MXPA04012020A - Composicion de premezcla limpiadora y desengrasante con bajo contenido de compuestos organicos volatiles. - Google Patents

Abstract

La presente invencion se relaciona generalmente con composiciones de premezcla que tienen un contenido de bajo a nulo de VOC (compuestos organicos volatiles), de acuerdo con los metodos de prueba EPA, que son termicamente estables, estan libres de contaminantes del aire, peligrosos, libres de alquifenol, son dispersables en agua fria y que pueden formularse en sistemas acidos o alcalinos; la premezcla de la presente invencion se formula en una formulacion desengrasante rapida cuando se combina con los aditivos tipicos utilizados en las formulaciones detergentes; la composicion de premezcla de la invencion comprende al menos un tensioactivo no ionico, al menos un tensioactivo cationico, una cantidad efectiva de un alcohol polihidrico, y opcionalmente agua; las formulaciones de la presente invencion pueden utilizarse en la preparacion de formulaciones detergentes acuosas o semiacuosas para aplicaciones domesticas, institucionales e industriales, con un contenido bajo o nulo de VOC.

Description

COMPOSICION DE PREMEZCLA LIMPIADORA Y DESENGRASANTE CON BAJO CONTENIDO DE COMPUESTOS ORGANICOS VOLATILES CAMPO DE LA INVENCION La presente invención se relaciona generalmente CON composiciones de premezcla limpiadoras y desengrasantes que tienen un contenido de bajo a nulo de compuestos orgánicos volátiles (VOC), de acuerdo con los métodos de prueba EPA. Las composiciones de acuerdo con la presente invención son térmicamente estables, están libres de HAP, libres de alquilfenol, son dispersables en agua fría y pueden formularse en sistemas ácidos y alcalinos. Adicionalmente, pueden formularse fácilmente en formulaciones limpiadoras y desengrasantes cuando se combinan con aditivos típicos utilizados en las formulaciones detergentes.

ANTECEDENTES DE LA INVENCION El procedimiento de limpiar y/o desengrasar superficies duras es multifacético, e involucra generalmente la emulsificación, dispersión, saponificación y desnaturalización de varias suciedades. Con el fin de tratar estas necesidades, los formuladores/mezcladores desarrollaron formulaciones basadas en ingredientes que incluyen, de manera no exclusiva, solventes, tensioactivos no iónicos, tensioactivos cationicos, tensioactivos aniónicos, tensioactivos anfotéricos, adyuvantes, agentes quelantes, hidrótropos, polímeros de agentes de acoplamiento y otros aditivos menores, perfumes y tintes. Además, las mezclas de tensioactivos se han desarrollado con el fin de proporcionar varias funciones en un solo producto. Sin embargo, debido a los aspectos ambientes y a la presión incrementada del cliente, los formuladores han tenido que revisar sus formulaciones actuales, para la presencia de contaminantes del aire, peligrosos (HAP), el contenido de compuestos orgánicos volátiles (VOC), alquilfenoles y fosfatos. Es deseable por lo tanto, proporcionar un desengrasante efectivo que no contenga los ingredientes peligrosos encontrados en los limpiadores convencionales. También es un objeto de la invención proporcionar una composición limpiadora y desengrasante que tenga un bajo perfil de VOC.

BREVE DESCRIPCION DE LA INVENCION La presente invención se relaciona generalmente con composiciones de premezcla que tienen de un contenido de bajo a nulo de VOC, de acuerdo con los métodos de prueba EPA, que son térmicamente estables, libres de HAP, libres de alquilfenol, dispersables en agua fría y que pueden formularse en sistemas ácidos o alcalinos. La premezcla de la presente invención se formula en una formulación desengrasante rápida cuando se combina con aditivos típicos utilizados en las formulaciones detergentes. La composición de premezcla de la invención comprende al menos un tensioactivo no iónico, al menos un tensioactivo catiónico, una cantidad efectiva de un alcohol polihídrico y opcionalmente agua. Las formulaciones de la presente invención pueden utilizarse en la preparación de formulaciones detergentes acuosas o semiacuosas para aplicaciones domésticas, institucionales e industriales con un contenido bajo o nulo de VOC.

BREVE DESCRIPCION DE LAS FIGURAS La Figura 1 es un Análisis Gravimétrico Térmico (TGA) de la combinación A. La Figura 2 es una Colorimetría de Exploración Diferencial (DSC) de la combinación A. La Figura 3 es un TGA de la combinación E. La Figura 4 es una DSC de la combinación E.

DESCRIPCION DETALLADA DE LA INVENCION Con el fin de preparar una premezcla de un tensioactivo no iónico de un alcohol inferior libre y un compuesto de amonio cuaternario hidrofílico, se agrega típicamente un solvente tal como propilenglicol para evitar los problemas de gelificación cuando la formulación se agrega a agua fría. Sin embargo, los análisis de VOC de acuerdo con el método de prueba EPA 24, encontraron que tales premezclas tienen VOC registrables. Los presentes inventores evaluaron solventes alternos, y encontraron que los alcoholes polihídricos tales como el glicerol, proporcionan propiedades de disolución similares y al mismo tiempo, tienen VOC nulos, utilizando el método de prueba EPA 24. Los análisis adicionales encontraron que la combinación de glicerol y el tensioactivo catiónico resulta en una estabilidad térmica superior de la formulación a 120°C, un resultado que no se observó en las formulaciones que tienen propilenglicol como el solvente. También se observo un sorprendente incremento en la limpieza con la premezcla que contiene glicerol, cuando se compara con los limpiadores convencionales y las combinaciones de premezcla que contienen propilenglicol. En consecuencia, la presente invención se relaciona generalmente con composiciones de premezcla que son térmicamente estables, que tienen un contenido bajo o nulo de VOC de acuerdo con los métodos de prueba EPA, que están libres de HAP y alquilfenol, son biodegradables y son dispersables en agua. Adicionalmente, las premezclas de la presente invención pueden formularse en sistemas ácidos o alcalinos, y pueden formularse en limpiadores/desengrasantes de una superficie dura efectivos, cuando se combinan con los aditivos típicos utilizados en las formulaciones detergentes. La composición de premezcla de la invención comprende al menos un tensioactivo no iónico, al menos un tensioactivo catiónico, una cantidad efectiva de un alcohol polihídrico, y opcionalmente agua. La presente invención puede utilizarse en la preparación de formulaciones detergentes limpiadoras acuosas o semiacuosas, para aplicaciones domésticas, institucionales e industriales, con contenido bajo o nulo de VOC. Esta composición de premezcla muestra varias mejoras con respecto a las combinaciones de premezcla y a las formulaciones limpiadoras convencionales, incluyendo estabilidad térmica mejorada, VOC nulos, sin HAP y sin alquilfenoles. Adicionalmente, las premezclas presentes pueden utilizarse para formular limpiadores que muestran un desempeño de limpieza que no se observa típicamente con sistemas altamente diluidos, y pueden utilizarse para formular formulaciones limpiadoras con un pH cercano a neutro que pueden obtener valores de limpieza similares a las formulaciones alcalinas. Las premezclas de la invención pueden utilizarse en la preparación de formulaciones detergentes acuosas o semiacuosas para aplicaciones domésticas, institucionales e industriales, con un contenido bajo o nulo de VOC. El tensioactivo catiónico empleado en la premezcla de la presente invención es un compuesto de amonio cuaternario o una mezcla del mismo, seleccionado del grupo de compuestos representados por la Fórmula I. en donde R-i es un grupo alquilo de C6-C22 lineal o ramificado, saturado o no saturado, o aralquilo o R5-[O(CH2)y]m; R2 es un grupo alquilo de C1-C6 o R1; F¾3 y R son grupos polioxialquileno de C2-C4 aleatorios o de bloque u homogéneos; R5 es un grupo alquilo de C1-C18 lineal o ramificado, saturado o no saturado, o hidrógeno; m es un entero de 1-20; y es ya sea 2 ó 3 y X" es un anión, de manera preferida cloruro, sulfato de metilo, bromuro, yoduro, acetato, carbonato y lo similar. Los compuestos preferidos dentro del alcance de la Fórmula general I son representados por la Fórmula II, a continuación. en donde R-i, R2 y X son como se definió anteriormente; cada R6 es de manera independiente, en cada caso, alquilo de C1-C2 o H, y A y B son enteros mayores que o ¡guales a 1 , en donde A+B es 2-50. Los compuestos preferidos adicionales dentro del alcance de la Fórmula general II se representan por la Fórmula General III, a continuación. en donde R-i, R2 y X son como se definió anteriormente; cada í¾ es de manera independiente, en cada caso, alquilo de CrC2 o H, y A y B son enteros mayores que o iguales a 5, en donde A+B es igual a 5-40. El componente del tensioactivo catiónico de la presente invención es de manera preferida un compuesto de amonio cuaternario bis(etoxilado), incluyendo de manera no exclusiva: cloruro de estearil metil bis(etoxi)amonio (12 moles de EO), etil sulfato de estearil etil bis(etoxi)amonio (15 moles de EO), metil sulfato de sebo metil bis(etoxi)amonio (15 moles de EO), metil sulfato de sebo etil bis(etoxi)amonio (15 moles de EO), cloruro de sebo hidrogenado metil bis(etoxi)amon¡o (15 moles de EO), cloruro de coco metil bis(etoxi)amonio (20 moles de EO), bis metilsulfato de N-seboalquil-N,N'-dimetil-N-N'-polietilenglicol-propilenbis-amonio, dimetilsulfato de polioxietilen (3) sebo propilendimonio, cloruro de polioxietilen (2) coco-benzonio, cloruro de isodecilpropil dihidroxietil metil amonio, cloruro de isotridecilpropil dihidroxietil metil amonio, cloruro de metil dihidroxietil isoaraquidaloxipropil amonio, cloruro de polioxipropilen (9) metil dietil amonio, cloruro de polioxipropilen (25) metil dietil amonio, cloruro de polioxipropilen (40) metil dietil amonio y lo similar. Las mezclas de estos compuestos también pueden utilizarse en el contexto de la presente invención. Además, en las descripciones anteriores, la cantidad de etoxilación es la etoxilación total para la molécula. Alguien con experiencia ordinaria en la técnica reconocerá que estos valores pueden variarse mientras que permanezcan dentro del espíritu y alcance de la presente invención. Adicionalmente, alguien con experiencia en la técnica reconocerá que los valores de m y n pueden variarse, pero que su total combinado tiene un profundo efecto en el HLB. Los compuestos de amonio de la presente invención, tienen de manera preferida un HLB de 22 a 35 en la escala de Davies. De manera más preferida, el tensioactivo catiónico es equilibrado en el lado hidrofílico con el HLB de 25-35 en la escala de Davies. Los componentes del tensioactivo catiónico particularmente preferidos incluyen cocometil bisfetoxilado] (15)-cloruro de amonio cuaternario, cocometil bisfetoxilado] (17)-cloruro de amonio cuaternario y sebometil bis[etoxilado] (15)-cloruro de amonio cuaternario, disponibles de Akzo Nobel Chemicals, Inc., bajo las marcas Ethoquad® C/25, Berol® 555 y Ethoquad® T/25. Un constituyente adicional de la invención es un tensioactivo no iónico, en donde una porción de la molécula se basa en óxidos de alquileno poliméricos, que tienen un grupo de núcleo que incluye de manera no exclusiva, amidas, fenoles, tioles, alcoholes y alcoholes secundarios. El tensioactivo no iónico de la presente composición puede seleccionarse del grupo que consiste de alcanolamidas, alcoholes alcoxilados, aminas alcoxiladas, polietoxilados de fenilo, lecitina, lecitina hidroxilada, ésteres de ácidos grasos, ésteres de glicerol y sus etoxilados, alquilfenoles, alquilfenoles alcoxilados, ésteres de glicol y sus etoxilados, ésteres de propilenglicol, sorbitan, sorbitan etoxilado, poliglucósidos y lo similar, y mezclas de los mismos. Los alcoholes alcoxilados, de manera preferida los alcoholes etoxilados son los tensioactivos no iónicos más preferidos. Una clase preferida de tensioactivos no iónicos se presenta por la Fórmula IV. R-O-Rz (IV) en donde R se define como un grupo alquilo lineal o ramificado con 3-22 átomos de carbono, de manera preferida un tipo de alcohol lineal con 15 átomos de carbono o menos, y/o mezclas de los mismos, y R2 es polioxialquileno. Los compuestos preferidos dentro del alcance de la Fórmula general IV, se representan por la Fórmula V siguiente: R-0-(CH2CH20)nH (V) en donde R se define como un grupo alquilo lineal o ramificado con 3-22 átomos de carbono, de manera preferida un tipo de alcohol lineal con 8-15 átomos de carbono o menos y/o mezclas de los mismos, y n= 3-50, pero de manera preferida 2-8 moles de etoxilación con ya sea una distribución del intervalo estrecha o amplia. El tensioactivo no iónico de la descripción anterior típicamente tiene una temperatura de enturbiamiento de menos que 50°C con un intervalo del HLB de 6-14 en la escala de Griffin. En otra modalidad, tiene una temperatura de enturbiamiento de menos de 40°C y un HLB de 8-12 en la escala de Griffin. Los alcoholes etoxilados que tienen un Intervalo Estrecho (NR) dado o una distribución de la etoxilación con picos, son particularmente preferidos. También se prefiere que tales alcoholes etoxilados tengan menos que 1% de alcohol libre presente. El componente del tensioactivo no iónico de la presente invención puede prepararse mediante varios métodos en la técnica anterior. De manera alterna, muchos tensioactivos no iónicos útiles en el contexto de la presente invención están comercialmente disponibles. Los ejemplos específicos de tensioactivos no iónicos que se emplean en el contexto de la presente invención incluyen, de manera no exclusiva polioxietilen (3) 2-etilhexanol, éter polietilenglicol-4 etilhexílico, polietilenglicol-5 etilhexanol, polioxietilen (4) 2-etilheptilo, polioxietilen (5) isodecanol y polioxietilen (5) 2-propilhepanol, alcohol laurílico etoxilado con 3 moles de óxido de etileno (EO), alcohol de coco etoxilado con 3 moles de EO, alcohol estearílico etoxilado con 5 moles de EO, alcohol mezclado de C-12-C15 etoxilado con 7 moles de EO, alcohol secundario mezclado de Cn-Ci5 etoxilado con 7 moles de EO, alcohol lineal mezclado de C9-C11 etoxilado con 6 moles de EO, un alcohol de C6-Cio etoxilado con 3.5 moles de EO, un alcohol de Cs-C-io etoxilado con 4.5 moles de EO y lo similar. Los componentes del tensioactivo no iónico preferidos incluyen C9.11 con 4 óxidos de etileno (NR), C9-n con 5.5 óxidos de etileno (NR), disponibles de Akzo Nobel Chemical, Inc., bajo las marcas Berol® 260 y Berol® 266. Otros compuestos preferidos incluyen Cu con 5 óxidos de etileno y C9-11 con 6 óxidos de etileno, disponibles de Tomah, bajo la marca Tomadol® 1-4 y Tomadol® 91-6. Otros tensioactivos no iónicos incluyen con 4 óxidos de etileno NR disponibles de Sasol, bajo la marca Novell® 810-4. La relación del al menos un tensioactivo no iónico a al menos un tensioactivo catiónico está generalmente en el intervalo de 1 :5 a 5:1 , dependiendo de la temperatura de enturbiamiento del tensioactivo no iónico.

Cuando se emplean tensloactivos no iónicos con temperaturas de enturbiamiento menores que 40°C en agua, la relación está generalmente en el intervalo de 2.9:1 a 1 :2.9 en peso. Un tercer componente de esta invención es una cantidad suficiente de un alcohol polihídrico, que tiene al menos tres grupos hidroxilo libres y que no está listado en la lista de HAP en la Sección 1 12 del Acta de Aire Limpio. Los ejemplos de compuestos de alcohol polihídrico adecuados son glicerol, diglicerol, triglicerol, poligliceroles, pentaeritritol, inositol, trimetilol etano, trimetilol propano, sorbitol, manitol y lo similar. Los compuestos preferidos deben estar libres de HAP, y tener al menos tres grupos hidroxilo. Generalmente, de aproximadamente 1 a aproximadamente 25% en peso de un alcohol polihídrico comprende una cantidad efectiva. En otra modalidad, una cantidad efectiva de alcohol polihídrico es de aproximadamente 5 a 23% en peso. La composición limpiadora y desengrasante de la presente invención puede también incluir varios componentes opcionales, incluyendo, de manera no exclusiva, adyuvantes y auxiliares empleados típicamente en tales preparaciones limpiadoras. Los ejemplos de adyuvantes adecuados que pueden utilizarse incluyen, de manera no exclusiva, TSPP, STPP, silicatos, citratos, EDTA, silicatos, carbonates y lo similar. De manera similar, los ejemplos de los auxiliares adecuados incluyen, de manera no exclusiva, hidróxido de sodio, hidróxido de potasio, TEA y MEA. La composición de la presente invención también puede contener varios ingredientes opcionales, tales como inhibidores de la corrosión, inhibidores de la incrustación, biocidas, perfumes, polímeros, tintes y lo similar. Las ventajas asociadas con el uso de las composiciones limpiadoras de acuerdo con la presente invención son numerosas, con las más obvias siendo que no emplean solventes volátiles o ningún HAP, debido a su estabilidad térmica. En segundo lugar, la presente composición empleará formulaciones limpiadoras con propiedades de limpieza mejoradas, con respecto a aceites polares y no polares, impartiendo por lo tanto propiedades superiores de cortado de la grasa a la composición, a valores de pH reducidos y tras la dilución. La invención será descrita ahora mediante los siguientes ejemplos no limitantes.

EJEMPLO 1 Con el fin de determinar la facilidad de dilución, se probaron varias composiciones de premezcla, que comprenden un compuesto de amonio cuaternario combinado con un tensioactivo no iónico y/o una cantidad requerida de un alcohol polihídrico, como se muestra en el Cuadro 1. Se agregaron dos gramos de varias combinaciones premezcladas en el fondo de un vial, seguido por la adición de 18 gramos de agua equilibrada a 15°C. El estado físico de la combinación de premezclas se observó, y se registró la cantidad de premezcla disuelta a varios intervalos. Las varias composiciones de premezcla se clasificaron con respecto a la velocidad de disolución (1 siendo la más rápida y 6 la más lenta).

CUADRO 1 Disolución de las Combinaciones de Premezcla en Agua Fría Quat = sebometil bisfetoxilado] (15)-cloruro de amonio cuaternario Tensioactivo no iónico = Cg-n con 4 óxidos de etileno NR.

Basándose en las observaciones anteriores para la facilidad de dilución del amonio cuaternario, se deduce que se requiere tanto el tensioactivo no iónico como el alcohol polinídrico. Conforme la cantidad del compuesto de amonio cuaternario disminuye y la cantidad del tensioactivo no iónico y el glicerol se incrementa, la velocidad de disolución se incrementa dramáticamente. Aunque el etilenglicol y el butoxietanol logran un efecto similar, no son adecuados debido a que ambos compuestos son considerados como HAP. Un efecto similar en la disolución puede obtenerse mediante el uso de un alcohol, propilenglicol, un tensioactivo no Iónico basado en un alcohol etoxilado con alcohol libre o componentes similares.

EJEMPLO 2 Las combinaciones de premezcla se basaron en un tensioactivo no iónico con un alcohol libre o propilenglicol. Se empleó el método de prueba EPA 24 para determinar la materia volátil y el contenido de agua. Se emplearon los métodos de prueba ASTM D2369-81 y ASTM D4017-81 para determinar el contenido de VOC de varias composiciones de premezcla mostradas en el Cuadro 2.

CUADRO 2 VOC y Estabilidad Térmica de Varias Combinaciones Error de los sólidos ± 0.6% y error del agua ± 0.4%. Quat = cocometil bis[etoxilado] (15)-cloruro de amonio cuaternario Tensioactivo no iónico = C9.11 con 4 óxidos de etileno NR. Los resultados muestran que las combinaciones basadas en propilenglicol y etilenglicol tienen -7-9% de VOC, de acuerdo con el método de prueba EPA 24, mientras que las combinaciones basadas en glicerol y sorbitol no tienen VOC. La revisión de varios ingredientes reveló que el compuesto de amonio cuaternario, el tensioactivo no iónico y la glicerina tuvieron una pérdida mínima a 110°C durante 1 hora, mientras que el propilenglicol tuvo 30% de pérdida de peso. La pérdida de peso observada a 110°C es ligeramente más alta de la que se esperaría si 30% del propilenglicol se perdiera de estas combinaciones. Adicionalmente, cuando se hizo el análisis de sólidos a 120°C, la pérdida de peso total fue mayor que la cantidad total de propilenglicol agregada a las combinaciones A-C, aunque el propilenglicol solo se degrada completamente a esta temperatura. Los estudios de la materia prima encontraron que el tensioactivo no iónico también es sensible a las temperaturas elevadas. Sin embargo, las combinaciones D- F e I con el tensioactivo no iónico más el compuesto de amonio cuaternario y/o el alcohol polihídrico superior, fueron más estables térmicamente. La combinación de glicerol con el tensioactivo no iónico se trató, pero los dos componentes fueron inmiscibles y se requirió un compuesto de amonio cuaternario para impartir estabilidad a la composición de premezcla. Las combinaciones A y E se sometieron a un Análisis Gravimétrico Térmico (TGA) y a Colorimetría de Exploración Diferencial (DSC). Las Figuras 1 y 2 muestran los eventos térmicos observados. Con la combinación A, se observó una rápida pérdida de peso del 24% entre la temperatura ambiente y 130°C, seguida por una pérdida de peso de un solo paso extrapolada a 153°C en el TGA. La DSC (Figura 2) muestra dos endotermas entre 73°C y 213°C, que corresponden a la pérdida de peso en el TGA. Las Figuras 3 y 4 muestran los eventos térmicos observados con la combinación E en donde ocurrió una pérdida de peso de 1.6% entre la temperatura ambiente y 70°C, seguida por una pérdida de peso de un solo paso extrapolada a 113°C. La DSC (Figura 4), muestra una endoterma amplia con múltiples picos entre 114°C y 209°C, que corresponde a la pérdida de peso observada en el TGA. Estos resultados sugieren que la pérdida de peso en la combinación A ocurre en dos fases, una a ~70°C y la segunda a 150°C. La primera fase pierde un cuarto de su masa antes de los 150°C y la segunda pérdida ocurre entre 150-225°C para el material restante. La combinación E, sin embargo, muestra sólo una pérdida más gradual de un solo paso que ocurre entre 113°C y 250°C, resultando en una mezcla que es más estable térmicamente. La combinación A muestra una pérdida inicial que es mayor que sólo la pérdida de propilenglicol, sugiriendo que el propilenglicol está promoviendo la descomposición de otro componente, más probablemente el tensioactivo no iónico en la mezcla. Se postula que la presencia de glicerol y el compuesto de amonio cuaternario en la combinación E estabiliza la descomposición térmica del tensioactivo no iónico. La comparación de las dos mezclas muestra que la combinación A pierde 12%, mientras que la combinación E pierde 2% entre 50- 00°C, dando a la combinación E menos VOC bajo las condiciones del método EPA 24.

EJEMPLO 3 Para las evaluaciones de limpieza, se prepararon dos combinaciones de premezcla basadas en la innovación anterior. Estas composiciones de premezcla se prepararon mezclando el tensioactivo no iónico con el compuesto de amonio cuaternario, seguido por la adición de glicerol. Pueden agregarse opcionalmente agua y otros ingredientes menores para cumplir con las especificaciones requeridas de viscosidad, pH u otras. Para propósitos comparativos, se prepararon mezclas con propilenglicol.

CUADRO 3 Combinaciones de Premezcla para Formulaciones Limpiadoras Quat = cocometil bisfetoxilado] (15)-cloruro de amonio cuaternario Tensioactivo no iónico = C9-n con 4 óxidos de etileno NR Tensioactivo aniónico = disulfato de difenilóxido de n-decílo sódico. Las formulaciones se prepararon agregando metasilicato sódico al agua y dejando que se disuelva completamente antes de agregar pirofosfato de tetrapotasio (TKPP). Una vez que estos componentes se disolvieron, se agregó una solución al 40% de sal tetrasódica de ácido etilendiamino tetraacético (EDTA). Una vez que todos los electrolitos se disolvieron completamente, se agregaron varias combinaciones de premezcla a la formulación. Las otras formulaciones mostradas en el Cuadro 3 se prepararon de la misma manera con los electrolitos disueltos primero antes de la adición de la combinación de premezcla. Las formulaciones 1 hasta 7 se diluyeron en agua y se probaron utilizando una prueba de limpieza no mecánica como sigue. Se lavaron con detergente paneles pintados, se limpiaron con IPA, y se dejaron secar antes del uso. Se colocó un espectrofotometro en las secciones marcadas y se tomó una lectura de base (registrada como ??_?, Aae o AbB - la lectura de base). Se aplicó suciedad grasosa (obtenida de motores de tren) al panel de prueba con una brocha, y la suciedad se alisó sobre la superficie para obtener un recubrimiento uniforme utilizando un limpiador Kimwipe. Las placas se dejaron reposar durante 12 horas antes de probarse. El espectrofotómetro se colocó a continuación en las secciones marcadas de los paneles sucios y se tomó la lectura en estado sucio (registrada como ALs, Aas o Abs - la lectura en estado sucio). Se prepararon 100 mi de cada una de las formulaciones de prueba y las formulaciones se diluyeron con agua corriente. Se vertieron veinte mi de cada limpiador de prueba diluido en la placa sucia (tres soluciones por placa). En cada placa de prueba, se probaron 20 mi de la solución de control a una dilución 1 :10 y se utilizó como una referencia para el desempeño del producto/placa. Las formulaciones de prueba se dejaron en las placas durante 20 segundos, y a continuación las placas se enjuagaron utilizando un rocío de agua a baja presión. Las placas se limpiaron a continuación del fondo hacia arriba para eliminar la suciedad emulsificada, y a continuación se dejaron secar. A continuación, se colocó el espectrofotómetro en las secciones marcadas, y se tomó una lectura final (marcada como ALC, Aac o Abc - la lectura en estado limpio). Los valores de delta se utilizaron para calcular la cantidad de suciedad eliminada del panel utilizando el C.I.E. Lab o el L*a*b Color Space estándar. ?? = ^(ALS - ALBf + {Aas - AaB)2 + (Abs - AbBf AE2 = sJ(ALc - ALBf + (Aac - AaB)2 + (Abc - AbBf ??1 = es la diferencia de color entre la lectura de base y la lectura en estado sucio. ??2 = es la diferencia de color entre la lectura de base y la lectura en estado limpio, el porcentaje de eliminación de la suciedad se calcula como se muestra a continuación: Eliminación de la suciedad (%) = 00 Cada prueba de la formulación se repitió tres veces y se calculó la desviación estándar. Si la desviación estándar de una sola prueba fue mayor que el 15%, la formulación se volvió a probar y cualesquier puntos aislados se eliminaron. En los casos en que los estudios repetidos no mostraron puntos aislados, ambos conjuntos de datos se combinaron. La solución de control debe dar 95+7% de eliminación de la suciedad.

CUADRO 4 Varias formulaciones limpiadoras industriales y domésticas más su desempeño Se utilizaron formulaciones industriales típicas en las formulaciones 1 hasta 5, y todas ellas demostraron una capacidad de limpieza similar a la dilución más baja (1 :40), sin importar la constitución de la combinación de premezcla, con la excepción de la mezcla 5, una mezcla comparativa que utiliza un hidrótropo aniónico en lugar del compuesto de amonio cuaternario. Sin embargo, conforme las formulaciones se diluyen más, las formulaciones 1 , 2 y 4 muestran una limpieza significativamente mayor, sugiriendo que el glicerol contribuye a la limpieza. Esta retención del desempeño tras la dilución también se observa con la mezcla D, la cual contiene sorbitol. Las formulaciones 6 hasta 9 son concentrados que pueden utilizarse en formulaciones industriales, pero se emplean más típicamente en formulaciones para consumidores. Alguien con experiencia en la técnica esperaría una caída en el desempeño de limpieza con las formulaciones que tienen un valor de pH de menos que 10, en comparación con las formulaciones con un pH alto. El pH más alto contribuye a la limpieza de varias maneras, incluyendo, de manera no exclusiva, las dispersiones de partículas, la desnaturalización de proteínas y la saponificación de las grasas y aceites. Las formulaciones con un pH más bajo mostraron una caída en el desempeño de limpieza cuando la formulación emplea propilenglicol, pero de manera sorprendente, se observa una limpieza superior, incluso a la dilución más baja (1 :40), en la formulación 6 que utiliza glicerol. Las formulaciones limpiadoras con el pH más alto muestran nuevamente ninguna diferencia en el desempeño a la dilución más baja (1:40) en las formulaciones 6 y 7. Sin embargo, cuando las formulaciones se diluyen más, las composiciones de premezcla que contienen glicerol tienen una limpieza significativamente mayor que la premezcla que utiliza propilenglicol. Un ligero incremento en el contenido de tensioactivo de estas formulaciones no puede explicar por sí solo las diferencias dramáticas observadas en el desempeño de limpieza de esas formulaciones.

EJEMPLO 4 Utilizando un diseño de experimentos, se determinaron los niveles preferidos de tensioactivo catiónico, el tensioactivo no iónico y el glicerol en la composición de premezcla. El siguiente ejemplo determina la cantidad requerida de compuesto de amonio cuaternario, necesaria para hacer una formulación estable, el nivel óptimo de glicerol para la limpieza, y la cantidad mínima requerida de tensioactivo no iónico. Se disolvieron metasilicato y TKPP en agua antes de que las composiciones de premezcla se agregaran a la solución de electrolitos. La solución se diluyó a 1 :60 en agua corriente y se determinó la capacidad de limpieza como se describe en el ejemplo 3. Se observaron concentrados de la formulación, y el número de fases se indicó como se muestra en el Cuadro 5. Los concentrados de la formulación también se calentaron hasta que se observó la temperatura de enturbiamiento.

CUADRO 5 Formulaciones y resultados de la limpieza utilizando niveles ajustados de los varios componentes Quat = cocometil bis[etoxilado] (15)-cloruro de amonio cuaternario Tensioactivo no iónico = Cg-n con 4 óxidos de etileno NR. Los resultados indican que cuando la relación de tensioactivo catiónico a tensioactivo no iónico es mayor que 1 :2.9, hay una cantidad insuficiente de capacidad hidrotropante en la composición de premezcla para formar una composición estable con los adyuvantes típicos y el agente quelante, sin la adición de un hidrótropo secundario. Esto puede observarse en las formulaciones 3 y 6, ambas de las cuales se separan en fases. La relación de tensioactivo catiónico a tensioactivo no iónico en estas formulaciones fue de 1 :3, mientras que las formulaciones 1 1 y 12 son de una fase y estable con una relación de 1 :2.8.

El glicerol presente se estas formulaciones proporciona una pequeña contribución de acoplamiento cuando se comparan las formulaciones 11 y 12, puesto que el punto de enturbiamiento disminuye dramáticamente. Sin embargo, la capacidad de acoplamiento no es suficiente para estabilizar la formulación 3 cuando la relación de tensioactivo catiónico a tensioactivo no iónico excede de 1 :2.9. Los resultados indican que hay un nivel óptimo de glicerol que proporciona un incremento inesperado en la limpieza, en comparación con la formulación de control 1. La formulación 1 se basa en un material competitivo que es una mezcla de tensioactivos no iónicos y catiónicos, pero que no está libre de VOC. Las formulaciones con -5-23% de glicerol muestran todas un incremento significativo en la limpieza con respecto a la formulación 1. Sin embargo, el ir del 23% de glicerol en la formulación 5 al 24% en la formulación 4, muestra una caída dramática en la limpieza. Un incremento adicional en el glicerol al 32% en la fórmula 10, muestra una caída del 10% en la limpieza. La única formulación que no sigue esta tendencia es la formulación 3, pero los resultados de limpieza de tales formulaciones inestables son conocidos comúnmente por ser no predecibles.

EJEMPLO 5 9% de las combinaciones de premezcla B y C del ejemplo 3, se combinaron de manera separada con TKPP al 4%, metasilicato de sodio al 2% y 9% de una solución al 40% de EDTA como se describe en el ejemplo 3. Estas formulaciones se diluyeron 1 :10 con agua corriente y se evaluaron para la capacidad de limpieza en suciedades de cocina. Se lavaron baldosas blancas de cerámica con detergente, se limpiaron con IPA y se dejaron secar antes de utilizarse. Un espectrofotómetro se colocó en las secciones premarcadas y se tomó una lectura de base (registrada como ??_?, ?ßß o Abe - la lectura de base). Se aplicó a continuación con una brocha, una composición de suciedad de cocina que contiene aceites, manteca de cerdo, proteínas, carbohidratos y negro de humo a la baldosa de prueba (aproximadamente 0.25 gramos). Las placas se hornearon a 200°C durante 45 minutos y a continuación se dejaron reposar a temperatura ambiente durante 12 horas antes de probarse. A continuación, el espectrofotómetro se colocó en las secciones marcadas de los paneles sucios y se tomó la lectura en estado sucio (registrada como ALS, Aas o Abs - la lectura en estado sucio). Se prepararon 100 mi de cada una de las formulaciones de prueba y se diluyeron con agua corriente, como se indica en el Cuadro 6. Utilizando una lata de rocío presurizado, cada solución de prueba se roció en la baldosa sucia durante 1 minuto a una distancia de 30.48 cm (un pie). Las formulaciones de prueba se dejaron durante treinta segundos, después de lo cual, las baldosas se colocaron en un aparato para medir la capacidad de lavado Gardener. A continuación, las baldosas se limpiaron utilizando una esponja humedecida con agua con cinco pasadas de la esponja. Las baldosas se enjuagaron a continuación bajo un rocío de agua a baja presión y se dejaron secar al aire. Después del secado, el espectrofotómetro se colocó en las secciones marcadas y se tomó la lectura final (registrada como ALC, Aac o Abc - la lectura en estado limpio). Los valores de Delta se utilizaron para calcular la cantidad de suciedad eliminada del panel utilizando el C.I.E. Lab o el método estándar L*a*b Color Space, empleado en el ejemplo 3. Cada prueba de la formulación se repitió tres veces y se calculó la desviación estándar. Si la desviación estándar de una sola prueba fue mayor que el 15%, la formulación se volvió a probar y cualesquier puntos aislados se eliminaron. Los resultados de las varias formulaciones de prueba se muestran a continuación.

CUADRO 6 Limpieza de Suciedades de Cocina Los resultados anteriores muestran claramente las propiedades de limpieza superiores de la combinación de premezcla de la presente invención, que contiene glicerol, en comparación con la muestra de control que utiliza propilenglicol. El desempeño de limpieza de la premezcla de la presente invención fue similar a aquél de un limpiador comercial listo para utilizarse (RTU), el cual está basado en solvente y tiene VOC.

Claims (19)

NOVEDAD DE LA INVENCION REIVINDICACIONES

1.- Una composición limpiadora y desengrasante que tiene un contenido bajo o nulo de compuestos orgánicos volátiles (VOC), que comprende i) al menos un tensioactivo no iónico, en donde una porción del tensioactivo no iónico se basa en óxidos de alquileno poliméricos y ii) al menos un tensioactivo catiónicos, representado por la Fórmula I R1R2R3R4N+X- (I) en donde i es un grupo alquilo de C6-C22 lineal o ramificado, saturado o no saturado, o aralquilo o R5-[0(CH2)y]m; f¾ es un grupo alquilo de C C6 o R^ R3 y R4 son grupos polioxialquileno de C2-C4 aleatorios o de bloque u homogéneos; R5 es un grupo alquilo de C-I-C-IS lineal o ramificado, saturado o no saturado, o hidrógeno; m es un entero de 1-20; y es ya sea 2 ó 3 y X" es un anión, iii) una cantidad efectiva de al menos un alcohol polihídrico que contiene al menos tres grupos hidroxilo libres y que no está listado en la lista de HAP, y iv) opcionalmente, agua, en donde la relación del al menos un tensioactivo no iónico a al menos un tensioactivo catiónico está en el intervalo de 2.9:1 a 1 :

2.9 en peso. 2 - La composición de conformidad con la reivindicación 1 , caracterizada además porque el al menos un tensioactivo no iónico se selecciona del grupo que consiste de alcanolamidas, alcoholes alcoxilados, aminas alcoxiladas, lecitina, lecitina hidroxilada, ésteres de ácidos grasos, ésteres de glicerol y sus etoxilados, ésteres de glicol y sus etoxilados, ésteres de propilenglicol, sorbitan, sorbitan etoxilado, poliglucósidos y mezclas de los mismos.

3. - La composición de conformidad con la reivindicación 2, caracterizada además porque el al menos un tensioactivo no iónico es un alcohol etoxilado lineal o ramificado de la fórmula: R-0-R2 (IV) en donde R se define como un grupo alquilo lineal o ramificado con 3-22 átomos de carbono y R2 es polioxialquileno.

4. - La composición de conformidad con la reivindicación 3, caracterizada además porque el al menos un tensioactivo no iónico es un compuesto de acuerdo con la Fórmula V siguiente: R-0-(CH2CH20)nH (V) en donde R se define como un grupo alquilo lineal o ramificado con 3-22 átomos de carbono y n= 3-50

5. - La composición de conformidad con la reivindicación 4, caracterizada además porque R es un grupo alquilo lineal o ramificado de 8-15 átomos de carbono y el tensioactivo no iónico contiene 2-8 moles de etoxilación con ya sea una distribución del intervalo estrecha o amplia.

6. - La composición de conformidad con la reivindicación 3, caracterizada además porque el tensioactivo no iónico tiene una temperatura de enturbiamiento de menos que 50°C con un intervalo del HLB de 6-14 en la escala de Griffin.

7. - La composición de conformidad con la reivindicación 6, caracterizada además porque el tensioactivo no iónico tiene una temperatura de enturbiamiento de menos de 40°C y un HLB de 8-12 en la escala de Griffin.

8. - La composición de conformidad con la reivindicación 1 , caracterizada además porque el al menos un tensioactivo no iónico se selecciona del grupo que consiste esencialmente de polioxietilen (3) 2-etilhexanol, éter polietilenglicol-4 etilhexílico, polietilenglicol-5 etilhexanol, polioxietilen (4) 2-etilheptilo, polioxietilen (5) isodecanol y polioxietilen (5) 2-propilhepanol, alcohol laurílico etoxilado con 3 moles de óxido de etileno (EO), alcohol de coco etoxilado con 3 moles de EO, alcohol estearílico etoxilado con 5 moles de EO, alcohol mezclado de C12-C15 etoxilado con 7 moles de EO, alcohol secundario mezclado de C11-C15 etoxilado con 7 moles de EO, alcohol lineal mezclado de Cg-Cn etoxilado con 6 moles de EO, un alcohol de C6-C10 etoxilado con 3.5 moles de EO, un alcohol de C8-Ci0 etoxilado con 4.5 moles de EO y mezclas de los mismos.

9. - La composición de conformidad con la reivindicación 1 , caracterizada además porque la relación del al menos un tensioactivo no iónico a al menos un tensioactivo catiónico está en el intervalo de 1:5 a 5:1 en peso.

10. - La composición de conformidad con la reivindicación 1 , caracterizada además porque el anión se selecciona del grupo que consiste esencialmente de manera preferida de cloruro, sulfato de metilo, bromuro, yoduro, acetato, carbonato y mezclas de los mismos.

11. - La composición de conformidad con la reivindicación 1, caracterizada además porque el al menos un tensoactivo catiónico se representa por la II en donde R^ R2 y X son como se definió anteriormente; cada R6 es de manera independiente, en cada caso, alquilo de C C2 o H, y A y B son enteros mayores que o iguales a 1 , en donde A+B es 2-50.

12. - La composición de conformidad con la reivindicación 11 , caracterizada además porque el al menos un tensioactivo catiónico se representa por la Fórmula III, en donde Ri, R2 y X" son como se definió anteriormente; cada R6 es de manera independiente, en cada caso, alquilo de C C2 o H, y A y B son enteros mayores que o iguales a 5, en donde A+B es igual a 5-40.

13. - La composición de conformidad con ia reivindicación 1 , caracterizada además porque el tensioactivo catiónico se selecciona del grupo que consiste esencialmente de compuestos de amonio cuaternario bis(etoxilados), incluyendo de manera no exclusiva: cloruro de estearil metil bis(etoxi)amon¡o (12 moles de EO), etil sulfato de estearil etil bis(etoxi)amonio (15 moles de EO), metil sulfato de sebo metil bis(etoxi)amonio (15 moles de EO), metil sulfato de sebo etil bis(etoxi)amonio (15 moles de EO), cloruro de sebo hidrogenado metil bis(etoxi)amonio (15 moles de EO), cloruro de coco metil bis(etoxi)amonio (20 moles de EO), bis metilsulfato de N-seboalquil-N,N'-dimetil-N-N'-polietilenglicol-propilenbis-amonio, dimetilsulfato de polioxietilen (3) sebo propilendimonio, cloruro de polioxietilen (2) coco-benzonio, cloruro de isodecilpropil dihidroxietil metil amonio, cloruro de isotridecilpropil dihidroxietil metll amonio, cloruro de metil dihidroxietil isoaraquidaloxipropil amonio, cloruro de polioxipropilen (9) metil dietil amonio, cloruro de polioxipropilen (25) metil dietil amonio, cloruro de polioxipropilen (40) metil dietil amonio y mezclas de los mismos.

14. - La composición de conformidad con la reivindicación 1 , caracterizada además porque el al menos un alcohol polihídrico contiene al menos tres grupos hidroxilo.

15. - La composición de conformidad con la reivindicación 14, caracterizada además porque el alcohol polihídrico se selecciona del grupo que consiste de glicerol, diglicerol, triglicerol, poligliceroles, pentaeritritol, inositol, trimetilol etano, trimetilol propano, sorbitol, manitol y mezclas de los mismos.

16. - La composición de conformidad con la reivindicación 1 , caracterizada además porque comprende de 1 a aproximadamente 25% en peso de un alcohol polihídrico.

17. - La composición de conformidad con la reivindicación 16, caracterizada además porque comprende de 5 a 23% en peso de un alcohol polihídrico.

18. - La composición de conformidad con la reivindicación 1, caracterizada además porque comprende: al menos un tensioactivo catiónico se selecciona del grupo que consiste esencialmente de compuestos de amonio cuaternario bis(etoxilados), incluyendo de manera no exclusiva: cloruro de estearil metil bis(etoxi)amonio (12 moles de EO), etil sulfato de estearil etil bis(etoxi)amonio (15 moles de EO), metil sulfato de sebo metil bis(etoxi)amonio (15 moles de EO), metil sulfato de sebo etil bis(etoxi)amonio (15 moles de EO), cloruro de sebo hidrogenado metil bis(etoxi)amonio (15 moles de EO), cloruro de coco metil bis(etoxi)amonio (20 moles de EO), bis metilsulfato de N-seboalquil-N,N'-dimetil-N-N'-polietilenglicol-propilenbis-amonio, dimetilsulfato de polioxietilen (3) sebo propilendimonío, cloruro de polioxietilen (2) coco-benzonio, cloruro de isodecilpropil dihidroxietil metil amonio, cloruro de isotridecilpropil dihidroxietil metil amonio, cloruro de metil dihidroxietil isoaraquidaloxipropii amonio, cloruro de polioxipropilen (9) metil dietil amonio, cloruro de polioxipropilen (25) metil dietil amonio, cloruro de polioxipropilen (40) metil dietil amonio y mezclas de los mismos; al menos un tensioactivo no iónico se selecciona del grupo que consiste esencialmente de poiioxietilen (3) 2-etilhexanol, éter polietilenglicol-4 etilhexílico, polietilenglicol- 5 etilhexanol, poiioxietilen (4) 2-etilheptilo, poiioxietilen (5) isodecanol y poiioxietilen (5) 2-propilhepanol, alcohol laurílico etoxilado con 3 moles de óxido de etileno (EO), alcohol de coco etoxilado con 3 moles de EO, alcohol estearílico etoxilado con 5 moles de EO, alcohol mezclado de C12-C15 etoxilado con 7 moles de EO, alcohol secundario mezclado de C -C15 etoxilado con 7 moles de EO, alcohol lineal mezclado de C9-Cn etoxilado con 6 moles de EO, un alcohol de C6-Cio etoxilado con 3.5 moles de EO, un alcohol de C8-Ci0 etoxilado con 4.5 moles de EO y mezclas de los mismos; y una cantidad efectiva de al menos un alcohol polihídrico seleccionado del grupo que consiste de glicerol, diglicerol, triglicerol, poligliceroles, pentaeritritol, inositol, trimetilol etano, trimetilol propano, sorbitol, manitol y mezclas de los mismos.

19.- La composición de conformidad con la reivindicación 18, caracterizada además porque comprende de 5 a 23% en peso de un alcohol polihídrico.