КОМПОЗИЦИЯ ОЧИЩАЮЩЕГО СРЕДСТВА Российский патент 2008 года по МПК C11D3/37 C11D1/86 C11D3/14 

Область техники, к которой относится изобретение

Изобретение относится к композициям чистящих средств синергетического действия, содержащим поверхностно-активные вещества и набухающие полимеры, которые пригодны для очистки твердых поверхностей.

Уровень техники

Промышленные композиции чистящих средств для очистки твердых поверхностей обычно включают в себя одно или несколько поверхностно-активных веществ и множество диспергированных в них абразивных частиц. Комбинации поверхностно-активных веществ, совместно с электролитами, часто используют для получения суспендирующей системы для абразивных добавок, что хорошо известно в данной области техники. Предлагаются различные композиции чистящих средств в форме жидкостей, паст, гелей, порошков и твердых брусков. Типичные абразивные материалы, используемые в этих композициях, включают кальциты и доломиты.

Твердыми поверхностями в домашнем обиходе являются кухонная посуда и принадлежности, стены и полы кухни, рабочие поверхности и раковины, стены, полы и сантехника ванных комнат и туалетов, полы прочих помещений и т.д., на которых образуются различного рода загрязнения. Загрязнения, обычно встречающиеся на верхних частях кухонной плиты и посуды, бывают двух типов, а именно легко удаляемая или маслянистая грязь и трудно удаляемая грязь, состоящая из высохшей и прикипевшей пищи. Проблема удаления этих загрязнений становится более острой, когда требуется прилагать значительные усилия, чтобы отчистить предметы от этой твердой грязи, накопившейся со временем.

Обычно доля поверхностно-активного вещества в очищающих композициях имеет величину примерно до 20%, а остальное приходится на другие ингредиенты. Важную часть рецептуры составляют абразивные материалы, структурообразователи и наполнители. Эти ингредиенты необходимо добавлять для улучшения растекаемости поверхностно-активного вещества по очищающей поверхности, особенно в случае мытья вручную.

В очищающих композициях используют полимеры для достижения различных полезных целей, таких как функции структурирования и удаления загрязнений. В документе ЕР 883670 (Unilever, 1998) раскрываются имеющие высокую вязкость композиции геля для мытья посуды. Они имеют двухкомпонентную структурирующую систему, содержащую 0,2-2% сшитого поликарбоксилата и азол.

Добавление большого количества воды, наряду с абразивными материалами, моющими компонентами детергента и наполнителями, увеличивает объем продукта и, следовательно, увеличивает стоимость и трудности транспортировки продукции от места изготовления до места ее потребления.

Таким образом, возникает потребность в концентрированной очищающей композиции, которая может превращаться потребителем в легко используемый продукт за счет добавления воды. Такая концентрированная композиция дает экономию на стоимости транспортировки и упаковки изделия по сравнению с разбавленной композицией.

Краткое описание изобретения

Настоящее изобретение предоставляет концентрированную очищающую композицию синергетического действия, содержащую одно или несколько поверхностно-активных веществ и один или несколько набухающих в воде полимеров, которые в состоянии абсорбировать воду в количестве, превышающем их собственную массу. Эту композицию можно превращать в объемистую пасту или густую жидкость путем простого добавления воды перед использованием, чтобы обеспечить растекаемость композиции по многочисленным поверхностям, подлежащим чистке.

Подробное описание

Все указанные здесь процентные содержания и долевые отношения приведены по массе композиции, если не указано иное.

Таким образом, настоящее изобретение предоставляет концентрированную очищающую композицию синергетического действия, содержащую

а) 5-95% одного или нескольких поверхностно-активных веществ,

б) 5-95% одного или несколько набухающих в воде полимеров, которые абсорбируют воду в количестве, превышающем их собственную массу.

В контексте настоящего изобретения выражение «очищающая композиция» относится к композициям в форме твердых порошков, таблеток, гранул или «лапши» либо в форме пасты или геля, которые можно превращать в продукт с увеличенным объемом за счет добавления воды. Полученный таким путем продукт можно с большей легкостью наносить или распределять по поверхности, подлежащей чистке.

Поверхностно-активные вещества

Композиция согласно изобретению содержит одно или несколько поверхностно-активных веществ, которые обычно выбирают из анионных, неионогенных, катионных или амфионных поверхностно-активных веществ. Предпочтительно, чтобы, по меньшей мере, 10% от общего количества поверхностно-активного вещества в композиции состояло из неионогенного поверхностно-активного вещества, более предпочтительно, по меньшей мере, 40% от общего количества поверхностно-активного вещества. Предпочтительно, чтобы это поверхностно-активное вещество в композиции составляло от 5 до 50%, более предпочтительно от 5 до 25% от массы композиции.

Подходящий класс анионных поверхностно-активных веществ представляет собой водорастворимые соли органических моноэфиров серной кислоты и сульфокислот, имеющих в молекулярной структуре алкильную группу с разветвленной или прямой цепью, содержащей 8-22 атомов углерода, либо алкиларильную группу, содержащую 6-20 атомов углерода.

Примерами таких анионных поверхностно-активных веществ являются растворимые в воде соли следующих соединений:

- длинноцепочные (т.е. 8-22 атомов углерода) сульфаты спиртов (именуемые здесь как PAS), особенно такие, которые получены путем сульфирования жирных спиртов, извлекаемых из таллового или кокосового масла, либо синтетических спиртов, произведенных из нефти;

- алкилбензолсульфонаты, наподобие тех, в которых алкильная группа содержит от 6 до 20 атомов углерода;

- вторичные алкансульфонаты.

Также подходящими являются соли следующих соединений:

- сульфаты простого алкилглицерилового эфира, особенно эфиров жирных спиртов, извлекаемых из таллового или кокосового масла;

- сульфаты моноглицерида жирной кислоты;

- сульфаты этоксилированных алифатических спиртов, содержащих 1-12 этиленоксидных групп;

- сульфаты простых алкилфенолэтиленоксидных эфиров, имеющих от 1 до 8 этиленоксидных звеньев (ЭО) на молекулу, в которых алкильные группы содержат от 4 до 14 атомов углерода;

- продукт реакции жирных кислот, этерифицированных изотионовой кислотой и нейтрализованных щелочью.

Подходящий класс неионогенных поверхностно-активных веществ можно широко определить как соединения, полученные путем конденсации простых окисей алкилена, которые являются гидрофильными по своей природе, с алифатическим или алкилароматическим гидрофобным соединением, имеющим активный атом водорода. Длину этой гидрофильной или полиоксиалкиленовой цепи, присоединенной к любой специфичной гидрофобной группе, можно легко регулировать с получением соединения, имеющего желаемый баланс между гидрофильным и гидрофобным элементами. Это позволяет производить выбор неионогенных поверхностно-активных веществ с подходящим значением гидрофильно-липофильного баланса (ГЛБ). Конкретные примеры включают в себя следующее:

- продукты конденсации алифатических спиртов, имеющие от 8 до 22 атомов углерода в конфигурации или прямой, или разветвленной цепи с этиленоксидом, таким как конденсаты кокосового спирта/этиленоксида, имеющие от 2 до 15 молей этиленоксида на 1 моль кокосового спирта; конденсаты алкилфенолов, имеющие алкильные группы С₆-С₁₅ с 5-25 молями этиленоксида на 1 моль алкилфенола;

- конденсаты продукта реакции этилендиамина и пропиленоксида с этиленоксидом, причем эти конденсаты содержат от 40 до 80% этиленоксидных групп по массе и имеют молекулярную массу от 5000 до 11000.

Другими классами неионогенных поверхностно-активных веществ являются

- алкилполигликозиды, которые представляют собой продукты конденсации длинноцепочных алифатических спиртов и сахаридов;

- третичные аминоксиды структуры RRRNO, где первый радикал R представляет собой алкильную группу, имеющую от 8 до 20 атомов углерода, а каждый из других радикалов R представляет собой алкильную или гидроксиалкильную группу, имеющую от 1 до 3 атомов углерода, например диметилдодециламиноксид;

- третичные фосфиноксиды структуры RRRPO, где один радикал R представляет собой алкильную группу, имеющую от 8 до 20 атомов углерода, а каждый из других радикалов R представляет собой алкильную или гидроксиалкильную группу, имеющую от 1 до 3 атомов углерода, например диметилдодецилфосфиноксид;

- диалкилсульфоксиды структуры RRSO, где один радикал R представляет собой алкильную группу, имеющую от 10 до 18 атомов углерода, а другой радикал R представляет собой метил или этил, например метилтетрадецилсульфоксид;

- алкилоламиды жирных кислот, такие как этаноламиды;

- конденсаты алкиленоксидов с алкилоламидами жирных кислот;

- алкилмеркаптаны.

Специфичной группой поверхностно-активных веществ являются третичные амины, получаемые путем конденсации этилен- и/или пропиленоксида с длинноцепочными алифатическими аминами. Эти соединения ведут себя как неионогенные поверхностно-активные вещества в щелочной среде и как катионные поверхностно-активные вещества в кислотной среде.

Композиции согласно настоящему изобретению могут необязательно включать амфионные, катионные или цвиттерионные поверхностно-активные вещества.

Подходящие амфионные поверхностно-активные соединения, которые можно, но необязательно, использовать, представляют собой производные вторичных и третичных алифатических аминов, содержащих алкильную группу, имеющую от 8 до 18 атомов углерода, и алифатический радикал, замещенный анионной группой, солюбилизирующейся в воде, например 3-додециламинопропионат натрия, 3-додециламинопропансульфонат натрия и N-2-гидроксидодецил-N-метилтаурат натрия.

Примеры подходящих катионных поверхностно-активных веществ можно найти среди солей четвертичного аммония, содержащих одну или две алкильных или аралкильных группы, имеющих от 8 до 20 атомов углерода, и две или три небольших алифатических группы (например, метил), например бромид цетилтриметиламмония.

Примеры подходящих цвиттерионных поверхностно-активных веществ можно найти среди производных алифатических соединений четвертичного аммония, сульфония и фосфония, содержащих алифатическую группу от 8 до 18 атомов углерода, и алифатическую группу, замещенную анионной группой, солюбилизирующейся в воде, например 3-(N,N-диметил-N-гексадециламмоний)пропан-1-сульфонат бетаина, 3-(додецилметилсульфоний)пропан-1-сульфонат бетаина и 3-(цетилметилфосфоний)этансульфонат бетаина. Другими хорошо известными бетаинами являются алкиламидопропилбетаины, например, такие, в которых эту алкиламидную группу получают из жирных кислот кокосового масла.

Дальнейшими примерами подходящих поверхностно-активных веществ являются соединения, обычно используемые в качестве поверхностно-активных агентов, приведенных в широко известных учебных пособиях: "Surface Active Agents" Vol.1, by Schwartz&Perry, Interscience 1949; "Surface Active Agents" Vol.2 by Schwartz, Perry&Berch, Interscience 1958; новое издание "McCutcheon's Emulsifiers и Detergents", опубликованное издательством Manufacturing Confectioners Company; "Tenside-Taschenbuch", H.Stache, 2nd Edn., Carl Hauser Verlag, 1981.

Особенно предпочтительно, когда это поверхностно-активное вещество представляет собой смесь анионных и неионогенных поверхностно-активных веществ, присутствующих в соотношениях в пределах от 1:0,1 до 1:10, а более предпочтительно между 1:0,1 и 1:1.

Набухающие полимеры

Предпочтительными набухающими в воде полимерами являются полиакриловые кислоты и полиакрилаты, сшитые акрилатные полимеры, гуаровая смола и их производные, крахмал-акриловые привитые сополимеры, гидролизаты крахмал-акрилонитрильных привитых сополимеров, сшитый полиоксиэтилен, сшитая карбоксиметилцеллюлоза, частично сшитые набухающие в воде полимеры, такие как полиэтиленоксид и полиакриламид, сополимеры изобутилена/малеиновой кислоты и т.д. Особо предпочтительными набухающими в воде полимерами являются полиакриловые кислоты, но самыми предпочтительными являются сшитые полиакриловые кислоты, частично нейтрализованные до солей натрия. Набухающие в воде полимеры, пригодные для целей настоящего изобретения, предлагаются в формах твердого вещества и жидкости, но предпочтительными являются формы твердого состояния, такие как частицы, гранулы, таблетки, хлопья, короткие иглы и т.п.

Предпочтительно, чтобы этот набухающий в воде полимер содержался в композиции в количестве от 5 до 75%, более предпочтительно от 5 до 50% от массы композиции.

Соотношение поверхностно-активного вещества и полимера предпочтительно лежит в пределах от 1:0,1 до 0,1:1 и более предпочтительно от 1:0,4 до 0,4:1.

Необязательные ингредиенты

Неорганические частицы

Нерастворимые частицы твердой фазы не являются обязательным ингредиентом композиций в соответствии с настоящим изобретением.

Предпочтительно, чтобы эти частицы дисперсной фазы содержали абразивный материал, который нерастворим в воде. В альтернативном варианте абразивный материал может быть до некоторой степени растворимым, причем он присутствует в таком избытке по отношению к воде, имеющейся в композиции, когда ее смешивают с водой перед использованием, чтобы повысить растворимость абразивного материала в водной фазе, и в результате этот абразивный материал находится в твердой фазе в набухшей смеси.

Способность набухающих полимеров образовывать гель или пасту может уменьшаться в присутствии определенных электролитов. Например, в присутствии ионов кальция уменьшается способность к набуханию сшитой полиакриловой кислоты, которая является набухающим в воде полимером. Следовательно, нужно тщательно выбирать абразивные материалы и неорганические частицы, исключая указанные выше вещества. Если их присутствие считается абсолютно необходимым, то их следует использовать в минимальных количествах.

Подходящие абразивные материалы можно выбирать из следующих веществ: частицы цеолитов, кальциты, доломиты, полевой шпат, диоксиды кремния, силикаты, другие карбонаты, оксиды алюминия, бикарбонаты, бораты, сульфаты и полимерные материалы, такие как полиэтилен.

Предпочтительные абразивные материалы для использования в очищающих композициях общего назначения имеют твердость по Моосу 2-6 единиц, хотя для специального применения можно использовать абразивные материалы с более высокими показателями твердости.

Предпочтительные средние размеры частиц абразивного материала лежат в пределах 0,5-400 микрон, причем более предпочтительными являются значения приблизительно 5-200 микрон.

Другие необязательные ингредиенты

Композиция в соответствии с изобретением может содержать другие ингредиенты, которые способствуют ее очищающему действию. Например, эта композиция может содержать структурообразующие компоненты, такие как нитрилотриацетаты, поликарбоксилаты, цитраты, дикарбоновые кислоты, водорастворимые фосфаты (такие как полифосфаты, смеси орто- и пирофосфатов), цеолиты и их смеси. Композиции в соответствии с изобретением могут также содержать, в дополнение к уже упомянутым ингредиентам, различные другие необязательные добавки, такие как растворители, окрашивающие вещества, осветлители, оптические осветляющие вещества, агенты, суспендирующие «грязь», ферменты для моющих средств, совместимые отбеливающие реагенты (особенно гипогалогениты) и консервирующие средства.

Неорганические частицы и другие необязательные ингредиенты могут присутствовать в количестве до 90% от массы композиции.

Таким образом, в соответствии с предпочтительным аспектом настоящего изобретения разработана композиция очищающего средства синергетического действия, содержащая

а) 5-50% одного или нескольких поверхностно-активных веществ, причем, по меньшей мере, 10% общей массы этих веществ приходится на неионогенное поверхностно-активное вещество;

б) 5-75% одного или нескольких набухающих в воде полимеров, которые абсорбируют воду в количестве, превышающем их собственную массу, и

в) необязательно, до 90 мас.% неорганических частиц и других традиционных компонентов.

Таким образом, в соответствии с более предпочтительным аспектом настоящего изобретения, разработана композиция очищающего средства синергетического действия, содержащая

а) 5-25% одного или нескольких поверхностно-активных веществ, причем, по меньшей мере, 40% общей массы этих веществ приходится на неионогенное поверхностно-активное вещество;

б) 5-50% одного или нескольких набухающих в воде полимеров, которые абсорбируют воду в количестве, превышающем их собственную массу, и

в) 10-90 мас.% неорганических частиц и других традиционных компонентов.

Далее изобретение будет проиллюстрировано на следующих примерах, не ограничивающих его объем.

Примеры

1. Влияние взаимодействия полимера с поверхностно-активным веществом на формирование геля

Композиции, которые показаны в таблице 1, получают путем смешивания поверхностно-активного вещества и полимера. Полученные продукты представляют собой порошкообразную массу. В каждый из этих продуктов добавляют по 50 г воды и дают отстояться в течение 1-2 минут. В таблице 1 указан также внешний вид продуктов после добавления воды и объем полученного геля.

Таблица 1Вес композиции (г)Пример 1Пример 2Пример 3Пример 4Пример 5Пример 6Линейный алкилбензолсульфонат0,5 0,250,5  Жирный спирт 7 ЭО (длина углеродной цепочки от С₁₂ до С₁₈) 0,50,25 0,5 Сшитая полиакриловая кислота GE 500 F Kolon Chemicals)0,50,50,5  0,5Добавленная вода505050505050Характеристики продукта Физический внешний вид после добавления 50 мл водыМягкий гельХорошее твердое вещество, подобное гелюГельЖидкостьЖидкостьМягкий гельОбъем геля (мл) после добавления избытка воды5868600075

Измерение объема геля (мл) после добавления избытка воды

Пастообразные/густые жидкости, образовавшиеся в примерах 1-6 выше, переносят в отдельные градуированные мерные цилиндры емкостью 250 мл и доводят объем жидкости до 250 мл путем добавления воды. Содержимое цилиндров премешивают в течение минуты, затем дают отстояться в течение ночи и исследуют. Содержимое цилиндров разделяется на две фазы (в примерах 1, 2, 3 и 6). Гель, сформировавшийся под действием набухающего полимера, осаждается на дно, в то время как водный слой остается наверху, и измеряют объем слоя геля. Объем гелей (в присутствии избытка воды) характеризует гелеобразующую способность набухающего полимера в присутствии поверхностно-активных веществ. Предполагается, что, чем больше объем геля, тем меньше отрицательное воздействие поверхностно-активного вещества на набухающий полимер.

Данные, приведенные в таблице 1, показывают, что полимер является существенным компонентом при формировании геля, и в присутствии неионогенных поверхностно-активных веществ полимер формирует хорошее твердое вещество, подобное гелю. Из этого следует, что выбор поверхностно-активного вещества является важным для определения прочности геля и его объема, что, в свою очередь, определяет консистенцию образовавшейся пасты.

2. Влияние природы поверхностно-активного вещества на формирование геля

Для определения влияния природы поверхностно-активного вещества на формирование геля исследуют анионные и неионогенные поверхностно-активные вещества, взятые в различных соотношениях в композициях, приведенных в таблице 2. Продукт смешивают с водой и исследуют природу геля. Измерение объема геля (мл) после добавления избытка воды проводят по методике, описанной выше. Кроме того, оценивают эксплуатационные качества путем рассмотрения эффективности очистки.

Измерение эффективности очистки

Отбирают 1 г геля, образовавшегося путем добавления 100 г воды к 7,5 г порошка, в виде одной дозы, с использованием приспособления, и очищают грязную тарелку. В ходе проведения очистки определяют различные параметры очистки и потребительские свойства. На основе общей целесообразности эффективность очистки оценивается по шкале от 1 до 5, где 1 относится к 'плохому' и 5 относится к 'хорошему' эксплуатационному качеству.

Таблица 2Вес композиции (г)Пример 7Пример 8Пример 9Пример 10Пример 11Пример 12Пример 13Линейный алкилбензолсульфонат1,5  1,5 1350,9Этоксилированный жирный спирт С₁₂-С₁₈ ЗЭО 1,5  1,50,150,6Сшитая полиакриловая кислота GE 500F1,51,51,5  1,51,5Триполифосфат натрия0,20,20,20,20,20,20,2Щелочной силикат0,30,30,30,30.30,30,3Неорганические твердые частицы4,44,44,44,44,44,44,4Добавленная вода100100100100100100100Характеристики продукта после добавления воды Физический внешний видГельНаилучший твердый гельГельЖидкостьЖидкостьГельХороший твердый гельОбъем геля (мл)9814215200126100Эффективность очистки5301144

Данные, приведенные в таблице 2, показывают, что полимер является существенным компонентом для получения консистентного геля, но имеет плохие характеристики при очистке (пример 9). Когда в композиции присутствует только поверхностно-активное вещество без полимера, гель не образуется, и эффективность очистки снижается (примеры 10 и 11), поскольку полимер способствует растекаемости активного компонента. Эксплуатационные качества композиций, как в примерах 7, 8, 12 и 13, в отношении формирования геля и эффективности очистки показывают, что соответствующее сочетание поверхностно-активного вещества и полимера является важным для получения композиции, которая обладает оптимальной эффективностью очистки и хорошей прочностью геля.

Изобретение относится к композициям чистящих средств синергетического действия, содержащим поверхностно-активные вещества и набухающие в воде полимеры, которые пригодны для очистки твердых поверхностей. Техническая задача - разработка концентрированной композиции, которая может превращаться в легко используемый продукт за счет добавления воды перед использованием. Предложена композиция, содержащая одно или несколько поверхностно-активных веществ (5-95 мас.%), причем 40 мас.% или более от всех поверхностно-активных веществ составляют неионогенные поверхностно-активные вещества, и один или несколько набухающих в воде полимеров, которые абсорбируют воду в количестве, превышающем их собственную массу (5-95 мас.%). Массовое соотношение поверхностно-активных веществ и набухающих в воде полимеров лежит в пределах от 1:0,4 до 0,4:1. Набухающий в воде полимер выбирают из группы, состоящей из полиакриловых кислот, полиакрилатов, сшитых акрилатных полимеров, гуаровой смолы и ее производных, крахмал-акриловых привитых сополимеров, гидролизатов крахмал-акрилонитрильных привитых сополимеров, сшитого полиоксиэтилена, сшитой карбоксиметилцеллюлозы, частично сшитых набухающих в воде полимеров, таких как полиэтиленоксид и полиакриламид, сополимеров изобутилена/малеиновой кислоты. 14 з.п. ф-лы, 2 табл.

1. Композиция очищающего средства синергетического действия, содержащая: поверхностно-активные вещества и полимер, в которой:

а) одно или несколько поверхностно-активных веществ, взятых в количестве 5-95 мас.%, причем неионогенное поверхностно-активное вещество составляет, по меньшей мере, 40 мас.% от всех поверхностно-активных веществ;

б) один или несколько набухающих в воде полимеров, которые абсорбируют воду в количестве, превышающем их собственную массу, присутствуют в количестве 5-95 мас.%,

в которой массовое соотношение поверхностно-активного вещества к набухающему в воде полимеру лежит в пределах от 1:0,4 до 0,4:1 и в которой набухающий в воде полимер выбирают из группы, состоящей из полиакриловых кислот, полиакрилатов, сшитых акрилатных полимеров, гуаровой смолы и ее производных, крахмал-акриловых привитых сополимеров, гидролизатов крахмал-акрилонитрильных привитых сополимеров, сшитого полиоксиэтилена, сшитой карбоксиметилцеллюлозы, частично сшитых набухающих в воде полимеров, таких, как полиэтиленоксид и полиакриламид, сополимеров изобутилена/малеиновой кислоты.