ES2214844T3 - Composiciones de detergente en pastillas. - Google Patents

Abstract

Un procedimiento para la fabricación de una pastilla de detergente que comprende la mezcla de (i) entre 41 a 56% en peso de partículas que contienen tensioactivo orgánico no jabonoso y otros materiales, cuyas partículas contienen de 25 a 80% de su peso de cuadyuvante de detergencia soluble en agua o insoluble en agua y entre 20 y 50% de su propio peso de tensioactivo orgánico no jabonoso con (ii) entre 15 y 40% en peso de material que es distinto de jabón o tensioactivo orgánico y que tiene una solubilidad en agua de al menos 10 g/litro a 20ºC, seguido por la compactación de la mezcla en una pastilla o una parte de una pastilla usando una presión aplicada en un intervalo entre 3, 0 a 35 MPa.

Description

Composición de detergente en pastillas.

Esta invención se refiere a composiciones de detergente en la forma de pastillas para uso en lavado de tejidos.

Las composiciones de detergente en forma de pastillas se han descrito, por ejemplo, en los documentos GB 911204 (Univeler), US 3953350 (Kao), JP 60-015500A (Lion), y EP-A-711827 (Univeler) y se venden comercialmentente en España. Las pastillas tienen varias ventajas sobre los productos en polvo: no requieren ser medidos y son de este modo más fáciles de manejar y dispensar en la carga de lavado, y son más compactos, facilitando de este modo un almacenamiento más económico.

Dichas pastillas se fabrican generalmente al comprimir o compactar una cantidad de composición de detergente en forma particulada. Es deseable que las pastillas tengan una resistencia mecánica adecuada cuando se secan, antes de usar, pero que se disgreguen y se dispersen/disuelvan rápidamente cuando se añaden al agua de lavado. No ha resultado fácil lograr ambas propiedades simultáneamente. Cuanta más presión se usa cuando se compacta una pastilla, la densidad y la resistencia de la pastilla aumentan, pero la velocidad de disgregación/disolución cuando la pastilla se pone en contacto con el agua de lavado disminuye.

Durante el periodo entre aproximadamente 1960 a 1970 hubo una considerable actividad de investigación en relación con las pastillas para uso en lavado de tejidos. Los principales fabricantes de detergente publicaron varias patentes. Las pastillas de detergente se vendieron comercialmente en los Estados Unidos y en algunos países europeos.

Sin embargo, las pastillas desaparecieron del mercado en prácticamente todos los países (España es la excepción aparente) incluso aunque las pastillas tienen ventajas evidentes y han llegado a conocerse como una forma de producto para composiciones de lavavajillas automáticos que se caracterizan por un bajo contenido de tensioactivo orgánico.

El documento US 3081267 (Procter & Gamble) muestra que la fuerza, y por lo tanto la presión, aplicadas cuando se compacta una composición en pastillas debería estar limitada, o de otro modo las pastillas tardarán demasiado en disolverse.

La presión de compresión usada en los ejemplos de este documento fue entre aproximadamente 1,2 a 2,1 MPa. En otro lugar del documento se propone que la presión no debe sobrepasar aproximadamente 2,5 MPa para evitar la lenta disgregación encontrada con mayores presiones.

Se han presentado varias propuestas como modos de mejorar las propiedades que presentan problemas, pero sigue habiendo un deseo de mejorar la resistencia de las pastillas sin pérdida de velocidad de disgregación y viceversa.

Algunos documentos han propuesto tratamientos de superficie o revestimientos para mejorar la resistencia de la pastilla. Por ejemplo, el documento US 3451928 (Colgate) indica que el problema de la resistencia frente a la velocidad de disolución permanece sin resolverse, y propuso un tratamiento de rociado en agua, seguido de calentamiento súbito.

El documento US 3324038 (Procter) propuso la aplicación de un revestimiento que contiene urea.

Se conoce la inclusión de materiales cuya función es mejorar la disgregación de las pastillas cuando se ponen en el agua de lavado. Algunas pastillas que se venden comercialmente incorporan urea para este fin. La urea tiene una solubilidad muy alta en agua que excede 100 g por 100 ml de agua a 20ºC. El documento EP-A-711827 muestra el uso de citrato sódico para el mismo fin. El documento US A-3370015 propone incorporar un fosfato condensado total o parcialmente hidratado en forma particulada en una mezcla de componentes de detergente que está en el estado particulado seco, tras lo cual la masa particulada obtenida se comprime en pastillas.

El documento GB-A-1004596 se refiere a un procedimiento para fabricar una pastilla de detergente que comprende la mezcla de un tensioactivo de detergente sintético en forma de escamas, un tripolifosfato de sodio granular, eventualmente un jabón en forma de escamas y agua, y comprimir la mezcla en una pastilla a una presiones de compresión de entre 2,87 y 42 MPa.

Las composiciones de detergente, incluyendo las composiciones en pastillas, contienen frecuentemente una mezcla de tensioactivos orgánicos aniónicos y no iónicos. A menudo es deseable incluir ambos de estos tipos de tensioactivos, para el rendimiento de la composición cuando se lavan tejidos.

Ahora se ha descubierto que al usar ciertos ingredientes e intervalos de formulación para una composición de pastilla, es posible compactar una pastilla usando una presión algo mayor de la que se ha descrito frecuentemente en propuestas anteriores, y obtener pastillas con resistencia mejorada que se disgregan y se disuelven con rapidez satisfactoria.

Al mismo tiempo es posible incorporar materiales que se desea que proporcionen un buen rendimiento de lavado, y es posible formular ingredientes de componentes de la pastilla para que se manejen satisfactoriamente durante la fabricación de la pastilla.

En general, la presente invención proporciona un procedimiento para la fabricación de una pastilla de detergente que comprende la mezcla de

(i) entre 41 a 56% en peso de partículas que contienen tensioactivo orgánico no jabonoso y otros materiales, cuyas partículas contienen de 25 a 80% de su peso de cuadyuvante de detergencia soluble en agua o insoluble en agua y entre 20 y 50% de su propio peso de tensioactivo orgánico no jabonoso con

(ii) entre 15 y 40% en peso de material que es distinto de jabón o tensioactivo orgánico y que tiene una solubilidad en agua de al menos 10 g/litro a 20ºC, seguido por la compactación de la mezcla en una pastilla o una parte de una pastilla usando una presión aplicada en un intervalo entre 3,0 a 35 MPa.

En esta invención, se ha descubierto que es deseable incorporar la mayoría (si no todos) de los tensioactivos en las partículas (i) que constituyen una parte sustancial pero de ningún modo toda la composición de una pastilla. El tensioactivo orgánico en estas partículas proporciona deseablemente una parte sustancial, pero de nuevo de ningún modo, todo su peso. Las partículas también contienen cuadyuvante de detergencia.

En segundo lugar, es deseable que el tensioactivo sea una mezcla de tensioactivos de detergente aniónicos y no iónicos no jabonosos (preferiblemente acompañados por jabón) donde ambos están presentes en cantidades significativas, pero el aniónico está en mayor parte.

En el procedimiento de esta invención, la mezcla contiene entre 41 y 56% en peso de partículas (i) que contienen entre 25 y 80% en peso (de estas partículas) de cuadyuvante de detergencia soluble en agua o insoluble en agua y entre 20 y 50% en peso (de estas partículas) de un tensioactivo orgánico no jabonoso. Este tensioactivo puede ser tensioactivos aniónicos y no iónicos en una relación entre 5:1 y 1,5:1.

Se ha descubierto que dos medidas distintas de resistencia de la pastilla son relevantes para las propiedades observadas por un consumidor. La fuerza que provoca fractura es una valoración directa de la resistencia e indica la resistencia de las pastillas a la ruptura cuando son manejados por un consumidor en el momento del uso. La cantidad de energía (o trabajo mecánico) aplicada antes de la fractura es una medida de la deformabilidad de la pastilla y es relevante para la resistencia de las pastillas a la ruptura durante el transporte.

Ambas propiedades son relevantes para la percepción de los consumidores de las pastillas: los consumidores querrán que las pastillas sean lo suficientemente fuertes para el manejo, para adquirirlos intactos, y para que se disgreguen rápida y completamente en el momento del uso.

Creemos que la concentración de la mayoría o todo el tensioactivo en partículas ricas en tensioactivo, y el uso de una parte sustancial del tensioactivo aniónico es beneficioso para proporcionar pastillas que tienen tanto resistencia como elasticidad, mientras que permiten al resto de la composición de la pastilla contener una parte sustancial del material soluble en agua que ayuda en la disgregación de las pastillas en el momento del uso.

No es necesario incluir tensioactivo como un material aglutinante en la parte de la composición fuera de las partículas ricas en tensioactivo. La exclusión de esta parte de la composición es ventajoso, para evitar interferencias con la rápida disolución de esta parte de la composición.

Por lo tanto, se prefiere que el peso del tensioactivo aniónico no jabonoso en las partículas (i) sea de al menos 1,7 veces el peso del tensioactivo no iónico en éstas. Más preferiblemente, esta relación ponderal de tensioactivo aniónico a tensioactivo no iónico está en un intervalo entre 2:1 hasta 5:1, y más preferiblemente entre 2:1 a 4:1. Preferiblemente estas partículas contienen al menos 80% en peso, mejor al menos 90% o incluso 95% de todo el tensioactivo orgánico (incluyendo cualquier jabón) en la pastilla o parte.

El material (ii) que está presente en la mezcla, externamente a las partículas ricas en tensioactivo, comprenden entre 15 y 40% (mejor entre 16 y 35%) en peso de la mezcla de uno o más materiales seleccionados entre

\bullet compuestos con una solubilidad en agua que exceden 50 gramos por 100 gramos de agua;

\bullet tripolifosfato de sodio que contiene al menos 50% de su propio peso de la forma anhidra de fase I, y preferiblemente parcialmente hidratado para contener agua de hidratación en una cantidad que es al menos 1% en peso del tripolifosfato de sodio;

\bullet mezclas de éstos.

Es muy preferido que el material soluble en agua (ii) que está presente en la composición, externamente a las partículas ricas en tensioactivo (i) esté presente como partículas que están sustancialmente libres de tensioactivo, es decir, que contengan no más de 5% de su propio peso de tensioactivo orgánico.

En ciertas formas preferidas de esta invención la mezcla contiene

(i) entre 41 y 56% en peso (y probablemente entre 41 y 53) de partículas (i) que contienen tensioactivo aniónico no jabonoso, tensioactivo no iónico y cuadyuvante de detergencia soluble o insoluble en agua.

(ii) entre 15 y 40% en peso (y probablemente entre 16 ó 17 a 35% en peso) de material en la forma de partículas (ii) que están sustancialmente libres de tensioactivo, es decir contienen al menos 95% de su propio peso de material soluble en agua pero no contienen más de 5% de su propio peso de tensioactivo orgánico, y

(iii) entre 0% en peso de ingredientes particulados adicionales,

en la que dichas primeras partículas (i) contienen al menos 20% preferiblemente al menos 24% de su propio peso de tensioactivo no jabonoso y el peso del tensioactivo aniónico en ésta es de 1,5 a 5 veces el peso del tensioactivo no iónico en ésta.

Las partículas (i) pueden ser tales como las definidas en referencia a un procedimiento de prueba descrito más adelante. En tales formas de la invención, las partículas (i) contienen tensioactivo aniónico no jabonoso, tensioactivo no iónico, preferiblemente jabón y otros ingredientes solubles en agua, en los que las partículas (i) contienen al menos 20% en peso en total de los tensioactivos aniónicos y no iónicos y una pastilla de prueba formado por dicho tensioactivo aniónico no jabonoso, tensioactivo no iónico, y cualquier jabón en las mismas proporciones, junto con 15% en peso de humedad tiene una resistencia a la ruptura como se define en la presente memoria descriptiva de al menos 0,04 MPa y un módulo como se define en la presente memoria descriptiva de no más de 10 MPa preferiblemente no más de
8 MPa.

En otro aspecto adicional, esta invención proporciona el uso de un procedimiento como se definió antes para proporcionar mejoras en la resistencia y elasticidad de la pastilla frente a la velocidad de disgregación.

En ciertas formas de la invención la mezcla de las partículas (i) y material (ii) proporciona (al menos) una capa superficial de la pastilla y la etapa de compactación se lleva a cabo usando una prensa con un molde formado por una pluralidad de partes de molde, algunas de las cuales son relativamente movibles, al menos una de las partes del molde soportando una capa elastomérica en un área superficial que está en contacto con la mezcla.

Preferiblemente tal capa tiene un espesor de al menos 0,3 mm, mejor 0,5 mm, mejor aun más de 1 mm.

Se ha descubierto que al usar partes de molde que tienen tal capa de elastómero, la penetración del agua en las pastillas en inmersión aumenta, acelerando por lo tanto la disgregación/disolución de las pastillas en el momento del uso.

Como se indicó anteriormente, la presión aplicada para llevar a cabo la compactación en una pastilla está en un intervalo entre 3 y 35 MPa. Deseablemente, especialmente cuando las partes del molde llevan una capa de elastómero, la presión es de al menos 4,0 ó 4,5 MPa. Un intervalo de hasta 18, 20 ó 25 MPa es adecuado generalmente y el intervalo puede ser más estrecho, por ejemplo hasta 12 ó 15 MPa.

Una pastilla de la invención puede ser homogénea o heterogénea. En la presente memoria descriptiva, el término "homogéneo" se usa para indicar una pastilla producida por la compactación de una única composición particulada, pero no implica que todas las partículas de esa composición sean necesariamente de idéntica composición. El término "heterogéneo" se usa para indicar una pastilla formada por una pluralidad de regiones discretas, por ejemplo capas, insertos o revestimientos, derivado cada uno mediante compactación a partir de una composición particulada. En una pastilla heterogénea según la presente invención, cada región discreta de la pastilla tendrá preferiblemente una masa de al menos 5 g.

En una pastilla heterogénea, al menos uno y posiblemente más de las regiones discretas contiene los tensioactivos aniónico y no iónico y el cuadyuvante de detergencia mezclados según la invención.

Dibujos

Las realizaciones de esta invención y del aparato para la fabricación de pastillas y el análisis se describirán mediante ejemplos en referencia a los dibujos adjuntos en los que:

La Fig. 1 es una sección transversal vertical a través de una prensa de pastillas, simple ilustrando su disposición general.

La Fig. 2 es una sección transversal esquemática de parte de un troquel con un inserto elastomérico en su sitio;

La Fig. 3 es un detalle aumentado sin el inserto;

La Fig. 4 es una vista de cara del troquel;

La Fig. 5 es una sección transversal aumentada de parte de una pastilla;

La Fig. 6 es una vista de cara de un troquel diferente;

La Fig. 7 ilustra un procedimiento de prueba para absorción de agua,

La Fig. 8 muestra una pastilla cilíndrica donde primero se pone en contacto mediante los cilindros de una máquina de análisis de materiales,

La Fig. 9 muestra la pastilla en el punto de fractura, y

La Fig. 10 ilustra en forma de diagrama la forma de un gráfico obtenido durante el análisis.

Materiales y otros aspectos

Los materiales que se pueden usar en las pastillas de esta invención se tratarán ahora con mayor detalle.

Compuestos tensioactivos aniónicos

Los tensioactivos aniónicos sintéticos (es decir, no jabonosos) son muy conocidos por aquellos expertos en la materia. El tensioactivo aniónico puede comprender, en su totalidad o predominantemente, sulfonato de alquilo lineal benceno de la fórmula

1

donde R es el alquilo lineal de 8 a 15 átomos de carbono y M^{+} es una catión de solubilización, especialmente sodio.

Teniendo el sulfato de alquilo primario la fórmula

ROSO_{3}{}^{-} \ M^{+}

en la que R es una cadena de alquilo o alquenilo de 8 a 18 átomos de carbono, especialmente de 10 a 14 átomos de carbono y M^{+} es un catión de solubilización, también es comercialmente significativa como un tensioactivo aniónico y se puede usar en esta invención.

Frecuentemente, tal sulfonato de alquilo lineal benceno o sulfato de alquilo primario de la fórmula anterior, o una mezcla de éstos será el tensioactivo aniónico no jabonoso deseado y puede proporcionar de 75 a 100% en peso de cualquier tensioactivo no jabonoso aniónico en la composición.

Los ejemplos de otros tensioactivos aniónicos no jabonosos incluyen sulfonatos de olefina; sulfonatos de alcano; sulfosuccinatos de dialquilo; y sulfonatos de éster de ácido graso.

También se pueden incluir uno o más jabones de ácidos grasos además del tensioactivo aniónico no jabonoso requerido. Los ejemplos son jabones de sodio derivados de los ácidos grasos de aceite de coco, sebo de vaca, aceite de girasol o de semilla de colza endurecida. Éstos se pueden formar al añadir ácido graso y una base como carbonato sódico a una mezcla que se deshidrata por aspersión para formar las partículas de base ricas en tensioactivo.

Compuestos tensioactivos no iónicos

Los compuestos tensioactivos no iónicos incluyen en particular los productos de reacción de compuestos que tienen un grupo hidrófobo y un átomo de hidrógeno reactivo, por ejemplo, alcoholes alifáticos, ácidos, amidas o alquilo fenoles con óxidos de alquileno, especialmente óxido de etileno.

Los compuestos de tensioactivo no iónico específico son condensados de alquil (C_{8-22}) fenol-óxido de etileno, los productos de condensación de alcoholes primarios o secundarios C_{8-20} alifáticos lineales o ramificados con óxido de etileno, y productos hechos por condensación de óxido de etileno con los productos de reacción de óxido de propileno y etilen-diamina.

Son especialmente preferidos los etoxilatos de alcohol primario y secundario, especialmente los alcoholes primarios y secundarios C_{9-11} y C_{12-15} etoxilados con una media de 3 a 20 moles de óxido de etileno por mol de alcohol.

Cuadyuvante de detergencia

La mezcla que se compacta para formar pastillas o partes de pastilla incluye preferiblemente cuadyuvante de detergencia soluble en agua o insoluble en agua.

Los cuadyuvantes de detergencia inorgánicos que contienen fósforo incluyen los ortofosfatos, metafosfatos, pirofosfatos y polifosfatos de metal alcalino. Los ejemplos específicos de cuadyuvantes de fosfato inorgánico incluyen tripolifosfatos, ortofosfatos y hexametafosfatos de sodio y potasio.

Los aluminosilicatos de metal alcalino están en gran medida favorecidos como cuadyuvantes insolubles en agua medioambientalmente aceptables para el lavado de tejidos. Los aluminosilicatos de metal alcalino (preferiblemente sodio) pueden ser cristalinos o amorfos o mezclas de éstos, que tienen la fórmula general:

0,8 - 1,5 \ Na_{2}O \cdot Al_{2}O_{3} \cdot 0,8 - 6SiO_{2} \cdot xH_{2}O

Estos materiales contienen algo de agua unida(indicado como "xH_{2}O") y se requiere que tengan una capacidad de intercambio de ion calcio de al menos 50 mg CaO/g. Los aluminosilicatos de sodio preferidos contienen
1,5 - 3,5 unidades de SiO_{2} (en la fórmula anterior). Tanto los materiales amorfos como los cristalinos se pueden preparar fácilmente mediante reacción entre silicato de sodio y aluminato de sodio, como se describe ampliamente en la bibliografía.

Los cuadyuvantes de detergencia de intercambio de iones de aluminosilicato de sodio cristalino adecuados se describen, por ejemplo, en el documento GB 1429143 (Procter & Gamble). Los aluminosilicatos de sodio preferidos de este tipo son las zeolitas A y X comercialmente disponibles y muy conocidas, la nueva zeolita P descrita según se reivindica en el documento EP 384070 (Unilever) que también se denomina zeolita MAP, y mezclas de éstos. La zeolita MAP está disponible de Crosfields bajo su designación Zeolita A24.

Concebiblemente, el cuadyuvante de detergencia insoluble en agua podría ser un silicato de sodio en capas como se describe en el documento US 4664839. NaSKS-6 es la marca registrada para un silicato en capas cristalino comercializado por Hoechst (comúnmente abreviado como "SKS-6"). NaSKS-6 tiene la forma de morfología de delta-Na_{2}SiO_{5} de silicato en capas. Se puede preparar en capas mediante procedimientos como los descritos en los documentos DE-A-3.417.649 y DE-A-3.742.043. Otros de tales silicatos en capas que se pueden usar pueden tener la fórmula general NaMSi_{x}O_{2x+1}\cdot yH_{2}O en la que M es sodio o hidrógeno, x es un número entre 1,9 y 4, preferiblemente 2, e y es un número entre 0 y 20, preferiblemente 0.

Las partículas (i) pueden contener tanto cuadyuvantes de detergencia solubles en agua como insolubles en agua.

Los cuadyuvantes solubles en agua no fosforosos pueden ser orgánicos o inorgánicos. Los cuadyuvantes inorgánicos que pueden estar presentes incluyen carbonato de metal alcalino (generalmente sodio); mientras que los cuadyuvantes orgánicos incluyen polímeros de policarboxilato, como poliacrilatos y copolímeros acrílico/maleico, policarboxilatos monoméricos como citratos, gluconatos, oxidisuccinatos, mono- di y trisuccinatos de glicerol, carboximetiloxisuccinatos, carboximetiloximalonatos, dipicolinatos y diacetatos de hidroxietilimino.

Las composiciones de pastillas incluyen preferiblemente polímeros de policarboxilato, más especialmente poliacrilatos y copolímeros acrílico/maleico que pueden funcionar como cuadyuvantes y también inhibir la deposición no deseada en los tejidos desde la solución de lavado.

Proporciones

Generalmente, una pastilla o un parte de ésta fabricada de acuerdo con esta invención contendrá en conjunto entre 2 ó 5% en peso hasta 40 ó 50% en peso de tensioactivo no jabonoso, y entre 5 ó 10% en peso hasta 60 u 80% en peso de cuadyuvante de detergencia.

La concentración de tensioactivo aniónico no jabonoso en la pastilla o parte de éste será generalmente al menos una vez y media la concentración de tensioactivo no iónico. Es preferible entre 3% en peso hasta 30 ó 40% en peso de la pastilla o parte. La concentración de tensioactivo no iónico es preferiblemente entre 2 y 15% en peso de la pastilla o parte de ésta.

La cantidad de jabón en la pastilla o parte de éste es preferiblemente de 0,1 ó 0,2 hasta 1% o 2% en peso de la pastilla o parte de ésta. Las proporciones mayores como hasta 4% son menos preferidas.

Cuando la pastilla es heterogéneo, estos intervalos de porcentajes se pueden aplicar a la composición de la pastilla en conjunto, así como al menos a una parte de la pastilla.

En ciertas formas de esta invención, el tensioactivo no jabonoso aniónico, tensioactivo no iónico, cuadyuvante de detergencia soluble en agua y otros materiales que pueden incluir jabón se hacen en partículas (i) de modo que el tensioactivo no jabonoso proporciona entre 20 y 50% del peso de estas partículas. Preferiblemente los tensioactivos no jabonosos proporcionan al menos 24% del peso de estas partículas, y más preferiblemente al menos 28%. Cuando hay jabón presente, es deseablemente entre 0,2 y 2% y posiblemente más, hasta 3% o 4% en peso de estas partículas, y en estas partículas la relación ponderal de detergente no iónico y jabón es preferiblemente entre 5:1 mejor 10:1 a 30:1.

Dichas partículas se pueden fabricar mediante deshidratación por aspersión, o mediante un procedimiento de granulación. Preferiblemente contienen cuadyuvante de detergencia soluble en agua en una cantidad que es de 30 a 80% del peso de estas partículas (i) mejor 30 ó 40 hasta 60% del peso de estas partículas.

Material que promueve la disgregación (ii)

Además de las partículas requeridas que contienen tensioactivos y cuadyuvante, una pastilla o parte de pastilla de esta invención contiene material soluble en agua (ii) que sirve para promover la disgregación. Preferiblemente este se proporciona como partículas que están sustancialmente libres de tensioactivo orgánico.

Una posibilidad preferida es que dichas partículas que promueven la disgregación son partículas que contienen tripolifosfato de sodio con más de 50% de éste (en peso de las partículas) en la forma de fase I anhidra.

El tripolifosfato de sodio es muy conocido como un cuadyuvante complejante en las composiciones de detergente. Existe en una forma deshidratada y dos formas anhidras cristalinas. Estas son la forma anhidra cristalina normal, conocida como fase II que es la forma de baja temperatura, y la fase I que es estable a temperatura elevada. La conversión de fase II a fase I se desarrolla bastante rápidamente al calentar por encima de la temperatura de transición, que es aproximadamente 420ºC, pero la reacción inversa es lenta. Por consiguiente el tripolifosfato de sodio de fase I es metaestable a temperatura ambiente.

En el documento US-A-4536377 se proporciona un procedimiento para la fabricación de partículas que contienen una gran proporción de la forma de fase I de tripolifosfato de sodio al deshidratar por aspersión por debajo de 420ºC.

Las partículas que contienen esta forma de fase I contendrán a menudo la forma de fase I de tripolifosfato de sodio en al menos 55% en peso del tripolifosfato en las partículas. Otras formas de tripolifosfato de sodio estarán presentes normalmente en una menor extensión. Se pueden incluir otras sales en las partículas, aunque esto no es preferido. Una preferencia adicional es que el tripolifosfato de sodio está parcialmente hidratado. El grado de hidratación debe ser al menos 1% en peso del tripolifosfato de sodio en las partículas. Éste puede estar en un intervalo entre 2,5 y 4%, o puede ser mayor.

Hay material adecuado comercialmente disponible. Los distribuidores incluyen Rhone-Poulenc, Francia y Albright & Wilson, Reino Unido.

"Rhodiaphos HPA 3,5" de Rhone-Poulenc se ha encontrado particularmente adecuado. Es una característica de este tipo de tripolifosfato de sodio que se hidrata muy rápidamente en una prueba de Olten convencional. Hemos encontrado que se hidrata tan rápido como tripolifosfato de sodio anhidro, aunque la prehidratación parece ser beneficiosa al evitar la cristalización no deseada del hexahidrato cuando el material entra en contacto con el agua en el momento del uso.

Otra posibilidad que se puede usar en lugar de tripolifosfato, o en mezcla con éste, es que estas partículas que promueven la disgregación contienen al menos 50% de su propio peso, mejor al menos 80%, de un material que tiene una solubilidad en agua desionizada a 20ºC de al menos 50 gramos por 100 gramos de agua.

Dichas partículas pueden proporcionar material para tal solubilidad en una cantidad que es al menos 7% en peso o 12% en peso de la composición total de la pastilla o parte de ésta.

Una solubilidad de al menos 50 gramos por 100 gramos de agua a 20ºC es una solubilidad excepcionalmente alta: muchos materiales que se clasifican como solubles en agua son menos solubles que ésta.

Algunos materiales muy solubles en agua que se pueden usar se enumeran a continuación, con sus solubilidades expresadas como gramos de sólido para formar una solución saturada en 100 gramos de agua a 20ºC.

Material	Solubilidad en agua (g/100 g)
Citrato sódico dihidratado	72
Carbonato potásico	112
Urea	>100
Acetato sódico, anhidro	119
Acetato sódico trihidratado	76
Sulfato magnésico 7H_{2}O	71
Acetato potásico	>200

Al contrario las solubilidades de otros materiales comunes a 20ºC son:

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Material	Solubilidad en agua (g/100 g)
Cloruro sódico	36
Sulfato sódico decahidratado	21,5
Carbonato sódico anhidro	8,0
Percarbonato sódico anhidro	12
Perborato sódico anhidro	3,7
Tripolifosfato sódico anhidro	15

Preferiblemente este material muy soluble en agua se incorpora como partículas del material en una forma sustancialmente pura (es decir cada una de dichas partículas contiene más del 95% en peso del material). Sin embargo, dichas partículas pueden contener material de dicha solubilidad en una mezcla con otro material, con tal de que el material de la solubilidad especificada proporcione al menos 50% en peso de estas partículas.

Otros ingredientes

Las pastillas de detergente según la invención pueden contener un sistema blanqueador. Éste comprende preferiblemente uno o más compuestos blanqueadores peroxi, por ejemplo, persales inorgánicas o peroxiácidos orgánicos, que se pueden emplear junto con los activadores para mejorar la acción blanqueadora a bajas temperaturas de lavado. Si está presente algo de compuesto de peroxígeno, la cantidad probablemente está en el intervalo entre 10 y 25% en peso de la pastilla.

Las persales inorgánicas preferidas son perborato sódico monohidratado y tetrahidratado, y percarbonato sódico. Los activadores blanqueadores se han descrito ampliamente en la técnica. Los ejemplos preferidos incluyen precursores de ácido peracético, por ejemplo tetraacetiletilen diamina (TAED), y precursores de ácido perbenzoico. Los activadores blanqueadores de fosfonio y amonio cuaternario descritos en los documentos US 4751015 y
US 4818426 (Lever Brothers Company) también son de interés. Otro tipo de activador blanqueador que se puede usar, pero que no es un precursor de blanqueo, es un catalizador de metal de transición como se describe en los documentos
EP-A-458397, EP-A-458398 y EP-A-549272. Un sistema blanqueador también puede incluir un estabilizador de blanqueo (inhibidor de metal pesado) como fosfonato de etilendiamina tetrametileno y fosfonato de dietilendiamina pentametileno.

El activador de blanqueo está generalmente presente en una cantidad entre 1 y 10% en peso de la pastilla, posiblemente menos en el caso de un catalizador de metal de transición que puede ser usado como 0,1% en peso o más de la pastilla.

Las pastillas de detergente de la invención también pueden contener una de las enzimas de detergencia muy conocidas en la técnica por su capacidad para degradar varias manchas y para ayudar en su eliminación. Las enzimas adecuadas incluyen las distintas proteasas, celulasas, lipasas, amilasas, y mezclas de éstas, que están designadas para eliminar diversas manchas de tejidos. Las enzimas de detergencia se emplean comúnmente en la forma de gránulos, opcionalmente con un revestimiento protector, en una cantidad entre aproximadamente 0,1% y aproximadamente 3,0% en peso de la pastilla.

Las pastillas de detergente de la invención también pueden contener un fluorescente (abrillantador óptico), por ejemplo, Tinopal (marca registrada) DMS o Tinopal CBS disponibles de Ciba-Geigy AG, Basel, Suiza. Tinopal SMS es disulfonato de 4,4'bis-(2-morfolino-4-anilino-s-triazin-6-ilamino)estilbeno disódico; y Tinopal CBS es disulfonato 2,2'-bis-(fenil-estiril)disulfonato disódico.

Un material antiespumoso se incluye ventajosamente, especialmente si se pretende principalmente una pastilla de detergente para uso en lavadoras automáticas de tipo tambor con carga frontal. Los materiales antiespumosos en forma granular se describen en el documento EP-266863A (Unilever). Dichos gránulos antiespumosos comprenden normalmente una mezcla de aceite de silicona, vaselina, sílice hidrófoba y fosfato de alquilo como material activo antiespumoso, absorbido sobre un material vehículo inorgánico basado en carbonato, soluble en agua, absorbido y poroso.

También puede ser deseable que una pastilla de detergente de la invención incluya una cantidad de silicato de metal alcalino, particularmente orto-, meta- o disilicato de sodio. La presencia de tales silicatos de metal alcalino puede ser ventajosa al proporcionar protección contra la corrosión de partes de metal en lavadoras, además de proporcionar un componente esencial de etergencia. Preferiblemente las partículas ricas en tensioactivo contienen entre 5 y 15% de silicato por peso de las partículas. Esto mejora la resistencia y flujo libre de estas partículas antes de la formación de pastillas.

Los ingredientes adicionales que se pueden emplear opcionalmente en la pastilla de detergente de lavado de tejidos de la invención incluyen agentes de anti-redeposición como carboximetilcelulosa de sodio, polivinil pirrolidona de cadena lineal y los éteres de celulosa como metil celulosa y etil hidroxietil celulosa, agentes suavizantes de los tejidos; inhibidores de metales pesados como EDTA; perfumes; y colorantes o señales coloreadas.

Estos otros ingredientes distintos pueden estar presentes en las partículas ricas en tensioactivo o en el equilibrio de la composición fuera de éstos. Es preferible que cualquier blanqueador esté contenido en el equilibrio de la composición fuera de las partículas ricas en tensioactivo.

Tamaño y distribución de partícula

Preferiblemente la mezcla particulada de las partículas (i) y (ii) tiene un tamaño de partícula medio antes de la compactación en el intervalo entre 200 y 2000 \mum, más preferiblemente entre 250 y 1400 \mum. Las partículas finas, menores de 180 \mum o 200 \mum pueden eliminarse mediante cribado antes de la formación de partículas, si se desea, aunque hemos observado que esto no es siempre esencial.

Mientras que la composición particulada de partida puede en principio tener cualquier densidad aparente, la presente invención es especialmente relevante para pastillas fabricadas en la compactación de polvos de densidad aparente relativamente alta, debido a su mayor tendencia a mostrar problemas de disgregación y dispersión. Tales pastillas tienen la ventaja que, al comparar con una pastilla derivada de un polvo de baja densidad aparente, una dosis dada de composición puede estar presente en una pastilla más pequeña.

De este modo la composición particulada de partida puede tener adecuadamente una densidad aparente de al menos 400 g/litro, preferiblemente al menos 550 g/litro, y quizás al menos 600 g/litro.

Las composiciones de detergente granular de gran densidad aparente preparada mediante granulación y densificación en un mezclador/granulador de alta velocidad, como se describe y se reivindica en el documento EP-340013A (Unilever), documento EP-352135A (Unilever), y documento EP-425277A (Unilever), o mediante los procedimientos de granulación/densificación continua descritos y reivindicados en el documento EP-367339A (Unilever) y documento EP-390251A (Unilever), son inherentemente adecuados para uso en la presente invención.

Formación de pastillas

La formación de pastillas implica la compactación de la composición particulada que es una mezcla de las partículas (i) y (ii). Se conocen diversas maquinarias de formación de pastillas, y se pueden usar. Generalmente será una función al troquelar una cantidad de la composición particulada que se confina en un molde.

La formación de pastillas se puede llevar a cabo sin aplicación de calor, para que tenga lugar a temperatura ambiente o a una temperatura superior a la ambiental. Para llevar a cabo la formación de pastillas a una temperatura que es superior a la ambiental, la composición particulada se suministra preferiblemente a una temperatura elevada. Esto suministrará calor por supuesto a la maquinaria de formación de pastillas, pero la maquinaria puede calentarse también de otras maneras.

Si se suministra algo de calor, se prevé que se suministrará convencionalmente, como al pasar la composición particulada por un horno, en lugar de mediante la aplicación de energía microondas.

Si se proporciona una capa elastomérica en una parte del molde, es decir un troquel, puede ser una pieza, como un disco, cortado de una lámina de elastómero y asegurado a la superficie del troquel con adhesivo. Algunos elastómeros se pueden aplicar como un revestimiento en el troquel, pero esto no se prefiere como ruta de producción de capas de más de 0,5 mm de espesor.

Las partes del molde, en las que se aplica la capa elastomérica de acuerdo con esta invención, serán generalmente metálicas, más usualmente acero. También se pueden usar posiblemente otros materiales rígidos como materiales cerámicos.

Los adhesivos adecuados para asegurar una capa de elastómero a una superficie de molde rígida incluyen resina epoxi de dos partes y tipos de cianoacrilato de una parte. El adhesivo de resina epoxi de dos partes se comercializa bajo la marca registrada "Araldite" de Ciba-Geigy Plastics, Duxford, Inglaterra.

Preferiblemente la etapa de compactación se lleva a cabo usando una prensa que tiene un par de troqueles que son relativamente movibles entre sí, al menos uno de los troqueles tiene una capa superficial de elastómero en un área que pone en contacto la composición (cuya capa tiene preferiblemente un espesor de al menos 0,3 mm en su periferia) en la que la periferia de dicha área con la capa elastomérica por consiguiente está rodeada por un aro rígido.

Este aro rígido que rodea el elastómero es preferiblemente un aro de metal unitario con el cuerpo principal del troquel. El aro protegerá el borde del elastómero, y aumenta la vida activa del troquel, reduciendo por lo tanto costes y tiempo de inactividad.

La provisión de un aro rígido alrededor de una pieza de elastómero se somete a requisitos opuestos. El aro rígido, que muy bien puede ser metal, es parte de la cara del troquel que está en contacto con la composición de detergente. Habría razones para temer que la composición se pudiera adherir a este aro.

Si el aro es estrecho, hay menos área para adherirse, pero si el elastómero tiene un espesor significativo donde se une con el aro, entonces hacer el aro estrecho también reduce su resistencia mecánica especialmente si la capa de elastómero tiene espesor distinto en su borde adyacente al aro.

Hemos encontrado que un aro estrecho, que sin embargo es lo suficientemente ancho para crear una hendidura visible en la pastilla, puede ser lo suficientemente fuerte para resultar útil, incluso cuando rodea elastómero de distinto espesor en su borde, sin recrear el problema de adhesión.

Además, un aro también puede servir para retener una parte de elastómero en su sitio en el troquel, haciendo innecesario moldear o pegar el elastómero en su sitio, o permitir que se pegue con un adhesivo que no sería lo suficientemente fuerte en ausencia del aro.

Esto facilita en gran medida el uso de una capa de elastómero en troqueles porque el elastómero se puede fabricar como un inserto para ir dentro del aro. Según se troquelan las pastillas el elastómero se desgastará, pero el elastómero desgastado se puede retirar fácilmente y sustituir con un nuevo inserto cuando se requiera. Un inserto de elastómero tiene preferiblemente un espesor de al menos 0,3 mm, mejor de al menos 0,5 ó 1 mm sobre su área completa. Para ayudar a retener el elastómero, el aro está preferiblemente torneado a un diámetro menor. La fácil sustitución del elastómero gastado proporciona una ventaja de hacer cortos los periodos de tiempo de inactividad cuando se cambia el elastómero.

Un troquel puede tener una única área con una capa superficial elastomérica en ésta, rodeada por un aro rígido en el borde del troquel. También es concebible que pudiera haber una subdivisión en una pluralidad de áreas adyacentes de capa superficial elastomérica cuyos bordes adjuntos están separados por una parte del aro compartida.

Esta invención es aplicable a pastillas compactas de composiciones de detergente para el lavado de tejidos. Éstos contendrán generalmente al menos 5% en peso de tensioactivo orgánico junto con al menos 5% en peso de cuadyuvante de detergencia.

En un aspecto adicional, la presente invención proporciona el uso de una capa elastomérica, preferiblemente mayor de 0,5 mm de espesor en un área superficial de al menos una parte de molde en una prensa para compactar composición de detergente particulado en forma de pastilla, cuya área superficial está en contacto con la composición durante la compactación - para mejorar la penetración del agua a través de la superficie de la pastilla en inmersión; caracterizado además porque el área con una capa elastomérica está rodeada por consiguiente por un aro rígido.

Cuando se troquelan las pastillas, el aro rígido formará una hendidura alrededor del área de la superficie de la pastilla en contacto mediante el elastómero. La hendidura será menos permeable que la cara que rodea, como consecuencia de estar troquelada por el aro rígido. Sin embargo, esto se puede aceptar sin daño significativo para la velocidad de disolución/disgregación de la pastilla, porque el área superficial de esta hendidura puede ser pequeña en comparación con el área superficial global de la pastilla.

La cara de un aro está en contacto con la mezcla de partículas (i) y (ii) durante la compactación tiene deseablemente una anchura de al menos 0,5 mm, preferiblemente al menos 1,0 mm, pero no más de 2,5 mm. Preferiblemente la anchura no es mayor de 2,0 mm. Se ha encontrado particularmente aceptable un intervalo de 1,3 a 1,9 mm.

Correspondientemente, la anchura de una hendidura en la superficie de la pastilla estará normalmente en el intervalo entre 0,5 mm y 2,5 mm, preferiblemente entre 1,0 ó 1,3 y 1,9 ó 2,0 mm.

El área superficial de un troquel que se pone en contacto con la composición de detergente puede estar en un intervalo entre 750 y 4000 mm^{2}. Normalmente una pastilla será cilíndrico, por ejemplo con un radio de 16 a 35 mm, y entonces la extensión radial de un aro y la hendidura formada por él puede ser de 0,5 a 2,5 mm. Por consiguiente la hendidura puede ocupar menos del 20% del área de la cara incluyendo la hendidura circundante.

La invención se puede llevar a efecto usando una prensa de troquelado como se ilustra en la Fig. 1 de los dibujos adjuntos. Esta prensa de troquelado incorpora un manguito 10 en el que se encaja un perforador inferior 12 y un perforador superior 14. Los perforadores también se denominan troqueles. El manguito 10 define una cavidad del molde cerrada en su fondo mediante el perforador inferior 12. Durante el uso se suministra una composición particulada en esta cavidad por medio de una zapata de relleno que se desliza sobre la superficie superior 20.

Inicialmente la zapata de relleno proporciona una composición particulada para rellenar la cavidad 16 con el manguito 10 por encima del perforador inferior 12.

A continuación, la zapata de relleno se retira hasta la posición mostrada en la Fig. 1 y el perforador superior 14 se comprime en la cavidad dentro del manguito compactando de este modo la composición particulada en la cavidad para formar una pastilla con forma. Posteriormente el perforador superior se eleva y el perforador inferior 12 también se eleva para expulsar la pastilla.

De acuerdo con esta invención, el perforador superior 12 y el perforador inferior 14 tienen cada uno una capa elastomérica sobre la mayor parte de sus caras que entra en contacto con la composición de detergente.

El manguito 10, que también forma parte del molde, está hecho de acero y no está recubierto con elastómero. Los perforadores 12, 14 hacen un contacto deslizante con este manguito, al igual que las pastillas compactados en el molde.

Como se muestra en las Figuras 2 y 3, cada uno de los perforadores 12, 14 tiene una cara plana 28 rodeada por un aro 30 en la circunferencia del perforador e integral con él.

Como mejor se ve en la Fig. 3, el aro 30 está torneado a un diámetro inferior en su cara interna 32. El elastómero es un inserto pre-formado 36 de aproximadamente 2 mm de espesor. Se muestra aquí como laminar, pero puede ser más grueso en su circunferencia que en su centro, para producir pastillas con caras ligeramente convexas. Como se muestra en la Fig. 2, tal inserto puede estar pre-equipado en el espacio dentro del aro 30 para que esté contra la cara 28 y esté retenido, sin adhesivo, por el aro 30 torneado a un diámetro menor. El borde del inserto 36 está contiguo a la cara 32 del aro 30.

Durante el troquelado de pastillas usando tales troqueles, los insertos de elastómero se desgastarán lentamente. Cuando sea necesario se sustituirán fácilmente con nuevos insertos.

Cuando se troquelan las pastillas, sus caras cilíndricas se definirán por el manguito 10. Sus caras planas 37 que pueden ser ligeramente convexas, se definirán por los insertos de elastómero 36 en los troqueles 12 y 14. En la circunferencia de cada cara plana 37, el aro rígido 30 creará una pequeña hendidura 39 como se muestra en la Fig. 4. Esto ocupará sólo una pequeña fracción del área superficial de la cara plana 37. Debido a esto, una menor permeabilidad, consecuente con la presión del aro rígido 30 en lugar del elastómero 36, tendrá un efecto insignificante en la velocidad con la que las pastillas absorben agua, disgregándose entonces, en el momento del uso.

La Fig. 6 muestra una variación. En lugar de un único disco de elastómero 36 dentro del aro 30, hay dos piezas con forma de D del elastómero 40. Sus bordes rectos adyacentes están contiguos a una barra 42 que se extiende diametralmente a lo largo de la cara del troquel. La cara expuesta de esta barra está nivelada con la cara expuesta del aro circunferencial 36, que se une en cada extremo. Esta barra está torneada a un diámetro menor en ambos lados. Por consiguiente cada una de las piezas con forma de D de elastómero está rodeada por un aro formado por la mitad del aro circunferencial 30 más la barra 40.

Es concebible, pero no preferido, que la capa de superficie elastomérica y el aro circundante se puedan proporcionar en un troquel de un par, o en un miembro contador estacionario orientado hacia un único troquel, aunque no en el troquel. Se esperaría que tales disposiciones conduzcan a pastillas asimétricas en los que una cara sea más permeable que la cara opuesta. Esto todavía proporcionaría la ventaja de mejorar la penetración del agua en la pastilla, aunque a través de una, no de ambas, caras.

Elastómeros

Preferiblemente la capa superficial del elastómero en uno o más troqueles tiene un espesor en su periferia o sobre su área completa de al menos 300 \mum, mejor al menos 400 \mum o a menos 500 \mum. Si se proporciona como un inserto, el elastómero tiene preferiblemente un espesor en su periferia o sobre su área completa de al menos 1 mm.

Los elastómeros son polímeros que son deformables, pero que vuelven aproximadamente a sus dimensiones y forma iniciales tras la liberación de la fuerza de deformación. Son generalmente polímeros con largas cadenas flexibles, con algún entrecruzamiento entre cadenas para formar una estructura de red reticulada. La estructura de red inhibe el movimiento de las moléculas de cadena macromolecular y como resultado se recupera rápidamente después de la deformación.

El término "elastomérico" incluye materiales como los definidos en ISO (Organización para la Normalización Internacional) 1982 como un "elastómero" o "goma". También se incluyen en la definición de materiales "elastoméricos" según la invención los elastómeros termoplásticos y copolímeros y mezclas de elastómeros, elastómeros termoplásticos y gomas.

A bajas temperaturas, generalmente muy por debajo de 0ºC, los elastómeros son duros y frágiles. Entonces con temperatura mayor un elastómero pasa por una fase elástica tras la suavización y retiene su elasticidad y módulo elástico hasta que se alcanza su temperatura de descomposición. El material debe estar por supuesto en su estado elástico a la temperatura de operación de la prensa.

Preferiblemente el material elastomérico según la invención se selecciona entre aquellas clases descritas en American Society for Testing and Materials D1418 que incluyen:

1. Elastómeros de cadena carbonada insaturada (Clase R) incluyendo gomas naturales y copolímero de butadieno acrilonitrilo, por ejemplo "Perbunan" de Bayer.

2. Elastómeros de cadena carbonada saturada (Clase M) incluyendo tipos de etileno-propileno, por ejemplo "Nordel" de DuPont y tipos que contienen flúor, por ejemplo "Viton" es DuPont.

3. Elastómeros de silicona sustituidos (Clase Q), por ejemplo como los disponibles de Dow Corning.

4. Elastómeros que contienen carbono, nitrógeno y oxígeno en la cadena de polímero (Clase U), por ejemplo poliuretano de Belzona.

Se pueden incorporar materiales adicionales, por ejemplo agentes de relleno, en el material elastomérico para modificar sus propiedades mecánicas y de procesamiento. Los efectos de la adición del agente de relleno dependen de la interacción mecánica y química entre el material elastomérico y el agente de relleno.

Los agentes de relleno se pueden usar para mejorar la resistencia al desgarro por ejemplo. Los agentes de relleno adecuados incluyen negros de carbón; sílices; silicatos; y agentes de carga orgánicos como estireno o resinas fenólicas. Otros cuadyuvantes opcionales incluyen modificadores de fricción y antioxidantes.

Se fabrica un inserto elastomérico preferiblemente al moldear el elastómero en un molde distinto. La tecnología para el moldeo de elastómeros dándoles forma es muy conocida. Posiblemente se podría cortar un inserto elastomérico de una lámina de elastómero, pero esto es menos preferido.

Densidad y tamaño de la pastilla

El tamaño de la pastilla variará adecuadamente entre 10 y 160 gramos, preferiblemente entre 15 y 60 g, dependiendo de las condiciones de uso preferido, y si representa una dosis para una carga media en un lavado de tejidos o lavavajillas automático o una parte fraccional de tal dosis. Las pastillas pueden ser de cualquier forma. Sin embargo, para envasarlas más fácilmente son preferiblemente bloques de sección transversal sustancialmente uniforme, como cilindros o cuboides. La densidad global de una pastilla está preferiblemente en un intervalo entre 1040 ó 1050 g/litro hasta 1300 g/litro y posiblemente hasta 1400 g/litro o incluso algo más (pero la pastilla debe tener algo de porosidad incluso si la densidad es alta). La densidad de la pastilla puede estar en un intervalo de no más de 1250 o incluso
1200 g/litro.

Porosidad

La etapa de compactación de las partículas reduce la porosidad de la composición. La porosidad se expresa convenientemente como porcentaje de volumen que es aire.

El contenido de aire de una pastilla puede calcularse a partir del volumen y peso de la pastilla, a condición de que la densidad libre de aire del contenido sólido se conozca. Esto último se puede medir al comprimir una muestra del material en vacío con una fuerza aplicada muy grande, midiendo entonces el peso y volumen del sólido resultante.

El porcentaje de contenido de aire de la pastilla varía inversamente con la presión aplicada para compactar la composición en pastillas mientras la resistencia de las pastillas varía con la presión aplicada para compactarlos en pastillas. De este modo cuanto mayor sea la presión de compactación, más fuertes serán las pastillas pero será menor el volumen de aire dentro de éstos.

La invención se puede aplicar cuando se compacta una composición de detergente particulada para proporcionar pastillas con un amplio intervalo de porosidades. Específicamente incluidas entre las porosidades posibles está una porosidad de 17 ó 20 mejor de 25% hasta 35% de aire por volumen en la pastilla.

Las pastillas de esta invención pueden tener una porosidad y una permeabilidad superficial de modo que al menos 65% del espacio hueco dentro de la pastilla se rellene con agua a los 30 segundos, tras la inmersión parcial de modo que tres cuartos de la superficie de la pastilla está en contacto con el agua.

Absorción de agua

La velocidad con la que el agua puede penetrar en una pastilla, lo que indica si la porosidad interior está abierta a la exterior a través de una capa superficial permeable, se puede evaluar mediante una prueba de humedecimiento de la pastilla tras inmersión parcial.

El siguiente procedimiento es adecuado:

Se pesa una pastilla, entonces se soporta sobre un soporte de tela metálica dentro de un recipiente que es mayor que la pastilla. (El soporte de tela metálica expone más de las superficies de la pastilla de las expuestas cuando fuera el caso si la pastilla se recolocase simplemente en la base del recipiente). Agua desmineralizada, con tinta coloreada o tinte disuelto en ella, se vierte en el recipiente hasta que cubre tres cuartos de la superficie de la pastilla. Después de 30 segundos la pastilla se saca del agua, se mantiene durante 5 segundos para permitir que el agua escurra por sus superficies, y se pesa de nuevo. El aumento en el peso de la pastilla es por supuesto el peso del agua absorbida, y una medida de la velocidad con la que el agua se absorbe mediante acción capilar. Este volumen de agua se expresa entonces como un porcentaje del volumen de aire dentro de la pastilla.

La parte de la pastilla que no se sumergió en agua se inspecciona visualmente. Si el espacio hueco dentro de la pastilla se ha llenado completamente (o casi completamente) con agua, entonces esta parte de la pastilla se habrá vuelto coloreada con el tinte del agua. Si el agua no ha penetrado completamente en la pastilla, la superficie sumergida de la pastilla estará coloreada por el tinte, pero la parte de la superficie que permaneció seca también permanecerá libre de tinte.

La Fig. 7 de los dibujos ilustra la aplicación de esta prueba a una pastilla cilíndrica con un radio de 22 cm y una altura de 20 cm.

Se usa un plato cilíndrico 3. Una pieza de tela metálica, anchura de apertura 0,5 cm, se corta y se da forma para proporcionar un soporte cilíndrico 2 dentro del plato. La pastilla 4 a analizar se pesa y se coloca de modo que una cara plana descanse sobre este soporte. Se vierte agua que contiene una traza de tinta negra en el plato hasta aproximadamente un nivel 6, muy cercano a la cara plana superior 8 de la pastilla. Esta cara es aproximadamente el 25% de la superficie de la pastilla y permanece expuesta al aire.

Después de un tiempo fijo, normalmente 30 segundos, la pastilla se retira, se deja escurrir, y se vuelve a pesar para determinar el peso del agua absorbida. (Una indicación cualitativa, si los poros dentro de la pastilla no se llenan completamente con agua, es que un círculo en el centro de la cara 8 de la pastilla retiene el color blanco original de la pastilla, mientras que el resto de la pastilla tiene el color negro de la tinta).

Puede ser posible soportar pastillas en más de una orientación para inmersión parcial. Si ocurre esto, debe adoptarse la orientación encontrada para dar mayor absorción de agua para la prueba de humedecimiento.

En la práctica, el grado de humedecimiento de la pastilla no está afectado en gran medida por la variación en el porcentaje de área superficial expuesta al agua, de modo que se puede obtener un resultado útil cuando el porcentaje de la superficie de la pastilla cubierta por el agua está entre 70 y 80%.

Es deseable que en esta prueba, al menos el 65%, mejor al menos 80% del espacio hueco dentro de la pastilla se rellene con agua a los 30 segundos.

Hemos analizado la velocidad de disgregación de las pastillas por medio de un procedimiento de prueba en el que se puso una pastilla en un tamiz de plástico de 2 mm de tamiz de mallas que se sumerge en 9 litros de agua desmineralizada a temperatura ambiente de 20ºC. La conductividad del agua se monitoriza hasta que alcanza un valor constante. El tiempo para la disolución de las pastillas se toma como el tiempo (T_{90}) para el cambio en la conductividad del agua para alcanzar el 90% de su magnitud final.

Hemos analizado una resistencia de la pastilla mediante un procedimiento ilustrado por los dibujos adjuntos en el que una pastilla cilíndrica 50 se comprime radialmente entre las platinas 52, 54 de una máquina para analizar materiales hasta que la pastilla se fractura. En la posición de partida mostrada en la Fig. 8, las platinas 52, 54 están en contacto con la pastilla pero no aplican fuerza sobre ella. La fuerza se aplica, como se indica mediante las flechas 56 para comprimir la pastilla. La máquina de análisis mide la fuerza aplicada (F), y también el desplazamiento (x) de las platinas entre sí según se comprime la pastilla. La distancia (y) entre las platinas antes de que se aplique la fuerza, que es el diámetro de las platinas, también es conocido. En la fractura, ilustrado en la Fig. 9 la pastilla se rompe (por ejemplo como se muestra en 58) y la fuerza aplicada necesitada para mantener el desplazamiento cae. La medida es discontinua cuando la fuerza aplicada necesitada para mantener el desplazamiento ha caído en 25% de su valor máximo.

Un gráfico de la fuerza (F) frente al desplazamiento (x) tiene la forma ilustrada por la Fig. 10. La fuerza máxima es la fuerza en la fractura (F_{f}). Para esta medida de fuerza se puede calcular un parámetro llamado tensión de fractura diametral, que hemos usado en el pasado, mediante la ecuación

\sigma=\frac{2F_{f}}{\pi Dt}

donde \sigma es la tensión de fractura diametral en Pascales, F_{f} es la fuerza aplicada en Newtons para provocar la fractura, D es el diámetro de la pastilla en metros y t es el espesor de la pastilla en metros.

La fuerza en la fractura dividida por el área del plano diametral a través de la pastilla (aproximadamente el área de la rotura 58) es la resistencia a la rotura, con unidades de Pascales.

La energía de ruptura es el área bajo el gráfico de fuerza frente al desplazamiento, hasta el punto de ruptura. Se muestra ensombrecido en la Fig. 2 y viene dado por la ecuación:

E_{b}=\int\limits^{x_{f}}_{0}F(x)dx

donde E_{b} es la energía de rotura en julios,

x es el desplazamiento en metros,

F es la fuerza aplicada en Newtons en el desplazamiento x y

x_{f} es el desplazamiento en la fractura.

El desplazamiento en la fractura relativo al diámetro de la pastilla es el desplazamiento relativo x_{f}/y.

La resistencia a la rotura dividida por el desplazamiento relativo es un módulo, cuyo valor es inverso a la elasticidad de la pastilla.

La mezcla de tensioactivo usada en estas partículas se puede analizar mecánicamente de un modo directamente análogo al análisis de las pastillas, tratado anteriormente. Para hacer esto se fabrica a pequeña escala una mezcla de los tensioactivos no jabonosos y cualquier jabón, y se moldea en una forma cilíndrica u otra forma a partir de la cual se puede cortar un cilindro. Si fuera necesario esto se seca para reducir el contenido de agua hasta 15% en peso (aproximándose a 5% de humedad en las partículas que contienen esta mezcla de tensioactivo). A continuación, se trata en una máquina para analizar materiales del modo descrito anteriormente para el análisis de pastillas. Este procedimiento de análisis mecánico se puede aplicar a las pastillas fabricadas a partir de las partículas ricas en tensioactivo
solas.

Se ha descubierto que el efecto de tensioactivo aniónico en estas partículas es para mejorar la elasticidad de la pastilla sin mucho efecto en la magnitud de la fuerza para provocar una fractura. El tensioactivo no iónico tiende a tener algo de efecto opuesto. Cuando el jabón está presente, coopera con el tensioactivo no iónico para reducir la movilidad del tensioactivo no iónico y para aumentar la resistencia de la pastilla (como se midió mediante la fuerza para provocar fractura).

Al usar cantidades suficientes de tensioactivo no jabonoso aniónico, tensioactivo no iónico y preferiblemente jabón hemos encontrado que es posible lograr una resistencia y elasticidad adecuadas de una pastilla de prueba que a su vez significa que la misma mezcla proporcionará pastillas con buena resistencia y elasticidad.

La resistencia a la rotura es deseablemente al menos 0,04 Mpa, preferiblemente al menos 0,05 MPa. El módulo es deseablemente no más de 10 Mpa, preferiblemente no más de 8 o incluso 5 MPa.

Se ha observado que una mezcla de sulfonato de alquilbenceno y tensioactivo no iónico en relación 1,16:1 proporcionó un módulo de aproximadamente 15 MPa pero cuando las proporciones se cambiaron a 2,2:1 el modulo cayó dramáticamente hasta aproximadamente 4,0 a 4,5 MPa, indicando mayor elasticidad, con un cambio muy pequeño en la fuerza en la ruptura.

Ejemplo 1

Se fabricaron pastillas para uso en lavado de tejidos, partiendo con un polvo base deshidratado por aspersión de la siguiente composición:

Ingrediente	Partes en peso
Sulfonato de alquilo lineal benceno de sodio	11,0
Alcohol graso C_{13-15} 7EO	2,4
Alcohol graso C_{13-15} 3EO	2,3
Tripolifosfato de sodio*	18,0
Silicato de sodio	4,0
Jabón	0,21
Copolímero de acrilato/maleato	1,5
Sulfato de sodio, humedad e ingredientes minoritarios	Resto hasta 45
* Añadido a la mezcla como tripolifosfato de sodio anhidro que contiene al menos 70% de forma de fase II.

Este polvo se mezcló entonces con otros ingredientes como se tabula a continuación. Éstos incluyen partículas de tripolifosfato de sodio especificadas que contienen 70% de forma de fase I y contiene 3,5% de agua de hidratación (Rhodia-Phos HPA 3,5 disponible de Rhone-Poulenc).

Ingrediente	% en peso
Polvo base	45
Gránulos de percarbonato sódico	15
Gránulos TAED	3,4
Gránulos anti-espuma	3,2
Perfume,enzimas y otros ingredientes minoritarios	3,5
Rhodiaphos HPA3,5 tripolifosfato	30
Carbonato sódico	-

Se fabricaron pastillas cilíndricas de 44 mm de diámetro con partes de 40 g de esta composición particulada, usando una prensa industrial automatizada que troquela aproximadamente 4000 pastillas por hora. La prensa se equipó con perforadores que tienen insertos de elastómero de aproximadamente 2 mm de espesor dentro de un aro circundante, generalmente como se describe y se muestra en referencia a las Fig. 2 a 4 de los dibujos.

La prensa se fijó para que aplicase una fuerza de compactación de aproximadamente 10 KN correspondientes a una presión de aproximadamente 6 a 7 MPa que fue suficiente para producir pastillas con una tensión de fractura diametral de aproximadamente 25 KPa.

Se descubrió que la prensa podría funcionar durante varias horas sin que se adhiera ninguna cantidad significativa de detergente a los perforadores.

Ejemplo 2

Se fabricaron pastillas para uso en lavado de tejidos, partiendo con un polvo base granulado de la siguiente composición:

	% en peso
Sulfato de alquilo de coco	20,33
Detergente no iónico (alcohol graso C_{13-15} 7EO)	11,09
Jabón	3,60
Zeolita A24	42,42
Carboximetil celulosa de sodio	1,68
Carbonato sódico	5,11
Citrato sódico dihidratado	6,37
Humedad y otros ingredientes minoritarios	9,4

Este polvo se mezcló con otros ingredientes de detergente como se indica a continuación.

\newpage

	% en peso
Polvo base	50,0
Perborato monohidratado	11,2
Gránulos de TAED (83% activo)	4,35
Fosfonato	0,60
Carbonato sódico	2,0
Na-disilicato (80%)	3,7
Gránulos anti-espuma	2,5
Gránulos fluorescentes (15% activos)	1,0
Copolímero de acrilato maleato	1,0
Enzimas	0,74
Perfume	0,45
Acetato sódico trihidratado	22,5

Se fabricaron pastillas con la composición resultante usando una prensa equipada con perforadores generalmente como se describe y se ilustra en referencia a las Fig. 2 a 4 de los dibujos. Para troquelar estas pastillas se fijó para que aplicase una fuerza de compactación de aproximadamente 25 KN de modo que la presión de compactación fue aproximadamente 15 a 17 MPa, que condujo a la producción de pastillas con una tensión de fractura diametral en un intervalo de 30 a 45 KPa.

Claims (9)

1. \global\parskip0.900000\baselineskip

   1. Un procedimiento para la fabricación de una pastilla de detergente que comprende la mezcla de

   (i) entre 41 a 56% en peso de partículas que contienen tensioactivo orgánico no jabonoso y otros materiales, cuyas partículas contienen de 25 a 80% de su peso de cuadyuvante de detergencia soluble en agua o insoluble en agua y entre 20 y 50% de su propio peso de tensioactivo orgánico no jabonoso con

   (ii) entre 15 y 40% en peso de material que es distinto de jabón o tensioactivo orgánico y que tiene una solubilidad en agua de al menos 10 g/litro a 20ºC, seguido por la compactación de la mezcla en una pastilla o una parte de una pastilla usando una presión aplicada en un intervalo entre 3,0 a 35 MPa.
2. 2. Un procedimiento según la reivindicación 1 en el que las partículas (i) contienen ambos tensioactivos aniónico y no iónico no jabonosos en una relación ponderal de 5:1 a 1,5:1.
3. 3. Un procedimiento según una cualquiera de las reivindicaciones precedentes en el que las partículas (i) contienen entre 80 y 100% en peso de todo el tensioactivo orgánico en la pastilla o parte de ésta.
4. 4. Un procedimiento según una cualquiera de las reivindicaciones precedentes en el que el material (ii) es uno o más materiales seleccionados entre compuestos con una solubilidad en agua que excede 50 gramos por 100 gramos de agua; o

   tripolifosfato de sodio que contiene al menos 50% de su propio peso de la forma anhidra de fase I, y preferiblemente parcialmente hidratado para que contenga agua de hidratación en una cantidad de al menos 1% en peso del tripolifosfato de sodio; y mezclas de éstos.
5. 5. Un procedimiento según la reivindicación 4 en el que el material (ii) comprende uno o más de citrato sódico dihidratado, acetato sódico anhidro y acetato sódico trihidratado.
6. 6. Un procedimiento según una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 5 en el que la mezcla contiene

   (i) entre 41 a 56% en peso de partículas (i) que contienen tensioactivo aniónico no jabonoso, tensioactivo no iónico y cuadyuvante de detergencia soluble o insoluble en agua,

   (ii) entre 15 y 40% en peso de material en la forma de partículas (ii) que contiene al menos 95% de su propio peso de material soluble en agua pero no contiene más de 5% de su propio peso de tensioactivo orgánico, y

   (iii) entre 0% en peso de ingredientes particulados adicionales,

   en el que dichas primeras partículas (i) contienen al menos 20% de su propio peso de tensioactivo no jabonoso y el peso de tensioactivo aniónico en éste está entre 1,5 y 5 veces el peso de tensioactivo no iónico en éste.
7. 7. Un procedimiento según una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 6 en el que la presión de compactación está en un intervalo entre 4,0 a 25 MPa.
8. 8. Un procedimiento según una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 7 en el que la mezcla contiene

   (i) entre 41 a 56% en peso de partículas (i) que contienen de 25 a 80% de su propio peso de cuadyuvante de detergencia soluble en agua o insoluble en agua y entre 20 y 50% de su propio peso de tensioactivo orgánico no jabonoso,

   (ii) entre 15 y 40% en peso de material en forma de partículas (ii) que contienen al menos 95% de su propio peso de material soluble en agua pero no contienen más de 5% de su propio peso de tensioactivo orgánico y

   (iii) desde 0% en peso de ingredientes particulados adicionales

   en el que el peso de tensioactivo no jabonoso aniónico en dichas primeras partículas (i) está entre 1,5 y 5 veces el peso de tensioactivo no iónico en éste.
9. 9. Un procedimiento según la reivindicación 8 en el que la presión de compactación está en un intervalo entre 4,5 a 25 MPa.