CN107001988B - 新的清洁方法、装置及应用 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种清洗基材的方法,所述基材为或者包括织物,所述方法包括在清洁组合物存在下搅动所述基材,所述清洁组合物包括:i.包含热塑性聚酰胺和密度为2.5g/cm3以上的颗粒状无机填料的清洁颗粒,所述清洁颗粒的平均粒径为1‑100mm,其中所述清洁颗粒的平均密度为1.65g/cm3以上和/或所述颗粒状无机填料的D50粒径为10微米以上,和/或D90粒径为40微米以上;和ii.液体介质。
Description
技术领域
本发明涉及一种用于清洁基材的方法,所述基材为或者包括织物。所述方法特别适用于清洁衣物。本发明还涉及适用于执行该方法的装置。本发明还涉及使用新的清洁颗粒来清洁为或者包括织物的基材。
背景技术
PCT专利公开文本WO2012/056252公开了使用平均密度为0.5-2.5g/cm3的固体颗粒材料(清洁颗粒)清洁污染的基材(例如织物)的方法。该专利公开例示了聚酰胺的平均密度高达1.88g/cm3的清洁颗粒。该专利公开文本没有提及如何达到这种密度,也没有提及清洁颗粒中存在颗粒填料。该专利公开文本公开了影响每个洗涤周期后清洁颗粒回收的因素,包括清洁颗粒尺寸、形状和密度等一系列因素以及诸如滚筒穿孔和旋转速度的方法因素。典型的热塑性聚酰胺通常具有低密度,约为1.1-1.4g/cm3。聚酰胺如尼龙6和尼龙6,6的密度特别低,约为1.15g/cm3。
虽然PCT公开文本WO2012/056252公开了优异的清洁和分离性能,但是本发明试图至少部分地解决以下技术目标中的一个或多个:
i.进一步改善在清洁程序结束时清洁颗粒的分离;
ii.进一步提高清洁性能,特别是对于诸如皮脂和油脂/油烟等顽固的污渍;和/或
iii.提供了一种利用清洁颗粒的方法,该清洁颗粒可以容易且经济地回收利用。
此外,本发明期望在解决上述技术问题中,通过清洁颗粒赋予织物基材的机械作用不会太高从而显著减少织物护理性能。
本发明的简要总结
本发明源自以上发现,上述技术问题至少部分可以通过使用包括热塑性聚酰胺和密度为2.5g/cm3以上的颗粒状无机填料的清洁颗粒的清洁方法得到解决,所述清洁颗粒的平均粒径为1-100mm,其中所述清洁颗粒的平均密度为1.65g/cm3以上,和/或所述颗粒状无机填料的D50粒径为10微米以上,和/或所述颗粒状无机填料的D90粒径为40微米以上。为了不受到任何特定理论的限制,据信,在清洁程序结束时,具有较高密度的清洁颗粒与经清洁的基材分离得更好,并且使用致密填料可以非常有效地实现这一点,同时仍允许使用具有优异的清洗特性和可回收性的低密度尼龙热塑性塑料。此外,使用D50粒径10微米以上且D90粒径为40微米以上的无机填料颗粒可以使更高比例的无机填料掺入到热塑性树脂中,而不影响颗粒熔体流变性和最终形态,因此不利地使找到合适的制备清洁颗粒的方法变得困难或不切实际,特别是在更期望的形状如椭圆形和球形以及较小的尺寸,例如长度为1-10mm。
根据本发明的第一方面,提供了一种用于清洁为或者包括织物的基材的方法,所述方法包括在清洁组合物存在下搅动所述基材,所述清洁组合物包括:
i.包含热塑性聚酰胺和密度为2.5g/cm3以上的颗粒状无机填料的清洁颗粒,所述清洁颗粒的平均粒径为1-100mm,其中所述清洁颗粒的平均密度为1.65g/cm3以上,和/或所述颗粒状无机填料的D50粒径为10微米以上,和/或颗粒状无机填料的D90粒径为40微米以上;和
ii.液体介质。
因此,本发明提供了一种用于清洁为或者包括织物的基材的方法,所述方法包括在清洁组合物存在下搅动所述基材,所述清洁组合物包括:
i.包含热塑性聚酰胺和密度为2.5g/cm3以上的颗粒状无机填料的清洁颗粒,所述清洁颗粒的平均粒径为1-100mm,其中所述清洁颗粒的平均密度为1.65g/cm3以上;和
ii.液体介质。
本发明还提供了一种清洗基材的方法,所述基材为或者包括织物,所述方法包括在清洁组合物存在下搅动所述基材,所述清洁组合物包括:
i包含热塑性聚酰胺和密度为2.5g/cm3以上的颗粒状无机填料的清洁颗粒,所述清洁颗粒的平均粒径为1-100mm,其中所述颗粒状无机填料的D50粒径为10微米以上,和/或所述颗粒状无机填料的D90粒径为40微米以上;和
ii液体介质。
优选地,所述颗粒状无机填料的D50粒径为10微米以上,以及D90粒径为40微米以上。
最优选地,本发明提供了一种清洗基材的方法,所述基材为或者包括织物,所述方法包括在清洁组合物存在下搅动所述基材,所述清洁组合物包括:
i包含热塑性聚酰胺和密度为2.5g/cm3以上的颗粒状无机填料的清洁颗粒,所述清洁颗粒的平均粒径为1-100mm,其中所述清洁颗粒的平均密度为1.65g/cm3以上,和所述颗粒状无机填料的D50粒径为10微米以上,和/或(优选地为和)所述颗粒状无机填料的D90粒径为40微米以上;和
ii液体介质。
织物基材
本发明所用的术语“织物”优选是指包含纤维的编织材料,通常是被捻成纱线的纤维。
所述基材可以为,例如,毛巾、衣服、床单、鞋类或袋子的形式。合适的衣服的例子包括衬衫、裤子、裙子、外套、袜子以及套衫等。
所述织物可以由任何合适材料的纤维制成;优选地,所述织物为或者包括由羊毛、纤维素、丝、尼龙、聚酯或丙烯酸制成的纤维中的一种或多种。
所述基材优选为污染的基材。污渍污染物的例子包括:体液和身体产物(例如血液、汗水、尘垢和皮脂)、草、食物(例如鸡蛋、巧克力、咖喱、葡萄酒、面粉和番茄)、饮料(尤其是果汁、咖啡和茶)、泥浆、墨水(例如来自钢笔和毡头笔的墨水)、化妆用品(化妆品)和油脂(如机油)。
热塑性聚酰胺
本发明所用的术语“热塑性塑料”优选是指当加热到高于某一温度时可塑的或柔软的聚合物。特别优选地,本发明中使用的热塑性塑料可以与颗粒状无机填料热熔混合,并且所得到的材料是可挤出的。当所述材料仍然表现为热塑性塑料时,热塑性聚合物的一定(小)程度的交联是可能的。
优选地,按照递增的优选顺序,所述清洁颗粒包含占其体积比40%、45%、50%和55%以上的聚酰胺。本发明人发现,如果存在太少的热塑性聚酰胺,则难以制备具有所需形状,特别是球形和椭圆形的清洁颗粒。此外,当所述清洁颗粒中存在太少的聚酰胺时,清洁颗粒可能变得易碎。优选地,按照递增的优选顺序,所述清洁颗粒包含占其体积比90%、85%、80%、75%、70%、65%和60%以下的聚酰胺。本发明人发现,如果存在太多的聚酰胺,则难以获得如下所述的具有优选的平均密度的清洁颗粒,因此也不能很好地取得更优选的分离和清洁性能特性。所述颗粒中聚酰胺的体积%可以通过本领域常规的合适的分析工具确定,和/或还可以通过本领域常规的合适的分析工具测量的所述颗粒中聚酰胺的质量%及其密度得到。确立所述清洁颗粒中聚酰胺的体积%的合适方法包括灰化和溶剂萃取,优选地为灰化。在灰化中,已知体积的清洁颗粒在空气中燃烧以形成灰分。灰化优选在空气中于500℃以上的温度下进行。可以应用任何已知的标准测试方法,包括在ASTM D2584、D5630和ISO 3451中公开的那些测试方法,优选地,测试方法根据ASTM D5630进行。初始VI和最终灰化VFA体积可以通过比重瓶测定法确立,优选通过氦气比重瓶测定法确立。聚酰胺的体积%可以由(VI-VFA)/VI给出。比重瓶的一个合适的例子是由麦克默瑞提克(Micromeritics)作为康塔(Quantachrome)微型比重瓶出售的比重瓶。在本发明中优选使用的比重瓶测定法是DIN ISO 1183-1:2012。可以对已知体积的清洁颗粒进行溶剂萃取。优选的溶剂包括浓硫酸、间苯二酚、甲酚、苯酚、氯酚以及二甲苯酚,特别优选甲酸。所述清洁颗粒可在溶剂回流下萃取,通常需要约16小时。对剩余的未萃取的材料可以进行干燥。初始的V1和干燥的未萃取的VUE材料的体积可以通过比重瓶测定法,特别是氦气比重瓶测定法来确定。然后由(VI-VUE)/VI×100给出聚酰胺的体积%。
优选地,所述清洁颗粒包含占其重量比为10%以上,更优选为15%以上,进一步更优选为20%以上,最优选为25%以上的聚酰胺。优选地,按照递增的优选顺序,所述清洁颗粒包含占其重量比70%、65%、60%、55%、50%、45%和40%以下的聚酰胺。这些优选特别适用于密度约4-5g/cm3的无机填料;例如硫酸钡(其密度通常为约4.5g/cm3的)。所述重量%优选通过如上所述的灰化或溶剂萃取来确定,但在这种情况下测量清洁颗粒的初始重量和最终重量。另一种合适的方法是热重分析。优选地,所述方法为如上所述的灰化。
已经发现,热塑性聚酰胺可以形成优选的形状,例如球形和椭圆形。聚酰胺还具有在宽pH范围内保持相对惰性和水解稳定性的优点。所述聚酰胺可以选自本领域已知的任何一种。如本发明所用,术语“聚酰胺”优选是指单体的均聚物和共聚物,其在聚合时产生含有多个酰胺基团的聚合物。所述聚酰胺可以为芳族聚酰胺,或更优选为脂族聚酰胺。脂肪族聚酰胺的典型例子包括尼龙-6(聚己内酰胺)、尼龙-6,6(聚己二酰己二胺)、尼龙-4,6(聚己二酰丁二胺)、尼龙-5,10(聚癸二酰戊二胺)、尼龙-6,10(聚癸二酰己二胺)、尼龙-7(聚庚内酰胺)、尼龙-11(聚十一内酰胺)和尼龙-12(聚十二内酰胺)。在这些尼龙中,优选尼龙6,尼龙6,6或其混合物。
所述聚酰胺可以通过本领域熟知的合成方法制备,包括二胺与二羧酸和/或二酰氯的共聚。可选择地,聚酰胺可以通过环内酯例如己内酰胺的开环制备。
所述清洁颗粒可以包括单一热塑性聚酰胺或两种或多种聚酰胺。
无机填料
所述颗粒状无机填料优选为或者包括选自金属盐、金属氧化物、金属硫化物、金属碳化物、金属氮化物、陶瓷、金属、合金及其组合中的一种或者多种填料。所述无机填料优选为或者包括金属氧化物、金属硫化物、金属盐、金属或合金,更优选为或者包括金属氧化物、金属硫化物或金属盐,特别优选地为或者包括金属盐。
优选的金属包括钡、铋、铬、镉、铜、钴、金、铁、铱、铅、钼、镍、锇、钯、铂、银、钨和锡。
优选的合金包括青铜、黄铜、玫瑰金、钢和铁合金、白镴(pewter)、焊锡(solder)、镍铬合金和康铜。
优选的金属盐为硝酸盐、碳酸盐、碳酸氢盐、氢氧化物、磷酸盐、硅酸盐、磷酸氢盐、卤化物(特别是氟化物、氯化物、溴化物和碘化物)、乙酸盐和硫酸盐的形式。
合适的金属盐包括硅酸钙(特别是硅灰石)、碳酸钙(特别是白垩)、硅酸镁(特别是滑石)和硫酸钡(特别是重晶石)。特别优选的金属盐是硫酸钡。
合适的金属氧化物包括氧化铁(特别是磁铁矿)、氧化铋、氧化钛、氧化铝以及二氧化硅(特别是石英)。
优选的金属硫化物包括锌,特别是锌钡白(其包括硫酸钡和硫化锌)。通过将硫化锌和硫酸钡共沉淀制备锌钡白,最常见的为等摩尔量制备。
鉴于上述情况,所述颗粒状无机填料优选为或者包括硫酸钡和/或硫化锌。
优选地,所述无机填料的莫氏(Mohr’s)硬度小于8、更优选小于7、进一步优选小于6、甚至更优选小于5、特别优选小于4。为方便参考,金刚石的莫氏硬度为10,硫酸钡的莫氏硬度为3,且石膏的莫氏硬度为2。使用莫氏硬度相对较低的无机填料在几个方面有帮助。首先,使用相对低硬度的无机填料被认为有助于防止织物基材上的不期望的、可能会对织物造成损害的磨损。此外,由于低硬度的无机填料能够降低或防止填料磨擦、磨损或破坏用于混合和挤出这些材料的设备的倾向,使用低硬度无机填料有助于填料和聚酰胺的热熔混合以及挤出。
优选地,所述颗粒状无机填料基本上不溶于液体介质,更优选地,基本上不溶于水。
优选地,按照递增的优选顺序,所述清洁颗粒包括占其体积比为10%、15%、20%、25%、30%、35%和40%以上的所述颗粒状无机填料。本发明人已经发现,利用这些量的填料制备出的清洁颗粒显示出良好的分离和清洁性能。优选地,按照递增的优选顺序,所述清洁颗粒包括占其体积比60%、55%、50%以及45%以下的所述颗粒状无机填料。
优选地,所述清洁颗粒包括占其重量比90%以下、更优选85%以下、进一步更优选80%以下、特别优选75%以下的颗粒状无机填料。优选地,按照递增的优选顺序,所述清洁颗粒包括占其重量比为41%、45%、50%、55%、60%、65%和70%以上的所述颗粒状无机填料。这些优选特别适用于密度约4-5g/cm3的无机填料;例如硫酸钡(其通常具有约4.5g/cm3的密度)。
所述颗粒状无机填料的密度在很大程度上由所述填料材料的化学特性决定。优选地,所述无机填料的密度为2.7g/cm3以上、更优选为3.0g/cm3、进一步更优选为3.5g/cm3以上、特别优选地为4.0g/cm3以上。建立所述无机填料密度的优选方法包括步骤:i.灰化所述清洁颗粒(通过前述方法);ii.称量剩余灰分的质量;以及iii.通过比重瓶测定法,特别是氦气比重瓶测定法确立剩余灰分的体积。优选的装置如上所述。然后将质量(g)除以体积(cm3)即得密度。
在一些实施例中,所述颗粒状无机填料的密度可以更高,例如,密度可以为5g/cm3以上、6g/cm3以上或者7g/cm3以上。这些较高的密度更容易从如金属,金属合金和金属氧化物等颗粒状无机填料获得。
优选地,所述颗粒状无机填料的密度为20g/cm3以下,更优选地,为15g/cm3以下,特别优选地,为10g/cm3以下。当所述颗粒状无机填料为或者包括金属盐时,所述颗粒状无机填料的密度优选为7g/cm3以下,更优选为5g/cm3以下。
优选地,按照递增的优选顺序,所述颗粒状无机填料的D50粒径为10、11和12微米以上。按照递增的优选顺序,所述颗粒状无机填料的D50粒径也为50、30、25、23、20、19、18、17、16和15微米以下。
在可选的优选实施方案中,所述颗粒状无机填料的D50粒径为20、30、40、50、60、70、80、90和100微米以上,并且在该实施方案中,按照递增的优选顺序,所述颗粒状无机填料的D50粒径为1000微米、500微米、300微米和200微米以下。
所述D50粒径优选为体积参数,即D(v,50)。确立D50的方法优选通过激光衍射[夫琅禾费(Fraunhofer)衍射]。特别优选的方法是利用可从莫尔文(Malvern)获得的粒径分析仪(Mastersizer)(例如3000)。在测定方法中,所述颗粒状无机填料优选分散在液体介质(特别是水)中,优选的分散方法为超声波处理30秒。“Technics-New Materials 21(2012)11-20”中描述了一种特别合适的测量方法。
按照递增的优选顺序,所述D90粒径优选为1000、500、300、200、150、120、100、90、80和70微米以下。按照递增的优选顺序,所述D90粒径优选为45微米以上、50微米以上、55微米以上和60微米以上。用于测定D90的方法与上述测定D50的方法相同。所述D90同样优选为体积参数,即D(v,90)。
优选地,所述颗粒状无机填料具有宽的粒径分布。特别优选地,所述颗粒状无机填料粒径分布的跨度为2.5以上,优选地为3.5以上,最优选为4.0以上。粒径分布的跨度为(D90-D10)/D50,由D10、D50和D90值计算得到。根据上述D50和D90值的测量方法来测量D10。D10也优选为体积参数,即D(v,10)。
本发明人已经发现,使用具有上述D50、D90特性,且优选跨度特性的颗粒状无机填料可提供特别适合于洗衣应用的、具有改进的形状特征的清洁颗粒。
清洁颗粒
按照递增的优选顺序,所述清洁颗粒的平均粒径为50mm、40mm、30mm、20mm、10mm、8mm以及6mm以下。所述清洁颗粒的平均粒径优选为2mm以上,更优选为3mm以上,特别优选为4mm以上。所述平均粒径优选通过使用,例如游标卡尺测量每个颗粒的最大直线尺寸,然后计算数均值来确定。
所述清洁颗粒可以为球形、椭圆形、圆柱形或长方形的形式。对球形或椭圆形等形式的精确数学依从性是不需要的。相反,诸如球形、椭圆形的词优选地意味着形状大体上符合这些理想化形式。制备所述清洁颗粒的一种优选方法包括将热塑性聚酰胺和所述颗粒状无机填料的熔融混合物挤出到液体中并反复切割挤出的材料。挤出之后切割的过程通常被称为造粒。这种制备过程导致所述清洁颗粒可以为圆柱形、椭圆形、球形和介于上述形状之间的中间形状的所有形状。因此,例如,可以制备具有介于圆柱形和椭圆形之间的或者介于椭圆形和球形之间的形状的清洁颗粒。
本发明人已经发现,提供具有优选形状同时掺有颗粒状无机填料材料的清洁颗粒并不总是如此容易实现。通常会发现随着颗粒状无机填料:热塑性聚酰胺的相对量的增加,形状控制变得更加困难。已遇到过几个形状问题,包括:
i.蛇皮(粗糙的颗粒表面,广义上说,让人联想到蛇皮的表面);
ii.拖尾(在颗粒上形成的相对较小、经常为细小且过于易碎的尾巴,通常在造粒过程中、切割器切割挤出材料的表面时形成);
iii.切割边缘(造粒过程中切割导致的边缘);
iv.颗粒形状的变化(优选所有颗粒具有基本相同的形状)。
优选地,所述清洁颗粒基本上没有这样的形状问题。
令人惊奇地发现,通过将所述颗粒状无机填料的D50粒径提高到10微米以上,和/或通过将所述无机填料的D90粒径提高到40微米以上,可以改善所述清洁颗粒的形状控制并且可以大大减少上述问题,从而达到了本发明的技术目的。
按照递增的优选顺序,所述清洁颗粒的平均密度优选为1.5g/cm3,1.6g/cm3、1.65g/cm3、1.67g/cm3、1.7g/cm3、1.75g/cm3、1.8g/cm3、1.85g/cm3、1.9g/cm3、1.95g/cm3、2.0g/cm3、2.05g/cm3、2.1g/cm3、2.15g/cm3、和2.20g/cm3以上。在优选的实施方式中,按照递增的优选顺序,所述清洁颗粒的平均密度为1.65g/cm3、1.67g/cm3、1.7g/cm3、1.75g/cm3、1.8g/cm3、1.85g/cm3、1.9g/cm3、1.95g/cm3、2.0g/cm3、2.05g/cm3、2.1g/cm3、2.15g/cm3和2.20g/cm3以上。
适用于确立所述清洁颗粒密度的一种方法是通过称量一定量的颗粒,然后确定由相同量的颗粒置换的液体(通常为具有少量表面活性剂的水)的体积。所述表面活性剂通常为十二烷基硫酸钠。所述表面活性剂的用量通常为占水溶液重量的1%w/w。然而,优选地,采用如前所述的比重瓶测定法并且使用上述优选装置确立体积来测量颗粒的密度,所述的比重瓶测定法优选如上所述的氦气比重瓶测定法,,所述密度的测量优选根据DINISO1183-1:2012进行。
本发明人已经观察到,密度高的清洁颗粒可能难以垂直地反重力泵送,特别是在优选的洗涤装置中。因此,优选地,所述清洁颗粒的密度为5g/cm3以下、更优选为4g/cm3以下、进一步更优选为3.5g/cm3以下、特别优选地为3g/cm3以下,以及最特别优选地为2.5g/cm3以下。
按照递增的优选顺序,所述清洁颗粒的长宽比小于或等于1.5、1.4、1.3、1.28、1.25、1.22、1.20、1.17、1.15和1.12。当然,长宽比的最低值为1.0。这些比率对应于更平滑和椭圆形/球形的形状,并且为在洗涤周期结束时能更好分离的形状。通过测量每个粒子的最大和最小线性尺寸来计算长宽比。由此,可以计算每个颗粒的长宽比,然后可以获取许多颗粒的平均值。用于测量粒子最大和最小直线尺寸的优选方法是使用游标卡尺。
优选地,所述清洁颗粒的平均粒径或长宽比的数值为10个以上、更优选为20个以上、最优选为30个以上清洁颗粒的测量结果。
优选地,所述清洁颗粒的平均密度为1.65g/cm3以上,并且所述颗粒状无机填料的D50粒径为10微米以上,和/或(尽管更优选地为“和”)所述颗粒状无机填料的D90粒径为40微米以上,其中所述清洁颗粒包括占其重量比80%以下且55%以上的颗粒状无机填料,特别是当所述清洁颗粒的形状为球形或椭圆形时。
制备所述清洁颗粒的方法
所述清洁颗粒可以通过本领域常规的任何数量的合适方法制备。优选地,所述清洁颗粒的制备方法包括挤出、特别是包含所述聚酰胺和所述颗粒状无机填料的混合物的挤出。优选地,所述挤出在升高的温度下进行,以使混合物为流体状态。所述挤出通常施加压力使聚酰胺和所述颗粒状无机填料的混合物通过具有一个或多个孔的模具来完成。
优选使用一个或多个切割器将所挤出的材料切割成所需尺寸。通常将挤出和切割的组合称为造粒。特别优选的造粒为水下造粒,例如WO2004/080679中概述的水下造粒。
优选地,进行所述挤出时挤出的材料进入含有液体冷却剂的切割室。优选地,所述冷却剂为或者包括水,但可选地,也可以为一元醇或多元醇、二醇或石蜡。所述切割室可以处于大气压下或升高的压力下。优选地,当挤出材料进入包含液体冷却剂的所述切割室时进行所述切割。所述冷却剂的温度优选为60-130℃,更优选为70-100℃,特别优选地为80-98℃。
所述切割室可以被加压至高达10bar、更优选为高达6bar、甚至更优选为1-5bar、进一步更优选为1-4bar、特别优选为1-3bar、最特别优选为1-2bar。
优选地,切割由一个或多个刀头执行,所述刀头的转速通常可达300-5000转/分钟。
从挤出物离开模具到挤出物被切割,这之间的时间通常为几毫秒的量级。所述时间优选为20毫秒以下、更优选为10毫秒以下、特别优选地为5毫秒以下。
所述挤出的材料在离开模具之后的温度(出口温度)通常为150-350℃,更优选为180-320℃,更优选为200-300℃。优选地,切割时挤出物的温度不低于上述提及的出口温度20℃。
在挤出之前,均匀混合所述热塑性聚酰胺和所述颗粒状无机填料通常是有利的。所述混合优选在单螺杆挤压机、双螺杆挤压机、布拉本德(Brabender)混合机、班伯里(Banbury)混炼机和捏合装置等混合机中进行。通常,所述混合在高温下进行,典型地为240-350℃,更典型地为245-310℃。混合所需的时间通常为0.2-30分钟。
所述清洁颗粒可以包括任选的添加剂。合适的任选添加剂包括:稳定剂、润滑剂、脱模剂、着色剂、成核剂和增塑剂。
所述稳定剂可以为热稳定剂(例如抗氧化剂)和/或UV稳定剂。
制备后,可以通过任何合适的方法干燥所述清洁颗粒,包括离心和流化床干燥。
液体介质
所述液体介质可包含水(含水的)、有机液体或其混合物。所述液体介质优选为或包括水。优选地,所述液体介质包括水,以及重量比小于30%、更优选小于20%、进一步更优选小于10%、特别优选小于5%的一种或多种有机液体。在优选的实施例中,所述液体介质包含水但不含有机液体。
所述清洁组合物中的可选组分
所述清洁组合物还包括一种或多种任选的添加剂。因此,所述清洁组合物可任选地包括,例如,一种或多种碱、缓冲剂、洗涤剂、表面活性剂、消泡剂、增洁剂、螯合剂、染料转移抑制剂、酶、酶稳定剂、漂白剂、催化材料、漂白活化剂和粘土去污剂。
优选地,所述清洁组合物包括至少一种表面活性剂。所述表面活性剂可为阴离子、阳离子、两性离子或非离子的表面活性剂。
所述清洁组合物中所有任选的添加剂的总量通常为所述液体介质质量的0.1%以上、优选为1%以上,或者进一步优选为2%以上。所述清洁组合物中所有任选的添加剂的总量典型地为液体介质质量的20%以下、更典型地为15%以下、特别典型地为10%以下。
优选地,所述清洁组合物中所述表面活性剂的量为所述液体介质质量的0.01%以上、更优选地为0.1%以上。所述清洁组合物中所述表面活性剂的量优选为所述液体介质重量的10%以下、更优选为5%以下,以及特别优选地为3%以下。
清洁
本发明的所述清洁方法在所述清洁组合物的存在下搅动(agitate)基材。所述搅动可为摇动、搅拌(stir)、喷射和翻滚的形式。在上述形式中,特别优选翻滚。优选地,将所述基材和清洁组合物放置在可旋转的清洁室中,所述清洁室可旋转引起翻滚。
所述搅动可以是连续的或间歇的。优选地,所述方法进行的时间段为1分钟-10小时、更优选地为5分钟-3小时、进一步更优选为20分钟-2小时。
根据本发明第一方面的方法优选在5-95℃,更优选10-90℃,甚至更优选15-70℃的温度下进行,并且有利地为15-50℃或15-40℃。
已经发现根据本发明第一方面的方法在清洁诸如皮脂(其主要由甘油三酸酯组成)和油烟/矿物油的污渍方面特别有效。
可选的方法步骤
根据本发明第一方面的方法还可包括选自:从经清洁的基材中分离所述清洁颗粒、漂洗所述经清洁的基材以及干燥所述经清洁的基材中的一个或多个步骤。
优选地,根据本发明的第一方面,所述清洁颗粒被再次用于进一步的清洁程序中。通常,根据本发明第一方面,所述清洁颗粒可以在2次以上、更优选5次以上、进一步更优选10次以上、还更优选50次以上,特别优选地为100次以上的清洁程序中重复使用。因此,优选地,本发明的方法还包括:将所述清洁颗粒与所述经清洁的基材分离。优选地,将所述清洁颗粒储存在用于下一次清洁程序的颗粒储罐中。
根据本发明第一方面的方法可包括漂洗所述经清洁的基材的附加步骤。
优选地,通过将漂洗液体介质添加到所述经清洁的基材中进行漂洗。所述漂洗液体介质优选为或包括水。可存在于所述漂洗液体介质中的可选的后清洁添加剂包括可选的荧光增白剂、香料和织物柔软剂。
装置
根据本发明的第二方面,本发明提供了一种适于执行根据本发明第一方面的方法的装置,其包括可旋转清洁室和适于容纳本发明第一方面所定义的清洁颗粒的颗粒储罐。应当理解,优选地,所述颗粒储罐容纳有本发明第一方面所定义的清洁颗粒。所述清洁颗粒在本发明的第一方面第i部分中定义。
优选地,所述装置包括以下组件中的一个或多个:
i.控制器;
ii.显示器;
iii.电磁阀;
iv.气动阀。
所述装置优选地包括控制器。优选配置有所述控制器,这样用户可以选择所需的清洁周期和/或期望的清洁条件,然后控制器自动控制洗涤装置以便执行所需的周期和/或实现期望的清洁条件。所述控制器优选为电子控制器。
所述装置优选地包括显示器。所述显示器优选为电子显示器。合适的显示器的实例包括那些并入液晶和发光二极管显示器的显示器。优选地,所述显示器显示包括,例如,用户在所述控制器上选择的清洁周期和/或清洁条件的信息。优选地,所述装置包括控制器和显示器。
所述装置可包括一个或多个电磁阀和/或一个或多个气动阀。这些阀可以控制,例如清洁液体介质进入装置、将脏液体介质从装置中排出和/或将所述清洁组合物中的任选组分(例如洗涤剂)引入到基材中。
因此,本发明的第二方面提供了适用于执行根据本发明第一方面的方法的装置,所述装置包括可旋转清洁室和适于容纳包含热塑性聚酰胺和密度为2.5g/cm3以上的颗粒状无机填料的颗粒储罐,所述清洁颗粒的平均粒径为1-100mm,所述清洁颗粒的平均密度为1.65g/cm3以上,和/或所述颗粒状无机填料的D50粒径为10微米以上和/或所述颗粒状无机填料的D90粒径为40微米以上。
所述可旋转清洁室优选地为滚筒,所述滚筒优选地设置有允许所述清洁颗粒通过滚筒的穿孔。
所述装置优选地还包括用于将所述清洁颗粒转移到清所述清洁室中的泵。
根据本发明第二方面的装置优选如WO2011/098815中所述,所述第二下室包括如本发明第一方面所定义的清洁颗粒。
应用
根据本发明的第三方面,提供了如本发明的第一方面中所定义的清洁颗粒在清洁为或者包括织物的基材上的应用。
因此,本发明的第三方面提供了包含热塑性聚酰胺和密度为2.5g/cm3以上的颗粒状无机填料的清洁颗粒在清洁为或者包括织物的基材上的应用,所述清洁颗粒的平均粒径为1-100mm,其中所述清洁颗粒的平均密度为1.65g/cm3以上,和/或所述颗粒状无机填料的D50粒径为10微米以上和/或所述颗粒状无机填料的D90粒径为40微米以上。
如本发明第一方面所定义的颗粒可用于如WO2007/128962、WO2010/094959、WO2011/064581、WO2011/098815、WO2010/128337、WO2012/056252、WO2012/035342、WO2012/035343和WO2012/095677中所述的清洁方法和装置。
上面针对本发明的第一方面中的描述和优选同样适用于本发明的第二和第三方面。
现在将通过参考以下实施例来说明本发明,而不以任何方式限制其范围。
实施例
1、制备清洁颗粒
1.1、材料
下述材料用于制备清洁颗粒:
在所有情况下,粘度数值均根据DIN ISO307测定得到。溶剂优选为96%的硫酸。
该些硫酸钡填料的粒径分布已经通过使用莫尔文(Malvern)的粒径分析仪(Mastersizer)3000的激光衍射[夫琅禾费(Fraunhofer)衍射]测量。将该些硫酸钡样品分散在蒸馏水中,通过超声波分散30秒。不同硫酸钡填料的粒径特性如表A所示。粒径是基于体积的。
表A不同硫酸钡材料的粒径特性
1.2、挤出
使用双螺杆挤出机在270-340℃的熔融温度下将热塑性塑料和颗粒状无机填料混合并挤出。使用具有重量计量平衡的侧进料计量颗粒状无机填料。使用双螺杆挤出机将熔体挤出到含有作为液体冷却剂的水的切割室中。调整切割速度和挤出压力以获得所需的、约4mm的平均清洁粒径(根据本文所述进行测量)。挤出方法如WO2004/080679的实施例1所述。
按照表1和表2所示的不同用量,使用不同的热塑性塑料和不同的颗粒状无机填料制备一系列清洁颗粒。在表1和表2中,所有的用量均为重量%。
在表1和表2中,平均粒径和平均密度针对挤出得到的清洁颗粒,并且通过如前所述的方法测量。目测评估通过挤出制得的清洁颗粒的形状是否具有不期望的特征例如蛇皮、拖尾、切割边缘和颗粒间的不均匀性。
表1
表2
形状的评估通过视觉进行;“优”的等级对应长宽比小于1.2的椭圆形,而“良好(OK)”的等级对应于长径比大于1.2的更偏向于圆柱形的形状。
根据DIN ISO 1183-1:2012使用比重瓶测定法测量颗粒的密度。
MFR是熔体流动速率,其根据ISO 1133在260℃/5Kg下测量。
使用上述优选方法计算长宽比。
如上述表1和表2所示,密度在2.5g/cm3以下的颗粒状无机填料的掺入使所得清洁颗粒具有改进的密度特性。
表1中的实施例A-D全部掺入D50粒径小于10微米且D90粒径小于40微米的颗粒状无机填料。已经表明,随着这种较小粒径填料的重量百分比接近并且扩大到60%以上,所得到的清洁颗粒的颗粒形状/尺寸特性变得不太适用于洗衣应用。尤其是这些清洁颗粒显示出一定程度的缺陷,包括:蛇皮、拖尾、切割边缘和颗粒间形状和尺寸的不均匀性,并且远非所需的平滑椭圆形的形状。随着掺入填料重量的增加,长宽比很快变为不宜的比例--高于1.2,表明颗粒变得更偏向圆柱形且远离椭圆形。应注意,使用Fixe N制备得到的具有不良形状特征的清洁颗粒也显示出熔体压力和熔体流动的显著变化。通过改变挤出和切割参数来获得更好形状的尝试并不成功。
表2中的实施例E至H均掺有D50粒径为10微米以上且D90粒径为40微米以上的颗粒状无机填料。除了表1中所需的密度结果之外,令人惊讶的是可以获得掺入重量百分比接近或超过60%的颗粒状无机填料的清洁颗粒,并且其具有优异的形状特性。也就是说,实施例E~H具有平滑的椭圆形状,其基本上没有蛇皮、拖尾、切割边缘,并且形状和尺寸均匀。从清洁颗粒的长宽比得到改进--1.2以下,可以明显看出椭圆形得到改进。因此,更好地获得了对于洗衣应用具有更理想的形状和密度特性的颗粒。
表2中的实施例I掺有D50粒径为10微米以上且D90粒径小于40微米的颗粒状无机填料。可以看出,其颗粒形状特征位于表1中实施例A至D和表2中实施例E至H的那些颗粒形状特征之间。
2、清洁
2.1、清洁实施例及方法
下述清洁颗粒为上述第1部分制备的清洁颗粒,其被挑选用于清洁实验:对比例A和实施例G。
每种清洁颗粒使用如PCT专利公开文本WO2011/098815中所述的塞罗斯(Xeros)洗涤装置重复进行三次清洁实验,干衣物装载量设定为所建议的25kg。洗涤周期使用20kg的棉质餐具压载物进行。在所有情况下,洗涤周期在20℃的温度下运行60分钟或者在40℃的温度下运行70分钟,并且使用250gms由塞罗斯公司(Xeros Ltd.)提供的包装1(Pack 1)清洁制剂,清洁颗粒的表面积为69m2。液体介质为水。清洗颗粒在洗涤周期期间通过清洗装置再循环,在20℃温度下的洗涤周期中再循环10分钟,在40℃温度下的洗涤周期中再循环15分钟。
在每个清洁周期之后,漂洗洗涤负载,洗涤装置进行30分钟的分离周期(漂洗和分离周期)。
为了测试清洁性能,使用从WFK Testgewebe GmbH获得的5×WFK(Ref No PCMS-5505-05×05)污渍测试片测试三次重复清洁实验中的每个清洁实验中的每种类型的清洁颗粒。在清洗之前和之后使用分光光度计测量每个污渍的的L*、a*和b*值。对于每种类型的清洁颗粒,平均ΔE值根据CIE76计算。
2.2、清洁结果
表3清洁结果
可以看到,与对比例A相比,使用实施例G的清洁颗粒进行本发明的清洁方法时,清洁结果更优异。
3、分离
3.1、分离实施例和方法
下述清洁颗粒为上述第1部分制备的清洁颗粒,其被挑选用于分离实验:对比例A、实施例A和实施例G。
每种清洁颗粒使用如PCT专利公开文本WO 2011/098815中所述的塞罗斯(Xeros)洗涤装置重复进行5次分离实验,干衣物装载量设定为所建议的25kg。使用20kg的压载物进行洗涤周期,压载物包括前面具有单个口袋的长袖衬衫。在所有情况下,洗涤周期在20℃的温度下运行60分钟,并且使用100gms由塞罗斯公司(Xeros Ltd.)提供的包装1(Pack 1)清洁制剂,清洁颗粒的表面积为69m2。液体介质为水。清洗颗粒在洗涤周期期间通过清洗装置再循环10分钟。
在每种情况下,漂洗洗涤负载、且将分离周期运行30分钟(用于漂洗和分离周期)。
在分离周期结束之后,取出每个压载物,将任何剩余的(未分离的)清洁颗粒摇动到大容器中。一旦所有的压载物被摇动以除去所有的清洁颗粒,干燥清洁颗粒,然后计数。对于使用每种类型的清洁颗粒的所有5次洗涤实验,计算未分离颗粒的平均数量。结果如表4所示。
表4分离结果
清洁颗粒 | 未分离颗粒的平均数量 |
对比例A | 604.0 |
实施例A | 442.6 |
实施例G | 249.2 |
可以看出,使用本发明方法的实施例A和G中的清洁颗粒的分离结果远远优于对比例A中清洁颗粒的分离结果。对于终端用户来说,从最终洗涤中除去的未分离清洁颗粒的数量极少是非常受欢迎的。
在本说明书的整个说明书和权利要求书中,术语“包括”和“包含”及其变体意味着“包括但不限于”,并且它们不旨在排除(并且不排除)其它部分、添加剂、组件、整数或步骤。在本说明书的整个说明书和权利要求书中,单数包括复数,除非上下文另有要求。特别地,在使用不定冠词的情况下,除非上下文另有要求,否则说明书将被理解为同时考虑复数和单数。因此,例如,基材是指一个或多个基材,类似地,清洁组合物是指一种或多种清洁组合物,以及颗粒状无机填料是指一个或多个颗粒状无机填料。
结合本发明的特定方面,实施方案或实施例描述的特征、整体、特性、化合物、化学部分或基团应理解为可应用于本文所述的任何其它方面、实施方案或实施例,除非与其不相容。在本说明书(包括任何所附权利要求、摘要和附图)中公开的所有特征和/或如此公开的任何方法或过程的所有步骤可以以任何组合组合,除了其中至少一些这样的特征和/或步骤是相互排斥的。本发明不限于任何前述实施例的细节。本发明延伸到本说明书(包括任何所附权利要求、摘要和附图)中所公开的特征的任何新的特征或任何新的组合,或者延伸到如此公开的任何方法或过程的步骤的任何新的方法或过程的步骤或任意新的组合。
读者的注意力引导到与本说明书同时或之前提交的与本申请有关的所有文献和文本,并且这些文献和文本与本说明书公开供公众查阅,并且所有这些文献和文本的内容被并入本文作为参考。
Claims (28)
1.一种清洗基材的方法,所述基材为或者包括织物,其特征在于,所述方法包括在清洁组合物存在下搅动所述基材,所述清洁组合物包括:i 包含热塑性聚酰胺和密度为2.5 g/cm3以上的、至少41 wt%颗粒状无机填料的清洁颗粒,所述清洁颗粒的平均粒径为1-10 mm,其中所述清洁颗粒的平均密度为1.65 g/cm3以上;
和ii 液体介质;和
其中,所述颗粒状无机填料为或者包括硫酸钡。
2.如权利要求1所述的方法,其特征在于,所述颗粒状无机填料的D50粒径为10微米以上,和/或D90粒径为40微米以上。
3.如权利要求1或2所述的方法,其特征在于,所述颗粒状无机填料的D50粒径为10微米以上,以及D90粒径为40微米以上。
4.如权利要求1或2所述的方法,其特征在于,所述颗粒状无机填料的D50粒径为10-50微米。
5.如权利要求4所述的方法,其特征在于,所述颗粒状无机填料的D50粒径为10-25微米。
6.如权利要求1或2所述的方法,其特征在于,所述颗粒状无机填料的D90粒径为40-120微米。
7.如权利要求1或2所述的方法,其特征在于,所述颗粒状无机填料的粒径分布的跨度为2.5以上。
8.如权利要求1或2所述的方法,其特征在于,所述清洁颗粒的平均密度为1.9 g/cm3以上。
9.如权利要求1或2所述的方法,其特征在于,所述清洁颗粒的平均密度为5.0 g/cm3以下。
10.如权利要求9所述的方法,其特征在于,所述清洁颗粒的平均密度为2.5 g/cm3以下。
11.如权利要求1或2所述的方法,其特征在于,所述颗粒状无机填料的密度为10 g/cm3以下。
12.如权利要求1或2所述的方法,其特征在于,所述颗粒状无机填料的密度为4 g/cm3以下。
13.如权利要求1或2所述的方法,其特征在于,所述清洁颗粒包括占其重量比55%以上的颗粒状无机填料。
14.如权利要求1或2所述的方法,其特征在于,所述清洁颗粒包括占其重量比80%以下的颗粒状无机填料。
15.如权利要求1或2所述的方法,其特征在于,所述热塑性聚酰胺为或者包括脂肪族聚酰胺。
16.如权利要求15所述的方法,其特征在于,所述脂肪族聚酰胺为或者包括尼龙6、尼龙6,6或其混合物。
17.如权利要求1或2所述的方法,其特征在于,所述清洁颗粒为球形、椭圆形、圆柱形和/或长方形的形式。
18.如权利要求17所述的方法,其特征在于,所述清洁颗粒为球形和/或椭圆形的形式。
19.如权利要求1或2所述的方法,其特征在于,所述液体介质为或者包括水。
20.如权利要求1或2所述的方法,其特征在于,所述基材为毛巾、衣服、床单、鞋类或袋子的形式。
21.如权利要求1或2所述的方法,其特征在于,所述织物为或者包括由羊毛、纤维素、丝、尼龙、聚酯或丙烯酸制成的纤维中的一种或多种。
22.如权利要求1或2所述的方法,其特征在于,所述清洁颗粒在所述方法的进一步清洁程序中被再次使用。
23.如权利要求1或2所述的方法,其特征在于,所述清洁颗粒具有小于或等于1.20的长宽比。
24.一种适于执行如权利要求1~23中任一项所述的方法的装置,所述装置包括可旋转清洁室和容纳如权利要求1~23中任一项所述的清洁颗粒的颗粒储罐。
25.如权利要求24所述的装置,其特征在于,所述装置包括下述组件中的一个或多个:
i. 控制器;
ii. 显示器;
iii. 电磁阀;
iv. 气动阀。
26.如权利要求24或25所述的装置,其特征在于,所述可旋转清洁室是带有穿孔的滚筒,所述清洁颗粒可以通过穿孔穿过滚筒。
27.如权利要求24所述的装置,其特征在于,所述装置还包括用于将清洁颗粒转移到清洁室中的泵。
28.如权利要求1~23任一项中所述清洁颗粒在清洁基材上的应用,所述基材为或者包括织物。
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