DE3739711A1 - Verwendung von polydialkylcyclosiloxanen als loesemittel fuer die chemischreinigung - Google Patents
Verwendung von polydialkylcyclosiloxanen als loesemittel fuer die chemischreinigungInfo
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Description
Die Chemischreinigung wird normalerweise mit einem der Lösemittel
Tetrachlorethen (Perchlorethylen) oder Trichlortrifluorethan
betrieben. Da die Lösemittel für die Bereiche
Luft und Wasser umweltgefährdend sind, sind die Chemischreinigungsmaschinen
so konstruiert, daß die verwendeten Lösemittel
innerhalb der Maschinen durch Destillation regeneriert
und aus den Textilien, die mit den Lösemitteln in Kontakt
kamen, in einem geschlossenen System aus Verdunstung
und Kondensation zurückgewonnen werden.
Trotz dieser Vorsichtsmaßnahmen ist nicht immer auszuschließen,
daß mit den gereinigten Textilien kleine Mengen der als
Lösemittel verwendeten halogenierten Kohlenwasserstoffe aus
den Chemischreinigungsmaschinen gelangen und vom Betriebspersonal
oder dem Kunden eingeatmet werden oder über deren
Haut in den Körper gelangen. Weitere Probleme können durch
Defekte bei der Lagerung, dem Transport oder der Handhabung
halogenierter Kohlenwasserstoffe auftreten, aufgrund derer
unbeabsichtigt größere Mengen dieser Lösemittel in die Luft
oder ins Grundwasser gehen können. Infolge der hohen Flüchtigkeit
dieser Lösemittel, wie Perchlorethylen, bestehen
physiologische Risiken nicht nur für die in Chemischreinigungen
arbeitenden Menschen selbst, sondern auch für die
Nachbarschaft solcher Betriebe. Auch besteht die Gefahr von
Kontaminationen lipophiler Lebensmittel durch Perchlorethylenreste
in der Luft.
Die Problematik verstärkte sich in jüngster Zeit, da man
feststellte, daß halogenierte Kohlenwasserstoffe, wie Perchlorethylen,
möglicherweise krebserregend sind, die Leber,
Niere oder das Nervensystem schädigen und das Atemzentrum
lähmen können.
Die der Erfindung zugrundeliegende Aufgabe bestand somit darin,
Lösemittel für die Chemischreinigung zu finden, die in
üblichen Chemischreinigungsverfahren anstelle von halogenierten
Kohlenwasserstoffen eingesetzt werden können und
physiologisch möglichst ungefährlich sind.
Erfindungsgemäß verwendet man als Lösemittel für die Chemischreinigung
Polydialkylcyclosiloxane der allgemeinen Formel
worin R eine niedermolekulare Alkylgruppe mit 1 bis 4 Kohlenstoffatomen
und n eine ganze Zahl von 1 bis 3 bedeuten.
Diese Polydialkylcyclosiloxane sind als Ersatzstoff für Perchlorethylen
und andere halogenierte Kohlenwasserstoffe in
der Chemischreinigung brauchbar, da sie günstige Siedepunkte
für die anschließende Destillation besitzen und physiologisch
unbedenklich und umweltfreundlich sind. Sie sind frei
von Halogenatomen im Molekül, besitzen einen hohen Flammpunkt,
um die Gefahr von Explosionen zu vermeiden, haben einen
niedrigen Siedepunkt, um die an den Gebrauch anschließende
Destillation zu erleichtern und besitzen eine dem Wasser
ähnliche Dichte.
Besonders günstig für die erfindungsgemäße Verwendung sind
Polydialkylcyclosiloxane, bei denen in der obigen Formel
R eine Methylgruppe bedeutet. Weiterhin sind jene Polydialkylcyclosiloxane
besonders günstig, bei denen n 2 ist, die
also vier Siliciumatome im Ring besitzen. Octamethylcyclotetrasiloxan
mit einer Dichte von 0,96, einem Siedepunkt von
172°C, einem Stockpunkt von 12°C und einem Flammpunkt von
55°C ist das bevorzugte Lösemittel für die Verwendung nach
der Erfindung. Hexamethylcyclotrisiloxan mit einer Dichte
von 0,96, einem Siedepunkt von 134°C, einem Stockpunkt von
64°C und einem Flammpunkt von 34°C sowie Decamethylcyclopentasiloxan
mit einer Dichte von 0,96, einem Siedepunkt von
205°C, einem Stockpunkt von 7°C und einem Flammpunkt von
76°C sind jedoch auch verwendbar.
Überraschenderweise erwies sich die geringe Dichtedifferenz
zu Wasser als nicht nachteilig, sondern als vorteilhaft zur
Steigerung der Reinigungswirkung. Vorzugsweise werden die
Polydialkylcyclosiloxane der obigen Formel erfindungsgemäß
im Gemisch mit 0,1 bis 30, besonders im Gemisch mit 5 bis
30 Gew.-% Wasser verwendet. Weiterhin ist es günstig, den
Polydialkylcyclosiloxanen 0,1 bis 5, vorzugsweise 1 bis 3
Gew.-% eines oder mehrerer anionischer, nichtionischer oder
kationischer Tenside zuzusetzen.
Bei der Verwendung nach der Erfindung werden die zu reinigenden
Textilien mit den erfindungsgemäß verwendeten Lösemitteln
vollständig durchtränkt oder von diesen durchflutet
oder in ihnen mechanisch bewegt. Das durch die Verwendung
verunreinigte Lösemittel wird dann durch Destillation
und/oder Filtration oder Adsorption zur erneuten Verwendung
regeneriert.
Für die Regenerierung muß der Wassergehalt nach der Destillation
von dem Polydialkylcyclosiloxan abgetrennt werden,
bevor letzteres zur Wiederverwendung rückgeführt werden
kann. Die üblicherweise verwendeten Schwerkraftabscheider
sind aufgrund der geringen Dichtedifferenz zu Wasser nicht
brauchbar. Daher ist es zweckmäßig, zur Abtrennung des Wassers
vom Lösemittel nach der Destillation das Wasser an
mehrwertigen Alkoholen oder Polyglycolen, wie Glycerin, oder
in Salzlösungen zu absorbieren. Beispielsweise führt man das
wasserhaltige Destillat des Polydialkylcyclosiloxans durch
eine Vorlage mit Glycerin, in welcher das Polydialkylcyclosiloxan
vollständig entwässert wird.
Wenn man nach einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung
ein Tensid oder Tensidgemisch zusetzt, verwendet man
günstigerweise als Reinigungsverstärker ein kationisches
Tensid. Besonders bevorzugt sind dabei als kationische Tenside
quaternäre Ammoniumsalze vom Typ der Difettalkyldimethylammoniumsalze,
Fettalkylbenzyldimethylammoniumsalze oder
Triammoniumsalze der Citronensäure oder Tricarbalylsäure.
Diese Reinigungsverstärker sind in den DE-PS 31 11 158 und
31 11 149 beschrieben.
Die chemische Konstitution dieser hier besonders günstigen
Reinigungsverstärker läßt sich gemäß Patentanspruch 1 der
DE-PS 31 11 158 definieren. Auf diese Definition wird hier
Bezug genommen.
Die folgenden Beispiele dienen der weiteren Erläuterung der
Erfindung. Zu Vergleichszwecken wurden unter gleichartigen
Versuchsbedingungen Textilien mit Wasser, Perchlorethylen,
Octamethylcyclotetrasiloxan bzw. Decamethylcyclopentasiloxan
behandelt. Die behandelten Textilien waren Gewebe und Wirkwaren
aus Wolle, Baumwolle, Polyamid, Polyester, Polyacrylnitril
sowie aus Mischungen von Polyester und Baumwolle, Polyester
und Wolle sowie Wolle und Polyacrylnitril, die ungefärbt
oder gefärbt waren. Die Behandlung erfolgte in einer
Labor-Reinigungsmaschine (Wacker-Faß) mit 8 l Trommelinhalt
und 30 cm Trommeldurchmesser. Die Behandlungsbedingungen waren
folgende:
Beispiel 1 | |
Trommelbeladung | |
400 g Textilien | |
Lösemittelmenge | 2000 ml |
Trommeldrehzahl | 60 l/min |
Behandlungsdauer | 15 min |
Behandlungstemperatur | 30°C |
Trocknung (Umlufttrockenschrank) | 70°C |
Lösemittelregenerierung, Destillation |
Zur Quantifizierung des Flächenverlustes (Einlaufen) wurde
Krumpfgewebe des Internationalen Wollsekretariats (IWS-Gewebe) eingesetzt,
der Flächenverlust wurde durch Maßveränderung vor/nach
der Behandlung ermittelt.
Die in Wasser behandelten Gewebe aus Naturfasern und Naturfasermischungen
waren nach der Behandlung knautschig und
eingelaufen.
Die in Perchlorethylen sowie in Octamethylcyclotetrasiloxan
oder Decamethylcyclopentasiloxan behandelten Gewebe waren
glatt und wiesen optisch keine Maßveränderung auf. Angriffe
auf Färbungen waren nicht festzustellen. Während die mit
Perchlorethylen behandelten Stoffe sich hart und spröde anfühlten
und die in Wasser behandelte Baumwolle steif und
bockig war, waren die in Octamethylcyclotetrasiloxan bzw.
Decamethylcyclopentasiloxan behandelten Stoffe angenehm
weich und geschmeidig. Die Flächenverluste (IWS-Gewebe) waren
folgende:
Wasser|14,6% | |
Perchlorethylen | 1,2% |
Octamethylcyclotetrasiloxan | 0,8% |
Decamethylcyclopentasiloxan | 0,9% |
Nach der in Beispiel 1 beschriebenen Methode und unter den
dort aufgeführten Bedingungen wurden künstlich angeschmutzte
Testgewebe "Löffler-Gewebe" einerseits mit Perchlorethylen
und andererseits mit Octamethylcyclotetrasiloxan behandelt.
Als "Reinigungswirkung" wurde die photometrisch meßbare Aufhellung
der aus Eisenoxid und Ruß bestehende Anschmutzung
definiert. Als "Vergrauung" wurde die meßbare Weißgradminderung
von ursprünglichen weißen Testgeweben, die der gleichen
Prüfcharge zugesetzt wurden, definiert.
Als Reinigungsflüssigkeit wurden folgende verwendet:
Perchlorethylen
Perchlorethylen + 0,5% handelsüblicher anionischer/nichtionogener Reinigungsverstärker (CLIP COMBI)
Octamethylcyclotetrasiloxan
Octamethylcyclotetrasiloxan + 0,5% handelsüblicher anionischer/nichtionogener Reinigungsverstärker (CLIP COMBI)
Octamethylcyclotetrasiloxan + 0,5% CLIP COMBI + 10% Wasser
Perchlorethylen + 0,5% handelsüblicher anionischer/nichtionogener Reinigungsverstärker (CLIP COMBI)
Octamethylcyclotetrasiloxan
Octamethylcyclotetrasiloxan + 0,5% handelsüblicher anionischer/nichtionogener Reinigungsverstärker (CLIP COMBI)
Octamethylcyclotetrasiloxan + 0,5% CLIP COMBI + 10% Wasser
Wenn auch reines Octamethylcyclotetrasiloxan eine etwas geringere
Reinigungswirkung als Perchlorethylen besitzt, zeigt
sich doch eine erhebliche Wirkungssteigerung bei Zusatz von
Wasser.
Zur Ermittlung des Destillationsverhaltens und der Destillationsstabilität
in Anwesenheit von Wasser, das entweder als
Konditionierfeuchtigkeit aus Naturfasertextilien oder als
Zusatz zur Verbesserung der Reinigungswirkung während der
Destillation vorliegen kann, wurde in einer Destillationsappartur
Octamethyltetrasiloxan bzw. Hexamethylcyclotrisiloxan jeweils
mit 1% anionischem bzw. 1% kationischem handelsüblichem
Reinigungsverstärker und 10% Wasser versetzt. Die Mischungen
wurden 40 h lang diskontinuierlich (Soxhlet) im
Kreislauf destilliert, indem das Destillat jeweils wieder
dem Destillierbehälter zugeführt wurde.
Es wurde die pH-Wert-Veränderung des mitdestillierenden Wassers
sowie die Brechungsindex-Veränderung des Cyclosiloxane
beurteilt.
Nach 40 h Destillationsdauer war keine Veränderung des Brechungsindex
eingetreten, doch zeigte sich beim pH-Wert des
mitdestillierenden Wassers eine Veränderung von 7,1 auf 6,2
bei der Probe, in der kationischer Reinigungsverstärker verwendet
wurde.
In einem zweiten Versuch wurde geprüft, wie das mitdestillierende
Wasser auf einfache Weise vom Cyclosiloxan getrennt
werden kann, da bei normaler Destillation eine relativ lange
stabil bleibende grobe Dispersion anfällt, die aufgrund der
geringen Dichtedifferenzen erst nach langer Zeit trennt.
Das Destillat wurde daher eine hygroskopische Flüssigkeit
hoher Dichte (Glycerin oder Magnesiumchloridlösung) geleitet,
in welcher das Wasser absorptiv entfernt wurde, so
daß das Destillat klar und wasserfrei wurde.
Claims (6)
1. Verwendung von Polydialkylcyclosiloxanen der allgemeinen
Formel
worin R eine niedermolekulare Alkylgruppe mit 1 bis 4
Kohlenstoffatomen und n eine ganze Zahl von 1 bis 3 bedeutet,
als Lösemittel für die Chemischreinigung.
2. Verwendung von Polydialkylcyclosiloxanen nach Anspruch 1,
worin R die Methylgruppe bedeutet.
3. Verwendung von Polydialkylcyclosiloxanen nach Anspruch 1
oder 2, worin n 2 bedeutet.
4. Verwendung von Polydialkylcyclosiloxanen mit einem Wassergehalt
von 0,1 bis 30, vorzugsweise 5 bis 30 Gew.-%
nach einem der Ansprüche 1 bis 3.
5. Verwendung von Polydialkylcyclosiloxanen mit einem Gehalt
von 0,1 bis 5, vorzugsweise 1 bis 3 Gew.-% wenigstens eines
anionischen, nichtionischen und/oder kationischen
Tensids nach einem der Ansprüche 1 bis 4.
6. Verwendung von Polydialkylcyclosiloxanen nach Anspruch 4
oder 5 unter Destillation der gebrauchten Polydialkylcyclosiloxane
und anschließende Abtrennung des Wassers
durch Absorption an wenigstens einen mehrwertigen Alkohol
oder Polyglycol oder in einer Salzlösung sowie Rückführung
der so gereinigten Polydialkylcyclosiloxane zur Wiederverwendung.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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Publications (1)
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Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
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Country Status (1)
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