КОМПОЗИЦИЯ ДЛЯ КОНТРОЛЯ ПЕНООБРАЗОВАНИЯ
FOAM CONTROL COMPOSITION

ОБЛАСТЬ ПРИМЕНЕНИЯ ИЗОБРЕТЕНИЯ
Настоящее изобретение относится к веществам для контроля пенообразования, применяемым в производстве моющих средств для стирки и моющих композиций, содержащих вещества для контроля пенообразования. Вещества для контроля пенообразования, составляющие предмет настоящего изобретения, можно добавлять к моющим композициям для подавления нежелательного пенообразования, когда моющее средство используется для стирки.
ПРЕДПОСЫЛКИ СОЗДАНИЯ ИЗОБРЕТЕНИЯ
Ручная стирка одежды или стирка в полуавтоматических стиральных машинах широко распространена во многих странах: семьдесят процентов населения земного шара до сих пор стирает таким способом. При этом потребители, как правило, ожидают большого количества пены, так как они связывают пенообразование с эффективностью моющего средства. Однако, чтобы удалить пену, требуется множество полосканий, как правило, три полоскания или более, что приводит к высоким трудозатратам и большому расходу воды.
Большинство веществ для контроля пенообразования разработано для применения в автоматических стиральных машинах. Они активны на стадии мойки, предотвращая образование избытка пены. Из-за подавления или значительного снижения пены на стадии мойки они в меньшей степени подходят для сфер применения, включающих ручную стирку. Вещество для контроля пенообразования, которое не снижало бы значительно количество пены на стадии мойки, но способствовало бы быстрому удалению пены при полоскании, позволило бы экономить значительные объемы воды, сокращать время и уменьшать усилия, необходимые для полоскания.
В соответствии с идеями настоящего изобретения было разработано новое противовспенивающее средство, которое активно в растворах с низкими концентрациями поверхностно-активных веществ и неактивно в концентрированных растворах поверхностно-активных веществ. Следует понимать, что основное различие между стадией мойки и стадией полоскания процесса стирки заключается в концентрации поверхностно-активных веществ.
ИЗЛОЖЕНИЕ СУЩНОСТИ ИЗОБРЕТЕНИЯ
Настоящее изобретение относится к способу мойки субстрата. Способ включает обеспечение моющей композицией, включающей поверхностно-активное вещество (ПАВ) и противовспенивающее средство. Противовспенивающее средство содержит (a) гидрофобную жидкость с поверхностным натяжением по меньшей мере 27 мН/м и менее 40 мН/м и (b) мелкодисперсный твердый гидрофобный наполнитель, диспергированный в гидрофобной жидкости. Способ дополнительно включает мойку субстрата в водной среде с помощью моющей композиции. Противовспенивающее средство не влияет на пенообразование на стадии мойки. На стадии мойки на субстрат наносят моющую композицию. Способ дополнительно включает полоскание субстрата с нанесенной моющей композицией в воде, причем пенообразование на стадии полоскания подавляется. Концентрация ПАВ в водной среде на стадии мойки превышает критическую концентрацию мицеллообразования, а концентрация ПАВ в воде для полоскания на стадии полоскания находится ниже критической концентрации мицеллообразования. Субстрат может представлять собой ткань, а моющая композиция может представлять собой моющую композицию для стирки. Гидрофобная жидкость может представлять собой жидкий полиорганосилоксан или полиизобутилен. Мелкодисперсный твердый гидрофобный наполнитель может представлять собой гидрофобный кремнезем. Моющая композиция для стирки может быть в форме порошка и может включать гранулированные вещества для контроля пенообразования, содержащие противовспенивающее средство на носителе из твердых частиц.
Дополнительные аспекты настоящего изобретения будут очевидны обычному специалисту в данной области при ознакомлении с подробным описанием различных вариантов осуществления изобретения, краткое описание которых представлено ниже.
ПОДРОБНОЕ ОПИСАНИЕ
Моющая композиция в соответствии с идеями настоящего изобретения содержит моющее ПАВ и противовспенивающее средство, содержащее (a) гидрофобную жидкость и (b) мелкодисперсный твердый гидрофобный наполнитель, диспергированный в гидрофобной жидкости. Гидрофобная жидкость (a) имеет поверхностное натяжение, превышающее динамическое поверхностное натяжение водной дисперсии моющего средства в концентрации выше критической концентрации мицеллообразования ПАВ или приблизительно равное ему, но менее 62. Выражение «превышающее динамическое поверхностное натяжение водной дисперсии моющего средства в концентрации выше критической концентрации мицеллообразования или приблизительно равное ему» означает, что статическое поверхностное натяжение гидрофобной жидкости составляет по меньшей мере 95% динамического поверхностного натяжения водной дисперсии моющего средства в концентрации выше критической концентрации мицеллообразования.
В некоторых вариантах осуществления гидрофобная жидкость имеет поверхностное натяжение, равное по меньшей мере 27 мН/м и меньшее 40 мН/м. Гидрофобная жидкость, имеющая поверхностное натяжение от 27 до 40мН/м, не содержит каких-либо полярных групп с активным водородом, которые могут быть ионизированы в водной среде с моющей композицией. Такие группы представляют собой, например, карбоксильные, сульфонатные, сульфатные, амидные или фосфатные.
Динамическое поверхностное натяжение водной дисперсии моющего средства измеряют в водном растворе моющего средства с концентрацией 0,35% вес. по методике ASTM D-3825 при помощи тензиометра максимального давления пузырьков Sit DynoTester производства компании Sit Messtechnik GmbH. Пузырьки, формирующиеся в жидкости, подвергаются сжатию под воздействием поверхностного натяжения. Возникающее при этом давление возрастает с уменьшением радиуса пузырька. Для измерения поверхностного натяжения определяют разницу между таким повышенным давлением и давлением снаружи пузырька. Во время испытания в жидкость нагнетают воздух по капиллярной трубке. Поверхность образующегося при этом пузырька выгибается, что приводит к постоянному уменьшению радиуса пузырька. Во время этого процесса давление достигает максимального значения. При этом пузырек имеет наименьший радиус. Этот радиус равен радиусу капиллярной трубки, а пузырек образует полусферу. После прохождения этой точки пузырек лопается и отрывается от капиллярной трубки. Затем на капиллярной трубке может образоваться новый пузырек. Во время этого процесса в пузырьке можно измерить характерную динамику изменения давления. На основании такой характерной динамики изменения давления рассчитывают поверхностное натяжение. Тензиометр максимального давления пузырьков создает пузырьки с увеличением продолжительности существования, начиная с 0,030 секунды и увеличивая этот срок в 1,3 раза до достижения 40 секунд. Приведенное в настоящем документе динамическое поверхностное натяжение представляет собой значение, измеренное в конце измерения, и соответствует пузырьку со сроком существования 40 секунд. Это динамическое измерение, которое вполне представляет применение ПАВ во время процесса стирки и полоскания.
Поверхностное натяжение гидрофобной жидкости (a) измеряют методом висячей капли. Во время данного испытания в воздухе при помощи шприца создают каплю чистого противовспенивающего соединения и рассчитывают поверхностное натяжение на основе измерений кривизны висячей капли. Процедура испытания по методу висячей капли описана в работе «Surface tension measurements using the drop shape method», автор R.P. Woodward, опубликованной First Ten Angstroms, 465 Dinwiddie Street, г. Портсмут, штат Вирджиния, США. Поверхностное натяжение противовспенивающего средства, измеренное по методу висячей капли, можно считать статическим поверхностным натяжением. Эта процедура хуже представляет применение противовспенивающего средства в процессе стирки и полоскания, но любые попытки измерить динамическое поверхностное натяжение отдельно взятого противовспенивающего средства также не дадут точного представления применения противовспенивающего средства в процессе стирки и полоскания. Все измерения поверхностного натяжения, указанные в настоящем документе (как измерения динамического поверхностного натяжения, так и измерения статического поверхностного натяжения), проводились при 25°C.
Считается, что противовспенивающее соединение, имеющее гораздо более низкое поверхностное натяжение, чем динамическое поверхностное натяжение моющего раствора, будет быстро мигрировать на границу контакта с пузырьком и гасить пену, что и демонстрируют в растворе для стирки традиционные противовспенивающие средства, применяемые в моющих средствах для стирки. В соответствии с идеями настоящего изобретения, описанными в настоящем документе, ингибитор пенообразования, изготовленный на основе гидрофобной жидкости с поверхностным натяжением, превышающим поверхностное натяжение традиционных противовспенивающих средств, применяемых в моющих средствах для стирки, не распределяется по поверхности концентрированного раствора ПАВ и неэффективен для сокращения количества пены на стадии мойки, когда концентрация ПАВ высока. Считается, что противовспенивающее соединение, имеющее поверхностное натяжение, превышающее или приблизительно равное динамическому поверхностному натяжению водной дисперсии моющего средства в растворе для стирки, когда концентрация раствора ПАВ выше критической концентрации мицеллообразования, будет мигрировать на границу контакта с пузырьком слишком медленно и едва ли будет гасить пену.
При разведении моющего раствора до концентрации ниже критической концентрации мицеллообразования ПАВ поверхностное натяжение раствора повышается и становится выше поверхностного натяжения противовспенивающего средства. При концентрации ниже критической концентрации мицеллообразования миграция ПАВ на границу контакта с пузырьком становится менее эффективной. Это происходит в цикле полоскания. Неожиданно было обнаружено, что, несмотря на разведение противовспенивающего средства путем сливания раствора для стирки и замещения его свежей водой на каждой стадии полоскания, противовспенивающее средство в соответствии с идеями настоящего изобретения сохраняет свою эффективность на стадии полоскания. Миграция противовспенивающего средства на границу контакта с пузырьком эффективно конкурирует с миграцией ПАВ, и противовспенивающее средство начинает действовать.
В соответствии с идеями настоящего изобретения способ подавления пенообразования во время мойки субстрата содержит стадии: (i) нанесения моющего средства на субстрат в водной среде и (ii) полоскания субстрата из стадии (i), где моющее средство на стадии (i) включает противовспенивающее средство, содержащее (a) гидрофобную жидкость с поверхностным натяжением, равным по меньшей мере 27 мН/м и меньшим 40 мН/м, и (b) мелкодисперсный твердый гидрофобный наполнитель, диспергированный в гидрофобной жидкости.
Настоящее изобретение включает способ мойки ткани, содержащий стадии мойки ткани в водной дисперсии моющей композиции в соответствии с настоящим изобретением, как описано выше, при концентрации ПАВ в водной дисперсии выше критической концентрации мицеллообразования и последующего полоскания ткани в воде, где концентрация ПАВ находится ниже критической концентрации мицеллообразования.
Критическую концентрацию мицеллообразования ПАВ в водной дисперсии можно определить путем измерения динамического поверхностного натяжения водных дисперсий этого ПАВ при различных концентрациях. На границе раздела фаз воздух/вода молекулы ПАВ абсорбируются, что приводит к снижению поверхностного натяжения. По мере насыщения границы раздела фаз при критической концентрации мицеллообразования молекулы ПАВ начинают образовывать мицеллы, при этом поверхностное натяжение остается постоянным. График зависимости поверхностного натяжения от концентрации ПАВ демонстрирует резкое изменение угла наклона вблизи критической концентрации мицеллообразования. Выше критической концентрации мицеллообразования поверхностное натяжение остается по существу постоянным в широком диапазоне концентраций ПАВ. Ниже критической концентрации мицеллообразования поверхностное натяжение повышается с повышением степени разведения до тех пор, пока при очень сильном разведении дисперсий не приблизится к поверхностному натяжению воды. Критическая концентрация мицеллообразования большинства ПАВ, традиционно применяемых в стиральных порошках, составляет от 0,2 г/л до 0,6 г/л стирального порошка в сравнении с рекомендациями поставщиков на упаковках моющего средства по концентрации стирального порошка в растворе для стирки от 2 до 4 г/л. Поверхностное натяжение водной дисперсии моющего средства для стирки в концентрации выше критической концентрации мицеллообразования, как правило, находится в диапазоне от 25 до 30 мН/м. Для стандартного стирального порошка, применяемого в концентрации 3,5 г/л, при семикратном разведении на каждой стадии полоскания было обнаружено, что поверхностное натяжение в растворе для стирки составляет 27 мН/м, поверхностное натяжение при первом полоскании составляет 35 мН/м, а поверхностное натяжение при втором полоскании составляет 62 мН/м.
Гидрофобная жидкость (a), применяемая в качестве противовспенивающего средства, может представлять собой, например, жидкий полиорганосилоксан. Жидкие полиорганосилоксаны широко известны как противовспенивающие средства, но жидкие полиорганосилоксаны, обычно применяемые в качестве противовспенивающих средств, по существу имеют поверхностное натяжение ниже 27 мН/м. Например, поверхностное натяжение полидиметилсилоксана равно 21 мН/м.
Настоящее изобретение включает применение композиции, содержащей (a) гидрофобный жидкий полиорганосилоксан с поверхностным натяжением по меньшей мере 27 мН/м и менее 40 мН/м и (b) мелкодисперсный твердый гидрофобный наполнитель, диспергированный в гидрофобной жидкости, для подавления пенообразования на стадии полоскания в процессе стирки. В частности, такая композиция применяется для подавления пенообразования на стадии полоскания путем включения композиции в процесс стирки, например, путем ее добавления к моющей композиции, применяемой для стирки.
Композиция по другому аспекту идей настоящего изобретения для подавления пенообразования на стадии полоскания в процессе стирки, по существу не снижающая количество пены на стадии мойки в процессе стирки, содержит (a) жидкий полиорганосилоксан, включающий боковые этерифицированные карбоксиалкильные группы, и (b) мелкодисперсный твердый гидрофобный наполнитель, диспергированный в жидком полиорганосилоксане.
Композиция по другому аспекту идей настоящего изобретения для подавления пенообразования на стадии полоскания в процессе стирки, по существу не снижающая количество пены на стадии мойки в процессе стирки, содержит (a) жидкий полиорганосилоксан и (b) мелкодисперсный твердый гидрофобный наполнитель, диспергированный в жидком полиорганосилоксане, где жидкий полиорганосилоксан (a) представляет собой полифенилметилсилоксан с концевыми триметилсилоксигруппами.
12
14
Один тип жидкого полиорганосилоксана, имеющий поверхностное натяжение по меньшей мере 27 мН/м и подходящий для применения в вариантах осуществления настоящего изобретения, представляет собой жидкий полиорганосилоксан, включающий боковые этерифицированные карбоксиалкильные группы. Жидкий полиорганосилоксан, включающий боковые этерифицированные карбоксиалкильные группы, может представлять собой, например, по существу линейный полидиорганосилоксан или может представлять собой разветвленный полиорганосилоксан, включающий, например, до 10 моль% разветвленных звеньев. Карбоксиалкильные группы могут включать, например, от 2 до 12 атомов углерода, в частности от 2 до 5 атомов углерода, и могут представлять собой, например, карбоксиметильные, 2-карбоксиэтильные, 2-метил-2-карбоксиэтильные или 2-этил-2-карбоксиэтильные группы. Карбоксиалкильные группы могут быть этерифицированы алкильными, арильными, аралкильными или циклоалкильными группами. Например, каждая карбоксиалкильная группа может быть этерифицирована алкильной группой, имеющей от 1 до 20 атомов углерода. Предпочтительно все или большинство карбоксиалкильных групп этерифицированы алкильной группой, имеющей от 8 до 18 атомов углерода, например, n-октильной, 2-этилгексильной, лаурильной, тетрадецильной, гексадецильной или стеарильной группой. Можно использовать смесь различных алкильных групп, например, алкильных групп с различной длиной цепи, такую как смесь C и C алкильных групп.
Предпочтительно по меньшей мере 10% силоксановых звеньев в таком полиорганосилоксане имеют боковую этерифицированную карбоксиалкильную группу, например, от 25 до 100% силоксановых звеньев могут иметь боковую этерифицированную карбоксиалкильную группу. Другие заместители в полиорганосилоксане могут быть выбраны, например, из алкильных групп, содержащих от 1 до 20 атомов углерода, и фенильных групп. Полиорганосилоксан может быть получен в результате реакции полиорганосилоксана, содержащего группы Si-H, со сложным эфиром этиленненасыщенной карбоновой кислоты, например, акрилатом или метакрилатом, в присутствии катализатора гидросилилирования. Полиорганосилоксан, содержащий группы Si-H, может представлять собой, например, полиметилгидрогенсилоксан или сополимер диметилсилоксана и метилгидрогенсилоксана, так что во многих случаях большинство или все силоксановые группы в полиорганосилоксане содержат метильный заместитель.
12
14
12
14
12-14
12-14
Может быть предпочтительным, чтобы жидкий полиорганосилоксан, содержащий боковые этерифицированные карбоксиалкильные группы, также имел боковые алкильные заместители, имеющие от 2 до 20 атомов углерода, в дополнение к этерифицированным карбоксиалкильным группам и метильным группам. Такие алкильные заместители могут представлять собой, например, этильные, гексильные, октильные, лаурильные, тетрадецильные, гексадецильные или стеарильные заместители. В частности, может быть предпочтительным, чтобы жидкий полиорганосилоксан включал алкильные заместители, имеющие от 8 до 18 атомов углерода, связанные с атомами Si полиорганосилоксана, а также метильные группы и карбоксиалкильные группы, этерифицированные алкильной группой, имеющей от 8 до 18 атомов углерода. Жидкий полиорганосилоксан может быть получен, например, в результате взаимодействия полиметилгидрогенсилоксана или сополимера диметилсилоксана и метилгидрогенсилоксана со смесью одного или более альфа-алкенов, имеющих от 8 до 18 атомов углерода, и одного или более 8-18C алкилметакрилатных или акрилатных сложных эфиров, таких как смесь C-C алкенов и C-C алкилметакрилатов. Молярное отношение боковых этерифицированнных карбоксиалкильных групп к боковым алкильным заместителям, имеющим от 2 до 20 атомов углерода, может находиться в диапазоне, например, от 10:1 до 1:2, при этом каждое силоксановое звено по существу содержит метильную группу. По существу линейный полидиорганосилоксан, содержащий метильные Cалкилсилоксановые звенья и метильные 2-метил-2-карбоксиэтилсилоксановые звенья по существу в эквимолярных количествах, в котором карбоксиэтильные группы этерифицированы Cалкильными группами, имеет поверхностное натяжение 27,2 мН/м.
Альтернативный тип жидкого полиорганосилоксана, имеющий поверхностное натяжение по меньшей мере 27 мН/м и подходящий для применения в вариантах осуществления настоящего изобретения, представляет собой жидкий полиорганосилоксан, содержащий арильные группы, предпочтительно фенильные группы, связанные с кремнием. Арильный полиорганосилоксан может представлять собой, например, по существу линейный полидиорганосилоксан или может представлять собой разветвленный полиорганосилоксан, содержащий, например, до 10 моль% разветвленных звеньев. Особенно эффективны полиорганосилоксаны, имеющие фенильную группу, связанную с по существу всеми атомами кремния полиорганосилоксана. Одним предпочтительным примером такого полиорганосилоксана является полиметилфенилсилоксан. Один полиметилфенилсилоксан с концевыми триметилсилоксигруппами, известный как теплообменная жидкость, имеет поверхностное натяжение 27,1 мН/м. Полиметилфенилсилоксан с силанольными концевыми группами с той же молекулярной массой имеет поверхностное натяжение 33,9 мН/м. Другой полиметилфенилсилоксан, описанный в примере 1 документа WO-2008/152042, имеет поверхностное натяжение 32,8 мН/м. Все эти жидкие полиорганосилоксаны, содержащие фенильные группы, подходят для применения в вариантах осуществления настоящего изобретения в качестве гидрофобной жидкости противовспенивающего средства.
Гидрофобная жидкость (a), применяемая в качестве противовспенивающего средства в вариантах осуществления настоящего изобретения, может альтернативно представлять собой органическую жидкость, не содержащую кремния. Это может быть, например, углеводородная жидкость, такая как жидкий полиизобутилен. Жидкий полиизобутилен, поставляемый компанией Univar (Нидерланды) под торговой маркой Dynapak poly 55, имеет поверхностное натяжение 30,4 мН/м.
Альтернативные органические гидрофобные жидкости, подходящие для применения в качестве гидрофобной жидкости (a) в составе противовспенивающего средства в вариантах осуществления настоящего изобретения, представляют собой полиэфиры, в которых повторяющееся звено эфира имеет по меньшей мере 3 атома углерода, например, полипропиленоксид, полибутиленоксид или политетраметиленоксид. Полипропиленоксид имеет поверхностное натяжение 29,0 мН/м.
2
Композиция для контроля пенообразования содержит гидрофобный наполнитель (b), диспергированный в жидком полидиорганосилоксане. Гидрофобные наполнители для веществ для контроля пенообразования хорошо известны и представляют собой зернистые материалы, находящиеся в твердом состоянии при 100°C, такие как кремнезем, по данным измерения удельной поверхности предпочтительно имеющий площадь поверхности по меньшей мере 50 м/г, оксид титана, кварцевая мука, окись алюминия, алюмосиликат, оксид цинка, оксид магния, соль алифатических карбоновых кислот, продукт реакции изоцианата с амином, например, циклогексиламином, или алкиламидом, таким как этиленбисстеарамид или метиленбисстеарамид. Можно использовать смесь двух или более данных веществ.
3
3
1/2
Некоторые из указанных выше наполнителей не являются гидрофобными по своей природе, но могут использоваться после придания им гидрофобных свойств. Это можно сделать либо in situ (то есть после диспергирования в жидком полисилоксане), либо путем предварительной обработки наполнителя до смешивания с жидким полисилоксаном. Предпочтительный наполнитель представляет собой кремнезем, которому придали гидрофобные свойства. Предпочтительные материалы на основе кремнезема представляют собой материалы, полученные путем нагрева (например, пирогенный диоксид кремния) или путем осаждения. Наполнитель из кремнезема может иметь средний размер частиц, например, от 0,5 до 50 мкм, предпочтительно от 2 до 30, а наиболее предпочтительно от 5 до 25 мкм. Придание гидрофобных свойств может выполняться путем обработки жирной кислотой, но предпочтительно придание гидрофобных свойств выполняется путем использования метилзамещенных кремнийорганических материалов, таких как диметилсилоксановые полимеры с концевой блокировкой силанолом или связанными с атомом кремния алкоксигруппами, гексаметилдисилазан, гексаметилдисилоксан или кремнийорганические смолы, содержащие группы (CH)SiOи силанольные группы. Придание гидрофобных свойств по существу выполняется при температуре по меньшей мере 100°C. Можно использовать смеси наполнителей, например, высокогидрофобный наполнитель на основе кремнезема, такой как поставляемый под торговой маркой Sipernat D10 компанией Evonik Industries (Германия), можно использовать вместе с частично гидрофобным кремнеземом, таким как выпускаемый под торговой маркой Aerosil R972 компанией Evonik Industries.
Количество гидрофобного наполнителя (b) в композиции для контроля пенообразования в соответствии с вариантами осуществления настоящего изобретения предпочтительно составляет 0,5-50% вес. от веса гидрофобной жидкости (a), предпочтительно от 1 до 10 или 15%, а наиболее предпочтительно от 2 до 8% вес.
Моющая композиция в соответствии с вариантами осуществления настоящего изобретения предпочтительно представляет собой моющее средство для стирки, но альтернативно может представлять собой моющее средство для мытья посуды или моющую композицию для личной гигиены, такую как шампунь, гель для душа или брусок мыла. Во всех этих сферах применения потребители могут предпочесть образование пены на стадии мойки и быстрое удаление пены на стадии полоскания.
Моющая композиция содержит по меньшей мере одно моющее ПАВ, которое может быть выбрано из мыльных и немыльных анионных, катионных, неионных, амфотерных и цвиттер-ионных поверхностно-активных моющих веществ и их смесей. Существует множество подходящих поверхностно-активных моющих веществ, многие из которых подробно описаны в литературе, например, в работе «Surface-Active Agents and Detergents» (том I и II) авторов Schwartz, Perry и Berch. Предпочтительными моющими ПАВ являются мыло и/или синтетические немыльные анионные и/или неионные соединения. Общее подходящее содержание ПАВ находится в диапазоне от 5 до 40% вес. моющей композиции.
Примеры анионных ПАВ включают алкилбензолсульфонаты, в частности линейные алкилбензолсульфонаты с длиной алкильной цепи от 8 до 16 атомов углерода; первичные и вторичные алкилсульфаты, в частности, первичные алкилсульфаты с длиной алкильной цепи от 8 до 16 атомов углерода; алкилэфирсульфаты; олефинсульфонаты; алкилксилолсульфонаты; диалкилсульфосукцинаты; и сульфонаты эфиров жирных кислот. По существу предпочтительны соли натрия. Моющая композиция предпочтительно содержит анионное ПАВ, необязательно с неионным ПАВ.
Неионные ПАВ, которые могут применяться, включают этоксилаты первичных и вторичных спиртов, в особенности алифатических спиртов, имеющих от 8 до 20 атомов углерода, этоксилированных этиленоксидом в количестве в среднем от 1 до 20 моль, предпочтительно от 1 до 10 моль на один моль спирта. Подходящие неэтоксилированные неионные ПАВ включают алкилполигликозиды, моноэфиры глицерина и полигидроксиамиды.
Примеры катионных органических моющих ПАВ включают алкиламиновые соли, четвертичные аммониевые соли, сульфониевые соли и фосфониевые соли.
Моющие композиции в соответствии с вариантами осуществления настоящего изобретения, как правило, также включают один или более усилителей моющей способности. Общее подходящее содержание усилителей моющей способности в композициях находится в диапазоне от 5 до 80% вес., предпочтительно от 10 до 60% вес. Неорганические усилители, которые могут присутствовать, включают карбонат натрия, кристаллические и аморфные алюмосиликаты, например, цеолиты, а также слоистые силикаты. Также могут присутствовать неорганические фосфатные усилители, например, ортофосфат, пирофосфат и триполифосфат натрия. Органические усилители, которые могут присутствовать, включают поликарбоксилатные полимеры, такие как полиакрилаты, акриловые/малеиновые сополимеры и акриловые фосфинаты; мономерные поликарбоксилаты, такие как цитраты, глюконаты, оксидисукцинаты, моно-, ди- и трисукцинаты глицерина, карбоксиметилоксисукцинаты, карбоксиметилоксималонаты, дипиколинаты, гидроксиэтилиминодиацетаты, алкил- и алкенилмалонаты и сукцинаты; а также соли сульфонированных жирных кислот. Усилители, как органические, так и неорганические, предпочтительно присутствуют в форме солей щелочных металлов, в особенности солей натрия.
Моющие композиции в соответствии с вариантами осуществления настоящего изобретения также могут в подходящей мере содержать отбеливающее пероксисоединение, например, неорганическую персоль или органическую пероксикислоту, способную к выделению пероксида водорода в водном растворе. Предпочтительными неорганическими персолями являются моногидрат и тетрагидрат пербората натрия, а также перкарбонат натрия. Отбеливающее пероксисоединение можно использовать в сочетании с активатором отбеливания (предшественником отбеливателя), например, предшественником пероксикарбоновой кислоты, в особенности предшественником перуксусной кислоты, таким как тетраацетилэтилендиамин, или предшественником пероксибензойной кислоты или пероксиугольной кислоты.
Моющие композиции, предназначенные для личной гигиены, такие как составы шампуня, могут включать другие ингредиенты, выбранные, например, из кондиционеров для облегчения расчесывания и/или укладки волос и/или для усиления блеска и/или мягкости волос, отдушек, ароматизаторов, окрашивающих веществ, таких как красители, эфирных масел, витаминов, буферных веществ, стабилизаторов и консервантов.
Моющая композиция в соответствии с вариантами осуществления настоящего изобретения может быть в порошковой, жидкой или таблетированной форме, а также в форме твердого бруска (брусок мыла). Моющие средства для ручной стирки или для применения в полуавтоматических стиральных машинах, как правило, выпускаются в порошковой форме. Стиральные порошки можно получить, например, путем распылительной сушки суспензии совместимых нечувствительных к нагреву ингредиентов или путем смешивания и гранулирования исходных материалов, предпочтительно с применением высокоскоростной мешалки/гранулятора. Менее устойчивые или более чувствительные к нагреву ингредиенты можно вводить в состав стирального порошка позже. Таким образом, предпочтительно впоследствии вводят подавляющую пену композицию в соответствии с настоящим изобретением.
Примеры доступных на рынке моющих средств, в состав которых можно ввести подавляющую пену композицию настоящего изобретения, включают Omo Total, поставляемое компанией Unilever (Китай); Omo MA, поставляемое компанией Unilever (Бразилия); Persil Express, поставляемое компанией Henkel (Греция); а также Ariel, поставляемое компанией Procter & Gamble (Китай).
Для использования в моющей композиции, выпускаемой в порошковой форме, подавляющая пену композиция настоящего изобретения может быть в гранулированной форме. Подавляющая пену композиция настоящего изобретения может быть изготовлена, например, на носителе из твердых частиц, агломерированных в гранулы при помощи связующего вещества.
Примеры носителей представляют собой сульфаты натрия, цеолиты, другие алюмосиликаты или силикаты, например, силикат магния, фосфаты, например, триполифосфат натрия, карбонат натрия, перборат натрия, производное целлюлозы, такое как карбоксиметилцеллюлоза натрия, гранулированный крахмал, глину, цитрат натрия, ацетат натрия, сесквикарбонат натрия, бикарбонат натрия и нативный крахмал. Средний размер частиц носителя предпочтительно находится в диапазоне от 1 до 250 мкм, в частности, от 5 мкм до 30 или 40 мкм. Содержание частиц носителя в гранулированном продукте по существу составляет от 60% вес. до 85 или 90% вес. Подавляющая пену гидрофобная жидкость по существу составляет от 5% вес. до 20 или 25% вес. гранулированного продукта.
Связующее вещество представляет собой материал, который может быть нанесен на носитель в виде жидкой связующей среды, которая может отвердевать до состояния твердого тела, связывающего вместе частицы носителя. Связующее вещество предпочтительно представляет собой материал, который при комнатной температуре, то есть от 20 до 25°C, имеет твердую консистенцию, например, воскообразный материал с температурой плавления от 35 до 100°C. Такое связующее вещество может быть нанесено в расплавленном состоянии на носитель из сульфата натрия и может отвердевать при охлаждении для агломерации носителя. Альтернативно связующее вещество может содержать водорастворимый или диспергируемый в воде полимер, предпочтительно пленкообразующий полимер, который может быть нанесен в виде водного раствора или эмульсии на носитель и может отвердевать при сушке для агломерации носителя. Связующее вещество может присутствовать в подавляющих пену гранулах, например, в концентрации 10-200% вес. от веса гидрофобной подавляющей пену жидкости, наиболее предпочтительно от 20 до 100 или 120% от веса подавляющей пену жидкости.
Подавляющие пену гранулы могут быть получены путем агломерации, при которой противовспенивающее средство, содержащее гидрофобную жидкость (a) с диспергированным в ней мелкодисперсным твердым гидрофобным наполнителем (b), и жидкую связующую среду распыляют на частицы носителя при взбалтывании частиц. Частицы можно, например, взбалтывать в миксере с высоким сдвиговым усилием, через который непрерывно пропускают частицы. Один тип подходящего миксера представляет собой вертикальный миксер непрерывной работы с высоким сдвиговым усилием, в котором подавляющая пену жидкость и связующее вещество в жидком состоянии распыляют на частицы. Примером такого миксера является миксер Flexomix производства компании Hosokaw Schugi. Альтернативные подходящие миксеры включают горизонтальные миксеры с высоким сдвиговым усилием, в которых в смесительной камере образуется кольцевой слой порошково-жидкостной смеси с временем пребывания от нескольких секунд до приблизительно 2 минут. Примеры машин такого рода представляют собой ножевые миксеры (например, серия TAG типа LB и RM производства Rubberg-Mischtechnik или ножевые миксеры производства компании Lodige) и лопастные миксеры. Другие подходящие миксеры включают грануляторы производства компании Glatt, плужные миксеры, например, производства компании Lodige GmbH, миксеры с двумя противоположно вращающимися лопастями, известные как миксеры типа Forberg, а также высокопроизводительные миксеры, включающие лопасть с высоким сдвиговым усилием и вращающуюся цилиндрическую емкость.
Подавляющие пену гранулы по существу имеют средний диаметр частицы по меньшей мере 0,1 мм, предпочтительно более 0,25 или 0,5 мм до среднего диаметра 1,2 или 1,5, или даже 2 мм. Гранулы в соответствии с настоящим изобретением, имеющие такой размер частиц, в частности от 0,5 до 1 мм, обладают хорошей сыпучестью и устойчивостью к слеживанию.
Для применения в шампунях, жидких моющих средствах для стирки или жидких моющих средствах для мытья посуды вещество для контроля пенообразования может быть в форме эмульсии, предпочтительно эмульсии типа «масло в воде». Эмульсии могут представлять собой макроэмульсии или микроэмульсии. Как правило, они содержат вещество для контроля пенообразования в виде диспергированной фазы, одно или более ПАВ, воду и стандартные добавки, такие как консерванты, модификаторы вязкости и загустители. ПАВ могут быть выбраны из анионных, катионных, неионных или амфотерных материалов, как описано выше. Концентрация вещества для контроля пенообразования в эмульсии может составлять, например, от 10 до 50%, более предпочтительно от 25 до 40%.
Гидрофобная подавляющая пену жидкость (a) по существу присутствует в моющей композиции в концентрации от 0,01 до 2% вес., предпочтительно от 0,03 до 0,2% вес. моющей композиции. Как правило, гранулированную композицию для контроля пенообразования в соответствии с настоящим изобретением добавляют к стиральным порошкам в количестве от 0,1 до 10% вес., предпочтительно от 0,2 до 0,5 или 1,0%.
ПРИМЕРЫ
Эти примеры предназначены для иллюстрации настоящего изобретения для среднего специалиста в данной области и не должны толковаться как ограничивающие объем настоящего изобретения, изложенный в формуле изобретения. Если не указано иное, все части и процентные доли в примерах приведены в весовом отношении, а результаты всех измерений указаны при температуре приблизительно 25°C.
Пример 1
12-14
12-13
Для получения подавляющей пену композиции жидкий по существу линейный полидиорганосилоксан, содержащий метильные Cалкилсилоксановые звенья и метильные 2-метил-2-карбоксиэтилсилоксановые звенья по существу в эквимолярных количествах, в котором карбоксиэтильные группы этерифицированы C алкильными группами, смешали с 6% гидрофобного кремнезема Sipernat D10.
Свойства контроля пенообразования композиции тестировали в серии виброиспытаний. Для проведения этих испытаний во флаконе объемом 250 мл растворили 0,35 г стирального порошка OMO Total производства компании Unilever (Китай) в 100 г деминерализованной воды. В раствор добавили 4,5 мг противовспенивающей композиции, абсорбированной на 1 г сахарозы. Эту процедуру использовали, чтобы избежать погрешностей, возникающих при использовании вязких противовспенивающих жидкостей, которые прилипают к стенкам емкостей при переливании. На флакон нанесли шкалу с делениями от 0 до 100%: 0 на уровне границы раздела жидкости и воздуха и 100% на уровне верхнего края флакона. Флакон закрыли крышкой, не перемешивая и не взбалтывая, и закрепили в фиксаторе на сотрясательном рычаге устройства для встряхивания с зафиксированной скоростью встряхивания 400 ходов в минуту. Флакон встряхивали в течение ровно 8 секунд, затем встряхивание прекращали и регистрировали начальную высоту пены после встряхивания и высоту пены после усадки через 2 минуты (120 секунд). Виброиспытание повторяли при различных значениях времени встряхивания (32, 48 и 96 секунд). Результаты представлены в таблице 1. Начальная высота пены приведена с пометкой «нач.», а высота пены через 2 минуты - с пометкой «2 мин».
Раствор стирального порошка концентрацией 3,5 г/л, использованный в первой серии испытаний, имитировал стадию мойки в цикле стирки. Во второй серии испытаний моющий раствор развели до концентрации 0,47 г/л (тем самым также снизив концентрацию противовспенивающего средства) для имитации первой стадии полоскания в цикле стирки. В третьей серии испытаний моющий раствор дополнительно развели до концентрации 0,062 г/л для имитации второй стадии полоскания.
В сравнительном примере C1 виброиспытания проводили с использованием тех же количеств стирального порошка OMO Total и сахара без добавления противовспенивающего средства. Данные результаты представлены в таблице 1.
Пример 2
Пример 1 повторяли, используя вместо жидкого полидиорганосилоксана жидкий полиизобутилен Dynapak poly 55. Результаты проведенных виброиспытаний из примера 2 показаны в таблице 1.
Пример 3
Пример 1 повторяли, используя вместо жидкого полидиорганосилоксана полиметилфенилсилоксан с концевыми триметилсилоксигруппами. В примере 3 для получения подавляющей пену композиции жидкий полиметилфенилсилоксан смешали с 4% гидрофобного кремнезема Sipernat D10. Результаты проведенных виброиспытаний из примера 3 представлены в таблице 1.
В сравнительном примере C2 повторяли пример 1, используя вместо жидкого полидиорганосилоксана полидиметилсилоксан с концевыми триметилсилоксигруппами. Результаты проведенных виброиспытаний из сравнительного примера C2 представлены в таблице 1.
Таблица 1Высота пены (%)
Концентрация моющего средства и время встряхивания
Без противовс-пенивающего средства (C1)
Образец 1
Образец 2
Образец 3
Сравнительный образец C2
3,5 г/л, 8 с, нач.
70
60
60
60
20
3,5 г/л, 8 с, 2 мин
70
55
60
60
20
3,5 г/л, 32 с, нач.
100
90
100
100
35
3,5 г/л, 32 с, 2 мин
100
80
100
100
30
3,5 г/л, 48 с, нач.
100
100
100
100
40
3,5 г/л, 48 с, 2 мин
100
100
100
100
40
3,5 г/л, 96 с, нач.
100
100
100
100
45
3,5 г/л, 96 с, 2 мин
100
100
100
100
45
0,47 г/л, 8 с, нач.
13
15
15
10
0
0,47 г/л, 8 с, 2 мин
13
15
15
10
0
0,47 г/л, 32 с, нач.
15
15
15
10
1
0,47 г/л, 32 с, 2 мин
15
10
15
10
1
0,47 г/л, 48 с, нач.
19
18
15
18
5
0,47 г/л, 48 с, 2 мин
18
15
15
18
5
0,47 г/л, 96 с, нач.
20
20
15
20
10
0,47 г/л, 96 с, 2 мин
20
18
15
20
10
0,062 г/л, 8 с, нач.
5
0
0
0
0
0,062 г/л, 8 с, 2 мин
5
0
0
0
0
0,062 г/л, 32 с, нач.
8
0
0
0
0
0,062 г/л, 32 с, 2 мин
7
0
0
0
0
0,062 г/л, 48 с, нач.
10
0
0
0
0
0,062 г/л, 48 с, 2 мин
10
0
0
0
0
0,062 г/л, 96 с, нач.
10
0
0
0
0
0,062 г/л, 96 с, 2 мин
10
0
0
0
0
Как видно из таблицы 1, противовспенивающие композиции настоящего изобретения из примеров 1-3 оказывали очень незначительное влияние на пену при концентрации моющего средства, равной концентрации на стадии мойки, но значительно снижали пену при разведении моющего раствора до концентраций, равных концентрациям на стадиях полоскания, несмотря на концентрацию противовспенивающего средства, разведенного соответствующим образом. При концентрации моющего средства, равной концентрации на второй стадии полоскания, устойчивой пены не наблюдалось. Потребитель будет удовлетворен результатами такого полоскания. В сравнительном примере C1 без использования противовспенивающей композиции настоящего изобретения наблюдалось заметное количество пены при концентрации моющего средства, равной концентрации на второй стадии полоскания. В сравнительном примере C2 с использованием традиционного противовспенивающего средства уровень пены в растворе для стирки был по существу снижен до уровня, при котором потребитель может сомневаться в эффективности моющего средства.
Противовспенивающую композицию из примера 1 протестировали в процессе ручной стирки. В 1,5 л воды жесткостью 24 FH (Ca/Mg 4:1) при температуре 30°C добавили 5,25 г стирального порошка OMO Total, доступного в продаже в Китае, смешанного с 4 мг противовспенивающей композиции. После полного растворения порошка раствор для стирки взбивали в течение 20 секунд и добавили 300 г наволочек из хлопковой ткани. Белье оставили замачиваться на 30 минут, затем каждую наволочку 3 раза окунули в моющий раствор и отжали. После третьего отжима белье извлекли из раствора для стирки с содержанием излишка жидкости 400 г (вес мокрого белья составил 700 г). Высоту пены в моющем растворе измерили линейкой.
Отжатое мокрое белье поместили в воду для полоскания той же жесткости объемом 2,6 л. Каждую наволочку 3 раза окунули в жидкость для полоскания и отжали. После третьего отжима белье извлекли из воды для полоскания с излишком жидкости 400 г (вес мокрого белья составил 700 г).
После полоскания отжатое мокрое белье поместили в воду той же жесткости объемом 2,6 л для проведения второй стадии полоскания с использованием той же процедуры полоскания. После извлечения белья с излишком жидкости 400 г (вес мокрого белья составил 700 г) измерили высоту пены во второй жидкости для полоскания. После извлечения белья сделали фотографию у верхнего края емкости для полоскания. Фотографию проанализировали при помощи программного обеспечения, облегчающего подсчет количества пикселов темнее установленного порогового значения, соответствующих областям поверхности, в которых пена отсутствовала. Более высокое количество пикселов свидетельствовало о большей эффективности удаления пены при полоскании. На основании количества пикселов можно рассчитать % поверхности, покрытой пеной.
В сравнительном эксперименте повторяли испытания с ручной стиркой с использованием 5,25 г стирального порошка OMO Total без добавления противовспенивающего средства. Результаты испытаний ручной стиркой и полосканием представлены в таблице 2. Результаты определения количества пены после полоскания получены способом анализа фотографии (количество пикселов после второго полоскания).
Таблица 2
Образец
Высота пены после стирки
Пена при полоскании (пикселы)
Поверхность, не содержащая пены после полоскания
4
3,7 см
920338
30%
Образец для сравнения
3,8 см
1278
0,1%
Как видно из таблицы 2, противовспенивающая композиция образца 4 не оказала значительного влияния на пену во время стирки, но по существу удалила пену, которая в ином случае оставалась в воде после полоскания.
Пример 4
12-14
12-13
Жидкий по существу линейный полидиорганосилоксан, содержащий метильные Cалкилсилоксановые звенья и метильные 2-метил-2-карбоксиэтилсилоксановые звенья по существу в эквимолярных количествах, в котором карбоксиэтильные группы этерифицированы C алкильными группами, смешали с 6% CAB-O-SIL TS-530 производства компании Cabot Corporation (г. Бостон, штат Массачусетс) и 3% AEROSIL R 972.
Полученное соединение эмульгировали этоксилатами жирных спиртов Volpo S2 и Volpo S20 производства компании Croda (Европа). 0,98 г Volpo S2 и 0,98 г Volpo S20 добавили к 10 г соединения, предварительно нагретого до температуры 70°C. Ингредиенты перемешивали в зубчатой мешалке в течение 30 секунд. Затем в смесь добавили 15,7 г водного раствора Ketrol RD (8%) производства компании CP Kelco (Европа), Natrosol LR (23%) производства компании Ashland (Европа) и Kathon LX (1%) производства компании Dow Chemical (г. Мидленд, штат Мичиган), а затем добавили 22,5 г деминерализованной воды.
Полученную эмульсию оценивали в композиции шампуня. 10 мкл эмульсии медленно перемешали с шампунем (Pantene производства компании Procter and Gamble). Полученную смесь развели в 1 л воды. Свойства контроля пенообразования композиции тестировали в серии виброиспытаний, описанных в примере 1. В этом примере регистрировали только начальную высоту пены, зарегистрированную после встряхивания в течение 8, 32, 48 или 96 секунд. Результаты представлены в таблице 3.
Начальная концентрация шампуня в деминерализованной воде была установлена на уровне 6 г/л для имитации стадии мойки во время операции по мытью волос. Концентрация шампуня, которую использовали во второй серии испытаний, составляла 1 г/л для имитации стадии полоскания.
В сравнительном эксперименте виброиспытания проводили с использованием тех же концентраций шампуня без добавления противовспенивающего средства. Данные результаты представлены в таблице 3.
Пример 5
Пример 4 повторяли, используя вместо жидкого полидиорганосилоксана жидкий полиизобутилен Dynapak poly 55. Результаты проведенных виброиспытаний из примера 4 представлены в таблице 3.
Таблица 3Высота пены (%)
Концентрация шампуня и время встряхивания
Без противовспенивающего средства (сравнение)
Образец 5
Образец 6
6 г/л, 8 с
100
50
70
6 г/л, 32 с
100
90
100
6 г/л, 48 с
100
100
100
6 г/л, 96 с
100
100
100
1 г/л, 8 с
60
20
40
1 г/л, 32 с
100
40
50
1 г/л, 48 с
100
50
50
1 г/л, 96 с
100
60
70
Как видно из таблицы 3, противовспенивающая композиция настоящего изобретения в образцах 5 и 6 оказывала очень незначительный эффект на образование пены при концентрации шампуня, равной концентрации на стадии мойки, но по существу снижала количество пены при концентрациях моющего средства, равных концентрациям на стадиях полоскания.
Хотя предполагается возможность внесения различных изменений в настоящее изобретение и использование альтернативных форм, в качестве примеров были продемонстрированы конкретные варианты осуществления, подробно описанные в настоящем документе. Тем не менее следует понимать, что это не предполагает ограничения настоящего изобретения конкретными описанными формами. Напротив, настоящее изобретение охватывает все его модификации, эквиваленты и альтернативные варианты осуществления, соответствующие сущности и объему настоящего изобретения, как определено в приложенной формуле изобретения.