WO2011066925A1 - Verwendung von verzweigten alkyl(oligo)glycosiden in reinigungsmitteln - Google Patents
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- WO2011066925A1 WO2011066925A1 PCT/EP2010/007177 EP2010007177W WO2011066925A1 WO 2011066925 A1 WO2011066925 A1 WO 2011066925A1 EP 2010007177 W EP2010007177 W EP 2010007177W WO 2011066925 A1 WO2011066925 A1 WO 2011066925A1
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- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C11—ANIMAL OR VEGETABLE OILS, FATS, FATTY SUBSTANCES OR WAXES; FATTY ACIDS THEREFROM; DETERGENTS; CANDLES
- C11D—DETERGENT COMPOSITIONS; USE OF SINGLE SUBSTANCES AS DETERGENTS; SOAP OR SOAP-MAKING; RESIN SOAPS; RECOVERY OF GLYCEROL
- C11D1/00—Detergent compositions based essentially on surface-active compounds; Use of these compounds as a detergent
- C11D1/66—Non-ionic compounds
- C11D1/662—Carbohydrates or derivatives
Definitions
- the present invention relates to the use of certain branched alkyl (oligo) glycosides in detergents.
- Alkyl (oligo) glycosides have long been known nonionic surfactants, which are used both in cosmetics but also in detergents and cleaners.
- the advantages of these surfactant classes are in particular their good biodegradability, but also the fact that these surfactants can be obtained from renewable raw materials.
- Alkyl and alkenyl oligoglycosides follow the formula R'O- [G] p in the R 'for an alkyl and / or alkenyl radical having 4 to 22 carbon atoms, G for a sugar radical having 5 or 6 carbon atoms and p for numbers from 1 to 10 stands. They can be obtained by the relevant methods of preparative organic chemistry. Representative of the extensive literature is here on the review by Biermann et al.
- the alkyl and / or alkenyl oligoglycosides can be derived from aldoses or ketoses having 5 or 6 carbon atoms, preferably glucose.
- the preferred alkyl and / or alkenyl oligoglycosides are thus alkyl and / or alkenyl oligoglucosides.
- the index number p in the general formula (I) indicates the degree of oligomerization (DP), ie the distribution of mono- and oligoglycosides, and stands for a number between 1 and 10.
- alkyl (oligo) glycosides based on unbranched fatty alcohols such compounds are known which contain branched radicals R '.
- alkyl (oligo) glycosides wherein the alcohol moiety may be branched in 2-position, and as branching, for example, an ethyl or propyl radical is disclosed.
- the document also discloses the suitability of such illustrated Alkyl (oligo) glycosides for detergents and cleaners.
- Detergents are specifically disclosed in EP 0 690 868 A1, where the agents contain branched alkyl (oligo) glycosides. Guerbet alcohols, and in particular 2-ethylhexyl alcohol and 2-propylheptyl alcohol, are mentioned as branched alcohols.
- EP 1 292 660 A1 describes single-phase microemulsions containing branched alkyl (oligo) glycosides.
- a first subject of the present application therefore relates to the use of alkyl (oligo) glycosides according to the general formula (I) R-O- [G] x (I) in which G is a glycoside radical, x is a number from 1 to 3 and R represents a 2-propylheptyl radical as a hydrotop for aqueous systems.
- the compounds of the formula (I) are known. Their preparation is described for example in USH 171.
- the reaction with the glycoses is generally carried out in the presence of 2-
- alkyl (oligo) glycosides of the present teaching have, depending on the reaction conditions, a degree of oligomerization, also called DP (in the formula (I) the index x) is in the range from 1 to 3 and preferably from 1.0 to 2.0 Hexoses, in particular glucose, are selected as the preferred sugar residue, but pentoses are also possible as sugar residues.
- Hydrotropy refers to the phenomenon that a sparingly soluble substance becomes water-soluble in the presence of a second component, which itself is not a solvent.
- Substances which cause such solubility improvement are termed hydrotropes or hydrotropes. They act as solubilizers with different mechanisms of action: substances that tend to form association colloids, such.
- surfactants z. By formation of micelles. B. allow the solubility of long-chain, otherwise water-insoluble alcohols.
- Typical hydrotropes, the z. B. used in the formulation of liquid detergents are xylene or cumene sulfonate.
- Other substances eg.
- urea or N-methylacetamide increase the solubility by a structure-breaking effect, in which the water structure is degraded in the vicinity of the hydrophobic group of a poorly soluble substance.
- a solubility increase can also be brought about by the formation of mixed crystals with the hydrotropic substance in the bottom body of the component to be dissolved.
- Solutions of hydrotrope are used instead of organic solvents for extraction purposes.
- the solutions are non-volatile, non-flammable and non-toxic, can be easily regenerated and generally have higher HLB values.
- Particularly preferred is currently the cumene sulfonate, which, however, is not biodegradable.
- alkyl (oligo) glycosides of the formula (I) are selected in which R is a 2-propylheptyl radical.
- the use of alkyl (oligo) glycosides of the formula (I) is preferably carried out in amounts of 0.5 to 10 wt .-%, preferably 1 to 5 wt .-% and in particular in amounts of 2 to 4 wt .-%, based on the watery system.
- aqueous systems are both detergents and cleaners, but also cosmetic preparations in question.
- Aqueous systems within the meaning of the present technical teaching contain at least 50 wt .-% water and preferably 50 to 99 wt .-%, or in particular 65 to 95 wt .-% water.
- the alkyl (oligo) glycosides according to the formula (I) are preferably used as hydrotropes in cleaners and here preferably in aqueous all-purpose cleaners, dishwashing detergents and bathroom cleaners.
- dishwashing detergents are particularly preferred since the alkyl (oligo) glycosides of the formula (I) have good compatibility with plastics and in particular the tendency for so-called crack corrosion is lower than for other nonionic surfactants. They also show one improved purification line, compared with linear alkyl (oligo) glycosides or alkyl (oligo) glycosides based on 2-ethylhexanol.
- branched alkyl (oligo) glycosides of the present invention used in the present invention have similar properties as the cumene sulfonate, but are more biodegradable and are based on natural, renewable raw materials.
- a further subject of the present application relates to dishwashing detergents containing alkyl (oligo) glycosides according to the above formula (I), with the proviso that the compositions contain no further alkyl (oligo) glycosides with branched alkyl radicals or branched unsaturated alkenyl radicals.
- the dishwashing agents may be solid or gel-like but preferably liquid and contain other ingredients known per se, such as solvents (eg water or alcohols such as ethanol, propanol, isopropanol and butanol), surfactants, bleaches, enzymes, organic or inorganic acids, polymers , Dyes, perfumes or corrosion inhibitors or additives to prevent the tarnishing of silver or for glass or plastic protection.
- solvents eg water or alcohols such as ethanol, propanol, isopropanol and butanol
- surfactants eg water or alcohols such as ethanol, propanol, isopropanol and butanol
- bleaches e.g water or alcohols such as ethanol, propanol, isopropanol and butanol
- surfactants eg water or alcohols such as ethanol, propanol, isopropanol and butanol
- bleaches eg water or alcohols such as
- the agents contain as the only constituent of the type of alkyl (oligo) glycosides only compounds of general formula (I).
- alkyl (oligo) glycosides are taken to mean those compounds of the formula R'-O- [G] y in which R 'is a linear or branched alkyl radical or an unsaturated, optionally branched alkenyl radical having 1 to 22 C atoms, G is a glycoside residue and y is from 1 to 8, preferably from 1.0 to 3.0.
- the propylheptylglucoside was diluted with water to a paste having a solids concentration of 65-75%.
- This aqueous solution was bleached at 90 ° C with the addition of hydrogen peroxide (35%) and sodium hydroxide solution (20%) to a Hazen color number ⁇ 50.
- the Hazen color number was determined using the colorimeter Lico 300 from Dr. Ing. Long measured.
- the glucoside solution is diluted to 10% active substance and filtered through a 0.45 ⁇ filter into an 11 mm round cuvette.
- the following 3 products according to the invention were prepared according to the general procedure, and a 2-ethylhexyl glycoside for comparison:
- Active substance content of the aqueous paste wt% 66.4%
- Active substance content of the aqueous paste wt% 58.7%
- Active substance content of the aqueous paste 49.4% by weight
- the foam apparatus provides a dynamic "Ross-Miles" test where the surfactant fluid is continuously pumped and pumped to the liquid level, testing the inherent foaming behavior of active ingredients or formulations as a function of temperature 500mL of distilled water are placed in the double-walled 2 liter graduated cylinder of the free-fall circulating apparatus The thermostat opens the desired temperature profile (8 ° C to 80 ° C in 45 minutes) and places it on the appropriate starting temperature ⁇ 1 ° C in the measuring cylinder tempered.
- the temperature profile and the peristaltic pump are started.
- 0.2mL of the substance or formulation to be tested is pipetted with 0.2mL of active substance to the circulating water.
- the stopwatch is to start.
- the resulting total volume (foam and liquid) is recorded with the associated temperatures and times. The recording of the measured values in areas with rapid foam height change takes place at short intervals in order to reproduce the course more accurately.
- the branched 2-ethylhexyl APG shows a low foam height over the entire temperature range.
- the APG based on propylheptanol from Example 1 shows a similar foaming behavior over the entire temperature range.
- the low foaming capacity is comparable to 2-ethylhexyl APG.
- Texapon NSO, Dehyton PK 45 and the substance to be tested are weighed in succession, to 100 g with dist. Water filled and mixed. If necessary, the pH is adjusted with citric acid. From this formulation, a 2.5% solution is prepared using hard water (15 ° dH). This is then whipped in a 800ml beaker with a mizer disk for 10s at 2000 revolutions. For this purpose, the stirrer is operated for 10 s at 2000 revolutions. The foam is spooned onto a Ceran plate and photographed using a spatula spoon. For foam evaluation, the height of the foam in the beaker is measured and the foam quality is rated 1-6 grades based on the benchmarks listed below, where 1 stands for the best and 6 for the worst foam quality. Table 3 shows the foam heights for 4 different APGs:
- the cleaning performance of the investigated APGs was carried out using a modified and automated Gardner test.
- the main features of the test method were published as an IPP quality standard in S ⁇ FW 112. 10/1986 (Gardner test).
- the method is based on wiping a test soil treated white soil carrier under defined conditions with a sponge soaked in the test material.
- the cleaning effect is measured by means of digital image evaluation against the untreated dirt carrier. For better comparability, all the glucosides were neutralized so that the test measured only the cleaning performance of the surfactant and not in the presence of alkali.
- Table 4 shows the cleaning performance of the investigated 4 APGs:
- alkyl polyglucosides are used as solubilizers to formulate foam control surfactants in cleaning formulations, i. to obtain a homogeneous cleaning solution.
- foam-controlling surfactants are generally difficult to formulate into aqueous systems because of their hydrophobicity.
- Batch 1 75% by weight of water, 10% by weight of NaOH, 10% of NTA (nitrilotriacetic acid), 5% by weight of Dehypon LS 54
- Batch 2 75% by weight of water, 10% by weight of NaOH, 15% by weight of Dehypon LS 36
- the propylheptyl glucoside shows significantly better solubilizing properties than the linear fatty alcohol glucoside and the 2-ethylhexyl glucoside
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Abstract
Beschrieben wird die Verwendung von Alkyl(oligo)glycosiden auf Basis ausgewählter, verzweigter Fettalkohole als Hydrotropika, vorzugsweise zur Verwendung in Reinigungsmitteln, insbesondere von Mitteln zum automatischen Geschirrspülen.
Description
Verwendung von verzweigten Alkyl(oligo)glycosiden in Reinigungsmitteln
Die vorliegende Erfindung betrifft die Verwendung bestimmter verzweigter Alkyl(oligo)glycoside in Reinigungsmitteln.
Alkyl(oligo)glycoside sind seit langem bekannte nichtionische Tenside, die sowohl in der Kosmetik aber auch in Wasch- und Reinigungsmitteln eingesetzt werden. Die Vorteile diese Tensidklassen sind insbesondere ihre gute biologische Abbaubarkeit, aber auch der Umstand, dass diese Tenside aus nachwachsenden Rohstoffen gewonnen werden können. Alkyl- und Alkenyloligoglykoside folgen der Formel R'O- [G]p in der R' für einen Alkyl- und/oder Alkenylrest mit 4 bis 22 Kohlenstoffatomen, G für einen Zuckerrest mit 5 oder 6 Kohlenstoffatomen und p für Zahlen von 1 bis 10 steht. Sie können nach den einschlägigen Verfahren der präparativen organischen Chemie erhalten werden. Stellvertretend für das umfangreiche Schrifttum sei hier auf die Übersichtsarbeit von Biermann et al. in Starch/Stärke 45, 281 (1993), sowie J.Kahre et al. in SÖFW- Journal Heft 8, 598 (1995) verwiesen. Die Alkyl- und/oder Alkenyloligoglykoside können sich von Aldosen bzw. Ketosen mit 5 oder 6 Kohlenstoffatomen, vorzugsweise der Glucose ableiten. Die bevorzugten Alkyl- und/oder Alkenyloligoglykoside sind somit Alkyl- und/oder Alkenyloligoglucoside. Die Indexzahl p in der allgemeinen Formel (I) gibt den Oligomerisierungsgrad (DP), d. h. die Verteilung von Mono- und Oligoglykosiden an und steht für eine Zahl zwischen 1 und 10. Während p in einer gegebenen Verbindung stets ganzzahlig sein muss und hier vor allem die Werte p = 1 bis 6 annehmen kann, ist der Wert p für ein bestimmtes Alkyl(oligo)glykosid eine analytisch ermittelte rechnerische Größe, die meistens eine gebrochene Zahl darstellt. Vorzugsweise werden Alkyl- und/oder Alkenyloligoglykoside mit einem mittleren Oligomerisierungsgrad p von 1,1 bis 3,0 eingesetzt. Neben Alkyl(oligo)glycosiden auf Basis von unverzweigten Fettalkoholen, sind aus solche Verbindungen bekannt, die verzeigte Reste R' enthalten. Bereits in der USH 171 werden Alkyl(oligo)glycoside offenbart, wobei der Alkoholteil in 2-position verzweigt sein kann, und als Verzweigung z.B. ein Ethyl- oder Propylrest offenbart wird. Die Schrift offenbart auch die Eignung derartiger verzeigter
Alkyl(oligo)glycoside für Wasch- und Reinigungsmittel. In der EP 0 690 868 AI werden Reinigungsmittel konkret offenbart, wobei die Mittel verzweigte Alkyl(oligo)glycoside enthalten. Als verzweigte Alkohole werden insbesondere Guerbet-Akohole, und namentlich 2-Ethylhexylalkohol und 2-Propylheptylalkohol genannt. In der EP 1 292 660 AI werden einphasige Mikroemulsionen beschrieben, die verzweigte Alkyl(oligo)glycoside enthalten.
Es wurde nun aber überraschenderweise gefunden, dass diese verzeigten Alkyl(oligo)glycoside besondere Eigenschaften haben, die sie für eine Vielzahl von Anwendungen interessant machen.
Ein erster Gegenstand der vorliegenden Anmeldung betrifft daher die Verwendung von Alkyl(oligo)glycosiden gemäß der allgemeinen Formel (I) R-0-[G]x (I) in der G für einen Glycosidrest steht, x eine Zahl von 1 bis 3 bedeutet und R für einen 2-Propyhlheptylrest steht als Hydrotop für wässerige Systeme. Die Verbindungen der Formel (I) sind bekannt. Deren Herstellung wird z.B. in der USH 171 beschrieben.
Dabei erfolgt die Umsetzung mit den Glykosen ganz allgemein in Gegenwart von 2-
Propylheptanol (mit der Summenformel C10H22O; CAS-Nr. 10042-59-8).
Diese Substanz wird auch als 2-Propylheptan-l-ol bezeichnet oder unsystematisch „Propylheptanol" genannt. Die Alkyl(oligo)glycoside der vorliegenden Lehre weisen - in Abhängigkeit von den Reaktionsbedingungen - einen Oligomerisierungsgrad, auch DP genannt (in der Formel (I) der Index x) im Bereich von 1 bis 3 und vorzugsweise von 1.0 bis 2.0 auf. Als bevorzugter Zuckerrest werden Hexosen und hier insbesondere die Glucose ausgewählt. Es sind aber auch Pentosen als Zuckerreste möglich.
Als Hydrotropie bezeichnet man das Phänomen, dass eine schwerlösliche Substanz in Gegenwart einer zweiten Komponente, die selbst kein Lösemittel darstellt, wasserlöslich wird. Substanzen, die eine derartige Löslichkeitsverbesserung bewirken, werden als Hydrotrope oder Hydrotropika bezeichnet. Sie wirken als Lösevermittler
mit unterschiedlichen Wirkungsmechanismen: Stoffe, die zur Bildung von Assoziationskolloiden neigen, wie z. B. Tenside, können durch Bildung von Micellen z. B. die Löslichkeit von langkettigen, ansonsten in Wasser unlöslichen Alkoholen ermöglichen. Typische Hydrotrope, die z. B. bei der Konfektionierung von Flüssigwaschmitteln verwendet werden, sind Xylol- oder Cumolsulfonat. Andere Substanzen, z. B. Harnstoff oder N-Methylacetamid, steigern die Löslichkeit durch einen strukturbrechenden Effekt, bei dem die Wasserstruktur in der Umgebung der hydrophoben Gruppe eines schwerlöslichen Stoffes abgebaut wird. Eine Löslichkeitssteigerung kann schließlich auch durch die Bildung von Mischkristallen mit der hydrotropen Substanz im Bodenkörper der zu lösenden Komponente bewirkt werden. Lösungen hydrotroper Stoffe (hydrotrope Lösungen) verwendet man anstelle organischer Lösemittel zu Extraktionszwecken. Vorteil: Die Lösungen sind nicht flüchtig, nicht brennbar und ungiftig, lassen sich leicht regenerieren und weisen in der Regel höhere HLB-Werte auf. Besonders bevorzugt ist derzeit das Cumolsulfonat, welches allerdings nicht biologisch abbaubar ist.
Im Sinne der vorliegenden Lehre werden Alkyl(oligo)glycoside der Formel (I) ausgewählt, in der R für einen 2-Propyhlheptylrest steht. Die Verwendung von Alkyl(oligo)glycoside der Formel (I) erfolgt vorzugsweise in Mengen von 0,5 bis 10 Gew.-%, vorzugsweise 1 bis 5 Gew.-% und insbesondere in Mengen von 2 bis 4 Gew.-%, bezogen auf das wässerige System. Als wässerige Systeme kommen sowohl Wasch- als auch Reinigungsmittel, aber auch kosmetische Zubereitungen in Frage. Wässerige Systeme im Sinne der vorliegenden technischen Lehre enthalten mindestens 50 Gew.-% Wasser und vorzugsweise 50 bis 99 Gew.-%, oder insbesondere 65 bis 95 Gew.-% Wasser. Vorzugsweise werden die Alkyl(oligo)glycoside gemäß der Formel (I) als Hydrotrope in Reinigungsmitteln und hier vorzugsweise in wässerigen Allzweckreinigern, Geschirrspülmitteln und Badreinigern eingesetzt.
Die Verwendung in Gescliirrspülmitteln ins besonders bevorzugt, da die Alkyl(oligo)glycoside der Formel (I) eine gute Kompatibilität mit Kunststoffen aufweisen und hier insbesondere die Neigung zur so genannten Risskorrosion geringer ist, als bei anderen nicht-ionischen Tensiden. Außerdem zeigen sie eine
verbesserte Reinigungsleitung, vergleicht man sie mit linearen Alkyl(oligo)glycosiden oder Alkyl(oligo)glycosiden auf Basis von 2-Ethylhexanol.
Die erfindungsgemäß verwendeten verzweigten Alkyl(oligo)glycoside der vorliegenden Erfindung zeigen vergleichbare Eigenschaften wie das Cumolsulfonat, sind jedoch besser biologisch abbaubar und basieren auf natürlichen, nachwachsenden Rohstoffen.
Ein weitere Gegenstand der vorliegenden Anmeldung betrifft Geschirrspülmittel, die Alkyl(oligo)glycoside gemäß der obigen Formel (I) enthalten, mit der Maßgabe, das in den Mitteln keine weiteren Alkyl(oligo)glycoside mit verzweigten Alkylresten oder verzweigten ungesättigten Alkenylresten enthalten sind.
Die Geschirrspülmittel können fest oder gel-förmig aber vorzugsweise flüssig vorliegen und weitere, an sich bekannte Inhaltsstoffe enthalten, wie Lösungsmittel (z.B. Wasser oder Alkohole wie Ethanol, Propanol, Isopropanol und Butanol), Tenside, Bleichmittel, Enzyme, organische oder anorganische Säuren, Polymere, Farbstoffe, Parfüm oder Korrosionsschutzmittel oder Additive zur Verhinderung des Anlaufens von Silber oder zum Glass- oder Kunststoffschutz. Die erfindungsgemäßen Alkyl(oligo)glycoside gemäß der Formel (I) sind vorzugsweise in Mengen von 0,5 bis 10 Gew.-% in den Mitteln enthalten.
Vorzugsweise enthalten die Mittel als einzigen Bestandteil vom Typ der Alkyl(oligo)glycoside nur Verbindungen der allgemeinen Formel (I). Dabei werden hierbei unter Alkyl(oligo)glycosiden solche Verbindungen der Formel R'-0-[G]y verstanden, bei denen R' für einen linearen oder verzeigten Alkylrest oder einen ungesättigten ggf. verzeigten Alkenylrest mit 1 bis 22 C-Atomen, G für einen Glycosidrest steht und y Zahlen von 1 bis 8, vorzugsweise von 1.0 bis 3.0 bedeutet.
Beispiele
1. Allgemeine Herstellvorschrift zur Synthese der 2-Propylheptylglvcoside:
In einem 4-1-Rührreaktor mit Rührer, Rückflusskühler, Wasserabscheider, Destillatvorlage, Vakuumkonstanthalter und Vakuumpumpe wurde eine Mischung des verwendeten Glukose und der Hauptmenge des 2-Propylheptylalkohols vorgelegt. Nach dem Erreichen der Reaktionstemperatur wurde der in einem Teil des verwendeten Alkohols gelöste Katalysator innerhalb von 0,5 h in das Reaktionsgemisch dosiert. Das im Verlauf der Reaktion anfallende Wasser wurde kontinuierlich abdestilliert und über den Wasserabscheider in der Destillatvorlage aufgefangen. Die Reaktion war beendet, sobald kein Reaktionswasser mehr anfiel. Der saure Katalysator im Reaktionsgemisch wurde mit Magnesiumoxid und 50%iger NaOH-Lösung neutralisiert. Der Gehalt an überschüssigem Alkohol wurde in an sich bekannter Weise bei erhöhter Temperatur und vennindertem Druck (180 °C, < 1 mbar) abgetrennt. Anschließend wurde das Propylheptylglucosid mit Wasser zu einer Paste mit einer Feststoffkonzentration von 65 - 75% verdünnt. Diese wässerige Lösung wurde bei 90 °C unter Zugabe von Wasserstoffperoxid (35 %ig) und Natronlauge (20 %ig) bis zu einer Hazen-Farbzahl < 50 gebleicht. Die Hazen- Farbzahl wurde mit dem Farbmeßgerät Lico 300 der Fa. Dr. Lange gemessen. Zur Messung wird die Glucosidlösung auf 10% Aktivsubstanz verdünnt und durch ein 0,45 μ Filter in eine 11 mm Rundküvette filtriert. Es wurden die folgenden 3 erfindungsgemäßen Produkte gemäß der allgemeinen Vorschrift hergestellt, sowie ein 2-Ethylhexylglycosid zum Vergleich:
Beispiel 1
1812,60 g 2-Propylheptanol (11,45 mol)
629,80 g Glucosemonohydrat (3,18 mol)
3,81 g Sulfobernsteinsäure 70%ig (0,013 mol)
0,71 g Magnesiumoxid
1,78 g Natronlauge (50%ig)
Reaktionstemperatur: 110 °C
Druck: 30 mbar
DP-Grad: 1,39
Aktivsubstanzgehalt der wässerigen Paste: 65,4 Gew.-%
Beispiel 2
2036,60 g 2-Propylheptanol (12,87 mol)
536,10 g Xylose (3,57 mol)
8,60 g Dodecylbenzolsulfonsäure (0,0275 mol)
0,71 g Magnesiumoxid
1,84 g Natronlauge (50%ig)
Reaktionstemperatur: 102 °C
Druck: 30 mbar
DP-Grad: 1,24
Aktivsubstanzgehalt der wässerigen Paste: Gew.-% 66,4%
Beispiel 3
1421,8 g 2-Propylheptanol (8,98 mol)
889,2 g Glucosemonohydrat (4,49 mol)
7,70 g Dodecylbenzolsulfonsäure (0,0246 mol)
0,71 g Magnesiumoxid
2,20 g Natronlauge (50%ig)
Reaktionstemperatur: 110 °C
Druck: 30 mbar
DP-Grad: 1,81
Aktivsubstanzgehalt der wässerigen Paste: Gew.-% 58,7%
Beispiel 4 (V ergleich)
1172,1 g 2-Ethylhexanol (9 mol)
540,5 g Glucose wasserfrei (3 mol)
7,70 g Dodecylbenzolsulfonsäure (0,0177 mol)
0,28 g Magnesiumoxid
1,13 g Natronlauge (50%ig)
Reaktionstemperatur: 100 °C
Druck: 40 mbar
DP-Grad: 1,51
Aktivsubstanzgehalt der wässerigen Paste: 49,4 Gew.-%
2 Anwendungstechnische Untersuchungen
2.1 Schaumverhalten:
Mit Hilfe einer Schaummeßapparatur wurde das Eigenschaumverhalten der Propylheptylglucoside und drei weiteren Alkylpolyglucoside im Vergleich getestet.
Die Schaumapparatur ermöglicht einen dynamischen „Ross-Miles" Test. Die Tensidflüssigkeit wird hierbei kontinuierlich im Kreislauf gepumpt und auf den Flüssigkeitsstand gepumpt. Bei dieser Methode wird das Eigenschaumverhalten von Aktivsubstanzen oder Formulierungen in Abhängigkeit von der Temperatur getestet. Bei festen Proben ist stets eine Vorlösung herzustellen, es sei denn das Löseverhalten wird untersucht. 500mL dest. Wasser werden in den doppel wandigen 2 Liter Messzylinder der Freifallkreislauf-Apparatur gefüllt. Im Thermostat wird das gewünschte Temperaturprofil (8°C auf 80°C in 45 Minuten) geöffnet und auf die entsprechende Starttemperatur ± 1°C im Messzylinder temperiert.
Sobald die Starttemperatur erreicht ist, werden das Temperaturprofil sowie die Schlauchpumpe gestartet. Zu dem im Kreislauf gepumpten Wasser werden gleichzeitig 0,2mL der zu prüfenden Substanz bzw. Formulierung mit 0,2mL Aktivsubstanz pipettiert. Außerdem ist die Stoppuhr zu starten. Das entstandene Gesamtvolumen (Schaum und Flüssigkeit) wird mit den dazugehörigen Temperaturen und Zeiten aufgenommen. Die Aufnahme der Messwerte in Bereichen mit schneller Schaumhöhenänderung erfolgt in kurzen Abständen um den Verlauf genauer abzubilden.
Das Ergebnis der temperaturabhängigen Schaumhöhe ist für 4 Alkylpolyglucoside in Abbildung 1 dargestellt worden. Hier wurden ein C8/10 Fettalkoholglucosid (Glucopon 225 DK), ein C 12/14 Fettalkoholglucosid (Glucopon 600 UP), ein 2- Ethylhexylglucosid (Berol AG 6202, Fa. Akzo Nobel) und das APG aus Beispiel 1 gestestet.
Man erkennt in der Abbildung 1 deutlich, dass die mit linearem Fettalkohol aufgebauten APGs in der Meßanordung stark schäumende Tenside darstellen, da die maximale Schaumhöhe von 200 ml erreicht werden. Die längere C 12/14 Kettenlänge des Fettalkohols schäumt während des gesamten Temperaturbereichs, die kurze C8/10 lineare Kette, wird ab 35 °C langsam niedrigschäumender. Erst bei ca. 50 °C wäre der Schaum für eine industrielle Reinigungsanwendung in einer akzeptablen Höhe.
Das verzweigte 2-Ethylhexyl APG zeigt über den gesamten Temperaturbereich eine niedrige Schaumhöhe. Das aus Beispiel 1 stammende APG auf Basis Propylheptanol zeigt ein ähnliches Schaumverhalten über den gesamten Temperaturbereich. Die niedrigschäumende Kapazität ist mit den 2-Ethylhexyl APG vergleichbar.
Schaumqualität:
Die Produktbeispiele 2, 3 und 4 wurden daraufhin untersucht, ob sie die Eigenschaften von Tensidformulierungen hinsichtlich der oben genannten Anforderungen verbessern können.
Testformulierung:
9%* Texapon NSO
3%* Dehyton PK 45
2%* zu prüfende Substanz
auf 100 dest. Wasser
Durchfuhrung: Texapon NSO, Dehyton PK 45 und die zu prüfende Substanz werden nacheinander eingewogen, auf 100g mit dest. Wasser aufgefüllt und vermischt. Gegebenenfalls wird mit Citronensäure den pH- Wert eingestellt. Aus dieser Formulierung stellt man unter Verwendung von hartem Wasser (15°dH) eine 2,5%ige Lösung her. Diese wird anschließend in einem 800ml Becherglas mit einer Mizerscheibe 10s lang bei 2000 Umdrehungen aufgeschlagen. Dazu wird der Rührer 10 s bei 2000 Umdrehungen betrieben. Der Schaum wird mittels eines Spatellöffels auf eine Ceranplatte gelöffelt und fotografiert. Zur Schaumbewertung wird die Höhe des Schaum im Becherglas gemessen und die Schaumqualität an Hand der unten aufgeführten Benchmarks mit Noten von 1- 6 bewertet, wobei 1 für die beste und 6 für die schlechteste Schaumqualität steht. In der Tabelle 3 sind die Schaumhöhen für 4 unterschiedliche APG wiedergegeben:
Tabelle 3
9%* Texapon NSO + 3% Dehyton Schaumhöhe Schaumqualität
PK45
+— 6,5 cm 4 - 5
+ 2%* Propylheptylxylosid (Bsp. 2) 10,0 cm 1 - 2
+ 2%* Propylheptylglucosid (Bsp. 3) 9,5 cm 1 - 2
+ 2%* Ethylhexylglucosid (Bsp. 4) 6,0 cm 2 - 3
+ 2%* Plantacare 1200 UP 5,5 cm 3 - 4
* bezogen auf Aktivsubstanz (AS)
Wie die Beispiele in der Tabelle 3 zeigen, wird die Schaumhöhe bzw. die Schaumstruktur von tensidhaltigen Formulierungen durch den Zusatz von Propylheptylglycosiden stark verbessert. Die als Vergleich herangezogenen Beispiele mit dem Ethyhexylglucosid und dem Plantacare 1200 UP zeigen, dass andere Alkylpolyglycoside diese Eigenschaften in einem deutlich geringeren Maß zeigen.
2.2 Bestimmung der Reinigungsleistung der untersuchten Alkylpolyglucoside:
Die Reinigungsleistung der untersuchten APGs wurde mittels modifiziertem und automatisiertem Gardner-Test durchgeführt. Die Grundzüge der Prüfmethode wurden als IPP-Qualitätsnorm in SÖFW 112. 10/1986 (Gardner-Test) veröffentlicht.
Das Verfahren beruht darauf, dass ein mit Testschmutz behandelter weißer Schmutzträger unter definierten Bedingungen mit einem mit dem Prüfgut getränkten Schwamm gewischt wird. Der Reinigungseffekt wird mittels digitaler Bildauswertung gegen den unbehandelten Schmutzträger gemessen. Zur besseren Vergleichbarkeit, wurden alle Glucoside neutralisiert, damit in dem Test nur die Reinigungsleistung des Tensids und nicht in Anwesenheit von Alkali gemessen wird. Tabelle 4 zeigt die Reinigungsleistung der untersuchten 4 APGs:
Komponente zu 1 Gew.-% (AS) Gemessene Reinigungsleistung in %
Linear C8/10 Fettalkohol Glucosid, neutralisiert 68
Linear C12/14 Fettalkohol Glucosid, neutralisiert 61
Linear C8-Fettalkohol Glucosid, neutralisiert 49
2-Ethylhexylglucosid, neutralisiert 55
Glucosid aus Beispiel 1, Propylheptylglucosid, 90
neutralisiert
Man erkennt deutlich, dass die linearen Fettalkohol-Glucoside zwar eine gute Reinigungsleistung haben. Das erfindungsgemäße Propylheptylglucosid zeigt eine deutlich bessere Reinigungsleistung als die Vergleichprodukte.
2.3. Hydrotropiemessungen
In industriellen Reinigungsprozessen werden insbesondere in alkalischen Anwendungen Alkylpolyglucoside als Lösungsvermittlers eingesetzt, um schaumkontrollierende Tenside in Reinigungsrezepturen einzuformulieren, d.h. eine homogene Reinigerlösung zu erhalten. Die schaumkontrollierenden Tenside sind aber im Allgemeinen durch ihre Hydrophobie schwierig in wässrige Systeme einzuformulieren. Tabelle 5 zeigt an, wie viel Hydrotrop (= Lösungsvermittler) zugegeben werden muss, um die vorgelegten Komponenten klar und homogen gelöst zu bekommen.
Ansatz 1: 75 Gew.-% Wasser, 10 Gew.-% NaOH, 10 % NTA (Nitrilotriessigsäure), 5 Gew.-% Dehypon LS 54
Ansatz 2: 75 Gew.-% Wasser, 10 Gew.-% NaOH, 15 Gew.-% Dehypon LS 36 Tabelle 5:
Komponente Zugabe Gew-.% (AS) zu Zugabe Gew-.% (AS) zu
Ansatz 1 Ansatz 2
Natriumcumolsulfonat 10 15
C8/10 FA Glucosid 25, danach Lösung noch trüb 35
2-Ethylhexylglucosid 15 25
Propylheptylglucosid 16 18
AS = Aktivsubstanz
In der alkalischen Formulierung mit viel hydrophobem Tensid zeigt das Propylheptylglucosid deutlich bessere Lösungsvermittlereigenschaften, als das lineare Fettalkohol Glucosid und das 2-Ethylhexylglucosid
2.4 Plastikkompatibilität
Hierbei wird die Spanungsrisskorrosion der Materialien untersucht. Spannungsrisskorrosionstest an Kunststoffstäbchen in Anlehnung an DIN 53449 T 1- 3. Die Methode wurde in der SÖFW 130 10-2004 S.83-93 beschrieben.
In die mit einer Bohrung versehnen Kunststoffprüfstäbchen wird ein rostfreier Stahlstift mittels einer Vorrichtung senkrecht eingepresst. Die Probestäbchen werden dann kurz in das zu prüfende Medium eingetaucht. Anhaftende Lösung wird nicht entfernt. Der Tauchvorgang wird jeweils nach 24 Stunden wiederholt und insgesamt 5 mal durchgeführt. Alle 24 Stunden wird der Prüfstab bewertet.
Bei dem Test wurden die besonders kritischen Substrate ausgesucht. Tabelle 6 zeigt die Ergebnisse:
Tabelle 6
PMMA PC ABS
Plexiglas 8 N Makroion 3103 Terez 3010
7d 14d 7d 14d 7d 14d
Propylheptylglucosid
1 1 1 1,5 1 1
C8/10 Fettalkoholglucosid, linear
1 1 1 1 1 1
Fettalkoholethoxylat
3 4 3 3 3 3
2-Ethylhexylglucosid
1 1,5 2 2,75 2 2 Hier erkennt man, dass das lineare und das Propylheptylglucosid die besten Materialverträglichkeiten aufweisen und daher für den Einsatz auf diesen Oberflächen geeignet sind. Das Fettalkoholethoxylat und das 2-Ethylhexylglucosid zeigen keine gute Materialverträglichkeit.
Claims
1. Verwendung von Alkyl(oligo)glycosiden gemäß der allgemeinen Formel (I)
R-0-[G]x (I) in der G für einen Glycosidrest steht, x eine Zahl von 1 bis 3 bedeutet und R einen für einen 2-Propyhlheptylrest steht als Hydrotop für wässerige Systeme.
2. Verwendung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Alkyl(oligo)glycoside der Formel (I) in Mengen von 0,5 bis 10 Gew.-%, vorzugsweise 1 bis 5 Gew.-% und insbesondere in Mengen von 2 bis 4 Gew.- %, bezogen auf das wässerige System eingesetzt werden.
3. Verwendung nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Alkyl(oligo)glycoside der Formel (I) in wässerigen Wasch- oder Reinigungsmitteln, oder in wässerigen kosmetischen Mitteln als Hydrotrope eingesetzt werden und vorzugsweise in Geschirrspülmitteln.
4. Geschirrspülmittel, die Alkyl(oligo)glycoside gemäß der Formel (I) enthalten, mit der Maßgabe, dass in den Mitteln keine weiteren Alkyl(oligo)glycoside mit verzweigten Alkyl- oder Alkenylresten enthalten sind.
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