DE69433995T2 - Quartäres ammonium und wasserdichtung-/konservierungszusammensetzung - Google Patents

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Description

  • GEBIET DER ERFINDUNG
  • Diese Erfindung betrifft Holzschutzzusammensetzungen. Polyhydroxyl- oder Polyetherhydroxylester von Fettsäuren und Polyetherhydroxide in Kombination mit quartären Ammoniumzusammensetzungen und einem Lösungsmittel sind nützliche hydrophobierende Holzschutzzusammensetzungen. Bevorzugte quartäre Ammoniumverbindungen schließen quartäre C8-C12-Alkylammoniumhydroxide und -carbonate ein.
  • ALLGEMEINER STAND DER TECHNIK
  • Quartäre Ammoniumverbindungen (Quats), und insbesondere Didecyldimethylammoniumchlorid (DDAC)
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    werden üblicherweise als Holzschutzmittel verwendet, da sie Widerstandsfähigkeitseigenschaften gegenüber Pilzen und Termiten, gegenüber Festigkeitsverlust und gegenüber elektrischer Empfindlichkeit zeigen, die denen von üblicherweise verwendeten Schutzmitteln aus saurer Kupfer-/Chrom-/Arsenlösung (CCA) oder ammoniakalischer Kupfer- und Arsensalzlösung ähnlich sind. Siehe Proc. of the Am. Wood Pres. Assoc., 80: 191–210 (1984). Chlorid-Quats enthalten zwar keine potenziell gefährlichen Schwermetalle, Didecyldimethylammoniumchlorid wird im Boden jedoch schnell ausgelaugt (Nicholas et al., Forest Prod. J., 41: 41 (1991)) und muss daher an ein Kupfersalz gekuppelt werden.
  • Findlay et al., US-Patent Nr. 4,929,454, offenbart ein Verfahren zum Schützen von Holz durch Imprägnieren mit einer quartären Ammoniumverbindung und wenigstens einem von Zink und Kupfer, wobei das Quat-Anion ausgewählt ist aus der Gruppe bestehend aus Hydroxid, Chlorid, Bromid, Nitrat, Bisulfat, Acetat, Bicarbonat und Carbonat, Formiat, Borat und Fettsäuren. Diese Quats weisen gegenüber üblicherweise verwendeten Schutz mitteln aus saurer Kupfer-/Chrom-/Arsenlösung (CCA) oder ammoniakalischer Kupfer- und Arsensalzlösung eindeutige Umwelt- und Sicherheitsvorteile auf, da sie keine potenziell gefährlichen Schwermetalle enthalten. Die Quats von Findlay et al. benötigen Kupfer oder Zink, um sie relativ unlöslich zu machen und zu verhindern, dass sie aus dem behandelten Substrat ausgelaugt werden. Die Verwendung von Kupfer oder Zink in den vorstehenden Formulierungen kann immer noch Umwelt- und Korrosionsbedenken verursachen.
  • Außerdem neigt Didecyldimethylammoniumchlorid dazu, vorzugsweise an der Holzoberfläche zu absorbieren und behandelt so nicht das gesamte Substrat gleichmäßig. Schließlich zeigt mit DDAC behandeltes Holz unter Lichteinwirkung eine Oberflächenerosion oder Alterung. Siehe Preston et al., Proc. Am. Wood Pres. Assoc., 83: 331 (1987).
  • Die biozide Wirksamkeit verschiedener Chlorid-Quats gegenüber Bakterien, Pilzen und Algen ist in Cationic Surfactants, Hrsg. E. Jungerman, S. 56–57, Marcel Dekker, Inc., 1969, tabellarisch wiedergegeben. Nicholas, „Interaction of Preservatives with Wood", Chemistry of Solid Wood, Advances in Chemistry Series #207, Powell Hrsg., (A. C. S. 1984), bemerkt, dass Didecyldimethylammoniumverbindungen und insbesondere DDAC potenzielle Biozide sind. Preston, J. A. O. C. S. 60: 567 (1983), stimmt dem zu und äußert die Ansicht, dass Dialkyldimethylverbindungen mit C10-C12-Alkylgruppen maximale Fungitoxizität zeigen. Butcher et al., Chem. Abstracts Nr. 91: 152627b, vertritt die Ansicht, dass die Gegenwart einer Säure oder einer Base die Aktivität von Didecyldimethylammonium-Quats beeinflussen kann.
  • Didecyldimethylammoniumacetat wurde laut Chem. Abstracts Nr. 97: 9175 als Phasentransferkatalysator für eine Oxidation verwendet. Durch Autoklavieren von Didecylmethylamin mit Gluconsäure und Ethylenoxid in Isopropanol, was [(C10H21)2CH3N((CH2)2O)nH]+-Gluconat ergab, wurde laut Chem. Abstracts Nr. 109: 124403x ein Holzschutzmittel hergestellt, während durch Austausch eines Benzylammoniumchlorids mit einem Chlorhexidingluconat laut Chem. Abstracts Nr. 103: 109954f Desinfektionslösungen hergestellt wurden.
  • Mikrobiozide Zusammensetzungen, die quartäre Ammoniumverbindungen der Formel R1N+R2R3R4X– einschließen, worin wenigstens einer von R1, R2 und R3 eine C8-C30-Alkyl- oder -Alkenylgruppe ist und die übrigen von R1, R2 und R3 Methyl, Ethyl, CH2Ph oder 4-Pyridylmethyl sind, R4 Methyl oder Ethyl ist und X ein Anion einer Säure mit einer hydrophoben C7 oder höheren Gruppe ist, wurden in Chem. Abstracts Nr. 113: 154360f und 113: 153776j beschrieben. Chem. Abstracts Nr. 112: 79768u offenbart Verbindungen der Formel R1R2R3R4N+X–, worin R1, R2 und R3 Methyl, Ethyl, Benzyl, 4-Pyridylmethyl sind und wenigstens einer davon C8-C30-Alkyl oder -Alkenyl ist, R4 Methyl oder Ethyl ist und X ein Gegenanion einer Säure mit einer hydrophoben C7 oder höheren Gruppe ist. Es wurde gezeigt, dass Dimethyldidecylammoniumdodecylbenzolsulfonat Holz Langzeit-Fäulebeständigkeit verleiht, ohne Rost zu verursachen, wohingegen die Chloridsalze ähnlicher Verbindungen nachweislich Rost verursachen.
  • Patton et al., US-Patent Nr. 5,004,760, offenbaren polymere Schäume, in die verschiedene Dialkyldimethylammoniumcarboxylate eingearbeitet sind, wie Didecyldimethylammoniumpoly(ethylen/acetat) und dergleichen.
  • Quartäre Ammoniumverbindungen (Quats) werden typischerweise durch folgende Reaktion hergestellt: R1R2R3N + R4X → R1R2R3R4NX (II)worin X ein Halogen, ein Sulfat, eine Sulfoverbindung oder dergleichen ist. Wenn wenigstens einer von R1, R2, R3 oder R4 C12 oder höher darstellt, ist das Produkt eine inerte Seife. Viele inerte Seifen haben eine biozide Wirkung gegen Bakterien, Pilze, Algen und verwandte Organismen.
  • Die vorstehende Reaktion (II) wird durch den Reaktanten R4X limitiert, da R4 mit tertiären Aminen reagieren muss. So reagiert beispielsweise Methylchlorid (R4X = CH3Cl) mit einem tertiären Amin bei weniger als 100°C unter Bildung einer quartären Verbindung R3N+CH3Cl–, wohingegen Methanol oder Methylacetat (R4X = CH3OH oder CH3COOCH3) unter ähnlichen Reaktionsbedingungen nicht reagieren.
  • Quartäre Ammoniumverbindungen mit einer Sulfonatgruppe lassen sich im Allgemeinen einfach herstellen, entweder durch Umsetzen einer Sulfonatverbindung mit einem tertiären Amin (III) oder durch einen doppelten Austausch (IV). R3N + RSO3CH3 → R3NCH3 +RSO3 – (III) R3N+CH3Cl– + RSO3 –Na+ → R3NCH3 +RSO3 – + NaCl (IV)
  • Wenn Trimethylamin mit Kohlendioxid und Methanol bei 85 bis 95 Atmosphären auf über 200°C erwärmt wird, wird das Carbonat-Quat Bis-tetramethylammoniumcarbonat hergestellt. Industrial Organic Nitrogen Compounds, Hrsg. Astle, S. 66, Reinhold Inc., 1961. Diese Reaktion ist jedoch auf die Methylverbindung beschränkt, da sich höhere Homologe gemäß der Hofmannschen Abbaureaktion zu Olefinen zersetzen. Siehe Organic Reactions, 11, Kap. 5, 377, Krieger Publishing Co., 1975.
  • In Chem. Abstracts 110: 212114 (1989) wird die Ansicht vertreten, dass Dimethylcarbonat innerhalb von 12 Stunden bei 115°C und unter Druck unter Bildung eines Methylcarbonatester-Quats mit Triethylamin in Methanol reagiert.
  • Chem. Abstracts 114: 24824 (1991) offenbart, dass 6-Hydroxyhexyldimethylamin mit Dimethylcarbonat unter Bildung eines Carbonatester-Quats reagiert.
  • Quartäre Ammoniumhydroxide (Hydroxy-Quats), ein Zwischenprodukt des Reaktionsschemas der vorliegenden Erfindung, werden derzeit durch Umsetzen eines quartären Ammoniumiodids mit Silberhydroxid hergestellt (V). RN+(CH3)3I– + AgOH → RN+(CH3)3OH– + AgI (V)
  • Diese Reaktion ist jedoch kostspielig und es ist schwierig, das Silberreagenz zurückzugewinnen. Siehe Organic Reactions, 11, Kap. 5, S. 376–377, Krieger Publishing Co., 1975.
  • Bei einer Olefinsynthese wurde vorgeschlagen, ein quartäres Salz mit wässrigem Natrium- oder Kaliumhydroxid zu behandeln und dann zu pyrolysieren, um das Hydroxy-Quat zu bilden und dann direkt zu zersetzen. Bei diesem Verfahren wird das Hydroxy-Quat jedoch nicht isoliert und seine Herstellungsbedingungen sind nicht wünschenswert. Siehe Organic Reactions, 11, Kap. 5, S. 376–377, Krieger Publishing Co., 1975.
  • Talmon et al., Science, 221, 1047 (1983), haben ein Ionenaustauscherharz verwendet, um Didodecyldimethylammoniumbromid in Didodecyldimethylammoniumhydroxid umzuwandeln (VI). (C12H25)2(CH3)2N+Br– + Ionenaustauscherharz → (C12H25)2(CH3)2N+OH– (VI)
  • Es waren jedoch 50 ml Ionenaustauscherharz und zwei Behandlungsschritte erforderlich, um 3 Gramm quartäres Ammoniumchlorid in das entsprechende Hydroxid umzuwandeln. Talmon et al. geben an, dass das Hydroxy-Quat zur Herstellung von Quats mit verschiedenen Anionen mit Säuren umgesetzt werden kann und sie haben Didodecyldimethylammonium (DDDA)-Acetat, DDDA-Formiat, DDDA-Propionat, DDDA-Butyrat, DDDA-Oxalat, DDDA-Acrylat, DDDA-Tartrat, DDDA-Benzoat und DDDA-Octanoat hergestellt. Siehe auch Organic Synthesis, Collective Volume VI, 552, John Wiley Inc., 1988; Brady et al., J. Am. Chem. Soc., 106: 4280–4282, 1984; Brady et al., J. Phys. Chem., 90: 9, 1853–1859, 1986; Miller et al., J. Phys. Chem, 91: 1, 323–325, 1989; Radlinske et al., Colloids and Surfaces, 46: 213–230, 1990.
  • Distearyldimethylammoniumgluconat wurde gemäß Chem. Abstracts Nr. 75: 119170u mittels Ionenaustausch und anschließendem Umsetzen mit einer organischen Säure hergestellt. Miller et al., Langmuir, 4: 1363 (1988) stellten Ditetradecyldimethylammoniumacetat durch Ionenaustausch aus einem Bromid her.
  • Alternativ wurden quartäre Ammoniumhydroxidzusammensetzungen durch Behandlung eines Halogenid-Quats in einer elektrochemischen Zelle mit speziellen Kationaustauschmembranen zwischen den Zellen hergestellt. Das Hydroxy-Quat sammelt sich an einer Elektrode, das Halogenid an der anderen. Hydroxy-Quats, R1R2R3R4N+OH–, worin die R-Gruppen C1-C4 waren, wurden mit Carbonsäuren behandelt, um asymmetrische Quats herzustellen, die als Elektrolyten für Kondensatoren verwendet wurden. Siehe japanische Patentveröffentlichung Nr. 02-106,915 und Awata et al., Chemistry Letters, 371 (1985). Awata et al. gaben Carbonsäuren in die Kathodenzelle, die mit dem entstehenden Tetraethylammoniumhydroxid reagierten.
  • Die japanische Patentveröffentlichung Nr. 01-172,363 offenbart die Herstellung von Tetraethylammoniumhydroxid in relativ geringen Ausbeuten durch die Umsetzung von Triethylamin mit Diethylsulfat, Erwärmen des gebildeten Quats mit Schwefelsäure, um das Sulfat-Quat zu erhalten, und Umsetzung des Sulfat-Quats mit Bariumhydroxid, um das kurzkettige Quat Tetraethylammoniumhydroxid und Bariumsulfat zu bilden.
  • Quartäre Di-(C8-C12-alkyl)ammoniumhydroxide, die durch Ionenaustausch hergestellt wurden, wurden von Bush et al., französische Patentveröffentlichung Nr. 1,518,427 als starke Basen zur Zersetzung von tierischem Gewebe verwendet.
  • Akzo offenbart, dass die Zugabe eines Metallhydroxids zu einem quartären Ammoniumchlorid, wie Didecyldimethylammoniumchlorid, in einem wässrigen Medium zu einer Gleichgewichtsmischung aus quartärem Ammoniumchlorid und quartärem Ammoniumhydroxid führt (VII). Das Gleichgewicht dieser Reaktion kann durch Verwendung von Isopropanol als Lösungsmittel nach rechts verschoben werden. (R4N)Cl + KOH ⇆ (R4N)OH + KCl (VII)
  • Akzo offenbart weiter, dass die Zugabe einer Seife zu einem quartären Ammoniumchlorid ein quartäres Ammoniumcarboxylat ergibt (VIII). (R4N)Cl + R1COONa → (R4N)(COOR1) + NaCl (VIII)
  • Jordan et al., US-Patent Nr. 3,281,458, offenbaren die Herstellung von Dioctadecyldimethylammoniumhumat, Ditalgdimethylammoniumhumat, Dipentadecyldimethylammoniumhumat und Didodecyldimethylammoniumhumat durch Umsetzen von Huminsäure, Lignit, wässrigem Natriumhydroxid und einem Chlorid-Quat.
  • Schließlich berichten Nakama et al., J. A. C. O. S., 67: 717 (1990) von der Wechselwirkung zwischen anionischen und kationischen Tensiden und insbesondere Natriumlaurat und Stearyltrimethylammoniumchlorid, während Linderborg, US-Patent Nr. 4,585,795, die Verwendung von synergistischen Mischungen aus dem Alkalimetallsalz bestimmter biozider organischer Säuren, quartären Ammoniumchloriden und Alkylpyridinchloriden als Bekämpfungsmittel für den Kurzzeitschutz von Bauholz gegen Splintflecken verursachende Pilze und Mehltau offenbart.
  • Folglich konzentrierten sich die Anstrengungen auf die Entwicklung eines sicheren, wirksamen und zweckmäßigen Verfahrens zur Herstellung quartärer Ammoniumverbindungen, die keine potenziell gefährlichen Metallzusätze erforderlich machen, zur wirksamen Behandlung von Holzsubstraten.
  • Es wurde gefunden, dass quartäre Di-(C8-C12-alkyl)ammoniumcarbonat-Quats in Holzschutzsystemen nützlich sind, da sie eine bessere Beständigkeit gegen Auslaugen aufweisen, insbesondere ohne den Einsatz der üblicherweise verwendeten Metallstabilisatoren oder -kuppler Arsen, Chrom, Kupfer und Zink oder Kombinationen davon.
  • Außerdem können quartäre Di-(C8-C12-alkyl)ammoniumcarboxylate in metallfreie Holzschutzsysteme eingearbeitet werden.
  • Die vorstehenden Di-(C8-C12-alkyl)carboxylat-Quats können durch verschiedene Verfahren aus quartären C8-C20-Alkylammoniumchloriden (Chlorid-Quat(s)) als Ausgangsmaterial hergestellt werden, einschließlich durch indirekte Synthese über quartäre C8-C20-Alkylammoniumhydroxide und quartäre C8-C20-Alkylammoniumcarbonate als Zwischenprodukte, oder durch direkte Synthese.
  • Die quartären Di-(C8-C12-alkyl)ammoniumcarbonat-Quats, einschließlich der durch die vorstehenden Verfahren hergestellten, sind als Holzschutzmittel nützlich, da sie eine verbesserte Beständigkeit gegenüber Auslaugen aufweisen, insbesondere ohne die Verwendung der üblicherweise verwendeten Metallstabilisatoren oder -kuppler Arsen, Chrom, Kupfer und Zink oder Kombinationen davon.
  • Typischerweise wandern quartäre Ammoniumverbindungen jedoch unter nassen Bedingungen aus Holz oder werden daraus ausgelaugt. Übliche Hydrophobierungsmittel haben sich mit den typischerweise in der Industrie verwendeten quartären Ammoniumverbindungen als nicht verträglich erwiesen und werden deshalb gewöhnlich nicht angewendet, um das Auslaugen dieser Quats zu verhindern.
  • Typische Hydrophobierungsmittel sind Wachse, niedermolekulare Polyolefine, oder deren Dispersionen oder Lösungen in Kohlenwasserstoff-Lösungsmitteln. Quartäre Verbindungen, einschließlich der in der vorliegenden Erfindung Nützlichen, sind jedoch typischerweise wasserlöslich. Im Allgemeinen sind sie in diesen typischen Lösungsmittelsystemen für Hydrophobierungsmittel nicht löslich und nicht mit emulgierten oder dispergierten Hydrophobierungsmitteln kompatibel.
  • Es wurde jetzt gefunden, dass quartäre Di-(C8-C12-alkyl)ammoniumhydroxide, -carbonate, -carboxylate und -borate, einschließlich derjenigen, die durch die hierin beschriebenen Verfahren hergestellt werden, mit den neu entdeckten Hydrophobierungsmitteln aus Polyhydroxyl- oder Polyetherhydroxylestern von Fettsäuren oder Polyetherhydroxiden kompatibel sind. Hydrophobierungsmittel- und Holzschutzsysteme, die aus den hierin beschriebenen Hydrophobierungsmitteln oder Hydrophobierungsmitteln und Quats hergestellt sind, zeigen eine verbesserte Beständigkeit gegenüber Auslaugen und erfüllen die Normen für Hydro phobierungsmittel für hochbeanspruchte, Boden- oder Sägeholzanwendungen.
  • KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
  • 1A ist ein grafischer Vergleich des Auslaugens zwischen einem erfindungsgemäßen Holzschutzsystem und einem Holzschutzsystem nach dem Stand der Technik.
  • 1B ist ein vergrößerter Ausschnitt der Darstellung von 1A.
  • 2A ist ein grafischer Vergleich des Auslaugens zwischen einem erfindungsgemäßen Holzschutzsystem und einem Holzschutzsystem nach dem Stand der Technik.
  • 2B ist ein vergrößerter Ausschnitt der Darstellung von 2A.
  • 3A ist ein grafischer Vergleich des Auslaugens zwischen erfindungsgemäßen Schutzsystemen und Holzschutzsystemen nach dem Stand der Technik.
  • 3B ist ein vergrößerter Ausschnitt der Darstellung von 3A.
  • 3C ist ein grafischer Vergleich des Auslaugens zwischen erfindungsgemäßen Schutzsystemen und alternativen Holzschutzsystemen.
  • 4A ist ein grafischer Vergleich des Auslaugens zwischen erfindungsgemäßen Hydrophobierungsmittel enthaltenden Holzschutzsystemen und Holzschutzsystemen ohne Hydrophobierungsmittel.
  • 4B ist ein vergrößerter Ausschnitt von 4A.
  • KURZDARSTELLUNG DER ERFINDUNG
  • Gemäß dem ersten Aspekt der Erfindung wird ein Holzschutzsystem bereitgestellt, das (a) eine biozid wirksame Menge wenigstens eines quartären Di-(C8-C12-alkyl)ammoniumhydroxids im Holzsubstrat und (b) ein Lösungsmittel umfasst, worin das Holzschutzsystem metallfrei ist.
  • Gemäß einem zweiten Aspekt der vorliegenden Erfindung wird eine Holschutzzusammensetzung bereitgestellt, umfassend
    • (a) wenigstens ein quartäres Di-(C8-C12-alkyl)ammoniumcarbonat der Formel
      Figure 00100001
      worin R1 eine C8-C12-Alkylgruppe ist, und
    • (b)(1) wenigstens ein quartäres Di-(C8-C12-alkyl)ammoniumbicarbonat der Formel
      Figure 00100002
      worin R1 die gleiche oder eine andere C8-C12-Alkylgruppe wie in (a) ist, oder
    • (2) wenigstens ein quartäres Di-(C8-C12-alkyl)ammoniummetallcarbonat der Formel
      Figure 00100003
      worin R1 die gleiche oder eine andere C8-C12-Alkylgruppe wie in (a) oder (1) ist und M ein nicht kuppelndes Metall ist, oder
    • (3) eine Kombination von (1) und (2);
    wobei die Zusammensetzung frei von Metallkuppler ist.
  • Gemäß einem weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung wird ein Holzschutzsystem bereitgestellt, umfassend (A) eine biozid wirksame Menge wenigstens eines quartären Di-(C8-C12-alkyl)ammoniumcarbonats der Formel
    Figure 00110001
    worin R1 eine C8-C12-Alkylgruppe ist, und (B) ein Lösungsmittel, wobei das System frei von Metallkuppler ist.
  • Quartäres Ammoniumhydroxid
  • Zur Verwendung in der vorliegenden Erfindung geeignete quartäre Ammoniumhydroxide haben die Formel
    Figure 00110002
    worin R13 und R12 jeweils eine C8-C12-Alkylgruppe sind.
  • Besonders erwähnt seien Hydroxy-Quats, worin R12 eine C8-Alkyl-, C9-Isoalkyl-, C10-Alkyl-, C12-Alkyl-, und R13 eine C10-Alkylgruppe darstellt. Am meisten bevorzugte Hydroxy-Quats sind Didecyldimethylammoniumhydroxid, worin R12 und R13 jeweils eine C10-Alkylgruppe, und am meisten bevorzugt eine n-C10-Alkylgruppe darstellen.
  • Didecyldimethylammoniumhydroxid ist in einer 70- bis 80-gewichtsprozentigen Lösung mit einem Lösungsmittel aus 50 Gewichtsprozent Alkohol/50 Gewichtsprozent Wasser eine gelb-orange Flüssigkeit. Diese Formulierung hat einen Flammpunkt von ungefähr 56,7°C (134°F) und ist ein hoch alkalisches Material, das mit dem phenolischen OH von Lignin reagiert.
  • Zur Verwendung in der vorliegenden Erfindung nützliche quartäre Ammoniumhydroxide werden vorzugsweise gemäß der nachstehend dargestellten Reaktion hergestellt.
  • Das erfindungsgemäße Verfahren stellt verglichen mit herkömmlichen Herstellungsverfahren größere Ausbeuten an quartärem Di-(C8-C12-alkyl)ammoniumhydroxid bereit. Obwohl zuvor galt, dass die Reaktion des Chlorid-Quat-Salzes mit einem Metallhydroxid zur Bildung von quartärem Ammoniumhydroxid und Metallchlorid eine Gleichgewichtsreaktion (VII) ist oder durch die Verwendung von verzweigten Lösungsmitteln auf die rechte Seite verschoben werden kann, hat sich jetzt herausgestellt, dass die Reaktion durch die Wahl der geeigneten Reaktanten, des geeigneten Reaktionsmediums und/oder der geeigneten Reaktionsbedingungen (einschließlich Reaktantenmengen) weit über das Gleichgewicht hinaus verschoben werden kann, um bisher unerreichte größere Mengen an quartärem C8-C12-Alkylammoniumhydroxid zu liefern.
  • Die am meisten bevorzugten Hydroxy-Quats sind quartäres Di-n-(C8-C12-alkyl)ammoniumhydroxid, Didecyldimethylammoniumhydroxid und Di-n-decyldimethylammoniumhydroxid.
    Figure 00120001
    worin R14 eine geradkettige C1-C4-Alkylgruppe ist,
    M ein ein-, zwei- oder dreiwertiges Metall ist und m eins ist, falls es einwertig ist, zwei, falls M zweiwertig, und drei, falls M dreiwertig ist, und R12 gleich R13 ist, d. h. eine C8-C12-Alkylgruppe.
  • Zahlreiche quartäre Di-(C8-C12-alkyl)ammoniumchloride sind geeignete Reaktanten und Didecyldimethylammoniumchlorid, und insbesondere Di-n-decyldimethylammoniumchlorid, sind am meisten bevorzugt. Die Wahl der Substituenten R12 und R13 des Chlorid-Quat-Reaktanten bestimmt das Hydroxy-Quat-Produkt.
  • Besonders erwähnt seien Verfahren, worin R12 eine C8-Alkyl-, C9-Isoalkyl-, C10-Alkyl-, C12-Alkyl-, und R13 eine C10-Alkyl- order C12-Alkylgruppe darstellt.
  • Der Metallhydroxidreaktant ist ein Hydroxid eines ein-, zwei- oder dreiwertigen Metalls, vorzugsweise ein Hydroxid eines einwertigen Metalls, und am meisten bevorzugt ein Alkalimetallhydroxid, wie Natriumhydroxid oder Kaliumhydroxid. Besonders erwähnt sei Kaliumhydroxid. Das Reaktionsprodukt Metallchlorid fällt aus und wird einfach entfernt, d. h. durch Filtration oder dergleichen, was als Reaktionsprodukt Hydroxy-Quat/Lösungsmittel ergibt. Das Hydroxy-Quat kann davon durch Trocknen oder dergleichen abgetrennt werden.
  • Die Reaktion wird in einem Lösungsmittel durchgeführt, das einen n-C1-C4-Alkohol umfasst. Das Lösungsmittel ist vorzugsweise Ethanol und am meisten bevorzugt wasserfreies Ethanol.
  • Die Menge des Metallhydroxidreaktanten ist typischerweise eine stöchiometrische Menge bezogen auf den Reaktanten quartäres Ammoniumchlorid. Aus diesem Grund läge theoretisch gesehen und falls die Reaktion vollständig und nicht im Gleichgewicht ablaufen würde am Ende der Reaktion kein Überschuss an Metallhydroxidreaktant vor. In der Praxis liegt die Ausbeute bei Verwendung einer stöchiometrischen Menge Metallhydroxidreaktant im Bereich von ungefähr 65% bis ungefähr 95%, schwankt jedoch, und zwar teilweise in Abhängigkeit von dem jeweiligen Metallhydroxidreaktanten.
  • Die Ausbeute kann gegenüber herkömmlichen Verfahren weiter durch Verwendung eines stöchiometrischen Überschusses an Metallhydroxid im Bereich von ungefähr 2% bis ungefähr 20% Überschuss verbessert werden. Bei Verwendung eines Überschusses an Metallhydroxid kann die Ausbeute, wiederum wie vorstehend genannt schwankend, auf ungefähr 95% bis ungefähr 99% erhöht werden.
  • Das nicht umgesetzte Metallhydroxid ist in der Hydroxy-Quat-/Lösungsmittel-Mischung löslich. Jeglicher Überschuss an nicht umgesetztem Metallhydroxid sollte nach abgeschlossener Reaktion entfernt werden und wird vorzugsweise durch anschließende Reaktion mit Kohlendioxid zur Bildung des entsprechenden Metallcarbonats ausgefällt. Das Carbonat ist in der Hydroxy-Quat-/Lösungsmittel-Mischung unlöslich und wird beispielsweise durch Filtration oder dergleichen leicht entfernt. Alternativ kann ein festes Metallbicarbonat, wobei das Metall dem Metall des Metallhydroxids entspricht, zugegeben und mit der Hydroxy-Quat-/Lösungsmittel-Mischung aufgeschlämmt werden. Das lösliche Metallhydroxid reagiert mit dem festen Bicarbonat unter Bildung des unlöslichen Metallcarbonats. Das Metallcarbonat reagiert nicht weiter mit dem Hydroxy-Quat.
  • Das Mischen, Zugeben und Umsetzen der Komponenten während der Herstellung der Hydroxy-Quats kann durch einem Durchschnittsfachmann bekannte herkömmliche Mittel erreicht werden. Die Reihenfolge der Zugabe der Reaktanten und des Lösungsmittels hat keinen Einfluss auf das Verfahren. Reaktanten und/oder Lösungsmittel können nacheinander oder gleichzeitig in jedes geeignete Reaktionsgefäß eingebracht werden.
  • Typischerweise werden die Reaktanten und das Lösungsmittel gerührt und von ungefähr 20°C auf ungefähr 70°C erwärmt und für einen Zeitraum von ungefähr 1 Stunde bis ungefähr 5 Stunden auf dieser Temperatur gehalten. Anschließend wird die Reaktionsmischung abgekühlt, zuerst auf Raumtemperatur und dann auf ungefähr 0°C und dann ungefähr 1 Stunde bis ungefähr 2 Stunden auf dieser Temperatur gehalten. Jegliches gefällte Metallchlorid wird wie im Fachgebiet bekannt gesammelt, d. h. wie durch Filtration.
  • Alternativ können die Reaktanten und das Lösungsmittel bei leicht erhöhter Temperatur, d. h. von ungefähr 20°C bis ungefähr 40°C gerührt werden, um die Hydroxy-Quat-/Lösungsmittel-Mischung zu ergeben. Das Hydroxy-Quat kann wie vorstehend beschrieben abgetrennt werden.
  • Quartäre Di-(C8-C12-alkyl)ammoniumhydroxide und insbesondere diejenigen, die durch das erfindungsgemäße Verfahren hergestellt werden, können als metallfreie Holzschutzsysteme formuliert werden. Diese Systeme enthalten biozid wirksame Mengen wenigstens eines Hydroxy-Quats und ein geeignetes Lösungsmittel, einschließlich wässriger und nicht wässriger Lösungsmittel. Das Lösungsmittel ist vorzugsweise ein wässriges Lösungsmittel und schließt, ohne darauf beschränkt zu sein, Wasser, wässrigen Alkohol, wie Ethanol, Ammoniakwasser und dergleichen oder eine beliebige Kombination der vorstehend Genannten ein.
  • Zwar können entsprechend den Anforderungen beim Auftragen auf verschiedene Substrate und bei verschiedenen Anwendungen, wie einem Durchschnittsfachmann bekannt, andere herkömmliche Zusatzmittel zugegeben werden, Metallstabilisatoren sind jedoch nicht erforderlich und tatsächlich nicht empfohlen, um das Auslaugen des Quats aus dem Substrat zu hemmen. Demgemäß können Holzsubstrate, wie Schnittholz, Bauholz oder dergleichen, mit Schutzsystemen behandelt werden, die das/die vorstehend genannte(n) Hydroxy-Quat(s) verdünnt in einem geeigneten Lösungsmittel wie vorstehend genannt umfassen.
  • Die zur Behandlung des Substrats benutzte Menge an quartärem Di-(C8-C12-alkyl)ammoniumhydroxid ist eine biozid wirksame Menge, d. h. die Menge, die zur Hemmung der Vermehrung oder zum Abtöten eines oder mehrerer Holzfäule verursachender Organismen, zum Hemmen von Splintflecken oder einer beliebigen Kombination davon wirksam ist. Zu solchen Organismen gehören, ohne darauf beschränkt zu sein, Trametes viride oder Trametes versicolor, die Weißfäule verursachen, Goeophyllium trabeum, der Braunfäule verursacht, und Aspergillus niger, der Splintflecken/Schimmel verursacht.
  • Typischerweise umfasst ein Holzschutzsystem 0,1 bis 5 Gewichtsteile Hydroxy-Quat und 95 bis 99,9 Gewichtsteile Lösungsmittel, bezogen auf 100 Gewichtsteile von Quat und Lösungsmittel zusammen. Am meisten bevorzugt umfasst das erfindungsgemäße Holzschutzsystem ungefähr 1 bis ungefähr 2 Gewichtsteile Hydroxy-Quat und ungefähr 98 bis ungefähr 99 Gewichtsteile Lösungsmittel, bezogen auf dieselbe Grundlage.
  • Die Behandlung des Substrats wird mit jedem einem Durchschnittsfachmann bekannten Mittel erreicht, einschließlich, ohne darauf beschränkt zu sein, Eintauchen, Tränken, Aufstreichen, Druckbehandlung oder dergleichen. Die erforderliche Länge der Behandlung schwankt in Abhängigkeit von den Behandlungsbedingungen, deren Wahl einem Durchschnittsfachmann bekannt ist.
  • Die erfindungsgemäßen Holzschutzsysteme zeigen eine größere Beständigkeit gegenüber Auslaugen als die derzeit in der Industrie verwendeten Holzschutzmittel. Beständigkeit gegenüber Auslaugen ist als die Retention einer biozid wirksamen Menge, und vorzugsweise von wenigstens ungefähr 2 Gew.-%, des Hydroxy-Quats im Substrat über einen längeren Zeitraum von wenigstens ungefähr 100 Stunden und vorzugsweise ungefähr 350 Stunden definiert. Die Anmelderin nimmt an, ohne an eine bestimmte Theorie gebunden sein zu wollen, dass das Hydroxy-Quat mit der Holzmatrix des Substrats reagiert oder komplexiert wird, wodurch es im Substrat „fixiert" wird. Man geht ebenfalls davon aus, dass die langkettigen Hydroxy-Quats und die Holzschutzsysteme, die solche Quats enthalten, die Hydrophobierungseigenschaften der behandelten Substrate verbessern.
  • Quartäres Ammoniumcarbonat
  • Zur Verwendung in der vorliegenden Erfindung geeignete Ammoniumcarbonate haben die Formel
    Figure 00160001
    worin R1 und R2 die gleiche C8-C12-Alkylgruppe sind.
  • Am meisten bevorzugte Carbonat-Quats sind Didecyldimethylammoniumcarbonat, worin R1 und R2 jeweils eine C10-Alkylgruppe darstellen, bevorzugt eine n-C10-Alkylgruppe. Didecyldimethylammoniumcarbonat ist in einer 70- bis 80-gewichtsprozen tigen Lösung eine gelb-orange Flüssigkeit mit einem leicht fruchtigen Geruch. Diese Formulierung hat einen Flammpunkt von ungefähr 71°C (160°F) und reagiert mit carboxylhaltigen Verbindungen.
  • Eines oder mehrere dieser Carbonat-Quats alleine oder in Kombination mit dem/den entsprechenden Bicarbonat-Quat(s) und/oder Metallcarbonatsalz(en), vorzugsweise dem Kaliumcarbonatsalz, können in den vorliegenden Holzschutzsystemen formuliert sein.
  • Die Stabilität und insbesondere die thermische Stabilität der Carbonat-Quats ist der der Hydroxy-Quats überlegen, weswegen diese Carbonat-Quats zur Konzentration und als lagerfähige Zwischenprodukte für die weitere Verarbeitung geeignet sind.
  • Eines oder mehrere dieser Carbonat-Quats alleine oder in Kombination mit dem/den entsprechenden Bicarbonat-Quat(s) und/oder Metallcarbonatsalz(en), vorzugsweise dem Kaliumcarbonatsalz, können in den vorliegenden Holzschutzsystemen ohne Metallkuppler formuliert sein. Diese Systeme enthalten biozid wirksame Mengen wenigstens eines Carbonat-Quats und ein geeignetes Lösungsmittel, einschließlich wässriger und nicht wässriger Lösungsmittel. Das Lösungsmittel ist vorzugsweise ein wässriges Lösungsmittel und schließt, ohne darauf beschränkt zu sein, Wasser, wässrigen Alkohol, wie wässriges Ethanol, Ammoniakwasser und dergleichen oder eine beliebige Kombination der vorstehend Genannten ein.
  • Zwar können entsprechend den Anforderungen beim Auftragen auf verschiedene Substrate und bei verschiedenen Anwendungen wie einem Durchschnittsfachmann bekannt andere herkömmliche Zusatzmittel zugegeben werden, Metallstabilisatoren sind jedoch nicht erforderlich und tatsächlich nicht empfohlen, um das Auslaugen des Quats aus dem Substrat zu hemmen. Demgemäß können Holzsubstrate, wie Schnittholz, Bauholz und dergleichen, mit Schutzsystemen ohne Metallkuppler behandelt werden, die das/die vorstehend genannten Carbonat-Quat(s) verdünnt in einem geeigneten Lösungsmittel wie vorstehend genannt umfassen.
  • Die zur Behandlung des Substrats benutzte Menge an quartärem/n Di-(C8-C12-alkyl)ammoniumcarbonat(en) ist eine biozid wirksame Menge, d. h. die Menge, die zur Hemmung der Vermehrung oder zum Abtöten eines oder mehrerer Holzfäule verursachender Organismen, zum Hemmen von Splintflecken oder eine Kombination davon wirksam ist. Zu solchen Organismen gehören, ohne darauf beschränkt zu sein, Trametes viride oder Trametes versicolor, die Weißfäule verursachen, Goeophyllium trabeum, der Braunfäule verursacht, und Aspergillus niger, der Splintflecken/Schimmel verursacht.
  • Typischerweise umfasst ein Holzschutzsystem 0,1 bis 5 Gewichtsteile Carbonat-Quat(s) und 95 bis 99,9 Gewichtsteile Lösungsmittel, bezogen auf 100 Gewichtsteile von Quat und Lösungsmittel zusammen. Am meisten bevorzugt umfasst das erfindungsgemäße Holzschutzsystem ungefähr 1 bis ungefähr 2 Gewichtsteile Carbonat-Quat(s) und ungefähr 98 bis ungefähr 99 Gewichtsteile Lösungsmittel, bezogen auf dieselbe Grundlage.
  • Die Behandlung des Substrats wird mit jedem einem Durchschnittsfachmann bekannten Mittel erreicht, einschließlich, ohne darauf beschränkt zu sein, Eintauchen, Tränken, Aufstreichen, Druckbehandlung oder dergleichen. Die erforderliche Länge der Behandlung schwankt in Abhängigkeit von den Behandlungsbedingungen, deren Wahl einem Durchschnittsfachmann bekannt ist.
  • Diese Schutzsysteme ohne Metallkuppler zeigen eine größere Beständigkeit gegenüber Auslaugen als die derzeit in der Industrie verwendeten Holzschutzmittel. Die Beständigkeit gegenüber Auslaugen ist als die Retention einer biozid wirksamen Menge, und vorzugsweise von wenigstens ungefähr 2 Gew.-%, des/der Carbonat-Quats im Substrat über einen längeren Zeitraum von wenigstens ungefähr 100 Stunden und vorzugsweise ungefähr 350 Stunden definiert. Die Anmelderin nimmt an, ohne an eine bestimmte Theorie gebunden sein zu wollen, dass das Carbonat-Quat mit der Holzmatrix des Substrats reagiert oder komplexiert wird, wodurch es im Substrat „fixiert" wird. Man geht ebenfalls davon aus, dass das/die langkettige(n) Carbonat-Quat(s) und die Holz schutzsysteme, die solche Quats enthalten, die Hydrophobierungseigenschaften der behandelten Substrate verbessern.
  • Zwar können bestimmte Carbonat-Quats mittels einer Vielzahl von Verfahren hergestellt werden, die Anmelderin hat jedoch ein indirektes Syntheseverfahren entdeckt, das zur Herstellung einer Vielzahl quartärer Di-(C8-C12-alkyl)ammoniumcarbonatverbindungen, vorzugsweise Didecyldimethylammoniumcarbonat, herangezogen werden kann.
    Figure 00190001
    worin
    R1 gleich R2 ist und R1 eine C8-C12-Alkylgruppe ist, R14 eine geradkettige C1-C4-Alkylgruppe ist, M ein ein-, zwei-, dreiwertiges Metall, vorzugsweise ein einwertiges Metall und am meisten bevorzugt ein Alkalimetall, und m 1 ist, falls M einwertig ist, 2, falls M zweiwertig ist, und 3, falls M dreiwertig ist.
  • Als Ausgangsmaterial wird ein quartäres Di-(C8-C12-alkyl)ammoniumchlorid verwendet, das unter Bildung des quartären Zwischenprodukts Di-(C8-C12-alkyl)ammoniumhydroxid mit einem Metallhydroxid umgesetzt wird. Das/die Hydroxy-Quat-Zwischenprodukt(e) und überschüssiges Metallhydroxid werden dann unter Bildung des/der Carbonat-Quat(s) und des Metallcarbonats mit Kohlendioxid umgesetzt.
  • Viele quartäre Di-(C8-C12-alkyl)ammoniumchlorid-Reaktanten eignen sich zur Herstellung des Hydroxy-Quat-Zwischenprodukts und sind vorstehend beschrieben. Die Wahl der Substituenten R1 und R2 des Chlorid-Quat-Reaktanten bestimmt das Hydroxy-Quat-Zwischenprodukt und damit das Carbonat-Quat-Produkt.
  • Der Metallhydroxidreaktant ist ebenfalls vorstehend beschrieben.
  • Das Reaktionsprodukt Metallchlorid aus dem ersten Schritt fällt aus und ist einfach zu entfernen, d. h. durch Filtration oder dergleichen, was ein Reaktionsprodukt Hydroxy-Quat/Lösungsmittel ergibt. Das Hydroxy-Quat kann davon, falls erwünscht, durch Trocknen oder dergleichen abgetrennt werden.
  • Die erste Reaktion (XXVI) wird in einem vorstehend beschriebenen Lösungsmittel durchgeführt, die Menge des Metallhydroxidreaktanten ist wie vorstehend beschrieben.
  • Dann werden Hydroxy-Quat und nicht umgesetztes Metallhydroxid unter Bildung des/der quartären Ammoniumcarbonats/e und, falls nicht umgesetztes Metallhydroxid anwesend ist, des/der Metallcarbonats/e mit wenigstens einem stöchiometrischen Äquivalent Kohlendioxid umgesetzt. Die Umwandlung des Metallhydroxids in das Metallcarbonat ist die bevorzugte Reaktion der beiden Karbonisationen und läuft schneller ab. Das Metallcarbonat fällt aus und kann beispielsweise durch Filtration oder dergleichen leicht abgetrennt werden, so dass als Reaktionsprodukt das/die stabile(n) Carbonat-Quat(s) oder Carbonat-Quat(s)/Lösungsmittel übrig bleibt.
  • Beim Karbonisationsschritt kann auch das Bicarbonat-Quat oder das Metallcarbonat-Quat als Nebenprodukt anfallen. Das Carbonat-Quat alleine oder in Kombination mit dem Bicarbonat-Quat und/oder dem Metallcarbonat-Quat eignet sich zur Verwendung in den erfindungsgemäßen Holzschutzsystemen ohne Metallkuppler. Diese Carbonat-Quats oder Carbonat-/Bicarbonat-/Metallcarbonatzusammensetzungen erfordern zur Stabilisierung in einem Holzsubstrat keinen Metallkuppler. Vollständig metallfreie Holzschutzsysteme sind bevorzugt. Wenn jedoch ein Metallcarbonat-Quat in dem System enthalten ist, ist das Metall vorzugsweise kein Metall, das derzeit als Kupplungsmittel verwendet wird, und am meisten bevorzugt ist es ein Alkalimetall und verursacht keine Umwelt- und Korrosionsgefahren oder -bedenken.
  • Das Mischen, Zugeben und Umsetzen der Komponenten während der Herstellung der Carbonat-Quats kann durch einem Durchschnittsfachmann bekannte herkömmliche Mittel erreicht werden. Die Reihenfolge der Zugabe der Reaktanten und des Lösungsmittels in jedem einzelnen Schritt hat keinen Einfluss auf das Verfahren. Reaktanten und/oder Lösungsmittel können nacheinander oder gleichzeitig in jedes geeignete Reaktionsgefäß gegeben werden. Beispielsweise kann das Metallhydroxid in Alkohol gelöst und die gebildete Mischung zu dem Chlorid-Quat gegeben werden oder das Chlorid-Quat kann in Alkohol gelöst und das Metallhydroxid in die gebildete Mischung eingebracht werden.
  • Das Kohlendioxid wird im Allgemeinen über einen geeigneten Zeitraum, der einem Durchschnittsfachmann bekannt ist, durch den Überstand aus Hydroxy-Quat/Lösungsmittel geperlt, nachdem der Metallchloridniederschlag abgetrennt wurde. Alternativ kann das Kohlendioxid als Trockeneis dem Hydroxy-Quat direkt zugesetzt werden. Typischerweise schwankt der Zeitraum zwischen ungefähr 0,5 Stunden und ungefähr 1 Stunde bei Umgebungstemperatur. Jegliches gefällte Metallcarbonat wird wie im Fachgebiet bekannt gesammelt, beispielsweise durch Filtration.
  • Lösungsmittel
  • Die erfindungsgemäßen Schutzsysteme schließen ein geeignetes Lösungsmittel, einschließlich wässriger und nichtwässriger Lösungsmittel, ein. Das Lösungsmittel ist vorzugsweise ein wässriges Lösungsmittel und schließt, ohne darauf beschränkt zu sein, Wasser, wässrigen Alkohol, Ammoniakwasser, wässrige Essigsäure und dergleichen oder eine beliebige Kombination der vor stehend Genannten ein. Es können auch organische Lösungsmittel verwendet werden. Dazu gehören, ohne darauf beschränkt zu sein, Lösungsmittel auf Benzinbasis und dergleichen.
  • BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORMEN
  • Die folgenden Beispiele veranschaulichen die Erfindung, ohne diese zu beschränken. Alle Teile- und Prozentangaben sind, wenn nicht anders angegeben, auf das Gewicht bezogen.
  • Die quantitative Bestimmung der quartären Verbindungen erfolgt durch Zwei-Phasen-Titration mit Natriumlaurylsulfat und einem Indikator. Die Mischung wird auf einen pH-Wert von 10 gepuffert.
  • Der Quellungsindex wird wie folgt ermittelt
  • Figure 00220001
  • HERSTELLUNG VON HYDROXY-QUATS
  • Beispiel 1 – Stöchiometrische Menge an Metallhydroxid
  • 180 Gramm (0,4 mol) 80% Didecyldimethylammoniumchlorid in 20% Ethanol/Wasser (144 Gramm DDAC), 180 ml absolutes denaturiertes Ethanol (mit Methanol/Isopropanol denaturiert) und 26 Gramm (0,4 mol) 85% Kaliumhydroxid-Pellets (22,1 Gramm KOH) wurden in einem Kolben vermischt, der mit Stickstoff gespült und mit einem Heizmantel und einem Magnetrührer ausgerüstet war. Die Mischung wurde unter Rühren drei Stunden lang auf 60–70°C erwärmt. Die Mischung wurden dann auf Raumtemperatur abkühlen gelassen und schließlich wenigstens eine Stunde lang auf 0°C gekühlt.
  • Kaliumchlorid fiel aus und der Niederschlag wurde auf einem Saugfilter gesammelt. Der Feststoff wurde mit kaltem Ethanol gewaschen und anschließend getrocknet, was eine Ausbeute von 30 Gramm trockenem Kaliumchlorid ergab. Die Quat-Lösung wurde unter Vakuum auf ungefähr 75% aktive Basen eingeengt.
  • Die Ausbeute betrug 180 Gramm eines Produkts, das 138 Gramm Didecyldimethylammoniumhydroxid enthielt.
  • Beispiel 2
  • Es wurde dasselbe Verfahren wie in Beispiel 1 angewendet, aber die Mischung eine Stunde lang bei 50°C mechanisch gerührt. Kaliumchlorid fiel aus und der Niederschlag wurde auf einem Saugfilter gesammelt. Der Feststoff wurde mit kaltem Ethanol gewaschen und anschließend getrocknet, was eine Ausbeute von 30 Gramm trockenem Kaliumchlorid ergab.
  • Die Ausbeute betrug 180 Gramm eines Produkts, das 138 Gramm Didecyldimethylammoniumhydroxid enthielt.
  • Beispiel 3
  • 0,022 mol 85% Kaliumhydroxid-Pellets (1,23 Gramm KOH) wurden zu 0,022 mol 80% Didecyldimethylammoniumchlorid in 20% Ethanol/Wasser (8 Gramm DDAC, das in 10 ml Ethanol gelöst war gegeben). Die gebildete Mischung wurde unter Rühren auf 70°C erwärmt und eine halbe Stunde lang auf dieser Temperatur gehalten. Die Pellets lösten sich auf und es bildete sich ein feiner Niederschlag. Die Mischung wurde dann abgekühlt und auf 0°C erkalten gelassen. Der ausgefällte Feststoff wurde auf einem Filter gesammelt und mit kaltem Ethanol gewaschen. Das Filtrat wurde eingeengt und ergab eine gelb-orange Flüssigkeit mit leichtem Amingeruch.
  • Die Ergebnisse sind in Tabelle 1 zusammengefasst.
  • Vergleichsbeispiel 3A
  • Es wurde dasselbe Verfahren wie in Beispiel 3 angewendet, wobei jedoch das Ethanol durch Isopropanol ersetzt wurde.
  • Die Ergebnisse gehen aus Tabelle 1 hervor.
  • Beispiel 4
  • 0,022 mol 85% Kaliumhydroxid-Pellets (1,23 Gramm KOH) wurden zu 0,022 mol 80% Didecyldimethylammoniumchlorid in 20% Ethanol/Wasser (8 Gramm DDAC) gegeben, das in 10 ml Propanol gelöst war. Die gebildete Mischung wurde unter Rühren auf 80°C erwärmt und eine Stunde lang auf dieser Temperatur gehalten. Die Pellets lösten sich auf und es bildete sich ein feiner Niederschlag. Die Mischung wurde dann abgekühlt und auf 0°C erkalten gelassen. Der ausgefällte Feststoff wurde auf einem Filter gesammelt und mit kaltem Ethanol gewaschen. Das Filtrat wurde eingeengt und ergab eine gelb-orange Flüssigkeit mit leichtem Amingeruch.
  • Die Ergebnisse gehen aus Tabelle 1 hervor.
  • Beispiel 5
  • Es wurde dasselbe Verfahren wie in Beispiel 3 angewendet, wobei jedoch das Kaliumhydroxid durch Natriumhydroxid ersetzt wurde.
  • Die Ergebnisse gehen aus Tabelle 1 hervor.
  • Vergleichsbeispiel 5A
  • Es wurde dasselbe Verfahren wie in Vergleichsbeispiel 3A angewendet, wobei jedoch das Kaliumhydroxid durch Natriumhydroxid ersetzt wurde.
  • Die Ergebnisse gehen aus Tabelle 1 hervor.
  • Beispiel 6
  • Es wurde dasselbe Verfahren wie in Beispiel 4 angewendet, wobei jedoch das Kaliumhydroxid durch Natriumhydroxid ersetzt wurde.
  • Die Ergebnisse gehen aus Tabelle 1 hervor.
  • TABELLE 1
    Figure 00250001
  • Die Beispiele 3–6 zeigen beim Vergleich mit den Vergleichsbeispielen 3A und 5A, dass die Verwendung eines n-C1-C4-Alkohols als Reaktionsmedium die Umwandlung des Chlorid-Quats in das Hydroxy-Quat verbessert. Außerdem zeigt ein Vergleich der Beispiele 3 und 4 mit den Beispielen 5 und 6 den Anstieg des Umsatzes durch die Verwendung des bevorzugten Metallhydroxids Kaliumhydroxid.
  • Stöchiometrischer Überschuss an Metallhydroxid
  • Beispiel 7
  • In einen mit Stickstoff gespülten Reaktor, der mit einem Heizmantel und einem Magnetrührer ausgestattet war, wurden 0,4 mol 80% Didecyldimethylammoniumchlorid (144 Gramm DDAC) in 20% Ethanol/Wasser, 180 ml Ethanol und 0,49 mol 85% Kaliumhydroxid-Pellets (27,5 Gramm KOH) eingebracht. Die Mischung wurde 3 Stunden lang auf 60–70°C erhitzt, auf Raumtemperatur abkühlen gelassen und dann zum Ausfällen von Kaliumchlorid ungefähr eine Stunde lang auf 0°C gekühlt. Der Niederschlag wurde auf einem Saugfilter gesammelt und der Feststoff mit kaltem Ethanol gewaschen. Die Ausbeute an Kaliumchlorid betrug 30,8 Gramm.
  • Die überstehende Lösung, die das Hydroxy-Quat und 0,09 mol überschüssiges Kaliumhydroxid enthielt, wurde mit 2 Gramm (0,045 mol) Kohlendioxidgas (aus Trockeneis) gerührt. Die Mischung wurde eine Stunde lang kühl gehalten und dann mit einem Saugfilter filtriert, um 7,2 Gramm (theoretisch 6,2 Gramm) Kaliumcarbonat zu entfernen.
  • Es wurde ermittelt, dass der prozentuale Umsatz zum Hydroxy-Quat 99% betrug.
  • Behandlung von Holzsubstraten
  • Beispiel 8
  • Hirnholzscheiben aus Kiefernholz wurden gewogen und dann mit Didecyldimethylammoniumhydroxid getränkt, bis eine Gewichtszunahme von 30% beobachtet wurde.
  • Die behandelten Scheiben wurden dann in Wasser gelegt und regelmäßig gewogen, um die Beständigkeit gegenüber Auslaugen zu bestimmen.
  • Die Ergebnisse gehen aus 1A und 1B hervor.
  • Vergleichsbeispiel 8A
  • Es wurde dasselbe Verfahren wie in Beispiel 8 angewendet, wobei jedoch das Didecyldimethylammoniumhydroxid durch Didecyldimethylammoniumchlorid ersetzt wurde.
  • Die Ergebnisse gehen aus 1A und 1B hervor.
  • 1A und 1B zeigen, dass das Hydroxy-Quat über einen längeren Zeitraum hinweg gegen Auslaugen beständig ist, während das Chlorid-Quat innerhalb einer relativ kurzen Zeitspanne auf einen Gehalt von 1% oder weniger ausgelaugt wird.
  • Beispiel 9
  • Ein Stück Gelbkiefer mit den Abmessungen 25,4 × 1,27 × 1,91 cm3 (10'' × 0,5'' × 0,75'') wurde ins Gleichgewicht gebracht, gewogen und zwei Stunden lang auf 60°C erwärmt. Das Holz wurde mit einer Behandlungslösung aus 2% Didecyldimethylammoniumhydroxid in Wasser behandelt, indem es eine Stunde lang in der Lösung auf 60°C bis 80°C erwärmt, abgekühlt und über Nacht stehen gelassen und anschließend einem zweiten Zyklus mit Erwärmen und Abkühlen unterworfen wurde. Die Proben wurden bis zur Gewichtskonstanz trocknen gelassen und die Aufnahme durch Vergleich des Anfangs- und Endgewichts bestimmt.
  • Dann wurden die Proben zwei Stunden lang auf 60°C erwärmt und das Gewicht der warmen, behandelten Proben mit dem der ofengetrockneten Stäbe vor der Behandlung verglichen.
  • Die Ergebnisse gehen aus Tabelle 2 hervor.
  • Vergleichsbeispiel 9A
  • Es wurde dasselbe Verfahren wie in Beispiel 9 angewendet, wobei die Behandlungslösung kein Didecyldimethylammoniumhydroxid enthielt.
  • Die Ergebnisse gehen aus Tabelle 2 hervor.
  • Vergleichsbeispiel 9B
  • Es wurde dasselbe Verfahren wie in Beispiel 9 angewendet, wobei jedoch das Didecyldimethylammoniumhydroxid durch Didecyldimethylammoniumchlorid ersetzt wurde.
  • Die Ergebnisse gehen aus Tabelle 2 hervor.
  • TABELLE 2
    Figure 00270001
  • Beispiel 9 zeigt beim Vergleich mit Vergleichsbeispiel 9A bzw. 9B, in welchem Ausmaß die erfindungsgemäß hergestellten Hydroxy-Quats auf Holzsubstrate aufgetragen werden können. Das Hydroxy-Quat wird in Wasser besser absorbiert als das Chlorid-Quat und wird ähnlich wie das im Fachgebiet akzeptierte Chlorid- Quat in Ammoniak/Wasser absorbiert. Die Hydroxy-Quats können jedoch bei der Behandlung von Holzsubstraten ohne Metallkupplungsmittel verwendet werden.
  • Beispiel 10
  • Ein Stück Holz wurde gemäß dem Verfahren in Beispiel 9 behandelt. Das Holzstück wurde dann 24 Stunden lang bei Raumtemperatur in Wasser gelegt, bis zur Gewichtskonstanz getrocknet und gewogen, um zu bestimmen, wie groß der Chemikalienrückstand war. Das Holzstück wurde weitere 96 Stunden (insgesamt 120 Stunden) eingeweicht, bis zur Gewichtskonstanz getrocknet und gewogen, um die Auslaugung des Quats aus dem behandelten Holz zu bestimmen. Das Wasser wurde in diesem Zeitraum mehrmals erneuert.
  • Die Ergebnisse gehen aus Tabelle 3 hervor.
  • Vergleichsbeispiel 10A
  • Ein Stück Holz wurde gemäß dem Verfahren in Vergleichsbeispiel 9A behandelt. Das Holzstück wurde dann gemäß dem Verfahren in Beispiel 10 eingeweicht.
  • Die Ergebnisse gehen aus Tabelle 3 hervor.
  • Vergleichsbeispiel 10B
  • Ein Stück Holz wurde gemäß dem Verfahren in Vergleichsbeispiel 9B behandelt. Das Holzstück wurde dann gemäß dem Verfahren in Beispiel 10 eingeweicht.
  • Die Ergebnisse gehen aus Tabelle 3 hervor.
  • TABELLE 3
    Figure 00290001
  • Beispiel 10 zeigt beim Vergleich mit Vergleichsbeispiel 10A bzw. 10B die verbesserten Retentionseigenschaften der erfindungsgemäß hergestellten Hydroxy-Quats im Vergleich zu herkömmlichen Chlorid-Quats, insbesondere in Abwesenheit von Metallstabilisatoren.
  • Herstellung von Carbonat-Quats
  • Beispiel 11
  • 180 Gramm (0,4 mol) 80% Didecyldimethylammoniumchlorid in 20% Ethanol/Wasser (144 Gramm DDAC), 180 ml absolutes denaturiertes Ethanol (mit Methanol/Isopropanol denaturiert) und 32 Gramm (0,49 mol) 85% Kaliumhydroxid-Pellets (27 Gramm KOH) wurden in einem Kolben vermischt, der mit Stickstoff gespült und mit einem Heizmantel und einem Magnetrührer ausgerüstet war. Die Mischung wurde unter Rühren drei Stunden lang auf 60–70°C erwärmt. Die Mischung wurde dann auf Raumtemperatur abkühlen gelassen und schließlich auf 5°C gekühlt.
  • Kaliumchlorid fiel aus und der Niederschlag wurde auf mit einem Saugfilter gesammelt. Der Feststoff wurde mit kaltem Ethanol gewaschen und anschließend getrocknet, was eine Ausbeute von 31 Gramm (berechnete Ausbeute 29,6 Gramm) trockenem Kaliumchlorid ergab.
  • Die ethanolische Lösung des Hydroxy-Quats mit ungefähr 0,09 mol nicht umgesetztem KOH wurde gerührt, während 50 Gramm Kohlendioxid (aus sublimiertem Kohlendioxid) eine halbe Stunde lang durchgeperlt wurden. Die gebildete Mischung wurde anschließend filtriert, um 7,2 Gramm Kaliumcarbonat (berechnet 6,2 Gramm) zu entfernen, und das Filtrat wurde eingeengt, was eine orange-braune Flüssigkeit mit 80–85% Carbonat-Quat in Wasser/Ethanol und weniger als 0,1% Chlorid-Quat bei einem Produkt mit einer 98- bis 99%igen Reinheit des ausgetauschten Quats ergab.
  • Beispiel 12
  • 180 Gramm (0,4 mol) 80% Didecyldimethylammoniumchlorid in 20% Ethanol/Wasser (144 Gramm DDAC), 180 ml absolutes denaturiertes Ethanol (mit Methanol/Isopropanol denaturiert) und 32 Gramm (0,49 mol) 85% Kaliumhydroxid-Pellets (27 Gramm KOH) wurden in einem Kolben vermischt, der mit Stickstoff gespült und mit einem Heizmantel und einem Magnetrührer ausgerüstet war. Die Mischung wurde auf 50°C erwärmt und eine Stunde lang gerührt.
  • Kaliumchlorid fiel aus und der Niederschlag wurde auf einem Saugfilter gesammelt. Der Feststoff wurde mit kaltem Ethanol gewaschen und anschließend getrocknet, was eine Ausbeute von 31 Gramm (berechnete Ausbeute 29,6 Gramm) trockenem Kaliumchlorid ergab.
  • Die ethanolische Lösung des Hydroxy-Quats mit ungefähr 0,09 mol nicht umgesetztem KOH wurde gerührt, während 50 Gramm Kohlendioxid (aus sublimiertem Kohlendioxid) eine halbe Stunde lang durchgeperlt wurden. Die gebildete Mischung wurde anschließend filtriert und das Filtrat eingeengt, was eine orangebraune Flüssigkeit lieferte. Die Ausbeute war ähnlich der in Beispiel 11.
  • Behandlung von Holzsubstraten
  • Beispiel 13
  • Hirnholzscheiben aus Kiefernholz wurden gewogen und dann mit Didecyldimethylammoniumcarbonat getränkt, bis eine Gewichtszunahme von 30% beobachtet wurde.
  • Die behandelten Scheiben wurden dann in Wasser gelegt und regelmäßig gewogen, um die Beständigkeit gegenüber Auslaugen zu bestimmen.
  • Die Ergebnisse gehen aus 1A und 1B hervor.
  • Vergleichsbeispiel 13A
  • Es wurde dasselbe Verfahren wie in Beispiel 13 angewendet, wobei jedoch das Didecyldimethylammoniumcarbonat durch Didecyldimethylammoniumchlorid ersetzt wurde.
  • Die Ergebnisse gehen aus 2A und 2B hervor.
  • 2A und 2B zeigen, dass das Carbonat-Quat gegen Auslaugen über einen längeren Zeitraum hinweg beständig ist, während das Chlorid-Quat innerhalb einer relativ kurzen Zeitspanne auf einen Gehalt von 1% oder weniger ausgelaugt wird.
  • Beispiele 14 und 15 und Vergleichsbeispiele 14A, 14B, 15A und 15B
  • Ein Stück Gelbkiefer mit den Abmessungen 25,4 × 1,27 × 1,91 cm3 (10'' × 0,5'' × 0,75'') wurde ins Gleichgewicht gebracht, gewogen und zwei Stunden lang auf 60°C erwärmt. Das Holz wurde mit einer Behandlungslösung aus 2% Didecyldimethylammoniumcarbonat in Wasser als Lösungsmittel behandelt, indem es eine Stunde lang in der Lösung auf 60°C bis 80°C erwärmt, abgekühlt und über Nacht stehen gelassen und anschließend einem zweiten Zyklus mit Erwärmen und Abkühlen unterworfen wurde. Die Proben wurden bis zur Gewichtskonstanz trocknen gelassen und die Aufnahme durch Vergleich des Anfangs- und Endgewichts bestimmt.
  • Dann wurden die Proben zwei Stunden lang auf 60°C erwärmt und das Gewicht der warmen, behandelten Proben mit dem der ofengetrockneten Stäbe vor der Behandlung verglichen.
  • Weitere Beispiele wurden hergestellt, indem entweder das Carbonat-Quat weggelassen, durch ein Chlorid-Quat ersetzt, oder wobei 1% Quat in 3% wässrigem Ammoniak als Lösungsmittel verwendet wurde.
  • Die Formulierungen und Ergebnisse gehen aus Tabelle 4 hervor.
  • TABELLE 4
    Figure 00320001
  • Die Beispiele 14 und 15 zeigen beim Vergleich mit den Vergleichsbeispielen 14A, 14B, 15A bzw. 15B, in welchem Ausmaß die erfindungsgemäßen Carbonat-Quats auf Holzsubstrate aufgetragen werden können. Das Carbonat-Quat wird in Wasser besser absorbiert als das Chlorid-Quat und ähnlich wie das im Fachgebiet akzeptierte Chlorid-Quat in Ammoniak/Wasser. Die Carbonat-Quats können jedoch bei der Behandlung von Holzsubstraten ohne Metallkupplungsmittel verwendet werden.
  • Beispiele 16–19 und Vergleichsbeispiele 16A, 16B, 19A und 19B
  • Ein Stück Holz wurde gemäß dem Verfahren in Beispiel 14 behandelt. Das Holzstück wurde dann 24 Stunden lang bei Raumtemperatur in Wasser eingeweicht, bis zur Gewichtskonstanz getrocknet und gewogen, um zu bestimmen, wie groß der Chemikalienrückstand war. Das Holzstück wurde weitere 96 Stunden (insgesamt 120 Stunden) eingeweicht, bis zur Gewichtskonstanz getrocknet und gewogen, um zu bestimmen, wie viel Quat aus dem behandelten Holz ausgelaugt worden war. Das Wasser wurde in diesem Zeitraum mehrmals gewechselt.
  • Es wurden weitere Beispiele mit unterschiedlichen Quat-Konzentrationen, unterschiedlichen Anionen und unterschiedlichen Lösungsmitteln hergestellt.
  • Die Formulierungen und Ergebnisse gehen aus Tabelle 5 hervor.
  • Es sei darauf hingewiesen, dass die Ausführungsformen der folgenden Beispiele 20–26, 49–74, 79–91 und 96–98 nur zu Zwecken der Veranschaulichung beschrieben sind und nicht Teil des beanspruchten Gegenstands der Erfindung sind.
  • TABELLE 5
    Figure 00340001
  • Die Beispiele 16–19 und insbesondere Beispiel 12 zeigen beim Vergleich mit den Vergleichsbeispielen 16A und 16B, wie auch Beispiel 19 beim Vergleich mit den Vergleichsbeispielen 19A und 19B, die verbesserten Retentionseigenschaften der Carbonat-Quats im Vergleich zu herkömmlichen Chlorid-Quats, insbesondere in Abwesenheit von Metallstabilisatoren.
  • Indirekte Synthese des Carboxylat-Quats
  • Beispiel 20 – Didecyldimethylammoniumpropionat
  • 180 Gramm (0,4 mol) 80% Didecyldimethylammoniumchlorid in 20% Ethanol/Wasser (144 Gramm DDAC), 180 ml absolutes denaturiertes Ethanol (mit Methanol/Isopropanol denaturiert) und 32 Gramm (0,49 mol) 85% Kaliumhydroxid-Pellets (27 Gramm KOH) wurden in einem Kolben vermischt, der mit Stickstoff gespült und mit einem Heizmantel und einem Magnetrührer ausgerüstet war. Die Mischung wurde unter Rühren drei Stunden lang auf 60–70°C erwärmt. Die Mischung wurden dann auf Raumtemperatur abkühlen gelassen und schließlich auf 5°C gekühlt.
  • Kaliumchlorid fiel aus und der Niederschlag wurde auf einem Saugfilter gesammelt. Der Feststoff wurde mit kaltem Ethanol gewaschen und anschließend getrocknet, was eine Ausbeute von 31 Gramm (berechnete Ausbeute 29,6 Gramm) trockenem Kaliumchlorid ergab.
  • Die ethanolische Lösung des Hydroxy-Quats mit ungefähr 0,09 mol nicht umgesetztem KOH wurde gerührt, während 50 Gramm Kohlendioxid (aus sublimiertem Kohlendioxid) eine halbe Stunde lang durchgeperlt wurden. Die gebildete Mischung wurde anschließend filtriert, um 7,2 Gramm Kaliumcarbonat (berechnet 6,2 Gram) zu entfernen, und das Filtrat wurde eingeengt, was eine orange-braune Flüssigkeit mit 80–85% Carbonat-Quat (0,4 mol Carbonat-Quat) und weniger als 0,1% Chlorid-Quat bei einem Produkt mit einer 98- bis 99%igen Reinheit des ausgetauschten Quats ergab.
  • Das abgekühlte Produkt wurde nach der Filtration in einen geschlossenen Kolben eingebracht, der mit einem Kühler, einem Tropftrichter und einem mit einem nach dem Wasserverdrängungsprinzip arbeitenden Gasmessgerät verbundenen Schlauch ausgestattet war. Innerhalb von 5 Minuten wurde ein Äquivalent (0,4 mol, 29,6 Gramm) Propionsäure in das Carbonat-Quat eingebracht. Es wurde sofort eine Gasentwicklung festgestellt und innerhalb von 15 Minuten wurden 5,75 Liter Gas gesammelt. Das Lösungsmittel wurde nach Beendigung der Kohlendioxidentwicklung mittels eines Rotationsverdampfers abgezogen, was eine gelb-orange Flüssigkeit ergab.
  • Eine Quat-Analyse ergab, dass das Produkt 85% aktives Quat mit 0,09 freiem Chlorid und 99% Austausch enthielt.
  • Beispiel 21 – Didecyldimethylammoniumacetat
  • Es wird dasselbe Verfahren wie in Beispiel 1 angewendet, wobei jedoch die Propionsäure durch 0,4 mol Essigsäure ersetzt wird.
  • Beispiel 22 – Didecyldimethylammonium-2-ethylhexanoat
  • Es wird dasselbe Verfahren wie in Beispiel 20 angewendet, wobei jedoch die Propionsäure durch 0,4 mol 2-Ethylhexansäure ersetzt wird.
  • Das Produkt ist trüb.
  • Beispiel 23 – Didecyldimethylammoniumgluconat
  • Es wird dasselbe Verfahren wie in Beispiel 20 angewendet, wobei jedoch die Propionsäure durch 0,4 mol Gluconsäure ersetzt wird.
  • Das Produkt ist wasserlöslich.
  • Beispiel 24 – Didecyldimethylammoniumoctanoat
  • Es wird dasselbe Verfahren wie in Beispiel 20 angewendet, wobei jedoch die Propionsäure durch 0,4 mol Octansäure ersetzt wird.
  • Beispiel 25 – Didecyldimethylammoniumsalz von gemischter Kokosfettsäure
  • Es wird dasselbe Verfahren wie in Beispiel 20 angewendet, wobei jedoch die Propionsäure durch 0,4 mol gemischte Kokosfettsäure ersetzt wird.
  • Beispiel 26 – Didecyldimethylammoniumlaurat
  • Es wird dasselbe Verfahren wie in Beispiel 20 angewendet, wobei jedoch die Propionsäure durch 0,4 mol Laurinsäure ersetzt wird.
  • Das Produkt ist ein wachsartiger Feststoff.
  • Vergleichsbeispiel 27 – Octyldecyldimethylammoniumpropionat
  • Es wurde dasselbe Verfahren wie in Beispiel 20 angewendet, wobei jedoch das Didecyldimethylammoniumchlorid durch 0,4 mol 80% Octyldecyldimethylammoniumchlorid ersetzt wurde, was Octyldecyldimethylammoniumpropionat ergab.
  • Vergleichsbeispiel 28 – Octyldecyldimethylammoniumacetat
  • Es wurde dasselbe Verfahren wie in Beispiel 21 angewendet, wobei jedoch das Didecyldimethylammoniumchlorid durch 0,4 mol 80% Octyldecyldimethylammoniumchlorid ersetzt wurde, was Octyldecyldimethylammoniumacetat ergab.
  • Vergleichsbeispiel 29 – Isononyldecyldimethylammonium-2-ethylhexanoat
  • Es wurde dasselbe Verfahren wie in Beispiel 22 angewendet, wobei jedoch das Didecyldimethylammoniumchlorid durch 0,4 mol 80% Isononyldecyldimethylammoniumchlorid ersetzt wurde, was Isononyldecyldimethylammonium-2-ethylhexanoat ergab.
  • Vergleichsbeispiel 30 – Isononyldecyldimethylammoniumgluconat
  • Es wurde dasselbe Verfahren wie in Beispiel 23 angewendet, wobei jedoch das Didecyldimethylammoniumchlorid durch 0,4 mol 80% Isononyldecyldimethylammoniumchlorid ersetzt wurde, was Isononyldecyldimethylammoniumgluconat ergab.
  • Vergleichsbeispiel 31 – Benzyldodecyldimethylammoniumgluconat
  • Es wurde dasselbe Verfahren wie in Beispiel 23 angewendet, wobei jedoch das Didecyldimethylammoniumchlorid durch 0,4 mol 80% Benzyldodecyldimethylammoniumchlorid ersetzt wurde, was Benzyldodecyldimethylammoniumgluconat ergab.
  • Vergleichsbeispiel 32 – Benzyldodecyldimethylammoniumoctanoat
  • Es wurde dasselbe Verfahren wie in Beispiel 24 angewendet, wobei jedoch das Didecyldimethylammoniumchlorid durch 0,4 mol 80% Benzyldodecyldimethylammoniumchlorid ersetzt wurde, was Benzyldodecyldimethylammoniumoctanoat ergab.
  • Vergleichsbeispiel 33 – Mischung aus den Benzyldodecyl-, Benzyltetradecyl- und Benzylhexadecyldimethylammoniumsalzen von gemischter Kokosfettsäure
  • Es wurde dasselbe Verfahren wie in Beispiel 25 angewendet, wobei jedoch das Didecyldimethylammoniumchlorid durch 0,4 mol einer 80%igen Mischung aus Benzyldodecyl-, Benzyltetradecyl- und Benzylhexadecyldimethylammoniumchlorid ersetzt wurde, was eine Mischung aus Benzyldodecyl-, Benzyltetradecyl- und Benzylhexadecyldimethylammoniumsalzen von gemischter Kokosfettsäure ergab.
  • Vergleichsbeispiel 34 – Mischung aus Benzyldodecyl-, Benzyltetradecyl- und Benzylhexadecyldimethylammoniumlaurat
  • Es wurde dasselbe Verfahren wie in Beispiel 26 angewendet, wobei jedoch das Didecyldimethylammoniumchlorid durch 0,4 mol einer 80%igen Mischung aus Benzyldodecyl-, Benzyltetradecyl- und Benzylhexadecyldimethylammoniumchlorid ersetzt wurde, was eine Mischung aus Benzyldodecyl-, Benzyltetradecyl- und Benzylhexadecyldimethylammoniumlaurat ergab.
  • Direkte Synthese des Carboxylat-Quats
  • Beispiel 35 – Didecyldimethylammoniumacetat
  • 180 Gramm (0,4 mol) 80% Didecyldimethylammoniumchlorid in 20% Ethanol/Wasser (144 Gramm DDAC), 180 ml wasserfreies Ethanol und ein stöchiometrischer Überschuss, 47 Gramm (0,48 mol), wasserfreies Kaliumacetat wurden in einem Kolben vermischt, der mit Stickstoff gespült und mit einem Heizmantel, einem Magnetrührer und einem Rückflusskühler ausgerüstet war. Die Mischung wurde unter Rühren zwei Stunden lang auf 60–70°C erwärmt. Die unlöslichen Kaliumacetatkristalle lösten sich langsam auf und ein feinerer Niederschlag (KCl) setzte sich ab. Die Mischung wurde dann auf 0°C gekühlt und im Vakuum filtriert. Der Feststoff wurde mit kaltem Ethanol gewaschen, um 30,7 Gramm (theoretisch 29,6 Gramm) Kaliumchlorid zu entfernen. Die Lösung wurde eingeengt, abgekühlt und filtriert, um 6,5 Gramm (theoretisch 29,6 Gramm) Kaliumacetat zu entfernen.
  • Beim Stehenlassen setzten sich weitere feine Kaliumacetatkristalle ab. Durch quantitative Analyse wurde das hellgelbe flüssige Produkt als 80% Quat mit 100 Austausch bestimmt.
  • Beispiel 36 – Didecyldimethylammoniumgluconat
  • 0,0221 mol Natriumgluconat und 0,0221 mol 80% Didecyldimethylammoniumchlorid in Wasser wurden in einem Kolben vermischt. Die Mischung wurde erwärmt und bis zur Beendigung der Entwicklung von Kohlendioxidgas warm gehalten.
  • Das gebildete Quat wurde analysiert, wobei sich ergab, dass der Umsatz weniger als 20% betrug.
  • Beispiel 37 – Didecyldimethylammonium-2-ethylhexanoat
  • 0,0221 mol Natrium-2-ethylhexanoat und 0,0221 mol 80% Didecyldimethylammoniumchlorid in Wasser wurden in einem Kolben vermischt. Die Mischung wurde erwärmt und bis zur Beendigung der Entwicklung von Kohlendioxidgas warm gehalten.
  • Das gebildete Quat wurde analysiert, wobei sich ergab, dass der Umsatz 77% betrug.
  • Beispiel 38 – Didecyldimethylammoniumlaurat
  • 0,4 mol Natriumlaurat und 0,4 mol 80% Didecyldimethylammoniumchlorid in Wasser wurden in einem Kolben vermischt. Die Mischung wurde auf 60°C erwärmt und 1 Stunde lang auf dieser Temperatur gehalten.
  • Das gebildete Quat wurde analysiert, wobei sich ergab, dass der Umsatz 90% betrug.
  • Beispiel 39 – Didecyldimethylammoniumpropionat
  • 0,0221 mol Natriumpropionat und 0,0221 mol 80% Didecyldimethylammoniumchlorid in 8 Gramm Propionsäure wurden in einem Kolben vermischt. Die Mischung wurde auf 60–80°C erwärmt und 2 Stunden lang auf dieser Temperatur gehalten.
  • Das gebildete Quat wurde analysiert, wobei sich ergab, dass der Umsatz 90% betrug.
  • Beispiel 40 – Didecyldimethylammoniumpropionat
  • 0,4 mol Kaliumpropionat und 0,4 mol 80% Didecyldimethylammoniumchlorid in fester Form wurden in einem Kolben vermischt. Die Mischung wurde auf 60–80°C erwärmt und 2 Stunden lang auf dieser Temperatur gehalten.
  • Das gebildete Quat wurde analysiert, wobei sich ergab, dass der Umsatz 91% betrug.
  • Hydroxy-Quat-/Säuresynthese
  • Vergleichsbeispiel 41 – Didecyldimethylammoniumpropionat
  • 180 Gramm (0,4 mol) 80% Didecyldimethylammoniumchlorid in 20% Ethanol/Wasser (144 Gramm DDAC), 180 ml absolutes denaturiertes Ethanol (mit Methanol/Isopropanol denaturiert) und 26 Gramm (0,4 mol) 85% Kaliumhydroxid-Pellets (22 Gramm KOH) wurden in einem Kolben vermischt, der mit Stickstoff gespült und mit einem Heizmantel und einem Magnetrührer ausgerüstet war. Die Mischung wurde unter Rühren drei Stunden lang auf 60–70°C erwärmt. Die Mischung wurden dann auf Raumtemperatur abkühlen gelassen und schließlich wenigstens eine Stunde lang auf 0°C gekühlt.
  • Kaliumchlorid fiel aus und der Niederschlag wurde auf einem Saugfilter gesammelt. Der Feststoff wurde mit kaltem Ethanol gewaschen und anschließend getrocknet, was eine Ausbeute von 30 Gramm trockenem Kaliumchlorid ergab.
  • Die Hydroxy-Quat/Ethanollösung wurde mit einer stöchiometrischen Menge Propionsäure vermischt, was eine gelb-orange Flüssigkeit mit einem Flammpunkt von 106°F ergab.
  • Vergleichsbeispiel 42 – Didecyldimethylammoniumborat
  • Es wird dasselbe Verfahren wie in Beispiel 134 angewendet, wobei jedoch die Propionsäure durch 0,4 mol Borsäure ersetzt wird.
  • Das Produkt ist eine Flüssigkeit.
  • Vergleichsbeispiel 43 – Octyldecyldimethylammoniumborat
  • Es wurde dasselbe Verfahren wie in Beispiel 42 angewendet, wobei jedoch das Didecyldimethylammoniumchlorid durch 0,4 mol 80% Octyldecyldimethylammoniumchlorid ersetzt wurde, was Octyldecyldimethylammoniumborat ergab.
  • Vergleichsbeispiel 44 – Isononyldecyldimethylammoniumborat
  • Es wurde dasselbe Verfahren wie in Beispiel 42 angewendet, wobei jedoch das Didecyldimethylammoniumchlorid durch 0,4 mol 80% Isononyldecyldimethylammoniumchlorid ersetzt wurde, was Isononyldecyldimethylammoniumborat ergab.
  • Vergleichsbeispiel 45 – Benzyldodecyldimethylammoniumborat
  • Es wurde dasselbe Verfahren wie in Beispiel 42 angewendet, wobei jedoch das Didecyldimethylammoniumchlorid durch 0,4 mol 80% Benzyldodecyldimethylammoniumchlorid ersetzt wurde, was Benzyldodecyldimethylammoniumborat ergab.
  • Vergleichsbeispiel 46 – Mischung aus Benzyldodecyl-, Benzyltetradecyl- und Benzylhexadecyldimethylammoniumborat
  • Es wurde dasselbe Verfahren wie in Beispiel 42 angewendet, wobei jedoch das Didecyldimethylammoniumchlorid durch 0,4 mol einer 80%igen Mischung aus Benzyldodecyl-, Benzyltetradecyl- und Benzylhexadecyldimethylammoniumchlorid ersetzt wurde, was eine Mischung aus Benzyldodecyl-, Benzyltetradecyl- und Benzylhexadecyldimethylammoniumborat ergab.
  • Vergleichsbeispiel 47 – Dihexadecyldimethylammoniumborat
  • Es wurde dasselbe Verfahren wie in Beispiel 42 angewendet, wobei jedoch das Didecyldimethylammoniumchlorid durch 0,4 mol 80% Dihexadecyldimethylammoniumchlorid ersetzt wurde, was Dihexadecyldimethylammoniumborat ergab.
  • Vergleichsbeispiel 48 – Dodecyltrimethylammoniumborat
  • Es wurde dasselbe Verfahren wie in Beispiel 42 angewendet, wobei jedoch das Didecyldimethylammoniumchlorid durch 0,4 mol 80% Dodecyltrimethylammoniumchlorid ersetzt wurde, was Dodecyltrimethylammoniumborat ergab.
  • Behandlung von Holzsubstraten
  • Beispiel 49 – Didecyldimethylammoniumacetat
  • Hirnholzscheiben aus Kiefernholz wurden gewogen und dann mit Didecyldimethylammoniumacetat in Ethanol/Wasser getränkt, bis eine Gewichtszunahme von 45% beobachtet wurde.
  • Die behandelten Scheiben wurden dann in Wasser gelegt und regelmäßig gewogen, um die Beständigkeit gegenüber Auslaugen zu bestimmen.
  • Die Ergebnisse gehen aus 3A, 3B und 3C hervor.
  • Vergleichsbeispiel 49A – Didecyldimethylammoniumchlorid
  • Hirnholzscheiben aus Kiefernholz wurden gewogen und dann mit Didecyldimethylammoniumchlorid in 20% Ethanol/Wasser getränkt, bis eine Gewichtszunahme von 35% beobachtet wurde.
  • Die behandelten Scheiben wurden dann in Wasser gelegt und regelmäßig gewogen, um die Beständigkeit gegenüber Auslaugen zu bestimmen.
  • Die Ergebnisse gehen aus 3A, 3B und 3C hervor.
  • Vergleichsbeispiel 50 – Didecyldimethylammoniumborat
  • Hirnholzscheiben aus Kiefernholz wurden gewogen und dann mit Didecyldimethylammoniumborat in Ethanol/Wasser getränkt, bis eine Gewichtszunahme von 30% beobachtet wurde.
  • Die behandelten Scheiben wurden dann in Wasser gelegt und regelmäßig gewogen, um die Beständigkeit gegenüber Auslaugen zu bestimmen.
  • Die Ergebnisse gehen aus 3A und 3B hervor.
  • Beispiel 51 – Didecyldimethylammoniummethacrylat
  • Hirnholzscheiben aus Kiefernholz wurden gewogen und dann mit Didecyldimethylammoniummethacrylat in Ethanol/Wasser getränkt, bis eine Gewichtszunahme von 30% beobachtet wurde.
  • Die behandelten Scheiben wurden dann in Wasser gelegt und regelmäßig gewogen, um die Beständigkeit gegenüber Auslaugen zu bestimmen.
  • Die Ergebnisse gehen aus 1A und 1B hervor.
  • Beispiel 52 – Didecyldimethylammoniumgluconat
  • Hirnholzscheiben aus Kiefernholz wurden gewogen und dann mit Didecyldimethylammoniumgluconat in Ethanol/Wasser getränkt, bis eine Gewichtszunahme von 30% beobachtet wurde.
  • Die behandelten Scheiben wurden dann in Wasser gelegt und regelmäßig gewogen, um die Beständigkeit gegenüber Auslaugen zu bestimmen.
  • Die Ergebnisse gehen aus 3A und 3B hervor.
  • Beispiel 53 – Didecyldimethylammoniumpropionat
  • Hirnholzscheiben aus Kiefernholz wurden gewogen und dann mit Didecyldimethylammoniumpropionat in Ethanol/Wasser getränkt, bis eine Gewichtszunahme von 30% beobachtet wurde.
  • Die behandelten Scheiben wurden dann in Wasser gelegt und regelmäßig gewogen, um die Beständigkeit gegenüber Auslaugen zu bestimmen.
  • Die Ergebnisse gehen aus 3A und 3B hervor.
  • Beispiel 54 – Didecyldimethylammonium-2-ethylhexanoat
  • Hirnholzscheiben aus Kiefernholz wurden gewogen und dann mit Didecyldimethylammoniumethylhexanoat in Ethanol/Wasser getränkt, bis eine Gewichtszunahme von 35% beobachtet wurde.
  • Die behandelten Scheiben wurden dann in Wasser gelegt und regelmäßig gewogen, um die Beständigkeit gegenüber Auslaugen zu bestimmen.
  • Die Ergebnisse gehen aus 3C hervor.
  • Beispiel 55 – Didecyldimethylammoniumlaurat
  • Hirnholzscheiben aus Kiefernholz wurden gewogen und dann mit Didecyldimethylammoniumlaurat in Ethanol/Wasser getränkt, bis eine Gewichtszunahme von 35% beobachtet wurde.
  • Die behandelten Scheiben wurden dann in Wasser gelegt und regelmäßig gewogen, um die Beständigkeit gegenüber Auslaugen zu bestimmen.
  • Die Ergebnisse gehen aus 3C hervor.
  • Beispiel 56 – Didecyldimethylammoniumdecanoat
  • Hirnholzscheiben aus Kiefernholz wurden gewogen und dann mit Didecyldimethylammoniumdecanoat in Ethanol/Wasser getränkt, bis eine Gewichtszunahme von 30% beobachtet wurde.
  • Die behandelten Scheiben wurden dann in Wasser gelegt und regelmäßig gewogen, um die Beständigkeit gegenüber Auslaugen zu bestimmen.
  • Die Ergebnisse gehen aus 3C hervor.
  • Beispiel 57 – Didecyldimethylammoniumstearat
  • Hirnholzscheiben aus Kiefernholz wurden gewogen und dann mit Didecyldimethylammoniumstearat in Ethanol/Wasser getränkt, bis eine Gewichtszunahme von 40% beobachtet wurde.
  • Die behandelten Scheiben wurden dann in Wasser gelegt und regelmäßig gewogen, um die Beständigkeit gegenüber Auslaugen zu bestimmen.
  • Die Ergebnisse gehen aus 3C hervor.
  • Beispiel 58 – Didecyldimethylammoniumstearat-Emulsion
  • Hirnholzscheiben aus Kiefernholz wurden gewogen und dann mit Didecyldimethylammoniumstearat-Emulsion in Wasser getränkt, bis eine Gewichtszunahme von 6% beobachtet wurde.
  • Die behandelten Scheiben wurden dann in Wasser gelegt und regelmäßig gewogen, um die Beständigkeit gegenüber Auslaugen zu bestimmen.
  • Die Ergebnisse gehen aus 3C hervor.
  • Beispiel 59 – Didecyldimethylammoniumoctanoat
  • Hirnholzscheiben aus Kiefernholz wurden gewogen und dann mit Didecyldimethylammoniumoctanoat in Wasser getränkt, bis eine Gewichtszunahme von 40% beobachtet wurde.
  • Die behandelten Scheiben wurden dann in Wasser gelegt und regelmäßig gewogen, um die Beständigkeit gegenüber Auslaugen zu bestimmen.
  • Die Ergebnisse gehen aus 3C hervor.
  • 3A, 3B und 3C zeigen, dass die erfindungsgemäßen Carboxylat-Quats über längere Zeiträume gegen Auslaugen beständig und besser als das Chlorid-Quat sind.
  • Biozide Wirkung
  • Beispiel 60 – Didecyldimethylammoniumacetat
  • A. niger-, G. trabeum-, T. veride- und L. lepideus-Kulturen wurden mit unterschiedlichen Mengen von 75%igem Didecyldimethylammoniumacetat in Wasser geimpft. Die Konzentrationen der Carboxylat-Quats, bei denen keine weitere Vermehrung mehr beobachtet wurde, und die höchste Konzentration, bei der die Vermehrung noch nicht beeinflusst wurde, wurden gemittelt.
  • Die Ergebnisse gehen aus Tabelle 6 hervor.
  • Vergleichsbeispiel 60A – Didecyldimethylammoniumchlorid
  • Es wurde dasselbe Verfahren wie in Beispiel 60 angewendet, wobei jedoch das Didecyldimethylammoniumacetat durch Didecyldimethylammoniumchlorid ersetzt wurde.
  • Die Ergebnisse gehen aus Tabelle 6 hervor.
  • Vergleichsbeispiel 60B – Didecyldimethylammoniumchlorid/Iodpropargylbutylcarbamat
  • Es wurde dasselbe Verfahren wie in Beispiel 60 angewendet, wobei jedoch das Didecyldimethylammoniumacetat durch eine Mischung aus 4 Teilen Didecyldimethylammoniumchlorid und 1 Teil Iodpropargylbutylcarbamat ersetzt wurde.
  • Die Ergebnisse gehen aus Tabelle 6 hervor.
  • Beispiel 61 – Didecyldimethylammonium-2-ethylhexanoat
  • Es wurde dasselbe Verfahren wie in Beispiel 60 angewendet, wobei jedoch das Didecyldimethylammoniumacetat durch Didecyldimethylammonium-2-ethylhexanoat ersetzt wurde.
  • Die Ergebnisse gehen aus Tabelle 6 hervor.
  • Beispiel 62 – Didecyldimethylammoniumlaurat
  • Es wurde dasselbe Verfahren wie in Beispiel 60 angewendet, wobei jedoch das Didecyldimethylammoniumacetat durch Didecyldimethylammoniumlaurat ersetzt wurde.
  • Die Ergebnisse gehen aus Tabelle 6 hervor.
  • Beispiel 63 – Didecyldimethylammoniumstearat
  • Es wurde dasselbe Verfahren wie in Beispiel 60 angewendet, wobei jedoch das Didecyldimethylammoniumacetat durch Didecyldimethylammoniumstearat ersetzt wurde.
  • Die Ergebnisse gehen aus Tabelle 6 hervor.
  • Beispiel 64 – Didecyldimethylammoniumchlorid (DDAC)/Polypropylenglycolmonostearat (PGMS)/Wasser
  • 3 Teile Didecyldimethylammoniumchlorid und 2,5 Teile PGMS wurden gemeinsam geschmolzen und gerührt, während 94,5 Teile warmes (40°C) Wasser zugegeben wurden, was eine stabile Emulsion ergab, die zum Hydrophobieren und Schützen von Holz geeignet ist.
  • Beispiel 65 – DDAC/3% PGMS/Leichtbenzin
  • Es wird dasselbe Verfahren wie in Beispiel 64 angewendet, wobei jedoch das PGMS durch 3 Teile PGMS und das Wasser durch 84 Teile Leichtbenzin ersetzt wird.
  • Beispiel 66 – DDAC/6% PGMS/Leichtbenzin
  • Es wird dasselbe Verfahren wie in Beispiel 65 angewendet, wobei jedoch das PGMS durch 6 Teile PGMS und das Leichtbenzin durch 91 Teile Leichtbenzin ersetzt wird.
  • Beispiel 67 – DDAC/8% PGMS/Leichtbenzin
  • Es wird dasselbe Verfahren wie in Beispiel 65 angewendet, wobei jedoch das PGMS durch 8 Teile PGMS und das Leichtbenzin durch 89 Teile Leichtbenzin ersetzt wird.
  • Beispiel 68 – DDAC/12% PGMS/Leichtbenzin
  • Es wird dasselbe Verfahren wie in Beispiel 65 angewendet, wobei jedoch das PGMS durch 12 Teile PGMS und das Leichtbenzin durch 85 Teile Leichtbenzin ersetzt wird.
  • Beispiel 69 – DDAC/9% Ethylenglycolmonostearat (EGMS)/Wasser
  • Es wird dasselbe Verfahren wie in Beispiel 64 angewendet, wobei jedoch das PGMS durch 9 Teile EGMS und das Wasser durch 88 Teile Wasser ersetzt wird.
  • Beispiel 70 – DDAC/10% Ethylenglycoldistearat (EGDS)/Wasser
  • Es wird dasselbe Verfahren wie in Beispiel 69 angewendet, wobei jedoch das EGMS durch 10 Teile EGDS und das Wasser durch 87 Teile Wasser ersetzt wird.
  • Beispiel 71 – DDAC/9% Sorbitantristearat (STS)/Wasser
  • Es wird dasselbe Verfahren wie in Beispiel 64 angewendet, wobei jedoch das PGMS durch 9 Teile STS und das Wasser durch 88 Teile Wasser ersetzt wird.
  • Beispiel 72 – DDAC/9% Sorbitanmonostearat (SMS)/Wasser
  • Es wird dasselbe Verfahren wie in Beispiel 71 angewendet, wobei jedoch das STS durch 9 Teile SMS ersetzt wird.
  • Beispiel 73 – DDAC/9% Polyethylenglycoldistearat (PEG 400-DS)/-Wasser
  • Es wird dasselbe Verfahren wie in Beispiel 71 angewendet, wobei jedoch das SMS durch 9 Teile PEG 400-DS ersetzt wird.
  • Beispiel 74 – DDAC/9% PEG 400-DS/Leichtbenzin
  • Es wird dasselbe Verfahren wie in Beispiel 73 angewendet, wobei jedoch das Wasser durch 88 Teile Leichtbenzin ersetzt wird.
  • Beispiel 75 – Didecyldimethylammoniumhydroxid/PGMS/Wasser
  • Es wird dasselbe Verfahren wie in Beispiel 64 angewendet, wobei jedoch das Didecyldimethylammoniumchlorid durch 3 Teile Didecyldimethylammoniumhydroxid ersetzt wird.
  • Beispiel 76 – Didecyldimethylammoniumcarbonat/2,5% PGMS/Wasser
  • Es wird dasselbe Verfahren wie in Beispiel 64 angewendet, wobei jedoch das Didecyldimethylammoniumchlorid durch 3 Teile Didecyldimethylammoniumcarbonat ersetzt wird.
  • Beispiel 77 – Didecyldimethylammoniumcarbonat/2,5% Glycerolmonolaurat (GML)/Wasser
  • Es wird dasselbe Verfahren wie in Beispiel 76 angewendet, wobei jedoch das PGMS durch 2,5 Teile GML ersetzt wird.
  • Beispiel 78 – Didecyldimethylammoniumcarbonat/2,5% Glycerolmonostearat (GMS)/Wasser
  • Es wird dasselbe Verfahren wie in Beispiel 77 angewendet, wobei jedoch das GML durch 2,5 Teile GMS ersetzt wird.
  • Beispiel 79 – Didecyldimethylammoniumacetat/PGMS/Wasser
  • Es wird dasselbe Verfahren wie in Beispiel 64 angewendet, wobei jedoch das Didecyldimethylammoniumchlorid durch 3 Teile Didecyldimethylammoniumacetat D ersetzt wird.
  • Beispiel 80 – Didecyldimethylammoniumcarboxylat aus gemischter Kokosfettsäure/PGMS/Wasser
  • Es wird dasselbe Verfahren wie in Beispiel 64 angewendet, wobei jedoch das Didecyldimethylammoniumchlorid durch 5 Teile nach Verfahren G hergestelltes Didecyldimethylammoniumcarboxylat aus gemischter Kokosfettsäure, das PGMS durch 5 Teile PGMS und das Wasser durch 90 Teile Wasser ersetzt wird.
  • Beispiel 81 – Didecyldimethylammoniumchlorid/PGMS/Wasser
  • Hirnholzscheiben aus Kiefernholz werden gewogen und dann mit einem hydrophobierenden Holzschutzsystem getränkt, das gemäß dem Verfahren in Beispiel 1 hergestellt war, bis die Proben mit der Behandlungsflüssigkeit gesättigt sind. Die Proben werden dann bis zur Gewichtskonstanz an Luft getrocknet, um die Aufnahme des hydrophobierenden Holzschutzsystems zu bestimmen.
  • Die behandelten Scheiben werden entfernt, bis zur Gewichtskonstanz getrocknet und regelmäßig gewogen, um die Beständigkeit gegenüber Auslaugen zu bestimmen.
  • Die getrockneten behandelten Scheiben werden 30 Minuten lang in Wasser getränkt, um die Quellung zu bestimmen. Die Quellung wird als Längenzunahme der Probe im Verhältnis zu einer unbehandelten Kontrolle gemessen und jeweils der Quellungsindex ermittelt.
  • Die Ergebnisse gehen aus Tabelle 7 sowie aus 4A und 4B hervor.
  • Vergleichsbeispiel 81A – Didecyldimethylammoniumchlorid
  • Es wird dasselbe Verfahren wie in Beispiel 81 angewendet, wobei jedoch das hydrophobierende Holzschutzsystem durch Didecyldimethylammoniumchlorid ersetzt wird.
  • Die Ergebnisse gehen aus Tabelle 7 sowie aus 4A und 4B hervor.
  • Beispiel 82 – DDAC/3% PGMS/Leichtbenzin
  • Es wird dasselbe Verfahren wie in Beispiel 81 angewendet, wobei jedoch das hydrophobierende Holzschutzsystem durch ein nach dem Verfahren in Beispiel 65 hergestelltes hydrophobierendes Holzschutzsystem ersetzt wird.
  • Die Ergebnisse gehen aus Tabelle 7 hervor.
  • Beispiel 83 – DDAC/6% PGMS/Leichtbenzin
  • Es wird dasselbe Verfahren wie in Beispiel 81 angewendet, wobei jedoch das hydrophobierende Holzschutzsystem durch ein nach dem Verfahren in Beispiel 66 hergestelltes hydrophobierendes Holzschutzsystem ersetzt wird.
  • Die Ergebnisse gehen aus Tabelle 7 hervor.
  • Beispiel 84 – DDAC/8% PGMS/Leichtbenzin
  • Es wird dasselbe Verfahren wie in Beispiel 81 angewendet, wobei jedoch das hydrophobierende Holzschutzsystem durch ein nach dem Verfahren in Beispiel 67 hergestelltes hydrophobierendes Holzschutzsystem ersetzt wird.
  • Die Ergebnisse gehen aus Tabelle 7 hervor.
  • Beispiel 85 – DDAC/12% PGMS/Leichtbenzin
  • Es wird dasselbe Verfahren wie in Beispiel 81 angewendet, wobei jedoch das hydrophobierende Holzschutzsystem durch ein nach dem Verfahren in Beispiel 68 hergestelltes hydrophobierendes Holzschutzsystem ersetzt wird.
  • Die Ergebnisse gehen aus Tabelle 7 hervor.
  • Beispiel 86 – DDAC/9% EGMS/Wasser
  • Es wird dasselbe Verfahren wie in Beispiel 81 angewendet, wobei jedoch das hydrophobierende Holzschutzsystem durch ein nach dem Verfahren in Beispiel 69 hergestelltes hydrophobierendes Holzschutzsystem ersetzt wird.
  • Die Ergebnisse gehen aus Tabelle 7 hervor.
  • Beispiel 87 – DDAC/10% EGDS/Wasser
  • Es wird dasselbe Verfahren wie in Beispiel 81 angewendet, wobei jedoch das hydrophobierende Holzschutzsystem durch ein nach dem Verfahren in Beispiel 70 hergestelltes hydrophobierendes Holzschutzsystem ersetzt wird.
  • Die Ergebnisse gehen aus Tabelle 7 hervor.
  • Beispiel 88 – DDAC/9% STS/Wasser
  • Es wird dasselbe Verfahren wie in Beispiel 81 angewendet, wobei jedoch das hydrophobierende Holzschutzsystem durch ein nach dem Verfahren in Beispiel 71 hergestelltes hydrophobierendes Holzschutzsystem ersetzt wird.
  • Die Ergebnisse gehen aus Tabelle 7 hervor.
  • Beispiel 89 – DDAC/9% SMS/Wasser
  • Es wird dasselbe Verfahren wie in Beispiel 81 angewendet, wobei jedoch das hydrophobierende Holzschutzsystem durch ein nach dem Verfahren in Beispiel 72 hergestelltes hydrophobierendes Holzschutzsystem ersetzt wird.
  • Die Ergebnisse gehen aus Tabelle 7 hervor.
  • Beispiel 90 – DDAC/9% PEG 400-DS/Wasser
  • Es wird dasselbe Verfahren wie in Beispiel 81 angewendet, wobei jedoch das hydrophobierende Holzschutzsystem durch ein nach dem Verfahren in Beispiel 73 hergestelltes hydrophobierendes Holzschutzsystem ersetzt wird.
  • Die Ergebnisse gehen aus Tabelle 7 hervor.
  • Beispiel 91 – DDAC/9% PEG 400-DS/Leichtbenzin
  • Es wird dasselbe Verfahren wie in Beispiel 81 angewendet, wobei jedoch das hydrophobierende Holzschutzsystem durch ein nach dem Verfahren in Beispiel 74 hergestelltes hydrophobierendes Holzschutzsystem ersetzt wird.
  • Die Ergebnisse gehen aus Tabelle 7 hervor.
  • Beispiel 92 – Didecyldimethylammoniumhydroxid/PGMS/Wasser
  • Es wird dasselbe Verfahren wie in Beispiel 81 angewendet, wobei jedoch das hydrophobierende Holzschutzsystem durch ein nach dem Verfahren in Beispiel 75 hergestelltes hydrophobierendes Holzschutzsystem ersetzt wird.
  • Die Ergebnisse gehen aus Tabelle 7 sowie aus 4A und 4B hervor.
  • Vergleichsbeispiel 92A – Didecyldimethylammoniumhydroxid
  • Es wird dasselbe Verfahren wie in Vergleichsbeispiel 81A angewendet, wobei jedoch das Didecyldimethylammoniumchlorid durch Didecyldimethylammoniumhydroxid ersetzt wird.
  • Die Ergebnisse gehen aus Tabelle 7 sowie aus 4A und 4B hervor.
  • Beispiel 93 – Didecyldimethylammoniumcarbonat/2,5% PGMS/Wasser
  • Es wird dasselbe Verfahren wie in Beispiel 81 angewendet, wobei jedoch das hydrophobierende Holzschutzsystem durch ein nach dem Verfahren in Beispiel 76 hergestelltes hydrophobierendes Holzschutzsystem ersetzt wird.
  • Die Ergebnisse gehen aus Tabelle 7 sowie aus 4A und 4B hervor.
  • Vergleichsbeispiel 93A – Didecyldimethylammoniumcarbonat
  • Es wird dasselbe Verfahren wie in Vergleichsbeispiel 81A angewendet, wobei jedoch das Didecyldimethylammoniumchlorid durch Didecyldimethylammoniumcarbonat ersetzt wird, was eine klare Lösung ergibt.
  • Die Ergebnisse gehen aus Tabelle 7 sowie aus 4A und 4B hervor.
  • Beispiel 94 – Didecyldimethylammoniumcarbonat/2,5% GML/Wasser
  • Es wird dasselbe Verfahren wie in Beispiel 93 angewendet, wobei jedoch das PGMS durch 2,5 Teile GML ersetzt wird.
  • Die Ergebnisse gehen aus Tabelle 7 hervor.
  • Beispiel 95 – Didecyldimethylammoniumcarbonat/2,5% GMS/Wasser
  • Es wird dasselbe Verfahren wie in Beispiel 81 angewendet, wobei jedoch das PGMS durch 2,5 Teile GMS ersetzt wird.
  • Die Ergebnisse gehen aus Tabelle 7 hervor.
  • Beispiel 96 – Didecyldimethylammoniumacetat/PGMS/Wasser
  • Es wird dasselbe Verfahren wie in Beispiel 81 angewendet, wobei jedoch das hydrophobierende Holzschutzsystem durch ein nach dem Verfahren in Beispiel 16 hergestelltes hydrophobierendes Holzschutzsystem ersetzt wird.
  • Die Ergebnisse gehen aus Tabelle 7 sowie aus 4A und 4B hervor.
  • Vergleichsbeispiel 96A – Didecyldimethylammoniumacetat
  • Es wird dasselbe Verfahren wie in Vergleichsbeispiel 81A angewendet, wobei jedoch das Didecyldimethylammoniumchlorid durch Didecyldimethylammoniumacetat ersetzt wird.
  • Die Ergebnisse gehen aus 4A und 4B hervor.
  • Beispiel 97 – Didecyldimethylammoniumcarboxylat aus gemischter Kokosfettsäure/PGMS/Wasser
  • Es wird dasselbe Verfahren wie in Beispiel 81 angewendet, wobei jedoch das hydrophobierende Holzschutzsystem durch ein nach dem Verfahren in Beispiel 80 hergestelltes hydrophobierendes Holzschutzsystem ersetzt wird, was eine Emulsion ergibt.
  • Die Ergebnisse gehen aus Tabelle 7 hervor.
  • Vergleichsbeispiel 97A – Didecyldimethylammoniumcarboxylat aus gemischter Kokosfettsäure
  • Es wird dasselbe Verfahren wie in Vergleichsbeispiel 81A angewendet, wobei jedoch das hydrophobierende Holzschutzsystem durch 5 Teile Didecyldimethylammoniumcarboxylat aus gemischter Kokosfettsäure und 95 Teile Wasser ersetzt wird.
  • Die Ergebnisse gehen aus Tabelle 7 hervor.
  • Beispiel 98 – PGMS
  • Es wird dasselbe Verfahren wie in Beispiel 81 angewendet, wobei jedoch das hydrophobierende Holzschutzsystem durch eine Lösung aus 8 Teilen PGMS und 92 Teilen Wasser ersetzt wird.
  • Die Ergebnisse gehen aus Tabelle 7 hervor.
  • Vergleichsbeispiel 98A – Leichtbenzin
  • Es wird dasselbe Verfahren wie in Beispiel 81 angewendet, wobei jedoch das hydrophobierende Holzschutzsystem durch eine im Handel erhältliche Biozidlösung auf Wachsbasis in Leichtbenzin (Woodtreat MBTM – KopCoat, Inc.) ersetzt wird.
  • Die Ergebnisse gehen aus Tabelle 7 hervor.
  • Tabelle 7 zeigt die verbesserten Eigenschaften der erfindungsgemäßen hydrophobierenden Holzschutzsysteme.

Claims (10)

  1. Geschütztes Holzsubstrat, erhalten durch Behandlung eines Holzsubstrats mit einem Holzschutzsystem, welches (a) eine biozid wirksame Menge wenigstens eines quartären Di-(C8-12-alkyl)ammoniumhydroxids und (b) ein Lösungsmittel umfasst, worin das Holzschutzsystem metallfrei ist.
  2. Geschütztes Holzsubstrat nach Anspruch 1, worin das quartäre Di-(C8-12-alkyl)-ammoniumhydroxid Didecyldimethylammoniumhydroxid ist.
  3. Geschütztes Holzsubstrat nach Anspruch 1, worin das Lösungsmittel ein wässriges Lösungsmittel ist.
  4. Geschütztes Holzsubstrat nach Anspruch 1, worin das Holzschutzsystem 0,1 bis 5 Gewichtsteile quartäres Di-(C8-12-al-kyl)ammoniumhydroxid und 95 bis 99,9 Gewichtsteile Lösungsmittel, bezogen auf zusammen 100 Gewichtsteile quartäres Di-(C8-12-alkyl)-ammoniumhydroxid und Lösungsmittel, umfasst.
  5. Holzschutzzusammensetzung, die (A) wenigstens ein quartäres Di-(C8-C12-alkyl)ammoniumcarbonat der Formel
    Figure 00580001
    worin R1 eine C8-C12-Alkylgruppe ist, und (B) (1) wenigstens ein quartäres Di-(C8-C12-alkyl)ammoniumbicarbonat der Formel
    Figure 00580002
    worin R1 die gleiche oder eine andere C8-C12-Alkylgruppe wie in (a) ist, oder (2) wenigstens ein quartäres Di-(C8-C12-alkylammoniummetallcarbonat der Formel
    Figure 00590001
    worin R1 die gleiche oder eine andere C8-C12-Alkylgruppe wie in (a) oder (1) ist, oder (3) eine Kombination von (1) und (2), umfasst und frei von Metallkuppler ist.
  6. Holzschutzsystem, welches (A) eine biozid wirksame Menge wenigstens eines quartären Di-(C8-C12-alkyl)-ammoniumcarbonats der Formel
    Figure 00590002
    worin R1 eine C8-C12-Alkylgruppe ist, und (B) ein Lösungsmittel umfasst und frei von Metallkuppler ist.
  7. Holzschutzsystem nach Anspruch 6, umfassend 0,1 bis 5 Gewichtsteile quartäres Di-(C8-C12-alkyl)ammoniumcarbonat und 95 bis 99,9 Gewichtsteile Lösungsmittel, bezogen auf zusammen 100 Gewichtsteile quartäres Di-(C8-C12-alkyl)ammoniumcarbonat und Lösungsmittel.
  8. Verfahren zum Schützen eines Holzsubstrats, welches die Behandlung des Holzsubstrats mit einem Holzschutzsystem gemäß Anspruch 6 umfasst.
  9. Verfahren zum Schützen eines Holzsubstrats, welches die Behandlung des Holzsubstrats mit einer Holzschutzzusammensetzung gemäß Anspruch 5 umfasst.
  10. Verwendung eines Holzschutzsystems, welches (a) eine biozid wirksame Menge wenigstens eines quartären Di-(C8-C12-alkyl)ammoniumhydroxids und (b) ein Lösungsmittel umfasst und metallfrei ist, zum Schutz eines Holzsubstrats.
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