JP4279450B2 - サルフェートおよびスルホネート含有コポリマーを用いる床磨き用ビヒクル組成物 - Google Patents

Description

【０００１】
発明の背景
床磨き剤は、一般に水性エマルジョンビヒクル組成物として販売されており、該エマルジョンの水性成分を揮散させることにより、分散されたポリマー成分がフィルム、すなわち生成する磨き剤に形成される。しかしながら、一般に、該磨き剤は、エマルジョンのポリマー成分とは異なる物性を有していなければならない。例えば、エマルジョンの水性成分を蒸発させた後には、生成する磨き剤のフィルムは、平坦な外観を呈し、物理的衝撃に対する耐性を発現し、かつ水の存在に対して比較的不活性でなければならない。
【０００２】
必要な物性を床磨き剤に付与する１つの試みは、水相を揮散させている間に、ポリマーと反応するエマルジョン中に化学成分を含めることである。例えば、亜鉛などの多価遷移金属を水相に使用することにより、ポリマー成分の架橋を生じさせ、その結果、磨き剤が乾燥している間に多価遷移金属とカルボキシル基とを反応させることができる。多価遷移金属による架橋により、より硬くなり、かつより優れた耐水性を呈する生成ポリマーフィルムが生じる。
【０００３】
しかしながら、過剰量の多価遷移金属により、分散されたポリマーおよび金属成分の早期凝集および沈澱が生じることがある。その結果、該エマルジョンは、適切に塗布することが困難となったり、不十分な乾燥を示したり、不均一な外観を呈する磨き剤を生じることがある。したがって、床磨き剤の質を向上させるために多価遷移金属を利用することには、限界がある。
【０００４】
一般に使用することができる多価遷移金属の量を増大させる試みには、非イオン性界面活性剤を使用することが含まれる。分散されたポリマー粒子上の第２の外層は、非イオン性界面活性剤によって形成され、それにより、水相における生成物の安定性が向上する。非イオン性界面活性剤を使用すれば、一般に、ポリマーの有用な反応性基、例えば、カルボキシル基に対する遷移金属の化学両論比を約１：２までとすることが可能となった。例えば、ジェイ・アール・ロジャーズ(J. R. Rogers)らに対して1967年３月７日に発行された米国特許第3,308,078 号明細書をみよ。
【０００５】
ツダノウスキー(Zdanowski) らに対して1985年５月14日に発行された米国特許第4,517,330 号明細書に記載されているようなもう１つの試みにおいては、ナトリウムやカリウムなどのアルカリ金属の塩基性塩が用いられている。該アルカリ金属は、さらにポリマーの安定性を向上させ、それにより、早期凝集なしで遷移金属の化学量論的な当量まで可能となる。しかしながら、アルカリ金属は、水相の蒸発の際に逃散しない。その結果、アルカリ金属は、ポリマーフィルム中に残存し、磨き剤をしばしば脆くしたり、水に対する耐性を低減させる。
【０００６】
したがって、床磨き用ビヒクル組成物に関連する前記問題を克服するか、あるいは最小限にする必要がある。
【０００７】
発明の概要
本発明は、床磨き用ビヒクル組成物に関する。
床磨き用ビヒクル組成物には、カルボキシル官能基および少なくとも１つの硫黄含有酸官能基を含むポリマー成分が含まれる。床磨き用ビヒクル組成物の水性成分には、多価遷移金属イオンが含まれる。
【０００８】
もう１つの態様においては、ポリマー成分には、カルボキシル基および陰イオン性酸官能基を有するコポリマーが含まれる。陰イオン性官能基は、約３．０未満のｐＫａを有する。
【０００９】
本発明は、数多くの利点を有する。例えば、使用される多価遷移金属の量は、一般的な量よりも非常に大きく増大させることができ、あるいは非イオン性界面活性剤の存在下で使用することができる。また、追加のアルカリ金属の塩基性塩を必要とせず、それにより、磨き剤に残存するアルカリ金属の量が著しく低減する。したがって、生成する床磨き剤は、水酸化ナトリウムなどのアルカリ金属の塩基性塩を含む方法に一般に伴う脆性を発現しない。さらに、改善された耐水性、安定性、流動特性などの特定の床磨き剤の性質を高めるために、非イオン性界面活性剤を本発明の床磨き用ビヒクル組成物と組み合わせて低減された量で使用することができる。
【００１０】
好適な実施態様の説明
床磨き用ビヒクル組成物の特徴および他の詳細は、添付図面を参照してより詳細に説明し、請求の範囲で指摘する。本発明の特別の実施態様を例証によって示すが、本発明を限定するものではない。本発明の基本的な特徴は、本発明の範囲から外れることなく種々の態様に用いることができる。すべての部およびパーセントは、他に明記されていなければ重量による。
【００１１】
本発明の床磨き用ビヒクル組成物は、特に、ポリマー成分および水性成分を含む。本明細書で定義される「床磨き用ビヒクル組成物」は、床に塗布したときに水性成分および他の揮発性成分が蒸発している間に床磨き剤のフィルムを形成する組成物を意味する。
【００１２】
ポリマー成分には、カルボキシル官能基および少なくとも１つの硫黄含有酸基が含まれる。好適な硫黄含有酸基の例には、サルフェートおよびスルホネート官能基が含まれる。好ましくは、サルフェートおよびスルホネート基は、約３．０未満のｐＫａを有する。硫黄含有酸モノマーは、例えば、アルカリ金属塩またはアンモニウム塩の形態であってもよい。本発明の床磨き用ビヒクル組成物の共重合成分を生成する特に好適なスルホネートモノマーは、２−アクリルアミド−２−メチルプロパンスルホン酸のナトリウム塩である。
【００１３】
一実施態様において、カルボキシル基および硫黄含有官能基は、コポリマーなどの少なくとも１つのポリマーの成分である。あるいは、カルボキシル基および硫黄含有官能基は、別のポリマーの各成分である。
【００１４】
一般に、硫黄含有酸基は、アルカリ金属の塩である。好適なアルカリ金属の例には、ナトリウム、カリウム、リチウムおよびルビジウムが含まれる。また、ポリマーにおける硫黄含有基の量は、一実施態様においては、ポリマーの約０．１重量％と約５重量％の間の範囲内にある。一般に、ポリマーにおけるカルボキシル基含有成分の量は、約３０と約１７０の間の酸価のコポリマーを与える、ポリマーの約５重量％と約２５重量％の間の範囲内にある。
【００１５】
床磨き用ビヒクル組成物の水性成分における多価遷移金属の量は、一実施態様において、ポリマーのカルボキシル官能基の化学両論的にほぼ当量までである。好ましくは、遷移金属成分の量は、ポリマー成分のカルボキシル基の化学両論的な当量の約２５％と約７５％の間の範囲内にある。
【００１６】
好ましくは、水性成分の多価遷移金属は、亜鉛である。一実施態様において、亜鉛は、水性成分中にアンモニアやアミンをベースとした錯体などの錯体の形態で存在していてもよい。好適な錯体の例は、Zn(NH₃)₄ ²⁺CO₃ ^2- などのアンモニアをベースとした錯体である。他の実施態様においては、亜鉛は、CO₃ ^2- の代わりに酢酸やギ酸などの揮発性の酸と錯化していてもよい。
【００１７】
好ましくは、床磨き用ビヒクル組成物は、ポリマー成分が連続した水性成分中に分散しているエマルジョンである。床磨き用ビヒクル組成物の水性成分またはポリマー成分のいずれかには、非イオン性界面活性剤成分が含まれていてもよい。好適な非イオン性界面活性剤の例は、構造式 CH₃R-CH₂O(CH₂-CH₂O)_X H （式中、ｘは約８と約４０の間の範囲内にある数値であり、Ｒは長鎖アルキルアルコールまたはアルキルフェノールである）を有する。任意にまたはその代わりに、陰イオン性界面活性剤を用いることもできる。好適な界面活性剤のより詳細な例には、長鎖アルキル、アリール、アルキルアリールサルフェート、スルホネートおよびポリエーテルサルフェートもしくはスルホネートが含まれる。また、リン酸エステルを乳化剤として用いることができる。好ましくは、乳化剤は、ラウリル硫酸ナトリウムである。一般に、床磨き用ビヒクル組成物における界面活性剤の量は、ポリマー成分の約０．５重量％と約１０重量％の間の範囲内にある。
【００１８】
他の実施態様において、ポリマー成分のコポリマーには、少なくとも１もしくはそれ以上のアクリルエステル成分および／または１もしくはそれ以上のメタクリルエステル成分が含まれていてもよい。好ましくは、アクリルエステルおよび／またはメタクリルエステルの量は、コポリマーの約９５重量％までの量で存在していることである。また、床磨き用ポリマー組成物のコポリマーには、スチレン、α−メチルスチレンやビニルトルエンまたはそれらの組合せなどの少なくとも１つの芳香族ビニルモノマー成分が約７０％まで含まれていてもよい。
【００１９】
本発明の床磨き用ビヒクル組成物を生成するのに好適な乳化重合に関する一般的な技術は、ディー・シー ブラックレイ(D. C. Blackley)、エマルジョン・ポリメライゼーション(Emulsion Polymerization) （ワイリー(Wiley) 、1975年）で検討されており、その教示がそのまま参考までに本明細書中に含められている。好ましくは、本発明の床磨き用ビヒクル組成物を生成させる方法には、開始剤の使用が含まれる。好適な反応開始剤の例には、tert- ブチルハイドロパーオキサイド、クミルハイドロパーオキサイド、ベンゾイルハイドロパーオキサイド、過酸化水素などのフリーラジカル型の重合開始剤や酸化剤が含まれる。重合開始剤の他の例には、それ単独でまたはメタ重亜硫酸カリウムもしくはナトリウム、チオ硫酸ナトリウムなどの好適な促進剤や還元剤とともに用いられる、２，２−アゾビス（２−メチルプロパンニトリル）、過硫酸アンモニウム、ナトリウムまたはカリウムが含まれる。好ましくは、重合開始剤は、過硫酸ナトリウムまたはカリウムである。一般的には、促進剤および開始剤を使用する場合、その量は、重合されるモノマー１００部あたり約０．０１部と１部の間の範囲内にある。
【００２０】
陰イオン性または非イオン性の乳化剤は、床磨き用ビヒクルの生成の際に使用することができる。一実施態様において、乳化剤の量は、最終的に用いられる全モノマーの総重量の約０．５％と約１０％の間の範囲内にある。好ましくは、乳化剤は、ラウリル硫酸ナトリウムである。また、好ましくは、乳化溶液を約２０℃と約９５℃の間の範囲内の温度、最も好ましくは約８０℃と約８５℃の間の範囲内の温度としながら、該乳化溶液にモノマー混合物を添加する。
【００２１】
任意に、架橋性モノマーをその反応混合物に含めることができる。好適な架橋性モノマーの例には、アクリルアミド、Ｎ−メチロールアクリルアミドや、Ｎ−メチロールメタクリルアミド、ジアクリレート、ジメタクリレートなどや、それらの混合物が含まれる。オプションとして、反応時のコポリマーの分子量を制御するために、メルカプタンなどの好適な連鎖移動剤も使用することができる。
【００２２】
約１時間と約６時間の間の期間、約２０℃と約９５℃の間の範囲内の温度で、硫黄含有酸成分を含むモノマー成分を水、反応開始剤および乳化剤を含む反応容器に添加する。好ましくは、約８０℃と約８５℃の間の範囲内の温度で、約３時間の期間で反応容器にモノマーを添加する。
【００２３】
他のカルボキシル基含有モノマー成分には、マレイン酸、フマル酸、アコン酸、クロトン酸またはイタコン酸を含むα，β−モノエチレン性不飽和酸などを含めることができる。さらに、不飽和ジカルボン酸のハーフエステルを使用することができる。好ましくは、カルボキシル基をコポリマー生成物に与えるために、モノマー反応混合物のモノマーとしてアクリル酸およびメタクリル酸を含める。
【００２４】
モノマー反応混合物において約７０％までのモノマー成分には、スチレン、α−メチルスチレン、ビニルトルエンまたはそれらの組合せなどの少なくとも１つの芳香族ビニルモノマーを含めることができる。さらに、反応混合物のモノマー成分の約４０％までには、アクリロニトリル、ヒドロキシプロピルメタクリレートやヒドロキシエチルメタクリレートなどの非イオン性モノマーを含めることができる。反応混合物のモノマー成分の９５％までには、メチルメタクリレート、メチルアクリレート、エチルメタクリレート、エチルアクリレート、ｎ−ブチルアクリレート、ｎ−ブチルメタクリレートなどのアクリレートおよびメタクリレートの酸エステルからの少なくとも１つのモノマーを含めることができる。
【００２５】
モノマー成分の添加に引き続いて、重合を完結させるために、約１時間と約３時間の間のさらなる期間内で、反応器をその反応温度に維持する。好ましくは、その期間は、約１時間である。次に、その生成したコポリマーのエマルジョンを約２５℃と約５０℃の間の範囲内の温度に冷却する。好ましくは、該エマルジョンを約３０℃の温度に冷却する。
【００２６】
次に、そのコポリマーのエマルジョンの水相のｐＨを塩基性の多価遷移金属錯体を用いて約８．５と約９．５の間の範囲に調整する。好ましくは、多価遷移金属錯体は、Zn(NH₃)₄ ²⁺CO₃ ^2- である。その後、そのエマルジョンを水を用いて調整し、約３０重量％と約５０重量％の間の範囲内の固形分の比率を得る。好ましくは、生成する床磨き用ビヒクル組成物における固形分の量は、約４０重量％である。
【００２７】
同様に、例えば、硫黄含有官能基を含む第１のポリマーまたはコポリマーを生成させ、その後にカルボキシル基含有官能基を含む第２のポリマーまたはコポリマーを生成する割合で、順番に硫黄含有モノマーおよびカルボキシル基含有モノマーを添加することにより、コポリマーよりもむしろ２またはそれ以上の異なるポリマーを生成することができる。
【００２８】
本発明は、以下の実施例によりさらに説明されるであろう。すべての部およびパーセントは、他に明記されていなければ、重量による。
【００２９】
実施例
本発明の範囲内の重合性エマルジョンの調製を以下の実施例により実証する。
【００３０】
重合性エマルジョンの調製
実施例１〜３に記載した組成を有するモノマー混合物を調製し、完全に混合した。
各実施例において、反応容器に２．５％ラウリル硫酸ナトリウムとともに水を添加し、該反応器を窒素パージしながら加熱した。温水中で過硫酸塩を混合することにより、０．０２％過硫酸カリウムの溶液を調製した。反応器の水が８０℃になったときに、十分な量の過硫酸塩溶液とＮａＡＭＰＳを該反応容器に添加した。次に、８０〜８５℃の温度を維持しながらモノマー混合物を３時間かけて容器に添加した。３時間終了時、容器を８０〜８５℃で１時間保持することにより、エマルジョンを完全に反応させた。エマルジョンを次いで３０℃まで冷却した。次いでポリマーを塩基性の多価金属錯体で、ｐＨが８．５〜９．５になるまで中和した。該錯体は、Ｚｎ（ＮＨ₃ ）₄ ²⁺ ＣＯ₃ ^2- であった。各エマルジョンを次いで固形分４０％に調整した。
【００３１】
【表１】

【００３２】
テストエマルジョンを、エマルジョンの不安定化がみられるまで亜鉛溶液で中和した。試験データは、コポリマーにＮａＡＭＰＳを取り込むことにより、不安定化させることなくエマルジョンに添加される亜鉛溶液をかなり高レベルにすることができることを示した。
【００３３】
【表２】

【００３４】
実施例のコポリマーエマルジョンの性能を評価するために、エマルジョンを上記床磨き剤処方に含めた。調剤した磨き剤を次いで工業規格のベンチ試験方法を用いて評価した。その結果を表２に示す。
【００３５】
床試験を１２インチ×１２インチのビニル製のタイルを有する廊下で行った。該廊下は、およそ幅１５フィートで長さ５０フィートであった。廊下から古い磨き剤を剥がし、面積を６等分した。各セクションに、テスト用磨き剤の５回塗膜を塗布した。磨き剤は、１ガロン当たり１８００〜２０００平方フィートの割合で塗布した。磨き剤を塗装の間３０分間乾燥させた。毎日のメンテナンスは埃のモップふきだけであった。床を磨く前に水で洗浄した。床を３Ｍカンパニー製の３３００ナチュラルブレンドホワイトパッド（Natural Blend White Pad)を用いた２０００ｒｐｍのプロパン機械で磨いた。試験領域の人通りは激しいものと思われた。
【００３６】
床磨き剤の性能を、経時的な鏡面光沢維持力により測定した。二日ごとに、磨く前後の６０度の鏡面光沢度の記録をとった。該磨き剤の比較を図１〜３にグラフで示す。
【００３７】
上記データから分かるように、ＮａＡＭＰＳを含有するコポリマーエマルジョンにより、長期間にわたって激しい人通りに曝された時にかなり優れた耐久性を有する床磨き剤が調製される。
【００３８】
【表３】

【００３９】
均等物
当業者は、本明細書に記載された本発明の特定の態様に対して多くの均等物を、日常的な経験を用いるだけで認識し、あるいは確認することができるであろう。そのような均等物は、以下の請求の範囲に包含されることを意図する。
【図面の簡単な説明】
【図１】 図１は、硫黄含有酸官能基、２−アクリルアミド−２−メチルプロパンスルホン酸のナトリウム塩(NaAMPS)を含まない組成物と比較した、３０日の期間人通りの激しい廊下で磨く前後の本発明の床磨き用ビヒクル組成物によって形成された床磨き剤の一実施態様によって発現された鏡面光沢度のプロットである。
【図２】 図２は、NaAMPSを含まない組成物と比較した、３０日の期間人通りの激しい廊下で磨く前後の本発明の床磨き用ビヒクル組成物によって形成された床磨き剤のもう１つの実施態様によって発現された鏡面光沢度のプロットである。
【図３】 図３は、NaAMPSを含まない組成物と比較した、３０日の期間人通りの激しい廊下で磨く前後の本発明の床磨き用ビヒクル組成物によって形成された床磨き剤のさらにもう１つの実施態様によって発現された鏡面光沢度のプロットである。

Claims (26)

1. ａ） カルボキシル官能基と少なくとも１つの硫黄含有酸基を含むポリマー成分、および
   ｂ） 多価遷移金属イオンを含む水性成分
   を含む床磨き用ビヒクル組成物（但し、ポリマーで表面の少なくとも一部が被覆されてなるシリカ粒子および／またはアルミナ粒子を含むものを除く）。
2. 前記ポリマー成分が前記水性成分中に分散しており、前記床磨き用ビヒクル組成物がエマルジョンである請求項１記載の床磨き用ビヒクル組成物。
3. カルボキシルおよび硫黄含有官能基が少なくも１つのポリマーの成分である請求項１または２記載の床磨き用ビヒクル組成物。
4. カルボキシル官能基が第１のポリマーの成分であり、硫黄含有基が第２のポリマーの成分である請求項１〜３いずれか記載の床磨き用ビヒクル組成物。
5. ポリマーがコポリマーである請求項１〜４いずれか記載の床磨き用ビヒクル組成物。
6. コポリマーが２−アクリルアミド−２−メチルプロパンスルホン酸を含む請求項５記載の床磨き用ビヒクル組成物。
7. 硫黄含有酸基がアルカリ金属塩、アンモニウムをベースとする（ammnoium-based)塩またはナトリウムをベースとする（sodium-based)塩である請求項１〜６いずれか記載の床磨き用ビヒクル組成物。
8. アルカリ金属がナトリウム、カリウム、リチウムまたはルビジウムである請求項７記載の床磨き用ビヒクル組成物。
9. アンモニウムをベースとする塩が共重合された２−アクリルアミド−２−メチルプロパンスルホン酸のアンモニウム塩である請求項７記載の床磨き用ビヒクル組成物。
10. ナトリウムをベースとする塩が、共重合された２−アクリルアミド−２−メチルプロパンスルホン酸のナトリウム塩である請求項７記載の床磨き用ビヒクル組成物。
11. カルボキシル官能基が、共重合されたメタクリル酸および／または共重合されたアクリル酸の成分である請求項１〜１０いずれか記載の床磨き用ビヒクル組成物。
12. 硫黄含有酸基を含むコポリマーの成分がコポリマーの０．１重量％と５重量％の間の範囲内の量で存在している請求項５または６記載の床磨き用ビヒクル組成物。
13. カルボキシル基を含むコポリマーの成分がコポリマーの５重量％と２５重量％の間の範囲内の量で存在している請求項５、６または１２記載の床磨き用ビヒクル組成物。
14. 水性成分の多価遷移金属が錯体の形態にある請求項１〜１３いずれか記載の床磨き用ビヒクル組成物。
15. 多価遷移金属が亜鉛を含む請求項１〜１４いずれか記載の床磨き用ビヒクル組成物。
16. 亜鉛の存在量がポリマーのカルボキシル官能基の化学量論的にほぼ当量までである請求項１５記載の床磨き用ビヒクル組成物。
17. 亜鉛の存在量がポリマーのカルボキシル基の化学量論的な当量の２５％と７５％の間の範囲内にある請求項１６記載の床磨き用ビヒクル組成物。
18. 亜鉛が錯体の形態で水性成分中に存在している請求項１５〜１７いずれか記載の床磨き用ビヒクル組成物。
19. 錯体がアミンをベースとする（amine-based)錯体またはアンモニアをベースとする錯体を含む請求項１８記載の床磨き用ビヒクル組成物。
20. アンモニアをベースとする錯体がＺｎ（ＮＨ₃）₄ ²⁺ＣＯ₃ ^2-を含む請求項１９記載の床磨き用ビヒクル組成物。
21. 亜鉛が揮発性の酸と錯化している請求項１８〜２０いずれか記載の床磨き用ビヒクル組成物。
22. 揮発性の酸が酢酸またはギ酸を含む請求項２１記載の床磨き用ビヒクル組成物。
23. 水性成分がさらに非イオン性界面活性剤を含む請求項１〜２２いずれか記載の床磨き用ビヒクル組成物。
24. コポリマーがさらに少なくとも１つのアクリルエステル成分、少なくとも１つのメタクリルエステル成分または芳香族ビニル成分を含む請求項５、６、１２または１３記載の床磨き用ビヒクル組成物。
25. コポリマーがさらにアクリロニトリル、ヒドロキシプロピルメタクリレート、ヒドロキシエチルメタクリレート、ヒドロキシエチルアクリレート、ヒドロキシプロピルアクリレート、アクリルアミド、メタクリルアミドおよびＮ−メチロールアクリルアミドからなる群より選ばれた非イオン性親水性成分を含む請求項５、６、１２または１３記載の床磨き用ビヒクル組成物。
26. ａ） カルボキシル官能基と３．０未満のｐＫ_aを有する硫黄含有陰イオン性酸官能基を有するコポリマーを含むポリマー成分、および
    ｂ） 多価遷移金属イオンを含む水性成分
    を含む床磨き用ビヒクル組成物（但し、ポリマーで表面の少なくとも一部が被覆されてなるシリカ粒子および／またはアルミナ粒子を含むものを除く）。

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