Der ultimative Leitfaden für wasserbasierte Reinigungsformulierungen: Systeme, Additive und Tensidauswahl

Wasserbasierte Reinigungsmittel ersetzen aufgrund ihrer Sicherheit, Umweltvorteile und Kosteneffizienz zunehmend herkömmliche Lösungsmittel. Bei der Entwicklung eines effizienten, stabilen und nicht korrosiven Reinigers geht es jedoch nicht nur um das Mischen von Rohstoffen. Es handelt sich um eine präzise Kunst, die Grenzflächenchemie, Chelatbildung und Korrosionsschutz umfasst.

Dieser Leitfaden enthüllt die Kernlogik des industriellen Reinigungsformulierungsdesigns aus drei Dimensionen: Systemkonstruktion, Additivkombination und Tensidauswahl.

1. Auswahl des Systems: Das „Schlachtfeld“ der Reinigung

Der pH-Wert des Reinigungssystems bestimmt den Reinigungsmechanismus und die anwendbaren Szenarien.

1.1 Alkalische Systeme (am häufigsten)

• Szenarien: Schwerölreinigung, Entfettung.

• Mechanismus:

• Verseifungsalkalien reagieren mit tierischen und pflanzlichen Ölen (verseifbare Öle) zu wasserlöslichen Seifen.

• Hilfsemulgierung: Bei Mineralölen (nicht verseifbar) unterstützen Alkalien die Emulgierung und Dispersion von Tensiden, indem sie saure Böden neutralisieren und das Grenzflächenpotential verändern.

• Gängige Rohstoffe: Natrium-/Kaliumhydroxid (starkes Alkali), Natriumcarbonat (Soda), Natriumsilikat und Alkanolamine (MEA/TEA).

1.2 Saure Systeme

• Szenarien: Rostentfernung, Zunderentfernung und Reinigung anorganischer Ablagerungen.

• Mechanismus: Verwendet Säuren, um chemisch mit Metalloxiden zu reagieren, diese aufzulösen und abzulösen.

• Gängige Rohstoffe: Phosphorsäure, Zitronensäure und Methansulfonsäure (MSA).

1.3 Neutrale Systeme

• Szenarien: Präzisionsreinigung, empfindliche Metalle (Aluminium-/Zinklegierungen) und Haushaltsreinigung.

• Mechanismus: Verlässt sich ausschließlich auf die Benetzungs-, Emulgier- und Solubilisierungsfähigkeiten von Tensiden.

2. Auswahl der Zusatzstoffe: Die „Spezialkräfte“

Auch wenn sie in geringen Mengen eingesetzt werden, bestimmen Additive die Gesamtleistung und den Mehrwert des Produkts.

2.1 Chelatbildner und Dispergiermittel

Calcium- und Magnesiumionen im Wasser verringern die Wirksamkeit von Tensiden. Chelatbildner „sperren“ diese Ionen.

• Traditionell: EDTA-2Na/4Na, NTA.

• Umweltfreundlich: GLDA, MGDA.

• Dispergiermittel: Polycarboxylate (z. B. PAA) verhindern die Wiederablagerung von Schmutz.

2.2 Korrosionsinhibitoren

Muss je nach Untergrund genau ausgewählt werden:

• Eisenmetalle (Stahl): Natriumnitrit (traditionell), Molybdate (umweltfreundlich), organische Carbonsäureamine.

• Nichteisenmetalle (Kupfer/Aluminium): Benzotriazol (BTA) für Kupfer; Natriumsilikat- oder Phosphatester für Aluminium.

2.3 Kupplungsmittel (Lösungsmittel)

• Funktion: Helfen, Öl aufzulösen und die Kompatibilität der Formulierungskomponenten zu erhöhen.

• Gängige Rohstoffe: Glykolether (z. B. BCS, DPM).

3. Auswahl der Tenside: Die „Hauptkraft“

Tenside entfernen Schmutz von Substraten durch Benetzung, Permeation, Emulgierung und Dispersion.

3.1 Nichtionische Tenside (die wichtigsten Reinigungsmittel)

Sie verfügen über ausgezeichnete Emulgierungs- und Lösungsfähigkeiten und werden von der Wasserhärte nicht beeinflusst.

• Isomere Alkoholethoxylate (XP/XL/TO-Serie):
  Diese modernen Tenside bieten im Vergleich zu herkömmlichen AEOs eine bessere Penetration und eine schmale Gelphase. Beispielsweise nutzen Produkte wie [RQB-CN75] neuartige isomere Strukturen, um hartnäckige Ölflecken außergewöhnlich gut zu benetzen und gründlich zu reinigen.

• Sekundäre Alkoholethoxylate (SAEO):
  Bekannt für ihre Umweltfreundlichkeit und schnelle Benetzung. Unser [C18A] ist ein Paradebeispiel dafür, dass es sich hervorragend mit Wasser mischt und biologisch abbaubar ist, was es ideal für nachhaltige Formulierungen macht.

• Schaumarme Typen:
  Polyoxyethylen-Polyoxypropylen-Blockpolyether oder endverkappte Ether.

3.2 Anionische Tenside (Hilfsmittel und Synergie)

Sie sorgen für Benetzung und Dispergierung und erhöhen den Trübungspunkt (Temperaturbeständigkeit) der Formulierung deutlich.

• Sulfonate: Natriumalkylbenzolsulfonat (LAS), Natriumxylensulfonat (SXS).

• Carboxylate:
  Fettsäureseifen sind üblich, für Hochleistungsanforderungen werden jedoch modifizierte Carboxylate bevorzugt. beispielsweise [CE100A] ist ein isomeres Alkoholethoxylatcarboxylat, das eine unübertroffene Reinigungskraft für hartnäckige Ölflecken bietet, insbesondere in Tauchbädern, die auf über 50 °C erhitzt werden.

• Spezielle Anionika: Sulfosuccinate (Aerosol OT) für schnelle Benetzung; Phosphatester für hochalkalische Systeme.

4. Expertentipps für die Formulierungsgestaltung

1. Die HLB-Regel:
   Bei der Mineralölreinigung führt bei der Auswahl nichtionischer Tenside die Einstellung des gemischten HLB-Werts auf 11-13 normalerweise zu den besten Emulgierungsergebnissen.

2. Kontrolle des Trübungspunkts:
   Die Reinigungseffizienz ist nahe oder leicht unterhalb des Trübungspunkts des nichtionischen Tensids am höchsten. Wenn eine Hochtemperaturreinigung erforderlich ist, müssen anionische Tenside hinzugefügt werden, um den Trübungspunkt zu erhöhen.

3. Schaummanagement:
   Bei Sprühreinigungsanwendungen ist die Schaumkontrolle von entscheidender Bedeutung. Standard-Tenside verursachen Pumpenkavitation. Sie müssen sich für spezielle schaumarme Tenside entscheiden, z. B. modifizierte Ether mit Alkylendgruppen wie [DTL1] , die so konzipiert sind, dass sie selbst unter Sprühdruck keinen Schaum erzeugen und gleichzeitig eine hohe Reinigungseffizienz aufrechterhalten.