DE2149856C3 - Reinigungsmittel für elektrostatisch aufladbare Gegenstände - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft Reinigungsmittel für elektrostatisch aufladbare Gegenstände auf Basis üblicher Teppichshampoos. Fußbodenreiniger und Haushaltsallzweckreiniger u. dgl., durch deren Verwendung die Gegenstände nach Abschluß des Reinigungsprozesses anlielektrostatisch ausgerüstet werden.

Die zunehmende Verwendung von Kunststoffen im Haushalts-. Gewerbe- und Industriebereich bringt in vielen Fällen dadurch Probleme mit sich, daß diese Materialien als starke Dielektrika die Tendenz zeigen, »ich durch Reibung elektrostatisch aufzuladen. Eine neuere Zusammenfassung der Verhältnisse mit Literalurübersichl findet sich in einem Aufsatz von W e g e η e r und Topf; »Elektrostatische Aufladung von textlien Fußbodenbelängen, ihre Messung und Beteitigung« (»Chemiefasern«. 20, Seite 300, 1970).

Die elektrostatisch aufladenden Reibungsvorgänge kummulieren sich besonders beim Begehen von Materialien faseriger Struktur, da hier nicht nur die Oberfläche gerieben wird, sondern auch Reibungsvorgänge innerhalb des Fasergewirres stattfinden. Es wurde festge-Stellt, daß bereits nach vierzigmaligem Reiben mit einem Gummiabsatz bei Auslegewaren aus Nadelfilz oder Velours elektrostatische Ladungen von etwa 5000 Volt entstehen, d. h„ daß sich in der Praxis noch wesentlich höhere Ladungen ausbilden, weil hier oft we- »entlieh höhere Begehungszahlen Zustandekommen. Eine den Teppich begehende Person ist deshalb bereits nach kurzer Zeit im umgekehrten Sinne elektrostatisch aufgeladen; beim Berühren eines geerdeten oder spannungsaufnehmenden Gegenstandes aus Metall gibt sie diese Ladung schlagartig ab: Sie erhält einen sogenannten »elektrischen Schlag«.

Elektrostatische Aufladung ist aber nicht nur auf Fußböden textiler oder glatter Art beschränkt, sie ist auch beim Tragen von Kleidungsstücken aus syntheti- w sehen Fasermaterialien, beim Benutzen von Autositzen u. dgl. bekannt.

Störend ist dabei nicht nur die Belästigung von Personen, sondern auch z. B. das Unansehnlichwerden von Gegenständen aus Kunststoffmaterialien, die in Folge <·;> der elektrostatischen Aufladung in starkem Maße Staub und Schmutz anziehen und ihn besonders stark fixieren. Kunststoffgegenstände sehen deshalb oft bereits nach kurzer Gebrauchsdauer alt und verschmutzt aus Elektrostatische Aufladungen bei Maschinen und Geräten aus Kunststoffen können bei einem Entladungsvorgang Anlaß zur Funkenbildung geben und stellen damit eine latente Explosionsgefahr dar.

Alle diese Erscheinungen sind im Bereich der Technik und des Haushaltes wohlbekannt; es wird auf sehr verschiedenen Wegen versucht, ihnen zu begegnen.

Für die Verarbeitung von Textilfasern wurde zur Verhütung des die Behandlungsoperationen stark behindernden elektrostatischen Aufladens bereits im Jahre 193? in den zwei USA.-Patentschriften 20 86 544 und 70 86 590 die Verwendung von Alkaiimetallsalzen von Karbonsäuren zwecks Aufbringung eines ionenhaltigen und damit elektrizitätsableitenden Feuchtigkeitsfilmes vorgeschlagen. Als brauchbare organische Salze nennt die US-PS 20 86 544 ganz allgemein Salze, welche Wasser leitfähig machen, und insbesondere als namentlich aufgeführte Beispiele die Natrium-, Kalium- und Ammoniumsalze der Essigsäure, der Ameisensäure und der Zitronensäure. Bei dieser Auswahl der Elektrolyte ist also die gute Wasserlöslichkeit von ausschlaggebender Bedeutung. In der US-PS 20 86 590 wird zusätzlich noch auf gute Löslichkeit in dem als Lösungsmittel vorgeschlagenenen hochsiedenden Alkohol geachtet und als Alkalikarboxylate werden hier beispielsweise Magnesiumazetat und Ammoniumziirat genannt. Seit dieser Zeit ist es also dem Fachmann geläufig, daß bei Kunststofftextilfasern Alkaiikarboxylate der kur/kettigen organischen Karbonsäuren als antielektrostatische Mittel geeignet sind. Weiterhin ist aber auch das Problem bekannt, daß solche Imprägnierungen nur kurzzeitig wirksam sind. Auch bei den hygroskopischen Vertretern der in diesen Patentschriften genannten Salze hat sich als Mangel gezeigt, daß sie auskristallisieren und z. B. beim Staubsaugen entfernt werden. Zur Behebung dieses Problems schlägt die US-PS 21 71 842 vor. Kristallisationsverzögerer zuzusetzen. Ein Vorschlag der DT-OS 20 50 770 geht dahin, die bekannten antistatischen Salze in das organische Kunststoffbindemittel einzubauen, welches Teppiche heutzutage oft rückseitig zusammenhält; auf diese Weise wird also in diesem Falle das Festhaften der antistatischen Mittel angestrebt.

Bei der Anwendung antielektrostatisch wirksamer Elektrolyte stellt sich jedoch noch ein weiteres Problem. Alle derartigen Produkte sollen die zu behandelnden Oberflächen mit einer Art Film überziehen oder jedenfalls in solcher Menge vorhanden sein, daß an jeder Stelle der Oberfläche im Falle der Reibungsbeanspruchung die gewünschte Wirkung erzielt wird. Es tritt also in jedem Falle eine Veränderung der Oberflächenbeschaffenheit ein, und diese Veränderung bewirkt unter anderem, daß die behandelten Oberflächen eine verstärkte Tendenz aufweisen, neuen Schmutz aufzunehmen; dies kann bereits dadurch hervorgerufen werden, daß die verwendeten Mittel selbst klebrig sind, zum anderen ziehen sie einen Wasserfilm an, der sich schmutzanklebend auswirkt. Diese Erscheinung tritt in der Praxis oft so stark und unangenehm auf, daß die Anwendung der antielektrostatischen Mittel unterbleibt, um die damit verbundenen Nachteils zu vermeiden.

Kritischer noch als bei Kleidungsstücken, die gewaschen oder wenigstens ohne große Schwierigkeiten gereinigt werden können, wirkt sich der Nachteil der verstärkten Anschmutzung bei festverlegten textlien Bodenbelängen, Wandbespannungen u. dgl. aus. Die Reinigungsvorgänge bei d;rartigen Textilien sind nach wie

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vor mit Schwierigkeiten verbunden; man versucht deshalb die Reinigungsintervalle möglichst auszudehnen und alles zu vermeiden, was zu einer schnelleren Wiederanschmutzung führen könnte, in vielen Fällen wird deshalb auf die an sich erwünschte antielektrostatische Behandlung verzichtet.

Man begnügt sich dann oft mit der geringen antielektrostatischen Wirkung von Reinigungsmitteln, welche besonders bei Reinigungsmitteln auf Basis von Seifen, d h. also Alkalisalzen der höheren Fettsäuren, bekannt ist. Allerdings läßt die Reinigungswirkung solcher Seifen gegenüber den snythetischen Waschaktivstoffen (WAS) zu wünschen übrig, und die antielektrostatische Wirkung ist unzureichend. Man hat auch bereits vorgeschlagen, die bei den höheren Fettsäuren und Fettalkoholen mit einem Gehalt an mindestens zwei Doppelbindungen aufgefundene, gegenüber den gesättigten Fettsäuren erhöhte, antielektrostatischen Wirkung auszunutzen {FR-PS 11 33 394). Vorgeschlagen wurde z.B. die Verwendung der Ammoniaksalze der Linolsäure oder der Linolensäure. Derartige Verbindungen sind jedoch in ihrem Reinigungsverhalten noch seifenähnlich, also unzureichend, und sie zeigen auch in ihrem Wiederanschmutzungs- und Absorptionsverhallen keinen wesentlichen Vorteil vor den normalen seifenhaltigen Reinigungsmitteln. Die Oxydationsempfindlichkeit der ungesättigten Säuren und dementsprechende geringe Haltbarkeit der daraus hergestellten Mittel kommt als weiterer Nachteil hinzu.

Der Erfindung liegt nun die Aufgabe zugrunde. Reinigungsmittel für elektrostatisch aufladbare Gegenstände auf Basis üblicher Teppichshampoos, Fußbodenreiniger und Haushaltsallzweckrsiniger u. dgl. zu schaffen, die auf Grund ihres konventionellen Gehaltes an synthetischen Waschaktivstoffen hohe Reinigungskraft besitzen und die die gereinigten Gegenstände nach Beendigung des Reinigungsprozesses und damit verbundener Entfernung der Reinigungsmittel antielektrostatisch ausgerüstet ohne erhöhte Wiederanschmutzungsneigung hinterlassen.

Es konnte gefunden werden, daß sich dieses Ziel erreichen läßt, wenn man den Reinigungsmitteln einen Gehalt an Ammonium-, Alkali- oder Erdalkalisalz kurzkettiger Carbonsäuren mit einer verzweigt- oder geradkettigen Kohlenwasserstoffkette aus 2 bis 8 Kohlen-Stoffatomen, die auch OH-Gruppen tragen können, erteilt. Als besonders bevorzugten antielektrostatischen Wirkstoff setzt man den Reinigungsmitteln Alkalipropionat zu.

Bei Kenntnis der Ursache des schnellen Verschwindens einfacher Imprägnierungen mit den erfindungsgemäß den Reinigungsmitteln zugesetzten niedermolekularen antielektrostatischen Substanzen, nämlich der Mitentfernung bei der Schmutzentfernung im Reinigungsvorgang, war es höchst überraschend, daß die er- 5s findungsgemäßen Reinigungsmittel eine zurückbleibende antielektrostatische Wirkung entfalten. Das wird besonders deutlich, wenn man sich die Wirkungsweise dieser Reinigungsmittel vor Augen hält: Der Teppichshampoo z. B. wird in möglichst stark geschäumten Zu- <>o stand unter Vermeidung einer erheblichen Benetzung der zu reinigenden Oberfläche auf diese aufgebracht, belädt dort seine große Oberfläche mit den Schmutzpartikeln, trocknet zu einer spröden, bei mechanischer Beanspruchung in Schuppen zersplitternden Masse und <>.' wird dann durch Staubsauger mitsamt den Schmutzpartikeln abgesaugt.

Die so gereinigte Oberfläche zeigt eine starke antielektrostatische Wirkung, und zwar unter Vermeidung aller eingangs geschilderten Nachteile, die mit derartigen Behandlungen verbunden waren.

Es kommt hinzu, daß die zugesetzten Wirkstoffe physiologisch völlig unbedenklich sind, was sich schon daraus ergibt, daß sie Futtermitteln zugegeben werden dürfen und vielfach auch zur Behandlung von Nahtungsmitteln zugelassen sind. Eine zu starke Anreicherung im Gewebe ist ohnehin nicht zu befürchten, weil Rückstände, die sich etwa von der Oberfläche abgelöst haben sollten, bei dem nächsten Reinigungsvorgang wieder entfernt werden.

Die meisten der erfindungsgemäß zuzusetzenden Salze sind zwar mehr oder weniger hygroskopisch; es hat sich aber gezeigt, daß bei der erfindungsgemäßen Apolikationsweise in Gemeinschaft mit Waschaktivstoffen praktisch keine Verstärkung der Schmutzaufnahme der gereinigten Oberflächen auftritt, sondern eher eine Verringerung der ursprünglichen Anschmuti'.ungstendenz festzustellen ist. Die bei den bisherigen Reinigungsmitteln zu beobachtende Verstärkung der Wiederanschmutzungstendenz ist durch den erfindungsgemäßen Zusatz der Alkalikarboxylate behoben.

Testversuche hinsichtlich der elektrostatischen Auswirkung, bei denen als Vergleichsversuche diejenigen Werte beobachtet wurden, die von Reinigungsmitteln selbst, also ohne den Karboxylatzusatz herrühren, zeigten e ie die Aufladung praktisch verhindernde Wirkung, während bei den überprüften handelsüblichen Teppich-Shampoos auf Basis von Waschaklivstoff und auch von Gemischen von Seife mit Waschaluivstoff sich die Aufladung nicht unter Werte von 1000 bis 2000 Volt erniedrigte; diese von den Reinigungsmitteln selbst ausgeübten antielektrostatischen Wirkungen reichen zur Verhütung der Belästigungen der die Teppiche begehenden Personen nicht aus.

Die Messung erfolgte mit einem handelsüblichen Gerät, nämlich dem Statometer H 1407, System Dr. Haase, der Fa. Herfurth GmbH für eine praktisch trägheitslose Messung der statischen Elektrizität in den Bereichen: bis 100 bis 500, bis 1000 und bis 15 000 V/cm. Die Meßmethode vermag reproduzierbare Meßergebnisse zu geben. Es ist jedoch darauf zu achten, daß bei allen solchen Messungen die Luftfeuchtigkeit konstant gehalten wird. Die Beurteilungen der Meßergebnisse müssen an Erfahrungswerte anknüpfen, die dadurch gewonnen werden, daß Versuchspersonen so weit aufgeladen werden, bis Funkenbildung beim Berühren von leitenden Gegenständen auftritt.

Die antielektrostatische Nachwirkung nach Anwendung der erfindungsgemäßen Reinigungsmittel konnte durch andere Meßmethoden bestätigt werden. Dies soll an Hand eines Beispiels geschildert werden.

Beispiel 1

Die Auswirkung auf die elektrostatische Aufladbarkeit

Als erfindungsgemäß zusammengesetztes Reinigungsmittel wurde ein aus einer Spraydose als Teppichschnee auftragbares Teppichreinigungsmiitel eingesetzt, das als Waschaktivstoffe Sulfobernsteinsäurehalbester (5,5 Gewichtsprozent, bezogen auf Gesamtgewicht der wäßrigen Wirkstofflösung) und Laurylcarbonsäure-Äthylenoxydaddukt (0,5 Gewichtsprozent) enthielt, mit einem Versprödungszusatz von dispergiertem Polymethacrylmethylester-Kunststoff (1,5 Gewichtsprozent) und einem Lösungsvermittlerzusatz vcn 2,0 Gewichtsprozent Isopropanol, sowie mit 3,6 Ge-

wichtsprozent Kaliumpropionat als antielektrostatischem Wirkstoff (Rest ad 100 Gewichtsprozent ist Wasser und unwesentliche Mengen an Parfüm u. dgi.).

Diese wäßrige Wirkstoffkomposition ist dann mit dem Treibmittel (Propan/Butan) im Verhältnis 86 : 14 s in die Spraydose abgefüllt.

Dieses Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Reinigungsmittels ist im folgenden als Mittel A bezeichnet.

Das für die Vergleichsversuche verwendete Reinigungsmittel besaß die gleiche Zusammensetzung, mit Ausnahme des Gehaltes an Kaliumpropionat — im folgenden als Mittel B bezeichnet.

Als Testobjekte dienten runde Teppichscheiben mit einem Durchmesser von etwa 30 cm. Das Reinigungsmittel wurde als Teppichschnee aus der Spraydose zu einer Auflage von etwa 1 cm Höhe aufgetragen und oiine Einarbeitung nach einem Antrocknen abgesaugt, und die Teppichscheibe wurde anschließend getrocknet. Die Vergleichsmessungen wurden in einem auf konstantem Feuchtigkeitsgehalt der Luft eingestellten Untersuchungsraum durchgeführt.

Die Aufladung erfolgte durch maschinelles Reiben der rotierenden Teppichscheiben mit einem Polyacrylnitrilgewebe und wurde gemessen bis zur Grenze des Meßbereiches des benutzten Statometeters, nämlich 15 000 Volt. Wenn kein weiterer Anstieg einer Ladung festzustellen war, wurde das Reiben nach 2 Minuten Dauer abgebrochen.

30 Versucbsdurchführung

Eine Teppichscheibe wurde der angegebenen Reinigungsbehandlung mit Mittel B (ohne antistatischen Wirkstoff) unterworfen und nach dem Trocknen der Aufladungsbehandlung ausgesetzt: Es ergab sich innerhalb von 30 bis 60 Sekunden eine Ladung von über 15 00OVoIt.

Die aufgeladene Teppichscheibe wurde einer Reinigungsbehandlung mit dem erfindungsgemäßen Mittel A unterworfen; nach dem Trocknen war keine Ladung mehr festzustellen.

Die entladende Teppichscheibe wurde erneut der Aufladungsbehandlung ausgesetzt: Es konnte nur ein langsamer Aufladungsvorgang festgestellt werden, der nicht über 500 Volt zu steigern war.

Beispiel 2
Auswirkung auf die Schmutzanziehung

Eine Teppichscheibe wurde halbseitig einer Reinigungsbehandlung mit Mittel A gemäß Beispiel 1 unterworfen und dann dem Aufladeprozeß ausgesetzt, der in diesem Falle durch Reiben mit einer Polyäthylenflasche im Handverfahren durchgeführt wurde. Danach wurde Zigarettenasche auf einer Glasplatte über einer Fläche, die der Größe des Teppichstückes entsprach, gleichmäßig verteilt und mit Hilfe eines verstellbaren Stativs in horizontaler Lage allmählich dem Teppichstück genähert. In dieser Lage wurde die Glasplatte mit der Aschenauflage leicht gerüttelt, knapp unterhalb der Teppichscheibe. Dabei wurde beobachtet, daß nur von dem unbehandelten Sektor der Teppichscheibe die Asche angezogen wurde, während die der Reinigungsbehandlung unterworfene Teppichseite von Zigarettenasche frei blieb.

Beispiel 3

Auswirkung auf die Schmulzanhaftung

Die Ausführung des Ar;schniutzungstestver.^fahrens erfolgte wie folgt:

Der Schmutzauftrag wurde mit Hilfe eines Laborgerätes in gleichmäßiger Verteilung über die gesamte Fläche der Teppichscheiben vorgenommen. Der Schmutz wurde dann mit Hilfe eines Wringgerätes in das Teppichstück gleichartig in verschiedenen Richumgen eingewalkt, dann abgesaugt (das Einwalken des Schmutzes in verschiedenen Richtungen dient zur Simulation des Begehvorganges, bei dem der Schmutz in den Teppich eingetreten wird).

Der Testschmutz wurde nach folgendem Rezept hergestellt:

30 g Kaolin, 30 g Quarzmehl, 25 g Graberde, 7 g CaCOi, 5 g Altöl, 1 g Sägemehl, 0,5 g Ruß, 0,5 g Zigarettenasche und 1 g Fe2O3 (zusammen 100 g) werden innig gemischt. Dabei sind das Quarzmehl, die zuvor getrocknete und gemahlene Graberde, das Sägemehl, die Zigarettenasche und das Eisenoxyd mit einem 40μ-Sieb vorgesiebt worden.

Neben den zu vergleichenden Reinigungsmitteln A (mit Kaliumpropionatzusatz) und B (ohne Antistatikumszusatz) wurde bei diesem Vergleichsversuch auch noch handelsübliches spezielles Antistatikum in der Zubereitungsform eines Spraymittelareosols erprobt, weiches das zur Zeit als besten Wirkstoff angesehene Fettalkoholpolyglykolätherprodukt in Isopropanollösung mit dem Treibmittel enthält; diese Behandlungsflüssigkeit wird nachfolgend als Mittel C bezeichnet.

Durchführung der Vergleichsversuche

Drei Teppichscheiben wurden jeweils halbseitig einer Reinigungsbehandlung gemäß Beispiel 1 mit dem erfindungsgemäßen Mittel A unterworfen. Bei diesen drei Scheiben wurde die erste auf der anderen Halbseite dem Reinigungsverfahren mit Mittel B (ohne Zusatz) unterwo^rfen; die zweite Scheibe wurde auf der unbehandelten Halbseite mit Mittel C (Antistatikspray ohne Reinigungsmittel) besprüht und getrocknet; bei der dritten Scheibe wurde die unbehandelte Halbseite unbehandelt gelassen.

Die drei Scheiben wurden dem angegebenen Anschmutzungsprozeß unterzogen und folgendes Ergebnis beobachtet:

Sowohl bei der ersten wie auch bei der dritten Scheibe zeigte die mit dem erfindungsgemäßen Mittel A vorbehandelte Halbseite keinen stärkeren Schmutzeindruck als die andere Halbseite (Reinigung mit Mittel B ohne Antistatikum und unbehandelt), sondern eher eine etwas geringere Anschmutzung, während bei der zweiten Scheibe die mit dem reinen Antistatikum behandelte Halbseite deutlich stärker angeschmutzt war, als die mit dem erfindungsgemäßen Mittel A behandelte Halbseite.

Als Ergebnis der Vergleichsversuche ist also festzustellen, daß die antistatische Nachwirkung im Anschluß an einen Reinigungsvorgang mit dem erfindungsgemäßen Reinigungsmittel signifikant nachgewiesen ist und daß auch die bei Imprägnierung mit Antistalikum bisher als unausbleiblich angesehene Erhöhung der Wiederanschmutzungstendenz bei Verwendung der erfindungsgemäßen Reinigungsmittel nicht mehr auftritt

Claims (2)

Patentansprüche:

1. Reinigungsmittel für elektrostatisch aufladbare Gegenstände auf Basis übll.her Teppichshampoos, Fußbodenreiniger und Haushaltsallzweckreiniger

u.dgl., gekennzeichnet durch einen Gehalt an Ammonium-, Alkali- oder Erdalkalisalz kurzkettiger Carbonsäuren mit einer verzweigt- oder geradkettigen Kohlenstoffkette aus 2 bis 8 Kohlen-Stoffatomen, die auch OH-Gruppen tragen können.

2. Reinigungsmittel nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß es als antistatischen Wirkstoff Alkalipropionat enthält.

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