Waschmittel mit geringem Schaumvermögen
Die Erfindung betrifft ein pulverförmiges oder granuliertes Waschmittel, das im Temperaturbereich oberhalb 80 "C ein geringes Schaumvermögen aufweist.
Stark schäumende Waschmittel sind bekanntlich für eine Verwendung in neuzeitlichen Trommelwaschmaschinen nicht geeignet. Eine starke Schaumentwicklung führt insbesondere bei Temperaturen oberhalb 80 "C zu einem Über- schäumen der Reinigungsflotten unter erheblichen Verlusten an waschwirksamer Substanz. Es hat sich ausserdem gezeigt, dass grosse Schaummengen die mechanische Bearbeitung des zu reinigenden Gutes dämpfen, weshalb die Waschmittel in den Maschinen nicht ihr volles Reinigungsvermögen entwickeln.
Man hat bereits den stark schäumenden, anionische Wasch- pen, z. B. Ather- oder Estergruppen wie auch Halogenatome, aktivsubstanzen vom Sulfonat- bzw. Sulfattyp enthaltenden Waschmitteln zur Herabsetzung der Schaumbildung nichtionische Waschaktivsubstanzen, wie hochmolekulare Äther und Ester von Polyglycoläthern, zugesetzt. Die schaumdämpfende Wirkung nichtionischer Tenside reicht in diesem Falle jedoch für eine Verwendung der Gemische in Trommelwaschmaschinen bei Temperaturen oberhalb 80 "C nicht aus. Es ist ferner bekannt, Alkaliseifen von Fettsäuren, insbesondere solche einer Kettenlänge von C18 bis C22 als schaumdämpfende Stoffe den Waschmitteln zuzusetzen. Die Wirkung dieser Stoffe ist jedoch vom Härtegrad des Wassers abhängig und beschränkt sich zudem auf bestimmte Waschaktivsubstanzen.
So war es bisher nicht möglich, die Schaumentwicklung von Alkylsulfaten und sulfofettsauren Estersalzen in ausreichendem Masse herabzusetzen, weshalb diese Waschrohstoffe bisher in Maschinenwaschmitteln nicht bzw. nur in untergeordnetem Masse eingesetzt werden konnten. Gerade diese Waschrohstoffe verdienen aber wegen ihrer günstigen waschaktiven und physiologischen Eigenschaften sowie ihrer leichten biologischen Abbaubarkeit besonderes Interesse.
Es wurde nun ein oberhalb 80 "C schwachschäumendes, pulverförmiges oder granuliertes Waschmittel gefunden, enthaltend wasserlösliche anionische Waschrohstoffsalze vom Sulfat- bzw. Sulfonattyp, Alkaliseifen gesättigter oder ungesättigter Fettsäuren mit 10 bis 24 Kohlenstoffatomen im Molekül und kondensierte Alkaliphosphate oder organische, die Kalkhärte des Wassers bindende Komplexverbindungen, das dadurch gekennzeichnet ist, dass es unter 100 "C schmelzende wasserunlösliche Monoketone oder Diketone mit mindestens 18 Kohlenstoffatomen im Molekül in Form verteilter Partikel enthält, die frei oder mit den übrigen Waschmittelpartikeln agglomeriert vorliegen und wobei das Gewichtsverhältnis von Sulfonat und/oder Sulfat zu Seife zu Ketoverbindung zwischen 1 2 : 0,05 und 10 :1: :2 liegt.
Die wasserunlöslichen Monoketone oder Diketone, im folgenden kurz Ketoverbindungen genannt, können aliphatisch, alicyclisch oder araliphatisch, geradkettig oder verzweigt sowie gesättigter oder ungesättigter Natur sein sowie weitere, die Wasserlöslichkeit nicht erhöhende Grupim Molekül enthalten. Geeignete Ketone sind beispielsweise die Monoketone der Reihe CnH2nO, wie Lauron (Di-n-undecylketon), Myriston, Palmiton und Stearon sowie deren Gemische, ferner B-Diketone der Formel CnH2n 202 sowie Ester langkettiger Alkohole mit Ketocarbonsäuren oder mit Ketodicarbonsäuren und langkettiger Fettsäuren mit Hydroxyketonen, wobei diese Verbindungen nach Möglichkeit keine freien, die Wasserlöslichkeit erhöhenden Hydroxyl- bzw.
Carboxylgruppen enthalten sollen. Das Einbringen dieser Verbindungen in die feinteiligen Reinigungsmittel kann in verschiedener Weise erfolgen, beispielsweise in der Form, dass die Ketoverbindungen den durch Sprühtrocknung oder Granulation hergestellten Waschmittelgemischen in fester Form zugemischt oder in geschmolzenem Zustand darauf aufgesprüht bzw. aufgedüst werden. Man kann auch so vorgehen, dass man die Ketoverbindungen zunächst nur mit einer Waschmittelkomponente vermischt und dieses Zwischenprodukt anschliessend in das Waschmittel einarbeitet.
Das Zumischen kann kontinuierlich oder diskontinuierlich sowohl bei Raumtemperatur als auch bei erhöhter Temperatur erfolgen. Im Interesse einer gleichmässigen Verteilung der Stoffe empfiehlt sich die Verwendung üblicher maschineller Misch- oder Granuliervorrichtungen. Die Ketoverbindungen können aber auch mit Hilfe von Düsen unmittelbar in die der Trocknung der Waschmittelpasten dienenden Zerstäubungskammern eingesprüht werden. Diese Anordnung hat den Vorteil, dass sich die zugesetzten Stoffe besonders gleichmässig in dem Waschmittel verteilen und eine gesonderte Mischvorrichtung eingespart wird. Als Zerstäubungsdüse kann auch eine Zweistoffdüse mit getrennter Zuführung für die Waschmittelpaste und die Ketoverbindungen Verwendung finden.
Erforderlichenfalls können die zuzusetzenden Stoffe zuvor in leichtflüchtigen Lösungsmitteln gelöst werden, doch ist ein solches Verfahren wegen der erforderlichen Anlagen zur Rückgewinnung des Lösungsmittels und der damit stets verbundenen Verluste weniger zweckmässig.
Die in der angegebenen Weise zugemischten Ketover- bindungen liegen in einem Verteilungszustand vor, der für eine wirksame Schaumdämpfung besonders günstig ist. Dieser Zustand ist dadurch gekennzeichnet, dass die Ketover- bindungen, je nachdem sie in festem oder in geschmolzenem bzw. gelöstem Zustand in die feinteiligen Waschmittel eingebracht werden, in Form fester, isolierter Partikel neben den Waschmittelteilchen vorliegen oder mehr oder weniger stark mit letzteren verklebt, verschmolzen oder agglomeriert sind.
Voraussetzung für das Eintreten der Schaumdämpfung ist ferner die Anwesenheit von Alkaliseifen. Geeignete Seifen leiten sich von Fettsäuren mit 10 bis 24 Kohlenstoffatomen ab; jedoch werden solche mit 12 bis 18 Kohlenstoffatomen wegen ihres besseren Waschvermögens bevorzugt verwendet. Sie können in bekannter Weise aus natürlich vorkommenden, gegebenenfalls hydrierten Fettsäuregemischen, wie Kokos-, Palmöl-, Talg-, Tran-, Tallöl- oder ähnlichen Felt- säuren hergestellt werden. Auch Seifen synthetischer Fettsäuren lassen sich verwenden.
Die schaumdämpfende Wirkung der Kombination aus Seife und feinverteilten Ketoverbindungen erstreckt sich auf alle bekannten organischen Waschrohstoffe vom Sulfatoder Sulfonattyp. Beispiele für derartige Waschrohstoffe sind die wasserlöslichen Salze von primären und sekundären Alkylsulfaten, Alkylsulfonaten, Olefinsulfonaten, Alkylbenzolsulfonaten und a-Sulfofettsäureestern. Diese Verbindungen können als Salze organischer Basen, insbesondere von Mono-,Di- oder Trialkanolaminen vorliegen. Ausser anionischen Waschaktivsubstanzen können die Gemische auch nichtionische Waschrohstoffe enthalten, so z. B. Alkyl- und Acylpolyglycoläther, Alkylphenolpolyglycoläther oder Aminoxyde. Die Mitverwendung der Polyglycoläther kann zweckmässig sein, wenn das Reinigungsvermögen noch weiter gesteigert werden soll.
Da sie in den erfindungsgemässen Mitteln keinen oder nur einen geringen Beitrag zur Schaumdämpfung liefern, ist ihre Anwesenheit jedoch nicht erforderlich. Hierin ist ein besonderer Vorteil des Verfahrens zu sehen, da Polyglycoläther bekanntlich die Neigung der Waschpulver zum Kleben und Zusammenballen erhöhen.
Die Waschmittel enthalten bis zu 60 Gewichtsprozent an Alkalisalzen von kondensierten Phosphaten, wie Pyrophosphat, Tri- oder Tetrapolyphosphat bzw. Metaphosphate.
Die kondensierten Phosphate können auch ganz oder teilweise durch organische, die Kalkhärte des Wassers bindende Komplexbildner ersetzt werden. Beispiele für derartige Verbindungen sind die Alkalisalze der Nitrilotriessigsäure oder Äthylendiaminotetraessigsäure, ferner Organophosphorverbindungen, wie Aminoalkylenphosphonsäuren und Hydroxyäthan-1, 1-diphosphonsäure sowie deren Alkalisalze.
Ausser den genannten Stoffen können die erfindungsgemäss hergestellten Waschmittel übliche Aufbau- und Zusatzstoffe enthalten, wie Alkalien, Neutralsalze, Alkalisilikate, Perverbindungen sowie Stabilisierungsmittel, insbesondere Magnesiumsilikat, ferner wasserlösliche Celluloseäther, optische Aufheller, Duft- und Farbstoffe. Die Zusatzstoffe sind ohne Einfluss auf das Schaumverhalten der Waschmittel. Sofern die pulverförmigen Mittel zu Tabletten weiterverarbeitet werden, können noch lösungsfördernde Mittel zugesetzt werden.
Die Menge der waschaktiven sulfonsauren Salze, Seife und Ketoverbindungen richtet sich nach dem Verwendungszweck des Waschmittels. Für die maschinelle Vorwäsche und Kochwäsche gleichermassen geeignete Waschmittel enthalten 3 bis 20, vorzugsweise 5 bis 15 Gewichtsprozent an anionaktiven Verbindungen vom Sulfat- bzw. Sulfonattyp sowie 0,5 bis 20, vorzugsweise 1 bis 10 Gewichtsprozent Seife. Die für eine wirksame Schaumdämpfung ausreichenden Mengen an Ketoverbindungen liegen zwischen 0,05 und 2, vorzugsweise zwischen 0,1 und 1,5 Gewichtsprozent, wobei die erforderliche Mindestmenge mit dem Gehalt des Gemisches an starkschäumenden Waschrohstoffen ansteigt.
Ein optimaler Effekt tritt bei einem Gewichtsverhältnis von Seife zu Ketoverbindung von 1: 0,1 bis 1:1 auf. Ein Überschreiten der angegebenen Zusatzmenge ist selbstverständlich möglich, erbringt jedoch keine Vorteile, da hierdurch die Schaumdämpfung nicht verbessert, wohl aber das Waschvermögen in zunehmendem Masse beeinträchtigt wird.
Es muss als überraschend angesehen werden, dass durch die Anwesenheit feinverteilter Partikel aus wasserunlöslichen Ketoverbindungen in Mengen von weniger als 1% die Schaumneigung von Gemischen aus stark schäumenden Waschrohstoffen und Seifen bei höheren Temperaturen soweit unterdrückt wird, dass deren Verwendung in Trommelwaschmaschinen möglich ist. Dies war umso weniger zu erwarten, als die gleichen Ketoverbindungen unwirksam sind, wenn man sie analog den anderen Waschmittelkomponenten mit den flüssigen oder pastenförmigen Waschmittelkonzentraten, den sogenannten slurries , intensiv vermischt, so dass homogene, sich nicht entmischende Dispersionen entstehen und diese anschliessend versprüht oder anderweitig trocknet.
Überraschend ist auch die Tatsache, dass die Schaumdämpfung nur bei Anwesenheit einer bestimmten, synergistisch wirkenden Seifenmenge eintritt, die Wirkung jedoch nicht an das Vorhandensein unlöslicher Kalkseifen gebunden ist. Die Schaumeigenschaften der erfindungsgemässen Mittel sind somit weitgehend vom Härtegrad des Leitungswassers unabhängig. Von Vorteil ist ferner, dass die Schaumentwicklung zwischen 20 und 50 "C, also im sogenannten Feinwaschbereich, nur mässig gedämpft wird. Reichlicher Schaum verhindert eine stärkere mechanische Bearbeitung des Waschgutes und verhütet dadurch das Verfilzen, Verknittern und Beschädigen empfindlicher Gewebe aus Wolle, Seide und Synthesefasern.
Von besonderer Bedeutung ist, dass innerhalb des angegebenen Konzentrationsbereiches die zugesetzten Ketoverbindungen weder die Reinigungseigenschaften noch die Lager- und Schüttfähigkeit der pulverförmigen Waschmittel beeinträchtigen. Auch sind die angewendeten Mengen an Ketoverbindungen so gering, dass beim Auflösen der Mittel das Wasser ungehinderten Zutritt zu den Waschmittelpartikeln hat und die Lösungsgeschwindigkeit auch in der Kälte nicht beeinträchtigt wird. Da in vollautomatischen Trommelwaschmaschinen nur eine bestimmte Zeit für den Lösungsvorgang zur Verfügung steht, ist ein schnelles und vollständiges Auflösen des Waschmittels in kaltem Wasser unumgänglich.
Beispiele
In den folgenden Beispielen wurden durch Heisszerstäubung hergestellte pulverförmige Waschmittelgemische verwendet. Die Prüfung des Schaumverhaltens erfolgte unter praxisnahen Bedingungen in einer handelsüblichen Trommelwaschmaschine (Baureihe 4 der Fa. SCHULTHESS, Zürich). Für eine Füllung wurden 14 Liter Waschlauge benö tigt. Der Flottenstand und die Schaumhöhe wurden durch das Schauglas abgelesen, an dem, beginnend in Höhe des Flüssigkeitspegels, sechs Markierungen mit den Bezeichnungen 0 bis 5 in jeweils gleichen Abständen angebracht waren.
Die in der folgenden Tabelle angegebenen Schaumzahlen entsprechen der Höhe der vom Schaumpegel erreichten Markierung. Die Zahl 0 bedeutet, dass keine Schaumentwicklung stattfindet; die Note 5 gibt an, dass die Trommel, ohne überzuschäumen mit Schaum gefüllt ist, während die Zahl 6 das Überschäumen der Waschlauge anzeigt. Die Anwendungskonzentration des Waschmittels betrug in allen Beispielen 3,5 g/l. Soweit nicht anders angegeben, wurde Leitungswasser vom Härtegrad 16O dH verwendet. Alle im folgenden angegebenen Prozentzahlen bedeuten Gewichtsprozente.
Beispiele 1-5
Es wurde ein Waschpulver folgender Zusammensetzung verwendet: 12,0 010 Na-Dodecylbenzolsulfonat
1,5 /0 Fettalkoholpolyglycoläther (Cl8-Fettalkohol, JZ = 50,
7-10 Äthylenglycolgruppen)
1,5 % Na-Celluloseglycolat 25,0 010 Pentanatriumtriphosphat 20,0010 Tetranatriumpyrophosphat
4,5 010 Wasserglas 15,0010 Natriumperborat
8,5 % Natriumsulfat
8,5 % Duftstoffe, optische Aufheller, Wasser
Die restlichen 3,5 % bestanden in den Vergleichsversuchen entweder aus Seifenpulver oder den in Tabelle 1 aufgeführten Ketonen, in den erfindungsgemässen Beispielen dagegen aus den Gemischen beider Stoffe. Die verwendete Natronseife war unter Verwendung von 60 % Kokosfettsäuren und 40 % Talgfettsäuren hergestellt worden.
Alle Waschmittelbestandteile wurden in einer Mischtrommel innig vermischt.
Die Ergebnisse der Schaummessung in Abhängigkeit von der Temperatur sind in Tabelle 1 zusammengestellt, die auch die Vergleichsversuche enthält.
Tabelle 1 Beisp. Seife Keton Schaumzahl
010 o/0 30O 40O 50" 70O 80O 90" 95 100 - 3,5 - - 4 4 0,5 1 2 6 6 6 1 3,15 Nonadecandion-2,4 0,35 4 4,5 3 0,5 0,5 0,5 0,5 3
2,80 0,7 4 4 2 0,5 0 0,5 1 2
2,45 1,05 3 3 1 0 0 0,5 1 2
1,75 1,75 4 3 0,5 0 0 0 1 2
1,05 2,45 1 1 0,5 0 0 0 0 1
0 3,5 5 5 6 6 6 6 6 6 2 3,5 Lauron 0,35 3 1 0,5 0,5 0,5 1 2 3
3,5 0,7 2,5 0,5 0,5 0 0 1 1,5 2
3,5 1,4 1 0,5 0,5 0 0 0,5 1 1,5
0 3,5 5 5 6 6 6 6 6 6 3 3,5 Dotriakontandion 0,35 3 2 0,5 0,5 0,5 0,5 0,5 1,5
0,7-1,4 1 1,5 0,5 0,5 0,5 0,5 0,5 0,5 4 3,5 Tricosandion 0,35 3 2 0,5 0,5 0,5 0,5 1 3
0,7-1,4 0,5 0 0 0 0 0 0 2 5 3,5 Distearoylaceton- 0,35 4 4 4,5 0,5 0,5 1 2 3
2,45 dicarbonsäureester 1,05 5 5 4 0,5 0,5 0,5 0,5 0,5
0 3,5 5 6 6 6 6 6 6 6 Beispiele 6-9
Die Gerüstsubstanz der im folgenden verwendeten Waschmittel bestand aus:
:
1,5 % Na-Celluloseglycolat 48,0 010 Pentanatriumtriphosphat 15,0 010 Natriumperborat 10,0 010 Natriumsulfat
6,5 /0 Wasserglas
7,5 % optische Aufheller, Duftstoffe, Wasser
In den Beispielen 6 und 7 enthielten die Gemische: 8,0 % Na-Dodecylbenzolsulfonat,
In Beispiel 8: 8,0 % Na-Kokosfettalkoholsulfat, und in Beispiel 9: 8,0 % Natriumsalz eines aus Talgfettsäuren hergestellten a-Sulfofettsäuremethylesters.
Ferner enthielten die Gemische in den Beispielen 7 bis 9 3,5 0lo Fettalkoholpolyglycoläther (wie in Beispiel 1).
In Beispiel 6 wurde dieser Bestandteil durch Natriumsulfat ersetzt.
Auf die mit wechselnden Mengen Natriumseife aus 60% Kokos- und 40% Talgfettsäuren versetzten Waschmittel wurde in einer Granuliervorrichtung geschmolzenes Palmiton aufgesprüht.
Als Schaummessgerät diente die bereits beschriebene Trommelwaschmaschine. In Beispiel 7 wurde Weichwasser von 4O dH verwendet, in den übrigen Beispielen Leitungswasser mit 16O dH. Die Ergebnisse sind in Tabelle 2 wiedergegeben. An Beispiel 6 lässt sich die Wirksamkeit des Zusatzes bei Abwesenheit von Polyglcoläthern, an Beispiel 7 die in weichem Wasser zeigen. Dass die feinverteilten Ketone auch gegenüber Fettalkoholsulfaten und Sulfoestersalzen wirksam sind, geht aus den Beispielen 8 und 9 hervor.
Tabelle 2
Beisp. Seife Keton Schaumzahl 0/o 0/o 30O 50O 70O 80O 90" 95 100
6 3,5 0 4 4,5 0,5 1 5 6 6
3,5 0,35 3,5 4 0,5 0,5 0,5 0,5 0,5
7 3,5 0 3 2 1 4 6 6 6
3,5 1,4 2 0,5 0,5 1 1,5 1,5 1,5
8 3,5 0 3,5 3,5 0,5 0,5 5 6 6
3,5 0,35 3,5 1,5 0,5 0,5 0,5 0,5 0,5
9 3,5 0 2 2 3 5 6 6 6
3,5 0,7 1,5 1 1 1 1,5 2 2,5
PATENTANSPRUCH 1
Bei Temperaturen oberhalb 80 "C schwach schäumendes pulverförmiges oder granuliertes Waschmittel, enthaltend wasserlösliche anionische Waschrohstoffsalze vom Sulfatbzw.
Sulfonattyp, Alkaliseifen gesättigter oder ungesättigter Fettsäuren mit 10 bis 24 Kohlenstoffatomen im Molekül und kondensierte Alkaliphosphate oder organische, die Kalkhärte des Wassers bindende Komplexverbindungen, dadurch gekennzeichnet, dass es unter 100 "C schmelzende wasserunlösliche Monoketone oder Diketone mit mindestens 18 Koh- lenstoffatomen im Molekül in Form feinverteilter Partikel enthält, die frei oder mit den übrigen Waschmittelpartikeln agglomeriert vorliegen, und wobei das Gewichtsverhältnis von Sulfonat und/oder Sulfat zu Seife zu Ketoverbindung zwischen 1 :0,05 und 10 :1:2 liegt.
UNTERANSPRÜCHE
1. Mittel nach Patentanspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass es gesättigte aliphatische Monoketone enthält.
2. Mittel nach Patentanspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass es gesättigte aliphatische -Diketone enthält.
3. Mittel nach Patentanspruch I, dadurch gekennzeichnet, dass es höhermolekulare Ketocarbonsäure enthält.
4. Mittel nach Patentanspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass es Seifen der Kettenlänge C12 bis C18 enthält.
5. Mittel nach Patentanspruch I, in dem das Gewichtsverhältnis von Seife zu Ketoverbindungen 1:0,1 bis 1:1 beträgt.
6. Mittel nach Patentanspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass es 5 bis 15 Gewichtsprozent an waschaktiven Verbindungen vom Sulfat- bzw. Sulfonattyp, 1 bis 10 Gewichtsprozent Seife, bis zu 60 Gewichtsprozent an Alkalisalzen von kondensierten Phosphaten und 0,1 bis 1,5 Gewichtsprozent an wasserunlöslichen Ketoverbindungen enthält.
PATENTANSPRUCH II
Verfahren zur Herstellung des Mittels nach Patentanspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass man die Ketoverbindungen allen übrigen feinteiligen Waschmittelkomponenten gleichzeitig oder zunächst einem Teil derselben zumischt.
UNTERANSPRÜCHE
7. Verfahren nach Patentanspruch II, dadurch gekennzeichnet, dass man die Ketoverbindungen in die der Trocknung der waschrohstoffhaltigen Pasten dienenden Zerstäubungskammern einsprüht.
8. Verfahren nach Patentanspruch II, dadurch gekennzeichnet, dass die Zugabe der Ketoverbindungen während des Granulierens zum Waschmittel erfolgt.
**WARNUNG** Ende DESC Feld konnte Anfang CLMS uberlappen**.