DE4414815A1

DE4414815A1 - Konzentrierte wäßrige Zuckertensidpasten mit verbesserter Lagerbeständigkeit

Info

Publication number: DE4414815A1
Application number: DE4414815A
Authority: DE
Inventors: Thomas Dr Engels; Claudia Klink; Hermann Dr Hensen; Claudia Panzer; Thomas Dr Foerster
Original assignee: Henkel AG and Co KGaA
Current assignee: Henkel AG and Co KGaA
Priority date: 1994-04-28
Filing date: 1994-04-28
Publication date: 1995-11-02
Anticipated expiration: 2014-04-29
Also published as: DE4414815C2

Description

Gebiet der Erfindung

Die Erfindung betrifft konzentrierte wäßrige Zuckertensid pasten mit verminderter Neigung zur Kristallisation, ein Ver fahren zu ihrer Herstellung, bei dem man den Pasten ausge wählte anionische Tenside zusetzt sowie die Verwendung dieser Tenside als Kristallisationsmoderatoren für die genannten Pasten.

Stand der Technik

Zuckertenside wie beispielsweise Alkyloligoglykoside oder Fettsäure-N-alkylpolyhydroxyalkylamide stellen wichtige ober flächenaktive Verbindungen dar, die infolge ihrer guten De tergenseigenschaften und hohen Umweltverträglichkeit in immer stärkerem Maße Eingang in Wasch-, Spül- und Reinigungsmittel finden.

Für diesen Zweck ist es erforderlich, die Tenside über be stimmte Zeiträume beispielsweise als wäßrige Lösungen und insbesondere als konzentrierte Pasten zur Verfügung zu halten und zu lagern, bis eine Endverarbeitung stattfindet. Da wäß rige Zuckertenside jedoch eine starke Neigung zur Kristalli sation zeigen, nimmt die Homogenität derartiger Zubereitungen bei Lagerung unter Umgebungsbedingungen im Laufe der Zeit ab und es bilden sich kristallwasserhaltige Agglomerate, die die Pumpfähigkeit der Produkte stark herabsetzen.

Üblicherweise erfolgt die Lagerung von konzentrierten, d. h. 40 bis 60 Gew.-%igen Pasten von Alkyloligoglykosiden bzw. Fettsäure-N-alkylpolyhydroxyalkylamiden daher nicht bei Raum temperatur, sondern bei Temperaturen von mindestens 40°C. Auf diese Weise kann zwar eine Kristallisation der Zubereitungen weitgehend verhindert werden, die Lagerung bei erhöhter Tem peratur ist jedoch mit zusätzlichem Aufwand verbunden und kann zudem die Farbqualität der Produkte stark beeinträchti gen.

Die Anmelderin hat sich mit dem Problem der Kristallisations inhibierung bereits seit längerer Zeit beschäftigt und dabei gefunden, daß eine Reihe von Stoffen wie z. B. Butylglucoside, Guerbetglucoside, Polyolglucoside, kurzkettige Alkohole, Glu cose oder Eisen(III)ionen als Kristallisationsmoderatoren in Betracht kommen (vgl. WO 94/03569). Die genannten Verbin dungen erlauben zwar eine deutliche Absenkung der Schmelzend temperaturen, die kritische Grenze von 20°C wird jedoch nicht unterschritten.

Die Aufgabe der Erfindung bestand somit darin, ein Verfahren zu entwickeln, mit dessen Hilfe eine Lagerung von konzen trierten wäßrigen Zuckertensidpasten bei Temperaturen unter halb von 20°C möglich ist, ohne daß die Pumpfähigkeit der Produkte durch Bildung von kristallinen Agglomeraten beein trächtigt wird.

Beschreibung der Erfindung

Gegenstand der Erfindung sind konzentrierte wäßrige Zucker tensidpasten mit verbesserter Lagerbeständigkeit, enthaltend

a1) 75 bis 99, vorzugsweise 85 bis 95 Gew.-% Alkyl- und/oder Alkenyloligoglykoside und/oder
a2) 75 bis 99, vorzugsweise 85 bis 95 Gew.-% Fettsäure-N-al kylpolyhydroxyalkylamide und
b) 1 bis 25 Gew.-% Alkyl- und/oder Alkenylsulfate,

mit der Maßgabe, daß der Feststoffgehalt in den Pasten 40 bis 60 und vorzugsweise 45 bis 55 Gew.-% beträgt.

Überraschenderweise wurde gefunden, daß der Zusatz ausgewähl ter anionischer Tenside vom Typ der Alkyl- und/oder Alkenyl sulfate, die Kristallisation von konzentrierten wäßrigen Zuckertensidpasten zuverlässig inhibiert. Hierdurch können zum erstenmal Produkte zur Verfügung gestellt werden, die auch nach längerer Lagerung bei niedrigen Temperaturen prak tisch keine Kristalle ausbilden.

In diesem Zusammenhang sei darauf verwiesen, daß Gemische mit einem Gehalt an den genannten Zuckertensiden und Alkylsulfa ten grundsätzlich aus dem Stand der Technik bekannt sind. Aus der großen Zahl von Druckschriften zu diesem Thema seien bei spielsweise die EP-B 0070074 und EP-B 0075994 (Procter & Gamble), EP-A 0216301, EP-A 0513138, EP-A 0540568, WO 90/15855, WO 91/04313 und WO 92/21742 (Henkel) genannt. Die Leh re dieser Dokumente betrifft jedoch ausschließlich mehr oder minder verdünnte wäßrige Lösungen, das Problem der Kristalli sationsinhibierung konzentrierter Pasten wird nicht angespro chen.

Ein weiterer Gegenstand der Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung wäßriger Zuckertensidpasten mit einem Fest stoffgehalt von 40 bis 60 und insbesondere 45 bis 55 Gew.-%, bei dem man Pasten von Alkyl- und/oder Alkenyloligoglykosiden und/oder Fettsäure-N-alkylpolyhydroxyalkylamiden 1 bis 25 und insbesondere 5 bis 15 Gew.-% - bezogen auf den Feststoffge halt der Pasten - Alkyl- und Alkenylsulfate zusetzt.

Alkyl- und/oder Alkenyloligoglykoside

Alkyl- und Alkenyloligoglykoside stellen bekannte Stoffe dar, die nach den einschlägigen Verfahren der präparativen orga nischen Chemie erhalten werden können. Sie folgen der Formel (I),

R¹O-[G]_p (I)

in der R¹ für einen Alkyl- und/oder Alkenylrest mit 4 bis 22 Kohlenstoffatomen, G für einen Zuckerrest mit 5 oder 6 Koh lenstoffatomen und p für Zahlen von 1 bis 10 steht. Stellver tretend für das umfangreiche Schrifttum sei hier auf die Schriften EP-A1-0301298 und WO 90/03977 verwiesen.

Die Alkyl- und/oder Alkenyloligoglykoside können sich von Al dosen bzw. Ketosen mit 5 oder 6 Kohlenstoffatomen, vorzugs weise der Glucose ableiten. Die bevorzugten Alkyl- und/oder Alkenyloligoglykoside sind somit Alkyl- und/oder Alkenyloli goglucoside.

Die Indexzahl p in der allgemeinen Formel (I) gibt den Oli gomerisierungsgrad (DP-Grad), d. h. die Verteilung von Mono- und Oligoglykosiden an und steht für eine Zahl zwischen 1 und 10. Während p in einer gegebenen Verbindung stets ganzzahlig sein muß und hier vor allem die Werte p = 1 bis 6 annehmen kann, ist der Wert p für ein bestimmtes Alkyloligoglykosid eine analytisch ermittelte rechnerische Größe, die meistens eine gebrochene Zahl darstellt. Vorzugsweise werden Alkyl- und/oder Alkenyloligoglykoside mit einem mittleren Oligo merisierungsgrad p von 1,1 bis 3,0 eingesetzt. Aus anwen dungstechnischer Sicht sind solche Alkyl- und/oder Alkenyl oligoglykoside bevorzugt, deren Oligomerisierungsgrad kleiner als 1,7 ist und insbesondere zwischen 1,2 und 1,4 liegt.

Der Alkyl- bzw. Alkenylrest R¹ kann sich von primären Alko holen mit 4 bis 11, vorzugsweise 8 bis 10 Kohlenstoffatomen ableiten. Typische Beispiele sind Butanol, Capronalkohol, Caprylalkohol, Caprinalkohol und Undecylalkohol sowie deren technische Mischungen, wie sie beispielsweise bei der Hy drierung von technischen Fettsäuremethylestern oder im Ver lauf der Hydrierung von Aldehyden aus der Roelen′schen Oxo synthese anfallen. Bevorzugt sind Alkyloligoglucoside der Kettenlänge C₈-C₁₀ (DP = 1 bis 3), die als Vorlauf bei der destillativen Auftrennung von technischem C₈-C₁₈-Kokosfett alkohol anfallen und mit einem Anteil von weniger als 6 Gew.-% C₁₂-Alkohol verunreinigt sein können sowie Alkyloligo glucoside auf Basis technischer C_9/11-Oxoalkohole (DP = 1 bis 3).

Der Alkyl- bzw. Alkenylrest R¹ kann sich ferner auch von pri mären Alkoholen mit 12 bis 22, vorzugsweise 12 bis 14 Kohlen stoffatomen ableiten. Typische Beispiele sind Laurylalkohol, Myristylalkohol, Cetylalkohol, Palmoleylalkohol, Stearylalko hol, Isostearylalkohol, Oleylalkohol, Elaidylalkohol, Petro selinylalkohol, Arachylalkohol, Gadoleylalkohol, Behenylalko hol, Erucylalkohol, sowie deren technische Gemische, die wie oben beschrieben erhalten werden können. Bevorzugt sind Al kyloligoglucoside auf Basis von gehärtetem C_12/14-Kokosalko hol mit einem DP von 1 bis 3.

Fettsäure-N-alkylpolyhydroxyalkylamide

Fettsäure-N-alkylpolyhydroxyalkylamide folgen der Formel (II),

in der R²CO für einen aliphatischen Acylrest mit 6 bis 22 Kohlenstoffatomen, R³ für Wasserstoff, einen Alkyl- oder Hydroxyalkylrest mit 1 bis 4 Kohlenstoffatomen und [Z] für einen linearen oder verzweigten Polyhydroxyalkylrest mit 3 bis 12 Kohlenstoffatomen und 3 bis 10 Hydroxylgruppen steht.

Bei den Fettsäure-N-alkylpolyhydroxyalkylamiden handelt es sich um bekannte Stoffe, die üblicherweise durch reduktive Aminierung eines reduzierenden Zuckers mit Ammoniak, einem Alkylamin oder einem Alkanolamin und nachfolgende Acylierung mit einer Fettsäure, einem Fettsäurealkylester oder einem Fettsäurechlorid erhalten werden können. Hinsichtlich der Verfahren zu ihrer Herstellung sei auf die US-Patentschriften US 1985424, US 2016962 und US 2703798 sowie die internatio nale Patentanmeldung WO 92/06984 verwiesen. Eine Übersicht zu diesem Thema von H. Kelkenberg findet sich in Tens. Surf. Det. 25, 8 (1988).

Vorzugsweise leiten sich die Fettsäure-N-alkylpolyhydroxyal kylamide von reduzierenden Zuckern mit 5 oder 6 Kohlenstoff atomen, insbesondere von der Glucose ab. Die bevorzugten Fettsäure-N-alkylpolyhydroxyalkylamide stellen daher Fett säure-N-alkylglucamide dar, wie sie durch die Formel (III) wiedergegeben werden:

Vorzugsweise werden als Fettsäure-N-alkylpolyhydroxyalkyl amide Glucamide der Formel (III) eingesetzt, in der R³ für Wasserstoff oder eine Amingruppe steht und R²CO für den Acylrest der Capronsäure, Caprylsäure, Caprinsäure, Laurin säure, Myristinsäure, Palmitinsäure, Palmoleinsäure, Stea rinsäure, Isostearinsäure, Ölsäure, Elaidinsäure, Petrose linsäure, Linolsäure, Linolensäure, Arachinsäure, Gadolein säure, Behensäure oder Erucasäure bzw. derer technischer Mi schungen steht. Besonders bevorzugt sind Fettsäure-N-alkyl glucamide der Formel (II), die durch reduktive Aminierung von Glucose mit Methylamin und anschließende Acylierung mit Lau rinsäure oder C_12/14-Kokosfettsäure bzw. einem entsprechenden Derivat erhalten werden. Weiterhin können sich die Polyhy droxyalkylamide auch von Maltose und Palatinose ableiten.

Alkyl- und/oder Alkenylsulfate

Unter Alkyl- und/oder Alkenylsulfaten sind die Sulfatierungs produkte primärer Alkohole zu verstehen, die der Formel (IV) folgen,

R⁴O-SO₃X (IV)

in der R⁴ für einen linearen oder verzweigten, aliphatischen Alkyl- und/oder Alkenylrest mit 6 bis 22, vorzugsweise 12 bis 18 Kohlenstoffatomen und X für ein Alkali- und/oder Erdalka limetall, Ammonium, Alkylammonium, Alkanolammonium oder Glu cammonium steht.

Typische Beispiele für Alkylsulfate, die Sinne der Erfindung Anwendung finden können, sind die Sulfatierungsprodukte von Capronalkohol, Caprylalkohol, Caprinalkohol, 2-Ethylhexylal kohol, Laurylalkohol, Myristylalkohol, Cetylalkohol, Palm oleylalkohol, Stearylalkohol, Isostearylalkohol, Oleylalko hol, Elaidylalkohol, Petroselinylalkohol, Arachylalkohol, Ga doleylalkohol, Behenylalkohol und Erucylalkohol sowie deren technischen Gemischen, die durch Hochdruckhydrierung techni scher Methylesterfraktionen oder Aldehyden aus der Roelen′schen Oxosynthese erhalten werden. Die Sulfatierungsprodukte können vorzugsweise in Form ihrer Alkalisalze, und insbeson dere ihrer Natriumsalze eingesetzt werden. Besonders bevor zugt sind Alkylsulfate auf Basis von Laurylalkohol oder C_12/18- bzw. C_12/14-Kokosfettalkoholen in Form ihrer Natrium salze.

Wie bereits ausgeführt, können wäßrige Pasten von Alkyl- und/oder Alkenyloligoglucosiden oder Fettsäure-N-alkylpolyhy droxyalkylamiden stabilisiert werden. Es können jedoch auch Gemische der beiden Zuckertenside, beispielsweise im Ge wichtsverhältnis 2 : 1 bis 1 : 2 und insbesondere von etwa 1 : 1 eingesetzt werden.

Gewerbliche Anwendbarkeit

Der Zusatz von Alkyl- und/oder Alkenylsulfaten zu den konzen trierten wäßrigen Zuckertensidpasten bewirkt eine signifikan te Verbesserung des Lagerverhaltens, ohne dadurch die anwen dungstechnischen Eigenschaften der Produkte nachteilig zu beeinflussen. Ein weiterer Gegenstand der Erfindung betrifft daher die Verwendung von Alkyl- und/oder Alkenylsulfaten zur Verbesserung der Lagerstabilität von wäßrigen Zuckertensid pasten mit Feststoffgehalten im Bereich von 40 bis 60 und insbesondere 45 bis 55 Gew.-%.

Beispiele I. Eingesetzte Tenside

A1) C_8/16-Alkyloligoglucosid (Plantaren® APG 2000) Henkel KGaA, Düsseldorf/FRG
A2) C_12/14-Kokosalkyloligoglucosid (Plantaren® APG 1200) Henkel KGaA, Düsseldorf/FRG
B1) C_12/14-Kokosfettsäure-N-methylglucamid
C1) Laurylsulfat-Natriumsalz
C2) C_12/14-Kokosalkylsulfat-Natriumsalz
C3) Dodecylbenzolsulfonat-Natriumsalz
C4) alpha-Sulfokokosfettsäuremethylester-Natriumsalz

Die eingesetzten Zuckertenside wiesen einen Feststoffgehalt von ca. 50 Gew.-%, die anionischen Tenside von ca. 35 Gew.-% auf.

II. Anwendungstechnische Untersuchungen

Alle untersuchten wäßrigen Mischungen wiesen einen Feststoff gehalt von ca. 50 Gew.-% auf und wurden einer Streßlagerung über einen Zeitraum von 9 Wochen bei -10°C unterworfen. Die Mischungen wurden in diesem Zeitraum mehrmals aufgetaut und wieder eingefroren. Abschließend wurden die Proben aufgetaut und das Schmelzdiagramm nach DSC aufgenommen. In Tabelle 1 sind die Zusammensetzungen der Gemische und deren Schmelzend temperaturen (SET) wiedergegeben. Die Mischungen gemäß Bei spiel 1 bis 5 sind erfindungsgemäß, die Mischungen gemäß Bei spiel V1 bis V4 dienen zum Vergleich. Alle Prozentangaben verstehen sich als Gew.-% und sind auf Aktivsubstanz (= Feststoffgehalt) bezogen.

Tabelle 1

Anwendungstechnische Untersuchungen

Die Beispiele zeigen u. a., daß durch Zusatz von 5 bis 15 Gew.-% Alkylsulfat die Schmelzendtemperatur einer 50 Gew.-%igen Alkyloligoglucosid-Paste von 44 auf 15 bis 19°C herab gesetzt werden kann. Das bedeutet, daß eine Kristallisierung der erfindungsgemäßen Gemische bei Raumtemperatur zuverlässig vermieden werden kann. Dieser Effekt kann mit anionischen Tensiden gleicher Kettenlänge nicht erzielt werden.

Claims

1. Konzentrierte wäßrige Zuckertensidpasten mit verbesser ter Lagerbeständigkeit, enthaltend

a1) 75 bis 99 Gew.-% Alkyl- und/oder Alkenyloligogly koside und/oder
a2) 75 bis 99 Gew.-% Fettsäure-N-alkylpolyhydroxyalkyl amide und
b) 1 bis 25 Gew.-% Alkyl- und/oder Alkenylsulfate,

mit der Maßgabe, daß der Feststoffgehalt in den Pasten 40 bis 60 Gew.-% beträgt.

2. Verfahren zur Herstellung wäßriger Zuckertensidpasten mit einem Feststoffgehalt von 40 bis 60 Gew.-%, dadurch gekennzeichnet, daß man Pasten von Alkyl- und/oder Al kenyloligoglykosiden und/oder Fettsäure-N-alkylpolyhy droxyalkylamiden 1 bis 25 Gew.-% - bezogen auf den Feststoffgehalt der Pasten - Alkyl- und Alkenylsulfate zusetzt.

3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß man Alkyl- und/oder Alkenyloligoglykoside der Formel (I) einsetzt, R¹O-[G]_p (I)in der R¹ für einen Alkyl- und/oder Alkenylrest mit 4 bis 22 Kohlenstoffatomen, G für einen Zuckerrest mit 5 oder 6 Kohlenstoffatomen und p für Zahlen von 1 bis 10 steht.

4. Verfahren nach den Ansprüchen 2 und 3, dadurch gekenn zeichnet, daß man Fettsäure-N-alkylpolyhydroxyalkylamide der Formel (II) einsetzt, in der R²CO für einen aliphatischen Acylrest mit 6 bis 22 Kohlenstoffatomen, R³ für Wasserstoff, einen Alkyl- oder Hydroxyalkylrest mit 1 bis 4 Kohlenstoffatomen und [Z] für einen linearen oder verzweigten Polyhydroxyal kylrest mit 3 bis 12 Kohlenstoffatomen und 3 bis 10 Hy droxylgruppen steht.

5. Verfahren nach den Ansprüchen 2 bis 4, dadurch gekenn zeichnet, daß man Alkyl- und/oder Alkenylsulfate der Formel (IV), R⁴O-SO₃X (IV)in der R⁴ für einen Alkyl- und/oder Alkenylrest mit 8 bis 22 Kohlenstoffatomen und X für ein Alkali- und/oder Erdalkalimetall, Ammonium, Alkylammonium, Alkanolammo nium oder Glucammonium steht.

6. Verwendung von Alkyl- und/oder Alkenylsulfaten zur Ver besserung der Lagerstabilität von wäßrigen Zuckertensid pasten mit Feststoffgehalten im Bereich von 40 bis 60 Gew.-%.