Verwendung von niedermolekularen organischen Verbindungen als Viskositätsregler für hochviskose technische Tensid-Konzentrate

Abstract

 Für hochviskose Tensidkonzentrate vom Typ der synthetischen anionischen Tenside, insbesondere von α-Sulfofettsäureestern mit wenigstens 30 Gewichtsprozent des Na-Salzes von α-Sulfofettsäureester, umfassen die als Viskosⁱtätsregler geeigneten Substanzen eine oder mehrere Verbindungen der folgenden Gruppen:

a) in α-Stellung durch Halogen-. Cyan- oder Sulfogruppen substituierte C_1-6-Alkylmonocarbonsäure, deren Salze oder deren Ester mit C_1-5-Alkanolen, insbesondere mit Ethanol oder Methanol;

b) in α-Stellung durch Halogen-, Cyan- oder Sulfogruppen substituierte C_1-6-Alkylendicarbonsäuren, deren Salze oder deren Ester mit C_1-6-Alkanolen, insbesondere mit Ethanol oder Methanol;

c) Nitrilotriessigsäure oder deren Salze;

d) Etheralkohole mit 2 - 4 Alkylenglykoleinheiten und einer Alkoxygruppe, insbesondere einer Methoxy- oder Ethoxy-Gruppe.

Die Substanzen werden in Mengen von 1 bis 15 (7 bis 12) Gewichtsprozent, bezogen auf die Tensidmenge, zugesetzt, so daß eine Viskositätsminderung der Konzentrate auf höchstens 10 000 mPas bei 70°C eintritt.

Beschreibung

[0001] Bei der Herstellung von pulverförmigen oder körnigen Wasch- und Reinigungsmitteln nach dem im großtechnischen Maßstab gebräuchlichen Heißsprühverfahren geht man von wäßrigen Aufschlämmungen ("Slurry" genannt) aus, die einen großen Teil der Waschmittelbestandteile oder auch alle Waschmittelbestandteile enthalten. Unter wirtschaftlichen Gesichtspunkten ist es wichtig, daß der Slurry möglichst reich an Waschmittelbestandteilen, d.h. möglichst arm an flüssigen Ballaststoffen ist. Man verwendet zum Ansetzen des Slurries daher die geringstmögliche Wassermenge. Der Konzentrierung sind aber Grenzen durch die höchstmögliche Viskosität, bei welcher der Slurry gerade noch verarbeitet werden kann, gesetzt.

[0002] Ein wesentlicher Bestandteil der meisten Wasch- und Reinigungsmittel sind anionische Tenside, die bei der Herstellung des Waschmittel-Slurries meist als pastenförmige Konzentrate in Form ihrer Alkali- oder Ammoniumsalze eingesetzt werden. Der Tensidgehalt technischer Konzentrate liegt zum Beispiel im Fall der α -Sulfotalgfettsäuremethylester bei ca. 30 Gew.-%. Pasten mit höherem Tensidgehalt lassen sich aber nicht mehr verarbeiten.

[0003] Eine Besonderheit im rheologischen Verhalten von Tensid- konzentraten besteht darin, daß sie auf die Zugabe von Wasser nicht mit einer Viskositätsverminderung, sondern zunächst mit einer Verdickung zu einem gelartigen Zustand reagieren, woraus für den Verarbeiter weitere Probleme erwachsen. Beispielsweise ist es häufig nicht . einfach, gebildete Gelklumpen wieder in Lösung zu bringen, oder es verstopfen Ventile von Pumpen und Behältern.

[0004] Zur Lösung dieser Probleme sind verschiedene Vorschläge bekannt geworden. In der DE-OS 22 51 405 beispielsweise werden die Salze bestimmter Carbonsäuren, insbesondere Hydroxycarbonsäuren als Viskositätsregulatoren beschrieben. Nach der Lehre der DE-OS 23 05 554 sind sulfonierte aromatische Verbindungen für diese Zwecke geeignet. Die DE-OS 23 26 006 nennt Sulfate oder Sulfonate von aliphatischen, gegebenenfalls substituierten Kohlenwasserstoffen als Viskositätsregulatoren. Auch der Zusatz von niederen Alkanolen wird als Möglichkeit zur Viskositätsverminderung in den genannten Druckschriften aufgeführt. Ferner wird der Zusatz der altbekannten Hydrotrope wie zum Beispiel Cumolsulfonat, oder von sauren Phosporsäureestern (De-AS 16 17 160) oder von mehrwertigen Alkoholen, bestimmten Carbonsäuren und/oder Estern dieser Verbindungen beschrieben (EP-OS 8 060). Aus der europäischen Offenlegungsschrift Nr. 24 711 ist bekannt, zur Verbesserung des Fließverhaltens von anionischen Tensidkonzentraten Sulfate von bestimmten Polyalkyletherglykolen zuzusetzen.

[0005] Manche der in der Literatur genannten Zusätze wirken nicht bei allen Tensid-Konzentraten, andere müssen in hoher Konzentration eingesetzt werden, und wieder andere, wie niedere Alkanole, erniedrigen den Flammpunkt der Konzentrate.

[0006] Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist daher die Bereitstellung von Substanzen zur Verbesserung des F_ließ- verhaltens von wäßrigen technischen Aniontensid-Konzentraten, insbesondere von α-Sulfofettsäureestern, so daß diese in höheren Konzentrationen als bisher verarbeitbar sind bzw. beim Verdünnen mit Wasser kein Ansteigen der Viskosität aufweisen.

[0007] Es wurde nun gefunden, daß man durch die Verwendung von niedermolekularen organischen Verbindungen, umfassend eine oder mehrere Verbindungen der folgenden Gruppen:

a) in α-Stellung durch Halogen-,Cyan- oder Sulfogruppen substituierte C₁- bis C₆-Alkylmonocarbon- säuren, deren Salze oder deren Ester mit C₁- bis C₆-Alkanolen, insbesondere mit Ethanol oder Methanol,

b) in α-Stellung durch Halogen-, Cyan- oder Sulfogruppen substituierte C₁-bis C₆-Alkylendicarbon- säuren, deren Salze oder deren Ester mit C₁- bis C₆-Alkanoleri, insbesondere mit Ethanol oder Methanol,

c) Nitrilotriessigsäure und deren Salze,

d) Etheralkohole mit 2 bis 4 Alkylenglykoleinheiten und einer Alkoxygruppe, insbesondere einer Methoxy-oder Ethoxy-Gruppe

[0008] als Viskositätsregler für hochviskose technische TensidKonzentrate vom Typ der synthetischen anionischen Tenside, insbesondere von α -Sulfofettsäureestern mit wenigstens 30 Gew.-% α-Sulfofettsäureester, wobei man den Viskositätsregler in Mengen von 1 - 15 Gew.-%, bezogen auf die Tensid-Menge, zusetzt, so daß eine Viskositätsverminderung der Konzentrate auf höchstens 10 000 mPas bei 70 °C eintritt, die gewünschten Effekte erzielen kann.

[0009] _D._h., man kann die Viskosität der Konzentrate bei der jeweiligen Verarbeitungstemperatur, d.h. bei der Temperatur, bei der die Tensidkonzentrate hergestellt, gepumpt, mit anderen Waschmittelbestandteilen vermischt oder versprüht werden, was man im allgemeinen zwischen 60 und 90 °C vornimmt, auf eine für eine Verarbeitung geeignete Viskosität von höchstens 10 000 mPas vermindern.

[0010] Ein weiterer, sehr wesentlicher Vorteil der erfindungsgemäßen Verwendung besteht darin, daß man bei der technischen Herstellung der Tensidkonzentrate den Tensidgehalt auf Werte bis annähernd etwa 60 Gew.-% einstellen kann, ohne daß die Viskosität die für die Verarbeitbarkeit zulässige Obergrenze von etwa 10 000 mPas übersteigt, wodurch Tensidkonzentrate mit geringerem Wasserballast erhalten werden. Beim Verdünnen dieser Konzentrate tritt zudem nicht der sonst zu beobachtende vorübergehende Anstieg der Viskosität auf, was für die Verarbeitung ebenfalls von Vorteil ist.

[0011] Die Viskositätsregler setzt man den wäßrigen technischen Aniontensid-Konzentraten vorzugsweise in Mengen von ca. 10 Gew.-%, d.h. insbesondere 7 - 12 Gew.-%, bezogen auf den Tensidgehalt, zu, wobei man durch die Mengen des zugesetzten Viskositätsreglers die erwünschte Viskositätserniedrigung des Konzentrats bestimmt. Die als Viskositätsregler geeigneten Verbindungen leiten sich beispielsweise von Essigsäure, Bernsteinsäure oder Malonsäure ab. Besonders geeignet sind die Natriumsalze der genannten Verbindung. Beispiele für die genannten Verbinaungen sind die Natriumsalze der Monochloressigsäure, der ot-Sulfobernsteinsäure, der α-Sulfomalonsäure, der α-Sulfoessigsäure, des α-Sulfoessigsäuremethylesters, der Cyanessigsäure sowie der Cyanessigsäureethylester.

[0012] Die genannten Verbindungen können einzeln oder auch im Gemisch zugesetzt werden. Die viskositätsvermindernde Wirkung ist besonders stark ausgeprägt bei niedrigen pH-Werten, beispielsweise bei pH-Werten unter 7. Dies ist in manchen Fällen.ein weiterer Vorteil der erfindungsgemäßen Verwendung der genannten Verbindungen. Auch der Zusatz von anderen Verbindungen mit elektronenziehenden Gruppen bewirkt eine Viskositätsverminderung von Aniontensid-Konzentraten; Beispiele für derartige Verbindungen sind die Natriumsalze von Vinylsulfonat und Nitrilotriessigsäure. Ebenfalls geeignet ist Dipropylenglykolmonomethylether als Viskositätsregler. Diese Verbindung des Typs d) der vorgenannten Viskositätsregler stellt einen Etheralkohol dar, der zwei Propylenglykoleinheiten und eine Methoxygruppe enthält. Verbindungen des Typs d), bei denen die Alkylengruppe Ethylenglykol-oder Trimethylenglykol-Einheiten darstellen, sind ebenso geeignet wie Verbindungen, deren Alkoxygruppen Ethoxy-, Propoxy- oder Butoxygruppen sind. Etheralkohole mit Propylenglykoleinheiten und Methoxygruppen sind aber bevorzugt. Besonders bewährt haben sich 10 Gew.-%ige Zusätze der Natriumsalze von Nitrilotriessigsäure, α-Sulessigsäuremethylester, Chloressigsäure und Cyanessigsäureethylester. Sie sind daher bevorzugt.

[0013] Die Viskositätsregulierung ist für Konzentrate von α-Sulfofettsäureestern ein besonderes Problem, da bereits Konzentrate mit mehr als etwa 30 Gew.-% Tensidgehalt nicht mehr gut verarbeitbar sind. Ohne das Viskositätsproblem wäre es technisch möglich, Tensidkonzentrate mit bis zu etwa 80 Gew.-% Tensid-Gehalt herzustellen. Die Viskositätsverminderung von α-Sulfofettsäureester-Konzentraten ist daher ein besonderes Ziel der vorliegenden Erfindung.

[0014] Die α-Sulfofettsäureester, zu deren Konzentraten man die genannten Viskositätsregler zusetzt, leiten sich von Fettsäuren mit 10 bis 20, vorzugsweise 12 bis 18 Kohlenstoffatomen und von aliphatischen Alkoholen mit 1 bis 10, vorzugsweise 1 bis 4 Kohlenstoffatomen im Molekül ab. Die Einführung der Sulfogruppe erfolgt entweder durch Sulfonierung der Fettsäure und anschließende Veresterung der Carboxylgruppe mit Alkohol oder durch Sulfonierung eines entsprechenden Fettsäureesters. Nach beiden Verfahren werden Ester von Sulfofettsäuren erhalten, die die Sulfosäuregruppe in α-Stellung enthalten. Besonders geeignete α-Sulfofettsäureester sind die Alkali- oder Ammoniumsalze des Ethyl- und insbe-sondere des Methylesters von Talgfettsäure mit einer Sulfogruppe in α-Stellung, wobei die Säurekomponente der Fettsäureester im wesentlichen aus gesättigten C₁₆- und C₁₈-Fettsäuren besteht. Die Salze werden durch Neutralisation der sauren Ester mit den entsprechenden Basen hergestellt.

B e i s p i e l e

[0015] Im folgenden wird die Wirksamkeit von Viskositätsreglern an ca. 50 bis ca. 60 Gew.-%igen Konzentraten des Na-Salzes von α-Sulfo-Talgfettsäuremethylester gezeigt. Dabei dampfte man eine entsprechende 30 Gew.-%ige Paste (Sulfiergrad 97,4 %) bis zur Trockne ein. Das erhaltene Pulver diente zum Ansetzen der Konzentrate mit den in der folgenden Tabelle angegebenen und durch Epton-Titration überprüften Konzentrationen. Den Konzentraten setzte man die folgenden Viskositätsregler zu:

A = α-Sulfoessigsäuremethylester, Natriumsalz

B = Chloressigsäure, Natriumsalz

C = Cyanessigsäureethylester

[0016] Die Konzentrate mit den Viskositätsreglern wurden auf dem Dampfbad erhitzt, bis man klare Flüssigkeiten erhielt. Nach Entschäumen dieser Flüssigkeiten in einer Zentrifuge wurden deren Viskositäten in einem Höppler-Kugelfallviskosimeter bei verschiedenen Temperaturen bestimmt. Die erzielte Viskositätsverringerung ist in der folgenden Tabelle aufgeführt. Vergleichbare Ergebnisse erhielt man mit α-Sulfobernsteinsäureethylester, α-Sulfoadipinsäuremethylester oder der α-Chlorvaleriansäure.

Ansprüche

1. Verwendung von niedermolekularen organischen Verbindungen, umfassend eine oder mehrere Verbindungen der folgenden Gruppen:

a) in α-Stellung durch Halogen-, Cyan- oder Sulfogruppen substituierte C₁- bis C₆-Alkylmono- carbonsäuren, deren Salze oder deren Ester mit C₁- bis C₅-Alkanolen, insbesondere mit Ethanol oder Methanol,

b) in α-Stellung durch Halogen-, Cyan- oder Sulfogruppen substituierte C₁- bis C₆-Alkylendi- . carbonsäuren, deren Salze oder deren Ester mit C₁- bis C₆-Alkanolen, insbesondere mit Ethanol oder Methanol,

c) Nitrilotriessigsäure und deren Salze,

d) Etheralkohole mit 2 bis 4 Alkylenglykoleinheiten und einer Alkoxygruppe, insbesondere einer Methoxy- oder Ethoxy-Gruppe

als Viskositätsregler für hochviskose technische TensidKonzentrate vom Typ der synthetischen anionischen Tenside, insbesondere von α-Sulfofettsäureestern mit wenigstens 30 Gew.-% des Na-Salzes von α-Sulfofettsäureester, wobei man den Viskositätsregeler in Mengen von 1 - 15 Gew.-%, bezogen auf die Tensid-Menge, zusetzt, so daß eine Viskositätsverminderung der Konzentrate auf höchstens 10-000 mPas bei 70 °C eintritt.

2. Verwendung der Verbindungen nach Anspruch 1 als Viskositätsregler in Mengen von 7 - 12 Gew.-%, bezogen auf den Tensid-Gehalt der Konzentrate.

3. Verwendung der Natriumsalze der α-Sulfobernsteinsäure, der α-Sulfomalonsäure, der α-Sulfoessigsäure, der Cyanessigsäure und insbesondere der Monochloressigsäure, des α-Sulfoessigsäuremethylesters, der Nitrilotriessigsäure sowie des Cyanessigsäureethylesters nach den Ansprüchen 1 und 2 als Viskositätsregler für Konzentrate von Aniontensiden, insbesondere von α-Sulfofettsäureestern.

4. Verwendung der Verbindungen nach den Ansprüchen 1 bis 3 als Viskositätsregler in α-Sulfofettsäureester-Konzentraten mit pH-Werten unter 7.

5. Verwendung der Verbindungen nach den Ansprüchen 1 bis 4 als Viskositätsregler für Konzentrate von α-Sulfo- (hydrierter Talg-) fettsäureethyl- und insbesondere -methylester in Form ihrer Alkali-oder Ammoniumsalze.