ЖИДКАЯ ЧИСТЯЩАЯ КОМПОЗИЦИЯ ДЛЯ ТВЕРДОЙ ПОВЕРХНОСТИ
LIQUID CLEANING COMPOSITION FOR SOLID SURFACES

Область техники, к которой относится изобретение
Данное изобретение относится к чистящим композициям для твердой поверхности и к способам очистки твердых поверхностей. В частности, изобретение относится к вспенивающимся композициям.
Уровень техники
Традиционно, при домашней уборке чистящие продукты для поверхности предназначены для осторожной очистки поверхности.
Современные покупатели все больше и больше ассоциируют различную сенсорную информацию (такую как запах, цвет и звук) с эффективной очисткой. Поэтому наличие такой информации становится столь же важным, сколь и эффективное очищение твердой поверхности. Наличие пены дает покупателю ощущение, что очищающее средство работает. Привлекательный цвет ассоциируется с гигиеной. Звук вспенивания воспринимается как активное очищение.
Задачей настоящего изобретения является получение вспенивающейся чистящей композиции для твердой поверхности.
Авторы обнаружили, что вспенивающаяся композиция может быть получена смешиванием детергентов с такими свойствами, что образование и оседание пены дает звук вспенивания.
Пену определяют как дисперсию газа в жидкости, и ее нельзя образовать из чистых жидкостей, а требуется жидкость плюс поверхностно-активный агент, такой как поверхностно-активное вещество. Внешний вид пены связан с количеством воздуха, диспергированного в растворе, содержащем поверхностно-активное вещество. Желательно, чтобы количество и внешний вид пены, которую генерирует домашний чистящий продукт, были близки к ожиданиям покупателя от указанного продукта. Желательно, чтобы пена легко образовывалась.
Таким образом, другой задачей является возможность применения композиции с использованием триггерного спрей-распылителя (с пусковым механизмом).
Еще одной задачей изобретения является получение хороших результатов очистки с помощью композиции по изобретению.
К своему удивлению, авторы обнаружили, что композиции, содержащие поверхностно-активное вещество с короткой цепочкой, растворитель и полимер, могут иметь свойства вспенивания такие, как описано выше, при смешивании в правильной концентрации.
Композиции, содержащие подобные компоненты, раскрыты в данной области техники, но не при такой концентрации, чтобы получить свойства вспенивания. Например, в WO 99/61569 кислая чистящая композиция, содержащая децилсульфат, растворитель и полимер. В WO 99/18182 раскрыты чистящие композиции для твердой поверхности, содержащие низший алкилсульфонат, полимер и растворитель, но вне границ вспенивающихся композиций.
DE 102004040848 А1 раскрывает чистящие композиции для туалета, содержащие модифицированные таурином акриловые полимеры, также как алкилсульфат, растворитель и ксантановую камедь. Согласно заявке, указанные полимеры оставляют грязеотталкивающую пленку на поверхности, что улучшает удаление фекального загрязнения.
WO 96/34933 раскрывает чистящие композиции для стекла, содержащие линейные алкилсульфатные поверхностно-активные вещества, в частности длинноцепочечные алкилсульфатные поверхностно-активные вещества, придающие моющие свойства и обеспечивающие пониженное образование пленок и разводов.
Сущность изобретения
Соответственно настоящее изобретение предлагает жидкую чистящую композицию для твердой поверхности, содержащую:
6
9
(a) 1-10% по массе анионного поверхностно-активного вещества, выбранного из С-С-алкилсульфонатов;
(b) 0,1-10% по массе водорастворимого или смешивающегося с водой растворителя; и
(c) 0,01-0,3% по массе полимера, выбранного из натуральных камедей и их производных, а также полисахаридных загустителей и их производных,
(d) воду;
и где соотношение между молярной концентрацией поверхностно-активного вещества в композиции и критической концентрацией мицеллообразования (ККМ) составляет ниже 5,0.
Изобретение, кроме того, предлагает способ обработки твердых поверхностей композицией по изобретению и спрей-распылитель, содержащий композицию.
Эти и другие объекты, свойства и преимущества станут очевидными специалистам с обычной квалификацией в данной области в результате прочтения следующего подробного описания и прилагаемой формулы изобретения. Во избежание сомнения любой признак одного объекта данного изобретения может быть использован в любом другом объекте изобретения. Указывается, что примеры, приведенные в описании ниже, предназначены для того, чтобы прояснить изобретение, и не предназначены для ограничения изобретения этими примерами, как таковыми. Подобным образом, все процентные соотношения являются массовыми (масс./масс.) процентными соотношениями, если не оговаривается иное. Подразумевается, что диапазоны, выраженные в формате "от x до y", должны включать x и y. Если для конкретного признака несколько предпочтительных диапазонов описано в формате "от x до y", подразумевается, что все диапазоны, сочетающие различные крайние точки, также имеются в виду.
Раскрытие изобретения
В силу нежелания быть связанными конкретной теорией, в настоящее время авторы полагают, что свойства вспенивания по изобретению достигаются следующими характеристиками пены. Композиция способна образовывать пузырьки воздуха (пена). Пузырьки воздуха в пене должны быть способны быстро коалесцировать и затем также быстро лопаться. Коалесценция и схлопывание дают звук вспенивания. Для того чтобы достичь этого, пенные свойства композиции должны удовлетворять конкретным характеристикам, раскрытым здесь ниже.
Пену определяют как дисперсию газа в жидкости. Стабильные пены не могут быть образованы из чистых жидкостей, а требуется жидкость плюс поверхностно-активный агент, такой как поверхностно-активное вещество. Внешний вид пены связывают с количеством воздуха, диспергированного в растворе, содержащем поверхностно-активное вещество. При низких количествах газа пена является густой и кремообразной, в то время как при высоких соотношениях газ/раствор пузырьки пены разделены тонкими ламеллами (слоями).
Максимальную пену обычно получают при концентрации, чуть ниже критической концентрации мицеллообразования поверхностно-активной системы. Для высокого уровня пены достаточное количество поверхностно-активного вещества должно быть адсорбировано на поверхности раздела воздух - вода для обеспечения адекватных градиентов поверхностного натяжения, сил отталкивания через пленки пены и достаточно низкого поверхностного натяжения для того, чтобы ингибировать эффекты пеногашения. Градиенты поверхностного натяжения требуются для того, чтобы возвращающие силы противостояли любому внешнему воздействию.
Критическая концентрация мицеллообразования зависит, среди прочего, от самой молекулы (длины алкильной цепи, уровня разветвленности, длины цепи этиленоксида (ЕО), типа концевой группы, противо-иона и т.д.), ионной силы, температуры и pH. Анионные поверхностно-активные вещества обычно имеют гораздо более высокую критическую концентрацию мицеллообразования, чем неионные с такой же длиной алкильной цепи.
Во вспенивающихся композициях пена не только легко образуется, но также коалесцирует и оседает приемлемо быстро, тем самым давая звук вспенивания.
Анионное поверхностно-активное вещество с короткой цепочкой
Одним из компонентов, который влияет на ценообразование, является поверхностно-активное вещество. Композиции по изобретению содержат анионное поверхностно-активное вещество с короткой цепочкой. Этот тип поверхностно-активных веществ содержит короткую алкильную цепочку и заряженный конец.
Для цели настоящего изобретения под короткой цепочкой понимают любую алкильную цепь из 6-9 атомов углерода. Заряженный конец анионного поверхностно-активного вещества является сульфонатом.
6
9
Композиция может, кроме того, содержать алкилсульфат C-C.
Таким образом, анионное поверхностно-активное вещество по изобретению имеет общую формулу 1
где
6
7
8
9
R является C-, C-, C-, C-алкильной группой или их смесями,
n составляет 0 или 1 и
+
+
+
M является ионом щелочного металла, предпочтительно калия (K) или натрия (Na), более предпочтительно, натрия (Na).
7
8
7
8
Более предпочтительными являются C- и C-алкильные поверхностно-активные вещества общей формулы 1, приведенной выше. Даже более предпочтительными являются C- и C-алкильные поверхностно-активные вещества общей формулы 1, приведенной выше, где n=0.
Анионное поверхностно-активное вещество присутствует в композиции в концентрации 1% по массе или выше и 10% по массе или ниже. Более предпочтительно, концентрация составляет 8% по массе или ниже, более предпочтительно, 6% по массе или ниже, наиболее предпочтительно, 5% по массе или ниже. Концентрация составляет, предпочтительно, 2% по массе или выше, наиболее предпочтительно, 2,5% по массе или выше.
Полимер
Другой компонент, который влияет на пену, представляет собой загущающий полимер. Полимер по изобретению является загущающим полимером, представляющим собой натуральные камеди и их производные, а также полисахаридные загустители и их производные.
Особенно предпочтительными являются натуральные полисахаридные камеди, такие как ксантановая камедь, гуаровая камедь, камедь бобов рожкового дерева, каррагенановая камедь и т.д. Ксантановые камеди являются широко доступными. Примерами подходящих камедей являются Rhodopol Т (Rhodia), Kelzan ST и Rheozan (Rhodia), Keltrol (CP Kelco).
Также предпочтительными являются полисахаридные загустители на основе целлюлозы, в частности гидроксиалкилцеллюлоза, предпочтительно гидроксиэтилцеллюлоза или гидроксипропилметилцеллюлоза (например, Natrosol HR 250 от ISP или Mecellose от Sunsung).
Полимер присутствует в композиции в концентрации 0,01% по массе или выше и 0,3% по массе или ниже. Более предпочтительно, концентрация составляет 0,2% по массе или ниже, более предпочтительно, 0,1% по массе или ниже, наиболее предпочтительно, 0,06% по массе или ниже. Концентрация составляет, предпочтительно, 0,02% по массе или выше.
Полимеры по изобретению предпочтительно стабильны в кислой среде. Полимеры, которые являются нестабильными в кислой среде, не являются предпочтительными. Один из полимеров, который не является предпочтительным, представляет собой полиэтиленгликоль (ПЭГ).
Растворитель
Третьим компонентом, оказывающим влияние на пену, является растворитель, применяемый в композиции.
Растворитель является водорастворимьм растворителем, где растворимый означает, что растворитель является растворимым в или смешиваемым с водой в диапазоне концентраций по изобретению.
Растворители в композиции по изобретению являются, предпочтительно, линейными или разветвленными низшими спиртами или эфирами гликолей.
Предпочтительными спиртами являются метанол, этанол и/или линейный или разветвленный пропиловый спирт или бутиловый спирт. Наиболее предпочтительным спиртом является 2-пропанол.
Предпочтительными эфирами гликолей являются эфиры пропиленгликоля, более предпочтительно, эфиры дипропиленгликоля, еще более предпочтительными являются моноалкиловые и диалкиловые эфиры дипропиленгликоля. Наиболее предпочтительным является н-бутиловый эфир дипропиленгликоля (DPnB).
Растворитель присутствует в композиции в концентрации 0,1% по массе или выше и 10% по массе или ниже. Больше предпочтительно, концентрация составляет 8% по массе или ниже, более предпочтительно, 6% по массе или ниже, наиболее предпочтительно, 5% по массе или ниже. Концентрация составляет, предпочтительно, 0,5% по массе или выше, более предпочтительно, 1% или выше, еще более предпочтительно 2% или выше, наиболее предпочтительно, 3% или выше.
Композиции по изобретению являются водными, и во всех композициях масса композиции доведена до 100% водой. Вода не является частью растворителя по изобретению.
Водородный показатель pH композиции
Композиция по изобретению является предпочтительно от кислой до нейтральной, pH от 1 до 7, предпочтительно pH от 3 до 7.
Предпочтительными соединениями, регулирующими pH, являются органические и неорганические кислоты. Предпочтительными кислотами являются: фосфорная кислота, лимонная кислота, муравьиная кислота, молочная кислота или смесь дикарбоновых кислот и сульфаминовой кислоты и их смеси.
Дополнительные компоненты
Композиция может, кроме того, содержать обычные добавки, такие как консервант, гидротропное вещество, буфер, соль, отдушку и/или краситель. В силу нежелания быть связанными конкретной теорией, авторы отмечают, что некоторые добавки имеют отрицательное влияние на вспенивание композиции.
Пеногасители, в частности силикон и его эмульсии, имеют отрицательное влияние на эффект вспенивания готовых форм.
9
11
12
15
14
17
Композиция может также содержать дополнительное поверхностно-активное вещество, описываемое как вспомогательное поверхностно-активное вещество. Вспомогательное поверхностно-активное вещество, если присутствует, сбалансировано таким образом, что оно не влияет на свойства вспенивания композиции. Подходящие вспомогательные поверхностно-активные вещества являются неионными и анионными. Подходящие неионные вспомогательные поверхностно-активные вещества являются C-C-спиртами с 5-10 этиленоксидными группами (например, Neodol 91,5, от Shell chemicals) и C-C-алкилполиглюкозидами (например, Glucopon 215 CS UP, от Cognis). Подходящие анионные вспомогательные поверхностно-активные вещества являются вторичными C-C-алкилсульфонатами натрия (например, Hostapur SAS 30, от Clariant). Эти вспомогательные поверхностно-активные вещества присутствуют в концентрации менее чем 1,5%.
12
18
12
18
Композиции могут также содержать низкое количество C-C-алкиламиноксида или C-C-алкилбетаина. Эти вспомогательные поверхностно-активные вещества присутствуют в композиции в концентрации менее чем 1,0%.
Критическая концентрация мицеллообразования
Как упомянуто выше, критическая концентрация мицеллообразования (ККМ) является одним из важных свойств пены, которое определяет характер вспенивания композиции.
ККМ может быть рассчитана, например, согласно способам, описанным в Hiemenz, Р.С, and Rajogopalan, R., Principles Colloid и Surface Chemistry, p.370-375, Marcel Dekker, Inc., 1997, New York.
ККМ может также быть измерена путем прибавления поверхностно-активного вещества к водному раствору и измерения зависимости проводимости от концентрации. Чем ниже ККМ, тем прибавление поверхностно-активного вещества к водному раствору вызывает возрастание количества переносчиков заряда и, следовательно, возрастание проводимости.
Чем выше ККМ, тем дальнейшее прибавление поверхностно-активного вещества увеличивает концентрацию мицелл, в то время как концентрация мономера остается приблизительно постоянной (на уровне ККМ). Т.к. мицелла гораздо больше, чем мономер, она диффундирует медленнее через раствор и, таким образом, является менее эффективным переносчиком заряда. Таким образом, предполагается, что график зависимости проводимости от концентрации поверхностно-активного вещества показывает излом при ККМ.
Для поверхностно-активного вещества по изобретению, ККМ является предпочтительно выше 0,05 моль/л.
Является предпочтительным, чтобы соотношение между молярной концентрацией поверхностно-активного вещества в смеси и ККМ составляло ниже 5,0, более предпочтительно, ниже 2,0, наиболее предпочтительно, ниже 1,5.
Образование и оседание пены
Как упомянуто выше, вспенивание композиции по изобретению определяется образованием пены (пузырьки), коалесценцией пузырьков пены и схлопыванием пузырьков. В частности, предпочтительно, чтобы пена оседала менее чем за 300 секунд, больше предпочтительно, в течение 60 секунд, еще больше предпочтительно, в течение 30 секунд или даже менее чем за 20 секунд.
Применение
Композицию предпочтительно применяют с использованием триггерного (с пусковым механизмом) спрей-распылителя. Триггерное спрей-распыление позволяет быстрое и легкое использование покупателем и дополнительно вносит подходящее количество воздуха в композицию, что способствует пенообразованию.
Соответственно композиции по изобретению можно хранить и распылять с помощью любых подходящих средств, но распылители являются особенно предпочтительными. Пульверизаторы насосного типа (с распыляющими или нераспыляющими насосами) также возможны. Таким образом, настоящее изобретение предлагает контейнер для жидкого очистителя твердой поверхности, контейнер, содержащий резервуар, содержащий чистящую композицию для твердой поверхности по изобретению, и спрей-распылитель для распыления композиции в форме спрея. Спрей-распылитель является предпочтительно триггерным спрей-распылителем, но могут быть любые механические средства для выталкивания жидкости в форме спрея или аэрозоля.
Изобретение, кроме того, предлагает способ обеспечения звука вспенивания путем применения композиции по изобретению для твердой поверхности с помощью распылителя.
Примеры
Изобретение будет проиллюстрировано с помощью следующих неограничивающих примеров, в которых все частичные и процентные доли являются массовыми, если не оговаривается иное.
Пример 1
В этом примере показано влияние длины цепочки анионного поверхностно-активного вещества на вспенивание.
Очищающие свойства измеряют следующим образом: белые эмалированные плитки (10 на 10 см) отмывают и высушивают. Плитки покрывают типичным загрязнением типа жирное мыло - кожное сало (greasy soap sebum soil), в основном, на основе стеарата кальция (Nova Chimica код 26411) и искусственного кожного сала (WFK, код 9D) с применением спрей-распылителя. Загрязнение готовят смешиванием 86 г стеарата кальция, 14 г кожного сала и 666,7 г пропан-2-ола. Количество применяемого загрязнения составляет 0,04 г после высушивания. Плитки высушивают в печи при 180°С в течение 35 минут и оставляют охлаждаться до комнатной температуры в течение 2 часов.
Очищение проводят с использованием аппликаторного устройства WIRA (измеритель истираемости для исследований в трикотажной промышленности). Плитку, подлежащую очистке, помещают в "держатель" аппликаторного устройства. Многослойный кусок ткани (Ballerin cloth), пропитанный 20 г композиции по таблице 1, закрепляют в чистящей головке аппликаторного устройства, и протирают этим поверхность плитки по заданной схеме с покрытием всей плитки в течение 16 полных циклов для каждой композиции, приведенной ниже.
После того как с помощью аппликаторного устройства WIRA плитки были очищены по способу, приведенному выше, плитки ополаскивают проточной водой для удаления избытка очищающего продукта. Затем плитки оставляют подсыхать при комнатной температуре на ночь.
Таблица 1
Композиции
Компонент / (мас.%)
1
2
3*)
4*)
5*)
C7-алкилсульфонат
5
C8-алкилсульфонат
5
C8-алкилсульфат
5
C10-алкилсульфат
5
5
Лимонная кислота
4
4
4
4
4
Гидроксиэтилцеллюлоза
0,05
0,05
0,05
0,05
0,05
DPnB (дипропиленгликоль)
4
4
4
IP (изопропанол)
4
4
Вода
До 100%
До 100%
До 100%
До 100%
До 100%
*) сравнительные результаты
Удаление пятен измеряют путем повторного взвешивания высушенных плиток и расчета процента удаления загрязнения следующим образом:
Удаленное загрязнение = ((нанесенное загрязнение - загрязнение после очистки)/ нанесенное загрязнение)•100%.
Результаты удаления загрязнения приведены в Таблице 2 ниже. В Таблице 2 также приведены ККМ и рассчитанное соотношение Молярная Концентрация/ККМ для композиций.
В Таблице 2, кроме того, приведены соответствующий объем пены и скорость коалесценции и исчезновения пены. Объем пены и коалесценцию оценивают по шкале, состоящей из 5 частей, где отсутствие объема пены или коалесценции отмечают как 0, а большой объем и коалесценцию отмечают как 10. Исчезновение пены измеряют в секундах, требуемых для исчезновения пены.
Таблица 2
Результаты
Композиция
1
2
3*)
4*)
5*)
Удаление загрязнения
84
84
40
100
100
Объем пены (1-10)
10
10
10
8
8
Коалесценция пены (1-10)
10
10
7
0
0
Скорость (s) пены (исчезновения)
15
15
20
120
120
Рассчитанная ККМ поверхностно-активного вещества
0,21
0,153
0,133
0,0322
0,0322
Мол. масса (ММ) поверхностно-активного вещества
218
232
232
260
260
Концентрация (М) поверхностно-активного вещества в примере
0,23
0,22
0,22
0,19
0,19
Соотношение Молярная Концентрация/ ККМ
1,09
1,41
1,62
5,97
5,97
*) сравнительные результаты
Показано, что композиция с ККМ>0,05 (композиция 1, 2 и 3) имеет коалесценцию и скорость исчезновения пены лучше, чем композиции 4 и 5, с более низкой ККМ. Таким образом, композиции 1, 2 и 3 производят хороший звук при вспенивании, в то время как композиции 4 и 5 не производят. ККМ представляет собой рассчитанную критическую концентрацию мицелл поверхностно-активного вещества.
Пример 2
В этом примере показано влияние растворителя и полимера.
Способы очистки и расчет являются такими же, как в примере 1.
Используют композиции из Таблицы 3.
Таблица 3
Композиции
Компонент / (мас.%)
6*)
7
8
9*)
C7-алкилсульфонат
3
5
5
5
Лимонная кислота
4
4
4
4
Ксантановая камедь
0,05
Гидроксиэтилцеллюлоза
0,05
0,05
DPnB (дипропиленгликоль)
4
4
IP (изопропанол)
4
Вода
До 100%
До 100%
До 100%
До 100%
*) сравнительные результаты
Все композиции из Таблицы 3 содержат поверхностно-активное вещество с короткой цепочкой по изобретению. Композиции 7 и 8 содержат и полимер, и растворитель по изобретению, в то время как композиция 6 не содержит полимер, а композиция 9 не содержит растворитель.
Таблица 4
Результаты
Композиция
6*)
7
8
9*)
Удаление загрязнения
70
81
70
74
Объем пены (1-10)
1
10
9
6
Коалесценция пены (1-10)
0
9
7
3
Скорость (s) исчезновения пены
0
20
15
45
Рассчитанная ККМ поверхностно-активного вещества
0,21
0,21
0,21
0,21
Мол. масса (ММ) поверхностно-активного вещества
218
218
218
218
Концентрация (М) поверхностно-активного вещества в примере
0,14
0,23
0,23
0,23
Соотношение Молярная Концентрация/ ККМ
0,66
1,09
1,09
1,09
*) сравнительные результаты
Таблица 4 показывает, что объем пены, коалесценция и скорость исчезновения композиции по изобретению (композиции 7 и 8) являются превосходными и, поэтому, приводят к хорошему вспениванию. Композиция без растворителя не дает адекватного оседания, в то время как в композиции без полимера едва ли образуется какая-либо пена, что дает неадекватное вспенивание. Все композиции 6-9 дают адекватное удаление загрязнения.