PL185202B1 - Środek do czyszczenia urządzeń technicznych - Google Patents

Abstract

Środek do czyszczenia urządzeń technicznych stanowiący mieszaninę oksyetylenowanego alkoholu frakcji C11-C16 lub oksyetylenowanego nonylofenolu, kwasu fosforowego, kwasu cytrynowego, kwasu dodecylobenzenosulfonowego, wody oraz ewentualnie krzemoorganicznego emulgującego się w wodzie środka przeciwpiennego i ewentualnie nadtlenku wodoru, znamienny tym, że produkt oksyetylenowama charakteryzuje wąska dystrybucja homologów odzwierciedlona zawartością homologu o stopniu poliaddycji odpowiadającym średniemu stopniowi oksyetylenowama na poziomie nie mniejszym niż 13%, a zawartość ugrupowań oksyetylenowych w produkcie oksyetylenowania wynosi od 60 do 71% w stosunku do masy produktu oksyetylenowania, przy czym stosunek ilościowy oksyetylatu alkoholu lub oksyetylatu nonylofenolu do kwasu dodecylobenzenosulfonowego oraz krzemoorganicznego emulgującego sięw wodzie środka przeciwpiennego zawiera się w przedziale odpowiednio od 1:0,31:0 do 1:1,0:0,07, a zawartości kwasu fosforowego, kwasu cytrynowego i nadtlenkuwodoru w stosunku do substancji aktywnej, rozumianejjako suma oksyetylatu alkoholu lub oksyetylatu nonylofenolu, kwasu dodecylobenzenosulfonowego i krzemoorganicznego środka przeciwpiennego wynosząodpowiednio 3,5 - 35% wagowych, 3,5-35% wagowych, 0 - 25% wagowych, przy czym stosunek substancji aktywnej preparatu do wody zawiera się w przedziale 1'7 - 1:0,45.

Description

Przedmiotem wynalazku jest środek do czyszczenia urządzeń technicznych, który może być stosowany jako środek czyszczący bezpośrednio lub w rozcieńczonych roztworach wodnych. W wielu gałęziach przemysłu problemem o dużym znaczeniu jest zachowanie wysokiej czystości urządzeń technicznych zanieczyszczanych w procesach technologicznych. Stanowi to często jeden z najistotniejszych czynników decydujących o jakości wytwarzanych produktów. Dotyczy to między innymi urządzeń w przemyśle spożywczym i gastronomii, w przemyśle chemicznym, farmaceutycznym i wielu innych. Do najważniejszych funkcji stosowanych środków czyszczących można zaliczyć: zdolność usuwania zanieczyszczeń (tłuszczowych, białkowych, olejowych itp.), usuwanie gromadzących się osadów stałych z powierzchni urządzeń (np. kamienia kotłowego, wapiennego, mlekowego) lub też zachowanie odpowiedniej czystości mikrobiologicznej urządzeń technologicznych. Powszechnie stosowanymi środkami do czyszczenia przemysłowych urządzeń technologicznych są między innymi: roztwór sody kaustycznej - stosowany do usuwania zanieczyszczeń tłuszczowych, roztwory kwasów mineralnych - do usuwania osadów stałych oraz związki utleniające np. typu podchlorynu sodu w celu zachowania odpowiedniej czystości mikrobiologicznej. Pomimo swojej skuteczności wymienione preparaty są bardzo agresywne w stosunku do materiałów konstrukcyjnych czyszczonych urządzeń oraz stanowią duże obciążenie dla środowiska naturalnego ze względu na skrajnie wysokie lub niskie pH odprowadzanych ścieków.

Zastąpienie wymienionych powyżej środków umożliwiło zastosowanie nowoczesnych związków powierzchniowo czynnych, które w znacznym stopniu mogą ograniczyć stosowanie wymienionych agresywnych środków lub nawet całkowicie je wyeliminować. Wymaga to komponowania złożonych - kompaktowych receptur zawierających wiele składników pełniących różnorodne funkcje, które często trudno połączyć w jednej formule ze względu na ich wzajemne antagonistyczne oddziaływanie (np. wytrącanie się). Ponadto stosowane środki czyszczące muszą spełniać dodatkowe wymagania umożliwiające ich stosowanie. Do istotnych parametrów tego rodzaju należy często np. niska zdolność pieniąca oraz niska stabilność

185 202 powstającej piany, ze względu na częste stosowanie omawianych środków w układach o intensywnej cyrkulacji w obiegach zamkniętych lub też w układach o energicznym mieszaniu mechanicznym. Inną bardzo pożądaną cechę stanowi łatwość wypłukiwania stosowanego środka z urządzeń bez zachowania jakichkolwiek pozostałości. Ponadto istotne wymagania dla stosowanych środków związane są również z koniecznością spełnienia odpowiednich norm ekologicznych, np. odpowiednio niskiej ekotoksyczności oraz biodegradacji na poziomie co najmniej 80%. Na rynku nowoczesnych środków powierzchniowo czynnych przeważają oferty możliwie najbardziej skoncentrowanych preparatów stosowanych w maksymalnie rozcieńczanych roztworach roboczych sporządzanych w miejscu ich użytkowania. Ogranicza to koszty oraz pracochłonność związaną z ich wytwarzaniem, magazynowaniem oraz transportem. Wymienione powyżej wymagania mogą być spełniane w coraz większym stopniu wraz z wprowadzaniem na rynek nowych, bardziej efektywnych produktów chemicznych oraz odpowiednio skomponowanych składników receptur. Jednymi z najczęściej stosowanych związków powierzchniowo czynnych jako składników bazy detergentowej są oksyetylenowane alkohole oraz alkilobenzenosulfoniany. Odpowiednio skomponowane mieszaniny tych niejonowych i anionowych związków powierzchniowo czynnych mają dobre właściwości myjące, charakteryzują się jednak wysoką zdolnością pieniącą oraz tendencją do żelowania w postaci bardziej stężonych roztworów wodnych. Znane są również trudności z uzyskaniem jednorodnego klarownego preparatu, napotykane przy wprowadzaniu do receptur dodatkowych składników funkcjonalnych. Obniżenie zdolności pieniącej związków powierzchniowo czynnych typu oksyetylatów uzyskiwano na przykład, poprzez odpowiednią modyfikację chemiczną zakończenia cząsteczki oksyetylatu w efekcie wprowadzenia ugrupowania metylowego do grupy hydroksylowej (J. Bigorra i współpracownicy, materiały IV th World Surfactants Congres, Barcelona 1996, tom I, str. 566-577) lub jej utlenienia do grupy karboksylowej (S.W. Jackson i współpracownicy, materiały IV th World Surfactants Congres, Barcelona 1996, tom II, str. 319-333) lub też w wyniku estryfikacji kwasami tłuszczowymi. Stanowi to jednak konieczność wprowadzenia dodatkowego etapu syntezy podnoszącego znacznie koszty produktu. Innym znanym sposobem obniżania zdolności pieniącej oksyetylatów jest wprowadzenie do cząsteczki środka powierzchniowo czynnego ugrupowań oksapropylenowych. Powstają jednak wówczas kopolimery blokowe o rozgałęzionej strukturze, które cechuje znacznie gorsza biodegradacja w środowisku naturalnym. W celu obniżenia powstawania piany mogą być również stosowane w recepturach specjalne dodatki środków antypiennych, stanowiących np. pochodne krzemoorganiczne oraz ich mieszaniny z kopolimerami blokowymi o wysokich masach cząsteczkowych. Środki te najczęściej jednak działają poprzez adsorpcję na powierzchni międzyfazowej, co stwarza duże trudności w ich usuwaniu z powierzchni urządzeń podczas płukania. Osiąganie wysoko skoncentrowanych roztworów środków czyszczących ograniczone jest często w związku z wytrącaniem się składników receptury w postaci osadów, żelowaniem, oraz trudną rozpuszczalnością podczas sporządzania roztworów roboczych. Szczególne trudności w tym zakresie nastręcza wprowadzenie do układu anionowych związków powierzchniowo czynnych. Stosowanie różnego rodzaju środków hydrotropowych np. alkoholu metylowego lub etylowego stanowi podwyższenie kosztów produkcji jak i dodatkowe zagrożenie związane z użytkowaniem bardziej lotnych substancji organicznych.

Nowość na rynku związków powierzchniowo czynnych stanowią od kilku lat oksyetylaty alkoholi o tak zwanej wąskiej dystrybucji homologów. W porównaniu do powszechnie stosowanych typowych oksyetylatów charakteryzują się znacznie węższym rozrzutem homologów w polidyspersyjnym produkcie reakcji, mają znacznie większą zawartość homologów o wąskim zakresie stopni poliaddycji, zbliżonym do średniego stopnia oksyetylenowania. Dla produktów oksyetylenowania alkoholi alifatycznych o średnich stopniach poliaddycji powyżej 7, zawartość homologów o stopniu poliaddycji odpowiadającym średniemu stopniowi oksyetylenowania w konwencjonalnych produktach o szerokiej dystrybucji homologów zwykle nie przekracza 10%, podczas gdy podobnie jak w przypadku oksyetylatów nonylofenolu jest ona zwykle o kilkadziesiąt procent większa w oksyetylatach alkoholi alifatycznych

185 202 o tak zwanych wąskich dystrybucjach homologów. Różnica ta stanowi przyczynę szeregu korzystnych właściwości. Praktyczną konsekwencją jest między innymi znacznie mniejsza stabilność wytwarzanej piany oraz lepsza kompatybilność z innymi składnikami receptur, umożliwiająca uzyskiwanie płynnych i stabilnych koncentratów o wysokich stężeniach substancji aktywnej. W wielu przypadkach pozwala to z jednej strony na obniżenie zdolności pieniącej otrzymywanych preparatów, jak również otrzymywanie klarownych jednorodnych roztworów w mieszaninie z innymi składnikami receptury. Ponadto, zastosowanie oksyetylatów o wąskiej dystrybucji homologów w miejsce ich konwencjonalnych odpowiedników, zapobiega żelowaniu roztworów wodnych zawierających anionowe związki powierzchniowo czynne typu np. alkilobenzenosulfonianów, w szerokim zakresie stężeń. Zwiększona kompatybilność z innymi komponentami receptur umożliwia dodatkowo solubilizację innych składników funkcjonalnych w roztworze preparatu nawet o dużym stężeniu substancji aktywnej, dając homogeniczny klarowny roztwór łatwo wypłukujący się z urządzeń po zastosowaniu. Stwierdzona lepsza biodegradacja oraz niższa ekotoksyczność oksyetylatów alkoholi o wąskich dystrybucjach homologów, związana ze znacznym ograniczeniem w produkcie zawartości homologów o skrajnie wysokich i niskich masach cząsteczkowych, pozwala na uzyskanie produktu spełniającego ostre normatywy ekologiczne w tym zakresie.

Istotą wynalazku jest wysokoefektywny środek czyszczący, do czyszczenia urządzeń technicznych, otrzymywany poprzez wprowadzenie do receptury jako dominującego składnika oksyetylatu alkoholu C_n-C₁₆ lub nonylofenolu, zawierającego od 60 do 71% ugrupowań oksyetylenowych w produkcie reakcji oraz charakteryzującego się wąską dystrybucją homologów, co odzwierciedla zawartość w produkcie oksyetylenowania homologu o stopniu poliaddycji odpowiadającemu średniemu stopniowi oksyetylenowania na poziomie nie mniejszym niż 13%o, oraz kwasu dodecylobenzenosulfonowego z dodatkiem krzemoorganicznego emulgującego się w wodzie środka przeciwpiennego, w stosunku wagowym oksyetylatu do kwasu dodecylobenzenosulfonowego i środka przeciwpiennego w zakresie od 1:0,31:0 do 1: 1:0,07. Ponadto środek zawiera kwas fosforowy, kwas cytrynowy i nadtlenek wodoru w ilości odpowiednio 3,5-35% wagowych, 3,5-35% wagowych i 0-25% wagowych, w stosunku do substancji aktywnej rozumianej jako suma oksyetylatu alkoholu lub oksyetylatu nonylofenolu, kwasu dodecylobenzenosulfonowego i środka przeciwpiennego. A stosunek substancji aktywnej do wody wynosi 1:7-1:0,45.

Nieoczekiwanie stwierdzono, że środek według wynalazku wykazuje synergizm w zakresie emulgowania zabrudzeń tłuszczowych.

Przykład I

Koncentrat środka czyszczącego sporządzono w następujący sposób. Oksyetylenowany alkohol frakcji C_n-C,₆ (średnia masa cząsteczkowa alkoholu M=207) o wąskiej dystrybucji homologów zawierających 70% ugrupowań oksyetylenowych w masie produktu oraz udział homologu o stopniu poliaddycji odpowiadającym średniemu stopniowi oksyetylenowania na poziomie 14,1%, kwas dodecylobenzenosulfonowy oraz krzemoorganiczny emulgujący się w wodzie środek przeciwpienny zmieszano w stosunku masowym odpowiednio jak 1:0,31:0,07 dodając następnie 35% wagowych, w stosunku do substancji aktywnej, kwasu fosforowego, 35% wagowych w stosunku do substancji aktywnej kwasu cytrynowego, 24,5% wagowych w stosunku do substancji aktywnej nadtlenku wodoru oraz wodę, przy czym stosunek substancji aktywnej preparatu do wody wynosił jak 1:7. Tak przygotowany koncentrat rozcieńczono następnie wodą w stosunku 1:100 wprowadzając go do zbiornika zawierającego 200 litrów wody. Następnie po zmieszaniu oraz podgrzaniu płynu w zbiorniku do temperatury 50°C podłączono sporządzony roztwór środka myjącego w obieg układu systemu pomiarowego cysterny zbierającej mleko o pojemności 5000 1. Środek czyszczący cyrkulowano w obiegu zamkniętym cysterny przez 60 minut w temperaturze 50°C przemywając układ w celu usunięcia zanieczyszczeń stanowiących pozostałość z transportowanego mleka. Następnie po wypompowaniu płynu z cysterny układ przemywano czystą wodą wodociągową w celu usunięcia pozostałości stosowanego środka czyszczącego. Po wykonaniu tych operacji

185 202 oraz przedmuchaniu układu parą technologiczną stwierdzono zadowalającą czystość cysterny. Otrzymany preparat, zastosowany w stężeniu 1% wagowego w roztworze wodnym, charakteryzował się zdolnością emulgowania oleju rzepakowego na poziomie 10 g/l.

Przykład II

Koncentrat środka czyszczącego sporządzono w następujący sposób. Oksyetylenowany nonylofenol zawierający 61,5% ugrupowań oksyetylenowych w masie produktu, charakteryzujący się udziałem homologu o stopniu poliaddycji odpowiadającym średniemu stopniowi oksyetylenowania na poziomie 14,0% oraz kwas dodecylobenzenosulfonowy zmieszano w stosunku masowym odpowiednio jak 1:1, dodając następnie 3,5% wagowych, w stosunku do substancji aktywnej, kwasu fosforowego oraz 3,5% wagowych, w stosunku do substancji aktywnej, kwasu cytrynowego oraz wodę, przy czym stosunek substancji aktywnej preparatu do wody wynosił jak 1:0,45. Tak przygotowany koncentrat rozcieńczono następnie wodą w stosunku 1:500 wprowadzając go do zbiornika zawierającego 200 litrów wody. Następnie po rozmieszaniu oraz podgrzaniu płynu w zbiorniku do temperatury 50°C sporządzony roztwór środka myjącego wykorzystano do mycia zbiorników stokażowych na mleko. Po usunięciu z układu roztworu myjącego, przepłukaniu układu wodą wodociągową oraz przedmuchaniu parą technologiczną stwierdzono dobrą czystość układu oraz brak jakichkolwiek pozostałości stosowanego środka. Otrzymany preparat, zastosowany w stężeniu 1% w roztworze wodnym, charakteryzował się zdolnością emulgowania oleju rzepakowego na poziomie 8 g/l.

Przykład III

W celach porównawczych sporządzono koncentrat środka czyszczącego w następujący sposób. Oksyetylenowany alkohol frakcji C_n·^ (średnia masa cząsteczkowa alkoholu M=207) o typowej szerokiej dystrybucji homologów, zawierający 70% ugrupowań oksyetylenowych w masie produktu oraz udział homologu o stopniu poliaddycji odpowiadającym średniemu stopniowi oksyetylenowania na poziomie 5,5%, kwas dodecylobenzenosulfonowy oraz krzemoorganiczny emulgujący się w wodzie środek przeciwpienny, zmieszano w stosunku masowym odpowiednio jak 1:0,31:0,07 dodając następnie 35% wagowych, w stosunku do substancji aktywnej, kwasu fosforowego, 35% wagowych, w stosunku do substancji aktywnej, kwasu cytrynowego, 24,5% wagowych, w stosunku do substancji aktywnej, nadtlenku wodoru oraz wodę, przy czym stosunek substancji aktywnej preparatu do wody wynosił jak 1:7. Otrzymany preparat, zastosowany w stężeniu 1% wagowego w roztworze wodnym, charakteryzował się niską zdolnością emulgowania oleju rzepakowego, oznaczoną na poziomie 2 g/l.

185 202

Departament Wydawnictw UP RP. Nakład 50 egz. Cena 2,00 zł.

Claims (1)

1. Zastrzeżenie patentowe

   Środek do czyszczenia urządzeń technicznych stanowiący mieszaninę oksyetylenowanego alkoholu frakcji C_H-C₁₆ lub oksyetylenowanego nonylofenolu, kwasu fosforowego, kwasu cytrynowego, kwasu dodecylobenzenosulfonowego, wody oraz ewentualnie krzemoorganicznego emulgującego się w wodzie środka przeciwpiennego i ewentualnie nadtlenku wodoru, znamienny tym, że produkt oksyetylenowama charakteryzuje wąska dystrybucja homologów odzwierciedlona zawartością homologu o stopniu poliaddycji odpowiadającym średniemu stopniowi oksyetylenowama na poziomie nie mniejszym niż 13%, a zawartość ugrupowań oksyetylenowych w produkcie oksyetylenowama wynosi od 60 do 71% w stosunku do masy produktu oksyetylenowama, przy czym stosunek ilościowy oksyetylatu alkoholu lub oksyetylatu nonylofenolu do kwasu dodecylobenzenosulfonowego oraz krzemoorganicznego emulgującego się w wodzie środka przeciwpiennego zawiera się w przedziale odpowiednio od 1:0,31:0 do 1:1,0:0,07, a zawartości kwasu fosforowego, kwasu cytrynowego i nadtlenku wodoru w stosunku do substancji aktywnej, rozumianej jako suma oksyetylatu alkoholu lub oksyetylatu nonylofenolu, kwasu dodecylobenzenosulfonowego i krzemoorganicznego środka przeciwpiennego wynoszą odpowiednio 3,5 - 35% wagowych, 3,5 - 35% wagowych, 0 - 25% wagowych, przy czym stosunek substancji aktywnej preparatu do wody zawiera się w przedziale 1:7-1:0,45.