BR112014012993B1

BR112014012993B1 - método para lavar louça

Info

Publication number: BR112014012993B1
Application number: BR112014012993-2A
Authority: BR
Inventors: Thomas John Vinson; Katherine Molinaro; Jeremy Finison
Original assignee: Ecolab Usa Inc
Priority date: 2011-12-05
Filing date: 2012-12-04
Publication date: 2021-01-05
Also published as: WO2013085914A1; EP2788128B1; MX2014006466A; EP2788128A4; MX368390B; EP2788128A1; AU2012348006A1; BR112014012993A2; CN104245161A; CA2858201A1; CA2858201C; AU2012348006B2; US20130139856A1; CN104245161B

Abstract

DETERGENTE SÓLIDO COM BAIXA FORMAÇÃO DE ESPUMA PARA TANQUES. A presente invenção diz respeito a composições para uso em dispositivos abertos de lavagem e a métodos para limpar itens em dispositivos abertos de lavagem utilizando as composições descritas. As composições descritas são eficazes na limpeza de itens utilizando a ação mecânica relativamente menos intense de um dispositivo aberto de lavagem (em comparação à ação mecânica mais intensa de uma lavadora fechada automática de louça). As composições descritas também geram alguma espuma que permite a confirmação visual de que há uma composição no tanque, mas não tanta espuma que faça com que a espuma torne-se excessiva quando o agitador é ligado ou com que a espuma gerada extravase do tanque. Finalmente, as composições descritas são menos irritantes para a pele de um operador, o que é ao menos parcialmente atribuído aos níveis mais baixos de alcalinidade livre na composição, conforme medida em percentual de óxido de sódio.

Description

FUNDAMENTOS DA INVENÇÃO

[001]Sistemas abertos de lavagem são tanques abertos com sistema de agitação integrado. Estes diferem de sistemas automáticos de lavagem de louça pelo fato de um operador poder observar o tanque e seu conteúdo e por permitir que um operador coloque manualmente artigos a serem limpos no tanque e retirá-los do tanque uma vez tenham sido limpos. Há uma necessidade contínua de composições para uso em sistemas abertos de lavagem que sejam eficazes na limpeza, gerem a quantidade certa de espuma e que não sejam irritantes para a pele de um operador. É nesse contexto que a presente invenção é feita.

SUMÁRIO DA INVENÇÃO

[002]Surpreendentemente, foi descoberto que as composições aqui descritas são eficazes na limpeza de artigos em um sistema aberto de lavagem e que geram alguma espuma, mas não excessiva. Além disso, as composições descritas são mais leves sobre a pele de um operador, o que é atribuído em parte aos níveis mais baixos de alcalinidade livre nas composições.

[003]Em alguns aspectos, a presente invenção diz respeito a métodos para lavar artigos utilizando uma composição de limpeza. Em algumas modalidades, a composição de limpeza é formada dissolvendo-se ao menos uma porção de uma composição sólida com água. A composição sólida pode incluir uma fonte de alcalinidade, um tensoativo, um condicionador de água, um agente de solidificação, um tampão e ingredientes funcionais adicionais. A composição sólida de limpeza é dispensada em um tanque de imersão por acionamento para formar uma solução de uso em que de aproximadamente 1,0 a aproximadamente 5,0 gramas da composição sólida são utilizados por 3,8 litros (1 galão) de água. A agitação integrada do tanque de imersão por acionamento é ligada e o artigo é colocado no tanque e ali mantido por um período de tempo. O artigo é retirado do tanque de imersão por acionamento e depois opcionalmente enxaguado ou higienizado. Em algumas modalidades, a agitação da solução de uso no tanque de imersão por acionamento produz não mais do que 12,7 centímetros (5 polegadas) de espuma. E, em algumas modalidades, a solução de uso contém menos de aproximadamente 0,018% de alcalinidade livre, conforme medida por percentual de óxido de sódio.

[004]Estas e outras modalidades serão evidentes para os técnicos no assunto e para outros em visa da descrição detalhada a seguir de algumas modalidades. Deve ser entendido que este sumário e a descrição detalhada ilustram somente alguns exemplos de várias modalidades e não se destinam a restringir a invenção reivindicada.

DESCRIÇÃO DETALHADA DA INVENÇÃO

[005]A presente invenção é direcionada a composições para uso em dispositivos abertos de lavagem e a métodos para limpar artigos em dispositivos abertos de limpeza (também denominados dispositivos ou tanques de imersão por acionamento ou lavagem por acionamento) utilizando as composições descritas. As composições descritas são eficazes na limpeza de artigos utilizando a ação mecânica relativamente menos intensa de um dispositivo aberto de lavagem (em comparação à ação mecânica mais intensa de uma lavadora fechada automática de louça). As composições descritas também geram alguma espuma que permite a confirmação visual de que há uma composição no tanque, mas não tanta espuma que faça com que a espuma se torne excessiva quando o agitador é ligado ou de que a espuma gerada extravasa o tanque. Finalmente, as composições descritas são menos irritantes para a pele de um operador, o que é ao menos parcialmente atribuído aos níveis mais baixos de alcalinidade livre na composição, conforme medida em percentual de óxido de sódio.

Composições detergentes

[006]Em algumas modalidades, o método descrito inicia com uma composição sólida que é misturada com água e dispensada no dispositivo aberto de lavagem para formar a composição de uso. A composição sólida é preferivelmente um bloco sólido multiuso que pode ser feito por moldagem, extrusão ou compressão. Porém, outros sólidos podem ser utilizados, inclusive pós, materiais granulados e em pelotas e comprimidos.

[007]Taxas exemplares de diluição para a composição sólida com água incluem de aproximadamente 0,5 a aproximadamente 5,0, de aproximadamente 0,5 a aproximadamente 3,0 ou de aproximadamente 0,5 a aproximadamente 1,5 gramas de composição sólida por 3,8 litros (1 galão) de água no dispositivo aberto de lavagem. Os dispositivos abertos de lavagem disponíveis comercialmente retêm de aproximadamente 303 a aproximadamente 379 litros (aproximadamente 80 a aproximadamente 100 galões) de água.

[008]O sólido inclui uma fonte de alcalinidade e materiais opcionais como tensoativos, auxiliares do condicionamento de água, agentes de solidificação, tampões e outros ingredientes funcionais adicionais. Em algumas modalidades, a composição é livre de antiespumante. Em algumas modalidades, a composição é livre de tensoativo aniônico. Outras formulações dependem de tensoativos para fazer a maior parte da limpeza. Os tensoativos são às vezes o principal contribuinte para a formação de espuma. Quando os tensoativos fazem a maior parte da limpeza e geram níveis inaceitáveis de espuma, outras formulações empregam antiespumantes para controlar a geração de espuma. Algumas modalidades das composições descritas não dependem dos tensoativos para fazer a maior parte da remoção de sujeira, o que significa que níveis mais baixos de tensoativos podem ser usados e que um antiespumante não é necessário. Em algumas modalidades, as composições descritas podem incluir tensoativos aniônicos. Em composições com tensoativos aniônicos, a espuma pode ser controlada, por exemplo, limitando a quantidade de tensoativo aniônico na composição global, controlando a quantidade de tensoativo aniônico em relação aos outros materiais na composição, tais como o agente de solidificação, ou incluindo um controle de espuma ou agente antiespumante. Em algumas modalidades, a composição de uso não gera mais do que 12,7 centímetros (5 polegadas), 7,6 centímetros (3 polegadas) ou 2,54 centímetros (1 polegada) de espuma durante a operação do tanque aberto de lavagem. Nas composições descritas, a fonte de alcalinidade é que faz a maior parte da limpeza. Surpreendentemente, os níveis de carbonato na solução de uso são menos irritantes para a pele de um operador, em parte porque os níveis de alcalinidade livre na solução de uso são baixos. Em algumas modalidades, a quantidade de alcalinidade livre na solução de uso é inferior a aproximadamente 0,018, aproximadamente 0,0077 ou aproximadamente 0,0018, conforme medida em percentual de óxido de sódio.

Fonte de alcalinidade

[009]A composição sólida inclui uma fonte de alcalinidade selecionada a partir do grupo constituído por hidróxidos de metais alcalinos, tais como hidróxido de sódio ou hidróxido de potássio, silicatos de metais alcalinos, tais como silicato de sódio ou silicato de potássio, metassilicatos, ortossilicatos, uma amina, tal como etanolamina, dietanolamina ou monoetanolamina, ou um carbonato de metais alcalinos tal como carbonato de sódio, carbonato de potássio, bicarbonato de sódio, bicarbonato de potássio, sesquicarbonato e misturas destes. A fonte de alcalinidade é de preferência um carbonato, bicarbonato, sesquicarbonato de metal alcalino ou mistura destes.

[010]O pH da solução de uso deve ser entre aproximadamente 9,0 e 12,0, aproximadamente 9,0 e 11,0 ou aproximadamente 9,5 e 10,5. A quantidade de alcalinidade livre na solução de uso de preferência não excede 0,018; 0,0077 ou 0,0018, medida em percentual de óxido de sódio. O percentual de óxido de sódio é medido pela titulação de uma solução de uso com um ácido padronizado até um ponto final do valor de pH de 8,3. O resultado é calculado pelo seguinte cálculo: %de alcalinidade ativa (como Na2O) =(moles de ácido para pH 8,3)(Normalidade do ácido)(31)(100) (g de amostra titulada)

Tensoativo

[011]A composição sólida pode opcionalmente incluir um tensoativo. O tensoativo ou mistura de tensoativos pode ser selecionado a partir de agentes não iônicos, não iônicos semipolares, aniônicos, catiônicos, anfotéricos ou zwitteriônicos de superfície ativa solúveis em água ou dispersíveis em água, ou qualquer combinação destes. Em algumas modalidades, o tensoativo é de baixa formação de espuma. Em algumas modalidades, a composição é livre ou substancialmente livre de tensoativos aniônicos. Em algumas modalidades, a composição é livre ou substancialmente livre de antiespumante.

[012]Uma listagem típica das classes e espécies de tensoativos úteis consta na Patente U.S. No. 3 664 961, emitida em 23 de maio de 1972 para Norris.

Tensoativos não iônicos

[013]Os tensoativos não iônicos caracterizam-se geralmente pela presença de um grupo orgânico hidrofóbico e um grupo orgânico hidrofílico e são tipicamente produzidos pela condensação de um composto orgânico alifático, alquila aromático ou polioxialquileno hidrofóbico com um grupo hidrofílico alcalino, o qual, na prática comum, é óxido de etileno ou um produto da polihidratação deste, polietilenoglicol. Praticamente, qualquer composto hidrofóbico contendo um grupo hidroxila, carboxila, amino ou amido com um átomo reativo de hidrogênio pode ser condensado com óxido de etileno, ou com seus adutos de polihidratação, ou suas misturas com alcoxilenos, tais como óxido de propileno, para formar um agente não iônico de superfície ativa. O comprimento do grupo hidrofílico polioxialquileno que é condensado com qualquer composto hidrofóbico em particular pode ser rapidamente ajustado para produzir um composto dispersível em água ou solúvel em água tendo o grau desejado de equilíbrio entre propriedades hidrofílicas e hidrofóbicas. Os tensoativos não iônicos úteis incluem:

[014]1. Compostos poliméricos em bloco de polioxipropileno-polioxietileno à base de propilenoglicol, etilenoglicol, glicerol, trimetilolpropano e etilenodiamina, como o composto iniciador com hidrogênio reativo. Exemplos de compostos poliméricos preparados a partir de uma propoxilação e etoxilação sequencial do iniciador estão disponíveis comercialmente sob os nomes comerciais Pluronic® e Tetronic® fabricados pela BASF Corp.

[015]Os compostos Pluronic® são compostos difuncionais (dois hidrogênios reativos) formados pela condensação de óxido de etileno com uma base hidrofóbica formada pela adição de óxido de propileno aos dois grupos hidroxila de propilenoglicol. Essa porção hidrofóbica da molécula pesa de 1.000 a 4.000. Óxido de etileno é depois adicionado e introduzido como sanduíche nesse hidrófobo entre os grupos hidrofílicos, controlado pelo comprimento, para constituir entre aproximadamente 10% em peso e aproximadamente 80% em peso da molécula final.

[016]Os compostos Tetronic® são copolímeros tetrafuncionais em bloco derivados a partir da adição sequencial de óxido de propileno e óxido de etileno à etilenodiamina. O peso molecular do tipo hidro de óxido de propileno varia de 500 a 7.000; e o hidrófilo, óxido de etileno, é adicionado para constituir de 10% em peso a 80% em peso da molécula.

[017]2. Produtos da condensação de um mole de alquil fenol, em que a cadeia do alquila, com configuração de cadeia linear ou cadeia ramificada, ou de um constituinte alquila único ou duplo, contém de 8 a 18 átomos de carbono, com 3 a 50 moles de óxido de etileno. O grupo alquila pode, por exemplo, ser representado por diisobutileno, di-amila, propileno polimerizado, iso-octila, nonila e di-nonila. Esses tensoativos podem ser condensados de óxido de polietileno, polipropileno e polibutileno de alquil fenóis. Exemplos de compostos comerciais dessa química estão disponíveis no mercado sob os nomes comerciais Igepal®, fabricado pela Rhone-Poulenc, e Triton® fabricado pela Union Carbide.

[018]3. Produtos da condensação de um mole de um álcool saturado ou insaturado de cadeia linear ou ramificada tendo de 6 a 24 átomos de carbono com 3 a 50 moles de óxido de etileno. O grupo álcool pode consistir em misturas de álcoois na faixa de carbono delineada acima ou pode consistir em um álcool com um número específico de átomos de carbono dentro dessa faixa. Exemplos de tensoativos comerciais semelhantes estão disponíveis sob os nomes comerciais Neodol®, fabricado pela Shell Chemical Co., e Alfonic® fabricado pela Vista Chemical Co.

[019]4. Produtos da condensação de um mole de ácido carboxílico saturado ou insaturado de cadeia linear ou ramificada tendo de 8 a 18 átomos de carbono com 6 a 50 moles de óxido de etileno. O grupo ácido pode consistir em misturas de ácidos na faixa de átomos de carbono definida acima ou pode consistir em um ácido tendo um número específico de átomos de carbono dentro da faixa. Exemplos de compostos comerciais dessa química estão disponíveis no mercado sob os nomes comerciais Nopalcol®, fabricado pela Henkel Corporation, e Lipopeg® fabricado pela Lipo Chemicals, Inc.

[020]Além de ácidos carboxílicos etoxilados, ésteres comumente denominados de polietilenoglicol, outros ésteres de ácidos alcanoicos, formados pela reação com glicerídeos, glicerina, e álcoois polihídricos (sacarídeo ou sorbitano/sorbitol) podem ser utilizados. Todas essas porções de éster possuem um ou mais sítios de hidrogênio reativo em sua molécula que podem sofrer acilação adicional ou adição de óxido de etileno (alcóxido) para controlar a hidrofilicidade dessas substâncias. É preciso exercer cuidado quando se adicionar esses carboidratos de ésteres graxos ou acilados a composições contendo as enzimas amilase e/ou lipase por causa de incompatibilidade potencial.

[021]Os exemplos de tensoativos não iônicos com baixa formação de espuma incluem:

[022]5. Compostos a partir de (1) que são modificados, essencialmente invertidos, pela adição de óxido de etileno a etilenoglicol para fornecer um hidrófilo de peso molecular designado; e depois adicionar óxido de propileno para obter blocos hidrofóbicos no lado externo (extremidades) da molécula. A porção hidrofóbica da molécula pesa de 1.000 a 3.100, sendo que a porção hidrófila central inclui 10% em peso a 80% em peso da molécula final. Esses Pluronics® reversos são fabricados pela BASF Corporation sob o nome comercial de tensoativos Pluronic® R.

[023]Do mesmo modo, os tensoativos Tetronic® R são produzidos pela BASF Corporation pela adição sequencial de óxido de etileno e óxido de propileno à etilenodiamina. A porção hidrofóbica da molécula pesa de 2.100 a 6.700, sendo que a porção hidrofílica central inclui 10% em peso a 80% em peso da molécula final.

[024]6. Compostos dos grupos (1), (2), (3) e (4) que são modificados pelo “coroamento” (capping) ou “bloqueio de extremidades” do grupo ou dos grupos hidróxi terminais (de grupamentos multifuncionais) para reduzir a formação de espuma pela reação com uma pequena molécula hidrofóbica tal como óxido de propileno, óxido de butileno, cloreto de benzila; e ácidos graxos de cadeia curta, álcoois ou haletos de alquila contendo de 1 a 5 átomos de carbono; e suas misturas. Adicionalmente, estão incluídos reagentes como cloreto de tionila que converte grupos hidróxi terminais em grupo cloreto. Tais modificações ao grupo hidróxi terminal pode levar a não iônicos todo em bloco, bloco-heteric (aleatório), heteric- bloco ou todo heteric.

[025]Exemplos adicionais de não aniônicos eficazes com baixa formação de espuma incluem:

[026]7. Os alquilfenoxipolietoxialcanóis da Patente U.S. No 2 903 486, emitida em 08 de setembro de 1959 para Brown et al., erepresentados pela fórmula:

na qual R é um grupo alquila de 8 a 9 átomos de carbono, A é uma cadeia de com 3 a 4 átomos de carbono, n é um número inteiro de 7 a 16 e m é um número inteiro de 1 a 10.

[027]Os condensados polialquilenoglicol da Patente U.S. No 3 048548, emitida em 07 de agosto de 1962 para Martin et al., contendo cadeias hidrofílicas alternadas de oxietileno e cadeias hidrofóbicas de oxipropileno, em que o peso das cadeias hidrofóbicas terminais, o peso da unidade hidrofóbica do meio e o peso das unidades hidrofílicas de ligação representam cada um aproximadamente um terço do condensado.

[028]Os tensoativos não iônicos antiespumantes descritos na Patente U.S. No 3 382 178, emitida em 07 de maio de 1968 para Lissant et al., tendo a fórmula geral Z[(OR)nOH]z, em que Z é um material capaz de ser alcoxilado, R é um radical derivado de um óxido alcalino que pode ser de etileno e propileno, n é um número inteiro de, por exemplo, 10 a 2.000 ou mais e z é um número inteiro determinado pelo número de grupos reativos capazes de ser oxialquilados.

[029]Os compostos conjugados de polioxialquileno descritos na Patente U.S. No 2 677 700, emitida em 04 de maio de 1954 para Jackson et al., correspondentes à fórmula Y(C3H6O)n(C2H4O)mH, em que Y é o resíduo de um composto orgânico contendo de 1 a 6 átomos de carbono e um átomo de hidrogênio reativo, n possui um valor médio de pelo menos 6,4, conforme determinado pelo número de hidroxila e m possui um valor tal que a porção oxietileno constitua 10% a 90% em peso da molécula.

[030]Os compostos conjugados de polioxialquileno descritos na Patente U.S. No 2 674 619, emitida em 06 de abril de 1954 para Lundsted et al., tendo a fórmula Y[(C3H6O)n(C2H4O)mH]x em que Y é o resíduo de um composto orgânico tendo de 2 a 6 átomos de carbono e contendo x átomos de hidrogênio reativo, em que x possui um valor de pelo menos 2, n possui um valor tal que o peso molecular da base hidrofóbica de polioxipropileno seja de pelo menos 900 e m possui um valor tal que o conteúdo de oxietileno da molécula seja de 10% a 90% em peso. Os compostos que se enquadram no âmbito da definição para Y incluem, por exemplo, propilenoglicol, glicerina, pentaeritritol, trimetilolpropano, etilenodiamina e semelhantes. As cadeias de oxipropileno opcionalmente, mas vantajosamente, contêm pequenas quantidades de óxido de etileno e as cadeias de oxietileno também opcionalmente, mas vantajosamente, contêm pequenas quantidades de óxido de propileno.

[031]Agentes adicionais úteis de superfície ativa conjugados de polioxialquileno correspondem à fórmula: P[(C3H6O)n(C2H4O)mH]x, em que P é o resíduo de um composto orgânico tendo de 8 a 18 átomos de carbono e contendo x átomos de hidrogênio reativo em que x possui um valor de 1 ou 2, n possui um valor tal que o peso molecular da porção de polioxietileno seja pelo menos 44 e m possui um valor tal que o conteúdo de oxipropileno da molécula seja de 10% a 90% em peso. Em qualquer caso, as cadeias de oxipropileno podem conter opcionalmente, mas vantajosamente, pequenas quantidades de óxido de etileno e as cadeias de oxietileno podem conter também opcionalmente, mas vantajosamente, pequenas quantidades de óxido de propileno.

[032]8. Tensoativos de amida de ácidos graxos polihidroxi incluem aqueles tendo a fórmula estrutural R2CONR1Z, em que: R1é H, grupo C1-C4 hidrocarbila, 2-hidroxi- etila, 2-hidroxi-propila, etoxi, propoxi ou uma mistura destes; R2é um C5-C31 hidrocarbila, que pode ser de cadeia linear; e Z é um polihidroxi-hidrocarbila tendo uma cadeia hidrocarbila linear com ao menos 3 hidroxilas diretamente conectadas à cadeia, ou um derivado alcoxilado (de preferência etoxilado ou propoxilado) deste. Z pode ser derivado a partir de um açúcar redutor em uma reação de aminação redutiva, tal como um grupo glicitila.

[033]9. Os produtos alquila etoxilato da condensação de álcoois alifáticos com 0 a 25 moles de óxido de etileno são adequados. A cadeia alquila do álcool alifático pode ser linear ou ramificada, primária ou secundária e contém geralmente de 6 a 22 átomos de carbono.

[034]10. Os álcoois graxos C6-C18 etoxilados e álcoois graxos C6-C18 mistos etoxilados e propoxilados são tensoativos adequados, especialmente aqueles que são solúveis em água. Os álcoois graxos etoxilados adequados incluem os álcoois graxos C10-C18 etoxilados com grau de etoxilação entre 3 e 50.

[035]11. Tensoativos não iônicos exemplares de alquilpolissacarídeos incluem aqueles descritos na Patente U.S. No 4 565 647, Llenado, emitida em 21 de janeiro de 1986. Estes tensoativos incluem um grupo hidrofóbico contendo de 6 a 30 átomos de carbono e um polissacarídeo, por exemplo, um grupo hidrofílico poliglicosídico contendo de 1,3 a 10 unidades de sacarídeo. Qualquer sacarídeo redutor contendo 5 ou 6 átomos de carbono pode ser utilizado, por exemplo, glicose, galactose, e grupos galactosila podem ser substituídos para os grupos glicosila (Opcionalmente, o grupo hidrofóbico está ligado nas posições 2, 3, 4, etc., assim fornecendo uma glicose ou galactose em vez de um glicosídeo ou galactosídeo). As ligações entre os sacarídeos podem ser, por exemplo, entre a posição um das unidades adicionais de sacarídeo e as posições 2, 3, 4 e/ou 6 nas unidades de sacarídeos precedentes.

[036]12. Tensoativos de amida de ácidos graxos incluem aqueles com a fórmula: R6CON(R7)2, na qual R6 é um grupo alquila contendo de 7 a 21 átomos de carbono e cada R7 é independentemente hidrogênio, C1-C4 alquila, C1-C4 hidroxialquila ou -- (C2H4O)xH, onde x está na faixa de 1 a 3.

[037]13. Uma classe de tensoativos não iônicos inclui a classe definida como aminas alcoxiladas ou, mais especialmente, tensoativos de álcool alcoxilado/aminados/alcoxilados.

[038]Estes tensoativos não iônicos podem ser ao menos em parte representados pelas fórmulas gerais:

nas quais R20é um grupo alquila, alquenila ou outro alifático, ou um grupo alquil-arila de 8 a 20, preferivelmente 12 a 14 átomos de carbono, EO é oxietileno, PO é oxipropileno, s é de 1 a 20, preferivelmente 2-5 e t é 1-10. Outras variações no âmbito desses compostos podem ser representadas pela fórmula alternativa:

na qual R20 é conforme definido acima, v é 1 a 20 (por exemplo, 1, 2, 3 ou 4 (de preferência 2)) e w e z são independentemente 1-10, de preferência 2-5.

[039]Esses compostos são representados comercialmente por uma linha de produtos vendidos pela Huntsman Chemicals como tensoativos não iônicos. Um produto químico preferido dessa classe inclui Surfonic™ PEA 25 Amina Alcoxilato.

[040]O tratado Nonionic Surfactants, editado por Schick, M. J., Vol. 1 da Surfactant Science Series, Marcel Dekker, Inc., Nova York, 1983 é uma referência sobre a ampla variedade de compostos não iônicos. Uma listagem típica de classes não iônicas, e de espécies desses tensoativos, é fornecida na Patente U.S. No 3 929 678 emitida para Laughlin e Heuring em 30 de dezembro de 1975. Exemplos adicionais são fornecidos em "Surface Active Agents and Detergents" (Vol. I e II por Schwartz, Perry e Berch).

Tensoativos não iônicos semipolares

[041]O tipo de semipolar de agentes não iônicos de superfície ativa representa outra classe de tensoativos não iônicos. Os tensoativos não iônicos semipolares incluem os óxidos de amina, óxidos de fosfina, sulfóxidos e seus derivados alcoxilados.

[042]14. Óxidos de amina são óxidos de amina terciária que correspondem à fórmula geral:

em que a seta é uma representação convencional de uma ligação semipolar; e R1, R2 e R3 podem ser alifáticos, aromáticos, heterocíclicos, alicíclicos ou combinações destes. Em geral, para óxidos de amina de interesse como detergente, R1 é um radical alquila contendo de 8 a 24 átomos de carbono; R2 e R3 são alquila ou hidroxialquila de 1-3 átomos de carbono ou uma mistura destes; R2 e R3 podem estar ligados entre si, por exemplo, através de um átomo de oxigênio ou de nitrogênio e formar uma estrutura em anel; R4 é um grupo alcalino ou hidroxialquileno contendo 2 a 3 átomos de carbono; e n varia de 0 a 20.

[043]Tensoativos solúveis em água de óxidos de amina são selecionados a partir dos óxidos de alquil di-(alquil inferior) amina de coco ou sebo, cujos exemplos específicos incluem óxido de dodecildimetilamina, óxido de tridecildimetilamina, óxido de tetradecildimetilamina, óxido de pentadecildimetilamina, óxido de hexadecildimetilamina, óxido de heptadecildimetilamina, óxido de octadecildimetilamina, óxido de dodecildipropilamina, óxido de tetradecildipropilamina, óxido de hexadecildipropilamina, óxido de tetradecildibutilamina, óxido de octadecildibutilamina, óxido de bis(2- hidroxietil)dodecilamina, óxido de bis(2-hidroxietil)-3-dodecoxi-1-hidroxipropilamina, óxido de dimetil-(2-hidroxidodecil)amina, óxido de 3,6,9-trioctadecildimetilamina e óxido de 3-dodecoxi-2-hidroxipropildi-(2-hidroxietil)amina.

[044]Tensoativos não iônicos semipolares úteis também incluem óxidos de fosfina solúveis em água tendo a seguinte estrutura:

em que a seta é uma representação convencional de uma ligação semipolar; e R1é um grupo alquila, alquenila ou hidroxialquila variando de 10 a 24 átomos de carbono no comprimento da cadeia; e R2 e R3são grupos alquilas cada um separadamente selecionados a partir de grupos alquila ou hidroxialquila contendo 1 a 3 átomos de carbono.

[045]Exemplos de óxidos de fosfina incluem óxido de dimetildecilfosfina, óxido de dimetiltetradecilfosfina, óxido de metiletiltetradecilfosfina, óxido de dimetilhexadecilfosfina, óxido de dietil-2-hidroxioctildecilfosfina, óxido de bis(2- hidroxietil)dodecilfosfina e óxido de bis(hidroximetil)tetradecilfosfina.

[046]Os tensoativos não iônicos semipolares também incluem os compostos de sulfóxido solúveis em água que possuem a estrutura:

em que a seta é uma representação convencional de uma ligação semipolar; e R1 é um grupo alquila ou hidroxialquila de 8 a 28 átomos de carbono, de 0 a 5 ligações tipo éter e de 0 a 2 substituintes hidroxila; e R2 é um grupo alquila constituído por grupos alquila e hidroxialquila tendo 1 a 3 átomos de carbono.

[047]Exemplos destes sulfóxidos incluem dodecil metil sulfóxido; 3-hidroxi tridecil metil sulfóxido; 3-metoxi tridecil metil sulfóxido; e 3-hidroxi-4-dodecoxibutil metil sulfóxido.

Tensoativos aniônicos

[048]Tensoativos aniônicos são categorizados como aniônicos porque a carga no hidrófobo é negativa; ou tensoativos nos quais a seção hidrofóbica da molécula não carrega carga a menos que o pH seja elevado para neutralidade ou acima (por exemplo, ácidos carboxílicos). Carboxilato, sulfonato, sulfato e fosfato são os grupos polares solubilizantes (hidrofílicos) encontrados em tensoativos aniônicos. Dos cátions (contraíons) associados com esses grupos polares, sódio, lítio e potássio transmitem a solubilidade em água; íons de amônio ou de amônio substituído conferem a solubilidade em água e em óleo; e cálcio, bário e magnésio promovem a solubilidade em óleo.

[049]Os aniônicos são excelentes tensoativos detersivos e são, portanto, adições favorecidas para composições detergentes para o trabalho pesado. Pelo fato de aniônicos poderem gerar espuma nas aplicações descritas, pode ser desejável controlar a espuma, por exemplo, limitando a quantidade de tensoativo aniônico na composição global, controlando a quantidade de tensoativo aniônico em relação a outros materiais na composição, tais como o agente de solidificação, ou incluindo um controle de espuma ou agente antiespumante.

[050]Compostos aniônicos de superfície ativa são úteis para transmitir propriedades químicas ou físicas especiais, além da detergência dentro da composição. Os aniônicos podem ser empregados como agentes de gelificação ou como parte de um sistema de gelificação ou espessamento. Os aniônicos são excelentes solubilizantes e podem ser usados para efeito hidrotrópico ou controle do ponto de turvação.

[051]A maioria dos tensoativos aniônicos de grande volume comercial pode ser subdividida em cinco classes químicas principais e subgrupos adicionais conhecidos pelos técnicos no assunto e descritos na "Surfactant Encyclopedia", Cosmetics & Toiletries, Vol. 104 (2) 71-86 (1989). A primeira classe inclui acilaminoácidos (e sais), tais como acilglutamatos, acil peptídeos, sarcosinatos (por exemplo, N-acil sarcosinatos), tauratos (por exemplo, N-acil tauratos e amidas de ácidos graxos de metil taureto) e semelhantes. A segunda classe inclui ácidos carboxílicos (e sais), tais como ácidos alcanoicos (e alcanoatos), ácidos carboxílicos de ésteres (por exemplo, alquil succinatos), ácidos carboxílicos de éteres e semelhantes. A terceira classe inclui ésteres do ácido fosfórico e seus sais. A quarta classe inclui ácidos sulfônicos (e sias), tais como isetionatos (por exemplo, acil isetionatos), sulfonatos de alquilarila, sulfonatos de alquila, sulfossuccinatos (por exemplo, monoésteres e diésteres de sulfossuccinato) e semelhantes. A quinta classe inclui ésteres do ácido sulfúrico (e sais), tais como sulfatos de alquil éter, sulfatos de alquila e semelhantes.

[052]Os tensoativos aniônicos de sulfato incluem os sulfatos de alquilas primários e secundários lineares e ramificados, etoxissulfatos de alquila, sulfatos de oleil glicerol graxo, sulfatos de alquil fenol de éteres do óxido de etileno, os sulfatos de C5-C17 acil-N-(C1-C4 alquila) e -N-(C1-C2 hidroxialquil)glucamina e sulfatos de alquilpolissacarídeos tais como os sulfatos de alquilpoliglucosídeo.

[053]Exemplos de compostos detergentes aniônicos sintéticos adequados solúveis em água incluem os sais de amônio e amônio substituído (como mono, di e trietanolamina) e de metais alcalinos (como sódio, lítio e potássio) dos sulfonatos de alquilas aromáticos mononucleares tais como os sulfonatos de alquil benzeno que contêm de 5 a 18 átomos de carbono no grupo alquila em cadeia linear ou ramificada, por exemplo, os sais de sulfonatos de alquil benzeno ou de alquil tolueno, xileno, cumeno e sulfonatos de fenol; sulfonato de alquil naftaleno, sulfonato de diamil naftaleno e sulfonato de dinonil naftaleno e derivados alcoxilados.

[054]Os tensoativos aniônicos de carboxilato incluem os etoxi carboxilatos de alquila, os tensoativos de polietoxi policarboxilato de alquila e os sabões (por exemplo, alquil carboxilas). Os tensoativos secundários para sabão (por exemplo, tensoativos de alquil carboxila) incluem aqueles que contêm uma unidade carboxila conectada a um carbono secundário. O carbono secundário pode estar em uma estrutura de anel, por exemplo, como no ácido p-octil benzoico, ou como nos carboxilatos de ciclohexila alquil substituído. Os tensoativos secundários para sabão tipicamente não contêm ligações tipo éter, ligações tipo éster, nem grupos hidroxila. Além do mais, são tipicamente desprovidos de átomos de nitrogênio no grupo da cabeça (porção anfifílica). Os tensoativos secundários adequados para sabão tipicamente contêm 11-13 átomos de carbono no total, embora mais átomos de carbono (por exemplo, até 16) possam estar presentes.

[055]Outros tensoativos aniônicos incluem sulfonatos de olefinas, tais como sulfonatos de alcenos de cadeia longa, sulfonatos de hidroxialcanos de cadeia longa ou misturas de alcenossulfonatos e hidroxialcano-sulfonatos. Adicionalmente, estão incluídos os alquil sulfatos, os sulfatos de alquil poli(etilenoxi)éter e os poli(etilenoxi)sulfatos aromáticos como os sulfatos ou produtos da condensação de óxido de etileno e nonil fenol (habitualmente contendo 1 a 6 grupos oxietileno por molécula). Ácidos de resina e ácidos de resina hidrogenada são também adequados, tais como rosina, rosina hidrogenada, além de ácidos de resina e ácidos de resina hidrogenada que estão presentes ou são derivados do óleo de sebo.

[056]Os sais específicos serão adequadamente selecionados dependendo da formulação em particular e das suas necessidades.

[057]Exemplos adicionais de tensoativos aniônicos adequados são fornecidos em "Surface Active Agents and Detergents" (Vol. I e II por Schwartz, Perry e Berch). Uma variedade de tais tensoativos é também em geral descrita na Patente U.S. No 3 929 678, emitida em 30 de dezembro de 1975 para Laughlin, et al., na Coluna 23, linha 58 à Coluna 29, linha 23.

Tensoativos catiônicos

[058]As substâncias de superfície ativa são classificadas como catiônicas se a carga na porção hidrotrópica da molécula for positiva. Nesse grupo, são também incluídos tensoativos nos quais a porção hidrotrópica não carrega carga a menos que o pH seja reduzido para próximo da neutralidade ou mais baixo, mas que são então catiônicos (por exemplo, alquil aminas). Em teoria, os tensoativos catiônicos podem ser sintetizados a partir de qualquer combinação de elementos que contenham uma estrutura tipo “cebola” RnX+Y- - e poderiam incluir compostos além de nitrogênio (amônio) tais como fósforo (fosfônio) e enxofre (sulfônio). Na prática, o campo dos tensoativos catiônicos é dominado por compostos contendo nitrogênio, provavelmente porque as vias sintéticas para catiônicos nitrogenados são simples e diretas e fornecem altos rendimentos do produto, o que as torna menos dispendiosas.

[059]Os tensoativos catiônicos de preferência incluem, mais preferencialmente dizem respeito a compostos os quais contenham ao menos um grupo hidrofóbico com cadeia carbônica longa e pelo menos um nitrogênio com carga positiva. O grupo de cadeia carbônica longa pode ser ligado diretamente ao átomo de nitrogênio por substituição simples; ou mais preferivelmente de modo indireto por um grupo ou grupos funcionais de ponte em alquilaminas ou amido aminas assim chamadas ininterruptas. Tais grupos funcionais podem fazer a molécula mais hidrofílica e/ou mais dispersível em água, mais facilmente solubilizada em água por misturas de co- tensoativos e/ou solúvel em água. Para aumentar a solubilidade em água, grupos aminos primários, secundários ou terciários adicionais podem ser introduzidos ou o nitrogênio do amino pode ser quaternizado com grupos alquilas de baixo peso molecular. Além do mais, o nitrogênio pode ser parte de um grupo de cadeia ramificada ou linear de graus variados de instauração ou de um anel heterocíclico saturado ou insaturado. Adicionalmente, os tensoativos catiônicos podem conter ligações complexas que tenham mais de um átomo de nitrogênio catiônico.

[060]Os compostos tensoativos classificados como óxidos de aminas, anfotéricos e zwitteriônicos são por si mesmos tipicamente catiônicos em soluções com pH próximo ao neutro ou ácido e podem sobrepor-se às classificações de tensoativos. Os tensoativos catiônicos polietoxilados geralmente comportam-se como tensoativos não iônicos em solução alcalina e como tensoativos catiônicos em solução ácida.

[061]Os compostos catiônicos mais simples de aminas, de sais de aminas e de amônio quaternário podem ser esquematicamente desenhados assim:

nos quais R representa um alquila de cadeia longa, R', R" e R'" podem ser alquilas de cadeia longa ou grupos menores de alquila ou arila ou hidrogênio e X representa um ânion. Os sais de aminas e compostos de amônio quaternário são preferidos por seu alto grau de solubilidade em água.

[062]A maioria dos tensoativos catiônicos de grande volume comercial pode ser subdividida em quatro classes principais e subgrupos adicionais conhecidos pelos técnicos no assunto e estão descritos na "Surfactant Encyclopedia", Cosmetics & Toiletries, Vol. 104 (2) 86-96 (1989). A primeira classe inclui alquilaminas e seus sais. A segunda classe inclui alquil imidazolinas. A terceira classe inclui aminas etoxiladas. A quarta classe inclui quaternários, tais como sais de alquilbenzildimetilamônio, sais de alquil benzeno, sais de amônio heterocíclico, sais de tetra alquilamônio e semelhantes. Os tensoativos são conhecidos por apresentarem uma variedade de propriedades que incluem detergência em composições de pH neutro ou abaixo, eficácia antimicrobiana, espessamento ou gelificação em cooperação com outros agentes e semelhantes.

[063]Os tensoativos catiônicos incluem aqueles com a fórmula R1mR2XYLZ, em que cada R1 é um grupo orgânico contendo um grupo alquila ou alquenila linear ou ramificado opcionalmente substituído com até três grupos fenila ou hidroxi e opcionalmente interrompidos por até quatro das seguintes estruturas:

ou um isômero ou mistura dessas estruturas, e que contém de 8 a 22 átomos de carbono. Os grupos R1 podem adicionalmente conter até 12 grupos etoxi e m é um número de 1 a 3. De preferência, não mais do que um grupo R1 em uma molécula possui 16 ou mais átomos de carbono quando m for 2, ou mais de 12 átomos de carbono quando m for 3. Cada R2é um grupo alquila ou hidroxialquila contendo de 1 a 4 átomos de carbono ou um grupo benzila, em que não mais do que um R2 em uma molécula é benzila, e x é um número de 0 a 11, preferivelmente de 0 a 6. O restante de quaisquer posições em átomos de carbono no grupo Y é preenchido por hidrogênios.

[064]Y pode ser um grupo incluindo, entre outros:

ou uma mistura destes.

[065]De preferência, L é 1 ou 2, sendo que os grupos Y são separados por um grupo selecionado a partir de análogos de R1 e R2 (de preferência alquileno ou alquenileno) tendo de 1 a 22 átomos de carbono e duas ligações simples livres entre carbonos quando L for 2. Z é um ânion solúvel em água, como ânion sulfato, metilsulfato, hidróxido ou nitrato, sendo especialmente preferidos os ânions sulfato ou metilsulfato, em um número para fornecer neutralidade elétrica do componente catiônico.

Tensoativos anfotéricos

[066]Os tensoativos anfotéricos, ou anfolíticos contêm um grupo hidrofílico básico e um ácido e um grupo orgânico hidrofóbico. Essas entidades iônicas podem ser qualquer um dos grupos aniônicos ou catiônicos aqui descritos para outros tipos de tensoativos. Um nitrogênio básico e um grupo carboxilato ácido são os grupos funcionais típicos empregados como os grupos hidrofílicos básicos e ácidos. Em alguns tensoativos, sulfonato, sulfato, fosfonato ou fosfato fornecem a carga negativa.

[067]Os tensoativos anfotéricos podem ser descritos em amplo sentido como derivados de aminas secundárias e terciárias alifáticas, nas quais o radical alifático pode ser de cadeia linear ou ramificada e em que um dos substituintes alifáticos contém de 8 a 18 átomos de carbono e um contém um grupo aniônico solubilizante em água, por exemplo, carboxi, sulfo, sulfato, fosfato ou fosfono. Os tensoativos anfotéricos são subdivididos em duas classes principais conhecidas pelos técnicos no assunto e descritas na "Surfactant Encyclopedia", Cosmetics & Toiletries, Vol. 104 (2) 69-71 (1989). A primeira classe inclui derivados de acil/dialquil etilenodiamina (por exemplo, derivados de 2-alquil hidroxietil imidazolina) e seus sais. A segunda classe inclui N-alquilaminoácidos e seus sais. Pode-se prever que alguns tensoativos insiram-se em ambas as classes.

[068]Os tensoativos anfotéricos podem ser sintetizados por métodos conhecidos pelos técnicos no assunto. Por exemplo, 2-alquil hidroxietil imidazolina é sintetizado por condensação e fechamento do anel de um ácido carboxílico de cadeia longa (ou um derivado) com dialquil etilenodiamina. Tensoativos anfotéricos comerciais são derivados por hidrólise subsequente e abertura do anel do anel imidazolina por alquilação, por exemplo, com acetato de etila. Durante a alquilação, um ou dois grupos carboxi-alquila reagem para formar uma amina terciária e uma ligação éter com diversos agentes alquilantes produzindo aminas terciárias diferentes.

[069]Os derivados do imidazol de cadeia longa em geral possuem a fórmula geral:

em que R é um grupo hidrofóbico acíclico contendo de 8 a 18 átomos de carbono e M é um cátion para neutralizar a carga do ânion, geralmente sódio. Anfotéricos derivados da imidazolina comercialmente proeminentes incluem, por exemplo: cocoanfopropionato, cocoanfocarboxi-propionato, cocoanfoglicinato, cocoanfocarboxi-glicinato, cocoanfopropil-sulfonato e ácido cocoanfocarboxi- propiônico. Ácidos anfocarboxílicos preferidos são produzidos a partir de imidazolinas graxas nas quais a funcionalidade como ácido dicarboxílico do ácido anfodicarboxílico é ácido diacético e/ou ácido dipropriônico.

[070]Os compostos carboximetilados (glicinatos) descritos acima são frequentemente chamados de betaínas. As betaínas são uma classe especial de anfotéricos discutidos abaixo na seção intitulada, Tensoativos zwitteriônicos.

[071]N-alquilaminoácidos de cadeia longa são rapidamente preparados reagindo RNH2, em que R é um C8-C18 alquila de cadeia linear ou ramificada, aminas graxas com ácidos carboxílicos halogenados. A alquilação dos grupos aminos primários de um aminoácido leva a aminas secundárias e terciárias. Substituintes tipo alquila podem ter grupos aminos adicionais que fornecem mais de um centro de nitrogênio reativo. A maioria dos N-alquilaminoácidos é constituída por derivados alquilas de beta-alanina ou de beta-N(2-carboxietil) alanina. Exemplos de anfólitos N- alquilaminoácidos comerciais incluem dipropionatos de alquil beta-amino, RN(C2H4COOM)2 e RNHC2H4COOM. Nestes, R é de preferência um grupo hidrofóbico acíclico contendo de 8 a 18 átomos de carbono e M é um cátion para neutralizar a carga do ânion.

[072]Os tensoativos anfotéricos preferidos incluem aqueles derivados de produtos do coco como óleo de coco ou ácido graxo de coco. Os mais preferidos destes tensoativos derivados de coco incluem como parte de sua estrutura um grupo etilenodiamina, um grupo alcanolamida, um grupo aminoácido, de preferência glicina, ou uma combinação destes; e um substituinte alifático de 8 a 18 (preferivelmente 12) átomos de carbono. Tal tensoativo pode também ser considerado um ácido alquil anfodicarboxílico. O cocoanfodipropionato dissódico é um dos tensoativos anfotéricos mais preferidos e está disponível comercialmente sob o nome comercial Miranol™ FBS da Rhodia Inc., Cranbury, N.J. Outro tensoativo anfotérico derivado do coco mais preferido com o nome químico de cocoanfodiacetato dissódico é vendido sob o nome comercial Miranol™ C2M-SF Conc., também da Rhodia Inc., Cranbury, N.J.

[073]Uma listagem típica de classes de anfotéricos e de espécies desses tensoativos é fornecida na Patente U.S. No 3 929 678 emitida para Laughlin e Heuring em 30 de dezembro de 1975. Exemplos adicionais são dados em "Surface Active Agents and Detergents" (Vol. I e II por Schwartz, Perry e Berch).

Tensoativos zwitteriônicos

[074]Os tensoativos zwitteriônicos podem ser considerados como um subgrupo dos tensoativos anfotéricos. Os tensoativos zwitteriônicos podem ser amplamente descritos como derivados de aminas secundárias e terciárias, derivados de aminas secundárias e terciárias heterocíclicas ou derivados de compostos de amônio quaternário, fosfônio quaternário ou sulfônio terciário. Tipicamente, um tensoativo zwitteriônico inclui um amônio quaternário com carga positiva ou, em alguns casos, um íon sulfônio ou fosfônio, um grupo carboxila com carga negativa e um grupo alquila. Os zwitteriônicos geralmente contêm grupos catiônicos e aniônicos que se ionizam a um grau praticamente igual na região isoelétrica da molécula e que podem desenvolver uma atração forte de "sal interno" entre centros com carga positiva e negativa. Exemplos de tais tensoativos zwitteriônicos sintéticos incluem derivados de compostos alifáticos de amônio quaternário, fosfônio e sulfônio, nos quais os radicais alifáticos podem ser de cadeia linear ou ramificada e em que um dos substituintes alifáticos contém de 8 a 18 átomos de carbono e outro contém um grupo aniônico solubilizante em água, por exemplo, carboxi, sulfonato, sulfato, fosfato ou fosfonato. Tensoativos do tipo betaína e sultaína são tensoativos zwitteriônicos exemplares para uso na presente invenção.

[075]Uma fórmula geral para esses compostos é:

em que R1 contém um radical alquila, alquenila ou hidroxialquila de 8 a 18 átomos de carbono contendo de 0 a 10 grupos óxido de etileno e de 0 a 1 grupo glicerila; Y é selecionado a partir do grupo constituído por átomos de nitrogênio, fósforo e enxofre; R2 é um grupo alquila ou monohidroxi alquila contendo 1 a 3 átomos de carbono; x é 1 quando Y é um átomo de enxofre e 2 quando Y é um átomo de nitrogênio ou de fósforo, R2 é um alquileno ou hidroxi alquileno ou hidroxi alquileno de 1 a 4 átomos de carbono e Z é um radical selecionado a partir do grupo constituído por grupos carboxilato, sulfonato, sulfato, fosfonato e fosfato.

[076]Exemplos de tensoativos zwitteriônicos com as estruturas listadas acima incluem: 4-[N,N-di(2-hidroxietil)-N-octadecilamônio]-butano-1-carboxilato; 5-[S-3- hidroxipropil-S-hexadecilsulfônio]-3-hidroxipentano-1-sulfato; 3-[P,P-dietil-P-3,6,9- trioxatetracosanofosfônio]-2-hidroxipropano-1-fosfato; 3-[N,N-dipropil-N-3-dodecoxi- 2-hidroxipropil-amônio]-propano-1-fosfonato; 3-(N,N-dimetil-N-hexadecilamônio)- propano-1-sulfonato; 3-(N,N-dimetil-N-hexadecilamônio)-2-hidroxi-propano-1- sulfonato; 4-[N,N-di(2(2-hidroxietil)-N(2-hidroxidodecil)amônio]-butano-1-carboxilato; 3-[S-etil-S-(3-dodecoxi-2-hidroxipropil)sulfônio]-propano-1-fosfato; 3-[P,P-dimetil-P- dodecilfosfônio]-propano-1-fosfonato; e S [N,N-di(3-hidroxipropil)-N- hexadecilamônio]-2-hidroxi-pentano-1-sulfato. Os grupos alquila podem ser lineares ou ramificados e saturados ou insaturados.

[077]Os tensoativos zwitteriônicos incluem uma betaína da estrutura geral:

[078]Essas betaínas tensoativos tipicamente não exibem caráteres catiônicos ou aniônicos fortes em extremos de pH, nem mostram solubilidade reduzida em água em sua faixa isoelétrica. Diferentemente de sais “externos” de amônio quaternário, as betaínas são compatíveis com aniônicos. Exemplos de betaínas adequadas incluem acilamidopropildimetil betaína de coco; hexadecil dimetil betaína; C12-14 acilamidopropilbetaína; C8-14 acilamidohexildietil betaína; 4-C14-16 acilmetilamidodietilamônio-1-carboxibutano; C16-18 acilamidodimetilbetaína; C12-16 acilamidopentanodietilbetaína; e C12-16 acilmetilamidodimetilbetaína.

[079]Sultaínas incluem aqueles compostos com a fórmula (R(R1))2N+R2SO3-, na qual R é um grupo C6-C18 hidrocarbila, cada R1 é típica e independentemente C1-C3 alquila, por exemplo, metila, e R2é um grupo C1-C6 hidrocarbila, por exemplo, um grupo C1-C3 alquileno ou hidroxialquileno.

[080]Uma listagem típica de classes de zwitteriônicos e de espécies desses tensoativos é fornecida na Patente U.S. No 3 929 678 emitida para Laughlin e Heuring em 30 de dezembro de 1975. Exemplos adicionais são dados em "Surface Active Agents and Detergents" (Vol. I e II por Schwartz, Perry e Berch).

[081]Os tensoativos preferidos incluem tensoativos não iônicos e anfotéricos e, especialmente, alcoxilatos de álcool ou uma blenda de alcoxilatos de álcool.

Condicionador de água

[082]A composição sólida pode opcionalmente incluir um agente de condicionamento de água. O agente de condicionamento de água pode ser designado auxiliar de detergência e/ou agente quelante e em geral proporciona propriedades de limpeza e propriedades quelantes.

[083]Exemplos de auxiliares de detergência incluem sulfato de sódio, cloreto de sódio, amido, açúcares, poliacrilatos, C1-C10 alquileneglicóis tais como propilenoglicol, e semelhantes. Exemplos de agentes quelantes incluem fosfatos, fosfonatos e amino acetatos. Exemplos de fosfatos incluem ortofosfato de sódio, ortofosfato de potássio, pirofosfato de sódio, pirofosfato de potássio, tripolifosfato de sódio (STPP) e hexametafosfato de sódio. Fosfonatos exemplares incluem ácido 1- hidroxietano-1,1-difosfônico, ácido aminotrimetileno fosfônico, ácido dietilenotriaminapenta(metilenofosfônico), ácido 1-hidroxietano-1,1-difosfônico CH3C(OH)[PO(OH)2]2, ácido aminotri(metilenofosfônico) N[CH2PO(OH)2]3, aminotri(metilenofosfonato), sal sódico do ácido 2- hidroxietiliminobis(metilenofosfônico) HOCH2CH2N[CH2PO(OH)2]2, ácido dietilenotriaminapenta(metilenofosfônico) (HO)2POCH2N[CH2CH2N[CH2PO(OH)2]2]2, dietilenotriaminapenta(metilenofosfonato), hexametilenodiamina(tetrametilenofosfonato), ácido bis(hexametileno)triamina(pentametilenofosfônico) (HO2)POCH2N[(CH2)6N[CH2PO(OH)2]2]2 e ácido fosforoso H3PO3. Aminoacetatos exemplares incluem ácidos aminocarboxílicos tais como ácido N- hidroxietiliminodiacético, ácido nitrilotriacético (NTA), ácido etilenodiaminatetracético (EDTA), ácido N-hidroxietil-etilenodiaminatriacético (HEDTA) e ácido dietilenotriaminapentacético (DTPA). Os agentes preferidos de condicionamento de água incluem poliacrilatos, propilenoglicol, ácido metil glicina diacético, sal trissódico (MGDA), etanol diglicina dissódico (HEIDA), gluconato de sódio, citrato de sódio e ácido glutâmico, sal tetrassódico do ácido N,N-diacético (GLDA).

Agente de solidificação

[084]A composição sólida pode opcionalmente incluir um agente de solidificação, que pode participar em manter a composição em forma sólida. Exemplos de agentes de solidificação incluem polietilenoglicol (PEG) sólido, polipropilenoglicol sólido, copolímero em bloco EO/PO sólido, amida, ureia (também conhecida como carbamida), tensoativo não iônico (que pode ser empregado com um acoplador), amido que tenha sido tornado solúvel em água (por exemplo, através de um processo de tratamento ácido ou alcalino), celulose que tenha sido tornada solúvel em água, agente inorgânico, poli(anidrido maleico/éter metil vinílico), ácido polimetacrílico, outros materiais geralmente funcionais ou inertes com altos pontos de fusão, suas misturas e semelhantes.

[085]Exemplos de agentes de solidificação à base de glicol incluem um polietilenoglicol sólido ou um polipropilenoglicol sólido, cujo peso molecular pode ser, por exemplo, de aproximadamente 1.400 a aproximadamente 30.000. Em certas modalidades, o agente de solidificação inclui ou é PEG sólido, por exemplo, PEG 1500 até PEG 20.000. Em certas modalidades, o PEG inclui PEG 1450, PEG 3350, PEG 4500, PEG 8000, PEG 20.000 e semelhantes. Polietilenoglicóis sólidos adequados são disponibilizados comercialmente pela Union Carbide sob o nome comercial CARBOWAX.

[086]Exemplos de agentes de solidificação à base de amida incluem monoetanolamida de ácido esteárico, dietanolamida de ácido láurico, dietanolamida de ácido esteárico, monoetanol amida do ácido esteárico, dietilenamida de coco, um alquilamida, suas misturas e semelhantes.

[087]Exemplos de agentes de solidificação à base de tensoativo não iônico incluem etoxilato de nonilfenol, etoxilado de álcool de alquila linear, copolímero em bloco de óxido de etileno/óxido de propileno, suas misturas ou semelhantes. Exemplos de copolímeros em bloco de óxido de etileno/óxido de propileno incluem aqueles vendidos sob o nome comercial Pluronic (por exemplo, Pluronic 108 e Pluronic F68) e disponibilizados comercialmente pela BASF Corporation. Em algumas modalidades, o tensoativo não iônico pode ser selecionado para que seja sólido à temperatura ambiente ou à temperatura na qual a composição será armazenada ou utilizada. Em outras modalidades, o tensoativo não iônico pode ser selecionado para que tenha solubilidade aquosa reduzida em combinação com o agente de acoplamento. Acopladores adequados que podem ser empregados com o agente de solidificação à base de tensoativo não iônico incluem propilenoglicol, polietilenoglicol, suas misturas ou semelhantes.

[088]Exemplos de agentes inorgânicos de solidificação incluem sal de fosfato (por exemplo, fosfato de metais alcalinos), sal de sulfato (por exemplo, sulfato de magnésio, sulfato de sódio ou bissulfato de sódio), sal de acetato (por exemplo, acetato de sódio anidro), boratos (por exemplo, borato de sódio), silicatos (por exemplo, as formas precipitadas ou pirogênicas (por exemplo, Sipernat 50® disponibilizado pela Degussa)), sal de carbonato (por exemplo, carbonato de cálcio ou carbonato hidratado), outros compostos conhecidos hidratáveis, suas misturas e semelhantes. Em uma modalidade, o agente inorgânico de solidificação inclui composto orgânico fosfonato e sal de carbonato, tal como uma composição do Formulário E.

[089]Em algumas modalidades, as composições incluem qualquer agente ou combinação de agentes que proporcione um grau exigido de solidificação e solubilidade aquosa. Em outras modalidades, a concentração crescente do agente de solidificação na presente composição pode tender a aumentar a dureza da composição. Em ainda outras modalidades, diminuir a concentração de agente de solidificação pode tender a desprender ou amolecer a composição do concentrado.

Tampão

[090]A composição sólida pode opcionalmente incluir um tampão. Tampões exemplares incluem fosfatos, carbonatos, aminas, bicarbonatos e citratos. Fosfatos exemplares incluem fosfato mono, di ou trissódico anidro, tripolifosfato de sódio, pirofosfato tetrassódico e pirofosfato tetrapotássico. Carbonatos exemplares incluem carbonato de sódio, carbonato de potássio e sesquicarbonato. Citratos exemplares incluem citrato de sódio ou de potássio. Aminas exemplares incluem ureia e morfolina.

Inibidores de espuma ou antiespumantes

[091]Um inibidor de espuma pode ser opcionalmente incluído para reduzir a estabilidade de qualquer espuma que seja formada, especialmente quando tensoativos aniônicos são incluídos na formulação. Exemplos de inibidores de espuma incluem compostos de silício tais como sílica dispersa em polidimetilsiloxano, amidas graxas, ceras de hidrocarbonetos, ácidos graxos, ésteres graxos, sabões de ácidos graxos, etoxilatos, óleos minerais, alquil ésteres de polietilenoglicol, copolímeros em bloco de polioxietileno-polioxipropileno, alquil ésteres de fosfatos como fosfato de monoestearila e semelhantes. Uma discussão sobre inibidores de espuma pode ser encontrada, por exemplo, na Patente U.S. No 3 048 548 concedida a Martin et al., na Patente U.S. No 3 334,147 concedida a Brunelle et al. e na Patente U.S. No 3 442 242 concedida a Rue et al., cujos conteúdos são aqui incorporados por referência neste pedido de patente. A composição pode opcionalmente incluir perto de 0,0001% em peso a perto de 5% em peso e, mais preferivelmente, de perto de 0,01% em peso a perto de 3% em peso do inibidor de espuma.

Ingredientes funcionais adicionais

[092]A composição sólida pode opcionalmente conter um ingrediente funcional adicional incluindo, entre outros, corantes ou pigmentos ou perfumes.

[093]Corantes, pigmentos e perfumes. Vários corantes, pigmentos, perfumes e outros agentes que realçam traços estéticos podem ser opcionalmente incluídos na composição. Corantes podem ser incluídos para alterar o aspecto da composição, como, por exemplo, Azul Direto 86 (Miles), Fastusol Azul (Mobay Chemical Corp.), Laranja Ácido 7 (American Cyanamid), Violeta Básico 10 (Sandoz), Amarelo Ácido 23 (GAF), Amarelo Ácido 17 (Sigma Chemical), Sap Verde (Keyston Analine and Chemical), Metanil Amarelo (Keystone Analine and Chemical), Azul Ácido 9 (Hilton Davis), Sandolan Azul/Azul Ácido 182 (Sandoz), Vermelho Rápido Hisol (Capitol Color and Chemical), Fluoresceína (Capitol Color and Chemical), Verde Ácido 25 (Ciba-Geigy) e semelhantes. Fragrâncias ou perfumes que podem estar contidos nas composições incluem, por exemplo, terpenoides como citronelol, aldeídos como amil cinamaldeído, um jasmim como CIS-jasmim ou jasmal, SZ-6929 (disponibilizado comercialmente pela Sozio Fragrance), vanilina e semelhantes.

Métodos de uso das composições detergentes

[094]As composições descritas são especialmente adequadas para uso com dispositivos abertos de lavagem (também denominados dispositivos de imersão por acionamento ou tanques de imersão por acionamento). Os dispositivos abertos de lavagem são utilizados para limpar artigos como pratos, travessas e utensílios de cozinha em aplicações comerciais. Os dispositivos abertos de lavagem são recipientes de topo aberto (ou seja, um dispositivo tipo tanque de grandes dimensões) com um agitador situado no dispositivo para agitar continuamente e/ou aquecer uma solução detergente. O agitador poderia incluir jatos. Pelo fato de tais dispositivos não serem fechados como uma máquina de louça automática, a operação de limpeza pode ser observada pelo operador. Os detergentes adequados para uso em um dispositivo aberto de lavagem precisam dispor do poder adequado de limpeza sem a necessidade dos jatos com alta pressurização tipicamente usados em uma lavadora de louça automática fechada. É necessário também que o detergente espume suficientemente para que um operador saiba se há detergente no tanque, mas não tanto que a agitação produza espuma excessiva com derramamentos sobre o topo do tanque ou nos compartimentos vizinhos. Exemplos de dispositivos abertos de lavagem incluem o sistema para lavagem de tigelas POWER SOAK® da MetCraft Corporation (Grandview, Mo.), bem como outros sistemas para lavagem de tigelas e panelas tais como aqueles descritos na Patente U.S. No 4 773 436. Sistemas adequados para lavagem de tigelas POWER SOAK da MetCraft incluem o sistema para lavagem de tigelas MX-220-H POWER SOAK da MetCraft.

[095]As composições descritas podem ser utilizadas no setor de serviços de alimentos e, especificamente, no setor de serviços de alimentos rápidos. As empresas de serviços de alimentos rápidos desejam um sistema de limpeza que possa ser utilizado durante todo um determinado dia de trabalho (ou seja, 12 horas ou mais por dia).

[096]Em algumas modalidades, uma quantidade desejada da composição sólida é adicionada a um sistema aberto de lavagem, tal como sistema MetCraft POWER SOAK Potwashing System. A quantidade da composição sólida pode variar de aproximadamente 0,5 a 5,0; aproximadamente 0,5 a 3,0 ou de aproximadamente 0,5 a 1,5 gramas de sólido por 3,8 litros (1 galão) de água no dispositivo aberto de lavagem.

[097]Durante a operação, o sistema aberto de lavagem é preenchido com água a uma temperatura desejada, tipicamente de aproximadamente 43 °C (110 °F) a aproximadamente 46 °C (115 °F) para um nível operacional, que é tipicamente próximo de 8,9 cm (3,5 polegadas) a partir da borda superior do tanque. Depois, o mecanismo de agitação da água é iniciado. Artigos para o preparo de alimentos, como tigelas e panelas e outros artigos são colocados no tanque do sistema aberto de lavagem e imersos por um período de tempo de até quatro horas. Os artigos são depois retirados, enxaguados e higienizados antes do uso.

[098]Em algumas modalidades, o método inclui artigos para imersão em um sistema aberto de lavagem, em que o sistema aberto de lavagem inclui uma solução de uso mostrada abaixo juntamente com concentrações exemplares para o concentrado sólido:

[099]A composição de uso pode ser preparada dissolvendo uma porção de uma composição sólida com água. A composição de uso pode incluir os seguintes materiais:

[0100]Os exemplos e os dados de testes a seguir fornecem um entendimento sobre certas modalidades específicas. Os exemplos não se destinam a limitar o âmbito que foi definido na descrição precedente. Variações dentro dos conceitos descritos são evidentes para os técnicos no assunto.

EXEMPLOS

[0101]Para os exemplos, as formulações experimentais abaixo foram preparadas:

Exemplo 1

[0102]O Exemplo 1 testou o perfil de espuma de várias composições utilizando um teste com cilindro. Para esse experimento, o concentrado Kay SolidSense All Purpose Super Concentrate ("APSC", disponibilizado comercialmente pela Ecolab Inc.) foi utilizado como o controle. As quatro formulações experimentais na Tabela A foram preparadas. As soluções de uso foram preparadas diluindo 0,04 onças de produto por 3,8 litros (1 galão) de água. 40 mL de solução foram adicionados a um cilindro de 250 mL. O cilindro foi rodado a 70 rpm durante 4 minutos. Duas gotas de gordura vegetal não trans foram adicionadas até que qualquer espuma tivesse quase desaparecido.

[0103]A Tabela 1 mostra a altura da espuma das várias formulações antes e depois que a gordura não trans foi adicionada. Tabela 1 - Altura de espuma (em mililitros)

[0104]Em média, a altura da espuma para as fórmulas experimentais era em torno de 73 mL, em comparação ao controle que era de 200 mL.

Exemplo 2

[0105]O Exemplo 2 testou o perfil de espuma de várias composições em um tanque aberto de lavagem. Para esse exemplo, o tanque foi completado com água até a linha de preenchimento e o produto diluído na proporção de 0,04 onças por 3,8 litros (1 galão) de água. O agitador do tanque foi ligado e a altura da espuma foi observada. Com uma fita métrica, a altura da espuma foi medida a partir da linha de preenchimento do tanque no preenchimento inicial e então em 5, 10 e 15 minutos depois que os agitadores do tanque foram ligados. As amostras testadas incluíram a Fórmula 3 experimental da Tabela A acima, o controle APSC, o detergente líquido QSR com baixa formação de espuma para tanque acionado (disponibilizado comercialmente pela Ecolab Inc.) e o detergente líquido Dawn para tanque de lavagem acionado (disponibilizado comercialmente pela Procter & Gamble). Os resultados são mostrados na Tabela 2. Tabela 2 - Altura de espuma (em centímetros (em polegadas))

[0106]Esse exemplo mostra que a espuma enquanto o tanque é preenchido e enquanto a agitação está presente é significativamente menor para as Fórmulas 3 e 4 do que para os produtos disponíveis comercialmente.

Exemplo 3

[0107]O Exemplo 3 testou o desempenho da limpeza de vários produtos. Para esse exemplo, 0,050 gramas de sujeira vermelha de alimentos (banha 39,2%, óleo de milho 39,2%, ovo integral seco 19,6% e pó de óxido de ferro III 1,96%) foram aplicados uniformemente a um cupom de aço inoxidável. Quatro cupons, no mínimo, foram preparados. Os cupons foram imersos na solução e ali deixados permanecerem por 10 minutos. Os cupons foram removidos e submergidos em um béquer limpo contendo água durante 2 segundos para simular um enxágue. Os cupons foram pesados para determinar a remoção da sujeira. Os resultados são mostrados na Tabela 3 e demonstram que as fórmulas experimentais 1, 2 e 3 obtiveram remoção melhor da sujeira do que o controle APSC.

[0108]O relatório descritivo, exemplos e dados acima fornecem uma descrição completa da manufatura e uso das composições descritas. Considerando que muitas modalidades descritas podem ser feitas sem, contudo, se desviar do espírito e âmbito revelados, a invenção reside nas reivindicações.

Claims

1. Método para lavar louça, CARACTERIZADO pelo fato de que compreende: A) dissolver ao menos uma porção de uma composição sólida com água, a composição sólida compreendendo: i) uma fonte de alcalinidade; ii) um tensoativo; iii) um condicionador de água; iv) um agente de solidificação; e v) um tampão; B) dispensar a composição sólida dissolvida em um tanque de imersão por acionamento para formar uma solução de uso, em que de 1,0 a 5,0 gramas da composição sólida são utilizadas por 3,8 litros de água; C) colocar a louça no tanque de imersão por acionamento; D) agitar a solução de uso por ativação de um agitador integrado dentro do tanque de imersão por acionamento; E) remover a louça da solução de uso; e F) enxaguar a louça; em que a agitação da solução de uso produz não mais do que 7,6 centímetros de espuma e a solução de uso contém menos que 0,018% de alcalinidade conforme medido em percentual de óxido de sódio.

2. Método, de acordo com a reivindicação 1, CARACTERIZADO pelo fato de que a composição sólida é livre de uma composição antiespumante.

3. Método, de acordo com a reivindicação 1, CARACTERIZADO pelo fato de que a composição sólida é livre de um tensoativo aniônico.

4. Método, de acordo com a reivindicação 1, CARACTERIZADO pelo fato de que a composição sólida compreende ainda um tensoativo aniônico.

5. Método, de acordo com a reivindicação 1, CARACTERIZADO pelo fato de que a fonte de alcalinidade na composição sólida é selecionada a partir do grupo que consiste em carbonato de sódio, carbonato de potássio, bicarbonato de sódio, bicarbonato de potássio, sesquicarbonato, e misturas destes.

6. Método, de acordo com a reivindicação 1, CARACTERIZADO pelo fato de que o tensoativo é um alcoxilato de álcool.

7. Método, de acordo com a reivindicação 1, CARACTERIZADO pelo fato de que a solução de uso produz não mais do que 5 centímetros de espuma.

8. Método, de acordo com a reivindicação 1, CARACTERIZADO pelo fato de que a solução de uso contém menos que 0,018% de alcalinidade conforme medido em percentual de óxido de sódio.

9. Método, de acordo com a reivindicação 1, CARACTERIZADO pelo fato de que o tanque de imersão por acionamento contém 303 a 379 litros de água.

10. Método, de acordo com a reivindicação 1, CARACTERIZADO pelo fato de que a composição sólida compreende: A) de 62 a 35% em peso da fonte de alcalinidade; B) de 8 a 4% em peso do tensoativo; C) de 42 a 26% em peso do condicionador de água; D) de 22 a 16% em peso do agente de solidificação; e E) de 42 a 20% em peso de tampão.

11. Método, de acordo com a reivindicação 1, CARACTERIZADO pelo fato de que a louça é colocada no tanque de imersão por acionamento por até 4 horas.

12. Método, de acordo com a reivindicação 1, CARACTERIZADO pelo fato de que a temperatura da solução de uso é de 43°C a 46°C.