DE69823038T2

DE69823038T2 - Alkalisches reinigungsmittel mit gemischtem organischem-anorganischem sequestriemittel, mit verbesserter fleckenentfernung

Info

Publication number: DE69823038T2
Application number: DE69823038T
Authority: DE
Inventors: E. Steven LENTSCH; E. Keith OLSON
Original assignee: Ecolab Inc
Current assignee: Ecolab Inc
Priority date: 1997-01-13
Filing date: 1998-01-06
Publication date: 2004-09-16
Anticipated expiration: 2018-01-07
Also published as: US6503879B2; JP2001508110A; ID23034A; US20010023239A1; BR9806951A; ATE263827T1; AU724865B2; US6835706B2; EP1007615A1; AR011402A1; US6436893B1; US20030153480A1; CA2277139C; DE69823038D1; JP4086323B2; JP2007238951A; US6150324A; KR100495305B1; WO1998030666A1; US20100323940A1

Description

GEBIET DER ERFINDUNG
Die Erfindung bezieht sich auf alkalische Waschmittel für Wäsche oder zum Geschirrspülen. Die Erfindung bezieht sich insbesondere auf Waschmittel in Form einer festen blockförmigen Waschmittelzusammensetzung, die eine Alkalinitätsquelle und eine Vielzahl weiterer Waschmittelzusatzstoffe enthält. Die zur Herstellung des Waschmittels verwendeten Bestandteile wirken zusammen, um vielfältige nützliche Funktionen in dem aus dem verbesserten Waschmittel erzeugten wässerigen Reinigungsmedium zu erbringen.
HINTERGRUND DER ERFINDUNG
Alkalische Reinigungssubstanzen sind seit vielen Jahren die Quelle intensiver Forschung und Entwicklung. Solche Produkte liegen in Form wässiger Flüssigkeiten, Puder, Pellets und fester Blöcke vor. In einigen Marktbereichen wie Geschirr- und Wäschereinigung, wo Sicherheit und Effizienz ausschlaggebend sind, sind feste blockförmige Waschmittel zum Waschmittel der Wahl geworden. Feste blockförmige Zusammensetzungen bieten eindeutige Vorteile gegenüber herkömmlichen Waschmitteln, die eine verbesserte Handhabung und Sicherheit, die Verhinderung einer Entmischung von Komponenten während des Transports und der Lagerung und eine erhöhte Konzentration von Wirkkomponenten in der Zusammensetzung umfassen. Weiters können die Materialien in einer hydratisierten Form hergestellt werden, die bei der Abgabe weniger Hydratationswärme erzeugt. Die in Fernholz, US-Reissue-Patent Nr. 32,763 und 32,818 offenbarten Materialien ersetzten in einigen industriellen und institutionellen Marktbereichen schnell herkömmliche Pulver und flüssige Waschmittelformen.
Die Waschmittel werden typischerweise verwendet, indem das Waschmittel mittels eines Auf sprüh-Dispensers abgegeben wird. In dem Dispenser wird das Waschmittel mit einem gröberen Anteil an Wasser vereinigt, wodurch eine Waschmittelkonzentratlösung erzeugt wird, die Waschwasser in einer Waschmaschine zugesetzt wird, um eine Waschlösung zu bilden. Die Waschlösung entfernt, wenn sie mit einem verschmutzten Artikel in Kontakt gebracht wird, erfolgreich den Schmutz von dem Artikel. Ein solches Reinigungsvermögen (Schmutzentfernung) wird am häufigsten von einer bei der Waschmittelherstellung verwendeten Alkalinitätsquelle erhalten. Alkalinitätsquellen können Alkalimetallhydroxide, Alkalimetallsilicate, Alkalimetallcarbonate und andere Substanzen auf typischerweise anorganischer Basis umfassen. Zusätzliches Reinigungsvermögen kann durch die Verwendung grenzflächenaktiver Substanzen erzielt werden. Typischerweise werden anionische oder nichtionische Tenside mit wieteren Bestandteilen in solche Waschmittel formuliert, um Zusammensetzungen zu gewinnen, die zur Bildung von Reinigungslösungen verwendet werden können, welche bei gleichzeitiger Kontrolle der Schaumwirkung eine beträchtliche Schmutzentfernung aufweisen. Eine Anzahl wahlfreier Waschmittelbestandteile kann die Schmutzentfernung verbessern, in erster Linie wird jedoch eine Schmutzentfernung durch die Alkalinitätsquelle und das anionische oder nichtionische Tensid erwirkt.
Ein typischer Bestandteil, der bei der Herstellung gegossener fester Waschmittel Verwendung findet, umfaßt eine Härteionen sequestrierende Zusammensetzung. Solche Zusammensetzungen werden zur Enthärtung von Wasser durch Sequestrierung typischerweise divalenter und trivalenter Metallionen verwendet, die gewöhnlich in unterschiedlichen Arten und Zusammensetzungen von örtlichen Wasserversorgungseinrichtungen entnommenem Wasser zu finden sind. Je nach geographischer Lage kann Brauchwasser beträchtliche Mengen an Eisen(II)-, Eisen(III)-, Mangan-, Magnesium-, Calcium- und anderen divalenten oder trivalenten anorganischen Spezies enthalten, die in hartem Wasser vorkommen können. Die meisten Orte weisen unterschiedliche Arten und Konzentrationen solcher anorganischen Spezies im Wasser auf. Typischerweise werden mehr als etwa 150 ppm Härteionen, bestimmt als Calcium, an den meisten Orten als hartes Wasser angesehen. Die meisten Härte-Sequestriermittel wirken, indem sie solche Härteionen mittels multivalenter anionischer anorganischer und organischer Spezies komplexieren. Das häufigste anorganische Sequestriermittel in diesen Anwendungen umfaßt ein Härte-Sequestriermittel aus kondensiertem Phosphat wie z. B. Tripolyphosphat, Hexametaphosphat, Pyrophosphat und andere solche Phosphatsubstanzen. Desgleichen sind auch teurere organische Sequestriermittel bekannt, werden jedoch nicht bevorzugt. Organische Sequestriermittel wie Nitrilotriessigsäure, Ethylendiamintetraessigsäure, Nitrilotriphosphonsäure, 1-(Hydroxyethyliden)-1,1-diphosphonsäure und andere sind seit vielen Jahren als wirksame Sequestriermittel für in wässerigen Systemen verwendete Waschmittel bekannt. Ein weithin verfügbares anorganisches Sequestriermittel, Natriumtripolyphosphat, besitzt bekanntlich Proteinpeptisierungsvermögen, das die Suspendierung von Protein in Waschlösungen unterstützt, welche beim Geschirrspülen verwendet werden. Jedoch war bis jetzt nicht bekannt, daß Sequestriermittel Waschmittelzusammensetzungen Reinigungseigenschaften verleihen können.
Jacobsen, US-Patent Nr. 4,105,573, offenbart die Verwendung einer Kombination von einem Alkylphosphonat, worin die Alkylgruppe 10–24 Kohlenstoffatome enthält, mit einer speziellen Klasse von Alkoholethoxylaten, welche eine schmutzlösende Wirkung zeigt. Die bevorzugte Substanz ist ein Octadecanphosphonat. Leikhim et al., US-Patent Nr. 4,284,532, offenbaren eine isotrope Flüssigkeit unter Verwendung eines Phosphatesters oder eines "hydrophilen Tensids" wie Natriumxylolsulfonat zur Kopplung mit einem Gerüststoff und einem grenzflächenaktiven Stoff in einer Reinigungszusammensetzung. Die Reinigungszusammensetzung kann als Gerüststoff DEQUEST-2010, 1-Hydroxy-1,1-ethylidendiphosphonat oder eine ähnliche Phosphonatverbindung enthalten.
Baeck et al., US-Patent Nr. 5,019,292, lehren eine weichspülende Tonerde in einem Wäschewaschmittel. In einigen Beispielen wird Ethylendiamintetramethylenphosphonsäure ohne weitere Sequestriermittelzusammensetzungen als Gerüststoff verwendet.
Krummel et al., US-Patent Nr. 3,985,669; Campbell et al., US-Patent Nr. 4,216,125; O'Brien et al., US-Patent Nr. 4,268,406; Corkill et al., US-Patent Nr. 4,274,975; Ward et a., US-Patent Nr. 4,359,413; Corkill et al., US-Patent Nr. 4,605,509; Lewis, US-Patent Nr. 4,698,181; und Bruegge et al., US-Patent Nr. 5,061,392, lehren, daß organische Phosphonate erfolgreiche Co-Builder sein können, die durch Chelatisieren zusätzlicher Calcium- und Magnesiumionen wirken. Es sei bemerkt, daß Lewis, US-Patent Nr. 4,698,181, lehrt, daß die gesamte Waschmittelzusammensetzung erfolgreich organische Schmutzflecken wie Essens- und Getränkeflecken entfernt. Glogowski et al., US-Patent Nr. 4,983,315, lehren eine Technologie ähnlich der oben offenbarten und lehren insbesondere, daß Chelatbildner Übergangsmetalle in Verschmutzungen binden können, um die Reinigungsleistung zu erhöhen.
Bartolotia et al., US-Patent Nr. 4,000,080; Rose, US-Patent Nr. 4,072,621; Schwuger et al., US-Patent Nr. 4,148,603; und Ferry, US-Patent Nr. 4,276,205, lehren, daß gewisse Kombinationen von Gerüststoffen (nicht eine Kombination aus einem kondensierten Phosphat und einem Organophosphonat) bei einer bestimmten Anwendung gute Ergebnisse liefern. US-A-4 680 134 offenbart gegossene Waschmittel, welche Natriumcarbonat, NaOH und Natriumtripolyphosphat enthalten.
WO-A-92 13 961 offenbart feste gegossene alkalische Zusammensetzungen, die eine Alkalinitätsquelle, ein organisches phosphorhaltiges Sequestriermittel wie ein Phosphonat und einen grenzflächenaktiven Stoff umfassen.
Der hier dargestellte Stand der Technik weist nicht darauf hin, daß durch Kombinieren eines Sequestriermittels aus kondensiertem Phosphat mit einem Sequestriermittel aus Organophosphonat ein verbessertes Schmutzlösevermögen erzielt werden kann.
Auf jedem hochkompetitiven Markt besteht ein hoher Bedarf an einer Verbesserung der Eigenschaften von Waschmittelsystemen. Bei der Verbesserung solcher Systeme werden die Reinigungseigenschaften der Systeme zwecks Erzielung einer genügenden Reinigung aller Arten von Verschmutzungen einschließlich anorganischer Flecken, Essensflecken wie Fette, Kohlenhydrate und Proteine und von der Umgebung erhaltenen organischen Flecken wie Kohlenwasserstofföle, Pigmente, Lippenstift etc. untersucht. Solche verbesserten Waschmittel können eine angemessene Reinigung einer Viel zahl verschiedener Schmutzflecken bei verringerten Konzentrationen erzielen.
KURZE ERÖRTERUNG DER ERFINDUNG
Wir haben entdeckt, daß bei den alkalischen Waschmittelzusammensetzungen der Erfindung ein Gemisch aus einem organischen und einem anorganischen Sequestriermittel Wasser umfassend enthärten kann und das Lösevermögen für organischen Schmutz wesentlich verbessern kann. Wir haben insbesondere festgestellt, daß die Kombination einer Alkalinitätsquelle mit einem Gemisch von einem Sequestriermittel aus kondensiertem Phosphat und einem Sequestriermittel aus organischem Phosphonat, wobei weniger als 14,0%, vorzugsweise weniger als 8,7%, Gesamtphosphor (gemessen als P) in der Zusammensetzung vorhanden sind und wobei wenigstens ein Gewichtsteil Sequestriermittel aus organischem Phosphonat pro 100 Gewichtsteile Sequestriermittel aus kondensiertem Phosphat vorhanden ist. Innerhalb dieser Produktbereiche wird bei erwarteter Wasserenthärtung eine überraschende und beträchtliche Entfernung organischer Verschmutzungen erzielt.
Wir haben festgestellt, daß das Gemisch von dem Sequestriermittel aus kondensiertem Phosphat und dem Sequestriermittel aus organischem Phosphonat eine ausgezeichnete Wasserenthärtung oder Wasserbehandlung von Brauchwasser gewährleistet, welches zur Herstellung der Waschmittelkonzentrate der Erfindung verwendet wird, dem Waschmittel jedoch außerdem ein wesentlich verbessertes Schmutzlösevermögen für organische Verschmutzungen verleiht. Wir haben festgestellt, daß die Alkalinitätsquelle, eine grenzflächenaktive Substanz und die gemischten Sequestriermittel so zusammenwirken, daß sie eine Schmutzentfernung gewährleisten, die im Vergleich zu ähnlichen Waschmitteln, die eine Alkalinitätsquelle, einen grenzflächenaktiven Stoff und ein Einkomponenten-Sequestriermittel wie entweder Natriumtripolyphosphat, ein Organophosphonat oder eine Polyacrylsubstanz enthalten, wesentlich verbessert ist. Ferner haben wir festgestellt, daß die Waschmittel dieser Erfindung, die ein Gemisch aus kondensiertem Phosphat und einem organischen Phosphonat enthalten, anderen Sequestriermittelgemischen überlegen sind. Die Waschmittel dieser Erfindung, welche das kondensierte Phosphat und das organische Phosphonat einschließen, sind einem Gemisch aus beispielsweise Natriumtripolyphosphat und einer Polyacrylsäuresubstanz überlegen. Wir haben festgestellt, daß es eine bestimmte Wirkungsweise des Gemisches aus einem kondensierten Phosphat und einem organischen Phosphonat insbesondere in hartem Wasser hinsichtlich der Entfernung von Verschmutzungen wie Lippenstift, Kaffeeflecken etc. gibt, so daß eine wesentlich verbesserte Schmutzentfernung erzielt wird. wir nehmen an, daß eine gewisse Wechselwirkung zwischen Calcium-, Magnesiumionen oder anderen di- oder trivalenten Metallspezies mit im wesentlichen organischen Schmutzflecken, die aus Nahrungsmitteln, Lippenstift und anderen Schmutzquellen getrocknet sind, besteht. Die Wechselwirkung zwischen dem organischen Schmutz und den anorganischen divalenten oder trivalenten Ionen führt zur Bildung eines schwer zu entfernenden Schmutzes. Wir glauben, daß die Kombination von Sequestriermitteln die Löslichkeit des Gemisches aus organischem Schmutz und polyvalentem Metall verbessert.
Wir haben festgestellt, daß die Kombination eines Sequestriermittels aus kondensiertem Phosphat und eines Sequestriermittels aus Organophosphor die beste Schmutzentfernung gewährleistet. Zum Zwecke dieser Erfindung bezeichnet "kondensiertes Phosphat" eine anorganische Phosphatzusammensetzung, die ein oder mehrere Phosphatspezies in Form eines linearen oder cyclischen Polyphosphats enthält. Das bevorzugte kondensierte Phosphat umfaßt Natriumtripolyphosphat, kann jedoch auch kondensierte Phosphate wie Pyrophosphat, Hexametaphosphat, cyclische kondensierte Phosphate und andere ähnliche Spezies einschließen, die dem Fachmann in der Waschmittelchemie wohlbekannt sind.
Der Begriff "organisches Phosphonat" schließt eine Phosphonsäure-, Diphosphonsäure-, Triphosphonsäureverbindung etc. oder deren Alkalimetallsalze ein. Solche Phosphonsäuren werden typischerweise so formuliert, daß sie eine organische Verbindung bzw. ein Rückgrat mit einer oder mehreren Phosphonat-Seitengruppen aufweisen.
Typischerweise hängen Phosphonatgruppen an Stickstoff- oder Kohlenstoffatomen in der Kernverbindung bzw. dem Polymerrückgrat. Solch eine Phosphonatgruppe besitzt typischerweise die Formel:
Solch eine Gruppe ist kennzeichnend für Organophosphonsäure(phosphonat)verbindungen. Solche Organophosphonate umfassen Verbindungen wie Aminotris(methylenphosphonsäure), 1-Hydroxy-(ethyliden)-1,1-diphosphonsäure, 2-Phosphonobutan-1,2,4-tricarbonsäure, Ethylendiamintetra(methylenphosphonsäure), Diethylentriaminpenta(methylenphosphonsäure), Ethanhydroxy-1,1,2-triphosphonate, die, falls gewünscht, hydroxysubstituiert sein können, oligomere Esterkettenkon densate von Ethan-1-hydroxy-1,1-diphosphonaten und andere wohlbekannte organische Phosphonatspezies und deren Alkalimetallsalze.
KURZE ERÖRTERUNG DER ZEICHNUNG
Die Figur ist eine isometrische Zeichnung des bevorzugten verpackten festen Waschmittels.
GENAUE ERÖRTERUNG DER ERFINDUNG
Wirkstoffe
Die alkalische Waschmittelzusammensetzung kann eine Alkalinitätsquelle und geringe, jedoch wirksame Mengen an anderen Bestandteilen wie ein Chelatier-/Sequestriermittel-Gemisch, ein Bleichmittel wie Natriumhypochlorit oder Wasserstoffperoxid, ein Enzym wie eine Protease oder eine Amylase und dergleichen enthalten.
Alkalische Quellen
Die erfindungsgemäß hergestellte Reinigungszusammensetzung enthält eine ein Alkalimetallcarbonat umfassende alkalische Quelle, um die Reinigung eines Substrats zu verbessern und die Schmutzlöseleistung der Zusammensetzung zu steigern. Die alkalische Matrix neigt zur Verfestigung infolge einer Zustandsänderung in Zusammenhang mit der von der Produktionsanlage verrichteten Arbeit oder infolge der Wirksamkeit einer alkalischen Quelle beim Binden des freien in einer Zusammensetzung vorhandenen Wassers als Hydratationswasser. Vorzeitige Härtung der Zusammensetzung kann das Mischen der Wirkstoffe zwecks Bildung einer homogenen Mischung und/oder das Gießen oder die Extrusion der verarbeiteten Zusammensetzung stören. Dementsprechend wird der Reinigungszusammensetzung ein Alkalimetallcarbonat als primäre alkalische Quelle in einer Menge beigefügt, die so wirksam ist, daß der gewünschte Grad an Reinigungswirkung gewährleistet wird, jedoch eine vorzeitige Verfestigung der Zusammensetzung durch die Reaktion der kaustischen Substanz mit den anderen Bestandteilen vermieden wird. Es ist jedoch zu würdigen, daß ein Alkalimetallhydroxid oder eine andere hydratisierbare alkalische Quelle in begrenztem Ausmaß die Verfestigung der Zusammensetzung unterstützen kann. Die Zusammensetzung enthält 0,1–70 Gew.-%, vorzugsweise etwa 10–60 Gew.-% einer alkalischen Quelle, am meisten bevorzugt etwa 20–55 Gew.-%. Das Reinigungsvermögen kann mit einer zweiten Alkalinitätsquelle erhöht werden. Diese und weitere Prozentgehalte in der Beschreibung und den Ansprüchen basieren auf den verwendeten eigentlichen wirksamen Substanzen. Diese Zusammensetzungssubstanzen werden als wässerige oder andere Substanzen mit einem Wirkgehalt von (z. B.) 10% bis 100% der Substanz zugesetzt.
Zum Zwecke dieser Anmeldung kann die Alkalinitätsquelle eine Alkalinitätsquelle auf Carbonatbasis beinhalten. Solch eine Alkalinitätsquelle kann ein Alkalimetallcarbonat umfassen, das durch andere kaustische oder basische Substanzen verstärkt wird. Typische Carbonate schließen Natriumcarbonat (Na₂CO₃), Kaliumcarbonat (K₂CO₃) oder andere typische Carbonatquellen ein. Solche Carbonate können als Verunreinigung einen gewissen Anteil an Bicarbonat (HCO₃ ^–) enthalten. Solch eine Carbonat-Alkalinitätsquelle kann durch Verwendung verschiedenster anderer anorganischer Alkalinitätsquellen oder anorganischer Basen verstärkt werden.
Geeignete Alkalimetallhydroxide schließen zum Beispiel Natrium- oder Kaliumhydroxid ein. Ein Alkalimetallhydroxid kann der Zusammensetzung in Form fester Perlen, gelöst in einer wässerigen Lösung oder als Kombination davon zugesetzt werden. Alkalimetallhydroxide sind im Handel als Feststoff in Form geprillter Perlen mit einem Korngemisch erhältlich oder als eine wässerige Lösung wie zum Beispiel eine 50 gew.-%ige und 73 gew.-%ige Lösung. Die Reinigungszusammensetzung kann eine andere alkalische Quelle als ein Alkalimetallhydroxid enthalten. Beispiele für brauchbare alkalische Quellen umfassen ein Metallsilicat wie ein Natrium- oder ein Kaliumsilicat (mit einem M₂O:SiO₂-Verhältnis von 1 : 3,5 bis 5 : 1, wobei M ein Alkalimetall repräsentiert) oder -metasilicat, ein Metallborat wie Natrium- oder Kaliumborat und dergleichen); Ethanolamine und Amine; und andere ähnliche alkalische Quellen. Sekundäre Alkalinitätsmittel sind gewöhnlich in entweder wässeriger oder pulveriger Form erhältlich, die beide bei der Formulierung der vorliegenden Reinigungszusammensetzungen brauchbar sind. Die Zusammensetzung kann eine sekundäre alkalische Quelle in einer Menge von etwa 0,1 bis 4 Gew.-% enthalten. Größere Mengen können den Gießerfolg beeinträchtigen und können die Formbeständigkeit des Produkts verringern.
Reinigungsmittel
Die Zusammensetzung kann wenigstens ein Reinigungsmittel enthalten, das vorzugsweise ein Tensid oder Tensidsystem ist. Es können verschiedenste Tenside in einer Reinigungszusammensetzung Verwendung finden, einschließlich anionischer, kationischer, nichtionischer und zwitterionischer Tenside, die von etlichen Quellen im Handel erhältlich sind. Für eine Erörterung von Tensiden siehe Kirk-Othmer, Encyclopedia of Chemical Technology, Third Edition, Band 8, Seite 900–912. Vorzugsweise umfaßt die Reinigungszusammensetzung ein anionisches oder nichtionisches Reinigungsmittel in einer zur Gewährleistung eines gewünschten Reinigungsgrades wirksamen Menge, vorzugsweise etwa 0–20 Gew.-%, noch bevorzugter etwa 1,5 bis 15 Gew.-%.
Anionische Tenside, die in den vorliegenden Reinigungszusammensetzungen brauchbar sind, umfassen zum Beispiel Carboxylate wie Alkylcarboxylate und Polyalkoxycarboxylate, Alkoholethoxylat-carboxylate, Nonylphenolethoxylat-carboxylate und dergleichen; Sulfonate wie Alkylsulfonate, Alkylbenzensulfonate, Alkylarylsulfonate, sulfonierte Fettsäureester und dergleichen; Sulfate wie sulfatierte Alkohole, sulfatierte Alkoholethoxylate, sulfatierte Alkylphenole, Alkylsulfate, Sulfosuccinate, Alkylethersulfate und dergleichen; und Phosphatester wie Alkylphosphatester und dergleichen. Bevorzugte anionische Substanzen sind Natriumalkylarylsulfonat, α-Olefinsulfonat und Fettalkoholsulfate.
Nichtionische Tenside, die in Reinigungszusammensetzungen brauchbar sind, schließen jene ein, die ein Polyalkylenoxid-Polymer als einen Teil des Tensidmoleküls aufweisen. Solche nichtionischen Tenside umfassen zum Beispiel Chlor-, Benzyl-, Methyl-, Ethyl-, Propyl-, Butyl- und andere ähnliche alkylgruppentragende Polyethylenglycolether von Fettalkoholen; polyalkylenoxid-freie nichtionische Substanzen wie Alkylpolyglykoside; Sorbitan- und Saccharoseester und deren Ethoxylate; alkoxyliertes Ethylendiamin; Alkoholalkoxylate wie Alkoholethoxylatpropoxylate, Alkoholpropoxylate, Alkoholpropoxylatethoxylat-propoxylate, Alkoholethoxylat-butoxylate und dergleichen; Nonylphenolethoxylat, Polyoxyethylenglycolether und dergleichen; Carbonsäureester wie Glycerolester, Polyoxyethylenester, ethoxylierte Ester und Glycolester von Fettsäuren und dergleichen; Carbonamide wie Diethanolamin-Kondensate, Monoalkanolamin-Kondensate, Polyoxyethylen-Fettsäureamide und dergleichen; und Polyalkylenoxid-Blockcopolymere einschließlich Ethylenoxid/Propylenoxid-Blockcopolymeren wie zum Beispiel die im Handel unter der Marke PLURONIC^TM (BASF-Wyandotte) erhältlichen und dergleichen; und andere ähnliche nichtionische Verbindungen. Silikon-Tenside, die eine hydrophobe Silikongruppe und eine hydrophile Gruppe enthalten, wie z. B. ABIL^TM B8852, können ebenfalls verwendet werden.
Kationische Tenside, die in eine Reinigungszusammensetzung zur Desinfektion oder zum Weichspülen eingeschlossen werden können, umfassen Amine wie primäre, sekundäre und tertiäre Monoamine mit C₁₈-Alkyl- oder -Alkenylketten, ethoxylierte Alkylamine, Alkoxylate von Ethylendiamin, Imidazole wie 1-(2-Hydroxyethyl)-2-imidazolin, ein 2-Alkyl-1-(2-hydroxyethyl)-2-imidazolin und dergleichen; und quaternäre Ammoniumsalze wie zum Beispiel quaternäre Alkylammoniumchlorid-Tenside wie n-Alkyl (C₁₂-C₁₈)dimethylbenzylammoniumchlorid, n-Tetradecyldimethylbenzylammoniumchlorid-Monohydrat, ein naphthalen-substituiertes quaternäres Ammoniumchlorid wie Dimethyl-1naphthylmethylammoniumchlorid und dergleichen; und andere ähnliche kationische Tenside.
Erfindungsgemäß hergestellte Waschmittelzusammensetzungen können außerdem herkömmliche Zusatzstoffe wie einen Wasserenthärter, neben dem beanspruchten Sequestriergemisch, ein Bleichmittel, eine alkalische Quelle, einen sekundären Härter oder einen Löslichkeitsmodifizierer, einen Waschmittel-Füllstoff, einen Entschäumer, einen Vergrauungsinhibitor, einen Härtestabilisator bzw. ein härtestabilisierendes System, ein die Ästhetik verbesserndes Mittel (d. h. Farbstoff, Parfüm) und dergleichen enthalten. Hilfsstoffe und andere Additivbestandteile werden je nach der Art der hergestellten Zusammensetzung variieren. Die Zusammensetzung enthält ein Chelatier/Sequestriermittel wie beansprucht. Im allgemeinen ist ein Chelatbildner ein Molekül, das in der Lage ist, die in natürlichem Wasser häufig vorkommenden Metallionen zu koordinieren (d. h. zu binden), um zu verhindern, daß die Metallionen die Wirkung der anderen reinigenden Bestandteile einer Reinigungszusammensetzung stören. Das Chelatier/Sequestriermittel kann auch als Härtestabilisator dienen, wenn es in einer wirksamen Menge enthalten ist. Vorzugsweise enthält eine Reinigungszusammensetzung etwa 0,1–70 Gew.-%, bevorzugt etwa 5–60 Gew.-%, an Chelatier/Sequestriermittel.
Brauchbare Aminocarbonsäuren schließen zum Beispiel N-Hydroxyethyliminodiessigsäure, Nitrilotriessigsäure (NTA), Ethylendiamintetraessigsäure (EDTA), N-Hydroxyethyl-ethylendiamintriessigsäure (HEDTA), Diethylentriaminpentaessigsäure (DTPA) und dergleichen ein.
Neben Natriumtripolyphosphat umfassen Beispiele für kondensierte Phosphate, die in der vorliegenden Zusammensetzung brauchbar sind, Natrium- und Kaliumorthophosphat, Natrium- und Kaliumpyrophosphat, Natriumhexametaphosphat und dergleichen. Ein kondensiertes Phosphat kann auch in begrenztem Maße die Verfestigung der Zusammensetzung durch Bindung des in der Zusammensetzung vorhandenen freien Wassers als Hydratationswasser unterstützen.
Beispiele für ein Phosphonat sind 1-Hydroxyethan-1,1-diphosphonsäure CH₃C(OH)[PO(OH)₂]₂; Aminotri(methylenphosphonsäure) N[CH₂PO(OH)₂]₃; Aminotri(methylenphosphonat), Natriumsalz,
2-Hydroxyethyliminobis(methylenphosphonsäure) HOCH₂CH₂N[CH₂PO(OH)₂]₂;
Diethylentriaminpenta(methylenphosphonsäure) (HO)₂POCH₂N[CH₂CH₂N[CH₂PO(OH)₂]₂]₂;
Diethylentriaminpenta(methylenphosphonat), Natriumsalz C₉H_(28–x)N₃Na_xO₁₅P₅ (x = 7);
Hexamethylendiamin(tetramethylenphosphonat), Kaliumsalz C₁₀H_(28–x)N₂K_xO₁₂P₄ (x = 6);
Bis(hexamethylen)triamin(pentamethylenphosphonsäure) (HO₂)POCH₂N[(CH₂)₆N[CH₂PO(OH)₂]₂]₂; und phosphorige Säure H₃PO₃.
Eine bevorzugte Phosphonatkombination ist ATMP und DTPMP. Bevorzugt wird ein neutralisiertes oder alkalisches Phosphonat oder eine Kombination des Phosphonats mit einer alkalischen Quelle vor dem Zusetzen zum Gemisch, so daß es nur eine geringe oder keine wärme- oder Gasentwicklung durch eine Neutralisierungsreaktion bei Zusatz des Phosphonats gibt.
Polycarboxylate, die zur Verwendung als zusätzliche Reinigungsmittel geeignet sind, umfassen zum Beispiel Polyacrylsäure, Maleinsäure/Olefin-Copolymer, Acrylsäure/Maleinsäure-Copolymer, Polymethacrylsäure, Acrylsäure-Methacrylsäure-Copolymere, hydrolysiertes Polyacrylamid, hydrolysiertes Polymethacrylamid, hydrolysierte Polyamid-Methacrylamid-Copolymere, hydrolysiertes Polyacrylonitril, hydrolysiertes Polymethacrylonitril, hydrolysierte Acrylonitril-Methacrylonitril-Copolymere und dergleichen. Für eine weiterführende Erörterung von Chelatier-/Sequestrier mitteln siehe Kirk-Othmer, Encyclopedia of Chemical Technology, Third Edition, Band 5, Seite 339–366 und Band 23, Seite 319–320.
Bleichmittel zur Verwendung in einer Reinigungszusammensetzung zum Aufhellen oder Weißmachen eines Substrats umfassen bleichende Verbindungen, die in der Lage sind, unter Bedingungen, die typischerweise während des Reinigungsprozesses anzutreffen sind, eine aktive Halogenspezies wie Cl₂, Br₂, -OCl^– und/oder -OBr^– freizusetzen. Geeignete Bleichmittel zur Verwendung in den vorliegenden Reinigungszusammensetzungen umfassen zum Beispiel chlorhaltige Verbindungen wie Chlor, ein Hypochlorit, Chloramin. Bevorzugte halogenfreisetzende Verbindungen schließen die Alkalimetalldichlorisocyanurate, chloriertes Trinatriumphosphat, die Alkalimetallhypochlorite, Monochloramin und Dichloramin und dergleichen ein. Es können auch verkapselte Chlorquellen verwendet werden, um die Stabilität der Chlorquelle in der Zusammensetzung zu erhöhen (siehe zum Beispiel US-Patent Nr. 4,618,914 und 4,830,773). Ein Bleichmittel kann auch eine Quelle für Persauerstoff oder aktiven Sauerstoff wie Wasserstoffperoxid, Perborate, Natriumcarbonat-Peroxyhydrat, Phosphat-Peroxyhydrate, Kaliumperoxomonosulfat und Natriumperborat-Mono- und Tetrahydrat mit und ohne Aktivatoren wie Tetraacetylethylendiamin und dergleichen sein. Eine Reinigungszusammensetzung kann eine geringe, aber wirksame Menge eines Bleichmittels, vorzugsweise etwa 0,1– 10 Gew.-%, bevorzugt etwa 1–6 Gew.-%, enthalten.
Sekundäre Härter/Löslichkeitsmodifizierer
Die vorliegenden Zusammensetzungen können eine geringe, aber wirksame Menge eines sekundären Härters enthalten, wie zum Beispiel ein Amid wie Stearinsäure monoethanolamid oder Laurinsäure-diethanolamid oder ein Alkylamid und dergleichen; ein festes Polyethylenglycol oder ein Propylenglycol und dergleichen; Stärken, die durch ein Säure- oder Laugenbehandlungsverfahren wasserlöslich gemacht wurden; verschiedene anorganische Substanzen, die einer erwärmten Zusammensetzung beim Abkühlen Verfestigungseigenschaften verleihen, und dergleichen. Solche Verbindungen können auch die Löslichkeit der Zusammensetzung in einem wässerigen Medium bei Gebrauch verändern, so daß das Reinigungsmittel und/oder andere Wirkstoffe über eine verlängerte Zeitdauer aus der festen Zusammensetzung abgegeben werden können. Die Zusammensetzung kann einen sekundären Härter in einer Menge von etwa 5–20 Gew.-%, vorzugsweise etwa 10–15 Gew.-%, enthalten.
Waschmittel-Gerüststoffe oder -Füllstoffe
Eine Reinigungszusammensetzung kann eine geringe, aber wirksame Menge eines oder mehrerer Waschmittel-Füllstoffe enthalten, die nicht als Reinigungsmittel per se agieren, sondern so mit dem Reinigungsmittel zusammenwirken, daß das Gesamtreinigungsvermögen der Zusammensetzung gesteigert wird. Beispiele für Füllstoffe, die sich zur Verwendung in den vorliegenden Reinigungszusammensetzungen eignen, umfassen Natriumsulfat, Natriumchlorid, Stärke, Zucker, C₁-C₁₀-Alkylenglycole wie Propylenglycol und dergleichen. Vorzugsweise ist ein Waschmittel-Füllstoff in einer Menge von etwa 1–20 Gew.-%, bevorzugt etwa 3–15 Gew.-%, enthalten.
Entschäumer
Eine geringe, aber wirksame Menge eines Entschäumers zur Verringerung der Stabilität von Schaum kann ebenfalls in den vorliegenden Reinigungszusammensetzungen enthalten sein. Vorzugsweise enthält die Reinigungszusammensetzung etwa 0,0001–5 Gew.-% an Entschäumer, bevorzugt etwa 0,01–3 Gew.-%.
Beispiele für Entschäumer, die sich zur Verwendung in den vorliegenden Zusammensetzungen eignen, umfassen Silikonverbindungen wie in Polydimethylsiloxan dispergiertes Siliciumdioxid, Fettsäureamide, Kohlenwasserstoffwachse, Fettsäuren, Fettsäureester, Fettalkohole, Fettsäureseifen, Ethoxylate, Mineralöle, Polyethylenglycolester, Polyoxyethylen-Polyoxypropylen-Blockcopolymere, Alkylphosphatester wie Monostearylphosphat und dergleichen. Eine Erörterung von Entschäumern ist zum Beispiel in US-Patent Nr. 3,048,548 von Martin et al., US-Patent Nr. 3,334,147 von Brunelle et al. und US-Patent Nr. 3,442,242 von Rue et al. zu finden.
Vergrauungsinhibitoren
Eine Reinigungszusammensetzung kann auch einen Vergrauungsinhibitor enthalten, der imstande ist, eine dauerhafte Suspendierung von Schmutz in einer Reinigungslösung zu erleichtern und die Wiederablagerung des entfernten Schmutzes auf dem gereinigten Substrat zu verhindern. Beispiele für geeignete Vergrauungsinhibitoren umfassen Fettsäureamide, Fluorkohlenwasserstoff-Tenside, komplexe Phosphatester, Styrol-Maleinsäureanhydrid-Copolymere und Cellulosederivate wie Hydroxyethylcellulose, Hydroxypropylcellulose und dergleichen. Eine Reinigungszusammensetzung kann etwa 0,5–10 Gew.-%, vorzugsweise etwa 1–5 Gew.-%, an Vergrauungsinhibitor enthalten.
Farbstoffe/Geruchsstoffe
Verschiedene Farbstoffe, Geruchsstoffe einschließlich Parfümen und andere, die Ästhetik verbessernde Agenzien können ebenfalls in der Zusammensetzung enthalten sein. Farbstoffe können zugesetzt werden, um die äußere Erscheinung der Zusammensetzung zu verändern, wie zum Beispiel Direct Blue^® 86 (Miles), Fastusol Blue^® (Mobay Chemical Corp.), Acid Orange^® 7 (American Cyanamid), Basic Violet^® 10 (Sandoz) , Acid Yellow^® 23 (GAF) , Acid Yellow^® 17 (Sigma Chemical), Sap Green^® (Keyston Analine and Chemical), Metanil Yellow^® (Keystone Analine and Chemical), Acid Blue^® 9 (Hilton Davis), Sandolan Blue/Acid Blue^® 182 (Sandoz), Hisol Fast Red^® (Capitol Color and Chemical), Fluorescein^® (Capitol Color and Chemical), Acid Green^® 25 (Ciba-Geigy) und dergleichen.
Duftstoffe oder Parfüme, die in der Zusammensetzung enthalten sein können, schließen zum Beispiel Terpenoide wie Citronellol, Aldehyde wie Amylcinnamaldehyd, ein Jasmin wie C1S-Jasmin oder Jasmal, Vanillin und dergleichen ein.
Wässeriges Medium
Die Bestandteile können wahlweise in einer geringen, jedoch wirksamen Menge eines wässerigen Mediums wie Wasser verarbeitet werden, um die Bestandteile ausgiebig zu vermengen und zu lösen und eine homogene Mischung zu erzielen, um erforderlichenfalls die Hydratationsreaktion zu unterstützen, um einen wirksamen Grad an Viskosität zur Verarbeitung der Mischung zu gewährleisten und um die verarbeitete Zusammensetzung mit dem gewünschten Maß an Festigkeit und Kohäsion während der Abgabe und nach dem Härten zu versehen. Während der Verarbeitung enthält die Mischung vorzugsweise etwa 2–20 Gew.-% an wässerigem Medium, vorzugsweise etwa 5–15 Gew.-%. Die extrudierte Ausführungsform kann weniger als etwa 1,3 Mol Wasser pro Mol Alkalinitätsquelle enthalten, vorzugsweise weniger als 1,25 Mol pro Mol Natriumcarbonat.
GENAUE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
Die Figur ist eine Zeichnung einer bevorzugten Ausführungsform des verpackten festen blockförmigen Waschmittels der Erfindung. Das Waschmittel besitzt ein einzigartiges elliptisches, in der Mitte eingeschnürtes Profil. Dieses Profil gewährleistet, daß dieser Block mit seinem speziellen Profil nur in Aufsprüh-Dispenser paßt, die eine entsprechend gestaltete Aufnahme für das feste blockförmige Waschmittel aufweisen. Wir sind uns keines festen blockförmigen Waschmittels auf dem Markt bewußt, das diese Gestalt besitzt. Die Gestalt des festen Blockes stellt sicher, daß kein ungeeignetes Ersatzprodukt für dieses Material leicht zwecks Verwendung in einer Geschirrspülmachine in den Dispenser gegeben werden kann. In 1 ist das gesamte Produkt 10 dargestellt, das einen gegossenen festen Block 11 (durch Entfernung der Verpackung 12 freigelegt) mit einer Masse von wenigstens 500 g, vorzugsweise 1 bis 10 kg, aufweist. Die Verpackung umfaßt ein Etikett 13. Die Folienumhüllung kann mittels einer in der Umhüllung enthaltenen Reißlinie oder Bruchlinie 15 oder 15a leicht entfernt werden
Verarbeitung der Zusammensetzung
Die Waschmittelzusammensetzungen der Erfindung umfassen feste blockförmige Waschmittel.
Die Erfindung stellt ein Verfahren zur Verarbeitung einer festen blockförmigen Reinigungszusammensetzung bereit. Erfindungsgemäß werden ein Reinigungsmittel und fakultative andere Bestandteile in einem wässerigen Medium gemischt. Eine minimale Wärmemenge kann von einer externen Quelle zugeführt werden, um die Verarbeitung der Mischung zu erleichtern.
Die alkalischen gegossenen festen Materialien der Erfindung können in diskontinuierlichem Betrieb produziert werden. Bei einer solchen Arbeitsweise können ein oder mehrere Bestandteile, die zur Herstellung des gegossenen festen Materials verwendet werden, einem Mischbehälter zugespeist werden, der mit einer Heizquelle wie heißem Wasser, Dampf, elektrischen Heizvorrichtungen etc. ausgestattet sein kann. Der Behälter und sein Beschickungsgut können auf eine wirksame Mischtemperatur erwärmt werden, und es kann der Rest an Bestandteilen zugesetzt werden. Sobald sie vermischt und vollständig einheitlich sind, können die durchrührten Inhalte dann aus dem Chargenmischer in Formen oder Behälter zur Verfestigung überführt werden. Alternativ kann das Mischen der Bestandteile in einer Reihe von zwei oder mehr Chargenmischbehältern durchgeführt werden, die jeweils mit ihrer eigenen Rührvorrichtung und Wärmequelle ausgestattet sind. Bestandteile können jeder spezifischen Mischvorrichtung einzeln zugesetzt werden oder können kombiniert werden, um eine Vormischung zu erzeugen, die einer Mischvorrichtung vor dem Zusetzen anderer Bestandteile zugespeist werden kann oder einem oder mehreren Bestandteilen in der Mischvorrichtung zugesetzt werden kann.
Wahlweise gewährleistet ein Mischsystem das kontinuierliche Mischen der Bestandteile bei hoher Scherspannung, um eine im wesentlichen homogene flüssige oder halbfeste Mischung zu bilden, bei der die Bestandteile in ihrer gesamten Masse verteilt sind. Vorzugsweise umfaßt das Mischsystem Extrusionsmittel zum Mischen der Bestandteile, die eine wirksame Scherspannung liefern, um die Mischung in einer fließfähigen Konsistenz zu halten, mit einer Viskosität während der Verarbeitung von etwa 1.000–1.000.000, vorzugsweise etwa 50.000–200.000 mPa•s. Das Mischsystem ist vorzugsweise ein Durchflußmischer (Extruder) wie zum Beispiel eine kontinuierliche Teledyne^®-Verarbeitungsanlage oder ein kontinuierlicher Breadsley-Piper^®-Mischer, noch bevorzugter eine Ein- oder Doppelschneckenextruder-Vorrichtung, wobei ein Doppelschneckenextruder besonders bevorzugt wird, wie zum Beispiel ein Buhler-Miag^®-Doppelschneckenextruder mit mehreren Abschnitten.
Die Mischung wird vorzugsweise bei einer Temperatur verarbeitet, bei der die Stabilität der Bestandteile erhalten bleibt, vorzugsweise bei Umgebungstemperaturen von etwa 20–80°C, noch bevorzugter etwa 30–50°C. Obwohl der Mischung ein begrenztes Maß an externer Wärme zugeführt werden kann, ist zu würdigen, daß die von der Mischung erreichte Temperatur während der Verarbeitung infolge von Veränderungen der Umgebungsbedingungen und/ oder durch eine exotherme Reaktion zwischen Bestandteilen steigen mag. Wahlweise kann die Temperatur der Mischung zum Beispiel an den Einlässen oder Auslässen des Mischsystems erhöht werden, indem zum Beispiel Wärme von einer externen Quelle zugeführt wird, um eine Temperatur von etwa 50–150°C, vorzugsweise etwa 55–70°C, zu erreichen, um die Verarbeitung der Mischung zu erleichtern.
Wahlweise kann das Mischsystem Mittel zum Zermahlen der Bestandteile zu einer gewünschte Korngröße einschließen. Die Bestandteile können vor dem Zusetzen zur Mischung einzeln oder zusammen mit einem anderen Bestandteil zermahlen werden. Ein Bestandteil kann in Form einer Flüssigkeit oder eines Feststoffes wie trockener Partikel vorliegen und kann der Mischung getrennt oder als Teil einer Vormischung mit einem anderen Bestandteil wie zum Beispiel dem Reinigungsmittel, dem wässerigen Medium und zusätzlichen Bestandteilen wie einem zweiten Reinigungsmittel, einem Waschmittel-Hilfsstoff oder anderen Zusatzstoff, einem sekundären Härter und dergleichen zugesetzt werden. Der Mischung können ein oder mehrere Vormischungen zugesetzt werden.
In der Mischung kann eine geringe, aber wirksame Menge eines wässerigen Mediums enthalten sein, um die löslichen Bestandteile zu solubilisieren, um die Mischung während der Verarbeitung bei einer gewünschten Viskosität zu halten und um die verarbeitete Zusammensetzung und das Endprodukt mit einem gewünschten Maß an Festigkeit und Kohäsion zu versehen. Das wässerige Medium kann der Mischung als getrennter Bestandteil oder als Teil eines flüssigen Bestandteils oder einer Vormischung beigefügt werden.
Die Bestandteile werden gemischt, um eine im wesentlichen homogene Konsistenz zu bilden, worin die Bestandteile im wesentlichen gleichmäßig über die gesamte Masse verteilt sind. Die Mischung wird dann durch Gießen in eine Form oder ein anderes Behältnis, durch Extrudieren der Mischung und dergleichen aus dem Mischsystem abgegeben. Vorzugsweise wird die Mischung in eine Form oder ein anderes Verpackungssystem gegossen oder extrudiert, die bzw. das fakultativ, jedoch vorzugsweise, als ein Dispenser für die Zusammensetzung verwendet werden kann. Es wird bevorzugt, daß die Temperatur der Mischung bei Abgabe aus dem Mischsystem niedrig genug ist, um ein direktes Gießen oder Extrudieren der Mischung in ein Verpackungssystem ohne vorheriges Abkühlen der Mischung zu ermöglichen. Vorzugsweise befindet sich die Mischung zum Zeitpunkt der Abgabe auf etwa Umgebungstemperatur, etwa 20–50°C, bevorzugt etwa 30–45°C. Man läßt die Zusammensetzung dann zu einer festen Form aushärten, die sich zwischen einer schwammartigen, geschmeidigen, dichtmassenartigen Konsistenz niedriger Dichte und einem verschmolzenen festen, betonartigen Block hoher Dichte bewegen kann.
Wahlweise können angrenzend an die Mischvorrichtung Heiz- und Kühlvorrichtungen montiert werden, um zur Erreichung eines gewünschten Temperaturprofils in dem Mischer Wärme zu- oder abzuführen. Zum Beispiel kann an einem oder mehreren Trommelabschnitten des Mischers wie dem Stoff-Einlaßabschnitt, dem Endauslaßabschnitt und dergleichen eine externe Wärmequelle angebracht werden, um die Fließfähigkeit der Mischung während der Verarbeitung zu erhöhen. Vorzugsweise wird die Temperatur der Mischung während der Verarbeitung, einschließlich der Temperatur an der Austragsöffnung, auf oder unter der Schmelztemperatur der Bestandteile gehalten, vorzugsweise auf etwa 20–50°C.
Wenn die Verarbeitung der Bestandteile abgeschlossen ist, kann die Mischung durch eine Austragsöffnung aus dem Mischer abgegeben werden. Die gegossene Zusammensetzung härtet schließlich infolge – zumindest teilweise – der Abkühlung und/oder der chemischen Reaktion der Bestandteile aus. Der Verfestigungsprozeß kann eine Minute bis etwa 2–3 Stunden dauern, abhängig zum Beispiel von dem Format der gegossenen oder extrudierten Zusammensetzung, den Bestandteilen der Zusammensetzung, der Temperatur der Zusammensetzung und anderen ähnlichen Faktoren. Vorzugsweise "erhärtet" bzw. beginnt die gegossene oder extrudierte Zusammensetzung innerhalb von etwa 1 Minute bis etwa 3 Stunden, vorzugsweise etwa 1 Minute bis etwa 2 Stunden, bevorzugt etwa 1 Minute bis etwa 20 Minuten, zu einer festen Form zu erhärten.
Verpackungssystem
Die verarbeiteten blockförmigen Zusammensetzungen der Erfindung können in vorübergehende Formen gegossen werden, aus denen die verfestigten Zusammensetzungen entnommen und zur Verpackung weiterbefördert werden können. Die Zusammensetzungen können auch direkt in einen Verpackungsbehälter gegossen werden. Extrudiertes Material kann auch in eine gewünschte Größe geschnitten und verpackt oder gelagert und zu einem späteren Zeitpunkt verpackt werden.
Das Verpackungsbehältnis oder -gebinde kann starr oder flexibel sein und aus jedem Material bestehen, das sich zur Aufnahme der erfindungsgemäß erzeugten Zusammensetzungen eignet, wie zum Beispiel Glas, Stahl, Kunststoff, Karton, Kartonverbundmaterialien, Papier und dergleichen.
Da die Zusammensetzung bei oder fast bei Umgebungstemperaturen verarbeitet wird, ist die Temperatur der verarbeiteten Mischung vorteilhafterweise niedrig genug, so daß die Mischung direkt ohne eine strukturelle Beschädigung des Behältermaterials in das Gebinde oder ein anderes Verpackungsbehältnis gegossen oder extrudiert werden kann. Folglich kann eine größere Vielfalt von Materialien zur Herstellung der Gebinde verwendet werden als jene, die für Zusammensetzungen verwendet werden, welche unter geschmolzenen Bedingungen verarbeitet und abgegeben werden.
Eine bevorzugte Verpackung zur Aufnahme der Zusammensetzungen ist aus einem Material hergestellt, das biologisch abbaubar und/oder bei Gebrauch wasserlöslich ist. Eine solche Verpackung ist dienlich zur Gewährleistung einer kontrollierten Freisetzung und Abgabe der enthaltenen Reinigungszusammensetzung. Biologisch abbaubare Materialien, die zur Verpackung der Zusammensetzungen der Erfindung brauchbar sind, umfassen zum Beispiel wasserlösliche polymere Folien aus Polyvinylalkohol, wie sie zum Beispiel in US-Patent Nr. 4,474,976 von Yang; US-Patent Nr.4,692,494 von Sonenstein; US-Patent Nr. 4,608,187 von Chang; US-Patent Nr. 4,416,793 von Hag; US-Patent Nr. 4,348,293 von Clarke; US-Patent Nr. 4,289,815 von Lee; und US-Patent Nr. 3,695,989 von Albert offenbart sind.
Wo die Zusammensetzung eine stark kaustische Substanz umfaßt, sollten Sicherheitsmaßnahmen während der Herstellung, Lagerung, Abgabe und Verpackung der verarbeiteten Zusammensetzung getroffen werden. Insbesondere sollten Schritte gesetzt werden, um die Gefahr eines direkten Kontakts zwischen dem Bedienungspersonal und der festen gegossenen Zusammensetzung und der die Zusammensetzung enthaltenden Waschlösung zu verringern.
Die vielfältigen gemäß der vorliegenden Erfindung erzeugten Reinigungszusammensetzungen werden von einem Sprüh-Dispenser wie dem in den US-Patenten Nr. 4,826,661, 4,690,305, 4,687,121, 4,426,362, Re Nr. 32,762 und 32,818 offenbarten abgegeben. Ein Sprüh-Dispenser arbeitet, kurz gesagt, indem er einen Wassersprühregen auf eine freiliegende Oberfläche der festen Zusammensetzung auftreffen läßt, um einen Teil der Zusammensetzung aufzulösen, und dann die Konzentrat-Lösung, welche die Zusammensetzung enthält, sofort aus dem Dispenser in ein Speicherreservoir oder direkt zu einem Verwendungspunkt leitet. Der Sprühregen wird durch einen Sprühkopf erzeugt, der das Sprühmuster so gestalten kann, daß es der Gestalt des festen Waschmittels entspricht.
Die obige Beschreibung liefert eine Grundlage, um die allgemeinen Ziele und Grenzen der Erfindung zu verstehen. Die folgenden Beispiele und Versuchsdaten gewähren Einsicht in die speziellen Ausführungsformen der Erfindung und beinhalten eine beste Art der Durchführung. Sämtliche auf Natriumcarbonat basierenden Beispiele wurden durch Extrusion wie hierin offenbart hergestellt. Sämtliche Produkte auf kaustischer Basis wurden durch das oben offenbarte Fernholz-Schmelzenverfahren erzeugt.
Vorbereitendes Beispiel
Der Versuch wurde durchgeführt, um die Wasserkonzentration zu bestimmen, die für die Extrusion eines Natriumcarbonat-Produkts erforderlich ist. Das Produkt aus diesem Beispiel ist ein Einweichmittel, gilt jedoch ebenfalls für ein Geschirrwaschmittelprodukt. Unter Verwendung von Wasser, Nonylphenolethoxylat mit 9,5 Mol EO (NPE 9,5), dem Farbstoff Direct Blue^® 86, einem Duftstoff und Silicone Antifoam^® 544 wurde eine flüssige Vormischung hergestellt. Diese wurden in einem ummantelten Mischkessel gemischt, der mit einem Propeller-Rührwerk ausgestattet war. Die Temperatur dieser Vormischung wurde zwischen 85 und 90°F (29–32°C) gehalten, um ein Gelieren zu verhindern. Die restlichen Bestandteile für diesen Versuch waren Natriumtripolyphosphat, Natriumcarbonat und LAS-90%-Flocken, die sämtlich durch separate Pulver-Eintragsvorrichtungen zugespeist wurden. Diese Materialien wurden sämtlich in einen Teledyne^®-2''(6,3 cm)-Pastenmischer eingespeist. Produktionsgeschwindigkeiten für diesen Versuch variierten zwischen 20 und 18 lb/Minute (8 und 9 kg/Minute). Der Versuch wurde in fünf verschiedene Abschnitte unterteilt, wobei jeder Abschnitt eine andere Einspeisgeschwindigkeit für die flüssige Vormischung aufwies, welche die Wassermenge in der Formel verringerte. Produkt gab der Teledyne durch ein Kniestück und ein Sanitärrohr von 1½'' (3,8 cm) Durchmesser ab. Höhere Molverhältnisse von Wasser zu Sodaasche (etwa 1,8 bis 1,5) riefen ein massives Reißen und Quellen hervor. Erst wenn die Werte für Wasser 1,3 oder weniger erreichten, beobachteten wir kein Reißen oder Quellen der Blöcke. Beste Ergebnisse wurden bei einem Wasser-zu-Sodaasche-Molverhältnis von 1,25 beobachtet. Dies zeigt zum Beispiel, daß ein extrudiertes Produkt auf Sodaaschebasis hergestellt werden kann, jedoch die Wasserkonzentration gering gehalten werden muß, um ein massives Reißen oder Quellen zu verhindern.
Beispiel 1
Es wurden Carbonat-Zusammensetzungen in Extrusionsverfahren ähnlich denen im vorbereitenden Beispiel hergestellt. Ein erfindungsgemäßes Waschmittel auf Natriumcarbonatbasis (Formel 1) wurde vs. ein Vergleichswaschmittel auf NAOH-Basis (Formel 2) getestet. Die Zusammensetzungen dieser zwei Formeln sind in Tabelle 1 aufgelistet.
Tabelle 1
(II) Testverfahren
Es wurde ein 10-zyklischer Fleck-, Film-, Protein- und Lippenstift-Entfernungstest verwendet, um die Formeln 1 und 2 unter verschiedenen Testbedingungen zu vergleichen. Bei diesem Testverfahren wurden drei saubere und fünf milchbeschichtete Libbey^®-Gläser in einer institutionellen Geschirrspülmaschine (eine Hobart^® C-44) zusammen mit einem Laborschmutz und der Test-Waschmittelformel gewaschen. Ein sauberes Glas wurde direkt von oben bis unten mit einem Lippenstiftstrich markiert. Die Konzentrationen jedes Waschmittels wurden während des gesamten 10-zyklischen Tests konstant gehalten.
Der verwendete Laborschmutz ist eine 50/50-Kombination aus geschmortem Rindfleisch und "Hotpoint Soil". Hotpoint Soil ist ein schmieriger, hydrophober Schmutz aus 4 Teilen rein pflanzlicher Margarine (Blue Bonnet^®) und 1 Teil Milchpulver (Carnation^® Instant Non-Fat).
In dem Test werden die milchbeschichteten Gläser dazu verwendet, das Schmutzlösevermögen der Waschmittelformel zu testen, während die anfänglich sauberen Gläser dazu verwendet werden, die redepositionsverhindernde Fähigkeit der Waschmittelformel zu testen. Milchbeschichtungen wurden durch Eintauchen sauberer Gläser in Vollmilch und Behandlung des beschichteten Glases bei 100°F (38°C) und 65% RH erzeugt. Am Ende des Tests wurden die Gläser auf Flecken, Film, und Protein auf den milchbeschichteten Gläsern und auf Lippenstiftentfernung auf den sauberen Gläsern begutachtet. Die Bewertungsskala reicht von 1 bis 5, wobei 1 das beste und 5 das schlechteste Ergebnis ist.
(III) Testergebnisse
In Beispiel 1 wurde Formel 1 mit Formel 2 in dem 10-zyklischen Fleck-, Film-, Protein- und Lippenstift-Entfernungstest unter folgenden Bedingungen verglichen: 1000 ppm Waschmittel, 500 ppm Nahrungsmittelschmutz und städtisches Wasser von 5,5 Grain (mäßige Härte). Die Testergebnisse sind in Tabelle 2 aufgelistet.
Tabelle 2
Diese Ergebnisse zeigen, daß bei geringer Wasserhärte und unter normalen Verschmutzungsbedingungen die Formel 1 auf Sodaaschebasis eine ebensogute Leistung erbringt wie die Formel 2 auf kaustischer Basis.
Beispiel 2
In Beispiel 2 wurde Formel 1 mit Formel 2 in dem 10-zyklischen Fleck-, Film-, Protein- und Lippenstift-Entfernungstest unter folgenden Bedingungen verglichen: 1500 ppm Waschmittel, 2000 ppm Nahrungsmittelschmutz und städtisches Wasser von 5,5 Grain. Die Testergebnisse sind in Tabelle 3 aufgelistet.
Tabelle 3
Diese Testergebnisse zeigen, daß bei geringer Wasserhärte und unter starken Verschmutzungsbedingungen höhere Waschmittelkonzentrationen eingesetzt werden können, um gute Fleck-, Film- und Proteinergebnisse zu erhalten, die mit den in Beispiel 1 erzielten vergleichbar sind. Überraschenderweise übertraf Formel 1 Formel 2 bei der Entfernung von Lippenstift.
Beispiel 3
In Beispiel 3 wurde Formel 1 mit Formel 2 in dem 10-zyklischen Fleck-, Film-, Protein- und Lippenstift-Entfernungstest unter folgenden Bedingungen verglichen: 1500 ppm Waschmittel, 2000 ppm Nahrungsmittelschmutz und hartes Wasser von 18 Grain. Die Testergebnisse sind in Tabelle 4 aufgelistet.
Tabelle 4
Diese Testergebnisse zeigen, daß die Reinigungsergebnisse bei hoher Wasserhärte und unter starken Verschmutzungsbedingungen ingesamt leiden, auch bei höheren Waschmittelkonzentrationen. Formel 1 übertraf jedoch Formel 2, insbesondere bei der Entfernung von Lippenstift.
Beispiel 4
Um die relative Bedeutung des waschkraftverstärkenden nichtionischen Tensids (ein Benzylether eines linearen C₁₀ ₁₄-Alkohol (12,4 Mol)ethoxylats, und des starken Chelatbildners (Natriumaminotrimethylenphosphonat) in dem Waschmittel auf Sodaaschebasis zu evaluieren, wurden vier Varianten von Formel 1 unter folgenden Bedingungen miteinander verglichen: 1000 ppm Waschmittel, 500 ppm Nahrungsmittelschmutz und städtisches Wasser von 5,5 Grain. Die Testergebnisse sind in Tabelle 5 aufgelistet.
Tabelle 5
Diese Testergebnisse zeigen, das die Chelatbildner mit den Alkalinitätsquellen zur Schmutzentfernung zusammenwirken, wie z. B. bei der Entfernung von Lippenstift.
Beispiel 5
Zwei Waschmittel auf kaustischer Basis wurden evaluiert, Formel 4 mit Natriumaminotrimethylenphosphonat und Vergleichsformel 3 ohne diesen Ausgangsstoff. Die Zusammensetzungen dieser zwei Formeln sind in Tabelle 6 aufgelistet.
Tabelle 6
Test-Ergebnisse:
In Beispiel 5 wurde Formel 3 mit Formel 4 in dem 10-zyklischen Fleck-, Film-, Protein- und Lippenstift-Entfernungstest unter folgenden Bedingungen verglichen: 1000 ppm Waschmittel, 2000 ppm Nahrungsmittelschmutz und städtisches Wasser von 5 Grain. Die Testergebnisse sind in Tabelle 7 aufgelistet.
Tabelle 7
Diese Testergebnisse zeigen, daß bei geringer Wasserhärte und unter starken Verschmutzungsbedingungen der Zusatz von Natriumaminotrimethylenphosphonat zu einem Waschmittel auf kaustischer Basis zur Entfernung von Lippenstiftschmutzflecken beiträgt.
Beispiel 6
In Beispiel 6 wurde Formel 3 mit Formel 4 in dem 10-zyklischen Fleck-, Film-, Protein- und Lippenstift-Entfernungstest unter folgenden Bedingungen verglichen: 1500 ppm Waschmittel, 2000 ppm Nahrungsmittelschmutz und städtisches Wasser von 5 Grain. Die Testergebnisse sind in Tabelle 8 aufgelistet.
Tabelle 8
Diese Testergebnisse zeigen erneut bei einer höheren Waschmittelkonzentration, daß der Zusatz von Natriumaminotrimethylenphosphonat zum kaustischen Waschmittel zur Entfernung von Lippenstiftschmutzflecken beiträgt. Es ist anzumerken, daß Formel 3 bei 1500 ppm Lippenstift weniger gut entfernt als Formel 4 bei 1000 ppm. Diese Kombination von Beispiel 5 und Beispiel 6 zeigt gut den Leistungsnutzen der Erfindung.
Obige Beschreibung, Beispiele und Daten liefern eine vollständige Beschreibung der Herstellung und Verwendung der Zusammensetzung der Erfindung. Da viele Ausführungsformen der Erfindung ohne Abweichung vom Umfang der Erfindung hergestellt werden können, beruht die Erfindung in den nachstehenden Ansprüchen.

Claims

Feste blockförmige alkalische Waschmittelzusammensetzung mit wesentlich verbessertem Lösevermögen für organischen Schmutz, wobei das Waschmittel umfaßt: (a) eine wirksame Menge einer Alkalinitätsquelle, die bezogen auf die Gesamtzusammensetzung 0,1 bis 70 Gew.-% Natriumcarbonat umfaßt und ausreicht, um eine Schmutzentfernung zu gewährleisten; (b) eine wirksame reinigende, schmutzlösende und Härte behandelnde Menge eines Sequestriermittels, umfassend: (i) eine wirksame Menge eines organischen Phosphonats; und (ii) eine wirksame Menge eines anorganischen kondensierten Phosphats, das bezogen auf die Gesamtzusammensetzung 0,1 bis 35 Gew.-% Natriumtripolyphosphat umfaßt; und (c) eine wirksame Menge eines schmutzlösenden grenzflächenaktiven Stoffes; wobei wenigstens ein Gewichtsteil organisches Phosphonat pro 100 Gewichtsteile anorganisches kondensiertes Phosphonat vorhanden ist, weniger als 14 Gew.-% Gesamtphosphor in dem Waschmittel vorhanden sind und die Zusammensetzung eine Masse von mehr als 500 Gramm aufweist.
Zusammensetzung nach Anspruch 1, wobei die Zusammensetzung zu mehr als etwa 10 Gew.-% das kondensierte Phosphat und zu etwa 0,1 bis 15 Gew.-% das organische Phosphonat enthält.
Zusammensetzung nach Anspruch 1, wobei die Zusammensetzung zu etwa 15 bis 35 Gew.-% das kondensierte Phosphat und zu etwa 0,1 bis 10 Gew.-% das organische Phosphonat enthält.
Zusammensetzung nach Anspruch 1, wobei die anorganische kondensierte Phosphatzusammensetzung Natriumtripolyphosphat umfaßt.
Zusammensetzung nach Anspruch 1, wobei die organische Phosphonatzusammensetzung etwa 0,1 bis 5 Gew.-% Phosphonat umfaßt, das Aminotrimethylenphosphonsäure, 2-Phosphonobutan-1,2,4-tricarbonsäure, 1-(Hydroxyethyliden)-1,1-di-phosphonsäure oder Mischungen davon umfaßt.
Zusammensetzung nach Anspruch 1, wobei der schmutzlösende grenzflächenaktive Stoff etwa 0,1 bis etwa 20 Gew.-% eines nichtionischen Tensids umfaßt.
Zusammensetzung nach Anspruch 1, wobei das Sequestriermittel etwa 10 bis 35 Gew.-% Natriumtripolyphosphat und etwa 0,1 bis 5 Gew.-% Phosphonat umfaßt, welches Aminotrimethylenphosphonsäure, 2-Phosphonobutan-1,2,4-tricarbonsäure, 1-(Hydroxyethyliden)-1,1-diphosphonsäure oder Mischungen davon umfaßt.
Zusammensetzung nach Anspruch 2, wobei die Masse der Zusammensetzung etwa 2 bis etwa 10 Kilogramm beträgt.
Feste blockförmige alkalische Waschmittelzusammensetzung mit verbessertem Lösevermögen für organischen Schmutz, wobei das Waschmittel umfaßt: (a) zu 0,1 bis 60 Gew.-% ein Alkalimetallcarbonat-Waschmittel; (b) zu 0,1 bis 20 Gew.-% einen schmutzlösenden grenzflächenaktiven Stoff; und (c) ein Sequestriermittel, das wenigstens eine wirksame reinigende, schmutzlösende und Härte behandelnde Menge umfaßt, welche weniger als 15 Gew.-% organisches Phosphonat und 5 bis 35 Gew.-% Natriumtripolyphosphat umfaßt, wobei das Sequestriermittel wenigstens 1 Gewichtsteil organische Phosphonatzusammensetzung pro einhundert Gewichtsteile des Tripolyphosphats enthält; wobei weniger als 9 Gew.-% Gesamtphosphor in der Zusammensetzung vorhanden sind.
Zusammensetzung nach Anspruch 9, wobei der grenzflächenaktive Stoff ein nichtionisches Tensid umfaßt und der feste Block eine Masse von wenigstens 500 Gramm aufweist.
Zusammensetzung nach Anspruch 7, wobei das Sequestriermittel aus kondensiertem Phosphat Natriumtripolyphosphat umfaßt.
Zusammensetzung nach Anspruch 9, wobei das Sequestriermittel aus organischem Phosphonat Aminotrimethylenphosphonsäure, 2-Phosphonobutan-1,2,4-tricarbonsäure, 1-(Hydroxyethyliden)-1,1-diphosphonsäure oder Mischungen davon umfaßt.
Zusammensetzung nach Anspruch 9, wobei etwa 10 bis 35 Gew.-% Natriumtripolyphosphat und etwa 0,1 bis 5 Gew.-% Aminotrimethylenphosphonsäure, 2-Phosphonobutan-1,2,4-tricarbonsäure, 1-(Hydroxyethyliden)-1,1-diphosphonsäure oder Mischungen davon vorhanden sind.
Feste blockförmige alkalische Waschmittelzusammensetzung mit wesentlich verbessertem Lösevermögen für organischen Schmutz, wobei das Waschmittel einen festen Block mit einer Masse von mehr als 500 Gramm umfaßt, wobei das Waschmittel umfaßt: (a) zu 25 bis 65 Gew.-% Natriumcarbonat; (b) zu 0,1 bis 10 Gew.-% einen nichtionischen grenzflächenaktiven Stoff; (c) eine wirksame reinigende, schmutzlösende und Härte behandelnde Menge eines Sequestriermittels, umfassend: (i) 10 bis 40 Gew.-% Natriumtripolyphosphat; und (ii) 5 bis 15 Gew.-% organisches Phosphonat; und (d) 0,01 bis 1,3 Mol Wasser pro Mol Natriumcarbonat; wobei weniger als 9 Gew.-% Gesamtphosphor in der Waschmittelzusammensetzung vorhanden sind.
Zusammensetzung nach Anspruch 14, wobei das organische Phosphonat Aminotrimethylenphosphonsäure oder Natriumsalze davon, 2-Phosphonobutan-1,2,4-tricarbonsäure oder Salze davon, 1-(Hydroxyethyliden)-1,1-diphosphonsäure oder Salze davon umfaßt.
Zusammensetzung nach Anspruch 14, wobei die wirksame reinigende, schmutzlösende und Härte behandelnde Menge eines Sequestriermittels etwa 25 bis etwa 35 Gew.-% Natriumtripolyphosphat und etwa 1 bis 5 Gew.-% organisches Phosphonat umfaßt.