EP3047003B1 - Verwendung modifizierter polyasparaginsäuren in spülmitteln - Google Patents
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Classifications
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Definitions
- the present invention relates to the use of modified polyaspartic acids in dishwashing agents, in particular as dispersants, deposit inhibitors and spot inhibitors.
- Polymers obtained by free radical polymerization and made from carboxyl group-containing monomers have been an important component of phosphate-containing and phosphate-free automatic dishwashing agents for many years. With their dirt-dispersing and deposit-inhibiting effect, they make a significant contribution to the cleaning and rinsing performance of automatic dishwashing detergents. In this way, they ensure that no salt deposits from the hardness-forming calcium and magnesium ions remain on the dishes. Homo- and copolymers of acrylic acid are frequently used for this purpose.
- a disadvantage of these polymers obtainable by free radical polymerization from carboxyl group-containing monomers is that they under aerobic conditions, such as are e.g. prevail in a municipal sewage treatment plant, are not biodegradable.
- the molecular weights range between 2000-3000 g / mol or between 5000-6000 g / mol, depending on the manufacturing process. An adaptation of the polymer structure or the molecular weight to specific application requirements through targeted process changes is not possible or only possible to a very limited extent.
- the object of the invention was therefore to provide polymers as detergent additives, in particular as an additive to phosphate-free detergent formulations for machine dishwashing, which can be used to inhibit deposits in water-bearing systems, are variably adjustable in their polymer structure and molecular weight and are biodegradable.
- the molecular weight of the polymers can ideally be set between 1,000 and 10,000 g / mol.
- the polyaspartic acid is initially obtained in salt form after the hydrolysis step with addition of a base, as the person skilled in the art can easily recognize.
- the acid form of polyaspartic acid can easily be obtained by a further step of acidifying the salt, which can be carried out in a manner known to the person skilled in the art. Suitable acids for this include mineral acids, for example sulfuric acid or hydrochloric acid. If only the salt of polyaspartic acid is desired, for example as an intermediate stage, the step of subsequent acidification can be dispensed with.
- polyaspartic acid is mentioned in connection with the present invention, its corresponding salts are accordingly also encompassed, as they are obtainable or are obtained by the mentioned subsequent acidification step and as recognized by the person skilled in the art.
- the optional acidification of the salt of the modified polyaspartic acid can take place, for example, by adding a defined amount of a concentrated or dilute mineral acid such as sulfuric acid or hydrochloric acid to an aqueous sodium salt solution of the modified polyaspartic acid.
- the acidification can also be done by treatment with an acidic ion exchanger such as Amberlite IR 120 (hydrogen form), by allowing the aqueous Na salt solution of the modified polyaspartic acid to flow over a column packed with the ion exchanger.
- the bases used in the hydrolysis of the cocondensates in the production of the modified polyaspartic acids to be used according to the invention include: alkali and alkaline earth metal bases such as sodium hydroxide, potassium hydroxide, calcium hydroxide or barium hydroxide; Carbonates such as soda and potassium carbonate; Ammonia and primary, secondary or tertiary amines; other bases with primary, secondary or tertiary amino groups.
- alkali and alkaline earth metal bases such as sodium hydroxide, potassium hydroxide, calcium hydroxide or barium hydroxide
- Carbonates such as soda and potassium carbonate
- Ammonia and primary, secondary or tertiary amines other bases with primary, secondary or tertiary amino groups.
- Sodium hydroxide solution or ammonium hydroxide are preferred in connection with the present invention.
- the modified polyaspartic acids to be used according to the invention are generally prepared via a polycondensation of aspartic acid with at least one carboxyl-containing compound (not aspartic acid) and subsequent hydrolysis of the cocondensates with the addition of a base as shown and described here above and below.
- the production of such modified polyaspartic acids is also in DE 4221875.6 described by way of example.
- the preparation of the modified polyaspartic acids to be used according to the invention is described by way of example below. This description of the manufacture must not be understood as limiting with regard to the modified polyaspartic acids to be used according to the invention.
- the polyaspartic acids to be used according to the invention include, in addition to those which are produced according to the following description of the production, also those which can be produced by the following process.
- the modified polyaspartic acids to be used according to the invention can be prepared, for example, by polycondensation of components (i) and (ii), ie aspartic acid and at least one carboxyl-containing compound in the molar ratios as described here.
- the polycondensation can take place at temperatures from 100 to 270.degree. C., preferably from 120 to 250.degree. C., particularly preferably from 180 to 220.degree.
- the condensation (tempering) is preferably carried out in vacuo or under an inert gas atmosphere (eg N 2 or argon).
- the condensation can also take place under increased pressure or in a gas stream, for example carbon dioxide, air, oxygen or water vapor.
- the reaction times depend on the reaction conditions chosen for the condensation generally between 1 minute and 50 hours, preferably between 5 to 8 hours.
- the polycondensation can, for example, be carried out in the solid phase by first preparing an aqueous solution or suspension of aspartic acid and at least one carboxyl-containing compound (ii) and evaporating the solution to dryness. Condensation can already set in here.
- Suitable reaction apparatus for the condensation are, for example, heating bands, kneaders, mixers, paddle dryers, extruders, rotary kilns and other heatable devices in which the condensation of solids can be carried out with removal of the water of reaction.
- Polycondensates with a low molecular weight can also be produced in pressure-tight sealed vessels by not removing or only partially removing the water of reaction. Polycondensation can also be carried out using infrared radiation or microwave radiation.
- An acid-catalyzed polycondensation for example with inorganic acids of phosphorus or sulfur or with hydrogen halides, is also possible. Such acid-catalyzed polycondensations are also in DE 4221875.6 described.
- the molecular weight of the polyaspartic acid, obtained after hydrolysis of the polysuccinimide intermediate, can be controlled. It is therefore possible in the context of the present invention to produce modified polyaspartic acid to be used according to the invention by using methanesulfonic acid as an additive in addition to aspartic acid (i) and a carboxyl-containing compound (ii) in the polycondensation and then using the cocondensate obtained with a base as described here is hydrolyzed.
- the molar ratio of aspartic acid (i) and a carboxyl-containing compound (ii) on the one hand to methanesulfonic acid on the other in the condensation step should be 200: 1 to 5: 1, preferably 100: 1 to 10: 1, particularly preferably 50: 1 to 12: 1.
- 50 to 99 mol%, preferably 60 to 95 mol%, particularly preferably 80 to 95 mol% aspartic acid and 1 to 50 mol%, preferably 5 to 40 mol%, are particularly preferred for preparing the modified polyaspartic acid to be used according to the invention
- 5 to 20 mol% of a carboxyl-containing compound is polycondensed with methanesulfonic acid in a ratio of 200: 1 to 5: 1, preferably 100: 1 to 10: 1, particularly preferably 50: 1 to 12: 1, as described here.
- methanesulfonic acid is biodegradable.
- the polycondensate is generally obtained in the form of the water-insoluble modified polyaspartimides, in a few cases in water-soluble form (e.g. in the polycondensation of L- Aspartic acid with citric acid).
- the cocondensates of aspartic acid can be purified from the unreacted starting materials, for example, by adding the condensation product crushed and extracted with water at temperatures of 10 to 100 ° C. In the process, the unreacted starting materials are released and any methanesulfonic acid used is washed out. Unreacted aspartic acid can easily be removed by extraction with 1N hydrochloric acid.
- Ammonia and primary, secondary or tertiary amines and other bases with primary, secondary or tertiary amino groups are also suitable as bases.
- the amines can be bound to the polyaspartic acid in a salt-like or amide-like manner due to their high reactivity.
- the treatment with bases gives partially or completely neutralized polycocondensates which, according to the use in the previous polycondensation, contain 50 to 99 mol% of aspartic acid according to (i) and 1 to 50 mol% of at least one carboxyl group-containing compound (ii) (with or without methanesulfonic acid in proportions as described here), in the form of the salts corresponding to the bases.
- the modified polyaspartic acids to be used according to the invention or their salts can be used as an aqueous solution or in solid form, e.g. be used in powder or granular form.
- the powder or granulate form can be obtained, for example, by spray drying, spray granulation, fluidized bed spray granulation, roller drying or freeze drying of the aqueous solution of polyaspartic acids or their salts.
- the present invention also relates to detergent compositions, in particular detergent compositions suitable for automatic dishwashing, which, in addition to the modified polyaspartic acids described here and to be used according to the invention, also complexing agents, builders and / or co-builders, nonionic surfactants, bleaching agents and / or bleach activators, enzymes and possibly other additives such as solvents.
- the modified polyaspartic acids described here and to be used according to the invention can be incorporated directly into the formulations (mixtures) in their various dosage forms by methods known to the person skilled in the art. Solid formulations such as powders, tablets, gel-like formulations and liquid formulations should be mentioned here.
- the modified polyaspartic acids described here and to be used according to the invention can be used particularly advantageously in dishwasher detergents.
- the detergent compositions according to the invention can be provided in liquid, gel-like or solid form, in one or more phases, as tablets or in the form of other dosage units, packaged or unpackaged.
- modified polyaspartic acids described here and to be used according to the invention can be used both in multi-component product systems (separate use of detergent, rinse aid and regeneration substitute) and in detergents in which the functions of detergent, rinse aid and regeneration salt are combined in one product (e.g. 3- in-1 products, 6-in-1 products, 9-in-1 products, all-in-one products).
- the detergent composition according to the invention is particularly suitable as a detergent composition for automatic dishwashing.
- the dishwashing detergent composition according to the invention is therefore an automatic dishwashing detergent composition.
- complexing agents (b) for example: nitrilotriacetic acid, ethylenediaminetetraacetic acid, diethylenetriaminepentaacetic acid, hydroxyethylethylenediaminetriacetic acid, methylglycinediacetic acid, glutamic acid diacetic acid, iminodisuccinic acid, hydroxyiminodisuccinic acid, as well as their respective ethylenediamine diacetic acid.
- Preferred complexing agents (b) are methylglycine diacetic acid and glutamic acid diacetic acid and their salts.
- Particularly preferred complexing agents (b) are methylglycine diacetic acid and its salts. According to the invention, preference is given to 3 to 50% by weight of complexing agents (b).
- water-soluble or water-insoluble substances can be used as builders and / or co-builders (c).
- These can be low molecular weight carboxylic acids as well as their salts such as alkali citrates, in particular anhydrous trisodium citrate or trisodium citrate dihydrate, alkali succinates, alkali alonates, fatty acid sulfonates, oxydisuccinates, alkyl or alkenyl disuccinates, gluconic acids, tiacoacinate succinate, tiacoacinate, tiacoacinate, tiacoacinacetate, tiacoacinacetate, tiacoacinacetate, tiacinoacetate, tiacoylacetate, tiacinoacetate, tiacinate succinate, carboxymethyloyl acetate, carboxymethosuccinate, tiacinate succinate, tiacino
- Bleach activators from the group consisting of multiply acylated alkylenediamines, particularly preferably TAED, N-acylimides, particularly preferably NOSI, acylated phenol sulfonates, particularly preferably n- or iso-NOBS, MMA, and TMAQ, are particularly suitable.
- Bleach activators can be used in connection with the present invention in amounts of 0.1 to 30% by weight, preferably from 0.1 to 10% by weight, preferably from 1 to 9% by weight, particularly preferably from 1.5 to 8% by weight, based on the entire detergent composition can be used.
- so-called bleach catalysts can also be incorporated into rinse aid particles.
- Polymer 5b according to the invention This polymer was synthesized and worked up exactly as described in polymer 5, except that 4.81 g of methanesulfonic acid were also placed in the reactor.
- the weight average molecular weight (Mw) of the modified polyaspartic acid was 6100 g / mol.
- Polymer V1 (polyaspartic acid M):
- Polymer V2 (polyaspartic acid T):
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Description
- Die vorliegende Erfindung betrifft die Verwendung von modifizierten Polyasparaginsäuren in Spülmitteln, insbesondere als Dispergiermittel, Belagsinhibitoren und Spotinhibitoren.
- Durch radikalische Polymerisation erhältliche Polymere aus carboxylgruppenhaltigen Monomeren sind seit vielen Jahren wichtiger Bestandteil von phosphathaltigen und phosphatfreien maschinellen Geschirrspülmitteln. Durch ihre schmutzdispergierende und belagsinhibierende Wirkung leisten sie einen erheblichen Beitrag zur Reinigungs- und Klarspülleistung der maschinellen Geschirrspülmittel. So sorgen sie dafür, dass auf dem Spülgut keine Salzablagerungen der härtebildenden Calcium- und Magnesiumionen zurückbleiben. Häufig werden Homo- und Copolymere der Acrylsäure für diesen Zweck eingesetzt.
- Ein Nachteil dieser durch radikalische Polymerisation erhältlichen Polymere aus carboxylgruppenhaltigen Monomeren ist, dass sie unter aeroben Bedingungen, wie sie z.B. in einer kommunalen Kläranlage vorherrschen, nicht biologisch abbaubar sind.
- Aufgrund von steigendem Umweltbewusstsein wächst daher die Nachfrage nach biologisch abbaubaren polymeren Alternativen zu den Polycarboxylaten auf Basis von Acrylsäure. Bisher auf dem Markt verfügbare biologisch abbaubare Polymere wie beispielsweise Polyasparaginsäure oder carboxymethyliertes Inulin haben sich jedoch als kommerziell nur schwer durchsetzbar erwiesen. Die Gründe sind mannigfaltig: unzureichende Wirkung in der spezifischen Anwendung, zu hohe Kosten aufgrund komplexer Herstellverfahren und/oder teurer Einsatzstoffe, keine oder nur geringe Flexibilität der Polymersynthese. So erlauben die praktizierten Verfahren zur Herstellung der Polyasparaginsäure im Gegensatz zu den Verfahren zur Herstellung von Polyacrylsäuren keine großen Variationen bezüglich Struktur, Molekulargewicht und Neutralisationsgrad. Die Polyasparaginsäure wird in neutralisierter Form als Natriumsalz gewonnen. Die Molekulargewichte bewegen sich je nach Herstellprozess zwischen 2000-3000 g/mol oder zwischen 5000-6000 g/mol. Eine Anpassung der Polymerstruktur oder des Molekulargewichts an spezifische anwendungstechnische Erfordernisse durch gezielte Verfahrensänderungen ist nicht oder nur sehr begrenzt möglich.
- In
WO 2011/001170 werden Reinigungsmittelzusammensetzungen für das maschinelle Geschirrspülen beschrieben, enthaltend Polyasparaginsäure, ein flüssiges nichtionisches Tensid und wenigstens ein festes nichtionisches Tensid, wobei die Herstellung der Polyasparaginsäure nicht beschrieben wird. InWO 2009/095645 werden Wasch- und Reinigungsmittelzusammensetzungen beschrieben, welche nachträglich modifizierte Polyasparaginsäuren mit Polyasparaginsäure als Rückgrat als Belagsverhinderer enthalten. Die modifizierten Polyasparaginsäuren werden durch Umsetzung der Polyasparaginsäure oder des Polysuccinimids mit PO/EO-Blockcopolymeren, Polyethylenimin oder Adenosintriphosphat erhalten. Ein solches Polyasparaginsäurerückgrat ist hinsichtlich seines Molekulargewichts nicht bis nur schwerlich einstellbar.WO94/01486 - Die Aufgabe der Erfindung war es daher, Polymere als Spülmittelzusätze zur Verfügung zu stellen, insbesondere als Zusatz zu phosphatfreien Spülmittelformulierungen für die maschinelle Geschirrreinigung, welche sich zur Belagsinhibierung in wasserführenden Systemen einsetzen lassen, in ihrer Polymerstruktur und ihrem Molekulargewicht variabel einstellbar und biologisch abbaubar sind. Das Molekulargewicht der Polymere lässt sich dabei idealerweise zwischen 1.000 und 10.000 g/mol einstellen.
- Diese Aufgabe wurde durch die vorliegende Erfindung gemäß der Ansprüche und der nachfolgenden Beschreibung und Beispiele gelöst.
- Die vorliegende Erfindung betrifft die Verwendung von modifizierten Polyasparaginsäuren als Zusatzstoff in Spülmitteln, sowie Spülmittelzusammensetzung umfassend modifizierte Polyasparaginsäuren. Die im Zusammenhang mit der vorliegenden Erfindung eingesetzten modifizierten Polyasparaginsäuren sind herstellbar durch Polykondensation von
- (i) 50 bis 99 mol% Asparaginsäure; und
- (ii) 1 bis 50 mol% mindestens einer carboxylhaltigen Verbindung
- Durch das hier beschriebene Herstellverfahren für Polyasparaginsäure wird nach dem Schritt der Hydrolyse unter Zugabe einer Base zunächst die Polyasparaginsäure in Salzform erhalten, wie der Fachmann leicht erkennt. Die Säureform der Polyasparaginsäure lässt sich ohne Weiteres durch einen weiteren Schritt der Ansäuerung des Salzes erhalten, was in dem Fachmann bekannter Art und Weise durchgeführt werden kann. Geeignete Säuren hierfür sind unter anderem Mineralsäuren, bspw. Schwefelsäure oder Salzsäure. Falls nur das Salz der Polyasparaginsäure gewünscht ist, bspw. als Zwischenstufe, kann auf den Schritt der anschließenden Ansäuerung verzichtet werden. Wenn im Zusammenhang mit der vorliegenden Erfindung von Polyasparaginsäure die Rede ist, werden hierbei entsprechend auch ihre entsprechenden Salze umfasst, wie sie durch genannten Folgeschritt der Ansäuerung erhältlich sind bzw. erhalten werden und wie vom Fachmann erkannt.
Die optionale Ansäuerung des Salzes der modifizierten Polyasparaginsäure kann beispielsweise erfolgen durch Zugabe einer definierten Menge einer konzentrierten oder verdünnten Mineratsäure wie beispielsweise Schwefelsäure oder Salzsäure zu einer wässrigen Natriumsalzlösung der modifizierten Polyasparaginsäure. Die Ansäuerung kann auch durch Behandlung mit einem sauren Ionenaustauscher wie zum Beispiel Amberlite IR 120 (Hydrogen Form) erfolgen, indem man die wässrige Na-Salzlösung der modifizierten Polyasparaginsäure über eine mit dem Ionenaustauscher gepackten Säule fließen lässt. - Die erfindungsgemäß einzusetzenden modifizierten Polyasparaginsäuren zeigen eine außerordentlich gute Verwendbarkeit als Zusätze in Spülmitteln, insbesondere Spülmitteln für maschinelles Geschirrspülen und weisen sehr gute Dispergier-, Belagsinhibitor- und Spotinhibierungseigenschaften auf. Ferner sind sie biologisch abbaubar und können mit variablen Molekulargewichten hergestellt werden.
Die vorliegende Erfindung betrifft also die Verwendung von modifizierter Polyasparaginsäure als Zusatzstoff - beispielsweise, aber nicht begrenzt auf Dispergiermittel, Belagsinhibitor oder Spotinhibitoren - in Spülmitteln, insbesondere Spülmitteln für maschinelles Geschirrspülen,
wobei die modifizierte Polyasparaginsäure herstellbar ist durch Polykondensation von - (i) 50 bis 99 mol%, bevorzugt 60 bis 95 mol%, besonders bevorzugt 80 bis 95 mol% Asparaginsäure; und Methansulfonsäure in einem Verhältnis von 200:1 bis 5:1 und
- (ii) 1 bis 50 mol%, bevorzugt 5 bis 40 mol%, besonders bevorzugt 5 bis 20 mol% mindestens einer carboxylhaltigen Verbindung,
- Als Base bei der Hydrolyse der Cokondensate bei der Herstellung der erfindungsgemäß einzusetzenden modifizierten Polyasparaginsäuren können unter anderem eingesetzt werden: Alkali- und Erdalkalimetallbasen wie Natronlauge, Kalilauge, Calciumhydroxid oder Bariumhydroxid; Carbonate wie Soda und Kaliumcarbonat; Ammoniak und primäre, sekundäre oder tertiäre Amine; andere Basen mit primären, sekundären oder tertiären Aminogruppen. Bevorzugt ist im Zusammenhang mit der vorliegenden Erfindung sind Natronlauge oder Ammoniumhydroxid.
- Die Herstellung der erfindungsgemäß einzusetzenden modifizierten Polyasparaginsäuren erfolgt im Allgemeinen über eine Polykondensation von Asparaginsäure mit mindestens einer carboxylhaltigen Verbindungen (nicht Asparaginsäure) und anschließender Hydrolyse der Cokondensate unter Zugabe einer Base wie hier oben und unten dargestellt und beschrieben. Die Herstellung solcher modifizierter Polyasparaginsäuren ist auch in
DE 4221875.6 beispielhaft beschrieben. Im Folgenden wird die Herstellung der erfindungsgemäß einzusetzenden modifizierten Polyasparaginsäuren beispielhaft beschrieben. Diese Herstellbeschreibung darf nicht verstanden werden als limitierend im Hinblick auf die erfindungsgemäß einzusetzenden modifizierten Polyasparaginsäuren. Die erfindungsgemäß einzusetzenden Polyasparaginsäuren umfassen neben solchen, welche nach der folgenden Herstellbeschreibung hergestellt werden auch solche, weiche durch das nachfolgende Verfahren herstellbar sind. Die erfindungsgemäß einzusetzenden modifizierten Polyasparaginsäuren können z.B. hergestellt werden durch Polykondensation der Komponenten (i) und (ii), d.h. Asparaginsäure und mindestens eine carboxylhaltige Verbindung in den molaren Verhältnissen wie hier beschrieben. Die Polykondensation kann bei Temperaturen von 100 bis 270 °C erfolgen, bevorzugt bei 120 bis 250 °C, besonders bevorzugt bei 180 bis 220 °C. Die Kondensation (das Tempern) wird vorzugsweise im Vakuum oder unter Inertgasatmosphäre (z.B. N2 oder Argon) durchgeführt. Die Kondensation kann aber auch unter erhöhtem Druck oder in einem Gasstrom, z.B. Kohlendioxid, Luft, Sauerstoff oder Wasserdampf erfolgen. Je nach den gewählten Reaktionsbedingungen liegen die Reaktionszeiten für die Kondensation im Allgemeinen zwischen 1 Minute und 50 Stunden, bevorzugt zwischen 5 bis 8 Stunden. Die Polykondensation kann beispielsweise in fester Phase durchgeführt werden, in dem man zunächst eine wässrige Lösung bzw. Suspension von Asparaginsäure und mindestens einer carboxylhaltigen Verbindung (ii) herstellt und die Lösung zur Trockne eindampft. Hierbei kann bereits eine Kondensation einsetzen. Für die Kondensation eignen sich beispielsweise als Reaktionsapparate Heizbänder, Kneter, Mischer, Schaufeltrockner, Extruder, Drehrohröfen und andere beheizbare Vorrichtungen, in denen die Kondensation von Feststoffen unter Entfernung von Reaktionswasser durchgeführt werden kann. Polykondensate mit niedrigem Molekulargewicht können in auch druckdicht verschlossenen Gefäßen hergestellt werden, indem das entstehende Reaktionswasser nicht oder nur teilweise entfernt wird. Auch durch Infrarotstrahlung oder Mikrowellenstrahlung lässt sich die Polykondensation durchführen. Möglich ist auch eine säurekatalysierte Polykondensation, beispielsweise mit anorganischen Säuren des Phosphors oder Schwefels oder mit Halogenwasserstoffen. Derartige säurekatalysierte Polykondensationen sind auch inDE 4221875.6 beschrieben.
Durch Zugabe von kleinen Mengen Methansulfonsäure bei der Polykondensation von Asparaginsäure kann das Molekulargewicht der Polyasparaginsäure, erhalten nach Hydrolyse der Polysuccinimid-Zwischenstufe, gesteuert werden. Es ist im Rahmen der vorliegenden Erfindung also möglich, erfindungsgemäß einzusetzende modifizierte Polyasparaginsäure herzustellen, indem bei der Polykondensation neben Asparaginsäure (i) und einer carboxylhaltigen Verbindung (ii) auch noch Methansulfonsäure als Zusatz eingesetzt wird und das erhaltene Cokondensat anschließend mit einer Base wie hier beschrieben hydrolysiert wird. Das molare Verhältnis von Asparaginsäure (i) und einer carboxylhaltigen Verbindung (ii) auf der einen Seite zu Methansulfonsäure auf der anderen Seite im Kondensationsschritt soll dabei 200:1 bis 5:1, bevorzugt 100:1 bis 10:1, besonders bevorzugt 50:1 bis 12:1 betragen. In der vorliegenden Erfindung werden also zur Herstellung der erfindungsgemäß einzusetzenden modifizierten Polyasparaginsäure 50 bis 99 mol%, bevorzugt 60 bis 95 mol%, besonders bevorzugt 80 bis 95 mol% Asparaginsäure und 1 bis 50 mol%, bevorzugt 5 bis 40 mol%, besonders bevorzugt 5 bis 20 mol% einer carboxylhaltigen Verbindung mit Methansulfonsäure in einem Verhältnis von 200:1 bis 5:1, bevorzugt 100:1 bis 10:1, besonders bevorzugt 50:1 bis 12:1 wie hier beschrieben polykondensiert. Methansulfonsäure ist wie die Polyasparaginsäure biologisch abbaubar. Kleine Mengen Methansulfonsäure können im Polymerprodukt verbleiben, ohne dass ökologische Nachteile entstehen und ohne dass die Performance in den zahlreichen Anwendungen beeinflusst wird. Eine aufwendige Aufarbeitung bzw. Reinigung ist nicht notwendig. Ausbeuteverluste durch die Aufarbeitung werden vermieden.
Bei der thermischen Polykondensation von Asparaginsäure mit einer der in Betracht kommenden carboxylhaltigen Verbindungen (ii) (mit oder ohne Methansulfonsäure) fällt das Polykondensat im Allgemeinen in Form der wasserunlöslichen modifizierten Polyaspartimide an, in wenigen Fällen in wasserlöslicher Form (z.B. bei der Polykondensation von L-Asparaginsäure mit Zitronensäure). Die Cokondensate der Asparaginsäure können von den nicht umgesetzten Ausgangsstoffen beispielsweise dadurch gereinigt werden, indem das Kondensationsprodukt zerkleinert und mit Wasser bei Temperaturen von 10 bis 100 °C extrahiert wird. Dabei lösen sich die nicht umgesetzten Einsatzstoffe heraus und ggf. eingesetzte Methansulfonsäure wird ausgewaschen. Nicht umgesetzte Asparaginsäure lässt sich durch Extraktion mit 1-N-Salzsäure leicht herauslösen. - Die modifizierten Polyasparaginsäuren werden aus den Polykondensaten vorzugsweise dadurch erhatten, dass man die Polycokondensate in Wasser aufschlämmt oder löst (wenn das Polycokondensat bereits wasserlöslich ist, z.B. Polycokondensat aus L-Asparaginsäure und Zitronensäure) und bei Temperaturen vorzugsweise im Bereich von 0 bis 90 °C unter Zugabe einer Base hydrolysiert und neutralisiert. Die Hydrolyse und Neutralisation findet vorzugsweise bei pH-Werten von 8 bis 10 statt. Als Basen kommen beispielsweise Alkali- und Erdalkalimetallbasen wie Natronlauge, Kalilauge, Calciumhydroxid oder Bariumhydroxid in Frage. Als Basen kommen auch beispielsweise Carbonate wie Soda und Kaliumcarbonat in Frage. Als Base eignen sich auch Ammoniak und primäre, sekundäre oder tertiäre Amine und andere Basen mit primären, sekundären oder tertiären Aminogruppen. Bei Verwendung von Aminen zur Umsetzung von Polyaspartimid, können die Amine aufgrund ihrer hohen Reaktionsbereitschaft sowohl salzartig als auch amidartig an die Polyasparaginsäure gebunden sein. Bei der Behandlung mit Basen erhält man teilweise oder vollständig neutralisierte Polycokondensate, die entsprechend dem Einsatz bei der vorhergehenden Polykondensation 50 bis 99 mol% Asparaginsäure gemäß (i), und 1 bis 50 mol% mindestens einer carboxylgruppenhaltigen Verbindung (ii) (mit oder ohne Methansulfonsäure in Verhältnissen wie hier beschrieben) enthalten, in Form der den Basen entsprechenden Salze.
- Die erfindungsgemäß einzusetzenden modifizierten Polyasparaginsäuren bzw. ihre Salze können als wässrige Lösung oder in fester Form, z.B. in Pulver- oder Granulatform verwendet werden. Wie dem Fachmann bekannt ist, kann man die Pulver- oder Granulatform beispielsweise durch Sprühtrocknung, Sprühgranulierung, Wirbelschicht-Sprühgranulierung, Walzentrockung oder Gefriertrocknung der wässrigen Lösung der Polyasparaginsäuren bzw. ihren Salzen erhalten.
- Die vorliegende Erfindung betrifft ferner Spülmittelzusammensetzungen, insbesondere Spülmittelzusammensetzungen geeignet für maschinelles Geschirrspülen, welche neben den hier beschriebenen und erfindungsgemäß einzusetzenden modifizierten Polyasparaginsäuren auch Komplexbildner, Builder und/oder Co-Builder, nichtionische Tenside, Bleichmittel und/oder Bleichaktivatoren, Enzyme und ggf. weitere Zusatzstoffe wie Lösungsmittel umfassen. Die hier beschriebenen und erfindungsgemäß einzusetzenden modifizierten Polyasparaginsäuren können nach dem Fachmann bekannten Verfahren direkt in die Formulierungen (Gemische) in ihren verschiedenen Darreichungsformen eingearbeitet werden. Hierbei sind unter anderem feste Formulierungen wie Pulver, Tabletten, gelartige Formulierungen und flüssige Formulierungen zu nennen.
Besonders vorteilhaft können die hier beschriebenen und erfindungsgemäß einzusetzenden modifizierten Polyasparaginsäuren in maschinellen Geschirrspülmitteln eingesetzt werden. Sie zeichnen sich dabei vor allem durch ihre belagsinhibierende Wirkung sowohl gegenüber anorganischen als auch organischen Belägen aus. Insbesondere inhibieren sie Beläge aus Calcium- und Magnesiumcarbonat und Calcium- und Magnesiumphosphaten und -phosphonaten. Zusätzlich verhindern sie Ablagerungen, die aus den Schmutzbestandteilen der Spülflotte stammen, wie Fett-, Eiweiß- und Stärkebeläge. - Die erfindungsgemäßen Spülmittelzusammensetzungen können in flüssiger, gelartiger oder fester Form, ein- oder mehrphasig, als Tabletten oder in Form anderer Dosiereinheiten, verpackt oder unverpackt bereitgestellt werden.
- Die hier beschriebenen und erfindungsgemäß einzusetzenden modifizierten Polyasparaginsäuren können sowohl in mehrkomponentigen Produktsystemen (getrennter Einsatz von Reiniger, Klarspüler und Regeneriersatz) als auch in solchen Spülmitteln eingesetzt werden, in denen die Funktionen von Reiniger, Klarspülmittel und Regeneriersalz in einem Produkt vereinigt sind (z.B. 3-in-1-Produkte, 6-in-1-Produkte, 9-in-1-Produkte, all-in-one Produkte).
- Die erfindungsgemäßen Spülmittelzusammensetzungen umfassen
- (a) 1-20 Gew%, bevorzugt 1-15 Gew%, besonders bevorzugt 2-12 Gew% mindestens einer hier beschriebenen und erfindungsgemäß einzusetzenden modifizierten Polyasparaginsäure;
- (b) 0-50 Gew% Komplexbildner;
- (c) 0,1-80 Gew% Builder und/oder Co-Builder;
- (d) 0,1-20 Gew% nichtionische Tenside;
- (e) 0-30 Gew% Bleichmittel, Bleichaktivatoren und Bleichkatalysatoren;
- (f) 0-8 Gew% Enzyme; und
- (g) 0-50 Gew% Zusatzstoffe.
- Die erfindungsgemäße Spülmittelzusammensetzung ist insbesondere als Spülmittelzusammensetzung für maschinelles Geschirrspülen geeignet. In einer Ausführungsform handelt es sich daher bei der erfindungsgemäßen Spülmittelzusammensetzung um eine maschinelle Geschirrspülmittelzusammensetzung.
- Als Komplexbildner (b) können beispielsweise eingesetzt werden: Nitrilotriessigsäure, Ethylendiamintetraessigsäure, Diethylentriaminpentaessigsäure, Hydroxyethylethylendiamintriessigsäure, Methylglycindiessigsäure, Glutaminsäurediessigsäure, Iminodibernsteinsäure, Hydroxyiminodibemsteinsäure, Ethylendiamindibernsteinsäure, Asparaginsäurediessigsäure, sowie jeweils deren Salze. Bevorzugte Komplexbildner (b) sind Methylglycindiessigsäure und Glutaminsäurediessigsäure und deren Salze. Besonders bevorzugte Komplexbildner (b) sind Methylglycindiessigsäure und deren Salze. Bevorzugt sind erfindungsgemäß 3 bis 50 Gew% Komplexbildner (b).
- Als Builder und/oder Co-Builder (c) können insbesondere wasserlösliche oder wasserunlösliche Substanzen, deren Hauptaufgabe im Binden von Calcium- und Magnesiumionen besteht, eingesetzt werden. Dies können niedermolekulare Carbonsäuren sowie deren Salze wie Alkalicitrate sein, insbesondere wasserfreies Trinatriumcitrat oder Trinatriumcitratdihydrat, Alkalisuccinate, Alkalimalonate, Fettsäuresulfonate, Oxydisuccinat, Alkyl- oder Alkenyldisuccinate, Gluconsäuren, Oxadiacetate, Carboxymethyloxysuccinate, Tartratmonosuccinat, Tartratdisuccinat, Tartratmonoacetat, Tartratdiacetat und α-Hydroxypropionsäure.
Eine weitere Substanzklasse mit Cobuildereigenschaften, welche in den erfindungsgemäßen Reinigungsmitteln enthalten sein können, stellen die Phosphonate dar. Dabei handelt es sich insbesondere um Hydroxyalkan- bzw. Aminoalkanphosphonate. Unter den Hydroxyalkanphosphonaten ist das 1-Hydroxyethan-1,1-diphosphonat (HEDP) von besonderer Bedeutung als Cobuilder. Es wird vorzugsweise als Natriumsalz eingesetzt, wobei das Dinatriumsalz neutral und das Tetranatriumsalz alkalisch (pH 9) reagiert. Als Aminoalkanphosphonate kommen vorzugsweise Ethylendiamintetramethylenphosphonat (EDTMP), Diethylentriaminpentamethylenphosphonat (DTPMP) sowie deren höhere Homologe in Frage. Sie werden vorzugsweise in Form der neutral reagierenden Natriumsalze, z.B. als Hexanatriumsalz der EDTMP bzw. als Hepta- und Octa-Natriumsalz der DTPMP, eingesetzt. Als Builder wird dabei aus der Klasse der Phosphonate bevorzugt HEDP verwendet. Die Aminoalkanphosphonate besitzen zudem ein ausgeprägtes Schermetallbindevermögen. Dementsprechend kann es, insbesondere wenn die Mittel auch Bleiche enthalten, bevorzugt sein, Aminoalkanphosphonate, insbesondere DTPMP, einzusetzen, oder Mischungen aus den genannten Phosphonaten zu verwenden.
Unter anderem können als Builder Silikate eingesetzt werden. Enthalten sein können kristalline schichtförmige Silikate mit der allgemeinen Formel NaMSixO2x+1 yH2O, wobei M Natrium oder Wasserstoff bedeutet, x eine Zahl von 1,9 bis 22, vorzugsweise von 1,9 bis 4, wobei besonders bevorzugte Werte für x 2, 3 oder 4 sind und y eine Zahl von 0 bis 33, vorzugsweise 0 bis 20 ist. Daneben können amorphe Natriumsilikate mit einem SiO2: Na2O-Verhältnis von 1 bis 3,5, vorzugsweise von 1,6 bis 3 und insbesondere von 2 bis 2,8 zum Einsatz kommen.
Weiterhin können als Builder und/oder Co-Bullder (c) im Zusammenhang mit der erfindungsgemäßen Spülmittelzusammensetzung Carbonate und Hydrogencarbonate eingesetzt werden, unter welchen die Alkalisalze, insbesondere Natriumsalze, bevorzugt werden.
Weiterhin können als Cobuilder Homo- und Copolymere der Acrylsäure oder der Methacrylsäure eingesetzt werden, die bevorzugt eine gewichtsmittlere Molmasse von 2.000 bis 50.000 g/mol aufweisen. Als Comonomere eignen sich insbesondere monoethylenisch ungesättigte Dicarbonsäuren wie Maleinsäure, Fumarsäure und Itaconsäure sowie deren Anhydride wie Maleinsäureanhydrid. Es eignen sich auch Sulfonsäuregruppen haltige Comonomere wie 2-Acrylamido-2-methylpropansultonsäure, Allylsulfonsäure und Vinylsulfonsäure. Auch hydrophobe Comonomere sind geeignet wie beispielsweise Isobuten, Diisobuten, Styrol, alpha-Olefine mit 10 oder mehr Kohlenstoffatomen. Hydrophile Monomere mit Hydroxyfunktion oder Alkylenoxidgruppen können ebenfalls als Comonomere verwendet werden. Beispielsweise seien genannt: Allylalkohol und Isoprenol sowie deren Alkoxylate und Methoxypolyethylenglykol(meth)acrylat. - Bevorzugte Mengen sind für Builder und/oder Co-Builder im Zusammenhang mit der erfindungsgemäßen Spülmittelzusammensetzung 5 bis 80 Gew%, besonders bevorzugt 10 bis 75 Gew%, 15 bis 70 Gew% oder 15 bis 65 Gew%.
- Als nichtionische Tenside (d) im Zusammenhang mit der erfindungsgemäßen Spülmittelzusammensetzung können beispielsweise schwach oder niedrig schäumende nichtionische Tenside eingesetzt werden. Diese können in Anteilen von 0,1 bis 20 Gew%, bevorzugt von 0,1 bis 15 Gew%, besonders bevorzugt von 0,25 bis 10 Gew% oder 0,5 bis 10 Gew% vorliegen. Geeignete nichtionische Tenside umfassen unter anderem Tenside der allgemeinen Formel (I)
R1-Q-(CH2CH2O)a-(CHR2CH2O)b-R3 (I),
- worin R1 ein linearer oder verzweigter Alkylrest mit 8 bis 22 C-Atomen ist,
- R2 und R3 unabhängig voneinander Wasserstoff oder ein linearer oder verzweigter Alkylrest mit 1 bis 10 C-Atomen oder H sind, wobei R2 bevorzugt Methyl ist, und
- a und b unabhängig voneinander 0 bis 300 sind. Bevorzugt ist a = 1 - 100 und b = 0 - 30.
- Auch geeignet im Sinne der vorliegenden Erfindung sind Tenside der Formel (II)
R4-O-[CH2CH(CH3)O]c[CH2CH2O]d[CH2CH(CH3)O]aCH2CH(OH)R5 (II),
- worin R4 für einen linearen oder verzweigten aliphatischen Kohlenwasserstoffrest mit 4 bis 22 Kohlenstoffatomen oder Mischungen hieraus steht,
- R5 einen linearen oder verzweigten Kohlenwasserstoffrest mit 2 bis 26 Kohlenstoffatomen oder Mischungen hieraus bezeichnet,
- c und e für Werte zwischen 0 und 40 steht, und
- d für einen Wert von mindestens 15 steht.
- Auch geeignet im Sinne der vorliegenden Erfindung sind Tenside der Formel (III)
R6O-(CH2CHR7O)f(CH2CH2O)g(CH2CHR8O)h-CO-R9 (III),
- worin R6 ein verzweigter oder unverzweigter Alkylrest mit 8 bis 16 Kohlenstoffatomen ist,
- R7, R8 unabhängig voneinander H oder ein verzweigter oder unverzweigter Alkylrest mit 1 bis 5 Kohlenstoffatomen sind,
- R9 ein unverzweigter Alkylrest mit 5 bis 17 Kohlenstoffatomen ist,
- f, h unabhängig voneinander eine Zahl von 1 bi 5 sind, und
- g eine Zahl von 13 bis 35 ist.
- Die Tenside der Formeln (I), (II) und (III) können sowohl statistische Copolymere als auch Block-Copolymere sein, bevorzugt sind sie als Block-Copolymere.
- Weiterhin können im Zusammenhang mit der vorliegenden Erfindung Di- und Multiblockcopolymerisate, aufgebaut aus Ethylenoxid und Propylenoxid, eingesetzt werden, die beispielsweise unter der Bezeichnung Pluronic® (BASF SE) oder Tetronic® (BASF Corporation) kommerziell erhältlich sind. Weiterhin können Umsetzungsprodukte aus Sorbitanestern mit Ethylenoxid und/oder Propylenoxid verwendet werden. Ebenfalls eignen sich Aminoxide oder Alkylgfycoside. Eine Übersicht geeigneter nichtionischer Tenside sind in
EP-A 851 023 DE-A 198 19 187 offenbart.
Es können auch Gemische mehrerer verschiedener nichtionischer Tenside enthalten sein. Die erfindungsgemäßen Spülmittelzusammensetzungen können weiterhin anionische oder zwitterionische Tenside enthalten, bevorzugt in Mischung mit nichtionischen Tensiden. Geeignete anionische und zwitterionischer Tenside sind ebenfalls inEP-A 851 023 DE-A 198 19 187 genannt.
Als Bleichmittel und Bleichaktivatoren (e) können im Zusammenhang mit den erfindungsgemäßen Spülmittelzusammensetzungen dem Fachmann bekannte Vertreter eingesetzt werden. Bleichmittel unterteilen sich in Sauerstoffbleichmittel und chlorhaltige Bleichmittel. Verwendung als Sauerstoffbleichmittel finden Alkalimetallperborate und deren Hydrate sowie Alkalimetallpercarbonate. Bevorzugte Bleichmittel sind hierbei Natriumperborat in Form des Mono- oder Tetrahydrats, Natriumpercarbonat oder die Hydrate von Natriumpercarbonat. Ebenfalls als Sauerstoffbleichmittel einsetzbar sind Persulfate und Wasserstoffperoxid. Typische Sauerstoffbleichmittel sind auch organische Persäuren wie beispielsweise Perbenzoesäure, Peroxy-alpha-Naphthoesäure, Peroxylaurinsäure, Peroxystearinsäure, Phthalimidoperoxycapronsäure, 1,12-Diperoxydodecandisäure, 1,9-Diperoxyazelainsäure, Diperoxoisophthalsäure oder 2-Decyldiperoxybutan-1,4-disäure. Außerdem können auch folgende Sauerstoffbleichmittel in der Spülmittelzusammensetzung Verwendung finden: Kationische Peroxysäuren, die in den PatentanmeldungenUS 5,422,028 ,US 5,294,362 sowieUS 5,292,447 beschrieben sind, und Sulfonylperoxysäuren, die in der PatentanmeldungUS 5,039,447 beschrieben sind. Sauerstoffbleichmittel können in Mengen von im Allgemeinen 0,1 bis 30 Gew%, bevorzugt von 1 bis 20 Gew%, besonders bevorzugt von 3 bis 15 Gew%, bezogen auf die gesamte Spülmittelzusammensetzung, eingesetzt werden.
Chlorhaltige Bleichmittel sowie die Kombination von chlorhaltigen Bleichmittel mit peroxidhaltigen Bleichmitteln können im Zusammenhang mit den erfindungsgemäßen Spülmittelzusammensetzungen ebenfalls verwendet werden. Bekannte chlorhaltige Bleichmittel sind beispielsweise 1,3-Dichioro-5,5-dimethythydantoin, N-Chlorosulfamid, Chloramin T, Dichloramin T, Chloramin B, N,N'-Dichlorbenzoylharnstoff, p-Toluolsulfondichloroamid oder Trichlorethylamin, Bevorzugte chlorhaltige Bleichmittel sind hierbei Natriumhypochlorit, Calciumhypochlorit, Kaliumhypochlorit, Magnesiumhypochlorit, Kaliumdichloroisocyanurat oder Natriumdichforoisocyanurat. Chlorhaltige Bleichmittel können in diesem Zusammenhang in Mengen von 0,1 bis 30 Gew%, bevorzugt von 0,1 bis 20 Gew%, bevorzugt von 0,2 bis 10 Gew%, besonders bevorzugt von 0,3 bis 8 Gew%, bezogen auf die gesamte Spülmittelzusammensetzung, eingesetzt werden.
Weiterhin können in geringen Mengen Bleichmittelstabilisatoren wie beispielsweise Phosphonate, Borate, Metaborate, Metasilikate oder Magnesiumsalze zugegeben werden. Bleichaktivatoren können im Rahmen der vorliegenden Erfindung Verbindungen sein, welche unter Perhydrolysebedingungen aliphatische Peroxocarbonsäuren mit vorzugsweise 1 bis 10 Kohlenstoffatomen, insbesondere 2 bis 4 Kohlenstoffatomen, und/oder substituierte Perbenzoesäure ergeben. Geeignet sind hierbei unter anderem Verbindungen, die eine oder mehrere N-bzw. O-Acylgruppen und/oder gegebenenfalls substituierte Benzoylgruppen enthalten, beispielsweise Substanzen aus der Klasse der Anhydride, Ester, imide, acylierten Imidazole oder Oxime. Beispiele sind Tetraacetylethylendiamin (TAED), Tetraacetylmethylendiamin (TAMD), Tetraacetylglykoluril (TAGU), Tetraacetylhexylendiamin (TAHD), N-Acylimide, wie beispielsweise N-Nonanoylsuccinimid (NOSI), acylierte Phenolsulfonate, wie beispielsweise n-Nonanoyl- oder Isononanoyloxybenzolsulfonate (n- bzw. iso-NOBS), Pentaacetylglucose (PAG), 1,5-Diacetyl-2,2-dioxohexahydro-1,3,5-triazin (DADHT) oder Isatosäureanhydrid (ISA). Ebenfalls als Bleichaktivatoren eignen sich Nitrilquats wie beispielsweise N-Methyl-Morpholinium-Acetonitril-Salze (MMA-Salze) oder Trimethylammoniumacetonitril-Salze (TMAQ-Salze). Bevorzugt eignen sich Bleichaktivatoren aus der Gruppe bestehend aus mehrfach acylierten Alkylendiaminen, besonders bevorzugt TAED, N-Acylimide, besonders bevorzugt NOSI, acylierte Phenolsulfonate, besonders bevorzugt n- oder iso-NOBS, MMA, und TMAQ. Bleichaktivatoren können im Zusammenhang mit der vorliegenden Erfindung in Mengen von 0,1 bis 30 Gew%, bevorzugt von 0,1 bis 10 Gew%, bevorzugt von 1 bis 9 Gew%, besonders bevorzugt von 1,5 bis 8 Gew%, bezogen auf die gesamte Spülmittelzusammensetzung eingesetzt werden.
Zusätzlich zu den konventionellen Bleichaktivatoren oder an deren Stelle können auch sogenannte Bleichkatalysatoren in Klarspülerpartikel eingearbeitet werden. Bei diesen Stoffen handelt es sich um bleichverstärkende Übergangsmetallsalze bzw. Übergangsmetallkomplexe wie beispielsweise Mangan-, Eisen-, Cobalt-, Ruthenium- oder Molybdän-Salenkomplexe oder carbonylkomplexe. Auch Mangan-, Eisen-, Cobalt-, Ruthenium-, Molybdän-, Titan-, Vanadium- und Kupfer-Komplexe mit stickstoffhaltigen Tripod-Liganden sowie Cobalt-, Eisen-, Kupfer- und Ruthenium-Aminkomplexe sind als Bleichkatalysatoren verwendbar. - Als Komponente (f) können die erfindungsgemäßen Spülmittelzusammensetzungen 0 bis 8 Gew.% Enzyme enthalten. Falls die Spülmittelzusammensetzungen Enzyme enthalten, enthalten sie diese bevorzugt in Mengen von 0,1 bis 8 Gew.%. Dem Spülmittel können Enzyme zugesetzt werden, um die Reinigungsleistung zu steigern oder unter milderen Bedingungen (z.B. bei niedrigen Temperaturen) die Reinigungsleistung in gleicher Qualität zu gewährleisten. Eingesetzt werden können die Enzyme in freier oder auf einem Träger chemisch oder physikalisch immobilisierter Form oder in verkapselter Form. Zu den am häufigsten verwendeten Enzymen gehören in diesem Zusammenhang Lipasen, Amylasen, Cellulasen und Proteasen. Weiterhin können beispielsweise auch Esterasen, Pectinasen, Lactasen und Peroxidasen eingesetzt werden. Bevorzugt werden erfindungsgemäß Amylasen und Proteasen eingesetzt.
- Als Zusatzstoffe (g) können im Zusammenhang mit den erfindungsgemäßen Spülmittelzusammensetzungen beispielsweise anionische oder zwitterionische Tenside, Alkaliträger, polymere Dispergiermittel, Korrosionsinhibitoren, Entschäumer, Farbstoffe, Duftstoffe, Füllstoffe, Tablettensprengmittel, organische Lösungsmittel, Tablettierhilfsmittel, Disintegrationsmittel, Verdicker, Löslichkeitsvermittler, oder Wasser eingesetzt werden. Als Alkaliträger können beispielsweise neben den bereits bei den Buildersubstanzen genannten Ammonium- oder Alkalimetallcarbonaten, Ammonium- oder Alkalimetallhydrogencarbonaten und Ammonium- oder Alkalimetallsesquicarbonaten auch Ammonium- oder Alkalimetallhydroxide, Ammonium- oder Alkalisilikate und Ammonium- oder Alkalimetasilikate sowie Gemische der vorgenannten Stoffe eingesetzt werden.
Als Korrosionsinhibitoren können unter anderem Silberschutzmittel aus der Gruppe der Triazole, der Benzotriazole, der Bisbenzotriazole, der Aminotriazole, der Alkylaminotriazole und der Übergangsmetallsalze oder- komplexe eingesetzt werden.
Zur Verhinderung von Glaskorrosion, welche sich durch Trübungen, Irisieren, Schlieren und Linien auf den Gläsern bemerkbar macht, werden bevorzugt Glaskorrosionsinhibitoren eingesetzt. Bevorzugte Glaskorrosionsinhibitoren sind beispielsweise Magnesium- Zink und Bismuth-Salze und Komplexe.
Paraffinöle und Silikonöle können erfindungsgemäß optional als Entschäumer und zum Schutz von Kunststoff- und Metalloberflächen eingesetzt werden. Entschäumer werden bevorzugt in Anteilen von 0,001 Gew% bis 5 Gew% eingesetzt. Außerdem können Farbstoffe wie beispielsweise Patentblau, Konservierungsmittel wie beispielsweise Kathon CG, Parfüme und sonstige Duftstoffe der erfindungsgemäßen Reinigungsformulierung zugesetzt werden.
Ein geeigneter Füllstoff im Zusammenhang mit den erfindungsgemäßen Spülmittelzusammenstzungen ist beispielsweise Natriumsulfat.
Als weitere mögliche Zusatzstoffe im Zusammenhang mit der vorliegenden Erfindung sind amphotere und kationische Polymere zu nennen. - In einer Ausführungsform ist die erfindungsgemäße Spülmittelzusammensetzung phosphatfrei. Unter dem Begriff "phosphatfrei" sind in diesem Zusammenhang auch solche Spülmittelzusammensetzungen umfasst, welche im Wesentlichen kein Phosphat, d.h. Phosphat in technisch unwirksamen Mengen enthalten. Dies umfasst insbesondere Zusammensetzungen mit weniger als 1,0 Gew%, bevorzugt weniger als 0,5 Gew% Phosphat bezogen auf die Gesamtzusammensetzung.
- Die folgenden Beispiele dienen der Illustration der vorliegenden Erfindung und dürfen nicht als Beschränkung darauf verstanden werden.
- Angegeben sind jeweils Molverhältnisse.
-
- Polymer 1: Polykondensat aus L-Asparaginsäure/BTC 1,0:0,1
- Polymer 1b: Polykondensat aus L-Asparaginsäure/BTC 1,0:0,1 in Gegenwart von 5 mol% (bez. L-Asp) Methansulfonsäure
- Polymer 2: Polykondensat aus L-Asparaginsäure/BTC 1,0:0,2
- Polymer 3: Polykondensat aus L-Asparaginsäure/Citronensäure 1,0:0,5
- Polymer 4: Polykondensat aus L-Asparaginsäure/Glycin 1,0:0,1
- Polymer 5: Polykondensat aus L-Asparaginsäure/Glutaminsäure 1,0:0,1
- Polymer 5b: Polykondensat aus L-Asparaginsäure/Glutaminsäure 1,0:0,1 in Gegenwart von 5 mol% (bez. L-Asp) Methansulfonsäure
-
- Polymer V1: Polyasparaginsäure, Na-salz, Mw 3000 g/mol
- Polymer V2: Polyasparaginsäure, Na-salz, Mw 5400 g/mol
- Polymere
- Polymer 1:
In einem 2 I fassenden Reaktor mit Rührer wurden 133,10 g L-Asparaginsäure, 70 g Wasser und 23,42 g 1,2,3,4-Butantetracarbonsäure vorgelegt. Die Reaktionsmischung wurde unter Rühren für 4 h bei einer Temperatur von 210 °C unter gleichzeitiger Abdestillation von Wasser erhitzt. Die entstehende Schmelze des modifizierten Polyaspartimids wurde abgekühlt und anschließend zerkleinert. Um die wässrige Natriumsalzlösung der modifizierten Polyasparaginsäure herzustellen, dispergierte man 100 g der zerkleinerten Reaktionsmasse in 100 g Wasser, erwärmte die Mischung auf 70 °C und fügte bei dieser Temperatur so viel einer 50%igen wässrigen Natronlauge zu, so dass der pH-Wert im Bereich 7-8 lag. Dabei löste sich das in Wasser dispergierte Pulver allmählich auf und man erhielt eine klare wässrige Natriumsalzlösung der modifizierten Polyasparaginsäure. Das gewichtsmittlere Molekulargewicht (Mw) der modifizierten Polyasparaginsäure betrug 2600 g/mol. Erfindungsgemässes Polymer 1b: Die Synthese und Aufarbeitung dieses Polymers erfolgte genau wie in Polymer 1 beschrieben, jedoch wurden 4,81 g Methansulfonsäure zusätzlich in den Reaktor vorgelegt. Das gewichtsmittlere Molekulargewicht (Mw) der modifizierten Polyasparaginsäure betrug 3300 g/mol. - Polymer 2:
Analog zur Herstellung des Polymers 1 wurden 133,10 g L-Asparaginsäure und 46,83 g 1,2,3,4-Butantetracarbonsäure in den Reaktor vorgelegt für 2,5 h bei 240 °C polykondensiert. Die resultierende Schmelze des modifizierten Polyaspartimids wurde abgekühlt, zerkleinert und wie in Beispiel 1 beschrieben zu einer wässrigen Natriumsalzlösung der modifizierten Polyasparaginsäure hydrolysiert. Das gewichtsmittlere Molekulargewicht (Mw) der modifizierten Polyasparaginsäure betrug 1870 g/mol. - Polymer 3:
Analog zur Herstellung des Polymers 1 wurden 133,10 g L-Asparaginsäure und 96,07 g Zitronensäure in den Reaktor vorgelegt und für 5 h bei 180 °C polykondensiert. Die entstehende Schmelze des modifizierten Polyaspartimids wurde abgekühlt und anschließend zerkleinert. Um die wässrige Natriumsalzlösung der modifizierten Polyasparaginsäure herzustellen, löste man 100 g der abgekühlten und zerkleinerten Reaktionsmasse in 100 g Wasser und fügte unter Eiskühlung so viel einer 50%igen wässrigen Natronlauge zu, dass der pH-Wert im Bereich von 7-8 lag. Das gewichtsmittlere Molekulargewicht (Mw) der modifizierten Polyasparaginsäure betrug 1320 g/mol. - Polymer 4:
Analog zur Herstellung des Polymers 1 wurden 133,10 g L-Asparaginsäure, 30.00 g Wasser und 7.51 g Glycin in den Reaktor vorgelegt und 7 h bei 220 °C polykondensiert. Die resultierende Schmelze des modifizierten Polyaspartimids wurde abgekühlt, zerkleinert und wie in Beispiel 1 beschrieben zu einer wässrigen Natriumsalzlösung der modifizierten Polyasparaginsäure hydrolysiert. Das gewichtsmittlere Molekulargewicht (Mw) der modifizierten Polyasparaginsäure betrug 6060 g/mol. - Polymer 5:
Analog zu Beispiel 1 wurden 133,10 g L-Asparaginsäure, 30.00 g Wasser und 14.71 g L-Glutaminsäure in den Reaktor vorgelegt und 7,5 h bei 220 °C polykondensiert. Die resultierende Schmelze des modifizierten Polyaspartimids wurde abgekühlt, zerkleinert und wie in Beispiel 1 beschrieben zu einer wässrigen Natriumsalzlösung der modifizierten Polyasparaginsäure hydrolysiert. Das gewichtsmittlere Molekulargewicht (Mw) der modifizierten Polyasparaginsäure betrug 3810 g/mol. - Erfindungsgmässes Polymer 5b: Die Synthese und Aufarbeitung dieses Polymers erfolgte genau wie in Polymer 5 beschrieben, jedoch wurden 4,81 g Methansulfonsäure zusätzlich in den Reaktor vorgelegt. Das gewichtsmittlere Molekulargewicht (Mw) der modifizierten Polyasparaginsäure betrug 6100 g/mol.
- In einem Rundkolben wurden 10 g Maleinsäureamid (hergestellt durch die Umsetzung von Maleinsäureanhydrid mit Ammoniak) für 2 h bei 240 °C polykondensiert. Die Reaktionsmasse blähte sich dabei schaumartig auf und ließ sich nach Abkühlen leicht zerkleinern. Das zerkleinerte Polyaspartimid wurde wie in Beispiel 1 beschrieben zu einer wässrigen Polyasparaginsäure-Natriumsalzlösung hydrolysiert. Das gewichtsmittlere Molekulargewicht (Mw) betrug 3000 g/mol.
- In einem Rotationsverdampfer wurden 133,10 g L-Asparaginsäure für 2 h bei einer Temperatur von 220-240 °C polykondensiert. Das resultierende Polyaspartimid wurde wie in Beispiel 1 beschrieben zu einer wässrigen Polyasparaginsäure-Natriumsalzlösung hydrolysiert. Das gewichtsmittlere Molekulargewicht (Mw) betrug 5400 g/mol.
- Das gewichtsmittlere Molekulargewicht (Mw) der Beispiele wurde mit Hilfe von GPC (Gel-Permeations-Chromatographie) unter folgenden Bedingungen bestimmt:
Säule Suprema 100 10µ (Fa. Polymer Standard Service) Elutionsmittel 0,08 mol/l TRIS-Puffer pH = 7,0 in dest Wasser + 0,15 mol/l NaCl + 0,01 mol/l NaN3 Säulentemperatur 35 °C Durchflussgeschwindigkeit 0.8 mL/min Injektion 100 µL Konzentration 1,5 mg/mL Detektor DRI Agilent 1100UV GAT-LCD 503 (260nm) - Probelösungen wurden über Sartorius Minisart RC 25 (0,2 µm) filtriert. Die Kalibrierung erfolgte mit eng verteilten Na-PAA-Standards der Fa. Polymer Standard Service mit Molekulargewichten von M=1.250 bis M=193.800. Zusätzlich wurde Na-Acrylat mit einem Molekulargewicht von M=96 und ein PEG-Standard mit M=620, der mit Na-PAA M=150 gleichgesetzt. Die Werte außerhalb dieses Elutionsbereiches wurden extrapoliert. Die Auswertegrenze lag bei ca. M = 298 g/mol.
- Die Polymere wurden in der folgenden phosphatfreien Prüfformulierung PF1 getestet. Die Zusammensetzung der Prüfformulierung PF1 ist in Tabelle 1 (Angaben in Gew%) wiedergegeben.
Tabelle 1: Prüfformulierung PF1 Bestandteil PF 1 Protease 2,5 Amylase 1,0 Nichtionisches Tensid 5 Polymer 10 Natriumpercarbonat 10,2 Tetraacetylethylendiamin 4 Natriumdisilikat 2 Natriumcarbonat 19,5 Natriumcitrat-Dihydrat 35 Methylglycindiessigsäure, Na-Salz 10 Hydroxyethan-(1,1-diphosphonsäure) 0,8 - Dabei wurden folgende Versuchsbedingungen eingehalten:
Geschirrspüler: Miele G 1222 SCL Programm: 65 °C (mit Vorspülen) Spülgut: 3 Messer (Nickelchrommesser Karina, Solex Germany GmbH, Eisingen/Deutschland) 3 Trinkglas Amsterdam 0,2L 3 FRÜHSTÜCKSTELLER "OCEAN BLAU" (MELAMIN) 3 Porzellanteller: FAHNENTELLER FLACH 19 CM Anordnung: Messer in der Besteckschublade, Gläser im oberen Korb, Teller im unteren Korb einsortiert Geschirrspülmittel: 18 g Schmutzzugabe: 50 g Ballastschmutz wird aufgetaut mit der Formulierung nach dem Vorspülen dosiert, Zusammensetzung siehe unten Klarspültemperatur: 65 °C Wasserhärte: 21 °dH (Ca/Mg): HCO3 (3:1):1.35 Spülzyklen: 15; dazwischen jeweils 1 h Pause (10 min geschlossene Tür, 50 min geöffnete Tür) Auswertung: Visuell nach 15 Spülzyklen - Die Bewertung des Spülguts erfolgte nach 15 Zyklen in einer abgedunkelten Kammer unter Licht hinter einer Lochblende unter Verwendung einer Notenskala von 10 (sehr gut) bis 1 (sehr schlecht). Vergeben wurden sowohl Noten von 1 bis 10 für Spotting (sehr viele, intensive Spots = 1, keine Spots = 10), als auch für Belag (1 = sehr starker Belag, 10 = kein Belag)
-
Stärke: 0,5 % Kartoffelstärke, 2,5 % Bratensoße Fett: 10,2 % Margarine Protein: 5,1 % Eigelb, 5,1 % Milch Andere: 2,5 % Tomatenketchup, 2,5 % Senf, 0,1 % Benzoesäure, 71,5 % Wasser - Die Formulierungen mit erfindungsgemäßer modifizierter Polyasparaginsäure zeichneten sich insbesondere durch ihre sehr hohe belagsinhibierende Wirkung gegenüber anorganischen und organischen Ablagerungen auf Glas und Messern aus. Weiterhin erhöhten sie die Reinigungskraft des Geschirrspülmittels und begünstigten das Ablaufen des Wassers vom Spülgut, so dass besonders klare Gläser und glänzende Metallbesteckteile erhalten wurden.
In der nachfolgenden Tabelle 2 sind die Noten für Belagsbildung (B) und Spotting (S) auf Messern und Trinkgläsern aufgeführt.Tabelle 2: Testergebnisse Prüfformulierung 1 (PF 1 Polymer Messer (B+S) Gläser (B+S) ohne Polymer 7,0 7,0 Polymer 1 15,3 11,7 Polymer 1b 15,7 12,0 Polymer 2 14,6 11,7 Polymer 3 12,7 10,0 Polymer 4 14,0 10,3 Polymer 5 13,7 10,3 Polymer 5b 14,3 11,1 Polymer V1 8,3 7,7 Polymer V2 11,4 9,0
Die vorliegende Erfindung betrifft auch Spülmittelzusammensetzungen, insbesondere Spülmittelzusammensetzungen für maschinelles Geschirrspülen, umfassend modifizierte Polyasparaginsäuren herstellbar wie hier dargestellt und beschrieben. Die Beschreibung der Herstellung von modifizierten Polyasparaginsäuren im Zusammenhang mit der vorliegenden Erfindung betrifft also generell sowohl die erfindungsgemäße Verwendung solcher modifizierter Polyasparaginsäuren als Zusatzstoff in Spülmitteln, als auch ihren Einsatz als Bestandteil von erfindungsgemäßen Spülmittelzusammensetzungen.
Als Asparaginsäure (i) im Zusammenhang mit der Herstellung der erfindungsgemäß einzusetzenden Polyasparaginsäure kann sowohl L- als auch D- und DL-Asparaginsäure eingesetzt werden. Bevorzugt wird L-Asparaginsäure eingesetzt.
Als carboxylhaltige Verbindung (ii) im Zusammenhang mit der Herstellung der erfindungsgemäß einzusetzenden Polyasparaginsäure kann unter anderem eine Carbonsäure (Monocarbonsäure oder Polycarbonsäure), eine Hydroxycarbonsäure und/oder eine Aminosäure (außer Asparaginsäure) eingesetzt werden. Solche Carbonsäuren oder Hydroxycarbonsäuren sind bevorzugt mehrbasisch. In diesem Zusammenhang können also bei der Herstellung der erfindungsgemäß einzusetzenden Polyasparaginsäure mehrbasische Carbonsäuren eingesetzt werden, z.B. Oxalsäure, Adipinsäure, Fumarsäure, Maleinsäure, Itaconsäure, Aconitsäure, Bernsteinsäure, Malonsäure, Korksäure, Azelainsäure, Diglykolsäure, Glutarsäure, C1-C26 Alkylbernsteinsäuren (z.B. Octylbernsteinsäure), C2-C26 Alkenylbernsteinsäuren (z.B. Octenylbernsteinsäure), 1,2,3-Propantricarbonsäure, 1,1,3,3-Propantetracarbonsäure, 1,1,2,2-Ethantetracarbonsäure, 1,2,3,4-Butantetracarbonsäure, 1,2,2,3-Propantetracarbonsäure, oder 1,3,3,5-Pentantetracarbonsäure. Ferner können in diesem Zusammenhang mehrbasische Hydroxycarbonsäuren eingesetzt werden, z.B. Citronensäure, Isocitronensäure, Schleimsäure, Weinsäure, Tartronsäure, oder Äpfelsäure. Als Aminosäuren können in diesem Zusammenhang unter anderem Aminocarbonsäuren (z.B. Glutaminsäure, Cystein), basische Diaminocarbonsäuren (z.B. Lysin, Arginin, Histidin, Aminocaprlactam), neutrale Aminosäuren (z.B. Glycin, Alanin, Valin, Leucin, Isoleucin, Methionin, Cystein, Norleucin, Caprolactam, Asparagin, Isoasparagin, Glutamin, Isoglutamin), Aminosulfonsäuren (z.B. Taurin), Hydroxylarninosäuren (z.B. Hydroxyprolin, Serin, Threonin), Iminocarbonsäuren (z.B. Prolin, Iminodiessigsäure), oder aromatische und heterocyclische Aminosäuren (z.B. Anthranitsäure, Tryptophan, Tyrosin, Histidin) eingesetzt werden, aber nicht Asparaginsäure. Bevorzugte carboxylhaltige Verbindungen (ii) im Zusammenhang mit der Herstellung der erfindungsgemäß einzusetzenden modifizierten Polyasparaginsäuren sind 1,2,3,4-Butantetracarbonsäure, Zitronensäure, Glycin, Glutaminsäure, Itaconsäure, Bernsteinsäure, Taurin, Maleinsäure und Glutarsäure, besonders bevorzugt 1,2,3,4-Butantetracarbonsäure, Zitronensäure, Glycin und Glutaminsäure.
Claims (10)
- Verwendung von modifizierter Polyasparaginsäure als Zusatzstoff in Spülmitteln, wobei die modifizierte Polyasparaginsäure herstellbar ist durch Polykondensation von(i) 50 bis 99 mol% Asparaginsäure und Methansulfonsäure in einem Verhältnis von 200:1 bis 5:1; und(ii) 1 bis 50 mol% mindestens einer carboxylhaltigen Verbindung,und anschließender Hydrolyse der Cokondensate unter Zugabe einer Base,
wobei (ii) keine Asparaginsäure ist. - Verwendung nach Anspruch 1, wobei (i) 50 bis 95 mol% Asparaginsäure und (ii) 5 bis 50 mol% mindestens einer carboxylhaltigen Verbindung ist.
- Verwendung nach Anspruch 1 oder 2, wobei (i) 80 bis 95 mol% Asparaginsäure und (ii) 5 bis 20 mol% mindestens einer carboxylhaltigen Verbindung ist.
- Verwendung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei (ii) eine Monocarbonsäure, eine Polycarbonsäure, eine Hydroxycarbonsäure und/oder eine Aminosäure ist.
- Verwendung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei (ii) ausgewählt ist aus der Gruppe bestehend aus 1,2,3,4-Butantetracarbonsäure, Zitronensäure, Glycin und Glutaminsäure.
- Verwendung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei die Base ausgewählt ist aus der Gruppe bestehend aus Alkali- und Erdalkalimetallbasen; Carbonate; Ammoniak; primäre, sekundäre oder tertiäre Amine; und Basen mit primären, sekundären oder tertiären Aminogruppen.
- Verwendung nach einem der Ansprüche 1 bis 6 in Spülmitteln für maschinelle Geschirrspüler.
- Spülmittelzusammensetzung umfassend(a) 1-20 Gew% mindestens einer modifizierten Polyasparaginsäure;(b) 0-50 Gew% Komplexbildner;(c) 0,1-80 Gew% Builder und/oder Co-Buiider;(d) 0,1-20 Gew% nichtionische Tenside;(e) 0-30 Gew% Bleichmittel und Bleichaktivatoren;(f) 0-8 Gew% Enzyme; und(g) 0-50 Gew% Zusatzstoffe,und anschließender Hydrolyse der Cokondensate unter Zugabe einer Base,
wobei die modifizierte Polyasparaginsäure herstellbar ist durch Polykondensation von(i) 50 bis 99 mol% Asparaginsäure und Methansulfonsäure in einem Verhältnis von 200:1 bis 5:1; und(ii) 1 bis 50 mol% mindestens einer carboxylhaltigen Verbindung,
wobei (ii) keine Asparaginsäure ist. - Spülmittelzusammensetzung nach Anspruch 8, wobei die Zusammensetzung geeignet ist für maschinelle Geschirrspüler.
- Spülmittelzusammensetzung nach Anspruch 8 oder 9, umfassend(a) 2-12 Gew% mindestens einer modifizierten Polyasparaginsäure;(b) 3-50 Gew% Methylglycindiessigsäure und deren Salze;(c) 15-65 Gew% Builder und/oder Co-Builder(d) 0,5-10 Gew% nicht-ionische Tenside(e) 0-30 Gew% Bleichmittel und Bleichaktivatoren(f) 0-8 Gew% Enzyme; und(g) 0-50 Gew% Zusatzstoffe,und anschließender Hydrolyse der Cokondensate unter Zugabe einer Base,
wobei die modifizierte Polyasparaginsäure herstellbar ist durch Polykondensation von(i) 50 bis 99 mol% Asparaginsäure und Methansulfonsäure in einem Verhältnis von 200:1 bis 5:1; und(ii) 1 bis 50 mol% mindestens einer carboxylhaltigen Verbindung,
wobei (ii) keine Asparaginsäure ist.
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