离子表面活性剂、非离子表面活性剂、阳离子表面活性剂、两性离子表面活性剂以及它们的混合物。在水中会离解并释放阳离子和阴离子的表面活性剂叫做离子表面活性剂。如果存在两性离子表面活性剂的话，其通常与一种或多种阴离子和/或非离子表面活性剂联合使用。

活性清洁组分(例如(一种或多种)表面活性剂)在水凝胶中的存在浓度通常为至少1重量％、2重量％、3重量％、4重量％或5重量％，并且更通常地为至少6重量％、7重量％、8重量％、9重量％或10重量％。优选地，活性清洁组分(例如(一种或多种)表面活性剂)在水凝胶中的浓度至少与可用水凝胶代替的液态清洁浓缩物中的表面活性剂的浓度相当。更优选地，活性清洁组分(例如(一种或多种)表面活性剂)在水凝胶中的浓度显著大于可用水凝胶代替的液态清洁浓缩物中的表面活性剂的浓度。通过提供更高浓度的表面活性剂，相比于质量相当的液态清洁浓缩物，由该水凝胶清洁浓缩物可制得更大体积的稀释清洁溶液。在一些实施例中，水凝胶清洁浓缩物包含大于15重量％、20重量％、25重量％或30重量％的(一种或多种)活性清洁组分固体，如表面活性剂的混合物。

在一些实施例中，水凝胶清洁浓缩物包含至少一种阳离子表面活性剂。适用于本发明的阳离子表面活性剂包括季铵表面活性剂。季铵表面活性剂可为单C6-C16或C6-C10N-烷基或烯基铵表面活性剂，其中剩余的N位被甲基、羟乙基或羟丙基取代。单烷氧基化胺表面活性剂和双烷氧基化胺表面活性剂也是适用的。某些种类的季铵化合物(例如单C12-C16)可起到充当表面活性剂和充当抗微生物剂的双重作用。

在一些实施例中，水凝胶清洁浓缩物包含至少一种非离子表面活性剂。非离子表面活性剂不具有离子。这些化学物质的极性来源于在一端具有分子的(例如富氧的)极性部分和在另一端具有大的有机分子(例如包含6至30个碳原子的烷基)。氧组分通常来源于环氧乙烷或环氧丙烷的短链聚合物。非离子表面活性剂包括(例如)烷基多糖、氧化胺、脂肪醇乙氧基化物、烷基酚乙氧基化物和环氧乙烷/环氧丙烷嵌段共聚物。诸如烷基吡咯烷酮和乙二醇单己醚的一些非离子表面活性剂还可减少(例如玻璃)表面上的拖尾现象。各种非离子表面活性剂可商购获得，例如以商品名“Surfonic”从Huntsman商购获得。

一类优选的非离子表面活性剂为具有包含6至30个碳原子的疏水基团的烷基多糖，和具有包含1.3至10个糖单元的亲水基团的多糖(例如聚糖苷)。烷基聚糖苷可具有下式：R²O(C_nH_2nO)_t(糖基)_x，其中R²选自烷基、烷基苯基、羟烷基、羟烷基苯基以及它们的混合物，其中烷基包含10至18个碳原子；n为2或3；t为0至10，并且x为1.3至8。在一些实施例中，R²为具有6至18个碳原子的烷基，更优选地为具有10至16个碳原子的烷基。糖基可源自葡萄糖。在一些实施例中，水凝胶清洁浓缩物可包含如WO2007/143344中所述的烷基聚糖苷和烷基吡咯烷酮的组合；该专利以引用方式并入本文中。市售的烷基多糖表面活性剂包括从Cognis公司(Cincinnati，OH)商购获得的“GLUCOPON”系列非离子表面活性剂，如烷基聚糖苷和椰油基葡糖苷的混合物(以商品名“GLUCOPON 425N”表面活性剂获得)。

表面活性剂还可包括可溶解于或可分散于水基组合物的非离子含氟表面活性剂、阳离子含氟表面活性剂或它们的混合物。合适的非离子含氟表面活性剂化合物可以商品名“Fluorad”从3M商购获得，并可以商品名“Zonyl”从Dupont商购获得。

水凝胶清洁浓缩物可包含阴离子表面活性剂。阴离子表面活性剂包括阴离子硫酸盐、磺酸盐、羧酸盐和肌氨酸盐(例如钠盐、钾盐、铵盐和取代的铵盐，诸如单乙醇胺盐、二乙醇胺盐和三乙醇胺盐)表面活性剂。阴离子表面活性剂可包括磺酸盐或硫酸盐表面活性剂。阴离子表面活性剂可包括本文所述的烷基硫酸盐、直链或支链烷基苯磺酸盐或烷基二苯基氧化物二磺酸盐。酸和碱通常用作与各种无机污染物(尤其是由各种无机氧化物构成的硬水残余物)进行反应的活性清洁组分。当将酸或碱用作活性清洁组分时，所得RTU通常不为中性(即，6.5至7.5的pH)。当水凝胶清洁浓缩物为酸性时，所得RTU的pH通常小于6.5。所得RTU的pH通常为至少4并且不大于约6。当水凝胶清洁浓缩物为碱性时，所得RTU的pH大于7.5。所得RTU的pH为至少8并且通常不大于10。

可使用多种酸中的任何一种，这些酸包括(例如)磷酸、硫酸、硝酸、盐酸、草酸、硼酸、乙酸(醋)、柠檬酸、过乙酸、酒石酸等。同样，可使用多种碱，诸如氢氧化钠、氢氧化铵、碳酸氢钠、磷酸三钠等。

酶为一类催化多种多样的反应的蛋白质。将蛋白水解酶用作活性清洁组分可使蛋白质的肽键裂解，同时生成水(水解)。裂合酶能去除或添加特定的化学基团。例如，纤维素酶将纤维素分解成葡萄糖。用于水凝胶清洁浓缩物中的酶的分子量通常不大于约10,000道尔顿。以下为一些通常用作活性清洁组分的酶的部分列表：

淀粉酶

水解淀粉

碱性蛋白酶(Alcalase)	转化蛋白
		脂肪酶或碱性脂肪酶(lipolase)	水解脂肪
蛋白酶	水解肽键

清洁浓缩物中适用的酶可从Novozymes和Enzyme Solution Inc.商购获得。

在一些实施例中，水凝胶清洁浓缩物包含至少一种与活性清洁组分如表面活性剂相组合的生物活性剂，包括抗微生物剂、消毒剂、防腐剂、抗真菌剂和抗细菌剂。

可以使用任何已知的与前体组合物或所得水凝胶相容的抗微生物剂。这些包括(但不限于)诸如葡萄糖酸氯己定(CHG)的氯己定盐、对氯间二甲酚(PCMX)、三氯生、六氯酚、甘油和丙二醇的脂肪酸单酯和单醚(例如甘油单月桂酸酯、甘油单辛酸酯、甘油单癸酸酯、丙二醇单月桂酸酯、丙二醇单辛酸酯、丙二醇单癸酸酯)、苯酚，包括(C12-C22)疏水基和季铵基团或质子化叔氨基的表面活性剂和聚合物、含季氨基的化合物(例如季硅烷和聚六亚甲基双胍之类的聚季胺)、含银化合物(例如银金属，以及氯化银、氧化银和磺胺嘧啶银之类的银盐)、对羟基苯甲酸甲酯、对羟基苯甲酸乙酯、对羟基苯甲酸丙酯、对羟基苯甲酸丁酯、奥替尼啶、2-溴-2-硝基丙烷-1，3-二醇，或它们的混合物。其他抗微生物剂在(例如)美国专利申请公开2006/0052452(Scholz)、2006/0051385(Scholz)和2006/0051384(Scholz)中有描述。

这些季铵化合物和酚类抗微生物剂的非限制性例子包括苯扎氯铵和/或取代的苯扎氯铵、二(C₆-C₁₄)烷基二短链(C1-4烷基和/或羟烷基)季铵盐、N-(3-chloroallyl)hexaminium chlorides、苄索氯铵、甲苄索氯铵和西吡氯铵。其他季化合物包括烷基二甲基苄基氯化铵、二烷基甲基苄基氯化铵以及它们的混合物。

双胍抗微生物活性物质包括(例如)聚六亚甲基双胍盐酸盐、对氯苯基双胍、4-氯-二苯甲基双胍、卤代己定(例如但不限于氯己定(1，1′-六亚甲基-双-5-(4-氯苯基双胍)))。其他各种表面活性剂和抗微生物剂是已知的，如美国专利No.7,318,871和US2007/0238634中所述的那些；这些专利以引用方式并入本文中。

水凝胶清洁浓缩物可任选地包含一种或多种助剂，包括(例如)防染色剂和防污剂、润滑剂、气味控制剂、香料、芳香剂和芳香释放剂，以及漂白剂。其他助剂包括(但不限于)酸、电解质、染料和/或着色剂、增溶物质、稳定剂、增稠剂、去沫剂、水溶助长剂、浊点调节剂、防腐剂和其他聚合物。增溶物质(当使用时)包括(但不限于)水溶助长剂(例如低分子量有机酸的水溶性盐，如甲苯、异丙基苯和二甲苯磺酸的钠盐和/或钾盐)。酸(当使用时)包括(但不限于)有机羟基酸、柠檬酸、酮酸等。电解质(当使用时)包括氯化钙、氯化钠和氯化钾。去沫剂(当使用时)包括(但不限于)有机硅、氨基有机硅、有机硅共混物和/或有机硅/烃类共混物。漂白剂(当使用时)包括(但不限于)过酸、次氯酸盐和过氧化氢和/或过氧化氢源。防腐剂(当使用时)包括(但不限于)抑霉剂或抑菌剂、对羟基苯甲酸甲酯、对羟基苯甲酸乙酯和对羟基苯甲酸丙酯、短链有机酸(例如乙酸、乳酸和/或乙醇酸)、双胍化合物(例如Dantagard和/或Glydant)和/或短链醇(例如乙醇和/或IPA)。组合物还可任选地包含有效量的护肤剂，诸如角质层分离剂(例如也称为尿囊素的(2，5-二氧代-4-咪唑烷基)脲)，以提供促进皮肤愈合的作用。其他护肤剂包括(例如)泛醇、红没药醇、鱼石脂、硬脂醇甘草亭酸酯、甘草亭酸铵、维生素E和/或维生素A；和诸如绿茶、可乐果、燕麦、茶树和芦荟的植物提取物；以及润肤剂；爽身粉等。

为了清洁或抗微生物功效以及为了除臭性质，根据本发明的水凝胶清洁浓缩物可任选地包含松油、萜烯衍生物或其他精油。精油包括(但不限于)得自以下物质的那些精油：百里香、柠檬香草、柑橘类、柠檬、橙、茴芹、丁香、大茴香、松木、肉桂、老鹳草、玫瑰、薄荷、熏衣草、香茅、桉树、胡椒薄荷、樟脑、檀香木、迷迭香、马鞭草、fleagrass、拉坦尼(ratanhiae)、雪松以及它们的混合物。如果存在的话，此类油的存在量通常为至少0.01重量％并且不大于约5重量％。

水凝胶清洁浓缩物还可包含指示剂如着色剂。水凝胶清洁浓缩物珠粒会随着活性清洁组分扩散到清洁溶液中而变为无色。反之，清洁溶液会变成有颜色的。

在一些实施例中，该方法或包装的水凝胶清洁浓缩物可包含具有第一活性清洁组分的第一定质量的块，以及具有与第一定质量的块不同的活性清洁组分的第二团块。这个方面对于这样的活性清洁组分的组合特别有用，所述活性清洁组分不能组合在单一的RTU清洁溶液中，例如当第一活性清洁组分会降低第二清洁组分的功效时。例如，该方法或包装在第一定质量的块(例如珠粒的团块)中可包含作为活性清洁组分的酸或碱，而在第二团块(例如珠粒的团块)中可包含酶如蛋白酶和/或淀粉酶。通常，将酶用作有机污染物(如衣服上的食物污渍或草渍)的清洁剂，而将酸或碱溶液用于清洁无机污渍。例如，Spray ′N Wash dual power产品具有两个隔室，一个隔室包含酶混合物，第二个隔室包含柠檬酸组合物。如果在使用前未将酶和酸隔离，则酸会使酶失去活性。

在另一个实施例中，该方法或包装的水凝胶清洁浓缩物可包含具有第一活性清洁组分的第一定质量的块和具有助剂的第二团块，其中助剂如与第一活性清洁组分组合在RTU清洁溶液中会降低第一活性清洁组分的功效或使其失去活性。例如，第一定质量的块(例如珠粒的团块)可包含表面活性剂如烷基聚葡糖苷，而第二团块(例如珠粒的团块)可包含作为消毒剂的过氧化氢。如果组合为RTU清洁组合物，则表面活性剂会使过氧化氢失去活性。然而，通过使这些组分在分开的团块(例如单个非织造小袋包装中的两种类型的珠粒)中，可将第一水凝胶珠粒和第二水凝胶珠粒与水进行组合以制备RTU组合物。

水凝胶前体的可聚合材料与极性溶剂可混溶，并且不会与极性溶剂发生相分离。本文所用的涉及可聚合材料的术语“可混溶”表示可聚合材料绝大部分可溶于极性溶剂或与极性溶剂相容。然而，可以有少量不溶于极性溶剂的可聚合材料。例如，可聚合材料中可能有不溶于极性溶剂的杂质。一般来说，可聚合材料的至少95重量％、至少97重量％、至少98重量％、至少99重量％、至少99.5重量％、至少99.8重量％、或至少99.9重量％可溶于极性溶剂。

本文中所用的术语“可聚合材料”可以指单体或指单体的混合物。术语“单体”和“单体分子”可以互换使用，指的是包含至少一个能够进行自由基聚合的可聚合基团的化合物。可聚合基团通常为烯键式不饱和基团。

在一些实施例中，可聚合材料包括单一化学结构的单体。在其他实施例中，可聚合材料包括多种不同的单体(即，具有不同化学结构的单体的混合物)。无论可聚合材料是包含一种单体还是包含单体的混合物，该可聚合材料每单体分子具有的可聚合基团(例如烯键式不饱和基团)的平均数等于至少1.2。可聚合材料可包含(例如)具有两个或更多个可聚合基团的单一类型的单体。或者，可聚合材料可包含多种不同类型的单体，使得每单体分子的可聚合基团的平均数等于至少1.2。在一些实施例中，每单体分子的可聚合基团的平均数等于至少1.3、至少1.4、至少1.5、至少1.6、至少1.7、至少1.8、至少1.9、至少2.0、至少2.1、至少2.2、至少2.3、至少2.4、至少2.5、至少2.6、至少2.7、至少2.8、至少2.9或至少3.0。

按前体组合物的总重量计，前体组合物通常包含25至90重量％的可聚合材料。例如，前体组合物包含至少25重量％、至少30重量％、至少40重量％或至少50重量％的可聚合材料。前体组合物可以包括最多90重量％、最多80重量％、最多75重量％、最多70重量％、或最多60重量％的可聚合材料。在一些前体组合物中，按前体组合物的总重量计，可聚合材料的量在25至90重量％、30至90重量％、40至90重量％或40至80重量％的范围内。

可聚合材料往往包括一种或多种(甲基)丙烯酸酯。本文中所用的术语“(甲基)丙烯酸酯”是指甲基丙烯酸酯、丙烯酸酯或它们的混合物。(甲基)丙烯酸酯包含(甲基)丙烯酰基。术语“(甲基)丙烯酰基”是指化学式为H₂C＝CR^b-(CO)-的单价基团，其中R^b是氢或甲基，(CO)表示碳以双键与氧连接。(甲基)丙烯酰基是能够进行自由基聚合的(甲基)丙烯酸酯的可聚合基团(即，烯键式不饱和基团)。全部的可聚合材料可以为(甲基)丙烯酸酯，或者可聚合材料可以包括一种或多种(甲基)丙烯酸酯与其他具有烯键式不饱和基团的单体的组合。

在许多实施例中，可聚合材料包括聚(亚烷基氧(甲基)丙烯酸酯)。术语聚(亚烷基氧(甲基)丙烯酸酯)、聚(亚烷基二醇(甲基)丙烯酸酯)、烷氧基化的(甲基)丙烯酸酯和烷氧基化的聚(甲基)丙烯酸酯可以互换使用，指的是具有至少一个包含两个或更多个亚烷基氧残基单元(也称为亚烷基氧单元)的基团的(甲基)丙烯酸酯。常常有至少5个亚烷基氧残基单元。亚烷基氧单元是化学式为-OR-的二价基团，其中R是具有最多10个碳原子、最多8个碳原子、最多6个碳原子或最多4个碳原子的亚烷基。亚烷基氧单元常选自环氧乙烷单元、环氧丙烷单元、环氧丁烷单元或它们的混合物。

可聚合材料可以包括单一的(甲基)丙烯酸酯或(甲基)丙烯酸酯的混合物，只要每单体分子的烯键式不饱和基团(例如(甲基)丙烯酰基)的平均数目等于至少1.2。每单体分子具有一个烯键式不饱和基团的合适可聚合材料的具体例子包括(但不限于)(甲基)丙烯酸-2-羟乙酯、(甲基)丙烯酸-2-羟丙酯、(甲基)丙烯酸-3-羟丙酯、(甲基)丙烯酸-4-羟丁酯、(甲基)丙烯腈、(甲基)丙烯酰胺、(甲基)丙烯酸己内酯、聚(亚烷基氧(甲基)丙烯酸酯)(例如聚(环氧乙烷甲基)丙烯酸酯)、聚(环氧丙烷(甲基)丙烯酸酯)和聚(环氧乙烷-共-环氧丙烷(甲基)丙烯酸酯))、烷氧基聚(亚烷基氧(甲基)丙烯酸酯)、(甲基)丙烯酸、(甲基)丙烯酸-β-羧乙酯、(甲基)丙烯酸四氢糠酯、N-乙烯基吡咯烷酮、N-乙烯基己内酰胺、N-烷基(甲基)丙烯酰胺(例如N-甲基(甲基)丙烯酰胺)和N，N-二烷基(甲基)丙烯酰胺(例如N，N-二甲基(甲基)丙烯酰胺)。

每单体分子具有两个烯键式不饱和基团的合适可聚合材料包括(例如)烷氧基化的二(甲基)丙烯酸酯。烷氧基化二(甲基)丙烯酸酯的例子包括但不限于聚(亚烷基氧二(甲基)丙烯酸酯)，例如聚(环氧乙烷二(甲基)丙烯酸酯)和聚(环氧丙烷二(甲基)丙烯酸酯)；烷氧基化的二(甲基)丙烯酸二醇酯，例如乙氧基化的二(甲基)丙烯酸丁二醇酯、丙氧基化的二(甲基)丙烯酸丁二醇酯和乙氧基化的二(甲基)丙烯酸己二醇酯；烷氧基化的三羟甲基丙烷二(甲基)丙烯酸酯，例如乙氧基化的三羟甲基丙烷二(甲基)丙烯酸酯和丙氧基化的三羟甲基丙烷二(甲基)丙烯酸酯；以及烷氧基化的季戊四醇二(甲基)丙烯酸酯，例如乙氧基化的季戊四醇二(甲基)丙烯酸酯和丙氧基化的季戊四醇二(甲基)丙烯酸酯。

每单体分子具有三个烯键式不饱和基团的合适可聚合材料的例子包括(例如)烷氧基化的三(甲基)丙烯酸酯。烷氧基化三(甲基)丙烯酸酯的例子包括但不限于烷氧基化的三羟甲基丙烷三(甲基)丙烯酸酯，例如乙氧基化的三羟甲基丙烷三(甲基)丙烯酸酯、丙氧基化的三羟甲基丙烷三(甲基)丙烯酸酯和环氧乙烷/环氧丙烷共聚物三羟甲基丙烷三(甲基)丙烯酸酯；以及烷氧基化的季戊四醇三(甲基)丙烯酸酯，例如乙氧基化的季戊四醇三(甲基)丙烯酸酯。

每单体具有至少四个烯键式不饱和基团的合适可聚合材料包括(例如)烷氧基化的四(甲基)丙烯酸酯和烷氧基化的五(甲基)丙烯酸酯。烷氧基化的四(甲基)丙烯酸酯的实例包括烷氧基化的季戊四醇四(甲基)丙烯酸酯，例如乙氧基化的季戊四醇四(甲基)丙烯酸酯。

在一些实施例中，可聚合材料包括每单体分子具有至少2个(甲基)丙烯酰基的聚(亚烷基氧(甲基)丙烯酸酯)。烷氧基化的部分(即，聚(亚烷基氧)部分)往往具有至少5个选自环氧乙烷单元、环氧丙烷单元、环氧丁烷单元或它们的组合的亚烷基氧单元。也就是说，每摩尔的聚(亚烷基氧(甲基)丙烯酸酯)包含至少5摩尔的亚烷基氧单元。多个亚烷基氧单元有利于聚(亚烷基氧(甲基)丙烯酸酯)在极性溶剂中的溶解。一些示例性的聚(亚烷基氧(甲基)丙烯酸酯)包含至少6个亚烷基氧单元、至少8个亚烷基氧单元、至少10个亚烷基氧单元、至少12个亚烷基氧单元、至少15个亚烷基氧单元、至少20个亚烷基氧单元、或至少30个亚烷基氧单元。聚(亚烷基氧(甲基)丙烯酸酯)可以包含这样的聚(亚烷基氧)链，所述聚(亚烷基氧)链为均聚物链、嵌段共聚物链、无规共聚物链或它们的混合物。在一些实施例中，聚(亚烷基氧)链是聚(环氧乙烷)链。

可使用任何分子量的此具有至少2个(甲基)丙烯酰基的聚(亚烷基氧(甲基)丙烯酸酯)，只要可由前体组合物形成所需的物理形式(例如聚合物珠粒、纤维或模制形状)。此聚(亚烷基氧(甲基)丙烯酸酯)的重均分子量往往不大于2000克/摩尔、不大于1800克/摩尔、不大于1600克/摩尔、不大于1400克/摩尔、不大于1200克/摩尔、或不大于1000克/摩尔。然而在其他应用中，理想的是在可聚合材料中包含重均分子量大于2000克/摩尔的聚(亚烷基氧(甲基)丙烯酸酯)。

一些示例性的具有多个(甲基)丙烯酰基的聚(亚烷基氧(甲基)丙烯酸酯)的制备在美国专利No.7,005,143(Abuelyaman等人)以及美国专利申请No.2005/0215752A1(Popp等人)、No.2006/0212011A1(Popp等人)和No.2006/0235141A1(Riegel等人)中有描述。每单体分子的平均(甲基)丙烯酰基官能度等于至少2并具有至少5个亚烷基氧单元的合适聚(亚烷基氧(甲基)丙烯酸酯)例如可以商品名“SR9035”(乙氧基化(15)三羟甲基丙烷三丙烯酸酯)、“SR499”(乙氧基化(6)三羟甲基丙烷三丙烯酸酯)、“SR502”(乙氧基化(9)三羟甲基丙烷三丙烯酸酯)、“SR415”(乙氧基化(20)三羟甲基丙烷三丙烯酸酯)、以及“CD501”(丙氧基化(6)三羟甲基丙烷三丙烯酸酯)和“CD9038”(乙氧基化(30)双酚A二丙烯酸酯)从Sartomer(Exton，PA)商购获得。括号中的数字是指每单体分子的亚烷基氧单元的平均数目。其他合适的聚(亚烷基氧(甲基)丙烯酸酯)包括多烷氧基化的三羟甲基丙烷三丙烯酸酯，例如可以商品名“LAROMER”商购自BASF(德国路德维希港)的那些，其具有30个亚烷基氧单元。

一些示例性的前体组合物包含每单体分子具有至少2个(甲基)丙烯酰基、具有至少5个环氧乙烷单元并且重均分子量小于2000克/摩尔的聚(亚烷基氧(甲基)丙烯酸酯)。更为具体的示例性前体组合物可以包括重均分子量小于2000克/摩尔的乙氧基化三羟甲基丙烷三丙烯酸酯。乙氧基化的三羟甲基丙烷三丙烯酸酯往往包含具有一个(甲基)丙烯酰基、两个(甲基)丙烯酰基或其混合物的杂质。例如，市售的“SR415”(乙氧基化(20)三羟甲基丙烷三丙烯酸酯)每单体分子的平均官能度往往小于3(当进行分析时，每单体分子的平均官能度为约2.5)。虽然可能存在杂质，但前体组合物中每单体分子的平均官能度等于至少1.2。

除了每单体分子具有至少2个(甲基)丙烯酰基的聚(亚烷基氧(甲基)丙烯酸酯)之外，前体组合物可以包括为了对水凝胶清洁浓缩物赋予某些特性而添加的其他单体。在某些情况下，前体组合物可包含诸如WO20007/146722中所述的阴离子或阳离子单体，该专利以引用方式并入本文中。

一些示例的可聚合材料只包含非离子单体。也就是说，可聚合材料基本上不含阴离子单体和阳离子单体。本文所用的涉及阴离子或阳离子单体的“基本上不含”表示按可聚合材料的重量计，可聚合材料包含小于1重量％、小于0.5重量％、小于0.2重量％、或小于0.1重量％的阴离子单体或阳离子单体。

在一些实施例中，按前体组合物中可聚合材料的总重量计，前体组合物包含最多20重量％的阴离子单体，其中阴离子单体除了具有酸性基团、酸性基团的盐或其混合物外还具有烯键式不饱和基团。

尽管阳离子单体(诸如具有季氨基的那些阳离子单体)可赋予水凝胶抗微生物性质，但是一旦聚合到水凝胶中，此类阳离子单体便不再能够从水凝胶中扩散出来以形成抗微生物的清洁溶液。

除了极性溶剂和可聚合材料之外，前体组合物还可以包括一种或多种任选的添加剂，例如WO 2007/146722中所描述的处理剂。

一种示例性的处理剂为引发剂。大多数前体组合物包含用于自由基聚合反应的引发剂。引发剂可以为光引发剂、热引发剂或氧化还原对。引发剂可以可溶于前体组合物中，或者可以分散在前体组合物中。

合适的可溶性光引发剂的例子是2-羟基-1-[4-(2-羟乙氧基)苯基]-2-甲基-1-丙酮，可以商品名“IRGACURE 2959”商购自Ciba SpecialtyChemicals(Tarrytown，NY)。合适的分散型光引发剂的例子是α，α-二甲氧基-α-苯基苯乙酮，可以商品名“IRGACURE651”商购自Ciba SpecialtyChemicals。其他合适的光引发剂为美国专利No.5,506,279中描述的丙烯酰胺基乙酰基光引发剂，其包含可聚合基团以及能起到引发剂的作用的基团。引发剂通常不是本领域中已知的一些可聚合组合物中所使用的氧化还原引发剂。如果存在这种引发剂，则其会与生物活性剂反应。

形成聚合物珠粒的方法可包括：提供前体组合物并使该前体组合物形成滴状，这些滴状的前体组合物完全被气体相所包围，如WO2007/146722中所描述。该方法还包括将滴状的前体组合物暴露于辐射，暴露时间足以使前体组合物中的可聚合材料至少部分地聚合并且足以形成首次溶胀的聚合物珠粒。这些滴状的前体组合物可以在重力的作用下下落经过辐射源，或者可以(例如向上)吹成喷雾。

当水凝胶前体组合物包含较高浓度的表面活性剂时，前体的表面能可降低到不大于30mN/m。出乎意料的是，这种低表面能前体仍会形成滴状。

对于给定的滴状成形方法，粒度分布可宽可窄。窄粒度分布可以是单分散的或接近单分散的。作为例子，当采用超声雾化来产生液滴时，可以获得大约50微米的平均直径，但珠粒的粒度分布范围可以是约1微米至约100微米。其他滴状形成技术将会提供不同的珠粒粒度分布。对于期望窄粒度分布的珠粒的应用来说，可以采用更加受控的下落形成方法，或者可以进行附加的后处理筛选，从而使粒度分布变窄，这是本领域技术人员知道的。

聚合物珠粒可以具有多种尺寸。珠粒的直径取决于在辐射固化之前用来产生前体组合物液滴的确切方法，其可以在不到一微米至几千微米的范围内。特别合适的珠粒直径范围是1至约5000微米、1至4000微米、10至3500微米或100至2000微米。

一旦暴露于辐射，前体组合物内的可聚合材料便进行自由基聚合反应。本文所用的术语“辐射”是指光化辐射(例如波长在光谱的紫外线或可见光区的辐射)、加速粒子(例如电子束辐射)、热(例如加热或红外线辐射)等。辐射往往是光化辐射或加速粒子，因为这些能源往往可以对聚合的引发和速率提供良好的控制。另外，光化辐射和加速粒子可用于在相对低温下进行固化。这可避免使可能对较高的温度敏感的组分降解，用热辐射引发聚合反应可能需要所述较高的温度。可以使用能在电磁频谱的期望区域中产生能量的任何合适的光化辐射源。示例性的光化辐射源包括汞灯、氙灯、碳弧灯、钨丝灯、激光、日光等。

还将结合以下非限制性实例对本发明进行进一步描述。

1号清洁浓缩物

3M ^TM 中性季胺化合物消毒清洁剂浓缩物(第23号产品，Twist‘n Fill ^TM 系统)

3M ^TM 三合一地板清洁剂浓缩物(第24号产品，Twist‘n Fill ^TM 系统)

3M ^TM 浴室消毒清洁剂(浓缩物)(第4号产品，Twist‘n Fill ^TM 系统)

极性溶剂	乙醇	0.5-1.5
			酸	甲氧基乙酸	0.1-1

3M ^TM 中性清洁剂LO浓缩物(第33号产品，Twist‘n Fill ^TM 系统)

2号清洁浓缩物

实例1：由水凝胶吸着清洁浓缩物形成的水凝胶清洁浓缩物

通过混合40克的20摩尔表面张力为41.8mN/m的乙氧基化三羟甲基丙烷三丙烯酸酯(TMPTA)(SR415，购自Sartomer(Exeter，PA))、60克去离子(DI)水和0.8克光引发剂(IRGACURE 2959，购自Ciba SpecialtyChemicals(Tarrytown，NY))来制备均匀的前体组合物。在此实例和随后所有的实例中所使用的乙氧基化TMPTA的平均官能度由HPLC数据确定，数据显示单体为53.6重量％的三官能团丙烯酸酯(52.5摩尔％)、45.3重量％的二官能团丙烯酸酯(46.5摩尔％)和1.0重量％的单官能团丙烯酸酯(1.1摩尔％)。利用这一信息，并假设每种物质平均20摩尔的乙氧基化度，计算得出平均官能度为约2.5。

按WO2007/146722的实例1所描述，由前体组合物制备珠粒。这些珠粒的直径范围为大约1毫米至4毫米。

将水凝胶珠粒置于70℃的烘箱中干燥2小时。将5克干燥珠粒与10克1号清洁浓缩物进行组合，并使其吸收2小时。将珠粒过滤、冲洗，然后用纸巾轻轻擦干。吸收清洁剂后的珠粒的最终重量为10克，这表明有5克清洁剂被吸收到珠粒中。由于清洁浓缩物1具有36重量％的Glucopan425N并且Glucopan 425N包含50重量％的表面活性剂，因此所得水凝胶清洁浓缩物珠粒中表面活性剂的浓度为9重量％。

将二十颗水凝胶清洁浓缩物珠粒(重0.23克)置于100ml滴定管中。关闭旋塞，加入蒸馏水至70ml刻度处。转动旋塞钮，直至流速符合0.1毫升/秒。

以固定的时间间隔收集从滴定管中流出的溶液样品(每流一分钟收集4ml样品)，并观察样品的外观。所有样品均为淡黄色，并且样品的色强度均相同，这定性地指示清洁剂向流动水中的稳态扩散。

实例2：通过用液态清洁浓缩物进行原位珠粒形成而形成的水凝胶清洁浓缩物

通过将80g的20摩尔乙氧基化TMPTA(SR415，得自Sartomer(Exeter，PA))和120g的1号清洁浓缩物进行共混来制备水凝胶前体溶液。向其中添加0.8g Irgacure 2959光引发剂(Ciba Specialty Chemicals(Tarrytown，NY))。一旦光引发剂溶解，就按照与WO2007/146722的实例1相同的方式制备珠粒，不同之处在于孔口设置在紫外区上方20英寸的石英管的入口处。

实例3-6：通过用其他液态清洁浓缩物进行原位珠粒形成而形成的水凝胶清洁浓缩物

按照实例2的方法，使用下列前体组合物制备水凝胶清洁浓缩物珠粒。

珠粒中表面活性剂的浓度

实例3：40重量％的SR415

60重量％的第23号产品

1重量％的光引发剂 0.6至3重量％

实例4：40重量％的SR415

60重量％的第24号产品

1重量％的光引发剂 19.2至48重量％

实例5：40重量％的SR415

60重量％的第4号产品 12至36重量％的酸

1重量％的光引发剂 6.6至21重量％的表面活性剂

18.6至57重量％的活性清洁组分

实例6：40重量％的SR415

60重量％的第33号产品

1重量％的光引发剂 6.7至27.6重量％

实例7：定量评价颜色以确定水凝胶的动态稀释

向滴定管中装入5.009g实例4的水凝胶清洁浓缩物珠粒(包含第24号产品)和25ml水，以模拟将水与水凝胶清洁浓缩物进行动态组合。启动定时器，每隔两分钟从滴定管分配5ml溶液到单独的瓶子中，直至收集到5个样品(第1次流水)。然后将珠粒留在滴定管中并添加25ml水。重复上述操作，直至收集到另外5个样品(第2次流水)。清洁浓缩物的目标稀释系数为250至400(水)比1。以下结果表明对于第1次流水和第2次流水，由流经滴定管中珠粒的水形成的清洁溶液都表现出目标浓度。

HPLC结果：

实例8：水凝胶的季铵化合物释放速率

将5g实例3的水凝胶清洁浓缩物(包含第23号产品)与100ml水进行组合，以模拟将水和水凝胶清洁浓缩物进行静态组合。每隔5分钟取出10ml液体，并用QAC测试套件(可从LaMotte商购获得)测试抗微生物季铵化合物(QAC)的浓度。然后对QAC的浓度进行再计算，以对每次取出10ml体积进行校正。[校正浓度＝(测量浓度)*(剩余体积)/100mL]。经计算得到平均扩散速率(即，斜率)为20.8ppm/min。20分钟后，液体为浅绿色。假定表面活性剂以与该抗微生物剂相同的速率扩散。

实例9：表面积对水凝胶清洁浓缩物释放速率的影响

重复实例8的步骤，例外的是在将水凝胶清洁浓缩物珠粒与水进行组合之前，将珠粒置于研钵中破碎并用研杵研磨成均匀的湿粉稠度。然后对QAC的浓度进行再计算，以对每次取出10ml体积进行校正。(校正浓度＝(测量浓度)*(剩余体积)/100mL)。经计算得到平均扩散速率(即，斜率)为50.3ppm/min。20分钟后，液体颜色为深荧光绿色。假定表面活性剂以与该抗微生物剂相同的速率扩散。

实例10：通过用液态清洁浓缩物进行原位珠粒形成和吸着清洁浓缩物而形成的水凝胶清洁浓缩物

将15g实例3的水凝胶清洁浓缩物珠粒(包含第23号产品)置于60℃的烘箱中干燥2小时。将水凝胶珠粒从烘箱中取出，称重，并在第23号产品中浸渍至少3小时，以吸收其量为干燥水凝胶珠粒重量的约2倍的浓缩物。将珠粒过滤并用纸巾擦干。称量珠粒的重量，以确定吸收的第23号产品的质量。将该吸着程序(即，干燥和浸渍)重复三次。使用测得的重量和已知的第23号产品中抗微生物剂的浓度来计算可用的抗微生物剂的量。

结果

(^*第23号产品中抗微生物剂的浓度(10.14+6.76))乘以(珠粒中第23号产品的重量百分数(0.60))

实例11：即用型(“RTU”)清洁溶液的即刻形成

将0.5克实例5的水凝胶清洁浓缩物珠粒(包含第4号产品)与20克水进行组合。添加珠粒前，水的pH为7.2。添加珠粒后，pH立即降至2.5(由于酸活性组分)。10分钟后pH保持在2.5，这表明珠粒中大部分的酸已立即扩散出来。

实例12：水凝胶清洁浓缩物的包装

确定用于预先称量的包装的水凝胶质量：

文献公开了市售液态清洁浓缩物(诸如第23号产品、第4号产品、第33号产品)的推荐稀释度。用于第4号产品液态清洁浓缩物的水与清洁浓缩物的目标比例为51∶1。由于实例5的水凝胶珠粒包含60重量％的清洁浓缩物，因此3.3g珠粒对应于1.98g清洁浓缩物，这是供用100克水进行稀释的适当质量。

第23号产品液态清洁浓缩物的推荐稀释度为227∶1。包含2.4克实例3的水凝胶清洁浓缩物珠粒的小袋则包含0.6×2.4＝1.44克的浓缩清洁剂，这些清洁剂足以制备328克的RTU清洁溶液。

第33号产品和第24号产品液态清洁浓缩物的推荐稀释度均为200∶1。因此，5克水凝胶清洁浓缩物珠粒是供用600克水进行稀释的适当质量。

制备经包装的水凝胶珠粒的方法：

已发现各种适于制备用于容纳水凝胶清洁浓缩物珠粒的热密封封装件的非织造材料，包括纺粘聚丙烯(20g/m²)、纺粘聚酯(15g/m²)(两者均可从BBA Fiberweb(Old Hickory，TN)商购获得)和纺粘尼龙(17g/m²)非织造布(可从Cerex Advanced Fabrics，Inc.(Pensacola，FL)商购获得)。

将非织造材料片(约6英寸宽)对折，随后使用Packaging Aids公司的Audion Elektro包装热封机垂直于折边相隔约2″压出两道封印。如果非织造材料片在热封机封压一次后未密封好，则调整封压时间或进行多次封压直至密封好为止。

将3.3g实例5的水凝胶珠粒从小袋的开口(其平行于折边)倒入小袋中，然后使用与上述相同的热封方法将顶部开口密封闭合。密封好的小袋为约2″×2″。

实例13：包含作为活性组分的酸的水凝胶清洁浓缩物

按实例1所述制备水凝胶清洁浓缩物珠粒，例外的是将珠粒与醋而非清洁浓缩物1混合至少3小时。经测定，干燥的珠粒吸着了60重量％的醋。

实例14：装有包含水凝胶清洁浓缩物的水凝胶珠粒(其包含作为活性组分的酸)的小袋

将5.5g实例13的含醋水凝胶用蒸馏水冲洗两次并置于纸巾上干燥。然后将2.508g干燥含醋水凝胶与1.904g小苏打在实例12所述的非织造封装件中进行组合。将此小袋加入到装有100ml水的瓶中。在一分钟内小袋内部生成气泡，并且气泡持续生成数小时，这是由醋和小苏打之间的酸碱反应生成的CO₂气体所致。将另一个装有相同内容物的小袋在工作台上放置数天。在此期间，无此酸碱反应的迹象。

实例15：包含作为活性组分的酸且包含防腐剂的水凝胶珠粒

按与实例1相同的方式制备水凝胶清洁浓缩物珠粒，例外的是将珠粒与清洁浓缩物2而非清洁浓缩物1进行组合。

实例16：包含作为活性组分的表面活性剂的水凝胶珠粒

按与实例1相同的方式制备水凝胶清洁浓缩物珠粒，例外的是将珠粒与Glucopan 425N而非清洁浓缩物1进行组合。

实例17：装有包含水凝胶清洁浓缩物的实例15水凝胶珠粒与实例16 水凝胶珠粒之组合的小袋

0.29g的实例16水凝胶清洁浓缩物珠粒和1.00g的实例15水凝胶清洁浓缩物珠粒。

将实例17的小袋与70.03g的水进行组合。

将1.00g的实例15水凝胶清洁浓缩物珠粒与70.06g水进行组合。

为了进行对照，将0.5g的清洁浓缩物2与70.06g的水进行组合。

使用从Indigo Instrument商购获得的高级过氧化物测试条测量溶液中过氧化物的浓度。

过氧化物浓度(g/L)

结果表明，将过氧化氢掺入水凝胶中避免了过氧化物浓度降至1.0g/L以下，而对照则发生这种情况。结果还表明，Glucopon 425N在48小时内没有使清洁浓缩物2的过氧化氢失活。

Claims

1.一种制备清洁溶液的方法，包括：

提供一定质量的水凝胶清洁浓缩物，所述水凝胶包含活性清洁组分、以及由水不溶性聚合物与极性溶剂形成的均匀混合物；

将所述水凝胶清洁浓缩物与水进行组合以形成清洁溶液，所述水的量为所述水凝胶清洁浓缩物的质量的至少10倍。

2.根据权利要求1所述的方法，其中所述活性清洁组分选自表面活性剂、酸、碱、酶以及它们的混合物。

3.根据权利要求1所述的方法，还包括将所述水不溶性聚合物与所述清洁溶液分离。

4.根据权利要求3所述的方法，其中将所述水凝胶清洁浓缩物和水在容器中进行组合，并且所述容器包括用于将所述水不溶性聚合物与所述清洁溶液分离的装置。

5.根据权利要求4所述的方法，其中所述容器为连接至水分配系统的重力式供给容器。

6.根据权利要求3所述的方法，其中所述水凝胶清洁浓缩物被容纳在水可渗透且水不溶性的封装件内，并且将所述封装件与所述水进行组合。

7.根据权利要求6所述的方法，其中所述封装件包含非织造材料。

8.根据权利要求6所述的方法，其中所述封装件包括可再填充的筒。

9.根据权利要求1至8中任一项所述的方法，其中所述清洁溶液在不到15分钟的时间内达到即用浓度。

10.根据权利要求1至8中任一项所述的方法，其中所述清洁溶液在不到1分钟的时间内达到即用浓度。

11.根据权利要求1至8中任一项所述的方法，其中所述水不溶性聚合物为自由基聚合的聚合物。

12.根据权利要求11所述的方法，其中所述水不溶性聚合物为辐射固化的聚合物。

13.根据权利要求12所述的方法，其中所述辐射固化的聚合物还包含光引发剂。

14.根据权利要求1至8中任一项所述的方法，其中所述水不溶性聚合物包含聚(亚烷基氧)单元。

15.根据权利要求14所述的方法，其中所述水不溶性聚合物包含交联的聚(亚烷基)氧(甲基)丙烯酸酯单元。

16.根据权利要求1至8中任一项所述的方法，其中所述水凝胶清洁浓缩物以多个分立的自由流动块体的形式提供。

17.根据权利要求16所述的方法，其中所述分立的块体为珠粒、纤维或颗粒。

18.根据权利要求1至8中任一项所述的方法，其中所述水凝胶清洁浓缩物以一体成形的团块的形式提供。

19.根据权利要求1至8中任一项所述的方法，其中所述一定质量的水凝胶清洁浓缩物包含第一水凝胶清洁浓缩物团块和第二水凝胶清洁浓缩物团块，所述第一水凝胶清洁浓缩物团块包含第一活性清洁组分，而所述第二水凝胶清洁浓缩物团块包含与所述第一水凝胶清洁浓缩物团块不同的活性清洁组分。

20.根据权利要求1至8中任一项所述的方法，其中将所述水凝胶清洁浓缩物与所述清洁溶液分离，并与水再进行组合以形成第二清洁溶液。

21.根据权利要求1至8中任一项所述的方法，其中将所述水与所述清洁浓缩物进行静态组合。

22.根据权利要求1至8中任一项所述的方法，其中将所述水与所述浓缩物进行动态组合。

23.根据权利要求1至8中任一项所述的方法，其中将所述水凝胶清洁浓缩物与用量在所述水凝胶清洁浓缩物的质量的50至500倍范围内的水进行组合。

24.根据权利要求1至8中任一项所述的方法，其中所述水凝胶清洁浓缩物包含约25重量％至70重量％的所述水不溶性聚合物和15重量％至75重量％的所述极性溶剂。

25.根据权利要求1至8中任一项所述的方法，其中所述水凝胶清洁浓缩物包含至少5重量％的表面活性剂。

26.根据权利要求25所述的方法，其中与所述表面活性剂组合的所述极性溶剂的表面能不大于30mN/m。

27.根据权利要求1至8中任一项所述的方法，其中所述水凝胶清洁浓缩物还包含抗微生物剂、芳香剂或它们的组合。

28.一种水凝胶清洁浓缩物的包装，包含：

由水可渗透的封装件容纳的一定质量的水凝胶清洁浓缩物，其中所述水凝胶清洁浓缩物包含活性清洁组分、以及由水不溶性聚合物与至少一种极性溶剂形成的均匀混合物。

29.根据权利要求28所述的包装，其中所述活性清洁组分选自表面活性剂、酸、碱、酶以及它们的混合物。

30.根据权利要求28所述的包装，其中所述封装件为水不溶性的。

31.根据权利要求28所述的包装，其中所述一定质量的水凝胶清洁浓缩物在所述封装件内自由流动。

32.根据权利要求28至31中任一项所述的包装，其中所述一定质量的水凝胶清洁浓缩物以多个分立的块体的形式提供。

33.根据权利要求32所述的包装，其中所述分立的块体为珠粒、纤维或颗粒。

34.根据权利要求28至31中任一项所述的包装，其中所述一定质量的水凝胶清洁浓缩物以一体成形的团块的形式提供。

35.根据权利要求28至31中任一项所述的包装，其中所述一定质量的水凝胶清洁浓缩物是预先称量的。

36.根据权利要求28至31中任一项所述的包装，其中所述水可渗透的封装件包含非织造材料。

37.根据权利要求28至31中任一项所述的包装，其中所述一定质量的水凝胶清洁浓缩物包含第一水凝胶清洁浓缩物团块和第二水凝胶清洁浓缩物团块，所述第一水凝胶清洁浓缩物团块包含第一活性清洁组分，而所述第二水凝胶清洁浓缩物团块包含与所述第一清洁浓缩物团块不同的活性清洁组分。

38.根据权利要求28至31中任一项所述的包装，其中所述水凝胶清洁浓缩物、封装件或它们的组合还包含泡腾剂。

39.一种制备水凝胶珠粒的方法，包括：

提供前体组合物，所述前体组合物包含：

a)按所述前体组合物的总重量计算，大于10重量％至最多85重量％的极性溶剂，和

b)能够进行自由基聚合并且每个单体分子的烯键式不饱和基团平均数目等于至少1.2的可聚合材料，其中所述可聚合材料可与所述极性溶剂混溶，以及

c)活性清洁组分，

其中所述a)与c)的组合的表面能不大于30mN/m；

使所述前体组合物形成滴状，其中所述滴状的前体组合物完全被气体相所包围；以及

使所述滴状的前体组合物暴露于辐射，暴露时间足以使所述可聚合材料至少部分地聚合并且足以形成首次溶胀的水凝胶清洁浓缩物珠粒。

40.根据权利要求39所述的方法，还包括：干燥所述首次溶胀的水凝胶清洁浓缩物珠粒以除去极性溶剂的至少一部分，并将所述干燥的水凝胶珠粒与活性清洁组分进行组合以形成二次溶胀的水凝胶清洁浓缩物珠粒，所述二次溶胀的水凝胶清洁浓缩物珠粒的活性清洁组分浓度高于所述首次溶胀的水凝胶清洁浓缩物珠粒的活性清洁组分浓度。

41.根据权利要求39所述的方法，其中所述活性清洁组分选自表面活性剂、酸、碱、酶以及它们的混合物。

42.根据权利要求39至41中任一项所述的方法，其中所述可聚合材料包含聚(亚烷基氧)单元。

43.根据权利要求42所述的方法，其中所述聚(亚烷基氧)单元具有至少5个亚烷基氧亚单元。