DE10144051A1

DE10144051A1 - Tensidzusammensetzungen enthaltend Guerbetseifen

Info

Publication number: DE10144051A1
Application number: DE2001144051
Authority: DE
Inventors: Albert T Herrmann; Ingeborg Klock
Original assignee: Sasol Germany GmbH
Current assignee: Sasol Germany GmbH
Priority date: 2001-09-07
Filing date: 2001-09-07
Publication date: 2002-12-05

Abstract

Die Erfindung betrifft Tensidzusammensetzungen, enthaltend eine verzweigte Carbonsäureverbindung und eine Alkoholverbindung und deren Verwendung.

Description

Gegenstand der Erfindung sind Tensidzusammensetzung enthaltend eine verzweigte Carbonsäureverbindung und eine Alkoholverbindung und deren Verwendung.

Tenside finden in vielen technischen Bereichen Anwendung. Dabei gewinnen zunehmend Tenside an Bedeutung, die eine hohe Reinigungswirkung bei kleiner Einsatzmenge aufweisen, so daß bei gleicher Leistung geringere Tensidmengen als bei Verwendung herkömmlicher Tenside benötigt werden.

Zum Einsatz in vielen technischen Anwendungen, wie beispielsweise zur Textilverarbeitung, sind Tenside, die ein gutes Netzverhalten und einen geringen Schaumwert besitzen, von Bedeutung.

Das Netzverhalten wird durch die Kenngröße Netzkraft definiert. Unter Netzkraft wird die Fähigkeit einer flüssigen Phase, wie einer wässrigen Tensidlösung eine andere Phase wie beispielsweise Luft aus einer Faser zu verdrängen, verstanden. Gleichzeitig kann die wässrige Phase andere Stoffe, wie Tenside oder andere Textilhilfsmittel, an die Faser herantransportieren. Die Netzkraft bzw. die Netzzeit hat Bedeutung für die Effektivität und Geschwindigkeit verschiedener Verarbeitungsvorgänge. Bei herkömmlichen Tensiden sind Netzkraft und Waschwirkung reziprok zueinander.

Vielfältig eingesetzte Tenside sind die sogenannten Guerbet-Seifen. Diese basieren auf Carbonsäuren, die durch Oxidation aus bei der Guerbetreaktion gewonnenen verzweigten Alkoholen erhalten werden. Guerbet-Seifen weisen als Strukturmerkmal eine Verzweigung in 2-Position auf.

Die US 5,236,614 beschreibt Reinigungsmittel zur Desinfektion, die neben anionischen Reinigungskomponenten auch verzweigte kurzkettige Alkohole mit 4 bis 8 C-Atomen als Cotensid enthalten und zusätzlich mit Fettsäureseifen mit 8 bis 18 Kohlenstoffatomen versetzt sein können. Die Zusammensetzungen werden in Form von Mikroemulsionen für Sprühreiniger zur Säuberung und Desinfektion von Oberflächen verwendet.

Die bekannten Tenside auf Basis von Guerbert-Alkoholen und die bekannten Guerbetseifen haben den Nachteil, dass sie bei hoher Reinigungsleistung eine starke Schaumbildung oder nur eine geringe Netzkraft zeigen.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, Tensidzusammensetzungen enthaltend verzweigte Carbonsäuren bereitzustellen, die die Nachteile des aufgezeigten Stands der Technik überwinden und bei einer geringen Neigung zur Schaumbildung und niedriger Einsatzkonzentration eine hohe Netzwirkung besitzen, insbesondere eine verbesserte Netzwirkung gegenüber den Ausgangskomponenten.

Die Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch eine Tensidzusammensetzung enthaltend eine verzweigte Carbonsäureverbindung und eine Alkoholverbindung, dadurch gekennzeichnet, dass

A) die verzweigte Carbonsäureverbindung ein Salz einer verzweigten Carbonsäure mit 10 bis 20 Kohlenstoffatomen der allgemeinen Formel ist:
worin R¹ und R², unabhängig voneinander für einen linearen oder verzweigten, vorzugsweise gesättigten Kohlenwasserstoffrest mit 1 bis 18 Kohlenstoffatomen stehen, wobei R₁ und R₂ vorzugsweise jeweils zumindest 2 Kohlenstoff-Atome aufweisen,
M für ein Gegenion, insbesondere Alkali oder ½ Erdalkali oder NR₄, mit R, unabhängig voneinander, gleich H, C1- bis C5-Alkyl und/oder C1- bis C5-Alkanol, insbesondere Natrium oder Kalium steht, und
B) die Alkoholverbindung, ein primärer Alkohol, vorzugsweise ein verzweigter Alkohol und insbesondere ein Guerbetalkohol ist, der 8 bis 36 Kohlenstoffatome, vorzugsweise 12 bis 28 Kohlenstoffatome und 1 bis 5 Hydroxylgruppen umfasst und ggf. alkoxyliert und/oder ggf. sulfatiert ist, und wobei als sulfatierte Alkohol-Verbindung ein Salz eingesetzt wird.

Vorteilhafte Ausführungsformen sind Gegenstand der Unteransprüche.

Der Alkohol (B) kann mit 1 bis 10 Ethylenoxid- und/oder Propylenoxideinheiten, vorzugsweise 2 bis 9 alkoxyliert sein.

Weiterhin kann die Alkoholverbindung einschließlich des alkoxylierten Alkohols sulfatiert (-O-SO₃M) sein und somit in Form eines Sulfates oder Ethersulfates vorliegen. M steht hier für ein Gegenion, insbesondere Alkali- oder ½ Erdalkalimetall oder NR₄, mit R, unabhängig voneinander, gleich H, C1- bis C5-Alkyl und/oder C1- bis C5- Alkanol, insbesondere Natrium.

Überraschenderweise weisen die erfindungsgemäßen Tensidzusammensetzungen bei gleicher Konzentration des eingesetzten Tensids eine deutlich kürzere Netzzeit als jeweils die reinen Ausgangskomponenten (A) und (B) auf. Zusätzlich wird bei Einsatz stark schäumender Tenside als Komponente (B) deren Schaumvermögen deutlich reduziert.

Bevorzugt enthalten die Tensidzusammensetzungen

- von größer 0 bis 30 Gew.-% Komponente (A), besonders bevorzugt 10 bis 20 Gew.-% und
- von 70 bis kleiner 100 Gew.-% Komponente (B), besonders bevorzugt 80 bis 90 Gew.-%,

jeweils bezogen auf die Summe der Komponenten (A) und (B).

Die Tensidzusammensetzung aus Komponente (A) und (B) wird ggf. in Kombination mit weiteren Tensiden erfindungsgemäß in Konzentrationen von größer 0 bis 5 g/l, bevorzugt von 0,2 bis 2,0 g/l eingesetzt.

Gegenstand der Erfindung ist weiterhin die Verwendung der erfindungsgemäßen Tensidzusammensetzung für Anwendungen, in denen ein gutes Netzverhalten und Schaumarmut wichtig sind, insbesondere zur Reinigung harter Oberflächen, als Zusatz bei der Faserpräparation und als Hilfsmittel bei der Textilverarbeitung bzw. Textilausrüstung.

Geeignete verzweigte Carbonsäure-Verbindungen (A) im Sinne der Erfindung sind beispielsweise Natrium-2-Butyloctanoat und Natrium-2-hexyldecanoat, beide erhältlich aus den unter den Namen ISOCARB®12 und ISOCARB®16 von der Firma SASOL vertriebenen Säuren.

Die Alkohol-Verbindungen können sowohl in Form eines ionischen als auch nichtionischen Derivates vorliegen. Verzweigte Alkohol-Verbindungen im Sinne der Erfindung sind insbesondere verzweigte primäre Alkohole. Als verzweigte primäre Alkohole bzw. Oxoalkohole oder Sulfatsalze der Alkohole bzw. Oxoalkohole können beispielsweise verzweigte Oxoalkohole wie C11 bis C13 Alkohole mit 9 mol Ethylenoxid, Isotridecanol mit 9 mol Ethylenoxid, 2- Butyloctanol mit 9 mol Ethylenoxid bzw. 2-Butyloctanol-Natriumalkylsulfat eingesetzt werden. Beispiele für lineare Fettalkohol Alkoxylate, bzw. Alkylsulfate sind C12/14 mit 9 mol EO und Natriumalkylsulfate auf Basis linearer Fettalkohole C12/C14.

Geeignete Alkoholverbindungen sind beispielhaft in der folgenden Tabelle aufgeführt:

Beispiele Herstellung der Tensidmischungen

Alkoxylat bzw. Alkylsulfat und ISOCARB 12- bzw. ISOCARB 16-NaSeife werden je nach Einsatzkonzentration eingewogen, mit 200 ml Wasser (Wasserhärte: 15°dH) verdünnt und unter Rühren bei ca. 80°C gelöst.

Anschließend wird die Tensidlösung quantitativ in einen 1000 ml Meßkolben überführt, bei 20°C mit Wasser (15°dH) bis zur Marke aufgefüllt und geschüttelt.

Bestimmung der Tauchnetzeigenschaften

Das Tauchnetzvermögen wurde nach DIN EN 1772 bestimmt. Von der Tensidlösung werden 700 ml in ein temperierbares Becherglas gegeben und auf 40°C erwärmt.

Ein Rohbaumwollplättchen befestigt man an der Tauchklemme und mit Beginn des Eintauchens des Baumwollplättchens wird eine Stoppuhr in Gang gesetzt. Gemessen wird dann die Zeit (in Sekunden) bis zum Absinken des Baumwollplättchens in der Tensidlösung.

Bestimmung Schaumschlag

Die Bestimmung des Schaumvermögens erfolgte nach DIN 53902/1 ("IG-Schlag") bei einer Temperatur von 40°C und einer Wasserhärte von 15°dH (°dH = Grad deutscher Härte).

In einen temperierbaren Meßzylinder werden 200 ml der Tensidlösung gegeben, auf 40°C erwärmt und mit dem Schaumstempel (bestehend aus einer definierten Lochscheibe) 30 gleichmäßige Schläge innerhalb 30 Sekunden ausgeführt. Das Schaumvolumen wird nach 30 s und 5 min. nach Beendigung des Schlagens gemessen.

Nach DIN ist der 1 g/l Wert als Vergleichswert anzusehen. Wurde nun statt 1 g/l des Alkohol-Derivates eine Mischung (insgesamt 1 g/l) mit unterschiedlichem Gehalt an Na-2-Butyloctanoat, eingesetzt, so ergeben sich die Tauchnetzzeiten in Tabelle 1 für ISOCARB 12-Seifen (Natrium-2-butyloctanoat) und Tabelle 2 für ISOCARB 16-Seifen (Natrium-2-hexyldecanoat).

Tabelle 1

Tauchnetz-Eigenschaften in Abhängigkeit vom Alkoholverbindung/ISOCARB®12 Seifenverhältnis (bei 40°C und 15°dH)

Tabelle 2

Tauchnetz-Eigenschaften in Abhängigkeit vom Alkoholverbindung /ISOCARB®16- Seifenverhältnis (bei 40°C und 15°dH)

Es zeigt sich, daß sich im Fall der ISOCARB® 12-Seife für jedes Beispiel in Tabelle 1 eine Tensidzusammensetzung ergibt, die eine kürzere Tauchnetzzeit als die jeweiligen Einzelkomponenten (A) oder (B) aufweist. Es wird hierbei ein Tauchnetzzeit-Minimum durchlaufen. Bei Verwendung der ISOCARB® 16-Seife konnte ebenfalls dieses Phänomen bei Einsatz von NAFOL 1214Z-NaS (s. Tabelle 2) beobachtet werden.

In den Tabellen 3a, b, c und 4a, b wird die Konzentrationsabhängigkeit der Tauchnetzzeiten untersucht. Diese Betrachtung zeigt das jeweilige Einsparpotential an Tensidmischung verglichen mit der notwendigen "Rein-Tensid-Menge" für gegebene Tauchnetzzeiten auf. Beispielsweise wird mit 1 g/l NAFOL® 1214 Z-NaS eine Tauchnetzzeit von 13 Sekunden gefunden (Tabelle 1). Für die Mischung 20% NAFOL® 1214 Z-NaS /80% ISOCARB® 12 Na-Seife (Tab. 3c) reichen 0,5 g/l schon aus, um die vergleichbare Netzwirkung zu erhalten (10 Sekunden) oder bei 1 g/l Gesamtkonzentration ergibt die Mischung NAFOL® 1214Z-NaS (20%) mit ISOCARB® 12-Na Seife (80%) eine Tauchnetzzeit von 5 Sekunden, wohingegen die Ausgangskomponenten für sich genommen bei 1 g/l Konzentration Tauchnetzzeiten von 13 bzw. 80 Sekunden ergeben.

Die Guerbetseifen als solche sind schlechte Netzmittel, wie am Beispiel der ISOCARB® 12- bzw. ISOCARB®-16-Na-Seifen zu sehen ist.

Tabelle 3a

Schaum-/ und Netzeigenschaften der Alkoholverbindung/ISOCARB®12- Seifenmischung 90/10 in Abhängigkeit von der Konzentration (bei 40°C und 15°dH)

Tabelle 3b

Schaum-/ und Netzeigenschaften der ISOFOL® 12-NaS/ISOCARB®12- Seifenmischung 80/20 in Abhängigkeit von der Konzentration (40°C und 15°dH)

Tabelle 3c

Schaum-/ und Netzeigenschaften der NAFOL® 1214Z-NaS/ISOCARB®12- Seifenmischung 20/80 in Abhängigkeit von der Konzentration (bei 40°C und 15°dH)

Der Einsatz von ISOCARB® 16 Na-Seife in Mischung mit Tensiden (Tab. 4a, 4b, 4c) führt z. B. besonders bei ISOFOL® 12-9E0 mit einer geringeren Gesamtkonzentration (0,7 g/l) zu guten Netzeigenschaften.

Tabelle 4a

Schaum-/ und Netzeigenschaften der Alkoholverbindung/ISOCARB 16- Seifenmischung 90/10 in Abhängigkeit von der Konzentration (bei 40°C und 15°dH), - nicht gemessen

Tabelle 4b

Netzeigenschaften der Alkoholverbindung/ISOCARB®16-Seifenmischung 80/20 in Abhängigkeit von der Konzentration (bei 40°C und 15°dH)

Aus den Ergebnissen der Tabellen 3 bis 5 ist zu ersehen, daß bei Zusatz von ISOCARB® 12/16-Na-Seife nicht nur gute Netzeigenschaften erzielt werden können, sondern aufgrund der Tatsache, daß für gleiche Netzzeiten z. T. deutlich geringere Konzentrationen notwendig sind, werden somit ebenso die Schaumdaten positiv beeinflußt. Vergleicht man beispielsweise die Schaumdaten von 1 g/l ISALCHEM® 123-9E0 mit der 0,7 g/l Mischung aus 90% ISALCHEM® 123-9E0 und 10% ISOCARB® 12 Na-Seife (beide weisen die gleiche Tauchnetzzeit von 13 Sekunden auf) erkennt man, daß das Schaumvolumen nach 30 Sekunden bei der Mischung mit 130 ml (Tabelle 3a) deutlich unter dem des reinen Tensides (260 ml, Tabelle 5) liegt.

Bezüglich der Schaumdaten führt ein sukzessiver Ersatz stark schäumender Tenside, wie beispielsweise NAFOL® 1214Z-NaS durch niedrigschäumende Guerbet-Seifen zu einer Erniedrigung der Schaumwerte. In Tabelle 3c ist zu erkennen, daß eine 80%ige Substitution mit ISOCARB® 12 Na-Seife zu einem vollständigen Zusammenbrechen des Schaumes führt.

Tabelle 5

Tauchnetz-Eigenschaften in Abhängigkeit von der Konzentration (bei 40°C und 15°dH), Schaumeigenschaften bei einer Konzentration von 1 g/l

Nachfolgend werden beispielhaft 3 Anwendungsformulierungen genannt:

1. 20% NAFOL 1214Z-NaS
80% ISOCARB 12-NaSeife
Anwendungskonzentration: 0,5-1 g/l
2. 90% ISOFOL 12-9E0/ MARLIPAL 13-9E0/ISOFOL 12 NaS
10% ISOCARB 16-NaSeife
Anwendungskonzentration: 1 g/l
3. 80% ISOFOL 12-NaS
20% ISOCARB 12-NaSeife
Anwendungskonzentration: 0,7-1 g/l

Claims

1. Tensidzusammensetzung enthaltend eine verzweigte Carbonsäureverbindung und eine Alkoholverbindung, dadurch gekennzeichnet, dass

A) die verzweigte Carbonsäureverbindung ein Salz einer verzweigten Carbonsäure mit 10 bis 20 Kohlenstoffatomen der allgemeinen Formel ist:
worin R₁ und R₂, unabhängig voneinander für einen linearen oder verzweigten Kohlenwasserstoffrest mit 1 bis 18 Kohlenstoffatomen stehen,
M für ein Gegenion, und
B) die Alkoholverbindung, ein primärer Alkohol, vorzugsweise ein verzweigter Alkohol ist, der 8 bis 36 Kohlenstoffatome, und 1 bis 5 Hydroxylgruppen umfasst und ggf. alkoxyliert und/oder ggf. sulfatiert ist, und

wobei als sulfatierte Alkohol-Verbindung ein Salz eingesetzt wird.

2. Tensidzusammensetzung gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass R₁ und R₂ jeweils zumindest 2 Kohlenstoff-Atome aufweisen.

3. Tensidzusammensetzung gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass M für Alkali oder ½ Erdalkali oder NR₄, mit R, unabhängig voneinander, gleich H, C1- bis C5-Alkyl und/oder C1- bis C5-Alkanol, insbesondere Natrium oder Kalium steht.

4. Tensidzusammensetzung gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Alkoholverbindung (B) 12 bis 28 Kohlenstoffatome umfaßt.

5. Tensidzusammensetzung gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die verzweigte Alkoholverbindung ein Guerbetalkohol, ein alkoxylierter Guerbetalkohol, ein Salz eines sulfatierten Guerbetalkohols oder ein Salz eines sulfatierten oxalkylierten Guerbetalkohols ist.

7. Tensidzusammensetzung gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Tensidzusammensetzung bei gleicher Konzentration eine deutlich kürzere Netzzeit als die Ausgangskomponenten (A) und (B) aufweist.

8. Tensidzusammensetzung gemäß mindestens einem der Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Tensidzusammensetzung
von größer 0 bis 30 Gew.-% Komponente (A) und
von 70 bis kleiner 100 Gew.-% Komponente (B) enthält,
jeweils bezogen auf die Summe der Komponenten (A) und (B).

9. Tensidzusammensetzung gemäß mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Tensidzusammensetzung in Konzentrationen von größer 0 bis 5 g/l eingesetzt wird.

10. Verwendung der Tensidzusammensetzung gemäß mindestens einem der Ansprüche 1 bis 9 zur Reinigung harter Oberflächen.

11. Verwendung der Tensidzusammensetzung gemäß mindestens einem der Ansprüche 1 bis 9 als Zusatz bei der Faserpräparation.

12. Verwendung der Tensidzusammensetzung gemäß mindestens einem der Ansprüche 1 bis 9 als Hilfsmittel bei der Textilverarbeitung bzw. Textilausrüstung.