Verwendung von Polyhydroxyalkylamin-N,N-dialkylcarbonsäuren bzw. deren Salzen als Gerüststoff in Wasch- und Reinigungsmitteln

Abstract

 Die an sich als Gerüststoffe voll befriedrigenden Phosphate sind wegen Umweltbelastung in Waschmittelrezepturen nicht mehr tragbar.
Es werden Verbindungen der Formel

X für einen Polyhydroxyalkylrest mit 3 bis 7 C-Atomen steht, der auch mit einem Mono-, Di- oder Oligosaccharid glykosidisch ver­knüpft sein kann, und n für 1 bis 3 steht, als Gerüststoffe in Wasch- und Reinigungsmitteln eingesetzt.
Anwendung in Grob- und Feinwaschmitteln.

Beschreibung

[0001] Das gute Wasch- und Reinigungsvermögen der modernen synthetischen Waschmittel wird bekanntlich in starkem Maße durch den hohen Gehalt an Natriumphosphat bestimmt. Wegen der Gefahr der Eutrophierung der Ober­flächen-Gewässer sind die Phosphate jedoch in die Umweltdiskussion ge­raten, und es wird ein sukzessiver Austausch der Waschmittelphosphate durch andere weniger umweltbelastende Stoffe gefordert. Als Substitute sind vor allem Nitrilotriessigsäure, Citronensäure, Polycarbonsäuren und Gluconsäure sowie polymere Säuren, wie z. B. Polyacrylsäure, Male­insäure-Copolymerisate und Polymaleinsäure, bekannt geworden (vgl. An­gew. Chemie 87, 115 (1975).

[0002] Eine durchschlagende Entwicklung stellt der Einsatz von anorganischen wasserunlöslichen Aufbaustoffen vom Typ Zeolith A (vgl. DE-AS 24 12 837) dar, der bezüglich der ökologischen Unbedenklichkeit als optimal bezeichnet wird, jedoch keine ausreichende Unterstützung der Waschwirkung der Tenside zeigt und nur in Kombination mit einem oben­genannten organischen Aufbaustoff als Phosphatsubstitut eingesetzt werden kann.

[0003] Es existiert somit bis heute noch kein Phosphatersatzstoff für den Einsatz in Waschmittelrezepturen, der umfassend die überragenden posi­tiven Eigenschaften des Natriumtriphosphates als Gerüstsubstanz ver­eint.

[0004] Die daraus sich ergebende Aufgabenstellung wurde gelöst durch die Ver­wendung von Polyhydroxyalkylamin-N,N-dialkylcarbonsäuren bzw. deren Salzen der allgemeinen Formel I:

X für einen Polyhydroxyalkylrest mit 3 bis 7, vorzugsweise 4 bis 6 Kohlenstoffatomen, der gegebenenfalls mit einem Mono-, Di- oder Oli­gosaccharid glykosidisch verknüpft ist,
n für ganze Zahlen von 1 bis 3 und
M für Wasserstoff oder ein Alkalimetall steht,
als Gerüststoff für Wasch- und Reinigungsmittel.

[0005] M kann außer Wasserstoff auch Lithium, Natrium, Kalium oder Ammonium sein, vorzugsweise bedeutet es Natrium. n steht für 1, 2 oder 3, vor­zugsweise für 1. X kann für folgende Polyhydroxyalkylreste stehen: 1-Desoxierythrityl-, 1-Desoxiarabityl-, 1-Desoxixylityl-, 1-Desoxisor­bityl-, 2-Desoxisorbit-2-yl-, 1-Desoximannityl-, 2-Desoximannit-2-yl-, 1-Desoxigelaktityl-, 1-Desoxi-4-glucosido-sorbityl-, 1-Desoxi-4-galak­tosido-sorbityl-, 2-Desoxi-4-glucosido-sorbit-2-yl-, 2-Desoxi-4-gluco­sido-mannit-2-yl-, 1-Desoxi-4-maltoglucosido-sorbityl-, 1-Desoxi-4-­oligoglucosido-sorbityl-, 1-Desoxi-4-polyglucosido-sorbityl-. Vorzugs­weise steht X für einen 1-Desoxisorbitylrest.

[0006] Es kommen somit als erfindungsgemäß zu verwendende Gerüststoffe bei­spielsweise folgende Verbindungen infrage: Glucamindiacetat, Erythra­mindiacetat, Arabinamindiacetat, Xylamindiacetat, Mannamindiacetat, Galaktamindiacetat, 2-Desoxi-sorbit-2-ylamindiacetat, 2-Desoxi-mannit-­2-ylamindiacetat, 4-,Glucosido-glucamindiacetat, 4-Galaktosido-gluca­mindiacetat, 2-Desoxi-4-glucosido-sorbit-2-ylamindiacetat, 2-Desoxi-4-­glucosido-mannit-2-ylamindiacetat, 4-Maltoglucosido-glucamindiacetat, 4-Oligoglucosido-glucamindiacetat, 4-Polyglucosido-glucamindiacetat.

[0007] Die erfindungsgemäß als Gerüststoffe einzusetzenden Polyhydroxyalkyl­amin-N,N-dialkylcarbonsäuren bzw. deren Alkalisalze sollen in einer Menge von 2 bis 60, vorzugsweise 5 bis 25 Gewichtsprozent, bezogen auf die Gesamtmischung des Wasch- und Reinigungsmittels, anwesend sein.

[0008] In dem Wasch- und Reinigungsmittel können z. B. folgende Tenside anwe­send sein: anionische Tenside, wie beispielsweise Alkylarylsulfonate, insbesondere Alkylbenzolsulfonate, Olefinsulfonate, sek.-Paraffinsul­fonate, Sulfobernsteinsäurehalbestersalze, Fettalkoholethersulfate; nichtionische Tenside, wie z. B. Fettalkoholpolyglykolether, Alkylphe­nolpolyglykolether, Fettsäurepolyglykolester, Polypropylenoxid-Poly­ethylenoxid-Mischpolymere, etc.

[0009] Die Verbindungen der allgemeinen Formel I sind als solche bekannt, vgl. DE-AS 10 11 428, in der ein Verfahren zur Herstellung der betref­fenden Verbindungen sowie deren Anwendung als Therapeutika beschrieben wird.

[0010] Ihre Herstellung ist demnach grundsätzlich durch Carboxyalkylierung der zugrundeliegenden Polyhydroxyalkylamine oder durch Polyoxalkylie­rung der entsprechenden Imino-di-(alkylcarbonsäuren) möglich.

[0011] Die Herstellung der Polyhydroxyalkylamin-N,N-dimethylcarbonsäuren

kann beispielsweise durch Behandeln des zugrunde­liegenden Polyhydroxyalkylamins mit Formaldehyd und Blausäure oder aber durch Carboxymethylierung mit Chloressigsäure und Natronlauge er­folgen.

[0012] Die Polyhydroxyalkylamine können nach dem allgemein bekannten Verfah­ren der reduktiven Aminierung von Zuckerderivaten mit flüssigem Ammo­niak hergestellt werden, wobei als Beispiele der Zuckerderivate zu nennen sind: Erithrose, Glucose, Galaktose, Mannose, Fructose, Arabi­nose, Xylose, Maltose, Saccharose, Lactose, Cellobiose, Maltotriose, Maltodextrine sowie sonstige Stärkeabbauprodukte, wie Glucosesirup.

[0013] Die überragende Wirkung des Aufbaustoffes Natriumtriphosphat in syn­thetischen Wasch- und Reinigungsmitteln ist sehr komplex. Die wichtig­sten Kriterien seien hier aufgeführt:
- gutes Komplexierungsvermögen gegenüber Calcium- und Magnesium-Ionen;
- synergistische Beeinflussung der Primärwaschwirkung von syntheti­schen, anionischen und nichtionischen Tensiden sowie Seifen;
- gutes Schmutztragevermögen und Ablösevermögen gegenüber Schmutzpar­tikeln;
- gute Verträglichkeit mit anderen Aufbaustoffen, wie Natriumsilikat und Natriumsulfat;
- keine Beeinflussung der Perborat-Stabilität;
- Inhibierung der Ablagerung von anorganischen, unlöslichen Salzen auf dem Gewebe (Inkrustierung).

[0014] Die erfindungsgemäß zu verwendenden Alkalisalze der Polyhydroxyalkyl­amin-N,N-dialkylcarbonsäuren werden diesen Anforderungen voll gerecht.

[0015] Am Beispiel des Glucamin-N,N-diacetats

Erfindungsgegenstand im nachfolgenden Teil näher erläutert werden.

Beispiele

Herstellung von Glucamindiacetat

[0016] 181 g (1 Mol) D-Glucamin und 194 g (2,05 Mol) Chloressigsäure werden mit 50 ml H₂O bei 40 °C zu einer Suspension verrührt und langsam mit 164 g (2,05 Mol) 50prozentiger Natronlauge versetzt. Dabei soll der pH-Wert unter 8,5 liegen. Bei 55 °C liegt eine klare Lösung vor. Wei­tere 164 g NaOH-Lösung werden zudosiert bei einem pH-Wert von 8 bis 9. Nach 2 Stunden Dosierzeit wird noch 30 Minuten bei 70 °C nachgerührt. Nach dem Abkühlen werden 58 g NaCl abfiltriert. Das Filtrat hat fol­gende Zusammensetzung:
48,7 % Glucamin-N,N-diacetat
1,6 % Hydroxyacetat
8,6 % NaCl
41,0 % H₂O

[0017] Der pH-Wert der Endlösung beträgt 10,3.
Diese Lösung gilt als Testlösung für die folgenden anwendungstechni­schen Prüfungen.

[0018] Als Vergleichssubstanz wird in allen Fällen Natriumtriphosphat (Na-­TRIPURIT von Hoechst) gewählt.

[0019] Bei den Waschtests wird mit dem anionischen Tensid Alkylbenzolsulfonat (MARLON A von Hüls) kombiniert.

[0020] In einigen Fällen wird Zeolith (SASIL von Degussa) als Vergleichssub­stanz hinzugezogen.

Calciumbindevermögen nach Hampshire

[0021] 2 g der zu prüfenden Substanz werden in 90 ml H₂O gelöst und mit 10 ml einer 2prozentigen Sodalösung versetzt. Nach der Temperierung wird bei pH 10 unter ständigem Rühren mit einer 4- bis 5prozentigen Calciumace­tat-Lösung bis zum Auftreten einer deutlichen und bleibenden Trübung titriert.

Waschvermögen in Kombination mit MARLON A

[0022] Labor-Waschmaschine Linitest (Fa. Heraeus)
Prüfgewebe:      standardangeschmutzte Baumwolle (von WFK, Krefeld)
Aufhellung, gemessen gegen Standardweiß (MgO) mittels UV-Spektrometer (Beckmann, DK 2A)
Wasserhärte:      13° dH
Waschtemperatur:      30 Minuten 90 °C
Flottenverhältnis:      1 : 70
Konzentration der Flotte:      1 g/l MARLON A + 2 g/l Gerüststoff

Bestimmung der Inkrustierung

[0023] Nach dem 3. Waschgang wird das Gewebe in 2 Stunden bei 600 °C ver­ascht.

[0024] Der Aschewert gilt als Maß für die Inkrustierung.

Waschvermögen in Kombination mit n-Dodecylbenzolsulfonat (MARLON A) und Natriumsulfat

[0025] Konzentration der Waschflotte:
0,75 g/l MARLON A und
2 g/l Gerüststoff,
der in steigendem Maße durch Natriumsulfat ersetzt wird.

Perborat-Stabilität in Gegenwart von Fe (III) bei 60 °C

[0026] Konzentration der Testlösung:
0,77 g/l Gerüstsubstanz
0,62 g/l Natriumperborat × 4H₂O
0,01 g/l Eisen-(III)-chlorid

[0027] Die Restmenge an aktivem Sauerstoff ist ein Maß für die Perboratstabi­lität.

[0028] Wie die Ausführungen zeigen, sind die erfindungsgemäß einzusetzenden Verbindungen dem ökologisch unbedenklichen Zeolith (SASIL) in den wichtigen Eigenschaften - wie Waschvermögen, Beeinflussung der Inkru­stierung und der Perborat-Stabilität - deutlich überlegen.

[0029] Gegenüber dem in seinen Wirkungen als Gerüststoff unvergleichlich gu­ten Triphosphat zeigt der erfindungsgemäß zu verwendende Verbindungs­typ annähernd gleich gute Wirkungen (Inkrustierung, Waschvermögen) oder aber auch ein überlegenes Verhalten (Hampshire-Test, Perborat-­Stabilität).

[0030] Da die erfindungsgemäß einzusetzenden Verbindungstypen keinerlei Eu­trophierung bewirken, bedeutet ihr Einsatz in Wasch- und Reinigungs­mitteln eine echte und sehr überraschende Bereicherung der Technik.

Ansprüche

1. Verwendung von Polyhydroxyalkylamin-N,N-dialkylcarbonsäuren bzw. deren Salzen der allgemeinen Formel I:

X für einen Polyhydroxyalkylrest mit 3 bis 7 Kohlenstoffatomen, der gegebenenfalls mit einem Mono-, Di- oder Oligosaccharid gly­kosidisch verknüpft ist,
n für ganze Zahlen von 1 bis 3 und
M für Wasserstoff, Ammonium oder ein Alkalimetall steht,
als Gerüststoff für Wasch- und Reinigungsmittel.

2. Verwendung von Polyhydroxyalkylamin-N,N-dialkylcarbonsäuren bzw. deren Salzen nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet,
daß n für 1 steht.

3. Verwendung von Polyhydroxyalkylamin-N,N-dialkylcarbonsäuren bzw. deren Salzen nach Anspruch 1 oder 2,
dadurch gekennzeichnet,
daß X einen 1-Desoxisorbitylrest darstellt.

4. Verwendung von Polyhydroxyalkylamin-N,N-dialkylcarbonsäuren bzw. deren Salzen nach einem der Ansprüche 1 bis 3 in einer Menge von 2 bis 60 Gewichtsprozent, bezogen auf die Gesamtmischung des Wasch- ­und Reinigungsmittels.