BRPI0707188A2

BRPI0707188A2 - método para regular o grau de polimerização de um silicato de metal alcalino em solução usando ph

Info

Publication number: BRPI0707188A2
Application number: BRPI0707188-4A
Authority: BR
Inventors: Enrique Hernandez
Original assignee: Uniexcel Chemical Solutions L L C
Priority date: 2006-01-12
Filing date: 2007-01-12
Publication date: 2011-04-26
Also published as: CA2636204A1; US20070161539A1; EP1976908A4; CN101370855A; MX2008008992A; EP1976908A1; WO2007082291A1

Abstract

MéTODO PARA REGULAR O GRAU DE POLIMERIZAçãO DE UM SILICATO DE METAL ALCALINO EM SOLUçãO USANDO PH. A presente invenção se refere a silicatos de metais alcalinos. Métodos para regular o grau de polimerização de um silicato de metal alcalino em solução usando pH são fornecidos. O grau de polimerização pode ser regulado para ser menor do que ou igual a cerca de 2,5. Métodos para limpar por contato urna superfície com uma solução de silicato de metal alcalino possuindo um grau de ph regulado de polimerização também é fornecido.

Description

"MÉTODO PARA REGULAR O GRAU DE POLIMERIZAÇÃO DE UMSILICATO DE METAL ALCALINO EM SOLUÇÃO USANDO PH"

CAMPO TÉCNICO

A presente invenção refere-se, de acordo com umamodalidade, a métodos para regular o grau de polimerizaçãode um silicato de metal alcalino em solução usando pH. Elatambém se refere a uma solução de silicato de metal alcalinotendo um grau de polimerização regulado por pH. Refere-setambém ao uso de pH para efetuar um baixo grau depolimerização em um silicato de metal alcalino. Essaexposição se refere também à formação de um produto delimpeza que contém uma solução de silicato de metal alcalinocom um grau de polimerização regulado usando pH.

ANTECEDENTES

Produtos de limpeza podem ser agrupados em quatrocategorias gerais: limpeza pessoal, lavanderia, lavagem delouça, e limpeza doméstica. Dentro de cada categoria estãotipos diferentes de produtos formulados com ingredientesselecionados para realizar uma função ampla de limpeza bemcomo para proporciona propriedades especificas àqueleproduto. Produtos de limpeza incluem em geral um tensoativoe um builder.

Tensoativos são produtos químicos orgânicos quealteram as propriedades da água. Ao reduzir a tensãosuperficial da água, os tensoativos permitem que a soluçãode limpeza molhe, mais rapidamente, uma superfície (roupas,louças, superfícies de balcão), de modo que a sujeira podeprontamente se soltar e ser removida (usualmente com oauxílio de ação mecânica). Tensoativos também emulsificamsujeiras oleosas e as mantêm dispersas e suspensas de modoque elas não sedimentam novamente sobre a superfície.

Existem tipos diferentes de builders e, algumasvezes, mais que um tipo de molécula está envolvido paraformar um "sistema de builder". Builders funcionam de váriosmodos. Eles aumentam a alcalinidade da solução de lavagem,que auxilia a atividade do tensoativo e assim auxilia aemulsificar gorduras e óleos nos tecidos sujos. Eles tambémajudam a "quebrar" certos tipos de argila de tecidos e secombinam com eles para auxiliar a impedir a re-deposiçãosobre os tecidos. Eles também funcionam para combinação comíons minerais de água dura, assim "amaciando" a água.

Amaciamento da água pode impedir que íons dedureza da água reajam com outros ingredientes detergentes,que poderiam fazem com que eles trabalhassem de modo menoseficaz ou precipitassem da solução. Os íons de dureza daágua podem formar sais insolúveis, que podem se incrustarnos tecidos e se depositarem sobre superfícies sólidasdentro de uma máquina de lavar. Desse modo, os buildersprolongam a vida da máquina de lavar. Adicionalmente, asmoléculas de sujeira freqüentemente se ligam às superfíciesdo tecido por formação de ponte de íon cálcio: portanto,remoção de íons cálcio pode auxiliar a remoção de manchas.

A função primária dos builders é reduzir a durezada água (por exemplo, Ca2+ e Mg2+) . Isso pode ser feito porseqüestro ou quelação, por precipitação, ou por trocaiônica. Assim, os builders são freqüentemente divididos emtrês categorias gerais: (1) builders seqüestrantes/quelantes, que são builders solúveis e formam complexossolúveis com cátions; (2) builders de troca iônica, que sãobuilders insolúveis e formam complexos insolúveis comcátions; e (3) builders precipitadores, que são builderssolúveis e formam complexos insolúveis com cátions. Fosfatoscomplexos e citrato de sódio são builders precipitadorescomuns. Aluminossilicato de sódio (zeólita) é um builder detroca iônica.

Builders seqüestradores se dispersam e suspendem asujeira. Em soluções aquosas, esses compostos se combinamcom ions de metal, como cálcio, para inativarsubstancialmente o ion. Alguns builders seqüestradores, comoSTPP, formam complexos com ions minerais, que ficam emsolução e podem ser enxaguados. Com o tempo e com aexposição à água, STPP decompor-se-á em monofosfato, ou"ortofosfato", chamado de fosfato trissódico ("TSP"). TSP éfreqüentemente usado para limpar superfícies duras, ondeprecipitado não é um problema, mas devido a sua formação deprecipitado não é favorecido para uso em lavanderia, pois oprecipitado forma freqüentemente um filme branco sobre ostecidos. Além disso, o uso de builders de fosfato é limitadoou proibido em muitos estados norte-americanos, bem como emmuitos da Europa por causa de eutroficação. Na Europa, ecrescentemente nos E.U.A., compostos, tais como zeólitas(silicatos de alumínio) e fosfonatos (uma forma de fosfatoque não se acredita que promova eutroficação), estão sendousados como substitutos para os fosfatos complexos emdetergentes para lavanderia.

Builders de troca iônica incluem zeólitas.Zeólitas são silicatos de sódio alumínio, sintéticos, quesão usados em detergentes (entre outras aplicações), porcausa de sua capacidade de troca iônica. A maioria dosmodernos pós e tabletes de detergentes para lavanderia nãocontém fosfatos fosfato, contêm zeólitas. Zeólitassubstituen os íons dureza da água (por exemplo, C2+ e Mg2+)com íons Na+. Zeólitas, como argilas, são insolúveis em águae estão presentes na lavagem como cristais finamentedispersos (com um diâmetro de ~4 micra). Builders dezeólitca são caros, insolúveis em líquidos aquosos, eapresentam desempenho fraco.

Builders precipitadores comuns incluem carbonatode sódio (soda calcinada ou Na2CO3) e silicatos. Buildersprecipitadores incluem carbonato de sódio (cinza calcinadaou Na2CO3) e silicatos. Builders precipitadores têm, emgeral, alta alcalinidade e são bons para "quebrar" a sujeirado tecido, mas formam com freqüência um composto insolúvelcom íons minerais de água dura, e também, com íons mineraisno solo, eles se liberam do tecido. Os compostos insolúveisque são formados podem se redepositar sobre os tecidos e naspeças da lavadora. Sobre os tecidos, pode parecer como fiapoe pó brancos. Nas peças da lavadora, pode formar incrustaçãocomo de minério, que pode ser prejudicial aos mecanismos dalavadora.

SUMÁRIO

A presente invenção se refere a silicatos demetais alcalinos. De acordo com uma modalidade. É descrito,de acordo com uma modalidade, um método para regular o graude polimerização de um silicato de metal alcalino emsolução. O método pode incluir formar uma solução de umsilicato de metal alcalino e regular o pH da solução paraser aproximadamente um pH selecionado. O pH selecionado poderesultar em um grau desejado de polimerização do silicato demetal alcalino na solução.

De acordo com uma outra modalidade, éproporcionado um método para preparar uma solução de metalalcalino. O método pode incluir proporcionar uma solução deum silicato de metal alcalino caracterizado por um grau depolimerização maior que cerca de 2,5, e ajustar o pH dasolução para um nivel suficiente para deslocar, pelo menosparcialmente, o grau de polimerização do silicato de metalalcalino para um nivel menor ou igual a cerca de 2,5.

De acordo com uma terceira modalidade, é descritoum método de limpeza. O método pode incluir contatar umasuperfície com uma solução que compreende um silicato demetal alcalino tendo um grau de polimerização menor que ouigual a cerca de 2,5. A solução pode ter um pH selecionadopara regular o grau de polimerização do silicato de metalalcalino.

DESCRIÇÃO

A presente invenção, de acordo com uma modalidade,proporciona um método para regular o grau de polimerizaçãode um silicato de metal alcalino usando pH. Ela tambémproporciona uma solução de silicato de metal alcalino quetem um grau de polimerização regulado por pH. De acordo comuma modalidade mais especifica, o grau de polimerização podeser regulado usando o pH para ser menor ou igual a cerca de2,5. A solução pode ser uma solução aquosa ou liquida. Asolução pode então incluir anions de silicato de váriasdistribuições. Vários fatores podem afetar as propriedadesda solução de silicato. Um de tal fator pode ser adistribuição de espécies iônicas (i.e., especiação desilicato). Um outro fator pode ser pH.

Os ions silicato presentes na solução formadapodem existir como um equilíbrio de espécies monoméricas epoliméricas. Em solução, as espécies de silicatospoliméricos são conhecidas por formarem depósitos de filmesporosos que aparecem brancos e opacos quando secados, que éuma forma geralmente não desejável de deposição sobretecidos ou metais. Em contraste, as soluções de silicatos demetal alcalino, nas quais as espécies de silicatosmonoméricos podem ser predominantes, podem formar depósitosnão porosos e transparentes. Conseqüentemente, a soluçõescom espécies primariamente monoméricas podem ser mais úteisem muitas aplicações, tais como aplicações de limpeza, nasquais um filme visível é indesejável.

As concentrações de monômero e polímero noequilíbrio dependem em parte do teor de sílica e da razão deSiO2:Na2O da solução. As espécies monoméricas incluem óxidosde silício que não estão ligadas a quaisquer átomos desilício (por exemplo, SiO44") . Estruturalmente, um óxido desilício monomérico pode ser representado como um aniontetraédrico com um átomo de silício no centro de umapirâmide de quatro lados com oxigênio nos cantos. Outrosátomos podem estar associados a esses átomos de oxigênio,tal como hidrogênio, sódio, ou potássio. 0 átomo de oxigêniodo monômero de óxido de silício pode ser ligado a outrosátomos de silícios através de coordenação tetraédrica. Desseoutro modo, as formas de anions de óxido de silício"polimerizadas" podem ser formadas. Em formas poliméricas deóxidos de silício, o átomo de silício de um monômero podeser ligado a entre um- e quatro outros átomos de silícioatravés de um oxigênio compartilhado, que, por fim, podeformar estruturas bi ou tridimensionais.

Um modo resumido de representar as espéciesmonoméricas e poliméricas em uma solução de silicato usa arazão de dióxido de silício para um óxido de metal alcalinocomo a seguir: xSi02:M20, em que "M" é um metal alcalino(por exemplo, sódio (Na) ou potássio (K)) e "x" representa arazão em peso de sílica para óxido de metal alcalino. Emrazões maiores que cerca de 2,0, as espécies de polímeroscomeçam a se formar* como sólidos na solução. A Tabela 1mostra como a razão de SiO2: Na2O afeta o grau depolimerização de uma solução de silicato de sódio. VideNauman & Debye, J. Phys, Chem. 55:1 (1951).

Tabela 1.

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Conforme mencionado acima, as concentrações demonômero e polímero dependem também, em parte, do teor desilica da solução. Assim, por exemplo, a adição de uma fontede silica (por exemplo, silicato coloidal) a uma solução comalta razão de silica pode aumentar a razão de SiO2: Na2O,formando, assim, espécies poliméricas. Em geral, na medidaem que as soluções de silicato de metal alcalinoconcentradas são diluídas (para um limite inferior de -330ppm), o pH e a concentração de OH são reduzidos, e íonssilicato hidrolisam para formar espécies poliméricas maiorese silicatos com uma razão menor de Si02:Na20. Vide R.K.Iler, The Chemistry of Silica, John Wiley and Sons, NovaIorque (1979). Soluções de silicatos solúveis são geralmentealtamente alcalinas. Quando tais soluções de silicatosolúveis e altamente alcalinas são neutralizadas, com ácido,para um pH abaixo de cerca de 10,7, os íons silicato sedecompõem para ácido silícico [Si(OH)4], que podem, então,polimerizar para silica. Para soluções muito diluídas (<~300ppm de SiO2), contudo, despolimerização essencialmente20 espécie dominante. Espécies monoméricas são bem mais capazesde seqüestrarem cátions (por exemplo, cátions cálcio) queespécies monoméricas. A presença das espécies poliméricaspode ser medida usando-se o reagente de ácido molibdicoconforme descrito por G.B. Alexander, em "The Reaction ofLow Molecular Weight Silicic Acids with Molybdic Acid", J.Am. Cheia. Soe. 75:5655-7 (1953).

Embora o teor de silica afete o grau depolimerização, a distribuição de espécies monoméricas epoliméricas em uma solução de silicato de metal alcalinopode variar também com base nas alterações no meio químicoda solução. pH representa uma propriedade significante domeio químico. Conforme o pH da solução diminui, o grau depolimerização aumenta. Isso afeta várias propriedades dosilicato de metal alcalino em solução. Por exemplo, conformeo grau de polimerização aumenta, diminui a capacidade deabrandar a água do silicato de metal alcalino. Espéciesmonoméricas, tal como SiO32-, predominantemente em pHs acimade cerca de 13. Espécies poliméricas podem se formar em pHsabaixo de cerca de 13 e 11, com SiO2O52", como o íonprincipal. Partículas coloidais predominam em pHs abaixo decerca de 9. Assim, o aumento do pH de uma solução desilicato de alta razão pode reduzir a razão de Si02:Na20,formando, assim, mais espécies monoméricas de silicato.

Em uma modalidade específica, o pH da solução podeser ajustado de modo que o grau de polimerização do silicatode metal alcalino fique menor ou igual a cerca de 2,5. Emalgumas modalidades, para obtenção do grau de polimerização,o pH da solução pode ser cerca de 11 ou mais alto. Emmodalidades mais específicas, o pH da solução pode ser cercade 13 ou mais alto.

Soluções de silicato de metal alcalino com um graude polimerização regulado por pH podem ser úteis como um oumais dos seguintes: um builder, um condicionador, um agentealcalino, uma carga, um agente anti-redeposição, um inibidorde corrosão, auxiliar de processamento (i.e., proporcionacaracterísticas físicas, tais como escoamento e fluidez,viscosidade, solubilidade, estabilidade, e densidade) , e umagente neutralizante. Soluções de metal alcalino com um graude polimerização regulado por pH podem ser incluídas em umacomposição de produto de limpeza, e guando incluídas em talcomposição, quantidades menores de ingredientes ativos (ounenhuma, de modo nenhum, em alguns casos) podem ser usadasna composição de produto de limpeza enquanto é alcançado ummesmo ou desempenho melhor de limpeza. Soluções de silicatode metal com um grau de polimerização regulado por pH podemser capazes de abrandarem água e não tendem a se depositarsobre as fibras do pano que está sendo lavado. Soluções desilicato de metal alcalino com um grau de polimerizaçãoregulado por pH podem ter também propriedades aperfeiçoadasde builder e apresentam um desempenho melhor ou equivalenteaos builders de fosfato. Quando usadas em uma composição deproduto de limpeza, soluções de silicato de metal alcalinocom um grau de polimerização regulado por pH podem sercapazes de inibirem a redeposição de sujeiras, bem como deinibirem a corrosão de metais por, por exemplo, detergentessintéticos e fosfatos complexos. Soluções de silicato demetal alcalino com um grau de polimerização regulado por pHpodem também fornecer e manter alcalinidade que auxilia alimpeza, ajudar a impedir que a sujeira removida seredeposite durante a lavagem, e emulsificar sujeiras oleosase gordurosas.

As soluções de silicato de metal alcalino com umgrau de polimerização regulado por pH da presente invençãopodem ser feitas usando métodos conhecidos da técnicaacoplados com regulação de pH. Por exemplo, um builder podeser feito por misturar juntos duas ou mais matérias primasprimárias ou minerais naturais parcialmente tratadas(trituradas ou moidas), em proporções de acordo com a razãodesejada de SiC>2:Na20, elevando a mistura para umatemperatura de reação, tal como por introdução da mistura emum forno, reagindo a mistura na temperatura de reação, eformando o builder. Um ou mais dos materiais podem estar noestado em fusão mediante misturamento de outrosingredientes. O sistema de processamento para preparar omaterial pode ser em batelada ou continuo. As matériasprimas primárias ou minerais contêm uma fonte de óxido desilício, e uma fonte de óxido dissódico. Exemplos de fontesde óxido de silício são areia de sílica, bem como quartzitae crsitobalita. Um óxido dissódico pode ser necessário paraformar as várias espécies de silicato, e pode se obtido de,por exemplo, trona, carbonato de sódio, e hidróxido desódio. As matérias primas são balanceadas paraproporcionarem um silicato de metal alcalino tendo uma razãodesejada ou preferida de SiO2INa2O. Outras matérias primasinorgânicas úteis em produtos de lavanderia e de limpezapodem ser opcionalmente incluídas na mistura, tal como, porexemplo, óxido fosforoso. O silicato de metal alcalino podeser então colocado em solução e seu grau de polimerizaçãoregulado por ajuste de pH.

Como mencionado acima, as soluções de silicato demetal alcalino com grau de polimerização regulado por pH dapresente invenção podem ser incluídas em uma composição deproduto de limpeza. Por conseguinte, a presente invençãoproporciona, de acordo com uma outra modalidadeexemplificativa específica, composições de produto delimpeza que compreendem uma solução de silicato de metalalcalino com grau de polimerização regulado por pH e umtensoativo. Tais composições de produto de limpeza podem serusadas como, por exemplo, um produto de limpeza pessoal, umdetergente de lavanderia, um auxiliar de lavanderia, umproduto para lavagem de louça e produto de limpezadoméstica.

Sob as condições apropriadas, as soluções desilicato de metal alcalino com grau de polimerizaçãoregulado por pH podem efetuar várias funções em umacomposição de produto de limpeza, incluindo, mas semlimitação, remoção de dureza da água, inibição de corrosão,adição de alcalinidade, veículo, auxiliar de processamento(i.e., proporcionar características físicas, tais comoescoamento ou fluidez' apropriada, viscosidade, solubilidade,estabilidade, e densidade), e anti-redeposição. E quandoincluída em uma composição de produto de limpeza, a soluçãopode, entre outras coisas, aperfeiçoar o desempenho dacomposição de produto de limpeza. A solução pode estarpresente na composição de produto de limpeza em uma faixaentre cerca de 3% e cerca de 60% em peso da composição deproduto de limpeza.

Qualquer tensoativo adequado pode ser usado nacomposição da presente invenção. Tensoativos adequadosincluem, mas sem limitação, tensoativos aniônicos (porexemplo, sulfonato de alquil linear benzeno (LAS),etoxissulfatos de álcool, sulfato de alquila, e sabão),tensoativos não iônicos (por exemplo, etoxilatos de álcool),tensoativos catiônicos (por exemplo, compostos de amônioquaternário), e tensoativos anfotéricos (por exemplo,imidazolinas e betainas). 0 tensoativo especifico escolhidopode depender da aplicação ou das propriedades particularesdesejadas. Por exemplo, tensoativos aniônicos podem serescolhidos quando o produto de limpeza é um detergente paralavanderia ou para lavar louça manualmente, produto delimpeza doméstica, ou produto de limpeza pessoal;tensoativos não iônicos podem ser escolhidos quando oproduto de limpeza é um detergente ou auxiliar de enxágüepara lavanderia ou para lava-louça automática; tensoativoscatiônicos podem ser escolhidos quando o produto de limpezaé uma amaciante de tecidos ou um detergente de lavanderiaamaciante de tecido; e tensoativos anfotéricos podem seescolhidos para uso quando o produto de limpeza é um produtode limpeza pessoal ou um produto de limpeza doméstico.

As composições de produtos de limpeza podemincluir ainda outros componentes opcionais dependendo de,entre outras coisas, uma aplicação desejada para umacomposição de produto de limpeza e as propriedades desejadasde uma composição de produto de limpeza. Por exemplo, oscomponentes opcionais podem ser adicionados paraproporcionar uma variedade de funções, tais como aumentar odesempenho de limpeza para sujeiras/superficies especificas,e assegurar a estabilidade do produto. As composições deproduto de limpeza podem estar em qualquer forma, tal como,por exemplo, um detergente seco (por exemplo, um pó), ou umdetergente liquido (por exemplo, um gel ou pulverizador).Similarmente, as composições de produtos de limpeza podemser concentradas, tanto na forma liquida como na forma seca.

Vários componentes opcionais podem ser incluídosnas composições de produtos de limpeza. Exemplos decomponentes opcionais adequados incluem, mas sem limitação,desinfetantes, alvejantes, abrasivos (por exemplo, calcita,feldspato, quartzo, areia), anil (i.e., corante ou pigmentoazul), enzimas (por exemplo, amilase, lípase, protease,celulase), amaciantes de tecido, hidrótropos (por exemplo,sulfonatos de cumeno e álcool etilico para inibir aseparação de produtos líquidos em camadas e/ou paraassegurar a homogeneidade do produto), preservativos (porexemplo, hidroxitolueno butilado, ácidoetilenodiaminatetraacético, glutaraldeído) , fragrâncias,auxiliares de processamento (por exemplo, argilas,polímeros, solventes, sulfato de sódio), solventes (etanol,isopropanol, propileno glicóis), agentes de controle deespuma de sabão (por exemplo, alcanolamidas, óxidos dealquilamina, silicones), STPP, zeólitas, inibidores deespuma, branqueadores ópticos, ácidos (por exemplo, ácidoacético, ácido citrico, ácido clorídrico), e álcalis (porexemplo, hidróxido de amônio, etanolaminas, carbonato desódio, hidróxido de sódio).

Até onde qualquer material afeta o pH de umproduto de limpeza, pode haver necessidade de adição deoutros materiais de modo que o pH da solução de produto delimpeza apropriado regule o grau de polimerização dosilicato de metal alcalino, conforme desejado.

Soluções de silicato de metal alcalino da presenteinvenção, que podem incluir produto feito usando estasolução, tais como produtos de limpeza, podem ser aplicadasem qualquer variedade de formas. Por exemplo, elas podem sersecas, um líquido concentrado, ou um líquido pronto parauso. Se supridas em uma forma seca, as instruções para aformação de uma solução podem ser também fornecidas e aforma seca pode ser constituída de modo que quando a soluçãoé feita conforme instruções, o grau de polimerização dosilicato de metal alcalino é regulado por pH. Como um outroexemplo, quando a solução de silicato de metal alcalino éfornecida como um líquido concentrado, o pH do líquidoconcentrado pode ser tal que um grau desejado depolimerização está presente no líquido concentrado.Alternativamente, o líquido concentrado pode ser fornecidocom as instruções para uso que incluem formar uma soluçãomais diluída na qual o pH regulará o grau de polimerizaçãopara um nível desejado. Em ainda outros exemplos, um líquidoconcentrado pode ser formulado de modo que o grau depolimerização é regulado para ficar em um nível desejadotanto na forma liquida concentrada como quando o líquido édiluído de acordo com as instruções.

As composições de produto de limpeza podem serformuladas usando métodos conhecidos da técnica acopladoscom regulação de pH. Por exemplo, as composições de produtode limpeza, secas, sólidas, podem ser formuladas usando-setécnicas de aglomeração ou com técnicas de secagem porpulverização (por exemplo, usando uma torre) ou ambos. Taisprodutos podem estar na forma de uma partícula oca ou de umapartícula sólida. As composições de produto de limpeza podemser formuladas como líquidos usando métodos conhecidos datécnica. Igualmente, as composições de produto de limpezapodem estar em uma forma concentrada ou compacta.

A presente invenção de acordo com uma outramodalidade exemplificativa específica proporciona tambémmétodos para formar composições de produto de limpeza. Taismétodos geralmente compreendem combinar um tensoativo e umasolução de silicato de metal alcalino que tem um grau depolimerização regulado por pH. Em um aspecto, as composiçõesde produto de limpeza podem ser formadas por proporcionando-se um tensoativo e um silicato polimerizado e combinando-seo tensoativo e o silicato polimerizado sob condições de pHsuficientes para pelo menos despolimerizar parcialmente osilicato polimerizado, permitindo assim a formação de umasolução de silicato de metal alcalino que tem um grau depolimerização regulado por pH.Para proporcionar um melhor entendimento depresente invenção os seguintes exemplos de modalidadesexemplificativas especificas são dados. De nenhum modo devemos exemplos a seguir serem lidos para limitar ou definir oescopo inteiro da invenção.

EXEMPLO 1

Vários testes foram conduzidos para determinar acapacidade de ligação de cálcio de espécies de silicatomonoméricas e poliméricas em comparação com o tripolifosfatode sódio (STPP), ambas como soluções a 1% em água. Conformediscutido acima, o grau de polimerização é maior emsilicatos com razões maiores de SiO2INa2O, e os silicatospodem polimerizar em pHs mais baixos. Para minimizar apolimerização induzida por pH, o pH da água usada paraformar as soluções a 1% foi ajustado para cerca de 11.

Os resultados desses testes descritos acima sãomostrados na Tabela 2.

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Como mostrado na Tabela 2, as razões de SiO2: Na2Omais baixas, ou espécies de silicato monoméricas, têm umcapacidade de ligação de cálcio maior. Similarmente, quandoo pH é ajustado para minimizar polimerização de silicatoinduzida por pH, a capacidade de ligação de cálcio de mesmosilicatos com razões de Si02:Na20 altos aumenta. 0 pHaumentado permite que mais espécies monoméricas se formem,mesmo com silicatos de razões altas, e também inibem aposterior polimerização de silicatos com graus depolimerização inferiores.

EXEMPLO 2

As propriedades de várias amostras detergentescomparativas foram testadas para determinar o pH em umasolução a 1%, solubilidade, e capacidade de ligação decálcio. As amostras de teste comparativas incluíram STPP,uma solução de silicato de metal alcalino que compreendesilicato de sódio tendo uma razão de Si02:Na20 de 1,detergentes de lavanderia modelo, e um detergente lava-louçamodelo. As amostras de teste comparativas são mostradas naTabela 3.

Tabela 3.

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Um teste com tecido preto foi também conduzidopara medir a deposição das partículas sobre uma amostra detecido preto. Esse teste é um método prático do queaproximadamente pode ser visto pelo consumidor, conforme aspartículas que se depositam sobre o tecido preto podemparecer como fiapos ou pó branco. O teste com tecido pretofoi genericamente efetuado como a seguir. A amostra a sertestada foi misturada e 1,5 g foi pesada. Uma alíquota de 1litro de água foi equilibrada na temperatura de teste decerca de 20°C. A amostra de teste foi então adicionada a umTerg-O-Tometer seguida pela alíquota de 1 litro. A seguir, aamostra foi agitada por 10 minutos, em 50 rpm, no Terg-O-Tometer. No final do período de agitação, todo o conteúdofoi vertido sobre um funil de Buchner de 90 milímetros,coberto com um tecido de teste preto, tal como "C70"disponível da EMC, e filtrado através do tecido de testepreto usando filtração por sucção padrão. 0 Ter-O-Tometerfoi então enxaguado com 500 mililitros de água adicional coma mesma dureza e temperatura e vertidos através do tecidosobre o funil de Buchner. Depois da filtração, o tecidopreto foi secado à temperatura ambiente. A aparência dotecido foi então visualmente classificado sobre uma escalade 1 a 10, sendo 1 o pior, i.e., com a maioria daspartículas insolúveis sobre o tecido, enquanto umaclassificação 10 é a melhor.

Os resultados dos testes e uma comparação dasamostras são mostrados na Tabela 4.

Tabela 4.

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Como visto da Tabela 4, a adição de um silicato demetal alcalino em solução a um detergente melhora odesempenho do detergente. Detergentes formulados com assoluções de silicato de metal alcalino tinham uma capacidadede ligação de cálcio superior, melhor solubilidade, e menosprecipitado branco indesejável sobre o tecido preto, emcomparação com os outros detergentes testados. Como mostra aTabela 4, exemplos com um pH mais alto tiveram um desempenhomelhor no tecido de teste preto, foram mais prováveis deficarem transparentes sem insolúveis, e tiveram umacapacidade de ligação de cálcio superior. Além disso,detergentes formulados usando a solução de silicato de metalalcalino requereram menos material total, e, portanto, podemser de custo mais efetivo para fabricação.

EXEMPLO 3

Detergentes comparativos foram formulados usandoou STPP ou uma solução de silicato de sódio tendo um razãode SiO2: Na2O de 1, e as propriedades dos detergentesresultantes foram comparadas. A capacidade de ligação decálcio de um detergente tendo STPP e ou mais tensoativo(amostra comparativa n° 1) ou menos tensoativo (amostracomparativa n° 3) foi comparada com os detergentes doexemplo comparativo da presente invenção tendo uma soluçãode silicato de metal alcalino e mais tensoativo (amostracomparativa n° 2) ou menos tensoativo (amostras comparativasnos 4 e 5). Os componentes das amostras comparativas sãomostrados na Tabela 5 e os desempenhos das amostrascomparativas são mostrados na Tabela 6.

Nas amostras comparativas nos 1 e 3, uma solução dehidróxido de sódio foi usado para neutralizar LAS, formandoNaLAS. Nas amostras comparativas nos 2 e 5, a solução desilicato de metal alcalino é combinada com uma solução dehidróxido de sódio, que é então combinada com LAS paraformar NaLAS. Na amostra comparativa n° 4, uma solução dehidróxido de sódio foi usada para neutralizar LAS, formandoNaLAS, então silicato de metal alcalino foi adicionado.

Quando uma solução é formada, a ordem de adição pode sersignificante porque se o pH fica muito baixo, então ocorreprecipitação. Por causa disso, em certas modalidades, osilicato pode ser adicionado à água.

A Tabela 6 mostra que detergentes formulados comum silicato de metal alcalino têm uma capacidade de ligaçãode cálcio superior, são mais solúveis, e têm melhordesempenho quando testados usando teste de tecido preto, emcomparação com detergentes formulados com STPP.

Tabela 5.

COMPONENTES DETERGENTES NÚMERO DE AMOSTRAS COMPARATIVAS

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Tabela 6.

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Embora as modalidades desta invenção tenham sidoilustradas, descritas, e definidas com referência àsmodalidades exemplificativas da invenção, tais referências5 não implicam limitação da invenção, e nenhuma limitação épara ser inferida dai. A matéria descrita é capaz deconsiderável modificação, alteração, e equivalentes na formae na função, como verificarão aqueles com conhecimentoordinário da técnica pertinente e tendo o beneficio destainvenção. As modalidades ilustradas e descritas destainvenção são apenas exemplos, e não são exaustivas do escopoda invenção.

Claims

1. Método para regular o grau de polimerização deum silicato de metal alcalino em solução, CARACTERIZADO pelofato de que compreende:formação de uma solução de silicato de metalalcalino; eregular o pH da solução para ser aproximadamenteum pH selecionado;onde o pH selecionado resulta em um grau desejadode polimerização do silicato de metal alcalino na solução.

2. Método, de acordo com a reivindicação 1,CARACTERIZADO pelo fato de que a solução é uma soluçãoaquosa.

3. Método, de acordo com a reivindicação 1,CARACTERIZADO pelo fato de que o silicato de metal alcalinocompreende silicato de sódio ou silicato de potássio.

4. Método, de acordo com a reivindicação 1,CARACTERIZADO pelo .fato de que o silicato de metal alcalinopossui uma razão SiO2:Na2O de cerca de 2 ou acima.

5. Método, de acordo com a reivindicação 1,CARACTERIZADO pelo fato de que o silicato de metal alcalinopossui uma razão SiO2:Na2O de cerca de 1 ou acima.

6. Método, de acordo com a reivindicação IrCARACTERIZADO pelo fato de que o pH selecionado é de pelomenos cerca de 11.

7. Método, de acordo com a reivindicação 1,CARACTERIZADO pelo fato de que o pH selecionado é de pelomenos cerca de 12.

8. Método, de acordo com · a reivindicação 1,CARACTERIZADO pelo fato de que o pH selecionado é de pelomenos cerca de 13.

9. Método, de acordo com a reivindicação 1,CARACTERIZADO pelo fato de que ainda compreende selecionar opH com base no silicato de metal alcalino.

10. Método, de acordo com a reivindicação 1,CARACTERIZADO pelo fato de que ainda compreende selecionar opH com base na razão Si02:Na20 do silicato de metalalcalino.

11. Método, de acordo com a reivindicação 1,CARACTERIZADO pelo fato do grau desejado de polimerizaçãoser menor ou igual a cerca de 2,5.

12. Método, de acordo com a reivindicação 1,CARACTERIZADO pelo fato de ainda compreender adicionar umtensoativo à solução.

13. Método, de acordo com a reivindicação 12,CARACTERIZADO pelo fato de ainda compreender adicionar umcomponente opcional à solução, o componente opcional sendoselecionado do grupo que consiste de um desinfetante, umalvejante, um abrasivo, um agente anil, uma enzima, umamaciante de tecido, um hidrótropo, um preservativo, umafragrância, um auxiliar de processamento, um solvente, umagente de controle de espuma de sabão, STPP, uma zeólita, uminibidor de espuma, um branqueador ótico, um ácido, umabase, um hidróxido de amônia, etanolaminas, carbonato desódio, hidróxido de sódio, e combinações dos mesmos.

14. Método de fabricação de uma solução desilicato álcali metálico CARACTERIZADO pelo fato decompreender:fornecer uma solução de silicato álcali metálicocom um grau de polimerização maior que cerca de 2,5;ajustar o pH da solução a um nivel suficiente parapelo menos parcialmente mudar o grau de polimerização dosilicato álcali metálico para um nivel menor ou igual acerca de 2,5.

15. Método, de acordo com a reivindicação 14,CARACTERIZADO pelo fato da solução ser uma solução aquosa.

16. Método, de acordo com a reivindicação 14,CARACTERIZADO pelo fato do silicato álcali metálico possuiuma razão de SiO2: Na2O de cerca de 2 ou maior.

17. Método, de acordo com a reivindicação 14,CARACTERIZADO pelo fato do silicato álcali metálico possuiuma razão de SiO2:Na2O de cerca de 1 ou maior.

18. Método, de acordo com a reivindicação 14,CARACTERIZADO pelo fato do silicato álcali metálicocompreender silicato de sódio ou silicato de potássio.

19. Método, de acordo com a reivindicação 14,CARACTERIZADO pelo fato do pH selecionado ser de pelo menoscerca de 11.

20. Método de acordo com a reivindicação 14,CARACTERIZADO pelo fato de que o pH selecionado é pelo menoscerca de 12.

21. Método de acordo com a reivindicação 14,CARACTERIZADO pelo fato de que o pH selecionado é pelo menoscerca de 13.

22. Método de acordo com a reivindicação 14,CARACTERIZADO pelo fato de que compreende ainda selecionar opH com base no silicato de metal alcalino.

23. Método de acordo com a reivindicação 14,CARACTERIZADO pelo fato de que compreende ainda selecionar opH com base na razão de Si02:Na20 do silicato de metalalcalino.

24. Método de acordo com a reivindicação 14,- CARACTERIZADO pelo fato de que compreende ainda adicionar otensoativo na solução.

25. Método de acordo com a reivindicação 24,CARACTERIZADO pelo fato de que compreende ainda adicionar umcomponente adicional na solução, sendo o componenteadicional selecionado do grupo consistindo em desinfetante,alvejante, abrasivo, agente anil, enzima, amaciante detecido, hidrótropo, preservativo, fragrância, auxiliar deprocessamento, solvente, agente de controle de espuma, STPP,zeólita, inibidor de espuma, abrilhantador ótico, ácido,base, hidróxido de amônio, etanolaminas, carbonato de sódio,hidróxido de sódio, e combinações dos mesmos.

26. Método para limpeza, CARACTERIZADO pelo fatode que compreende contatar uma superfície com uma soluçãocompreendendo um silicato de metal alcalino tendo um grau depolimerização menor ou igual a cerca de 2,5, em que asolução tem um pH selecionado para regular o grau depolimerização de um silicato de metal alcalino.

27. Método de acordo com a reivindicação 26,CARACTERIZADO pelo fato de que a superfície é selecionada dogrupo consistindo em tecido, superfície doméstica, têxtil,superfície de serviço ou para preparação de alimentos,superfície biológica e combinações das mesmas.