DE2141983A1 - Phosphorarme reinigungsmittel - Google Patents

Phosphorarme reinigungsmittel

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DE2141983A1
DE2141983A1 DE19712141983 DE2141983A DE2141983A1 DE 2141983 A1 DE2141983 A1 DE 2141983A1 DE 19712141983 DE19712141983 DE 19712141983 DE 2141983 A DE2141983 A DE 2141983A DE 2141983 A1 DE2141983 A1 DE 2141983A1
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    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C11ANIMAL OR VEGETABLE OILS, FATS, FATTY SUBSTANCES OR WAXES; FATTY ACIDS THEREFROM; DETERGENTS; CANDLES
    • C11DDETERGENT COMPOSITIONS; USE OF SINGLE SUBSTANCES AS DETERGENTS; SOAP OR SOAP-MAKING; RESIN SOAPS; RECOVERY OF GLYCEROL
    • C11D3/00Other compounding ingredients of detergent compositions covered in group C11D1/00
    • C11D3/16Organic compounds
    • C11D3/36Organic compounds containing phosphorus
    • C11D3/365Organic compounds containing phosphorus containing carboxyl groups

Description

  • Phosphorarme Reinigungsmittel Die vorliegende Erfindung betrifft eine Wirkstoffkombination für phosphorarme Reinigungsmittel, die aus teilweise bekannten Phosphonocarbonsäuren und solchen bekanten Zusatzstoffen, die hydratisierbare Kolloide baden, besteht und die eine besonders hohes Schmutztragevermögen aufweist Wie bekannt, werden Polyphosphate als sog. "Ruilder" (Substanzen, die die Wirkung der waschaktiven Substanzen unterstützen, vergleiche Helmut Stüpel, "Synthetische Wasch-und Reinigungsmittel", Seite 204, Stuttgart (1954)) für die Herstellung von Reinigungsmitteln. verwendet. Die Wirkung der Polyphosphate beruht im wesentlichen auf ihrem Komplexbildungs- und Sequestriervermögen für Erdalkaliionen und Schwermetalle, wodurch Wasser enthärtet, Carbonate und Kalkseifen gelöst und Eisensalze unschädlich gemacht werden0 Daneben zeigen die Polyphosphate ein hohes Suspendier- und Peptisiervermogen für Pigmentes Dadurch wird das Schmutztragevermögen der Reinigungslaugen wesentlich erhöht und die gleichmäßige Benetzung der gereinigten Gegenstande durch Wasser gefördert. Als Nachteile der Polyphosphate bei der Anwendung in Reinigungsmitteln sind die hydrolytische Spaltung il für die Sequestrierung unwirksames Orthophosphat und der hohe Phophor-Gehalt zu nennen. Die hydrolytische Spaltung macht es unmöglich, mit Polyphosphaten stabile flüssige Formulierungen herzustellen, die wegen der leichteren Dosierbakeit durch Meßpumpen heute bevorzugt werden. In vielen Anwendungsgebieten, beispielsweise bei der Flaschenreinigung auf automatischen Maschinen, wird die Reinigungsmittellösung mehrere Tage lang bei erhöhter Temperatur angewendet.
  • Die Hydrolyse der Polyphosphate zu anwirksamem Orthophosphat macht es dabei notwendig, ständig Polyphosphat nachzusetzen, um die sequestrierenden Eigenschaften aufrecht zu erhalten. Als weiterer schwerwiegender Nachteil ist zu nennen: Der hohe Gehalt der Polyphosphate fördert die Eutrophierung der Gewässer (Vermehrung von Algen, Bakterien und Plankton im Wasser durch Anreicherung von Nährstoffen, wobei besonders die Phosphor und Stickstoff enthaltenden Stoffe die Eutropherung fördern).
  • Ersetzt man die Polyphosphate durch Phosphonocarbonsäuren, so zeigte sich, daß das Sequestriervermögen dem der Polyphosphate überlegen ist, daß aber das Suspendi er- und Peptisiervermögen bei den Phosphonocarbonsäuren nicht so stark ausgeprägt ist, was sich z.B.
  • in der ungenügenden Ausbildung eines geschlossenen Wasserfilms auf den gereinigten Flaschen zeigt.
  • Es wurde nun gefunden, daß die neue Kombination aus Phosphonocarbonsäuren der Formel in welcher R für Wasserstoff, Alkyl, Alkenyl und Alkinyl mit jeweils bis zu 4 Kohlenstoffalomen steht, ferner für Cycloalkyl und Aralkyl steht und außerdem noch für den Rest steht, wobei R' für Wasserstoff, Alkyl mit bis zu 4 Kohlenstoffatomen und für Carboxyl steht, R" für Wasserstoff und Methyl steht und R"' für die Carboxyl-Gruppe steht, und solchen Zusatzstoffenh, die hydratisierbare Kolloide bilden, in Reinigungsmittel ein besonders hohe Schmutz tragevermögen aufweist.
  • Es ist als überraschend zu bezeichnen, daß ein Zusatz von Stoffen, die hydratisierbare Kolloide bilden, die Ausbildung eines geschlossenen Wasserfilms bei der Flaschenreinigung ermöglicht. Auf diese Weise konnte der Polyphos phat-Anteil voll wirksam (als Sequestriermittel und als "Builder") durch Phosphonocarbonsäuren und hydratisierbare Kolloide ersetzt werden0 Durch den niedrigen Phosphorgehalt ist die erfindungsgemäße Kombination von Wirkstoffen ohne Einfluß auf die Eutrophierung der Gewässers Es wird dadurch ein technischer Fortschritt erzielt9 weil keine Umweltsschutz-Problemc auftreten.
  • Die Phosphonocarbonsäuren sind durch die obige Formel (I) allgemein definiert. In dieser Formel steht R vorzugsweise für Wasserstoff, ferner vorzugsweise für den Rest (II), wobei R' und R" vorzugsweise für Wasserstoff und für Methyl stehen, ferner R' vorzugsweise auch noch Carboxyl sein kann. R"' steht vorzugsweise für die Carboxyl-Gruppe.
  • Die Verbindungen der Formel (I) sind zum Teil noch nicht bekannt, sie sind teilweise der Gegenstand älterer Rechte (vgl. hierzu die Deutschen Patentanmeldungen P 20 15 068.9 vom 28.3.1970 und P 20 61 838.6 vom 16.12.1970). Die Phosphonobernsteinsäure (R in Formel (I) steht für Wasserstoff) und deren Ester sind schon seit einiger Zeit bekannt (vgl.
  • Journal of the General Chemistry of the USSR 24. S. 121 -124 (1954)). Diejenigen Verbindungen, in denen R für Alkyl, Alkenyl, Cycloalkyl und Aralkyl steht, können dadurch erhalten werden, daß man Phosphonobernsteinsäureester zunächst in einem inerten organischen Ldsungsmittel metalliert (z.B. mit Natriumäthylat) und die in.L-Stellung metallierte Verbindung mit den üblichen Alkylierungsmitteln (wie z.B. Alkylhalogeniden, Dialkylsulfaten Trialkylphosphaten) alkyliert; vorzugsweise kann man als Alkylierungsmittel den Phosphonobernsteinsäuretetralkylester selbst vçrwendene Die Metallierung wird bevorzugt im Temperaturbereich zwischen O und 150 C, die Alkylierung im Temperaturbereich zwischen 20 und 140°C vorgenommen. Diejenigen Verbindungen, in denen R fft den Rest mit der Formel (II) steht, werden erhalten, wenn man an Phosphonobernsteinsäure-tetraalkylester aktivierte Kohlenstoff-Doppelbindungen tragende Verbindungen (wie z.B.
  • Acrylsäure- wnd Crotonsäureester oder deren Nitrile) in Gegenwart von katalytisch wirksamen starken Basen addiert und die Addukte anschließend mit wäßrigen Mineralsäuren zu denjenigen Verbindungen der allgemeinen Formel (I) verseift, bei denen R für den Rest mit der Formel (II) steht.
  • Als katalytisch wirksame Basen haben sich insbesondere Alkali-alkoholate bewährt; die Reaktionstemperaturen liegen vorzugsweise zwischen 0 und 80°Co Als Zusatzstoffe, die hydratisierbare Kolloide bilden, sind zu rennen: Carboxymethylcellulose, Dextrin9 Polyacrylat und Alginat9 wobei man unter letzterem die Polymerisate von Alginsäuren versteht (vgl. H. Römpp, "Chemie-Lexikon", 3. Auflage, Stuttgart (1950)).
  • Folgende Beispiele erläutern die Verwendung der erfindungs gemäßen Kombination: Beispiel A: In einer Brauerei wurden Bierfiaschen mit einer Reinigungslauge, die 1 O/o Ätnatron und 0,2 % einer Mischung aus 77 % Soda, calciniert 5 % Carboxyinethylcellulose 10 % Phosphonobernsteinsaures Natrium 8 % nichtionischer Entschäumer (Blockpolymerisate mit Äthylenoxid- und Propylenoxidgruppen) enthielt, gereinigt. Die Gesamthärte des Betriebswassers betrug 250dH (1°dH = 1 mg CaO in 100 ccm Wasser). Die Flaschen waren an allen fünf Versuchstagen sauber und mit einem geschlossenen Wasserfilm versehen. Ohne den Carboxymethylcelluloseanteil waren die Flaschen nicht gleichmäßig benetzt.
  • Beispiel B: In einer Brauerei mit einer Flaschenwaschmaschine, die als Doppelmaschine aus zwei gleichen Hälften, aber mit getrennten Laugenabteilungen, aufgebaut ist, wurden Flaschen gereinigt. Beide Maschinenhälften mit je einer Leistung von 22 000 Flaschen/Stunde wurden durch die selbe Drängelaufgabe mit Flaschen beschickt.
  • Maschine Nr. 1 wurde mit einer Reinigungsmittellösung, die 10 kg Ätznatron, 200 g Phosphonobutan, 1,2,4-tricarbonsäure und 100 g Carboxymethylcellulose (Molekulargewicht ca.
  • 40 000)pro cbm Lauge enthielt, gefahren.
  • Die Lauge in der Maschine Nr. 2 enthielt die gleichen Zusätze ohne Carboxymethylcellulose.
  • Wahrend die Flaschen aus der Maschine Nr. 1 glänzend und mit einem geschlossenen Wasserfilm herauskamens trat an einer großen Anzahl Flaschen der Maschine Nr 2 ein Aufreißen des Wasserfilms und Tropfenbildung auf Beispiel C: In einem Mineralwasserabfüllbetrieb wurde der im folgenden geschilderte Vergleichsversuch bei der Flaschenreinigungsmaschine unternommen. (1) Die übliche Lauge mit Hexametaphosphat und Tripolyphosphat 9 also mit hohem Phosphor-Gehalt, erde verglichen mit (2) der Lauge mit 2-phosphonobutan-1 ,2,4-tricarbonsaurem Natrium und CarboxymethylcelluloseS die also frei von anorganischem Phosphat ist. Die Betriebswasserhärte betrug 19°dH. Die Reinigungs- und Enthärtungswirkung und Kalkablagerung wurde über drei Wochen in beiden Fällen verglichen.
  • (1) die Lauge enthielt 1,5 % Ätznatron und 0,35 % einer Mischung aus: 62 % Natriumsulfat 17 % Natriumhexametaphosphat 17 So Natriumtripolyphosphat 5 % nichtionischer Entschäumer (vg. Beispiel A) (2) Die Lauge enthielt 195 % Ätznatron und 0935 5S einer Mischung aus: 83 % Natriumsulfat 5 % Carboxymethylcellulose 7 % 2-Phosphonobutan-1,2,4-tricarbonsaures Natrium 5 % nichtionischer Entschäumer (siehe Beispiel A) Trotz des Fehlens von anorganischem Phosphat bei (2) war das Reinigungsergebnis gleich dem bei (1), das einen hohen Phosphat-Gehalt hatte. Die Flaschen erwiesen sich als sauber und biologisch einwandfrei. Wassersteinbildwag konnte in beiden Fällen nicht beobachtet werden. In beiden Fällen wurden Flaschen mit gutem Flaschenglanz und geschlossenem Wasserfilm erzielt.
  • Für den Phosphor-Gehalt der Reinigunslaugen ergeben sich folgende Werte: Versuch (1) (2) Phosphor- 331 ppm 26 ppm gehalt Der Gesamt-Phosphor-Gehalt wird also durch Verwendung der erfindungsgemäßen Kombination erheblich gesenkt.
  • HerstelStngsbeispiel: Zu der Mischung von 508 g (2 Mol) Phosphonobernsteinsäuretetramethylester und 172 g (2 Mol) Acrylsäuremethylester werden unter Rühren und intensiver Kühlung bei 12 bis 14°C 0,3 Mol Natrium-methylat in 100 ml Methanol innerhalb von 70 Minuten zugetropft. Das Methanol wird im Vakuum bis zu einer Sumpftemperatur von 80°C abdestilliert. Die Rohausbeute an 2-Dimethylphophono -butan-tricarbonsäure-methylester-(1,2,4) beträgt 665 g (98 % der Theorie). Die Verbindung destilliert beim Kp. 175 - 1830C/1 Torr.
  • Der so erhaltene 2-Dimethylphosphono-butan-tricarbonsäuremethylester-(1,2,4) wird mit 100 mol verdünnter Salzsäure (2 Mol Säure/l) 18 Stunden unter Abdestillieren des bei der Verseifung gebildeten Methanols auf Siedetemperatur erhitzt. Anschließend wird das Verseifungsgemisch mit 150 ml konzentrierter Salzsäure (12 Mol Säure/l) versetzt und weitere 18 Stunden auf Rilckflußtemperatur erhitzt. Dann wird die Reaktionslösung im Vakuum zur Trockene eingedampft (maximale Sumpftemperatur 1200C) und mit Wasser zu einer 50 zeigen Lösung von 2-Phosphono-butan-1,2,4-tricarbonsäure verdünnt.

Claims (2)

Patentansprüche:
1) Phosphorarmes Reinigungsmittel, gekennzeichnet durch einen Gehalt an einer Kombination, hestehend aus Phosphonocarbonsäuren der Formel in welcher R für Wasserstoff, Alkyl, Alkenyl und Alkinyl mit jeweils bis zu 4 Kohlenstoffatomen steht, ferner für Cycloalkyl und Aralkyl steht und außerdem noch für den Rest steht, wobei R' für Wasserstoff, Alkyl mit bis zu 4 Kohlenstoffatomen und für Carboxyl steht, R" für Wasserstoff und Methyl steht, und R"' für die Carboxyl-Gruppe steht, und solchen Zusatzstoffen, die hydratisierbare Kolloide bilden.
2) Reinigungsmitteil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß es als Zusatzstoffe, die hydratisierbare Kolloide bilden, Carboxymethylcellulose, Dextrin, Polyacrylat und/oder Alginsäure enthält.
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3965024A (en) * 1972-11-29 1976-06-22 Henkel & Cie G.M.B.H. Washing agent compositions and washing assistant composition containing phosphonopolycarboxylate sequestering agents

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