DE19842053A1

DE19842053A1 - Verwendung von Polyasparaginsäuren in Reinigerformulierungen mit abrasiver Wirkung

Info

Publication number: DE19842053A1
Application number: DE19842053A
Authority: DE
Inventors: Manfred Gerlach; Bernhard Lehmann; Hartwig Wendt; Herbert Emde; Urban Recht
Original assignee: Bayer AG
Current assignee: Bayer AG
Priority date: 1998-09-15
Filing date: 1998-09-15
Publication date: 2000-03-23
Also published as: JP2000087085A; EP0987316A1; US6245157B1

Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft Reinigungsmittel, die als Pulver oder als wäßrige Formulierung Natriumbicarbonat und als Dispergiermittel Polyasparaginsäuren und/oder deren Salze enthalten, die Verwendung dieser Reinigungsmittel zur abrasiven Reinigung fester Oberflächen sowie ein Verfahren zur Reinigung von mit Ablagerungen verunreinigten Oberflächen unter Verwendung dieser Reinigungsmittel.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft Reinigungsmittel, die als Pulver oder als wässrige Formulierung Natriumbicarbonat und als Dispergiermittel Polyasparaginsäuren und/oder deren Salze enthalten, die Verwendung dieser Reinigungsmittel zur abrasiven Reinigung fester Oberflächen sowie ein Verfahren zur Reinigung von mit Ablagerungen verunreinigten Oberflächen unter Verwendung dieser Reinigungs mittel.

Es ist Stand der Technik, feste Oberflächen wie Metall oder nicht metallische Ober flächen wie Gebäudefassaden oder Keramik mit abrasiven Mitteln zu reinigen. Dies geschieht aus hygienischen Gründen oder um Oberflächen für einen schützenden Anstrich vorzubereiten. Aufgabe des Reinigungsmittels ist es, von metallischen und nichtmetallischen Oberflächen die daran haftenden mineralischen, pflanzlichen und tierischen Öle, Fette, Wachse sowie Schmutz und sonstige anorganische und organi sche Verbindungen und Salze, wie Aschen, Pulver, Granulate, Stäube, Pigmente, Füllstoffe, Ruß, Teer, organische Polymere und ähnliches zu entfernen.

Mittels sogenannter Kaltreiniger werden Verunreinigungen der oben genannten Art von festen Oberflächen abgelöst und in die wässrige Phase überführt. Von umwelt freundlichen Kaltreinigern der ersten Generation forderte man schnelle An- und Ab lösung der Verschmutzung und schnelle Trennung der Öl- und Lösemittelphase von der Wasserphase sowie geringe Wasserlöslichkeit von Tensiden, Emulgatoren und Lösemitteln. Die zweite Generation, die Gruppe der sogenannten schnelltrennenden Kaltreiniger, basiert auf Tensiden bzw. Tensidmischungen, die grob disperse Wasser- in-Öl Emulsionen bilden, die auch relativ schnell zerfallen. Umweltfreundliche Kalt reiniger der dritten Generation verwenden organische Salze, die aufgrund ihrer che mischen Struktur eine hohe Affinität zu harten Oberflächen aufweisen. Schmutz schichten werden ganzflächig unterwandert und hierdurch eine praktisch vollständige Entfernung des Schmutzes beim anschließenden Reinigen mit Wasser erreicht. Die Wirksamkeit eines Reinigungsmittels wird also bestimmt durch seine Fähigkeit, ver schmutzte Oberflächen zu benetzen und zu penetrieren und so die Solubilisierung und Dispergierung zu fördern.

Die Fähigkeit eines Reinigungsmittels ist somit eine Kombination einer Reihe von Einflüssen, nämlich Erniedrigung der Grenzflächenspannung zwischen einer wässri gen und einer öligen Phase und der Beeinflussung der Wechselwirkung zwischen Partikeln und Waschflotte durch Penetration und Solvatation, Assoziation, Absorp tion und Hydratation.

Üblicherweise werden zur technischen Lösung dieses Problems Verfahren angewen det, die unter hohem Druck abrasive Reinigungsmittel aufsprühen. Dies kann mit Hilfe einer wässrigen Lösung, Suspension und Dispersion des Reinigungsmittels oder einer geeigneten Mischung von Reinigungsmitteln mit oder ohne Trägermate rialien geschehen. Ebenso sind aus US 4 817 312 trockene, d. h. mit Druckluft betrie bene Verfahren bekannt oder Kombinationen aus trockenen ("sandstrahlen") und nassen Strahltechniken.

Bei Niederdruckverfahren der US 5 487 695 werden zur Vermeidung von starker Staubentwicklung Wasser und Druckluft in der Düse vermischt und so durch eine spezielle Düsentechnik die Schmutzentwicklung während der Anwendung begrenzt.

Ein häufig genutztes Verfahren zur abrasiven Reinigung von Oberflächen ist das Sandstrahlverfahren. Sand ist ein sehr hartes abrasives Material, das effektiv zur Beseitigung von Farbe oder Verkrustungen auf metallischen Oberflächen wie Stahl eingesetzt werden kann. Obgleich Silikate für jede Art von abrasiven Strahltechniken sehr nützlich sind, bestehen auch hier einige gravierende Nachteile.

Die gesundheitliche Exposition eines Arbeiters durch mikrokristalline Silikat-Bruch stücke, die durch Zertrümmern von Silikat-Kristallen an der zu reinigenden Oberflä che entstehen, können in die Lunge gelangen und so zu schwerwiegenden gesund heitlichen Nachteilen führen. Insbesondere muß der Aufwand zur Reinigung der Umgebung nach Beendigung des Sandstrahlens in Betracht gezogen werden. Für viele Oberflächen ist Sand ein zu hartes Material, das die Struktur der zu reinigenden Oberfläche nachhaltig schädigt, zum Beispiel im Falle von Aluminium, Kunststoff oberflächen oder Holz. Im industriellen Bereich kann Sand in Maschinenräume ein dringen und Motoren und Getriebe nachhaltig schädigen.

Aus diesem Grund ist die Druckstrahl-Reinigung mit Natriumbicarbonat als eine Alternative zum Silikat-Verfahren entwickelt worden. Aus US 5 081 799 und US 5 083 402 kennt man die Verwendung von abrasiven Mitteln anstelle von Sand, wie z. B. Natriumchlorid oder Natriumbicarbonat. Üblicherweise wird z. B. Natriumbicar bonat mit Überdruck mit oder ohne Wasserzugabe auf die zu reinigende Fläche auf gestrahlt. Die Kristalle des Natriumbicarbonats reinigen hier zum einen abrasiv, also physikalisch. Zum anderen verfügen sie über eine chemische Reinigungskraft, da sie durch ihre Alkalität Verunreinigungen auch chemisch angreifen und verseifen kön nen. Ebenso können mit SiO₂ hydrophobierte Partikel (WO 91/15 308) aus anorgani schen Salzen eingesetzt werden, die so die Hygroskopie vieler Salze deutlich reduzie ren und damit eine bessere technische Anwendung erlauben, weil ein Verklumpen in der Hochdruckanlage weitgehend unterbleibt. Natriumbicarbonat ist nicht umwelt schädlich und gut wasserlöslich, so daß zurückbleibende Kristallkörner mit Wasser abgewaschen werden können (US 5 487 695).

Allen nach Stand der Technik beschriebenen und in der Praxis erprobten Verfahren ist gemeinsam, daß sie unabhängig von der technischen Durchführung der abrasiven Reinigung von Oberflächen und den hierfür verwendeten abrasiven Materialien und Reinigungsmitteln stets einen zweiten, arbeitsaufwendigen Reinigungsprozeß anschließen müssen. Dieser Mangel bedeutet, daß der abgetragene Schmutz und das verbrauchte Reinigungsmittel zusammengefegt oder durch andere geeignete Maß nahmen sedimentierte Feststoffe zusammengetragen und entsorgt werden müssen. Es besteht also ein beträchtlicher zeitlicher und damit wirtschaftlicher Aufwand, die unmittelbare Umgebung der gereinigten Fläche ebenfalls nachbehandeln und reini gen zu müssen.

Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung bestand darin, durch Verwendung geeigne ter Reinigungsmittel Beläge der oben beschriebenen Art zu unterwandern, anzulösen, abzulösen oder abzuschmirgeln und den Schmutz möglichst fein in der Waschflotte iso- und polydispers zu verteilen und zu stabilisieren. Insbesondere gilt es, Sedimen tationsprozesse in der Waschflotte weitgehend zu unterbinden, um die Lauge mit einer möglichst hohen Schmutzfracht einer direkten umweltgerechten Entsorgung zu führen zu können und so die gewünschten anwendungstechnischen Anforderungen im Hinblick auf das Dispergierverhalten des Abwassers zu erfüllen. Auf diese Weise kann der Aufwand der Nachbehandlung und Reinigung der Umgebung entfallen oder zumindest beträchtlich reduziert werden.

Gleichzeitig sollten die bekannten Vorteile einer Reinigung mit Natriumbicarbonat beibehalten werden. Diese Vorteile bestehen vor allem in positiven ökologischen Eigenschaften des Materials, in seiner guten reinigenden Wirkung und Wasserlös lichkeit und in einer für den Anwender vergleichsweise geringen gesundheitlichen Exposition. Darüber hinaus kann durch Wahl eines geeigneten Druckbereichs die abrasive Wirkung des unter Umständen hydrophobierten Materials so beeinflußt werden, daß die zu reinigende Oberfläche in ihrer Struktur unbeschädigt bleibt.

Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung wird durch die Kombination von Natrium bicarbonat mit Polyasparaginsäuren und/oder deren Salze im Reinigungsmittel ge löst.

Gegenstand der vorliegenden Erfindung sind Reinigungsmittel, die als Pulver oder als wässrige Formulierung Natriumbicarbonat und als Dispergiermittel Polyaspara ginsäure und/oder deren Salze enthalten.

Weiterhin Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist die Verwendung des erfin dungsgemäßen Reinigungsmittels zur Reinigung von metallischen und nichtmetalli schen Oberflächen sowie ein Verfahren zur Reinigung dieser Oberfläche.

Überraschenderweise wird durch den Zusatz der Polyasparaginsäuren und/oder deren Salze als Dispergiermittel, weitgehend unabhängig von sonstigen Wirkstoffen der abrasiven Reinigungsformulierungen, eine wesentlich erhöhte Schmutzfracht des Ab wassers und eine deutliche Verringerung der Sedimentation abgelöster Partikel er reicht, als bei herkömmlichen Mitteln. In vielen Fällen wurde außerdem eine höhere Reinigungsleistung bei den erfindungsgemäßen Mitteln beobachtet.

Diese Effekte konnten hingegen nicht durch den alleinigen Einsatz von Polyaspara ginsäuren und/oder deren Salze unter Ausschluß von abrasiven Zusätzen erzielt werden.

Schließlich konnte festgestellt werden, daß bei Einsatz der erfindungsgemäß verwen deten Mittel auf ein aufwendiges Reinigen der Umgebung verzichtet werden kann und - wenn überhaupt - nur vergleichsweise geringe Mengen sedimentierter Partikel, die überwiegend aus Natriumbicarbonat bestehen, mit wenig Wasser abgesprüht werden müssen.

Als wasserlösliches Trägermaterial wird erfindungsgemäß Natriumbicarbonat einge setzt. Vorzugsweise findet hydrophobiertes Natriumbicarbonat Verwendung, das eine leichtere technische Handhabung gewährleistet.

Die Korngröße des Natriumbicarbonats wird üblicherweise so gewählt, daß nach Siebanalyse zwischen 10 und 70 Gew.-% des Materials eine Korngröße zwischen 50 µ und 300 µ, vorzugsweise zwischen 170 µ und 280 µ aufweisen.

Der Gehalt an Natriumbicarbonat in den Mitteln beträgt vorzugsweise 20 bis 95 Gew.-%, insbesondere 50 bis 95 Gew.-%.

Als erfindungsgemäß zu verwendende Dispergiermittel werden Polyasparaginsäuren und/oder deren Salze verwendet.

Bei Polyasparaginsäuren kommen in erster Linie Polyasparaginsäure-Homopolymere und ihre Salze in Betracht, wie sie in der WO 91/31 554 beschrieben werden. Vor zugsweise werden das Natriumsalz und das Ammoniumsalz der Polyasparaginsäuren als biologisch abbaubare und ökologisch unbedenkliche Stoffe verwendet. Selbstver ständlich können auch alle anderen Salze und alle wasserlöslichen Copolymere der Polyasparaginsäuren und ihrer Salze eingesetzt werden. Ebenso kann das Anhydrid der Polyasparaginsäuren, Polysuccinimid (PSI) verwendet werden.

Die vorstehend genannten Polyasparaginsäuren und/oder ihre Derivate sind einzeln oder in Mischung in Mengen von wenigstens 5 Gew.-% enthalten.

Vorzugsweise wird das Natriumsalz der Polyasparaginsäuren in Mengen zwischen 5 und 12 Gew.-% in den erfindungsgemäßen Reinigungsmitteln verwendet.

Je nach Art der technischen Durchführung beispielsweise Trocken- oder Wasser strahlverfahren, mit oder ohne Luftdruck, enthalten die Reinigerformulierung mehr oder weniger Wasser. Bevorzugt werden solche Reinigerformulierungen gewählt, die eine geringe Tendenz zeigen, die Streu- und Rieselfähigkeit des Reinigungsmittels zu behindern. Der Gehalt an Wasser kann daher in weiten Grenzen frei gewählt werden.

Neben den bereits genannten Inhaltsstoffen können in den erfindungsgemäßen Reinigungsmitteln weitere Zusatzstoffe enthalten sein. Hier sind in erster Linie Farbstoffe zur Kennzeichnung der jeweiligen Reinigerformulierung und Konservie rungsmittel zu nennen. Der Gehalt an derartigen Hilfs- und Zusatzstoffen liegt im allgemeinen nicht über 10 Gew.-%, meist erheblich darunter.

Beispiele

Im folgenden wird eine typische Rahmenrezeptur für erfindungsgemäße abrasive Reinigungsmittel angegeben.

Abrasive Reinigerformulierung auf Basis Polyasparaginsäuren (Tabelle 1)

Die Herstellung der erfindungsgemäßen Reinigerformulierungen kann im einfachsten Falle durch einfaches Vermengen aller Komponenten in geeigneten Trockenmisch aggregaten erfolgen. In Einzelfällen kann es allerdings zweckmäßiger sein, die Poly asparaginsäuren und/oder deren Derivate als wässrige Dispersion auf das Träger material aufzuziehen oder das Trägermaterial und die Polyasparaginsäuren und/oder deren Derivate mit Wasser zu einer Suspension zu verarbeiten und sie in dieser Form in das Mischaggregat einzuführen.

Durch Vermischen der in Tabelle 2 angegebenen Komponenten wurden die Reini gungsformulierungen 1 bis 3 hergestellt. Die Gehalte sind in der Tabelle als Ge wichtsprozent aufgeführt und immer auf den Wirkstoffgehalt der Rohstoffe bezogen.

Tabelle 2

Prüfung des Reinigungseffekts

Um einen möglichst praxisnahen Test der einzelnen Abmischungen gemäß der Bei spiele 1 bis 3 zu gewährleisten, wurde in einem chemischen Produktionsbetrieb ein Kessel ausgesucht, der gleichmäßig äußerlich chemisch belastet und kontaminiert war. Die Oberfläche des Kessel-Kopfes wurde in drei Segmente eingeteilt und jedes Segment gekennzeichnet. An jedem Kessel-Segment wurde jeweils eine Reiniger formulierung gemäß den Beispielen 1 bis 3 erprobt und die Reinigungsleistung sowie das Schmutztragevermögen des Abwassers visuell beurteilt. Die Beurteilung erfolgt nach folgender Scala:

1. 1 gleichmäßige und vollständige Reinigung ohne Rückstände; bzw. sehr gutes Schmutztragevermögen
2. 2 nahezu vollständige Reinigung, nur geringe Rückstände; bzw. gutes Schmutz tragevermögen
3. 3 sichtbare, aber nur ungleichmäßige Reinigung; bzw. deutliches Schmutztrage vermögen
4. 4 geringe, aber nur ungleichmäßige Reinigung; bzw. geringes Schmutztragever mögen
5. 5 keine Reinigungsleistung; bzw. kein Schmutztragevermögen

Aus den Ergebnissen in Tabelle 3 wird das bessere Ergebnis mit den erfindungsge mäßen Mitteln deutlich:

Tabelle 3:

Während Beispiel 2 in Tabelle 3 sowohl hinsichtlich des Schmutztragevermögens, als auch hinsichtlich der Reinigungseffekte vollkommen unbefriedigende Leistungen zeigt, verbessert sich der Reinigungseffekt beim Beispiel 3, wohingegen das Schmutztragevermögen weiterhin unbefriedigend bleibt. Das Beispiel 1 zeigt die besten Resultate sowohl in Bezug auf das Reinigungsvermögen, als auch hinsichtlich des Schmutztragevermögens.

Claims

1. Reinigungsmittel auf Basis von Natriumbicarbonat, dadurch gekennzeichnet, daß diese als Dispergiermittel Polyasparaginsäuren und/oder deren Salze ent halten.

2. Reinigungsmittel gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß diese als Pulver oder als wässrige Formulierung eingesetzt werden.

3. Reinigungsmittel gemäß der Ansprüche 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Gehalt an Natriumbicarbonat 20 bis 95 Gew.-% beträgt.

4. Reinigungsmittel gemäß der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Gehalt an Polyasparaginsäuren und/oder deren Salze 5 bis 15 Gew.-% be trägt.

5. Verwendung der Reinigungsmittel gemäß Anspruch 1 zur abrasiven Reinigung fester Oberflächen.

6. Verfahren zur Reinigung fester Oberflächen, dadurch gekennzeichnet, daß man Reinigungsmittel gemäß Anspruch 1 im Trocken- oder Wasserstrahlver fahren, mit oder ohne Luftdruck auf die zu reinigenden Oberflächen aufbringt.