JP2021518865A - 洗濯洗剤用再付着防止添加剤 - Google Patents

洗濯洗剤用再付着防止添加剤 Download PDF

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Abstract

再付着防止剤と、界面活性剤と、任意にビルダーとを含む洗濯洗剤組成物であり、本再付着防止剤は、(a)5〜40重量%の6〜11.5の少なくとも1つのpKa値を有する少なくとも1つの窒素含有エチレン性不飽和モノマーおよび(b)60〜95重量%の少なくとも1つのエチレン性不飽和カルボン酸モノマーの重合単位を含むポリマーである。【選択図】なし

Description

本発明は、概して、洗濯洗剤組成物における再付着防止添加剤として有用なポリマーに関する。
従来、ポリアクリル酸およびカルボキシメチルセルロースなどのポリマーは、洗濯プロセス中に衣類に汚れが再付着するのを防ぐために、洗濯洗剤に配合されてきた。しかし、これらのポリマーの多くは、十分な効果を示さないか、またはより低い水使用量への環境傾向が洗浄浴中の汚れの濃度を劇的に増加させている今日の洗濯プロセスの要求を満たすために、比較的高い用量を必要とする。例えば、GB2104091Aは、この目的のための両性コポリマーを開示している。しかし、改善された添加剤は有用であろう。
本発明は、界面活性剤と、任意にビルダーと、(a)5〜40重量%の6〜11.5の少なくとも1つのpKa値を有する少なくとも1つの窒素含有エチレン性不飽和モノマーおよび(b)60〜95重量%の少なくとも1つのエチレン性不飽和カルボン酸モノマーの重合単位を含むポリマーと、を含む洗濯洗剤組成物に関する。
別に指定のない限り、全ての百分率は、重量百分率(重量%)であり、全ての温度は、℃である。重量平均分子量、Mは、当技術分野で既知のように、ポリアクリル酸標準を用いてゲル浸透クロマトグラフィー(GPC)によって測定される。GPCの技術は、Modern Size Exclusion Chromatography,W.W.Yau,J.J.Kirkland,D.D.Bly;Wiley−Interscience,1979およびA Guide to Materials Characterization and Chemical Analysis,J.P.Sibilia;VCH,1988,p.81−84に詳細に考察されている。本明細書に報告されている分子量は、ダルトンの単位である。本明細書で使用される場合、「(メタ)アクリル」という用語は、アクリルまたはメタクリルを指し、「炭酸塩」という用語は、炭酸塩、重炭酸塩、またはセスキ炭酸塩のアルカリ金属塩またはアンモニウム塩を指し、「ケイ酸塩」という用語は、ケイ酸アルカリ金属を指す。ポリマー中のモノマー単位の百分率は、固形重量の百分率であり、すなわち、ポリマーエマルジョン中に存在する一切の水を排除した百分率である。ポリマー中の重合カルボン酸単位への全ての言及は、カルボン酸基のpKaに近似するかまたはそれを上回るpH値で存在するであろう酸の金属塩を含む。pKa値は、25℃で測定される。アミンのpKaは、プロトン化アミンのpKaを指す。
好ましくは、エチレン性不飽和カルボン酸モノマーは、C−Cモノエチレン性不飽和カルボン酸モノマー、好ましくはC−Cである。好ましくは、カルボン酸モノマーは、炭素−炭素二重結合の炭素に結合した少なくとも1つのカルボキシル基を有する。好ましくは、カルボン酸モノマーは、1つまたは2つのカルボキシル基、好ましくは1つを有する。好ましくは、モノエチレン性不飽和カルボン酸モノマーは、(メタ)アクリル酸である。
好ましくは、窒素含有エチレン性不飽和モノマーは、少なくとも6.5、好ましくは少なくとも7、好ましくは少なくとも7.5、好ましくは少なくとも8、好ましくは11以下、好ましくは10.5以下の少なくとも1つのpKa値を有する。好ましくは、窒素含有エチレン性不飽和モノマーは、モノエチレン性不飽和である。好ましくは、窒素含有エチレン性不飽和モノマーは、置換または非置換アミノ基、好ましくは第三級アミノ基、好ましくは第三級アミノアルキル基、好ましくはジアルキルアミノアルキル基、好ましくはジ−(C−Cアルキル)アミノアルキル基、好ましくは、ジ−(C−Cアルキル)アミノアルキル基、好ましくはジメチルアミノアルキルまたはジエチルアミノアルキル基、好ましくはジメチルアミノアルキル基を含む。好ましくは、第三級アミノアルキル基は、3〜20個の炭素原子、好ましくは少なくとも4個の炭素原子、好ましくは15個以下の炭素原子、好ましくは10個以下、好ましくは8個以下の炭素原子を含む。好ましくは、窒素含有エチレン性不飽和モノマーは、(メタ)アクリル酸の置換アミノアルキルエステルまたはアミド、好ましくはジ−(C−Cアルキル)アミノエチルまたはジ−(C−Cアルキル)アミノプロピル(メタ)アクリレートもしくは(メタ)アクリルアミド、好ましくはジ−(C−Cアルキル)アミノエチルまたはジ−(C−Cアルキル)アミノプロピルエステルもしくはアミド、好ましくは2−(ジメチルアミノ)エチルメタクリレートまたはN−[3−(ジメチルアミノ)プロピル]メタクリルアミドである。
好ましくは、ポリマーは、少なくとも7重量%、好ましくは少なくとも8重量%、好ましくは35重量%以下、好ましくは30重量%以下、好ましくは25重量%以下、好ましくは20重量%以下、好ましくは15重量%以下の少なくとも1つの窒素含有エチレン性不飽和モノマーの重合単位を含む。好ましくは、ポリマーは、少なくとも65重量%、好ましくは少なくとも70重量%、好ましくは少なくとも75重量%、好ましくは少なくとも80重量%、好ましくは少なくとも85重量%、好ましくは93重量%以下、好ましくは92重量%以下の少なくとも1つのエチレン性不飽和カルボン酸モノマーの重合単位を含む。
好ましくは、ポリマーは、重合されたアルキレンオキシド単位、例えば、エチレンオキシドまたはプロピレンオキシドを含むモノマーの重合単位を実質的に含まない。好ましくは、ポリマーは、上述のモノマー(a)および(b)以外の任意のモノマーの重合単位を実質的に含まない。好ましくは、“実質的に含まない”という用語は、5重量%以下、好ましくは2重量%以下、好ましくは1重量%以下、好ましくは0.5重量%以下、好ましくは0.1重量%以下を有することを意味する。
好ましくは、洗濯洗剤組成物は、0.1〜5重量%、好ましくは少なくとも0.3重量%、好ましくは少なくとも0.5重量%、好ましくは少なくとも0.7重量%、好ましくは少なくとも0.9重量%、好ましくは3重量%以下、好ましくは2重量%以下、好ましくは1.5重量%以下のポリマーを含む。
好ましくは、洗濯洗剤組成物は、0〜90重量%、好ましくは70重量%以下、好ましくは40重量%以下、好ましくは10重量%以下、好ましくは5重量%以下の水を含む。
好ましくは、洗濯洗剤組成物は、少なくとも1.0重量%、好ましくは少なくとも2.0重量%、好ましくは少なくとも5.0重量%、好ましくは70重量%以下、好ましくは50重量%以下、好ましくは40重量%以下の少なくとも1つの界面活性剤を含む。
本発明の洗剤組成物は、一般に界面活性剤の混合物から構成される。界面活性剤のうちの少なくとも1つは、アニオン性界面活性剤である。アニオン性界面活性剤は、好ましくはサルフェートまたはスルホネートである。一つの好ましいアニオン性界面活性剤は、式、R−C−SOMによって表されるアルキルベンゼンスルホン酸塩であり、式中、RはC−C18アルキル基を表し、好ましくは線状であり、Cはベンゼンジイル基を表し、好ましくは1,4−ベンゼンジイル基であり、Mはナトリウム、カリウム、またはアンモニウムイオンを表す。別の好ましいアニオン性界面活性剤は、式、R−O−(AO)SOMの任意にエトキシル化された脂肪アルコールのハーフエステルの塩であり、式中、RはC−C22の線状または分岐状アルキル基を表し、AOはエチレンオキシド、プロピレンオキシド、ブチレンオキシド、またはランダムにもしくはブロックで配置された2つ以上のアルキレンオキシドの組み合わせを表し、nは0〜10の範囲の数であり、Mはカチオン、好ましくはナトリウム、カリウム、またはアンモニウムイオンを表す。
洗剤はまた、非イオン性界面活性剤、好ましくは線状アルコールエトキシレートも含有し得、ここで、アルコールは6〜22個の炭素の線状脂肪アルコールであり、界面活性剤は2〜20モル当量のエチレンオキシドを含有する。
洗剤はまた、溶媒も含有し得る。中でも好ましい溶媒は、1,2−プロピレングリコール、グリセロール、およびエタノールである。
洗剤は、好ましくはビルダーの混合物を含有する。中でも好ましいビルダーは、トリポリリン酸ナトリウム、炭酸ナトリウム、重炭酸ナトリウム、およびゼオライトである。洗剤はまた、リン酸塩を実質的に含まない場合がある(好ましくは1重量%未満。
好ましくは、本発明のポリマーは、0.3重量%以下、好ましくは0.1重量%以下、好ましくは0.05重量%以下、好ましくは0.03重量%以下、好ましくは0.01重量%以下の架橋モノマーの重合単位を含む。架橋モノマーは、多エチレン性不飽和モノマーである。
好ましくは、本発明のポリマー中の重合AMPS単位(金属またはアンモニウム塩を含む)の量は、10重量%以下、好ましくは5重量%以下、好ましくは2重量%以下、好ましくは1重量%以下である。好ましくは、本発明のポリマーは、8重量%以下、好ましくは5重量%以下、好ましくは3重量%以下、好ましくは1重量%以下のアクリル酸またはメタクリル酸のエステルの重合単位を含有する。
好ましくは、ポリマーは、少なくとも5,000、好ましくは少なくとも6,000、好ましくは少なくとも9,000、好ましくは少なくとも10,000、好ましくは少なくとも11,000、好ましくは少なくとも12,000、好ましくは70,000以下、好ましくは50,000以下、好ましくは30,000以下、好ましくは20,000以下、好ましくは15,000以下のMを有する。
ポリマー、例えば、アクリル酸、メタクリル酸、マレイン酸、または他の二酸モノマーの残基、ポリエチレングリコールエステルを含むアクリル酸またはメタクリル酸のエステル、スチレンモノマー、AMPSおよび他のスルホン化モノマー、ならびに置換アクリルアミドまたはメタクリルアミドの組み合わせを含むポリマーは、自動食器洗浄機における不溶性堆積物を制御するのに有用な他のポリマーと組み合わせて使用され得る。
好ましくは、本発明のポリマーは、溶液重合によって生成される。好ましくは、ポリマーは、ランダムコポリマーである。好ましい溶媒には、2−プロパノール、エタノール、水、およびそれらの混合物が含まれる。好ましくは、開始剤は、リンを含有しない。好ましくは、ポリマーは、1重量%未満、好ましくは0.5重量%未満、好ましくは0.1重量%未満のリンを含有し、好ましくは、ポリマーは、リンを含有しない。好ましくは、重合は、ペルサルフェートで開始され、ポリマー上の末端基は、サルフェートまたはスルホネートである。ポリマーは、水溶性溶液ポリマー、スラリー、乾燥粉末、もしくは顆粒、または他の固形形態であり得る。
本発明のポリマーは、家庭用および施設用洗浄機の自動食器洗浄で使用される洗剤を含む他の洗浄および水処理用途のための分散剤として潜在的に有用である。
材料。実施例では以下の材料を評価する。組成の詳細を表1に提供する。
PAA:The Dow Chemical Companyから入手可能なアクリル酸のホモポリマーであるACUSOL(商標)445N分散剤ポリマー。
実施例1〜5(本発明):アクリル酸と2−(ジメチルアミノ)エチルメタクリレートとのコポリマー。
実施例6(比較):アクリル酸と2−(ジメチルアミノ)エチルメタクリレートとのコポリマー。
実施例7〜9(発明):アクリル酸とN−[3−(ジメチルアミノ)プロピル]メタクリルアミドとのコポリマー。
Figure 2021518865
ポリマー合成
実施例1
機械攪拌装置、加熱マントル、熱電対、コンデンサー、窒素注入口、およびコフィードを添加するための注入口を備えた2リットルの丸底フラスコに、300gの脱イオン水を入れた。0.15%硫酸鉄七水和物の3.32gの促進剤溶液を調製し、取っておいた。10.0gの脱イオン水に溶解した0.63gのメタ重亜硫酸ナトリウムのケトル添加剤を調製し、取っておいた。ケトルの内容物を攪拌し、窒素スイープしながら73±1℃に加熱した。同時に、380gの氷アクリル酸(AA)をケトルに添加するためにメスシリンダーに添加した。別に、20gの2−(ジメチルアミノ)エチルメタクリレート(DMAEMA)をケトルに添加するためにシリンジに添加した。50.0gの脱イオン水に溶解した1.15gの過硫酸ナトリウムの開始剤溶液をケトルに添加するためにシリンジに添加した。60.0gの脱イオン水に溶解した13.37gのメタ重亜硫酸ナトリウムの連鎖調整剤溶液をケトルに添加するためにシリンジに添加した。
ケトルの内容物が73℃の反応温度に達すると、促進剤溶液およびメタ重亜硫酸ナトリウムのケトル添加物をケトルに添加した。反応温度に戻ると、モノマー、開始剤、および連鎖調整剤のコフィードを同時におよび別々に開始した。73±1℃で連鎖調整剤溶液を80分かけて添加し、モノマーコフィードを90分かけて添加し、開始剤コフィードを95分かけて添加した。10.0gの脱イオン水に溶解した0.53gの過硫酸ナトリウムの2つのチェイサー溶液を調製し、別々のシリンジに添加した。最初のチェイサー溶液を開始剤コフィードの完了から10分後に添加した。最初のチェイサー溶液を10分かけてケトルに添加し、次いで、20分間保持した。この保持が完了した後、第2のチェイサー溶液を10分かけて添加し、次いで、さらに20分間保持した。
空気流を使用して反応器を冷却しながら、反応温度が60℃未満に維持されるような速度で、添加漏斗を介して175.0gの50%水酸化ナトリウムをケトルに添加した。過酸化水素(1.2gの35%溶液)をスカベンジャーとしてケトルに添加した。10分後、反応温度が60℃未満に維持されるような速度で、添加漏斗を介して151.3gの50%水酸化ナトリウムをケトルに添加した。脱イオン水(60.0g)を最終すすぎ液として漏斗に添加した。次いで、内容物を冷却して包装した。
最終生成物は、42.21%の固形含量、6.27のpH、1480cPの粘度を有した。残留AA含有量は、70ppmwであった。重量平均分子量および数平均分子量は、それぞれ20783および5583g/molであった。
実施例2〜6は、実質的に実施例1について上述されるように、試薬および条件を適切に変更して、当業者によって調製され得る。
実施例7
機械攪拌装置、加熱マントル、熱電対、コンデンサー、窒素注入口、およびコフィードを添加するための注入口を備えた2リットルの丸底フラスコに、300gの脱イオン水および3.32gの0.15%硫酸鉄七水和物を入れた。7.0gの脱イオン水に溶解した0.4gのメタ重亜硫酸ナトリウムのケトル添加剤を調製し、取っておいた。ケトルの内容物を攪拌し、窒素スイープしながら73±1℃に加熱した。同時に、360gの氷AAをケトルに添加するためにメスシリンダーに添加した。別に、40gのN−[3−(ジメチルアミノ)プロピル]メタクリルアミド(DMAPMA)をケトルに添加するためにシリンジに添加した。50.0gの脱イオン水に溶解した1.25gの過硫酸ナトリウムの開始剤溶液をケトルに添加するためにシリンジに添加した。70.0gの脱イオン水に溶解した8.6gのメタ重亜硫酸ナトリウムの連鎖調整剤溶液をケトルに添加するためにシリンジに添加した。
ケトルの内容物が73℃の反応温度に達すると、メタ重亜硫酸ナトリウムのケトル添加物をケトルに添加した。反応温度に戻ると、モノマー、開始剤、および連鎖調整剤のコフィードを同時におよび別々に開始した。73±1℃で連鎖調整剤溶液を80分かけて添加し、モノマーコフィードを90分かけて添加し、開始剤コフィードを95分かけて添加した。10.0gの脱イオン水に溶解した0.53gの過硫酸ナトリウムの2つのチェイサー溶液を調製し、別々のシリンジに添加した。最初のチェイサー溶液を開始剤コフィードの完了から10分後に添加した。最初のチェイサー溶液を5分かけてケトルに添加し、次いで、10分間保持した。この保持が完了した後、第2のチェイサー溶液を5分かけて添加し、次いで、さらに10分間保持した。
空気流れを使用して反応器を冷却しながら、反応温度が60℃未満に維持されるような速度で、添加漏斗を介して100gの50%水酸化ナトリウムをケトルに添加した。過酸化水素(1.0gの35%溶液)をスカベンジャーとしてケトルに添加した。10分後、反応温度が60℃未満に維持されるような速度で、添加漏斗を介して202gの50%水酸化ナトリウムをケトルに添加した。脱イオン水(90.0g)を最終すすぎ液として漏斗に添加した。次いで、内容物を冷却して包装した。
最終生成物は、41.22%の固形含量、6.52のpH、2880cPの粘度を有した。残留AA含有量は、23ppmwであった。重量平均分子量および数平均分子量は、それぞれ39150および8527g/molであった。
実施例8および9は、実質的に実施例7について上述されるように、試薬および条件を適切に変更して、当業者によって調製され得る。
ポリマー分子量。重量平均分子量は、例えば、以下の典型的なパラメータを伴う、既知の方法論を使用するゲル浸透クロマトグラフィー(GPC)によって測定され得る。
分析パラメータ:
機器:アイソクラティックポンプ、真空デガッサ、可変注入サイズオートサンプラー、およびカラムヒーターを備えたAgilent1100HPLCシステム、または同等のもの。
検出器:Agilent1100HPLC G1362A屈折率検出器、または同等のもの。
ソフトウェア:Agilent ChemStation、バージョンB.04.03、およびAgilent GPC−Addon、バージョンB.01.01。
カラムセット:TOSOH Bioscience TSKgel G2500PWxl 7.8mm ID X 30cm、7μmカラム(P/N08020)、およびTOSOH Bioscience TSKgel GMPWxl 7.8mm ID X 30cm、13μm(P/N08025)。
方法パラメータ:
移動相:MilliQ HPLC水中の20mMリン酸緩衝液、pH約7.0。
流速:1.0ml/分
注入量:20μL
カラム温度:35℃
実行時間:30分
標準物および試料:
標準物:ポリアクリル酸、Na塩、Mp216〜Mp1,100,000。Mp900〜Mp1,100,000の標準物は、American Polymer Standardsのものである。
較正:Agilent GPC−Addonソフトウェアを使用した多項式フィット(多項式4を使用)。
注入濃度:1−2mg固形分/mLの20mM GPC移動相希釈剤。標準物および試料の両方に使用される。
試料濃度:
典型的には、10mgの試料を5mLの20mM AQGPC移動相溶液に入れる。
フローマーカー:30mMリン酸
溶液の調製:
移動相:移動相:14.52gのリン酸二ナトリウム一塩基性(NaHPO)および14.08gのリン酸ナトリウム二塩基性(NaHPO)を量る。11LのMilliQ HPLC水に溶解し、攪拌して、すべての固体を完全に溶解する。溶解の完了後、0.5N水酸化ナトリウムで溶液をpH7に調整する。この溶液は、固定容量のレピペッターを介した移動相および試料/標準物の調製に使用される。
フローマーカー:重量で、等量の固体NaHPOおよびNaHPOを混合する。よくブレンドされた混合物を使用して、1.3グラムを量り、1リットルの20mM AQGPC移動相混合物に溶解する。
再付着防止試験。
以下の表2に記載されている単位比を使用して、洗剤ベース配合物を調製した。
Figure 2021518865
再付着防止(ARD)性能を、毎分90サイクルで攪拌したTerg−o−tometerモデル7243ES(6x1Lウェル)で評価した。配合の詳細および測定条件を表3に記載する。
Figure 2021518865
個別の布地にラベルを付け、ベースラインの白色度指数(WI)をHunter ColorQuest XE比色計で測定した。洗剤、ポリマー、および汚れを各terg−o−tometerポットに加え、洗剤およびポリマーの均質な溶液、ならびに汚れの均一な分散を確保するために、約30秒間攪拌した。次いで、布地を洗浄浴に加え、洗浄し、上述の条件に従ってすすいだ。すすぎサイクルが完了したら、布地を内部通気式乾燥機(約50℃)で乾燥させた。白色度指数を洗浄後の布地について測定し、ポットごとに加えた各タイプの2つの布について平均した。新品の布の値に近いWI値は、より良い性能を示す。本発明のポリマーの性能を、PAAの性能に対してベンチマークした。結果を表4、表5に示す。
Figure 2021518865
Figure 2021518865
Figure 2021518865
Figure 2021518865
Figure 2021518865
表4、表5、表7、および表8のデータは、実施例1〜5および実施例7〜9が、汚れが存在する場合の洗浄前後の白色度指数の小さな変化から明確であるように、ある範囲の布タイプの元々の白さを最もよく維持できたことを示している。

Claims (9)

  1. 再付着防止剤と、界面活性剤と、任意にビルダーとを含む洗濯洗剤組成物であって、前記再付着防止剤は、(a)5〜40重量%の6〜11.5の少なくとも1つのpKa値を有する少なくとも1つの窒素含有エチレン性不飽和モノマーおよび(b)60〜95重量%の少なくとも1つのエチレン性不飽和カルボン酸モノマーの重合単位を含むポリマーである、洗濯洗剤組成物。
  2. 少なくとも1つの窒素含有エチレン性不飽和モノマーが、7〜11の少なくとも1つのpKa値を有する、請求項1に記載の組成物。
  3. 前記ポリマーが、第三級アミノ基を含む5〜40重量%の少なくとも1つのエチレン性不飽和モノマー、および60〜95重量%の少なくとも1つのC−Cエチレン性不飽和カルボン酸モノマーの重合単位を含む、請求項2に記載の組成物。
  4. 前記窒素含有エチレン性不飽和モノマーが、ジアルキルアミノアルキル基を含む、請求項3に記載の組成物。
  5. 前記ポリマーが、5〜35重量%の少なくとも1つのジ−(C−Cアルキル)アミノエチルまたはジ−(C−Cアルキル)アミノプロピル(メタ)アクリレートもしくは(メタ)アクリルアミド、および65〜95重量%の少なくとも1つの(メタ)アクリル酸の重合単位を含む、請求項4に記載の組成物。
  6. 前記ポリマーが、5,000〜70,000のMを有する、請求項5に記載の組成物。
  7. 前記ポリマーが、7〜30重量%の少なくとも1つのジ−(C−Cアルキル)アミノエチルまたはジ−(C−Cアルキル)アミノプロピル(メタ)アクリレートもしくは(メタ)アクリルアミド、および70〜93重量%の少なくとも1つの(メタ)アクリル酸の重合単位を含む、請求項6の組成物。
  8. 前記界面活性剤が、サルフェートまたはスルホネートである少なくとも1つのアニオン性界面活性剤を含む、請求項7に記載の組成物。
  9. 前記ジ−(C−Cアルキル)アミノエチルまたはジ−(C−Cアルキル)アミノプロピル(メタ)アクリレートもしくは(メタ)アクリルアミドが、2−(ジメチルアミノ)エチルメタクリレートまたはN−[3−(ジメチルアミノ)プロピル]メタクリルアミドである、請求項8に記載の組成物。

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