ОБЕЗЖИРИВАЮЩАЯ КОМПОЗИЦИЯ, ОБРАЗУЮЩАЯ МАЛОЕ ЧИСЛО ПОЛОС Российский патент 2016 года по МПК C11D1/72 C11D1/825 C11D1/835 C11D3/12 B82Y30/00 

Область техники

Настоящее изобретение относится к водной композиции, содержащей три компонента. Первый компонент представляет собой основное моющее средство в виде неионного поверхностно-активного вещества с определенными критическими параметрами упаковки (КПУ). Основная функция первого компонента заключается в обеспечении хорошей эффективности очищения. Второй компонент представляет собой неорганические частицы, поверхность которых модифицирована для улучшения стабильности. Третий необходимый компонент представляет собой вспомогательное поверхностно-активное вещество с определенным значением КПУ, которое может исполнять функцию повышения общей эффективности очищения, эффективности образования полос и обеспечивать общую стабильность композиции. Предлагаются способы получения таких композиций и применение таких композиций для очищения твердых поверхностей.

Уровень техники

Композиции поверхностно-активных веществ в настоящее время используются во многих областях применения для очищения, включая очищение твердых поверхностей и мягких поверхностей, например, текстиля, и во многих других областях применения в сферах бытового и промышленного использования. Используемый в настоящем документе термин «твердая поверхность» относится, в частности, к твердым поверхностям, встречающимся в жилых помещениях, таким как поверхности камня, керамики, древесины, пластиков, металлов, стекла и любая лакированная или окрашенная такая твердая поверхность.

При очищении твердых поверхностей желательно получение композиции поверхностно-активного вещества, которая демонстрирует хорошие показатели эффективности по обезжириванию и в то же самое время оставляет поверхность визуально чистой от пятен, полос и остатка. Типичный стеклоочиститель обычно оставляет поверхность, свободную от видимых изъянов, однако эффективность очищения у большинства стеклоочистителей является исключительно неудовлетворительной в отношении тяжелых грязей и жиров. С другой стороны, доступны многие составы для эффективного очищения жиров и тяжелых грязей с поверхностей.

Использование наночастиц в очищающих составах хорошо известно. Добавление наночастиц в состав было заявлено как обеспечивающее достижение преимуществ от модифицирования поверхности, подобных свойствам гидрофилизации, отталкивания грязи и препятствования повторному загрязнению. Однако использование наносиликатов в комбинации с двумя дополнительными поверхностно-активными веществами для обеспечения превосходного обезжиривания, а также образования малого числа полос является новым и не может быть спрогнозировано исходя из предшествующего уровня техники. Полоса представляет собой видимый остаток, остающийся после процесса очищения. Считается, что образование полос может быть приписано формированию упорядоченной структуры, которая является достаточно крупной для того, чтобы быть видимой невооруженным глазом. В теории остаток может исходить от остаточного загрязнения, неполностью удаленного в процессе очищения. Часто он обусловлен неправильным составлением очищающей композиции, так что по мере высыхания очищающей композиции она образует видимый «остаток» компонентов

Не желая быть связанными какой-либо теорией, полагают, что механизм очищения имеет решающее значение для образования видимого остатка. Существуют два основных типа механизма очищения. Одним из них является растворяющая способность, когда грязь растворяется с поверхности под воздействием состава, который характеризуется высокими уровнями содержания растворителей. Например, в соответствии публикацией US 7314852, колонка 1, строка 29, «коммерчески доступные стеклоочищающие продукты, продаваемые под торговой маркой Glass Plus®, включают систему органических растворителей, содержащую смесь из монобутилового эфира этиленгликоля (EGBE) и изопропилового спирта». В случае данного типа состава невозможно получить поверхность, которая является полностью чистой. В случае очищения растворителями, особенно в условиях высокой загрузки по грязи, затруднительно получить поверхность без полос. Данные типы составов будут действовать лучше всего в случае уже чистой поверхности или очень низкого уровня содержания грязи для нее.

Другим механизмом очищения поверхностей является эмульгирование грязи с использованием поверхностно-активных веществ. По данному механизму загрязнение, образованное грязью, удаляют по способу скатывания. По сравнению с очищением растворителями, где грязь растворяется, грязь эмульгируется в фазу поверхностно-активного вещества, и по существу происходит противодействие ее обратному осаждению на поверхность. Очищение по способу скатывания приводит к получению намного более чистой поверхности при наличии меньшего остатка, некоторые люди называют это «идеальной чистотой».

Был проведен анализ поверхности для твердой поверхности, которую очищали с использованием очищающего состава, относящегося к традиционному типу. В данном случае в значительной степени происходило образование пленки и полос, которые видны невооруженным глазом. Не желая быть связанными какой-либо теорией, представляется, что составы, которые образуют структурированные системы, такие как ламеллярная фаза, при высушивании являются более восприимчивыми к тому, чтобы оставлять видимый остаток, по сравнению с системами, которые образуют менее структурированные системы при высушивании. На фигуре 1 показана поверхность, которая имеет видимую полосу. Полоса показана в виде дорожки с «точками» на ней.

На фигуре 2 показана та же самая область, но при большем увеличении. Как видно при рассмотрении фигуры 2, полоса состоит из нескольких бугорков, вздутий и изъянов, которые возникают в результате присутствия очищающего раствора, когда он высыхает. Таким образом, возможность получать очищающий раствор, который после высыхания не образует никакого видимого остатка, является важной для контроля восприятия образования полос.

Таким образом очевидно, что на современном уровне техники все еще имеется потребность в композициях поверхностно-активных веществ, которые как обладают высокой моющей способностью, так и демонстрируют характеристики образования малого числа полос и образования малого числа пленок.

Цель настоящего изобретения заключается в том, чтобы по меньшей мере частично устранить недостатки предшествующего уровня техники и предложить композицию поверхностно-активного вещества, которая при использовании для очищения твердых поверхностей демонстрирует хорошую эффективность обезжиривания и низкие показатели образования полос. Авторы настоящего изобретения неожиданно обнаружили, что данная цель достигается использованием водной композиции, соответствующей прилагаемой формуле изобретения.

Краткое изложение изобретения

Настоящее изобретения относится к водной композиции, содержащей три основных компонента. Первый компонент представляет собой основное моющее средство в виде неионного поверхностно-активного вещества с критическим параметром упаковки ≥0,95. Второй компонент представляет собой неорганические частицы, поверхность которых модифицирована для улучшения стабильности. Третий компонент представляет собой вспомогательное поверхностно-активное вещество с критическим параметром упаковки ≤0,85.

Во втором аспекте настоящее изобретение относится к способу очищения твердых поверхностей с использованием вышеупомянутой композиции.

Описание фигур

Фигура 1 представляет собой вид поверхности, имеющей полосы, полученный с большим увеличением.

Фигура 2 представляет собой твердую поверхность, обработанную типичным очистителем твердых поверхностей и демонстрирующую наличие видимых «вздутий», бугорков или изъянов, связанных с образованием полос.

Фигура 3 представляет собой поверхность, обработанную композицией по настоящему изобретению; изъяны, наблюдаемые на фотографии фигуры 3, приписываются самой поверхности, а не составленному очищающему раствору.

Фигура 4 демонстрирует ту же самую область, что и на фигуре 3, но при большем увеличении.

Подробное описание изобретения

Настоящее изобретение относится к водной композиции, содержащей три компонента. Первый компонент представляет собой основное моющее средство в виде неионного поверхностно-активного вещества с критическими параметрами упаковки (КПУ) ≥0,95. Второй компонент представляет собой неорганические частицы, поверхность которых модифицирована для улучшения стабильности. Третий компонент представляет собой вспомогательное поверхностно-активное вещество с КПУ ≤0,85. Вспомогательное поверхностно-активное вещество может исполнять функцию повышения общей эффективности очищения, эффективности образования полос и обеспечивать общую стабильность композиции.

Композиция по изобретению может быть составлена в виде превосходной очищающей композиции, которая не оставляет на поверхности никаких полос. Не желая быть связанными какой-либо теорией, считают, что высушенная композиция не приводит к образованию видимых «вздутий», бугорков или изъянов, наблюдаемых на фигуре 2, которая соответствует проведению обработки типичным очистителем твердых поверхностей. Изображение поверхности, обработанной композицией по настоящему изобретению, представлено на фигуре 3. Изъяны, наблюдаемые на фотографии фигуры 3, приписываются самой поверхности, а не составленному очищающему раствору. Фигура 4 демонстрирует ту же самую область, что и на фигуре 3, но при большем увеличении. Преимущество изобретения можно ясно увидеть путем сравнения фигуры 4 (малое число полос) с фигурой 2 (типичный очиститель твердых поверхностей). Фигура 2 и фигура 4 представлены при аналогичном увеличении, но для фигуры 2 оно является немного меньшим. Исходя из сравнения этих двух изображений, очевидным является отсутствие более крупных «вздутий» на поверхности, обработанной очищающим составом, образующим малое число полос.

Основное моющее средство в виде неионного поверхностно-активного вещества

Основное моющее средство в виде неионного поверхностно-активного вещества выбирают из группы алкоксилатов, пропоксилатов, бутоксилатов и смешанных этоксилатов и пропоксилатов и бутоксилатов, полученных из гидрофобных спиртов. Гидрофобные спирты могут быть линейными или разветвленными и содержат от 8 до 18 атомов углерода. Гидрофобные спирты могут содержать ненасыщенные части и могут быть получены из природного, минерального и синтетического источников.

Основными моющими средствами в виде неионных поверхностно-активных веществ, предусмотренными для использования в настоящей заявке, являются те, которые имеют критический параметр упаковки (КПУ) ≥0,95.

Алкоксилаты спиртов

Неионным поверхностно-активным веществом предпочтительно является алкоксилатное поверхностно-активное вещество формулы

R₁O-(AO)_n, (1),

где R₁ представляет собой линейную или разветвленную, насыщенную или ненасыщенную гидрокарбильную группу, в одном варианте осуществления алкильную группу, содержащую от 8 до 18, в другом варианте осуществления от 8 до 14, в еще одном варианте осуществления 8-12 и в еще одном варианте осуществления от 9 до 12 атомов углерода;

АО представляет собой алкиленоксигруппу, в одном варианте осуществления этиленокси-, пропиленокси- или бутиленоксигруппу или смесь двух или более из них в любом порядке; а n представляет собой целое число в диапазоне от 1 до 25, в другом варианте осуществления от 1 до 20, в еще одном варианте осуществления от 2 до 12 и в еще одном варианте осуществления от 2 до 10.

Таким образом, алкоксилатное поверхностно-активное вещество, в дополнение к 1-20 этиленоксизвеньям, также может содержать вплоть до 5 пропиленоксизвеньев. Количество пропиленоксизвеньев, в случае присутствия таковых, может составлять всего лишь 0,1 моль ПО на один моль спирта. Этиленоксизвенья и пропиленоксизвенья могут быть присоединены произвольно или в блоках. Блоки могут быть присоединены к спирту в любом порядке. Алкоксилаты также могут содержать алкильную группу, содержащую 1-4 атома углерода в концевом положении. В одном варианте осуществления алкоксилаты содержат от 2 до 8 этиленоксизвеньев и от 0 до 2 пропиленоксизвеньев.

Линейные неионные поверхностно-активные вещества, предусматриваемые для использования в настоящем изобретении, включают, но не ограничиваются ими, С₉-С₁₁ спирт + 4, 5 или 6 молей ЭО, С_8-10 спирт + 4, 5 или 6 молей ЭО, С₁₁ спирт + 3, 4, 5, 6, 7 или 8 молей ЭО и тридециловый спирт + 4, 5, 6, 7 или 8 молей ЭО. Разветвленные неионные поверхностно-активные вещества, предусматриваемые для использования в настоящем изобретении, включают, но не ограничиваются ими, 2-этилгексанол + 3, 4 или 5 молей ЭО, 2-этилгексанол + 2 моля ПО + 4, 5 или 6 молей ЭО, 2-пропилгептанол + 3, 4, 5 или 6 молей ЭО и 2-пропилгептанол + 1 моль ПО + 4 моля ЭО. Еще одним примером является 2-бутилоктанол + 5, 6 или 7 молей ЭО. Каждый раз при обсуждении степени алкоксилирования, например этоксилирования и/или пропоксилирования, приведенными количествами являются средние молярные количества.

В одном варианте осуществления конечный состав, содержащий структурообразователи и необязательные ингредиенты, является прозрачным.

Наночастицы на неорганической основе

Используемый в настоящем документе термин ««наночастицы» на неорганической основе» относится к частицам, которые ни по какой размерности не имеют размер, превышающий приблизительно 500 нм и которые получают из неорганического материала, необязательно модифицированного по поверхности, при этом необязательное модифицирование поверхности возможно включает органический материал.

Наночастицами на неорганической основе, подходящими для использования в настоящем изобретении, предпочтительно являются те, которые способны образовывать стабильную дисперсию в композиции по настоящему изобретению. Термин «стабильный», в частности, в контексте «стабильной дисперсии» означает стабильное соединение, смесь или дисперсию, которые по существу не образуют гель или осадок в течение периода, предпочтительно составляющего по меньшей мере приблизительно 2 месяца, более предпочтительно по меньшей мере приблизительно 4 месяца и наиболее предпочтительно по меньшей мере приблизительно 5 месяцев при обычном хранении при комнатной температуре, т.е. при температуре в диапазоне от приблизительно 15 до приблизительно 35°С.

В одном варианте осуществления наночастицы на неорганической основе представляют собой частицы коллоидного диоксида кремния. Частицы коллоидного диоксида кремния, также называемые в настоящем документе золями диоксида кремния, могут быть получены, например, из осажденного диоксида кремния, микроразмерного диоксида кремния (кварцевой пыли), пирогенного диоксида кремния (высокодисперсного диоксида кремния) или гелей диоксида кремния при достаточной степени чистоты и их смесей.

Частицы коллоидного диоксида кремния и золи диоксида кремния в соответствии с изобретением могут быть модифицированы и могут содержать другие элементы, такие как амины, алюминий и/или бор, которые могут присутствовать в частицах и/или непрерывной фазе. Модифицированные бором золи диоксида кремния описаны, например, в патенте США № 2630410. Модифицированные алюминием частицы диоксида кремния в подходящем для использования случае характеризуются содержанием Al₂O₃ от приблизительно 0,05 до приблизительно 3 мас.%, в другом варианте осуществления от приблизительно 0,1 до приблизительно 2 мас.%. Методика получения модифицированного алюминием золя диоксида кремния дополнительно описана, например, в публикациях «The Chemistry of Silica», by Iler, K. Ralph, pages 407-409, John Wiley & Sons (1979) и US 5368833.

Частицы коллоидного диоксида кремния в подходящем для использования случае имеют средний диаметр частиц в диапазоне от приблизительно 2 до приблизительно 150 нм, в другом варианте осуществления от приблизительно 3 до приблизительно 50 нм, а в еще одном варианте осуществления от приблизительно 5 до приблизительно 40 нм. В подходящем для использования случае частицы коллоидного диоксида кремния характеризуются удельной площадью поверхности от приблизительно 20 до приблизительно 1500, в другом варианте осуществления от приблизительно 50 до приблизительно 900 и в еще одном варианте осуществления от приблизительно 70 до приблизительно 600 м²/г.

Частицы коллоидного диоксида кремния предпочтительно характеризуются узким распределением частиц по размерам, т.е. малым относительным среднеквадратическим отклонением для размера частиц. Относительное среднеквадратическое отклонение для распределения частиц по размерам представляет собой соотношение между среднеквадратическим отклонением для распределения частиц по размерам и средним размером частиц при расчете по количеству. Относительное среднеквадратическое отклонение для распределения частиц по размерам предпочтительно составляет менее чем приблизительно 60% при расчете по количеству, более предпочтительно менее чем приблизительно 30% при расчете по количеству и наиболее предпочтительно менее чем приблизительно 15% при расчете по количеству.

Частицы коллоидного диоксида кремния подходящим образом диспергируют в водном растворителе в подходящем для использования случае в присутствии стабилизирующих катионов, таких как K⁺, Na⁺, Li⁺, NH₄ ⁺, органических катионов, первичных, вторичных, третичных и четвертичных аминов или их смесей в целях получения водного золя диоксида кремния. Однако также могут быть использованы и дисперсии, содержащие органические растворители, например низшие спирты, ацетон или их смеси, в подходящем для использования случае в количестве, составляющем от приблизительно 1 до приблизительно 20, в другом варианте осуществления от приблизительно 1 до приблизительно 10 и в еще одном варианте осуществления от приблизительно 1 до приблизительно 5 объемных процентов от общего объема растворителя. Однако водные золи диоксида кремния в отсутствие каких-либо дополнительных растворителей преимущественно используют в качестве частиц коллоидного диоксида кремния, которые являются отрицательно заряженными.

Соответственно, содержание диоксида кремния в золе составляет от приблизительно 20 до приблизительно 80, в другом варианте осуществления от приблизительно 25 до приблизительно 70 и в еще одном варианте осуществления от приблизительно 30 до приблизительно 60 мас.%. Чем выше содержание диоксида кремния, тем более концентрированной будет полученная в результате дисперсия силанизированного коллоидного диоксида кремния. Значение рН золя диоксида кремния в подходящем для использования случае составляет от приблизительно 1 до приблизительно 13, в другом варианте осуществления от приблизительно 6 до приблизительно 12 и в еще одном варианте осуществления от приблизительно 7,5 до приблизительно 11. Однако для модифицированных алюминием золей диоксида кремния значение рН в подходящем для использования случае составляет от приблизительно 1 до приблизительно 12, в другом варианте осуществления от приблизительно 3,5 до приблизительно 11.

В одном варианте осуществления изобретения золь диоксида кремния имеет константу седиментации в диапазоне от приблизительно 20 до приблизительно 100, в другом варианте осуществления от приблизительно 30 до приблизительно 90, в еще одном варианте осуществления от приблизительно 60 до приблизительно 90. Было установлено, что дисперсии с константой седиментации в пределах данных диапазонов могут улучшить стабильность полученной дисперсии. Константа седиментации характеризует степень агрегации частиц коллоидного диоксида кремния, т.е. степень образования агрегата или микрогеля. Константу седиментации измеряли и рассчитывали в соответствии с формулами, представленными в публикации J. Phys. Chem. 60(1956), 955-957, by Iler, R. K. & Dalton, R. L.

Константа седиментации зависит от содержания диоксида кремния, вязкости и плотности частиц коллоидного диоксида кремния. Высокое значение константы седиментации указывает на низкое содержание микрогеля. Константа седиментации представляет собой количество SiO₂ в массовых процентах, присутствующее в дисперсной фазе, например золе диоксида кремния. Содержание микрогеля можно регулировать в ходе способа получения, дополнительно описанного, например, в патенте США № 5368833.

В одном варианте осуществления по меньшей мере часть неорганических наночастиц является частицами силанизированного коллоидного диоксида кремния. В таком варианте осуществления композиция может содержать, помимо частиц силанизированного коллоидного диоксида кремния, также, по меньшей мере в некоторой степени, и частицы несиланизированного коллоидного диоксида кремния в зависимости от размера частиц диоксида кремния, массового соотношения между силаном и диоксидом кремния, типа силанового соединения, условий проведения реакции и т.д. Соответственно, силанизированными (модифицированными силаном) являются по меньшей мере приблизительно 40 мас.% частиц коллоидного диоксида кремния, в другом варианте осуществления по меньшей мере приблизительно 65, в еще одном варианте осуществления по меньшей мере приблизительно 90 и в еще одном варианте осуществления по меньшей мере приблизительно 99 мас.%. Композиция может содержать, помимо силана в форме силановых групп или силановых производных, связанных или соединенных с поверхностью частиц диоксида кремния, также, по меньшей мере в некоторой степени, и свободно диспергированные несвязанные силановые соединения. Соответственно, по меньшей мере приблизительно 40, в другом варианте осуществления по меньшей мере приблизительно 60, в еще одном варианте осуществления по меньшей мере приблизительно 75, в еще одном варианте осуществления по меньшей мере приблизительно 90 и в еще одном варианте осуществления по меньшей мере приблизительно 95 мас.% силановых соединений являются связанными или соединенными с поверхностью частиц диоксида кремния.

В подходящем для использования случае по меньшей мере приблизительно 1% по количеству силанольных поверхностных групп на частицах коллоидного диоксида кремния способны связываться или соединяться с силановыми группами на силановых соединениях, в другом варианте осуществления по меньшей мере приблизительно 5%, во втором варианте осуществления по меньшей мере приблизительно 10%, в третьем варианте осуществления по меньшей мере приблизительно 30% и в четвертом варианте осуществления по меньшей мере приблизительно 50% связываются или соединяются с силановой группой.

Массовое соотношение между общим содержанием силана и общим содержанием диоксида кремния в композиции составляет от приблизительно 0,01 до приблизительно 1,5, во втором варианте осуществления от приблизительно 0,05 до приблизительно 1, в третьем варианте осуществления от приблизительно 0,1 до приблизительно 0,5. Общее содержание диоксида кремния включает диоксид кремния в частицах модифицированного силанизированного диоксида кремния и частицах немодифицированного диоксида кремния, которые также могут присутствовать. Общее содержание силана учитывает весь свободно диспергированный силан и все соединенные или связанные силановые группы или производные.

Частицы коллоидного силанизированного диоксида кремния, предлагаемые как Bindzil CC30 и СС301, доступны от Eka Chemicals, Sweden.

Силанизирование частиц коллоидного диоксида кремния подробно описывается в публикации WO 2005/097961 A1, включенной в настоящий документ посредством ссылки. В соответствии с одним вариантом осуществления частицы силанизированного коллоидного диоксида кремния не имеют никакого силиконового покрытия. Силановые соединения, подходящие для силанизирования частиц коллоидного диоксида кремния, включают трис(триметокси)силан, октилтриэтоксисилан, метилтриэтоксисилан, метилтриметоксисилан; изоцианатсилан, такой как трис[3-(триметоксисилил)пропил]изоцианурат; гамма-меркаптопропилтриметоксисилан, бис(3-[триэтоксисилил]пропил)полисульфид, бета(3,4-эпоксициклогексил)этилтриметоксисилан; силаны, содержащие эпоксигруппу (эпоксисилан), глицидокси- и/или глицидоксипропильную группу, такую как гамма-глицидоксипропилтриметоксисилан, гамма-глицидоксипропилметилдиэтоксисилан, (3-глицидоксипропил)триметоксисилан, (3-глицидоксипропил)гексилтриметоксисилан, бета(3,4-эпоксициклогексил)этилтриэтоксисилан; силаны, содержащие винильную группу, такие как винилтриэтоксисилан, винилтриметоксисилан, винилтрис(2-метоксиэтокси)силан, винилметилдиметоксисилан, винилтриизопропоксисилан; гамма-метакрилоксипропилтриметоксисилан, гамма-метакрилоксипропилтриизопропоксисилан, гамма-метакрилоксипропилтриэтоксисилан, октилтриметилоксисилан, этилтриметоксисилан, пропилтриэтоксисилан, фенилтриметоксисилан, 3-меркаптопропилтриэтоксисилан, циклогексилтриметоксисилан, циклогексилтриэтоксисилан, диметилдиметилоксисилан, 3-хлорпропилтриэтоксисилан, 3-метакрилоксипропилтриметоксисилан, изобутилтриэтоксисилан, триметилэтоксисилан, фенилдиметилэтоксисилан, гексаметилдисилоксан, триметилсилилхлорид, винилтриэтоксисилан, гексаметилдисилазан и их смеси. В патенте США № 4927749 описываются дополнительные подходящие силаны, которые могут быть использованы в настоящем изобретении.

В одном варианте осуществления силанами являются эпоксисиланы и силановые соединения, содержащие глицидокси- или глицидоксипропильную группу, в частности гамма-глицидоксипропилтриметоксисилан и/или гамма-глицидоксипропилметилдиэтоксисилан.

Наночастицы диоксида кремния, предпочтительно использованные в изобретении, продаются под торговыми наименованиями Bindzil® СС30 и Bindzil® СС301.

Таблица 1
Перечень свойств золей диоксида кремния, включенных в исследование Золь диоксида кремния Размер частиц (нм) Удельная площадь поверхности (м²/г) рН Модифицирование Содержание твердого вещества (%) Стабильность для CaCl2 (30%) Bindzil Cat80 42 85 - Катионное   Отсутствует Bindzil 159/500 6,1 525 - Анионное   Отсутствует Bindzil 15/500 6,1 525 - Без модифицирования 15 Отсутствует Bindzil 30/360 9 356 10,4 Без модифицирования 30 Отсутствует Bindzil 30/220 14,5 220 10,0 Без модифицирования 30 Отсутствует Bindzil 820DI 8 400 2,6 Без модифицирования 20 Отсутствует Bindzil 2034DI 16 200 - Без модифицирования 34 Отсутствует Bindzil СС30 7,2 445 7,9 Глицидоксипропильное 30 Стабильность Bindzil СС301 7,2 445 7,9 Глицидоксипропильное 29 Стабильность

Было проведено краткое исследование воздействия диоксида кремния в очищающих составах. Стабильность раствора, как полагают, важна при уменьшении образования полос. Образование малого числа полос требует стабильности золя диоксида кремния в составе в диапазоне от умеренной до высокой для того, чтобы предотвратить фактическое содействие золя образованию полос. Не желая быть связанными какой-либо теорией, полагают, что допустимые уровни содержания соли приводят к уменьшению интенсивности полос в конечном составе. Продукты Bindzil® СС30 и Bindzil® СС301 являются лучшими по устойчивости к солености при высоких значениях рН. Поскольку большинство подходящих очистителей составляют в условиях щелочного рН, широкий спектр коммерчески продаваемых золей диоксида кремния подвергали испытанию на переносимость соли при рН 10,5±0,5. Раствор, содержащий 2% золя диоксида кремния, доводили до рН 10,5 используя 10% раствор NaOH. Добавляли 30%-ный раствор CaCl₂. К получению стабильного состава приводили только два золя диоксида кремния, подвергнутые испытаниям в данных условиях. Они представляют собой продукты Bindzil® СС30 и Bindzil® СС301. Другие золи диоксида кремния дестабилизировали относительно небольшими количествами раствора хлорида кальция. В противоположность этому золи диоксида кремния, предпочтительно использованные в изобретении, были стабильными при всех уровнях содержания соли, доходящих вплоть до 30%.

Вспомогательное поверхностно-активное вещество

Вспомогательным поверхностно-активным веществом может быть неионное, катионное, амфотерное, цвиттерионное или анионное поверхностно-активное вещество или смесь двух или более из них, предпочтительно неионное, катионное или амфотерное поверхностно-активное вещество. Важным аспектом для выбора вспомогательного поверхностно-активного вещества является КПУ. Предпочтительными являются поверхностно-активные вещества и комбинации поверхностно-активных веществ, которые имеют значение КПУ ≤0,85.

В одном варианте осуществления вспомогательное поверхностно-активное вещество представляет собой алкил(поли)глюкозид формулы

R²OG_p,

где R² представляет собой прямую или разветвленную, насыщенную или ненасыщенную гидрокарбильную группу, в одном варианте осуществления алкильную группу, содержащую от 6 до 12, во втором варианте осуществления содержащую от 6 до 10 атомов углерода, а в третьем варианте осуществления 6 атомов углерода;

G представляет собой моносахаридный остаток, в одном варианте осуществления глюкозид;

р представляет собой целое число от 1 до 5, во втором варианте осуществления от 1 до 3, в третьем варианте осуществления от 1 до 2 и в четвертом варианте осуществления составляющее 1,5. Предпочтительно используемое неионное поверхностно-активное вещество продается под торговым наименованием AG® 6206 компанией AkzoNobel Surface Chemistry, Chicago, Illinois.

Вспомогательное поверхностно-активное вещество также может представлять собой аминоксид структуры

R-N⁺(R1)(R2)-O^-,

R представляет собой алкильную группу, содержащую 10-18 атомов углерода и необязательно может представлять собой R-L-R, где L представляет собой амидную или сложноэфирную связь; R1 и R2 могут быть одинаковыми или различными и выбираются из группы, состоящей из метила, этила, гидроксиэтила, 2-гидроксипропила. В одном варианте осуществления аминоксидное вспомогательное поверхностно-активное вещество представляет собой вариант, где R=C12-C14, а R1 и R2 являются одинаковыми и представляют собой метил. В другом варианте осуществления R=C12-C14, а R1 и R2 являются одинаковыми и представляют собой гидроксиэтил. Предпочтительно используемый аминоксид продается под торговым наименованием Aromox® C/12 компанией AkzoNobel Surface Chemistry, Chicago, Illinois.

Вспомогательными поверхностно-активными веществами также могут быть катионные поверхностно-активные вещества. Один класс катионных поверхностно-активных веществ представлен формулой

где R=C₆-С₂₂ гидрокарбил, во втором варианте осуществления С₆-С₂₂ алкил или алкенил, в третьем варианте осуществления С₈-С₂₀ алкил или алкенил, а в четвертом варианте осуществления С₁₀-С₁₄ алкил или алкенил; R¹ и R² независимо представляют собой С₁-С₄ алкил, в одном варианте осуществления метил или этил, во втором варианте осуществления как R¹, так и R² представляют собой метил; n равно по меньшей мере 12 и самое большее 25, в еще одном варианте осуществления самое большее 20 и в еще одном варианте осуществления самое большее 17; Х^- представляет собой анион, например галогенид или метилсульфат.

Дополнительные вспомогательные поверхностно-активные вещества могут иметь формулу

где R=C₆-С₂₂ гидрокарбил, в другом варианте осуществления С₆-С₂₂ алкил или алкенил, в еще одном варианте осуществления С₈-С₂₀ алкил или алкенил и в еще одном варианте осуществления С₁₀-С₁₄ алкил или алкенил; R¹ независимо представляет собой С₁-С₄ алкил, например метил или этил, и в еще одном варианте осуществления метил; n равно по меньшей мере 12 и самое большее 25, в другом варианте осуществления самое большее 20 и в еще одном варианте осуществления самое большее 17; и Х^- представляет собой анион, например галогенид или метилсульфат. В одном аспекте R=C12-14, R1=метил, n=15 и Х^- представляет собой приемлемый анион, такой как хлорид.

В еще одном варианте осуществления вспомогательным поверхностно-активным веществом является амфотерное вспомогательное поверхностно-активное вещество. Один класс таких поверхностно-активных веществ представлен формулой

где R=C₆-C₂₂ гидрокарбил, предпочтительно С₆-С₂₂ алкил или алкенил, линейный или разветвленный, более предпочтительно С₈-С₂₀ алкил или алкенил, линейный или разветвленный, и в другом варианте осуществления С₈ или С₉, разветвленный; n представляет собой целое число от 1 до 4, в другом варианте осуществления от 2 до 3 и в еще одном варианте осуществления составляет 2. Предпочтительно используемые амфотерные поверхностно-активные вещества продаются под торговым наименованием Ampholak® YJH-40.

В еще одном варианте осуществления вспомогательное поверхностно-активное вещество представляет собой неионный С_10-14 спирт с О-2 ПО и 6-10 ЭО.

В еще одном варианте осуществления композиция по изобретению может содержать два или более вспомогательных поверхностно-активных веществ, выбранных из описанных выше вспомогательных поверхностно-активных веществ.

В еще одном варианте осуществления композиция по изобретению содержит по меньшей мере два вспомогательных поверхностно-активных вещества, где первое вспомогательное поверхностно-активное вещество представляет собой алкил(поли)глюкозид формулы

R²OG_p,

где R² и G определены выше, а второе вспомогательное поверхностно-активное вещество представляет собой неионный С_10-14 спирт с О-2 ПО и 6-10 ЭО.

Дополнительные поверхностно-активные вещества

Если вспомогательное поверхностно-активное вещество является катионным, то композиция предпочтительно содержит анионное поверхностно-активное вещество. Подходящие анионные поверхностно-активные вещества включают растворимые в воде соли, в частности соли щелочных металлов, аммония и алкиламмония (например, моноэтаноламмония или триэтаноламмония), органических серосодержащих продуктов реакции, имеющих в своей молекулярной структуре алкильную группу, содержащую от приблизительно 10 до приблизительно 20 атомов углерода, и группу сложного эфира сульфоновой кислоты или серной кислоты. (В термин «алкил» входит алкильная часть арильных групп). Примерами данной группы синтетических поверхностно-активных веществ являются алкилсульфаты, особенно те, которые получают сульфатированием высших спиртов (С8-С18 атомов углерода), таких как те, которые получают восстановлением глицеридов твердого животного жира или кокосового масла.

Другим классом подходящих анионных поверхностно-активных веществ являются растворимые в воде соли: парафинсульфонаты, содержащие от приблизительно 8 до приблизительно 24, в другом варианте осуществления от 12 до 18 атомов углерода; сульфонаты алкилглицериловых простых эфиров, включая, но не ограничиваясь ими, простые эфиры С8-18 спиртов (например, тех, которые получают из твердого животного жира и коксового масла); сульфаты алкилфенолэтиленоксидных простых эфиров, содержащие от приблизительно 1 до приблизительно 4 звеньев этиленоксида на одну молекулу и от приблизительно 8 до приблизительно 12 атомов углерода в алкильной группе; и сульфаты алкилэтиленоксидных простых эфиров, содержащие от приблизительно 1 до приблизительно 4 звеньев этиленоксида на одну молекулу и от приблизительно 10 до приблизительно 20 атомов углерода в алкильной группе.

Еще один класс подходящих анионных поверхностно-активных веществ включает растворимые в воде соли сложных эфиров α-сульфонированных жирных кислот, содержащих от приблизительно 6 до 20 атомов углерода в жирнокислотной группе и от приблизительно 1 до 10 атомов углерода в сложноэфирной группе; растворимые в воде соли 2-ацилоксиалкан-1-сульфоновых кислот, содержащих от приблизительно 2 до 9 атомов углерода в ацильной группе и от приблизительно 9 до приблизительно 23 атомов углерода в алкановом фрагменте; растворимые в воде соли олефинсульфонатов, содержащих от приблизительно 12 до 24 атомов углерода; и бета-алкилоксиалкансульфонаты, содержащие от приблизительно 1 до 3 атомов углерода в алкильной группе и от приблизительно 8 до 20 атомов углерода в алкановом фрагменте.

Один класс предпочтительно используемых анионных поверхностно-активных веществ представляют собой алкилсульфаты и сульфаты алкиловых простых эфиров формулы

RO(C₂H₄O)xSO^{3 -}M⁺,

где R представляет собой алкильную цепь, содержащую от приблизительно 10 до приблизительно 22 атомов углерода, насыщенную или ненасыщенную, и наиболее длинная линейная часть алкильной цепи в среднем содержит 15 или менее атомов углеродов; М представляет собой катион, способный образовывать растворимое в воде соединение, особенно катион щелочного металла, аммония или замещенного аммония; и х находится в диапазоне от 0 до приблизительно 15. Компонент в виде анионного поверхностно-активного вещества настоящих композиций содержит от приблизительно 5% до приблизительно 40%, в другом варианте осуществления от приблизительно 7% до приблизительно 36%, в еще одном варианте осуществления от приблизительно 10% до приблизительно 25% по массе от композиции моющей композиции описанных выше алкилсульфатов и/или сульфатов алкиловых простых эфиров.

Другие предпочтительные анионные поверхностно-активные вещества включают, но не ограничиваются ими, неэтоксилированные С12-15 первичные и вторичные алкилсульфаты. В условиях промывания холодной водой, т.е. при менее чем приблизительно 65°F (18,3°C), смесь таких этоксилированных и неэтоксилированных алкилсульфатов является особенно подходящей для использования. Также подходящими являются смеси алкилсульфатов с описанными выше парафинсульфонатами, сульфонатами алкилглицериловых простых эфиров и сложными эфирами α-сульфонированных жирных кислот.

Еще одним подходящим классом анионных поверхностно-активных веществ являются те, которые известны как алкилбензолсульфонаты. Они включают алкилбензолсульфонаты, у которых алкильная группа содержит от приблизительно 9 до приблизительно 15 атомов углерода, в конфигурации прямой или разветвленной цепи, например те, которые относятся к типу, описанному в патентах США №№ 2220099 и 2477383, оба из которых включены в настоящий документ посредством ссылки.

Анионные поверхностно-активные вещества, предпочтительно используемые в изобретении, продаются под торговым наименованием Witconate® AOS компанией AkzoNobel Surface Chemistry LLC, Chicago, Illinois. Изобретение не ограничивается выбором анионных поверхностно-активных веществ, и в контексте изобретения также могут быть подходящим образом использованы другие известные классы анионных поверхностно-активных веществ.

Дополнительные компоненты

Как будет понятно специалистам в данной области, водная композиция согласно настоящему изобретению, подходящая для очищения поверхности, особенно твердой поверхности, может также содержать дополнительные компоненты, такие как структурообразователи, вспомогательные структурообразователи, комплексообразователи, наполнители, ферменты, рН-регуляторы, гидрофилизирующие добавки, ароматизаторы, реологические модификаторы и другие ингредиенты, обычно используемые в очищающих составах.

Структурообразователи/комплексообразователи

Структурообразователь может представлять собой карбонат или гидрокарбонат щелочного металла, например карбонат натрия, карбонат калия, гидрокарбонат натрия или гидрокарбонат калия, силикатную соль щелочного металла, такую как силикат натрия или метасиликат натрия, или фосфатные соли щелочных металлов, такие как ортофосфат натрия. Щелочные структурообразователи, которые действуют посредством комплексообразования, представляют собой, например, пирофосфат натрия и триполифосфат натрия и соответствующие калиевые соли. Примерами органических структурообразователей/комплексообразователей являются аминокарбоксилаты, такие как нитрилотриацетат натрия (Na₃NTA), этилендиаминтетраацетат натрия (EDTA), диэтилентриаминпентаацетат натрия, 1,3-пропилендиаминтетраацетат натрия и гидроксиэтилэтилендиаминтриацетат натрия; аминополифосфонаты, такие как нитрилотриметиленфосфонат; органические фосфаты; поликарбоксилаты, такие как цитраты; и соли, полученные из щелочных металлов и глюконовой кислоты, такие как глюконаты натрия или калия.

Гидрофилизирующие добавки

Гидрофилизирующие добавки предпочтительно выбирают из этанола, н- или изопропанола, бутанолов, метилового простого эфира этиленгликоля, этилового простого эфира этиленгликоля, пропилового простого эфира этиленгликоля, моно-н-бутилового простого эфира этиленгликоля, метилового простого эфира диэтиленгликоля, этилового простого эфира диэтиленгликоля, метилового, этилового или пропилового простого эфира пропиленгликоля, монометилового или моноэтилового простого эфира дипропиленгликоля, монометилового или моноэтилового простого эфира диизопропиленгликоля, метокси-, этокси- или бутокситригликоля, 1-бутоксиэтокси-2-пропанола, 3-метил-3-метоксибутанола, трет-бутилового простого эфира пропиленгликоля, спиртов, более конкретно С_1-4 алканолов, гликолей, полиэтиленгликолей, предпочтительно имеющих молекулярную массу от 100 до 100000, и более предпочтительно в диапазоне от 200 до 10000, и полиолов, таких как сорбит и маннит, и полиэтиленгликолевой жидкости при комнатной температуре, сложных эфиров карбоновой кислоты, поливиниловых спиртов, этиленоксид/пропиленоксидных блок-сополимеров и смесей вышеупомянутых компонентов.

рН-регуляторы

рН-регуляторы предпочтительно представляют собой карбонат натрия, лимонную кислоту, цитрат натрия, бикарбонат натрия и/или гидроксиды щелочных металлов, такие как гидроксид натрия и/или калия, и хелатообразователи, такие как натриевые соли EDTA или GLDA.

Предпочтительное значение рН у композиции является щелочным. Предпочтительным диапазоном значений рН является 10-12.

Дополнительные растворители

Композиция по настоящему изобретению может содержать органические растворители, такие как, например, низший (С₁-С₆) спирт, такой как этанол или изопропанол, или растворитель в виде простого гликолевого эфира, такой как монобутиловый простой эфир гликоля. В одном варианте осуществления композиция содержит самое большее 5, в другом варианте осуществления самое большее 2 и в еще одном варианте осуществления самое большее 1 мас.% органических растворителей. Композиция по настоящему изобретению также может быть свободной или по существу свободной от органических растворителей, т.е. содержащей не более чем их следовые количества.

Концентрация в композиции

Композиция по изобретению может быть предложена в виде состава, готового для применения, или может быть предложена в виде концентрата для разбавления, обычно в воде в целях получения состава, готового для применения. Кроме того, концентрация в составе, готовом для применения, может быть подогнана для соответствия назначению.

В одной композиции, готовой для применения, концентрация основного неионного поверхностно-активного вещества, как правило, имеет любую величину в диапазоне от 0,05 мас.% вплоть до приблизительно 10 мас.%, во втором варианте осуществления от 0,1 мас.% вплоть до 10 мас.%, в еще одном варианте осуществления от 0,2 до 8 мас.%, в четвертом варианте осуществления от 0,3 до 5 мас.%, в пятом варианте осуществления от 0,4 до 5 мас.%, в шестом варианте осуществления от 0,5 до 3, в седьмом варианте осуществления от 0,5 до 1,5 и в восьмом варианте осуществления от 0,5 до 1 мас.% в расчете на массу всей композиции.

Концентрация вспомогательного поверхностно-активного вещества в композиции, готовой для применения, как правило, имеет любую величину в диапазоне от 0,05 мас.% вплоть до приблизительно 10 мас.%, в другом варианте осуществления от 0,1 мас.% вплоть до 10 мас.%, в еще одном варианте осуществления от 0,2 до 8 мас.%, в еще одном варианте осуществления от 0,3 до 5 мас.%, в еще одном варианте осуществления от 0,4 до 5 мас.%, в еще одном варианте осуществления от 0,5 до 3, в седьмом варианте осуществления от 0,5 до 1,5 и в восьмом варианте осуществления от 0,5 до 1 мас.% в расчете на массу всей композиции.

В композиции по изобретению массовое соотношение между основным неионным поверхностно-активным веществом и вспомогательным поверхностно-активным веществом находится в диапазоне от приблизительно 80:20 до приблизительно 20:80, в другом варианте осуществления от приблизительно 70:30 до приблизительно 30:70 и в третьем варианте осуществления от приблизительно 60:40 до приблизительно 40:60. В представительных композициях массовое соотношение составляет приблизительно 50:50 в расчете на основное вещество (для продукта AG6206 идеальное соотношение в расчете на основное активное вещество составляет ~60:40). Для других вспомогательных поверхностно-активных веществ оптимальное соотношение может быть отличным, но 50:50 является хорошей отправной точкой для оценки состава. Должно присутствовать достаточное количество вспомогательного поверхностно-активного вещества для получения прозрачного раствора и это будет зависеть от конкретной используемой комбинации. С другой стороны, должно присутствовать достаточное количество основного поверхностно-активного вещества для получения эффективности очищения (в случае чрезмерно большого смещения соотношения в пользу вспомогательного поверхностно-активного вещества состав будет образовывать малое число полос, но не будет очищать).

Концентрация наночастиц на неорганической основе в композиции, готовой для применения, обычно находится в диапазоне от приблизительно 0,5 мас.% вплоть до 5 мас.%, в другом варианте осуществления от 0,5 мас.% вплоть до 4 мас.%, в еще одном варианте осуществления от 0,5 мас.% вплоть до 3 и в еще одном варианте осуществления от 0,5 мас.% вплоть до 2 мас.%.

Массовое соотношение между совокупными поверхностно-активными веществами и наночастицами на неорганической основе обычно находится в диапазоне от приблизительно 80:20 до приблизительно 20:80, в другом варианте осуществления от приблизительно 70:30 до приблизительно 30:70 и в еще одном варианте осуществления от приблизительно 60:40 до приблизительно 40:60. В представительных композициях массовое соотношение составляет приблизительно 50:50.

Композиции по настоящему изобретению могут быть использованы в качестве очищающих композиций для очищения твердых поверхностей. Особенно и благодаря эффективности образования малого числа полос композиция по изобретению является подходящей для очищения поверхностей, которые после очищения должны иметь блестящий внешний вид, таких как окна, зеркала, глянцевая древесина, глянцевые керамические плитки, гранит, керамика и другое.

Теперь изобретение будет проиллюстрировано следующими далее неограничивающими примерами.

Методика оценки обезжиривателя

Грязь для испытания на очищение получают в соответствии со следующей методикой. Из тепловозного двигателя выскребают нагар. После извлечения поршней для обновления имеется черный маслянистый нагар, который остается в блоке двигателя. Этот нагар в связи с отсутствием лучшего наименования, обозначаемый как поездной шлам, удаляют и помещают в подходящий контейнер. Приблизительно 9 частей поездного шлама перемешивают с 1 частью не являющегося моющим средством моторного масла. Данный материал хранят в подходящем контейнере и используют в качестве грязи для испытания на очищение.

Оборудование:

1. Химические стаканы из стекла пирекс на 100 мл и 25 мл.

2. Спектрофотометр или рефлектометр (любой прибор, способный точно измерять изменения отражательной способности подложек, такой как спектрофотометр Minolta CM-508D).

3. Малярная кисть на 1 дюйм (25,4 мм).

4. Раковина с водораспылительной форсункой.

5. Стальные пластины с размерами 1×140×220 мм, которые грунтовали, окрашивали (белой краской), плюс два покрытия из лака, почти такого же, как у поверхности вагона.

Методика:

1. Панели промывают моющим средством, затем очищают с использованием IPA (ИПС) и оставляют высыхать перед использованием.

2. Спектрофотометр размещают на маркированных секциях и снимают исходное показание (обозначаемое как ΔL_B, Δa_B или Δb_B - исходное показание).

3. Грязь для испытания на очищение наносят кистью на панель для испытания, затем грязь разравнивают по поверхности, используя продукт Kimwipe, для получения по возможности более ровного покрытия. Затем пластины оставляют в покое по меньшей мере на 4 часа до проведения испытания.

4. Спектрофотометр размещают на маркированных секциях загрязненных панелей и снимают показание при загрязнении (обозначаемое как ΔL_s, Δa_s или Δb_s - показание при загрязнении).

5. Приготавливают 100 мл растворов для испытаний и раствор «разбавляют по мере необходимости».

6. Двадцать мл каждого разбавленного очистителя для испытаний выливают на загрязненную пластину (три раствора на одну пластину). В четвертой позиции на пластину наносят контрольный раствор (состав D, разбавленный 1:10, см. ниже композицию).

7. Растворы для испытаний оставляют на двадцать секунд. После этого пластины очищают, используя водную форсунку низкого давления. Пластины очищают в направлении снизу вверх для удаления эмульгированного загрязнения.

8. Панели оставляют высыхать на воздухе. Спектрофотометр размещают на маркированных секциях и снимают конечное показание (обозначаемое как ΔL_C, Δa_C или Δb_C - показание после очищения).

9. Для вычисления количества грязи, удаленной с панели, применяют значения дельты, используя стандарт C.I.E. Lab или L*a*b Color space.

ΔЕ₁ представляет собой цветовое различие между исходным показанием и показанием после загрязнения. ΔЕ₂ представляет собой цветовое различие между исходным показанием и показанием после очищения.

10. Процентный уровень удаления грязи рассчитывают в виде разницы между ΔЕ₂ и ΔЕ₁, как показано ниже:

Удаление грязи (%)=((ΔЕ₁-ΔЕ₂)/ΔЕ₁)×100

11. Использование каждого состава для испытания повторяют три раза и рассчитывают среднеквадратическое отклонение. Однако, если среднеквадратическое отклонение в одном испытании составляет более чем 15%, состав подвергают повторному испытанию и любые выпадающие точки исключают. В некоторых случаях повторные исследования демонстрируют отсутствие каких-либо выпадающих точек и оба комплекта данных объединяют. Контрольный раствор должен обеспечить удаление грязи в 95±7%.

В некоторых случаях получали субъективные показания эффективности очищения, а не давали им значения, полученные при помощи спектрофотометра. Охарактеризованной выше методике следовали вплоть до и с включением стадии 7. В данный момент панели подвергали визуальному осмотру и получали показание для оценки эффективности очищения. Пояснение по показаниям представлено ниже. Во всех случаях показатели эффективности очищения представляются приближенно.

Отсутствие = никакого видимого или нулевое удаление грязи.

Неудовлетворительно = ~0-25%-ное удаление грязи.

Удовлетворительно = ~25-50%-ное удаление грязи.

Хорошо = ~50-75%-ное удаление грязи.

Превосходно = ~75-100%-ное удаление грязи.

Показатели эффективности по образованию полос

1. Получают чистое стеклянное зеркало с размерами 15 см × 15 см (тщательно промытое раствором моющего средства для мытья посуды вручную, затем деионизованной водой с последующими протиранием этанолом и обеспечением высыхания) и укладывают его горизонтально на оптическую скамью.

2. Складывают лист бумажного полотенца Bounty® вдвое четыре раза и присоединяют зажим для бумаг к верхнему краю для использования в качестве ручки.

3. Используя микропипетку, наносят 200 мкл раствора для испытания в виде тонкой линии непосредственно в пределах верхней кромки плитки в середине (цель заключается в покрытии, в конечном счете, центральной трети плитки полосой раствора).

4. Бумажным полотенцем растирают раствор по плитке в ходе трех циклов (один цикл составляют один раз движения по направлению к оператору и один раз движения по направлению от оператора).

5. Подбирают плитку и рассматривают то, как зона раствора высыхает (быстро, медленно, равномерно, от краев к середине и т.д.). При ее полном высыхании оценивают, насколько много на ней образуется полос по шкале 0-4, где 0 соответствует по существу отсутствию полос (например, продукт Windex Original), а состав D*, разбавленный 1:10, дает 4 (очень плохое образование полос).

*9% продукта Berol® 226 SA, 9% этилендиаминтетрауксусной кислоты EDTA (40%), 4% продукта TKPP (пирофосфат калия) доводят до 100% водой, разбавляя в соотношении 1 часть раствора на 9 частей воды (т.е. 1:10) до проведения испытания. Это лабораторный стандартный высокоэффективный обезжириватель заявителей.

Композиции, подвергнутые испытанию на очищение, и показатели эффективности по образованию полос, представлены в таблицах 2 и 3. Процентные уровни, приведенные в таблице, относятся к продукту как таковому и не корректируются на присутствие растворителей и/или разбавителей.

В таблице 1 все приведенные сравнительные примеры представляют собой составы, содержащие 1% продукта Dissolvine® 100-S в качестве «структурообразователей». Все составы, приведенные в таблице 2, содержат только два дополнительных ингредиента, помимо структурообразователей. При рассмотрении результатов становится очевидно, что в числе данных многочисленных подвергнутых испытанию примеров отсутствовала комбинация, которая приводила к образованию малого числа полос и превосходному очищению. В данном случае, чем меньшего числа полос будет образовано, тем лучше, так что балл 0 был бы наиболее предпочтительным. На самом деле в большинстве случаев соотношение очищения и образования полос является обратным. Таким образом наблюдали превосходное очищение, имеющее тенденцию к сопровождению баллами рейтинга по образованию полос, большими чем 2, а в большинстве случаев составляющими 3 или 4 по образованию полос. Также очевидным является то, что данные составы, характеризующиеся наилучшим образованием полос, имели тенденцию к неудовлетворительному очищению. Те составы, которые оценивались баллами рейтинга 0 или 1 по образованию полос, демонстрировали неудовлетворительное очищение или в одном случае (в примере АВ) демонстрировали удовлетворительное очищение.

Данная таблица иллюстрирует трудность получения состава, сочетающего образование малого числа полос и превосходное очищение, без использования предмета данного изобретения. Несмотря на недостижение целей по очищению и образованию полос информация, полученная из данной таблицы, была важной для понимания проблемы образования полос.

Сравнивают результаты для примеров от А до F. В данном случае заявители рассматривают показатели эффективности поверхностно-активного вещества 4, имеющего значением КПУ ≤0,85. Очевидно то, что показатели эффективности очищения у данного продукта являются превосходными, но образование полос является исключительно неудовлетворительным. Сравнивают это с результатами для примеров от G до Р. Данные примеры демонстрируют влияние увеличения концентрации продукта Bindzil® CC30 в составе. Полагают, что продукт Bindzil® CC30 по самой своей природе образует малое число полос. При концентрациях до 4% происходило образование очень малого числа полос. Однако при более высоких уровнях концентрации образование полос становится более очевидным. Также ясно то, что в данном испытании продукт Bindzil® CC30 в качестве очистителя демонстрировал исключительно неудовлетворительные показатели эффективности. Сравнительные примеры от Q до Y демонстрируют показатели эффективности поверхностно-активного вещества 6, имеющего значение КПУ ≤0,85. Очевидно то, что все показатели эффективности по образованию полос являются намного лучшими, чем в сравнении с поверхностно-активным веществом 4 (примеры от А до F). Также очевидно, что вспомогательные поверхностно-активные вещества могут демонстрировать исключительно неудовлетворительную моющую способность даже при высоких концентрациях.

Добавление продукта Bindzil® CC30 к поверхностно-активным веществам улучшает образование полос. Сравнивают примеры от В до АС. Состав, содержащий 0,5% поверхностно-активного вещества 4, имел неудовлетворительный балл рейтинга по образованию полос 4. В примере АС 0,5% продукта Bindzil® CC30, добавленного к поверхностно-активному веществу 4, улучшали балл рейтинга по образованию полос с 4 до 2. Могут быть получены подобные сравнительные примеры, демонстрирующие то, что при одной и той же концентрации поверхностно-активного вещества добавление продукта Bindzil® CC30 улучшало балл рейтинга по образованию полос. Следует отметить, что, несмотря на возможность улучшения образования полос путем добавления наночастиц, оно не может быть доведено до идеального балла рейтинга 0 или менее предпочтительного балла рейтинга по образованию полос 1.

Примеры от ВЕ до BI демонстрируют результаты для композиций, содержащих два поверхностно-активных вещества и не содержащих наночастиц. Как видно из данных результатов, оба признака показателей эффективности - образование малого числа полос и превосходное очищение - не могут быть удовлетворены в результате комбинирования двух ингредиентов.

Таблица 3 включает сравнительные примеры по более сложным составам, которые демонстрируют элементы настоящего изобретения. Очевидно, при рассмотрении результатов в таблице 2, что составы, образующие малое число полос и превосходно очищающие, требуют наличия как минимум трех ингредиентов.

Сравнительный пример СА не содержит никакого основного поверхностно-активного вещества, так что показатели эффективности по очищению являются неудовлетворительными. Добавление к примеру СА небольшого количества поверхностно-активного вещества, обладающего моющей способностью, приводило к получению состава СВ, который демонстрирует как образование малого числа полос, так и превосходное очищение. Состав СС также характеризовался хорошим очищением и образованием малого числа полос. Как видно из примера CD, баланс этих трех компонентов имеет решающее значение для достижения желательных показателей эффективности. Сравнивают примеры от CD до СС. Различием является небольшое количестве поверхностно-активного вещества, обладающего моющей способностью, тем не менее, воздействие на показатели эффективности по образованию полос имеет решающее значение. В прилагаемой таблице представлены многочисленные примеры, демонстрирующие важность присутствия данных трех компонентов, как и соотношения между тремя компонентами.

Данные демонстрируют улучшенные показатели эффективности композиций по изобретению в сопоставлении с композициями предшествующего уровня техники.

Критический параметр упаковки

Значение КПУ определяют следующим образом:

где v_хвост представляет собой объем гидрофобного хвоста, l_хвост представляет собой длину гидрофобного хвоста, а α₀ представляет собой площадь концевой группы.

Для определения формы отдельного поверхностно-активного вещества его моделировали с использованием модуля молекулярного моделирования Discover® in Materials Studio (Materials Studio v4.3.0.0. Copyright 2008, Accelrys Software Inc.). Поверхностно-активное вещество моделируют путем определения атомов и предположения гармонического потенциала для связей при использовании силового поля pcff. Силовое поле было разработано на основании CFF91. Более подробная информация относительно данного типа моделирования может быть найдена в публикации авторов Allen и Tildesley (¹ M. P. Allen; D. J. Tildesley. Computer Simulation of Liquids, Oxford University Press (1987)).

Модуль Discover® использовали для обнаружения (локального) минимума энергии молекулярной структуры поверхностно-активного вещества, исходная точка для поиска минимума представляла собой вытянутую конформацию хвоста. После нахождения минимума могут быть определены три необходимых параметра для вычисления значения КПУ - v_хвост (объем гидрофобного хвоста), l_хвост (длина гидрофобного хвоста) и α₀ (площадь концевой группы). Для данных материалов, которые не являются чистым химическим веществом, значение КПУ рассчитывали для каждого основного гомолога из последовательности и значение КПУ оценивали на основании молярной доли компонента.

Настоящее изобретение относится к водной композиции, содержащей три компонента. Первый компонент представляет собой основное моющее средство в виде неионного поверхностно-активного вещества, характеризующегося критическим параметром упаковки ≥0,95; второй компонент представляет собой силанизированные коллоидные частицы диоксида кремния, где по меньшей мере 40 мас.% коллоидных частиц диокида кремния являются силанизированными, третий необходимый компонент представляет собой вспомогательное поверхностно-активное вещество, характеризующееся значением КПУ ≤0,85.Технический результат - улучшение совокупных показателей эффективности по очищению, показателей эффективности по образованию полос и придание стабильности всему составу. 3 н. и 8 з.п.ф-лы, 4 ил., 4 табл.

1. Очищающая композиция, содержащая:
a) основной компонент моющего средства, который содержит по меньшей мере одно неионное поверхностно-активное вещество, характеризующееся критическим параметром упаковки ≥0,95,
b) силанизированные коллоидные частицы диоксида кремния, где по меньшей мере 40 мас. % коллоидных частиц диоксида кремния являются силанизированными, и
с) вспомогательное поверхностно-активное вещество, характеризующееся критическим параметром упаковки ≤0,85,
где упомянутый основной компонент моющего средства представляет собой алкоксилатное поверхностно-активное вещество формулы

где R₁ представляет собой линейную или разветвленную, насыщенную или ненасыщенную гидрокарбильную группу, содержащую от 8 до 18 атомов углерода; АО представляет собой алкиленоксигруппу и n представляет собой целое число в диапазоне от 1 до 25,
где упомянутое вспомогательное поверхностно-активное вещество выбирают из
I) алкил(поли)глюкозида формулы
R²OG_p,
где R² представляет собой прямую или разветвленную, насыщенную или ненасыщенную гидрокарбильную группу, содержащую от 6 до 12 атомов углерода;
G представляет собой моносахаридный остаток, в одном варианте осуществления глюкозид;
р представляет собой действительное число в диапазоне от 1 до 5;
II) аминоксида структуры
R-N⁺(R1)(R2)-О^-,
где R представляет собой алкильную группу, содержащую 10-18 атомов углерода и необязательно содержащую амидную или сложноэфирную связь; R1 и R2 могут быть одинаковыми или различными и выбираются из группы, состоящей из метила, этила, гидроксиэтила, 2-гидроксипропила;
III) катионного поверхностно-активного вещества, формулы

где R=C₆ ^_C₂₂ гидрокарбил; R¹ и R² независимо представляют собой С₁-С₄ алкил; n равно по меньшей мере 12 и Х^- представляет собой анион, например галогенид или метилсульфат;
IV) поверхностно-активного вещества формулы

где R=C₆-C₂₂ гидрокарбил; R¹ независимо представляет собой С₁-С₄ алкил; n представляет собой целое число в диапазоне от 12 до 17 и X^- представляет собой анион;
V) амфотерного вспомогательного поверхностно-активного вещества формулы

где R=C₆-C₂₂ гидрокарбил, содержащий от 6 до 22 атомов углерода; n представляет собой целое число в диапазоне от 1 до 4;
VI) неионного поверхностно-активного вещества, содержащего С_10-14 спирт с O-2 ПО и 6-10 ЭО;
и их комбинаций и смесей.

2. Композиция по п. 1, где алкиленоксигруппа является этиленокси-, пропиленокси- или бутиленоксигруппой или смесью двух или более из них в любом порядке.

3. Композиция по п. 1, где (AO)_n представляет собой (ПО)_а(ЭО)_b(ПО)с, где ПО представляет собой пропиленоксизвено, ЭО представляет собой этиленоксизвено, a+b+c=n и а=0-5, b=1-20 и с=0-5.

4. Композиция по п. 1, где упомянутый основной компонент моющего средства выбирают из С₈-С₁₀ спирта + 4, 5 или 6 молей ЭО, С₁₀ спирта + 4, 5 или 6 молей ЭО, С₉-С₁₁ спирта + 4, 5 или 6 молей ЭО, С₁₁ спирта + 3, 4, 5, 6, 7 или 8 молей ЭО, тридецилового спирта + 4, 5, 6, 7 или 8 молей ЭО и 2-этилгексанола + 3, 4 или 5 молей ЭО, 2-этилгексанола + 2 моля ПО + 4, 5 или 6 молей ЭО, 2-пропилгептанола + 3, 4, 5 или 6 молей ЭО и 2-пропилгептанола + 1 моль ПО + 4 моля ЭО, 2-бутилоктанола + 5, 6 или 7 молей ЭО и их комбинаций или смесей.

5. Композиция по п. 1, где содержание диоксида кремния в золе находится в диапазоне от приблизительно 20 до приблизительно 80 мас. %, значение рН золя диоксида кремния находится в диапазоне от приблизительно 1 до приблизительно 13, и золь диоксида кремния характеризуется константой седиментации в диапазоне от приблизительно 20 до приблизительно 100.

6. Композиция по п. 1, где упомянутое вспомогательное поверхностно-активное вещество содержит
I) алкил(поли)глюкозид формулы
R²OG_p,
где R² представляет собой прямую или разветвленную, насыщенную или ненасыщенную гидрокарбильную группу, содержащую от 6 до 12 атомов углерода;
G представляет собой моносахаридный остаток, в одном варианте осуществления глюкозид;
р представляет собой действительное число в диапазоне от 1 до 5, где упомянутая композиция дополнительно содержит С_10-14 спирт с O-2 ПО и 6-10 ЭО.

7. Очищающий состав, готовый для применения и содержащий эффективное количество композиции по п. 1, где концентрация основного неионного поверхностно-активного вещества находится в диапазоне от приблизительно 0,05 до 1,5 мас. % в расчете на массу всей композиции, концентрация вспомогательного поверхностно-активного вещества находится в диапазоне от приблизительно 0,05 до 1,5 мас. % в расчете на массу всей композиции, а массовое соотношение между основным неионным поверхностно-активным веществом и вспомогательным поверхностно-активным веществом находится в диапазоне от приблизительно 70:30 до приблизительно 30:70.

8. Состав по п. 6, где концентрация силанизированных коллоидных частиц диоксида кремния в композиции, готовой для применения, находится в диапазоне от приблизительно 0,5 мас. % вплоть до 3 мас. %.

9. Композиция для очищения твердых поверхностей, содержащая:
a) основной компонент моющего средства, который содержит по меньшей мере одно неионное поверхностно-активное вещество в виде алкоксилата спирта, характеризующееся критическим параметром упаковки ≥0,95 и формулы

где R₁ представляет собой линейную или разветвленную, насыщенную или ненасыщенную алкильную группу, содержащую от 8 до 12 атомов углерода; АО представляет собой алкиленоксигруппу, в одном варианте осуществления этиленокси-, пропиленокси- или бутиленоксигруппу, или смесь из двух и более из них в любом порядке; а n представляет собой действительное число в диапазоне от 2 до 10;
b) силанизированные коллоидные частицы диоксида кремния, где по меньшей мере 40 мас. % коллоидных частиц диоксида кремния являются силанизированными, и
c) вспомогательное поверхностно-активное вещество, характеризующееся критическим параметром упаковки ≤ 0,85, где упомянутое вспомогательное поверхностно-активное вещество представляет собой алкил(поли)глюкозид описывающейся формулы
R²OG_p,
где R² представляет собой прямую или разветвленную, насыщенную или ненасыщенную алкильную группу, содержащую от 6 до 10 атомов углерода;
G представляет собой глюкозид;
р представляет собой целое число в диапазоне от 1 до 3.

10. Композиция для очищения твердых поверхностей по п. 9, дополнительно содержащая второе вспомогательное поверхностно-активное вещество, содержащее С_10-14 спирт с O-2 ПО и 6-10 ЭО.

11. Композиция для очищения твердых поверхностей по п. 10, где массовое соотношение между упомянутым основным неионным поверхностно-активным веществом и совокупным количеством присутствующего вспомогательного поверхностно-активного вещества находится в диапазоне от приблизительно 70:30 до приблизительно 30:70.