[0001] Die vorliegende Erfindung betrifft das technische Gebiet der Behandlungsmittel für
harte Oberflächen, insbesondere Reinigungsmittel für harte Oberflächen sowie Mittel,
welche Oberflächen vor Verschmutzung schützen und/oder die Ablösung von Verschmutzungen
von der Oberfläche erleichtern.
[0002] Sowohl im Haushalt als auch im gewerblichen Bereich kommen in vielfältigen Ausgestaltungen
harte Oberflächen vor, welche der Einwirkung unterschiedlichster Arten von Schmutz
ausgesetzt sind. Beispielhaft seien hier lediglich die Oberflächen von Wand- und Bodenfliesen,
Fensterglas, Kücheneinrichtungen und Sanitärkeramik genannt. Zur Reinigung solcher
Oberflächen werden seit langer Zeit tensidhaltige Mittel benutzt, deren Reinigungswirkung
in erster Linie auf der Fähigkeit von Tensiden beruht, Schmutzpartikel zu solubilisieren
und damit von der Oberfläche ablösbar bzw. abspülbar zu machen. Je nach Art der Oberfläche
und der Art des Schmutzes kann der Schmutz an der Oberfläche jedoch ausgesprochen
stark anhaften. Dies gilt umso mehr, wenn die Anschmutzung längere Zeit an der Oberfläche
verbleibt und damit durch Alterungsprozesse die Anhaftung weiter verstärkt wird. Als
Folge kann der Schmutz sehr schwer entfernbar werden und damit einen hohen Aufwand
beim Reinigen verursachen. Daher hat man in der jüngeren Zeit mit zunehmender Intensität
nach Mitteln gesucht, um nicht nur die Reinigungskraft von Reinigungsmitteln zu verbessern,
sondern die Verschmutzung von Oberflächen bereits im Ansatz zu verhindern oder zumindest
zu erschweren.
[0003] So wurden für verschiedene harte Werkstoffe Verfahren entwickelt, mit welchen diese
bereits während des Herstellungsprozesses mit einer schmutzabweisenden Ausrüstung
versehen werden. Solche Permanentausrüstungen lassen sich jedoch nur durch aufwendige
Verfahren erzeugen und sind in der Regel nur für neue Materialien verfügbar, welche
bereits herstellerseitig so ausgerüstet werden.
[0004] Daneben wurden jedoch auch Mittel gefunden, mit denen Oberflächen nachträglich und
auf eine auch in einem Haushalt durchführbare Weise so ausgerüstet werden können,
dass sie zumindest für eine gewisse Gebrauchsdauer weniger leicht verschmutzen bzw.
sich leichter reinigen lassen.
[0005] Von besonderem praktischen Interesse ist eine Erleichterung und Verbesserung der
Reinigung und eine Vorbeugung gegen Neuanschmutzung im Bereich der Sanitärkeramik.
Bei der Reinigung einer Spültoilette müssen vor allem Kalk und Urinstein sowie an
der Keramik haftende Fäkalreste entfernt werden. Übliche WC-Reinigungsmittel sind
häufig sauer formuliert, beispielsweise durch Zusatz organischer Säuren wie Citronensäure
oder Sulfaminsäure, so dass sie eine gute Wirksamkeit gegenüber Kalk und Urinstein
aufweisen. In der Regel ist auch die Reinigungsleistung gegenüber Fäkalschmutz gut,
wobei allerdings mechanisch, also unter Zuhilfenahme einer Toilettenbürste, auf die
WC-Oberfläche eingewirkt werden muß. Dieser mechanische Aufwand erhöht sich noch bei
älteren, bereits angetrockneten Anschmutzungen, wobei auch schon feuchter Fäkalschmutz
hartnäckig auf keramischen Materialien anhaften kann.
[0006] Aus der Patentanmeldung
WO 2006/005358 sind Copolymere bekannt, die aus mindestens je einem anionischen Vinylmonomer, einem
Vinylmonomer mit einer quaternären Ammoniumgruppe oder einer tertiären Aminogruppe,
und einem nichtionischen hydrophilen Vinylmonomer oder einem polyfunktionellen Vinylmonomer
bestehen. Diese Copolymere eignen sich als verschmutzungshemmende Komponenten in Reinigungsmitteln
und sind beispielsweise gegenüber Fäkalanschmutzungen wirksam.
[0007] Eine über die einmalige Benutzung hinausgehende, längeranhaltende Sauberkeit der
Toiletteninnenseite gegenüber neuer Fäkalanschmutzung ist jedoch auch mit diesen Reinigern
nicht in völlig befriedigender Weise zu erzielen.
[0008] Ein weiteres Problem kann sich daraus ergeben, dass Toilettenreinigungsmittel zur
besseren Kalklösung nicht selten nach dem Auftragen längere Zeit, oftmals mehrere
Stunden oder gar über Nacht, zum Einwirken auf der Keramik belassen werden. Dabei
sind die Formulierungen in der Regel zur Verbesserung der Haftung an der Keramik verdickt.
Beim längeren Einwirken bildet sich dann auf der Oberfläche ein Film, der aufgrund
der Produkteinfärbung meist farbig ist und nach dem Eintrocknen nur schwer zu entfernen
ist.
[0009] Harte Oberflächen, welche immer wieder der Einwirkung von Feuchtigkeit unterliegen,
werden häufig von Mikroorganismen besiedelt, und es kommt zur Ausbildung von Biofilmen.
Biofilme bestehen aus einer dünnen Schleimschicht (Film), in der Mikroorganismen (z.B.
Bakterien, Algen, Pilze, Protozoen) eingebettet sind. Dies kann nicht nur ein hygienisches,
sondern auch ein ästhetisches Problem darstellen. Als Gegenmittel werden häufig biozide
Stoffe eingesetzt. Dies ist jedoch nicht immer unproblematisch im Hinblick auf die
ökotoxikologischen Eigenschaften vieler dieser Stoffe und die damit verbundenen Beschränkungen
bei ihrer Anwendung. Darüber hinaus tragen Biofilme zur Entstehung unangenehm riechender
Stoffe bei und sind daher eine Quelle unerwünschter Schlechtgerüche, insbesondere
im Sanitärbereich.
[0010] Mittel zur Behandlung harter Oberflächen müssen darüber hinaus weitere Anforderungen
erfüllen. So ist es wichtig, dass nach der Behandlung der Oberfläche deren Erscheinungsbild
nicht beeinträchtigt ist. Hier geht es insbesondere um den Erhalt des Glanzes von
Oberflächen, welche im ursprünglichen bzw. sauberen Zustand einen Glanz aufweisen,
und um die Vermeidung von Rückständen des Behandlungsmittels, beispielsweise in Form
von Streifen oder Schlieren. Schließlich bestand ein Bedürfnis nach Verfahren und
Mitteln, um eine harte Oberfläche schmutzabweisend auszurüsten und/oder die Ablösung
von Schmutz zu erleichtern und/oder die Bildung oder Anhaftung von Biofilmen zu vermindern,
wo diese Wirkungen wahlweise in einem eigenständigen Oberflächenbehandlungsverfahren
erzielt werden können, oder aber im Verlauf eines Reinigungsverfahrens, bei dem eine
Oberfläche gereinigt und gleichzeitig mit den vorstehend genannten Eigenschaften ausgestattet
wird.
[0011] Weiterhin ist es zur Herstellung solcher Mittel erforderlich, dass die verwendeten
Inhaltsstoffe sich problemlos in die Rezeptur einarbeiten lassen, und die Mittel eine
gute Lagerstabilität aufweisen.
[0012] Die
US 6423661 B1 beschreibt silyl-terminierte Präpolymere, zu deren Herstellung die OH-Gruppen eines
Polyether-Polyols, welches bis zu acht Arme aufweisen kann, mit einem Isocyanat-Silan
umgesetzt werden. Die erhaltenen, Präpolymere genannten Verbindungen dienen zur Verwendung
in Klebstoffen. Eine Verwendung der Präpolymere in Oberflächenbehandlungs- oder Reinigungsmitteln
wird nicht offenbart.
[0013] Aus der
US 2003/0153712 A1 ist ein Polyurethan-Präpolymer mit terminalen Alkoxysilan- und Hydroxy-Gruppen bekannt.
Zur Herstellung wird ein Polyether-Diol zunächst mit stöchiometrisch unterschüssigem
Diisocyanat umgesetzt, und die erhaltene Isocyanat-Hydroxy-Verbindung anschließend
weiter mit einem Aminosilan zur Einführung der Silyl-Gruppen behandelt. Die beschriebenen,
zweiarmige Polyalkoxylate darstellenden Präpolymere dienen zur Herstellung von Dichtmassen
und Klebstoffen.
[0014] Die
US 2004/0096507 A1 beschäftigt sich mit sechsarmigen Polyethylenglykol-Derivaten und offenbart ein vollständig
silyl-terminiertes Derivat, welches ausgehend von Sorbitol als Zentraleinheit hergestellt
werden kann. Die in dem Dokument beschriebenen Polyethylenglykol-Derivate sollen zur
Herstellung biologisch abbaubarer polymerer Hydrogele und zum medizinischpharmazeutischen
Einsatz, beispielsweise für Implantate, geeignet sein.
[0015] Aufgabe der Erfindung war es nun, den eingangs geschilderten Nachteilen des Stands
der Technik zumindest teilweise abzuhelfen. Insbesondere lag die Aufgabe in der Bereitstellung
von Mitteln zur Verbesserung der Entfernbarkeit von Schmutz und Biofilmen von harten
Oberflächen, insbesondere WC-Keramik, sowie der Vorbeugung gegen Neubildung derartiger
Anschmutzungen an solchen Oberflächen.
[0016] Es wurde nun gefunden, dass bestimmte Silyl-Polyalkoxylate enthaltende Mittel besonders
geeignet sind, um eine damit behandelte Oberfläche vor Verschmutzung zu schützen und/oder
die Ablösung von Verschmutzungen von der Oberfläche zu erleichtern.
[0017] Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist daher ein Mittel zur Behandlung einer harten
Oberfläche, insbesondere zur Reinigung und/oder zur schmutzabweisenden Behandlung
einer harten Oberfläche, enthaltend
- a) mindestens ein mehrarmiges Silyl-Polyalkoxylat der Formel (I)
(H-A)n-Z-[A-B-Si(OR1)r(R2)3-r]m (I)
worin
Z für einen (m+n)-wertigen Rest mit mindestens drei Kohlenstoffatomen steht,
A einen zweiwertigen Polyoxyalkylenrest bedeutet, wobei die an Z gebundenen m+n Polyoxyalkylenreste
voneinander unterschiedlich sein können, und wobei ein Rest A jeweils über ein zu
Z gehöriges Sauerstoffatom mit Z und ein zu A gehöriges Sauerstoffatom mit B beziehungsweise
Wasserstoff verbunden ist,
B für eine chemische Bindung oder einen zweiwertigen organischen Rest mit 1 bis 50
Kohlenstoffatomen steht,
OR1 eine hydrolysierbare Gruppe bedeutet, R1 und R2 unabhängig voneinander eine lineare oder verzweigte Alkylgruppe mit 1 bis 6 Kohlenstoffatomen
bedeuten und r für eine ganze Zahl von 1 bis 3 steht, und
m eine ganze Zahl ≥ 1 ist und n für 0 oder eine ganze Zahl ≥ 1 steht, und m+n einen
Wert von 3 bis 100 aufweist,
- b) mindestens ein Tensid,
- c) Wasser und/oder mindestens ein nichtwässriges Lösungsmittel
- d) gegebenenfalls weitere, mit den übrigen Bestandteilen des Mittels verträgliche
übliche Inhaltsstoffe von Oberflächenbehandlungs- und/oder Reinigungsmitteln.
[0018] Im Sinne der vorliegenden Erfindung handelt es sich bei harten Oberflächen insbesondere
um Oberflächen von Stein- oder Keramikmaterialien, Hartkunststoffen, Glas oder Metall.
Es kann sich um harte Oberflächen beispielsweise von Wänden, Arbeitsoberflächen, Fußböden
oder Sanitärgegenständen handeln. Insbesondere betrifft die Erfindung Oberflächen
von Keramik, vorzugsweise Sanitärkeramik, und ganz besonders von Toilettenbecken.
[0019] Für die Behandlung einer Oberfläche sind alle konventionellen Methoden geeignet,
mit denen sich das Mittel auf die Oberfläche aufbringen lässt. Für den besonders bevorzugten
Fall, dass das Mittel bei Raumtemperatur flüssig ist, erfolgt die Behandlung der Oberfläche
vorzugsweise so, dass das Mittel mit Hilfe eines saugfähigen Gewebes auf die Oberfläche
übertragen wird, oder dass das Mittel auf die Oberfläche aufgesprüht wird. Die Behandlung
kann jedoch beispielsweise auch durch Eintauchen der Oberfläche in das Mittel erfolgen.
[0020] Unter Schmutz bzw. Verschmutzungen sind im Sinne der Erfindung insbesondere Fäkalschmutz
und/oder Biofilme zu verstehen.
[0021] Durch die Behandlung einer harten Oberfläche mit dem erfindungsgemäßen Mittel wird
diese vor Verschmutzung geschützt und/oder die Ablösung von Verschmutzungen von der
Oberfläche erleichtert. Insbesondere beugt das Mittel der Bildung von Biofilmen vor,
ohne dass es eine biozide Wirkung aufweist. Es wird vermutet, dass die Wirksamkeit
der erfindungsgemäß verwendeten Mittel gegen die Bildung von Biofilmen auf eine bakteriostatische
Wirkung der verwendeten Silyl-Polyalkoxylate zurückzuführen ist, wodurch die Besiedelung
der Oberflächen mit Mikroorganismen gehemmt und ihre Anhaftung und Vermehrung auf
den Oberflächen behindert wird. Da für die Mittel andererseits keine bioziden Effekte
beobachtet wurden, unterliegen sie nicht den eingangs erwähnten Nachteilen beim Einsatz
von Bioziden.
[0022] Die erfindungsgemäßen Mittel bewirken eine leichtere Entfernbarkeit von Verschmutzungen
und eine verringerte Wiederanschmutzungsneigung und verbessern insbesondere die Reinigungsleistung
von Reinigungsmitteln für harte Oberflächen. Dadurch werden entsprechend behandelte
bzw. gereinigte Oberflächen länger als sauber wahrgenommen.
[0023] Weiter wurde beobachtet, dass sowohl eine leichtere und schnellere Entfernung von
Fäkalschmutz als auch ein verbessertes Abspülen des eingetrockneten (gegebenenfalls
farbigen) Reinigungsmittels selbst möglich ist, wenn der Reinigungsmittelformulierung
ein Silyl-Polyalkoxylat der Formel (I) zugesetzt wird. Trifft Fäkalschmutz auf eine
so behandelte Oberfläche, so lässt sich der Schmutz beim nächsten Spülgang ohne nennenswerte
mechanische Kraft entfernen. In der Regel gelingt dies alleine durch die mechanische
Einwirkung des Spülwassers, ohne dass es der zusätzlichen Unterstützung durch die
Toilettenbürste bedarf. Läßt man gefärbte Reinigungsformulierungen länger auf die
Oberfläche einwirken und kommt es dadurch zu einem gewissen Antrocknen der Formulierung,
wird der gebildete farbige Film dennoch leicht und vollständig beim nächsten Spülvorgang
entfernt.
[0024] Die Verwendung von Silyl-Polyalkoxylaten der Formel (I) als Additive in tensidhaltigen
Reinigungsmitteln ermöglicht es, dass man in einem einzigen Arbeitsschritt nicht nur
eine Oberfläche reinigen kann, sondern sie gleichzeitig mit einem Schutz gegen Schmutz
versieht. Auf diese Weise wird beispielsweise einer Kalkablagerung, einer Anhaftung
von protein- oder fettenthaltendem Schmutz und auch dem Wachstum von Bakterien vorgebeugt.
Die behandelten Oberflächen bleiben länger sauber, und darüber hinaus wird die nachfolgende
Reinigung erheblich erleichtert. Dies bedeutet, dass man die Oberflächen ohne Einbußen
bei der Sauberkeit weniger oft reinigen muss, und ihre nachfolgende Reinigung insofern
mit weniger Aufwand verbunden ist, als sie zeitsparender erfolgen kann und/oder mildere
Reinigungsmittel benötigt. So ist es in günstigen Fällen möglich, für eine gewisse
Zeit alleine mit Hilfe von Wasser eine ausreichende Reinigungswirkung zu erzielen,
d.h. ohne dass es der Verwendung eines herkömmlichen Reinigungsmittels bedarf.
[0025] Die Silyl-Polyalkoxylate der Formel (I) lassen sich leicht und einfach in mit den
übrigen Bestandteilen des Mittels formulieren und können insbesondere auf sehr einfache
Weise auch in herkömmliche Reinigungsmittelformulierungen eingearbeitet werden. Insbesondere
führen die vorteilhaften Löslichkeitseigenschaften dieser Stoffe dazu, dass ihre Einarbeitung
in übliche Reinigungsmittel keine Einschränkungen, wie etwa eine verschlechterte Versprühbarkeit,
mit sich bringt.
[0026] Mehrarmige Silyl-Polyalkoxylate im Sinne dieser Erfindung enthalten Polymerarme,
die im wesentlichen sternförmig beziehungsweise radial an eine Zentraleinheit gebunden
sind.
[0027] In einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung wird ein Silyl-Polyalkoxylat der
Formel (I) oder ein Gemisch aus mehreren dieser Verbindungen eingesetzt, wobei das
Massenmittel (Gewichtsmittel des Molekulargewichts) 500 bis 50000 beträgt, vorzugsweise
1000 bis 20000, und insbesondere bevorzugt 2000 bis 10000. Das Silyl-Polyalkoxylat
enthält dabei vorzugsweise 0,3 bis 10 Gew.-%, besonders bevorzugt 0,5 bis 5 Gew.-%
Silizium, bezogen auf das Gesamtgewicht des Silyl-Polyalkoxylats.
[0028] Z steht vorzugsweise für einen mindestens dreiwertigen, insbesondere drei- bis achtwertigen,
acyclischen oder cyclischen Kohlenwasserstoffrest mit 3 bis 12 Kohlenstoffatomen,
wobei der Rest gesättigt oder ungesättigt und insbesondere auch aromatisch sein kann.
Besonders bevorzugt steht Z für den dreiwertigen Rest von Glycerol oder den drei-
bis achtwertigen Rest eines Zuckers, beispielsweise den sechswertigen Rest von Sorbitol
oder den achtwertigen Rest von Sucrose. Unter dem x-wertigen Rest eines der vorgenannten
Polyole ist dabei dasjenige Molekülfragment zu verstehen, welches von dem Polyol nach
Entfernung der Wasserstoffatome von x alkoholischen oder phenolischen Hydroxygruppen
verbleibt. Grundsätzlich kann Z für jede Zentraleinheit stehen, welche aus der Literatur
zur Herstellung von sternförmigen (Prä)polymeren bekannt ist.
[0029] Weiter ist es besonders bevorzugt, wenn in Formel (I) n für 0, 1 oder 2 steht und
m eine Zahl von 3 bis 8 bedeutet.
[0030] A steht vorzugsweise für Gruppen ausgewählt aus Poly-C
2-C
4-alkylenoxiden, besonders bevorzugt für ein (Co)polymerisat aus Ethylenoxid und/oder
Propylenoxid, insbesondere für ein Copolymerisat mit einem Propylenoxidanteil von
bis zu 60 Gew.-%, vorzugsweise bis zu 30 Gew.-% und besonders bevorzugt von bis zu
20 Gew.-%, wobei es sich um Random- und/oder Blockcopolymerisate handeln kann. Demzufolge
steht in einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Erfindung in Formel (I) A
für -(CHR
3-CHR
4-O)
p-, wobei R
3 und R
4 unabhängig voneinander Wasserstoff, Methyl oder Ethyl bedeuten und p eine ganze Zahl
von 2 bis 10000 bedeutet.
[0031] B steht insbesondere für eine chemische Bindung oder einen zweiwertigen, niedermolekularen
organischen Rest mit vorzugsweise 1 bis 50, insbesondere 2 bis 20 Kohlenstoffatomen.
Beispiele für zweiwertige niedermolekulare organische Reste sind kurzkettige aliphatische
und heteroaliphatische Reste wie beispielsweise -(CH
2)
2-, -(CH
2)
3-, -C(O)-NH-(CH
2)
3- und -C(O)-NH-X-NH-C(O)-NH-(CH
2)
3-, wobei X für einen zweiwertigen aromatischen Rest wie den Phenylenrest oder für
einen Alkylidenrest steht. Ganz besonders bevorzugt steht B für eine Bindung oder
für den Rest -C(O)NH-(CH
2)
3-.
[0032] Vorzugsweise stehen R
1 und R
2 unabhängig voneinander für Methyl oder Ethyl, und r für 2 oder 3. Beispiele für Reste
-Si(OR
1)
r(R
2)
3-r sind Dimethylethoxysilyl-, Dimethylmethoxysilyl-, Diisopropylethoxysilyl-, Methyldimethoxysilyl-,
Methyldiethoxysilyl-, Trimethoxysilyl-, Triethoxysilyl- oder Tri-t-Butoxysilyl-Reste,
ganz besonders bevorzugt sind jedoch Trimethoxysilyl- und Triethoxysilyl-Reste.
[0033] Ganz besonders bevorzugt ist es, wenn R
1 und R
2 gleich sind und für Methyl oder Ethyl stehen.
[0034] Weiterhin ist es besonders bevorzugt, wenn r für die Zahl 3 steht.
[0035] Die Summe m+n beträgt vorzugsweise 3 bis 50, insbesondere 3 bis 10 und besonders
bevorzugt 3 bis 8, und stimmt mit der Anzahl der Arme überein, welche in der Verbindung
(I) an die Zentraleinheit Z gebunden ist. Die Zentraleinheit besitzt daher vorzugsweise
3 bis 50, insbesondere 3 bis 10 und besonders bevorzugt 3 bis 8 Sauerstoffatome, welche
als Anknüpfungspunkte für die Arme dienen.
[0036] In einer besonderen Ausführungsform ist n gleich 0. Für den Fall, daß n>0 ist, liegt
das Verhältnis n/m zwischen 99/1 und 1/99, vorzugsweise 49/1 und 1/49, und insbesondere
9/1 und 1/9.
[0037] In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Erfindung enthält das Mittel ein
Gemisch aus mindestens zwei, insbesondere zwei bis vier verschiedenen mehrarmigen
Silyl-Polyalkoxylaten der Formel (I).
[0038] Besonders bevorzugt ist es dabei, wenn sich die mindestens zwei verschiedenen mehrarmigen
Silyl-Polyalkoxylate in der Anzahl ihrer Arme unterscheiden. Vorteilhafterweise wird
dabei ein erstes Silyl-Polyalkoxylat mit 3 bis 6 Armen mit einem zweiten Silyl-Polyalkoxylat
mit 6 bis 10 Armen kombiniert.
[0039] Insbesondere bevorzugt sind Gemische umfassend mindestens zwei verschiedene mehrarmige
Silyl-Polyalkoxylate der Formel (I) mit n=0, welche ausgewählt sind aus der Gruppe
der mehrarmigen Silyl-Polyalkoxylate der Formel (I) mit m=3, m=6 und m=8.
[0040] Wenn zwei verschiedene mehrarmige Silyl-Polyalkoxylate eingesetzt werden, liegen
sie in der Regel in einem Mengenverhältnis von 99:1 bis 1:99, vorzugsweise von 49:1
bis 1:49, und insbesondere von 9:1 bis 1:9 vor.
[0041] In einer weiteren besonders bevorzugten Ausführungsform der Erfindung enthält das
erfindungsgemäße Mittel weiterhin mindestens ein hydrolysierbares Kieselsäurederivat.
[0042] Unter hydrolysierbaren Kieselsäurederivaten sind insbesondere die Ester der Orthokieselsäure
zu verstehen, insbesondere die Tetraalkoxysilane und ganz besonders bevorzugt Tetraethoxysilan.
Im Sinne der vorliegenden Erfindung sind unter hydrolysierbaren Kieselsäurederivaten
jedoch auch Verbindungen zu verstehen, die am Siliciumatom neben drei Alkoxygruppen
auch einen Kohlenstoffrest tragen, wie beispielsweise N-(Triethoxysilylpropyl)-O-polyethylenoxid-urethan,
Dimethyl-octadecyl-(3-(trimethoxysilylpropyl)-ammoniumchlorid, Diethylphosphatoethyltriethoxysilan
und das Trinatriumsalz von N-(Trimethoxysilylpropyl)ethylendiamin- triessigsäure.
[0043] In dieser Ausführungsform ist es besonders vorteilhaft, wenn das Mengenverhältnis
von Silyl-Polyalkoxylat oder Silyl-Polyalkoxylat-Gemisch zu dem mindestens einen hydrolysierbaren
Kieselsäurederivat 90:10 bis 10:90, vorzugsweise 50:50 bis 10:90, und insbesondere
40:60 bis 20:80 beträgt.
[0044] Das mindestens eine Silyl-Polyalkoxylat der Formel (I) wird in dem erfindungsgemäßen
Mittel üblicherweise in einer Menge von 0,001 bis 20 Gew.-%, insbesondere 0.01 bis
10 Gew.-%, vorzugsweise 0,05 bis 5 Gew.-% und besonders bevorzugt 0,1 bis 1 Gew.-%
eingesetzt, jeweils bezogen auf das Gesamtgewicht des Mittels.
[0045] Soweit die erfindungsgemäß verwendeten mehrarmigen Silyl-Polyalkoxylate der allgemeinen
Formel (I) nicht aus der Literatur bekannt sind, kann ihre Herstellung durch Funktionalisierung
geeigneter mehrarmiger Polyalkoxylat-Vorstufen in Analogie zu bekannten Funktionalisierungsverfahren
des Standes der Technik erfolgen.
[0046] Das in der
US 2003/0153712 A1 beschriebene zweiarmige Polyurethan-Präpolymer mit terminalen Alkoxysilan- und Hydroxy-Gruppen
wird hergestellt, indem ein Polyether-Diol zunächst mit stöchiometrisch unterschüssigem
Diisocyanat umgesetzt wird, und die erhaltene Isocyanat-Hydroxy-Verbindung anschließend
weiter mit einem Aminosilan zur Einführung der Silyl-Gruppen behandelt wird. Die dort
angewandten Syntheseprinzipien können auf die Herstellung mehrarmiger Polyalkoxylate
gemäß der Lehre der vorliegenden Erfindung grundsätzlich übertragen werden.
[0047] In der
US 6423661 B1 werden silyl-terminierte Präpolymere beschrieben, zu deren Herstellung die OH-Gruppen
eines Polyether-Polyols, welches bis zu acht Arme aufweisen kann, mit einem Isocyanat-Silan
umgesetzt werden. Die Lehre dieses Dokuments umfasst Präpolymere, welche unter die
allgemeine Formel (I) der vorliegenden Erfindung fallen.
[0048] Die
US 2004/0096507 A1 beschäftigt sich mit sechsarmigen Polyethylenglykol-Derivaten und offenbart ein vollständig
silyl-terminiertes Derivat, welches ausgehend von Sorbitol als Zentraleinheit hergestellt
werden kann, und welches unter die allgemeine Formel (I) der vorliegenden Erfindung
fällt.
[0049] Geeignete Polyalkoxylat-Vorstufen zur Herstellung der erfindungsgemäß verwendeten
Silyl-Polyalkoxylate sind auch ihrerseits mehrarmige Polyalkoxylate, die bereits die
oben beschriebene mehrarmige Struktur aufweisen und die an den Enden der Polymerarme
je eine Hydroxygruppe aufweisen, die teilweise oder vollständig in die Gruppe(n) -B-Si(OR
1)
r(R
2)
3-r umgewandelt werden kann bzw. können. Die Polyalkoxylat-Vorstufen der erfindungsgemäß
eingesetzten Silyl-Polyalkoxylate lassen sich durch die allgemeine Formel (II)
Z-(A-OH)
m+n (II)
darstellen, wobei Z, A, m und n die gleiche Bedeutung haben wie vorher für die Verbindungen
der Formel (I) beschrieben.
[0050] Beispielsweise sind geeignete Polyalkoxylat-Vorstufen aus der Literatur unter der
Bezeichnung sternförmige oder mehrarmige Polyether-Polyole bekannt. Diese Polyalkoxylat-Vorstufen
werden durch Polymerisation der geeigneten Monomeren, insbesondere Ethylenoxid und/oder
Propylenoxid, unter Verwendung von mehrfunktionalen kleinen Molekülen wie zum Beispiel
Glycerin oder Sorbitol als Initiator hergestellt. Als Beispiele für mehrarmige Polyether-Polyole
sind Ethoxylate bzw. Propoxylate von Glycerin, Sucrose und Sorbitol zu nennen, wie
sie in dem Patent
US 6423661 beschrieben sind. Aufgrund der statistischen Natur der Polymerisationsreaktion verstehen
sich die oben genannten Angaben zu den Polymerarmen der erfindungsgemäß verwendeten
Silyl-Polyalkoxylate, insbesondere bezüglich der Armlänge und Armanzahl (m+n) jeweils
als ein statistisches Mittel.
[0051] Geeignete Polyalkoxylat-Vorstufen sind zum Teil auch kommerziell erhältlich. Ein
Beispiel hierfür ist Voranol 4053, ein Polyether-Polyol (Poly(ethylenoxid-co-propylenoxid))
der Firma DOW Chemicals. Es handelt sich um eine Mischung aus zwei verschiedenen Polyether-Polyolen,
bestehend aus einem 3-armigen Polyether-Polyol mit Glycerin als Zentraleinheit sowie
einem 8-armigen Polyether-Polyol mit Rohrzucker als Zentraleinheit. Die Arme stellen
statistische Copolymere aus ca. 75% EO und ca. 25% PO dar, die OH-Funktionalität (Hydroxy-Endgruppen)
beträgt durchschnittlich 6,9 bei einem Massenmittel (Gewichtsmittel des Molekulargewichts)
von ca. 12000. Daraus ergibt sich ein Verhältnis von etwa 78% 8-armigem Polyether-Polyol
und etwa 22% 3-armigem Polyether-Polyol. Ein weiteres Beispiel ist Wanol R420 der
Firma WANHUA, China, welches eine Mischung aus einem linearen Poly(propylen/ethylen)-diethylenglycol
und einem 8-armigen Polyether-Polyol (Poly(propylenoxy/ethylenoxy)sucrose) in einem
Verhältnis von ca. 15-25 : 85-75 darstellt. Ebenfalls kommerziell erhältlich ist das
Polyether-Polyol Voranol CP 1421 der Firma DOW Chemicals, bei welchem es sich um ein
3-armiges statistisches Poly(ethylenoxid-co-propylenoxid) mit einem EO/PO-Verhältnis
von ca. 75/25 und einem Massenmittel (Gewichtsmittel des Molekulargewichts) von ca.
5000 handelt.
[0052] Als Ausgangsstoffe zur Umwandlung der Hydroxy-Endgruppen der mehrarmigen Polyalkoxylat-Vorstufe
in die Gruppen -B-Si(OR
1)
r(R
2)
3-r kommen grundsätzlich alle funktionellen Silane in Frage, die eine funktionelle Gruppe
aufweisen, welche gegenüber den Hydroxy-Endgruppen der Polyalkoxylat-Vorstufe reaktiv
ist. Beispiele sind Tetraalkoxy-Silane wie Tetramethylsilikat und Tetraethylsilikat,
(Meth)acrylat-Silane wie (3-Methacryloxypropyl)trimethoxysilan, (Methacryloxymethyl)triethoxysilan,
(Meth-acryloxymethyl)methyldimethoxysilan und (3-Acryloxypropyl)trimethoxysilan, Isocyanato-Silane
wie (3-Isocyanatopropyl)trimethoxysilan, (3-Isocyanato-propyl)triethoxysilan, (Isocyanatomethyl)methyl-dimethoxysilan
und (Isocyanatomethyl)trimethoxysilan, Aldehyd-Silane wie Triethoxysilylundecanal
und Triethoxysilylbutyraldehyde, Epoxy-Silane wie (3-Glycidoxypropyl)-trimethoxysilan,
Anhydrid-Silane wie 3-(Triethoxysilyl)propylbernstein-säureanhydrid, Halogen-Silane
wie Chloromethyltrimethoxysilan und 3-Chloropropyl-methyldimethoxysilan, Hydroxy-Silane
wie Hydroxymethyltriethoxysilan, sowie Tetraethylsilikat (TEOS), die kommerziell beispielsweise
bei der Wacker Chemie GmbH (Burghausen), der Gelest, Inc. (Morrisville, USA) oder
ABCR GmbH & Co. KG (Karlsruhe) erhältlich sind oder nach bekannten Verfahren hergestellt
werden können. Besonders bevorzugt werden Tetraalkoxy-Silane, Isocyanato-Silane oder
Anhydrid-Silane, insbesondere aber Isocyanato-Silane oder Anhydrid-Silane, mit mehrarmigen
Polyalkoxylat-Vorstufen der allgemeinen Formel (II) umgesetzt. Bei einer vollständigen
Umsetzung aller Hydroxyenden mit den funktionellen Silanen erhält man erfindungsgemäß
verwendete mehrarmige Silyl-Polyalkoxylate, welche an den Enden der Arme ausschließlich
Reste -B-Si(OR
1)
r(R
2)
3-r tragen, d.h. wobei n=0 ist. Die Gruppe B besteht in einem solchen Fall beispielsweise
ausschließlich in einer Bindung, oder sie umfasst, wenn als funktionelles Silan ein
Isocyanatosilan eingesetzt wurde, zusammen mit dem endständigen Sauerstoffatom der
Gruppe A beispielsweise eine Urethangruppe sowie die Atomgruppe, die im Ausgangs-Isocyanatosilan
zwischen der Isocyanatogruppe und der Silylgruppe steht. Bei einer vollständigen Umsetzung
aller Hydroxy-Enden mit Anhydrid-Silanen, beispielsweise 3-(Triethoxysilyl)propylbernsteinsäureanhydrid,
erhält man mehrarmige Silyl-Polyalkoxylate, welche ebenfalls ausschließlich Reste
-B-Si(OR
1)
r(R
2)
3-r tragen. Die Gruppe B umfaßt in einem solchen Fall zusammen mit dem endständigen Sauerstoffatom
der Gruppe A eine Estergruppe sowie die Atomgruppe, die im Ausgangs-Anhydrid-Silan
zwischen der Anhydridgruppe und der Silylgruppe steht.
[0053] Werden erfindungsgemäß verwendete mehrarmige Silyl-Polyalkoxylate der allgemeinen
Formel (I) hergestellt, die an den Enden ihrer Arme sowohl Hydroxy- als auch -B-Si(OR
1)
r(R
2)
3-r-Gruppen tragen, so wird vorzugsweise so vorgegangen, dass eine Polyalkoxylat-Vorstufe
der allgemeinen Formel (II) mit einer bezogen auf die Gesamtheit der endständigen
Hydroxygruppen unterstöchiometrischen Menge eines funktionellen Silans umgesetzt wird,
d.h. es werden wie oben beschrieben zunächst -B-Si(OR
1)
r(R
2)
3-r -Gruppen eingeführt, jedoch nicht alle endständigen Hydroxygruppen in der mehrarmigen
Polyalkoxylat-Vorstufe umgesetzt. Auf diese Weise erhält man mehrarmige Polyalkoxylate,
die sowohl Hydroxy- als auch - Si(OR
1)
r(R
2)
3-r-Gruppen tragen. So erhält man beispielsweise bei einer teilweisen Umsetzung der Hydroxy-Enden
eines mehrarmigen Polyether-Polyols mit Isocyanato-Silanen mehrarmige Polyalkoxylate,
welche sowohl endständige Silylgruppen als auch OH-Gruppen (R
1=OH) tragen. In einem weiteren Schritt können die restlichen oder ein Teil der restlichen
Hydroxygruppen - wie beschrieben - zu Resten -B-Si(OR
1)
r(R
2)
3-r modifiziert werden.
[0054] Die in dem erfindungsgemäßen wässrigen Mittel neben dem mindestens einen Silyl-Polyalkoxylat
enthaltenen weiteren Komponenten sind nach ihrer Art und der eingesetzten Menge so
auszuwählen, dass es zu keinen unerwünschten Wechselwirkungen mit dem Silyl-Polyalkoxylat
kommt.
[0055] Die erfindungsgemäßen Mittel enthalten mindestens ein Tensid, welches aus den anionischen,
nichtionischen, amphoteren und kationischen Tensiden sowie deren Gemischen ausgewählt
ist.
[0056] Als anionische Tenside eignen sich vorzugsweise C
8-C
18-Alkylbenzolsulfonate, insbesondere mit etwa 12 C-Atomen im Alkylteil, C
8-C
20-Alkansulfonate, C
8-C
18-Monoalkylsulfate, C
8-C
18-Alkylpolyglykolethersulfate mit 2 bis 6 Ethylenoxideinheiten (EO) im Etherteil sowie
Sulfobernsteinsäuremono- und -di-C
8-C
18-Alkylester. Weiterhin können auch C
8-C
18-α-Olefinsulfonate, sulfonierte C
8-C
18-Fettsäuren, insbesondere Dodecylbenzolsulfonat, C
8-C
22-Carbonsäureamidethersulfate, C
8-C
18-Alkylpolyglykolethercarboxylate, C
8-C
18-N-Acyltauride, C
8-C
18-N-Sarkosinate und C
8-C
18-Alkylisethionate bzw. deren Mischungen verwendet werden. Die anionischen Tenside
werden vorzugsweise als Natriumsalze eingesetzt, können aber auch als andere Alkali-
oder Erdalkalimetallsalze, beispielsweise Magnesiumsalze, sowie in Form von Ammonium-
oder Mono-, Di-, Tri- bzw. Tetraalkylammoniumsalzen enthalten sein, im Falle der Sulfonate
auch in Form ihrer korrespondierenden Säure, z.B. Dodecylbenzolsulfonsäure. Beispiele
derartiger Tenside sind Natriumkokosalkylsulfat, Natrium-sec.-Alkansulfonat mit ca.
15 C-Atomen sowie Natriumdioctylsulfosuccinat. Als besonders geeignet haben sich Natrium-Fettalkylsulfate
und - Fettalkyl+2EO-ethersulfate mit 12 bis 14 C-Atomen erwiesen.
[0057] Als nichtionische Tenside sind vor allem C
8-C
18-Alkoholpolyglykolether, d.h. ethoxylierte und/oder propoxylierte Alkohole mit 8 bis
18 C-Atomen im Alkylteil und 2 bis 15 Ethylenoxid- (EO) und/oder Propylenoxideinheiten
(PO), C
8-C
18-Carbonsäurepolyglykolester mit 2 bis 15 EO, beispielsweise Talgfettsäure+6-EO-ester,
ethoxylierte Fettsäureamide mit 12 bis 18 C-Atomen im Fettsäureteil und 2 bis 8 EO,
langkettige Aminoxide mit 14 bis 20 C-Atomen und langkettige Alkylpolyglycoside mit
8 bis 14 C-Atomen im Alkylteil und 1 bis 3 Glycosideinheiten zu erwähnen. Beispiele
derartiger Tenside sind Oleyl-Cetyl-Alkohol mit 5 EO, Nonylphenol mit 10 EO, Laurinsäurediethanolamid,
Kokosalkyldimethylaminoxid und Kokosalkylpolyglucosid mit im Mittel 1,4 Glucoseeinheiten.
Besonders bevorzugt werden C
8-18-Fettalkoholpolyglykolether mit insbesondere 2 bis 8 EO, beispielsweise C
12-Fettalkohol+7-EO-ether, sowie C
8-10-Alkylpolyglucoside mit 1 bis 2 Glycosideinheiten eingesetzt.
[0058] In einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist das nichtionische Tensid ausgewählt
aus der Gruppe umfassend Polyalkylenoxide, insbesondere alkoxylierte primäre Alkohole,
wobei die Polyalkylenoxide auch endgruppenverschlossen sein können, alkoxylierte Fettsäurealkylester,
Aminoxide und Alkylpolyglykoside sowie deren Mischungen.
[0059] Geeignete Amphotenside sind beispielsweise Betaine der Formel (R
iii)(R
iv)(R
v)N
+CH
2COO
-, in der R
iii einen gegebenenfalls durch Heteroatome oder Heteroatomgruppen unterbrochenen Alkylrest
mit 8 bis 25, vorzugsweise 10 bis 21 Kohlenstoffatomen und R
iv sowie R
v gleichartige oder verschiedene Alkylreste mit 1 bis 3 Kohlenstoffatomen bedeuten,
insbesondere C
10-C
18-Alkyldimethylcarboxymethylbetain und C
11-C
17Alkylamidopropyl-dimethylcarboxymethylbetain.
[0060] Geeignete Kationtenside sind u.a. die quartären Ammoniumverbindungen der Formel (R
vi)(R
vii)(R
viii)(R
ix)N
+ X
-, in der R
vi bis R
ix für vier gleich- oder verschiedenartige, insbesondere zwei lang- und zwei kurzkettige,
Alkylreste und X
- für ein Anion, insbesondere ein Halogenidion, stehen, beispielsweise Didecyl-dimethyl-ammoniumchlorid,
Alkyl-benzyl-didecyl-ammoniumchlorid und deren Mischungen.
[0061] In einer bevorzugten Ausführungsform enthält das Mittel als tensidische Komponenten
jedoch nur ein oder mehrere Aniontenside, vorzugsweise C
8-C
18-Alkylsulfate und/oder C
8-C
18-Alkylethersulfate, und/oder ein oder mehrere nichtionische Tenside, vorzugsweise
C
8-18-Fettalkoholpolyglykolether mit 2 bis 8 EO und/oder C
8-10-Alkylpolyglucoside mit 1 bis 2 Glycosideinheiten.
[0062] In einer besonders bevorzugten Ausführungsform der Erfindung enthalten die erfindungsgemäßen
Mittel mindestens ein nichtionisches Tensid, welche(s) insbesondere ausgewählt ist
aus den ethoxylierten und/oder propoxylierten Alkoholen mit 8 bis 18 C-Atomen im Alkylteil
und 2 bis 15 Ethylenoxid- (EO) und/oder Propylenoxideinheiten (PO) sowie den Alkylpolyglycosiden
mit 8 bis 14 C-Atomen im Alkylteil und 1 bis 3 Glycosideinheiten.
[0063] Die erfindungsgemäßen Mittel enthalten Tenside vorzugsweise in Mengen von von 0,01
bis 20 Gew.-%, insbesondere 0.05 bis 10 Gew.-%, vorzugsweise 0,1 bis 5 Gew.-% und
besonders bevorzugt 0,2 bis 1 Gew.-%, jeweils bezogen auf das Gesamtgewicht des Mittels.
[0064] Die erfindungsgemäßen Mittel enthalten Wasser und/oder mindestens ein nichtwässriges
Lösungsmittel. Als nichtwässrige Lösungsmittel kommen vorzugsweise solche Lösungsmittel
in Betracht, welche in beliebigen Verhältnissen mit Wasser mischbar sind. Zu den nichtwässrigen
Lösungsmitteln zählen beispielsweise ein- oder mehrwertige Alkohole, Alkanolamine,
Glycolether sowie deren Mischungen. Als Alkohole werden insbesondere Ethanol, Isopropanol
und n-Propanol eingesetzt. Als Etheralkohole kommen hinreichend wasserlösliche Verbindungen
mit bis zu 10 C-Atomen im Molekül in Betracht. Beispiele derartiger Etheralkohole
sind Ethylenglykolmonobutylether, Propylenglykolmonobutylether, Diethylenglykolmonobutylether,
Propylenglykolmonotertiärbutylether und Propylenglykolmonoethylether, von denen wiederum
Ethylenglykolmonobutylether und Propylenglykolmonobutylether bevorzugt werden. In
einer bevorzugten Ausführungsform wird jedoch Ethanol als nichtwässriges Lösungsmittel
eingesetzt.
[0065] Nichtwässrige Lösungsmittel können in dem erfindungsgemäßen Mittel in Mengen von
0,01 bis 99,9 Gew.-%, insbesondere 0,1 bis 50 Gew.-%, und besonders bevorzugt 2 bis
20 Gew.-% enthalten sein, jeweils bezogen auf das Gesamtgewicht des Mittels.
[0066] Wasser ist in dem erfindungsgemäßen Mittel im allgemeinen in Mengen von 1 bis 98
Gew.-%, insbesondere 50 bis 95 Gew.-%, und besonders bevorzugt 80 bis 93 Gew.-% enthalten,
jeweils bezogen auf das Gesamtgewicht des Mittels.
[0067] In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform enthält das erfindungsgemäße Mittel
ein Verdickungsmittel. Hierfür kommen grundsätzlich alle im Stand der Technik in Wasch-und
Reinigungsmitteln eingesetzten Viskositätsregulatoren in Betracht, wie beispielsweise
organische natürliche Verdickungsmittel (Agar-Agar, Carrageen, Tragant, Gummi arabicum,
Alginate, Pektine, Polyosen, Guar-Mehl, Johannisbrotbaumkernmehl, Stärke, Dextrine,
Gelatine, Casein), organische abgewandelte Naturstoffe (Carboxymethylcellulose und
andere Celluloseether, Hydroxyethyl- und -propylcellulose und dergleichen, Kernmehlether),
organische vollsynthetische Verdickungsmittel (Polyacryl- und Polymethacryl-Verbindungen,
Vinylpolymere, Polycarbonsäuren, Polyether, Polyimine, Polyamide) und anorganische
Verdickungsmittel (Polykieselsäuren, Tonmineralien wie Montmorillonite, Zeolithe,
Kieselsäuren). Zu den Polyacryl- und Polymethacryl-Verbindungen zählen beispielsweise
die hochmolekularen mit einem Polyalkenylpolyether, insbesondere einem Allylether
von Saccharose, Pentaerythrit oder Propylen, vernetzten Homopolymere der Acrylsäure
(INCI-Bezeichnung gemäß International Dictionary of Cosmetic Ingredients der The Cosmetic,
Toiletry, and Fragrance Association (CTFA): Carbomer), die auch als Carboxyvinylpolymere
bezeichnet werden. Solche Polyacrylsäuren sind u.a. von der Fa. 3V Sigma unter dem
Handelsnamen Polygel
®, z.B. Polygel
® DA, und von der Fa. BFGoodrich unter dem Handelsnamen Carbopol
® erhältlich, z.B. Carbopol
® 940 (Molekulargewicht ca. 4.000.000), Carbopol
® 941 (Molekulargewicht ca. 1.250.000) oder Carbopol
® 934 (Molekulargewicht ca. 3.000.000). Weiterhin fallen darunter folgende Acrylsäure-Copolymere:
(i) Copolymere von zwei oder mehr Monomeren aus der Gruppe der Acrylsäure, Methacrylsäure
und ihrer einfachen, vorzugsweise mit C
1-4-Alkanolen gebildeten, Ester (INCI Acrylates Copolymer), zu denen etwa die Copolymere
von Methacrylsäure, Butylacrylat und Methylmethacrylat (CAS-Bezeichnung gemäß Chemical
Abstracts Service: 25035-69-2) oder von Butylacrylat und Methylmethacrylat (CAS 25852-37-3)
gehören und die beispielsweise von der Fa. Rohm & Haas unter den Handelsnamen Aculyn
® und Acusol
® sowie von der Firma Degussa (Goldschmidt) unter dem Handelsnamen Tego
® Polymer erhältlich sind, z.B. die anionischen nicht-assoziativen Polymere Aculyno
® 22, Aculyn
® 28, Aculyn
® 33 (vernetzt), Acusol
® 810, Acusol
® 823 und Acusol
® 830 (CAS 25852-37-3); (ii) vernetzte hochmolekulare Acrylsäurecopolymere, zu denen
etwa die mit einem Allylether der Saccharose oder des Pentaerythrits vernetzten Copolymere
von C
10-30-Alkylacrylaten mit einem oder mehreren Monomeren aus der Gruppe der Acrylsäure, Methacrylsäure
und ihrer einfachen, vorzugsweise mit C
1-4-Alkanolen gebildeten, Ester (INCI Acrylates/C10-30 Alkyl Acrylate Crosspolymer) gehören
und die beispielsweise von der Fa. BFGoodrich unter dem Handelsnamen Carbopol
® erhältlich sind, z.B. das hydrophobierte Carbopol
® ETD 2623 und Carbopol
® 1382 (INCI Acrylates/C10-30 Alkyl Acrylate Crosspolymer) sowie Carbopol
® AQUA 30 (früher Carbopol
® EX 473). Weitere Verdickungsmittel sind die Polysaccharide und Heteropolysaccharide,
insbesondere die Polysaccharidgummen, beispielsweise Gummi arabicum, Agar, Alginate,
Carrageene und ihre Salze, Guar, Guaran, Traganth, Gellan, Ramsan, Dextran oder Xanthan
und ihre Derivate, z.B. propoxyliertes Guar, sowie ihre Mischungen. Andere Polysaccharidverdicker,
wie Stärken oder Cellulosederivate, können alternativ, vorzugsweise aber zusätzlich
zu einem Polysaccharidgummi eingesetzt werden, beispielsweise Stärken verschiedensten
Ursprungs und Stärkederivate, z.B. Hydroxyethylstärke, Stärkephosphatester oder Stärkeacetate,
oder Carboxymethylcellulose bzw. ihr Natriumsalz, Methyl-, Ethyl-, Hydroxyethyl-,
Hydroxypropyl-, Hydroxypropyl-methyl- oder Hydroxyethyl-methyl-cellulose oder Celluloseacetat.
Ein besonders bevorzugter Polysaccharidverdicker ist das mikrobielle anionische Heteropolysaccharid
Xanthan Gum, das von Xanthomonas campestris und einigen anderen Spezies unter aeroben
Bedingungen mit einem Molekulargewicht von 2-15×10
8 produziert wird und beispielsweise von der Fa. Kelco unter den Handelsnamen Keltrol
® und Kelzan
® oder auch von der Firma Rhodia unter dem Handelsnamen Rhodopol
® erhältlich ist. Als Verdickungsmittel können weiterhin Schichtsilikate eingesetzt
werden. Hierzu zählen beispielsweise die unter dem Handelsnamen Laponite
® erhältlichen Magnesium- oder Natrium-Magnesium- Schichtsilikate der Firma Solvay
Alkali, insbesondere das Laponite
® RD oder auch Laponite
® RDS, sowie die Magnesiumsilikate der Firma Süd-Chemie, vor allem das Optigel
® SH. In einer bevorzugten Ausführungsform enthält das erfindungsgemäße Mittel Xanthan
Gum und Succinoglycan-Gum.
[0068] Wenn das erfindungsgemäße Mittel einen Verdicker enthält, ist dieser in der Regel
in Mengen von 0,01 bis 30 Gew.-%, insbesondere 0,2 bis 15 Gew.-%, enthalten.
[0069] Die Viskosität der erfindungsgemäßen Mittel kann je nach beabsichtigtem Einsatzzweck
in einem weiten Bereich eingestellt werden. So können für Allzweck- und Badreiniger
im allgemeinen niedrige, nahezu wasserdünne Formulierungen bevorzugt sein, während
für andere Einsatzzwecke, beispielsweise Reinigungsmittel für Toilettenbecken, höherviskose,
verdickte Formulierungen bevorzugt sein können. In der Regel liegt die Viskosität
der erfindungsgemäßen Mittel im Bereich von 1 bis 3000 mPas, vorzugsweise von 200
bis 1500 mPas und besonders bevorzugt von 400 bis 900 mPas (Brookfield Viskosimeter
Rotovisco LV-DV II plus, Spindel 31, 20°C, 20 U/min).
[0070] In einer bevorzugten Ausführungsform weist das erfindungsgemäße Mittel einen pH-Wert
von weniger als 9 auf, insbesondere einen pH-Wert von 0 bis 6, vorzugsweise von 1
bis 5 und besonders bevorzugt von 2 bis 4.
[0071] In einer weiteren, besonders bevorzugten Ausführungsform enthält das erfindungsgemäße
Mittel mindestens eine Säure. Als Säuren eignen sich insbesondere organische Säuren
wie Ameisensäure, Essigsäure, Zitronensäure, Glycolsäure, Milchsäure, Bernsteinsäure,
Adipinsäure, Äpfelsäure, Weinsäure und Gluconsäure oder auch Amidosulfonsäure. Es
kann jedoch bevorzugt sein, wenn als Säure nicht Essigsäure eingesetzt wird. Daneben
können aber auch die anorganischen Säuren Salzsäure, Schwefelsäure, Phosphorsäure
und Salpetersäure bzw. deren Mischungen eingesetzt werden. Besonders bevorzugt sind
Säuren, ausgewählt aus der Gruppe umfassend Amidosulfonsäure, Zitronensäure, Milchsäure
und Ameisensäure. Sie werden vorzugsweise in Mengen von 0,01 bis 30 Gew.-% eingesetzt,
besonders bevorzugt 0,2 bis 15 Gew.-%, jeweils bezogen auf das Gesamtgewicht des Mittels.
[0072] Die erfindungsgemäßen Mittel können darüber hinaus übliche sonstige Bestandteile
von Mitteln, insbesondere Reinigungsmitteln, zur Behandlung harter Oberflächen enthalten,
soweit diese nicht in unerwünschter Weise mit den erfindungsgemäß verwendeten Stoffen
wechselwirken.
[0073] Als derartige sonstige Bestandteile kommen beispielsweise Filmbildner, antimikrobielle
Wirkstoffe, Builder, Korrosionsinhibitoren, Komplexbildner, Alkalien, Konservierungsmittel,
Bleichmittel, Enzyme sowie Duft- und Farbstoffe in Betracht. Insgesamt sollten in
den Mitteln vorzugsweise nicht mehr als 30 Gew.-% weitere Inhaltsstoffe enthalten
sein, vorzugsweise 0,01 bis 30 Gew.-%, insbesondere 0,2 bis 15 Gew.-%.
[0074] Die erfindungsgemäßen Mittel können Filmbildner enthalten, die zur besseren Benetzung
der Oberfläche beitragen können. Hierfür kommen grundsätzlich alle im Stand der Technik
in Wasch-und Reinigungsmitteln eingesetzten filmbildenden Polymere in Betracht. Vorzugsweise
wird der Filmbildner jedoch ausgewählt aus der Gruppe umfassend Polyethylenglykol,
Polyethylenglykol-Derivate sowie Gemische derselben, vorzugsweise mit einem Molekulargewicht
zwischen 200 und 20.000.000, besonders bevorzugt zwischen 5.000 und 200.000. Der Filmbildner
wird vorteilhafterweise in Mengen von 0,01 bis 30 Gew.-%, insbesondere 0,2 bis 15
Gew.-% eingesetzt.
[0075] Erfindungsgemäße Mittel können weiterhin einen oder mehrere antimikrobielle Wirkstoffe
enthalten, vorzugsweise in einer Menge von 0,01 bis 1 Gew.-%, insbesondere von 0,05
bis 0,5 Gew.-%, besonders bevorzugt von 0,1 bis 0,3 Gew.-%. Geeignet sind beispielsweise
antimikrobielle Wirkstoffe aus den Gruppen der Alkohole, Aldehyde, antimikrobiellen
Säuren bzw. deren Salze, Carbonsäureester, Säureamide, Phenole, Phenolderivate, Diphenyle,
Diphenylalkane, Harnstoffderivate, Sauerstoff-, Stickstoff-Acetale sowie -Formale,
Benzamidine, Isothiazole und deren Derivate wie Isothiazoline und Isothiazolinone,
Phthalimidderivate, Pyridinderivate, antimikrobiellen oberflächenaktiven Verbindungen,
Guanidine, antimikrobiellen amphoteren Verbindungen, Chinoline, 1,2-Dibrom-2,4-dicyanobutan,
lodo-2-propynyl-butylcarbamat, lod, lodophore und Peroxide. Bevorzugte antimikrobielle
Wirkstoffe werden vorzugsweise ausgewählt aus der Gruppe umfassend Ethanol, n-Propanol,
i-Propanol, 1,3-Butandiol, Phenoxyethanol, 1,2-Propylenglykol, Glycerin, Undecylensäure,
Zitronensäure, Milchsäure, Benzoeesäure, Salicylsäure, Thymol, 2-Benzyl-4-chlorphenol,
2,2'-Methylen-bis-(6-brom-4-chlorphenol), 2,4,4'-Trichlor-2'-hydroxydiphenylether,
N-(4-Chlorphenyl)-N-(3,4-dichlorphenyl)-harnstoff, N,N'-(1,10-decandiyldi-1-pyridinyl-4-yliden)-bis-(1-octan-amin)-dihydrochlorid,
N,N'-Bis-(4-Chlorphenyl)-3,12-diimino-2,4,11,13-tetraazatetradecandiimidamid, antimikrobielle
quaternäre oberflächenaktive Verbindungen, Guanidine. Bevorzugte antimikrobiell wirkende
oberflächenaktive quaternäre Verbindungen enthalten eine Ammonium-, Sulfonium-, Phosphonium-,
Jodonium- oder Arsoniumgruppe. Weiterhin können auch antimikrobiell wirksame ätherische
Öle eingesetzt werden, die gleichzeitig fü eine Beduftung des Reinigugsmittels sorgen.
Besonders bevorzugte antimikrobielle Wirkstoffe sind jedoch ausgewählt aus der Gruppe
umfassend Salicylsäure, quaternäre Tenside, insbesondere Benzalkoniumchlorid, PeroxoVerbindungen,
insbesondere Wasserstoffperoxid, Alkalimetallhypochlorit sowie Gemische derselben.
[0076] In den erfindungsgemäßen Mitteln können wasserlösliche und/oder wasserunlösliche
Builder eingesetzt werden. Dabei sind wasserlösliche Builder bevorzugt, da sie in
der Regel weniger dazu tendieren, auf harten Oberflächen unlösliche Rückstände zu
hinterlassen. Übliche Builder, die im Rahmen der Erfindung zugegen sein können, sind
die niedermolekularen Polycarbonsäuren und ihre Salze, die homopolymeren und copolymeren
Polycarbonsäuren und ihre Salze, die Citronensäure und ihre Salze, die Carbonate,
Phosphate und Silikate. Zu wasserunlöslichen Buildern zählen die Zeolithe, die ebenfalls
verwendet werden können, ebenso wie Mischungen der vorgenannten Buildersubstanzen.
[0077] Geeignete Korrosionsinhibitoren sind beispielsweise folgende gemäß INCI benannte
Substanzen: Cyclohexylamine, Diammonium Phosphate, Dilithium Oxalate, Dimethylamino
Methylpropanol, Dipotassium Oxalate, Dipotassium Phosphate, Disodium Phosphate, Disodium
Pyrophosphate, Disodium Tetrapropenyl Succinate, Hexoxyethyl Diethylammonium, Phosphate,
Nitromethane, Potassium Silicate, Sodium Aluminate, Sodium Hexametaphosphate, Sodium
Metasilicate, Sodium Molybdate, Sodium Nitrite, Sodium Oxalate, Sodium Silicate, Stearamidopropyl
Dimethicone, Tetrapotassium Pyrophosphate, Tetrasodium Pyrophosphate, Triisopropanolamine.
[0078] Komplexbildner, auch Sequestriermittel genannt, sind Inhaltsstoffe, die Metallionen
zu komplexieren und inaktivieren vermögen, um ihre nachteiligen Wirkungen auf die
Stabilität oder das Aussehen der Mittel, beispielsweise Trübungen, zu verhindern.
Einerseits ist es dabei wichtig, die mit zahlreichen Inhaltsstoffen inkompatiblen
Calcium- und Magnesiumionen der Wasserhärte zu komplexieren. Die Komplexierung der
Ionen von Schwermetallen wie Eisen oder Kupfer verzögert andererseits die oxidative
Zersetzung der fertigen Mittel. Zudem unterstützen die Komplexbildner die Reinigungswirkung.
Geeignet sind beispielsweise die folgenden gemäß INCI bezeichneten Komplexbildner:
Aminotrimethylene, Phosphonsäure, Beta-Alanine Diacetic Acid, Calcium Disodium EDTA,
Citric Acid, Cyclodextrin, Cyclohexanediamine Tetraacetic Acid, Diammonium Citrate,
Diammonium EDTA, Diethylenetriamine Pentamethylene Phosphonic Acid, Dipotassium EDTA,
Disodium Azacycloheptane Diphosphonate, Disodium EDTA, Disodium Pyrophosphate, EDTA,
Etidronic Acid, Galactaric Acid, Gluconic Acid, Glucuronic Acid, HEDTA, Hydroxypropyl
Cyclodextrin, Methyl Cyclodextrin, Pentapotassium Triphosphate, Pentasodium Aminotrimethylene
Phosphonate, Pentasodium Ethylenediamine Tetramethylene Phosphonate, Pentasodium Pentetate,
Pentasodium Triphosphate, Pentetic Acid, Phytic Acid, Potassium Citrate, Potassium
EDTMP, Potassium Gluconate, Potassium Polyphosphate, Potassium Trisphosphonomethylamine
Oxide, Ribonic Acid, Sodium Chitosan Methylene Phosphonate, Sodium Citrate, Sodium
Diethylenetriamine Pentamethylene Phosphonate, Sodium Dihydroxyethylglycinate, Sodium
EDTMP, Sodium Gluceptate, Sodium Gluconate, Sodium Glycereth-1 Polyphosphate, Sodium
Hexametaphosphate, Sodium Metaphosphate, Sodium Metasilicate, Sodium Phytate, Sodium
Polydimethylglycinophenolsulfonate, Sodium Trimetaphosphate, TEA-EDTA, TEA-Polyphosphate,
Tetrahydroxyethyl Ethylenediamine, Tetrahydroxypropyl Ethylenediamine, Tetrapotassium
Etidronate, Tetrapotassium Pyrophosphate, Tetrasodium EDTA, Tetrasodium Etidronate,
Tetrasodium Pyrophosphate, Tripotassium EDTA, Trisodium Dicarboxymethyl Alaninate,
Trisodium EDTA, Trisodium HEDTA, Trisodium NTA und Trisodium Phosphate.
[0079] In erfindungsgemäßen Mitteln können weiterhin Alkalien enthalten sein. Als Basen
werden in erfindungsgemäßen Mitteln vorzugsweise solche aus der Gruppe der Alkali-
und Erdalkalimetallhydroxide und -carbonate, insbesondere Natriumcarbonat oder Natriumhydroxid,
eingesetzt. Daneben können aber auch Ammoniak und/oder Alkanolamine mit bis zu 9 C-Atomen
im Molekül verwendet werden, vorzugsweise die Ethanolamine, insbesondere Monoethanolamin.
[0080] Konservierungsmittel können gleichfalls in erfindungsgemäßen Mitteln enthalten sein.
Als solche können im wesentlichen die bei den antimikrobiellen Wirkstoffen genannten
Stoffe eingesetzt werden.
[0081] Erfindungsgemäß können die Mittel weiterhin Bleichmittel enthalten. Geeignete Bleichmittel
umfassen Peroxide, Persäuren und/oder Perborate, besonders bevorzugt ist Wasserstoffperoxid.
Natriumhypochlorit ist dagegen bei sauer formulierten Reinigungsmitteln aufgrund der
Freisetzung giftiger Chlorgas-Dämpfe weniger geeignet, kann jedoch in alkalisch eingestellten
Reinigungsmitteln eingesetzt werden. Unter Umständen kann neben dem Bleichmittel auch
ein Bleichaktivator enthalten sein.
[0082] Das erfindungsgemäße Mittel kann auch Enzyme enthalten, vorzugsweise Proteasen, Lipasen,
Amylasen, Hydrolasen und/oder Cellulasen. Sie können dem Mittel in jeder nach dem
Stand der Technik etablierten Form zugesetzt werden. Hierzu gehören bei flüssigen
oder gelförmigen Mitteln insbesondere Lösungen der Enzyme, vorteilhafterweise möglichst
konzentriert, wasserarm und/oder mit Stabilisatoren versetzt. Alternativ können die
Enzyme verkapselt werden, beispielsweise durch Sprühtrocknung oder Extrusion der Enzymlösung
zusammen mit einem, vorzugsweise natürlichen, Polymer oder in Form von Kapseln, beispielsweise
solchen, bei denen die Enzyme wie in einem erstarrten Gel eingeschlossen sind oder
in solchen vom Kern-Schale-Typ, bei dem ein enzymhaltiger Kern mit einer Wasser-,
Luft- und/oder Chemikalien-undurchlässigen Schutzschicht überzogen ist. In aufgelagerten
Schichten können zusätzlich weitere Wirkstoffe, beispielsweise Stabilisatoren, Emulgatoren,
Pigmente, Bleich- oder Farbstoffe aufgebracht werden. Derartige Kapseln werden nach
an sich bekannten Methoden, beispielsweise durch Schüttel- oder Rollgranulation oder
in Fluid-bed-Prozessen aufgebracht. Vorteilhafterweise sind derartige Granulate, beispielsweise
durch Aufbringen polymerer Filmbildner, staubarm und aufgrund der Beschichtung lagerstabil.
[0083] Weiterhin können in enzymhaltigen Mitteln Enzymstabilisatoren vorhanden sein, um
ein in einem erfindungsgemäßen Mittel enthaltenes Enzym vor Schädigungen wie beispielsweise
Inaktivierung, Denaturierung oder Zerfall etwa durch physikalische Einflüsse, Oxidation
oder proteolytische Spaltung zu schützen. Als Enzymstabilisatoren sind, jeweils in
Abhängigkeit vom verwendeten Enzym, insbesondere geeignet: Benzamidin-Hydrochlorid,
Borax, Borsäuren, Boronsäuren oder deren Salze oder Ester, vor allem Derivate mit
aromatischen Gruppen, etwa substituierte Phenylboronsäuren beziehungsweise deren Salze
oder Ester; Peptidaldehyde (Oligopeptide mit reduziertem C-Terminus), Aminoalkohole
wie Mono-, Di-, Triethanol- und -Propanolamin und deren Mischungen, aliphatische Carbonsäuren
bis zu C12, wie Bernsteinsäure, andere Dicarbonsäuren oder Salze der genannten Säuren;
endgruppenverschlossene Fettsäureamidalkoxylate; niedere aliphatische Alkohole und
vor allem Polyole, beispielsweise Glycerin, Ethylenglykol, Propylenglykol oder Sorbit;
sowie Reduktionsmittel und Antioxidantien wie NatriumSulfit und reduzierende Zucker.
Weitere geeignete Stabilisatoren sind aus dem Stand der Technik bekannt. Bevorzugt
werden Kombinationen von Stabilisatoren verwendet, beispielsweise die Kombination
aus Polyolen, Borsäure und/oder Borax, die Kombination von Borsäure oder Borat, reduzierenden
Salzen und Bernsteinsäure oder anderen Dicarbonsäuren oder die Kombination von Borsäure
oder Borat mit Polyolen oder Polyaminoverbindungen und mit reduzierenden Salzen.
[0084] Als weitere Inhaltsstoffe kann das erfindungsgemäße Mittel schließlich einen oder
mehrere Duftstoffe und/oder ein oder mehrere Farbstoffe enthalten. Als Farbstoffe
können dabei sowohl wasserlösliche als auch öllösliche Farbstoffe verwendet werden,
wobei einerseits die Kompatibilität mit weiteren Inhaltsstoffen, beispielsweise Bleichmitteln,
zu beachten ist und andererseits der eingesetzte Farbstoff gegenüber den Oberflächen,
insbesondere gegenüber WC-Keramik, auch bei längerem Einwirken nicht substantiv wirken
sollte. Die Wahl des geeigneten Duftstoffs ist ebenfalls nur durch mögliche Wechselwirkungen
mit den übrigen Reinigungsmittelkomponenten beschränkt.
[0085] Bei dem erfindungsgemäßen Mittel handelt es sich vorzugsweise um ein Reinigungsmittel,
insbesondere um ein Reinigungsmittel für Keramik, besonders bevorzugt von Sanitärkeramik.
[0086] Die Herstellung der erfindungsgemäßen Mittel kann in fachüblicher Weise erfolgen,
indem die in dem Mittel enthaltenen Komponenten in geeigneter Weise miteinander vermischt
werden.
[0087] Ebenfalls Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist somit ein Verfahren zur Herstellung
eines erfindungsgemäßen Mittels, bei dem die einzelnen Bestandteile miteinander vermischt
werden.
[0088] Ein weiterer Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist ein Verfahren zum Behandeln
einer harten Oberfläche, bei dem die Oberfläche mit einem erfindungsgemäßen Mittel,
wie es im vorangehenden Text beschrieben ist, in Kontakt gebracht wird.
[0089] Dieses Verfahren kann als eigenständiges Behandlungsverfahren für die Oberfläche
ausgeführt werden, beispielsweise um sie mit schmutzabweisenden Eigenschaften oder
einer oder mehrerer der sonstigen Eigenschaften auszustatten, welche die erfindungsgemäßen
Mittel nach der Lehre der vorliegenden Erfindung bewirken. Dabei wird die Oberfläche
mit einem erfindungsgemäßen Mittel in Kontakt gebracht.
[0090] Vorzugsweise wird das erfindungsgemäße Verfahren so ausgeführt, dass das Mittel auf
der Oberfläche flächig verteilt wird und vorteilhafterweise anschließend entweder
nach einer Einwirkzeit von 1 Sekunde bis 20 Minuten, vorzugsweise 1 bis 10 Minuten,
abgespült oder aber trocknen gelassen wird.
[0091] In einer bevorzugten Ausführungsform des Verfahrens erfolgt das In-Kontakt-Bringen
bei einer Temperatur von 5 bis 50°C, insbesondere 15 bis 35°C.
[0092] Das erfindungsgemäße Verfahren stellt in einer besonders bevorzugten Ausführungsform
ein Reinigungsverfahren dar, welches zur Reinigung der Oberfläche dient.
[0093] Insbesondere dient das erfindungsgemäße Verfahren zur Behandlung einer Oberfläche
von Keramik, Glas, Edelstahl oder Kunststoff.
[0094] Eine weitere Ausführungsform der Erfindung betrifft die Verwendung eines erfindungsgemäßen
Mittels zum Schutz einer harten Oberfläche gegen Anschmutzungen und/oder zur leichteren
Ablösung von Neuanschmutzungen von der Oberfläche, wobei es sich bei der/den Anschmutzung(en)
insbesondere um Fäkalschmutz und/oder Biofilme und/oder Proteinbeläge handelt.
[0095] In einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung dienen erfindungsgemäße Mittel
zur verbesserten Entfernung von Fäkalschmutz und/oder Biofilmen von den Oberflächen
von Spültoiletten und/oder zur Verminderung der Neuanschmutzung solcher Oberflächen
mit Fäkalschmutz und/oder Biofilmen. Dazu wird das Mittel vorteilhafterweise auf der
Oberfläche flächig verteilt und entweder nach einer Einwirkzeit von vorzugsweise 1
bis 10 Minuten abgespült oder aber trocknen gelassen. Nach Behandlung der Oberfläche
auf diese Art und Weise ist Fäkalschmutz leichter, oft ohne Zuhilfenahme mechanischer
Hilfsmittel, wie etwa einer WC-Bürste, zu entfernen. Zudem lassen sich eventuell eingetrocknete
Reinigungsmittelreste leichter abspülen.
[0096] Eine weitere Ausführungsform der Erfindung betrifft die Verwendung eines erfindungsgemäßen
Mittels zur wasserabweisenden Ausrüstung einer harten Oberfläche und/oder zur Verkürzung
der Trocknungszeit einer harten Oberfläche nach einer Beaufschlagung mit Wasser.
[0097] Aus reinigungstechnischen Gründen ist es einerseits günstiger, wenn Oberflächen hydrophile
Eigenschaften aufweisen, da sich solche Oberflächen leicht mit üblichen Reinigungsflüssigkeiten
auf wässriger Basis benetzen lassen und somit Abwaschprozesse erleichtern. Andererseits
ist es auch erwünscht, dass die Oberflächen nach einer Reinigung mit Wasser beziehungsweise
mit wasserbasierten Reinigungsmitteln möglichst schnell wieder vom Wasserfilm befreit
werden, also das Wasser möglichst schnell und vollständig wieder abläuft, und somit
kein Wasserfilm auf der Oberfläche verbleibt, wie beispielsweise bei einer mit Teflon
beschichteten Pfanne. Ansonsten kann beim Eintrocknen des Wasserfilms eine Restanschmutzung
auf der Oberfläche verbleiben, wie beispielsweise eine Kalkablagerung, welche unschön
aussieht und eine erneute Anschmutzung, z.B. auch durch Proteine und Mikroorganismen,
begünstigen kann. Aus diesem Grunde ist es sehr vorteilhaft, dass die Behandlung einer
Oberfläche mit den erfindungsgemäßen Mitteln diese Oberfläche hydrophil macht. Dies
erleichtert die Benetzung und die Ablösung von Schmutz und bewirkt gleichzeitig, dass
die Oberfläche von einem Wasserfilm leicht "entnetzt" wird, wodurch die Bildung von
Wassertropfen und somit das Verbleiben von Restanschmutzungen vermieden wird. Diese
Eigenschaft ist besonders nützlich dort, wo Oberflächen Kalk- und Schmutz-und Biofilmablagerungen
besonders ausgesetzt sind, wie typischerweise Toilettenschüsseln, Waschbecken, Badewannen
und Duschkabinen. Ein weiterer Vorteil dieser Eigenschaft liegt darin, dass Wasser
von behandelten Oberflächen schneller abläuft und diese dadurch schneller trocknen.
Bei einem Reinigungsprozess ist in der Regel nach der Behandlung der Oberfläche mit
Reiniger ein Spülgang mit reinem Wasser erforderlich. Wünschenswert ist, dass die
Oberflächen nach diesem Spülgang schnell wieder trocken werden, beispielsweise weil
eine schnell abtrocknende Oberfläche bei einem Verbraucher den Eindruck von Sauberkeit
verstärkt.
[0098] Ebenfalls Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist die Verwendung eines erfindungsgemäßen
Mittels zur bakteriostatischen Ausrüstung einer harten Oberfläche.
[0099] Ein besonderer Vorteil der erfindungsgemäß verwendeten Silyl-Polyalkoxylate der Formel
(I) liegt darin, dass auf damit behandelten Oberflächen die Besiedlung durch und das
Wachstum von Mikroorganismen unterdrückt wird, ohne dass dazu Biozide benötigt würden.
Man erreicht auf diese Weise eine Oberflächenausrüstung, auf der sich Bakterien nicht
bzw. nur in einer wesentlich verlangsamten Weise vermehren können. Dies ist ein deutlicher
Vorteil gegenüber dem Stand der Technik, insbesondere vor dem Hintergrund, dass im
Hinblick auf den Umwelt- und Verbraucherschutz der Einsatz von Bioziden zunehmend
kritischer gesehen wird.
[0100] Eine weitere Ausführungsform der Erfindung betrifft daher die Verwendung eines mehrarmigen
Silyl-Polyalkoxylats der Formel (I)
(H-A)
n-Z-[A-B-Si(OR
1)
r(R
2)
3-r]
m (I)
worin
Z für einen (m+n)-wertigen Rest mit mindestens drei Kohlenstoffatomen steht,
A einen zweiwertigen Polyoxyalkylenrest bedeutet, wobei die an Z gebundenen m+n Polyoxyalkylenreste
voneinander unterschiedlich sein können, und wobei ein Rest A jeweils über ein zu
Z gehöriges Sauerstoffatom mit Z und ein zu A gehöriges Sauerstoffatom mit B beziehungsweise
Wasserstoff verbunden ist,
B für eine chemische Bindung oder einen zweiwertigen organischen Rest mit 1 bis 50
Kohlenstoffatomen steht,
OR
1 eine hydrolysierbare Gruppe bedeutet, R
1 und R
2 unabhängig voneinander eine lineare oder verzweigte Alkylgruppe mit 1 bis 6 Kohlenstoffatomen
bedeuten und r für eine ganze Zahl von 1 bis 3 steht, und
m eine ganze Zahl ≥ 1 ist und n für 0 oder eine ganze Zahl ≥ 1 steht, und m+n einen
Wert von 3 bis 100 aufweist,
zur bakteriostatischen Ausrüstung einer harten Oberfläche.
Ausführungsbeispiele
A. Synthesebeispiele:
1. Herstellung eines sechsarmigen Triethoxysilyl-terminierten Polyalkoxylats
[0101] Als Ausgangsmaterial wurde ein Polyether-Polyol verwendet, welches ein 6-armiges
statistisches Poly(ethylenoxid-co-propylenoxid) mit einem EO/PO-Verhältnis von 80/20
und mit einem Molekulargewicht von 12000 g/mol darstellt, das durch anionische ringöffnende
Polymerisation von Ethylenoxid und Propylenoxid unter Verwendung von Sorbitol als
Initiator hergestellt wurde. Vor der weiteren Umsetzung wurde das Polyether-Polyol
im Vakuum unter Rühren für 1 h auf 80 °C erwärmt. Eine Lösung von Polyether-Polyol
(3 g, 0,25 mmol), Triethylendiamin (9 mg, 0,081 mmol) und Dibutylzinndilaureat (9
mg, 0,014 mmol) in 25 ml wasserfreiem Toluol wurde vorgelegt, dazu wurde eine Lösung
von (3-Isocyanatopropyl)triethoxysilan (0,6 ml, 2,30 mmol) in 10 ml wasserfreiem Toluol
tropfenweise zugegeben. Die Lösung wurde weiter bei 50°C über Nacht gerührt. Nach
dem Entfernen des Toluols unter Vakuum wurde das Rohprodukt wiederholt mit wasserfreiem
Ether gewaschen. Nach dem Vakuumtrocknen erhielt man das Produkt, welches jeweils
eine Triethoxylsilyl-Gruppe an den freien Enden der Polymerarme des sternförmigen
Präpolymers aufweist, als eine farblos viskose Flüssigkeit. IR (Film, cm
-1): 3349 (m, -CO-NH-), 2868 (s, -CH
2-, -CH
3), 1719 (s, -C=O), 1456 (m, -CH
2-, -CH
3), 1107 (s, -C-O-C-), 954 (m, -Si-O-).
1H-NMR (Benzol-d
6, ppm): 1,13 (d, -CH
3 von Polymerarmen), 1,21 (t, -CH
3 von Silan-Endgruppen), 3,47 (s, -CH
2 von Polymerarmen), 3,74 (q, -CH
2 von Silan-Endgruppen). Das erhaltene Triethoxysilyl-terminierte Polyalkoxylat weist
ein Molekulargewicht von 13500 auf.
2. Herstellung eines dreiarmigen Triethoxysilyl-terminierten Polyalkoxylats
[0102] Voranol CP 1421 der Firma DOW Chemicals wurde im Vakuum unter Rühren für 1 h bei
80 °C getrocknet. Zu 2,04 g (0,41 mmol) des getrockneten Polyether-Polyols wurden
317 mg (1,0 Aquivalente) (3-Isocyanatopropyl)triethoxysilan langsam zugegeben. Die
Reaktionsmischung wurde weiter unter Schutzgas bei 100°C für 2 Tage gerührt, bis die
Schwingungsbande der NCO-Gruppe bei IR-Messung verschwunden war. Man erhielt das Produkt,
welches jeweils eine Triethoxylsilyl-Gruppe an den freien Enden der Polymerarme des
Polyether-Polyols aufweist, als eine farblose viskose Flüssigkeit.
3. Herstellung eines Gemischs enthaltend ein dreiarmiges sowie ein achtarmiges Triethoxysilylterminiertes
Polyalkoxylat
[0103] Voranol 4053 der Firma DOW Chemicals wurde im Vakuum unter Rühren für 1 h bei 80
°C getrocknet. Zu 209 g (16,9 mmol) des getrockneten Polyether-Polyols wurden 20,9
mg (0,01%) Dibutylzinndilaureat und 30,3 g (1,0 Äquivalente) (3-Isocyanatopropyl)triethoxysilan
langsam zugegeben. Die Reaktionsmischung wurde weiter unter Schutzgas bei Raumtemperatur
für 2 Tage gerührt, bis die NCO-Band bei IR-Messung verschwunden war. Man erhielt
das Produkt, welches jeweils eine Triethoxylsilyl-Gruppe an den freien Enden der Polymerarme
des Polyether-Polyols aufweist und eine Mischung aus einem 3-armigen sowie einem 8-armigen
Polyalkoxylat in einem Verhältnis von ca. 20/80 darstellt, als eine farblose viskose
Flüssigkeit.
B. Testmethoden und -ergebnisse:
1.2. Easy-to-Clean-Test mit IKW- Ballastschmutz:
[0104] IKW-Ballastschmutz wurde nach der Literatur
SOFW-Journal, 1998, 124, 1029, hergestellt. Die Testoberflächen wurden mit Ballastschmutz überschichtet und über
Nacht bei Raumtemperatur getrocknet. Nach dem Trocknen wurden die Oberflächen mit
fließendem Wasser abgespült. Die Menge und Verteilung der auf den Oberflächen verbleibenden
Schmutzreste (weiße Fettschicht) wurde als Kriterium für den Easy-to-Clean-Effekt
verwendet.
1.3. Easy-to-Clean-Test mit Schuhcremeschmutz:
[0105] Schuhcremeschmutz wurde wie folgt hergestellt: Eine Mischung aus schwarzer Schuhcreme
(6,5 Gew.%), Mazola-Öl (3,5 Gew.%), Bratensauce (26 Gew.%) und Leitungswasser (64
Gew.%) wurde bei 100°C für 2 min gekocht. Anschließendes Rühren für 20 min und Abkühlen
auf Raumtemperatur ergab den Schuhcremeschmutz. Die Testoberflächen wurden für 2 min
in den Schuhcremeschmutz getaucht. Nach Herausnehmen wurden die Testoberflächen bei
Raumtemperatur für 1 min getrocknet und anschließend mit fließendem Wasser abgespült.
Die Menge und Verteilung der auf den Oberflächen verbleibenden Schmutzreste (weiße
Fettschicht) wurden als Kriterien für den Easy-to-Clean-Effekt verwendet.
1.4. Easy-to-Clean-Test mit synthetischer Fäkalanschmutzung:
[0106] Es wurde eine synthetische Fäkalanschmutzung nach der Patenschrift
DE 103 57 232 B3 hergestellt. Analog zu dem dort beschriebenen Testverfahren wurde die Fäkalanschmutzung
unter Verwendung einer Metallschablone punktförmig (Durchmesser 10 mm) auf die Testoberflächen
gleichmäßig aufgetragen und bei Raumtemperatur für 15 min getrocknet. Nach dem Trocknen
wurden die Oberflächen in einer Labor-Spülanlage, welche den Spülvorgang einer WC-Spültoilette
simuliert, mit gleichmäßig fließendem Wasser abgespült. Die Zeit (in Sekunden), die
vom Beginn des Spülvorgangs bis zu dem Zeitpunkt vergeht, an dem die gelbbräunliche
Fäkalanschmutzung vollständig von der Oberflächen entfernt war, sowie die Menge und
Verteilung der auf Oberflächen verbleibenden Schmutzreste (weiße Fettschicht) wurden
als Kriterien für den Easy-to-Clean-Effekt verwendet. Zudem wurde auch berücksichtigt,
ob die Oberflächen nach dem Abspülen wieder schnell trocken werden.
1.5. Antikalk-Test:
[0107] Zur Durchführung des Tests wurde ein Calcium-Magnesium-reiches Mineralwasser der
Marke Contrex verwendet. Die Testoberflächen wurden in diesem Wasser bei Raumtemperatur
für 24 Stunden eingetaucht. Nach Herausnehmen wurden die Testoberflächen an der Luft
für 2 Stunden getrocknet und anschließend in dest. Wasser für 20 min eingetaucht.
Nach Herausnehmen wurden die Testoberflächen an der Luft für weitere 2 Stunden getrocknet.
Es folgte erst eine qualitative optische Bewertung, ob und mit welcher Menge an Kalk
die Oberflächen bedeckt sind. Danach wurde eine quantitative Bestimmung der auf den
Oberflächen abgelagerten Kalkmenge durchgeführt. Hierfür wurde der angelagerte Kalk
mit verdünnter Salzsäure abgelöst und die Menge der Calcium- und Magnesium-Ionen in
der erhaltenen wässrigen Lösung durch Titration (Standardmethode der Firma Metrohm)
bestimmt. Die normierte Menge von Kalk (mg/cm
2) wurde als Kriterium für den Antikalk-Effekt verwendet.
1.6. Mikrobiologische Untersuchungen:
1.6.1 Biorepulsive Leistung im Adhäsionsversuch:
[0108] Die biorepulsive Leistung eines zu prüfenden Stoffs wurde in einem Adhäsionstest
für Mikroorganismen mit den Organismen Staphylococcus aureus DSM799 und Pseudomonas
aeruginosa DSM939 bestimmt. Dazu wurden die zu prüfenden Stoffe auf harte Oberflächen
aufgebracht, welche Relevanz im Haushalt haben, wie z. B. Keramik, Kunststoff, Edelstahl
und Glas. Prüfkörper vom Format 18x18 mm wurden zunächst mit sterilem und destilliertem
Wasser gewaschen und getrocknet. Die so vorbereiteten Prüfkörper wurden mit einer
Keimsuspension überschichtet und für eine Stunde inkubiert. Anschließend wurden die
Keimsuspensionen abgesaugt und die Prüfkörper zweimal gewaschen. Nach Überführen in
sterile Prüfplatten wurden die Prüfkörper für S. aureus mit Nähragar überschichtet
und anschließend für 48 Stunden bei 30 °C inkubiert. Für P. aeruginosa wurden die
Prüfkörper in Puffer geschüttelt, anschließend mit Nähragar plus 10 % TZC überschichtet
und anschließend für 24 Stunden bei 30 °C inkubiert. Die Schüttelflüssigkeit wurde
über eine Membran filtriert und die Filter auf Caso-Agar für 24 Stunden bei 30 °C
inkubiert. Das Ausmaß von Keimwachstum, das auf die Besiedelung der Prüfkörper mit
Keimen schließen lässt, wird relativ zu einer unbehandelten Oberfläche angegeben,
dabei wird die Keimbelastung des Kontroll-Prüfkörpers als 100 % gesetzt.
1.6.2. Anti-Biobelageigenschaften im Biofilm-Versuch:
[0109] Um längerfristige anwendungsnahe Aussagen über die Oberflächenwirksamkeit von Beschichtungen
auf Keramik zu erhalten, wurden beschichtete Oberflächen (2x2cm) für 24 Stunden einem
Biofilm-Wachstum ausgesetzt. Die Prüfkörper wurden in eine Mikrotiterplatte, bestehend
aus 6 Kammern, gelegt. Dazu wurde ein Keimgemisch, bestehend aus Dermacoccus nishinomiyaensis
DSMZ 20448, Bradyrhizobium japonicum DSMZ 1982 und Xanthomonas campestris DSMZ 1526,
welches in wässrigen Umgebungen einen stabilen Biofilm bildet, in einer Keimzahl von
106 KBE/ml hinzugefügt. Für den Biofilm-Versuch wurden die Keime in oben genannter
Konzentration zusammen mit einem verdünnten Vollmedium (50fach mit DGHM-Wasser verdünntes
TBY) in die Mikrotiterplatte gegeben, welches in der Form als miniaturisiertes Biofilmtestsystem
verwendet wird. Es wurden von jedem Ansatz Zweifachbestimmungen durchgeführt, d.h.
es wurden zwei Prüfkörper pro Ansatz untersucht. Die 6-well Platten wurden 24h bei
30°C und 60 upm geschüttelt. Nach den vorgegebenen Inkubationszeiten wurden pro Ansatz
je 1ml zur Keimzahlbestimmung abgenommen, in Trypton-NaCl-Lösung verdünnt und auf
Caso-Agar ausplattiert. Die resultierenden Platten wurden 24h bei 37°C bebrütet und
danach ausgezählt. Die Prüfkörper wurden zum Trocknen bei Raumtemperatur aus den Mikrotiter-Kammern
heraus genommen und anschließend mit je 6ml 0,01%iger SafraninO-Lösung für 15 Minuten
angefärbt. Danach wurde die Färbelösung abgesaugt, und die Prüfkörper abgespült, um
den nichtgebundenen Farbstoff von den Prüfkörpern zu entfernen. Nach Trocknen wurden
die gefärbten Prüfkörper bewertet.
1.6.3. Anwendungsnaher Labortest im WC-Reaktor:
[0110] Parallel zu 1.6.2. wurden die Prüfkörper in einem fast automatisch laufenden, anwendungsnahen
WC-Reaktor untersucht, welcher von seinem Aufbau her die Funktion einer Toilette simuliert.
Dieses System erlaubt es, Adhäsion und Biofilmbildung in einem Testsystem auf mehreren
unterschiedlichen Oberflächen über einen kurzen sowie längeren Zeitraum (hier: Gesamtlaufzeit
von zwei Tagen) zu untersuchen. Zudem handelt es im Gegensatz zum Mikrotiterplatten-System
um ein dynamisches System, da laufend frisches Medium (TBY / DGHM-Wasser 1:50) über
die Prüfkörper geleitet wird. Weiterhin fallen die Oberflächen phasenweise trocken
und werden anschließend wieder mit Flüssigkeit überschichtet. Dieser Wechsel ähnelt
sehr stark den Abläufen in einer Toilette, wo die Keramik-Oberflächen ebenfalls abwechselnd
benetzt werden oder abtrocknen können. Die im Reaktor erzeugten Biofilme entsprechen
hinsichtlich Stärke und Homogenität denen aus Mikrotiterplatten. Der Reaktor wurde
zunächst mit 680ml Medium befüllt, mit dem unter 1.6.2 beschriebenen Keimgemisch angeimpft
und über Nacht inkubiert, damit sich die Keimflora in dem System etablieren konnte.
Wie in der realen Toilette erfolgte die Wasserspülung aus einem Vorratsgefäß durch
das Öffnen eines Magnetventils, das wiederum über eine Zeitschaltuhr gesteuert wurde.
Die Krümmung der Toilettenschüssel wurde durch Festklemmen der Prüfkörper mittels
eines Adapters im Reaktorinnenraum nachgestellt. Pro Spülgang wurde in der Regel ca.
600 mL Wasser verwendet. Am ersten und zweiten Tag nach der Inkubation wurde jeweils
15mal gespült, wobei der einzelne Spülgang 20 Minuten dauerte. Der ersten Prüfkörper
wurden morgens am ersten Tag entnommen, nachdem noch keine bzw. wenige Spülungen vorlagen.
Die zweite Entnahme erfolgte am Nachmittag nach den Spülungen, über Nacht war der
Reaktor mit Medium gefüllt, ohne dass Spülungen erfolgten. Die Prüfkörper wurden nach
Entnahme aus dem Reaktor bei Raumtemperatur getrocknet und anschließend mit je 6ml
0,01%iger SafraninO-Lösung 15 Minuten angefärbt. Danach wurde die Färbelösung abgesaugt,
Danach wurde die Färbelösung abgesaugt, und die Prüfkörper abgespült, um den nichtgebundenen
Farbstoff von den Prüfkörpern zu entfernen. Nach Trocknen wurden die gefärbten Prüfkörper
eingescannt und mit Corel Draw Paint 9 ausgewertet. Um den Hintergrundwert, verursacht
durch die Oberflächen der eingesetzten Substrate, vom Messwert abziehen zu können,
wurden zusätzlich unbehandelte Oberflächen mitgescannt.
2. Herstellung von Formulierungen mit Silyl-Polyalkoxylaten:
2.1. Formulierung A:
[0111] Eine Mischung des Silyl-Polyalkoxylats aus Synthesebeispiel 1 (4,8 Gew.-%), Wasser
(2,4 Gew.-%) und Essigsäure (2,4 Gew.-%) in Ethanol (ad 100 Gew.-%) wurde bei Raumtemperatur
für 1 Tag gerührt. Anschließend wurde 1 Gewichtsteil dieser Mischung mit 20 Gewichtsteilen
eines Mittels folgender Zusammensetzung vermengt:
| C8-10-Alkylpolyglykosid |
2,5 g |
| Milchsäure |
2,0 g |
| Wasser |
ad 100 g |
2.2. Formulierung B:
[0112] Durch Vermischung der Komponenten wurde eine Formulierung mit folgender Zusammensetzung
hergestellt:
| Silyl-Polyalkoxylat aus Synthesebeispiel 1 |
0,25 g |
| C8-10-Alkylpolyglykosid |
2,5 g |
| Milchsäure |
2,0 g |
| Wasser |
ad 100 g |
2.3. Formulierung C:
[0113] Durch Vermischung der Komponenten wurde eine Formulierung mit folgender Zusammensetzung
hergestellt:
| Silyl-Polyalkoxylat aus Synthesebeispiel 1 |
0,25 g |
| C8-10-Alkylpolyglykosid |
1,0 g |
| Fettalkohol-Ethoxylat |
1,0 g |
| Ameisensäure |
5,0 g |
| Wasser |
ad 100 g |
2.4. Formulierung D1:
[0114] Eine Mischung des Silyl-Polyalkoxylats aus Synthesebeispiel 1 (2,50 Gew.-%), Tetraethoxysilan
(5,00 Gew.-%), Wasser (3,75 Gew.-%) und Essigsäure (3,75 Gew.-%) in Ethanol (ad 100
Gew.-%) wurde bei Raumtemperatur für 1 Tag gerührt. Anschließend wurde 1 Gewichtsteil
dieser Mischung mit 5 Gewichtsteilen eines Mittels folgender Zusammensetzung vermengt:
| C8-10-Alkylpolyglykosid 1,0 g |
|
| Fettalkohol-Ethoxylat |
1,0 g |
| Ameisensäure |
5,0 g |
| Wasser |
ad 100 g |
2.5. Formulierung D2:
[0115] Eine Mischung des Silyl-Polyalkoxylats aus Synthesebeispiel 1 (2,50 Gew.-%), Tetraethoxysilan
(15,00 Gew.-%), Wasser (3,75 Gew.-%) und Essigsäure (3,75 Gew.-%) in Ethanol (ad 100
Gew.-%) wurde bei Raumtemperatur für 1 Tag gerührt. Anschließend wurde 1 Gewichtsteil
dieser Mischung mit 5 Gewichtsteilen eines Mittels folgender Zusammensetzung vermengt:
| C8-10-Alkylpolyglykosid 1,0 g |
|
| Fettalkohol-Ethoxylat |
1,0 g |
| Ameisensäure |
5,0 g |
| Wasser |
ad 100 g |
2.6. Formulierung D3:
[0116] Eine Mischung des Silyl-Polyalkoxylats aus Synthesebeispiel 1 (2,50 Gew.-%), Tetraethoxysilan
(5,00 Gew.-%), Wasser (3,75 Gew.-%) und Essigsäure (3,75 Gew.-%) in Ethanol (ad 100
Gew.-%) wurde bei Raumtemperatur für 1 Tag gerührt. Anschließend wurde 1 Gewichtsteil
dieser Mischung mit 5 Gewichtsteilen eines Mittels folgender Zusammensetzung vermengt:
| C8-10-Alkylpolyglykosid 2,5 g |
|
| Milchsäure |
2,0 g |
| Wasser |
ad 100 g |
2.7. Formulierung E:
[0117] Eine Mischung des Silyl-Polyalkoxylats aus Synthesebeispiel 1 (2,0 Gew.-%),
N-(Triethoxysilylpropyl)-O-polyethyleneoxid-urethan (4,0 Gew.-%), Wasser (1,0 Gew.-%)
und Essigsäure (1,0 Gew.-%) in Ethanol (ad 100 Gew.-%) wurde bei Raumtemperatur für
1 Tag gerührt. Anschließend wurde 1 Gewichtsteil dieser Mischung mit 10 Gewichtsteilen
eines Mittels folgender Zusammensetzung vermengt:
| C8-10-Alkylpolyglykosid 1,0 g |
|
| Fettalkohol-Ethoxylat |
1,0 g |
| Ameisensäure |
5,0 g |
| Wasser |
ad 100 g |
3. Oberflächenbehandlung und Untersuchung der Oberflächen:
3.1. Schnelltrockeneffekte:
[0118] die in 2.1 hergestellte Formulierung A wurde auf eine gereinigte Kachel- oder Glasoberfläche
gesprüht. Nach kurzzeitiger Einwirkung wurde die Oberfläche mit fließendem Wasser
abgespült. Man erhielt auf dieser Weise eine Beschichtung, die hydrophil (Wasserkontaktwinkel
ca. 40°) und gleichzeitig wasserentnetzend (geringe Hysterese) ist. Aufgrund dieser
wasserentnetzenden Eigenschaft wird die Oberfläche sofort trocken, wenn man sie mit
Wasser abspült.
3.2. Easy-to-Clean-Test mit IKW- Ballastschmutz:
[0119] die in 2.1 hergestellte Formulierung A wurde auf eine gereinigte schwarze Kachel-
oder Glasoberfläche gesprüht. Nach kurzzeitiger Einwirkung wurde die Oberfläche mit
fließendem Wasser abgespült. Der Easy-to-Clean-Test auf den hergestellten Oberflächen
wurde nach dem Vorschrift 1.2 durchgeführt, als Referenz diente eine nicht behandelte
Kachel- oder Glasoberfläche. Unter identischen Bedingungen ließ sich feststellen,
dass der IKW-Ballastschmutz auf der hergestellten Beschichtung vollständig entfernt
war, während auf der unbeschichteten Kachel- oder Glasoberfläche eine weiße fetthaltige
Schicht zurückblieb.
3.3. Easy-to-Clean-Test mit Schuhcremeschmutz:
[0120] die in 2.1 hergestellte Formulierung A wurde auf eine gereinigte weiße Kachel- oder
Glasoberfläche gesprüht. Nach kurzzeitiger Einwirkung wurde die Oberfläche mit fließendem
Wasser abgespült. Der Easy-to-Clean-Test auf den hergestellten Oberflächen wurde nach
dem Vorschrift 1.3 durchgeführt, als Referenz diente eine nicht behandelte Kachel-
oder Glasoberfläche. Unter identischen Bedingungen ließ sich feststellen, dass der
Schuhcremeschmutz auf der hergestellten Beschichtung vollständig entfernt war, während
auf unbeschichteten Kachel- oder Glasoberflächen eine weiße fetthaltige Schicht zurückblieb.
3.4. Easy-to-Clean-Test mit synthetischen Fäkalanschmutzungen:
[0121] die in 2.4, 2.5 bzw. 2.7 hergestellten Formulierungen D1, D2 bzw. E wurden auf gereinigten
Kacheloberflächen (Testklokacheln von Firma Villeroy & Boch) gleichmäßig aufgetragen.
Nach zehnminutiger Einwirkung wurde die Oberfläche mit fließendem Wasser abgespült.
Der Easy-to-Clean-Test auf den hergestellten Oberflächen wurde nach der Vorschrift
1.4 durchgeführt, als Referenz diente eine nicht behandelte Kachel. Unter identischen
Bedingungen ließ sich feststellen, dass die Fäkalanschmutzungen von den erfindungsgemäß
behandelten Oberflächen im Vergleich mit der Referenz schneller und unter Hinterlassen
von weniger Rückständen (weiße Fettschichten) entfernt wurden. Die Ergebnisse sind
in unten Tabelle zusammengefasst.
| Formulierung |
Geschwindigkeit der Entfernung |
Rückstände |
Trocknungszeit |
| D1 |
+ |
+ |
+ |
| D2 |
++ |
+ |
+ |
| E |
++ |
+ |
+ |
++ deutlich besser als Referenz,
+ besser als Referenz,
- kein Unterschied zur Referenz, |
3.5. Antikalk-Test:
[0122] En gereinigter Objektträger (26 cm x 76 cm) wurde in die in 2.6 hergestellte Formulierung
D3 eingetaucht. Nach kurzzeitiger Einwirkung wurde die Oberfläche mit fließendem Wasser
abgespült. Man erhielt auf dieser Weise eine Beschichtung auf den beiden Seiten des
Objektträgers. Der Antikalk-Test auf den hergestellten Oberflächen wurde nach der
Vorschrift 1.5 durchgeführt, als Referenz diente ein nicht behandelter Objektträger.
Unter identischen Bedingungen ließ sich feststellen, dass auf der hergestellten Beschichtung
optisch kaum Kalkablagerung zu beobachten waren, während auf unbeschichteten Oberflächen
eine deutliche weiße Schicht von Kalk bleibt. Weitere quantitative Bestimmung durch
Titration ergab eine Reduktion der Kalkablagerung durch Verwendung der erfindungsgemäßen
Formulierung um ca. 90%.
3.6. Mikrobiologische Untersuchungen:
[0123] 3.6.1. Biorepulsive Leistung im Adhäsionsversuch: Es wurde zunächst geprüft, ob die
erfindungsgemäß verwendeten Silyl-Polyalkoxylate sowie ihre Formulierungen eine biozide
Wirkung zeigen. Hierfür wurde eine Mischung des Silyl-Polyalkoxylats aus Synthesebeispiel
1 (5,0 Gew.%), Wasser (2,5 Gew. %), Essigsäure (2,5 Gew. %) und Ethanol (ad 100 Gew.-%)
als Probe für die in 1.6.1 beschriebenen mikrobiologischen Untersuchungen eingesetzt.
Als Referenz diente eine identische Mischung ohne Silyl-Polyalkoxylat. Die Ergebnisse
zeigten, dass das Wachstum von Bakterien für die beiden Proben identisch war, d.h.
daß die Silyl-Polyalkoxylate im Konzentrationsbereich von ca. 0,1 bis ca. 5 % keine
Effekte auf das Wachstum von S. aureus und P. aeruginosa haben.
[0124] Desweiteren wurde nach der Vorschrift 1.6.1 ein Adhäsionstest von Bakterien auf Oberflächen
durchgeführt, welche mit den erfindungsgemäßen Mitteln behandelt worden waren. Hierfür
wurde zunächst eine Mischung des Silyl-Polyalkoxylats aus Synthesebeispiel 1 (4,8
Gew.-%), Wasser (2,4 Gew.-%), Essigsäure (2,4 Gew.-%) in Ethanol (ad 100 Gew.-%) bei
Raumtemperatur für 1 Tag gerührt. Anschließend wurde sie mit einem tensidhaltigen
Mittel (bestehend aus: C
8-10-Alkylpolyglykosid 2,5 g, Milchsäure 2,0 g, Wasser ad 100 g) so weit verdünnt, bis
eine Endkonzentration des Silyl-Polyalkoxylats von 0,3 Gew.-% errreicht war (Formulierung
F1). Eine weitere Formulierung (Formulierung F2) wurde in analoger Weise hergestellt,
wobei jedoch zusätzlich Tetraethoxysilan (auf Gewichtsbasis doppelte Menge wie Silyl-Polyalkoxylat)
enthalten war. Deckgläser (20mm x 20mm) wurden in die jeweiligen Formulierung für
1 min eingetaucht, und anschließendes mit fließendem Wasser nachgespült. Als Referenz
diente ein unbehandeltes Deckglas. Die Ergebnisse zeigten, dass beide erfindungsgemäßen
Formulierungen gegen beide verwendeten Prüfkeime (Staphylococcus aureus und Pseudomonas
aeruginosa ) im Vergleich zur unbeschichteten Kontrolle eine vergleichbar starke und
im Vergleich zur Referenz eine deutliche Adhäsionsverminderung auf Glas bewirkten.
Dieses ist ein rein biorepulsiver Effekt, denn eine biozide Wirkung konnte nicht nachgewiesen
werden. Die beste keimabweisende Wirkung zeigte die erfindungsgemäßen Formulierungen
gegenüber den für WC- und Badhygiene praxisnahen Wasserkeim P. aeruginosa, wo im Vergleich
zur Kontrolle eine über 50%ige Keimverminderung nachgewiesen werden konnte.
3.6.2. Anti-Biobelageigenschaften im Biofilm-Versuch:
[0125] Die Teste wurden nach der Vorschrift 1.6.2 durchgeführt. Es wurde die bereits unter
3.6.1 beschriebene Formulierung F1 eingesetzt. Die Keramikkacheln (25 mm x 25mm) wurden
mit Ethanol gereinigt, anschließend getrocknet. Aus ca. 15 cm Entfernung wurde die
Formulierung F1 auf die gereinigten Kachel aufgesprüht, 15 Minuten einwirken gelassen
und anschließend mit Wasser abgespült. Nach 15 Minuten wurde die Prozedur wiederholt,
so dass als Ergebnis 4fach, 5fach und 7fach besprühte Kacheln hergestellt wurden.
Als Kontrollen dienten jeweils Kacheln, die nur mit dem tensidhaltigen Mittel (bestehend
aus: C
8-10-Alkylpolyglykosid 2,5 g, Milchsäure 2,0 g, Wasser ad 100 g) besprüht wurden. Die
Kacheln wurden dann zwei Stunden bei 60°C getrocknet und anschließend für die Teste
eingesetzt. Die mit der Formulierung F1 behandelten Kacheln zeigten eine deutliche
sichtbare Biofilmreduktion im Vergleich zur Kontrolle, wobei an den 7fach besprühten
Kacheln der Effekt am ausgeprägtesten war. Diese Effekte beruhten laut den kulturellen
Analysen nicht auf einer bioziden Wirkung.
3.6.3. Anwendungsnaher Labortest im WC-Reaktor:
[0126] Die Teste wurden nach dem Vorschrift 1.6.3 durchgeführt. Hierfür wurden die Kacheln
(25 mm x 25 mm) wie unter 3.6.2. beschrieben mit der dort verwendeten Formulierung
F1 besprüht, wobei pro Kachel jeweils 6 Sprühstöße verwendet wurden. Als Kontrollen
dienten jeweils Kacheln, die nur mit dem ebenfalls unter 3.6.2. beschriebenen tensidhaltigen
Mittel besprüht wurden. Es wurde nach zunehmenden Spülschritten gefunden, dass durch
die erfindungsgemäße Behandlung eine signifikante Verminderung der Adhäsion von Mikroorganismen
an die Keramik erreicht werden konnte. Selbst nach zwei Tagen intensiver Abspülung
wiesen die erfindungsgemäß ausgerüsteten Kacheln eine über 50%ige Verminderung der
Biofilmbildung gegenüber der Kontrolle auf.
3.7. Vergleich von erfindungsgemäß bzw. nach dem Stand der Technik behandelter Oberflächen
hinsichtlich Easy-to-Clean-Eigenschaften:
[0127] In Reinigungsbereichen werden häufig hydrophobe, insbesondere superhydrophobe Oberflächen
zur Erzielung von Easy-to-Clean-Eigenschaften verwendet. Ein typisches Beispiel sind
hydrophobe, regenwasserabweisende Formulierungen für Auto-Windschutzscheiben. In diesem
Beispiel wurde eine hydrophobe Oberfläche mit einem Wasserkontaktwinkel von ca. 100°,
hergestellt aus Perfluorosilan, mit einer erfindungsgemäß behandelten Oberfläche hinsichtlich
ihrer Easy-to-Clean-Effekte verglichen. Hierfür wurden zunächst zwei Formulierungen
hergestellt: Eine Mischung des Silyl-Polyalkoxylats aus Synthesebeispiel 1 (0,50 Gew.-%),
Wasser (0,25 Gew.-%), Essigsäure (0,25 Gew.-%) und Ethanol (ad 100 Gew.-%) wurde bei
Raumtemperatur für 2 Tage gerührt (Formulierung G). Eine weitere Mischung, bestehend
aus 1H,1H,2H,2H-Perfluorooctyltriethoxysilan (10 Gew.-%), Wasser (7.0 Gew.-%), Essigsäure
(7,0 Gew.-%) und Ethanol (ad 100 Gew.-%) wurde bei Raumtemperatur für 1 Tage gerührt
(Formulierung V). Die erfindungsgemäß beschichtete, hydrophile Oberfläche wurde durch
Tauchen eines Objektträgers in die Formulierung G und anschließendes Abspülen mit
fließendem Wasser hergestellt. Die Perfluorosilan-Beschichtungen wurden durch DipCoating
(Zuggeschwindigkeit 50 mm/min.) auf Objektträger aus der Formulierung V und anschließendes
Abspülen mit Ethanol und fließendem Wasser hergestellt. Als Referenz diente der unbehandelte
Objektträger. Die Vergleiche erfolgten wie in 1.3 beschrieben (Schuhcremetest) bzw.
durch Vergleich des Ablaufverhaltens von Tinte (Tintentest). Hierzu wurde die jeweilige
Oberfläche in schwarze Tinte getaucht und anschließend langsam herausgezogen. Die
Benetzbarkeit bzw. die flüssigkeitsabweisende Eigenschaft der Oberflächen wurden bewertet.
Während die Tinte von den mit den Formulierungen G bzw. V behandelten Oberflächen
gut ablief, wobei die erfindungsgemäß behandelte Oberfläche komplett frei von Tintenspuren
geworden war, während auf der mit der Formulierung V behandelten Oberfläche mehrere
vereinzelte kleine Tintentröpfen hängen blieben, war die Referenzoberfläche fast komplett
mit Tinte bedeckt. Beim Schuhcremetest zeigten sich verbleibende Schmutzreste auf
der Referenzoberfläche sowie auf der mit der Formulierung V behandelten Oberfläche,
während die erfindungsgemäß behandelte Oberfläche frei von Schmutz war. Dieses Beispiel
zeigt, dass die erfindungsgemäße Behandlung Oberflächen nicht nur wasserabweisend
macht, sondern gleichzeitig auch die Ablagerung vom fetthaltigen Schmutz auf Oberflächen
effizient verhindern kann.
3.8. Stabilitätsuntersuchung der hergestellten Formulierung:
[0128] Die in 2.1 hergestellte Formulierung wurde hinsichtlich ihres Aussehens (Trübenwerden,
Niederschlag usw.) und ihrer Fähigkeit, die erfindungsgemäßen hydrophilien und wasserabweisenden
Oberflächen zu erzeugen, unter realen Bedingungen (Raumtemperatur und normaler Luftfeuchtigkeit)
geprüft. Die Prüfung wurde mit einem Zeitabstand von einem Monat durchgeführt. Hierfür
wurde die Formulierung wie oben beschrieben auf Kachel- und Glasoberflächen appliziert
und die erhaltenen Oberflächen hinsichtlich ihrer Be- und Entnetzung mit Wasser bewertet.
Die Ergebnisse zeigten, dass sich die Formulierung innerhalb des Prüfungszeitraums
(ca. 1 Jahr) von Aussehen bis zu ihrer Wirkung nicht änderte, was darauf hindeutet,
dass sie unter den angegebenen Bedingungen stabil ist.
3.9. Stabilitätsuntersuchungen:
[0129] Die in 2.1 hergestellte Formulierung A wurde auf eine gereinigte Kachel- oder Glasoberfläche
gesprüht. Nach kurzzeitiger Einwirkung wurde die Oberfläche mit fließendem Wasser
abgespült. Man erhielt auf dieser Weise eine Beschichtung, die hydrophil (Wasserkontaktwinkel
ca. 40°) und gleichzeitig wasserentnetzend (geringe Hysterese) ist. Die behandelte
Kachel- oder Glasoberfläche wurde unter normalen Bedingungen (Raumtemperatur und normaler
Luftfeuchtigkeit) gelagert und mit einem Zeitabstand von einem Monat hinsichtlich
ihrer Be- und Entnetzung mit Wasser bewertet. Die Ergebnisse zeigten, dass keine Änderung
hinsichtlich der Wasserbenetzbarkeit und des Wasserablaufverhaltens auf der Oberfläche
innerhalb des Prüfungszeitraums (ca. 8 Monate) festgestellt werden konnte, was darauf
hindeutet, dass die Beschichtung unter den angegebenen Bedingungen stabil ist.
3.10. Ergebnisse für unterschiedliche Silyl-Polyalkoxylate:
[0130] Mit den Silyl-Polyalkoxylaten aus den Synthesebeispielen 2 bzw. 3 wurden sowohl im
Test mit IKW-Ballastschmutz (siehe 1.2.) als auch im Test mit Schuhcremeschmutz (siehe
1.3.) ähnliche Ergebnisse wie mit dem Silyl-Polyalkoxylat aus Synthesebeispiel 1 erzielt.
Alle diese Stoffe zeigten sich in diesen Tests der Referenz deutlich bis sehr deutlich
überlegen.