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"Compositions détergentes à. base
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d'agents tensio-aotifs anioniques"
La présente invention concerne des compositions détergentes améliorées pour gros travaux ou linge gros, dont le composé actif est un agent tensioactif anionique, obtenu en neutralisant un semi-ester sulfurique d'un produit d'adduction préparé en condensant une quantité limitée d'oxyde d'éthylène avec un alcool primaire supérieur.
Les composés détergents pour gros travaux ou les formules composées dont s'occupe cette invention sont largement employés à la fois à des applications commerciales et au blanchissage domestique. Le plus
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gros de la production actuelle trouve, cependant, son emploi dans des applications domestiques ou ménagères.
Les formules telles que celles établies consistent essentiellement en une faible quantité d'un agent tensioactif non-savonneux, synthétique, et une quantité plus forte d'adjuvants actifs. Cette dernière portion comprend nécessairement une quantité substantielle d'un polyphosphate soluble dans l'eau, qui sert principalement d'agent séquestrant. En dehors du polyphosphate, d'autres produits sont invariablement présents, que l'on considère aussi comme constituants actifs.
Ils comprennent un inhibiteur de corrosion des métaux, tel que le silicate de soude, un agent anti-redéposition des salissuas, comme le carboxyméthylcellulose, et un agent d'addition, ou diluant, sous forme d'un sel inorganique inerte, soluble dans l'eau. -En plus des composants ainsi énumérés, on incorpore aussi en général certains adjuvants, comme, par exemple, des améliorants optiques, des colorants, des parfums, des stabilisants de mousse et similaires.
Divers agents tensio-actifs anioniques et non-ioniques, non-savonneux et synthétiques ont été employés autrefois comme composés actifs dans les compositions détergentes pour gros travaux décrites d'une manière générale ci-dessus. Parmi les tensioactifs anioniques, les alkyl-sulfates et alkyl-arylsulfonates supérieurs, en particulier ces derniers, ont été employés le plus souvent comme principe actif
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des compositions pour gros travaux de l'art antérieur.
Parmi les deux types d'anioniques précisément mentionnés, les alkyl-sulfates sont communément considérés comme supérieurs en pouvoir détergent. Bien que les alkyl-sulfates soient des agents tensio-actifs relativement coûteux, la principale raison pour laquelle on ne les emploie pas comme unique ingrédient actif dans les composés détergents pour gros travaux réside dans certains de leurs inconvénients. En premier lieu, ils sont dépourvus d'un degré de solubilité désirable dans l' eau. C'est une propriété particulièrement défavorable dans les cas où l'opération de détergence est menée dans des conditions de température inférieure à la meilleure.
Un autre inconvénient des alkyl-sulfates est que, s'ils procurent une excellente stabilité de mousse lorsque l'eau employée est douce, ils perdent une appréciable partie de cette importante propriété lorsqu'ils sont utilisés en eau dure. Les précédente chercheurs ont tenté de corriger les défauts énoncés ,'les alkyl-sulfates en les utilisant mélangés à des
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quantités substantielles d'un alkyl-.ryl-sulfonate tensio-actif. Cette tentative représente au mieux seulement un compromis car le progrès réalisé pour ce qui concerne la solubilité dans l'eau et la stabilité de la mousse aboutit à un sacrifice notable des excellentes propriétés détergentes associées au tensioactif alkyl-sulfate.
Selon la présente invention, on modifie
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un alkyl-sulfate de manière telle que oa solubilité dans l'eau et son pouvoir stabilisant de la mousse en eau dure sont sensiblement augmentés, cependant qu'il n'en résulte aucune diminution appréciable de l'action détergente. Ce progrès est obtenu par la condensation d'environ de 0,2 à 1,5molécule-gramme d'oxyde. d'éthy- ' lène par molécule-gramme d'un alcool primaire supérieur avant sulfatation de l'alcool. Il est, bien entendu, courant "d'éther-oxyler" un alcool supérieur, et de sulfater les produits d'adduction obtenus afin de préparer un agent tensio-actif spécialement adapté à être utilisé dans un composé liquide pour lavages délicats.
Parce que probablement l'objectif dominant des recherches antérieures dans ce domaine était de s'assurer un produit "éther-oxylé" dont le sulfate offrirait une douceur et une solubilité suffisantes pour un emploi en composés liquides, on ne s'était pas rendu compte que les produits très faiblement "éther-oxylés", considérés comme impropres à cette sorte d'applications, sont, par contre, d'excellents agents tensio-actifs pour l'emploi dans des compositions détergentes pour gros travaux. Comme indiqué, on ne constate pas de perte critiquable de pouvoir détergent en ce qui concerne les sulfates des produits d'adduction considérés ici, si, en les préparant, on condense jusqu'à 1,5 moléculegramme d'oxyde d'éthylène par molécule-gramme de l'alcool primaire.
Dans le but de réaliser le degré optimum d'action détergente et l'absence de tendances à la cokéfaction, il est préférable d'employer de tels
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produits d'adduction contenant moins d'une moléculegramme d'oxyde d'éthylène par molécule-gramme de l'alcool primaire.
Les produits d'adduction qui se rapportent à la présente invention peuvent être aisément préparés en mélangeant l'oxyde d'éthylène, sous forme gazeuse ou liquide, avec l'alcool primaire et en portant le mélange à une température d'environ 110 à 170 C. De préférence, on emploie un catalyseur de condensation basique, tel qu'un hydroxyde de métal alcalin ou un alcoolate. Les catalyseurs acides, comme le trifluorure de bore, le chlorure stannique, etc, sont aussi applicables.
Après avoir effectué la condensation de l'oxyde d'éthylène avec l'alcool primaire. en conformité avec la présente invention, le produit d'adduction est converti en une matière tensio-active par sa sulfatation, puis on neutralise les semi-esters d'acide sulfurique résultants au moyen d'une base soluble dans l'eau, ordinairement un hydroxyde d'un métal alcalin ou un sel de celui-ci. La sulfatation du produit d'adduction peut être réalisée aisément par un procédé connu, par réaction de ce produit avec de l'acide sulfurique concentré, l'oléum, l'anhydride sulfurique, l'acide sulfamique, l'acide chlorosulfonique, etc.
D'une façon générale, les alcools appropriés à la préparation des tensio-actifs utiles dans les compositions de cette invention comprennent tous les alcools primaires à poids moléculaire élevé ayant une chaîne linéaire
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d'atomes de carbone se situant entre 8 et 20, et mieux encore, entre 12 et 18. Les alcools spécialement conve- nables sont les alcools primaires de chaîne de c16 à C18, particulièrement l'héxadécanol et l'octadécanol.
Il est souvent désirable d'employer des mélanges de deux, ou plus, des alcools ci-dessus mentionnés, soit pour des raisons économiques, soit pour obtenir le meilleur rendement dans certaines applications pra- tiques.
Les compositions détergentes pour gros travaux dans lesquelles les agents tensio-actifs de la présente invention sont susceptibles d'être avantageu- sement employés comportent une grande gamme de formules qui peuvent être composées d'une manière classique.
Selon une mahcode typique, on charge une bouillie aqueuse de l'agent tensio-actif dans un mélangeur, et porté à une température modérée de l'ordre d'environ 60 à 80 C. Cela fait, les produits adjuvants actifs sont ajoutés sous forne sèche, avec de l'eau;- si né- cessaire, pour porter le mélange à environ 40 à 70 pour cent de la capacité totale. Le volume tensio-actif du mélange, plus précisément les produits d'adduction sul- fonés comme décrits plus haut, est d'environ de 5 à 35 pour cent et plus, ordinairement de 10 à 35 pour cent.
Ainsi qu'il a été mentionné au début, la portion d'ad- juvants d'une composition détergente pour gros travaux contient une quantité notable d'un agent séquestrant.
Les agents séquestrants appropriés sont les différents
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polyphosphates solubles dans l'eau, parmi lesquels on donne la préférence au tripolyphosphate de sodium et au. pyrophosphate tétrasodique. La proportion d'agent séqestant est d'environ 10 à 60 pour cent du poids des produits secs de la. composition détergente, encore que l'on en incorpore normalement au moins 20 pour cent si l'on envisage que le composé soit utilisé dans un milieu autre qu'une eau très douce.
Invariablement, on incorpore un inhibiteur de corrosion des métaux. hand ce but, on donne ordinairement la préférence au silicate de soude, et la proportion efficace en est d'environ de 2 à 10 pour cent du. poids total de la comprsiotln
Dans la formule établie se trouve en général inclus un sel inerte, inorganique, soluble dans le'au. qui sert d'agent d'addition ou de diluant, et, jusqu'à va certain point, d'aide dans le processus de préparation de la composition. Parmi les différents sets de ce type figurent le sulfate de .soude , le chlorure de sodium, le carbonate de sodium, l'orthophosphate de sodium, etc. Leur proportion peut atteindre 70 pour cent du poids des composants secs.
Après avoir convenablement mélangé les produits adjuvants actifs dans la composition sous forme de bouillie, on incorpore, si nécessaire, d'autres adjuvants, tels que des stabilisateurs de mousse, das agents de blanchiment, des améliorateurs optiques et similaires. Après agitation de la formule choisie
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dans le brassoir pendant un laps de temps convenable, habituellement d'environ 15 à 25 minutes, le composé complexe est alors séché. On a recours ordinairement à un séchage par pulvérisation pour effectuer la déshy- dratation.
Afin de mieux faire ressortir la nature des compositions selon la présente invention, sont don- nés les exemples spécifiques suivants. Ces exemples sont indiqués essentiellement à titre d'exemple, et, en conséquence, aucune énumération des détails qu'ils contiennent ne doit être interprétée comme une limita- tion de l'invention.
EXMEPLE 1
Cet exemple montra le progrès réalisé en ce qui concerne la solubilité dans l'eau, par modifi- cation d'un alkyl-sulfate conformément à la présente invention. Dans ce but, un mélange d'alcools primaires linéaires de C16 et C18 (65 po.'r cent et 35 pour cent respectivement), a été utilisé pour en préparer deux produits d'adduction avec l'oxyde d'éthylène. Dans l'un de ces produits, la proportion d'oxyde d'éthylène était d'une demi molécule-gramme par molécule-gramme d'alcool, et dans l'autre, d'une molécule-gramme d'oxyde d'éthylène par molécule-gramme d'alcool. Dans la pré- paration de ces deux produits, l'oxyde d'éthylène (O.E.) et l'alcool étaient introduits dans un autoclave, avec i
0,2 pour cent d'hydroxyde de sodium comme catalyseur.
On a porté le mélange reactif à une température d'en- viron 200 C, et on l'a maintenue jusqu'à réaction
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complète de l'oxyde. Les produits d'adduction obtenus, (le même qu'un échantillon des alcools primaires utilisés pour préparer ces produits, ont été sulfatés d'une manière classique par réaction avec l'acide chlorosultonique. On a mélangé une partie de l'alcool sulfaté à 50 pour cent avec un sulfonate de dodécyl-benzène (DB) dérivé de l'alkylation du benzène par un tétramère de prpylèe.
Le degré de solubilité de ce dernier mélange, ainsu que celui des différents sulfates de cet exemple, a été déterminé à une température de 49 C Les résultats :;on les suivante ;
TABLEAU 1 % Solubilité à 49 0 Sulfate j'alcool. en C16-C18 0,7 Ebkfate d'alcool en C16-C178 et 7,8% O.E.(1/2 mol. O.E.) 3,7 Sulfate d'alcool en C16-C18 et 13,8 % 0.E.
(1 mol. O.E.) 15,0 50/50 Sulfate d'alcool en C16-C18 /Sulfonate de DB 1,7
EXMEPLE 2
Cet exemple illustre l'amélioration obtenue pour ce qui concerne la stabilité de mousse, dans des conditions d'eau dure, en employant une composition détergente typique pour gros travaux, dans laquelle l'ingrédient actif est un alkyl-sulfate
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modifié obtenu en conformité avec la présente invention.
Dans cet exemple, on a employé le? tensio-actifs indi- qués dans l'exemple 1, de même qu'une variété de pro- duits d'adduction sulfatés obtenus par réaction d'oxyde @ d'éthylène avec un mélange d'alcools primaires de chaîne linéaire en C12, C4, C16, et C18, suivant la méthode décrite dans l'exemple 1. La formule du détergent pour gros travaux employés dans cet essai a été composée d'une manière classique.
Cette formule était la suivante :
Tensio-actif 20 %
Tripolyphosphate de sodium 50 %
Sulfate de sodium 15%
Silicate de sodium 5 % Carboxyméthylcellulose 0,8 %
Divers (humidité, etc) 9,2 %
Les différentes compositions ont alors été essayées suivant une méthode courante de test de stabi- lité de mousse, et les résultats comparatifs sont don- nés dans le tableau II suivant :
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TABLEAU II STABILITE DE MOUSSJ
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<tb>
<tb> *Assiettes <SEP> lavées
<tb> à <SEP> 46 C. <SEP> Cône.
<tb>
0,125%
<tb>
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Oojapostion. Tensio-actif 50 ppm 300 ppm
EMI11.3
<tb>
<tb> N <SEP> 1 <SEP> Sulfate <SEP> d'alcool <SEP> en <SEP> C12-18 <SEP> 20
<tb> N <SEP> 2 <SEP> Sulfate <SEP> d'alcool <SEP> en <SEP> C12-18
<tb> et <SEP> 3,6% <SEP> O. <SEP> E. <SEP> (0,2 <SEP> mol <SEP> O. <SEP> E.) <SEP> 21 <SEP> 20
<tb> N <SEP> 3 <SEP> Sulfate <SEP> d'alcool <SEP> en <SEP> C12-18
<tb>
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et 8, 9 0... (0,5 mol O.E.) 20 21 N 4 Sulfate d'alcool en 12-18 et 9,6 % O.E.
(0,6 mol 0..) 20 20 #T 50/50 Sulfate d'alcool en C12--19/Sulfonate D13 15 17 >7 ¯G Sulfate d'alcool en 16-18 22 0 N 7 Sulfate d'alcool en 16-18 et 7,8 f 0v3'rn (0,5 mol 0..) 22 15
EMI11.5
<tb>
<tb> N <SEP> Sulfate <SEP> d'alcool <SEP> en <SEP> C16-18
<tb> et <SEP> 13,8% <SEP> 0.2.(1,0 <SEP> mol <SEP> OE.) <SEP> 21 <SEP> 19
<tb> N <SEP> 9 <SEP> 50/50 <SEP> Sulfate <SEP> d'alcool <SEP> en
<tb>
EMI11.6
Cl6-l8/Sulfonate DB 14 10 Nombre d'assiettes, uniformément sales, lavées pour obtenir un point final d'une rupture permanent de la mousse recouvrant la bassine.
EXEMPLE 3
Dans cet exemple, les différentes compositions détergentes identifiées dans le Tableau II
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de l'exemple précédent ont été comparées dans un essai normal de détergence. Outre celles-ci, une composition a été formulée, dont le tensio-actif consistait en un produit d'adduction sulfaté dont la partie adductive a été préparée en condensant trois molécule-grammes d'oxyde d'éthylène avec une molécule-gramme du mélange des quatre composants d'alcools décrit dans l'Exemple 2.
La composition contenant ce tensio-actif comme élé- ment actif est identifiée ici comme composition ? 4A, et l'essai comparatif a été aussitôt effectué dans un appareil de mesure de détergence dit "Terg-0-Tometer" à 38 C, à une concentration de détergent de 0,2 pour cent (de la compositior. totale), et à des duretés de 50 ppm et de 300 ppm, en utilisant trois types diffé- @ rents de tissu commercial normal sali -- Test Fabrics, Inc. : linge de coton d'essai sali, American Commercial House : ACH N 115:linge de précision sali et U.S.
Testing Company : linge de coton normal sali -- Trois échantillons de chacun de ces trois types de tissu ont été utilisés dans chaque série d'essais et des séries répétées ont été faites. D'après les dif- férences cle reflets entre les tissus lavés et non lavés, on obtient un taux relatif de détergenoe. Une différence d'une unité dans le taux de détergence est estimée représenter une différence notable à un niveau de fiabilité de 95 pour cent.
Les résultats obtenus sont donnés dans le Tableau III ci-dessous :
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TABLEAU III
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<tb>
<tb> Taux <SEP> de <SEP> détergence
<tb> Composition <SEP> 50 <SEP> pm <SEP> 300 <SEP> ppm
<tb> N <SEP> 1 <SEP> 7, <SEP> 6 <SEP> 6,9
<tb> N <SEP> 2 <SEP> 7,4 <SEP> 6,6
<tb> N <SEP> 3 <SEP> 7,6 <SEP> 6,5
<tb> N <SEP> 4 <SEP> 7,2 <SEP> 6,7
<tb> N <SEP> 4A <SEP> 5,0 <SEP> 4,4
<tb> N <SEP> 5 <SEP> 7,8 <SEP> 6,4
<tb> NI'6 <SEP> 7,3 <SEP> 6,6
<tb> N <SEP> 7 <SEP> 7,1 <SEP> 6,4
<tb> N <SEP> 8 <SEP> 6,9 <SEP> 6,2
<tb> N <SEP> 9 <SEP> 6,8 <SEP> 6,4
<tb>