DE202015003272U1

DE202015003272U1 - Zusammensetzung zur Entfernung polymerhaltiger Verschmutzungen

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Publication number: DE202015003272U1
Application number: DE202015003272.9U
Authority: DE
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2014-05-09
Filing date: 2015-05-04
Publication date: 2016-04-07
Anticipated expiration: 2025-05-05
Also published as: DE102014006905A1

Abstract

Wässrige Tensid-Zubereitung für die Herstellung einer Mikroemulsion in Kontakt mit einer Kohlenwasserstoff-bedeckten Oberfläche in situ, die Tensid-Zubereitung beinhaltend mehr als 85 Gew.-% Wasser, ein mehrschwänziges Tensid und einen Glykolether.

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Reinigungsmittel-Kombination zur Entfernung polymerbasierter Verschmutzungen (Polymerschmutze), insbesondere zur Kaugummi-Entfernung, von festen Oberflächen, sowie eine Tensidzubereitung.
Die Verunreinigung von festen Oberflächen insbesondere im öffentlichen Raum ist ein nahezu globales Problem. Kürzlich ist zu seiner Lösung vorgeschlagen worden, ionische Flüssigkeiten einzusetzen ( EP 2 350 251 B1 ). Während dieser Ansatz aus theoretischer Sicht erwähnenswert ist, kommt er für kommerzielle Anwendungen wegen der hohen Rohstoffkosten nicht ernsthaft in Betracht.
Andere, herkömmliche Verfahren, sei es auf Basis von Heißdampf oder Kryotechnik, werden zwar kommerziell eingesetzt, haben aber den Nachteil hoher Energiekosten. Ein Beispiel ist in WO 2005/071168 A1 angegeben.
Es besteht daher noch immer Bedarf für ein niederenergetisches Verfahren zur Entfernung von Polymerschmutzen, das gleichwohl ohne kostspielige Spezial-Chemikalien auskommt.
Der Erfinder hat nun eine ein solches Verfahren ermöglichende Zusammensetzung gefunden, wobei hierdurch überraschenderweise mit vergleichsweise kostengünstigen Kohlenwasserstoff-Mischungen in mehreren Schritten die Entfernung von Polymerschmutzen von festen Oberflächen bei Umgebungstemperatur mit großen Flächenreinigungsleistungen zu bewerkstelligen ist.
Im Rahmen dieser Anmeldung werden unter polymerbasierten Schmutzen (Polymerschmutzen) zu entfernende Anhaftungen an Oberflächen verstanden, die in signifikanten Anteilen Polymere enthalten. Beispiel hierfür sind Kaugummi, polymerisierte (verharzte) Pflanzenöle oder Harze selbst und damit gegebenenfalls entsprechende Klebstoffe. Bevorzugt bestehen diese Polymere aus oleophilen, polymeren Kohlenwasserstoffen wie beispielsweise Polyisobuten oder Kautschuk, oder Kohlenwasserstoffderivaten mit einem Heteroatomanteil von bis zu 25% bezogen auf die Zahl der Kohlenstoffatome.
Erfindungsgemäße Tensidzusammensetzungen sind in den Schutzansprüchen 1 und 2 angegeben, eine das Verfahren ermöglichende Reinigungsmittel-Kombination in Schutzanspruch 31.
Bei dem anwendungsgemäßen Verfahren wird eine hochsiedende Kohlenwasserstoff-Mischung aufgebracht, die erhebliche Anteile an Cycloalkanen aufweist, darunter auch z. B. solche mit mehreren Ringen. Diese Mischung löst die Kaugummi-Reste (bzw. allgemein: Polymerschmutz-Reste; so auch im Weiteren) teilweise oder vollständig, oder quillt sie zumindest an. Die angelösten Reste werden, mechanisch (z. B. mit rotierenden Bürsten) und/oder hydromechanisch (z. B. mit einem Niederdruck-Flüssigkeitsstrahl) vom festen Untergrund abgelöst und zusammen mit der Kohlenwasserstoff-Mischung wieder aufgenommen. Die gereinigte Oberfläche kann dann abtrocknen; es bleiben keine sichtbaren Spuren der Behandlung zurück.
In einigen Anwendungen werden zunächst ggf. vorhandene Bodenporen durch Nässen mit Wasser gefüllt. In weiteren Anwendungen wird die wiederaufgenommene Kohlenwasserstoff-Mischung einem Nachbehandlungsschritt unterzogen, und zwar idealerweise direkt durch die zur Reinigung eingesetzte Vorrichtung, wobei die gelösten Kaugummi-Reste abgetrennt und zur Entsorgung gesammelt werden. Die aufbereitete Kohlenwasserstoff-Mischung kann einem dafür vorgesehenen Reservoir zugeführt werden.
In weiteren Anwendungen wird die gereinigte Fläche einem Nachreinigungsschritt unterzogen, wobei etwaige Rückstände mit einer wässrigen Tensid-Zubereitung entfernt werden, die Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist. Diese Tensid-Zubereitung kann eine Mikroemulsion sein, oder in situ eine solche bilden, was besonders vorteilhaft ist, weil dabei der Schritt des Aufnehmens der Kohlenwasserstoff-Mischung entfallen kann. Dabei ist wiederum besonders eine Tensid-Zubereitung günstig, die einen hohen Wasseranteil aufweist, weil damit ein abschließender Spül- oder Nachwisch-Schritt entfallen kann, was für die Flächenreinigungsleistung bedeutsam ist. Eine Klasse von Tensiden dieser Art sind zweischwänzige anionische Tenside.
Die Kohlenwasserstoff-Mischung ist an sich nicht besonders limitiert; allerdings werden optimale Ergebnisse erreicht, wenn der Aromatengehalt auf unter 2% (alle Prozentangaben nach Masse) und der der Cycloalkane auf mehr als 10% und insbesondere der der Cycloalkane mit mindestens zwei Ringen auf mehr als 1% festgelegt ist. Dabei ist die Zahl der Kohlenstoffatome zweckmäßigerweise überwiegend (> 50%) 10 bis 13. Der Rest sind Alkane, darunter n-Alkane und i-Alkane, mit einer Zahl der Kohlenstoffatome zweckmäßigerweise überwiegend zwischen 13 und 16. Eine solche Mischung ist ausreichend ungiftig, wenig gewässergefährdend, und praktisch nicht entflammbar, schon gar nicht auf nasser Unterlage, wie sie die hier vorgeschlagenen Einsatzbedingungen angeben. Die Breite der jeweiligen Verteilung der Kohlenstoffatom-Zahlen sollte andererseits nicht zu gering sein; beispielsweise kann die Streuung (Quadratwurzel der Varianz) mindestens 1 betragen (ebenfalls auf Massenbasis zu berechnen). Jedenfalls ist in Ausführungsformen vorgesehen, dass die kinematische Viskosität der verwendeten Mischung auf die Einsatz-Temperatur bei der Verwendung so abgestimmt ist, dass sie unter den vorliegenden Einsatz-Bedingungen zwischen 1,2 mm²/s und 1,8 mm²/s liegt, oder zwischen 1,4 mm²/s und 1,75 mm²/s, und besonders bevorzugt zwischen 1,45 mm²/s und 1,7 mm²/s. Alternativ kann in Ausführungsformen vorgesehen sein, die Kohlenwasserstoff-Mischung durch Zugabe eines (selbst vorzugsweise nicht-paraffinischen) Verdickungsmittels auf eine kinematische Viskosität über 5 mm²/s, insbesondere im Bereich 20 mm²/s bis 400 mm²/s oder bis 40 mm²/s anzudicken, um beispielsweise ein Verlaufen auf unebenen, geneigten oder gar senkrechten oder überhängenden Flächen einzuschränken, zu verlangsamen oder gar zu verhindern.
Die Reihenfolge der Verfahrensschritte kann sich in verschiedenen Ausführungsformen unterscheiden: Wenn lediglich eine mechanische Bearbeitung erfolgen soll, wird vor dieser die Kohlenwasserstoff-Mischung aufgebracht. Wenn eine hydromechanische Bearbeitung erfolgen soll, wird diese mit der Kohlenwasserstoff-Mischung vollzogen, d. h. die Kohlenwasserstoff-Mischung wird durch Düsen aufgespritzt. In diesem Fall kann anschließend auch zusätzlich eine mechanische Bearbeitung erfolgen. Es ist wenig zweckmäßig, das Aufbringen der Kohlenwasserstoff-Mischung etwa zeitgleich mit der mechanischen Bearbeitung zu vollziehen, da die dafür zumeist verwendeten rotierenden Bürsten die Kohlenwasserstoff-Mischung großenteils gar nicht erst an die zu reinigende Oberfläche gelangen lassen, sondern zur Peripherie ableiten. Der Unterschied der Wirkungsweise der vorliegenden Erfindung liegt wohl darin, dass die Kohlenwasserstoff-Mischung nicht als bloßes Transportmittel für bereits (mechanisch) gelösten Schmutz verwendet wird, wie dies bei dem herkömmlich verwendeten Wasser der Fall wäre, sondern als ein Agens, welches eine gewisse Zeit an der verunreinigten Stelle der zu reinigenden Oberfläche verbleibt, um seine Wirkung zu entfalten.
Bei der Variante ohne zwischenzeitliches Aufnehmen der Kohlenwasserstoff-Mischung nebst den Kaugummi-Resten durch in-situ-Bilden einer Mikroemulsion mittels einer geeigneten wässrigen Tensid-Zubereitung wird ausgenutzt, dass die Lagerfähigkeit der Tensid-Zubereitung ohne Ölkomponente praktisch unbegrenzt ist, im Gegensatz zu den sonst üblichen Fertig-Mikroemulsionen, die nur innerhalb eines gewissen Temperaturbereichs stabil sind. Zudem wird in dieser Variante ausgenutzt, dass die entstehende Mikroemulsion auch eine Reinigungswirkung auf die vorhandenen Kaugummi-Reste bzw. die evtl. nur zum größten Teil davon befreite feste Oberfläche hat. Das Aufnehmen der Kohlenwasserstoff-Mischung, das ohnehin unverzichtbar ist, wird also mit einem Nachwischen zu einem Verfahrensschritt kombiniert und das Gesamtverfahren somit vereinfacht. Das Aufnehmen ist in verschiedener Weise möglich, z. B. durch Aufsaugen mit Unterdruck, oder (kapillar) mit Tüchern, Vliesen, Geweben, Papier oder dergleichen. Letztere Varianten sind oftmals gründlicher, zum Preis des vermehrten Abfalls.
Die dafür in dieser Anmeldung vorgeschlagenen Tensid-Zubereitungen weisen einen besonders hohen Wassergehalt auf, nämlich über 85%. Ermöglicht werden solche hohen Wassergehalte durch gezielte Auswahl spezieller Tenside, nämlich mehrschwänziger, insbesondere anionischer Tenside, und einer Salzkomponente. Unter einem mehr-, z. B. zweischwänzigen Tensid wird in diesem Zusammenhang eines verstanden, an dessen hydrophilem ”Kopf” zwei hydrophobe ”Schwänze” gebunden sind, beispielsweise über Estergruppen (ein Beispiele ist AOT, also Sulfobernsteinsäure-bis-2-ethylhexylester). Nicht unter diesen Begriff fallen bloß im einzigen hydrophoben Teil verzweigte Tenside; wohl aber solche, bei denen zwei jeweils verzweigte hydrophobe Teile vorliegen (wie eben AOT). Mit anderen Worten: Die Verzweigung befindet sich im hydrophilen Teil. Der Massenanteil des mehrschwänzigen Tensids beträgt, bezogen auf das Wasser, z. B. ein Tausendstel bis ein Zwanzigstel, und/oder mindestens ein Zweihundertstel oder ein Hunderstel, und unabhängig davon höchstens 4,5% oder höchstens 4%.
Ferner enthält die erfindungsgemäße Tensid-Zubereitung als zweiten Hauptbestandteil einen Glykolether, und in der Variante der fertigen Mikroemulsion die Kohlenwasserstoff-Mischung. Zur Einstellung der Ionenstärke kann bei Bedarf bis zu 1% Kochsalz oder eine entsprechende Menge eines anderen Mineralsalzes zugefügt werden. In der Variante der Reinigungsmittel-Kombination wird die wässrige Tensid-Zubereitung ohne die Kohlenwasserstoffe separat bereitgestellt.
Der enthaltene Glykolether ist vorzugsweise ein Alkylglykolether, Alkyldiglykolether oder Alkyltriglykolether, weiter bevorzugt ein n-Alkylglykolether, n-Alkyldiglykolether oder n-Alkyltriglykolether, mit Alkyl = Ethyl, Propyl, Butyl, Pentyl oder Hexyl; noch weiter bevorzugt n-Butylglykol oder n-Butyldiglykolether. Typischerweise ist der verwendete Glykolether im Anwendungs-Temperatur mit Wasser mischbar, obgleich eine Wasserlöslichkeit im eingesetzten Mengenverhältnis ausreicht.
Detaillierte Beschreibung der Ausführungsformen
Die beschriebene Aufgabe wird beispielsweise durch folgende Herangehensweisen umgesetzt:
A. Entfernungsverfahren unter Verwendung von Scheuermaschinen.
A(I) Aufsprühen der cycloalkanhaltigen Kohlenwasserstoffmischung auf einen trockenen oder gegebenenfalls vorgewässerten (falls sehr porösen) Untergrund.
Hierzu kann ein handelsübliches Drucksprühgerät (ausgelegt für z. B. 0,1–2 bar) oder eine andere geeignete Pumpvorrichtung verwendet werden. Gießen oder der Einsatz getränkter Materialien wie Bürsten, Lappen oder Schwämme sind auch möglich.
A(II) Mechanische Bearbeitung der zu entfernenden Schmutze.
Zur Entfernung kleinerer, vereinzelt auftretender Polymerschmutzflecke kann das Reinigungsöl händisch mittels Schwamm, Bürste oder Handpad in den Schmutz eingearbeitet und dieser so gelöst werden. Ebenso möglich ist die Verwendung einer handelsüblichen Einscheibenmaschine mit einer starken Bürste oder einem Pad gegen starke Schmutze. Hierbei ist darauf zu achten, dass

– der zu entfernende Polymerschmutz stets mit dem Kohlenwasserstoffgemisch benetzt bleibt; und
– ein ausreichender Anpressdruck (typischerweise entsprechend ca. 2–20 kg/m²) vorhanden ist.

A(III) Aufnahme der gelösten Polymerschmutzmasse

a) Auf glatten, nicht saugfähigen Untergründen genügt es meist, das Gemisch aufzuwischen, mit einer Gummilippe abzuziehen oder mittels Nasssauger abzusaugen.
b) besser, zumal bei rauen und/oder saugfähigen Untergründen, ist es, ein Reinigungsmittel gemäß Anspruch 2 (Beispiel einer Rezeptur unter Punkt C) oder eines alternativen Reinigungsmittels aufzusprühen, die Flüssigkeiten beispielsweise durch kurzes Bearbeiten mittels einer Bürste oder eines Pads zu vermischen und anschließend die gebildete Emulsion wie im vorhergehenden Absatz beschrieben aufzunehmen.
c) Zweckmäßig wäre das Aufbringen einer speziell abgestimmten Reinigungsmittelmischung, welche erst im Zeitpunkt der Vermischung mit der auf dem Boden befindlichen Polymerschmutz-/Kohlenwasserstoff- mischung in situ eine Mikroemulsion bildet. Eine geeignete Rezeptur ist unter Punkt C gegeben.

B. Entfernungsverfahren unter Verwendung von Strahlmaschinen
Möglich ist auch der Einsatz einer Anordnung, die gleichzeitig über eine geeignete Düse einen Druckstrahl des cycloalkanhaltigen Kohlenwasserstoffgemisches direkt auf den zu entfernenden Polymerschmutz aufbringt und das Gemisch aus gelöstem Polymerschmutz und Kohlenwasserstoffgemisch nahezu zeitgleich aufsaugt.
Die Vermischung/Emulsionsbildung erfolgt hierbei hydromechanisch. Die Abreinigung gegebenenfalls zurückbleibender Reste aus gelöstem Polymerschmutz und Kohlenwasserstoffgemisch kann entsprechend Punkt AIII erfolgen.
Typischerweise befindet sich die beschriebene Anordnung im Inneren einer geeigneten Umhüllung welche die Reinigungsleistung auf eine gewünschte Stelle fokussiert und ungewünschte Exposition verhindern soll. Selbstredend sind weitere Bestandteile der beschriebenen Apparatur ein angeschlossener Nasssauger mit Beständigkeit gegen ölhaltige Verschmutzungen sowie ein Druckerzeugungsgerät für den Sprühstrahl.
C. Erfindungsgemäße Zusammensetzungen
C(I) Beispiel für Zusammensetzung des Cycloalkan-haltigen Kohlenwasserstoffgemisches

~50% Paraffine; ~50% Naphthene (Cycloalkane); < 0,1% Aromaten

C(II) Beispiel für Zusammensetzung des Reinigungsmittels gemäß A(III) b
Mikroemulsion bestehend aus:
über 85%, nämlich 90,1% Wasser
4–10% eines Glykolethers, nämlich 5,3% Butylglykol
0,1–5% Kohlenwasserstoffe, nämlich 0,9% einer Kohlenwasserstoffmischung CAS 289711-48-4
0,1–5% eines doppelschwänzigen Tensides, nämlich 3,3% AOT
ggf. 0–1%, nämlich 0,4% Kochsalz
C(III) Beispiel für Zusammensetzung des Reinigungsmittels gemäß A(III) c
Mischung bestehend aus:
über 85% (z. B. 90%) Wasser
4–10% eines Glykolethers wie oben
0,1–10% eines doppelschwänzigen Tensides, nämlich AOT (s. o.)
ggf. 0–1% Kochsalz (s. o.)
D. Abtrennung gelöster Polymere
In Ausführungsformen wird die aufgenommene Mischung aus Kohlenwasserstoffgemisch und Polymerschmutz durch Trennung der Komponenten recycelt. Zur Trennung können Verfahren wie Destillation und/oder Zentrifugieren eingesetzt werden.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

EP 2350251 B1 [0002]
WO 2005/071168 A1 [0003]

Claims

Wässrige Tensid-Zubereitung für die Herstellung einer Mikroemulsion in Kontakt mit einer Kohlenwasserstoff-bedeckten Oberfläche in situ, die Tensid-Zubereitung beinhaltend mehr als 85 Gew.-% Wasser, ein mehrschwänziges Tensid und einen Glykolether.
Tensid-Zubereitung insbesondere für die Entfernung von Polymerschmutzen, beinhaltend mehr als 85 Gew.-% Wasser und ein mehrschwänziges Tensid, einen Glykolether sowie eine hydrophobe Komponente, diese hauptsächlich bestehend aus gesättigten Kohlenwasserstoffen.
Tensid-Zubereitung gemäß Schutzanspruch 2, wobei die hydrophobe Komponente eine Kohlenwasserstoff-Mischung ist.
Tensid-Zubereitung gemäß Schutzanspruch 3, wobei die Kohlenwasserstoff-Mischung mehr als 10% Cycloalkane enthält.
Tensid-Zubereitung gemäß Schutzanspruch 4, wobei die Kohlenwasserstoff-Mischung mehr als 1% Cycloalkane mit mindestens zwei Ringen enthält.
Tensid-Zubereitung gemäß Schutzanspruch 4 oder 5, wobei die Cycloalkane zu mehr als 50% 10-13 C-Atome aufweisen.
Tensid-Zubereitung gemäß einem der Schutzansprüche 2 bis 6, wobei in der Kohlenwasserstoff-Mischung weniger als 2% Aromaten enthalten sind.
Tensid-Zubereitung gemäß einem der Schutzansprüche 2 bis 7, wobei die Kohlenwasserstoff-Mischung bei der Einsatz-Temperatur eine kinematische Viskosität aufweist, die zwischen 1,2 mm²/s und 1,8 mm²/s liegt.
Tensid-Zubereitung gemäß Schutzanspruch 8, wobei die kinematische Viskosität bei der Einsatz-Temperatur zwischen 1,4 mm²/s und 1,75 mm²/s liegt.
Tensid-Zubereitung gemäß Schutzanspruch 9, wobei die kinematische Viskosität bei der Einsatz-Temperatur zwischen 1,45 mm²/s und 1,7 mm²/s liegt.
Tensid-Zubereitung gemäß einem der Schutzansprüche 2 bis 10, ferner enthaltend ein Verdickungsmittel.
Tensid-Zubereitung gemäß Schutzanspruch 11, wobei die kinematische Viskosität über 5 mm²/s und ggf. bis 40 mm²/s beträgt.
Tensid-Zubereitung gemäß Schutzanspruch 11, wobei die kinematische Viskosität im Bereich 20 mm²/s bis 400 mm²/s liegt.
Tensid-Zubereitung gemäß einem der Schutzansprüche 1 bis 13, worin der Glykolether zu 4%–10% enthalten ist.
Tensid-Zubereitung gemäß einem der Schutzansprüche 1 bis 14, worin der Glykolether ein Alkylglykolether, ein Alkyldiglykolether, oder ein Alkyltriglykolether ist.
Tensid-Zubereitung gemäß Schutzanspruch 15, wobei der Glykolether ein n-Alkylglykolether, ein n-Alkyldiglykolether, oder ein n-Alkyltriglykolether ist.
Tensid-Zubereitung gemäß Schutzanspruch 15 oder 16, wobei das Alkyl eines von Ethyl, Propyl, Butyl, Pentyl und Hexyl ist.
Tensid-Zubereitung gemäß einem der Schutzansprüche 1 bis 17, worin der Glykolether in jedem Verhältnis mit Wasser mischbar ist.
Tensid-Zubereitung gemäß einem der Schutzansprüche 1 bis 17, worin der Glykolether im eingesetzten Verhältnis in Wasser löslich ist.
Tensid-Zubereitung gemäß einem der Schutzanspruche 1 bis 19, worin der Glykolether Butylglykol, insbesondere n-Butylglykol ist.
Tensid-Zubereitung gemäß einem der Schutzanspruche 1 bis 19, worin der Glykolether n-Butyldiglykolether ist.
Tensid-Zubereitung gemäß einem der Schutzanspruche 1 bis 21, worin das Tensid mehrere Estergruppen enthält.
Tensid-Zubereitung gemäß einem der Schutzanspruche 1 bis 22, worin das Tensid doppelschwänzig ist.
Tensid-Zubereitung gemäß Schutzanspruch 22 oder 23, worin das Tensid anionisch ist.
Tensid-Zubereitung gemäß Schutzanspruch 24, wobei das Tensid AOT ist.
Tensid-Zubereitung gemäß einem der Schutzansprüche 1 bis 25, worin das Tensid zu 0,1–10% enthalten ist.
Tensid-Zubereitung gemäß Schutzanspruch 26, worin das Tensid zu 0,1–5% enthalten ist.
Tensid-Zubereitung gemäß einem der Schutzansprüche 1 bis 27, worin ein Mineralsalz enthalten ist.
Tensid-Zubereitung gemäß Schutzanspruch 28, wobei das Mineralsalz Kochsalz ist.
Tensid-Zubereitung gemäß Schutzanspruch 28 oder 29, worin das Salz zu bis zu 1% enthalten ist.
Reinigungsmittel-Kombination für die Kaugummi-Entfernung, beinhaltend eine flüssige Kohlenwasserstoff-Mischung sowie separat davon eine wässrige Tensid-Zubereitung mit einem mehrschwänzigen Tensid und einem Glykolether.
Reinigungsmittel-Kombination gemäß Schutzanspruch 31, wobei die Tensid-Zubereitung die gemäß einem der Schutzansprüche 1 bis 30 ist.
Reinigungsmittel-Kombination gemäß Schutzanspruch 31 oder 32, wobei die flüssige Kohlenwasserstoff-Mischung die gemäß einem der Schutzansprüche 4 bis 13 ist.