DE69915414T2

DE69915414T2 - Nichtschäumende Reinigungsmittel für konzentriertes alkalisches Medium

Info

Publication number: DE69915414T2
Application number: DE69915414T
Authority: DE
Inventors: Philippe Gentilhomme; Bernard Mourrut
Original assignee: Carbonisation et Charbons Actifs CECA SA
Current assignee: Carbonisation et Charbons Actifs CECA SA
Priority date: 1998-07-06
Filing date: 1999-06-21
Publication date: 2005-03-03
Anticipated expiration: 2019-06-22
Also published as: NO993319D0; DE69915414D1; US6693065B2; EP0971020B1; FR2780732A1; EP0971020A1; AR019888A1; US20030078175A1; JP2000178582A; NO993319L; ATE261488T1; BR9902540A; CA2276906A1; CA2276906C; FR2780732B1

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft das Gebiet der industriellen Reinigung oder Haushaltsreinigung.
Zum Entfetten von harten Oberflächen und insbesondere Metalloberflächen, Fußböden, Wänden, Behältern, verschiedenen Materialien, Karosserien, Felgen oder Motoren in industrieller Umgebung, wie in institutioneller Umgebung (Krankenhäuser, Kantinen, Restaurants, Schulen), verwendet man häufig alkalische wäßrige Lösungen, die nichtschäumende grenzflächenaktive Stoffe enthalten.
Bei den hierfür verwendeten grenzflächenaktiven Stoffen handelt es sich ganz allgemein um endgruppenverschlossene nichtionische Tenside. Hierunter versteht man Verbindungen, die aus einer hydrophoben Kette vom Fettalkyl- oder Fettalkylaryltyp, die mit Ethylenoxid kondensiert ist, was eine hydrophile Kette ergibt, die wiederum mit einer hydrophoben Gruppe verkappt ist, aufgebaut sind. Gute Beispiele für diese Verbindungen sind Alkohole mit einer Alkyl- oder Alkylarylkette mit 8–20 Kohlenstoffatomen und vorzugsweise 8–12 Kohlenstoffatomen, die mit 4–14 und vorzugsweise 8–10 Molekülen Ethylenoxid kondensiert und mit einer hydrophoben Gruppe, die aus einer Alkylkette mit 3–8 Kohlenstoffatomen, einer Alkylarylkette oder einem Halogen besteht, terminiert sind. Typische Beispiele für einen derartigen grenzflächenaktiven Stoff sind α-Alkyl-ω-halogenpoly(oxy-1,2-ethanediyle), wie die Verbindung α-Decyl-ω-chlornona(oxyethylen) der Formel H₃C-(CH₂)₉-(O-CH₂-CH₂)₉-Cl.
Grenzflächenaktive Stoffe dieses Typs sind in alkalischen Lösungen schlecht oder sogar überhaupt nicht löslich, und alkalische Reinigungslösungen, die diese Stoffe enthalten, neigen zur Entmischung. Diesem Phänomen wird durch die Verwendung von Stabilisierungsmitteln abgeholfen. Stabilisierungsmittel sind dem Fachmann gut bekannt; hierzu gehören sauerstoffhaltige Lösungsmittel, Natriumtoluolsulfonat, Natriumxylolsulfonat oder Natriumcumolsulfonat und alkalische Salze von Phosphorsäureestern. Sie werden in beträchtlichen Mengen verwendet, die bis zu zehn Teile pro Teil des nichtschäumenden reinigungsaktiven Mittels betragen können. Diese Stabilisierungsmittel sind selbst nicht an der Reinigung beteiligt und sind die Ursache für eine unnötige Erhöhung des chemischen und biologischen Sauerstoffbedarfs (CSB/BSB) der Abfallprodukte der Reinungszusammensetzungen. Außerdem können sie der Zusammensetzung nachteiligerweise ein nicht unwesentliches Schäumvermögen verleihen. Daher werden sie dem Problem der Druckstrahlreinigung nicht mehr gerecht.
Es wurde nun gefunden, daß Zusammensetzungen vom Typ nichtschäumendes reinigungsaktives Mittel/Stabilisierungsmittel/Alkenylbernsteinsäure oder Alkenylbernsteinsäureanhydrid Grundlagen für die Herstellung von alkalischen Reinigungslösungen, die sich durch ihre Reinigungswirkung, ihre in vernünftigen Grenzen gehaltenen CSB/BSB-Werte, ihre Haltbarkeit und ihre Schaumfreiheit auch unter Druckstrahl-Anwendungsbedingungen auszeichnen, darstellen. Erfindungsgemäß handelt es sich bei dem nichtschäumenden reinigungsaktiven Mittel um eine Verbindung der Formel R₁-(O-CH₂-CH₂)_n-R₂ worin
R₁ für eine Alkylkette mit 8–20 Kohlenstoffatomen und vorzugsweise 8–12 Kohlenstoffatomen oder einen Octylphenyl- oder Nonylphenylrest steht,
n im Bereich von 8 bis 15 liegt,
R₂ für einen Alkoxyrest mit 3–5 Kohlenstoffatomen, einen Poly(oxyalkylen)-Rest der Formel:
worin
R' einen Alkylrest mit 1–2 Kohlenstoffatomen bedeutet und
p im Bereich von 1 bis 10 liegt,
einen Benzyloxyrest oder Chlor steht.
Diese Zusammensetzungen setzen sich aus
25 bis 45 Gewichtsteilen nichtschäumendem reinigungsaktivem Mittel,
15 bis 25 Gewichtsteilen Stabilisierungsmittel und
30 bis 60 Gewichtsteilen Alkenylbernsteinsäure oder Alkenylbernsteinsäureanhydrid
zusammen.
Bei dem Stabilisierungsmittel handelt es sich um einen durch Umsetzung von Phosphorsäureanhydrid mit einem aliphatischen Alkohol mit 4 bis 12 Kohlenstoffatomen erhältlichen Phosphorsäureester vom Monoester-/Diester-TYP.
Bei der Alkenylbernsteinsäure handelt es sich um eine Verbindung der Formel:
worin n im Bereich von 4 bis 12 liegt, und die unmittelbar davon abgeleiteten Anhydride.
Besonders bevorzugt sind die Zusammensetzungen mit α-Decyl-ω-chlornona(oxyethylen) H₃C-(CH₂)₉-(O-CH₂-CH₂)₉-Cl oder α-Decyl-ω-benzyloxytrideca(oxyethylen)
2-Ethylhexylphosphorsäuremonoester und Octenylbernsteinsäure der Formel
oder dessen Anhydrid.
Diese Zusammensetzungen erfüllen das folgendermaßen definierte Stabilitäts-/Löslichkeitskriterium: sie sind flüssig, klar, in einem Temperaturbereich von –15°C/+40°C mindestens 60 Tage stabil und in alkalischen Lösungen löslich.
Sie können zur Herstellung von Reinigungsflotten verwendet werden, die 1 bis 5 Gewichtsteile davon in Natronlauge oder Kalilauge oder Mischungen alkalischer Salze (Natrium- und/oder Kaliumphosphate, -carbonate, -silicate) enthalten und nicht mit Hydrotropika versetzt werden müssen, um ihre Homogenität bei der Lagerung zu gewährleisten. Derartige Flotten sind ebenfalls Gegenstand der Erfindung. Diese Flotten eignen sich nach unmittelbarer Verdünnung bei Umgebungstemperatur in weichem oder hartem Wasser zur Verwendung für die Reinigung von harten Oberflächen.
BEISPIELE
In den Beispielen, die die Erfindung nicht einschränken sollen, wurden das Reinigungsvermögen, das Schäumvermögen und das Schaumverhütungsvermögen folgendermaßen bestimmt.
Reinigungsvermögen
Die Beurteilung des Reinigungsvermögens erfolgt anhand der Entfettung einer Platte aus rostfreiem Stahl, die durch Eintauchen in eine schmelzflüssige Mischung aus (Gewichtsteile):
15 Teilen Stearinsäure,
15 Teilen Ölsäure,
30 Teilen Rapsöl,
25 Teilen eines Mineralöls (15W40 von Elf)
8 Teilen Cetylstearylalkohol
angeschmutzt wird.
Die Reinigungsflotte besteht aus 13%iger Natronlauge mit 2,2% der zu prüfenden Reinigungszusammensetzung.
Die Entfettungsbehandlung erfolgt in einem Labomat-Apparat der Firma Mathis, wobei die Platte aus rostfreiem Stahl im Becher (Fassungsverögen 500 ml) des Apparats in 400 ml der obigen Flotte getaucht und 15 Minuten bei einer Temperatur von 70°C gerührt wurde. Dann wurde die Platte aus dem Apparat genommen, mit Wasser abgespült und getrocknet.
Die Anschmutzungsmischung besitzt sogenannte Grenzschmiereigenschaften. Die Bestimmung der Restschmierung der wie oben beschrieben behandelten Platte erfolgt durch Vergleich mit einer schmierefreien Platte (100 Reinigung) und einer mit Hilfe der Waschflotte gemäß obiger Definition, aber ohne das reinigungsaktive Mittel, behandelten Platte (0% Reinigung). Hierzu verwendet man ein Kugel-Scheibe-Tribometer, das die Bestimmung des Reibungskoeffizienten zwischen einer Kugel und der zu vermessenden Platte ermöglicht, wobei die Kugel einer Belastung von 2,6 kg unterworfen wird und die Platte sich mit einer Geschwindigkeit von 1,6 mm/s dreht.
Schäumvermögen
Eine 900-ml-Probe der alkalischen Reinigungsflotte gemäß obiger Definition wird mit einem Turbomischer bei 2000 U/min 5 Minuten kräftig gerührt. Danach wird in einem Zweiliter-Meßzylinder die Schaumhöhe in Abhängigkeit von der Zeit gemessen. Das Produkt wird als ausreichend frei von Schäumvermögen erachtet, wenn das Schaumvolumen nach dem Rühren weniger als 50 ml beträgt.
Schaumverhütungsvermögen
Das Schaumverhütungsvermögen, mit dem die Fähigkeit der Zusammensetzung, der durch die durch Reaktion der alkalischen Flotten mit den Oberflächenverschmutzungen, die sie entfernen, gebildeten Seifen entwickelten Schäumwirkung entgegenzuwirken, beurteilt wird, wird wie oben an 900 ml alkalischer Reinigungslösung, aber in Gegenwart von 1 g/1 Saponin, bestimmt. Das Schamverhütungsvermögen wird durch Vergleich der unter den gleichen Bedingungen mit einer alkalischen Reinigungslösung ohne Saponin erhaltenen Werte bestimmt.
BEISPIEL 1
Die Reinigungsmittelzusammensetzung setzt sich wie folgt zusammen (Gewichtsteile):

α-Decyl-ω-chlornona(oxyethylen) 35

2-Ethylhexylphosphat 19

Octenylbernsteinsäureanhydrid 46
Sie wird durch einfaches Mischen ihrer Bestandteile hergestellt. Hier diente als α-Decyl-ω-chlornona(oxythylen) Deterflo^® A210 und als 2-Ethylhexylphosphat Beycostat^® A081 von CECA S. A. Die Zusammensetzung liegt in Form einer klaren, gelben, stabilen Lösung mit einer Viskosität von etwa 180 mPa·s bei 25°C vor, und der pH- Wert einer 10%igen wäßrigen Dispersion davon beträgt 0,7. Eine Reinigungsflotte, die aus 13%iger Natronlauge mit 2,2% dieser Zusammensetzung besteht, ist stabil.
Das wie oben beurteilte Schäumvermögen in Wasser mit einer Härte von 25°GH bei einer Natriumhydroxidkonzentration von 5,3% in Gegenwart von 0,5, 1, 2 und 4 g/1 der Reinigungszusammensetzung und bei einer Temperatur von 50°C nach 5 Minuten Rühren und 15 Minuten Stehenlassen ist gleich null.
Das Reinigungsvermögen beträgt 80%.
Das mit 2 g/1 grenzflächenaktivem Stoff + 1g/1 Saponin bestimmte Schaumverhütungsvermögen beträgt bei T₀ 130 ml und bei T_4min 40 ml; mit 2 g/1 grenzflächenaktivem Stoff, aber ohne Saponin, erhält man bei T₀ 120 ml und bei T_4min 40 ml.
BEISPIEL 2 (Gegenbeispiel)
Eine Zusammensetzung (Gewichtsteile):

α-Decyl-ω-chlornona(oxyethylen) 65

2-Ethylhexylphosphorsäuremonoester/-diester 35

die somit kein Octenylbernsteinsäurederivat enthält, führt zu instabilen Flotten.
BEISPIEL 3 (Gegenbeispiel)
Eine Zusammensetzung (Gewichtsteile):

α-Decyl-ω-chlornona(oxyethylen) 43

Octenylbernsteinsäureanhydrid 35

die somit keinen Phosphorsäureester enthält, führt zu instabilen Flotten.
BEISPIEL 4 (zum Vergleich)
Die aus α-Decyl-ω-chlornona(oxyethylen) in 2,2%iger Lösung in einer 13%iger Natriumhydroxidflotte bestehende alkalische Flotte ist nicht stabil. Das ist darüber hinaus die unmittelbare Konsequenz der bekannten mangelnden Löslichkeit von α-Decyl-ω-chlornona(oxyethylen). Trotz dieser Instabilität wurden Schäumvermögens- und Schaumverhütungsvermögensprüfungen durchgeführt. Das Schäumvermögen einer derartigen Flotte ist im Vergleich mit der Testflotte aus Beispiel 1 etwas niedriger, und seine Reinigungskraft ist um 20% geringer. Außerdem sieht die gemäß der Prüfung gereinigte Oberfläche nicht so gut aus.
BEISPIEL 5 (außerhalb des Bereichs der Ansprüche)
Die Reinigungsmittelzusammensetzung setzt sich wie folgt zusammen (Gewichtsteile):

Dehypon^® LT 104 (Henkel) 35

2-Ethylhexylphosphat (Beycostat^® A081, CECA S. A.) 19

Octenylbernsteinsäureanhydrid 46
Bei Dehypon^® LT 104 handelt es sich um ein Gemisch von Verbindungen der Formel H₃C-(CH₂)_m-(O-CH₂-CH₂)₁₀-O-(CH₂)₃-CH₃ worin m für eine ganze Zahl von 9 bis 17 steht.
Die Zusammensetzung wird durch einfaches Mischen ihrer Bestandteile hergestellt. Sie liegt in Form einer klaren, gelben, stabilen Lösung mit einer Viskosität von etwa 200 mPa·s bei 25°C vor, und der pH-Wert einer 10%igen wäßrigen Dispersion davon beträgt 0,7.
Eine Reinigungsflotte, die (Gew.-%)

– 17% Tetrakaliumpyrophosphat,
– 14% reines Kaliumhydroxid,
– 15% Natriumsilicat (Dichte 1,33)
– und 2% der Reinigungsmittelzusammensetzung

Das unter den Bedingungen gemäß Beispiel 1 bestimmte Schäumvermögen ist gleich null (Schaumvolumen kleiner als 50 ml).
Das Reinigungsvermögen ist mit demjenigen von Beispiel 1 vergleichbar.
BEISPIEL 6 (außerhalb des Bereichs der Ansprüche)
Die Reinigungsmittelzusammensetzung setzt sich wie folgt zusammen (Gewichtsteile):

Plurafac^® LF 221 (BASF) 35

2-Ethylhexylphosphat (Beycostat^® A081, CECA S. A.) 20

Octenylbernsteinsäureanhydrid 45
Bei Plurafac^® LF 221 handelt es sich um ein Gemisch von Verbindungen der Formel
worin q für eine ganze Zahl von 8 bis 9 steht und der Durchschnittswert von n gleich 8,3 und der Durchschnittswert von p gleich 1,6 ist.
Die Zusammensetzung wird durch einfaches Mischen ihrer Bestandteile hergestellt. Sie liegt in Form einer klaren, gelben, stabilen Lösung mit einer Viskosität von etwa 200 mPa·s bei 25°C vor, und der pH-Wert einer 10%igen wäßrigen Dispersion davon beträgt 0,7.
Eine Reinigungsflotte, die (Gew.-%)

– 17% Tetrakaliumpyrophosphat,
– 14% reines Kaliumhydroxid,
– 15% Natriumsilicat (Dichte 1,33)
– und 2,5% der Reinigungsmittelzusammensetzung

Das unter den Bedingungen gemäß Beispiel 1 bestimmte Schäumvermögen ist gleich null (Schaumvolumen kleiner als 50 ml).
Das Reinigungsvermögen ist mit demjenigen von Beispiel 1 vergleichbar.
BEISPIEL 7 (außerhalb des Bereichs der Ansprüche)
Die Reinigungsmittelzusammensetzung setzt sich wie folgt zusammen (Gewichtsteile):

Nichtschäumendes reinigungsaktives Mittel 35

2-Ethylhexylphosphat (Beycostat^® A081, CECA S. A.) 19

Octenylbernsteinsäureanhydrid 46
Das nichtschäumende reinigungsaktive Mittel hat die Formel:
Es wird durch Umsetzung des entsprechenden ethoxylierten Fettalkohols mit Benzylchlorid erhalten.
Die Zusammensetzung wird durch einfaches Mischen ihrer Bestandteile hergestellt. Sie liegt in Form einer klaren, gelben, stabilen Lösung mit einer Viskosität von etwa 200 mPa·s bei 25°C vor, und der pH-Wert einer 10%igen wäßrigen Dispersion davon beträgt 0,7.
Eine Reinigungsflotte, die (Gew.-%)

– 17% Tetrakaliumpyrophosphat,
– 14% reines Kaliumhydroxid,
– 15% Natriumsilicat (Dichte 1,33)
– und 2,2% der Reinigungsmittelzusammensetzung

Das unter den Bedingungen gemäß Beispiel 1 bestimmte Schäumvermögen ist gleich null (Schaumvolumen kleiner als 50 ml).
Das Reinigungsvermögen ist mit demjenigen von Beispiel 1 vergleichbar.

Claims

Verwendung einer nichtschäumenden und in stark alkalischem Medium stabilen Reinigungsmittelzusammensetzung zur industriellen Reinigung oder Haushaltsreinigung in Reinigungsflotten, die aus einer 1–5gew.-%igen Lösung der Reinigungsmittelzusammensetzung in 13%iger Natronlauge bestehen, wobei die Reinigungsmittelzusammensetzung 25 bis 45 Gewichtsteile nichtschäumendes reinigungsaktives Mittel, 15 bis 25 Gewichtsteile Stabilisierungsmittel und 30 bis 60 Gewichtsteile Alkenylbernsteinsäure oder Alkenylbernsteinsäureanhydrid enthält, wobei es sich bei dem nichtschäumenden reinigungsaktiven Mittel um eine Verbindung der Formel R₁-(O-CH₂-CH₂)_n-R₂ worin R₁ für eine Alkylkette mit 8–20 Kohlenstoffatomen und vorzugsweise 8–12 Kohlenstoffatomen oder einen Octylphenyl- oder Nonylphenylrest steht, n im Bereich von 8 bis 15 liegt, R₂ für einen Alkoxyrest mit 3–5 Kohlenstoffatomen, einen Poly(oxyalkylen)-Rest der Formel:
worin R' einen Alkylrest mit 1–2 Kohlenstoffatomen bedeutet und p im Bereich von 1 bis 10 liegt, einen Benzyloxyrest oder Chlor steht, handelt; es sich bei dem Stabilisierungsmittel um einen durch Umsetzung von Phosphorsäureanhydrid mit einem aliphatischen Alkohol mit 4 bis 12 Kohlenstoffatomen erhältlichen Phosphorsäureester vom Monoester-/Diester-Typ handelt; es sich bei der Alkenylbernsteinsäure um eine Verbindung der Formel:
worin n im Bereich von 4 bis 12 liegt, und das unmittelbar davon abgeleitete Anhydrid handelt.
Verwendung einer Reinigungsmittelzusammensetzung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß es sich bei dem nichtschäumenden reinigungsaktiven Mittel um α-Decyl-ω-chlornona(oxyethylen) der Formel H₃C-(CH₂)₉-(O-CH₂-CH₂)₉-Cl oder α-Decyl-ω-benzyloxytrideca(oxyethylen) der Formel
handelt.
Verwendung einer Reinigungsmittelzusammensetzung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß es sich bei dem Stabilisierungsmittel um 2-Ethylhexylphosphorsäuremonoester/-diester handelt.
Verwendung einer Reinigungsmittelzusammensetzung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß es sich bei der Alkenylbernsteinsäure bzw. dem Alkenylbernsteinsäureanhydrid um Octenylbernsteinsäure bzw. Octenylbernsteinsäureanhydrid handelt.
Verwendung einer Reinigungsmittelzusammensetzung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß es sich bei dem nichtschäumenden reinigungsaktiven Mittel um α-Decyl-ω-chlornona(oxyethylen) der Formel H₃C-(CH₂)₉-(O-CH₂-CH₂)₉-Cl oder α-Decyl-ω-benzyloxytrideca(oxyethylen) der Formel
handelt, es sich bei dem Stabilisierungsmittel um 2-Ethylhexylphosphorsäuremonoester/-diester handelt und es sich bei der Alkenylbernsteinsäure bzw. dem Alkenylbernsteinsäureanhydrid um Octenylbernsteinsäure bzw. Octenylbernsteinsäureanhydrid handelt.