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8/10/2019 Cleaning Compositions
1/4
U n i t e d
S t a t e s
P a t e n t O
1
3 , 6 9 6 , 0 4 3
CLEANING COMPOSITION FOR GLASS AND
REFLECTIVE
SURFACES
R o b e r t
G .
L a b a r g e ,
S y a m a l a r a o E v a n i ,
a n d A l d e n W.
H a n s o n , M i d l a n d , M i c h . , a s s i g n o r s
t o
The
Dow
Chemi
c a l Company,
M i d l a n d ,
N I i c h .
No
D r a w i n g . F i l e d O c t .
2 1 , 1 9 7 0 , S e r . N o . 8 2 , 8 1 5
I n t . C l . C09k / 1 8 ; Clld 3 / 3 0
U . S .
C l .
252153 8 C l a i m s
ABSTRACT OF THE
DISCLOSURE
The i n c o r p o r a t i o n o f a w a t e r s o l u b l e p o
l y m e r i c s a l t ,
s u c h
a s t h e n e u t r a l i z a t i o n
p r o d u c t
o f d i e t h a n o l
a m i n e
w i t h
a n
e q u i m o l a r
c o p o l y m e r o f s t y r e n e - m a l e i c a c i d ,
i n
a n
a q u e o u s s u r f a c t a n t
c l e a n i n g
f o r m u l a t i o n f o r
g l a s s
a n d
r e ? e c t i v e
s u r f a c e s
i m p r o v e s
t h e f o r m u l a t i o n s
b y
d e c r e a s i n g
t h e s t r e a k i n g a n d
e n h a n c i n g
t h e a n t i f o g
c h a r a c t e r i s t i c s .
BACKGROUND
OF THE INVENTION
T h e
c o n c e p t
o f p r o v i d i n g
a n t i f o g
c h a r a c t e r i s t i c s
t o
c l e a n i n g f o r m u l a t i o n s f o r
g l a s s ,
m i r r o r s a n d v a r i o u s r e
? e c t i v e s u r f a c e s h a s
been mentioned numerous t i m e s i n
t h e
l i t e r a t u r e .
D e s i r a b l y
t h e
s u r f a c t a n t e m p l o y e d
p r o v i d e s
b o t h
g o o d
c l e a n i n g a n d a n t i f o g
p r o p e r t i e s .
O n e o f t h e b e t t e r c l a s s e s
o f s u r f a c t a n t s w h i c h
p r o v i d e b o t h
p r o p e r t i e s i s t h e s u l
f o n a t e d s u r f a c t a n t s ;
h o w e v e r , t h e y
a l s o s t r e a k q u i t e
b a d l y
w h i c h g r e a t l y
d e t r a c t s
from t h e i r u s e f u l n e s s . O t h e r a n t i
f o g g i n g
m a t e r i a l s
w h i c h
h a v e
b e e n s u g g e s t e d a r e a l k a n o l
a m i d e , g l y c e r i n e a n d s i l i c o n e s . E i t h
e r
t h e s e
p r o d u c t s do
n o t
e l i m i n a t e t h e
s t r e a k i n g
problem o r e l s e t h e y
a r e
e c o n o m i c a l l y
u n a t t r a c t i v e f o r low o s t consumer r o d u c t s
.
The i l i c o n e s ,
w h i c h a r e g o o d a n t i f o g a g e n t s , ? n d a p p
l i c a
t i o n i n s p e c i a l t y
p r o d u c t s
o f t h i s t y p e
w h e r e
a h i g h e r p r i c e
i s p o s s i b l e . G e n e r a l l y t h e s e a n t i f o g
m a t e r i a l s
a r e
w e t t i n g
a g e n t s o r h u m e c t a n t s w h i c h f u n c t i o n m
e r e l y
b y
d i s s o l v i n g
i n
t h e
w a t e r
d r o p l e t
and
c a u s i n g t h e
w a t e r
t o s p r e a d a s
a
?lm a t h e r t h a n remain
a s a
r o p l e t .
However, u m e c t a n t s
l e a v e an u n d e s i r a b l e
g r e a s y ,
d u s t a t t r a c t i n g s u r f a c e .
T y p i c a l
o f
t h e
a r t
a r e :
U . S .
3 , 4 4 1 , 5 1 0 which d e s c r i b e s
a n a q u e o u s
l o w e r
a l k y l a m i d e s o l u t i o n ;
U . S . 3 , 4 6 3 , 7 3 5
which d i s c l o s e s an
a l c o h o l - g l y c o l
s o l v e n t
c l e a n e r c o n t a i n
i n g a s u r f a c t a n t and
an a l k a l i
m e t a l p o l y p h o s p h a t e ; U . S .
3 , 3 4 2 , 7 4 0 w hi c h d i s c l o s e s an
aqueous
s o l u t i o n
o f
a
s u r
f a c t a n t , a l o w e r
a l c o h o l
a n d a s i l i c o n e
g l y c o l ;
U . S .
3 , 3 0 4 ,
264
s
r e l a t e d t o a c a r
w i n d s h i e l d
c l e a n e r ( a q u e o u s ) con
t a i n i n g a
lower
a l c o h o l
and an ammonium
s a l t o f
a s u l
f o n a t e s u r f a c t a n t ; U . S . 3 , 2 5 1 , 7 7 9 a n
d U . S . 3 , 3 0 9 , 3 2 1 .
A d d i t i o n a l l y a t t e m p t s h a v e
b e e n made
o
p u t a
p e r m a n e n t
n o n f o g g i n g c o a t i n g o v e r a g l a s s s u r f a
c e s u c h a s i n U . S .
3 , 4 8 8 , 2 1 5 .
SUMMARY OF
THE INVENTION
T h i s i n v e n t i o n i s
d i r e c t e d
t o i m p r o v e d c l e a n e r f o r m u l a
t i o n s w h i c h
d e c r e a s e t h e p r o b l e m s
o f s t r e a k i n g
a n d
e n
h a n c e
a n t i f o g
c h a r a c t e r i s t i c s w h en m p l o y e d t o c l e a n
w i n
d o w s , m i r r o r s
a n d
o t h e r
r e ? e c t i v e
s u r f a c e s .
D u s t r e p e l l i n g
p r o p e r t i e s m a y
a l s o
b e f o u n d d u e
t o t h e
n a t u r e
o f
t h e
c l e a n e d
s u r f a c e .
The
b o v e
b e n e ? t s
a n d
a d v a n t a g e s
a r e
o b t a i n e d
by
add
i n g a b o u t 0 . 0 3
t o 2 w e i g h t p e r c e n t
o f
a s o l u b l e p o l y m e r i c
s a l t t o a s o l u t i o n o f
about
0 . 0 1 t o
5
weight p e r c e n t o f
a
n o n i o n i c o r
a n i o n i c
s u r f a c t a n t i n w a t e r ,
a w a t e r
m i s c i b l e
a l c o h o l , a W a t e r m i s c i b l e g l y c o l e t h e
r
o r
m i x t u r e s t h e r e o f .
The p o l y m e r i c s a l t i s a
c o p o l y m e r
o f 1 t o 2
m o l e s
o f
a
monovinyl aromatic monomer per
mole
of an unsatu
r a t e d d i c a r b o x y l i c a c i d o r
an
a n h y d r i d e
t h e r e o f
w h e r e i n
s a i d
a c i d i s n e u t r a l i z e d
with a s u ? i c i e n t
a m o u n t of an
a m i n e , a m m o n i a o r
an a l k a l i m e t a l b a s e t o f or m a s o l u b i
1 0
1 5
20
25
35
4 5
50
5 5
60
65
7 0
1
3 3 6 9 6 0 4 3
P a t e n t e d
O c t .
3 ,
1972
C
2
l i z i n g s a l t g r o u p o r w h e r e i n s a i d
a n h y d r i d e
i s n e u t r a l i z e d
by
a
s u f ? c i e n t
amount
o f
ammonia
o r
a
monoamine
hav
i n g
no
o t h e r g r o u p s r e a c t i v e w i t h an
a n h y d r i d e group
t o
form a s o l u b i l i z i n g
s a l t
g r o u p .
DESCRIPTION OF
THE
INVENTION
At ? r s t g l a n c e i t would a p p e a r
a
s i m p l e m a t t e r t o
f o r m u l a t e a w i n do w
c l e a n e r
u s i n g most any t y p e o f
s u r
f a c t a n t . Ye t t h a s proven m o r e i f f i c u l t t h
a n i t
a p p e a r s
t o
be t o f o r m u l a t e a
c l e a n e r
which n o t o n l y c l e a n s
w e l l
b u t
d o e s n o t s t r e a k a n d w h i c h d e s i r a b l y
i m p a r t
n o n - f o g g i n g
c h a r a c t e r i s t i c s t o
t h e c l e a n e d s u r f a c e . The i f f i c u l t y i
s
i n
c r e a s e d b y t h e
n e e d
f o r
a
r o d u c t
which c a n
b e
p r i c e d
low
enough
t o
compete i n
t h e mass
consumer market and
b y
t h e s u b j e c t i v e n a t u r e o f t h e s e d e s i r a
b l e p r o p e r t i e s w h i c h
m a k e s
t
d i f ? c u l t
t o
d e v i s e
t e s t s t o
measure them.
The
c l e a n i n g f o r m u l a t i o n s
o f
t h i s i n v e n t i o n
h a v e
b e e n
shown by consumer a n e l t e s t s , t h e most n d i c a t i v
e w a y
o
t e s t s u c h p r o d u c t s , t o
b e
e f f e c t i v e w ind ow c l e a n e r s h a v i n g
t h e
a b o v e d e s i r a b l e a t t r i b u t e s . While
f o r
c o n v e n i e n c e t h e
f o r m u l a t i o n s
o f t h i s i n v e n t i o n w i l l f r e q u e n t l y b
e
r e f e r r e d
t o a s
w i nd o w
c l e a n e r s , i t i s t o b e
u n d e r s t o o d t h e formula
t i o n s
m a y
a l s o b e u s e d t o c l e a n
m i r r o r s ,
o t h e r g l a s s s u r
f a c e s , m e t a l l i c a n d o t h e r r e ? e c t i v
e
s u r f a c e s .
An y n o n i o n i c o r a n i o n i c water s o l u b l e
s u r f a c t a n t
may
be employed a s t h e
s u r f a c t a n t
component o f
t h e
f o r m u l a
t i o n s o f
t h i s
i n v e n t i o n . At
e a s t a b o u t
0 . 0 1
w e i g h t
p e r c e n t
o f s u r f a c t a n t
and
up
t o
a b o u t
5 w e i g h t p e r c e n t m a y b e
u s e d ,
p r e f e r a b l y a b o u t
0 . 0 5 t o
2 w e i g h t p e r c e n t .
W h i l e
l a r g e r a m o u n t s o f s u r f a c t a n t m a y
b e
u s e d , u s u a l l y t h e r e
i s no a d v a n t a g e
i n
d o i n g s o and f r e q u e n t l y
t h e r e
a r e d i s
a d v a n t a g e s w h en t h e a b o v e
p r o p o r t i o n s
a r e
e x c e e d e d .
The
c h o i c e
o f an
a p p r o p r i a t e s u r f a c t a n t w i l l b e o b v i o
u s
t o
t h o s e s k i l l e d
i n
t h e a r t i n view o f t h e
m u l t i t u d e
o f non
i o n i c a n d a n i o n i c s u r f a c t a n t s a v a i l a
b l e c o m m e r c i a l l y a n d
f u l l y
d e s c r i b e d i n
t h e
a r t .
I t i s
n o t s e e n t o be n e c e s s a r y
h e r e i n f o r
an
l a b o r a t e
d i s c u s s i o n o f a l l s u r f a c t a n t s w i t h i
n
t h e s e
b r o a d
c l a s s e s .
T h e r e
m a y
be m e n t i o n e d , t o i l l u s t r a t e t h e s e
b r o a d
c l a s s e s , s u c h s u r f a c t a n t s a s : s u l f o n
a t e d f a t t y o r oxo
a l c o h o l s
h a v i n g
a b o u t
5
t o
1 8
c a r b o n
a t o m s ;
a l k y l a r y l
s u l f o n a t e s ; su l f a t e d
f a t t y
o i l s
o r
e s t e r s ;
p o l y e t h y l e n e ox
i d e
c o n d e n s a t e s o f a
v a r i e t y
o f h y d r o p h o b i c m a t e r i a l s
h a v i n g a t l e a s t o n e r e a c t i v e h y d r o g e n
, e . g . , f a t t y a l c o h o l s ,
f a t t y a c i d s , f a t t y
a m i d e s ,
a l k y l p h e n o l s ,
p o l y p r o p y l e n e
o x i d e a n d
l i k e h y d r o p h o b i c g r o u p s , w h e r e i n t h e
m o l e s o f
e t h y l e n e
o x i d e
c o n d e n s e d p e r
r e a c t i v e
h y d r o g e n
m a y
a r y
f r o m a s
f e w
a s
2 or 3
up t o a s
many
a s 1 0 0 .
S p e c i ? c
s u r f a c t a n t s would i n c l u d e
s u c h m a t e r i a l s
a s
d o d e c y l
s u l f o n a t e a s t h e
sodium s a l t , amine s a l t o r
a l
k a n o l
a m i n e
s a l t ;
s u l f a t e d
p o l y e t h y l e n o x i d e c o n d e n s a t e
o f
n o n y l p h e n o l i n
v a r i o u s
s a l t f o r m s ; s o d i u m
l a u r y l
s u l
f a t e ;
d i o c t y l s o d i u m
s u l f o s u c c i n a t e
( b e t t e r known a s Aero
s o l
O T ) ;
s o d i u m N - m e t h y l - N - d e c y l t a u r a t e
( I g e p o n T
4 3 ) ; l i n o l e i c
a l k a n o l a m i d e ; H y o n i c
L A 4 5 ,
a f a t t y a c i d
a l k y l o l a m i d e ; R e t z a n o l
C 0 2 0 , p o l y o x y e t h y l e n e g l y c e r i d e
e s t e r s :
I g e p a l A F 7 1 0 ,
a n
o x y e t h y l a t e d
a l i p h a t i c a l c o
h o l ;
a n d t h e
l i k e . D e s c r i p t i o n s
o f t h e
a b o v e s u r f a c t a n t s
m a y
b e f o u n d
i n
I .
W. McCutcheons
c a t a l o g u e ,
D e t e r
g e n t s a n d
E m u l s i ? e r s .
F a t t y a c i d sodium s o a p s a r e
n o t s u f f i c i e n t l y
s o l u b l e
i n
w a t e r
t o
b e
u s e f u l
and
g e n e r a l l y
p r o d u c e
t u r b i d
s o l u t i o n s .
A d d i t i o n a l l y ,
sodium s o a p s
a r e
a b s o r b e d and
a r e r a p i d l y
a f f e c t e d by a c i d i c
g a s e s
i n t h e
a i r , e . g . ,
c a r b o n d i o x i d e o r
s u l f u r d i o x i d e , w hi c h soon
r e s u l t s i n a
worse
c o n d i t i o n
t h a n
o r i g i n a l l y s i n c e a f r e e f a t t y a c i d w i l
l p r o m o t e
f o g
f o r m a t i o n
r a t h e r
t h a n
p r e v e n t i t .
The
i m p r o v e m e n t i n window c l e a n e r s a n d l i k e
formu
l a t i o n s d e s c r i be d h e r e i n d e p e n d s on t h
e i n c o r p o r a t i o n i n
t h e f o r m u l a t i o n o f a b o u t 0 . 0 3 t o
2 ,
p r e f e r a b l y
a b o u t
0 . 0 5
t o 0 . 1 5 ,
w e i g h t
p e r c e n t o f
a
c o m p a t i b l e , s o l u b l e
p o l y m e r i c
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8/10/2019 Cleaning Compositions
2/4
3 , 6 9 6 , 0 4 3
s a l t .
G e n e r a l l y , b e s t r e s u l t s
a p p e a r
t o
b e
o b t a i n e d
a t a b o u t
a 0 . 1 w e i g h t
p e r c e n t l e v e l .
S o l u b l e p o l y m e r i c
s a l t s m a y
b e
o b t a i n e d b y n e u t r a l
i z i n g c o p o l y m e r s
o f l
t o 2
moles
o f
a
monovinyl
a r o
matic
m o n o m e r p e r mole o f an u n s a t u r a t e d d i c a r
b o x y l i c
a c i d
o r
a n h y d r i d e
t h e r e o f
t o
f orm
s o l u b i l i z i n g
s a l t
g r o u p s .
P r e f e r a b l y t h e
c o p o l y m e r
i s a n e q u a l
m o l a r
c o p o l y m e r .
S o l u b i l i z i n g
s a l t g r o u p s i n c l u d e
h a l f - a m i d e s a l t s formed
f r o m
t h e n e u t r a li z a t i o n ( i n t e r a c t i o n )
o f t h e a n h y d r i d e
group w i t h a m m o n i a
o r
w i t h a
m o n o a m i n e
having a t
l e a s t o n e
h y d r o g e n a t t a c h e d
t o
t h e
amine n i t r o g e n and
having no o t h e r g r o u p s r e a c t i v e w i t h an a n h
y d r i d e . Ne u
t r a l i z a t i o n
o f
t h e u n s a t u r a t e d d i c a r b o x y l i c a c i d
c o p o l y
m er s with a n a l k a l i
metal,
ammonia or
a n
a m i n e pr o
d u c e s c a r b o x y l a t e s o l u b i l i z i n g g r o u
p s
0
J L O X
b y a s i m p l e a c i d - b a s e r e a c t i o n
where X
s a
p o s i t i v e l y
charged i o n wh ich m a y be an a l k a l i m e t a l i o n s u
c h a s
sodium o r
p o t a s s i u m , an
ammonium
ion or a
s u b s t i t u t e d
a m m o n i u m
i o n .
The n e u t r a l i z a t i o n o f t h e a n h y d r i d e
g r o u p
m a y b e i l
l u s t r a t e d b y t h e
r e a c t i o n
o f
a m m o n i a w i t h
a m a l e i c an
h y d r i d e
c o p o l y m e r
( s h o w i n g o n l y t h e
a n h y d r i d e
u n i t o f
t h e c o p o l y m e r ) .
The h a l f - a m i d e
m a y
b e
f u r t h e r n e u t r a l i z e d by f u r t h e r
r e a c t i o n
with a m m o n i a or a n o t h e r
b a s e
t o f or m
a
h a l f ~
a m i d e s a l t ,
w her e X s
t h e s a m e
a s a b o v e . An - s u b st i t u t e d h a l f - a m i d
e
s a l t
i s
formed
w h en
s a i d amine
i s u s e d
i n p l a c e
o f
t h e
ammonia.
By a s o l u b l e p o l y m e r i c s a l t i t i s meant
t o
i n c l u d e any
o f
t h e
u n s a t u r a t e d
d i c a r b o x y l i c
a c i d
o r a n h y d r i d e
c o
polymer n e u t r a l i z a t i o n p r o d u c t s which c o n
t a i n
a
s u l ?
c i e n t
n u m be r o f s a l t g r o u p s t o r e n d e r s a i d
c o p o l y m e r s
s o l u b l e
i n
t h e
c o n c e n t r a t i o n s
e m p l o y e d . I t
i s t o
be un
d e r s t o o d t h a t
c o m p l e t e
n e u t r a l i z a t i o n o f a l l t h e
a c i d
g r o u p s
o r a n h y d r i d e g r o u p s
m a y n o t be
r e q u i r e d
t o ob
t a i n
t h e d e s i r e d
s o l u b i l i t y .
Any
p r i m a r y
o r
s e c o n d a r y monoamine
m a y
b e e m
p l o y e d
t o n e u t r a l i z e t h e
a n h y d r i d e c o p o l y m e r s p r o v i d e d
t h e amine has
no o t h e r
group r e a c t i v e w i t h an anhydride
and p r o v i d i n g i t f o r m s a
s a l t
g r o u p c a p a b l e o f
s o l u b i l i z
i n g t h e c o p o l y m e r . W h i l e a v a r i e t y
o f
a l i p h a t i c ,
c y c l o
a l i p h a t i c , h e t e r o c y c l i c
a n d
l i k e
a m i n e s may
b e
e m p l o y e d
c e r t a i n a m i n e s
a r e
p r e f e r r e d
from t h e
h u m a n t o x i c i t y and
h a n d l i n g
s t a n d p o i n t ,
s i n c e t h e p r o d u c t s a r e p r i n c i p a l l y
i n t e n d e d
f o r
u s e
by h u m a n s , a n d from t h e a v a i l a b i l i t y
and c o s t s t a n d p o i n t . The l o w e r a l k y l
a m i n e s
s u c h a s
d i
e t h y l a m i n e , d i m e t h y l a m i n e
a n d
t h e
l i k e
a r e
f r e q u e n t l y
u s e d .
A l k a l i m e t a l b a s e s
i n c l u d e
h y d r o xi d e s o f s o d i u m ,
p o
t a s si u m , l i t h i u m
o r
t h e c o r r e s p o n d i n g c a r b o n a t e s , b i c a
r
b o n a t e s ,
e t c .
Am m o n i u m
h y d r o x i d e i s t h e u s u a l form
o f
ammonia e m p l o y e d . Any a m i n e
m a y
b e u s e d
p r o v i d e d
i t f o r m s a c a r b o x y l a t e
s a l t
g r o u p c a p a b l e o f s o l u b i l i z i n g
t h e
p o l y m e r . C e r t a i n a m i n e s a r e p r e f e r r e
d
f o r t h e p r e
v i o u s l y s t a t e d r e a s o n s . Ammonia and a l k a n
o l amines a r e
p r e f e r r e d n e u t r a l i z i n g b a s e s s i n c e i
n
f o r m u l a t i o n s
s u c h
a s
w i n d o w
c l e a n e r s
an
e x c e s s
of t h e base c an b e t o l e r a t e d
a n d f r e q u e n t l y i s
q u i t e
d e s i r a b l e . T y p i c a l
a m i n e s
f o r f o r m
i n g
s u b s t i t u t e d ammonium i o n - c a r b o x y l a t e s a
l t g r o u p s
i n c l u d e t h e
m o n o - ,
d i - , a n d t r i - a l k y l a m i n e s ( t r i m e t h y
l
15
20
30
35
40
45
50
55
60
65
7 0
7 5
4
a m i n e ,
d i e t h y l
a m i n e , i s o p r o p y l a m i n e , e t c . ) ;
m o n o - ,
d i
a n d
t r i - a l k a n o l a m i n e s
( t r i e t h a n o l
a m i n e ,
d i i s o p r o p a n o l
a m i n e ,
m o n o e t h a n o l
a m i n e ,
e t c . ) ; c y c l o a l i p h a t i c a m i n e s
s u c h a s c y c l o h e x y l a m i n e ; h e t e r o c y c l
i c amines s u c h a s
m o r p h o l i n e ;
a n d l i k e a m i n e s .
For
c o m p l e t e
n e u t r a l i z a t i o n
o f
t h e
c o p o l y m e r s
a t
l e a s t
a b o u t 2 m o l e s o f b a s e p e r mole u n i t o f d i c a
r b o x y li c a c i d
o r a n h y d r i d e i s
r e q u i r e d .
As i n d i c a t e d c o m p l e t e
n e u t r a l i
z a t i o n
i s
n o t
always
needed and i n m a n y c a s e s e x c e s s
b a s e i s
b e n e ? c i a l .
The c o p o l y m e r s
t h e m s e l v e s a n d
t h e i r
methods o f
p r e p
a r a t i o n a r e w e l l
k n o w n
t o t h e a r t and need no d e t a i l e d
d e s c r i p t i o n h e r e i n . B r i e ? y o n e
w i d e l y
u s e d m e t h o d
i s
t o p r e p a r e t h e p o l y m e r s by s o l u t i o n p o l
y m e r i z a t i o n e m
p l o y i n g a s o l v e n t w hi c h
i s
a s o l v e n t f o r both t h e m o n o
mers and t h e
p o l y m e r .
S u i t a b l e f r e e r a d i c a l
c a t a l y s t s
s u c h
a s
b e n z o y l
p e r o x i d e m a y b e u s e d t o i n i t i a t e
t h e
polym
e r i z a t i o n
w h i c h
c an b e run over a w id e temperature
r a n g e .
The monomers t e n d
t o
p o l y m e r i z e r e a d i l y
i n e q u a l m o l a r
p r o p o r t i o n s . US.
3 , 3 3 6 , 2 6 7
d i s c l o s e s h o w t o m a ke non
e q u a l
m o l a r
c o p o l y m e r s .
A
a r i e t y
o f o t h e r p a t e n t s
d i s
c l o s e
methods
o f
p o l y m e r i z a t i o n
by
b a t c h
o r c o n t i n u o u s
t e c h n i q u e s o r t o p r o d u c e
low
m o l e c u l a r w e i g h t o r h i g h
m o l e c u l a r
w e i g h t c o p o l y m e r s . I t i s a l s o t a u g h
t
t o
e m
p l o y s o l v e n t s s u c h a s
t h e
a r o m a t i c s o l v e n t s w hi c h
a r e
s o l v e n t s
f o r t h e m o n o m e r o n l y . Other p a t e n t s which m
a y
b e c o n s u l t e d i n c l u d e R e .
2 3 , 5 1 4 ; US. 2 , 6 0 6 , 8 9 1 ; US.
2 , 6 7 5 , 3 7 0 ; US. , 8 3 8 , 4 7 5 ; US. , 9 7 1 , 9 3 9 ;
US. 3 , 1 7 8 , 3 9 5 ;
a n d US. 3 , 4 1 8 , 2 9 2 .
The m o l e c u l a r w e i g h t o f t h e c o p o l y m e r s
may a r y q u i t e
widely
f r o m
about one
o r
t w o thousand up
t o
a s high
a s
t w o m i l l i o n
or m o r e with
a preference i n d i c a t e d f o r
c o p o l y m e r s
f r o m t h e
l o w e r m o l e c u l a r w e i g h t
r a n g e w h en
a e r o s o l f o r m u l a t i o n s
a r e
p r e p a r e d
and
f o r h i g h e r
molec
u l a r w e i g h t
p o l y m e r s
i n o t h e r f o r m u l a t i o n s s i n c e t h e y
a p p e a r t o g i v e more improvement t o t h e f o r m u l a
t i o n s .
Monome rs which
m a y
b e u s e d t o
p r e p a r e
s a i d c o p o l y
mers
i n c l u d e
u n s a t u r a t e d
d i c a r b o x y l i c
a c i d s s u c h
a s
m a l e i c
a c i d , c h l o r o m a l e i c
a c i d , f u m a r i c
a c i d , i t a c o n i c a c i d , c i t r a ~
c o n i c a c i d ,
p h e n y l m a l e i c
a c i d , a c o n i t i c a c i d
a n d t h e l i k e .
Any o f t h e
a n h y d r i d e s
o f
s a i d
u n s a t u r a t e d
a c i d s m a y
b e
e m p l o y e d . A r o m a t i c monomers i n c l u d e
s t y r e n e ,
a - m e t h y l
s t y r e n e , v i n y l t o l u e n e , t - b u t y l s t y r
e n e a n d s i m i l a r w e l l
k n o w n monome rs. P r e f e r r e d c o p o l y m e r s a r e
s t y r e n e
m a l e i c
a n h y d r i d e
o r s t y r e n e - m a l e i c a c i d .
S o l v e n t s f o r t h e f o r m u l a t i o n s
i n c l u d e
w a t e r ,
w a t e r
m i s c i b l e
l o w e r
a l c o h o l s , w a t e r m i s c i b l e g l y c o l e t h e
r s o r
v a r i o u s
m i x t u r e s t h e r e o f .
S a i d
a l c o h o l s
a n d g l y c o l
e t h e r s
h a v e
t h e a d d i t i o n a l
d e s i r a b l e
b e n e ? t s o f
i m p r o v i n g
t h e
removal
o f g r e a s y s u b s t a n c e
and c o n t r o ll i n g t h e e v a p o r a
t i o n r a t e .
The a t t e r i s o f s p e c i a l i m p o r t a n c e w h en a
l a r g e
s u r f a c e
a r e a
i s t o b e c l e a n e d
s i n c e
i t i s
u n d e s i r a b l e
i f t h e
f o r m u l a t i o n
d r i e s t o o r a p i d l y . Commonly
u s e d
a l c o h o l s
a r e e t h y l ,
m e t h y l ,
i s o p r o p y l and l i k e
a l c o h o l s ;
one o r
mor e
o f t h e
g l y c o l e t h e r s
s u c h a s
t h e e t h y l
e t h e r o f
d i e t h y l e n e
g l y c o l o r p r o p y l e n e
g l y c o l ,
o r t h e a n a l o g o u s
m e t h y l , i s o
p r o p y l , b u t y l
e t c .
m o n o e t h e r s o f
s u c h
g l y c o l s .
C e r t a i n
o t h e r m a t e r i a l s m a y b e added t o t h e f o r m u
l a ~
t i o n s
h e r e i n
w i t h o u t d e p a r t i n g from t h e s c o p e o f
t h e
i n
v e n t i o n . To
i m p r o v e
t h e c l e a n i n g
a b i l i t y ,
s u c h a s t o
r e
m o v e g r e a s e and
o i l ,
small
a m o u n t s
u p
t o
no m o r e than
10% o f
i n o r g a n i c
a l k a l i n e m a t e r i a l s may b e e m p l o y e d
p r o v i d e d t h e y a r e c o m p a t i b le w i t h t h e f
o r m u l a t i o n . L a r g e
amounts
o f
s u c h
m a t e r i a l s
s h o u l d
b e
a v o i d e d s i n c e t h e y
l e a v e
r e s i d u e s
a n d
c a u s e
s t r e a k i n g . T y p i c a l
o f
s u c h
a l k a
l i n e
m a t e r i a l s a re b o r a x , s o d i u m p o l y p h o s p
h a t e s a n d t h e
l i k e .
O r g a n i c
a l k a l i n e
m a t e r i a l s
m a y
a l s o
b e u s e d
f o r
t h i s
p u r p o s e
s u c h
a s
a l k a n o l a m i n e s
and a m m o n i u m h y d r o x i d e
i n e x c e s s
o f
t h a t n e e d e d t o n e u t r a l i z e t h e p o l y m e r
. I t
i s
p r e f e r r e d t o u s e
v o l a t i l e
m a t e r i a l s s i n c e t h e y do n o t l e a v e
a
r e s i d u e o n
h e
cleaned s u r f a c e .
A d d i t i o n a l l y, c h e l a t i n g
a g e n t s
m a y b e e m p l o y e d o r
m a
t e r i a l s t o i m p r o v e t h e a n t i f o g p r op e r t
i e s s u c h a s t h e v a r i ~
o u s o r g a n o s i l o x a n e - o x y a l k y l e n e c o m
p o u n d s ( s i l i c o n e
g l y
c o l s )
a n d
p o l y s i l o x a n e s
( s i l i c o n e s ) . T h e s i l i c o n e
g l y c o l s
-
8/10/2019 Cleaning Compositions
3/4
3 , 6 9 6 , 0 4 3
a r e s i l o x a n e - o x y a l k y l e n e b l o c k c o p o
l y m e r s , s u c h a s d i
m e t h y l s i l o x a n e - e t h y l e n e a n d / r p r o p
y l e n e o x i d e b l o c k c o
p o l y m e r s , w h i c h a r e 3 f u l l y d e s c r i b e
d
i n U . S .
2 8 3 4 7 4 8 .
G e n e r a l l y
0 . 1 t o 5 w e i g h t p e r c e n t
o f
s u c h s i l i c o n e - g l y c o l s
re ffective . 1 ~
._
:
~ .
. ~ _
The
f o r m u l a t i o n s
m a y
b e
. a p p l i e d
s i m p l y
a s
a
s o l u t i o n
by w i p i n g
i t
on t h e
s u r f a c e t o
b e
c l e a n e d ,
o r
t h e c o n t a i n e r
may l s o v have an a t o m i z e r
a t t a c h m e n t
f o r
s p r a y i n g
on
t h e
s u r f a c e . The
f o r m u l a t i o n m a y
a l s o b e packaged a s an
a e r o s o l e m p l o y i n g
a ? u o r o c a r b o n , h y d r o c a r b o n
o r t h e
like
as
a
propellant.
T h e f o l l o w i n g n o n - l i m i t i n g e x a m p l e s
w i l l f u r t h e r i l l u s
t r a t e t h e
i n v e n t i o n . A l l p a r t s and
p e r c e n t a g e s a r e
b y
w e i g h t u n l e s s o t h e r w i s e
s p e c i ? e d .
EXAMPLE
A
e r i e s
o f
s c r e e n i n g
t e s t s w e r e r u n i n w h i c h a
s a m p l e
o f a b o u t 0 . 1
grams
o f t h e f o r m u l a t i o n i s p l a c e d
on
a
3
x
5 m i r r o r and t h e n
s p r e a d
l i g h t l y o v e r
t h e e n t i r e
s u r f a c e o f t h e m i r r o r u s i n g a c l e a n ,
d r y p a p e r
t o w e l . The
p r o d u c t
may
i t h e r
b e
w i p e d
t o
d r y n e s s
a n d
t h e
amount
o f s t r e a k i n g d e t e r m i n e d
q u a l i t a t i v e l y
o r i t c a n
b e
a l l o w e d
t o a i r
d r y .
I n t h e l a t t e r
c a s e
d i f f e r e n c e s
i n p r o d u c t s
m a y
b e
a s c e r t a i n e d by e i t h e r t h e t o t a l
number o f
s p o t s r e
m a i n i n g o r t h e s i z e o f t h e s p o t s . To e s t a
n t i f o g p r o t e c t i o n
t h e e x p e r i m e n t e r e x h a l c s
on
t h e m i r r o r and
o b s e r v e s
t h e
amount
o f f o g g i n g .
A n t i f o g was a l s o t e s t e d
by
l a c i n g t h e m i r r o r i n a s m a l l
p l e x i g l a s s c h a m b e r . C o o l i n g
c o i l s
b e n e a t h
t h e c h a m b e r
k e e p
t h e
?oor a t a c o n s t a n t
t e m p e r a t u r e o f a b o u t 6 0 F .
A d i s h o f h o t w a t e r i s
p l a c e d i n t h e
chamber and
t h e
amount o f f o g g i n g by t h e m i r r o r s
o b s e r v e d .
Y e t
a n o t h e r t e s t
e m p l o y e d
i n v o l v e d p l a c i n g
t h e
m i r r o r
i n
a h u m i d i t y chamber m a i n t a i n e d a t
9 8
F .
and
100%
r e l a t i v e h u m i d i t y
a n d f o g g i n g o b s e r v e d .
Another
m o r e
p r a c t i c a l
t e s t
i n v o l v e d
a c t u a l
use
o n
a
bathroom
m i r r o r . A f t e r ? r s t c l e a n i n g
w i t h
a m i x t u r e o f
i s o p r o p a n o l and w a t e r ,
a s a m p l e o f
t h e
f o r m u l a t i o n
t o
b e t e s t e d
w a s
sprayed
o n
t h e m i r r o r and wiped o f f a s a
housewife
would
d o . The shower
was
then t u r n e d
o n and
s t e a m a l l o w e d t o
a c c u m u l a t e
i n t h e r o o m and
f o g g i n g
c h a r a c t e r i s t i c s
e v a l u a t e d .
U s i n g
t h e
a b o v e
t e s t s , f o r m u l a t i o n s c o n t a i n i n g
0.1%
o f a n e q u i m o l a r c o p o l y m e r o f
s t y r e n e - m a l e i c
a n h y d r i d e
( 4 c p s . )
w h i c h w a s
? r s t h y d r o l y z e d t o t h e m a l e i c a c i d
form
a n d
was t h e n n e u t r a l i z e d w i t h
2
m o l e s o f d i e t h a n o l
a m i n e p e r m o l e o f
a n h y d r i d e ( d i - a c i d )
a n d
0 . 1 t o
0.3%
o f v a r i o u s
s u r f a c t a n t s
were t e s t e d . L e s s s t r e a k i n g was
f o u n d i n a l l c a s e s a n d i m p r o v e d
a n t i f o g g i n g
was f o u n d
w i t h
t h e
f o l l o w i n g s u r f a c t a n t s compared
t o
a f o r m u l a t i o n
o f
t h e s u r f a c t a n t
o n l y .
d i o c t y l
s o d i u m s u l f o s u c c i n a t e ( A e r o s o l OT)
p o l y e t h y l e n e g l y c o l e t h e r o f l i n e a
r
a l c o h o l ( T e r g i t o l
1 5 S 7 )
s u l f o s u c c i n a t e e s t e r ( S o l e t e r g e
9 )
s o d i u m l a u r y l s u l f a t e
( S i p o n
ESY a n d E S )
d i e t h a n o l
a m i n e
l a u r y l
s u l f a t e
( C o n c o
S u l p h a t e E P )
ammonium l a u r y l
s u l f a t e
( C o n c o S u l p h a t e A)
d o d e c y l b e n z e n e s u l f o n a t e
( C o n c o AAS 9 8 S )
m o d i ? e d
a m i n e
d o d e c y l
b e n z e n e
s u l f o n a t e ( C o n c o AAS
S p e c i a l N o . 3 )
a l k a n o l a m i d e
o f
l i n o l e i c a c i d ( F o a m o l e
A
a n d
L)
ammonium
a l t
o f s u l f a t e d
a l k y l
p h e n o l p o l y g l y c o l
e t h e r
( N e u t r o n y x
5 6 0 )
a l k a n o l a m i n e s a l t o f
a l k y l
a r y l
s u l f o n i c
a c i d ( S c h e r c o t e r g e
T D S )
S i m i l a r
r e s u l t s t o
t h e
above
were found
w h e n
t h e
s t y r e n e
m a l e i c
a n h y d r i d e molar r a t i o
was v a r i e d from
1 : 1
t o 2 : 1 . Higher molar
r a t i o s were n o t
found t o
b e
e f f e c t i v e .
V a r i o u s
s a l t
f o r m s
o f t h e
a b o v e
c o p o l y m e r s were
e v a l u a t e d i n c l u d i n g t h e h a l f
a m i d e
a m m o n i u m a l t s and
t h e d i ~ s a l t s
o f
a m m o n i a , m o n o e t h a n o l a m i n e , d i e t h a n
o l
a m i n e ,
and
t h r i e t h a n o l a m i n e . A l l
t h e s a l t
f o r m s were
10
1 5
20
25
3 0
3 5
40
4 5
50
55
6 0
65
7 0
7 5
6
a b o u t e q u i v a l e n t
i n
i m p r o v i n g
a n t i f o g p r o p e r t i e s b u t
t h e
e t h a n o l amine s a l t s g a v e t h e b e s t
r e s u l t s
on d e c r e a s i n g
s t r e a k i n g . The p r o p o r t i o n s w e r e a l s o v
a r i e d
from a b o u t
one
mole o f b a s e
p e r
mole o f a n h y d r i d e
t o
2 : 1 w i t h
d i e t h a n o l
amine
and
s s e n t i a l l y no d i f f e r e n c e s
were
f o u n d .
The
m o l e c u l a r w e i g h t
o f
t h e
p o l y m e r
was
v a r i e d
f r o m
a s low a s 4 , 0 0 0 up t o a s
h i g h
a s t wo
m i l l i o n
g i v i n g good
r e s u l t s .
EXAMPLE 2
The e f f e c t i v e n e s s o f
t h e
p o l y m e r i c
s a l t
i n e n h a n c i n g
t h e a n t i f o g
p r o p e r t i e s
o f t h e
s u r f a c t a n t
A e r o s o l OT was
d e t e r m i n e d e m p l o y i n g
a n
e q u i m o l a r c o p o l y m e r
o f
s t y
r e n e - m a l e i c a c i d r e a c t e d w i t h
two moles
o f d i e t h a n o l
amine p e r mole o f
m a l e i c
a c i d h a v i n g a v i s c o s i t y o f a b o u t
3 9
c p s . ( a p p r o x i m a t e l y
4 5 0 , 0 0 0 M.W.)
i n
o n e
c a s e and
a b o u t 2 0 c p s .
( a p p r o xi m a t e l y 3 2 0 , 0 0 0
M.W.)
i n
a s e c o n d
case.
P o l y m e r , P e r c e n t A n t i - f o g
c p s . 0T
r e s u l t s
P e r c e n t p o l y m e r :
0 - 0
Poor.
F a i r .
Good.
E x c e l l e n t .
P o o r .
Good.
E x c e l l e n t .
F a i r .
G o o d .
E x c e l l e n t .
Good.
Do.
F a i r .
E x c e l l e n t .
Do.
Do.
Good.
E x c e l l e n t .
The
a b o v e r e s u l t s show
t h a t
t h e
p o l y m e r i c
s a l t
p r o
v i d e s
i m p r o v e d a n t i - f o g
p r o p e r t i e s
a t l o w e r
s u r f a c t a n t
c o n c e n t r a t i o n s t h a n w h e n t h e s u r f a c t
a n t i s u s e d
a l o n e .
EXAMPLE
3
To f u r t h e r v e r i f y t h e
above
r e s u l t s s e v e r a l
consumer
p a n e l t e s t s
were
run i n
which
t h e
p a n e l i s t s had
no knowl
e d g e
o f
w h i c h f o r m u l a t i o n
t h e y
w e r e
u s i n g .
The a n e l i s t s ,
on u s i n g t h e s e
f o m u l a t i o n s under
a c t u a l
household
con
d i t i o n s , t h e n r a t e d t h e f o r m u l a t i o n t
h e y w e r e u s i n g a s
t o
c l e a n i n g
a b i l i t y ,
w i p i n g ,
s t r e a k i n g
a n d ?lm f o r m a t i o n
( e v i d e n c e o f a r e s i d u a l ? l m ) .
I n
one t e s t
t h e c o n t r o l f o r m u l a t i o n c o n t a i n e d
0.8%
o f
A e r o s o l
OT
and t h e comparison f o r m u l a t i o n con
t a i n e d
0.1% o f t h e 2 0 c p s . p o l y m e r i c s a l t
o f
Example 2
and 0.5% A e r o s o l OT. The r e s u l t s a r e
summarized
below
w here
a h i g h e r
number
i n d i c a t e s
a
consumer
p r e f e r e n c e
f o r t h e
p r o d u c t .
Formulation
o f t h i s
i n v e n t i o n
C o n t r o l
4 3
3 3
22
5
4 4 3 2
3 3 1 7
I n a n o t h e r t e s t a
f o r m u l a t i o n c o n t a i n i n g
0.1%
o f t h e
2 0 c p s . p o l y m e r i c s a l t o f Example 2 a n d 0.7% o
f d o d e c y l
b e n z e n e s o d i u m
s u l f a t e
( C a l s o f t F 9 0 ) was c o m p a r e d
t o a
c o n t r o l f o r m u l a t i o n c o n t a i n i n g 0.8% A e
r o s o l OT
w i t h t h e f o l l o w i n g r e s u l t s .
Formulation
o f t h i
i n v e n t i o n
C o n t r o l
C l e a n i n g 5 0 3 2
Wipin
___________________________________ __ 32 3
s l i l P ? k l n g
4 5
1 2
Fihn
formation
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
_-
32
-6
The c u m u l a t i v e r e s u l t s o f a number o f o t h e r
s i m i l a r
p a n e l t e s t s w h e r e
t h e p o l y m e r
s a l t
c o n c e n t r a t i o n r a n g e d
-
8/10/2019 Cleaning Compositions
4/4
3 , 6 9 6 , 0 4 3
from 0 . 1
t o
0.15% and t h e s u r f a c t a n t from
0 . 5
t o 0.8%
a r e
s h o w n
below.
Formulation
t h i s
i n v e n t i o n C o n t r o l
Cleaning
________________________________
._ 50 32
Wiping _________ . 32
15
Streaking __ 52 15
Film formation __________________________ _ 43
6
The
s u p e r i o r i t y
a n d consumer p r e f e r e n c e
f o r
f o r m u l a
t i o n s o f
t h i s i n v e n t i o n a r e c o n s i st e n t l y
d e m o n s t r a t e d by
t h e
a b o v e
r e s u l t s .
EXAMPLE 4
Consumer
p r e f e r e n c e was a l s o shown
f o r
f o r m u l a t i o n s
o f t h i s i n v e n t i o n o v e r one o f t h e l e a d i n
g w i nd o w c l e a n e r
h o u s e h o l d p r o d u c t s e m p l o y i n g
f o r m u l a t i o n s
s i m i l a r t o
E x a m p l e 3 .
F o r m u l a t i o n
o f t h i s C o m p e t i t i v e
i n v e n t i o n p r o d u c t
Cleaning
..............................
_
42 38
Wiping ___ __ 41 27
Streaking __
_
41
23
Film
formation ________________________ _ 4 1 4 1
EXAMPLE 5
An e f f e c t i v e f o r m u l a t i o n h a v i n g
a l l t h e
a b o v e d e s i r e d
c h a r a c t e r i s t i c s
c o m p r i s e s :
5%
i s o p r o p a n o l
5% n - b u t y l m o n o e t h e r
e t h y l e n e g l y c o l ( D o w a n o l E B )
1% d o d e c y l b e n z e n e s u l f o n a t e ( s o d i u m
)
0.1% p o l y m e r i c
s a l t s i m i l a r t o E x a m p l e 1
q . s .
d e i o n i z e d
w a t e r .
I t
h a s b e e n f o u n d p r e f e r a b l e
t o
make t h e f o r m u l a t i o n s
u s i n g
d e i o n i z e d
w a t e r .
W h a t
s
c l a i m e d
i s :
1 . A l e a n i n g f o r m u l a t i o n f o r g l a s s
and
r e ? e c t i v e
s u r
f a c e s c o m p r i s i n g a c o m p a t i b l e s o l u t i
o n i n W a t e r , a w a t e r
m i s c i b l e l o w e r
a l c o h o l ,
a w a t e r m i s c i b l e g l y c o l e t h e r
o r
m i x t u r e s t h e r e o f o f
10
20
25
30
40
8
( a ) from a b o u t
0 . 0 3 t o
2
w e i g h t
p e r c e n t o f
a s o l u b l e
p o l y m e r i c
s a l t ; a n d
( b )
from
a b o u t
0 . 0 1
t o
5 w e i g h t
p e r c e n t
o f
an
a n i o n i c
s u l f o n a t e o r
s u l f a t e
s u r f a c t a n t ;
s a i d
p o l y m e r i c
s a l t
b e i n g a
c o p o l y m e r
o f
1
t o 2
m o l e s
o f
a m o n o vi n y l
aromatic monomer per m o l e
of
a n unsatu
r a t e d d i c a r b o xy l i c a c i d o r a n h y d r i d e t
h e r e o f
n e u t r a l i z e d
with a s u f ? c i e n t a m o u n t o f a m m o n i a ,
a n
a l k a l i metal
base
or a n am i n e
t o
f o r m
s o l u b i l i z i n g s a l t groups.
2 . The
c l e a n i n g
f o r m u l a t i o n o f c l a i m 1 f u r t h e r c o n ~
t a i n i n g from a b o u t
0 . 1
t o 5
w e i g h t
p e r c e n t o f a s i l i c o n e
g l y c o l .
3 .
The
c l e a n i n g f o r m u l a t i o n
o f
c l a i m
1
w h e r e i n s a i d
c o p o l y m e r
i s a
c o p o l y m e r
o f s t y r e n e
a n d
m a l e i c
a n h y d r i d e
o r o f s t y r e n e and m a l e i c a c i d .
4 . The
c l e a n i n g f o r m u l a t i o n
o f
c l a i m 3 w h e r e i n
s a i d
c o p o l y m e r s
a r e
e q u i m o l a r c o p o l y m e r s .
5 .
The
c l e a n i n g
f o r m u l a t i o n
o f c l a i m
1 w h e r e i n
s a i d
b a s e i s
a n
a l k a n o l a m i n e
and
s a i d c o p o l y m e r i s s t y r e n e
m a l e i c a c i d .
6 .
The
c l e a n i n g
f o r m u l a t i o n
o f
c l a i m
1
w h e r e i n
s a i d
a n i o n i c
s u r f a c t a n t
i s a s u l f o n a t e .
7 .
The
c l e a n i n g f o r m u l a t i o n o f c l a i m
1
w h e r e i n t h e
c o n c e n t r a t i o n o f
s a i d
p o l y m e r i c
s a l t
r a n g e s from a b o u t
0 . 0 5 t o 0 . 1 5 w e i g h t p e r c e n t .
8 . The c l e a n i n g
f o r m u l a t i o n
o f
c l a i m
1
w h e r e i n
t h e
c o n c e n t r a t i o n o f s a i d
s u r f a c t a n t r a n g e s from a b o u t 0 . 0 5
t o
2
w e i g h t p e r c e n t .
R e f e r e n c e s
C i t e d
UNITED STATES PATENTS
2,876,201 3 1959 Feldmann ______
_ 252541
X
3,342,740
9/196 7 Kaz m i er c z a k
e t a 1 . . . _ _ 252153
3,485,7 62
12/ 19 69 Gower e t a l . ______ __ 252541
2,943,058 6 1960 Cook ____________ _ 252153
RICHARD D . LOVERING, P r i m a r y E x a m i n e r
US. C l .
X . R .
1 0 6 1 3 ;
1 3 4 6 ; 2 5 2 9 0 ,
1 3 9 , 5 2 7 , 5 4 6 , D I G .
1
D I G .
2 , DIG.
1 0
