EP0540568A1 - Flüssiges, fliess- und pumpfähiges tensidkonzentrat - Google Patents
Flüssiges, fliess- und pumpfähiges tensidkonzentratInfo
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- EP0540568A1 EP0540568A1 EP19910912960 EP91912960A EP0540568A1 EP 0540568 A1 EP0540568 A1 EP 0540568A1 EP 19910912960 EP19910912960 EP 19910912960 EP 91912960 A EP91912960 A EP 91912960A EP 0540568 A1 EP0540568 A1 EP 0540568A1
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Definitions
- the present invention relates to concentrated surfactant mixtures of alkyl glycosides, ethoxylated a ides and optionally alkyl sulfates as stable, flowable and pumpable liquids and their use as premixes (compounds) for the production of liquid detergents and cleaners.
- alkyl glycosides with long-chain alkyl groups belong to the nonionic surfactants.
- the person skilled in the art also knows, for example in A.M. Schwartz, J.W. Perry, Surface Active Agents, Vol. I, Interscience Publishers, 1949, page 372, describe that surfactant mixtures generally have synergistic effects and often have better cleaning properties than would result from the sum of the values of the individual components.
- Liquid agents which contain alkyl glycosides in combination with at least one common anionic surfactant and an alkanolamide are described in European patent application EP 070076. Liquid cleaning agents containing alkyl glycosides, anionic surfactants and fatty acid alkanolamides are also known from European patent application EP 216301.
- the individual components are generally used as flowable solutions which each contain a substance or which, as premixes, so-called compounds, consist of several substances which are customary in the finished agents.
- the components provided for the mixture into the finished agent should have the highest possible active substance content and at the same time be easy to handle, that is to say they should be as flowable and easy to pump as possible and have the highest possible storage stability.
- Alkyl glycosides are usually obtained as highly viscous pastes.
- the object of the present invention was to develop a storage-stable, liquid, flowable and pumpable surfactant mixture from an alkylglycoside paste. This object is achieved by an aqueous mixture of certain amounts of alkyl glycoside and ethoxylated amide.
- the compounds according to the invention are aqueous mixtures which essentially consist of an alkyl glycoside and a synthetic nonionic surfactant in the form of an ethoxylated amide, the alkyl glycoside having the formula I,
- R 1 is an alkyl radical with 8 to 22 C atoms
- G is a glycose unit and n is a number between 1 and 10
- the ethoxylated amide has the formula II
- R 2 is an alkyl radical having 7 to 21 carbon atoms and p is a number between 3 and 11, and the compounds 30 to 70% by weight, preferably 35 to 55% by weight of water, 15 contain up to 50 wt .-%, preferably 25 to 45 wt .-% alkyl glycoside and 3 to 25 wt .-%, preferably 5 to 20 wt .-% ethoxylated amide.
- the surfactant mixtures according to the invention preferably additionally contain 10 to 20% by weight, in particular 12 to 18% by weight, of an alkyl sulfate of the formula III,
- R3 is an alkyl radical having 8 to 22 carbon atoms and X is an alkali metal or ammonium ion.
- alkyl glycosides suitable for the surfactant mixtures according to the invention and their preparation are described, for example, in European Patent Applications EP 92355, EP 301 298, EP 357 969 and EP 362 671 or the US Pat. No. 3547828.
- the glycoside components ((G) n in formula I) of such alkyl glycosides are to oligomers or polymers from naturally occurring aldose or ketose monomers, which include in particular glucose, mannose, fructose, galactose, talose, gulose, altrose, allos, idose, ribose, arabinose, xylose and lyxose.
- the oligomers consisting of such glycosidically linked monomers are characterized not only by the type of sugar they contain, but also by their number, the so-called degree of oligomerization.
- the degree of oligomerization (n in formula I) generally assumes fractional numerical values as the quantity to be determined analytically; it is between 1 and 10, for the alkyl glycosides preferably used below 1.5, in particular between 1.2 and 1.4.
- the preferred monomer building block is glucose because of its good availability.
- the alkyl glycosides can contain small amounts, for example 1 to 2%, of unreacted free fatty alcohol, which does not have a disadvantageous effect on the properties of the surfactant mixtures produced therewith.
- the amide ethoxylates which are suitable for use in the compounds according to the invention are ethanolamide derivatives of alkanoic acids having 8 to 22 C atoms, preferably 12 to 16 C atoms.
- the particularly suitable compounds include the ethoxylates of lauric acid, myristic acid and palmitic acid monoethanolamide.
- the degree of N-ethoxylation of the amides (p in formula II) is between 3 and 11, preferably between 5 and 9. They can be prepared in a known manner by reacting the corresponding alkanoic acid monoethanolamides with ethylene oxide.
- Suitable sulfates for use in the surfactant mixtures according to the invention are the sulfation products of the abovementioned alcohols.
- the alkyl sulfates according to formula III can be prepared in a known manner by reacting the corresponding alcohol component with a conventional sulfating reagent, in particular sulfur trioxide or chlorosulfonic acid, and subsequent neutralization, preferably with alkali, ammonium or alkyl or hydroxyalkyl-substituted ammonium bases.
- the preparation of the surfactant mixtures according to the invention presents no difficulties. It can be done easily by simply mixing the individual components, which may be present as such or preferably in aqueous solution.
- the mixtures according to the invention are notable for their low viscosities, their easy flowability and pumpability and their high storage stability.
- the viscosity of the compounds is generally from 1500 mPa.s to 15000 Pa.s.
- Another advantage of the compounds according to the invention is that the improvement in the rheological properties of the alkyl glycoside pastes is achieved by the addition of compounds which are biodegradable and can be produced from renewable raw materials and which also have the properties of the surface activity which are relevant for use in end products Influence alkyl glycoside pastes such as cleaning and foaming power.
- the compounds according to the invention can be used, directly or after dilution with water, for technical applications, for example as flotation aids or drilling fluids. However, they are preferably used as premixes for the production of liquid detergents and cleaning agents, which include, in particular, mild detergents, wool detergents and dishwashing detergents, but also shampoos. Such agents can be prepared in a simple manner by diluting the compounds with water to the desired active substance concentration. The addition of others in - 3 -
- agents of conventional constituents in particular builder substances such as zeolites and phyllosilicates, corrosion inhibitors, bleaching agents, bleach activators, optical brighteners, enzymes, graying inhibitors, antimicrobial agents, water-miscible solvents, abrasives, foam stabilizers, preservatives, colorants, pH regulators and fragrances and additional surfactants are possible.
- builder substances such as zeolites and phyllosilicates, corrosion inhibitors, bleaching agents, bleach activators, optical brighteners, enzymes, graying inhibitors, antimicrobial agents, water-miscible solvents, abrasives, foam stabilizers, preservatives, colorants, pH regulators and fragrances and additional surfactants are possible.
- the surfactant mixtures M1 to M5 according to the invention characterized in Table 1 below by their composition and the compositions VI and V2 used in comparative experiments were prepared.
- the surfactant mixtures M1 to M5 according to the invention had pH values (10% by weight aqueous solution) from 9.2 to 10.0.
- Table 2 Viscosities (20 ° C, falling ball viscometer according to Höppler)
- Samples of the mixtures M1 to M5 according to the invention were stored at 20 ° C. or 40 ° C. for 100 days without a change in their consistency being found.
- the compounds could be cooled to temperatures of 10 ° C. for 30 days without any changes in viscosity after heating to room temperature compared to the freshly prepared mixtures being observed.
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Description
"Flüssiges, fließ- und pumpfähioes Tensidkonzentrat"
Die vorliegende Erfindung betrifft konzentrierte Tensidmischungen aus Alkylglykosiden, ethoxylierten A iden und gegebenenfalls Alkylsulfaten als stabile, fließ- und pumpfähige Flüssigkeiten sowie deren Verwendung als Vorgemische (Compounds) zur Herstellung von flüssigen Wasch- und Reini¬ gungsmitteln.
Daß Alkylglykoside mit langkettigen Alkylgruppen zu den nichtionischen Tensiden gehören, ist seit langer Zeit bekannt. Ebenso weiß der Fachmann, wie zum Beispiel in A.M. Schwartz, J.W. Perry, Surface Active Agents, Vol. I, Interscience Publishers, 1949, Seite 372 beschrieben, daß Tensidmi¬ schungen in der Regel synergistische Effekte aufweisen und oft bessere Reinigungseigenschaften besitzen, als sich aus der Summe der Werte der Einzelkomponenten ergeben würde.
Flüssige Mittel, die Alkylglykoside in Kombination mit wenigstens einem üblichen anionischen Tensid und einem Alkanolamid enthalten, werden in der europäischen Patentanmeldung EP 070076 beschrieben. Flüssige Reinigungs¬ mittel, die Alkylglykoside, Aniontenside und Fettsäurealkanolamide ent¬ halten, sind auch aus der europäischen Patentanmeldung EP 216301 bekannt.
Bei der Herstellung flüssiger Wasch- und Reinigungsmittel werden die ein¬ zelnen Komponenten in der Regel als fließfähige Lösungen eingesetzt, die jeweils einen Stoff enthalten oder die als Vorgemische, sogenannte Com¬ pounds, aus mehreren in den fertigen Mitteln üblichen Stoffen bestehen. Die für die Mischung zum fertigen Mittel vorgesehenen Komponenten sollen einen möglichst hohen Aktivsubstanzgehalt aufweisen und gleichzeitig leicht handhabbar sein, das heißt, sie sollen möglichst fließfähig und leicht pumpbar sein und eine möglichst hohe Lagerstabilität besitzen. Alkylglykoside fallen normalerweise als hochviskose Pasten an.
Der vorliegenden Erfindung lag die Aufgabe zugrunde, aus einer Alkylgly- kosid-Paste ein lagerstabiles, flüssiges, fließ- und pumpfähiges Tensid- gemisch zu entwickeln.
Diese Aufgabe wird durch eine wäßrige Mischung aus bestimmten Mengen an Alkylglykosid und ethoxylierte Amid gelöst.
Die erfindungsgemäßen Compounds sind wäßrige Mischungen, die im wesent¬ lichen aus einem Alkylglykosid und einem synthetischen nichtionischen Tensid in Form eines ethoxylierten Amids bestehen, wobei das Alkylglykosid die Formel I,
Ri-OCGJn (I)
in der R1 einen Alkylrest mit 8 bis 22 C-Atomen, G eine Glykoseeinheit und n eine Zahl zwischen 1 und 10 bedeuten, und das ethoxylierte Amid die Formel II,
R2-C0-NH-(CH2CH20)p-H (II)
in der R2 einen Alkylrest mit 7 bis 21 C-Atomen und p eine Zahl zwischen 3 und 11 bedeuten, aufweist, und wobei die Compounds 30 bis 70 Gew.-%, vor¬ zugsweise 35 bis 55 Gew.-% Wasser, 15 bis 50 Gew.-%, vorzugsweise 25 bis 45 Gew.-% Alkylglykosid und 3 bis 25 Gew.-%, vorzugsweise 5 bis 20 Gew.-% ethoxyliertes Amid enthalten.
Vorzugsweise enthalten die erfindungsgemäßen Tensidmischungen zusätzlich 10 bis 20 Gew.- , insbesondere 12 bis 18 Gew.-%, eines Alkylsulfats der Formel III,
R3-0-S03X (III)
in der R3 einen Alkylrest mit 8 bis 22 C-Atomen und X ein Alkali- oder Ammoniumion bedeuten.
Die für die erfindungsgemäßen Tensidmischungen geeigneten Alkylglykoside und ihre Herstellung werden zum Beispiel in den europäischen Patentanmel¬ dungen EP 92355, EP 301 298, EP 357 969 und EP 362 671 oder der US- amerikanischen Patentschrift US 3547828 beschrieben. Bei den Glykosid- ko ponenten ((G)n in Formel I) derartiger Alkylglykoside handelt es sich
um Oligo- oder Polymere aus natürlich vorkommenden Aldose- oder Ketose- Monomeren, zu denen insbesondere Glucose, Mannose, Fruktose, Galaktose, Talose, Gulose, Altrose, AIlose, Idose, Ribose, Arabinose, Xylose und Lyxose gehören. Die aus derartigen glykosidisch verknüpften Monomeren be¬ stehenden Oligomere werden außer durch die Art der in ihnen enthaltenen Zucker durch deren Anzahl, den sogenannten Oligomerisierungsgrad, charak¬ terisiert. Der Oligomerisierungsgrad (n in Formel I) nimmt als analytisch zu ermittelnde Größe im allgemeinen gebrochene Zahlenwerte an; er liegt bei Werten zwischen 1 und 10, bei den vorzugsweise eingesetzten Alkylgly- kosiden unter einem Wert von 1,5, insbesondere zwischen 1,2 und 1,4. Be¬ vorzugter Monomer-Baustein ist wegen der guten Verfügbarkeit Glucose.
Der Alkylteil (R1 in Formel I) der in den erfindungsgemäßen Tensidmi¬ schungen enthaltenen Alkylglykoside stammt bevorzugt ebenfalls aus leicht zugänglichen Derivaten nachwachsender Rohstoffe, insbesondere aus Fettal¬ koholen, obwohl auch deren verzweigtkettige Isomere, insbesondere soge¬ nannte Oxoalkohole, zur Herstellung verwendbarer Alkylglykoside eingesetzt werden können. Brauchbar sind demgemäß insbesondere die primären Alkohole mit linearen Octyl-, Decyl-, Dodecyl-, Tetradecyl-, Hexadecyl- oder Octa- decylresten sowie deren Gemische. Besonders geeignete Alkylglykoside ent¬ halten einen Kokosfettalkylrest, das heißt Mischungen mit im wesentlichen R1=Dodecyl und Rl=Tetradecyl.
Die Alkylglykoside können herstellungsbedingt geringe Mengen, beispiels¬ weise 1 bis 2 %, an nicht umgesetztem freiem Fettalkohol enthalten, was sich nicht nachteilig auf die Eigenschaften der damit hergestellten Ten¬ sidmischungen auswirkt.
Die für den Einsatz in den erfindungsgemäßen Compounds in Frage kommenden Amid-Ethoxylate sind Ethanolamid-Derivate von Alkansäuren mit 8 bis 22 C- Atomen, vorzugsweise 12 bis 16 C-Atomen. Zu den besonders geeigneten Ver¬ bindungen gehören die Ethoxylate von Laurinsäure-, Myristinsäure- und Palmitinsäuremonoethanolamid. Der N-Ethoxylierungsgrad der Amide (p in Formel II) liegt dabei zwischen 3 und 11, vorzugsweise zwischen 5 und 9. Sie können in bekannter Weise durch Umsetzung der entsprechenden Alkan- säuremonoethanolamide mit Ethylenoxid hergestellt werden.
Als für den Einsatz in den erfindungsgemäßen Tensidmischungen geeignete Alkylsulfate kommen die Sulfatierungsprodukte der oben genannten Alkohole in Frage. Besonders geeignet sind die Derivate der Fettalkohole mit 8 bis 22 C-Atomen, insbesondere mit 12 bis 16 C-Atomen. Die Alkylsulfate gemäß Formel III können in bekannter Weise durch Reaktion der entsprechenden Alkoholkomponente mit einem üblichen Sulfatierungsreagenz, insbesondere Schwefeltrioxid oder Chlorsulfonsäure, und anschließende Neutralisation, vorzugsweise mit Alkali-, Ammonium- oder Alkyl- beziehungsweise Hydroxy- alkyl-substituierten Ammoπiumbasen, hergestellt werden.
Die Herstellung der erfindungsgemäßen Tensidmischungen bereitet keinerlei Schwierigkeiten. Sie kann problemlos durch einfaches Mischen der Einzel¬ komponenten, die als solche oder vorzugsweise in wäßriger Lösung vorliegen können, erfolgen.
Die erfindungsgemäßen Mischungen zeichnen sich durch ihre niedrigen Vis¬ kositäten, ihre leichte Fließfähigkeit und Pumpbarkeit und ihre hohe La¬ gerstabilität aus. Die Viskosität der Compounds liegt im allgemeinen bei 1500 mPa.s bis 15000 Pa.s.
Als weiterer Vorteil der erfindungsgemäßen Compounds ist zu werten, daß die Verbesserung der rheologischen Eigenschaften der Alkylglykosidpasten durch den Zusatz von Verbindungen erreicht wird, die biologisch abbaubar und aus nachwachsenden Rohstoffen herstellbar sind und die durch ihre Oberflächenaktivität auch die für den Einsatz in Endprodukten relevanten Eigenschaften der Alkylglykosidpasten, wie Reinigungs- und Schäumvermögen, positiv beeinflussen.
Die erfindungsgemäßen Compounds können, direkt oder nach Verdünnen mit Wasser, für technische Anwendungen, zum Beispiel als Flotationshilfsmittel oder Bohrspülungen, eingesetzt werden. Vorzugsweise werden sie jedoch als Vorgemische zur Herstellung flüssiger Wasch- und Reinigungsmittel verwen¬ det, zu denen insbesondere Feinwaschmittel, Wollwaschmittel und Geschirr¬ spülmittel, aber auch Shampoos gehören. Derartige Mittel können in ein¬ facher Weise durch Verdünnen der Compounds mit Wasser auf die gewünschte Aktivsubstanzkonzentration hergestellt werden. Die Zugabe anderer in
- 3 -
derartigen Mitteln üblicher Bestandteile, zu denen insbesondere Buil- dersubstanzen, wie Zeolithe und Schichtsilikate, Korrosionsinhibitoren, Bleichmittel, Bleichaktivatoren, optische Aufheller, Enzyme, Vergrauungsinhibitoren, antimikrobielle Wirkstoffe, wassermischbare Lö¬ sungsmittel, Abrasivmittel, Schaumstabilisatoren, Konservierungsmittel, pH-Regulatoren, Färb- und Duftstoffe sowie zusätzliche Tenside gehören, ist möglich.
Beispiele
Beispiel 1
Durch einfaches Mischen der Komponenten, die als wäßrige Lösungen vorla¬ gen, wurden die nachfolgend in Tabelle 1 durch ihre Zusammensetzung cha¬ rakterisierten erfindungsgemäßen Tensidmischungen Ml bis M5 sowie die in Vergleichsversuchen verwendeten Mittel VI und V2 hergestellt.
Tabelle 1 : Zusammensetzung der Tensidmischungen [Gew.-%]
Ml M2 M3 M4 M5 VI V2
A 47,5 45,0 40,0 24,0 20,5 50,0 24,0
B 5,0 10,0 20,0 6,0 20,0 -
C - 16,1 13,1 - 16,1
Wasser ad 100
A: Ci2/14-Alkylglucosid, Oligomerisierungsgrad 1,4
B: 4-fach ethoxyliertes Kokosfettsäuremonoethanolamid
C: Na-Ci2/i4-Alkylsulfat (Texapon(R) LS 35, Hersteller Henkel)
Die erfindungsgemäßen Tensidmischungen Ml bis M5 besaßen pH-Werte (10 ge¬ wichtsprozentige wäßrige Lösung) von 9,2 bis 10,0.
Tabelle 2 : Viskositäten (20 °C, Kugelfallviskosimeter nach Höppler)
Ml M2 M3 M4 M5 VI V2
klar klar klar klar trüb fl. fl. fl. fl. fl.
klar klar klar feste feste fl. fl. fl. Masse Masse
Proben der erfindungsgemäßen Mischungen Ml bis M5 wurden 100 Tage bei 20 °C oder 40 °C gelagert, ohne daß eine Veränderung ihrer Konsistenz festgestellt wurde. Die Compounds konnten 30 Tage auf Temperaturen von 10 °C abgekühlt werden, ohne daß nach Erwärmen auf Raumtemperatur Visko¬ sitätsänderungen gegenüber den frisch hergestellten Mischungen beobachtet wurden.
Beispiel 2: Reinigungsleistung
Durch Verdünnen mit Wasser wurden aus den Mischungen Ml bis M5, VI und V2 Lösungen hergestellt, die jeweils 0,15 Gramm Aktivsubstanz pro Liter Lö¬ sung enthielten. Zur Demonstration der Reinigungsleistung wurde der von H.-J. Lehmann in "Fette, Seifen, Anstrichmittel", 74 (1972), 163, be¬ schriebene Tellertest durchgeführt. Es wurde mit Wasserhärten von 3°d (30mg CaO/Liter) und 16°d (160 mg CaO/Liter) bei 50 °C und mit Rindertalg (2g/Teller) gearbeitet; die angeschmutzten Teller wurden nach 24 Stunden Lagerung bei Raumtemperatur mittels einer rotierenden Spülbürste gespült. Dabei war die Reinigungsleistung der erfindungsgemäßen Compounds derjeni¬ gen der Vergleichsmischungen in allen Fällen überlegen.
Claims
1. Wäßrige, fließfähige und pumpbare Tensidmischung, enthaltend ein Alkylglykosid und ein synthetisches nichtionisches Tensid, dadurch gekennzeichnet, daß sie im wesentlichen besteht aus
30 bis 70 Gew.-% Wasser,
15 bis 50 Gew.-% eines Alkylglykosids der Formel I,
in der R1 einen Alkylrest mit 8 bis 22 C-Atomen, G eine Glykose-Ein- heit und n eine Zahl zwischen 1 und 10 bedeuten, und 3 bis 25 Gew.-% eines ethoxylierten Amids der Formel II,
R2-C0-NH-(CH2CH20)p-H (II)
in der R2 einen Alkylrest mit 7 bis 21 C-Atomen und p eine Zahl zwi¬ schen 3 und 11 bedeuten.
2. Tensidmischung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß sie 35 bis 55 Gew.-% Wasser, 25 bis 45 Gew.-% Alkylglykosid gemäß Formel I und 5 bis 20 Gew.-% ethoxyliertes Amid gemäß Formel II enthält.
3. Tensidmischung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß sie zusätzlich
10 bis 20 Gew.-%, insbesondere 12 bis 18 Gew.-%, eines Alkylsulfats der Formel III,
in der R3 einen Alkylrest mit 8 bis 22 C-Atomen und X ein Alkali- oder Ammoniumion bedeuten, enthält.
4. Tensidmischung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeich¬ net, daß das Alkylglykosid der Formel (I) einen Oligomerisierungsgrad n unter 1,5, vorzugsweise von 1,2 bis 1,4, besitzt.
5. Tensidmischung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeich¬ net, daß das Alkylglykosid der Formel (I) ein Alkylglucosid ist.
6. Tensidmischung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeich¬ net, daß das ethoxylierte Amid der Formel (II) einen Alkylrest R2 mit 12 bis 16 C-Atomen besitzt.
7. Tensidmischung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeich¬ net, daß das ethoxylierte Amid der Formel (II) einen N- Ethoxylierungsgrad p von 5 bis 9 besitzt.
8. Tensidmischung nach einem der Ansprüche 3 bis 7, dadurch gekennzeich¬ net, daß das Alkylsulfat der Formel (III) einen Alkylrest R3 mit 12 bis 16 C-Atomen besitzt.
9. Verwendung der Tensidmisch: ">g nach einem der Ansprüche 1 bis 8 als lagerstabiles, ließfähiges pumpbares Vorgemisch für die Herstellung von flüssigen Wasch- oder Reinigungsmitteln.
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