us4818292 antifoam ingredient for detergent compositions
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8/10/2019 US4818292 Antifoam Ingredient for Detergent Compositions
1/11
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8/10/2019 US4818292 Antifoam Ingredient for Detergent Compositions
2/11
4 , 8 1 8 , 2 9 2
1
ANTIFOAM
NGREDIENT
FOR DETERGENT
COMPOSITIONS
T h i s i s
a
c o n t i n u o u s a p p l i c a t i o n o f S e r .
N o .
9 0 1 , 2 2 3 ,
? l e d
A u g .
2 8 , 1 9 8 6 ,
now
a b a n d o n e d .
TECHNICAL
IELD
The
n v e n t i o n
r e l a t e s
t o
a n a n t i f o a m i n g r e d i e n t which
i s
p a r t i c u l a r l y s u i t a b l e
f o r
i n c o r p o r a t i o n i n t o
p o w d e r e d
d e t e r g e n t p r o d u c t s , a n d t o p r o c e s s e s
f o r
t h e p r o d u c t i o n
o f t h e a n t i f o a m i n g r e d i e n t .
BACKGROUNDAND
PRIOR
ART
D e t e r g e n t
p r o d u c t s c o m p r i s i n g
a n i o n i c a n d / o r n o n
i o n i c s u r f a c t a n t s
which
a r e p a r t i c u l a r l y
s u i t a b l e
f o r
f a b r i c w a s h i n g g e n e r a l l y
have
a t e n d e n c y i n u s e t o
p r o d u c e
e x c e s s i v e
f o a m . T h i s c a n b e
a
p r o b l e m p a r t i c u
l a r l y w i t h d r u m - t y p e
w a s h i n g
m a c h i n e s ,
a n d i t i s
a c
c o r d i n g l y u s u a l
t o i n c l u d e a n
a n t i f o a m a g e n t i n
t h e
d e t e r g e n t f o r m u l a t i o n t o r e d u c e
o r
e l i m i n a t e t h i s t e n
d e n c y
t o
p r o d u c e
e x c e s s i v e
f o a m .
E x c e s s i v e
f o a m d e r i v e d f r o m
d e t e r g e n t p r o d u c t s
c o n t a i n i n g a n i o n i c
a n d / o r n o n i o n i c s u r f a c t a n t s
c a n
f o r
example be
c o n t r o l l e d
t o
a
l i m i t e d
e x t e n t b y
t h e
a d d i
t i o n
o f s o a p , o r by
h e
i n c o r p o r a t i o n o f
c e r t a i n
o i l s ,
s u c h
a s hydrocarbons o r s i l i c o n e o i l s , o r p a r t i c l e s
such
a s
h y d r o p h o b i c
s i l i c a ,
o r
m i x t u r e s
o f s u c h
m a t e r i a l s .
I t
h a s
f o r
e x a m p l e b e e n p r o p o s e d
i n E P 7 1
481A
( U n i l e v e r ) t o p r o v i d e a n
a n t i f o a m
i n g r e d i e n t
c o m p r i s
i n g a c o r e o f
g e l a t i n i s e d s t a r c h
having
a
m i x t u r e o f
a
s i l i c o n e o i l
and
hydrophobic
s i l i c a s o r b e d t h e r e o n a s
a n t i f o a m a c t i v e m a t e r i a l s . E P
1 0 9
247A
( U n i l e v e r )
d i s
c l o s e s
a n
a n t i f o a m
i n g r e d i e n t
c o m p r i s i n g a c o r e o f g e l a
t i n i s e d
s t a r c h
c a r r y i n g
a
m i x t u r e o f
h y d r o c a r b o n
o i l s
and waxes
a n d h y d r o p h o b i c
s i l i c a .
A l t h o u g h s u c h a n t i f o a m p a r t i c l e s a r e h i g h l y e f f e c t i v e
i n r e d u c i n g t h e t e n d e n c y
o f
a
f r e s h l y m a n u f a c t u r e d
d e t e r g e n t p r o d u c t t o p r o d u c e e x c e s s i v e
f o a m ,
t h e r e
i s
s t i l l a s u b s t a n t i a l r i s k t h a t t h e a n t i f o a m
a c t i v i t y
w i l l
d i m i n i s h
on s t o r a g e
i n a
d e t e r g e n t p o w d e r .
T h i s i s b e
l i e v e d
t o be due t o
m i g r a t i o n o f
some
o f
t h e a n t i f o a m
a c t i v e s u b s t a n c e s ,
p a r t i c u l a r l y
t h o s e o f
a n o i l y n a t u r e ,
from
t h e c o r e
m a t e r i a l
i n t o
t h e
s u r r o u n d i n g powder o r
even t h e
packaging
m a t e r i a l . T h i s
can
happen more
r a p i d l y
when
s u c h
powders
a r e s t o r e d a t
t e m p e r a t u r e s
a b o v e
room t e m p e r a t u r e ( 2 0 C . ) , a n d a f t e r
a
p e r i o d o f
s t o r a g e o f a few weeks t h e a c t i v i t y
o f
t h e a n t i f o a m
a g e n t
c a n b e
s e v e r e l y i m p a i r e d .
I t
i s a c c o r d i n g l y
d e s i r a b l e t o i n c o r p o r a t e t h e
a n t i f o a m
a g e n t s i n t h e d e t e r g e n t powder d u r i n g m a n u f a c t u r e i n a
f o r m
i n w h i c h t h e y a r e p r o t e c t e d a g a i n s t p r e m a t u r e
d e a c t i v a t i o n
d u r i n g s t o r a g e ,
s o t h a t
t h e i r
e f f e c t i v e n e s s
i n c o n t r o l l i n g
e x c e s s i v e foam p r o d u c t i o n , b o t h a t low
a n d a t
h i g h w a s h i n g
t e m p e r a t u r e s , i s n o t d i m i n i s h e d .
FR
4 6 2
184A
( E u r a n d - F r a n c e )
d i s c l o s e s
a n a n t i
foam i n g r e d i e n t i n t h e
form
o f
g r a n u l e s i n which
a
c o r e
o f s i l i c o n e o i l i s
e n c a p s u l a t e d by a
s h e l l
o r c o a t i n g
o f
h y d r o p h i l i c w a t e r - s o l u b l e c r y s t a l l i n e
m a t e r i a l , w h i c h
i s
preferably
a sugar such a s l a c t o s e or a
s a l t
such a s
s o
dium c h l o r i d e . The h a r d c r y s t a l l i n e o u t e r s h e l l o f t h e
g r a n u l e s
i s
f o r m e d b y a r e c r y s t a l l i s a t i o n p r o c e s s : g r a n
u l e s o f
s i l i c o n e o i l
a n d t h e h y d r o p h i l i c c o a t i n g m a t e r i a l
a r e
covered w i t h
e x c e s s
powdered
c o a t i n g
m a t e r i a l
and
w e t t e d ,
f o r
e x a m p l e w i t h 3 . 2 % o r
6 . 6 7 %
b y
w e i g h t
o f
w a t e r , t o d i s s o l v e
o u t a
s u p e r ? c i a l p a r t
o f t h e
c o a t i n g
m a t e r i a l ,
and t h e w a t e r i s t h e n
e v a p o r a t e d
o f f s o
t h a t
a
h a r d f i l m
o f r e c r y s t a l l i s e d c o a t i n g m a t e r i a l i s f o r m e d .
2 5
40
4 5
5 5
6 5
2
The
g r a u l e s o b t a i n e d a r e
e s s e n t i a l l y i n
t h e
form
o f
e n
c a p s u l a t e s
h a v i n g
a c o r e o f s i l i c o n e o i l c o m p l e t e l y s u r
r o u n d e d
b y a s h e l l o f c r y s t a l l i n e c o a t i n g
m a t e r i a l .
A l
though s t a r c h e s and
s t a r c h
d e r i v a t i v e s
a r e
d i s c l o s e d a s
u s a b l e i n
t h e
p r o c e s s ,
i t
i s
b e l i e v e d
t h a t
o n l y
h i g h l y
c r y s t a l l i n e
s t a r c h e s
would i n f a c t
e x h i b i t a p p r o p r i a t e
d i s s o l u t i o n
a n d c r y s t a l l i s a t i o n
p r o p e r t i e s .
We
a v e now i s c o v e r e d t h a t i t i s p o s s i b l e
t o p r o d u c e
s t a r c h - b a s e d a n t i f o a m g r a n u l e s h a v i n g a r e d u c e d t e n
d e n c y
t o d e a c t i v a t i o n i n
s t o r a g e ,
w h i l e
m a i n t a i n i n g
e x c e l l e n t
foam c o n t r o l a t
b o t h
low
and
h i g h wash tem
p e r a t u r e s ,
u s i n g
a s i m p l e r p r o c e s s t h a n t h a t o f FR 4 6 2
184A d i s c u s s e d a b o v e .
The
a n t i f o a m
g r a n u l e s o f
t h e
p r e s e n t
i n v e n t i o n
u t i l i s e a s
c o r e
m a t e r i a l a
p r e g e l a t i n
i s e d
amorphous
s t a r c h
c o n t a i n i n g
a c e r t a i n
amount
( g e n e r a l l y a b o u t
10%) f w a t e r : d u r i n g t h e m a n u f a c t u r e
o f
t h e g r a n u l e s , t h e s t a r c h i s s w o l l e n i n a c o n t r o l l e d
h y d r a t i o n
s t e p t o e n t r a p t h e
a n t i f o a m
a c t i v e s u b s t a n c e s
w i t h i n ,
w h i l e t h e
g r a n u l e s
t h e m s e l v e s r e m a i n
d r y . I n
c o n t r a s t t o t h e d i s c l o s u r e o f FR 462 1 84A mentioned
a b o v e , t h e
s t a r c h e s
u s e d
i n
a c c o r d a n c e w i t h
t h e
i n v e n
t i o n a r e
e s s e n t i a l l y amorphous b o t h b e f o r e a n d a f t e r
t h e
c o n t r o l l e d h y d r a t i o n
s t e p , and a r e
n o t d i s s o l v e d
and
r e c r y s t a l l i s e d when w a t e r i s
a d d e d ,
b u t i n s t e a d s w e l l :
t h e w a t e r
a d d e d
i n
t h e
c o n t r o l l e d h y d r a t i o n s t e p i s
r e t a i n e d w i t h i n
t h e s w o l l e n s t a r c h
and need
n o t
be
r e
moved
by e v a p o r a t i o n a s i n FR 4 6 2
1 8 4 A . I t i s
b e
l i e v e d
t h a t t h e
p r e g e l a t i n i s e d a m o r p h o u s s t a r c h e s
u s e d
i n t h e p r e s e n t i n v e n t i o n c o u l d
n o t
b e u s e d
i n
t h e p r o c e s s
d e s c r i b e d i n FR
4 6 2 1 8 4 A .
When i n c o r p o r a t e d i n a d e t e r g e n t p o w d e r p r o d u c t
t h e
a n t i f o a m
g r a n u l e s
o f t h e p r e s e n t i n v e n t i o n show
a
r e d u c e d
t e n d e n c y
t o w a r d s p r e m a t u r e
l o s s d u r i n g s t o r
a g e o f a n y o i l y
a n t i f o a m a c t i v e s u b s t a n c e ,
b y
m i g r a t i o n
f r o m
w i t h i n
t h e
g r a n u l e s
i n t o
t h e
d r y
p o w d e r
p r o d u c t
o r
e v e n
i n t o
t h e
p a c k a g i n g . O i l y
a n t i f o a m a c t i v e
s u b
s t a n c e c a n b e r e t a i n e d w i t h i n t h e a n t i f o a m g r a n u l e u n t i l
t h e p r o d u c t i s
c o n t a c t e d
w i t h
w a t e r , f o r
e x a m p l e
d u r i n g
t h e
w a s h i n g o f
f a b r i c s , when r e l e a s e
o f
t h e a n t i f o a m
a c t i v e s u b s t a n c e c a n b e t r i g g e r e d
t o p r o d u c e e f f e c t i v e
c o n t r o l o f f o a m g e n e r a t e d b y t h e d e t e r g e n t a c t i v e p r e s
e n t
i n
t h e d e t e r g e n t powder
p r o d u c t a s
t h e
wash
tem
p e r a t u r e r i s e s . The f f e c t i v e n e s s o f t h e a n t i f o a m i n g r e d i
e n t
i s
t h e r e b y r e t a i n e d u n t i l
i t
i s n e e d e d a t t h e p o i n t o f
use.
DEFINITION
OF
THEINVENTION
A c c o r d i n g l y , 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 a
p a r t i c
u l a t e
a n t i f o a m
i n g r e d i e n t
s u i t a b l e f o r
i n c o r p o r a t i o n
i n t o
a d e t e r g e n t
powder
c o m p o s i t i o n , t h e i n g r e d i e n t com
p r i s i n g :
( i ) f r o m 3 0 t o 9 0 %
b y
w e i g h t
( d r y w e i g h t b a s i s )
o f a
p r e g e l a t i n i s e d p a r t i a l l y h y d r a t e d w a t e r - s w e l l a b l e
h y
d r o p h i l i c s t a r c h a s a c a r r i e r m a t e r i a l ;
( i i ) f r o m 5 t o
5 0 %
by w e i g h t
o f
a n t i f o a m a c t i v e m a t e
r i a l s o r b e d on t h e c a r r i e r m a t e r i a l , t h e a n t i f o a m a c t i v e
m a t e r i a l
c o m p r i s i n g
a t l e a s t o n e
h y d r o p h o b i c a n t i f o a m
a c t i v e s u b s t a n c e
a t l e a s t
p a r t i a l l y l i q u i d
a t a t e m p e r a t u r e
w i t h i n t h e
r a n g e o f
from 5 t o 9 0 C . ;
( i i i ) f r o m 5 t o 3 0 %
by
w e i g h t
o f
w a t e r .
P r e f e r r e d
r a n g e s f o r t h e
c o n t e n t s
o f
t h e v a r i o u s
i n g r e
d i e n t s are a s follows:
( i )
f r o m
4 5
t o
7 5 %
b y
w e i g h t
( d r y
w e i g h t
b a s i s ) ,
m o r e
p r e f e r a b l y f r o m
4 9 t o 7 5 % b y w e i g h t ,
o f
t h e h y d r o
p h i l i c s t a r c h ;
( i i ) f r o m 2 0
t o 4 0 %
by w e i g h t o f a n t i f o a m
a c t i v e
m a t e r i a l ;
-
8/10/2019 US4818292 Antifoam Ingredient for Detergent Compositions
3/11
4 , 8 1 8 , 2 9 2
3
( i i i ) f r o m
5
t o
2 0 %
b y w e i g h t ,
more
p r e f e r a b l y f r o m
5 t o 1 7 . 9 %
by w e i g h t ,
o f
w a t e r .
The a r t i c u l a t e a n t i f o a m i n g r e d i e n t o f t h e
i n v e n t i o n
w i l l a l s o
be
r e f e r r e d t o h e r e i n f o r
convenience
a s a n t i
f o a m
g r a n u l e s , b u t , a s e x p l a i n e d
l a t e r , t h i s t e r m i n o l o g y
c a r r i e s no i m p l i c a t i o n t h a t t h e p a r t i c l e s have any p a r t i c
u l a r s i z e
o r
t h a t
t h e y
a r e
a g g l o m e r a t e s .
The i n v e n t i o n f u r t h e r
p r o v i d e s
a d e t e r g e n t powder
c o m p o s i t i o n c o m p r i s i n g one
o r more d e t e r g e n t - a c t i v e
compounds,
one o r more d e t e r g e n c y b u i l d e r s and op
t i o n a l l y
o t h e r
c o n v e n t i o n a l i n g r e d i e n t s s u c h a s b l e a c h
i n g
m a t e r i a l s ,
e n z y m e s ,
f l u o r e s c e r s
a n d p e r f u m e s ,
t h e
d e t e r g e n t p o w d e r
c o m p o s i t i o n
c o n t a i n i n g f r o m 0 . 1 t o
5 % b y w e i g h t , p r e f e r a b l y f r o m 0 . 5
t o
3 % b y w e i g h t ,
o f
t h e p a r t i c u l a t e a n t i f o a m
i n g r e d i e n t o f
t h e i n v e n t i o n .
DESCRIPTIONOFTHEINVENTION
The
a n t i f o a m g r a n u l e s o f
t h e
i n v e n t i o n a r e composed
of a
core
or
carrier
material
-
a starch
- having
sorbed
t h e r e i n
a n a n t i f o a m
a c t i v e
m a t e r i a l ,
which
may
c o n s i s t
of one
r more a n t i f o a m a c t i v e s u b s t a n c e s provided t h a t
a t
l e a s t
one o i l y antifoam a c t i v e
substance
- t h a t i s t o
s a y ,
a
hydrophobic
m a t e r i a l
a t
l e a s t
p a r t i a l l y
l i q u i d a t
a
t e m p e r a t u r e
w i t h i n
t h e
range of from 5
t o 9 0 C .
- i s
p r e s e n t .
The C a r r i e r
M a t e r i a l
The core o r c a r r i e r
m a t e r i a l
p r o v i d e s
a
s u p p o r t f o r
t h e o i l y a n t i f o a m a c t i v e
s u b s t a n c e
p r e s e n t . The
c a r r i e r
m a t e r i a l i s a
s p e c i ? c
t y p e
o f h y d r o p h i l i c
s t a r c h
which
s
p a r t i a l l y h y d r a t e d ( g e n e r a l l y
t o
a n
e x t e n t
o f a b o u t 1 0 %
by w e i g h t )
a n d
w h i c h
h a s b e e n r e n d e r e d
c o l d - w a t e r
d i s p e r s i b l e b y p r e g e l a t i n i s a t i o n a n d / o r c h e m i c a l m o d i ?
c a t i o n ,
a n d
i s
e s s e n t i a l l y
a m o r p h o u s .
The
t a r c h
i s
c a p a
b l e o f t a k i n g u p w a t e r , i n a c o n t r o l l e d h y d r a t i o n p r o
c e s s ,
w h e r e b y s w e l l i n g a n d
h a r d e n i n g
t a k e p l a c e t o g i v e
g e l a t i n o u s b e a d s w h i c h a r e s u p e r ? c i a l l y d r y :
t h i s
c o n
t r o l l e d h y d r a t i o n p r o c e s s
i s
u t i l i s e d ,
a s d e s c r i b e d i n
more
d e t a i l
b e l o w ,
i n
t h e m a n u f a c t u r e
o f
t h e a n t i f o a m
g r a n u l e s o f t h e i n v e n t i o n .
On
o n t a c t w i t h more w a t e r ,
f o r e x a m p l e ,
when
t h e a n t i f o a m g r a n u l e s
o f t h e
i n v e n
t i o n
e n c o u n t e r t h e wash i q u o r , f u r t h e r t a k e - u p o f w a t e r
o c c u r s
w i t h more s w e l l i n g
and t h e g r a n u l e s b r e a k
u p ,
t h e r e b y r e l e a s i n g
t h e
a n t i f o a m a c t i v e
m a t e r i a l . T h i s
p r o c e s s i s
n o t
s t r o n g l y t e m p e r a t u r e s e n s i t i v e , a n d a n t i
foam g r a n u l e s i n a c c o r d a n c e w i t h t h e p r e s e n t i n v e n t i o n
have b e e n f o u n d
t o
r e l e a s e a n t i f o a m a c t i v e s u b s t a n c e
e f f e c t i v e l y
a t
a l l
wash t e m p e r a t u r e s .
The
u s e o f t h i s c a r r i e r m a t e r i a l h a s been
f o u n d ,
a s
c o m p a r e d w i t h o t h e r
s t a r c h e s , t o g i v e
t h e
m a j o r
b e n e ? t
o f
i m p r o v e d
s t o r a g e s t a b i l i t y ,
a n d a l s o
a s e c o n d a r y
b e n e ? t o f i m p r o v e d f l o w p r o p e r t i e s .
The a r t i a l l y h y d r a t e d
s t a r c h
u s e d
a s a
s t a r t i n g m a t e ~
r i a l
f o r
t h e m a n u f a c t u r e
o f
t h e
a n t i f o a m
g r a n u l e s
o f
t h e
i n v e n t i o n w i l l b e
d e s c r i b e d
f o r
t h e
s a k e
o f
s i m p l i c i t y a s
d r y , e v e n t h o u g h
i t c o n t a i n s
p e r h a p s 1 0 %
o f w a t e r ,
a n d r e f e r e n c e s i n
t h e
p r e s e n t s p e c i ? c a t i o n
t o d r y
w e i g h t b a s i s
s h o u l d
b e c o n s t r u e d a c c o r d i n g l y .
The
h y d r o p h i l i c
s t a r c h s t a r t i n g m a t e r i a l i s e s s e n t i a l l y
a m o r p h o u s , a n d
i s
b e l i e v e d t o r e m a i n
s o t h r o u g h o u t
t h e
s w e l l i n g
a n d
h y d r a t i o n
p r o c e s s e s
t h a t
t a k e
p l a c e .
The
i n i t i a l
p r e g e l a t i n i s a t i o n
w i l l h a v e d e s t r o y e d a n y r e g u l a r
i t y i n t h e s t r u c t u r e o f
t h e
s t a r c h .
An xample
o f a
p r e g e l a t i n i s e d s t a r c h s u i t a b l e f o r
u s e
i n
t h e
p r e s e n t i n v e n t i o n i s
A m i j e l ( T r a d e
M a r k ) 1 2 0 1 4
e x Corn P r o d u c t s Company.
2 5
3 0
3 5
40
4 5
5 0
6 5
4
The
a n t i f o a m
a c t i v e m a t e r i a l
The a n t i f o a m
m a t e r i a l s o r b e d on t h e s t a r c h c a r r i e r
m a t e r i a l i n t h e a n t i f o a m g r a n u l e s o f t h e p r e s e n t i n v e n
t i o n
i n c l u d e s a t l e a s t o n e
o i l y
a n t i f o a m
a c t i v e s u b s t a n c e ,
t h a t i s t o s a y ,
a
hydrophobic
m a t e r i a l a t l e a s t
p a r t i a l l y
l i q u i d
a t
a
t e m p e r a t u r e
w i t h i n t h e
r a n g e o f
5
t o 9 0
C . ,
a r a n g e c o r r e s p o n d i n g
t o
t h e
normal
r a n g e o f wash
t e m p e r a t u r e s
e n c o u n t e r e d .
The
i n v e n t i o n i s
e s p e c i a l l y
a p p l i c a b l e
t o a n t i f o a m
a c t i v e s u b s t a n c e s c a p a b l e o f con
t r o l l i n g t h e f o a m
p r o d u c t i o n o f a d e t e r g e n t p o w d e r
p r o d u c t when
u s e d
u n d e r r e l a t i v e l y l o w t e m p e r a t u r e
wash
c o n d i t i o n s , f o r e x a m p l e
5
t o 5 0
C . ,
s o m e t i m e s
r e f e r r e d t o a s l o w - t e m p e r a t u r e - s e n s i t i v e a n t i f o a m a c t i v e
s u b s t a n c e s ,
a l t h o u g h t h e y c a n
o f
c o u r s e
a l s o f u n c t i o n
i n
t h i s way a t h i g h e r wash t e m p e r a t u r e s . Such
a n t i f o a m
a c t i v e m a t e r i a l s a r e
a t l e a s t p a r t i a l l y l i q u i d a t t h e s e low
wash t e m p e r a t u r e s ,
and
a r e
t h e r e f o r e l i k e l y t o b e
a t
l e a s t p a r t i a l l y l i q u i d a t s t o r a g e
( a m b i e n t )
t e m p e r a t u r e s ,
t h u s
p o s i n g
p a r t i c u l a r
p r o b l e m s
o f s t o r a g e s t a b i l i t y .
P r e f e r r e d e x a m p l e s o f
o i l y
a n t i f o a m a c ti v e s u b s t a n c e s
i n c l u d e :
( i ) S i l i c o n e o i l s
T h e s e a r e p o l y s i l o x a n e s h a v i n g
t h e
s t r u c t u r e :
where R nd R
a r e
t h e
same
o r d i f f e r e n t a l k y l o r
a r y l
g r o u p s h a v i n g from 1 t o 6 c a r b o n a t o m s ; and x
i s a n
i n t e g e r
o f
a t l e a s t 2 0 .
The
p r e f e r r e d
p o l y s i l o x a n e s
a r e p o l y d i m e t h y l s i l o x
a n e s ,
where b o t h R
nd
R a r e methyl g r o u p s .
The o l y s i l o x a n e s u s u a l l y h a v e a m o l e c u l a r
w e i g h t
o f
from 5 0 0 t o 2 0 0 , 0 0 0 and a k i n e m a t i c v i s c o s i t y o f from 5 0
t o 2
X
0 6 m m 2 s e c - 1 .
P r e f e r a b l y ,
t h e p o l y s i l o x a n e s
h a v e
a k i n e m a t i c v i s c o s i t y o f from 5 X 0 2 t o
5 X
0 4 m m 2 s e c - 1 ,
m o s t
p r e f e r a b l y from
3
X
0 3
t o
3
X
O q n m Z S e c 1 a t
2 5
C . The o l y s i l o x a n e i s g e n e r a l l y
end b l o c k e d w i t h t r i m e t h y l s i l y l
g r o u p s , b u t o t h e r
end
b l o c k i n g g r o u p s a r e a l s o
s u i t a b l e .
E x a m p l e s
o f
s u i t a b l e c o m m e r c i a l l y a v a i l a b l e p o l y s i
l o x a n e s a r e t h e
p o l y d i m e t h y l
s i l o x a n e s , S i l i c o n e 2 0 0
F l u i d s ,
a v a i l a b l e f r o m Dow o r n i n g ,
h a v i n g v i s c o s i
t i e s
o f
f r o m
5 0
t o
5 X
0 4 m m 2 s e c 1 .
O t h e r e x a m p l e s o f s i l i c o n e o i l s i n c l u d e s i l i c o n e o i l s
47v
1 0 0 ,
47v
5 0 0 0
and 47v 1 2 5 0 0 a v a i l a b l e from
Rhone
P o u l e n c ; S i l c o l a p s e 4 3 0 a n d S i l i c o n e E P
6 5 0 8
a v a i l a b l e
f r o m I C I ; R h o d o s i l 4 5 4
a v a i l a b l e
f r o m Rhone P o u l e n c ;
a n d S i l k o n b l
AK
0 0 a v a i l a b l e from
Wacker.
( i i ) L i q u i d h y d r o c a r b o n s
s u c h
a s h y d r o c a r b o n s u s u
a l l y
h a v i n g
a
m e l t i n g
p o i n t o f f r o m
- 4 0
C .
t o
5 C .
a n d
u s u a l l y c o n t a i n i n g f r o m 1 2 t o 4 0 c a r b o n
a t o m s i n
t h e
m o l e c u l e . The o r m a l l y l i q u i d h y d r o c a r b o n w i l l
u s u a l l y
h a v e a
minimum
b o i l i n g
p o i n t o f
n o t l e s s
t h a n 1 1 0
C .
L i q u i d p a r a f ? n s ,
p r e f e r a b l y
o f
t h e
n a p h t he n i c o r
p a r a f
? n i c t y p e , a l s o
known
a s m i n e r a l w h i t e o i l , a r e p r e
f e r r e d . P a r t i c u l a r l y s u i t a b l e
a r e t h o s e c h o s e n from min
e r a l
o i l s
s u c h
a s
s p i n d l e
o i l
(V
l o c i t e
( T r a d e
Mark)
6
e x
M o b i l ) , p a r a f ? n
o i l a n d
o t h e r l i q u i d o i l s s u c h
a s
t h o s e
i n
t h e
WTO o
5 s e r i e s
a s a v a i l a b l e
from
B r i t i s h
P e t r o
l e u r n .
L i q u i d h y d r o c a r b o n s o f a n i m a l
a n d
v e g e t a b l e
o r i g i n
may a l s o b e u s e d .
E x a m p l e s
o f t h e s e
i n c l u d e v e g e t a b l e
-
8/10/2019 US4818292 Antifoam Ingredient for Detergent Compositions
4/11
4 , 8 1 8 , 2 9 2
5
o i l s such
a s sesame
o i l , c o t t o n
s e e d o i l ,
corn o i l ,
sweet
almond
o i l ,
o l i v e
o i l ,
w h e a t germ
o i l ,
r i c e b r a n
o i l ,
o r
p e a n u t o i l ,
o r a n i m a l o i l s
s u c h
a s
l a n o l i n , n e a t s
f o o t
o i l ,
bone
i l ,
sperm i l o r cod
l i v e r
o i l . Any s u c h o i l s u s e d
p r e f e r a b l y s h o u l d n o t b e h i g h l y c o l o u r e d , o f s t r o n g
odour
o r o t h e r w i s e u n a c c e p t a b l e
f o r
u s e i n
a
d e t e r g e n t
c o m p o s i t i o n .
( i i i )
M i x t u r e s
o f
l i q u i d
a n d
s o l i d
h y d r o c a r b o n s
A r e f e r r e d a n t i f o a m a c t i v e s u b s t a n c e e f f e c t i v e a t
l o w
t e m p e r a t u r e s i s p e t r o l e u m
j e l l y ,
a
c o m p l e x m i x t u r e
o f h y d r o c a r b o n s h a v i n g a n o v e r a l l
m e l t i n g r a n g e o f
a b o u t 3 0 4 0 C .
Of t h e s e
t h r e e t y p e s o f o i l y a n t i f o a m
a c t i v e
s u b
s t a n c e s , s i l i c o n e
o i l s
a r e
e s p e c i a l l y p r e f e r r e d f o r u s e
i n
t h e a n t i f o a m i n g r e d i e n t o f t h e i n v e n t i o n .
The a c t i o n o f t h e
o i l y a n t i f o a m
a c t i v e s u b s t a n c e may
i f d e s i r e d be
a s s i s t e d
by means o f a n a n t i f o a m p r o m o t e r ,
t h a t i s t o s a y , a ? n e l y
d i v i d e d
w a t e r - i n s o l u b l e hydro
p h o b i c
p a r t i c u l a t e s o l i d
o r a
p r e c u r s o r
which
under
wash
c o n d i t i o n s
i s c o n v e r t e d t o s u c h
a s o l i d . Examples
o f a n t i f o a m p r o m o t e r s
i n c l u d e t h e f o l l o w i n g :
( i )
H y d r o p h o b i c
s i l i c a
F i n e l y
d i v i d e d p a r t i c u l a t e
s i l i c a
t h a t h a s b e e n
r e n
d e r e d h y d r o p h o b i c
by c h e m i c a l
t r e a t m e n t i s
a h i g h l y
p r e f e r r e d
a n t i f o a m p r o m o t e r .
Any
t y p e o f
s i l i c a c a n b e
e m p l o y e d
i n
t h e p r e p a r a t i o n o f
h y d r o p h o b i c
s i l i c a .
P r e
f e r r e d
e x a m p l e s
a r e p r e c i p i t a t e d s i l i c a a n d
p y r o g e n i c
s i l i c a which
can be
c o n v e r t e d
t o a hydrophobic
form
b y
t r e a t m e n t , f o r e x a m p l e w i t h c h l o r o a l k y l s i l a n e s , e s p e
c i a l l y
d i m e t h y l d i c h l o r o s i l a n e ,
o r
by t r e a t m e n t , f o r e x
a m p l e , w i t h a n a l c o h o l , e s p e c i a l l y o c t a n o l . O t h e r s u i t
a b l e
a g e n t s
c a n b e
e m p l o y e d i n t h e p r e p a r a t i o n
o f hy
d r o p h o b i c s i l i c a .
The h y d r o p h o b i c
s i l i c a
s h o u l d p r e f e r a b l y
h a v e
a
s u r f a c e a r e a
o f >50m2g-1
a n d a p a r t i c l e s i z e o f
-
8/10/2019 US4818292 Antifoam Ingredient for Detergent Compositions
5/11
4 , 8 1 8 , 2 9 2
7
d i s t e a r y l a m i d e
methane
o r
e t h a n e
( a l s o known a s
meth
y l e n e a n d e t h y l e n e d i s t e a r a m i d e s ) h a v i n g t h e s t r u c t u r e :
where n s
t h e
i n t e g e r
1 or
2 .
The i t r o g e n compound a n t i f o a m
a c t i v e s
a r e p a r t i c u
l a r l y s u i t a b l e f o r u s e i n 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 ,
f o r e n v i r o n m e n t a l r e a s o n s , c o n t a i n l i t t l e o r no phos
p h o r u s - c o n t a i n i n g c o m p o u n d s .
E s p e c i a l l y p r e f e r r e d
c o m b i n a t i o n s o f a n t i f o a m a c t i v e
s u b s t a n c e s ( o i l y ) a n d a n t i f o a m p r o m o t e r s
( p a r t i c u l a t e )
o r
p r e c u r s o r s t h e r e o f
a r e t h e f o l l o w i n g :
( a ) t h e
a c t i v e ,
s i l i c o n e t o g e t h e r
w i t h
t h e p r o m o t e r ,
h y d r o p h o b i c s i l i c a , c o m m e r c i a l l y a v a i l a b l e
e x a m p l e s o f
which a r e DB
0 0
a v a i l a b l e
from Dow o r n i n g , VP
1 1 3 2 a v a i l a b l e f r o m Wacker a n d S i l c o l a p s e
( T r a d e
M a r k )
4 3 0
a v a i l a b l e
f r o m
I C I ;
( b ) t h e a c t i v e ,
h y d r o c a r b o n
t o g e t h e r
w i t h t h e
p r o
m o t e r a l k y l p h o s p h o r i c a c i d s a l t , a n e x a m p l e o f
which
s
p e t r o l e u m j e l l y a n d s t e a r y l p h o s p h a t e
( e . g . A l f
( T r a d e
M a r k )
5 a v a i l a b l e f r o m
Diamond S h a m r o c k ) ; t h e p r e
f e r r e d
w e i g h t r a t i o
o f
h y d r o c a r b o n
t o
s t e a r y l p h o s p h a t e
i s
9 0 : 1 0 , m o s t p r e f e r a b l y 6 0 : 4 0 ;
When u c h m i x t u r e s a r e u s e d , t h e a n t i f o a m a c t i v e
s u b s t a n c e ( o i l y ) p r e f e r a b l y c o n s t i t u t e s f r o m 1 t o
9 9 %
b y
w e i g h t ,
more p r e f e r a b l y f r o m 1 0
t o
9 0 % b y
w e i g h t ,
o f
t h e c o m b i n a t i o n o f a n t i f o a m a c t i v e s u b s t a n c e a n d
a n t i
f o a m p r o m o t e r .
Mean P a r t i c l e D i a m e t e r
The
p a r t i c l e s
o r
g r a n u l e s
o f
t h e
a n t i f o a m
i n g r e d i e n t
w i l l
n o r m a l l y
a n d
p r e f e r a b l y
h a v e
a
mean
a r t i c l e
d i a m
e t e r
o f
up t o 2 0 0 0
pm.
More
p r e f e r a b l y
t h e mean p a r t i
c l e
d i a m e t e r w i l l
b e from 1 0 0
t o
2 0 0 0 um, i d e a l l y from
2 0 0
to 1 0 0 0
pm.
I t
i s t o be
u n d e r s t o o d t h a t
t h e a n t i f o a m p a r t i c l e s o r
g r a n u l e s
a s
h e r e i n de?ned n t e r m s o f t h e i r mean
diame
t e r may
b e d i s c r e t e p a r t i c l e s , a l s o known a s p r i m a r y
p a r t i c l e s ,
o r a g g l o m e r a t e d g r o u p s
o f p a r t i c l e s ,
a l s o
known
a s
s e c o n d a r y
p a r t i c l e s
o r a g g l o m e r a t e s , o r
mix
t u r e s
of
t h e t w o .
PROCESSES
FORMANUFACTURE
OF
ANTIFOAMINGREDIENT
A
u r t h e r a s p e c t
o f
t h e i n v e n t i o n
p r o v i d e s
p r o c e s s e s
f o r
m a n u f a c t u r i n g
p a r t i c l e s o f t h e a n t i f o a m i n g r e d i e n t
a c c o r d i n g t o t h e i n v e n t i o n ,
which
a r e t h e n s u i t a b l e
f o r
u s e i n d e t e r g e n t powder p r o d u c t s .
A i r s t p r o c e s s a c c o r d i n g t o t h e i n v e n t i o n c o m p r i s e s
t h e s t e p s
o f :
( i ) a d d i n g t h e
a n t i f o a m
a c t i v e m a t e r i a l t o
t h e pow
d e r e d h y d r o p h i l i c s t a r c h w i t h m i x i n g
t o form
a homo
g e n e o u s
m i x t u r e ;
( i i ) a d d i n g water
t o t h e
m i x t u r e a t a
r a t e
o f from
0 . 3
t o
1 5
p a r t s by w e i g h t p e r m i n u t e
t o
e v e r y 1 0 0 p a r t s by
w e i g h t o f t h e h y d r o p h i l i c
s t a r c h
i n
t h e m i x t u r e ,
w i t h
f u r t h e r
m i x i n g
w h e r e b y c o n t r o l l e d h y d r a t i o n
o f
t h e
g e l a t i n i s e d h y d r o p h i l i c s t a r c h
i s e f f e c t e d .
I t i s a p p a r e n t t h a t w a t e r
s h o u l d
b e
a d d e d g r a d u a l l y ,
p r e f e r a b l y
b y s p r a y i n g , t o t h e
m i x t u r e
o f
s t a r c h
a n d
a n t i f o a m a c t i v e s u b s t a n c e ,
i n
o r d e r t o
e n s u r e t h a t
con
t r o l l e d h y d r a t i o n
a n d s w e l l i n g
o f
t h e s t a r c h o c c u r u n i
f o r m l y
s o
a s t o o p t i m i s e
i t s
p r o t e c t i o n o f
t h e
a n t i f o a m
a c t i v e
s u b s t a n c e t r a p p e d
w i t h t h e p a r t i c l e s .
2 0
3 0
40
4 5
5 5
8
The a c t u a l r a t e o f a d d i t i o n w i l l depend upon t h e
p a r t i c l e s i z e o f t h e w a t e r d r o p l e t s , t h e w a t e r
t e m p e r a
t u r e ,
t h e r a t e o f
m i x i n g o f t h e
s t a r c h and t h e
a n t i f o a m
a c t i v e m a t e r i a l , a n d t h e r a t e a t which t h e
s t a r c h
i s
a b l e
t o
t a k e up water t o assume
a h a r d , g e l a t i n o u s ,
h y d r a t e d
f o r m .
I n
view
o f
t h e s e
v a r i a b l e f a c t o r s ,
i t i s
n o t p o s s i b l e t o
provide
an a b s o l u t e
value
f o r
t h e
r a t e
a t
which water
s h o u l d
b e a d d e d t o t h e s t a r c h , b u t , by way o f e x a m p l e ,
i t
i s
a p p a r e n t
t h a t
a
r a t e
o f a d d i t i o n
o f w a t e r o f from
a b o u t 1 t o 1 0 p a r t s b y w e i g h t o f w a t e r p e r m i n u t e t o
e v e r y 1 0 0
p a r t s
b y w e i g h t , p r e f e r a b l y a b o u t 5 p a r t s
w a t e r p e r
1 0 0 p a r t s , o f
g e l a t i n i s e d s t a r c h ,
i s
a d e q u a t e .
According
t o
a p r e f e r r e d embodiment o f t h e ? r s t
p r o c e s s
f o r
m a n u f a c t u r i n g
t h e
a n t i f o a m
i n g r e d i e n t o f
t h e i n v e n t i o n , t h e
f o l l o w i n g
p r o c e s s
s t e p s
a r e
e m p l o y e d :
( a ) a
p a n
g r a n u l a t o r i s l o a d e d w i t h t h e g e l a t i n i s e d
h y d r o p h i l i c s t a r c h i n a ? n e l y d i v i d e d
d r y
s t a t e ;
( b ) t h e
a n t i f o a m
a c t i v e
m a t e r i a l
( o i l
o p t i o n a l l y p l u s
s o l i d s )
i s s p r a y e d o n t o
t h e
s t a r c h
w i t h m i x i n g
i n
t h e
g r a n u l a t o r t o
f o r m s l i g h t l y s t i c k y p a r t i c l e s
o f s t a r c h
c a r r y i n g
t h e
a n t i f o a m a c t i v e
m a t e r i a l ;
( 0 ) w a t e r i s
t h e n
s p r a y e d o n t o t h e
s l i g h t l y
s t i c k y
p a r t i c l e s
a t a r a t e
o f
a b o u t 5
p a r t s
by w e i g h t w a t e r
p e r
m i n u t e f o r e v e r y 1 0 0 p a r t s b y w e i g h t o f s t a r c h i n o r d e r
p a r t i a l l y
t o h y d r a t e t h e g e l a t i n i s e d s t a r c h , t o f o r m
h a r d
e n e d , g e l a t i n o u s , b e a d - l i k e
p a r t i c l e s
o f t h e ? n i s h e d a n t i
f o a m
i n g r e d i e n t .
A
e c o n d
p r o c e s s
a c c o r d i n g
t o
t h e
i n v e n t i o n com
p r i s e s s t e p
( i )
a s i n t h e ? r s t p r o c e s s ,
a n d
( i i ) c o n t a c t i n g
t h e m i x t u r e w i t h
w a t e r
vapour a t a
r e l a t i v e
h u m i d i t y o f
a t l e a s t 1 0 % , p r e f e r a b l y a t l e a s t
7 0 %
a n d a d v a n t a g e o u s l y
a t
l e a s t
90%,
w h e r e b y
c o n
t r o l l e d h y d r a t i o n
o f
t h e g e l a t i n i s e d h y d r o p h i l i c s t a r c h
i s
e f f e c t e d .
The s e c o n d p r o c e s s may b e
a d v a n t a g e o u s l y c a r r i e d
o u t b y
? u i d i s i n g
t h e
m i x t u r e on a f l u i d bed
u s i n g
m o i s t
a i r . The
amount
o f h y d r a t i o n may b e c o n t r o l l e d and
m o n i t o r e d by
m e a s u r i n g t h e m o i s t u r e
c o n t e n t o f t h e a i r
a t t h e
i n l e t
and o u t l e t o f
t h e
? u i d i s e d
b e d .
A l t e r n a t i v e l y , t h e m i x t u r e may
b e
tumbled
i n
a h o r i
z o n t a l
?xed
drum
? t t e d
w i t h b a f f l e s ,
and a
s t r e a m
o f
m o i s t
a i r p a s s e d t h r o u g h t h e d r u m . A g a i n t h e m o i s t u r e
c o n t e n t o f
t h e
a i r a t
t h e i n l e t and o u t l e t
can be
moni
t o r e d t o
g i v e a n
e s t i m a t e
o f w a t e r u p t a k e .
The h i g h e r
t h e
r e l a t i v e h u m i d i t y o f t h e m o i s t
a i r
u s e d ,
t h e
q u i c k e r
t h e
h y d r a t i o n
s t e p
w i l l
b e
e f f e c t e d .
A i r w i t h a r e l a t i v e h u m i d i t y o f a t l e a s t 9 0 % s p r e f e r a
b l y e m p l o y e d
P a r t i c l e s
h a v i n g t h e p r e f e r r e d mean
a r t i c l e
d i a m e t e r
of
up
t o 2000
um,
made
b y
e i t h e r
p r o c e s s ,
can be s e
l e c t e d b y c l a s s i f y i n g ,
f o r
e x a m p l e b y s i e v i n g , t h e a n t i
foam
p a r t i c l e s , o r
t h e c o r e p a r t i c l e s o n t o which t h e
a n t i f o a m a c t i v e a g e n t i s s p r a y e d o r
o t h e r w i s e a p p l i e d .
DETERGENT
COMPOSITIONS
The a n t i f o a m i n g r e d i e n t a c c o r d i n g t o t h e i n v e n t i o n i s
p a r t i c u l a r l y s u i t a b l e f o r i n c o r p o r a t i o n
i n
a d e t e r g e n t
powder
c o m p o s i t i o n ,
i n
which
a s e , a s i n d i c a t e d p r e v i
o u s l y ,
s u c h
a c o m p o s i t i o n may c o m p r i s e f r o m 0 . 1 t o
5%, p r e f e r a b l y f r o m
0 . 5
t o
3 %
b y w e i g h t , o f t h e
a n t i
foam
i n g r e d i e n t a s
a w h o l e . Advantageously t h e d e t e r
g e n t c o m p o s i t i o n c o m p r i s e s
f r o m
0 . 5 t o 2 % b y w e i g h t ,
p r e f e r a b l y
a b o u t
1 %
b y w e i g h t ,
o f t h e
a n t i f o a m a c t i v e
m a t e r i a l
i t s e l f .
-
8/10/2019 US4818292 Antifoam Ingredient for Detergent Compositions
6/11
4 , 8 1 8 , 2 9 2
9
D e t e r g e n t a c t i v e c o m p o u n d s
A e t e r g e n t
c o m p o s i t i o n
w h i c h i s p a r t i c u l a r l y s u i t e d
t o t h e
i n c o r p o r a t i o n
o f
a n
a n t i f o a m
i n g r e d i e n t
a c c o r d
i n g t o t h e i n v e n t i o n w i l l
g e n e r a l l y
c o m p r i s e o n e
o r
more d e t e r g e n t a c t i v e compounds
which can
be
chosen
f r o m
s o a p
a n d
n o n - s o a p
a n i o n i c ,
c a t i o n i c ,
n o n i o n i c ,
a m p h o t e r i c
o r
z w i t t e r i o n i c d e t e r g e n t a c t i v e com
p o u n d s , a n d
m i x t u r e s
t h e r e o f . Many u i t a b l e d e t e r g e n t
a c t i v e
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
a n d a r e
f u l l y d e s c r i b e d i n t h e l i t e r a t u r e , f o r
e x a m p l e i n
S u r f a c e
A c t i v e A g e n t s a n d D e t e r g e n t s , V o l u m e s I a n d I I , b y
S c h w a r t z , P e r r y a n d B e r c h .
T h e p r e f e r r e d
d e t e r g e n t - a c t i v e c o m p o u n d s
w h i c h
can
be used
a r e
s o a p s and s y n t h e t i c non-soap a n i o n i c
a n d n o n i o n i c c o m p o u n d s .
Soap i s a 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 a l k a l i
m e t a l s a l t o f a n
o r g a n i c
a c i d , and t h e p r e f e r r e d
s o a p s
a r e
sodium
o r p o t a s s i u m
s a l t s ,
o r
t h e c o r r e s p o n d i n g ammo
nium o r s u b s t i t u t e d ammonium a l t s
o f
an o r g a n i c a c i d .
Examples
o f s u i t a b l e o r g a n i c a c i d s a r e n a t u r a l o r
s y n
t h e t i c
a l i p h a t i c
c a r b o x y l i c
a c i d s
o f f r o m
1 0 t o 2 2 c a r b o n
a t o m s , e s p e c i a l l y t h e f a t t y a c i d s o f t r i g l y c e r i d e o i l s s u c h
a s t a l l o w , coconut o i l and r a p e s e e d o i l .
The
soap
which
i s most
p r e f e r r e d
i s a s o a p d e r i v e d
f r o m
r a p e s e e d
o i l . When
o a p d e r i v e d
f r o m
t a l l o w
f a t t y
a c i d s
i s
c h o s e n ,
t h e n
f a t t y a c i d s
d e r i v e d f r o m
t a l l o w
c l a s s f a t s ,
f o r
e x a m p l e b e e f t a l l o w ,
m u t t o n
t a l l o w , l a r d ,
palm o i l
and
some v e g e t a b l e b u t t e r s
c a n
be s e l e c t e d .
Minor
amounts o f
up
t o a b o u t 30%,
p r e f e r a b l y
1 0 t o
20%, by
w e i g h t
o f s o d i u m s o a p s
o f
n u t o i l f a t t y a c i d s
d e r i v e d f r o m n u t o i l s ,
f o r
e x a m p l e c o c o n u t o i l a n d palm
k e r n e l
o i l ,
may
b e a d m i x e d w i t h
t h e
s o d i u m t a l l o w
s o a p s ,
t o
i m p r o v e
t h e i r l a t h e r i n g a n d s o l u b i l i t y c h a r a c
t e r i s t i c s
i f
d e s i r e d . Whereas t a l l o w
f a t t y
a c i d s a r e
p r e
d o m i n a n t l y C 1 4 a n d
C 1 3 f a t t y a c i d s , t h e
n u t o i l
f a t t y
a c i d s a r e o f s h o r t e r c h a i n l e n g t h and
a r e
p r e d o m i n a n t l y
C l o - C 1 4 f a t t y a c i d s .
S y n t h e t i c a n i o n i c n o n - s o a p d e t e r g e n t a c t i v e com
p o u n d s a r e u s u a l l y
w a t e r - s o l u b l e
a l k a l i
m e t a l
s a l t s
o f
o r g a n i c s u l p h a t e s a n d
s u l p h o n a t e s
h a v i n g a l k y l r a d i c a l s
c o n t a i n i n g from
a b o u t
8
t o a b o u t 2 2
c a r b o n a t o m s , t h e
t e r m a l k y l b e i n g
u s e d t o i n c l u d e
t h e a l k y l
p o r t i o n o f
h i g h e r
a r y l
r a d i c a l s .
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 a n i o n i c
d e t e r g e n t
c o m p o u n d s a r e s o d i u m
a n d
p o t a s s i u m a l k y l s u l p h a t e s ,
e s p e c i a l l y t h o s e
o b t a i n e d
b y s u l p h a t i n g h i g h e r ( C 3 C 1 g )
a l c o h o l s
produced
f o r e x a m p l e
from
t a l l o w o r
c o c o n u t
o i l ;
s o d i u m , p o t a s s i u m
a n d ammonium a l k y l b e n z e n e
s u l p h o n a t e s ,
p a r t i c u l a r l y l i n e a r a l k y l
b e n z e n e
s u l p h o
n a t e s
h a v i n g
f r o m 1 0 t o 1 6 , e s p e c i a l l y f r o m
1 1
t o 1 3
c a r b o n a t o m s
i n
t h e
a l k y l c h a i n ; s o d i u m
a l k y l g l y c e r y l
e t h e r s u l p h a t e s ,
e s p e c i a l l y t h o s e
e t h e r s o f
t h e
h i g h e r
a l c o h o l s d e r i v e d from
t a l l o w
o r coconut o i l
and
syn
t h e t i c a l c o h o l s
d e r i v e d
f r o m p e t r o l e u m ;
s o d i u m
c o c o
n u t o i l f a t t y a c i d m o n o g l y c e r i d e s u l p h a t e s a n d s u l p h o
n a t e s ; s o d i u m a n d p o t a s s i u m s a l t s o f s u l p h u r i c a c i d
e s
t e r s
o f hi g h e r ( C g - C 1 8 )
f a t t y a l c o h o l - a l k y l e n e
o x i d e ,
p a r t i c u l a r l y
e t h y l e n e
o x i d e ,
r e a c t i o n
p r o d u c t s ;
t h e r e a c
t i o n p r o d u c t s o f f a t t y
a c i d s
s u c h
a s
c o c o n u t f a t t y a c i d s
e s t e r i ? e d w i t h
i s e t h i o n i c
a c i d
and n e u t r a l i s e d
w i t h s o
d i u m h y d r o x i d e ; s o d i u m a n d p o t a s s i u m s a l t s o f f a t t y
a c i d a m i d e s
o f
m e t h y l t a u r i n e ;
a l k a n e
m o n o s u l p h o n a t e s
s u c h
a s
t h o s e d e r i v e d b y
r e a c t i n g a l p h a - o l e ? n s
( C g - C 2 0 )
w i t h
s o d i u m
b i s u l p h i t e a n d t h o s e
d e r i v e d
by r e a c t i n g
p a r a f f i n s w i t h S02 a n d C 1 2 a n d t h e n h yd r o l y s i n g w i t h a
b a s e
t o
p r o d u c e a random
s u l p h o n a t e ;
o l e ? n s u l p h o
n a t e s , which t e r m
i s u s e d
t o d e s c r i b e
t h e m a t e r i a l
made
5
1 5
2 0
2 5
3 0
1 0
b y
r e a c t i n g
o l e ? n s ,
p a r t i c u l a r ]
C l o - C 2 0
a l p h a - o l e ? n s ,
w i t h
S03
h e n n e u t r a l i s i n g a n d h y d r o l y s i n g t h e r e a c t i o n
p r o d u c t ; o r m i x t u r e s
t h e r e o f . The p r e f e r r e d a n i o n i c
d e t e r g e n t compounds
a r e s o d i u m
( C u - C 1 5 )
a l k y l
b e n
z e n e s u l p h o n a t e s a n d
s o d i u m ( C m - C 1 3 ) a l k y l s u l p h a t e s .
E x a m p l e s
o f
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
c o m p o u n d s
w h i c h
may
b e
u s e d
i n c l u d e t h e
r e a c t i o n
p r o d u c t s o f
a l k y l e n e
o x i d e s ,
u s u a l l y e t h y l e n e
o x i d e ,
w i t h a l k y l
(C6-C3) p h e n o l s , g e n e r a l l y 2 t o 2 5 E0, . e . 2 t o 2 5 u n i t s
o f e t h y l e n e o x i d e p e r m o l e c u l e ; t h e c o n d e n s a t i o n
p r o d
u c t s o f a l i p h a t i c ( C g - C 2 5 )
p r i m a r y
o r s e c o n d a r y l i n e a r
o r b r a n c h e d a l c o h o l s w i t h
e t h y l e n e
o x i d e ,
g e n e r a l l y 3
t o
3 0
E0,
a n d
p r o d u c t s made
b y
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 r e a c t i o n
p r o d u c t s 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 .
O t h e r
s o - c a l l e d
n o n i o n i c
d e t e r
g e n t compounds i n c l u d e l o n g - c h a i n
t e r t i a r y
a m i n e
o x
i d e s ,
l o n g - c h a i n t e r t i a r y p h o s p h i n e
o x i d e s
a n d
d i a l k y l
s u l p h o x i d e s .
M i x t u r e s o f
e t e r g e n t - a c t i v e c o m p o u n d s , f o r e x a m p l e
mixed
a n i o n i c
o r
mixed
a n i o n i c
and
n o n i o n i c com
p o u n d s ,
a r e
p r e f e r a b l y
u s e d
i n
t h e
d e t e r g e n t
c o m p o s i ~
t i o n s .
C a t i o n i c , a m p h o t e r i c o r z w i t t e r i o n i c d e t e r g e n t - a c t i v e
compounds
o p t i o n a l l y
c a n
a l s o b e
u s e d
i n t h e d e t e r g e n t
c o m p o s i t i o n s ,
b u t
t h i s
i s n o t n o r m a l l y
d e s i r e d owing
t o
t h e i r
r e l a t i v e l y
h i g h
c o s t .
I f a n y c a t i o n i c , a m p h o t e r i c o r
z w i t t er i o n i c d e t e r g e n t - ac t i v e compounds a r e u s e d , i t i s
g e n e r a l l y
i n
s m a l l amounts
i n
p r o d u c t s b a s e d on
t h e
much
more
commonly
u s e d
s y n t h e t i c a n i o n a n d / o r
n o n i o n i c
d e t e r g e n t - a c t i v e
c o m p o u n d s .
The d e t e r g e n t a c t i v e c o m p o n e n t
o f
t h e d e t e r g e n t
p o w d e r c o m p o s i t i o n w i l l
g e n e r a l l y
c o m p r i s e f r o m 5 t o
40%, p r e f e r a b l y f r o m 8
t o 3 0 % b y w e i g h t o f t h e com
p o s i t i o n .
O t h e r
d e t e r g e n t
a d j u n c t s
D e t e r g e n t
c o m p o s i t i o n s
c o n t a i n i n g t h e
a n t i f o a m
i n
g r e d i e n t
of
h e
i n v e n t i o n can
a l s o
c o n t a i n o t h e r i n g r e d i
40
5 0
5 5
6 5
e n t s ( a d j u n c t s ) , w h i c h c a n
i n c l u d e ,
b l e a c h i n g m a t e r i a l s ,
d e t e r g e n c y b u i l d e r s
a s w e l l a s o t h e r
a d j u n c t s
commonly
e m p l o y e d
i n d e t e r g e n t
p r o d u c t s .
B l e a c h i n g
m a t e r i a l s
B l e a c h i n g m a t e r i a l s i n c l u d e
peroxy b l e a c h
com
p o u n d s ,
s u c h
a s a n
i n o r g a n i c p e r s a l t .
P r e f e r a b l y ,
p e r o x y
b l e a c h compounds
a r e
employed
t o g e t h e r
w i t h a n a c t i
v a t o r t h e r e f o r .
The
i n o r g a n i c p e r s a l t a c t s
t o
r e l e a s e
a c t i v e
oxygen n
s o l u t i o n , a n d
t h e
a c t i v a t o r t h e r e f o r i s u s u a l l y a n o r g a n i c
compound
h a v i n g one
o r
more r e a c t i v e a c y l r e s i d u e s ,
which c a u s e t h e f o r m a t i o n
o f
p e r a c i d s , t h e l a t t e r
p r o
v i d i n g a more
e f f e c t i v e b l e a c h i n g
a c t i o n
a t
a
low
tem
p e r a t u r e , t h a t i s , i n
t h e
r a n g e
from 2 0 t o 6 0
C . ,
t h a n
i s
p o s s i b l e w i t h t h e i n o r g a n i c p e r s a l t i t s e l f .
The a t i o
b y w e i g h t o f
t h e
p e r o x y b l e a c h compound
t o t h e a c t i v a t o r i n t h e d e t e r g e n t c o m p o s i t i o n may v a r y
from 3 0 : 1 t o a b o u t 1 : 1 , p r e f e r a b l y from
1 5 : 1 t o
2 : 1 .
T y p i c a l e x a m p l e s o f s u i t a b l e
p e r o x y
b l e a c h com
p o u n d s a r e i n o r g a n i c p 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 e r b o
r a t e s , b o t h
t e t r a h y d r a t e s a n d
m o n o h y d r a t e s , a l k a l i
m e t a l
p e r c a r b o n a t e s ,
p e r s i l i c a t e s a n d p e r p h o s p h a t e s a n d
m i x t u r e s t h e r e o f . S o d i u m p e r b o r a t e i s t h e p r e f e r r e d
i n o r g a n i c p e r s a l t , p a r t i c u l a r l y s o d i u m p e r b o r a t e mono
h y d r a t e
a n d s o d i u m p e r b o r a t e
t e t r a h y d r a t e .
A c t i v a t o r s
f o r p e r o x y
b l e a c h compounds
i n c l u d e :
( a )
N - d i a c y l a t e d a n d
N , N ' - p o l y a c y l a t e d a m i n e s , f o r
e x a m p l e
N , N , N ' N ' - t e t r a a c e t y l
m e t h y l e n e d i a m i n e a n d
N , N , N ' N ' - t e t r a a c e t y l
e t h y l e n e d i a m i n e ,
N , N
-
8/10/2019 US4818292 Antifoam Ingredient for Detergent Compositions
7/11
4 , 8 1 8 , 2 9 2
1 1
d i a c e t y l a n i l i n e , N , N - d i a c e t y l - p - t o l u i d i n e ;
1 , 3 - d i a c y l a t e d
h y d a n t o i n s
s u c h
a s , f o r e x a m p l e ,
l , 3 - d i a c e t y l - 5 , 5
d i m e t h y l h y d a n t o i n a n d 1 , 3 - d i p r o p i o n y l h y d a n t o i n ;
a l p h a - a c e t o x y - ( N , N ' ) - p o l y a c y l m a l o n a m i d e , f o r exam
p l e a l p h a - a c e t o x y - ( N , N ' ) - d i a c e t y l m a l o n a m i d e ;
( b ) N - a l k y l - N - s u l p h o n y l c a r b o n a m i d e s , f o r e x a m p l e
t h e
c o m p o u n d s
N - m e t h y l - N - m e s y l - a c e t a m i d e ,
N - m e t h
y l - N - m e s y l - b e n z a m i d e ,
N - m e t h y l - N - m e s y l - p - n i t r o b e n
z a m i d e
a n d N - m e t h yl - N - m e s y l - p - r n e t h o x y b e n z a m i d e ;
( c )
N - a c y l a t e d
c y c l i c h y d r a z i d e s , a c y l a t e d t r i a z o n e s
o r
u r a z o l e s , f o r e x a m p l e m o n o a c e t y l m a l e i c
a c i d
h y d r a
z i d e ;
( d ) O , N , N - t r i s u b s t i t u t e d h y d r o x y l a m i n e s ,
f o r
exam
p l e
O - b e n z o y l - N , N - s u c c i n y l h y d r o x y l a m i n e ,
O - a c e t y l
N , N - s u c c i n y l h y d r o x y l a m i n e , O - p - r n e t h o x y b e n z o y l
N , N - s u c c i n y l
h y d r o x y l a m i n e , O - p - n i t r o b e n z o y l - N , N
s u c c i n y l h y d r o x y l a m i n e a n d O , N , N - t r i a c e t y l h y r o x y l a
m i n e ;
( e ) N , N ' - d i a c y l - s u l p h u r y l a m i d e s ,
f o r e x a m p l e
N , N
d i m e t h y l - N , N - d i a c e t y l s u l p h u r y l a m i d e a n d N , N ' - d i e t h
y l - N , N - d i p r o p i o n y l s u l p h u r y l a m i d e ;
( f ) T r i a c y l c y a n u r a t e s , f o r e x a m p l e
t r i a c e t y l
c y a n u r a t e
a n d t r i b e n z o y l c y a n u r a t e ;
( g )
C a r b o x y l i c a c i d a n h y d r i d e s ,
f o r
e x a m p l e b e n z o i c
a n h y d r i d e , m - c h l o r o - b e n z o i c a n h y d r i d e , p h t h a l i c a n h y
d r i d e
a n d
4 - c h l o r o - p h t h a l i c
a n h y d r i d e .
( h ) S u g a r e s t e r s , f o r e x a m p l e g l u c o s e
p e n t a a c e t a t e ;
( i )
E s t e r s
o f
s o d i u m
p - p h e n o l
s u l p h o n a t e , f o r e x a m p l e
s o d i u m a c e t o x y b e n z e n e
s u l p h o n a t e , s o d i u m
b e n
z o y l o x y b e n z e n e s u l p h o n a t e , a n d h i g h a c y l
d e r i v a t i v e s ,
f o r e x a m p l e l i n e a r a n d b r a n c h e d
o c t a n o y l
a n d n o n a n o y l
p h e n o l
s u l p h o n i c
a c i d s a l t s .
( i ) l , 3 - d i a c y l - 4 , S - d i a c y l o x y - i m i d a z o l i n e , f o r
e x a m p l e
l , 3 - d i f o r r n y l - 4 , S - d i a c e t o x y - i m i d a z o l i d i n e , l , 3 - d i a c e t y l
4 , 5 - d i a c e t o x y - i m i d a z o l i n e ,
l , 3 - d i a c e t y l - 4 , 5 - d i p r o
p i o n y l o x y - i m i d a z o l i n e ;
( k ) N , N ' - p o l y a c y l a t e d g l y c o l u r i l , f o r e x a m p l e
N , N , N ' N ' - t e t r a a c e t y l
g l y c o l u r i l a n d N , N , N N - t e t r a
p r o p i o n y l g l y c o l u r i l ;
( l ) D i a c y l a t e d - 2 , S - d i k e t o p i p e r a z i n e ,
f o r
e x a m p l e 1 , 4
d i a c e t y l - Z , S - d i k e t o p i p e r a z i n e , l , 4 - d i p r o p i o n y l - 2 , 5
d i k e t o p i p e r a z i n e
a n d
l , 4 - d i p r o p i o n y l - 3 , 6 - d i m e t h y l - 2 , 5
d i k e t o p i p e r a z i n e ;
( m ) A c y l a t i o n p r o d u c t s o f pr o p y l e n e d i u r e a o r 2 , 2
d i m e t h y l - p r o p y l e n e d i u r e a
( 2 , 4 , 6 , S - t e t r a a z a b i c y c l o
( 3 , 3 , l ) - n o n a n e - 3 , 7 - d i o n e o r
i t s
9 , 9 - d i r n e t h y l d e r i v a t i v e ) ,
e s p e c i a l l y
t h e t e t r a a c e t y l - o r
t h e
t e t r a p r o p i o n y l
p r o p y l e n e d i u r e a o r
t h e i r
d i m e t h y l d e r i v a t i v e s ;
( n )
C a r b o n i c
a c i d
e s t e r s ,
f o r
e x a m p l e
t h e
s o d i u m
s a l t s
o f p - ( e t h o x y c a r b o n y l o x y ) - b e n z o i c a c i d
a n d
p - ( p r o p o x y
c a r b o n y l o x y ) - b e n z e n e s u l p h o n i c a c i d .
The N - d i a c e t y l a t e d a n d
N , N - p o l y a c y l a t e d
a m i n e s
m e n t i o n e d u n d e r
( a ) a r e
o f s p e c i a l
i n t e r e s t ,
p a r t i c u l a r l y
N , N , N ' N ' - t e t r a a c e t y l
e t h y l e n e d i a m i n e
( T A E D ) .
M i x t u r e s
o f one o r
more
o f t h e f o r g o i n g a c t i v a t o r s
c a n b e e m p l o y e d
i n b l e a c h i n g 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
i n v e n t i o n .
I t
i s
p r e f e r r e d
t o u s e
t h e a c t i v a t o r
i n g r a n u l a r f o r m ,
e s p e c i a l l y when t i s p r e s e n t
i n
a ? n e l y d i v i d e d f o r m .
S p e c i ? c a l l y ,
i t i s p r e f e r r e d
t o
employ a n
a c t i v a t o r
h a v i n g a n a v e r a g e p a r t i c l e
s i z e
o f l e s s t h a n 1 5 0 microm
e t e r s ( p m ) ,
w h i c h
g i v e s s i g n i ? c a n t
i m p r o v e m e n t i n
b l e a c h
e f ? c i e n c y .
The
s e d i m e n t a t i o n
l o s s e s ,
when
s i n g
a n a c t i v a t o r w i t h a n a v e r a g e p a r t i c l e s i z e o f l e s s t h a n
1 5 0 pm, a r e
s u b s t a n t i a l l y
d e c r e a s e d .
Even
e t t e r b l e a c h
p e r f o r m a n c e i s o b t a i n e d i f t h e a v e r a g e p a r t i c l e s i z e o f
t h e a c t i v a t o r
i s
l e s s
t h a n 1 0 0 um. However, t o o s m a l l a
p a r t i c l e
s i z e
g i v e s i n c r e a s e d
d e c o m p o s i t i o n ,
d u s t f o r m a
i I l
5
20
2 5
3 0
3 5
40
4 5
5 5
6 0
6 5
1 2
t i o n a n d
h a n d l i n g p r o b l e m s ,
a n d a l t h o u g h p a r t i c l e s i z e s
below 1 0 0
um
a n p r o v i d e a n i m p r o v e d b l e a c h i n g e f f i
c i e n c y , i t
i s
d e s i r a b l e
t h a t
t h e a c t i v a t o r
s h o u l d n o t h a v e
more t h a n
2 0 % by
w e i g h t o f p a r t i c l e s w i t h
a
s i z e o f l e s s
t h a n 5 0 um. On t h e o t h e r h a n d , t h e a c t i v a t o r
may
h a v e
a c e r t a i n
amount o f
p a r t i c l e s
o f a s i z e g r e a t e r t h a n 1 5 0
pm,
b u t
i t
s h o u l d n o t c o n t a i n
more
t h a n
5
y
w e i g h t
o f
p a r t i c l e s > 3 0 0
um, a n d n o t more
t h a n 2 0 % by
w e i g h t
o f
p a r t i c l e s
>150 p m . I f
n e e d l e - s h a p e d c r y s t a l
l i n e a c t i v a t o r p a r t i c l e s a r e
u s e d , t h e s e
s i z e s r e f e r
t o
t h e
n e e d l e
d i a m e t e r . I t i s t o b e
u n d e r s t o o d
t h a t t h e s e
p a r t i
c l e
s i z e s
r e f e r
t o
t h e a c t i v a t o r p r e s e n t
i n
t h e
g r a n u l e s ,
a n d
n o t
t o t h e g r a n u l e s t h e m s e l v e s . The a t t e r g e n e r a l l y
have on
a v e r a g e a
p a r t i c l e
s i z e o f from
1 0 0 t o 2 0 0 0
um,
p r e f e r a b l y
2 5 0
t o 1 0 0 0 um. Up t o 5 % b y
w e i g h t
o f
g r a n u l e s w i t h
a
p a r t i c l e s i z e
o f >
6 0 0 pm nd
up
t o
10% b y w e i g h t
o f g r a n u l e s
-
8/10/2019 US4818292 Antifoam Ingredient for Detergent Compositions
8/11
4 , 8 1 8 , 2 9 2
1 3
t h e p o l y a c e t a t e a n d p o l y c a r b o x y l a t e
b u i l d e r s a l t s i n
c l u d e
s o d i u m , p o t a s s i u m ,
l i t h i u m , ammonium a n d
s u b
s t i t u t e d ammonium a l t s o f e t h y l e n e d i a m i n e
t e t r a a c e t i c
a c i d ,
n i t r i l o t r i a c e t i c
a c i d ,
o x y d i s u c c i n i c
a c i d , m e l l i t i c
a c i d , b e n z e n e p o l y c a r b o x y l i c
a c i d s ,
c i t r i c
a c i d , c a r b o x
y m e t h y o x y s u c c i n i c a c i d , c a r b o x y m e t h y o x y m a l o n i c
a c i d
a n d
m i x t u r e s
t h e r e o f .
H i g h l y
p r e f e r r e d
o r g a n i c
w a t e r - s o l u b l e
n o n - p h o s
p h o r o u s - c o n t a i n i n g
b u i l d e r s
i n c l u d e s o d i u m s i l i c a t e ,
s o d i u m
c i t r a t e ,
s o d i u m o x y d i s u c c i n a t e , s o d i u m m e l l i
t a t e , s o d i u m n i t r i l o t r i a c e t a t e ,
a n d s o d i u m e t h y l e n e d i a
m i n e t e t r a a c e t a t e .
A n o t h e r
t y p e o f d e t e r g e n c y b u i l d e r m a t e r i al u s e f u l i n
t h e c o m p o s i t i o n s
a n d
p r o d u c t s o f t h e i n v e n t i o n com
p r i s e
a w a t e r - s o l u b l e m a t e r i al c a p a b l e o f
f o r m i n g
a
wa
t e r - i n s o l u b l e r e a c t i o n p r o d u c t w i t h w a t e r
h a r d n e s s c a t i
o n s , such a s a l k a l i m e t a l o r ammonium a l t s o f carbon
a t e ,
b i c a r b o n a t e
a n d
s e s q u i c a r b o n a t e
o p t i o n a l l y i n com
b i n a t i o n w i t h a c r y s t a l l i s a t i o n s e e d
which s
c a p a b l e
o f
p r o v i d i n g g r o w t h s i t e s f o r
s a i d r e a c t i o n
p r o d u c t .
Other
t y p e s
o f
b u i l d e r
t h a t
c a n b e u s e d
i n c l u d e
v a r i
o u s
s u b s t a n t i a l l y w a t e r - i n s o l u b l e m a t e r i a l s which a r e
c a p a b l e
o f
r e d u c i n g t h e
h a r d n e s s
c o n t e n t o f
l a u n d e r i n g
l i q u o r s b y a n i o n - e x c h a n g e p r o c e s s .
E x a m p l e s o f s u c h
i o n - e x c h a n g e
m a t e r i a l s a r e t h e
c o m p l e x
a l u m i n o s i l i c a t e s ,
i . e . Z e o l i t e - t y p e
m a t e r i a l s ,
which
a r e u s e f u l p r e s o a k i n g
o r
w a s h i n g a d j u n c t s
which
s o f t e n
w a t e r
b y
removal
o f c a l c i u m i o n .
Both
t h e n a t u
r a l l y o c c u r r i n g
a n d
s y n t h e t i c
z e o l i t e s ,
e s p e c i a l l y
Z e o
l i t e
A nd h y d r a t e d Z e o l i t e A
a t e r i a l s , a r e
u s e f u l a s
b u i l d e r s .
The d e t e r g e n c y b u i l d e r c o m p o n e n t
when
p r e s e n t
w i l l
g e n e r a l l y
c o m p r i s e f r o m a b o u t
l %
o 9 0 % , p r e f e r a
b l y f r o m
a b o u t
5
o 7 5 %
b y
w e i g h t
o f
t h e
d e t e r g e n t
c o m p o s i t i o n .
O t h e r d e t e r g e n t a d j u n c t s
F u r t h e r d e t e r g e n t
a d j u n c t s
w h i c h
c a n
o p t i o n a l l y b e
e m p l o y e d i n t h e
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
i n v e n
t i o n
i n c l u d e
s u p e r f a t t i n g a g e n t s ,
s u c h a s f r e e l o n g - c h a i n
f a t t y
a c i d s , l a t h e r b o o s t e r s s u c h a s a l k a n o l a m i d e s ,
p a r
t i c u l a r l y t h e m o n o e t h a n o l a m i d e s
d e r i v e d
f r o m p a l m k e r
n e l
f a t t y a c i d s a n d c o c o n u t f a t t y a c i d s ; a n t i - r e d e p o s i t i o n
a g e n t s s u c h a s s o d i u m
c a r b o x y m e t h y l - c e l l u l o s e ,
p o l y v i
n y l
p y r r o l i d o n e a n d
t h e c e l l u l o s e e t h e r s
s u c h
a s
m e t h y l
c e l l u l o s e
a n d
e t h y l
h y d r o x y e t h y l
c e l l u l o s e ; b l e a c h s t a b i
l i s e r s s u c h
a s
e t h y l e n e d i a m i n e t e t r am e t h yl e n e
p h o s p h o
n a t e a n d d i e t h y l e n e t r i a m i n e p e n t a m e t h y l e n e
p h o s p h o
n a t e ;
f a b r i c - s o f t e n i n g a g e n t s ;
i n o r g a n i c
s a l t s
s u c h
a s
sodium a n d
magnesium
s u l p h a t e ; and u s u a l l y p r e s e n t
i n
very minor amounts
o p t i c a l
b r i g h t e n e r s , ? u o r e s c e r s ,
e n z y m e s s u c h
a s
p r o t e a s e s a n d a m y l a s e s , a n t i - c a k i n g
a g e n t s , t h i c k e n e r s , g e r m i c i d e s a n d
c o l o u r a n t s .
V a r i o u s d e t e r g e n c y enzymes w e l l - k n o w n i n t h e a r t
f o r
t h e i r a b i l i t y
t o
d e g r a d e
a n d a i d
i n t h e
r e m o v a l o f
v a r i o u s s o i l s
a n d
s t a i n s
c a n
a l s o o p t i o n a l l y b e employed
i n t h e c o m p o s i t i o n s a c c o r d i n g t o t h i s i n v e n t i o n . D e t e r
gency enzymes a r e commonly u s e d a t c o n c e n t r a t i o n s o f
from
a b o u t
0.1% t o
a b o u t
1 . 0 % by w e i g h t o f s u c h com
p o s i t i o n s . T y p i c a l e n z y m e s i n c l u d e
t h e
v a r i o u s
p r o
t e a s e s , l i p a s e s , a m y l a s e s , a n d m i x t u r e s
t h e r e o f ,
w h i c h
a r e d e s i g n e d
t o
remove a
v a r i e t y
o f
s o i l s and
s t a i n s from
f a b r i c s .
I t i s a l s o d e s i r a b l e t o i n c l u d e one o r more
a n t i d e p o s i
t i o n a g e n t s i n t h e c o m p o s i t i o n s o f t h e
i n v e n t i o n ,
t o
d e c r e a s e a t e n d e n c y
t o
f o r m
i n o r g a n i c
d e p o s i t s on
washed a b r i c s .
The
amount o f a n y s u c h a n t i d e p o s i t i o n
a g e n t
when
e m p l o y e d i s n o r m a l l y f r o m 0.1%
t o 5 %
by
2 0
2 5
3 5
40
4 5
5 0
5 5
6 0
6 5
1 4
w e i g h t ,
p r e f e r a b l y
f r o m 0 . 2 % t o
2 . 5 %
b y w e i g h t
o f t h e
c o m p o s i t i o n . The p r e f e r r e d a n t i d e p o s i t i o n a g e n t s a r e
a n i o n i c p o l y e l e c t r o l y t e s , e s p e c i a l l y p o l y m e r i c
a l i p h a t i c
c a r b o x y l a t e s ,
o r
o r g a n i c
p h o s p h o n a t e s .
I t may
a l s o
b e d e s i r a b l e t o i n c l u d e i n t h e
d e t e r g e n t
c o m p o s i t i o n s an
amount o f an a l k a l i
m e t a l s i l i c a t e , p a r
t i c u l a r l y
s o d i u m
o r t h o - ,
m e t a - o r
p r e f e r a b l y n e u t r a l
o r
a l k a l i n e
s i l i c a t e . The p r e s e n c e o f
s u c h a l k a l i
m e t a l
s i l i
c a t e s
a t
l e v e l s o f
a t
l e a s t
1%, and
p r e f e r a b l y
from 5
o
15%
b y
w e i g h t
o f
t h e
p r o d u c t , i s
a d v a n t a g e o u s i n d e
c r e a s i n g t h e c o r r o s i o n o f m e t a l p a r t s i n w a s h i n g ma
c h i n e s ,
b e s i d e s
p r o v i d i n g some
m e a s u r e o f b u i l d i n g
a n d
g i v i n g p r o c e s s i n g b e n e ? t s
a n d
g e n e r a l l y
i m p r o v e d
powder r o p e r t i e s .
The
more h i g h l y a l k a l i n e o r t h o - a n d
m e t a - s i l i c a t e s
would n o r m a l l y o n l y b e u s e d a t
l o w e r
amounts w i t h i n t h i s r a n g e , i n a d m i x t u r e w i t h t h e n e u t r a l
o r a l k a l i n e s i l i c a t e s .
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
i n v e n t i o n a r e u s u
a l l y r e q u i r e d
t o b e a l k a l i n e ,
b u t n o t t o o s t r o n g l y
a l k a l i n e
a s t h i s c o u l d
r e s u l t i n
f a b r i c damage and a l s o
b e
h a z a r d
o u s f o r d o m e s t i c
u s e .
I n
p r a c t i c e t h e
c o m p o s i t i o n s
s h o u l d p r e f e r a b l y
p r o v i d e a
pH
f
f r o m a b o u t
8 . 5
t o
a b o u t
1 1 i n u s e i n
t h e
a q u e o u s wash l i q u o r . I t
i s
p r e
f e r r e d
i n
p a r t i c u l ar f o r d o m e s t i c p r o d u c t s t o y i e l d
a
pH
o f from a b o u t 9 . 0
t o
a b o u t 1 0 . 5 , a s lower pH a l u e s
t e n d
t o
b e
l e s s
e f f e c t i v e f o r optimum d e t e r g e n c y , a n d more
h i g h l y a l k a l i n e
p r o d u c t s
c a n b e h a z a r d o u s
i f
m i s u s e d .
The
pH
s measured t t h e
l o w e s t normal u s a g e concen
t r a t i o n o f
0 . 1 %
w/v
o f t h e
p r o d u c t
i n w a t e r
o f 1 2
H
( C a )
( F r e n c h p e r m a n e n t h a r d n e s s , c a l c i u m
o n l y )
a t 5 0
C . s o
t h a t
a
s a t i s f a c t o r y
d e g r e e o f
a l k a l i n i t y
can
be
a s s u r e d
i n
u s e
a t
a l l
normal p r o d u c t c o n c e n t r a t i o n s .
The t o t a l
amount
o f
d e t e r g e n t
a d j u n c t s
t h a t c a n
be
i n c o r p o r a t e d
i n t o
t h e d e t e r g e n t
c o m p o s i ti o n s a c c o r d i n g
t o t h e i n v e n t i o n w i l l n o r m a l l y form
t h e
b a l a n c e o f
t h e
p r o d u c t
a f t e r
a c c o u n t i n g f o r t h e a n t i f o a m i n g r e d i e n t
a n d t h e d e t e r g e n t - a c t i v e c o m p o u n d .
The
d e t e r g e n t
a d j u n c t s w i l l a c c o r d i n g l y f o r m f r o m O
t o
9 4 . 9 % by
w e i g h t o f
t h e p r o d u c t .
U s e o f D e t e r g e n t C o m p o s i t i o n
The
d e t e r g e n t
c o m p o s i t i o n c a n
b e employed i n a
n o r m a l
d o m e s t i c
o r
o t h e r l a u n d r y p r o c e s s
c o n v e n i e n t l y
e m p l o y i n g a w a s h i n g
m a c h i n e .
I t i s i n t e n d e d
t h a t t h e
p r o d u c t
i s e f f e c t i v e
b o t h i n
r e m o v i n g s o i l f r o m
f a b r i c s
b e i n g
w a s h e d ,
a n d i n c o n f e r r i n g o t h e r
a t t r i b u t e s
s u c h
a s
b l e a c h i n g ,
p e r f u m i n g a n d
f a b r i c s o f t e n i n g .
For
most
p u r p o s e s ,
t h e
d e t e r g e n t c o m p o s i t i o n
c a n b e
employed t a
c o n c e n t r a t i o n
o f 0 . 0 5 t o 5 y w e i g h t o f
t h e w a s h l i q u o r . P r e f e r a b l y , t h e
c o n c e n t r a t i o n
i n t h e
wash s from 0 . 2
t o 2%,
most p r e f e r a b l y from
. 3 t o
1 %
b y
w e i g h t
o f
t h e w a s h
l i q u o r .
Evidence
t o de?ne t h e amount o f
water
t o be
i n c o r p o r a t e d i n
t h e
a n t i f o a m
i n g r e d i e n t
f o r
o p t i m u m
s t o r a g e s t a b i l i t y
As
h a s been
s t a t e d
e a r l i e r , t h e c o r e o f
t h e
a n t i f o a m
p a r t i c l e s w i l l c o m p r i s e g e l a t i n i s e d a n d / o r c h e m i c a l l y
modi?ed s t a r c h i n a s w o l l e n ,
h y d r a t e d
s t a t e , s u c h t h a t i t
r e m a i n s
s u p e r ? c i a l l y
d r y a n d n o n - s t i c k y , y e t w h i c h
c o n t a i n s s u f ? c i e n t
w a t e r
t o y i e l d
a g e l a t i n o u s s t r u c t u r e
e n c a p s u l a t i n g
a n t i f o a m
a c t i v e s u b s t a n c e ( s ) w i t h i n . I t
i s
i m p o r t a n t t o e n s u r e t h a t t h e amount o f
water
p r e s e n t
i n
t h e a n t i f o a m i n g r e d i e n t i s a d e q u a t e
f o r
t h i s
p u r p o s e ,
a n d
t o
t h i s
e n d ,
e x p e r i m e n t a l e v i d e n c e i s g i v e n b e l o w
t o
s u b s t a n t i a t e t h i s
a s p e c t
o f
t h e
i n v e n t i o n .
-
8/10/2019 US4818292 Antifoam Ingredient for Detergent Compositions
9/11
4 , 8 1 8 , 2 9 2
1 5
M a t e r i a l s :
G e l a t i n i s e d
s t a r c h
a n t i f o a m a c t i v e s u b s t a n c e
( s i l i c o n e / h y d r o p h i l i c s i l i c a )
I
Water
A m i j e l 1 2 0 1 4 e x
CPC
DBlOO e x Dow o r n i n g
d e m i n e r a l i s e d
A n t i f o a m
i n g r e d i e n t p r e p a r a t i o n :
F o r l a b o r a t o r y s c a l e p r e p a r a t i o n
o f t h e a n t i f o a m i n
g r e d i e n t ,
a
Kenwood
( T r a d e
Mark)
f o o d m i x e r was
u s e d .
S i l i c o n e
a n t i f o a m
was
s l o w l y added t o c o n t i n u
o u s l y s t i r r e d ( o n
s p e e d 3 ) s t a r c h i n
t h e b o w l
o f
t h e m i x e r
t o
g i v e
a n a n t i f o a m t o
s t a r c h
w e i g h t r a t i o o f 4 0 / 6 0 . At
t h i s
s t a g e
t h e
m i x t u r e
was very c o h e s i v e . As water was
s p r a y e d i n a
?ne i s t
o n t o
t h e
s t i r r e d
m i x t u r e ,
h o w e v e r ,
p a r t i c l e s
were
p r o d u c e d which b ecame h a r d e r , more
b e a d - l i k e
i n
a p p e a r a n c e and
more
f r e e
? o w i n g .
A n t i
foam n g r e d i e n t s were p r e p a r e d c o n t a i n i n g
from e r o
t o
a l m o s t
3 0 % b y
w e i g h t o f w a t e r . T h e i r c o m p o s i t i o n s
were
c a l c u l a t e d from t h e w e i g h t o f w a t e r s p r a y e d o n ,
and a r e g i v e n
i n
T a b l e I
b e l o w :
TABLE
C a l c u l a t e d c o m p o s i t i o n s
o f
a n t i f o a m
i n g r e d i e n t s
W e i g h t n a n t i f o a m i n g r e d i e n t
Number
DBlOO STARCH WATER
1 4 0 6 0
2
3 7 . 7 4 5 6 . 6 0
5 . 6 6
3
3 2 . 8 0 4 9 . 3 0
1 7 . 9 0
4
2 8 . 5 7 4 2 . 8 6 2 8 . 5 7
Foam
e v a l u a t i o n
I n i t i a l ( f r e s h l y d o s e d ) wash p e r f o r m a n c e o f a d e t e r
g e n t
p o w d e r
p r o d u c t c o n t a i n i n g e a c h a n t i f o a m i n g r e d i
e n t ,
a n d p e r f o r m a n c e a f t e r u p t o 3 months s t o r a g e
o f
t h e
p r o d u c t i n s e a l e d
b o t t l e s
a t
3 7 C . ,
w e r e c o m p a r e d u s i n g
m a c h i n e s made
o h i g h t o l e r a n c e s ( M i e l e
7 5 6 ) .
C l e a n
2 . 5
kg
o a d s c o n s i s t i n g o f 1 2
m f
c o t t o n
s h e e t and 3 m
e r r y
t o w e l l i n g ( i n l m q u a r e s ) were washed
i n
a
main
wash
programme w i t h w a t e r t e m p e r a t u r e r i s i n g f r o m a m b i
e n t
t o 9 0
C .
A e t e r g e n t powder was u s e d a t 1 0 0
g
d o s a g e . Each
o f t h e a n t i f o a m
i n g r e d i e n t s
had
b e e n added t o t h e pow
d e r
a t a l e v e l o f
1 % by
w e i g h t a n t i f o a m . Foam
h e i g h t
was
m e a s u r e d a t
r e g u l a r
i n t e r v a l s t h r o u g h o u t
e a c h
wash from an a r b i t r a r i l y de?ned s c a l e on t h e
machine
p o r t h o l e . A l l w a s h e s
were p e r f o r m e d
i n d u p l i c a t e , a n
a v e r a g e v a l u e b e i n g t a k e n .
The d e t e r g e n t p o w d e r
h a d t h e f o l l o w i n g
f o r m u l a
t i o n :
W e i g h t
S o d i u m
d o d e c y l b e n z e n e s u l p h a t e
9
C 1 3 _ 1 5
f a t t y a l c o h o l e t h o x y l a t e
4
S o d i u m
t r i p o l y p h o s p h a t e 3 2
A l k a l i n e s o d i u m
s i l i c a t e
6
S o d i u m
c a r b o x y m e t h y l c e l l u l o s e
0 . 5
EDTA
0 . 1 5
S o d i u m s u l p h a t e
2
Sodium
c a r b o n a t e
5
S o d i u m s u l p h a t e 1 0
S o d i u m
p e r b o r a t e t e t r a h y d r a t e 2 0
A n t i f o a m
i n g r e d i e n t 1
Water
1 0 . 3 5
' 1 0
2 5
3 0
3 5
4 5
5 5
6 5
1 6
R e s u l t s
I n t h e a b s e n c e
o f
h y d r a t i o n , m i x i n g t h e s i l i c o n e / h y
d r o p h o b i c s i l i c a
a n t i f o a m
DB 0 0 w i t h s t a r c h a t
a
r a t i o
. o f 4 0 : 6 0
r e s u l t e d
i n a
t a c k y ,
c o h e s i v e product with poor
f l o w
p r o p e r t i e s .
With i n c r e a s i n g
l e v e l s
o f
w a t e r
how
e v e r ,
t h e
a n t i f o a m
i n g r e d i e n t
became
h a r d e r and
more
g r a n u l a r ,
g r a n u l e s i z e
i n c r e a s i n g
w i t h
w a t e r c o n t e n t .
C o n s e q u e n t l y ,
t h e
f l o w p r o p e r t i e s i m p r o v e d . With
a b o u t
3 0 % b y
w e i g h t o f w a t e r , t h e p a r t i c l e s w e r e o f
t h e
o r d e r o f
s e v e r a l m i l l i m e t r e s
i n d i a m e t e r
and were wet
a n d t r a n s l u c e n t i n
a p p e a r a n c e . A n t i f o a m
i n g r e d i e n t s
c o n t a i n i n g
s u c h
a
h i g h
l e v e l
o f
w a t e r became
d i s
c o l o u r e d , p r e s u m a b l y a s
a
r e s u l t o f m i c r o b i a l a t t a c k ,
when s t o r e d
f o r
up t o
one
month.
Foam
o n t r o l
u s i n g
d e t e r g e n t
p o w d e r
p r o d u c t f r e s h l y
d o s e d w i t h
a n t i f o a m
a d j u n c t
Up t o
a s p r a y - o n l e v e l
o f a b o u t 2 0 % by w e i g h t o f
w a t e r , a l l
o f
t h e a d j u n c t s g a v e s i m i l a r foam c o n t r o l
i n i t i a l l y ,
a s
T a b l e 2 s h o w s . T h i s
i s
a l s o '
s i m i l a r t o
foam
c o n t r o l i m p a r t e d
b y
a n t i f o a m
a c t i v e s u b s t a n c e a d d e d
d i r e c t l y
t o
t h e
powder.
The r e s u l t s
show
no
foam
t
a l l
f o r most o f t h e wash b u t
r i s i n g
s l i g h t l y , t o a b o u t a q u a r
t e r o f a
p o r t h o l e ,
by t h e
e n d
o f
t h e
w a s h . A i g h e r
l e v e l
o f w a t e r
( a b o u t
3 0 % )
a p p a r e n t l y c a u s e s
s u c h e f ? c i e n t
e n c a p s u l a t i o n
o f
t h e
a n t i f o a m t h a t
i t
i s n o t
r e l e a s e d
u n t i l
a b o u t
1 5
m i n u t e s
i n t o
t h e w a s h ,
r e s u l t i n g
i n
a
f u l l p o r t
h o l e o f foam
f o r
t h e ? r s t
1 5
m i n u t e s .
T h i s
t h e n s u b s i d e s
t o g i v e v i r t u a l l y no foam
f o r
t h e
r e s t o f
t h e w a s h .
TABLE
I n i t i a l foam
r o ? l e s
Foam e i g h t s / a r b i t r a r y u n i t s
A n t i f o a m a d d e d
W a s h t i m e /
d i r e c t l y
t o _ _ _ \ _ V _ a t e _ r Q n t e n t o f m : i j u _ n c t _ _
m i n u t e s d e t e r g e n t
p o w d e r 5 . 7 % 8 . 5 %
1 7 . 9 % 2 8 . 6 %
1 0 O O
1 . 0
7 . 0
2 0 O O 0 . 5 9 . 0
3 0 0 0 0 . 5 1 0 . 0
4
0
0 0 0 . 5
1 0 . 0
5 0 0 0 0 1 0 . 0
6 0 0 0 0 1 0 . 0
7 0 0 0 0 1 0 . 0
1 0 0 O 0 0
1 0 . 0
1 5 0 0 1 . 5 0 5 . 0
20 0 0
1 . 5
0 0
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