Neutralisationsmittel für Gasodoriermittel
Die vorliegende Erfindung betrifft Neutralisationsmittel zur geruchlichen Neutralisati- on eines mindestens einen Acrylsäure-Ci-Cβ-alkylester oder mindestens einen Me- thacrylsäure-Cι-C6-alkylester umfassenden Gasodoriermittels, die Verwendung des erfindungsgemäßen Neutralisationsmittels zur Neutralisation solcher Odoriermittel und ein Verfahren zur Neutralisation dieser Odoriermittel.
Unter Gasodorierung versteht man den Zusatz geruchsintensiver, als Warn- oder Alarmstoffe wirkender Substanzen (Gasodoriermittel oder kurz: Odoriermittel), zu ansonsten geruchlosen Gasen.
Aus Sicherheitsgründen wird Erdgas durch Zusatz von geruchsintensiven Stoffen odoriert. So ist in Deutschland beispielsweise vorgeschrieben, dass alle Gase, welche keinen ausreichenden Eigengeruch besitzen und in der öffentlichen Gasversorgung verteilt werden, odoriert werden. Die zu diesem Zweck eingesetzten Odo- riermittel sind auch noch in großer Verdünnung wahrnehmbar und rufen auf Grund ihres außergewöhnlich unangenehmen Geruchs wunschgemäß eine Alarmassoziation beim Menschen hervor. Bisher wurde hauptsächlich Tetrahydrothiophen für die Odorierung von Erdgas eingesetzt.
In EP 1 109 881 wird die Odorierung von Erdgas mit schwefelfreien Odoriermitteln beschrieben. Erdgas, welches hauptsächlich aus Methan besteht (typische Methangehalte liegen im Bereich 50 bis 99 Gew.-%), wird mit einem Odoriermittel auf der Basis von Acrylsäure-Cι-C12-alkylestem odoriert. Unter dem Namen Gasodor™ S- Free™ wird von der Firma Symrise GmbH & Co. KG ein Gasodoriermittel vermarktet, das aus etwa 60 Gew.-% Ethylacrylat, 37 Gew.-% Methylacrylat und 3 Gew.-% 2,3-Ethylmethylpyrazin besteht.
Es besteht nun die Aufgabe für Odoriermittel auf der Basis von Acrylsäure-C C6- alkylestem und/oder Methacrylsäure-Cι-C6-alkylestem, wie beispielsweise für das schwefelfreie Odoriermittel Gasodor™ S-Free™, ein Neutralisationsmittel bereitzustellen.
Dieses Neutralisationsmittel soll insbesondere dann zum Einsatz kommen, wenn bei unbeabsichtigter Freisetzung größerer Flüssigkeitsmengen, z.B. durch Verschütten oder Leckagen, eine bloße geruchliche Überdeckung des extrem starken Geruchs des Odoriermittels auf der Basis von Acrylsäure-CrC6-alkylestem und/oder Methac- rylsäure-Cι-C6-alkylestern nicht ausreicht, sondern das Odoriermittel durch chemi- sehe Umsetzung geruchlich neutralisiert oder zumindest nahezu neutralisiert werden muss.
Primärer Gegenstand der vorliegenden Erfindung sind Neutralisationsmittel zur geruchlichen (vollständigen oder nahezu vollständigen) Neutralisation eines mindestens einen
oder mindestens einen Methacrylsäure-Ci- Cβ-alkylester umfassenden Gasodoriermittels, enthaltend:
a) 5 bis 35 Gew.-% eines oder mehrerer Emulgatoren
b) 0,1 bis 3 Gew.-% einer oder mehrerer (vorzugsweise starker) Basen
c) 0,5 bis 6 Gew.-% eines oder mehrerer Riechstoffe
d) mindestens 60 Gew.-% Wasser,
wobei die Summe der Gewichtsanteile der Komponenten a), b), c) und d) zumindest
70 Gew.-%, vorzugsweise zumindest 90 Gew.-%, weiter vorzugsweise zumindest 99 Gew.-% und noch weiter vorzugsweise 100 Gew.-% beträgt. D.h., in bevorzugten Ausgestaltungen besteht ein erfindungsgemäßes Neutralisationsmittel vollständig oder doch zumindest nahezu vollständig aus den genannten Komponenten a), b), c) und d). Sämtliche Gewichtsprozentangaben sind dabei auf die Gesamtmasse des
Neutralisationsmittels bezogen.
Die erfindungsgemäßen Neutralisationsmittel sind überraschenderweise dazu geeignet, Gasodoriermittel auf Basis von Acrylsäure-Cι-C6-alkylester oder Methacryl- säure-C C6-alkylester durch deren chemische Umsetzung oder Veränderung voll- ständig oder zumindest nahezu vollständig geruchlich zu neutralisieren.
Bevorzugte erfindungsgemäße Neutralisationsmittel enthalten:
a) 5 bis 25 Gew.-%, bevorzugt 10 bis 20 Gew.-% des oder der Emulgatoren und/oder
b) 0,3 bis 2 Gew.-%, bevorzugt 0,5 bisl ,5 Gew.-%, der Base oder Basen und/oder
c) 1 bis 5 Gew.-%, bevorzugt 2 bis 4 Gew.-% des oder der Riechstoffe und/oder
d) mindestens 70 Gew.-%, bevorzugt mindestens 75 Gew.-% Wasser.
Die Erfindung betrifft auch die Verwendung eines erfindungsgemäßen Neutralisationsmittels oder einer erfindungsgemäßen Sprayformulierung (zur Sprayformulierung siehe unten) zur geruchlichen Neutralisation eines mindestens einen Acrylsäure-Cr C6-alkylester oder mindestens einen Methacrylsäure-CrCε-alkylester umfassenden Gasodoriermittels.
Die Erfindung betrifft zudem ein Verfahren zur geruchlichen Neutralisation eines mindestens einen Acrylsäure-d-Cβ-alkylester oder mindestens einen Methacrylsäu- re-Cι-C6-alkylester umfassenden Gasodoriermittels, mit folgendem Schritt: Kontaktieren des Gasodoriermittels mit einer neutralisierend wirkenden Menge eines erfin- dungsgemäßen Neutralisationsmittels oder einer erfindungsgemäßen Sprayformulierung.
Der Begriff " Neutralisation" ist - wie sich aus dem Vorgesagten bereits ergibt - im vorliegenden Text nicht gleichzusetzen mit einem neutralen pH-Wert nach Behandlung mit dem erfindungsgemäßen Neutralisationsmittel, sondern vielmehr mit der geruchlichen Neutralisierung (Maskierung; vollständig oder nahezu vollständig) bei gleichzeitiger chemischer Veränderung oder Umsetzung des Odoriermittels durch das Neutralisationsmittel. Die chemische Veränderung oder Umsetzung kann dabei beispielsweise eine Reaktion wie die Verseifung oder Polymerisation des Acrylsäu- re-Ci-Cβ-alkylesters und/oder Methacrylsäure-Cι-C6-alkylesters sein.
Bei dem Emulgator als Bestandteil a) des erfindungsgemäßen Neutralisationsmittels handelt es sich bevorzugt um einen nichtionischen Emulgator, dabei wiederum bevorzugt sind Ethoxylate. Es handelt sich bei den Ethoxylaten um grenzflächenaktive, nichtionische Tenside, die emulgierende Wirkung haben. Ethoxylate sind Ether, die üblicherweise durch (Poly)Addition von Ethylenoxid an andere Alkohole entstehen und daher als (Poly)Ether oder (Poly)Ethylenglykole aufzufassen sind. Der Ethoxy- lierungsgrad wird im allgemeinen durch die molaren Äquivalente an Ethylenoxid pro Mol an Substrat angegeben (EO). Je nach Art und Struktur der hydrophoben Endgruppe liegt der Ethoxylierungsgrad meist im Bereich von 3 bis 60 EO. Diese Emulgatoren sind kommerziell erhältlich und gut verfügbar.
Vorzugsweise ist der Emulgator gewählt aus der Gruppe der gegebenenfalls substituierten Phenolethoxylate oder der Fettalkoholethoxylate (Fettalkoholpolyglykol- ether). Es können auch Gemische der genannten Emulgatoren eingesetzt werden.
Bei den substituierten Phenolethoxylaten sind beispielsweise die Tristyrylpheno- lethoxylate (2,4,6-Tri-(1-phenylethyl)-phenolpolyglykolether) und insbesondere die
Alkylphenolethoxylate zu nennen.
Bei den Alkylphenolethoxylaten sind Octyl-, Decyl- und Nonylphenolethoxylate bevorzugt, daneben Tributylphenolethoxylate (hierbei bevorzugt Tri-sec- butylphenolpolyglykolether). Bei Octyl-, Decyl- und Nonylphenolethoxylat kann es sich um geradkettige oder verzweigtkettige Alkylphenolethoxylate handeln, meist handelt es sich um verzweigtkettige Alkylphenolethoxylate, wie beispielsweise beim Isononylphenolethoxylat. Oft werden auch Mischungen von Alkylphenolethoxylaten eingesetzt, die beispielsweise durch Ethoxylierung von Nonylphenol technischer Qualität erhalten werden, wobei technisches Nonylphenol etwa 85% para- Nonylphenol, etwa 10% ortho- Nonylphenol und etwa 4% Decylphenol enthält.
Der Ethoxylierungsgrad bei den Alkylphenolethoxylaten liegt vorzugsweise im Bereich von 5 bis 16 EO, bevorzugt im Bereich von 8 bis 13 EO.
Bei den Fettalkoholethoxylaten sind die Ethoxylate der C12- bis Cι8- Fettalkohole vorteilhaft, bevorzugt die der C12- bis C15- Fettalkohole. Die Fettalkohole sind meist linear oder einfach verzweigt. Es können auch Gemische von Fettalkoholethoxylaten eingesetzt werden, wie beispielsweise Mischungen ethoxylierter C12- bis C15- Fettalkohole (CAS-Nummer 68131-39-5, z.B. INCI-Name: C12-C15 Pareth-12) oder ethoxyliertes (hydriertes) Rinzinusöl [(hydrogenated) castor oil, CAS-Nr. 61788-85- 0)].
Der Ethoxylierungsgrad bei den Fettalkoholethoxylaten liegt vorzugsweise im Bereich von 5 bis 60 EO, bevorzugt im Bereich von 10 bis 40 EO.
Der Emulgator kann gegebenenfalls eine geringe Menge (typischerweise 5 bis 20 Gew.%) eines Verdünnungsmittels enthalten, wie beispielsweise Wasser oder 1,2- Propandiol. Diese gegebenenfalls im Emulgator enthaltenen Verdünnungsmittel
werden bei der Berechnung der Gewichtsanteile im erfindungsgemaßen Neutralisationsmittel nicht als Bestandteil des Emulgators betrachtet.
Bei der (starken) Base als Bestandteil b) des erfindungsgemäßen Neutralisationsmittels handelt es sich vorzugsweise um Alkalimetallhydroxide oder Alkalimetall-Cr C4-alkoholate. Es können auch Mischungen der genannten Basen eingesetzt werden, also Gemische aus (i) mehreren Alkalimetallhydroxiden oder (ii) mehreren Alkalimetall-d-C^alkoholaten oder (iii) einem oder mehreren Alkalimetallhydroxiden mit einem oder mehreren Alkalimetall-CrC -alkoholaten.
Im Falle der Alkalimetallhydroxide handelt es sich bevorzugt um Lithiumhydroxid, Natriumhydroxid oder Kaliumhydroxid, besonders bevorzugt ist Natriumhydroxid.
Im Falle der Alkalimetall-C C4-alkoholate handelt es sich beispielsweise um Natri- ummethanolat, Natriumethanolat, Natrium-tert-butanolat, Kaliummethanolat Kaliu- methanolat oder Kalium-tert-butanolat. Bevorzugt sind jedoch die Alkalihydroxide.
Ein in dem erfindungsgemäßen Neutralisationsmittel enthaltener Riechstoff sollte einerseits in der alkalischen Matrix möglichst stabil sein - der pH-Wert eines erfindungsgemäßen Neutralisationsmittels liegt vorzugsweise im Bereich von 11 bis 12,5 - andererseits soll der Riechstoff in der Lage sein, den Geruch des Odoriermittels sowie der Produkte, die bei Reaktion der Acrylsäure-CrC6-alkylester und/oder Me- thacrylsäure-d-Ce-alkylester mit dem erfindungsgemäßen Neutralisationsmittel ent- stehen, geruchlich zu überdecken.
Es ist vorteilhaft, zumindest einen als Komponente c) des erfindungsgemäßen Neutralisationsmittels eingesetzten Riechstoff, der auch Bestandteil eines Riechstoffgemisches sein kann, zu wählen aus der Gruppe der Terpene. Bevorzugt wird der Riechstoff gewählt aus
der Gruppe der ätherischen öle umfassend Bergamottöl, Citronenöl, Lavandinöl,
Lemongrasöl, Limetteöl, Litsea Cubebaöl, Mandarinenöl, Nelkenblütenöl, Orangen- öl, Patchouliöl, Petitgrainöl, Pfefferminzöl, Pineöl, Tangerineöl, Teebaumöl, Terpentinöl, Vetiveröl
oder
der Gruppe der Einzelriechstoffe umfassend Citral, Limonen, Pinen, Terpinen, Ter- pinolen.
Bei dem Wasser als Bestandteil d) des erfindungsgemaßen Neutralisationsmittels kann es sich um demineralisertes oder destilliertes Wasser handeln, meist reicht aber Trinkwasserqualität aus.
Das erfindungsgemäße Neutralisationsmittel wird vorzugsweise in Form einer erfindungsgemäßen Sprayformulierung (d.h. mit Treibmittel) oder in Sprayform (ohne zusätzliches Treibmittel) mittels Feinsprüher mit dem zu neutralisierenden Odorier- mittel in Kontakt gebracht. Um das erfindungsgemäße Neutralisationsmittel als Aerosol auszubringen, kann dieses zusammen mit einem Treibmittel, wie beispielsweise Butan, in eine Sprühdose gebracht werden (erfindungsgemäße Sprayformulierung). Alternativ und bevorzugt ist allerdings die treibmittelfreie Verwendung als Pumpspray. Im Falle eines Sprays ist es von Vorteil, wenn die Viskosität, gemessen bei 20°C nach der Kugel-Fall Methode, des erfindungsgemäßen Neutralisationsmittels höchstens 75 mPas beträgt, bevorzugt höchstens 50 mPas, besonders bevorzugt höchstens 40 mPas.
Entsprechend dem vorstehend diskutierten Aspekt betrifft die vorliegende Erfindung auch eine Sprayformulierung, umfassend ein erfindungsgemäßes Neutral isations- mittel und ein Treibgas.
Es empfiehlt sich, das Gewichtsverhältnis von erfindungsgemäßem Neutralisationsmittel zu der Gesamtmenge an Acrylsäure-Cι-C6-alkylestern und Meth- acrylsäure-Cι-C6-alkylestern im zu neutralisierenden Odoriermittel im Bereich 1 : 1 bis 10 : 1 zu wählen. Vorteilhaft wird das erfindungsgemäße Neutralisationsmittel im Überschuß eingesetzt, vorzugsweise liegt das Verhältnis im Bereich 2 : 1 bis 8 : 1, besonders bevorzugt im Bereich 3 : 1 bis 7 : 1.
Bei den zu neutralisierenden Acrylsäure-Cι-C6-alkylestern kann es sich beispielsweise um Acrylsäuremethylester, Acrylsäureethylester, Acrylsäure-n-propylester, Acrylsäure-iso-propylester, Acrylsäure-n-butylester, Acrylsäure-iso-butylester, Acryl-
säure-tert.-butylester, Acrylsäure-n-pentylester, Acrylsäure-iso-pentylester oder Ac- rylsäure-n-hexylester handeln, bevorzugt sind Acrylsäure-CrC -alkylester, insbesondere Acrylsäuremethylester und Acrylsäureethylester.
Bei den zu neutralisierenden Methacrylsäure-CrC6-alkylestern kann es sich bei- spielsweise um Methacrylsäuremethylester, Methacrylsäureethylester, Methacryl- säure-n-propylester, Methacrylsäure-iso-propylester, Methacrylsäure-n-butylester, Methacrylsäu re-iso-butylester, Methacrylsäure-tert.-butylester, Methacrylsäure-n- pentylester, Methacrylsäure-iso-pentylester oder Methacrylsäure-n-hexylester handeln.
Besonders effektiv Neutralisieren lassen sich Odoriermittel auf der Basis von Acryl- säure-C -C6-alkylestern und/oder Methacrylsäure-CrC6-alkylestem, die einen Gehalt an Acrylsäure-CrC6-alkylestern und/oder Methacrylsäure-Cι-C6-alkylestern von mindestens 60 Gew.-% aufweisen, bevorzugt einen von mindestens 70 Gew.-%, besonders bevorzugt einen von mindestens 80 Gew.-%, ganz besonders bevorzugt einen von mindestens 90 Gew.-%.
Zur Stabilitätserhöhung enthalten Odoriermittel meist sehr geringe Mengen an Anti- oxidantien, wie beispielweise tert-Butylhydroxytoluol (BHT, Jonol), tert.- Butylhydroxyanisol und Hydrochinonmonomethylether. Die Anwesenheit von Antio- xidantien zeigte in eigenen Untersuchungen keinen Einfluss auf die Wirkung des erfindungsgemäßen Neutralisationsmittels.
Die folgenden Beispiele erläutern die Erfindung:
Sofern nicht anders angegeben, beziehen sich dabei alle Angaben auf das Gewicht.
Beispiel 1 :
Bei Raumtemperatur (etwa 20°C) wurden in zwei getrennten Gläsern (300 ml) je- weils 100 mg eines Odoriermittels bestehend aus 59,9 Gew.-% Ethylacrylat, 37
Gew.-% Methylacrylat, 3 Gew.-% 2,3-Ethylmethylpyrazin und 0,1 Gew.-% tert- Butylhydroxytoluol vorgelegt.
In das eine Glas wurden 400 mg des zu prüfenden Neutralisationsmittels eingesprüht (als Pumpspray), das andere diente als Referenz. Beide Gläser wurden in zeitlichen Abständen von 10, 30 und 60 Minuten von sechs geschulten Prüfern im direkten Vergleich geruchlich evaluiert. Die Gläser wurden nicht abgedeckt, um so das Austreten des Odoriermittels in offenen Räumen oder Odorierstationen zu simulieren.
Beurteilungskala: 0 = keine geruchliche Veränderung bis 6 = vollständige geruchliche Überdeckung / vollständige Neutralisation; 5 = nahezu vollständige geruchliche Überdeckung / Neutralisation. Tabelle 1 zeigt die Ergebnisse mit diversen Säuren und Basen, die zu Vergleichszwecken als (nicht erfindungsgemäße) Neutralisationsmittel eingesetzt wurden.
Tabelle 1
Tabelle 1 zeigt, dass Natronlauge und Kalilauge die besten Resultate ergaben.
Beispiel 2
Die Tabellen, <2a (Ätherische Öle) und 2b (Einzelriechstoffe) zeigen die Ergebnisse für erfindungsgemäßen Neutralisationsmittel.
Die untersuchten Neutralisationsmittel umfassten gemäß einer ersten Alternative 79% Trinkwasser, 1% NaOH, 17% Emulgator (Arkopal® N 100, Firma Clariant, No- nylphenolethoxylat mit 10 EO). Gemäß einer zweiten Alternative umfassten die Neutralisationsmittel 79% Trinkwasser, 1% NaOH, 17% Emulgator Mulsifan® RT 203/80, Firma Zschimmer & Schwarz GmbH & Co. Chemische Fabriken, ethoxylier- te C12- bis C15-Fettalkohole, CAS-Nummer 68131-39-5. Mulsifan besteht aus 80% ethoxylierten Cι2- bis Cι5-Fettalkoholen und 20% Wasser. Der Gesamtwasseranteil beträgt in der zweiten Alternative somit 82,4 %, der Emulgatoranteil 13,6 %. Diesen Komponenten wurden 3% des jeweils zu untersuchenden Riechstoffs bzw. der zu untersuchenden Riechstoffmischung (Tabellen 2a und 2b, jeweils linke Spalte) zur Optimierung der Neutralisationswirkung zugegeben. Die Riechstoffe wurden dabei in parfü mistischer Qualität eingesetzt. Die Durchführung und geruchliche Bewertung
erfolgte wie in Beispiel 1 beschrieben. Die Ergebnisse waren für beide hier untersuchten Neutralisationsmittel (erste und zweite Alternative) im Wesentlichen gleich.
Tabelle 2a
Ein Vergleich der Ergebnisse aus den Beispielen 1 und 2 zeigt, dass die erfindungsgemäßen Neutralisationsmittel gemäß Beispiel 2 den Vergleichssäuren bzw. - basen gemäß Beispiel 1 in ihrer Neutralisationswirkung weit überlegen sind.
Tabelle 2b