ES2146784T5 - Composiciones de peracido espesadas. - Google Patents
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Abstract
SE PRESENTAN COMPOSICIONES ACUOSAS ESPESADAS QUE CONTIENEN PERACIDOS SOLUBLES, EN PARTICULAR ACIDO PERACETICO. LAS COMPOSICIONES SE ESPESAN UTILIZANDO UNO O MAS ETOXILATOS DE ALCOHOL ALIFATICO QUE TIENEN LA FORMULA GENERAL: R{SUP,1}R{SUP,2}CH (OCH{SUB,2}CH{SUB,2}){SUB,N} - OH EN LA QUE R{SUP,1} Y R{SUP,2} SON CADA UNO HIDROGENO O ALKILO LINEAL O RAMIFICADO DE MODO QUE R{SUP,1} MAS R{SUP,2} TENGAN UN TOTAL DE 7 A 22 ATOMOS DE CARBONO, Y N SE SELECCIONA ENTRE EL 1 Y EL 15, DE MODO QUE LA RELACION NUMERICA DE ATOMOS DE CARBONO EN R{SUP,1} MAS R{SUP,2}: N SEA MAYOR O IGUAL A 3:1; UN COSURFACTANTE SELECCIONADO DEL GRUPO CONSTITUIDO POR SURFACTANTES ANIONICOS, OXIDOS DE AMINA, SURFACTANTES ANFOTERICOS Y COMPUESTOS DE AMONIO CUATERNARIO.
Description
Composiciones de perácido espesadas.
La presente invención se refiere a composiciones
espesadas y particularmente a composiciones de perácido
espesadas.
En los últimos años, en Europa Occidental y
Norteamérica tanto la industria como el público en general prestan
cada vez mayor atención a los efectos medioambientales de las
innumerables sustancias que se emplean en la vida moderna. Una de
las clases de sustancias que hasta ahora se ha empleado ampliamente
comprende los derivados de cloro y oxicloro. Se ha indicado que
dichos compuestos generan en circunstancias apropiadas compuestos
carcinógenos y como resultado, la industria está buscando
alternativas o sustituciones de dichos compuestos para tranquilizar
al público.
Una clase alternativa de compuestos comprende
compuestos peroxigenados, de los que una subclase de interés
especial comprende perácidos que contienen el resto
-CO-OOH. Los perácidos, igual que el peróxido de
hidrógeno, tienen la ventaja sustancial de generar durante su
empleo oxígeno, bien como tal o en forma activa, en lugar de cloro
o especies de cloro activo que actualmente plantean dudas a los
defensores del medio ambiente. Además, para una serie de fines, tal
como desinfección, oxidación y blanqueo, muchos de los cuales se
realizan en el ámbito doméstico, los perácidos son en general más
eficaces que el peróxido de hidrógeno.
Varios de los perácidos son por sí mismos
líquidos o son producidos convenientemente en disolución acuosa.
Aunque dichas composiciones son particularmente apropiadas para el
tratamiento de medios líquidos o la incorporación en dichos medios,
son menos apropiadas para el tratamiento de superficies sólidas, y
particularmente superficies no horizontales debido a la capacidad
de las composiciones líquidas para fluir desde el punto de contacto.
En consecuencia, y con el fin de ampliar la gama de aplicaciones de
los perácidos, sería deseable disponer de composiciones que
contengan perácidos pero que fluyan menos libremente.
En principio, se puede hacer que las
composiciones líquidas fluyan menos libremente por incorporación de
materiales que espesen el líquido o introduzcan estructura en el
líquido. Sin embargo, no puede suponerse automáticamente que las
sustancias que hasta ahora han sido espesantes eficaces para otros
líquidos sean adecuadas para espesar perácidos líquidos o
disoluciones de perácidos. Esta dificultad surge de las propiedades
inherentes de los perácidos que los hacen agentes oxidantes y
blanqueadores eficaces. La interacción con los espesantes durante
el almacenamiento puede dar como resultado la descomposición mutua
del perácido y el espesante, que a su vez no sólo anula los efectos
beneficiosos del espesamiento, sino que también elimina
progresivamente la capacidad del perácido para realizar su función
deseada. Se reconocerá que el problema es especialmente evidente en
el caso de perácidos que son líquidos per se o están
presentes en disolución. También se presenta una segunda dificultad
importante al espesar las disoluciones de perácidos. La presencia
del perácido y el ácido carboxílico correspondiente a partir del
que puede derivarse, tiende a inhibir significativamente el
espesamiento. Se cree que la dificultad surge de la interferencia
del perácido y/o ácido carboxílico con los mecanismos de
estructuración acuosa que permiten que los tensioactivos y
materiales similares espesen las disoluciones acuosas. Sin embargo,
se comprenderá que la presente invención no depende de la precisión
de la creencia o explicación anterior, sino de los resultados
realmente demostrados.
En comparación con los perácidos solubles, el
problema puede ser algo menor en el caso de los perácidos sólidos
sustancialmente insolubles que están en suspensión en forma de
partículas en medios acuosos, debido a que el perácido y el líquido
constituyen fases físicas diferentes que minimizan por consiguiente
el grado de interacción química entre ellos y puede tener lugar el
espesamiento de la fase acuosa con menor riesgo de interferencia
entre las especies de perácido disueltas. La solicitud de patente
europea Nº 0160342 describe que los perácidos insolubles pueden
ponerse en suspensión por la utilización de una combinación de un
etoxilato de alcohol primario de C_{12}-C_{15}
que tiene 7 óxidos de etileno, alquilbencenosulfonato y niveles muy
altos (>6% p/p) de un electrólito, tal como sulfato de sodio. La
solicitud de patente europea Nº 0201958 enseña que los perácidos
insolubles pueden ser puestos en suspensión por un etoxilato de
alcohol de C_{12}-C_{14} que tiene 7,5
etoxilatos en combinación con
dodecilbenceno-sulfonato de sodio, pero que el pH de
estas composiciones debe ser mantenido entre 3,5 y 4,1, un
intervalo de pH muy estrecho y restrictivo. La solicitud de patente
europea Nº 0442549 enseña que los perácidos insolubles pueden ser
puestos en suspensión por etoxilato de alcohol de
C_{12}-C_{15} que tiene 3 etoxilatos en
combinación con un alcano-sulfonato secundario y 10%
p/p de sulfato de sodio.
Se entenderá que algunos otros espesantes
potenciales pueden producir inicialmente o después de un breve
período de almacenamiento, una composición mucho más espesa, pero
que es bastante inestable, porque su viscosidad desciende
rápidamente desde su máximo. Los ensayos que emplean poliacrilamidas
aniónicas entran en esta categoría.
Se reconocerá que muchas aplicaciones de los
peroxígenos espesados dan como resultado que las composiciones
espesadas sean descargadas en el sistema de aguas residuales, y por
consiguiente es deseable que los espesantes empleados posean un
grado de biodegradabilidad aceptable, y preferiblemente cuanto más
biodegradable sea el espesante mejor. La solicitud de patente del
Reino Unido Nº 2.255.507 describe que puede emplearse una
combinación de un etoxilato de dinonilfenol con un óxido de amina o
una mezcla de un etoxilato de alcohol graso y un poliéter para
espesar disoluciones de ácidos peracéticos. Sin embargo, los
etoxilatos de dinonilfenol son muy poco biodegradables y en muchos
países no son aceptables para descargar en las aguas de drenaje. Se
encontró también que las composiciones de ácido peracético
espesadas con etoxilatos de dinonilfenol desarrollan una coloración
amarilla intensa durante el almacenamiento, que puede ser
inaceptable para ciertas aplicaciones potenciales.
La solicitud de patente internacional nº
WO/9424863 describe que pueden emplearse ciertos copolímeros de
bloques para espesar las disoluciones de ácido peracético en las
que la concentración de ácido peracético está restringida hasta
menos del 0,09% en peso. La concentración de perácido en dichas
disoluciones es muy baja e inadecuada para utilizar en aplicaciones
en las que se requieran o deseen mayores concentraciones de ácido
peracético.
Un objeto de la presente invención es tratar de
identificar más sustancias espesantes que sean capaces de espesar
composiciones acuosas que comprenden un perácido alifático soluble
en agua que contiene hasta 6 átomos de carbono. Un segundo objeto
de algunas realizaciones es identificar más materiales capaces de
espesar composiciones acuosas que comprenden un perácido alifático
soluble en agua que contiene hasta 6 átomos de carbono y obtener
con ello composiciones que sean relativamente estables química y
físicamente durante el almacenamiento. Un tercer objeto de cierta
realización de la presente invención es identificar más materiales
que puedan espesar composiciones acuosas que comprenden un perácido
alifático soluble en agua que contiene hasta 6 átomos de carbono
para producir composiciones viscosas que puedan aplicarse con fines
de desinfección y/o limpieza a superficies no horizontales. Un
cuarto objeto de realizaciones seleccionadas es tratar de
identificar más sustancias espesantes que sean capaces de espesar
composiciones acuosas que comprenden un perácido alifático soluble
en agua que contiene hasta 6 átomos de carbono y que tengan una
biodegradabilidad aceptable. Un quinto objeto de realizaciones
particulares de la presente invención es identificar un sistema
espesante para composiciones acuosas que comprende un perácido
alifático soluble en agua que contiene hasta 6 átomos de carbono que
no requiera la presencia de altos niveles de electrólito y/o no
esté restringido a concentraciones de perácido muy diluidas.
De acuerdo con un primer aspecto de la presente
invención se proporcionan composiciones acuosas espesadas que
comprenden un perácido alifático soluble que contiene hasta 6 átomos
de carbono, en disolución junto con un espesante, caracterizadas
por que el espesante comprende en una cantidad suficiente para
aumentar la viscosidad de la composición:
- (a)
- uno o más etoxilatos de alcohol alifático que tienen la fórmula general:
- en la que R^{1} y R^{2} son cada uno bien hidrógeno o alquilo lineal o ramificado, tal que R^{1} más R^{2} tiene un total de 7 a 22 átomos de carbono, y n se selecciona en el intervalo de 1 a 15, tal que la relación numérica de átomos de carbono en R^{1} más R^{2}:n es mayor o igual que 3:1 y
- (b)
- un co-tensioactivo seleccionado del grupo que consiste en tensioactivos aniónicos, óxidos de amina, tensioactivos anfóteros y compuestos de amonio cuaternario.
De acuerdo con un segundo aspecto de la presente
invención, se proporciona un procedimiento para espesar disoluciones
de perácido alifático solubles, el perácido contiene hasta 6 átomos
de carbono, caracterizado por que comprende introducir en una
cantidad suficiente para aumentar la viscosidad de la
composición:
- (a)
- uno o más etoxilatos de alcoholes alifáticos que tienen la fórmula general:
- en la que R^{1} y R^{2} son hidrógeno o alquilo lineal o ramificado, tal que R^{1} más R^{2} tiene un total de 7 a 22 átomos de carbono, y n se selecciona en el intervalo de 1 a 15, de tal modo que la relación numérica de átomos de carbono en R^{1} más R^{2}:n es mayor o igual que 3:1 y
- (b)
- un co-tensioactivo seleccionado del grupo que consiste en tensioactivos aniónicos, óxidos de amina, tensioactivos anfóteros y compuestos de amonio cuaternario.
Utilizando un sistema espesante de la presente
invención es posible obtener disoluciones espesadas y en las que el
compuesto de perácido se descompone en un grado aceptable durante el
almacenamiento. En otras palabras, la composición presenta
estabilidad tanto física como química.
Ejemplos preferidos de perácidos alifáticos
solubles que contienen hasta 6 átomos de carbono según la presente
invención comprenden ácido peracético y ácido perpropiónico. Otros
ejemplos incluyen ácido perbutírico, ácido percítrico, ácido
permálico, ácido perglicólico, ácido perláctico, ácido persuccínico,
ácido perglutárico y ácido peradípico. Más ejemplos incluyen
perácidos alifáticos que contiene hasta 6 átomos de carbono
derivados de ésteres monoalquílicos y preferiblemente ésteres
monometílicos, de diperácidos, particularmente perglutarato de
monometilo, peradipato de monometilo y persuccinato de monometilo.
Si se desea puede emplearse una mezcla de dos o más perácidos,
particularmente una mezcla de ácidos persuccínico, perglutárico y
peradípico.
El perácido alifático soluble que contiene hasta
6 átomos de carbono puede estar presente en una amplio intervalo de
concentraciones, sometido al requisito de la cantidad total de ácido
más perácido indicado a continuación, por ejemplo hasta 40%, con
frecuencia hasta 15% y con más frecuencia hasta 10%. Para cualquier
componente, el porcentaje se indica en peso basándose en el peso
total de la composición, a menos que se establezca específicamente
otra cosa. El límite inferior es a discreción del usuario, pero
normalmente no inferior a 0,01%. La invención es particularmente
aplicable para preparar para su uso composiciones que contienen baja
concentración de perácido, y por ejemplo composiciones para
aplicación en limpieza y/o desinfección a superficies duras y
particularmente superficies no horizontales. Dichas composiciones
diluidas contienen típicamente no menos de 0,05%, con frecuencia no
menos de 0,1% y con más frecuencia no menos de 0,5%, y
frecuentemente no más de 5%, más frecuentemente no más de 2% en
peso, de perácido. Por ejemplo en varias realizaciones prácticas el
contenido de perácido será desde 0,2%, con frecuencia desde 0,6%
hasta 1,5% en peso. Se reconocerá que dichas composiciones pueden
contener una concentración significativa de peróxido de hidrógeno,
que puede, por ejemplo, constituir de 1 a 15% de la composición, y
en varias realizaciones de 3 a 10%.
Las composiciones de perácidos adecuadas para
utilizar en las composiciones de acuerdo con la presente invención,
a menudo se obtienen convenientemente por oxidación del ácido
carboxílico alifático correspondiente con peróxido de hidrógeno
acuoso, opcionalmente en presencia de un catalizador de ácido fuerte
y contendrán con frecuencia cantidades residuales tanto del ácido
carboxílico como de peróxido de hidrógeno. La cantidad total de
perácido más el ácido carboxílico correspondiente es menor que 30%
p/p, preferiblemente menor que 25% p/p y particular y
preferiblemente 16% p/p o menor. El contenido de agua mínimo es
generalmente de alrededor del 50% p/p y el contenido de agua es con
frecuencia mayor que 60% p/p, preferiblemente mayor que alrededor
del 65%. Así, las composiciones pueden contener hasta 40% del ácido
carboxílico correspondiente y hasta el 40% de peróxido de
hidrógeno, con un contenido mínimo de agua generalmente del 20%. Sin
embargo, en disoluciones de perácido diluidas, la concentración del
ácido carboxílico y del peróxido de hidrógeno tiende cada una a ser
seleccionada en el intervalo de 0,1% a 12%. La concentración total
de ácido carboxílico más ácido percarboxílico es con frecuencia de
0,3 a 15%. A menudo es conveniente restringir la concentración del
peróxido de hidrógeno a no más del 7%. En muchas composiciones
preferidas, están presentes cantidades en equilibrio de ácido
carboxílico, ácido percarboxílico y peróxido de hidrógeno.
El sistema espesante de la presente invención
comprende una combinación de (a) una gama de etoxilatos de alcoholes
alifáticos y (b) un co-tensioactivo. Los etoxilatos
de alcoholes alifáticos (a) pueden proceder o bien de alcoholes
primarios o secundarios, y tienen la fórmula general:
en la que R^{1} y R^{2} son
hidrógeno o alquilo lineal o ramificado, tal que R^{1} más R^{2}
tiene un total de 7 a 22 átomos de carbono, y n se selecciona en el
intervalo de 1 a 15, tal que la relación numérica de átomos de
carbono en R^{1} más R^{2}:n es mayor o igual a
3:1.
Cuando ni R^{1} ni R^{2} son un átomo de
hidrógeno, R^{1} y R^{2} tienen preferiblemente un total de 10 a
18 átomos de carbono y la relación numérica de átomos de carbono en
R^{1} más R^{2}:n está preferiblemente en el intervalo de 4:1 a
7:1.
Cuando R^{1} o R^{2} es un átomo de
hidrógeno, el número total de átomos de carbono es preferiblemente
de 7 a 16 átomos de carbono, particular y preferiblemente de 9 a 16
átomos de carbono y la relación numérica de átomos de carbono en
R^{1} más R^{2}:n está preferiblemente en el intervalo de 4:1 a
9:1, particular y preferiblemente de 5:1 a 8:1.
La cantidad de espesante de etoxilato de alcohol
alifático empleada para un grado dado de espesamiento se selecciona
generalmente de acuerdo con la proporción de perácido más ácido
carboxílico en la composición, aunque la relación de espesante a
perácido más ácido total no es necesariamente lineal. Es deseable
seleccionar la concentración de etoxilato de alcohol alifático de
modo que no sea menor que 2,5% y generalmente no mayor que 15%, y
en muchos casos el espesante de las composiciones de perácido
diluidas puede conseguirse con cantidades bastante pequeñas de
etoxilato de alcohol alifático, tal como de 3 a 10%.
La biodegradabilidad de los etoxilatos de
alcohol de la presente invención es con frecuencia mayor que 80%
medida por el ensayo OECD 301E y en muchos países se considera
aceptable para ser descargada en efluentes municipales.
El co-tensioactivo (b) se
selecciona de tensioactivos aniónicos, de óxido de amina, anfóteros
y de amonio cuaternario y sus mezclas. La concentración del
co-tensioactivo se selecciona normalmente para que
no sea menor que 0,1%, y con frecuencia no menor que 0,25%, y
normalmente no mayor que 5%, y con frecuencia no mayor que 3%. En
alguna medida, la cantidad seleccionada depende de la naturaleza
química del co-tensioactivo.
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Los óxidos de amina que pueden emplearse como
co-tensioactivo (b) contienen con frecuencia de 14 a
24 átomos de carbono, incluyendo al menos un grupo de cadena larga,
por ejemplo que contenga de 10 a 18 átomos de carbono y
comprendiendo el resto grupos alquilo de cadena corta, tales como
metilo, etilo o propilo, o grupos alquilo sustituidos con
hidroxilo, tal como hidroxietilo. El grupo alquilo de cadena larga
puede obtenerse sintéticamente, o puede obtenerse a partir de
productos naturales, por ejemplo derivados de aceite de coco o de
sebo.
Los tensioactivos aniónicos que pueden emplearse
como co-tensioactivo (b) incluyen alquilsulfatos y
alquilbencenosulfonatos, que pueden estar presentes como ácido
libre o como una sal de metal alcalino o amonio. Los
alquilbencenosulfonatos adecuados incluyen alquilo lineal y
ramificado- bencenosulfonatos, prefiriéndose los alquilo
lineal-bencenosulfonatos. Preferiblemente, el resto
alquilo comprende de 6 a 18 átomos de carbono y más preferiblemente
de 10 a 14 átomos de carbono. El alquilbencenosulfonato más
preferido es dodecilbencenosulfonato.
Los alquilsulfatos adecuados incluyen alquilo
lineal y ramificado-sulfatos. Preferiblemente, el
resto alquilo comprende de 6 a 18 átomos de carbono y más
preferiblemente de 8 a 14 átomos de carbono. Ejemplos de
alquilsulfatos adecuados incluyen
2-etilhexilsulfato de sodio y laurilsulfato de
sodio. Una clase adecuada adicional de alquilsulfatos es
alquil-éter-sulfatos en los que el grupo sulfato
está unido al grupo alquilo por medio de uno o más, tal como de 2 a
6, grupos etoxilato.
Los tensioactivos anfóteros que pueden emplearse
como co-tensioactivo (b) se seleccionan en general
para que estén sustancialmente libres de iones cloruro, bromuro y
yoduro, debido a que dichos iones pueden reaccionar con los
perácidos y descomponerlos. Los tensioactivos anfóteros pueden
seleccionarse de betaínas, incluyendo
dimetil-betaínas grasas,
amidopropildimetil-betaínas grasas,
bishidroxietil-betaínas grasas y
dimetilsulfobetaínas grasas. En algunos casos, los tensioactivos
anfóteros se definirán por la fórmula química general:
en la que R representa un grupo
alquilo o arilo opcionalmente sustituido, R' representa hidrógeno o
un grupo alquilo o arilo opcionalmente sustituido y X se selecciona
de uno de los grupos que tienen la fórmula
respectiva:
en la que m es un número entero e Y
representa hidrógeno o un catión monovalente, tal como sodio,
potasio o amonio,
o
en la que n es un número entero, A
representa un grupo que tiene la fórmula:
[(CH_{2})_{p}NR'']_{q}- -(CH_{2})_{r}CO_{2}Y
en la que p, q y r representan números enteros, R'' representa
hidrógeno o un grupo alquilo o arilo, e Y representa hidrógeno o un
catión monovalente, tal como sodio, potasio o amonio, y B representa
hidrógeno, un grupo alquilo o arilo o puede tener la misma fórmula
general que A. En ciertas realizaciones, el tensioactivo anfótero
tiene la fórmula general en la que X corresponde a la fórmula (2)
anterior, q es 0 y B tiene la misma fórmula general que
A.
En los tensioactivos anfóteros empleados en
muchas realizaciones de la presente invención, R contiene con
frecuencia de aproximadamente 6 a aproximadamente 18 átomos de
carbono, y especialmente de aproximadamente 8 a aproximadamente 14
átomos de carbono y en muchos casos comprende un grupo lineal. R
puede obtenerse sintéticamente o puede obtenerse de fuentes
naturales, por ejemplo, de aceite de sebo o de coco. En una clase
particular de anfóteros, R se obtiene de imidazolina.
Los tensioactivos de amonio cuaternario que
pueden emplearse como co-tensioactivo (b) pueden
representarse por la fórmula general
R^{a}R^{b}R^{c}R^{d}N^{+} Q^{-} en la que los
sustituyentes R^{a}, R^{b}, R^{c} y R^{d} representan cada
uno un grupo alquilo o arilo o dos de los cuales combinados con el
nitrógeno forman un núcleo heterocíclico, comprendiendo normalmente
el número total de carbonos en R^{a} a R^{d} de aproximadamente
10 a aproximadamente 30 átomos de carbono, y Q representa un ion
contrario, generalmente un anión que no es oxidado por los
perácidos, tal como hidroxilo, sulfato o
alquil-sulfato, particularmente metosulfato. Uno o
dos de los sustituyentes contiene normalmente de 8 a 18 átomos de
carbono lineales con frecuencia de C_{12} a C_{16}, o forma
parte del núcleo heterocíclico, tal como piridinio. Uno de los
sustituyentes puede comprender convenientemente un grupo bencilo.
Los restantes sustituyentes se seleccionan generalmente de grupos
alquilo de C_{1} a C_{4} y especialmente metilo o etilo. Los
tensioactivos de amonio cuaternario preferidos incluyen sales de
alquiltrimetil- y alquilbencildimetil-amonio.
En muchas realizaciones de la presente
invención, la relación en peso del etoxilato de alcohol (a) a
co-tensioactivo (b) se selecciona para que se
encuentre en el intervalo de 1:5 a 50:1, con frecuencia de 1:2 a
30:1, y más frecuentemente de 2:1 a 20:1. En ciertas realizaciones
de la presente invención, se consiguieron buenos resultados
empleando una relación en peso de etoxilato de alcohol (a) a
co-tensioactivo (b) en el intervalo de 3:1 a 18:1,
particularmente de 4:1 a 15:1.
Los co-tensioactivos de la
presente invención se seleccionan con frecuencia de tal modo que su
biodegradabilidad se considere aceptable en muchos países para ser
descargados en los efluentes municipales.
Las composiciones espesadas de acuerdo con la
presente invención tienen generalmente una viscosidad mayor que 30
cPs y con más frecuencia mayor que 50 cPs. Eligiendo adecuadamente
el sistema espesante y las concentraciones relativas de los
tensioactivos es posible obtener composiciones de perácidos que
tengan una viscosidad en la región de 100 a 500 cPs. Dichas
composiciones son ventajosas porque son suficientemente viscosas
para inhibir el movimiento de capas delgadas que se adhieren a las
superficies no horizontales, pero son suficientemente fluidas para
permitir que sean vertidas desde los recipientes donde están
almacenadas a granel o sean inyectadas a presión a través de
boquillas. En general, cuanto mayor es la concentración del
co-tensioactivo (b) y mayor la relación de
etoxilato de alcohol (a):co-tensioactivo (b), mayor
será la viscosidad de la composición. En algunas realizaciones de
la presente invención, se obtuvieron resultados particularmente
buenos con composiciones de perácidos que comprendían hasta un
total del 15% p/p, especialmente 6% a 12% p/p, de perácido más el
ácido correspondiente, empleando una concentración de
co-tensioactivo (b) desde 0,25 hasta 1,5%, y una
relación de etoxilato de alcohol
(a):co-tensioactivo (b) de 6:1 a
12:1.
12:1.
Se reconocerá que la viscosidad de las
composiciones de acuerdo con la presente invención puede verse
afectada por factores tales como la fuerza iónica de la composición
y por la concentración de perácido y ácido alifático
correspondiente en la composición. Como regla general, cuanto mayor
es la concentración iónica de la composición y/o la concentración
de perácido y ácido alifático correspondiente, mayor es la
concentración de etoxilato de alcohol y/o
co-tensioactivo necesaria para conseguir una
viscosidad dada. En ciertas realizaciones preferidas, la fuerza
iónica de la composición procede sustancial y completamente de la
del perácido, por ejemplo, una mezcla en equilibrio de perácido,
peróxido de hidrógeno y ácido, el sistema espesante, los
estabilizadores para el compuesto peroxigenado, y de la del
co-tensioactivo si es de naturaleza iónica.
Un factor más que influye sobre la viscosidad de
las composiciones es el pH de la composición. El pH de las
composiciones de acuerdo con la presente invención, incluyendo los
perácidos, el etoxilato de alcohol y el
co-tensioactivo y cualquier estabilizador asociado
para el compuesto peroxigenado, se selecciona en muchas
realizaciones de la presente invención de 2,0 o mayor, y
particularmente cuando el perácido es un perácido alifático,
generalmente hasta 5. En muchas realizaciones de la presente
invención, se consiguieron buenos resultados cuando el pH de la
composición espesada estaba en el intervalo de 2,3 a 4,0, y
particularmente de 2,5 a 3,5. El pH de composiciones de bajo pH,
tales como disoluciones en equilibrio de ácido peracético cuando se
ha empleado un catalizador de ácido mineral para acelerar el
equilibrio, y que no pueden ser espesadas eficazmente por el
sistema espesante de acuerdo con la presente invención, puede
aumentarse por adición de un álcali adecuado para alcanzar el pH
deseado, con las restricciones del sistema espesante por el aumento
de la fuerza iónica que implica dicho ajuste de pH. Preferiblemente,
las composiciones de acuerdo con la presente invención se preparan
por métodos que eviten el uso de concentraciones de ácidos minerales
que impidan la eficacia del sistema espesante. Se prefieren
particularmente composiciones sustancialmente exentas de ácido
mineral.
Las composiciones pueden incluir uno o más
estabilizadores para los perácidos y/o peróxido de hidrógeno de
modo que estimulen la estabilidad química de los productos
espesados. Los estabilizantes conocidos para los compuestos
peroxigenados incluyen ácidos aminopolicarboxílicos, tales como EDTA
y DTPA, o ácidos carboxílicos aromáticos
N-heterocíclicos tales como ácido quinolínico, ácido
picolínico y ácido dipicolínico. Los estabilizantes particularmente
eficaces comprenden ácidos polifosfónicos orgánicos, incluyendo
ácido hidroxietiliden-difosfónico y ácidos
amino-polimetilen-fosfónicos. Estos
últimos satisfacen con frecuencia la fórmula general:
en la que X representa
-CH_{2}-PO_{3}H_{2}, bien R representa H o los
dos sustituyentes R se combinan para completar un anillo de
ciclohexano, y n es un número entero de 1 a 3. Ejemplos de la
fórmula incluyen etilendiamintetra(ácido
metilen-fosfónico), dietilentriaminpenta-(ácido
metilen-fosfónico) y
ciclohexano-diamintetra-(ácido
metilen-fosfónico). Puede emplearse una combinación
de dos o más de los tipos antes mencionados de estabilizantes. La
proporción en peso de estabilizantes en las composiciones de la
invención es con frecuencia hasta
2%.
Además de los componentes extraños, la
composición puede contener también uno o más perfumes y/o
colorantes, seleccionados preferiblemente al menos en parte
basándose en la resistencia a la oxidación.
\newpage
De acuerdo con un aspecto preferido de la
presente invención, se proporciona una composición acuosa espesada
que comprende ácido peracético en disolución junto con un espesante
caracterizada por que el espesante comprende:
- (a)
- un etoxilato de alcohol alifático que tiene la fórmula general:
- en la que R^{1} y R^{2} son hidrógeno o alquilo lineal o ramificado tal que R^{1} más R^{2} tiene un total de 7 a 22 átomos de carbono, y n se selecciona en el intervalo de 1 a 15, de tal modo que la relación numérica de átomos de carbono en R^{1} más R^{2}:n es mayor o igual que 3:1 y
- (b)
- un óxido de amina o alquilbencenosulfonato como co-tensioactivo en una cantidad suficiente para aumentar la viscosidad de la composición,
- y porque el pH de la composición espesada sea de 2,3 a 4.
De acuerdo con otro aspecto preferido de la
presente invención, se proporciona una composición acuosa espesada
que comprende ácido peracético en disolución junto con un espesante
caracterizado por que el espesante comprende:
- (a)
- un etoxilato de alcohol alifático que tiene la fórmula general
- en la que R^{1} y R^{2} son grupos alquilo lineales, tales que R^{1} más R^{2} tiene un total de 7 a 22 átomos de carbono, y n se selecciona en el intervalo de 1 a 5, de tal modo que la relación numérica de átomos de carbono en R^{1} más R^{2}:n es mayor o igual que 4:1 y
- (b)
- de 0,25% a 5% p/p de un óxido de amina o alquilbencenosulfonato como co-tensioactivo,
y en la que la relación en peso de etoxilato de
alcohol alifático a co-tensioactivo es de 4:1 a 15:1
y el pH de la composición espesada es de 2,3 a 4.
Las composiciones de la presente invención
pueden prepararse introduciendo la cantidad seleccionada de cada
componente en el sistema espesante en la disolución acuosa de
perácido y las cantidades residuales del ácido carboxílico
correspondiente y el peróxido de hidrógeno, y agitando la mezcla
para distribuir los componentes de forma sustancialmente uniforme
en toda la mezcla. Esto puede realizarse a cualquier temperatura
conveniente, por ejemplo a la temperatura ambiente reinante que
está típicamente en el intervalo de 10 a 35ºC. Alternativamente, la
mezcla puede calentarse suavemente hasta no más de 50ºC para
estimular la distribución rápida de los componentes y a
continuación dejar que la mezcla se enfríe hasta la temperatura
ambiente.
Un método preferido de preparar las
composiciones de acuerdo con la presente invención es preparar una
pre-mezcla del etoxilato de alcohol alifático (a)
con el co-tensioactivo (b), antes de la adición de
la disolución de perácido a la pre-mezcla.
Se reconocerá que las composiciones de perácido
de acuerdo con la presente invención pueden prepararse introduciendo
un sistema espesante como se ha descrito en la memoria en una
mezcla de peróxido de hidrógeno y ácido orgánico y dejando que se
forme el perácido in situ. Esta preparación in situ es
aplicable a los métodos descritos en los dos párrafos anteriores y
particularmente aplicable cuando es probable que se produzca un
retraso significativo, tal como de 2 a 3 semanas o más, entre la
preparación de la composición espesada y su utilización.
Algunas de las composiciones de la presente
invención, y particularmente las que tienen una viscosidad en la
región de 100 a 500 cPs se destinan a aplicación doméstica a
superficies, tales como a superficies no horizontales, que se
desean desinfectar y limpiar, aprovechando la ventaja de las
propiedades desinfectantes del compuesto peroxigenado,
especialmente el perácido, y las propiedades de limpieza de los
detergentes. Las composiciones peroxigenadas cuando tienen
viscosidades muy altas pueden considerarse sólidas, y como tales
pueden incorporarse en composiciones en partículas o granulares
para lavado o desinfección o dispersarse en bloques o barras.
Dichos bloques o barras pueden incorporar también sustancias tales
como ceras, polímeros naturales o sintéticos o ácidos carboxílicos
alifáticos muy poco solubles o derivados muy poco solubles y/o sus
mezclas que pueden regular y retardar el grado de contacto entre la
composición del compuesto peroxigenado y por ejemplo un medio
líquido, tal como el agua de cisterna de inodoros.
Por consiguiente, un aspecto adicional de la
presente invención comprende el uso de las composiciones de la
invención antes citadas para desinfección o limpieza aplicando la
composición a una superficie dura y dejando que se mantenga el
contacto hasta que se produzca al menos algo de desinfección.
Las composiciones de la invención pueden
aplicarse utilizando medios convencionales y teniendo en cuenta el
estado físico de la composición, particularmente si es un líquido
viscoso vertible o un gel. Así, en su forma más sencilla, las
composiciones pueden ser vertidas o untadas en un distribuidor, tal
como una tela o una esponja, y aplicadas a una superficie receptora
por paso del distribuidor sobre la superficie. Alternativamente,
las composiciones que tienen una viscosidad suficientemente baja
para que sean vertibles, pueden ser forzadas a pasar a través de
una boquilla distribuidora directamente sobre la superficie
receptora, por ejemplo exprimiendo un envase almacenador deformable
y elástico. Las composiciones en forma de gel pueden ser aplicadas
con una espátula o artículo similar o como se ha indicado
anteriormente por incorporación de una composición o bloque
alojador.
Las superficies a las que pueden aplicarse las
composiciones son con frecuencia domésticas y especialmente en la
cocina y otros lugares en los que pueden encontrarse
microorganismos. Las superficies receptoras adecuadas están
generalmente hechas de madera, vidrio, cerámica, estratificados de
plástico y metal, e incluyen superficies de trabajo, fregaderos,
fontanería, paredes, suelos y especialmente inodoros. Se reconocerá,
sin embargo, que superficies similares potencialmente infectadas
pueden encontrarse en lugares no domésticos, tales como en cocinas
comerciales, aparatos o envases para la preparación de alimentos o
recipientes para fábricas de cerveza o destilerías u hospitales o
en establecimientos para animales o para cría de aves o en
invernaderos u otras zonas en las que es importante el
mantenimiento de condiciones higiénicas. La presente invención
incluye el uso de las composiciones de la invención en situaciones
no domésticas.
Las composiciones pueden retirarse
posteriormente de las superficies lavándolas con agua, posiblemente
aplicando el agua utilizando una bayeta, esponja o artículo
similar. Habiendo descrito la invención en términos generales, se
describirán ahora con mayor detalle realizaciones específicas sólo
como ejemplo.
En el Ejemplo 1, se preparó una disolución
espesada de ácido peracético que tenía un pH de aproximadamente 2,7
agitando durante unos pocos minutos un etoxilato de alcohol primario
proporcionado por ICI con la marca registrada SYNPERONIC A2 que
tiene una longitud de cadena de C_{13} a C_{15} y un número de
OE de 2 y un óxido de cocodihidroxietilamina proporcionado por Akzo
con la marca registrada AROMOX C12W a temperatura ambiente de
aproximadamente 22ºC, eligiéndose las cantidades del etoxilato de
alcohol y el óxido de amina para proporcionar concentraciones de 7%
p/p y 3% p/p respectivamente en la composición espesada. A la
premezcla de tensioactivo se añadió, con agitación suave, una
disolución acuosa que contenía 1% de ácido peracético, 7% de
peróxido de hidrógeno y 9% de ácido acético. La viscosidad de la
composición después de almacenamiento durante un día para permitir
que se escapara el aire atrapado medida por un viscosímetro
Brookfield, utilizando una aguja número 2 a 50 rpm era 330 cPs. La
composición se almacenó en un envase de polietileno y se mantuvo a
32ºC en un almacén de laboratorio. Después de 6 semanas, la
viscosidad de la composición se midió del mismo modo y se obtuvo
una lectura de 330 cPs. La estabilidad química de la composición se
midió determinando la concentración de perácido en la composición
antes y después de 6 semanas de almacenamiento por la técnica usual
empleando sulfato cérico/yoduro de sodio-tiosulfato
de sodio. Se encontró que la cantidad de perácido era la misma tanto
al final como al principio del almacenamiento, lo que indica que no
se ha producido una cantidad detectable de descomposición del
perácido.
De los resultados obtenidos en el Ejemplo 1,
puede deducirse que el sistema espesante empleado es eficaz no sólo
para espesar la composición de perácido soluble, sino que es también
capaz de mantener la estabilidad en el almacenamiento tanto física
como química de la composición durante el tiempo de conservación
esperado de un desinfectante para el mercado doméstico.
Cuando cada componente del sistema espesante se
empleó solo, no se observó espesamiento significativo de la
composición.
En el Ejemplo 2, se repitió el método del
Ejemplo 1, excepto que en lugar de SYNPERONIC A2 se utilizó 7,5% de
un etoxilato de alcohol secundario proporcionado comercialmente por
Union Carbide con la marca registrada TERGITOL
15-S-3 que tiene una cadena de
carbonos C_{15} y un número de OE de 3. La viscosidad de la
composición era 312 cPs después de almacenamiento durante 1 día y
312 cPs después de un almacenamiento de 12 semanas. Su contenido de
perácido al final del período de almacenamiento era todavía mayor
que 85% de la cantidad inicial.
De este Ejemplo puede deducirse que el uso de un
etoxilato de alcohol secundario que tiene una cadena de carbonos
C_{15} y un número de OE de 3 proporcionó estabilidades física y
química aceptables en el almacenamiento.
En el Ejemplo 3, se repitió el método del
Ejemplo 2, excepto que se utilizó un 3% más de etoxilato de alcohol
primario proporcionado por ICI con la marca registrada SYNPERONIC A4
que tenía una longitud de cadena de C_{13} a C_{15} y un número
de OE de 4. Se obtuvo una composición que tenía una viscosidad de
1760 cPs después de almacenamiento durante 1 día.
En el Ejemplo 4, se repitió el método del
Ejemplo 1, excepto que se empleó 10,5% de SYNPERONIC A2. Se obtuvo
una composición que tenía una viscosidad de 1620 cPs después de
almacenamiento durante 1 día.
En el Ejemplo 5, se repitió el método del
Ejemplo 1, excepto que se empleó 10,5% de TERGITOL
15-S-3. Se obtuvo una composición
que tenía una viscosidad de 1560 cPs después de almacenamiento
durante 1 día.
En el Ejemplo 6, se repitió el método del
Ejemplo 2, excepto que la disolución de ácido peracético comprendía
0,086% de ácido peracético, 0,7% de peróxido de hidrógeno y 1,1% de
ácido acético que tenía un pH de 2,6. La composición espesada tenía
un pH de 3,3 y una viscosidad de 860 cPs.
Ejemplos 7 y
8
En estos Ejemplos, se repitió el método del
Ejemplo 6, excepto que el pH de la disolución de ácido peracético
se redujo hasta pH 2,0 y 1,6 respectivamente por adición de 98% p/p
de disolución de ácido sulfúrico antes de la adición del sistema
espesante. Las composiciones espesadas tenían valores de pH de 3,3 y
2,9, con viscosidades de 540 cPs y 240 cPs, respectivamente.
Ejemplos
9-16
En estos Ejemplos, se siguió el método del
Ejemplo 2, excepto que la disolución de ácido peracético comprendía
0,89% p/p de ácido peracético, 7,7% p/p de peróxido de hidrógeno y
10,85% p/p de ácido acético. El pH de la disolución de ácido
peracético antes del espesamiento era 1,9. En el Ejemplo 9, se
empleó esta disolución sin ajuste de pH antes de la adición del
sistema espesante. En los Ejemplos 10, 11 y 12, los valores de pH
de las disoluciones de ácido peracético antes del espesamiento se
ajustaron a 2,0, 2,1 y 2,2 respectivamente por adición de
disolución de hidróxido de sodio al 10% p/p y para los ejemplos 13,
14, 15 y 16 se ajustaron a valores de pH de 2,0, 2,1, 2,2 y 2,3
respectivamente por adición de disolución de hidróxido de amonio al
10% p/p. Las viscosidades de las composiciones espesadas producidas
se dan a continuación:
\vskip1.000000\baselineskip
Ejemplos
17-20
Se produjo una composición espesada de ácido
peracético por el método general del Ejemplo 9. La composición
espesada producida se dividió en 4 partes alícuotas. En el Ejemplo
17, no se disolvió sulfato de sodio en la composición. En los
Ejemplos 18, 19 y 20, se disolvió sulfato de sodio anhidro en las
composiciones dando 200 mg/l, 400 mg/l y 600 mg/l de SO_{4}
respectivamente. Las viscosidades de las composiciones se dan a
continuación
\vskip1.000000\baselineskip
Los resultados de los Ejemplos 17 a 20
demostraron que el sistema espesante podría emplearse para espesar
disoluciones que tuvieran una fuerza iónica variable, pero que al
aumentar la fuerza iónica se tendería a reducir la viscosidad
conseguida para una composición de peroxígeno y una concentración
del sistema espesante dadas.
\newpage
Ejemplos 21 y
22
En estos Ejemplos, se siguió el método del
Ejemplo 2, excepto que los tensioactivos empleados fueron 9% p/p de
dodecilbencenosulfonato de sodio (proporcionado comercialmente en el
Reino Unido por Cargo Fleet Chemicals con el nombre registrado
"Caflon NAS30") para el Ejemplo 21, y 9% de
lauril-dimetilbetaína (proporcionado comercialmente
en el Reino Unido por Surfachem con el nombre registrado "Empigen
BB") para el Ejemplo 22. Las viscosidades de las composiciones
fueron 340 cPs y 44 cPs, respectivamente.
Claims (26)
1. Composiciones acuosas espesadas que
comprenden un perácido alifático soluble, que contiene hasta 6
átomos de carbono, en disolución junto con un espesante,
caracterizadas por que el espesante comprende en una cantidad
suficiente para aumentar la viscosidad de la composición:
- (a)
- uno etoxilato de alcohol alifático que tiene la fórmula general:
- en la que R^{1} y R^{2} son hidrógeno o alquilo lineal o ramificado, tal que R^{1} más R^{2} tiene un total de 7 a 22 átomos de carbono, y n se selecciona en el intervalo de 1 a 15, de tal modo que la relación numérica de átomos de carbono en R^{1} más R^{2}:n es mayor o igual que 3:1 y
- (b)
- un co-tensioactivo seleccionado del grupo que consiste en tensioactivos aniónicos, óxidos de amina, tensioactivos anfóteros y compuestos de amonio cuaternario.
2. Un procedimiento para espesar disoluciones de
perácidos solubles, conteniendo el perácido hasta 6 átomos de
carbono, caracterizado por que comprende introducir en una
cantidad suficiente para aumentar la viscosidad de la
composición:
- (a)
- uno etoxilato de alcohol alifático que tiene la fórmula general:
- en la que R^{1} y R^{2} son hidrógeno o alquilo lineal o ramificado, tal que R^{1} más R^{2} tiene un total de 7 a 22 átomos de carbono, y n se selecciona en el intervalo de 1 a 15, de tal modo que la relación numérica de átomos de carbono en R^{1} más R^{2}:n es mayor o igual que 3:1 y
- (b)
- un co-tensioactivo seleccionado del grupo que consiste en tensioactivos aniónicos, óxidos de amina, tensioactivos anfóteros y compuestos de amonio cuaternario.
3. Un procedimiento de acuerdo con la
reivindicación 2, caracterizado por que el etoxilato de
alcohol alifático y el co-tensioactivo se mezclan
previamente antes de la adición de la disolución de perácido.
4. Un procedimiento o composición de acuerdo con
cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado
por que en (a) cuando ni R^{1} ni R^{2} son un átomo de
hidrógeno, R^{1} y R^{2} tienen un total de 10 a 18 átomos de
carbono y la relación numérica de átomos de carbono en R^{1} más
R^{2}:n está preferiblemente en el intervalo de 4:1 a 7:1.
5. Un procedimiento o composición de acuerdo con
una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 3, caracterizado
por que en (a) cuando R^{1} o R^{2} es un átomo de hidrógeno, el
número total de átomos de carbono es preferiblemente de 7 a 16
átomos de carbono y la relación numérica de átomos de carbono en
R^{1} más R^{2}:n está preferiblemente en el intervalo de 4:1 a
9:1.
6. Un procedimiento o composición de acuerdo con
la reivindicación 5, caracterizado por que la relación en
número de átomos de carbono en R^{1} y R^{2}:n está en el
intervalo de 5:1 a 8:1.
7. Un procedimiento o composición de acuerdo con
la reivindicación 5 a 6, caracterizado por que el número
total de átomos de carbono es de 9 a 16 átomos de carbono.
8. Un procedimiento o composición de acuerdo con
cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado
por que el perácido soluble es ácido peracético.
9. Un procedimiento o composición de acuerdo con
cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado
por que el pH de la composición espesada es 2,0 o más.
10. Un procedimiento o composición de acuerdo
con la reivindicación 9, caracterizado por que el pH de la
composición espesada está en el intervalo de 2,3 a 4.
11. Un procedimiento o composición de acuerdo
con cualquiera de las reivindicaciones anteriores,
caracterizado por que la concentración de etoxilato de
alcohol alifático (a) está en el intervalo de 2,5 a 15% p/p.
12. Un procedimiento o composición de acuerdo
con cualquiera de las reivindicaciones anteriores,
caracterizado por que la concentración de
co-tensioactivo (b) está en el intervalo de 0,1 a 5%
p/p.
13. Un procedimiento o composición de acuerdo
con cualquiera de las reivindicaciones anteriores,
caracterizado por que la relación en peso de etoxilato de
alcohol (a) a co-tensioactivo (b) está en el
intervalo de 1:5 a 50:1.
14. Un procedimiento o composición de acuerdo
con la reivindicación 13, caracterizado por que la relación
en peso de etoxilato de alcohol (a) a
co-tensioactivo (b) está en el intervalo de 2:1 a
20:1.
15. Un procedimiento o composición de acuerdo
con la reivindicación 14, caracterizado por que la relación
en peso de etoxilato de alcohol hidrófobo (a) a
co-tensioactivo (b) está en el intervalo de 4:1 a
15:1.
16. Un procedimiento o composición de acuerdo
con cualquiera de las reivindicaciones anteriores,
caracterizado por que la concentración de
co-tensioactivo (b) es de 0,25 a 1,5%, y la relación
de etoxilato de alcohol hidrófobo
(a):co-tensioactivo (b) es de 6:1 a 12:1.
17. Un procedimiento o composición de acuerdo
con cualquiera de las reivindicaciones anteriores,
caracterizado por que el co-tensioactivo (b)
se selecciona de alquil-sulfatos que comprenden de 6
a 18 átomos de carbono, alquilbenceno-sulfonatos
que comprenden de 6 a 18 átomos de carbono en el alquilo y óxidos de
amina que comprenden un grupo alquilo de C_{10} a C_{18}.
18. Un procedimiento o composición de acuerdo
con la reivindicación 17, caracterizado por que el
co-tensioactivo (b) es dodecilbencenosulfonato u
óxido de
cocodi(hidroxi-etil)amina.
19. Una composición acuosa espesada de acuerdo
con la reivindicación 1, caracterizada por que el perácido
es ácido peracético, porque el co-tensioactivo es un
óxido de amina o alquilbencenosulfonato y porque el pH de la
composición espesada es de 2,3 a 4.
20. Una composición acuosa espesada de acuerdo
con la reivindicación 19, caracterizada por que
- -
- R^{1} y R^{2} son grupos alquilo lineales y n se selecciona en el intervalo de 1 a 5, de tal modo que la relación numérica de átomos de carbono en R^{1} más R^{2}:n es mayor o igual que 4:1 y
- -
- el co-tensioactivo es un óxido de amina o alquilbencenosulfonato en una cantidad de 0,25% a 5% p/p, y
- -
- la relación en peso de etoxilato de alcohol alifático a co-tensioactivo es de 4:1 a 15:1 y el pH de la composición espesada es de 2,3 a 4.
21. Una composición de acuerdo con la
reivindicación 1 o una cualquiera de las reivindicaciones 4 a 20,
caracterizada por que la viscosidad es mayor que 30 cPs.
22. Una composición o procedimiento de acuerdo
con cualquiera de las reivindicaciones anteriores,
caracterizada por que la cantidad total de perácido más el
ácido carboxílico correspondiente en la composición de perácido es
menor que 30% p/p y preferiblemente 16% p/p o menor.
23. Una composición o procedimiento de acuerdo
con cualquiera de las reivindicaciones anteriores,
caracterizada por que la concentración de perácido es de
0,05 a 5% en peso.
24. Una composición o procedimiento de acuerdo
con la reivindicación 22, caracterizada por que la
concentración de perácido es de 0,1 a 2% en peso.
25. Una composición o procedimiento de acuerdo
con cualquiera de las reivindicaciones anteriores,
caracterizada por que la disolución de perácido está
sustancialmente exenta de ácido mineral.
26. Un método para desinfectar y/o limpiar
superficies duras, caracterizado por que comprende poner en
contacto la superficie dura con una composición de acuerdo con la
reivindicación 1 o una cualquiera de las reivindicaciones 4 a
25.
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