FI66902B - Stabila detergentsuspensioner i vaetskeform - Google Patents

Description

1 66902

Stabiileja nestemäisiä detergenttisuspensioita. - Stabila detsrgentsuspensioner i vätskeform.

Oheisen keksinnön kohteena ovat stabiilit nestemäiset detergenttiseokset, jotka sisältävät nestemäistä mediumia, joka kykenee stabiilisti suspendoimaan siihen epäkolloi-daalisen liukenemattoman hiukkasaineen.

Nestemäiset detergenttiseokset, sekä vesipitoiset että vedettömät, jotka sisältävät nestemäistä mediumia, johon liukenematon hiukkasaines on suspendoitu, ovat alalla yleisesti tunnettuja. Näistä tyypillisiä esimerkkejä ovat runkoaineiset nestemäiset detergenttiseokset, jotka sisältävät joko liukoisia epäorgaanisia ja/tai orgaanisia runkoaineita enemmän kuin ne liukenevat nestemäiseen mediumiin, jolloin näiden runkoaineiden liukenematon osa on suspendoitu tähän mediumiin, tai liukenemattomia runkoaineita, jotka kokonaan ovat suspendoitu nestemäiseen mediumiin. Tämän tyyppisistä runkoaineista ovat tyypillisiä esimerkkejä polyfosfaatti-runkoaineet ja zeoliitit.

Muita tyypillisiä nestemäisiä detergenttiseoksia, jotka sisältävät liukenemattoman hiukkasaineksen suspendoituna nestemäiseen mediumiin, ovat ne, jotka sisältävät siihen suspendoitua liukenematonta hiukkasmaista hankausainetta. Tällaiset seokset tunnetaan yleisimmin nestemäisinä hankaus-puhdistusaineina. Tyypillisiä esimerkkejä tällaisiin nestemäisiin seoksiin suspendoiduista hiukkasmaisista hankaus-aineista ovat kalsiitti, piidioksidi, maasälpä, hohkakivi ja vastaavat.

Tällaisten nestemäisten seosten, jotka sisältävät liukenematonta hiukkasainesta nestemäiseen mediumiin suspendoi-tuneena, valmistuksen aikana näissä seoksissa tapahtuu usein voimakkaita laajentavia virtauksia. Tällaisten nesteiden valmistuksen kuluessa käytetyissä venttiileissä, suodatti-missa, pumpuissa ja putkimutkissa voi esiintyä suuria 2 66902 laajentavia leikkausnopeuksia. Olemme havainneet, että suuret laajentavat leikkausnopeudet voivat aiheuttaa suspension hajoamisen, jolloin voi tapahtua faasien eroamista ja liukenemattoman hiukkasaineksen saostumista. Tällaiseen hajoamiseen liittyy viskositeetin pieneminen. Olemme havainneet, että tämä hajoaminen tapahtuu erityisesti suurilla laajentavilla leikkausnopeuksilla, esimerkiksi nopeuksilla 20.000 sek.-^ ja suuremmilla, kun on kysymys monista nestemäisistä hankauspuhdietusseoksista. Leikkausnopeus, jolla tällainen hajoaminen voi tapahtua, riippuu luonnollisesti suspension laadullisesta ja määrällisestä koostumuksesta, ja se voidaan helposti määrittää suspension viskositeetin pienentymisen ja ulkomuodon muutoksen avulla, kun suspensioon kohdistuu suuret laajentavat leikkausnopeudet.

Oheisen keksinnön mukaisesti olemme havainneet, että edellisen tyyppiset nestemäiset seokset voidaan stabiloida merkittävässä määrin suurilla laajentavilla leikkausnopeuksilla tapahtuvaa hajoamista vastaan lisäämällä nestemäiseen suspendointime-diumiin tehokas, alhainen määrä hektoriittisavea.

GB-patenttijulkaisussa 1,471,278 on jo ehdotettu, että nestemäiseen hankauspuhdistusseokseen lisätään 0,25 -1 painoprosenttia suspendointiainetta liukenemattoman hankausaineen suspendoimiseksi seokseen. Tämä suspendointiaine käsittää hektoriittityyppiset luonnonsavet ja synteettiset savet.

Tämän aikaisemman ehdotuksen mukaisella nestemäisellä mediumilla, johon liukenematon hiukkasaine on tarkoitus suspendoida, ei ole omasta takaa mitään tyydyttävää sus-pendointikykyä; tämän aikaisemman ehdotuksen mukaisesti on siten lisättävä tiettyä suspendointiainetta, joka suspendoi liukenemattoman hiukkasaineen tähän nestemäiseen mediumiin.

Tätä vastoin seoksiemme nestemäisellä mediumilla on jo itsessään riittävä suspendointikyky.

3 66902

Keksinnön mukaisesti saadaan siten parannettu stabiili, nestemäinen detergenttiseos, joka sisältää nestemäistä mediumia, joka kykenee stabiilisti suspendoimaan epäkolloi-daalista hiukkasainetta ja johon on lisätty tehokas, alhainen määrä hektoriittisavea.

Olemme havainneet, että seoksemme voidaan stabiloida suurilla laajentavilla leikkausnopeuksilla tapahtuvaa suspension hajoamista vastaan lisäämällä seoksiimme 0,001 - 0,2 %t parhaiten 0,01 - 0,2 painoprosenttia hektoriittisavea.

Hektoriittisavi voi olla luonnon hektoriittisavi tai synteettinen hektoriittisavi. Jos käytetään luonnon hektoriittisavea, p se on parhaiten puhdistettu hektoriitti, kuten Macaloid , ex National Lead Co. Macaloid-saven tyypillinen analyysi kuiva-aineesta on 51,89 % Si02, 22,07 % MgO, 1,21 % Li20, 3,08 % Na20, 6,46 % CaO, 0,32 % Fe^-j, 0,77 % A12°3 Ja 2,07 % F. Erityisen suositeltuja ovat kuitenkin synteettiset hektoriittisavet, kuten savet, jotka ovat saatavissa Laporte Industries Ltd.-yhtiön rekisteröidyllä kauppanimellä "Laponite". Sopivia Laponite-laatuja ovat Laponite S, Laponite XLS,

Laponite RD. Erityisen hyvänä pidämme Laponite RDS-savea.

Tämä on synteettinen hektoriitti, joka fysikaalisesti on levysien muodossa ja jolla on seuraavat tyypilliset arvot: 61,3 % Si02, 27,9 % MgO, 3,2 % Ν8£0, 1,0 % Li20, 6 % fosfaatti (lisätty Na^P20^:na) ja 8 % H2Q (mitattu vesihäviönä 105°C:ssa).

Seostemme nestemäiset mediumit, joihin liukenemattomat hiukkasaineet suspendoidaan, ovat nestemäisiä mediumeja, joilla on selviä suspendoivia ominaisuuksia omasta takaa, so. ilman hektoriittisaven lisäystä. Tällaiset mediumit käsittävät vesipitoisia suspendoivia mediumeja, joissa on mukana anionista detergenttiainetta. Vesipitoisissa mediumeissa on parhaiten mukana myös ionitonta detergenttiä. Nestemäisille hankauspuhditusseoksille tällaisia systeemejä on kuvattu esimerkiksi GB-patenteissa 882,569 ja 955,081 4 66902 ja runkoaineisille nestemäisille detergenttieeoksille tällaisia systeemejä on kuvattu esimerkiksi GH-patentissa 1,506,427 ja ZA-patentissa 77/3065.

Kuitenkin on huomattava, että oheinen keksintö ei rajoitu näiden viitteiden mukaisiin seoksiin; keksintöä voidaan soveltaa myös muihin nestemäisiin detergenttiseoksiin, jotka sisältävät liukenematonta hiukkasainetta suspendoituna nestemäiseen mediumiin, kun jo nestemäisellä mediumilla on omasta takaa riittävä suspendointikyky.

Tyypillinen esimerkki suspendoivista nestemäisistä mediumeista on anioninen detergentti, kuten ^ΐ2”^18 haara- tai suoraket-juisten alkyyliaryylisulfonaattien, parafiinisulfo- naatin, aikyyaattien, c10”cib aikyy1;i- (EO)^ sulfaattien, rasvahapposaippuoiden jne. alkalimetalli- tai alkanoliamiinisuolat. Sopivia ovat myös muut anioniset detergentit sekä erilaisten anionisten detergenttien seokset. Käytetty määrä voi vaihdella suuresti riippuen nesteseoksen tyypistä ja tarkoituksesta. Määrä on yleensä välillä 0,5 ja 20 %t tavallisesti 1,5 ja 18 % ja parhaiten välillä 3-15 painoprosenttia lopullisesta seoksesta.

Suspendoivat nestemäiset mediumit sisältävät tavallisesti vesiliukoista elektrolyyttiä, kuten natriumkarbonaattia, natriumbikarbonaattia, booraksia, natriumsulfaattia, natrium-ortofosfaattia, alkalimetallipyro-, -tripoly- ja polymeta-fosfaatteja natriumnitrilotriasetaattia, natriumsitraattia, natriumkarboksimetyylioksisukkinaattia jne. Monet näistä elektrolyyteistä ovat runkoaineita, ja keksinnön mukaiseen seokseen voidaan lisätä myös orgaanisia ja/tai epäorgaanisia runkoaineita.

Jos mediumit sisältävät vesiliukoista elektrolyyttiä, elektrolyytin määrän tulisi olla vähintään 0,5 %t jolloin suurin määrä riippuu käytetyn elektrolyytin tyypistä.

Siten fosfaateilla, joita käytetään esimerkiksi runkoaineina, 5 66902 määrä voi olla 25 % asti. Nestemäisissä hankauspuhdistusseok-siasa elektrolyytin määrä voi olla 15 % asti, tavallisesti 10 painoprosenttiin asti. Kuten edellä mainittiin, on usein edullista lisätä nestemäiseen suspendoivaan mediumiin myös ionitonta detergenttiä 0,5 - 15, parhaiten 2-12 painoprosenttia.

Ionittomista detergenteistä sopivia esimerkkejä ovat etyleeni-ja/tai propyleenioksidin ja suorien primääristen tai sekundääristen alkoholien, C^-C^g rasvahappoamidien tai rasvahappoalkyloliamidien ja C^-C^g alkyylifenolien jne. vesiliukoiset kondensaatiotuotteet. C^-C^g rasvahappoalkylo-liamidit sopivat myös ionittomiksi detergenteiksi, ja niitä myös pidetään erityisen hyvinä. Muita sopivia esimerkkejä ionittomista detergenteistä on runsaasti kuvattu M. Schick'in oppikirjassa "Nonionic Surfactants".

Liukenemattomat hiukkasaineet ovat sellaisia, jotka ovat osittain tai kokonaan liukenemattomia nestemäisiin suspen-doiviin mediumeihin, kuten hiukkasmaiset hankausaineet, liukenemattomat runkoaineet, kuten zeoliitit ja epäorgaanisten tai orgaanisten runkosuolojen suuret määrät (so. liukoisuuden ylittävät määrät). Tämä aine on parhaiten hankausaine, kuten kalsiitti. Liukenemattoman hiukkasaineen tulisi olla epäkolloidaalinen. Tavallisesti keskimääräinen hiukkas-koko on 150 mikroniin asti, useimmissa tapauksissa 100 mikroniin asti. Hiukkasmaisen hankausaineen määrä lopullisessa seoksessa on välillä 0,2 - 70 ?ό, tavallisesti 1 - 60 % ja parhaiten 5-55 painoprosenttia.

Seokset voivat lisäksi sisältää muita, nestemäisissä detergent-tiseoksissa hyödyllisiä ainesosia, kuten parfyymejä, väriaineita, fluoresointlaineita, hydrotrooppeja, likaa suspen-doivia aineita, happea ja klooria vapauttavia valkaisuaineita, valkaisuaineiden prekursoreita, entsyymejä, samennusaineita, germisidejä, kostutusaineita jne. Siten esimerkiksi, kun keksintöä sovelletaan nestemäisiin hankauspuhdistusseoksiin, 6 66902 ne voivat hyödyllisesti sisältää myös tavanomaisia parfyymejä, ammoniakkia ja vastaavia.

Keksintöä havainnollistetaan edelleen seuraavien esimerkkien avulla.

Esimerkit 1-4

Valmistettiin seuraavat nestemäiset hankauspuhdistusseokset:

Paino-% 1 2 3 4

Natrium C.--alkyylibent- seenisulfonaatti 1,65 1,65 2,75 2,75

Kalium-maapähkinäöljysaippua 1,10 1,10 0,55 0,55

Kookospähkinärasvahappo- dietanoliamidi 2,75 2,75 2,20 2,20

Natriumtripolyfosfaatti 5,5 5,5 5,5 5,5

Kalsiitti 45 45 45 45

Ammoniakki 0,04 0,04 0,04 0,04

Vesi, parfyymi jne. loput

Formulaatioita 1 ja 3 käytettiin kontrollina verrattaessa samoihin formulaatioihin 2 ja 4, jotka sisälsivät myös vastaavasti 0,2 % ja 0,01 painoprosenttia Laponite RSD-hektoriittia. Formulaatiot testattiin kohdistamatta niihin leikkausvoimia sekä sen jälkeen, kun ne oli johdettu kaksi kertaa reiän läpi niin, että laajentava leikkausnopeus oli 37.000 sek.~^. Testauksessa mitattiin viskositeetti (cP, 21 sek.“^) ja varastoinnin kestävyys (ympäröivässä lämpötilassa 2 päivän kuluttua).

Tulokset on esitetty seuraavassa taulukossa: 7 66902

Leikkaus- Esimerkin viskositeetti Esimerkin stabiilisuus tila - .1 I .,-.--1.- .1 . . | | ............... .11. .... KM. I I. I

123 4 12 3 4

Leikkaamaton 652 652 789 772 sta- sta- sta- sta biili biili biili biili 2 läpiajoa, .

37.000 sek. 274 601 377 686 * sta- ** stabiili biili * = 10 % vesikerros **= 5 % vesikerros + kalsiittisakka

Leikkausvoimat alensivat merkittävästi viskositeettia, mikä on osoitus: suspension hajoamisesta. Formulaatioissa 2 ja 4 viskositeetin lasku oli merkittävästi pienempi, mikä osoittaa, että suspensio hajosi tuskin lainkaan. Stabiilisuustiedot vahvistivat tämän.

Esimerkki 5

Toistettiin esimerkki 2 käyttämällä Laponite RDS hektoriitin asemesta hydropuhdistettua luonnon bentoniittia (Gel White GP). Suurella leikkausnopeudella ei esiintynyt stabiloivaa vaikutusta.

Esimerkit 6 - J

Toistamalla esimerkit 1 ja 2 ja korvaamalla jälkimmäisen esimerkin Laponite Macaloid-savella (kuten edellä on kuvattu) saatiin seuraava t tulokset: β 66902

Leikkaustila Esimerkin Esimerkin viskositeetti stabiilisuus 6 7 6 7

Leikkaamaton 568 902 stabiili stabiili 2 läpiajoa .

37.000 sek.” 426 826 15¾ vesiker- stabiili ros+kalsiit- tisäkka

Esimerkit 8-10

Esimerkin 1 formulaatiota käytettiin kontrollina verrattaessa samoihin formulaatioihin 9 ja 10, jotka sisälsivät myös vastaavasti 0,005 ja 0,15 % Laponite RSD-hektoriittia. Vertailu suoritettiin kuten esimerkeissä 1-4. Saatiin seuraavat tulokset:

Viskositeetti (cP @ 20 sek . )

Esimerkki 89 10

Hektoriitti (¾) 0,0 0,005 0,15

Leikkaustila:

Leikkaamaton 645 645 671 2 läpiajoa, 80.000 sek.^i 206 645 774 9 66902

Stabiilisuus - 2 päivää ympäröivässä^, lämpötilassa

Esimerkki £ £ 1£

Hektoriitti (Ä) 0,0 0,005 0,15

Leikkaamaton stabiili stabiili stabiili 2 läpiajoa, 80.000 sek.-1 25¾ vesi- stabiili stabiili pitoinen kerros sedimen- toitua kalsiittia

Esimerkit 11 - 12

Vertailun vuoksi esimerkin 1 formulaatiossa käytettiin yhtä UK-patenttijulkaisussa 1,471,278 kuvattua suspendointi-ainetta. Esimerkissä 12 käytettiin höyrystettyä silikaa, Aerosil 200 ex Degussa. Esimerkki 11 oli sama kuin esimerkki 1. Saatiin seuraavat tulokset:

Viskositeetti (cP 20 sek.-1'!

Esimerkki 11 Esimerkki 12

Vertailu 0,2¾ Aerosil

Leikkaamaton 645 774 2 läpiajoa .

40.000 sek.- 387 568

Stabiilisuus

Leikkaamaton stabiili stabiili 2 läpiajoa 40.000 sek.-1 20¾ vesipitoi- 15¾ vesipitoi nen kerros nen kerros, kalsiitti- kalsiitti- sedimentti sedimentti 10 6 690 2

Kun UK-patenttijulkaisun 1,471,278 esimerkit 1 ja 3 toistettiin, oli esimerkin 1 formulaatio pysymätön ja kalsiittia saostui nopeasti. Esimerkin 3 formulaatiossa erosi säilytyksen aikana kirkas nestekerros; se oli ulkomuodoltaan jonkin verran geelimäinen mutta oheni ravisteltaessa.

Claims (4)

66902

1. Nestemäinen medium, joka kykenee per se stabiilisti suspendoimaan 0,2 - 70 % epäkolloidaalista liukenematonta hiukkasainetta ja joka sisältää vesipitoista mediumia, jossa on 0,5 - 20 % anionista detergenttiä ja 0,5 - 25 % vesiliuokoista elektrolyyttiä, tunnettu siitä, että nestemäinen medium sisältää lisäksi 0,001 - 0,2 % hektoriittisavea, jolloin kaikki prosentit on laskettu lopullisesta, hiukkasaineen sisältävästä tuotteesta.

2. Patenttivaatimuksen 1 mukainen nestemäinen medium, tunnettu siitä, että hektoriittisaven määrä on 0,01 - 0,2 painoprosenttia.

3. Patenttivaatimuksen 1 tai 2 mukainen nestemäinen medium, tunnettu siitä, että vesipitoinen medium sisältää myös 0,5 - 15 % ionitonta detergenttiä.

4. Patenttivaatimuksen 1 mukainen nestemäinen detergenttiseos, tunnettu siitä, että se sisältää 0,2 - 20 painoprosenttia yhtä tai useampaa anionista detergenttiä, 0,5 - 15 painoprosenttia yhtä tai useampaa ionitonta detergenttiä, 0,5 - 15 painoprosenttia yhtä tai useampaa vesiliukoista elektrolyyttiä, 0,2 - 70 % yhden tai useamman tyyppistä hiukkasmaista hankausainetta ja 0,001 - 0,2 painoprosenttia hektoriittisavea, lopun ollessa vesipitoista mediumia. 1 Patenttivaatimuksen 1 mukainen seos, tunnettu siitä, että se sisältää 3-15 painoprosenttia anionista detergenttiä, 2-12 painoprosenttia ionitonta detergenttiä, 0,5 - 10 painoprosenttia vesiliukoista elektrolyyttiä, 5-55 painoprosenttia hiukkasmaista hankausainetta ja 0,01 - 0,2 painoprosenttia hektoriittisavea, lopun ollessa vesipitoista mediumia.