DE3643934A1 - Verwendung ausgewaehlter alkyl- und/oder alkenyl-diethanolaminverbindungen als loesungsvermittler fuer schaumarme tenside - Google Patents

Verwendung ausgewaehlter alkyl- und/oder alkenyl-diethanolaminverbindungen als loesungsvermittler fuer schaumarme tenside

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DE3643934A1 DE19863643934 DE3643934A DE3643934A1 DE 3643934 A1 DE3643934 A1 DE 3643934A1 DE 19863643934 DE19863643934 DE 19863643934 DE 3643934 A DE3643934 A DE 3643934A DE 3643934 A1 DE3643934 A1 DE 3643934A1
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    • C11D1/66Non-ionic compounds
    • C11D1/835Mixtures of non-ionic with cationic compounds

Description

Gegenstand der DE-OS 33 15 951 (D 6859) ist die Verwendung von ausgewählten Polyethylenglykolethern der Formel I,
R¹-O-(CH₂CH₂O) n -R² (I)
in der R¹ einen geradkettigen oder verzweigten Alkyl- oder Alkenylrest mit 8 bis 18 Kohlenstoffatomen, R² einen Alkylrest mit 4 bis 8 Kohlenstoffatomen und n eine Zahl von 7 bis 12 bedeuten, als schaumdrückende Zusätze für schaumarme Reinigungsmittel. Insbesondere bedeutet in dieser Formel n eine Zahl von 8 bis 10, wobei der bevorzugte Rest R² der n-Butylrest ist und der bevorzugte Wert für n die Zahl 9 bedeutet. Die Endgruppen-verschlossenen Polyglykolether dieser Art werden bevorzugt in solchen Mengen eingesetzt, daß ihre Konzentration in den gebrauchsfertigen Reinigungslösungen 10 bis 2500 ppm, vorzugsweise etwa 50 bis 500 ppm ausmacht. Diese Endgruppen-verschlossenen Anlagerungsprodukte des Ethylenoxids an längerkettige aliphatische Alkohole erfüllen sowohl die Anforderungen im Hinblick auf ihre anwendungstechnische Brauchbarkeit als vor allem auch im Hinblick auf die biologische Abbaubarkeit.
Im praktischen Einsatz tensidischer Komponenten dieser Art hat sich jedoch gezeigt, daß sie ihre beste Wirksamkeit bei Temperaturen von etwa 50°C ab nach oben entfalten, während im darunter liegenden Temperaturbereich Verbesserungen des Schaumverhaltens, insbesondere dann wünschenswert erscheinen, wenn Reinigungsverfahren eingesetzt werden, die aus der Mechanik der eingesetzten Verfahrensmaßnahmen die Schaumbildung besonders begünstigen. Mit Verbesserungen dieser Klasse der biologisch abbaubaren schaumarmen Tenside beschäftigt sich die ältere Anmeldung P 36 25 078.3 (D 7664). Gegenstand dieser älteren Anmeldung sind schaumarme beziehungsweise schaumdämpfende Tensidgemische auf Basis von wasserlöslichen und/oder wasseremulgierbaren Polyalkylenglykolethern längerkettiger Alkohole, wobei die dort geschilderte Weiterentwicklung darin liegt, daß diese Tensidgemische der nachfolgend angegebenen Komponenten I, II und gewünschtenfalls III in den nachfolgend ebenfalls ausgewiesenen Mengenverhältnissen enthalten - die Mengenverhältnisse in Gewichtsprozent beziehen sich dabei jeweils auf das Gesamtgewicht der Mischung der Komponenten von I bis III:
  • I) 20 bis 80 Gewichtsprozent an Polyethylenglykolethern der allgemeinen Formel I R₁-O-(CH₂CH₂O) n -R₂ (I)in der R₁ einen geradkettigen oder verzweigten Alkylrest oder Alkenylrest mit 8 bis 18 C-Atomen, R₂ einen Alkylrest mit 4 bis 8 C-Atomen und n eine Zahl von 3 bis 7 bedeuten,
  • II) 10 bis 40 Gewichtsprozent Alkylpolyalkylenglykol- Mischether der allgemeinen Formel II in der
    R₃ einen geradkettigen oder verzweigten Alkylrest mit 8 bis 18 C-Atomen,
    x eine Zahl von 1 bis 3 und
    y eine Zahl von 3 bis 6 bedeuten
    sowie
  • III) 0 bis 40 Gewichtsprozent Alkyl-(poly)-propylenklykolether der allgemeinen Formel III in der
    R₄ einen geradkettigen oder verzweigten Alkyl- oder Alkenylrest mit 16 bis 22 C-Atomen und
    z eine Zahl von 1 bis 3 bedeuten.
Bevorzugt liegen die Gewichtsanteile dieser Komponenten I bis III innerhalb der folgenden Mengenbereiche:
Verbindungen der allgemeinen Formel I 50 bis 80 Gew.-%
Verbindungen der allgemeinen Formel II 10 bis 25 Gew.-%
Verbindungen der allgemeinen Formel III 0 bis 20 Gew.-%.
Zu weiteren Einzelheiten wird auf die Offenbarung der genannten älteren Schutzrechtsanmeldungen gemäß DE-OS 33 15 951 und 36 25 078.3 (D 7664) verwiesen, deren Offenbarung hiermit ausdrücklich auch zum Gegenstand der vorliegenden Erfindungsoffenbarung gemacht wird.
Zwischenzeitlich hat sich herausgestellt, daß Tenside beziehungsweise Tensidgemische der in den beiden genannten älteren Schutzrechtsanmeldungen geschilderten Art gegebenenfalls noch in den folgenden Richtungen verbesserungsbedürftig sind:
Bei niedrigen Temperaturen, wie sie beispielsweise im praktischen Einsatz in der kalten Jahreszeit vorliegen, kann es zu Austrübungen der Tenside aus ihren wäßrigen Lösungen kommen. Wäßrige Lösungen insbesondere der in der DE-OS 33 15 951 beschriebenen schaumarmen Tensidkomponenten zeigen entsprechende Austrübungen beispielsweise unterhalb 5°C. Aber auch in einem anderen speziellen Einsatzgebiet können verbesserte Löslichkeiten wünschenswert sein. Hier handelt es sich um bevorzugt stark saure Reinigerrezepturen. Schaumarme Tenside der geschilderten Art sind beispielsweise in phosphorsäurehaltigen Rezepturen, insbesondere bei hohen Gehalten an Phosphorsäure nur unzureichend löslich.
Die vorliegende Erfindung geht von der Aufgabe aus, durch Mitverwendung ausgewählter Lösungsvermittler die noch bestehenden Lücken im Lösungsverhalten dieser an sich erwünschten schaumarmen Tensidkomponenten zu schließen. Dabei sollen allerdings die bestehenden Vorteile dieser Tensidkomponenten und insbesondere ihre schaumdrückenden beziehungsweise schaumarmen Eigenschaften nicht nachteilig beeinflußt werden. Die technische Lösung der erfindungsgemäßen Aufgabe geht von der Feststellung aus, daß durch Mitverwendung ausgewählter Diethanolaminderivate jetzt auch noch die Bereiche von Anwendungsbedingungen für den Einsatz der geschilderten Tensidklassen erschlossen werden, die bisher die geschilderten Schwierigkeiten bereiteten.
Gegenstand der Erfindung ist dementsprechend die Verwendung von Diethanolaminderivaten der allgemeinen Formeln I, IIa und/oder IIb
in der R₁ und R₂ geradkettige und/oder verzweigte Alkyl- und/oder Alkenylreste mit 8 bis 14 C-Atomen für R₁ und 9 bis 17 C-Atomen für R₂ und r, s, t, u, v, w, ganze Zahlen von 1 bis 3 bedeuten als Lösungsvermittler für Tenside beziehungsweise Tensidgemische auf Basis wasserlöslicher und/oder wasseremulgierbarer Polyalkylenglykolether längerkettiger Alkohole bei deren Einsatz in schaumarmen Reinigungsmitteln bei niederen Temperaturen und/oder im sauren Bereich.
Bevorzugt werden dabei die Lösungsvermittler der allgemeinen Formel I, IIa und/oder IIb in Mengen bis etwa 150 Gewichtsprozent und vorzugsweise in Mengen von etwa 5 bis 100 Gewichtsprozent - jeweils bezogen auf das Gewicht der schaumarmen Tenside - eingesetzt.
Lösungsvermittler der allgemeinen Formel I können in an sich bekannter Weise als definierte Verbindungen beispielsweise aus Diethanolamin und Alkylhalogeniden der angegebenen C-Zahl im Alkylrest hergestellt werden. Die Lösungsvermittler der allgemeinen Formel IIa und IIb werden in der Praxis im allgemeinen als Gemische vorliegen. Sie werden in einfacher Weise durch Umsetzung von endständigen Epoxidverbindungen der vorgeschriebenen Kohlenstoffzahl mit Diethanolamin erhalten und fallen dabei in an sich bekannter Weise - je nach den eingesetzten Umsetzungsbedingungen im Gemisch der beiden Komponenten gemäß IIa und IIb - an. Diese Verbindungen I, IIa und IIb werden dann je nach Erfordernis mit Ethylenoxid weiter umgesetzt.
In einer ersten wichtigen Ausführungsform werden die erfindungsgemäßen Lösungsvermittler zusammen mit den endgruppenverschlossenen Polyethylenglykolethern der DE-OS 33 15 951 eingesetzt, wobei diese Komponente in der Systematik der Erfindungsbeschreibung der allgemeinen Formel
R₃-O-(CH₂CH₂O) n -R₄ (III)
entspricht. In dieser Formel bedeutet R₃ einen geradkettigen oder verzweigten Alkyl- oder Alkenylrest mit 8 bis 18 Kohlenstoffatomen, R₄ einen Alkylrest mit 4 bis 8 Kohlenstoffatomen und n eine Zahl von 7 bis 12. Der bevorzugte Zahlenwert für n ist 8 bis 10, insbesondere 9, während die bevorzugte Bedeutung von R₄ der n-Butylrest ist. Wie bereits angegeben wird zu weiteren Einzelheiten auf die Offenbarung der DE-OS 33 15 951 verwiesen.
In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Erfindung werden die erfindungsgemäßen Lösungsvermittler der allgemeinen Formel I, IIa und/oder IIb zusammen mit schaumarmen beziehungsweise schaumdämpfenden Tensidgemischen eingesetzt wie sie in der älteren Anmeldung 36 25 078.3 (D 7664) beschrieben sind. Diese Tensidgemische lassen sich in der Systematik der hier gegebenen Erfindungsbeschreibung darstellen als Mischungen von Komponenten der nachfolgenden Verbindungen IV bis VI.
  • a) 20 bis 80 Gewichtsprozent an Polyethylenglykolethern der allgemeinen Formel IV R₅-O-(CH₂CH₂O) p -R₆ (IV)in der
    R₅ einen geradkettigen oder verzweigten Alkylrest oder Alkenylrest mit 8 bis 18 C-Atomen,
    R₆ einen Alkylrest mit 4 bis 8 C-Atomen und
    p eine Zahl von 3 bis 7 bedeuten,
  • b) 10 bis 40 Gewichtsprozent Alkylpolyalkylenglykol-Mischether der allgemeinen Formel V in der
    R₇ einen geradkettigen oder verzweigten Alkylrest mit 8 bis 18 C-Atomen,
    x eine Zahl von 1 bis 3 und
    y eine Zahl von 3 bis 6 bedeuten
  • c) 0 bis 40 Gewichtsprozent Alkyl-(poly)-propylenglykolether der allgemeinen Formel VI in der
    R₈ einen geradkettigen oder verzweigten Alkyl- oder Alkenylrest mit 16 bis 22 C-Atomen und
    z eine Zahl von 1 bis 3 bedeuten.
Auch für die vorliegende Erfindung gelten die Angaben des genannten älteren Schutzrechtes, wonach die Komponenten IV bis VI bevorzugt in den folgenden Mischungsverhältnissen vorliegen:
IV50 bis 80 Gewichtsprozent V10 bis 25 Gewichtsprozent VI 0 bis 20 Gewichtsprozent
Der Rest R₅ in den Verbindungen der allgemeinen Formel IV bedeutet in der bevorzugten Ausführungsform einen geradkettigen oder verzweigten Alkylrest oder Alkenylrest mit 12 bis 18 C-Atomen, während der bevorzugte Rest R₆ in diesen Verbindungen der allgemeinen Formel IV den Butylrest bedeutet. In den Verbindungen der allgemeinen Formel V ist die bevorzugte Bedeutung für den Rest R₇ ein geradkettiger oder verzweigter Alkylrest mit 12 bis 14 C-Atomen, während die bevorzugte Kettenlänge für den Rest R₈ in den Verbindungen der allgemeinen Formel VI bei 16 bis 18 Kohlenstoffatomen liegt.
Die Reste R₅, R₇ und R₈ sind Reste entsprechender längerkettiger Alkohole, wobei in einer weiterhin bevorzugten Ausführungsform der Erfindung gilt, daß Alkoholschnitte, wie sie bei der Synthese solcher Alkohole in der Praxis anfallen, besonders geeignet sind, wobei dann wenigstens der überwiegende Anteil der konkret in diesen Alkoholschnitten vorliegenden individuellen Komponenten den angegebenen C-Zahlbereichen entsprechen. Es sind entsprechende Synthesealkohole, insbesondere aber entsprechende Fettalkohole beziehungsweise Fettalkoholgemische geeignet, wie sie in bekannter Weise aus der Umwandlung natürlicher Fette und/oder Öle anfallen.
Ein besonders geeigneter Alkoholschnitt für den Rest R₅ in den Verbindungen der allgemeinen Formel IV kann sogenannter "LT-Kokosalkohol" sein, der die folgende Kohlenstoffkettenlängenverteilung - bei durchweg gesättigten Kohlenwasserstoffen - zeigt
C₁₀ 0 bis  3% C₁₂48 bis 58% C₁₄19 bis 24% C₁₆ 9 bis 12% C₁₈11 bis 14%.
Als Rest R₈ in den Verbindungen der allgemeinen Formel VI ist insbesondere ein Oleylalkoholschnitt mit der folgenden Kohlenstoffkettenlängenverteilung und einer Jodzahl im Bereich von 40 bis 110 geeignet:
C₁₂ 0 bis  2% C₁₄ 0 bis  9% C₁₆ 2 bis 33% C₁₈60 bis 95% C₂₀ 0 bis  3%.
Das verbesserte Verhalten entsprechender Tensidgemische unter Zusatz der erfindungsgemäßen Lösungsvermittler gegenüber vergleichbaren, jedoch keine Lösungsvermittler im Sinne der Erfindung enthaltenden Tensidgemischen geht aus den nachfolgenden erfindungsgemäßen Beispielen und den zugehörigen Vergleichsbeispielen hervor.
Neben den lösungsvermittelnden Eigenschaften werden durch die Verwendung der Diethanolaminderivate der Formeln I, IIa und/oder IIb auch die schaumdrückenden Eigenschaften der Tensidgemische, besonders bei einer Anwendungstemperatur von 20°C, verbessert, wie dies aus der Tabelle hervorgeht. Die Bestimmung der schaumdrückenden Eigenschaften der Tensidgemische geschieht in der Weise, daß der zu prüfenden Tensidmischung die in der Tabelle aufgeführten Mengen eines schaumreichen Tensids (Triethanolaminsalz des Tetrapropylenbenzolsulfonats) zugesetzt werden und diese Mischungen durch Umpumpen aufgeschäumt werden. Das zu prüfende Tensidgemisch hat umso bessere schaumdrückende Eigenschaften je niedriger die in der Tabelle angeführten Zahlen für Flüssigkeit- und Schaumvolumen sind und je stärker das Tensidgemisch mit dem schaumreichen Tensid belastet werden kann, bis die maximale Zahl von 2000 ml Flüssigkeit- und Schaumvolumen erreicht wird.
Beispiele Beispiel 1
40% Phosphorsäure 85%ig
 6% Oleylalkohol-2 PO
 2% Kokosalkohol-5 EO-butylether
 2% Kokosalkohol-2 EO-4 PO
10% Produkt der Formel IIa/b mit R₂ = C 11
40% Wasser
Dieses Gemisch ist im Temperaturbereich von -5°C bis 50°C blank-flüssig.
Vergleichsbeispiel 1
40% Phosphorsäure 85%ig
12% Oleylalkohol-2 PO
 4% Kokosalkohol-2 EO-butylether
 4% Kokosalkohol-2 EO-4 PO
40% Wasser
Das Gemisch ist bei 20°C trüb und trennt sich nach einigen Stunden in eine Öl- und eine Wasserphase.
Vergleichsbeispiel 2
40% Phosphorsäure 85%ig
20% Kokosalkohol-10 EO-butylether
40% Wasser
Dieses Gemisch ist im Temperaturbereich oberhalb +5°C blank- flüssig. Bei Temperaturen unter 5°C kommt es nach längerem Lagern zu Austrübungen.
Beispiel 2
20% Phosphorsäure 85%ig
10% Kokosalkohol-10 EO-butylether
 2% Produkt der Formel IIa/b mit R₂ = C 11
68% Wasser
Dieses Gemisch ist im Temperaturbereich von -5°C bis +50°C blank-flüssig.
Beispiel 3
In der Wirkstoffmischung des Beispiels 1 wird der erfindungsgemäß eingesetzte Lösungsvermittler IIa/b ausgetauscht gegenüber einem Lösungsvermittler der allgemeinen Formel I, in der der Rest R₁ einen C₁₂-Rest bedeutet.
Das Gemisch ist im Temperaturbereich von -5°C bis +50°C blank-flüssig.
Beispiel 4
Das Wirkstoffgemisch des erfindungsgemäßen Beispiels 2 wird dadurch variiert, daß anstelle des Lösungsvermittlers der Formel IIa/b ein Diethanolaminderivat der allgemeinen Formel I eingesetzt wird, in dem der Rest R₁ einen C₁₂-Rest bedeutet.
Auch dieses Gemisch ist von -5°C bis +50°C blank-flüssig.
Beispiel 5
Das Schaumbildungsverhalten einiger der vorher beschriebenen Tensidgemischen wird bestimmt.
Prüfmethode
In einem doppelwandigen 2-l-Meßzylinder werden 300 ml einer 1%igen wäßrigen Natronlauge auf 20 bzw. 65°C temperiert. Nun gibt man 0,5 ml eines Konzentrats, wie in den Beispielen 1 und 2 bzw. in den Vergleichsbeispielen 1 und 2 beschrieben, dazu und pumpt die Flotte mit 4 l/min. ein.
Nach 30 Sekunden dosiert man 1 ml einer 1%igen wäßrigen Lösung des Triethanolaminsalzes von Tetrapropylenbenzolsulfonat in die Flotte und bestimmt nach weiteren 30 Sekunden das entstandene Volumen, das durch Flüssigkeit und Schaum gebildet wird.
Die 30-Sekunden-Bestimmungen (Dosierung/Ablesung) behält man solange bei, bis die Tensidlösung im Meßzylinder auf 2000 ml aufgeschäumt ist.
Tabelle

Claims (4)

1. Verwendung von Diethanolaminderivaten der allgemeinen Formeln I, IIa und/oder IIb in der R₁ und R₂ geradkettige und/oder verzweigte Alkyl- und/oder Alkenylreste mit 8 bis 14 C-Atomen für R₁ und 9 bis 17 C-Atomen für R₂ und r, s, t, u, v, w, ganze Zahlen von 1 bis 3 bedeuten als Lösungsvermittler für Tenside beziehungsweise Tensidgemische auf Basis wasserlöslicher und/oder wasseremulgierbarer Polyalkylenglykolether längerkettiger Alkohole bei deren Einsatz in schaumarmen Reinigungsmitteln im Bereich niederer Temperaturen und/oder saurer pH-Werte.
2. Ausführungsform nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Lösungsvermittler der allgemeinen Formeln I, IIa und/oder IIb in Mengen bis 150 Gewichtsprozent, vorzugsweise in Mengen von etwa 5 bis 100 Gewichtsprozent - jeweils bezogen auf schaumarme Tenside - zum Einsatz kommen.
3. Ausführungsform nach Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Diethanolaminderivate zur Lösungsvermittlung für Polyethylenglykolether der Formel II R₃-O-(CH₂CH₂O) n -R₄ (III)zum Einsatz kommen, in der R₃ einen geradkettigen oder verzweigten Alkyl- oder Alkenylrest mit 8 bis 18 Kohlenstoffatomen, R₄ einen Alkylrest mit 4 bis 8 Kohlenstoffatomen und n eine Zahl von 7 bis 12 bedeuten.
4. Ausführungsform nach Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Diethanolaminverbindungen in Tensidgemischen eingesetzt werden, die tensidische Komponenten der Formeln IV, V und VI gemäß den nachfolgenden Angaben enthalten:
  • a) 20 bis 80 Gewichtsprozent an Polyethylenglykolethern der allgemeinen Formel IV R₅-O-(CH₂CH₂O) p -R₆ (IV)in der
    R₅ einen geradkettigen oder verzweigten Alkylrest oder Alkenylrest mit 8 is 18 C-Atomen,
    R₆ einen Alkylrest mit 4 bis 8 C-Atomen und p eine Zahl von 3 bis 7 bedeuten,
  • b) 10 bis 40 Gewichtsprozent Alkylpolyalkylenglykol-Mischether der allgemeinen Formel V in der
    R₇ einen geradkettigen oder verzweigten Alkylrest mit 8 bis 18 C-Atomen,
    x eine Zahl von 1 bis 3 und
    y eine Zahl von 3 bis 6 bedeuten, sowie
  • c) 0 bis 40 Gewichtsprozent Alkyl-(poly)-propylenglykolether der allgemeinen Formel VI in der
    R₈ einen geradkettigen oder verzweigten Alkyl- oder Alkenylrest mit 16 bis 22 C-Atomen und
    z eine Zahl von 1 bis 3 bedeuten.
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