DE69715356T2

DE69715356T2 - Ethoxylatmischung und ein Reinigungsmittel für harte Oberflächen, eine enthaltendes Ethoxylatmischung

Info

Publication number: DE69715356T2
Application number: DE69715356T
Authority: DE
Inventors: Rolf Skoeld
Original assignee: Akzo Nobel NV
Current assignee: Akzo Nobel NV
Priority date: 1996-11-27
Filing date: 1997-11-24
Publication date: 2003-06-05
Anticipated expiration: 2017-11-25
Also published as: SE9604349D0; EP0845449A1; EP0845449B1; ES2183082T3; SE9604349L; DE69715356D1; ATE223884T1; DK0845449T3; SE507689C2

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Mischung von ethoxyliertem 2-Ethylhexanol mit einer engen Verteilung der Ethylenoxyeinheiten und einem geringen Gehalt an nicht umgesetztem 2-Ethylhexanol und die Verwendung der Ethoxylat- Mischung in alkalischen Zusammensetzungen für die Reinigung von harten Oberflächen.
Bei der Reinigung von harten Oberflächen ist es ein wohlbekanntes Problem, dass das Reinigungstensid häufig eine zu große Schaumbildung bewirkt, was zu einer Reihe von Nachteilen führt. Z. B. wird die Reinigungswirkung durch starkes Schäumen verringert. Daneben kann starkes Schäumen zum Überschäumen führen und die Notwendigkeit des Spülens erhöhen. Bislang sind Versuche unternommen worden, um diese Probleme zu lösen, z. B. durch Einsatz von schwachschäumenden nicht-ionischen Tensiden, wie Ethoxylaten von geradkettigen Alkoholen mit. 10 bis 18 Kohlenstoffatomen, wobei die Ethoxylate gegebenenfalls mit niederen Alkylgruppen als Endgruppen abgeschlossen oder weiter mit einem oder mehreren Mol Propylenoxid und/oder Butylenoxid pro Mol Hydroxyl alkoxyliert werden, als Reinigungstenside. Die Endgruppen führen aber zu einer Verringerung der Reinigungswirkung und einem geringeren Grad an biologischer Abbaubarkeit. Es ist auch bekannt, Entschäumungsmittel wie Monoalkohole hinzuzugeben. Die vorstehend beschriebenen nicht-ionischen Tenside sind sicherlich im Vergleich mit anderen Tensiden, wie z. B. anionischen Tensiden, schwachschäumend, es sind aber weitere Verbesserungen wünschenswert, um die Anforderungen zu erfüllen, die an alkalische Zusammensetzungen zur Reinigung von harten Oberflächen gestellt werden.
Es ist auch bekannt, niedere verzweigte Alkohole zu verwenden. So offenbart WO 94111331, dass 2-Propylheptanol in vorteilhafter Weise eingesetzt werden kann, um ein Ethoxylat mit guter Reinigungswirkung und geringer Schaumbildung herzustellen.
Der am leichtesten zugängliche primäre Alkohol mit Verzweigung in 2- Stellung, 2-Ethylhexanol, ist auch zur Herstellung von Ethoxylat für den Einsatz in alkalischen Komponenten, die für die Reinigung von harten Oberflächen gedacht sind, verwendet worden. Bei der herkömmlichen Ethoxylierung unter Einsatz von Alkalien, wie z. B. KOH und/oder NaOH, wird ein Reaktionsprodukt mit hohem Gehalt an nicht umgesetztem 2-Ethylhexanol erhalten. Die Anwesenheit von 2-Ethylhexanol im Ethoxylat fördert sowohl eine verbesserte Reinigungswirkung aufgrund des Solubilisierungsvermögens als auch einen verringerten Grad an Schaumbildung. Die Schaumbildung von Ethoxylat ist jedoch trotz der Anwesenheit von 2-Ethylhexanol zu stark, gleichzeitig führt die Anwesenheit von 2-Ethylhexanol auch in geringen Gehalten zu einem sehr unangenehmen Geruch, weswegen 2-Ethylhexanolethoxylat nicht im merklichen Umfang kommerziell eingesetzt worden ist.
Da 2-Ethylhexanol leicht zugänglich und leicht biologisch abbaubar ist, besteht das Bedürfnis, den Einsatz einer Ethoxylat-Mischung auf Basis von 2-Ethylhexanol als Tensid in Reinigungszusammensetzungen für harte Oberflächen zu ermöglichen. Dies macht es aber erforderlich, dass das Schäumen der Mischung verringert und das Geruchsproblem beseitigt werden kann, wobei eine gute Reinigungswirkung erzielt wird.
Es ist nun überraschenderweise festgestellt worden, dass es möglich ist, dieses Ziel zu erreichen, indem als Tensid eine Mischung von ethoxyliertem 2-Ethylhexanol der allgemeinen Formel
worin n einen mittleren Wert von 1,9 bis 7, vorzugsweise 2,5 bis 5, aufweist, verwendet wird, wobei das Ethoxylat 2-Ethylhexanol in einem Gehalt von höchstens 0,5 Gew.-%, vorzugsweise höchstens 0,2 Gew.-%, enthält und das Ethoxylat durch eine Ethoxylierungsreaktion erhalten wird, die in Anwesenheit eines Ethoxylierungskatalysators durchgeführt wird, der eine engere Verteilung der Anzahl an Ethylenoxyeinheiten ergibt als sie mit KOH oder NaOH als Ethoxylierungskatalysator erhalten wird. Die Ethoxylierung mit einem Katalysator, der eine enge Ethylenoxyverteilung ergibt, führt auch zu einem geringen Gehalt an 2-Ethylhexanol. Dieser Gehalt wird dann weiter durch herkömmliche Behandlung, z. B. durch Destillation oder Verdampfung, auf einen Gehalt von unter 0,5 verringert, was so gering ist, dass kein unangenehmer Geruch verursacht wird. Nach der Erfahrung würde man erwarten, dass das Schäumen der Ethoxylat-Mischung sich beträchtlich verstärken sollte, da der Gehalt an 2-Ethylhexanol deutlich verringert worden ist, aber es ist stattdessen festgestellt worden, dass sich das Schäumvermögen deutlich verringert, während das Reinigungsvermögen beibehalten oder verbessert wird.
Diese überraschende Wirkung ist wahrscheinlich auch mit dem Einsatz eines Katalysators verbunden, der eine enge Verteilung der Anzahl an Ethylenoxygruppen, ergibt. Beispiele für geeignete Katalysatoren, die eine enge Verteilung ergeben, sind Zeolithe, Hydrotalcit, Ca(OH)&sub2;, Ba(OH)&sub2;, Sr(OH)&sub2;, Bortrifluorid, Zinntetrachlorid, Aluminiumtripropylenoxid und Magnesiumdiethylenoxid. Die Reaktion wird in herkömmlicher Weise in Anwesenheit von katalytischen Mengen des Katalysators, gewöhnlich 0,5 bis 3 Gew.-%, und in Anwesenheit von freiem Wasser zur Verringerung der Menge an Nebenprodukten bei einer Temperatur zwischen 80 und 180ºC durchgeführt.
Die Ethoxylat-Mischung nach der Erfindung eignet sich für die Aufnahme in Zusammensetzungen für die Reinigung von harten Oberflächen, wie z. B. zum Entfetten oder Waschen. Besonders gute Ergebnisse werden in Verbindung mit der Entfettung von lackierten oder unlackierten Metalloberflächen und Glasoberflächen erzielt. Gute Ergebnisse sind auch bei der Reinigung von Prozessanlagen und Räumlichkeiten in der Nahrungsmittelindustrie, z. B. in der Milchindustrie, der Schlachthausindustrie, der Fischereiindustrie und der Bierindustrie, erzielt worden. Hier hat sich die Kombination von geringem Schäumen und gutem Reinigungsvermögen bezüglich Proteinen und fettigen Schmutzes als sehr wertvoll erwiesen. Ein anderes Anwendungsgebiet ist die Reinigung von sanitären Einrichtungen.
Die vorliegende Erfindung betrifft auch ein Reinigungsmittel, das in konzentrierter Form
a) 1 bis 10 Gew.-%, vorzugsweise 2 bis 10 Gew.-%, einer Ethoxylat-Mischung nach der Erfindung,
b) 0,3 bis 15 Gew.-%, vorzugsweise 1 bis 10 Gew-%, eines Solubilisierungsmittels,
c) 0 bis 30 Gew.-%, vorzugsweise 1 bis 15 Gew.-%, eines Komplexsalzes,
d) 0 bis 20 Gew.-%, vorzugsweise 1 bis 10 Gew.-%, eines alkalisierenden Mittels oder 0 bis 50 Gew.-%, vorzugsweise 1 bis 40 Gew.-%, eines Säuerungsmittels und
e) 40 bis 98,7 Gew.-%, vorzugsweises 50 bis 96 Gew.-%, Wasser enthält. In der Regel weist das Konzentrat einen pH-Wert von 1 bis 13 auf. Beim Gebrauch zur Entfernung von Fett, Proteinen oder hydrophobem, teilchenförmigem Schmutz werden vorzugsweise alkalische Konzentrate mit einem pH-Wert von 8 bis 13 verwendet, während für eine Reinigung, welche die Auflösung von Kalk oder Rost umfasst, Konzentrate mit pH-Werten von 2 bis 6 bevorzugt sind. Vor Gebrauch wird das Konzentrat mit Wässer auf das 4- bis 100-fache Gewicht verdünnt.
Das Solubilisierungsmittel liegt zweckmäßigerweise in Form von ionischen oder nicht-ionischen Tensiden vor. Beispiele für geeignete anionische Solubilisierungsmittel sind para-Toluolsulfonsäure, Phosphatester, wie Monoalkyl- und/oder Dialkylphosphatester, kationische Tenside, wie quaternäre Mono- oder Difettalkylaminethoxylate, nicht-ionische Tenside, wie Fettalkylethanolamidethoxylate und Alkylglycoside, und amphotere Tenside, wie Alkalisalze von Alkylamphopolycarboxyglycinat, Alkylaminopropionät, Alkylamphopolycarboxypropionat, Alkylamphocarboxyglycinat und Alkyliminodipropionat oder entsprechende Amphopolycarboxyverbindungen, worin mindestens eine Alkylgruppe durch eine Acylgruppe ersetzt worden ist. Bevorzugte Solubilisierungsverbindungen enthalten mindestens eine Alkylgruppe oder Acylgruppe mit 8 bis 18 Kohlenstoffatomen.
Beispiele für geeignete Komplexsalze sind EDTA, NTA, Citrat, Tetrakaliumpyrophosphat, während es sich bei dem alkalisierenden Mittel gewöhnlich um Metasilicat, Disilicat, Alkali, anorganische Polyphosphate und anorganische Carbonate handelt. Die alkalisierenden Mittel werden in einer solchen Menge zugegeben, dass der pH-Wert des Konzentrats geeigneterweise 8 bis 13 ist. Als Säuerungsmittel kann Salzsäure, Citronensäure, Phosphorsäure und Essigsäure verwendet werden. Ein saures Reinigungsmittel enthält gewöhnlich kein Komplexsalz oder nur eine geringe Menge, z. B. weniger als 5 Gew.-%.
Neben den vorstehend genannten Komponenten kann die Zusammensetzung auch andere Reinigungstenside als Ethoxylat-Mischungen enthalten, wie z. B. anionische Tenside. Beispiele sind Alkylsulfate, Alkylethersulfate, Alkylbenzolsulfonate, α-Olefinsulfonate und Alkylglycerylsulfonate, welche einen Kohlenwasserstoffrest mit 8 bis 20 Kohlenstoffatomen enthalten. Außerdem kann die Zusammensetzung auch nicht-ionische, nicht-tensidisch wirkende Solubilisierungsmittel, Enzyme, pH-Regulierungsmittel, Bakterizide, Duftstoffe, farbgebende Mittel und die Viskosität steuernde Additive und andere Komponenten, die gewöhnlich in Reinigungskonzentraten vorhanden sind, enthalten.
Die Erfindung wird ferner mit Hilfe der folgenden Beispiele erläutert.

Beispiel 1

0,5 kmol 2-Ethylhexanol und, bezogen auf den Alkohol, 1,5 Gew.-% KOH oder Ca(OH)&sub2; wurden in einen Ethoxylierungsreaktor gegeben. Letzterer ist ein Katalysator, der eine enge Verteilung an Ethylenoxid ergibt. Der Reaktor wurde mit Stickstoffgas gespült, woraufhin der Reaktor evakuiert, die Temperatur auf 100ºC erhöht und Ethylenoxid kontinuierlich in einer Gesamtmenge von 1,00, 1,25, 1,50, 2,00 oder 2,25 kmol zugegeben wurde. Nach Vervollständigung der Reaktion wurde der Katalysator neutralisiert. Ein Teil der Ethoxylat-Mischungen wurde dann zur Entfernung von nicht umgesetztem 2-Ethylhexanol auf Gehalte unter 0,2 Gew.-% destilliert. Die nicht destillierten und die destillierten Ethoxylate wurden dann mittels Gaschromatographie und Massenchromatographie analysiert. Bezüglich der Zusammensetzung wurden folgende Ergebnisse erhalten. Tabelle 1
Die Ethoxylate nach der Erfindung haben die Nr. 4, 8, 12, 16 und 20.

Beispiel 2

Eine Anzahl von Reinigungszusammensetzungen für die Reinigung von harten Oberflächen wurde hergestellt. Es folgt die Basisformulierung:
5 Gew.-% eines der Alkoxylate in Tabelle 1 mit der Nummer 1 bis 20
6 Gew.-% Tetrakaliumpyrophosphat
4 Gew.-% Natriummetasilicat·5 H&sub2;O
2,5 bis 6 Gew.-% quaternäres Fettaminethoxylat. Die Menge wurde so eingestellt, dass ein klares Konzentrat erhalten wurde.
Rest Wasser
Die hergestellten Konzentrate, die einen pH-Wert von etwa 13 aufwiesen, wurden dann mit 100 Gew.-Teilen Wasser verdünnt und das Schäumen der verdünnten Lösungen wurde dann bei 20ºC und 40ºC durch Drehen eines 500 ml Messzylinders, der mit 200 ml von einer der Lösungen gefüllt worden war, in vertikaler Richtung bei 40 U/min geprüft. Das Schaumvolumen wurde dann sofort und nach 1 min gemessen. Die folgenden Ergebnisse wurden erhalten. Tabelle 2
Wie aus den Ergebnissen ersichtlich, ergaben Formulierungen mit einer Ethoxylat-Mischung nach der Erfindung, d. h. die Formulierungen 4, 8, 12, 16 und 20, durchgehend überraschend geringe Schaumhöhen, insbesondere im Vergleich mit den Formulierungen 1, 5, 9, 13 und 17, die Ethoxylate mit einem geringen Gehalt an nicht umgesetztem Alkohol enthalten und mit KOH als Katalysator hergestellt wurden.

Beispiel 3

Auf die gleiche Weise wie in Beispiel 2 wurden verschiedene Ethoxylat- Zusammensetzungen und ihre Wirkung auf die Schaumbildung geprüft. Die Zusammensetzungen, die einen pH-Wert von etwa 13 aufwiesen, entsprachen den Formulierungen in Beispiel 2, außer dass das quaternäre Fettaminethoxylat durch 3 bis 8 Gew.-% der amphoteren Verbindung Octyliminodipropionat ersetzt wurde. Die folgenden Ergebnisse wurden erhalten. Tabelle 3
Wie aus den Ergebnissen ersichtlich, weist die Ethoxylat-Mischung nach der Erfindung, d. h. 4, 8, 12, 16 und 20, deutlich bessere Ergebnisse als die entsprechenden Ethoxylat-Mischungen auf, die mit KOH als Katalysator erhalten werden.

Beispiel 4

Auf die gleiche Weise wie in Beispiel 3 wurden Schäumtests durchgeführt, außer dass die amphotere Verbindung in der Formulierung in Beispiel 3 durch die anionische Verbindung Decylphosphat in einer Menge von 3,5 bis 10 Gew.-% ersetzt wurde. Das Konzentrat hatte einen pH-Wert von etwa 13.
Die folgenden Ergebnisse wurden erhalten. Tabelle 4
Wie aus den Ergebnissen ersichtlich, ergab die Ethoxylat-Mischung nach der Erfindung ein schwächeres Schäumen als die Referenzprodukte. Das vergleichsweise starke Schäumen der Formulierungen hängt von der Tatsache ab, dass das Solubilisierungsmittel, Decylphosphat, schäumend ist.

Beispiele 5 bis 7

Vertikal angeordnete, lackierte Eisenplatten, die mit Mineralölen, Ruß, Salzen und Schlamm verschmutzt waren, wurden mit Formulierungen nach den Beispielen 2, 3 und 4 behandelt, wobei das Konzentrat mit 19 Teilen Wasser verdünnt wurde. Nach 2 min wurden die Platten mit Wasser gespült, woraufhin das Reflexionsvermögen der Oberfläche nach Verschmutzung und Reinigung gemessen wurde.
Die folgenden Ergebnisse wurden erhalten. Das Reflexionsvermögen nach Reinigung wird als % des Reflexionsvermögens vor Verschmutzung angegeben. Tabelle 5
Wie aus den Ergebnissen ersichtlich, weisen die Formulierungen 8, 12, 16 und 20 nach der Erfindung eine gleiche oder eine bessere Reinigungswirkung wie die Referenzformulierungen auf.

Claims

1. Mischung von ethoxyliertem 2-Ethylhexanol, dadurch gekennzeichnet, dass es die allgemeine Formel

aufweist, worin n einen mittleren Wert im Bereich von 1, 9 bis 7 aufweist, wobei das Ethoxylat 2-Ethylhexanol in einem Gehalt von höchstens 0,5 Gew.-% enthält und durch eine Ethoxylierungsreaktion erhalten wird, die in Anwesenheit eines Ethoxylierungskatalysators durchgeführt wird, der eine engere Verteilung der Anzahl an Ethylenoxyeinheiten ergibt als sie mit KOH oder NaOH als Ethoxylierungskatalysator erhalten wird.

2. Mischung wie in Anspruch 1 beansprucht, dadurch gekennzeichnet, dass n einen mittleren Wert im Bereich von 2,5 bis 5 aufweist.

3. Mischung wie in Anspruch 1 oder 2 beansprucht, dadurch gekennzeichnet, dass der Gehalt an 2-Ethylhexanol höchstens 0,2 Gew.-% beträgt.

4. Reinigungsmittel, dadurch gekennzeichnet, dass es in konzentrierter Form

a) 1 bis 10 Gew.-% einer Ethoxylat-Mischung wie in Anspruch 1, 2 oder 3 beansprucht,

b) 0,3 bis 15 Gew.-% eines Solubilisierungsmittels,

c) 0 bis 30 Gew. = % eines Komplexsalzes;

d) 0 bis 20 Gew.-% eines alkalisierenden Mittels oder 0 bis 50 Gew.-% eines Säuerungsmittels und

e) 40 bis 98,7 Gew.-% Wasser enthält.

5. Reinigungsmittel wie in Anspruch 4 beansprucht, dadurch gekennzeichnet, dass es 1 bis 15 Gew.-% eines alkalisierenden Mittels als Komponente d) und 1 bis 10 Gew.-% der Komponente c) enthält und einen pH-Wert von 8 bis 13 aufweist.

6. Reinigungsmittel wie in Anspruch 4 oder 5 beansprucht, dadurch gekennzeichnet, dass das Solubilisierungsmittel zumindest teilweise aus einem quaternären Fettalkylaminethoxylat besteht.

7. Reinigungsmittel wie in Anspruch 4 beansprucht, dadurch gekennzeichnet, dass es 1 bis 40 Gew.-% eines Säuerungsmittels als Komponente d) und 0 bis 5 Gew.-% der Komponente c) enthält und einen pH-Wert von 1 bis 6 aufweist.

8. Verwendung einer Ethoxylat-Mischung wie in den Ansprüchen 1 bis 3 beansprucht in Zusammensetzungen zur Reinigung von harten Oberflächen.

9. Verwendung wie in Anspruch 8 beansprucht zum Entfetten von lackierten oder unlackierten Metalloberflächen.

10. Verwendung wie in Anspruch 8 beansprucht zur Reinigung von Prozessanlagen in der Nahrungsmittelindustrie.