BRPI0709523A2 - composição quelante, método para suprimir a cristalização em uma solução quelante, composição aquosa para limpeza de uma superfìcie dura e método para limpar uma superfìcie - Google Patents
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Abstract
COMPOSIçãO QUELANTE, MéTODO PARA SUPRIMIR A CRISTALIZAçãO EM UMA SOLUçãO QUELANTE, COMPOSIçãO AQUOSA PARA LIMPEZA DE UMA SUPERFìCIE DURA E MéTODO PARA LIMPAR UMA SUPERFìCIE. é divulgada uma composição adequada para suo e armazenamento em baixas temperaturas. A composição quelante inclui 20 a 70 por cento em peso de um solvente polar; e b) 30 a 80 por cento em peso de um primeiro componente de fórmula (I) onde R é um grupo hidroxialquila e cada R<39> é individualmente selecionado do grupo consistindo de hidrogênio, grupos alquíla não substituidos ou inertemente substituidos grupos alquila contendo carbonila, grupos alquila contendo carboxilato, grupos hidroxialquila e grupos alcóxi; R<SYM> tem de 1 a cerca de 10 átomos de carbono e é selecionado do grupo consistindo de grupos alquila não substituidos ou inertemente substituidos grupos alquila contendo carbonila, grupos alquila contendo carboxílato, grupos hidroxialquila e grupos alcóxi, ou hidrogênio; M~ 1~ e M~ 2~ são individualmente selecionados do grupo consistindo de Na^ +^, e K^ +^, sendo que M~ 1~ tem um peso atómico mais alto que M~ 2~; sendo que x + y = n; e a fração molar de M~ 1~ é maior que 0,70 e até 1. Métodos para eliminar a cristalização e métodos para limpar superfícies empregando a composição descrita aqui também são divulgados.
Description
"COMPOSIÇÃO QUELANTE, MÉTODO PARA SUPRIMIR ACRISTALIZAÇÃO EM UMA SOLUÇÃO QUELANTE, COMPOSIÇÃO AQUOSAPARA LIMPEZA DE UMA SUPERFÍCIE DURA E MÉTODO PARA LIMPARUMA SUPERFÍCIE".
Campo da invenção
Concretizações da invenção estão relacionadas acomposições de limpeza e métodos para limpar superfíciescom as presentes composições de limpeza. Composiçõesparticulares são adequadas para uso e/ou armazenamento abaixas temperaturas sem substancial cristalização ousolidificação.
Antecedentes da invenção
Quelantes ou agentes de quelação são compostos que formamligações coordenadas-covalentes com um íon metálico paraformar quelatos. Quelatos são compostos de coordenaçãonos quais um átomo metálico central é ligado a dois oumais outros átomos em pelo menos uma outra molécula ouíon, chamada de ligante, de maneira tal que pelo menos umanel heterocíclico seja formado com o átomo metálico comoparte de cada anel.
Agentes quelantes para íons metálicos, tais como decálcio, magnésio, ferro, e manganês, são desejados parauma ampla gama de campos técnicos. Exemplos de camp s deeletrodeposições, em tratamento de água, fotogra. va,indústria têxtil e também diversos usos em farmacêuticos,cosméticos, alimentos e nutrições vegetais. Algumasdessas atividades poderão resultar nos agentes quelantesentrarem no ambiente. Por exemplo, usos agrícolas ou usosem detergentes poderão resultar em quantidadesmensuráveis dos quelantes na água.
Conquanto alguns quelantes possam ser úteis para removerincrustações, eles poderão ser suscetíveis asolidificação ou cristalização a baixas temperaturas. Porexemplo, derivados do ácido iminodiacético são conhecidospor possuírem propriedades seqüestrantes de metais.
Porém, observou-se que soluções concentradas do salaplicação e usos finais são detergentes,dissódico do ácido 2-hidroxietil iminodiacético, umderivado particularmente útil do ácido iminodiacético,cristalizam, completa ou parcialmente, em condições declima frio. Infelizmente, a solidificação é imprevisívele as causas determinantes da solidificação têm sidodifíceis de determinar. Conseqüentemente, em operaçõesonde o quelante é usado em climas frios, estecomportamento aleatório e imprevisível e as causasdeterminantes de solidificação têm sido difíceis deassegurar. Conseqüentemente, em operações onde o quelanteé usado em climas frios este comportamento aleatório eimprevisível resulta em quantidades indesejavelmentealtas de um quelante, que é inutilizável quando da suanecessidade. Portanto, seria útil prover composiçõesquelantes que suprimissem solidificação e cristalizaçãoem baixas temperaturas.Sumário da invenção
Concretizações da invenção descrevem composiçõesquelantes adequadas para uso ou armazenamento em baixastemperaturas. Em outras concretizações, a invençãodescreve métodos para suprimir a cristalização de umasolução quelante empregando as composições descritasaqui. Em ainda outras concretizações, a invenção prove ummétodo para limpar superfícies provendo composições delimpeza nas superfícies. As composições e métodosquelantes descritos aqui empregam uma composiçãocompreendendo:
a) 30 a 80 por cento em peso de um primeiro componente defórmula:
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onde R é um grupo hidroxialquila tendo de 1 a cerca de 10átomos de carbono;
cada R' é individualmente selecionado do grupoconsistindo de hidrogênio, grupos alquila nãosubstituídos ou inertemente substituídos grupos, alquilacontendo carbonila, grupos alquila contendo carboxilato,grupos hidroxialquila e grupos alcóxi;
R" tem de 1 a cerca de 10 átomos de carbono e éselecionado do grupo consistindo de grupos alquila nãosubstituídos ou inertemente substituídos grupos alquilacontendo carbonila, grupos alquila contendo carboxilato,grupos hidroxialquila e grupos alcóxi, ou hidrogênio;Mi e M2 são individualmente selecionados do grupoconsistindo de Li + , Na+, K+, e Cs+, preferivelmente K+ eNa+; sendo que χ + y = n; e a fração molar de Mi é maiorque 0,70 e poderá ser tão alta quanto 1, e sendo que M1tem um peso atômico mais alto que M2. Algumas misturaspoderão conte certas quantidades de estruturas onde Mi eM2 sejam equivalentes (p.ex., algumas espécies dissódicasou dipotássicas poderão estar presentes); eb) 20 a 70 por cento em peso de um solvente polar; sendoque as percentagens em peso são baseadas nas quantidadestotais do primeiro componente e do solvente polar.Em concretizações preferidas para algumas aplicações, afração molar de M1 é menor que 1. Composiçõesparticulares incluem um primeiro componente onde a fraçãomolar de M1 é de cerca de 0,80, cerca de 0,85, cerca de0,90, cerca de 0,95, cerca de 0,99, cerca de 0,995, ou menor que 1.
Outras concretizações da invenção estão direcionadas amétodos para suprimir a solidificação de uma composiçãoquelante. Os métodos incluem prover uma composiçãoquelante que compreenda 2 0 a 7 0 por cento em peso de umsolvente polar e 30 a 80 por cento em peso de um primeirocomponente conforme descrito aqui.
Outras concretizações da invenção estão direcionadas amétodos para limpar uma superfície. Tipicamente osmétodos incluem prover uma composição de limpeza quegeralmente constitua pelo menos cerca de 0,01 por centoem peso da composição quelante descrita aqui etipicamente menos que cerca de 50 por cento em peso.Preferivelmente, ο limpador de superfície dura contémcerca de 0,1 a cerca de 25 por cento em peso dacomposição quelante, e mais preferivelmente cerca de 0,5a cerca de 15 por cento em peso e removendo a composiçãoda superfície.
Descrição de concretizações da invenção
Na descrição a seguir, sempre que uma faixa numérica comum limite inferior, Rl e um limite superior Ru fordivulgada, qualquer número caindo dentro da faixa estaráespecificamente divulgada. Em particular, os seguintesnúmeros dentro da faixa estarão especificamentedivulgados: R=RL+k* (Ru-Rl) , sendo que k é uma variávelvariando de 1% a 100% com um incremento de 1%, i.é, k é1%, 2%, 3%, 4%, 5%, ..., 50%, 51%, 52%, ..., 95%, 96%, 97%, 98%, 99%, ou 100%. Ademais, qualquer faixa numéricadefinida por dois números R conforme definidos acimatambém estarão especificamente divulgados.
Em um aspecto, a invenção provê uma composição quelanteadequada para uso e armazenamento em baixas temperaturas.As composições pref erivelmente compreendem: a) 30 a 80por cento em peso de um primeiro componente da fórmula:
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onde R é um grupo hidroxialquila tendo de 1 a cerca de 10átomos de carbono e cada R' é individualmente selecionadodo grupo consistindo de hidrogênio, grupos alquila não substituídos ou inertemente substituídos grupos alquilacontendo carbonila, grupos alquila contendo carboxilato,grupos hidroxialquila e grupos alcóxi; R" tem de 1 acerca de 10 átomos de carbono e é selecionado do grupoconsistindo de grupos alquila não substituídos ou inertemente substituídos grupos alquila contendocarbonila, grupos alquila contendo carboxilato, gruposhidroxialquila e grupos alcóxi, ou hidrogênio. M1 e M2são individualmente selecionados do grupo consistindo deLi + , Na+, K+, e Cs+, preferivelmente K+ e Na+; sendo que χ+ y = η e a fração molar de Mi é maior que 0,70 a 1, esendo que Mi tem um peso atômico mais alto que M2, maispref erivelmente Mi é K+ e M2 é Na+. As composiçõesquelantes também incluem b) 20 a 70 por cento em peso deum solvente polar. As percentagens em peso são baseadasnas quantidades totais do primeiro componente e dosolvente polar.
Em algumas concretizações, as composições compreendemcerca de 40 a cerca de 70 por cento em peso, ou cerca de50 a cerca de 60 por cento em peso, do primeirocomponente. Em concretizações particulares, o primeirocomponente segue a fórmula (Mi+) x (M2+) y (HOCH2CH2N (CH2COO) 2) "2, sendo, que χ + y = 2. referido daqui por diante como(Mi+) x(M2+) (HEIDA) . Conquanto qualquer combinação de Mi+ eM2+ possa ser usada, Mi+ é K+ e M2+ e Na+ nasconcretizações mais preferidas. Em algumasconcretizações, a fração molar de Mi poderá ser de cercade 0,75 a cerca de 0,80, cerca de 0,85, cerca de 0,90,cerca de 0,95, cerca de 0,99, ou até 1. Igualmente, emalgumas concretizações, o limite inferior da fração molarde Mi poderá ser de cerca de 0,80, cerca de 0,85, cercade 0,90, ou cerca de 0,95, cerca de 0,99, cerca de 0,995,ou 1. Em algumas concretizações, o limite superior dafaixa poderá ser de 0,80, 0,85, 0,90, a 0,95. Emconcretizações particulares, a fração molar de Mx variade 0,75 a cerca de 0,99, ou de cerca de 0,80 a 1. Emoutras concretizações, a fração molar de Mi, conformerepresentada por χ varia de 0,85 a cerca de 0,99, ou decerca de 0,88 a cerca de 0,90.
Composições tendo dois diferentes íons metálicosalcalinos também poderão ser preparados separadamenteformando e isolando os diferentes sais metálicos. Porexemplo, Na2(HEIDA) e K2(HEIDA) poderão ser preparadosseparadamente por hidrólise com hidróxido de sódio ehidróxido de potássio, respectivamente, e entãocombinados na desejada proporção. Ou uma mistura dehidróxidos de metais alcalinos poderá ser usada paraconduzir a hidrólise de maneira a prover a desejadaproporção de metais alcalinos. Por exemplo, em algumasconcretizações, a hidrólise poderá ser realizada com adesejada proporção de hidróxido de sódio e hidróxido depotássio, formando assim o K/Na (HEIDA) em uma única etapapara prover um sal dimetálico da fórmula(K)x(Na)y(HEIDA). Qualquer esquema de adição alcalina queseja usado, a razão molar final de M1 é maior que 0,70 nafórmula (M1+) x (M2+) y (HOCH2CH2N (CH2COO) 2) ~2, e tipicamente ahidrólise é realizada na presença de uma quantidade molarem excesso de base a uma temperatura de cerca de 2 0 acerca de 105°C.
Em outras concretizações, a funcionalidade nitrila poderáser hidrolisada usando ácidos fortes, tais como ácidoclorídrico ou ácido sulfúrico. Neste caso, o sal deamônio do respectivo ácido é obtido como um sub-produto.Um outro método para preparar as composições descritasaqui requer a adição de uma fonte de cianeto e um aldeídoreativo a uma hidroxialquilamina na presença de fontesapropriadas dos metais alcalinos desejados. 0 aldeídoreativo e a hidroxialquilamina são selecionados demaneira a proverem os desejados grupos R', R" e R doprimeiro componente. Em um método preferido, HCN eformaldeído são adicionados a soluções de 2-hidroxietilamina e hidróxido de metal alcalino onde afração molar resultante de M1 varia de maior que 0,7 até1 na fórmula (M1)x(M2)y(HEIDA) . Alternativamente,gliconitrila poderá ser usada no lugar do HCN eformaldeído. Adicionalmente, as composições poderão serformadas adicionando os desejados cianetos de metaisalcalinos e formaldeído para a hidroxialquilamina. Porexemplo, a produção de composições compreendendo(Mx+) x(M2+)y (HOCH2CH2N (CH2COO) 2) "2 poderá ser realizadaadicionando as desejadas proporções de cianetos de metaisalcalinos e formaldeído à 2-hidroxietilamina. Osrespectivos hidróxidos metálicos alcalinos ou cianetosmetálicos alcalinos poderão ser adicionadosindependentemente, como misturas, ou concorrentemente comoutros componentes na reação de hidrólise contanto que afração molar final de Mi varie de mais que 0,7 a 1 na fórmula (Mi+) x (M2+) y (HOCH2CH2N (CH2COO) 2) ~2 . Os reagentes sãocombinados sob quaisquer condições de reaçãoPreferivelmente, os reagentes são combinados sobquaisquer condições de reação adequadas. Preferivelmenteos reagentes são combinados a uma temperatura e pressão de maneira a alcançar a hidrólise alcalina, convertendoassim rapidamente a 2-hidroxietilamina na composição deHEIDA de metal alcalino. Temperaturas variando de cercade 2 O0C até a temperatura de refluxo do solvente sãopreferidas. Uma temperatura de pelo menos 60°C tipicamente provê uma taxa de reação adequada. Também,altas temperaturas poderão conduzir a reação forçando osub-produto amônia para fora da mistura reagente. Aremoção da amônia também poderá ser facilitada usandopressão reduzida. Quando usando métodos compreendendo a etapa de hidrólise, uma mistura contendo(Mi+) x(M2+)y (HOCH2CH2N(R) (CH2COO) ) ~n será geralmente formadaquando R for predominantemente (-CH2-COO) com uma porçãode R também sendo hidrogênio. Em esquemas de processoonde o precursor dinitrila do HEIDA for formado, isolado e purificado antes da hidrólise alcalina, a composição deproduto hidrolisado consistirá essencialmente de(M1)x(M2)y(HEIDA) .
Alternativamente, o HEIDA de metal alcalino poderá serpreparado a partir da forma ácida do HEIDA e os hidróxidos metálicos alcalinos apropriados.
Composições descritas aqui também incluem um solventepolar. Conforme mencionado acima, o solvente poderá estarpresente em uma quantidade variando de cerca de 2 0 a 70por cento em peso, com base nas quantidades de solvente edo primeiro componente. Algumas concretizações incluem30 a cerca de 60 por cento em peso, 35 a cerca de 55 porcento em peso, ou cerca de 40 a cerca de 50 por cento empeso do solvente polar. Alguns solventes polarespreferidos têm um ponto de ebulição de mais que cerca de90°C. Alguns solventes adequados incluem água, solventesorgânicos solúveis em água ou dispersáveis em água,incluindo álcoois tendo 2 a cerca de 16 átomos decarbono, dióis, glicol éteres, e misturas destes. Emcomposições quelantes, o solvente preferido é água.A composição quelante poderá ser feita provendo oprimeiro componente e o solvente polar por qualquer meioadequado. Por exemplo, em algumas concretizações, oprimeiro componente poderá ser provido como um sólido eser combinado com o solvente polar. Em outrasconcretizações, o primeiro componente poderá estarpresente em uma concentração em um solvente polar e entãoser diluído com um solvente polar adicional ou serconcentrado removendo o solvente a uma temperaturaelevada, ou sob pressão reduzida, ou ambos a umatemperatura elevada e pressão reduzida. Em algumasconcretizações, o primeiro componente poderá ser formadoem uma quantidade apropriada do solvente polar antes deser submetido a uma ou mais etapas de purificação paraobter a desejada composição sem etapas adicionaisseparadas de prover o solvente polar.
Em concretizações particulares, tais composiçõesquelantes são caracterizadas por sua resistência a baixastemperaturas, tal que menos que cerca de 5 por cento empeso das composições formem sólidos após serem mantidas a- 12°C durante 12 horas. Preferivelmente, menos que cercade 0,1 por cento em peso dos sólidos sendo mantidos a -12°C durante um período variando de cerca de 12 horas adias. Outras composições têm menos que 1 por cento empeso de sólidos, menos que 0,1 por cento em peso desólidos, menos que 0,01 por cento em peso de sólidos ouestão substancialmente isentos de sólidos após até 60dias, até 90 dias, até 120 dias, ou até 180 dias ou maisquando mantidas a -12°C. Preferivelmente, as composiçõesquelantes estarão substancialmente isentas de sólidos.Sólidos insolúveis poderão ser determinados por inspeçãovisual ou poderão ser quantificados por filtração emedição gravimétrica a baixa temperatura (para evitar afusão dos sólidos) . O método usado para quantificar aquantidade de sólidos formados poderá ser uma modificaçãoapropriada de um método padrão para determinar sólidospresentes em um líquido. Um método particular é "StandardMethods for the Examination of Water and Wastewater",preparado e publicado pelas American Public HealthAssociation, a American Water Works Association, e aWater Environment Federation, 19a Edição, 1995; DiretoraGerente Mary Ann H. Franson; Seção 2540, "Solids", quandomedidas necessárias necessitem ser tomadas para evitarerros devidos a descongelamento, fusão, ou dissolução de sólidos. Tipicamente, a presença de sólidos é indicadapor uma aparência nevoenta ou turva na inspeção visual.Portanto, composições que estejam substancialmenteisentas de sólidos não apresentam uma aparência nevoentaou turva na inspeção visual a -12°C durante pelo menos 12 horas.
Em um outro aspecto, composições de limpeza são descritascompreendendo um agente quelante derivado de um primeirocomponente conforme descrito acima. Em taisconcretizações, Mi preferivelmente tem um peso atômicomaior que M2, mas, em algumas concretizações, nenhum M2estará presente, assim provendo efetivamente um primeirocomponente dipotássico, particularmente da fórmulaK2(HEIDA). Em algumas concretizações, (Mi)x(M2)y(HEIDA)onde Mi for potássio e M2 for sódio poderá ser usado maiseficazmente caso surjam problemas com compatibilidade como K2 (HEIDA), Composições onde o primeiro componentecompreenda (Mi)x(M2)y(HEIDA) são particularmentevantajosos para uso em aplicações de limpeza desuperfícies duras, tais como certos agentes de Iava-louças automáticos e remoções de sujidades de cozinhas ebanheiros, especialmente a remoção de sabões de cálcio desuperfícies de banheiras. Algumas composições de(M1)x(M2)y(HEIDA) são vantajosas para uso em limpadores desuperfícies duras usadas para controlar metais alcalino-terrosos, particularmente cálcio, e evitar incrustações.
Quando usado em limpadores de superfícies duras, o(M1)x(M2)y(HEIDA) geralmente constituirá pelo menos cercade 0,01 por cento em peso do limpador e tipicamente menosque cerca de 50 por cento em peso. Preferivelmente, olimpador de superfícies duras conterá cerca de 0,1 acerca de 25 por cento em peso de (Mi)x(M2)y(HEIDA), e maispreferivelmente cerca de 1,5 por cento em peso de(Mi)x(M2)y(HEIDA).
Tais composições de limpeza também poderão incluir umtensoativo aniônico, não iônico, catiônico, ou anfótero,e misturas destes, opcionalmente incluindo um tensoativode amônio quaternário, a quantidade total de taltensoativo estando presente em uma quantidade eficaz.Por exemplo, tensoativos poderão estar presentes emcomposições de limpeza de superfícies duras e em algumasconcretizações poderão compreender de cerca de 0,05 acerca de 15 por cento em peso da formulação.
Preferivelmente, um tensoativo estará presente em umaconcentração que corresponda a cerca de a cerca de 6 porcento de tensoativo. Composições líquidas concentradaspref erivelmente conterão de cerca de 6 a cerca de 10 porcento de tensoativo.
Tais agentes tensoativos incluem tensoativos solúveis emágua, tais como tensoativos sintéticos aniônicos, nãoiônicos, catiônicos, anfóteros e zwiteriônicos e misturasdestes. Tensoativos exemplificativos incluem os alquilbenzeno sulfatos e sulfonatos, sulfonatos de parafinas,sulfonatos de olefinas, álcoois alcoxilados(especialmente etoxilados) e alquil fenóis, óxidos deaminas, sulfonatos de ácidos graxos e ésteres de ácidosgraxos, e semelhantes, que são conhecidos na técnica dadetergência. Preferivelmente, tais tensoativos contêm umgrupo alquila na faixa de cerca de Ci0 - Ci8. Tensoativosaniônicos são comumente usados na forma dos seus sais desódio, potássio ou trietanolamônio. Os não iônicosvantajosamente contêm de cerca de 3 a cerca de 17 gruposóxido de etileno por mol de parcela hidrofóbica.Tensoativos catiônicos representativos incluem compostosde amônio quaternários, tais como cloreto de dissebodimetil amônio, e serão preferivelmente usados emcombinação com tensoativos não iônicos. Preferidos nacomposição são alquil benzeno sulfonatos deaproximadamente Ci2-Ci6, parafina sulfonatos deaproximadamente Ci2-Ci8, e os álcoois etoxilados dafórmula RO(CH2CH2O)n, com R sendo uma cadeia alquila deC12-C15, e η sendo um número de 6 a 10, e os sulfatos deálcoois etoxilados de fórmula RO(CH2CH2O)nSO3M, com Rsendo uma cadeia alquila C12-C18, η é um número de cercade 2 a cerca de 8, e M é H ou um íon de metal alcalino.
Tensoativos aniônicos estarão vantajosamente presentes emníveis de cerca de 0,3 por cento a cerca de 8 por centoda composição para limpeza de superfícies duras.Tensoativos não iônicos serão preferivelmente usados emníveis entre cerca de 0,1 por cento a cerca de 6 porcento em peso da composição. Misturas de tensoativostambém são úteis.
Tipicamente, pelo menos um solvente orgânico solúvel oudispersável em água também será incluído nas composiçõesde limpeza. Solventes adequados têm uma pressão de vaporde pelo menos 0,001 mm Hg a 25°C, o dito pelo menos umsolvente orgânico estando presente em uma quantidadeeficaz para solubilização ou dispersão. 0 solvente é umsolvente orgânico solúvel ou dispersável em água tendouma pressão de vapor de pelo menos 0,001 mm de Hg a 2 5°C.Ele é preferivelmente selecionado dentre álcoois C1-C6,dióis C1-C6, alquileno glicol éteres tendo até 24 átomosde carbono, e misturas destes. Álcoois particularmenteúteis incluem metanol, etanol, n-propanol, isopropanol,butanol, pentanol, hexanol, seus diversos isômerosposicionais, e misturas destes. Dióis particularmenteadequados poderão incluir metileno, etileno, propileno ebutileno glicóis, e misturas destes.
Em algumas concretizações das composições de limpeza, umsolvente de alquileno glicol éter poderá ser preferido.
Os solventes de alquileno glicol éter poderão incluiretileno glicol monobutil éter, etileno glicol monopropiléter, etileno glicol n-propil éter, propileno glicolmonobutil éter, dietileno glicol n-butil éter,dipropileno glicol metil éter, dipropileno glicol N-butiléter, e misturas destes. Glicol éteres preferidos sãoetileno glicol monobutil éter, também conhecido comobutoxietanol, e 2-(2-butoxietoxi) etanol, e propilenoglicol n-propil éter e dipropileno glicol N-butil éter(DPNB), comercialmente disponível de uma variedade defontes. Outro alquileno glicol éter preferido é propilenoglicol tObutil éter, que é vendido comercialmente comoArosolv PTBmr pela Raco Chemical Company. O n-butil éterde propileno glicol também é preferido. Certos terpenos ederivados de terpenos, tais como, sem limitação, d-limoneno, também são adequados para uso. Caso misturas desolventes sejam usados, as quantidades e proporções detais solventes usados são importantes para determinar osdesempenhos de limpeza ótimos do limpador inventivo. Épreferido limitar a quantidade total de solvente para nãomais que 50%, mais preferivelmente não mais que 35%, e omais pref erivelmente, não mais que 15% do limpador. Umafaixa preferida é de cerca de 1-15%. Estas quantidades desolventes são geralmente referidas como quantidadeseficazes para dispersão ou eficazes para solubilização,uma vez que outros componentes, tais como tensoativos,são materiais que são assistidos na solução pelossolventes. Os solventes também são importantes comomateriais de limpeza per si, auxiliando em soltar esolubilizar sujidades graxas para fácil remoção dasuperfície limpa.
Composições para limpeza de superfícies duras,particularmente aquelas contendo (Mi)x(M2)y(HEIDA),poderão ser úteis em uma ampla faixa de pHs de cerca de 2a 14. Preferivelmente, o pH da composição de limpeza é decerca de 3 a cerca de 13, e mais preferivelmente de cercade 4 a cerca de 12.
Outros ingredientes opcionais incluem formadores dedetergentes, dentro da habilidade da técnica, incluindotriacetato de nitrilo (NTA), polixcarboxilatos, citratos,fosfatos solúveis em água, tais como tri-polifosfato eorto- e piro-fosfatos de sódio, silicatos, tetraacetatode etileno diamina (EDTA), amino-polifosfonatos, fosfatose misturas destes.
Outros aditivos opcionais para os limpadores parasuperfícies duras incluem hidrótropos detergentes.Hidrótropos exemplificativos incluem uréia,monoetanolamina, dietanolamina, trietanolamina, e os saisde sódio, potássio, amônio e alcanol amônio de xileno-,tolueno-, trietilbenzeno- e isppropil benzeno-sulfonatos.
As composições para limpeza de superfícies duras dainvenção também contêm opcionalmente um materialabrasivo. Os materiais abrasivos incluem materiaisinsolúveis em água não arenáceos conhecidos pelas suaspropriedades de abrasão brandas. Materiais abrasivostendo uma dureza em Mohs de não mais que cerca de 7 sãopreferidos; enquanto que abrasivos tendo uma dureza emMohs de não mais que cerca de 3, são úteis para evitararranhões em acabamentos tais como de alumínio e açoinoxidável. Abrasivos adequados incluem materiaisinorgânicos, especialmente materiais tais como carbonatode cálcio e terras de diatomáceas, bem como materiaistais como terras de Fuller, carbonato de magnésio,caulim, atapulgita, hidroxiapatita cálcica, ortofosfatode cálcio, dolomita e semelhantes. Os materiaisinorgânicos acima podem ser descritos como "abrasivosfortes". Abrasivos orgânicos, tais como resinas de uréia-formaldeído, metacrilato de etila, melamina-formaldeído,esferas de polietileno e poli(cloreto de vinila) sãovantajosamente usados para evitar arranhões em certassuperfícies delicadas, tais como superfícies plásticas.Abrasivos preferidos têm uma faixa de tamanho departícula de . cerca de 10-100 micra e serãopreferivelmente usados em concentrações de cerca de 5 porcento em peso a cerca de 3 0 por cento em peso das composições para limpeza de superfícies duras.
Espessantes serão preferivelmente usados para suspenderos abrasivos. Níveis de espessante difíceis de enxaguardas superfícies limpas são indesejáveis.
Conseqüentemente, o nível é preferivelmente menor quecerca de 2 por cento, pref erivelmente de cerca de 0,25por cento a cerca de 1,5 por cento. Espessantesexemplificativos incluem poliacrilatos, gomas xantanas,carboximetil celuloses, argilas de esmectitasintumescíveis, e semelhantes. Em algumas concretizações, as composições de limpezatambém incluirão água. Outros componentes opcionais daformulação poderão incluir tampões, intensificadores,hidrótropos, agentes cortadores de graxas, tais como d-limoneno, espessantes, agentes antiespumantes, agentesanti-manchas, inibidores de corrosão, antioxidantes, eoutros. Sabões, especialmente sabões preparados a partirde ácidos graxos de óleo de coco também são opcionalmenteincluídos nos limpadores para superfícies duras. Taisoutros componentes, incluindo água, poderão compreenderde cerca de 0,05 a 25 por cento em peso da composição.
Compostos opcionais adicionais incluem componentes dentrodos conhecimentos da técnica para prover benefícios dedesempenho estéticos ou adicionais aos produtos. Taiscomponentes incluem perfumes, corantes, abrilhantadoresópticos, agentes suspensores de sujidades, enzimasdetensivas, agentes controladores de gel, espessantes,estabilizantes de congelamento-descongelamento,bactericidas, preservativos, e semelhantes.Algumas composições aqui estão na forma de limpadores por esfregação cremosos, preferivelmente contendo um materialabrasivo, agente tensoativo, e as composições quelantesde (HEIDA), particularmente composições incluindo(K)x(K)y(HEIDA), onde a fração molar de Mi varia de maiorque cerca de 0,70 a 1, preferivelmente de cerca de 0,75para 1, ou de cerca de 0,80 para 1. Em algumasconcretizações, a fração molar de Mi varia de 0,85 acerca de 0,99, ou cerca de 0,80 a cerca de 0,90.
As composições de limpeza poderão ser embaladas em umrecipiente que compreenda meios para criar um spray,p.ex., uma bomba, propelente ou válvula de aspersão deaerossol. A composição poderá, portanto, serconvenientemente aplicada à superfície a ser limpa pormeios convencionais, tais como remoção com uma toalha depapel ou pano, sem a necessidade de enxaguar.Em algumas concretizações da composição de limpeza, oquelante biodegradável (Mi)x(M2)y(HEIDA) poderá ser usadoem limpadores para superfícies duras isentos de solventesorgânicos. Isto é particularmente vantajoso pelo fato deque a quelação poderá ser feita sem preocupações deliberação de solventes orgânicos ao meio ambiente.
Sais tendo a fórmula (Mi)x(M2)y(HEIDA) também poderão serusados em canos, vasos, trocadores de calor,evaporadores, e filtros para controle de metais alcalino-terrosos e de transição, particularmente cálcio e ferro,e em evitar incrustações. O HEIDA e seus sais solúveisdemonstram vantagens sobre o EDTA devido à suabiodegradabilidade intensificada e maior solubilidade aolongo da faixa de pH. O (Mi)x(M2)y(HEIDA) poderá serempregado nestas aplicações em quantidades eficazes paracontrolar metal alcalino-terrosos e de transição e evitarincrustações em canos, vasos, trocadores de calor,evaporadores, e filtros. Uma quantidade eficaz de(Mi)x(M2)y(HEIDA) empregada nestas aplicações poderá serprontamente determinada por uma pessoa entendida noassunto. A quantidade efetiva é ditada pela quantidade demetais problemáticos que necessitem ser controlados. Porexemplo, tipicamente, na água de alimentação de umacaldeira, HEIDA é usado em uma quantidade de cerca de 1 acerca de 1000 ppm, pref erivelmente de cerca de 1 a cercade 100 ppm, mais preferivelmente de cerca de 1 a cerca de20 ppm. Em sistemas de água com altos níveis de dureza eoutros íons metálicos, quantidades efetivas de HEIDA sãoas ou próximo das quantidades estequiométricas de íonmetálico para HEIDA. Portanto, quando sais solúveis emágua da fórmula (Mi)x(M2)y(HEIDA) forem usados, eles serãousados em uma quantidade que proveja as acima mencionadasquantidades de HEIDA.
As composições descritas aqui poderão ser usadas em ummétodo para limpar uma superfície, sendo que o métodocompreende contatar a superfície com uma composição delimpeza conforme descrita aqui e removendo a composiçãoda superfície. Em algumas concretizações, as composiçõesde (M1)x(M2)y(HEIDA) também são úteis para limpar ouremover depósitos de incrustações minerais que se tenhamacumulado em canos, vasos, trocadores de calor,evaporadores, e filtros. Uma quantidade eficaz de HEIDAempregada nestas aplicações poderá ser prontamentedeterminada por uma pessoa entendida no assunto.
Tipicamente, HEIDA é usado em uma quantidade de cerca de0,1 a cerca de 50, pref erivelmente de cerca de 1 a cercade 30, mais pref erivelmente de cerca de 2 a cerca de 20por cento em peso com base no peso da solução aquosa deHEIDA ou um sal deste. Para remover depósitos deincrustações, o pH das soluções de HEIDA e soluções desais de HEIDA compreendendo (Mi)x(M2)y(HEIDA) usadaspoderá ser escolhido com base no pH mais vantajoso pararemoção de incrustações e para minimizar a corrosão dosubstrato sendo limpo. 0 (Mi)x(M2)y(HEIDA) poderá serpreferido nestas aplicações devido à suabiodegradabilidade intensificada e maior solubilidade emconcentrações efetivas ao longo da faixa de pH de cercade 2 a 13. Tipicamente, a temperatura do processo deremoção de incrustações é entre 10 e 150°C,preferivelmente de cerca de 20 a 120°C, e maispreferivelmente de cerca de 30 a 100°C. Novamente,composições contendo (Mi)x(M2)y(HEIDA) deverão ser usadasem uma quantidade que proveja as acima mencionadasquantidades de HEIDA.
Algumas concretizações da invenção descrita aqui tambémsão vantajosas para uso em aplicações nos campos depetróleo, tais como, por exemplo, para perfuração,produção, recuperação e redução de sulfeto de hidrogênio.Algumas composições demonstram vantagens nessasaplicações com relação ao EDTA devido à suabiodegradabilidade intensificada e maior solubilidade aolongo da faixa de pH. Em particular, algumas dascomposições são úteis para controlar os metais alcalino-terrosos, particularmente cálcio, e para evitarincrustações em aplicações de perfuração, produção erecuperação de petróleo. As composições também poderãoser empregadas em aplicações em campos de petróleo em umaquantidade eficaz para controlar ou evitar incrustações.Uma quantidade eficaz de (Mi)x(M2)y(HEIDA) nas composiçõespara uso em aplicações em campos de petróleo poderá serdeterminada por uma pessoa entendida no assunto.
Tipicamente, HEIDA é usado em uma quantidade de cerca de0,1 a cerca de 50, preferivelmente de cerca de 1 a cercade 40, mais pref erivelmente de cerca de 2 a cerca de 20por cento em peso com base no peso da solução aquosa. Osal solúvel em água da fórmula (M1)x(M2)y(HEIDA) deveráser usado em uma quantidade que venha a prover asquantidades acima mencionadas de HEIDA.
Fluidos de produção de poços de petróleo contêm umamistura de óleo e água. A água geralmente contém cátionssolúveis, tais como cálcio, magnésio e ferro em adição acarbonato solúvel, bicarbonatos, sulfatos e outrosânions. À medida que esta mistura está sendo produzida, apressão do poço poderá mudar causando um deslocamento deequilíbrio das espécies solúveis. Por exemplo, o cálciopoderá reagir com carbonato para formar carbonato decálcio que poderá se depositar na perfuração do poço e norevestimento do poço, o que poderá limitar a produção dopoço.A produção poderá ser restaurada por remoção mecânica equímica do depósito de incrustação. 0 tratamento químicoé freqüentemente o método mais eficaz para removerdepósitos de carbonato de cálcio e de sulfato de cálcio da perfuração de poço. Composições incluindo(M1)x(M2)y(HEIDA) usados para remover depósitos de cálciode perfurações de poços apresentam desempenho dedissolução aceitável que em algumas concretizações éequivalente a ou melhor que EDTA. Algumas composições compreendendo (Mi)x(M2)y(HEIDA) apresentam a vantagemadicional de maior solubilidade ao longo da faixa de pHdo que o EDTA e seus respectivos sais, particularmente emvalores de pH de menos que cerca de 5. Em algumasconcretizações, composições compreendendo (Mi)x(M2)y(HEIDA) são úteis, por exemplo, em produtosalimentícios vulneráveis a deterioração ou descoloraçãocatalisada por metais, em materiais de limpeza e delavanderia para remover íons metálicos, p.ex., de águadura que poderá reduzir a eficácia, a aparência, a estabilidade, a enxagüabilidade, a eficácia dealvejamento, a eficácia germicida ou outra propriedadedos agentes de limpeza; em produtos para cuidado pessoal,tais como cremes, loções, desodorantes, e pomadas, paraevitar oxidação e ranço catalisados por metal, turbidez, vida em armazenamento reduzida, e semelhantes; e noprocessamento de papel e polpa para intensificar oumanter a eficácia de alvejamento. Composiçõescompreendendo (Mi)x(M2)y(HEIDA) também poderão ser usadasem canos, vasos, trocadores de calor, evaporadores, efiltros e semelhantes para evitar ou removerincrustações; em produtos farmacêuticos; em usinagem demetais; na preparação de texteis; em desengomagens; emareamentos; alvejamento; tingimento; e semelhantes; naagricultura tal como em micronutrientes ou herbicidasquelados; na polimerização ou estabilização de polímeros;em fotografia, p.ex., na revelação ou em alvejamentos; eno campo do petróleo, tal como em perfuração, produção.recuperação, redução de sulfeto de hidrogênio esemelhantes. A quantidade de agente quelante empregadanas aplicações listadas acima poderá ser prontamentedeterminada por aquele entendido no assunto.
EXEMPLOS
Exemplos Comparativos 1-3
Uma mistura contendo 2 5 por cento em peso de Na2HEIDA épreparada diluindo Na2HEIDA com uma quantidade apropriadade água. Uma armação de laboratório é montada incluindouma bomba centrífuga de aço inoxidável, linhas e conexõesde aço inoxidável, e um meio filtrante de 10 micra usandoconexões e válvulas para simular um equipamento eprocedimentos de planta. Porções da composição sãomanipuladas a 10°C, O0C, e -10°C, respectivamente, e entãotestadas para cristalização ou congelamento sendocolocadas em um freezer a -12°C durante 12 horas. 0 examede cada uma das composições após serem mantidas nofreezer mostrou formação significativa de sólidos.
Exemplos Comparativos 4-6
Uma mistura contendo 4 0 por cento em peso de Na2HEIDA épreparada diluindo Na2HEIDA com uma quantidade apropriadade água. Uma armação de laboratório é montada incluindouma bomba centrífuga de aço inoxidável, linhas e conexõesde aço inoxidável, e um meio filtrante de 10 micra usandoconexões e válvulas para simular um equipamento eprocedimentos de planta. Porções da composição sãomanipuladas a 10°C, 0°C, e -10°C, e então testadas paracristalização ou congelamento sendo colocadas em umfreezer a -12°C durante 12 horas. O exame de cada uma dascomposições após serem mantidas no freezer mostrouformação significativa de sólidos.
Exemplos Comparativos 7-9
Uma mistura contendo 55 por cento em peso de Na2HEIDA épreparada diluindo Na2HEIDA com uma quantidade apropriadade água. Uma armação de laboratório é montada incluindouma bomba centrífuga de aço inoxidável, linhas e conexõesde aço inoxidável, e um meio filtrante de 10 micra usandoconexões e válvulas para simular um equipamento eprocedimentos de planta. Porções da composição sãomanipuladas a 10°C, 0°C e -10°C. Quando manipuladas a 0°Ce -10°C, as soluções não puderam ser bombeadas. A soluçãoa 10°C foi bombeada na armação de laboratório. Assoluções a 10°C, 0°C e -10°C foram então testadas paracristalização ou congelamento sendo colocadas em umfreezer a -12°C durante 12 horas. O exame de cada uma dascomposições após serem mantidas no freezer mostrouformação significativa de sólidos.
Exemplo Comparativo 10
Uma composição compreendendo 25 por cento em peso deespécie de HEIDA tendo a fórmula (K) li4 (Na) 0,e (HEIDA) épreparada combinando 15,54 por cento em peso de K2HEIDA e9,46 por cento em peso de Na2HEIDA com uma quantidadeapropriada de água. A composição é manipulada a -10°Csubstancialmente da mesma maneira descrita para osexemplos comparativos 7-9. Após armazenamento a -12°Cdurante 12 horas, a composição mostrou formaçãosignificativa de sólidos.
Exemplo Comparativo 11
Uma composição compreendendo 2 5 por cento em peso deespécie de HEIDA tendo a fórmula (K) i,4 (Na) 0,β (HEIDA) épreparada combinando 17,97 por cento em peso de K2HEIDA e7,03 por cento em peso de Na2HEIDA com água. A composiçãoé manipulada a -10°C substancialmente da mesma maneiradescrita para os exemplos comparativos 7-9. Apósarmazenamento a -12°C durante 12 horas, a composiçãomostrou formação significativa de sólidos.
Exemplo Comparativo 12
Uma composição compreendendo 25 por cento em peso deespécie de HEIDA tendo a fórmula (K) 1(4 (Na) 0,e (HEIDA) épreparada combinando 2 0,35 por cento em peso de K2HEIDA e4,65 por cento em peso de Na2HEIDA com água. A composiçãoé manipulada a -10°C substancialmente da mesma maneiradescrita para os exemplos comparativos 7-9. Apósarmazenamento a -12°C durante 12 horas, a composiçãomostrou formação significativa de sólidos.Exemplo Comparativo 13
Uma composição compreendendo 25 por cento em peso deespécie de HEIDA tendo a fórmula (K) χ,4 (Na) 0,e (HEIDA) épreparada combinando 22,70 por cento em peso de K2HEIDA e2,30 por cento em peso de Na2HEIDA com água. A composiçãoé manipulada a -IO0C substancialmente da mesma maneiradescrita para os exemplos comparativos 7-9. Apósarmazenamento a -12°C durante 12 horas, a composiçãomostrou formação significativa de sólidos.Exemplo Comparativo 14
Uma composição compreendendo 25,0 por cento em peso deK2HEIDA é preparada combinando 25,0 por cento em peso deK2HEIDA com água. A composição é manipulada a -10°Csubstancialmente da mesma maneira descrita para osexemplos comparativos 7-9. Após armazenamento a -12°Cdurante 12 horas, a composição mostrou formaçãosignificativa de sólidos.Exemplo Comparativo 15
Uma composição compreendendo 4 0 por cento em peso deespécie de HEIDA tendo a fórmula (K) li2 (Na) 0,s (HEIDA) épreparada combinando 24,86 por cento em peso de K2HEIDA e15,14 por cento em peso de Na2HEIDA com água. Acomposição é manipulada a -IO0C substancialmente da mesmamaneira descrita para os exemplos comparativos 7-9. Apósarmazenamento a -12°C durante 12 horas, a composiçãomostrou formação de sólidos.Exemplo Comparativo 16
Uma composição compreendendo 4 0 por cento em peso deespécie de HEIDA tendo a fórmula (K) i/4 (Na) 0,6 (HEIDA) épreparada combinando 28,75 por cento em peso de K2HEIDA e11,25 por cento em peso de Na2HEIDA com água. Acomposição é manipulada a -10°C substancialmente da mesmamaneira descrita para os exemplos comparativos 7-9. Apósarmazenamento a -12°C durante 12 horas, a composiçãomostrou formação de sólidos.Exemplo 17Uma composição compreendendo 4 0 por cento em peso deespécie de HEIDA tendo a fórmula (K) i,6 (Na) 0,4 (HEIDA) épreparada combinando 32,57 por cento em peso de K2HEIDA e7,43 por cento em peso de Na2HEIDA com água. A composiçãoé manipulada a -IO0C substancialmente da mesma maneiradescrita para os exemplos comparativos 7-9. Apósarmazenamento a -12°C durante 12 horas, a composição nãomostrou formação de sólidos.
Exemplo 18
Uma composição compreendendo 40 por cento em peso deespécie de HEIDA tendo a fórmula (K) 1(8 (Na) 0,2 (HEIDA) épreparada combinando 36,32 por cento em peso de K2HEIDA e3,68 por cento em peso de Na2HEIDA com água. A composiçãoé manipulada a -IO0C substancialmente da mesma maneiradescrita para os exemplos comparativos 7-9. Apósarmazenamento a -12°C durante 12 horas, a composição nãomostrou formação de sólidos.
Exemplo 19
Uma composição compreendendo 4 0 por cento em peso deespécie de K2HEIDA é preparada combinando 4 0,0 por centoem peso de K2HEIDA com água. A composição é manipulada a-10°C substancialmente da mesma maneira descrita para osexemplos comparativos 7-9. Após armazenamento a -12°Cdurante 12 horas, a composição não mostrou formação desólidos.
Exemplo Comparativo 2 0
Uma composição compreendendo 55 por cento em peso deespécie de HEIDA tendo a fórmula (K) ij2 (Na) 0,8 (HEIDA) épreparada combinando 34,19 por cento em peso de K2HEIDA e2 0,81 por cento em peso de Na2HEIDA com água. Acomposição é manipulada a -IO0C substancialmente da mesmamaneira descrita para os exemplos comparativos 7-9. Apósarmazenamento a -12°C durante 12 horas, a composiçãomostrou formação de sólidos.
Exemplo Comparativo 21
Uma composição compreendendo 55 por cento em peso deespécie de HEIDA tendo a fórmula (K) 1(4 (Na) 0,6 (HEIDA) épreparada combinando 39,53 por cento em peso de K2HEIDA e15,47 por cento em peso de Na2HEIDA com água. Acomposição é manipulada a -IO0C substancialmente da mesmamaneira descrita para os exemplos comparativos 7-9. Após armazenamento a -12°C durante 12 horas, a composiçãomostrou formação de sólidos.
Exemplo Comparativo 22
Uma composição compreendendo 55 por cento em peso deespécie de HEIDA tendo a fórmula (K) 1(6 (Na) 0,4 (HEIDA) épreparada combinando 44,78 por cento em peso de K2HEIDA e10,22 por cento em peso de Na2HEIDA com água. Acomposição é manipulada a -IO0C substancialmente da mesmamaneira descrita para os exemplos comparativos 7-9. Apósarmazenamento a -12°C durante 12 horas, a composição mostrou formação de sólidos.
Exemplo 2 3
Uma composição compreendendo 55 por cento em peso deespécie de HEIDA tendo a fórmula (K) ι,8 (Na) 0,2 (HEIDA) épreparada combinando 49,93 por cento em peso de K2HEIDA e5,07 por cento em peso de Na2HEIDA com água. A composiçãoé manipulada a -IO0C substancialmente da mesma maneiradescrita para os exemplos comparativos 7-9. Apósarmazenamento a -12°C durante 12 horas, a composição nãomostrou formação de sólidos.
Exemplo 24
Uma composição compreendendo 55 por cento em peso deespécie de K2HEIDA é preparada combinando 55,0 por centoem peso de K2HEIDA com água. A composição é manipulada a-IO0C substancialmente da mesma maneira descrita para osexemplos comparativos 7-9. Após armazenamento a -12°Cdurante 12 horas, a composição não mostrou formação desólidos.
Exemplo 25
Uma composição compreendendo cerca de 39-40% de espéciede HEIDA onde a fração molar resultante de M1 é igual a0,8 na fórmula (Mi+) x (M2+) y (HOCH2CH2N (R) (CH2COO) ) "n onde R épredominantemente -CH2COO com uma porção minoritária de Rtambém sendo hidrogênio é preparada conforme segue: 61,09gramas de hidroxietilamina e 201,97 gramas de KOH a 45%,32,88 gramas de NaOH a 50%, e cerca de 250 gramas de águadeionizada são combinados em um reator de aço inoxidável.
Enquanto agitando lentamente e aquecendo até umatemperatura de aproximadamente 100°C, uma solução aquosade glicolonitrila (cerca de 285 gramas a 40% desubstância ativa) é lentamente adicionada. Ar é aspergidona solução reagente para auxiliar na eliminação do sub-produto amônia. Água é adicionada em incrementos conformenecessitado para manter o volume de líquido correto. Apósconclusão da reação, a solução é resfriada e águadeionizada é adicionada para atingir uma concentraçãofinal de cerca de 3 9 por cento em peso de(K) i/6 (Na) 0,4 (HEIDA) e cerca de 1 por cento em peso de(K) 0,8 (Na) 0,2 (HOCH2CH2N(H) (CH2COO) . Produtos incorporando afaixa de razões molares onde a fração molar de M1 sejamaior que 0,7 são preparados de maneira semelhante àacima aplicando a quantidade apropriada da fonte de metalalcalino. Os componentes metálicos alcalinos poderão seradicionados separadamente ou como misturas, adicionadosincrementalmente ou de uma maneira contínua contanto quea fração molar final de Mi seja maior que 0,7 na fórmula(Mi+) χ (M2+) y (HOCH2CH2N (R) (CH2COO) ) "n onde R é (-CH2COO) ouhidrogênio com R sendo predominantemente (-CH2COO), ou Ré essencialmente (-CH2COO).
Composições tendo 2 5 por cento em peso de Na2HEIDA, massubstancialmente carecendo de formas sólidas de K2HEIDA e25 por cento em peso de espécies de HEIDA também formamsólidos. Composições tendo tanto Na2HEIDA quanto K2HEIDAe 40 por cento em peso de espécies de HEIDA exibemcomportamento aceitável onde menos que 12 por cento empeso, preferivelmente menos que 10 por cento em peso, oumenos que 8 por cento em peso de Na2HEIDA estejampresentes. Comportamento aceitável é exibido porcomposições tendo tanto Na2HEIDA quanto K2HEIDA e 55 porcento em peso de espécies de HEIDA, quando menos que 10por cento em peso, preferivelmente menos que 9 por centoem peso, menos que 8 por cento em peso, ou menos que 6por cento em peso de Na2HEIDA estejam presentes.Algumas das composições tendo 4 0 por cento em peso e 55por cento em peso de K2HEIDA provêem desempenho demanipulação e armazenamento em clima frio aceitável,enquanto que composições tendo 25 por cento em peso deK2HEIDA apresentam sólidos presentes a -12°C após cercade 12 horas.
Formulações de limpeza são preparadas para conter oseguinte (em peso): 2,62% de ácido dodecilbenzenosulfônico, 2,62% de cocoamidopropil betaína (Lonzaine C),2,62% de etileno glicol butil éter (Dowanol EBmr), 3,2%do sal quelante (exceto pelo branco, que contém todos oscomponentes exceto o quelante) , e o balanço de água.Portanto, a formulação do exemplo 31 contém 3,2% em pesode sal quelante (neste caso, K2HEIDA) , e assim por diantepara os exemplos 32 e 33 que avaliam (K) lf 8 (Na) 0,2 (HEIDA) ,e (K) lj6 (Na) 0,4 (HEIDA) , respectivamente, bem como osexemplos comparativos 2 7-3 0 que avaliam as formulaçõescontendo Na4EDTA, Na2HEIDA, K4EDTA e (K) 0 (Na) 1,0 (HEIDA) ,respectivamente.
A capabilidade de limpeza destas composições édeterminada de acordo com ASTM D5343, "Standard Guide forEvaluating Cleaning Performance of Ceramic Tile Cleaners"usando azulejos de banheiro brancos sujos conformeinstruções do procedimento. Os principais componentescontendo metal da mistura de limpeza são cálcio, magnésioe ferro férrico, presentes na forma de seus sais deestearato altamente insolúveis (escória de sabão). Osazulejos sujos são colocados no aparelho de lavagem. 10mL da formulação de limpeza são colocados na face de umaesponja pré-umedecida, então o número de passadas (sobforça de 4 54 gramas) é determinado para alcançar umaremoção de 90% ou maior. O número de passadas requeridopara cada formulação para obter 90% ou mais de remoção desujidade é registrado para cada formulação de limpeza. Osresultados estão na tabela 1 abaixo
Tabela 1
<table>table see original document page 27</column></row><table>
Esses resultados indicam que limpar com as composições de(K)x(Na)y(HEIDA) onde a fração molar de Mi é maior que
0,70, é substancialmente igual a limpar com a fórmulaK4EDTA e melhor do que limpar com a formulação deNa2HEIDA, apesar de que (K)x(Na)y(HEIDA) é um quelantemuito mais fraco para íons Ca2+, Mg2+, e Fe3+ do que tantoo K4EDTA quanto o Na4EDTA. Os resultados também indicamque limpar com as formulações de (K)x(Na)y(HEIDA)reivindicadas é melhor que limpar coma formulação deNa2HEIDA.
Para comparar a força de diversos agentes quelantes, suasconstantes de ligamento de metal são determinadas emlaboratório por técnicas tais como descritas emDtermination and Use of Stability Constante, por A.E.Martell e R.J. Motekaitis. A tabela 2 abaixo lista asconstantes de estabilidade de HEIDA e EDTA com cálcio,magnésio e ferro férrico. Os valores são logarítmicos,daí cada unidade representa uma ordem de grandeza. Daí,uma diferença de uma unidade de Log K representa um fatorde 10 na força de ligamento, enquanto que duas unidadesrepresentam um fator de 100, etc. Valores reportadosabaixo são as constantes globais conforme compiladas no"NIST Criticai Stability Constants of Metal ComplexesDatabase", expressas como o Iog das concentrações docomplexo metálico dividido pelo produto da concentraçãodo complexo metálico dividido pelo produto daconcentração do metal livre e do ligante livre.Tabela 2
<table>table see original document page 28</column></row><table>
Os valores de Log K acima mostram a força de quelaçãodramaticamente superior do EDTA comparativamente com oHEIDA. Seria de se esperar que o agente quelante com amaior afinidade com íons metálicos (neste caso, EDTA)teria melhor desempenho para remover a suj idade contendoC, Mg e Fe3+. Inesperadamente, no teste ASTM de limpezade azulejos, K2HEIDA demonstrou igual desempenho ao de umagente quelante muito mais forte, K4EDTA. K2HEIDA tem a vantagem de ser prontamente biodegradável em ensaiospadrão de biodegradação laboratoriais incluindo, dentreoutros, OECD 3 01A, OECD 301B, OECD 301D, OECD 301E, e omuito rigoroso ensaio de biodegradação em água do marOECD 3 05.
0 metal primário presente na sujidade ASTM padrão écálcio. Um método para estimar o desempenho de controlede cálcio de um agente quelante é realizar uma titulaçãoque utilize a tendência de produzir um precipitado decálcio quando uma da a quantidade de quelante não possa mais controlar qualquer cálcio adicional acrescentado,produzindo assim um precipitado visível. Usando um talensaio de titulação, geralmente se reputa os melhoresquelantes para controle de cálcio aqueles que aceitem omáximo de cálcio antes do precipitado aparecer por uma dada unidade de agente quelante. Um ensaio de titulaçãopadrão freqüentemente empregado para determinar umaeficácia no controle de cálcio do quelante é a titulaçãocom oxalato de cálcio. Nesta titulação, titulante decloreto de cálcio padrão é adicionado a uma quantidademedida de agente quelante e o surgimento de precipitadode oxalato de cálcio (detectado como primeira turbidezpermanente que se forma) define a quantidade de cálcioque pode ser controlada. Quelantes fortes aceitam umaquantidade mol-por-mol de cálcio, enquanto que quelantesmais fracos aceitarão menos que mol-por-mol nestatitulação.
A titulação com oxalato de cálcio é realizada pesandocerca de 5 milimoles do quelante ativo em um recipientede titulação, adicionando água a cerca de 50 mL de volumetotal, adicionando 10 mL de solução de oxalato de amônioa 3%, ajustando o pH em cerca de 11,6 com solução dehidróxido de potássio, e titulando a mistura de amostracom CaCl2 0,5M padronizando à primeira ligeira turbidezpermanente. Os resultados estão sumarizados na tabela 3abaixo:
Tabela 3
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Os dados de titulação de oxalato de cálcio acima prevêemque K4EDTA deverá desempenhar muito melhor que K2HEIDApara o controle de cálcio. Entretanto, os dados delimpeza de azulejos segundo ASTM inesperadamente mostraque o K2HEIDA desempenha tão bem quanto o K4EDTA.Exemplo 34
Azulejos cerâmicos pretos (atendendo ao padrão ANSIA371.1, quadrado de A1A") são sujados conforme direcionadopelo procedimento descrito no Consumer SpecialtiesManufacturers Association DCC-16, (CSMA DetergentsDivision Test Methods Compendium - Terceira Edição - Maio1995 - Páginas 1-51 a 1-55) "Guidelines for Evaluatingthe Efficacy of Bathroom Cleaners, Part 2: Scrubber Testfor Measuring the Removal of Lime Soap". Os principaismetais presentes na mistura de sujidades usada no ensaiode limpeza de azulejos são o cálcio, seguido de magnésio,presentes na forma de seus sais de estearato altamenteinsolúveis (escória de sabão). Formulações de soluções delimpeza são preparadas conforme descrito no exemploanterior. À superfície dos azulejos sujados no aparelhode lavagem, 1 grama de solução de limpeza é aspergido edeixado repousar durante 30 segundos. O azulejo é entãolavado com uma esponja pré-umedecida com 454 gramas deforça com 6 ciclos (total de 12 passadas sobre o azulejosujado). 0 azulejo é então enxaguado com água e deixadosecar ao ar. Painelistas julgam a limpeza dos azulejos emuma escala de 0 a 5 (com "0" sendo completamente sujo e"5" sendo completamente limpo), e sendo calculada a médiados resultados das observações. Os resultados sãomostrados na tabela 4 abaixo:
Tabela 4
<table>table see original document page 30</column></row><table>
Conforme mostrado pelos dados nas tabelas 2 e 3, seriaesperado que um quelante mais fraco, tal como(K)x(Na)y(HEIDA)"2 fosse capaz de realizar tão bem quantoum quelante tão forte quanto o K4EDTA. Entretanto, osresultados na tabela 4 inesperadamente mostram que ascomposições reivindicadas de (K)x(Na)y(HEIDA)"2 são defato superiores ao K4EDTA.
Conquanto a invenção tenha sido descrita com relação a umnúmero limitado de concretizações, estas característicasespecíficas não deverão ser interpretadas comolimitativas da abrangência da invenção conforme aquidescrita e reivindicada. Variações e modificaçõesexistem. Por exemplo, vários aditivos, não enumeradosaqui, também poderão ser usados para adicionalmenteintensificar uma ou mais propriedades das composiçõesdescritas aqui. Em outras concretizações, as composiçõesou métodos não incluem, ou estão substancialmente isentasde outros compostos ou etapas não enumerados aqui.
Conforme usado aqui, o termo "essencialmente isento de"significa que tais componentes não estão presentes emquantidades maiores que vestígios ou não forampropositalmente adicionados à composição. Todas ascomposições que consistem dos ou consistem essencialmentedos componentes descritos deverão ser consideradas comodivulgadas aqui. Tipicamente, conquanto os estejamdescritos como compreendendo uma ou mais etapas, deveráser entendido que estas etapas poderão ser praticadassegundo qualquer seqüência ou ordem, salvo indicação emcontrário. Estas etapas poderão ser combinadas ouseparadas.
Deverá também ser notado que compostos e composiçõesdescritos aqui são em alguns casos descritos como saisiônicos apenas para fins de conveniência. Tais compostose composições não necessitam efetivamente conter os íonscomponentes na sua forma iônica nas composições eprocessos reivindicados. E os íons componentes nãonecessitam ser mais precisamente descritos conformeassociados uns com os outros. Ao contrário, os íons doscomponentes poderão também alternativamente estarpresentes ou descritos como estando associados com outrasespécies nas composições. Composições e processos onde asconcentrações dos íons individuais estejam presentes epuderem ser descritos ou escritos da maneira usada aquideverão ser considerados como estando dentro daabrangência literal da invenção reivindicada.
Finalmente, as composições reivindicadas não estãolimitadas aos processos descritos aqui. Elas poderão serpreparadas por qualquer processo adequado. Asreivindicações apensas pretendem cobrir todas asmodificações e variações conforme caiam dentro daabrangência da invenção.
Claims (16)
1. Composição quelante, adequada para uso ouarmazenamento em baixas temperaturas, caracterizada pelofato de compreender:a) 20 a 70 por cento em peso de um solvente polar; eb) 30 a 80 por cento em peso de um primeiro compreendendode fórmula:<formula>formula see original document page 32</formula>onde R é um grupo hidroxialquila tendo de 1 a cerca de 10átomos de carbono;cada R' é individualmente selecionado do grupoconsistindo de hidrogênio, grupos alquila nãosubstituídos ou inertemente substituídos grupos alquilacontendo carbonila, grupos alquila contendo carboxilato,grupos hidroxialquila e grupos alcóxi;R" tem de 1 a cerca de 10 átomos de carbono e éselecionado do grupo consistindo de grupos alquila nãosubstituídos ou inertemente substituídos grupos alquilacontendo carbonila, grupos alquila contendo carboxilato,grupos hidroxialquila e grupos alcóxi, ou hidrogênio;Mi e M2 são individualmente selecionados do grupoconsistindo de Na+, e K+, sendo que Mi tem um peso atômicomais alto que M2;sendo que χ + y = η e a fração molar de M1 é maior que 0,70 e até 1; esendo que as percentagens em peso são baseadas nasquantidades totais do primeiro componente e do solventepolar.
2. Composição, de acordo com a reivindicação 1,caracterizada pelo fato de a composição permanecersubstancialmente isenta de sólidos após ser mantida a --12°C durante pelo menos 12 horas.
3. Composição, de acordo com a reivindicação 1,caracterizada pelo fato de o primeiro componente seguir afórmula: (K+) x (Na+) y (HOCH2CH2N (CH2COO) 2)~2, sendo que χ + y= 2 .
4. Composição, de acordo com a reivindicação 3,caracterizada pelo fato de compreender ainda um compostoda fórmula (Mi+) x (M2+) y (HOCH2CH2N (R) (CH2COO) Γ1, onde (R) éhidrogênio e sendo que a fração molar de Mi varia de 0,80a 1, e sendo que χ + y = 1.
5. Composição, de acordo com a reivindicação 1,caracterizada pelo fato de compreender cerca de 4 0 acerca de 70 por cento em peso do primeiro componente.
6. Composição, de acordo com a reivindicação 1,caracterizado pelo fato de o solvente ser água.
7. Composição, de acordo com a reivindicação 1,caracterizada pelo fato de a fração molar de Mi variar decerca de 0,80 a cerca de 0,95.
8. Método para suprimir a cristalização em uma soluçãoquelante, caracterizado pelo fato de compreender proveruma composição conforme definida na reivindicação 1.
9. Método, de acordo com a reivindicação 8, caracterizadopelo fato de o primeiro componente seguir a fórmula:(K+) x (Na+) y (HOCH2CH2N (CH2COO) 2)'2, sendo que χ + y = 2.
10. Método, de acordo com a reivindicação 8,caracterizado pelo fato de compreender cerca de 4 0 acerca de 70 por cento em peso do primeiro componente.
11. Método, de acordo com a reivindicação 8,caracterizado pelo fato de compreender cerca de 50 acerca de 60 por cento em peso do primeiro componente.
12. Método, de acordo com a reivindicação 8,caracterizado pelo fato de o solvente ser água.
13. Composição aquosa para limpeza de uma superfíciedura, caracterizada pelo fato de compreender:(a) um tensoativo aniônico, não iônico, catiônico, ouanfótero, e misturas destes, opcionalmente incluindo umtensoativo de amônio quaternário, a quantidade total detal tensoativo estando presente em uma quantidade eficaz;(b) pelo menos um solvente orgânico solúvel oudispersável em água tendo uma pressão de vapor de pelomenos 0,001 mm Hg a 25°C, o dito pelo menos um solventeorgânico estando presente em uma quantidade eficaz parasolubilização ou dispersão;(c) um agente quelante derivado de um ou mais componentesda fórmula:<formula>formula see original document page 34</formula>onde R é um grupo hidroxialquila tendo de 1 a cerca de 10átomos de carbono;cada R' é individualmente selecionado do grupoconsistindo de hidrogênio, grupos alquila nãosubstituídos ou inertemente substituídos; grupos alquilacontendo carbonila, grupos alquila contendo carboxilato,grupos hidroxialquila e grupos alcóxi;R" tem de 1 a cerca de 10 átomos de carbono e éselecionado do grupo consistindo de grupos alquila nãosubstituídos ou inertemente substituídos grupos alquilacontendo carbonila, grupos alquila contendo carboxilato,grupos hidroxialquila e grupos alcóxi, ou hidrogênio;Mi e M2 são individualmente selecionados do grupoconsistindo de K+ e Na+, sendo que Mi tem um peso atômicomais alto que M2;sendo que χ + y = η e a fração molar de M1 é maior que-0.70; e(d) água.
14. Composição, de acordo com a reivindicação 13,caracterizado pelo fato de o um componente do agentequelante segue a fórmula (K+) x (Na+) y (HOCH2CH2N (CH2COO) 2) ~2;sendo que a fração molar de K+ varia de maior que 0,80 a-1, χ + y = 2, e sendo que o pH da composição de limpeza éde cerca de 3 a 14.
15. Composição, de acordo com a reivindicação 14,caracterizada pelo fato de compreender ainda um compostoda fórmula (Mx+) x (M2+) y (HOCH2CH2N (R) (CH2COO) ) , onde (R) éhidrogênio e sendo que a fração molar de Mi varia de 0,80a 1, e sendo que χ + y = 1.
16. Método para limpar uma superfície, caracterizado pelofato de compreender(a) contatar uma superfície com a composição de limpezaconforme definida na reivindicação 13 e(b) remover a composição da superfície.
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