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Schaumgedämpfte Wasch- und Reinigungsmittel
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Die Erfindung bezieht sich auf neuartige Wasch- und Reinigungsmittel,
die in an sich bekannter Weise oberflächenaktive Stoffe, Gerüststoffsalze, gegebenenfalls
andere in Wasch- und Reinigungsmitteln übliche Zusätze und Schaumdämpfer auf Basis
von Acetalen enthalten.
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Die Verwendung von Acetalen als Schaumdämpfer ist bekannt. So beschreibt
die DDR-PS 59 546 Acetale, die sich von niederen, vornehmlich mehrwertigen Alkoholen
und niederen einwertigen Aldehyden ableiten, wobei als zwingende Bedingung die Gesamtsumme
der C-Atome die Zahl 16 nicht überschreiten und das Verhältnis Sauerstoff- zu Kohlenstoffatomzahl
höchstens 1 : 8 betragen sollen.
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Es hat sich herausgestellt, daß diese relativ niedrigen Acetale im
stark alkalischen Medium vor allem in Gegenwart von Kationtensiden als Entschäumer
nicht befriedigen. Die DDR-PS 59 546 gibt hinsichtlich der in Betracht kommenden
Tenside in der Tat ausschließlich Aniontenside an. Außerdem weisen solche Acetale
einen noch zu starken Eigengeruch auf.
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Gerade die Schaumdämpfung von Kationtenside enthaltenden Formulierungen
stellt aber eine technische Aufgabe dar, die wesentlich schwieriger zu lösen ist,
als die Schaumdämpfung von Aniontensiden oder Nonionics.
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Auch die DT-OS 2 132 898 lehrt Acetale als Schaumdämpfer in Wasch-und
Reinigungsmitteln. Hierbei müssen in den hydrophoben Resten des Acetalmoleküls mindestens
30 Kohlenstoffatome anwesend sein.
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In dieser Literaturstelle werden die Acetale ebenfalls zwingend nur
für die Verwendung in anionischen, nichtionischen oder zwitterionischen Zubereitungen
empfohlen. Zudem weisen Acetale solcher Kohlenstoffzahl eine zunehmend pastöse Konsistenz
auf, was ihre Anwendung in Flüssigformulierungen sehr erschwert.
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Die in der Literatur beschriebenen Acetale sind somit sowohl in Bezug
auf den Aggregatzustand der gewünschten Formulierungen als auch in Bezug auf die
Möglichkeiten der Auswahl der Tenside nicht universell einsetzbar.
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Das Ziel der Erfindung bestand daher darin, Schaumdämpfer zu entwickeln,
die maximale Schaumdämpfung aufweisen ohne die Waschwirkung zu schmälern, die möglichst
flüssig sind, und die vor allem auch in Verbindung mit kationischen Tensiden wirksam
sind: sie müssen universell einsetzbar sein.
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Dieses Ziel wurde überraschenderweise mit Acetalen einer mittleren
Kohlenstoffzahl erreicht.
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Die neuen Wasch- und Reinigungsmittel mit einem Gehalt an oberflächenaktiven,
vorzugsweise kationaktiven Stoffen, Gerüststoffsalzen und Schaumdämpfern auf Basis
von Acetalen sind dadurch gekennzeichnet, daß sie als Acetale solche der Formel
enthalten, in der R1 einen Alkyl- oder Alkylenrest mit 3 bis 10 C-Atomen und R2
sowie R3 gleiche oder verschiedene Alkylreste mit 3 bis 10 C-Atomen mit der Maßgabe
bedeuten, daß die Gesamtsumme der Kohlenstoffatome 18 bis 24 beträgt.
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Die erfindungsgemäß zu verwendenden Acetale weisen somit eine Gesamtkohlenstoffzahl
auf, die zwischen den durch den Stand der Technik vermittelten Bereichen liegen.
Daß diese Gruppe von Acetalen einmal gegenüber dem Stand der Technik hinsichtlich
der dort genannten Zahlenbereiche, die zwingend begrenzt sind, eine zumindest gleichgute
Schaumdämpfung in Verbindung mit den dort genannten Tensidsystemen und zum anderen
nun auch in kationischen Formulierungen hervorragend wirksam sind, ist außerordentlich
überraschend, und es läßt sich bisher hierfür keine plausible physikalische Erklärung
finden.
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Es hat sich weiter herausgestellt, daß-solche Acetale, die Kettenverzweigungen
in
den Resten R1, R2 und R3 aufweisen, die positivsten Ergebnisse erbringen.
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Aldehyde, die den Acetalen zugrundeliegen, sind erfindungs- und definitionsgemäß
gesättigte oder ungesättigte Aldehyde mit 3 bis 10 C-Atomen (ohne Aldehydgruppe
gerechnet). Im einzelnen kommen z.B. n- und Iso-butanal, n- und Iso-pentanal, n-
und Iso-hexanal, Heptanale, Octanale, Nonanale und Decanale, sowie die entsprechenden
in f-Stellung ungesättigten Alkenale in Betracht. Besonders bevorzugt sind in i-Stellung
verzweigte, vornehmlich methyl- oder äthylverzweigte gesättigte oder ungesättigte
Aldehyde. Von diesen seien beispielsweise Isobutanal, 2-Äthylpentanal, 2-Äthylhexanal,
2-Athylheptanal, 2-Athyloctanal, 2-Methylpenten-(1)-al und 2-Athylhexen-1-al genannt.
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Alkohole, mit denen die Aldehyde zu Acetalen umgesetzt werden, sind
erfindungs- und definitionsgemäß aliphatische gesättigte Alkohole mit 3 bis 10 C-Atomen,
und zwar beispielsweise Butanole, Isobutanole, Hexanole, Heptanole, Octanole, wobei
vorzugsweise verzweigte Alkohole in Betracht kommen. Besonders wichtig sind verzweigte,
wie Isobutanol, 2-Athylhexanol, 2-Äthylheptanol, 2-Äthyloctanol und 2-Methylpentanol.
Die Komponenten können natürlich auch vermischt eingesetzt werden; man erhält dann
Acetalgemische, die ebensogut wirken. Alkohol und Aldehydkomponente müssen definitionsgemäß
so ausgewählt werden, daß sich eine Kohlenstoffsumme von 18 bis 24 im fertigen Acetal
ergibt, da dieser Bereich eine optimale Schaumdämpfung vor allem gegenüber kationischen
Tensidformulierungen ergibt, und weil außerdem die Acetale in diesem Bereich bereits
geruchlos sind, aber noch eine flüssige Konsistenz aufweisen.
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Bei über- oder Unterschreitung der Kohlenstoffzahl tritt ein deutlicher
Wirkungsabfall ein und beginnende pastöse Beschaffenheit bzw. Eigengeruch wirken
bereits störend.
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Die zu verwendenden Mengen an Acetalen richten sich nach der Menge
an schäumender bzw. waschaktiver Substanz sowie nach der Höhe des gewünschten Effekts.
Die in der Praxis wichtigen Konzentrationen
reichen im allgemeinen
von 0,1 bis 10, vorzugsweise von 0,2 bis 5 Gewichtsprozent, bezogen auf nichtwäßrige
Anteile. Höhere Konzentrationen sind möglich, doch bringt dies in der Praxis keine
größeren Vorteile.
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Die Acetale können mit den übrigen Wasch- und Reinigungsmitteln sowie
den sonstigen in solchen Mitteln üblichen Zusätzen vermischt und verarbeitet werden.
Durch beispielsweise Sprühtrocknung, Sprühvermischung und andere gängige Konfektionierungsverfahren
lassen sich die Acetale in feste, pastenförmige oder flüssige Zubereitungen einarbeiten.
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Wichtige sonstige Waschaktivsubstanzen sind in erster Linie Tenside.
Diese können anionaktiv, nichtionogen, zwitterionisch und im erfindungsgemäßen Sinne
vor allem kationaktiv sein. Von den anionaktiven, die altbekannt sind, seien die
Alkylsulfonate, Alkylsulfate, Alkylarylsulfonate stellvertretend für diese Klasse
kurz angeführt, sie im einzelnen aufzuführen würde im Rahmen der vorliegenden Darstellung
zu weit führen und es sei beispielsweise auf Schwartz-Perry, Surface Active Agents,
Band 1, Seiten 25 bis 80, Intersc., Publc., New York & London 1949 und Band
2, Seiten 25 bis 100 (1958) verwiesen.
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Wichtiger im Sinne der Erfindung sind nichtionische Tenside, kationische
Tenside und vor allem Mischungen aus nichtionischen und kationischen Tensiden, in
welchen letztere zusätzlich desinfizierende Wirkungen entfalten. Diese Systeme pflegen
ohne den Zusatz der erfindungsgemäß zu verwendenden Acetale sehr stark zu schäumen.
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Als nichtionische Tenside kommen in erster Linie oxalkylierte Alkohole,
Alkylphenole oder Fettsäuren in Betracht, die 3 bis 30 Alkylenoxidgruppen und 8
bis 20 C-Atome pro Alkylrest enthalten.
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Besonders geeignet sind 012 bis C18-Alkohole mit 3 bis 30 Athylenoxidgruppen
und 08 bis C12-Alkylphenole mit 5 bis 20 Athylenoxidgruppen.
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Schließlich kommen auch oxäthylierte Polypropylenoxide in Betracht,
die für sich zwar wenig schäumen, jedoch in Verbindung mit Kationtensiden
allein
noch nicht in der Lage sind schwachschäumende Systeme zu ergeben.
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Auch Polyäthylenoxidaddukte an Äthylendiamin sowie Addukte von Blockcopolymerisaten
des Äthylenoxids und Propylenoxids an Äthylendiamin sind wertvolle schwach basische
nichtionische Tenside.
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Vor allem desinfizierend wirkende Reiniger enthalten allein oder in
Verbindung mit den genannten nichtionischen Tensiden Kationtenside. Letztere neigen
wie gesagt zu besonders starker Schaumbildung, deren Verhinderung durch die vorliegende
Erfindung jetzt möglich ist. Kationische Tenside sind quaternäre Ammoniumverbindungen,
bei denen mindestens ein Substituent einen langkettigen Alkylrest darstellt. Es
handelt sich dabei vornehmlich um Verbindungen wie Dimethyl-C8 bis Ci8-Alkylbenzylammoniumchloride,
wie Dodecyldimethylbenzylammoniumchlorid, Monostearyltrimethylammoniumchlorid, Distearyldimethylammoniumchlorid,
Dibenzylstearylmethylammoniumchlorid, Benzyltrimethylammoniumchlorid, Dioctyldimethylammoniumchlorid,
Quartärsalze auf Imidazolbasis, z.B. Dodecylmethylbenzylimidazoliumchlorid, 1,3-Bis-benzylimidazoliumchlorid,
Dodecylphenylmethylimidazoliumchlorid u. a.
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Weitere übliche Bestandteile der erfindungsgemäßen Wasch- und Reinigungsmittel
sind Gerüststoffsalze (englisch "Buildert genannt). Zu diesen gehören alle Stoffe,
die diese Eigenschaften besitzen und es sei vor allem auf kondensierte Phosphate,
wie Pyrophosphate, Triphosphate, Tetraphosphate, Trimetaphosphate und Tetrametaphosphate
in Form der neutralen oder sauren Natrium-oder Kaliumsalze'hingewiesen. Auch die
wohlbekannten komplexbildenden organischen Säuren und deren Salze, wie Aminopolycarbon-oder
-phosphonsguren, sodann höhermolekulare Carbonsäuren sind als Builder geeignet.
Sie aufzuzählen würde den Rahmen der Beschreibung der vorliegenden Erfindung sprengen;
sie sind ohnehin Allgemeingut der hier angesprochenen Fachwelt.
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Im einzelnen sei vor allem auf Nitrilotriacetate, Äthylendiamintetraacetate,
Polyacrylate und die verzweigten Olefin-Maleinsäureanhydridcopolymerisate verwiesen.
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Die nun folgenden Beispiele zeigen die Wirkung der erfindungsgemäß
zu verwendenden APS ç 8> , n
Methodik Die Prüfungen erfolgten
1) Nach DIN 53 902 (Lochscheiben-Schlagverfahren) 5 g/l; 10 g/l; 20 g/l Aktivsubstanz.
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T = 300C, destilliertes Wasser und 200 ml Lösung zur Prüfung.
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Gemessen wird das Schaumvolumen im Schlagzylinder in ml.
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2) Laborschaumprüfapparatur 0,5 g/l; 5 g/l, Trinkwasser ca. 100 dH
bei 3000 und 500C In der Laborprüfapparatur wird 1 Liter Lösung 10 bzw. 15 Minuten
lang im Umlauf gepumpt und durch eine Düse in einen Behälter gestrahlt. Gemessen
werden Schaumhöhe und Schaumzerfall.
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3) Das Schaumvolumen des Waschmittels wird in einer handelsüblichen
Waschmaschine bei veränderter Laugentemperatur gemessen.
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Die Schaumhöhe wird am runden Schauglas abgelesen, wobei 0" kein
Schaum (unterer Schauglasrand), 1 ein Viertel des Schauglases, "2" die Hälfte des
Schauglases, "3" Dreiviertel des Schauglases und T4" oberer Schauglasrand bedeuten.
"5" bedeutet, daß der Schaum im Einlauf sichtbar ist und "6" Überlaufen der Waschmaschine.
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Die Waschmaschine enthielt 1 kg Waschgut als Ballast, 5 g/l Waschpulver,
100 dH, Trinkwasser, Temperaturbereich 25950C; Hauptwaschgang ohne Vorwäsche.
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Geprüft wurden Acetale (Aktivsubstanz) der folgenden Formeln: CH3
O(CH2)7-CH3 CH-CH CH3 O(CH2)7-CH3
Ergebnisse 1) Schaum nach DIN 53 902 a) Kationtensid: Dimethyl-C12-C14-fettalkylbenzylammoniumchlorid
5 g/l, destilliertes Wasser, 30°C, 200 ml Flüssigkeit Schaumvolumen (ml) 5 g/l quaternäre
Ammoniumverbindung 1 500 5 g/l " + 2,5 g Entschäumer 1 750 5 g/l " + 2,5 g 2 700
5 g/l " + 2,5 g " 3 750 5 gil " + 2,5 g " 4 800 5 g/l " + 2,5 g " 5 850 b) Nichtionisches
Tensid = C9/11Oxoalkohol + ethylenoxid 2,5 g/l Tensid, destilliertes Wasser, 30°C,
200 ml Flüssig keit
Es wurden 2 typische Vertreter dieser Gruppe
geprüft.
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Schaumvolumen (ml) 2,5 g/l Tensid 1 000 2,5 g/l " + 2,5 g Entschäumer
1 600 2,5 g/l n + 2,5 g 2 600 c) Alkalisches Reinigungsmittel (Pulver) 2 % Kationtensid
(s.o.) 1 % nichtionisches Tensid (s.o.) 50 % Pentanatriumtriphosphat 5 Z K-dihydrogenphosphat
41 % Soda 1 % Entschäumer gemäß Erfindung.
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1) Schaum DIN 53 902 300C, destilliertes Wasser, 200 ml Flüssigkeit
5 g/l 10 g/l 20 g/l Rezept ohne Entschäumer 220 ml 240 ml 500 ml Schaum volumen
" + 1 % Entschäumer 1 100 n 150 " 300 n + 1 % n 2 110 n 170 " 320 n + 1 % n 3 100
n 170 " 350 n + 1 % n 4 120 n 180 n 350 " 2) Laborschaumapparatur, 300C, Trinkwasser,
100 dH 0,5 %iger Reiniger ohne Entschäumer Apparatur schäumt über 0,5 %iger II +
Entschäumer 1 1,0 cm Schaumhöhe, vollkommener Schaumzerfall nach 6 Sekunden 0,5
%iger ff + " 2 0,5 cm Schaumhöhe, vollkommener Schaumzerfall nach 20 Sekunden 1
%iger n ohne Entschäumer Apparatur schäumt über 1 %iger n + Entschäumer 5 2,0 cm
Schaumhöhe, Schaumzerfall nach 2 Minuten
d) Flüssiger, alkalischer
desinfizierender Reiniger 2 % Ätznatron 4 % K-dihydrogenphosphat 2 % Nonylphenol
+ 14 Äthylenoxid 2 % Dimethyl O12-C14-fettalkylbenzylammoniumchlorid 2 % Entschäumer
Rest auf 100 % Wasser Laborschaumapparatur, 300r, Trinkwasser, 100 dH a) 1 %iger
Reiniger ohne Entschäumer 6 cm Schaumhöhe nach 2 Minuten noch kein Schaumzerfall
b) 1 %iger Reiniger mit Entschäumer 1 1,5 cm Schaumhöhe, vollkommener Schaumzerfall
nach 1 Minute c) 1 siger Reiniger mit Entschäumer 2 2 cm Schaumhöhe, nach 1,5 Minuten
Schaumzerfall e) Flüssiger alkalischer Reiniger 2 % Ätznatron 4 % K-dzshydrogenphosphat
4 % C9/11-Oxoalkohol x 7 Äthylenoxid 1 % Entschäumer Rest auf 100 % Wasser Laborschaumapparatur,
5OOC, Trinkwasser, 100 dH a) 1 %iger Reiniger ohne Entschäumer Apparatur läuft über
b) 1 %iger Reiniger mit Entschäumer 1 1 cm Schaumhöhe, vollkommener Zerfall nach
5 Sekunden c) 1 %iger Reiniger mit Entschäumer 5 0,5 cm Schaumhöhe, vollkommener
Zerfall nach 10 Sekunden d) 1 %iger Reiniger mit Entschäumer 4 kein Schaum
f)
Sprühgemischte Pulverwaschmittel 1) 8 % Cg/ll-Oxoalkohol + 10 Äthylenoxid 40 % Pentanatriumtriphosphat
10 % Na-metasilikat x 5 H20 10 % Soda 20 % Na-perborat 0,5 % Entschäumer Rest auf
100 % Natriumsulfat Schaumhöhe (Schauglas) 30°C 60°C 90°C 95°C Waschmittel ohne
Entschäumer 1,5 3,5 schäumt über " + Entschäumer 1 0,75 1,75 1,0 2,0 " + Entschäumer
2 0,5 1,5 1,5 2,0 " + Entschäumer 3 0,5 1,75 1,5 2,5 2) 7 % C9/11-Oxoalkohol + 10
Äthylenoxid 3 % C16/18 Fettalkohol + 11 Äthylenoxid 40 % Pentanatriumtriphosphat
5 % Pentanatriumtriphosphat (Leichtphosphat, Schüttgewicht 400) 5 % Natrium-metasilikat
x 5 H20 1 % 100 %ige Carboxymethylcellulose 0,5 % Na-Salz der Äthylendiamintetraessigsäure
0,3 % optischer Aufheller 20 % Na-perborat 1 % Entschäumer Rest auf 100 % Natriumsulfat
Schaumhöhe (Schauglas) 300C 60°C 90°C 950C Waschmittel ohne Entschäumer 1,5 3,0
schäumt über " + Entschäumer 2 0,25 0,25 1,5 3,5 " + Entschäumer 3 0,5 1,5 1,5 2,5
" + Entschäumer 6 0,5 1,5 2,5 3,5