DE1467656B2 - Polyelektrolyt-aufbaustoffe fuer wasch- und reinigungsmittel - Google Patents
Polyelektrolyt-aufbaustoffe fuer wasch- und reinigungsmittelInfo
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Description
R R
I I
— c —c —
TT η
Π IV
Π IV
ί X Z | m | |
— C — C —' | ||
(l-m) | Y COOH | |
(D
15
ist, in welcher R, X, Y und Z Wasserstoffatome, Methyl-, Carboxyl- oder Carboxymethylreste sind,
wobei R auch ein Carboxyäthylrest sein kann und mindestens einer der X-, Y- und Z-Reste ein
Carboxyl- oder Carboxymethylrest ist, vorausgesetzt, daß X und Y nur dann einen Carboxymethylrest
darstellen, wenn Z ein Carboxyl- oder Carboxymethylrest ist, und wobei nur einer der
X-, Y- und Z-Reste ein Methylrest sein kann, m einen Wert zwischen 0,45 und 1 hat, vorausgesetzt,
daß nur ein R-Rest eine Methylgruppe sein kann, η eine ganze Zahl von 3 bis 5000 ist, und
höchstens 27,5 Molprozent des Polymeren aus Monomeren der Formel
4. Reinigungs- und Waschmittelzusammensetzung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet,
daß der organische Aufbaustoff ein wasserlösliches Salz eines Polymeren der Malonsäure, Itaconsäure,
Mesaconsäure, Fumarsäure oder Methylenmalonsäure ist.
5. Reinigungs- und Waschmittelzusammensetzung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet,
daß das Gewichtsverhältnis des Polyelektrolyt-Aufbaustoffes zum oberflächenaktiven Detergens
etwa 1:3 bis etwa 10:1, vorzugsweise 1:2 bis etwa 5:1, beträgt und daß sie in Lösung einen pH-Wert
von etwa 9 bis etwa 12, vorzugsweise von 9,5 bis 11,5, liefert.
6. »Aufgebaute« flüssige Stoffzusammensetzung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das
Gewichtsverhältnis des Polyelektrolyt-Aufbaustoffes
zum oberflächenaktiven Detergens etwa 1:2 bis etwa 3:1 beträgt.
7. Reinigungs- und Waschmittelzusammensetzung aus 3-Hydroxy-4-decoxybutylmethylsuIfoxid
als oberflächenaktivem Detergens und einem Natriumpolymaleat-Aufbaustoff, dadurch gekennzeichnet, daß der genannte Polymaleat-Aufbaustoff
ein Mindestmolekulargewicht von 350, berechnet für die Säureform, und ein Äquivalentgewicht
von etwa 50 bis etwa 80, berechnet für die Säureform, hat, wobei das Gewichtsverhältnis des
genannten Aufbaustoffes zu dem genannten oberflächenaktiven Detergens etwa 1:3 bis etwa 10:1
beträgt.
R.
— c —c —
H R1
(II)
bestehen, in welcher R1 eine nichtcarboxylische
Reste enthaltende organische Gruppe mit einem Molekulargewicht von über 16 ist und mehr als ein
R1-ReSt ein Methylrest ist, wobei dieses Polymere ein Mindestmolekulargewicht von 350, berechnet
für die Säureform, und ein Äquivalentgewicht, berechnet für die Säureform, von 50 bis 80 hat.
2. Reinigungs- und Waschmittelzusammensetzung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,
daß der organische Aufbaustoff ein wasserlösliches. Salz eines Homopolymers der allgemeinen Formel
-C-C
COOH
(III)
ist, in welcher X, Y und Z die oben angegebene Bedeutung haben und η eine ganze Zahl von 3 bis
5000 darstellt, wobei dieses Homopolymere ein Mindestmolekulargewicht von 350, berechnet für
die Säureform, und ein Äquivalentgewicht von 50 bis 80, berechnet für die Säureform hat.
3. Reinigungs-. und Waschmittelzusammensetzung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet,
daß der organische Aufbaustoff ein wasserlösliches Salz eines Mischpolymeren verschiedener Monomeren
der Strukturformel III ist.
35
40 Gegenstand der Erfindung sind Reinigungs- und
Waschmittel, enthaltend ein anionisches, nichtionisches . oder ampholytisches organisches Detergens oder Gemische
solcher Detergenzien, und einen organischen Aufbaustoff.
Die Eigenschaft bestimmter Materialien, die Reinigungskraft von Seifen und synthetischen Detergenzien
zu steigern, und die Verwendung dieser Materialien in Reinigungsmitteln ist bekannt. Diese Reinigungsverstärker
nennt man »Aufbaustoffe« (Builders). »Aufbaustoffe« erlauben die Erzielung höherer Reinigungsleistungen
sowohl hinsichtlich der Qualität der Arbeit als auch der Kosten, als es bei Verwendung der
aufbaustofffreien Wasch- und Reinigungsmittel möglich ist.
Das Verhalten und die Arbeitsweise dieser Aufbaustoffe ist nicht vollständig bekannt, obwohl es mehrere
Erklärungen für ihr Verhalten gibt. Dennoch gibt es kein einheitliches Kennzeichen, das eine genaue Vorhersage
darüber erlauben würde, welche Gruppe von Verbindungen wertvolle Aufbaustoffe sind und welche
Verbindungen nicht. ■
Dies läßt sich zum Teil durch die komplexe Natur
Dies läßt sich zum Teil durch die komplexe Natur
der Reinigung und durch die zahllosen Faktoren erklären, welche zu der Gesamtleistung beitragen. Aufbaustoffe
erwiesen sich z. B. als wirkungsvoll auf Gebieten wie z. B. der Stabilisierung von Schmutzfest-
Stoffsuspensionen, Emulgieriing von Schmutzteilchen,
Oberflächenaktivität von wäßrigen Reinigungsmittellösungen, Löslichmachen von wasserunlöslichen Materialien,
Schaum- oder Schaumerzeugungsvermögen der Waschlauge, Peptisieren der Schmutzagglomerate,
Neutralisierung von saurem Schmutz und Inaktivierung von in der Waschlösung anwesenden Mineralbestandteilen.
Jede theoretische Erörterung der verstärkenden Wirkung eines Aufbaustoffes sollte daher
sämtliche im Reinigungsverfahren einbezogenen bedeutenden Einzelwirkungen in Betracht ziehen und
muß in gleicher Weise für alle üblichen Verschmutzungs- und Waschbedingungen gelten.
Beispiele für bekannte Aufbaustoffe sind wasserlösliche anorganische Alkali-Aufbaustoffsalze, welche
allein oder kombiniert verwendet werden können, z. B. Alkalimetallcarbonate, -borate, -phosphate,
-polyphosphate, -bicarbonate und -silicate.
Beispiele für bekannte organische Aufbaustoffe sind Alkalimetall-, Ammonium- oder substituierte Ammonium-aminopolycarboxylate,
z. B. Natrium- und Kalium-Äthylendiamintetraacetat, Natrium- und Kalium-N-(2-hydroxyäthyl)-äthylendiamintriacetat,
Natrium- und Kalium- undTriäthanolammonium-N-(2-hydroxyäthyl)-nitrilodiacetat.
Alkalimetallsalze von Phytinsäure, z. B. Natriumphytat, eignen sich ebenfalls als
organische Aufbaustoffe.
Das ständig steigende Interesse an »aufgebauten« Reinigungsmitteln führte zu einer sich stets vergrößernden
Zahl an verfügbaren Aufbaustoffen. Trotz der ständigen Zunahme lassen sich jedoch gewisse
Nachteile und Mängel an bekannten Aufbaustoffen feststellen. Die vielleicht am weitesten anerkannte
Beschränkung betrifft die Reihe der kondensierten anorganischen Polyphosphatverbindungen, wie z. B.
Alkalimetalltripolyphosphate und die höher kondensierten Phosphate. Diese Verbindungen, welche die
industriell am meisten gebrauchten Aufbaustoffe darstellen, zeigen bei der Verwendung in Reinigungsmitteln
eine starke Neigung, zu weniger kondensierten Phosphorverbindungen zu hydrolysieren, welche verhältnismäßig
minderwertige Aufbaustoffe sind und unerwünschte Niederschläge in wäßrigen Waschlösungen
bilden. Zu diesen niederen Formen gehört Orthophosphat.
Ein Hauptziel der Erfindung ist die Bereitstellung einer neuen und verbesserten Klasse von Polyelektrolyt-Aufbaustoffen.
Weitere Ziele sind die Herstellung. einer neuen Gruppe von höchst wirksamen PoIyelektrolyt-Aufbaustoffen,
weiche aus wasserlöslichen Salzen von polymeren aliphatischen Polycarbonsäuren bestehen, wie anschließend noch beschrieben wird, und
die Herstellung von aufgebauten Reinigungsmitteln, die Verbindungen der neu entdeckten Gruppe von
Polyelektrolyt-Aufbaustoffen enthalten, die zur Steigerung des Reinigungsvermögens von Detergenzien
dienen. Diese und andere Ziele ergeben sich aus der folgenden ausführlichen Beschreibung der Erfindung.
Es wurde nun gefunden, daß wasserlösliche Salze von polymeren aliphatischen Polycarbonsäuren mit
gewissen spezifischen Strukturen hinsichtlich der Stellung der Carboxylgruppen und mit bestimmten
Molekular- und Äquivalentgewichten außergewöhnlich brauchbare Aufbaustoffe sind und das Reinigungsvermögen
einer großen Zahl von oberflächenaktiven Detergenzien erhöhen.
Die erfindungsgemäße Reinigungs- und Waschmittelzusammensetzung ist dadurch gekennzeichnet,
daß der organische Aufbaustoff ein wasserlösliches Salz eines Polymers der allgemeinen Formel
R R
C —C —
H R
C —C —
H R
U-m>
X Z
— c — ο-
γ COOH
γ COOH
ist, in welcher R, X, Y und Z Wasserstoffatome, Methyl-, Carboxyl- oder Carboxymethylreste sind,
wobei R auch ein Carboxyäthylrest sein kann und mindestens einer der X-, Y- und Z-Reste ein Carboxyl-
oder Carboxymethylrest ist, vorausgesetzt, daß X und Y nur dann einen Carboxymethylrest darstellen, wenn
Z ein Carboxyl- oder Carboxymethylrest ist, und wobei nur einer der X-, Y- und Z-Reste ein Methylrest sein
kann, m einen Wert zwischen 0,45 und 1 hat, vorausgesetzt, daß mir ein R-Rest eine Methylgruppe sein
kann, η eine ganze Zahl von 3 bis 5000 ist, und höchstens
27,5 Molprozent des Polymeren aus Monomeren der Formel
R1 R1
Γ ι
c — c —
H R1
bestehen, in welcher R1 eine nichtcarboxylische Reste
enthaltende organische Gruppe mit einem Molekulargewicht von über 16 ist und mehr als ein R1-ReSt ein
Methylrest ist, wobei dieses Polymere ein Mindestmolekulargewicht von 350, berechnet für die Säureform,
und ein Äquivalentgewicht, berechnet für die Säureform, von 50 bis 80 hat.
Das wasserlösliche Salz kann aus einem Alkalimetall- oder Ammonium- oder substituierten Ammoniumsalz
bestehen. Das Alkalimetall kann Natrium oder Kalium sein. Das Salz kann in teilweise oder vollständig
neutralisierter Form verwendet werden.
Nach der vorliegenden Erfindung sind die folgenden wesentlichen Kennzeichen für die Verwendung der
wasserlöslichen Salze von polymeren aliphatischen Polycarbonsäuren als Aufbaustoffe notwendig:
1. Ein Molekulargewicht von mindestens etwa 350, berechnet für die Säureform.
2. Ein Äquivalentgewicht von etwa 50 bis etwa 80, berechnet für die Säureform.
3. Mindestens 45 Molprozent der die Polymerisation ausmachenden Monomeren sollen aliphausche
Polycarbonsäuren mit mindestens zwei Carboxylresten sein, welche durch nicht mehr als
zwei Kohlenstoffatome voneinander getrennt sind und
4. soll die Lage jedes carboxylhaltigen Restes entlang der Polymerkette durch nicht mehr als drei
Kohlenstoffatome von der Lage des nächsten carboxylhaltigen Restes entfernt sein.
Spezifische Gruppen von Verbindungen, welche den obengenannten Erfordernissen entsprechen und zu
den neuen ertindungsgemäßen Aufbaustoffen gehören, sind anschließend aufgeführt:
a) Wasserlösliche Salze eines Homopolymerisatseiner aliphatischen Polycarbonsäure mit der folgenden
empirischen Formel
c — c —
Y COOH
(HI)
worin X, Y und Z die vorstehend angegebene Bedeutung haben, und worin η eine ganze Zahl mit einem
Wert innerhalb eines Bereiches ist, dessen untere Grenze 3 ist und dessen obere Grenze hauptsächlich
durch die Löslichkeitseigenschaften der Salze in einem wäßrigen System bestimmt ist.
Beispiele für diese Verbindungen sind wasserlösliche Salze der folgenden aliphatischen Polycarbonsäuren:
Poly(malein)säure, Poly(itaconsäure), Poly(mesaconsäure), Poly(fumarsäure), Poly(aconitsäure), PoIy-(methylen-malonsäure),
Poly(citraconsäure) usw.
b) Wasserlösliche Salze eines Mischpolymerisats von
mindestens zwei der Monomeren der oben unter a) beschriebenen empirischen Formel. Beispiele sind
(Itacon - Aconitsäure) - Mischpolymerisat, (Itacon-Maleinsäure) - Mischpolymerisat, (Mesacon - Fumarsäure)-
Mischpolymerisat, (Methylen-malon-Citraconsäure)-Mischpolymerisat
usw.
c) Wasserlösliche Salze eines Mischpolymerisats aus Alkylen oder Monocarbonsäuren mit den unter a) beschriebenen
aliphatischen Polycarbonsäureverbindungen, wobei die genannten Mischpolymere die folgende
allgemeine Formel haben:
R R
— C —C —
— C —C —
I I*
H R
(l-m)
X | Z \ | ffl |
c- | -c — | |
Y | COOH | |
worin jedes R, m und X, Y und Z die angegebene
Bedeutung besitzen und worin η eine ganze Zahl innerhalb eines Bereiches darstellt, dessen untere Grenze
3 ist und dessen obere Grenze in erster Linie durch die Löslichkeitseigenschaften der Salze in einem wäßrigen
System bestimmt sind.
Für die Aufstellung der Formel I gibt es keine Vorschrift
hinsichtlich der Reihenfolge, in welcher^ die Bestandteile erscheinen; diese Bestandteile können
regelmäßig oder willkürlich entlang der Polymerkette angeordnet sein. Im übrigen können die hier beschriebenen
Polymerisate lineare oder verzweigte oder vernetzte Polymerisate sein, vorausgesetzt, daß sie in dem
anschließend beschriebenen, erforderlichen Umfang löslich sind.
Beispiele für Verbindungen, welche sich mit den im Abschnitt a) genannten Polycarbonsäuren mischpolymerisieren
lassen und die gewünschten Löslichkeitseigenschaften in wäßrigen Systemen nicht beeinträchtigen,
sind Äthylen, Propylen, Acrylsäure, Methacrylsäure, Crotonsäure, 3-Butencarbonsäure, 3-Methyl-3-butencarbonsäure.
Spezifische Beispiele für Mischpolymerisate, wobei die Mengenverhältnisse Molverhältnisse
bedeuten, sind das l:l-Mischpolymerisat
von Äthylen und Itaconsäiire mit einem Äquivalentgewicht
von Ύ)\ ein 1: l-Mischpolyjncrisat von Propylen
und Maleinsäure mit einem Äquivalentgewicht von 79; ein 1 ^-Mischpolymerisat von Acrylsäure und
Itaconsäure mit einem Äquivalentgewicht von 66; ein 1 ^-Mischpolymerisat von 3-Butencarbonsäure
und Maleinsäure mit einem Äquivalentgewicht von 61,1; ein 1 ^-Mischpolymerisat von Isocrotonsäure
und Citraconsäure mit einem Äquivalentgewicht von 66,2; ein l:l,9-Mischpolymerisat von Methacrylsäure
und Aconitsäure mit einem Äquivalentgewicht von 62,2; ein l,2:l-Mischpolymerisat einer 4-Pentencarbonsäure
und Itaconsäure mit einem Äquivalentgewicht von 78,3. Die obenerwähnten Äquivalentgewichte
sind für die Säureform berechnet. Die hier verwendete Bezeichnung Äquivalentgewicht hat die
übliche Bedeutung, welche diesem Ausdruck zuge-
schrieben wird. Sie bedeutet das Äquivalent eines Stoffes in Gramm, welches dadurch berechnet wird,
daß man sein Formelgewicht durch seine Wertigkeit teilt. Im vorliegenden Fall der Säuren ist die Wertigkeit
die Anzahl der ersetzbaren Wasserstoffatome.
Es gibt andere Monomere, welche sich in kleineren Mengen mit den in Abschnitt a) oben beschriebenen
aliphatischen Polycarbonsäureverbindungen mischpolymerisieren lassen und zu einem Mischpolymerisat
mit einem Äquivalentgewicht innerhalb des spezifizierten Bereichs führen, der für einen geeigneten Aufbaustoff
erforderlich ist. Treten jedoch bestimmte organische Substituenten in diesen zusätzlichen Monomeren
auf, so beeinträchtigen sie wesentlich die Aufbaueigenschaften der Salze des Mischpolymerisats,
insbesondere dann, wenn sie an einem Methylenkohlenstoff zwischen Carboxylgruppen entlang der
Polymerkette eingeschoben sind. Diese störenden Substituenten sind im wesentlichen nicht carboxylhaltige
organische Reste mit einem Molekulargewicht von über etwa 16. Beispiele für diese störenden
Substituenten sind Methoxy-, Acetoxy-, Dimethyl- und Phenylgruppen, wie sie durch die folgenden Monomeren
erläutett werden: Vinylmethyläther, Vinylacetat, Isobutylen, Acrylamid und Styrol.
Im Rahmen der vorliegenden Erfindung ist es möglich,
Monomeren, welche diese genannten störenden Gruppen besitzen, dann zu verwenden, wenn sie in
einer Menge von höchstens etwa 27,5 Molprozent, . bezogen auf die gesamten Monomereinheiten im
Mischpolymerisat, enthalten sind. Die folgenden Mischpolymerisate liegen daher außerhalb des Bereiches
der nach der vorliegenden Erfindung geeigneten Stoffzusammensetzungen: 1 ^-Mischpolymerisat von
Vinylmethyläther und Maleinsäure, 1:1-Mischpolymerisat
von Vinylacetat und Itaconsäure, 1 ^-Mischpolymerisat von Isobutylen und Maleinsäure, 1:1-Mischpolymerisat
von Acrylamid und Aconitsäure und 1 ^-Mischpolymerisat von Styrol und Maleinsäure.
Die strukturellen Kennzeichen der verwendbaren und bevorzugten Polymerisate und Mischpolymerisate
wurden der Zweckmäßigkeit halber für die die Carbonsäure enthaltenden Monomeren beschrieben, von
welchen solche Polymerisate und' Mischpolymerisate theoretisch abgeleitet werden können. Es zeigt sich
jedoch, daß es in vielen Fällen zweckmäßig oder von Vorteil ist, diese Polymerisate und Mischpolymerisate
in der Praxis dadurch herzustellen, daß man Derivate oder Vorläufer dieser Carbonsäuregruppeii enthaltenes
ilen Monomerer 711 den gewünschten Polymerisaten
und Mischpolymerisaten polymerisiert. In Vielen
lallen können daher die verwendeten Monomeren als l)i'ri\ale ο<1τ Vorläufer der vorbestimmten Säuren in
der Form von Anhydriden, von Voll- oder Teilestern dieser Säuren, Amiden, Nit/ilen usw. oder deren Gemischen
Verwendung finden und nach der Polymerisation durch entsprechende chemische Umsetzungen in
die Carbonsäuresalze umgewandelt werden. Ein besonders brauchbarer Aufbaustoff ließ sich z. B. dadurch
herstellen, daß man Maleinsäureanhydrid unter Verwendung von 5% Benzoylperoxid als Aktivierungsmittel
nach d*m Verfahren von Lang,
P a ν e i ■ c h und C I a \ e y in J. Polymer Sei.,
Ausgabe 162, S. 32 (1961), polymerisierte und anschließend durch Behandlung mit wäßrigem Natriumhydroxid
in Natriumpolymaleat umwandelte. Durch die Verwendung von Kaliumhydroxyd an Stelle von
Natriumhydroxyd erhält man ebenfalls einen bevorzugten Aufbaustoff, welcher sich wegen seiner ausgezeichneten
Löslichkeit besonders für die Verwendung in flüssigen Stoffzusammensetzungen eignet.
In ähnlicher Weise ergeben Mischpolymerisate von Äthylen und Maleinsäureanhydrid, Methylacrylat und
Äthylfumarat, Äthylaconitat und Äthylitaconat, Acrylnitril und Butylmaleat usw. und Homopolymerisate
von Äthylfumarat, Itaconsäureanhydrid usw. bei der Umwandlung in die Carbonsäuresalze geeignete Aufbaustoffe,
vorausgesetzt, daß diese Stoffe auch innerhalb der oben und anschließend definierten Grenzen
liegen.
Ausgezeichnete Reinigungsergebnisse lassen sich mit Salzen der Homopolymerisate der im Abschnitt a)
beschriebenen aliphatischen Polycarbonsäuren erzielen. Spezifische Beispiele für monomere aliphatische
Polycarbonsäuren in dieser Gruppe sind Maleinsäure, Fumarsäure, Itaconsäure und Aconitsäure, und diese
stellen die bevorzugten Aufbaustoffe der vorliegenden Erfindung dar.
Bei einer Untersuchung wird man feststellen, daß die bevorzugten Aufbaustoffe der Erfindung die Carboxylgruppe
entweder an benachbarte Kohlenstoffatome entlang der Polymerkette gebunden enthalten, wie
z. B. in Fumar- und Maleinsäuren, oder eine Carboxylgruppe und einen eine Carboxylgruppe enthaltenden
Rest gemeinsam an ein Kohlenstoffatom der Polymerkette gebunden enthalten. Ein Beispiel für diese letztgenannte
Konfiguration ist Itaconsäure. Die weiter unten erläuterte Aconitsäure hat sowohl einen Carboxymethylrest
und einen Carboxylrest an das gleiche Kohlenstoffatom gebunden als auch benachbarte
Carboxylgruppen. Z-.
Außerdem können nach der vorliegenden Erfindung zwei Carboxylgruppen gemeinsam an ein Kohlenstoffatom
entlang der Polymerkette gebunden sein, z. B. Poly(methylenmalon)säure. Diese polymeren Verbindungen
können unter bestimmten Verwendungsbedingungen dazu neigen, zu decarboxylieren. Auf
Grund der Tatsache, daß diese Verbindungen gelegentlieh besondere Verarbeitungsbedingungen erforderlich
machen, wird diese Art von bicarboxylierten Aufbaustoffen weniger bevorzugt.
Maleinsäure ist Stereoisomer mit Fumarsäure der Formel CH(COOH) - CH(COOH). Die Verwandt- *>
schaft dieser beiden Säuren wird am besten durch die folgenden Formeln gezeigt:
H — C — COOH
Il
H —C-COOH
Maleinsäure
cis-Äthylen-dicarbonsäure
cis-Äthylen-dicarbonsäure
Diese beiden isomeren Säuren lassen sich durch die Destillation von Apfelsäure,
HOCH(COOH)Ch2COOH
herstellen. Beide Säureformen erwiesen sich als brauchbar, doch wird Maleinsäure wegen ihrer größeren
Löslichkeit in Wasser bevorzugt. Die polymerisierte Form von Maleinsäure hat die folgende Formel:
H ι |
H |
I | -C |
I | COOH |
COOH |
Itaconsäure, welche auch Methylen-Bernstein- und Methylenäthandicarbonsäure genannt wird, hat die
folgende Formel: C5H6O4, welche sich graphisch
folgendermaßen darstellen läßt:
H
H-C = C
H-C = C
H
C-H
C-H
COOH COOH
Itaconsäure
Die polymerisierte Form ist
H
— C-
— C-
COOH
H H—C—H
COOH
COOH
Aconitsäure, C6HnO,,, welche auch 1,2,3-Propentricarbonsäure
genannt wird, ist eine dreiwertige Säure, welche aus Aconitum Equisetum, Adones und
Achellea-Arten oder auch aus Zitronensäure hergestellt
werden kann. Sie tritt auch in Rüben und Zuckerrohr auf und hat die folgende Strukturformel:
H —C —COOH
Il
HOOC — C — H
Fumarsäure
trans-Äthylen-dkarbonsäure
trans-Äthylen-dkarbonsäure
COOH
H CHa
C —C
COOH COOH
COOH COOH
Aconitsäure
309 508/450
Polymerisiert hat die Aconitsäure die folgende Form: H COOH"
I I
— c c —
COOH H —C —H
COOH
COOH
IO
Der Polymerisationsgrad η der neuen erfindungsgemäßen
Polyelektrolyt-Aufbaustoffe hat eine wichtige und praktische Bedeutung für die Aufbauwirkung
dieser Verbindungen. Die untere Grenze für η wurde mit 3 errechnet und ergibt Verbindungen mit einem
Molekulargewicht von nicht weniger als etwa 350. Die Aufbaueigenschaften der erfindungsgemäßen Verbindung
fallen wesentlich ab, sobald das Molekulargewicht 350 unterschreitet.
Etwas schwieriger ist die Festsetzung eines absoluten Wertes für eine obere Grenze des Polymerisationsgrades, oberhalb deren die Polyelektrolyt-Aufbaustoffe
nicht länger als wirksame Aufbaustoffe dienen. Tatsache ist, daß praktische Erwägungen bestimmend
werden, sobald der Polymerisationsgrad zunimmt. Zum Beispie! wird allgemein anerkannt, daß, wenn das
Molekulargewicht eines polymeren Stoffes zunimmt, seine Wasserlöslichkeit abnimmt. Für die vorliegende
Erfindung ist es wesentlich, daß die Polyelektrolyt-Aufbaustoffe unter normalen Gebrauchsbedingungen
entsprechend löslich sind. Empfohlene Aufbaustoffkonzentrationen liegen im allgemeinen im Bereich von
etwa 0,01 °/o bis etwa 0,50 Gewichtsprozent, bezogen
auf die Wasc'ilösung. Im Rahmen der vorliegenden Erfindung wird die obere Verwendungsgrenze dann
erreicht, wenn nicht mehr genügende Mengen der Verbindung in Lösung gehen, daß sie als Aufbaustoff wirken
kann.
Die höheren Aufbaustoffkonzentrationen im Bereich von 0,50 Gewichtsprozent erweisen sich unter bestimmten
Waschbedingungen als notwendig, z. B. bei einer Wasserhärte entsprechend 0,36 g CaCO3/Liter.
In solchen Fällen könnte jeder der Polyelektrolyt-Aufbaustoffe der vorliegenden Erfindung ausgewählt
werden, deren Löslichkeit in Wasser eine Aufbau-Stoffkonzentration in der erforderlichen Höhe zulassen
würde. Unter allgemeineren Bedingungen im Haushalt erweisen sich Aufbaustoffkonzentrationen
von 0,03 bis etwa 0,06% als angebracht. " --
Aus der vorhergehenden Beschreibung ist ersiehtlieh,
daß der Polymerisationsgrad dieser Verbindungen innerhalb eines sehr weiten Bereiches schwanken kann.
Im allgemeinen jedoch kann der Polymerisationsgrad η innerhalb des Bereiches von 3 bis etwa 5000 liegen.
Dies entspricht einem Molekulargewichtsbereich für die erfindungsgemäßen Verbindungen von 350 bis etwa
1500000. Ein bevorzugter Bereich für den Polymerisationsgrad
η liegt bei etwa 4 bis etwa 500. Dies entspricht einem bevorzugten Molekulargewichtsbereich
für die erfindungsgemäßen Polyelektrolyt-Aufbaustoffe
von etwa 500 bis etwa 175000.
Die genaue Ermittlung der Molekulargewichte von polymeren Verbindungen ist außergewöhnlich schwierig.
Diese Zahlen sind im allgemeinen von dem Verfahren abhängig, welches zu ihrer Ermittlung verwen- 6s
det wird. Es ist z. B. weitgehend bekannt, daß die von den Herstellern angegebenen Molekulargewichte von
polymeren Stoffen durchschnittliche Molekulargewichte der vorliegenden Moleküle sind. Im übrigen werden
gewöhnlich Molekulargewichtsbereiche angegeben, weiche weitgehend von dem zum Messen der Molekulargewichte
verwendeten Verfahren abhängig sind. Zu den verschiedenen Verfahren, welche häufig zum
Messen der Molekulargewichte von polymeren Verbindungen verwendet werden, gehören osmometrische
Endgruppenbestimmungs-, Gefrierpunkterniedrigungs-, Siedepunkterhöhungs-, Lichtstreuungs- und Ultrazentrifugen-Verfahren.
Alle diese Verfahren befinden sich gegenwärtig in verschiedenen Entwicklungsstadien, und jedes ist für bestimmte Arten von polymeren
Verbindungen am besten geeignet.
Das obenerwähnte Mindestmolekulargewicht von 350 wurde empirisch ermittelt und beruht größtenteils
auf den durch die Arbeit mit diesen Polyelektrolyt-Polycarboxylpolymeren
erworbenen Kenntnissen und Erfahrungen.
Die Viskosität ist eine Eigenschaft, welche von den Polymer-Chemikern häufiger zur Charakterisierung
der Polymerverbindungen verwendet wird als Molekulargewichte. Dies ist zweifellos auf die verhältnismäßig
einfachen und weniger komplizierten Verfahren zur Bestimmung der Viskositätsdaten zurückzuführen.
Um diese Daten sinnvoll zu machen, müssen auch die Versuchsbedingungen angegeben werden, unter denen
die Messungen durchgeführt wurden. Da zwischen der Viskosität der Polymerverbindungen und ihren relativen
Molekulargewichten eine anerkannte Beziehung besteht und da diese Zahlen sinnvoller und häufig
leichter erhältlich sind als Molekulargewichte, werden die in den erfindungsgemäßen Beispielen verwendeten
polymeren Aufbaustoffe durch ihre spezifischen Viskositäten gekennzeichnet. In allen Fällen entspricht die
Viskosität einem Molekulargewicht von im wesentlichen über 350.
Nach der vorliegenden Erfindung lassen sich außergewöhnliche Reinigungsergebnisse durch Verwendung
der obengenannten Polyelektrolyt-Aufbaustoffe zusammen mit einer großen Zahl von wirksamen oberflächenaktiven
Detergenzien und Mischungen erzielen. Die Aufbaustoffe sind wirksam, wenn sie einzeln oder
in Mischungen verwendet werden.
- Im allgemeinen bestehen die Wasch- und Reinigungsmittel der vorliegenden Erfindung aus den folgenden wesentlichen Bestandteilen: a) einem organischen wasserlöslichen oberflächenaktiven Detergens und b) einem neuartigen Polyelektrolyt-Aufbaustoff, der den obengenannten und durch Beispiele erläuterten strukturellen Erfordernissen entspricht. Die erfindungsgemäßen Stoffzusammensetzungen enthalten daher die wesentlichen Bestandteile in einem Gewichtsverhältnis des Polyelektrolyt-Aufbaustoffes zum oberflächenaktiven Detergens von etwa 1:3 bis etwa 10:1, wobei diese Stoffzusammensetzungen in wäßriger Lösung einen pH-Wert von etwa 9 bis etwa 12 liefern. Das bevorzugte Mengenverhältnis des Polyelektrolyt-Aufbaustoffes zum oberflächenaktiven Detergens beträgt etwa 1:2 bis etwa 5:1, und der optimale pH-Bereich liegt zwischen 9,5 und etwa 11,5.
- Im allgemeinen bestehen die Wasch- und Reinigungsmittel der vorliegenden Erfindung aus den folgenden wesentlichen Bestandteilen: a) einem organischen wasserlöslichen oberflächenaktiven Detergens und b) einem neuartigen Polyelektrolyt-Aufbaustoff, der den obengenannten und durch Beispiele erläuterten strukturellen Erfordernissen entspricht. Die erfindungsgemäßen Stoffzusammensetzungen enthalten daher die wesentlichen Bestandteile in einem Gewichtsverhältnis des Polyelektrolyt-Aufbaustoffes zum oberflächenaktiven Detergens von etwa 1:3 bis etwa 10:1, wobei diese Stoffzusammensetzungen in wäßriger Lösung einen pH-Wert von etwa 9 bis etwa 12 liefern. Das bevorzugte Mengenverhältnis des Polyelektrolyt-Aufbaustoffes zum oberflächenaktiven Detergens beträgt etwa 1:2 bis etwa 5:1, und der optimale pH-Bereich liegt zwischen 9,5 und etwa 11,5.
In den erfindungsgemäßen Stoffzusammensetzungen können beliebige anionische, nichtionische, zwitterionische
oder ampholytische Detergenzien oder Gemische derselben verwendet werden. Ein besonders
wirksames Detergens ist 3-Hydroxy-4-decoxybutyI-methylsulfoxid. Eine hervorragende Reinigungsmittelzusammensetzung
enthält diese Verbindung zusammen mit dem erfindungsge.mäßen Polymaleat-Aufbaustoff.
Die obengenannten organischen oberflächenaktiven Detergenzien lassen sich zu jeder gewünschten handelsüblichen
Verwendungsform, z. B. zu Granulat-, Flocken-, Flüssigkeits- und Stückform verarbeiten.
Sowohl die körnigen als auch die flüssigen Reinigungsmittel können einen Polyelektrolyt-Aufbaustoff
der vorliegenden Erfindung und ein oberflächenaktives Detergens im Gewichtsverhältnis von etwa 1:3 bis
etwa 10:1 enthalten. Das bevorzugte Mengenverhältnis von Aufbaustoff zu oberflächenaktivem Mittel beträgt
im körnigen Reinigungsmittel etwa 1:2 bis etwa 5:1 und im flüssigen Reinigungsmittel etwa 1:2 bis etwa
3:1. .
Die durch die vorliegende Erfindung beschriebenen Reinigungsmittel, welche einen Polyelektrolyt-Aufbaustoff
gemäß der obigen Beschreibung enthalten, können eine besondere Anwendbarkeit im Bereich der flüssigen
Reinigungsmittel mit Aufbaustoffzusatz haben. Angesichts der den wäßrigen Systemen eigenen Eigentümlichkeiten
und der besonderen Stabilitäts- und Löslichkeitserfordernisse der Bestandteile in diesen Medien
stellt dieser Bereich den Verarbeitern besondere Probleme.
Angesichts der wachsenden Aufnahme der flüssigen Reinigungsmittel mit Aufbaustoffzusatz beim <>llgemeinen
Publikum für tatsächlich alle Wasch- und Reinigungsbedingungen, einschließlich Wäschewaschen
und Geschirrspülen, besteht ein sehr bedeutender Beitrag der vorliegenden Erfindung darin, daß ein verbessertes
flüssiges Reinigungsmittel möglich gemacht wird, welches ein Reinigungsvermögen besitzt, das
einem flüssigen Produkt mit Natriumtripolyphosphat-Aufbaustoff entspricht oder ihm sogar überlegen ist,
ohne daß das durch Natriumtripolyphosphat bedingte lästige Stabilitätsproblem in Erscheinung tritt.
Ein Versuchsreinigungsmittel der vorliegenden Erfindung mit Aufbaustoffzusatz kann im wesentlichen
aus einem der obeji beschriebenen Polyelektrolyt-Aufbaustoffe
und einem organischen oberflächenaktiven Detergens in den oben beschriebenen Mengenverhältnissen
bestehen, und der Rest kann aus einem Trägermittel, z. B. Wasser, ein Wasser-Alkohol-Gemisch,
flüssigen nichtionischen oberflächenaktiven Detergenzien usw., bestehen.
Einem fertigen Reinigungsmittel der vorliegenden Erfindung werden häufig in kleineren Mengen Stoffe
zugesetzt, welche das Produkt wirksamer oder attraktiver gestalten. Nachfolgend werden einige Beispiele,
für solche Stoffe aufgeführt. Lösliche Natriumcarboxymethylcellulose
kann in kleineren Mengen zugesetzt werden, um das erneute Absetzen von Schmutz zu
verhindern. Ein das Anlaufen von Metall verhinderndes Mittel, wie z. B. Benzotriazol oder Äthylenthioharnstoff,
kann ebenfalls in Mengen bis zu etwa 2°/o zugesetzt werden. Optische Aufheller, Parfüm und
Farbe, die zwar für die erfindungsgemäßen Zusammensetzungen nicht wesentlich sind, können in Mengen bis
zu etwa 1% zugesetzt werden. Ein alkalischer Stoff oder Alkali, wie z. B. Natriumhydroxyd oder Kaliumhydroxyd,
kann in kleineren Mengen zusätzlich zur Regulierung des pH-Wertes zugesetzt werden. Weitere
geeignete Zusatzstoffe sind Wasser, Aufhellungsmittel, Bleichmittel, Natriumsulfat und Natriumcarbonat.
Im allgemeinen werden auch Korrosionsverhinderungsmittel
zugesetzt. Lösliche Silicate sind höchst wirksame Verhinderungsmittel und können bestimmten
Zusammensetzungen der Erfindung in Mengen von etwa 3 bis etwa 8% zugesetzt werden. Alkalimetall-,
vorzugsweise Kalium- oder Natriumsilicate mit einem Gewichtsverhältnis von SiO2 zu M2O von
1:1 bis 2,8:1 können verwendet werden. In diesem Mengenverhältnis bezieht sich M auf Natrium oder
Kalium. Ein Natriumsilikat mit einem Mengenverhältnis von SiO2 zu Na2O von etwa 1,6:1 bis 2,45:1
wird besonders aus Gründen der Wirtschaftlichkeit und Wirksamkeit bevoizugt.
Bei der Ausführungsform der vorliegenden Erfindung, weiche ein flüssiges Reinigungsmittel mit Aufbaustoffzusatz liefert, kann manchmal ein hydrotropes Mittel zweckmäßig sein. Geeignete hydrotrope Mittel sind wasserlösliche Alkalimetallsalze von Toluolsulfonat, Benzolsulfonat und Xylolsulfonat. Die bevorzugten hydrotropen Mittel sind die Kalium- oder Natrii mtoluolsulfonate. Das hydrotrope Salz kann gegebenenfalls in Mengen von O bis etwa 12% zugesetzt werden. Zwar ist ein hydrotropes Mittel gewöhnlich nicht notwendig, doch kann es gegebenenfalls zugesetzt werden.
Bei der Ausführungsform der vorliegenden Erfindung, weiche ein flüssiges Reinigungsmittel mit Aufbaustoffzusatz liefert, kann manchmal ein hydrotropes Mittel zweckmäßig sein. Geeignete hydrotrope Mittel sind wasserlösliche Alkalimetallsalze von Toluolsulfonat, Benzolsulfonat und Xylolsulfonat. Die bevorzugten hydrotropen Mittel sind die Kalium- oder Natrii mtoluolsulfonate. Das hydrotrope Salz kann gegebenenfalls in Mengen von O bis etwa 12% zugesetzt werden. Zwar ist ein hydrotropes Mittel gewöhnlich nicht notwendig, doch kann es gegebenenfalls zugesetzt werden.
Die spezifische Wirkung der erfindungsgemäßen Aufbaustoffe ist selbstverständlich in gewissem Umfang
von dem Mengenverhältnis des aktiven Detergens zum Aufbaustoff in jeder gegebenen Reinigungsmittelzusammensetzung
abhängig. Hinsichtlich der Stärke der von den verschiedenen Verbrauchern verwendeten
Wasehlösungen wird es Schwankungen geben, d. h. einige Verbraucher werden kleinere oder größere
Mengen an Waschmittel verwenden als andere. Im übrigen werden Abweichungen in der Temperatur und
im Verschmutzungsgrad sowie zwischen den verschiedenen Waschverfahren auftreten. Ferner führt die
Härte des zur Herstellung der Wasehlösungen verwendeten Wassers zu offensichtlichen Unterschieden in
der Reinigungswirkung und dem Weißgrad der Wäsche. Schließlich reagieren verschiedene Textilien
auf verschiedene Weise auf die verschiedenen Waschmittel. Das beste Waschmittel ist das, welches unter
den unterschiedlichsten Reinigungsbedingungen ausgezeichnete Reinigungswirkung und Weißgrade erreicht.
Die »aufgebauten« Waschmittelzusämmensetzungen der vorliegenden Erfindung sind in dieser Hinsicht
wertvoll.
Die Zeichnung, Fig. I, zeigt eine graphische
Darstellung der Reinigungsgrade, die in Abhängigkeit von der Konzentration mit verschiedenen Polyelektro-Iyt-Aufbaustoffen
-erzielt werden, wie anschließend ._ noch ausführlich beschrieben wird.
Die folgenden Beispiele dienen zur Erläuterung, jedoch nicht zur Einschränkung der vorliegenden Erfindung.
Jedes Beispiel liefert in Lösung einen pH-Wert innerhalb des oben für die Aufbauwirkung als
notwendig erachteten Bereiches, d. h. zwischen etwa 9 und etwa 12. Alle in den Beispielen angegebenen Prozente
sind Gewichtsprozente.
Eine ausgezeichnete körnige Reinigungsmittelzusammensetzung, welche in Waschverfahren hervorragende
Reinigungsergebnisse zeigt, hat die folgende Zusammensetzung in den angegebenen Prozentmengen:
17,5% Natriumdodecylbenzolsulfonat (von Tetrapropylen
abgeleitete Dodecylgruppe),
2,0% Kaliumtoluolsulfonat,
47,0% Natriumpoly(itaconat-acrylat) (4:1 auf Molbasis)
(spezifische Viskosität von 1 Gewichts-
prozent in Dimethylformamid bei Raum-· temperatur 0,40; Äquivalentgewicht 65,8),
6,0% Natriumsilicat (Verhältnis von SiO2 zu Na2O
2:1),
13,8% Natriumsulfat,.
2,7 % Kokosnußfettsäureäthanolamid, Rest Wasser.
Der Natriumpoly(itaconat-acryl at)- Auf baustoff in Beispiel 1 kann auf einer gleichen Prozent basis durch
Natriumsalze von z.B. einem 1 ^-Mischpolymerisat von Äthylen- und Itaconsäure mit einem Äquivalentgewicht
von 79; einem 1 ^-Mischpolymerisat von Propylen und Maleinsäure mit einem Äquivalentgewicht
von 79.; einem 1 ^-Mischpolymerisat von 3-Butencarbonsäure und Maleinsäure mit einem
Äquivalentgewicht von 61,1; einem 1 ^-Mischpolymerisat von Isocrotonsäure und Citraconsäure mit
einem Äquivalentgewicht von 66,2; einem 1:1,9-Mischpolymerisat von Methacrylsäure und Aconitsäure
mit einem Äquivalentgewicht von 62,2 oder einem 1,2:1-Mischpolymerisat von 4-Pentencarbonsäure
und Itaconsäure mit einem Äquivalentgewicht von 78,3 ersetzt werden, wobei die genannten Äquivalentgewichte
für die Säureform berechnet sind und die genannten Salze ähnliche Viskositäten wie der
Aufbaustoff von Beispiel 1 haben.
Eine andere ausgezeichnete körnige ReinigungsmittelzusEmmensetzung
hat die folgenden Bestandteile:
9,5% Natriumdodecylbenzolsulfonat (Dodecylt-
gruppe besteht aus einem geradkettigen aliphatischen
Rest),
2,2% hydrierte Fischölfettsäure, 59,6% Natriumpolyitaconat (spezifische Viskosität von 1 Gewichtsprozent in Dimethylformamid bei Raumtemperatur 0,13, Äquivalentgewicht 65),
2,2% hydrierte Fischölfettsäure, 59,6% Natriumpolyitaconat (spezifische Viskosität von 1 Gewichtsprozent in Dimethylformamid bei Raumtemperatur 0,13, Äquivalentgewicht 65),
9,7% Natriumsilicat (SiO2: Na2O-Verhältnis 2:1),
13,5% Natriumsulfat,
Rest Wasser.
Rest Wasser.
B e i s ρ i e 1 3
Ausgezeichnete Reinigungsergebnisse lassen sich bei Verwendung einer nach der voi liegenden Erfindung
hergestellten körnigen Reinigungsmittelzusarhmensetzung
mit den folgenden Bestandteilen erzielen:
20,0% Natriumdodecylbenzolsulfonat (von Tetrapro-
pylen abgeleitete Dodecylgruppe), 2,0% Kaliumtoluolsulfonat,
0,7% Trichlorcarbanilid,
0,7% Trichlorcarbanilid,
33,0% Natriumpoly(itaconat-aconitat) (1:1 auf Molbasis)
(spezifische Viskosität von 1 Gewichtsprozent in Dimethylformamid bei Raumtemperatur
0,12, Äquivalentgewicht 60,8), 6,0% Natriumsilicat (SiO2:Na8O = 2:1),
32,3% Natriumsulfat,
6,0% Wasser.
6,0% Wasser.
Natriumpoly(itaconat-maleat)-, Natriumpo!y(mesaconat-fumarat)-
und Natriumpoly(methylenmalonatcitraconat)-Mischpolymefisate können als Aufbau- ft5
stoff in der obengenannten Formel an Stelle des NatriumpolyOtaconat-aconilaO-Mischpolymerisats von
von Beispiel 3 verwendet werden. Diese Natriumsal/.e
55
60 haben Äquivalentgewichte und Viskositäten, welche denen des Mischpolymerisats von Beispiel 3 entsprechen.
Ein besonders wirksames und leistungsfähiges körniges Reinigungsmittel gemäß der vorliegenden Erfindung
hat die folgende Zusammensetzung:
25,0% 3 - (N,N - Dimethyl - N - dodecylammonium)-2-hydroxy-propan-l-suIfonat,
25,0% Natriumpoly(äthylen-maleat) (1:1 auf Molbasis)
(spezifische Viskosität von 1 Gewichtsprozent in Dimethylformamid bei Raumtemperatur
1,58, Äquivalentgewicht 72),
30,0% Natriumsulfat,
20,0% Natriumsiliact (SiO2:Na2O-Verhältnis von
1,5:1).
Ein ausgezeichnetes »aufgebautes« flüssiges Reinigungsmittel gemäß der vorliegenden Erfindung hat die
folgende Zusammensetzung:
6.0% Natriumdodecylbenzolsulfonat (wobei der Dodecylrest ein Polypropylenrest, vorwiegend
Tetrapropylen, mit durchschnittlich 12 Kohlenstoffatomen ist),
6,0% Dimethyldodecylaminoxid, 20,0% Monoäthanolammoniumpolymaleat (spezifische
Viskosität von 1 Gewichtsprozent in Dimethylformamid bei Raumtemperatur 0,21, Äquivalentgewicht 58),
8.0% Kaliumtoluolsulfonat,
3,8% Natriumsilicat (SiO2: Na2O = 2,45:1),
0,3 % Carboxymethylhydroxyäthylcellulose, Rest Wasser.
Diese Stoffzusammensetzung zeigt sowohl beim Wäschewaschen als auch beim Geschirrspülen gleich
gute Leistungen. Die Beständigkeit des Aufbaustoffes gegenüber Hydrolyse erlaubt längere Lagerung, was
bei flüssigen Stoffzusammensetzungen mit Natriumtripolyphosphat-Aufbaustoffzusatz
nicht der Fall war.
Hervorragende Reinigungs- und Weißgrad-Ergebnisse lassen sich mit einem »aufgebauten« flüssigen
Grobwaschmittel der folgenden Zusammensetzung erzielen:
12,0% 3-(N,N-Dimethyl-N-kokosnußammonium)-2-hydroxypropan-l-sulfonat,
20,0% 70% Kaliumpolymaleat zu 30% Polymaleinsäure (1,4:1 auf Molbasis) (spezifische Viskosität
von 1 Gewichtsprozent in Dimethylformamid bei Raumtemperatur 0,39, Äquivalentgewicht
58),
5,8% Kaliumhydroxyd,
3,8% Natriumsilicat (SiO2:Na2O-1,6:1),
8,5% Kaliumtoluolsulfonat,
0,3 % Natriumcarboxymethy! - hydroxyäthyl - cellulose,
0,12% optischer Aufheller,
0,15% Parfüm,
0,02 "/0 Benzoxazol,
49,31% Wasser.
49,31% Wasser.
Diese Stoffzusammensetzunp ist wirksam bei KaItwassettetnptraturen
im Bereich von elwa 5 bis .18"C.
Ein anderes wirksames körniges Grobwaschmittel für die V erwendung in kaltem Wasser hat die folgenden
Bestandteile:
17,0% 3-(N,N- Dimethyl- N- hexadecylammonium)-propan-1-suifonat,
45,0% Natriiimpolyitaconat (spezifische Viskosität von 1 Gewichtsprozent in Dimethylformamid
bei Raumtemperatur 0,29, Äquivalentgewicht 65),
6.0% Natriumsilicat (SiO2:Na2O= 2,5:1),
0,5% Natriumcarboxymethylcellulose,
28,0% Natriumsulfat,
3,5% Wasser.
0,5% Natriumcarboxymethylcellulose,
28,0% Natriumsulfat,
3,5% Wasser.
Der Natriumpolyitaconat-Aufbaustoff von Beispiel 7 läßt sich unter Erzielung gleich guter Ergebnisse
durch wasserlösliche Salze von Poly(maleinsäure), Poly(mesaconsäure), Poly(fumarsäure), Poly(methylmalonsäure)
oder Poly(citraconsäure) ersetzen, wobei die genannten Salze Äquivalentgewichte und Viskositäten
aufweisen, welche denen des Aufbaustoffes von Beispiel 7 entsprechen.
25
Eine ausgezeichnete aufgebaute flüssige Stoffzusammensetzung der vorliegenden Erfindung hat die folgenden
Bestandteile:
12,0% Kondensationsprodukt von Dodecylphenol und Äthylenoxid, Π Mol Äthylenoxid pro
Mol Dodecylphenol,
30,0% Kaliumpoly(itaconat-acrylamid) (5:1) (spezifische Viskosität von 1 Gewichtsprozent in
Dimethylformamid bei Raumtemperatur 0,92. Äquivalentgewicht 72,1),
8,0% Natriumsilicat SiO2 :Na,O = 2,5:1),
9,0% Kaiiumtoluolsulfonat, 5,0 °/0 Natriumsulfat,
36,0% Wasser.
8,0% Natriumsilicat SiO2 :Na,O = 2,5:1),
9,0% Kaiiumtoluolsulfonat, 5,0 °/0 Natriumsulfat,
36,0% Wasser.
45
Zur Ermittlung der relativen Wirksamkeit vojn entsprechenden
Proben der neuen erfindungsgemäßeTF Aufbaustoffzusammensetzungen wurden Wasch-Trage-Versuche
unter Verwendung genormter (weiter unten beschriebener) Reinigungsmittelzusammensetzungen
durchgeführt. Natriumtripolyphosphat (STP) wurde auf Grund seiner augenblicklichen weiten Verwendung
in der Industrie als Vergleichsbasis für die Aufbaustoffe in diesen Versuchen verwendet. Die verschiedenen
Vertreter der Aufbaustoffverbindungen wurden in Waschmittel eingearbeitet, die Natriumtetrapropylenbenzolsulfonat
als aktives Detergens enthielten. Dieser aktive Stoff, welcher weitgehend Verwendung in
handelsüblichen Waschmitteln findet, wurde ABS genannt. Die Ergebnisse dieser in Fig. 1 dargestellten
Tests zeigen alle die hervorragende Überlegenheit der nach der vorliegenden Erfindung hergestellten Waschmittel.
Bei den Wasch-Trage-Versuchen wurden natürlich
verschmutzte weiße Oberhemden auf die folgende Weise gewaschen: Hemden mit abnehmbaren Kragen
und Manschetten wurden 2 Arbeitstage lang unter gewöhnlichen Bedingungen von Männnern getragen.
Nach dem Tragen wurden die Manschetten und Kragen 10 Minuten in einer kleinen Rührkreuzmaschine
mit Lösungen der zu bewertenden Waschmittel gewaschen.
Die Waschbedingungen werden weiter unten noch näher beschrieben. Nach Waschen und Trocknen
wurden die mit dem zu testenden Waschmittel gewaschenen Kragen und Manschetten visuell mit ähnlich
verschmutzten Kragen und Manschetten verglichen, welche in einem genormten Waschmittel unter
den gleichen Bedingungen gewaschen wurden. Der visuelle Vergleich wurde mit einer Gruppe von fünf
Leuten durchgeführt, denen das Verfahren und der Zweck des Tests unbekannt war und die ihr Urteil unabhängig
voneinander bildeteten.
Die gesamten Daten aus den visuellen Beurteilungen wurden umgewandelt und so auf einer Skala ausgedrückt,
daß ein Wert von 0 der Reinigungsfähigkeit von Wasser allein und ein Wert von 10 der Reinigungskraft
eines sehr ausgezeichneten Waschmittels entspricht, welches unter optimalen Laboratoriumsbedingungen
verwendet wurde. Der Hauptzweck dieser Ermittlungen und dieses Bewertungsschemas bestand darin, die
relative Aufbaustoffleistung verschiedener erfindungsgemäßer Verbindungen im Vergleich mit einer bekannten
'akzeptierten Norm in der Reinigungsmittelindustrie, d. h. Natriumtripolyphosphat, zu ermitteln.
Die bei diesen Versuchen zur Reinigung von weißen Hemden verwendeten Waschlösungen enthielten
0,03 Gewichtsprozent eines aktiven Detergens, in jedem Falle ABS, und einen entsprechenden PoIyelektrolyt-Aufbaustoff
in Konzentrationen zwischen 0,03 und 0,06%. Um die Wirksamkeit des Aufbaustoffes
nicht zu verdecken, wurden keine optischen Aufheller, Bleichmittel oder die Schmutzabsetzung
verhindernde Mittel verwendet. Die Waschlösung war auf einen pH-Wert von 10 genormt, und das verwendete
Wasser hatte eine Härte von 6,7° d. H. Die Temperatur der Waschlösung betrug 60°C.
Die auf die oben beschriebene Weise erzielten entsprechenden Reinheitswerte sind in einer graphischen
Darstellung aufgeführt. Aus dieser Figur ist leicht erkennbar, daß die mit den erfindungsgemäßen »aufgebauten«
Polyelektrolyt-ABS-Zusammensetzungen erzielten
Reinigungsergebnisse denen der mit Natriumtripolyphosphatzusatz (STP) aufgebauten ABS-Zusammensetzungen
bei gleichen Aufbaustoffkonzentrationen überraschend und deutlich überlegen sind. Bei
Versuchen, die z. B. mit einer Aufbaustoffkonzentration von 0,03% durchgeführt wurden, zeigte nur eine
der erfindungsgemäßen Aufbaustoffverbindungen eine verhältnismäßig gleiche Leistung wie STP; alle anderen
bei dieser Konzentration untersuchten Aufbaustoffproben erwiesen sich als sehr wesentlich besser. Die
gleichen relativen hervorragenden Ergebnisse wurden bei Versuchen bei einer Konzentration von 0,045 und
0,06% Aufbaustoff erzielt. Die mit Polyelektrolyt-Aufbaustoffverbindungen, wie Natriiimpolymaleat,
Natriumpolyitaconat. Natrium(itaconat - acrylat)-Mischpolymerisat und Natrium(itaconat - aconitat)-Mischpolymerisat
erzielten Reinigungsgrade waren im Verhältnis wesentlich besser als die Reinigungsgrade
von Natriumtripolyphosphat.
Die Polyelektrolyt - Polymeren - Aufbaustoffverbindungen
der vorliegenden Erfindung, welche auf die oben beschriebene Weise geprüft wurden und für
welche die Leistungsdaten in der Zeichnung dargestellt
309 508/450
sind, hatten die folgenden Eigenschaften und Kennzeichen. Die unten angegebenen spezifischen Viskositätswerte
wurden mit einem üblichen Cannon-Fenske-
Flief3-Viskometer unter den in den Fußnoten der Tabelle angegebenen spezifischen Bedingungen ermittelt.
Hinweis | Mol verhältnis |
Äquivalent | Spezifische | Viskosität | |
zahlen für Fig. I |
gewicht (Säureform) |
||||
I | 58 | 1 %') in Dimethyl formamid |
0,06%2) in Wasser |
||
Natriumpolymaleat | II | 65 | .13 | .05 | |
Natriumpolyitaconat | III | 65 | .29 | .07 | |
Natriumpolyitaconat | IV | 65 | .32 | .08 | |
Natriumpolyitaconat | V | 1:1 | 65 | .16 | |
Natriumpolyitaconat | VI | 1,6:1 | 60.8 | 1.01 | .40 |
Natriumiltaconat-aconitatjmischpolyrrierisat | VII | 1:1 | 66.6 | .12 | .04 |
Natrium(itaconat-acrylat)mischpolymerisat | VIII | 72 | .37 | .13 | |
Natrium(äthylen-maleat)mischpolymerisat | 1:1 | 1.58 | .81 | ||
Natrium(äthylen-maleat)mischpolymerisat | IX | 1:1 | 72 | ||
(vernetzt) | X | 1:1 | 87 | 1.6-7.6 | .48-.69 |
Natrium(vinylmethyläther-maleat)mischpolymerisat | XI | — | 86 | .88 | .35 |
Natrium(isobutylen-maleat)mischpolymerisat | XII | — | .72 | .30 | |
Natriumtripolyphosphat | — | — | |||
') 1 Gewichtsprozent als Säure in Dimethylformamid bei Raumtemperatur.
) 0,06 Gewichtsprozent als Natriumsalz in Wasser bei Raumtemperatur.
Wie aus der Figur hervorgeht, lassen sich unter den angewandten Versuchsbedingungen die besten Reinigungsergebnisse
bei Verwendung von Natriumpolyitaconat und Natriumpolymaleat erzielen. Bei niedrigeren
Konzentrationen in der Größe von 0,03 °/0
erreichen diese beiden Polyelektrolyt-Aufbaustoffe eine Reinigungswirkung, welche der Leistung einer
Stoffzusammensetzung mit Natiiumtripolyphosphatzusatz in einer Konzentration von 0,045 °/0 überlegen
ist. Im übrigen wurde für Natriumpolyitaconat bei 0,03 °/o ein Reinigungsgrad erzielt, welcher sich etwa
mit dem von Natriumtripolyphosphat bei einer Konzentration von 0,06% erzielten vergleichen läßt. Diese
Ergebnisse zeigen eine hervorragende Aufbaustoffwirkung, welche einen der wichtigsten Vorteile der erfindungsgemäßen
Stoffzusammensetzung darstellt.
Ausgezeichnete Aufbaustoffleistungen wurden für Natrium(äthylenmaleat) (1:1 vernetztes Mischpolymerisat
auf Molbasis) sowie für das Natrium(itaconatacrylat) (I,6:l-Mischpolymerisat auf Molbasis) und
das Natriumiitaconat-aconitat) (1:1-MischpoIymerisat
auf Molbasis) verzeichnet. Diese letztgenannten Beispiele für Polyelektrolyt-Aufbaustoffe liefern außerdem
verhältnismäßig höhere Reinigungsgrade als STP bei jeder der geprüften Aufbaustoffkonzentraüonen.
Die beiden graphischen Linien im unteren rechten Quadrat der FiguV sind Proben von aliphatischen
Polyelektrolyt-Polycarboxylverbindungen. weiche nicht den für die erwünschten Aufbaustoffeigenschaften erforderlichen
wesentlichen Strukturbedingungen entsprechen. Aus den weiter unten folgenden Formeln
geht hervor, daß sie störende Seitengruppen enthalten, welche ihre Äquivalentgewichte bis über den erforderlichen
Bereich hinaus steinen lassen.
Natriumpoly(vinylmethyläther-maleat) hat die folgende
Struktur:
40
45
5°.
55
6o "HHH
— C — C — C-
— C — C — C-
H
C-
C-
H O COOH COOH
CH3
CH3
während das Natrium(isobutylen-maleat)mischpolymerisat die folgende Struktur hat:
H CH3 H H
C —C —C C-
H CH3 COOH COOH
Diese beiden Stoffzusammensetzungen fanden bisher Verwendung in Reinigungsmittelzusammensetzungen
für verschiedene Verwendungszwecke. Aus der Zeichnung geht deutlich ihre geringe Leistung als Reinigungsaufbaustoffe
hervor, und derartige Verbindungen werden daher klar von der Erfindung ausgeschlossen.
Die mit A, B, C und D bezeichneten Punkte stellen
Reinigungsgrade dar, welche mit weiteren »aufgebauten« Stoffzusnmmensetzungen unter Verwendung verschiedener
Proben von Aufbaustoffverbindungen bei Aufhiuistoffkonzentrationcn von 0,03 und 0.061V0 erzielt
wurden. Die Punkte A, B und D stellen z.B. Reinigungsgrade dar, welche mit ABS-Reimgungs-
mittelzLisammensetzungen mit Nairiumpolyitaconat-Aufbaustoffzusatz
erreicht werden, wobei die Natriumpoly itaconat-Auf baustoff verbind linsen spezifische Viskositäten
halten, welche von der vorhergehenden Probe abwichen, wie aus der Tabelle I hervorgeht. Der
Punkt C stellt andererseits einen Reinigungsgrad dar. welcher in einem weiteren Versuch mit einei anderen
Probe eines linearen Natrium(äthylen-ma!eat)-Mischpolymensats ebenfalls bei einer Aufbaustoffkonzentration
von 0,03°/o m'1 ABS erreicht wird. Es ist von
Wichtigkeit, festzustellen, daß die von diesen vier zusätzlichen Beispielen, A, B, C und D wiedergegebenen
Reinigungsgrade alle deutlich besser als die STP-Reinigungsergebnisse bei der gleichen Konzentration
sind und daß ferner die mit einem Polyitaconat-Aufbaustoff erzielten und durch die Punkte A bzw. B
dargestellten Reinigungsgrade dem mit Natriumtnpolyphosphat bei einer Aufbaustoffkonzentration von
0,045% erzielten Reinigungsgrad entsprechen oder ihm überlegen sind. Alle diese Ergebnisse bestätigen
die verbesserte Wirksamkeit der erfindungsgemäßen Polyelektrolyt-Aufbaustoffverbindiingen. Im übrigen
lassen sich ebenso gute Ergebnisse mit anderen Detergenzien erzielen.
Während der Aufbaustoff Natriumtripolyphosphat als Vergleich in diesen Versuchen verwendet wurde,
lassen sich ähnliche Vergleichsergebnisse dann erzielen, wenn man in den Tests an Stelle von STP ein
ausgezeichnetes organisches alkalisches Aufbaustoffsalz,
wie z. B. Natriumäthylendiamintetraacetat oder Kaliumnitrilotriacetat, insbesondere bei niedrigeren
Konzentrationen, verwendet.
Ein weiterer der vielen Vorteile, den die erfindungsgemäßen Polyelektrolyt-Aufbaustoffverbindungen bieten,
ist die überraschende Entdeckung, daf> sie Aluminium und andere Metalle weniger korrodieren als bekannte
Aufbaustoffverbindungen.
Die vorliegende Beschreibung und c.ie Beispiele beschreiben
und erläutern bestimmte durchführbare und bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung. Diese
sollen die Erfindung jedoch nicht einschränken, da Abweichungen und Änderungen für den Fachmann,
möglich sind, weiche alle innerhalb des erfindungsgemäßen Bereichs liegen.
Hierzu 1 Blatt Zeichnungen
Claims (1)
1. Reinigungs- und Waschmittelzusammensetzung, enthaltend ein anionisches, nichtionisches
oder ampholytisches organisches Detergens oder Gemische solcher Detergenzien und einen organischen
Aufbaustoff, dadurch gekennzeichnet, daß der organische Aufbaustoff
ein wasserlösliches Salz eines Polymers der allgemeinen Formel
Applications Claiming Priority (3)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
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NL6501871A NL132878C (nl) | 1963-04-01 | 1965-02-15 | Werkwijze voor het bereiden van een was- of reinigingsmiddel |
BE685413 | 1966-08-11 |
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Publication Number | Publication Date |
---|---|
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DE1467656B2 true DE1467656B2 (de) | 1973-02-22 |
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---|---|---|---|
DE19641467656 Pending DE1467656B2 (de) | 1963-04-01 | 1964-03-28 | Polyelektrolyt-aufbaustoffe fuer wasch- und reinigungsmittel |
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