DE102018123858A1 - Solvent and application for a solvent - Google Patents
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Abstract
Die Erfindung betrifft ein Lösungsmittel für verschiedene Anwendungen im privaten, gewerblichen und industriellen Bereich mit folgender Zusammensetzung:- 45 % bis 98 % einer grundlegenden Lösungsmittelkomponente A, nicht wassermischbar, mischbar mit anderen Lösungsmitteln,- 1% bis 50 % einer Komponente B mit benetzenden Eigenschaften, unpolar und nicht mit Wasser mischbar, und- 1 % bis 45 % einer Komponente C zur Erhöhung der Hydrophilie und Abwischbarkeit mit Wasser, polar, mit Komponente B nicht mischbar und mit Komponente A gut mischbar.The invention relates to a solvent for various applications in the private, commercial and industrial field with the following composition: 45% to 98% of a basic solvent component A, not water-miscible, miscible with other solvents, 1% to 50% of a component B with wetting properties , non-polar and immiscible with water, and - 1% to 45% of a component C to increase the hydrophilicity and wipability with water, polar, immiscible with component B and well miscible with component A.
Description
Die Erfindung betrifft ein Lösungsmittel für verschiedene Anwendungen im privaten, gewerblichen und industriellen Bereich. Die Erfindung betrifft des Weiteren eine Anwendung für ein vorgenanntes Lösungsmittel.The invention relates to a solvent for various applications in the private, commercial and industrial field. The invention further relates to an application for a aforementioned solvent.
Lösungsmittel sind wichtige Produkte der chemischen Industrie für verschiedene Anwendungen im privaten, gewerblichen und industriellen Bereich. Die Entwicklung von Lösungsmitteln hat eine lange Tradition und das Verhalten von Lösungsmitteln ist gut erforscht. Nach dem Grundsatz „Gleiches löst sich im Gleichem“ werden Lösungsmittel in zwei Hauptkategorien eingeteilt. Wassermischbar und nicht wassermischbar. Diese Kategorien entsprechen weitgehend den Eigenschaften polar und unpolar. Beispiele sind Wasser und Pflanzenöl als nicht mischbare Verbindungen. Wasser löst entsprechende Verbindungen und Pflanzenöle sind fettliebend. Charakteristisch an der Struktur von Pflanzenölen ist deren lange hydrophobe C-Kette von 8 -24 Kohlenstoffatomen. Vertreter dieser Klasse sind beispielsweise sogenannte Methylester auf Basis von Raps oder Soja wie Agripure®406 von Cargill®.Solvents are important products in the chemical industry for various applications in the private, commercial and industrial sector. The development of solvents has a long tradition and the behavior of solvents has been well researched. Solvents are divided into two main categories according to the principle of “the same dissolves in the same”. Water miscible and not water miscible. These categories largely correspond to the properties polar and non-polar. Examples are water and vegetable oil as immiscible compounds. Water dissolves the corresponding compounds and vegetable oils are fat-loving. The structure of vegetable oils is characterized by their long hydrophobic C chain of 8 -24 carbon atoms. Representatives of this class are, for example, so-called methyl esters based on rapeseed or soy such as Agripure ® 406 from Cargill ® .
Aktuelle Entwicklungen beschäftigen sich oftmals mit sicheren und umweltschonenden Lösungsmitteln. Die Gefährlichkeit der Lösungsmittel ist durch die chemische Struktur und eventuelle Metaboliten in Bezug auf die menschliche Gesundheit (z. B. NMP als fruchtschädigend) bedingt. Auf der anderen Seite gibt es physikalische Gefahren, die von Lösungsmitteln ausgehen. Aceton ist leicht entzündlich und explosionsfähig. Diese Eigenschaften sind im industriellen Umfeld nicht gewünscht. Der Markt sucht deshalb nach kennzeichnungsfreien Lösungsmitteln. Etablierte Vertreter sind Ester der Dicarbonsäuren Bernsteinsäure(C4) / Glutarsäure (C5) / Adipinsäure (C6). Diese sind günstig aus Vorprodukten der Nylonproduktion zu haben. Sie zeichnen sich durch einen hohen Flammpunkt > 90°C und gute Bioabbaubarkeit aus. Diese bekannten Ester sind nicht biobasiert und nicht mit Wasser mischbar.Current developments often deal with safe and environmentally friendly solvents. The dangerousness of the solvents is due to the chemical structure and possible metabolites in relation to human health (e.g. NMP as harmful to fruit). On the other hand, there are physical hazards posed by solvents. Acetone is highly flammable and explosive. These properties are not desirable in an industrial environment. The market is therefore looking for solvent-free solvents. Established representatives are esters of dicarboxylic acids succinic acid (C4) / glutaric acid (C5) / adipic acid (C6). These are cheap to get from preliminary products of nylon production. They are characterized by a high flash point> 90 ° C and good biodegradability. These known esters are not bio-based and are not miscible with water.
Eine weitere Entwicklung ist die Umstellung der Rohstoffe mit Blick auf die Biobased Economy und Circular Economy in der EU. Auch Chemikalien sollen verstärkt auf Basis nachwachsender Rohstoffe hergestellt werden. Erste Vertreter im Bereich der Lösungsmittel sind Ethyllactat oder D-Limonen. Ethyllactat ist leicht entzündlich und muss mit dem GHS Symbol „Flamme“ gekennzeichnet werden. Ebenso gibt es biogenes Aceton aus sogenannter ABE-Fermentation (Aceton - Butanol - Ethanol). Aceton hat den Vorteil einer sehr guten Reinigungskraft. Es verdampft sehr schnell und hinterlässt keinen ungewünschten Schmierfilm. Es ist aber kennzeichnungspflichtig. Methylester kann auch mit Biomethanol hergestellt werden. Es hinterlässt Schmierfilme und ist nicht mit Wasser abwischbar. Die Farb- und Lackindustrie, der Bereich Cleaning und die Reinigungsmittelbranche setzen viele verschiedene Lösungsmittel ein. Beispielsweise werden Anlagen und Werkzeuge im Bereich Druckfarben mit Lösungsmittel gereinigt. Ebenso Maschinen in der Faserverbundindustrie. In den Arbeitsbereichen sind die Entzündlichkeit und die Gesundheitsgefahr die kritischen Themen. Entzündlichkeit hat immer mit Volatilität (Dampfdruck) und auch mit Flammpunkten zu tun. Ein niedriger Dampfdruck und ein hoher Flammpunkt werden gewünscht. So beschreibt beispielsweise die
Zur Einstellung der Gesamteigenschaften werden Lösungsmittel auch miteinander gemischt und ergeben somit einsatzbereite Rezepturen für Kunden. Aus produktionstechnischer Sicht ist es für Hersteller vorteilhaft, wenn mit möglichst wenigen Komponenten gearbeitet wird. Einerseits ist die Mischung dann stabiler und andererseits werden weniger Tanks etc. benötigt. Die Lösungsmittel benötigen daher bevorzugt eine gemeinsame Basiskomponente in der Art einer Plattformstrategie für die Hersteller.To adjust the overall properties, solvents are also mixed with each other and thus result in ready-to-use recipes for customers. From a production perspective, it is advantageous for manufacturers to work with as few components as possible. On the one hand the mixture is more stable and on the other hand fewer tanks etc. are required. The solvents therefore preferably require a common basic component in the manner of a platform strategy for the manufacturers.
Zusätzlich sollen Lösungsmittelmischungen einen universellen Einsatzbereich abdecken und Kunden mit denselben Lösungen bedient werden können. Dadurch werden die Produktion und Logistik entlastet. Größere Mengen lassen sich preisgünstiger produzieren und erschließen neue Anwendungsgebiete.In addition, solvent mixtures should cover a universal area of application and customers should be able to be served with the same solutions. This relieves the production and logistics. Larger quantities can be produced more cheaply and open up new areas of application.
Die Palette der zu reinigenden Farben und Beschichtungen ist sehr vielfältig und kaum überschaubar. Man unterscheidet in diesem Bereich nach der Kategorie wasserbasiert oder lösungsmittelbasiert. Die weitere Unterscheidung kann anhand der Struktur der Beschichtung vorgenommen werden. Das Prinzip beruht häufig auf einem Vernetzungsgrad der Lacke. Schwachvernetzte Typen sind nicht so widerstandsfähig wie hochvernetzte. Beispiele sind Nitrocellulose (Nagellack) oder auch PVC Lacke.The range of colors and coatings to be cleaned is very diverse and hardly manageable. A distinction is made in this area according to the category of water-based or solvent-based. The further distinction can be made on the basis of the structure of the coating. The principle is often based on the degree of crosslinking of the paints. Weakly networked types are not as robust as highly networked ones. Examples are nitrocellulose (nail polish) or PVC varnishes.
Die Reinigungswirkung der Lösungsmittel beruht auf verschiedenen Mechanismen. Eine Möglichkeit beruht darauf, dass die Struktur zerstört wird, wodurch die Bestandteile löslich werden. Dieses Prinzip wird über den pH-Wert erreicht. Alkalische Reiniger zerstören das Beschichtungsmaterial und lösen die Bestandteile in Wasser auf. Vorteilhaft ist die leichte Abspülbarkeit dieser Reiniger vom Substrat mit Wasser. Nachteilig ist die Gefahr einer Substratzerstörung aufgrund der stark alkalischen Eigenschaften.The cleaning effect of the solvents is based on various mechanisms. One possibility is that the structure is destroyed, making the components soluble. This principle is achieved via the pH value. Alkaline cleaners destroy the coating material and dissolve the components in water. It is advantageous that these cleaners can be easily rinsed off the substrate with water. A disadvantage is the risk of substrate destruction due to the strongly alkaline properties.
Lösungsmittelbasierte Reiniger wirken nicht über die chemische Zerstörung, sondern über einen Mechanismus der Benetzung und Lösung. Die Lösungsmittel müssen eine gute Benetzungsfähigkeit haben und eine möglichst große Kontaktfläche herstellen. Dadurch wir die Beschichtung besser aufgeweicht und das Lösungsmittel dringt in die Poren oder kriecht unter die Beschichtung und löst diese vom Substrat. Weiterhin muss das Lösungsmittel den Schmutz beziehungsweise die Beschichtung auflösen und damit transportabel machen. Vorteil ist die gute Löslichkeit der Beschichtungen und die gute Benetzung durch eine niedrige Polarität. Nachteilig ist die Nichtabspülbarkeit und oftmals schlechte Abwischbarkeit solcher Lösungsmittel vom Substrat mit Wasser und die damit verbundene Nacharbeit für die Anwender. Diese Eigenschaft ist nicht gewünscht und verursacht zusätzliche Kosten. Moderne Lösungsmittel müssen demnach auch abspülbar und abwischbar, kennzeichnungsfrei und biobasiert sein und das Substrat nicht angreifen.Solvent-based cleaners do not work through chemical destruction, but through a mechanism of wetting and dissolving. The solvents must have good wetting properties and produce the largest possible contact area. As a result, the coating is softened better and the solvent penetrates into the pores or creeps under the coating and detaches it from the substrate. Furthermore, the solvent has to dissolve the dirt or the coating and thus make it transportable. The advantages are the good solubility of the coatings and the good wetting due to the low polarity. The disadvantage is that such solvents cannot be rinsed off and often cannot be wiped off from the substrate with water, and the associated reworking for the users. This property is not desired and incurs additional costs. Modern solvents must therefore also be rinsable and wipeable, free of labeling and bio-based and not attack the substrate.
Passende chemische Verbindungen für moderne Lösungsmittel sind häufig nicht miteinander mischbar.Suitable chemical compounds for modern solvents are often not miscible with each other.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein vorbezeichnetes Lösungsmittel auf biobasierter und kennzeichnungsfreier Basis für einen breiten Anwendungsbereich im polaren und unpolaren Spektrum aufzuzeigen. Weiterhin soll eine Anwendung für dieses Lösungsmittel aufgezeigt werden.The invention has for its object to provide a solvent based on bio-based and label-free for a wide range of applications in the polar and non-polar spectrum. Furthermore, an application for this solvent is to be shown.
Hinsichtlich des Lösungsmittels ist diese Aufgabe erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass ein Lösungsmittel mit folgender Zusammensetzung vorgeschlagen ist:
- - 45 % bis 98 % einer grundlegenden Lösungsmittelkomponente
A , nicht wassermischbar, mischbar mit anderen Lösungsmitteln, - - 1
% bis 50 % einer KomponenteB mit benetzenden Eigenschaften, unpolar und nicht mit Wasser mischbar und - - 1
% bis 45 % einer KomponenteC zur Erhöhung der Hydrophilie und Abwischbarkeit mit Wasser, polar, mit KomponenteB nicht mischbar und mit KomponenteA gut mischbar.
- - 45% to 98% of a basic solvent component
A , not water-miscible, miscible with other solvents, - - 1% to 50% of a component
B with wetting properties, nonpolar and not miscible with water and - - 1% to 45% of a component
C. to increase the hydrophilicity and wipability with water, polar, with componentB immiscible and with componentA easy to mix.
Die Aufgabe konnte überraschenderweise durch die Auswahl von drei Komponenten mit wichtigen Grundeigenschaften gelöst werden. Diese drei Komponenten sind nicht alle untereinander mischbar. In besonderen Kombinationen ergeben sie aber stabile einphasige Mischungen mit den geforderten Eigenschaften an moderne Lösungsmittel. Überraschenderweise sind sie ausreichend wasserverträglich und können nach dem Gebrauch leicht abgewischt und mit Wasser rückstandsfrei abgespült werden. Die besonderen Mischungen zeigen sehr gute Eigenschaften in der Reinigung von Farben und Lacken.Surprisingly, the task was solved by selecting three components with important basic properties. These three components cannot all be mixed together. In special combinations, however, they result in stable single-phase mixtures with the required properties of modern solvents. Surprisingly, they are sufficiently water-compatible and can be easily wiped off after use and rinsed off with water without leaving any residue. The special mixtures show very good properties in the cleaning of paints and varnishes.
Nach einer ersten Weiterbildung zeichnet sich das erfindungsgemäße Lösungsmittel dadurch aus, dass die Lösungsmittelkomponente
Beispiele:Examples:
Formel für Gruppe
R1-OOC(CH2)nCOO-R1 mit n = 2-4 sowie deren Regioisomere und R1 = Ethyl, Methyl, Butyl, 2-EthylhexylR1-OOC (CH2) nCOO-R1 with n = 2-4 and their regioisomers and R1 = ethyl, methyl, butyl, 2-ethylhexyl
Typen für Gruppe B:Types for group B:
Fettsäuremethylester (FAME) wie Sojamethylester, Rapsmethylester und ähnlichFatty acid methyl esters (FAME) such as soy methyl ester, rapeseed methyl ester and the like
Formel für Gruppe C:Formula for group C:
OH-(CH2)m-OH mit m = 2-6 sowie deren Regioisomere wie 1,2 Propandiol, 1,3 PropandiolOH- (CH2) m-OH with m = 2-6 and their regioisomers such as 1,2 propanediol, 1,3 propanediol
In Anwendungsversuchen wurde festgestellt, dass
- -
A undB in jedem Verhältnis mischbar sind - -
A undB ungenügend wassermischbar sind - -
A undC in jedem Verhältnis mischbar sind - -
B undC nicht mischbar sind - -
A undB undC in einem bestimmten Bereich miteinander mischbar sind - - bestimmte Mischungen aus
A undB undC bis zu 10 % Wasser vertragen - - diese Mischungen gute Lösungsmittel für verschiedene Anwendungen sind.
- -
A andB are miscible in any ratio - -
A andB are insufficiently miscible with water - -
A andC. are miscible in any ratio - -
B andC. are not miscible - -
A andB andC. are miscible with each other in a certain range - - certain mixtures
A andB andC. tolerate up to 10% water - - These mixtures are good solvents for various applications.
Beispielhafte Komponenten sind
- A = Proviron
2511 ECO von Provichem (Dimethylsuccinat = DMS) - B = Agripure AP
406 von Cargill (Sojamethylester = MES) - C = Radianol
4710 von Oleon (1,2 Propandiol = MPG)
- A = Proviron
2511 Provichem ECO (Dimethylsuccinate = DMS) - B = Agripure AP
406 from Cargill (soy methyl ester = MES) - C = radianol
4710 from Oleon (1,2 propanediol = MPG)
Beispielhafte Lacke und Beschichtungen sind
- 1 = Nitrocellulose Lack von Bischof und Klein (NC)
- 2 = Rote Verpackungsfarbe von Bischof und Klein (RVF)
- 3 = Relest® Protect
213 von BASF bzw. Akzo (PVB) - 4 = Relest® Marine
470 von BASF bzw. Akzo (PVC) - 5 = Bautenfarbe Außen von Firma Ostendorf (BFA)
- 6 = 1-K PU Farbe von SunChemicals (PU)
- 7 = Relest Concrete Coat
B3 von BASF (Acrylat)
- 1 = nitrocellulose paint from Bischof and Klein (NC)
- 2 = red packaging color from Bishop and Klein (RVF)
- 3 = Relest ® Protect
213 from BASF or Akzo (PVB) - 4 = Relest ® Marine
470 from BASF or Akzo (PVC) - 5 = exterior building color from Ostendorf (BFA)
- 6 = 1-K PU color from SunChemicals (PU)
- 7 = Relest Concrete Coat
B3 from BASF (acrylate)
Hinsichtlich der Anwendung ist die erfindungsgemäße Lösung dadurch gekennzeichnet, dass das vorbeschriebene Lösungsmittel in der Teilereinigung, der Farbentfernung und der Metallentfettung eingesetzt wird.With regard to the application, the solution according to the invention is characterized in that the above-described solvent is used in parts cleaning, paint removal and metal degreasing.
Ausführungsbeispiele für Lösungsmittel sind durch eine Tabelle voneinander verschiedener Mischungszustände der Komponenten
Zur Bestimmung der Mischbarkeiten wurde folgende allgemeine Arbeitsvorschrift durchgeführt.The following general working procedure was carried out to determine the miscibility.
Die Mischungen wurden gemäß A + B + C bei 20°C hergestellt und eine Minute stark gerührt. Danach wurde die Mischung stehengelassen und nach weiteren 30 Minuten auf ihre Stabilität kontrolliert.The mixtures were prepared according to A + B + C at 20 ° C and stirred vigorously for one minute. The mixture was then left to stand and its stability checked after a further 30 minutes.
Zur Kontrolle der Wasserverträglichkeit wurde tropfenweise bis zu 10 % Wasser in die Mischungen gegeben. Anschließend wurde gerührt und kontrolliert. Trübung der Mischung = Phasentrennung.To check the water compatibility, up to 10% water was added dropwise to the mixtures. The mixture was then stirred and checked. Turbidity of the mixture = phase separation.
Edelstahlcoupons in der Größe 4 x 8 cm wurden mit einer entsprechenden Beschichtung in Filmdicke von 300 µm beschichtet und über Nacht bei Raumtemperatur getrocknet. Mit einer Pipette wurden drei Tropfen der Lösungsmittelmischung auf die Beschichtung gegeben und der Coupon abgedeckt. Nach 30 Minuten wurde der Tropfen mit einer Pappkarte abgewischt. Bei gutem Lösungsverhalten wurde die Metalloberfläche sichtbar. Die Versuche zum Tropfentest wurden bei 20°C durchgeführt. Maschinelle Anwendungstests wurden in einer Reinigungsmaschine LINITEST PLUS der Firma ATLAS bei 50°C für 45 Minuten gemacht. Die physikalische Einwirkung der Maschine optimierte die Reinigungswirkung der Lösungsmittel weiter.Stainless steel coupons in the size 4 x 8 cm were coated with a corresponding coating in a film thickness of 300 µm and dried overnight at room temperature. With a pipette, three drops of the solvent mixture were placed on the coating and the coupon covered. After 30 minutes the drop was wiped off with a cardboard card. With good solution behavior, the metal surface became visible. The tests for the drop test were carried out at 20 ° C. Machine application tests were carried out in a LINITEST PLUS cleaning machine from ATLAS at 50 ° C. for 45 minutes. The physical impact of the machine further optimized the cleaning effect of the solvents.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION
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---|---|---|---|---|
DE69818271T2 (en) * | 1997-07-31 | 2004-06-03 | E.I. Du Pont De Nemours And Co., Wilmington | AQUEOUS MICROEMULSIONS |
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DE69818271T2 (en) * | 1997-07-31 | 2004-06-03 | E.I. Du Pont De Nemours And Co., Wilmington | AQUEOUS MICROEMULSIONS |
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