包含结构化颗粒的清洁组合物的制作方法
【技术领域】
[0001] 本发明为清洁组合物领域。具体地，它涉及具有结构化颗粒的颗粒状洗涤剂产品， 所述结构化颗粒包含基于二氧化硅的结构剂和清洁活性物质，优选为结构化附聚物形式。 本发明还包括颗粒状洗涤剂产品的制备方法和使用方法。
【背景技术】
[0002] 清洁活性物质快速溶解是所需的清洁组合物特性。此外，还期望清洁组合物在与 它们生产、包装、运输、商业销售和消费者使用相关的储存和处理条件下，是化学和物理稳 定的。然而，这两种有益特性彼此相对立，因为高度稳定的清洁组合物趋于抵抗快速溶解。 存在于现有技术中的解决方法是将所述清洁组合物包封于涂层中。此例子为2010年10月 28日公布的Chambers，J.G.等人的PCT公开W02010/122051，其描述了围绕活性芯的涂层， 以改善稳定性，但是它还延缓了溶解，并且一般不适于洗涤，尤其是在某些洗涤条件下（例 如快速洗涤循环）。
[0003] 此外，当前市场需要具有改善的环境可持续性（例如致密尺寸）和/或节能性（例 如冷水洗涤），而不会不利影响清洁性能的清洁产品。这当然带来与下列递送相关的额外挑 战：1)有效的产品质量和体积压缩，尤其是颗粒状产品；和2)高水硬度和/或冷水洗涤条 件下适宜的清洁性能。
[0004] 质量和体积压缩是指增加（非限制性地如）洗涤剂产品的颗粒状洗涤剂颗粒中清 洁活性物质的质量和体积浓度，获得具有较小质量和体积的致密剂量。其它有益效果包括 更符合环境成本效益的产品和包装，以及改善的产品商业供应链效率。致密洗涤剂产品的 现有配制方案包括使用耐水硬度的清洁活性物质，降低和/或消除对其它活性物质（非限 制性地如助洗剂化学物质）的需要，以减少总体质量和体积。
[0005] 高水硬度和/或冷水洗涤可从两个方面强调清洁组合物，尤其是颗粒状洗涤剂产 品的要求：1)对于给定的清洁活性物质，冷水中的溶解性能通常可能更慢，以及2)在较低 温度下可有效工作和/或可更耐水硬度的清洁活性物质趋于更胶粘并且更难以稳定，尤其 是干燥颗粒形式。
[0006] 过去，喷雾干燥是制备具有适量清洁活性物质的干燥颗粒状洗涤剂组合物，尤其 是颗粒状洗涤剂产品的可用方法。熟练实施喷雾干燥技术，可制得在洗涤条件范围内具有 较快溶解特征的具有清洁活性物质的颗粒状洗涤剂产品。然而，喷雾干燥具有实际限制，非 限制性地如颗粒状洗涤剂产品有限的压实能力和不佳的物理稳定性，尤其是包含更高度浓 缩含量的清洁活性物质时，尤其是在清洁活性物质包括对冷水清洁最优化的表面活性剂、 螯合剂和/或聚合物组合物时。另外，在某些洗涤习惯中（例如自动洗衣机分配器集中投 配），喷雾干燥的颗粒状洗涤剂产品可易于不完全溶解，并且形成块状凝胶残留物。
[0007] 作为另外一种选择，已使用机械附聚方法来制备具有更浓缩清洁活性物质和/或 更高产品密度的干燥衣物洗涤剂组合物，尤其是颗粒状洗涤剂产品。通过适当附聚处理，所 述颗粒状洗涤剂产品已显示具有良好的物理和化学稳定性。在某些洗涤习惯下，非限制性 地如延长的洗涤循环和/或如自动洗衣机分配器中的集中投配，附聚产物已显示具有充分 的分散性和溶解性。然而，对于使用较短洗涤时间的手洗消费者或自动洗衣机的快速洗涤 循环，附聚产物的溶解通常过慢，尤其是在冷水洗涤条件下。此外，对使用常规附聚工艺制 得的某些表面活性剂、螯合剂和/或聚合物组合物合适的致密度存在实际限制。活性物质 加载容量的限制由附聚物结构饱和度确定，所述饱和度是活性物质与填料材料的比率的函 数。当活性物质与填料材料的比率随着致密度增加时，可能超出饱和度极限。概括地说，需 要的是可扩展饱和度极限的适宜结构剂材料。在对冷水清洁最优化的组合物中使用吸湿性 或换句话讲胶粘的活性物质时，这是尤其需要的。
[0008] 现有技术公开了一些基于二氧化硅的颗粒，所述颗粒可用于清洁组合物中，尤其 是颗粒状洗涤剂产品中，以试图解决这些挑战中的一些。
[0009] 例如，2010 年 10 月 14 日公布的 Hernandez，E?的 PCT 公开 W02010/117925 描述 了包含颗粒的洗涤剂组合物，所述颗粒包含二氧化硅中和产物与至少约15%助剂盐副产物 的组合，以将最终组合物的携带容量提高至以重量计约200%。虽然WO' 925提出它们的粒 度可变化，但是它没有公开任何特定的尺寸范围以减少织物残留物沉积。另外，如图1中公 开的中和反应是基本上完全的（即小于1重量％的碱金属原料），通过加入硫酸以充分中和 与硅酸根阴离子键合的所有碱离子，生成他们发明中的二氧化硅/碱颗粒。因此，没有剩余 的硅酸盐-碱和/或游离碱离子能够进一步增加堆密度和/或改善它们颗粒的溶解和分散 特征。
[0010] 2011年7月28日公布的Mort，P. R.等人的PCT公开W02011/090957描述了结 构化洗涤剂颗粒，所述颗粒包含硅酸盐结构剂和清洁活性物质，由此与增塑剂接触将致使 结构剂发生玻璃化转变，形成微观结构网络，稳定所述活性物质。需要玻璃化转变是指，硅 酸盐结构剂必须首先具有结晶结构，所述结晶结构在颗粒形成过程期间发生向无定形（玻 璃）态的转变。当前专利申请中的结构剂是无定形二氧化硅的衍生物；因此不可发生玻璃 化转变。
[0011] 1975年5月27日授予的Burke，O.W.的美国专利3,886,079公开了由洗涤剂助 剂和清洁活性物质构成的洗涤剂组合物。洗涤剂助剂通过碱金属硅酸盐溶液与碱金属碳酸 氢盐的反应形成。在这种情况下，所述助剂包含二氧化硅中和产物和盐副产物，所述盐包括 碳酸钠。当前专利申请中的结构剂通过用硫酸中和硅酸盐而形成，形成硫酸钠作为助剂盐。
[0012] 2002年4月9日授予的Kohlus，R.等人的美国专利6, 369, 020描述了洗涤剂颗 粒，所述洗涤剂颗粒包含热敏表面活性剂和具有高度油吸收容量的水不溶性二氧化硅材料 以及额外的成膜结构剂。然而，例示的二氧化硅材料不含助剂盐；此类可商购获得的二氧化 硅由于聚集体尺寸大而趋于具有残留物问题，或由于研磨成细小粒度时高度充气的堆密度 而趋于具有处理难题。
[0013] 因此，清洁组合物，优选颗粒状洗涤剂产品需要满足当前环境可持续性和/或能 量效率方面的挑战。清洁组合物，优选颗粒状洗涤剂产品还需要具有在消费者洗涤习惯范 围内足够快速的清洁活性物质分散和溶解。
[0014] 清洁组合物，优选颗粒状洗涤剂产品仍需要在制造、处理和储存条件范围内具有 物理和化学稳定性，并且具有致密形式，具有增加的清洁活性物质质量和体积浓度。
[0015] 希望上文清洁组合物中的清洁活性物质优选与冷水和/或耐硬度洗涤条件相关。
【发明内容】
[0016] 在第一方面，本发明涉及包含结构化颗粒的清洁组合物，优选涉及颗粒状洗涤剂 产品，其中所述结构化颗粒包含：(a)至少10重量％的清洁活性物质，所述清洁活性物质选 自：表面活性剂、螯合剂、聚合物、酶、漂白活性物质、香料、调色剂、有机硅、以及它们的任何 混合物，优选表面活性剂、螯合剂和聚合物；和（b)约1重量％至约40重量％的结构剂。
[0017] 另外，所述结构剂包含：（i)约55重量％至约90重量％的二氧化硅，所述二氧化 硅具有约〇. 02至约0.14,优选约0. 02至约0. 10,更优选约0.04至约0. 08的[Na20]: [Si02] 摩尔比；和（ii)至少约10重量％，优选至少约15重量％的助剂盐。根据本文所述的结构 剂残留物测试方法，所述结构剂还具有水合粒度分布，使得不超过30重量％的结构剂具有 大于45微米的水合粒度，和约200g/L至约300g/L，优选约200g/L至约280g/L，更优选约 220g/L至约280g/L的敲击堆密度。
[0018] 在一个实施例中，本发明的结构化颗粒可提供清洁活性物质质量和体积致密化， 同时保持充分的化学和物理稳定性以供处理和储存，而且提供洗涤习惯范围内充分地快速 分散性和溶解性，尤其可用于冷水和/或高水硬度条件下的清洁。因此，所述结构化颗粒可 提高清洁组合物中清洁活性物质的浓度，但是仍保持干态清洁活性物质的化学和物理稳定 性。
[0019] 在另一方面，公开了制备清洁组合物，优选颗粒状洗涤剂产品的方法。所述方法提 供结构化颗粒的加入，所述颗粒具有改善的物理强度以供处理稳定性，以及充分的孔隙率 以供加速溶解。结构化颗粒结构和制剂的组合促使在洗涤水中快速溶解，优选在冷水洗涤 和/或高硬度水条件下，适于广泛的消费者洗涤习惯范围，甚至产品致密化，优选在高致密 度下。
[0020] 结合所附权利要求阅读以下【具体实施方式】时，本发明的这些和其它特征对于本领 域的技术人员而言将变得显而易见。
【附图说明】
[0021] 虽然本说明书通过权利要求书作出结论，其中特别指出并且清楚地要求保护本发 明，但据信通过以下【附图说明】可更好地理解本发明，其中：
[0022] 图1示出饱和容量测试图。
【具体实施方式】
[0023]宙义:
[0024] 除非另外指明，如本文所用，术语"清洁组合物"包括颗粒或粉末形式的多用途或 "重垢型"洗涤剂，尤其是清洁洗涤剂；手洗餐具洗涤剂或轻垢型餐具洗涤剂，尤其是高起泡 类型的那些；机器盘碟洗涤剂；漱口水、义齿清洁剂、汽车或地毯清洁剂、浴室清洁剂；毛发 洗涤剂和毛发冲洗剂；沐浴凝胶和沐浴液及金属清洁剂；以及清洁辅助剂如漂白添加剂或 预处理型。在一个优选的方面，所述清洁组合物为衣物洗涤剂组合物，更优选固体衣物洗涤 剂组合物，并且最优选自由流动的颗粒衣物洗涤剂组合物（即颗粒状洗涤剂产品）。
[0025] 如本文所用，当在权利要求中所用时，冠词"一个"和"一种"被理解为是指受权利 要求书保护或描述的一种或多种物质。
[0026] 如本文所用，术语"活性物质"或"清洁活性物质"可互换使用，并且是指可用作本 发明产品一部分的任何功能性清洁化合物。适宜的清洁活性物质可包含但不限于表面活 性剂、螯合剂、聚合物、酶、漂白活性物质、抗腐蚀剂、护理剂、香料、调色剂、有机硅、以及它 们的任何混合物。优选地，所述清洁活性物质为表面活性剂、螯合剂、漂白剂、酶和/或聚合 物。优选地，所述清洁活性物质适于冷水和/或高水硬度清洁，并且可能性质上是胶粘和/ 或吸湿的。
[0027] 如本文所用，术语"冷水"或"凉水"是指在本发明清洁组合物通常所用低端温度范 围下洗涤，非限制性地如衣物洗涤和餐具洗涤应用。优选的，"冷水"是指在比本发明清洁组 合物通常所用更低的温度下洗涤。本发明的"冷水"可为在约5°C至约40°C，或约20°C至约 30°C，或约15°C至