DE2743607A1 - Waessrige reinigungsmittelloesungen - Google Patents
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Description
CHEMISCHE WERKE HÜLS AG - RSP PATENTE -
■i-
4370 Marl, 26.O9.77
9098U/0339
42/77
7 Zeichnungen
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Wäßrige Lösungen elektrolythaltiger Reinigungsmittel werden in
der Industrie und anderen Gewerbebetrieben in großem Maßstäbe eingesetzt. Solchen wäßrigen Lösungen setzt man üblicherweise
löslichkeitsverbessernde Stoffe, sogenannte Hydrotropika, zu. Aufgabe der hydrotropen Substanzen ist es, die Löslichkeit der
Tenside in Gegenwart der Elektrolyte zu erhöhen, so daß vergleichsweise höher konzentrierte Lösungen herstellbar sind,
welche bei der Lagerung (etwa zwischen 0 und ho C) Homogenität
bewahren. Die Herstellung höher konzentrierter Lösungen empfiehlt sich zum einen, um beim Transport große Volumina zu vermeiden und
zum anderen, um Mittel optimaler Reinigungswirkung zur Verfügung zu stellen.
Aus der US-PS 2 $81 677 ist es bereits bekannt, wäßrigen Lösungen
elektrolythaltiger Reinigungsmittel kurzkettige Alkylbenzolsulfonate,
wie Cumolsulfonat, als hydrotrope Substanzen hinzuzufügen.
Die hydrotrope Wirkung des Cumolsulfonats ist jedoch bei Anwendung
relativ hoher Elektrolytkonzentrationen nicht zufriedenstellend,
so daß keine lagerfähigen elektrolythaltigen Reinigungsmittel herstellbar sind.
Hinzu kommt, daß wäßrige Lösungen elektrolythaltiger Reinigungsmittel
häufig in maschinellen Reinigungsvorgängen Einsatz finden.
Sie enthalten dann als Tenside üblicherweise Ethylenoxid-Propylenoxid-Addukte,
da andere nichtionische und vor allem anionische Addukte zu stark schäumen. Ethylenoxid-Propylenoxid-Addukte sind
jedoch biologisch nicht immer ausreichend abbaubar.
Es wurde nun gefunden, daß die Nachteile des Standes der Technik überwunden werden durch wäßrige Reinigungsmittellösungen, enthaltend
übliche Elektrolyte, die gekennzeichnet sind durch einen Gehalt an Alkylglykolsulfaten der Formel
R-O- CH2 - CH2 - 0 - SO0M, " in der
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- k -
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R einen gesättigten Alkylrest mit 3 bis 7 Kohlenstoffatomen und
M Na oder K bedeuten.
Zweckmäßigerweise enthalten die wäßrigen Reinigungsmittellösungen
zusätzlich an sich übliche Tenside in Konzentrationen von 0,1 bis 7f0 Gewichtsprozent.
In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Erfindung beträgt
der Elektrolytgehalt der Reinigungsmittellösung wenigstens
10 Gewichtsprozent. Der Gehalt an Alkylglykolsulfat beträgt insbesondere
5 bis 20 Gewichtsprozent.
Der Gehalt der Reinigungsmittellösungen an Elektrolyten kann bis zu 30 Gewichtsprozent betragen.
Einem sehr hohen Elektrolytgehalt wird man einen Tensidgehalt im unteren und mittleren angegebenen Bereich zuordnen, während man
bei sehr hohen Tensidgehalten die Elektrolytgehalte tunlich im unteren und mittleren angegebenen Bereich beläßt.
Als erfindungsgemäß einzusetzende Alkylglykolsulfate eignen sich
n- und iso-Verbindungen, wie beispielsweise n-Propylglykolsulfat,
n-Butylglykolsulfat, n-Pentylglykolsulfat, n-Hexylglykolsulfat,
n-Heptylglykolsulfat, iso-Propylglykolsulfat, iso-Butylglykolsulfat
, iso-Pentylglykolsulfat, iso-Hexylglykolsulfat, iso-Heptylglykolsulfat,
vorzugsweise jedoch n-Butylglykolsulfat und n-Hexylglykolsulf
at .
Als üblicherweise in Reinigungsmittellösungen einsetzbare Tenside kommen infrage: Alkylarylsulfonate, Olefinsulfonate, Alkylsulfate,
Alkylethersulfate, ferner nichtionische Tenside wie Oxethylate von Fettsäuren, Fettsäureamiden, Fettalkoholen oder Alkylphenolen,
ferner Oxipropylen-Oxiethylen-Additionsprodukte, Alkansulfonate,
Alkylphosphate, Alkyletherphosphate, Aminoxide. Als Elektrolyte
lassen sich einsetzen die in wäßrigen Reinigungsmittellösungen
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üblichen Verbindungen wie NaOH, KOH, Komplexphosphate, Silicate, Gluconate, NTA, EdTA, Poly(hydroxicarboxylate), Organophosphonsäuren,
Alkalisalze von Polycarbonsäuren.
Der mit der vorliegenden Erfindung erzielbare technische Fortschritt
gegenüber dem relevanten Stand der Technik besteht zum einen darin, daß Reinigungsmittellösungen zum Einsatz in maschinellen
Reinigungsvorgängen zur Verfügung gestellt werden können, welche extrem schwach schäumen und zudem biologisch gut abbaubare
Tenside enthalten.
Die erfindungsgemäß einzusetzenden Alkylglykolsulfate übernehmen
in elektrolythaltiger wäßriger Lösung nämlich die Rolle des Ten—
sids, indem sie die Benetzung harter Oberflächen (Randwinkelmessung)
der Lösung erheblich verbessern. Die Alkylglykolsulfate
sind zudem aufgrund ihrer Konstitution gut biologisch abbaubar.
Ein weiterer technischer Fortschritt, welcher erfindungsgemäß erzielt
wird, ist die Herstellbarkeit von Reinigungsmittellösungen mit höheren Konzentrationen an Elektrolyten und üblichen Tensiden,
als dies bei Zugabe von hydrotropen Substanzen des Standes der Technik (wie Cumolsulfat) möglich ist. Es gelingt daher erfindungsgemäß
in überraschender Weise, lagerfähige wäßrige Reinigungsmittellösungen hoher Konzentrationen an Elektrolyten und
Tensiden zur Verfügung zu stellen.
Typische Rahmenrezepturen, welche erfindungsgemäß herstellbar und
zwischen Temperaturen von ^O bis h0 C lagerfähig sind, seien im
folgenden aufgeführt:
a) 0,1 bis 5 Gewichtsprozent Alkylbenzolsulfonat
<C11 - S3)
10 bis 18 Gewichtsprozent NaOH
5 bis 20 Gewichtsprozent Butylglykolsulfat
Rest zu 100 Gewichtsprozent Wasser
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Diese Rezepturen sind bis 0 C klar homogen. Wird
das Butylglykolsulfat durch Cumolsulfonat oder Homologe
ausgetauscht, so sind die Ansätze trüb inhomogen; Verwendung: Industriereiniger.
b) 0,1 bis 5 Gewichtsprozent Fettalkoholethersulfat
13 bis 23 Gewichtsprozent NaOH
5 bis 20 Gewichtsprozent Butylglykolsulfat
Rest zu 10O Gewichtsprozent Wasser
Diese Rezeptur ist bis 0 C klar homogen. Wird das Butylglykolsulfat durch Cumolsulfonat oder Homologe
ausgetauscht, so sind die Ansätze trüb inhomogen; Einsatz: schaumaktive alkalische Reiniger.
c) 0,1 bis 3»0 Gewichtsprozent Fettaminoxethylat 15 bis 20 Gewichtsprozent NaOH
3 bis 20 Gewichtsprozent Butylglykolsulfat
Rest zu 100 Gewichtsprozent Wasser
Diese Rezeptur ist bis 0 C klar homogen. Wird das Butylglykolsulfat durch Cumolsulfonat oder Homologe
ersetzt, so sind die Ansätze trüb inhomogen; Einsatz: alkalische Industriereiniger.
d) 0,1 bis 5»0 Gewichtsprozent Alkylbenzolsulfonat
<C11 - C13}
0,1 bis 2,0 Gewichtsprozent Nonylphenoloxethylat
(9 EO)
20 Gewichtsprozent NaOH 20 Gewichtsprozent Butylglykolsulfat
100 Gewichtsprozent Wasser
Diese Rezeptur ist bis 0 °C klar homogen. Wird das Butylglykolsulfat durch Cumolsulfonat oder Homologe
ersetzt, so sind die Ansätze trüb inhomogen; Einsatz: alkalischer Industriereiniger.
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12 | bis |
5 | bis |
Rest | zu |
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e) 0,1 bis 5,0 Gewichtsprozent Alkylbenzolsulfonat
<C11 - C13)
0,1 bis 2,0 Gewichtsprozent Nonylphenoloxethylat
(9 EO) 20 bis 30 Gewichtsprozent Tetrakaliumpyrophos-
phat
5 bis 20 Gewichtsprozent Butylglykolsulfat
Rest zu 100 Gewichtsprozent Wasser
Diese Rezeptur ist bis 0 C klar homogen. Wird das Butylglykolsulfat durch Cumolsulfonat oder Homologe
ersetzt, so sind die Ansätze trüb inhomogen; Einsatz: alkalischer Industriereiniger.
f) 0,1 bis 5fO Gewichtsprozent Oxipropylen-Oxiethy-
len-Addukt
7,5 bis 15 Gewichtsprozent NaOH 3 bis 15 Gewichtsprozent Hexylglykolsulfat
Rest zu 100 Gewichtsprozent Wasser
Diese Rezeptur ist von 0 bis ^O C klar homogen.
Wird das Hexylglykolsulfat durch Cumolsulfonat oder
Homologe ersetzt, so sind die Ansätze trüb inhomogen; Einsatz: schaumarmer alkalischer Industriereiniger.
g) 0,1 bis 5»0 Gewichtsprozent Fettalkoholoxethylat
(10 EO) 10 bis 20 Gewichtsprozent NaOH
3 bis 15 Gewichtsprozent Hexylglykolsulfat
Rest zu 100 Gewichtsprozent Wasser Diese Rezeptur ist von 0 bis ^O °C klar homogen.
Wird das Hexylglykolsulfat durch Cumolsulfonat oder
Homologe ersetzt, so sind die Ansätze trüb inhomogen; Einsatz: alkalischer Industriereiniger.
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Die im folgenden gebrachten Beispiele und Abbildungen dienen der weiteren Erläuterung der Erfindung und des damit erzielbaren
technischen Fortschritts.
1 | Tabelle I | * | - | — | — | - | — | |
Alkylbenzolsulfonat | - | — | 0,8 | - | - | - | - | |
Fettalkoholethersulfat | - | 1,4 | - | - | - | - | - | |
2-Ethylhexanolsulfat | - | - | - | 2,5 | - | 1 | - | |
Nonylphenoloxethylat | - | - | 7,5 | - | 3 | - | 1 | |
Fettaminoxethylat | 7 | - | 20 | 7,5 | 7,5 | 5 | 5 | |
Butylglykolsulfat | 20 | ,5 7,5 | - | 20 | 20 | 20 | 20 | |
Natriumhydroxid | - | 20 | - | - | h | h | ||
Nitrilotriacetat | - | |||||||
Rest zu 100 Vi Wasser | ||||||||
Die aufgeführten Reinigungsmittel sind bei Temperaturen bis zu 5 C klar homogen lagerfähig.
Bei Einsatz von Cumolsulfonat und Homologen sind die entsprechenden
Ansätze trüb inhomogen.
Figur 1 enthält die Klarschmelzpunkte in Abhängigkeit von der Zugabe
an Tetrakaliumpyrophosphat und Hydrotropika für folgende Rezeptur:
2,5 Gewichtsprozent Na-Alkylbenzolsulfonat
<cii - 0I3)
0,5 Gewichtsprozent Nonylphenoloxethylat (9 EO)
5 bis 30 Gewichtsprozent Tetrakaliumpyrophosphat χ Gewichtsprozent Hydrotropikum
Rest zu 100 Gewichtsprozent Wasser
Wie ersichtlich, ist die Herstellung bis 10 0C homogener, an
Tetrakaliumpyrophosphat hochkonzentrierter Lösungen mit Cumolsulfonat nicht möglich, gelingt jedoch mit Zusatz von 10 Gewichtsprozent
Butylglykolsulfat.
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Figur 2 enthält die Klarschmelzpunkte in Abhängigkeit von der Zugabe
an NaOH und Hydrotropika für folgende Rezeptur:
2,5 Gewichtsprozent Na-Alkylbenzolsulfonat
<C11 - C13)
0,5 Gewichtsprozent Nonylphenoloxethylat (9 E0)
0 bis 20 Gewichtsprozent NaOH
χ Gewichtsprozent Hydrotropikum
Rest zu 100 Gewichtsprozent Wasser
Wie aus Figur 2 zu ersehen ist, lassen sich bis zu 20 C homogene,
an NaOH hochkonzentrierte Lösungen mit Cumolsulfonat nicht herstellen;
dies gelingt jedoch bei Einsatz von Butylglykolsulfat.
Figur 3 enthält die Klarschmelzpunkte in Abhängigkeit von der Zugabe
an Hydrotropika für folgende Rezepturen:
1: 2,5 Gewichtsprozent Na-Alkylbenzolsulfonat
<C11 - C13)
0,5 Gewichtsprozent Nonylphenoloxethylat
(9 EO) 15 Gewichtsprozent NaOH
χ Gewichtsprozent Hydrotropika
Rest zu 100 Gewichtsprozent Wasser
2; 2,5 Gewichtsprozent Na-Alkylbenzolsulfonat
(C11 - C13)
0,5 Gewichtsprozent Nonylphenoloxethylat
(9 EO) 30,0 Gewichtsprozent Tetrakaliumpyrophosphat
χ Gewichtsprozent Hydrotropika
Rest zu 100 Gewichtsprozent Wasser
Ein Vergleich der Kurven 1 (für Rezeptur 1) zeigt, daß bei der hohen NaOH-Konzentration von I5 Gewichtsprozent Cumolsulfonat
ausgesalzt wird. Mit Butyl- und Hexylglykolsulfat ist es jedoch möglich, auch unterhalb Zimmertemperatur noch klare Lösungen zu
erhalten.
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Vergleicht man die Kurven 2 (Rezeptur 2) miteinander, so ergibt
sich, daß bei der hohen Konzentration von 30 Gewichtsprozent an
Tetrakaliumpyrophosphat mit Cumolsulfonat bei Zimmertemperatur
keine klaren Lösungen erhalten werden. Mit 5 bis 10 Gewichtsprozent
Butylglykolsulfat entstehen jedoch auch unterhalb Zimmertemperatur
noch klare Lösungen.
Figur k enthält eine Darstellung der zwischen Trübungs- und Klar
schmelzpunkten befindlichen homogenen Phase in Abhängigkeit von der Zugabe von NaOH für folgende Rezeptur:
5,0 Gewichtsprozent Polypropylenoxid-Poly-
ethylenoxid (Block-Polym.) 5,0 Gewichtsprozent Hydrotropika
χ Gewichtsprozent NaOH
Rest zu 100 Gewichtsprozent Wasser
¥ie ersichtlich, bewirkt bei Rezepturen mit nichtionischen Tensiden
die Gegenwart von Hexylglykolsulfat eine homogene Phase zwischen 0 und
wichtsprozent.
wichtsprozent.
zwischen 0 und ^O C auch bei NaOH-Konzentrationen oberhalb 5 GeFigur 5
enthält eine Darstellung der zwischen Trübungs- und Klarschmelzpunkten
befindlichen homogenen Phase in Abhängigkeit von der Zugabe von NaOH für folgende Rezeptur:
5,0 Gewichtsprozent Fettalkoholpolyglykolether
(C12_ilt-Fettalkohol, 10 E0)
5»0 Gewichtsprozent Hydrotropika χ Gewichtsprozent NaOH
Rest zu 100 Gewichtsprozent Wasser
Es zeigt sich, daß auch bei dieser Rezeptur mit nichtionischen Tensiden die Gegenwart von Hexylglykolsulfat in den wichtigen Temperaturbereichen
von 0 bis k0 C auch bei NaOH-Konzentrationen von über 10 Gewichtsprozent eine homogene Phase bewirkt, während
Cumolsulfonat bei solchen Konzentrationen versagt.
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Figur 6 zeigt die Trübungspunkte in Abhängigkeit von der Zugabe
von NaOH und von Na-Metasilicat für folgende Rezeptur:
5fO Gewichtsprozent Fettalkoholethersulfat
(C12_iZrAlkohol)
5»0 Gewichtsprozent Hydrotropika χ Gewichtsprozent Elektrolyte
Rest zu 100 Gewichtsprozent Wasser
Wie ersichtlich, ist die hydrotrope Wirkung von Butylglykolsulfat
derjenigen von Cumolsulfonat weit überlegen.
Figur 7 zeigt die Randwinkelerniedrigung wäßriger Lösungen von
NaOH und Butylglykolsulfat. Die Randwinkelmessungen sind ein Maß
für die Benetzbarkeit von harten Oberflächen (Glas, Porzellan, Metall u. a.). Hohe Werte bedeuten eine gute Benetzbarkeit. Hierbei
ist zu beachten, daß Randwinkelerniedrigungen über 70 # nicht mehr meßbar sind. Es ist dieser Darstellung zu entnehmen, daß bei
einer NaOH-Konzentration von nur h 0Jo eine Butylglykolsulf at—Konzentration
von nur 5 $ schon Randwinkelerniedrigungen von über 60 °/t>
ergeben. Selbst Lösungen mit 1,5 ^ NaOH und k <$ Butylglykolsulfat
zeigen noch eine gute Benetzung an. Das Butylglykolsulfat ist mithin in der Lage, in Elektrolytlösungen selbst die Rolle
des Tensids zu übernehmen, so daß konventionelle Tenside nicht oder nur in geringer Menge zuzugeben sind./
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Leerseite
Claims (2)
1. Wäßrige Reinigungsmittellösungen, enthaltend übliche Elektrolyte
in Konzentrationen von wenigstens 5 Gewichtsprozent, gekennzeichnet durch
einen Gehalt an Alkylglykolsulfaten der Formel
R-O- CH2 - CH - 0 - SO M, in der
R einen gesättigten Alkylrest mit 3 bis 7 Kohlenstoffatomen
und
M Na oder K bedeuten.
M Na oder K bedeuten.
2. Wäßrige Reinigungsmittellösungen nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß
sie zusätzlich an sich übliche Tenside in Konzentrationen von 0,1 bis 7>0 Gewichtsprozent enthalten.
3· Wäßrige Reinigungsmittel lösungen nach Anspruch 1 und 2,
dadurch gekennzeichnet, daß der Elektrolytgehalt wenigstens 10 Gewichtsprozent beträgt.
k. Wäßrige Reinigungsmittellösungen nach Anspruch 1 bis 3,
dadurch gekennzeichnet, daß der Gehalt an Alkylglykolsulfaten 5 bis 20 Gewichtsprozent
beträgt.
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ORIGINAL INSPECTED
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