JP2022540474A - アルカリ可溶性エマルジョンポリマーの使用によりミストが低減したアルカリ性洗浄剤 - Google Patents
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Abstract
Description
本出願は、2019年7月12日に提出された「REDUCED MIST ALKALINE CLEANER VIA THE USE OF ALKALI SOLUBLE EMULSION POLYMERS」と題された米国仮出願第62/873,276号に関連し、米国特許法第119条に基づく優先権を主張する。この特許出願の全内容は、参照により本明細書に明示的に組み込まれる。
本発明をより容易に理解することができるように、特定の用語をまず定義する。別に定義されない限り、本明細書で使用されるすべての技術用語および科学用語は、本発明の実施形態が関係する当業者によって一般に理解されるのと同じ意味を有する。本明細書に記載のものと類似、修正、または同等の多くの方法および材料を、過度の実験なしに本発明の実施形態の実施に使用することができ、好ましい材料および方法を本明細書に記載する。本発明の実施形態を説明および請求する上で、以下に記載される定義に従って以下の専門用語が使用される。
本発明による噴霧可能な洗浄組成物は、一般に入手可能な圧力容器、エアゾール弁およびエアゾール噴射剤を使用する加圧エアゾール噴霧ユニットでの包装に適している。本発明による噴霧可能な洗浄組成物は、ポンプ噴霧ヘッドおよび好適な容器を使用するポンプ噴霧形式でさらに使用することができる。噴霧可能な洗浄組成物の様々な配合物は、通常、困難な無機、有機、またはマトリックス混合汚れを含有する硬質表面に適用される。このような汚れには、焼き付けられた、または炭化された食品の残留物が含まれる。他の表面には、水道水の実質的に不溶性の硬度成分に由来する汚れが含有し得る。本発明の噴霧可能な洗浄組成物は、汚れを迅速に除去することができるが、しかし適用中に呼吸困難を引き起こし得る量のミストまたはエアロゾルの形成には抵抗する成分の独特の組み合わせにより、そのような汚れを迅速に除去する。
ミスト化が低減した噴霧可能な洗浄組成物は、アルカリ可溶性エマルジョンポリマーを含む。好ましくは、アルカリ可溶性エマルジョンポリマーは、水溶性変性ポリマーである。アルカリ可溶性エマルジョンポリマーは、酸とアクリレートのコモノマーから合成され、エマルジョン重合によって作製される。これらは、以下に示す式を例示している。
噴霧可能な洗浄組成物は、アルカリ性源を含む。アルカリ可溶性ポリマーはアルカリ性環境に可溶であり、中和によりポリマーが膨潤するため、アルカリ性源は有用である。これにより、より高粘度の組成物が得られ、噴霧性が改善し、ミスト化が低減することがわかった。アルカリ性の量は、好ましくは、アルカリ可溶性ポリマーを中和するのに必要な量である。
好ましい実施形態では、噴霧可能な洗浄組成物は、任意選択で腐食防止剤を含むことができる。噴霧可能な洗浄組成物に含まれる場合、腐食防止剤は、好ましくは約0.01重量%~約5重量%、より好ましくは約0.1重量%~約3重量%、最も好ましくは約0.25重量%~約2.5重量%の濃度である。
噴霧可能な洗浄組成物は、好ましくは発泡剤を含む。発泡剤は、好ましくは、噴霧可能な洗浄組成物中、約0.1重量%~約10重量%、より好ましくは約0.1重量%~約5重量%、最も好ましくは約0.5重量%~約2.5重量%の濃度である。
本組成物における使用に好適なアニオン性スルフェート界面活性剤には、アルキルエーテルスルフェート、アルキルスルフェート、直鎖および分岐一級および二級アルキルスルフェート、アルキルエトキシスルフェート、脂肪オレイルグリセロールスルフェート、アルキルフェノールエチレンオキシドエーテルスルフェート、C5~C17アシル-N-(C1~C4アルキル)、ならびに-N-(C1~C2ヒドロキシアルキル)グルカミンスルフェート、ならびにアルキルポリグルコシドのスルフェートなどのアルキルポリサッカリドのスルフェートなどが含まれる。また、エチレンオキシドおよびノニルフェノールのスルフェートまたは濃縮製品(通常1分子当たり1~6個のオキシエチレン基を有する)などの、アルキルスルフェート、アルキルポリ(エチレンオキシ)エーテルスルフェート、および芳香族ポリ(エチレンオキシ)スルフェートも含まれる。
R-O-(CH2CH2O)n(CH2)m-CO2X(3)
式中、Rは、C8~C22アルキル基であるか、または
非イオン性界面活性剤は、水性媒体に溶解したときに離散電荷を保有しない。非イオン性界面活性剤の親水性は、水分子との水素結合によって提供される。好適な非イオン性界面活性剤には、アルコキシル化界面活性剤、EO/POコポリマー、キャッピングされたEO/POコポリマー、アルコールアルコキシレート、キャッピングされたアルコールアルコキシレート、それらの混合物等が含まれる。さらに好適な非イオン性界面活性剤には、アミンオキシド、ホスフィンオキシド、スルホキシド、およびそれらのアルコキシル化誘導体が含まれる。特に好適なアミンオキシドには、アミンオキシド(N→O)に結合した3つのアルキル基を通常含む三級アミンオキシド界面活性剤が含まれる。一般に、アルキル基は、1つの高級C6~24アルキル基と組み合わせた2つの低級(C1~4)アルキル基を含むか、または1つの低級アルキル基と組み合わせた2つの高級アルキル基を含み得る。さらに、低級アルキル基は、ヒドロキシル基、アミン基、カルボキシル基などの親水性部分で置換されたアルキル基を含むことができる。
好適な両性界面活性剤は、構造中に酸性および塩基性親水性部分の両方を含有し、アニオン性またはカチオン性界面活性剤に関するセクションでちょうど前述したアニオン性またはカチオン性基のいずれかであり得る。アニオン性基には、カルボキシレート、サルフェート、スルホネート、ホスホネートなどが含まれるが、カチオン性基は、通常、アミン窒素を有する化合物を含む。多くの両性界面活性剤は、親水性を強化するエーテル酸化物またはヒドロキシル基も含有する。本発明の好ましい両性界面活性剤は、アニオン性カルボキシレートまたはスルホネート基と組み合わされたカチオン性アミノ基を有する界面活性剤を含む。有用な両性界面活性剤の例には、スルホベタイン、N-ココ-3,3-アミノプロピオン酸およびそのナトリウム塩、n-獣脂-3-アミノ-ジプロピオン酸二ナトリウム塩、1,1-ビス(カルボキシメチル)-2-ウンデシル-2が含まれる。-イミダゾリニウムヒドロキシド二ナトリウム塩、ココアミノ酪酸、ココアミノプロピオン酸、ココアミドカルボキシグリシネート、ココベタイン。好適な両性界面活性剤には、ココアミドプロピルベタインおよびココアミノエチルベタインが含まれる。
好ましい実施形態では、噴霧可能な洗浄組成物は、任意選択で溶媒を含むことができる。噴霧可能な洗浄組成物に含まれる場合、溶媒は、好ましくは約0.01重量%~約10重量%、より好ましくは約0.1重量%~約7重量%、最も好ましくは約0.5重量%~約4重量%の濃度である。
好ましい実施形態では、噴霧可能な洗浄組成物は、任意選択で増粘剤を含むことができる。噴霧可能な洗浄組成物に含まれる場合、増粘剤は、特定の増粘剤の使用から生じ得る処理および製造の困難の一部を回避するために、好ましくは低濃度である。含まれる場合、増粘剤は、好ましくは約0.01重量%~約10重量%、より好ましくは約0.1重量%~約7重量%、最も好ましくは約0.5重量%~約5重量%である。
噴霧可能な洗浄組成物はさらに水を含む。蒸留水、脱イオン水、または逆浸透水が好ましいが、任意の水源を使用することができる。水源が硬い場合は、キレート剤または封鎖剤も含めることが好ましい。水は、好ましくは、噴霧可能な洗浄組成物の約50重量%~約99重量%、より好ましくは約55重量%~約98重量%、最も好ましくは約60重量%~約98重量%の量で添加される。
組成物の構成成分は、様々な機能性構成成分とさらに組み合わされてもよい。いくつかの実施形態では、アルカリ可溶性エマルジョンポリマー、アルカリ性源,発泡剤、および水を含む組成物は、多量の、またはさらに実質的にすべての組成物の総重量を構成する。例えば、いくつかの実施形態では、さらなる機能性成分は、ほとんどまたは全く、その中に配置されていない。他の実施形態では、上記の任意の成分のうちの1つ以上は、これらに限定されないが、腐食防止剤、溶媒、および/または増粘剤が挙げられ、噴霧可能な洗浄成分に含まれ得る。
洗浄組成物は、有機もしくは無機の金属イオン封鎖剤または金属イオン封鎖剤の混合物を含有し得る。クエン酸ナトリウム、ニトリロ三酢酸(NTA)のアルカリ金属塩、ジカルボキシメチルグルタミン酸四ナトリウム塩(GLDA)、EDTA、アルカリ金属グルコン酸塩、ポリアクリル酸のような高分子電解質などのような有機金属イオン封鎖剤を、本明細書において使用し得る。金属イオン封鎖剤と配合物塩ベースとの適合性のために、最も好ましい金属イオン封鎖剤は、グルコン酸ナトリウムのような有機金属イオン封鎖剤である。
様々な染料、香料を含む付臭剤、および他の美観向上剤が、本組成物に含まれてもよい。好適な市販の染料の例には、Direct Blue 86(Mac Dye-Chem Industries(Ahmedabad、India)から入手可能)、Fastusol Blue(Mobay Chemical Corporation(Pittsburgh、PA)から入手可能)、Acid Orange 7(American Cyanamid Company(Wayne、NJ)から入手可能)、Basic Violet 10およびSandolan Blue/Acid Blue 182(Sandoz(Princeton、NJ)から入手可能)、Acid Yellow 23(Chemos GmbH(Regenstauf、Germany)から入手可能)、Acid Yellow 17(Sigma Chemical(St.Louis、MO)から入手可能)、Sap GreenおよびMetanil Yellow(Keystone Aniline and Chemical(Chicago、IL)から入手可能)、Acid Blue 9(Emerald Hilton Davis, LLC(Cincinnati、OH)から入手可能)、Hisol Fast Redおよびフルオレセイン(Capitol Color and Chemical Company(Newark、NJ)から入手可能)、およびAcid Green 25(Ciba Specialty Chemicals Corporation(Greenboro、NC)から入手可能)が含まれるが、これらに限定されない。
本発明による洗浄組成物は、一般的に使用可能な容器および混合装置を用いて、水性希釈剤中で構成成分を混合することによって作製できる。有益なことに、アルカリ可溶性エマルジョンポリマーを使用する洗浄組成物を製造するために特別な製造用器材は必要とされない。本発明の洗浄組成物を製造するための好ましい方法は、構成成分を撹拌された生成容器に導入することを含む。一態様では、ある量のアルカリ可溶性エマルジョンポリマー、発泡剤、水、次いでアルカリ性構成成分が混合される。一態様では、脱イオン水が使用される。キサンタンガムなどの従来の増粘剤が含まれている場合、さらなる増粘剤の濃度に応じて、さらなる処理工程が必要になり得る。このさらなる処理工程には、増粘剤の適切な分散を確保し、フィッシュアイの形成を最小限に抑えるために、インダクター漏斗または同様の装置を介して処理することが含まれ得る。
噴霧可能な洗浄組成物は、様々な表面から頑固な汚れを除去するために使用することができる。例えば、噴霧可能な組成物は、施設用途、食品および飲料用途、ヘルスケア用途、車両ケア用途、害虫駆除用途、および洗濯用途で使用することができる。そのような用途には、台所および浴室の洗浄および脱色、汎用の洗浄および脱色、表面の洗浄および脱色(特に硬質表面)、工業用または家庭用洗浄剤、ならびに抗菌洗浄用途が含まれるが、これらに限定されない。さらなる用途には、例えば、洗濯および繊維の洗浄および脱色、カーペットの洗浄および脱色、車両の洗浄および脱色、現場での洗浄、ガラス窓の洗浄、空気清浄または芳香剤、工業用または家庭用洗浄剤、および抗菌洗浄が含まれ得る。有益なことに、アルカリ可溶性エマルジョンポリマー含有洗浄組成物は、本発明による洗浄組成物の粘度のように液体が薄い結果として、汚れへの活性洗浄剤の迅速な拡散速度を提供する。
噴霧試験。噴霧パターン試験を、対照(アルカリ可溶性エマルジョンポリマーを含まないヘビーデューティー脱脂剤)と比較して、噴霧用途のミスト化を低減したアルカリ性洗浄組成物の配合に対するアルカリ可溶性エマルジョンポリマーの適合性を視覚的に評価するように設計した。様々な配合物を以下の表2に示す。
TSI OPS粒径試験。アルカリ可溶性エマルジョンポリマーを含有する洗浄組成物溶液の粒径分析を、対照組成物に対して実施した。吸入の低減を確認するための粒子のミクロンサイズは、TSI粒子分析を使用して実施した。
Gardner摩耗試験。対照配合物と比較して、汚れ除去/洗浄効果の量を本出願の組成物について評価した。試験した組成物は、実施例2からの対照配合物、ならびに対照配合物+750ppmのアルカリ可溶性エマルジョンポリマー、および対照配合物+1000ppmのアルカリ可溶性エマルジョンポリマーを含んでいた。
コーン油除去試験方法。汚れ除去/洗浄効果の速度は、重合グリース汚れ試験、特にコーン油除去試験方法を使用して評価した。この試験は、アルカリ性構成成分を含有する組成物によって達成された汚れへの作用速度の増加を示すために実施した。洗浄の速度は、設定された時間にわたる相対的な汚れ除去を介して、重合した汚れに浸透する洗浄組成物の能力を示している。
パネルの準備
1.次の手順を使用して試験するために、304ステンレス鋼の3インチx5インチのパネルを準備した。
2.きれいなポリウレタン発泡体スポンジでコーン油(0.12g)をコーティングした。
3.オーブンを362°Fに少なくとも30分間予熱した。
4.汚れたパネルを予熱したオーブンの中央ラックのアルミ鍋に25分間できるだけ水平に置き、パネルを10分、15分、20分で1回回転させ、25分後に取り出した。
5.重合した汚れのプレートを引き出し、室温まで冷却する。
6.重合した汚れのパネルを平らな面に置き、試験配合物を6~7滴添加し、重合した汚れを完全に除去するのにかかる時間を記録する。
泡安定性シリンダー回転装置を使用して、汚れの存在下で様々な洗浄組成物の泡安定性を評価した。この試験は、各洗剤組成物の泡安定性への汚れの存在の影響を決定するために実施した。試験した組成物は、実施例2からの対照配合物、ならびに対照配合物+750ppmのアルカリ可溶性エマルジョンポリマー、および対照配合物+1000ppmのアルカリ可溶性エマルジョンポリマーを含んでいた。
1.40mLの試験配合物を250mLメスシリンダーに添加した。試験する各配合物に対して工程を繰り返した。
2.すべてのシリンダーおよび試験溶液を、室温になるまで放置する。溶液が温かいほど、泡高さが高くなるので、この工程は重要である。
3.200°Fのホットプレートに置いて汚れを液化し、均質な液体を生成した。
4.すべてのシリンダーを停止し、発泡体シリンダー装置に入れてしっかりと締めた。
5.シリンダーを30rpmで2分間回転させた。2分後、泡高さと液体高さとの差を測定することにより、最初の泡高さ(泡のmL)を記録した。
6.使い捨てピペットを使用して、シリンダーの側面に汚れがしたたり落ちないように、2滴の試験汚れをシリンダーの中央に滴下添加した。
7.シリンダーを30rpmで2分間回転させ、泡高さを記録した。使い捨てピペットを使用してさらに試験汚れを2滴添加する。各汚れの添加後に、シリンダーを30rpmで2分間回転させ、泡高さを測定した。
泡の挙動。垂直面での組成物の泡の挙動をモニターするために、様々な洗浄組成物をさらに評価した。評価した組成物は、実施例2からの対照配合物、ならびに対照配合物+750ppmのアルカリ可溶性エマルジョンポリマー、および対照配合物+1000ppmのアルカリ可溶性エマルジョンポリマーを含んでいた。各試験製品を、室温で3回の噴霧で重合コーン油クーポンに噴霧した。初期の泡の挙動を視覚的にモニターし、視覚的観察のために噴霧の5秒後に各試験組成物の写真を撮影した。画像を図7A、7B、および7Cに示す。
本出願のアルカリ可溶性エマルジョンポリマーの代わりに、代替ポリマーの本出願の組成物への含有を評価した。疎水性変性アルカリ可溶性エマルジョンポリマー(HASE)および疎水性変性エトキシル化ウレタンポリマー(HEUR)などの代替ポリマーを評価した。HASEポリマーの例には、Acusol805S、Acusol820、およびAcusol823などのポリマーが含まれる。HEURポリマーの例には、Acusol880などのポリマーが含まれる。実施例2に示すように、代替ポリマーを対照配合物に添加した。結果を表3に示し、ポリマー含有の適合性およびポリマーの噴霧パターンを観察する。
アルカリ可溶性エマルジョンポリマーのエマルジョン(すなわち、水性エマルジョンであり、逆エマルジョンではない)の性質を確認するために、伝導度試験を実施した。ACUSOL(商標)810Aを既知の逆エマルジョンポリマー(Nalco625)と比較して。Nalco625およびACUSOL(商標)810Aの伝導度は、Thermo Scientific Orion Star A215卓上型pH/伝導度メーターを使用して測定した。読み取りは、室温で完了した。電極は、マニュアルに従って準備した。センサーを蒸留水ですすぎ、糸くずの出ないティッシュで優しく吸い取って余分な水を除去し、サンプルに入れた。読み取り水が安定したときに測定を行った。結果を表4に示す。
Claims (20)
- 噴霧可能な洗浄組成物であって、
約0.0035重量%~約1重量%のアルカリ可溶性エマルジョンポリマーであって、前記アルカリ可溶性エマルジョンポリマーは、連続相が水または水混和性液体であるエマルジョン中にあり、前記アルカリ可溶性エマルジョンポリマーは、少なくとも約10のpHで安定である、アルカリ可溶性エマルジョンポリマーと、
アルカリ性源であって、前記アルカリ可溶性エマルジョンポリマーを中和するのに十分な濃度である、アルカリ性源と、
約0.1重量%~約10重量%の発泡剤であって、前記発泡剤がアニオン性界面活性剤、非イオン性界面活性剤、両性界面活性剤、またはそれらの組み合わせを含み、前記組成物がカチオン性界面活性剤を含まない、発泡剤と、
水と、を含み、
前記噴霧可能な洗浄組成物は、噴霧されたときにミクロンサイズが約10未満の空中エアロゾル粒子の形成を低減し、前記組成物の使用溶液は、約1~約500cPsのせん断粘度を有する、噴霧可能な洗浄組成物。 - 前記アルカリ性源が有機物、アルカリ金属水酸化物を含み、前記アルカリ性源が約0.1重量%~約15重量%の濃度である、請求項1に記載の組成物。
- 発泡剤が、ベタイン、スルタイン、アミンオキシド、アルキルポリグルコシド、硫酸化アニオン性界面活性剤、スルホン化アニオン性界面活性剤、またはそれらの混合物を含む、請求項1または2に記載の組成物。
- 前記組成物が約12~約14のpHを有する、請求項1~4のいずれか一項に記載の組成物。
- 前記アルカリ可溶性エマルジョンポリマーが、10cpsより大きく、かつ約200cps未満の粘度を有する、請求項1~5のいずれか一項に記載の組成物。
- 前記アルカリ可溶性エマルジョンポリマーが約13を超えるpHで安定である、請求項1~6のいずれか一項に記載の組成物。
- 前記組成物が約0.01重量%~約5重量%の濃度の腐食防止剤をさらに含む、請求項1~7のいずれか一項に記載の組成物。
- 前記腐食防止剤が、グルコン酸ナトリウム、グルコヘプトン酸ナトリウム、およびそれらの混合物を含む、請求項8に記載の組成物。
- 前記組成物が約0.01重量%~約10重量%の濃度の溶媒をさらに含む、請求項1~9のいずれか一項に記載の組成物。
- 前記溶媒が、メタノール、エタノール、プロパノール、イソプロパノール、エチレングリコール、ジエチレングリコール、プロピレングリコール、ジプロピレングリコール、プロピレングリコールメチルエーテル、プロピレングリコールエチルエーテル、プロピレングリコールプロピルエーテル、ジプロピレングリコールメチルエーテル、エチレングリコールメチルエーテル、エチルグリコールブチルエーテル、ジエチレングリコールブチルエーテル、およびモノエタノールアミン、モノプロパノールアミン、ジエタノールアミン、ジプロパノールアミン、トリエタノールアミン、トリプロパノールアミン、ならびにそれらの混合物からなる群から選択されるヒドロキシ置換有機溶媒を含む、請求項10に記載の組成物。
- 前記組成物が約0.01重量%~約10重量%の濃度の増粘剤をさらに含む、請求項1~9のいずれか一項に記載の組成物。
- 前記増粘剤がキサンタンガムを含み、約0.01重量%~約5重量%の濃度である、請求項12に記載の組成物。
- ミスト化を低減した噴霧可能な洗浄組成物を適用するためのシステムであって、
(a)噴霧ボトルに接続された噴霧ヘッドを含む噴霧器と、
(b)前記噴霧ボトルに含有される請求項1~13のいずれか一項に記載の噴霧可能な洗浄組成物と、を含み、前記噴霧ヘッドが、前記噴霧可能な洗浄組成物を吐出するように適合されている、システム。 - 前記洗浄組成物が、前記アルカリ性源、アルカリ可溶性エマルジョンポリマー、発泡剤、および水を組み合わせることによってインラインまたはインサイチュで生成され、溶解が均質な溶液を形成するのに10分未満を必要とする、請求項14に記載のシステム。
- 噴霧され、ミスト化が低減した洗浄組成物を使用して硬質表面を洗浄する方法であって、
(a)汚れた表面を請求項1~13のいずれか一項に記載の噴霧可能な洗浄組成物と接触させることと、
(b)前記硬質表面を拭き取って、薄膜および/または何らかの汚れを除去することと、を含む、方法。 - 前記洗浄組成物が生成する10以下のミクロンサイズを有する粒子のミスト化の総濃度は、1cm3当たりの粒子の総数で測定された場合、使用者の呼吸ゾーン内で、60粒子/cm3以下である、請求項16に記載の方法。
- 前記適用工程がトリガー噴霧器を使用する、請求項16または17に記載の方法。
- 前記汚れが脂っこい汚れまたは脂肪の汚れである、請求項16~18のいずれか一項に記載の方法。
- 前記表面が非水平表面であり、前記洗浄組成物が、前記表面上でアクリルアミドベースの噴霧可能な洗浄組成物よりも流れが少ないことを示す、請求項18に記載の方法。
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