ES2316286B1 - Detergentes para superficies duras. - Google Patents
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Abstract
Detergente para superficies duras que comprende:
0.01% a un 50% en peso de alquilpoliglucósidos de fórmula ROZ_{x}
siendo R una cadena hidrocarbonada, O es oxígeno, Z es una unidad
de azúcar, preferentemente glucosa o xilosa y x el grado de
polimerización que va de 1 a 6; 0.01 % a un 80% en peso de
alcoholes grasos etoxilados de fórmula RE_{y}OH siendo R una
cadena hidrocarbonada media con 12 a 14 átomos de carbono, E son
unidades de óxido de etileno con un grado de polimerización tal que
el HLB sea superior a 11; 0% a un 50% de un poliacrilato; y
aditivos.
Description
Detergentes para superficies duras.
La invención se refiere a nuevos detergentes
para superficies duras y sus soluciones limpiadoras, pertenecientes
a las categorías de detergentes denominadas "productos de
limpieza de uso general y productos de limpieza de cocinas y
baños", y "detergentes para el lavado mecánico de la
vajilla".
\vskip1.000000\baselineskip
Un detergente es una composición formada por
tensioactivos y otros aditivos cuya función es lavar, bien mediante
su aplicación directa o bien previa dilución en agua. Las
disoluciones acuosas de los detergentes se denominan baños de lavado
cuando el proceso de lavado se realiza por inmersión, como ocurre
en el caso del lavado mecánico de la vajilla, y soluciones
limpiadoras cuando se realiza sin inmersión, como por ejemplo en el
lavado de suelos. En cambio, desde un punto de vista fisicoquímico
son equivalentes los conceptos de solución limpiadora y de baño de
lavado por lo que ambas denominaciones pueden intercambiarse sin
menoscabo del objeto de la
invención.
invención.
Los detergentes para superficies duras
denominados "productos de limpieza de uso general y productos de
limpieza de cocinas y baños" y sus soluciones limpiadoras se
caracterizan por una moderada formación de espuma que se reduce de
forma apreciable en el transcurso de unos minutos. Esta espuma,
usualmente denominada "controlada", permite apreciar al
usuario un cierto nivel espumante en el inicio de su operación de
limpieza como signo de la presencia de un detergente, pero que
colapsa fácilmente sobre la superficie que se limpia, de tal manera
que se facilita el posterior aclarado. Estos detergentes de
superficies duras y sus soluciones limpiadoras consisten
normalmente en mezclas de tensioactivos de diversa naturaleza y,
opcionalmente, aditivos tales como enzimas, coadyuvantes,
disolventes, solubilizantes o estabilizantes.
Actualmente y según los criterios ecológicos
establecidos por la Comisión Europea para la concesión de la
"Etiqueta Ecológica Comunitaria" a los detergentes para
superficies duras, los tensioactivos alquilsulfonatos están
prohibidos por su baja biodegradabilidad en condiciones anaerobias.
Los alquilsulfatos y los alquilétersulfatos están admitidos, pero
son fuentes de azufre, que en situaciones de biodegradación
anaerobia pueden conducir, en el medio ambiente y en las estaciones
de depuración de aguas residuales, a la formación de ácido
sulfhídrico o derivados sulfurados malolientes. Tradicionalmente
los alquilfenoles etoxilados se han empleado, por sus buenas
características detergentes y de estabilidad, como tensioactivos
fundamentales en detergentes para superficies duras, y aunque son
biodegradables, los metabolitos intermedios de su biodegradación son
más tóxicos que los productos de partida y parece ser que se
comportan como disruptores hormonales con consecuencias nocivas
para la salud
humana.
humana.
Entre los tensioactivos más ecológicos se
encuentran los alquilpoliglucósidos de fórmula general ROZ_{x},
donde R es una cadena hidrocarbonada, O es oxígeno, Z es una unidad
de azúcar, usualmente glucosa o xilosa y x el grado de
polimerización de la unidad de azúcar, siendo su valor entre 1 y 6,
preferentemente entre 1 y 3. Los alquilpoliglucósidos se producen a
partir de grasas y aceites vegetales (coco, palma, maíz, etcétera)
que se reducen a sus alcoholes grasos correspondientes y se hacen
reaccionar a su vez con azúcares procedentes de fuentes vegetales
que los contengan o bien procedentes de la hidrólisis de materias
amiláceas como la harina de maíz o de
patata.
patata.
Los alquilpoliglucósidos conocidos como
tensioactivos que forman una gran cantidad de espuma, se han
empleado como co-tensioactivos en formulaciones muy
espumantes para el lavado manual de vajilla o para el lavado del
cabello y la piel. En combinación con los componentes habituales de
detergentes de este tipo, los alquilpoliglucósidos se comportan
como incrementadores de la espumación.
La patente ES 2 086 223 divulga formulaciones de
limpiadores universales de capacidad de espumado débil que
contienen: alquilpoliglucósidos, alcoholes grasos etoxilados
(también llamado alcoxilato de alcohol graso) con 6 a 8 átomos de
carbono, preferentemente con 8 a 10 átomos de carbono y con un HLB
mayor de 10, preferentemente mayor o igual a 11; ácidos grasos,
responsables de la baja espumación de las formulaciones, que en
función del pH pueden estar parcialmente neutralizados para dar su
correspondiente jabón; y otros aditivos auxiliares convencionales
en los limpiadores universales, que pueden incluir fuentes de
fósforo, de nitrógeno y de potasio. La citada patente hace
referencia a la buena biodegradabilidad de los tensioactivos
alquilpoliglucósidos y los alcoholes grasos etoxilados, pero no
menciona las características ecotoxicológicas deseables de los
aditivos auxiliares que deben completar las formulaciones
comerciales resultantes.
Los detergentes tradicionales para el lavado
mecánico de la vajilla son composiciones alcalinas, normalmente en
estado sólido o gelificado si se destinan para usarse en el hogar,
y en estado líquido si se destinan para uso profesional en
instituciones y hostelería. El elevado pH del detergente ayuda a
hidrolizar la suciedad alimentaria que se despega de las
superficies y se dispersa entonces en el baño de lavado. La propia
suciedad oleosa se saponifica y el jabón formado, que es un
tensioactivo, ayuda a que la detergencia sea aún más eficaz.
Estos detergentes lavavajillas altamente
alcalinos provocan numerosos problemas de uso, medioambientales y
para la salud humana. Así, cuando el pH es superior a 8.5, y más
especialmente cuando es superior incluso a 10, el bicarbonato
HCO_{3}^{-} naturalmente presente en el agua se transforma en
carbonato CO_{3}^{2-} que en presencia de iones calcio e iones
magnesio también presentes naturalmente en el agua provocan la
precipitación de carbonato cálcico y carbonato magnésico
respectivamente. Los carbonatos ("cal" del agua) tienden a
depositarse sobre la superficie de la vajilla, como manchas
blanquecinas, sobre superficies interiores de la máquina e incluso
sobre las resistencias eléctricas y provoca un mayor consumo
eléctrico. El pH alcalino ataca y raya todas las superficies, en
especial las de vasos, copas, porcelana e incluso el acero de los
cubiertos, y además, ciertos materiales no se pueden lavar por esta
causa, tales como bandejas, cacerolas y ollas de aluminio, o
incluso vajilla delicada que esté
decorada.
decorada.
Para evitar los problemas de los depósitos de
cal se pueden utilizar secuestrantes de cationes calcio y magnesio
eficaces en medios alcalinos, como los fosfatos complejos, tanto en
forma potásica como sódica, las sales del ácido etiléndiamino
tetraacético (EDTA) y las sales del ácido nitrilo triacético (NTA).
Sin embargo, los fosfatos provocan graves problemas
medioambientales de eutrofización, y el EDTA y el NTA, debido a su
excesivo poder secuestrante de iones de metales pesados, están
explícitamente prohibidos en detergentes que aspiren a la concesión
de la Etiqueta Ecológica Comunitaria. Se han propuesto otros
secuestrantes, pero en estas condiciones muy alcalinas éstos suelen
ser los más eficaces y económicos.
La patente ES 2 008 598 se refiere a
formulaciones con muy bajo contenido en fósforo (menos del 0.01%)
gracias a la eliminación de los fosfatos que son sustituidos por
zeolita de aluminosilicato y poliacrilatos. Es conocido que las
zeolitas son insolubles en agua, por lo que las formulaciones que
propone, para evitar su sedimentación, se hacen viscosas gracias a
la adición de un ácido graso alifático o su jabón. Un inconveniente
conocido de las zeolitas es su incrustación en las conducciones de
aguas residuales que provocan atranques que hay que eliminar
periódicamente.
periódicamente.
Para disminuir dentro de lo posible el efecto
corrosivo que provoca el pH alcalino sobre las superficies, se
suele añadir silicato sódico o más recientemente fosfonatos. El
silicato sódico detiene parcialmente el efecto corrosivo y él mismo
resulta un componente alcalino. Más efectivos son los fosfonatos,
pero presentan una biodegradación pobre y son fuente de fósforo. La
patente ES 2 192 976 describe el empleo de un compuesto orgánico de
zinc, preferentemente gluconato de zinc. No obstante, la cuestión
del pH alcalino sigue subyaciendo.
Recientemente se están proponiendo detergentes
para el lavado mecánico de la vajilla con un pH menos alcalino. Por
ejemplo, las patentes ES 2 082 776, US 3.579.455, US 3.627.686
describen formulaciones en las que el hidróxido de metal alcalino
se sustituye por carbonato de metal alcalino, menos agresivo, pero
no se evita la precipitación de la cal. Por ello deben añadirse
fosfatos, como pirofosfato o hexametafosfato y NTA, e incluso,
silicato sódico y fosfonatos, para inhibir la incipiente corrosión.
También se añaden poliacrilatos como inhibidor de la cristalización
y precipitación de los carbonatos de calcio y magnesio, y no
obstante, son posibles adherencias y películas opacas sobre el
vidrio tras varios ciclos de lavado, por lo que la patente ES 2 128
512, también basada en un sistema de pH medianamente alcalino
formado por carbonato de metal alcalino y silicatos de metal
alcalino, añade siliconatos orgánicos como agentes antiformadores de
película. La patente ES 2 148 239 propone formulaciones de pH 10
llegando incluso a presentar un pH neutro de 7, eliminando
fosfatos, EDTA y NTA y reduciendo o eliminando incluso los
carbonatos de metal alcalino que serán substituidos por bicarbonatos
y fundamentalmente por citrato de metal alcalino. Para mejorar la
detergencia propone el empleo de una pequeña cantidad de
tensioactivo no iónico, de enzimas lipasas, proteasas, amilasas y
celulasas y la adición de compuestos generadores de peróxido de
hidrógeno como perborato y percarbonato, junto con un activador
como el TAED. La patente ES 2 158 259 propone detergentes para el
lavado mecánico de la vajilla con pH de baja alcalinidad y
encuentra que las enzimas amilasas presentan su mayor actividad a
pH inferior a 10 mientras que el peróxido de hidrógeno tiene una
actividad sensiblemente disminuida. Para resolver esta cuestión se
propone como fuente de oxígeno el empleo de un perácido orgánico
que además respeta la actividad de la enzima.
A su vez, la patente ES 2 100 985 propone
formulaciones detergentes para lavavajillas a pH estrictamente
neutro, entre 6 y 8, basadas fundamentalmente en el tampón ácido
cítrico - citrato, más la adición de pequeñas cantidades de
tensioactivo no iónico (un alcohol graso etoxilado), una o varias
enzimas y un espesante. Estas formulaciones, debido a su pH neutro,
no son corrosivas ni irritantes, no precisando envasado especial de
seguridad alguno y por supuesto no representan un peligro grave
para la salud en caso de ingestión accidental. Además, las
sustancias componentes no son especialmente tóxicas por lo que
representan una alternativa no contaminante. No obstante, las
formulaciones del citado documento presentan un inconveniente grave
por la necesidad del empleo de cantidades muy elevadas de ácido
cítrico - citrato (hasta cerca del 90% en peso del producto), lo
que lo encarece notable-
mente.
mente.
A la vista de lo expuesto sigue existiendo la
necesidad en el estado de la técnica de proporcionar detergentes
alternativos para superficies duras que superen al menos en parte
los inconvenientes mencionados. Dichos detergentes serán
ventajosamente biodegradables, con propiedades ecotoxicológicas
mejoradas y económicos, y útiles para la preparación tanto de
productos de limpieza de uso general como para máquinas
lavavajillas. Además de presentar una elevada eficacia detersiva,
dichos detergentes han de cumplir con la normativa europea para la
concesión de la etiqueta ecológica comunitaria.
Los inventores han descubierto
sorprendentemente, que con alquilpoliglucósidos de cadena media de
entre 10 y 14 átomos de carbono, preferiblemente entre 12 y 14, y
alcoholes grasos etoxilados de cadena media de entre 12 y 14 átomos
de carbono y, opcionalmente, poliacrilatos de bajo peso molecular
en su forma sódica o en su forma ácida, es posible obtener nuevos
detergentes, que permiten a su vez por dilución con agua obtener
soluciones limpiadoras y baños de lavado para superficies duras de
baja o moderada espuma con un poder de limpieza elevado. Estos
detergentes y soluciones limpiadoras de poder de limpieza elevado
pueden obtenerse asimismo con mezclas de alquilpoliglucósidos de
cadena corta de 8 a 10 átomos de carbono y alquilpoliglucósidos de
cadena media de entre 12 a 14 átomos de carbono.
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Por tanto en un aspecto la invención se refiere
a detergentes, que comprenden alquilpoliglucósidos, alcoholes
grasos etoxilados y opcionalmente poliacrilatos de bajo peso
molecular en su forma sódica o en su forma ácida. Dichos detergentes
permiten obtener unas soluciones limpiadoras y baños de lavado para
superficies duras con un poder de limpieza elevado.
Estas soluciones limpiadoras y baños de lavado
constituyen un objeto adicional de la presente invención.
En otro aspecto la invención se refiere a un
procedimiento para la preparación de los detergentes que comprende
una etapa de mezclado de los componentes.
Los detergentes de la invención son adecuados
para su aplicación como limpiadores generales, de cocinas y de
baños, y como detergentes para máquinas lavavajillas. En este
sentido en un aspecto adicional la invención se refiere al empleo
de los detergentes en la obtención de soluciones limpiadoras y de
baños de lavado para superficies
duras.
duras.
En otro aspecto la invención se refiere a un
procedimiento para la preparación de soluciones limpiadoras y de
baños de lavado que comprende poner en contacto una cantidad de
detergente con una cantidad de agua hasta alcanzar la concentración
deseada de la solución limpiadora o del baño de lavado.
\vskip1.000000\baselineskip
Figura 1.- Muestra en diagrama triangular el
efecto detergente, expresado en tanto por ciento de suciedad
eliminada de soluciones limpiadoras y baños de lavado que contienen
mezclas de Glucopon® 650 (X_{G}), Findet® 1214N/23 (X_{F}) y
Cellesh® 100 (X_{C1}). Las áreas de igual intensidad representan
igual detergencia y su valor numérico, en tanto por ciento, es el
que se muestra sobre ellas.
Figura 2.- Representa la detergencia como una
función de la concentración total de detergente y la dureza cálcica
del agua empleada, de una mezcla de Glucopon® 650 (X_{G}),
Findet® 1214N/23 (X_{F}) y Cellesh® 100 (X_{C1}). En el eje de
abscisas se representan los valores de la concentración de
detergente expresada en g/l y el de ordenadas la dureza cálcica
empleada expresada como mg/l de carbonato cálcico. Las áreas de
igual intensidad representan igual detergencia y su valor numérico,
en tanto por ciento, es el que se muestra sobre ellas.
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Los detergentes objeto de la presente invención,
en adelante detergente de la invención, comprende:
- a)
- 0.01% - 50% en peso de alquilpoliglucósidos de fórmula ROZ_{x} siendo R una cadena hidrocarbonada, O es oxígeno, Z es una unidad de azúcar, preferentemente glucosa o xilosa y x el grado de polimerización comprendido entre 1 y 6, preferentemente entre 1 y 3; y donde la cadena hidrocarbonada es una cadena media con 10 a 14 átomos de carbono, preferentemente con 12 a 14 átomos de carbono, o bien es una mezcla de cadenas medias de 12 a 14 átomos de carbono con cadenas cortas de 8 a 10 átomos de carbono;
- b)
- 0,01% a 80% en peso de alcoholes grasos etoxilados de fórmula RE_{y}OH siendo R una cadena hidrocarbonada media con 12 a 14 átomos de carbono, E son unidades de óxido de etileno (OE) con un grado de polimerización tal que el HLB es superior a 11, preferentemente comprendido entre 13 y 15, y OH es el grupo alcohol terminal;
\newpage
- c)
- 0% a 50% de un poliacrilato en su forma de sal sódica o en su forma ácida de fórmulas generales
- y
- respectivamente, de pesos moleculares comprendidos entre 1000 y 3000 g/mol y preferiblemente entre 1400 y 1600 g/mol; y, opcionalmente,
- d)
- uno o más aditivos auxiliares,
y donde los porcentajes se expresan
en peso con respecto al peso total del detergente de la
invención.
Los alquilpoliglucósidos y los alcoholes grasos
etoxilados del detergente consisten exclusivamente en carbono,
oxígeno e hidrógeno, por lo que no causan fenómenos de
eutrofización. Los poliacrilatos también están constituidos por
carbono, oxígeno e hidrógeno y opcionalmente también el contraión
sodio. Estas sustancias se caracterizan por presentar una
ecotoxicidad extremadamente baja. El detergente de la invención
puede ser de baja o moderada espuma y presentar un poder de
limpieza elevado.
Los aditivos auxiliares se refieren a aquellos
aditivos convencionalmente utilizados en las composiciones de
limpiadores de superficies duras, tales como coadyuvantes,
disolventes, hidrótropos, reguladores de la viscosidad, reguladores
del pH, conservantes, colorantes, perfumes, enturbiantes,
antiespumantes, etc.
En una realización preferente dichos aditivos se
seleccionan de entre aquellos que sean de baja toxicidad, muy
biodegradables, y que no constituyan esencialmente fuentes de
nitrógeno, fósforo, potasio o azufre, y estén constituidos
esencialmente de carbono, oxígeno e hidrógeno, con la posibilidad
de un contraión como el sodio. De este modo el detergente de la
invención está constituido esencialmente de C, O e H y está
esencialmente exento de N, P, K ni S.
En el contexto de la presente invención el
término constituido esencialmente de C, O e H se refiere a que el
porcentaje de C está comprendido entre 0 y 90%, el porcentaje de O
está comprendido entre 0 y 60% y el porcentaje de H está
comprendido entre 0 y 70%, sumando siempre los tres elementos un
100% si no hay presente un contraión como el sodio. En el caso de
la existencia de un contraión, la suma de los porcentajes de C, O e
H sería superior a un 50%, siendo el resto hasta 100% el porcentaje
en peso del contraión. Asimismo, la expresión "esencialmente
exento de N, P, K y S", se refiere a que el porcentaje de N está
comprendido entre 0 y 0.3%, y preferentemente es 0%; el porcentaje
de P está comprendido entre 0 y 0.1%, y preferentemente es 0%; el
porcentaje de K está comprendido entre 0 y 0.1%, y preferentemente
es 0% y el porcentaje de S es de 0 a 0.5%, preferentemente 0%. Los
porcentajes están expresados en peso con respecto al peso total del
detergente de la invención.
Cualquier combinación de los componentes del
detergente de la invención es deseable, desde un punto de vista
toxicológico y medioambiental. No obstante, si se prefiere una
biodegradación elevada y muy rápida, se prefieren los detergentes
con mayor contenido de tensioactivos a) y b), aunque el grado de
toxicidad sea ligeramente mayor, dentro de los márgenes de un
detergente de características claramente ecológicas. En cambio, la
toxicidad de los detergentes que presentan menores cantidades de
tensioactivos, y mayores cantidades de poliacrilatos, es
extremadamente baja ya que los poliacrilatos son menos tóxicos que
los tensioactivos, y su biodegradación es algo más lenta. Por otra
parte, si bien los poliacrilatos de bajo peso molecular tienen un
coste similar a los alcoholes grasos etoxilados, tienen en cambio
un coste sensiblemente menor que los alquilpoliglucósidos, por lo
que a igualdad en contenido de componentes, detergentes con
cantidades relativas menores de tensioactivos y elevadas de
poliacrilatos son, además de muy eficaces, mucho más económicas.
En una realización particular el detergente de
la invención comprende entre 0.01% y 5% de alquilpoliglucósidos; y
entre 0.01% y 20% de peso de alcoholes grasos etoxilados.
En otra realización particular el detergente de
la invención comprende de 0.1% a 1% de alquilpoliglucósido y de
0.4% a 4% de alcohol graso etoxilado.
En otra realización particular el detergente de
la invención comprende: de 0.01% a 5% de alquilpoliglucósido; de
0.01% a 20% de alcohol graso etoxilado y de 0.01% a 10% de
poliacrilato.
En otra realización particular el detergente de
la invención 1 comprende: de 0.1% a 1% de alquilpoliglucósido, de
0.4% a 4% de alcohol graso etoxilado y de 0.1% a 2% de
poliacrilato.
En una realización particular los componentes
del detergente de la invención son alquilpoliglucósido
C8-C14 con 1-3 unidades de glucosa
(por ejemplo Glucopon® 650, de Cognis), alcohol graso etoxilado
C12-C14 con 11 mol OE (por ejemplo Findet® 1214N/23
de Kao Corporation) y sal sódica del ácido poliacrilico de peso
molecular medio de 1500 g/mol (por ejemplo Cellesh® 100 de Kao
Corporation).
En otra realización particular, el detergente de
la invención comprende un 20% de alquilpoliglucósidos y un 80% de
alcoholes grasos etoxilados. En otra realización particular el
detergente comprende un 15% de alquilpoliglucósidos, un 55% de
alcoholes grasos etoxilados y un 30% de poliacrilatos. Estos
detergentes son particularmente interesantes para preparar
detergentes para lavavajillas.
El detergente de la invención es adecuado para
su aplicación como producto limpiador de superficies duras que
incluyen los limpiadores generales, de cocinas y de baños, y los
detergentes para máquinas lavavajillas. Así, dentro de los
detergentes para superficies duras se encuentran los denominados
"productos de limpieza de uso general y productos de limpieza de
cocinas y baños", como son los productos detergentes para la
limpieza cotidiana de suelos, paredes, techos, y otras superficies
fijas, que se disuelven o diluyen en agua antes de su utilización, y
productos de limpieza de cristales, tanto si se diluyen en agua
antes de su utilización o se utilizan sin dilución previa, así como
productos detergentes para la limpieza cotidiana de la suciedad y
los depósitos de instalaciones sanitarias tales como lavaderos,
cuartos de baño, duchas, sanitarios y cocinas.
En otro aspecto la invención se refiere a un
procedimiento para la preparación del detergente de la invención
que comprende una etapa de mezclado de los componentes a) - d) en
las cantidades seleccionadas. Los aditivos pueden elegirse según lo
arriba mencionado, por un experto en la materia.
El detergente puede utilizarse directamente o
diluido como solución limpiadora (o baño de lavado). Por tanto un
aspecto de la invención se refiere al empleo del detergente de la
invención en la limpieza de superficies duras y otro aspecto
adicional se refiere al empleo de la solución limpiadora o del baño
de lavado de la invención que se describe más adelante.
En este sentido, en otro aspecto la invención se
refiere a un procedimiento para la preparación de dicha solución
limpiadora que comprende poner en contacto una cantidad de
detergente con, opcionalmente, una cantidad de agua para alcanzar la
concentración de detergente deseada en la solución limpiadora.
Por tanto en otro aspecto la invención se
refiere a una solución limpiadora para superficies duras que
comprende entre 0,01 y 100% de detergente de la invención, y
opcionalmente agua hasta alcanzar el 100% en peso de la solución
limpiadora en su caso. Obviamente, cuando la solución limpiadora
comprende el 100% de detergente, solución limpiadora y detergente
son lo mismo.
En una realización particular la solución
limpiadora para superficies duras está especialmente indicada para
suelos y comprende entre 0.01% a 10% de detergente de la invención,
preferentemente entre 0.1% a 1% de detergente de la invención y
agua.
En otra realización particular la solución
limpiadora para superficies duras está especialmente indicada para
cristales y superficies delicadas de mobiliario y equipos de
oficina tales como ordenadores y comprende entre 0.01% a 100% del
detergente de la invención y, opcionalmente, agua.
En otra realización particular la solución
limpiadora para superficies duras está especialmente indicada para
superficies de cocinas y baños y comprende entre un 1% a un 100%
del detergente de la invención y, opcionalmente, agua.
En otra realización particular la solución
limpiadora para superficies duras está especialmente indicada para
lavar vajilla empleando medios mecánicos y comprende entre 0.1% a
5% del detergente de la invención y agua.
Una de las ventajas del detergente y de la
solución limpiadora o baño de lavado, de la presente invención es
que son ecológicos y económicos. Se caracterizan porque todos sus
componentes están formados esencialmente por carbono, oxígeno e
hidrógeno, proceden o pueden proceder de materias primas renovables
y presentan una elevada biodegradabilidad, una baja toxicidad y una
baja capacidad eutrofizante, esto último debido fundamentalmente a
que esencialmente están exentos de nitrógeno, fósforo, potasio y
azufre. Los componentes no contienen o apenas contienen azufre, lo
que evita que en situaciones de biodegradación anaerobia pueda
conducir, en el medio ambiente y en las estaciones de depuración de
aguas residuales, a la formación de ácido sulfhídrico o derivados
sulfurados malolientes. Así, el contenido en nitrógeno, fósforo,
potasio y/o azufre, en su caso, procede tan solo de algunos aditivos
auxiliares opcionales tales como enzimas o algunos coadyuvantes
minoritarios, pero no de sus componentes activos mayoritarios.
Asimismo, el detergente y la solución limpiadora
de la presente invención muestran una elevada eficacia detersiva y
un bajo coste económico.
Para comprobar la eficacia limpiadora del
detergente y la solución limpiadora de la presente invención, se
pueden realizar diversos ensayos empleando el método BSF
(Baño-Substrato-Flujo), que incluye
un dispositivo especial y emplea el análisis de superficies de
respuesta, tal como se describe en la patente ES 2 251 269.
Brevemente, el método comprende las siguientes etapas: a) dividir la
superficie o sustrato a lavar en pequeños trozos preferentemente en
formas geométricas definidas; b) aplicar la suciedad uniformemente
mezclándola vigorosamente con los trozos de sustrato; c) rellenar
una columna o recipiente con el sustrato ensuciado para proceder al
lavado; d) se colocan el detergente y el sustrato en recipientes
separados; e) se realiza el lavado mediante un sistema de impulsión
en el que la solución limpiadora se va poniendo en contacto con el
sustrato, ésta arrastra parte de la suciedad y el licor resultante
se devuelve al recipiente con el resto del baño de lavado donde se
homogeiniza e inicia de nuevo el ciclo, llevándose a cabo el lavado
mediante un proceso cíclico y continuo; f) evaluación de la
detergencia que se puede llevar a cabo indistintamente sobre los
restos de suciedad que quedan en el sustrato o a partir de la
suciedad que pasa al baño de lavado, aunque es preferible el
análisis del baño de lavado.
Este método se ha utilizado para realizar
algunos ensayos e ilustrar las sorprendentes e inesperadas
propiedades detergentes de una solución limpiadora de la
invención.
Los ensayos ponen de manifiesto algunas de las
ventajas importantes del nuevo detergente y de la solución
limpiadora de la invención. En este sentido éstos presentan una
detergencia prácticamente independiente de la dureza cálcica del
agua de lavado, ya que las líneas de nivel de la superficie de
respuesta son verticales; incluso hasta valores tan elevados como
600 mg/l, expresada como carbonato cálcico (ver Figura 2). Esto es
extremadamente interesante ya que no es necesario aumentar las
dosis de detergente en los lugares geográficos donde el agua es
dura, consiguiéndose por tanto unas ventajas medioambientales muy
destacadas.
Además se observa también que el máximo de
eficacia limpiadora se encuentra en concentraciones bajas de
detergente. Esto constituye otra ventaja medioambiental adicional
del detergente y de la solución limpiadora y del baño de lavado de
la invención, y es que son más eficaces en bajas dosificaciones que
en altas dosificaciones.
Por otra parte, como se desprende de los
resultados representados en la Figura 1, los inventores han
encontrado que las distintas combinaciones de los componentes del
detergente generan diferentes eficacias detersivas completamente
diferenciadas. Así, existen (ver Figura 1) dos valores máximos de
detergencia superiores al 95.9%. Uno de los máximos se muestra en
mezclas binarias de alquilpoliglucósido - alcohol graso etoxilado
en ausencia de poliacrilato y el otro máximo en una mezcla
ternaria. Entre ambos máximos hay una banda de detergencia algo
inferior, pero también muy elevada, de composiciones ternarias que
los une. En cualquier caso, la disminución de alquilpoliglucósido
implica la disminución de manera importante del poder detergente,
lo que indica su importancia relativa.
El ensayo 1 se puede llevar a cabo del siguiente
modo:
Suciedad: Ácidos oleico, palmítico y esteárico
que forman una grasa semisólida .
Superficie: Esferas de vidrio de 3 mm de
diámetro.
Temperatura del baño de lavado (solución
limpiadora): 45°C.
Velocidad de agitación del baño: 300 r.p.m.
Caudal de recirculación: 30 l/h.
pH: 8.
Dureza cálcica, D_{Ca}: 450 mg/l.
Concentración total de detergente en el baño de
lavado (solución limpiadora): 1 g/l.
Composición del detergente: Glucopon 650® de
Cognis (Alquilpoliglucósido C8-C14 con
1-3 unidades de glucosa), Findet® 1214N/23 de Kao
Corporation (Alcohol graso etoxilado C12-C14 con 11
mol OE) y Cellesh® 100 (sal sódica del ácido poliacrílico de peso
molecular medio de 1500 g/mol) de Kao Corporation.
Con las soluciones limpiadoras con cantidades de
Glucopón® 650 comprendidas entre 0 y 0.25 g/l; de Findet 1214N/23®
entre 0.45 y 0.80 g/l y de Cellesh® 100 entre 0 y 0.30 g/l, se
obtiene la siguiente superficie de respuesta:
De = 86 . 3 +
86 . 3X_{G} - 25 . 6X_{F} + 36 . 7X_{C1} - 494(X_{G})^{2} -
27(X_{F})^{2} + 142(X_{C1})^{2} + 271X_{G}
\cdot X_{F} - 321X_{G} \cdot X_{C1} - 0 . 648X_{F} \cdot
X_{C1}
donde De representa la
detergencia expresada en % y X_{G}, X_{F} y X_{C1} las
concentraciones en g/l de Glucopón® 650, Findet® 1214N/23 y Cellesh®
100
respectivamente.
\newpage
El Ensayo 2 se puede llevar a cabo del siguiente
modo:
Suciedad: Ácidos oleico, palmítico y esteárico
que forman una grasa semisólida.
Superficie: Esferas de vidrio de 3 mm de
diámetro.
Temperatura del baño de lavado (solución
limpiadora): 45°C.
Velocidad de agitación del baño: 300 r.p.m.
Caudal de recirculación: 30 l/h.
pH: 8.
Dureza cálcica, D_{ca}: Variable entre 300 y
600 mg/l.
Concentración total de detergente en el baño de
lavado (solución limpiadora): comprendida entre 1 g/l y 2 g/l. Una
solución limpiadora preferida comprende (en g/l) X_{G} = 0.25,
X_{F} = 0.50 y X_{C1} = 0.25.
En este ensayo se obtiene la siguiente
superficie de respuesta:
De = 81 . 5 -
8 . 64C - 0 . 023D_{Ca} - 41X_{G} + 43 . 1X_{F} + 12 . 3X_{C1} + 91
. 6(X_{F})^{2} + 0 . 0153C \cdot D_{Ca} + 14 . 0C\cdot X_{G}
- 46 . 8C \cdot X_{F} + 23 . 8C \cdot X_{C1} + 0 . 0723D_{Ca}
\cdot X_{G} - 0 . 0109D_{Ca} \cdot X_{F} - 0 . 0643D_{Ca} \cdot
X_{C1}
donde De representa la
detergencia expresada en %; X_{G}, X_{F} y X_{C1} las
concentraciones en g/l de Glucopón® 650, Findet® 1214N/23 y Cellesh®
100 respectivamente; C es la concentración total de detergente y
D_{Ca} la dureza cálcica expresada en
mg/l.
A partir de los sorprendentes comportamientos de
las mezclas de alquilpoliglucósidos, alcoholes grasos etoxilados y
poliacrilatos, es posible formular detergentes y soluciones
limpiadoras específicos para diferentes superficies duras y
diferentes aplicaciones.
A continuación se muestran algunos ejemplos
orientativos, no exclusivos, de detergentes de la invención dentro
de la categoría "productos de limpieza de uso general y productos
de limpieza de cocinas y baños" y de "detergentes para
máquinas lavavajillas". La indicación de estas categorías no
implica que no se puedan desarrollar otras soluciones de diferente
composición igualmente eficaces en el ámbito de otras categorías de
limpiadores, tan solo se usan estas categorías como categorías
preferidas, pero no exclusivas.
Los siguientes ejemplos de detergentes son sólo
ilustrativos sin carácter limitativo del alcance de la
invención.
\vskip1.000000\baselineskip
Para cada ejemplo a continuación de detergente
para superficies duras se determinó el Volumen Crítico de
Dilución-Toxicidad (VCD_{tox}) como el resultado
de sumar el VCD_{tox} de todos los ingredientes (i). Para cada
uno de los ingredientes (i), se determinó mediante la fórmula:
Ecuación
1VCD_{tox}(ingrediente\ i) = \frac{peso(i)
\times DF(i)}{TF_{crónica}(i)} \times
100
donde peso(i) es el peso del
ingrediente (en gramos) por unidad funcional (para los detergentes
productos de limpieza de uso general) o por 100 gramos de producto
(para los detergentes productos de limpieza de cocinas y baños y
limpiacristales). DF(i) es el factor de degradación y
TF_{crónica}(i) es el factor de toxicidad del ingrediente
(ambos en miligramos por litro). Estos valores son los indicados en
la parte A de la lista DID de la normativa para la concesión para
la Etiqueta Ecológica
Comunitaria.
Para los productos de limpieza de uso general,
el VCD_{tox} del producto no debe superar los 20 000
litros/unidad funcional. Para los productos de limpieza de cocinas
y baños, el VCD_{tox} del producto no debe superar los 100 000
litros/100 gramos de producto. Finalmente, para los productos de
limpieza de cristales, el VCD_{tox} del producto no debe superar
los 5 000 litros/100 gramos de producto.
Además del VCD_{tox} del producto, se han
tenido en cuenta los criterios de concentración y de exclusión de
substancias prohibidas.
\newpage
Para los detergentes para el lavado mecánico de
la vajilla se ha calculado la matriz de puntuación ambiental que
evalúa, según la Decisión de la Comisión 2003/31/CE por la que se
establecen criterios ecológicos para la concesión de la etiqueta
ecológica comunitaria a los detergentes lavavajillas, los siguientes
extremos: Total de productos químicos; volumen crítico de dilución
toxicidad (VCD_{tox}); fosfatos; compuestos orgánicos no
biodegradables aerobiamente (CONBa) y compuestos orgánicos no
biodegradables anaerobiamente (CONBan). Respetando los límites
parciales para cada término de la matriz ambiental, la puntuación
total debe ser superior a 30.
Para este caso de los detergentes para
lavavajillas, el volumen crítico de dilución toxicidad
(VCD_{tox}) se calcula empleado una ecuación totalmente
equivalente a la ecuación 1:
Ecuación
2VCD_{tox}(ingrediente\ i) = \frac{peso(i)
\times factor\ de\ carga(i)}{ELP(i)} \times
100
donde el factor de carga(i)
y el ELP(i), (concentración del ingrediente que provoca un
efecto de toxicidad a largo plazo), son equivalentes al DF(i)
y al TF_{crónica}(i) de la ecuación 1. Estos valores son
los indicados en lista DID en el apéndice I.A de la normativa para
la concesión para la Etiqueta Ecológica
Comunitaria.
La puntuación de la matriz ambiental para el
volumen crítico de dilución toxicidad se determina mediante la
Ecuación 3
Ecuación
3Puntuación(VCD_{tox}) = [5 - (VCD_{tox}/60)]
\times
8
El total de productos químicos son los gramos
por lavado empleados y su puntuación se determina mediante la
Ecuación 4
Ecuación
4Puntuación(total\ de\ productos\
\text{químicos}) = [15 - (total\ de\ productos\
\text{químicos}/1.5)] \times 3
\hskip1,5cm
La cantidad de fosfatos se refiere a los gramos
empleados por lavado expresados en forma de tripolifosfato sódico,
(STPP), siendo la puntuación:
Ecuación
5Puntuación(fosfatos) = [4 - (fosfatos/2.5)]
\times
2
Los compuestos orgánicos no biodegradables
aerobiamente (CONBa) son los gramos empleados por lavado y su
puntuación es:
Ecuación
6Puntuación(CONBa) = 4 -
(CONBa/0.25)
Finalmente, el último ítem de la matriz
ambiental son los compuestos orgánicos no biodegradables
anaerobiamente (CONBan) expresados como gramos por lavado, cuya
puntuación se determina mediante la Ecuación 7
Ecuación
7Puntuación(CONBan) = [4 - (CONBan/0.05)]
\times
1.5
La puntuación total de la matriz ambiental es la
suma de todas las puntuaciones.
\vskip1.000000\baselineskip
Ejemplo
1
Se preparó un limpiador general concentrado
(detergente) para diluir para uso profesional, para la limpieza de
suelos, azulejos, baños, etcétera. Se presentó como un detergente
concentrado que se diluyó en la proporción de una parte de producto
en 4 partes de agua y la solución resultante se diluyó al 1% en
agua, siendo esto último la solución limpiadora.
\vskip1.000000\baselineskip
Unidad funcional: 2.5 gramos por litro de
agua.
VCD_{tox} máximo del producto: 20 000
litros/unidad funcional.
\newpage
La unidad funcional representa lo que hay que
diluir en agua el detergente para obtener la solución
limpiadora.
\vskip1.000000\baselineskip
\vskip1.000000\baselineskip
La Tabla 1 muestra la composición del detergente
y los parámetros necesarios para el cálculo detallado del
VCD_{tox} del detergente que resultó ser tan solo el 39% del
máximo.
El detergente y la solución limpiadora estaban
exentos de N, P, K y S.
\vskip1.000000\baselineskip
Ejemplo
2
Se preparó un detergente para cristales para su
aplicación directa, por lo que la solución limpiadora es el propio
detergente. Para mejorar la evaporación se incluyó alcohol
isopropílico. Para mejorar aun más su baja ecotoxicidad no se añadió
perfume alguno.
\vskip1.000000\baselineskip
Unidad funcional: No aplicable.
VCD_{tox} máximo del producto: 5 000
litros/100 gramos de producto.
\vskip1.000000\baselineskip
\newpage
En la Tabla 2 se muestra la composición del
detergente y los parámetros necesarios para el cálculo detallado
del VCD_{tox} del detergente, que es tan solo el 11% del máximo.
El detergente y la solución limpiadora estaban exentos de N, P, K y
S.
\vskip1.000000\baselineskip
Ejemplo
3
Se preparó un detergente de pH = 8.5, con
disolventes mejoradores de la solubilización de grasas, apto para
la limpieza de azulejos, encimeras, campanas de humos, etcétera. Se
empleó directamente por lo que la solución limpiadora es el propio
detergente.
\vskip1.000000\baselineskip
Unidad funcional: No aplicable.
VCD_{tox} máximo del producto: 100 000
litros/100 gramos de producto.
\vskip1.000000\baselineskip
\vskip1.000000\baselineskip
\vskip1.000000\baselineskip
En la Tabla 3 se muestra la composición del
detergente y los parámetros necesarios para el cálculo detallado
del VCD_{tox} del producto, que resulta ser tan solo el 11% del
máximo permitido. Este detergente estaba exento de P, K y S y
contenía menos del 0,1% en peso de N con respecto al peso total de
detergente procedente esencialmente de la trietanolamina y
cantidades inferiores a una parte por millón procedentes del
colorante.
\vskip1.000000\baselineskip
Ejemplo
4
Se preparó un detergente de la categoría,
"detergente para el lavado mecánico de la vajilla". Por su
composición y pH no rayaba la vajilla ni generaba depósitos de
cal.
El cálculo del VCD_{tox} es el que se
especifica en la Tabla 4 para una unidad funcional de 60 g de
producto por lavado de 12 cubiertos, no superándose el valor máximo
de 200. La unidad funcional es la cantidad de detergente empleada
para asegurar un baño de lavado con la concentración adecuada para
el uso que se ha especificado.
La matriz ambiental fue la que se especifica en
la Tabla 5. El valor mínimo necesario para que un producto
limpiador sea ecológico según el criterio de la Etiqueta Ecológica
Comunitaria es de 30. Como el valor obtenido es de 70,1, se
concluyó que este producto limpiador cumplía plenamente los
requisitos. Este producto estaba también exento de N, P, K y S,
salvo cantidades indetectables analíticamente de N debido al
colorante.
\vskip1.000000\baselineskip
Claims (26)
1. Detergente que comprende:
- a)
- 0.01% a 50% en peso de alquilpoliglucósidos de fórmula ROZ_{x} siendo R una cadena hidrocarbonada, O es oxígeno, Z es una unidad de azúcar, preferentemente glucosa o xilosa y x el grado de polimerización que va de 1 a 6 y preferentemente de 1 a 3, y donde la cadena hidrocarbonada es una cadena media con 10 a 14 átomos de carbono, preferentemente con 12 a 14 átomos de carbono, o bien es una mezcla de cadenas medias de 12 a 14 átomos de carbono con cadenas cortas de 8 a 10 átomos de carbono;
- b)
- 0.01% a 80% en peso de alcoholes grasos etoxilados de fórmula RE_{y}OH siendo R una cadena hidrocarbonada media con 12 a 14 átomos de carbono, E son unidades de óxido de etileno con un grado de polimerización, tal que el HLB es superior a 11, preferentemente está comprendido entre 13 y 15; y OH es el grupo alcohol terminal;
- c)
- 0% a 50% de un poliacrilato en su forma de sal sódica o en su forma ácida de pesos moleculares entre 1000 y 3000 g/mol y más preferiblemente entre 1400 y 1600 g/mol; y opcionalmente
- d)
- uno o más aditivos auxiliares en una cantidad tal que la suma de los pesos de los componentes sea el 100% en peso del detergente
donde los porcentajes están
expresados en peso con respecto al peso total del
detergente.
2. Detergente según la reivindicación 1, que
comprende:
- 0.01% a 5% de alquilpoliglucósidos; y
- 0.01% a 20% de peso de alcoholes grasos etoxilados.
3. Detergente según la reivindicación 1 que
comprende:
- 0.1% a 1% de alquilpoliglucósido y
- 0.4% a 4% de alcohol graso etoxilado.
4. Detergente según la reivindicación 1 que
comprende:
- 0.01% a 5% de alquilpoliglucósido;
- 0.01% a 20% de alcohol graso etoxilado y
- 0.01% a 10% de poliacrilato.
5. Detergente según la reivindicación 1 que
comprende:
- 0.1% a 1% de alquilpoliglucósido,
- 0.4% a 4% de alcohol graso etoxilado y
- 0.1% a 2% de poliacrilato.
6. Detergente según la reivindicación 1, que
comprende un 20% de alquilpoliglucósidos y un 80% de alcoholes
grasos etoxilados.
7. Detergente según la reivindicación 1, que
comprende un 15% de alquilpoliglucósidos, un 55% de alcoholes
grasos etoxilados y un 30% de poliacrilatos.
8. Detergente según cualquiera de las
reivindicaciones 1 a 7, en la que el alquilpoliglucósido a) es
alquilpoliglucósido C8-C14 con 1-3
unidades de glucosa; el alcohol graso etoxilado b) es alcohol graso
etoxilado C12-C14 con 11 mol de óxido de etileno y
en su caso el poliacrilato c) es la sal sódica del ácido
poliacrílico de peso molecular medio de 1500 g/mol.
9. Detergente según cualquiera de las
reivindicaciones anteriores, constituida esencialmente de C, O e H
y esencialmente exenta de N, P, K y S.
10. Un procedimiento para la preparación del
detergente según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, que
comprende una etapa de mezclado de los componentes a) - d)
definidos en la reivindicación 1.
11. Una solución limpiadora para superficies
duras que comprende entre 0,01 y 100% del detergente según
cualquiera de las reivindicaciones 1 a 9, y opcionalmente agua.
12. Solución limpiadora para superficies duras
según la reivindicación 11, para superficies duras que comprende
entre 0.01% a 10% del detergente de la invención y agua.
13. Solución limpiadora para superficies duras
según la reivindicación 12, para superficies duras que comprende
entre 0.1% a 1% del detergente de la invención y agua.
14. Solución limpiadora para superficies duras
según la reivindicación 11, que comprende entre un 1% a un 100% del
detergente de la invención y opcionalmente agua.
15. Baño de lavado para superficies duras según
la reivindicación 11, que comprende entre 0.1% a 5% del detergente
de la invención y agua.
16. Empleo del detergente según cualquiera de
las reivindicaciones 1 a 9, en la limpieza de superficies duras
como producto de limpieza de uso general y producto de limpieza de
cocinas y baños y como detergente en el lavado mecánico de la
vajilla.
Priority Applications (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| ES200701880A ES2316286B1 (es) | 2007-06-26 | 2007-06-26 | Detergentes para superficies duras. |
| PCT/ES2008/000454 WO2009000958A1 (es) | 2007-06-26 | 2008-06-26 | Detergentes para superficies duras |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| ES200701880A ES2316286B1 (es) | 2007-06-26 | 2007-06-26 | Detergentes para superficies duras. |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| ES2316286A1 ES2316286A1 (es) | 2009-04-01 |
| ES2316286B1 true ES2316286B1 (es) | 2010-02-05 |
Family
ID=40185222
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| ES200701880A Active ES2316286B1 (es) | 2007-06-26 | 2007-06-26 | Detergentes para superficies duras. |
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| Country | Link |
|---|---|
| ES (1) | ES2316286B1 (es) |
| WO (1) | WO2009000958A1 (es) |
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2007
- 2007-06-26 ES ES200701880A patent/ES2316286B1/es active Active
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2008
- 2008-06-26 WO PCT/ES2008/000454 patent/WO2009000958A1/es not_active Ceased
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| ALTMAJER-VAZ, D. "{}Formulaciones Detergentes Biodegradables"{}. Tesis doctoral, Universidad de Granada, ISBN: 8433837435, Gr 75-2006 [en línea], enero 2006 [recuperado el 08.10.2008]. Recuperado de Internet: <URL:http//hera.ugr.es/tesisugr/15847093 pdf>. Ver página 1, párrafo 1; página 154, apartado 4.4; página 155, tabla IV.14; página 31, líneas 30-32; página 222, tabla V.42. * |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| ES2316286A1 (es) | 2009-04-01 |
| WO2009000958A1 (es) | 2008-12-31 |
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| EC2A | Search report published |
Date of ref document: 20090401 Kind code of ref document: A1 |
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Ref document number: 2316286B1 Country of ref document: ES |