DE69704118T2

DE69704118T2 - Toilettenreinigungsblock

Info

Publication number: DE69704118T2
Application number: DE69704118T
Authority: DE
Inventors: J. Veltman; B. Wortley
Original assignee: SC Johnson and Son Inc
Current assignee: SC Johnson and Son Inc
Priority date: 1996-05-17
Filing date: 1997-05-15
Publication date: 2001-06-07
Anticipated expiration: 2017-05-16
Also published as: CA2255038C; EP0912707B1; GR3035897T3; ATE199257T1; AU714770B2; DK0912707T3; AU3074097A; NZ332907A; DE69704118D1; ES2154462T3; US5990061A; EP0912707A1; PT912707E; WO1997043398A1; CA2255038A1

Description

Technisches Anwendungsgebiet

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf Reinigungsblöcke, die in Toiletten- Wasserbehältern verwendet werden können. Jedes Mal, wenn die Toiletten abgespült werden, geben die Blöcke langsam ein Reinigungsmittel in die Toilettenschüsseln ab.

Technischer Hintergrund

Verschiedene Reinigungsblöcke für die Verwendung in Toiletten-Wasserbehältern und anderen Wasserbehältern sind bereits bekannt. Diese Reinigungsblöcke enthalten in der Regel ein Tensid zum Reinigen und häufig Oxidationsmittel, Füllstoffe, Bindemittel, Färbemittel und Parfüms. Sie sind so zusammengesetzt, dass sie diese Materialien jedes Mal, wenn die Toilette abgespült wird, langsam in die Toilettenschüssel abgeben (vgl. z. B. die US-Patente 4 269 723,4722 801,4722 802,4738 728, 4 820 449,5336 427 und 5 449 473).
Diese Blöcke dürfen keine Materialien enthalten, die in der Toilettenschüssel unerwünschte Rückstände ergeben, die umwelttechnisch nicht akzeptabel sind oder unangenehme Gerüche aufweisen Obgleich Blöcke, welche diese erwünschten Eigenschaften aufweisen, bereits entwickelt wurden, gibt es gelegentlich nicht-zufriedenstellende Abweichungen von diesen erwünschten Eigenschaften bei jeder Formulierung.
Da die Gebrauchsdauer verlängert ist, ist es besonders schwierig, unabhängig von der Weichheit oder Härte des Wassers ein gleichbleibendes Leistungsvermögen zu gewährleisten. Schwankungen in Bezug auf die Härte des zugeführten Wassers können die Auflösungsgeschwindigkeit beeinflussen, insbesondere wenn der Block eine sehr lange Lebensdauer haben soll. Die Unzufriedenheit des Verbrauchers mit einem ungleichmäßigen Leistungsvermögen nimmt immer mehr zu, je mehr Menschen enthärtetes Wasser benutzen oder in Gebiete mit weichem Wasser ziehen.
In dem US-Patent 4 738 728 ist ein Toiletten-Reinigungsblock beschrieben, der in den Wasserbehälter einer Toilette eingeführt werden soll und aus einer Zusammensetzung besteht, die umfasst (a) 5 bis 85 Gew.-% eines oder mehrerer anionischer Tenside, (b) 2 bis 50 Gew.-% eines oder mehrerer Löslichkeits-Kontrollmittel mit einer Löslichkeit in Wasser, die geringer ist als diejenige des (der) anionischen Tensids (Tenside) und (c) 0,5 bis 50 Gew.-% eines oder mehrerer wasserlöslicher Salze von poyvalenten Metallen zusammen mit einem Rest, falls vorhanden, der jeweils ein oder mehrere inerte Füllstoffe, Wasserenthärter, Färbemittel, Parfüms, Germicide und Kalkstein-Entfernungsmittel umfasst. Zu Löslichkeits-Kontrollmitteln gehören natürliche Wachse, Poyethylenwachse, Amidwachse, langkettige (> C&sub1;&sub0;) Fettalkohole, langkettige Fettsäuren, Ester von langkettigen Fettalkoholen mit aliphatischen Carbonsäuren, Ester von langkettigen Fettsäuren mit Mono- oder Polyhydroxyalkoholen, Fettsäuremono- und -dialkanolamide, p-Dichlorbenzol oder langkettige aliphatische Kohlenwasserstoffe. In dem oben genannten US-Patent ist angegeben, dass das polyvalente Metallsalz (z. B. das Calcium- oder Magnesiumsalz) dazu dient, polyvalente Metallionen in Lösung zu bringen, welche die Wirkung ähnlicher, in hartem Wasser vorhandener Ionen imitieren. Die Zusammensetzung dieses US-Patents scheint somit im wesentlichen weiches Wasser in hartes Wasser umzuwandeln, um die gleiche Lebensdauer zu erzielen.
Daraus ist zu ersehen, dass es einen Bedarf für einen verbesserten Wasserbehälter-Reinigungsblock gibt.

Beschreibung der Erfindung

Gemäß einem Aspekt betrifft die Erfindung einen Wasserbehälter- Reinigungsblock, der 3 bis 10 Gew.-% eines linearen primären Alkohols aufweist, wobei der Alkohol 9 bis 20 Kohlenstoffatome enthält. Es sind auch 30 bis 70 Gew.-%, besonders bevorzugt etwa 30 bis etwa 65 Gew.-%, eines anionischen Tensids vorhanden. Der Block enthält außerdem mindestens 1 Gew.-% Bindemittel, ausgewählt aus der Gruppe, die besteht aus einem Cellulose-Bindemittel und einem Pflanzengummi. Das Gewichtsverhältnis von Alkohol zu Tensid liegt zwischen 1 : 3 und 1 : 20. Der Block wird so formuliert und konfiguriert, dass die Zeitspanne, bis sich der Block in dem nachstehend beschriebenen "Test im Tank" im wesentlichen vollständig in enthärtetem Wasser aufgelöst hat, mindestens 90% der Zeitspanne beträgt, die der Block benötigt, um sich in dem genannten Test im Tank im wesentlichen vollständig in Wasser mit einer Härte von etwa 115 bis 130 ppm, ausgedrückt als Calciumcarbonat, aufzulösen. Außerdem darf sich der Block in keinem dieser Tests im wesentlichen vollständig auflösen, bevor 150 Abspülungen durchgeführt worden sind.
Bei einer bevorzugten Ausführungsform ist der Alkohol ein Fettalkohol, das anionische Tensid ist ein Sulfonat und das Bindemittel ist ein hydratisiertes Cellulosematerial. Mit diesen Blöcken können sowohl eine lange Lebensdauer als auch ein gleichmäßiges Leistungsvermögen über einen breiten Bereich von Wasserhärten erzielt werden.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform betrifft die Erfindung ein Verfahren zum Reinigen einer Toilettenschüssel. Man taucht diese Blöcke in einen Wasserbehälter für die Toilettenschüssel ein und spült die Toilette ab. Die erfindungsgemäßen Reinigungsblöcke sind so gestaltet, dass sie sich in Toiletten bei Umgebungstemperaturen von etwa 10 bis etwa 30ºC auflösen.
Für die erfindungsgemäße Verwendung sind verschiedene bekannte anionische Tenside geeignet. Zu bevorzugten Tensiden gehören die Alkalimetallsalze von Alkyl-, Alkenyl- und Alkylarylsulfaten und -sulfonaten. Einige dieser anionischen Tenside haben die allgemeine Formel ROSO&sub3;M oder RSO&sub3;M, worin R eine Alkyl- oder Alkenylgruppe mit etwa 8 bis etwa 20 Kohlenstoffatomen oder eine Alkylarylgruppe bedeutet, deren Alkylteil eine geradkettige (unverzeigte) oder verzweigtkettige Alkylgruppe mit etwa 9 bis etwa 15 Kohlenstoffatomen ist und deren Arylteil Phenyl oder ein Derivat davon sein kann, und M kann ein Alkalimetall (z. B. Natrium, Kalium oder Lithium) sein. Alternativ kann M ein Stickstoffderivat (beispielsweise ein Amino- oder Ammoniumderivat) sein. Die am meisten bevorzugten anionischen Tenside sind Natriumalkylarylsulfonat, im Handel erhältlich von der Firma Albright & Wilson Warley, England, unter dem Warenzeichen "NANSA HS 85/S" und "UFARYL DL85", vertrieben von der Firma Unger Fabrikker, Fredistad, Norwegen, die entweder einzeln oder in Kombination verwendet werden können.
Der bevorzugte Alkohol ist Neodol 23, vertrieben von der Firma Shell Oil Company. Es handelt sich dabei um eine Mischung von linearen primären C&sub1;&sub2;- und C&sub1;&sub3;-Alkoholen. Als Alternativen sind, wie angenommen wird, auch jeder beliebige andere lineare (unverzweigte) primäre Fettalkohol mit weniger als 21 Kohlenstoffatomen und mehr als 8 Kohlenstoffatomen (und Mischungen davon) geeignet. Beispiele sind 1-Dodecanol; EPAL-16 (der Firma Ethyl Corporation), eine Mischung von Decanol, Dodecanol, Tetradecanol und Octadecanol; und ALFOL 1214 (der Firma Vista Chemical Co.), eine Mischung von Dodecanol und Tetradecanol.
Vorzugsweise ist auch ein Farbstoff oder ein Färbemittel darin enthalten (in Mengen von etwa 3 bis 12%). Die Auswahl des Färbemittels hängt großenteils von der Farbe ab, die für das Wasser gewünscht wird, in das die Toiletten- Reinigungszusammensetzung abgegeben wird. Ein bevorzugtes Färbemittel ist Acid Blue 9.
Die Menge, in der die Färbemittel oder Farbstoffe an das Wasser abgegeben werden sollen, hängt von der gewünschten Farbintensität und den Kosten für den Farbstoff ab. Die Extinktion der Färbemittel oder Farbstoffe kann für Laborzwecke durch Verwendung eines Spektrofotometers im sichtbaren Bereich, beispielsweise eines Perkin-Elmer-Spektrofotometers, Modell 552, bestimmt werden.
Die Menge, in der die Färbemittel oder Farbstoffe in die Toilettenschüssel abgegeben werden, sollte ausreichend sein, um eine Extinktion in einer spektrofotometrischen Zelle von 1 cm von etwa 0,02 Extinktions-Einheiten ("a.u.") bis etwa 0,2a.u. zu ergeben, wenn sie bei ihrem Wellenlängenmaximum gemessen wird. Dies ist deshalb so, weil die Verbraucher in der Regel annehmen, dass ein gefärbtes Reinigungs-Produkt nicht mehr wirksam ist ("im wesentlichen vollständig aufgelöst" ist), wenn es eine Farbintensität unterhalb dieses Bereiches hat.
Um eine akzeptable Lebensdauer (von mehr als 15 Tagen bei 10 Spülungen pro Tag beim typischen Gebrauch, vorzugsweise von mehr als 30 Tagen) zu erzielen, kann ein Bindemittel verwendet werden. Bevorzugte Bindemittel sind solche auf Cellulosebasis. Besonders bevorzugte Bindemittel sind die hydratisierten Cellulosematerialien des US-Patents 4 722 802, z. B. Hydroxyalkylcellulose (insbesondere Hydroxyethylcellulose oder Hydroxypropylcellulose).
Es können auch Harzbindemittel verwendet werden. Beispiele sind Guar-, Xanthan-, Traganth-, Carrageenin-, Karaya- oder Alginharz bzw. -gummi.
Um eine ausreichende Dichte zu erzielen, sodass der Block nicht schwimmt, und um die Kosten minimal zu halten, können inerte Füllstoffe (in der Regel 15 bis 65 Gew.-%) zugegeben werden. Inerte Salze sind bevorzugt, z. B. wasserlösliche anorganische oder organische Salze (oder Gemische solcher Salze). Zu Beispielen gehören verschiedene Alkalimetall- und/oder Erdalkalimetallsulfate, -chloride, -borate und -citrate. Spezifische inerte Salze sind Natriumsulfat, Calciumsulfat, Natriumchlorid, Kaliumsulfat, Natriumcarbonat, Lithiumchlorid, Trikaliumphosphat, Natriumborat, Kaliumfluorid, Natriumbicarbonat, Calciumchlorid, Magnesiumchlorid, Natriumcitrat, Magnesiumsulfat und Natriumfluorid. Es kann auch ein Parfüm oder Duftstoff zugegeben werden, je nach Typ des Aromas, das verliehen werden soll. So können beispielsweise Kiefer-, Citrus- und Potpourri-Duftstoffe verwendet werden. Ein besonders bevorzugter Kiefer- Duftstoff kann durch lsobornylacetat bereitgestellt werden.
Weitere Zusätze, die in dem Block enthalten sein können, sind andere Reinigungsmittel (z. B. Borax) und Konservierungsmittel (z. B. Dowicil 75 der Firma Dow Chemical).
Durch Einstellung des Gewichtsverhältnisses von Alkohol zu Tensid auf einen Wert zwischen 1 : 3 und 1 : 20 (vorzugsweise von 1 : 6 bis 1 : 15) mit den angegebenen Gesamtmengen und durch Zugabe des angegebenen Bindemittels kann ein Block hergestellt werden, der eine verlängerte Lebensdauer und im wesentlichen die gleiche Auflösungsgeschwindigkeit über einen breiten Bereich von typischen Wasserhärten aufweist. Da die Toiletten-Reinigungsblöcke des Standes der Technik sich in der Regel in weichem Wasser schneller auflösen, ist es erwünscht, dass die Blöcke in weichem Wasser mindestens 90% solange halten wie in hartem Wasser. Es ist auch erwünscht, dass die in weichem Wasser verwendeten Blöcke die in hartem Wasser verwendeten Blöcke um nicht mehr als 10% überdauern.
Die Ziele der vorliegenden Erfindung umfassen daher die Bereitstellung eines Wasserbehälter-Reinigungsblockes der oben genannten Art, der
(a) im wesentlichen die gleiche Auflösungsgeschwindigkeit über einen breiten Bereich von typische Wasserhärten aufweist;
(b) sich in einem Toiletten-Wasserbehälter mit einer niedrigen Geschwindigkeit auflöst;
(c) das Toiletten-Spülbecken bei normalem Gebrauch in einem sauberen Zustand hält; und
(d) umweltverträgliche und billige Komponenten enthält Diese und noch weitere Ziele und Vorteile der vorliegenden Erfindung (beispielsweise Verfahren zur Verwendung dieser Blöcke) gehen aus der nachfolgenden Beschreibung hervor. Die folgende Beschreibung betrifft lediglich bevorzugte Ausführungsformen. Die Ansprüche sind daher so zu verstehen, dass sie den vollständigen Schutzbereich der Erfindung umfassen.

Beste Ausführungsformen zur Durchführung der Erfindung

Ein bevorzugter Reinigungsblock ist der folgende:
Bestandteil Gew.-%
Natriumsulfat 47,90
Farbstoff Acid Blue #9
100% Pulver 10,00
Cellosize HEC QP-52000 H (Hydroxyethylcellulose) 8,00
Isobornylacetat 1,00
linearer primärer Alkohol Neodol 23 3,00
Alkylarylsulfonat Ufaryl DL-85 30,00
Ascorbinsäure 0,10
Weitere Beispiele für Reinigungsblöcke sind:

Bestandteil Gew.-% allgemeiner Bereich

Natriumsulfat 18,80 0-40%
Farbstoff Acid Blue #9
100% Pulver 10,00 0-12%
Cellosize HEC QP-52000 H 8,00 2-15%
lsobornylacetat 4,00 0-10%
linearer primärer Alkohol Neodol 23 4,00 3-10%
Alkylarylsulfonat Ufaryl DL-85 50,00 30-65%
Borax 5 mole 5,00 0-10%
Dowicil 75 0,20 0-2%
Zur Herstellung dieser Blöcke werden die festen Komponenten miteinander gemischt. Dann wird (werden) die Flüssigkeit(en) zugegeben und alle Materialien werden miteinander gemischt. Die resultierende fließfähige Mischung wird dann zu "Nudeln" extrudiert, wobei die Nudeln dann erneut extrudiert und zu Blöcken geschnitten werden (beispielsweise 50 g-Scheiben).
Alternativ kann zuerst eine homogene Mischung unter Verwendung eines Mischers, beispielsweise eines Bandmischers, hergestellt werden. Die Mischung kann dann in den Zylinder eines Schneckenextruders eingeführt werden und den Extruder passieren zur Bildung eines Endlos-Extrudats, das dann zu Blöcken mit der gewünschten Größe zugeschnitten wird.
Obgleich die genauen Extrusions-Bedingungen von Extruder zu Extruder variieren, kann der Zylinder der Extruders durch Kühlwasser, das durch einen äußeren Zylindermantel zirkuliert, bei einer Temperatur zwischen etwa 25 und 35ºC (beispielsweise bei Umgebungstemperatur) gehalten werden. Der Düsenkopf kann erhitzt werden, um eine glattere Oberfläche des Produkt- Extrudats zu gewährleisten.
Beim Verlassen des Extruders beginnt der Block in der endlosen Extrudat- Form auszuhärten und er kann daher mittels einer konventionellen Schneide- Einrichtung stromabwärts der Düse und vor dem im wesentlichen vollständigen Aushärten zu Reinigungsblöcken mit der erforderlichen Größe zerschnitten werden. Der "Block" braucht nicht rechteckig zu sein. Er kann eine Tablette, eine Scheibe, ein Ziegel oder eine andere feste Masse sein mit oder ohne Poren, Löcher oder dgl. und er braucht nicht durch Extrusion hergestellt zu werden (obgleich die Extrusion bevorzugt ist). Jede beliebige feste Formmasse ist daher im Sinne des vorliegenden Patents als ein "Block" zu verstehen.
Zur Verwendung der erfindungsgemäßen Blöcke ohne eine die Verteilung störende Halter-Einrichtung wird ein Block in einen konventionellen Toiletten- Behälter gelegt und die Toilette wird auf übliche Weise abgespült.

Vergleichstests

In einer ersten Gruppe von Tests (den erfindungsgemäßen "Test im Behälter"- Bedingungen) wurde jeder getestete Block in einen Toiletten-Behälter einer Mansfield-Toilette Modell 35 (der Firma Mansfield Corporation; Perrysville, Ohio) eingeführt. Diese Toilette ist so konstruiert, dass sie etwa 13,25 I (3,5 gallons) Wasser pro Spülung abgibt. Die Toiletten werden 10 mal täglich abgespült. Der Block wird vorzugsweise zum Zeitpunkt 0 des ersten Tages eingelegt. Dann wird der Behälter nach 8, 9, 10, 14, 15, 19, 20, 21, 22 und 23 Stunden gespült, wobei das Spülprogramm jeweils 24 h danach wiederholt wird. Die Wassertemperatur beträgt etwa 14ºC. Im Falle der Vergleichstests wurden 50 g-Blöcke mit der gleichen Gestalt hergestellt (beim Standardtest Scheibenförmig).
Bei einigen Tests wurde Leitungswasser mit einer Härte von 115 bis 120 ppm, ausgedrückt als Calciumcarbonat (oder sein Mg/Ca-Äquivalent), verwendet, um das Leistungsvermögen in hartem Wasser zu erläutern. Bei anderen Tests wurde entweder entionisiertes Wasser oder durch Anwendung eines Ionenaustauschverfahrens enthärtetes Wasser, um so praktisch das gesamte Calcium und Magnesium zu entfernen, verwendet. Dadurch wurde das Leistungsvermögen mit enthärtetem/nicht-hartem Wasser simuliert.
Die erfindungsgemäßen Reinigungsblöcke wurden mit Scheiben mit der folgenden Zusammensetzung (die ähnlich derjenigen eines bekannten "Bleich- Scheiben-Systems" des Standes der Technik ist) verglichen:

Bestandteil %

Nansa HS/85S 61,00
Natriumdichlorisocyanurat 30,00
Neodol 91 (ein C&sub9;-C&sub1;&sub1;-Alkohol) 8,00
Mineralöl 1,00
Diese Bleich-Scheiben hielten unter weichen oder harten Wasser- Testbedingungen nicht einmal 2 Tage lang.
Im Gegensatz dazu hielten die erfindungsgemäßen Blöcke 30 bis 80 Tage lang, je nach den Gehalten der Komponenten. Besonders wichtig ist, dass die erfindungsgemäßen Blöcke sich in hartem oder weichem Wasser mit im wesentlichen der gleichen Geschwindigkeit auflösten, ungeachtet der sehr langen Auflösungszeiten. In den oben genannten Tests waren die Blöcke mit 3% und 4% Alkohol in den vorstehend beschriebenen Beispielen unter den Testbedingungen im wesentlichen unabhängig von der Wasserhärte.
Die Auflösungsgeschwindigkeiten wurden genauer bestätigt durch Messung des blauen Farbwertes in dem Wasser der Toilettenschüttel nach dem vorstehend beschriebenen Verfahren (im Falle der vorliegenden Erfindung) und durch Messung der Chlorgehalte in der Schüssel im Falle der Bleich-Scheiben.
Es wurden auch beschleunigte Auflösungstests durchgeführt. Bei diesen Tests wurden die Auflösungs-Eigenschaften einer Scheibe mit einem bekannten Gewicht gemessen, die unter konstanten Temperatur- und Turbulenz- Bedingungen gehalten wurde. Diese Tests bestätigten, dass die Bleich- Scheiben sich viel schneller auflösten als die erfindungsgemäßen Produkte.
Daraus ist zu ersehen, dass mit der vorliegenden Erfindung eine wirksame Reinigung über eine sehr lange Produkt-Lebensdauer erzielt werden kann, wobei die Lebensdauer mit hartem Wasser und weichem Wasser im wesentlichen identisch ist. Ohne an eine Theorie gebunden zu sein, wird angenommen, dass dieser Effekt auf die Bildung von Flüssigkristallen in einer umgekehrten hexagonalen Phase zurückzuführen ist, wenn die genannten Alkohole und Tenside in den angegebenen Verhältnissen und Mengen vorliegen.
Es sei darauf hingewiesen, dass sich die vorstehende Diskussion lediglich auf bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung bezieht. Für andere Tenside, Alkohole und Bindemittel können die Mengen der Bestandteile so eingestellt werden, dass ein ähnliches Leistungsvermögen in hartem und weichem Wasser erzielt wird, das mit den Lehren der oben genannten Beispiele, den oben genannten Richtlinien und Testverfahren übereinstimmt.

Industrielle Anwendbarkeit

Die Erfindung ist geeignet zur Aufrechterhaltung der Sauberkeit von Toilettenschüsseln, die mit Toiletten-Behältern in Verbindung stehen. Sie ist aber auch anwendbar auf andere Wasserbehälter-Anwendungen (beispielsweise Behälter für Urinale).

Claims

1. Wasserbehälter-Reinigungsblock, der enthält 3 bis 10 Gew.-% eines linearen primären Alkohols mit 9 bis 20 Kohlenstoffato men;

30 bis 65 Gew.-% eines anionischen Tensids und mindestens 1 Gew.-% Bindemittel, ausgewählt aus der Gruppe, die besteht aus Cellulose-Bindemittel und Pflanzenharz, wobei

das Gewichtsverhältnis von Alkohol zu Tensid zwischen 1 : 3 und 1 : 20 liegt; der Block so formuliert und konfiguriert ist, dass die Zeitspanne bis zur praktisch vollständigen Auflösung des Blocks in dem vorstehend beschriebenen "Test im Behälter" in Wasser mit einer Härte von im wesentlichen 0, ausgedrückt als Calciumcarbonat, mindestens 90% der Zeitspanne beträgt, innerhalb der der Block sich in dem genannten "Test im Behälter" sich im wesentlichen vollständig in Wasser auflöst, das 115 bis 130 ppm Calciumcarbonat enthält; und

der Block bei diesem Test jedoch sich im wesentlichen nicht vollständig auflöst vor Durchführung von 150 Abspülungen.

2. Reinigungsblock nach Anspruch 1, worin der Alkohol ein Fettalkohol ist.

3. Reinigungsblock nach Anspruch 1, worin der Alkohol eine Mischung aus einem linearen primären C&sub1;&sub2;- und C&sub1;&sub3;-Alkohol ist.

4. Reinigungsblock nach Anspruch 1, worin das anionische Tensid ein Sulfonat ist.

5. Reinigungsblock nach Anspruch 1, worin das Bindemittel ein hydratisiertes Cellulosematerial ist.

6. Verfahren zum Reinigen einer Toilettenschüssel, das die Stufen umfasst:

Eintauchen des Blockes nach Anspruch 1 in einen Wasserbehälter für die Toilettenschüssel und

Abspülen der Toilette.