DE3710062A1

DE3710062A1 - Verwendung von polyhydroxyalkylamin-n,n-dialkylcarbonsaeuren bzw. deren salzen als gerueststoff in wasch- und reinigungsmitteln

Info

Publication number: DE3710062A1
Application number: DE19873710062
Authority: DE
Inventors: Heike Dr Kelkenberg; Wulf Dr Ruback
Original assignee: Huels AG; Chemische Werke Huels AG
Current assignee: Huels AG
Priority date: 1987-03-27
Filing date: 1987-03-27
Publication date: 1988-10-06
Also published as: JPS63256700A; US4882091A; US5023018A; EP0283679A2; EP0283679A3

Description

Das gute Wasch- und Reinigungsvermögen der modernen synthetischen Waschmittel wird bekanntlich in starkem Maße durch den hohen Gehalt an Natriumphosphat bestimmt. Wegen der Gefahr der Eutrophierung der Oberflächen- Gewässer sind die Phosphate jedoch in die Umweltdiskussion geraten, und es wird ein sukzessiver Austausch der Waschmittelphosphate durch andere weniger umweltbelastende Stoffe gefordert. Als Substitute sind vor allem Nitrilotriessigsäure, Citronensäure, Polycarbonsäuren und Gluconsäure sowie polymere Säuren, wie z. B. Polyacrylsäure, Maleinsäure- Copolymerisate und Polymaleinsäure, bekannt geworden (vgl. Angew. Chemie 87, 115 (1975).

Eine durchschlagende Entwicklung stellt der Einsatz von anorgnaischen wasserunlöslichen Aufbaustoffen vom Typ Zeolith A (vgl. DE-AS 24 12 837) dar, der bezüglich der ökologischen Unbedenklichkeit als optimal bezeichnet wird, jedoch keine ausreichende Unterstützung der Waschwirkung der Tenside zeigt und nur in Kombination mit einem obengenannten organischen Aufbaustoff als Phosphatsubstitut eingesetzt werden kann.

Es existiert somit bis heute noch kein Phosphatersatzstoff für den Einsatz in Waschmittelrezepturen, der umfassend die überragenden positiven Eigenschaften des Natriumtriphosphates als Gerüstsubstanz vereint.

Die daraus sich ergebende Aufgabenstellung wurde gelöst durch die Verwendung von Polyhydroxyalkylamin-N,N-dialkylcarbonsäuren bzw. Salzen der allgemeinen Formel I:

Xfür einen Polyhydroxyalkylrest mit 3 bis 7, vorzugsweise 4 bis 6 Kohlenstoffatomen, der gegebenenfalls mit einem Mono-, Di- oder Oligosaccharid glykosidisch verknüpft ist, nfür ganze Zahlen von 1 bis 3 und Mfür Wasserstoff oder ein Alkalimetall steht,

als Gerüststoff für Wasch- und Reinigungsmittel.

M kann außer Wasserstoff auch Lithium, Natrium, Kalium oder Ammonium sein, vorzugsweise bedeutet es Natrium. n steht für 1, 2 oder 3, vorzugsweise für 1. X kann für folgende Polyhydroxyalkylreste stehen: 1-Desoxierythrityl-, 1-Desoxiarabityl-, 1-Desoxixylityl-, 1-Desoxisorbityl-, 2-Desoxisorbit-2-yl-, 1-Desoximannityl-, 2-Desoximannit-2-yl-, 1-Desoxigelaktityl-, 1-Desoxi-4-glucosido-sorbityl-, 1-Desoxi-4-galaktosido- sorbityl-, 2-Desoxi-4-glucosido-sorbit-2-yl-, 2-Desoxi-4-glucosido- mannit-2-yl-, 1-Desoxi-4-maltoglucosido-sorbityl-, 1-Desoxi-4- oligoglucosido-sorbityl-, 1-Desoxi-4-polyglucosido-sorbityl-. Vorzugsweise steht X für einen 1-Desoxisorbitylrest.

Es kommen somit als erfindungsgemäß zu verwendende Gerüststoffe beispielsweise folgende Verbindungen infrage: Glucamindiacetat, Erythramindiacetat, Arabinamindiacetat, Xylamindiacetat, Mannamindiacetat, Galaktamindiacetat, 2-Desoxi-sorbit-2-ylamindiacetat, 2-Desoxi-mannit- 2-ylamindiacetat, 4-,Glucosido-glucamindiacetat, 4-Galaktosido-glucamindiacetat, 2-Desoxi-4-glucosido-sorbit-2-ylamindiacetat, 2-Desoxi-4- glucosido-mannit-2-ylamindiacetat, 4-Maltoglucosido-glucamindiacetat, 4-Oligoglucosido-glucamindiacetat, 4-Polyglucosido-glucamindiacetat.

Die erfindungsgemäß als Gerüststoffe einzusetzende Polyhydroxylalkylamin- N,N-dialkylcarbonsäuren bzw. deren Alkalisalze sollen in einer Menge von 2 bis 60, vorzugsweise 5 bis 25 Gewichtsprozent, bezogen auf die Gesamtmischung des Wasch- und Reinigungsmittels, anwesend sein.

In dem Wasch- und Reinigungsmittel können z. B. folgende Tenside anwesend sein: anionische Tenside, wie beispielsweise Alkylarylsulfonate, insbesondere Alkylbenzolsulfonate, Olefinsulfonate, sek.-Paraffinsulfonate, Sulfobernsteinsäurehalbestersalze, Fettalkoholethersulfate; nichtionische Tenside, wie z. B. Fettalkoholpolyglykolether, Alkylphenolpolyglykolether, Fettsäurepolyglykolester, Polypropylenoxid-Polyethylenoxid- Mischpolymere, etc.

Die Verbindungen der allgemeinen Formel I sind als solche bekannt, vgl. DE-AS 10 11 428, in der ein Verfahren zur Herstellung der betreffenden Verbindungen sowie deren Anwendung als Therapeutika beschrieben wird.

Ihre Herstellung ist demnach grundsätzlich durch Carboxylalkylierung der zugrundeliegenden Polyhydroxyalkylamine oder durch Polyoxalkylierung der entsprechenden Imino-di-(alkylcarbonsäuren) möglich.

Die Herstellung der Polyhydroxyalkylamin-N,N-dimethylcarbonsäuren

kann beispielsweise durch Behandeln des zugrundeliegenden Polyhydroxyalkylamins mit Formaldehyd und Blausäure oder aber durch Carboxymethylierung mit Chloressigsäure und Natronlauge erfolgen.

Die Polyhydroxyalkylamine können nach dem allgemein bekannten Verfahren der reduktiven Aminierung von Zuckerderivaten mit flüssigem Ammoniak hergestellt werden, wobei als Beispiele der Zuckerderivate zu nennen sind: Erithrose, Glucose, Galaktose, Mannose, Fructose, Arabinose, Xylose, Maltose, Saccharose, Lactose, Cellobiose, Maltotriose, Maltodextrine sowie sonstige Stärkeabbauprodukte, wie Glucosesirup.

Die überragende Wirkung des Aufbaustoffes Natriumtriphosphat in synthetischen Wasch- und Reinigungsmitteln ist sehr komplex. Die wichtigsten Kriterien seien hier aufgeführt:

- gutes Komplexierungsvermögen gegenüber Calcium- und Magnesium-Ionen;
- synergistische Beeinflussung der Primärwaschwirkung von synthetischen, anionischen und nichtionischen Tensiden sowie Seifen;
- gutes Schmutztragevermögen und Ablösevermögen gegenüber Schmutzpartikeln;
- gute Verträglichkeit mit anderen Aufbaustoffen, wie Natriumsilikat und Natriumsulfat;
- keine Beeinflussung der Perborat-Stabilität;
- Inhibierung der Ablagerung von anorganischen, unlöslichen Salzen auf dem Gewebe (Inkrustierung).

Die erfindungsgemäß zu verwendenden Alkalisalze der Polyhydroxyalkylamin- N,N-dialkylcarbonsäuren werden diesen Anforderungen voll gerecht.

Am Beispiel des Glucamin-N,N-diacetates

soll der Erfindungsgegenstand im nachfolgenden Teil näher erläutert werden.

Beispiele Herstellung von Glucamindiacetat

181 g (1 Mol) D-Glucamin und 194 g (2,05 Mol) Chloressigsäure werden mit 50ml H₂O bei 40°C zu einer Suspension verrührt und langsam mit 164 g (2,05 Mol) 50prozentiger Natronlauge versetzt. Dabei soll der pH-Wert unter 8,5 liegen. Bei 55°C liegt eine klare Lösung vor. Weitere 164 g NaOH-Lösung werden zudosiert bei einem pH-Wert von 8 bis 9. Nach 2 Stunden Dosierzeit wird noch 30 Minuten bei 70°C nachgerührt. Nach dem Abkühlen werden 58 g NaCl abfiltriert. Das Filtrat hat folgende Zusammensetzung:

48,7% Glucamin-N,N-diacetat
1,6% Hydroxyacetat
8,6% NaCl
41,0% H₂O

Der pH-Wert der Endlösung beträgt 10,3. Diese Lösung gilt als Testlösung für die folgenden anwendungstechnischen Prüfungen.

Als Vergleichssubstanz wird in allen Fällen Natriumtriphosphat (Na- TRIPURIT von Hoechst) gewählt.

Bei den Waschtests wird mit dem anionischen Tensid Alkylbenzolsulfonat (MARLON A von Hüls) kombiniert.

In einigen Fällen wird Zeolith (SASIL von Degussa) als Vergleichssubstanz hinzugezogen.

Calciumbindevermögen nach Hampshire

2 g der zu prüfenden Substanz werden in 90 ml H₂O gelöst und mit 10 ml einer 2prozentigen Sodalösung versetzt. Nach der Temperierung wird bei pH 10 unter ständigem Rühren mit einer 4- bis 5prozentigen Calciumacetat- Lösung bis zum Auftreten einer deutlichen und bleibenden Trübung titriert.

Hampshire-Test

Waschvermögen in Kombination mit MARLON A

Labor-Waschmaschine Linitest (Fa. Heraeus)
Prüfgewebe: standardangeschmutzte Baumwolle (von WFK, Krefeld)
Aufhellung, gemessen gegen Standardweiß (MgO) mittels UV-Spektrometer (Beckmann, DK 2A):

Wasserhärte:13° dH Waschtemperatur:30 Mintuen 90°C Flottenverhältnis:1 : 70 Konzentration der Flotte:1 g/l MARLON A + 2 g/l Gerüststoff

Bestimmung der Inkrustierung

Nach dem 3. Waschvorgang wird das Gewebe in 2 Stunden bei 600°C verascht.

Der Aschewert gilt als Maß für die Inkrustierung.

Aschewert (Gewichtsprozent) Blindversuch*)0,83 bis 0,85 Glucamindiacetat0,57 bis 0,57 Na-TRIPURIT0,26 bis 0,26 SASIL0,88 bis 0,94 SASIL + 10% Glucamindiacetat0,82 bis 0,97

*) zum Vergleich wird der Wert ohne Zusatz von Tensid und Gerüststoff in Trinkwasser ermittelt.

Waschvermögen in Kombination mit n-Dodecylbenzolsulfonat (MARLON A) und Natriumsulfat

Konzentration der Waschflotte:

0,75 g/lMARLON A und 2 g/lGerüststoff, der in steigendem Maße durch Natriumsulfat ersetzt wird.

Perborat-Stabilität in Gegenwart von Fe (III) bei 60°C

Konzentration der Testlösung:

0,77 g/lGerüstsubstanz 0,62 g/lNatriumperborat×4 H₂O 0,01 g/lEisen(III)-chlorid

Die Restmenge an aktivem Sauerstoff ist ein Maß für die Perboratstabilität.

Wie die Ausführungen zeigen, sind die erfindungsgemäß einzusetzenden Verbindungen dem ökologisch unbedenklich Zeolith (SASIL) in den wichtigen Eigenschaften - wie Waschvermögen, Beeinflussung der Inkrustierung und der Perborat-Stabilität-deutlich überlegen.

Gegenüber dem in seinen Wirkungen als Gerüststoff unvergleichlich guten Triphosphat zeigt der erfindungsgemäß zu verwendende Verbindungstyp annähernd gleich gute Wirkungen (Inkrustierung, Waschvermögen) oder aber auch ein überlegenes Verhalten (Hampshire-Test, Perborat- Stabilität).

Da die erfindungsgemäß einzusetzenden Verbindungstypen keinerlei Eutrophierung bewirken, bedeutet ihre Einsatz in Wasch- und Reinigungsmitteln eine echte und sehr überraschende Bereicherung der Technik.

Claims

1. Verwendung von Polyhydroxyalkylamin-N,N-dialkylcarbonsäuren bzw. deren Salzen der allgemeinen Formel I: Xfür einen Polyhydroxyalkylrest mit 3 bis 7 Kohlenstoffatomen, der gegebenenfalls mit einem Mono-, Di- oder Oligosaccharid glykosidisch verknüpft ist, nfür ganze Zahlen von 1 bis 3 und Mfür Wasserstoff, Ammonium oder ein Alkalimetall steht,als Gerüststoff für Wasch- und Reinigungsmittel.

2. Verwendung von Polyhydroxyalkylamin-N,N-dialkylcarbonsäuren bzw. deren Salzen nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß n für 1 steht.

3. Verwendung von Polyhydroxyalkylamin-N,N-dialkylcarbonsäuren bzw. deren Salzen nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß X einen 1-Desoxisorbitylrest darstellt.

4. Verwendung von Polyhydroxyalkylamin-N,N-dialkylcarbonsäuren bzw. deren Salzen nach einem der Ansprüche 1 bis 3 in einer Menge von 2 bis 60 Gewichtsprozent, bezogen auf die Gesamtmischung des Wasch- und Reinigungsmittels.