NO131919B - - Google Patents

Description

Rensemiddel i form av staver eller stykker som er egnet for toalett-formål.

Foreliggende oppfinnelse angår et rensemiddel i form av staver eller stykker, egnet for toalettformål og som inneholder en såpe og et annet rensemiddel.

Det er kjent at mange syntetiske rensemidler i visse henseender er bedre enn såper, således påvirkes f. eks. ikke deres ef-fektivitet ufordelaktig i hårdt vann eller salt vann. Der er foreslått produkter som består av såpe og visse syntetiske rensemidler, men disse er beheftet med visse ulemper som dårlige egenskaper med hensyn til piler ing og formning. I alminnelighet bør rensemidler bestående av staver og som er basert på syntetiske, aktive rensemidler, være lite hygroskopiske, ha en passende oppløselighet og gode egenskaper med hensyn til å skumme. Dessuten bør slike produkter frembringe en behagelig følelse ved kontakt med huden, ikke være klebrige og ikke skadelige for mennesker. Sluttelig bør gode rensemidler i form av staver kunne fremstilles i den vanlige apparatur for såpefabrikasjon, dvs. de bør kunne valses, piler es og ekstruderes ved hjelp av den teknikk som brukes ved såpefabrikasjon.

Som ovenfor nevnt, er kjente rensemidler i form av staver bestående av såper og andre rensemidler enn såper, dvs. syntetiske rensemidler, beheftet med visse ulemper. Noen av de vanskeligheter man har i forbindelse med1 rensemidler bestående av såper og syntetiske rensemidler, kan tilskrives de syntetiske rensemidler som brukes sammen med såpen. Således krever de velkjente alkylarylsulfonater og -sulfater på grunn av sin lette oppløselig-het i vann og derav følgende tilbøyelighet til lett å flyte ut, bindemidler og fyllstof-fer som voks, alginater og pektinater samt et relativt lite innhold av syntetiske rensemidler i produktene. Dette reiser visse pro-blemer ved at fyllstoffet og/eller binde-midlet må være av silik art at det er for-enelig med de aktive rensemidler for å til-late fremstilling i apparatur for såpefabrikasjon, for at de skal føles som såpe under anvendelsen og være fri for skadelige virk-ninger på menneskers hud. Videre er de alkylsulfater som er foreslått anvendt i form av stenger eller stykker alene eller i blanding med såper, beheftet med de ulemper at de er sprø, hva der f. eks. viser seg ved måling av bøyningsfastheten eller motstandsdyktigheten mot slag, og er ustabile særlig med hensyn til hydrolyse under sure betingelser.

De såkalte «Mersolater» hadde i noen tid industriell anvendelse som fortynnings-midler for såper, men de er langt fra å være tilfredsstillende i rensemidler i form av staver. Disse materialer fåes ved nøy-tralisasjon av Mersol, et alifatisk sulfonyl-klorid som består av en blanding av klo-rerte og disulfonerte forbindelser sammen med en vesentlig mengde sekundære sulfonater. Disse materialer er sterkt hygroskopiske og kan derfor bare brukes i meget begrensede mengdeforhold i toalettsåper,

dvs. fra 5 til 10 %. Høyere mengdeforhold

krever anvendelse av et herdningsmididel

som f. eks. natriumbikarbonat.

Det er nu funnet en kombinasjon av såper og rensemidler andre enn såper i hvilken disse bestanddeler er forenelige i alle mengdeforhold og som gir produkter som kan valses, pileres og presses innen et stort område for vanninnhold og temperatur. Materialene ifølge oppfinnelsen kan formes til sammenhengende, solide, ikke sprø staver eller stykker uten utstrakt anvendelse av bindemidler og/eller fyllstof-fer. Strekkfastheten for valsede bånd og motstandsdyktigheten mot bøyning ved slag, er for de ferdige staver meget større enn for bånd og staver bestående av ved-kommende såpe alene. Dessuten har produktene ifølge oppfinnelsen de ønskede egenskaper at de frembringer en meget behagelig følelse under bruken og etterlater en følelse av at huden er myk og fuktig om-trentlig som flytende hudpleiemidler gjør. Ved anvendelse av ammoniumalkansulfo-nater har produktene ifølge oppfinnelsen en pH-verdi som ligger nær opptil nøytrai-punktet. Videre virker disse produkter godt både i koldt og varmt vann, både i bløtt og hårdt vann og i koldt sjøvann. Dette er meget overraskende da alkansulfonaters motstandsdyktighet mot kailk angis å være dårlig.

Rensemidlene ifølge oppfinnelsen består av en makroskopisk homogen blanding av primære alkansulfonater med rensende virkning, såpe og vann. Nærmere definert består disse rensemidler i det vesentlige av en makroskopisk homogen blanding av vannoppiløselige salter som alkalimetallsal-ter og aminsalter av sulfonsyre av primære alkaner, vannoppløselige salter som alka-limetallsalter eller aminsalter av høyere fettsyrer, dvs. fettsyrer med 10 til 20, fortrinnsvis 12 til 18 kullstoffatomer i molekylet og vann, idet vannet er tilstede i et mengdeforhold på omkring 5 til 20 %, fortrinnsvis 5 til 15 vektprosent, mens vektforholdet primære salter av sulfonsyrer til fettsyresalter ligger i området fra omkring 1:9 til 9:1, fortrinnsvis 1:1. Med vanninnhold menes her vanninnholdet i vektprosent som kan bestemmes ved Karl-Fischer-metoden.

Som nevnt er den bestanddel av produktet som ikke er en såpe, et primært sulfonat, dvs. et sulfonat i hvilket sulfonsyre-gruppen er bundet til et primært kullstoff - atom i endestilling. En passende kilde for sulfonatet kan fåes ved fri-radikal-addisjon av ammoniumbisulfitt til olefiner med en olefinbinding i endestilling, dvs. a-ofle-finer, som også kan betegnes som i det vesentlige a-olefiner som har hovedsakelig acyklisk struktur med uforgrenet kullstoff-kjede, eller til primære, normale, alifatiske 1-olefiner med 8 til 20 kullstoffatomer, fortrinnsvis gjennomsnittlig mellom 12 og 16 kullstoffatomer i molekylet. Sulfonatet av disse er i det vesentlige et primært sulfonat dvs. et sulfonat i hvilken sulfonsyre-radikalet er bundet til kullstoffatomer i endestilling. En hensiktsmessig kilde for olefinene fåes ved krakking av petroleumvoks.

Etter reaksjonen ved tilsetning av ammoniumbisulfittet til det passende olefin kan det resulterende ammoniumsulfonat på 1 og for seg kjent måte behandles med en base f. eks. natrium- eller kaliumhyd-roxyd<1> i et mengdeforhold som er beregnet slik at ammonium erstattes med natrium eller kalium, hvorved man kan få enkelte salter eller blandinger av salter med for-skjelige kationer. Det primære alkansul-fonat kan brukes i ren eller i det vesentlige ren tilstand, dvs. som en enkelt forbindelse eller som en blanding av primære alkansulfonater med fra 8 til 20 kullstoffatomer i moekylet.

Ved fremstillingen av rensemidler iføl-ge oppfinnelsen dannes der i alminnelighet anorganiske salter som natriumsuifat. Nærværet av slike vannoppløselige salter sammen; med det organiske sulfonat er imidlertid funnet ikke å være skadelig og mengdeforhold av disse opptil 15 % beregnet på det organiske sulfonats vekt, hind-rer ikke oppnåelsen av tilfredsstillende resultater.

En viktig fordel ved oppfinnelsen er at den såpe som brukes, kan være et hvilket som helst vannoppløselig salt av metaller, ammonium eller aminer med fettsyrer som inneholder fra 10 til 20 kullstoffatomer i molekylet. Det er foreslått å bruke natrium- eller kaliumsalter av kokosnøttolje-fettsyrer i produkter som inneholder rensemidler som ikke er såper, på grunn av disse salters fordelaktige egenskaper, men i produktene ifølge oppfinnelsen kan såpene skrive seg fra mange forskjellige kilder, dvs. fettarter, oljer og voksarter av vegetabilsk, animalsk eller marin opprinnelse. Fettsyrer erholdt av talg, olivenolje, bomullsfrøolje, kokosnøttolje, palmekjerneolje, palmeolje, tekniske fettprodukter og fiskeoljer er tilfredsstillende. Såper på basis av talg er kjent for å ha dårlige egenskaper både fra synspunktet forhold ved anvendelsen og fra synspunktet brukbarhet for fremstilling av såpestenger. De har således dårlig skum-meevne og er klebrige eller smules opp i form av såpestenger. I forbindelse med de spesielle syntetiske rensemidler som brukes ifølge oppfinnelsen, kan imidlertid talgsåper formes til tilfredsstillende sammenhengende stenger sammen med en relativt liten mengde av det syntetiske rensemiddel. Videre har stenger som er sam-mensatt av f. eks. 20 % sulfonat og 80 % natriumtalgsåpe, egenskaper som er bedre enn hos en toalettstangsåpe av standard-kvalitet, både men hensyn til å skumme i hårdt vann og til å dispergere kalksåper. Såpestenger bestående av sulfonat og talgsåpe skummer i koldt sjøvann, og dette kan ikke oppnåes ved stenger bestående av ren såpe.

Det er å merke at bindemiddeleffekten ved fremstilling av produktene ifølge oppfinnelsen primært skyldes det syntetiske rensemiddelis bindeevne. Dette vil fremgå av eksemplene i det følgende, og som allerede nevnt, kan de syntetiske rensemidler allerede i små mengdeforhold binde selv talgsåper. På den annen side er de used-vanlige effekter som fåes ved disse såpestenger både med hensyn til å oppfylle objektive krav som dispergering av kalk-såpe og å oppfylle subjektive krav som ut-seende og å føles behagelig forårsaket av samvirkningen mellom og forenligheten av de essensielle bestanddeler såpe og sulfonat.

I noen tilfelle kan det være fordelaktig å føre inn i kombinasjonen av såpe og sulfonat andre materialer som er forenelige med disse bestanddeler. Det er således funnet at visse materialer med rensevirkning som alkylarylsulfonater, alkoholsulfater, alkylfenylglykoletere, acylisotionater og sul-fonerte fettsyre-monoglyserider som alle er forenelige med de sulfonater som brukes ifølge oppfinnelsen, kan anvendes i såpestengene. Videre kan visse andre tilsetningsmidler som anvendes i rensemiddel-industrien føres inn i produktet. Blant disse er karbovokser, fettalkoholer med 12 til 16 kullstoffatomer i molekylet, stearinsyre, mineraloljer, blandede forbindelser av fettsyrer med alkanolaminer, laurinsyre-iso-propanolamid og polyetylenglykol (4000)-monostearat.

Ved fremstillingen av produktene iføl-ge oppfinnelsen kan der brukes den vanlige apparatur og teknikk ved såpefabrikasjon. Nøyaktig kontroll av massens temperatur og dens vanninnhold er ikke så kritisk ved fremstillingen av produktene ifølge oppfinnelsen som den er ved anvendelse av blandinger av såper og rensemidler av andre typer. Således blander man ifølge en utførelsesform for fremgangsmåten i en såpeblander den passende mengde såpe-spon med et tilstrekkelig vanninnhold til at blandingen blir plastisk, f. eks. fra omkring 10 til1 20 %, med den passende mengde parafinsulfonat med omtrent samme vanninnhold. Samtidig kan man tilsette forskjellige tilsetningsmidler som parfyme, f arvestoff er eller hvitgjøringsmidller til blandingen. Etter blandingsoperasjon valses massen så at man får bånd med makroskopisk, homogen sammensetning. Disse bånd overføres dérpå til en kompakt masse under trykk i en pileringsmaskin. En temperatur på 24—52° C er herved tilfredsstillende. Materialet ekstruderes derpå til en kontinuerlig stang som skjæres opp til stykker av ønsket størrelse. Av disse stykker kan det ferdige produkt fåes ved presning. Des tapes noe vann under fabrika-sjonsprosessen. Når man går frem som beskrevet ovenfor, har produktet et fuktig-hetsinnhold på rundt 5 til 15 %.

En fordelaktig fremstillingsmåte for produktene ifølge oppfinnelsen består i å innblande såpen under fremstillingen av sulfonatet. Herved sikrer man en grundig blanding av såpe og sulfonat så at man får et ensartet, homogent produkt.

Ved fremstillingen av sulfonatet tilset-ter man en vandig ammoniumbisulfitopp-løsning til det passende olefinholdige materiale i et oppløsningsmiddel bestående av vandig metanol eller etanol, i nærvær av et initieringsmiddel for reaksjonen, f. eks. et peroxyd og ved en temperatur ved hvilken addisjon av ammoniumbisulfittet til olefinet foregår. Temperaturer av stør-relsesorden 21—27° C er passende. Etter addisjonsreaksjonen kan ikke reagert olefin fjernes f. eks. ved ekstraksjon med et lett kullvannstoff som f. eks. pentan. På dette punkt kan såpen innblandes i sulfonatet som er oppløst i den vandige alkohol, i de mengdeforhold som er beregnet slik at man får et produkt med ønsket sammensetning. På dette punkt kan også en del eller alt ammonium utskiftes ved tilsetning av en passende base f. eks. natriumhydroxyd. Herved kan man få et enkelt vann-oppløselig metallsulfonat eller en blanding av metalUsulfonatet. Alkoholen fjernes derpå f. eks. ved destillasjon. Fjernelse av overskudd^ av vann kan utføres ved tørring på oppvarmede valser eller ved oppvarming på plater med stor overflate eller ved hjelp av avkj ølede valser og tørring ved blås-ning med luft, altså ved operasjoner som er vanlige i såpefabrikasjon. Blandingen kan på dette punkt inneholde en liten mengde anorganisk salt f. eks. natrium-sulfat. Som foran nevnt, er et lite innhold av vannoppløselige salter ikke skadelige. Blandingen hvis vanninnhold nu er 10 til

20 %, blir derpå valset, presset, ekstrudert

og formet til stenger som beskrevet i det foregående.

I utførelseseksemplene i det følgende er paraffinsulfonatoppløsningen, når denne anvendes, erholdt ved tilsetning av am-monlumbisulfit til en blanding av a-olefiner som er utvunnet ved termisk krakking i dampfase av paraffinvoks. Disse a-olefiner har et kokepunktsområde som til-svarer en Cs—C20 molekylvektfordeling. Oppløsningen er fremstillet etter befrielse for oljer og fjernelse av det alkoholholdige oppløsningsmiddel som brukes ved reaksjonen med sulfitt og den inndampes til et innhold av faste stoffer på omkring 40 %. Når en prøve av denne sulfonatoppløsning inndampes til tørrhet, er residuets sammensetning uttrykt i vektprosent 85 % parafinsulfonat, 8 % anorganiske salter, omtrent 0,3 % oljeaktige bestanddeler (dvs. ikke reagerte kullvannstoffer) og omkring 6 % vann.

I det følgende beskrives som eksempler noen utførelsesformer for oppfinnelsen.

I disse eksempler ble motstandsdyktigheten mot slag for de ferdige rensemiddelstenger bestemt under anvendelse av Izod-apparatet som er beskrevet i ASTM Stan-dard for Plastics, ASTM 256—56. Der ble hertil brukt prøvestykker med tverrsnitts-dimensjoner 12,7 x 35 mm (<i>/2" x 1—<3>/o"). Stengenes motstandsdyktighet mot slag har praktisk betydning ved at en høy motstandsdyktighet viser stor fasthet så at stenger med høy motstandsdyktighet er relativt lite tilbøyelig til å knuses, sprekke eller falle fra hverandre når de slippes ned og — hva der er viktigst — er lite tilbøye-lige til å brekke eller falle fra hverandre når stengene blir tynne under anvendelsen.

Eksempel 1:

Et natrium-talgsåpepulver i form av handelsvare og med vanninnhold på omkring 5 %, samt inneholdende 91 % vann-fri såpe (fettsyrenes sammensetning: 6,3 %, C,,,; 27,4 %, C1(l; 66,2 %, C,8; samt 0,5 % glycerin; 0,8 %, NaCl og 2,7 % Na.2COs) ble bearbeidet med vann til et vanninnhold på 17 %. Massen ble derpå ført gjennom en såpevalse to ganger, presset ved en temperatur på omkring 32,2° C og derpå ekstrudert. Ekstrudatet ble oppskåret til stykker og stykkene formet til stenger. Etter 48 timers henstand ble en stang skåret til tverrsnittsdimensjonene 12,7 x 35 mm (y2" x 1—Vs") og undersøkt på motstandsdyktighet mot slag ved hjelp av Izod-appara-tet. Man fant en motstandsdyktighet på 6,7 cm/kg. Stangen smuldrer for sterkt opp til å kunne brukes.

Eksempel 2: Natriumparaffinsulfonat av olefiner med 10—20 kullstoffatomer i molekylet

(gjennomsnittlig 14) fra krakket voks og talgsåpe som anvendt i eksempel 1 ble i vektforhold på 20 deler paraffinsulfonat og 80 deler talgsåpe anbragt i en Baker-Perkins-blander. Vanninnholdet ble inn-stillet på omkring 25 vektprosent. Etter omrøring 1 omkring 60 minutter ved omkring 80° C ga blandingen et fløteaktig, homogent materiale. Man lot dette materiale avkjøle i omkring 1 time, hvorpå man to ganger sendte det gjennom en såpevalse. Blandingen ble derpå presset 1 omkring 30 minutter ved 32,2° C og ekstrudert ved samme temperatur. Formede stenger av dette materiale viste et vanninnhold på omkring 17 %. Motstandsdyktigheten mot slag ble bestemt etter omkring 48 timers henstand og ble funnet å være 53,6 cm/kg. Stangen forble sammenhengende og virket temmelig godt i saltvann.

Dette eksempel viser således at nærvær av en liten mengde av et paraffinsulfonat i talgsåpe binder såpen så at der dannes en brukbar stang med forbedret motstandsdyktighet mot slag.

Eksempel 3: Natrium-talg-alkoholsulfat (overveien-de natriumoktadecylsulfat) ble fremstillet på vanlig måte ved reaksjonen mellom konsentrert svovelsyre (100 %'s) med talg-alkohol og påfølgende nøytralisasjon med vandig natriumhydroxydoppløsning og inn-dampning til tørrhet. 282 g av talg-alko-holsulfatet, 282 g «Brokadesåpe» (80 % natriumtalgsåpe og 20 % kokosnøttolje-såpe) og 120 ml vann ble blandet og blandingen valset. Den erholdte blanding smuldret lett opp til et pulver. Tilsetning av ytterligere 25 g vann syntes ikke vesentlig å forbedre blandingens karakter med hensyn til kohesjon. Man fikk en stang som inneholdt omkring 16 vektprosent vann etter valsning, presning, ekstrudering og forming, således som beskrevet i de foregående eksempler. Det ble funnet at denne stang var temmelig sprø og hadde en fasthet mot slag på 26,8 cm/kg.

Eksempel 4:

207 rml ammoniakkholdig forrådsopp-løsning inneholdende 40 g rensemiddel beregnet som fast stoff og erholdt ved tilsetning av ammoniumbisulfitt til a-olefiner

med 8 til 20 kullstoffatomer i molekylet (gjennomsnittlig 13,5 kullstoffatomer) erholdt ved krakking av petroleumvoks, ble

oppløst i 50 %'s vandig alkohol. Oppløs-ningen ble tilsatt 6,83 g natriumhydroxyd,

160 g av en kommersiell såpe «Ivory» (80 % natriumtalgsåpe og 20 % natriumkokos-nøttoljesåpe) som kan flyte på vann og omkring 300 ml av en blanding av vann og etanol i forholdet 1:1. Oppløsningen ble tørret på en dampoppvarmet plate til et vanninnhold på 25—30 vektprosent. Det halvtørre materiale ble avkjølet til en temperatur på omkring 26,7° C og ført gjennom en såpevalsemaskin, presset og ekstrudert til stenger. Av stengene ble der skåret prøver som ble formet. De herved erholdte stenger (64 deler talgsåpe, 16 deler kokos-nøttolje-fettsyresåpe, 20 deler paraffinsulfonat og omkring 7 deler vann) hadde en motstandsdyktighet mot slag på 33,5 cm/ kg og var moderat tilfredsstillende for anvendelse i saltvann med 3,5 % salt og en hårdhet på 7000 millioner grader. Den an-vendte såpe alene har en motstandsdyktighet mot slag på 20,1 cm/kg og er util-fredsstillende for anvendelse i saltvann.

Eksempel 5: Der ble fremstillet en stang ved å gå frem således som angitt i eksempel 4 og bruke de samme materialer som i eksempel 4, men variere mengdeforholdet slik at mn fikk en ferdig stang med 48 deler talgsåpe, 12 deler kokosnøttoljefettsyre-såpe, 40 deler natriumparaffinsulfonat og 11 deler vann. Den ferdige stangs motstandsdyktighet mot slag ble funnet å være 46,9 cm/ kg og den virket godt i saltvann.

Eksempel 6: Der ble fremstillet såpestenger ved å gå frem som angitt i eksempel 4 og bruke samme materialer som i eksempel 4. Meng-deforholdene ble endret slik at man fikk stenger med 40 deler talgsåpe, 10 deler ko-kosnøttoljefettsyre-såpe, 25 deler natrlum-sulfonat med 10—20 kullstoffatomer i molekylet, 25 deler ammoniumsulfonat med 10—20 kullstoffatomer i molekylet og 9 deler vann. Stengene hadde en motstandsdyktighet mot slag på 100,5 cm/kg og virket godt i saltvann.

Eksempel 7: Man gikk frem som angitt i eksempel 4 under anvendelse av slike mengdeforhold at man fikk stenger med 32 deler talgsåpe, 8 deler kokosnøttoljefettsyresåpe, 60 deler natriumsulfonat med 10—20 kullstoffatomer i molekylet og 12 deler vann. Rense-middelstangens motstandsdyktighet mot slag var 40,2 cm/kg og den virket godt i saltvann. Eksempel 8: Man gikk frem som angitt i eksempel 4 under anvendelse av slike mengdeforhold at man fikk stenger med 16 deler talgsåpe, 4 deler kokosnøttoljefettsyresåpe, 40 deler natriumsulfonat med 10—20 kullstoffatomer i molekylet, 40 deler ammoniumsulfonat med 10—20 kullstoffatomer i molekylet og 8 deler vann. Stengenes motstandsdyktighet mot slag var 174,2 cm/kg og de virket godt i saltvann.

Eksempel 9: Der ble fremstillet rensemiddelstenger ved å blande, valse, presse og ekstrudere ved omkring 32,2° C blandede sulfonater med 10—20 kullstoffatomer i molekylet, 40 deler ammoniumalkansulfonat, 40 deler natriumalkansulfonat som inneholdt 10 deler vann, 20 deler «Brokade»-talgsåpe

(80% talgsåpe og 20 % kokusnøttoljesåpe)

som inneholdt 10 deler vann, samt 2 deler titanoxyd og 4 deler natriumkarbonat. Stenger som ble fremstillet av denne blanding hadde stor motstandsdyktighet mot slag og virket godt både i hårdt vann og i saltvann.

Claims (4)

1. Rensemiddel i form av stenger eller stykker og egnet for toalettformål, karakterisert ved at det i det vesentlige består av en blanding av vannopp-løselige salter av primære alkansulfonsy-rer med fra 8 til 20 kullstoffatomer i molekylet, i slikt mengdeforhold at det gjen-nomsnittlige antall kullstoffatomer pr. molekyl i blandingen er fra 12 til 16, samt vannoppløselige salter av høyere fettsyrer som er ensartet fordelt i denne blanding, hvorved vektforholdet mellom alkansul-fonsyresaltene og fettsyresaltene ligger i området fra 1:9 til 9:1, fortrinnsvis fra 1:4 til 1:1, mens rensemidlet dessuten inneholder fra 5 til 20, fortrinnsvis fra 5 til 15, vektprosent vann.

2. Rensemiddel ifølge påstand 1, karakterisert ved at sulfonsyresaltene er salter av en eller flere sulfonsyrer med fra 12 til 16 kullstoffatomer i molekylet.

3. Rensemiddel ifølge påstand 2, karakterisert ved at de høyere fettsyrer er talg- og/eller kokosnøttolje-fettsyrer.

4. Rensemiddel ifølge påstand 2 eller 3, karakterisert ved at sulfonsyresaltene er ammonium- og/eller natrium-salter.