NO169598B - Fortykkede, vandige enfasede rengjoeringspreparater - Google Patents

Description

Oppfinnelsen vedrører vandige preparater som har lave nivåer av kvaternært ammoniumsalt- eller aminoksyd- overflateaktivt middel og som viser uttalt skjærkraftfortynnende oppførsel, dvs. som viser høye viskositeter ved lave skjærhastigheter.

Denne type oppførsel er til spesiell nytte i rengjørings-preparater som er ment å bli påført på ikke-horisontale konstruksjonsoverflater, f.eks. vegger og vinduer, og for sanitærutstyr, f.eks. vaskekummer, badekar, dusjer, vaske-servanter og toaletter.

Oppfinnelsen vedrører spesielt vandige, syreholdige rengjøringspreparater som det er vanlig å påføre på overflaten av sanitærutstyr.

Det er velkjent at jo høyere viskositeten til et flytende produkt er, desto større vil dets oppholdstid være når det påføres en ikke-horisontal overflate som f.eks. en vegg. Denne viskositet kan økes på mange måter. Spesielt for produkter som inneholder et hypokloritt-blekemiddel, er det blitt foreslått en rekke sammensetninger, men fortykkende systemer er også blitt foreslått for vandige rengjøringspreparater med pH ikke høyere enn 7,0.

Britisk patent 1 240 469, f.eks., åpenbarer preparater som er beregnet for rengjøring av metall, glass og malte overflater, og disse preparater har en pH som ikke er høyere enn 7,0, og omfatter (a) en uorganisk syre, en organisk syre eller et surt salt (b),et kationisk vaskemiddel og (c) en vann-uløselig eller delvis vannløselig kovalent forbindelse forskjellig fra forbindelsene under (b), og som inneholder oksygen eller halogen og minst én hydrokarbonkjede med minst 4 karbonatomer.

Som komponent (c) kan mer spesielt anvendes en ester av en uorganisk syre, en fettsyre eller en ester av en fettsyre, en karboksylsyreester i hvilken hydrokarbonkjeden som stammer fra alkoholen har minst fire karbonatomer, et alkylklorid, en hydroksyforbindelse eller substituert hydroksyforbindelse, og hydroksyforbindelsen er fortrinnsvis vann-uløselig, f.eks. en fettalkohol, som inneholder 4-30 karbonatomer i minst én

akylkj ede.

Som kationisk vaskemiddel nevnes bare et aminoksyd med en spesiell struktur, som er eksemplifisert ved et stort antall representanter, idet den aktuelle anvendelse av kvaternære ammoniumsalter hverken er angitt i generelle termer eller ved spesifikt eksemplifiserte representanter.

US-patent 3 997 453 åpenbarer et stabilt, kaldtvanns-dispergerbart tøymykningspreparat som omfatter fra ca. 60 til 20 vekt% av en kationisk kvaternær ammonium-mykner, et organisk anionisk sulfonat, idet vektforholdet mellom den kationiske mykner og det anioniske vaskemiddel er fra ca. 40:1 til 5:1, og hvor det anioniske sulfonat er valgt blant benzen-eller naftalensulfonat eller et polyalkylsubstituert aromatisk sulfonat hvor en av alkylgruppene har høyst 18 C-atomer og

hver av de gjenværende alkylgrupper har høyst 2 karbonatomer.

Tatt i betraktning de uttalelser som er gitt i US-patent-skrift 3 997 453, linjene 42-45 og 57-65 i spalte 1, er det klart at fagmannen på området bare ville bli ført bort fra å forsøke å anvende kombinasjoner av kationiske kvaternære forbindelser og et anionisk sulfonat som fortykningspreparat. En fagmann på området var til og med forsterket i denne fordom på bakgrunn av Kunishov et al, Tr. Mezhdunar. Kongr. Paverkhn. - Akt. Veshchestvam, 7 th 1976 (publi. 1978), 3, 150-8, Nats. komm. SSR Poverchn. - Akt. Veschchestvam Moscow, USSR.

Fra f.eks. Journal of Colloid and Interface Science, vol. 57, nr. 3, desember 1976, 575-577; Journal of Physical Chemistry, vol. 83, nr. 17, 1979, 2232-2236; Ber. Bunsenges. Phys. chem. 85, 255-276 (1981) og ibidem 86, 37-42 (1982) fremkommer det en stor interesse for forskning vedrørende viskoelastiske overflateaktive løsninger, som inneholder en kvaternær ammoniumforbindelse som stammer fra salisylsyre, m-klorbenzosyre og p-klorbenzosyre, mens det videre fra Journal of Colloid and Interface Science, vol. 57, nr. 3, desember 1976, side 576 og fra Wan. L.S.C., J. Pharm. Sei. 55, 1395

(1966) kunne utledes av en fagmann at den ønskede økning i viskositet generelt ikke kunne bli oppnådd i pH-området fra 1,6 til 2,5, avhengig av den organiske syre som skulle anvendes sammen med f.eks. cetyltrimetylammoniunibromid. Videre fremgår den fortsatte eksepsjonelle interesse som i de siste få år er fattet for de reologiske egenskaper hos vandige preparater som inneholder kvaternære ammoniumioner og salisylsyre og noen alkylsulfonater, tydelig fra f.eks. Seifen-6le-Fette-Wachse-lll Jg. Nr. 15/1985, 467-471 og 200-202 og Journal of Colloid and Interface Science, Vol. 106, Nr. 1, Juli 1985, 222-225, mens det fra europeiske patentsøknader nr. 0 144 166 og 0 137 871 fremgår at fagmannen på området, når han ser etter alternative forbedrede fortykningssystemer, også begynte å betrakte anvendelsen av tertiære aminoksyder i visse spesifikke blandinger. Det vil innses ut fra disse to patentsøknader at den tidligere fordom at kumensulfonater, xylensulfonater eller toluensulfonater o.l. var langt fra attraktive for anvendelse i fortykningspreparater av vandige løsninger, fortsatte å eksistere. Mer spesielt fremgår det av linjene 5-8 på side 3 og linjene 4-25 og mer spesielt linjene 11 og 12 på side 5 i EP-publ. 0 137 871 at fagfolk primært så etter andre kombinasjoner av spesifikke aminoksyder og anioniske overflateaktive midler som er vesentlig forskjellige fra kumensulfonat, xylensulfonat, toluensulfonat og som har en mer kompleks struktur og derfor er vanskelige å håndtere. Videre har slike forbindelser høyere pris. Som resultat av utstrakt forskning og eksperimentering er det nå overraskende funnet at forbedrede, fortykkede, vandige enfasede rengjøringspreparater kunne oppnås, som omfatter: a) 0,1-10 vekt% av et overflateaktivt middel valgt fra gruppen som består av (1) kvaternære ammoniumforbindelser, hvor minst én av hydrokarbongruppene som er forbundet med nitrogen er en lineær eller forgrenet alkylgruppe som inneholder minst 12 karbonatomer og fortrinnsvis 16-20 karbonatomer, og som er mettet eller umettet, og hvor to eller tre av de grupper som er knyttet til nitrogenet uavhengig eventuelt er substituerte alkylgrupper som inneholder 1-6 karbonatomer, og hvor en eller flere av nevnte alkylgrupper kan inneholde en arylsubstituent eller kan være erstattet med en arylgruppe, og hvor et anion kan være til stede, f.eks. halogenid, acetat, metosulfat, og (2) tertiære aminoksyder hvor minst én av hydrokarbongruppene som er knyttet til nitrogen er en lineær eller forgrenet alkylgruppe som inneholder minst 16 karbonatomer, fortrinnsvis 16-20 karbonatomer, og er mettet eller umettet, og hvor to av gruppene som er knyttet til nitrogenet uavhengig eventuelt er substituerte alkylgrupper som inneholder 1-6 karbonatomer, og hvor en eller flere av alkylgruppene kan inneholde en arylsubstituent eller kan være erstattet av en arylgruppe,

b) 0,01 - 3 vekt% av et organisk, anionisk sulfonat valgt fra gruppen som består av kumensulfonat, xylensulfonat og

toluensulfonat, i deres syre-eller saltform, samt blandinger derav,

c) 1-15 vekt% av en syre og

d) vann, hvori et eller flere rengjørende, desinfiserende

og/eller odoriserende midler kan være oppløst eller

dispergert, idet vektprosentene er beregnet på vekten av den totale vandige blanding, og preparatenes pH-verdi er 0-6.

Eksempler på slike rengjørende, desinfiserende og/eller odoriserende midler er hjelpevaskemidler, syrer, vaskemiddel-byggersalter, parfymer, antibiotika eller aktivt klor-tilveie-bringende midler.

En foretrukken utførelsesform av oppfinnelsen utgjøres av fortykkede vandige rengjøringspreparater som har en pH på mellom 0 og 4.

Typiske eksempler på kvaternære ammoniumforbindelser som er referert under (a) er: etyldimetylstearylammoniumklorid,

etyldimetylstearylammoniumbromid,

kokosalkyltrimetylammoniumklorid,

hydrogenert talg-trimetylammoniumklorid,

hydrogenert talgtrimetylammoniumbromid,

stearyltrimetylammoniumklorid,

stearyltrimetylammoniumbromid,

trimetylcetylammoniumbromid,

dimetyletyllaurylammoniumklorid,

talg-trimetylammoniumklorid,

talg-trimétylammoniumbromid,

propylmyristylammoniumklorid og de tilsvarende metosulfater, acetater o.l.

En foretrukken gruppe av de kationiske ammoniumforbindelser er:

(hydrogenert) talg-trimetylammoniumklorid,

(hydrogenert) talg-trimetylammoniumbormid, talg-trimetylammoniumbromid,

talg-trimetylammoniumklorid,

soya-alkyltrimetylammoniumklorid,

soya-alkyltrimetylammoniumbromid,

cetyltrimetylammoniumklorid og

mety1-bis(2-hydroksyety1oley1ammoniumklorid.

Mest foretrukket anvendes talg-trimetylammoniumklorid.

Typiske eksempler på tertiære aminoksyder som er referert under (a) er: bis(2-hydroksyety1)cetylaminoksyd,

bis(2-hydroksyetyl)talgaminoksyd,

bis(2-hydroksyety1)-hydrogenert talgaminoksyd, bis(2-hydroksyetyl)stearylaminoksyd,

bis(2-hydroksypropyl)talgaminoksyd,

bis(2-hydroksypropy1)stearylaminoksyd,

dimetyltalgaminoksyd,

dimetylcetylaminoksyd,

dimetylstearylaminaksyd og

di-etylstearylaminoksyd.

En foretrukken gruppe av aminoksydene er: dimetylcetylaminoksyd og

bis(2-hydroksyetyltalgaminoksyd.

Mest fortrukket anvendes bis(2-hydroksyetyl)talgaminoksyd.

Aminoksydet og/eller en kvaternær ammoniumforbindelse kan fortrinnsvis anvendes i mengder fra 0,1 til 5 vekt% basert på den totale vekt av preparatet avhengig av viskositeten og typen av midlet som ønskes.

En foretrukken utførelsesform av oppfinnelsen utgjøres av fortykkede preparater som inneholder ett eller flere salter av de spesifiserte sulfonater. Typiske salter av sulfonatene som er spesifisert under (b) er natrium-, kalium-, ammonium-, lavere-amin- og alkanolamin-salter, hvorav natriumsaltene foretrekkes.

Typiske syrer som kan anvendes i preparatene i henhold til oppfinnelsen er svovelsyre, fosforsyre, sulfamsyre, saltsyre, citronsyre, eddiksyre, maursyre eller et surt salt av den type som konvensjonelt anvendes i rengjøringspreparater, eller kombinasjoner derav, i en mengde av 1-15%.

Mer foretrukket bør citronsyre eller saltsyre anvendes i en mengde av 1-10 vekt%,* basert på hele preparatet.

Preparatene i henhold til oppfinnelsen oppviser en viskositet på minst 200 n.Pa.s. ved 20°C.

For preparater som viser optimale fortykningseffekter er forholdet mellom vektene av den kvaternære ammoniumforbindelse eller det tertiære aminoksyd og sulfonater i området 0,1-6 og fortrinnsvis 1,5-2,5 og mer foretrukket rundt ca. 2,0.

En foretrukken utførelsesform av oppfinnelsen utgjøres av det fortykkede rengjøringspreparat som omfatter: som viste følgende viskositetsverdier ved forskjellige skjærhastigheter, under anvendelse av et Haak Rotovisco RV 100 viskosimeter,

De fortykningssystemer som er blitt beskrevet ovenfor viser et viskositet/temperaturslektskapsforhold som har en parabolisk profil hvor den maksimale viskositet vises ved en temperatur i området fra 0°C til 30°C. En økning i kjedelengde av høyere alkylkjeder i det kvaternære ammoniumion eller aminoksydet generelt øker temperaturen ved hvilken denne topp inntreffer mens en reduksjon i denne høyere alkylkjedelengde og/eller forgrening i denne alkylgruppe reduserer den temperatur ved hvilken den maksimale viskositet produseres av systemet.

Det vil forstås av fagfolk på området at den ideelle situasjon, hvor viskositeten til preparatet skulle være uavhengig av temperatur over et temperaturområde som innbefatter de praktiske bruksbetingelser i husholdningen, dvs. 5-25°C, påtreffes mest nær av preparatene i henhold til oppfinnelsen, hvor det anvendes en blanding av overflateaktive midler og ett eller flere spesifikke sulfonater, hvis anvendelse visselig ville bli forkastet av fagmannen på området.

Det vil innses av fagmannen på området at de optimale karakteristikker ved preparatene i henhold til foreliggende oppfinnelse vil styres av den spesifikke type av overflateaktivt middel (kvaternært ammoniumion eller aminoksyd), type sulfonat, type syre i preparatet, mengde av syre-elektrolyttkonsentrasjon i det totale preparat, forhold mellom vekter av kombinasjonene overflateaktivt middel/sulfonat, samt mot-ion til sulfonatene. Fortykningspreparatene i henhold til oppfinnelsen har imidlertid vist seg å være svært ufølsomme overfor andre typer av ingredienser som opptrer i det komplette vandige rengjøringspreparat, så som parfyme.

F.eks. kan, for optimale resultater, vektforholdet mellom talg-trimetylammoniumklorid og natriumxylensulfonat i citronsyreløsning på 4,5 vekt% (100%), dvs. 5% hydratisert citronsyre, variere fra 2,0 til 2,5, og mer foretrukket 2,15-2,25, mens akseptable sammensetninger for praktiske formål kan vise forhold på 0,5-4,0 (basert på 100% ingredienser).

For tillaging av rengjøringspreparater i henhold til oppfinnelsen kan det anvendes et fortykkende premixpreparat, som omfatter minst: a) et overflateaktivt middel valgt fra gruppen som består av kvaternære ammoniumforbindelser og tertiære aminoksyder som

definert tidligere, og

b) et organisk, anionisk sulfonat valgt fra gruppen som består av kumensulfonat, xylensulfonat og toluensulfonat, i

deres syre- eller saltform, og blandinger derav, i et vektforhold mellom begge ingredienser som antydet tidligere.

Anvendelsen av slik fortykkende premixpreparater har vist seg å være svært ufølsom overfor nærvær av andre ingredienser i det endelige rengjøringspreparat, f.eks. parfyme.

Slike fortykkende premixpreparater har vist seg å bestå av homogene blandinger av komponentene (a) og (b) og å vise lang lagringsstabilitet. Når de er blandet med vann eller en vandig løsning, viser de en overraskende fortykkende effekt.

Et annet trekk ved oppfinnelsen utgjøres av anvendelser av de fortykkede, vandige enkeltfasepreparater i overensstemmelse med de vanlige metoder på dette spesifikke fagområde som gjelder rengjøring av ikke-horisontale overflater som f.eks. vegger, vinduer og sanitærutstyr.

Oppfinnelsen skal illustreres ved de følgende eksempler.

Eksempel 1

Fremstilling av fortykket rengjøringspreparat omfattende xylensulfonat og talg-trimetylammoniumklorid.

5,0 g citronsyre-monohydrat oppløses i ca. 85,0 ml demineralisert vann, under røring, ved 20°C, hvoretter 2,2 g talg-trimetylammoniumklorid (som 50% løsning Arquad T 50 ) tilsettes, fulgt av tilsetning av 1,25 g natriumxylensulfonat (som 40% løsning), under fortsatt røring. Viskositeten øker umiddelbart under tilsetningen av sulfonater. Etter tilsetning, under røring, av 0,001 g av Acidol Blau BE/NW<R >fargestoff som på forhånd var oppløst i 6,5 ml av demineralisert vann og 0,1 g av Floral RoseR Parfyme, fortsettes røringen inntil parfymen er fullstendig dispergert

(ca. 1-15 min., avhengig av typen av anvendt parfyme).

For å forenkle dispergeringen av parfymen i det ferdige preparat kan parfymen bli blandet med talg-trimetylammonium-kloridet.

Det oppnådde preparat omfatter:

2,2 vekt% talg-trimetylammoniumklorid (50%)

1,25 vekt% natriumxylensulfonat (40%)

5,0 vekt% hydratisert citronsyre

0,001 vekt% fargestoff (Acidol Blue BE/NW)

0,1% parfyme

og vann opptil 100%.

Preparatet viser god viskositet og er fullstendig klart og stabilt ved forhøyet temperatur (40°C) . Fargen endrer seg ikke under lagring.

Viskositeten ble målt med Brookfield LVT, 60 opm, 230 m Pa.s (20°C). Preparatet viste ikke noe blakningspunkt ved avkjøling ned til 0°C og ved oppvarming til 95°C.

Eksempel 2

Ved å gå ut fra et fortykkende premixpreparat som inneholdt 64 vekt% talg-trimetylammoniumklorid (Arquad T 50<R>) og 36 vekt% natriumxylensulfonat (40%), ble de preparater som er vist i følgende tabell fremstilt som beskrevet i eksempel 1.

Viskositetene ble målt med Brookfield LVT 60 opm.

Eksempel 3

Det ble fremstilt preparater som inneholdt henholdsvis:

Alle de angitte prosenter er i vekt, basert på vekten av hele preparatet.

Med hensyn til tilsetning av parfyme til begge preparater ble preparat I rapportert å bli blakket og tynt, mens preparat II holdt seg klart og hadde en viskositet på 190 m Pa.s. ved 20°C. Den samme oppførsel kunne observeres når det gjaldt lignende preparater som inneholdt natriumkumensulfonat eller natriumtoluensulfonat, noe som viste en nokså liten parfyme-mottakelighet som tillater anvendelse av premixpreparater som stammer fra sulfonat/kvaternær-ammoniumderivater.

Mens preparat I ikke viste særlige fortykningseffekter i f.eks. 10% HCI og 5% H2S04, kunne preparat II anvendes i alle syrer som er spesifisert i Eksempel 2.

Eksempel 4

Det ble fremstilt preparater ved hjelp av den fremgangsmåte som er beskrevet i eksempel 1, idet man gikk ut fra bis-hydroksyetyl)-talg-aminoksyd (Aromox T12<R>) i mengder fra 3 til 7 vekt%, natriumxylensulfonat, natriumtoluensulfonat, natriumkumensulfonat eller sek.-n-alkansulfonater med følgende formler:

hvor R og R<1> representerer en alkenrest med 13-18 karbonatomer

(Hostapur<11> SAS hvor C13-n-alkansulfonat representerer 3% av blandingen, C1A-n-alkansulfonat 25%, C15-n-alkansulfonat 30%, C16-n-alkansulfonat 25, C17-n-alkansulfonat 15% og C18-n-alkansulfonat 2%, blandingen, hvilket er et eksempel på et preparat i henhold til europeisk publikasjon 137 871 i mengder på 0-2 vekt%, og hydratisert citronsyre, saltsyre, maursyre, fosfonsyre, svolvelsyre og amidsulfonsyre.

Sammenligning av viskositetsverdiene ved 20°C for de ovenfor fremstilte vandige preparater som inneholdt varierende mengder av aminoksydene (fra 3 til 7 vekt%) viste tydelig at kombinasjon I, som bestod av aminoksyd og natriumsalter av xylensulfonat, toluensulfonat eller kumensulfonat, oppviste betydelig bedre fortykningsegenskaper enn kombinasjon II som bestod av aminoksyd og n-alkanstalfonat (i henhold til relevant teknikkens stand).

Videre viste de fortykkende egenskaper ved preparatet som inneholdt aminoksyd og olefinsulfonater (f.eks. ELFAN OS46<R>) III dårlige fortykningsegenskaper sammenlignet med kombinasjon I og hadde videre en intens gul farge.

Blant de testede preparater viste aminoksydet (Aromox T12<R>) og natriumxylensufonatet de mest attraktive karakteristikker.

Claims (5)

1. Fortykkede, vandige enfasede rengjøringspreparater, karakterisert ved at de omfatter: a) 0,1-10 vekt% av et overflateaktivt middel valgt fra gruppen som består av (1) kvaternære ammoniumforbindelser hvor minst én av hydrokarbongruppene som er knyttet til nitrogen er en lineær eller forgrenet alkylgruppe som inneholder minst 12 karbonatomer og er mettet eller umettet og hvor to eller tre av gruppene som er knyttet til nitrogenet uavhengig er usubstituerte eller substituerte alkylgrupper som inneholder 1-6 karbonatomer, og hvor en eller flere av de nevnte alkylgrupper kan inneholde en arylsubstituent eller kan være erstattet av en arylgruppe, og hvor et anion kan være til stede, f.eks. halogenid, acetat, metosulfat o.l., og (2) tertiære aminoksyder hvor minst én av hydrokarbongruppene som er knyttet til nitrogen er en lineær eller forgrenet alkylgruppe som inneholder minst 16 karbonatomer og er mettet eller umettet og hvor to av gruppene som er knyttet til nitrogenet uavhengig er usubstituerte eller substituerte alkylgrupper som inneholder 1-6 karbonatomer, og hvor en eller flere av de nevnte alkylgrupper kan inneholde en arylsubstituent eller kan være erstattet av en arylgruppe;b) 0,01-3 vekt% av et organisk anionsk sulfonat valgt fra gruppen som består av kumensulfonat, xylensulfonat og toluensulfonat i deres syre- eller saltform og blandinger derav; c) 1-15 vekt% av en syre; og d) og vann, hvori ett eller flere rengjørende, desinfiserende og/eller odoriserende midler kan være oppløst eller dispergert, idet vektprosenten er beregnet på vekten av hele den vandige sammensetning, og preparatenes pH-verdi er 0 - 6.

2. Fortykkede, vandige preparater som angitt i krav 1, karakterisert ved at det inneholder talg-trimetylammoniumklorid .

3. Fortykkede preparater som angitt i hvilket som helst av de foregående krav, karakterisert ved at de inneholder en kvaternær ammoniumforbindelse i en mengde av fra 0,1 til 5,0 vekt% basert på den totale vekt av preparatet.

4. Fortykkede preparater som angitt i hvilket som helst av de foregående krav, karakterisert ved at de inneholder natriumsaltet av sulfonatene.

5. Fortykkede preparater som angitt i krav 4, karakterisert ved at de inneholder natriumsaltet av xylensulfonat.