DE3727378A1

DE3727378A1 - Schaumdrueckende zusaetze in schaumarmen reinigungsmitteln

Info

Publication number: DE3727378A1
Application number: DE19873727378
Authority: DE
Inventors: Juergen Dr Geke; Erich Boebers; Gilbert Dr Schenker; Robert Dr Piorr; Karl-Heinz Dr Schmid
Original assignee: Henkel AG and Co KGaA
Current assignee: Henkel AG and Co KGaA
Priority date: 1987-08-17
Filing date: 1987-08-17
Publication date: 1989-03-02
Also published as: EP0303928B1; US4973423A; AU2106888A; JPS6469696A; NO172062B; ATE68820T1; DK456388D0; NO883651L; CA1304271C; NO172062C; ZA886062B; FI883797A; GR3002987T3; ES2026610T3; NO883651D0; FI883797A0; DK456388A; DE3865776D1; AU597510B2; BR8804128A

Description

Die Erfindung betrifft die Verwendung von kurzkettigen endgruppenverschlossenen Alkylpolyethylenglykolethern als schaumdrückende Zusätze in schaumarmen Reinigungsmitteln.

Für die Verwendung in Gewerbe und Industrie bestimmte wäßrige Reinigungsmittel, insbesondere solche für die Reinigung von Metall-, Glas-, Keramik- und Kunststoffoberflächen, enthalten in der Regel Substanzen, die in der Lage sind, einer unerwünschten Schaumentwicklung entgegenzuwirken. Der Einsatz von schaumdrückenden Zusätzen ist in den meisten Fällen dadurch bedingt, daß die von den Substraten abgelösten und in den Reinigungsbädern sich ansammelnden Verunreinigungen als Schaumbildner wirken. Daneben kann die Verwendung von Antischaummitteln auch aufgrund der Tatsache erforderlich sein, daß die Reinigungsmittel selbst Bestandteile enthalten, die unter den vorgegebenen Arbeitsbedingungen zu unerwünschter Schaumbildung Anlaß geben, beispielsweise Aniontenside oder bei Arbeitstemperatur schäumende nichtionische Tenside.

Die DE-OS 33 951 beschreibt die Verwendung von Polyethylenglykolethern der allgemeinen Formel (Ia)

R¹-O-(CH₂CH₂O)_n-R² (Ia)

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 7 bis 12
bedeuten, als schaumdrückende Zusätze in Reinigungsmitteln. Diese Verbindungen zeigen jedoch unterhalb von 20 bis 25°C keine Antischaumwirkung. Eine Schauminhibierung bei niedrigen Temperaturen ist jedoch angestrebt.

Der vorliegenden Erfindung lag daher die Aufgabe zugrunde, schaumdrückende Substanzen aufzufinden, deren anwendungstechnische Eigenschaften denen der Mittel des Standes der Technik bei Temperaturen auch unterhalb von 20 bis 25°C überlegen sind und die gleichzeitig die geforderte biologische Abbaubarkeit besitzen. Die Lösung dieser Aufgabe geht von der Erkenntnis aus, daß bestimmte, im folgenden definierte, kurzkettige endgruppenverschlossene Anlagerungsprodukte des Ethylenoxids an längerkettige aliphatische Alkohole in der Lage sind, die gestellten Anforderungen, sowohl im Hinblick auf die anwendungstechnische Brauchbarkeit (Schauminhibierung) als auch im Hinblick auf die biologische Abbaubarkeit, zu erfüllen.

Überraschenderweise wurde gefunden, daß kürzerkettige Polyethylenglykolether im Gegensatz zu den bekannten längerkettigen der DE-OS 33 15 951 auch bei Temperaturen von weniger als 20 bis 25°C eine ausgezeichnete Antischaumwirkung aufweisen.

Die Erfindung betrifft daher die Verwendung von Polyethylenglykolethern der Formel I,

R¹-O-(CH₂CH₂O)_n-R² (I)

in der
R¹ einen geradkettigen oder verzweigten Alkylrest oder Alkenylrest mit 6 bis 18 Kohlenstoffatomen,
R² einen Alkylrest mit 4 bis 8 Kohlenstoffatomen und
n eine Zahl von 2 bis 6
bedeuten, als schaumdrückende Zusätze für schaumarme Reinigungsmittel.

In einer speziellen Ausführungsform der Erfindung werden Polyethylenglykolether der Formel I eingesetzt, in der n gleich 3 oder 4 ist. Besonders bevorzugt ist die Verwendung von Verbindungen der Formel I, in der R² gleich n-Butyl und R¹ gleich Octyl und/oder Decyl ist.

Als Ausgangsmaterial für die Herstellung der Polyglykolether der Formel I können die Fettalkohole n-Octanol, n-Nonanol, n-Decanol, n-Undecanol, n-Dodecanol, n-Tridecanol, n-Tetradecanol, n-Pentadecanol, n-Hexadecanol, n-Heptadecanol, n-Octadecanol, n-Octadec-9- en-1-ol (Oleylalkohol) sowie deren am Alkylrest verzweigte Isomere und deren Isomere mit OH-Gruppen an innenständigen C-Atomen und Oxoalkohole der genannten Kohlenstoffzahl einzeln oder im Gemisch eingesetzt werden. Bevorzugt sind Einzelverbindungen oder Gemische aus der Gruppe der geradkettigen Alkanole aus der obigen Gruppe mit einer geraden Zahl von C-Atomen.

Zur Herstellung der erfindungsgemäß zu verwendenden Alkylpolyethylenglykolether setzt man zweckmäßigerweise einen oder mehrere der vorstehend beschriebenen Fettalkohole mit Ethylenoxid im Molverhältnis von 1 : 2 bis 1 : 6 um und verethert anschließend die im erhaltenen Reaktionsprodukt vorhandenen Hydroxylgruppen. Die Umsetzung mit Ethylenoxid erfolgt dabei unter den bekannten Alkoxylierungsbedingungen, vorzugsweise in Gegenwart von geeigneten alkalischen Katalysatoren. Die Veretherung der freien Hydroxylgruppen wird bevorzugt unter den bekannten Bedingungen der Williamsonschen Ethersynthese mit geradkettigen oder verzweigten C₄-C₈-Alkylhalogeniden durchgeführt, beispielsweise mit n-Butyliodid, sec.-Butylbromid, tert.-Butylchlorid, Amylchlorid, tert.-Amylbromid, n-Hexylchlorid, n-Heptylbromid und n-Octylchlorid. Dabei kann es zweckmäßig sein. Alkylhalogenid und Alkaliverbindung im stöchiometrischen Überschuß, beispielsweise von 100 bis 200%, über die zu verethernden Hydroxylgruppen einzusetzen.

Die biologische Abbaubarkeit der erfindungsgemäß zu verwendenden endgruppenverschlossenen Alkylpolyethylenglykolether der allgemeinen Formel (I) nach den gesetzlichen Bestimmungsmethoden liegt bei über 80% BiAS-Abnahme (RVO zum Waschmittelgesetz).

Die erfindungsgemäß zu verwendenden endgruppenverschlossenen Polyethylenglykolether der Formel I zeichnen sich durch ihre Alkali- und Säurestabilität aus. Die schaumverhindernde Wirkung der Verbindungen der Formel I bei Temperaturen von weniger als 20 bis 25°C in alkalischen bis schwach sauren Reinigungsflotten ist bekannten Schauminhibitoren überlegen.

Die Reinigungsmittel, in denen die endgruppenverschlossenen Polyethylenglykolether (I) erfindungsgemäß zur Anwendung kommen, können die in solchen Mitteln üblichen Bestandteile, wie Netzmittel, Gerüstsubstanzen und Komplexbildner, Alkalien oder Säuren, Korrosionsinhibitoren und gegebenenfalls auch antimikrobielle Wirkstoffe und/oder organische Lösungsmittel enthalten.

Als Netzmittel kommen nichtionogene oberflächenaktive Substanzen, wie Polyglykolether, die durch Anlagerung von Ethylenoxid an Alkohole, insbesondere Fettalkohole, Alkylphenole, Fettamine und Carbonsäureamide erhalten werden, und anionaktive Netzmittel, wie Alkalimetall-, Amin- und Alkanolaminsalze von Fettsäuren, Alkylschwefelsäuren, Alkylsulfonsäuren und Alkylbenzolsulfonsäuren in Betracht. An Gerüstsubstanzen und Komplexbildnern können die Reinigungsmittel vor allem Alkalimetallorthophosphate, -polyphosphate, -silikate, -borate, -carbonate, -polyacrylate und -glukonate sowie Citronensäure, Nitriloessigsäure, Ethylendiamintetraessigsäure, 1-Hydroxyalkan-1,1-diphosphonsäuren, Aminotri-(methylenphosphonsäure) und Ethylendiamintetra- (methylenphosphonsäure), Phosphonoalkanpolycarbonsäuren, z. B. Phosphonobutantricarbonsäure, und Alkalimetallsalze und/oder Aminsalze dieser Säuren enthalten. Hochalkalische Reinigungsmittel, insbesondere solche für die Flaschenreinigung, enthalten beträchtliche Mengen Ätzalkali in Form von Natrium- und Kaliumhydroxid. Wenn besondere Reinigungseffekte gewünscht werden, können die Reinigungsmittel organische Lösungsmittel, beispielsweise Alkohole, Benzinfraktionen und chlorierte Kohlenwasserstoffe, und freie Alkanolamine enthalten.

Unter Reinigungsmittel werden im Zusammenhang mit der Erfindung einmal die zur direkten Anwendung auf die zu reinigenden Substrate bestimmten wäßrigen Lösungen verstanden. Daneben umfaßt der Begriff Reinigungsmittel auch die zur Herstellung der Anwendungslösungen bestimmten Konzentrate und festen Mischungen.

Die gebrauchsfertigen Lösungen können schwach sauer bis stark alkalisch sein.

Die erfindungsgemäß zu verwendenden endgruppenverschlossenen Polyethylenglykolether werden den Reinigungsmitteln vorzugsweise in solchen Mengen zugesetzt, daß ihre Konzentration in den gebrauchsfertigen Anwendungslösungen 10 bis 2500 ppm, besonders bevorzugt 50 bis 500 ppm, ausmacht.

Die Erfindung wird durch die folgenden Beispiele näher erläutert.

Allgemeine Vorgehensweise bei der Prüfung der Antischaumwirkung

Die Prüfung der Antischaumwirkung wurde in einer praxisnahen 10-l-Durchlauf-Spritzanlage bei einem Spritzdruck von 3 bis 10 bar (30 mm Glattstrahldüse) durchgeführt. Das Umlaufvolumen belief sich dabei auf ca. 10 bis 19 l/min.

In den folgenden Beispielen wurden bei den jeweils angegebenen Einsatztemperaturen als anwendungstechnisch spritzfähig bei minimaler Schaumbelastung die Reinigungslösungen bezeichnet, die im Dauerbetrieb bei ansonsten schnellem Schaumzerfall nur eine geringe Schaumdecke (< 1 cm Höhe) aufwiesen.

In den Beispielen 1 bis 5 wurden Polyethylenglykolether der Formel (I) getestet, in denen R¹ einen C₈_-₁₀-n-Alkylrest, R² einen C₄-Alkylrest und n 3 bzw. 4 bedeuten. In den Vergleichsbeispielen 1 bis 4 wurden Polyethylenglykolether (Ia) gemäß der DE-OS 33 15 951 getestet, in denen R¹ für C₈_-₁₈-n-Alkylreste, R² für einen C₄-Alkylrest und n für 10 stehen.

Die im einzelnen eingesetzten Verbindungen sind der nachfolgenden Tabelle 1 zu entnehmen.

Tabelle 1

Beispiel 1

400 ppm Tensid A

Mit einer wäßrigen Lösung dieses Tensids wurden Eisen- und Stahlbleche bei 15°C behandelt. Bei guter Reinigungswirkung wurde keine störende Schaumentwicklung beobachtet.

Beispiel 2

400 ppm Tensid B

Entsprechend Beispiel 1 wurde ein analoger kurzkettiger PE-Glykolether eingesetzt und schaumfreie Spritzfähigkeit ebenfalls bei Temperaturen 15°C erreicht.

Vergleichsbeispiel 1

400 ppm Tensid C

Im Vergleich zu den Beispielen 1 und 2 wurde in langkettiger Polyethylenglykolether (Ia) gemäß DE-OS 33 15 951 getestet. Anwendungstechnisch spritzfähig war diese Tensidlösung erst bei Temperaturen <35°C.

Beispiel 3

2500 ppm Diethanolaminsalz der Isononansäure
2000 ppm Diethanolamin
100 ppm Benztriazol

400 ppm Tensid A

Mit einer wäßrigen Lösung dieses Reinigers (pH 9,0) wurden Eisen- und Stahlbleche behandelt. Bei guter Reinigungswirkung wurde bei 15°C keine störende Schaumentwicklung beobachtet.

Vergleichsbeispiel 2

400 ppm Tensid D

Im Vergleich zu Beispiel 3 wurde ein Polyethylenglykolether (Ia) gemäß DE-OS 33 15 951 getestet. Bei einer Temperatur von 15°C war die Lösung nicht spritzfähig. Anwendungstechnisch spritzfähig war dieses System erst bei Temperaturen <30°C.

Beispiel 4

3000 ppm Natriumcaprylat
1000 ppm Natriumtetraborat × 10 H₂O (Borax)
1400 ppm Natriumtripolyphosphat
1000 ppm Triethanolamin
200 ppm Monoethanolamin

600 ppm Tensid B

Mit einer wäßrigen Lösung dieses Reinigers (pH 9,0) wurden Eisen- und Stahlbleche bei 15°C behandelt. Bei guter Reinigungswirkung trat keine störende Schaumentwicklung auf.

Vergleichsbeispiel 3

600 ppm Tensid C

Im Vergleich zu Beispiel 4 wurde ein längerkettiger Polyethylenglykolether (Ia) gemäß DE-OS 33 15 951 getestet. Anwendungstechnisch spritzfähig war dieses System erst bei Temperaturen <40°C.

Beispiel 5 (saurer Reiniger)

2500 ppm Natriumdihydrogenphosphat
2100 ppm Dinatriumhydrogenphosphat
1000 ppm Weinsäure
500 ppm Phosphorsäure, 75%ig

400 ppm Tensid A

Mit einer wäßrigen Lösung dieses Reinigers (pH 3,5) wurden Eisenbleche bei 15°C behandelt. Bei guter Reinigungswirkung wurde keine störende Schaumentwicklung beobachtet.

Vergleichsbeispiel 4

400 ppm Tensid C

Im Vergleich zu Beispiel 5 wurde ein längerkettiger Polyethylenglykolether (Ia) gemäß DE-OS 33 15 951 getestet. Bei einer Temperatur von 15°C schäumte die Anlage über; anwendungstechnisch spritzfähig war dieses System erst bei Temperaturen <30°C.

Claims

1. Verwendung von Polyethylenglykolethern der Formel I R¹-O-(CH₂CH₂O)_n-R² (I)in der
R¹ einen geradkettigen oder verzweigten Alkylrest oder Alkenylrest mit 6 bis 18 Kohlenstoffatomen,
R² einen Alkylrest mit 4 bis 8 Kohlenstoffatomen und
n eine Zahl von 2 bis 6
bedeuten, als schaumdrückende Zusätze für schaumarme Reinigungsmittel.

2. Verwendung von Polyethylenglykolethern nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß in der Formel I n gleich 3 oder 4 ist.

3. Verwendung von Polyethylenglykolethern nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß in der Formel I R² gleich n-Butyl und R¹ gleich Octyl und/oder Decyl ist.

4. Verwendung von Polyethylenglykolethern nach den Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die endgruppenverschlossenen Polyethylenglykolether in solchen Mengen eingesetzt werden, daß ihre Konzentration in den gebrauchsfertigen Lösungen 10 bis 2500 ppm, vorzugsweise 50 bis 500 ppm ausmacht.