NO171220B

NO171220B - Flytende, strukturert vaskemiddelkonsentrat

Info

Publication number: NO171220B
Application number: NO883385A
Authority: NO
Inventors: David Machin; Johannes Cornelis Van De Pas
Original assignee: Unilever Nv
Priority date: 1987-07-31
Filing date: 1988-07-29
Publication date: 1992-11-02
Also published as: US5108644A; ES2038760T3; NO883385D0; JPS6443600A; GB8718217D0; AU2007988A; KR920000112B1; AU601067B2; BR8803746A; EP0301883A1; NO171220C; ZA885531B; TR23292A; CA1315171C; JPH0684519B2; KR890002379A; DE3867360D1; EP0301883B1; US5006273A; NO883385L

Description

Oppfinnelsen vedrører flytende vaskemiddelblandinger av den type hvor partikler av fast materiale er suspendert i en struktur dannet av vaskeaktivt materiale, idet deri aktive struktur eksisterer som en separat fase dispergert i overveiende vandig fase. Denne vandige fase inneholder oppløst elektrolytt.

Tre vanlige produktformer av denne type er væsker for storvask og flytende skuremidler og rengjøringsmidler for universell bruk. I første gruppe kan det suspenderte faststoff være i alt vesentlig det samme som den oppløste elektrolytt, idet det er overskudd av dette utover løselighetsgrensen. Dette faststoff er vanligvis til stede som vaskeevnebygger, d.v.s. for å motvirke effektene av kalsiumion-vannhardhet i vasken. I tillegg kan det være ønskelig å suspendere i det vesentlige uløselige partikler av blekemiddel, for eksempel diperoksydode-kandisyre (DPDA). I den annen gruppe er det suspenderte faststoff vanligvis et partikkelformig skuremiddel, uløselig i systemet. I dette tilfellet er elektrolytten et annet slags, vannløselig materiale, som er til stede for å bidra til . strukturering av aktivt materiale i den dispergerte fase. I visse tilfeller kan imidlertid skuremidlet omfatte delvis løselige salter som oppløses når produktet blir fortynnet. I den tredje gruppe anvendes strukturen vanligvis for fortykkende produkter for å gi konsumentforetrukne strømningsegenskaper og av og til for å suspendere pigmentpartikler. Produkter av førstnevnte type er for eksempel beskrevet i EP-patentsøknad, publ.nr. 38.101 mens eksempler på dem i annen kategori er beskrevet i EP-patentsøknad, publ.nr. 104.452. De i den tredje kategori er for eksempel beskrevet i US-patentskrift 4.244.840.

Den dispergerte strukturerende fase i disse væsker antas generelt å bestå av en løk-lignende konfigurasjon omfattende konsentriske bisjikt av vaskeaktive molekyler mellom hvilke vann er innfanget (vandig fase). Disse konfigurasjoner av aktivt materiale blir av og til referert til som lamellære dråper. Det menes at tettpakkingen av disse dråper gjør det mulig for de faste materialer å bli holdt i suspensjonen. De lamellære dråper er selv et undersett av lamellære strukturer med evne til å bli dannet i vakseaktive/vandige elektrolyttsystemer. Lamellære systemer generelt er en kategori av strukturer som kan eksistere i vaskevæsker. Graden av innordning av disse strukturer, fra enkle sfæriske miceller, via skive- og stav-formede miceller til lamellære dråper og utover dette går frem med økende konsentrasjoner av de aktive materialer og elektrolytten, hvilket er velkjent fra for eksempel H A Barnes, 'Detergents' CH. 2 in K Walters (Ed.)/ 'Rheometry:Industrial Applications', J Wiley & Sons, Letchworth 1980. Foreliggende oppfinnelse vedrører alle slike strukturerte systemer som er i stand til å suspendere partikkelformige faststoffer, men spesielt slike av typen med lamellære dråper.

To problemer påtreffes vanligvis når man setter sammen væsker med faststoffer suspendert av disse systemer, spesielt lamellære dråper. Det første er høy viskositet, noe som gjør produktene vanskelige å helle, og det annet er ustabilitet, d.v.s. en tendens til at de dispergerte og vandige faser vil separere ved lagring ved forhøyede, eller endog ved omgivelses-temperaturer. Det må derfor alltid taes hensyn til sammensetning av slike væsker slik at naturen og konsentrasjonen av de aktive stoffer og elektrolytten blir utvalgt for å gi de krevede reologiske egenskaper.

Imidlertid er disse sammensetningsteknikker alltid en øvelse i å balansere den tilsiktede reologi med de ideelle ingredienser i blandingen, og noen kombinasjoner vil ikke kunne benyttes. Ett eksempel er når man ønsker å lage et konsentrert produkt i hvilket den totale mengde av vaskeaktive stoffer er relativt høy i forhold til de andre komponenter. Hovedproblemet som vanligvis manifesterer seg her, er en uakseptabelt høy viskositet. Den maksimalt tolererbare viskositet i tøyvaske-middelblandinger som går inn under denne oppfinnelse er 1000 mPaS fastsatt som en praktisk øvre grense for hellbarhet. For- rengjøringsmidler for universell bruk foretrekkes her

850 mPaS

som en øvre grense, spesielt en viskositet i området fra 500 til 700 mPaS idet dette er nivåer som tilsvarer akseptable overflateutbredelsesegenskaper. Alle disse verdier er slik de oppnåes ved en skjærhastighet på 2IS"<1>.

En løsning til viskositetsregulering generelt er å lage væskene slik at de er skjærfortynnende, d.v.s. å akseptere den høye viskositet hos produktet i hvile i en flaske, men lage blandingen slik at virkningen av å helle den forårsaker skjærkraft utover flytegrensen, slik at produktet da strømmer lettere. Denne egenskap benyttes i produktene som er beskrevet i ovenfor nevnte EP-A-38.101. Dessverre er det funnet at dette ikke lett kan benyttes i væske med høye nivåer av aktivt materiale.

Polymerer er blitt anvendt for viskositetsregulering i oppslemminger tiltenkt for forstøvningstørking, for eksempel som beskrevet i EP-A-24.711. Imidlertid har slike oppslemminger intet krav om stabilitet, og derfor er det ingen vanskelighet med hensyn til hvordan polymeren skal inkorporeres.

Det er også kjent at inkorporering av 5% eller mer av tøymyknende leirearter (for eksempel bentonitter) i væsker kan foranledige uakseptabelt høy viskositet. En løsning for å mildne denne ulempe har vært også å inkorporere en liten mengde av et polyakrylat med lav molekylvekt. Dette er beskrevet i britisk patentskrift nr. 2.168.717.

Vi har funnet at disse polymerer virkelig er uegnet til å gi adekvat viskositetsregulering i strukturerte væsker med høyt aktivt nivå og 5 vekt% eller mer av svellende leirearter. Imidlertid er det nå overraskende oppdaget at hvis komponentene velges i henhold til en bestemt regel (som skal defineres nedenunder), er det mulig å sette sammen aktivt-konsentrerte væsker som har både akseptabel viskositet (hellbarhet) og stabilitet.

I henhold til foreliggende oppfinnelse tilveiebringes derfor et vandig, strukturert overflateaktivt flytende vaskemiddelkonsentrat omfattende mindre enn 15 volum% av suspendert fast materiale og som videre omfatter: (a) minst 15 vekt% vaskeaktivt materiale; (b) 1-30 vekt% av en utsaltingselektrolytt; (c) 0,1-20 vekt% av en viskositetsreduserende vannløselig polymer i en mengde som er tilstrekkelig til å redusere viskositeten til produktet med mer enn 5% målt ved en

skjærnastighet på 21 S"1 og i sammenligning med et produkt som er identisk, med unntagelse av at all slik polymer er

utelatt,

har nevnte polymer en elektrolyttresistens ved 25°C på mer enn 5 g natriumnitriltriacetat i lOOml av en 5 vekt%ig vandig løsning derav, og nevnte polymer har et damptrykk i 20%ig vandig løsning lik eller mindre enn damptrykket for en referanseprøve som består av 10 vekt% vandig løsning av polyetylenglykol med gjennomsnittlig molekylvekt 6000;

idet den viskositetsreduserende polymer har en molekylvekt på 1000-275.000. Det henvises forøvrig til krav 1.

Mer spesielt omfatter konsentratet mindre enn 5 vekt% av en svellende leire og gir ikke mer enn 2% faseseparasjon etter lagring ved 25 °C i 21 dager og har en viskositet på ikke mer enn 1000 mPaS ved en skjærhastighet på 21 S"<1>.

Det foretrekkes at den viskositetsreduserende polymer blir inkorporert med fra 0,1 til 2,5 vekt%, spesielt fra 0,5 til 1,5 vekt%. I mange produkter (men ikke alle) kan nivåer over disse forårsake ustabilitet. Et stort antall forskjellige polymerer kan bli anvendt, forutsatt at elektrolyttresistensen og damp-trykkravene oppfylles. Førstnevnte måles som mengden av natriumnitriltriacetat (NaNTA)-løsning som er nødvendig for å nå blakningspunktet for lOOml av en 5%ig løsning av polymeren i vann ved 2 5°C, idet systemet er justert til nøytral pH-verdi, d.v.s. 7. Dette blir fortrinnsvis bevirket ved anvendelse av natriumhydroksyd. Mest foretrukket er elektrolyttresistensen 10g NaNTA, spesielt 15g. Sistnevnte indikerer et damptrykk som er lavt nok til å ha tilstrekkelig vannbindingsevne, som generelt forklart i britisk patentskrift nr. 2.053.249. Fortrinnsvis bevirkes målingen med en referanseløsning ved

18 vekt%ig vandig konsentrasjon.

Typiske grupper av polymerer som kan anvendes forutsatt at de fyller de ovennevnte krav, inkluderer polyetylenglykoler, dekstran, dekstransulfonater, polyakrylater og polyakrylat/- maleinsyre-kopolymerer.

Polymeren må ha en gjennomsnittlig molekylvekt på minst 1000, men en minste gjennomsnittlig molekylvekt på 2 000

foretrekkes.

Det vaskeaktive materiale utgjør mest foretrukket minst 20 vekt% av hele sammensetningen, spesielt minst 25%, og kan i alle fall være valgt blant et eller flere av anioniske, kationiske, ikke-ioniske, zwitterioniske og amfotære overflateaktive midler, forutsatt at materialet danner et struktureringssystem i væsken. Mest foretrukket omfatter det vaskeaktive materiale (a) et ikke-ionisk overflateaktivt middel og/eller et polyalkoksylert anionisk overflateaktivt middel; og (b) et ikke-polyalkoksylert anionisk overflateaktivt middel.

Ikke-ioniske overflateaktive midler som kan anvendes inkluderer spesielt reaksjonsproduktene av forbindelser som har en hydrofob gruppe og et reaktivt hydrogenatom, for eksempel alifatiske alkoholer, syrer, amider eller alkylfenoler med alkylenoksyder, spesielt etylenoksyd alene eller med propylenoksyd. Spesifikke ikke-ioniske vaskeforbindelser er alkyl-

(C6 - C22)-fenoler-etylenoksyd-kondensater, kondensasjonspro-duktene av alifatiske (C8 - C18) primære eller sekundære lineære eller forgrenede alkoholer med etylenoksyd, samt produkter laget ved kondensering av etylenoksyd og reaksjonsproduktene av propylenoksyd og etylendiamin. Andre såkalte ikke-ioniske vaskeforbindelser inkluderer langkjedede tertiære aminoksyder, langkjedede tertiære fosfinoksyder og dialkylsulfoksyder.

De anioniske vaske-overflateaktive midler er vanligvis vannløselige alkalimetallsalter av organiske sulfater og sulfonater som har alkylradikaler som inneholder fra ca. 8 til ca. 22 karbonatomer, idet betegnelsen alkyl anvendes for å inkludere alkyldelen av høyere acylradikaler. Eksempler på egnede syntetiske anioniske vaskeforbindelser er natrium- og kaliumalkylsulfater, spesielt slike som er oppnådd ved sulfate-ring av. høyere (C8 -C18)-alkoholer produsert for eksempel av talg eller kokosnøttolje, natrium- og kalium-alkyl(C9 -C20)-benzen-sulfonater, spesielt natrium-lineær-sekundær-alkyl (C10-C15) - benzensulfonater; spesielt slike etere av de høyere alkoholer som stammer fra talg eller kokosnøttolje og syntetiske alkoholer som stammer fra petroleum; natrium-kokosnøttolje-fett-mono-glycerinsulfater og -sulfonater; natrium- og kaliumsalter av svovelsyreestere av høyere (C8 -C18) fettalkohol-alkylenoksyd, spesielt -etylenoksyd-, reaksjonsprodukter; reaksjonsproduktene av fettsyrer, for eksempel kokosnøttfettsyrer, forestret med isetionsyre og nøytralisert med natriumhydroksyd; natrium- og kaliumsalter av fettsyreamider av metyltaurin; alkanmono-sulfonater, for eksempel slike som stammer fra omsetning av a-olefiner (C8-C20) med natriumbisulfitt og slike som stammer fra omsetning av paraffiner med S02 og Cl2 og deretter hydrolyse med en base for å produsere et randomisert sulfonat; og olefin-sulfonater, idet denne betegnelse anvendes for å beskrive det materiale som lages ved omsetning av olefiner, spesielt C10-C20-a-olefiner, med S03 og deretter nøytralisere og hydrolysere reaksjonsproduktet. De foretrukne anioniske vaskeforbindelser er natrium (Cn-C15) alkylbenzensulf onater og natrium(C16-C18)-alkylsulfater.

Selv om vi foretrekker at ingen tøymyknende, svellende leire er til stede, hvis den er inkludert i opptil mindre enn 5 vekt%, kan det leireholdige materiale være hvilket som helst slikt materiale med evne til å tilveiebringe tøymykning. Vanligvis vil disse materialer være av naturlig opprinnelse som inneholder en tresjikts svellbar smektittleire som ideelt er av kalsium- og/eller natrium-montmorillonitt-typen. Det er å foretrekke å utveksle de naturlige kalsiumleirer til natrium-formen ved å anvende natriumkarbonat, enten før eller under granuleringen, som beskrevet i GB-patentskrift 2 138 037. Effektiviteten til et leireholdig materiale som tøymykner vil blant annet avhenge av nivået av smektittleire. Forurensninger som for eksempel kalsitt, feltspat og silisiumdioksyd vil ofte være til stede. Relativt urene leirearter kan anvendes forutsatt at slike forurensninger er tolererbare i produktet.

Generelt kan det vaskeaktive materiale bli valgt blant anioniske, kationiske, ikke-ioniske, zwitterioniske og amfotære overflateaktive midler og blandinger derav.

Blandingene inneholder også en utsaltingselektrolytt.

Denne har den betydning som er tilskrevet den i EP-patentsøknad, publ.nr. 79.646. Eventuelt kan også en eller annen innsaltings-elektrolytt (som definert senere i beskrivelsen) være inkludert, forutsatt at den er av en type og i en mengde som er forlikelig med de andre komponenter og blandingen fremdeles er i overens-stemmelse med definisjonen i henhold til oppfinnelsen slik den her kreves. Noe eller alt av elektrolytten (hva enten den er innsaltings- eller utsaltings-) kan ha vaskeevnebyggeegenskaper. I alle fall foretrekkes det at blandinger i henhold til foreliggende oppfinnelse inkluderer vakseevnebyggermateriale, hvorav noe eller alt kan være elektrolytt. Byggematerialet er ethvert med evne til å redusere nivået av frie kalsiumioner i vaskebadet og vil fortrinnsvis gi blandingen andre nyttige egenskaper, for eksempel utvikling av en alkalisk pH-verdi, suspensjon av smuss fjernet fra tøyet og dispersjon av det tøymyknende leire-materiale.

Eksempler på fosforholdige uorganiske vaskeevnebyggere, når disse er til stede, inkluderer de vannløselige salter, spesielt alkalimetallpyrofosfater, -ortofosfater, -polyfosfater og - fosfonater. Spesifikke eksempler på uorganiske fosfatbyggere inkluderer natrium- og kalium-tripolyfosfater, -fosfater og - heksametafosfater.

Eksempler på ikke-fosforholdige uorganiske vaskeevnebyggere, når de er til stede, inkluderer vannløselige alkali-metallkarbonater, -bikarbonater, -silikater og krystallinske og amorfe aluminosilikater. Spesifikke eksempler inkluderer natriumkarbonat (med eller uten kalsittkim), kaliumkarbonat, natrium- og kaliumbikarbonater, silikater og zeolitter.

Eksempler på organiske vaskeevnebyggere, når de er til stede, inkluderer de alkaliske metall-, ammonium- og substituert -ammonium-polyacetater, -karboksylater, -polykarboksylater, - polyacetylkarboksylater og -polyhydroksysulfonater. Spesifikke eksempler inkluderer natrium-, kalium-, litium-, ammonium- og substituert ammoniumsalter av etylendiamintetraeddiksyre, nitriltrieddiksyre, oksydiravsyre, melittsyre, benzenpoly-karboksylsyrer og sitronsyre.

Bortsett fra de ingredienser som allerede er nevnt, kan en rekke valgfrie ingredienser også være til stede, for eksempel skumforsterkere, for eksempel alkanolamider, spesielt de mono-etanolamider som stammer fra palmekjernefettsyrer og kokosnøtt— fettsyrer, skumnedsettende midler, oksygenfrigjørende blekemidler, for eksempel natriumperborat og natriumperkarbonat, persyreblekeforløpere, klorfrigjørende blekemidler, for eksempel triklorisocyanursyre, uorganiske salter som for eksempel natriumsulfat, og, vanligvis til stede i svært små mengder, fluorescerende midler, parfyme, enzymer som for eksempel proteaser og amylaser, germicider og farvemidler.

Oppfinnelsen skal nå bli illustrert ved de følgende eksempler. Tabellene I og II beskriver basisblandinger egnet for å lage hele tøyvaskeblandinger, slik som beskrevet i detalj i tabellene la-6. Tabell 7 gir sammensetninger for typiske rengjøringsmidler for universell bruk i henhold til foreliggende oppfinnelse.

I tabellene I, II og la-6 betyr definisjonene som følger:

" Elektrolytter"

'Citrat' - natriumcitrat

Polymerer

PEG - Polyetylenglykol

Dekstran - Polysakkarid

Dekstransulfonat - Polysakkaridsulfonat

Polyakrylat - Polyakrylat-natriumsalt

DKW 125 - Polyakrylsyrefosfinat-natriumsalt fra National Starch Sokalan CP5 - Kopolymer av akrylat og maleat, natriumsalt

fra BASF

QR 1010 - Akrylat-kopolyitier, detaljert struktur hemmeligholdt av leverandøren Rohm og Haas.

DOBS 102 = lineær-alkylbenzensulfonat, fra Shell Petrelab 550 = lineær-alkylbenzensulfonat, fra Petresa kokosnøttfettsyre = fra Unichema

Synperonic A7 = C13/C15 alkoholetoksylat (7EO) fra ICI Dobanol 91-6 = C,/^ alkoholetoksylat (6EO) , fra Shell PEG 2000 = Polyetylenglykol, molekylvekt 200, fra BDH PEG 10000 = Polyetylenglykol M.V. 10000, fra BDH

Dextran C = Dekstran, M.V. 75000, fra BDH

Dextran T = Dekstran, M.V. 10000, fra Pharmacia (Sverige)

Elektrolyttresistensen og damptrykket til de anvendte polymerer er angitt i følgende tabell.

Claims

1. Vandig, strukturert overflateaktivt flytende vaskemiddelkonsentrat som omfatter mindre enn 15 volum% suspendert fast materiale, og som gir ikke mer enn 2% faseseparasjon etter lagring ved 25"C i 21 dager og har en viskositet på ikke mer enn 1000 mPaS ved en skjærhastighet på 21S"<1>, karakterisert ved at det også omfatter: (a) minst 15 vekt% vaskeaktivt materiale valgt blant ett eller flere anioniske, kationiske, ikke-ioniske, zwitterioniske og amotære overflateaktive midler; (b) 1-30 vekt% av en utsaltingselektrolytt inklusive en vaskeevnebygger; (c) 0,1-20 vekt% av en viskositetsreduserende vannløselig polymer inklusive en polyetylenglykol, dekstran og/eller dekstransulfonat, i en mengde som er tilstrekkelig til å redusere viskositeten med mer enn 5% når den måles ved en skjærhastighet på 2ls"<1> og i sammenligning med en blanding som er identisk méd unntakelse av at all slik polymer er utelatt, idet polymeren har en elektrolyttresistens ved 25°C på mer enn 5 g natriumnitrilacetat i 100 ml av en 5 vekt%ig vandig løsning derav, med systemet justert til nøytral pH-verdi, og hvor polymeren har et damptrykk i 2 0%ig vandig løsning lik eller mindre enn damptrykket til en referanseprøve bestående av 10 vekt% vandig løsning av polyetylenglykol med en gjennomsnittlig molekylvekt på 6000; idet den viskositetsreduserende polymer har molekylvekt på 1000-275.000; og blandingen omfatter fra 0 til mindre enn 5 vekt% av en svellende leire.

2. Konsentrat som angitt i krav 1, karakterisert ved at elektrolyttresistensen til polymeren er mer enn 10 g natriumnitriltriacetat.

3. Konsentrat som angitt i krav 2, karakterisert ved at elektrolyttresistensen til polymeren er mer enn 15 g natriumnitriltriacetat.

4. Konsentrat som angitt i hvilket som helst av de foregående krav, karakterisert ved at mengden av polymeren er fra 0,1 til 2,5 vekt%.

5. Konsentrat i henhold til hvilket som helst av de foregående krav, karakterisert ved at den gjennom-snittlige molekylvekt for polymeren er minst 2000.

6. Konsentrat som angitt i hvilket som helst av de foregående krav, karakterisert ved at det vaskeaktive materiale omfatter: (a) et ikke-ionisk overflateaktivt middel og/eller et polyalkoksylert anionisk overflateaktivt middel; og (b) et ikke-polyalkoksylert anionisk overflateaktivt middel.

7. Konsentrat som angitt i hvilket som helst av de foregående krav, karakterisert ved at det vaskeaktive materiale er minst 20 vekt% av hele blandingen.