[发明专利]固体块功能材料用的粘合剂

说明书

本发明涉及用于粘合以固体块形式制造的功能材料的粘合剂。这种可溶于水的或可在水中分散的固体功能材料一般使用喷雾型分配器进行分配，可将固体块溶解，生成有效浓度的功能材料的含水浓缩体。将此含水浓缩体施于使用处。“功能材料”是指器皿和衣物洗涤剂或其它的活性化合物或材料，这些材料当溶解于或分散于含水相时能对用于使用处时提供有益的性能。

在公共机构和工业操作中使用固化技术和固体块洗涤剂起源于Fernholz等在美国再公开专利32,762和32,818所授权的SOLID POWER^技术。此外，在美国专利4,595,520和4,680,134中Heile等公开了使用基本上水合的碳酸钠材料的碳酸钠水合物浇铸固体产品。近年来，注意力指向由较低苛性材料如苏打灰也称为碳酸钠生产高效洗涤材料。在开发碳酸钠类洗涤剂的早期工作中发现，碳酸钠水合物类材料会发生溶涨(即固化后尺寸不稳定)。这种溶涨会干扰包装、分配和使用。这种固体材料尺寸不稳定性与在制备碳酸钠固体材料时制备的各种水合物形式的不稳定的性质有关。由水合的碳酸钠制备的早期产品一般含1摩尔的水合物、7摩尔的水合物、十摩尔的水合物或它们的多种的混合物。制造后在室温下储存时，最初产品的水合态会发生变化。这种变化常涉及由密集的水合物变为不太密集的水合物，并使块状产品的体积增加。这种水合物的变化被认为是块状化合物产品尺寸不稳定性的原因。曾进行努力制造含化学和尺寸稳定的一摩尔水合物的固体。在这一研究和开发项目中曾取得相当的成功。但是，进一步的工作涉及浇铸固体块制造中的化学和方法问题。详细的试验指向用于制造碳酸钠洗涤剂中可以使用的不同的组合物。另外，进行相当多的方法研究以开发在制造固体块洗涤剂中改进过程的参数。

曾发起各种研究项目探讨使用浇铸和挤出技术制造固体块洗涤剂的参数。对固体产品的经济性、加工性、实用性和产品的稳定性继续进行研究获得对质量的改进和得到有效的产品。

在过去，通过使用热塑性有机或无机凝固剂或经过其它机制用低熔点氢氧化钠水合物冷冻使固体块洗涤剂固化。我们发现，这种固化技术可以推广到除洗涤剂以外的产品，以及使用为了在固化混合物中专门制备的粘合剂可以制备改进的固体块功能材料。此粘合剂在粘合剂材料中包括碳酸盐、有机醋酸盐或膦酸盐成分和水，这被称作E-型水合物。在E-型水合物粘合剂中，每一摩尔有机膦酸盐或氨基醋酸盐约有占粘合剂重量的3-10摩尔份的碱金属碳酸盐一水合物和5-15摩尔份的水。在前述的碳酸盐材料中迄今未生成此水合物。

在我们的在碳酸钠固体块洗涤剂使用有机膦酸盐掩蔽剂的试验中，已经发现存在水合配合物的结论性证据，并不同于早期的碳酸盐洗涤剂。新的配合物包括碱金属碳酸盐、有机膦酸盐掩蔽剂和水。此配合物明显不同于一般的碳酸钠一水合物或更高的水合物形式(Na₂CO₃xH₂O，其中X是1-10)。在现有含碳酸盐的固体块洗涤剂的制造中，最有效的凝固剂包括碳酸钠一水合物。我们发现，可以制造的固体洗涤剂包括碳酸钠、有机膦酸盐或醋酸盐、每一摩尔碳酸钠不足约1.3摩尔水和其它的任选的成分包括非离子表面活性剂、消泡剂、氯源。在这些条件下，由既有水合的碳酸钠也有非水合的碳酸钠成分的混合物制成独特的浇铸固体块功能材料。使用包括一部分碳酸钠、有机膦酸盐或醋酸盐掩蔽剂和水的水和配合物将此混合物制成固体块。大多数水在全部配合物内生成碳酸钠一水合物。此配合物似乎基本上是无定形材料，在X-射线结晶研究中基本上无结晶结构。由此配合物固化的材料大部分，约10-85％重量是Na₂CO₃·H₂O(一水合物)。低于约25％重量，优选为约0.1-15％重量是无水碳酸盐。

E-型水合物作为粘合材料或粘合剂分散在含各种成分的整个固体中，提供功能材料和所要求的性能。固体块洗涤剂使用大部分的足以得到功能性能的活性成分，如洗涤剂、润滑剂、卫生剂、表面活性剂等，以及水合的碳酸盐和非水合的碳酸盐，即用新的E-型的粘合剂在新的制造方法中生成新型结构的固体。包括无水碳酸盐和其它清洗组分的功能材料的固体整体是由于存在含碳酸盐、有机膦酸盐或醋酸盐、加到洗涤剂系统(碳酸盐同配合物的缔合部分)的基本上所有水的E-型粘合成分而保持着。此E-型水合物粘合成分分布在整个固体中并将水合的碳酸盐和非水合的碳酸盐和其它洗涤剂成分粘合成稳定的固体块洗涤剂。