ES2226635T4 - Empleo de un agente tensoactivo no ionico con un bajo poder espumante. - Google Patents

Abstract

Empleo de un agente tensoactivo no iónico constituido por un producto de la fórmula RO-(EO)x-(PO)y-(EO)x''-(PO)y''-H (I) en donde R representa un radical de alquilo lineal o ramificado conteniendo de 9 a 15 átomos de carbono, PO y EO representan, respectivamente, una unidad de oxipropileno y oxietileno, x, x'', y e y'', iguales o diferentes, representan los números de moles de dichas unidades de oxipropileno y oxietileno y oscilan entre 0, 5 y 4, en composiciones detergentes diluidas en agua para fines detergentes en donde dichas composiciones están constituidas por dicho agente tensoactivo no iónico de fórmula II) y agua.

Description

Empleo de un agente tensoactivo no iónico con un bajo poder espumante.

El presente invento se refiere al empleo de un agente tensoactivo no iónico con un bajo poder espumante.

Mas concretamente el presente invento se refiere al empleo de un agente tensoactivo no iónico para la formulación de composiciones detergentes con un bajo poder espumante.

Los agente tensoactivos no iónicos a base de polímeros de óxido de etileno son conocidos en la literatura y su empleo en el campo de detergencia, así como sus características y propiedades fisicoquímicas se ilustran, por ejemplo, en Martín J. Schick "non-ionic surfactants physical chemistry" (1987).

La patente Europea 882.785 describe además un agente tensoactivo no iónico que, si bien tiene un bajo poder espumante, tiene características detergentes, y consiste de un producto que tiene la fórmula general (I):

(I)RO-(EO)_{x}-(PO)_{y}-(EO)_{z}-H

en donde R representa una cadena de alquilo de C_{12}-C_{15} lineal o ramificado, EO y PO son una unidad de oxietileno y oxipropileno respectivamente, y x, y y z los índices estequiométricos iguales o superiores a 1.

Sin embargo el agente tensoactivo que tiene la fórmula general (I) tiene una serie de limitaciones, también relacionadas en la citada patente Europea, que hace que sea sustancialmente inapropiado para uso industrial. En efecto, el peso molecular de este producto, por ejemplo, no debe ser superior a 1200 de otro modo se deterioran las propiedades detergentes. O no puede diluirse en agua en cantidades inferiores al 50% en peso ya que con concentraciones inferiores existen variaciones en la viscosidad. Esta Última, además, debe ser inferior a 1000 cP ya que de otro modo existen problemas en el tratamiento de la solución. La sucesión de óxidos EO/PO no puede variarse de modo que no pierda las propiedades detergentes o los índices x, y y z deben permanecer dentro de los límites establecidos para evitar una reducción en las propiedades detergentes, o sea propiedades reológicas insatisfactorias. Estas restricciones, y otras especificadas en la prueba de la patente Europea, hace que el agente tensoactivo que tiene la fórmula general (I) sea de poco interés a partir de un punto de vista industrial.

La patente estadounidense nº 5.110.503 describe el empleo de un agente tensoactivo no iónico de la fórmula que sigue en combinación con un agente tensoactivo anfotérico específico para la demulsificación de un licor de lavado o para mejorar la eficacia limpiante de composiciones de limpieza:

R'EO)_{a}(PO)_{b}(EO)_{c}(PO)_{d}H

en donde R contiene de 8 a 14 átomos de carbono; a, b, c, d, todos tienen valores de uno o mas y EO y PO son residuos de óxido de etileno y propileno respectivamente.

Con el fin de hallar un agente tensoactivo no iónico con un bajo poder espumante que no tenga las desventajas de los conocidos en el arte, la peticionaria ha descubierto ahora que alternando apropiadamente la sucesión de grupos de oxietileno con grupos de oxipropileno, puede obtenerse un producto que satisfaga los requisitos requeridos, diluible en agua a cualquier concentración y con propiedades detergentes superiores con respecto a los tensoactivos tradicionales.

Un objeto del presente invento es, por tanto, un agente tensoactivo no iónico constituido por un producto de la fórmula (II)

(II)RO-(EO)_{x}-(PO)_{y}-(EO)_{x'}-(PO)_{y'}-H

en donde R representa un radical de alquilo lineal o ramificado conteniendo de 9 a 15 átomos de carbono, de preferencia de 9 a 11 átomos de carbono, PO y EO representan, respectivamente, una unidad oxipropileno y oxietileno, x, x', y e y', iguales o diferentes, representan los números de moles de dichas unidades de oxipropileno y oxietileno y oscilan entre 0,5 y 4, en composiciones detergentes diluidas en agua para fines detergentes en donde dichas composiciones están constituidas por dicho agente tensoactivo no iónico de fórmula (II) y agua.

El agente tensoactivo no iónico que tiene la fórmula general (II) puede prepararse con técnicas conocidas, por ejemplo haciendo reaccionar un alcohol R-OH con óxido de propileno y óxido de etileno, bloques alternantes del primero con bloques del último, en presencia de un catalizador de base elegido entre óxidos mixtos de magnesio-zinc, magnesio-estaño, magnesio-titanio y magnesio-antimonio y de hidróxidos de metales alcalinos o alcalinotérreos.

El alcohol R-OH es un producto conocido, disponible en el mercado y vendido por la peticionaria con las marcas LIAL 11, LIAL 123, LIAL 125, LIAL 145, ALCHEM 11, ALCHEM 123, ALCHEM 125, ALCHEM 145, ISALCHEM 11, ISALCHEM 123, ISALCHEM 125, ISALCHEM 145 y NAFOL 1214.

Con fines ilustrativos y no limitativos se preparó un agente tensoactivo que tiene la fórmula general (II) en donde R es un alquilo de C_{11} y los índices x y x' son iguales a 3, el índice y es igual a 2 y el índice y' es iguala 1,5.

1720 gramos de alcohol constituido por una mezcla de alcohol lineal y mono-ramificado con 11 átomos de carbono se disponen en una autoclave en donde se cargan 1,2 gramos de hidróxido potásico. Luego se calienta la autoclave hasta 100ºC bajo vacío para deshidratar la mezcla reaccional. Luego se llevó la temperatura hasta 135ºC, sometiéndose a presión con nitrógeno hasta 0,5 kg/cm^{2}. La temperatura se lleva lentamente hasta 150ºC y luego se alimentan lentamente 1320 gramos de óxido de etileno. Al termino de la reacción del óxido de etileno, cuando la caída de presión se ha estabilizado, se alimentan 1160 gramos de óxido de propileno.

Se repite este procedimiento, alimentando otros 1320 gramos de óxido de etileno y luego 870 gramos de óxido de propileno.

Al final de reacción se enfrió el producto hasta 80ºC y se neutralizó hasta pH 6 con ácido acético.

El producto así obtenido, llamado AEOPO, se comparó con agentes tensoactivos no iónicos tradicionales. En particular se efectuó la comparación con un oxo-alcohol, con una cadena de alquilo que tiene 11 átomos de carbono, etoxilado con 7 moles de óxido de etileno (AE/7) y con nonilfenol etoxilado con 9 moles de óxido de etileno (NPE 9).

Las características físico-químicas del agente tensoactivo no iónico del presente invento y agentes tensoactivos tradicionales se indican en la Tabla 1.

TABLA 1

	AEOPO	NPE 9	AE/7
Temp. de solidificación ºC	<-10	3	10
Punto de nebulización ºC	35	55	54
pH 5%	5,1	5,6	6
Densidad g/cm^{3}	1.0021	1.0619	0,9980

Tensión superficial

Los agentes tensoactivos tienen la función de rebajar la tensión superficial de las soluciones acuosas, favoreciendo el contacto entre los componentes normalmente inmiscibles entre sí, agua y sustancias hidrofóbicas, y disolviendo estas sustancias en el interior de sus micelas.

Las mediciones se llevan a cabo a concentraciones diferentes que permiten determinar el valor de tensión superficial mínimo obtenible así como la Concentración Micelar Crítica (CMC), o sea, la concenración sobre la cual se produce la formación de micelas. Los resultados indicados en la figura l muestran un valor de tensión superficial próximo al del alcohol etoxilado con la misma cadena de alquilo inferior al del nonilfenol etoxilado. El valor CMC, por otra parte, resulta ser superior al de otros tensoactivos.

Polvo humectante

La determinación de la capacidad humectante de los tensoactivos se llevó a cabo de conformidad con la norma ISO 8022 que comprende la medición del tiempo de caída de un disco de algodón sumergido en una solución acuosa de agente tensoactivo a concentraciones diferentes.

Los resultados, indicados en la figura 2, demuestran que AEOPO tiene un excelente poder humectante también con respecto a otros agentes tensoactivos.

Poder espumante

La verificación del poder espumante se llevó a cabo utilizando soluciones al 2% en peso de agente tensoactivo. Se utilizó un sistema mecánico, constituido por un cilindro en donde se produjo la espuma con un pistón perforado accionado por un motor eléctrico. El sistema se reguló de modo que se detuviese después de un número seleccionado de carreras. La temperatura se mantuvo a 20ºC.

Cuando se detuvo el pistón se observó el volumen de espuma, expresado en ml, que se había formado sobre la capa de solución. El resultado de la prueba se ilustra en la gráfica de la figura 3. Para AEOPO pueden apreciarse dos características fundamentales. Un nivel de espuma reducido en el momento en que se detiene el pistón y una estabilidad inferior de la espuma con respecto a los agentes tensoactivos comparativos.

Comportamiento reológico

Las mediciones de viscosidad se llevaron a cabo a una temperatura constante (25ºC) con viscosímetros Cannon Fenske, indicando también el estado físico relativo o la posible formación de gel. Los resultados se exponen en la figura 4.

Con la comparación de los tres agentes tensoactivos puede observarse que solo AEOPO tiene una viscosidad sustancialmente constante, con soluciones de flujo límpidas, mientras que AE/7 tiene viscosidades superiores en la zona central que se vuelven zonas de gel rígidas en el caso de NPE 9.

Eliminación de suciedad

Con el fin de evaluar la eficacia de AEOPO, se llevaron a cabo diversas pruebas de eliminación de suciedad. Se depositaron manchas de muestras de suciedad sobre la placa de acero AISI 316, utilizando un método de medición que puede producir una mancha que tiene un espesor de alrededor de 1 mm y con una superficie de 20 cm^{2}.

Las manchas así depositadas se sometieron a secado en un horno de rayos infrarrojos durante una hora a 100ºC. Se seleccionaron dos tipos de suciedad y precisamente salsa de tomate y salsa de carne asada.

La prueba se llevó a cabo depositando dos gotas de solución de agente tensoactivo sobre la parte central de la mancha. Después de un periodo de 5 minutos se lavaron las manchas con agua fría a 20ºC. La efectividad del agente tensoactivo se evaluó observando las manchas y las zonas humectadas con el agente tensoactivo. Luego se dio una marca, correspondiente al grado de eliminación de la suciedad, con respecto a la zona no tratada de la mancha.

Sin eliminación de suciedad = 0;

eliminación parcial de suciedad = 1;

eliminación total de suciedad = 2.

Se llevaron a cabo pruebas para cada tensoactivo con soluciones de agente tensoactivo a 1% y 2% en agua desmineralizada. El ciclo de pruebas efectuadas para cada verificación cualitativa, incluyó un número de 9 pruebas y los valores indicados en la figura 5 representan la media de las marcas obtenidas.

Biodegradabilidad

Las pruebas de biodegradabilidad llevadas a cabo sobre AEOPO dieron resultados positivos con respecto a biodegradabilidad primaria y total. La figura 6 muestra los resultados obtenidos con el método descrito en la normativa Europea 82/242/CEE mientras que las curvas de biodegradabilidad total, mostradas en la figura 7 y obtenidas con la prueba MITI, proporcionan una confirmación adicional de que AEOPO es fácilmente biodegradable.

Claims (2)

1. Empleo de un agente tensoactivo no iónico constituido por un producto de la fórmula general (II):

(II)RO-(EO)_{x}-(PO)_{y}-(EO)_{x'}-(PO)_{y'}-H

en donde R representa un radical de alquilo lineal o ramificado conteniendo de 9 a 15 átomos de carbono, PO y EO representan, respectivamente, una unidad de oxipropileno y oxietileno, x, x', y e y', iguales o diferentes, representan los números de moles de dichas unidades de oxipropileno y oxietileno y oscilan entre 0,5 y 4, en composiciones detergentes diluidas en agua para fines detergentes en donde dichas composiciones están constituidas por dicho agente tensoactivo no iónico de fórmula (II) y agua.

2. Empleo de conformidad con la reivindicación 1, en donde los índices x y x' son igual a 3, el índice y es igual a 2 y el índice y' es igual a 1,5.