JP2006298971A - 洗浄装置用洗浄剤及び洗浄装置 - Google Patents

Abstract

【課題】洗浄毎に洗浄剤を投入する必要がない洗浄剤の提供。
【解決手段】水溶性高分子材料からなるマトリクスに、酵素などが分散された塊状の部材で、水を使用する洗浄装置内に配設して使用され、該洗浄装置内にて徐々に溶解させて使用する複数回使用可能な洗浄剤である。水溶性高分子材料は、洗浄能力を自身で発揮することができるので、溶解させることで洗浄効果を発揮できる。汎用されている洗浄剤は粉末状や液状であることが多いので、洗浄装置内に貯蔵した上で、必要に応じて洗浄装置内に供給するためには複雑な装置が必要である。また、塊状の洗浄剤であっても石鹸などのように低分子量の界面活性剤では、塊状の形態を採用しても溶解性が高いので、長期間にわたって洗浄装置内で洗浄剤を供給（自身が溶解）するための溶解性の制御などを容易に行うことができない。そして、本洗浄剤は安定性よく貯蔵することが可能である。
【選択図】なし

Description

本発明は、食器洗浄機や洗濯機などにおいて、使用毎に洗剤を投入しなくてもよい洗浄装置用洗浄剤及びその洗浄剤を使用する洗浄装置に関する。

食器洗浄機や洗濯機などの洗浄装置の分野では専用洗剤の使用が一般的である。一部、簡単な汚れに対応する目的でアルカリイオン水、食塩水などを用いて洗浄を行い、洗浄剤を使用しないものがあるが充分な洗浄能力を発揮できるものは少ない。

ところで、洗浄剤は、液体状、粉末状などの形態で提供されており、取り扱いや、パッケージの小型化などの要請から高濃度化による一回量を減らすことが提案されているが、一回の洗浄毎に洗浄剤を投入する使用方法は維持されたままである。

また、洗浄能を向上するために、汚れの種類に応じた酵素を洗浄剤に添加することが行われているが、その添加量は安定性維持などの目的から高濃度になっている。

このような現状に鑑み、本出願人は洗剤を用いなくても高い洗浄能力が発揮できる洗浄装置を提案している（特許文献１）。
特開２００３−１５４１９６号公報

しかしながら、特許文献１に記載の洗浄装置は、高い洗浄能力を発揮できるものの、汚れの種類・程度によっては洗剤を投入した方が良い場合もあった。そのような場合、一般の洗浄装置のように洗浄毎に洗浄剤を投入する必要があった。

本発明は上記実情に鑑み行われたものであり、洗浄毎に洗浄剤を投入する必要がない洗浄剤を提供すること及びそのような洗浄剤を採用する洗浄装置を提供することを解決すべき課題とする。

本発明者らは鋭意検討を行った結果、以下の発明に想到した。すなわち、本発明の洗浄装置用洗浄剤は、水に対する溶解性が制御された水溶性高分子材料からなるマトリクスから構成された塊状の部材であって、
水を使用する洗浄装置内に配設して使用され、
該洗浄装置内にて徐々に溶解させて使用する複数回使用可能な洗浄剤である。

そして本発明の洗浄装置は、水を用いて洗浄を行う内部空間と、
該内部空間内に水を供給する給水機構と、
前記給水機構を通って前記内部空間内に水を導入する経路で上述した本発明の洗浄装置用洗浄剤を水に接触させる洗浄剤供給機構と、
を有することを特徴とする。

また、本発明の他の洗浄装置は、水を用いて洗浄を行う内部空間と、
該内部空間内で水を循環させる循環機構と、
前記内部空間及び／又は前記循環機構のいずれかで上述した本発明の洗浄装置用洗浄剤を水に接触させる洗浄剤供給機構と、
を有することを特徴とする。

本発明の洗浄装置用洗浄剤は上述の構成をもつので以下の作用効果を発揮する。つまり、水溶性高分子材料は、ある程度の洗浄能力を自身で発揮することができるので、洗浄に用いる水中に溶解させることで洗浄効果を発揮することができる。また、一般に汎用されている洗浄剤は粉末状や液状であることが多いので、洗浄装置内に貯蔵した上で、必要に応じて洗浄装置内に供給するためには複雑な装置が必要である。また、塊状の洗浄剤としては石鹸などが有るが、石鹸などのように低分子量の界面活性剤を主成分とするものでは、塊状の形態を採用しても溶解性が高いので、長期間にわたって洗浄装置内で洗浄剤を供給（自身が溶解）するための溶解性の制御などを容易に行うことができない。そして、本洗浄剤は安定性よく貯蔵することが可能である。

また、本発明の洗浄装置は、本発明の洗浄装置用洗浄剤を洗浄装置内の水に徐々に溶解させる洗浄剤供給機構を有することで、洗浄剤を毎回の洗浄操作毎に添加する手間を省くことができる。また、特許文献１に示されたような洗浄装置内の内部空間内に供給される前の水に対して徐々に洗浄剤を溶解させるようにすることで、汚れ落ちの性能が向上できる。

（洗浄装置用洗浄剤）
本発明の洗浄装置用洗浄剤は塊状の部材からなる。この塊状の部材を水に接触させることで（好ましくは接触させる時間も制御する）、その部分から徐々に水中に溶解させることができる。本洗浄装置用洗浄剤は、むき出しのままで使用されるほか、何らかのケースに収めた状態で使用・流通されることが望ましい。

特に、棒状の部材とした上で、一端側から徐々に水中に溶解させることが望ましい。棒状の部材の一端を水中に露出させる長さを制御することで、単位時間当たりに水中に溶解する洗浄剤の量を調節することができる。洗浄剤の溶解に伴い、棒状の部材の長さが短くなるので、使用毎に棒状の部材を所定長さだけ軸方向に移動させて露出量を制御することが望ましい。これらの好ましい形態を実現するための詳細については後述する洗浄装置の欄にて併せて説明を行うのでここでの説明は省略する。

洗浄装置用洗浄剤の大きさ、形状などを制御することで、例えば、数十回〜数百回程度の使用を想定し、数ヶ月から数年程度の使用に供することもできる。使用回数を決定する因子としては、洗浄装置用洗浄剤の大きさ、水に接触する部分の表面積、構成材料の種類・配合割合などである。

本発明の洗浄装置用洗浄剤は水溶性高分子材料をマトリクスとする部材である。水溶性高分子材料は、親水性と疎水性とのバランス、重合度、分子形態（直鎖状、分枝状、グラフト状、架橋度など）、共重合を行う場合に共重合を行うモノマーなど、を制御することで、水に溶解する速度や溶解度を容易に制御することができる。また、水溶性高分子材料は、自身が界面活性剤的な作用を発揮するので、水に溶解させることで、洗浄効果を発揮できる。洗浄能力は水溶性高分子材料の種類や親水性と疎水性とのバランスの制御によって変化させることができる。

そして、水溶性高分子材料は安定な材料であり、内部に後述するような酵素、塩基性成分、サポニンなどを安定に分散保持することができる。また、加熱溶融などにより簡単に成形することができる。

水溶性高分子材料としては特に限定しないが、ポリビニルアルコール（ＰＶＡ）、ポリエチレングリコール（ＰＥＧ）、グリセリンエステル、ポリアクリル酸塩、ポリメタクリル酸塩、ポリアクリルアミド、ポリヒドロキシアルキルアクリレート、ポリビニルピロリドン、ヒドロキシセルロース、ヒドロキシエチルセルロース及びカルボキシメチルセルロースなどの合成有機高分子材料や、これらのうちの１以上を主要部分として含む共重合体（一般的に水溶性高分子を構成するモノマー以外（例えば、スチレン、メタクリル酸エステル、アルキレンなどの一般的なモノマー）を共重合することもできる）；アラビアガム、グアガム、キサンタンガム、ビンガムなどからなる天然有機高分子材料が例示できる。また、ケイ酸ソーダやコロイダルシリカなどの無機高分子材料を用いることもできる。そして、これらの材料を複数種類混合して用いることも可能である。また、生分解性の高い材料を選択することが望ましい。

特に、ＰＶＡやＰＥＧが好ましい。ＰＶＡはケン化度や重合度（分子量）を制御することで水への溶解性が容易に制御できる。ケン化度を０モル％から向上していくと、ある程度までは水への溶解性が向上するが、１００モル％に近づくにつれて結晶性向上のために今度は水（冷水）への溶解性が低下する。ＰＶＡを採用する場合には平均重合度が５００〜１０００程度、ケン化度が９０モル％〜９９モル％程度のものを採用することが望ましい。また、ＰＶＡはケン化度や重合度を制御するほか、ＯＨ基の量や架橋により溶解性を制御することもできる。例えば、ＯＨ基の数を制御する方法として、ホルムアルデヒドによるアセタール化や、有機酸との間のエステル化などである。また、架橋の手法としてはアルデヒドや、Ｎ−メチロールなどを反応させる方法がある。

本洗浄剤はマトリクス中に種々の機能を発揮する機能性材料を分散させることができる。機能性材料としては汚れ分解酵素、茶抽出物又は茶微粉末、塩基性成分、サポニンなどである。機能性材料をマトリクス中に分散させる方法は特に限定しない。例えば、融解した水溶性高分子材料からなるマトリクス中に添加・分散させたり、水溶性高分子材料を水などの溶媒に溶解させた溶液に混合・分散させたり、機能性材料の存在下、水溶性高分子材料を構成する単量体を重合させたりすることでマトリクス中に機能性材料を分散できる。

汚れ分解酵素としては、蛋白分解酵素、デンプン分解酵素、脂肪分解酵素などがある。汚れ分解酵素を添加することで、被洗浄物上での汚れ落とし効果はもちろん、一旦、落とした汚れを分解して再付着することを防止する効果も期待できる。一般の生活において付着する汚れの中で特に汚れ落ちがし難いものとしては蛋白汚れがあるので、蛋白分解酵素を添加することが望ましい。また、再付着を防止するために、洗浄に用いた水を頻回交換することで速やかに系外に汚れを排出することも行うことができる。本洗浄装置用洗浄剤は洗浄毎に使用者が系内に洗浄剤を導入する必要がないので洗浄毎に新しい水及び洗浄装置用洗浄剤を用いることが可能になる。

これらの汚れ分解酵素は、液状や粉末状の洗浄剤に添加する場合よりも低濃度で安定に存在させることができる。また、本洗浄剤の使用態様では低濃度でも高い効果が発揮される。この点については後述する洗浄装置の欄にて説明する。

茶抽出物（茶カテキンなど）や茶粉末は添加することで汚れを落とす能力が向上できる。塩基性成分は添加することで、油汚れに対する洗浄効果が向上する。塩基性成分としてはケイ酸ソーダ、アルミン酸カルシウム、コロイダルシリカなどが挙げられる。サポニンは界面活性剤様の作用を発揮できるので洗浄効果が向上できる。サポニンとしては天然物由来のものを挙げることができ、サポニンとしては、大豆サポニン、ビートサポニン、ほうれん草サポニン、茶の種子や葉などに由来するサポニン、ユッカシジゲラ由来のユッカサポニン、リタ（ソープナッツ）由来のサポニン、モダマ（Entada phaseoloides）由来のサポニンなどが例示できる。また、生薬由来のサポニンも使用できる。例えば、オンジ、カンゾウ、キキョウ、ゴシツ、サイコ、セネガ、モクツウ、オタネニンジン、タイソウ、チモ、バクモンドウである。

これらの機能性材料をマトリクス中に添加する濃度としては特に限定しない。機能性材料個々について好ましい添加量を挙げる。汚れ分解酵素は洗浄装置用洗浄剤全体を基準にして、１５質量％〜２０質量％程度が望ましい。茶抽出物及び茶粉末は０．１質量％〜１．０質量％程度が望ましい。塩基性成分は５質量％〜１０質量％程度とすることが望ましい。サポニンは０．０１質量％〜０．１質量％程度とすることが望ましい。

また、これらの機能性材料を予め何らかのセラミクスなどの担体粉末上に付着させた後に添加することもできる。機能性材料を担体粉末上に付着させる方法としては機能性材料及び担体粉末を懸濁乃至溶解させた液体を噴霧乾燥器などを用いて、瞬時に乾燥させることなどの方法にて実現できる。ここで、担体粉末を構成する材料としては、コロイダルシリカ、ケイ酸カルシウム、エチルシリケート、ケイ酸ナトリウム、ケイ酸カリウム、ケイ酸リチウム、アルミン酸カルシウム、β−アルミナ、ベーマイト、アルミナゾル、リン酸カルシウム、リン酸アルミニウム及びリン酸マグネシウムからなる無機素材と、セルロース、酢酸セルロース、カルボキシメチルセルロース及びＰＶＡなどが例示できる。

これらの機能性材料をマトリクス中に分散させる方法としては特に限定しないが、本洗浄装置用洗浄剤を成形する際に添加する方法が例示できる。本洗浄装置用洗浄剤を成形する方法としては加熱溶融する方法、水などの適正な溶媒に溶解させた後に溶媒を蒸発させる方法などがある。

更に、本洗浄装置用洗浄剤は適正な充填材を含有することができる。例えば、シリカ、アルミナ、マグネシア、チタニア、ジルコニア、ゼオライト、ベントナイト、セピオライトなどが挙げられる。これらの充填材は単に本洗浄装置用洗浄剤の体積・大きさなどを調節する作用のほか、溶解性を制御する効果、被洗浄剤に衝突することによる洗浄性向上効果などが期待できる。

（洗浄装置）
本洗浄装置は、食器洗浄機や洗濯機などのように、水を用いて汚れを溶解・除去する装置である。具体的には、内部空間をもち、その内部にて水を用いて洗浄を行う。内部空間は扉などにて密閉した状態で使用するものや、上部など一部が開放した状態でも使用できるものがある。

この内部空間内に水を供給する給水機構と、内部空間内で水を循環させる循環機構とを有する。そして、内部空間内の水に本発明の洗浄装置用洗浄剤を溶解させる作用をもつ洗浄剤供給機構をもつ。

洗浄剤供給機構は、前述の給水機構が内部空間内に水を供給する経路に設けるか、内部空間内で水が循環する経路に設けることができる。洗浄剤供給機構は所定時間だけ洗浄装置用洗浄剤を水に接触させる機構を採用することができる。所定時間だけ接触させる機構としては、仕切りや蓋などの物理的な部材で洗浄装置用洗浄剤を覆い隠すことで水との接触を制御する方法、２以上の流路を切り替えて使用して、その流路を洗浄装置用洗浄剤を通じて流れる流路と、洗浄装置用洗浄剤を介さずに流れる２種類に分ける方法などが例示できる。

また、洗浄装置用洗浄剤の溶解が進行した結果、その大きさが小さくなることに対応して洗浄装置用洗浄剤の位置などを移動させることが望ましい。例えば、棒状の部材である洗浄装置用洗浄剤を採用し、その一端を水に接触させることで水中に洗浄装置用洗浄剤を供給している場合に、使用毎に徐々に洗浄装置用洗浄剤を水に接触する方向に繰り出していくこと（軸方向に移動させること）で、洗浄装置用洗浄剤を溶解・添加する量を適正に制御することができる。

重合度の異なるＰＶＡ（重合度５００、７５０、１０００、１５００、２０００、３０００；それぞれのケン化度は９９モル％）を準備し、それぞれを濃度が35質量％になるように冷水に加えた。その後、ミキサーで攪拌しながら加熱させて90℃になったら約15分間保持させて溶解を安定させた。次に、85℃以下にならないように加熱したまま攪拌を続け、あらかじめ、プロテアーゼ（蛋白質分解酵素）、リパーゼ（油脂分解酵素）、アミラーゼ（澱粉分解酵素）などを組み合わせて配合した酵素をＰＶＡの固形分100質量部に対して、20質量部を少しずつ加えた。次に、油分分解用の洗浄機能性材料であるケイ酸ソーダおよびサポニンをＰＶＡの固形分100質量部に対して、ケイ酸ソーダを5質量部、サポニンを0.5質量部加えてから約5分間程度、均一分散させてＰＶＡ混合スラリーを得た。

このようにして得られたＰＶＡ混合スラリーを80℃を切らないようにしながら、成形型に流し込んで、徐冷させた。温度が60℃になった後、乾燥機（雰囲気温度４０℃）中で真空乾燥させた。得られた洗浄装置用洗浄剤は８０ｍｍ×４０ｍｍ×１０ｍｍの直方体で、質量２００ｇであった。

・洗浄試験
洗浄試験はタンパク質洗浄（３５〜４０℃）３５分間、油分洗浄（４０〜５５℃）１０分間、すすぎ５分間、洗浄（６４〜６５℃）２０分間、全体として７５分間の洗浄パターンを１サイクルとして行った（洗剤無しコース：水使用量６〜８Ｌ／サイクル）。汚れについてはモデル汚れ（電気工業会 ＪＥＭＡ「食器洗浄乾燥機の性能測定方法」準拠）を採用した。

特に卵汚れが落ちにくいので、卵汚れの状態で洗浄能力を評価した。具体的には卵汚れ残渣率（０〜１００で評価する。汚れがもっともひどい場合を１００、汚れ無しを０とする場合の汚れの面積より求める。）また、上記サイクルにて洗浄試験を行った結果、洗浄装置用洗浄剤がなくなったサイクル数を調べた。結果を表１に示す。

表１から明らかなように、ＰＶＡの重合度が小さい方が洗浄能力が高いが耐久性は低くなることが判った。これは重合度が小さい方が水（温水）に対する溶解性が高くなるので洗浄性が上がるが一回当たりの溶解量が増えるので耐久性が低くなったことが判った。なお、本条件下では、ＰＶＡの重合度が７５０以下であれば充分な洗浄性を示すと共に、耐久性も２００回と１日当たり１〜２回の使用で２００〜１００日間と長期間にわたって使用できることが判った。更に、耐久性が２００回ということで、使用する総量、水に接触する表面積やケン化度、架橋度などを制御することで充分に数ヶ月から数年間の使用に耐える耐久性を実現できるものと思われる。

重合度の異なるＰＶＡ（重合度５００、１０００）を準備し、それぞれを更にケン化度の異なる種類（それぞれの重合度の試料に対して、ケン化度８８、９６及び９９モル％の３段階）を用意した。

必要な酵素類であるプロテアーゼ、リパーゼ、アミラーゼを組み合わせて配合したものに、塩基性材料としてのケイ酸カリウムと、サポニンとを、粉末状態のまま均一に混合し、90℃に加熱したインジェクション装置を通してラミネーションさせながら混合した粉末を溶解させたものを連続して押し出し成形した。成形後、すぐに冷風を当てて速やかに固化させて任意の長さにカットして洗浄装置用洗浄剤を得た。得られた洗浄装置用洗浄剤は８０ｍｍ×１００ｍｍ×１０ｍｍの直方体で、質量１２０ｇであった。

これらの試料について実施例１と同様の洗浄試験を行った。結果を表２に示す。

表２より明らかなように、試験番号７〜１０の洗浄装置用洗浄剤は全て充分に満足のいく洗浄性能を発揮した。重合度が同じでもケン化度を低下させることで洗浄性が向上することが判った。実施例１と同様に、洗浄能力が高い方の耐久性が低くなった。これは、本試験に供したＰＶＡではケン化度が低い方が水に対する溶解性が大きかったために洗浄剤としての効果が高いものと考えられる。

Claims (11)

1. 水に対する溶解性が制御された水溶性高分子材料からなるマトリクスから構成された塊状の部材であって、
   水を使用する洗浄装置内に配設して使用され、
   該洗浄装置内にて徐々に溶解させて使用する複数回使用可能な洗浄装置用洗浄剤。
2. 前記部材の形状は棒状であって、前記洗浄装置内で一端から順に溶解させる請求項１に記載の洗浄装置用洗浄剤。
3. 前記部材は、前記洗浄装置が洗浄を行う前乃至洗浄中の所定時間だけ洗浄に用いる水に接触させることで溶解する量が制御されている請求項１又は２に記載の洗浄装置用洗浄剤。
4. 前記水溶性高分子材料は、ポリビニルアルコール、ポリエチレングリコール、グリセリンエステル、ポリアクリル酸塩、ポリメタクリル酸塩、ポリアクリルアミド、ポリヒドロキシアルキルアクリレート、ポリビニルピロリドン、ヒドロキシセルロース、ヒドロキシエチルセルロース及びカルボキシメチルセルロースからなる合成有機高分子材料；及びこれらの合成有機高分子材料のうちの１以上を主要部分として含む共重合体；アラビアガム、グアガム、キサンタンガム、ビンガムからなる天然有機高分子材料からなる群から選択される１以上の高分子材料である請求項１〜３のいずれかに記載の洗浄装置用洗浄剤。
5. 前記部材は、タンパク質分解酵素，デンプン分解酵素及び脂肪分解酵素からなる群から選択される１以上の汚れ分解酵素が前記マトリクス中に分散されている請求項１〜４のいずれかに記載の洗浄装置用洗浄剤。
6. 前記部材は、茶抽出物又は茶微粉末が前記マトリクス中に分散されている請求項１〜５のいずれかに記載の洗浄装置用洗浄剤。
7. 前記部材は、ケイ酸ソーダ、アルミン酸カルシウム、コロイダルシリカからなる群から選択させる１以上の塩基性成分が前記マトリクス中に分散されている請求項１〜６のいずれかに記載の洗浄装置用洗浄剤。
8. 前記部材は、天然由来のサポニンが前記マトリクス中に分散されている請求項１〜７のいずれかに記載の洗浄装置用洗浄剤。
9. 水を用いて洗浄を行う内部空間と、
   該内部空間内に水を供給する給水機構と、
   前記給水機構を通って前記内部空間内に水を導入する経路で請求項１〜８のいずれかに記載の洗浄装置用洗浄剤を水に接触させる洗浄剤供給機構と、
   を有することを特徴とする洗浄装置。
10. 水を用いて洗浄を行う内部空間と、
    該内部空間内で水を循環させる循環機構と、
    前記内部空間内及び／又は前記循環機構内のいずれかで請求項１〜８のいずれかに記載の洗浄装置用洗浄剤を水に接触させる洗浄剤供給機構と、
    を有することを特徴とする洗浄装置。
11. 前記洗浄剤供給機構は、前記洗浄装置用洗浄剤を所定時間だけ水に接触させた後、水への接触を遮断する機構である請求項９又は１０に記載の洗浄装置。