IT202000014029A1 - Prodotto per la detergenza e relativo procedimento di sintesi. - Google Patents
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Description
PRODOTTO PER LA DETERGENZA E RELATIVO PROCEDIMENTO DI
SINTESI
La presente invenzione si riferisce ad un prodotto per la detergenza, caratterizzato da una composizione micellare nanometrica.
In particolare, la presente invenzione si riferisce ad un prodotto per la detergenza a base di sostanze naturali, che ? quindi ecologico, facilmente biodegradabile e permette il suo utilizzo in condizioni di sicurezza per l?utente.
Ancora pi? in particolare, la presente invenzione si riferisce ad un prodotto per la detergenza molto efficace nella rimozione di qualsiasi tipo di sporco da qualsiasi tipo di superficie.
La presente invenzione riguarda altres? il procedimento di sintesi di detto prodotto per la detergenza.
Dallo stato della tecnica ? noto il processo chimico della saponificazione condotto al fine di scindere molecole grasse, impiegando sostanze chimiche basiche, ossia idrossidi di metalli alcalini come NaOH o KOH, che reagiscono con i gliceridi in soluzione acquosa, idrolizzandoli. Dalla reazione di saponificazione si ottengono il sale (sodico o potassico) dell?acido grasso alifatico, ossia il sapone, e il glicerolo.
Il sapone ? una molecola caratterizzata da una struttura anfipatica, ossia da una coda idrofobica e una testa idrofila ionizzata negativamente, che permette di rimuovere lo sporco andando ad abbassare la tensione interfacciale tra l?acqua di lavaggio e la molecola grassa. Quando le molecole di sapone entrano in contatto con l?acqua e con lo sporco, esse si dispongono circolarmente a ?micella?, con le code idrofobiche rivolte verso l?interno e le teste idrofiliche rivolte verso l?esterno. Questa speciale disposizione permette alle code di intrappolare al loro interno lo sporco, il quale viene emulsionato e trascinato via dall?acqua di lavaggio. I saponi sono dunque dei sali di acidi grassi con almeno 12 atomi di carbonio che fungono da tensioattivi.
Un tensioattivo ? una molecola anfipatica, caratterizzata quindi da una coda apolare e da una testa polare, o viceversa, che in soluzione, una volta raggiunta la concentrazione critica micellare, si dispone insieme ad altre molecole di tensioattivo in maniera tale da formare delle micelle. I tensioattivi risultano efficaci contro lo sporco, in quanto agiscono abbassando la tensione interfacciale tra le molecole grasse e l?acqua, aumentando dunque la bagnabilit? delle molecole grasse, facilitandone l?allontanamento insieme all?acqua di lavaggio. In base alla carica elettrostatica posseduta, i tensioattivi possono essere anionici, non ionici, cationici o anfoteri.
I tensioattivi anionici hanno una carica elettrostatica negativa e sono usati principalmente nei prodotti per il bucato, per il lavaggio delle stoviglie a mano e per la pulizia della casa. Essi hanno un alto potere schiumogeno e un elevato potere pulente su tutti i tipi di sporco. Fanno parte di questa classe composti come gli alchilbenzensolfonati, gli alchilsolfati, gli alchiletossisolfati e gli alcoletossisolfati.
I tensioattivi non ionici non hanno carica elettrostatica, e per questo motivo sono meno tossici per l?uomo. Essi vengono usati soprattutto nei prodotti per il bucato, per il lavaggio delle stoviglie in macchina e nei coadiuvanti di lavaggio: rimuovono la maggior parte dei tipi di sporco con un?azione particolarmente forte sugli sporchi di natura grassa. Fanno parte di questa classe composti come gli alcoli etossilati e gli ossidi di alchilamina.
I tensioattivi cationici hanno una carica elettrostatica positiva e sono stati utilizzati principalmente negli ammorbidenti, ma anche in altri detersivi per il bucato. Fanno parte di questa classe, ad esempio, i sali di ammonio quaternari.
In ultimo, i tensioattivi anfoteri sono in grado di prendere una carica elettrostatica diversa a seconda del tipo di soluzione nella quale si trovano, e sono utilizzati principalmente nei prodotti per la pulizia dei piatti. Fanno parte di questa classe le betaine e gli alchilammino-ossidi.
? noto che la forma delle strutture micellari dipende dalle propriet? chimico-fisiche del sistema, quali temperatura, pH e concentrazione.
Una volta raggiunta la concentrazione critica micellare, i tensioattivi si dispongono inizialmente in modo da formare delle micelle tendenzialmente sferiche. Queste ultime, all?aumentare della concentrazione di tensioattivo, possono evolvere in strutture rod-like o disk-like. Un ulteriore aumento della concentrazione pu? portare alla formazione di fasi liquido cristalline liotropiche, con formazione di micelle esagonali o lamellari. Attraverso semplici considerazioni di carattere geometrico, si pu? prevedere la struttura degli aggregati supramolecolari generati in soluzione introducendo il fattore di impacchettamento ?critical packing parameter (cpp)?, il quale dipende dalle dimensioni della testa e della coda del tensioattivo utilizzato.
Le propriet? funzionali di una miscela acquosa di tensioattivi sono determinate dalla microstruttura della miscela stessa, quindi appare chiaro che risulta estremamente utile la predizione della forma delle micelle favorita in determinate condizioni.
Nello stato della tecnica sono noti diversi tipi di prodotti chimici usati nel campo della pulizia, i quali prevedono spesso l?utilizzo di vari tipi di tensioattivi, oltre all?utilizzo di altri componenti, tra cui spesso, specialmente nei prodotti usati come sgrassatori, sono presenti alcuni composti aventi lo scopo di rendere basica la miscela, ad esempio soda caustica, potassa caustica, ipoclorito di sodio, ammoniaca, ecc.
Altri prodotti per la pulizia presenti sul mercato, specialmente quelli con potere anticalcare e disincrostante, contengono invece acidi corrosivi come acido cloridico, acido solforico, acido muriatico, acido fosforico ecc.
Inoltre, in vari prodotti commerciali, ? consueto l?utilizzo di agenti sequestranti, i quali hanno la funzione di sequestrare cationi calcio e magnesio al fine di ridurre la durezza dell?acqua. Tali ingredienti hanno inoltre la funzione di favorire le prestazioni dei tensioattivi, aiutando a trattenere lo sporco in soluzione. Tra i componenti ?storici? largamente impiegati a tal fine vi sono i polifosfati.
A seguito di episodi di crescita abnorme di alghe (eutrofizzazione) nel mare Adriatico verificatisi negli anni Settanta, l?uso di tali ingredienti ? stato fortemente limitato e sostituito con altri agenti sequestranti, come ad esempio l?EDTA (acido etilendiamminicotetracetico). Questo sequestrante ? in grado di formare un chelato molto stabile con il calcio ed il magnesio, e viene sfruttato infatti per evitare la formazione e il deposito di calcare. Tuttavia, a causa della scarsa biodegradabilit?, l'uso di EDTA ? stato proibito in molti paesi dell'UE.
Nello stato della tecnica resta pertanto l?esigenza di trovare un prodotto per le pulizie che sia versatile in tutti gli ambiti della pulizia, e che utilizzi sostanze non nocive per la salute e per l?ambiente.
Scopo della presente invenzione ? quello di ovviare agli inconvenienti sopra menzionati e in particolare quello di realizzare un prodotto per la detergenza che sia a base di sostanze naturali, e quindi ecologico, facilmente biodegradabile e il cui utilizzo non comporti rischi per la sicurezza e la salute dell?utente.
Ulteriore scopo della presente invenzione ? quello di realizzare un prodotto per la detergenza di pratica utilit?, che garantisca elevata efficienza nel rimuovere qualsiasi tipo di sporco da qualsiasi superficie, riducendo i tempi di pulizia.
Un altro scopo della presente invenzione ? quello di fornire un procedimento di sintesi di detto prodotto per la detergenza.
Questi e altri scopi secondo la presente invenzione sono raggiunti realizzando un prodotto per la detergenza come esposto nella rivendicazione 1.
Ulteriori caratteristiche del prodotto per la detergenza sono oggetto delle rivendicazioni dipendenti.
Le caratteristiche e i vantaggi del prodotto per la detergenza secondo la presente invenzione risulteranno maggiormente evidenti dalla descrizione seguente.
La presente invenzione riguarda quindi un prodotto per la detergenza caratterizzato da una composizione micellare nanometrica, detto prodotto per la detergenza comprendendo:
- un primo tensioattivo non ionico, presente in una quantit? in peso compresa tra 3,2% e 9,2%;
- almeno un secondo tensioattivo non ionico, presente in una quantit? in peso compresa tra 0,2% e 2,2%;
- almeno un agente chelante, presente in una quantit? in peso compresa tra 2,2% a 4,5%;
- almeno un solvente a base alcolica, presente in una quantit? in peso compresa tra 12% e 23%;
- acqua, presente in una quantit? in peso fino al 100%,
essendo dette quantit? in peso riferite al peso totale della composizione.
In una forma di realizzazione preferita e vantaggiosa, il prodotto per la detergenza secondo la presente invenzione comprende anche almeno un sistema tampone al fine di stabilizzare il pH in un intervallo compreso tra 8 e 12, preferibilmente tra 9 e 11.
Preferibilmente, detto almeno un sistema tampone comprende citrato trisodico e acido citrico, in cui il citrato trisodico ? presente in una quantit? in peso compresa tra 1% e 6,5%, preferibilmente 3%, mentre l?acido citrico ? presente in una quantit? in peso compresa tra 0,45% e 2,2%, preferibilmente 1,2%, essendo tali valori percentuali riferiti al peso totale della composizione.
Esempi di altri tipi di sistema tampone utilizzabili in sostituzione o in combinazione con detto sistema citrato trisodico - acido citrico sono: fumarato - acido fumarico, malato - acido malico, tartarato - acido tartarico.
Inoltre, il citrato trisodico, cos? come gli altri sali di acidi organici utilizzabili per tamponare il pH della miscela, conferisce un duplice vantaggio in quanto funge anche da agente chelante.
In una forma di realizzazione preferita, detto primo tensioattivo non ionico comprende uno o pi? esteri dell?acido grasso poliossietilenglicolico, preferibilmente Glycereth-6 Cocoate, ancora pi? preferibilmente detto primo tensioattivo non ionico ? presente in una quantit? in peso del 6,2% rispetto al peso totale della composizione.
In un?ulteriore forma di realizzazione preferita, detto almeno un secondo tensioattivo non ionico ? scelto tra un alcol grasso etossilato RO(CH2CH2O)7H, in cui R ? un gruppo alchilico C12-C18, e/o un eptilpoliglucoside, in cui detto almeno un secondo tensioattivo non ionico ? preferibilmente presente in una quantit? in peso dello 0,7% rispetto al peso totale della composizione.
Il prodotto per la detergenza secondo l?invenzione comprende, quindi, almeno un agente chelante, o agente sequestrante, preferibilmente il GLDA (sale tetrasodico dell'acido N, N-dicarbossimetil-glutammico), ancora pi? preferibilmente detto almeno un agente chelante ? presente in una quantit? in peso del 3,4% rispetto al peso totale della composizione.
Un agente chelante ? un composto chimico in grado di formare dei complessi con ioni o atomi, sequestrandoli. Il GLDA presenta il vantaggio di essere estremamente efficace nella chelazione del calcio e del magnesio, in maniera tale da ridurre la durezza dell?acqua ed evitare incrostazioni calcaree, e al contempo ? un prodotto di origine naturale, biodegradabile ed ecosostenibile.
Inoltre, il prodotto per la detergenza secondo la presente invenzione comprende almeno un solvente a base alcolica, preferibilmente il 3-metossi-3-metil-1-butanolo, ancora pi? preferibilmente detto almeno un solvente a base alcolica ? presente in una quantit? in peso del 17,5% rispetto al peso totale della composizione.
In un?ulteriore forma di realizzazione, il prodotto per la detergenza secondo l?invenzione comprende inoltre uno o pi? tensioattivi anfoteri, preferibilmente il sale 2-etilesil dipropionato dipotassico, ancora pi? preferibilmente detti uno o pi? tensioattivi anfoteri sono presenti in una quantit? in peso compresa tra 0,14% e 1,54%, preferibilmente 0,63%, rispetto al peso totale della composizione.
Il prodotto per la detergenza secondo la presente invenzione ha il vantaggio di essere molto versatile e di poter essere impiegato in svariati campi della pulizia, sottoponendo detto prodotto a diluizione con acqua e ad additivazione di componenti specifici a seconda del campo di applicazione. I prodotti finali ottenuti hanno il vantaggio di essere ecocompatibili, facilmente biodegradabili ed estremamente sicuri per l?utente: non producono vapori, non sono corrosivi per la pelle e possono quindi essere adoperati senza l?utilizzo di protezioni quali mascherine e occhiali.
In particolare, l?uso di detto prodotto per la detergenza secondo l?invenzione pu? essere applicato alla pulizia di superfici quali tessuti, grill, divani in pelle, vestiti, cerchioni dell?auto, vetri, mobili, lavastoviglie ecc.
Additivi utilizzabili a seconda dell?applicazione a cui il prodotto finito ? destinato sono, ad esempio, abbattitori di odori (per es. zinco ricinoleato), profumi, solventi, co-solventi, tensioattivi anionici (per es. lauril solfato di sodio, alchilpolisaccaridi), conservanti, tensioattivi anfoteri (per es. alchilbetaine).
Ulteriore oggetto della presente invenzione ? il procedimento di produzione di detto prodotto per la detergenza secondo la rivendicazione 1, detto procedimento comprendendo le seguenti fasi:
a) versare in un miscelatore acqua demineralizzata in quantit? compresa tra 20% e 50% in peso, preferibilmente tra 30% e 40% in peso, sulla base del peso totale della composizione;
b) aggiungere almeno un agente chelante e almeno un solvente a base alcolica e miscelare;
c) aggiungere un primo tensioattivo non ionico e miscelare;
d) aggiungere almeno un secondo tensioattivo non ionico differente da detto primo tensioattivo e miscelare;
e) aggiungere acqua demineralizzata fino a 100 e miscelare,
dette fasi essendo condotte non necessariamente nell?ordine descritto.
Preferibilmente, detto almeno un agente chelante ? il GLDA, detto almeno un solvente a base alcolica ? il 3-metossi-3-metil-1-butanolo, detto primo tensioattivo non ionico ? Glycereth-6 Cocoate, e detto almeno un secondo tensioattivo non ionico ? scelto tra un alcol grasso etossilato RO(CH2CH2O)7H, in cui R ? un gruppo alchilico C12-C18, e/o un eptilpoliglucoside.
In una forma di realizzazione preferita, detto procedimento per la produzione del prodotto per la detergenza secondo l?invenzione comprende inoltre una fase f) che comporta l'aggiunta di almeno un sistema tampone, per esempio il sistema tampone citrato trisodico - acido citrico.
Un ulteriore forma di realizzazione prevede una fase g) che comporta l'aggiunta di uno o pi? tensioattivi anfoteri, ad esempio il sale 2-etilesil dipropionato dipotassico.
Inoltre, il procedimento di produzione del prodotto per la detergenza secondo la presente invenzione, pu? comprendere una fase h) che comporta l'aggiunta di uno o pi? additivi scelti tra abbattitori di odori (preferibilmente zinco ricinoleato), profumi, solventi, co-solventi, tensioattivi anionici (preferibilmente lauril solfato di sodio, alchilpolisaccaridi), conservanti, tensioattivi anfoteri (preferibilmente alchilbetaine). Detto procedimento ? preferibilmente condotto a temperatura ambiente.
In una forma di realizzazione preferita, la fase b) di detto procedimento ? condotta per 10 minuti, mentre la fase c) ? condotta per almeno 15 minuti e la fase e) ? condotta per 25-30 minuti.
Detto procedimento offre il vantaggio di generare un prodotto per la detergenza caratterizzato da una composizione micellare nanometrica in cui le micelle hanno una particolare forma appiattita. Tale caratteristica risulta vantaggiosa rispetto alla tradizionale forma sferica perch? nella micella appiattita l?area di contatto tra la micella e la molecola di grasso risulta maggiore, quindi la tensione interfacciale si riduce maggiormente mentre la bagnabilit? della molecola di grasso aumenta: ci? permette di ottenere una maggiore efficienza in termini di prestazioni nella pulizia.
Dalla descrizione effettuata sono chiare le caratteristiche del prodotto oggetto della presente invenzione, cos? come sono chiari i relativi vantaggi. ? chiaro, infine, che il prodotto cos? concepito ? suscettibile di numerose modifiche e varianti, tutte rientranti nell?invenzione; inoltre tutti i dettagli sono sostituibili da elementi tecnicamente equivalenti. In pratica, gli additivi utilizzati potranno essere qualsiasi a seconda delle esigenze tecniche.
ESEMPIO 1: composizione e procedimento secondo l?invenzione
La tabella 1 mostra un esempio illustrativo e non limitativo dei componenti di una composizione secondo l'invenzione, insieme alle relative quantit?, ai nomi commerciali e ai fornitori corrispondenti.
Tabella 1
Procedimento di preparazione:
l'acqua demineralizzata al 30-40% viene immessa nel miscelatore, mantenendo il sistema sempre in agitazione. Le materie prime vengono aggiunte nell?ordine seguente:
- viene inserito sotto agitazione il citrato di sodio e successivamente l?acido citrico;
- viene aggiunto il GLDA 38% e viene sottoposto a miscelazione per 10 minuti, quindi viene aggiunto il solvente MMB sotto miscelazione;
- viene inserito LIBRATERIC BA70 e viene sottoposto a miscelazione fino alla dispersione;
- viene aggiunto LEVENOL F200, la miscela viene lasciata in agitazione per almeno 15 minuti;
- viene aggiunto SIMULSOL SL7G e quindi viene aggiunto DEHYDOL LT7;
- viene aggiunta acqua demineralizzata, sempre sotto agitazione, fino a raggiungere il livello desiderato (ad es. 100 litri).
Il miscelatore rimane in funzione per 25-30 minuti.
Risultati:
la tabella 2 riporta le caratteristiche chimicofisiche del prodotto per la detergenza secondo l?invenzione, nonch? le sue propriet? ecologiche e la stima della tossicit?.
Tabella 2
? possibile dedurre, quindi, che il prodotto per la detergenza secondo la presente invenzione risulta essere estremamente ecocompatibile e il suo utilizzo risulta sicuro per la salute dell?utente.
La presente invenzione ? stata descritta a titolo illustrativo, ma non limitativo secondo sue forme preferite di realizzazione, ma ? da intendersi che variazioni e/o modifiche potranno essere apportate da un esperto nel ramo senza uscire dall?ambito di protezione definito nelle rivendicazioni allegate.
Claims (19)
1. Prodotto per la detergenza caratterizzato da una composizione micellare nanometrica, detto prodotto per la detergenza comprendendo:
- un primo tensioattivo non ionico, presente in una quantit? in peso compresa tra 3,2% e 9,2%;
- almeno un secondo tensioattivo non ionico, presente in una quantit? in peso compresa tra 0,2% e 2,2%;
- almeno un agente chelante, presente in una quantit? in peso compresa tra 2,2% a 4,5%;
- almeno un solvente a base alcolica, presente in una quantit? in peso compresa tra 12% e 23%;
- acqua, presente in una quantit? in peso fino al 100%,
essendo dette quantit? in peso riferite al peso totale della composizione.
2. Prodotto per la detergenza secondo la rivendicazione 1, comprendente almeno un sistema tampone al fine di stabilizzare il pH di detta composizione in un intervallo compreso tra 8 e 12, preferibilmente tra 9 e 11.
3. Prodotto per la detergenza secondo la rivendicazione 2, in cui detto almeno un sistema tampone comprende citrato trisodico e acido citrico, essendo detto citrato trisodico presente in una quantit? in peso compresa tra l,1% e 6,5%, preferibilmente 3%, ed
essendo detto acido citrico presente in una quantit? in peso compresa tra 0,45% e 2,2%, preferibilmente 1,2%, dette quantit? in peso essendo riferite al peso totale della composizione.
4. Prodotto per la detergenza secondo una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti, in cui detto primo tensioattivo non ionico comprende uno o pi? esteri dell?acido grasso poliossietilenglicolico, preferibilmente Glycereth-6 Cocoate.
5. Prodotto per la detergenza secondo una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti, in cui detto primo tensioattivo non ionico ? presente in una quantit? in peso del 6,2% rispetto al peso totale della composizione.
6. Prodotto per la detergenza secondo una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti, in cui detto almeno un secondo tensioattivo non ionico ? scelto tra un alcol grasso etossilato RO(CH2CH2O)7H, in cui R ? un gruppo alchilico C12-C18, e/o un eptilpoliglucoside.
7. Prodotto per la detergenza secondo una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti, in cui detto almeno un secondo tensioattivo non ionico ? presente in una quantit? in peso dello 0,7% rispetto al peso totale della composizione.
8. Prodotto per la detergenza secondo una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti, in cui detto almeno un agente chelante ? il GLDA (sale tetrasodico dell'acido N, N-dicarbossimetil-glutammico).
9. Prodotto per la detergenza secondo una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti, in cui, detto almeno un agente chelante ? presente in una quantit? in peso del 3,4% rispetto al peso totale della composizione.
10. Prodotto per la detergenza secondo una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti, in cui detto almeno un solvente a base alcolica ? il 3-metossi-3-metil-1-butanolo.
11. Prodotto per la detergenza secondo una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti, in cui, detto almeno un solvente a base alcolica ? presente in una quantit? in peso del 17,5% rispetto al peso totale della composizione.
12. Prodotto per la detergenza secondo una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti, comprendente inoltre uno o pi? tensioattivi anfoteri, preferibilmente il sale 2-etilesil dipropionato dipotassico.
13. Prodotto per la detergenza secondo una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti, in cui detti uno o pi? tensioattivi anfoteri sono presenti in una quantit? in peso compresa tra 0,14% e 1,54%, ancora pi? preferibilmente 0,63%, rispetto al peso totale della composizione.
14. Prodotto per la detergenza secondo una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti, comprendente uno o pi? additivi scelti tra abbattitori di odori (preferibilmente zinco ricinoleato), profumi, solventi, co-solventi, tensioattivi anionici (preferibilmente lauril solfato di sodio, alchilpolisaccaridi), conservanti, tensioattivi anfoteri (preferibilmente alchilbetaine).
15. Procedimento per preparare detto prodotto per la detergenza secondo una qualsiasi delle rivendicazioni 1-14, detto procedimento comprendendo le seguenti fasi:
a) versare in un miscelatore acqua demineralizzata in una quantit? in peso compresa tra 20 e 50%, preferibilmente tra 30 e 40%, sulla base del peso totale della composizione;
b) aggiungere almeno un agente chelante e almeno un solvente a base alcolica e miscelare;
c) aggiungere un primo tensioattivo non ionico e miscelare;
d) aggiungere almeno un secondo tensioattivo non ionico differente da detto primo tensioattivo e miscelare;
e) aggiungere acqua demineralizzata fino a 100% e miscelare,
dette fasi essendo condotte non necessariamente nell?ordine descritto.
16. Procedimento secondo la rivendicazione 15, in cui, detto almeno un agente chelante ? GLDA, detto almeno un solvente a base alcolica ? il 3-metossi-3-metil-1-butanolo, detto primo tensioattivo non ionico ? Glycereth-6 Cocoate, e detto almeno un secondo tensioattivo non ionico ? scelto tra un alcol grasso etossilato RO(CH2CH2O)7H, in cui R ? un gruppo alchilico C12-C18, e/o un eptilpoliglucoside.
17. Procedimento secondo la rivendicazione 15 o 16, comprendente inoltre una fase f) che comporta l'aggiunta di almeno un sistema tampone secondo una qualsiasi delle rivendicazioni 2-3.
18. Procedimento secondo una qualsiasi delle rivendicazioni 15-17, comprendente inoltre una fase g) che comporta l'aggiunta di uno o pi? tensioattivi anfoteri secondo una qualsiasi delle rivendicazioni 1213.
19. Procedimento secondo una qualsiasi delle rivendicazioni 15-18, comprendente inoltre una fase h) che comporta l'aggiunta di uno o pi? additivi secondo la rivendicazione 14.
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