DE19529232A1 - Verfahren zur Herstellung von Tensidzusammensetzungen - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur wasserfreien Herstellung flüs­ siger Tensidzusammensetzungen, welche anionische und nichtionische Tenside in hohen Konzentrationen enthalten sowie ein Mittel, welches zur Herstel­ lung derartiger Tensidzusammensetzungen verwendet werden kann, und ein Verfahren zu dessen Herstellung.

Die zunehmende Verbreitung hochkonzentrierter Wasch- oder Reinigungsmittel führt zu einem steigenden Interesse an Verfahren zur kostengünstigen Her­ stellung von Tensidzusammensetzungen welche anionische und/oder nichtio­ nische Tenside enthalten, die sich durch direktes Zumischen zu den üb­ lichen Bestandteilen von Wasch- oder Reinigungsmitteln zu den gewünschten Kompaktaten verarbeiten lassen. Dabei sollen die Tensidzusammensetzungen selbst möglichst konzentriert, also frei von unerwünschten Stoffen, wie z. B. Wasser sein.

Das Entfernen von Wasser aus Rohstoffen ist mit teuren und energieaufwendigen Verfahrensschritten verbunden. Bei der Herstellung von Wasch- oder Reinigungsmitteln mit einem festgelegten Wassergerhalt kann der Einsatz eines preiswert zu produzierenden, wasserarmen Wasch- oder Reinigungsmittelrohstoffs, wie z. B. einer Tensidzusammensetzung, dazu ge­ nutzt werden, andere Rohstoffe mit höheren Wasseranteilen zu verwenden, die häufig zu geringeren Kosten erhältlich sind.

Weiterhin weisen wasserarme Tensidzusammensetzungen, die Alkylsulfate als anionische Tenside enthalten, eine erhöhte Lagerstabilität auf, da die Hydrolyse der Schwefelsäurehalbester langsamer verläuft.

Aniontensidpasten, die nach einer SO₃-Sulfierung und anschließender Neu­ tralisation anfallen, können nur bestimmte maximale Anteile an Aktivsub­ stanz enthalten, da sonst hochviskose Strukturen entstehen, die sich nur noch schwer verarbeiten lassen. Um diese Probleme zu überwinden, werden Zusätze an nichtionischen Tensiden als rheologische Additive eingesetzt.

So beschreibt das US-Patent US 5,281,366 ein Verfahren zur Herstellung einer Tensidzusammensetzung aus sekundären Alkylsulfaten und nichtio­ nischen Tensiden, wobei das durch Sulfatierung mit Schwefelsäure erhaltene Rohprodukt mit einer Mischung aus wässeriger Natronlauge und einem nicht­ ionischen Tensid neutralisiert und hydrolysiert wird und das so erhaltene Gemisch anschließend in einem Dünnfilmverdampfer von Wasser befreit wird. Der Wassergehalt der so erhaltenen Tensidzusammensetzungen liegt zwischen 2 und 5 Gew.-%. Der Gehalt an anionischem Tensid wird mit 19 bis 48 Gew.-% angegeben. Durch den zusätzlichen Verdampfungsschritt ist das Verfahren allerdings energie- und zeitaufwendig.

In der Anmeldung EP 507 402 wird ein kontinuierliches Verfahren offenbart, bei dem die saure Vorstufe des anionischen Tensids nach der Sulfierung gleichzeitig mit nichtionischen Tensiden und 50 Gew.-%iger wässeriger Na­ tronlauge vermischt wird. Das so erhaltene Produkt weist einen Wasserge­ halt zwischen 6 und 12 Gew.-% und einen Gehalt an anionischem Tensid von 30 bis 58 Gew.-% auf. Ein Nachteil dieses Verfahrens ist der relativ hohe Wassergehalt der Tensidmischungen, der zu viskosen, schwerer zu verarbei­ tenden Produkten führt.

Die Aufgabe der Erfindung bestand darin, ein einfaches Verfahren zur wasserfreien Herstellung von hochkonzentrierten Tensidzusammensetzungen, die anionische und nichtionische Tenside enthalten, bereitzustellen.

Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist daher ein Verfahren zur wasserfreien Herstellung flüssiger Tensidzusammensetzungen die anionische und nichtionische Tenside enthalten, wobei ein wasserfreies Neutralisati­ onsmittel in einem nichtionischen Tensid gelöst oder disperdiert und mit dieser Lösung oder Dispersion die saure Vorstufe eines anionischen Tensids neutralisiert wird. "Wasserfreie Herstellung" bedeutet im Rahmen dieser Anmeldung, daß in keinem Schritt Wasser zugesetzt werden muß.

"Wasserfreies Neutralisationsmittel" bedeutet, daß das Mittel höchstens 5 Gew.-% Wasser enthält. Der Wasseranteil der Tensidzusammensetzung stammt ausschließlich aus den Wassergehalten der eingesetzten Rohstoffe und dem bei der Neutralisation entstehenden Wasser.

Das Prinzip der vorliegenden Erfindung ist es, saure Vorformen von anio­ nischen Tensiden, die bevorzugt durch Gassulfierung erhalten werden, mit einem wasserfreien Neutralisationsmittel zur Reaktion zu bringen, welches als Lösung oder Dispersion in einem nichtionischen Tensid vorliegt.

Dementsprechend ist ein weiterer Gegenstand der vorliegenden Erfindung ein Mittel, enthaltend ein flüssiges nichtionisches Tensid, in dem ein wasserfreies Neutralisationsmittel in der zur Neutralisation notwendigen Menge gelöst oder dispergiert vorliegt.

Dieses Mittel wird vorzugsweise dadurch erhalten, daß das wasserfreie Neutralisationsmittel in das auf 40 bis 60°C erwärmte, flüssige nichtio­ nische Tensid gegeben wird.

Als Neutralisationsmittel kann jede wasserfreie alkalische Substanz ver­ wendet werden, die in nichtionischen Tensiden löslich ist oder darin dispergiert werden kann. Vorzugsweise wird ein Alkalimetallhydroxid, insbesonder Natriumhydroxid, eingesetzt. Es können aber auch andere üb­ liche Neutralisationsmittel verwendet werden, beispielsweise Soda oder Ammoniumcarbonat sowie Amine.

Als nichtionische Tenside werden alkoxylierte, vorteilhafterweise ethoxylierte, insbesondere primäre Alkohole mit beispielsweise 8 bis 18 C-Atomen und durchschnittlich 1 bis 12 Mol Ethylenoxid (EO) pro Mol Alko­ hol eingesetzt, in denen der Alkoholrest linear oder in 2-Stellung methylverzweigt sein kann bzw. lineare und methylverzweigte Reste im Ge­ misch enthalten kann, so wie sie üblicherweise in Oxoalkoholresten vor­ liegen. Weiterhin können Alkoholethoxylate mit linearen Resten aus Alko­ holen nativen Ursprungs mit 12 bis 18 C-Atomen, z. B. aus Kokos-, Palm-, Talgfett- oder Oleylalkohol, und durchschnittlich 2 bis 8 EO pro Mol Al­ kohol eingesetzt werden.

Zu den ethoxylierten Alkoholen gehören beispielsweise C₁₂-C₁₄-Alkohole mit 3 EO oder 4 EO, C₉-C₁₁-Alkohole mit 7 EO, C₁₃-C₁₅-Alkohole mit 3 EO, 5 EO, 7 EO oder 8 EO, C₁₂-C₁₈-Alkohole mit 3 EO, 5 EO oder 7 EO und Mischungen aus diesen, wie Mischungen aus C₁₂-C₁₄-Alkohol mit 3 EO und C₁₂-C₁₈-Alkohol mit 5 EO. Die angegebenen Ethoxylierungsgrade stellen statistische Mittelwerte dar, die für ein spezielles Produkt eine ganze oder eine gebrochene Zahl sein können. Bevorzugte Alkoholethoxylate weisen eine eingeengte Homologenverteilung auf (narrow range ethoxylates, NRE). Diese werden mit besonderem Vorteil eingesetzt, da die NRE nur einen ge­ ringen Anteil an nicht ethoxyliertem Alkohol enthalten.

Wird bei der Herstellung der erfindungsgemäßen Tensidzusammensetzungen, beispielsweise einer Mischung aus einem C₁₂-C₁₈-Alkylsulfat und einem C₁₂-C₁₈-Alkoholethoxylat, ein derartiges nichtionisches Tensid mit ge­ ringem Anteil an freiem Alkohol verwendet, kann ein anionisches Tensid mit einem höheren Anteil an freiem unsulfiertem Alkohol toleriert werden, ohne daß die fertige Zusammensetzung einen problematischen Gehalt an Alkohol aufweist.

Das erfindungsgemäße Verfahren zur Herstellung dieser Tensidzusammen­ setzung kann dann vorteilhafterweise so ausgeführt werden, daß bei der Synthese des Schwefelsäurehalbesters mildere Sulfierbedingungen gewählt werden. Die Sulfierprodukte weisen dann zwar einen erhöhten Anteil an nicht sulfiertem Alkohol oder nichtsulfiertem Alkoholethoxylat auf, haben aber eine hellere Farbe und einen besseren Geruch. Daher kann bei dem er­ findungsgemäßen Verfahren beim Einsatz von nichtionischen Tensiden vom NRE-Typ bei der Sulfierung ein Alkohol : SO₃ Verhältnis von 1 : 1 einge­ stellt werden, oder mit einem Unterschuß an SO₃ gearbeitet werden.

Die Herstellung der sauren Aniontensidvorformen erfolgt vorzugsweise durch SO₃-Gassulfierung, wobei die Gassulfierung in einem Fallfilmreaktor be­ sonders bevorzugt ist. Eine Beschreibung von Fallfilmreaktoren findet man z. B. in Kirk-Othmer, Encyclopedia of Chemical Technology, Vol. 22, Seiten 29 bis 39.

Die Lösung des Neutralisationsmittels in einem nichtionischen Tensid wird dann in das Reaktionsgefäß überführt, wo das Produkt der Gassulfierung eingeleitet wird und die Neutralisationsreaktion stattfindet.

Das erfindungsgemäße Verfahren zur Herstellung der Tensidzusammensetzung kann sowohl batchweise als auch kontinuierlich betrieben werden, wobei die saure Aniontensidvorform zu einer Lösung oder Dispersion eines Neutrali­ sationsmittels in einem nichtionischen Tensid unter Rühren und Tempera­ turkontrolle zugegeben wird. Vorzugsweise wird dieses Verfahren kontinu­ ierlich durchgeführt, beispielsweise in einem Loop-Reaktor, wie er bei­ spielsweise in Ullmann′s Encyclopedia of Industrial Chemistry, 5th Editi­ on, Vol. 4B, Seite 172-176, beschrieben ist.

Die Temperatur während der Neutralisationsreaktion sollte 80°C nicht überschreiten, da sonst durch Hydrolyseprodukte mit höherem Natriumsul­ fatanteil erhalten werden. Bevorzugt sind daher Temperaturen zwischen 20 und 80°C, insbesondere zwischen 20 und 45°C.

Die nach dem erfindungsgemäßen Verfahren hergestellten Tensidzusammmen­ setzungen enthalten anionische Tenside, beispielsweise solche vom Typ der Sulfonate und Sulfate. Als Tenside vom Sulfonat-Typ kommen vorzugsweise C₉-C₁₃-Alkylbenzolsulfonate, Olefinsulfonate, d. h. Gemische aus Alken- und Hydroxyalkansulfonaten sowie Disulfonaten in Betracht. Weiterhin können α-Sulfofettsäuren und α-Sulfofettsäureester verwendet werden.

Tenside vom Sulfat-Typ, wie die Schwefelsäuremonoester aus primären Alko­ holen natürlichen und synthetischen Ursprungs, insbesondere aus fettalko­ holen, z. B. aus Kokosfettalkohol, Talgfettalkohol, Oleylalkohol, Lauryl-, Myristyl-, Cetyl- oder Stearylalkohol, oder den C₁₀-C₂₀-Oxoalkoholen, und diejenigen sekundärer Alkohole dieser Kettenlänge, sind besonders bevor­ zugt. Auch die Schwefelsäuremonoester der mit 1 bis 8 Mol Ethylenoxid ethoxylierten geradkettigen oder verzweigten C₇-C₂₁-Alkohole, wie 2-Me­ thyl-verzweigte C₉-C₁₁-Alkohole mit im Durchschnitt 3,5 Mol Ethylenoxid (EO) oder C₁₂-C₁₈-Fettalkohole mit 1 bis 4 EO, sind geeignet. Weiterhin können auch Mischungen aus anionischen Tensiden verwendet werden.

Die Produkte, die nach dem erfindungsgemäßen Verfahren hergestellt werden, zeichnen sich durch einen sehr geringen Wassergehalt aus, der kleiner als 5 Gew.-% und vorzugsweise kleiner als 3 Gew.-% ist.

Das erfindungsgemäße Verfahren führt zu Tensidzusammensetzungen mit einem Anteil an anionischen Tensiden von 10 bis 80 Gew.-%, vorzugsweise von 30 bis 60 Gew.-% und einem Anteil an nichtionischen Tensiden von 20 bis 90 Gew.-%, vorzugsweise von 40 bis 70 Gew.-%, wobei die jeweiligen Anteile frei wählbar sind, bzw. frei eingestellt werden können. Die erfindungs­ gemäßen Zusammensetzungen sind bei 40 bis 60°C flüssig und gut pumpbar und können in flüssiger Form auch auf geeignete Trägermaterialien aufge­ düst werden. Weiterhin können die erfindungsgemäßen Tensidzusammensetzun­ gen in bekannter Weise in Wasch- und Reinigungsmittel eingearbeitet wer­ den.

Beispiele

Die folgenden Mischungen aus Fettalkoholsulfat (FAS) und nichtionischem Tensid wurden durch SO₃-Gassulfierung in einem Fallfilmreaktor und an­ schließender batch-weisen Neutralisation in einem Loop-Reaktor herge­ stellt. Zu Beginn der Verfahrens wurde das Neutralisationsmittel durch Einrühren des pulverisierten Natriumhydroxids in das nichtionische Tensid (Dehydol LT7®, C₁₂-C₁₈-Fettalkohol-Handelsprodukt der Fa. Henkel) bei 50 bis 55°C hergestellt. Ein C₁₂-C₁₈-Fettalkohol wurde bei 60 °C auf üb­ liche Weise in einem Fallfilmreaktor sulfatiert. Der rohe Schwefelsäure­ halbester wurde direkt in das Neutralisationsmedium eingerührt. Während der Neutralisationsreaktion wurde eine Temperatur zwischen 20 und 45°C eingestellt, am Ende der Reaktion wurden maximal 80°C erreicht. Nach Ab­ lauf der Neutralisationsreaktion resultierten hellbeige, bei 60 bis 80°C gut rührbare Pasten mit niedrigen Wassergehalten (Tabelle 1).

Tabelle 1

Die an 100 Gew. -% fehlenden Mengen beziehen sich auf nicht sulfatierten Alkohol.

Die Ergebnisse der Tabelle 1 zeigen, daß durch das erfindungsgemäße Ver­ fahren Zusammensetzungen mit niedrigen Wassergehalten hergestellt werden können, die anionische und nichtionische Tenside in unterschiedlichen Verhältnissen enthalten.

Claims (9)

1. Mittel, enthaltend ein flüssiges nichtionisches Tensid, dadurch ge­ kennzeichnet, daß es in dem nichtionischen Tensid ein gelöstes oder dispergiertes, wasserfreies Neutralisationsmittel enthält.

2. Mittel nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß es als wasser­ freies Neutralisationsmittel ein Alkalimetallhydroxid, vorzugsweise Natriumhydroxid enthält.

3. Mittel nach einem der Ansprüche 1 bis 2, dadurch gekennzeichnet, daß es als nichtionische Tenside alkoxylierte, vorzugsweise ethoxylierte, und besonders bevorzugt primäre Alkohole mit 8 bis 18 C-Atomen und durchschnittlich 1 bis 12 Mol Ethylenoxid (EO) pro Mol Alkohol ent­ hält.

4. Mittel nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß es alkoxylierte Alkohole mit eingeengter Homologenverteilung enthält.

5. Verfahren zur Herstellung eines Mittels nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß das wasserfreie Neutralisationsmittel in das auf 50 bis 60°C erwärmte, flüssige nichtionische Tensid gege­ ben wird.

6. Verwendung eines Mittels nach einem der Ansprüche 1 bis 5 zur Her­ stellung von wasserfreier oder nahezu wasserfreier Tensidzusammen­ setzungen, die anionische und nichtionische Tenside enthalten.

7. Verfahren zur wasserfreien Herstellung flüssiger Tensidzusammenset­ zungen die anionische und nichtionische Tenside enthalten, dadurch gekennzeichnet, daß ein wasserfreies Neutralisationsmittel in einem nichtionischen Tensid gelöst oder dispergiert und mit dieser Lösung oder Dispersion die saure Vorstufe eines anionischen Tensids neutrali­ siert wird.

8. Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß es kontinuier­ lich oder batch-weise betrieben werden kann, vorzugsweise kontinuier­ lich.

9. Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Neutrali­ sationsreaktion bei Temperaturen zwischen 20 und 80°C, vorzugsweise zwischen 20 und 45°C durchgeführt wird.