BR112020018893A2

BR112020018893A2 - método para produzir um detergente em pó

Info

Publication number: BR112020018893A2
Application number: BR112020018893-0A
Authority: BR
Inventors: Laercio De Albuquerque; Robert Butterick, Iii; Mahesh R. Sawant; Afua Sarpong KARIKARI
Original assignee: Rohm And Haas Company; Dow Brasil Sudeste Industrial Ltda.
Priority date: 2018-04-10
Filing date: 2019-03-21
Publication date: 2021-02-09
Also published as: EP3775143A1; JP2021519361A; MX2020010070A; CN111902525A; AR114766A1; WO2019199424A1; US20210380908A1

Abstract

MÉTODO PARA PRODUZIR UM DETERGENTE EM PÓ. Um método para produzir um detergente em pó, o referido método compreendendo as etapas de: (a) combinar (i) um polímero compreendendo unidades polimerizadas de pelo menos um monômero etilenicamente insaturado contendo nitrogênio tendo pelo menos um valor de pKa de 6 a 11,5 e pelo menos um monômero de ácido carboxílico etilenicamente insaturado, (ii) pelo menos um surfactante; (iii) sais inorgânicos e (iv) água para formar uma pasta; em que a pasta tem um teor de sólidos de 50 a 90% em peso; e (b) secar por pulverização a pasta para formar um detergente em pó.

Description

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MÉTODO PARA PRODUZIR UM DETERGENTE EM PÓ Antecedentes

[001] Esta invenção se refere geralmente a um método para produzir uma composição de detergente de lavar roupa em pó.

[002] Detergente de lavar roupa em pó é feito secando por pulverização uma pasta concentrada para produzir um pó. A composição de pasta de detergente, também conhecida como pasta de tanque de preparação, é tipicamente uma mistura não Newtoniana de alta viscosidade contendo uma alta porcentagem de sólidos suspensos. Para secar por pulverização uma pasta de detergente, é vantajoso ter um teor de sólidos tão alto na pasta do tanque de preparação quanto possível de ser manuseado de maneira viável para melhorar a produtividade. No entanto, a concentração de sólidos tem um impacto direto na viscosidade da pasta e é geralmente limitada pela viscosidade máxima que os bocais de pulverização podem efetivamente atomizar. Polímeros hidrofílicos foram adicionados para este fim, por exemplo, na Patente US 5.618.782. No entanto, aditivos melhorados seriam úteis. Declaração da Invenção

[003] A presente invenção é dirigida a um método para produzir um detergente em pó; o referido método caracterizado pelo fato de que compreende as etapas de: (a) combinar (i) um polímero compreendendo unidades polimerizadas de pelo menos um monômero etilenicamente insaturado contendo nitrogênio tendo pelo menos um valor de pKa de 6 a 11,5 e pelo menos um monômero de ácido carboxílico etilenicamente insaturado, (ii) pelo menos um surfactante; (iii) sais inorgânicos e (iv) água para formar uma pasta; em que a pasta tem um teor de sólidos de 50 a 90% em peso; e (b) secar por pulverização a pasta para formar um detergente em pó. Descrição Detalhada

[004] Todas as porcentagens são porcentagens em peso (% em peso),

2 / 18 e todas as temperaturas estão em °C, a menos que indicado de outro modo. Pesos moleculares médios ponderais, Mw, são medidos por cromatografia de permeação de gel (GPC) usando padrões de ácido poliacrílico, conforme conhecido na técnica. As técnicas de GPC são discutidas em detalhes em Modern Size Exclusion Chromatography, W. W. Yau, J. J. Kirkland, D. D. Bly; Wiley-Interscience, 1979, e em A Guide to Materials Characterization and Chemical Analysis, J. P. Sibilia; VCH, 1988, p. 81-84. Os pesos moleculares relatados no presente documento estão em unidades de daltons. Conforme usado no presente documento, o termo “(met)acrílico” se refere a acrílico ou metacrílico; o termo “carbonato” a metal alcalino ou sais de amônio de carbonato, bicarbonato ou sesquicarbonato; o termo “e o termo “citrato”, a citratos de metal alcalino. Porcentagens de unidades de monômero no polímero são porcentagens de peso de sólidos, isto é, excluindo qualquer água presente em uma emulsão de polímero. Todas as referências a unidades de ácido carboxílico polimerizadas nos polímeros incluem sais de metal do ácido que estaria presente em valores de pH próximos ou acima do pKa dos grupos de ácido carboxílico. Os valores de pKa são medidos a 25°C. pKa para uma amina se refere ao pKa da amina protonada.

[005] De preferência, a pasta tem um teor de sólidos de pelo menos 50% em peso, preferivelmente pelo menos 55% em peso, preferivelmente pelo menos 60% em peso, preferivelmente pelo menos 65% em peso; preferivelmente pelo menos 70% em peso, preferivelmente não mais de 85% em peso, preferivelmente não mais de 82% em peso, preferivelmente não mais de 79% em peso, preferivelmente não mais que 76% em peso.

[006] Preferivelmente, um monômero de ácido carboxílico etilenicamente insaturado é um monômero de ácido carboxílico monoetilenicamente insaturado C3-C8, preferivelmente C3-C4. De preferência, um monômero de ácido carboxílico tem pelo menos um grupo carboxila fixado a um carbono de uma ligação dupla carbono-carbono. De preferência,

3 / 18 monômeros de ácido carboxílico têm um ou dois grupos carboxila, de preferência um. De um modo preferido, monômeros de ácido carboxílico monoetilenicamente insaturados são ácidos (met)acrílicos.

[007] De preferência, um monômero etilenicamente insaturado contendo nitrogênio possui pelo menos um valor de pKa de pelo menos 6,5, de preferência pelo menos 7, de preferência pelo menos 7,5, de preferência pelo menos 8; de preferência não superior a 11, de preferência não superior a 10,5. De um modo preferido, um monômero etilenicamente insatruado contendo nitrogênio é monoetilenicamente insaturado. De um modo preferido, um monômero etilenicamente insaturado contendo nitrogênio compreende um grupo amino substituído ou não substituído, de preferência um grupo amino terciário, de preferência um grupo aminoalquila terciário, de preferência um grupo dialquilamino alquila, de preferência um grupo di-(C1-C6 alquil)aminoalquila, de preferência um grupo di-(C1-C4 alquil)aminoalquila, de preferência um grupo dimetilaminoalquila ou dietilaminoalquila, de preferência um grupo dimetilaminoalquila. Preferencialmente, um grupo aminoalquila terciário compreende de 3 a 20 átomos de carbono; de preferência pelo menos 4 átomos de carbono; de preferência não mais que 15 átomos de carbono, de preferência não mais que 10, de preferência não mais que 8. De um modo preferido, um monômero etilenicamente insaturado contendo nitrogênio é um ou éster de aminoalquil substituído ou amida de ácido (met)acrílico, de preferência um éster ou uma amida de di-(C1-C4 alquil)aminoetil ou di-(C1-C4 alquil)aminopropil, de preferência um éster ou amida de di-(C1-C2 alquil)aminoetil ou di-(C1-C2 alquil)aminopropil, de preferência 2-(dimetilamino)etil metacrilato ou N-[3- (dimetilamino)propil]metacrilamida.

[008] De preferência, o polímero compreende unidades polimerizadas de 5 a 40% em peso de pelo menos um monômero etilenicamente insaturado contendo nitrogênio e de 60 a 95% em peso de pelo

4 / 18 menos um monômero de ácido carboxílico etilenicamente insaturado. Preferencialmente, o polímero compreende pelo menos 7% em peso de unidades polimerizadas de pelo menos um monômero etilenicamente insaturado contendo nitrogênio, de preferência não mais de 35% em peso, de preferência não mais de 30% em peso, de preferência não mais de 25% em peso, de preferência não mais de 20% em peso, de preferência não mais de 15% em peso. Preferencialmente, o polímero compreende pelo menos 65% em peso de unidades polimerizadas de pelo menos um monômero de ácido carboxílico etilenicamente insaturado, de preferência pelo menos 70% em peso, de preferência pelo menos 75% em peso, de preferência pelo menos 80% em peso, de preferência pelo menos 85% em peso.

[009] Preferencialmente, a pasta compreende de 0,1 a 5% em peso do polímero; de preferência, pelo menos 0,3% em peso, de preferência, pelo menos 0,5% em peso, de preferência, pelo menos 0,7% em peso, de preferência, pelo menos 1,0% em peso, de preferência, não mais que 3% em peso, de preferência, não mais que 2% em peso, de preferência, não mais que 1,5% em peso.

[0010] De preferência, sais inorgânicos incluem silicatos, dissilicatos, aluminossilicatos, sulfatos, carbonatos, bicarbonatos, citratos, fosfatos, tartaratos, succinatos, gluconatos e policarboxilatos. De preferência, sais inorgânicos compreendem cátions de elementos metálicos no Grupo 1, Grupo 2 ou uma combinação dos mesmos. De preferência, os sais inorgânicos são sais de sódio, potássio ou lítio; de preferência, sódio ou potássio; de preferência, sódio. De preferência, a quantidade de sais inorgânicos na pasta é de 50 a 90% em peso; de preferência, pelo menos 55% em peso, de preferência, pelo menos 60% em peso, de preferência, pelo menos 65% em peso; de preferência, não mais de 85% em peso, de preferência, não mais de 80% em peso, de preferência, não mais de 75% em peso. De preferência, a quantidade de sulfato (calculada do peso do sal sulfato inteiro) é de 20 a 70%

5 / 18 em peso; de preferência, pelo menos 25% em peso, de preferência, pelo menos 30% em peso; de preferência, pelo menos 35% em peso, de preferência, não mais de 65% em peso, de preferência, não mais de 60% em peso, de preferência, não mais de 55% em peso, de preferência, não mais de 50% em peso. Preferencialmente, a quantidade de silicato (calculada do peso de todo o sal silicato) é de 5 a 35% em peso; preferencialmente pelo menos 10% em peso, preferencialmente pelo menos 15% em peso; de preferência não mais de 30% em peso, preferencialmente não mais de 27% em peso. Preferencialmente, a quantidade de carbonato (calculada do peso de todo o sal carbonato) é de não mais de 25% em peso, preferencialmente não mais de 20% em peso, preferencialmente não mais de 15% em peso, preferencialmente não mais de 10% em peso.

[0011] De preferência, a pasta compreende 10 a 50% em peso de água; de preferência, pelo menos 15% em peso, de preferência, pelo menos 18% em peso, de preferência, pelo menos 21% em peso; de preferência, pelo menos 24% em peso, de preferência, não mais de 45% em peso, de preferência, não mais de 40% em peso, de preferência, não mais de 35% em peso, de preferência, não mais de 30% em peso.

[0012] As composições de detergentes desta invenção são geralmente compostas por uma mistura de surfactantes. Pelo menos um dos surfactantes é um surfactante aniônico. Os surfactantes aniônicos são preferencialmente sulfatos ou sulfonatos. Um surfactante aniônico preferido é um sal alquilbenzenossulfonato, representado pela fórmula Rb-C6H4-SO3M, na qual Rb representa um grupo alquila C6-C18, preferencialmente linear, C6H4 representa um grupo benzenodi-ila, de preferência um grupo 1,4-benzenodi- ila e M representa um íon de sódio, potássio ou amônio. Outro surfactante aniônico preferido é o sal do meio-éster de um álcool graxo opcionalmente etoxilado, da fórmula Ra-O-(AO)n-OSO3M, em que Ra representa um grupo C6-C22 alquila de cadeia linear ou ramificada, AO representa óxido de etileno,

6 / 18 óxido de propileno, óxido de butileno ou uma combinação de dois ou mais óxidos de alquileno dispostos aleatoriamente ou em blocos, n é um número que varia de 0 a 10 e M representa um cátion, preferencialmente um íon de sódio, potássio ou amônio. Outro surfactante aniônico preferido é um sal sulfato de alquila, representado pela fórmula Rc-OSO3M, em que Rc representa um grupo C6-C18 alquila, de preferência linear, e M representa um cátion, de preferência um íon de sódio, potássio ou amônio

[0013] O detergente também pode conter um surfactante não iônico, preferencialmente um etoxilato de álcool linear, no qual o álcool é um álcool graxo linear de 6 a 22 carbonos, e o surfactante contém 2 a 20 equivalentes molares de óxido de etileno.

[0014] De preferência, a pasta compreende 5 a 50% em peso de surfactante total; de preferência, pelo menos 10% em peso, de preferência, pelo menos 15% em peso, de preferência, pelo menos 20% em peso; de preferência, pelo menos 25% em peso, de preferência, não mais de 45% em peso, de preferência, não mais de 40% em peso, de preferência, não mais de 35% em peso. De preferência, o surfactante é um surfactante aniônico.

[0015] De preferência, um polímero desta invenção compreende não mais de 0,3% em peso de unidades polimerizadas de monômeros de reticulação, de preferência, não mais de 0,1% em peso, de preferência, não mais de, 0,05% em peso, de preferência, não mais de 0,03% em peso, de preferência, não mais de 0,01% em peso. Um monômero de reticulação é um monômero multietilenicamente insaturado.

[0016] De preferência, a quantidade de unidades polimerizadas de AMPS (incluindo metal ou sais de amônio) em um polímero desta invenção é de não mais de 10% em peso, de preferência, de preferência de não mais de 5% em peso, de preferência de não mais de 2% em peso, de preferência de não mais de 1% em peso. De preferência, um polímero desta invenção contém não mais de 8% em peso de unidades polimerizadas de ésteres de

7 / 18 ácido acrílico ou metacrílico, de preferência, não mais de 5% em peso, de preferência não mais de 3% em peso, de preferência não mais de 1% em peso.

[0017] De preferência, o polímero tem Mw de pelo menos 5.000, de preferência, pelo menos 6.000, de preferência, pelo menos 9.000, de preferência, pelo menos 10.000, de preferência, pelo menos 11.000, de preferência, pelo menos 12.000; de preferência, não mais de 70.000, de preferência, não mais de 50.000, de preferência, não mais de 30.000, de preferência, não mais de 20.000, de preferência, não mais de 15.000, de preferência, não mais de 12.000.

[0018] O polímero pode ser usado em combinação com outros polímeros úteis para controlar depósitos insolúveis em lava-louças automáticas incluindo, por exemplo, polímeros que compreendem combinações de resíduos de ácido acrílico, ácido metacrílico, ácido maleico ou outro monômeros diácidos, ésteres acrílicos ou ácido metacrílico incluindo ésteres de polietileno glicol, monômeros de estireno, AMPS e outros monômeros sulfonatados e acrilamidas substituídas ou metacrilamidas.

[0019] De preferência, o polímero da presente invenção é produzido por polimerização de solução. De preferência, o polímero é um copolímero aleatório. Solventes preferenciais incluem 2-propanol, etanol, água e misturas dos mesmos. De preferência, o iniciador não contém fósforo. De preferência, o polímero contém menos que 1% em peso de fósforo, de preferência, menos que 0,5% em peso, de preferência, menos que 0,1% em peso, de preferência, o polímero não contém fósforo. De preferência, polimerização é iniciada com persulfato e, o grupo final no polímero é um sulfato ou sulfonato. O polímero pode estar na forma de um polímero de solução solúvel em água, pasta fluida, pó seco ou grânulos ou outras formas sólidas.

[0020] Os polímeros da presente invenção são potencialmente úteis como dispersantes para outras aplicações de limpeza e tratamento de água, incluindo detergentes usados na lavagem automática de louças em lavadoras

8 / 18 domésticas e institucionais.

[0021] De preferência, a composição tem um pH de pelo menos 10, de preferência, pelo menos 11,5; em algumas modalidades, o pH é, no máximo, 13.

[0022] Preferencialmente, a pasta é seca por pulverização com ar quente entrando a uma temperatura de 150 a 500°C; de preferência de 250 a 500°C, de preferência de 350 a 450°C; e velocidade de 0,1 a 3 m/s; de preferência de 0,2 a 2 m/s, de preferência de 0,3 a 1,5 m/s. Exemplos

[0023] Materiais. Os materiais a seguir são avaliados nos exemplos. Os detalhes da composição são fornecidos na Tabela .

[0024] ACUSOL™ 445N (comparativo): um homopolímero de ácido acrílico, disponível de The Dow Chemical Company.

[0025] ACUSOL™ 479N (comparativo): um copolímero de ácido acrílico, disponível de The Dow Chemical Company.

[0026] Exemplos 1 a 5 (inventivos): copolímeros de ácido acrílico e 2-(dimetilamino)etil metacrilato.

[0027] Exemplo 6 (comparativo): um copolímero de ácido acrílico e 2-(dimetilamino)etil metacrilato.

[0028] Exemplos 7 a 9 (inventivos): copolímeros de ácido acrílico e N-[3-(dimetilamino)propil]metacrilamida. Tabela 1. Composição Polímero Monômero 1 Monômero 2 Mw (Da) ID % em peso ID % em peso ACUSOL™ 445N AA 100 7.800 Exemplo 1 AA 95 DMAEMA 5 20.783 Exemplo 2 AA 90 DMAEMA 10 20.395 Exemplo 3 AA 80 DMAEMA 20 19.921 Exemplo 4 AA 60 DMAEMA 40 19.480 Exemplo 5 AA 90 DMAEMA 10 7.209 Exemplo 6 AA 50 DMAEMA 50 19.235 Exemplo 7 AA 90 DMAPMA 10 9.569 Exemplo 8 AA 90 DMAPMA 10 18.098 Exemplo 9 AA 90 DMAPMA 10 39.150 AA = ácido acrílico, DMAEMA = 2-(dimetilamino)etil metacrilato, DMAPMA = N-[3- (dimetilamino)propil]metacrilamida

9 / 18 Síntese de Polímero Exemplo 1

[0029] A um frasco de fundo redondo de dois litros equipado com um agitador mecânico, manta de aquecimento, termopar, condensador, entrada de nitrogênio e entradas para a adição de coalimentações foram carregados 300 g de água deionizada. Uma solução promotora de 3,32 g de sulfato de ferro hepta-hidratado a 0,15% foi preparada e colocada de lado. Um aditivo de chaleira de 0,63 g de metabissulfito de sódio dissolvido em 10,0 g de água deionizada foi preparado e colocado de lado. O conteúdo da chaleira foi agitado e aquecido a 73 ± 1°C com uma varredura de nitrogênio. Ao mesmo tempo, 380 g de ácido acrílico (AA) glacial foram adicionados a um cilindro graduado para adição à chaleira. Separadamente, 20 g de 2-(dimetilamino)etil metacrilato (DMAEMA) foram adicionados a uma seringa para adição à chaleira. Uma solução de iniciador de 1,15 g de persulfato de sódio dissolvido em 50,0 g de água deionizada foi adicionada a uma seringa para adição à chaleira. Uma solução de regulador de cadeia de 13,37 g de metabissulfito de sódio dissolvido em 60,0 g de água deionizada foi adicionada a uma seringa para adição à chaleira.

[0030] Quando o conteúdo da chaleira atingiu a temperatura de reação de 73°C, a solução de promotor e as cargas de aditivo de chaleira de metabissulfito de sódio foram adicionadas à chaleira. Mediante retorno à temperatura de reação, as coalimentações de monômeros, iniciador e regulador de cadeia foram iniciadas simultaneamente e separadamente. A solução de regulador de cadeia foi adicionada ao longo de 80 minutos, as coalimentações de monômero foram adicionadas ao longo de 90 minutos e a coalimentação de iniciador foi adicionada ao longo de 95 minutos a 73 ± 1°C. Duas soluções chaser de 0,53 g de persulfato de sódio dissolvido em 10,0 g de água deionizada foram preparadas e adicionadas a seringas separadas. A primeira solução chaser foi adicionada 10 minutos após a conclusão da

10 / 18 coalimentação de iniciador. A primeira solução chaster foi adicionada à chaleira por 10 minutos, então, mantida por 20 minutos. Depois dessa retenção estar concluída, a segunda solução chaser foi adicionada por 10 minutos e, então, mantida por 20 minutos adicionais.

[0031] Ao resfriar o reator usando uma corrente de ar, 175,0 g de hidróxido de sódio a 50% foram adicionados à chaleira através de funil de adição a uma taxa tal que a temperatura de reação fosse mantida abaixo de 60°C. Peróxido de hidrogênio (1,2 g de uma solução a 35%) foi adicionado à chaleira como um eliminador. Após 10 minutos, 151,3 g de hidróxido de sódio a 50% foram adicionados à chaleira via funil de adição a uma taxa tal que a temperatura da reação fosse mantida abaixo de 60oC. Água deionizada (60,0 g) foi adicionada ao funil como um enxágue final. O conteúdo foi, então, resfriado e embalado.

[0032] O produto final tinha um teor de sólidos de 42,21%, pH de 6,27, viscosidade de 1.480 cP. O conteúdo residual de AA foi de 70 ppmw. Os pesos moleculares médios ponderais e numéricos foram de 20.783 e 5.583 g/mol, respectivamente.

[0033] Os Exemplos 2 a 6 podem ser preparados por uma pessoa versada na técnica substancialmente como descrito acima para o Exemplo 1, com modificações apropriadas em reagentes e condições. Exemplo 7

[0034] A um frasco de fundo redondo de dois litros equipado com um agitador mecânico, manta de aquecimento, termopar, condensador, entrada de nitrogênio e entradas para a adição de coalimentações foram carregados 300 g de água deionizada e 3,32 g de sulfato de ferro hepta-hidratado a 0,15%. Um aditivo de chaleira de 0,4 g de metabissulfito de sódio dissolvido em 7,0 g de água deionizada foi preparado e colocado de lado. O conteúdo da chaleira foi agitado e aquecido a 73 ± 1°C com uma varredura de nitrogênio. Ao mesmo tempo, 360 g de AA glacial foram adicionados a um cilindro graduado para

11 / 18 adição à chaleira. Separadamente, 40 g de N-[3-(dimetilamino)propil] metacrilamida (DMAPMA) foram adicionados a uma seringa para adição à chaleira. Uma solução de iniciador de 1,25 g de persulfato de sódio dissolvido em 50,0 g de água deionizada foi adicionada a uma seringa para adição à chaleira. Uma solução reguladora da cadeia de 8,6 g de metabissulfito de sódio dissolvido em 70,0 g de água deionizada foi adicionada a uma seringa para adição à chaleira.

[0035] Quando o conteúdo da chaleira atingiu a temperatura de reação de 73°C, a carga de aditivo de chaleira de metabissulfito de sódio foi adicionada à chaleira. Mediante retorno à temperatura de reação, as coalimentações de monômeros, iniciador e regulador de cadeia foram iniciadas simultaneamente e separadamente. A solução de regulador de cadeia foi adicionada ao longo de 80 minutos, as coalimentações de monômero foram adicionadas ao longo de 90 minutos e a coalimentação de iniciador foi adicionada ao longo de 95 minutos a 73 ± 1°C. Duas soluções chaser de 0,53 g de persulfato de sódio dissolvido em 10,0 g de água deionizada foram preparadas e adicionadas a seringas separadas. A primeira solução chaser foi adicionada 10 minutos após a conclusão da coalimentação de iniciador. A primeira solução chaster foi adicionada à chaleira por 5 minutos, então, mantida por 10 minutos. Depois que essa retenção foi concluída, a segunda solução chaser foi adicionada por 5 minutos e, em seguida, mantida por mais 10 minutos.

[0036] Ao resfriar o reator usando uma corrente de ar, 100 g de hidróxido de sódio a 50% foram adicionados à chaleira através de funil de adição a uma taxa tal que a temperatura de reação fosse mantida abaixo de 60°C. Foi adicionado peróxido de hidrogênio (1,0 g de uma solução a 35%) à chaleira como sequestrante. Após 10 minutos, 202 g de hidróxido de sódio a 50% foram adicionados à chaleira via funil de adição a uma taxa tal que a temperatura da reação fosse mantida abaixo de 60oC. Água deionizada (90,0

12 / 18 g) foi adicionada ao funil como um enxágue final. O conteúdo foi, então, resfriado e embalado.

[0037] O produto final tinha um teor de sólidos de 41,22%, pH de 6,52, viscosidade de 2.880 cP O conteúdo de AA residual foi de 23 ppmw. Os pesos moleculares médios ponderados e numéricos foram 39.150 e 8.527 g/mol, respectivamente.

[0038] Os exemplos 8 e 9 podem ser preparados por uma pessoa versada na técnica substancialmente como descrito acima para o Exemplo 7, com modificações apropriadas em reagentes e condições. Peso Molecular de Polímero. O peso molecular pode ser medido por cromatografia de permeação de gel (GPC) utilizando uma metodologia conhecida, por exemplo, com os seguintes parâmetros típicos: Parâmetros Analíticos: Instrumento: Sistema Agilent 1100 HPLC com bomba isocrática, desgaseificador a vácuo, amostrador automático de tamanho variável de injeção e aquecedor de coluna, ou equivalente. Detector: Detector de índice de refração Agilent 1100 HPLC G1362A, ou equivalente. Programa: Agilent ChemStation, versão B.04.03 com Agilent GPC- Addon versão B.01.01. Conjunto de colunas: TOSOH Bioscience TSKgel G2500PWxl 7,8 mm ID X 30 cm, coluna de 7 µm (P/N 08020) com TOSOH Bioscience TSKgel GMPWxl 7,8 mm ID X 30 cm, 13 µm (P/N 08025). Parâmetros de Método: Fase móvel: Tampão de fosfato a 20 mM em água MilliQ HPLC, pH ~ 7,0. Taxa de fluxo: 1,0 µl/minuto Volume de injeção: 20 µL Temperatura de coluna: 35°C

13 / 18 Tempo de passagem: 30 minutos Padrões e Amostras: Padrões: Ácido poliacrílico, sais Na com Mp 216 a Mp

1.100.000. Padrões Mp 900 a Mp 1.100.000 da American Polymer Standards. Calibração: Ajuste polinomial usando-se o software Agilent GPC-Addon (usado o polinomial 4). Concentração de injeção: 1 a 2 mg de sólidos/ml de diluente de fase móvel GPC a 20 mM. Usado para padrões e amostras. Concentração da amostra: Tipicamente, amostra de 10 mg em 5 mL de solução de fase móvel AQGPC 20 mM. Marcador de fluxo: fosfato 30 mM Preparação de Soluções: Fase móvel: Fase móvel: Pesar 14,52 g de fosfato de sódio monobásico (NaH2PO4) e 14,08 g de fosfato de sódio dibásico (Na2HPO4). Dissolver em 11 L de água MilliQ HPLC, agitar para dissolver todos os sólidos completamente. Após a dissolução estar concluída, ajustar a solução para pH 7 com hidróxido de sódio a 0,5 N. Esta solução é usada para a fase móvel e a preparação de amostra/padrão por meio de um repipetador de volume fixo. Marcador de fluxo: Misturar, em peso, quantidades iguais de Na2HPO4 e NaH2PO4 sólido. Usar a mistura bem misturada, pesar 1,3 gramas e dissolver em 1 litro da mistura de fase móvel AQGPC 20 mM. Exemplo 10

[0039] Uma pasta de tanque misturador representativa usada na fabricação de detergente em pó comercial foi simulada no laboratório com os seguintes ingredientes (Tabela 2). ACUSOL™ ACUSOL™ Exemplo 2 Exemplo 5 Ingredientes 479N 35% água 479N 25% água 25% água (Controle) 25% água Água 20,80% 10,80% 10,80% 10,80% NaOH 50% 5,20% 5,20% 5,20% 5,20% Ácido sulfônico (LAS 96) 25% 25% 25% 25% Dispersante** 3% 3% 3% 3% Silicato de Sódio (53%) 18% 18% 18% 18%

14 / 18 ACUSOL™ ACUSOL™ Exemplo 2 Exemplo 5 Ingredientes 479N 35% água 479N 25% água 25% água (Controle) 25% água Carbóxi Metil Celulose 1,50% 1,50% 1,50% 1,50% (Walocel CRT 100) Sulfato de Sódio 14% 31,50% 31,50% 31,50% Carbonato de Sódio 12,50% 5% 5% 5% Não pode ser Viscosidade da Pasta (cP) 1.140.000 4.450.000 3.340.000 medida Condição de viscosidade 40oC, 2 RPM, 40oC, 2 RPM, 40oC, 2 RPM, 40oC, 2 RPM, fuso fuso T-F fuso T-F fuso T-F T-F Tabela 2 Composição de pasta detergente com aumento de sulfato de sódio

[0040] Polímeros experimentais produzidos pelo processo usado para os materiais mencionados na Tabela 1

[0041] Os ingredientes foram adicionados na ordem mostrada na Tabela 2 usando um misturador de laboratório de múltiplos propulsores. As composições de polímero avaliadas no experimento são referenciadas como Dispersante na Tabela 2. A viscosidade de pasta de formulações preparadas utilizando composições de polímero reivindicadas nesta invenção (Tabela 1) é comparada com a viscosidade de pasta de ACUSOL™ 479N (polímero dispersante usado em formulações atuais). A viscosidade foi medida a 40oC por viscosímetro Brookfield usando fuso T-F a 2 rpm. A viscosidade medida de ACUSOL™ 479N e dos polímeros experimentais na mesma dosagem quando o teor de água na pasta é reduzido de 35% para 25% é mostrada na Tabela 2. A redução de água é compensada aumentando sulfato de sódio e reduzindo carbonato de sódio em formulações de baixa água. Neste exemplo, para uma redução de 10% em água na pasta, a composição de polímero dos Exemplos 2 e 5 aumenta em viscosidade, mas ainda continua a mostrar comportamento de fluxo. Pelo contrário, a pasta ACUSOL™ 479N 25% de água tornou-se uma pasta espessa cuja viscosidade não pôde ser medida. Exemplo 11

[0042] Uma composição de pasta de tanque de depósito usada na fabricação de detergente em pó comercial foi preparada no laboratório usando ingredientes mostrados na Tabela 3 abaixo. Os ingredientes foram adicionados na ordem mostrada na Tabela 3 usando um misturador de

15 / 18 múltiplos propulsores de laboratório. As composições de polímero avaliadas no experimento são referenciadas como Dispersante na Tabela 3. A viscosidade de pasta de formulações preparadas utilizando composições de polímero (Tabela 1) reivindicadas nesta invenção são comparadas com a viscosidade de pasta do ACUSOL™ 479N (isto é, o polímero dispersante usado em formulações atuais). A viscosidade foi medida a 40oC por viscosímetro Brookfield usando fuso T-F a 1 e 2 rpm. A viscosidade medida para ACUSOL™ 479N e dos polímeros experimentais na mesma dosagem quando a água na pasta é reduzida de 35% para 25% é mostrada na Tabela 3. A redução de água é compensada por um aumento proporcional em todos os outros ingredientes para formulações de baixa água. Neste exemplo, para uma redução de 10% em água, a composição de polímero do Exemplo 5 aumenta em viscosidade, mas ainda é escoável. No entanto, as pastas de 25% de água para ambos o Exemplo 2 e ACUSOL™ 479N se transformaram em uma pasta espessa cuja viscosidade não pôde ser medida. ACUSOL™ 479N ACUSOL™ 479N Exemplo 2 25% Exemplo 5 25% Ingredientes 35% água 25% água de água de água (Controle) Água 20,80% 9,40% 9,40% 9,40% NaOH 50% 5,20% 6,00% 6,00% 6,00% Ácido sulfônico (LAS 96*) 25% 28,7% 28,7% 28,7% Dispersante** 3% 3% 3% 3% Silicato de Sódio (53%) 18% 20,7% 20,7% 20,7% Carbóxi Metil Celulose 1,50% 1,70% 1,70% 1,70% (Walocel CRT 100) Sulfato de Sódio 14% 16,10% 16,10% 16,10% Carbonato de Sódio 12,50% 14,4% 14,4% 14,4% Não pode ser Não pode ser Viscosidade da Pasta (cP) 1.140.000 5.320.000 medido medido 40oC, 2 RPM, fuso 40oC, 2 RPM, fuso 40oC, 2 RPM, fuso 40oC, 1 RPM, fuso Condição de viscosidade T-F T-F T-F T-F Tabela 3 Composição da pasta de detergente com aumento proporcional em todos os ingredientes

[0043] Polímeros experimentais produzidos pelo processo usado para os materiais mencionados na Tabela 1 Exemplo 12

[0044] Uma composição de pasta de tanque de depósito usada na

16 / 18 fabricação de detergente em pó comercial foi preparada no laboratório usando ingredientes mostrados na Tabela 4 abaixo. Os ingredientes foram adicionados na ordem mostrada usando um misturador de múltiplos propulsores de laboratório. As composições de polímero avaliadas no experimento são referenciadas como Dispersante na Tabela 4. A viscosidade de pasta de formulações preparadas utilizando o Exemplo 2 (Tabela 1) composições de polímero reivindicadas nesta invenção (Tabela 1) é comparada com a viscosidade de pasta de ACUSOL™ 445N (outro polímero dispersante usado em formulações atuais). A viscosidade foi medida a 40oC por viscosímetro Brookfield usando fuso HB-4 10 rpm. A viscosidade medida para ACUSOL™ 445N e os polímeros experimentais quando a água na pasta é reduzida de 30% para 25% em duas dosagens diferentes (0,5 e 1,5%) é mostrada na Tabela 4. A redução de água é compensada pelo aumento de sulfato de sódio na formulação. ACUSOL™ ACUSOL™ ACUSOL™ 445N Exemplo 2 Exemplo 2 Ingredientes 445N 445N 30% água 25% de água 25% de água 25% água 25% água (Controle) Água 17,5% 13,35% 12,50% 13,35% 12,50% NaOH 50% 2,5% 2,5% 2,5% 2,5% 2,5% Ácido sulfônico (LAS 96*) 12,0% 12,0% 12,0% 12,0% 12,0% Dispersante** 1,5% 0,5% 1,5% 0,5% 1,5% Silicato de Sódio (53%) 21,5% 21,5% 21,5% 21,5% 21,5% Surfactante não iônico 1,3% 1,3% 1,3% 1,3% 1,3% (Biosoft N25-7) Sulfato de Sódio 38,4% 43,55% 43,40% 43,55% 43,40% Carbonato de Sódio 5,3% 5,3% 5,3% 5,3% 5,3% Viscosidade da Pasta (cP) 11.680 160.000 44.000 36.800 32.320 40oC, 10 RPM, 40oC, 10 RPM, 40oC, 10 RPM, 40oC, 10 RPM, 40oC, 10 RPM, Condição de viscosidade fuso HB-4 fuso HB-4 fuso HB-4 fuso HB-4 fuso HB-4 Tabela 4 Resposta de dose para redução de viscosidade de pasta

[0045] Polímeros experimentais produzidos pelo processo usado para os materiais mencionados na Tabela 1

[0046] Para uma redução de 5% em água, a composição de polímero do Exemplo 2 em dosagem de 0,5% atinge a viscosidade mais baixa (mais próxima da pasta de controle ACUSOL™ 445N contendo 30% de água) e tem viscosidade mais baixa que ACUSOL™ 445N na dosagem de 1,5%. Na

17 / 18 mesma dosagem (0,5%), a pasta contendo ACUSOL™ 445N é ~4 vezes mais viscosa que a pasta contendo Exemplo 2.

[0047] O desempenho do detergente é dependente da qualidade do pó seco final, que é atribuída à fluidez, friabilidade, forma, densidade aparente, dispersão e uniformidade da composição. A densidade aparente é importante para o consumidor, pois o produto final é medido em volume na máquina de lavar. O controle da densidade também é importante para o fabricante, pois ele impacta o custo de embalagem e transporte. Espera-se que uma viscosidade mais baixa na mesma porcentagem de sólidos efetuada devido às composições de polímero reivindicadas melhoraria a morfologia da partícula seca por pulverização e eventualmente resultaria em propriedades de transporte e armazenamento a granel melhoradas.

[0048] Durante a secagem por pulverização, a evaporação de uma gotícula de solução é controlada por dois mecanismos de neutralização. Primeiro é a recessão da superfície da gotícula devido à evaporação de solvente, em que o diâmetro da gotícula diminui com o tempo de secagem devido à evaporação de solvente. Isso promove concentração superficial mais alta varrendo as moléculas de solvente. O segundo é a difusão dos solutos da superfície da gotícula em direção ao seu núcleo de concentração mais baixa. Quando a difusão de partículas de soluto em direção ao núcleo é mais rápida que a taxa de recessão da superfície da gotícula devido à evaporação - ela resulta na formação de uma partícula sólida, uniforme e densa. Por outro lado, quando a recessão da superfície da gotícula é mais rápida do que a difusão do soluto para o núcleo, ela promove uma concentração superficial mais alta dos solutos formando, assim, uma casca fazendo com que a partícula seja porosa e, portanto, de baixa densidade (ver M. A. Boraey, R. Vehring, ‘Diffusion controlled formation of microparticles’, Journal of Aerosol Science 67 (2014) 131-143). Uma vez que a difusividade do soluto varia inversamente com a viscosidade, o aditivo de processo de polímero reivindicado devido ao seu

18 / 18 efeito de redução de viscosidade em uma dada porcentagem de sólidos resultará na formação de grânulo de detergente de diâmetro menor e densidade aparente mais alta.

[0049] A uniformidade da composição química é não apenas importante para o desempenho do produto, mas também para o desempenho e a segurança do processo, de modo que não haja variação ou separação de ingredientes de pasta durante a secagem por pulverização. A pasta é uma mistura de água livre com sólidos dissolvidos, sólidos suspensos e hidratos de cristal inorgânicos, bem como água associada a estruturas de cristal dos surfactantes orgânicos. Durante a secagem, não apenas a água "livre", mas também a água de alguns dos hidratos de cristal presentes, é removida, resultando em enriquecimento de superfície da gotícula evaporada. Uma viscosidade de pasta mais baixa durante a secagem por pulverização também desacelera o enriquecimento da superfície da gotícula e aumenta o tempo de formação de casca, resultando em uma distribuição mais uniforme dos componentes do detergente (ver Vehring, et. al., ‘Particle formation in spray drying’, Journal of Aerosol Science 38 (2007) 728-746).

[0050] Alternativamente, como demonstrado nos exemplos, as composições de polímero reivindicadas permitirão uma diminuição na porcentagem de água (ou aumento na porcentagem de sólidos) na pasta sem um aumento dramático na viscosidade. Durante a secagem por pulverização, o tamanho do grânulo aumenta como resultado de “sopro” devido à evaporação da água. Um teor reduzido de água na pasta reduz esse efeito e resultará em grânulos de pequeno diâmetro, com alta densidade e menos porosidade. Um teor reduzido de água de pasta também aumentará a produtividade da planta e reduzirá o consumo unitário de energia durante a secagem por pulverização.

Claims

REIVINDICAÇÕES

1. Método para produzir um detergente em pó, o referido método caracterizado pelo fato de que compreende as etapas de: (a) combinar (i) um polímero compreendendo unidades polimerizadas de pelo menos um monômero etilenicamente insaturado contendo nitrogênio tendo pelo menos um valor de pKa de 6 a 11,5 e pelo menos um monômero de ácido carboxílico etilenicamente insaturado, (ii) pelo menos um surfactante; (iii) sais inorgânicos e (iv) água para formar uma pasta; em que a pasta tem um teor de sólidos de 50 a 90% em peso; e (b) secar por pulverização a pasta para formar um detergente em pó.

2. Método de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que o polímero compreende unidades polimerizadas de 5 a 40% em peso de pelo menos um monômero etilenicamente insaturado que compreende um grupo amino terciário e de 60 a 95% em peso de pelo menos um monômero de ácido carboxílico C3-C8 etilenicamente insaturado.

3. Método de acordo com a reivindicação 2, caracterizado pelo fato de que o monômero etilenicamente insaturado contendo nitrogênio compreende um grupo dialquilaminoalquila.

4. Método de acordo com a reivindicação 3, caracterizado pelo fato de que a pasta tem um teor de sólidos de 55 a 85% em peso.

5. Método de acordo com a reivindicação 4, caracterizado pelo fato de que o polímero compreende unidades polimerizadas de 5 a 30% em peso de pelo menos um éster de ácido (met)acrílico ou amida tendo um grupo C4-C15 aminoalquila e de 60 a 95% em peso de pelo menos um ácido (met)acrílico.

6. Método de acordo com a reivindicação 5, caracterizado pelo fato de que o polímero tem MW de 5.000 a 50.000.

7. Método de acordo com a reivindicação 6, caracterizado pelo fato de que o polímero compreende unidades polimerizadas de 7 a 30% em peso de pelo menos um di-(C1-C4 alquil)aminoetil ou di-(C1-C4 alquil)aminopropil (met)acrilato ou (met)acrilamida e de 70 a 93% em peso de pelo menos um ácido (met)acrílico.

8. Método de acordo com a reivindicação 7, caracterizado pelo fato de que a pasta é seca por pulverização com ar quente entrando a uma temperatura de 150 a 500°C e velocidade de 0,1 a 3 m/s.

9. Método de acordo com a reivindicação 8, caracterizado pelo fato de que o di-(C1-C4 alquil)aminoetil ou di-(C1-C4 alquil)aminopropil (met)acrilato ou (met)acrilamida é 2-(dimetilamino)etil metacrilato ou N-[3- (dimetilamino)propil]metacrilamida.