ES2206883T3 - Agente aglutinante para materiales funcionales en bloques solidos. - Google Patents

Abstract

La invención se refiere a un material funcional sólido que comprende un agente funcional tal como una composición de limpieza, un agente sanitario, un agente de aclarado, etc. en un formato de bloque sólido. El bloque sólido se forma mediante un agente de unión que pone todos los ingredientes activos en un bloque sólido. El agente de unión incluye un secuestrante de fosfato o de aminoacetato, una sal de carbonato y agua en forma de hidrato E. Esto materiales en la relación molar específica forman un nuevo agente de unión que puede formar productos funcionales en una matriz sólida con forma.

Description

Agente aglutinante para materiales funcionales en bloques sólidos.

Campo de la invención

La invención se refiere a un nuevo agente aglutinante que se usa para unir materiales funcionales que se pueden fabricar en forma de un bloque sólido. El material funcional sólido, soluble o dispersable en agua, se dispensa típicamente usando un dispensador de pulverización que disuelve el bloque sólido creando un concentrado acuoso del material funcional a una concentración útil. El concentrado acuoso se dirige a un lugar de uso. La expresión "material funcional" se refiere a un detergente para lavar utensilios o para la colada, u otro compuesto o material activo que, cuando se disuelve o dispersa en una fase acuosa, puede proporcionar una propiedad beneficiosa al material acuoso cuando se usa en un lugar de uso.

Antecedentes de la invención

El uso de la tecnología de solidificación y de los detergentes en bloques sólidos en operaciones institucionales e industriales fue explorado en la tecnología de la marca SOLID POWER® reivindicada en las patentes de EE.UU. reexpedidas n^{os} 32.762 y 32.818 de Fernholz y otros. Adicionalmente, en las patentes de EE.UU. n^{os} 4.595.520 y 4.680.134, de Heile y otros, se describieron productos sólidos moldeados de carbonato de sodio hidratado que usan materiales de carbonato de sodio sustancialmente hidratado. En años recientes, se ha puesto atención a la producción de materiales detergentes altamente efectivos procedentes de materiales menos cáusticos, tales como la ceniza sódica también conocida como carbonato sódico. El trabajo primitivo en el desarrollo de detergentes a base de carbonato de sodio encontró que los materiales a base de carbonato sódico hidratado se hinchaban (es decir, eran dimensionalmente inestables tras la solidificación). Tal hinchamiento puede interferir con el envasado, la dispensación y el uso. La inestabilidad dimensional de los materiales sólidos se refiere a la naturaleza inestable de diversas formas hidratadas preparadas en la fabricación de materiales sólidos de carbonato sódico. Los productos primitivos obtenidos a partir de carbonato sódico hidratado comprendían típicamente un mol de hidrato, siete moles de hidrato, diez moles de hidrato, o más típicamente mezclas de los mismos. Tras la fabricación, al almacenarlos a temperaturas ambiente, se encontró que el estado de hidratación del producto inicial cambiaba. A menudo este cambio implicaba un cambio de un hidrato denso a un hidrato menos denso, y daba como resultado un aumento en el volumen del producto en bloques. Se creyó que este cambio del hidrato era la causa de la inestabilidad dimensional de los productos químicos en bloque. Se hicieron esfuerzos importantes para formar un sólido que comprendiera un mol de hidrato y que fuera química y dimensionalmente estable. Se logró un éxito importante en esta investigación y en el proyecto de desarrollo. Sin embargo, se realizó un trabajo adicional tanto para la química como para los procesos implicados en la fabricación de bloques sólidos moldeados. Se dirigió una experimentación detallada a composiciones diferentes que se podrían usar en la fabricación de detergentes de carbonato de sodio. Además, se iniciaron estudios importantes del proceso para desarrollar parámetros mejorados del proceso en la fabricación de detergentes en bloques sólidos.

El documento EP 0.363.852 describe una composición en partículas que comprende carbonato sódico, percarbonato sódico y un estabilizante. Esta composición se describe como un soporte peroxigenado de ceniza sódica. El documento WO 92/02611 está dirigido al fabricante de composiciones detergentes sólidas, moldeadas, que no se hinchan. Esta referencia describe generalmente composiciones de limpieza que contienen productos químicos hidratables que son capaces de formar diversas formas hidratadas con densidades significativamente diferentes.

Se inició una variedad de programas de investigación para explorar los parámetros de fabricación de detergentes en bloques sólidos usando tecnología de moldeo y extrusión. Se investigó continuamente la economía, procesabilidad, utilidad y estabilidad de producto, de los productos sólidos, para obtener mejoras sobre la calidad y productos útiles.

Breve exposición de la invención

En el pasado, los detergentes en bloques sólidos se solidificaron usando la congelación de un hidróxido sódico hidratado de bajo punto de fusión, usando un agente solidificante termoplástico orgánico o inorgánico, o mediante otros mecanismos. Se ha encontrado que esta tecnología de sólidos se puede extender a materiales distintos de los detergentes, y que se puede obtener un material funcional mejorado en bloques sólidos usando un agente aglutinante que se prepara intencionadamente en la matriz solidificante. El agente aglutinante comprende una sal de carbonato, un componente de tipo acetato o fosfonato orgánico, y agua, en un material aglutinante que se ha identificado como la forma E hidratada. En el aglutinante de la forma E hidratada, por cada mol de fosfonato orgánico o aminoacetato, hay 3 a 10 partes molares de carbonato de metal alcalino monohidratado, y 5 a 15 partes molares de agua, basado en el peso del aglutinante, dando como resultado una relación molar de agua:carbonato entre 0,9:1 a 1,3:1. Este hidrato no se ha formado hasta la fecha en materiales previos de carbonato.

En la experimentación con respecto al uso de secuestrantes de tipo fosfonato orgánico en detergentes en bloques sólidos de carbonato sódico, se ha encontrado una evidencia concluyente de la existencia del complejo de hidratación, y se ha diferenciado de detergentes primitivos de carbonato. El nuevo complejo comprende un carbonato de metal alcalino, un secuestrante de tipo fosfonato orgánico, y agua. Este complejo es completamente diferente del carbonato sódico monohidratado típico, o de formas más hidratadas (Na_{2}CO_{3} x H_{2}O, en el que x oscila de 1 a 10). En la fabricación del detergente en bloques sólidos de la técnica anterior que contiene carbonato, el agente solidificante más útil comprende carbonato de sodio monohidratado. Se ha encontrado que se puede fabricar un detergente en bloques sólidos que comprende carbonato sódico, un fosfonato o acetato orgánico, menos de 1,3 moles de agua por cada mol de carbonato sódico, y otros ingredientes opcionales que incluyen tensioactivos no iónicos, agentes desespumantes, y fuentes de cloro. En estas condiciones, se fabrica un único material funcional moldeado en bloques sólidos a partir de una mezcla de ingredientes que tienen tanto carbonato sódico hidratado como carbonato sódico no hidratado. La mezcla se conforma en un bloque sólido usando un complejo de hidratación que comprende una porción del carbonato sódico, el secuestrante de tipo fosfonato o acetato orgánico, y agua. La mayoría del agua forma el carbonato monohidratado en el complejo en su conjunto. El complejo parece ser un material sustancialmente amorfo y sustancialmente libre de estructura cristalina, según se muestra en estudios cristalográficos de rayos X. El material solidificado por el complejo es, en gran parte, alrededor de 10 a 85% en peso de Na_{2}CO_{3}\cdotH_{2}O (monohidratado). Menos de alrededor de 25% en peso, preferiblemente alrededor de 0,1 a 15% en peso, es carbonato anhidro.

La forma E hidratada actúa como un material aglutinante o agente aglutinante dispersado en el sólido que contiene los ingredientes que proporcionan el material funcional y las propiedades deseadas. El detergente en bloques sólidos usa una proporción sustancial, suficiente para obtener propiedades funcionales, de un ingrediente activo tal como un detergente, un lubricante, un desinfectante, un tensioactivo, etc., y un carbonato hidratado y carbonato no hidratado conformado en una forma sólida en una nueva estructura que usa un nuevo material aglutinante de la forma E en un nuevo proceso de fabricación. La integridad sólida del material funcional, que comprende carbonato anhidro y otras composiciones de limpieza, se mantiene por la presencia de un componente aglutinante en la forma E que comprende carbonato, un fosfonato o acetato orgánico, y sustancialmente todo el agua añadida al sistema detergente (se forma una fracción asociada del carbonato con el complejo). Este componente aglutinante en la forma E hidratada se distribuye en el sólido, y une al carbonato hidratado y al carbonato no hidratado y a otros componentes detergentes en un detergente estable en bloques sólidos.

El carbonato de metal alcalino se usa en una formulación que adicionalmente puede incluir una cantidad efectiva de un agente secuestrante de la dureza que secuestra iones que dan dureza, tales como calcio, magnesio y manganeso, así como también proporciona propiedades de eliminación y suspensión de la suciedad. Las formulaciones pueden contener también un sistema tensioactivo que, en combinación con el carbonato sódico y otros componentes, elimina efectivamente la suciedad a las temperaturas y concentraciones típicas de uso. La estructura en bloques también puede contener otros aditivos habituales tales como tensioactivos, coadyuvantes, espesantes, agentes antirredeposición de la suciedad, enzimas, fuentes de cloro, blanqueantes oxidantes o reductores, desespumantes, auxiliares del aclarado, colorantes, perfumes.

Tales materiales funcionales en bloques están preferiblemente libres de forma sustancial de un componente que pueda competir con el carbonato de metal alcalino por el agua de hidratación, e interferir con la solidificación. El material interferente más habitual comprende una segunda fuente de alcalinidad. El detergente contiene preferiblemente menos de una cantidad interferente con la solidificación de una segunda fuente alcalina, y puede contener menos de 5% en peso, preferiblemente menos de 4% en peso, de fuentes habituales de alcalinidad incluyendo hidróxido de sodio o un silicato de sodio alcalino en el que la relación Na_{2}O:SiO_{2} es alrededor de 2:1 a 1:1. Aunque puede haber una pequeña proporción de hidróxido sódico en la formulación para ayudar en su rendimiento, la presencia de una cantidad importante de hidróxido sódico puede interferir con la solidificación. El hidróxido sódico se une preferentemente al agua en estas formulaciones y, en efecto, evita que el agua participe en la formación del agente aglutinante de la forma E hidratada, y en la solidificación del carbonato. En una base de mol a mol, el material detergente sólido contiene más de 5 moles de carbonato de sodio por cada mol total tanto de hidróxido sódico como de silicato sódico.

Se ha encontrado que se puede obtener un material sólido altamente efectivo con poco agua (es decir, menos de 11,5% en peso, preferiblemente menos de 10% en peso de agua) basado en el bloque. Las composiciones detergentes sólidas de Fernholz y otros requerían, dependiendo de la composición, una cantidad mínima de alrededor de 12-15% en peso de agua de hidratación para un procesamiento con éxito. El proceso de solidificación de Fernholz requiere agua para permitir que los materiales fluyan en estado fundido o fluido suficientemente cuando se procesan o se calientan, de forma que puedan ser vertidos en un molde tal como una botella de plástico o una cápsula para solidificación. A cantidades menores de agua, el material sería demasiado viscoso para fluir sustancialmente para la fabricación efectiva del producto. Sin embargo, los materiales basados en carbonatos se pueden obtener en métodos de extrusión con poco agua. Se ha encontrado que, a medida que se extruyen los materiales, el agua de hidratación tiende a asociarse con el componente de tipo fosfonato y, dependiendo de las condiciones, con una fracción del carbonato sódico anhidro usado en la fabricación de los materiales. Si el agua añadida se asocia con otros materiales, tales como hidróxido sódico o silicatos de sodio, entonces no hay suficiente solidificación, dejando un producto que se parece a un lodo, pasta o muy parecido a un hormigón húmedo. Se ha encontrado que la cantidad total de agua presente en los detergentes en bloques sólidos de la invención es menor que 11 a 12% en peso de agua, basado en la composición química total (sin incluir el peso del recipiente). El material funcional sólido comprende 0,9 a 1,3 moles de agua por cada mol de carbonato. Con esto en mente para los fines de este solicitud de patente, el agua de hidratación citada en estas reivindicaciones se refiere principalmente al agua añadida a la composición que principalmente hidrata y se asocia con el aglutinante que comprende una fracción del carbonato sódico, el fosfonato y el agua de hidratación. En esta descripción del agua de hidratación añadida no se cuenta el compuesto químico con agua de hidratación que se añade en el proceso o productos de esta invención, en el que la hidratación permanece asociada con ese compuesto químico (no se disocia del compuesto químico y se asocia con otro). Un detergente sólido duro dimensionalmente estable comprenderá alrededor de 5 a 20% en peso, preferiblemente de 10 a 15% en peso de carbonato anhidro. El resto del carbonato lo comprende el carbonato monohidratado. Además, en la fabricación del detergente se puede usar una pequeña cantidad de carbonato de sodio monohidratado; sin embargo, tal agua de hidratación sí se usa en este cálculo.

Para los fines de esta solicitud, la expresión "bloque sólido" incluye materiales de perdigones extruidos que tienen un peso de 50 gramos hasta 250 gramos, un sólido extruido con un peso de alrededor de 100 gramos o superior, o un detergente en bloque sólido que tiene una masa entre alrededor de 1 y 10 kg. Estos detergentes se pueden usar tanto para colada como para lavado de utensilios. Los detergentes para colada pueden incluir tensioactivos, abrillantadores, suavizantes y otras composiciones no usadas para lavar utensilios.

Breve descripción de los dibujos

Las figuras 1 a 8 muestran los datos térmicos, la evidencia fotográfica y un diagrama de fases que demuestran la existencia y caracterizan la forma E hidratada, la diferencia entre esta forma E hidratada y los hidratos convencionales de carbonato, y también muestran propiedades útiles del hidrato. La figura 9 muestra una forma preferida para el producto.

Descripción detallada de la invención

Los materiales funcionales en bloques sólidos de la invención pueden comprender un detergente alcalino, un tensioactivo, un lubricante, un agente de aclarado, un agente desinfectante, una fuente de alcalinidad, y un agente aglutinante de la forma E que comprende el complejo de carbonato/fosfonato/agua.

Ingredientes activos

El presente método es adecuado para preparar una variedad de composiciones de limpieza sólidas, como por ejemplo un sólido moldeado, un perdigón extruido, un bloque extruido, composiciones funcionales. Las formulaciones o composiciones funcionales de la invención comprenden un agente funcional convencional y otros ingredientes activos que variarán según el tipo de composición fabricada en una matriz sólida formada por el agente aglutinante.

Agente aglutinante

Los ingredientes esenciales en el agente aglutinante son los siguientes:

Relación en moles de materiales de la composición del agente aglutinante (basada en el peso total del agente aglutinante)

1

El secuestrante puede estar presente en cantidades de alrededor de 0,1 a 70% en peso, preferiblemente 5 a 60% en peso, del bloque sólido. A medida que este material se solidifica, se forma una composición aglutinante única de forma E para unir y solidificar los componentes detergentes. Una porción de los ingredientes se asocia para formar el aglutinante, mientras que el resto de los ingredientes forma el bloque sólido. Este aglutinante hidratado no es un simple hidrato del componente de carbonato. Se cree que el detergente sólido comprende una proporción principal de carbonato monohidratado, una porción de carbonato de metal alcalino no hidratado (sustancialmente anhidro), y la composición del agente aglutinante de forma E que comprende una fracción del material de carbonato, una cantidad del organofosfonato, y agua de hidratación. El complejo de la forma E hidratada tiene una transición de fusión entre 120-160ºC.

El material funcional sólido típico comprende un componente funcional y un agente aglutinante. El agente aglutinante comprende típicamente una sal de carbonato, un secuestrante que comprende un fosfonato orgánico o un aminoacetato, y agua. Las sales de carbonato preferidas comprenden carbonatos de metales alcalinos tales como carbonato de sodio o de potasio. Los fosfonatos orgánicos que son útiles en la forma E hidratada de la invención incluyen ácido 1-hidroxietan-1,1-difosfónico, ácido aminotrimetilenfosfónico, ácido dietilentriaminpenta(metilenfosfónico) y otros fosfonatos orgánicos similares. Estos materiales son secuestrantes bien conocidos, pero no se han dado a conocer como componentes en un material complejo de solidificación. El complejo puede comprender alternativamente un secuestrante de tipo ácido aminocarboxílico en el complejo de forma E. Los materiales útiles del tipo ácido aminocarboxílico incluyen, por ejemplo, ácido N-hidroxietil-aminodiacético, un ácido hidroxietilendiamintetraacético, ácido dietilentriaminpentaacético y otros ácidos similares que tienen un grupo amino con un sustituyente ácido carboxílico. La composición puede incluir también un agente quelante/secuestrante tal como un ácido aminocarboxílico, un fosfato condensado, un fosfonato, un poliacrilato, además del secuestrante que comprende una porción del agente aglutinante. En general, un agente quelante es una molécula capaz de coordinarse (es decir, unirse) a los iones metálicos encontrados habitualmente en el agua natural para evitar que los iones metálicos interfieran con la acción de los otros ingredientes detersivos de una composición de limpieza. El agente quelante/secuestrante puede funcionar también como un agente del "efecto umbral" cuando se incluye en una cantidad efectiva. Preferiblemente, una composición de limpieza incluye alrededor de 0,1-70% en peso, preferiblemente de alrededor de 5-60% en peso, de un agente quelante/secuestrante.

Los ácidos aminocarboxílicos útiles incluyen, por ejemplo, ácido N-hidroxietiliminodiacético, ácido nitrilotriacético (NTA), ácido etilendiaminotetraacético (EDTA), ácido N-hidroxietil-etilendiaminotriacético (HEDTA), ácido dietilentriaminopentaacético (DTPA), y similares.

Ejemplos de fosfatos condensados útiles en la presente composición incluyen ortofosfato de sodio y de potasio, pirofosfato de sodio y de potasio, tripolifosfato de sodio, hexametafosfato de sodio, y similares. Un fosfato condensado también puede ayudar, en un grado limitado, a la solidificación de la composición fijando el agua libre presente en la composición como agua de hidratación.

La composición puede incluir un fosfonato, tal como ácido 1-hidroxietan-1,1-difosfónico,

\hbox{CH _{3} C(OH)[PO(OH) _{2} ] _{2} ;}

ácido aminotri(metilenfosfónico), N[CH_{2}PO(OH)_{2}]_{3}; la sal sódica del aminotri(metilenfosfonato),

\melm{\delm{\para}{OH}}{P}{\uelm{\para}{O ^{-} Na ^{+} }}

OCH_{2}N[CH_{2}PO(ONa)_{2}]_{2};

ácido 2-hidroxietiliminobis(metilenfosfónico), HOCH_{2}CH_{2}N-[CH_{2}PO(OH)_{2}]_{2}; ácido dietilentriaminpenta(metilenfosfónico) (HO)_{2}POCH_{2}N[CH_{2}CH_{2}N[CH_{2}PO(OH)_{2}]_{2}]_{2}; sal sódica del dietilentriaminpenta(metilenfosfonato), C_{9}H_{(28-x)}
N_{3}Na_{x}O_{15}P_{5} (x=7); sal potásica del hexametilendiamin(tetrametilenfosfonato), C_{10}H_{(28-x)}N_{2}K_{x}O_{12}P_{4} (x=6); ácido bis(hexametilen)triamin-(pentametilenfosfónico), (HO)_{2}POCH_{2}N[(CH_{2})_{6}N[CH_{2}PO(OH)_{2}]_{2}]_{2}; y ácido fosforoso, H_{3}PO_{3}. Una combinación preferida de fosfonatos es ATMP y DTPMP. Se prefiere un fosfonato neutralizado o alcalino, o una combinación del fosfonato con una fuente de álcali antes de ser añadido a la mezcla, de forma que no se genere calor o gas, o se genere poco, mediante una reacción de neutralización cuando se añada el fosfonato.

Otros secuestrantes son útiles sólo para propiedades secuestrantes. Ejemplos de fosfatos condensados útiles en la presente composición incluyen ortofosfato de sodio y de potasio, pirofosfato de sodio y de potasio, tripolifosfato de sodio, hexametafosfato de sodio, y similares. Un fosfato condensado también puede ayudar, en un grado limitado, a la solidificación de la composición fijando el agua libre presente en la composición como agua de hidratación.

Los policarboxilatos poliméricos adecuados para uso como agentes secuestrantes en los materiales funcionales de la invención tienen grupos carboxilatos (-CO_{2}^{-}) colgantes, e incluyen, por ejemplo, poli(ácido acrílico), copolímero maleico/olefina, copolímero acrílico/maleico, poli(ácido metacrílico), copolímeros de ácido acrílico/ácido metacrílico, poliacrilamida hidrolizada, polimetacrilamida hidrolizada, copolímeros de poliamida/metacrilamida hidrolizados, poliacrilonitrilo hidrolizado, polimetacrilonitrilo hidrolizado, copolímeros de acrilonitrilo/metacrilonitrilo hidrolizados, y similares. Para una exposición adicional de agentes quelantes/secuestrantes, véase Kirk-Othmer, Encyclopedia of Chemical Technology, Tercera Edición, volumen 5, páginas 339-366, y volumen 23, páginas 319-320.

Materiales funcionales

Para los fines de esta solicitud, la expresión "materiales funcionales" incluye un material que, cuando se dispersa o disuelve una disolución acuosa, proporciona una propiedad beneficiosa en un lugar de uso particular. Ejemplos de tal material funcional incluyen detergentes orgánicos e inorgánicos, detergentes, composiciones lubricantes, composiciones desinfectantes, composiciones que ayudan al aclarado.

Detergentes inorgánicos o fuentes alcalinas

La composición de limpieza producida según la invención incluye cantidades minoritarias pero efectivas de una o más fuentes alcalinas para potenciar la limpieza de un sustrato y mejorar el rendimiento de eliminación de la suciedad de la composición. La matriz alcalina se une en un sólido debido a la presencia de la composición hidratada del aglutinante que incluye su agua de hidratación. La composición comprende alrededor de 10-80% en peso, preferiblemente alrededor de 15-70% en peso, de una fuente de carbonato de metal alcalino, lo más preferible alrededor de 20-60% en peso.

Detergentes orgánicos, tensioactivos o agentes de limpieza

La composición puede comprender al menos un agente de limpieza que es preferiblemente un tensioactivo o un sistema tensioactivo. Se puede usar una variedad de tensioactivos en una composición de limpieza, incluyendo tensioactivos aniónicos, no iónicos, catiónicos y bipolares, que están comercialmente disponibles a partir de un número de fuentes. Se prefieren los agentes aniónicos y no iónicos. Para una exposición de tensioactivos, véase Kirk-Othmer, Encyclopedia of Chemical Technology, Tercera Edición, volumen 8, páginas 900-912. Preferiblemente, la composición de limpieza comprende un agente de limpieza en una cantidad efectiva para proporcionar un nivel deseado de limpieza, preferiblemente alrededor de 0-20% en peso, más preferiblemente alrededor de 1,5-15% en peso, y puede estar presente 0,1-15% en peso de un tensioactivo no iónico o un tensioactivo aniónico o sus mezclas.

Los tensioactivos aniónicos útiles en las presentes composiciones de limpieza incluyen, por ejemplo, carboxilatos tales como carboxilatos de alquilo (sales de ácido carboxílico) y polialcoxicarboxilatos, carboxilatos de alcoholes etoxilados, carboxilatos de etoxilato de nonilfenol, y similares; sulfonatos, tales como alquilsulfonatos, alquilbencenosulfonatos, alquilarilsulfonatos, ésteres de ácidos grasos sulfonados, y similares; sulfatos, tales como alcoholes sulfatados, etoxilatos de alcoholes sulfatados, alquilfenoles sulfatados, sulfatos de alquilo, sulfosuccinatos, alquiletersulfatos, y similares; y ésteres de fosfato, tales como ésteres de fosfato de alquilo, y similares. Los tensioactivos aniónicos preferidos son alquilarilsulfonato de sodio, alfa-olefinsulfonato, y sulfatos de alcoholes grasos.

Los tensioactivos no iónicos útiles en las composiciones de limpieza incluyen aquellos que tienen un polímero de poli(óxido de alquileno) como una porción de la molécula de tensioactivo. Tales tensioactivos no iónicos incluyen, por ejemplo, éteres de polietilenglicoles terminados en los extremos con grupos cloro, bencilo, metilo, etilo, propilo, butilo, y otros alquilos similares, de alcoholes grasos; tensioactivos no iónicos libres de poli(óxidos de alquileno), tales como alquilpoligicósidos; ésteres de sorbitán y de sacarosa, y sus etoxilatos; etilendiamina alcoxilada; alcoxilatos de alcoholes, tales como etoxilatos-propoxilatos de alcoholes, propoxilatos de alcoholes, propoxilatos-etoxilatos-propoxilatos de alcoholes, etoxilatos-butoxilatos de alcoholes, y similares; etoxilato de nonilfenol, éteres de polioxietilenglicoles, y similares; ésteres de ácidos carboxílicos, tales como ésteres de glicerol, ésteres polioxietilénicos, ésteres etoxilados y glicólicos de ácidos grasos, y similares; amidas carboxílicas, tales como condensados de dietanolamina, condensados de monoalcanolamina, amidas de ácidos grasos polioxietilénicos, y similares; y copolímeros de bloques de poli(óxidos de alquileno), incluyendo un copolímero de bloques de óxido de etileno/óxido de propileno, tales como los comercialmente disponibles con la marca PLURONIC (BASF-Wyandotte), y similares; y otros compuestos no iónicos similares. También se pueden utilizar tensioactivos de silicona, tales como ABIL B8852.

Los tensioactivos catiónicos útiles para inclusión en una composición de limpieza, para desinfectar o suavizar tejidos, incluyen aminas tales como monoaminas primarias, secundarias y terciarias con cadenas alquílicas o alquenílicas C_{18}, alquilaminas etoxiladas, alcoxilatos de etilendiamina, imidazoles tales como 1-(2-hidroxietil)-2-imidazolina, 2-alquil-1-(2-hidroxietil)-2-imidazolina, y similares; y sales de amonio cuaternario como, por ejemplo, tensioactivos de cloruro de alquilamonio cuaternario, tal como cloruro de n-alquil(C_{12}-C_{18})dimetilbencilamonio, monohidrato de cloruro de n-tetradecildimetilbencilamonio, un cloruro de amonio cuaternario sustituido con naftaleno tal como cloruro de dimetil-1-naftilmetilamonio, y similares; y otros tensioactivos catiónicos similares.

Otros aditivos

Las composiciones de limpieza sólidas obtenidas según la invención pueden incluir además aditivos convencionales tales como agentes quelantes/secuestrantes, agentes de blanqueo, fuentes alcalinas, agentes de endurecimiento secundario o modificadores de la solubilidad, material de relleno detergente, desespumantes, agentes antirredeposición, un agente o sistema de "efecto umbral", agentes potenciadores de la estética (es decir, colorante, perfume), y similares. Los adyuvantes y otros ingredientes aditivos variarán según el tipo de composición que se esté fabricando.

Desinfectantes

Los agentes desinfectantes, también conocidos como agentes antimicrobianos, son composiciones químicas que se pueden usar en un material funcional en bloques sólidos para evitar la contaminación y deterioro microbianos de productos comerciales, superficies, etc. Generalmente, estos materiales caen en clases específicas, incluyendo compuestos fenólicos, compuestos halogenados, compuestos de amonio cuaternario, derivados metálicos, aminas, alcanolaminas, nitroderivados, anilidas, compuestos organoazufrados y de azufre/nitrógeno y compuestos varios. El agente antimicrobiano dado, dependiendo de la composición y concentración químicas, puede simplemente limitar la proliferación adicional del número de microbios, o puede destruir toda o una parte substancial de la población microbiana. Los términos "microbios" y "microorganismos" se refieren típicamente de forma principal a microorganismos del tipo de las bacterias y de los hongos. En uso, los agentes antimicrobianos se conforman en un material funcional sólido que, cuando se diluye y se suministra usando una corriente acuosa, forma una composición desinfectante o higienizante acuosa que se puede poner en contacto con una variedad de superficies, dando como resultado la prevención del crecimiento, o el exterminio, de una proporción sustancial de la población microbiana. En una composición desinfectante se obtiene una reducción de cinco veces la población microbiana. Los agentes antimicrobianos habituales incluyen antimicrobianos fenólicos tales como pentaclorofenol, y ortofenilfenol. Los agentes antibacterianos que contienen halógenos incluyen tricloroisocianurato de sodio, complejos de yodo con poli(vinilpirrolidinona), compuestos de bromo tales como 2-bromo-2-nitropropan-1,3-diol, agentes antimicrobianos cuaternarios tales como cloruro de benzalconio, cloruro de cetilpiridinio, composiciones antimicrobianas que contienen aminas y grupos nitro, tales como hexahidro-1,3,5-tris(2-hidroxietil)-s-triazina, ditiocarbamatos tales como dimetilditiocarbamato de sodio, y una variedad de otros materiales conocidos en la técnica por sus propiedades microbianas.

Materiales funcionales auxiliares del aclarado

Los materiales funcionales de la invención pueden comprender una composición auxiliar del aclarado formulada, que contiene un agente humectante o formador de películas, combinado con otros ingredientes opcionales en un bloque sólido obtenido usando el complejo hidratado de la invención. Los componentes auxiliares del aclarado, del auxiliar del aclarado sólido moldeado de la invención, es un material orgánico poco espumante, soluble o dispersable en agua, capaz de reducir la tensión superficial del agua de aclarado para promover la acción de formación de una película y para prevenir la formación de puntos o de rayas provocada por el agua en perlas después de que se ha terminado el aclarado en el procedimiento de lavado de utensilios. Tales agentes de formación de películas son típicamente materiales similares a tensioactivos orgánicos que tienen un punto de turbidez característico. El punto de turbidez del agente de formación de películas o del agente tensioactivo de aclarado se define como la temperatura a la que una disolución acuosa al 1% en peso del tensioactivo se pone turbia cuando se calienta. Puesto que hay dos tipos generales de ciclos de aclarado en las máquinas comerciales para lavar utensilios, un primer tipo generalmente considerado de ciclo de aclarado desinfectante usa agua de aclarado a una temperatura de alrededor de 80ºC o superior. Un segundo tipo de máquinas no desinfectantes usa un aclarado no desinfectante de menor temperatura, típicamente a una temperatura de alrededor de 50ºC o superior. Los tensioactivos útiles en estas aplicaciones son aclarados acuosos que tienen un punto de turbidez mayor que el agua caliente de servicio disponible. En consecuencia, el punto de turbidez útil más bajo, medido para los tensioactivos de la invención, es aproximadamente 40ºC. El punto de turbidez también puede ser 60ºC o superior, 70ºC o superior, 80ºC o superior, etc., dependiendo de la temperatura del agua caliente del lugar de uso, y de la temperatura y tipo de ciclo de aclarado. Los agentes de formación de películas preferidos comprenden típicamente un compuesto de poliéter preparado a partir de óxido de etileno, óxido de propileno, o una mezcla en una estructura de homopolímero o de copolímero en bloques o de heterocopolímero. Tales compuestos de poliéter son conocidos como polímeros de poli(óxidos de alquileno), polímeros de polioxialquilenos o polímero de polialquilenglicol. Tales agentes de formación de películas requieren una región de hidrofobia relativa y una región de hidrofilia relativa, para proporcionar propiedades tensioactivas a la molécula. Tales agentes de formación de películas tienen un peso molecular en el intervalo de alrededor de 500 a 15.000. Se ha encontrado que son útiles ciertos tipos de auxiliares del aclarado poliméricos de (PO) (EO) que contienen al menos un bloque de poli(PO) y al menos un bloque de poli(EO) en la molécula del polímero. Se pueden formar bloques adicionales de poli(EO), poli(PO) o regiones polimerizadas al azar, en la molécula. Copolímeros de bloques de polioxipropileno y polioxietileno particularmente útiles son aquellos que comprenden un bloque central de unidades polioxipropilénicas y bloques de unidades polioxietilénicas a cada lado del bloque central. Tales polímeros tienen la fórmula mostrada a continuación:

(EO)_{n}-(PO)_{m}-(EO)_{n}

en la que n es un número entero de 20 a 60, cada extremo es independientemente un número entero de 10 a 130. Otros copolímeros útiles de bloques son copolímeros de bloques que tienen un bloque central de unidades polioxietilénicas y bloques de polioxipropileno a cada lado del bloque central. Tales copolímeros tienen la fórmula:

(PO)_{n}-(EO)_{m}-(PO)_{n}

en la que m es un número entero de 15 a 175, y cada extremo son independientemente números enteros de alrededor de 10 a 30. Los materiales funcionales sólidos de la invención pueden usar a menudo un hidrótropo para ayudar a mantener la solubilidad de los agentes de formación de películas o humectantes. Los hidrótropos se pueden usar para modificar la disolución acuosa creando una mayor solubilidad para el material orgánico. Los hidrótropos preferidos son materiales sulfonados aromáticos de bajo peso molecular, tales como xilenosulfonatos y sulfonato de óxido de dialquildifenilo.

Los agentes de blanqueo para uso en las formulaciones de la invención, para aclarar o blanquear un sustrato, incluyen compuestos blanqueantes capaces de liberar una especie halogenada activa, tal como Cl_{2}, Br_{2}, -OCl^{-} y/o

\hbox{-OBr ^{-} ,}

en condiciones encontradas típicamente durante el proceso de limpieza. Los agentes de blanqueo adecuados para uso en las composiciones de limpieza presentes incluyen, por ejemplo, compuestos que contienen cloro tales como cloro, un hipoclorito, cloramina. Los compuestos preferidos que liberan halógeno incluyen los dicloroisocianuratos de metales alcalinos, fosfato trisódico clorado, los hipocloritos de metales alcalinos, monocloramina y dicloramina, y similares. También se pueden usar fuentes de cloro encapsuladas, para potenciar la estabilidad de la fuente de cloro en la composición (véanse, por ejemplo, las patentes de EE.UU. n^{os} 4.618.914 y 4.830.773). Un agente de blanqueo puede ser también una fuente peroxigenada o de oxígeno activo, tal como peróxido de hidrógeno, perboratos, carbonato de sodio peroxihidratado, fosfatos peroxihidratados, permonosulfato potásico, y mono- y tetrahidrato de perborato sódico, con o sin activadores, tales como tetraacetiletilendiamina, y similares. Una composición de limpieza puede incluir una cantidad minoritaria pero efectiva de un agente de blanqueo, preferiblemente alrededor de 0,1-10% en peso, preferiblemente alrededor de 1-6% en peso. Coadyuvantes detergentes o materiales de relleno

Una composición de limpieza puede incluir una cantidad minoritaria pero efectiva de uno o más de un material detergente de relleno que no se comporta como un agente de limpieza per se, sino que coopera con el agente de limpieza para potenciar la capacidad de limpieza global de la composición. Ejemplos de materiales de relleno adecuados para uso en las presentes composiciones de limpieza incluyen sulfato de sodio, cloruro sódico, almidón, azúcares, alquilenglicoles de C_{1}-C_{10} tales como propilenglicol, y similares. Preferiblemente, el material de relleno detergente se incluye en una cantidad de alrededor de 1-20% en peso, preferiblemente alrededor de 3-15% en peso.

Agentes desespumantes

También se puede incluir en las presentes composiciones de limpieza una cantidad minoritaria pero efectiva de un agente desespumante para reducir la estabilidad de la espuma. Preferiblemente, la composición de limpieza incluye alrededor de 0,0001-5% en peso de un agente desespumante, preferiblemente alrededor de 0,01-3% en peso.

Ejemplos de agentes desespumantes adecuados para uso en las presentes composiciones incluyen compuestos de silicona tales como sílice dispersada en polidimetilsiloxano, amidas grasas, ceras de hidrocarburos, ácidos grasos, ésteres grasos, alcoholes grasos, jabones de ácidos grasos, etoxilatos, aceites minerales, ésteres de polietilenglicol, ésteres de fosfatos de alquilo tales como fosfato de monoestearilo, y similares. Se puede encontrar una exposición de agentes desespumantes, por ejemplo, en la patente de EE.UU., nº 3.048.548, de Martín y otros, la patente de EE.UU. nº 3.334.147, de Brunelle y otros, y la patente de EE.UU. nº 3.442.242, de Rue y otros.

Agentes antirredeposición

Una composición de limpieza puede incluir también un agente antirredeposición capaz de facilitar la suspensión sostenida de suciedades en una disolución de limpieza y evitar que las suciedades eliminadas se redepositen sobre el sustrato a limpiar. Ejemplos de agentes antirredeposición adecuados incluyen amidas de ácidos grasos, tensioactivos fluorocarbonados, ésteres de fosfatos complejos, copolímeros de estireno con anhídrido maleico, y derivados celulósicos tales como hidroxietilcelulosa, hidroxipropilcelulosa, y similares. Una composición de limpieza puede incluir alrededor de 0,5-10% en peso, preferiblemente alrededor de 1-5% en peso, de un agente antirredeposición.

Abrillantadores ópticos

El abrillantador óptico también se denomina como agentes blanqueantes fluorescentes o agentes abrillantadores fluorescentes, y proporcionan una compensación óptica del aspecto amarillo en sustratos de tejidos. Con los abrillantadores ópticos se sustituye el amarilleamiento por la luz emitida por los abrillantadores ópticos presentes en el área proporcional en alcance con el color amarillo. La luz violeta a azul suministrada por los abrillantadores ópticos se combina con otra luz reflejada de la localización para proporcionar un aspecto blanco brillante sustancialmente completo o potenciado. Esta luz adicional es producida por el abrillantador mediante fluorescencia. Los abrillantadores ópticos absorben luz en el intervalo ultravioleta de 275 a 400 nm, y emiten luz en el espectro azul ultravioleta a 400-500 nm.

Los compuestos fluorescentes que pertenecen a la familia de abrillantadores ópticos son típicamente materiales aromáticos o heterocíclicos aromáticos que contienen a menudo un sistema anular condensado. Una característica importante de estos compuestos es la presencia de una cadena ininterrumpida de dobles enlaces conjugados asociados con un anillo aromático. El número de tales dobles enlaces conjugados depende de los sustituyentes, así como de la planaridad de la parte fluorescente de la molécula. La mayoría de los compuestos abrillantadores son derivados de estilbeno o 4,4'-diaminoestilbeno, bifenilo, heterociclos de cinco miembros (triazoles, oxazoles, imidazoles, etc.) o heretociclos de seis miembros (cumarinas, naftalamidas, triazinas, etc.). La elección de los abrillantadores ópticos para uso en las composiciones detergentes dependerá de un número de factores, tales como el tipo de detergente, la naturaleza de otros componentes presentes en la composición detergente, la temperatura del agua de lavado, el grado de agitación, y la relación del material lavado con respecto al tamaño de la cuba. La selección del abrillantador también depende del tipo de material a limpiar, por ejemplo, algodones, productos sintéticos, etc. Puesto que la mayoría de los productos detergentes para la colada se usan para limpiar una variedad de tejidos, las composiciones detergentes deben contener una mezcla de abrillantadores que sea efectiva para una variedad de tejidos. Por supuesto, es necesario que los componentes individuales de tal mezcla de abrillantadores sean compatibles.

Los abrillantadores ópticos útiles en la presente invención están comercialmente disponibles, y serán reconocidos por los expertos en la técnica. Los abrillantadores ópticos comerciales que pueden ser útiles en la presente invención se pueden clasificar en subgrupos, que incluyen pero no se limitan necesariamente a derivados de estilbeno, pirazolina, cumarina, ácido carboxílico, metincianinas, dibenzotiofen-5,5-dióxido, azoles, heterociclos de 5 y 6 miembros y otros agentes diversos. Ejemplos de estos tipos de abrillantadores se describen en "The Production and Application of Fluorescent Brightening Agents" M.Zahradnik, publicado por John Wiley & Sons, Nueva York, (1982).

Los derivados de estilbeno que pueden ser útiles en la presente invención incluyen pero no se limitan necesariamente a derivados de bis(triazinil)amino-estilbeno; derivados bisacilamínicos de estilbeno; derivados triazólicos de estilbeno; derivados oxadiazólicos de estilbeno; derivados oxazólicos de estilbeno; y derivados estirílicos de estilbeno.

Colorantes/sustancias odorantes

También se pueden incluir en la composición diversos colorantes, sustancias odorantes incluyendo perfumes, y otros agentes que potencian la estética. Los colorantes se pueden incluir para alterar el aspecto de la composición, por ejemplo, como Azul Directo 86 (Miles), Azul Fastusol (Mobay Chemical Corp.), Naranja Ácido 7 (American Cyanamid), Violeta Básico 10 (Sandoz), Amarillo Ácido 23 (GAF), Amarillo Ácido 17 (Sigma Chemical), Verde Savia (Keyston Analine and Chemical), Amarillo de Metanilo (Keyston Analine and Chemical), Azul Ácido 9 (Hilton Davis), Azul Sandolan/Azul Ácido 182 (Sandoz), Rojo Rápido Hisol (Capital Color and Chemical), Fluoresceína (Capital Color and Chemical), Verde Ácido 25 (Ciba-Geigy), y similares.

Las fragancias o perfumes que se pueden incluir en las composiciones incluyen, por ejemplo, terpenoides tales como citronelol, aldehídos tales como amilcinamaldehído, una jasmina tal como C1S-jasmina o jasmal, vainillina, y similares.

Otros ingredientes

En las composiciones de este documento se puede incluir una amplia variedad de otros ingredientes útiles en las composiciones detergentes, incluyendo otros ingredientes activos, coadyuvantes, vehículos, agentes para ayudar al procesamiento, colorantes o pigmentos, perfumes, disolventes para formulaciones líquidas, hidrótropos (como se describen más abajo), etc. Las composiciones detergentes líquidas pueden contener agua y otros disolventes. Son adecuados alcoholes primarios o secundarios de bajo peso molecular, como por ejemplo metanol, etanol, propanol e isopropanol. Se prefieren alcoholes monohidroxilados para solubilizar el tensioactivo, pero también se pueden usar polioles tales como los que contienen de alrededor de 2 a alrededor de 6 átomos de carbono y de alrededor de 2 a alrededor de 6 grupos hidroxílicos (por ejemplo, propilenglicol, etilenglicol, glicerina y 1,2-propanodiol).

Las composiciones de este documento usadas para el remojado previo, se formularán preferiblemente de forma que, durante el uso en operaciones de limpieza acuosa, el agua de lavado tenga un pH entre alrededor de 6,5 y alrededor de 11, preferiblemente entre alrededor de 7,5 y alrededor de 10,5. Las formulaciones de productos líquidos tendrán preferiblemente un pH (dilución al 10%) entre alrededor de 7,5 y alrededor de 10,0, más preferiblemente entre alrededor de 7,5 y alrededor de 9,0. Las técnicas para controlar el pH a los niveles de uso recomendados incluyen el uso de tampones, álcalis, ácidos, etc., y son bien conocidas por los expertos en la técnica.

Medio acuoso

Los ingredientes se pueden procesar opcionalmente en una cantidad minoritaria pero efectiva de un medio acuoso, tal como agua, para lograr una mezcla homogénea, para ayudar en la solidificación, para proporcionar un nivel efectivo de viscosidad en el procesamiento de la mezcla, y para proporcionar a la composición procesada la cantidad deseada de firmeza y cohesión durante la descarga y al endurecerse. La mezcla durante al procesamiento comprende típicamente alrededor de 0,2-12% en peso de un medio acuoso, preferiblemente alrededor de 0,5-10% en peso.

Se ha encontrado también que se puede usar el agente aglutinante único de la invención para formar materiales funcionales sólidos distintos de detergentes. Se ha encontrado que los ingredientes activos en agentes desinfectantes, agentes de aclarado, lubricantes acuosos, y otros materiales funcionales, se pueden conformar en un formato sólido usando los agentes aglutinantes de la invención. Tales materiales se combinan con cantidades suficientes de carbonato de metal alcalino hidratado, secuestrante orgánico y agua para dar como resultado un material estable en bloque sólido.

Procesamiento de la composición

La invención proporciona un método para procesar una composición de limpieza sólida. Según la invención, se mezclan un agente funcional y otros ingredientes opcionales con una cantidad solidificante efectiva de ingredientes en un medio acuoso. Se puede aplicar una cantidad mínima de calor procedente de una fuente externa para facilitar el procesamiento de la mezcla.

Un sistema de mezclamiento proporciona un mezclamiento continuo de los ingredientes a alto cizallamiento para formar una mezcla líquida o semisólida sustancialmente homogénea en la que los ingredientes están distribuidos en su masa. Preferiblemente, el sistema de mezclamiento incluye medios para mezclar los ingredientes para proporcionar un cizallamiento efectivo para mantener la mezcla a una consistencia fluida, con una viscosidad durante el procesamiento de alrededor de 1.000-1.000.000 cP (1-1.000 Pa.s), preferiblemente alrededor de 50.000-200.000 cP (50-200 Pa.s). El sistema de mezclamiento es preferiblemente una mezcladora de flujo continuo o, más preferiblemente, un aparato de extrusión de tornillo único o de dos tornillos, siendo muy preferida la extrusora de doble tornillo.

La mezcla se procesa típicamente a una temperatura para mantener la estabilidad física y química de los ingredientes, preferiblemente a temperaturas ambiente de alrededor de 20-80ºC, más preferiblemente alrededor de 25-55ºC. Aunque se puede aplicar a la mezcla un calor externo limitado, la temperatura lograda por la mezcla se puede elevar durante el procesamiento debido a la fricción, variaciones en las condiciones ambientales, y/o mediante reacción exotérmica entre los ingredientes. Opcionalmente, la temperatura de la mezcla se puede aumentar, por ejemplo, en las entradas o salidas del sistema de mezclamiento.

Un ingrediente puede estar en forma de un líquido o un sólido, tal como en partículas secas, y se puede añadir a la mezcla separadamente o como parte de una premezcla con otro ingrediente como, por ejemplo, el agente de limpieza, el medio acuoso, e ingredientes adicionales tales como un segundo agente de limpieza, un auxiliar detergente u otro aditivo, un segundo agente de endurecimiento, y similares. Se pueden añadir a la mezcla una o más premezclas.

Los ingredientes se mezclan para formar una consistencia sustancialmente homogénea en la que los ingredientes están distribuidos sustancialmente de forma uniforme en toda la masa. La mezcla se descarga entonces desde el sistema de mezclamiento a través de una matriz u otro medio de conformación. El extrusado perfilado se puede dividir entonces en tamaños útiles con una masa controlada. Preferiblemente, el sólido extruido se envasa en película. La temperatura de la mezcla cuando se descarga desde el sistema de mezclamiento es de forma preferible sustancialmente baja para permitir que la mezcla sea moldeada o extruida directamente al sistema de envasado sin enfriar primeramente la mezcla. Se puede ajustar el tiempo entre la descarga de la extrusión y el envasado para permitir el endurecimiento del bloque detergente para una mejor manipulación durante un procesamiento y envasado posteriores. Preferiblemente, la mezcla en el punto de descarga está a alrededor de 20-90ºC, preferiblemente alrededor de 25-55ºC. La composición se deja entonces endurecer en una forma sólida que puede oscilar desde una consistencia de baja densidad, similar a una esponja, maleable, como el yeso, hasta un bloque de alta densidad, sólido condensado, similar a hormigón.

Opcionalmente, se pueden montar dispositivos de calentamiento y de refrigeración adyacentes al aparato de mezclamiento para aplicar o eliminar calor a fin de obtener un perfil deseado de temperatura en la mezcladora. Por ejemplo, se puede aplicar una fuente externa de calor a una o más secciones del tambor de la mezcladora, tal como la sección de entrada del ingrediente, la sección de salida final, y similar, para aumentar la fluidez de la mezcla durante el procesamiento. Preferiblemente, la temperatura de la mezcla durante el procesamiento, incluyendo en el puerto de descarga, se mantiene preferiblemente a alrededor de 20-90ºC.

Cuando el procesamiento de los ingredientes se ha terminado, la mezcla se puede descargar desde la mezcladora a través de una matriz de descarga. La composición se endurece eventualmente debido a la reacción química de los ingredientes que forman el aglutinante en la forma E hidratada. El proceso de solidificación puede durar desde unos pocos minutos hasta alrededor de seis horas, dependiendo, por ejemplo, del tamaño de la composición moldeada o extruida, de los ingredientes de la composición, de la temperatura de la composición. preferiblemente, la composición moldeada o extruida "se desarrolla" o comienza a endurecerse en una forma sólida en alrededor de un minuto a alrededor de 3 horas, preferiblemente alrededor de un minuto a alrededor de 2 horas, preferiblemente a alrededor de un minuto a alrededor de 20 minutos.

Sistema de envasado

El receptáculo o recipiente de envasado puede ser rígido o flexible, y puede estar compuesto de cualquier material adecuado para contener las composiciones producidas según la invención, como por ejemplo vidrio, metal, película o lámina plástica, cartón, materiales compuestos para cartón, papel.

De forma ventajosa, puesto que la composición se procesa a la temperatura ambiente, o próxima a ella, la temperatura de la mezcla procesada es suficientemente baja de forma que la mezcla se puede moldear o extruir directamente en el recipiente u otro sistema de envasado sin dañar estructuralmente al material. Como resultado, se puede usar una variedad más amplia de materiales para fabricar el recipiente que aquellos usados para composiciones que se procesan y dispensan en condiciones fundidas.

El envasado preferido usado para contener las composiciones se fabrica a partir de un material flexible, de película de fácil apertura.

Dispensación de las composiciones procesadas

La composición de limpieza obtenida según la presente invención se dispensa desde un dispensador de tipo pulverizador, tal como el descrito en las patentes de EE.UU. n^{os} 4.826.661, 4.690.305, 4.687.121, 4.426.362, y en las patentes de EE.UU. reexpedidas n^{os} 32.763 y 32.818. Brevemente, un dispensador de tipo pulverizador funciona haciendo golpear una pulverización de agua sobre una superficie expuesta de la composición sólida para disolver una porción de la composición, y dirigir entonces inmediatamente la disolución concentrada que comprende la composición fuera del dispensador hasta un depósito de almacenamiento o directamente a un punto de uso. En la figura 9 se muestra una forma de producto preferida. Cuando se usa, el producto se retira del envase, por ejemplo de la película, y se inserta en el dispensador. La pulverización de agua se puede hacer mediante una boquilla de una forma que se ajusta a la conformación del detergente sólido. El recinto del dispensador también se puede ajustar firmemente a la forma del detergente en un sistema dispensador que evita la introducción y la dispensación de un detergente incorrecto.

La memoria descriptiva anterior proporciona una base para entender los amplios convenientes y limitaciones de la invención. Los siguientes ejemplos y datos de ensayo proporcionan una comprensión de ciertas realizaciones específicas de la invención, y contienen un mejor modo. La invención se describirá adicionalmente con referencia a los siguientes ejemplos detallados. Estos ejemplos no quieren limitar el alcance de la invención que se ha expuesto en la descripción anterior. Las variaciones dentro de los conceptos de la invención son manifiestas para los expertos en la técnica.

Ejemplo 1

El experimento se realizó sólo para determinar el nivel de agua necesario para extruir un producto de carbonato de sodio. Como tal, este ejemplo está fuera del alcance de las reivindicaciones. El producto de este ejemplo es una preparación usada para el remojado previo, pero sirve igualmente para un producto detergente para el lavado de utensilios. Se obtuvo una premezcla líquida usando agua, etoxilato de nonilfenol con 9,5 moles de EO (NPE 9,5), un colorante Azul Directo 86, una fragancia y un antiespumante de silicona 544. Todo esto se mezcla en una vasija de mezclamiento encamisada, equipada con un agitador Marine Prop. La temperatura de esta premezcla se mantuvo entre 29-32ºC para evitar la gelificación. El resto de los ingredientes para este experimento fue tripolifosfato de sodio, carbonato de sodio y escamas de LAS del 90%, los cuales se alimentaron todos mediante alimentadores de polvo separados. Estos materiales se alimentaron todos en un procesador de pasta Teledyne 2'' en los porcentajes mostrados en la Tabla 1.

Las tasas de producción para este experimento variaron entre 8 y 9 Kg/minuto. El experimento se dividió en cinco secciones diferentes, y cada sección tuvo una velocidad de alimentación diferente de la premezcla líquida, lo que redujo la cantidad de agua en la fórmula. El porcentaje de estas reducciones se puede ver en la Tabla 1. El producto se descargó del Teledyne a través de un codo y una tubería sanitaria de 3,8 cm de diámetro. En la Tabla 1 se incluyen las relaciones de agua a carbonato para cada uno de los experimentos. También en esta tabla están los resultados del experimento; los niveles más altos de las relaciones molares de agua a carbonato (alrededor de 1,8-1,5) produjeron un grave agrietamiento e hinchamiento. Sólo cuando los niveles de agua se aproximaron a 1,3 o menos, no se observó agrietamiento o hinchamiento de los bloques. Los mejores resultados se observaron a una relación molar de agua a carbonato de 1,25. Esto muestra un ejemplo de que se puede obtener un producto extruido a base de carbonato, pero que se ha de mantener el nivel de agua en los niveles más bajos a fin de evitar un grave agrietamiento o hinchamiento.

TABLA 1 Ejemplos patentes de un producto funcional sólido

Premezcla líquida - primer puerto para líquidos

2

Polvos - primer puerto para polvos

3

4

Ejemplo 2

El siguiente ejemplo es un ejemplo de un detergente para el lavado de utensilios producido en un procesador de pasta Teledyne de 12,7 cm. La premezcla se obtuvo de Premezcla de Tensioactivo 3 (que tiene 84% de un tensioactivo no iónico de tipo Pluronic, y 16% de un éster mixto de fosfato de mono- y dialquilo (alrededor de C_{16})) con tripolifosfato de sodio granular grande, y ATMP (ácido aminotri(metilenfosfónico)) secado por pulverización. El ATMP secado por pulverización se neutralizó antes de secar por pulverización, hasta un pH de 12-13. El propósito de esta premezcla es obtener un material uniforme a alimentar al Teledyne sin que aparezca segregación. La fórmula para este experimento es la siguiente:

TABLA 2

5

Se premezcló el colorante, que es Azul Directo 86, en un tanque de mezclamiento con el agua blanda. La tasa de producción para este experimento fue 13,6 Kg/minuto, y se obtuvo un lote de 159 Hg. La relación molar de agua a carbonato para este experimento fue 1,3. La extrusora del proceso Teledyne estaba equipada con un codo redondo de 14 cm, y una pieza de tubería sanitaria recta en la descarga. Los bloques se cortaron en bloques de aproximadamente 1,4 kg. El Teledyne se hizo funcionar a aproximadamente 300 rpm, y la presión de descarga fue de alrededor de 138 kPa. La temperatura del agua para este experimento se mantuvo a 15ºC, la temperatura del tensioactivo fue 26ºC, y la temperatura media de descarga de los bloques fue 46ºC. La producción funcionó bien con bloques que se endurecían 15-20 minutos tras la descarga del Teledyne y no se observó para este experimento ningún agrietamiento o hinchamiento.

Ejemplo 3

Se obtuvieron muestras de laboratorio para determinar el diagrama de fases de ATMP, carbonato de sodio y agua. La versión neutralizada, secada por pulverización, de ATMP usada en el Ejemplo 2 es el mismo material que se usa en este experimento. Se usó carbonato anhidro de densidad ligera (FMC grado 100) y agua para los otros ingredientes. Se dejó reaccionar y equilibrar estas mezclas en un horno a 38ºC toda la noche. Las muestras se analizaron entonces mediante DSC para determinar el comienzo del pico de la descomposición de la hidratación para cada muestra. Los resultados de estos experimentos fueron un diagrama de fases que se puede observar en la figura 8. Se observa un desplazamiento en el comienzo de la temperatura de descomposición del hidrato, a medida que se añade ATMP a las mezclas. El pico normal del carbonato monohidratado se observa a niveles muy bajos de ATMP. Pero con cantidades crecientes de ATMP, se encuentra una región de proporciones más grandes de un agente aglutinante en forma E hidratada más estable, que se cree es un complejo de ATMP, agua y carbonato. También se cree que esta es una composición responsable de los endurecimientos muy mejorados de los bloques con productos que contienen ATMP. Los bloques que contienen ATMP son menos probables que se agrieten que los bloques que no contienen ATMP. También, los bloques que contienen ATMP pueden contener un nivel más alto de agua que los bloque que no contienen el ATMP.

Ejemplo 4

Para este experimento se realizó el mismo experimento como en el Ejemplo 3, excepto que se sustituyó el ATMP por Bayhibit AM (que es ácido 2-fosfonobutan-1,2,4-tricarboxílico). El material usado se neutralizó hasta un pH de 12-13, y se secó. Entonces se prepararon mezclas de este material, carbonato y agua, y se dejan equilibrar toda la noche en un horno a 38ºC. Las muestras se analizaron entonces mediante DSC para determinar el comienzo de la temperatura de descomposición del hidrato. Este sistema dio resultados comparables, con un comienzo más alto de la descomposición de la hidratación.

En este momento se cree que se puede obtener un sólido extruido mejorado, a base de carbonato, añadiendo un fosfonato a la fórmula. Se cree que el complejo de fosfonatos, carbonatos, agua y forma E es el principal método de solidificación para estos sistemas. Este es un sistema de solidificación superior para el monohidrato existente de carbonato puesto que proporciona un sólido mucho más duro, y más fuerte, y menos propenso al agrietamiento e hinchamiento.

Discusión detallada de los dibujos

Las figuras 1-7 son datos que demuestran la existencia de la nueva forma E hidratada de la invención, y que distingue la forma E hidratada de las formas hidratadas simples de carbonato de sodio. La existencia del nuevo hidrato y la diferenciación de hidratos convencionales de carbonato de sodio se demuestran mediante termogramas de calorimetría diferencial de barrido de las figuras.

Los termogramas de calorimetría diferencial de barrido (DSC) del producto de esta invención muestran un pico endotérmico atribuido al complejo a una temperatura sustancialmente mayor que la esperada para el monohidrado de carbonato de sodio en cenizas y otros hidratos conocidos. El pico más alto de la endotermia es característico del material del complejo amorfo que comprende sal de carbonato, fosfonato orgánico y agua. La naturaleza amorfa del material ha sido confirmada por espectroscopia de rayos X, que muestra una falta de cristalinidad.

La figura 1 muestra un termograma de DSC del producto que contiene un completo hidratado que tiene una temperatura de comienzo de hidratación de alrededor de 134,7ºC, y también muestra un monohidrato de referencia de carbonato de sodio que tiene una temperatura del pico de comienzo de hidratación de alrededor de 110,2ºC. La diferencia en la temperatura de comienzo está bien dividida y es manifiesta. Se cree que esta diferencia en la temperatura de comienzo demuestra que hay una composición diferente en este detergente en bloque sólido, y que la diferencia en las temperaturas de comienzo es debida a la presencia del material del complejo carbonato/fosfonato/agua. La expresión "temperatura de comienzo" se refiere a la temperatura en el termograma de DSC a la cual el material se hace exotérmico o endotérmico.

Se obtiene una confirmación adicional de la presencia del complejo carbonato/fosfonato/agua añadiendo a un producto que contiene el complejo un monohidrato conocido de carbonato sódico. Los resultados de este experimento se muestran en la figura 2. Como era de esperar, hay un pico de DSC endotérmico, debido al comienzo del pico del monohidrato de carbonato sódico al 30%, a 109,1ºC (característico del carbonato sódico monohidratado), además de un pico característico del complejo hidratado a un comienzo de 128,3ºC. También se ha encontrado que, en un bloque sólido que tiene estabilidad dimensional e integridad del producto, las condiciones del proceso se optimizan para asegurar que no se forma carbonato sódico heptahidratado o decahidratado, o se forma muy poco, y que el detergente en bloque sólido se solidifica por la presencia del complejo hidratado que comprende carbonato/fosfonato/agua. La relación molar de fosfonato orgánico/H_{2}O es importante. Se cree que el mejor material sólido contiene alrededor de 5-15 moles de agua por mol de fosfonato orgánico. La temperatura de fusión del carbonato monohidratado se eleva aparentemente por la red cristalina de agua/fosfonato (ATMP). Se sugiere como hipótesis que se forma una estructura de jaula o clatrato en la que el agua y el fosfonato cooperan para formar una estructura que rodea a una o más moléculas de carbonato hidratado. Esta estructura, una vez formada y estabilizada, tiene un punto de fusión sustancialmente mayor que el carbonato monohidratado libre. En la calorimetría diferencial de barrido en bandeja abierta, el agua de la red cristalina se evapora por debajo de 80ºC. Tras la evaporación, el carbonato monohidratado puede fundir a temperaturas de fusión próximas a las normales, de alrededor de 105-110ºC. En una bandeja de DSC cerrada herméticamente, se suprime la evaporación del agua, y el carbonato monohidratado en red cristalina funde típicamente a una temperatura de alrededor de 130ºC o algo mayor.

La figura 3 muestra un termograma de DSC de tal producto dimensional y físicamente inestable con o sin adición de carbonato sódico monohidratado, que confirma la presencia tanto del componente de carbonato de sodio monohidratado como del agente aglutinante del complejo hidratado de carbonato/fosfonato/agua.

En la experimentación inicial se ha encontrado que la presencia de un fosfonato orgánico, el aminotrimetilenfosfonato, coopera en la formación de un complejo de carbonato sódico hidratado. En la experimentación se prepararon disoluciones de carbonato sódico y aminotrimetilenfosfonato a diversas relaciones molares en agua desionizada. Las disoluciones se secaron, y se examinó la estequiometría final de carbonato sódico/fosfonato/agua para cada combinación. Se adjuntan fotografías (figura 6) de productos del complejo obtenidos con relaciones molares variables de carbonato sódico a fosfonato, según se indica. Los materiales son visualmente diferentes, indicando un cambio en los materiales dentro de las relaciones molares mostradas. Se ha encontrado que la presencia del fosfonato orgánico en el agente aglutinante del complejo hidratado de carbonato/fosfonato/agua ayuda a retener el agua mediante la reducción de la actividad del agua en el complejo. Niveles mayores de fosfonato (véase la figura 4) también aumentaron la velocidad de secado, y se cree que cooperan en la formación de un bloque sólido de carbonato de sodio. En las series, la combinación de cinco moles de carbonato de sodio por mol de fosfonato forma rápidamente cristales hidratados del complejo hidratado de carbonato/fosfonato/agua.

También se ha encontrado evidencia, tal como la de la figura 5, de que, a diferentes relaciones de carbonato sódico a fosfonato, el complejo puede tener puntos de fusión característicos de relaciones de complejos diferentes. Una calorimetría diferencial de barrido aneja, que usa una bandeja cerrada herméticamente, que muestra evidencias de propiedades térmicas de un complejo que comprende 5 moles de carbonato con 1 mol de fosfonato, muestra un pequeño pico a 133ºC y un gran pico a 159ºC. Se cree que estos picos son representativos de complejos con diferentes relaciones de materiales. Además, el destino del agua añadida a los bloques puede implicar al agente aglutinante del complejo de carbonato/fosfonato/agua, o puede permanecer simplemente como agua poco ligada no asociada fuertemente con ningún componente. El análisis termogravimétrico del producto en bandeja abierta muestra dos picos, un pico a alrededor de 37ºC muestra agua débilmente ligada, mientras que el pico a alrededor de 80ºC implica la formación del complejo. Los datos TGA para el producto de la invención muestran dos estados del agua en el detergente sólido. Un estado del agua que muestra un pico TGA a alrededor de 40ºC parece ser agua asociada con un agente aglutinante (2,7% en peso del agua total). El segundo estado del agua parece ser carbonato sódico monohidratado que tiene un punto de fusión de alrededor de 80ºC, lo que constituye alrededor de 7,2% en peso del material sólido moldeado. La evidencia de estos estados del agua se muestra en la figura 7, que tiene dos picos TGA discernibles.

La memoria descriptiva, ejemplos y datos anteriores proporcionan una descripción completa de la fabricación y uso de la composición de la invención. Puesto que se pueden realizar muchas realizaciones de la invención sin separarse del espíritu y alcance de la invención, la invención reside en las reivindicaciones anejas siguientes.

Claims (12)

1. Una composición detergente alcalina en bloque sólido, que comprende:

(a) una cantidad efectiva de una fuente de alcalinidad suficiente para proporcionar la eliminación de la suciedad sin interferir con la solidificación; y

(b) un agente aglutinante dispersado en el detergente sólido, comprendiendo el agente aglutinante un carbonato de metal alcalino monohidratado, un secuestrante orgánico que puede cooperar en la formación del agente aglutinante que comprende un fosfonato orgánico o un aminoacetato orgánico y agua, en la que, en el agente aglutinante, por cada mol de la composición del secuestrante orgánico hay 3 a 10 moles del carbonato monohidratado y 5 a 15 moles de agua, dando como resultado una relación molar de agua:carbonato entre 0,9:1 a 1,3:1;

en la que el agente aglutinante tiene una temperatura de transición de fusión entre 120ºC y 160ºC.

2. La composición de la reivindicación 1, en la que el secuestrante orgánico comprende ácido aminotri(metilenfosfónico), o una sal sódica del mismo.

3. La composición de la reivindicación 1, en la que el secuestrante orgánico comprende ácido 1-hidroxietiliden-1,1-difosfónico, o una sal sódica del mismo.

4. La composición de la reivindicación 1, en la que el secuestrante orgánico comprende ácido dietilentriaminopenta(metilenfosfónico), o una sal sódica del mismo.

5. La composición de la reivindicación 1, en la que el secuestrante orgánico comprende ácido \beta-alanin-N,N-diacético, o una sal sódica del mismo.

6. La composición de la reivindicación 1, en la que el secuestrante orgánico comprende ácido dietilentriaminpentaacético, o una sal sódica del mismo.

7. La composición de la reivindicación 1, en la que la composición comprende adicionalmente un coadyuvante que comprende tripolifosfato de sodio, nitrilotriacetato de sodio, o sus mezclas.

8. La composición de la reivindicación 1, en la que la composición comprende adicionalmente un tensioactivo que comprende un tensioactivo no iónico, un tensioactivo aniónico o sus mezclas.

9. La composición de la reivindicación 1, en la que la composición, distinta del agente aglutinante, comprende un carbonato monohidratado y un carbonato anhidro.

10. La composición de la reivindicación 1, en la que la composición comprende una mezcla de dos o más compuestos organofosfonato, una mezcla de dos o más compuestos aminoacetato, o una mezcla de al menos un organofosfonato y un aminoacetato.

11. La composición de la reivindicación 1, en la que la composición sólida está en forma de un bloque sólido formado en un recipiente.

12. La composición de la reivindicación 1 comprende adicionalmente 0,1 a 15% en peso del tensioactivo no iónico o tensioactivo aniónico o sus mezclas.