DE19928333C1

DE19928333C1 - Teppichreiniger auf Cellulosebasis und Verfahren zu seiner Herstellung

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Publication number: DE19928333C1
Application number: DE19928333A
Authority: DE
Inventors: Fritz Loth; Hermann Lang
Original assignee: Fraunhofer Gesellschaft zur Forderung der Angewandten Forschung eV
Current assignee: Fraunhofer Gesellschaft zur Forderung der Angewandten Forschung eV
Priority date: 1999-06-21
Filing date: 1999-06-21
Publication date: 2000-11-16
Anticipated expiration: 2019-06-22
Also published as: DE50003165D1; ATE246723T1; EP1063282A1; EP1063282B1

Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft einen Teppichreiniger auf Cellulosebasis sowie ein Verfahren zu seiner Herstellung. Diese werden in der chemischen Industrie, der Textilindustrie und der Reinigungsindustrie beispielsweise zur Reinigung von Teppichen in Hotels, Gewerbeflächen oder auch im privaten Bereich verwendet. DOLLAR A Erfindungsgemäß besteht der Teppichreiniger aus porösen Partikeln auf Cellulosebasis, die eine Reinigungsflüssigkeit und Tenside enthalten, wobei die Partikel eine Matrix aus Regeneratcellulose aufweisen mit einem Anteil von 0,001 bis 0,3 Carbamatgruppen pro Anhydroglukoseeinheit der Cellulose.

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf einen Tep pichreiniger auf Cellulosebasis und ein Verfahren zu seiner Herstellung. Derartige Teppichreiniger werden in der chemischen Industrie, insbesondere in der Tex tilindustrie und auch in der Reinigungsindustrie ein gesetzt.

Zur Reinigung von Teppichen und anderen textilen Bo denbelägen werden herkömmlicherweise flüssige oder auch feste Reinigungsmittel verwendet. Die festen Reinigungsmittel werden als Trockenreinigungsmittel bezeichnet und bestehen meistens aus einer festen, mehr oder weniger pulverförmigen Matrix, die mit un terschiedlichen Reinigungsflüssigkeiten getränkt ist. Diese pulverförmige Matrix wird auf die zu reinigende Fläche aufgebracht, wobei die Reinigungsflüssigkeit in der Matrix in Verbindung mit dem üblicherweise darin enthaltenen Tensid den Schmutz auf der zu rei nigenden Fläche anlöst. Nach dem Verdunsten des in der Matrix ebenfalls enthaltenen Lösungsmittels wird der Schmutz mit dem Tensid in der Matrix absorbiert. Die Reinigung des Teppichs erfolgt dann in einfacher Weise durch Abbürsten oder Absaugen des Matrixmateri als zusammen mit dem Schmutz. Als Matrixmaterial sind eine Vielzahl von Stoffen bekannt, wie beispielsweise anorganische Materialien, z. B. Kieselgur, Kieselsäu re, Zeolithe, Tonerde, Talkum, als auch synthetische Polymere, z. B. Harnstoff-Formaldehyd-Harze, gemahle ner Polyurethanschaum, Polyethylenpulver, Polystyrol pulver, usw., wie auch natürliche Polymere. Unter den natürlichen Polymeren befinden sich auch Produkte auf Cellulosebasis, z. B. Sägespäne, Holzmehl, Rindenmehl oder Cellulosepulver. Diese sind nicht nur kostengün stig, sondern als biologisch abbaubare Naturstoffe auch umweltgerecht entsorgbar.

Nachteilig an den ligninhaltigen Celluloseprodukten ist ihre braune Eigenfärbung. Daher wurde in der DE 34 37 629 A1 vorgeschlagen, als Adsorptionsmittel reines Cellulosepulver mit Teilchengrößen zwischen 1 und 150 µm zu verwenden, die durch Vermahlung von Laubholz zellstoffen gewonnen werden. Diese Pulver besitzen nun allerdings den Nachteil, daß sie zum einen nur eine sehr geringe Porosität und folglich auch nur ei ne geringe Aufnahmekapazität für die eigentliche Rei nigungsflüssigkeit besitzen und zum anderen sich auf grund ihrer sehr geringen Teilchengröße nur schwer handhaben und von den meisten Teppichen auch nur un vollständig entfernen lassen.

Die DE 44 11 047 A1 schlägt daher vor, dem eigentlichen pulverförmigen Adsorbens zusätzlich rollfähige Parti kel mit Abmessungen zwischen 1 und 50 mm zuzusetzen. Diese Partikel können aus einem porösen schwammarti gen Material, wie beispielsweise einem Viskose schwamm, bestehen. Durch diese Beimischung wurde zwar die mechanische Beanspruchung der Teppichfasern ver mindert und gleichzeitig die Entfernung von Flusen erleichtert, doch beträgt der erforderliche Feststof fanteil über 40% und stellt damit eine erheb liche ökologische und ökonomische Belastung dar. Wei terhin sind hierdurch die Probleme der Entfernung der staubförmigen Celluloseprodukte und der zu geringen Flüssigkeitsaufnahme nicht gelöst worden.

Aus der DE 44 07 906 C1 ist ein Verfahren zur Her stellung von Cellulosecarbamat bekannt. Weiterhin wird in der DE 40 07 522 A1 ein Reinigungsmittel für Teppich beschrieben, welches aus Formkörpern aus re generierter Cellulose besteht.

Es sind Teppichreiniger auf Basis von Celluloseperlen nach DD 206 679 A3 bekannt, die aus Viskose hergestellt wurden.

Die wesentlichsten Nachteile des Viskoseverfahrens bestehen dabei darin, daß viele aufwendige und zeit raubende Verfahrensschritte notwendig sind, durch die Verwendung des feuergefährlichen Schwefelkohlenstoffs erhebliche Sicherheitsvorkehrungen getroffen werden müssen und beider Regenerierung neben Schwefelkoh lenstoff auch Schwefelwasserstoff freigesetzt wird. Da es sich bei beiden Verbindungen auch um stark to xische Substanzen handelt, entsprechen diese Verfah ren nicht mehr den heutigen Vorstellungen und Anfor derungen des Umweltschutzes bzw. es müssen extreme technische Aufwendungen betrieben werden, damit diese Produkte nicht in die Umwelt gelangen, sondern zu rückgewonnen und in unbedenkliche Verbindungen umge wandelt werden. Damit haben die porösen Perlen aus Regeneratcellulose, die aus Viskose hergestellt wer den, den Nachteil eines hohen technischen und ökono mischen Aufwandes bei ihrer Herstellung sowie die da bei entstehenden toxischen schwefelhaltigen Gase.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es daher, ei nen Teppichreiniger und ein Verfahren zu seiner Her stellung zur Verfügung zu stellen, der nicht nur eine hohe Aufnahmekapazität für die Reinigungsflüssigkei ten aufweist sondern auch eine auf die eingesetzte Cellulosemasse bezogene hohe Reinigungsleistung be sitzt. Hierfür soll ein rationelles und umweltfreund liches Verfahren zur Herstellung zur Verfügung ge stellt werden. Diese Aufgabe wird durch den Tep pichreiniger nach Anspruch 1 sowie das Verfahren nach Anspruch 14 gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen des erfindungsgemäßen Teppichreinigers und des erfin dungsgemäßen Verfahrens werden in den abhängigen An sprüchen gegeben.

Erfindungsgemäß besteht der Teppichreiniger aus Cel lulosepartikeln, die eine Reinigungsflüssigkeit und Tenside enthalten, wobei die Cellulosepartikel durch Koagulation einer an sich bekannten alkalischen Lö sung von Cellulosecarbamat und anschließendes Auswa schen und Zerkleinern des Cellulosegels erhalten wer den. Dabei werden die Carbamatgruppen bei der Koagu lation der Cellulosecarbamatlösung nicht vollständig abgespalten, sondern es verbleiben noch 0,001 bis 0,3 Carbamatgruppen pro Anhydroglukoseeinheit der Cellu lose im Produkt. Besonders vorteilhaft werden die Cellulosepartikel nicht getrocknet sondern im ini tialfeuchten Zustand belassen.

Vorteilhafterweise können diese so hergestellten Gel partikel weitere hydrophile Polymere, insbesondere Polysaccharide, wie z. B. Stärke oder Guarmehl, Poly saccharidderivate, wie z. B. Carboxymethylcellulose, Carboxymethylstärke oder Stärkephosphat, oder synthe tische, ionische oder nichtionische Polymere, wie z. B. Polyacrylsäurederivate, Polystyrensulfonat, Po lyvinylalkohol oder Polyvinylpyrrolidon in immobili sierter Form enthalten. Diese Zusatzmengen können in weiten Grenzen variiert werden, sollten jedoch 20% bezogen auf Cellulose nicht überschreiten.

Die bevorzugten Teilchengrößen für die gequollenen Gelpartikel liegen im Bereich von 0,1 bis 5 mm und das Wasserrückhaltevermögen (die im Gel enthaltene Wassermenge in % bezogen auf das getrocknete Gel) der erfindungsgemäßen Gelpartikel sollte vorteilhafter weise mindestens 400% betragen.

Das Einbringen der Reinigungsflüssigkeit in die Cel lulosepartikel gemäß der Erfindung erfolgt in einfa cher Weise durch Suspendieren der aus dem Herstel lungsprozeß der Partikel noch wasserhaltigen Gelteil chen in einer Mischung aus Wasser, einem C₂- bis C₄- Alkanol, -Alkandiol oder -triol allein oder in Mi schungen mit einem aliphatischen Lösungsmittel, einem Tensid und gegebenenfalls Duftstoffen bis zum annä hernden Konzentrationsausgleich. Anschließend wird die überschüssige Flüssigkeit abzentrifugiert oder abgesaugt und der fertige Teppichreiniger kann in ei nen luftdicht verschließbaren Behälter oder Beutel abgefüllt werden. Die abzentrifugierte oder abgesaug te Flüssigkeit kann dann durch Zugabe der nichtwäss rigen Komponenten wieder aufkonzentriert und erneut verwendet werden.

Als Tenside werden die für die Reinigung von Teppi chen herkömmlicherweise bekannten und bewährten anio nischen, nichtionischen und/oder amphoteren Tenside verwendet.

Die Reinigung der Teppiche oder Textil- und Bodenbe läge erfolgt mit dem erfindungsgemäßen Teppichreini ger durch manuelles oder maschinelles Aufstreuen des Reinigers auf die Textilie oder den Bodenbelag und anschließendes Einarbeiten in die verschmutzten Flä chen. Nachdem die Hauptmenge der Reinigungsflüssig keit verdunstet ist, werden die nunmehr stark ge schrumpften, den Schmutz enthaltenden Celluloseteil chen wieder abgesaugt. Je nach Verschmutzungsgrad werden 50 bis 200 g des erfindungsgemäßen Teppichrei nigers pro m² angewendet. Erforderlichenfalls wird der Reinigungsschritt so lange wiederholt, bis die gewünschte Reinigungswirkung erzielt wird.

Besonders vorteilhaft besteht der vorgeschlagene er findungsgemäße Teppichreiniger aus:

a) 2 bis 25% initialfeuchte, nie getrock nete Carbamatgruppen enthaltende Regeneratcellulosepartikel allein oder in Mischung mit einem oder mehreren hydrophilen Po lymeren,
b) 5 bis 50% eines C₂- bis C₄-Alkanols, -Alkandiols oder -triols allein oder in Mischung mit einem aliphatischen Lösungsmittel,
c) 0,01 bis 50% Tensid,
d) Wasser, Duftstoffen sowie gegebenenfalls weite ren Zusätzen ergänzt auf 100%.

Überraschenderweise hat sich gezeigt, daß durch die Verwendung der erfindungsgemäßen, hochgequollenen, rieselfähigen Cellulosegelpartikel nicht nur der Feststoffanteil im Reiniger stark reduziert werden kann, sondern auch die Reinigungswirkung deutlich verbessert wird. Bedingt durch den im Vergleich zu den bekannten Teppichreinigern auf Cellulosebasis we sentlich geringeren Cellulosegehalt sind naturgemäß auch erheblich geringere Mengen an verschmutztem Tep pichreiniger abzusaugen und zu entsorgen, was vor al lem im gewerblichen Anwendungsbereich, z. B. in Ho tels, Bürogebäuden oder anderen öffentlichen Einrich tungen, von großem Vorteil ist.

Im folgenden werden einige Ausführungsbeispiele zur Herstellung einiger erfindungsgemäßer Teppichreiniger sowie einige erfindungsgemäße Teppichreiniger selbst beschrieben werden.

Beispiel 1

400 g Cellulosecarbamat mit einem Stickstoffgehalt von 2,7% wurden zunächst in 5 l 10-%iger Natronlauge bei -5°C gelöst. Die Lösung wurde anschließend durch Er wärmen auf 30°C koaguliert. Das erhaltene Cellulose carbamatgel wurde grob zerkleinert, gewaschen neutra lisiert und in einem Granuliergerät bis auf eine mittlere Teilchengröße von ca. 1 mm nachzerkleinert.

Die resultierenden Cellulosegelteilchen, die nach dem Zentrifugieren einen Cellulosegehalt von 16,5 Masse-% aufwiesen (entsprechend einem Wasserrückhaltevermögen von 506%), wurden mit einer Mischung aus 2 kg 2- Propanol und 50 g eines handelsüblichen Geschirrspül mittels, das 30% anionische, 10% nichtionische und < 5% amphotere Tenside und einen Duftstoff enthielt, vermischt und erneut zentrifugiert.

Es wurden ca. 2,2 kg eines hellen partikulären Pro duktes folgender Zusammensetzung erhalten:

a) 18,5% regeneriertes Cellulosecarbamat mit einem Reststickstoffgehalt von 1,5%,
b) 41% Wasser,
c) 40% 2-Propanol und
d) 0,5% Tenside, inklusive eines Duftstof fes.

Die Reinigungsleistung wurde in der Weise getestet, daß eine stark mit Straßenschmutz und einem einge trockneten Teefleck verunreinigte Teppichauslegeware zur Hälfte mit etwa 100 g des Teppichreinigers pro m² bestreut wurde. Dieser wurde dann mit einer Bür ste eingearbeitet und nach dem Trocknen mit einem Handstaubsauger entfernt. Die visuelle Beurteilung der behandelten und der unbehandelten sowie einer un benutzten Fläche ergab, daß der Teefleck vollständig entfernt worden war und die normal verschmutzte Aus legeware nach der Behandlung von der unbenutzten nicht zu unterscheiden war. Eine Randbildung bei der gereinigten Fläche war nicht zu beobachten.

Beispiel 2

360 g Cellulosecarbamat mit einem Stickstoffgehalt von 2,7% und 40 g Carboxymethylcellulose wurden zu nächst in 5 l 10%iger Natronlauge bei -5°C gelöst. Die Lösung wurde anschließend durch Erwärmen auf 30 °C koaguliert. Das erhaltene Cellulosegel wurde grob zerkleinert, gewaschen neutralisiert und in einem Granuliergerät bis auf eine mittlere Teilchengröße von ca. 1 mm nachzerkleinert.

Die resultierenden Cellulosegelteilchen, die nach dem Zentrifugieren einen Feststoffgehalt von 13 Masse-% aufwies (entsprechend einem Wasserrückhaltevermögen von 669%), wurden mit einer Mischung aus 2 kg 2- Propanol, 500 g Glyzerin und 50 g eines handelsübli chen Geschirrspülmittels, das 30% anionische, 10% nichtionische und < 5% amphotere Tenside und einen Duftstoff enthielt, vermischt und erneut zentrifu giert.

Es wurden ca. 2,5 kg eines hellen partikulären Pro duktes erhalten, dessen Reinigungsleistung wie folgt beurteilt wurde: eine Mischung aus Staubsaugerstaub, Erde, schwarzer und rotbrauner Schuhcreme wurden auf mehrere Stellen eines altrosafarbenen Polyamid- Veloursteppichstückes in unterschiedlicher Stärke aufgetragen.

Am nächsten Tag wurden die Cellulosegelpartikel auf die verschmutzten Stellen gestreut und mit einer Bür ste in den Teppichflor eingearbeitet. Nach dem Trock nen wurden die Rückstände mit einem Handstaubsauger entfernt. Die visuelle Beurteilung der behandelten und der unbehandelten Flächen ergab einen deutlichen Reinigungseffekt. Nach einer zweiten Behandlung war eine weitere Aufhellung der verschmutzten Teppich stellen zu erkennen.

Beispiel 3

Analog Beispiel 2 wurden Cellulosegelteilchen herge stellt, die mit einer Mischung aus 1,5 kg 2-Propanol, 1 kg Petroleumbenzin (Kp.: 150-190°C) und 50 g ei nes handelsüblichen Geschirrspülmittels, das 30% anionische, 10% nichtionische und < 5% amphotere Tenside und einen Duftstoff enthielt, vermischt und auf einer Fritte abgesaugt.

Es wurden ca. 2,5 kg eines hellen partikulären Pro duktes erhalten, dessen Reinigungsleistung wie in Beispiel 2 beurteilt wurde. Die visuelle Beurteilung der behandelten und der unbehandelten Flächen ergab ebenfalls einen deutlichen Reinigungseffekt. Nach ei ner zweiten Behandlung waren kaum noch Unterschiede zwischen den verschmutzten und gereinigten sowie den unbehandelten Teppichstellen zu erkennen.

Claims

1. Teppichreiniger in Form poröser Partikel auf Cellulosebasis, die eine Reinigungsflüssigkeit und Tenside enthalten, dadurch gekennzeichnet, daß die Partikel eine Matrix aus Regeneratcellulose aufweisen mit 0,001 bis 0,3 Carbamatgruppen pro Anhydroglucoseeinheit der Cellulose.

2. Teppichreiniger nach dem vorhergehenden Anspruch, dadurch gekennzeichnet, daß die Matrix zumindest teilweise aus initialfeuchter, nie getrockneter Regeneratcellulose besteht.

3. Teppichreiniger nach einem der beiden vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Partikel ein Wasserrückhaltevermögen von mindestens 400% bezogen auf den Gewichtsanteil der Cellulose aufweisen.

4. Teppichreiniger nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Partikel im gequollenen Zustand nach Einlagerung der Reinigungsflüssigkeit eine Größe von 0,1 bis 5 mm aufweisen.

5. Teppichreiniger nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Partikel weitere hydrophile Polymere in immobilisierter Form enthalten.

6. Teppichreiniger nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Partikel weitere hydrophile Polymere bis zu 20% bezogen auf den Celluloseanteil enthalten.

7. Teppichreiniger nach einem der beiden vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das hydrophile Polymer ein Polysaccharid, ein Polysaccharidderivat, ein synthetisches Polymer und/oder eine Mischung davon ist.

8. Teppichreiniger nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Partikel weiterhin ein leicht flüchtiges organisches Lösungsmittel enthalten.

9. Teppichreiniger nach dem vorhergehenden Anspruch, dadurch gekennzeichnet, daß die Partikel ein mit Wasser mischbares leicht flüchtiges organisches Lösungsmittel oder Lösungsmittelgemisch enthalten.

10. Teppichreiniger nach einem der beiden vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das organische Lösungsmittel
ein C₂ bis C₄-Alkanol,
-Alkandiol oder -Alkantriol oder eine Mischung davon ist.

11. Teppichreiniger nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Partikel Wasser, Duftstoffe und/oder gegebenenfalls weitere Zusätze enthalten.

12. Teppichreiniger nach einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch
2 bis 25% an carbamatgruppenenthaltende Regeneratcellulosepartikeln, gegebenenfalls gemischt mit einem oder mehreren hydrophilen Polymeren,
5 bis 50% eines, C₂- C₄-Alkanols, Alkandiols oder -Alkantriols, eines aliphatischen Lösungsmittels oder einer Mischung mit einem aliphatischen Lösungsmittel 0,05 bis 5% eines oder mehrerer Tenside sowie ergänzend Wasser, Duftstoffe und/oder weitere Zusätze,
wobei sämtliche Bestandteile sich auf 100% ergänzen.

13. Teppichreiniger nach einem der vorhergehenden Anspruche, dadurch gekennzeichnet, daß die Tenside anionische, nichtionische und/oder amphotere Tenside sind.

14. Verfahren zur Herstellung eines Teppichreinigers, dadurch gekennzeichnet,
daß Cellulosecarbamat in Natronlauge gelöst wird,
die Lösung koaguliert wird, das resultierende Gel zerkleinert und gewaschen wird, und
das Gel mit einem organischen Lösungsmittel oder Lösungsmittelgemisch sowie Tensiden versetzt wird.

15. Verfahren nach dem vorhergehenden Anspruch, dadurch gekennzeichnet, daß das Cellulosecarbamat in 5 bis 12%iger Natronlauge gelöst wird.

16. Verfahren nach einem der beiden vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß Cellulosecarbamat mit einem Stickstoffgehalt von 0,5 bis 5%, vorteilhafterweise 1 bis 3%, gelöst wird.

17. Verfahren nach einem der Ansprüche 14 bis 16, dadurch gekennzeichnet, daß nach dem Waschen des resultierenden Gels das Gel mit einem organischen, mit Wasser mischbaren Lösungsmittel oder Lösungsmittelgemisch versetzt und das in dem Gel enthaltene Wasser zumindest teilweise ersetzt wird.

18. Verfahren nach einem der Ansprüche 14 bis 17, dadurch gekennzeichnet, daß abschließend überschüssige Flüssigkeiten aus dem Gel entfernt werden.

19. Verfahren nach dem vorhergehenden Anspruch, dadurch gekennzeichnet, daß zur Entfernung der überschüssigen Flüssigkeiten diese abgesaugt oder abzentrifugiert werden.

20. Verfahren nach einem der Ansprüche 14 bis 19, dadurch gekennzeichnet, daß die Koagulation durch hydrolytische Abspaltung eines Teils der Carbamatgruppen im alkalischen Milieu durchgeführt wird.

21. Verfahren nach einem der Ansprüche 14 bis 19, dadurch gekennzeichnet, daß die Koagulation mittels Säuren durchgeführt wird.

22. Verfahren nach einem der Ansprüche 14 bis 21, dadurch gekennzeichnet, daß die Koagulation bei Temperaturen oberhalb 15°C, insbesondere oberhalb Raumtemperatur, durchgeführt wird.

23. Verfahren nach einem der Ansprüche 14 bis 22, dadurch gekennzeichnet, daß vor der Koagulation ein oder mehrere hydrophile Polymere mit dem Cellulosecarbamat oder in der Cellulosecarbamatlösung gelöst oder suspendiert oder der Cellulosecarbamatlösung als Lösung oder Suspension zugesetzt werden.