DE69825487T2

DE69825487T2 - Granuläre zusammensetzungen mit verbesserter auflösung

Info

Publication number: DE69825487T2
Application number: DE69825487T
Authority: DE
Inventors: R. Paul MORT; Todd Kevin NORWOOD
Original assignee: Procter and Gamble Co
Current assignee: Procter and Gamble Co
Priority date: 1998-01-13
Filing date: 1998-01-13
Publication date: 2005-08-18
Anticipated expiration: 2018-01-14
Also published as: JP2002509187A; EP1047767B1; AR014301A1; DE69825487D1; EP1047767A1; ATE272705T1; BR9814589A; ES2226092T3; CA2318491C; WO1999036503A1; CA2318491A1; CN1285868A

Description

Gebiet der Erfindung
Die vorliegende Erfindung betrifft die Verbesserung der Auflösung einer granulären Detergenszusammensetzung, besonders in Waschlösungen mit niedriger Temperatur (d.h. weniger als etwa 30°C). Genauer enthält die Detergenszusammensetzung Teilchen mit optimal gewählten physikalischen Eigenschaften, wie Teilchengröße, Teilchendichte und Konzentration von Detergensbestandteilen, um eine bessere Auflösungsleistung zu erzielen.
Hintergrund der Erfindung
In letzter Zeit hat in der Reinigungsmittelindustrie ein erhebliches Interesse an Wäschewaschmitteln bestanden, welche "kompakt" sind und daher geringe Dosierungsvolumina haben. Um die Herstellung dieser sogenannten niedrig dosierten Waschmittel zu erleichtern, sind viele Versuche unternommen worden, um Waschmittel mit einer hohen Schüttdichte, zum Beispiel mit einer Dichte von 600 g/l oder mehr, herzustellen. Diese niedrig dosierten Waschmittel sind gegenwärtig sehr gefragt, da sie Ressourcen erhalten und in kleinen Verpackungen verkauft werden können, welche für Verbraucher praktischer sind. Unglücklicherweise werfen solche niedrig dosierten oder "kompakten" Waschmittelprodukte hinsichtlich der Auflösung Probleme auf, besonders in Waschlösungen mit niedriger Temperatur (d.h. weniger als etwa 30°C). Genauer hat die unzureichende Auflösung die Bildung von "Klumpen" zur Folge, welche als feste weiße Ansammlungen in Erscheinung treten, die in der Waschmaschine oder auf den gewaschenen Kleidern nach herkömmlichen Waschgängen zurückbleiben. Diese "Klumpen" sind besonders bei Waschbedingungen mit niedriger Temperatur verbreitet und/oder wenn die Reihenfolge der Zugabe zu der Waschmaschine zuerst das Wäschewaschmittel, zweitens die Kleider und als letztes das Wasser umfaßt (gewöhnlich als "umgekehrte Reihenfolge der Zugabe" ("Reverse Order of Addition") oder "ROOA" bekannt). Entsprechend kann dieses Phänomen des Klumpens zu der unvollständigen Dispensierung eines Waschmittels in mit Dosierschubladen ausgestatteten Waschmaschinen oder in anderen Dispensiervorrichtungen, wie einer Granulette, beitragen. In diesem Fall ist das unerwünschte Ergebnis ein nicht aufgelöster Waschmittelrückstand in der Dispensiervorrichtung.
Es ist festgestellt worden, daß die Ursache des oben erwähnten Problems hinsichtlich der Auflösung mit der "Verbrückung" einer "gelförmigen" Substanz zwischen tensidhaltigen Teilchen unter Bildung unerwünschter "Klumpen" verbunden ist. Die gelförmige Substanz, welche für die unerwünschte "Verbrückung" von Teilchen zu "Klum pen" verantwortlich ist, resultiert aus der teilweisen Auflösung eines Tensids in den wäßrigen Waschlösungen, wobei eine solche teilweise Auflösung die Bildung einer hochviskosen Tensidphase oder -paste hervorruft, welche andere tensidhaltige Teilchen miteinander zu "Klumpen" verbindet oder in anderer Weise verbrückt. Dieses unerwünschte Auflösungsphänomen wird gewöhnlich als "Gelklumpen"-Bildung bezeichnet. Zusätzlich zu dem "verbückenden" Effekt des viskosen Tensids haben anorganische Salze eine Neigung zur Hydratisierung, was auch eine "Verbrückung" von Teilchen bewirken kann, welche sich unter Bildung eines Hydrats miteinander verbinden. Insbesondere hydratisieren anorganische Salze miteinander unter Bildung einer Käfigstruktur, welche eine unzureichende Auflösung zeigt und schließlich als ein "Klumpen" nach dem Waschgang endet. Es wäre daher wünschenswert, eine Detergenszusammensetzung zu haben, welche nicht das oben dargelegte Auflösungsproblem aufweist, um eine bessere Reinigungsleistung zu erhalten.
Der Stand der Technik ist angefüllt mit Offenbarungen, welche die Auflösungsprobleme in Verbindung mit granulären Detergenszusammensetzungen ansprechen. Zum Beispiel empfiehlt der Stand der Technik, die Verwendung und Art der anorganischen Salze zu einzuschränken, welche Klumpen über die "Verbrückung" von hydratisierten Salzen während des Waschgangs hervorrufen können. Spezifische Verhältnisse von ausgewählten anorganischen Salze werden erwogen, um Auflösungsprobleme zu minimieren. Eine solche Lösung schränkt jedoch die Formulierung und Verfahrensflexibilität ein, welche für die gegenwärtige Kommerzialisierung von Waschmittelprodukten im großtechnischen Maßstab notwendig sind. Verschiedene andere Mechanismen sind durch den Stand der Technik vorgeschlagen worden, welche alle eine Formulierungsänderung beinhalten und dadurch die Formulierungsflexibilität verringern. Als Folge davon wäre es daher wünschenswert, eine Detergenszusammensetzung mit einer besseren Auflösung zu haben, ohne daß die Formulierungsflexibilität wesentlich beeinträchtigt wird.
GB2116200 betrifft Tensidagglomerate mit einer besseren Auflösung infolge der Beimischung eines ethoxylierten anionischen Tensids.
US5152932 betrifft Detergensagglomerate, welche durch ein kontinuierliches Neutralisierungsverfahren hergestellt werden und eine verbesserte Detergensleistung aufgrund der Anwesenheit von PEG und/oder eines ethoxylierten nichtionischen Tensids darin aufweisen.
US5366652 betrifft Detergensagglomerate mit einer verbesserten Fließfähigkeit infolge der Beimischung eines wasserfreien Materials.
US5431857 betrifft Tensidagglomerate mit einer verbesserten Löslichkeit aufgrund der Beimischung einer Agglomerationshilfe wie PEG oder PEO.
GB2289687 betrifft ein anionisches Tensid enthaltende Detergenszusammensetzungen mit einer verbesserten Löslichkeit in kaltem Wasser infolge der Anwesenheit eines Kaliumsalzes darin.
Demgemäß wäre es trotz der bereits besprochenen Offenbarungen des Stands der Technik wünschenswert, eine Detergenszusammensetzung zu haben, welche eine bessere Reinigungsleistung zeigt. Auch wäre es wünschenswert, eine solche Detergenszusammensetzung zu haben, welche eine solche bessere Auflösung zeigt, ohne die Formulierungsflexibilität wesentlich zu beeinträchtigen.
Zusammenfassung der Erfindung
Die Erfindung erfüllt die obigen Anforderungen, indem sie eine Detergenszusammensetzung vorsieht, welche eine bessere Auflösung in Waschlösungen, besonders in Lösungen, welche bei niedrigen Temperaturen (d.h. weniger als etwa 30°C) gehalten werden, zeigt. Eine Kombination von optimal gewählten Eigenschaften verschiedener teilchenförmiger Detergensbestandteile in einer Detergenszusammensetzung wird verwendet, um eine bessere Auflösungsleistung zu erreichen. Genauer umfaßt die Detergenszusammensetzung 1 bis 50%, bezogen auf die Gesamtanzahl an diskreten Teilchen in der Zusammensetzung, von im wesentlichen "klebrigen Teilchen" mit bestimmten Spezifikationen bezüglich der Zusammensetzung, Größe und Dichte. Die im wesentlichen klebrigen Teilchen enthalten mindestens 15 Gew.-% der klebrigen Teilchen eines "im wesentlichen klebrigen Tensids". Außerdem weisen die im wesentlichen klebrigen Teilchen eine geometrische mittlere Teilchendurchmessergröße von 300 μm bis 700 μm mit einer geometrischen Standardabweichung von weniger als 1,8 und einer Schüttdichte von mindestens 650 g/l auf. Zusätzlich schließt die Zusammensetzung mindestens 35%, bezogen auf die Gesamtanzahl an diskreten Teilchen in der Vermischungszusammensetzung, von im wesentlichen nichtklebrigen Teilchen mit einer geometrischen mittleren Teilchendurchmessergröße von 200 μm bis 500 μm mit einer geometrischen Standardabweichung von größer als 1,2 und einer Schüttdichte von weniger als 500 g/l ein. Die im wesentlichen nichtklebrigen Teilchen können anorganische Füllstoffe, Builder, "im wesentlichen nichtklebrige Tenside" und andere Bestandteile einschließen. Typischerweise weisen die nichtklebrigen Teilchen eine im wesentlichen geringe bis keine (d.h. weniger als 10%, bezogen auf das Gewicht) Konzentration an klebrigen Tensiden auf. Die Gesamtmenge der Tenside, einschließlich sowohl der klebrigen als auch nichtklebrigen Tenside, in der Zusammensetzung beträgt mindestens 15 Gew.-% der Zusammensetzung.
Bei den oben erwähnten optimal gewählten Teilchenkonzentrationen, entsprechenden Teilchendichten, Teilchengrößen und Teilchengrößenbereichen, wie durch geometrische Mittel und geometrische Standardabweichungsstatistiken gemessen, zeigt die Zusammensetzung unvermutet eine ausgezeichnete Dispersion und Auflösung in Waschlösungen mit niedriger Temperatur. Ein Verfahren zum Waschen von Kleidern, umfassend die Schritte des Inkontaktbringens der verschmutzten Kleider mit einer wirksamen Menge einer Detergenszusammensetzung gemäß den hierin beschriebenen Zusammensetzungen in einer wäßrigen Waschlösung, wird auch bereitgestellt.
Ausführliche Beschreibung der bevorzugten Ausführungsformen
Die Erfindung stellt eine Detergenszusammensetzung bereit, welche eine bessere Dispersion und Auflösung in wäßrigen Waschlösungen zeigt. Es ist festgestellt worden, daß durch die optimale Wahl von physikalischen Eigenschaften verschiedener Teilchen, welche in granulären Detergenszusammensetzungen enthalten sind, die Auflösung verbessert werden kann. Wie bereits erwähnt, bilden typische Detergensformulierungen, welche sich in wäßrigen Waschlösungen auflösen, eine hochviskose Tensidphase oder -paste, die andere tensidhaltige Teilchen miteinander zu "Klumpen" verbindet oder in anderer Weise "verbrückt", was schließlich eine "Gelklumpen"-Bildung hervorruft.
So wie hierin verwendet, verweist der Ausdruck "diskrete Teilchen" auf einzelne Teilchen, Agglomerate oder Granula, welche mit Hilfe eines Rasterelektronenmikroskops als diskrete Einheiten einer Masse identifiziert werden können. Für jeden Teilchenkomponententyp in einer Vermischung weisen die diskreten Teilchen dieses Typs die gleiche oder eine im wesentlichen ähnliche Zusammensetzung auf, unabhängig davon, ob die Teilchen mit anderen Teilchen Kontakt haben oder nicht. Für agglomerierte Komponenten werden die Agglomerate selbst als diskrete Teilchen betrachtet, und jedes diskrete Teilchen kann aus einem Verbund von kleineren primären Teilchen und Bindemittelzusammensetzungen bestehen. So wie hierin verwendet, verweist der Ausdruck "geometrischer mittlerer Teilchendurchmesser" auf den geometrischen massegemittelten Durchmesser einer Gruppe von diskreten Teilchen, wie durch eine beliebige auf die Masse bezogene Standardteilchengrößenmeßtechnik, wie durch Trockensieben, gemessen wurde. So wie hierin verwendet, verweist der Ausdruck "geometrische Standardabweichung" einer Teilchengrößenverteilung auf die geometrische Breite der am besten geeigneten log-Normalfunktion für die oben erwähnten Teilchengrößendaten.
So wie hierin verwendet, verweist der Ausdruck "Builder" auf irgendein anorganisches Material mit einer "Builder"-Leistungsfähigkeit in Zusammenhang mit dem Reinigungsvermögen, und genauer auf ein organisches oder organisches Material, welches in der Lage ist, die Wasserhärte aus Waschlösungen zu entfernen. So wie hierin verwendet, verweist der Begriff "Schüttdichte" auf die Schüttdichte eines nichtkomprimierten, unbewegten Pulvers, wie durch Schütten eines Überschusses einer Pulverprobe durch einen Trichter in ein glattes Metallgefäß (z.B. einen Zylinder mit einem Volumen von 500 ml), Abziehen des Überschusses von dem Haufen über dem Rand des Gefäßes, Messen der restlichen Pulvermasse und Dividieren der Masse durch das Volumen des Gefäßes gemessen wurde. So wie hierin verwendet, verweist der Begriff "im wesentlichen klebrige Tenside" auf ein Tensid oder Tensidgemischsystem, bestehend vorwiegend aus Tensiden, welche wesentlich zur Gelklumpenbildung in Waschlösungen mit niedriger Temperatur beitragen, einschließlich die allgemeinen Klassen der Alkylbenzolsulfonate, Alkylethoxysulfate und nichtionischen Tenside. So wie hierin verwendet, verweist der Ausdruck "im wesentlichen nichtklebriges Tensid" auf ein Tensid oder Tensidgemischsystem, bestehend vorwiegend aus Tensiden, welche nicht wesentlich zur Gelklumpenbildung in Waschlösungen mit niedriger Temperatur beitragen, wie linearkettige Alkylsulfate mit einer durchschnittlichen Alkylkohlenstoffkettenlänge von mindestens 12. So wie hierin verwendet, sind alle Spezifikationen bezüglich des Anteils der Zusammensetzung und der Größenverteilung auf die Masse bezogen, sofern nicht anders angegeben. In Fällen, wo der Anteil auf einer Anzahlbasis angegeben ist, sind die Berechnungen, welche verwendet werden, um eine Massebasis in eine Anzahlbasis umzurechnen, in dem nachstehend angegebenen Beispiel III enthalten.
Es ist festgestellt worden, daß die "Gelklumpen"-Bildung durch Minimierung des "verbrückenden" Effekts oder der Kontaktpunkte zwischen Teilchen, welche zu einer "Klebrigkeit" neigen, wie Teilchen, enthaltend Tensidsysteme, welche vorwiegend aus im wesentlichen klebrigen Tensiden bestehen, vermieden werden kann. Dies wird durch die vorliegende Erfindung dadurch erreicht, daß die Detergenszusammensetzung mit selektiv verringerten Anteilen an tensidhaltigen Teilchen formuliert wird, wobei der "Anteil" auf die gesamte "Anzahlfraktion" an diskreten Teilchen in der Zusammensetzung bezogen ist. Auch werden die Teilchengröße und deren Verteilungsbreite (d.h. Verteilungsbereich) der im wesentlichen klebrigen Teilchen optimal gewählt. Eine weitere Aufhebung des "verbrückenden" Effekts, welcher unerwünschte Auflösungsprobleme verursacht, wird dadurch erreicht, daß der Anteil an anderen teilchenförmigen Komponenten, welche typischerweise nicht "klebrig" sind und daher nicht selbst ohne weiteres zu einer "Verbrückung" von Teilchen miteinander zu Klumpen und zu einer Gelklumpenbildung beitragen, erhöht wird. Wiederum ist der Anteil der nichtklebrigen Teilchen auf die Gesamtmenge an diskreten Teilchen in der Detergenszusammensetzung bezogen. Die physikalischen Eigenschaften, wie Teilchengröße und Verteilung und Dichte, der im wesentlichen nichtklebrigen Teilchen werden auch optimal gewählt. Es sollte selbstverständlich sein, daß die "diskreten Teilchen", welche Tenside oder andere Bestandteile wie anorganische Builder enthalten, in Form von vermischten Teilchen, sprühgetrockneten Granula und/oder Agglomeraten, abhängig von der gewünschten Gesamtformulierung und der Produktdichte, vorliegen können.
Ohne an eine Theorie gebunden zu sein, nimmt man an, daß durch die Wahl von relativ großen und relativ hochverdichteten, im wesentlichen klebrigen Teilchen mit mittleren bis hohen Tensidanteilen in jedem diskreten Teilchen in Kombination mit relativ kleinen, im wesentlichen nichtklebrigen Teilchen der "verbrückende" Effekt insofern stark verringert werden kann, als relativ wenig (oder zumindest weniger) Kontaktpunkte zwischen sogenannten "klebrigen" tensidhaltigen Teilchen gibt. Dies wiederum verringert die Gelklumpenbildung, woraus eine verbesserte Dispersion und Auflösung der Detergenszusammensetzung in wäßrigen Waschlösungen, besonders in Lösungen mit niedrigen Temperaturen, resultiert. Es sollte jedoch selbstverständlich sein, daß die physikalischen Eigenschaften der Detergenszusammensetzung innerhalb von vernünftigen Grenzwerten gehalten werden sollten, um sicherzustellen, daß die Eigenschaften eines typischen Detergenszusammensetzungsprodukts beibehalten werden. Zum Beispiel, obwohl eine größere Größe eines klebrigen Teilchens dazu beitragen kann, eine bessere Dispersion zu fördern, sollte die Teilchengröße der klebrigen Teilchen nicht extrem groß sein, so daß sie einen unmäßig langen Zeitraum brauchen, ehe sie in der wäßrigen Waschlösung gelöst sind. In ähnlicher Weise sollte die Teilchengröße der im wesentlichen nichtklebrigen Teilchen nicht extrem klein sein und eine sehr geringe Dichte aufweisen, so daß die Detergenszusammensetzung äußerst "staubig" ist. Schließlich sollte das Gleichgewicht zwischen den größeren im wesentlichen klebrigen Teilchen und den kleineren im wesentlichen nichtklebrigen Teilchen so gewählt werden, daß eine wesentliche Produktentmischung in der Waschmittelschachtel vor der Verwendung vermieden wird. Wie bereits angegeben, sieht die vorliegende Erfindung eine optimale Wahl der verschiedenen physikalischen Eigenschaften vor, um die gewünschte bessere Auflösungsleistungsverbesserung bereitzustellen.
Zu diesem Zweck beträgt der auf die Masse bezogene geometrische mittlere Teilchengrößendurchmesser der im wesentlichen klebrigen Teilchen 300 μm bis 700 μm mit einer geometrischen Standardabweichung von weniger als 1,8, vorzugsweise 350 μm bis 650 μm mit einer geometrischen Standardabweichung von weniger als 1,7, und am meisten bevorzugt 400 μm bis 600 μm mit einer geometrischen Standardabweichung von weniger als 1,6. Die Zusammensetzungen schließen im wesentlichen klebrige Teilchen ein, welche mindestens 15 Gew.-%, vorzugsweise mindestens 35 Gew.-% und am meisten bevorzugt mindestens 45 Gew.-% der klebrigen Teilchen eines im wesentlichen klebrigen Tensids aufweisen. Obwohl eine große Vielzahl von klebrigen Tensiden zur Verwendung in den erfindungsgemäßen Detergenszusammensetzungen geeignet ist, ist ein besonders bevorzugtes im wesentlichen klebriges Tensid ein Kaliumsalz eines Tensids, gewählt aus der Gruppe, bestehend aus linearen Alkylbenzolen, Alkylethoxysulfaten und Mischungen hiervon. Die durchschnittliche Schüttdichte der im wesentlichen klebrigen Teilchen beträgt mindestens 650 g/l.
Der geometrische mittlere Teilchengrößendurchmesser der im wesentlichen nichtklebrigen Teilchen beträgt vorzugsweise 200 μm bis 500 μm mit einer geometrischen Standardabweichung von größer als 1,2, bevorzugt 250 μm bis 450 μm mit einer geometrischen Standardabweichung von größer als 1,4, mehr bevorzugt 300 μm bis 400 μm mit einer geometrischen Standardabweichung von größer als 1,6. Bevorzugte Zusammensetzungen schließen anorganische Builder enthaltende Teilchen ein, welche weniger als 10 Gew.-%, mehr bevorzugt weniger als 5 Gew.-% und am meisten bevorzugt weniger als 1 Gew.-% der nichtklebrigen Teilchen eines im wesentlichen klebrigen Tensids enthalten. Die durchschnittliche Schüttdichte der nichtklebrigen Teilchen beträgt weniger als 500 g/l.
Obwohl eine große Vielzahl von anorganischen Buildern zur Verwendung in den im wesentlichen nichtklebrigen Teilchen der Erfindung geeignet ist, umfassen besonders bevorzugte nichtklebrige Teilchen Natrium- oder Kaliumsalze, gewählt aus der Gruppe, bestehend aus Natriumchlorid, Natriumcarbonat, Natriumsulfat, Tetranatriumpyrophosphat, Trinatriumpyrophosphat, Dinatriumpyrophosphat, Mononatriumpyrophosphat, Kaliumchlorid, Kaliumcarbonat, Kaliumsulfat, Tetrakaliumpyrophosphat, Trikaliumpyrophosphat, Dikaliumpyrophosphat, Monokaliumpyrophosphat und Mischungen hiervon. Weitere Auflösungsverstärkungen werden erreicht, wenn die Zusammensetzung 0,05 bis 50 Gew.-% Kalium, vorzugsweise 0,5 bis 30 Gew.-% und mehr bevorzugt 1 bis 20 Gew.-% Kaliumionen enthält, unabhängig von der Quelle, aus welcher die Kaliumionen stammen. Typischerweise jedoch stammen die hierin nützlichen Kaliumionen aus Kaliumsalzen. Einige nichtbegrenzende Beispiele für hierin nützliche Kaliumsalze sind Kaliumsalze von alkalischen Buildern (z.B. das Kaliumsalz von Carbonaten oder das Kaliumsalz von Silicaten), das Kaliumsalz von mittelkettig verzweigten Tensiden und Mischungen hiervon.
Von den Kaliumsalzen werden anorganische Kaliumsalze bevorzugt und sind mehr bevorzugt gewählt aus der Gruppe, bestehend aus Kaliumchlorid (KCl), Kaliumcarbonat (K₂CO₃), Kaliumsulfat (K₂SO₄) und Mischungen hiervon. Diese sind im Handel erhältlich. Kaliumcarbonat wird am meisten bevorzugt. Anorganische Kaliumsalze können dehydratisiertes (bevorzugt) oder hydratisiertes Tetrakaliumpyrophosphat (K₄P₂O₇; bevorzugt), Trikaliumpyrophosphat (HK₃P₂O₇), Dikaliumpyrophosphat (H₂K₂P₂O₇) und Monokaliumpyrophosphat (H₃KP₂O₇) einschließen. Von den Hydraten werden solche bevorzugt, welche bis zu etwa 120°F (48,9°C) stabil sind. Andere Kaliumsalze zur Verwendung hierin sind dehydratisiertes (bevorzugt) oder hydratisiertes Pentakaliumtripolyphosphat (K₅P₃O₁₀), Tetrakaliumtripolyphosphat (K₅P₃O₁₀), Tetrakaliumtripolyphosphat (HK₄P₃O₁₀), Trikaliumtripolyphosphat (H₂K₃P₃O₁₀), Dikaliumtripolyphosphat (H₃K₂P₃O₁₀) und Monokaliumtripolyphosphat (H₄KP₃O₁₀); Kaliumhydroxid (KOH); Kaliumsilicat; und mit Kalium neutralisierte Tenside, wie mit Kalium neutralisierte, länger alkylkettige, mittelkettig verzweigte Tensidverbindungen, lineares Kaliumalkylbenzolsulfonat, Kaliumalkylsulfat und/oder Kaliumalkylpolyethoxylat.
Zur Verwendung hierin auch geeignet sind Salze von filmbildenden Polymeren, wie in US-Patent Nr. 4,379,080, Murphy, erteilt am 5. April 1983, Spalte 8, Linie 44 bis Spalte 10, Linie 37, hierin eingeschlossen, beschrieben, welche entweder teilweise oder völlig mit Kalium neutralisiert sind. Besonders bevorzugt werden die Kaliumsalze von Copolymeren aus Acrylamid und Acrylat mit einem Molekulargewicht zwischen etwa 4.000 und 20.000. Zusätzlich muß die Kombination von beiden Typen der oben erwähnten Teilchen eine Gesamtteilchengrößenverteilung erfüllen, welche weniger als etwa 5% feine Teilchen und weniger als etwa 5% Teilchen mit Übergröße aufweist, wobei die Feinkorngrenze bei 150 μm definiert ist und die Übergrößengrenze bei 1.180 μm definiert ist.
Klebrige Waschtenside
Nichtbegrenzende Beispiele der bevorzugten im wesentlichen klebrigen Tenside schließen anionische Tenside ein, welche die herkömmlichen C₁₁-C₁₈-Alkylbenzolsulfonate; verzweigtkettige und statistische C₁₀-C₂₀-Alkylsulfate; die sekundären (2,3) C₁₀-C₁₈- Alkylsulfate der Formel CH₃(CH₂)_x(CHOSO₃ ^–M⁺)CH₃ und CH₃(CH₂)_y(CHOSO₃ ^–M⁺)-CH₂CH₃, worin x und (y+1) ganze Zahlen von mindestens etwa 7 und vorzugsweise mindestens etwa 9 sind, und M ein wassersolubilisierbares Kation ist, besonders Natrium oder Kalium; ungesättigte Sulfate wie Oleylsulfat; und die C₁₀-C₁₈-Alkylalkoxysulfate ("AE_xS"; besonders EO 1–7-Ethoxysulfate) einschließen.
Wahlweise andere beispielhafte Tenside schließen C₁₀-C₁₈-Alkylalkoxycarboxylate (besonders die EO 1–5-Ethoxycarboxylate); die C₁₀-₁₈-Glycerolether; die C₁₀-C₁₈-Alkylpolyglycoside und die entsprechenden sulfatierten Polyglycoside hiervon; sowie alpha-sulfonierte C₁₂-C₁₈-Fettsäureester ein. Gegebenenfalls können die herkömmlichen nichtionischen und amphoteren Tenside wie die C₁₂-C₁₈-Alkylethoxylate, einschließlich der sogenannten Alkylethoxylate mit einer engen Verteilung, und C₆-C₁₂-Alkylphenolalkoxylate (besonders Ethoxylate und gemischtes Ethoxy/Propoxy), C₁₂-C₁₈-Betaine und Sulfobetaine ("Sultaine"), C₁₀-C₁₈-Aminoxide und dergleichen auch in den Gesamtzusammensetzungen eingeschlossen sein. Die C₁₀-C₁₈-N-Alkylpolyhydroxyfettsäureamide können auch verwendet werden. Typische Beispiele schließen die C₁₂-C₁₈-N-Methylglucamide ein. Vgl. WO 9,206,154. Andere aus einem Zucker abgeleitete Tenside schließen die N-Alkoxypolyhydroxyfettsäureamide wie C₁₀-C₁₈-N-(3-Methoxypropyl)glucamid ein. Die N-Propyl- bis N-Hexyl-C₁₂-C₁₈-glucamide können für eine geringe Schaumbildung verwendet werden. Herkömmliche C₁₀-C₂₀-Seifen können auch verwendet werden. Falls eine starke Schaumbildung erwünscht ist, können die verzweigtkettigen C₁₀-C₁₆-Seifen verwendet werden. Mischungen von anionischen und nichtionischen Tensiden sind besonders nützlich. Andere herkömmliche nützliche Tenside sind in Standardtexten aufgeführt.
Anorganische Builder
Eine Vielzahl von anorganischen Buildern ist zur Verwendung hierin geeignet und schließt Aluminosilicate, kristalline Schichtsilicate, MAP-Zeolithe, Citrate, amorphe Silicate, Natriumcarbonate und Mischungen hiervon ein. Die hierin als ein Detergensbuilder verwendeten Aluminosilicat-Ionenaustauschmaterialien weisen vorzugsweise sowohl eine hohe Calciumionen-Austauschkapazität als auch eine hohe Austauschrate auf. Ohne an eine Theorie gebunden zu sein, nimmt man an, daß eine solche hohe Calciumionen-Austauschrate und -kapazität eine Funktion von mehreren miteinander in Beziehung stehenden Faktoren ist, die von dem Verfahren abhängen, durch welches das Aluminosilicat-Ionenaustauschmaterial hergestellt wird. Im Hinblick darauf werden die hierin verwendeten Aluminosilicat-Ionenaustauschmaterialien vorzugsweise gemäß Corkill et al., US-Patent Nr. 4,605,509 (Procter & Gamble) hergestellt, wobei die Offenbarung hiervon unter Bezugnahme hierin eingeschlossen ist.
Vorzugsweise liegt das Aluminosilicat-Ionenaustauschmaterial in der "Natrium"-Form vor, da die Kalium- und Wasserstoffformen des vorliegenden Aluminosilicats keine so hohe Austauschrate und -kapazität zeigen, wie sie durch die Natriumform vorgesehen wird. Zusätzlich liegt das Aluminosilicat-Ionenaustauschmaterial vorzugsweise in einer übergetrockneten Form vor, um die Herstellung von körnigen Detergensagglomeraten, wie hierin beschrieben, zu erleichtern. Die hierin verwendeten Aluminosilicat-Ionenaustauschmaterialien besitzen vorzugsweise Teilchengrößendurchmesser, welche deren Wirksamkeit als Detergensbuilder optimieren. Der Begriff "Teilchengrößendurchmesser", so wie hierin verwendet, entspricht dem durchschnittlichen Teilchengrößendurchmesser eines bestimmten Aluminosilicat-Ionenaustauschmaterials, wie durch herkömmliche Analysenverfahren, z.B. mikroskopische Bestimmung und Rasterelektronenmikroskop (SEM), bestimmt wurde. Der bevorzugte Teilchengrößendurchmesser des Aluminosilicats beträgt etwa 0,1 μm bis etwa 10 μm, mehr bevorzugt etwa 0,5 μm bis etwa 9 μm. Am meisten bevorzugt beträgt der Teilchengrößendurchmesser etwa 1 μm bis etwa 8 μm.
Vorzugsweise besitzt das Aluminosilicat-Ionenaustauschmaterial die Formel Na_z[(AlO₂)_z(SiO₂)_y] × H₂O worin z und y ganze Zahlen von mindestens 6 sind, das Molverhältnis von z zu y etwa 1 bis etwa 5 beträgt, und x etwa 10 bis etwa 264 ist. Stärker bevorzugt besitzt das Aluminosilicat die Formel Na₁₂[(AlO₂)₁₂(SiO₂)₁₂] × H₂O worin x etwa 20 bis etwa 30 und vorzugsweise etwa 27 ist. Diese bevorzugten Aluminosilicate sind im Handel zum Beispiel unter den Bezeichnungen Zeolith A, Zeolith B und Zeolith X erhältlich. Alternativ können natürlich vorkommende oder synthetisch abgeleitete Aluminosilicat-Ionenaustauschmaterialien, welche zur Verwendung hierin geeignet sind, hergestellt werden, wie bei Krummel et al., US-Patent Nr. 3,985,669 beschrieben ist, wobei die Offenbarung davon unter Bezugnahme hierin eingeschlossen ist.
Die hierin verwendeten Aluminosilicate sind weiterhin gekennzeichnet durch ihre Ionenaustauschkapazität, welche mindestens etwa 200 mg Äquivalente an CaCO₃-Härte/Gramm beträgt, berechnet auf einer wasserfreien Basis, und welche vorzugsweise in einem Bereich von etwa 300 bis 352 mg Äquivalenten an CaCO₃-Härte/Gramm liegt. Zusätzlich sind die vorliegenden Aluminosilicat-Ionenaustauschmaterialien noch weiterhin durch ihre Calciumionen-Austauschrate gekennzeichnet, welche mindestens etwa 2 Grain Ca⁺⁺/Gallone/Minute/Gramm/Gallone beträgt und mehr bevorzugt in einem Bereich von etwa 2 Grain Ca⁺⁺/Gallone/Minute/Gramm/Gallone bis etwa 6 Grain Ca⁺⁺/Gallone/Minute/Gramm/Gallone liegt.
Im Vergleich zu amorphen Natriumsilicaten zeigen kristalline Natriumschichtsilicate eine deutlich erhöhte Calcium- und Magnesiumionen-Austauschkapazität. Zusätzlich haben die Natriumschichtsilicate eine größere Vorliebe für Magnesiumionen als für Calciumionen; ein Merkmal, welches notwendig ist, um sicherzustellen, daß im wesentlichen die gesamte "Härte" aus dem Waschwasser entfernt wird. Diese kristallinen Natriumschichtsilicate sind jedoch im allgemeinen teuerer als amorphe Silicate sowie andere Builder. Demgemäß muß der Anteil der verwendeten kristallinen Natriumschichtsilicate umsichtig festgelegt werden, um ein wirtschaftlich machbares Wäschewaschmittel vorzusehen.
Die zur Verwendung hierin geeigneten kristallinen Natriumschichtsilicate besitzen die Formel NaMSi_xO_2x+1·yH₂O worin M Natrium oder Wasserstoff ist, x etwa 1,9 bis etwa 4 ist, und y etwa 0 bis etwa 20 ist. Mehr bevorzugt besitzt das kristalline Natriumschichtsilicat die Formel NaMSi₂O₅·yH₂O worin M Natrium oder Wasserstoff ist, und y etwa 0 bis etwa 20 ist. Diese und andere kristalline Natriumschichtsilicate werden bei Corkill et al., US-Patent Nr. 4,605,509, bereits unter Bezugnahme hierin eingeschlossen, besprochen.
Zusätzliche Bestandteile schließen andere Detergensbuilder, Bleichmittel, Bleichaktivatoren, Schaumverstärker oder Schaumunterdrücker, Antianlauf- und Antikorrosionsmittel, Schmutzsuspendiermittel, Schmutzlösemittel, Germizide, pH-Einstellmittel, Nichtbuilder-Alkalinitätsquellen, Komplexbildner, Smectittone, Enzyme, Enzymstabilisierungsmittel und Duftstoffe ein. Vgl. US-Patent 3,936,537, erteilt am 3. Februar 1976 an Baskerville Jr. et al., unter Bezugnahme hierin eingeschlossen. Hierin nützliche wasserlösliche, organische Nichtphosphor-Builder schließen die verschiedenen Alkalimetall-, Ammonium- und substituierten Ammoniumpolyacetate, -carboxylate, -polycarboxylate und -polyhydroxysulfonate ein. Beispiele für Polyacetat- und Polycarboxylat-Builder sind die Natrium-, Kalium-, Lithium-, Ammonium- und substituierten Ammoniumsalze von Ethylendiamintetraessigsäure, Nitrilotriessigsäure, Oxydibernsteinsäure, Mellitsäure, Benzolpolycarbonsäuren und Citronensäure.
Polymere Polycarboxylat-Builder sind in US-Patent 3,308,067, Diehl, erteilt am 7. März 1967, angegeben, wobei die Offenbarung davon unter Bezugnahme hierin eingeschlossen ist. Solche Materialien schließen die wasserlöslichen Salze von Homo- und Copolymeren von aliphatischen Carbonsäuren wie Maleinsäure, Itaconsäure, Mesaconsäure, Fumarsäure, Aconitsäure, Citraconsäure und Methylenmalonsäure ein. Einige dieser Materialien sind als das wasserlösliche anionische Polymer, wie nachstehend beschrieben, nützlich, aber nur, falls sie in inniger Vermischung mit dem anionischen Nicht-Seifentensid vorliegen.
Andere geeignete Polycarboxylate zur Verwendung hierin sind die Polyacetalcarboxylate, beschrieben in US-Patent 4,144,226, erteilt am 13. März 1979 an Crutchfield et al., und US-Patent 4,246,495, erteilt am 27. März 1979 an Crutchfield et al., wobei beide unter Bezugnahme hierin eingeschlossen sind. Diese Polyacetalcarboxylate können durch das Zusammenbringen eines Esters von Glyoxylsäure und eines Polymerisationsstarters unter Polymerisierungsbedingungen hergestellt werden. Der erhaltene Polyacetalcarboxylatester wird dann an chemisch stabile Endgruppen gebunden, um das Polyacetalcarboxylat gegen eine schnelle Depolymerisierung in alkalischer Lösung zu stabilisieren, in das entsprechende Salz umgewandelt und zu einer Detergenszusammensetzung zugegeben. Besonders bevorzugte Polycarboxylat-Builder sind die Ethercarboxylat-Builderzusammensetzungen, umfassend eine Kombination von Tartratmonosuccinat und Tartratdisuccinat, welche in US-Patent 4,663,071, Bush et al., erteilt am 5. Mai 1987, beschrieben sind, wobei die Offenbarung davon unter Bezugnahme hierin eingeschlossen ist.
Bleichmittel und -aktivatoren sind in US-Patent 4,412,934, Chung et al., erteilt am 1. November 1983, und in US-Patent 4,483,781, Hartman, erteilt am 20. November 1984, beschrieben, wobei beide unter Bezugnahme hierin eingeschlossen sind. Komplexbildner sind auch in US-Patent 4,663,071, Bush et al., von Spalte 17, Linie 54 bis Spalte 18, Linie 68, hierin unter Bezugnahme eingeschlossen, beschrieben. Schaummodifizierungsmittel sind auch wahlweise Bestandteile und sind in den US-Patenten 3,933,672, erteilt am 20. Januar 1976 an Bartoletta et al., und 4,136,045, erteilt am 23. Januar 1979 an Gault et al., beschrieben, wobei beide unter Bezugnahme hierin eingeschlossen sind.
Geeignete Smectittone zur Verwendung hierin sind in US-Patent 4,762,645, Tucker et al., erteilt am 9. August 1988, Spalte 6, Linie 3 bis Spalte 7, Linie 24, hierin unter Bezugnahme eingeschlossen, beschrieben. Geeignete zusätzliche Detergensbuilder zur Verwendung hierin werden in dem Baskerville-Patent, Spalte 13, Linie 54 bis Spalte 16, Linie 16, und in US-Patent 4,663,071, Bush et al., erteilt am 5. Mai 1987, aufgezählt, wobei beide unter Bezugnahme hierin eingeschlossen sind.
Um die vorliegende Erfindung noch verständlicher zu machen, wird auf die folgenden Beispiele Bezug genommen, welche nur veranschaulichend sein sollen und den Schutzumfang nicht begrenzen sollen.
Beispiele I-II
Die folgenden Beispiele veranschaulichen Detergenszusammensetzungen innerhalb des Schutzumfang der Erfindung, sowie ein Kontrollbeispiel, um eine Zusammensetzung außerhalb des Schutzumfangs der Erfindung zu veranschaulichen: Die spezifischen Detergensbestandteile und relativen Anteile sind nachstehend aufgeführt, wobei "LAS" ein lineares C_12-14-Alkylbenzolsulfonat-Tensid bedeutet, "AS" ein C_14-15-Alkylsulfat-Tensid bedeutet, "AES" ein C_14-15-Alkylethoxy-(EO =3)-sulfat-Tensid bedeutet und "65/25/10" ein Gewichtsprozentverhältnis ist:
Die sprühgetrockneten Granula werden mittels eines Standardsprühtrocknungsverfahrens hergestellt, wobei die Bestandteile zusammengemischt werden, um eine Aufschlämmung zu bilden, welche dann in einem Sprühtrocknungsturm zerstäubt wird, um sprühgetrocknete Granula zu bilden. Die Detergensagglomerate werden hergestellt durch Kombinieren der Tensidpaste und anderer Bestandteile miteinander in einem oder mehreren Mischern, bis Detergensagglomerate gebildet werden. Die vermischten Komponenten werden einfach zu den Granula und Agglomeraten zugegeben, falls es ein trockener Bestandteil ist, oder darauf gesprüht, falls in flüssiger Form vorliegend. Die verschiedenen physikalischen Eigenschaften der Zusammensetzungen sind nachstehend gezeigt:
Die Kontrollzusammensetzung ist eine typische Detergenszusammensetzung mit etwa 90% von im wesentlichen klebrigen Teilchen (sprühgetrockneten Granula plus Agglomerate), bezogen auf die Gesamtanzahl an Teilchen in der Zusammensetzung. Als Ergebnis weist die Kontrollzusammensetzung eine hohe Anzahl an Kontaktpunkten von klebrigen Teilchen auf, welche sie für "verbrückende" Effekte anfällig macht, welche schließlich eine Gelklumpenbildung verursachen. Im Gegensatz dazu enthalten die Zusammensetzungen von Beispiel I und II nur klebrige Tenside in den höher verdichteten Agglomeraten und weisen daher etwa 30% oder weniger klebrige Teilchen auf, bezogen auf die Gesamtanzahl an Teilchen in der Zusammensetzung. Unerwartet weisen die Beispiele I und II einen viel besseren ROOA ("umgekehrte Reihenfolge der Zugabe)-Grad auf und hinterlassen eine geringere Restmasse in der Waschmaschine und auf den Kleidern nach Standardwaschverfahren.
Beispiel III
Berechnung der Teilchenanzahl in Prozent, bezogen auf die Gesamtanzahl an diskreten Teilchen in einer Detergenszusammensetzung

Dieses Beispiel veranschaulicht eines der vielen Mittel, durch welche die prozentuale Teilchenanzahl von klebrigen Teilchen und/oder nichtklebrigen Teilchen im Verhältnis zu der Gesamtanzahl an diskreten Teilchen in der Zusammensetzung bestimmt werden kann. Die Eingangsgrößen beschreiben die physikalischen Eigenschaften jeder Vermischungskomponente in der Mischung:

w_i	Gewicht von Komponente i in der Zusammensetzung;
d_i	geometrische mittlere Teilchengröße auf einer Massebasis;
σ_i	geometrische Standardabweichung der Teilchengrößenverteilung auf einer Massebasis;
ρ_i	Schüttdichte.

Zur Quantifizierung des Potentials für eine Verbrückung zwischen Teilchen möchten die Anmelder die zahlenmäßige Verteilung der Teilchen in der Vermischung berücksichtigen. Andererseits ist bekannt, daß praktisch alle Herstellungsverfahren unter Verwendung von losen Pulvern auf einer Massebasis arbeiten. Daher ist es erwünscht, die Massefraktionen von teilchenförmigen Komponenten als Basis für die Definition der Vermischung zu verwenden und von einer Massebasis in eine Anzahlbasis umzurechnen.
Zuerst wird die Gewichtsfraktion jeder Mischungskomponente, w_i, in die Gesamtgemisch-Volumenfraktion, V_i, umgerechnet. Dies erfolgt unter Verwendung eines Zwischenvolumens, v_i, und der Schüttdichte der Komponente, ρ_i (Gleichung A1). Die Komponentenvolumina werden auf die Gesamtgemisch-Volumenfraktionen normiert (Gleichung A2).
Eine numerische Methode wird verwendet, um die Verteilung auf Massebasis in eine Anzahlbasis umzurechnen. Für jede Komponente (i) wird ein Bereich von n Größenklassenwerten (j), x_ij, berücksichtigt, wobei:
und die Zwischenwerte (j = 2 bis n-1) werden in gleichen Intervallen von Δlog(x) verteilt, wobei Δlog(x) = [log(x_in) – log(x_ii1)]/30 ist. Die log-Normalverteilung beschreibt eine differentiale Massefraktion gemäß log(Größe), y_ij, wie folgt (Gleichung A5).
Durch die Umrechnung der Massepopulation in eine Anzahlpopulation berechnen die Anmelder eine Population, z_ij, von Teilchen (i), welche mit jeder diskreten Massefraktion assoziiert ist (Gleichung A6), und eine normierte Population, Z_ij (Gleichung A7).
Die Anzahldichte, n_i von Komponente i-Teilchen ist definiert als die Population von Komponente i-Teilchen pro Volumeneinheit der Mischung; dies entspricht dem Produkt der Volumenfraktion und der Summe der (i) Populationen über alle Größenklassen, j (Gleichung A7). Die Anzahlfraktion, N_i, jeder Komponente wird durch Normierung der Anzahlpopulation über alle Komponenten in der Mischung berechnet (Gleichung A8). Die Anzahl in Prozent entspricht einfach der Anzahlfraktion mal 100.
Anhand der ausführlichen Beschreibung der Erfindung ist es für den Fachmann naheliegend, daß verschiedene Veränderungen vorgenommen werden können, ohne von dem Schutzumfang der Erfindung abzuweichen, und die Erfindung soll nicht auf den Inhalt der Beschreibung begrenzt werden.

Claims

Detergenszusammensetzung, umfassend: (a) 1% bis 50%, bezogen auf die Gesamtanzahl diskreter Teilchen in der Zusammensetzung, von im wesentlichen klebrigen Teilchen, enthaltend mindestens 15%, bezogen auf Gewicht der klebrigen Teilchen, eines im wesentlichen klebrigen Tensids, wobei die klebrigen Teilchen eine geometrische mittlere Teilchendurchmessergröße von 300 μm bis 700 μm mit einer geometrischen Standardabweichung von weniger als 1,8 und eine Schüttdichte von mindestens 650 g/l besitzen; und (b) mehr als 35%, bezogen auf die Gesamtanzahl diskreter Teilchen in der Zusammensetzung, von im wesentlichen nichtklebrigen Teilchen mit einer geometrischen mittleren Teilchendurchmessergröße von 200 μm bis 500 μm mit einer geometrischen Standardabweichung von mehr als 1,2 und einer Schüttdichte von weniger als 500 g/l; wobei die Gesamtmenge an Waschtensid in der Zusammensetzung mindestens 15 Gew.-% der Zusammensetzung beträgt.
Detergenszusammensetzung nach Anspruch 1, wobei die klebrigen Teilchen mindestens 35%, bezogen auf Gewicht der klebrigen Teilchen, des klebrigen Tensids enthalten.
Detergenszusammensetzung nach Anspruch 1, wobei die klebrigen Teilchen mindestens 45%, bezogen auf Gewicht der klebrigen Teilchen, des klebrigen Tensids enthalten.
Detergenszusammensetzung nach Anspruch 1, wobei die Zusammenset-zung 0,05 bis 50 Gew.-% Kaliumionen umfassen.
Detergenszusammensetzung nach Anspruch 1, wobei die nichtklebrigen Teilchen ein Kaliumsalz umfassen, gewählt aus der Gruppe, bestehend aus Kaliumchlorid, Kaliumcarbonat, Kaliumsulfat, Tetrakaliumpyrophosphat, Trikaliumpyrophosphat, Dikaliumpyrophosphat, Monokaliumpyrophosphat und Mischungen hiervon.
Detergenszusammensetzung nach Anspruch 1, wobei die klebrigen Teilchen eine geometrische mittlere Teilchendurchmessergröße von 350 μm bis 650 μm mit einer geometrischen Standardabweichung von weniger als 1,7 aufweisen.
Detergenszusammensetzung nach Anspruch 1, wobei die nichtklebrigen Teilchen eine geometrische mittlere Teilchendurchmessergröße von 250 μm bis 450 μm mit einer geometrischen Standardabweichung von mehr als 1,4 aufweisen.
Verfahren zum Waschen von Wäschen umfassend die Schritte des Kontaktierens der Wäsche mit einer wirksamen Menge einer Detergenszusammensetzung nach Anspruch 1 in einer wässrigen Waschlösung.