ES2267147T3 - Uso de combinaciones de un polimero ioneno y una sal de dodecilamina para controlar el bioensuciamiento. - Google Patents
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Abstract
LA PRESENTE INVENCION SE REFIERE A UN PROCEDIMIENTO PARA INHIBIR LA ADHESION DE LAS BACTERIAS A UN SUSTRATO SUMERGIBLE. DICHO PROCEDIMIENTO CONSISTE EN PONER EN CONTACTO DICHA SUPERFICIE SUMERGIBLE CON UN POLIMERO IONENO Y UNA SAL DE DODECILAMINA, EN UNA CANTIDAD COMBINADA EFECTIVA PARA INHIBIR LA ADHESION BACTERIANA A LA SUPERFICIE SUMERGIBLE. LA PRESENTE INVENCION SE REFIERE ASIMISMO A UN PROCEDIMIENTO PARA CONTROLAR LA BIOINCRUSTACION DE UN SISTEMA ACUOSO. DICHO PROCEDIMIENTO ADICIONA UN POLIMERO IONENO Y UNA SAL DE DODECILAMINA, EN UNA CANTIDAD COMBINADA EFECTIVA PARA INHIBIR LA ADHESION DE LAS BACTERIAS A UNA SUPERFICIE SUMERGIDA EN EL SENO DEL SISTEMA ACUOSO CITADO. EL PROCEDIMIENTO CONTROLA DE FORMA EFECTIVA LA BIOINCRUSTACION, SIN MATAR PRACTICAMENTE A LOS ORGANISMOS BIOINCRUSTANTES. LA INVENCION SE REFIERE ASIMISMO A COMPOSICIONES QUE CONTIENEN UN POLIMERO IONENO Y UNA SAL DE DODECILAMINA, Y QUE SON UTILIZABLES EN LOS PROCEDIMIENTOS DESCRITOS. DICHAS COMPOSICIONES COMPRENDEN UN POLIMERO IONENO Y UNA SAL DE DODECILAMINA, EN UNA CANTIDAD COMBINADA EFECTIVA PARA INHIBIR LA ADHESION DE LAS BACTERIAS A SUPERFICIES SUMERGIDAS O SUMERGIBLES.
Description
Uso de combinaciones de un polímero ioneno y una
sal de dodecilamina para controlar el bioensuciamiento.
La invención emplea combinaciones de un polímero
ioneno y una sal de dodecilamina para inhibir la adhesión
bacteriana a superficies sumergibles o sumergidas en particular las
superficies dentro de un sistema acuoso.
Los microorganismos se adhieren a una amplia
variedad de superficies, en particular a superficies en contacto
con fluidos acuosos que proporcionen un ambiente adecuado para el
crecimiento microbiano. Por ejemplo, se sabe que los
microorganismos se adhieren a los cascos de los buques, a las
estructuras marinas, a los dientes, a los implantes médicos, a las
torres de refrigeración, y a los intercambiadores de calor. Al
adherirse a tales superficies sumergidas o sumergibles, los
microorganismos pueden ensuciar la superficie o deteriorarla.
En mamíferos (por ejemplo, humanos, ganado o
animales de compañía, los microorganismos adheridos a una
superficie pueden conducir a problemas en la salud. La placa, por
ejemplo, surge como consecuencia de la adhesión de los
microorganismos a las superficies de los dientes. Los implantes
médicos con microorganismos no deseados adheridos a sus superficies
frecuentemente se resultan frecuentemente cubiertos de costra y se
deben sustituir.
Estudios científicos han demostrado que la
primera etapa del bioensuciamiento en sistemas acuosos consiste
generalmente en la formación de una biopelícula delgada sobre las
superficies sumergidas o sumergibles, es decir, las superficies
expuestas al sistema acuoso. Al unirse a y colonizar una superficie
sumergida, se cree que en general los microorganismos tales como
las bacterias forman la biopelícula y modifican la superficie,
favoreciendo el desarrollo de la comunidad de organismos más
compleja que constituye el bioensuciamiento avanzado del sistema
acuoso y de sus superficies sumergidas. C. A. Kent, en el documento
" Biological Fouling: Basic Science and Models" (en Melo, L.
F., Bott, T. R., Bernardo, C. A. (eds.), Fouling Science and
Technology, NATO ASI Series, Serie E, Applied Sciences: N. 145,
Kluwer Acad. Publishers, Dordrecht, Países Bajos, 1988),
proporciona una visión general de los mecanismos de la importancia
de la biopelícula como etapa inicial del bioensuciamiento. Otras
referencias bibliográficas incluyen los documentos M. Fletcher y
G.I. Loeb, Appl. Environ. Microbiol. 37 (1979)
67-72; M. Humphries y col., FEMS Microbiology
Ecology 38 (1986) 299-308; y M. Humphries y col.,
FEMS Microbiology Letters 42 (1987) 91101-101.
El bioensuciamiento, o ensuciamiento biológico,
es una molestia o problema persistente en una amplia variedad de
sistemas acuosos. El bioensuciamiento, tanto ensuciamiento
microbiológico como microbiológico, está causado por la acumulación
de microorganismos, microorganismos, sustancias extracelulares, y
suciedad y desechos que quedan atrapados en la biomasa. Los
organismos implicados incluyen microorganismos tales como
bacterias, hongos, levaduras, algas, diatomeas, protozoos y
macroorganismos tales como macroalgas, percebes y pequeños moluscos
tales como las almejas asiáticas o los mejillones cebra.
Otro fenómeno perjudicial de bioensuciamiento
que aparece en los sistemas acuosos, en particular en los fluidos
de procesos industriales acuosos, es la formación de lodo. La
formación de lodos puede tener lugar en sistemas de agua dulce,
salobre o salada. El lodo consiste en depósitos en forma de capas
de microorganismos, fibras y desechos. Puede presentarse en forma
de hilos, pastoso, en forma de caucho, en forma de tapioca, o duro,
y puede mostrar un olor indeseable característico que es diferente
del de el sistema acuoso en los que se forma. Los microorganismos
implicados en la formación de lodos son principalmente especies
diferentes de bacterias que forman esporas y que no forman esporas,
en particular las formas encapsuladas de las bacterias, las cuales
secretan sustancias gelatinosas que envuelven o encierran a las
células. Los microorganismos del lodo también incluyen bacterias
filamentosas, hongos filamentosos de tipo moho, levaduras y
organismos de tipo levadura.
El bioensuciamiento, que a menudo degrada a los
sistemas acuosos, se puede manifestar como una variedad de
problemas, tales como la pérdida de viscosidad, la formación de
gases, olores desagradables, disminución del pH, cambio de color, y
gelificación. Adicionalmente, la degradación de un sistema acuoso
puede provocar el ensuciamiento de los sistemas de manejo de agua
relacionados, los cuales incluyen, por ejemplo, torres de
refrigeración, bombas, intercambiadores de calor, y tuberías,
sistemas de calentamiento, sistemas de lavado, y otros sistemas
similares.
El bioensuciamiento puede tener un impacto
económico adverso directo cuando tiene lugar en aguas de procesos
industriales, por ejemplo, en aguas de refrigeración, fluidos
metalúrgicos, u otros sistemas acuosos de recirculación, tales como
los usados en la fabricación del papel o de materiales textiles. Si
no se controla, la degradación microbiológica de las aguas de
procesos industriales pueden interferir con las operaciones del
proceso, disminuir la eficacia del proceso, desperdiciar energía,
obstruir el sistema de manejo de agua, e incluso degradar la
calidad del producto.
Por ejemplo, los sistemas de agua de
refrigeración usados en las plantas eléctricas, refinerías, plantas
químicas, sistemas de acondicionamiento del aire, y demás
operaciones industriales presentan frecuentemente problemas de
bioensuciamiento. Los organismos aéreos suspendidos en las torres
de refrigeración así como los organismos acuáticos del suministro
de agua del sistema contaminan comúnmente estos sistemas acuosos.
El agua de tales sistemas proporciona en general un medio de
crecimiento excelente para estos organismos. Los organismos
aerobios y heliotrópicos germinan en las torres. Otros organismos
crecen y colonizan áreas tales como el depósito de las torres, las
tuberías, los intercambiadores de calor, etc. Si no se controlan,
el bioensuciamiento resultante puede obstruir las torres, bloquear
las tuberías, y recubrir las superficies de transmisión de calor
con capas de lodos y otras capas biológicas. Esto impide una
operación correcta, reduce la eficacia de enfriamiento y, quizás lo
más importante, incrementa los costes del proceso global.
Los procesos industriales sujetos al
bioensuciamiento también incluyen la fabricación de papel, la
fabricación de pasta de papel, papel, cartón, etc. y la fabricación
de materiales textiles, en particular de materiales textiles
fabricados en base acuosa que no sean de lana. Estos procesos
industriales recirculan grandes cantidades de agua en condiciones
que favorecen el crecimiento de organismos causantes del
bioensuciamiento.
Las máquinas papeleras, por ejemplo, manejan
volúmenes muy grandes de agua en sistemas de recirculación llamados
"sistemas de aguas blancas". Típicamente, la alimentación de
una máquina papelera contiene únicamente alrededor de un 0,5% de
sólidos para la fabricación de papel fibrosos y no fibrosos, lo que
significa que para cada tonelada de papel casi 200 toneladas de
agua pasan a través del depósito principal. La mayor parte de este
agua se recircula en el sistema de aguas blancas. Los sistemas de
aguas blancas proporcionan un medio de crecimiento excelente para
los organismos causantes del bioensuciamiento. Ese crecimiento
puede tener como resultado la formación de lodo y de otros
depósitos en los depósitos principales, en las líneas de agua, y en
la maquinaria para la fabricación de papel. Tal bioensuciamiento no
sólo interfiere con los flujos de agua y de productos, sino que
cuando no se controla, puede provocar manchas, agujeros, y malos
olores en el papel así como roturas de la red, todos los cuales se
traducen en costosas interrupciones de las operaciones de las
máquinas papeleras.
El bioensuciamiento de las aguas recreativas
tales como piscinas o balnearios (incluyendo, entre otros, las
bañeras eléctricas y los jacuzzis) o aguas decorativas tales como
estanques o fuentes puede impedir de forma importante que la gente
disfrute de los mismos. El bioensuciamiento a menudo tiene como
resultado olores desagradables. Y, de forma más importante, en
particular en las aguas recreativas, el bioensuciamiento puede
degradar la calidad del agua hasta tal extremo que deje de ser
adecuado para su utilización, e incluso pueda plantear un riesgo
para la salud.
Las aguas de saneamiento, como las aguas de
procesos industriales y las aguas recreativas, también resultan
vulnerables al bioensuciamiento y sus problemas asociados. Las
aguas de saneamiento incluyen aguas de baños, aguas de cisternas,
aguas sépticas, y aguas de tratamiento de alcantarillado. Debido a
la naturaleza de los residuos contenidos en las aguas de
saneamiento. estos sistemas de aguas son particularmente sensibles
al bioensuciamiento.
Para controlar el bioensuciamiento, la técnica
ha tratado tradicionalmente un sistema de aguas afectadas con
productos químicos (biocidas) en concentraciones suficientes para
matar o inhibir en gran medida el crecimiento de los organismos
causantes del bioensuciamiento. Véanse, por ejemplo., las Patentes
de los EE.UU. nº 4,293,559 y 4,295,932. Por ejemplo, durante mucho
tiempo se han añadido gas cloro y disoluciones de hipoclorito
fabricadas con el gas a los sistemas acuosos para matar o inhibir
el crecimiento de bacterias, hongos, algas y demás organismos
problemáticos. No obstante, los compuestos de cloro no sólo pueden
dañar a los materiales usados para la construcción de los sistemas
acuosos, también pueden reaccionar con compuestos orgánicos para
formar sustancias no deseables en corrientes efluentes, tales como
clorometanos carcinógenos y dioxinas cloradas, También se han usado
ciertos compuestos orgánicos, tales como bistiocianato de metileno,
ditiocarbamatos, compuestos haloorgánicos, y tensioactivos de
amonio cuaternarios. Mientras que muchos de estos son bastante
eficaces para matar a los microorganismos o para inhibir su
crecimiento, también pueden resultar tóxicos o dañinos para los
humanos, para los animales o para otros organismos que no
constituyan un objetivo.
Un modo posible para controlar el
bioensuciamiento de los sistemas acuosos, que incluye las
superficies sumergidas asociadas, sería evitar o inhibir la
adhesión bacteriana a las superficies sumergidas que se encuentren
dentro del sistema acuoso. Obviamente, esto se puede realizar
usando microbicidas que, no obstante, en general presentan algunas
de las desventajas mencionadas anteriormente. Como alternativa, la
presente invención proporciona procedimientos y composiciones
útiles para inhibir sustancialmente la adhesión bacteriana a una
superficie sumergida o sumergible y para controlar el
bioensuciamiento de los sistemas acuosos. La invención obvia las
desventajas de los procedimientos anteriores. A partir de una
lectura de las especificaciones y de las reivindicaciones adjuntas,
resultarán obvias otras ventajas de esta invención.
La presente invención se refiere a un
procedimiento para inhibir que las bacterias se adhieran a una
superficie sumergible. El procedimiento pone en contacto la
superficie sumergible con un polímero ioneno y una sal de
dodecilamina en una cantidad combinada eficaz para inhibir la
adhesión de las bacterias a una superficie sumergible.
La presente invención también se refiere a un
procedimiento para controlar el bioensuciamiento de un sistema
acuoso. Este procedimiento añade a un sistema acuoso un polímero
ioneno y una sal de dodecilamina en una cantidad combinada eficaz
para inhibir la adhesión de las bacterias a superficies sumergidas
dentro del sistema acuoso. Este procedimiento controla de forma
eficaz el bioensuciamiento sin apenas matar a las bacterias de
forma.
La presente invención también se refiere a una
composición para controlar el bioensuciamiento de un sistema
acuoso. La composición comprende al menos un polímero ioneno y una
sal de dodecilamina en una cantidad eficaz para inhibir la
adherencia de las bacterias a una superficie sumergible o a una
superficie sumergida dentro del sistema acuoso.
En una realización, esta invención se refiere a
un procedimiento para inhibir que las bacterias se adhieran a una
superficie sumergible. Una superficie sumergible es aquella que
puede estar cubierta, mojada, o sobre la que fluye, al menos en
parte, con un líquido tal como agua u otro líquido acuoso. La
superficie puede estar en contacto con el líquido de forma
intermitente o continua. Como se expuso anteriormente, los ejemplos
de superficies sumergibles incluyen, entre otros, cascos de buques
o barcos, estructuras marinas, dientes, implantes médicos,
superficies que se encuentren dentro de un sistema acuoso tales
como el interior de una bomba, una tubería, una torre de
enfriamiento, o un intercambiador de calor. Una superficie
sumergible puede estar compuesta por materiales hidrófobos,
hidrófilos o metálicos. De forma ventajosa, el uso de una
combinación de un polímero ioneno y una sal de dodecilamina según
la invención puede inhibir de forma eficaz la adhesión de las
bacterias a superficies sumergibles o sumergidas hidrófobas,
hidrófilas o metálicas.
Para inhibir la adhesión de una bacteria a una
superficie sumergible, el procedimiento pone en contacto la
superficie sumergible con un polímero ioneno y una sal de
dodecilamina. La mezcla de un polímero ioneno y una sal de
dodecilamina se emplea en una cantidad combinada eficaz para
inhibir la adhesión de los microorganismos a la superficie. La
combinación polímero ioneno/sal de dodecilamina se puede aplicar a
la superficie sumergible usando medios conocidos en la técnica. Por
ejemplo, como se expone más adelante, el polímero ioneno y una sal
de dodecilamina se pueden aplicar, de forma individual o conjunta,
pulverizando, recubriendo o sumergiendo la superficie en una
formulación líquida que contenga el polímero ioneno y/o la sal de
dodecilamina. De forma alternativa, la combinación polímero
ioneno/sal de dodecilamina se puede formular en forma de una pasta
que se extiende o se aplica sobre la superficie sumergible. De
forma ventajosa, la combinación polímero ioneno/sal de dodecilamina
puede ser un componente de una formulación usada comúnmente con una
superficie sumergible particular.
"Inhibir la adhesión de una bacteria" sobre
una superficie sumergible significa permitir una cantidad escasa o
insignificante de adhesión bacteriana durante un período deseado.
Preferiblemente, prácticamente no tiene lugar la adhesión
bacteriana y más preferiblemente, se impide totalmente. La cantidad
combinada de polímero ioneno y sal de dodecilamina empleada sólo
debería permitir una adhesión bacteriana escasa o insignificante y
ésta se puede determinar mediante ensayos rutinarios.
Preferiblemente, la cantidad combinada de polímero ioneno y sal de
dodecilamina utilizada es suficiente para aplicar al menos una
película monomolecular de la combinación sobre la superficie
sumergible. Tal película cubre preferiblemente la totalidad de la
superficie sumergible.
La puesta en contacto de una superficie
sumergible con una combinación de polímero ioneno y sal de
dodecilamina según este procedimiento permite pretratar la
superficie frente a la adhesión bacteriana. Por consiguiente, la
superficie se puede poner en contacto con tal combinación y
sumergirla entonces en el sistema acuoso.
La presente invención también se refiere a un
procedimiento para controlar el bioensuciamiento de un sistema
acuoso. Un sistema acuoso no sólo comprende al fluido o líquido
acuoso que fluye a través del sistema, sino también las superficies
sumergidas asociadas con el sistema. Las superficies sumergidas son
aquellas superficies en contacto con el fluido o el líquido acuoso.
Al igual que las superficies sumergibles expuestas anteriormente,
las superficies sumergidas incluyen, entre otros las superficies
interiores de tuberías o bombas, las paredes de una torre de
refrigeración o depósito principal, intercambiadores de calor,
tamices, etc. Resumiendo, las superficies en contacto con el fluido
o líquido acuoso son superficies sumergidas y están consideradas
parte del sistema acuoso.
El procedimiento de la invención añade a un
sistema acuoso una cantidad eficaz de al menos una combinación de
un polímero ioneno y una sal de dodecilamina al sistema acuoso en
una cantidad que inhiba de forma eficaz la adherencia de las
bacterias a una superficie sumergida dentro del sistema acuoso. Con
la concentración usada, este procedimiento controla de forma eficaz
el bioensuciamiento del sistema acuoso sin apenas matar a las
bacterias.
"Controlar el bioensuciamiento" del sistema
acuoso significa controlar la cantidad o extensión de
bioensuciamiento en o por debajo de un nivel deseado y durante un
período deseado para un sistema particular. Esto puede eliminar el
bioensuciamiento del sistema acuoso, reducir el bioensuciamiento
hasta un nivel deseado, o evitar el bioensuciamiento completamente
o por encima de un nivel deseado.
Según la presente invención, "inhibir la
adhesión de una bacteria" sobre una superficie sumergible que se
encuentre dentro del sistema acuoso significa permitir una
cantidad escasa o insignificante de adhesión bacteriana durante un
período deseado para el sistema particular.
Preferiblemente, prácticamente no tiene lugar la
adhesión bacteriana y más preferiblemente, se evita totalmente la
adhesión bacteriana. El uso de una combinación polímero ioneno/sal
de dodecilamina según la invención puede, en muchos casos, romper o
reducir otros microorganismos unidos existentes hasta niveles no
detectables y mantener ese nivel durante un período
significativo.
Mientras que algunos polímeros ioneno y ciertas
sales de dodecilamina pueden mostrar una actividad biocida en
concentraciones por encima de ciertos niveles umbral, una
combinación de un polímero ioneno y una sal de dodecilamina de la
invención puede inhibir de forma eficaz la adhesión bacteriana en
concentraciones en general muy por debajo de tales niveles umbral.
Según la invención, las combinaciones de un polímero ioneno y una
sal de dodecilamina inhiben la adhesión bacteriana prácticamente
sin matar las bacterias. Así pues, la cantidad combinada eficaz de
un polímero ioneno y una sal de dodecilamina aplicada según la
invención se encuentra bien por debajo de su umbral tóxico, incluso
en caso de que la combinación posea también propiedades biocidas.
Por ejemplo, la concentración de la combinación puede esta diez o
más veces por debajo de su umbral tóxico. Preferiblemente, la
combinación tampoco debería dañar a los organismos que no
constituyan un objetivo que puedan estar presentes en el
sistema
acuoso.
acuoso.
Se puede utilizar una combinación de un polímero
ioneno y una sal de dodecilamina para controlar el
bioensuciamiento en una amplia variedad de sistemas acuosos tales
como los expuestos anteriormente. Estos sistemas acuosos incluyen,
entre otros, sistemas acuosos industriales, sistemas acuosos de
saneamiento, y sistemas acuosos recreativos. Como se expuso
anteriormente, los ejemplos de sistemas acuosos industriales son
los fluidos de la industria metalúrgica, las torres de
refrigeración (por ejemplo, la toma de agua de refrigeración, el
agua de refrigeración efluente, y el agua de refrigeración
recirculante), y otros sistemas de aguas recirculantes tales como
las usadas en la fabricación de papel o en la fabricación de
productos textiles. Los sistemas acuosos de saneamiento incluyen
los sistemas de aguas residuales (por ejemplo, sistemas de aguas
residuales industriales, privadas, y urbanas), baños, y sistemas de
tratamiento de aguas (por ejemplo, sistemas de tratamiento de aguas
de alcantarillado). Las piscinas, balnearios, fuentes, aguas
decorativas u ornamentales, estanques o arroyos, etc. constituyen
ejemplos de sistemas de aguas recreativas.
La cantidad combinada de un polímero ioneno y
una sal de dodecilamina eficaz para inhibir la adhesión de la
bacteria a una superficie sumergida en un sistema particular
variará algo dependiendo del sistema acuoso a proteger, las
condiciones de crecimiento microbiano, la magnitud de cualquier
bioensuciamiento existente, y el grado de control del
bioensuciamiento deseado. Para una aplicación particular, la
cantidad de elección se puede determinar mediante experimentación
de rutina de diversas cantidades antes del tratamiento de la
totalidad del sistema afectado. En general, una cantidad combinada
empleada en un sistema acuoso puede estar comprendido entre
aproximadamente 1 y aproximadamente 500 partes por millón y más
preferiblemente entre aproximadamente 20 a aproximadamente 100
partes por millón del sistema acuoso,
Los polímeros ioneno o compuestos poliméricos de
amonio cuaternario (policuats), es decir, polímeros catiónicos que
contienen nitrógenos cuaternarios en el esqueleto del polímero
(conocidos también como cuats poliméricos o policuats), pertenecen
a una clase de compuestos bien conocida. Asimismo, se conoce la
actividad biológica de esta clase de polímeros. Véase, por ejemplo,
A. Rembaum, Biological Activity oflonene Polymers, Applied
Polymer Symposium No. 22, 299-317 (1973) y O. May,
"Polymeric Antimicrobial Agents" en Disinfection,
Sterilization, and Preservation, S, Block, Ed.,
322-333 (Lea & Febiger, Filadelfia, 1991). Los
polímeros ioneno presentan multitud de usos en sistemas acuosos
como microbicidas, bactericidas y alguicidas, sirviendo también
como agentes de control, e incluso prevención, de la formación de
biopelículas y lodos. Las Patentes de EE.UU. nº 3,874,870,
3,931,319, 4,027,020, 4,089,977, 4,111,679,4,506,081,4,581,058,
4,778,813,4,970,211, 5,051,124, 5,093,078, 5,142,002 y 5,128,100,
incluyen diversos ejemplos de estos polímeros, de su preparación y
de sus usos.
En la práctica de esta invención puede emplearse
cualquier polímero ioneno o mezcla de polímeros ioneno. Los
polímeros ioneno pueden clasificarse según de la unidad repetitiva
que se encuentre en el polímero. La unidad repetitiva es el
resultado de los reactivos empleados en la fabricación del polímero
ioneno.
Un primer tipo preferido de polímero ioneno
comprende la unidad repetitiva de la fórmula I:
En esta fórmula, R^{1}, R^{2}, R^{3} y
R^{4} pueden ser idénticos o diferentes y se seleccionan entre
H, alquilo C_{1}-C_{20} sustituido
opcionalmente por al menos un grupo hidroxilo, y bencilo sustituido
opcionalmente en el residuo benceno por al menos un grupo alquilo
C_{1}-C_{20}.
Preferiblemente, R^{1}, R^{2}, R^{3} y
R^{4} son todos metilo o etilo.
El grupo "A" es un radical divalente
seleccionado entre alquileno C_{1}-C_{10},
alquenileno C_{2}-C_{10}, alquenileno
C_{2}-C_{10}, hidroxialquileno
C_{1}-C_{10},
di-C_{1}-C_{10}-alquilenéter
simétrico o asimétrico, arileno,
arileno-C_{1}-C_{10}-alquileno,
o
C_{1}-C_{10}-alquilenearil-alquileno
C_{1}-C_{10}. Preferiblemente, "A" es un
alquileno C_{1}-C_{5} divalente, alquenileno
C_{2}-C_{5}, hidroxialquileno
C_{2}-C_{5}, o
di-C_{2}-C_{5}-alquilenéter
simétrico, y lo más preferible es que "A" sea
-CH_{2}CH_{2}CH_{2}-, -CH_{2}CH(OH)CH_{2}- o
-CH_{2}CH_{2}OCH_{2}CH_{2}-.
El grupo "B" es un radical divalente
seleccionado entre alquileno C_{1}-C_{10},
alquenileno C_{2}-C_{10}, alquinileno
C_{2}-C_{10} hidroxialquileno
C_{1}-C_{10}, arileno,
arileno-C_{1}-C_{10}-alquileno,
o
C_{1}-C_{10}-alquilenearil-alquileno
C_{10}-C_{10}. Preferiblemente, "B" es
alquileno C_{1}-C_{5}, alquenileno
C_{2}-C_{5}, hidroxialquileno
C_{1}-C_{5}, arileno,
arileno-C_{1}-C_{5}-alquileno,
o
C_{1}-C_{5}-alquilenearil-alquileno
C_{1}-C_{5}. Lo más preferible es que "B"
sea -CH_{2}CH_{2}-, -CH_{2}CH_{2}CH_{2}-,
-CH_{2}CH_{2}CH_{2}CH_{2}-, o -CH_{2}
(CH_{2})_{4}CH_{2}-
El contraión, X^{2-}, es un contraión
divalente, dos contraiones monovalentes o una fracción de un
contraión polivalente suficiente para equilibrar la carga catiónica
de la unidad repetitiva que forma el esqueleto del polímero
ioneno. Preferiblemente, X^{2-} representa dos aniones
monovalentes seleccionados entre un anión haluro y un anión
trihaluro, y más preferiblemente, cloruro o bromuro. En la Patente
de EE.UU. nº 3,778,476 se describen polímeros ioneno con
contraiones trihaluro.
Los polímeros ioneno con la unidad repetitiva de
la fórmula I pueden prepararse mediante varios procedimientos
conocidos. Uno de estos procedimientos consiste en hacer reaccionar
una diamina de la fórmula
P^{1}P^{2}N-B-NR^{3}R^{4}
con un dihaluro de la fórmula X-A-X.
Los polímeros ioneno con esta unidad repetitiva y los
procedimientos para su preparación se describen, por ejemplo, en las
Patentes de EE.UU. nº 3,874,870, 3,931,319, 4,025,627, 4,027,020,
4,506,081 y 5,093,078. Asimismo, en estas patentes se describe la
actividad biológica de los polímeros ioneno con la unidad
repetitiva de la fórmula I.
Entre los polímeros ioneno con una unidad
repetitiva de la fórmula I, un polímero ioneno particularmente
preferido es poli[dicloruro de
oxietilen-(dimetiliminio)etilen(dimetiliminio)etileno].
En este polímero ioneno de la fórmula I, R^{1}, R^{2}, R^{3}
y R^{4} son cada uno de ellos metilo, A es
-CH_{2}CH_{2}OCH_{2}CH_{2}-, B es -CH_{2}CH_{2}-, y
X^{2-} es 2Cl^{-}, y el peso molecular promedio está comprendido
entre 1.000 y 5.000. Buckman Laboratories, Inc. de Memphis,
Tennessee, comercializa este polímero ioneno como el producto
BUSAN® 77 o el producto WSCP®, siendo cada uno de ellos
dispersiones acuosas al 60% del polímero. BUSAN® 77 y WSCP® son
biocidas empleados fundamentalmente en sistemas acuosos, como por
ejemplo los fluidos metalúrgicos, para el control de los
microorganismos.
Otro polímero ioneno particularmente preferido
con la unidad repetitiva de la fórmula I es el polímero ioneno en
el que R^{1}, R^{2}, R^{3} y R^{4} son cada uno de ellos
metilo. A es -CH_{2}CH(OH)CH_{2}-, B es
-CH_{2}CH_{2}-, y X^{2-} es 2Cl^{-}. Este polímero ioneno
es un producto de reacción de
N,N,N',N'-tetrametil-1,2-etandiamina
con (clorometil)-oxirano, y tiene un peso molecular
promedio comprendido entre 1.000 y 5.000. Buckman Laboratories, Inc.
comercializa este polímero como el producto BUSAN® 79 o el
producto WSCP® II, siendo cada uno de ellos soluciones acuosas al
60% del polímero.
Un segundo tipo de polímero ioneno comprende la
unidad repetitiva de la fórmula II:
En la fórmula II. las definiciones de R^{1}
R^{2} y A son las mismas que las indicadas anteriores para la
fórmula I. X^{-} es un contraión monovalente, una mitad de un
contraión divalente o una fracción de un contraión polivalente
suficiente para equilibrar la carga catiónica de la unidad
repetitiva que forma el polímero ioneno. X^{-} puede ser, por
ejemplo, un anión haluro o trihaluro, y X^{-} es preferiblemente
cloruro o bromuro.
Los polímeros ioneno con la unidad repetitiva de
la fórmula II pueden prepararse mediante procedimientos conocidos.
Uno de estos procedimientos consiste en hacer reaccionar una amina
de la fórmula R^{1}R^{2}NH con un haloepóxido como por ejemplo
epiclorhidrina. Los polímeros ioneno con la unidad repetitiva de la
fórmula II se describen, por ejemplo, en las Patentes de EE.UU. nº
4.111.679 y 5.051.124. Asimismo, en estas patentes se describe la
actividad biológica de los polímeros ioneno con la unidad
repetitiva de la fórmula II.
Los polímeros ioneno preferidos con la unidad
repetitiva de la fórmula II son aquellos en los que R^{1} y
R^{2} son cada uno de ellos metilo, A es
-CH_{2}CH(OH)CH_{2}-, y X^{-} es Cl^{-}. Este
polímero se obtiene como un producto de reacción de
N-dimetilamina con (clorometil)oxirano, y
tiene un peso molecular promedio comprendido entre 2.000 y 10.000.
Buckman Laboratories, Inc. comercializa este polímero como el
producto BUSAN® 1055, una dispersión acuosa al 50% del
polímero.
Otro polímero ioneno preferido con la unidad
repetitiva de la fórmula II se obtiene como producto de reacción de
dimetilamina con epiclorhidrina, en el que R^{1} y R^{2} son
cada uno de ellos metilo, A es
-CH_{2}CH(OH)CH_{2}-, y X^{-} es Cl^{-}. Este
polímero ioneno tiene un peso molecular promedio comprendido entre
5.000 y 10.000 y Buckman Laboratories, Inc. lo comercializa en una
solución acuosa al 50% como el producto BUSAN® 1055.
Un tercer tipo de polímero ioneno comprende una
unidad repetitiva de la fórmula III:
en la que R
es
\vskip1.000000\baselineskip
\vskip1.000000\baselineskip
El grupo Q es-(CHR')_{p}-,
-CH_{2}-CH=CH-CH_{2}-,
-CH_{2}-CH_{2}-O-CH_{2}-CH_{2}-,
-CH_{2}-CH(OH)-CH_{2}-, o
-(CHR')_{n}-NH-C(O)-NH(CHR')_{n}-.
El grupo B' es
{-[CH_{2}-CH(OH)-CH_{2}-N^{+}R'_{2}-(CHR')_{n}-NH-C(O)-NH]-,
X^{-}} o
{-[(CHR')_{n}-N^{+}R'_{2}-CH_{2}-CH(OH)-CH_{2}]-,
X^{-}), Las variables n y p varían independientemente entre 2 y
12.
Cada R' es independientemente hidrógeno o un
grupo alquilo C_{1}-C_{20}. X^{2-}, es un
contraión divalente, dos contraiones monovalentes o una fracción de
un contraión polivalente suficiente para equilibrar la carga
catiónica del grupo R. X^{-}, es un contraión monovalente, una
mitad de un contraión divalente o una fracción de un contraión
polivalente suficiente para equilibrar la carga catiónica del grupo
B. Preferiblemente, R' es hidrógeno o alquilo
C_{1}-C_{4}, n es 2-6 y p es
2-6. Y lo más preferible es que R' sea hidrógeno o
metilo, n sea 3 y p sea 2. Los contraiones preferidos para X^{2-}
y X^{-} son los mismos que los indicados anteriormente con las
fórmulas I y II.
Los polímeros de la fórmula III se derivan
mediante procedimientos conocidos a partir de ureas de
bis-(dialquilami-
noalquilo), que también se conocen como urea diaminas. En la Patente de EE.UU. nº 4,506,081 se describen los polímeros ioneno de la fórmula III, métodos para su preparación y sus actividades biológicas.
noalquilo), que también se conocen como urea diaminas. En la Patente de EE.UU. nº 4,506,081 se describen los polímeros ioneno de la fórmula III, métodos para su preparación y sus actividades biológicas.
Los polímeros ioneno preferidos con la unidad
repetitiva de la fórmula III son aquellos en los que R es urea
diamina y B' es -CH_{2}CH(OH)CH_{2}-, y X^{-} es
Cl^{-}. Comercializados por Buckman Laboratories, Inc. el
producto ASTAT y el producto BL® 1090 son dispersiones acuosas al
50% de este polímero ioneno. El polímero ioneno se obtiene como un
producto de reacción de
N,N'-bis-[1-(3-(dimetilamino)-propil)]
urea y epiclorhidrina, teniendo dicho polímero ioneno un peso
molecular promedio comprendido entre 2.000 y 15.000,
preferiblemente entre 3.000 y 7.000.
Los polímeros ioneno formados por las unidades
repetitivas de las fórmulas I, II y III también pueden estar
entrecruzados con otras aminas primarias, secundarias o
polifuncionales empleando medios conocidos en la técnica. Los
polímeros ioneno pueden entrecruzarse bien a través del átomo de
nitrógeno cuaternario o a través de otro grupo funcional unido al
esqueleto del polímero o a una cadena lateral.
Los polímeros ioneno entrecruzados, preparados
mediante correactivos de entrecruzamiento, se describen en la
Patente de EE.UU. nº 3,738,945 y en la Patente de EE.UU. reeditada
nº 28,808. La Patente reeditada describe el entrecruzamiento de los
polímeros ioneno preparados mediante la reacción de dimetilamina y
epiclorhidrina. Los correactivos de entrecruzamiento incluidos son
amoniaco, aminas primarias, alquilendiaminas, poliglicolaminas,
piperazinas, diaminas heteroaromáticas y diaminas aromáticas.
La Patente de EE.UU. nº 5,051,124 describe los
polímeros ioneno entrecruzados resultantes de la reacción de
dimetilamina, una amina polifuncional y epiclorhidrina. Asimismo, la
Patente de EE.UU. nº 5,051,124 describe procedimientos para inhibir
el crecimiento de microorganismos empleando dichos polímeros
ioneno entrecruzados. En las Patentes de EE.UU. nº 3,894,946,
3,894,947, 3,930,877, 4,104,161, 4,164,521, 4,147,627, 4,166,041,
4,606,773 y 4,769,155 se incluyen otros ejemplos de diversos
polímeros ioneno entrecruzados y sus propiedades.
Un polímero ioneno entrecruzado preferido
presenta una unidad repetitiva de la fórmula II, en la que R^{1}
y R^{2} son cada uno de ellos metilo, A es
-CH_{2}CH(OH)CH_{2}-, y X^{-} es Cl^{-}. El
polímero ioneno está entrecruzado con amoniaco. Este polímero
ioneno tiene un peso molecular comprendido aproximadamente entre
100.000 y 500.000 y Buckman Laboratories, Inc. lo comercializa en
una dispersión acuosa al 50% como el producto BL® 1155.
Los productos BUSAN® 1099 o BUBOND® 65 de
Buckman Laboratories, Inc. son dispersiones acuosas al 25% de un
polímero ioneno entrecruzado con unidades repetitivas de la fórmula
II, en la que R^{1} y R^{2} son cada uno de ellos metilo, A es
-CH_{2}CH(OH)CH_{2}-, X^{-} es Cl^{-} y el
agente de entrecruzamiento es monometilamina. Este polímero ioneno
preferido tiene un peso molecular comprendido aproximadamente entre
10.000 y 100.000.
Los polímeros ioneno formados por las unidades
repetitivas de las fórmulas I, II y III también pueden estar
taponados, es decir, contar con un grupo final específico. El
taponado puede conseguirme por medios conocidos en la técnica. Por
ejemplo, es posible emplear un exceso de cualquiera de los
reactivos utilizados en la fabricación del polímero ioneno a fin de
aportar un grupo de taponado. De forma alternativa, se puede hacer
reaccionar una cantidad calculada de una amina terciaria
monofuncional o de un haluro alquílico monofuncional sustituido o
no sustituido, con un polímero ioneno a fin de obtener un polímero
ioneno taponado. Los polímeros ioneno pueden taponarse en uno o en
ambos extremos. En las Patentes de EE.UU. nº 3,931,319 y 5,093,078
se describen los polímeros ioneno taponados y sus propiedades
microbicidas.
Las sales de dodecilamina empleadas en la
presente invención presentan preferiblemente la siguiente fórmula
general:
C_{12}H_{25}NH_{3}{}^{+}Z^{-}
en la que Z es un anión o una
fracción de un contraión polivalente suficiente para equilibrar la
carga catiónica de la dodecilamina. Z es preferiblemente la base
conjugada de un ácido orgánico o inorgánico, es decir, Z se deriva
de un ácido orgánico o inorgánico perdiendo un protón ionizable.
Como ejemplos ilustrativos de los ácidos orgánicos adecuados se
pueden citar los ácidos mono y dicarboxílicos; entre los ácidos
inorgánicos adecuados se encuentran los ácidos de hidrohaluro, como
por ejemplo el ácido
clorhídrico.
Preferiblemente, Z se deriva de un ácido mono o
dicarboxílico acíclico, cíclico o aromático. El ácido carboxílico
contiene preferiblemente hasta diez átomos de carbono. En caso de
que el ácido sea cíclico o aromático, el anillo puede contener uno
o más heteroátomos, como N, O o S.
El ácido carboxílico también puede sustituirse
con cualquier sustituyente adecuado que no afecte adversamente a
la actividad de las composiciones de la invención. Como ejemplos
ilustrativos de sustituyentes adecuados se pueden citar los grupos
alquilo, grupos alquilo sustituidos, grupos alquenilo, grupos
alquenilo sustituidos, grupos amino, grupos oxo, átomos de halógeno,
etc.
Entre los ejemplos ilustrativos de grupos de
ácido carboxílico útiles se incluyen: acetilo, propionilo,
butirilo, citral, lactilo, valerilo, ftalilo, succinilo, octanoilo,
nonanoilo, formilo, sorbilo, oxalilo, laurilo y benzoilo. Un
experto en la materia reconocerá que también se pueden emplear otros
grupos ácidos orgánicos en la presente invención.
El grupo dodecilo es de la dodecilamina puede
estar ramificado o no ramificado, es decir, ser ce cadena lineal.
Preferiblemente, el grupo dodecilo no está ramificado.
El grupo dodecilo puede no estar sustituido o
estar sustituido con uno o más sustituyente que no afecten
adversamente a la actividad de las sales de la invención. Como
ejemplos ilustrativos de sustituyentes adecuados se pueden citar
los grupos alquilo, grupos alquenilo, grupos alcoxi, grupos arilo,
grupos aralquilo, grupos hidroxi, grupos oxo (para formar una
cetona), grupos ácidos y derivados de estos, como por ejemplo
ésteres y amidas, y átomos de halógeno. Preferiblemente, el grupo
dodecilo no está sustituido.
Uno o más de los átomos de hidrógeno unidos al
átomo de nitrógeno pueden sustituirse por un sustituyente adecuado
a fin de producir una sal de amina secundaria, terciaria o
cuaternaria de dodecilamina. Preferiblemente, se emplea una sal de
amina primaria de dodecilamina.
Las siguientes sales de ácido carboxílico de
dodecilamina resultan particularmente preferidas en la práctica de
la presente invención: acetato de dodecilamina, propionato de
dodecilamina, butirato de dodecilamina, citrato de dodecilamina,
lactato de dodecilamina, valerato de dodecilamina, ftalato de
dodecilamina, succinato de dodecilamina, octanoato de dodecilamina,
nonanato de dodecilamina, formato de dodecilamina, sorbato de
dodecilamina, oxalato de dodecilamina, laurato de dodecilamina,
benzoato de dodecilamina, 2-hidroxibenzoato de
dodecilamina, 3-hidroxibenzoato de dodecilamina, o
4-hidroxibenzoato de dodecilamina. Los compuestos
más particularmente preferidos de entre los anteriores son acetato
de dodecilamina, propionato de dodecilamina, butirato de
dodecilamina, valerato de dodecilamina, ftalato de dodecilamina,
succinato de dodecilamina, citrato de dodecilamina, y lactato de
dodecilamina. El compuesto más particularmente preferido es el
acetato de dodecilamina.
Las sales de dodecilamina se preparan
preferiblemente haciendo reaccionar dodecilamina con el ácido
deseado en presencia de un disolvente adecuado. Los grupos ácidos
adecuados, en su forma ácida o de sal, se encuentran disponibles
comercialmente en casas de suministros químicos o se pueden
preparar a partir de materiales de partida comunes empleando
procedimientos bien documentados en la bibliografía.
Por lo general, la síntesis de las sales de
amina se puede llevar a cabo en un disolvente que puede ser
disolvente de al menos uno de los reactivos, pero que normalmente
es un disolvente para el producto deseado. Los sistemas disolventes
preferidos incluyen ácidos inorgánicos, ácidos orgánicos o
alcoholes. El más preferido es el ácido
acético.
acético.
Un experto en la materia puede determinar
fácilmente la temperatura de reacción, dependiendo de los reactivos
particulares utilizados. Preferiblemente, la temperatura de
reacción varía entre 40ºC a 110ºC o más, más preferiblemente la
temperatura de reacción se encuentra entre 70ºC y 110ºC. La
reacción se deja continuar hasta que esté completa, según lo
indica, por ejemplo, un pH-ímetro (la reacción se completa en el
momento en el que el pH-ímetro indica que el reactivo limitante se
ha neutralizado). De forma habitual, la reacción se agita durante
entre 30 minutos y 2 horas, preferiblemente entre 1 y 2 horas.
Una vez completada la reacción, el producto de
reacción puede procesarse siguiendo técnicas bien conocidas al
objeto de aislar y purificar la sal de dodecilamina deseada. Los
reactivos en exceso y cualquier sólido que se haya formado durante
la reacción se pueden eliminar mediante filtración, evaporando
posteriormente el filtrado hasta obtener el producto crudo. En los
casos en los que la sal deseada sea un sólido, el producto de la
reacción se puede recristalizar en un disolvente apropiado a fin de
conseguir un compuesto más puro. No obstante, debe tenerse en
cuenta que en las composiciones y procedimientos de esta invención
pueden emplearse sales de dodecilamina tanto puras como crudas. La
preparación de las sales no se limita exactamente al proceso o
etapas descritas anteriormente. Es posible utilizar cualquier
procedimiento conocido en la técnica que dé lugar al producto final
deseado.
El polímero ioneno o la sal de dodecilamina
empleados en particular se puede seleccionar en función de la
compatibilidad de estos compuestos con la superficie sumergible o
el sistema acuoso. La compatibilidad se determina mediante
criterios tales como la solubilidad en el sistema acuoso y/o la
falta de reactividad con la superficie o sistema en cuestión. Un
experto en la material determinará fácilmente la compatibilidad
añadiendo el polímero ioneno o la sal de dodecilamina al material o
medio a usar. Cuando se utilicen en un sistema acuoso, es
preferible que el polímero ioneno y/o la sal de dodecilamina sean
completamente solubles en el sistema.
Según lo descrito anteriormente, un polímero
ioneno y una sal de dodecilamina se emplean en una cantidad
combinada eficaz para inhibir la adhesión de bacterias a una
superficie sumergible. Preferiblemente, esta es una cantidad
sinérgicamente eficaz. Las proporciones en peso de polímero ioneno
a sal de dodecilamina pueden variar dependiendo del tipo de sistema
acuoso o superficie al que se aplique la combinación. Un experto en
la material puede determinar rápidamente sin demasiada
experimentación las proporciones en peso apropiadas para una
aplicación específica. La proporción en peso del polímero ioneno a
la sal de dodecilamina varía preferiblemente entre 1 : 99 y 99 : 1,
más preferiblemente entre 1 : 3 0 y 3 0 : 1, y lo más
preferiblemente entre 1 : 2 y 2:1.
Dependiendo de la aplicación específica, se
puede preparar una composición que contenga un polímero ioneno y
una sal de dodecilamina en forma líquida disolviendo uno o ambos
compuestos en agua o en un disolvente orgánico, o en forma seca
absorbiéndolos en un vehículo adecuado, o pueden incluso prepararse
en forma de comprimido. La combinación se pueden preparar en forma
de emulsión emulsionándola en agua, o si es necesario, añadiendo
un tensioactivo.
Los procedimientos según la invención pueden
formar parte de un régimen de tratamiento global de aguas. La
combinación de un polímero ioneno y una sal de dodecilamina se
puede utilizar con otros productos químicos para el tratamiento del
agua, en particular con biocidas (por ejemplo, alguicidas,
funguicidas, moluscicidas, oxidantes, etc), quitamanchas,
clarificantes, floculantes, coagulantes u otros productos químicos
usados comúnmente en el tratamiento de aguas. Por ejemplo, se
pueden poner en contacto las superficies sumergibles con una
combinación de un polímero ioneno y una sal de dodecilamina como
pretratamiento para inhibir la adhesión y colocarse en un sistema
acuoso usando un microbicida para controlar el crecimiento de los
microorganismos. O, en el caso de un sistema acuoso que sufra un
gran ensuciamiento biológico, se puede tratar primeramente con un
biocida apropiado para eliminar el ensuciamiento existente. Después
se puede utilizar una combinación de un polímero ioneno y una sal
de dodecilamina para el mantenimiento del sistema acuoso. De forma
alternativa, se puede emplear una combinación de polímero ioneno y
una sal de dodecilamina junto con un biocida para inhibir la
adhesión de las bacterias a las superficies sumergidas dentro del
sistema acuoso mientras que el biocida actúa controlando el
crecimiento de los microorganismos en el sistema acuoso.
Habitualmente esto permite emplear menos microbicida.
"Controlar el crecimiento de los
microorganismos" en un sistema acuoso significa controlar hasta,
en o por debajo del nivel deseado y durante un período deseado
para el sistema particular. Esto puede lograrse eliminando los
microorganismos o evitando su crecimiento en los sistemas
acuosos.
La combinación de un polímero ioneno y una sal
de dodecilamina se puede utilizar en los procedimientos de la
invención como una formulación sólida o líquida. Por consiguiente,
la presente invención también se refiere a una composición que
contenga una combinación de un polímero ioneno y una sal de
dodecilamina. La composición comprende al menos un polímero ioneno
y una sal de dodecilamina en una cantidad eficaz para inhibir la
adherencia de las bacterias a una superficie sumergible o a una
superficie sumergida dentro de un sistema acuoso. Cuando se emplea
en combinación con otro producto químico de tratamiento de aguas
tal como un biocida, la composición también puede contener al
citado producto químico. Si se formulan conjuntamente, el polímero
ioneno, la sal de dodecilamina y el producto químico para el
tratamiento del agua no debe incurrir en interacciones adversas que
reducirían y eliminarían su eficacia en el sistema acuoso. En los
casos en los que pueden aparecer interacciones adversas se
prefieren las formulaciones separadas.
Dependiendo de su uso, se puede preparar una
composición según la presente invención de diversas formas
conocidas en la técnica. Por ejemplo, la composición se puede
preparar en forma líquida como una disolución, dispersión,
emulsión, suspensión o pasta; una dispersión, suspensión o pasta en
un antidisolvente; o una disolución formada disolviendo el polímero
ioneno o la sal de dodecilamina en agua, en un disolvente orgánico
o en una combinación de agua y/o disolventes. Los disolventes
adecuados incluyen, pero no se limitan a, acetona, glicoles,
alcoholes, éteres o disolventes dispersables en agua. Por lo
general, se prefieren las formulaciones acuosas.
La composición se puede preparar como un
concentrado líquido para dilución antes de su uso previsto. Se
pueden utilizar los aditivos comunes tales como tensioactivos,
emulsionantes, dispersantes y similares según se conoce en la
técnica para aumentar la solubilidad del polímero ioneno, sal de
dodecilamina, así como de otros componentes en una composición o
sistema líquido, tal como una composición o sistema acuoso. En
muchos casos, la composición de la invención se puede disolver
mediante agitación simple. También se pueden añadir tintes o
fragancias para aplicaciones apropiadas tales como aguas de
baño.
Igualmente, se puede preparar una composición de
la presente invención en forma sólida. Por ejemplo, el polímero
ioneno y/o la sal de dodecilamina se puede formular como un polvo o
comprimido utilizando medios conocidos en la técnica. Los
comprimidos pueden contener multitud de componentes conocidos en la
técnica de la fabricación de comprimidos tales como tintes u otros
agentes colorantes, perfumes o fragancias, cargas, aglutinantes,
agentes de deslizamiento, lubricantes o antiadherentes. Estos
últimos componentes se pueden incluir para mejorar las propiedades
de los comprimidos y/o el proceso de fabricación de comprimidos.
Los siguientes ejemplos pretenden ilustrar, no
limitar, la invención.
Se preparó una composición de la invención
combinando 10,00 por ciento en peso de ácido acético glacial, 23,00
por ciento en peso de acetato de dodecilamina, 33,00 por ciento en
peso de ácido propiónico y 34,00 por ciento en peso del producto
WSCP®, un polímero ioneno. El ácido acético se cargó en un
recipiente de reacción encamisado, se agitó y se añadió
dodecilamina fundida, procediéndose a agitar la mezcla durante
media hora aproximadamente. A continuación se agregó el ácido
propiónico y se continuó agitando durante media hora más. El
recipiente de reacción se enfrió hasta absorber todo el calor en
exceso desprendido durante la reacción de neutralización.
Seguidamente, se añadió el producto WSCP® y la mezcla se agitó una
hora más.
Se preparó otra composición de la invención
según e ejemplo 1, pero sustituyendo el producto WSCP® por el
producto BUSAN® 1055, un polímero ioneno.
Se preparó una composición de la invención
combinando 19,00 por ciento en peso de ácido acético glacial, 14,00
por ciento en peso de acetato de dodecilamina, 33,00 por ciento en
peso de ácido propiónico y 34,00 por ciento en peso del producto
WSCP®, un polímero ioneno. El ácido acético se cargó en un
recipiente de reacción encamisado, se agitó y se añadió
dodecilamina fundida, procediéndose a agitar la mezcla durante
media hora aproximadamente. A continuación se agregó el ácido
propiónico y se continuó agitando durante media hora más.
El recipiente de reacción se enfrió hasta
absorber todo el calor en exceso desprendido durante la reacción de
neutralización. Seguidamente, se añadió el producto WSCP® y la
mezcla se agitó una hora más.
Procedimiento de ensayo: El siguiente
procedimiento define de forma eficaz la capacidad de un compuesto
químico para inhibir la adhesión bacteriana, o atacar la formación
de microorganismos unidos existentes, sobre diversos tipos de
superficies. Como resumen, se construyeron biorreactores en los que
se fijaron láminas (de vidrio, acero inoxidable o poliestireno) de
aproximadamente 2,54 cm x 7,62 cm (1'' x 3'') a los bordes del
biorreactor, Los extremos inferiores (aproximadamente 5,02 cm
(2'')) de las láminas estaban sumergidos en un medio de crecimiento
bacteriano (pH 7) dentro del reactor que contenía una concentración
conocida del compuesto químico de ensayo. Seguidamente a la
inoculación con especies bacterianas conocidas, las disoluciones de
ensayo se agitaron de forma continua durante 3 días.
A no ser que se indique de otro modo en los
resultados siguientes, el medio contenido en el biorreactor se
volvió turbio tras tres días. Esta turbidez indicó que las
bacterias proliferaron en el medio a pesar de la presencia del
compuesto químico ensayado. Esto también muestra que el producto
químico, en las concentraciones probadas, no presentó una apreciable
actividad biocida (bactericida). A continuación se usó un
procedimiento de tinción sobre las láminas con el fin de determinar
la cantidad de bacterias unidas a las superficies de las
láminas.
Construcción de los biorreactores: Los
biorreactores estaban compuestos por un vaso de precipitados de
vidrio de 400 mL sobre el cual se situó una tapa (una cubierta de
una placa Petri de vidrio estándar de 9 cm de diámetro). Con la tapa
quitada, se fijaron las tapas del material de elección en un
extremo con cinta adhesiva y se suspendió dentro del biorreactor
desde el límite superior del vaso de precipitados. Esto permite que
las láminas se sumerjan dentro del medio de ensayo. Típicamente,
se espaciaron seis láminas (duplicados) de forma uniforme alrededor
del biorreactor. Los resultados presentados más adelante
representan la media de los seis duplicados. Se colocó una barra de
agitación magnética en el fondo de la unidad, se puso la tapa, y se
esterilizó el biorreactor mediante autoclavado, Se emplearon tres
tipos diferentes de materiales como láminas, acero inoxidable,
vidrio y poliestireno.
Medio de crecimiento bacteriano: El medio
líquido utilizado en los biorreactores se describió con anterioridad
en el documento Delaquis, y col.,
"Detachment Of Pseudomonas fluorescens From
Biofilms On Glass Surfaces In Response To Nutrient Stress",
Microbial Ecology 18:199-210, 1989. La composición
del medio fue:
| Glucosa | 1,0 g | |
| K_{2}HPO_{4} | 5,2 g | |
| KH_{2}PO_{4} | 2,7 g | |
| NaCl | 2,0 g | |
| NH_{4}Cl | 1,0 g | |
| MgSO_{4}\cdot7H_{2}O | 0,12 g | |
| Elemento traza: | 1,0 mL | |
| H_{2}O desionizada: | 1. 0 L |
Disolución del elemento traza:
| CaCl_{2} | 1,5 g | |
| FeSO_{4}\cdot7H_{2}O | 1,0 g | |
| MnSO_{4}\cdot2H_{2}O | 0,35 g | |
| NaMoO_{4} | 0,5 g | |
| H_{2}O desionizada | 1,0 L |
El medio se esterilizó mediante autoclave y
después se dejo enfriar. Si se forma un sedimento en el medio
autoclavado, éste se resuspendió agitando antes de usar.
Preparación de los inóculos bacterianos:
Se aislaron bacterias de los géneros Bacíllus, Flavobacterium, y
Pseudomonas a partir de depósitos de lodos de molinos de papel
y se mantuvieron en cultivo continuo. Los organismos de ensayo se
cultivaron en placas de conteo de agar de forma separada y se
incubaron a 30ºC durante 24 horas. Con un tampón de algodón estéril,
se retiraron partes de las colonias y se suspendieron en agua
estéril.
Las suspensiones se mezclaron muy bien y se
ajustaron a una densidad óptica de 0,858 (Bacillus), 0,625
(Flavobacterium), y 0,775 (Pseudomonas) a 686 nm.
Producción de biopelículas/ensayos
químicos: Se añadieron 200 mL del medio estéril preparado
anteriormente a cuatro biorreactores separados. Los productos
químicos evaluados como biodispersantes se prepararon primeramente
como una disolución acuosa de reserva. Se añadió una alícuota de
1,0 mL de la disolución de reserva al biorreactor usando una
agitación magnética continua moderada. Esto proporcionó una
concentración inicial de 100 ppm del compuesto de ensayo. Un
biorreactor (control) no contiene compuesto de ensayo. Después se
introdujeron en cada reactor alícuotas (0,5 mL) de cada una de las
tres suspensiones bacterianas. A continuación se agitaron los
biorreactores de forma continua durante tres días para permitir un
aumento de la población bacteriana y la deposición de las células
sobre las superficies de las láminas.
Evaluación de los resultados: Se evaluó
la composición descrita anteriormente mediante el procedimiento
descrito anteriormente:
Tras 48 h o 168 h (1 semana) de incubación a
26-28ºC, se retiraron las láminas del reactor y se
colocaron verticalmente para permitir su secado al aire.
Seguidamente se estimó el grado de adhesión de las bacterias a la
superficie de ensayo usando un procedimiento de tinción. Se aplicó
una llama a las láminas durante un breve período con el fin de
fijar las células a la superficie, y después se transfirieron
durante dos minutos a un envase de Cristal Violeta Gram (DIFCO
Laboratoires, Detroit, MI). Las láminas se aclararon de forma
abundante con agua del grifo corriente, y después se transfirieron
cuidadosamente. El grado de adhesión bacteriana se determinó
entonces mediante un procedimiento de evaluación cuantitativo.
El par de láminas de vidrio, el par de láminas
de acero inoxidable y el par de láminas de poliestireno
correspondientes a cada tratamiento se pusieron cada una de ellas
en una placa Petri con 10 mL de etanol (técnico) para eliminar la
tinción con cristal violeta de las células pegadas a las láminas.
Se transfirieron alícuotas de 1 mL de la disolución de etanol y
cristal violeta obtenida en cada placa Petri a un tubo de ensayo
con 9 mL de agua estéril desionizada (disolución 1/10). El blanco
para calibrar el instrumento óptico usado para la evaluación fue
una disolución de 1 mL de etanol en 9 mL de agua estéril
desionizada. Se determinó la absorbancia (AB) de cada disolución
usando un espectrofotómetro (Spectronic 21, Bausch and Lomb) con
una longitud de onda de 586 nm. Se calculó la reducción de la
adhesión bacteriana (RAB):
RAB (%)= 100
[(AB control - (AB tratamiento - AB blanco)\AB
control]
90 ó > 90% RAB = prácticamente sin adhesión
bacteriana
89-70% RAB = escasa
69-50% RAB = moderada
49-30% RAB = moderada
29 ó < 29% RAB = moderada
Los resultados se muestran en la siguiente
tabla.
| Compuesto | RAB en vidrio (%) | RAB en acero | RAB en |
| inoxidable (%) | poliestireno (%) | ||
| Control | 0 | 0 | 0 |
| Ejemplo 3 | 98 | 71 | 88 |
Procedimiento de ensayo: El siguiente
procedimiento define de forma eficaz la capacidad de un compuesto
químico para inhibir la adhesión de las algas, o atacar la
formación de microorganismos unidos existentes, sobre diversos
tipos de superficies. Como visión general, se construyeron
biorreactores en los que se fijaron láminas de aproximadamente 2,54
cm x 7,62 cm (1''x3'') en el borde del biorreactor. Los extremos
inferiores (aproximadamente 5,02 cm (2'')) de las láminas estaban
sumergidos en un medio de crecimiento de algas de pH 7 dentro del
reactor que contenía una concentración conocida del compuesto
químico de ensayo. Seguidamente a la inoculación con especies de
algas conocidas, las disoluciones de ensayo se agitaron de forma
continua durante 3 días. A no ser que se indique de otro modo en
los resultados siguientes, el medio contenido en el biorreactor se
volvió turbio tras tres días. Esta turbidez indicó que las algas
proliferaron en el medio a pesar de la presencia del compuesto
químico ensayado. Esto también muestra que el producto químico, en
las concentraciones probadas, no presentó una apreciable actividad
biocida (alguicida). A continuación se usó un procedimiento de
tinción sobre las láminas con el fin de determinar la cantidad de
algas unidas a las superficies de las láminas.
Construcción de los biorreactores: Los
biorreactores estaban compuestos por un vaso de precipitados de
vidrio de 400 mL sobre el cual se situó una tapa (una cubierta de
una placa Petri de vidrio estándar de 9 cm de diámetro). Con la
tapa quitada, se fijaron las tapas del material de elección en un
extremo con cinta adhesiva y se suspendió dentro del biorreactor
desde el límite superior del vaso de precipitados. Esto permite que
las láminas se sumerjan dentro del medio de ensayo. Típicamente,
se espaciaron cuatro láminas (replicas) de forma uniforme alrededor
del biorreactor. Los resultados presentados más adelante
representan la media de las cuatro réplicas. Se colocó una barra de
agitación magnética en el fondo de la unidad, se puso la tapa, y se
esterilizó el biorreactor mediante autoclavado. Se emplearon tres
tipos diferentes de materiales como láminas, acero inoxidable y
vidrio.
Medio de crecimiento de algas: El medio
líquido utilizado en los biorreactores fue Medio Allen, descrito
con anterioridad por Richard C. Starr y Jeffrey A. Zeikus en
"UTEX - The culture collection of Algae at the University of
Texas at Austin," J. of Phycology, Vol. 23,
p.36-37 (1978). La composición del medio fue:
| Agua destilada | 963 mL | |
| NaNO_{3} | 1,5 g |
al que se le añadieron las siguientes
disoluciones de reserva:
| mL | disolución de reserva | g/200 mL H_{2}O |
| 5 | K_{2}HPO_{4} | 1.5 |
| 5 | MgSO_{4}\cdot7H_{2}O | 1.5 |
| 5 | Na_{2}CO_{3} | 0.8 |
| 10 | CaCl_{2}\cdot2H_{2}O | 0.5 |
| 10 | Na_{2}SiO_{3} \cdot 9H_{2}O | 1.16 |
| 1 | ácido cítrico | 1.2 |
| 1 | Disolución metálica PIV |
El pH del medio fue de 7,8.
Inóculo de algas: Se utilizó la especie
de alga Chlorella vulgaris
Producción de biopelículas/ensayos
químicos: Se añadieron 200 mL del medio estéril preparado
anteriormente a cuatro biorreactores separados. Los productos
químicos evaluados como biodispersantes se prepararon primeramente
como una disolución acuosa de reserva, Se añadió una alícuota de
1,0 mL de la disolución de reserva al biorreactor usando una
agitación magnética continua moderada.
Esto proporcionó una concentración inicial de
100 ppm del compuesto de ensayo. Un biorreactor (control) no
contiene compuesto de ensayo. Después se introdujeron en cada
reactor alícuotas (0,5 mL) de la suspensión de algas. A
continuación se agitaron los biorreactores de forma continua
durante tres días para permitir un aumento de la población de algas
y la deposición de las células sobre las superficies de las
láminas.
Evaluación de los resultados: Se evaluó
la composición descrita anteriormente mediante el procedimiento
descrito anteriormente:
Tras 48 h o 168 h (1 semana) de incubación a
26-28ºC, se retiraron las láminas del reactor y se
colocaron verticalmente para permitir su secado al aire.
Seguidamente se estimó el grado de adhesión de las algas a la
superficie de ensayo usando un procedimiento de tinción. Se aplicó
una llama a las láminas durante un breve período con el fin de
fijar las células a la superficie, y después se transfirieron
durante dos minutos a un envase de Cristal Violeta Gram (DIFCO
Laboratoires, Detroit, MI). Las laminas se aclararon de forma
abundante con agua del grifo corriente, y después se transfirieron
cuidadosamente. El grado de adhesión de algas se determinó entonces
mediante un procedimiento de evaluación cuantitativo.
Evaluación de la adhesión de las algas:
El par de láminas de vidrio y el par de láminas de acero inoxidable
se pusieron en una placa Petri con 10 mL de etanol (técnico) para
eliminar la tinción con cristal violeta de las células pegadas a
las láminas. Se transfirieron alícuotas de 1 mL de la disolución de
etanol y cristal violeta obtenida en cada placa Petri a un tubo de
ensayo con 9 mL de agua estéril desionizada (disolución 1/10). El
blanco para calibrar el instrumento óptico usado para la evaluación
fue una disolución de 1 mL de etanol en 9 mL de agua estéril
desionizada. Se determinó la absorbancia (AB) de cada disolución
usando un espectrofotómetro (Spectronic 21, Bausch and Lomb) con
una longitud de onda de 586 nm.
Se calculó la reducción de la adhesión de las
algas (RAA);
RAA (%)= 100
[(AB control - (AB tratamiento - AB blanco)\AB
control]
90 ó > 90% RAA = prácticamente sin adhesión
de algas
89-70% RAA = escasa
69-50% RAA = moderada
49-30% RAA = moderada
29 ó < 29% RAA = moderada
Los resultados se muestran en la siguiente
tabla.
| Compuesto | RAA en vidrio (%) | RAA en acero inoxidable (%) |
| Control | 0 | 0 |
| Ejemplo 3 | 92 | 95 |
Claims (17)
1. Uso de un polímero ioneno y una sal de
dodecilamina para inhibir la adhesión de bacterias a una
superficie sumergible, prácticamente sin matar las bacterias,
poniendo en contacto la superficie sumergible con dichos polímero
ioneno y una sal de dodecilamina.
2. Uso según la reivindicación 1, en el que el
citado polímero ioneno es de la fórmula general I, II o III:
\vskip1.000000\baselineskip
\vskip1.000000\baselineskip
R^{1}, R^{2}, R^{3} y R^{4} pueden ser
idénticos o diferentes y se seleccionan entre H, alquilo
C_{1}-C_{20} sustituido opcionalmente por al
menos un grupo hidroxilo, y bencilo sustituido opcionalmente en el
residuo benceno por al menos un grupo alquilo
C_{1}-C_{20};
"A" es un radical divalente seleccionado
entre alquileno C_{1}-C_{10}, alquenileno
C_{2}-C_{10}, alquinileno
C_{2}-C_{10}. hidroxialquileno
C_{1}-C_{10},
di-C_{1}-C_{10}-alquilenéter
simétrico o asimétrico, arileno,
arileno-C_{1}-C_{10}-alquileno,
o
C_{1}-C_{10}-alquilenearil-alquileno
C_{1}-C_{10};
"B" es un radical divalente seleccionado
entre alquileno C_{1}-C_{10}, alquenileno
C_{2}-C_{10}, alquinileno
C_{2}-C_{10}, hidroxialquileno
C_{1}-C_{10}, arileno,
arileno-C_{1}-C_{10}-alquileno,
o
C_{1}-C_{10}-alquilenearil-alquileno
C_{10}-C_{10};
el grupo B' es
{-[CH_{2}-CH(OH)-CH_{2}-N^{+}R'_{2}-(CHR')_{n}-NH-C(O)-NH]-,
X^{-}} o
{-[(CHR')_{n}-N^{+}R'_{2}-CH_{2}-CH(OH)-CH_{2}]-,
X^{-});
el grupo Q es-(CHR')_{p}-,
-CH_{2}-CH=CH-CH_{2}-,
-CH_{2}-CH_{2}-O-CH_{2}-CH_{2}-,
-CH_{2}-CH (OH)-CH_{2}-, o
–(CHR')_{n}-NH-C(O)-NH(CHR')_{n}-;
X^{-} es un contraión monovalente, una mitad
de un contraión divalente o una fracción de un contraión
polivalente suficiente para equilibrar la carga catiónica del grupo
B' o de la unidad repetitiva que forme el polímero ioneno;
X^{2-} es un contraión divalente, dos
contraiones monovalentes o una fracción de un contraión polivalente
suficiente para equilibrar la carga catiónica del grupo B' o de la
unidad repetitiva que forme el polímero ioneno;
cada R' es independientemente un grupo alquilo
C_{1}-C_{20}; y
las variables n y p varían independientemente
entre 2 y 12.
3. Uso según la reivindicación 1 o la
reivindicación 2, en el que la superficie sumergible es un casco de
buque o barco, una estructura marina, la superficie de un diente,
la superficie de un implante médico, o una superficie de un sistema
acuoso.
4. Uso de un polímero ioneno y una sal de
dodecilamina para controlar el bioensuciamiento de un sistema
acuoso, prácticamente sin matar las bacterias, añadiendo al
sistema acuoso una cantidad combinada de dichos polímero ioneno y
una sal de dodecilamina mediante los cuales se inhiba la adhesión
de bacterias a una superficie sumergible dentro del sistema
acuoso.
5. Uso según la reivindicación 4, en el que el
citado polímero ioneno es de la fórmula general I, II o III:
en la que R
es
R^{1}, R^{2}, R^{3} y R^{4} pueden ser
idénticos o diferentes y se seleccionan entre H. alquilo
C_{1}-C_{20} sustituido opcionalmente por al
menos un grupo hidroxilo, y bencilo sustituido opcionalmente en el
residuo benceno por al menos un grupo alquilo
C_{1}-C_{20};
"A" es un radical divalente seleccionado
entre alquileno C_{1}-C_{10}, alquenileno
C_{2}-C_{10}, alquinileno
C_{2}-C_{10}, hidroxialquileno
C_{1}-C_{10},
di-C_{1}-C_{10}-alquilenéter
simétrico o asimétrico, arileno,
arileno-C_{1}-C_{10}-alquileno,
o
C_{1}-C_{10}-alquilenearil-alquileno
C_{1}-C_{10};
"B" es un radical divalente seleccionado
entre alquileno C_{1}-C_{10}, alquenileno
C_{2}-C_{10}, alquinileno
C_{2}-C_{10}, hidroxialquileno
C_{1}-C_{10}, arileno,
arileno-C_{1}-C_{10}-alquileno,
o
C_{1}-C_{10}-alquilenearil-alquileno
C_{10}-C_{10};
el grupo B' es
{-[CH_{2}-CH(OH)-CH_{2}-N^{+}R'_{2}-(CHR')_{n}-NH-C(O)-NH]-,
X^{-}} o
{-[(CHR')_{n}-N^{+}R'_{2}-CH_{2}-CH(OH)-CH_{2}]-,
X^{-});
el grupo Q es-(CHR')_{p}-,
-CH_{2}-CH=CH-CH_{2}-,
-CH_{2}-CH_{2}-O-CH_{2}-CH_{2}-,
-CH_{2}-CH(OH)-CH_{2}-, o
-(CHR')_{n}-NH-C(O)-NH(CHR')_{n}-;
X^{-} es un contraión monovalente, una mitad
de un contraión divalente o una fracción de un contraión
polivalente suficiente para equilibrar la carga catiónica del grupo
B' o de la unidad repetitiva que forme el polímero ioneno;
X^{2-} es un contraión divalente, dos
contraiones monovalentes o una fracción de un contraión polivalente
suficiente para equilibrar la carga catiónica del grupo B' o de la
unidad repetitiva que forme el polímero ioneno;
cada R' es independientemente un grupo alquilo
C_{1}-C_{20}; Y
las variables n y p varían independientemente
entre 2 y 12.
6. Uso según la reivindicación 4 o la
reivindicación 5, en el que la etapa de adición consiste en añadir
una cantidad suficiente de polímero ioneno y sal de dodecilamina
al sistema acuoso como para reducir cualquier bioensuciamiento
existente en el mismo.
7. Uso según cualquiera de las reivindicaciones
4 a 6, en el que el sistema acuoso es un sistema de aguas
industriales.
8. Uso según la reivindicación 7, en el que el
sistema de aguas industriales se selecciona entre un sistema de
aguas de refrigeración, un sistema de fluidos metalúrgicos, un
sistema de aguas para la fabricación de papel y un sistema de aguas
para la fabricación de productos textiles.
9. Uso según cualquiera de las reivindicaciones
4 a 6, en el que el sistema acuoso es un sistema de aguas
recreativas.
10. Uso según la reivindicación 9, en el que el
sistema de aguas recreativas se selecciona entre una piscina, un
balneario, una fuente, un estanque ornamental, una piscina
ornamental y un arroyo ornamental.
11. Uso según cualquiera de las reivindicaciones
4 a 6, en el que el sistema acuoso es un sistema de aguas de
saneamiento.
12. Uso según la reivindicación 11, en el que el
sistema de aguas de saneamiento se selecciona entre un sistema de
aguas de baños, un sistema de tratamiento de aguas y un sistema de
tratamiento de alcantarillado.
13. Uso según cualquiera de las reivindicaciones
4 a 6, en el que se añade adicionalmente una cantidad eficaz de
biocida al sistema acuoso al objeto de controlar el crecimiento de
un microorganismo en el mismo.
14. Uso según la reivindicación 13, en el que el
biocida se añade antes de la adición del polímero ioneno y sal de
dodecilamina a fin de reducir notablemente cualquier
bioensuciamiento existente en el sistema acuoso y el polímero
ioneno y sal de dodecilamina se añaden al objeto de prevenir la
adhesión de los microorganismos supervivientes a la superficie
sumergida dentro del sistema acuoso.
15. Uso según la reivindicación 13, en el que el
biocida se añade de forma concurrente al polímero ioneno y la sal
de dodecilamina.
16. Uso según la reivindicación 13, en el que el
microorganismo se selecciona entre algas, hongos y bacterias.
17. Uso según la reivindicación 13, en el que el
sistema acuoso se selecciona entre un sistema de aguas
industriales, un sistema de aguas recreativas y un sistema de aguas
sanitarias.
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