JP2005002349A - 固形ブロック食器洗浄剤組成物 - Google Patents
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Abstract
【課題】炭酸ナトリウム、アルカリ金属ケイ酸塩組成物、金属イオン封鎖剤、界面活性剤包装及びその他任意の材料を含む固形物を形成することにより、実質的に金属を腐食することなく、苛性系洗剤と同等の洗浄力を有し、安定した固形製品を合理的に製造できる洗剤組成物を提供する。
【解決手段】(a)約10〜80重量%のNa2CO3と、(b)M2O:SiO2の比が約1:1〜1:5であるアルカリ金属ケイ酸塩と、(c)有効量の有機ホスホン酸塩の硬水成分(hardnnes)金属イオン封鎖剤を含有し、炭酸ナトリウム無水物、及び炭酸ナトリウム水和物と有機ホスホン酸塩を含む結合剤を含み、かつ実質的に第二のアルカリ源を含まない組成物とする。製品10は包装12を除くと固形ブロック11となり、固形状態で使用される。
【選択図】 図1
【解決手段】(a)約10〜80重量%のNa2CO3と、(b)M2O:SiO2の比が約1:1〜1:5であるアルカリ金属ケイ酸塩と、(c)有効量の有機ホスホン酸塩の硬水成分(hardnnes)金属イオン封鎖剤を含有し、炭酸ナトリウム無水物、及び炭酸ナトリウム水和物と有機ホスホン酸塩を含む結合剤を含み、かつ実質的に第二のアルカリ源を含まない組成物とする。製品10は包装12を除くと固形ブロック11となり、固形状態で使用される。
【選択図】 図1
Description
本発明は、固形ブロックの形態で製造され販売用に包装可能な、実質的に無機の穏やかなアルカリ性、耐腐食性、金属保護食器洗浄(ware washing)洗剤材料に関する。その固形洗剤の製造の際には、洗剤の混合物を押し出し成形して固形物を形成する。固形水溶性または分散性洗剤は、洗剤の濃度が低すぎたり高すぎたりすることなく、スプレー−オン(spray-on)タイプのディスペンサから、通常均一に分配される。そのディスペンサは、水溶性固形製品の表面に水を吹きつけることによって水性濃縮液を作り出すものである。水性濃縮液は食器洗浄機等の用途(a use locus)において、実質的に金属食器を腐食させることなく食器を洗浄する目的で用いられる。
公共機関及び産業界での洗浄作業における固形ブロック洗剤の使用は、フェーンホルツ他(Fernholz et al.)の特許文献1及び特許文献2で開示されている技術で提案されている。さらに、ペレット状の材料がグラッドフェルター他(Gladfelter et al.)の特許文献3、特許文献4及び特許文献5に示唆されている。押し出し成形した材料は、グラッドフェルター他の特許文献6に開示されている。固形ブロックの体裁は、安全かつ便利でしかも有効な製品の体裁である。その先駈けとなるテクノロジーでは、実質的な関心は、水酸化ナトリウムの割合がかなり高いということを前提として、アルカリ度の高い材料をどのようにしてキャストし凝固させるかということに向けられていた。初期の固形ブロック製品(及びそれ以前からのパウダー製品)では、相当な割合の凝固剤、水酸化ナトリウム水和物を、融点の低い(約50℃〜65℃)水酸化ナトリウム一水和物を使用する凍結加工法でキャスト材料を凝固させる目的で使用していた。洗剤の活性組成物は、溶融した水酸化ナトリウムと混合され凝固するまで冷却される。そのようにして成形された固形物は、水和固形水酸化ナトリウムのマトリックス及び、その水和マトリックスに溶解または懸濁している洗剤成分である。この先行技術のキャスト固形物及びその他の先行技術の水和固形物において、水和化学物質が水と反応して水和反応がほぼ完了する。水酸化ナトリウムはまた、食器洗浄システム及びその他、迅速かつ完全に汚れを除去しなければならない用途において実質的な洗浄力を付与していた。これら初期の製品では、水酸化ナトリウムは優れた洗浄力を付与された苛性材料が高アルカリ性であることから、理想的な候補物質であった。他にも、実質的に水和ナトリウム材料を用いている水酸化ナトリウム及び炭酸ナトリウムのキャスト固形物加工が、ハイレ他(Heile et al.)の特許文献7及び特許文献8に開示されている。
同様に、水溶性袋状アセンブリー及び水溶性フィルムを巻き付けた押し出し成形アルカリ固形材料の形態である固形ペレット状アルカリ性洗剤組成物の使用に関する先駆的な技術は、エコラボ(Ecolab Inc.)によっても開拓されている。水溶性袋に入ったこれらの製品は、吹きつけタイプのディスペンサ内に直接投入することができ、その場合には水がその袋を溶かして水溶性ペレットまたは押し出し成型固形物と接触し、有効洗浄成分を溶解して、用途別の有効洗浄液となる。
近年、製造上、加工上等の利点ゆえに、炭酸ナトリウムとしても知られているソーダ灰のような、それほど強力ではない苛性材料から非常に有効な洗剤材料を製造することに関心が向けられるようになってきた。炭酸ナトリウムは弱塩基であり、実際、水酸化ナトリウムほど強力ではない(Kbが小さい)。その上、モル数が等しければ、炭酸ナトリウムのpHは水酸化ナトリウムの等量の溶液に比べ1単位小さい(アルカリ強度において1桁少ない)。炭酸ナトリウムの洗剤は、アルカリ度においてこのように差があるために、頑固な汚れを洗浄する作業用としては業界では余り重要視されていなかった。業界では、公共施設や産業用洗浄剤の市場において時間や汚染の負荷及びそのタイプ、及び温度の条件が厳しい場合には、炭酸塩では適切な洗浄は不可能であると信じられてきた。洗浄効果が最重要ではない分野では、炭酸ナトリウム系の固形洗剤が製造され販売されてきた。その上、実質的に水和物から作られた、炭酸塩中に炭酸ナトリウム1モルにつき7モル以上の水和用水を含む固形洗剤は、寸法的に安定しなかった。実質的に水和しているブロック洗剤は、経時的に膨張し亀裂が入り易い。このような膨張や亀裂は、ブロック内部の炭酸ナトリウムの水和状態の変化によるものとされていた。最後に、溶融水和物加工は材料の製造中に、安定性の問題を引き起こす可能性がある。水が存在する時に高融点下で、ある種の材料が分解または元の状態に戻り低活性あるいは不活性の材料になってしまうおそれがある。炭酸塩洗剤はある種の環境下で金属表面を腐食する。アルミニウムのような活性金属でできた食器は、炭酸塩がアルカリ源として使用されるとそのようにして腐食されてしまう。
米国再発行特許第32,762号明細書
米国再発行特許第31,818号明細書
米国特許第5,078,301号明細書
米国特許第5,198,198号明細書
米国特許第5,234,615号明細書
米国特許第5,316,688号明細書
米国特許第4,595,520号明細書
米国特許第4,680,134号明細書
従って、苛性系洗剤に比べ、実質的に金属を腐食することなく同等の洗浄力を有する、機械的に安定な固形炭酸塩洗剤製品への需要が実質的に高まっている。その上、そのナトリウム塩基と会合した最小限量の水和水で固形物を形成するような炭酸ナトリウム系洗剤を製造するための優れた非溶融加工への実質的な需要が生じている。これらの製品及び加工法は、成分を組み合わせて、包装、保存、流通され様々な用途で使用することができる、安定した固形製品を合理的に製造するものでなければならない。
本発明は、前記従来の問題を解決するため、実質的に金属を腐食することなく、苛性系洗剤と同等の洗浄力を有し、安定した固形製品を合理的に製造できる洗剤組成物を提供する。
本発明の固形ブロック食器洗浄剤組成物は、押し出し成形またはキャスト成形された固形組成物を含む固形ブロック食器洗浄剤組成物であって、
(a)合計10〜80重量%の炭酸ナトリウムを含み、前記炭酸ナトリウムは5〜20重量%の炭酸ナトリウム無水物、及び残余は炭酸ナトリウム水和物で構成され、
(b)M2O:SiO2の比が1:1〜1:5であるアルカリ金属ケイ酸塩と、
(c)カリウム塩を含む有機ホスホン酸塩の硬水成分(hardness)金属イオン封鎖剤と、
(d)水と
を含有し、
前記組成物は成形後1分〜20分で固形ブロックとなり、
前記ブロックが第二のアルカリ源を全く含まないか、固化を妨害するに至らない量の第二のアルカリ源を含み、
前記水和炭酸ナトリウムが一水和物を含み、前記洗剤がアニオン性界面活性剤、非イオン性ポリマー界面活性剤、またはその混合物から成る界面活性剤組成物を1.5〜15重量%含む。
(a)合計10〜80重量%の炭酸ナトリウムを含み、前記炭酸ナトリウムは5〜20重量%の炭酸ナトリウム無水物、及び残余は炭酸ナトリウム水和物で構成され、
(b)M2O:SiO2の比が1:1〜1:5であるアルカリ金属ケイ酸塩と、
(c)カリウム塩を含む有機ホスホン酸塩の硬水成分(hardness)金属イオン封鎖剤と、
(d)水と
を含有し、
前記組成物は成形後1分〜20分で固形ブロックとなり、
前記ブロックが第二のアルカリ源を全く含まないか、固化を妨害するに至らない量の第二のアルカリ源を含み、
前記水和炭酸ナトリウムが一水和物を含み、前記洗剤がアニオン性界面活性剤、非イオン性ポリマー界面活性剤、またはその混合物から成る界面活性剤組成物を1.5〜15重量%含む。
本発明の洗浄方法は、金属保護耐腐食性アルカリ洗剤を用いて食器を洗浄する方法であり、
(a)食器を押し出し成形またはキャスト成形された固形組成物と接触させて洗浄する一方で金属食器を腐食から保護し、前記組成物はアルカリ性固形ブロック食器洗浄用洗剤を含み、前記アルカリ性固形ブロック食器洗浄用洗剤は、
(i)合計10〜80重量%の炭酸ナトリウムを含み、前記炭酸ナトリウムは5〜20重量%の炭酸ナトリウム無水物、及び残余は炭酸ナトリウム水和物で構成され、
(ii)M2O:SiO2比が1:1〜1:5であるアルカリ金属ケイ酸塩を10〜30重量%、
(iii)カリウム塩を含む有機ホスホン酸塩硬水成分金属イオン封鎖剤を0.1〜20重量%、及び
(iv)水を含み、
前記組成物は成形後1分〜20分で固形ブロックとなり、前記ブロックが第二のアルカリ源を全く含まないか、または凝固を妨害するに至らない量の第二のアルカリ源を含み、
前記水和炭酸ナトリウムが一水和物を含み、前記洗剤がアニオン性界面活性剤、非イオン性ポリマー界面活性剤、またはその混合物から成る界面活性剤組成物を1.5〜15重量%含み、
(b)前記洗浄済み食器をすすぐ工程からなる。
(a)食器を押し出し成形またはキャスト成形された固形組成物と接触させて洗浄する一方で金属食器を腐食から保護し、前記組成物はアルカリ性固形ブロック食器洗浄用洗剤を含み、前記アルカリ性固形ブロック食器洗浄用洗剤は、
(i)合計10〜80重量%の炭酸ナトリウムを含み、前記炭酸ナトリウムは5〜20重量%の炭酸ナトリウム無水物、及び残余は炭酸ナトリウム水和物で構成され、
(ii)M2O:SiO2比が1:1〜1:5であるアルカリ金属ケイ酸塩を10〜30重量%、
(iii)カリウム塩を含む有機ホスホン酸塩硬水成分金属イオン封鎖剤を0.1〜20重量%、及び
(iv)水を含み、
前記組成物は成形後1分〜20分で固形ブロックとなり、前記ブロックが第二のアルカリ源を全く含まないか、または凝固を妨害するに至らない量の第二のアルカリ源を含み、
前記水和炭酸ナトリウムが一水和物を含み、前記洗剤がアニオン性界面活性剤、非イオン性ポリマー界面活性剤、またはその混合物から成る界面活性剤組成物を1.5〜15重量%含み、
(b)前記洗浄済み食器をすすぐ工程からなる。
本発明は、炭酸塩水和物及び非水和炭酸塩種を、本発明者らが「E−フォーム水和組成物」と呼ぶ新規の水和種によって凝固させた金属保護耐腐食性ケイ酸塩組成と組み合わせたものを主成分とする固形ブロック洗剤を含む。その固形物は他の洗浄成分及び制御された分量の水を含んでいてもよい。その固形炭酸塩/ケイ酸塩系洗剤は、固形物全体に分散したバインダー材料または結合剤として作用するE−フォーム水和物によって凝固させられる。E−フォーム結合剤は最小限度の有機ホスホン酸塩及び水を含むか、または水が会合された炭酸塩を有していてもよい。固形ブロック洗剤は、非腐食性洗浄性を得るに十分な、相当の割合の水和炭酸塩、非水和炭酸塩及びケイ酸塩の組成物を、新規の製法工程で、新規のE−フォームバインダー材料を使って、新規の構造で固形物に形成したものを用いている。完成した洗剤の固形物は、炭酸塩、ケイ酸塩及びその他の洗浄組成物を含み、有機ホスホン酸塩を含むE−フォームバインダー組成、その洗剤システムに添加された水分のほぼ全て及び炭酸塩の会合部が存在することで維持される。本発明の洗剤ブロックでは、ケイ酸塩ナトリウム及び炭酸ナトリウムをホスホン酸カリウムと共に使用すると、驚くべきことに、安定し急速に凝固するブロックの形成にとって望ましい組成物となることが判明した。このE−フォーム水和結合組成物は、固形物全体に分布し、水和炭酸塩及び非水和炭酸塩及びその他の洗剤組成を結合させて安定した固形ブロック洗剤となる。
そのアルカリ金属炭酸塩はさらに有効量の金属保護ケイ酸塩及び硬度金属イオン封鎖剤を含む製剤で使用され、それらはいずれもカルシウム、マグネシウム及びマンガンのような硬度イオンを封鎖するが、また一方では汚れを除去し懸濁性を付与する。その製剤は、炭酸ナトリウム及びその他の組成との組み合わせによって、通常の使用温度及び濃度での汚れを効果的に除去する界面活性剤システムを含んでいてもよい。ブロック洗剤は、それ以外にも界面活性剤、石けん混和剤、増粘剤、汚染再付着防止剤、酵素、塩素源、酸化/還元漂白剤、消泡剤、すすぎ助剤、染料、香料等の一般的な添加剤を含んでいてもよい。
そのようなブロック洗剤材料は、アルカリ金属炭酸塩または水和用水のE−フォーム材料と競合し凝固を妨げる恐れのある組成を実質的に含まないのが望ましい。最も一般的な妨害性材料は第二のアルカリ源を含む。洗剤は、凝固の妨げとなる量より少ない量の第二アルカリを含むのが望ましく、その量が水酸化ナトリウムを含む一般的なアルカリ源の5重量%未満、望ましくは4重量%未満であるのが望ましい。性能を補助する目的で製剤中に少量の水酸化ナトリウムが存在してもよいが、相当量の水酸化ナトリウムが存在すると凝固の妨げとなる恐れがある。水酸化ナトリウムはこれらの製剤中の水と優先的に結合し、水がE−フォーム水和結合剤に入って炭酸塩の凝固に関わるのを事実上防止する。モル対モルを基準にすると、固形洗剤材料は、双方の水酸化ナトリウムの総モルそれぞれに対し5モルを超える炭酸ナトリウムを含む。
本発明者らは、ブロックを基準として水をほとんど使用せずに(すなわち、水が11.5重量%未満、望ましくは10重量%未満)非常に有効な洗剤材料を製造できることを発見した。フェーンホルツ他の固形洗剤組成物は、組成物によっては、優れた工程のために最低でも12〜15重量%の水和水を必要とした。フェーンホルツの凝固加工は、加工あるいは加熱時に材料が十分に流体状あるいは溶解した状態で流れるようにするための水を必要とする。それによって、材料が凝固用のプラスチック瓶またはカプセル等の鋳型に流れ込むことができるのである。水の量がそれより少ないと、材料の粘度が高すぎて十分に流れず、効率よく製造できない。しかしながら、炭酸塩系材料は水がほとんどなくても押し出し成形法で製造できる。本発明者らは、材料を押し出し成形すると、水和用の水がホスホン酸塩組成及び、条件によっては、その材料の製造に使用される無水炭酸ナトリウムの一部と会合する傾向があることを見出した。添加された水がE−フォーム水和物でなく水酸化ナトリウムまたはケイ酸ナトリウムのような別の材料と不適当に会合すると、凝固が不十分になり、製品が軟泥、ペースト、あるいは湿ったコンクリートのようなかゆ状になる。本発明者らは、本発明の固形ブロック洗剤中に存在する水の総量が化学組成物の合計を基準とすると約11〜12重量%未満(容器の重量は除く)であることを見出した。望ましい固形ブロック洗剤は、各炭酸塩1モルにつき約2.0モル未満、より望ましくは約0.9〜1.7モル未満の水を含む。本発明の目的についてこのことを念頭において、請求項中で記載されている水和水は、最初に水和し炭酸ナトリウムホスホン酸塩及び水和水の一部を含むバインダーと会合する組成物に添加された水に主に関連する。水和用水の化学物質、すなわち水和がその化学物質と関連し続けている本発明の加工工程または製品に添加されている化学物質(その化学物質から解離し別のものと会合するようなことはない)は、本明細書における、添加された水和水には含まれない。望ましい硬質で寸法的に安定した固形洗剤は無水炭酸塩を約5〜20重量%、望ましくは10〜15重量%含む。炭酸塩の残部(balance)は、炭酸塩一水和物を含む。さらに、洗剤製造中に少量の炭酸ナトリウム一水和物を幾らか使用してもよいが、そのような水和用水はこの計算に使用される。
本発明の目的において、「固形ブロック(solid block)」という語は重量が50グラムから250グラムまでの押し出し成形されたペレット材料、重量が約100グラム以上の押し出し成形固形物、または質量が約1〜10キログラムである固形ブロック洗剤を含む。
以上説明したとおり本発明は、炭酸ナトリウム、アルカリ金属ケイ酸塩組成物、金属イオン封鎖剤、界面活性剤包装及びその他任意の材料を含む固形物を形成することにより、実質的に金属を腐食することなく、苛性系洗剤と同等の洗浄力を有し、安定した固形製品を合理的に製造できる洗剤組成物及びその製造方法を提供できる。
本発明の固形ブロック洗剤は、アルカリ源(アルカリ金属炭酸塩が望ましい)、金属保護アルカリ金属ケイ酸塩、金属イオン封鎖剤のアルカリ金属塩、望ましくは有機ホスホン酸塩のカリウム塩及びE−フォーム水和結合剤を含んでいてもよい。
(1)活性成分
本発明の方法は、様々な固形洗浄組成物、たとえば押し出し成形ペレット、押し出し成形ブロック等の洗剤組成物の製造に適している。本発明の洗浄組成物は、従来のアルカリ性炭酸塩洗浄剤、金属保護アルカリ金属ケイ酸塩、金属イオン封鎖剤、及びその他、製造される組成物のタイプに従って様々な活性成分を含む。主な成分は以下の表1の通りである。
本発明の方法は、様々な固形洗浄組成物、たとえば押し出し成形ペレット、押し出し成形ブロック等の洗剤組成物の製造に適している。本発明の洗浄組成物は、従来のアルカリ性炭酸塩洗浄剤、金属保護アルカリ金属ケイ酸塩、金属イオン封鎖剤、及びその他、製造される組成物のタイプに従って様々な活性成分を含む。主な成分は以下の表1の通りである。
この材料が凝固すると、一個のE-フォーム水和結合組成物が形成される。この水和バインダーは単なる炭酸塩組成の水和物ではない。本発明者らの信じるところでは、その固形洗剤は、大部分を占める炭酸塩一水和物及び非水和(実質的に無水)のアルカリ金属炭酸塩の一部、及び炭酸塩材料の一部を有するE-フォームバインダー組成物、所定量の有機ホスホン酸塩及び水和用水を含む。そのアルカリ性洗剤組成物は、所定量のアルカリ源、望ましくはアルカリ金属ケイ酸塩金属保護剤で凝固を妨げないもの、及び重要ではないが有効量の他の成分、たとえば界面活性剤、キレート剤/ホスホン酸塩を含む金属イオン封鎖剤、ポリリン酸塩、カプセル入りブリーチのような漂白剤、次亜塩素酸ナトリウムまたは過酸化水素、リパーゼ、プロテアーゼあるいはアミラーゼのような酵素、及びその他を含んでいてもよい。
(2)アルカリ源
本発明に従って製造された洗浄組成物は、基剤の洗浄力を高め組成物の汚染除去力を増すために、有効量の一種あるいは複数のアルカリ源を含んでいてもよい。アルカリ性マトリックスは自身の水和用水を含むバインダー水和組成物の存在によって結合して固形物となる。その組成物は、約10〜80重量%、望ましくは約15〜70重量%、最も望ましくは約20〜60重量%のアルカリ金属炭酸塩源を含む。アルカリ源全体で約5重量%もしくはそれ未満のアルカリ金属水酸化物を含んでもよい。炭酸ナトリウムまたは炭酸カリウム、重炭酸塩、セスキ炭酸塩、それらの混合物等が使用可能である。適切なアルカリ金属水酸化物は、たとえば、水酸化ナトリウムまたはカリウムを含む。アルカリ金属水酸化物を、固形ビードの形態で組成物に添加、水溶液に溶解する、またはそれらを組み合わせてもよい。アルカリ金属水酸化物は、粒子径が約12〜100U.S.メッシュ(U.S. mesh)の混合物を有する小球状固形物またはビードの形態の固形物、または水溶液、たとえば50重量%及び73重量%の溶液として、一般に入手可能である。
本発明に従って製造された洗浄組成物は、基剤の洗浄力を高め組成物の汚染除去力を増すために、有効量の一種あるいは複数のアルカリ源を含んでいてもよい。アルカリ性マトリックスは自身の水和用水を含むバインダー水和組成物の存在によって結合して固形物となる。その組成物は、約10〜80重量%、望ましくは約15〜70重量%、最も望ましくは約20〜60重量%のアルカリ金属炭酸塩源を含む。アルカリ源全体で約5重量%もしくはそれ未満のアルカリ金属水酸化物を含んでもよい。炭酸ナトリウムまたは炭酸カリウム、重炭酸塩、セスキ炭酸塩、それらの混合物等が使用可能である。適切なアルカリ金属水酸化物は、たとえば、水酸化ナトリウムまたはカリウムを含む。アルカリ金属水酸化物を、固形ビードの形態で組成物に添加、水溶液に溶解する、またはそれらを組み合わせてもよい。アルカリ金属水酸化物は、粒子径が約12〜100U.S.メッシュ(U.S. mesh)の混合物を有する小球状固形物またはビードの形態の固形物、または水溶液、たとえば50重量%及び73重量%の溶液として、一般に入手可能である。
(3)金属保護ケイ酸塩
本発明者らは、有効量のアルカリ金属ケイ酸塩またはその水和物を、本発明の組成物及び加工に使用し、それによって金属保護力を持ち得る安定した固形食器洗浄洗剤を形成できることを見出した。本発明の組成物中で使用されているケイ酸塩は、食器洗浄製剤において従来から使用されていたものである。たとえば、通常のアルカリ金属ケイ酸塩はパウダー状、粒子状(particulate)、または粒状(glanular)ケイ酸塩であり、それらは無水または望ましくは水和用の(水和用水が5〜25重量%、望ましくは15〜20重量%)水を含むものである。これらのケイ酸塩は望ましくは、ケイ酸ナトリウムであり、それぞれNa2O:SiO2比が約1:1〜約1:5であり、通常は分量にして5〜約25重量%の使用可能な結合水(available bound water)を含む。一般的に、本発明のケイ酸塩は比率にして1:1〜約1:3.75のNa2O:SiO2を有し、その比は望ましくは約1:1.5〜約1:3.75、及び最も望ましくは約1:1.5〜約1:2.5である。Na2O:SiO2比が約1:2で約16〜22重量%の水和用水を含むケイ酸塩が最も望ましい。たとえば、そのようなケイ酸塩はパウダー状のGDケイ酸塩(GD Silicate)として、及び粒状のブライトシルH−20(Britesil H-20)として、PQコーポレーション(PQ Corporation)から入手可能である。これらの比率は単一のケイ酸塩組成物または、組み合わせが望ましい比になるようなケイ酸塩を組み合わせたものでも得られる。望ましい比での水和ケイ酸塩、すなわちNa2O:SiO2比が約1:1.5〜約1:2.5であると、金属保護効果が最大になり急速に固形ブロック洗剤が形成されることが分かった。本発明の組成物を形成する上で使用されるケイ酸塩の分量は、水和作用の程度にもよるが10〜30重量%、望ましくは約15〜30重量%の間で変化する傾向がある。水和ケイ酸塩が望ましい。
本発明者らは、有効量のアルカリ金属ケイ酸塩またはその水和物を、本発明の組成物及び加工に使用し、それによって金属保護力を持ち得る安定した固形食器洗浄洗剤を形成できることを見出した。本発明の組成物中で使用されているケイ酸塩は、食器洗浄製剤において従来から使用されていたものである。たとえば、通常のアルカリ金属ケイ酸塩はパウダー状、粒子状(particulate)、または粒状(glanular)ケイ酸塩であり、それらは無水または望ましくは水和用の(水和用水が5〜25重量%、望ましくは15〜20重量%)水を含むものである。これらのケイ酸塩は望ましくは、ケイ酸ナトリウムであり、それぞれNa2O:SiO2比が約1:1〜約1:5であり、通常は分量にして5〜約25重量%の使用可能な結合水(available bound water)を含む。一般的に、本発明のケイ酸塩は比率にして1:1〜約1:3.75のNa2O:SiO2を有し、その比は望ましくは約1:1.5〜約1:3.75、及び最も望ましくは約1:1.5〜約1:2.5である。Na2O:SiO2比が約1:2で約16〜22重量%の水和用水を含むケイ酸塩が最も望ましい。たとえば、そのようなケイ酸塩はパウダー状のGDケイ酸塩(GD Silicate)として、及び粒状のブライトシルH−20(Britesil H-20)として、PQコーポレーション(PQ Corporation)から入手可能である。これらの比率は単一のケイ酸塩組成物または、組み合わせが望ましい比になるようなケイ酸塩を組み合わせたものでも得られる。望ましい比での水和ケイ酸塩、すなわちNa2O:SiO2比が約1:1.5〜約1:2.5であると、金属保護効果が最大になり急速に固形ブロック洗剤が形成されることが分かった。本発明の組成物を形成する上で使用されるケイ酸塩の分量は、水和作用の程度にもよるが10〜30重量%、望ましくは約15〜30重量%の間で変化する傾向がある。水和ケイ酸塩が望ましい。
(4)洗浄剤
その組成物に、望ましくは界面活性剤または界面活性剤システムである少なくとも一つの洗浄剤が含まれていてもよい。洗浄組成物においては、アニオン性、非イオン性、カチオン性、及び双性イオン性界面活性剤を含め様々な界面活性剤が使用でき、それらは多数の製造元より市場で入手可能である。アニオン性及び非イオン性剤が望ましい。界面活性剤の説明については、カーク−オスマー(Kirk-Othmer)、「化学技術事典」(Encyclopedia of Chemical Technology)、第3版、8巻、900〜912頁を参照されたい。望ましくは、その洗浄組成物は望ましいレ ベルの洗浄力を付与する上で有効な量、望ましくは約0〜20重量%、より望ましくは約1.5〜15重量%の洗浄剤を含んでいる。
その組成物に、望ましくは界面活性剤または界面活性剤システムである少なくとも一つの洗浄剤が含まれていてもよい。洗浄組成物においては、アニオン性、非イオン性、カチオン性、及び双性イオン性界面活性剤を含め様々な界面活性剤が使用でき、それらは多数の製造元より市場で入手可能である。アニオン性及び非イオン性剤が望ましい。界面活性剤の説明については、カーク−オスマー(Kirk-Othmer)、「化学技術事典」(Encyclopedia of Chemical Technology)、第3版、8巻、900〜912頁を参照されたい。望ましくは、その洗浄組成物は望ましいレ ベルの洗浄力を付与する上で有効な量、望ましくは約0〜20重量%、より望ましくは約1.5〜15重量%の洗浄剤を含んでいる。
本発明の洗浄組成物で有効なアニオン性界面活性剤の例として挙げられるのは、アルキルカルボキシレート(カルボン酸塩)及びポリアルコキシカルボキシレート、アルコールエトキシレートカルボキシレート、ノニルフェノールエトキシレートカルボキシレート等のカルボキシレート;アルキルスルフォネート、アルキルベンゼンスルフォネート、アルキルアリルスルフォネート、スルホン化脂肪酸エステル等のスルホン酸塩;硫酸化アルコール、硫酸化アルコールエトキシレート、硫酸化アルキルフェノール、アルキルスルフェート、スルフォサクシネート、アルキルエーテルスルフェート等の硫酸塩;及び、アルキルフォスフェートエステル等のリン酸エステルである。望ましいアニオン類は、アルキルアリルスルホン酸ナトリウム、アルファオレフィンスルホン酸塩、及び脂肪アルコール硫酸塩である。
洗浄組成物中で有効な非イオン性界面活性剤は、界面活性剤分子の一部としてポリアルキレンオキシドポリマーを持つものを含む。そのような非イオン性界面活性剤の例として挙げられるのは、塩素−、ベンジル−、メチル−、エチル−、プロピル−、ブチル−及びその他同様なアルキル−が頭についた(capped)脂肪アルコールのポリエチレングリコールエーテル;アルキルポリグリコシド等のポリアルキレンオキシド自由非イオン性剤;ソルビタン及びしょ糖エステル及びそれらのエトキシレート;アルコキシレーテッド(alkoxylated)エチレンジアミン;アルコールエトキシレートプロポキシレート、アルコールプロポキシレート、アルコールプロポキシレートエトキシレートプロポキシレート、アルコールエトキシレートブトキシレート等のアルコールアルコキシレート;ノニルフェノールエトキシレート、ポリオキシエチレングリコールエーテル等;グリセロールエステル、ポリオキシエチレンエステル、脂肪酸のエトキシレーテッド(ethoxylated)及びグリコールエステル等のカルボン酸エステル;ジエタノールアミン縮合物、モノアルカノールアミン縮合物、ポリオキシエチレン脂肪酸アミド等のカルボン酸アミド;及び、たとえばプルロニック(R)(PLURONIC(R))(BASF−ワイアンドット(Wyandotte))等の商標で市場で入手可能なエチレンオキシド/プロピレンオキシドブロック共重合体を含むポリアルキレンオキシドブロック共重合体;及びその他同様の非イオン性化合物がある。エイビル(R)(ABIL(R))B8852のようなシリコーン界面活性剤を用いてもよい。
消毒又は布軟化剤用として洗浄組成物に含まれる有効なカチオン性界面活性剤は、C18アルキルまたはアルケニル鎖を持つ一級、二級及び三級モノアミンのようなアミン、エトキシレーテッドアルキルアミン、エチレンジアミンのアルコキシレート、1−(2−ヒドロキシエチル)−2−イミダゾリン、2−アルキル−1−(2−ヒドロキシエチル)−2−イミダゾリンのようなイミダゾール;及び四級アンモニウム塩、及びその他同様なカチオン性界面活性剤である。四級アンモニウム塩の例として挙げられるのは、n−アルキル(C12−C18)ジメチルベンジルアンモニウムクロライド、n−テトラデシルジメチルベンジルアンモニウムクロライドモノハイドレート、ジメチル−1−ナフチルメチルアンモニウムクロライドのようなナフチレン−置換四級アンモニウムクロライド等のアルキル四級アンモニウムクロライド界面活性剤である。
(5)その他の添加物
本発明に従って製造される固形洗浄組成物は、その他に従来の添加物、たとえば、キレート/金属イオン封鎖剤、漂白剤、アルカリ源、第二の硬化剤あるいは溶解度調節剤(solubility modifier)、洗剤増量剤、消泡剤、再付着防止剤、しきい剤(threshold agent)あるいはシステム、美観改良剤(aesthetic enhancing agent)(すなわち染料、香料)等を含む。補助剤その他の添加成分は、製造される組成物のタイプによって異なる。その組成物がアミノカルボン酸、凝結リン酸塩、ホスホン酸塩、ポリアクリレート等のキレート/金属イオン封鎖剤を含んでもよい。一般に、キレート剤は自然水中に普通に見られる金属イオンを配位(すなわち結合)させて金属イオンが洗浄組成物の他の洗浄成分の作用を妨害するのを防ぐ能力を持つ分子である。キレート/金属イオン封鎖剤は、有効量が含まれていればしきい剤としても機能する。望ましくは、洗浄組成物は約0.1〜70重量%、望ましくは約5〜60重量%のキレート/金属イオン封鎖剤を含む。
本発明に従って製造される固形洗浄組成物は、その他に従来の添加物、たとえば、キレート/金属イオン封鎖剤、漂白剤、アルカリ源、第二の硬化剤あるいは溶解度調節剤(solubility modifier)、洗剤増量剤、消泡剤、再付着防止剤、しきい剤(threshold agent)あるいはシステム、美観改良剤(aesthetic enhancing agent)(すなわち染料、香料)等を含む。補助剤その他の添加成分は、製造される組成物のタイプによって異なる。その組成物がアミノカルボン酸、凝結リン酸塩、ホスホン酸塩、ポリアクリレート等のキレート/金属イオン封鎖剤を含んでもよい。一般に、キレート剤は自然水中に普通に見られる金属イオンを配位(すなわち結合)させて金属イオンが洗浄組成物の他の洗浄成分の作用を妨害するのを防ぐ能力を持つ分子である。キレート/金属イオン封鎖剤は、有効量が含まれていればしきい剤としても機能する。望ましくは、洗浄組成物は約0.1〜70重量%、望ましくは約5〜60重量%のキレート/金属イオン封鎖剤を含む。
有用なアミノカルボン酸の例として挙げられるのは、N−ヒドロキシエチルイミノ二酢酸、ニトリロ三酢酸(NTA)、エチレンジアミン四酢酸(EDTA)、N−ヒドロキシエチル−エチレンジアミン三酢酸(HEDTA)、ジエチレントリアミンペンタ酢酸(DTPA)等である。
本発明の組成物で有用な凝結リン酸塩の例として挙げられるのは、オルトホスフェートのナトリウム及びカリウム、ピロホスフェートのナトリウム及びカリウム、トリポリリン酸ナトリウム、ヘキサメタリン酸ソーダ等がある。凝結リン酸塩は、限られた範囲内で、組成物内に存在する自由水を水和用水として固定することによって、組成物の凝固をも助ける。
組成物には、例えば以下のようなホスホン酸塩が含まれていてもよい。1−ヒドロキシエタン−1,1−ジホスホン酸CH3C(OH)[PO(OH)2]2(HEDP);アミノ(トリ(メチレンホスホン酸)N[CH2PO(OH)2]3;下記式(化1)で示されるアミノトリ(メチレンホスホネート)ナトリウム塩;
2−ヒドロキシエチリミノビス(メチレンホスホン酸)HOCH2CH2N[CH2PO(OH)2]2;ジエチレントリアミンペンタ(メチレンホスホン酸)(HO2)POCH2N[CH2CH2N[CH2PO(OH)2]2]2;ジエチレントリアミンペンタ(メチレンホスホネート)、ナトリウム塩C9H(28-x)N3NaxO15P5(x=7);ヘキサメチレンジアミン(テトラメチレンホスホネート)、カリウム塩C10H(28-x)N2KxO12P4(x=6);ビス(ヘキサメチレン)トリアミン(ペンタメチレンホスホン酸)(HO2)POCH2N[(CH2)6N[CH2PO(OH)2]2]2;及び、りん−酸H3PO3である。望ましいホスホン酸塩は、HEDP、ATMP及びDTPMPである。中性またはアルカリ性のホスホン酸塩、またはホスホン酸塩とアルカリ源を混合物に添加する前に組み合わせたものは、ホスホン酸塩添加時に中和反応による熱やガスが全くまたはほとんど発生しないため望ましい。最も望ましいホスホン酸塩は有機ホスホン酸(ホスホン酸カリウム)のカリウム塩を含む。そのようなホスホン酸材料のカリウム塩を形成するための望ましいモードの一つに、その固形ブロック洗剤の製造中にホスホン酸を水酸化カリウムの水溶液で中和する方法が含まれる。望ましいモードでは、ホスホン酸金属イオン封鎖剤を適切な割合で水酸化カリウム溶液と組み合わせてそのホスホン酸を中和する化学量的な量の水酸化カリウムを付与してもよい。濃度が約1〜約50重量%の水酸化カリウムを用いてもよい。ホスホン酸は水性媒体に溶解または懸濁させてもよく、水酸化カリウムはその後に中和目的でそのホスホン酸に添加してもよい。
洗浄剤としての使用に適したポリマーのポリカルボキシレートは、ペンダント型(pendant)カルボキシレート(−CO2 -)基を持ち、たとえば、ポリアクリル酸、マレイン酸/オレフィンの共重合体、アクリル酸/マレイン酸共重合体、ポリメタクリル酸、アクリル酸−メタクリル酸共重合体、加水分解ポリアクリルアミド、加水分解ポリメタクリルアミド、加水分解ポリアミド−メタクリルアミド共重合体、加水分解ポリアクリロニトリル、加水分解ポリメタクリロニトリル、加水分解アクリロニトリル−メタクリロニトリル共重合体等を含む。キレート剤/金属イオン封鎖剤のさらに詳しい説明については、カーク−オスマー、「化学技術事典」、第3版、5巻、339〜366頁、及び23巻319〜320頁を参照されたい。その開示内容をここに参考として取り入れている。
基材を明るくかつ白くする(lightening and whitening)ために洗浄組成物中で使用される漂白剤は、洗浄工程中に通常使用する条件下で、Cl2、Br2、−OCl-及び/または−OBr-のような活性ハロゲン種を遊離させることのできる漂白化合物を含む。本発明の洗浄組成物での使用に適した漂白剤は、たとえば、塩素、次亜塩素エステル、クロラミンのような塩素含有化合物を含む。望ましいハロゲン放出化合物は、アルカリ金属ジクロロイソシアヌレート、塩化リン酸三ナトリウム、アルカリ金属次亜塩素エステル、モノクロルアミン及びジクロルアミン等を含む。カプセル入り塩素源は、組成物中の塩素源の安定性を高める目的でも使用できる(例として、米国特許第4,618,914号明細書及び第4,830,773号明細書参照、その開示内容をここに参考として取り入れている)。漂白剤は、過酸(peroxygen)または過酸化水素のような活性酸素源、過ホウ酸塩、炭酸ナトリウム-過酸化水素化物、リン酸塩過酸化水素化物、カリウム−ペルモノスルフェート、及び過ホウ酸ナトリウムモノ−及びテトラ水和物のような過酸(peroxygen)または過酸化水素のような活性酸素源であってもよく、テトラアセチルエチレンジアミンのような活性剤等を一緒に添加してもしなくてもよい。洗浄組成物は、重要ではないが有効量の漂白剤を、約0.1〜10重量%、望ましくは約1〜6重量%含んでいてもよい。
(6)洗剤石けん混和剤または増量剤
洗浄組成物が、重要ではないが有効量の、一種あるいは複数の洗剤増量剤を含んでいてもよく、その増量剤自体は洗浄剤としての機能はないものの洗浄剤と協力して組成物全体としての洗浄力を高める。本発明の洗剤での使用に適した増量剤の例として挙げられるのは、硫酸ナトリウム、塩化ナトリウム、澱粉、糖類、プロピレングリコールのようなC1〜C10アルキレングリコール等である。洗剤増量剤が量にして約1〜20重量%、望ましくは約3〜15重量%含まれていることが望ましい。
洗浄組成物が、重要ではないが有効量の、一種あるいは複数の洗剤増量剤を含んでいてもよく、その増量剤自体は洗浄剤としての機能はないものの洗浄剤と協力して組成物全体としての洗浄力を高める。本発明の洗剤での使用に適した増量剤の例として挙げられるのは、硫酸ナトリウム、塩化ナトリウム、澱粉、糖類、プロピレングリコールのようなC1〜C10アルキレングリコール等である。洗剤増量剤が量にして約1〜20重量%、望ましくは約3〜15重量%含まれていることが望ましい。
(7)消泡剤
泡の安定性を低下させるために重要ではないが有効量の消泡剤が、本発明の洗浄組成物に含まれていてもよい。洗浄組成物が約0.0001〜5重量%、望ましくは約0.01〜3重量%の消泡剤を含むのが望ましい。
泡の安定性を低下させるために重要ではないが有効量の消泡剤が、本発明の洗浄組成物に含まれていてもよい。洗浄組成物が約0.0001〜5重量%、望ましくは約0.01〜3重量%の消泡剤を含むのが望ましい。
本発明での使用に適した消泡剤の例として挙げられるのは、ポリジメチルシロキサンに分散したシリカのようなシリコーン化合物、脂肪アミド、炭化水素ワックス、脂肪酸、脂肪エステル、脂肪アルコール、脂肪酸石けん、エトキシレート、鉱物油、ポリエチレングリコールエステル、モノステアリルホスフェートのようなアルキルホスフェートエステル等である。消泡剤についての記述は、たとえば、米国特許3,048,548(マーチン他(Martin et al.))、米国特許3,334,147(ブルネル他(Brunelle et al.))、及び米国特許3,442,242(ルー他(Rue et al.))に見ることができ、その開示内容をここに参考として取り入れている。
(8)再付着防止剤
洗浄組成物が、洗浄液中での汚れの懸濁を持続させ易くし、除去された汚れがきれいになった基剤表面に再付着するのを防ぐことのできる再付着防止剤を含んでいてもよい。適切な再付着防止剤の例として挙げられるのは、脂肪酸アミド、フルオロカーボン界面活性剤、合成(complex)リン酸エステル、スチレンマレイン酸無水物共重合体、及びヒドロキシエチルセルロース、ヒドロキシプロピルセルロースのようなセルロース系誘導体等である。洗浄組成物は、約0.5〜10重量%、望ましくは約1〜5重量%の再付着防止剤を含んでいてもよい。
洗浄組成物が、洗浄液中での汚れの懸濁を持続させ易くし、除去された汚れがきれいになった基剤表面に再付着するのを防ぐことのできる再付着防止剤を含んでいてもよい。適切な再付着防止剤の例として挙げられるのは、脂肪酸アミド、フルオロカーボン界面活性剤、合成(complex)リン酸エステル、スチレンマレイン酸無水物共重合体、及びヒドロキシエチルセルロース、ヒドロキシプロピルセルロースのようなセルロース系誘導体等である。洗浄組成物は、約0.5〜10重量%、望ましくは約1〜5重量%の再付着防止剤を含んでいてもよい。
(9)染料/臭気剤
様々な染料、香料を含む臭気剤、及びその他美観改良剤を組成物に入れてもよい。組成物の外観を変更する目的で染料を入れてもよく、例を挙げれば、ダイレクト・ブルー86(Direct Blue 86)(マイルズ(Miles))、ファスツソル・ブルー(Fastusol Blue)(モベイ・ケミカル・コーポレーション(Mobay Chemical Corp.)、アシッド・オレンジ7(Acid Orange 7)(アメリカン・シアナミド(American Cyanamid))、ベーシック・バイオレット10(basic Violet 10)(サンドス(Sandoz))、アシッド・イエロー23(Acid Yellow 23)(GAF)、アシッド・イエロー17(シグマ・ケミカル)、サップ・グリーン(Sap Green)(キーストン・アナリン・アンド・ケミカル(Keyston Analine and Chemical))、メタニル・イエロー(Metanil Yellow)(キーストン・アナリン・アンド・ケミカル)、アシッド・ブルー9(Acid Blue 9)(ヒルトン・デイビス(Hilton Davis))、サンドラン・ブルー(Sandolan Blue)/アシッド・ブルー182(サンドス)、ヒソル・ファスト・レッド(Hisol Fast Red)(キャピタル・カラー・アンド・ケミカル(Capital Color and Chemical))、フルオレサイン(Fluorescein)(キャピタル・カラー・アンド・ケミカル)、アシッド・グリーン25(Acid Green 25)(チバ・ガイギー(Ciba-Geigy))等である。
様々な染料、香料を含む臭気剤、及びその他美観改良剤を組成物に入れてもよい。組成物の外観を変更する目的で染料を入れてもよく、例を挙げれば、ダイレクト・ブルー86(Direct Blue 86)(マイルズ(Miles))、ファスツソル・ブルー(Fastusol Blue)(モベイ・ケミカル・コーポレーション(Mobay Chemical Corp.)、アシッド・オレンジ7(Acid Orange 7)(アメリカン・シアナミド(American Cyanamid))、ベーシック・バイオレット10(basic Violet 10)(サンドス(Sandoz))、アシッド・イエロー23(Acid Yellow 23)(GAF)、アシッド・イエロー17(シグマ・ケミカル)、サップ・グリーン(Sap Green)(キーストン・アナリン・アンド・ケミカル(Keyston Analine and Chemical))、メタニル・イエロー(Metanil Yellow)(キーストン・アナリン・アンド・ケミカル)、アシッド・ブルー9(Acid Blue 9)(ヒルトン・デイビス(Hilton Davis))、サンドラン・ブルー(Sandolan Blue)/アシッド・ブルー182(サンドス)、ヒソル・ファスト・レッド(Hisol Fast Red)(キャピタル・カラー・アンド・ケミカル(Capital Color and Chemical))、フルオレサイン(Fluorescein)(キャピタル・カラー・アンド・ケミカル)、アシッド・グリーン25(Acid Green 25)(チバ・ガイギー(Ciba-Geigy))等である。
組成物中に含まれ得るフレグランスまたは香料としては、たとえば、シトロネロールのようなテルペノイド、アミルシンナムアルデヒドのようなアルデヒド、CIS−ジャスミンまたはジャスマル(jasmal)のようなジャスミン、バニリン等が挙げられる。
(10)水性媒体
重要ではないが有効量である水等の水性媒体中で、成分を任意に加工してもよい。その目的は、均一な混合物を得ること、凝固の補助、混合物を加工する上で有効レベルの粘性の付与、さらには加工された組成物に排出中及び硬化の際に希望するだけの堅固さと粘着力を付与することである。加工中の混合物は通常約0.2〜12重量%、望ましくは約0.5〜10重量%の水性媒体を含む。
重要ではないが有効量である水等の水性媒体中で、成分を任意に加工してもよい。その目的は、均一な混合物を得ること、凝固の補助、混合物を加工する上で有効レベルの粘性の付与、さらには加工された組成物に排出中及び硬化の際に希望するだけの堅固さと粘着力を付与することである。加工中の混合物は通常約0.2〜12重量%、望ましくは約0.5〜10重量%の水性媒体を含む。
(11)組成物の加工
本発明は、固形洗浄組成物の加工方法を提供する。本発明によれば、洗浄剤及び任意の他の成分は、水性媒体中で有効凝固量の成分と混合される。混合物の加工を容易にするために、外部の熱源より最小限の熱を加えてもよい。
本発明は、固形洗浄組成物の加工方法を提供する。本発明によれば、洗浄剤及び任意の他の成分は、水性媒体中で有効凝固量の成分と混合される。混合物の加工を容易にするために、外部の熱源より最小限の熱を加えてもよい。
混合システムは、高いせん断力で成分を連続的に混合し、その成分がその塊全体に分布しているような、実質的に均一な液状あるいは半固形の混合物を形成する。その混合システムが、成分を混合しその混合物を流動可能な(flowable)粘性に維持する上で有効なせん断を付与するために、約1,000〜1,000,000cP、望ましくは約50,000〜200,000cPの粘性を加工中に付与する手段を含むのが望ましい。その混合システムは、連続フローミキサー(flow mixer)であるのが望ましく、またはシングルスクリューあるいはツインスクリュー式押し出し装置(single or twin screw extruding apparatus)がより望ましく、そのなかでも、ツインスクリュー式押し出し成形機が非常に望ましい。
混合物は通常、成分の物理的及び化学的安定性を維持できる温度、望ましくは約20〜28℃、より望ましくは約25〜55℃の気温で加工される。混合物に外部から与えられる熱は制限されているが、摩擦や周囲の条件の変動、及び/または成分間の発熱反応のため、加工中に混合物から得られる熱が上昇する。任意に、混合物の温度を、たとえば混合システムからの出し入れの際に上昇させてもよい。
ある成分が液体または乾燥粒子のような固形物の形態でもよく、個別に、または別の成分とのプレミックスの一部として添加してもよい。そのような成分とはたとえば、洗浄剤、水性媒体、及びその他、第二の洗浄剤、洗浄補助剤及びその他の添加剤、第二の硬化剤等である。一個または複数のプレミックスをその混合物に添加してもよい。
成分は、実質的に均一な堅さを持つよう混合され、そこではそれらの成分がその塊全体にわたって実質的に均等に分布している。混合物はその後金型またはその他の成形手段を介して混合システムより放出される。外形のできた押し出し成形物はその後、質量を制御しながら使用に適したサイズに分割してもよい。その押し出し成形された固形物がフィルムで包装されるのが望ましい。混合物の温度は、混合システムから排出される際には、その混合物を初めに冷却しなくても包装システムに至るまで直接キャストまたは押し出し成形可能な程度に十分下がっているのが望ましい。押し出し排出から包装までの時間は、その洗剤ブロックがその後の加工及び包装中にさらに扱い易いように硬化することができるよう調整してもよい。排出時点での混合物が約20〜90℃、望ましくは約25〜55℃であることが望ましい。その組成物はその後、硬化して固形形態になり、その範囲は低密度、スポンジ状、可鍛で充填可能な(caulky)堅さを有するものから、高密度、融解した(fused)固形状の、コンクリートのようなブロックに及ぶ。
任意に、加熱手段及び冷却手段をその混合機に隣接して装備してもよく、その目的は、熱を付加或いは除去してミキサー内で望ましい温度分布を得ることである。たとえば、外部熱源をミキサーの一個或いは複数の、成分の入口、最終出口等の胴部に設置し、加工中に混合物の流動性を高めてもよい。加工中の混合物の温度は、排出口(discharge port)部分も含めて、望ましくは約20〜90℃に保たれているのが望ましい。
成分加工が完了すると、混合物は排出金型を介してミキサーから排出される。最終的に組成物は、E−フォーム水和物バインダーを形成する成分の化学反応によって硬化する。凝固加工は、キャストや押し出しによって成形された組成物の大きさ、組成物の成分、組成物の温度、及びその他の要因にもよるが、数分から約6時間続く。そのキャストまたは押し出しによって成形された組成物が、約1分〜約3時間、望ましくは約1分〜約2時間、望ましくは約1分〜約20分で「セットアップする(set up)」または固形形態となるべく硬化し始めるのが望ましい。
(12)包装システム
包装容器(receptacle or container)は剛性でも、可撓性であってもよく、また本発明に従って製造された組成物を入れるのに適していれば、たとえば、ガラス、金属、プラスチックのフィルムあるいはシート、厚紙、厚紙複合材料(composite)、紙等、どのような材料であってもよい。その組成物は気温またはそれに近い温度で加工されるため、加工された混合物の温度が十分低ければ、材料を構造上破損することなく混合物を容器その他の包装システムまで直接キャストまたは押し出し成形することができるので好都合である。その結果、溶融した(molten)条件下で加工及び分配される組成物用の容器に比べ、より様々な種類の材料を容器の製造に使用することができる。組成物を入れるのに使用される包装は、可撓性で開封が容易なフィルム材料から製造するのが望ましい。
包装容器(receptacle or container)は剛性でも、可撓性であってもよく、また本発明に従って製造された組成物を入れるのに適していれば、たとえば、ガラス、金属、プラスチックのフィルムあるいはシート、厚紙、厚紙複合材料(composite)、紙等、どのような材料であってもよい。その組成物は気温またはそれに近い温度で加工されるため、加工された混合物の温度が十分低ければ、材料を構造上破損することなく混合物を容器その他の包装システムまで直接キャストまたは押し出し成形することができるので好都合である。その結果、溶融した(molten)条件下で加工及び分配される組成物用の容器に比べ、より様々な種類の材料を容器の製造に使用することができる。組成物を入れるのに使用される包装は、可撓性で開封が容易なフィルム材料から製造するのが望ましい。
(13)加工済み組成物の分配手段
本発明に従って製造された洗浄組成物は、スプレータイプのディスペンサから分配される。そのようなディスペンサの例は、米国特許第4,826,661号明細書、米国特許第4,690,305号明細書、米国特許第4,687,121号明細書、米国特許第4,426,362号明細書、及び米国特許再交付(Re)第32,763号明細書及び第32,818号明細書等に開示されており、その開示内容をここに参考として取り入れている。簡潔に言えば、スプレータイプのディスペンサは、水のスプレーを固形組成物の露出した表面に吹き付けることによってその組成物の一部を溶解し、その後直ちにその組成物を含む濃縮液をそのディスペンサから貯蔵槽または使用地点まで直接送り込む。望ましい製品の形状が図1に示されている。使用時には、製品は、フィルム等の包装から取り出されディスペンサに入れられる。固形洗剤の形状に合わせた形状のノズルによって、水をスプレーしてもよい。ディスペンサを入れる容器(enclosure)もまた、不適当な洗剤が入れられて分配されるのを防止するために配合システム中の洗剤形状にぴたりと合わせることができる。
本発明に従って製造された洗浄組成物は、スプレータイプのディスペンサから分配される。そのようなディスペンサの例は、米国特許第4,826,661号明細書、米国特許第4,690,305号明細書、米国特許第4,687,121号明細書、米国特許第4,426,362号明細書、及び米国特許再交付(Re)第32,763号明細書及び第32,818号明細書等に開示されており、その開示内容をここに参考として取り入れている。簡潔に言えば、スプレータイプのディスペンサは、水のスプレーを固形組成物の露出した表面に吹き付けることによってその組成物の一部を溶解し、その後直ちにその組成物を含む濃縮液をそのディスペンサから貯蔵槽または使用地点まで直接送り込む。望ましい製品の形状が図1に示されている。使用時には、製品は、フィルム等の包装から取り出されディスペンサに入れられる。固形洗剤の形状に合わせた形状のノズルによって、水をスプレーしてもよい。ディスペンサを入れる容器(enclosure)もまた、不適当な洗剤が入れられて分配されるのを防止するために配合システム中の洗剤形状にぴたりと合わせることができる。
図1に、本発明の包装済み固形ブロック洗剤の望ましい実施態様を示す。洗剤は中間部が細くなった独特の楕円形の外形を有する。このような外形を持つために、特定の外形を有するこの固形ブロック洗剤のみが、その洗剤の設置用に形成された吹きつけオンタイプのディスペンサに適合し得る。本発明者らの知る限りでは、このような形状の固形ブロック洗剤は市場に出回っていない。固形ブロックがこのような形状であれば、この材料の代わりに別のものが誤ってディスペンサ容器に入れられ食器洗浄機で使用される恐れはない。図1に、成形された固形ブロック11(包装12を除いた状態で示す)を含む製品10全体が示されている。包装にはラベル13が含まれる。フィルムラッピングは、ラッピングに入れられた引き裂き用ライン15もしくは15a、または破線(fracture line)14もしくは14aを使用して取り除くことができる。
上記明細書は、本発明の広い適合性(meets)及び範囲(bounds)を理解する基本となるものである。以下の実施例及び試験データは本発明の特定の実施態様の理解を助け、最良の実施態様(best mode)を含むものである。本発明は、以下の詳細な実施例を参照しつつさらに説明される。これらの実施例は、これまでに説明した本発明の実施範囲を制限するものではない。当業者にとっては、本発明のコンセプトの範囲内で変更を行うことは自明である。
以下の表2に示す組成物より、固形ブロック洗剤組成物を形成した。
混合槽内で、軟水、NaOH中和剤及びATMP(アミノトリ(メチレン−ホスホン酸))を混合し約115°Fまで暖めた。スクリュー部及び液体・パウダー供給口を全て備えたテレダイン(Teledyne)ペーストプロセッサを操作して固形洗剤組成物を製造した。別々の追加供給口で、濃厚灰分、パウダープレミックス、GDケイ酸塩、金属イオン封鎖剤の水溶液、及び非イオン性界面活性剤を個別に計量しながらそのペーストをプロセッサに供給した。押し出し成形は、温度約120°Fで実施された。材料は押し出し機から柔らかい塊として押し出し成形されたが、30分もたたない間に凝固して固いブロック洗剤となり、プラスチックラップで包まれた。
(1)しみ及びフィルム洗浄力実験
10サイクルのしみ、フィルム、澱粉規格実験/たん白質及び口紅除去
(2)目的:GDケイ酸塩を17.5%含む金属保護洗剤の洗浄力評価
(3)試験条件
1000ppmの洗剤濃縮液
2000ppmの食品汚れ
すすぎ助剤無し
ホバート(Hobart)C−44食器洗浄機(dish machine)
水道水(5.5グレイン)
再付着ガラス3個
全乳に浸漬し乾燥させたガラス5個
湿度室内で8分(100°F/65%RH)
(4)食品の組成物
ビーフシチュー汚れ 33.33%
高温汚れ 33.33%
ジャガイモの芽 33.33%
「灰分を主成分とする固形配合物」において実施例1の工程を用いて凝固させられる以下の表3に示す配合成分が、この実験で使用され、それらの組成は別々に機械に加えられた。
10サイクルのしみ、フィルム、澱粉規格実験/たん白質及び口紅除去
(2)目的:GDケイ酸塩を17.5%含む金属保護洗剤の洗浄力評価
(3)試験条件
1000ppmの洗剤濃縮液
2000ppmの食品汚れ
すすぎ助剤無し
ホバート(Hobart)C−44食器洗浄機(dish machine)
水道水(5.5グレイン)
再付着ガラス3個
全乳に浸漬し乾燥させたガラス5個
湿度室内で8分(100°F/65%RH)
(4)食品の組成物
ビーフシチュー汚れ 33.33%
高温汚れ 33.33%
ジャガイモの芽 33.33%
「灰分を主成分とする固形配合物」において実施例1の工程を用いて凝固させられる以下の表3に示す配合成分が、この実験で使用され、それらの組成は別々に機械に加えられた。
以上の結果を下記の表4〜5に示す。
表4及び5より、本発明の洗剤のすぐれた洗浄力が明らかである。
以下の表6〜9では、ケイ酸塩量が顕著である点以外は実施例2と同様の配合成分を持つ固形ブロック洗剤の腐食性の実験を行った。以下の表では、最初にアルミニウム試片を、洗剤とソフトスポンジを使って注意深く洗う。それからクーポンをトルエン中で乾燥させ、平衡状態を保つ(equilibration)ため乾燥器内に設置する。平衡状態の試片を、実験の対象である洗剤の溶液が入ったガラス瓶に入れ、その後54.5℃(130°F)の水槽内に8時間入れておく。この処置が終了してから、試片を脱イオン水ですすぎ、硝酸に3分間浸して再度脱イオン水ですすぐ。それから試片をミリグラムの重量減まで計量し、最終的な外観を検査する。以下の表6〜9は、本発明の炭酸塩ケイ酸塩洗剤の耐腐食能力を明示しまた、苛性系洗剤と比較した場合の驚くべき耐腐食性を示すものである。
HEDPのK+塩による凝固促進
本発明の固形ブロックは、上記の押し出し成形加工によって、以下に示すプレミックスを作成することにより製造された。模擬実験としての押し出し成形を、プレミックスを順番に混合し、包装、さらにその材料を容器内で凝固させることにより実験室規模で実施した。あるいはその代わりに、そのプレミックスを一緒に混合して圧縮しタブレット状にした。
本発明の固形ブロックは、上記の押し出し成形加工によって、以下に示すプレミックスを作成することにより製造された。模擬実験としての押し出し成形を、プレミックスを順番に混合し、包装、さらにその材料を容器内で凝固させることにより実験室規模で実施した。あるいはその代わりに、そのプレミックスを一緒に混合して圧縮しタブレット状にした。
KOHまたはKOH/NaOH混合物を、液状ホスホン酸1−ヒドロキシエチリデン−1,1−ジホスホン酸(デクエスト2010(Dequest 2010)/ブリクエスト(Briquest)ADPA)の中和に使用してもよい。興味深いことに、デクエスト2010/ブリクエストADPAのK+塩が、以下の表10に示す配合成分によって例示されている。この配合成分の押し出し成形の実験室シミュレーションでは、5分後に固まり10分後に固形状になるというすぐれた結果となった。最も重要なことは、プレスされたタブレットが7日を経ても膨張したり亀裂が入ったりしなかったことである。
実施例3の工程を用いて、以下の表11に示すプレミックス調整品を組み合わせて固形ブロック洗剤を形成した。
組み合わせた材料は実施例1同様に押し出し成形され、約5分で急速に凝固して固形ブロック洗剤となった。それは寸法的に安定しており(膨張しなかった)、アルミニウム金属を保護しつつすぐれた食器洗浄力を示した。
概して、アルミニウム腐食について実験した本発明の炭酸塩/ケイ酸塩組成物は、腐食レベルが年間10ミル未満であり、これは、年間500ミルを超える割合でアルミニウムを腐食し得る通常の苛性系洗剤と比べかなりの進歩である。その上、本発明の金属保護組成物は、その固形洗剤材料の、重量にして約12.5%を超える、望ましくは15%を超えるレベルで使用した場合、光沢のあるグレーの外観を維持する。洗剤の耐腐食効果及び洗浄効果は、洗剤全体の濃度が約600ppmを超えると最も顕著になるようである。本発明の腐食防止洗剤が優れた洗浄力を持つことは明白である。その洗浄力は、炭酸塩ケイ酸塩アルカリ源、非イオン性かつシリコーンの界面活性剤、及び水コンディショニング剤から生じる。本発明者らは、本発明の固形ブロック洗剤が安定した非膨張ブロックであり、通常の、水を吹き付けるタイプのディスペンサから分配される間に有効な洗剤が実質的に過剰になったり不足することなく均等に分配されることを見出した。
前記明細書、実施例及びデータは本発明で開示されている発明の特定の実施態様を理解する上での十分な根拠となるものである。本発明は様々な実施態様を含み得るため、本発明は付随する請求項に基づいて理解される。
10 製品
11 キャスト固形ブロック
12 包装
13 ラベル
14 破線
14a 破線
15 引き裂き用ライン
15a 引き裂き用ライン
11 キャスト固形ブロック
12 包装
13 ラベル
14 破線
14a 破線
15 引き裂き用ライン
15a 引き裂き用ライン
Claims (12)
- 押し出し成形またはキャスト成形された固形組成物を含む固形ブロック食器洗浄剤組成物であって、
(a)合計10〜80重量%の炭酸ナトリウムを含み、前記炭酸ナトリウムは5〜20重量%の炭酸ナトリウム無水物、及び残余は炭酸ナトリウム水和物で構成され、
(b)M2O:SiO2の比が1:1〜1:5であるアルカリ金属ケイ酸塩と、
(c)カリウム塩を含む有機ホスホン酸塩の硬水成分(hardness)金属イオン封鎖剤と、
(d)水と
を含有し、
前記組成物は成形後1分〜20分で固形ブロックとなり、
前記ブロックが第二のアルカリ源を全く含まないか、固化を妨害するに至らない量の第二のアルカリ源を含み、
前記水和炭酸ナトリウムが一水和物を含み、前記洗剤がアニオン性界面活性剤、非イオン性ポリマー界面活性剤、またはその混合物から成る界面活性剤組成物を1.5〜15重量%含む固形ブロック金属保護食器洗浄剤組成物。 - 前記アルカリ金属ケイ酸塩の水和水の含水率が5〜25重量%である請求項1に記載の固形ブロック食器洗浄剤組成物。
- 前記炭酸ナトリウムが水和物の形で1モルあたり0.1〜2.0モル未満の水を含む請求項1に記載の固形ブロック食器洗浄剤組成物。
- 前記炭酸ナトリウムが水和物の形で1モルあたり1.7モル未満の水を含む請求項3に記載の固形ブロック食器洗浄剤組成物。
- ブレンドした塊を押し出し成形して前記ブロックを形成する請求項1に記載の固形ブロック金属保護食器洗浄剤組成物。
- 前記ブロックの質量が10gmsを超える請求項1に記載の固形ブロック金属保護食器洗浄剤組成物。
- 前記有機ホスホン酸塩金属イオン封鎖剤が0.5〜20重量%のホスホン酸カリウムを含む請求項1に記載の固形ブロック金属保護食器洗浄剤組成物。
- 前記金属イオン封鎖剤がさらに無機凝固リン酸塩を含む請求項7に記載の固形ブロック金属保護食器洗浄剤組成物。
- 前記金属イオン封鎖剤が3〜20重量%の前記有機ホスホン酸塩に加えてトリポリリン酸塩金属イオン封鎖剤を含む請求項7に記載の固形ブロック金属保護食器洗浄剤組成物。
- 前記固形製品が実質的にNaOHを含まない請求項1に記載の固形ブロック金属保護食器洗浄剤組成物。
- 前記ケイ酸塩がNa2O:SiO2を1:1.5〜1:2.5の比で含む請求項1に記載の固形ブロック金属保護食器洗浄剤組成物。
- 前記ブロックが10〜30重量%の前記アルカリ金属ケイ酸塩を含む請求項1に記載の固形ブロック金属保護食器洗浄剤組成物。
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