DE1925235C3 - Verfahren zur Verhinderung von steinbildenden Ablagerungen in wäßrigen Systemen - Google Patents

Verfahren zur Verhinderung von steinbildenden Ablagerungen in wäßrigen Systemen

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DE1925235C3
DE1925235C3 DE19691925235 DE1925235A DE1925235C3 DE 1925235 C3 DE1925235 C3 DE 1925235C3 DE 19691925235 DE19691925235 DE 19691925235 DE 1925235 A DE1925235 A DE 1925235A DE 1925235 C3 DE1925235 C3 DE 1925235C3
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Friedrich Dipl.-Chem. Dr. 6803 Edingen; Bauer Lieselotte Dipl.-Chem. Dr. 6702 Bad Dürkheitn Krüger
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Joh. A. Benckiser Gmbh Chemische Fabrik, 6700 Ludwigshafen
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Description

Als Komplexbildner, die in wäßriger Lösung unbe- VeroMchwemiche
grenzt haltbar sind und auch in unterstöchiometrischen vergieicnsversucne
Mengen isteinbildende Ablagerungen verhindern, haben Es wurde die Impfwirkung der Stärkeabbaupro-
in den letzten Jahren die Aminoalkylenphosphon- dukte gemäß Journal of the Society of Chemical säuren eine immer stärkere Bedeutung erlangt. Sie 55 Industry, 43 (1924), S. 176T (Abbau mit HOCl bei werden wegen ihrer Hydrolysebeständigkeit vor allem Raumtemperatur), im Vergleich zu den erfindungsgein wäßrigen Systemen eingesetzt. So können sie bei- mäßen Produkten (Abbau mit NaOCl bei 90 bis 100° C) spielsweise flüssigen Reinigungslösungen zugesetzt bestimmt.
Impfwirkung
Produkt Menge Tage
(mg) 123456789 10
Bekanntes Produkt 20 o— ——— — — — — —
Erfindungsgemäßes Produkt 20 0000000000
0 = kein Belag an Glasstab und der Wandung des Becherglases.
Die erfindungsgemäßen Stärkeabbauprodukte wer- produkt als poröses Pulver. Das Pulver ist in kaltem
jen erhalten, indem man Stärkeaufschlänimunge·'. in Wasser ohne KlumpenbUdung leicht löslich.
Wasser mit Oxydationsmitteln entweder unterhalb
der Verkleisterungstempcratur versetzt und anschlie- Beispiel 3
ßend auf Temperaturen bis zu lOO'C erhitzt oder die 5 150 g Kartoffelstärke werden in 250 ml Wasser Oxydationsmittel oberhalb der Verklcislerungstempe- aufgeschlärr.mt. Zu der Aufschlämmung werden ratur zugibt und nach der erforderlichen Reaktions- innerhalb von 30 Minuten 160 g einer 14,5% Aktivzeit gegebenenfalls die so erhaltenen wäßrigen L5- chlor enthaltenden Natriumhypochloritlösung zugesungen zur Trockne einengt. Man stellt z. B. eine 20- tropft, dann im Wasserbad auf 6OC erwärmt und bis 40%ige Stärkeaufschlämmung in Wasser her, gibt io bei dieser Temperatur 3 Stunden weitergerührt. Anbei Zimmertemperatur unter Rühren das Oxydations- schließend wird kurz auf 90 bis lOOC erhitzt,
mittel langsam innerhalb von 1Z, bis 2 Stunden zu und
erhitzt anschließend einige Stunden auf Temperaturen Beispiel 4
von 60 bis 100cC.
Man kann auch so verfahren, daß man die Stärke x5 Eine Stärkeaufschlämmung von 100 g Kartoffel-
zuerst verkleistert, indem man die Stärkeaufschläm- stärke in 900 ml Wasser wird' unter Rühren langsam
mung auf Temperaturen oberhalb von 500C erhitzt, im Wasserbad auf 60 bis 7Ö'C erhitzt. Zu dem ent-
dann zu der verkleisterten Stärke das Oxydations- stehenden Stärkekleister werden 66 g einer 14,5%
mittel gibt und anschließend weiter erhitzt. Bei dieser Aktivchlor enthaltenden Natriumhypochloritlösung
Arbeitsweise ist es zweckmäßig, von einer 5- bis 20 getropfl und anschließend noch 3 Stunden bei 90 bis
15%igen Stärkeaufschlämmung auszugehen, da sonst 100:C weitergerührt. Es wird eine klare Lösung mit
der Stärkekleister zu dick wird und sich zu Beginn guter Impfwirkung erhalten,
der Zugab« des Oxydationsmittels nur schlecht
rühren läßt. Beispiel 5
Es ist aber auch möglich, daß man zunächst nur 25
einen Teil des Oxydationsmittels zu der wäßrigen 150g Kartoffelstärke werden in 250ml Wisser
Stärkeaufschlämmung bei Zimmertemperatur gibt unter Rühren aufgeschlämmt und zu der Aufsc'.läm-
und den Rest während des Aufheizens oder nach mung bei 20 bis 301C 200 g einer 14.5% Aktivchlor
Erreichung von Temperaturen über 50cC. enthaltenden Natriumhypochloritlösung langsam zu-
Die erfindungsgemäß eingesetzten Stärkeabbau- 30 getropft. Anschließend wird die Aufschlämmung auf
produkte können aus verschiedenen Stärkesorten, 100" C erhitzt und 3 Stunden weitergerührt. Man
wie z. B. Kartoffelstärke, Maisstärke, gewonnen wer- erhält eine dünnflüssige klare Lösung, die über lange
den. Zeit haltbar ist und eine gute Impfwirkung besitzt.
Als Oxydationsmittel haben sich besonders Natriumhypochlorit oder Wasserstoffsuperoxyd bewährt. 35 B e i s ρ i e 1 6
Vorteilhaft werden die Oxydationsmittel in Mengen
von 1 bis 25%, bezogen auf die Stärke, in wäßriger Zu einer Aufschlämmung von 150 g Kartoffelstärke
Lösung eingesetzt. in 250 ml Wasser werden langsam bei 20 bis 3OC
Man erhält auf diese Weise klare wäßrige Lösungen, 50 g einer 15%igen Wasserstoffsuperoxydlösung zuge-
die hydrolysebeständig und über längere Zeit haltbar 40 tropft. Anschließend wird die Aufschlämmung im
sind. Sie lassen sich mit Wasser verdünnen und können Wasserbad auf 80 bis 9OC erhitzt und bei dieser
je nach Bedarf sauer, neutral oder alkalisch eingestellt Temperatur 2 Stunden weitergerührt. Die entstehende
werden, ohne daß ihre Wirkung beeinträchtigt wird. Lösung besitzt eine gute Impfwirkung.
Es ist aber auch möglich, die Wirksubstanzen in fester
Form zu isolieren, indem man die wäßrige Lösung 45 B e i s ρ i e i 7
entweder im Vakuum einengt oder über einen Walzentrockner gibt. Man erhält dann die Wirksubstanz als 300 g Kartoffelstärke werden in 500 ml Wasser poröse Masse, die sich leicht pulverisieren läßt und aufgeschlämmt und zu der Aufschlämmung unter sich in kaltem Wasser ohne Klumpenbildung löst. Rühren 200 g 15%ige Wasseritoffsup-jroxydlosung zu-
Nachfolgend einige Beispiele für die Herstellung 5° getropft. Die Aufschlämmung wird anschließend auf
der Stärkeabbauprodukte: 100:C erhitzt und bei dieser Temperatur 2 Stunden
weitergerührt. Nach Einengen der Lösung erhält man
B e i s ρ i e 1 1 e'n bräunliches Pulver, das sich leicht ohne Klumpenbildung in Wasser löst.
Zu einer Aufschlämmung von 300 g Kartoffel- 55 Die $.0 erhaltenen Produkte können je nach Bedarf
stärke in 500 ml Wasser werden unter Rühren lang- in Form von wäßrigen Lösungen oder auch in fester
sam innerhalb von 2 Stunden bei 20 bis 30"C 200 g Form zur Anwendung gelangen,
einer 14,5% Aktivchlor enthaltenden Natriumhypo- Die Stärkeabbauprodukte zeigen ein gewisses Ver-
chloritlösung rugetropft. Anschließend wird die Stärke- mögen, mehrwertige Kationen, insbesondere Erd-
aufschlämmung auf 90 bis 100'C erhitzt und bei 60 alkalionen, zu maskieren, und können deshalb über-
dieser Temperatur 5 Stunden weitergerührt. Es ent all da eingesetzt »erden, wo es auf die Ausschaltung
steht eine dünnflüssige. 30% Stärkeabbauprodukt von störenden Metallionen, wie Ca. Mg, Fe u. a., in
enthaltende Lösung, die auf 20% mit Wasser verdünnt wäßrigen Medien ankommt. Sie eignen sich daher
wird. auch als Zusätze in Wasch- und Reinigungsmitteln
B 1·' s D ' e 1 2 65 in fester und flüssiger Form und können auch bei den
p verschiedensten textlien Veredelungsprozessen ver-
Die nach Beispiel I erhaltene Lösung wurde im wendet werden.
Vakuum eingeengt. Man erhält das Stärkeabbau- Die Konzentration, in der die erfinduneseemäßen
Stärkeabbauprodukte zur Härtestabilisierung eingesetzt werden, kann bis zu 500 mg/1 Wasser, vorzugsweise 10 bis 30 mg/1 Wasser, hefragen.
Die härtestabilisierende Wirkung der Stärkeabbauprodukte wird noch erhöht, wenn man sie im Gemisch mit Aminoalkylenphosphonsäuren in einem Gewichtsverhältnis von Stärkeabbauprodukt zu Aminoalkyleriphosphnnsäure von 1:1 bis 50 : 1, vorzugsweise 4 : 1 bis 20 : 1, in Mengen bis zu 500 mg/1 Wasser, vorzugsweise 10 bis 30 mg/1 Wasser, einsetzt. Es wird in solchen Mischungen ein synergistischer Effekt erzielt, der über die Wirkung der einzelnen Substanzen hinausgeht.
Gemäß der Erfindung sind geeignete Aminoalkylenphosphonsäuren beispielsweise Diäthylentriamin-penta-(methylenphosphonsäure1,Äthylendiamintetra-(methylenphosphonsäure), 1,2-Propyiendiamintetra-(methylenphosphonsäure), 1,3-Propylendiamintetra-(methylenphosphonsäure), Triäthylentetraminhe-ia-(methylenphosphonsäure), Amino-tri-(methylenphosphonsäure), l-Aminomethyl-cyclopentylamin-(2)-tetra-(methylenphosphonsäure) und andere.
Die Impfwirkung der erfindungsgemäßen Stärkeabbauprodukte sowie die synergistische Wirkung der Kombination aus Stärkeabbauprodukt mit Aminoalkylenphosphonsäure wird in den nachfolgenden Tabellen gezeigt.
Zur Bestimmung der Impfwirkung wurde in einem 1000-ml-BechergIas eine bestimmte Menge der zu testenden Substanz oder des Substanzgemisches in 11 Wasser von 17°dH gelöst und 12 g Ätznatron zugegeben. Das Becherglas wurde mit einem Uhrglas bedeckt und bei Zimmertemperatur stehengelassen. Es wurde dann geprüft, ob sich am Glasstab bzw. an der Wandung des Becherglases Kristalle abgesetzt hatten.
Tabelle 1 Menge Tage 4 6 8 10 12 14
Impfwirkung der Stärkeabbauprodukte (mg) 2 0
0
0
0
0
0
0 0
Substanz 12
20
0
0
0
0
0
0
0 0 0
10
20
0
0
0
0
0
0
0 0 0 0
Stärkeabbauprodukt nach Beispiel 1 10
20
0
0
0
0
0
0
0 0
Stärkeabbauprodukt nach Beispiel 2 10
20
0
0
0
0
0
0
0
0
0 Z I
Stärkeabbauprodukt nach Beispiel 3 12,5
20
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0 I
Stärkeabbauprodukt nach Beispiel 4 12,5
20
0
0
0
0
0
0
0 0
Stärkeabbauprodukt nach Beispiel 5 10
20
0
0
_ _ _ _ _
Stärkeabbauprodukt nach Beispiel 6 30 _
Stärkeabbauprodukt nach Beispiel 7
Unbehandelte Kartoffelstärke
0 = kein Belag an Glasstab und der Wandung des Becherglases.
Tabelle 2
Impfwirkung von Aminoalkylenphosphonsäuren
Substanz
Menge Tage
(mg) 12 3 4 5
Diäthylentriamin-penta-(methylenphosphonsäure) = DÄTPMP 2,5
Äthylendiamin-tetra-(methylenphosphonsäure) = ÄDTMP 2,5
Amino-tri-(methylenphosphonsäure) 2,5 0 = kein Belag an Glasstab und der Wandung des Becherglases.
0 0— — —
Tabelle 3
Impfwirkung von Mischungen aus Stärkeabbauprodukten und Aminoalkylenphosphonsäuren
Substanz
Menge
(mg)
Tage 2
10 12
Stärkeabbauprodukt nach Beispiel 1, DÄTPMP
Stärkeabbauprodukt nach Beispiel 1, ÄDTMP
Stärkeabbauprodukt nach Beispiel 1, Amino-tri-(methylenphosphonsäure)
Stärkeabbauprodukt nach Beispiel 2, ÄDTMP
Stärkeabbauprodukt nach Beispiel 3, DÄTPMP
Stärkeabbauprodukt nach Beispiel 3, ÄDTMP
Stärkeabbauprodukt nach Beispiel 7, ÄDTMP
Stärkeabbauprodukt nach Beispiel 7, DÄTPMP
0 = kein Belag an Glasstab und der Wandung des Becherglases.
10
2,5
0 0 0 0 0 0 0
11,25
1,25
0 0 0 0 0 0 -
10
2,5
0 0 0 0 0 0 -
10
2,5
0 0 0 0 0 0 0
8
2
0 0 0 0 0 0 -
10
2
0 0 0 0 0 0 0
10
2,5
0 0 0 0 0 0
10
2,5
0 0 0 0 0 0 -
Die in den vorstehenden Tabellen aufgeführten Produkte weisen selbstverständlich auch bei dem eigenen pH-Wert des Wassers einen guten Stabilisiereffekt auf. Es wurde jedoch im alkalischen Gebiet gearbeitet, um die vorteilhafte Stabilisierwirkung der erfindungsgemäßen Produkte in einem solchen Milieu zu zeigen, wie es bei sehr vielen Reinigungsvorgängen erforderlich ist.
Die erfindungsgemäßen Produkte können insbesondere auch sauren oder alkalischen Reinigungslösungen zugesetzt werden. Besonders vorteilhaft ist der Einsatz der Produkte beispielsweise in automatisch arbeitenden Flaschenspülmaschinen oder bei der Tank- und Containerreinigung. Hier tritt besonders bei der Nachspülung mit Wasser, also in dem Stadium des Reinigungsprozesses, bei dem nur noch Spuren des Reinigungsmittels vorhanden sind, die mit viel Wasser verdünnt und herausgespült werden, leicht eine Steinabscheidung ein. Diese Steinabscheidung wird mit kleinen Mengen (Impfmengen) der erfindungsgemäßen Produkte, die in der Nachspüllösung vorhanden sind, verhütet. In den Fällen, in denen es erforderlich ist, kann eine geringe Nachdosierung in den durch Steinabscheidung besonders gefährdeten Zonen erfolgen.
Geeignete Reiniger können beispielsweise die folgende Zusammensetzung besitzen:
Beispiel 8
40% saure Phosphorsäurealkylester mit Q bis C3, 20% der erfindungsgemäßen Kombination aus Stärkeabbauprodukt und Aminoalkylenphosphonsäure, 10 % Antischaummittel und der Rest Wasser.
0,3% dieser Mischung werden in l%ige Natronlauge eingetragen. Die Reinigerlösung kann zur Flaschenspülung verwendet werden.
Beispiel 9
50%67%ige Gluconsäurelösung, 20% eines Stärkeabbauproduktes und der Rest Wasser.
0,2% dieser Mischung werden in l%ige Natronlauge eingetragen. Die Lösung kann zur Flaschenspülung verwendet werden.
Beispiel 10
35% Natriumsilikat, 3% eines Stärkeabbauproduktes, 20% Soda, 17% Ätznatron, 5% Netzmittel, 10% Natriumsulfat und 10% Trinatriummonophosphat.
l%ige Lösungen der Mischung können zur Milchkannenreinigung eingesetzt werden.
Beispiel 11
40% Tripolyphosphat, 10% eines Stärkeabbauproduktes, 5% Antischaummittel, 10% Trinatriummonophosphat und 35% Natriumgluconat.
0,2% dieser Mischung werden in l,5%ige Natronlauge eingetragen. Die Lösung kann zur Flaschenreinigung, insbesondere auch zur Reinigung vor Flaschen mit Aluminiumausstattungen, verwende! werden.
509683/109

Claims (4)

werden und sind in diesen Lösungen bei verschie- Patentansprüche: denen Lagerbedingungen lange Zeit haltbar Die Phos phonsäuren besitzen jedoch den Nachteil, daß sie
1. Verfahren zur Verhinderung von steinbilden- gegenüber den Polyphosphaten verhältnismäßig teuer den Ablagerungen in wäßrigen Systemen mit Hilfe 5 sind, bedingt durch die an sich schon kostspieligen von kaltlöslichen, in wäßriger Lösung herge- Ausgangsmatenalien
stellten Stärkeabbauprodukten, dadurch ge- Zur Verhütung der Kesselsteinbildung hat man
kennzeichnet, daß mit Oxydationsmitteln auch schon Stärke (deutsche Patentschrift 202i und oberhalb der Verkleisterungstemperatur hergestell- 139 981) oder Stärke-Alkali-Kombinaüonen (US-te Stärkeabbauprodukte allein oder im Gemisch mit io Patentschrift 17 20 563.) eingesetzt.
Aminoalkylenphosphonsäuren in Impfmengen, be- Aus der US-Patentschrift 33 54 094 ist ferner bezogen auf die Härtebildner, eingesetzt werden. kannt, daß Stärkeabbauprodukte, die durch Rosten,
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekenn- d. h. trockenes Erhitzen von Starke auf Temperaturen zeichnet, daß man die Stärkeabbauprodukte in von 150 bis 2000C, entstehen, die Abscheidung von Mengen von 2 bis 500 mg/1 Wasser, vorzugsweise 15 steinbildenden Ablagerungen verhindern.
10 bis 30 mg/1 Wasser, einsetzt. Es wurde auch schon m der deutschen Patentschrift
3 Verfahren nach Anspruch 1 und 2, dadurch 18 10 571 festgestellt, daß beim Behandeln von Stärke gekennzeichnet, daß man ein Gemisch aus Stärke- mit Säuren oder durch Einwirkung von Oxydationsabbauprodukt und Aminoalkylenphosphonsäure mitteln unterhalb der Verkleistern ngstemperatur modiin einem Gewichtsverhältnis von Stärkeabbau- 20 fizierte Stärken mit guter Impfwirkung entstehen. Es produkt zu Aminoalkylenphosphonsäure von handelt sich um modifizierte Stärken in fester Form. 1 : 1 bis 50 : 1, vorzugsweise 4:1 bis 20 : 1, Sie sind in kaltem Wasser unlöslich und müssen vor in Mengen bis zu 500 mg/1 Wasser, vorzugsweise Gebrauch durch Aufkochen gelöst werden. Das Her-10 bis 30 mg/1 Wasser, einsetzt. stellen der Stärkelösungen durch Aufkochen in Wasser
4. Verfahren nach Anspruch 1 bis 3, dadurch ge- as ist jedoch umständlich and in der Praxis oft nicht kennzeichnet, daß man als Aminoalkylenphos- durchführbar.
phonsäuren vorzugsweise Diäthylentriamin-penta- Im Journal of the Society of Chemical Industry, 43
(methylenphosphonsäure), Äthylendiamin-tetra- (1924), S. 176 T, werden außerdem Stärkeabbaupro-(methylenphosphonsäure), Amino-tri-(methy!en- dukte beschrieben, die durch mehrtägige Einwirkung phosphonsäure) einsetzt. 30 von Hypochlorit auf eine wäßrige Stärkesuspension
unterhalb der Verkleisterungstemperatur, bei Raumtemperatur, erhalten werden. Diese Produkte sin J
jedoch zur Verhütung der Abscheidung von steinbildenden Ablagerungen weniger geeignet, da sie in 35 Impfmengen praktisch keine Wirkung zeigen.
Gegenstand der vorliegenden Anmeldung ist ein Es wurde nun gefunden, daß man steinbildende
Verfahren zur Verhinderung von steinbildenden Ab- Ablagerungen in wäßrigen Systemen verhindern lagerungen in wäßrigen Systemen mit Hilfe von Stärke- kann, wenn mit Oxydationsmitteln oberhalb der abbauprodukten. Verkleisterungstemperatur hergestellte Stärkeabbau-
Zur Verhinderung von steinbildenden Ablagerungen 40 produkte allein oder im Gemisch mit Aminoalkylenin wäßrigen Systemen werden heute besonders Poly- phosphonsäuren in Impfmengen, bezogen auf die phosphate in ausgedehntem Maße eingesetzt. Poly- Härtebildner, eingesetzt werden,
phosphate werden hauptsächlich deshalb verwendet, Die überraschend gute Impfwirkung der erfindungs-
weil sie schon in unterstöchiometrischen Mengen, so- gemäßen Produkte (aus Stärken mit Oxydationsgenannten Impfmengen wirken und verhältnismäßig 45 mitteln oberhalb der Verkleisterungstemperatur herbillig sind. Es ist jedoch bekannt, daß die Polyphos- gestellt) im Vergleich mit den im Journal of the phate unter gewissen Umständen in wäßrigen Lö- Society of Chemical Industry, 43 (1924), S. 176T, sungen hydrolysieren können, wodurch der Vcr- beschriebenen Produkter (aus Stärke mit HOCl unterbrauch an Polyphosphaten mitunter relativ hoch und halb der Verkleisterungstemperatur hergestellt) zeigen die Wirkung oft nicht mehr befriedigend ist. So die nachfolgenden Vergleichsversuche.
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