ES2288776T3 - Composicion limpiadora que se puede diluir, en microemulsion. - Google Patents
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Abstract
Una composición limpiadora concentrada, que se puede diluir, de una microemulsión clara, que comprende: a) al menos el 70% en peso de agua, siendo dicho agua parte de una fase continua predominantemente acuosa; b) 0, 1-25% en peso de un primer tensioactivo no iónico que tiene un HLB menor de 10, constituyendo efectivamente el mencionado primer tensioactivo no iónico un fase de aceite, de ligeramente soluble a esencialmente insoluble en agua; c) 0, 01-5% en peso de un tensioactivo catiónico o aniónico; d) 0, 05-10% en peso de un segundo tensioactivo no iónico que tiene un HLB mayor de 10, siendo la relación del total del primer y segundo tensioactivos no iónicos respecto del tensioactivo catiónico o aniónico, al menos, mayor de 1:1, constituyendo el tensioactivo catiónico y el segundo tensioactivo no iónico, un agente dispersante para la primera fase de tensioactivo no iónico; y e) hasta el 25% de un agente de acoplamiento que comprende un solvente polar orgánico; caracterizándose dicha composición limpiadora por presentar la característica de formar una eflorescencia tras su dilución con agua, incluso en ausencia de un aceite lipófilo.
Description
Composición limpiadora que se puede diluir, en
microemulsión.
La presente solicitud es una solicitud
continuación en parte la Solicitud de Patente de EE.UU. No. de serie
08/695.384, presentada el 9 de Agosto de 1996.
La presente invención se refiere generalmente a
composiciones de limpieza, y más particularmente a una composición
de limpieza concentrada en la forma de una microemulsión que
"eflorece" tras dilución con agua y da lugar a una forma de
cristal líquido que en un aspecto tiene capacidad
antimicrobiana.
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Las composiciones que comprenden microemulsiones
de aceite-en-agua o de
agua-en-aceite son muy conocidas por
proporcionar concentrados de limpieza que, tas dilución con agua,
dan lugar a formulaciones de limpieza que tienen una fuerza de
liberación que se puede ajustar fácilmente por el usuario. Sin
embargo, la fase de "aceite" de estas microemulsiones se ha
descrito consistentemente como, por ejemplo, un aceite natural, un
producto de destilación de petróleo (sustancia volátil mineral o
hidrocarburo), un solvente orgánico ligeramente soluble, o un
aceite de perfume o fragancia, todos los cuales se puede incluir en
la categoría de aceites o solventes lipófilos. Los ejemplos de
estas microemulsiones incluyen las series de patentes de Loth et
al., Patentes de EE.UU. No. 5.075.026, 5.076.954, 5.082.584 y
5.108.643 (perfume); de VanEenam, Patentes de EE.UU No. 5.080.822,
5.080.831, 5.158.710 y 5.419.848 (solvente orgánico ligeramente
soluble); de Rosano, Patentes de EE.UU No. 4.146.499 y 4.472.291
(solvente o aceite hidrofóbico/lipófilo); de Mihelic et al.,
Patentes de EE.UU No. 5.401.325 y 5.401.326 (solvente orgánico
(lipófilo)); y las patentes únicas de Erillli et al.,
Patentes de EE.UU No. 5.393.468 (compuesto orgánico insoluble en
agua) y Spaulding et al., Patentes de EE.UU No. 4.867.898
(aceite de pino).
Las microemulsiones de ciertas composiciones
pueden, tras dilución, trasformarse de una solución clara a una
solución que tiene un color o apariencia lechoso, en contraposición
con la retención de una solución clara (que puede o no permanecer
como una microemulsión) o la formación de una mezcla que tiene dos o
más fases separadas. Este fenómeno se denomina en la técnica como
una "eflorescencia" o "formación de una eflorescencia".
Tal eflorescencia es comúnmente el resultado de la formación de una
macroemulsión, pero, como se verá más adelante en este documento,
puede deberse también a la formación de un estado cristalino
líquido. Además de proporcionar una apariencia estética, las
características de formación de eflorescencia indican al usuario
que se ha alcanzado una concentración o fuerza apropiada que es útil
para la mayoría de las aplicaciones de limpieza.
Son muy conocidas aquellas composiciones de
microemulsión que forman eflorescencias que, como las que están en
la categoría general de microemulsiones diluibles descritas
anteriormente, contienen un aceite lipófilo, en particular aceite
de pino, que está compuesto de terpenos principalmente. Tal aceite
lipófilo, al menos hasta el momento, ha sido un constituyente
necesario para cualquier formulación que es capaz de formar una
eflorescencia. Sin embargo, el aceite de pino, por ejemplo, dota de,
al menos, parte de una esencia de pino subyacente a cualquier
composición en la que se emplea, limitando por tanto la variedad de
esencias o fragancias que sería deseable que tuviera una
composición de limpieza.
En la Patente de EE.UU. No 5.591.708, concedida
a Richter en 1997, se describe una composición cuyo objetivo
establecido era desarrollar una composición limpiadora del tipo del
aceite de pino en la que la se redujera la cantidad de aceite de
pino presente en el producto, pero que presentara una o más de las
características (favorables) que identifican al aceite de pino, que
incluyen la esencia de pino y la capacidad de formar eflorescencia,
de las cuales la última es claramente la más importante para los
propósitos de la patente. Los denominados elementos esenciales
(además del agua) de la composición de Richter son el aceite de pino
(referido en la patente como "constituyente A"), un
tensioactivo no iónico que presenta un punto de enturbiamiento de 20
C o menos ("constituyente B"), y un agente de solubilización
que puede incluir aquilalcoholes inferiores y alquilenglicoles
inferiores ("constituyente C"). Los constituyentes opcionales
incluyen, entre otros, un tensioactivo no iónico que presenta un
punto de enturbiamiento mayor de 20 C, y un tensioactivo catiónico
en la naturaleza de un compuesto de amonio cuaternario
germicida.
germicida.
No hay una sugerencia en el documento de Ritcher
de que el constituyente de aceite de pino se pueda eliminar
completamente y que todavía se consiga una composición limpiadora
que sea capaz de formar una eflorescencia. De hecho, experimentos
de los mismos solicitantes revelan que cuando se elimina el aceite
de pino de una composición, por lo demás idéntica a la formulación
"E1" preferida dada en el documento de Richter, la composición
resultante no eflorece cuando se diluye con agua.
En la Patente de EE.UU. No. 5.035.826, concedida
a Durbut et al., en 1991, se describe una composición
limpiadora de microemulsión que forma un cristal líquido cuando se
diluye con agua en una cantidad que no excede tres partes de agua
por una parte de la composición concentrada. Mientras que esta
referencia nunca mencionó una composición que "eflorece" en sí
misma, una forma de estado de cristal líquido que ocurre tras
dilución se describe variadamente en la patente como que es
"nubosa o lechosa" o "turbia o láctea". Esto sugeriría
posiblemente que podría haber ocurrido una eflorescencia cuando se
diluyó la composición de esa referencia.
Los constituyentes necesarios (además de agua)
para la invención de Durbut son una mezcla de tensioactivos iónicos
y no iónicos, un co-tensioactivo que es
preferentemente un monoalquil éter de un glicol inferior o
polialquilenglicol, y un solvente orgánico lipófilo que es
preferentemente un hidrocarburo. El componente tensioactivo no
iónico es más preferentemente una mezcla de una gran cantidad de un
tensioactivo no iónico que es más hidrófilo, y una pequeña cantidad
de tensioactivo no iónico que es más hidrófilo, y una cantidad
menor de un tensioactivo no iónico que es menos hidrófilo. El
componente tensioactivo iónico puede ser bien aniónico o bien
catiónico, el último de los cuales incluye compuestos de amonio
cuaternario.
De nuevo, no existe ninguna demostración,
revelación o sugerencia en el documento de Durbut de que se pueda
eliminar completamente el solvente lipófilo y que la composición
limpiadora sea todavía capaz de formar una eflorescencia.
Verdaderamente, los diagramas de fase expuestos en esa patente
indican que cuando la composición de esa paten-
te tiene cero parafina (esto es, cero lipófíla), no hay formación de cristal, y así, presumiblemente, no eflorescencia.
te tiene cero parafina (esto es, cero lipófíla), no hay formación de cristal, y así, presumiblemente, no eflorescencia.
Las composiciones de Richter y Durbut son sólo
ejemplos adicionales de composiciones de microemulsión del tipo en
el que se emplea un aceite o solvente lipófilo convencional para la
fase de aceite.
Se puede hacer también referencia al documento
GB-A-2.304.728 que relaciona
composiciones de limpieza y/o desinfección de superficies duras con
el tipo formador de eflorescencias.
Así, se cree que no hay una evidencia anterior
que informe, revele o sugiera que se pueda formar un concentrado
limpiador que comprenda una microemulsión del tipo
aceite-en-agua sin que esté presente
un aceite o solvente lipófilo convencional. Se deduce de lo
anterior que se crea también que no existe una técnica anterior que
informe, revele o sugiera que se pueda formar un concentrado de
microemulsión capaz de formar una eflorescencia, tras dilución con
agua, sin que esté presente un aceite o solvente lipófilo.
De acuerdo con esto, un objetivo de la presente
invención es proporcionar un limpiador en microemulsión concentrada
que se puede diluir para su utilización como limpiador multiuso.
Otro objetivo de la presente invención es
proporcionar un limpiador de microemulsión que utiliza un
tensioactivo no iónico, de ligeramente soluble a insoluble en agua,
como la fase de aceite, en contraposición con un aceite o solvente
lipófilo no tensioactivo o convencional.
Otro objetivo adicional de la presente invención
es proporcionar un limpiador de microemulsión que forme una
eflorescencia lechosa tras su dilución con una cantidad apropiada de
agua.
Otro objetivo, más, de la presente invención es
proporcionar un limpiador de microemulsión que forme un estado de
cristal líquido disperso tras dilución con una cantidad apropiada de
agua.
Otro objetivo adicional, todavía, de la presente
invención es proporcionar un limpiador de microemulsión que evite o
limite en gran parte el uso de solventes odoríferos, tales como
aceites de fragancia, terpenos y alcoholes terciarios, como la fase
de aceite.
Otro objetivo más de la presente invención es
proporcionar un limpiador de microemulsión que en un aspecto sea
capaz de aportar un efecto antimicrobiano.
Otro objetivo adicional, aún, de la presente
invención es proporcionar un limpiador de microemulsión que sea
estable y capaz de formar una eflorescencia en un amplio intervalo
de temperaturas.
Brevemente, la presente invención está dirigida
a una composición limpiadora concentrada en la forma de una
microemulsión que se puede diluir para su uso como limpiador
multiuso, de acuerdo con la reivindicación 1. La composición
limpiadora en una aspecto comprende una fase de aceite en la que se
utiliza un tensioactivo, de ligeramente soluble a insoluble en
agua, como el "aceite" de la fase de aceite, una fase acuosa
continua predominante, un solvente polar orgánico como agente de
acoplamiento, y una combinación de tensioactivos, distintos del
tensioactivo de la fase de aceite, como agente dispersante que
faciliten la formación de la microemulsión.
Tras dilución de la composición con una cantidad
apropiada de agua, la mezcla presenta la formación de una
eflorescencia lechosa, asociada tradicionalmente con los limpiadores
de aceite de pino, pero la eflorescencia puede ocurrir también en
ausencia de aceite de pino o de cualquier otro aceite o solvente
lipófilo tal como se ha utilizado tradicionalmente para la
formulación de microemulsiones, en general, y de composiciones
limpiadoras que forman una eflorescencia, en particular. El
fenómeno de formación de eflorescencia de la composición de la
invención está asociado con la formación de una dispersión de
cristal líquido, aumentado dicho estado de cristal líquido en gran
manera la eficiencia limpiadora de la composición.
En un aspecto adicional de la invención, uno de
los agentes tesioactivos dispersantes es un tensioactivo catiónico
que puede ser un compuesto de amonio cuaternario capaz de
proporcionar un efecto antimicrobiano a la composi-
ción.
ción.
Una ventaja de la composición limpiadora de la
invención es que es capaz de eflorecer en ausencia de un aceite o
solvente lipófilo.
Otra ventaja es que la composición limpiadora se
puede formular para tener una amplia variedad de fragancias.
Otra ventaja adicional es que la composición de
limpieza proporciona un rendimiento de limpieza aumentado frente a
una microemulsión limpiadora que tiene un solvente como la fase de
aceite.
La Fig. 1 es un diagrama de fase que muestra el
comportamiento en solución de un formulación según la composición
de la invención, en la que el agente dispersante incluye un
tensioactivo aniónico;
La Fig. 2 es un diagrama de fase que muestra el
comportamiento en solución de una formulación según una composición
de la invención, en la que el agente dispersante incluye un
tensioativo catiónico;
La Fig. 3 es una representación genérica para
ayudar con la interpretación de los diagramas de fase de las Fig. 1
y 2; y
La Fig. 4 es una representación gráfica de los
rendimientos de eliminación de suciedad de una formulación que
contiene un tensioactivo aniónico, según la composición de la
invención, comparada con la misma formulación combinada con un
hidrótropo.
La invención proporciona una composición
limpiadora concentrada que comprende una microemulsión que comprende
una fase de aceite en la que el "aceite" es un tensioactivo no
iónico, una fase acuosa continua predominante, un solvente polar
orgánico como agente de acoplamiento, y una combinación de
tensioactivos, distintos del tensioactivo de la fase de aceite,
como agente dispersante que facilita la formación de dicha
microemulsión, diluyéndose la composición de limpieza con agua para
su uso como un limpiador multiuso y caracterizándose por presentar
la característica de formación de una eflorescencia, tras esta
dilución, incluso en ausencia de un aceite lipófilo (o solvente).
Como se utiliza en este documento, la expresión "aceite
lipófilo" no incluye compuestos referidos comúnmente como
tensioactivos o detergentes, aunque tales compuestos pueden, por
supuesto, presentar características globales lipófilas.
En la invención, la microemulsión se define como
un sistema líquido en el que se dispersa una fase de aceite, de
ligeramente soluble a insoluble en agua, en una fase líquida
continua, que aquí, es la fase acuosa predominante. Con el fin de
formar, y mantener, la microemulsión, se requiere un agente
dispersante, que aquí, es una combinación de, al menos, dos
tensioactivos, que difieren de ligeramente solubles a insolubles en
agua, que se emplean como el "aceite" de la fase de aceite. El
agente dispersante es preferentemente una combinación de un
tensioactivo iónico y un tensioactivo no iónico (diferente).
Además, se emplea un agente de acoplamiento, que es un solvente
orgánico polar, para alcanzar la estabilidad apropiada de la
microemulsión.
Las microemulsiones de la invención son sistemas
líquidos termodinámicamente y de temperatura estables. Estas son,
de transparentes a algo translúcidas a temperatura ambiente, y son
isotrópicas. Se forman por el mezclado suave de los ingredientes y
no se requiere cizallamiento u otra adición de energía. Estas,
tampoco requieren ningún orden especial de adición de los
ingredientes.
Debido a que se utiliza un tensioactivo no
iónico como la fase de aceite, las microemulsiones de la invención
son más versátiles que las microemulsiones con una fase de aceite
con base de solvente de la microemulsión, ya que las
microemulsiones de la invención dispersan o solubilizan más
fácilmente aceites de fragancia, u otros materiales ligeramente
solubles, sin la necesidad de hidrótropos u otros dispersantes.
También, debido a que se puede evitar el empleo de materiales
lipófilos odoríferos (tales como aceite de pino) y todavía se puede
alcanzar una composición capaz de formar una microemulsión y,
además, forma una eflorescencia, se pueden fabricar composiciones
que presentan una gran variedad de olores.
Las nuevas microemulsiones de esta invención
contienen generalmente un nivel de activos mayor que el que es
usualmente necesario para los limpiadores multiuso, tal como para la
limpieza de diversas superficies duras (mostradores, suelos,
paredes, mesas, etc.). Así, las formulaciones de la invención se
refieren, alternativamente, como "concentrados" que se diluyen
con cantidades apropiadas de agua para su uso. Una ventaja estética
y práctica de las microemulsiones de la invención es que, tras
alcanzar una determinada dilución de uso, las microemulsiones
producen una eflorescencia en el medio de dilución. Esta indica al
usuario que se ha alcanzado la concentración o fuerza apropiada
(nivel de activos) para la limpieza efectiva, con un residuo mínimo.
Por término general, el nivel de agua de dilución de la
microemulsión varía de entre aproximadamente 128:1 a 10:1, más
preferentemente de aproximadamente 64:1 a aproximadamente 10:1, con
el fin de alcanzar la formación de la eflorescencia.
Se ha establecido con certeza que la
eflorescencia que se obtiene mediante las composiciones preferidas
de la invención, tras su dilución con agua, tiene la naturaleza de
una dispersión de cristales líquidos (ver, por favor, la sección de
Experimentación, más adelante, y los diagramas de fase asociados que
se muestran en la Figuras) y no una macroemulsión, que es
característica de la formación de eflorescencias de concentrados
lipófilos que contienen aceite (que contienen aceite de pino
usualmente). Estos cristales líquidos se iluminan brillantemente
bajo lentes de polarización cruzada y pueden tener estructura
laminar, hexagonal o cúbica. Se piensa que la obtención del estado
cristalino líquido, alcanzada a una temperatura adecuada para el
consumidor y a una concentración de tensioactivos relativamente
baja, se debe, al menos en parte, a la presencia de un
constituyente tensioactivo iónico. La formación de este material
líquido cristalino resulta en una mayor eficacia de limpieza, en
comparación con la formación de un macroemulsión, la retención de
una microemulsión, o la formación de algún otro estado (de nuevo,
ver, por favor, la sección Experimental, a continuación, y la Figura
asociada).
Se puede incluir aditivos adicionales, tales
como fragancias, colorantes y similares, en pequeñas cantidades,
para proporcionar los atributos deseables de estos aditivos.
En la solicitud, las cantidades efectivas son,
generalmente, aquellas cantidades enumeradas como los intervalos o
niveles de ingredientes en las descripciones que siguen a
continuación. A menos que se indique de otra forma, las cantidades
enumeradas en porcentaje ("%'s"), son en porcentaje en peso de
la composición.
El punto crucial de la invención radica en el
uso de un tensioactivo no iónico como la fase de "aceite" de
la invención, en lugar de un aceite/solvente lipófilo. El
tensioactivo (o tensioactivos) no iónico utilizados es un
tensioactivo no iónico, de ligeramente soluble a insoluble en agua,
que tiene un equilibrio hidrófilo-lipófilo
("HLB") menor de aproximadamente 10, más preferentemente menor
de aproximadamente 8. Para una discusión adicional de las medidas
HLB, se podría consultar "Introduction to Colloid Science (1978),
pp. 43-44" de Popiel, y "Ullmann's
Encyclopedia of Industrial Chemistry, 5th Ed., Vol. A9 (1985), pp.
322-23" de Gerhartz.
Los tensioactivos no iónicos se seleccionan
preferentemente entre las clases de los alcoholes superiores
lineales y ramificados alcoxilados y los alquilfenoles alcoxilados.
Los alcoholes alcoxilados pueden incluir alcoholes
C_{5-20} etoxilados, propoxilados y etoxilados y
propoxilados, con aproximadamente 1-5 moles de óxido
de etileno, o aproximadamente 1-5 moles de óxido de
propileno, o 1-5 y 1-5 moles de los
óxidos de etileno y propileno, respectivamente, por mol de alcohol,
determinándose la selección del alcohol alcoxilado, preferentemente,
de acuerdo a un valor HLB menor de aproximadamente 10, más
preferentemente menor de aproximadamente 8 (un alcanol/alcohol
lineal etoxilado se refiere algunas veces como un "LAE").
Existe una amplia variedad de productos ejemplares de numerosos
fabricantes, tales como las series Neodol de Texaco Chemical Co.,
por ejemplo, Neodol 25-3, un alcohol
C_{12-15} lineal etoxilado con 3 moles de óxido de
etileno ("OE") por mol de alcohol, HLB de 7,8, y Neodol
91-2,5, un alcohol C_{9-11} lineal
etoxilado con 2,5 moles de OE; Alfonic 1412-40, un
alcohol C_{12-14} etoxilado con 3 moles de OE de
Conoco; Surfonic L12-2,6, un alcohol
C_{10-12} etoxilado con 3 moles de OE; y Surfonic
L24-3, un alcohol C_{12-14}
etoxilado con 3 moles de OE de Huntsman Chemical; y Tergitol
25-L-3, un alcohol
C_{12-15} etoxilado con 3 moles de OE, de Union
Carbide. Los alcoholes secundarios etoxilados pueden incluir
Tergitol 15-S-3, un alcohol
C_{11-15} secundario etoxilado con 3 moles de OE,
de Union Carbide. Los tensioactivos ramificados, de los cuales son
especialmente preferidos los tridecil éteres, pueden incluir Tryco
TDA-3, un tridecil éter con 3 moles de OE, de Henkel
KGaA (anteriormente, Emery), y Macol TD 3, un tridecil éter con 3
moles de EO de PPG
Industries.
Industries.
Los tensioactivos no iónicos ligeramente
solubles puede seleccionarse también entre los alquilfenoles
alcoxilados, tales como: Macol NP-4, un nonilfenol
etoxilado con 4 moles de OE, y un HLB de 8,8, de PPG; Triton
N-57, un nonilfenol etoxilado con un HLB de 10,0,
Triton N-42, un nonilfenol etoxilado con un HLB de
9,1, ambos de Rohm & Haas Co.; e Igepal CO-520,
con un HLB de 10,0, un nonilfenol etoxilado de GAF Chemicals Corp.;
Alkasurf NP-5, con un HLB de 10, y Alkasurf
NP-4, con un HLB de 9,0, ambos nonilfenoles
etoxilados de Alakaril Chemicals; Surfonic N-40,
con un HLB de 8,9, un nonilfenol etoxilado de Huntsman.
Por supuesto que pueden incorporarse en las
composiciones de la invención, una mezcla de dos más de estos
tensioactivos no iónicos que tengan preferentemente un HLB menor de
aproximadamente 10. También se pueden utilizar otros tensioactivos
no iónicos conocidos y otras clases de tensioactivos no iónicos no
enumerados en particular aquí. Tales tensioactivos ejemplares se
describen, por ejemplo, en "McCutcheon's Emulsifiers and
Detergents (1977)".
La cantidad de tensioactivo no iónico que
comprende la fase de aceite está preferentemente en el intervalo de
aproximadamente el 0,1% a aproximadamente el 25%, y más
preferentemente, aproximadamente del 3% al 15%.
El solvente agente de acoplamiento es
generalmente un solvente orgánico soluble en agua o dispersable que
tiene una presión de vapor de, al menos, 0,001 mm de Hg a 25ºC. Se
selecciona preferentemente entre alcoholes
C_{1-6}, dioles C_{1-6}, éteres
de alquilo C_{1-6} de alquilenglicoles y
polialquilenglicoles, y mezclas de los mismos. El alcanol se puede
seleccionar entre metanol, etanol, n-propanol,
"isopropanol", los isómeros en las distintas posiciones del
butanol, pentanol y hexanol, y mezclas de los anteriores. También,
puede ser posible utilizar, además de, o en lugar de, dichos
alcanoles, los dioles tales como metilen, etilen, propilen y
butilen glicoles, y mezclas de los mismos, y que incluyen a los
polialquilenglicoles.
Es preferible usar un alcanol de cadena lineal o
ramificada como agente de acoplamiento de la invención. Estos son
metanol, etanol, n-propanol, isopropanol y los
isómeros en las distintas posiciones del butanol, pentanol y
hexanol. Es especialmente preferido el alcohol isopropílico
("IPA"), también conocido como 2-propanol y,
en el vernáculo, "isopropanol".
También se puede usar un éter de alquilenglicol
como solvente en esta invención. Los solventes éteres de
alquilenqlicol se utilizan típicamente en adición con solventes
polares alcanol. Estos pueden incluir, por ejemplo, éteres de
monoalquilenglicol tales como éter monopropílico de etilenglicol,
éter mono-n-butílico de
etilenglicol, éter monopropílico de propilenglicol y éter
mono-n-butílico de propilenglicol, y
éteres de polialquilenglicol tales como éter monoetílico o
monopropílio o monobutílico de dietilenglicol, éter monometílico o
monoetílico o monopropílico de di- o
tri-polietilenglicol, etc., y mezclas de los mismos.
Los éteres de glicoles preferidos son el éter monobutílico de
dietilenglicol, también conocido como
2-(2-butoxietoxi)etanol, comercializado como
Butyl Carbitol por Union Carbide, éter monobutílico de etilenglicol,
también conocido como butoxietanol, comercializado como Butyl
Cellosolve también por Union Carbide, y también comercializado por
Dow Chemical Co., y éter monopropílico de propilenglicol,
disponible de varias fuentes. Otro éter de alquilenglicol preferido
es el éter t-butílico de propilenglicol, que está
comercializado como Arcosolve PTB, por Arco Chemical Co. También es
preferido el éter n-butílico de dipropilenglicol
("DPNB").
Es esencial limitar la cantidad total de
solvente a no más del 25%, y más preferentemente, no más de
aproximadamente el 15%, del limpiador. Un intervalo particularmente
preferido es aproximadamente del 1-15%. Si alguno de
los solventes orgánicos tiene una solubilidad menor del 25% en agua
(a temperatura ambiente, 21ºC), entonces la cantidad de tales
solventes de solubilidad limitada en agua no debería exceder
aproximadamente el 5%, con la cantidad de solventes solubles en
agua (tal como IPA) aumentada hasta una cantidad suficiente para
mantener la microemulsión. Estas cantidades de solventes se
refieren generalmente como cantidades de dispersión efectiva o de
solubilización efectiva. Los solventes, especialmente los éteres de
glicoles, son también importantes como materiales limpiadores por
sí mismos, ayudando a desprender y solubilizar manchas grasas o
aceitosas para su fácil eliminación de la superficie limpiada.
El agente dispersante para las nuevas
microemulsiones de la invención es una combinación de tensioactivos,
distintos de la fase de aceite del tensioactivo no iónico. Es una
combinación de un tensioactivo aniónico o catiónico y un
tensioactivo no iónico que tiene un HLB por encima de
aproximadamente 10. Los tensioactivos aniónicos pueden incluir
generalmente, por ejemplo, aquellos compuestos que tienen un grupo
hidrofóbico de C_{6}-C_{22} (por ejemplo,
alquilo, alquilarilo, alquenilo, acilo, hidroxialquilo de cadena
larga, etc.) y, al menos, un grupo que solubiliza en agua,
seleccionado entre el grupo de sulfonato, sulfato y carboxilato. Se
prefieren un alcano sulfonato, un alquilbenceno sulfonato, un alquil
sulfato, C_{6-14} lineales o ramificados, o en
general, un tensioactivo C_{6-14} sulfatado o
sulfonado. Los ejemplos de estos tensioactivos incluyen Witconate
NAS, un 1-octanosulfonato disponible en Witco
Chemical Company; Pilot L-45, un C11.5 alquilbenceno
sulfonato (referido como "LAS") de Pilot Chemical Co.; Biosoft
S100 y S130, ácidos sulfónicos de alquilbenceno lineal no
neutralizados (referidos como "HLAS"), y S40, también un LAS,
todos de Stepan Company; y dodecil y lauril sulfatos de sodio. El
tensioactivo aniónico más preferido en un HLAS ácido, tal como
BioSoft S100 o S130, que se neutraliza in situ con un
material alcalino tal como NaOH, KOH, K_{2}CO_{3} o
Na_{2}CO_{3}, siendo deseable que haya más sales solubles.
Estos tensioactivos ácidos tienen un alto nivel de activos y tienen
una buena relación coste-eficacia.
Entre los tensioactivos catiónicos preferidos,
pero sin limitarse a ellos, están los compuestos de amonio
cuaternario y sus sales. Tales compuestos, referidos algunas veces
como "quats", son capaces, a menudo, de dotar de un efecto
antimicrobiano o germicida de amplio espectro, a una composición
limpiadora. Generalmente, estos compuestos tendrán, al menos, un
grupo de peso molecular mayor y dos o tres grupos de pesos
moleculares menores, unidos a un átomo de nitrógeno común, cargado
positivamente. Un anión eléctricamente equilibrado será,
típicamente, un haluro, acetato, nitrito o alcosulfato inferior. Los
aniones pueden incluir, por ejemplo, bromuro, metosulfato, o más
comúnmente, cloruro. El sustituyente(s) en el nitrógeno de
peso molecular mayor o hidrofóbico, será a menudo un grupo alquilo
superior, que contiene aproximadamente de 6-30
átomos de carbono. Los sustituyentes de peso molecular menor
restantes, contendrán generalmente no más de un total de 12 átomos
de carbono y pueden ser, por ejemplo, alquilos inferiores de 1 a 4
átomos de carbono, tales como metilo y etilo, que se pueden
sustituir, por ejemplo, con hidroxi. Uno o más de cualquiera de
estos sustituyentes pueden incluir o se pueden reemplazar por un
resto arilo tal como benzilo o fenilo. Son posibles muchas
variaciones de estos tensioactivos catiónicos, como será evidente
para los expertos en la técnica.
Las clases de sales de amonio cuaternario
ejemplares incluyen los haluros de alquil amonio, tales como cloruro
de lauril trimetil amonio y cloruro de dilauril dimetil amonio, y
haluros de alquil aril amonio tales como bromuro de octadecil
dimetil benzil amonio, y similares. Los materiales preferidos con
sus fuentes específicas incluyen cloruro de didecil dimetil amonio,
disponible como BTC 1010 de Stepan Chemical Co., como BARDAC® 2250
de Lonza, Inc, como FMB 210-15 de Huntington, y como
Maquat 4450-E de Mason; cloruro de dialquil dimetil
amonio, disponible como BTC 818, BARDAC® 2050, Inc., FMB 302, y
Maquat 40, cada uno de la fuente con la que se ha correlacionado
anteriormente; y cloruro de alquil dimetil benzil amonio, disponible
como BTC 835, BARQUAT® MB-50 (de Lonza, Inc.), FMB
451-5, y MC 1412 (de Mason).
Estos germicidas cuaternarios se comercializan,
a menudo, como mezclas de dos o más cuaternarios diferentes. Los
ejemplos no limitantes de estas mezclas adecuadas preferidas
incluyen los compuestos de mezcla de cadena doble/cloruro de alquil
benzil amonio, disponibles como BARDAC® 205M y BARDAC® 208M de
Lonza, Inc., como BTC 885 y BTC 888 de Stepan Chemical Co., como
FMB 504 y FMB 504-8 de Huntington, y como MQ 615M y
MQ 624M de Mason.
Además de las clases de compuestos de amonio
cuaternario mencionadas anteriormente, otros tensioactivos
catiónicos adecuados para su utilización aquí incluyen los
compuestos derivados de fosfonio, imidazolio y sulfonio.
El componente tensioactivo no iónico del agente
dispersante, igual que el tensioactivo no iónico de la fase de
aceite, se eligen preferentemente entre un alcohol alcoxilado y/o un
alquilfenol alcoxilado, pero tienen un valor HLB mayor que el
tensioactivo "aceite". Los alcoholes alcoxilados
representativos incluyen los tensioactivos Alfonic, comercializados
por Conoco, tales como Alfonic 1412-60, un alcohol
C_{12-14} etoxilado con 7 moles de OE;
tensioactivos Neodol, comercializados por Shell Chemical Company,
tales como Neodol 25-7, un alcohol
C_{12-15} etoxilado con 7 moles de OE; Neodol
45-7, un alcohol C_{14-15}
etoxilado con 7 moles de OE; Neodol 23-5, un
alcohol C_{12-13} lineal etoxilado con 5 moles de
OE, HLB de 10,7; los tensioactivos Surfonic, comercializados por
Huntsman Chemical Company, tales como Surfonic
L12-6, un alcohol C_{10-12}
etoxilado con 6 moles de OE y un Surfonic L24-7, un
alcohol C_{12-14} etoxilado con 7 moles de OE; los
tensioactivos Tergitol, comercializados por Union Carbide, tales
como Tergitol 25-L-7, un alcohol
C_{12-15} etoxilado con 7 moles de OE.
Los alquilfenoles alcoxilados representativos
incluyen Macol NP-6, un nonilfenol etoxilado con 6
moles de OE y un HLB de 10,8, Macol NP-9,5, un
nonilfenol etoxilado con aproximadamente 11 moles de OE y HLB de
14,2, y Macol NP-9,5, un nonilfenol etoxilado con
aproximadamente 9,5 moles de OE y HLB de 13,0, comercializados por
Mazer Chemicals, Inc.; Triton N-101, un nonilfenol
etoxilado con de 9-10 moles de OE y HLB de 13,4, y
Triton N-111, un nonilfenol etoxilado con un HLB de
13,8, ambos de Rohm & Haas Co.; Igepal CO-530,
con un HLB de 10,8, Igepal CO-730, con un HLB de
15,0, Igepal CO-720, con un HLB de 14,2, Igepal
CO-710, con un HLB de 13,6, Igepal
CO-660, con un HLB de 13,2, Igepal
CO-620, con un HLB de 12,6, e Igepal
CO-610, con un HLB de 12,2, todos nonilfenoles
polietoxilados de GAF Chemicals Corp.; Alkasurf
NP-6, con un HLB de 11,0, Alkasurf
NP-15, con un HLB de 15, Alkasurf
NP-12, con un HLB de 13,9, Alkasurf
NP-11, con un HLB de 13,8, Alkasurf
NP-10, con un HLB de 13,5, Alkasurf
NP-9, con un HLB de 13,4, y Alkasurf
NP-8, con un HLB de 12,0, todos nonilfenoles
polietoxilados de Alkaril Chemicals; y Surfonic
N-60, con un HLB de 10,9, Surfonic
N-120, con un HLB de 14,1, Surfonic
N-102, con un HLB de 13,5, Surfonic
N-100, con un HLB de 13,3, Surfonic
N-95, con un HLB de 12,9, y Surfonic
N-85, con un HLB de 12,4, todos nonilfenoles
polietoxilados de
Huntsman.
Huntsman.
La cantidad de tensioactivo iónico está
generalmente entre aproximadamente el 0,01 y aproximadamente el 5%,
mientras que el tensioactivo no iónico (segundo) debería estar
presente entre el 0,05-10%, y generalmente, menos
que el tensioactivo no iónico de la fase de aceite. Por otro lado,
la relación entre los tensioactivos no iónicos totales (que
incluyen al tensioactivo no iónico de la fase de aceite) y el
tensioactivo iónico debería ser, al menos, mayor de 1:1, más
preferentemente entre aproximadamente 15:1 y 1:1.
Debido a que el limpiador es un limpiador acuoso
con niveles relativamente bajos de activos, el ingrediente
principal es el agua, que debería estar presente a un nivel de, al
menos aproximadamente el 70%, y más preferentemente, al menos
aproximadamente el 80%. Se prefiere el agua destilada. El agua forma
la fase continua, predominante, en la que se dispersa el
tensioactivo no iónico de la fase de aceite.
Se pueden añadir pequeñas cantidades de aditivos
para mejorar las cualidades estéticas de la invención. Los aditivos
estéticos incluyen fragancias o perfumes, tales como aquellos
disponibles en Givaudan-Rohre, International
Flavors and Fragrances, Quest, Sozio, Firmenich, Draoco, Norda, Bus
Boake, Allen y otros, y tintes o colorantes que se pueden
solubilizar o resuspender en la formulación. Debido a que las
microemulsiones son líquidos incoloros claros, se puede utilizar
amplia variedad de tintes y colorantes para proporcionar una
apariencia estética y comercialmente agradable. También,
ventajosamente, los aceites de fragancia no requieren un dispersante
ya que el tensioactivo no iónico de la fase de aceite, actuará para
dispersar aceites de solubilidad limitada. Sin embargo, a
diferencia, por ejemplo, de las patentes de Loth et al., los
aceites de fragancia no comprenden la mayor parte de la fase de
aceite y no son un constituyente necesario. Esto es una ventaja
adicional ya que estos materiales estéticos tienden a ser caros, de
forma que limitando su cantidad se abaratan los costes, y no
añaden, típicamente (y de hecho perjudican) la eficacia limpiadora.
Las cantidades de estos aditivos estéticos debería estar en el
intervalo del 0-2%, más preferentemente del
0-1%.
\newpage
Adicionalmente, debido a que los tensioactivos
en sistemas líquidos están algunas veces sujetos al ataque de
microorganismos, es ventajoso añadir un agente
anti-microbiano o bacteriostático. Los ejemplos de
agentes anti-microbianos (que incluyen compuestos
no isotiazolona) incluyen Kathon GC, un
5-cloro-2-metil-4-isotiazolin-3-ona,
Kathon ICP, un
2-metil-4-isotiazolin,3-ona,
y una mezcla de los mismos, y Kathon 886, un
5-cloro-2-metil-4-isotiazolin-3-ona,
todos disponibles de Rohm and Haas Company Ltd.; Bronopol, un
2-bromo-2-nitropropano
1,3-diol, de Boots Company Ltd.; Proxel CRL, un
propil-p-hidroxibenzoato, de ICI
PLC; Nipasol M, un o-fenil-fenol,
sal de Na^{+}, de Nipa Laboratories Ltd.; Dowicide A, un
1,2-benzoisotiazolin-3-ona,
de Dow Chemical Co.; e Irgasan DP 200, un
2,4,4'-tricloro-2-hidroxidifeniléter,
de Ciba-Geigy A.G. Ver también, los documentos U.S.
4.252.694 y U.S. 4.105.431 de Lewis et al..
En general, es preferible evitar aditivos que
puedan resultar en la suspensión de partículas en la microemulsión,
por ejemplo, sales (tales como NaCl, Na_{2}SO_{4}),
coadyuvantes, electrolitos, enzimas, pigmentos y similares. Esta
materia en partículas podría distorsionar la microemulsión y reducir
la claridad del producto resultante.
En la siguiente sección de Experimentación, se
demuestran los sorprendentes beneficios en la eficiencia del
limpiador en microemulsión, que forma eflorescencias, de la
invención.
En la Tabla I a continuación, se describe una
formulación base que puede incluir un tensioactivo aniónico o
catiónico como se indica:
\vskip1.000000\baselineskip
\vskip1.000000\baselineskip
\vskip1.000000\baselineskip
Los ingredientes anteriores se juntaron y se
mezclaron suavemente, sin cizallamiento intensivo o extensivo. Las
microemulsiones resultantes, cuando se prepararon con el
tensioactivo aniónico o catiónico citados, eran claras, en una fase
y estables a temperatura ambiente (21,1ºC).
Las Figuras 1 y 2 muestran diagramas de fase de
las composiciones de la Tabla I para cada una de las composiciones
que contenían el tensioactivo aniónico o el catiónico,
respectivamente. Los diagramas de fase se construyeron de acuerdo a
la metodología esquematizada por Kalweit en Langmuir, Vol 4 (1988),
p. 499, y representan cortes transversales, como se ejemplifica
genéricamente en la Figura 3, de un prisma que tiene una base con
lados que corresponden a los intervalos del 0% en peso al 100% en
peso para cada uno de (a) el tensioactivo "aceite" (esto es,
el alcohol lineal etoxilado con 2,6 moles de OE), (b) "agua"
(incluye el IPA y el éter de glicol), y (c) la combinación de
tensioactivos que actúa como agente dispersante (esto es, el LAS o
la sal de amonio cuaternario y el alcohol lineal etoxilado con 6
moles de OE), variando la altura del prisma con la temperatura. El
carácter "\alpha" en la Figura 3 se refiere a la relación del
tensioactivo "aceite" respecto del tensioactivo "aceite"
más agua. El "corte" en el plano para cada uno de los diagramas
de fase de las Figuras 1 y 2 se ha tomado a un valor \alpha de
0,075. En las Figuras 1 y 2, el carácter "\gamma" se refiere
a la relación de los tensioactivos dispersantes respecto de los
tensioactivos dispersantes más el tensioactivo "aceite" más el
agua.
Los dos diagramas de fase de las Figuras 1 y 2
indican que las composiciones que contienen el tensioactivo
aniónico y las que contienen el catiónico presentan un
comportamiento bastante similar en solución. Trasladándose de
derecha a izquierda en cada uno de estos diagramas (y también fuera
del plano de la página como es necesario en la Figura 3) a medida
que la composición se diluye con agua, se empieza inicialmente en
una fase denominada "L", que es una solución isotrópica clara.
La dilución adicional con agua provoca la entrada en una fase
denotada como "L + LC", que representa una dispersión del
material líquido cristalino y que se ha determinado que es la
responsable de que ocurra la eflorescencia lechosa. (Nota: la
singular fase "LC" mostrada, que representa un estado líquido
cristalino puro (claro), probablemente no se ve en la realidad
durante la dilución; "L_{2}" se refiere a una fase rica en
tensioactivo que ocurre cuando los tensioactivos no iónicos se
calientan y se puede describir como gotitas acuosas en una fase
continua de aceite, esto es, ocurre una inversión de fase; y
"L_{3}" se refiere a una fase de cristal líquido en láminas
desordenadas). Los diagramas de fase muestran que las composiciones
presentan una capacidad de formación de eflorescencias a lo largo de
un amplio intervalo de temperaturas.
La Figura 4 muestra que la formación de una fase
cristalina líquida dispersada es importante para la eficiencia
limpiadora. En esta Figura, la capacidad limpiadora de eliminación
de suciedad de la fórmula aniónica de la Tabla I se compara con una
fórmula idéntica a la que se ha añadido el hidrótropo, xileno
sulfonato de sodio ("SXS"). Tras una dilución 1:64 de ambas
composiciones con agua, en la composición que contiene el SXS, el
SXS actúa para dispersar y evitar la formación de un cristal
líquido, por lo que se observa una marcada reducción de la
capacidad para eliminar suciedad, como se considera por el aumento
en el número de ciclos de lavado necesarios para eliminar la misma
cantidad de suciedad, en comparación con la formulación sin adición.
Lo anterior demuestra que la formación de una dispersión de cristal
líquido proporciona un incremento en la eficiencia de limpieza. (La
metodología para el análisis consistió en el empleo de un material,
que produce manchas, de fabricación registrada, que consiste en una
mezcla de aceite/partículas, que requiere un lavado similar al
permitido por un Gardner Abrasion
Tester).
Tester).
En otros análisis, a continuación, se demostró
la estabilidad a la temperatura, la formación de una eflorescencia
y la eficacia limpiadora de la composición que contiene el
tensioactivo aniónico de la Tabla I, en comparación con limpiadores
estándar.
\vskip1.000000\baselineskip
La formulación de la Tabla I (con un
tensioactivo aniónico) se sometió a varias temperaturas con el fin
de determinar la estabilidad de las nuevas microemulsiones. Los
productos se sometieron a las temperaturas de 1,7ºC (35ºF), 21,1ºC
(70ºF), 37,8ºC (100ºF) y 48,8ºC (120ºF), en cámaras de temperatura
constante. Las tomas de datos se realizaron a las 2, 4 y 8 semanas
para 1,7ºC, 21,1ºC, 37,8ºC y 48,8ºC; se realizaron nuevas tomas de
datos a los 3 y 6 meses para 1,7ºC, 21,1ºC, 37,8ºC. El producto
tenía apariencia clara y no turbia. Adicionalmente, el producto
formulado como en la Tabla I se sometió a tres ciclos de
congelación-descongelación y, después de un tiempo
de reposo apropiado tras las condiciones de congelación, tenía
apariencia clara y no turbia.
En la Tabla II siguiente, se comparó la
formulación de la Tabla I (con tensioactivo aniónico), por su
capacidad para formar una eflorescencia, con cinco productos de
limpieza en microemulsión comerciales, que se diluyeron de acuerdo
con los requerimientos del fabricante a la proporción de uso
recomendada (típicamente, a una dilución 1:64 de producto:agua de
dilución). Un panel de críticos visuales calificó la formación de
eflorescencia en una escala de 0 a 5, siendo 0 la ausencia de
eflorescencia y 5 completamente opaco. Así, era mejor cuanto mayor
era el promedio de calificaciones. Los resultados se muestran en la
Tabla II:
\vskip1.000000\baselineskip
\vskip1.000000\baselineskip
Como se puede observar en los datos anteriores,
la formulación de la invención produce una eflorescencia
consistentemente, a pesar de la temperatura del medio de dilución
(agua).
En el próximo grupo de experimentos, la eficacia
de limpieza del nuevo limpiador en microemulsión de la Tabla I (con
un tensioactivo aniónico) se comparó con algunos limpiadores en
microemulsión comerciales. Los tres grupos de análisis fueron para
grasa de cocina #1 (un material que produce manchas, de fabricación
registrada, que contiene grasas animales saturadas y suciedad en
partículas), Sanders & Lambert Floor Soil, y Bathroom Soil
(ASTM). Los dos primeros análisis se realizaron en paneles de
plástico laminado, mientras que el análisis del Bathroom Soil se
realizó en azulejos de cerámica. Los paneles y los azulejos
ensuciados se analizaron con un Gardner Abrasion Tester cuyo brazo
de movimiento alternativo se cargó con una esponja humedecida con
15 ml del producto diluido (diluido según las indicaciones de uso
del fabricante). Los paneles y los azulejos recibieron 25 golpes
con la esponja. Se utilizó de nuevo un panel de críticos expertos
para calificar los paneles y los azulejos limpiados, utilizando
ahora una escala de 1 a 10, en la que 1 era la no eliminación de la
suciedad y 10 era la eliminación completa de la suciedad. Así, era
mejor cuanto mayor era el promedio de calificaciones. Los
resultados se representan en la Tabla III:
Como se puede observar en los datos anteriores,
la microemulsión de la invención, en la dilución de uso, proporciona
una eficiencia de limpieza superior en comparación con la mayoría
de las microemulsiones comerciales.
La descripción anterior muestra los principios,
formas de realización preferidas y modos de operación de la
presente invención. Sin embargo, la invención no se debe considerar
limitada por las formas de realización particulares discutidas.
Así, las formas de realización descritas anteriormente deberían
considerarse como ilustrativas más que restrictivas, y se debería
apreciar que los expertos en la técnica podrían realizar variaciones
en estas formas de realización sin alejarse del alcance de la
presente invención, según se define en las reivindicaciones
siguientes.
Claims (9)
1. Una composición limpiadora concentrada, que
se puede diluir, de una microemulsión clara, que comprende:
- a)
- al menos el 70% en peso de agua, siendo dicho agua parte de una fase continua predominantemente acuosa;
- b)
- 0,1-25% en peso de un primer tensioactivo no iónico que tiene un HLB menor de 10, constituyendo efectivamente el mencionado primer tensioactivo no iónico un fase de aceite, de ligeramente soluble a esencialmente insoluble en agua;
- c)
- 0,01-5% en peso de un tensioactivo catiónico o aniónico;
- d)
- 0,05-10% en peso de un segundo tensioactivo no iónico que tiene un HLB mayor de 10, siendo la relación del total del primer y segundo tensioactivos no iónicos respecto del tensioactivo catiónico o aniónico, al menos, mayor de 1:1, constituyendo el tensioactivo catiónico y el segundo tensioactivo no iónico, un agente dispersante para la primera fase de tensioactivo no iónico;
y
- e)
- hasta el 25% de un agente de acoplamiento que comprende un solvente polar orgánico;
caracterizándose dicha
composición limpiadora por presentar la característica de formar una
eflorescencia tras su dilución con agua, incluso en ausencia de un
aceite
lipófilo.
2. Una composición limpiadora como la
reivindicada en la reivindicación 1, en la que, al menos, uno de los
mencionados primer y segundo tensioactivos no iónicos se
seleccionan entre alcoholes alcoxilados y alquilfenoles
alcoxilados.
3. Una composición limpiadora como la
reivindicada en la reivindicación 1, en la que el mencionado
solvente polar orgánico se selecciona entre alcanoles
C_{1-6}, dioles C_{1-6}, éteres
de glicoles polares y mezclas de los mismos.
4. Una composición limpiadora como la
reivindicada en la reivindicación 1, que comprende adicionalmente,
al menos, un aditivo no esencial seleccionado entre fragancias,
tintes, colorantes, agentes anti-microbianos y
bacterioestáticos.
5. Una composición limpiadora como la
reivindicada en la reivindicación 1, en la que el mencionado primer
tensioactivo no iónico, que tiene un HLB menor de 10, se selecciona
entre alcoholes alcoxilados y alquilfenoles alcoxilados.
6. Una composición limpiadora como la
reivindicada en la reivindicación 1, en la que el mencionado
solvente polar orgánico tiene una presión de vapor de, al menos,
0,001 mm de Hg a 25ºC.
7. Una composición limpiadora como la
reivindicada en la reivindicación 1, en la que el mencionado
tensioactivo catiónico es un compuesto de amonio cuaternario.
8. Una composición limpiadora como la
reivindicada en la reivindicación 1, en la que el mencionado
tensioactivo no iónico tiene un HLB menor de 8.
9. Una composición limpiadora como la
reivindicada en la reivindicación 1, en la que la relación del
primer tensioactivo no iónico respecto del primer tensioactivo no
iónico más agua no es mayor de 0,075.
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| US09/075,805 US6147047A (en) | 1996-08-09 | 1998-05-11 | Microemulsion dilutable cleaner |
| US75805 | 1998-05-11 |
Publications (1)
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