低密度洗涤剂块组合物 技术领域：
本发明涉及充气的超低密度的浇铸脱水型洗涤剂块。本发明具体地涉及一种制备充气的超低密度的浇铸脱水型洗涤剂块的方法，其中在产品硬化和成型后将空气夹带在块中。
背景技术：
皂或非皂类洗涤剂制品一般通过将配方剪切处理/均化，然后挤出和模冲来制备。这种操作程序仅仅适合于热塑性的或对剪切不敏感的洗涤剂块配方。对剪切敏感的配方通常通过浇铸法来生产。在通过浇铸来生产洗涤剂组合物的过程中，通过升高温度使配方体系处于流体状态，填充到模具中，然后冷却。
洗涤剂块中的含水量通常保持在约5-40％。如果诸如空气之类的气体夹带在洗涤剂块中，则块的堆积密度降低，这使得能生产对于给定重量而言较大尺寸的块。还可以夹带足量的空气以使块漂浮在洗涤溶液中。夹带空气或气体的概念已经更具体地用于皂块，因为使块漂浮在浴盆中是有利的。
US2295594(P&G，1942)公开了一种获得含有力学空气夹带的漂浮皂的方法，其中将皂搅打和挤出，条件是糊料的粘合性使得细分的泡形式的空气能被引入。使块在挤出后冷却和硬化。皂块组合物不含任何非皂类的洗涤剂活性成分。
US5972860(Kao Corporation，1999)公开了充气的洗涤剂块，其基本上引入无机盐和/或多元醇以及非离子表面活性剂，其中空气是细泡形式，并在浇铸之前夹带在配方中。
US5194172公开了一种充气的冷冻块，包含脂肪酸皂、蔗糖、选自蜡的疏水材料和水。
US5219487(P&G，1992)公开了一种充气的冷冻皂块，包含脂肪酸皂、游离脂肪酸、盐和水。
现有技术一般教导了充气皂块的组合物和制备方法，其中在产品的硬化和成型之前，以细泡形式夹带的空气是必须地。在成型之前，空气的夹带限制了配方的灵活性，并要求特定目的的设备来提供机械搅拌，以便搅打会使得工艺成本增加的空气。夹带的空气的量也低，从而不能获得具有超低密度的洗涤剂块。现在，已经可能获得超低密度的浇铸脱水型块，它含有脂肪酸皂、非皂类洗涤剂活性成分和非常高含量的空气，其中在产品硬化和成型之后使空气夹带在块中。该技术提供了配方灵活性，使得可以经济地生产超低密度块。
发明内容：
根据本发明的一个方面，提供了超低密度的浇铸脱水型洗涤剂块组合物，该组合物包含：
i 10-60体积％的中和后的脂肪羧酸，其链长度为C8-C24，
ii 0-40体积％的非皂类表面活性剂，和
iii 1-90体积％的空气。
根据本发明的一个优选方面，所述中和后的脂肪羧酸含有至少50％的链长度为C16-C24的饱和脂肪酸，更优选至少70％是链长度为C16-C20的饱和脂肪酸，和所述非皂类表面活性剂是至少1％和至多40％。
在该配方中，特别优选的是皂与非皂洗涤剂活性成分的比率大于0.5。
根据本发明的另一个方面，提供一种生产超低密度的浇铸脱水型洗涤剂块的方法，包括以下步骤：
i将含有以下组分的混合物加热到50-100℃的温度以获得可倾倒的熔体：(a)10-60％重量的中和后的链长度为C8-C24的脂肪羧酸；(b)0-40％重量的非皂类表面活性剂，和(c)1-90％重量的水，
ii将所述熔体倾倒入模具中，
iii将熔体冷却至大约硬化，和
iv将硬块脱水，从而降低含水量，使得能夹带占组合物1-90体积％的空气。
本发明的洗涤剂块的密度优选低于0.9g/cc，更优选低于0.8g/cc，进一步更优选为0.25-0.70g/cc。
发明详述
本发明的本质特征涉及充气的超低密度的浇铸脱水型合成洗涤剂块，它含有皂和/或非皂类物和空气，其中空气在产品成型后引入块中。该皂是中和后的脂肪羧酸，其链长度为C8-C24，其中优选至少50％和更优选70％是链长度为C16-C20的饱和脂肪酸。本发明还涉及一种制备所述充气的超低密度的浇铸脱水型洗涤剂块的方法。
本发明的组合物适合于个人洗涤、织物洗涤和硬表面清洁。
脂肪酸皂：
脂肪酸皂优选选自一种或多种饱和C8-C24脂肪酸的盐。所用的皂可以是饱和脂肪酸的钠、钾、镁、铝、钙或锂盐。特别优选的是以饱和脂肪酸的钠盐或钾盐形式获得的皂。皂的存在量是占该组合物的10-60体积％，优选15-40％。优选至少50％和更优选至少70％的皂是从中和后的链长度为C16-C20的饱和脂肪酸获得的。
在该配方中，特别优选的是皂与非皂洗涤剂活性成分的比率大于0.5。
非皂洗涤剂活性成分
优选使用的非皂类洗涤剂活性成分选自阴离子、非离子、阳离子、两性或两性离子表面活性剂或其混合物，用量为1-40体积％。
合适的阴离子洗涤剂活性化合物是有机含硫反应产物的水溶性盐，该产物在分子结构中具有含8-22个碳原子的烷基以及选自磺酸或硫酸酯基团和其混合物的基团。合成的阴离子洗涤剂活性化合物的一些例子是直链烷基苯磺酸盐、月桂基硫酸钠、月桂基醚硫酸钠、α-烯烃磺酸盐、烷基醚硫酸盐、脂族甲基酯磺酸盐、烷基异硫代硫酸盐、磺基琥珀酸盐等。
在上述洗涤剂活性成分中最合适的阳离子是钠、钾、铵和各种胺，例如单乙醇胺、二乙醇胺和三乙醇胺。
合适的非离子洗涤剂活性化合物可以在广义上描述为通过氧化烯基团(它是亲水性的)与有机疏水化合物(它可以是脂族或烷基芳族性质的)的缩合反应制得的化合物。常规的非离子表面活性剂是含8-22个碳原子的直链或支链脂族醇与环氧乙烷的缩合产物，例如椰油环氧乙烷缩合物，具有2-15摩尔环氧乙烷/摩尔椰子醇。非离子表面活性剂的一些例子是烷基酚环氧乙烷(EO)缩合物，牛油醇10EO缩合物、烷基脱甲基氧化胺、月桂基单乙醇酰胺、糖酯等。
两性洗涤剂活性成分的一些例子是可可酰氨基丙基甜菜碱、可可甜菜碱等。
本发明的组合物中还可以任选地包括阳离子或两性离子洗涤剂活性物质。
合适的非皂类洗涤剂活性物质的其它例子参见以下文献：“Handbook of Surfactants”，M.R.Porter，Chapman and Hall，纽约，1991。
在本发明洗涤剂组合物中使用的非皂类洗涤剂活性物质优选是阴离子性的，通常最多为40％(v/v)，更优选2-30％。
任选组分
在所述组合物中可以加入其它任选组分，例如盐溶电解质，多元醇，填料，着色剂，香料，遮光剂，防腐剂，一种或多种水不溶性颗粒物质，例如滑石、高岭土、多糖，液体增益剂，例如防晒剂、保湿剂、润肤剂、抗老化化合物、头发调理剂，和其它常规组分。
可以在不需要高含量多元醇溶剂例如甘油或山梨醇的情况下制备本发明的洗涤剂块。优选，这些组合物基本上不含多元醇溶剂，即多元醇的量低于该组合物的10体积％，特别优选低于该组合物的5体积％，或进一步低于1体积％，最优选基本上为0体积％。
还可以在不需要高含量盐的情况下制备本发明的洗涤剂块，优选这些组合物基本上不含盐，即盐的量低于该组合物的10体积％，特别优选低于该组合物的5体积％，或进一步低于1体积％，最优选基本上为0体积％。
方法：
加热含有皂、非皂类表面活性剂和水的混合物，得到可倾倒的熔体，并使用合适的硬质或软质模具将其浇铸成硬块/条。可以适当地选择模具，以生产接近纯的片料和/或生产块/条。块/条可以进一步成型为洗涤剂制品。
可以由皂和非皂类表面活性剂或它们的酸前体开始。如果使用皂和非皂类表面活性剂的酸前体，则脂肪酸的中和在约80℃的高温下进行，并将熔体的pH调节到9.5-10.5。
硬洗涤剂制品在室温或在高温下脱水，且不会影响产品的形状，从而能夹带空气。脱水过程可以使用对流空气流来进行。
下面将通过非限制性实施例来说明本发明。
实施例：
i制备充气块的方法：
该方法由制备该组合物的可倾倒熔体(其随后浇铸成所需要的形状)，然后脱水从而实现夹带空气组成。
表1a显示了在浇铸时、脱水前的组成(由％重量表示)，而表1b显示了相应的浇铸脱水型块的组成(由体积％表示)。浇铸脱水型块的组成以体积％表示，这是因为块的主要组分是空气。表1b中显示的组合物通过以下方法来制备。
将如表1a所示组成(％重量)的皂、非皂类表面活性剂和水的混合物(对于所有实施例，除了其中仅仅采用皂-水混合物的实施例5a之外)加入到两升容积的圆底烧瓶中。搅拌该混合物，并用热水浴加热到约80℃，获得可倾倒的熔体。将该熔体倒入具有以下尺寸的长方形模具中：长8cm、宽5cm和高4cm。使该熔体冷却至大概硬化，所有这些块的刚度是大于75kPa。
然后，将硬块于45℃保持在热空气烘箱中，并脱水，从而能夹带空气。脱水工艺继续进行直到达到所需的充气水平。最终块的体积百分比组成取决于在脱水期间的尺寸降低程度。所得的超低密度的浇铸脱水型块的组成(体积％)列在表1b中。表1b中所示的组成(体积％)是基于初始组成(表1a所示的％重量)、组分的密度和脱水期间的收缩率获得的。检测屈服应力和估计浇铸脱水型块密度的方法如下所述。
ii屈服应力的检测：
用于检测屈服应力的自动穿透计是PNR10型(来自M/S PetrotestInstruments GmbH)。标准中空锥体(部分#18-0101，按照ASTMD217-IP50)以及柱塞(部分#18-0042)用于该检测。锥体包括黄铜制的锥形体以及可分离的硬不锈钢尖端。锥体的总质量是102.5g。可移动柱塞的总质量是47.5g。所以，落在洗涤剂片料上的锥体和柱塞的总质量是150g。还使用50g和100g的额外砝码(使得落在样品上的总重量分别是200g和250g)。于25℃，样品的屈服应力值使用包括以下步骤的标准程序来检测：
1、将洗涤剂片料放在穿透计的实验台上。
2、降低穿透计的检测装置，使得穿透计的尖端接触片料，但没有穿透它。
3、按下“开始”键，开始检测操作。
4、读取显示屏上显示的穿透深度，单位是mm。
5、使用以下公式，用穿透深度的检测值计算洗涤剂片料的屈服应力：
屈服应力＝施加的力/(锥体的投影面积)＝(m×g)×103/[π(ptan1/2θ+1/2尖端直径)2]
其中
屈服应力的单位是kPa
m：落在块的平表面上的总质量，kg
g：重力加速度，m/s2
p：达到的穿透，mm
θ：锥角(30°)
尖端直径＝0.359mm
根据上式，如果对于落在样品上的200g总质量而言，检测的穿透深度小于10mm，则洗涤剂片料的屈服应力大于75kPa。对于落在样品上的150g、200g和250g总质量，计算三个屈服应力值，这三个值的平均值用作洗涤剂片料的屈服应力。
iii、估算块的密度：
用天平检测超低密度的浇铸脱水型洗涤剂块的重量。从平行排布的块的尺寸计算块的体积。用质量和体积计算密度。
表1a组分，％重量实施例1a实施例2a实施例3a实施例4实施例5a实施例6a实施例7a实施例8a实施例9a棕榈酸钠121828.027.725.0-13.5-13.0羟基硬脂酸钠-----28.0---硬脂酸钠---5.8--16.5--月桂酸钠--6.0-3.0--2515.0α-烯烃磺酸盐2133.02.5-3.02.0310.0水866962.0637269677262.0NaCl--11--1--
表1b组分，体积％ 实施例 1b 实施例 2b 实施例 3b 实施例 4b 实施例 5b 实施例 6b 实施例 7b 实施例 8b 实施例 9b棕榈酸钠 13.3 19.4 28.0 30.4 26.3 - 18.8 - 18.7羟基硬脂酸钠 - - - - - 28.0 - - -硬脂酸钠 - - - 6.6 - - 22.9 - -月桂酸钠 - - 6.0 - 3.2 - - 35.7 21.4α-烯烃磺酸盐 2.9 13.9 3.0 3.0 - 3.0 2.8 4.3 14.3水 27.0 3.3 22.0 12.0 19 10.0 17.6 60 45.7空气 56.8 63.4 40.0 47.0 51.5 59.0 36.9 - -NaCl - - 1 1 - - 1 - -备注 无空气 夹带 无空气 夹带屈服应力，25℃(kPa) 342 996 740 680 293 164 986 1190 698密度，g/cc 0.43 0.4 0.61 0.5 0.51 0.4 0.6 1.04 1.09
表1a和1b显示的数据表明：
1、可以得到根据本发明的具有高空气含量的超低密度的浇铸脱水型块，其最终组成含有中和后的脂肪羧酸，其中优选至少50％是具有C16(实施例1b-5b)或C18(实施例6b和7b)链长的饱和脂肪酸。
2、在浇铸时，块的水含量在62-86％(w/w)的范围内((实施例1a-9a)。
3、优选的是，饱和脂肪酸的链长在C16-C20的范围内，而如果如实施例8b中那样低于C16，则不总是能制得超低密度的充气块。
4、当链长为C16的中和的羧酸含量低于中和的脂肪羧酸总量的50％时，尽管如实施例19中那样存在其它饱和的中和脂肪酸例如C12，但是不总是能制得超低密度的充气块。
iv、各种非皂类洗涤剂活性物质的作用
根据本发明的使用各种非皂类洗涤剂活性物质的其它配方列在表2a和2b中。表2a显示浇铸时的组成(％重量)，表2b显示浇铸脱水型块的组成(体积％)。
表2a组分，％重量 实施例 10a 实施例 11a 实施例 12a 实施例 13a 实施例 14a 实施例 15a 实施例 16a 实施例 17a棕榈酸钠 20 40 20 19 20 20 12 20月桂酸钠 2 - - - - - - -月桂基醚硫酸钠 - - 6 4.4 - - - -可可酰氨基丙基甜菜碱(CAPB) - - - - 6 - - -可可单乙醇酰胺(CMEA) - - - 0.6 - - - -可可甜菜碱 - - - - - 6 - -直链烷基苯磺酸钠(NaLAS) - - - - - - 3 10α-烯烃磺酸盐 10 3 - - - - - -水 68 56 74 76 74 74 85 70NaCl - 1 - - - - - -
表2b组分，体积％实施例10b实施例11b实施例12b实施例13b实施例14b实施例15b实施例16b实施例17b棕榈酸钠2544222124221224月桂酸钠2.5-------月桂醚硫酸钠(SLES)--75.3----可可酰氨基丙基甜菜碱(CAPB)----8---可可单乙醇酰胺(CMEA)---0.7----可可甜菜碱-----7--直链烷基苯磺酸钠(NaLAS)------312α-烯烃磺酸盐12.54------空气4244667060665535水18753853029NaCl-1------备注屈服应力，25℃(kPa)6861105848660990948420520密度，g/cc0.60.60.40.360.40.440.50.7
表2b的数据显示，可以使用不同的非皂类洗涤剂活性物质获得具有高空气含量的超低密度的浇铸脱水型洗涤剂块。