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Diese
Erfindung bezieht sich allgemein auf eine stabile wässerige
Dispersion von einem wasserunlöslichen
organischen Feststoff mit niedrigem Schmelzpunk.
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Biozide
Wirkstoffe, die zum Schutz von Beschichtungen, wie Außenanstrichen,
verwendet werden, müssen
eine geringe Wasserlöslichkeit
aufweisen, damit eine schnelle Auswaschung bei wiederholtem Kontakt
mit Regen vermieden wird. Die Zugabe solcher Wirkstoffe zu der zu
schützenden
Matrix kann daher entweder durch direkte Dosierung des Pulvers oder
durch Herstellung von konzentrierten Lösungen in organischen Lösungsmitteln
oder fließfähigen Dispersionen
erfolgen. Die Handhabung von reinen Pulvern aus solchen biologisch
aktiven Substanzen in Umgebungen der technischen Herstellung ist
mit dem erheblichen Risiko verbunden, daß die Angestellten toxischem
Staub ausgesetzt werden. Solche Pulver weisen auch verschiedenste
Teilchengrößen auf,
welche die gesamte mikrobiologische Wirksamkeit einschränken.
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Lösungen aus
dem Wirkstoff in organischen Lösungsmitteln
weisen gewöhnlich
eine eingeschränkte
Konzentration auf, und dadurch führen
sie beträchtliche
Mengen an organischem Lösungsmittel (VOC)
in die Umgebung ein, und sie sind ziemlich teuer. Fließfähige wässerige
Dispersionen können stärker konzentriert
sein als Lösungen,
weisen weniger VOC auf und gewährleisten
aufgrund der verringerten Teilchengröße eine sichere gleichmäßige Verteilung
und eine einheitliche mikrobiologische Wirksamkeit. Sie minimieren
auch das Risiko, daß die
Angestellten dem Wirkstoff ausgesetzt werden und werden üblicherweise
in der Industrie verwendet. Solche Dispersionen entstehen jedoch
gewöhnlich
aus einer Lösungsmittellösung, damit
bei der Vermahlung eine einheitliche Verteilung des Wirkstoffs gewährleistet ist,
weshalb weiter VOC eingeführt
wird, wenn auch weniger als durch auf Lösungsmittel basierende Lösungen.
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Die
europäische
Patentanmeldung Nr. 1 060 667 offenbart ein Verfahren zur Herstellung
einer Suspension aus einem kristallinen Feststoff in Wasser. Es
wurde Hochschermischen zur Herstellung von Teilchen mit einer Größe von weniger
als 5 Mikrometer verwendet. Dieses Dokument lehrt jedoch nicht die
Verwendung von anorganischen Füllstoffen. Das
in dieser Erfindung angesprochene Problem besteht darin, eine stabile
wässerige
Dispersion von einer organischen Verbindung mit niedrigem Schmelzpunkt,
die weniger als 20% organisches Lösungsmittel umfaßt, herzustellen.
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Erklärung der Erfindung
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Die
vorliegende Erfindung und ihre verschiedenen Aspekte werden in den
anhängenden
Ansprüchen
dargelegt.
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Diese
Erfindung ist auf eine wässerige
Zusammensetzung, umfassend von 15% bis 30% 4,5-Dichlor-2-octyl-3(2H)-isothiazolon
(DCOIT), mindestens einen anorganischen Füllstoff, mindestens ein grenzflächenaktives
Mittel und nicht mehr als 5% organisches Lösungsmittel, gerichtet. Die
Zusammensetzung ist in bezug auf Agglomeration und Phasentrennung
für mindestens
drei Monate bei Raumtemperatur stabil.
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Diese
Erfindung ist ferner auf ein Verfahren zur Herstellung einer wässerigen
Dispersion, umfassend von 15% bis 30% DCOIT, mindestens einen anorganischen
Füllstoff,
mindestens ein grenzflächenaktives
Mittel und nicht mehr als 5% organisches Lösungsmittel, gerichtet; wobei
die Dispersion in bezug auf Agglomeration und Phasentrennung für mindestens
drei Monate bei Raumtemperatur stabil ist. Das Verfahren umfaßt das Vereinigen
der organisch Verbindung, des anorganischen Füllstoffs und des nicht-ionischen
grenzflächenaktiven
Mittels in Wasser bei einer Temperatur von 0°C bis 35°C unter Rühren, um eine im wesentlichen
einheitliche Dispersion bereitzustellen.
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Ausführliche
Beschreibung der Erfindung
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Eine „organische
Verbindung" ist
ein Molekül,
welches keine Metallatome enthält,
vorzugsweise eine Verbindung, welche Kohlenstoff- und Wasserstoffatome
sowie andere Atome, ausgewählt
aus Stickstoff, Sauerstoff, Halogenen, Phosphor und Schwefel, enthält. Ein „anorganischer
Füllstoff' ist ein anorganisches
Material mit einer Teilchengröße von weniger
als 100 Mikrometer, das in einer wässerigen Dispersion suspendiert
bleiben kann. Ein „Verdickungsmittel" ist ein Material,
welches das Fließverhalten
eines wässerigen
Systems verändert,
wodurch die Viskosität
bei niedriger Scherrate ohne große Erhöhung der Viskosität bei mäßigen Scherraten erhöht wird,
d. h. die „Gießbarkeit" erhöht wird.
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Die
Wasserlöslichkeit
von DCOIT beträgt
bei 25°C
2 ppm, und der Schmelzpunkt beträgt
40°C. Vorzugsweise
enthält
die Zusammensetzung mindestens 15% DCOIT, stärker bevorzugt mindestens 18%,
und am stärksten
bevorzugt mindestens 20%. Vorzugsweise enthält die Zusammensetzung nicht mehr
als 25% DCOIT.
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Die
Zusammensetzung umfaßt
nicht mehr als 5% organisches Lösungsmittel,
vorzugsweise nicht mehr als 2%, stärker bevorzugt nicht mehr als 1%,
und sie ist am stärksten
bevorzugt im wesentlichen frei von organischem Lösungsmittel. Vorzugsweise sind
die organischen Lösungsmittel
in der Zusammensetzung Diglykol-, Triglykol- oder Tetraglykol-Lösungsmittel,
oder Gemische davon; stärker
bevorzugt Diglykol -oder Triglykol-Lösungsmittel, d. h. Dimere oder
Trimere von Ethylenglykol oder Propylenglykol, oder Gemische davon.
Diglykol- und Triglykol-Lösungsmittel
umfassen beispielsweise Triethylenglykol, Dipropylenglykol, Tripropylenglykol
und Diethylenglykol.
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In
einer bevorzugten Ausführungsform
der Erfindung enthält
die Zusammensetzung mindestens ein zweiwertiges Kupfersalz. Geeignete
Kupfersalze umfassen beispielsweise Kupferdodecylbenzolsulfonat
und Kupfer-EDTA-Komplexe, umfassend Na2CuEDTA.
Vorzugsweise enthält
die Zusammensetzung mindestens 2% von mindestens einem Kupfersalz,
stärker
bevorzugt mindestens 4% und am stärksten bevorzugt mindestens
4,5%. Vorzugsweise enthält
die Zusammensetzung nicht mehr als 10% Kupfersalz(e), stärker bevorzugt
nicht mehr als 8% und am stärksten
bevorzugt nicht mehr als 5,5%.
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In
dem Verfahren dieser Erfindung werden das DCOIT, der/die anorganischen
Füllstoff(e), das/die
grenzflächenaktive(n)
Mittel und gegebenenfalls andere Inhaltsstoffe mit Wasser unter
Rühren vereinigt,
während
die Temperatur von 0°C
bis 35°C beibehalten
wird. Vorzugsweise wird die Temperatur bei 2°C bis 30°C, stärker bevorzugt 2°C bis 25°C und am
stärksten
bevorzugt 2°C
bis 20°C
gehalten.
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Vorzugsweise
liegt mindestens 1% mindestens eines Füllstoffs in der Zusammensetzung
vor, stärker
bevorzugt mindestens 3%. Am stärksten
bevorzugt beträgt
die Menge an Füllstoff(en)
mindestens 6%. Vorzugsweise beträgt
die Menge an Füllstoff(en)
nicht mehr als 20%, stärker
bevorzugt nicht mehr als 15% und am stärksten bevorzugt nicht mehr als
10%. Bevorzugte Füllstoffe
umfassen beispielsweise Calciumcarbonat, Siliciumdioxid, Celite,
Talk, Titandioxid und Ton, einschließlich Kaolin.
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Vorzugsweise
liegen mindestens 0,1% mindestens eines grenzflächenaktiven Mittels in der
Zusammensetzung vor, stärker
bevorzugt mindestens 0,2%, stärker
bevorzugt mindestens 0,5%. Am stärksten
bevorzugt beträgt
die Menge an grenzflächenaktivem/n
Mittel(n) mindestens 1%. Vorzugsweise beträgt die Menge an grenzflächenaktivem/n
Mittel(n) nicht mehr als 5%, stärker
bevorzugt nicht mehr als 3% und am stärksten bevorzugt nicht mehr
als 2%. Bevorzugte grenzflächenaktive
Mittelumfassen beispielsweise nicht-ionische grenzflächenaktive
Mittel, umfassend 2,4,7,9-Tetramethyl-5-decin-4,7-diol; C9-C11-Alkohole, die
mit etwa 10 Mol Ethylenoxid ethoxyliert sind; und Naphthalinsulfonsäure/Formaldehyd-Polymere;
und Dodecylbenzolsulfonatmetallsalze.
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Vorzugsweise
wird mindestens ein Verdickungsmittel zu der Dispersion zugegeben.
Geeignete Verdickungsmittel umfassen beispielsweise Xanthan, Kieselsäuresalze,
Acrylsäurepolymere
und -copolymere, und kolloidale Metallsilikate. Vorzugsweise beträgt die Menge
an Verdickungsmittel(n) von 0,1% bis 3%, stärker bevorzugt von 0,5% bis
2% und am stärksten
bevorzugt von 1% bis 2%.
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Vorzugsweise
wird die Teilchengröße der Dispersion
auf weniger als 50 Mikrometer (μm),
vorzugsweise auf weniger als 30 μm
verringert. Die Teilchengröße wird
entweder optisch, mit einem Rasterelektronenmikroskop oder unter
Verwendung eines handelsüblichen
Teilchengrößenanalysators,
wie beispielsweise solch eines, das zum Bestimmen der Teilchengröße Laserlicht
verwenden, bestimmt. Gewöhnlich
stellen kleinere Teilchen eine größere Stabilität der Dispersion
bereit. Vorzugsweise ist die Dispersion in bezug auf die Konzentration
des organischen Feststoffs sowie in bezug auf die Agglomeration
der Teilchen stabil. In einer Ausführungsform der Erfindung betragen
die Teilchen weniger als 50 μm, vorzugsweise
weniger als 45 μm.
In dieser Ausführungsform
liegen vorzugsweise mindestens 95% der Teilchen in dem Bereich von
10 μm bis
45 μm, stärker bevorzugt
von 15 μm
bis 40 μm.
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Die
Inhaltsstoffe der wässerigen
Dispersion werden mit irgendeiner Mischausrüstung, die eine stabile Dispersion
erzeugen kann, gerührt,
wie beispielsweise mit Vakuummischern, Rotor-/Statorhomogenisatoren,
Rohremulgiermaschinen, statischen Mischern, Kolbenhomogenisatoren,
Ultraschallhomogenisatoren, Hochdruckstrahlern oder Düsen und Kugelmühlen.
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In
einer Ausführungsform
der Erfindung ist das DCOIT in einem Lösungsmittel aufgelöst, welches
vor der Zugabe zu anderen Inhaltsstoffen mindestens ein Diglykol- oder Triglykol-Lösungsmittel umfaßt. Vorzugsweise
beträgt
die Menge an Lösungsmittel
das 0,5- bis 1 fache der Menge des DCOIT, bezogen auf das Gewicht.
Vorzugsweise ist das Lösungsmittel
ein Diglykol- oder Triglykol-Lösungsmittel,
oder ein Gemisch davon. In einer anderen Ausführungsform wird der organische
Feststoff vor der Zugabe zu den anderen Inhaltsstoffen geschmolzen.
In dieser Ausführungsform
beträgt
die Menge des organischen Lösungsmittels
vorzugsweise nicht mehr als 5%. DCOIT schmilzt bei etwa 40°C; vorzugsweise
wird das geschmolzene DCOIT in im wesentlichen reiner Form ohne
Lösungsmittel
zugegeben.
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Die
Zusammensetzung dieser Erfindung ist in bezug auf Agglomeration
und Phasentrennung für mindestens
drei Monate bei Raumtemperatur, d. h. bei 20°C bis 25°C, und vorzugsweise für mindestens drei
Monate bei 35°C,
stabil.
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Beispiele
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Beispiel 1: Dispersion
von DCOIT aus einer DCOIT-Lösung
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DCOIT
(600,00 g) wurde zerstoßen
und durch Einführen
der Stücke
in ein Gemisch aus 200,00 g Dipropylenglykol (DPG) und 225,00 g
Triethylenglykol (TEG) bei 40°C
in einem 3000-ml-Rundkolben auf einem Rotationsverdampfer aufgelöst. Zu dieser
Lösung
wurden 15,60 g Cu(OH)2 und 105,30 g Dodocylbenzolsulfonsäure (Marlon® AS
3) zugegeben, wodurch CuDDBS in situ gebildet wurde. Die erhaltene
Lösung
wurde in ein Gemisch aus 1727,10 g Wasser, 30,00 g des grenzflächenaktiven
Mittels SurfinolTM TG/E(2,4,7,9-Tetramethyl-dec-5-in-4,7-diol; erhältlich von
der Chemischen Fabrik Schweizerhall, Basel, Schweiz), 30,00 g des
Verdickungsmittels VeegumTM (Kieselsäure, Aluminiummagnesiumsalz; erhältlich von
Christ Chemie Ltd., Reinach, Schweiz), 30,00 g TiO2 und
12,00 g des Verdickungsmittels KelzanTM CC
(Xanthan; erhältlich
von Staerkle & Nagler
Ltd., Zürich,
Schweiz) eingeführt
und in 25,00 g DPG in einem 6-I-Edelstahlbecher unter leichtem Rühren (120
U/min) vordispergiert. Die erhaltene viskose Flüssigkeit wurde in eine Kugelmühle (Dynomill® KDL)
gepumpt, die zu 80% mit Glasperlen (mit einer Teilchengröße von 1
bis 1,5 mm) gefüllt
war, und bei 2500 U/min lief, und mit Ethylenglykol/Wasser mit einer
Temperatur von –5°C bei einer
solchen Geschwindigkeit abgekühlt
wurde, daß die
Temperatur der Dispersion, die aus der Mühle austrat, nicht mehr als
25°C betrug;
nötigenfalls
wurde der Vorgang unterbrochen, um eine Abkühlung auf < 20°C zu
ermöglichen.
Die erhaltene Dispersion mit einer Viskosität von 80 KU, einer Teilchengröße (DIN
53 203) von 18 bis 25 μm
[20% DCOIT, 7,50% DPG, 6,30% TEG, 4,03% CuDDBS-Stabilisator, 57,57% Wasser
und Formulierungshilfsmittel zum Stabilisieren der Dispersion (1%
SurfinolTM TG/E, 1% VeegumTM,
1% TiO2, 1,2% TEG, 0,4% KelzanTM)]
ist in bezug auf die Viskositätsveränderungen
und die DCOIT-Konzentration für
mindestens 3 Monate bei Raumtemperatur und 35°C stabil.
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Beispiel 2: Dispersion
von DCOIT aus einer DCOIT-Lösung
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DCOIT
(800,00 g) wurde zerstoßen
und durch Einführen
der Stücke
in ein Gemisch aus 250,00 g DPG und 300,00 g TEG bei 40°C in einem 3000-ml-Rundkolben
auf einem Rotationsverdampfer aufgelöst. Die erhaltene Lösung wurde
in ein Gemisch aus 2056,00 g Wasser, 200,00 g Na2CuEDTA, 40,00
g des grenzflächenaktiven
Mittels SurfinolTM TG/E, 40,00 g VeegumTM, 40,00 g TiO2,
200,00 g Kaolin (Kaolin FP 80, gemahlen; Minimum 52% < 2 μm; erhältlich von
Gebr. Dorfner GmbH & Co.,
Hirschau, Deutschland) und 24,00 g KelzanTM CC
eingeführt und
in 50,00 g DPG in einem 6-I-Edelstahlbecher unter leichtem Rühren (120
U/min) vordispergiert. Die erhaltene viskose Flüssigkeit wurde in eine Kugelmühle (Dynomill® KDL)
gepumpt, die zu 80% mit Glasperlen (mit einer Teilchengröße von 1
bis 1,5 mm) gefüllt
war, und bei 2500 U/min lief, und mit EG/Wasser mit einer Temperatur
von –5°C bei einer solchen
Geschwindigkeit abgekühlt
wurde, daß die Temperatur
der Dispersion, die aus der Mühle
austrat, nicht mehr als 25°C
betrug; nötigenfalls
wurde der Vorgang unterbrochen, um eine Abkühlung auf < 20°C
zu ermöglichen.
Die erhaltene Dispersion mit einer Viskosität von 100 KU, einer Teilchengröße (DIN
53 203) von 18 bis 28 μm
[20% DCOIT, 7,5% DPG, 6,3% TEG und 5,0% Na2CuEDTA-Stabilisator in
51,4% Wasser und Formulierungshilfsmittel zum Stabilisieren der
Dispersion (1% SurfinolTM TG/E, 1% VeegumTM, 1% TiO2, 1,2%
TEG, 0,6% KelzanTM, 5% Kaolin)] ist in bezug
auf die Viskositätsveränderungen
und die DCOIT-Konzentration für
mindestens 3 Monate bei Raumtemperatur und 35°C stabil.
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Beispiel 3: Dispersion
von DCOIT aus geschmolzenem DCOIT
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DCOIT
(800,00 g) wurde zerstoßen
und bei 50°C
geschmolzen. Das flüssige
DCOIT wurde langsam in ein Gemisch aus 2608,00 g Wasser, 200,00
g Na2CuEDTA, 40,00 g des grenzflächenaktiven
Mittels SurfinolTM TG/E, 40,00 g VeegumTM, 40,00 g TiO2, 200,00
g Kaolin und 24,00 g KelzanTM gegossen und in
48,00 g TEG in einem 6-I-Edelstahlbecher unter leichtem Rühren (140
U/min) vordispergiert. Die erhaltene viskose Flüssigkeit wurde in eine Kugelmühle (Dynomill® KDL)
gepumpt, die zu 80% mit Glasperlen (mit einer Teilchengröße von 1
bis 1,5 mm) gefüllt war,
und bei 2500 U/min lief, und mit EG/Wasser mit einer Temperatur
von –5°C bei einer
solchen Geschwindigkeit abgekühlt
wurde, daß die
Temperatur der Dispersion, die aus der Mühle austrat, nicht mehr als
25°C betrug;
nötigenfalls
wurde der Vorgang unterbrochen, um eine Abkühlung auf < 20°C
zu ermöglichen.
Die erhaltene Dispersion mit einer Viskosität von 100 KU, einer Teilchengröße (DIN
53 203) von 28 bis 33 μm
[20% DCOIT und 5% Na2CuEDTA in 65,2% Wasser
und Formulierungshilfsmittel zum Stabilisieren der Dispersion (1%
SurfinolTM TG/E, 1% VeegumTM, 1%
TiO2, 1,2% TEG, 0,6% KelzanTM,
5% Kaolin)] ist in bezug auf die Viskositätsveränderungen und die DCOIT-Konzentration
für mindestens
3 Monate bei Raumtemperatur und 35°C stabil.