DE602004011550T2

DE602004011550T2 - Reinigungs- und multifunktionelle beschichtungszusammensetzung einer quartären organosilanverbindung und wasserstoffperoxid

Info

Publication number: DE602004011550T2
Application number: DE602004011550T
Authority: DE
Inventors: Howard G. Paradise Valley OHLHAUSEN; Jerome H. Sun City LUDWIG
Original assignee: Resource Development LLC
Current assignee: Resource Development LLC
Priority date: 2003-10-31
Filing date: 2004-09-21
Publication date: 2009-01-29
Anticipated expiration: 2024-09-22
Also published as: BRPI0415861A; CN1874855B; JP2006526686A; AU2004285098B8; EP1678266A2; WO2005042657A2; RU2006118805A; AU2004285098B2; CA2522444C; JP4323518B2; KR20060096070A; RU2346969C2; AU2004285098A1; UA86953C2; CN1874855A; DE602004011550D1; WO2005042657A3; EP1678266B1; ZA200603354B; ATE384771T1

Description

Gebiet der Erfindung
Diese Erfindung betrifft eine Reinigungszusammensetzung, welche auch eine multifunktionelle Beschichtung auf der reinen Oberfläche bereitstellt, um sie sowohl wasser- und schmutzabweisend, als auch antimikrobiell zu machen. Quartäre Organosilanstickstoffverbindungen werden mit Wasserstoffperoxid in wässrigen Medien formuliert, um die Reinigungs- und multifuktionelle Beschichtungszusammensetzung bereitzustellen.
Hintergrund der Erfindung
Regen und Gischt von Seen und Ozeanen enthalten genug gelöste Gase, Kohlensäure, Chloride, Sulfate, Nitrate, Ammoniak und Aerosole um sie chemisch aktiv zu machen. Ebenso enthält Grundwasser oder öffentlich geliefertes Leitungswasser meistens, obwohl im Allgemeinen sicher zum Trinken, Kochen, Waschen und Baden, immer noch genug Salze, Minerale harten Wassers, Bakterien, organische und anorganische Kontaminanten und Chemikalien zur Wasserbehandlung, so dass es ebenso chemisch aktiv wird.
Wenn man jedwede dieser Wasserarten auf den meisten kieselhaltigen und nichtkieselhaltigen Oberflächen wie Glas, Porzellan, Keramik, Marmor, Granit, Polyurethan, Polyester, Polyacryl, Melamin/Phenolharzen und Polycarbonaten verdunsten lässt, vereinigt es sich mit gewöhnlichem Schmutz, um die Bildung, Adhäsion und Ansammlung von unlöslichen Mineralablagerungen, Kesselstein, Rost und Seifenschaumresten zu begünstigen. Diese andauernde Exposition gegenüber chemisch aktiven Wassers trägt direkt zum verstärkten Verschmutzen und zum kostenspieligen Zyklus der Oberflächenbeschädigung bei, der durch Kratzen und Schruppen mit scharfen Reinigungsmitteln und Reinigern, um unlösliche Ansammlungen zu entfernen, entsteht.
Auf diese Weise bleibt, solange bis Regen, Grundwasser und öffentlich geliefertes Leitungswasser vollständig entionisiert und demineralisiert sind, jede Küchen- und Badoberfläche, die Wasser und wasserhaltigem Verschütteten und Spritzern (wie Spülen, Theken, Herd, Ofen, Koch- und Waschgeräte, Badewannen und Duschkabinen) ausgesetzt ist, Gegenstand von Adhäsion und Ansammlung von wasserunlöslichem Schmutz.
Um den wasserunlöslichen Schmutz zu entfernen, haben sich Hausfrauen und professionelles Reinigungspersonal stärkeren und stärkeren Reinungshilfen zugewandt, einschließlich starker Säuren und Alkalis, Durchdringungslösungsmitteln und einer breiten Palette von abrasiven Reinigern. Das unvermeidbare Ergebnis der Verwendung derartiger scharfer Reinigungshilfen ist ein die Oberfläche zerstörender Zyklus. Je schärfer der Reinigungvorgang, desto mehr werden die mikroskopischen Poren geöffnet und die Hydrophilizität der Oberfläche steigt. Je offener und verwundbarer die Poren sind, desto tiefer dringt der neue Schmutz ein und desto größer ist seine Adhäsion und seine Ansammlung und es wird ein desto stärkerer Reinigungvorgang benötigt, um den Schmutz mit größerer und größerer Zerstörung der Oberflächenabschlussschicht zu entfernen. Obwohl erst nur mikroskopisch, führt dieser Zyklus letztendlich dazu, dass Oberflächen sichtbar rau werden, Verlust an Farbigkeit und Glanz zeigen und stärker schmutzanfällig werden.
Es war bekannt, dass der Schmutz- und Wasserabstoßeffekt von Oberflächen durch die Verwendung von Siliziumzusammensetzungen verbessert werden kann. Es gab eine intensive Forschung und Entwicklung, welche Siliziumzusammensetzungen einschloss, um die Oberflächen wasserabweisend zu machen. Zum Beispiel offenbart U.S. Pat. Nr. 2,612,458 (Stedman) die Auftragung substituierter Polysilicane auf Windschutzscheiben, um einen Abstoßeffekts zu erreichen. U. S. Pat. Nr. 2,923,653 (Matlin et al.) offenbart verbesserte Zusammensetzungen, die Alkoxyreste im Polysilikan verwenden, um den Abstoßeffekt zu verbessern. U. S. Pat. Nr. 2,962,390 (Fain et al.) beschreibt eine Paste, die ein festes abreibendes Mittel und ein Alkylalkoxysilan enthält, welches, wenn es auf eine Glasoberfläche gerieben wird, einen Abstoßeffekt bereitstellt. U. S. Pat. Nr. 3,244,541 (Fain et al.) offenbart saure Lösungen von Alkylalkoxysilanmonomeren, die regenabweisende Filme auf Glas herstellen und welche auch lösungsmittelresistent sind.
U. S. Pat. Nr. 3,579,540 (Ohlhausen) offenbart wasserabweisende, einen Film bildende Zusammensetzungen aus Alkylpolysiloxanen und Säure oder Alkylpolysiloxanen, Säure und Lösungsmittel, welche zu dauerhaften und wirksam wasserabweisenden Filmen auf vielfältigen Oberflächen führen. Weitere Verbesserungen bei lösungsmittelfreien Zusammensetzungen zur Behandlung von porösen und nichtporösen Oberflächen wurden gemacht, wie in U. S. Pat. Nr. 6,432,181 (Ludwig und Ohlhausen) offenbart. Das '181 Patent befriedigte ein Bedürfnis, welches für schmutz- und wasserabweisende Zusammensetzungen, die Lösungsmittel eliminieren und die Siliziumverbindung wirksamer und wirtschaftlicher verwenden, existierte. Zusätzliche Verbesserungen bei schmutz- und wasserabweisenden Zusammensetzungen wurden durch Bereitstellen von physiologisch akzeptablen Zusammensetzungen gemacht, welche für die Haut des Benutzers nicht reizend waren, wie in U. S. Pat. Anmeld. Seriennr. 09/941,896, eingereicht am 28. August 2001 (Ludwig und Ohlhausen), jetzt U. S. Pat. Nr. XXXXX, offenbart.
Viele verschiedene Typen harter und weicher Oberflächen wurden ebenfalls durch Beschichtung mit verschiedenen Mitteln antimikrobiell gemacht. Quartäre Organosilanstickstoffverbindungen wurden auch wirksam verwendet, um mikrobielle Kontamination zu eliminieren und/oder zu vermindern, wenn sie auf eine Vielzahl von Oberflächen aufgetragen wurden. Zum Beispiel kann bakterielle, virale und Pilzkontamination eliminiert oder vermindert werden, wenn derartige quartäre Organosilanverbindungen auf die Oberflächen aufgetragen werden. Im Handel erhältliche quartäre Organosilanammoniumverbindungen, welche zu diesem Zweck verwendet worden sind, schließen 3-(Trimethoxysilyl)propyldimethyloctadecylammoniumchlorid, 3-(Trimethoxysilyl)propyldidecylmethylammoniumchlorid, und 3-(Trimethoxysilyl)propyltetradecyldimethylammoniumchlorid ein.
Trotz der Verbesserungen, die über viele Dekaden der Forschung und Entwicklung betreffend Reinigungs- oder der Beschichtungszusammensetzungen für eine Vielzahl von Oberflächen gemacht worden sind, gibt es immer noch das Bedürfnis für weitergehende Verbesserungen.
Zusammenfassung der Erfindung
Diese Erfindung stellt in einer Ausführungsform eine Reinigungs- und multifunktionelle Beschichtungszusammensetzung zum Behandeln einer Oberfläche bereit, umfassend eine kationische quartäre Organosilanammoniumverbindung, welche man an die Oberfläche binden kann, und Wasserstoffperoxid in einem sauren wässrigen Medium, wobei die quartäre Verbindung durch die Formel
definiert ist, wobei R¹ = Wasserstoff und/oder C₁-C₄-Alkyl; R² = ein zweiwertiger Kohlenwasserstoffrest mit 1 bis 8 Kohlenstoffatomen, R³ = Wasserstoff oder C₁-C₄-Alkyl, R⁴ = Wasserstoff oder C₁-C₁₀-Alkyl, R⁵ = ein gesättigter oder ungesättigter C₁₀-C₂₂-Kohlenwasserstoffrest und X = ein Halogenid, Carboxylat, Sulfonat, Hydroxid, Sulfat oder Phosphat,
wobei die quartäre Verbindung in einer Menge von bis zu etwa 3 Gew.-% und das Wasserstoffperoxid in einer Menge von bis zu etwa 8 Gew.-% vorhanden ist, wobei die Komponenten in diesen Mengen wirksam sind die Oberfläche zu reinigen und eine multifunktionelle Beschichtung an die Oberfläche zu binden, um diese (a) Wasser- und schmutzabweisend und (b) antimikrobiell zu machen.
Die Reinigungs- und Beschichtungszusammensetzung umfasst eine kationische quartäre Organosilanammoniumverbindung (nachstehend manchmal einfach als „Organosilan quat" bezeichnet) und Wasserstoffperoxid, welches an die Oberfläche binden kann.
Die Erfindung stellt in einer weiteren Ausführungsform ein Verfahren bereit, welches ferner einen Alkohol, ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus Methanol, Ethanol und Isopropanol, enthält.
Es wurde gefunden, dass die erfindungsgemäße Beschichtungszusammensetzung Eigenschaften eines grenzflächenaktiven Mittels aufweist, was es ermöglicht, eine verschmutzte Oberfläche zu reinigen und gleichzeitig wasser- und schmutzabweisend, ebenso wie antimikrobiell zu machen. Folglich können Alltagsoberflächen, die mit alltäglichem Haushaltsschmutz, der vom Kochen, Essen, Waschen usw. stammt, beschmutzt sind, gleichzeitig gereinigt werden und mit einer gebundenen Beschichtung, die ziemlich dauerhaft Wasser und Schmutz abweist und zusätzlich antimikrobielle Eigenschaften aufweist, ausgestattet werden.
Es wurde auch entdeckt, dass das Organosilan quat in Kombination mit Wasserstoffperoxid synergistische Ergebnisse bei der Bindung an Oberflächen zeigt. Die erfindungsgemäße Zusammensetzung, die die Kombination des Organosilan quat und Wasserstoffperoxidkomponenten enthält, stellt unerwarteterweise eine verbesserte Bindung und Dauerhaftigkeit der Zusammensetzung auf einer Vielzahl von Oberflächen bereit. Mit anderen Worten, die Ergebnisse, die mit den kombinierten Komponenten in der Zusammensetzung erreicht wurden, übertreffen die erwartete algebraische Summe der Aktivität jeder einzelnen Komponente, wenn sie allein auf der Oberfläche verwendet wird. Diese synergistischen Aktivitäten tragen zu den einzigartigen Zusammensetzungen und Verfahren dieser Erfindung bei.
Vorzugsweise wird das Organosilan quat in einer Menge von bis zu etwa 1 Gew.-% und das Wasserstoffperoxid in einer Menge von etwa 3 bis etwa 6 Gew.-% verwendet.
Die Beschichtungszusammensetzung kann ferner ein Lösungsmittel enthalten, wie einen Alkohol, ein Polyol, ein Glycolether und Gemische davon, zum Beispiel Glykol, Propylenglykolmonomethylether, Methanol, Ethanol oder Isopropanol. Ferner ist der pH vorzugsweise im Bereich von etwa 2 bis etwa 5. Die Zusammensetzung wird vorzugsweise auch mit entionisiertem Wasser formuliert.
Die Erfindung betrifft auch ein Verfahren zur Behandlung von Alltagsoberflächen, wie in Haushalten, Büros, Fahrzeugen usw. mit einer Zusammensetzung, die eine reine Oberfläche und eine multifunktionelle Beschichtung bereitstellt. Zum Beispiel können Alltagsoberflächen, die mit Verschüttetem, Spritzern und Flecken, die vom Kochen, Essen, Waschen usw. stammen, gereinigt werden und mit der multifunktionellen Beschichtung nach Auftragen der erfindungsgemäßen Zusammensetzung ausgestattet werden. Beispielsweise kann eine flüssige erfindungsgemäße Zusammensetzung durch Wischen oder Sprühen auf eine verschmutzte Oberfläche in einer wirksamen Menge aufgetragen werden und der Schmutz wird durch Wischen entfernt. Bei einer derartigen Auftragung wird die Oberfläche rein und eine multifunktionelle Beschichtung wird an die Oberfläche gebunden und bildet dabei eine reine, schmutz- und wasserabweisende und antimikrobielle Oberfläche.
Eine weitergehendes Verständnis der Erfindung, ihre verschiedenen Ausführungsformen und Operationsparameter werden mit Bezug auf die folgende detaillierte Beschreibung offenbar.
Detaillierte Beschreibung der Erfindung
In Übereinstimmung mit der vorstehend genannten Zusammenfassung sind es die Aufgaben dieser Erfindung, Zusammensetzungen und Verfahren bereitzustellen, um gleichzeitig im wesentlichen in einem Schritt zu reinigen, zu desinfizieren und Alltagsoberflächen wasser- und schmutzabweisend zu machen. Die Erfindung stellt Zusammensetzungen bereit, welche (1) VOC-konform (flüchtige organische Verbindungen) und biologisch abbaubar sind, (2) Durchdringungsreiniger mit hoher Arbeitsleistung sind, (3) Breitbanddesinfektionsmittel sind, (4) bindungsfähige und dauerhafte wasser- und schmutzabweisende Mittel, die gegen die Entfernung durch Seifen, Lösungsmittel, Detergentien und milde abrasive Reiniger restistent sind, sind (5) über eine außerordentlich breite Palette von Alltagsoberflächen im Haushalt und in Fahrzeug wirksam sind, (6) lagerungsstabil und wirtschaftlich in Bezug auf Arbeitsleistung und Einsatzbreite sind, und (7) mit gewöhnlichen Sprüh- und Wischtechniken verwendet oder aufgetragen werden können.
In Übereinstimmung mit der besten Ausführungsform dieser Erfindung schließt die multifunktionelle Beschichtungszusammensetzung eine kationische quartäre Organosilanammoniumverbindung ein, welche an die Oberfläche binden kann, wie sie durch die Formel
definiert ist, wobei R¹ = Wasserstoff und/oder C₁-C₄-Alkyl; R² = ein zweiwertiger Kohlenwasserstoffrest mit 1 bis 8 Kohlenstoffatomen, R³ = Wasserstoff oder C₁-C₄-Alkyl, R⁴ = Wasserstoff oder C₁-C₁₀-Alkyl, R⁵ = ein gesättigter oder ungesättigter C₁₀-C₂₂-Kohlenwasserstoffrest und X = ein Halogenid, (vorzugsweise Chlor oder Brom), Carboxylat (Acetat, Glycolat), Sulfonat, Hydroxid, Sulfat oder Phosphat.
Das Organosilan quat ist in einer Menge bis zu etwa 1 bis 3%, vorzugsweise etwa 0,4 bis 0,7%, und das Wasserstoffperoxid in einer Menge von bis zu etwa 8%, vorzugsweise etwa 3 bis 6% in einem sauren entionisierten wässrigen Medium enthalten. Der pH des sauren Mediums ist etwa 2 bis etwa 5, vorzugsweise etwa 3. Die Zusammensetzung kann ferner ein Lösungsmittel, ausgewählt aus der Gruppe eines Alkohols, eines Polyols, eines Glycolethers und Gemischen davon, wie vorstehend genannt, stärker bevorzugt Methanol, Ethanol oder Isopropanol, enthalten.
Die kationische quartäre Organosilanammoniumverbindung wird ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus 3-(Trimethoxysilyl)propyldimethyloctadecylammoniumchlorid,
3-(Trimethoxysilyl)propyldidecylmethylammoniumchlorid,
3-(Trimethoxysilyl)propyltetradecyldimethylammoniumchlorid,
3-(Trimethoxylsilyl)propyldimethylsoyaammoniumchlorid,
3-(Trimethoxysilyl)propyldimethyloleylammoniumchlorid,
3-(Trimethoxysilyl)propyloctadecylammoniumchlorid,
3-(Trimethoxysilyl)propyloleylammoniumchlorid, und
3-(Trihydroxysilyl)propyldimethyloctadecylammoniumchlorid.
Andere geeignete Organosilan quats können verwendet werden, vorausgesetzt, sie können reinigen und eine multifunktionelle Beschichtung an eine Oberfläche binden.
Es wurde gefunden, dass die bevorzugten Zusammensetzungen dieser Erfindung quartäre Organosilanammoniumverbindungen enthalten, die Aktivitäten eines grenzflächenaktiven Mittels aufweisen, was die Reinigung der Oberfläche erleichtert, und sie stellen auch reaktive Reste zum Binden an die Oberfläche bereit, um die erwünschten Reinigungs- und multifunktionellen Beschichtungsfähigkeiten zu erhalten. Demgemäß wird als Organosilan ein solches bevorzugt, welches über einen Kohlenwasserstoffrest verfügt, wie ein gesättigter oder ungesättiger C₁₀-C₂₂-Kohlenwasserstoffrest, der die grenzflächenaktiven, wasserabweisenden und antimikrobiellen Aktivitäten erleichtert.
Geeignete quartäre Organosilane werden nachstehend detaillierter mit Bezug auf die folgenden Beispiele beschrieben. Wie vorstehend ausgeführt, betragen die relativen Mengen der quartären Silane und des Wasserstoffperoxids, um die Aufgaben der Erfindung zu erreichen, im Allgemeinen etwa bis zu 3 Gew.-%, bzw. bis zu 8 Gew.-%. Spezifischere Mengen für die am meisten bevorzugten Organosilan quats wie 3- (Trimethoxysilyl)propyldimethyloctadecylammoniumchlorid sind etwa 0,4 bis etwa 0,7 Gew.-% und etwa 3 Gew.-% Wasserstoffperoxid.
Quartäre Ammoniumverbindungen sind dafür bekannt, dass sie an anionische Oberflächen durch Interaktion mit an der Oberfläche absorbiertem Wasser binden. Das kann durch die folgende Gleichung beschrieben werden. Oberfläche H2O + M+(aq) + X–(aq) → Oberfläche-OH–M+ + X–(aq) + H+(aq) wobei M⁺ ein organisches Kation ist, welches kein Wasserstoffion ist, und ein Wasserstoffion von dem adsorbierten Oberflächenwasser verdrängt wird, um hydratisiert zu werden und in die wässrige Phase als H⁺(aq) einzutreten. Somit wird das organische Kation (M⁺) an die anionische Oberfläche "durch Wasserstoffbrücken gebunden".
Während nicht gewünscht ist, durch eine Theorie festgelegt zu sein, glaubt man, dass es für das weitere Verständnis der Erfindung hilfreich ist, einen Mechanismus zu postulieren, durch welchen die kationische quartäre Organosilanverbindung in der Gegenwart von Wasserstoffperoxid an die Oberfläche gebunden wird. Wasserstoffperoxid ist gut bekannt für seine antimikrobielle Aktivität und seine Oxidationskraft, welche verwendet wurde, um eine Vielzahl von toxischen Verunreinigungen zu zerstören. In wässriger Lösung ist es eine stärkere Säure als Wasser in Bezug auf die folgende Gleichung: HOOH → H⁺ + HOO^–
Allerdings war es vor dieser Erfindung nicht bekannt, Wasserstoffperoxid mit einem Organosilan quat zu kombinieren, um die nachstehend beschriebenen Reinigungs- und Beschichtungsvorteile zu erhalten, insbesondere die synergistischen Aktivitäten.
Um die synergistischen Aktivitäten, die in den folgenden Beispielen dieser Erfindung gezeigt worden sind, zu verstehen, wird geglaubt, dass Wasserstoffperoxid, das Wasser sehr ähnlich ist, an die anionischen Oberflächen in einer ähnlichen Weise wie durch die folgende Gleichung ausgedrückt adsorbiert sein wird: Oberfläche-HOOH + M⁺(aq) + X^–(aq) → Oberfläche-OOH^–M⁺ + X^– + H⁺(aq), wobei M⁺ ein organisches Kation außer H⁺ ist, und H⁺ von dem von der Oberfläche adsorbierten Wasserstoffperoxid verdrängt wird, um hydratisiert zu werden und als H⁺ (aq) in die wässrige Phase einzutreten. Man glaubt, dass das organische Kation (M⁺ auf diese Weise an die anionische Oberfläche durch eine Wasserstoffbrücke gebunden wird, die mit dem Wasserstoffperoxidion (-OOW^–) sogar stärker assoziiert ist, als wenn sie mit dem Hydroxidion (-OH^–) assoziiert ist, wenn Wasser auf der anionischen Oberfläche ist.
Wenn das organische Kation auch eine Silanfunktion (-Si-OR) enthält, die zu Silanol (-Si-O-H) hydrolysieren kann, kann zusätzliches Binden chemischer Natur mit dem Substratsilanol an die Substratoberfläche oder an ein anderes organisches Silanolkation vorkommen, was zu Polymerisation und Vernetzung der quartären Organoverbindungen an die Substratoberfläche führen würde. Diese chemische Bindung führt zu einer dauerhaften Beschichtung, welche nicht leicht von der Substratoberfläche entfernt werden kann.
Mit der zusätzlichen Reinigungsfähigkeit des Wasserstoffperoxids an anionischen Oberflächen und seiner Fähigkeit, die Wasserstoffbrückenbindung des quartären Silankations (M⁺) an die anionische Oberfläche zu stärken, und so die verstärkte chemische Bindung des Silans an die Oberfläche und die nachfolgende Vernetzung zu erleichtern, ergibt sich eine verbesserte Oberflächenbindung oder Dauerhaftigkeit der Beschichtung aus der Auftragung der erfindungsgemäßen Zusammensetzungen. Man fand, dass die Kombination der quartären kationischen Organosilanverbindung mit Wasserstoffperoxid synergistische Ergebnisse bereitstellt. Mit anderen Worten, die entstehende Bindung und Dauerhaftigkeit dieser Kombination von Verbindungen übersteigt unerwarteterweise die Summe der Aktivitäten der individuellen Verbindungen, wie durch die folgenden Beispiele gezeigt wird.
Die Erfindung kann durch die folgende detaillierte Offenbarung von bevorzugten Ausführungsformen der Erfindung leichter verstanden werden. Es sollte selbstverständlich sein, dass die hierin verwendete Terminologie zum Zweck der Beschreibung spezieller Ausführungsformen dient und nicht als begrenzend angesehen werden soll.
Der hierin verwendete Begriff „abreibungsresistent" bezieht sich auf eine Oberfläche, eine Oberflächenbeschichtung oder Abschlussschicht, welche gegen Beschädigung oder Entfernung durch Waschen, Kratzen oder Schruppen mit einer mild abrasiven Substanz oder mit einem Verfahren resistent ist, ohne dass die Oberfläche oder Abschlussschicht sichtbar beschädigt würde, wie bei Kratzern oder Flecken auf der Oberfläche.
Der Begriff „antimikrobiell" wird hierin verwendet, um die Eliminierung, die Verminderung und/oder die Verhinderung von mikobiellem Wachstum, wie Schimmel, Viren, Pilze oder Bakterien, zu beschreiben.
Der hierin verwendete Begriff „Auftragung", „auftragen" oder „aufgetragen" bedeutet die Behandlung einer Oberfläche im allgemeinen und (a) im Fall einer Flüssigkeit, durch Sprühen und Wischen, oder Hin- und Herbewegen und Wischen oder durch Wischen und Polieren, (b) im Fall, einer Creme durch Wischen und/oder Polieren und (c) im Fall eines Gels durch Wischen und/oder Polieren. Die Auftragung der erfindungsgemäßen Zusammensetzung geschieht gewöhnlich durch Sprühen und Wischen, Wischen und Polieren oder Wischen, Hin- und Herbewegen und Polieren, obwohl diese Formen der Behandlung beispielhaft sind und nicht begrenzend.
Der hierin verwendete Begriff „Bindung", „gebunden" oder „bindungsfähig" bedeutet die Fähigkeit, die Zusammensetzung stark an die Oberfläche anzuheften, wie bei der Fähigkeit eine Wasser- und schmutzabweisende Abschlussschicht, Beschichtung oder andere Eigenschaft an eine ansonsten Wasser- und schmutzannehmende Oberfläche zu binden. Wie hierin verwendet, wird die Zusammensetzung als „gebunden" oder „bindungsfähig" angesehen, wenn sie der Entfernung durch Seifen, Lösungsmittel, Detergentien oder Reinigern vom abrasiven Typ, die ansonsten eine unbehandelte Form der gleichen Oberfläche nicht beschmutzen, beflecken oder beschädigen würden, widersteht.
Wie hierin verwendet, bedeutet „multifunktionell" das Verfahren, wobei zwei oder mehr erkennbare Ergebnisse durch eine einzige Auftragung erreicht werden, wie bei der gleichzeitigen oder schrittweisen Reinigung und Beschichtung einer Oberfläche, wobei die Beschichtung auch die Funktion(en) zeigt, die Oberfläche wasserabweisend, schmutzabweisend und/oder antimikrobiell zu machen.
Der Begriff „dauerhaft" oder „Dauerhaftigkeit" bedeutet langlebig und nicht leicht zu entfernen durch Waschen und/oder Wischen, unter Verwendung von einfachem (Leitungs)wasser, Seifenlösungen, Detergenslösungen, Haushaltslösungsmittel, mild abrasive (nicht-schädigende) Reiniger oder gewöhnliche Reiniger/Fettablöser.
Der Begriff „Alltagshaushaltsschmutz" bedeutet Verschüttetes, Spritzer und Flecken auf einer Oberfläche, die vom Kochen, Essen, Trinken, Waschen, Baden und Duschen stammen, wie Milch, Kaffee, Tee, Säfte, Soßen, Bratensoßen, übergekochte Lebensmittel, Seifenschaumreste, Wasserflecken, Mineralablagerungen usw.
Der Begriff „alltäglicher Fahrzeugschmutz" bedeutet Verschüttetes, Spritzer und Flecken auf der Außenseite einer Fahrzeugoberfläche, die von Regen, Graupelregen, Schnee, Insekten, Schlamm und Straßenruß stammen und auf der Innenseite einer Fahrzeugoberfläche, die von Fingerabdrücken, verschütteten Lebensmitteln, ausgelaugtem Weichmacher, Rauchen, Benutzung von Haar- und Deospray und vom Lüftungskreislauf stammen.
Der Begriff „Oberfläche(n)" soll den ganzen Bereich von harten oder weichen Oberflächen bedeuten, eher poröse oder nichtporöse, kieselhaltige oder nicht kieselhaltige, wie durch Alltagsoberflächen beispielhaft veranschaulicht, und derartige, die in den folgenden Beispielen verwendet werden, welche die Zusammensetzungen und Verfahren dieser Erfindung erläutern. Beispiele derartiger Oberflächen schließen ein, sind aber nicht darauf begrenzt, Metall, Glas, Kunststoffe, Gummi, Porzellan, Keramik, Marmor, Granit, Zement, Fliesen, Sand, Siliziumdioxid, emaillierte Vorrichtungen, Polyurethan, Polyester, Polyacryl, Melamine/Phenolharze, Polycarbonat, kieselhaltige gestrichene Oberflächen und Holz und ähnliches.
Der hierin verwendete Begriff „Alltagsoberflächen" bedeutet den ganzen Bereich von Oberflächen in Häusern, Büros, Fabriken, öffentlichen Gebäuden und Einrichtungen, Fahrzeugen, Flugzeugen und Schiffen und ähnliche.
Der Begriff „resistent gegen Entfernung" bedeutet eine Beschichtung oder Oberflächen-Abschlussschicht, die nicht leicht entfernt werden kann durch Waschen, oder Reinigen mit gewöhnlichen Seifen, Lösungsmitteln, Detergentien, milden abrasiven Reinigern oder Reinigern/Fettablösern, die eine unbehandelte Oberfläche der gleichen Zusammensetzung und Konstruktion ansonsten nicht ätzen oder beschädigen würden.
Der hierin verwendete Begriff „schmutzabweisend" bedeutet eine Oberfläche, die eine verminderte Adhäsion zu und Ansammlung von beispielsweise Alltagshaushalts- und Fahrzeugschmutz zeigt, und zwar sowohl vor als auch nach Verdunsten der Wasserkomponente.
Der hierin verwendete Begriff „wasserabweisend" und „Wasserabstoßeffekts" beschreibt die hydrophobe Natur oder Eigenschaft einer Oberfläche und ihre Fähigkeit, Wasser abzuweisen, wie durch den Kontaktwinkel eines Tropfes oder eines Tröpfchens destillierten Wassers auf der Oberfläche gemessen. (Kontaktwinkel, die mit Regenwasser, öffentlich geliefertem Leitungswasser oder Grundwasser gemessen werden, sind typischerweise vielfältiger und nicht reproduzierbar und messen gewöhnlich bis 10° weniger als derartige, bei denen destilliertes oder entionisiertes Wasser verwendet wird.) Im Allgemeinen wird die Hydrophobizität einer eigenständigen Oberfläche in Bezug auf ihren Kontaktwinkel zu Wassertropfen wie folgt eingestuft:

Exzellent: Kompakte Tropfen, gut gerundet, mit hellem Funkeln, wobei sie 95° oder mehr messen.
Gut: Weniger runde Tropfen, aber helles Funkeln, das leichte Streuung zeigt, wobei sie 85° bis 95° messen.
Befriedigend: Sichtbares Abflachen der Wassertropfen, wobei sie 70° bis 85° messen.
Ungenügend: Relativ flache Wassertropfen, die mehr Verteilung des Wassers zeigen und 50° bis 70° messen.

Beispiele 1–22 vergleichende Bindungstests auf Oberflächen
Diese Tests verwenden den Grad und die Dauerhaftigkeit des Wasserabstoßeffekts der behandelten Oberfläche als praktisches Maß für die Bindung nach Auftragung der Zusammensetzung auf die Oberfläche, gefolgt vom Schruppen der Oberfläche mit einem abrasiven Reiniger, der die wasserabweisende Beschichtung ohne Kratzer entfernen kann. Der Grad des Wasserabstoßeffekts wurde durch den Kontaktwinkel und die Erscheinung von Wassertropfen festgelegt, wenn sie auf die geschruppte Oberfläche aufgetragen wurden. Beschichtungen, die aus der Auftragung von (1) der erfindungsgemäßen Zusammensetzungen des Organosilan quat und Wasserstoffperoxid entstanden, wurden mit Beschichtungen (2) des Organosilan quat alleine und (3) des Wasserstoffperoxids alleine, verglichen. Vergleichsbeschichtungen anderer organischer Kationenspezies mit und ohne Wasserstoffperoxid wurden ebenfalls getestet.
A. Behandlung der Oberfläche
Neue 12'' × 12'' große Glasspiegel wurden gereinigt und hydrophil gemacht, indem man die Oberfläche mit einem Weichreiniger MIRACLE SCRUB, einem nicht-kratzenden, mild abrasiven Reiniger für harte Oberflächen, der von Unelko Corporation, Scottsdale, Arizona erhältlich ist, und unter Verwendung eines feuchten Celluloseschwamms schruppte. Nach der Reinigung wurde die Spiegeloberfläche mit heißem Wasser abgespült, um die Reste des MIRACLE SCRUB zu entfernen, gefolgt von Abspülen mit entionisiertem Wasser, gefolgt von Trocknen mit einem Papiertuch. Man ließ die gereinigten Spiegel dann mindestens 24 h lang lufttrocknen. Eine Oberfläche wird als rein und frei von Oberflächenschmutz beurteilt, wenn sich Wasser verteilt und die Oberfläche benetzt.
B. Herstellung der Testzusammensetzungen

Die Testlösungen für die vergleichenden Bindungstests wurden alle gemäß der folgenden Formulierungen mit und ohne Wasserstoffperoxid hergestellt.

A. ohne Wasserstoffperoxid	B. mit Wasserstoffperoxid
6 Gew.-% Isopropylalkohol	6 Gew.-% Isopropylalkohol
0,4 Gew.-% organisches Kation	0,4 Gew.-% organisches Kation
q. s. entionisiertes Wasser	3,0 Gew.-% Wasserstoffperoxid
	q. s. entionisiertes Wasser

In allen Zusammensetzungen wurde der pH auf 3 mit 1,0 N Salzsäure eingestellt.
C. Verfahren der vergleichenden Bindungstests
Zwei Formulierungen, die mit der gleichen organischen kationischen Spezies formuliert waren, jedoch eine mit und eine ohne Wasserstoffperoxid, wurde auf den gleichen 12'' × 12'' Spiegel aufgetragen. Eine Hälfte des Spiegels wurde mit Papier abgedeckt und die andere Hälfte wurde mit der Peroxid-freien Zusammensetzung besprüht, gefolgt von Verteilen mit einem Papiertuch und Wischen der Oberfläche bis zur Trockenheit. Die Abdeckung wurde ungedreht und die andere Hälfte des Spiegels wurde dann in der gleichen Weise mit der Zusammensetzung, die Wasserstoffperoxid enthält, behandelt.
Der Spiegel wurde dann mit Leitungswasser abgespült, gefolgt von entionisiertem Wasser, um jeden Überschuss der Zusammensetzungen von der Oberfläche zu entfernen. Der gespülte Spiegel wurde dann mit einem Papiertuch getrocknet.
Eine kleine, aber gleiche Menge von MIRACLE SCRUB wurde auf einen jeden Abschnitt jeder Hälfte der inzwischen behandelten Spiegelfläche aufgetragen. Ein feuchter Celluloseschwamm wurde verwendet, um die Oberfläche für jede Testhälfte zu schruppen, indem eine kreisförmige Bewegung und ein geringer Druck auf den Schwamm angewandt wurde. Zehn Kreisbewegungen wurden auf jeder Fläche angewandt. Der Rückstand des MIRACLE SCRUB wurde dann mit Leitungswasser abgespült, gefolgt von Spülen mit entionisiertem Wasser. Die Spiegeloberflächen wurden dann mit einem Papiertuch getrocknet. Die getrockneten, geschruppten Flächen wurden dann verglichen und hinsichtlich des Wasserabstoßeffekts bewertet, um die relative Dauerhaftigkeit (Grad der Bindung) der zwei Oberflächenbeschichtungen festzustellen.
Mit dem Spiegel in einer horizontalen Position wurden einige gleich große Tropfen entionisierten Wassers auf die geschruppten Flächen jedes Abschnitts der Spiegeloberfläche platziert und hinsichtlich des Wasserabstoßeffekts bewertet. Der Kontaktwinkel der Tropfen, sowie die Ausbreitung der Tropfen wurden abgeschätzt und in Übereinstimmung mit dem Standard für den Wasserabstoßeffekt, beschrieben in der Begriffsdefinition: exzellent – gut – befriedigend – ungenügend, eingestuft.
D. Testergebnisse

Tabelle 1 zeigt die vergleichenden Bindungstestergebnisse für sechs quartäre Organosilanverbindungen, die gemäß der vorstehend genannten Formeln A und B formuliert werden. In allen Tests wurde eine verbesserte Bindung oder Dauerhaftigkeit der Beschichtung bei den Formulierungen, die Wasserstoffperoxid enthalten, beobachtet. Beispiele 1, 2, 3 und 6 sind quartäre Tetraalkylverbindungen. Beispiele 4 und 5 sind quartäre Dialkylverbindungen. Beispiele 1, 2, 3, 4, und 5 sind Trialkoxysilane. Beispiel 6 ist ein Trihydroxysilan. Tabelle 1 Quartäre Organosilanverbindungen Vergleichende Bindungstestergebnisse

Beispiel	Quartäre Organosilanverbindung	Ohne H₂O₂	Mit H₂O₂
1	3 (TMS)P*-dimethyloctadecylammoniumchlorid	Gut	Exzellent
2	3 (TMS)P*-dimethylsoyaammoniumchlorid	Befriedigend	Gut – Exzellent
3	3 (TMS)P*-dimethyloleylammoniumchlorid	Gut	Gut – Exzellent
4	3 (TMS)P*-octadecylammoniumchlorid	Gut	Exzellent
5	3 (TMS)P*- oleylammoniumchlorid	Befriedigend	Gut
6	3-(Trihydroxysilyl)propyldimethyloctadecylammoniumchlorid	Ungenügend – Befriedigend	Befriedigend – Gut

* 3(TMS)P = 3(Trimethoxysilyl)propyl

Tabelle 2 zeigt die vergleichenden Bindungstestergebnisse für zwei quartäre Trtalkylverbindungen (Beispiele 7 und 8) und einer quartären Tetraalkylverbindung (Beispiel 9) zusammen mit drei Trihydroxysilanen (Beispiele 11, 12 und 13). Beispiele 12 und 13 wurden mit 1% aktivem Anteil in Ethanollösung verwendet. Alle Beispiele mit oder ohne Wasserstoffperoxid wurden als „ungenügend" im vergleichenden Bindungstest beurteilt. Das zeigt, dass alle aus Silanen und quartären Verbindungen stammenden Beschichtungen leicht mit einem milden abrasiven Reiniger zu entfernen sind. Dies zeigt auch, dass es keine chemischen Bindungen zwischen der „Beschichtung" und dem Substrat gab. Vielleicht hielten nur Wasserstoffbrücken, welche eine viel schwächere Bindung als eine chemische Bindung sind, die „Beschichtung" am Substrat.
Es wurde auch bemerkt, dass vor dem Schruppen der behandelten Oberfläche mit MIRACLE SCRUB alle getesteten Oberflächen durch den Wassertropfentest wie folgt eingestuft wurden:

Beispiel 7:: exzellent – sowohl mit als auch ohne Peroxid
Beispiel 8:: gut ohne Peroxid, befriedigend mit Peroxid
Beispiel 9:: gut – sowohl mit als auch ohne Peroxid
Beispiel 10:: befriedigend – sowohl mit als auch ohne Peroxid
Beispiel 11:: ungenügend – befriedigend – sowohl mit als auch ohne Peroxid
Beispiel 12:: gut – sowohl mit als auch ohne Peroxid
Beispiel 13:: gut – sowohl mit als auch ohne Peroxid

Beispiel	Silan oder quartäre Verbindung	Ohne H₂O₂	Mit H₂O₂
7	Octadecyldimethylammoniumchlorid	Ungenügend	Ungenügend
8	Di(C₈-C₁₀)alkyldimethylammoniumchlorid	Ungenügend	Ungenügend
9	Alkyl(C₁₄, C₁₆, C₁₂)dimethylbenzylammoniumchlorid	Ungenügend	Ungenügend
10	Decyldimethylammoniumchlorid	Ungenügend	Ungenügend
11	Chlorpropyltrihydroxysilan	Ungenügend	Ungenügend
12	Trifluorpropyltrihydroxysilan	Ungenügend	Ungenügend
13	Tridecafluoroctyltrihydroxysilan	Ungenügend	Ungenügend

Um die Erfindung ferner zu bewerten wurden zusätzlich Küchen- und Badoberflächen mit einem der bevorzugten quartären Organosilane von Beispiel 1 behandelt, z. B. wurde 3-(Trimethoxysilyl)propyldimethyloctadecylammoniumchlorid in allen Beispielen 14–22 der Tabelle 3 verwendet, wobei Testformulierungen ohne und mit Wasserstoffperoxid, wie vorstehend festgelegt, verwendet wurden, sowie mit 3% Wasserstoffperoxid allein. Tabelle 3, Küchen- und Badoberflächen vergleichende Bindungstestergebnisse, zeigt die Bewertung von 8 zusätzlichen Alltagsoberflächen, die in Küche und Radbereichen gefunden wurden. Die harten, glasähnlichen Oberflächen der Beispiele 14, 15, 16 und 22 wurden gereinigt und mit den quartären Organosilanzusammensetzungen (mit und ohne Wasserstoffperoxid) gemäß der vorstehend beschriebenen A. HERSTELLUNG EINER GLAS-TESTOBERFLÄCHE, behandelt. Die poröseren Oberflächen der Beispiele 17–21 wurden mit MIRACLE SCRUB auf die gleiche Weise gereinigt, allerdings gab es 3 Behandlungen der Oberflächen mit den Zusammensetzungen, die eine Spülung mit Leitungswasser, gefolgt von einer Spülung mit entionisiertem Wasser zwischen jeder Auftragung und nach der letzten Auftragung verwendeten. Der vergleichende Bindungstest wurde dann auf allen Oberflächen durchgeführt. Die Ergebnisse werden in Tabelle 3 zusammengefasst. Tabelle 3 Küchen- und Badoberflächen Vergleichende Bindungstestergebnisse

Beispiel	Oberfläche	Quartäres Organosilan Testergebnisse		H₂O₂ allein
Beispiel	Oberfläche	Ohne H₂O₂	Mit H₂O₂	H₂O₂ allein
14	Gebackenes Emaille	Ungenügend	Gut	Ungenügend
15	Glatte Keramikfliese	Befriedigend	Gut	Ungenügend
16	Raue Keramikfliese	Befriedigend	Gut	Ungenügend
17	Chemisch satiniertes Glas	Gut	Exzellent	Ungenügend
18	Thekenoberfläche vom Formicatyp	Ungenügend	Gut	Ungenügend
19	Corian (Du Pont)	Befriedigend	Gut	Ungenügend
20	Marmorfliese	Befriedigend – Gut	Gut – Exzellent	Ungenügend
21	Granitfliese	Ungenügend	Gut	Ungenügend
22	Glas	Gut	Exzellent	Ungenügend

Diese Ergebnisse veranschaulichen wieder die Erfindung auf anderen Küchen- und Badoberflächen. In allen Beispielen zeigt die Arbeitsleistung der erfindungsgemäßen quartären Organosilanzusammensetzung mit Wasserstoffperoxid verbesserte Bindung oder Dauerhaftigkeit der Beschichtung im Vergleich zu der Zusammensetzung ohne Wasserstoffperoxid oder zur Behandlung mit Wasserstoffperoxid alleine. In Bezug auf Tabelle 3 wurde ein synergistisches Zusammenwirken zwischen 3-(Trimethoxysilyl)propyldimethyloctadecylammoniumchlorid und Wasserstoffperoxid auf allen Oberflächen beobachtet. In allen Beispielen 14–22 führte H₂O₂ alleine zu „ungenügend" bei Bindung oder Dauerhaftigkeit. In den Beispielen 14–16, 18–19 und 21 führte das Organosilanquat alleine auch zu „ungenügend" oder „befriedigend" bei Bindung oder Dauerhaftigkeit. Allerdings ergab die Kombination des quartären Organosilans und des Wasserstoffperoxids im synergistischen Zusammenwirken „gut" bis „exzellent"-Ergebnisse. Selbst im Fall der Beispiele 17, 20 und 22 wurden „exzellent"-Ergebnisse für die erfindungsgemäße Kombination erreicht, wo nicht erwartet worden war, dass H₂O₂ zu einem vorteilhaften Ergebnis beitragen würde.
Es wurde während des Tests ebenfalls bemerkt, dass alle Beispiele vor dem Schruppen der behandelten Oberfläche mit MIRACLE SCRUB eine exzellente Einstufung beim Wassertropfentest außer bei Beispiel 19 erhielten, welches als gut-exzellent auf beiden Oberflächen eingestuft wurde. Auch gaben alle Oberflächen, die mit Wasserstoffperoxid allein behandelt worden waren, ungenügende Ergebnisse, bevor die behandelte Oberfläche mit MIRACLE SCRUB geschruppt wurde.
Beispiele 23–35 – Reinigung von Alltagsoberflächen
Test: Um die Fähigkeit der Zusammensetzung (Beispiel Nr. 1, Tabelle Nr. 1, mit Wasserstoffperoxid) festzustellen, alltägliches Verschüttetes und Spritzer von vorher unbehandelten Oberflächen zu reinigen, ließ man Milch, Kaffee, Tee, Traubensaft, Seifenschaumreste, Zahnpastareste und Mineralien von hartem Wasser (so weit auf die Oberfläche auftragbar) durch Verdampfung über einen Zeitraum von mindestens 12 Stunden bei einer Raumtemperatur von ±78°F trocknen. Die Zusammensetzung wurde auf die beschmutzten Oberflächen gesprüht, man ließ sie den Schmutz durchdringen bis der Schaum zusammenfiel und die Oberflächen wurden hin- und herbewegt und unter Verwendung eines weichen Papiertuches trockengewischt.

Ergebnisse: Nach Wischen wurden die Oberflächen sowohl visuell, als auch mit dreifacher Vergrößerung untersucht und die Papiertücher wurden auf Flecken, Verfärbungen und typische Rückstände des für den von der Oberfläche gereinigten Schmutzes untersucht. Die Ergebnisse werden in Tabelle 4 gezeigt. Tabelle 4

Beispiele	Alltagsoberflächen	Visuelle Beurteilung	Dreifache Vergrößerung	Papiertuch
23	Arbeitsflächen und Fliesen aus Granit	sauber	Kein Rückstand	verschmutzt
24	Arbeitsflächen vom Formica-Typ	Sauber	Kein Rückstand	Verschmutzt
25	Glastische	Sauber	Kein Rückstand	Verschmutzt
26	Arbeitsflächen aus Keramik, Wand- und Bodenfliesen	Sauber	Kein Rückstand	Verschmutzt
27	Tische und Arbeitsflächen aus poliertem Marmor	Sauber	Kein Rückstand	Verschmutzt
28	Außenseite von Fenstern und Innhoftüren	Sauber	Kein Rückstand	Verschmutzt
29	Innenseite von Fenstern, Spiegel und Innenhoftüren	Sauber	Kein Rückstand	Verschmutzt
30	Porzellanspülen und Badewannen	Sauber	Kein Rückstand	Verschmutzt
31	Armaturen an Spüle Badewanne, und Dusche	Sauber	Kein Rückstand	Verschmutzt
32	Acryl, Fiberglas und Spülen aus Kulturmarmor, Badewannen und Duschkabinen	Sauber	Kein Rückstand	Verschmutzt
33	Windschutzscheiben, Fenster und Spiegel und Lichter (außen) am Fahrzeug	Sauber	Kein Rückstand	Verschmutzt
34	Windschutzscheiben, Fenster und Spiegel und Lichter (innen) am Fahrzeug	Sauber	Kein Rückstand	Verschmutzt
35	Außenseite des Fahrzeugs-Farbanschlussschichten, Kunststoff- und Metallkomponenten	Sauber	Kein Rückstand	Verschmutzt

Beispiele 36–48 – Verleihen des Wasser- und Schmutzabstoßeffektes an Alltagsoberflächen
Test: um die Fähigkeit der Zusammensetzung (Beispiel Nr. 1, Tabelle Nr. 1, mit Wasserstoffperoxid) festzustellen, alltägliches Verschüttetes und Spritzer von vorher unbehandelten Oberflächen zu reinigen und gleichzeitig eine funktionelle Wasser- und schmutzabweisende Abschlußschicht zu verleihen, um die Adhäsion und den Aufbau eines folgenden Ausgesetztseins von alltäglichem Verschüttetem und Spritzern zu vermindern. Vorher unbehandelte Flächen, auf welchen man Milch, Kaffee, Tee, Traubensaft, Seifenschaumreste, Zahnpastareste und Mineralien von hartem Wasser (so weit auf die Oberfläche auftragbar) durch Verdampfung über einen Zeitraum von mindestens 12 Stunden bei einer Raumtemperatur von ±78°F trocknen ließ, wurden mit der Zusammensetzung besprüht. Man ließ die Zusammensetzung den Schmutz durchdringen bis der Schaum zusammenfiel und die beschmutzten Flächen wurden hin- und herbewegt und mit einem weichen Papiertuch trockengewischt. Zusätzliche Mengen von Milch, Kaffee, Tee, Traubensaft, Seifenschaumreste, verdünnter Zahnpasta und mineralhaltigen Wassers wurden. dann auf der Oberfläche verschüttet und verspritzt und man ließ sie 12 Stunden lang bei Raumtemperatur von 78°F verdunsten. Um die durch die Zusammensetzung verliehene praktischen Schmutzabstoßeffekt abzuschätzen, wurden ungefähr eine Hälfte der jetzt behandelten und wieder verschmutzten Flächen mit einem weichen Papiertuch trockengewischt, um das Verschüttete und Spritzer zu entfernen. Um eine durch die Zusammensetzung verliehenen praktischen Wasser- und Schmutzabstoßeffekt abzuschätzen, wurde die andere Hälfte der jetzt behandelten und wieder verschmutzten Flächen mit Leitungswasser besprüht und trockengewischt.

Ergebnisse: nach dem Trockenwischen wurden die Oberflächen sowohl visuell, als auch mit dreifacher Vergrößerung auf Schmutzrückstände untersucht. Nach dem Besprühen mit Leitungswasser und Wischen bis zur Trockenheit, wurden die Oberflächen sowohl visuell als auch mit dreifacher Vergrößerung auf Schmutzrückstände untersucht. Alle Papiertücher zeigten verschiedene Grade von Flecken, Verfärbungen und typische Rückstände des für den von der Oberfläche gereinigten Schmutzes. Die Ergebnisse werden in Tabelle 5 gezeigt. Tabelle 5

Beispiel	Alltagsoberfläche	Trockenwischen, visuell, 3 fache Vergrößerung	Nasswischen, visuell, 3 fache Vergrößerung
36	Granitarbeitsflächen und Fliesen	Rein – kein Rückstand	Rein – kein Rückstand
37	Arbeitsflächen von Formica-Typ	Rein – sehr leichter Rückstand	Rein – kein Rückstand
38	Glastische	Rein – kein Rückstand	Rein – kein Rückstand
39	Arbeitsflächen aus Keramik, Wand- und Bodenfliesen	Rein – kein Rückstand	Rein – kein Rückstand
40	Tische und Arbeitsflächen aus poliertem Marmor	Rein – sehr leichter Rückstand	Rein – kein Rückstand
41	Außenseite von Fenstern und Innenhoftüren	Rein – kein Rückstand	Rein – kein Rückstand
42	Innenseite von Fenstern und Innenhoftüren, Spiegel	Rein – kein Rückstand	Rein – kein Rückstand
43	Porzellanspülen und Badewannen	Rein – kein Rückstand	Rein – kein Rückstand
44	Armaturen an Spüle, Badewanne und Dusche	Rein – kein Rückstand	Rein – kein Rückstand
45	Acryl, Fiberglas und Spülen aus Kulturmarmor, Badewannen und Duschkabinen	Rein – leichter Rückstand	Rein – kein Rückstand
46	Windschutzscheiben, Fenster und Spiegel und Lichter (außen) am Fahrzeug	Rein, – kein Rückstand	Rein – kein Rückstand
47	Windschutzscheiben, Fenster und Spiegel und Lichter (innen) am Fahrzeug	Rein – kein Rückstand	Rein – kein Rückstand
48	Außenseite des Fahrzeugs- Farbabschlussschichten, Kunstoff- und Metallkomponenten	Rein – leichter Rückstand	Rein – kein Rückstand

Beispiele 49–61 – Arbeitsleistung und Dauerhaftigkeit der wasser- und schmutzabweisenden Zusammensetzungen
Test: um die Arbeitsleistung und die Dauerhaftigkeit der durch die Zusammensetzung (Beispiel 1, Tabelle 1, mit Wasserstoffperoxid) verliehenen wasser- und schmutzabweisenden Abschlussschicht festzulegen, wenn sie dafür verwendet wird, alltägliches Verschüttetes und Spritzer von behandelten Oberflächen zu reinigen, wurden die Oberflächen mit Milch, Kaffe, Tee, Traubensaft, Seifenschaumresten, Zahnpastaresten und Mineralien von hartem Wasser (so weit auf die zu testenden Oberfläche auftragbar) verschmutzt und man ließ diese Elemente durch Verdunstung über einen Zeitraum von mindestens 12 Stunden bei einer Raumtemperatur von ±78°F trocknen. Die verschmutzten Flächen wurden dann mit Leitungswasser besprüht und mit einem weichen Papiertuch abgewischt. Dieser Zyklus aus Wiederverschmutzen und Reinigen mit Leitungswasser wurde 15 Mal wiederholt. Wenn man den Wasserabstoßeffekt von alltäglichen, festinstallierten Oberflächen messen will, ist es unpraktisch, Wassertropf- oder Tröpfchentests mit destilliertem Wasser durchzuführen. Um die Bedingungen der realen Welt nachzuahmen, wurden die Spraytests unter Verwendung gewöhnlicher Sprühflaschen, die mit öffentlich geliefertem, für die Region, in der die Tests durchgeführt wurden, typischen Leitungswasser gefüllt waren, durchgeführt.

Ergebnisse: die verschmutzten Flächen wurden leicht mit minimalem Wischaufwand gereinigt. Die Untersuchung der Papiertücher zeigte Rückstände und die für die entfernten Elemente typische Verfärbung. Visuelle Untersuchung der Oberflächen nach Reinigen zeigte keine Schmutzrückstände. Nach der Reinigung wurde Leitungswasser auf die behandelten Oberflächen gesprüht und die Hydrophobizität der Oberflächen wurde hoch (75° oder mehr), mittel (50° bis 75°) oder gering (25° bis 50°) beurteilt, wie in Tabelle 6 gezeigt. Tabelle 6

Beispiel	Alttagsoberfläche	Zyklus 3	Zyklus 6	Zyklus 9	Zyklus 12	Zyklus 15
49	Granitarbeitsflächen und Fliesen	Hoch	Hoch	Mittel	Mittel	Mittel
40	Arbeitsflächen vom Formica-Typ	Hoch	Mittel	Mittel	Gering	Gering
51	Glastische	Hoch	Hoch	Hoch	Hoch	Hoch
52	Arbeitsflächen aus Keramik, Wand- und Bodenfliesen	Hoch	Hoch	Hoch	Hoch	Hoch
53	Tische und Arbeitsflächen aus poliertem Marmor	Hoch	Hoch	Mittel	Mittel	Gering
54	Außenseite von Fenstern und Innentüren	Hoch	Hoch	Hoch	Hoch	Hoch
55	Innenseiten von Fenstern und Innenhoftüren, Spiegel	Hoch	Hoch	Hoch	Hoch	Hoch
56	Porzellanspülen und Badewannen	Hoch	Hoch	Hoch	Hoch	Hoch
57	Armaturen an Spüle, Badewanne und Dusche	Hoch	Hoch	Hoch	Mittel	Mittel
58	Acryl, Fiberglas und Spülen aus Kulturmarmor, Badewannen und Duschkabinen	Hoch	Hoch	Mittel	Mittel	Gering
59	Windschutzscheiben, Fenster und Spiegel und Lichter (außen) am Fahrzeug	Hoch	Hoch	Hoch	Hoch	Hoch
60	Windschutzscheiben, Fenster und Spiegel und Lichter (innen) am Fahrzeug	Hoch	Hoch	Hoch	Hoch	Hoch
61	Außenseite des Fahrzeugs-Farbabschlussschichten, Kunststoff- und Metallkomponenten	Hoch	Hoch	Mittel	Mittel	Mittel

Beispiel 62 – Herstellung und Testen einer konzentrierten Reinigungs- und multifuktionalen Beschichtungszusammensetzung
55 g entionisiertes Wasser wurde in einen 250 ml Kolben eingewogen unter Verwendung eines magnetischen Rührstabes zum Mischen. 18 g Isopropanol wurden zugegeben und gemischt. Die Lösung wurde mit 1 N Salzsäure auf pH = 3 eingestellt. 4,2 g einer 72%igen 3-(Trimethoxysilyl)propyldimethyloctadecylammoniumchloridlösung (Dow Corning 9-6346) in Alkohol wurde unter Rühren zugegeben, gefolgt von 22,9 g einer 35%igen Wasserstoffperoxidlösung. Die Endzusammensetzung enthielt 3,0% 3-(Trimethoxysilyl)propyldimethyloctadecylammoniumchlorid und 8% Wasserstoffperoxid und hatte einen pH von 3.
Die Zusammensetzung wurde auf eine Glasoberfläche aufgetragen und der Bindungstest wurde gemäß des definierten Protokolls durchgeführt. Das Ergebnis nach dem MIRACLE SCRUB war „exzellent". Vor dem Schruppen mit MIRACLE SCRUB zeigte die Oberfläche auch ein „exzellent" Ergebnis beim Tropfenabstoßeffekts.
Beispiel 63 – Antimikrobielle Wirksamkeit der kationischen quartären Oranosilanammoniumverbindung/Wasserstoffperoxid Zusammensetzung auf Fliesenoberflächen
Diese Tests bestimmen die antimikrobielle Wirksamkeit der erfindungsgemäßen Zusammensetzungen auf alltäglichen Oberflächen, die mit einem Gemisch aus mikorbiologischen Organismen, bestehend aus Escherichia coli, Staphylococcus aureus und Bacillus subtilis, kontaminiert sind. Die getestete Zusammensetzung war Beispiel 1 (Tabelle 1), bestehend aus 3-(Trimethoxysilyl)propyldimethyloctadecylammoniumchlorid mit Wasserstoffperoxid. Die folgenden Materialien und Verfahren wurden zur Durchführung der Tests verwendet.
Materialien

1. Mikroorganismen a. Escherichia coli (ATCC 11229) b. Staphylococcus aureus (ATC 25923) c. Bacillus subtilis (ATCC 6363)
2. Medien a. Blutagarplatten (BAP); tryptischer Sojaagar, mit 5% defibrinierten Schafsblut versetzt b. Butterfield's Puffer (BFB)
3. McFarland Trübungs Standard (VWR)
4. Sterile Materialien: a. Sterile Tupfer b. Mikropipette und sterile Spitzen
5. Ausrüstung a. Inkubator b. spiral Biotech Autoplate 4000
6. Papiertücher
7. Fliesenoberflächen
8. Zusammensetzung aus Beispiel 1 zum Testen (quartäre, kationische Organosilanverbindung mit Wasserstoffperoxid)

Verfahren

1. Die Blutagarplatten (BAP) wurden mit frischen Kulturen der Testorganismen angeimpft, und bei 35°C 24 Stunden lang inkubiert, um konfluentes Wachstum zu erhalten. Eine Suspension eines jeden Organismus' wurde durch Übertragen von Kolonien eines jeden Organismus' in separate 10 ml-Röhrchen mit Butterfield's Puffer hergestellt. Die Suspensionen wurden auf eine optische Dichte von 0,5 McFarlandeinheiten, was etwa 1 × 10⁶ Zellen entspricht, eingestellt.
2. Eine 1:100 Verdünnung jeder Suspension wurde durch Aliquotieren von 0,1 ml Suspension in 10 ml BFB erreicht, so dass Suspensionen der Oranismen hergestellt wurden.
3. Um sicherzustellen, dass es keine mikrobielle Hintergrundkontamination gab, wurden alle Testoberflächen mit Isopropylalkohol gereinigt und luftgetrocknet.
4. Duplikate zu 100 cm² Fläche wurden vermessen und auf den Testoberflächen jedem Organismus zugewiesen und unter Verwendung eines Abdeckbandes beschriftet.
5. Von Testflächen wurden mit sterilen, mit BFB vorgefeuchteten sterilen Tupfern Proben entnommen, um sicherzustellen, dass die Testflächen negativ für bakterielles Wachstum waren.
6. Unter Verwendung einer Mikropipette und sterilen Spitzen wurden 0,1 ml der Suspensionen der Organismen unabhängig voneinander auf die korrespondierenden Abschnitte der Testoberflächen aufgetragen und gleichmäßig verteilt unter Verwendung eines flammensterilisierten Glasstabes, um die gesamten 100 cm² zu bedecken.
7. Jede Oberfläche wurde dann mit der Zusammensetzung aus Beispiel 1 behandelt, indem sie auf die zu reinigende Oberfläche gesprüht wurde und mit einem Papiertuch oder weichen Textiltuch abgewischt wurde, bis sie kristallklar und blitzblank war.
8. Von Testoberflächen wurden mit BFB vorgefeuchteten sterilen Tupfern Proben genommen.
9. Die Suspensionen der Organismen und Testprobentupfer wurden gevortext, um Homogenität sicherzustellen und auf BAP in Spiral Biotech Autoplate 4000 kultiviert.
10. Die kultivierten Proben wurden bei 35°C 48 Stunden lang inkubiert. Die Platten wurden untersucht und die Organismen gezählt.

Ergebnisse

Die analytischen Daten für die Fliesenoberflächen sind nachstehend in Tabelle 7 gezeigt. Tabelle 7

Organismus	Negative Oberflächenkontrolle	Inokulierter Organismus (0,1 ml Suspension des Organismus)	Behandelte Oberflächen
Organismus	CFU/100 cm²	CFU/ml	CFU/100 cm²
E. coli	< 10	2,88 × 10²	< 10
E. coli	< 10	2,88 × 10²	< 10
S. aureus	< 10	3,44 × 10²	< 10
S. aureus	< 10	3,44 × 10²	< 10
B. subtilis	< 10	7,27 × 10²	< 10
B. subtilis	< 10	7,27 × 10²	< 10

Die Negativkontrolldaten zeigen, dass alle Oberflächen vor dem Experiment frei von Bakterien waren. Die Ergebnisse zeigen, dass die Zusammensetzung ein wirksames Bakteriozid gegen Bacillus subtilis, Staphylococcus aureus und Escherichia coli ist.
Der Fachmann wird erkennen, dass die Beschreibungen, Vorgehensweisen, Verfahren und Zusammensetzungen, die vorstehend dargestellt sind, überarbeitet oder modizifiert werden können, ohne vom Schutzumfang der beschriebenen Ausführungsformen abzuweichen.

Claims

Reinigungs- und multifunktionelle Beschichtungszusammensetzung zum Behandeln einer Oberfläche, umfassend eine kationische quartäre Organosilanammoniumverbindung, welche man an die Oberfläche binden kann, und Wasserstoffperoxid in einem sauren wässrigen Medium, wobei die quartäre Verbindung durch die Formel
definiert ist, wobei R¹ = Wasserstoff und/oder C₁-C₄-Alkyl; R² ein zweiwertiger Kohlenwasserstoffrest mit 1 bis 8 Kohlenstoffatomen, R³ = Wasserstoff oder C₁-C₄-Alkyl, R⁴ = Wasserstoff oder C₁-C₁₀-Alkyl, R⁵ = ein gesättigter oder ungesättigter C₁₀-C₂₂-Kohlenwasserstoffrest und X = ein Halogenid, Carboxylat, Sulfonat, Hydroxid, Sulfat oder Phosphat, wobei die quartäre Verbindung in einer Menge von bis zu etwa 3 Gew.-% und das Wasserstoffperoxid in eine Menge von bis zu etwa 8 Gew.-% vorhanden ist, wobei die Komponenten in diesen Mengen wirksam sind, die Oberfläche zu reinigen und eine multifunktionelle Beschichtung an die Oberfläche zu binden, um diese (a) Wasser- und schmutzabweisend und (b) antimikrobiell zu machen.
Zusammensetzung gemäß Anspruch 1, wobei die quartäre Verbindung in einer Menge von bis zu etwa 1 Gew.-% und das Wasserstoffperoxid in einer Menge von etwa 3 bis etwa 6 Gew.-% vorliegt.
Zusammensetzung gemäß entweder Anspruch 1 oder Anspruch 2, welche ferner ein Lösungsmittel, ausgewählt aus Alkohol, Polyol, Glycolether und Gemischen davon, enthält.
Zusammensetzung gemäß Anspruch 3, wobei das Polyol oder der Alkohol ein Glycol, Propylenglycolmonomethylether, Methanol, Ethanol oder Isopropanol ist.
Zusammensetzung gemäß einem der vorstehenden Ansprüche, wobei der pH-Wert in der Größenordnung von etwa 2 bis etwa 5 liegt.
Zusammensetzung gemäß einem der vorstehenden Ansprüche, wobei das wässrige Medium entionisiertes Wasser ist.
Zusammensetzung gemäß einem der vorstehenden Ansprüche, wobei die quartäre Organosilanammoniumverbindung ausgewählt ist aus 3-(Trimethoxysilyl)propyldimethyloctadecylammoniumchlorid, 3-(Trimethoxysilyl)propyldidecylmethylammoniumchlorid, 3-(Trimethoxysilyl)propyltetradecyldimethylammoniumchlorid, 3-(Trimethoxysilyl)propyldimethylsoyaammoniumchlorid, 3-(Trimethoxysilyl)propyldimethyloleylammoniumchlorid, 3-(Trimethoxysilyl)propyloctadecylammoniumchlorid, 3-(Trimethoxysilyl)propyloleylammoniumchlorid und 3-(Trihydroxysilyl)propyldimethyloctadecylammoniumchlorid.
Zusammensetzung gemäß einem der Ansprüche 1 bis 6, wobei die quartäre Organosilanammoniumverbindung 3-(Trimethoxysilyl)dimethyloctadecylammoniumchlorid in einer Menge von etwa 0,4 bis etwa 0,7 Gew.-% ist und das Wasserstoffperoxid in einer Menge von etwa 3 Gew.-% vorliegt.
Verfahren zum Reinigen einer Oberfläche und Ausstatten derselben mit einer multifunktionellen Beschichtung, umfassend das Auftragen einer Zusammensetzung auf die Oberfläche, umfassend eine kationische quartäre Organosilanammoniumverbindung, welche man an die Oberfläche binden kann, und Wasserstoffperoxid in einem wässrigen Medium, Bilden einer sauberen schmutz- und wasserabweisenden und antimikrobiellen Beschichtung, welche an die Oberfläche gebunden ist, wobei die quartäre Verbindung durch die Formel
definiert ist, wobei R¹ = Wasserstoff und/oder C₁-C₄-Alkyl; R² = ein zweiwertiger Kohlenwasserstoffrest mit 1 bis 8 Kohlenstoffatomen, R³ = Wasserstoff oder C₁-C₄-Alkyl, R⁴ = Wasserstoff. oder C₁-C₁₀-Alkyl, R⁵ = ein gesättigter oder ungesättigter C₁₀-C₂₂-Kohlenwasserstoffrest und X = ein Halogenid, Carboxylat, Sulfonat, Hydroxid, Sulfat oder Phosphat, wobei die quartäre Verbindung in einer Menge von bis zu etwa 3 Gew.-% und das Wasserstoffperoxid in eine Menge von bis zu etwa 8 Gew.-% vorhanden ist, wobei die Komponenten in diesen Mengen wirksam sind, die Oberfläche zu reinigen und eine multifunktionelle Beschichtung an die Oberfläche zu binden, um diese (a) Wasser- und schmutzabweisend und (b) antimikrobiell zu machen.
Verfahren gemäß Anspruch 9, wobei die Zusammensetzung als eine Flüssigkeit auf eine verschmutzte Oberfläche aufgetragen wird, der Schmutz von der Oberfläche entfernt wird und eine saubere Wasser- und schmutzabweisende und antimikrobielle Beschichtung gebildet wird, welche an die Oberfläche gebunden ist.
Verfahren gemäß Anspruch 10, wobei der Schmutz von der Oberfläche weggewischt wird, wodurch die saubere Wasser- und schmutzabweisende und antimikrobielle Beschichtung gebildet wird, welche an die Oberfläche gebunden ist.
Verfahren gemäß einem der Ansprüche 9 bis 11, wobei das saure Medium einen pH-Wert von etwa 2 bis etwa 5 aufweist.
Verfahren gemäß einem der Ansprüche 9 bis 12, wobei die Zusammensetzung ferner einen Alkohol, ausgewählt aus Methanol, Ethanol und Isopropanol, enthält.
Verfahren gemäß einem der Ansprüche 9 bis 13, wobei die quartäre Organosilanammoniumverbindung ausgewählt ist aus 3-(Trimethoxysilyl)propyldimethyloctadecylammoniumchlorid, 3-(Trimethoxysilyl)propyldidecylmethylammoniumchlorid, 3-(Trimethoxysilyl)propyltetradecyldimethylammoniumchlorid, 3-(Trimethoxysilyl)propyldimethylsoyaammoniumchlorid, 3-(Trimethoxysilyl)propyldimethyloleylammoniumchlorid, 3-(Trimethoxysilyl)propyloctadecylammoniumchlorid, 3-(Trimethoxysilyl)propyloleylammoniumchlorid und 3-(Trihydroxysilyl)propyldimethyloctadecylammoniumchlorid.
Verfahren gemäß einem der Ansprüche 9 bis 13, wobei die quartäre Organosilanammoniumverbindung 3-(Trimethoxysilyl)dimethyloctadecylammoniumchlorid, in einer Menge von etwa 0,4 bis etwa 0,7 Gew.-% ist und das Wasserstoffperoxid in einer Menge von etwa 3 Gew.-% vorliegt.
Verfahren gemäß einem der Ansprüche 9 bis 15, wobei die Oberfläche ausgewählt ist aus Metall, Glas, Kunststoffen, Gummi, Porzellan, Keramik, Marmor, Granit, Zement, Fliesen, Sand, Siliciumdioxid, emaillierten Vorrichtungen, Polyurethan, Polyester, Polyacryl-, Melamine/Phenolharzen, Polycarbonat, kieselhaltigen, gestrichenen Oberflächen und Holz.