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COMPOSITIONS DETERGENTES NON MOUSSANTES POUR MILIEUX
ALCALINS CONCENTRES
Le domaine de la présente invention est celui de la détergence
industrielle ou ménagère.
Pour dégraisser les surfaces dures, et plus précisément pour néttoyer des
surfaces métalliques, sots, parois, cuves, matériels divers, carrosseries,
jantes ou
moteurs en milieu industriel comme en milieu institutionnel (hôpitaux,
cantines,
restaurants, écoles, etc.), on utilise couramment des solutions aqueuses
alcalines
contenant des agents de surface non moussants.
Les agents de surface retenus à cet effet sont très généralement des
tensioactifs non ioniques dits chapeautés. On entend par-là des composés
possédant la structure suivante : une chaîne hydrophobe du type chaîne grasse
alkyle ou alkylaryle, condensée avec de l'oxyde d'éthylène formant une chaîne
hydrophile, elle-même coiffée d'un groupement hydrophobe. Ces composés sont
bien reprësentés par les alcools avec chaîne alkyle ou alkylaryle à 8-20
atomes
de carbone, et de préférence 8-12 carbones, condensés avec 4-14, de préférence
8-10 molécules d'oxyde d'éthylène, et terminés par un groupe hydrophobe,
constitué d'une chaîne alkyle 3-8 atomes de carbone ou alkylaryle ou un
halogène. Un tel agent de surface est typiquement représenté par les a-alkyle-
u~
halogéno-poly(oxy-1,2-éthanediyles), tel le composé a,-décyl-c~-chloro-
nano(oxyéthylène) de formule
CH3-(CH2)g-(O-CH2-CH2)g-CI
Les agents de surface de ce type sont peu solubles, voire franchement
insolubles dans les solutions alcalines, et les solutions alcalines de
détergence
qui les contiennent ont tendance à démixer. On remédie à ce phénomène par
utilisation d'agents de stabilisation. Les agents de stabilisation sont bien
connus
de l'homme du métier ; parmi eux, les solvants oxygénés, le toluène-sulfonate
de
sodium, le xylène-sulfonate ou le cumène-sulfonate de sodium, les sels
alcalins
d'esters phosphoriques. On en utilise des quantités considérables, pouvant
aller
jusqu'à dix parties par partie d'agent de détergence non moussant. Ces agents
de
stabilisation ne participent pas à la détergence elle-même, et sont cause
d'une
inutile augmentation de la demande chimique et de la demande biologique en
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oxygène (DCO - DBO) des rejets des compositions détergentes. Ils peuvent
même avoir l'effet négatif de conférer un pouvoir moussant non négligeable à
la
composition. Ce en quoi elles ne répondent plus au problème du nettoyage par
jet
sous pression.
On vient de trouver que des compositions du type détergent non
moussant l agent de stabilisation I acïde ou anhydride alkénylsuccinique
consti-
tuaient des bases pour la réalisation de solutions alcalines de nettoyage tout
à
fait remarquables quant à leur efficacïtë détergente, leur DCO I DBO
maintenues
dans des limites raisonnables, leur stabilitë au stockage, et leur absence de
moussage, même dans des conditions d'utilisation au jet sous pression. Au sens
de l'invention, l'agent détergent non moussant est un composé de formule
R1-(0-CH2-CH2)m R2
dans laquelle
R1 est une chaîne alkyle à 8-20 atomes de carbone, et de préférence 8-
1 S 12 atomes de carbone, ou un radical octylphényle au nonylphënyle,
m vaut de 8 à 15,
Rz est un radical alkylaxy à 3-5 atomes de carbone, un radical
poly(oxyalkylène) de formule
O-CH2-~H -OH
R'
dans laquelle
R' est un radical alkyle à 1-2 atomes de carbone
p vaut de 1 à 10,
un radical benzyloxy, ou le chlore.
Ces compositions sont formées de
2 S 25 à 45 parties en poids de l'agent détergent non matissant,
15 à 25 parties en poids d'un agent de stabilisation,
à 60 parties en poids d'acide ou d'anhydride alkënylsuccinique,
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L'agent de stabilisation est un ester phosphorique, du type monoester
diester obtenu par réaction d'anhydride phosphorïque avec un alcool
aliphatique
comportant de 4 â 12 atomes de carbone ;
L'acide alkénylsuccinique est un composé de formule
i nH2n-t
HOOC--CH2-CH-COOH
avec n valant de 4 à 12, et les anhydrides qui en sont leurs dérivés
immédiats.
1 o Les compositions associants l'a-décyl-w-chloro-nona(oxyéthylène)
H3C--(CH2)s--(0-CH2-CH2)s-CI
ou l'a-décyl-w-benzyloxy-tridéca(oxyéthylène)
H3 C-' (C H2)sw(0-C H~-C H2)~ 3-_.0-C H2~
~.J~
le monoesterphosphorique de 2-éthylhexyle et l'acide octénylsuccinique, de
formule
2o i aH~s
HOOC-CH2-CH-COOH
[RN = 28805-58-5]
ou son anhydride sont des compositions préférëes de l'invention.
Ces compositions satisfont au critère de stabilité/solubilité qu'on définit
ainsi : elles sont liquides, limpides, stables au moins 60 jours. sur un
domaine de
température de -15°CI+40°C, et solubles dans les solutions
alcalines.
On peut s'en servir pour composer des lessives de dEaergence contenant
de 1 à 5 parties en poids de ladi.t:E cornposit_Lon détergente
dans une solution aqueuse de soude ou de potasse, ou de
30 mélanges de sels alcalins (phosphates, carbonates, silicates
de sodium et/ou de potassium), dans lesquelles il n'est nul
besoin d' introduire des hyd:rotro~>e:, pour en assurer
l'homogénéité au stockage. De tel~.es lessives sont également
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des objets de l'invent:.ion. Ces lessives sont utilisables pour
le nettoyage des
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surfaces dures, après dilution immédiate â la température ambiante dans l'eau,
douce ou dure.
EXEMPLES
Dans les exemples, non limitatifs de l'invention, on a déterminé le pouvoir
détergent, le pouvoir moussant et le pouvoir anti-mousse selon les modes opéra-
toires suivants.
Pouvoir déter-
Le pouvoir détergent est évalué par dégraissage d'une plaque en inox
dont la salissure est obtenue par trempage dans le mëlange fondu de (parties
en
poids)
parties d'acide stéarique,
15 parties d'acide oléique
30 parties d'huile de colza
15 25 parties d'une huile minérale (Elf 15W40)
8 parties d'alcool cétostéarylique.
La lessive détergente est constituée d'une solution aqueuse de soude à
13 %, contenant 2,2 % de la composition détergente à tester.
Le traitement de dégraissage est réalisé dans l'appareil Labomat de la
société Mathis, la plaque d'inox étant immergée dans le pot (contenance 500
ml)
de l'appareil dans 400 ml de la lessive précédente, et agitée durant 15
minutes à
la température de 70°C. La plaque est alors extraite de l'appareil,
rincée à l'eau et
séchée.
Le mélange de salissures possède des performances lubrifiantes dites
limites. La mesure de la lubrification résiduelle de la plaque traitée comme
défini
plus haut, est effectuée comparativement à une plaque exempte de gras (100
de détergence) et à une plaque dégraissée à l'aide de la lessive détergente
comme définie plus haut mais ne contenant pas l'agent détergent (0 % de déter-
gence). Pour cela, on utilise un tribomètre bille-disque qui permet de mesurer
le
coefficient de frottement entre une bille et la plaque à mesurer, la bille
étant
* marque de commerçe
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soumise à une charge appliquée de 2,6 kg et la plaque tournant à une vitesse
de
1,6 mm/s.
Pouvoir moussant
Une prise de 900 ml de la lessive alcaline de détergente, telle que définie
5 ci-dessus, est soumise à une agitation violente pendant 5 minutes, sous
l'effet
d'une turbine tournant à 2000 tr/min. Dans une éprouvette de deux litres, on
mesure, après agitation, la hauteur de mousse en fonction du temps. On admet
que le produit est suffisamment dénué de pouvoir moussant si le volume de
mousse, après agitation, est inférieur à 50 ml.
Pouvoir anti-mousse
Le pouvoir anti-mousse, qui évalue l'aptitude de la composition à contra-
rier l'effet moussant développé par les savons qui se forment par réaction des
lessives alcalines sur les souillures des surfaces qu'elles évacuent, se
mesure
comme précédemment à partir de 900 ml de solution alcaline de détergente mais
en prësence de 1 gll de saponine. Le pouvoir antimousse est mesuré par compa-
raison aux valeurs obtenues, suivant les mêmes conditions, par une solution
alca-
line de détergente ne contenant pas de saponine.
EXEMPLE 1
La composition détergente est la suivante (parties en poids)
a-décyle-c~-chloro-nona(oxyéthylène) 35
Phosphate de 2-éthylhexyle 1 g
Anhydride octénylsuccinique 46
Elle se prépare par simple mélange de ses constituants. On a pris ici pour
l'a,-décyle-~-chloro-nona(oxyéthylène) le Déterflo~A210 et pour le phosphate
de
2-éthylhexyle, le Beycostat~A081 de CECA S.A. La composition se présente
comme une solution limpide, jaune, stable, de viscosité d'environ 180 mPa.s à
25°C, dont le pH de sa dispersion aqueuse à 10 % est de 0,7. Une
lessive déter
gente constituée d'une solution aqueuse de soude à 13 %, contenant 2,2 % de
cette composition est stable.
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Le pouvoir moussant évalué comme indiqué plus haut, dans une eau à
25°TH, à la concentration de 5,3 % de soude, en présence de 0,5, 1, 2
et 4 g/1 de
composition détergente et à la température de 50°C, après 5 minutes
d'agitation
et 15 minutes de repos, est nul.
Le pouvoir détergent est de 80 %.
Le pouvoir anti-mousse mesuré avec 2 g/1 d'agent de surface + 1 gll de
saponine est à TO de 130 ml, et à T4min de 40 ml ; avec 2 gll d'agent de
surface
mais sans saponine, on mesure à TO 120 ml et à T4min 40 ml.
EXEMPLE 2 (contre-exemple)
Une composition (parties en poids)
a-décyle-c~-chloro-nona(oxyéthylène) 65
monoester/diester phosphorique de 2-éthylhexyle 35
donc exempte de dérivé octénylsuccinique, conduit à des lessives instables.
EXEMPLE 3 (contre-exemple)
Une composition (parties en poids)
a-décyle-c~-chloro-nona(oxyéthylène) 43
anhydride octénylsuccinique 57
donc exempte d'ester phosphorique conduit à des lessives instables.
EXEMPLE 4 (comparatif)
La lessive alcaline constituée d'a-décyle-r~-chloro-nona(oxyéthylène) en
solution à 2,2% dans une lessive de soude à 13 % n'est pas stable. C'est
d'ailleurs la conséquence immédiate du manque de solubilité connu de
l'a-décyle-~-chloro-nona(oxyéthylène). Malgré cette instabilité, on a pratiqué
les
contrôles de pouvoir moussant et de pouvoir anti-mousse. Le pouvoir moussant
d'une telle lessive, comparé à celui de la lessive test de l'exemple 1, est
légère-
ment inférieur, son pouvoir anti-mousse légèrement supérieur, et son pouvoir
détergent inférieur de 20 %. L'aspect de la surface nettoyée selon le test est
aussi
moins bon.
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EXEMPLE 5
La composition détergente est la suivante (parties en poids)
Dehypon~ LT 104 (Henkel) 35
Phosphate de 2-éthylhexyle 19
(Beycostat~) A081 ; CECA S.A.)
Anhydride octénylsuccinique 46
Le Dehypon~ LT 104 est un mélange de composés de formule
H3C-(CH2)mW~-CH2-CH2)10-~-(CH2)3-CH3
dans laquelle m est un entier variant de 9 à 17.
La composition se prépare par simple mélange de ses constituants. Elle
se présente comme une solution limpide, jaune, stable, ayant une viscosité de
l'ordre de 200 mPa.s à 25°C, et dont le pH de sa dispersion aqueuse à
10 % est
égal à 0,7.
Une lessive détergente comprenant (% en poids)
- 17 % de pyrophosphate tétrapotassique,
- 14 % de potasse pure,
- 15 % de silicate de sodium (densité : 1,33),
- et 2 % de la composition détergente,
est stable.
Le pouvoir moussant, évalué dans les conditions de l'Exemple 1 est nul
(volume de mousse inférieur à 50 ml).
Le pouvoir détergent est comparable à celui de l'Exemple 1.
EXEMPLE 6
La composition détergente est la suivante (parties en poids)
Plurafac~ LF 221 (BASF) 35
Phosphate de 2-éthylhexyle 20
(Beycostat~ A081 ; CECA S.A.)
Anhydride octylsuccinique 45
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ô
Le Plurafac~ LF 221 est un mélange de composés de formule
H3C-(CH2)q-(O -CHZ-CH2)" O-CH2-ÇH OH
ÇH2
CH3
P
dans laquelle q est un entier variant de 8 à 9, la valeur moyenne de n est
égale à 8,3 et la valeur moyenne de p est égale à 1,6.
La composition se prépare par simple mélange de ses constituants. Elle
se présente comme une solution limpide, jaune, stable, ayant une viscosité de
l'ordre de 200 mPa.s à 25°C, et dont le pH de sa dispersion aqueuse à
10 % est
égal à 0,7.
Une lessive détergente comprenant (% en poids)
- 17 % de pyrophosphate tétrapotassique,
- 14 % de potasse pure,
- 15 % de silicate de sodium (densité : 1,33),
- et 2,5 % de la composition détergente,
est stable.
Le pouvoir moussant, évalué dans les conditions de l'Exemple 1 est nul
1 S (volume de mousse inférieur à 50 ml).
Le pouvoir détergent est comparable à celui de l'Exemple 1.
EXEM PLE 7
La composition détergente est la suivante (parties en poids)
Détergent non moussant 35
Phosphate de 2-éthylhexyle 19
(Beycostat~ A081 ; CECA S.A.)
Anhydride octylsuccinique 46
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Le détergent non moussant répond à la formule
H3C-(CH2)9-(~-CH2-CH2)13-~-CI"12
II est obtenu par réaction de l'alcool gras éthoxylé correspondant et de
chlorure de benzyle.
La composition se prépare par simple mélange de ses constituants. Elle
se présente comme une solution limpide, jaune, stable, ayant une viscosité de
l'ordre de 200 mPa.s à 25°C, et dont le pH de sa dispersion aqueuse à
10 % est
égal à 0,7.
Une lessive comprenant (% en poids)
- 17 % de pyrophosphate tétrapotassique,
- 14 % de potasse pure,
- 15 % de silicate de sodium (densité : 1,33),
et 2,2 % de la composition détergente,
est stable.
Le pouvoir moussant, évalué dans les conditions de l'Exemple 1 est nul
(volume de mousse inférieur à 50 ml).
Le pouvoir détergent est comparable à celui de l'Exemple 1.
