PL175122B1

PL175122B1 - Ciekły środek czyszczący

Info

Publication number: PL175122B1
Application number: PL94302977A
Authority: PL
Inventors: Louis Oldenhove; Guy Broze
Original assignee: Colgate Palmolive Co
Priority date: 1993-04-12
Filing date: 1994-04-12
Publication date: 1998-11-30
Also published as: BR9401459A; HUT69075A; TW299349B; NZ260144A; CA2120115A1; HU9401027D0; EP0620270A2; HU216324B; JPH06306400A; FI941663A; AU671895B2; ZA942052B; NO941296D0; NO306733B1; AU5794094A; PT101485A; EP0620270A3; FI941663A0; NO941296L; GR1002010B

Abstract

1 1. Ciekly srodek czyszczacy, znamienny tym, ze ma napiecie powierzchniowe okolo 10 do 35 mN/m i zawiera co najmniej rozpuszczalnik polarny w ilosci od 15 do 85% wagowych, rozpuszczalna w wodzie lub dyspergowalna w wodzie substancje amfifilowa o niskim ciezarze czasteczkowym w ilosci od 5 do 60% wagowych i niepolarny lub slabo polarny rozpuszczalnik w ilosci od 15 do 55% wagowych i wywodzi sie z trzech wspólistniejacych faz cieklych, które sa prawie identyczne chemicznie i które sa w takim stanie, ze drobna jego zmiana powoduje przeksztalcenie ich w jedna faze zgodnie z równowaga odwracalna lub sprawia, ze zlewaja sie razem w jeden osrodek ciagly tworzac wymieniony srodek, przy czym pierwsza faza jest najbogatsza w polarny rozpuszczalnik, druga faza jest najbogatsza w rozpuszczalna w wodzie lub dyspergowalna w wodzie substancje amfifilowa o niskim ciezarze czasteczkowym, ..................................................................................... 11. Ciekly srodek czyszczacy, znamienny tym, ze ma napiecie powierzchniowe okolo 10 do 35 mN/m i zawiera co najmniej rozpuszczalnik polarny w ilosci od 15 do 85% wagowych, rozpuszczalny lub dyspergo- walny w wodzie srodek powierzchniowo czynny w ilosci od 0,1 do 25% wagowych i niepolarny lub slabo polarny rozpuszczalnik w ilosci od 15 do 55% wagowych i wywodzi sie z trzech wspólistniejacych faz cieklych, które sa prawie identyczne chemicznie 1 które sa w takim stanie, ze drobna jego zmiana powoduje przeksztalcenie ich w jedna faze zgodnie z równowaga odwracalna lub sprawia, ze zlewaja sie razem w jeden osrodek ciagly tworzac wymieniony srodek, przy czym pierwsza faza jest najbogatsza w polarny rozpuszczalnik,................ 19. Ciekly srodek czyszczacy, znamienny tym, ze ma napiecie powierzchniowe okolo 10 do 35 mN/m i zawiera co najmniej polarny rozpuszczalnik w ilosci od 15 do 85% wagowych, rozpuszczalna w wodzie lub dyspergowalna w wodzie substancje amfifilowa o niskim ciezarze czasteczkowym w ilosci od 5 do 60% wagowych, niepolarny lub slabo polarny rozpuszczalnik w ilosci od 15 do 55% wagowych i rozpuszczalny w wodzie kwas w ilosci od 0,1 do 15% wagowych, i wywodzi sie z trzech wspólistniejacych faz cieklych, które sa prawie identyczne chemicznie i które sa w takim stanie, ze drobna jego zmiana powoduje przeksztalcenie ich w jedna faze zgodnie z równowaga odwracalna lub sprawia, ze zlewaja sie razem w jeden osrodek....................... PL PL PL

Description

Przedmiotem wynalazku jest wodny środek czyszczący, który jest ewentualnie wolny od środków powierzchniowo czynnych i nadaje się do usuwania tłuszczu i zabrudzeń smolistych bez działania mechanicznego. W szczególności środki według wynalazku obejmują trzy ciekłe fazy, które zlewają się razem z pobliżu krytycznego punktu potrójnego i tworzą jeden ośrodek ciągły, w których to środkach każda z trzech faz zasadniczo zawiera rozpuszczalnik polarny, rozpuszczalnik niepolarny lub słabo polarny oraz rozpuszczalną w wodzie lub dyspergowalną w wodzie substancję amfifilową o niskim ciężarze cząsteczkowym.

Ciekłe wodne syntetyczne organiczne środki detergentowe stosuje się od dawna do mycia ludzkich włosów i jako detergenty do ręcznego mycia naczyń (w odróżnieniu od automatycznego mycia naczyń w zmywarkach). Ciekłe środki detergentowe stosuje się także jako środki czyszczące do twardych powierzchni, jako ciecze w olejku sosnowym do czyszczenia podłóg i ścian. Ostatnio okazało się, że są zadawalające także jako detergenty do prania, ponieważ są wygodne w stosowaniu, nie rozpuszczają się od razu w wodzie piorącej i można je stosować do wstępnego odplamiania, aby ułatwić usuwanie brudu i plam z bielizny podczas dalszego prania. Ciekłe środki detergentowe zawierają anionowe, kationowe i niejonowe środki powierzchniowo czynne, wypełniacze aktywne i środki pomocnicze, w tym lipofilowe materiały, które mogą działać jako rozpuszczalniki dla lipofilowych zabrudzeń i plam. Wymienione powyżej różne ciekłe wodne syntetyczne organiczne środki detergentowe służą do emulgowania

175 122 materiałów lipofilowych, w tym zabrudzeń olejowych, w środowisku wodnym, takim jak woda piorąca, przez tworzenie micelarnych dyspersji i emulsji.

Działanie czyszczące można rozważać jako bardziej lub mniej złożony proces, w wyniku którego usuwa się brud z danej powierzchni. Czynniki działające w tym procesie zwykle obejmują energię mechaniczną (tarcie, sonikacja itd.), solwatację przez ciecz, mieszanie termiczne, zmniejszanie napięcia międzyfazowego brud-rozpuszczalnik, modyfikacje chemiczne (zasadowe, kwasowe, utleniające, redukujące, hydroliza, wspomagane lub nie przez katalizatory lub enzymy), tworzenie zawiesin brudu lub resztek brudu (np. w roztworach micelarnych) itd.

Gdy działanie czyszczące przebiega w wodnym ciekłym nośniku, na ogół potrzebne są pomocnicze środki czyszczące, zwłaszcza środki powierzchniowo czynne aby pozbyć się brudu hydrofobowego. Ponadto, w większości zastosowań do czyszczenia w gospodarstwie domowym, powodzenie mechanizmu czyszczącego opiera się na zmniejszeniu napięcia międzyfazowego woda/olej. Według zwykle uznawanej teorii brud olejowy jest łatwo dyspergowany lub nawet solubilizowany w środku z powodu niskiego napięcia międzyfazowego między środkiem i olejem.

Można też podać inne wyjaśnienie. Dzięki niskiemu napięciu międzyfazowemu ciekły środek deteregentowy łatwo dyfunduje przez brud lub pomiędzy brudem i podłożem i w ten sposób osłabia wszystkie siły wiążące; brud wówczas samorzutnie schodzi z podłoża. To powoduje usunięcie brudu olejowego bez faktycznej jego solubilizacji, z ewentualnym jego zemulgowaniem. Oba mechanizmy uzupełniają się w procesie czyszczenia.

Aczkolwiek emulgowanie jest mechanizmem usuwania brudu, ostatnio odkryto sposób wytwarzania mikroemulsji, które są dużo bardziej skuteczne niż zwykłe emulsje w usuwaniu substancji lipofilowych z podłoży. Takie mikroemulsje są opisane w brytyjskim opisie patentowym nr 2 190 681 i w zgłoszeniach patentowych USA nr nr 06/866,029,07/085,902,07/120,250 i 07/267,872, z których większość dotyczy kwasowych mikroemulsji nadających się do czyszczenia obiektów o twardych powierzchniach, takich jak wanny i zlewy, które to mikroemulsje są szczególnie skuteczne w usuwaniu z nich zwarzaków mydła wapiennego i kamienia. Mikroemulsje według zgłoszenia patentowego USA nr 07/267,872 mogą być zasadniczo obojętne i uważa się, że jako takie są skuteczne w procesie mikroemulgowania brudu lipofilowego z podłoży. W zgłoszeniu patentowym USA nr 07/313,664 jest opisany delikatny mikroemulsyjny ciekły środek detergentowy, który nadaje się do mycia naczyń i usuwania z nich warstwy tłuszczu, zarówno w postaci nierozcieńczonej, jak i rozcieńczonej. Takie środki obejmują kompleksy detergentów anionowych i kationowych jako składników powierzchniowo czynnych mikroemulsji.

Różne przedstawione mikroemulsje obejmują substancję lipofilową, którą może być węglowodór, środek powierzchniowo czynny, którym może być anionowy i/lub niejonowy detergent (detergenty), współdziałający środek powierzchniowo czynny, którym może być eter niższoalkilowy poliglikolu niższoalkilenowego, np. eter monometylowy glikolu tripropylenowego i wodę.

Chociaż wytwarzanie i stosowanie środków detergentowych w postaci mikroemulsji znacznie poprawia zdolność czyszczącą i usuwanie zabrudzeń olejowych w porównaniu ze zwykłymi emulsjami, niniejszy wynalazek poprawia je jeszcze bardziej przez wytworzenie wodnego środka czyszczącego w pobliżu potrójnego punktu krytycznego, który ma lepsze działanie czyszczące niż mikroemulsja.

Wodne środki czyszczące według wynalazku, które są ewentualnie wolne od środków powierzchniowo czynnych, zapewniają lepsze usunięcie tłuszczu i zabrudzeń smolistych bez działania mechanicznego, w porównaniu z opartymi na wodzie mikroemulsjami. Wszystkie takie mikroemulsje oparte na wodzie zawierają środki powierzchniowo czynne, natomiast korzystne środki według wynalazku są wolne od środków powierzchniowo czynnych.

W większości zastosowań czyszczących w gospodarstwie domowym powodzenie mechanizmu czyszczącego jest oparte na zmniejszeniu napięcia międzyfazowego woda/olej. W ramach tego zgodnie z termodynamiką faz przewiduje się, że ultra-niskie napięcie międzyfazowe można osiągnąć bezpośrednio w pobliżu szczególnych składów zwanych punktami krytycznymi, a zwłaszcza w pobliżu 'potrójnych punktów krytycznych, których własności są szeroko opisane

1715122 przez Roberta B. Griffithsa, Johna C. Wheelera, Critical points in multicomponent systems, Phys. Rev. A, New York 1970, 2, (3), (wrzesień), str. 1047-1064 i Roberta B. Griffithsa, Thermodynamic model for tricritical points in ternary and quaternary fluid mixtures. J. Chem. Phys., Lancaster, 1974. 60, (1), str. 195-206, i B. Widom, Tricritical points in three - and four component fluid mixtures, J. Phys. Chem., Washington. 1973, 77. (18)., str. 2196-2200, i B. Widom, Interfacial tensions of three fluid phases in equilibrium. J. Chem. Phys. Lancaster, 1975, 62 (4), str. 1332-13360 i J. C. Lang, B. Widom, Equilibrium of three liquid phases and approach to the tricritical point in benzene-ethanol-water-ammonium sulhate mixtures. Physics A, Amsterdam, 1975. 81A, str. 190-213; B. Widom. Three-phase equilibrium and the tricritical point. Kinan, Meksyk, 1981, 3, A, str. 143-157.

Należy stwierdzić, że w takich krytycznych kompozycjach nie muszą występować środki powierzchniowo czynne. Ponadto, dla uzyskania napięcia powierzchniowego dużo niższego niż napięcia osiągane obecnie przy stosowaniu znanych układów czyszczących nie jest zasadnicze zachowanie dokładnego punktu potrójnego.

Cenna jest uwaga, że teoria krytycznych punktów potrójnych była już bliżej badana z punktu widzenia zwiększenia odzyskiwania oleju. Badania te są szeroko opisane przez P. D. Fleminga, J. E. Vinatieri, Phase behavior of multicomponent fluids. J. Phys. Chem., Washington, 1977, 66, (7), str. 3147-3154, i J. E. Vinatieri, P. D. Fleminga, Use of pseudocomponentes in the representation of phase behavior of surfactant systems. Soc. Pet. Eng, J., Dallas. 1979, 19, str. 289-300, i P. D. Fleminga, J. E. Vinatieri, Quantitative interpretation of phase volume behavior of multicomponents systems near critical points. AIChE J., Nowy Jork, 1979. 25 (3), str. 493-502; i P. D. Fleminga., J. E. Vinatieri, Role of critical phenomena in oil recovery systems employing surfactants. J. Colloid Interface Sci., Nowy Jork, 1981, 81 (2), str., 319-331; J. E. Vinatieri, P. D. Fleming, Multivariate optimization of surfactants systems for tertiary oil recovery. Soc. Pet. Eng. J. Dallas, 1981, (2), str. 77-88; oraz Duane H. Smith, Interfacial tensions near the trictitical points of classical liquids: experimental evidence for the validity of the prediction of critical scaling theory. J. Chem. Phys., Lancaster 1986, 85, str. 15-45-1558; oraz Duane H. Smith, Tricritical point as an aid to the design of surfactants for low-tension enhanced oil recovery. Aostra J. Res., Edmonton (Alberta) 1984 (4), str. 245-265.

W 1926 r. Kohnstamm podniósł teoretyczną możliwość punktu krytycznego drugiego rzędu w trójskładnikowej ciekłej mieszaninie, punktu, w którym trzy współistniejące fazy płynne zlewają się i stają się identyczne, Ph. Kohnstamm, Handbuch der physik, 1926, vol. 10, rozdz. 4, Thermodynamik der Gemische. str, 270-271; H. Geiger i K Scheel (Springer, Berlin). Konhstamm zwracał szczególną uwagę na wyjątkową trudność znalezienia takiego punktu.

Przedmiotem wynalazku jest ciekły środek czyszczący, charakteryzujący się tym, że ma napięcie powierzchniowo około 10 do 35 mN/m i zawiera co najmniej rozpuszczalnik polarny w ilości od 15 do 85% wagowych, rozpuszczalną w wodzie lub dyspergowalną w wodzie substancję amfifilową o niskim ciężarze cząsteczkowym w ilości od 5 do 60% wagowych i niepolarny lub słabo polarny rozpuszczalnik w ilości od 15 do 55% wagowych i wywodzi się z trzech współistniejących faz ciekłych, które są prawie identyczne chemicznie i które są w takim stanie, że drobna jego zmiana powoduje przekształcenie ich w jedną fazę zgodnie z równowagą odwracalną lub sprawia, że zlewają się razem w jeden ośrodek ciągły tworząc wymieniony środek, przy czym pierwsza faza jest najbogatsza w polarny rozpuszczalnik, druga faza jest najbogatsza w rozpuszczalną w wodzie lub dyspergowalną w wodzie substancję amfifilową o niskim ciężarze cząsteczkowym, a trzecia faza jest najbogatsza w niepolarny lub słabo polarny rozpuszczalnik, napięcie międzyfazowe pomiędzy pierwszą i drugą fazą wynosi 0 do około 1 x 10'³ mN/m, napięcie międzyfazowe pomiędzy drugą i trzecią fazą wynosi 0 do około 1 x 10'³ mN/m i napięcie międzyfazowe pomiędzy pierwszą i trzecią fazą wynosi 0 do około 1 x 10’³ mN/m.

Drugim przedmiotem wynalazku jest ciekły środek czyszczący, charakteryzujący się tym, że ma napięcie powierzchniowe około 10 od 35 mN/m i zawiera co najmniej rozpuszczalnik polarny w ilości od 15 do 85% wagowych, rozpuszczalny lub dyspergowalny w wodzie środek powierzchniowo czynny w ilości od 0,1 do 25% wagowych i niepolarny lub słabo polarny rozpuszczalnik w ilości od 15 do 55% wagowych i wywodzi się z trzech współistniejących faz

175 122 ciekłych, które są prawie identyczne chemicznie i które są w takim stanie, że drobna jego zmiana powoduje przekształcenie ich w jedną fazę zgodnie z równowagą odwracalną lub sprawia, że zlewają się razem w jeden ośrodek ciągły tworząc wymieniony środek, przy czym pierwsza faza jest najbogatsza w polarny rozpuszczalnik, druga faza jest najbogatsza w rozpuszczalny lub dyspergowalny w wodzie środek powierzchniowo czynny a trzecia faza jest najbogatsza w niepolamy lub słabo polarny rozpuszczalnik, napięcie międzyfazowe pomiędzy pierwszą i drugą fazą wynosi 0 do około 1 x IO³ mN/m, napięcie międzyfazowe pomiędzy drugą i trzecią fazą wynosi 0 do około 1 x IO³ mN/m i napięcie międzyfazowe pomiędzy pierwszą i trzecią fazą wynosi 0 do około 1 χ 10’³ mN/m.

Przedmiotem wynalazku jest również ciekły środek czyszczący charakteryzujący się tym, że ma napięcie powierzchniowe około 10 do 35 mN/m i zawiera co najmniej polarny rozpuszczalnik w ilości od 15 do 85% wagowych, rozpuszczalną w wodzie lub dyspergowalną w wodzie substancję amfifilową o niskim ciężarze cząsteczkowym w ilości od 5 do 60% wagowych, niepolamy lub słabo polarny rozpuszczalnik w ilości od 15 do 55% wagowych i rozpuszczalny w wodzie kwas w ilości od 0,1 do 15% wagowych, i wywodzi się z trzech współistniejących faz ciekłych, które są prawie identyczne chemicznie i które są w takim stanie, że drobna jego zmiana powoduje przekształcenie ich w jedną fazę zgodnie z równowagą odwracalną lub sprawia, że zlewają się razem w jeden ośrodek ciągły tworząc wymieniony środek, przy czym pierwsza faza jest najbogatsza w polarny rozpuszczalnik, druga faza jest najbogatsza w rozpuszczalną w wodzie lub dyspergowalną w wodzie substancję amfifilową o niskim ciężarze cząsteczkowym, a trzecia faza jest najbogatsza w niepolamy lub słabo polarny rozpuszczalnik, a rozpuszczalny w wodzie kwas jest zawarty w pierwszej, drugiej i trzeciej fazie, napięcie międzyfazowe pomiędzy pierwszą i drugą fazą wynosi 0 do około 1 χ 10³ mN/m, napięcie międzyfazowe pomiędzy drugą i trzecią fazą wynosi 0 do około 1 χ 10'³ mN/m i napięcie międzyfazowe pomiędzy pierwszą i trzecią fazą wynosi 0 do około 1 χ 10³ mN/m.

Wodne środki czyszczące w pobliżu krytycznego punktu potrójnego według wynalazku nadają się do stosowania w stężonych produktach dla gospodarstwa domowego i do higieny osobistej. Środki według wynalazku zawierają nieszkodliwe składniki. Środki te umożliwiają wytworzenie super stężonych ciekłych produktów czyszczących lub kondycjonujących, które są ewentualnie wolne od środków powierzchniowo czynnych.

Według wynalazku środek czyszczący w pobliżu krytycznego punktu potrójnego, który nadaje się do wstępnego traktowania i czyszczenia materiałów zabrudzonych brudem lipofilowym w temperaturze pokojowej, niższej lub wyższej, zawiera rozpuszczalnik polarny, taki jak woda, rozpuszczalną lub dyspergowalną substancję amfifilową o niskim ciężarze cząsteczkowym i rozpuszczalnik niepolamy i słabo polarny, przy czym trzy fazy zlewają się w jeden ośrodek ciągły w krytycznym punkcie potrójnym.

Sposób traktowania środkiem według wynalazku artykułów i materiałów zabrudzonych brudem lipofilowym w celu uwolnienia i usunięcia brudu bez działania mechanicznego polega na nanoszeniu na taki materiał w miejscu zabrudzenia, uwalniającej lub usuwającej ilości środka według wynalazku.

Wodny środek czyszczący według wynalazku istnieje w krytycznym punkcie potrójnym lub w jego bezpośrednim sąsiedztwie, który to punkt jest zakończeniem trzech krzywych punktów krytycznych. Krytyczny punkt potrójny jest punktem termodynamicznym, w którym trzy współistniejące fazy stają się równocześnie identyczne. W tym punkcie napięcie międzyfazowe pomiędzy zlewającymi się fazami rozpuszczalnika polarnego (wody) i substancji amfifilowej o niskim ciężarze cząsteczkowym zasadniczo jest równe zero, napięcie międzyfazowe pomiędzy zlewającymi się fazami substancji amfifilowej o niskim ciężarze cząsteczkowym i rozpuszczalnika niepolamego (oleju) lub słabo polarnego jest też zasadniczo równe zero i napięcie międzyfazowe pomiędzy rozpuszczalnikiem polarnym i rozpuszczalnikiem niepolarnym lub słabo polarnym jest zasadniczo równe zero. Mechanizm czyszczący środków według wynalazku jest oparty na zmniejszeniu napięcia międzyfazowego rozpuszczalnik polamy/rozpuszczalnik niepolamy do wartości zero.

Środki według wynalazku mają temperaturę inwersji faz (PIT) około 0°C do około 80°C, bardziej korzystnie około 15°C do około 40°C. Temperatura inwersji faz jest temperaturą, w

1715122 której powinowactwo substancji amfifilowej o niskim ciężarze cząsteczkowym do wody i do oleju jest równe. Jest to temperatura, w której podział substancji amfifilowej o niskim ciężarze cząsteczkowym pomiędzy fazę bogatą w wodę i fazę niepolarnego lub słabo polarnego rozpuszczalnikajest jednakowy. To znaczy, że ułamek wagowy substancji amfifilowej o niskim ciężarze cząsteczkowym w fazie bogatej w wodę jest równy ułamkowi wagowemu substancji amfifilowej o niskim ciężarze cząsteczkowym w fazie niepolarnego rozpuszczalnika.

Kompozycję w krytycznym punkcie potrójnym charakteryzuje:

stosunek (a) = % wauowy diaku_ % wag. wody + % wag. oleju + % wag. dodatków stosunek (g) = oraz % wag, substancji amfifilowej o niskim ciężarze cząsteczkowym

100% ww^j. kompomycji stosunek (e) = _% wag, dodatku_ % wag. wody + % wag. dodatku przy czym ułamek wagowy wody jest równy (1-g) (1-a) (1-e), a jest równe około 0,1 do około 0,9, bardziej korzystnie około 0,3 do około 0,7; g jest równe około 0,1 do około 0,6, bardziej korzystnie około 0,2 do około 0,4; e jest równe około 0 do około 0,5, bardziej korzystnie około 0,05 do około 0,25, a dodatkiem jest dodatek rozpuszczalny w wodzie, polarny korozpuscczalnik lub elektrolit.

Dodatkami są cząsteczki rozpuszczalne w wodzie (elektrolity lub związki organiczne), które mogą modyfikować strukturę wody tak, aby wzmocnić lub rozerwać strukturę rozpuszczalnika. Dodatek takich substancji chemicznych będzie zatem modyfikować rozpuszczalność nienaładowanych składników organicznych w wodzie i, między innymi, cząsteczek amfifilowych. Takie dodatki chemiczne dzielą się na dwie klasy: środki wysalające (lub kosmotropowe), które wzmacniają strukturę wody i powodują, że jest mniej dostępna uwodnionym cząsteczkom organicznym. (Środki wysalające i o odwrotnym działaniu niż wysalające określa się także jako środki liotropowe i nolubilizujące, odpowiednio). Środki solubilizujące (lub chaotropowe) natomiast zaburzają strukturę wody, tworząc w ten sposób efekt porównywalny z dziurami. W konsekwencji zwiększają rozpuszczalność polarnych cząsteczek organicznych w wodzie.

W praktyce środki liotropowe zwiększają niemieszalność wody z olejem i z substancją amfifilową. Wynikiem tego jest zmniejszenie PlT i zwiększenie supertrójkrytycznego charakteru. Ilość substancji amfifilowej o niskim ciężarze cząsteczkowym, która jest potrzebna aby zgromadzić wodę i olej zwykle wzrasta w obecności środków wysalających. Środki solubilizujące dają efekt przeciwny.

Wynalazek niniejszy dotyczy wodnego środka w pobliżu krytycznego punktu potrójnego, o lepkości pozornej przy 102 sek- około 1 do około 1000 cps, bardziej korzystnie około 1 do około 100 cps i napięciu powierzchniowym około 10 do około 35 mN/m, która obejmuje w przybliżeniu 15 do 85% wag. rozpuszczalnika polarnego; 15 do 55% wag. rozpuszczalnika niepolarnego lub słabo polarnego i około 5 do około 60% wag. rozpuszczalnej lub dyspergowalnej w wodzie substancji amfifilowej o niskim ciężarze cząsteczkowym.

Celem wynalazku jest dostarczenie wodnej kompozycji czyszczącej w krytycznym punkcie potrójnym, która jest użyteczna w operacji czyszczenia bez lub z minimalnym działaniem mechanicznym do usuwania tłuszczu i zabrudzeń smolistych, a zwłaszcza do przenikania jej przez porowatą powierzchnię i niszczenia w ten sposób adhezji brudu do podłoża.

Figury 1 i 2 ilustrują diagramy fazowe dla wodnych środków w krytycznym punkcie potrójnym C i D według przykładu I.

175 122

Wodny środek w pobliżu krytycznego punktu potrójnego według wynalazku charakteryzuje się lepkością pozorną przy 1()2sek'1 w 25°C równą około 0,2 do około 1000 cps i napięciem powierzchniowym około 10 do około 35 mN/m i obejmuje w przybliżeniu:

a) 15 do 55% wag. niepolarnego lub słabo polarnego rozpuszczalnika lub ich mieszaniny, bardziej korzystnie 25 do 50% wag., a najkorzystniej 30 do 45% wag.;

b) 5 do 60% wag., bardziej korzystnie 10 do 50% wag., a najkorzystniej 15 do 40% wag. rozpuszczalnej lub dyspergowalnej w wodzie substancji amfifilowej o niskim ciężarze cząsteczkowym;

c) 15 do 55% wag., bardziej korzystnie 20 do 40% wag., a najkorzystniej 25 do 35% wag. rozpuszczalnika polarnego, przy czym kompozycja jest ewentualnie wolna od środków powierzchniowo czynnych; i

d) 0 do 20% wag., bardziej korzystnie 0,5 do 15% wag., a najkorzystniej 1,0 do 10% wag. rozpuszczalnego w wodzie dodatku.

Wodny środek w pobliżu krytycznego punktu potrójnego według wynalazku może być stosowany jako środek bazowy do wytwarzania produktów do zastosowań handlowych i przemysłowych przez włączenie wybranych składników. Typowe środki, które można wytwarzać dla różnych zastosowań obejmują środki do pielęgnacji jamy ustnej, kosmetyki, kremy do rąk, kremy do twarzy, cienie do oczu, szminki, środki do polerowania metali, środki czyszczące do tkanin, szampony, środki czyszczące do podłogi, pasty do czyszczenia, środki do czyszczenia kafelków, środki do czyszczenia wanny, środki bielące, maści, środki do czyszczenia piecyków, środki do usuwania plam, środki do zmiękczania tkanin, środki bielące do wstępnego odplamiania, środki do wstępnego mycia naczyń, środki do automatycznego mycia naczyń, wstępne odplamiacze do prania, kompozycje farmaceutyczne, zawiesiny węglowe, szlamy wiertnicze, wstępne odplamiacze czyszczące, środki do usuwania grafitu lub farby, środki usuwające pleśń z tynku, środki usuwające topnik do obwodów drukowanych, środki czyszczące do silników i środki usuwające tłuszcz, kompozycje do usuwania farby drukarskiej z maszyn drukarskich i środki do czyszczenia wybrzeży mórz zanieczyszczonych rozlaną ropą naftową oraz jako środek zawierający składnik aktywny, który musi być dostarczany do zagłębienia lub na porowatą powierzchnię albo w celu czyszczenia albo w zastosowaniu medycznym do leczenia np. chorób jamy ustnej.

Wynalazek dotyczy ciekłego środka czyszczącego, który ewentualnie jest wolny od środka powierzchniowo czynnego i ma napięcie powierzchniowe około 10 do około 35 mN/m w 25°C i który pochodzi od trzech współistniejących faz ciekłych, które są chemicznie prawie identyczne, i które zlewają się razem w jeden ośrodek ciągły tworząc środek, w którym pierwsza faza zawiera większość rozpuszczalnika polarnego, druga faza zawiera większość substancji amfifilowej rozpuszczalnej lub dyspergowalnej w wodzie, a trzecia faza zawiera większość niepolarnego lub słabo polarnego rozpuszczalnika, a napięcie międzyfazowe między pierwszą i drugą fazą wynosi 0 do około 1 x 10’³ mN/m, napięcie międzyfazowe między drugą i trzecią fazą wynosi 0 do około 1 x 10-³ mN/m i między pierwszą i trzecią fazą wynosi 0 do około 1 x 103 mN/m.

W korzystnym środku, pierwszą faząjest polarny rozpuszczalnik, taki jak woda, w stężeniu około 15 do 85% wag., substancją amfifilową o niskim ciężarze cząsteczkowym jest związek organiczny, który ma część hydrofobową nierozpuszczalną w wodzie, którą charakteryzuje cząstkowy polarny parametr Hansena i parametr wiązania wodorowego, oba poniżej około 5 (MPa) ^1/2 i część hydrofitową rozpuszczalną w wodzie, którą charakteryzuje parametr cząstkowy Hansena rozpuszczalności wiązania wodorowego większy od około 10 (MPa)^v2; substancja amfifilowa znajduje się w stężeniu około 5 do około 60% wag., a niepolarny lub słabo polarny rozpuszczalnik ma parametr rozpuszczalności dyspersji Hansena większy od około 10 (MPa)2 i piu-ameer wiązania wodorowego mnieeszy od około 115 (MPa)^v/ i znajduje się w stężeniu około 15 do około 55% wag.

Główną cechą rozpuszczalnika polarnego jest jego zdolność do tworzenia wiązania wodorowego z substancją amfifilową o niskim ciężarze cząsteczkowym i stała dielektryczna wyższa od 35. Oprócz wody, innymi polarnymi rozpuszczalnikami, które są odpowiednie do zastosowania w środku według wynalazku, są formamid, gliceryna, glikol i nadtlenek wodoru i ich mieszaniny. Wyżej wymienione rozpuszczalniki polarne można mieszać z wodą i tworzyć mieszany układ rozpuszczalników polarnych. Stężenie polarnego rozpuszczalnika, takiego jak woda, w kompozycji w pobliżu krytycznego punktu potrójnego wynosi około 15 do 55% wag., bardziej korzystnie około 20 do około 40% wag.

Organiczny niepolarny lub słabo polarny składnik wodnego środka według wynalazku obejmuje rozpuszczalniki brudu, jest lipofilowy i jest odpowiednim olejem, takim jak niepolarny olej, którym korzystnie jest węglowodór alifatyczny zawierający około 5 do około 25 atomów węgla i ma wzór C_nH 2n+2, w którym n jest równe 5 do 25, bardziej korzystnie 6 do 16. Wskazane, aby taki alifatyczny węglowodór był n-parafiną lub izoparafiną, a wśród nich korzystne są nasycone o 6 do 16 atomach węgla z korzystnymi izoparafinami o 8 do 18 atomach węgla. Najkorzystniejszym alifatycznym węglowodorem jako rozpuszczalnik jest dekan. Niepolarny lub słabo polarny rozpuszczalnik ma parametr rozpuszczalności dyspersji Hansena w 25°C co najmniej 10 (MPa)/, a bardziej korzystnie co najmniej około 14,8 (MPa)/, parametr polarny rozpuszczalności Hansena mniejszy niż około 10 (MPa)/ i parametr Hansena rozpuszczalności wiązania wodorowego mniejszy niż około 15 (MPa)/. Przy wyborze niepolarnego rozpuszczalnika ważnymi parametrami, które trzeba uwzględnić, są długość i konfiguracja łańcucha węglowodorowego, polarny charakter cząsteczki, jak również jego objętość molarna.

Niepolarny lub słabo polarny rozpuszczalnik, który w 25°C rozpuszcza się w wodzie w ilości poniżej 5% wag., jest wybrany z grupy składającej się zasadniczo z alkanów i cykloalkanów zawierających około 5 do około 25 atomów węgla, bardziej korzystnie około 6 do około 16 atomów węgla; aryloalkanów zawierających około 112 do 24 atomów węgla; terpenów zawierających około 10 do około 40 atomów węgla, bardziej korzystnie około 10 do około 30 atomów węgla i estrów o wzorze 1, w którym R i R1 oznaczają grapy alkilowe zawierające łącznie około 7 do około 24 atomów węgla, bardziej korzystnie około 8 do około 20 atomów węgla. Niektóre typowe niepolarne lub słabo polarne rozpuszczalniki obejmują heksadekan, tetradekan, fenyloheksan, octan decylu, 2-undekanon, limonen, eter monoheksylowy glikolu dietylenowego, adypinian diizopropylu, mleczan cetylu i maleinian dioktylu oraz ich mieszaniny.

Stężenie niepolarnego lub słabo polarnego rozpuszczalnika w kompozycji w pobliżu krytycznego punktu potrójnego wynosi około 15 do około 55% wag., bardziej korzystnie około 25 do około 40% wag.

Stężenie substancji amfifilowej w takim środku wynosi około 5 do około 60% wag., bardziej korzystnie około 15 do około 40% wag.

Cząsteczka substancji amfifilowej o niskim ciężarze cząsteczkowym jest złożona co najmniej z dwóch części, które są zdolne do wiązania się z polarnym i niepolarnym rozpuszczalnikiem. Wzrost ciężaru cząsteczkowego substancji amfifilowej o niskim ciężarze cząsteczkowym zwiększa jej zdolność do sprzęgania wody/oleju, co oznacza, że potrzebna jest wówczas mniejsza ilość substancji amfifilowej o niskim ciężarze cząsteczkowym do wiązania polarnego rozpuszczalnika i niepolarnego lub słabo polarnego rozpuszczalnika. Co najmniej jedna część cząsteczki jest zasadniczo hydrofobowa i charakteryzuje się cząsteczkowym polarnym parametrem Hansena i parametrem Hansena rozpuszczalności wiązania wodorowego mniejszym od 5 (MPa)/. Co najmniej jedna część jest zasadniczo rozpuszczalna w wodzie i ma cząstkowy parametr Hansena rozpuszczalności wiązania wodorowego równy lub większy od 10 (MPa)⁷.

Aby można było zidentyfikować części hydrofilową i hydrofobową, cząsteczkę amfifilową o niskim ciężarze cząsteczkowym należy podzielić według następujących zasad: Części hydrofobowe nie powinny zawierać atomów azotu lub tlenu; części hydrofilowe zawierają zwykle heteroatomy wraz z atomami węgla związanymi bezpośrednio z atomem tlenu lub azotu.

175 122

Grupa	Mw	dd	dp	dH
-CH2-OH	31	15,5	16,1	25,4
-CH2-NH2	30	13,8	9,3	16,7
-CO-NH2	44	13	14,1	13,4
-CH2-NH-CO-NH2	73	13,7	11,4	13,6
-CH2-EO-OH	75	14,9	3,1	17,5
-CH2-EO2-OH	119	14,8	2,6	14,8
-CH2-EO3-OH	163	14,7	2,1	13,3
-CH2-EO4-OH	207	14,7	1,9	12,4
-COO-CH3	59	13,7	8,3	8
-CO-CH3	43	16,5	17,9	6,8
-C3H7	43	13,7	0	0
-C4H9	57	14,1	0	0
-C10H21	141	15,8	0	0

W tabeli przedstawione są parametry rozpuszczalności dla różnych grup. Pierwszą serię można wykorzystać jako część hydrofilową cząsteczki amfifilowej, ponieważ parametr rozpuszczalności wiązania wodorowego jest zawsze większy od 10. Ostatnią grupę można wykorzystać jako część hydrofobową cząsteczki amfifilowej ponieważ ich parametry rozpuszczalności polarnej i rozpuszczalności wiązania wodorowego są poniżej 1. Grupa w środku (estry i ketony) nie może być wykorzystana jako istotny składnik cząsteczki amfifilowej. Należy zauważyć, że cząsteczki amfifilowe mogą zawierać funkcyjne grupy ketonowe lub estrowe, ale grupy te nie warunkują bezpośrednio własności amfifilowych. dd oznacza parametr rozpuszczalności dyspersji Hansena zmierzony w temperaturze pokojowej, dp oznacza polarny parametr rozpuszczalności Hansena zmierzony w temperaturze pokojowej, dH oznacza parametr Hansena rozpuszczalności wiązania wodorowego, zmierzony w temperaturze pokojowej.

Szczególnie korzystne substancje amfifilowe o niskim ciężarze cząsteczkowym, które znajdują się w stężeniu około 5 do około 60% wag., bardziej korzystnie około 15 do około 40% wag., są wybrane z grupy składającej się zasadniczo z pochodnych polioksyetylenowych o wzorze 2, w którym x i/lub y oznacza 1 do 6, bardziej korzystnie 1 do 6, polioli o 4 do 8 atomach węgla, poliamin o 5 do 7 atomach węgla, poliamidów o 5 do 7 atomach węgla, alkoholi o 2 do 4 atomach węgla i eterów alkilowych glikolu alkilenowego o wzorze 3, w którym R oznacza grupę alkilenową zawierającą około 1 do około 8 atomów węgla, a x oznacza 0 do 2, y oznacza około 1 do około 5. Ciężar cząsteczkowy substancji amfifilowej o niskim ciężarze cząsteczkowym wynosi około 76 do około 300, bardziej korzystnie około 100 do około 250. Szczególnie korzystną substancją amfifilową o niskim ciężarze cząsteczkowym jest eter n-butylowy glikolu propylenowego, eter n-butylowy glikolu tripropylenowego, eter t-butylowy glikolu propylenowego, eter metylowy glikolu propylenowego, heksanodiol, eter monobutylowy glikolu dietylenowego, eter monoheksylowy glikolu trietylenowego i eter monoheksylowy glikolu tetraety lenowego i ich mieszaniny, takie jak mieszanina eteru n-butylowego glikolu propylenowego i eteru metylowego glikolu propylenowego w stosunku około 2:1 do około 1,5:1.

Środki w pobliżu krytycznego punktu potrójnego utworzone z uprzednio opisanych substancji amfifilowych o niskim ciężarze cząsteczkowym, są wolne od środków powierzchniowo czynnych, ponieważ tych amfifilowych substancji o niskim ciężarze cząsteczkowym nie klasyfikuje się jako środki powierzchniowo czynne.

Środki w pobliżu krytycznego punktu potrójnego można ewentualnie wytwarzać z rozpuszczalnika polarnego, z rozpuszczalnika niepolarnego lub słabo polarnego i środka powierzchniowo czynnego lub mieszaniny substancji amfifilowej o niskim ciężarze cząsteczkowym i środka powierzchniowo czynnego, przy czym gdy stosuje się środek powierzchniowo czynny bez substancji amfifilowej o niskim ciężarze cząsteczkowym, jego stężenie w środku wynosi około 5,0 do około 25,0% wag. Gdy środek powierzchniowo czynny stosuje się razem z substancją amfifilową o niskim ciężarze cząsteczkowym, jego stężenie wynosi około 0,1 do około 25% wag., a stężenie substancji amfifilowej o niskim ciężarze cząsteczkowym wynosi około 5 do około 60% wag. Środki powierzchniowo czynne stosowane w środku według wynalazku są wybrane z grupy obejmującej środki powierzchniowo czynne niejonowe, anionowe, tlenki amin, kationowe i amfoteryczne i ich mieszaniny. Gdy środek według wynalazku zawiera sam środek powierzchniowo czynny bez substancji amfifilowej o niskim ciężarze cząsteczkowym, wówczas korzystnie środek powierzchniowo czynny ma wartość HLB około 7 do 14.

Należy rozumieć, że środki powierzchniowo czynne są podgrupą z grupy substancji amfifilowych. Substancje amfifilowe o niskim ciężarze cząsteczkowym nie gromadzą się na powierzchni międzyfazowej, np. na powierzchni międzyfazowej oleju i wody, ale są równo rozprowadzone w roztworze. Natomiast środek powierzchniowo czynny ma tendencję do zagęszczania się na powierzchni rozdziału między różnymi fazami (powietrze/ciecz, ciecz/ciecz, ciecz/ciało stałe), wobec czego tworzy się skupienie na powierzchni rozdziału faz i zmniejsza napięcie międzyfazowe pomiędzy tymi współistniejącymi fazami. Na przykład, środek powierzchniowo czynny będzie gromadził się na powierzchni międzyfazowej olej/ciecz i nie będzie równomiernie rozprowadzony w roztworze.

Środki według wynalazku mogą zawierać oprócz rozpuszczalnika polarnego, rozpuszczalnika niepolarnego lub słabo polarnego i dyspergowalnej w wodzie substancji amfifilowej, ewentualnie także kwas rozpuszczalny w wodzie w stężeniu około 0,1 do 15,0% wag., korzystnie około 1 do 10% wag.

Aktywnym składnikiem kwasowym środka według wynalazku może być ewentualnie kwas karboksylowy, na tyle mocny, aby obniżyć pH środka do zakresu 1 do 4. Funkcję tę mogą spełniać różne kwasy karboksylowe, ale skuteczne w usuwaniu zwarzaków mydła i kamienia z powierzchni wanny i nie działające jeszcze destabilizująco na środek, okazały się kwasy polikarboksylowe, a korzystne spośród nich są kwasy dikarboksylowe. Z grupy kwasów dikarboksylowych, które obejmują kwasy o 2 do 10 atomach węgla, kwas szczawiowy, sebacynowy, suberynowy, azelainowy i sebacynowy mają niższą rozpuszczalność i nie są tak użyteczne jako składniki środka według wynalazku, jak inne dwuzasadowe alifatyczne kwasy tłuszczowe, z których wszystkie korzystnie są nasycone i mają proste łańcuchy. Kwasy szczawiowy i malonowy, chociaż użyteczne także jako środki redukujące, mogą być zbyt silne do czyszczenia delikatnych twardych powierzchni. Korzystne są kwasy dwuzasadowe ze środkowej części grupy kwasów zawierających 2 do 10 atomów węgla, zwłaszcza pierwsze trzy z nich: kwas bursztynowy, adypinowy i pimelinowy, które są dostępne w handlu, w mieszaninie. Dikwasy, po włączeniu do środka według wynalazku mogą być częściowo zobojętnione do pH, przy którym uzyskuje się największą skuteczność z zachowaniem bezpieczeństwa.

Jednym z dodatkowych kwasów, który pomaga ochronić wrażliwe na kwas oczyszczone powierzchnie, jest kwas fosforowy. Ponieważ jest kwasem trójzasadowym, może być także częściowo zobojętniony do żądanego dla środka zakresu pH. Na przykład, może być częściowo zobojętniony do dwuwodorofosforanu, np. NałHPOt lub NH.tH.2PO4.

Kwas fosfonowy, inny z dwóch dodatkowych kwasów dodawanych w celu zabezpieczenia powierzchni wrażliwych na kwas przed rozpuszczającym działaniem kwasów dikarboksylowych w środku według wynalazku, oczywiście istnieje tylko teoretycznie, ale jego pochodne są trwałe i mogą być wykorzystane w praktycznej realizacji niniejszego wynalazku. Gdy w opisie stosuje się termin kwasy fosfonowe, rozumie się właśnie pochodne kwasu. Kwasy fosfonowe określone są wzorem 4, w którym y oznacza odpowiedni podstawnik, korzystnie grupę alkiloaminową lub N-podstawioną alkiloaminową. Na przykład, korzystnym składnikiem środka według wynalazku jest kwas aminotris-(metylenofosfonowy), o wzorze N(CH 2PH2O3).

Innym użytecznym kwasem fosfonowym jest kwas etylenodiaminotetra-(metylenofosfonowy), kwas heksametylenodiaminotetra-(metylenofosfonowy) i kwas dietylenotriaminopenta-(metylenofosfonowy). Taką klasę związków można opisać jako kwasy aminoalkilenofosfonowe zawierające 1 do 3 atomów azotu aminowego, 3 lub 4 grupy kwasu niższego alkilenofosfonowego, w których niższy alkilen zawiera 1 lub 2 atomy węgla i 0 do 2 grup alkilenowych o 2 do 6 atomach węgla każda, przy czym wstępująca grupa(y) alkilenowa(e) jest(są) połączone(a) z aminowymi atomami azotu, gdy w kwasie aminoakilenofosfonowym znajduje się kilka takich aminowych atomów azotu. Okazało się, że takie kwasy aminoalkilenofosfonowe, które mogą być częściowo zobo175 122 jętnione do pH żądanego dla środka według wynalazku, dają pożądany efekt stabilizujący i chroniący, zwłaszcza gdy występują z kwasem fosforowym, zapobiegając szkodliwemu działaniu na emaliowane powierzchnie w wyrobach europejskich, dikwasów zawartych w środku czyszczącym według wynalazku. Zazwyczaj sole kwasu fosforowego, jeżeli są obecne, są monosolami każdego z grupy kwasów fosforowych i/lub fosfonowych.

Spośród wszystkich kwasów organicznych, które mają wystarczająco skuteczną kwasowość, aby zaatakować zwarzaki mydła i przeprowadzić je w postać, którą można łatwo usunąć z twardych powierzchni, takich jak płytki ceramiczne, cement portlandzki i akrylowa zaprawa lateksowa między płytkami, porcelana, emalia porcelanowa, szkło, włókno szklane i powierzchnie metalowe (takie jak chromowane i niklowane), bardzo korzystny jest kwas glutarowy lub jego częściowo zobojętniona sól lub postać zjonizowana, ponieważ działa skutecznie i nie ma wyraźnie szkodliwych własności, ale w niektórych przypadkach można także stosować inne kwasy (jeśli ich niepożądane właściwości, jeśli takie mają, są dopuszczalne) zdolne do przeprowadzenia mydeł wapniowych i magnezowych wyższych kwasów tłuszczowych w postać kwasową lub częściowo zobojętnioną, aby wspomóc usuwanie ich z twardej powierzchni, która jest nimi zabrudzona (w postaci zwarzaków mydła). Takie kwasy będą obejmowały te, które nie tworzą nierozpuszczalnych w wodzie soli wapniowych. Na przykład, w pewnych warunkach może być wykorzystany kwas octowy, bursztynowy, propionowy i cytrynowy. Jednak kwas cytrynowy jest kwasem sekwestrującym i ma tendencję do usuwania wapnia z węglanu wapnia w zaprawie stosowanej do płytek ceramicznych, co jest niepożądane przy jego stosowaniu, a inne wymienione kwasy często są niezadowalające z uwagi na niedopuszczalny zapach i/lub podrażnienie nosa i/lub dróg oddechowych. Oczywiście, należy również unikać kwasów, które są toksyczne w warunkach stosowania. Zatem, korzystnie stosuje się kwas glutarowy jako kwas atakujący zwarzaki mydła. Kwas ten może być (i zwykle jest) następnie częściowo zobojętniony do żądanego pH podczas wytwarzania środka według wynalazku, ale stosowanie soli takiego kwasu i doprowadzenie ich do żądanego pH wchodzi także w zakres wynalazku, bowiem uznano, że produkty obu operacji są takie same. Zatem należy rozumieć, że termin częściowo zobojętniony kwas glutarowy obejmuje także takie produkty częściowego zakwaszenia soli kwasu glutarowego (glutaranów) lub częściowo zobojętnione glutarany do żądanego pH, które jako takie wprowadza się wraz z innymi składnikami do środka czyszczącego.

Środek według wynalazku może ewentualnie zawierać około 0,1 do około 15% wag., bardziej korzystnie około 1 do około 5% wag. rozpuszczalnego w wodzie dodatku chaotropowego, który może być solubilizujący lub kosmotropowy. Środek solubilizujący osłabia (efekt zwiększania rozpuszczalności) strukturę wody, czyniąc ją lepszym rozpuszczalnikiem dla substancji amfifilowej, podczas gdy środek kosmotropowy (liotropowy) wzmacnia (efekt wysalania) strukturę wody powodując, że woda jest gorszym rozpuszczalnikiem dla substancji amfifilowej. Typowymi środkami solubilizującymi (hydrotropowymi) są: kwas octowy, etanol, izopropanol, benzoesan sodu, toluenosulfonian sodu, ksylenosulfonian sodu, glikol etylenowy, glikol propylenowy, jodki metali, tiocyjaniany metali, nadchlorany metali, sole guanidyniowe. Zastosowanie dodatku chaotropowego może zmieniać procent wagowy rozpuszczalnika polarnego, substancji amfifilowej i rozpuszczalnika niepolarnego, które stosuje się by utworzyć środek w pobliżu krytycznego punktu potrójnego.

Oprócz wymienionych powyżej składników środek według wynalazku może także zawierać materiały pomocnicze dla zastosowań w stomatologii, do zmywania naczyń, do prania i w innych zastosowaniach, które to materiały mogą obejmować: środki wzmagające pienienie, takie jak dietanoloamid kwasu laurynowego lub mirystynowego; środki hamujące pienienie (jeśli są potrzebne), takie jak silikony, wyższe kwasy tłuszczowe i mydła wyższych kwasów tłuszczowych; środki konserwujące i przeciwutleniacze, takie jak formalina i 2,6-di-t-butylo-p-krezol; środki regulujące pH, takie jak kwas siarkowy i wodorotlenek sodu; perfumy i środki barwiące (barwniki i pigmenty).

Wodne środki w pobliżu krytycznego punktu potrójnego według wynalazku można stosować do wytwarzania środków czyszczących zawierających enzymy i/lub wybielacze, takich jak środki piorące do tkanin lub środki do automatycznego mycia naczyń, które zawierają

175 122 wybielacze, co najmniej jeden enzym i odpowiedni wypełniacz aktywny fosforanowy lub niefosforanowy.

Typowy środek czyszczący zawiera:

H2O

Benzoesan Na

Eter berylowy glikolu trietylenowego

19,24%

1,0%

32,5%

35,44%

11,81%.

Octan heptylu Octan nonylu

Zmiany w recepturze środków w zakresie wynalazku, które są w stanie krytycznym lub w pobliżu stanu krytycznego, są łatwe do ustalenia i wynalazek można łatwo zrozumieć w oparciu o niniejszy opis włącznie z przykładami realizacji i w połączeniu z diagramami fazowymi.

Figury 1 i 2 przedstawiają diagramy fazowe środków C i D według przykładu I, na których 13 oznacza środek w krytycznym punkcie potrójnym. I tak, środek w punkcie 23 oznaczony znakiem x na figurze 1 obejmuje 56,25% wag. 5% roztworu benzoesanu sodu w wodzie, 25% wag. eteru monoheksylowego glikolu trietylenowego i 18,15% wag. oleju (mieszanina octanu heptylu i octanu nonylu w stosunku 3:1).

W powyższym opisie składników środka według wynalazku i ich ilości, które mogą być skuteczne, przedstawiono granice dla korzystnych środków według wynalazku, ale jest to oczywiste, że w celu wytworzenia środka w pobliżu krytycznego punktu potrójnego należy wybierać ilości składników wskazane przez diagramy fazowe dla danego środka tak, aby żądane środki były w obrębie obszaru w pobliżu punktu potrójnego. Podobnie, środki w krytycznym punkcie potrójnym powinny być tak dobrane, aby po kontakcie z wodą, usuwały lipofilowy brud z podłoża.

Aby wykreślić diagramy fazowe i ustalić receptury żądanych środków w krytycznym punkcie potrójnym, opracowano i scharakteryzowano wiele różnych środków według wynalazku.

Wytworzenie środków w pobliżu krytycznego punktu potrójnego według wynalazku jest stosunkowo proste, ponieważ wykazują one skłonność do tworzenia się spontanicznie z niewielką potrzebą dodatkowej energii do pobudzenia transformacji stanu trójkrytycznego. Jednakże, by uzyskać jednorodność środka zwykle prowadzi się mieszanie i pożądane jest, aczkolwiek niekonieczne, najpierw zmieszanie razem substancji amfifilowej i wody, następnie domieszanie niepolarnego lub słabo polarnego rozpuszczalnika. Zwykle nie jest konieczne stosowanie ogrzewania a mieszanie najczęściej korzystnie prowadzi się w temperaturze około 20-25°C lub wyższej.

Wstępne odplamianie i ręczne czyszczenie z użyciem środków w pobliżu krytycznego punktu potrójnego według wynalazku jest nieskomplikowane i nie wymaga żadnych specjalnych, nietypowych operacji. Środki te można zatem stosować w taki sam sposób jak inne ciekłe środki do wstępnego odplamiania i środki piorące. Środki według wynalazku można nanosić na czyszczone powierzchnie przez polewanie można je nanosić za pomocą szmatki lub gąbki lub za pomocą innych środków, ale korzystnie nanosi się je, w zależności od lepkości, w postaci aerozolu, przez rozpryskiwanie ich na podłoże z ręcznego rozpylacza lub z butelki do wyciskania. W ten sposób można je nanosić na twarde powierzchnie, takie jak naczynia, ściany lub podłogi, z których ma być usunięty brud lipofilowy (zwykle tłuszcz lub olej), można je nanosić na tkaniny przeznaczone do prania, które są zabrudzone brudem lipofilowym, takim jak olej silnikowy. Środki według wynalazku można stosować jako detergenty i jako takie można je stosować w taki sam sposób, w jaki normalnie stosuje się ciekłe detergenty do mycia naczyń, czyszczenia podłogi i ścian, w pralniach, ale korzystnie stosuje się je także do wstępnego odplamiania i w tych zastosowaniach, okazało się, że są wyjątkowo użyteczne w usuwaniu adhezji brudu lipofilowego do podłoża, dzięki czemu łatwiejsze jest czyszczenie przy pomocy większości środków detergentowych według wynalazku lub różnych handlowych środków detergentowych w postaci cieczy, kostek lub w formie rozdrobnionej.

175 122

Następujące przykłady ilustrują wynalazek bez ograniczeń. Jeśli nie wskazano inaczej, wszystkie części w przykładach, opisie i w zastrzeżeniach są podane w procentach wagowych, a wszystkie temperatury w °C.

Przykład I. Receptury środków A i G przygotowano według następującej procedury.

Środek	A	B	C	D	E	F	G
Woda	30,5	27	19,38	25,31	40,7	35,71	33,03
Eter butylowy glikolu dietylenowego	39
Eter heksylowy glikolu trietylenowego			32	32,5		28,57	33,94
Etanol		15,33
Propanol		30,67
Dobanol 91-25					5,58
Dobanol 91-5					8,37
Octan heptylu			35,7	16,875
Octan nonylu			11,9	16,875
Octan decylu	30,5
Octan tridecylu		27
4-heptanon							33,03
2-undekanon							35,71
Oktan					42,84
Kwas glutarowy				8,44
Benzoesan sodu			1,02
Roztwór 1 M kwasu octowego					0,37
Kwas dioctowy izoseryny, sól sodowa					21,14
Lepkość (25°C, 100 sek⁴, Pa-sek.)	7x10'³	4x10'3	8x10-3	1x10'3	5x10-3	8x10-3	6x10-3
Napięcie powierzchniowe (mN/m)	25,8	25,1	25,5	26,5	21,3	26,5	25,9
Zdolność usuwania brudu*
Brud smolisty	XX	X	XXX	XX	XX	XXX	XXX
Brud tłusty	XXX	XXX	XXX	XXX	XXX	XXX	XXX
Zwarzaki mydła	XX	X	XX	XXX	XX	XX	XX

(*) Zdolność usuwania brudu oceniano jako zakres usunięcia brudu po wylaniu kilku kropli środka na zabrudzone miejsce i pozostawieniu go na około 1 minutę bez mechanicznego działania i spłukaniu wodą.

xxx = całkowicie usunięty; xx = częściowo usunięty; x = nieznacznie usunięty

Środki A do G wytworzono przygotowując najpierw roztwór przez mieszanie w temperaturze pokojowej substancji amfifilowej i wody lub wody i dodatku. Do roztworu tego w temperaturze pokojowej dodano podczas mieszania niepolarny rozpuszczalnik (olej) lub słabo polarny rozpuszczalnik i wytworzono środki w pobliżu krytycznego punktu potrójnego A do G. Pomiary lepkości pozornej przeprowadzono w 25°C w aparacie Carrimed. Pomiary napięcia powierzchniowego prowadzono w 25°C w aparacie Lauda.

175 122

Wynalazek opisano z uwzględnieniem różnych jego wykonań i ilustracji, ale nie należy ich traktować jako ograniczenia, ponieważ oczywiste jest, że fachowiec w tej dziedzinie techniki jest w stanie wykorzystać rozwiązania zastępcze i równoważne, które także wchodzą w zakres wynalazku.

RCOR-|

WZOR 1

C_xH2_x+i^_O-(CH2CH2^_O^-)y-H WZOR 2

CH₃

ΚΗ₂)χ

R''-O-(CH₂CH-O)y H

WZOR 3

OH i

Y-P-O

OH

WZOR 4

175 122

Fig. 2

175 122

Fig. 1

Departament Wydawnictw UP RP. Nakład 90 egz Cena 4,00 zł

Claims

Zastrzeżenia patentowe

1. Ciekły środek czyszczący, znamienny tym, że ma napięcie powierzchniowe około 10 do 35 mN/m i zawiera co najmniej rozpuszczalnik polarny w ilości od 15 do 85% wagowych, rozpuszczalną w wodzie lub dyspergowalną w wodzie substancję amfifilową o niskim ciężarze cząsteczkowym w ilości od 5 do 60% wagowych i niepolarny lub słabo polarny rozpuszczalnik w ilości od 15 do 55% wagowych i wywodzi się z trzech współistniejących faz ciekłych, które są prawie identyczne chemicznie i które są w takim stanie, że drobna jego zmiana powoduje przekształcenie ich w jedną fazę zgodnie z równowagą odwracalną lub sprawia, że zlewają się razem w jeden ośrodek ciągły tworząc wymieniony środek, przy czym pierwsza faza jest najbogatsza w polarny rozpuszczalnik, druga faza jest najbogatsza w rozpuszczalną w wodzie lub dyspergowalną w wodzie substancję amfifilową o niskim ciężarze cząsteczkowym, a trzecia faza jest najbogatsza w niepolarny lub słabo polarny rozpuszczalnik, napięcie międzyfazowe pomiędzy pierwszą i drugą fazą wynosi 0 do około 1 x 10’³ mN/m, napięcie międzyfazowe pomiędzy drugą i trzecią fazą wynosi 0 do około 1 x 10'³ mN/m i napięcie międzyfazowe pomiędzy pierwszą i trzecią fazą wynosi 0 do około 1 x 10’³ mN/m.
2. Środek według zastrz. 1, znamienny tym, że jako polarny rozpuszczalnik zawiera wodę, jako substancję amfifilową zawiera związek organiczny zawierający część hydrofobową nierozpuszczalną w wodzie, która ma cząstkowy parametr polarności i parametr wiązania wodorowego mniejsze od około 5 (MPa)^1/2 i część hydrofilową rozpuszczalną w wodzie, która ma cząstkowy parametr rozpuszczalności wiązania wodorowego powyżej około 10 (MPa)^, a niepolarny lub słabo polarny rozpuszczalnik ma parametr rozpuszczalności dyspersji powyżej około 10 (MPa)12 i parametr rozpuszczalności wiązania wodorowego mniejszy od około 15 (MPa)^.
3. Środek według zastrz. 2, znamienny tym, że zawiera substancję amfifilową o niskim ciężarze cząsteczkowym wybraną z grupy składającej się zasadniczo z pochodnych polioksyetylenowych eterów alkilowych glikolu alkilenowego o wzorze 2, w którym x lub y oznacza 1 do 6, polioli zawierających około 4 do około 8 atomów węgla, poliamin zawierających około 5 do około 7 atomów węgla, poliamidów zawierających około 5 do około 7 atomów węgla i alkoholi zawierających około 2 do około 4 atomów węgla.
4. Środek według zastrz. 3, znamienny tym, że zawiera rozpuszczalnik niepolarny lub słabo polarny, który jest wybrany z grupy składającej się z alkanów i cykloalkanów zawierających około 5 do około 25 atomów węgla, aryloalkanów zawierających około 12 do około 24 atomów węgla, alifatycznych i aromatycznych olejów zawierających około 6 do około 14 atomów węgla, terpenów zawierających około 10 do około 40 atomów węgla i estrów o wzorze 1, w którym R i R oznaczają grupy alkilowe zawierające łącznie około 7 do około 24 atomów węgla. ,
5. Środek według zastrz. 1, znamienny tym, że jako niepolarny lub słabo polarny rozpuszczalnik zawiera węglowodór alifatyczny o 6 do 16 atomach węgla.
6. Środek według zastrz. 1, znamienny tym, że jako polarny rozpuszczalnik zawiera wodę.
7. Środek według zastrz. 1, znamienny tym, że zawiera co najmniej jedną substancję stałą i/lub niemieszającą się ciecz.
8. Środek według zastrz. 6, znamienny tym, że jako niepolarny lub słabo polarny rozpuszczalnik zawiera węglowodór alifatyczny o około 6 do około 16 atomach węgla.
9. Środek według zastrz. 8, znamienny tym, że jako substancję amfifilową o niskim ciężarze cząsteczkowym zawiera eter monoheksylowy glikolu trietylenowego.
10. Środek według eastrz. (5, znamienny iym, żejak o s ubstancję amfifiIową zawiąrz eter monoheksylowy glikolu trietylenowego.

175 122
11. Ciekły środek czyszczący, znamienny tym, że ma napięcie powierzchniowe około 10 do 35 mN/m i zawiera co najmniej rozpuszczalnik polarny w ilości od 15 do 85% wagowych, rozpuszczalny lub dyspergowalny w wodzie środek powierzchniowo czynny w ilości od 0,1 do 25% wagowych i niepolarny lub słabo polarny rozpuszczalnik w ilości od 15 do 55% wagowych i wywodzi się z trzech współistniejących faz ciekłych, które są prawie identyczne chemicznie i które są w takim stanie, że drobna jego zmiana powoduje przekształcenie ich w jedną fazę zgodnie z równowagą odwracalną lub sprawia, że zlewają się razem w jeden ośrodek ciągły tworząc wymieniony środek, przy czym pierwsza faza jest najbogatsza w polarny rozpuszczalnik, druga faza jest najbogatsza w rozpuszczalny lub dyspergowalny w wodzie środek powierzchniowo czynny a trzecia faza jest najbogatsza w niepolarny lub słabo polarny rozpuszczalnik, napięcie międzyfazowe pomiędzy pierwszą i drugą fazą wynosi 0 do około 1 x 10'³ mN/m, napięcie międzyfazowe pomiędzy drugą i trzecią fazą wynosi 0 do około 1x10'^J mN/m i napięcie międzyfazowe pomiędzy pierwszą i trzecią fazą wynosi 0 do około 1 x 10''’ mN/m.
12. Środek według zastrz. 11, znamienny tym, że jako polarny rozpuszczalnik zawiera wodę, jako substancję amfifilową zawiera związek organiczny obejmujący część hydrofobową nierozpuszczalną w wodzie, która ma cząstkowy parametr polarności i parametr wiązania wodorowego mniejsze od około 5 (MPa)^1/2 i część hydrofilową rozpuszczalną w wodzie, która ma cząstkowy parametr rozpuszczalności wiązania wodorowego powyżej około 10 (MPa) /, przy czym substancja amfifilowa występuje w ilości od 5 do 60% wagowych, a niepolarny lub słabo polarny rozpuszczalnik ma parametr rozpuszczalności dyspersji powyżej około 10 (MPa)^l/2i parametr rozpuszczalności wiązania wodorowego mniejszy od około 15 (MPa)/2.
13. Środek według zastrz. 12, znamienny tym, że zawiera rozpuszczalnik niepolarny lub słabo polarny, który jest wybrany z grupy składającej się z alkanów i cykloalkanów zawierających około 5 do około 25 atomów węgla, aryloalkanów zawierających około 12 do około 24 atomów węgla, alifatycznych i aromatycznych olejów zawierających około 6 do około 14 atomów węgla, terpenów zawierających około 10 do około 40 atomów węgla i estrów o wzorze 1, w którym R i R1 oznaczają grupy alkilowe zawierające łącznie około 7 do około 24 atomów węgla. ,
14. Środek według zastrz. 11, znamienny tym, że jako niepolarny,lub słabo polarny rozpuszczalnik zawiera węglowodór alifatyczny o 6 do 16 atomach węgla.
15. Środek według zastrz. 14, znamienny tym, że jako polarny rozpuszczalnik zawiera wodę.
16. Środek według zastrz. 11, znamienny tym, że zawiera co najmniej jedną substancję stałą i/lub niemieszającą się ciecz.
17. Środek według zastrz. 12, znamienny tym, że jako niepolarny lub słabo polarny rozpuszczalnik zawiera węglowodór alifatyczny o około 6 do około 16 atomach węgla.
18. Środek według zastrz. 12, znamienny tym, że jako środek powierzchniowo czynny zawiera anionowy środek powierzchniowo czynny.
19. Ciekły środek czyszczący, znamienny tym, że ma napięcie powierzchniowe około 10 do 35 mN/m i zawiera co najmniej polarny rozpuszczalnik w ilości od 15 do 85% wagowych, rozpuszczalną w wodzie lub dyspergowalną w wodzie substancję amfifilową o niskim ciężarze cząsteczkowym w ilości od 5 do 60% wagowych, niepolarny lub słabo polarny rozpuszczalnik w ilości od 15 do 55% wagowych i rozpuszczalny w wodzie kwas w ilości od 0,1 do 15% wagowych, i wywodzi się z trzech współistniejących faz ciekłych, które są prawie identyczne chemicznie i które są w takim stanie, że drobna jego zmiana powoduje przekształcenie ich w jedną fazę zgodnie z równowagą odwracalną lub sprawia, że zlewają się razem w jeden ośrodek ciągły tworząc wymieniony środek, przy czym pierwsza faza jest najbogatsza w polarny rozpuszczalnik, druga faza jest najbogatsza w rozpuszczalną w wodzie lub dyspergowalną w wodzie substancję amfifilową o niskim ciężarze cząsteczkowym, a trzecia faza jest najbogatsza w niepolarny lub słabo polarny rozpuszczalnik, a rozpuszczalny w wodzie kwas jest zawarty w pierwszej, drugiej i trzeciej fazie, napięcie międzyfazowe pomiędzy pierwszą i drugą fazą wynosi 0 do około 1 x 10'³ mN/m, napięcie międzyfazowe pomiędzy drugą i trzecią fazą wynosi 0 do około 1 x 103 mN/m i napięcie międzyfazowe pomiędzy pierwszą i trzecią fazą wynosi 0 do około 1 x 10‘3 mN/m.

17/5 122
20. Środek według zastrz. 19, znamienny tym, że jako polarny rozpuszczalnik zawiera wodę, jako substancję amfifilową zawiera związek organiczny obejmujący część hydrofobową nierozpuszczalną w wodzie, która ma cząstkowy parametr polarności i parametr wiązania wodorowego mniejsze od około 5 (MPa)^1/2 i część hydrofilową rozpuszczalną w wodzie, która ma cząstkowy parametr rozpuszczalności wiązania wodorowego powyżej około 10 (MPa) , a niepolarny lub słabo polarny rozpuszczalnik ma parametr rozpuszczalności dyspersji powyżej około 10 (MPa)// i parametr rozpuszczalności wiązania wodorowego mniejszy od około 15 (MPa)/2.
21. Środek według zastrz. 20, znamienny tym, że zawiera substancję amfifilową o niskim ciężarze cząsteczkowym wybraną z grupy składającej się z pochodnych polioksyetylenowych eterów alkilowych glikolu alkilenowego o wzorze 2, w którym x lub y oznacza 1 do 6, polioli zawierających około 4 do około 8 atomów węgla, poliamin zawierających około 5 do około 7 atomów węgla, poliamidów zawierających około 5 do około 7 atomów węgla i alkoholi zawierających około 2 do około 4 atomów węgla.
22. Środek według zastrz. 21, znamienny tym, że zawiera rozpuszczalnik niepolarny lub słabo polarny, który jest wybrany z grupy składającej się z alkanów i cykloalkanów zawierających około 5 do około 25 atomów węgla, aryloalkanów zawierających około 12 do około 24 atomów węgla, alifatycznych i aromatycznych olejów zawierających około 6 do około 14 atomów węgla, terpenów zawierających około 10 do około 40 atomów węgla i estrów o wzorze 1, w którym R i R oznaczają grupy alkilowe zawierające łącznie około 7 do około 24 atomów węgla. ,
23. Środek według zastrz. 19, znamienny tym, że jako niepolarny lub słabo polarny rozpuszczalnik zawiera węglowodór alifatyczny o 6 do 16 atomach węgla.
24. Środek według zastrz. 19, znamienny tym, że jako polarny rozpuszczalnik zawiera wodę. ,
25. Środek według zastrz. 19, znamienny tym, że zawiera co najmniej jedną substancję stałą i/lub niemieszającą się ciecz.
26. Środek według zastrz. 24, znamienny tym, że jako polarny rozpuszczalnik zawiera węglowodór alifatyczny o około 6 do około 16 atomach węgla.
27. Środek według zastrz. 25, znamienny tym, że jako substancję amfifilową o niskim ciężarze cząsteczkowym zawiera eter monoheksylowy glikolu trietylenowego.