DE4138001A1

DE4138001A1 - Antischaummittel

Info

Publication number: DE4138001A1
Application number: DE19914138001
Authority: DE
Inventors: Guenther Dr Demmering; Karl-Heinz Dr Schmid; Michael Dr Koehler; Detlev Stanislowski
Original assignee: Henkel AG and Co KGaA
Current assignee: Henkel AG and Co KGaA
Priority date: 1991-11-19
Filing date: 1991-11-19
Publication date: 1993-05-27
Also published as: EP0620753A1; JPH07501008A; WO1993009861A1

Description

Gebiet der Erfindung

Die Erfindung betrifft Antischaummittel enthaltend Fettalko hole mit 16 bis 24 Kohlenstoffatomen, Wachsester sowie ge gebenenfalls Fettketone sowie deren Verwendung als Additive für Reinigungsmittel, bei der Herstellung von Farben und Lacken sowie der Abwasserbehandlung von Kläranlagen und aus technischen Prozessen wie z. B. der Metallbearbeitung oder der Papierherstellung.

Stand der Technik

Für eine Vielzahl technischer Prozesse stellt die mit dem Einsatz von grenzflächenaktiven Substanzen verbundene Schaum entwicklung ein ernsthaftes Problem dar. Bei der maschinellen Haushaltsreinigung von Geschirr, aber auch der großtechni schen Reinigung von Bier- und Milchflaschen werden bei spielsweise pulverförmige oder flüssige alkalische Reini gungsmittel verwendet, die neben Tensiden, Gerüstsubstanzen, Alkalimetallsilicaten, -carbonaten und/oder -hydroxiden zu sätzlich Aktivchlor- oder Aktivsauerstoffverbindungen enthalten. Um ein übermäßiges Schäumen zu verhindern, wird diesen Mitteln in der Regel ein Antischaummittel zugesetzt.

Auch bei der Herstellung von Farben und Lacken, beispiels weise Wasserlacken, beobachtet man die Neigung der wasser verdünnbaren Bindemittel zu verstärkter Schaumbildung. Schaum kann hier bereits bei der Vermischung der Rezepturbestand teile entstehen, d. h. beim Anreiben des Lackes durch Ein rühren von Luft, und führt dazu, daß die jeweiligen Anlagen nur mit einem Bruchteil des zu Verfügung stehenden Volumens gefüllt und betrieben werden können. Auch in diesem Bereich ist die Verwendung von Entschäumern und Entlüftern dringend geboten [Goldschmidt. Inform. 66, 9 (1989)].

Ein weiteres Feld, in dem Antischaummittel Einsatz finden, ist die Abwasserbehandlung von Kläranlagen. Beim Belebungs verfahren wird beispielsweise in das Abwasser Luft eingebla sen, wodurch eine innige Durchmischung und das Zusammentref fen der Schmutzteilchen mit den Mikroorganismen sicherge stellt wird [ChiuZ 25, 87 (1991)]. Der hierbei entstehende Schaum ist in vielen Fällen Eiweißschaum und daher besonders beständig. Anstelle einer Sedimentation findet eine uner wünschte Fixierung der Feststoffe in und an den Schaumlamel len statt, was eine Abtrennung des Klärschlamms erschwert.

In der Vergangenheit hat es nicht an Versuchen gefehlt, für das komplexe Gebiet der Schaumregulierung entsprechende An tischaummittel zur Verfügung zu stellen.

Aus den Deutschen Offenlegungsschriften DE-OS 14 67 613 und DE-OS 22 42 541 ist beispielsweise bekannt, daß sich Ketone als Schauminhibitoren in seifenhaltigen Waschmitteln eignen. Aus der Europäischen Patentanmeldung EP 03 24 339 A2 sind zudem Dispersionen bekannt, die als Wirkstoffe Fettketone und als Trägerflüssigkeiten Mineralöle oder Guerbetalkohole ent halten. Die entschäumende Wirkung derartiger Systeme ist für viele Anwendungsbereiche jedoch nicht ausreichend.

Die Aufgabe der Erfindung bestand somit darin, neue Anti schaummittel zu entwickeln, die frei von den geschilderten Nachteilen sind.

Beschreibung der Erfindung

Gegenstand der Erfindung sind Antischaummittel, enthaltend

a) Fettalkohole der Formel (I), R¹-OH (I)in der R¹ für einen gesättigten, linearen, gegebenenfalls hydroxysubstituierten Alkylrest mit folgender C-Kettenverteilung steht:
<C₁₈: 0 bis 9 Gew.-%
  C₁₈: 32 bis 88 Gew.-%
  C₂₀: 2 bis 43 Gew.-%
  C₂₂: 4 bis 52 Gew.-%
<C₂₂: 0 bis 15 Gew.-%,
b) Wachsester der Formel (II), R²CO-OR³ (II)in der
R²CO für einen gegebenenfalls hydroxysubstituierten Acylrest mit 16 bis 24 Kohlenstoffatomen und 0 oder 1 Doppelbindung und
R³ für einen gegebenenfalls hydroxysubstituierten aliphatischen Kohlenwasserstoffrest mit 16 bis 24 Kohlenstoffatomen und 0 oder 1 Doppelbindung steht
sowie gegebenenfalls
c) Fettketone der Formel (III), R⁴-CO-R⁵ (III)in der R⁴ und R⁵ unabhängig voneinander für Alkylreste mit 15 bis 24 Kohlenstoffatomen stehen.

Überraschenderweise wurde gefunden, daß durch Zusatz von Wachsestern zu langkettigen Fettalkoholen deren Erweichungs punkt vorteilhaft gesteigert werden kann und sich die Pro dukte in ausgezeichneter Weise als chlorstabile Entschäumer für eine Vielzahl von technischen Anwendungen eignen. Die Erfindung schließt dabei die Erkenntnis ein, daß die anwen dungstechnischen Eigenschaften der Antischaummitel durch den Zusatz geringer Mengen an Fettketonen in unerwarteter Weise weiter gesteigert werden können. Des weiteren zeichnen sich die Mittel durch eine leichte biologische Abbaubarkeit aus, was der allgemeinen Forderung nach möglichst umweltverträg lichen Produkten entgegenkommt.

Fettalkohole der Formel (I), die als Komponente a) in Be tracht kommen, weisen 16 bis 24 Kohlenstoffatome auf. Ty pische Beispiele sind Cetylalkohol, Stearylalkohol, 12-Hy droxystearylalkohol, Arachylalkohol und Behenylalkohol.

Wie in der Fettchemie üblich, können die Fettalkohole auch in Form technischer Schnitte eingesetzt werden. Als Ausgangs stoffe eignen sich hierzu beispielsweise Methylester auf Ba sis von erucasäurereichem Rüböl, Erdnußöl, Ricinusöl, Mea dowfoamöl, Rindertalg oder Fischöl, die einer Hochdruckhy drierung unterworfen werden. Hierbei findet nicht nur eine Reduktion der Estergruppe zur Hydroxylfunktion statt, sondern gleichzeitig auch eine weitgehende Absättigung in der Fett kette enthaltener Doppelbindungen. Antischaummittel mit be sonders vorteilhaften anwendungstechnischen Eigenschaften enthalten Fettalkohole des genannten C-Zahlbereiches, die Iodzahlen unterhalb von 10, vorzugsweise 0,1 bis 5 aufweisen.

Fettalkoholgemische, die sich als Komponente a) in besonderer Weise für die Herstellung der erfindungsgemäßen Antischaum mittel eignen, können durch die folgende C-Kettenverteilung charakterisiert werden:

<C₁₈: 0 bis 6 Gew.-%
  C₁₈: 35 bis 71 Gew.-%
  C₂₀: 4 bis 33 Gew.-%
  C₂₂: 20 bis 52 Gew.-%
<C₂₂: 0 bis 9 Gew.-%.

Besonders bevorzugt sind Fettalkohole bzw. Fettalkoholge mische, die eine Hydroxylzahl von 180 bis 200, einen Erwei chungspunkt von 50 bis 60°C aufweisen und als Nachlauf bei der Destillation von Fettalkoholen auf Basis von Rindertalg oder Rüböl anfallen.

Unter Wachsestern der Formel (II), die als Komponente b) eingesetzt werden können, sind die Ester von C₁₆-C₂₄-Fett säuren mit C₁₆-C₂₄-Fettalkoholen zu verstehen. Typische Bei spiele sind die Ester der Palmitinsäure, Stearinsäure, 12- Hydroxystearinsäure, Arachinsäure und Behensäure mit Cetylalkohol, Stearylalkohol, 12-Hydroxystearylalkohol, Arachylalkohol und Behenylalkohol. Die Wachsester können darüber hinaus geringe Mengen ungesättigter Anteile, sowohl in der Fettsäure- als auch in der Fettalkoholkomponente ent halten. Bevorzugt sind Wachsester, die eine Iodzahl kleiner 10, vorzugsweise von 0,1 bis 5 aufweisen. Typische Beispiele sind Stearylstearat, Stearylbehenat und Behenylbehenat. Zur Herstellung der Produkte kann man von reinen oder technischen Fettsäuren und entsprechenden Fettalkoholen ausgehen, die in an sich bekannter Weise verestert werden. In einer besonderen Ausführungsform der Erfindung werden technische Wachsester eingesetzt, die als Rückstand bei der Hydrierung von C₁₆-C₂₄- Fettsäuremethylestern zu den entsprechenden Fettalkoholen anfallen.

Fettketone der Formel (III), die als fakultative Komponente c) in Betracht kommen, stellen bekannte Stoffe dar, die nach den einschlägigen Methoden der präparativen organischen Che mie erhalten werden können. Zu ihrer Herstellung geht man beispielsweise von Fettsäuremagnesiumsalzen aus, die bei Temperaturen oberhalb von 300°C unter Abspaltung von CO₂ und Wasser pyrolysiert werden [DE-OS 25 53 900]. Typische Bei spiele sind Fettketone, die durch Pyrolyse der Magnesiumsalze von Palmitinsäure, Stearinsäure, Arachinsäure, Behensäure sowie deren technischen Gemischen, beispielsweise C₁₆-C₁₈- Talgfettsäure, hergestellt werden. Bevorzugt ist der Einsatz von Stearon (Pentatriacontanon-18).

Die Antischaummittel können die Fettalkohole typischerweise in Mengen von 80 bis 98, vorzugsweise 90 bis 95 Gew.-%, die Wachsester in Mengen von 2 bis 20, vorzugsweise 5 bis 12 Gew.-% und die Fettketone in Mengen von 0,1 bis 10, vorzugs weise 2 bis 8 Gew.-% enthalten. Die genannten Konzentrati onsangaben sind dabei jeweils auf die Summe der Komponenten a), b) und c) bezogen.

Die erfindungsgemäßen Antischaummittel können in Substanz eingesetzt werden. In einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung gelangen jedoch Dispersionen der Komponenten a) und b) sowie gegebenenfalls c) in Trägerölen zur Anwendung, wobei der Gehalt an Trägeröl - bezogen auf die Mittel - 10 bis 95, vorzugsweise 50 bis 90 ausmachen kann.

Typische Trägeröle stellen beispielsweise Mineralöle, Paraf finöle, Dialkylether, insbesondere Di-n-octylether sowie Guerbetalkohole mit 16 bis 32 Kohlenstoffatomen dar.

Desweiteren können die Antischaummittel in untergeordneten Mengen Stabilisatoren, beispielsweise Erdalkali- und/oder Aluminiumseifen, hydrophobierte Kieselsäuren, Schichtsili cate, Tackifier, insbesondere Polyacrylate sowie nichtionische Tenside, beispielsweise Alkylglucoside oder Mischether enthalten.

Enthalten die Mittel nur die Komponenten a), b) und gegebe nenfalls c), ist es bei der Herstellung empfehlenswert, die Stoffe unter Rühren bis auf eine Temperatur oberhalb des Schmelzpunktes der Komponente mit dem höchsten Schmelzpunkt zu erhitzen und die Schmelze anschließend erstarren zu las sen. Zur Herstellung von Dispersionen der Komponenten a), b) und gegebenenfalls c) in Trägerölen, kann das Verrühren auch bei Raumtemperatur erfolgen; eine chemische Reaktion findet in keinem der beiden Fälle statt.

Die erfindungsgemäßen Antischaummittel zeigen auch bei höhe ren Temperaturen und besonders stabilen Schäumen eine schaum drückende bzw. schaumregulierende Wirkung. Sie sind stabil gegenüber Aktivchlor und Aktivsauerstoff und zudem leicht biologisch abbaubar.

Ein weiterer Gegenstand der Erfindung betrifft daher die Ver wendung der erfindungsgemäßen Antischaummittel als Additive zu Mitteln für die Reinigung harter Oberflächen. Hierunter sind beispielsweise Mittel für die maschinelle Geschirreini gung, die automatische Flaschenreinigung, die CIP-(cleaning- in-place)-Reinigung sowie das Entfetten von Metalloberflächen im Karosseriebau zu verstehen. Die Antischaummittel können den Reinigungsmitteln in Mengen von 0,1 bis 10, vorzugsweise 1 bis 5 Gew.-% - bezogen auf die Reinigungsmittel - zugesetzt werden.

Desweiteren eignen sich die erfindungsgemäßen Antischaum mittel auch als Entschäumer bzw. Entlüfter bei der Herstel lung von Farben und Lacken sowie als Entschäumer in der Ab wasserbehandlung von Kläranlagen sowie aus technischen Pro zessen, wie beispielsweise der Metallbearbeitung oder der Papierherstellung.

Die folgenden Beispiele sollen den Gegenstand der Erfindung näher erläutern, ohne ihn darauf einzuschränken.

Beispiele I. Eingesetzte Rezepturen

Tabelle 1

Rezepturen, Prozentangaben als Gew.-%

Legende

Trägeröl: Mineralöl der Fa. Pioneer, Nr. 4556

Fettalkoholgemisch: C-Kettenverteilung
<C₁₈ = 5 Gew.-%
  C₁₈ = 50 Gew.-%
  C₂₀ = 10 Gew.-%
  C₂₂ = 30 Gew.-%
<C₂₂ = 5 Gew.-%

Hydroxylzahl:
190
Iodzahl:	4
Erweichungspunkt:	53°C

Lorol® C16: Technischer Cetylalkohol
Lorol® C18: Technischer Stearylalkohol
Stenol® 1822: Technischer Behenylalkohol
Verkaufsprodukte Fa. Henkel KGaA

Wachsester: Technisches Stearylstearat aus dem Rückstand der Talgfettsäuremethylester-Hydrierung

Hydroxylzahl:
93
Verseifungszahl:	45
Iodzahl:	5
Erweichungspunkt:	50°C

II. Anwendungstechnische Beispiele Beispiele 1 bis 5

In einen doppelwandigen Meßzylinder von 2000 ml Fassungsver mögen wurden 500 ml einer 2gew.-%igen Lösung von Dodecyl benzolsulfonat-Na-Salz in Wasser (Maranil® A55, ca. 50 gew.-%ig, Fa.Henkel KGaA) gefüllt. Mit Hilfe einer Labor schlauchpumpe (Totvolumen: 100 ml) wurde die Lösung mit Hilfe eines Glasrohres vom Boden des Meßzylinders angesaugt. Die Rückführung der Flüssigkeit erfolgte über ein zweites Rohr, dessen unteres Ende in Höhe der Oberkante des Meßzy linders endete. Die Lösung wurde mit einem Durchsatz von 4 l/min umgepumpt und fiel in den Meßzylinder unter Schaument wicklung zurück. Nach Erreichen eines Volumens von 2000 ml (400 ml Flüssigkeit + 1600 ml Schaum) wurde 1,5 ml Anti schaummittel (Rezepturen A bis E) auf die Schaumsäule gege ben. Über einen Zeitraum von 0,5 bis 30 min wurden in regel mäßigen Abständen die Volumina abgelesen, die sich aus Schaum und Flüssigkeit gebildet hatten. Die Ergebnisse der Schaum messungen bei 20°C sind in Tab. 2 zusammengefaßt.

Tabelle 2

Schaummessungen

Claims

1. Antischaummittel, enthaltend

a) Fettalkohole der Formel (I), R¹-OH (I)in der R¹ für einen gesättigten, linearen, gegebenenfalls hydroxysubstituierten Alkylrest mit folgender C-Kettenverteilung steht:
<C₁₈: 0 bis 9 Gew.-%
  C₁₈: 32 bis 88 Gew.-%
  C₂₀: 2 bis 43 Gew.-%
  C₂₂: 4 bis 52 Gew.-%
<C₂₂: 0 bis 15 Gew.-%,
b) Wachsester der Formel (II), R²CO-OR³ (II)in der
R²CO für einen gegebenenfalls hydroxysubstituierten Acylrest mit 16 bis 24 Kohlenstoffatomen und 0 oder 1 Doppelbindung und
R³ für einen gegebenenfalls hydroxysubstituierten aliphatischen Kohlenwasserstoffrest mit 16 bis 24 Kohlenstoffatomen und 0 oder 1 Doppelbindung steht
sowie gegebenenfalls
c) Fettketone der Formel (III) R⁴-CO-R⁵ (III)in der R⁴ und R⁵ unabhängig voneinander für Alkyl reste mit 15 bis 24 Kohlenstoffatomen stehen.

2. Antischaummittel nach Anspruch 1, dadurch gekennzeich net, daß die Fettalkohole der Formel (I) eine Hydroxyl zahl von 180 bis 200 aufweisen.

3. Antischaummittel nach Anspruch 1, dadurch gekennzeich net, daß die Fettalkohole der Formel (I) einen Erwei chungspunkt von 50 bis 60°C aufweisen.

4. Antischaummittel nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Fettalkohole der Formel (I) zu 80 bis 98 Gew.-% - bezogen auf die Summe der Komponenten a), b) und c) - enthalten sind.

5. Antischaummittel nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Wachsester der Formel (II) zu 2 bis 20 Gew.-% - bezogen auf die Summe der Komponenten a), b) und c) - enthalten sind.

6. Antischaummittel nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Fettketone der Formel (III) zu 0,1 bis 10 Gew.-% - bezogen auf die Summe der Komponenten a), b) und c) - enthalten sind.

7. Antischaummittel nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß sie einen Gehalt an Trägerölen aufweisen.

8. Antischaummittel nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß sie einen Gehalt an Stabilisatoren aufweisen.

9. Verwendung von Antischaummitteln nach den Ansprüchen 1 bis 8 als Additive zu Mitteln für die Reinigung harter Oberflächen.

10. Verwendung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Antischaummittel den Reinigungsmitteln in Mengen von 0,1 bis 10 Gew.-% - bezogen auf die Reinigungsmittel - zugesetzt werden.

11. Verwendung von Antischaummitteln nach den Ansprüchen 1 bis 10 als Entschäumer und Entlüfter bei der Herstellung von Farben und Lacken.

12. Verwendung von Antischaummitteln nach den Ansprüchen 1 bis 11 als Entschäumer in der Abwasserbehandlung von Kläranlagen.