BENZYLHEMIFORMAL ENTHALTENDE MIKROBIZIDE MITTEL
Gegenstand der vorliegenden Anmeldung sind neue Mischungen enthaltend 1,2- Benzisothiazolinon (BIT) und Benzylhemiformal (BHF), Verfahren zu deren Herstellung und deren Verwendung zum Schutz von technischen Materialien vor Befall und Zerstörung durch Mikroorganismen sowie mikrobizide Mittel auf Basis dieser neuen Mischungen.
1 ,2-Benzisothiazolinon (BIT) bzw. dessen Natrium-, Kalium- oder Lithiumsalze sind seit langem in der Praxis verwendete Wirkstoffe zur Herstellung mikrobizid wirksamer Formulierungen. Dieser Wirkstoff zeichnet sich durch eine gute chemische und thermische Stabilität aus und verfügt darüber hinaus grundsätzlich über eine breite antimikrobielle Wirkung (Bakterien, Pilze, Hefen). Allerdings ist die Wirk- höhe gegen bestimmte Bakterienarten nicht immer zufriedenstellend und die beobachtete Wirkgeschwindigkeit in manchen Fällen nicht hoch genug.
Benzylhemiformal (BHF, kommerzielle Bezeichnung z.B. Preventol® D2) ist ein Biozidwirkstoff auf Basis eines Formaldehydabspalters und ist, wie aus der Literatur bekannt, bereits für die verschiedensten Anwendungen (Kühlschmierstoffe, Kosme- tika, Anstrichmittel, Betonadditive etc.) verwendet worden. Benzylhemiformal (BHF) verfügt über die für einen Formaldehydabspalter typischen günstigen Eigenschaften wie gute bakterizide Wirksamkeit, schnellen Wirkeintritt oder Gasphasenaktivität. Allerdings sind zur Erzielung zufriedenstellender Ergebnisse in manchen Fällen Dosiermengen notwendig, die im Sinne einer sicheren und ökonomischen
Verwendung verbesserungswürdig erscheinen.
Überraschenderweise wurden nun neue Mischungen auf Basis von 1 ,2-Benzisothia- zolinon (BIT) und Benzylhemiformal (BHF) gefunden, die die Nachteile der jewei- ligen Einzelkomponenten in vorteilhafter Weise überwinden und somit zu einer Verbesserung des Standes der Technik beitragen.
Die vorliegende Erfindung betrifft daher Mischungen, die dadurch gekennzeichnet sind, dass sie 1 ,2-Benzisothiazolinon (BIT) und/oder dessen Natrium-, Kalium- oder Lithiumsalze und Benzylhemiformal (BHF) als wirksame Komponenten enthalten.
Die erfindungsgemäßen Mischungen weisen eine starke Wirkung gegen Mikroorganismen auf und können zum Schutz von technischen Materialien gegen Befall und Zerstörung durch Mikroorganismen eingesetzt werden.
Darüber hinaus zeichnen sich die erfindungsgemäßen Mischungen überraschend dadurch aus, dass sie in spezifischen Mischungsverhältnissen eine synergistische Wirkungssteigerung aufweisen. Daraus folgt, dass die zum Schutz technischer Produkte im Falle der erfindungsgemäßen Mischungen benötigten Konzentrationen, verglichen mit den nötigen Konzentrationen im Falle der jeweiligen Einzel Wirkstoffe, herabgesetzt werden können. Dies ist unter ökonomischen, ökologischen und anwendungstechnischen Gesichtspunkten ausgesprochen vorteilhaft und stellt einen Beitrag zur Erhöhung der Konservierungsqualität dar.
Bevorzugt können mit den erfindungsgemäßen Wirkstoffmischungen funktionelle Flüssigkeiten und wasserhaltige technische Produkte, die anfällig sind gegen den
Befall durch Mikroorganismen, konserviert werden.
Beispielhaft, jedoch ohne zu limitieren seien die Anwendungen für folgende technische Materialien und Produkte genannt:
Anstrichmittel, Farben , Putze und sonstige Beschichtungsmittel Stärke-lösungen, oder -slurrys oder andere auf Basis von Stärke hergestellte Produkte wie z.B. Druckverdicker
Slurrys anderer Rohstoffe wie Farbpigmente (z.B. Eisenoxidpigmente, Ruß- pigmente, Titandioxidpigmente) oder Slurrys von Füllstoffen und Streichpigmenten wie Kaolin, Calciumcarbonat oder Talkum
Bauchemische Produkte wie Betonadditive beispielsweise auf Basis von Melasse, Ligninsulfonaten oder Polyacrylaten, Bitumenemulsionen oder Fugendichtungsmassen
Leime und Klebstoffe auf Basis der bekannten tierischen, pflanzlichen oder synthetischen Rohstoffe
Polymerdispersionen auf Basis von z.B. Polyacrylat, Styrolacrylat, Styrol- butadien, Polyvinylacetat u.a.
Detergentien und Reinigungsmittel für den technischen und Haushaltsbedarf Mineralöle oder Mineralölprodukte (wie z.B. Dieselkraftstoffe) - Kühlschmierstoffe zur Metallverarbeitung auf Basis von Mineralöl-haltigen, halbsynthetischen oder synthetischen Konzentraten Hilfsmittel für die Leder-,Textil- oder fotochemische Industrie Vor- und Zwischenprodukte der chemischen Industrie, z.B bei der Farbstoffproduktion und -lagerung. - Tinten oder Tuschen
Wachs- und Tonemulsionen
Die erfindungsgemäßen Mischungen können zusätzlich einen oder mehrere weitere biozide Wirkstoffe enthalten. Als Mischungspartner seien die Verbindungen
Bronopol p-Chlor-m-kresol
N-Methylolharnstoff
Dimethylolharnstoff 4,5-Dichlor-2-n-octylisothiazolin-3-on
Ethylenglykolhemiformal
Ethylenglykol-bis-hemiformal
1 ,2-Dibrom-2,4-dicyanobutan
2,2-Dibrom-3-nitrilopropionsäureamid 2-n-Octylisothiazolin-3-on
Iodpropargylbutylcarbamat
2- Phenoxyethanol o-Phenyl-phenol
Quatäre Ammoniumsalze, wie z.B. N-Alkyl-N,N-dimethyl-berιzyl-ammoniumchlorid Tetramethylolacetylendiharnstoff Trimethylen-2-methylisothiazolinon-3 -on und gegebenenfalls weitere Stoffe genannt
Die Mengen an 1,2- Benzisothiazolinon (BIT) und/oder dessen Natrium-, Kaliumoder Lithiumsalz und Benzylhemiformal (BHF) in den erfindungsgemäßen Mischungen können über einen weiten Bereich variieren. In solchen Mischungen mit breiter antimikrobieller Wirkung, die zum Schutz funktioneller Flüssigkeiten und wasserhaltiger technischer Produkte dienen, liegt das Verhältnis von 1,2-Benziso- thiazolinon (BIT) zu Benzylhemiformal (BHF) im Allgemeinen im Gewichtsverhältnis von 9 : 1 bis 1 : 9, bevorzugt 5 : 1 bis 1 : 5, besonders bevorzugt 4 : 1 bis 1 : 4.
Die erfindungsgemäßen Mischungen können im Materialschutz zum Schutz technischer Materialien gegen Befall und Zerstörung durch unerwünschte Mikroorganismen eingesetzt werden. Insbesondere eignen sie sich zum Schutz von wässrigen funktionellen Flüssigkeiten. Sie sind besonders wirksam gegen Bakterien, Schimmel- pilze, Hefen sowie gegen Schleimorganismen. Beispielhaft, jedoch ohne zu limitieren, seien die folgenden Mikroorganismen genannt:
Alternaria wie Alternaria tenuis, Aspergillus wie Aspergillus niger, Chaetomium wie Chaetomium globosum, Fusarium wie Fusarium solani, Lentinus wie Lentinus tigri- nus, Penicillium wie Penicillium glaucum; Alcaligenes wie Alcaligenes faecalis, Bacillus wie Bacillus subtilis, Escherichia wie
Escherichia coli, Pseudomonas wie Pseudomonas aeruginosa oder Pseudomonas fluorescens, Staphylococcus wie Staphylococcus aureus; Candida wie Candida albicans, Geotrichum wie Geotrichum candidum;
Die erfindungsgemäßen Mischungen können hergestellt werden, indem man die Einzelkomponenten, gegebenenfalls unter Zugabe eines oder mehrerer Lösungsmittel und gegebenenfalls weiterer antimikrobiell wirksamer Verbindungen vermischt.
Die Applikation der erfindungsgemäßen Mischungen kann, in Abhängigkeit von ihren jeweiligen physikalischen und/oder chemischen Eigenschaften, entweder separat in Form einer Zudosierung der Einzelwirkstoffe erfolgen, wobei je nach vorliegendem Konservierungsproblem eine individuelle Einstellung des Konzentrationsverhältnisses vorgenommen werden kann, oder es kann eine Zudosierung der fertigen Mischung erfolgen. Dabei ist es auch möglich, die erfindungsgemäße Mischung zuvor in eine übliche Formulierung wie z.B. Lösungen, Emulsionen, Suspensionen, Pulver, Schäume, Pasten, Granulate, Aerosole und Femstverkapselungen in polymeren Stoffen, zu überführen.
Diese Formulierungen werden in an sich bekannter Weise hergestellt, z.B. durch Vermischen der erfindungsgemäßen Mischung oder der darin enthaltenen Einzelwirkstoffe mit Streckmitteln, also flüssigen Lösungsmitteln, unter Druck stehenden verflüssigten Gasen und/oder festen Trägerstoffen, gegebenenfalls unter Verwendung von oberflächenaktiven Mitteln, also Emulgiermitteln und/oder Dispergiermitteln und/oder schaumerzeugenden Mitteln. Im Falle der Benutzung von Wasser als
Streckmittel können z.B. auch organische Lösungsmittel als Hilfslösungsmittel verwendet werden. Als flüssige Lösungsmittel kommen im wesentlichen in Frage: Alkohole, wie Butanol oder Glykol sowie deren Ether und Ester, Ketone, wie Aceton, Methylethylketon, Methylisobutylketon oder Cyclohexanon, stark polare Lö- sungsmittel, wie Dimethylformamid oder Dimethylsulfoxid, sowie Wasser; Mit verflüssigten gasförmigen Streckmitteln oder Trägerstoffen sind solche Flüssigkeiten gemeint, welche bei normaler Temperatur und unter Normaldruck gasförmig sind, z.B. Aerosol-Treibgase, wie Halogenkohlenwasserstoffe sowie Butan, Propan, Stickstoff und Kohlendioxid; als feste Trägerstoffe kommen in Frage: z.B. natürliche Gesteins- mehle, wie Kaoline, Tonerden, Talkum, Kreide, Quartz, Attapulgit, Montmorillonit oder Diatomeenerde und synthetische Gesteinsmehle, wie hochdisperse Kieselsäure,
Alumim'umoxid und Silikate; als feste Trägerstoffe für Granulate kommen in Frage: z.B. gebrochene und fraktionierte natürliche Gesteine wie Calcit, Marmor, Bims, Sepiolith, Dolomit sowie synthetische Granulate aus anorganischen und organischen Mehlen sowie Granulate aus organischem Material wie Sägemehl, Kokosnuss- schalen, Maiskolben und Tabakstängel; als Emulgier- und/oder schaumerzeugende
Mittel kommen in Frage: z.B. nicht ionogene und anionische Emulgatoren, wie Poly- oxyethylen-Fettsäureester, Polyoxyethylen-Fettalkohol-Ether, z.B. Alkylarylpolygly- kolether, Alkylsulfonate, Alkylsulfate, Arylsulfonate sowie Eiweißhydrolysate; als Dispergiermittel kommen z.B. Ligninsulfitablaugen in Frage.
Es können in den Formulierungen Haftmittel und Verdicker wie Carboxymethyl- cellulose, natürliche und synthetische, pulverige, körnige oder latexförmige Polymere verwendet werden, wie Gummiarabicum, Polyvinylalkohol, Polyvinylacetat, sowie natürliche Phospholipide, wie Kephaline und Lecithine und synthetische Phospho- lipide. Weitere Additive können mineralische und vegetabile Öle sein.
Gegenstand der vorliegenden Erfindung sind weiterhin mikrobizide Mittel auf Basis der erfindungsgemäßen Wirkstoffmischungen, enthaltend mindestens ein Lösungsoder Verdünnungsmittel sowie gegebenenfalls Verarbeitungshilfsmittel und gegebe- nenfalls weitere antimikrobiell wirksame Stoffe.
Die zum Schutz von technischen Materialien zu verwendenden mikrobiziden Mittel oder formulierten Konzentrate enthalten die Wirkstoffe 1 ,2-Benzisothiazolinon (BIT) und/oder dessen Natrium-, Kalium- oder Lithiumsalz und Benzylhemiformal (BHF), gerechnet als Summe beider Wirkstoffe, in einer Konzentration von 5 bis 80
Gew.-%, vorzugsweise 10 bis 60 Gew.-%.
Die Anwendungskonzentrationen der erfindungsgemäß zu verwendenden Wirkstoffkombinationen richtet sich nach der Art und dem Vorkommen der zu bekämpfenden Mikroorganismen, der mikrobiellen Ausgangsbelastung sowie nach der Zusammensetzung des zu schützenden Materials. Die optimale Einsatzmenge kann durch Test-
reihen ermittelt werden. Im allgemeinen liegen die Anwendungskonzentrationen im Bereich von 0,01 bis 5 Gew.-%, vorzugsweise von 0,05 bis 1,0 Gew.-% der erfindungsgemäßen Mischung, bezogen auf das zu schützende Material.
Gegen bestimmte, insbesondere praxisrelevante Keime wie z.B. Pseudomonas fluorescens (siehe Beispiel), zeichnen sich die erfindungsgemäßen Mischungen durch synergistische Effekte aus, d.h. die Wirksamkeit der Mischung ist größer als dies aus der Wirksamkeit der Einzelkomponenten abzuleiten wäre.
Der gefundene Synergismus der erfindungsgemäßen Mischungen lässt sich über folgenden mathematischen Ansatz ermitteln (vgl. F.C. Kuli, P.C. Elisman, H.D. Sylwestrowicz and P.K. Mayer, Appl. Microbiol. 9, 538 (1961):
Qa Qb synergistischer Index (SI) = +
QA QB
Qa = Menge Komponente A in der Wirkstoffmischung, die den gewünsch- ten Effekt, d.h. kein mikrobielles Wachstum, erzielt,
QA ~ Menge Komponente A, die allein eingesetzt, das Wachstum der
Mikroorganismen unterdrückt,
QD = Menge Komponente B in der Wirkstoffmischung, die das Wachstum der Mikroorganismen unterdrückt, und
Qg = Menge Komponente B, die allein eingesetzt, das Wachstum der Mikroorganismen unterdrückt.
Ein synergistischer Index von SI <1 zeigt für die Wirkstoffmischung einen synergistischen Effekt an.
Beispielhaft, ohne zu limitieren, wird anhand der nachfolgenden Berechnungen die synergistische Wirkungsverstärkung dokumentiert.
Beispiel
Synergismus BIT / BHF Testkeim: Pseudomonas fluorescens Die Angaben in Klammern sind die Gewichtsverhältnisse der Wirkstoffe.
Qa Qb synergistischer Index (SI) +
QA QB
A = BIT / B = BHF
Die erfindungsgemäßen Kombinationen weisen in bestimmten Konzentrationsverhältnissen eine synergistische Wirkung auf.