Schaumdrückende Zusätze in schaumarmen Reinigungsmitteln

Abstract

 Kurzkettige Polyethylenglykolether der Formel I,

R¹ - O - (CH₂CH₂O)_n - R²      (I)

in der
R¹ einen geradkettigen oder verzweigten Alkylrest oder Alkenylrest mit 6 bis 18 Kohlenstoffatomen,
R² einen Alkylrest mit 4 bis 8 Kohlenstoffatomen und
n eine Zahl von 2 bis 6 bedeutet,
werden als schaumdrückende Zusätze für schaumarme Reinigungsmittel verwendet.

Beschreibung

[0001] Die Erfindung betrifft die Verwendung von kurzkettigen endgruppenverschlossenen Alkylpolyethylenglykolethern als schaumdrückende Zusätze in schaumarmen Reinigungs­mitteln.

[0002] Für die Verwendung in Gewerbe und Industrie bestimmte wäßrige Reinigungsmittel, insbesondere solche für die Reinigung von Metall-, Glas-, Keramik- und Kunststoff­oberflächen, enthalten in der Regel Substanzen, die in der Lage sind, einer unerwünschten Schaumentwicklung entgegenzuwirken. Der Einsatz von schaumdrückenden Zusätzen ist in den meisten Fällen dadurch bedingt, daß die von den Substraten abgelösten und in den Rei­nigungsbädern sich ansammelnden Verunreinigungen als Schaumbildner wirken. Daneben kann die Verwendung von Antischaummitteln auch aufrund der Tatsache erforder­lich sein, daß die Reinigungsmittel selbst Bestand­teile enthalten, die unter den vorgegebenen Arbeitsbe­dingungen zu unerwünschter Schaumbildung Anlaß geben, beispielsweise Aniontenside oder bei Arbeitstemperatur schäumende nichtionisch Tenside.

[0003] Die DE-OS 33 15 951 beschreibt die Verwendung von Polyethylenglykolethern der allgemeinen Formel (Ia)

R¹-O-(CH₂CH₂O)_n-R²      (Ia)

in der
R¹ einen geradkettigen oder verzweigten Alkylrest oder Alkenylrest mit 8 bis 18 C-Atomen,
R² einen Alkylrest mit 4 bis 8 C-Atomen und
n eine Zahl von 7 bis 12
bedeuten, als schaumdrückende Zusätze in Reinigungs­mitteln. Diese Verbindungen zeigen jedoch unterhalb von 20 bis 25 °C keine Antischaumwirkung. Eine Schaum­inhibierung bei niedrigen Temperaturen ist jedoch an­gestrebt.

[0004] Der vorliegenden Erfindung lag daher die Aufgabe zu­grunde, schaumdrückende Substanzen aufzufinden, deren anwendungstechnische Eigenschaften denen der Mittel des Standes der Technik bei Temperaturen auch unter­halb von 20 bis 25 °C überlegen sind und die gleich­zeitig die geforderte biologische Abbaubarkeit be­sitzen. Die Lösung dieser Aufgabe geht von der Er­kenntnis aus, daß bestimmte, im folgenden definierte, kurzkettige endgruppenverschlossene Anlagerungsproduk­te des Ethylenoxids an längerkettige aliphatische Al­kohole in der Lage sind, die gestellten Anforderungen, sowohl im Hinblick auf die anwendungstechnische Brauchbarkeit (Schauminhibierung) als auch im Hinblick auf die biologische Abbaubarkeit, zu erfüllen.

[0005] Überraschenderweise wurde gefunden, daß kürzerkettige Polyethylenglykolether im Gegensatz zu den bekannten längerkettigen der DE-OS 33 15 951 auch bei Tempera­turen von weniger als 20 bis 25 °C eine ausgezeichnete Antischaumwirkung aufweisen.

[0006] Die Erfindung betrifft daher die Verwendung von Poly­ethylenglykolethern der Formel I,

R¹ - O - (CH₂CH₂O)_n - R²      (I)

in der
R¹ einen geradkettigen oder verzweigten Alkylrest oder Alkenylrest mit 6 bis 18 Kohlenstoffatomen,
R² einen Alkylrest mit 4 bis 8 Kohlenstoffatomen und
n eine Zahl von 2 bis 6
bedeuten, als schaumdrückende Zusätze für schaumarme Reinigungsmittel.

[0007] In einer speziellen Ausführungsform der Erfindung wer­den Polyethylenglykolether der Formel I eingesetzt, in der n gleich 3 oder 4 ist. Besonders bevorzugt ist die Verwendung von Verbindungen der Formel I, in der R² gleich n-Butyl und R¹ gleich Octyl und/oder Decyl ist.

[0008] Als Ausgangsmaterial für die Herstellung der Polygly­kolether der Formel I können die Fettalkohole n-Oc­tanol, n-Nonanol, n-Decanol, n-Undecanol, n-Dodecanol, n-Tridecanol, n-Tetradecanol, n-Pentadecanol, n-Hexa­decanol, n-Heptadecanol, n-Octadecanol, n-Octadec-9-­en-1-ol (Oleylalkohol) sowie deren am Alkylrest ver­zweigte Isomere und deren Isomere mit OH-Gruppen an innenständigen C-Atomen und Oxoalkohole der genannten Kohlenstoffzahl einzeln oder im Gemisch eingesetzt werden. Bevorzugt sind Einzelverbindungen oder Gemi­sche aus der Gruppe der geradkettigen Alkanole aus der obigen Gruppe mit einer geraden Zahl von C-Atomen.

[0009] Zur Herstellung der erfindungsgemäß zu verwendenden Alkylpolyethylenglykolether setzt man zweckmäßiger­ weise einen oder mehrere der vorstehend beschriebenen Fettalkohole mit Ethylenoxid im Molverhältnis von 1 : 2 bis 1 : 6 um und verethert anschließend die im erhaltenen Reaktionsprodukt vorhandenen Hydroxylgrup­pen. Die Umsetzung mit Ethylenoxid erfolgt dabei unter den bekannten Alkoxylierungsbedingungen, vorzugsweise in Gegenwart von geeigneten alkalischen Katalysatoren. Die Veretherung der freien Hydroxylgruppen wird bevor­zugt unter den bekannten Bedingungen der Williamson­schen Ethersynthese mit geradkettigen oder verzweigten C₄-C₈-Alkylhalogeniden durchgeführt, beispielsweise mit n-Butyliodid, sec.-Butylbromid, tert.-Butylchlo­rid, Amylchlorid, tert.-Amylbromid, n-Hexylchlorid, n-Heptylbromid und n-Octylchlorid. Dabei kann es zweckmäßig sein, Alkylhalogenid und Alkaliverbindung im stöchiometrischen Überschuß, beispielsweise von 100 bis 200 %, über die zu verethernden Hydroxylgruppen einzusetzen.

[0010] Die biologische Abbaubarkeit der erfindungsgemäß zu verwendenden endgruppenverschlossenen Alkylpolyethy­lenglykolether der allgemeinen Formel (I) nach den gesetzlichen Bestimmungsmethoden liegt bei über 80 % BiAS-Abnahme (RVO zum Waschmittelgesetz).

[0011] Die erfindungsgemäß zu verwendenden endgruppenver­schlossenen Polyethylenglykolether der Formel I zeich­nen sich durch ihre Alkali- und Säurestabilität aus. Die schaumverhindernde Wirkung der Verbindungen der Formel I bei Temperaturen von weniger als 20 bis 25 °C in alkalischen bis schwach sauren Reinigungsflotten ist bekannten Schauminhibitoren überlegen.

[0012] Die Reinigungmittel, in denen die endgruppenverschlos­senen Polyethylenglykolether (I) erfindungsgemäß zur Anwendung kommen, können die in solchen Mitteln üb­lichen Bestandteile, wie Netzmittel, Gerüstsubstanzen und Komplexbildner, Alkalien oder Säuren, Korrosions­inhibitoren und gegebenenfalls auch antimikrobielle Wirkstoffe und/oder organische Lösungsmittel enthal­ten.

[0013] Als Netzmittel kommen nichtionogene oberflächenaktive Substanzen, wie Polyglykolether, die durch Anlagerung von Ethylenoxid an Alkohole, insbesondere Fettalkoho­le, Alkylphenole, Fettamine und Carbonsäureamide er­halten werden, und anionaktive Netzmittel, wie Alkali­metall-, Amin- und Alkanolaminsalze von Fettsäuren, Alkylschwefelsäuren, Alkylsulfonsäuren und Alkylben­zolsulfonsäuren in Betracht. An Gerüstsubstanzen und Komplexbildnern können die Reinigungsmittel vor allem Alkalimetallorthophosphate, -polyphosphate, -silikate, -borate, -carbonate, -polyacrylate und -glukonate so­wie Citronensäure, Nitriloessigsäure, Ethylendiamin­tetraessigsäure, 1-Hydroxyalkan-1,1-diphosphonsäuren, Aminotri-(methylenphosphonsäure) und Ethylendiamin­tetra-(methylenphosphonsäure), Phosphonoalkanpolycar­bonsäuren, z.B. Phosphonobutantricarbonsäure, und Al­kalimetallsalze und/oder Aminsalze dieser Säuren ent­halten. Hochalkalische Reinigungsmittel, insbesondere solche für die Flaschenreinigung, enthalten beträcht­liche Mengen Ätzalkali in Form von Natrium- und Ka­liumhydroxid. Wenn besondere Reinigungseffekte ge­wünscht werden, können die Reinigungsmittel organische Lösungsmittel, beispielsweise Alkohole, Benzinfraktio­nen und chlorierte Kohlenwasserstoffe, und freie Al­kanolamine enthalten.

[0014] Unter Reinigungsmittel werden im Zusammenhang mit der Erfindung einmal die zur direkten Anwendung auf die zu reinigenden Substrate bestimmten wäßrigen Lösungen verstanden. Daneben umfaßt der Begriff Reinigungsmit­tel auch die zur Herstellung der Anwendungslösungen bestimmten Konzentrate und festen Mischungen.

[0015] Die gebrauchsfertigen Lösungen können schwach sauer bis stark alkalisch sein.

[0016] Die erfindungsgemäß zu verwendenden endgruppenver­schlossenen Polyethylenglykolether werden den Reini­gungsmitteln vorzugsweise in solchen Mengen zugesetzt, daß ihre Konzentration in den gebrauchsfertigen Anwen­dungslösungen 10 bis 2500 ppm, besonders bevorzugt 50 bis 500 ppm, ausmacht.

[0017] Die Erfindung wird durch die folgenden Beispiele näher erläutert.

Allgemeine Vorgehensweise bei der Prüfung der Anti­schaumwirkung

[0018] Die Prüfung der Antischaumwirkung wurde in einer praxisnahen 10 l-Durchlauf-Spritzanlage bei einem Spritzdruck von 3 bis 10 bar (30 mm Glattstrahldüse) durchgeführt. Das Umlaufvolumen belief sich dabei auf ca. 10 bis 19 l/min.

[0019] In den folgenden Beispielen wurden bei den jeweils angegebenen Einsatztemperaturen als anwendungstech­nisch spritzfähig bei minimaler Schaumbelastung die Reinigungslösungen bezeichnet, die im Dauerbetrieb bei ansonsten schnellem Schaumzerfall nur eine geringe Schaumdecke (< 1 cm Höhe) aufwiesen.

[0020] In den Beispielen 1 bis 5 wurden Polyethylenglykol­ether der Formel (I) getestet, in denen R¹ einen C₈₋₁₀-n-Alkylrest, R² einen C₄-Alkylrest und n 3 bzw. 4 bedeuten. In den Vergleichsbeispielen 1 bis 4 wurden Polyethylenglykolether (Ia) gemäß der DE-OS 33 15 951 getestet, in denen R¹ für C₈₋₁₈-n-Alkylreste, R² für einen C₄-Alkylrest und n für 10 stehen.

[0021] Die im einzelnen eingesetzten Verbindungen sind der nachfolgenden Tabelle I zu entnehmen.

Tabelle 1

Tensid	Zusammensetzung (I)			Bsp.	spritzfähig
	R¹	R²	n
A	C₈₋₁₀H₁₇₋₂₁	C₄H₉	4	1,3,5	≧ 15 °C
B	C₈₋₁₀H₁₇₋₂₁	C₄H₉	3	2,4	≧ 15 °C
C	C₁₂₋₁₈H₂₅₋₃₇	C₄H₉	10	Vgl.1,3,4	>35-40 °C
D	C₈H₁₇	C₄H₉	10	Vgl.2	> 30 °C

Beispiel 1

400 ppm Tensid A

[0022] Mit einer wäßrigen Lösung dieses Tensids wurden Eisen- und Stahlbleche bei 15 °C behandelt. Bei guter Reini­gungswirkung wurde keine störende Schaumentwicklung beobachtet.

Beispiel 2

400 ppm Tensid B

[0023] Entsprechend Beispiel 1 wurde ein analoger kurzketti­ger PE-Glykolether eingesetzt und schaumfreie Spritz­fähigkeit ebenfalls bei Temperaturen ≧ 15 °C erreicht.

Vergleichsbeispiel 1

400 ppm Tensid C

[0024] Im Vergleich zu den Beispielen 1 und 2 wurde ein lang­kettiger Polyethylenglykolether (Ia) gemäß DE-OS 33 15 951 getestet. Anwendungstechnisch spritzfähig war diese Tensidlösung erst bei Temperaturen > 35 °C.

Beispiel 3

[0025] 

[0026] Mit einer wäßrigen Lösung dieses Reinigers (pH 9,0) wurden Eisen- und Stahlbleche behandelt. Bei guter Reinigungswirkung wurde bei 15 °C keine störende Schaumentwicklung beobachtet.

Vergleichsbeispiel 2

[0027] 

[0028] Im Vergleich zu Beispiel 3 wurde ein Polyethylengly­kolether (Ia) gemäß DE-OS 33 15 951 getestet. Bei einer Temperatur von 15 °C war die Lösung nicht spritzfähig. Anwendungstechnisch spritzfähig war dieses System erst bei Temperaturen > 30 °C.

Beispiel 4

[0029] 

[0030] Mit einer wäßrigen Lösung dieses Reinigers (pH 9,0) wurden Eisen- und Stahlbleche bei 15 °C behandelt. Bei guter Reinigungswirkung trat keine störende Schaument­wicklung auf.

Vergleichsbeispiel 3

[0031] 

[0032] Im Vergleich zu Beispiel 4 wurde ein längerkettiger Polyethylenglykolether (Ia) gemäß DE-OS 33 15 951 ge­testet. Anwendungstechnisch spritzfähig war dieses System erst bei Temperaturen > 40 °C.

Beispiel 5 (saurer Reiniger)

[0033] 

[0034] Mit einer wäßrigen Lösung dieses Reinigers (pH 3,5) wurden Eisenbleche bei 15 °C behandelt. Bei guter Reinigungswirkung wurde keine störende Schaumentwick­lung beobachtet.

Vergleichsbeispiel 4

[0035] 

[0036] Im Vergleich zu Beispiel 5 wurde ein längerkettiger Polyethylenglykolether (Ia) gemäß DE-OS 33 15 951 ge­testet. Bei einer Temperatur von 15 °C schäumte die Anlage über; anwendungstechnisch spritzfähig war die­ses System erst bei Temperaturen > 30 °C.

Ansprüche

1. Verwendung von Polyethylenglykolethern der Formel I

R¹ - O - (CH₂CH₂O)_n - R²      (I)

in der
R¹ einen geradkettigen oder verzweigten Alkylrest oder Alkenylrest mit 6 bis 18 Kohlenstoffatomen,
R² einen Alkylrest mit 4 bis 8 Kohlenstoffatomen und
n eine Zahl von 2 bis 6 bedeuten,
als schaumdrückende Zusätze für schaumarme Reinigungs­mittel.

2. Verwendung von Polyethylenglykolethern nach An­spruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß in der Formel I n gleich 3 oder 4 ist.

3. Verwendung von Polyethylenglykolethern nach An­spruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß in der Formel I R² gleich n-Butyl und R¹ gleich Octyl und/oder Decyl ist.

4. Verwendung von Polyethylenglykolethern nach den Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die endgruppenverschlossenen Polyethylenglykolether in solchen Mengen eingesetzt werden, daß ihre Konzentra­tion in den gebrauchsfertigen Lösungen 10 bis 2500 ppm, vorzugsweise 50 bis 500 ppm ausmacht.