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DE102004003286A1 - System zur Wasserenthärtung durch Fällenthärtung - Google Patents

System zur Wasserenthärtung durch Fällenthärtung Download PDF

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Abstract

Das neue Wasserenthärtungsverfahren gestattet es, mit hochsodahaltigen Rezepturen in hartem Wasser zu arbeiten, ohne dass störende Calciumcarbonatablagerungen auf der Wäsche und den Waschgeräten eintreten. Der Grundgedanke der Erfindung ist eine stufenweise Enthärtung des Wassers bei gleichzeitiger Dispergierung der störenden Fällungsprodukte. Zu diesem Zweck wird neben dem Fällenthärtungsmittel Soda die sehr schnell mit der Wasserhärte reagierende Seife eingesetzt. In diesem Falle bildet sich in erster Reaktion sofort unlösliche Calciumseife, die langsamer reagierende Soda findet somit kein Calcium mehr im Wasser und es erfolgen keine weiteren Fällreaktionen. Damit keine störende, flockige Calciumseife ausfällt, muss diese sofort dispergiert werden. Dies erfolgt erfindungsgemäß durch sehr aktive Dispergatoren, wie z. B. Polyaspartat. Wie Waschversuche zeigen, ergeben Rezepturen, die Soda/Seifengemische und den aktiven Dispergator Sokalan CP5 enthalten, keine Ablagerungen von Calciumcarbonat auf dne Textilfasern und den Waschgeräten.

Description

  • System zur Wasserenthärtung für Waschmittel, Waschhilfsmittel, Bleichmittel und Maschinen- und Handgeschirrspülmittel durch Fällenthärtung.
  • Eine der Grundvoraussetzungen für ein einwandfreies Wasch- und Geschirrspülergebnis ist das Vorhandensein von weichem Wasser. Es gibt verschiedene Möglichkeiten die störende Wasserhärte auszuschalten. Das älteste Verfahren ist die Fällenthärtung z.B. mit Soda oder Soda/Wasserglasgemischen. Letzteres wurde lange Zeit von der Firma Henkel mit Henkels-Bleichsoda, später Henko praktiziert. Nachteil bei diesem Verfahren ist die Mehrstufigkeit, d. h. das harte Wasser muss erst mit dem Fällenthärtungsmittel von der Wasserhärte befreit werden und es darf bei diesem Fällprozess keine Wäsche zugegen sein. Ist letzteres nicht der Fall kommt es zu sehr störenden Ablagerungen von Calciumkarbonat auf der Wäsche, d.h. die Wäsche verkalkt. Erst nach einer sachgerechten Wasserenthärtung konnte dann das erste "selbsttätige" Seifenwaschmittel PERSIL eingesetzt werden.
  • Waschmittel mit hohem Sodagehalt konnten auf Grund dieser Problematik nur in Gegenden mit von natur aus weichem Wasser vereinzelt Verwendung finden oder in gewerblichen Wäschereien, die mit enthärtetem Wasser arbeiten, angewandt werden.
    •
  • Das nachstehend beschriebene neue Wasserenthärtungsverfahren gestattet es mit hochsodahaltigen Rezepturen zu arbeiten, ohne dass störende Calciumcarbonatablagerungen auf der Wäsche und den Waschgeräten eintreten.
  • Der Grundgedanke der Erfindung ist eine stufenweise Enthärtung des Wassers bei gleichzeitiger Dispergierung der störenden Fällungsprodukte. Zu diesem Zweck wird neben dem Fällenthärtungsmittel Soda die sehr schnell mit der Wasserhärte reagierende Seife eingesetzt. In diesem Falle bildet sich durch die Seife in erster Reaktion sofort unlösliche Calciumseife, die langsamer reagierende Soda findet somit kein Calcium mehr im Wasser und es erfolgen keine weiteren Fällreaktionen.
  • Damit keine störende, flockige Calciumseife ausfällt muss diese sofort dispergiert werden. Wie Versuche gezeigt haben geschieht dies durch einen geeigneten sehr aktiven Dispergator, im vorliegen- den Falle war dies das Natriumsalz der Polyasparaginsäure. Polyaspartat dispergiert die Calciumseife sehr fein und hält sie in Schwebe, sodass opaliszierende Lösungen resultieren(Fotovergleich, rechts). Das beigefügte Foto gibt dies anschaulich wieder. Es fällt also keine flockige Calciumseife aus, die bekannten flockigen Kalkseifenfällungen (Fotovergleich, links) bleiben aus. Weitere aktive Dispergatoren sind zum Beispiel Polyacrylsäure und deren Salze, sulfonierte Öle (Türkischrotöl), Blockcopolymere des PEP-PEO Typs(Copolymere von Polyethylenpropylen und Polyethylenoxid), Na-n-Dodecylsulfat allein und Mischungen den vorgenannten Dispergatoren sowie in Mischungen mit Na-Triphosphat.
  • Wie Waschversuche zeigen ergeben Rezepturen, die Soda/Seifengemiche und den aktiven Dispergator SokalanCP5 enthalten keine Ascheablagerungen in Form von Calciumcarbonat (Tabellen 1 – 3).
  • Wesentlich ist für diese Enthärtungsreaktionen sind die Kombinationen von Seife neben den aktiven Dispergatoren und einem verzögert reagierenden Fällenthärtungsmittel wie z.B. Soda, Na-Bikarbonat oder wasserlösliche Silikate sowie Kaliumcarbonat und Kaliumbicarbonat.0
  • Durch die dispergierte Ca-Seife entsteht, wie die Waschversuche zeigen, eine leicht angehobene, aber akzeptierbare organische Inkrustation (Tabelle 2). Diese Calciumseifeninkrustationen wirken jedoch positiv, denn sie avivieren und machen den Griff der Wäsche weich, sodass zusätzliche Weichpülmittel entfallen könnten.
  • Angemerkt sei, dass Weichspüler für Wäsche erst nach Einführung der Trommelwaschmaschinen zur Haushaltwäsche notwendig wurden. Durch starke Waschmechanik in der Waschtrommel – d. h. durch Reibung von Fasern gegen Fasern und der Fasern gegen die Trommelwand- wird die Sekundärwand der Baumwollfasern sehr aufgerauht, Die Fasern können nicht mehr aneinander gleiten und die Weichheit geht verloren. Die Wäsche wird hart und starr; sie bekommt einen unangenehmen Griff. Griffverbesserungen wurden danach durch kationische Weichspüler erzielt. In der Zeit in welcher nur mit Seifenwaschmittel gewaschen wurde war ein harter Wäschegriff unbekannt. Die beobachteten Calciumseifenrückstände verbessern also den Wäschegriff , sie avivieren und ersparen damit den Einsatz von Weichspülern.
  • Durch den zusätzlichen Einsatz von stark komplexierend wirkenden Verbindungen wie Isobernsteinsäure, Nitrilotriessigsäure, Citronensäure, Carboxymethyl-Tartronsäure oder -Apfelsäure, Polyacrylsäure und deren Salzen, Na-Triphosphat oder vergleichbar wirkende Ca-komplexierende Verbindungen wie Ethylendiamintetraacetat (EDTA) oder Phosphonate wie Aminotrismethylenphosphonsäure (ATMP), kann man außerdem diese Calciumseifenmenge nach Wunsch steuern und die Ca-Seife in waschende Seife reaktivieren.
  • Ein Vergleich von Rezepturen, die Sokalan CP5 enthalten mit polyaspartathaltigen Rezepturen (Tafel 4) zeigt vergleichbare Aschewerte (Tafel 5). Demnach kann das beschriebene stufenartig ablaufende Enthärtungsverfahren als produkttauglich zum Einsatz in Waschmitteln bezeichnet werden. Dies gilt auch für Waschmittelrezepturen, die auf Schichtsilikat (SKS 6)- bzw. Zeolith-Basis aufgebaut sind.
  • Bevorzugt enthalten die beschriebenen Rezepturen wasserlösliche Builder wobei dann der Anteil wasserunlöslicher Builder unter 3 % liegen soll.
  • Handelt es sich jedoch um überwiegend zeolithhaltige bzw. schichtsilicathaltige Rezepturen oder solche von Mischungen derselben, kann einebeschleunigte Enthärtung durch das hier beschriebene „Seife-Soda-Dispergator"-Enthärtungssystem erreicht werden.
  • Es ist damit möglich mit preiswerten, fallenthärtend wirkenden, wasserlöslichen Substanzen wie Soda, Bikarbonat und Silikate Produkte zu formulieren, die einwandfreie Sekundäreigenschaften ergeben. Bei Mischungen von Soda mit Bikarbonat wird z.B. der pH-Wert so eingestellt wie er für Feinwaschmittel notwendig ist. Bei Waschmitteln für sehr stark verschmutzte Wäsche (Berufswäsche) müssen mit Hilfe von wasserlöslichen Silikaten und Soda Mischungen mit hohem pH-Werten für eine kräftige Waschwirkung hergestellt werden.
  • Als Bleichmittel lassen sich je nach Anwendungszweck und Anwendungstemperatur, allein und in Mischungen, Na-Percarbonat, und/oder Na-Perborat, kombiniert mit dem Bleichaktivator TAED (Peressigsäure) und für Waschtemperaturen um 30 Grad C zusätzlich oder allein das Bleichmittel Phthalimidoperoxohexansäure (PAP) einsetzen. Eine optimierte Mischung von PAP mit Percarbonat und TAED ergibt ein Bleichmittel für einen den Anwendungsbereich von 20 bis 60 Grad C, wobei mit PAP zusätzlich dessen antibakteriellen Eigenschaften ausgenutzt werden.
  • Nach diesem Wasserenthärtungssystem könnte man die PERSIL-Rezeptur von 1907 – die ohne vorherige Wasserenthärtung nicht eingesetzt werden konnte – durch Zusatz von Polyaspartat als modernes in hartem Wasser anwendbares „Seife/Soda"-Waschmittel herstellen.
  • REZEPTUREN – Tabelle 1
    Figure 00040001
  • SEKUNDÄR-ERGEBNISSE – Tabelle 2
    Figure 00050001
  • REZEPTUREN – Tabelle 3
    Figure 00060001
  • REZEPTUREN – Tabelle 4
    Figure 00070001
  • SEKUNDÄR-ERGEBNISSE – Tabelle 5
    Figure 00080001
    •

Claims (17)

  1. Verfahren zum Enthärten von Wasser durch kombinierten Einsatz von Dispergatoren, Fettsäuren und/oder deren Alkalisalzen und Alkalicarbonat und/oder Alkalibicarbonat.
  2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Dispergator ausgewählt wird aus Polyasparaginsäure, den wasserlöslichen Polyasparaginsäuresalzen, Polyacrylsäure, den wasserlöslichen Polyacrylsäuresalzen, sulfonierten Ölen (Türkischrotöl) und Blockpolymerisaten des PEP-PEO-Typs, sowie deren Mischungen.
  3. Verfahren nach Anspruch 1. und 2., dadurch gekennzeichnet, dass die Verwendung einer Kombination aus Dispergator, Fettsäure und/oder deren Alkalisalz und Alkalicarbonaten und -bicarbonaten zum Enthärten von Wasser benutzt wird.
  4. Verwendung nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass in der Kombination das Gewichtsverhältnis von Fettsäure und/oder deren Alkalisalz zum Dispergator 20:1 bis 1:3, vorzugsweise 10:1 bis 2:1 beträgt.
  5. Verwendung nach einem der Ansprüche von 2 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass in der Kombination das Gewichtsverhältnis von Alkalicarbonat, Alkalibicarbonat, wasserlöslichen Silikaten sowie deren Mischungen zum Dispergator 20:1 bis 2:1, vorzugsweise 10:1 bis 2:1 beträgt.
  6. Verwendung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass man die Kombination in Konzentrationen im Bereich von 10 Gew.% bis 60 Gew.% insbesondere 16 Gew.% bis 50 Gew.% einsetzt.
  7. Verfahren nach Anspruch 1 oder Verwendung nach einem der Ansprüche 2 bis 6 dadurch gekennzeichnet, dass man zusätzlich Imidobernsteinsäure, Nitrilotriessigsäure, Citronensäure, Carboxymethyl-Tartronsäure.- oder -Apfelsäure und/oder deren Alkalisalze, Polyacrylsäure und deren Salze, Na-Triphosphat Aminotrismethylen-Phosphonsäure (ATMP), Ethylendiamintetraacetat (EDTA) oder vergleichbar wirkende Ca-komplexierende Verbindungen oder deren Mischungen einsetzt.
  8. Verfahren oder Verwendung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass das Gewichtsverhältnis von Dispergator zu Imidodibernsteinsäure sowie den anderen dort angeführten Verbindungen und/oder deren Alkalisalzen 5:1 bis 1:5 vorzugsweise 1:1 bis 3:1 beträgt.
  9. Wasserenthärtungsmittel enthaltend Dispergator, Fettsäure und/oder deren Alkalisalz, Alkalicarbonat und/oder Alkalibicarbonat.
  10. Mittel nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass es 10 Gew-% bis 70 Gew% Alkalicarbonat und/oder Alkalibicarbonat, 5 Gew% bis 20 Gew% Fettsäure und/oder deren Alkalisalz, bis zu 25 Gew% vorzugsweise 8 Gew% bis zu 20 Gew% Persauerstoffverbindung, bis zu 10 Gew%, vorzugsweise 2 Gew% bis 8 Gew% nichtionische Tensid, bis zu 15 Gew%, vorzugsweise 3 Gew% bis 10 Gew% Aniontensid enthält.
  11. Mittel nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Persauerstoffverbindung Alkalipercarbonat, Alkaliperborat, Alkaliperessigsäure (TAED) oder Phthalimidoperoxohexansäure ist, und/oder Mischungen dieser Perverbindungen angewandt werden.
  12. Mittel nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass es 10 Gew% bis 50 Gew% Alkalipercarbonat und/oder der Perverbindungen und/oder deren Mischungen wie Anspruch 11 enthält.
  13. Mittel nach einem der Ansprüche 9 bis 12 , dadurch gekennzeichnet, dass es bevorzugt wasserlösliche Builder enthält.
  14. Mittel nach einem der Ansprüche 9 bis 13 dadurch gekennzeichnet, dass die Builderbasis aus wasserunlöslichen Ionenaustauschern wie Schichtsilikat (SKS 6) oder Zeolith A bzw. P oder deren Mischungen besteht.
  15. Mittel nach der Ansprüchen 9 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass die Ionenaustauschermengen zwischen 8 Gew% bis 70 Gew%, bevorzugt bei 25 Gew% bis 50 Gew% liegen.
  16. Mittel nach einem der Ansprüche 9 bis 15, dadurch gekennzeichnet, dass es zusätzlich Schauminhibitoren enthält, wobei vorzugsweise solche auf Basis von Silicon- und/oder Paraffin-Ölen sowie deren Mischungen zur Anwendung kommen.
  17. Verfahren, Verwendung oder Mittel nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, das die Fettsäure beziehungsweise deren Salz aus Capronsäure, Caprylsäure, Caprinsäure, Laurinsäure, Myristinsäure, Palmitinsäure, Stearinsäure, Lauroleinsäure, Myristoleinsäure, Palmitoleinsäure, Ölsäure, Ricinolsäure, Linolsäure, Linolensäure, Behensäure, Gadoleinsäure, Erucasäure und weitere ungesättigte Fettsäuren von C 20 bis C 22, sowie Mischungen aus diesen, bzw. deren Alkalisalzen ausgewählt wird.
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