DE4439681A1 - Verwendung von Polyglucosan-Oxidationsprodukten als Builder in Reinigungsmitteln für harte Oberflächen - Google Patents

Verwendung von Polyglucosan-Oxidationsprodukten als Builder in Reinigungsmitteln für harte Oberflächen

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Description

Gegenstand der Erfindung ist die Verwendung von Polyglucosan-Oxidations­ produkten in Reinigungsmitteln zum Reinigen und Spülen harter Oberflächen.
Reinigungs- und Spülmittel bestehen meist aus wäßrigen Lösungen von syn­ thetischen, anionischen und/oder nichtionischen Tensiden und üblichen Zu­ satzstoffen wie z. B. Buildern. Reinigungsmittel werden besonders zum Rei­ nigen harter Oberflächen z. B. von Glas, lackierten und polierten Ober­ flächen, keramischen Materialien, PVC, Linoleum etc. verwendet. Ein weite­ res wichtiges Anwendungsgebiet für Spülmittel ist das manuelle Spülen von Eß- und Kochgeschirr. Als Tenside werden dabei üblicherweise Alkylbenzol­ sulfonate, α-Olefinsulfonate, Fettalkylsulfate und/oder Fettalkylethersul­ fate, eingesetzt.
Die vorliegende Erfindung betrifft die Verwendung einer bestimmten Klasse von Buildern der Polyglucosan-Oxidationsprodukte in Reinigungs- und Spül­ mitteln zum Reinigen und Spülen harter Oberflächen.
Gegenstand der Erfindung ist die Verwendung von Oxidationsprodukten von Polyglucosanen und/oder deren wasserlöslichen Salzen als Builder in Reini­ gungsmitteln für harte Oberflächen.
Unter Oxidationsprodukten von Polyglucosanen werden im Rahmen der vorlie­ genden Erfindung Polymere aus Monosacchariden verstanden, die wenigstens anteilsweise aus oxidierten Anhydroglucoseeinheiten mit einer, zwei oder drei Carboxylgruppen pro Einheit bestehen. Diese oxidierten Anhydroglu­ coseeinheiten entsprechen den Konstitutionsformeln I, II oder III:
Zur Herstellung derartiger Polysaccharid-Derivate durch oxidative Behand­ lung von beispielsweise Cellulose, Stärke und Dextrinen besteht umfang­ reiches Wissen. Verwiesen wird beispielsweise auf Houben-Weyl "Methoden der organischen Chemie", Thieme-Verlag, Stuttgart (1987) Bd. E 20, Makro­ molekulare Stoffe, hier das Unterkapitel "Polysaccharid-Derivate" bearbei­ tet von Dr. K. Engelskirchen, a.a.O. S. 2042 ff, inbesondere S. 2124 ff (Oxidationsprodukte der Cellulose) und S. 2166 ff (Oxidierte Stärken). Verwiesen sei weiter auf die Veröffentlichung "Cellulose Chemistry and Its Applications" (1983), John Wiley & Sons, Chichester, GB, dort insbesondere T.P. Nevell, "Oxidation of Cellulose" (Kapitel 10), die umfangreiche dort zitierte Literatur, a.a.O. S. 262 bis 265, sowie auf die europäischen Pa­ tentanmeldungen EP 425 369, EP 455 522, EP 472 042, EP 548 399 und insbe­ sondere die deutsche Offenlegungsschrift DE 42 03 923, die ältere deutsche Anmeldung P 43 17 519.8 und die internationale Anmeldung WO92/18542.
Besonders bevorzugt sind diejenigen Polyglucosan-Oxidationsprodukte, die nach den in der deutschen Offenlegungsschrift DE 42 03 923 A1 oder der älteren deutschen Anmeldung P 43 17 519.8 beschriebenen Verfahren oder aber nach den in der europäischen Patentanmeldung EP 0 548 399 A1 oder der internationalen Anmeldung WO92/18542 beschriebenen Verfahren hergestellt werden.
Grob zusammenfassend gilt: Eine Vielzahl von Oxidationsmitteln ist für die Oxidation von Polyglucosanen gebräuchlich. Genannt seien beispielsweise (Luft)-Sauerstoff, Wasserstoff-Peroxid, Natriumhypochlorit beziehungsweise -bromit, Periodsäure beziehungsweise Periodate, Blei(IV)-Acetat, Stick­ stoffdioxid und Cer(IV)-Salze. Diese Oxidationsmittel reagieren sehr un­ terschiedlich mit den Anhydroglucoseeinheiten, vgl. beispielsweise die Formelbilder in Houben-Weyl a.a.O. S. 2124. Bekannt ist, daß bei der Ein­ wirkung von Stickstoffdioxid auf Cellulose die Oxidation der primären Al­ koholgruppe zur Carboxygruppe die weit überwiegende Reaktion ist. Das Oxi­ dationsmittel kann dabei gasförmig oder gelöst in einem inerten organi­ schen Lösungsmittel eingesetzt werden, vgl. auch hier Houben-Weyl a.a.O. S. 2125 und die dort in diesem Zusammenhang genannte Primärliteratur. Auch von der Stärke ausgehend lassen sich entsprechend weitgehend selektive Oxidationen der primären Alkoholgruppe der Anhydroglucoseeinheit zur Car­ boxygruppe bewerkstelligen. Von diesem Wissen des Standes der Technik geht die erfindungsgemäße Lehre aus.
So können beispielsweise Monocarboxylstärken mit frei wählbarem Umsatzgrad der primären Alkoholgruppen durch deren selektive Oxidation mit Stick­ stoffdioxid bei niedrigen Temperaturen auch ohne Hilfsmittel, zum Beispiel Lösungsmittel oder Katalysatoren, hergestellt werden. Dabei ist auch die nahezu quantitative weitgehend selektive Umsetzung der Bausteine des Stär­ kemoleküls möglich.
Für den erfindungsgemäßen Zweck des Einsatzes solcher Naturstoffderivate in den geschilderten Mitteln ist allerdings eine solche quantitative Um­ setzung nicht erforderlich. Wesentlich ist vielmehr das Zusammenspiel der zwei folgenden Parameter: Hinreichende Umwandlung der primären Alkohol­ gruppierungen zu Carboxygruppen, sowie andererseits Regulierung des mitt­ leren Molekulargewichts des natürlichen Polyglucosan-Moleküls zu hinrei­ chend abgebauten Teilstücken. Der erste dieser beiden Parameter dürfte für die Interaktion beispielsweise mit den Härtebildnern funktionelle Bedeu­ tung besitzen, während das hinreichend eingeschränkte mittlere Molgewicht der modifizierten Polyglucosan-Bausteine unter anderem wichtig sein kann für die hinreichende Löslichkeit unter Einsatzbedingungen.
Zu diesen beiden Parametern gilt im einzelnen das folgende:
Die bevorzugte Untergrenze für den Gehalt an oxidierten Anhydroglucoseein­ heiten gemäß Formel I, II und/oder III in den Polyglucosanderivaten liegt bei etwa 25 Mol-%, vorzugsweise bei wenigstens etwa 35 Mol-% bis 40 Mol-%. Die nahezu quantitative Umwandlung einer, zweier oder dreier Alkoholgrup­ pen in Carboxygruppen ist möglich, so daß sich als Obergrenze für den ent­ sprechenden Gehalt an oxidierten Anhydroglucoseeinheiten 95 Mol-% bis etwa 100 Mol-% ergeben. Für den praktischen Einsatz können entsprechende Oxida­ tionsprodukte besonders geeignet sein, die durch Gehalte im Bereich von etwa 35 Mol-% bis 80 Mol-% an oxidierten Anhydroglucoseeinheiten gekenn­ zeichnet sind, wobei in einer wichtigen Ausführungsform deren Gehalt im Bereich von etwa 40 Mol-% bis 60 Mol-% liegt.
Vorzugsweise bestehen die erfindungsgemäß einzusetzenden oxidierten Poly­ glucosane im statistischen Mittel zu wenigstens 15 Mol-% aus oxidierten Anhydroglucoseeinheiten der Formel I und weisen mittlere Molekulargewichte unterhalb 15 000 auf.
Die Polyglucosan-Oxidationsprodukte sind in Reinigungsmitteln in einer Menge von 0,1 bis 10, vorzugsweise von 0,5 bis 5, bezogen auf das gesamte Reinigungsmittel, enthalten.
Die tensidische Basis kann aus anionischen und/oder nichtionischen und/oder amphoteren und/oder zwitterionischen Tensiden bestehen. Aniontenside sind z. B. C₈-C₁₈-Alkylsulfate, C₈-C₁₈-Alkylethersulfate, C₈-C₁₈-Alkansulfonate, C₈-C₁₈-α-Olefinsulfonate, sulfonierte C₈-C₁₈-Fett­ säuren, C₁-C₄-Alkylester, C₆-C₁₈-Alkylbenzolsulfonate, Sulfonbernstein­ säuremono- und -di-C₁-C₁₂-Alkylester, C₈-C₁₈-Alkylpolyglykolethercarboxy­ late, C₈-C₁₈-N-Acyltauride, C₈-C₁₈-N-Sarkosinate oder C₈-C₁₈-Alkylisethio­ nate, in einer Menge von 0,1 bis 50 Gew.-%, bezogen auf das gesamte Mit­ tel, enthalten. Für alle Aniontenside gilt, daß sie im allgemeinen in Form ihrer Ammonium-, Alkanolammonium-, Alkali- oder Magnesiumsalze vorliegen.
Nichtionische Tenside können in einer Menge von 0,1 bis 40 Gew.-%, bezogen auf das gesamte Mittel, enthalten sein. Als nichtionische Tenside eignen sich z. B. Alkyl- oder Alkenyloligoglycoside der Formel R¹O-[Z]x, in der R¹ für einen Alkyl- oder Alkenylrest mit 8-22 C-Atomen, Z für einen Zuckerrest mit 5 oder 6 C-Atomen, insbesondere einen Glucoserest, und x für Zahlen von 1-10 steht, C₈-C₁₈-Fettsäuremono- und -di-C₁-C₄-Alkanol­ amide, C₈-C₁₈-Fettsäureglucamide, Anlagerungsprodukte von Ethylenoxid und/oder Propylenoxid an C₈-C₁₈-Fettalkohole und an Mono- und Di-C₈-C₁₈- Fettsäureglyceride.
Als amphotere oder zwitterionische Tenside sind z. B. Betaintenside oder Fettaminoxide zu nennen. Fakultativ können weiterhin die in flüssigen Rei­ nigungsmitteln für harte Oberflächen, z. B. Allzweckreinigern und manuellen Geschirrspülmitteln, enthaltenen üblichen Hilfsstoffe enthalten sein; bei diesen Stoffen handelt es sich um weitere Builder, z. B. Glutarsäure, Bernsteinsäure, Adipinsäure, Weinsäure, Benzolhexacarbonsäure, Glucon­ säure, Trinatriumcitrat; Lösungsmittel, wie z. B. Ethanol; Hydrotrope, z. B. Cumolsulfonat, Octylsulfat, Butylglucosid, Butylenglykol; Reinigungs­ verstärker; Viskositätsregler, z. B. synthetische Polymere wie Polyacry­ late; pH-Regulatoren, z. B. Citronensäure, Triethanolamin oder NaOH; Kon­ servierungsmittel, z. B. Glutaraldehyd; Farb- und Duftstoffe sowie Trü­ bungsmittel oder auch Hautschutzmittel wie sie in EP-A-522556 beschrieben sind.
Der pH-Wert der Reinigungsmittelformulierungen kann dabei über einen wei­ ten Bereich variiert werden, bevorzugt ist jedoch ein pH-Bereich von 3,5 bis 9,5.
Beispiele
Zum Einsatz kam ein Polyglucosan-Oxidationsprodukt, das wie folgt herge­ stellt wurde:
275,2 g Kartoffelstärke (1,6 mol bezogen auf Anhydroglucoseeinheit) mit einem Feuchtigkeitsgehalt von ca. 6 Gew.-% wurden in 825 g Tetrachlorkoh­ lenstoff suspendiert und in einen 2 l-Rührautoklaven überführt. Nach Eva­ kuieren des Autoklaven und Spülen mit Stickstoff wurden 73,6 g kondensier­ tes Distickstofftetroxid (0,8 mol) zugegeben. Das Reaktionsgemisch wurde innerhalb von 30 Minuten auf 50°C aufgeheizt. Der Innendruck im Autoklaven betrug 0,5 bar (eingestellt mit Stickstoff). Durch Aufdrücken von Sauer­ stoff wurde innerhalb der ersten Stunde der Reaktion ein Innendruck von 2 bar eingehalten, der innerhalb der nächsten Stunde auf 6 bar angehoben wurde. Nach einer Reaktionszeit von 4,5 Stunden war kein Sauerstoffver­ brauch, merklich am Druckabfall, mehr festzustellen. Der Autoklav wurde auf Raumtemperatur gekühlt, entspannt und das Reaktionsgemisch mit 1 l entmineralisiertem Wasser versetzt. Die Suspension des Oxidationsproduktes wurde über eine Glasfilternutsche filtriert. Das Produkt wurde zunächst mit Aceton, anschließend mit Wasser bis zur neutralen Reaktion der Wasch­ flüssigkeit gewaschen, mit Aceton entwässert und getrocknet (70°C, Vakuum­ trockenschrank). Man erhielt 256 g weiße, pulverförmige oxydierte Stärke mit einer Säurezahl von 324, entsprechend einem durchschnittlichen Gehalt von etwa 1 Carboxylgruppe pro Anhydroglucoseeinheit. Das Produkt wies eine reduzierte Viskosität (nred) von 3 ml/g, gemessen an der 2 Gew.-%igen Lösung des Natriumsalzes in 1N wäßriger Natriumnitratlösung bei 20°C, auf.
Anwendungsbeispiele
Alle Formulierungen können neben den aufgeführten Bestandteilen fakultativ die in Allzweckreinigern üblicherweise eingesetzten Komponenten wie Builder, Parfüm, Farbstoffe oder Verdickungsmittel bzw. die in manuellen Geschirrspülmitteln üblicherweise eingesetzten Komponenten wie Parfümstoffe, Farbstoffe, Trübungsmittel, Verdickungsmittel oder Hautschutzkomponenten enthalten.
In den Beispielen bedeuten:
Hostapur SAS 60: C₁₃-C₁₈-sec-Alkansulfonsäure, Na-Salz (Fa. Hoechst)
Dehydol 04 DEO: Octanol × 4 EO (Fa. Henkel)
Edenor K12/18: C₁₂-C₁₈-Fettsäure (Fa. Henkel)
Sokalan DCS: Bernsteinsäure-, Glutarsäure-, Adipinsäure-Gemisch (Fa. BASF)
Polyox WSR 205: Polyethylenglykol, MG 600000
EO: Ethylenoxid
PO: Propylenoxid
APG 225: C8/10-Alkylpolyglucosid mit einem DP von 1,6 (Fa. Henkel)
APG 600: C12/14-Alkylpolyglucosid mit einem DP von 1,4 (Fa. Henkel)
DP: mittlerer Oligomerisierungsgrad bei Alkylpoly- bzw. oligoglycosiden
Oxidative Stärke: gemäß DE 42 03 923 hergestellte oxidierte Stärke
Beispiel 1 Allzweckreinigerkonzentrat (AZR)
25,0 Gew.-% C8/10-Alkylpolyglucosid
20,0 Gew.-% C12/14-Fettalkoholsulfat-Na-Salz
 5,0 Gew.-% Palmkernfettsäure
 5,0 Gew.-% oxidierte Stärke
10,0 Gew.-% Cumolsulfonat
Kalilauge zur Einstellung des pH-Wertes des Fertigproduktes auf pH 8
ad 100,0 Gew.-% Wasser, Farb- und Duftstoffe
Das Beispiel 1 stellt ein AZR-Hochkonzentrat dar, welches in 0,1%iger Lösung zur Anwendung kommt.
Beispiel 2
3,0 Gew.-% C8/10-Alkylpolyglucosid
1,0 Gew.-% Butylpolyglucosid
1,0 Gew.-% Milchsäureoctylester-Na-Salz
0,5 Gew.-% Palmkernfettsäure
2,0 Gew.-% Polymethacrylat (Acrylsol ICS-1, Fa. Rohm & Haas)
0,05 Gew.-% Polyethylenoxid, MG 600000
2,0 Gew.-% Butylglykol
1,5 Gew.-% oxidierte Stärke
Natronlauge zur Einstellung auf pH 8
ad 100,0 Gew.-% Wasser, Farb- und Duftstoffe, Konservierungsmittel
Beispiel 3
0,2 Gew.-% C₁₀-Alkylpolyglucosid
0,05 Gew.-% C8/10-Fettalkohol + 8 EO
7,0 Gew.-% Ethanol
1,0 Gew.-% oxidierte Stärke
Ammoniak zur Einstellung auf pH 8,1
ad 100,0 Gew.-% Wasser
Es handelt sich hierbei um einen Allzwecksprühreiniger, der unverdünnt mittels Handsprühpumpe appliziert wird.
Beispiel 4
0,2 Gew.-% C10/12-Fettalkohol + 6 EO
0,05 Gew.-% Alkylbenzolsulfonat-Na-Salz
7,0 Gew.-% Ethanol
1,0 Gew.-% oxidierte Stärke
Ammoniak zur Einstellung auf pH 7,8
ad 100,0 Gew.-% Wasser
Es handelt sich bei Beispiel 4 um einen Allzwecksprühreiniger, der unver­ dünnt mittels Handsprühpumpe appliziert wird.
Beispiel 5
5,0 Gew.-% Alkylbenzolsulfonat-Na-Salz
4,0 Gew.-% Citronensäuredioctylester-Na-Salz
2,0 Gew.-% Octylsulfat
5,0 Gew.-% Ethanol
3,0 Gew.-% oxidierte Stärke
ad 100,0 Gew.-% Wasser
Die folgenden Beispiele 6 bis 9 stellen konzentrierte AZR dar, die in ver­ dünnter Form appliziert werden.
Beispiel 6
12,0 Gew.-% C12/14-Alkylsulfat-Mg-Salz
 8,0 Gew.-% C10/12-Alkyl-0,8EO-ethersulfat-N-Salz
 1,0 Gew.-% oxidierte Stärke
 5,0 Gew.-% Ethanol
ad 100,0 Gew.-% Wasser
Beispiel 7
10,0 Gew.-% C12/14-Fettalkoholsulfat-Na-Salz
 2,0 Gew.-% Kokosamidopropylbetain
 2,0 Gew.-% Decanol + 3 EO
 1,5 Gew.-% oxidierte Stärke
 5,0 Gew.-% Ethanol
ad 100,0 Gew.-% Wasser
Beispiel 8
10,0 Gew.-% C8/10-Alkylpolyglucosid
 2,0 Gew.-% Hostapur SAS 60
 3,0 Gew.-% Cumolsulfonat
 1,0 Gew.-% oxidierte Stärke
 5,0 Gew.-% Ethanol
NaOH zur Einstellung auf pH 7-7,5
ad 100,0 Gew.-% Wasser
Beispiel 9
0,5 Gew.-% APG 600
1,5 Gew.-% Alkylbenzolsulfonat-Na-Salz
1,0 Gew.-% C12/14-Ethercarbonsäure(9EO)-Na-Salz
1,0 Gew.-% Polymethacrylat (Acrysol ICS-1, Fa. Rohm + Haas)
1,0 Gew.-% oxidierte Stärke
Triethanolamin zur Einstellung auf pH 8
ad 100,0 Gew.-% Wasser
Beispiel 10
26,0 Gew.-% Citronensäure-di-C8/10-oxoalkoholestersulfat-Na-Salz
 3,0 Gew.-% Natriumgluconat
 3,0 Gew.-% oxidierte Stärke
ad 100,0 Gew.-% Wasser
Das Anwendungsbeispiel 11 stellt ein Teppichshampoo dar, das vor Gebrauch im Verhältnis 1 : 5 mit Wasser verdünnt wird.
Beispiel 11
14,0 Gew.-% Äpfelsäurediocylester-sulfat-Na-Salz
18,0 Gew.-% Acrylat-Copolymer (Syntran 1501, Fa. Kahl + Col)
 2,0 Gew.-% oxidierte Stärke
 1,2 Gew.-% Diethylentriaminpentamethylenphosphonsäure-Na-salz
mit Ammoniak wird der pH-Wert auf 8,5 eingestellt
ad 100,0 Gew.-% Wasser
Das Anwendungsbeispiel 12 stellt einen Fußbodenreiniger mit einer Schutzkomponente für die Oberfläche nach der Reinigung dar.
Beispiel 12
5,0 Gew.-% Milchsäure-C12/14-fettalkohol-sulfat-Na-Salz
4,0 Gew.-% C₁₀-Fettalkohol + 10 EO
7,0 Gew.-% Spezialwachs 2826 (Fa. Kahl+Co.)
1,7 Gew.-% oxidierte Stärke
0,5 Gew.-% Diethylentriaminpentamethylenphosphonsäure-Na-salz
0,5 Gew.-% KOH (50%ig)
ad 100,0 Gew.-% Wasser
Beispiel 13 Beispiel für einen sauren Reiniger (Badreiniger)
10 Gew.-% APG 225
 3 Gew.-% Hostapur SAS 60
 2 Gew.-% Cumolsulfonat
 1 Gew.-% oxidierte Stärke
 3 Gew.-% Ethanol
Citronensäure zur pH-Einstellung auf pH 4,5
Rest zu 100 Gew.-% H₂O
Die Beispiele 14 bis 16 zeigen die Reinigungsergebnisse von Allzweckreini­ gerrezepturen, die entweder übliche Builder (Sokalan DCS, Polyasparagin­ säure) oder oxidierte Stärke enthalten. Als Vergleichs-Standard wurde eine leistungsstarke Reinigerformulierung der folgenden Zusammensetzung eingesetzt:
8% Alkylbenzolsulfonat-Na-Salz
2% Addukt von C₁₂/C₁₄-Alkylepoxid + Ethylenglykol + 10 Mol Ethylenoxid
2% Natriumgluconat
0,1% Polyethylenglykol mit einem Molgewicht von ca. 600000 (Polyox der Fa. UCC)

Claims (6)

1. Verwendung von Oxidationsprodukten von Polyglucosanen und/oder deren wasserlöslichen Salzen als Builder in Reinigungsmitteln für harte Oberflächen.
2. Verwendung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Oxidati­ onsprodukt ein Polymer aus Anhydroglucoseeinheiten ist, das wenigstens anteilsweise aus oxidierten Anhydroglucoseeinheiten der Konstituti­ onsformeln I, II und/oder III, mit einer, zwei oder drei Carboxylgruppen und/oder deren löslichen Salzen pro Einheit besteht.
3. Verwendung nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Ge­ halt an oxidierten Anhydroglucoseeinheiten gemäß Formeln I, II und/oder III in den Polyglucosanderivaten bei mindestens 25 Mol-%, inbesondere bei wenigstens 35 Mol-% und vorzugsweise bei wenigstens 40 Mol-% liegt, wobei die Obergrenze des Gehalts bei etwa 100 Mol-%, ins­ besondere 95 Mol-% liegt.
4. Verwendung nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Oxi­ dationsprodukte von Polyglucosanen und/oder deren lösliche Salze im statistischen Mittel zu wenigstens 15 Mol-% aus oxidierten Anhydroglu­ coseeinheiten der Formel I bestehen und mittlere Molekulargewichte unterhalb 15 000 aufweisen.
5. Verwendung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Oxida­ tionsprodukte von Polyglucosanen nach den in der deutschen Offenle­ gungsschrift DE 42 03 923 A1 oder der älteren deutschen Anmeldung P 43 17 519.8 offenbarten Verfahren hergestellt sind.
6. Verwendung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Oxida­ tionsprodukte von Polyglucosanen nach den in der europäischen Patent­ anmeldung EP 0 548 399 A1 oder der internationalen Anmeldung WO92/18542 offenbarten Verfahren hergestellt sind.
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