(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
化学及び寸法安定性の均一アルカリ性キャスト固形組成物であって、
（ａ）モノエタノールアミンを含むアルカリ性清浄組成物を少なくとも５重量％、
（ｂ）洗剤ビルダー又は金属イオン封鎖剤からなる群から選択された化学組成物を、清浄又は金属イオン封鎖に有効な量、
（ｃ）尿素化合物キャスティング剤を０．１〜７０重量％、及び
（ｄ）水和水を２〜１５重量％
を含み、包装レセプタクルにおいて凝固されることを特徴とする該組成物。
【発明の詳細な説明】
技術分野
本発明は、陶器(ware)又は硬質表面の清浄組成物、ポット及びパン清浄剤、及び／又は消毒添加剤及び脱臭ブロック等を含む均質な固形清浄組成物の製造にキャスティング及び／又は薬剤を用いる方法に関するものである。清浄組成物は、実質的な成分分解なしに処理され、環境、温度及び湿度の安定性が改良されたものである。
従来技術
固形清浄組成物の発達により、洗剤組成物の製造法、計量分配法及び使用法の革新がなされてきた。固形ブロック組成物により、従来の液体、粒状物又はペレット型の洗剤に勝る独特の利点が提供され、その利点としては、改良された取扱性、高い安全性、運搬及び貯蔵の間の成分凝離の除去、並びに組成物内の活性成分の高濃度が挙げられる。固形ブロック清浄組成物（Fernholzらの米国特許Re 32,763号、Re 32,818号、並びにHeileらの米国特許4,680,134号及び4,595,520号に開示されたもの等）は、商業的及び工業的市場において、急速に、多くの従来の組成物型のものに取って代わりつつある。
例えば、Morgansonらの米国特許4,624,713号に記載されているように、尿素は、有機水洗物質中の硬化剤及び溶解性改良剤として、清浄及び消毒組成物中において使用されている。Morgansonらは、尿素をポリアルキレンオキシドポリマーと結合(combine)させて、包接化合物として公知の凝固錯体を形成できることを教示している。尿素は、ポリアルキレンオキシド化合物との反応により相互作用、即ち、結晶性付加物（即ち“包接化合物”）を形成することが知られており、その中において、尿素分子は、螺旋又はつる巻き構造のポリマー化合物の分子と結合する。この物理的配列を達成するために、ポリマー化合物は、尿素分子の螺旋化固定及び尿素による、又は尿素を伴う吸蔵を容易にすることを可能にするであろう構造又は立体化学を有していなくてはならない。一般的に、尿素は、６個以上の炭素原子を有する長い直鎖状分子と包接化合物を形成するが、枝分かれ状又は粗大分子とは形成しないであろう。Woodworthらの米国特許2,675,356号には、石鹸又は他の合成有機洗剤を用いて製造した洗剤組成物が教示されている。Woodworthらは、尿素アルコール錯体を使用して、ヒトの皮膚への使用及び接触に適した洗剤組成物を形成する。Shiraeffらの米国特許2,927,900号は、液体ポリグリコールエーテルで溶融された尿素を用いて凝固された、通常は液体の表面活性ポリグリコールエーテル洗剤成分を用いた、固形洗剤素材又はケークを教示している。Gandolfoらの米国特許4,265,779号は、液体炭化水素、非イオン性エトキシレート及び該エトキシレート材料と包接錯体を形成することが可能な相溶化剤を含む石鹸水泡抑制剤組成物を含有する粒状洗剤を教示している。Gandolfoらは、好ましい薬剤は尿素であるとしている。Hightの米国特許4,695,284号は、非イオン性洗剤、飽和脂肪酸、ビルダーの塩及びキャリヤーを含むビルダー入り洗剤粒子を含む冷却水中において織物を洗浄するための材料及び方法を教示している。トリポリ燐酸ナトリウム、炭酸ナトリウム、重炭酸ナトリウム、塩化ナトリウム又はカリウム等の無機キャリヤー、炭水化物を含む好ましい有機キャリヤー、フィルム形成性物質及び尿素等を含む種々のキャリヤーを使用することができる。Hightの材料は、事実、見掛上は粒状物である。
固形ブロック尿素ベースの組成物を製造するために、尿素を、融点下で成分と結合させて（通常は“溶融プロセス”と呼ばれる）、均質な混合物を達成する。溶融物を、その後、金型に注入し、かつ冷却して固形物にする。例えば、Morgansonらの米国特許4,624,713号は、尿素及び相溶性界面活性剤（即ち、ポリオキシプロピレン又はポリオキシエチレングリコール化合物）を含む尿素吸蔵組成物から形成された固形水洗物質を開示している。固形水洗物質は、成分を、スチームジャケット付き混合容器において、溶融温度下において、加圧されたスチーム下において混合すること、該混合物を加熱して104.4℃(220°Ｆ)にすること、該混合物を冷却して82.2℃(180°Ｆ)にすること、冷却混合物をプラスチックコンテナ中に注入すること、室温（約15〜32℃）に冷却することにより該混合物を凝固させること、及び生成物を約２〜４日間硬化又は固化することにより製造する。
尿素がアルカリ性物質の存在下において不安定であることは周知である。尿素は、多くの中間段階を経て、二酸化炭素及びアンモニアに分解することは公知である。分解は、アルカリ度の増加、湿度の存在及び温度上昇により促進される。そのような不安定性により、尿素の使用が、当該技術分野において、活性清浄剤として、又はアルカリ性材料の製造の際の処理剤もしくは凝固剤として、望ましくないものとなる。尿素は、上述したような水洗剤及び有機洗剤等の有機材料の製造におけるいくつかの利用性が見出されているが、全体として、該技術により、尿素が、巨大なキャスト固形アルカリ性組成物の製造の際に代わりのものとして有用であるとは考えられない。アルカリ金属の水酸化物、アルカリ金属の珪酸塩、アルカリ金属の炭酸塩、トリエタノールアミン、又は他の有機もしくは無機アミンを含む有効量のアルカリ性塩基の存在により、典型的には、共成分(co-ingredient)として、尿素が除去される。
キャスト固形アルカリ性材料の製造、貯蔵及び使用に関連したいくつかの問題を引き起こす重要な問題の１つは、キャスト固形物の環境安定性に関連する。大気に暴露されると、アルカリ性キャスト固形材料は、少なくとも相当な部分のキャスト固形物の軟化又は溶解を引き起こす相当な割合の湿度を吸収し得る。水の吸収により、アルカリ性材料の処理及び計量分配を困難にするキャスト固形ブロックの表面を覆う該材料の軟化層が生じ得る。更に、より高い湿度又はより高いアルカリ濃度の条件下においては、大気湿度の吸収により、高腐食性材料のプールを生じるキャスト固形物の表面からぬかるむ又は流れ得る液体生成物が相当な割合で生じ得る。材料の湿度及び安定性のみが、該材料の製造及び処理の際の問題なのではなく、不安定性もまた、計量分配の際の重大な問題を引き起こし得る。軟化表面又は該表面から流れ得る液体材料により、相当量の及び手に負えない材料スパイクが計量分配の間に生じ得る。材料は、タイプ計量分配装置(typedispenser)においてスプレーを用いて計量分配されるよう設計されている。そのような計量分配装置において、散水は、キャスト固形材料の表面に向けられる。適切に作業を行えば、スプレーにより、陶器清浄装置に向けられる水性濃縮物の形態のキャスト固形物が少量除去される。水性濃縮物により、その使用場所における清浄剤の濃度が補われる。キャスト固形材料が、大気中の水分と相互作用すると、軟化表面、又はキャストブロックの該表面から流れ得る材料により、洗浄溶液中における清浄材料の濃度を補うのに必要な量をかなり越えた管理されていない量の材料が生じ得る。これにより、清浄化合物の無駄、陶器皿の斑点及び汚染、並びに他の関連処理問題が生じ得る。
従って、アルカリ性キャスト固形材料の形態の尿素を使用することができる方法及び組成物を開発することがかなり望まれている。更に、キャスト固形材料の製造、使用及び計量分配の際の湿度に対する不安定性に関連する問題を解決することがかなり望まれている。
発明の概要
本発明は、尿素硬化剤及びアルカリ性清浄剤を含む、アルカリ性の均質な固形清浄組成物を製造する方法に関する。本発明により製造することができる清浄組成物は、例えば、硬質表面の陶器洗浄及び清浄、消毒並びに脱臭の際に使用するためのアルカリ性組成物を含む。
本発明の固形の尿素ベース清浄用組成物の製造法は、以下の工程を含むものである：(a)混合システム中において、硬化に有効な量の尿素、及び有効量のアルカリ性清浄剤、任意に少量だが有効量の水性媒体を混合して、実質的に均質な混合物を形成する工程、(b)混合物を、混合システムからカプセル又はコンテナ中に注入する工程、及び(c)混合物を硬化して固形組成物にする工程を含む。混合物中の水性媒体の量は尿素を溶解するのに効果的なものであり、必要であれば、該混合物中において、該混合物を所望の計量分配及び希釈を行うのに有効な量にする。本発明により、４０〜７０℃の周囲処理温度で、均質な尿素ベース清浄用組成物を製造する方法が提供される。最少だが有効量の熱を混合物に外部源から施して、処理を促進させることができ、例えば、混合相の間に該混合物を有効な粘度で維持することができる。
低又は高剪断応力を伴って成分を混合することが可能なバッチ又は連続処理システムにおいて、該成分を処理して、均質な混合物を提供することができる。混合速度を調節し、凝固を抑制させて、処理の間該混合物を流動性素材として維持することができる。バッチ混合は、従来のタンク及び容器中において行うことができる。本発明に有用な連続混合システムとしては、連続流れミキサー、又はより好ましくは一軸又は二軸スクリュー押出機があり、二軸スクリュー押出機が更に好ましい。
種々の尿素ベースの清浄組成物を、本発明の方法により製造することができる。特定の組成物を含む成分のタイプ及び量は、その目的及び使用により変動するであろう。組成物は、清浄に有効な量のアルカリ性清浄剤、及び任意に他の所望の成分を含むであろう。成分は、乾燥粒状物等の固体、又は液体のいずれの形態であってもよい。成分は、単独で含まれていてもよく、又、他の成分とのプレミックスの一部として含まれてもよい。１種以上のプレミックスが、使用可能であり、該プレミックスは、成分の一部又は全部を含んでいてもよい。
尿素は、清浄剤及び任意の他の成分と結合して、該外部源から施された最少の熱で均質な混合物を形成するのに有効な粒子サイズを有する。尿素は、粉砕して適切な粒子サイズにすることができる。ミキサーから独立したミルを使用することができるが、インラインのミルを使用して、連続処理を行うこともできる。処理後、混合物を、例えば、ポンピング、流し込み、キャスティング又は押出により、該ミキサーから排出する。組成物を、その後、硬化して固形物にする。好ましくは、処理組成物は、ミキサーから排出された後、１分〜３時間、好ましくは、５分〜１時間内に固形物に、“凝固(set up)”する。好ましくは、処理組成物の完全な凝固又は平衡が、ミキサーから排出された後、１〜48時間内、好ましくは１〜36時間内、好ましくは１〜24時間内のものである。組成物の凝固は、その素材中に実質的に同時に起こるものであり、かつ有為な後凝固膨潤のないものである。
処理組成物を記載するために使用する用語“固形物”とは、50〜500ｇの素材を有する硬化組成物の単位が、知覚的には流れず、かつ中応力もしくは圧力又は重力の下で、例えば、金型から除去された時の金型の型、及び押出機から押出されて形成された製品の型等の型を実質的に保持するであろうことを意味する。固形キャスト組成物の硬さの程度は、比較的高密度で硬質の光沢性又は結晶性素材（例えばコンクリート等）である溶融固形ブロックの硬さから、可鍛性かつスポンジ様であり、コーキング材に類似していることにより特徴付けることができるコンシステンシーまでの範囲で変動してもよい。
発明の詳細な説明
本発明により、硬化剤又は軟化剤として尿素を含む種々の固形アルカリ性清浄組成物の製造法に提供する。本発明の方法により製造することができる尿素ベース清浄組成物は、例えば、陶器又は硬質の表面清浄組成物、消毒添加剤及び／又は脱臭ブロックがある。
組成物は、一軸又は二軸スクリュー押出機を含むバッチ又は連続混合システムを用いて、尿素源を、１種以上の清浄剤、及び任意の他の成分（少量だが有効量の水等）と結合及び混合することにより製造することができる。処理混合物は、押出し、キャスティング又は他の適切な手段により混合システムから計量分配することができ、その後、該組成物が、硬化して、固形ブロックから可鍛性のスポンジ状自立形（コイル、スクエア又は他の型等）までの稠度範囲である固形のものとなる。種々の処理パラメーターを使用して、マトリックスの結晶サイズ及び結晶性構造の発達を調節することができ、従って最終製品のテキスチャーを調節することができる。マトリックスの構造は、その硬さ、融点、材料分布、結晶性構造、及び当該技術分野において公知の方法で処理された時のその他の特性により特徴付けることができる。本発明の方法により処理した清浄組成物は、その材料中の成分分布に関して実質的に均質であり、かつ実質的に変形のないものである。
他に記載しない限り、用語“重量％”は、組成物の全重量をベースとした成分の重量である。
尿素硬化剤
本発明により製造される組成物の凝固速度は、該組成物に添加される尿素の量、粒子サイズ及び型により少なくとも部分的に変動するであろう。本発明の方法において、特定の型の尿素は、アルカリ性清浄剤及び任意の他の成分（好ましくは少量だが有効量の水）と結合する。尿素の量及び粒子サイズは、アルカリ性清浄剤及び他の成分と結合して、均質な混合物を形成するのに有効なものである。尿素は、清浄剤及び他の成分と共にマトリックスを形成し、該マトリックスは、30〜50℃、好ましくは30〜50℃の周囲温度下で、該混合物が混合システムから排出された後２分〜３時間、好ましくは５分〜２時間、好ましくは10分〜１時間内に硬化して固形物となるであろう。外部源からの最少量の熱を混合物に施して、該混合物の処理を促進することができる。組成物中に含まれる尿素の量は、大気中の湿度に対して安定である表面を有するキャスト固形材料を提供するのに有効なものである。尿素は、また、水性媒体中に置かれると、硬度、及び所望の組成物の溶解速度を提供して、使用の間、凝固組成物から清浄剤を計量分配する所望の速度を達成する助けとなり得る。好ましくは、組成物は、尿素0.1〜70重量％、好ましくは８〜40重量％、好ましくは10〜30重量％を含む。
尿素は、粒状ビーズ又はパウダーの形態であってもよい。粒状尿素は、一般に、0.5〜2.5mm(８〜15U.S.メッシュ)の範囲内の粒子サイズの混合物として、例えば、Arcadian Sohio Company,Nitrogen Chemicals Division等の商業元から入手可能である。粒状尿素は、好ましくは、一軸又は二軸スクリュー押出機、Teledyneミキサー及びRoss乳化機等の湿式ミルを用いて、微粉細されて、その粒子サイズが、100〜103ミクロン(50 U.S.メッシュ〜約125 U.S.メッシュ)のもの、好ましくは101〜102ミクロン(75〜100 U.S.メッシュ)のものとなる。
活性成分
本発明の方法は、種々の固形清浄組成物、例えば、洗剤組成物、消毒組成物、コンベヤー潤滑剤、床清浄剤及び脱臭ブロック等を製造するのに適したものである。本発明の清浄組成物は、従来のアルカリ性清浄剤、及び製造される組成物のタイプにより変動するであろう他の活性成分を含む。
尿素ベースのアルカリ性洗剤組成物は、アルカリ性源、及びキレート化剤／金属イオン封鎖剤（エチレンジアミン四酢酸(EDTA)又はトリポリ燐酸ナトリウム等）、漂白剤（次亜塩素酸ナトリウム又は過酸化水素等）、及び酵素（プロテアーゼ又はアミラーゼ等）を少量だが有効量含んでいてもよい。
アルカリ性源
本発明により製造される清浄組成物は、１種以上のアルカリ性源を少量だが有効量含み、基質の清浄が高められ、かつ組成物の汚染除去作用が改良されてもよい。苛性マトリックスは、組成物中に存在する自由水を水和水として固定するアルカリ性源の活性化により、凝固する傾向を有する。組成物の早期硬化により、活性成分と尿素硬化剤を混合して均質な混合物を形成すること、及び／又は処理組成物のキャスティングもしくは押出しが阻害され得る。従って、アルカリ金属の水酸化物又は他のアルカリ性源は、好ましくは、所望のレベルの清浄作用は提供するのに有効な量で清浄組成物中に含まれるが、苛性材料と他の成分との反応による組成物の早期凝固は回避する量である。しかしながら、アルカリ金属の水酸化物又は他の水和性のアルカリ性源は、制限された範囲内で、組成物の凝固における助けとなり得ると考えることができる。組成物は、アルカリ性源を少なくとも５重量％、好ましくは５〜60重量％、最も好ましくは10〜50重量％含むことが好ましい。
適切なアルカリ金属の水酸化物としては、例えば、水酸化ナトリウム又はカリウムがある。アルカリ金属の水酸化物は、固形ビーズ形の形態で組成物に添加するか、水溶液中に溶解させるか、又はそれらの組み合わせで使用することができる。アルカリ金属の水酸化物は、0.1〜1.1mm(12〜10 U.S.メッシュ)の範囲の粒子サイズの混合物を有する粒状ビーズの形態の固形物として、又は水溶液（例えば50重量％及び73重量％溶液等）として市場で入手可能である。アルカリ金属の水酸化物を、水溶液（好ましくは50重量％水酸化物溶液）の形態で添加して、固形アルカリ性材料の水和により組成物に生じる熱量を低下させることが好ましい。
清浄組成物は、アルカリ金属の水酸化物以外のアルカリ性源を含んでいてもよい。有用なアルカリ性源の例を挙げると、珪酸ナトリウム又はカリウム等の金属珪酸塩（1:1〜5:1のM2O:SiO2比、Ｍはアルカリ金属を示す）又はメタ珪酸；ナトリウム又はカリウムの炭酸塩、重炭酸塩及びセスキカーボネート等の金属炭酸塩；硼酸ナトリウム又はカリウム等の金属硼酸塩；エタノールアミン及びアミン；及びその他のアルカリ性源等がある。第２のアルカリ性剤は、通常、水溶液又はパウダー形態のいずれかで入手可能であり、そのどちらも、本発明の清浄組成物を配合する際に有用である。組成物は、１〜30重量％、好ましくは10〜20重量％の量の第２アルカリ性源を含んでいてもよい。
清浄剤
組成物は、好ましくは界面活性剤又は界面活性剤系である清浄剤を少なくとも１種含んでいてもよい。数カ所の商業元から入手可能なアニオン性、カチオン性、非イオン性及び双極性界面活性剤等の種々の界面活性剤は、清浄組成物中に使用することができる。界面活性剤の論議については、Kirk-OthmerのEncyclopedia of Chemical Technology、第３版、第８巻、第900〜912頁を参照されたい。好ましくは、清浄組成物は、所望のレベルの清浄を提供するのに有効な量、好ましくは30〜95重量％、より好ましくは50〜85重量％の清浄剤を含む。
本発明の尿素ベース清浄組成物に有用なアニオン性界面活性剤としては、例えば、アルキルカルボキシレート、ポリアルコキシカルボキシレート、アルコールエトキシレートカルボキシレート及びノニルフェノールエトキシレートカルボキシレート等のカルボキシレート；アルキルスルホネート、アルキルベンゼンスルホネート、アルキルアリールスルホネート及びスルホン化脂肪酸エステル等のスルホネート；硫酸化アルコール、硫酸化アルコールエトキシレート、硫酸化アルキルフェノール、アルキルスルフェート、スルホスクシネート及びアルキルエーテルスルフェート等のスルフェート；及びアルキルホスフェートエステル等のホスフェートエステルがある。好ましいアニオン性界面活性剤は、アルキルアリールスルホン酸ナトリウム、α−オレフィンスルホネート及び脂肪アルコールスルフェートである。
清浄組成物において有用な非イオン性界面活性剤としては、界面活性剤分子の一部としてポリアルキレンオキシドポリマーを有するものがある。そのような非イオン性界面活性剤の例を挙げると、塩素−、ベンジル−、メチル−、エチル−、プロピル−、ブチル−及びその他のアルキル−でキャップされた脂肪アルコールのポリエチレングリコールエーテル；アルキルポリグリコシド等のポリアルキレンオキシドを持たない非イオン性界面活性剤；ソルビタン及びスクロースエステル、及びそれらのエトキシレート；アルコキシル化エチレンジアミン；アルコールエトキシレートプロポキシレート、アルコールプロポキシレート、アルコールプロポキシレートエトキシレートプロポキシレート及びアルコールエトキシレートブトキシレート等のアルコールアルコキシレート；ノニルフェノールエトキシレート及びポリオキシエチレングリコールエーテル等；グリセロールエステル、ポリオキシエチレンエステル、エトキシ化された脂肪酸及び脂肪酸のグリコールエステル等のカルボン酸エステル；ジエタノールアミン縮合物、モノアルカノールアミン縮合物及びポリオキシエチレン脂肪酸アミン等のカルボン酸アミド；PLURONIC（商標）(BASF-Wyandotte)という商品名の下に、市場で入手可能なエチレンオキシド／プロピレンオキシドブロックコポリマーを含むポリアルキレンオキシドブロックコポリマー及びその他の非イオン性化合物がある。
消毒又は織物の軟化用清浄組成物中に含ませるのに有用なカチオン性界面活性剤を挙げると、Ｃ18アルキル又はアルケニル鎖を有する第一、第二及び第三モノアミン、エトキシ化アルキルアミン、エチレンジアミンのアルコキシレート、1-(2-ヒドロキシエチル)-2-イミダゾリン、2-アルキル-1-(2-ヒドロキシエチル)-2-イミダゾリン等のイミダゾール等；並びに、第四アンモニウム塩、例えば、n-アルキル（Ｃ12〜Ｃ18）ジメチルベンジルアンモニウムクロライド及びn-テトラデシルジメチルベンジルアンモニウムクロライドモノヒドレート等のアルキル第四アンモニウムクロライド界面活性剤、及びジメチル-1-ナフチルメチルアンモニウムクロライド等のナフチレン−置換第四アンモニウムクロライド等；及びその他のカチオン性界面活性剤がある。
また、β-N-アルキルアミノプロピオン酸、N-アルキル-β-イミノジプロピオン酸、イミダゾリンカルボキシレート、N-アルキルベタイン、サルタイン(sultaine)等の双極性界面活性剤も有用である。
他の添加剤
本発明により製造される尿素ベース組成物は、更に、キレート化／金属イオン封鎖剤、漂白剤、アルカリ性源、第２硬化剤又は溶解性改良剤、洗剤充填剤、脱泡剤、抗再付着剤(anti-rediposition agent)、しきい剤(threshold agent)又は系、美的強化剤（即ち染料、香料）等の従来の添加剤を含んでいてもよい。アジェバント及び他の添加剤成分は、製造される組成物のタイプにより変動するであろう。組成物は、アミノカルボン酸、縮合ホスフェート、ホスホネート及びポリアクリレート等のキレート化／金属イオン封鎖剤を含んでいてもよい。一般に、キレート化剤は、通常は天然水中に存在する金属イオンを配位（即ち結合）して、該金属イオンが清浄組成物の他の洗剤成分の作用を抑制するのを防止することが可能な分子である。キレート化／金属イオン封鎖剤は、また、有効量含まれていれば、しきい剤として機能し得る。好ましくは、清浄組成物は、0.1〜70重量％、好ましくは５〜50重量％のキレート化／金属イオン封鎖剤を含む。
有用なアミノカルボン酸としては、例えば、n-ヒドロキシエチルイミノ二酢酸、ニトリロ三酢酸(NTA)、エチレンジアミン四酢酸(EDTA)、N-ヒドロキシエチル-エチレンジアミン三酢酸(HEDTA)及びジエチレントリアミン五酢酸(DTPA)がある。
本発明の組成物中に有用な縮合ホスフェートの例を挙げると、オルト燐酸ナトリウム及びカリウム、ピロ燐酸ナトリウム及びカリウム、トリポリ燐酸ナトリウム、及びヘキサメタ燐酸ナトリウムがある。縮合ホスフェートは、また、制限された範囲内で、自由水を水和水として組成物中に固定することにより組成物の凝固における助けとなり得る。
組成物は、アミノトリス（メチレンホスホン酸）、ヒドロキシエチリデン二ホスホン酸、エチレンジアミンテトラ（メチレンホスホン酸）及びジエチレントリアミンペンタ（メチレンホスホン酸）等のホスホネートを含んでいてもよい。中和又はアルカリ性のホスホネートを使用すること、即ち、混合物に添加される前にアルカリ性源と該ホスホネートを結合させて、ホスフェートを添加した時の中和反応による熱がほとんど又は全く発生しないようにすることが好ましい。
清浄剤としての使用に適したポリアクリレートとしては、例えば、ポリアクリル酸、ポリメタクリル酸、アクリル酸−メタクリル酸コポリマー、加水分解ポリアクリルアミド、加水分解ポリメタクリルアミド、加水分解ポリアミド−メタクリルアミドコポリマー、加水分解ポリアクリロニトリル、加水分解ポリメタクリロニトリル及び加水分解アクリロニトリル−メタクリロニトリルコポリマーがある。キレート／金属イオン封鎖剤の更なる論議については、Kirk-OthmerのEncyclopedia of Chemical Technology、第３版、第５巻、第339〜366頁及び第23巻、第319〜320頁を参照されたい（その開示内容は文献として本明細書中に組み込まれるものとする）。
基質を淡色化又は白化するための清浄組成物中に使用するための漂白剤としては、典型的には、清浄処理の間に付される条件下において、Cl2、Br2、-OCl-及び／又は-OBr-等の活性ハロゲン種を遊離することが可能な漂白化合物がある。本発明の清浄組成物中において使用するための適切な漂白剤としては、例えば、塩素、次亜塩素酸塩、クロラミンの塩素含有化合物がある。好ましいハロゲン放出化合物としては、アルカリ金属のジクロロイソシアヌレート、塩素化燐酸三ナトリウム、アルカリ金属の次亜塩素酸塩、モノクロラミン及びジクロラミン等がある。また、カプセル化された塩素源を使用して、組成物中における塩素源の安定性を高めることができる（例として、米国特許4,618,914号を参照されたい）。漂白剤は、また、過酸化水素等の過酸素又は活性酸素源、過硼酸塩、炭酸ナトリウムのペルオキシ水和物、ホスフェートのペルオキシ水和物、ペルモノ硫酸カリウム、過硼酸ナトリウムのモノ及びテトラ水和物（テトラアセチルエチレンジアミン等の活性剤を伴ってもよいし伴わなくてもよい）であってもよい。清浄組成物は、漂白剤を、少量だが有効量、好ましくは0.1〜10重量％、好ましくは１〜６重量％含み得る。
第２硬化剤／溶解性改良剤
本発明の組成物は、少量だが有効量の第２硬化剤を含んでいてもよく、例としては、ステアリン酸モノエタノールアミド又はラウリン酸ジエタノールアミド、又はアルキルアミド等のアミド；固形ポリエチレングリコール又はプロピレングリコール；酸又はアルカリ性処理工程の間水溶性であるスターチ；冷却の際、加熱組成物に凝固特性を与える種々の無機物がある。そのような化合物により、また、使用の間の水溶性媒体中における組成物の溶解性が変化して、清浄剤及び／又は他の活性成分を、その延長された時間中、固形組成物から計量分配することが可能となる。組成物は、第２硬化剤を５〜20重量％、好ましくは10〜15重量％の量で含んでいてもよい。
洗剤充填剤
清浄組成物は、１種以上の洗剤充填剤を少量だが有効量含んでいてもよく、該洗剤充填剤は、それ自体は清浄剤としては機能しないが、清浄剤と共に作用して組成物の全体的な清浄能力が高められる。本発明の清浄組成物中における使用に適した充填剤の例を挙げると、硫酸ナトリウム、塩化ナトリウム、スターチ、糖及びプロピレングリコール等のＣ1〜Ｃ10のアルキレングリコール等がある。好ましくは、洗剤充填剤は、１〜20重量％、好ましくは、３〜15重量％の量で含まれる。
脱泡剤
泡の安定性を低下させるための脱泡剤は、少量だが有効量、本発明の尿素ベース清浄組成物中に含まれていてもよい。好ましくは、清浄組成物は、0.0001〜５重量％、好ましくは0.01〜１重量％の脱泡剤を含む。
本発明の組成物中における使用に適した脱泡剤の例を挙げると、ポリジメチルシロキサン中に分散されたシリカ等のシリコーン化合物、脂肪アミド、炭化水素ワックス、脂肪酸、脂肪酸エステル、脂肪アルコール、脂肪酸石鹸、エトキシレート、鉱油、ポリエチレングリコールエステル、及びモノステアリン酸ホスフェート等のアルキルホスフェートエステルがある。脱泡剤の論議については、Martinらの米国特許3,048,548号、Brunelleらの米国特許3,334,147号、及びRueらの米国特許3,442,242号を参照されたい。
抗再付着剤(anti-rediposition agent)
清浄組成物は、また、清浄溶液中における汚れの持続懸濁を促進し、かつ除去された汚れが、清浄化された基質上に再付着するのを防止することが可能な抗再付着剤を含んでいてもよい。適切な抗再付着剤の例を挙げると、脂肪酸アミド、フルオロカーボン界面活性剤、複合燐酸エステル、スチレン無水マレイン酸コポリマー、及びセルロース系誘導体（ヒドロキシエチルセルロース及びヒドロキシプロピルセルロース等）がある。清浄組成物は、0.5〜10重量％、好ましくは１〜５重量％の抗再付着剤を含んでいてもよい。
染料／付臭剤
香料及び他の美的強化剤を含む、種々の染料及び付臭剤が、また、組成物中に含まれていてもよい。染料は、組成物の外観を変えるために含まれていてもよく、例を挙げると、ダイレクトブルー86(Miles)、ファストゥソールブルー(Mobay Chemical Corp.)、アシッドオレンジ7(American Cyanamid)、ベーシックバイオレット10(Sandoz)、アシッドイエロー23(GAF)、アッシドイエロー17(Sigma Chemical)、サップグリーン(Keyston Analine and Chemical)、メタニルイエロー(Keyston Analine and Chemical)、アッシドブルー9(Hilton Davis)、サンドーランブルー／アシッドブルー182(Sandoz)、ヒソールファストレッド(Capitol Color and Chemical)、フルオレセイン(Capitol Color and Chemical)及びアッシドグリーン25(Ciba-Geigy)である。
組成物中に含まれ得る香料(fragrance又はperfume)としては、例えば、シトロネロール等のテルペノイド、アミルシンナムアルデヒド等のアルデヒド、C1S-ジャスミン又はジャスマール(jasmal)等のジャスミン、及びバニリンがある。
水性媒体
任意に、成分を、少量だが、有効量の水性媒体（水等）中において処理して、尿素及び他の成分を溶解し均質混合物にし、尿素吸蔵反応を促進して、混合物の処理に有効なレベルの稠度を提供し、かつ排出間及び硬化の際に、所望のレベルの硬さ及び凝集を有する処理組成物を提供することができる。処理の間、混合物は、２〜15重量％、好ましくは３〜５重量％の水性媒体を含むことが好ましい。好ましくは、混合物中における尿素に対する水の比は、約0.5:3〜約1:6、好ましくは1:3〜1:5、好ましくは1:4である。好ましくは、混合物から排出される組成物は、２〜５重量％、好ましくは３〜５重量％の水を含む。
組成物の処理
本発明により、尿素ベース清浄組成物を処理する方法を提供する。本発明によれば、清浄剤及び任意の他の成分を、凝固に有効な量の尿素と水性媒体中において混合する。最少量の熱を外部源から施して、混合物の処理を促進させることができる。
本発明の尿素ベースのアルカリ性キャスト固形材料は、バッチ方法において製造することができる。そのような方法において、キャスト固形材料の製造に使用される１種以上の成分を、温水、スチーム及び電気加熱機等の加熱源を備えていてもよい混合容器に充填することができる。コンテナ及びその充填物を加熱して混合に有効な温度にし、尿素又は他の成分を含有する残りの成分を添加することができる。一度十分に均質にした後、攪拌された含有物を、その後、バッチミキサーから取り出して凝固用金型又はコンテナ中に入れることができる。あるいはまた、成分の混合は、それぞれ独自の攪拌機及び加熱源を備えた２以上のバッチ混合容器の一連のものの中において行うことができる。成分は、単独に、何れの特定の混合装置に添加してもよく、又は、組み合わせてプレミックスを製造し、該プレミックスを、他の成分の添加の前に混合装置に充填してもよく、もしくは、混合装置中の１種以上の成分に添加してもよい。
任意の混合システムは、高剪断力での成分の連続混合に備えたものであり、該成分が該素材中に分布された、実質的に均質な液体又は半固体混合物を形成するものである。好ましくは、混合システムは、処理間の稠度が10〜10,000g/(cm-秒)(1,000〜1,000,000cps)、好ましくは50〜2,000g/(cm-秒)(5,000〜200,000cps)である流動性コンシステンシーで該混合物を維持するのに有効な剪断力を提供するための成分混合手段を含む。混合システムは、好ましくは、連続流動ミキサーであり、例えば、Teledyne連続プロセッサー又はBreadsley Piper連続ミキサー、より好ましくは一軸又は二軸スクリュー押出機であり、二軸スクリュー押出機（例えば複数セクションのBuhler Miag二軸スクリュー押出機）がかなり好ましいものである。
混合物は、成分の安定性を維持する温度で、好ましくは30〜80℃、より好ましくは35〜50℃の周囲温度で処理するのが好ましい。制限された外部熱を混合物に施すことができるが、混合物により達成される温度は、周囲条件の変化、及び／又は成分間の発熱反応により、処理の間に上昇し得ると理解される。任意に、混合物の温度を、例えば、混合システムの入口又は出口において、外部源からの熱を施すことにより上昇させ、50〜15℃、好ましくは55〜70℃の温度を達成して、混合物の処理を促進することができる。
任意に、混合システムは、粒状尿素を微粉砕して所望の粒子サイズにするための手段を有していてもよい。尿素は、混合物に添加する前に単独で、又は他の成分と共に微粉砕してもよい。好ましくは、尿素は、インラインの湿式ミル、例えば二軸スクリュー押出機、Teledyneミキサー及びRoss乳化機等の手段により湿式微粉砕する。好ましくは、尿素を微粉砕して、清浄剤及び任意の他の成分と結合して、外部から加熱することなく均質な混合物を形成するのに有効な粒子サイズの尿素にする。好ましくは、混合物中の尿素の粒子サイズは、約100〜103ミクロン(50〜125 U.S.メッシュ)、より好ましくは101〜102ミクロン（75〜100 U.S.メッシュ）である。
成分は、液体又は固体（ドライ粒状物等）の形態であってもよく、また混合物に単独で又はプレミックスの一部として他の成分と共に添加することができ、該成分としては、清浄剤、尿素、水性媒体、並びに、第２清浄剤、洗剤アジェバント又は他の添加剤及び第２硬化剤等の添加的な成分がある。１種以上のプレミックスを混合物に添加してもよい。
水性媒体は、少量だが、尿素を溶解するのに有効であり、処理の間所望の稠度で混合物を維持するのに有効であり、かつ所望のレベルの硬さ及び凝集力を有する処理組成物及び最終製品を提供するのに有効である量で混合物中に含まれていてもよい。水性媒体は、単独成分として、又は液体成分もしくはプレミックスの一部として、混合物中に含まれていてもよい。
成分を混合して、実質的に均質なコンテンシーを形成し、その中において、成分は、その素材中に実質的に平等に分散している。混合物は、その後、金型又はその他のコンテナへのキャスティングにより、及び該混合物の押出しにより混合システムから排出させる。好ましくは、混合物をキャスト又は押出して、任意だが、好ましくは該組成物のための計量分配装置として使用することができる金型又は他の包装システム中に入れる。混合システムから充填される時の混合物の温度は、該混合物を最初の冷却をすることなしに包装システム中に直接キャスト又は押出することが可能な程に十分低いことが好ましい。好ましくは、混合物は、充填時に、周囲温度付近、30〜50℃、好ましくは、35〜45℃である。組成物を、その後、硬化して、低密度のスポンジ様可鍛性コーキングコンシステンシーから、高密度の溶融固体であるコンクリート様ブロックの範囲内であり得る固形物にする。
任意に、加熱及び冷却装置を、混合装置の付近に設置して、加熱又は冷却を行い、ミキサー中において所望の温度分布を得ることができる。例えば、外部源の熱を、ミキサーの１以上のバレルセクション（成分入口部及び最終出口部等）に施して、処理の間の該混合物の流動性を上昇させることができる。好ましくは処理の間の混合物の温度（充填部分を含む）は、尿素及びその他の成分の融点以下で、好ましくは20〜50℃で維持する。
成分の処理が終了したなら、混合物を、排出部を通してミキサーから排出することができる。キャスト組成物は、最終的に、冷却及び／又は成分の化学反応により少なくとも部分的に硬化する。凝固処理は、キャスト又は押出組成物、該組成物の成分のサイズ、該組成物の温度及びその他のファクターに依存して、数分〜約２、３時間続けることができる。好ましくは、キャスト又は押出組成物は、“凝固(set up)”即ち凝固し始めて、１分〜約３時間内、好ましくは２分〜２時間内、好ましくは５分〜１時間内に固形物となる。
包装システム
本発明の処理組成物は、キャストして一時的な型にすることができ、それから、凝固組成物を除去することができ、かつ包装のための移送することができる。組成物は、また、包装受け(packaging receptacle)に直接キャストすることができる。押出材料は、また、所望のサイズへのカット及び包装をすることができ、即ち、その後、貯蔵及び包装することができる。
包装受け又はコンテナは、硬質性又は柔軟性であってもよく、かつ本発明によって製造された組成物を包含するのに適する何れの成分からなっていてもよく、該成分としては、ガラス、スチール、プラスチック、厚紙、厚紙複合材料及びペーパーがある。
有利には、組成物は、周囲温度付近で処理されるので、処理混合物の温度は、該混合物を、受け材料の構造的ダメージなしに、コンテナ又はその他の包装受けに直接キャスト又は押出することができる程十分に低いものである。その結果、溶融条件下において処理されかつ計量分配される組成物のために使用される材料より、幅広い種々の材料を使用して、コンテナを製造することができる。
組成物を包含するために使用される好ましい包装は、使用の間、生分解性及び／又は水溶性である材料から製造される。そのような包装は、含有された清浄組成物の制御放出及び計量分配を提供するのに有用である。本発明の組成物を包装するのに有用な生分解性材料としては、例えば、ポリビニルアルコールを含む水溶性ポリマーフィルムがあり、例えば、Yangの米国特許4,474,976号;Sonensteinの米国特許4,692,494号；Changの米国特許4,608,187号；Haqの米国特許4,416,793号；Clarkeの米国特許4,348,293号；Leeの米国特許4,289,815号；Albertの米国特許3,695,989号に開示されている。
組成物が強苛性アルカリ材料を含む場合、処理組成物の製造、貯蔵、計量分配及び包装は安全な手段で行うべきである。特に、作業者が、固形キャスト組成物や該組成物を含む洗浄溶液と直接接触する危険を減らす工程を採用すべきである。
処理組成物の計量分配
本発明により製造される清浄組成物は、スプレータイプの計量分配装置により計量分配され、そのことは、米国特許Nos.4,826,661号、4,690,305号、4,687,121号及び4,462,362号に開示されている。簡潔には、スプレータイプの計量分配装置は、散水を固形組成物の暴露面に衝突させて、組成物の部分を溶解させるように機能し、その後、直ちに、計量分配装置からでる組成物を含む濃厚溶液を、貯蔵受け又は使用部位に直接向かわせる。
本発明は、更に、以下の詳細な実施例の記載により説明されるであろう。これらの実施例は、前述の本発明を制限することを意図するものではない。
実施例１
硬質表面の清浄に使用するための洗浄組成物を製造した。成分を、テクマー(tekumar)ミキサー中にコンバインし、40.5〜43.3℃(105〜110°Ｆ)に加熱し、かつ７分間43.3℃(100°Ｆ)でブレンドした。均質化の後、尿素を添加した。均質になるまでブレンドを連続して行い、材料をミキサーから除去し、キャストし、重量約3.6kg（８ポンド）のプラスチックコンテナ中において凝固した。組成物の成分は以下の通りであった。
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実施例２
実施例１を以下の成分を用いて正確に繰り返した。
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実施例３
実施例１を以下の成分を用いて繰り返した。
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実施例４
実施例１を、以下の成分を用いた以外は正確に繰り返した。
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実施例４の炭酸ナトリウムベースの清浄材料を、環境的安定性について、キャスト材料を高温度及び高湿度(37.78℃(100°Ｆ)で相対湿度100)に付することにより試験した。キャスト材料の大気中水分吸収についての応答が分かった。材料の重量変化の結果を、経時的に変化する原料の原重量の割合を記載した表１に示す。
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表から、尿素ベースの材料が、尿素を用いずに製造された類似の材料と比べ、温度及び湿気条件に対して実質的により安定性であることが明らかである。尿素を含まない材料により、該材料が、湿気吸収により質量の実質的な損失を生じるキャスト固形物から材料の濃厚溶液の流れにおいて生じる水を実質的な量吸収することが分かる。尿素材料は、経時的に上昇する重量において示されるように、空気から水を吸収するが、該材料は、相当の表面保全性を有し、実質的に無傷の材料のままであった。
実施例３等の固形清浄組成物と、尿素を含まない類似生成物との間の更なる比較において、尿素含有生成物は、汚染除去及び計量分配特性の点において、非尿素含有配合物より同等かそれよりも優れたものであった。本発明の材料は、制御可能な費用効果的方法において、散水計量分配装置から計量分配されることが分かった。