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Reinigungsmittelmischungen
Reinigungsmittelmischungen, welche verschiedene aktive Detergentien, Aufbaustoffe, Bleichmittel und optische Aufheller enthalten, sind bekannt. Es wurde bereits versucht, Reinigungsmittelmischungen zu entwickeln, die bei hohen Temperaturen, d. h. oberhalb 90 C, wenig schäumen, jedoch bei Temperaturen bis zu etwa 600C zufriedenstellende Schaumeigenschaften besitzen.
Derartige Mischungen wären sehr geeignet zur Verwendung in Trommelwaschmaschinen, da dabei das Überschäumen bei hohen Temperaturen vermieden werden würde. Es ist bekannt, dass dieses Ziel bis zu einem gewissen Ausmass erreicht werden kann, wenn die Schaumbildung durch Zusatz von schaumreduzierenden Mitteln, wie flüssigen Kohlenwasserstoffen oder Kohlenwasserstoffen, die bei Raumtemperatur fest sind, wie beispielsweise Paraffine oder Wachse, erzielt werden kann. Ein Nachteil dieser Zusätze liegt jedoch darin, dass sie die Waschkraft der Reinigungsmittelmischung ungünstig beeinflussen können.
Schaumunterdrückung kann auch dadurch erzielt werden, dass man der Reinigungsmittelmischung eine gewisse Menge Seife zusetzt. Mischungen, bei welchen Seife zu diesem Zweck eingesetzt wird, enthalten im allgemeinen etwa 10 bis 30 Gew. -0/0 an ionisches Detergens, wie Alkylbenzolsulfonat, Alkylsulfat, Fettalkoholsulfat u. dgl., sowie Polyphosphat in der gleichen bis zu der fünffachen Menge.
Oft wird auch eine gewisse Menge eines nichtionischen Detergens zugesetzt ; Detergentien dieser Art sind beispielsweise die Alkylenoxydkondensationsprodukte von Alkylalkoholen, von Alkylphenolen, von Polyoxypropylen, von Fettsäureamide und von andern organischen hydrophoben Verbindungen.
Reinigungsmittelmischungen dieser Art, die sogenannten gemischt-aktiven Reinigungsmittelmischungen, enthalten gewöhnlich ausserdem ein sauerstoff-freisetzendes Bleichmittel, wie Perborat, Silikat und geringe Mengen von optischen Aufhellern und Schmutz suspendierenden Mitteln, wie Carboxymethylcellulose.
Es ist bekannt, dass die schaumunterdrückende Wirkung der Seifenkomponente in derartigen Reinigungsmittelmischungen bei höheren Temperaturen stärker als bei niedrigen Temperaturen ausgeprägt ist, wenn die Seife einen relativ hohen Gehalt an gesättigten Molekülen mit wenigstens 20 Kohlenstoffatomen besitzt. Es wird jedoch auch durch solche Seifen immer noch eine gewisse Schaumunterdrükkung bei niedrigen und mittleren Temperaturen bewirkt, was aus verschiedenen Gesichtspunkten unerwünscht ist.
Es wurde nun überraschenderweise gefunden, dass die Einstellung der Schaumkapazität derartiger gemischtaktiver Reinigungsmittelmischungen bei verschiedenen Temperaturen wesentlich besser und
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wesentlich genauer erreicht werden kann, als dies bisher mit den konventionellen Methoden möglich war, wenn die Seifenkomponente der Reinigungsmittelmischung zur Gänze oder teilweise durch Substanzen der allgemeinen Formel :
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Mischung von 1104 g (12 Mol) Toluol und 320 g (2, 4 Mol) Aluminiumchlorid zugesetzt ; hierauf wird die Temperatur nach und nach auf 400C erhöht. Anschliessend wird die Reaktionsmischung unter kon-
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ser wird die Mineralsäure abgetrennt und das Produkt wird getrocknet.
Nach Abdestillieren des Überschusses an Toluol (bei Atmosphärendruck) wird das rohe Reaktionsprodukt fraktioniert destilliert, u. zw. unter Vakuum ; der Hauptanteil an Methylphenylstearinsäure geht zwischen 240 und 2550C über.
Ausbeute : 395 g, d. h. etwa 510/0 der Theorie.
Das Destillat wurde als eine Mischung von isomeren Methylphenylstearinsäuren durch analytische Messungen, die mittels Gaschromatographie, Massenspektrometrie und U. V.-und L R.-Spektroskopie durchgeführt wurden, identifiziert.
B. In einem 3 1-Rundkolben, der mit Rührer, Rückflusskühler, Thermometer und Zufuhrrohr versehen ist, werden 290 g Bortrifluorid in einer Mischung von 1818 g (etwa 20 Mol) Toluol und 904g (4, 9 Mol) Undecylensäure bei 800C während 2 1/2 h unter Rühren zugesetzt, bis der Sättigungspunkt erreicht war. Das Reaktionsprodukt wird in Eiswasser gegossen, mit Diäthyläther extrahiert und anschlie- ssend mit Wasser gewaschen bis zur neutralen Reaktion (Indikator Methylorange). Nach Abdestillieren des Diäthyläthers und des Überschusses an Toluol wird das Reaktionsprodukt unter Vakuum fraktioniert destilliert ; der Hauptteil an Methylphenylundecansäure destilliert zwischen 192 und 2050C über.
Ausbeute : 51, 6'cho der Theorie.
Das Destillat wurde als eine Mischung von isomeren Methylphenylundecansäuren durch analytische Messungen bestimmt.
250 g Methylphenylundecansäure werden in Eisessig in Anwesenheit von 1, 25 g Platinoxyd in einem 11-Autoklaven bei 180 - 2000C und bis zu etwa 170 at 13 h lang hydriert. Das hydrierte Produkt wird vom Katalysator abfiltriert, essigsäurefrei gewaschen und schliesslich unter Vakuum destilliert ; der Hauptanteil an Methylcyclohexylundecansäure (etwa 230 g) destilliert zwischen 180 und 1920C über.
Das Destillat wurde durch analytische Messungen als eine Mischung von isomeren Methylcyclohexylundecansäuren bestimmt.
C. 282 g (1 Mol) Ölsäure werden tropfenweise und unter konstantem Rühren einer Mischung von 720 g (6 Mol) Cumen und 160 g (1, 2 Mol) Aluminiumchlorid im Verlauf von etwa 15 min zugesetzt.
Die Reaktionsmischung wird dann unter kontinuierlichem Rühren 4 h lang auf 700C erhitzt und wie unter A beschrieben aufgearbeitet. Das Rohprodukt wurde unter Fakuum fraktioniert destilliert, wobei der Hauptteil an Isopropylphenylstearinsäure zwischen 231 und 2550C überging.
Ausbeute : 194 g, d. h. 48% der Theorie.
Gemäss den analytischen Bestimmungen bestand das Destillat aus einer Mischung von isomeren Isopropylphenylstearinsäuren.
Die cyclischen Verbindungen, die erfindungsgemäss als Reinigungsmittelbestandteile Verwendung finden sollen, zeigen nicht nur, wie überraschenderweise gefunden wurde, den Vorteil, dass sie bei niedrigen Temperaturen einen guten Schaumeffekt besitzen, während sie bei erhöhten Temperaturen wirksame Schaumunterdrücker sind, sondern sie sind ausserdem ausgezeichnete Detergentien, die in dieser Beziehung den Seifen, die bisher in den Reinigungsmittelmischungen Verwendung fanden, wenigstens gleichwertig sind.
Die schaumunterdrückende Wirkung bei erhöhten Temperaturen, die die erfindungsgemäss verwendeten cyclischen Substanzen besitzen, ist so gut, dass in den meisten Fällen die gewünschte schaumunterdrückende Wirkung bei hohen Temperaturen dadurch erzielt werden kann, dass man den Seifenanteil, der gewöhnlich in derartigen Reinigungsmittelmischungen vorhanden ist, nur teilweise durch die erfindungsgemässen Substanzen ersetzt.
In manchen Fällen ist es zweckmässig, nur einen Teil der Seifenmenge der Reinigungsmittelmischungen durch die erfindungsgemässen Substanzen zu ersetzen, da deren Schaumkapazitäten bei niederen und mittleren Temperaturen, d. h. bei Temperaturen bis etwa 600C um soviel besser ist als die der langkettigen Fettsäuren, dass eine Reinigungsmittelmischung, in welcher die Seifenkomponente völlig durch die erfindungsgemässen Substanzen ersetzt ist, im niedrigen Temperaturbereich zu viel Schaum produzieren würde, trotz der praktisch völligen Schaumunterdrückung bei erhöhten Temperaturen.
Die erfindungsgemäss zu verwendenden cyclischen Säuren oder deren Salze werden daher vorzugsweise diesen Reinigungsmittelmischungen in solchen Mengen zugesetzt, dass die Seifenkomponente durch die cyclischen Säuren oder deren Salze zu 20 bis 70go, insbesondere zu etwa 45 bis 5810 ersetzt wird.
Für praktische Zwecke genügt es, eine Säuremischung zu verwenden, wie sie direkt durch die Cyclisierung oder Aromatisierung von Ölen, Fetten und/oder Fettsäuren erhalten wird, ohne vorher daraus
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die nichtcyclischen Bestandteile abzutrennen.
Reinigungsmittelmischungen gemäss der Erfindung können die gewöhnlichen Zusätze wie optische Aufheller oder andere Farbstoffe, Perborat, Stabilisatoren, Parfum usw. enthalten.
Die erfindungsgemässe Verwendung der cyclischen Carbonsäuren und ihrer Salze ist nicht auf das Waschen von Wäsche beschränkt, sie können auch vorteilhafterweise bei andern Reinigungsverfahren Verwendung finden, bei welchen bei erhöhter Temperatur weniger Schaum produziert werden soll als in den niederen und mittleren Temperaturbereichen.
Die Überlegenheit der erfindungsgemässen Mittel wird durch folgende experimentelle Ergebnisse gezeigt :
Leinöl wurde gemäss den in der USA-Patentschrift Nr. 3, 041, 360, Beispiel 2, beschriebenen Verfahren cyclisiert, und aus der Reaktionsmischung wurden die cyclischen Säuren und deren Ester isoliert, völlig hydriert und mit Natronlauge gemäss Beispiel 1 der gleichen Patentschrift verseift. Die Natriumsalze der so erhaltenen cyclischen Säuren enthalten vorwiegend 18 Kohlenstoffatome und sind vorwiegend ortho-substituiert.
Die Reinigungskraft dieser Mischung wurde bestimmt in einem Tergotometer, zunächst in Vergleich mit Seifen von gehärteten Talgfettsäuren, in welchem Falle beide Seifen den Aufbaustoffen als einzige aktive Detergentien zugesetzt wurden Detergentien zugesetzt wurden und weiterhin dann, wenn diese Seifen mit Natriumalkylbenzolsulfonat und nicht-ionischen Detergentien kombiniert waren.
Die Zusammensetzungen und die Reinigungswirkungen der Testprodukte 1 bis 4 sind in Tabelle I unten angeben :
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<tb>
<tb> Versuchsbedingungen
<tb> Dosierung <SEP> : <SEP> Testprodukte <SEP> 1 <SEP> und <SEP> 2 <SEP> : <SEP> 10 <SEP> g/l
<tb> Testprodukte <SEP> 3 <SEP> und <SEP> 4 <SEP> : <SEP> 7 <SEP> g/l
<tb> Wasserhärte <SEP> : <SEP> 150 <SEP> deutsche <SEP> Härte
<tb> Badverhältnis <SEP> : <SEP> l <SEP> : <SEP> 50
<tb> Temperaturen <SEP> : <SEP> 300, <SEP> 60 <SEP> und <SEP> 950C
<tb> Waschzeiten <SEP> : <SEP> bei <SEP> allen <SEP> Temperaturen <SEP> und <SEP> Dosierungen
<tb> 15 <SEP> min
<tb> Verschmutzung <SEP> : <SEP> Baumwollgewebe <SEP> mit <SEP> künstlichem <SEP> Schmutz
<tb> folgender <SEP> Zusammensetzung <SEP> :
<SEP>
<tb> g/l <SEP> Wasser
<tb> Filter-Gel <SEP> 10
<tb> Chinesische <SEP> Tusche <SEP> 1
<tb> Eisenoxyd <SEP> schwarz <SEP> 0,5
<tb> Eisenoxyd <SEP> gelb <SEP> 0,75
<tb> Erdnussöl <SEP> 20
<tb> Emulgator <SEP> 12
<tb> Carboxymethylguaran <SEP> 12,5
<tb>
Bei jeder Temperatur wurde einmal gewaschen. Eine Bestimmung der Waschergebnisse zeigt, dass die Mischung der Natriumsalze von cyclischen Carbonsäuren praktisch die gleiche Reinigungskraft hat wie Natriumseife von gehärteten Talgfettsäuren, sowohl wenn sie als einziges aktives Reinigungsmittel verwendet wurde als auch wenn sie in Verbindung mit Alkylbenzolsulfonat und einem Kondensationsprodukt von Talgfettsäureamid und 11 Mol Äthylenoxyd verwendet wurde.
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Tabelle I
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<tb>
<tb> Versuchsprodukt <SEP> 1 <SEP> 2 <SEP> 3 <SEP> 4 <SEP>
<tb> 0/0 <SEP> Alkylbenzolsulfonat--12, <SEP> 0 <SEP> 12,0
<tb> 0/0 <SEP> Talgfettsäureamid <SEP> - <SEP> 11 <SEP> Ä. <SEP> O..... <SEP> 4, <SEP> 0 <SEP> 4,0
<tb> 0/0 <SEP> Seife <SEP> aus <SEP> gehärteten <SEP> Talgfettsäuren <SEP> 40, <SEP> 0-3, <SEP> 0 <SEP>
<tb> 0/0 <SEP> Natriumsalze <SEP> von <SEP> cyclischen
<tb> Carbonsäuren-40, <SEP> 0-3, <SEP> 0
<tb> 0/0 <SEP> Natriumtripolyphosphat <SEP> 40,0 <SEP> 40,0 <SEP> 40,0 <SEP> 40,0
<tb> % <SEP> Wasserglas <SEP> 6,0 <SEP> 6,0 <SEP> 6,0 <SEP> 6,0
<tb> % <SEP> Carboxymethylcellulose, <SEP> 100No <SEP> 1, <SEP> 0 <SEP> 1,0 <SEP> 1, <SEP> 0 <SEP> 1,0
<tb> % <SEP> Natriumsulfat--21, <SEP> 0 <SEP> 21,0
<tb> 0/0 <SEP> Wasser <SEP> 13,0 <SEP> 13, <SEP> 0 <SEP> 13, <SEP> 0 <SEP> 13,0
<tb> 100,0 <SEP> 100,0 <SEP> 100,0 <SEP> 100,
0
<tb> Dosierung <SEP> g/l <SEP> 10 <SEP> 10 <SEP> 7 <SEP> 7
<tb> 0/0 <SEP> Detergenswirkung
<tb> 300C <SEP> 31, <SEP> 5 <SEP> 32, <SEP> 0 <SEP> 35, <SEP> 5 <SEP> 34, <SEP> 5 <SEP>
<tb> 600C <SEP> 37,0 <SEP> 36,0 <SEP> 38,5 <SEP> 38,5
<tb> 950C <SEP> 48,5 <SEP> 49,5 <SEP> 47,0 <SEP> 47,5
<tb>
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gungsmittelmischungen gewünscht ist, die in Trommelwaschmaschinen Verwendung finden sollen.
Das Schaumverhalten unter dynamischen Bedingungen wurde in einer rotierenden Schaumapparatur geprüft, analog wie sie von H. Bloching, W. Fries und H. J. Heitland in "Seifen, Öle, Wachse", 91, 25, [1965], S. 913, beschrieben ist. Gegenstand der Prüfung war eine Mischung von 12% Natriumalkylbenzolsulfonat, 40/0 Kondensationsprodukt von Talgfettsäureamid mit 11 Mol Äthylenoxyd, 40% Natriumtripolyphosphat, 4, 3% Wasserglas-80 Be, 20% Natriumperborat, 1% Natriumcarboxymethylcellulose, 5go Natriumsulfat, 3% Natriumsalze von cyclischen Carbonsäuren ; Rest : Wasser, Aufheller, Parfum, Stabilisatoren.
Das Schaumverhalten dieser Mischung ist in Fig. 5 als Kurve --1-- gezeigt.
Zum Vergleich wurde auch das Schaumverhalten eines Produktes der gleichen Zusammensetzung bestimmt, das jedoch an Stelle der Natriumsalze der cyclischen Carbonsäuren gemäss der Erfindung die gleiche Menge, d. h. 3%, gehärtete Talgseife enthielt. Die gemessenen Schaumvolumina sind durch Kurve --2-- der Fig. 5 dargestellt.
Es ist ersichtlich, dass unter den Bedingungen der rotierenden Schaumapparatur, die weitgehend den Bedingungen bei Trommelwaschmaschinen entsprechen, die Schaumkapazität der Mischung, die die Natriumsalze von cyclischen Carbonsäuren gemäss'der Erfindung enthält, im niederen Temperaturbereich wesentlich höher ist, während bei erhöhten Temperaturen die Schaumkapazität diejenige einer üblichen Reinigungsmittelmischung, die Talgseife als Antischaummittel enthält, nicht übersteigt.
Weiterhin wurde bei diesen Versuchen gefunden, dass die Schaumstabilität der Reinigungsmittelmischung mit den Natriumsalzen der cyclischen Carbonsäuren bei hohen Temperaturen ausgesprochen niedriger war als die der Reinigungsmittelmischung mit Talgseife. Dies wurde insbesondere durch die Tatsache gezeigt, dass der Schaum der Reinigungsmittelmischung gemäss der Erfindung nach kurzem Kochen zusammenfiel, während der der Mischung, die Talgseife enthielt, stärker zu werden begann.
Ähnlich gute Resultate wurden auch bei Mischungen gemäss folgenden Beispielen erhalten :
Beispiel 1: 10% Natriumalkylbenzolsulfonat
5% Talgfettalkoholpolyglycoläther
3% Natriumsalze aus gänzlich hydrierten cyclischen
Leinölfettsäuren
2% technisches Natriumstearat
40% Natrium-tripolyphosphat 20% Natriumperborat o Natriumsilicat
1% Natriumcarboxymethylcellulose
13% Wasser und restliches Salz.
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2 : 12%Leinölfettsäuren
1% technisches Natriumstearat 40% Natrium-tripolyphosphat 20% Natriumperborat 6% Natriumsilicat
1% Natriumcarboxymethylcellulose 14% Wasser und restliches Salz.
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3 :
12%3% Natriumsalze aus hydrierten cyclischen
Holzölfettsäuren
40% Natriumtripolyphosphat
6% Natriumsilicat
1% Natriumcarboxymethylcellulose 21% Natriumsulfat
13% Wasser und restliches Salz.
Beispiel 4 :
12% Natriumalkylbenzolsulfonat
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2% Salze von nicht-hydrierten cyclischen
Holzölfettsäuren 2% Natriumstearat, technisch 401o Natriumtripolyphosphat
20% Natriumperborat
6% Natriumsilicat
1% Natriumcarboxymethylcellulose
14% Wasser und restliches Salz.
Beispiel 5 :
12% Natriumalkylbenzolsulfonat
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C3% Natriumsalz von tert. Butylphenyl-undecansäure 4% Natriumstearat, technisch
45% Natriumtripolyphosphat
18% Natriumperborat 3% Natriumsilicat
1% Natriumcarboxymethylcellulose
10% Wasser und restliches Salz.
Beispiel 6 :
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*40% Natriumtripolyphosphat 22% Natriumperborat 5% Natriumsilicat
1% Natriumcarboxymethylcellulose 14% Wasser und restliche Salze
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Beispiel 7 :
EMI8.1
3% Natriumsalz von Phenylundecansäure * 40% Natriumtripolyphosphat 22% Natriumperborat
5% Natriumsilicat Ilo Natriumcarboxymethylcellulose 14% Wasser und restliche Salze
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Beispiels :
EMI8.3
3% Natriumsalz von Toluylundecansäure * 40% Natriumtripolyphosphat 22% Natriumperborat 5% Natriumsilicat
1%Natriumcarboxymethylcellulose 14% Wasser und restliche Salze
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Beispiel 9 :
EMI8.5
22% Natriumperborat 5% Natriumsilicat
1% Natriumcarboxymethylcellulose 14% Wasser und restliche Salze
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Das Schaumverhalten der Mischungen der Beispiele 6 bis 9 ist in Fig. 6 gezeigt, es wurde in der rotierenden Schaumapparatur unter folgenden Versuchsbedingungen festgestellt :
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Wasser 150 deutsche Härte
Schmutzmenge 2, 8 g/l
Reinigungsmittelkonzentration = 7 g/l.
PATENTANSPRÜCHE :
1. Reinigungsmittelmischungen, welche ein wasserlösliches anionisches synthetisches Detergens, aliphatische Carbonsäuren und/oder deren Salze und, wenn gewünscht, weitere Komponenten, wie nicht-ionische synthetische Detergentien und Aufbaustoffe enthalten, d ad urch ge ke nnz e ic hne t, dass die aliphatischen Carbonsäuren und/oder deren Salze zur Gänze oder teilweise durch Substanzen der allgemeinen Formel :
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ersetzt sind, worin R einen Kohlenstoffring bedeutet, welcher, wenn gewünscht, eine oder mehrere Doppelbindungen enthalten kann und der auch semicyclisch sein kann ;
1) und 1) sind Kohlenstoffketten, die gesättigt sein oder eine oder mehrere Doppelbindungen enthalten können und wobei R oder R, auch eine einfache Bindung darstellen können ; wobei weiterhin das Ringsystem auch weitere Substituenten tragen kann und Z ein Wasserstoffatom oder ein salzbildendes Element oder eine salzbildende Gruppe bedeutet.