MXPA04012619A - Productos a base de liquidos ionicos y metodos para utilizarlos. - Google Patents
Productos a base de liquidos ionicos y metodos para utilizarlos.Info
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Abstract
Composiciones que comprenden liquidos ionicos y su uso en composiciones para el tratamiento del aire o superficies.
Description
PRODUCTOS A BASE DE LIQUIDOS IONICOS Y METODO PARA UTILIZARLOS
CAMPO DE LA INVENCION
La presente invención se refiere a líquidos iónicos, productos a base de líquidos iónicos y métodos para utilizar esos líquidos, productos o composiciones iónicas.
ANTECEDENTES DE LA INVENCION
En los últimos años, los líquidos iónicos se evaluaron exhaustivamente como alternativas ecológicas o compatibles con el ambiente para los solventes orgánicos convencionales con respecto a una amplia gama de aplicaciones orgánicas sintéticas. Además, los líquidos iónicos también se utilizaron como catalizadores en aplicaciones de síntesis orgánicas. Los líquidos iónicos también pueden aplicarse en la electroquímica, por ejemplo en celdas de combustibles, en procesos de electrodepósito y en otras aplicaciones electroquímicas. Además, se ha demostrada la eficacia de los líquidos iónicos en aplicaciones en las cuales la química acuosa puede ser problemática (por ejemplo aplicaciones que implican una transferencia de protones o nucleofilicidad) o en aplicaciones en las cuales la química de coordinación podría dañar los sustratos utilizados.
En el pasado se investigó una amplia variedad de líquidos iónicos. Una clase de líquidos iónicos muy estudiada incluye las sales de imidazolinio, como BMIM/PF6 (hexafluorofosfato de butilmetilimidazolinio):
Otro líquido iónico bien conocido incluye el cloruro de N - 1 -etil 3 - metilimidazolinio cloruro de aluminio (III) comúnmente conocido como [emim]CI - ALCI3 y el cloruro de N - butil piridinio cloruro de aluminio (III) comúnmente conocido como [NbupyJCI - AICI3. Las aplicaciones convencionales de estos líquidos iónicos y otros similares en una amplia variedad de procesos químicos se describen en "lonic Liquid" (Líquido iónico) de J.D. Holbrey y K.R. Seddon y en Clean Products and Processes (Productos y procesos limpios), Vol. 1 , págs. 223 -236 (1999). Además de utilizarse en procesos químicos, los líquidos iónicos también sé han utilizado como microbiocidas/reguladores del crecimiento vegetal según lo descrito en FR 2434156; como agentes antiestática según lo descrito en JP10 - 265674 y en la patente de los EE.UU. núm. 3,282,728; y como agentes de tratamiento de productos frutales y vegetales según lo descrito en WO 01/19200. Otros usos de los líquidos iónicos se describieron en la patente de los EE.UU. núm. 6,048,388 como un componente de una
composición de tinta; y en J. Am. Chem. Soc. Vol. 124, págs. 4974 - 4975 (2002) como un agente para disolver celulosa. La técnica anterior no sugiere el uso de líquidos iónicos en composiciones de tratamiento del aire o de superficies para productos industriales o de consumo. Además, la técnica anterior no enseña las mezclas o combinaciones de líquidos iónicos que contienen una mezcla de componentes líquidos iónicos diferentes. Por ello, es conveniente proporcionar composiciones que contienen líquidos iónicos adecuados para las composiciones de tratamiento del aire o de superficies. También es conveniente que esas composiciones sean adecuadas para aplicaciones industriales o para el consumidor (por ejemplo, para la casa o el automóvil). También es conveniente que esas composiciones contengan una mezcla de líquidos iónicos para mejorar los beneficios deseados proporcionados por varios líquidos iónicos.
BREVE DESCRIPCION DE LA INVENCION
La presente invención proporciona líquidos iónicos, productos/composiciones a base de líquidos iónicos y métodos para utilizarlos. En un aspecto de la presente invención se proporciona una composición que comprende un líquido iónico para el tratamiento del aire o de una superficie.
En otro aspecto de la presente invención se proporciona un método para tratar el aire o una superficie destino. En otro aspecto de la presente invención se proporciona una superficie tratada por un método de la presente invención. En otro aspecto de la presente invención se proporciona un artículo de fabricación que comprende un sustrato y un líquido iónico asociado con el sustrato. En otro aspecto de la presente invención se proporciona una mezcla líquida iónica que comprende tres o más componentes líquidos iónicos diferentes.
DESCRIPCION DETALLADA DE LA INVENCION
Definiciones Como se utiliza aquí, "producto de consumo" se refiere a un material que un usuario (es decir un consumidor) utiliza para su cuerpo, hogar (superficies de la cocina, del baño, alfombras, pisos, ventanas, espejos y mesas), automóvil (interior, exterior, superficies metálicas y parabrisas) y en otros artículos personales o del hogar (como loza, telas, utensilios de cocina, utensilios en general, vajilla de mesa y cristalería). La "composición del producto de consumo" también puede incluir el material utilizado por usuarios institucionales (como hoteles, restaurantes y oficinas) o por proveedores de servicios (como tintorerías y servicios de limpieza y mantenimiento). Como se utiliza aquí, "producto industrial" se refiere a un material utilizado en el proceso comercial de fabricación de un artículo. Los ejemplos no restrictivos incluyen composiciones desengrasantes de artículos como metales y composiciones para tratamientos textiles utilizadas en el procesamiento o terminación textil de artículos de tela como prendas, cortinados. Como se utilizan aquí, "para el tratamiento" "de tratamiento" se refieren a una composición o proceso para limpiar, renovar o mantener el aire o superficie destino. Por ejemplo, "renovar" incluye los procesos de eliminar la apariencia arrugada o desgastada de un artículo de tela o impartir un olor agradable a un artículo de tela, aire o superficie dura.
Líquidos iónicos Como se utiliza aquí, "líquido iónico" se refiere a una sal que está en forma líquida a temperatura ambiente, por lo general a aproximadamente 20 - 25 °C. Un liquido iónico típicamente tiene una temperatura de fusión aproximada de hasta 40 °C. Algunas de estas sales pueden tener una entidad aromática que contiene nitrógeno como el componente catiónico. Otras sales pueden tener un componente catiónico que contiene fósforo. Los componentes aniónicos típicos de estas sales incluyen pero no se limitan a sulfato de metilo, PFe" , BF4 O haluro. Debe comprenderse que los términos "líquido iónico", "líquidos iónicos" e "IL" se refieren a líquidos iónicos, compuestos de líquidos iónicos y mezclas (o combinaciones) de líquidos iónicos. Algunas de las propiedades de los líquidos iónicos que los convierten en alternativas interesantes para los solventes convencionales incluyen: a) Los líquidos iónicos tienen un rango líquido amplío; algunos líquidos iónicos pueden estar en forma líquida a menos de -96 °C y otros pueden ser térmicamente estables hasta 200 °C; esto permite un control cinético eficaz en muchas reacciones orgánicas; b) los líquidos iónicos no tienen una presión a vapor eficaz, por consiguiente son fáciles de manejar y reducen los inconvenientes de seguridad relacionados con la volatilidad;
c) los líquidos iónicos son solventes eficaces para una amplia variedad de materiales orgánicos e inorgánicos debido a su alta polaridad; d) los líquidos iónicos son ácidos de Bronsted/Lewis eficaces; e) los líquidos iónicos pueden ajustarse a la aplicación/química específica deseada; por ejemplo, puede transformarse de modo que exhiban propiedades hidrofílicas o hidrofóbicas. Debido a su polaridad y densidad de carga alta, los líquidos iónicos tienen propiedades exclusivas de solvatación y se utilizan en diversas aplicaciones. Pueden aplicarse, por ejemplo: en síntesis orgánicas como un solvente ecológico, en electroquímica (baterías, galvanoplastia), en la ciencia de materiales nuevos (cristales líquidos, geles, hules) y como membranas nuevas en celdas y separaciones de combustibles. Los ejemplos de líquidos iónicos adecuados para utilizarse en la presente incluyen pero no se limitan a hexafluorofosfato de butilmetilimidazolio:
y muchos análogos que tienen diversos contraiones, longitudes de cadena de alquilo y estructuras de anillo alternativas como piridio. Estas variables pueden ajustarse y mezclarse para adaptar las
propiedades de los líquidos iónicos a las aplicaciones específicas. Estos líquidos adaptados se mencionaron como "solventes diseñados". Los líquidos iónicos representativos pueden tener la Fórmula
I - VI:
en donde R1 - R4 se seleccionan del grupo formado por alquilo, arilo, alcoxialquilo, alquilenarilo, hidroxialquilo o haloalquilo lineal o ramificado, sustituido o no sustituido; X es un anión; Y es un catión; Z es una molécula neutra capaz de unirse por hidrógeno; m y n se seleccionan de modo que proporcionen neutralidad electrónica; y q es un entero de 0 a 1000; la sal resultante es un líquido a una temperatura aproximada de hasta 40 °C. Los ejemplos no restrictivos de X incluyen sulfato de metilo, PFe " , BF4 ' , o haluro; los ejemplos no restrictivos de Z incluyen glicerol, ácido cítrico, urea u otros donadores o aceptares neutros de protones; y Y típicamente contiene un heteroátomo, como nitrógeno o fosfato. Es posible variar las entidades R, X y Z para proporcionar las propiedades adecuadas de solvatación, viscosidad, temperatura de fusión y otras propiedades para la aplicación prevista.
El compuesto líquido iónico consiste en una mezcla de una sal (puede ser sólida a temperatura ambiente) con un donador de protón Z (puede ser un líquido o un sólido) como se describió con anterioridad. Al mezclarse, estos componentes se convierten en un líquido a una temperatura aproximada de hasta 40 °C y la mezcla se comporta como un líquido iónico. Los compuestos líquidos iónicos que comprenden diversas sales y donadores de protones de conformidad con la Fórmula III se describen en WO 02/26701 y son distribuidos por Scionix Ltd. de Londres, Reino Unido. Otros ejemplos de líquidos iónicos útiles en la presente invención se describen en la patente de los EE.UU. núm. 6,048,388.
Combinaciones de líquidos iónicos Como se describió anteriormente en las Fórmulas I - VI, cada líquido iónico puede constar de un componente IL aniónico y un componente IL catiónico. Cuando el líquido iónico está en forma líquida, estos componentes se asocian libremente entre sí (es decir, se amontonan). Como se utiliza aquí, una "combinación de líquidos iónicos" consta de al menos tres componentes IL cargados y diferentes, en donde al menos uno de ellos es catiónico y otro es aniónico. En consecuencia, la combinación de estos componentes en una mezcla producirá al menos dos líquidos iónicos diferentes. Las combinaciones de líquidos iónicos pueden prepararse mezclando líquidos iónicos individuales de componentes IL diferentes o preparándolos por medio de la química de combinación.
Debe mencionarse que los líquidos iónicos son especialmente adecuados para prepararse por medio de la química de combinación. Por ejemplo, la siguiente combinación líquida iónica a base de imidazolio puede prepararse de manera combinatoria a partir de tres componentes IL individuales (¡midazol alquilatado, halogenuro de alquilo y el contraion aniónico cargado como un ion de haluro). A continuación se ilustra la forma de combinar líquidos iónicos por medio de química combinatoria:
Primero, las entidades de ¡midazol ¡nteractúan con diez especies diferentes de R Br para producir una mezcla de diez cationes de ¡midazol alquilatado y contraiones Br diferentes. Luego, los cationes de imidazol alquilatado pueden interactuar con diez especies diferentes de R2Br para producir una mezcla de cientos de cationes de imidazol alquilatado y contraiones de bromo diferentes. Esta mezcla también puede interactuar con diez especies diferentes de aniones X para producir una mezcla de 1000
líquidos iónicos. Las entidades R1, R2 y X pueden seleccionarse de los sustituyentes y aniones descritos en las Fórmulas I - VI. Las mezclas o combinaciones líquidas iónicas son muy ventajosas porque la pluralidad de grupos funcionales y contraiones imparten variados niveles de hidrofobicidad o hldrofilicidad y también diversos grados de otros aspectos de potencia de solvatación. La eficacia de la interacción de esa mezcla o combinación sería mayor con mezclas de manchas/sustratos que pueden estar presentes en una superficie destino tratada ella. Por ejemplo, una mancha/residuo quemado de lasaña en una cacerola puede estar compuesto de una mezcla heterogénea de proteína/almidón/lípidos y una gran porción de ésta puede haberse polimerizado. En consecuencia, la pluralidad de componentes IL cargados en una combinación líquida iónica es altamente eficaz en la interacción y eliminación de esa mancha.
Composiciones que contienen líquidos iónicos La cantidad eficaz adecuada de líquidos iónicos en varias composiciones útiles para las aplicaciones descritas con anterioridad depende de la naturaleza de la aplicación prevista. Por lo general esa cantidad aproximada varía entre 0.1 % y 99.9 %, de preferencia entre 1 % y 85 % y con más preferencia entre 5 % y 75 % en peso de la composición. En algunas modalidades, la cantidad mínima aproximada de los líquidos iónicos es de 50 % en peso de la composición. Muchos líquidos iónicos son higroscópicos, por lo tanto pueden contener cantidades considerables de agua (mencionada aquí
como "agua innata") que varían aproximadamente entre 0.01 % y 50 % en peso del líquido iónico. Debe mencionarse que al preparar la composición de la presente invención puede agregarse "agua libre". Una persona de habilidad en la técnica reconocería que después de mezclarse en una composición, los componentes (por ejemplo agua innata y agua libre) ya no pueden distinguirse por su origen y se informarán en su totalidad como un porcentaje de la composición total. En consecuencia, las composiciones de la presente invención pueden contener aproximadamente entre 0.01 % y 50 %, de preferencia entre 1 % y 40 % y con más preferencia entre 5 % y 30 % de agua, independientemente de su origen, en peso de la composición. Las composiciones que contienen IL pueden formularse en forma de líquido, gel, pasta, espuma o sólido. Cuando la composición es sólida puede procesarse en gránulos, polvos, tabletas o barras. Las composiciones líquidas iónicas también pueden contener ingredientes auxiliares comúnmente utilizados en las composiciones para el tratamiento del aire o de superficies. La concentración aproximada de un ingrediente auxiliar varía entre 0.01 y 10 %, de preferencia entre 0.1 y 5 % en peso de la composición. Los ingredientes auxiliares adecuados pueden seleccionarse del grupo formado por enzimas, blanqueadores, surfactantes, perfumes, cosolventes, agentes de limpieza, agentes antibacterianos, agentes antiestática, abrillantadores, fijadores de tinte, inhibidores de abrasión de tinte, agentes antidecoloración, agentes de reducción de arrugas, agentes de resistencia a las arrugas, polímeros de desprendimiento de manchas,
agentes de protección solar, agentes contra el desteñido, aditivos, espumantes, agentes de control del mal olor de la composición, tintes, colorantes, motas de color, tampones, agentes impermeabilizadores, agentes repelentes de suciedad y mezclas de éstos. Los ejemplos de ingredientes auxiliares adecuados se describen en las patentes de los EE.UU. núm. 6,488,943 otorgada a Beerse y col.; núm. 6,548,470 otorgada a Buzzaccarini y col.; núm. 6,482,793 otorgada a Gordon y col.; núm. 6,573,234 otorgada a Sivik y col.; núm. 6,525,012 otorgada a Price y col.; núm. 6,566,323 otorgada a Littig y col.; núm. 6,090,767 otorgada a Jackson y col. y núm. 6,420,326 otorgada a Sherry y col. Los ejemplos típicos de enzimas incluyen proteasas, amilasas, lipasas y mezclas de éstos. La concentración aproximada de las enzimas varía entre 0.01 % y 10 %, de preferencia entre 0.1 % y 5 % en peso de la composición. Los ejemplos típicos de cosolventes incluyen alcoholes lineales o ramificados de C1 - C10, dioles y mezclas de éstos. En algunas composiciones de la presente invención se utilizan cosolventes como etanol, isopropanol, propilenglicol.
Líquidos y combinaciones iónicas de baja viscosidad Por lo general, los líquidos iónicos tienen una viscosidad alta (más de aproximadamente 1000 mPa · s) a temperatura ambiente. Esto puede dificultar la formulación de la composición y su aplicación. Por ello, la presente invención está dirigida a líquidos iónicos o a combinaciones de
líquidos iónicos (no diluidas con auxiliares, cosolventes o agua libre) con una viscosidad aproximada de hasta 750 mPa- s, de preferencia hasta 500 mPa • s medida a 20 °C. En algunas modalidades, la viscosidad aproximada de los líquidos iónicos no diluidos varía entre 0.1 y 400 mPa- s, de preferencia entre 0.5 y 300 mPa- sy con más preferencia entre 1 y 250 mPa- s. La viscosidad de los líquidos iónicos y las composiciones que los contienen puede medirse con un viscosímetro Brookfield, modelo LVDVII+ a 20 °C, con un husillo núm. S31 a la velocidad adecuada para medir materiales de diferente viscosidad. Por lo general, la medición se realiza a una velocidad de 12 rpm para los productos cuya viscosidad aproximada es mayor de 1000 mPa - s; a 30 rpm para los productos cuya viscosidad aproximada es de 500 mPa ¦ s a 1000 mPa ¦ s y a 60 rpm para los productos cuya viscosidad aproximada es de hasta 500 mPa · s. El estado no diluido se prepara almacenando los líquidos iónicos o combinaciones de éstos en un desecador que contiene un desecante (por ejemplo cloruro de calcio) a temperatura ambiente por aproximadamente 48 horas como mínimo antes de medir la viscosidad. Este período de equilibración unifica la cantidad de agua innata en las muestras no diluidas.
Usos nuevos de los líquidos iónicos en composiciones para usuarios institucionales y consumidores Sorprendentemente, los solicitantes han descubierto que los líquidos iónicos pueden agregarse en las composiciones para el tratamiento de superficies con el objeto de mejorar sus beneficios de limpieza y cuidado. Esos beneficios incluyen pero no se limitan a la penetración y eliminación de
manchas de las superficies tratadas o a la modificación de las propiedades estéticas de telas y fibras. Las superficies pueden incluir superficies duras de la cocina, el baño, el automóvil y lo similar y las superficies blandas comprenden fibras, textiles, telas y artículos de tela comunes en las prendas, cortinas, lino, alfombras y lo similar. Asimismo, los solicitantes han encontrado que los líquidos iónicos también pueden utilizarse ventajosamente en composiciones para el tratamiento del aire. Sin limitaciones teóricas de ninguna especie, se cree que las propiedades químicas o físicas fundamentales de los líquidos iónicos pueden utilizarse ventajosamente en las composiciones para el tratamiento del aire o superficies. En un aspecto, los líquidos iónicos tienen una gran capacidad de solubílizacíón debido a su polaridad y densidad de carga alta; en consecuencia, los líquidos Iónicos pueden ser solventes eficaces para la suciedad. Por ello, la capacidad de eliminación de suciedad de la composición que contiene líquidos iónicos es mejor que la capacidad de composiciones similares que no contienen líquidos iónicos. En otro aspecto, los grupos funcionales y los contraiones de los líquidos iónicos pueden variarse de modo que los líquidos iónicos resultantes se "ajusten" a las características de la suciedad o superficie destino. Por ejemplo, los grupos funcionales pueden seleccionarse de modo que los líquidos iónicos obtenidos tengan el grado deseado de hidrofílicidad o hidrofobicidad necesario para interactuar con mayor fuerza o de manera preferencial con la suciedad o superficie destino. Los mecanismos por los cuales los líquidos iónicos pueden interactuar eficazmente con la suciedad o los
sustratos incluyen pero no se limitan a la transferencia de carga, intercambio de iones, fuerzas de van der Waals y unión de hidrógeno. En otro aspecto, la propiedad de solvatación eficaz de los líquidos iónicos le permiten disolver algunos materiales poliméricos solubles en pocos medios o en ninguno. Los ejemplos de estos polímeros difíciles de disolver incluyen pero no se limitan a biopelículas, residuos adheridos por el horneado o quemados, manchas polimerizadas y lo similar. En las aplicaciones de limpieza o tratamiento de telas, los líquidos iónicos proporcionan una polaridad alta sin producir los efectos perjudiciales del agua. Por ejemplo, el daño causado por el agua en algunas telas incluye encogimiento, pérdida de tinte, pérdida de forma, arrugas, etc. Además, la naturaleza nucleofílica y prótica del agua puede producir efectos no deseados cuando se formulan composiciones previstas para el tratamiento de telas o de superficies blandas similares. Por ejemplo, la capacidad del agua para dilatar y unirse por hidrógeno a la celulosa puede aumentar la abrasión y el encogimiento de las telas. Los líquidos iónicos pueden adaptarse o seleccionarse para que sean no -nucleofílicos o apróticos de modo que no produzcan estos efectos adversos en las telas o fibras celulósicas. En otro aspecto, los líquidos iónicos son no volátiles y no inflamables y tienen una estabilidad térmica alta; en este caso son especialmente adecuados para utilizarse en composiciones de tratamiento del aire o superficies por razones de seguridad y estéticas. Muchas veces, la presencia de vapores químicos o puntos de inflamación bajos asociados
con las composiciones de uso industrial, institucionales o para consumo no es conveniente. Tampoco es conveniente contar con composiciones que dejarán vetas en las superficies tratadas con ellas. Los solventes orgánicos de limpieza comúnmente utilizados tienden a incluir vapores químicos que pueden ser tóxicos, inflamables o de mal olor. Otras composiciones comúnmente utilizadas pueden dejar un residuo invisible o veteado en las superficies tratadas, en consecuencia, deben eliminarse (por ejemplo, pasando un paño, por medio de enjuague y lo similar) de las superficies después de la aplicación. En contraste, los líquidos iónicos esencialmente no tienen presión a vapor (es decir, no tienen presión a vapor detectable a temperatura ambiente o a una temperatura similar); las composiciones que utilizan líquidos iónicos como los solventes o ingredientes activos evitan los problemas asociados con los vapores químicos, en consecuencia son muy ventajosas. Además, esas composiciones pueden utilizarse como un producto para aplicar y no enjuagar y producir resultados estéticamente agradables sobre las superficies tratadas. En consecuencia, las propiedades químicas y físicas únicas y adaptables permiten que los líquidos iónicos no presenten varios de los inconvenientes de las composiciones de la técnica anterior para tratar el aire o superficies blandas o duras. En consecuencia, la presente invención se refiere a composiciones, productos de consumo, productos industriales y métodos de uso de éstas en las aplicaciones siguientes: lavado de platos/alimentos, cuidado del hogar (cocina/baño), eliminación de biopelícula, limpieza en seco (hogareña y comercial), lavandería (pretratamiento, limpieza y
cuidado de telas), procesamiento y acabado textil, cuidado del automóvil (interior y exterior), desengrasado industrial y cuidado del aire. El líquido iónico puede utilizarse en estas aplicaciones o productos como un solvente puro (es decir, como un compuesto líquido iónico o líquido iónico puro, no diluido); como un cosolvente junto con agua u otros solventes orgánicos; o como un aditivo en donde la fase continua es agua u otro solvente (por ejemplo, siloxanos lineales o cíclicos, halocarbonos). En estas composiciones pueden incorporarse diversos ingredientes auxiliares. Los líquidos iónicos o las composiciones que los contienen pueden suministrarse al aire o superficie destino como un líquido o composición líquida por medio de dispositivos de suministro como bombas, rocíos y lo similar. También pueden suministrarse a través de un sustrato de lienzo (como un paño elaborado con un material de tela tejida o no tejida), un sustrato celular (como una esponja o una espuma) o sustratos similares. Además, también pueden incorporarse o depositarse en materiales porosos inertes de soporte en forma de polvo, tableta y lo similar.
Cuidado del hogar Algunas manchas en las superficies duras del hogar son extremadamente difíciles de eliminar y no pueden tratarse o removerse adecuadamente con las formulaciones convencionales de limpieza. Pueden incluir manchas de alimentos, de la calle, de los automóviles, etc. que quedan en la cocina, baño, en el inodoro o cerca de éste, sobre los muebles y también en otros lugares.
Las composiciones líquidas iónicas pueden presentarse en forma de un líquido para aplicar en una superficie destino como un rocío líquido, un rocío en aerosol o como un líquido para verter sobre la superficie destino directa o indirectamente a través de un sustrato, como un sustrato de trama fibrosa (elaborado con tela tejida, tela no tejida o tejido de punto), un sustrato a base de pulpa (elaborado por métodos de fieltro de aire o tendido en húmedo, incluyendo toallas de papel, papel tisú), una esponja o un sustrato de espuma. Otra forma de utilizar las composiciones líquidas iónicas puede consistir en incorporarlas en estos sustratos (por ejemplo, impregnadas en un paño o un mitón) o sobre ellos, reduciendo así los inconvenientes producidos por los residuos en las aplicaciones que requieren un secado total. Las propiedades de los líquidos iónicos son especiales para la eliminación de biopelículas en aplicaciones para el cuidado del hogar. Una biopelícula consta de un conjunto de organismos microbianos de alta densidad celular inmovilizados sobre una superficie; y por lo general, los microbios se incorporan en una matriz de polisacáridos. Se sabe que las biopelículas son extremadamente firmes y resistentes al tratamiento con un agente antimicrobiano convencional. Tampoco se eliminan ni limpian de la superficie destino utilizando agentes de limpieza extremadamente agresivos (por ejemplo blanqueador de cloro). Como los líquidos iónicos son solventes eficaces de muchos materiales orgánicos pueden disolver los polisacáridos. En consecuencia, las composiciones que contienen líquidos iónicos son útiles para limpiar o eliminar las biopelículas, el moho y otras suciedades que contienen microbios de las superficies duras y blandas.
Además, las entidades catiónicas de los líquidos iónicos pueden ser grupos cuaternarios de alquilamonio o alquilfosfonio que aparentemente tienen propiedades germicidas. En consecuencia, los líquidos iónicos que contienen una o más de estas entidades catiónicas interactúan con los organismos microbianos como un biocida para proporcionar beneficios de sanitizacion. Esas funciones de limpieza y biocidas también pueden aplicarse en entornos no hogareños como instituciones en donde la sanitizacion y la eliminación de suciedad son muy importantes, por ejemplo hospitales o restaurantes.
Limpieza y cuidado de la loza Los líquidos y composiciones iónicas también pueden utilizarse para limpiar algunas manchas rebeldes de la loza, vajilla de mesa y utensilios para cocinar. Por ejemplo, pueden utilizarse para el pretratamiento eficaz de residuos producidos por el horneado o quemados, prácticamente imposibles de eliminar a menos que se utilice una gran energía mecánica o de alto calor (por ejemplo restregado riguroso). Sin limitaciones teóricas de ninguna especie, se cree que la capacidad de los líquidos iónicos para disolver sustancias poliméricas o polares es útil para limpiar y eliminar esas manchas rebeldes. Los líquidos iónicos son particularmente eficaces para eliminar la grasa polimerizada que queda de la grasa o el aceite horneado o quemado durante la cocción y peor aún, esta grasa habitualmente se acumula por un período prolongado a través del uso repetido y de la limpieza inadecuada entre usos. Se ha encontrado que las composiciones líquidas iónicas son más eficaces para eliminar la
grasa polimerizada que los solventes orgánicos o mezclas de solventes orgánicos más potentes. Es conveniente utilizar composiciones que comprenden mezclas liquidas iónicas con cosolventes para el tratamiento de las distintas manchas producidas por los alimentos.
Lavandería El poder de solvencia de los líquidos iónicos produce beneficios sorprendentes en las formulaciones detergentes para lavandería. En un aspecto de la presente invención los líquidos iónicos proporcionan beneficios de pretratamiento, en especial para las manchas que no se eliminan con los solventes y surfactantes. Por ejemplo, manchas de aceite de motor y manchas "heterogéneas" de suciedad en el cuerpo que constan de mezclas de particulados, lípidos, proteínas, etc. Para esta aplicación, el líquido iónico puede ser un líquido neto o estar incluido en una composición y puede aplicarse como un producto de pretratamiento o como un aditivo en un detergente para lavado a máquina o manual. En otro aspecto de la invención, el líquido iónico puede proporcionar ventajas de formulación en los detergentes de gran rendimiento (HDL, siglas de heavy - duty laundry). Muchos ingredientes no pueden formularse en detergentes para lavandería debido a su inestabilidad química o física o a su incompatibilidad con otros ingredientes, y ello produce la separación de fases, precipitación, etc. del detergente para lavandería. Estos ingredientes "difíciles de incorporar" incluyen algunos polímeros aniónicos y algunos ingredientes blanqueadores (por ejemplo, policarboxilatos). La solvencia, polaridad e
hidrofílicidad o hidrofobicidad ajustables de los líquidos iónicos facilitan la formulación con estos ingredientes.
Limpieza en seco, limpieza no acuosa v cuidados especiales de telas Los líquidos iónicos y las composiciones que los contienen son especialmente útiles en aplicaciones de limpieza de telas que se limpian en seco o son delicadas. Como se mencionó con anterioridad, las composiciones líquidas iónicas evitan los efectos perjudiciales del agua y al mismo tiempo proporcionan la polaridad alta necesaria para disolver las manchas polares (como alimentos, bebidas y particulados) que no responden muy bien a los solventes convencionales para la limpieza en seco. El líquido iónico puede utilizarse como un solvente de pretrata miento o como el solvente principal de limpieza. Los solventes de pretratamiento o de limpieza en seco más convencionales son acuosos o a base de un compuesto orgánico volátil (VOC, siglas de volatile organic compound). Por un lado, los líquidos iónicos no producen los efectos perjudiciales del agua en estas telas delicadas y por el otro, tampoco presentan los inconvenientes de seguridad y salud relacionados con la volatilidad de los solventes orgánicos. Además, la eficacia de los líquidos iónicos puede ser aún mayor en el caso de las manchas que tienen intercambio iónico o que no se disuelven en agua o solventes orgánicos. Por ejemplo, los líquidos iónicos pueden interactuar con las proteínas para aumentar su solubilidad en solventes de siliconas como decametilciclopentasiioxano (D5). Las
aplicaciones incluyen la limpieza en seco comercial y hogareña o los estuches para "limpieza en seco en el hogar" (por ejemplo, Dryel®). Además, los líquidos iónicos pueden permitir el blanqueado en los sistemas de limpieza en seco a través de la transferencia de carga/formación de intermedios iónicos. Asimismo, en los sistemas que implican el reciclado de solventes, los líquidos iónicos podrían facilitar la limpieza y el reciclado.
Procesamiento textil y cuidado de telas en el hogar Los líquidos iónicos y las composiciones que los contienen también son útiles en aplicaciones para el tratamiento de telas, en especial las telas a base de celulosa como el algodón. Sin limitaciones teóricas de ninguna especie, se cree que la capacidad de los líquidos iónicos para disolver la celulosa puede facilitar algunos cambios en la estructura de los cristales; se ha demostrado que esos cambios mejoran la calidad de los artículos textiles. La celulosa es insoluble en casi todos los materiales. Además, es difícil o caro inducir cambios en la celulosa sin recurrir a tratamientos químicos fuertes. Las aplicaciones incluyen productos para el cuidado de telas que los consumidores pueden utilizar en su hogar o productos para el tratamiento industrial de telas útiles en la industria del procesamiento y acabado textil. Por ejemplo, el consumidor puede aplicar los líquidos iónicos como una composición auxiliar de planchado rociando el producto sobre la superficie de la tela antes de plancharla. En la industria del procesamiento textil, las composiciones de líquidos iónicos pueden
utilizarse como un baño o vaporización para inducir cambios benéficos en las telas o fibras. Los líquidos iónicos pueden utilizarse como un "imprimador" que permite la aplicación de otros activos o procesos textiles en las telas o fibras. En cualquier caso, las telas o fibras tratadas con composiciones líquidas iónicos presentan una apariencia más funcional o agradable estéticamente y otros beneficios como: durabilidad del planchado, antiarrugas, antiestática, reforzamiento de fibras, antiencongimiento y otros beneficios similares para el cuidado de telas. Además, como los líquidos iónicos no tienen presión a vapor, los baños no producen vapor químico y no se presentan inconvenientes ambientales o de seguridad relacionados con los VOC en el caso de los usuarios industriales.
Cuidado de automóviles Algunas manchas del interior y exterior de los automóviles son extremadamente difíciles de eliminar, en especial cuando se fijaron por el calor del motor o por la exposición al sol. Esas manchas incluyen alquitrán, insectos muertos, grasa, hollín, excremento de pájaros, derrames de alimentos o bebidas. Los líquidos iónicos pueden seleccionarse de modo que penetren y faciliten la eliminación de esas manchas. Además, a diferencia de los solventes orgánicos, las estructuras químicas de los líquidos iónicos pueden "ajustarse" de modo que no dañen la superficie que se trata, por ejemplo el acabado exterior del automóvil. Las composiciones pueden aplicarse como rocíos o por medio de paños impregnados con las composiciones IL u otras formas conocidas en la
técnica para suministrar composiciones líquidas. La inercia de los líquidos iónicos permite también su utilización como composiciones anticongelantes para los automóviles.
Cuidado del aire Los líquidos iónicos también pueden utilizarse ventajosamente en composiciones o dispositivos para el cuidado del aire. En un ejemplo de la presente invención, los líquidos iónicos pueden utilizarse como precipitantes electrostáticos debido a la presión a vapor prácticamente nula de los líquidos iónicos. En otro ejemplo de la presente invención, los líquidos iónicos pueden ofrecer ventajas como el solvente en muestreadores ciclónicos de aire. Además, los líquidos iónicos pueden facilitar la eliminación de los particulados cargados (hollín, etc.) del aire por medio de la asociación/mecanismos de transferencia de carga, eliminando o reduciendo así la necesidad de utilizar métodos costosos a base de fibras/sustratos y aumentando la eficacia como resultado de un mayor rendimiento, ya que no se necesita una presión alta para bombear el aire a través de un filtro.
Desengrasado industrial En muchas aplicaciones industriales, la grasa - en especial la grasa polimerizada por el alto calor o la fricción de la maquinaria - es un problema importante. La limpieza típicamente se realiza con solventes orgánicos o con vapor de alta presión. Los líquidos iónicos o las composiciones que los contienen son altamente ventajosos en esas
aplicaciones porque su eficacia para eliminar la grasa rebelde y su uso es más seguro que el de los químicos volátiles o el vapor de alta presión.
Ejemplos A continuación se incluyen ejemplos no restrictivos de composiciones que contienen líquidos iónicos para productos de consumo.
Los agentes estéticos pueden seleccionarse del grupo formado por tintes, colorantes, motas de color, perfumes y mezclas de éstos. Las enzimas pueden seleccionarse del grupo formado por proteasas, amilasas, lipasas y mezclas de éstas. Los auxiliares pueden seleccionarse del grupo formado por surfactantes, enzimas, agentes blanqueadores, conservadores y mezclas de éstos. Los cosolventes pueden seleccionarse del grupo formado por etanol, isopropanol, propilenglicol y mezclas de éstos
Las composiciones mencionadas con anterioridad pueden impregnarse en una o en las dos caras de un sustrato absorbente para obtener un "paño" útil en algunas aplicaciones. Ese sustrato absorbente puede formarse con cualquier trama fibrosa de tela tejida o no tejida o tramas de espuma. Ese sustrato absorbente debe tener la resistencia en húmedo adecuada para mantener una cantidad eficaz de la composición que contiene el líquido iónico. Las partes relevantes de todos los documentos citados se incorporan en la presente como referencia; la mención de cualquier
documento no debe interpretarse como admisión de que constituye una técnica anterior con respecto a la presente invención. Si bien se han ilustrado y descrito modalidades específicas de la presente invención, las personas de habilidad en la técnica reconocerán que pueden realizarse otros cambios y modificaciones sin apartarse del espíritu y alcance de la invención. Por ello, en las reivindicaciones anexas se pretende cubrir todas aquellas modificaciones y cambios que queden dentro del alcance de esta invención.
Claims (15)
1. Una composición para el tratamiento del aire o superficies que comprende un líquido iónico.
2. La composición de conformidad con la reivindicación 1 , caracterizada además porque el líquido iónico es líquido a una temperatura aproximada de hasta 40 °C y corresponde a la fórmula general: o mezclas de éstos; en donde R - R4 se seleccionan del grupo formado por alquilo, arilo, alcoxialquilo, alquilenarilo, hidroxialquilo o haloalquilo lineal o ramificado, sustituido o no sustituido; X es un anión; Y es un catión; Z es una molécula neutra capaz de unirse por hidrógeno; m y n se seleccionan de modo que proporcionen neutralidad electrónica; y q es un entero de 0 a 1000.
3. La composición de conformidad con cualquiera de las reivindicaciones precedentes, caracterizada además porque el líquido iónico tiene una viscosidad de hasta 750 mPa s medida a 20 °C cuando no está diluido.
4. La composición de conformidad con cualquiera de las reivindicaciones precedentes, caracterizada además porque la cantidad de líquido iónico varía entre 0.1 % y 99.9 % en peso de la composición.
5. La composición de conformidad con cualquiera de las reivindicaciones precedentes, caracterizada además porque también contiene un ingrediente auxiliar seleccionado del grupo formado por agentes de limpieza, perfumes, enzimas, agentes blanqueadores, surfactantes, agentes estéticos, agua, cosolventes y mezclas de éstos.
6. La composición de conformidad con cualquiera de las reivindicaciones precedentes, caracterizada además porque su forma se selecciona del grupo formado por sólidos, líquidos, geles, pastas, espumas y mezclas de éstos.
7. La composición de conformidad con cualquiera de las reivindicaciones precedentes, caracterizada además porque está en forma de un sólido seleccionado del grupo formado por granulos, polvos, tabletas, barras y mezclas de éstos.
8. La composición de conformidad con cualquiera de las reivindicaciones precedentes, caracterizada además porque es un detergente para lavandería, un detergente para la limpieza de loza, una composición para la limpieza de superficies duras, una composición para la limpieza en seco, una composición para el cuidado del aire, una composición para el cuidado de los automóviles, una composición para el tratamiento textil o una composición desengrasante industrial.
9. La composición de conformidad con cualquiera de las reivindicaciones precedentes, caracterizada además porque el detergente para lavandería se selecciona del grupo formado por detergentes para lavandería de gran rendimiento, composiciones de pretratamiento y combinaciones de éstos.
10. Un método para tratar el aire o una superficie destino que comprende el paso de: poner el aire o la superficie destino en contacto con una composición de conformidad con cualquiera de las reivindicaciones precedentes.
11. El método de conformidad con la reivindicación 10, caracterizado además porque la superficie destino se selecciona del grupo formado por superficies blandas, superficies duras y combinaciones de éstas.
12. El método de conformidad con la reivindicación 11 , caracterizado además porque las superficies blandas se seleccionan del grupo formado por artículos de tela, textiles, fibras y combinaciones de éstos; y las superficies duras se seleccionan del grupo formado por loza, utensilios de cocina, utensilios, cristalería, mesas, superficies del baño, superficies de la cocina, pisos, ventanas, interior del automóvil, exterior del automóvil, metales y mezclas de éstos.
13. Una superficie tratada por el método de conformidad con cualquiera de las reivindicaciones 10 a 12.
14. Un artículo de fabricación que comprende un sustrato y un líquido iónico de conformidad con cualquiera de las reivindicaciones precedentes.
15. El artículo de conformidad con la reivindicación 14, caracterizado además porque el sustrato se selecciona del grupo formado por un sustrato fibroso de tela tejida, un sustrato fibroso de tela no tejida, un sustrato fibroso de tejido de punto, un sustrato de fieltro de aire a base de pulpa, un sustrato a base de pulpa tendido en húmedo, una espuma, una esponja y combinaciones de éstos.
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