EP2411494A2 - Verfahren und zusammensetzung zum reinigen von gegenständen - Google Patents

Verfahren und zusammensetzung zum reinigen von gegenständen

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EP2411494A2
EP2411494A2 EP10714573A EP10714573A EP2411494A2 EP 2411494 A2 EP2411494 A2 EP 2411494A2 EP 10714573 A EP10714573 A EP 10714573A EP 10714573 A EP10714573 A EP 10714573A EP 2411494 A2 EP2411494 A2 EP 2411494A2
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EP
European Patent Office
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water
weight
amount
mca
Prior art date
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Application number
EP10714573A
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English (en)
French (fr)
Inventor
Dirk Schumann
Rainer Surkow
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INTELLIGENT FLUIDS GMBH
Original Assignee
Bubbles and Beyond GmbH
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Filing date
Publication date
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Ceased legal-status Critical Current

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    • C11D17/0017Multi-phase liquid compositions
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    • C11D3/16Organic compounds
    • C11D3/26Organic compounds containing nitrogen
    • C11D3/32Amides; Substituted amides

Definitions

  • the present invention relates to a process for the purification of articles from organic or inorganic materials. More particularly, the invention relates to a method which relies on bringing a soiled or cleanable article into contact with a particular composition until gas or gas bubbles develop on the article. Furthermore, the present invention includes the use of such
  • compositions and processes for their preparation.
  • BESTATIGUNGSKOPIE the chemical agents, on an action of physical, in particular mechanical and / or thermal, forces.
  • EP 0638296 A1 discloses a method for cleaning, in particular, medical articles, according to which the articles to be cleaned are alternately exposed to a pulsating cleaning liquid under pressure and to a pulsating air pressure. Again, this method is only applicable to a narrow range of objects in terms of size and is also tied to a particular apparatus.
  • EP 0496899 B1 (WO 92/03205) relates to a process for purifying in particular electronic parts using nonaqueous solvents such as perfluorocarbons, hydrocarbons and silicones.
  • the process described in WO 96/14382 is directed to the purification of textile fibers, according to which the textile fibers at an elevated temperature between 6O 0 C and near 100 0 C with a carbon dioxide-generating mixture of an aqueous carbonate solution and an acid and a for cleaning effective amount of a surfactant is brought into contact.
  • the disadvantage here is that it is restricted to the use of textile fibers, requires an energy input in the form of heat and that the various components may be mixed before use or used separately from each other.
  • the object of the invention is to provide methods for cleaning articles which eliminate the disadvantages underlying the prior art.
  • a further object of the present invention is to provide a method for cleaning articles, which also requires no apparatus, no technical and no energy expenditure.
  • the object of the present invention is to provide a method for cleaning articles, which also qualifies by a simple and effective application. It is also an object of the invention to specify the use of a suitable agent or a suitable composition and the compositions themselves, which unfolds the above-described advantageous properties in a process for the purification of objects.
  • Fig. 1 Scattering of a green laser beam (Conrad Electronic, Germany, model no.
  • Fig. 2 is by means of a freeze-fracture electron micrograph
  • Water phase water (55.28% by weight); Oil phase: orange terpene (11.35% by weight); Surfactant: sodium dodecyl sulfate (8.80% by weight), C 9 -C 11 alcohol ethoxylate (4) (8.82% by weight); NP-MCA: diacetone alcohol (3.47% by weight), ethyl acetoacetate (12.28% by weight) to recognize (the percentages by weight are based on the complete composition).
  • the smaller spherical structures are about 20-50 nm large micelles of the water phase, which are distributed within a low-structured oil phase. 3:
  • Phase diagram fish diagram or whale diagram showing the course of the single-phase and two-phase and lamellar existence areas of a fluid nanophase system according to the invention as a function of the
  • a) is a composition (water / orene terpene PEG-7-Glycerylcocoate / Berol 260 with a ratio of water orene terpene of 1 and a proportion of 20 wt.% Berol 260 on the surfactant mixture of PEG 7 Glyceryl Cocoate / Berol 260) as Microemulsion shown in b) the same composition additionally containing 4 wt.% NP-
  • MCA ethyl acetoacetate (EAA)
  • EAA ethyl acetoacetate
  • NP-MCA leads to an increase in the temperature range ⁇ T.
  • surfaces of articles of organic or inorganic materials can be purified by a process comprising the steps of A) contacting an article of organic or inorganic materials with a composition in the form of a fluid nanophase system comprising the components a) at least one water-insoluble substance having a
  • NP-MCA amphiphilic substance
  • NP-MCA amphiphilic substance which has no surfactant structure, is not structuring by itself, whose solubility in water or oil is between 4 g and 1000 g per liter, and does not preferentially accumulate at the oil-water interface, in an amount of 0.1 to 80% by weight
  • c) at least one anionic, cationic, amphoteric and / or nonionic surfactant in an amount of from 0.1 to 45% by weight
  • polar protic solvent in particular having hydroxyl functionality, in an amount of between 1.0 and 90% by weight
  • auxiliaries optionally one or more auxiliaries, in an amount of From 0.01% to 10% by weight, the percentages being based on the total weight of the composition
  • step B) contacting the composition of step A) with the article until gas or gas bubbles develop on the article
  • step C) removing the composition of step A) from the article
  • the objects of the present invention are achieved by the use of appropriately formed gases or gas bubbles for wet cleaning of surfaces of articles of organic or inorganic materials in liquids.
  • Another aspect of the present invention is a method for Production of gases or gas bubbles, which are formed by the aqueous composition according to the invention, and which are used advantageously for cleaning articles.
  • Yet another aspect of the present invention is the use of the composition of the present invention to produce a gas or gas bubbles for wet cleaning surfaces of articles of organic or inorganic materials.
  • Another aspect of the present invention is to provide a composition and agents suitable for the methods and uses of the invention.
  • the present invention comprises a process for the purification of objects, in particular their surfaces, from organic or inorganic materials characterized by the steps
  • NP-MCA amphiphilic substance
  • NP-MCA amphiphilic substance
  • step B) contacting the composition of step A) with the article until gas or gas bubbles develop on the article
  • step C) removing the composition of step A) from the article
  • Gas bubbles arise advantageously on dirty surfaces. This was all the more surprising because these gases or gas bubbles arise without heat, that is preferably at ambient temperatures between 0 0 C and 55 0 C, in particular between 5 0 C and 5O 0 C, preferably between 1O 0 C and 45 0 C, in particular preferably between 15 0 C and 40 0 C, more preferably between 2O 0 C and 35 ° C and without the addition of another, especially one the
  • gas or gas bubbles according to the invention are predominantly carbon dioxide, so that a CO 2 -comprehensive
  • Gas is preferred according to the invention.
  • other gases such as hydrogen, nitrogen, oxygen, chlorine or hydrogen sulfide, nitrogen oxides or ammonia may arise and have meaning according to the invention.
  • a gas which can preferably be done under pressure.
  • a gas may, for example, hydrogen, nitrogen, oxygen, chlorine, nitrogen oxides, ammonia, halogenated hydrocarbons such as trichlorotrifluoromethane, dichlorodifluoromethane, l, l, 2, trichloro-l, 2,2-trifluoroethane, l, 2-dichloro-l , l, 2,2, -tetrafluoroethane, or hydrogen sulfide or a mixture of at least one of these gases.
  • composition according to the invention as defined above, which additionally contains an externally added gas, is also the subject of the present invention.
  • the composition according to the invention which is in the form of a fluid nanophase system, may comprise at least one further surfactant-structure amphiphilic substance, for example a cosurfactant with hydrophilic-lipophilic molecular moieties.
  • Microemulsions are thermodynamically stable nanostructured fluids consisting of at least water or a water-like liquid (e.g., glycerin), oil, and a surfactant. Some microemulsions still contain cosurfactants and (if ionic surfactants are used) possibly salts.
  • the structure sizes of the microemulsions are usually between 10 and 200 nm. In contrast to the kinetically stable emulsions or nanoemulsions, the thermodynamically stable ones tend to the thermodynamically stable ones.
  • Microemulsions not to cream by particle coalescence. In microemulsions, short-term larger structures disintegrate some time later into smaller micelles. It follows that microemulsions form by their thermodynamic stability even without mixing by itself. In contrast to emulsions, not only spherical micelles, but also elongated micelles (worm-like micelles) and diverse network-like structures occur in microemulsions. In the most favorable case, a bicontinuous structure exists in a microemulsion. Here, water and oil phase penetrate via sponge-like interfaces of surfactants and optionally cosurfactants.
  • NP-MCA nanophase-forming mixed-chain structure amphiphile
  • microemulsions for the production of so-called microemulsions, the person skilled in the art has basically taken oils and hydrophilic constituents which dissolve as little as possible in one another. Consequently, according to the prior art, such substances have been avoided for the preparation of microemulsions which are not surface-active and yet reside both in the oil phase and in the hydrophilic phase, such as the non-structure-forming, mixed-structured amphiphiles (NP-MCA ) the case is.
  • NP-MCA non-structure-forming, mixed-structured amphiphiles
  • the present invention overcomes a long time in the
  • Nanophase fluids contain in particular water or a water-like substance, oil, at least one structure-forming amphiphile which attaches to the oil-water interface and - in extension to the microemulsions - at least one non-structure-forming amphiphile without surfactant structure (NP-MCA).
  • the structure-forming amphiphile is selected from the group consisting of surfactants, cosurfactants or surfactant-like oligomers or polymers.
  • the NP-MCAs are important for the extension of the thermodynamically stable
  • NP-MCAs advantageously allows a significant widening and possibly lowering of the temperature window of the single-phase region.
  • the NP-MCAs can additionally prevent or reduce the occurrence of high-viscosity lamellar phases.
  • the NP-MCAs can reduce any required surfactant concentration.
  • the group of nanophase-forming-mixed-chain amphiphiles includes mixed-structured amphiphiles that are hydrophilic and hydrophobic
  • NP-MCA are not capable of forming superstructures by themselves and preferably do not accumulate at the oil-water interface.
  • a surfactant is additionally required for the formation of nanophase fluids.
  • NP-MCA have significant solubility in the water phase or oil phase and are distributed throughout this until equilibrium is established. The solubility of the NP-MCA in water or oil is generally between 4 and 1000 grams per liter, possibly also in the form of its salts.
  • An NP-MCA according to the present invention comprises an amphiphilic substance that does not have a directional hydrophilic-hydrophobic surfactant structure, not structurally by itself, i. is not micelle-forming, whose solubility in water or oil is between 4g and 1000g per liter and which is not preferred on the
  • a triangle can be spanned in the phase diagram as a function of temperature and surfactant concentration (fish or whale diagram) between the X point and the crossing points of the boundary region of the single-phase to the two-phase region and the tangent of the incipient L ⁇ region parallel to the ordinate become.
  • Measurement methods for the preparation of the surfactant concentration-temperature phase diagram fish or whale diagram are known to the person skilled in the art.
  • NP-MCAs lead in an unexpected and advantageous way to an expansion of the
  • NP-MCAs preference may be given to using all amphiphiles which, when 4% added to an oil-water-surfactant system lead to an enlargement of the surface area of these triangles of at least 5%, without changing the surfactant system of at least 10% and most preferably at least 20%.
  • the area of the triangle is in one Increased range from 5% to 2000%, without changing the surfactant system, preferably from 10% to 1000%, most preferably from 15% to 500%.
  • NP-MCA which are characterized in that, when added to an oil-water surfactant system comprising the constituents oil a), surfactant c) and polar protic solvent d), and optionally adjuvants e), from 4% by weight, based on the total weight of the system, to at least 5% enlargement of the area of the triangle contained in the phase diagram, determined by the three vertices: i) the X-point, ii) the upper crossing point iii) the lower crossing point of the boundary region of the single-phase to the two-phase region with the tangent parallel to the temperature coordinate applied to the incipient L ⁇ region.
  • phase diagrams The methodology for producing such phase diagrams is described, for example, in: M. Kahlweit, R. Strey, D. Haase, H. Kunieda, T. Schmeling, B. Faulhaber, M. Borkovec, HF Eicke, G Busse, F. Eggers, T. Funck, H. Richman, L. Magid, O. Soderman, P. Stilbs, J. Winkler, A. Dittrich, and W. Jahn: "How to Study Microemulsions.” J. Colloid Interf. Sci. 2), 436 (1987) -
  • phase diagram fish diagram, whale-diagram
  • Tensidanteil (possibly up to 100%) is increased, set.
  • the step width depends according to the requirements of the measurement accuracy, with a step size of 2% is usually sufficient.
  • These samples are in a thermostated medium (preferably water, possibly with freezing point-lowering additives) at temperatures from minus (-) 30 ° C to plus (+) 100 0 C left until the phase equilibrium and then the phase state optically over the
  • the width of the temperature steps results from the desired measurement accuracy, with a step size of 1 ° C being usually sufficient for technical applications.
  • the phase boundaries result from the transition from one phase state to the next, the error being predetermined by the step size of the temperature measurement.
  • Measuring points are entered in a diagram and connected to each other, whereby the temperature is plotted against the surfactant content. It is usually sufficient to find the phase states existing in the measuring range of a sample and to determine the phase boundaries by means of interval nesting.
  • the value for the phase expansion of the nanostructured fluid composition is determined by representing a triangle in the phase diagram of Figure 3 in such a way that a first straight line a) starting from the X-point on the characterizing the phase state above the average temperature Curve (dash over 2) is formed, a second straight line b) is formed so that it tangentially touches the opening angle of La and the first straight line a) at the location of their tangential contact point with the above the average temperature characterizing curve (dash over 2) and a third line c) is placed on the phase characteristic below the average temperature curve (line below 2) so that it intersects the two straight lines a) and b).
  • Microemulsion according to the prior art gives a numerical value Al.
  • the analog summation of the lengths of the lines of a phase diagram according to the invention (nanophase fluid) gives a numerical value A2.
  • the numerical value of the advantageous phase expansion achieved by the present invention is determined by forming the ratio of A2 / A1, in which A2 is divided by Al.
  • This numerical value is greater than 1.0 for the composition according to the invention of the nanophase fluid; especially greater than 1.1; in particular greater than 1.15; especially larger 1.2; preferably greater than 1.22.
  • the influencing of the circumference of the triangle can additionally or alternatively be carried out to increase the area of the triangle.
  • Preferred NP-MCA are characterized in that they are added with an addition of 4 wt .-% based on the total weight of the inventive
  • Composition a) to an oil-water-surfactant system comprising the components al), a3) and a4) leads to an at least 5% increase in the temperature range .DELTA.T of the single-phase existence range of the inventive composition a), which is determined by the in the phase diagram as a function of temperature and surfactant concentration determined length of the
  • Temperature axis parallel tangent to the L ⁇ region which is limited by the intersections of the tangent with the lower and upper dividing line between single-phase and two-phase existence range of the inventive composition a) (see Fig. 3).
  • Particularly preferred NP-MCA lead to an increase in the temperature range .DELTA.T from 10% to 1000%, most preferably from 20% to 500%.
  • the influencing of the temperature range .DELTA.T can additionally or alternatively be made to increase the area and / or the circumference of the triangle.
  • NP-MCA are in particular molecules to understand, consisting of carbon
  • Hydrogen and at least one of the following atom types consist of: silicon, oxygen, nitrogen, sulfur, phosphorus, fluorine, chlorine, bromine, iodine.
  • polar carbon atoms are adjacent to heteroatoms. Polar carbon atoms are not counted to an alkyl chain or non-polar chain.
  • preferred NP-MCA include those selected from the group consisting of alcohols, ketones, esters, heterocycles having 5 to 7 atoms per cycle, ethers, amides and amines, NAcylated amino acids, and some aldehydes which are not surfactant-like Structure, so have no directional head-tail structure.
  • alcohols monoalcohols, dialcohols, trialcohols, etc.
  • surfactant-like structure exhibit.
  • NP-MCA molecules whose hydrophilic and hydrophobic regions are mixed in the molecule such that: i) no terminal, non-polar chain attached to a primary or secondary
  • Carbon atom having 4 or more carbon atoms may not account for more than 20% of the molecular weight; ii) a non-polar chain within or near a tertiary carbon atom is not greater than 7 carbon atoms (ie greater than, for example, 1, 9-nonanediol) and greater than 20% of the molecular weight.
  • Amines and alcohol amines The same applies analogously to fluorides, chlorides and molecules which are composed of such groups.
  • a process comprising a composition comprising such non-structure-forming, mixed-structured amphiphiles from the group of
  • Alcohols, amines and alcoholamine is also an object of the present invention.
  • preferred NP-MCA may in particular also be ketones or acids and their weak salts and amides, and
  • NP-MCA for the purposes of the present invention may also be alkyl, alkenyl, alkynyl, Arylsulf ⁇ de, phosphides and silicones / siloxanes. Due to the lower polarity here is compared to alcohols by 1 reduced chain length.
  • a process comprising a composition comprising such non-structure-forming, mixed-structured amphiphiles with alkyl, alkenyl, alkynyl radicals or from the group of aryl sulfides, phosphides and silicones / siloxanes is likewise an object of the present invention ,
  • NP-MCAs which contain more than one of the abovementioned functionalities are particularly preferred according to the invention, it also being possible for different functional groups to occur in the molecule.
  • Chain lengths for the delimitation of conventional surfactant-like molecules serve here the specified chain lengths for alcohols, provided that the functionalities are not predominantly ketones, acids and their weak salts, amides or organyl sulfates or phosphates.
  • a process using a composition comprising an amphiphilic substance NP-MCA is selected from the group consisting of alcohols, amines, alcohol amines, ketones, acids and their weak salts and amides, organyl sulfates and phosphates, alkyl, alkenyl, alkynyl radicals from the group of Arylsulf ⁇ de, -phosphide and -silicone / -siloxane a preferred
  • NP-MCA are in particular selected from the following diols: 1,3-propanediol, 1,3-butanediol, 1,4-butanediol, 1,5-pentanediol, 1,6-hexanediol, 2,3-butanediol , 2,4-pentanediol, 2-ethyl-1,3-hexanediol,
  • the diols mentioned are particularly suitable for providing a composition according to the invention for the process according to the invention and the use according to the invention.
  • NP-MCA are also selected from acetoacetates of the formula II: C (Rs) 3 - CO - CH 2 - CO - O - R 4 [Formula II] where
  • Each R 3 is independently hydrogen or a C 1 to C 2 alkyl and R 4 is a branched or unbranched C 1 to C 4 alkyl; or acetoacetates of the formula III: CH 3 - CO - CH 2 - CO - O - R 5 [Formula III] where
  • R 5 is C 1 to C 4 alkyl
  • NP-MCA are selected from the following acetoacetates: ethylacetoacetate, iso-propylacetoacetate,
  • Methyl acetoacetate, n-butyl acetoacetate, n-propyl acetoacetate or tert-butyl acetoacetate are particularly suitable for providing a composition according to the invention for the process according to the invention and the use according to the invention.
  • NP-MCA are selected from diones of formula IV
  • NP-MCA selected from among these groups are: 2,3-butanedione (diacetyl), 2,4-pentanedione (acetylacetone), 3,4-hexanedione, 2,5-hexanedione, 2,3-pentanedione , 2,3-hexanedione, 1,4-
  • the said diones are particularly suitable for providing a composition according to the invention for the process according to the invention and the use according to the invention.
  • NP-MCA are selected from esters of the formula VR 6 - CO - O - R 7 [Formula V] where R 6 is a ring bond to R 7 , CH 3 or COCH 3 and
  • R 7 (CH 2 ) 2 - O - ring bond to R 6 , (CH 2 ) 2 - O - (CH 2 ) 3 - CH 3 , CH 2 - CH 3 or CH 2 - CH (CH 3 ) - O - ring bond to R 6 is.
  • NP-MCA are in particular selected from the following esters: (1-methoxy-2-propyl) -acetate, (2-butoxyethyl) -acetate,
  • Ethylene carbonate Ethylpyruvat (2-Oxopropion Acidethylester) or propylene carbonate.
  • the esters mentioned are particularly suitable for providing a composition according to the invention for the process according to the invention and the use according to the invention.
  • NP-MCA are selected from maleic or fumaric acid amides of the formula VI
  • R 8 -HN-CO-C-C-CO-O-R 9 [Formula VI] where R 8 is hydrogen, a branched or unbranched C 1 -C 4 -alkyl, or a branched or unbranched, linear or cyclic C 1 - C 6 is alkyl, wherein the C 1 - C 6 alkyl is substituted by one or more groups selected from OH, NH 2 , COOH, CO, SO 3 H 5 OP (OH) 2 , and R 9 is hydrogen or a branched or unbranched C 1 - C 4 is alkyl.
  • NP-MCA are selected from the following maleic acid amides and their methyl, ethyl, propyl and butyl esters: NMethylmaleamid; N-Ethylmaleamid; N- (n-propyl) -maleamid; N- (i-propyl) -maleamid; N- (n-butyl) -maleamid; N (i-Butylmaleamid); N- (tert
  • Butylmaleamide as well as the corresponding fumaric acid amides and their methyl, ethyl, propyl and butyl esters.
  • NP-MCA are selected from: 2,2-dimethoxypropane, pyruvaldehyde-1,1-dimethylacetal, diacetan alcohol (2-methyl-2-pentanol alcohol).
  • NP-MCA which are selected from the group consisting of ethyl acetoacetate; i- propylacetoacetate; methyl acetoacetate; Methyl isobutyrylacetate (methyl (4-methyl-3-oxopentanoate)); n-butyl acetoacetate; n-propyl acetoacetate; tert-butyl acetoacetate; allyl; Maleic acid amide (maleamic acid, maleamide), the following maleamides and their methyl, ethyl, propyl and butyl esters; N-methylmaleamide; NEthylmaleamid; N- (n-propyl) -maleamid; N- (i-propyl) maleamide; N- (n-butyl) -maleamid; N (i-Butylmaleamid); N- (tert-Butylmaleamid); and the corresponding fumaric acid amides and
  • phenylenediamine 1,4-diaminobutane; 1, 4-diazabicyclo [2.2.2] octane; 1,4-phenylenediamine; 1,6-diaminohexane; 2- (4-methoxyphenyl) ethylamine; 2-aminobenzamide; 2-aminophenol; dipropylamine; triethylamine; tyramine; anthranilic; DL-2-aminobutyric acid; serine; threonine; tyrosine; adipic acid; Methyl succinic acid; trans-propene-l, 2,3-tricarboxylic acid; cyclohexanol;
  • N NDimethylcyclohexylamin; trans-1, 2-cyclohexanediol; (4-hydroxyphenyl) - acetic acid; 1,3,5-trihydroxybenzene; 2-ethylpyridine; 2-methoxybenzoic acid; 2-methoxyphenol; 2-methyl hydroquinone; 2-methylresorcinol; 2,4-
  • methyl resorcinol acetylsalicylic acid; Salicylic acid and methyl, ethyl, propyl, benzyl esters; butylhydroxytoluene; N-phenyl-2,2'-iminodiethanol; N-phenylurea; Methyl ethyl, propyl 4-hydroxybenzoate; sulfanilic; vanillin; (2-ethoxyethyl) acetate; (2-ethoxyethyl) methacrylate; (2-hydroxypropoyl) methacrylate; [2- (2-butoxyethoxy) ethyl] acetate; 1,2-
  • dimethyl carbonate Dimethylrumarat; dimethyl; dimethyl; ethyl acetate; ethylene glycol; ethyl formate; ethyl lactate; glycerol triacetate; isopropenyl; methyl; methyl; methyl propionate; propyl; propyl; tetraethylorthocarbonate; triethylcitrate; l-benzyl-piperidin-4-one; l-cyclohexyl-2-pyrrolidone; lH-benzotriazole; 2-aminothiazole; 2-ethoxy-3,4-dihydro-2H-pyran; 2-ethylpiperidine; 2-Mercapto-l-methylimidazole; 2-methyltetrahydrofuran; 2,2,6,6-tetramethyl-4-piperidinol; ascorbic acid; Caffeine, theobromine, theophylline and the corresponding ethylxanthines; Cou
  • the NP-MCA in the inventive composition preferably contains from 1 to 80% by weight, based on the total weight of the composition a), particularly preferably from 2 to 25% by weight, very particularly preferably from 10 to 24% by weight.
  • oils for the purposes of the present invention.
  • Oil refers to all hydrophobic substances that do not mix homogeneously with water or a water-like liquid and form a separate phase. Since some oils still dissolve to a large extent in water, an additional water solubility of less than 4 grams per liter is defined here.
  • the water-insoluble substances are preferably those having a water solubility of less than 2 g per liter. These include z. As alkanes (gasolines) and cycloalkanes (preferably cyclohexane). Also aromatics such as toluene, xylenes or other alkylbenzenes as well
  • long-chain alkanoic acid esters such as fatty oils and fatty acid alkyl esters or fatty alcohol ethers.
  • Benzyl acetate is also one of the water-insoluble substances used according to the invention.
  • terpenes, z As monocyclic monoterpenes with cyclohexane, can be used. Particularly preferred here are terpenes from citrus fruits, such as citric and / or orange terpenes or the limonene contained therein.
  • the water-insoluble substances a) are preferably from 0.1 to 90 wt .-% in the composition a) according to the invention, preferably from 0.5 to 75 wt.%, Particularly preferably from 1.0 to 50 wt.%, More particularly preferably from 1.5 to 30 wt .-% based on the total weight of the composition according to the invention.
  • amphiphilic substances with surfactant structure for example, higher alcohols can be used. Especially preferred are here especially
  • cycloalkanols such as cyclohexanol or more preferably phenyl alcohols such as phenylmethanol (benzyl alcohol), 2-phenylethanol and 3-phenyl-1-propanol.
  • phenyl alcohols such as phenylmethanol (benzyl alcohol), 2-phenylethanol and 3-phenyl-1-propanol.
  • short-chain fatty acids such as hexane, heptane,
  • Octanoic acid and its alkali or ammonium salts are preferably used. Particularly preferred are their salts of ethanolamines.
  • the further amphiphilic substances having a surfactant structure are preferably contained in the composition according to the invention from 2 to 45% by weight, based on the total weight of the composition according to the invention, particularly preferably from 2 to 40% by weight.
  • the further amphiphilic substance having a surfactant structure particularly preferably has a water solubility of from 2 g to 128 g per liter and is selected from among
  • Group comprising C4-C12 alcohols, cycloalkanols, phenyl alcohols, short-chain fatty acids or their alkali metal or ammonium salts.
  • composition of the invention comprises as component c) further anionic, cationic, amphoteric and / or nonionic surfactants.
  • anionic, cationic, amphoteric and / or nonionic surfactants are mentioned.
  • alkali metal or ammonium salts of long-chain fatty acids alkyl (benzene) sulfonates, paraffin, bis (2-ethylhexyl) sulfosuccinate, alkyl sulfates, such as sodium dodecyl sulfate and for special applications where it depends, for example, on corrosion protection, sometimes alkyl phosphates (eg phospholane ® PE 65, Akzo Nobel) are used.
  • nonionic surfactants polyalkylene oxide-modified fatty alcohols, such as Berol® types (Akzo-Nobel) and Hoesch T-types (Julius Hoesch), as well as corresponding octylphenols (Triton types) or nonylphenols.
  • Berol® types Alkylene oxide-modified fatty alcohols
  • Hoesch T-types Julius Hoesch
  • Triton types octylphenols
  • nonylphenols Triton types
  • heptamethyltrisiloxanes eg Silwet® grades, GE Silicones
  • cationic surfactants e.g. coconut bis (2-hydroxyethyl-
  • Cosdimethylamine oxide (Armox® MCD, Akzo-Nobel) has been found to be suitable.
  • the surfactants are in the composition of the invention between 0.1 to 45 wt.%, Preferably between 1.0 to 30 wt.%, More preferably from 9.0 to
  • the invention relates to a process for the preparation of the inventive composition.
  • composition according to the invention can be carried out by at least one polar solvent, in particular with
  • Hydroxy functionality preferably in an amount of 1.0 to 90 wt.%, Based on the final composition, and an anionic, cationic, amphoteric and / or nonionic surfactant, preferably in one
  • composition added in parallel or after surfactant addition and then the resulting emulsion by the addition of another amphiphilic substance with surfactant structure and NP-MCA, preferably in an amount of 0.1 to 80
  • composition according to the invention is produced, in particular, by initially mixing water or the solvent with hydroxy groups in a suitable vessel.
  • Acetoacetate compound and finally transforms into an optically transparent extended microemulsion or nanophase system.
  • auxiliaries and additives such as thickeners (for example, those from the group of Aerosils).
  • the invention also provides a process for the preparation of the composition according to the invention, accordingly i) at least one polar Ii) an anionic, cationic, amphoteric and / or nonionic surfactant is dissolved at 10 to 90 ° C. with stirring therein, iii) water-insoluble substance (s) are added in parallel or after surfactant addition, and iv) then the resulting emulsion is converted by the addition of at least one NP-MCA in an optically transparent nanophase system and v) optionally adjuvants are added at the end of the previous mixing operation.
  • Surfactant structure for example, a cosurfactant having hydrophilic-lipophilic molecular moieties, are added to this mixture, in particular between the process steps i) and iv), preferably between the process steps ii) and iv).
  • the present invention also relates to a process for the preparation of a composition suitable for the wet cleaning of objects, in particular of their surfaces, of organic or inorganic materials, according to which i) at least one polar protic solvent, in particular with hydroxy functionality, preferably in one Amount between 1.0 and 90% by weight, based on the finished composition, of ii) subsequently an anionic, cationic, amphoteric and / or nonionic surfactant, preferably in an amount of from 0.1 to 45% by weight, iii) water-insoluble substance (s), preferably in an amount of from 0.1 to 90% by weight, based on the finished composition, in parallel or in the amount of from 0.1 to 90% by weight, based on the finished composition after addition of surfactant according to step ii), iv) then the resulting emulsion by the addition of at least one amphiphilic Substan z NP-MCA, preferably in an amount of 0.1 to 80 wt.%, Based on the finished composition, is transferred to
  • the subject matter of the present invention is also a process for producing a gas or gas bubbles for cleaning surfaces of objects made of organic or inorganic materials in liquids, which is characterized in that an inventive
  • Composition is brought into contact with an object to be cleaned.
  • an object of the present invention is the use of a composition according to the invention for the cleaning of objects, in particular their surfaces, of organic or inorganic materials.
  • another object of the present invention is the use of a gas or gas bubbles, which are formed by a composition according to the invention or can be prepared by a method described above for producing the said composition, for wet cleaning of objects, in particular of their surfaces, from organic or inorganic materials.
  • the present invention also relates to the subject matter of the use of a composition according to the invention for producing a gas or gas bubbles for the wet cleaning of objects, in particular of their surfaces, of organic or inorganic materials.
  • the applications of the composition according to the invention include all methods known per se, which are common in the cleaning of objects. Such methods may include applications such as application, bathing, dipping, brushing, spraying, dabbing or wetting.
  • Suitable inorganic or organic materials are all solid materials known per se, which require cleaning, without limitation as to their size, origin, nature and / or their forms.
  • such inorganic or organic materials can be advantageously purified in which cleaning was problematic due to structural or constructional conditions according to previous methods and / or in which the dirt particles, for example in pores, folds and angles, have been set particularly stubbornly, which may be the case, for example, due to abrasion, dusts or pigment particles.
  • Buildings, facades, pavements, artificial and natural stones and articles formed therefrom such as works of art, sculptures, vases, troughs, climbing stones (protrusions made of artificial or natural stone material attached to climbing walls), articles of polymers and metals, including drills or grinding tools Instruments, gears and parts thereof,
  • composition according to the invention can be present in a packing unit as a kit-of-parts comprising spatially separated
  • the article that may be used for cleaning may additionally be present in the kit-of-parts with one or more aids useful for cleaning, such as tweezers, pencils, brushes, swabs, devices for
  • kit-of-parts may therefore comprise at least one such auxiliary alone or together with an article mentioned above.
  • the inventive method can by conventional methods and under
  • the duration of exposure of the object to be cleaned with the composition according to the invention is not critical. In general, it can be assumed that the duration of exposure or contact with the composition can be between a few minutes and several weeks, preferably not less than 24 hours.
  • the result of the cleaning will be apparent to those skilled in the art, for example, by simply viewing or by using optical means, such as a magnifying glass or a microscope, when removing the composition from the article or when it can complete the cleaning process.
  • the intended for the cleaning process article may in particular
  • kits of daily use that require permanent or occasional cleaning.
  • artificial dentures, Prostheses, bridges or braces, tools for medical or diagnostic use as kit-of-parts advantageously present together with the composition according to the invention.
  • a composition or a kit comprising a kit-of-parts comprising a composition according to the invention, spatially or physically separated in functional combination with an article suitable for or for cleaning and / or an adjuvant as defined above, is also an object of the present invention .
  • EMAL 1OP HD PT Kao Indonesia Chemicals via Biesterfeld Spezialchemie GmbH, Life Science, Hamburg, Germany.
  • Example 1 forms carbon dioxide as a gas.
  • Example 2 forms carbon dioxide as a gas.
  • Example 3 Gas-end composition Component amount (wt.%)
  • Example 3 Ethyl acetoacetate, n-butyl acetate, 1-hexanol, benzyl acetate, orange peptides, citric acid monohydrate, Berol 260 and sodium dodecyl sulfate (SDS) were mixed as described in Example 1.
  • the composition of Example 3 forms carbon dioxide as a gas.
  • Example 4 The indicated quantities of demineralized water, triethyl phosphate, Ethyl acetoacetate, n-butyl acetate, 1-hexanol, benzyl acetate, orange terpenes, citric acid monohydrate, Berol 260, and sodium dodecyl sulfate (SDS) were mixed as described in Example 1.
  • the composition of Example 4 forms carbon dioxide as a gas.
  • Example 5 Oxalic acid dihydrate, Berol 260 and sodium dodecyl sulfate (SDS) as described in Example 1 mixed.
  • the composition of Example 5 forms carbon dioxide as a gas.
  • Example 6 Ethyl acetoacetate, orange terpenes, Berol 260, oxalic acid dihydrate and sodium dodecyl sulfate (SDS) as described in Example 1 mixed.
  • the composition of Example 6 forms carbon dioxide as a gas.
  • Example 7 Gas-end composition
  • Example 8 forms oxygen as a gas.
  • a composition according to Example 2 was crosslinked at room temperature (22 ° C) on a soiled rock climbing! Resin with microporous surface applied.
  • the climbing stone had previously been attached as an artificial projection on sports climbing walls and heavily contaminated by foot or shoe abrasion and sweat. After a contact time of the composition of 2 hours formed gas bubbles at the polluted areas. In the course of this process, the dirt particles were removed from the surface of the rockstone. After the contact time, the rock was washed off with water. The procedure freed the surface of the dirt and left a very clean impression. In the subsequent microscopic examination, it was found that the pores of the rockstone contained almost no dirt.
  • Domax ® plastic cleaner domalwittol, detergents and cleaning GmbH Stadtilm, Germany
  • Example 10 Detection of the fluid nanophase systems
  • the green laser beam is visible through scattering, ie the liquid is nanostructured. Gas formation does not occur in this system. A red laser beam is hardly scattered in the nanophase systems, because here the wavelength of the red light is too large for an interaction. c) water; the laser is not visible.

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Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Reinigung von Gegenständen aus organischen oder anorganischen Materialien, wonach das betreffende Material in Kontakt gebracht wird mit einer Zusammensetzung in Form eines fluiden Nanophasensystems, umfassend a) mindestens eine wasserunlösliche Substanz mit einer Wasserlöslichkeit von weniger als 4 Gramm pro Liter, b) mindestens eine amphiphile Substanz (NP-MCA), die keine Tensidstruktur aufweist, alleine nicht strukturbildend ist, deren Löslichkeit in Wasser bzw. Öl zwischen 4g und 1000g pro Liter beträgt und die sich nicht bevorzugt an der Öl-Wasser-Grenzfläche anreichert, c) mindestens ein anionisches, kationisches, amphoteres und/oder nichtionisches Tensid, d) mindestens ein polares protisches Lösungsmittel, insbesondere mit Hydroxyfunktionalität, e) gegebenenfalls ein oder mehrere Hilfsstoffe.

Description

Verfahren und Zusammensetzung zum Reinigen von Gegenständen
Technisches Gebiet der Erfindung
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Reinigung von Gegenständen aus organischen oder anorganischen Materialien. Insbesondere betrifft die Erfindung ein Verfahren, welches darauf beruht, dass ein verschmutzter oder zu reinigender Gegenstand mit einer bestimmten Zusammensetzung in Kontakt gebracht wird bis zur Entwicklung von Gas oder Gasblasen an dem Gegenstand. Des weiteren umfasst die vorliegende Erfindung die Verwendung solcher
Zusammensetzungen und Verfahren zu deren Herstellung.
Stand der Technik
Für die Reinigung von Gegenständen haben sich seit frühester Menschheitsgeschichte eine nicht überschaubare Menge an Verfahren und Mitteln entwickelt. Viele davon beruhen auf dem Einsatz von Seifen oder mechanischer Mittel. Die moderneren Verfahren machen sich die Reinigungswirkung von hauptsächlich Detergenzien, Tensiden, Lösungsmitteln, Hitze, Wasser- oder
Gasdruck zunutze.
Aus dem Stand der Technik sind die verschiedensten Verfahren bekannt, mit denen Gegenstände für die unterschiedlichsten Zwecke gereinigt werden können. Die meisten dieser Reinigungsverfahren beruhen auf einer solubilisierenden, koagulierenden oder aggregierenden Wirkung von chemischen Mitteln, wie insbesondere Lösungsmittel, Detergenzien oder, häufig im Zusammenspiel mit
BESTATIGUNGSKOPIE den chemischen Mitteln, auf einer Einwirkung physikalischer, insbesondere mechanischer und/oder thermischer, Kräfte.
Allgemein haben diese Reinigungsverfahren den Nachteil, dass sie entweder die Umwelt belasten, nicht in gewünschtem Maße Wirken oder technisch oder apparativ aufwendig herzustellen oder anzuwenden sind.
Es wurde beispielsweise in der WO 92/07058 ein Verfahren zur Reinigung von Gegenständen unter Verwendung eines aromatischen Kohlenwasserstoffs vom Typ des p-Cymol, m-Cymol, Trimethylbenzol oder Ethyltoluol und anschließender
Dampfdestillation zum Verdampfen eines gebildeten Azeotrops vorgeschlagen. Abgesehen davon, dass das Verfahren nicht für jeden Gegenstand beliebiger Grosse angewendet werden kann, haben diese Verbindungen den Nachteil, dass sie mit Luft explosive Gemische bilden und gesundheitsschädlich sind.
Aus der EP 0638296 Al ist ein Verfahren zur Reinigung von insbesondere ärztlichen Gegenständen zu entnehmen, wonach die zu reinigenden Gegenstände abwechselnd einer unter Druck stehenden pulsierenden Reinigungsflüssigkeit und einem pulsierenden Luftdruck ausgesetzt werden. Auch dieses Verfahren ist nur für ein hinsichtlich der Größe eng begrenztes Spektrum an Gegenständen anwendbar und ist ausserdem an eine spezielle Apparatur gebunden.
Die EP 0496899 Bl (WO 92/03205) betrifft ein Verfahren zur Reinigung von insbesondere elektronischen Teilen unter Verwendung von nichtwässrigen Lösungsmitteln wie Perfluorkohlenstoffe, Kohlenwasserstoffen und Siliconen.
Der Reinigungseffekt wird durch Behandeln mit Dampf von Perfluorkohlenstoff erzielt. Auch diesem Verfahren haften die bereits dargelegten Nachteile an.
Das in der WO 96/14382 beschriebene Verfahren ist auf die Reinigung von Textilfasern gerichtet, wonach die Textilfasern bei einer erhöhter Temperatur zwischen 6O0C und nahe 1000C mit einem Kohlendioxid erzeugenden Gemisch aus einer wässrigen Carbonatlösung und einer Säure sowie einer zur Reinigung effektiven Menge eines Tensids in Kontakt gebracht wird. Nachteilig hierbei ist, dass es eng auf die Anwendung von Textilfasern beschränkt ist, einer Energiezufuhr in Form von Hitze bedarf und dass die verschiedenen Komponenten erst vor der Anwendung gemischt bzw. von einander getrennt verwendet werden dürfen.
Aufgabe der Erfindung
Es besteht daher nach wie vor Bedarf an einem Verfahren zur Reinigung von Gegenständen, die die Mängel des Standes der Technik beseitigen.
Allgemein liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, Verfahren zur Reinigung von Gegenständen bereit zu stellen, welche die dem Stand der Technik zugrunde liegenden Nachteile beheben.
Insbesondere stellt sich vor dem Stand der Technik die der vorliegenden Erfindung zugrunde liegenden Aufgabe, ein Verfahren zur Reinigung von
Gegenständen anzugeben, welches die Vorteile einer minimalen Belastung der Gesundheit und der Umwelt aufweist.
Eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht in der Bereitstellung eines Verfahrens zur Reinigung von Gegenständen, welches auch keines apparativen, keines technischen und keines energetischen Aufwandes bedarf.
Auch ist es Aufgabe der vorliegenden Erfindung ein Verfahren zur Reinigung von Gegenständen zu offenbaren, welches sich auch durch eine hohe Wirtschaftlichkeit auszeichnet.
Des weiteren besteht die Aufgabe der vorliegenden Erfindung darin, ein Verfahren zur Reinigung von Gegenständen darzustellen, welches sich auch durch eine einfache und effektive Anwendung qualifiziert. Auch ist es Aufgabe der Erfindung die Verwendung eines geeigneten Mittels oder einer geeigneten Zusammensetzung sowie die Zusammensetzungen selber anzugeben, welche in einem Verfahren zur Reinigung von Gegenständen die oben geschilderten vorteilhaften Eigenschaften entfaltet.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
Fig. 1: Streuung eines grünen Laserstrahls (Conrad Electronic, Deutschland, Modell Nr.
GLP-101, 530-545 nm) zum Nachweis der Nanostrukturierung in flüssigen Systemen mit a) erfindungsgemäßes fluides Nanophasensystem der folgenden Zusammensetzung: Wasser 57,00 Gew.%; Oxalsäure Dihydrat 0,40 Gew.%; Ethylacetoacetat 13,95 Gew.%; Orangenöl (ex Citrus dulcis) 11,00 Gew.%; C9-11 Alkoholethoxylat (4) (Berol 260) 8,85 Gew.%; Natriumdodecylsulfat 8,80
Gew.%; b) Wasser 55,28 Gew.%; l-Methyl-2-pyrrolidon 3,47 Gew.%; Ethylacetoacetat 12,28 Gew.%; Orangenöl (ex Citrus dulcis) 11,35 Gew.%; C9-U Alkoholethoxylat (4) (Berol 260) 8,82 Gew.%; Natriumdodecylsulfat 8,80 Gew.%; c) Wasser. Die Angaben der Gewichtsprozente sind bezogen auf die jeweilige vollständige Zusammensetzung.
Fig. 2:
In Fig. 2 ist mittels einer Gefrierbruch-elektronenmikroskopischen Aufnahme
(freezefracture electron microscopy) die Nanostrukturierung des erfindungsgemäßen fluiden Nanophasensystems (der Zusammensetzung
Wasserphase: Wasser (55,28 Gew.%); Ölphase: Orangenterpen (11,35 Gew.%); Tensid: Natriumdodecylsulfat (8,80 Gew.%), C9-C11 Alkoholethoxylat (4) (8,82 Gew.%); NP-MCA: Diacetonalkohol (3,47 Gew.%), Ethylacetoacetat (12,28 Gew.%) zu erkennen (die Angaben der Gewichtsprozente sind bezogen auf die vollständige Zusammensetzung). Bei den kleineren kugelförmigen Strukturen handelt es sich um ca. 20 - 50 nm große Mizellen der Wasserphase, die innerhalb einer gering strukturierten Ölphase verteilt sind. Fig. 3:
Phasendiagramm (Fisch-Diagramm oder whale-Diagramm), welches den Verlauf der einphasigen und zweiphasigen und lammellaren Existenzbereiche eines erfindungsgemäßen fluiden Nanophasensystem in Abhängigkeit von der
Tensidkonzentration und der Temperatur darstellt. In a) ist eine Zusammensetzung (Wasser/Orangenterpen-PEG-7-Glycerylcocoate/Berol 260 mit einem Verhältnis Wasser-Orangenterpen von 1 und einem Anteil von 20 Gew.% Berol 260 an der Tensidmischung aus PEG 7 Glyceryl Cocoate / Berol 260) als Mikroemulsion gezeigt, in b) die gleiche Zusammensetzung zusätzlich enthaltend 4 Gew.% NP-
MCA (Ethylacetoacetat (EAA)) als fluides Nanophasensystem (die Angaben der Gewichtsprozente sind bezogen auf die vollständige Zusammensetzung). Dargestellt ist der Temperaturbereich, ΔT, des einphasigen Existenzbereichs des Reinigungsmittels, wobei ΔT bestimmt ist, durch die im Fisch-Diagramm ermittelte Länge der zur Temperaturachse parallelen Tangente an das Lα-Gebiet, die begrenzt wird durch die Schnittpunkte der Tangente mit der unteren und oberen Trennlinie zwischen einphasigem und zweiphasigem Existenzbereich des Reinigungsmittels. Wie aus Fig. 3 ersichtlich führt das Vorhandensein von NP- MCA zu einer Vergrößerung des Temperaturbereichs ΔT.
Allgemeine Beschreibung der Erfindung
Gemäß einem ersten Gesichtspunkt werden die oben gestellten Aufgaben gemäß dem Gegenstand von Anspruch 1 gelöst, wonach in vorteilhafter Weise die
Oberflächen von Gegenständen aus organischen oder anorganischen Materialien durch ein Verfahren gereinigt werden können, welches die Schritte umfasst A) in Kontakt bringen eines Gegenstandes aus organischen oder anorganischen Materialien mit einer Zusammensetzung in Form eines fluiden Nanophasensystems umfassend die Komponenten a) mindestens eine wasserunlösliche Substanz mit einer
Wasserlöslichkeit von weniger als 4 Gramm pro Liter, in einer Menge von 0,1 bis 90 Gew.%, b) mindestens eine amphiphile Substanz (NP-MCA), die keine Tensidstruktur aufweist, alleine nicht strukturbildend ist, deren Löslichkeit in Wasser bzw. Öl zwischen 4g und 1000g pro Liter beträgt und die sich nicht bevorzugt an der Öl-Wasser-Grenzfläche anreichert, in einer Menge von 0,1 bis 80 Gew.%, c) mindestens ein anionisches, kationisches, amphoteres und/oder nichtionisches Tensid; in einer Menge von 0,1 bis 45 Gew.%, d) mindestens ein polares protisches Lösungsmittel, insbesondere mit Hydroxyfunktionalität, in einer Menge zwischen 1 ,0 und 90 Gew.%, e) gegebenenfalls ein oder mehrere Hilfsstoffe, in einer Menge von 0,01 bis 10 Gew.%, wobei sich die Prozentangaben jeweils auf das Gesamtgewicht der Zusammensetzung beziehen,
B) in Kontakt lassen der Zusammensetzung aus Schritt A) mit dem Gegenstand bis zur Entwicklung von Gas oder Gasblasen an dem Gegenstand,
C) Entfernen der Zusammensetzung aus Schritt A) von dem Gegenstand und
D) Gegebenenfalls anschließendes Spülen und/oder Trocknen des durch Schritte A) und B) behandelten Gegenstandes.
Gemäß einem weiteren Aspekt werden die der vorliegenden Erfindung zugrunde liegenden Aufgaben gelöst durch die Verwendung von entsprechend gebildeten Gasen oder Gasblasen zum nassen Reinigen von Oberflächen von Gegenständen aus organischen oder anorganischen Materialien in Flüssigkeiten.
Ein weiterer Aspekt der vorliegenden Erfindung besteht in einem Verfahren zur Herstellung von Gasen oder von Gasblasen, welche von der erfindungsgemäßen wässrigen Zusammensetzung gebildet werden, und die in vorteilhafter Weise zur Reinigung von Gegenständen Verwendung finden.
Ein noch weiterer Aspekt der vorliegenden Erfindung liegt in der Verwendung der erfindungsgemäßen Zusammensetzung zur Erzeugung eines Gases oder von Gasblasen für die nasse Reinigung von Oberflächen von Gegenständen aus organischen oder anorganischen Materialien.
Darüber hinaus besteht ein weiterer Aspekt der vorliegenden Erfindung in der
Verwendung eines Gase oder von Gasblasen, welche von der erfindungsgemäßen Zusammensetzung gebildet werden oder welche herstellbar sind durch ein erfindungsgemäßes Verfahren zur Herstellung von Gasen oder Gasblasen, zum nassen Reinigen von Oberflächen von Gegenständen aus organischen oder anorganischen Materialien.
Zusätzlich besteht ein weiterer Aspekt der vorliegenden Erfindung in der Bereitstellung einer für die erfindungsgemäßen Verfahren und Verwendungen geeigneten Zusammensetzung und entsprechender Mittel.
Wenn nicht explizit anders dargelegt, beziehen sich die in Prozent angegebenen Mengenangaben bzw. die Prozentangaben jeweils auf das Gesamtgewicht der betreffenden Zusammensetzung.
Detaillierte Beschreibung der Erfindung
Die vorliegende Erfindung umfasst ein Verfahren zur Reinigung von Gegenständen, insbesondere von deren Oberflächen, aus organischen oder anorganischen Materialien gekennzeichnet durch die Schritte
A) in Kontakt bringen eines Gegenstandes aus organischen oder anorganischen Materialien mit einer Zusammensetzung in Form eines fluiden Nanophasensystems umfassend die Komponenten a) mindestens eine wasserunlösliche Substanz mit einer
Wasserlöslichkeit von weniger als 4 Gramm pro Liter, in einer Menge von 0,1 bis 90 Gew.%, b) mindestens eine amphiphile Substanz (NP-MCA), die keine Tensidstruktur aufweist, alleine nicht strukturbildend ist, deren Löslichkeit in Wasser bzw. Öl zwischen 4g und 1000g pro Liter beträgt und die sich nicht bevorzugt an der Öl-Wasser-Grenzfläche anreichert, in einer Menge von 0,1 bis 80 Gew.%, c) mindestens ein anionisches, kationisches, amphoteres und/oder nichtionisches Tensid; in einer Menge von 0,1 bis 45 Gew.%, d) mindestens ein polares protisches Lösungsmittel, insbesondere mit Hydroxyfunktionalität, in einer Menge zwischen 1 ,0 und 90 Gew.%, e) gegebenenfalls ein oder mehrere Hilfsstoffe, in einer Menge von 0,01 bis 10 Gew.%, wobei sich die Prozentangaben jeweils auf das Gesamtgewicht der Zusammensetzung beziehen,
B) in Kontakt lassen der Zusammensetzung aus Schritt A) mit dem Gegenstand bis zur Entwicklung von Gas oder Gasblasen an dem Gegenstand,
C) Entfernen der Zusammensetzung aus Schritt A) von dem Gegenstand und
D) Gegebenenfalls anschließendes Spülen und/oder Trocknen des durch Schritte A) und B) behandelten Gegenstandes.
Es hat sich nämlich überraschenderweise gezeigt, dass eine derartige Zusammensetzung Gase bzw. Gasblasen entstehen lässt, wobei diese Gase oder
Gasblasen in vorteilhafter Weise auf verschmutzten Oberflächen entstehen. Dies war um so überraschender, da diese Gase oder Gasblasen ohne Wärmezufuhr entstehen, dass heißt bevorzugt bei Umgebungstemperaturen zwischen 00C und 550C, insbesondere zwischen 50C und 5O0C, bevorzugt zwischen 1O0C und 450C, insbesondere bevorzugt zwischen 150C und 400C, ganz bevorzugt zwischen 2O0C und 35°C und ohne Zugabe einer weiteren, insbesondere eine die
Gasbildung fordernde, erzeugende oder miterzeugende Komponente.
Das war aus dem bekannten Stand der Technik nicht zu erwarten.
Überraschend war auch die Beobachtung, dass der Reinigungseffekt ganz überwiegend, wenn nicht sogar ausschließlich, durch die von der erfindungsgemäßen Zusammensetzung erzeugten Gasbläschen am zu reinigenden Gegenstand verursacht wurde, ohne weitere Zufuhr eines Reinigungsmittels.
Ohne sich darauf festzulegen wird für das Eintreten des Reinigungseffektes die
Hypothese vertreten, dass die erfindungsgemäßen Nanophasenfluide Schmutz schnell durchdringen können, so dass durch diese "diffusionsfreudige" Eigenschaft dann eine Bildung von nano-Gasbläschen hinter den Schmutzpartikeln ermöglicht. Durch weitere Volumenzunahme der Gasbläschen könnten Verschmutzungen vom Untergrund abgehoben oder aus Poren herausgedrückt werden. Bevorzugt an mikroskopisch kleinen Unebenheiten, Poren und Vertiefungen, insbesondere an verschmutzen Stellen, könnten Gase bzw. Gasbläschen durch heterogene Keimbildung entstehen. Es wird weiter vermutet, ohne sich darauf festzulegen, dass auch bereits von der erfindungsgemäßen nanophasenstrukturierten Zusammensetzung erzeugte mikroskopisch kleine Gasbläschen, in die Lage versetzt werden, unter kleine Schmutzpartikel zu gelangen und diese durch weitere Volumenzunahme vom Untergrund des zu reinigenden Gegenstandes abheben. Ganz offensichtlich ist die von diesen Gasblasen gebildete (Auftriebs-)Kraft, die auf die Schmutzpartikel wirkt, größer als die Summe an Gewichtskraft und Anhangskraft bzw. Adhäsionsoder Klebekraft des Schmutzteilchens. Sollte eine solche, wenn auch zurzeit nur theoretische, Wirkungsweise bei dem Reinigungseffekt eine Rolle spielen, dann war diese ebenfalls nicht zu erwarten.
Es wurde auch festgestellt, dass es sich bei dem erfmdungsgemäßen Gas bzw. den Gasblasen um überwiegend Kohlendioxid handelt, so dass ein CO2-umfassendes
Gas erfindungsgemäß bevorzugt ist. Daneben können aber auch andere Gase, wie beispielsweise Wasserstoff, Stickstoff, Sauerstoff, Chlor, oder Schwefelwasserstoff, Stickoxide oder Ammoniak entstehen und erfindungsgemäße Bedeutung haben.
Es kann auch in vorteilhafter Weise der erfindungsgemäßen Zusammensetzung von außen ein Gas hinzugefügt werden, was bevorzugt unter Druck erfolgen kann. Ein solches Gas kann beispielsweise Wasserstoff, Stickstoff, Sauerstoff, Chlor, Stickoxide, Ammoniak, halogenierte Kohlenwasserstoffe wie zum Beispiel Trichlortrifluormethan, Dichlordifluormethan, l,l,2,-Trichlor-l,2,2-trifluorethan, l,2-Dichlor-l,l,2,2,-tetrafluorethan, oder Schwefelwasserstoff umfassen oder ein Gemisch aus mindestens einem dieser Gase.
Das Hinzufügen eines solchen Gases kann nach an sich bekannter Weise, beispielsweise in einem geschlossenen Behälter bei Raumtemperatur (22°C) und
2-3 atm (2 x 105 - 3 x 105 Pa), erfolgen.
Insofern ist eine erfindungsgemäße Zusammensetzung, wie oben definiert, die zusätzlich ein von außen zugesetztes Gas enthält, ebenfalls Gegenstand der vorliegenden Erfindung.
Mit dem Verfahren und den Anwendungen der der vorliegenden Erfindung zugrunde liegenden Zusammensetzung ergeben sich eine Reihe von Vorteile, die sich hauptsächlich zeigen in einer minimalen Belastung der Gesundheit und der Umwelt, im Verzicht auf einen apparativen, technischen und energetischen
Aufwand, in einer hohen Wirtschaftlichkeit und durch eine einfache und effektive Anwendungsweise. In einer bevorzugten Ausführungsform kann die erfindungsgemäße, als fluides Nanophasensystem vorliegende Zusammensetzung, mindestens eine weitere amphiphile Substanz mit Tensidstruktur, beispielsweise ein Cotenside mit hydrophil-lipophilen Molekülanteilen, umfassen.
Mehrkomponentensysteme vom Typ Wasser, wasserunlösliche Substanz (Öl), Tensid und ggf. Cotensid, die sich spontan bilden und als Mehrstoffsysteme in Erscheinung treten, sind als Mikroemulsionen bekannt. Mikroemulsionen sind thermodynamisch stabile, nanostrukturierte Fluide, die zumindest aus Wasser oder einer wasserähnlichen Flüssigkeit (z.B. Glycerin), Öl und einem Tensid bestehen. Mikroemulsionen enthalten teilweise noch Cotenside und (bei der Verwendung ionischer Tenside) ggf. noch Salze. Die Strukturgrößen der Mikroemulsionen liegen meist zwischen 10 bis 200 nm. Im Gegensatz zu den kinetisch stabilen Emulsionen oder Nanoemulsionen neigen die thermodynamisch stabilen
Mikroemulsionen nicht zum Aufrahmen durch Partikelkoaleszenz. In Mikroemulsionen zerfallen kurzfristig entstandene größere Strukturen einige Zeit später wieder in kleinere Mizellen. Daraus folgt, dass sich Mikroemulsionen durch ihre thermodynamische Stabilität auch ohne Durchmischen von selbst bilden. Im Gegensatz zu Emulsionen treten in Mikroemulsionen nicht nur kugelförmige Mizellen, sondern auch elongierte Mizellen (wurmartige Mizellen) und diverse Netzwerk-artige Strukturen auf. Im günstigsten Fall existiert in einer Mikroemulsion eine bikontinuierliche Struktur. Hier durchdringen sich Wasser- und Ölphase über Schwamm-ähnliche Grenzflächen aus Tensiden und gegebenenfalls Cotensiden.
Durch die erfindungsgemäße Zugabe von mindestens einer amphiphilen Substanz, den sogenannten NP-MCA (nanophase-forming mixed-chain structure amphiphile), die nicht der hydrophil-hydrophoben Struktur oder Eigenschaften von Tensid bzw. Cotensid folgen, kann in vorteilhafter Weise eine Erweiterung des einphasigen kolloiddispersen Bereichs der Mikroemulsion erreicht und eine Veränderung der Eigenschaften des fluiden Nanophasensystems eingestellt werden, wie sie in den Figuren 1 bis 3 dargestellt sind und weiter unten noch ausführlich beschrieben werden.
Überraschend wurde ferner festgestellt, dass die Zugabe von NP-MCAs eine Erweiterung des thermodynamisch stabilen, einphasigen Existenzbereichs der nanostrukturierten Systeme bewirkt. Das war um so überraschender, da die
Fachwelt bisher davon ausgegangen war, dass je unterschiedlicher die lipophilen und die hydrophilen Teile hinsichtlich ihrer Löslichkeit in der jeweiligen entgegengesetzten Phase sind, desto eher können sich Mikroemulsionen ausbilden.
Daher hat der Fachmann zur Herstellung so genannter Mikroemulsionen grundsätzlich Öle und hydrophile Bestandteile genommen, die sich möglichst wenig ineinander lösen. Folglich wurden gemäß dem Stand der Technik solche Stoffe zur Herstellung von Mikroemulsionen gemieden, die nicht grenzflächenaktiv sind und sich dennoch sowohl in der Ölphase also auch in der hydrophilen Phase aufhalten, wie es den erfindungsgemäßen nicht- strukturbildenden, gemischt-strukturierten Amphiphilen (NP-MCA) der Fall ist.
Insofern überwindet die vorliegende Erfindung auch ein seit langem in der
Fachwelt verwurzeltes Vorurteil.
Es war des Weiteren überraschend, dass die Zugabe von NP-MCAs zu einer Öl/Wasser/Tensid-Mischung eine deutliche Aufweitung des Einphasenbereichs der entstandenen Nanophasenfluiden gegenüber herkömmlichen Mikroemulsionen entstehen lässt und, gegenüber herkömmlichen Mikroemulsionen, die lamellare Phase (La) in einem als Fisch-Diagramm oder "whale-diagram" bezeichneten Phasendiagramm weit zurückgedrängt wird, so dass das Auftreten von hochviskosen lamellaren Phasen, in denen die Öl- und Wasserdomänen nachteilig schichtweise vorliegen, verhindert oder zumindest vermindert wird (siehe Fig. 3).
Auch war es überraschend, dass durch die erfindungsgemäße Zugabe eines NP- MCA, beispielsweise eines Ethylacetoacetats, eine Absenkung des Temperaturfensters erfolgt und somit ein gegenüber herkömmlichen Mikroemulsionen größerer nutzbarer Temperaturbereich erreicht werden kann (siehe Fig. 3).
Diese Systeme werden im Sinne der vorliegenden Erfindung als fluide Nanophasensy steme (kurz: Nanophasenfluide) bezeichnet. Nanophasenfluide enthalten insbesondere Wasser oder einen wasserähnlichen Stoff, Öl, mindestens ein strukturbildendes Amphiphil, das sich an die Öl-Wasser-Grenzfläche anlagert und - in Erweiterung zu den Mikroemulsionen - mindestens ein nicht- strukturbildendes Amphiphil ohne Tensidstruktur (NP-MCA). Das strukturbildende Amphiphil ist ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus Tensiden, Cotensiden oder Tensid-ähnlichen Oligomeren bzw. Polymeren.
Die NP-MCAs sind wichtig für die Erweiterung des thermodynamisch stabilen
Existenzbereichs der fluiden Nanophasen und daher ein weiteres Abgrenzungskriterium zu den Mikroemulsionen. Die Zugabe von NP-MCAs ermöglicht in vorteilhafter Weise eine deutliche Aufweitung und ggf. Absenkung des Temperaturfensters des Einphasenbereichs.
Von Vorteil ist des weiteren, dass die NP-MCAs zusätzlich das Auftreten von hochviskosen lamellaren Phasen verhindern oder vermindern können. Zusätzlich können die NP-MCAs gegebenenfalls benötigte Tensidkonzentration herabsetzen.
Auch ist darüber hinaus von Vorteil, dass die NP-MCAs die Eigenschaften und
Anwendungsmöglichkeiten der Nanophasenfluide für die Reinigung stark zu erweitern vermögen.
Die Gruppe der Nanophasen-bildenden-gemischt-strukturierten Amphiphile (nanophase-forming-mixed-chain structure amphiphile, NP-MCA) umfasst gemischt-strukturierte Amphiphile, die über hydrophile und hydrophobe
Molekülbereiche verfügen, die räumlich eng beieinander liegen, aber derart vermischt sind, dass sie keinen Tensid-ähnlichen Aufbau besitzen. Damit unterscheiden sie sich von Tensiden und Cotensiden, die ihre Funktion durch die gerichtete Trennung beider Bereiche erhalten (Kopf-Schwanz-Struktur). Als Folge davon sind NP-MCA nicht allein zur Ausbildung von Überstrukturen fähig und reichern sich vorzugsweise nicht an der Öl-Wasser-Grenzfläche an. Zur Bildung von Nanophasenfluiden ist daher neben der Öl- bzw. Wasserphase zusätzlich noch ein Tensid nötig. NP-MCA besitzen jedoch eine signifikante Löslichkeit in der Wasserphase bzw. Ölphase und verteilen sich hierin bis zur Ausbildung eines Gleichgewichts. Die Löslichkeit des NP-MCAs in Wasser bzw. Öl beträgt in der Regel zwischen 4 und 1000 Gramm pro Liter, ggf. auch in Form seiner Salze.
Eine erfindungsgemäße NP-MCA umfasst eine amphiphile Substanz, die keine gerichtete hydrophil-hydrophobe Tensidstruktur aufweist, alleine nicht strukturbildend, d.h. nicht Mizellen-bildend ist, deren Löslichkeit in Wasser bzw. Öl zwischen 4g und 1000g pro Liter beträgt und die sich nicht bevorzugt an der
Öl- Wasser-Grenzfläche anreichert.
Bei Mikroemulsionen kann im Phasendiagramm in Abhängigkeit von Temperatur und Tensidkonzentration (Fisch- oder whale-Diagramm) ein Dreieck zwischen dem X-Punkt und den Kreuzungspunkten des Grenzbereichs des einphasigen zum zweiphasigen Bereich und der parallel zu der Ordinate angelegten Tangente des beginnenden Lα-Gebiets aufgespannt werden. Messmethoden für die Erstellung des Tensidkonzentration-Temperatur-Phasendiagramms (Fisch- oder whale- Diagramm) sind dem Fachmann aus dem Stand der Technik bekannt. NP-MCAs führen in unerwarteter und vorteilhafter Weise zu einer Aufweitung des
Existenzbereichs des einphasigen Bereichs, sowie zu einer Vergrößerung der Fläche dieses Dreiecks und können darüber definiert werden. Als NP-MCAs können bevorzugt alle Amphiphile Verwendung finden, die bei einer Zugabe von 4% zu einem Öl-Wasser-Tensid-System zu einer Vergrößerung der Fläche dieser Dreiecke von mindestens 5% führen, ohne dabei das Tensid- System zu verändern, bevorzugt von mindestens 10% und ganz besonders bevorzugt von mindestens 20%. In einer besonderen Ausführungsform ist die Fläche des Dreiecks in einem Bereich von 5% bis 2000% vergrößert, ohne dabei das Tensid-System zu verändern, bevorzugt von 10% bis 1000%, ganz besonders bevorzugt von 15% bis 500%.
Besonders bevorzugt sind NP-MCA, die dadurch charakterisiert sind, dass sie, bei einer Zugabe zu einem Öl-Wasser-Tensid-System enthaltend die Bestandteile Öl a), Tensid c) und polares protisches Lösungsmittel d), und gegebenenfalls Hilfsstoffe e), von 4 Gew.-% bezogen auf das Gesamtgewicht des Systems, zu einer mindestens 5%-igen Vergrößerung der Fläche des im Phasendiagramm enthaltenen Dreiecks führen, welches bestimmt ist durch die drei Eckpunkte: i) den X-Punkt, ii) den oberen Kreuzungspunkt des Grenzbereichs des einphasigen zum zweiphasigen Bereichs mit der parallel zur Temperaturordinate angelegten Tangente an das beginnende Lα-Gebiet und iii) den unteren Kreuzungspunkt des Grenzbereichs des einphasigen zum zweiphasigen Bereichs mit der parallel zur Temperaturordinate angelegten Tangente an das beginnende Lα-Gebiet.
Die Lage solcher Dreiecke ist in Fig. 3 verdeutlicht.
Die Methodik zur Erstellung solcher Phasendiagramme ist beispielsweise beschrieben in: - M. Kahlweit, R. Strey, D. Haase, H. Kunieda, T. Schmeling, B. Faulhaber, M. Borkovec, H. F. Eicke, G Busse, F. Eggers, T. Funck, H. Richmann, L. Magid, O. Soderman, P. Stilbs, J. Winkler, A. Dittrich, and W. Jahn: „How to Study Microemulsions", J. Colloid Interf. Sei., 118 (2), 436 (1987) -
Microemulsions, T. Sottmann and R. Strey in Fundamentals of Interface and Colloid Science, Volume V, edited by J. Lyklema, Academic Press (2005).
Um ein Phasendiagramm (Fischdiagramm, engl. Whale-diagram) zu erhalten werden Proben mit konstantem Verhältnis der nicht-Tensid-Komponenten und einem Tensidanteil der stufenweise ausgehend von 0 % bis zu einem gewünschten
Tensidanteil (ggf. bis 100 %) erhöht wird, angesetzt. Die Stufenweite richtet sich nach den Ansprüchen an die Messgenauigkeit, wobei eine Schrittweite von 2 % meist ausreichend ist. Diese Proben werden in einem thermostatisierten Medium (bevorzugt Wasser, evtl. mit gefrierpunktserniedrigenden Zusätzen) bei Temperaturen von minus (-) 30°C bis plus (+) 1000C bis zur Einstellung des Phasengleichgewichts belassen und danach der Phasenzustand optisch über die
Lichtstreuung beurteilt. Die Weite der Temperaturschritte ergibt sich aus der gewünschten Messgenauigkeit, wobei für technische Anwendungen meist eine Schrittweite von 1°C ausreichend ist. Die Phasengrenzen ergeben sich aus dem Übergang von einem Phasenzustand in den nächsten, wobei der Fehler durch die Schrittweite der Temperaturmessung vorgegeben ist. Die so erhaltenen
Messpunkte werden in ein Diagramm eingetragen und miteinander verbunden, wobei die Temperatur gegen den Tensidanteil aufgetragen wird. Meist genügt es, die bei einer Probe die im Messbereich existierenden Phasenzustände zu finden und über Intervallschachtelung die Phasengrenzen zu bestimmen. Der Wert für die Phasenaufweitung der nanostrukturierten Fluid-Zusammensetzung wird dadurch bestimmt, indem ein Dreieck in das Phasendiagramm der Figur 3 dargestellt wird, in der Weise, dass eine erste Gerade a) vom X-Punkt ausgehend auf die den Phasenzustand oberhalb der mittleren Temperatur charakterisierenden Kurve (Strich über 2) gebildet wird, eine zweite Gerade b) so gebildet wird, dass sie den Öffnungswinkels von La tangential berührt und die erste Gerade a) am Ort ihres tangentialen Berührungspunktes mit der oberhalb der mittleren Temperatur charakterisierenden Kurve (Strich über 2) schneidet, und eine dritte Gerade c) auf die den Phasenzustand unterhalb der mittleren Temperatur kennzeichnende Kurve (Strich unter 2) so gelegt wird, dass sie die beiden Geraden a) und b) schneidet. Durch Summierung der Längen der drei Geraden in Figur 3, welche einer
Mikroemulsion gemäß dem Stand der Technik entspricht, ergibt einen Zahlenwert Al. Die analoge Summierung der Längen der Geraden eines Phasendiagrammes gemäß der Erfindung (Nanophasenfluid) ergibt einen Zahlenwert A2. Der Zahlenwert der durch die vorliegende Erfindung erreichten vorteilhaften Phasenaufweitung wird dadurch ermittelt, indem die Verhältniszahl aus A2/A1 gebildete wird, in dem also A2 durch Al dividiert wird. Dieser Zahlenwert ist für die erfmdungsgemäße Zusammensetzung des Nanophasenfluids größer 1,0; besonders größer 1,1; insbesondere größer 1,15; ganz besonders größer 1,2; bevorzugt größer 1,22. Dabei kann die Beeinflussung des Umfangs des Dreiecks zusätzlich oder alternativ zur Vergrößerung der Fläche des Dreiecks erfolgen. Bevorzugte NP-MCA zeichnen sich dadurch aus, dass sie bei einer Zugabe von 4 Gew.-% bezogen auf das Gesamtgewicht der erfindungsgemäßen
Zusammensetzung a) zu einem Öl- Wasser-Tensid-System enthaltend die Bestandteile al), a3) und a4) zu einer mindestens 5%-igen Vergrößerung des Temperaturbereichs ΔT des einphasigen Existenzbereichs der erfindungsgemäßen Zusammensetzung a) führt, der bestimmt ist, durch die im Phasendiagramm in Abhängigkeit von Temperatur und Tensidkonzentration ermittelte Länge der zur
Temperaturachse parallelen Tangente an das Lα-Gebiet, die begrenzt wird durch die Schnittpunkte der Tangente mit der unteren und oberen Trennlinie zwischen einphasigem und zweiphasigem Existenzbereich der erfindungsgemäßen Zusammensetzung a) (siehe Fig. 3). Besonders bevorzugte NP-MCA führen zu eine Vergrößerung des Temperaturbereichs ΔT von 10% bis 1000%, ganz besonders bevorzugt von 20% bis 500%. Dabei kann die Beeinflussung des Temperaturbereichs ΔT zusätzlich oder alternativ zur Vergrößerung der Fläche und/oder des Umfangs des Dreiecks erfolgen.
Unter NP-MCA sind insbesondere Moleküle zu verstehen, die aus Kohlenstoff,
Wasserstoff und aus zumindest einer der folgenden Atomsorten (Heteroatome) bestehen: Silizium, Sauerstoff, Stickstoff, Schwefel, Phosphor, Fluor, Chlor, Brom, Iod. Bevorzugt befinden sich polare Kohlenstoffatome neben Heteroatomen. Polare Kohlenstoffatome werden nicht zu einer Alkylkette oder unpolaren Kette gezählt.
Bevorzugte NP-MCA im Sinne der vorliegenden Erfindung umfassen solche, die ausgewählt sind aus der Gruppe umfassend Alkohole, Ketone, Ester, Heterozyklen mit 5 bis 7 Atomen pro Zyklus, Ether, Amide und Amine, NAcylierte Aminosäuren, und einige Aldehyde, die keine tensidähnliche Struktur, also keine gerichtete Kopf-Schwanz-Struktur aufweisen. Dies sind insbesondere Alkohole (Monoalkohole, Dialkohole, Trialkohole, etc.), die keine tensidähnliche Struktur aufweisen.
Vorteilhaft und daher bevorzugt sind solche NP-MCA Moleküle, deren hydrophile und hydrophobe Bereiche im Molekül derart vermischt sind, dass: i) keine endständige, unpolare Kette, die sich an einem primären oder sekundären
Kohlenstoffatom befindet, 4 oder mehr Kohlenstoffatome aufweist. Sollte die Kette länger sein, so darf sie nicht mehr als 20 % der Molekühnasse ausmachen; ii) eine innermolekulare oder sich an einem tertiären Kohlenstoffatom befindliche, unpolare Kette nicht länger als 7 Kohlenstoffatome ist (dass heißt größer als beispielsweise 1 ,9-Nonandiol) und mehr als 20 % der Molekülmasse ausmacht.
Größere Ketten sind in der Lage sich im unpolaren Bereich aufzuhalten, während die polaren Anteile des Moleküls im hydrophilen Bereich zu finden sind; iii) bei monocyclischen Alkoholen als Kettenlänge der kürzeste Weg durch den Cyclus für die Bestimmung der Kettenlänge nach Punkt i) und ii) gewählt wird; iv) bei polycyclischen Alkoholen für die Bestimmung der Kettenlänge entsprechend Punkt i) und ii) nur die komplett unpolaren Cyclen berücksichtigt werden und hierbei als Kettenlänge die geringste Anzahl der Kohlenstoffatome genommen wird.
Aufgrund der vergleichbaren Polarität gilt das für Alkohole gesagte analog für
Amine und Alkoholamine. Gleiches gilt analog für Fluoride, Chloride und Moleküle, die aus solchen Gruppen aufgebaut sind.
Ein Verfahren mit einer Zusammensetzung, welche solche nicht- strukturbildenden, gemischt-strukturierten Amphiphile aus der Gruppe der
Alkohole, Amine und Alkoholamin umfasst, ist ebenfalls Gegenstand der vorliegenden Erfindung.
Bevorzugte NP-MCA im Sinne der vorliegenden Erfindung können insbesondere auch Ketone oder Säuren und ihre schwachen Salze und Amide, sowie
Organylsulfate und -phosphate sein. Aufgrund ihrer etwas höheren Polarität im
Vergleich zu Alkoholen gilt hier für endständige und innermolekulare Ketten eine um 1 erhöhte Kettenlänge.
Folglich ist ein Verfahren mit einer Zusammensetzung, welche solche nicht- strukturbildenden, gemischt-strukturierten Amphiphile aus der Gruppe der Ketone oder Säuren und ihre schwachen Salze und Amide, sowie Organylsulfate und - phosphate umfasst, ebenfalls Gegenstand der vorliegenden Erfindung.
Weiterhin bevorzugte NP-MCA im Sinne der vorliegenden Erfindung können auch Alkyl-, Alkenyl, Alkinyl-, Arylsulfϊde, -phosphide und -silicone/-siloxane sein. Aufgrund der geringeren Polarität gilt hier eine im Vergleich zu Alkoholen um 1 verringerte Kettenlänge.
Demzufolge ist ein Verfahren mit einer Zusammensetzung, welche solche nicht- strukturbildenden, gemischt-strukturierten Amphiphile mit Alkyl-, Alkenyl, Alkinyl-Resten bzw. aus der Gruppe der Arylsulfϊde, -phosphide und -silicone/- siloxane umfasst, ebenfalls Gegenstand der vorliegenden Erfindung.
Des weiteren sind erfindungsgemäß insbesondere auch solche NP-MCAs bevorzugt, die mehrere der oben genannte Funktionalitäten enthalten, wobei auch unterschiedliche funktionelle Gruppen im Molekül auftreten können. Als
Kettenlängen zur Abgrenzung von herkömmlichen tensidartigen Molekülen dienen hier die bei Alkoholen angegebenen Kettenlängen, vorausgesetzt die Funktionalitäten sind nicht überwiegend Ketone, Säuren und ihre schwachen Salze, Amide oder Organylsulfate bzw. -phosphate.
Somit ist ein Verfahren unter Verwendung einer Zusammensetzung umfassend eine amphiphile Substanz NP-MCA ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus Alkoholen, Aminen, Alkoholaminen, Ketone, Säuren und ihre schwachen Salze und Amide, Organylsulfate und -phosphate, Alkyl-, Alkenyl, Alkinyl-Reste, aus der Gruppe der Arylsulfϊde, -phosphide und -silicone/-siloxane ein bevorzugter
Gegenstand der vorliegenden Erfindung. Besonders bevorzugte NP-MCA sind ausgewählt aus Diolen der Formel I: RiR2COH - (CH2)n - COHRiR2 [Formel I] wobei n = 0, 1, 2, 3 oder 4 sein kann, Ri und R2 jeweils unabhängig voneinander Wasserstoff oder ein unverzweigtes oder verzweigtes Ci - C3 Alkyl ist.
Aus dieser Gruppe sind insbesondere besonders bevorzugte NP-MCA ausgewählt aus folgenden Diolen: 1,3-Propandiol, 1,3-Butandiol, 1,4-Butandiol, 1,5- Pentandiol, 1 ,6-Hexandiol, 2,3-Butandiol, 2,4- Pentandiol, 2-Ethyl-l,3-Hexandiol,
2,5-Dimethyl-2,5-Hexandiol, 2-Methyl-2,4-Pentandiol, 2-(n-Butyl)-2-Ethyl- 1 ,3- Propandiol oder aus 1,2-Diolen.
Die genannten Diole eignen sich insbesondere zur Bereitstellung einer erfϊndungsgemäßen Zusammensetzung für das erfindungsgemäße Verfahren und deren erfindungsgemäße Verwendung.
Besonders bevorzugte NP-MCA sind auch ausgewählt aus Acetoacetaten der Formel II: C(Rs)3 - CO - CH2 - CO - O - R4 [Formel II] wobei
R3 jeweils unabhängig voneinander Wasserstoff oder ein Ci bis C2 Alkyl ist und R4 ein verzweigtes oder un verzweigtes Ci bis C4 Alkyl ist; oder aus Acetoacetaten der Formel III: CH3- CO - CH2 - CO - O - R5 [Formel III] wobei
R5 ein Ci bis C4 Alkyl ist;
Aus dieser Gruppe sind insbesondere besonders bevorzugte NP-MCA ausgewählt aus folgenden Acetoacetaten: Ethylacetoacetat, iso-Propylacetoacetat,
Methylacetoacetat, n-Butylacetoacetat, n-Propylacetoacetat oder tert- Butylacetoacetat. Die genannten Acetoacetate eignen sich insbesondere zur Bereitstellung einer erfindungsgemäßen Zusammensetzung für das erfindungsgemäße Verfahren und deren erfindungsgemäße Verwendung.
Weitere bevorzugte NP-MCA sind ausgewählt aus Dionen der Formel IV
CH3 - (CH2)P -CO - (CH2)q - CO - (CH2)r - CH3 [Formel IV] wobei p, q, r unabhängig voneinander 0, 1 oder 2 sein können, mit der Maßgabe, dass, wenn die Summe aus p, q und r = 2 ist, die Verbindung gemäß Formel IV auch zyklisch sein kann (Cyclohexandion).
Aus dieser Gruppe sind insbesondere besonders bevorzugte NP-MCA ausgewählt aus folgenden Dionen: 2,3-Butandion (Diacetyl), 2,4-Pentandion (Acetylaceton), 3,4-Hexandion, 2, 5 -Hexandion, 2,3-Pentandion, 2,3-Hexandion, 1,4-
Cyclohexandion oder 1,3 -Cyclohexandion.
Die genannten Dione eignen sich insbesondere zur Bereitstellung einer erfindungsgemäßen Zusammensetzung für das erfindungsgemäße Verfahren und deren erfindungsgemäße Verwendung.
Ebenfalls bevorzugte NP-MCA sind ausgewählt aus Estern der Formel V R6- CO - O - R7 [Formel V] wobei R6 eine Ringbindung zu R7, CH3 oder COCH3 ist und
R7 (CH2)2 - O - Ringbindung zu R6, (CH2)2 - O - (CH2)3 - CH3, CH2 - CH3 oder CH2- CH(CH3) - O - Ringbindung zu R6 ist.
Aus dieser Gruppe sind insbesondere besonders bevorzugte NP-MCA ausgewählt aus folgenden Estern: (l-Methoxy-2-propyl)-acetat, (2-Butoxyethyl)-acetat,
Ethylencarbonat, Ethylpyruvat (2-Oxopropionsäureethylester) oder Propylencarbonat. Die genannten Ester eignen sich insbesondere zur Bereitstellung einer erfindungsgemäßen Zusammensetzung für das erfindungsgemäße Verfahren und deren erfindungsgemäße Verwendung.
Weitere bevorzugte NP-MCA sind ausgewählt aus Malein- bzw. Fumarsäureamiden der Formel VI
R8- HN - CO - C - C - CO - O - R9 [Formel VI] wobei R8 Wasserstoff, ein verzweigtes oder unverzweigtes C1 - C4 Alkyl, oder ein verzweigtes oder un verzweigtes, lineares oder zyklisches C1 - C6 Alkyl ist, wobei das C1 - C6 Alkyl substituiert ist mit einer oder mehreren Gruppen ausgewählt aus OH, NH2, COOH, CO, SO3H5OP(OH)2, und R9 Wasserstoff oder ein verzweigtes oder unverzweigtes C1 - C4 Alkyl ist.
Aus dieser Gruppe sind insbesondere sind besonders bevorzugte NP-MCA ausgewählt aus folgenden Maleinsäureamiden und deren Methyl-, Ethyl-, Propyl- und Butylester: NMethylmaleamid; N-Ethylmaleamid; N-(n-Propyl)-maleamid; N-(i-Propyl)-maleamid; N-(n-Butyl)-maleamid; N(i-Butylmaleamid); N-(tert.-
Butylmaleamid), sowie der entsprechenden Fumarsäureamide und deren Methyl-, Ethyl-, Propyl- und Butylester.
Weitere bevorzugte NP-MCA sind ausgewählt aus: 2,2-Dimethoxypropan, Brenztraubenaldehyd-l,l-dimethylacetal, Diacetanalkohol (2-Methyl-2-pentanol-
4-on), 2-Butanol, 2-Acetyl-gamma-Butyrolacton, 3-Amino-lH-l,2,4-triazol, Gamma-Butyrolacton, Nikotinsäureamid, Ascorbinsäure, N-Acetylaminosäuren, insbesondere N-Acetylglycin, -alanin, -cystein, -valin oder -arginin, triethylphosphat, n-Butylacetat, Dimethylsulfoxid oder 2,2,2-Trifluorethanol.
Ganz besonders bevorzugt sind erfindungsgemäß die folgenden NP-MCA, welche ausgewählt sind aus der Gruppe bestehend aus Ethylacetoacetat; i- Propylacetoacetat; Methylacetoacetat; Methylisobutyrylacetat (Methyl-(4-methyl- 3-oxopentanoat)); n-Butylacetoacetat; n-Propylacetoacetat; tert-Butylacetoacetat; Allylacetoacetat; Maleinsäureamid (Maleamische Säure, Maleamid), folgende Maleamide und deren Methyl-, Ethyl-, Propyl- und Butylester; N- Methylmaleamid; NEthylmaleamid; N-(n-Propyl)-maleamid; N-(i-Propyl)- maleamid; N-(n-Butyl)-maleamid; N(i-Butylmaleamid); N-(tert.-Butylmaleamid); sowie der entsprechenden Fumarsäureamide und deren Methyl-, Ethyl-, Propyl- und Butylester; 2,2-Dimethoxypropan; Diacetonalkohol (4-Hydroxy-4- methylpentan-2-on); 1,3-Butandiol; 1,4-Butandiol; 1,5-Pentandiol; 1,6-Hexandiol; 2-Ethyl-l,3-Hexandiol, 2-Methyl-2,4-Pentandiol, 2-(n-Butyl)-2-Ethyl-l,3-
Propandiol; 1,3-Propandiol; 2,3-Butandiol; 2,4-Pentandiol; 2,5-Dimethyl-2,5- hexandiol; (l-Methoxy-2-propyl)-acetat; (2-Butoxyethyl)-acetat; 1,3- Cyclohexandion; 1 ,4-Cyclohexandion; 2,3-Hexandion; 2,3-Pentandion; 2,5- Hexandion; 3,4-Hexandion; Acetylaceton (2,4-Pentandion, ACAC); Diacetyl (2,3- Butandion); Ethylencarbonat; Propylencarbonat; 2-Acetyl-gamma-Butyrolacton;
N-Acetylcystein und Methyl-,Ethyl-, Propyl-, Butylester; NAcetylglutaminsäure und Methyl-,Ethyl-, Propyl-, Butylester; N-Acetylglycin und Methyl-, Ethyl-, Propyl-, Butylester; N-Acetyltyrosin und Methyl-,Ethyl-, Propyl-, Butylester; N- Acetylvalin und Methyl-, Ethyl-,Propyl-, Butylester; Ethylpyruvat (2- Oxopropionsäureethylester); Brenztraubenaldehyd- 1 , 1 -dimethylacetal; 3 -Amino- lH-l,2,4-triazol; Diethyl-3-oxoglutarat; Diethylenglycoldiethylether;
Diisopropylether; Ethylenglycoldiethylether; Methylcarbamat; tert.- Butylmethylether; Vinylacetat; Chinin (freie Base, als Hydrochlorid); Adipinsäurediamid; Bernsteinsäureimid; NMethylcaprolactam; Essigsäurediethylamid; Harnstoff; Thioacetamid; 1 ,2-Phenylendiamin; 1,3-
Phenylendiamin; 1 ,4-Diaminobutan; 1 ,4-Diazabicyclo[2.2.2]octan; 1,4- Phenylendiamin; 1,6-Diaminohexan; 2-(4-Methoxyphenyl)-ethylamin; 2- Aminobenzamid; 2-Aminophenol; Dipropylamin; Triethylamin; Tyramin; Anthranilsäure; DL-2-Aminobuttersäure; Serin; Threonin; Tyrosin; Adipinsäure; Methylenbernsteinsäure; trans-Propen-l,2,3-tricarbonsäure; Cyclohexanol;
Cyclohexanon; Dimedon (5,5-Dimethylcyclohexan-l,3-dion);
N,NDimethylcyclohexylamin; trans- 1 ,2-Cyclohexandiol; (4-Hydroxyphenyl)- essigsaure; 1,3,5-Trihydroxybenzol; 2-Ethylpyridin; 2-Methoxybenzoesäure; 2- Methoxyphenol; 2-Methylhydrochinon; 2-Methylresorcin; 2,4-
Dihydroxybenzoesäure; 2,6-Dihydroxybenzoesäure; 3-Aminophenol; 3,4- Dihydroxybenzoesäure; 3,5-Dihydroxybenzoesäure; 4-Amino-3-nitrophenol; A- Aminophenol; 4-Hydroxybenzaldehyd; 4-Hydroxybenzoesäure; 5-
Methylresorcin; Acetylsalicylsäure; Salicylsäure und Methyl-, Ethyl-, Propyl, Benzylester; Butylhydroxytoluol; N-Phenyl-2,2'-iminodiethanol; N- Phenylharnstoff; Methyl- Ethyl-, Propyl-4-hydroxybenzoat; Sulfanilsäure; Vanillin; (2-Ethoxyethyl)-acetat; (2-Ethoxyethyl)-methacrylat; (2- Hydroxypropoyl)-methacrylat; [2-(2-Butoxyethoxy)-ethyl]-acetat; 1,2-
Propylenglycoldiacetat; Diethylmalonat; Dimethyl-acetylsuccinat;
Dimethylcarbonat; Dimethylrumarat; Dimethylglutarat; Dimethylmalonat; Ethylacetat; Ethylenglycoldiacetat; Ethylformiat; Ethyllactat; Glycerintriacetat; Isopropenylacetat; Methylformiat; Methyllactat; Methylpropionat; Propylformiat; Propylpropionat; Tetraethylorthocarbonat; Triethylcitrat; l-Benzylpiperidin-4-on; l-Cyclohexyl-2-pyrrolidon; lH-Benzotriazol; 2-Aminothiazol; 2-Ethoxy-3,4- dihydro-2H-pyran; 2-Ethylpiperidin; 2-Mercapto-l-methylimidazol; 2- Methyltetrahydrofuran; 2,2,6,6-Tetramethyl-4-piperidinol; Ascorbinsäure; Coffein, Theobromin, Theophyllin und die entsprechenden Ethylxanthine; Cumarin-3 -Carbonsäure; Ectoin; Hydroxyprolin; Imidazol; Indol; Indol-3- essigsäure und ihre Salze; Melamin (2,4,6-Triamino-l,3,5-triazin); Methylnicotinat; Ethylnicotinat, Nicotinamid; Nicotinsäure; Pyridin-2- carbonsäure; Pyridin-2,3-dicarbonsäure; Pyridin-4-carbonsäure; Tropin (3- Tropanol); Tryptamin; Nitroethan; Nitromethan; 2-Methyl-l-Butanol; Isobutanol (2-Methyl-l-propanol); tert- Amylalkohol; 1,3-Cyclopentandion; 2,6-
Dihydroxyacetophenon; 3-Methyl-3-Penten-2-on; Acetophenon; Diethylketon; Dihydroxyaceton; Ethylmethylketon; Isobutylmethylketon (Methylisobutylketon, MIBK); Isopropylmethylketon; Methylpropylketon; Propiophenon; 2-Butanoxim; Sulfanilamid; 1 ,2,6-Hexantriol; 2-[4-(2-Hydroxyethyl)- 1 -piperazinyl]- ethansulfonsäure; 2-Amino-2-methyl-l,3-propandiol (AEPD, Ammediol), einzeln oder als Gemisch einschließlich deren Derivate. Bevorzugt ist das NP-MCA in der erfϊndungsgemäßen Zusammensetzung von 1 - 80 Gew.-% enthalten bezogen auf das Gesamtgewicht der Zusammensetzung a), besonders bevorzugt von 2 - 25 Gew.-%, ganz besonders bevorzugt von 10 - 24 Gew.-%.
Unter der mindestens einen wasserunlöslichen Substanz mit einer Löslichkeit in Wasser von weniger als 4 g pro Liter werden für die Zwecke der vorliegenden Erfindung Öle verstanden. Mit Öl werden dabei alle hydrophoben Stoffe bezeichnet, die sich nicht mit Wasser oder einer wasserähnlichen Flüssigkeiten homogen mischen und eine separate Phase bilden. Da einige Öle sich noch zu einem Großteil in Wasser lösen, wird hier zusätzlich eine Wasserlöslichkeit von kleiner als 4 Gramm pro Liter definiert. Bevorzugt handelt es sich bei den wasserunlöslichen Substanzen um solche mit einer Wasserlöslichkeit kleiner 2 g pro Liter. Hierzu zählen z. B. Alkane (Benzine) und Cycloalkane (vorzugsweise Cyclohexan). Auch Aromaten wie Toluol, Xylole oder andere Alkylbenzole sowie
Naphthaline kommen in Frage.
Bevorzugt sind langkettige Alkansäureester, wie fette Öle und Fettsäurealkylester oder Fettalkoholether. Auch Benzylacetat gehört erfindungsgemäß zu den eingesetzten wasserunlöslichen Substanzen. Aber auch Terpene, z. B. monocyclische Monoterpene mit Cyclohexangerüst, können Verwendung finden. Besonders bevorzugt sind hier Terpene aus Zitrusfrüchten, wie Citronen- und/oder Orangenterpene bzw. das darin enthaltene Limonen. Die wasserunlöslichen Substanzen a) sind vorzugsweise von 0,1 - 90 Gew.-% in der erfindungsgemäßen Zusammensetzung a) enthalten, bevorzugt von 0,5 - 75 Gew.%, besonders bevorzugt von 1,0 bis 50 Gew.%, ganz besonders bevorzugt von 1,5 - 30 Gew.-% bezogen auf das Gesamtgewicht der erfindungsgemäßen Zusammensetzung.
Als weitere amphiphile Substanzen mit Tensidstruktur können beispielsweise höhere Alkohole verwendet werden. Besonders bevorzugt sind hierbei vor allem
Cotenside mit hydrophil-lipophilen Molekülanteilen wie z. B. die n- und i-
Isomere von Butanol, Pentanol, Hexanol, Heptanol, Octanol, Nonanol, Decanol, Undecanol und Dodecanol.
Bevorzugt sind auch Cycloalkanole, wie Cyclohexanol oder besonders bevorzugt Phenylalkohole wie Phenylmethanol (Benzylalkohol), 2-Phenylethanol und 3- Phenyl-1-propanol. Ebenso können kurzkettige Fettsäuren, wie Hexan-, Heptan-,
Octansäure und deren Alkali- oder Ammoniumsalze bevorzugt Verwendung finden. Besonders bevorzugt sind deren Salze von Ethanolaminen.
Die weiteren amphiphilen Substanzen mit Tensidstruktur sind vorzugsweise von 2 bis 45 Gew.-% in der erfindungsgemäßen Zusammensetzung enthalten, bezogen auf das Gesamtgewicht der erfindungsgemäßen Zusammensetzung, besonders bevorzugt von 2 bis 40 Gew.-%.
Besonders bevorzugt weist die weitere amphiphile Substanz mit Tensidstruktur eine Wasserlöslichkeit von 2 g bis 128 g pro Liter auf und ist ausgewählt aus der
Gruppe umfassend C4-C12-Alkohole, Cycloalkanole, Phenylalkohole, kurzkettige Fettsäuren oder deren Alkali- oder Ammoniumsalze.
Die erfindungsgemäße Zusammensetzung umfasst als Komponente c) weiterhin anionische, kationische, amphotere und/oder nichtionische Tenside. In der folgenden Aufstellung werden einige bevorzugt geeignete Tenside genannt.
Als anionische Tenside können z. B. Alkali- oder Ammonium-Salze von langkettigen Fettsäuren, Alkyl(benzol)sulfonate, Paraffinsulfonate, Bis(2- ethylhexyl) sulfosuccinat, Alkylsulfate, wie v.a. Natriumdodecylsulfat und für spezielle Anwendungen, bei denen es z.B. auf einen Korrosionsschutz ankommt, teilweise auch Alkylphosphate (z.B. Phospholan® PE 65, Akzo Nobel) eingesetzt werden.
Als nichtionische Tenside können Polyalkylenoxid-modifizierte Fettalkohole, wie z.B. Berol®-Typen (Akzo-Nobel) und Hoesch T-Typen (Julius Hoesch), sowie auch entsprechende Octylphenole (Triton-Typen) oder Nonylphenole. Ein besonderes Einsatzgebiet ermöglichen die Heptamethyltrisiloxane (z.B. Silwet®- Typen, GE Silicones), als Mittel zur starken Erhöhung der Spreiteigenschaften der Flüssigkeiten bzw. zur deutlichen Absenkung der Grenzflächenspannung.
Als kationische Tenside können z.B. Kokosbis (2-hydroxyethyl-
)methylammoniumchlorid oder Polyoxyethylen-modifϊziertes
Talkmethylammoniumchlorid Verwendung finden. Daneben ist auch der Einsatz geeigneter amphoterer Tenside möglich, von denen aus der bekannten Vielzahl beispielhaft nur Betaine (Cocoamidopropylbetain) oder Sulfobetaine bzw. Sultaine (Amidopropylhydroxysultaine) genannt sein sollen. Soll ein weiter pH-
Bereich abgedeckt werden, so hat sich das Kokosdimethylaminoxid (Armox® MCD, Akzo-Nobel) als geeignet herausgestellt.
Die Tenside sind in der erfindungsgemäßen Zusammensetzung zwischen 0,1 bis 45 Gew.%, bevorzugt zwischen 1,0 bis 30 Gew.%, ganz bevorzugt von 9,0 bis
16,0 Gew.-% enthalten, bezogen auf das Gesamtgewicht der erfindungsgemäßen Zusammensetzung.
Des Weiteren bezieht sich die Erfindung auf ein Verfahren zur Herstellung der erfϊndungsgemäßen Zusammensetzung. Das erfϊndungsgemäße Verfahren zur
Herstellung einer erfindungsgemäßen Zusammensetzung kann dadurch durchgeführt werden, dass mindestens ein polares Lösungsmittel insbesondere mit
Hydroxyfunktionalität, vorzugsweise in einer Menge zwischen 1,0 und 90 Gew.%, bezogen auf die fertige Zusammensetzung, vorgelegt und ein anionisches, kationisches, amphoteres und/oder nicht ionisches Tensid, vorzugsweise in einer
Menge von 0,1 bis 45 Gew.%, bezogen auf die fertige Zusammensetzung, bei 10 bis 90 °C unter Rühren darin aufgelöst wird, wasserunlösliche Substanz(en), vorzugsweise in einer Menge von 0,1 bis 90 Gew.%, bezogen auf die fertige
Zusammensetzung, parallel oder nach Tensid-Zugabe zugesetzt werden und dann die entstandene Emulsion durch die Zugabe einer weiteren amphiphilen Substanz mit Tensidstruktur und NP-MCA, vorzugsweise in einer Menge von 0,1 bis 80
Gew.%, bezogen auf die fertige Zusammensetzung, in eine optisch transparente erweiterte Mikroemulsion oder ein Nanophasensystem überfuhrt wird und am Ende des Mischungsvorgangs gegebenenfalls Hilfsstoffe zugefügt werden.
Die erfindungsgemäße Zusammensetzung wird insbesondere hergestellt, indem in einem geeigneten Gefäß zunächst Wasser bzw. das Lösungsmittel mit Hydroxy-
Funktionalität vorgelegt und dann das Tensid unter Rühren aufgelöst wird. Hierbei ist zu beachten, dass einige Tenside bereits Wasser in Lieferform enthalten können, so dass die in der Rezeptur vorausberechnete Wassermenge ggf. korrigiert werden muss. Beim Auflösen des Tensids muss darauf geachtet werden, dass der Lufteintrag in die Lösung so gering wie möglich gehalten wird, um ein übermässiges Schäumen zu vermeiden. Für die großtechnische Realisierung gibt es bereits viele Variationen an Rührwerken und Rührer, um ein Schäumen weitgehend zu vermeiden. Die Rührgeschwindigkeit sollte bei Verwendung von Propellerrührern und idealen Verhältnissen von Rührerdurchmesser und Gebindedurchmesser üblicherweise 200 Umdrehungen pro Minute nicht überschreiten. Weiterhin muss darauf geachtet werden, dass einige (konzentrierte) Tenside bei Zugabe von Wasser Gele bilden können, die ein Rühren und eine weitere Verteilung erschweren können. In solchen Fällen müssen gegebenenfalls die wasserunlöslichen Substanzen (Ölphase) zuerst oder parallel zur Tensid- Zugabe zugegeben werden. Ein Schäumen kann auch durch die nachfolgende
Zugabe der Ölphase verhindert werden, da diese oft eine gewisse Entschäumerwirkung besitzen. Nach Zugabe der Ölphase ist eine milchig-trübe Emulsion entstanden, die durch die Zugabe der weiteren amphiphilen Substanz mit Tensidstruktur (beispielsweise Alkanol), spätestens aber nach Zugabe des Amphiphils ohne Tensidstruktur gemäß der Komponente b) (beispielsweise einer
Acetoacetat- Verbindung) aufklart und schließlich in eine optisch transparente erweiterte Mikroemulsion oder ein Nanophasensystem übergeht. Am Ende können noch Hilfs- und Zusatzstoffe, wie beispielsweise Verdickungsmittel (zum Beispiel solche aus der Gruppe der Aerosile).
Gegenstand der Erfindung ist auch ein Verfahren zur Herstellung der erfindungsgemäßen Zusammensetzung, demgemäß i) mindestens ein polares Lösungsmittel insbesondere mit Hydroxyfunktionalität vorgelegt, ii) ein anionisches, kationisches, amphoteres und/oder nicht ionisches Tensid bei 10 bis 90 °C unter Rühren darin aufgelöst wird, iii) wasserunlösliche Substanz(en) parallel oder nach Tensid-Zugabe zugesetzt werden und iv) dann die entstandene Emulsion durch die Zugabe mindestens eines NP-MCA in ein optisch transparentes Nanophasensystem überführt wird und v) am Ende des vorangegangenen Mischungsvorgangs gegebenenfalls Hilfsstoffe zugefügt werden.
Vorzugsweise kann mindestens eine weitere amphiphile Substanz mit
Tensidstruktur, beispielsweise ein Cotensid mit hydrophil-lipophilen Molekülanteilen, dieser Mischung hinzugefügt werden, insbesondere zwischen den Verfahrensschritten i) und iv), bevorzugt zwischen den Verfahrensschritten ii) und iv).
Von der vorliegenden Erfindung wird gegenständlich auch umfasst ein Verfahren zur Herstellung einer einer für die nasse Reinigung von Gegenständen, insbesondere von deren Oberflächen, aus organischen oder anorganischen Materialien geeigneten Zusammensetzung, wonach i) mindestens ein polares protisches Lösungsmittel, insbesondere mit Hydroxyfunktionalität, vorzugsweise in einer Menge zwischen 1,0 und 90 Gew.%, bezogen auf die fertige Zusammensetzung, vorgelegt wird, ii) anschließend ein anionisches, kationisches, amphoteres und/oder nicht ionisches Tensid, vorzugsweise in einer Menge von 0,1 bis 45 Gew.%, bezogen auf die fertige Zusammensetzung, bei 10 bis 90 °C unter Rühren in i) aufgelöst wird, iii) wasserunlösliche Substanz(en), vorzugsweise in einer Menge von 0,1 bis 90 Gew.%, bezogen auf die fertige Zusammensetzung, parallel oder nach Tensid-Zugabe gemäß Schritt ii) zugesetzt werden, iv) dann die entstandene Emulsion durch die Zugabe mindestens einer amphiphile Substanz NP-MCA, vorzugsweise in einer Menge von 0,1 bis 80 Gew.%, bezogen auf die fertige Zusammensetzung, in ein optisch transparentes Nanophasensystem überführt wird, v) am Ende des Mischungsvorgangs umfassend die Schritte i) bis iv) gegebenenfalls Hilfsstoffe zugefügt werden. Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist auch eine Zusammensetzung für die nasse Reinigung von Oberflächen von Gegenständen aus organischen oder anorganischen Materialien, welche nach einem der oben beschriebenen Verfahren hergestellt werden kann.
Auch ist Gegenstand der vorliegenden Erfindung ein Verfahren zur Herstellung eines Gases oder von Gasblasen zum Reinigen von Oberflächen von Gegenständen aus organischen oder anorganischen Materialien in Flüssigkeiten, welches dadurch gekennzeichnet ist, dass eine erfindungsgemäße
Zusammensetzung mit einem zu reinigenden Gegenstand in Kontakt gebracht wird.
Desgleichen liegt ein Gegenstand der vorliegenden Erfindung in der Verwendung einer erfindungsgemäßen Zusammensetzung zur Reinigung von Gegenständen, insbesondere von deren Oberflächen, aus organischen oder anorganischen Materialien.
Darüber hinaus besteht ein weiterer Gegenstand der vorliegenden Erfindung in der Verwendung eines Gases oder von Gasblasen, welche von einer erfindungsgemäßen Zusammensetzung gebildet werden oder herstellbar sind durch ein oben beschriebenes Verfahren zur Herstellung der besagten Zusammensetzung, zum nassen Reinigen von Gegenständen, insbesondere von deren Oberflächen, aus organischen oder anorganischen Materialien.
Auch umfasst die vorliegende Erfindung den Gegenstand der Verwendung einer erfindungsgemäßen Zusammensetzung zur Erzeugung eines Gases oder von Gasblasen für die nasse Reinigung von Gegenständen, insbesondere von deren Oberflächen, aus organischen oder anorganischen Materialien.
Die Anwendungen der erfindungsgemäßen Zusammensetzung umfassen alle an sich bekannten Verfahren, die bei der Reinigung von Gegenständen üblich sind. Solche Verfahren können Anwendungen umfassen wie beispielsweise Auftragen, Baden, Tauchen, Pinseln, Besprühen bzw. Sprayen, Tupfen oder Benetzen.
Als anorganische oder organische Materialien kommen alle an sich bekannten festen Materialien in Betracht, die einer Reinigung bedürfen, ohne Begrenzung betreffend deren Größe, Herkunft, Beschaffenheit und/oder deren Formen.
Insbesondere können gemäß der Erfindung solche anorganische oder organische Materialien vorteilhaft gereinigt werden, bei denen eine Reinigung aufgrund baulicher oder konstruktiver Gegebenheiten nach bisherigen Methoden problematisch war und/oder bei denen sich die Schmutzpartikel, beispielsweise in Poren, Falten und Winkeln, besonders hartnäckig festgesetzt haben, was beispielsweise durch Abrieb, Stäube oder Pigmentpartikel der Fall sein kann.
Hierfür können beispielhaft, aber nicht erschöpfend, angegeben werden:
Bausubstanz, Fassaden, Wegplatten, Kunst- und Natursteine und hieraus geformte Artikel, wie beispielsweise Kunstgegenstände, Skulpturen, Vasen, Tröge, Klettersteine (an Kletterwänden befestigte aus künstlichen oder natürlichen Steinmaterial bestehende Vorsprünge), Artikel aus Polymeren und Metallen, umfassend Bohr- Schleifwerkzeuge oder Instrumente, Getriebe und Teile davon,
Lager, Walzen, insbesondere Druckerwalzen, Maschinen und Teile davon, Gehäuse und Teile davon, Chassis, Zahnräder, Instrumente für den medizinischen und zahnmedizinischen Gebrauch, optische oder akustische Hilfsmittel oder einen in der Medizin oder Diagnostik, im ärztlichen oder zahnärztlichen Bereich verwendeten Gegenstand, Zahnersatzteile und Teile zur Zarinkorrektur, wie beispielsweise Gebisse, Prothesen, Zahnbrücken und Zahnspangen, Gewebe, Fasern, elektronische Bauteile, wie beispielsweise Halbleiter und Leitungsplatten.
In vorteilhafter Weise kann die erfindungsgemäße Zusammensetzung in einer Packungseinheit als kit-of-parts vorliegen, umfassend in räumlich getrennter
Weise, aber in funktioneller Kombination, eine Zusammensetzung gemäß der vorliegenden Erfindung und ein für das Reinigungsverfahren vorgesehenen oder einem hierfür verwendbaren Artikel.
Der für die Reinigung verwendbare Artikel kann in dem kit-of-parts zusätzlich mit einen oder mehrere für das Reinigen nützlichen Hilfsmittel zusammen vorliegen, beispielsweise ausgewählt aus, Pinzette, Stift, Pinseln, Tupfer, Vorrichtungen für
Pumpsprays, Düsen oder Augenschutz allein oder in Kombination. Der bereits erwähnte kit-of-parts kann daher mindestens ein solches Hilfsmittel allein oder zusammen mit einem oben erwähnten Artikel umfassen.
Das erfindungsgemäße Verfahren kann nach üblichen Verfahren und unter
Verwendung der üblichen Anwendungen und Hilfsmittel, wie es beispielhaft ausgeführt wurde, durchgeführt werden.
Je nach der Art und dem Grad der Verschmutzung sowie abhängig von der Größe, Gestalt und der Beschaffenheit des zu reinigenden Gegenstandes kann der
Fachmann durch routinemäßige Versuche feststellen, welche der offenbarten Verfahrensweise er bevorzugen wird und innerhalb welcher Zeit das gewünschte Ergebnis eintritt.
Die Dauer der Exposition des zu reinigenden Gegenstandes mit der erfindungsgemäßen Zusammensetzung ist nicht kritisch. Im allgemeinen kann davon ausgegangen werden, das die Dauer der Exposition bzw. des In-Kontakt- lassens des Gegenstandes mit der Zusammensetzung zwischen wenigen Minuten und mehreren Wochen betragen kann, bevorzugt nicht weniger als 24 Stunden. Das Ergebnis der Reinigung wird dem Fachmann aufzeigen, beispielsweise durch einfaches Betrachten oder durch Zuhilfenahme optischer Mittel, wie zum Beispiel einer Lupe oder einem Mikroskop, wann er die Zusammensetzung von dem Gegenstand entfernt bzw. wann er das Reinigungsverfahren abschließen kann.
Der für das Reinigungsverfahren vorgesehene Artikel kann insbesondere
Gegenstände des täglichen Gebrauchs umfassen, welche einer permanenten oder gelegentlichen Reinigung bedürfen. Beispielsweise können künstliche Gebisse, Prothesen, Brücken oder Zahnspangen, Werkzeuge für den medizinischen oder diagnostischen Gebrauch, als kit-of-parts in vorteilhafter Weise zusammen mit der erfindungsgemäßen Zusammensetzung vorliegen.
Ein Mittel oder eine Verpackung umfassend einen kit-of-parts, enthaltend eine erfindungsgemäße Zusammensetzung räumlich oder physikalisch getrennt in funktioneller Kombination mit einem für die Reinigung geeigneten oder hierfür zu verwendenden Artikel und/oder einem Hilfsmittel wie oben definiert, ist ebenfalls Gegenstand der vorliegenden Erfindung.
Die nachfolgenden Beispiele sollen die Erfindung noch näher erläutern, ohne sie darauf auf irgend eine Weise einzuschränken.
Beispiel 1 : Gasende Zusammensetzung
Komponente Menge (Gew.-%)
Wasser 57,00
Citronensäure Monohydrat^ 0,40
Ethylacetoacetat2^ 13,95
Orangenterpene3^ 11,00
Berol 2604) 8,85
Natriumdodecy 1 sulfat5^ 8,80
100,00
1} VWR International GmbH, Dresden, Deutschland, 2) Fluka Sigma-Aldrich Chemie GmbH, Taufkirchen, Deutschland, 3) Weissmeer-Baltische, Hamburg, Deutschland,
4) Hoesch GmbH & Co. KG, Düren, Deutschland,
5) EMAL 1OP HD: P. T. Kao Indonesia Chemicals via Biesterfeld Spezialchemie GmbH, LifeScience, Hamburg, Deutschland.
Bei Raumtemperatur (22°C) wurden in einem mit Schraubdeckel verschließbarem
Glas mit Magnetrührstab die angegebene Menge von vollentsalztem Wasser vorgelegt. Hierzu wurden die angegebenen Mengen von Citronensäuremonohydrat, Ethylacetoacetat, Orangenterpene, Berol 260 und Natriumdodecylsulfat (SDS) zugegeben. Die Mischung wurde bei Raumtemperatur auf einem Magnetrührer MR Hei-Standard der Marke Heidolph (Heidolph Instruments GmbH & Co.KG, Schwabach, Deutschland) bei maximaler Umdrehungszahl (1400 U/min) bis zur Einphasigkeit gerührt. Es wurde darauf geachtet, dass das SDS vorsichtig unter Rühren zugegeben wurde und es wurde bis zur Einphasigkeit weiter gerührt.
Bei größeren Ansätzen ab 5 kg ist es von Vorteil, Natriumdodecylsulfat vorzulegen und in allen anderen Komponenten außer Wasser vorzususpendieren. Der Wasseranteil wird vorzugsweise am Ebde zugegeben.
Die Zusammensetzung aus Beispiel 1 bildet Kohlendioxid als Gas.
Beispiel 2: Gasende Zusammensetzung
Komponente Menge (Gew.-%)
Wasser 57,00
Oxalsäure Dihydrat6^ 0,40
Ethylacetoacetat 13,95
Orangenterpene 11,00
Berol 260 8,85
Natriumdodecylsulfat 8,80
100,00 6) VWR International GmbH, Dresden, Deutschland,
Die angegebenen Mengen von vollentsalztem Wasser, Oxalsäuredihydrat, Ethylacetoacetat, Orangenterpene, Berol 260 und Natriumdodecylsulfat (SDS) wurden wie unter Beispiel 1 angegeben vermischt.
Die Zusammensetzung aus Beispiel 2 bildet Kohlendioxid als Gas.
Beispiel 3: Gasende Zusammensetzung Komponente Menge (Gew.-%)
Wasser 20,96
Triethylphosphat7) 5,13
Ethylacetoacetat 18,32 n-Butylacetat8) 8,41
1-Hexanol9) 10,45
Benzylacetat9^ 10,45
Orangenteφene 10,60
Citronensäure Monohydrat 0,40
Berol 260 2,14
Natriumdodecylsulfat 13,14
100,00
7) Kurt Obermeier GmbH & Co.KG, Bad Berleburg, Deutschland 8^ Hoesch GmbH, Düren, Deutschland 9^ SAFC, Sigma-Aldrich Chemie GmbH, Taufkirchen, Deutschland Die angegebenen Mengen von vollentsalztem Wasser, Triethylphosphat,
Ethylacetoacetat, n-Butylacetat, 1-Hexanol, Benzylacetat, Orangenteφene, Citronensäuremonohydrat, Berol 260 und Natriumdodecylsulfat (SDS) wurden wie unter Beispiel 1 angegeben vermischt. Die Zusammensetzung aus Beispiel 3 bildet Kohlendioxid als Gas.
Beispiel 4: Gasende Zusammensetzung
Komponente Menge (Gew.-%)
Wasser 20,23
Triethylphosphat 4,96
Ethylacetoacetat 17,68 n-Butylacetat 8,12
1-Hexanol 10,12
Benzylacetat 10,12
Orangenterpene 10,22
Citronensäure Monohydrat 3,85
Berol 260 2,04
Natriumdodecylsulfat 12,66
100,00
Die angegebenen Mengen von vollentsalztem Wasser, Triethylphosphat, Ethylacetoacetat, n-Butylacetat, 1-Hexanol, Benzylacetat, Orangenterpene, Citronensäuremonohydrat, Berol 260 und Natriumdodecylsulfat (SDS) wurden wie unter Beispiel 1 angegeben vermischt. Die Zusammensetzung aus Beispiel 4 bildet Kohlendioxid als Gas.
Beispiel 5: Gasende Zusammensetzung
Komponente Menge (Gew.-%)
Wasser 18,30
Triethylphosphat 4,48
Ethylacetoacetat 15,99 n-Butylacetat 7,35
1-Hexanol 9,15
Benzylacetat 9,15
Orangenterpene 9,24
Oxalsäure Dihydrat 13,04
Berol 260 1,85
Natriumdodecylsulfat 11,45
100,00
Die angegebenen Menge von vollentsalztem Wasser, Triethylphosphat, Ethylacetoacetat, n-Butylacetat, 1-Hexanol, Benzylacetat, Orangenterpene,
Oxalsäuredihydrat, Berol 260 und Natriumdodecylsulfat (SDS) wie unter Beispiel 1 angegeben vermischt. Die Zusammensetzung aus Beispiel 5 bildet Kohlendioxid als Gas.
Beispiel 6: Gasende Zusammensetzung
Komponente Menge (Gew.-%)
Wasser 18,82
Diacetonalkohol10) 4,29
Ethylacetoacetat 42,42
Orangenterpene 4,18
Oxalsäure Dihydrat 0,40
Berol 260 26,89
Natriumdodecylsulfat 3,00
100,00 10^ Applichem GmbH, Darmstadt, Deutschland
Die angegebenen Menge von vollentsalztem Wasser, Diacetonalkohol,
Ethylacetoacetat, Orangenterpene, Berol 260, Oxalsäuredihydrat und Natriumdodecylsulfat (SDS) wie unter Beispiel 1 angegeben vermischt. Die Zusammensetzung aus Beispiel 6 bildet Kohlendioxid als Gas.
Beispiel 7: Gasende Zusammensetzung
Komponente Menge (Gew.-%)
Wasser 57,05
N- Acetylcystein11^ 4,08
Cetiol OE12) 15,28
Triethylcitrat13) 5,09
Lutensol TO 314) 11,84
Tween 80n) 6,66
100,00 1^ Applichem GmbH, Darmstadt, Deutschland
12) KMF, VWR International GmbH, Dresden, Deutschland
13) Cognis GmbH, Düsseldorf, Deutschland 14) BASF SE, Ludwigshafen, Deutschland
Die angegebenen Mengen von vollentsalztem Wasser, N-Acetylcystein, Cetiol OE, Triethylcitrat, Lutensol TO 3, und Tween 80 wurden wie unter Beispiel 1 angegeben vermischt. Die Zusammensetzung aus Beispiel 7 bildet Schwefelwasserstoff als Gas. Beispiel 8: Gasende Zusammensetzung
Komponente Menge (Gew.-%)
Wasser 57,00
Ammonoiumperoxodisulfat15) 0,40
Ethylacetoacetat 13,95
Orangenterpene 11,00
Berol 260 8,85
Natriumdodecylsulfat 8,80
100,00 15) Merck KGaA, Darmstadt, Deutschland
Die angegebenen Mengen von vollentsalztem Wasser, Ammoniumperoxodisulfat,
Ethylacetoacetat, Orangenterpene, Berol 260 und Natriumdodecylsulfat (SDS) wurden wie unter Beispiel 1 angegeben vermischt.
Die Zusammensetzung aus Beispiel 8 bildet Sauerstoff als Gas.
Beispiel 9: Reinigung der Oberfläche eines organischen Materials
Eine Zusammensetzung gemäß Beispiel 2 wurde bei Raumtemperatur (22 °C) auf einen verschmutzten Kletterstein aus vernetzten! Kunstharz mit mikroporöser Oberfläche aufgetragen. Der Kletterstein war zuvor als künstlicher Vorsprung an sportlichen Kletterwänden befestigt und durch Fuß- oder Schuhabrieb und Schweiß stark verschmutzt worden. Nach einer Einwirkzeit der Zusammensetzung von 2 Stunden bildeten sich an den verschmutzten Stellen Gasblasen. Im Laufe dieses Prozesses kam es zu einem Entfernen der Schmutzpartikel von der Oberfläche des Klettersteins. Nach der Einwirkzeit wurde der Kletterstein mit Wasser abgewaschen. Durch die Prozedur wurde die Oberfläche von dem Schmutz befreit und hinterließ einen sehr sauberen Eindruck. Bei der anschließenden mikroskopischen Untersuchung konnte festgestellt werden, dass die Poren des Klettersteins nahezu keine Verschmutzungen mehr enthielten. In einem Kontrollversuch und einem analogen Auftragen auf einen vergleichbar verschmutzen Kletterstein mit einem kommerziellen Reinigungsmittel der Marke Domax® Kunststoff-Reiniger (domalwittol, Wasch- und Reinigungsmittel GmbH Stadtilm, Deutschland), welcher anionische und nichtionische Tenside,
Konservierungsmittel und Duftstoffe enthielt, führte zu keiner vergleichbaren Reinigungswirkung.
Beispiel 10: Nachweis der fluiden Nanophasensysteme
Experimente zur Streuung eines grünen Laserstrahls (Conrad Electronic, Deutschland, Modell Nr. GLP-101, 530-545 nm) zum Nachweis der Nanostrukturierung in Nanophasensystemen. Die Ergebnisse sind in Fig. 1 dargestellt, worauf Bezug genommen wird (die Angaben der Gewichtsprozente sind bezogen auf die jeweilige vollständige Zusammensetzung): a) erfindungsgemäßes fluides Nanophasensystem der folgenden Zusammensetzung: Wasser 57,00 Gew.%; Oxalsäure Dihydrat 0,40 Gew.%; Ethylacetoacetat 13,95 Gew.%; Orangenöl (ex Citrus dulcis) 11,00 Gew.%; Cg-1I Alkoholethoxylat (4) (Berol 260) 8,85 Gew.%; Natriumdodecylsulfat 8,80 Gew.%. Es entsteht eine Gasbildung, die durch sich bildende Blasen zu erkennen sind. Der grüne Laserstrahl ist sichtbar durch Streuung, dass heißt die Flüssigkeit ist nanostrukturiert. b) fluides Nanophasensystem der folgenden Zusammensetzung: Wasser 55,28 Gew.%; l-Methyl-2-pyrrolidon 3,47 Gew.%; Ethylacetoacetat 12,28 Gew.%; Orangenöl (ex Citrus dulcis) 11,35 Gew.%; C9-11 Alkoholethoxylat (4) (Berol 260)
8,82 Gew.%; Natriumdodecylsulfat 8,80 Gew.%. Der grüne Laserstrahl ist sichtbar durch Streuung, dass heißt die Flüssigkeit ist nanostrukturiert. Eine Gasbildung erfolgt in diesem System nicht. Ein roter Laserstrahl wird in den Nanophasensystemen kaum gestreut, da hier die Wellenlänge des roten Lichtes für eine Wechselwirkung zu groß ist. c) Wasser; der Laser ist nicht sichtbar.

Claims

Patentansprüche
Verfahren zur Reinigung von Gegenständen aus organischen oder anorganischen Materialien gekennzeichnet durch die Schritte
A) in Kontakt bringen eines Gegenstandes aus organischen oder anorganischen Materialien mit einer Zusammensetzung in Form eines fluiden Nanophasensystems umfassend die Komponenten a) mindestens eine wasserunlösliche Substanz mit einer
Wasserlöslichkeit von weniger als 4 Gramm pro Liter, in einer Menge von 0,1 bis 90 Gew.%, b) mindestens eine amphiphile Substanz NP-MCA, die keine Tensidstruktur aufweist, alleine nicht strukturbildend ist, deren Löslichkeit in Wasser bzw. Öl zwischen 4g und 1000g pro Liter beträgt und die sich nicht bevorzugt an der Öl-Wasser-Grenzfläche anreichert, in einer Menge von 0,1 bis 80 Gew.%, c) mindestens ein anionisches, kationisches, amphoteres und/oder nichtionisches Tensid; in einer Menge von 0,1 bis 45 Gew.%, d) mindestens ein polares protisches Lösungsmittel, insbesondere mit Hydroxyfunktionalität, in einer Menge zwischen 1,0 und 90 Gew.%, e) gegebenenfalls ein oder mehrere Hilfsstoffe, in einer
Menge von 0,01 bis 10 Gew.%, wobei sich die Prozentangaben jeweils auf das Gesamtgewicht der Zusammensetzung beziehen,
B) in Kontakt lassen der Zusammensetzung aus Schritt A) mit dem Gegenstand bis zur Entwicklung von Gas oder Gasblasen an dem
Gegenstand,
C) Entfernen der Zusammensetzung aus Schritt A) von dem Gegenstand und
D) Gegebenenfalls anschließendes Spülen und/oder Trocknen des durch Schritte A) und B) behandelten Gegenstandes.
2. Verfahren nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass die amphiphile Substanz NP-MCA gemäß Komponente b) bei einer Zugabe zu einem Öl-Wasser-Tensid-System enthaltend die Bestandteile a), c) und d), und gegebenenfalls e), von 4 Gew.-% bezogen auf das Gesamtgewicht des Systems, zu einer mindestens 5%-igen Vergrößerung der Fläche des in Figur 3 dargestellten Phasendiagramm enthaltenen Dreiecks führt, welches bestimmt ist durch die drei Eckpunkte: i) den X-Punkt, ii) den oberen Kreuzungspunkt des Grenzbereichs des einphasigen zum zweiphasigen Bereichs mit der parallel zur Temperaturordinate angelegten Tangente an das beginnende Lα-Gebiet und iii) den unteren Kreuzungspunkt des Grenzbereichs des einphasigen zum zweiphasigen Bereichs mit der parallel zur Temperaturordinate angelegten Tangente an das beginnende Lα-Gebiet.
3. Verfahren nach Ansprüchen 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die
Zusammensetzung mindestens eine weitere amphiphile Substanz mit Tensidstruktur enthält.
4. Verfahren nach Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die amphiphile Substanz NP-MCA ausgewählt ist aus den Gruppen bestehend aus a) Diolen der Formel I:
R1R2COH - (CH2)n - COHR1R2 [Formel I] wobei n = 0, 1 , 2, 3 oder 4 sein kann,
R1 und R2 jeweils unabhängig voneinander Wasserstoff oder ein unverzweigtes oder verzweigtes C1 - C3 Alkyl ist, mitumfassend die Diole: 1,3-Propandiol, 1,3-Butandiol, 1,4- Butandiol, 1 ,5-Pentandiol, 1 ,6-Hexandiol, 2,3-Butandiol, 2,4- Pentandiol, 2-Ethyl-l,3-Hexandiol, 2,5-Dimethyl-2,5-Hexandiol, 2- Methyl-2,4-Pentandiol, 2-(n-Butyl)-2-Ethyl-l,3-Propandiol oder aus 1,2-Diolen,
b) Acetoacetaten der Formel II:
C(R3)3 - CO - CH2 - CO - O - R4 [Formel II] wobei R3 jeweils unabhängig voneinander Wasserstoff oder ein C1 bis C2 Alkyl ist und R4 ein verzweigtes oder un verzweigtes C1 bis C4 Alkyl ist; oder Acetoacetaten der Formel III:
CH3- CO - CH2 - CO - O - R5 [Formel III] wobei R5 ein C1 bis C4 Alkyl ist; mitumfassend die Verbindungen Ethylacetoacetat, iso-Propylacetoacetat,
Methylacetoacetat, n-Butylacetoacetat, n-Propylacetoacetat oder tert-
Butylacetoacetat,
c) Dionen der Formel IV CH3 - (CH2)P -CO - (CH2)q - CO - (CH2)r - CH3 [Formel IV] wobei p, q, r unabhängig voneinander 0, 1 oder 2 sein können, mit der
Maßgabe, dass, wenn die Summe aus p, q und r = 2 ist, die Verbindung gemäß Formel IV auch zyklisch sein kann, mitumfassend die Verbindungen Dionen: 2,3-Butandion (Diacetyl), 2,4-
Pentandion (Acetylaceton), 3,4-Hexandion, 2, 5 -Hexandion, 2,3-
Pentandion, 2,3-Hexandion, 1 ,4-Cyclohexandion oder 1,3-
Cyclohexandion,
d) Estern der Formel V
R6- CO - O - R7 [Formel V] wobei R6 eine Ringbindung zu R7, CH3 oder COCH3 ist und R7 (CH2)2 - O - Ringbindung zu R6, (CH2)2 - O - (CH2)3 - CH3, CH2 - CH3 oder CH2- CH(CH3) - O - Ringbindung zu R6 ist, mitumfassend die Verbindungen (l-Methoxy-2-propyl)-acetat, (2- Butoxyethyl)- acetat, Ethylencarbonat, Ethylpyruvat (2-
Oxopropionsäureethylester) oder Propylencarbonat,
e) Malein- bzw. Fumarsäureamiden der Formel VI
R8- HN - CO - C = C - CO - O - R9 [Formel VI] wobei
R8 Wasserstoff, ein verzweigtes oder unverzweigtes C1 - C4 Alkyl, oder ein verzweigtes oder un verzweigtes, lineares oder zyklisches C1 - C6 Alkyl ist, wobei das C1 - C6 Alkyl substituiert ist mit einer oder mehreren Gruppen ausgewählt aus OH, NH2, COOH, CO, SO3H5OP(OH)2, und R9 Wasserstoff oder ein verzweigtes oder un verzweigtes C1 - C4 Alkyl ist, mitumfassend die Maleinsäureamiden und deren Methyl-, Ethyl-, Propyl- und Butylester umfassend N-Methylmaleamid; N-Ethylmaleamid; N-(n- Propyi)-maleamid; N-(i-Propyl)-maleamid; N-(n-Butyl)-maleamid; N(i- Butylmaleamid); N-(tert. Butylmaleamid), sowie die entsprechenden
Fumarsäureamide und deren Methyl-, Ethyl-, Propyl- und Butylester, 2,2- Dimethoxypropan, Brenztraubenaldehyd- 1 , 1 -dimethylacetal, Diacetanalkohol (2-Methyl-2-pentanol-4-on), 2-Butanol, 2-Acetyl gamma-Butyrolacton, 3-Amino-lH-l,2,4-triazol, Gamma-Butyrolacton, Nikotinsäureamid, Ascorbinsäure, N-Acetylaminosäuren,
N-Acetylglycin, -alanin, -cystein, -valin oder -arginin, triethylphosphat, n-Butylacetat, Dimethylsulfoxid oder 2,2,2-Trifluorethanol.
5. Verfahren nach Ansprüchen 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die amphiphile Substanz NP-MCA ausgewählt ist aus Acetoacetaten der
Formel III
CH3- CO - CH2 - CO - O - R5 [Formel III] wobei Rs ein C1 bis C4 Alkyl ist;
6. Verfahren nach Ansprüchen 1 bis 5 umfassend eine amphiphile Substanz NP-MCA ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus Alkoholen, Aminen, Alkoholaminen, Ketone, Säuren und ihre schwachen Salze und Amide,
Organylsulfate und -phosphate, Alkyl-, Alkenyl, Alkinyl-Reste, aus der Gruppe der Arylsulfϊde, -phosphide und -silicone/-siloxane.
7. Verfahren nach Ansprüchen 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die amphiphile Substanz NP-MCA zwischen 2 bis 25 Gew.%, bezogen auf das Gesamtgewicht der Zusammensetzung, enthalten ist.
8. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass das Gas oder die Gasblasen Kohlendioxid, Wasserstoff, Stickstoff, Sauerstoff, Chlor, Stickoxide, Ammoniak, halogenierte
Kohlenwasserstoffe oder Schwefelwasserstoff, oder ein Gemisch hiervon, umfassen.
9. Verfahren zur Herstellung einer für die nasse Reinigung von Gegenständen aus organischen oder anorganischen Materialien geeigneten Zusammensetzung gemäß einem der Ansprüche 1 bis 7, gekennzeichnet durch die Schritte, dass i) mindestens ein polares protisches Lösungsmittel, insbesondere mit Hydroxyfunktionalität, vorzugsweise in einer Menge zwischen 1,0 und 90 Gew.%, bezogen auf die fertige Zusammensetzung, vorgelegt wird, ii) anschließend ein anionisches, kationisches, amphoteres und/oder nicht ionisches Tensid, vorzugsweise in einer
Menge von 0,1 bis 45 Gew.%, bezogen auf die fertige Zusammensetzung, bei 10 bis 90 °C unter Rühren in i) aufgelöst wird, iii) wasserunlösliche Substanz(en), vorzugsweise in einer Menge von 0,1 bis 90 Gew.%, bezogen auf die fertige Zusammensetzung, parallel oder nach Tensid-Zugabe gemäß Schritt ii) zugesetzt werden, iv) die entstandene Emulsion durch die Zugabe mindestens einer amphiphile Substanz NP-MCA, vorzugsweise in einer
Menge von 0,1 bis 80 Gew.%, bezogen auf die fertige Zusammensetzung, in ein optisch transparentes Nanophasensystem überführt wird, v) am Ende des Mischungsvorgangs umfassend die Schritte i) bis iv) gegebenenfalls Hilfsstoffe zugefügt werden.
10. Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, das der Zusammensetzung von außen ein Gas hinzugefügt wird.
11. Zusammensetzung wie in einem der Ansprüche 1 bis 7 definiert für die nasse Reinigung von Gegenständen aus organischen oder anorganischen Materialien hergestellt nach dem Verfahren gemäß Ansprüchen 9 und 10.
12. Verfahren zur Herstellung eines Gases oder von Gasblasen zum nassen Reinigen von Gegenständen aus organischen oder anorganischen
Materialien, welches dadurch gekennzeichnet ist, dass eine Zusammensetzung in Form eines fluiden Nanophasensystems, wie in Ansprüchen 1 bis 7 definiert, mit einem zu reinigenden Gegenstand in Kontakt gebracht wird.
13. Verwendung einer Zusammensetzung in Form eines fluiden Nanophasensystems umfassend die Komponenten a) mindestens eine wasserunlösliche Substanz mit einer Wasserlöslichkeit von weniger als 4 Gramm pro Liter, in einer Menge von 0,1 bis 90 Gew.%, b) mindestens eine amphiphile Substanz (NP-MCA), die keine Tensidstruktur aufweist, alleine nicht strukturbildend ist, deren Löslichkeit in Wasser bzw. Öl zwischen 4g und 1000g pro Liter beträgt und die sich nicht bevorzugt an der Öl-Wasser-Grenzfläche anreichert, in einer Menge von 0,1 bis 80 Gew.%, c) mindestens ein anionisches, kationisches, amphoteres und/oder nichtionisches Tensid; in einer Menge von 0,1 bis 45 Gew.%, d) mindestens ein polares protisches Lösungsmittel, insbesondere mit Hydroxyfunktionalität, in einer Menge zwischen 1 ,0 und 90 Gew.%, e) gegebenenfalls ein oder mehrere Hilfsstoffe, in einer Menge von 0,01 bis 10 Gew.%, wobei sich die Prozentangaben jeweils auf das Gesamtgewicht der Zusammensetzung beziehen, zur Reinigung von Gegenständen aus organischen oder anorganischen
Materialien.
14. Verwendung einer Zusammensetzung gemäß Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Zusammensetzung definiert ist gemäß einem der Ansprüche 2 bis 7.
15. Verwendung einer Zusammensetzung gemäß Ansprüchen 13 und 14, dadurch gekennzeichnet, dass die Zusammensetzung zusätzlich mindestens ein von außen zugefügtes Gas enthält.
16. Verwendung eines Gases oder von Gasblasen, welche gebildet werden von einer Zusammensetzung wie in Ansprüchen 1 bis 7 definiert oder von einer Zusammensetzung herstellbar nach einem Verfahren gemäß Ansprüchen 9 oder 10, zum nassen Reinigen von Gegenständen aus organischen oder anorganischen Materialien.
17. Verwendung einer Zusammensetzung umfassend die Komponenten a) mindestens eine wasserunlösliche Substanz mit einer Wasserlöslichkeit von weniger als 4 Gramm pro Liter, in einer Menge von 0,1 bis 90 Gew.%, b) mindestens eine amphiphile Substanz (NP-MCA), die keine Tensidstruktur aufweist, alleine nicht strukturbildend ist, deren Löslichkeit in Wasser bzw. Öl zwischen 4g und 1000g pro Liter beträgt und die sich nicht bevorzugt an der Öl-Wasser-Grenzfläche anreichert, in einer Menge von 0,1 bis 80 Gew.%, c) mindestens ein anionisches, kationisches, amphoteres und/oder nichtionisches Tensid; in einer Menge von 0,1 bis 45 Gew.%, d) mindestens ein polares protisches Lösungsmittel, insbesondere mit Hydroxyfunktionalität, in einer Menge zwischen 1 ,0 und 90 Gew.%, e) gegebenenfalls ein oder mehrere Hilfsstoffe, in einer Menge von 0,01 bis 10 Gew.%, wobei sich die Prozentangaben jeweils auf das Gesamtgewicht der Zusammensetzung beziehen, zur Erzeugung eines Gases oder von Gasblasen für die nasse Reinigung von Oberflächen von Gegenständen aus organischen oder anorganischen Materialien.
18. Mittel oder Verpackung umfassend ein kit-of-parts, enthaltend eine erfindungsgemäße Zusammensetzung, wie in den Ansprüchen 1 bis 7 oder 11 definiert, räumlich getrennt in funktioneller Kombination mit einem für das Reinigungsverfahren vorgesehenen oder einem hierfür verwendbaren Artikel und/oder einem Hilfsmittel.
19. Zusammensetzung wie in einem der Ansprüche 1 bis 7 definiert, dadurch gekennzeichnet, das es zusätzlich ein von außen zugesetztes Gas enthält.
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