micro emulsion liquid cleaning
TRANSCRIPT
-
8/10/2019 Micro Emulsion Liquid Cleaning
1/12
United S t a t e s
Patent 9 ]
Loth e t a l .
l l l l l 1 1 1 1 1 l l l l l l l l l l l l l l l l l l l l l l l l
USO05082584A
[ 1 1 ]
P a t e n t
N u m b e r :
5 , 0 8 2 , 5 8 4
[ 4 5 ]
Date o f P a t e n t :
* J a n . 2 1 ,
1992
[ 5 4 ] MICROEMULSION A L L P URPO SE LIQUID
CLEANING COMPOSITION
[ 7 5 ]
I n v e n t o r s :
Myriam
L o t h ,
S a i n t
N i c o l a s ;
C l a u d e
B l a n v a l e t ,
A n g l e u r ; B a u d o u i n
V a l a n g e , G e m b l o u x , a l l
o f
B e l g i u m
[ 7 3 ]
A s s i g n e e :
C o l g a t e - P a l m o l i v e C o m p a n y ,
P i s c a t a w a y , NJ.
[
]
N o t i c e : The p o r t i o n o f t h e termof h i s p a t e n t
s u b s e q u e n t t o Dec. 2 4 ,
2 0 0 8 h a s
b e e n
d i s c l a i m e d .
[ 2 1 ] A p p l .
N o . : 8 5 , 9 0 2
[ 2 2 ] F i l e d :
A u g .
1 4 ,
1 9 8 7
R e l a t e d US . A p p l i c a t i o n D a t a
[ 6 3 1 C o n t i n u a t i o n - i n - p a r t
o f S e r .
N o . 8 6 6 , 0 2 9 ,
M a y
2 1 ,
1 9 8 6 .
[ 5 1 ] I n t . c 1 . 5
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . c 1 1 1 )
9/00;Cl1D
17/00
[ 5 2 ] 1 1 . 5 . 0 .
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
2 5 2 / 1 2 2 ; 2 5 2 / 1 7 4 . 1 1 ;
2 5 2 / 1 7 4 . 1 6 ; 2 5 2/ 1 7 4 . 2 1 ; 2 5 2 / 1 7 0 ; 2 5 2 / 1 7 1 ;
2 5 2/ 1 6 2 ; 25 2 / 1 7 4 . 1 9
[ 5 8 ]
F i e l d o f S e a r c h . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2 5 2 / 1 7 4 . 1 1 , 1 7 4 . 1 9 ,
2 5 2 / 1 2 3 ,
1 2 8 , 1 3 1 , 1 0 8 ,
1 2 2 , 1 7 4 . 1 6 ,
1 7 4 . 2 1 ,
1 7 0 ,
1 7 1 ,
1 6 2
[ 5 6 ] R e f e r e n c e s C i t e d
U . S .
PATENT
DOCUMENTS
4,51 1,488 4 / 1 9 8 5 M a t t a . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
2 5 2 / 1 6 2
4,540,448
9 / 1 9 8 5
Gautier
e t a 1 . . . . . . . . . . . . . 2 5 2 / D 1 G . 14
FOREIGN PATENT
DOCUMENTS
0040882
12/1981
European P a t . O f f .
0137616 4/1985
European
P a t .
O f f .
0316726 5 /
1 9 8 9
European P a t .
O f f .
2144763 3/1985 United Ki n g d o m
2190681 11/1987 United
Kingdom
OTHER
PUBLICATIONS
C h e m i c a l A b s t r a c t s , v o l . 1 0 5
( 1 9 8 6 ) ,
No. 8 a t p . 1 2 8
d e s i g n a t e s
1 0 5 : 6 2 7 7 5 b )
r e p o r t i n g o n J a p a n e s e P a t e n t
6 1 0 1 2 7 9 8 .
P r i m a r y
E x a m i n e r - J o s e p h i n e
B a r r
A t t o r n e y , A g e n t , o r
Firm-Bernard
L i e b e r m a n ; R o b e r t
C .
S u l l i v a n ;
M u r r a y M. G r i l l
[ 5 7 ]
ABSTRACT
An
mprovement
i s
d e s c r i b e d
i n
m i c r o e m u l s i o n
c o m p o
s i t i o n s c o n t a i n i n g a n a n i o n i c
d e t e r g e n t , one
o f
t h e
s p e c i
?ed
c o s u r f a c t a n t s ,
a
h y d r o c a r b o n
i n g r e d i e n t
a n d
w a t e r
w hi c h
c o m p r i s e s
t h e u s e o f a w a t e r - i n s o l u b l e o d o r i f e r
o u s
perfume a s
t h e e s s e n t i a l h y d r o c a r b o n - i n g r e d i e n t i n a
p r o p o r t i o n s u f ? c i e n t t o form e i t h e r a d i l u t e o / w
micro
e m ul s i o n c o m p o s i t i o n c o n t a i n i n g , b y w e i g h t ,
1 %
t o
1 0 %
o f a n
a n i o n i c d e t e rg e n t , 2 o 1 0 %
o f
c o s u r f a c t
a n t ,
0.4% t o 1 0% o f perfume and
t h e
b a l a n c e
water
o r
a
c o n c e n t r a t e d m i c r o e m u l s i o n c o m p o s i t i o n
c o n t a i n i n g ,
b y w e i g h t 18% t o 65%
o f
a n i o n i c a n d
n o n i o n i c
d e t e r
g e n t , 2
o
3 0 % o f
c o s u r f a c t a n t , 1 0%
t o 5 0% o f p e r
fume and
t h e
b a l a n c e water which upon d i l u t i o n
w i t h
w a t e r
w i l l y i e l d
s a i d
d i l u t e o/ w m i c r o e m u l s i o n
c o m p o
s t t i o n .
2 6
C l a i m s ,
N 0 D r a w i n g s
-
8/10/2019 Micro Emulsion Liquid Cleaning
2/12
5 , 0 8 2 , 5 8 4
1
MICROEMULSION A L L PURPOSE LIQUID
CLEANING COMPOSITION
T h i s a p p l i c a t i o n i s
a
c o n t i n u a t i o n - i n - p a r t o f U . S .
S e r .
N o . 8 6 6 , 0 2 9 ? l e d M a y
2 1 ,
1 9 8 6 , t h e e n t i r e d i s c l o s u r e o f
w h i c h i s
i n c o r p o r a t e d
h e r e i n
b y
r e f e r e n c e .
T h i s
i n v e n t i o n
r e l a t e s t o
a n i m p r o v e d a l l - p u r p o s e
l i q u i d c l e a n e r
i n
t h e f o r m o f a
m i c r o e m u l s i o n d e s i g n e d
i n p a r t i c u l a r f o r c l e a n i n g h a r d s u r f a c e s a n d which i s
e f f e c t i v e i n removing g r e a s e
s o i l
and/ r
b a t h s o i l
a n d i n
l e a v i n g u n r i n s e d
s u r f a c e s
w i t h
a
s h i n y
a p p e a r a n c e .
BACKGROUND
OF
THE
INVENTION
I n r e c e n t y e a r s a l l - p u r p o s e l i q u i d d e t e r g e n t s h a v e
b e c o m e w i d e l y
a c c e p t e d
f o r
c l e a n i n g
h a r d s u r f a c e s ,
e . g . , p a i n t e d
w o o dw o r k a n d
p a n e l s , t i l e d
w a l l s , wash
b o w l s ,
b a t h t u b s ,
l i n o l e u m o r t i l e
? o o r s ,
w a s h a b l e
w a l l
p a p e r ,
e t c . S u c h
a l l - p u r p o s e l i q u i d s c o m p r i s e
c l e a r a n d
o p a q u e
a q u e o u s
m i x t u r e s o f w a t e r - s o l u b l e s y n t h e t i c
o r g a n i c
d e t e r g e n t s
a n d
w a t e r - s ol u b l e d e t e r g e n t b u i l d e r
s a l t s .
I n
o r d e r
t o
a c h i e v e
c o m p a r a b l e
c l e a n i n g e f f i
c i e n c y w i t h g r a n u l a r o r p o w d e r e d a l l - p u r p o s e c l e a n i n g
c o m p o s i t i o n s ,
u s e o f w a t e r - s o l u b l e
i n o r g a n i c
p h o s p h a t e
b u i l d e r s a l t s was
f a v o r e d
i n t h e p r i o r
a r t
a l l - p u r p o s e
l i q u i d s . F o r e x a m p l e ,
s u c h
e a r l y
p h o s p h a t e - c o n t a i n i n g
c o m p o s i t i o n s a r e
d e s c r i b e d
i n
U . S .
P a t . N o s . 2 , 5 6 0 , 8 3 9 ;
3 , 2 3 4 ,1 3 8 ; 3 , 3 5 0 ,3 1 9 ; a n d B r i t i s h
P a t e n t
N o . 1 , 2 2 3 , 7 3 9 .
M o r e r e c e n t l y ,
i n
view o f t h e e n v i r o n m e n t a l i s t s e f
f o r t s
t o
r e d u c e p h o s p h a t e l e v e l s
i n g r o u n d
w a t e r , i m
p r o v e d a l l - p u r p o s e
l i q u i d s
c o n t a i n i n g r e d u c ed c o n c e n
t r a t i o n s o f i n o r g a n i c
p h o s p h a t e
b u i l d e r
s a l t s o r non
p h o s p h a t e b u i l d e r s a l t s h a v e
a p p e a r e d . A
a r t i c u l a r l y
u s e f u l
s e l f - o p a c i ? e d
l i q u i d o f t h e l a t t e r t y p e i s d e s c r i b e d
i n
U.S.
P a t .
N o .
4 , 2 4 4 , 8 4 0 .
H o w e v e r , t h e s e p r i o r
a r t
a l l - p u r p o s e l i q u i d d e t e r
g e n t s c o n t a i n i n g d e t e r g e n t
b u i l d e r
s a l t s o r o t h e r e q u i v a
l e n t s t e n d
t o l e a v e
f i l m s ,
s p o t s o r s t r e a k s
o n
c l e a n e d
u n r i n s e d s u r f a c e s , p a r t i c u l a r l y s h i n y s u r f a c e s .
T h u s ,
s u c h l i q u i d s r e q u i r e t h o r o u g h r i n s i n g o f t h e c l e a n e d
s u r f a c e s
w hi c h
i s
a t i m e - c o n s u m i n g c h o r e f o r t h e u s e r .
I n
o r d e r
t o
overcome t h e f o r e g o i n g
d i s a d v a n t a g e o f
t h e p r i o r
a r t
a l l - p u r p o s e l i q u i d s ,
U . S . P a t . N o .
4 , 0 1 7 , 4 0 9
t e a c h e s
t h a t
a mixture of
p a r a f f i n
s u l f o n a t e and a r e
d u c e d
c o n c e n t r a t i o n
o f
i n o r g a n i c
p h o s p h a t e b u i l d e r s a l t
s h o u l d b e e m p l o y e d . However, s u c h c o m p o s i t i o n s
a r e
n o t
c o m p l e t e l y a c c e p t a b l e f r o m a n e n v i r o n m e n t a l p o i n t
o f v i e w
b a s e d
upon t h e p h o s p h a t e c o n t e n t . O n t h e o t h e r
h a n d , a n o t h e r
a l t e r n a t i v e t o
a c h i e v i n g p h o s p h a t e- f r ee
a l l - p u r p o s e
l i q u i d s
h a s b e e n t o u s e a m a j o r p r o p o r t i o n o f
a
m i x t u r e
o f a n i o n i c and n o n i o n i c
d e t e r g e n t s w i t h
minor
amounts o f
g l y c o l
e t h e r s o l v e n t and o r g a n i c amine a s
shown
i n
U . S .
P a t . N o . 3 , 9 3 5 , 1 3 0 .
A g a i n ,
t h i s a p p r o a c h
h a s n o t
b e e n
c o m p l e t e l y
s a t i s f a c t o r y a n d t h e
h i g h
l e v e l s
o f
o r g a n i c d e t e r g e n t s
n e c e s s a r y t o
a c h i e v e
c l e a n i n g
c a u s e f o a m i n g
w h i c h ,
i n t u r n , l e a d s t o t h e n e e d f o r
t h o r o u g h r i n s i n g which h a s b e e n
f o u n d
t o b e u n d e r s i r a
b l e t o
t o d a y s
consumers.
Another a p p r o a c h t o
f o r m u l a t i n g
h a r d
s u r f a c e
o r
a l l - p u r p o s e l i q u i d d e t e r g e n t
c o m p o s i t i o n s
w h e r e p r o d
u c t h o m o g e n e i t y a n d c l a r i t y
a r e
i m p o r t a n t
c o n s i d e r
a t i o n s i n v o l v e s t h e
f o r m a t i o n o f
o i l - i n - w a t e r ( o / w ) m i
croemulsions w h i c h
contain
o n e
or m o r e s u r f a c e - a c t i v e
d e t e r g e n t
c o m p o u n d s , a w a t e r - i m m i s c i b l e s o l v e n t t y p i
c a l l y a hydrocarb on s o l v e n t ) ,
water and
a c o s u r f a c t
a n t
c o m p o u n d
w h i c h
p r o v i d e s p r o d u c t
s t a b i l i t y . By
d e ? n i t i o n ,
a n o / w m i c r o e m u l s i o n i s a s p o n t a n e o u s l y
f o r m i n g
c o l l o i d a l
d i s p e r s i o n o f o i l
p h a s e
p a r t i c l e s
5
0
2 0
2 5
3 5
45
5 0
60
6 5
2
h a v i r i g a p a rt i c l e s i z e
i n t h e
r a n g e o f
a b o u t
2 5
A o
a b o u t
8 0 0
A n a
c o n t i n u o u s
aqueous p h a s e . I n view
o f
t h e
e x t r e m e l y ? n e
p a r t i c l e
s i z e
o f t h e d i s p e r s e d
o i l
p h a s e
p a r t i c l e s ,
m i c r o e m u l s i o n s
a r e t r a n s p a r e n t t o
l i g h t a n d
a r e c l e a r a n d u s u a l l y h i g h l y
s t a b l e
a g a i n s t p h a s e s e p a r a
t r o n .
P a t e n t
d i s c l o s u r e s
r e l a t i n g
t o
u s e
o f g r e a s e - r e m o v a l
s o l v e n t s i n
o/ w
m i c r o e m u l s i o n s
i n c l u d e ,
f o r e x a m p l e ,
E u r o p e a n P a t e n t
A p p l i c a t i o n s EP 0 1 3 7 6 1 5 a n d EP
0 1 3 7 6 l 6 - - H e r b o t s
e t
a l ;
E u r o p e a n P a t e n t A p p l i c a t i o n
EP 0l60762-Johnston e t a l ; and U . S . P a t . No.
4 , 5 6 1 , 9 9 l - I - I e r b o t s
e t a l .
Each o f
t h e s e p a t e n t
d i s c l o
s u r e s a l s o t e a c h e s us i n g a t l e a s t 5 by w e i g h t
o f
g r e a s e
r e m o v a l s o l v e n t .
I t a l s o i s k n o w n
from
B r i t i s h
P a te n t A p p l i c a t i o n
GB
2144763A t o
H e r b o t s e t
a l ,
p u b l i s h e d
M a r .
1 3 , 1 9 8 5 , t h a t
m a g n e s i u m s a l t s
e n h a n c e g r e a s e - r e m o v a l p e r f o r m a n c e
o f o r g a n i c
g r e a s e - r e m o v a l
s o l v e n t s , s u c h
a s
t h e
t e r
p e n e s ,
i n o/w
m i c r o e m u l s i o n
l i q u i d d e t e r g e n t c o m p o s i
t i o n s .
The
c o m p o s i t i o n s
o f
t h i s i n v e n t i o n d e s c r i b e d b y
H e r b o t s
e t
a 1 .
r e q u i r e
a t l e a s t
5
o f
t h e
m i x t u r e
o f
g r e a s e - r e m o v a l s o l v e n t a n d m a g n e s i u m
s a l t
a n d
p r e f e r a ~
b l y a t l e a s t
5
f
s o l v e n t
(which
m a y
b e
a
m i x t u r e o f
w a t e r - i m m i s c i b l e n o n - p o l a r s o l v e n t w i t h a s p a r i n g l y
s o l u b l e
s l i g h t l y
p o l a r s o l v e n t ) a n d a t l e a s t 0.1% magne
s i u m
s a l t .
H ow e v e r, s i n c e
t h e
a m ou n t o f water
i m m i s c i b l e
and
s p a r i n g l y s o l u bl e components
which
c a n b e p r e s e n t i n
a n
o / w
m i c r o e m u l s i o n , w i t h low t o t a l a c t i v e i n g r e d i
e n t s
w i t h o u t i m p a i r i n g
t h e s t a b i l i t y o f t h e m i c r o e m u l
s i o n
i s r a t h e r
l i m i t e d f o r e x a m p l e ,
u p t o a b o u t
18%
b y
w e i g h t
o f t h e
a q u e o u s
p h a s e , t h e
p r e s e n c e o f
s u c h
h i g h
q u a n t i t i e s o f g r e a s e - r e m o v a l
s o l v e n t
t e n d
t o
r e d u c e
t h e
t o t a l a m o u nt
of
g r e a s y
o r
o i l y
s o i l s w h i c h can be
t a k e n
u p b y a n d
i n t o
t h e
m i c r o e m u l s i o n
w i t h o u t
c a u s i n g
p h a s e s e p a r a t i o n . T h e f o l l o w i n g r e p r e s e n t a t i v e p r i o r a r t
p a t e n t s
a l s o
r e l a t e
t o
l i q u i d d e t e rg e n t c l e a n i n g c o m p o s i
t i o n s i n t h e
f o r m
o f o / w m i c r o e m u l s i o n s : U . S . P a t . N o s .
4 , 4 7 2 , 2 9 l - - R o s a r i o ;
4 , 5 4 0 , 4 4 8 - G a u t e e r
e t
a ] ;
3 , 7 2 3 , 3 3 0 S h e ? i n ; e t c .
L i q u i d d e t e r g e n t c o m p o s i t i o n s w h i c h
i n c l u d e
t e r
p e n e s ,
s u c h a s
d - l i m o n e n e , o r o t h e r g r e a s e - r e m o v a l
s o l v e n t , a l t h o u g h n o t
d i s c l o s e d t o
b e
i n t h e f o r m o f
o/ w
m i c r o e m u l s i o n s ,
a r e t h e s u b j e c t
m a t t e r o f t h e f o l l o w i n g
r e p r e s en t a t i v e p a t e n t d o c u m e n t s :
E u r o p e a n P a t e n t
Ap
p l i c a t i o n
0 0 8 0 7 4 9 ; B r i t i s h P a t e n t S p e c i ? c a t i o n
1 , 6 0 3 , 0 4 7 ;
U . K . P a t e n t
A p p l i c a t i o n GB
0 3 3 4 2 1 A ; U . S .
P a t .
N o s .
4 , 0 1 7 , 4 0 9 ;
4 , 4 1 4 , 1 2 8 ; a n d
4 , 5 4 0 , 5 0 5 .
For exam
p l e ,
U . S .
P a t .
N o .
4 , 4 1 4 , 1 2 8
b r o a d l y
d i s c l o s e s
a n a q u e
o u s l i q u i d
d e t e r g e n t
c o m p o s i t i o n
c h a r a c t e r i z e d
b y , b y
w e i g h t :
a ) from
a b o u t
1 t o
a b o u t
2 0 %
o f
a
s y n t h e t i c
a n i
o n i c ,
n o n i o n i c , a r n p h o t e r i c o r
z w i t t e ri o n i c s u r f a c t an t o r
m i x t u r e
t h e r e o f ;
( b ) f r o m about 0. 5% t o about 10 of
a
m o n o - o r
s e s q u i t e r p e n e o r m i x t u r e
t h e r e o f ,
a t
a w e i g h t r a t i o n
o f
a ) : b )
l y i n g i n
t h e
r a n g e o f 5 : 1 t o 1 : 3 ; a n d
c ) from a b o u t 0.5% t o a b o u t
1 0%
o f a p o l a r s o l v e n t
h a v i n g a
s o l u b i l i t y
i n water a t
1 5 C . i n
t h e r a n g e
o f
f r o m a b o u t 0.2%
t o
a b o u t
1 0 % .
O t h e r i n g r e d i e n t s p r e s
e n t i n t h e f o r m u l a t i o n s
d i s c l o s e d
i n t h i s p a t e n t i n c l u d e
from a b o u t 0.005% t o a b o u t 2 by w e i g h t o f an
a l k a l i
m e t a l ,
ammonium or
a l ka n ol a m m o n i u m
soap
of
a
C 1 3 - C 2 4 f a t t y a c i d ; a
c a l c i u m
s e q u e s t r a n t
f r o m a b o u t
0.5% t o a b o u t
1 3%
by w e i g h t ; n o n - a q u e o u s s o l v e n t ,
e . g . ,
a l c o h o l s a n d
g l y c o l
e t h e r s ,
up t o
a b o u t 10%
by
w e i g h t ; a n d h y d r o t r o p e s , e . g . , u r e a ,
e t h a n o l a m i n e s ,
s a l t s
o f
l o w e r a l k y l a r y l
s u l f o n a t e s ,
u p t o
a b o u t
10% b y
-
8/10/2019 Micro Emulsion Liquid Cleaning
3/12
5 , 0 8 2 , 5 8 4
3
w e i g h t .
A l l o f t h e
f o r m u l a t i o n s shown
i n t h e
E x a m p l e s
o f t h i s p a t e n t i n c l u d e r e l a t i v e l y l a r g e
a m o u n t s
o f
d e t e r
g e n t b u i l d e r s a l t s w h i c h a r e d e t r i m e n t a l t o s u r f a c e
s h i n e .
F u r t h e r m o r e ,
t h e p r e s e n t i n v e n t o r s
h a v e
d i s c o v e r e d
t h a t i n f o r m ul a t i o n s c o n t a i n i n g g r e a s e - r e m o v a l a s s i s t i n g
m a g n e s i u m c o m p o u n d s , t h e a d d i t i o n o f
m i n o r
a m o u n t s
o f b u i l d e r
s a l t s , s u c h
a s a l k a l i
m e t a l p o l y p h o s p h a t e s ,
a l k a l i
m e t a l c a r b o n a t e s , n i t r i l o t r i a c e t i c a c i d s a l t s , a n d s o
o n , t e n d s t o
m a k e t
m o r e
d i f f i c u l t
t o f o r m s t a b l e
micro
e m u l s i o n s y s t e m s .
SUMMARY
OF THE
INVENTION
T h e p r e s e n t i n v e n t i o n
p r o v i d e s
an improved,
c l e a r ,
l i q u i d c l e a n i n g c o m p o s i t i o n
i n
t h e
f o r m
o f a m i c r o e m u l
s i o n which i s s u i t a b l e
f o r
c l e a n i n g h a r d s u r f a c e s s u c h
a s
p l a s t i c , v i t r e o u s
a n d
m e t a l
s u r f a c e s h a v i n g a s h i n y ?n
i s h .
M o r e
p a r t i c u l a r l y ,
t h e
i m p r o v e d
c l e a n s i n g c o m p o s i
t i o n s e x h i b i t
good g r e a s e
s o i l r e m o v a l p r o p e r t i e s
w h en
u s e d
i n
u n d i l u t e d ( n e a t ) f o r m a n d l e a v e t h e c l e a n e d
s u r f a c e s
s h i n y w i t h o u t t h e n e e d o f o r r e q u i r i n g o n l y
m i n i m a l
a d d i t i o n a l
r i n s i n g o r w i p i n g . T h e
a t t e r
c h a r a c
t e r i s t i c i s e v i d e n c e d by l i t t l e
o r
no
v i s i b l e
r e s i d u e s o n
t h e
u n r i n s ed c l e a n e d s u r f a c e s
a n d ,
a c c o r d i n g l y ,
o v e r
comes one
o f
t h e
d i s a d v a n t a g e s o f
p r i o r
a r t p r o d u c t s .
S u r p r i s i n g l y , t h e s e d e s i r a b l e
r e s u l t s
a r e a c c o m p l i s h e d
e v e n
i n
t h e
a b s en c e o f
p o l y p h o s p h a t e
o r
o t h e r
i n o r g a n i c
o r o r g a n i c
d e t e r g e n t
b u i l d e r
s a l t s a n d
a l s o
i n t h e c o m
p l e t e
a b s e n c e o r
s u b s t a n t i a l l y c o m p l e t e
a b s e n c e o f
g r e a s e - r e m o v a l s o l v e n t .
I n one a s p e c t , t h e i n v e n t i o n g e n e r a l l y
p r o v i d e s
a
s t a b l e ,
c l e a r a l l - p u r p o s e ,
h a r d s u r f a c e c l e a n i n g
c o m p o s i
t i o n
e s p e c i a l l y e f f e c t i v e i n t h e
r e m o v a l
o f o i l y
a n d
g r e a s y
s o i l ,
which i s i n t h e form o f a
s u b s t a n t i a l l y
d i l u t e
o i l - i n - w a t e r
m i c r o e m u l s i o n .
The
a q u e o u s
p h a s e o f
t h e
d i l u t e
o / w m i c r o e m u l s i o n
i n c l u d e s , on
a w e i g h t b a s i s :
f r o m
a b o u t 1 %
t o 10%
by
w e i g h t o f a p r i m a r y a n i
o n i c d e t e r g e n t o r a b o u t
2
t o
2 0 % by w e i g h t o f a
m i x t u r e o f a n i o n i c a n d n o n i o n i c
p r i m a r y
d e t e r g e n t s ,
f r o m
a b o u t
2
t o
a b o u t 1 0 %
o f
a w a t e r - m i s c i b l e
c o s u r f a c t a n t
h a v i n g e i t h e r
l i m i t e d
a b i l i t y o r
s u b s t a n
t i a l l y no a b i l i t y t o
d i s s o l v e
o i l y o r g r e a s y
s o i l ;
a n d 62%
t o 96.6%
o f
w a t e r , s a i d
p r o p o r t i o n s
b e i n g b a s e d u p o n t h e t o t a l
w e i g h t o f t h e c o m p o s i t i o n . The d i s p e r s e d o i l p h a s e o f
t h e
o / w
m i c r o e m u l s i o n i s composed
e s s e n t i a l l y o f
a
w a t e r - i m m i s c i b l e
o r
h a r d l y w a t e r - s o l u bl e
perfume
con
s t i t u t i n g f r o m a b o u t 0 . 4 % t o a b o u t 10% b y w e i g h t o f
t h e
e n t i r e
c o m p o s i t i o n .
Q u i t e s u r p r i s i n g l y
a l t h o u g h
t h e
p e r f u m e s
n o t , p e r s e ,
a s o l v e n t f o r g r e a s y o r
o i l y soil-even though s o m e
perfumes may, i n f a c t , c o n t a i n
a s m u c h a s
a b o u t 80 f
t e r p e n e s w hi c h a r e k n o w n
a s
good g r e a s e s o l v e n t s - t h e
i n v e n t i v e c o m p o s i t i o n s i n d i l u t e
f o r m h a v e
t h e c a p a c i t y
t o s o l u b i l i z e up t o a b o u t 1 0 t i m e s o r m o r e o f t h e
weight
o f
t h e
p e r f u m e o f i l y a n d
g r e a s y
s o i l ,
w h i c h s removed
o r
l o o s e n e d from t h e h a r d s u r f a c e by v i r t u e o f t h e
a c
t i o n o f t h e
a n i o n i c
a n d n o n i o n i c s u r f a c t a n t s ,
s a i d
s o i l
b e i n g t a k e n u p
i n t o
t h e
o i l
p h a s e o f t h e
o/w
m i c r o e m u l
s i o n .
I n a s e c o n d a s p e c t , t h e i n v e n t i o n g e n e r a l l y p r o v i d e s
h i g h l y
c o n c e n t r a t e d m i c r o e m u l s i o n
c o m p o s i t i o n s i n
t h e
f o r m
of
e i t h e r
an
o i l - i n - w a t e r
(o/w)
mi croe mul sion
o r
a
w a t e r - i n - o i l
( w / o )
m i c r o e m u l s i o n w h i c h when
d i l u t e d
with a d d i t i o n a l water
b e f o r e
u s e can f o r m d i l u t e o/w
m i c r o e m u l s i o n c o m p o s i t i o n s .
B r o a d l y , t h e c o n c e n
t r a t e d
m i c r o e m u l s i o n c o m p o s i t i o n s c o n t a i n ,
b y
w e i g h t ,
10% t o 35%
o f
p r i m a r y a n i o n i c d e t er g e n t, 8 %
t o
30%
-
O
5
2 0
2 5
30
40
45
5 0
5 5
6 5
4
o f
w a t e r - s o l u b l e n o n i o n i c d e t e r g e n t , 2
t o
30%
o f
c o s u r f a c t a n t , 10% t o 50%
o f
p e r f u m e a n d
10%
t o 50%
of w a t e r . T h e concentrated
microemulsions can be d i
l u t e d
w i t h
up
t o
2 0
t i m e s t h e i r weight o f
w a t e r
t o
form
o / w m i c r o e m u l s i o n s .
DETAILED
DESCRIPTION OF
THE
INVENTION
The d e t e r g e n t c o m p o s i t i o n s o f t h e
p r e s e n t i n v e n t i o n
a r e i n t h e
f o r m of an
o i l - i n - w a t e r microemulsion i n t h e
? r s t
a s p e c t o r a f t e r
d i l u t i o n
w i t h water
i n
t h e
s e c o n d
a s p e c t ,
w i t h t h e e s s e n t i a l
i n g r e d i e n t s
b e i n g w a t e r , d e t e r
g e n t , c o s u r f a c t a n t a n d h y d r o c a r b o n .
According t o
t h e
p r e s e n t i n v e n t i o n ,
t h e
r o l e
o f
t h e
h y d r o c a r b o n
i s
p r o v i d e d b y a n o n - w a t e r - s o l u b l e p e r
f u m e . T y p i c a l l y i n a q u e o u s b a s e d c o m p o s i t i o n s
t h e
p r e s e n c e of
a
s o l u b i l i z e r , such a s
a l k a l i
m e t a l lower
a l k y l
a r y l
s u l f o n a t e
h y d r o t r o p e , t r i e t h a n o l a m i n e , u r e a ,
e t c . ,
i s r e q u i r e d
f o r
p e r f u m e d i s s o l u t i o n ,
e s p e c i a l l y a t
p e r f u m e
l e v e l s o f a b o u t 1 %
a n d h i g h e r , s i n c e
p e r f u m e s
a r e
g e n e r al l y a
m i x t u r e o f
f r a g r a n t
e s s e n t i a l
o i l s
a n d
a r o m a t i c compounds which
a r e
g e n e r a l l y n o t
w a t e r - s o l
u b l e .
T h e r e f o r e , b y
i n c o r p o r a t i n g
t h e
p e r f u m e i n t o
t h e
a q u e o u s c l e a n i n g c o m p o s i t i o n a s
t h e
o i l ( h y d r o c a r b o n )
p h a s e
o f
t h e u l t i m a t e
o/w m i c r o e m u l s i o n
c o m p o s i t i o n ,
s e v e r a l d i f f e r e n t i m p o r t a n t a d v a n t a g e s a r e a c h i e v e d .
F i r s t , t h e c o s m e t i c
p r o p e r t i e s o f
t h e u l t i m a t e
c l e a n i n g
c o m p o s i t i o n
a r e i m p r o v e d : The c o m p o s i t i o n s
a r e
b o t h
c l e a r a s
a
c o n s e q u e n c e o f
t h e
f o r m a t i o n o f a m i c r o
e m u l s i o n ) a n d h i g h l y f r a g r a n c e d a s
a c o n s e q u e n c e
o f
t h e p e r f u m e l e v e l ) .
S e c o n d ,
t h e
n e e d f o r u s e
o f o l u b i l i z e r s ,
which do n o t
c o n t r i b u t e
t o
c l e a n i n g p e r f o r m a n c e ,
i s e l i m i n a t e d .
T h i r d ,
a n
improved g r e a s e r e m o v a l
c a p a c i t y
i n n e a t
( u n d i l u t e d )
u s a g e o f
t h e
d i l u t e
a s p e c t o r
a f t e r
d i l u t i o n
o f
t h e
c o n c e n t r a t e c a n be o b t a i n e d w i t h o u t
d e t e r g e n t
b u i l d e r s o r b u f f e r s o r c o n v e n t i o n a l g r e a s e rem oval s o l
v e n t s a t n e u t r a l o r a c i d i c
pH
and a t l ow
l e v e l s
o f a c t i v e
i n g r e d i e n t s
w h i l e i m p r o v e d c l e a n i n g p e r f o r m a n c e c a n
a l s o b e
a c h i e v e d
i n d i l u t e d
u s a g e .
As u s e d h e r e i n
a n d
i n t h e appended c l a i m s t h e
t e r m
perfume
i s u s e d i n i t s o r d i n a r y s e n s e t o r e f e r t o
and
i n c l u d e
any n o n - w a t e r s o l u b l e f r a g r a n t s u b s t a n c e o r
m i x t u r e o f s u b s t a n c e s i n c l u d i n g n a t u r a l i . e . , o b t a i n e d
b y e x t r a c t i o n o f
f l o w e r ,
h e r b , b l o s s o m o r p l a n t ) ,
a r t i ? c
i a l i . e . , a
m i x t u r e
o f n a t u r a l o i l s o r
o i l
c o n s t i t u e n t s ) and
s y n t h e t i c
i . e . , a
s i n g l e o r m i x t u r e
o f s y n t h e t i c a l l y p r o
d u c e d s u b s t a n c e )
o d o r i f e r o u s
s u b s t a n c e s .
T y p i c a l l y ,
p e r f u m e s
a r e
complex
m i x t u r e s o f b l e n d s o f
v a r i o u s
o r g a n i c c o m p o u n d s s u c h a s a l c o h o l s , a l d e h y d e s , e t h e r s ,
a r o m a t i c compounds
a n d
v a r y i n g a m o u n t s
o f
e s s e n t i a l
o i l s
e . g . ,
t e r p e n e s )
s u c h a s f r o m a b o u t 0 t o a b o u t
8 0 % , u s u a l l y f r o m a b o u t 10% t o 70% b y
w e i g h t ,
t h e
e s s e n t i a l o i l s t h e m s e l v e s b e i n g
v o l a t i l e
o d o r i f e r o u s c o m
p o u n d s a n d a l s o
s e r v i n g
t o d i s s o l v e
t h e
o t h e r c o mpo
n e n t s o f t h e p e r f u m e .
I n t h e p r e s e n t i n v e n t i o n t h e p r e c i s e
c o m p o s i t i o n
o f
t h e
p e r f u m e
i s o f no
p a r t i c u l a r c o n s e q u e n c e t o
c l e a n i n g
performance s o l o n g
a s
i t m e e t s t h e c r i t e r i a o f w a t e r
i m m i s c i b i l i t y a n d h a v i n g a p l e a s i n g
o d o r . N a t u r a l l y , o f
c o u r s e , e s p e c i a l l y f o r c l e a n i n g
c o m p o s i t i o n s
i n t e n d e d
f o r
u s e i n
t h e home, t h e p e r f u m e , a s w e l l a s
a l l o t h e r
i n g r e d i e n t s ,
s h o u l d
b e
c o s m e t i c a l l y
a c c e p t a b l e ,
i . e . ,
n o n - t o x i c , h y p o a l l e r g e n i c , e t c .
The
p e r f u m e
i s
p r e s e n t i n t h e
d i l u t e
o/ w m i c r o e m u l
s i o n i n
a n
amount o f from
a b o u t
0.4%
t o
a b o u t
1 0 %
by
w e i g h t ,
p r e f e r a b l y
f r o m
a b o u t
0.6% t o
a b o u t
2 %
b y
w e i g h t , e s p e c i a l l y p r e f e r a b l y f r o m a b o u t 0 . 9 % t o a b o u t
-
8/10/2019 Micro Emulsion Liquid Cleaning
4/12
5 , 0 8 2 , 5 8 4
5
1 . 1 % b y w e i g h t ,
s u c h a s a b o u t
1 . 0 w e i g h t p e r c e n t . I f
t h e
amount
o f
p e r f u m e
i s
l e s s t h a n a b o u t
0.4%
b y
w e i g h t
i t
becomes
i f f i c u l t t o form
t h e o / w
m i c r o e m u l s i o n . I f
t h e
p e r f u m e
i s
a d d e d
i n
amounts
more t h a n a b o u t 1 0% by
w e i g h t , t h e
c o s t
i s
i n c r e a s e d w i t h o u t a n y a d d i t i o n a l
c l e a n i n g b e n e ? t
a n d ,
i n f a c t , w i t h
so m e
d i m i n i s h i n g
o f
c l e a n i n g
p e r f o r m a n c e
i n s o f a r a s
t h e
t o t a l amount o f
g r e a s y o r
o i l y
s o i l which
c a n b e
t a k e n up n
t h e o i l p h a s e
o f
t h e
m i c r o e m u l s i o n
w i l l d e c r e a s e p r o p o r t i o n a t e l y .
F u r t h e r m o r e , al t h o u g h
s u p e r i o r g r e a s e r e m o v a l p e r
f o r m a n c e
w i l l b e
a c h i e v e d
f o r p e r f u m e c o m p o s i t i o n s
n o t c o n t a i n i n g a n y
t e r p e n e
s o l v e n t s , i t i s a p p a r e n t l y
d i f f i c u l t
f o r
p e r f u m e r s t o f o r m u l a t e
s u f f i c i e n t l y
i n e x p e n
s i v e
p e r f u m e c o m p o s i t i o n s f o r p r o d u c t s o f h i s
t y p e i . e . ,
v e r y c o s t s e n s i t i v e
c o n s u m e r - t y p e
p r o d u c t s ) which
i n c l u d e s l e s s
t h a n
a b o u t 20%, u s u a l l y l e s s
t h a n
a b o u t
30%, o f s u c h t e r p e n e
s o l v e n t s .
T h u s , m e r e l y
a s
a p r a c t i
c a l m a t t e r ,
b a s e d
on
economic
c o n s i d e r a t i o n s ,
t h e d i l u t e
o/w m i c r o e m u l s i o n
d e t e r g e n t
c l e a n i n g c o m p o s i t i o n s
o f
t h e p r e s e n t
i n v e n t i o n
m a y o f t e n
i n c l u d e
a s m u c h a s
a b o u t 0.2%
t o
a b o u t
7
by
w e i g h t ,
b a s e d on t h e t o t a l
c o m p o s i t i o n , o f t e r p e n e s o l v e n t s i n t r o d u c e d t h e r e i n t o
v i a t h e perfume component. H ow e v e r, even w h e n
t h e
amount o f t e r p e n e s o l v e n t
i n
t h e c l e a n i n g f o r m u l a t i o n i s
l e s s t h a n 1 . 5 % by w e i g h t , s u c h a s up t o
a b o u t
0.6% by
w e i g h t o r
0 . 4 %
b y w e i g h t o r
l e s s ,
s a t i s f a c t o r y g r e a s e
r e m o v a l
a n d
o i l r e m o v a l
c a p a c i t y
i s p r o v i d e d
b y
t h e
i n v e n t i v e d i l u t e d o / w m i c r o e m u l s i o n s .
T h u s ,
f o r a t y p i c a l f o r m u l a t i o n
of
a d i l u t e d O/W m i
c r o e m u l s i o n
a c c o r d i n g
t o
t h i s
i n v e n t i o n a 2 0
m i l l i l i t e r
s a m p l e o f o/w m i c r o e m u l s i o n c o n t a i n i n g
1 %
b y w e i g h t
o f
p e r f u m e
w i l l
b e a b l e t o
s o l u b i l i z e , f o r e x a m p l e ,
u p t o
a b o u t
2
t o 3 ml
o f g r e a s y
a n d / o r o i l y s o i l , w h i l e r e t a i n
i n g
i t s form a s
a
m i c r o e m u l s i o n ,
r e g a r d l e s s o f
whether
t h e p e r f u m e c o n t a i n s 0 % ,
0 . 1 % , 0 . 2 % ,
0 . 3 % ,
0 . 4 % ,
0 . 5 % , 0 . 6 % ,
0.7%
o r
0.8%
b y w e i g h t
o f t e r p e n e
s o l
v e n t .
I n o t h e r
w o r d s , i t i s a n e s s e n t i a l f e a t u r e o f t h e
c o m p o s i t i o n s
o f t h i s
i n v e n t i o n t h a t g r e a s e r e m o v a l
i s
a
f u n c t i o n o f
t h e r e s u l t
o f t h e
m i c r o e m u l s i o n ,
p e r
s e , and
n o t o f t h e p r e s e n c e
o r
absence i n t h e
microemulsion o f
a
g r e a s y s o i l r e m o v a l t y p e o f s o l v e n t .
R e g a r d i n g t h e p r i m a r y d e t e r g e n t p r e s e n t
i n
t h e o/w
m i c r o e m u l s i o n s a n y o f t h e
c o n v e n t i o n a l l y
u s e d w a t e r
s o l u b l e a n i o n i c
d e t e r g e n t s o r m i x t u r e s o f
s a i d
a n i o n i c
d e t e r g e n t s a n d a n i o n i c
d e t e r g e n t s
c a n
b e u s e d i n t h i s
i n v e n t i o n . As
u s e d
h e r e i n t h e t e r m p r i m a r y
s u r f a c t a n t
i s
i n t e n d e d
t o r e f e r t o
t h e c l a s s o f a n i o n i c
and mixed
a n i o n i c - n o n i o n i c d e t er g e n t s p r o v i d i n g d e t e r s i v e
a c t i o n
a n d t o d i s t i n g u i s h f r o m
t h e
c o s u r f a c t a n t c o m p o n e n t ,
t h e f u n c t i o n o f
w hi c h
i s
t o
form and s t a b i l i z e
t h e
micro
emulsion b u t w hi c h need n o t n e c e s s a r i l y be
a
d e t e r s i v e
a c t i v e m a t e r i a l .
The w a t e r - s o l u b l e o r g a n i c
d e t e r g e n t
m a t e r i a l s w h i c h
a r e u s e d i n f o r m i n g
t h e
u l t i m a t e
o/ w
m i c r o e m u l s i o n
c o m p o s i t i o n s o f
h i s i n v e n t i o n
m a y b e
s e l e c t e d f r o m
t h e
g r o u p
c o n s i s t i n g o f
w a t e r - s o l u b l e ,
n o n - s o a p , a n i o n i c
d e t e r g e n t s a s
w e l l a s m i x t u r e s o f s a i d
a n i o n i c d e t e r g e n t s
w i t h
w a t e r - s o l u b l e
n o n i o n i c a n d
p o l a r
n o n i o n i c
d e t e r
g e n t s
a s
w e l l . I n
t h e
p r e f e r r e d d i l u t e d o / w m i c r o e m u l
s i o n c o m p o s i t i o n s , a m i x t u r e o f a n i o n i c a n d n o n i o n i c
d e t e r g e n t s i s
e m p l o y e d ,
w h e r e a s i n t h e c o n c e n t r a t es t h e
m i x t u r e o f a n i o n i c a n d n o n i o n i c d e t e r g e n t s i s p r e f e r r e d .
S u i t a b l e w a t e r - s o l u b l e n o n - s o a p ,
a n i o n i c
d e t e r g e n t s
i n c l u d e
t h o s e
s u r f a c e - a c t i v e
o r d e t e r g e n t
compounds
which c o n t a i n
a n o r g a n i c
h y d r o p h o b i c
g r o u p
c o n t a i n
i n g g e n e r a l l y
8 t o 2 6 c a r b o n a t o m s a n d
p r e f e r a b l y 1 0
t o
1 8 carb on
atoms
i n
t h e i r molecular
s t r u c t u r e and a t l e a s t
one
w a t e r - s o l u b i l i z i n g group s e l e c t e d from
t h e
group o f
5
20
40
60
6 5
6
s u l f o n a t e ,
s u l f a t e and carboxylate s o a s
t o
f o r m
a
water
s o l u b l e
d e t e r g e n t .
U s u a l l y , t h e
h y d r o p h o b i c
g r o u p w i l l
i n c l u d e
o r c o m p r i s e
a
C 8 - C 2 ;
a l k y l ,
a l k e n y l
o r a c y l
g r o u p .
Such d e t e r g e n t s a r e employed i n
t h e
f o r m
o f
w a t e r - s o l u b l e s a l t s a n d t h e
s a l t ~ f o r m i n g
c a t i o n u s u a l l y
i s
s e l e c t e d
f r o m
t h e ' g r o u p c o n s i s t i n g o f s o d i u m ,
p o t a s
s i u m , ammoniu m, magnesium a n d m o n o - , d i - o r t r i
C 2 - C 3 a l l t a n o l a m m o n i u m ,
w i t h
t h e
s o d i u m ,
m a g n e s i u m
a n d ammonium c a t i o n s a g a i n b e i n g p r e f e r r e d .
E x a m p l e s
o f s u i t a b l e
s u l f o n a t e d a n i o n i c d e t e r g e n t s
a r e th e w e l l
k n o w n
h i g h e r a l k y l
mononuclear
a r o m a t i c
s u l f o n a t e s
s u c h
a s t h e h i g h e r a l k y l b e n z e n e s u l f o n a t e s
c o n t a i n i n g f r o m 1 0 t o 1 6 c a r b o n a t o m s i n t h e
h i g h e r
a l k y l
g r o u p i n
a
s t r a i g h t
o r
b r a n c h e d c h a i n , C i t - C 1 5
a l k y l
t o l u e n e s u l f o n a t e s a n d C3-C5 l k y l p h e n o l s u l f o
n a t e s . A r e f e r r e d s u l f o n a t e i s
l i n e a r
a l k y l benzene s u l
f o n a t e h a v i n g a h i g h
c o n t e n t
o f 3 - ( o r h i g h e r ) p h e n y l
i s o m e r s a n d a c o r r e s p o n d i n g l y
low
c o n t e n t ( w e l l below
5 0 % )
o f 2 - o r l o w e r ) p h e n y l
i s o m e r s ,
t h a t
i s ,
w h e r e i n
t h e
b e n z e n e
r i n g i s p r e f e r a b l y a t t a c h e d i n
l a r g e p a r t
a t
t h e
3
o r h i g h e r
f o r
e x a m p l e ,
4 ,
5 ,
6 o r
7 )
p o s i t i o n
o f
t h e
a l k y l group
and
t h e c o n t e n t o f t h e i s o m e r s i n w h i c h t h e
benzene r i n g i s a t t a c h e d i n t h e 2 o r
1
p o s i t i o n i s c o r r e
s p o n d i n g l y
l o w .
P a r t i c u l a r l y p r e f e r r e d m a t e r i a l s a r e s e t
f o r t h
i n U . S . P a t .
N o .
3 , 3 2 0 , 1 7 4 .
O t h e r s u i t a b l e
a n i o n i c
d e t e r g e n t s a r e
t h e
o l e ? n s u l f o
n a t e s ,
i n c l u d i n g
l o n g - c h a i n
a l k e n e
s u l f o n a t e s ,
l o n g
c h a i n
hydroxyalkane
s u l f o n a t e s
o r m i x t u r e s o f a l k e n e
s u l f o n a t e s a n d h y d r o x y a l k a n e s u l f o n a t e s .
T h e s e
o l e ? n
s u l f o n a t e d e t e r g e n t s m a y b e p r e p a r e d i n a
k n o w n m a n
n e r
b y t h e r e a c t i o n o f s u l f u r t r i o x i d e ( S 0 3 ) w i t h long
c h a i n
o l e f i n s
c o n t a i n i n g 8 t o 2 5 , p r e f e r a b l y 1 2 t o 2 1
c a r b o n a t o m s a n d h a v i n g t h e
f o r m u l a RCH:CHR1
w he re
R
s a
h i g h e r
a l k y l group
o f 6
t o 2 3 c a r b o n s and
R1
i s a n
a l k y l
group
o f
l t o 1 7
c a r b o n s
o r
hydrogen
t o
form
a m i x t u r e o f
s u l t o n e s
and a l k e n e s u l f o n i c a c i d s
w hi c h i s t h e n t r e a t e d t o
c o n v e r t
t h e s u l t o n e s t o s u l f o
n a t e s . P r e f e r r e d
ole?n
s u l f o n a t e s c o n t a i n
f r o m
1 4 t o 1 6
carbon atoms i n
t h e R l k y l
group and a r e o b t a i n e d by
s u l f o n a t i n g
an a
o l e ? n .
O t h e r e x a m p l e s o f s u i t a b l e a n i o n i c s u l f o n a t e d e t e r
g e n t s a r e t h e
p a r a f f i n
s u l f o n a t e s c o n t a i n i n g
a b o u t 1 0
t o
2 0 ,
p r e f e r a b l y
a b o u t 1 3 t o
1 7 ,
c a r b o n a t o m s . P r i m a r y
p a r a f f i n s u l f o n a t e s
a r e made
b y r e a c t i n g l o n g - c h a i n
a l p h a
o l e ? n s a n d b i s u l ? t e s a n d
p a r a f ? n
s u l f o n a t e s h a v
i n g
t h e
s u l f o n a t e
g r o u p d i s t r i b u t e d a l o n g
t h e p a r a f f i n
c h a i n a r e
sh ow n
i n U . S . P a t . N o s .
2 , 5 0 3 , 2 8 0 ;
2 , 5 0 7 , 0 8 8 ;
3 , 2 6 0 , 7 4 4 ; 3 , 3 7 2 , 1 8 8 ; a n d
German P a t e n t 7 3 5 , 0 9 6 .
E x a m p l e s
o f
s a t i s f a c t o r y
a n i o n i c
s u l f a t e
d e t e r g e n t s
a r e t h e
C i t - C 1 3 a l k y l
s u l f a t e s a l t s a n d t h e Cg-Cm a l k y l
e t h e r p o l y e t h e n o x y
s u l f a t e
s a l t s h a v i n g t h e f o r m u l a
R ( O C 2 H 4 ) , , OSO3M h e r e i n n i s
l t o 1 2 ,
p r e f e r a b l y
1
t o
5 , a n d
s
a s o l u b i l i z i n g c a t i o n s e l e c t e d f r o m t h e g r o u p
c o n s i s t i n g o f s o d i u m ,
p o t a s s i u m ,
a m m o n i u m , m a g n e
sium
and
mono-,
d i - and t r i e t h a n o l a m m o n i u m i o n s .
T h e
a l k y l
s u l f a t e s
m a y b e
o b t a i n e d by
s u l f a t i n g t h e a l c o h o l s
o b t a i n e d by
r e d u c i n g
g l y c e r i d e s o f c o c o n u t o i l o r t a l
low o r m i x t u r e s t h e r eo f
a n d
n e u t r a l i z i n g t h e
r e s u l t a n t
p r o d u c t . On t h e o t h e r h a n d , t h e a l k y l
e t h e r
p o l y e t h e
noxy s u l f a t e s
a r e
o b t a i n e d by
s u l f a t i n g
t h e c o n d e n s a t i o n
p r o d u c t o f e t h y l e n e o x i d e w i t h a C 3 - C 1 g a l k a n o l a n d
n e u t r a l i z i n g t h e r e s u l t a n t
p r o d u c t . The
l k y l e t h e r
p o l y
e t h e n o x y
s u l f a t e s d i f f e r
from
one a n o t h e r
i n
t h e
num ber
o f moles o f e th y l e n e o x i d e
r e a c t e d
w i t h
one
mole o f
a l k a n o l .
P r e f e r r e d
a l k y l
s u l f a t e s
a n d p r e f e r r e d a l k y l
e t h e r p o l y e t h e n o x y
s u l f a t e s
c o n t a i n 1 0 to 1 6 c a r b o n
atoms i n
t h e a l k y l g r o u p .
-
8/10/2019 Micro Emulsion Liquid Cleaning
5/12
5 , 0 8 2 , 5 8 4
The
C 8 - C 1 ; a l k y l p h e n y l e t h e r p o l y e t h e n o x y
s u l f a t e s
c o n t a i n i n g f r o m 2 t o 6 m o l e s o f e t h y l e n e
o x i d e
i n t h e
molecule a l s o
a r e s u i t a b l e
f o r
u s e
i n t h e
i n v e n t i v e
com
p o s i t i o n s . T h e s e
d e t e r g e n t s
c a n b e p r e p a r e d b y r e a c t i n g
a n a l k y l p h e n o l w i t h
2
t o
6 m o l e s
o f e th y l e n e o x i d e a n d
s u l f a t i n g a n d n e u t r a l i z i n g t h e r e s u l t a n t e t h o x y l a t e d a l
k y l p h e n o l .
O t h e r
s u i t a b l e
a n i o n i c d e t e r g e n t s a r e t h e C r y - C 1 5
a l k y l
e t h e r p o l y e t h e n o x y
c a r b o x y l a t e s
h a v i n g
t h e
s t r u c t u r a l
f o r m u l a R(OC2H4),,OX
COOH
wherein n i s
a
num ber
f r o m 4 t o 1 2 , p r e f e r a b l y 5 t o 1 0 a n d X s s e l e c t e d from
t h e g r o u p c o n s i s t i n g o f C H 2 , C ( O ) R \
a n d
C ( O )
w h e r e i n R1
i s
a C1-C3
a l k y l e n e g r o u p . P r e f e r r e d
c o m
p o u n d s i n c l u d e C 9 - C 1 ]
a l k y l
e t h e r
p o l y e t h e n o x y 7 - 9 )
C(O)CH2CH2COOH,
C 1 3 C 5
a l k y l
e t h e r
p o l y e t h e
n o x y
7 - 9 )
C ( O ) C001
a n d C l o - C 1 2 a l k y l
e t h e r p o l y e t h e n o x y
5 - 7 )
CHZCOOH.
T h e s e
c o m p o u n d s
m a y b e
p r e p a r e d b y
c o n d e n s i n g e t h y l e n e o x i d e
w i t h
t h e ap p r o p r i a t e a l k a n o l
a n d r e a c t i n g
t h i s
r e a c t i o n
p r o d u c t w i t h
c h l o r a c e t i c a c i d
t o mak e t h e e t h e r
c a r b o x y l i c
a c i d s a s s h o w n i n U S . P a t .
N o .
3 , 7 4 1 , 9 1 1 o r
w i t h
s u c c i n i c
a n h y d r i d e
o r p h t h a l i c
a n h y d r i d e .
O b v i o u s l y ,
t h e s e a n i o n i c
d e t e r g e n t s
w i l l
b e
p r e s e n t e i t h e r i n a c i d
f o r m
o r s a l t
f o r m d e p e n d i n g
upon
t h e pH o f t h e ? n a l c o m p o s i t i o n , w i t h s a l t
f o r m i n g
c a t i o n
b e i n g t h e same
a s
f o r t h e o t h e r a n i o n i c
d e t e r g e n t s .
Of t h e f o r e g o i n g n o n - s o a p
a n i o n i c d e t e r g e n t s , t h e
p r e f e r r e d
d e t e r g e n t s
a r e t h e C9-C1 l i n e a r a l k y l b e n z e n e
s u l f o n a t e s a n d
t h e
C 1 3 C 1 7
p a r a f f i n o r a l k a n e
s u l f o n a t e s .
P a r t i c u l a r l y , p r e f e r r e d
c o m p o u n d s
a r e
s o d i u m
C l o - C 1 3
a l k y l b e n z e n e s u l f o n a t e a n d s o d i u m
C 1 3 C 1 7
a l k a n e
s u l
f o n a t e .
G e n e r a l l y ,
t h e p r o p o r t i o n o f
a n i o n i c d e t e r g e n t
w i l l b e
i n
t h e
r a n g e o f
1 %
t o
10%, p r e f e r a b l y f r o m 2 o 6%,
b y w e i g h t
o f
t h e d i l u t e o/w r n i c r o e m u l s i o n c o m p o s i
t i o n .
When
p r e s e n t , t h e w a t e r - s o l u b l e
o r
w a t e r d i s p e r s i b l e
n o n i o n i c d e t e r g e n t s t h a t
a r e
employed i n
t h e
i n v e n t i v e
c o m p o s i t i o n s a r e g e n e r al l y t h e c o n d e n s a t i o n
p r o d u c t o f
a n o r g a n i c
a l i p h a t i c
o r
a l k y l a r o m a t i c
h y d r o p h o b i c
c o m p o u n d a n d h y d r o p h i l i c e t h y l e n e o x i d e g r o u p s.
P r a c t i c a l l y
a n y
h y d r o p h o b i c
compound
h a v i n g
a c a r
b o x y , h y d r o x y , amido
o r
amino group
w i t h
a f r e e hy
d r o g e n a t t a c h e d t o t h e n i t r o g e n c a n b e c o n d e n s e d w i t h
e t h y l e n e o x i d e o r w i t h t h e
p o l y h y d r a t i o n
p r o d u c t
t h e r e o f , p o l y e t h y l e n e g l y c o l , t o f o r m a n o n i o n i c
d e t e r
g e n t .
F u r t h e r , t h e l e n g t h o f t h e p o l y e t h e n e o x y c h a i n
c a n
b e
a d j u s t e d t o a c h i e v e t h e d e s i r e d b a l a n c e between
t h e h y d r o p h o b i c an d h y d r o p h i l i c e l e m e n t s .
P a r t i c u l a r l y s u i t a b l e
n o n i o n i c
d e t e r g e n t s a r e
t h e
con
d e n s a t i o n p r o d u c t s o f
a
h i g h e r a l c o h o l c o n t ai n i n g a b o u t
8 t o 1 8 carbon
atoms
i n a s t r a i g h t o r
branched-chain
c o n f i g u r a t i o n c o n d e n s e d
w i t h
a b o u t 0 . 5
t o
3 0 ,
p r e f e r a
b l y 2
t o 1 0 ,
m o l e s o f e t h y l e n e o x i d e . A p a r t i c u l a r l y
p r e f e r r e d
c o m p o u n d i s
C 9 - C 1 ] a l k a n o l e t h o x y l a t e
( 5 1 3 0 ) w h i c h
a l s o i s a b b r e v i a t e d C 9 - C 1 }
a l c o h o l
EO : 1
1 5
2 5
3 0
45
5 0
60
6 5
8
a n d
C 1 2 C 1 5
a l k a n o l
e t h o x y l a t e ( 7 E 0 ) w h i c h
a l s o
i s
a b b r e v i a t e d
a s
C 1 2 - C 1 5 a l c o h o l EO
: 1 .
T h e s e p r e f e r r e d
compounds a r e
c o m m e r c i a l l y
a v a i l a b l e
from
S h e l l
Chemical Co.
under
t h e tradenames Dobanol 9 1 - 5 and
Neodol 2 5 - 7 .
O t h e r
s u i t a b l e
n o n i o n i c d e t er g e n t s a r e t h e p o l y e t h y l
ene o x i d e
c o n d e n s a t e s o f one
mole
o f
a l k y l p h e n o l con
t a i n i n g
from a b o u t
6
t o 1 2
carbon
atoms i n
a
s t r a i g h t - o r
b r a n c h e d - c h a i n
c o n ? g u r a ti o n w i t h a b o u t 2
t o
3 0 , p r e f
e r a bl y 2
t o
1 5 , m o l e s o f e t h y l e n e
o x i d e ,
s u c h a s n o n y l
p h e n o l c o n d e n s e d w i t h 9 m o l e s o f
e t h y l e n e
o x i d e ,
d o d e
c y l p h e n o l c o n d e n s e d
w i t h
1 5 m o l e s
o f
e t h y l e n e a n d
d i n o n y l p h e n o l
c o n d e n s e d
w i t h 1 5
m o l e s
o f e t h y l e n e
o x i d e .
These
c o mp ounds a r e
n o t
t h e most p r e f e r r e d
b e c a u s e
t h e y a r e
n o t
a s
b i o d e g r a d a b l e
a s
t h e e t h o x y l
a t e d a l k a n o l s d e s c r i b e d a b o v e .
A n o t h e r w e l l - k n o w n
g r o u p
o f s a t i s f a c t o r y
n o n i o n i c
d e t e r g e n t s i s m a r k e t e d
u n d e r
t h e t r a d e
n a m e P l u t o n
i c s . T h e s e
compounds
a r e f o r m e d
b y
c o n d e n s i n g e t h
y l e n e
o x i d e w i t h a h y d r o p h o b i c b a s e f o r m e d
by
t h e
c o n d e n s a ti o n o f p r o p y l e n e
o x i d e
w i t h p r o p y l e n e
g l y c o l .
The m o l e c u l a r
w e i g h t
o f
t h e h y d r o p h o b i c p o r t i o n
o f
t h e m o l e c u l e i s
o f
t h e o r d e r
o f
9 5 0 t o
4 , 0 0 0
and
p r e f e r a
b l y 1 , 2 0 0
t o
2 , 5 0 0 . The a d d i t i o n o f p o l y o x y e t h y l e n e
r a d i c a l s
t o
t h e h y d r o p h o b i c p o r t i o n t e n d s
t o
i n c r e a s e
t h e
s o l u b i l i t y o f
t h e
m o l e c u l e a s a w h o l e . The m o l e c u l a r
w e i g h t
o f
t h e b l o c k
p o l y m e r s
v a r i e s f r o m 1 , 0 0 0 t o
1 5 , 0 0 0 ,
and t h e p o l y e t h y l e n e o x i d e c o n t e n t
m a y
c o m
p r i s e
20% t o
80%
b y w e i g h t .
S t i l l a n o t h e r g r o u p o f s a t i s f a c t o r y n o n i o n i c
d e t e r
g e n t s i s
a
condensate o f
a
C10C16
a l k a n o l
with
a
h e t e r i c
m i x t u r e
o f e t h y l e n e
o x i d e
a n d p r o p y l e n e o x i d e .
The
mole
r a t i o o f
e t h y l e n e o x i d e t o p r o p y l e n e o x i d e i s f r o m
1 : 1
t o
4 : 1 ,
p r e f e r a b l y
f r o m 1 . 5 : 1 t o 3 0 : 1 ,
w i t h
t h e
t o t a l
o f
t h e
e t h y l e n e o x i d e
a n d
p r o p y l e n e
o x i d e
c o n t e n t s
( i n c l u d i n g
t h e
t e r m i n a l e t h a n o l g r o u p o r
p r o p a n o l
g r o u p ) b e i n g f r o m 60%
t o
8 5 % , p r e f e r a b l y 70%
t o
8 0 % , o f
h e
n o n i o n i c
d e t e r g e n t
m o l e c u l a r
w e i g h t . P r e f
e r a b l y , t h e
h i g h e r
a l k a n o l c o n t a i n s 1 2 t o 1 5 c a r b o n
atoms and
a
p r e f e r r e d c o m p o u n d
i s t h e
c o n d e n s a t i o n
p r o d u c t o f C 1 3 - C 1 5 a l k a n o l w i t h 4 m o l e s o f p r o p y l e n e
o x i d e a n d
7
m o l e s o f e t h y l e n e o x i d e .
S u c h p r e f e r r e d
compounds a r e c o m m e r c i a l l y a v a i l a b l e f r o m BASF
C ompan y u n d e r t h e t r a d e n a m e L u t e n s o l L F .
Also s u i t a b l e a r e t h e
n o n i o n i c
d e t e r g e n t s t h a t a r e
d e r i v e d
f r o m t h e c o n d e n s a t i o n o f e t h y l e n e
o x i d e
w i t h
t h e p r o d u c t r e s u l t i n g f r o m t h e r e a c t i o n o f p r o p y l e n e
o x i d e
a n d
e t h y l e n e d i a m i n e .
F o r
e x a m p l e ,
c o m p o u n d s
c o n t a i n i n g
f r o m
a b o u t
4 - 0
p e r c e n t
t o
a b o u t 8 0 p e r c e n t
p o l y o x y e t h y l e n e
b y w e i g h t a n d h a v i n g a
m o l e c u l a r
w e i g h t
o f
f r o m a b o u t
5 , 0 0 0
t o
1 1 , 0 0 0
r e s u l t i n g f r o m t h e
r e a c t i o n
o f
e t y l e n e o x i d e g r o u p s
w i t h
a
h y d r o p h o b i c
b a s e c o n s t i t u t e d o f t h e r e a c t i o n p r o d u c t o f e t h y l e n e
d i a m i n e a n d
e x c e s s
p r o p y l e n e o x i d e , t h e b a s e s h a v i n g a
m o l e c u l a r w e i g h t o n
t h e
o r d e r o f 2 , 5 0 0 t o 3 , 0 0 0 ,
a r e
s a t i s f a c t o r y .
The p o l a r n o n i o n i c d e t e r g e n t s w h i c h m a y b e
s u b s t i
t u t e d f o r t h e
n o n i o n i c d e t e r g e n t s
d e s c r i b e d above
a r e
t h o s e
i n
which t h e
h y d r o p h i l i c
group c o n t a i n s a s e m i
p o l a r
b o n d
d i r e c t l y
b e t w e e n
two
a t o m s ,
f o r e x a m p l e ,
N->O a n d P - > O . T h e r e i s c h a r g e s e p a r a t i o n b e t w e e n
t h e
two i r e c t l y b o n d e d
a t o m s ,
b u t
t h e d e t e r g e n t m o l e
c u l e
b e a r s
no
n e t
c h a r g e
and
d o e s
n o t
d i s s o c i a t e
i n t o
i o n s .
S u i t a b l e p o l a r n o n i o n i c d e t e r g e n t s i n c l u d e
o p e n
c h a i n
a l i p h a t i c
a m i n e
o x i d e s o f
t h e
g e n e r a l
f o r m u l a
R1-R2R3N>O,
w h e r e i n
R 1
i s a n a l k y l ,
a l k e n y l o r
-
8/10/2019 Micro Emulsion Liquid Cleaning
6/12
5 , 0 8 2 , 5 8 4
monohydroxyalkyl r a d i c a l h a v i n g
a b o u t
1 0 t o 1 6 c a r
bon
atoms and
R2
and
R3 a r e
e a c h
s e l e c t e d from
t h e
g r o u p c o n s i s t i n g o f m e t h y l , e t h y l , p r o p y l , e t h a n o l , a n d
p r o p a n o l r a d i c a l s . P r e f e r r e d amine o x i d e s a r e t h e
C l o - C 1 6 a l k y l d i m e t h y l
a n d
d i h y d r o x y e t h y l
a m i n e
o x
i d e s ,
e . g . , l a u r y l
d i m e t h y l
a m i n e
o x i d e a n d l a u r y l m y r i s
t y l
d i h y d r o x y e t h y l
a m i n e
o x i d e .
O t h e r
o p e r a b l e
p o l a r
n o n i o n i c
d e t e r g e n t s a r e t h e r e l a t e d o p e n - c h a i n a l i p h a t i c
p h o s p h i n e o x i d e s h a v i n g t h e g e n e r a l f o r m u l a
R1R2R3P>O w h e r e i n R1
i s a n a l k y l , a l k e n y l o r
m o n o h y d r o x y a l k y l
r a d i c a l r a n g i n g i n
c h a i n l e n g t h f r o m
1 0
t o
1 8 c a r b o n a t o m s , and R2 and R3 a r e e a c h a l k y l o r
m o n o h y d r o x y a l k y l r a d i c a l s
c o n t a i n i n g f r o m 1 t o
3
c a r
bon
a t o m s . As w i t h
t h e a m i n e o x i d e s , t h e p r e f e r re d
p h o s p h i n e o x i d e s
a r e t h e
C l o - C 1 6
a l k y l
d i m e t h y l
a n d
d i h y d r o x y e t h y l p h o s p h i n e o x i d e s .
G e n e r a l l y , i n t h e p r e f e r r e d
d i l u t e
o/ w m i c r o e m u l s i o n
c o m p o s i t i o n s
t h e n o n i o n i c
d e t e r g e n t w i l l b e
p r e s e n t
i n
a d m i x t u r e w i t h
t h e a n i o n i c d e t e r g e n t .
The p r o p o r t i o n
o f n o n i o n i c d e t e rg e n t b a s e d
u p o n
t h e w e i g h t o f t h e ? n a l
d i l u t e
o / w
m i c r o e m u l s i o n c o m p o s i t i o n
w i l l
b e
0.1%
t o
8%, mor e p r e f e r a b l y 2 t o 6%, by w e i g h t . F u r t h e r
m o r e ,
i n t h e m o r e p r e f e r r e d c o m p o s i t i o n s
t h e w e i g h t
r a t i o
o f a n i o n i c d e t e r g e n t
t o n o n i o n i c
d e t e r g e n t w i l l b e
i n
t h e
r a n g e
o f 1 : 3 t o 3 : 1 w i t h
e s p e c i a l l y good r e s u l t s
b e i n g o b t a i n e d a t a w e i g h t r a t i o o f 1 3 : 1 .
T h e c o s u r f a c t an t p l a y s
a n
e s s e n t i a l r o l e i n t h e forma
t i o n
o f t h e d i l u t e o/w mi croe mul sion and t h e concen
t r a t e d m i c r o e m u l s i o n c o m p o s i t i o n s . Very b r i e ? y , i n
t h e
a b s e n c e o f t h e c o s u r f a c t a n t t h e
w a t e r ,
d e t e r g e n t ( s ) a n d
h y d r o c a r b o n e . g . , p e r f u m e ) w i l l , w h e n
m i x e d
i n a p p r o
p r i a t e p r o p o r t i o n s f o r m e i t h e r a m i c e l l a r s o l u t i o n ( l o w
c o n c e n t r a t i o n ) o r f o r m an o i l - i n - w a t e r emulsion i n
t h e
? r s t
a s p e c t o f
t h e i n v e n t i o n . With
t h e
c o s u r f a c t a n t
added
t o
t h i s
s y s t e m , t h e
i n t e r f a c i a l
t e n s i o n
a t
t h e
i n t e r
f a c e b e t w e e n t h e e m u l s i o n d r o p l e t s
a n d a q u e o us
p h a s e
i s d r a s t i c a l l y r e d u c e d t o a v a l u e c l o s e t o
0
( 1 0 * 3 dy
n e s / c m ) . T h i s r e d u c t i o n o f t h e i n t e r f a c i a l
t e n s i o n
r e s u l t s
i n s p o n t a n e o u s
b r e a k - u p o f
t h e e m u l s i o n d r o p l e t s t o
c o n s e c u t i v e l y s m a l l e r a g g r e g a t e s u n t i l t h e s t a t e o f a
t r a n s p a r e n t
c o l l o i d a l
s i z e d e m u l s i o n , e . g . , a
microemul
s i o n , i s
f o r m e d .
I n t h e s t a t e
o f
a
m i c r o e m u l s i o n ,
t h e r m o
d y n a m i c f a c t o r s c ome i n t o b a l a an c e w i t h v a r y i n g d e
g r e e s
o f s t a b i l i t y r e l a t e d
t o
t h e t o t a l f r e e e n e r g y o f t h e
m i c r o e m u l s i o n . S o m e o f t h e thermodynamic f a c t o r s
i n v o l v e d
i n
d e t e r m i n i n g
t h e t o a l
f r e e
e n e r g y
o f
t h e
s y s t e m a r e
l )
p a r t i c l e - p a r t i c l e
p o t e n t i a l ;
2 )
i n t e r f a c i a l
t e n s i o n
o r f r e e e n e r g y
s t r e t c h i n g
a n d b e n d i n g ) ;
3 )
d r o p l e t
d i s p e r s i o n
e n t r o p y ;
a n d
4 )
c h e m i c a l
p o t e n t i a l
c h a n g e s u p o n f o r m a t i o n .
A
t h e r m o d y n a m i c a l l y
s t a b l e
s y s t e m
i s
a c h i e v e d w h e n ( 2 )
i n t e r f a c i a l t e n s i o n o r f r e e
e n e r g y
i s
m i n i m i z e d a n d 3 )
d r o p l e t
d i s p e r s i o n e n t r o p y
i s
m a x i m i z e d .
T h u s ,
t h e
r o l e o f
t h e c o s u r f a c t an t i n
f o r
m a t i o n
o f a
s t a b l e o / w m i c r o e m u l s i o n i s t o a )
d e c r e a s e
i n t e r f a c i a l t e n s i o n
2 ) ;
a n d
b )
m o d i f y
t h e m i c r o e m u l
s i o n
s t r u c t u r e and i n c r e a s e t h e
num ber
o f
p o s s i b l e
con
? g u r a t i o n s
3 ) . A l s o , t h e
c o s u r f a c t a n t
w i l l
0 ) d e c r e a s e
t h e
r i g i d i t y .
Four
m a j o r c l a s s e s o f
compounds
h a v e
b e e n f o u n d
t o
p r o v i d e h i g h l y
s u i t a b l e
c o s u r f a c t a n t s
o v e r t e m p e r a t u r e
r a n g e s ex t e n d i n g f r o m
5
C . t o 4 3 C . , f o r i n s t a n c e ,
1 )
w a t e r - s o l u b l e C 3 - C 4 l k a n o l s ,
p o l y p r o p y l e n e
g l y c o l s o f
t h e
formula
HO(CH3CHCH2O),,H
whe rein n
i s
a num
b e r f r o m
2 t o 1 8
and monoalkyl e t h e r s and e s t e r s o f
e t h y l e n e g l y c o l a n d p r o p y l e n e g l y c o l h a v i n g t h e s t r u c
t u r a l
f o r m u l a s R O ( X ) , , H a n d
R 1 O ( X ) , , H
w h e r e i n R s
C 1 - C 4 a l k y l , R ; i s C 2 - C 4
a c y l
g r o u p ,
X s ( C I - I Z C H Z O )
or
(CH3CHCH2O) and
n
i s
a n u m b e r f r o m 1 t o
4 ;
( 2 )
20
2 5
3 0
3 5
4 - 0
45
5 5
60
6 5
1 0
a l i p h a t i c mono-and
d i - c a r b o x y l i c
a c i d s c o n t a i n i n g 3
t o 6
c a r b o n s
i n
t h e m o l e c u l e ; 3 ) t h e a f o r e m e n t i o n e d
a l k y l
e t h e r
p o l y e t h e n o x y
a c i d s d i s c u s s e d a b o v e
when
t h e
a n i o n i c
c a r b o x y l a t e f o r m
o f
t h i s compound i s n o t
p r e s
e m ; a n d 4 )
t r i e t h y l
p h o s p h a t e . A d d i t i o n a l l y , m i x t u r e s
of t w o or
m o r e
of
t h e f o u r c l a s s e s
of
c o s u r f a c t a n t
com
p o u n d s
m a y
b e
e m p l o y e d
w h e r e
s p e c i ? c
p H s
a r e
d e
s i r e d .
R e p r e s e n t a t i v e m e m b e r s
o f t h e p o l y p r o p y l e n e g l y c o l
e t h e r s
i n c l u d e
d i p r o p y l e n e
g l y c o l a n d
p o l y p r o p y l e n e
g l y c o l h a v i n g a m o l e c u l a r
w e i g h t
o f 2 0 0
t o
1 0 0 0 , e . g . ,
p o l y p r o p y l e n e
g l y c o l
4 0 0 .
O t h e r s a t i s f a c t o r y
g l y c o l
e t h e r s a r e e t h y l e n e g l y c o l m o n o b u t y l e t h e r b u t y l c e l l o
s o l v e ) , d i e t h y l e n e g l y c o l m o n o b u t y l
e t h e r b u t y l c a r b i
t o l ) , t r i e t h y l e n e g l y c o l m o n o b u t y l e t h e r , t e t r a e t h y l e n e
g l y c o l m o n o b u t y l e t h e r , p r o p y l e n e
g l y c o l
t e r t i a r y
b u t y l
e t h e r , e t h y l e n e g l y c o l m o n o a c e t a t e a n d d i p r o p y l e n e
g l y c o l p r o p i o n a t e .
From t h e s t a n d p o i n t
o f p r o v i d i n g s t a b l e
m i c r o e m u l
s i o n s over a broad r a n g e o f t e m p e r a t u r e s
w h i l e
a v o i d i n g
any
p r o b l e m s
r e l a t e d t o
t o x i c i t y
a n d / o r
e n v i r o n m e n t a l
s a f e t y ,
tw o
e t h e r s
b a s e d
o n
d i p r o p y l e n e
g l y c o l
a r e
p a r
t i c u l a r l y
p r e f e r r e d
a s c o s u r f a c t a n t s ,
n a m e l y ,
d i p r o p y l
e n e
g l y c o l m o n o b u t y l e t h e r a n d d i p r o p y l e n e g l y c o l
i s o b u t y l e t h e r .
R e p r e s e n t a t i v e m e m b e r s
o f t h e 2 ) a l i p h a t i c c a r b o x
y l i c
a c i d s i n c l u d e C 3 - C 6 a l k y l a n d a l k e n y l m o n o b a s i c
a c i d s and d i b a s i c
a c i d s
such a s g l u t a r i c
a c i d
and mix
t u r e s o f
g l u t a r i c a c i d
w i t h
a d i p i c a c i d a n d s u c c i n i c a c i d ,
a s
w e l l a s
m i x t u r e s
o f t h e f o r e g o i n g a c i d s .
W h i l e
a l l o f
t h e
a f o r e m e n t i o n e d
g l y c o l e t h e r c o m
p o u n d s
a n d
a c i d compounds
p r o v i d e
t h e
d e s c r i b e d
s t a
b i l i t y , t h e m o s t p r e f e r r e d c o s u r f a c t a n t compounds o f
each t y p e , o n
t h e
b a s i s of o s t and c o s m e t i c
appearance
p a r t i c u l a r l y
o d o r ) , a r e
d i e t h y l e n e
g l y c o l
m o n o b u t y l
e t h e r
a n d
a
m i x t u r e o f d i p i c , g l u t a r i c a n d s i c c i n i c a c i d s ,
r e s p e c t i v e l y .
The
a t i o o f a c i d s
i n
t h e f o r e g o i n g
m i x t u r e
i s
n o t
p a r t i c u l a r l y c r i t i c a l
and can b e m od i ? e d
t o
pro
v i d e t h e d e s i r e d o d o r . G e n e r a l l y , t o maximize water
s o l u b i l i t y
o f
t h e a c i d
m i x t u r e
g l u t a r i c a c i d , t h e m o s t
w a t e r - s o l u b l e
o f
t h e s e t h r e e s a t u r a t e d a l i p h a t i c
d i b a s i c
a c i d s , w i l l b e u s e d a s t h e
m a j o r c o m p o n e n t . G e n e r a l l y ,
w e i g h t
r a t i o s o f d i p i c
a c i d :
g l u t a r i c
a c i d :
s u c c i n i c a c i d
i s l 3 : 1 - 8 : l 5 , p r e f e r a b l y
l 2 : 1 6 : 1 - 3 : ,
s u c h
a s
1 : 1 : 1 ,
1 : 2 : 1 ,
2 : 2 : 1 , 1 : 2 : 1 . 5 ,
1 2 2 : 2 ,
2 2 3 : 2 , e t c . , c a n
b e u se d w i t h
e q u a l l y
g o o d r e s u l t s .
S t i l l
o t h e r c l a s s e s o f c o s u r f a c t a n t c o m p o u n d s p r o v i d
i n g
s t a b l e m i c r o e m u l s i o n c o m p o s i t i o n s
a t l o w
a n d e l e
v a t e d t e m p e r a t ur e s
a r e
t h e a f o r e m e n t i o n e d
a l k y l
e t h e r
p o l y e t h e n o x y
c a r b o x y l i c
a c i d s
a n d
t h e m o n o - ,
d i - a n d
t r i e t h y l e s t e r s
o f
p h o s p h o r i c a c i d s u c h a s t r i e t h y l p h o s
p h a t e .
T h e
amount
o f c o s u r f a c t a n t r e q u i r e d t o
s t a b i l i z e t h e
m i c r o e m u l s i o n
c o m p o s i t i o n s
w i l l , o f
c o u r s e ,
d e p e n d
o n
s u c h f a c t o r s
a s
t h e s u r f a c e
t e n s i o n
c h a r a c t e r i s t i c s o f t h e
c o s u r f a c t a n t , t h e t y p e and amounts
o f
t h e p r i m a r y
s u r
f a c t a n t s
and
p e r f u m e s ,
and
t h e t y p e
and
amounts o f
any
o t h e r a d d i t i o n a l i n g r e d i e n t s which m a y
b e p r e s e n t
i n
t h e
c o m p o s i t i o n
and which have a n i n f l u e n c e on t h e
t h e r m o d y n a m i c f a c t o r s e n u m e r a t e d a b o v e . G e n e r a l l y ,
amounts o f c o s u r f a c t a n t i n t h e r a n g e
o f
from 2 t o
1 0 % ,
p r e f e r a b l y
f r o m
a b o u t 3 t o 7%, s p e c i a l l y
p r e f e r a
b l y
f r o m
a b o u t
3 . 5
t o
6%,
b y w e i g h t
p r o v i d e
s t a b l e
d i l u t e
o / w m i c r o e m u l s i o n s f o r t h e a b o v e - d e s c r i b e d
l e v e l s
o f p r i m a r y s u r f a c t a n t s a n d
p e r f u m e
a n d a n y o t h e r
a d d i t i o n a l i n g r e d i e n t s a s
d e s c r i b e d
b e l o w .
As w i l l
b e a p p r e c i a t e d
b y
t h e
p r a c t i t i o n e r ,
t h e pH
o f
t h e
? n a l m i c r o e m u l s i o n w i l l
b e d e p e n d e n t
upon t h e
-
8/10/2019 Micro Emulsion Liquid Cleaning
7/12
5 , 0 8 2 , 5 8 4
1 1
i d e n t i t y
o f
t h e c o s u r f a c t a n t
compound,
w i t h t h e
c h o i c e
o f t h e c o s u r f a c t a n t
b e i n g
e f f e c t e d
b y
c o s t a n d
c o s m e t i c
p r o p e r t i e s ,
p a r t i c u l a r l y o d o r . F o r e x a m p l e , m i c r o e m u l
s i o n
c o m p o s i t i o n s which have a pH n t h e r a n g e o f l t o
1 0 m a y
employ
e i t h e r t h e
c l a s s
1
o r
t h e
c l a s s 4 c o s u r
f a c t a n t a s
t h e
s o l e s u r f a c t a n t , b u t t h e
pH r a n g e
i s r e
duced t o
l
t o
8 . 5
w h e n t h e
p o l y v a l e n t m e t a l
s a l t i s
p r e s
e n t .
O n
t h e o t h e r h a n d ,
t h e
c l a s s
2 c o s u r f a c t a n t
c a n
o n l y
b e u s e d a s
t h e
s o l e
c o s u r f a c t a n t
where
t h e
p r o d u c t pH
i s
below 3 . 2 . S i m i l a r l y , t h e c l a s s 3
c o s u r f a c t a n t c a n b e
u s e d a s t h e
s o l e
s u r f a c t a n t where t h e p r o d u c t pH i s
below
5 . However, where
t h e
a c i d i c
c o s u r f a c t a n t s
a r e
e m p l o y e d i n a d m i x t ur e w i t h a g l y c o l e t h e r c o s u r f a c t a n t ,
compositions
can be
formulated
a t
a
s u b s t a n t i a l l y neu
t r a l pH e . g . , pH 7 i 1 . 5 ,
p r e f e r a b l y 7 : 0 . 2 ) .
The a b i l i t y
t o
f o r m u l a t e n e u t r a l a n d a c i d i c p r o d u c t s
w i t h o u t b u i l d e r s w h i c h
h a v e
g r e a s e
r e m o v a l c a p a c i t i e s
i s a u n i q u i e f e a t u r e o f t h e p r e s e n t i n v e n t i o n b e c a u s e t h e
p r i o r
a r t
o / w m i c r o e m u l s i o n f o r m u l a t i o n s most u s u a l l y
a r e h i g h l y
a l k a l i n e
o r h i g h l y
b u i l t
o r b o t h .
I n a d d i t i o n t o t h e i r e x c e l l e n t c a p a c i t y
f o r c l e a n i n g
g r e a s y a n d o i l y s o i l s , t h e
l o w
pH
o/w m i c r o e m u l s i o n
f o r m u l a t i o n s
a l s o e x h i b i t
e x c e l l e n t c l e a n i n g
p e r f o r
m a n c e
and
removal
o f soap s c u m and l i m e s c a l e
i n
n e a t
( u n d i l u t e d ) a s
w e l l
a s i n d i l u t e d u s a g e .
The ? n a l e s s e n t i a l i n g r e d i e n t i n t h e
i n v e n t i v e
m i c r o
e m u l s i o n c o m p o s i t i o n s
i s w a t e r .
The
p r o p o r t i o n o f
w a t e r i n t h e
d i l u t e
o / w m i c r o e m u l s i o n c o m p o s i t i o n s
g e n e r a l l y i s i n t h e r a n g e o f 62% t o
9 6 . 6 % ,
p r e f e r a b l y
7 9 %
t o
92.4% b y w e i g h t o f t h e u s u a l d i l u t e d
o /w
m i
c r o e m u l s i o n
c o m p o s i t i o n .
As b e l i e v e d t o h a v e b e e n made
c l e a r
f r o m t h e
f o r e g o
i n g d e s c r i p t i o n , t h e d i l u t e o/w
m i c r o e m u l s i o n
l i q u i d
a l l - p u r p o s e
c l e a n i n g c o m p o s i t i o n s o f t h i s i n v e n t i o n
a r e
e s p e c i a l l y
e f f e c t i v e when u s e d a s
i s , t h a t i s , w i t h o u t
f u r t h e r
d i l u t i o n i n w a t e r ,
s i n c e t h e
p r o p e r t i e s o f t h e
composition a s
an
o/w mi croe mul sion a r e
b e s t
m a n i
f e s t e d i n
t h e n e a t ( u n d i l u t e d )
f o r m . However, a t
t h e
sa m e
t i m e
i t
s h o u l d be understood t h a t depending o n
t h e l e v e l s o f s u r f a c t a n t s ,
c o s u r f a c t a n t s , p e r f u m e a n d
o t h e r i n g r e d i e n t s ,
s o m e
d e g r e e o f d i l u t i o n w i t h o u t d i s
r u p t i n g t h e m i c r o e m u l s i o n ,
p e r s e , i s
p o s s i b l e .
For e x
a m p l e , a t t h e p r e f e r re d low l e v e l s
o f
a c t i v e s u rf a c t a n t
c o m p o u n d s i . e . , p r i m a r y a n i o n i c a n d n o n i o n i c d e t e r
g e n t s )
d i l u t i o n s
u p
t o a b o u t
50% w i l l g e n e r a l l y
b e
w e l l
t o l e r a t e d
w i t h o u t
c a u s i n g
p h a s e
s e p a r a t i o n ,
t h a t i s ,
t h e
m i c r o e m u l s i o n s t a t e
w i l l
b e
m a i n t a i n e d .
H ow e v e r, even w h e n
d i l u t e d t o a
g r e a t e x t e n t , s u c h
a s
a
2 -
t o
l O - f o l d
or
m o r e
d i l u t i o n , f o r
example,
t h e
r e s u l t i n g c o m p o s i t i o n s a r e s t i l l e f f e c t i v e
i n
c l e a n i n g
g r e a s y ,
o i l y
a n d o t h e r t y p e s
o f s o i l . F u r t h e r m o r e , t h e
p r e s e n c e
o f
magnesium i o n s o r
o t h e r
p o l y v a l e n t i o n s ,
e . g . , aluminum,
a s
w i l l
b e
d e s c r i b e d i n g r e a t e r d e t a i l
below f u r t h e r s e r v e s t o b o o s t c l e a n i n g
p e r f o r m a n c e o f
t h e
p r i m a r y
d e t e r g e n t s
i n d i l u t e
u s a g e .
O n
t h e
o t h e r h a n d ,
i t
i s
a l s o
w i t h i n t h e s c o p e o f t h i s
i n v e n t i o n
t o
f o r m u l a t e
h i g h l y
c o n c e n t r a t e d m i c r o e m u l
s i o n s
w hi c h w i l l b e d i l u t e d w i t h a d d i t i o n a l water b e f o r e
u s e . F o r e x a m p l e , c o n c e n t r a t e d
microemulsions
a r e
p r e p a r e d
b y m i x i n g t h e f o l l o w i n g
a m o u n t s
o f p r i m a r y
s u r f a c t a n t s , c o s u r f a c t a n t , p e r f u m e a n d
w a t e r :
I n g r e d i e n t
B r o a d
P r e f e r r e d
A n i o n i c
S u r f a c t a n t
1 0 - 3 5
1 2 - 2 8
N o n i o n i c S u r f a c t a n t
8 - 3 0
l O - Z O
C o s u r f a c t a n t 230 4 l 5
1 5
2 0
2 5
3 0
3 5
4 5
5 5
1 2
- c o n t i n u e d
Amount
( w t %)
I n g r e d i e n t B r o a d P r e f e r r e d
P e r f u m e 1 0 - 5 0 2 5 - 4 5
Water
l O - S O
2 2 4 0
Such
c o n c e n t r a t e d m i c r o e m u l s i o n s c a n
b e
d i l u t e d
by
m i x i n g w i t h up t o a b o u t 2 0 t i m e s
o r
m o r e ,
p r e f e r a b l y
a b o u t 4 t o a b o u t
1 0 t i m e s ,
t h e i r weight o f water t o form
o / w m i c r o e m u l s i o n s
s i m i l a r
t o t h e d i l u t e d m i c r o e m u l
s i o n c o m p o s i t i o n s d e s c r i b e d a b o v e . W h i l e
t h e
d e g r e e o f
d i l u t i o n
i s
s u i t a b l y c h o s e n t o y i e l d a n o /w m i c r o e m u l
s i o n
c o m p o s i t i o n a f t e r
d i l u t i o n ,
i t
s h o u l d
b e
r e c o g n i z e d
t h a t d u r i n g
t h e
c o u r s e o f
d i l u t i o n
both microemulsion
and
n o n - m i c r o e m u l s i o n s
m a y
b e s u c c e s s i v e l y encoun
t e r e d .
I n
a d d i t i o n t o
t h e
a b o v e - d e s c r i b e d e s s e n t i a l
i n g r e d i
e n t s
r e q u i r e d
f o r
t h e f o r m a t i o n
o f t h e m i c r o e m u l s i o n
c o m p o s i t i o n , t h e
c o m p o s i t i o n s
o f t h i s i n v e n t i o n m a y
o f t e n and p r e f e r a b l y do
c o n t a i n
o n e ore m o r e a d d i t i o n a l
i n g r e d i e n t s
which
s e r v e
t o
i m p r o v e
o v e r a l l
p r o d u c t
p e r f o r m a n c e .
O ne
s u c h
i n g r e d i e n t
i s
a n
i n o r g a n i c o r
o r g a n i c s a l t o r
o x i d e o f
a
m u l t i v a l e n t
m e t a l c a t i o n , p a r t i c u l a r l y
Mg+ . The
m e t a l
s a l t
o r o x i d e p r o v i d e s s e v e r a l
b e n e
? t s i n c l u d i n g i m p r o v e d c l e a n i n g
p e r f o r m a n c e
i n d i l u t e
u s a g e ,
p a r t i c u l a r l y
i n s o f t w a t e r a r e a s , a n d m i n i m i z e d
amounts o f
perfume
r e q u i r e d
t o o b t a i n t h e microemul
s i o n s t a t e .
Magnesium
s u l f a t e ,
e i t h e r
a n h y d r o u s
o r
h y
d r a t e d
e . g . , h e p t a h y d r a t e ) ,
i s
e s p e c i a l l y
p r e f e r r e d
a s
t h e
magnesium
s a l t .
Go o d
r e s u l t s a l s o
h a v e
b e e n
o b t a i n e d
w i t h
m a g n e s i u m o x i d e , m a g n e s i u m c h l o r i d e , m a g n e
s i u m
a c e t a t e , m a g n e s i u m
p r o p i o n a t e a n d
m a g n e s i u m
h y d r o x i d e . T h e s e
m a g n e s i u m
s a l t s c a n b e u s e d w i t h
f o r m u l a t i o n s
a t
n e u t r a l
o r
a c i d i c
pH
s i n c e
magnesium
h y d r o x i d e w i l l
n o t p r e c i p i t a t e
a t t h e s e
pH l e v e l s .
A l t h o u g h m a g n e s i u m i s t h e
p r e f e r r e d m u l t i v a l e n t
m e t a l f r o m
which t h e s a l t s
( i n c l u s i v e
o f
t h e o x i d e a n d
h y d r o x i d e )
a r e
f o r m e d ,
o t h e r p o l y v a l e n t m e ta l i o n s a l s o
c a n b e
u s e d
p r o v i d e d t h a t t h e i r
s a l t s a r e n o n t o x i c
a n d
a r e
s o l u b l e i n t h e
a q u e o u s p h a s e o f
t h e
s y s t e m
a t t h e
d e s i r e d
pH
e v e l . T h u s ,
depending on
s u c h
f a c t o r s
a s
t h e
pH o f
t h e s y s t e m , t h e n a t u r e o f t h e p r i m a r y s u r f a c
t a n t s
and
c o s u r f a c t a n t , and
s o
o n , a s
w e l l a s t h e
a v a i l
a b i l i t y a n d c o s t
f a c t o r s ,
o t h e r
s u i t a b l e
p o l y v a l e n t
m e t a l
i o n s
i n c l u d e
a l u m i n u m , c o p p e r ,
n i c k e l , i r o n ,
c a l c i u m ,
e t c . I t s h o u l d b e n o t e d , f o r e x a m p l e , t h a t
w i t h
t h e p r e
f e r r e d p a r a f f i n s u l f o n a t e a n i o n i c d e t e r g e n t c a l c i u m s a l t s
w i l l
p r e c i p i t a t e
and
s h o u l d n o t b e u s e d . I t h a s a l s o b e e n
f o u n d
t h a t t h e aluminum s a l t s
w o rk
b e s t a t
pH
below 5
o r
w h en a low l e v e l , f o r e x a m p l e a b o u t
1 w e i g h t p e r
c e n t ,
o f
i t r i c a c i d
i s
added
t o
t h e c o m p o s i t i o n
which i s
d e s i g n e d t o h a v e a n e u t r a l p H .
A l t e r n a t i v e l y , t h e
a l u m i
num a l t can be d i r e c t l y added a s t h e c i t r a t e i n such
c a s e . A s
t h e s a l t ,
t h e same g e n e r a l c l a s s e s
o f
a n i o n s a s
m e n t i o n e d
f o r
t h e magnesium s a l t s c a n b e u s e d , s u c h a s
h a l i d e e . g . , b r o m i d e , c h l o r i d e ) ,
s u l f a t e , n i t r a t e , h y d r o x
i d e ,
o x i d e ,
a c e t a t e , p r o p i o n a t e , e t c .
P r e f e r a b l y ,
i n
t h e
d i l u t e
c o m p o s i t i o n s t h e m e t a l c o m
pound
i s added t o t h e c o m p o s i t i o n
i n
a n amount s u f f i
c i e n t t o p r o v i d e a s t o i c h i o m e t r