ES2199352T3 - Soluciones de silano acuosas y estables para limpieza de superficies duras. - Google Patents

Abstract

UNA SOLUCION ACUOSA ESTABLE PARA UN DETERGENTE LIMPIADOR DE SUPERFICIES DURAS QUE CONTIENE UN SACARIDO SELECCIONADO ENTRE UN SACARIDO DE ALQUILO Y UN SACARIDO DE ALQUENILO Y UN ORGANOSILANO, EN LA QUE DICHO ORGANOSILANO TIENE AL MENOS UN GRUPO HIDROLIZABLE.

Description

Soluciones de silano acuosas y estables para limpieza de superficies duras.

Está invención se refiere a un método para estabilizar soluciones acuosas de organosilanos/fluoroorganosilanos que contienen grupos hidrolizables unidos a silicio.

Antecedentes de la técnica

Las soluciones acuosas de organosilanos/fluoroorganosilanos que contienen grupos hidrolizables unidos a silicio tienen varios usos. Los grupos hidrolizables permiten que dichos compuestos se unan irreversiblemente ellos mismos a sustratos que contienen hidroxilo u otra clase de reactivos de silicona.

La importancia de esta acción de "unión firme", en este caso, es que retarda la reaparición de la suciedad, que da brillo y que hace más fácil la limpieza de una variedad de superficies del cuarto de baño tales como esmaltados, plástico y porcelana, proporcionando también una actividad residual antimicrobiana/algicida.

Es deseable que el agente de "unión firme" se libere a través de un medio predominantemente acuoso con un mínimo contenido de disolvente.

Sumario de la invención

Los estudios realizados en la presente invención para lograr el propósito anterior revelaron que el uso de uno o más agentes tensioactivos no iónicos, uno de los cuales debe ser un alquil-sacárido, junto con un derivado de silano, producían una mejor composición detergente que ayuda a evitar la reaparición de la suciedad, da propiedades residuales antimicrobianas/algicidas y características de "brillo" residual. Por consiguiente, en una realización, la presente invención proporciona una solución, como se define en la reivindicación 1, que comprende un agente tensioactivo alquil-sacárido y un derivado de silano, y en otra realización, la presente invención se refiere al uso de dicho alquil-sacárido en las composiciones para almacenaje estable.

La limpieza de superficies duras se puede lograr con la composición de la presente invención en ausencia de compuestos orgánicos de amonio cuaternario solubles en agua al contrario de la descripción de la patente publicada anteriormente patente US-A-5.411.585. La composición, en cambio, estabiliza el organosilano/fluoroorganosilano por el uso de sacáridos algunas veces con un co-tensioactivo no iónico adicional. Por razones medioambientales se desea la ausencia de compuestos de amonio cuaternario.

Otros objetivos, características y ventajas adicionales de la invención se verán más completamente a partir de la siguiente descripción.

Descripción detallada

Todas las cantidades dadas aquí (si no se indica lo contrario) se dan como cantidades en peso de la cantidad total de la solución acuosa de la presente invención.

Los organosilanos que se pueden usar en la invención se describen en relación al documento US-A-5.411.585.

Los organosilanos que tienen grupos hidrolizables que son útiles en esta invención forman soluciones claras en agua a temperatura ambiente (20ºC) al menos hasta el límite del nivel de concentración del principio activo que se usa en las soluciones acuosas. Un ejemplo de tales organosilanos es metiltrimetoxisilano. Se ha encontrado en esta invención que los compuestos que no dan soluciones claras en agua a 20ºC, tal como el cloruro de 3-(trietoxisilil)propoildimetiloctadecilamonio no son útiles en la presente invención.

Como se ha mencionado antes, las soluciones acuosas de organosilanos/fluoroorganosilanos de la presente invención son soluciones estables. Las soluciones estables son soluciones claras que no presentan turbidez.

Preferiblemente dichas soluciones son de almacenaje estable, es decir, dichas soluciones son claras y no turbias después del almacenamiento.

Más preferiblemente dichas soluciones de almacenaje estable son claras y no turbias después del almacenaje a temperatura ambiente (20ºC) durante 6 meses, incluso más preferiblemente después de dicho almacenaje durante 1 año.

Preferiblemente dichos organosilanos tienen la fórmula estructural

A_{3-x}B_{x}SiD(I)

\newpage

en la que cada

A es -OH o un grupo hidrolizable,

B es un grupo alquilo de 1 a 4 átomos de carbono,

x tiene el valor de 0, 1 ó 2, y

D es un grupo hidrocarbonado de 1 a 4 átomos de carbono, un grupo hidrocarbonado sustituido (o bien sustituido o sin sustituir) con flúor, fenilo, o un grupo no iónico o catiónico hidrocarbonado sustituido que contiene al menos un grupo oxígeno o nitrógeno, o sales de tales grupos hidrocarbonados sustituidos.

En las fórmulas anteriores, A es -OH o un grupo hidrolizable tal como un haluro como -Cl, -Br, y -I, alcoxi o alcoxiéter tales como los de la fórmula -OR^{1} y -OR^{2A}OR^{1} en las que R^{1} es R^{2} o hidrógeno, R^{2} es un grupo alquilo de 1 a 4 átomos de carbono tal como metilo, etilo, propilo, butilo o -CH_{2}CH_{2}CH_{2}(CH_{3}), siendo preferido el metilo, y R^{2A} es un grupo hidrocarbonado saturado divalente de 1 a 4 átomos de carbono tal como metileno, etileno, propileno, butileno o -CH_{2}CH_{2}CH(CH_{3})- siendo preferidos etileno y propileno; amino tal como -N(R^{1})_{2} tal como -NHCH_{3}, -N(CH_{3})_{2} y -N(CH_{2}CH_{2})_{2}, incluyendo también organosilazanos en los que dos organosilanos están combinados mediante una unidad -NH; acetoxi que es -OOCCH_{3}; acetamido que es HNOCCH_{3}; e hidruro que es -H, entre otros conocidos en la técnica. B es R^{2} siendo preferido metilo.

D es un grupo hidrocarbonado tal como R^{2}, vinilo, alilo, fenilo, grupo hidrocarbonado sustituido (o bien sustituido o sin sustituir) con flúor, grupos no iónicos o catiónicos hidrocarbonados sustituidos que contienen al menos un grupo oxígeno o nitrógeno así como sales de tales grupos hidrocarbonados sustituidos. Ejemplos en los que D es un grupo hidrocarbonado sustituido (o bien sustituido o sin sustituir) con flúor incluyen perfluoroalquilsulfonamida-N-G-C_{4}-alquilensilanos.

Ejemplos de estos últimos grupos hidrocarbonados sustituidos incluyen R^{3}Q donde Q representa un grupo funcional, opcionalmente con cadenas de alquilo o arilo adicionales, tales como alcoholes y éteres tales como -(OCH_{2}CH_{2})_{z}OR^{1} donde z tiene un valor de 0 a aproximadamente 50, ésteres o amidas tales como -COOR^{6}, -CONHR^{6}, -HNOCR^{6} o -OOCCH(R^{6})_{3}H_{1-3}CHCH_{2} en los que R^{6} es un grupo alquilo de 1 a 18 átomos de carbono tal como metilo, etilo, butilo, octilo y octadecilo, siendo preferido metilo y s es 0 ó 1, glicidoxi tal como -OCH_{2}CHOCH_{2} así como otros grupos no iónicos o catiónicos hidrocarbonados sustituidos conocidos en la técnica. En las fórmulas anteriores, x tiene un valor de 0, 1 ó 2, siendo preferidos los valores de 0 ó 1, y siendo lo más preferido un valor 0 para x; "y" tiene un valor de 0, 1 ó 2; R^{3} es un grupo hidrocarbonado saturado divalente de 1 a 12 átomos de carbono tal como R^{2A}, -(CH_{2})_{6}, -(CH_{2})_{8}- y -(CH_{2})_{12}; R^{4} y R^{5} se seleccionan cada uno del grupo constituido por grupos alquilo de 1 a 18 átomos de carbono, -CH_{2}C_{6}H_{5}, -CH_{2}CH_{2}OH y -CH_{2}OH. R^{6} es un grupo alquilo de 1 a 18 átomos de carbono. Un ejemplo de -R^{3}Q es glicidoxipropilo o -(CH_{2})_{3}OCH_{2}CHOCH_{2}. X es un anión y más preferiblemente, se selecciona entre los aniones cloruro, bromuro, fluoruro, yoduro, acetato, metosulfato, etosulfato, fosfato o tosilato y lo más preferiblemente, X es un anión cloruro.

En la fórmula II anterior, R^{4} y R^{5}son preferiblemente grupos alquilo de 1 a 18 átomos de carbono y más preferiblemente, R^{2} es un grupo metilo, siendo el número total de átomos de carbono en R^{3}, R^{4} y R^{5} al menos 12 si se desean las propiedades antimicrobianas del organosilano. En un organosilano preferido de la fórmula II, R^{3} es un propileno, R^{2} y R^{4} son cada uno grupos metilo y R^{5} es un grupo octadecilo mientras que en otro organosilano alternativo preferido de la fórmula II, R^{2} es un grupo metilo y R^{4} y R^{5} son cada uno grupos decilo.

Los compuestos más preferidos para uso en la presente invención son (CH_{3}O)_{3}SiR^{2}, particularmente cuando R^{2} es metilo, (CH_{3}O)_{3}SiCH=CH_{2}, (CH_{3})_{3}SiCH_{2}CH=CH_{2}, (CH_{3}O)_{3}SiCH_{2}CH_{2}CH_{2}OCH_{2}CHOCH_{2}, (CH_{3}O)_{3}SiR^{2}N(R^{4})_{y}

\break

H_{2-y}, (CH_{3}O)_{3}SiR^{3}NHR^{3}N(R^{4})_{y}H_{2-y}, (CH_{3}O)_{3}SiR^{3}NHR^{3}N(R^{4})_{y}H_{3-y}X^{(-)}.

Preferiblemente el organosilano está presente en la solución acuosa en una cantidad de 0,001% a 5% en peso de la solución acuosa, más preferiblemente de 0,01% a 2% en peso de la solución acuosa e incluso más preferiblemente de 0,05% a 0,5% en peso de la solución acuosa.

Los alquil-sacáridos son bien conocidos en la técnica. Son derivados de azúcar en los que el grupo hidroxilo unido al carbono 1 está sustituido con un grupo alquilo. Los alquil-sacáridos describen compuestos sea cual sea el constituyente azúcar mientras que los alquilglucósidos describen compuestos que contienen glucosa como azúcar.

Un agente tensioactivo alquil-sacárido típico que se puede usar en la presente invención es el representado por la siguiente fórmula III

R_{10}-O-(R_{12}O)_{t}-(G)_{p}III

en la que R_{10} es un grupo alquilo, alquenilo o alquilfenilo lineal o ramificado que tiene 6-18 átomos de carbono, R_{12} es un grupo alquileno que tiene 2-4 átomos de carbono, G es un residuo sacárido reducido que tiene 5-6 átomos de carbono, t tiene un valor de 0-10, y p tiene un valor de 1-10.

Entre los alquil-sacáridos representados por la fórmula III, son preferibles los que tienen un grupo alquilo de C_{6-18}, especialmente de C_{8-14}, más preferiblemente de C_{8-10} para R_{10} tal como octilo, decilo o laurilo. En la fórmula III, t indica el grado de condensación del alquilenóxido, tiene un valor de 0-10, preferiblemente 0-4, y lo más preferiblemente 0. En la fórmula III, G que es la unidad básica de la porción hidrófila del alquil-sacárido, es un residuo de sacárido reducido que tiene 5-6 átomos de carbono. La glucosa, galactosa y fructosa son los residuos de sacáridos reducidos preferibles. El grado de polimerización medio del sacárido indicado por p en la fórmula III es 1-10, y preferiblemente 1-4.

Los alquil-sacáridos son más fácilmente biodegradables que otros estabilizantes conocidos.

Preferiblemente el alquil-sacárido está presente en una cantidad de 0,001 a 5% en peso de la solución acuosa, más preferiblemente 0,1-3% en peso de la solución acuosa, incluso más preferiblemente de 0,6 a 2% en peso de la solución acuosa.

Opcionalmente dicho alquil-sacárido puede estar presente en combinación con un tensioactivo no iónico.

Los tensioactivos no iónicos adecuados pueden ser tensioactivos no iónicos de alcohol alcoxilado que se pueden preparar fácilmente por procedimientos de condensación. También están disponibles comercialmente de forma conveniente una gran variedad de tales alcoholes alcoxilados especialmente etoxilados y/o propoxilados. Están disponibles catálogos de tensioactivos que listan una serie de tensioactivos, incluyendo los no iónicos.

Los alcoholes alcoxilados preferidos son tensioactivos no iónicos según la fórmula R_{15}O(E)e(P)kH en la que R_{15} es una cadena hidrocarbonada de 2 a 24 átomos de carbono, E es óxido de etileno y P es óxido de propileno, y e y k que representan el grado medio de etoxilación y propoxilación respectivamente, son de 0 a 24. El resto hidrófobo del compuesto no iónico puede ser un alcohol primario o secundario, lineal o ramificado que tiene de 8 a 24 átomos de carbono y más preferiblemente 7-9 átomos de carbono. Los tensioactivos no iónicos más preferidos para uso en las composiciones según la invención son los productos de condensación del óxido de etileno con alcoholes que tienen una cadena de alquilo lineal, que tiene de 6 a 22 átomos de carbono, en los que el grado de etoxilación es de 1 a 15, preferiblemente de 5 a 12. Los tensioactivos no iónicos aún más preferidos para uso en la composición según la presente invención son los productos de condensación de 4 moles de óxido de etileno con 1 mol de alcohol alquílico C_{7}-C_{9} de cadena lineal, es decir tensioactivos no iónicos según la fórmula anterior en la que R_{15} es un grupo alquilo C_{7}-C_{9} de cadena lineal; en la que p es cero y e es cuatro.

Preferiblemente el tensioactivo no iónico está presente en una cantidad de 0,001 a 2% en peso de la solución acuosa, más preferiblemente en una cantidad de 0,5 a 1,0% en peso de la solución acuosa.

La relación del alquil-sacárido al tensioactivo no iónico es lo más preferiblemente 1:0,7.

En una realización particularmente preferida de la presente invención se logra un efecto sinérgicamente estabilizante con una combinación de dicho alquil-sacárido y dicho tensioactivo no iónico.

Opcionalmente, de 0,1 a 25% en peso de la solución acuosa total puede ser debido a disolventes solubles en agua tales como butilcarbitol, dipropilenglicol-monometileter, propilenglicol, carbitol, metoxipropanol, glicerina, isopropanol y etanol. Preferiblemente, se evita el metanol, aunque el metanol presente en las soluciones comercialmente disponibles es bien tolerado por las soluciones acuosas preparadas por el método de la presente invención.

Opcionalmente, se pueden incluir otros ingredientes que son compatibles con los organosilanos y tensioactivos solubles en agua en una cantidad tal como de 0,1% a 5% basándose en el peso total de la solución acuosa, de un agente espesante tal como hidroxietilcelulosa, goma de xantano, o un agente espesante convencional. Se deben evitar aditivos particulares tales como sílice y otras partículas de alta área superficial ya que el organosilano se puede depositar sobre tales partículas y por tanto se puede separar de la solución acuosa. Similarmente se pueden incluir en las soluciones acuosas de la presente invención aditivos convencionales tales como perfumes, ácidos, hidrótropos, bactericidas, germicidas, conservantes, disolventes, fragancias, colorantes, agentes tampón, sales de metales solubles en agua, adyuvantes de detergentes, agentes quelantes tales como EDTA y sus sales, con la condición de que sean compatibles con los otros ingredientes presentes.

Las soluciones de organosilanos/fluoroorganosilanos deben ser preferiblemente de preparación reciente antes de su uso en los métodos y las composiciones de la presente invención para evitar la pérdida de actividad. El pH de las soluciones de la presente invención se puede ajustar a lo largo de un amplio intervalo por ejemplo de aproximadamente pH 1 a pH 13,5. Sin embargo, es preferido un intervalo de pH de 2-10 y es más preferido un intervalo de pH de 2-5,5.

El pH de la solución acuosa se puede ajustar en un intervalo apropiado usando un ácido orgánico o inorgánico apropiado tal como ácido cítrico, ácido acético, ácido clorhídrico, ácido fosfórico o ácido sórbico o una base orgánica o inorgánica apropiada tal como hidróxido de sodio, hidróxido de amonio, dimetilamina y etanolamina.

La ventaja de las composiciones y métodos de la presente invención es que las soluciones acuosas de los organosilanos solubles en agua son estables en un intervalo mucho más amplio de pH que el conocido actualmente en la técnica. Por ejemplo, la técnica describe que las soluciones acuosas de alquilsilanos se pueden llevar a pH de 3,5 a 5,0 usando ácido acético, preferiblemente a pH 3,5, pero se considera que las soluciones forman productos insolubles que hacen a las soluciones turbias, momento en el que las soluciones deben ser descartadas. Las soluciones acuosas según la presente invención tienen una vida útil mucho más larga.

Se proporcionan ahora algunos ejemplos de composiciones según la presente invención.

Ejemplo1

Se preparó la siguiente composición de limpieza de superficies duras.

Materia prima	% peso/peso
Agua	83,480
Ácido láctico, 80%	\hskip5pt 7,480
Urea	\hskip5pt 2,000
Dipropilenglicolmetiléter	\hskip5pt 4,050
Solución al 60% de alquil-sacárido (Glucopon® 215 CS UP)^{1}	\hskip5pt 2,500
Solución al 60% (3 M) de	\hskip5pt 0,240
1-Octanosulfonamida-N-etil-1,1,2,2,3,3,4,4,5,5,6,6,7,7,8,8,
8-heptadecafluoro-trimetoxisilano
Fragancia	\hskip5pt 0,250
	100.000

Ejemplo 2

Se preparó la siguiente composición de limpieza de superficies duras.

Materia prima	% en peso/peso
Agua	Hasta equilibrio
Ácido láctico, 80%	7,480
Urea	2,000
Dipropilenglicolmetiléter	4,050
Alquil-sacárido usado en el ejemplo 1	1,130
Alcohol etoxilado (Dehydol®)^{2}	0,870
Fluoroorganosilano como el usado en el ejemplo 1	0,240
	100.000

Notas para los ejemplos 1 y 2

1. Gluconpon® 215 CS UP está disponible de Henkel Organics.

2. Dehydol® también está disponible de Henkel Organics.

Las soluciones de los ejemplos 1 y 2 se ensayaron en cuanto a la estabilidad en el almacenaje. Los resultados se muestran en la tabla I a continuación. "C" representa que la solución era clara y no turbia después del almacenaje.

TABLA 1

Composición del ejemplo	Condición de la solución después	Condición de la solución después
	del almacenaje a 20ºC durante	del almacenaje a 40ºC durante
	seis semanas	seis semanas
1	C	C
2	C	C

Claims (12)

1. Una solución acuosa y estable, que comprende un sacárido seleccionado entre un alquil-sacárido y un alquenil-sacárido y un organosilano, en la que dicho organosilano tiene al menos un grupo hidrolizable, y están ausentes de la solución compuestos orgánicos de amonio cuaternario solubles en agua.

2. Una solución acuosa según la reivindicación 1, en la que el organosilano es un fluoroorganosilano.

3. Una solución acuosa según cualquiera de las reivindicaciones precedentes, en la que el organosilano tiene la fórmula I

A_{3-x}B_{x}SiD(I)

en la que

A es -OH o un grupo hidrolizable,

B es un grupo alquilo de 1 a 4 átomos de carbono,

x tiene el valor de 0, 1 ó 2, y

D es un grupo hidrocarbonado de 1 a 4 átomos de carbono, un grupo hidrocarbonado sustituido (o bien sustituido o sin sustituir) con flúor, fenilo, o un grupo no iónico o catiónico hidrocarbonado sustituido que contiene al menos un grupo oxígeno o nitrógeno, o sales de tales grupos hidrocarbonados sustituidos.

4. Una solución acuosa según cualquiera de las reivindicaciones precedentes, en la que el sacárido tiene la fórmula (III)

R_{10}-O-(R_{12}O)_{t}-(G)_{p}(III)

en la que

R_{10} es un grupo alquilo, alquenilo o alquilfenilo lineal o ramificado que tiene 6-18 átomos de carbono;

R_{12} es un grupo alquileno que tiene 2-4 átomos de carbono;

G es un residuo de sacárido reducido que tiene 5-6 átomos de carbono;

t es 0-10;

p es 1-10, preferiblemente 1-4.

5. Una solución acuosa según cualquiera de las reivindicaciones precedentes, en la que el silano está presente en una cantidad de 0,001% a 5% en peso basado en el peso total de la solución.

6. Una solución acuosa según cualquiera de las reivindicaciones precedentes, en la que el sacárido está presente en una cantidad de 0,001% a 5% en peso basado en el peso total de la solución.

7. Una solución acuosa según cualquiera de las reivindicaciones precedentes, en la que dicha solución comprende también un tensioactivo no iónico.

8. Una solución acuosa según cualquiera de las reivindicaciones precedentes, que tiene un pH en el intervalo de 2,0-5,5.

9. Una composición detergente según cualquiera de las reivindicaciones precedentes.

10. Una composición detergente según la reivindicación 9 precedente, que es una composición detergente para limpieza de superficies duras.

11. Una composición detergente según la reivindicación 9 precedente o la reivindicación 10 precedente, que comprende además opcionalmente uno o más de los siguientes ingredientes: ácidos, hidrótropos, bactericidas, germicidas, conservantes, perfumes, agentes tampón, sales de metales solubles en agua, adyuvantes de detergentes, agentes quelantes y sus sales, disolventes, fragancias, espesantes, y colorantes.

\newpage

12. El uso del alquil-sacárido como se ha definido en cualquiera de las reivindicaciones precedentes, en un método para mejorar la estabilidad de almacenaje de las composiciones según cualquiera de las reivindicaciones precedentes.