DE1185754B

DE1185754B - Verfahren zum Waschen von Textilgeweben

Info

Publication number: DE1185754B
Application number: DEA39292A
Authority: DE
Inventors: Andrew Tytus Guttmann; Warner Max Linfield; Joseph Cyril Sherrill
Original assignee: Armour and Co
Current assignee: Armour and Co
Priority date: 1961-01-25
Filing date: 1962-01-25
Publication date: 1965-01-21
Also published as: FI41532C; FR1311737A; BE613062A; FR1311738A; CH386382A; CH90762A4; LU41135A1; NL273981A; GB985321A; DK102848C; FI41532B

Description

BUNDESREPUBLIK DEUTSCHLAND

DEUTSCHES

PATENTAMT

AUSLEGESCHRIFT

Internat. Kl.: ClId

Deutsche Kl.: 23e-2

Nummer: 1 185 754

Aktenzeichen: A 39292IV a/23 e

Anmeldetag: 25. Januar 1962

Auslegetag: 21. Januar 1965

Es sind bereits Mittel zum Weichmachen von Gewebe bekannt, die im Haushalt uhd in der Industrie zum Weichmachen und Auflockern von gewaschenen Kleidungsstücken, Handtüchern und anderen Textilien benutzt werden. Solche Weichmachungsmittel sind kationische Stoffe, die mit den gewöhnlich zum Waschen von Textilien benutzten anionischen Waschmitteln unverträglich sind. Infolgedessen können die kationischen Gewebeweichmachungsmittel erst nach und nicht während des Waschvorganges angewandt werden. Bei Verwendung automatischer Waschmaschinen bedeutet das, daß das Gewebeweichmachungsmittel entweder bei Beginn des Spülvorganges zugesetzt oder ein weiterer Spül- und Weichmachungsprozeß durchgeführt werden muß. In beiden Fällen müssen also die Vorteile der herkömmlichen Gewebeweichmachung mit einem Verlust an Bequemlichkeit und Zeit erkauft werden.

Es wurde gefunden, daß gewisse sulfierte Imidazoline als Textilweichmacher sehr wirksam sind, weil solche Substanzen amphoter und mit den herkömmlichen anionischen Waschmitteln und Kalk-Seifen-Dispersionsmitteln verträglich sind und außerdem zusammen mit dem Waschmittel verwendet werden können. Weiterhin wurde gefunden, daß solche amphoteren Gewebeweichmacher selbst sehr wirksame Waschmittel, Dispersionsmittel und Bakteriostatika sind.

Die erfindungsgemäß verwendeten sulfierten Imidazolinderivate haben folgende Konstitutionen:

Verfahren zum Waschen von Textilgeweben

Anmelder:
Armour and Company, Chicago, JIl. (V. St. A.)

Vertreter:

Dipl.-Ing. R. H. Bahr und Dipl.-Phys. E. Betzier, Patentanwälte, Herne, Freiligrathstr. 19

Als Erfinder benannt:
Andrew Tytus Guttmann, Chicago, JlL;
Joseph Cyril Sherrill, Park Forest, JlL;

Warner Max Linfield, Evanston, JIl. (V. St. A.)

Beanspruchte Priorität:

V. St. v. Amerika vom 25. Januar 1961 (84 758)

äthylsulfat-(l) als Zwitterion oder als Metallsalz, z. B. als Natriumsalz, vorliegen.

H₂C CH₂

I I

N IN-R₃-OSO₃Na

H₂C-

Ri

CH₂
I /R2

' ^R₃-OSO₃ ⁰

In dieser Formel stellt Ri eine Alkylkette dar, deren Länge von der bei der Darstellung des Imidazoline verwendeten Ausgangsfettsäure abhängt und im allgemeinen durchschnittlich zwischen 9 und 19 Kohlenstoffatome enthält. R₂ kann ein Wasserstoffatom, eine Alkyl- oder Hydroxyalkylgruppe mit 1 bis 4 Kohlenstoffatomen sein, und R₃ ist eine normale oder verzweigtkettige Alkylgruppe mit von 1 bis 4 Kohlenstoffatomen. Das Stickstoffatom 1 des Ringsystems kann tertiär oder quaternär sein. Wenn R₂ ein Wasserstoffatom ist (tertiärer Stickstoff), kann das sulfierte Imidazolinderivat 2-Alkyl-imidazolin-Ri

Wenn R₂ ein organischer Rest ist, kann die Verbindung 1,2-Dialkyl-imidazolinium-alkylsulfat-(l) nur als Zwitterion oder inneres Salz vorliegen.
Die sulfierten Imidazolinderivate sind mit Waschmitteln für hohe Beanspruchung verträglich und können daher in Verbindung mit diesen gleichzeitig in einem Waschvorgang verwendet werden, um dem gewaschenen Gewebe einen weichen Griff zu verleihen. Obwohl die Konzentration des amphoteren Stoffes im allgemeinen zwischen 0,05 und 0,5% betragen soll, wurde gefunden, daß „die Höhe der Gewebeweichmachung nicht so sehr von der Konzentration in Lösung abhängt als vielmehr von dem Verhältnis des Weichmachers zu dem zu waschenden Gewebe. Das ist daraus ersichtlich, daß Gewebe, das mit einer 0,l%igen Lösung an sulfiertem quaterniertem Imidazolin in einer 45-1-Waschmaschine be-

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handelt wird, dieselbe Weichheit aufweist wie bei der Behandlung in einer 80-1-Waschmaschine mit einer Konzentration von 0.05%. wobei also die Menge in jedem Falle in etwa dieselbe war. Beim Waschen des Gewebes zeigt sich, daß die Menge aktiven Materials zwischen 0.1 und 0.5%. bezogen auf das Gewicht des Gewebes, betragen soll.

Das Optimum scheint zwischen 0,1 und 0,2 Gewichtsprozent, bezogen auf das Gewicht des Gewebes, zu liegen, obwohl ein höherer Prozentsatz wünschenswert sein kann, wenn nach Anwendung des amphoteren Mittels längere Zeit gespült wird.

Zusätzlich zu der weichmachenden Wirkung begünstigen die amphoteren. sulfierten Imidazolinderivate die Reinigungswirkung der üblichen Haushaltswaschmittel und verbessern im allgemeinen die gesamte Waschleistung der Waschmittel, insbesondere in den Fällen, wo Grenzmengen an Waschmittel verwendet werden. Wird die Konzentration des amphoteren Stoffes von 0.1 bis 0,5% erhöht, nimmt die Schmutz beseitigende Wirkung bei einer Konzentration von 0.1% Waschmittel merklich und etwas weniger bei einer Waschmittelkonzentration von 0.2%" zu.

Wo das amphotere Gewebeweichmachungsmittel in Kombination mit einem herkömmlichen Waschmittel verwendet wird, soll zuerst das Weichmachungsmittel zu dem Waschwasser gegeben und erst nach dem Umrühren des Wassers und der Aufgabe des Stoffes das Waschmittel hinzugefügt werden. Bei Einhaltung dieser Reihenfolge kann der Gewebeweichmacher noch vor dem Waschmittel in das Gewebe eindringen, so daß man bessere Ergebnisse erhält.

Die amphoteren Gewebeweichmachungsmittel neigen auch dazu, das Bakterien wachstum zu hemmen. Obwohl diese hemmende Wirkung geringer als bei Verwendung von Germiziden ist, kommt ihr doch einige Bedeutung beim Waschen von Textilien zu.

Die folgenden Beispiele dienen dem besseren Verständnis der Erfindung.

Beispiel 1

Es gibt kein absolutes oder mechanisches Untersuchungsverfahren. das festzustellen gestattet, ob eine Verbindung einem Textilgewebe Weichheit oder Flockigkeit verleiht. Daher umfassen die allgemein in der Industrie verwendeten Untersuchungsverfahren auch Prüfungen mit der Hand und Beurteilungen durch ein Gremium von Fachleuten. Unter geeigneten Bedingungen sind solche Prüfungsergebnisse reproduzierbar und bei genügender Stärke des fachkundigen Gremiums ausgezeichnet und wertvoll.

Die Versuche zur Bestimmung der textilweichmachenden Wirkung von Imidazolinderivaten wurden wie folgt ausgeführt:

Eine Haushaltswaschmaschine mit einem Fassungsvermögen von 801 wurde mit 0.08%iger Lösung der zu untersuchenden textilweichmachenden Verbindung gefüllt. Dann wurden 3 kg saubere Handtücher zusammen mit schmutzigen Versuchskleidungsstücken, die entschlichtet und vorgereinigt waren, in die Maschine gegeben. Die Füllung wurde den üblichen Koch- und Waschstufen unterworfen und anschließend in einem handelsüblichen Haushaltselektrotrockner getrocknet. Es wurden keine anderen Waschmittel oder Additive benutzt.

Zur Kontrolle wurde eine Menge von Versuchsstücken und Handtüchern in derselben Art und Weise behandelt, indem ein übliches Haushaltswaschmittel, enthaltend 11% Na-Tafgalkoholsulfat. 8% Na-Dodecylbenzolsulfonat. 2% Alkanolamid. 35% Na₅P₃Oi₀, 10% Na₄P₂O₇, 4% Na₃PO₄, 0,5% Carboxymethylcellulose. 3% Na-Silicat. 15% Na₂SO₄ und 9% Wasser, an Stelle eines Textilweichmachers verwendet wurde. Nach drei Behandlungen mit dem Textilweichmacher wurden die Testkleidungsstücke durch ein Gremium von zehn bis zwanzig Fachleuten beurteilt und Weichheit und Flockierung mit derjenigen von Kontrollstücken verglichen, die mit dem Haushaltswaschmittel gewaschen worden waren. Die Teststücke wurden ebenfalls nach der ersten und zweiten Behandlung beurteilt und nach der Weichheit, die gekennzeichnet wurde als »keine«, »gerade bemerkbar«, »gut«, »ausgezeichnet«, eingeteilt.

Im Anschluß daran wurde eine 0.8%ige Lösung eines inneren Salzes des 2-Alkyl-l-methyl-imidazolinium-äthylsulfats-(l), das eine lange Alkylkette besitzt, die sich von den Fettsäuren des Talgs ableitet (mit einer Kohlenstoffkette von 15 bis 17 Kohlenstoffatomen), mit dem Prädikat »ausgezeichnet« im Hinblick auf die Weichmachung von Textilien beurteilt. Diese Bewertung wurde Textilien erteilt, die einer, zwei oder drei Behandlungen unterzogen worden waren. Ein allmählicher Aufbau oder eine Zunahme des Weichmachers wurde bei der ersten bis zur dritten Anwendung beobachtet, was eine Substanzität des Weichmachers gegenüber den Textilien anzeigt.

Das Untersuchungsverfahren wurde unter Verwendung einer ähnlichen quaternären sulfierten Imidazolinverbindung l-(l-Methyl)-2-alkyl des inneren Salzes des 2-Alkyl-l-methyl-imidazolinium-äthylsulfats-(l) wiederholt. Hier hatte jedoch die Alkylgruppe eine durchschnittliche Länge von 11 Kohlenstoffatomen, wobei das Imidazolin von den Fettsäuren des Kokosnußöls abgeleitet worden war. Die textilweichmachenden Eigenschaften der Verbindung wurden bei jedem der angestellten Versuche als »gut« beurteilt.

Beispiel 2

Im Anschluß an das im Beispiel 1 gezeigte Verfahren wurden sulfierte Imidazolinderivate mit tertiärem Stickstoff untersucht, und es wurde gefunden, daß diese geringere textilweichmachende Eigenschaften besitzen. Ein 2-Alkyl-imidazolin-äthylsulfat-(l). das eine Alkylgruppe besitzt, die sich von den Fettsäuren des Talgs herleitet und 15 bis 17 Kohlenstoffatome besitzt, wurde mit dem Prädikat »gut« in bezug auf die Weichmachung von Textilien beurteilt. Homologe Verbindungen mit einer durchschnittlichen Kettenlänge von 11 Kohlenstoffatomen erhielten die Note »gerade bemerkbar«.

Beispiel 3

Das Verfahren nach Beispiel 1 wurde unter Benutzung einer Waschlösung, die 0,1% des üblichen Haushaltswaschmittels gemäß Beispiel 1 und 0,05% eines inneren Salzes von 2-Alkyl-l-methyl-imidazolinium-äthylsulfat-(l) enthielt, das eine Alkylgruppe, abgeleitet auf Talgbasis, und eine durchschnittliche Kettenlänge von 15 bis 17 Kohlenstoffatomen besitzt, wiederholt. Die erzielte Wirkung wurde als »gut« bis »ausgezeichnet« beurteilt.

Die oben angegebenen sulfierten Imidazolinderivate wurden in Hochleistungswaschmittel mit folgender Zusammensetzung eingebaut:

einen optimalen Wert bei einer Konzentration zwischen 0,2 und 0,4%. Außerdem schienen die Talgderivate empfindlicher gegenüber hartem Wasser zu sein als die Kokosnußderivate.

Die oben beschriebenen Versuche wurden auch mit anorganischen »Bildnern«, die den Amphoteren zugefügt wurden, ausgeführt. Die Bildner waren Kaliumpyrophosphate (bei pH 10) und Natriumdihydrogenorthophosphate (bei pH 4). Die Zugabe der

16,4% Natrium-Xylol-Sulfat, ein löslichmachendes io Bildner bei pH 10 brachte eine Verbesserung der Mittel, - - -

9,1% sulfiertes, quaternäres Imidazolinderivat, 13,6% handelsübliches, nichtionisches Waschmittel der folgenden Formel

C₉Hi₉ — C₆H₄ — O — (C₂H₄O)₉-IO — H

10.9% N-(2-Hydroxyäthyl)-iminodiazetat-dinatrium-

salz als Sequestrant für Calcium. 0,9% Carboxymethylcellulose, ein schmutzsuspendierendes Mittel.

50.9% Gesamtfestkörpergehalt, pH-Wert 11,8.

Diese Zusammensetzung wurde zur Weichmachung von Textilien in einer 0,2%-Konzentration, basierend auf der gesamten Formel, geprüft. Die Wirkung nach drei Anwendungen wurde als »gut« bezeichnet.

Eine ähnliche Zusammensetzung, bei der die suliierien. quaternären Imidazolinderivate des Talgs weggelassen wurden (41.8% des Gesamtfestkörpergehaltes), zeigten nach drei Anwendungen keine textilweichmachende Wirkung.

Wirkungsweise, jedoch nur in dem Falle von Kokos quaternären amphoteren, während die Wirkung aller anderen Verbindungen nicht beeinflußt wurde. Die Wirkungsweise der Amphoteren bei pH 4 wurde durch Bildner nicht verbessert, und im Falle tertiärer Derivate neigte das Zwitterion dazu, in Gegenwart von Mononatriumdihydrogenorthophosphate auszufällen.

Beispiel 5

Sulfierte

Beispiel
Imidazolinderivate

wurden auf ihre Sowohl tertiäre als auch quaternäre sulfierte Imidazolinderivate auf der Basis von Talg- und Kokosnußfettsäuren wurden nach Beispiel 4 auf ihre das Bakterien wachstum hemmende Wirkung nach der Agar - Streifen - Analysenmethode untersucht. Das Wachstum wurde durch die bakterielle Hemmung in Agarplatten bestimmt. Bei den Organismen handelte es sich um M. pyogenes var. aureus und E. coli. Eine vollständige Hemmung ergab sich bei dem mit einer Konzentration von

schmutzentfernende Wirkung durch das folgende 30 Kokosnußderivat

Standard-Tergotometer-Testverfahren geprüft, wobei 500 ppm in aktiver Substanz bei der Basis Agar gegen

normal verschmutzte Baumwolltextilien im Tergoto- S. aureus und E. coli. Die Talgderivate zeigen ande-

meter unter genau kontrollierten Bedingungen hin- rerseits eine weniger vollständige Hemmung bei den

sichtlich der Temperatur, des Rührens, der Wasch- gleichen Konzentrationen gegenüber S. aureus und

mittelkonzentration und der Wasserhärte gewaschen 35 nur geringe Wirkung gegenüber dem Wachstum von

wurde. Das Lichtreflexionsvermögen der getrockne- E. coli.

ten Teststücke wurde vor und nach dem Waschen B e i s η i e 1 6

mit einem Reflexionsmeter gemessen und mit dem

Reflexionsvermögen eines nicht verschmutzten Kon- Im Anschluß an den im Beispiel 4 gezeigten Ter-

trolltextilgewebes verglichen. Der Prozentsatz der 40 gotometertest wurde die schmutzhemmende Wirkung

Schmutzentfernung wurde unter Verwendung einer Gleichung berechnet, die die Ablesung des Reflexionsvermögens mit dem Schmutzablösevermögen in Beziehung setzt.

Es wurden Versuche durchgeführt unter Verwendung von 2-Alkyl-imidazolin-äthylsulfat-(l). das sich von den Fettsäuren des Kokosnußöls und des Talgs ableitet, und mit dem inneren* Salz des (1-Methyl-2-alkyl)-imidazolin-äthylsulfat-(l), abgeleitet von den Fettsäuren des Kokosnußöls und des Talgs. Die quaternären und tertiären sulfierten Kokos-Imidazo-Iin-Derivate zeigten gute Wirkungen in bezug auf die Schmutzentfernung, die schmutzentfernende Wirkung lag zwischen 20 und 35%) bei einer Konzentration 0.2%. Eine optimale schmutzentfernende Wirkung wurde bei einer Konzentration von annähernd 0,1% erreicht und blieb halbwegs konstant mit zunehmender Konzentration. Die Wasserhärte hatte keinen merklichen Einfluß auf die schmutzentfernende Wirkung. Die Versuche wurden bei Wasser- 60 „ härten von 50 und 300 ppm ohne sichtbare Unter- ^UI"^lcnes schiede in den Ergebnissen ausgeführt.

Die quaternären und tertiären sulfierten TaIg-Imidazolin-Derivate zeigten auch ein bemerkenswertes Schmutzablösevermögen, obwohl die Ergebnisse nicht so gut wie bei dem Kokosnußölgegenstück waren. Die schmutzabhebende Wirkung dieser Amphoteren lag zwischen 15 und 35% und erreichte von Imidazolinderivaten untersucht, wenn derartige Derivate mit üblichen Hochleistungshaushaltswaschmitteln kombiniert werden. So wurden Versuche ausgeführt unter Verwendung von (2-Alkyl)-imidazolinäthylsulfat-(l). das eine Alkylgruppe mit einer durchschnittlichen Länge von etwa 9 bis 19 Kohlenstoffatomen besitzt. Die Versuchsausführung bestand darin, daß 15 Minuten lang in Wasser von 49°C in einem Tergotometer mit 150 Perioden pro Minute gewaschen wurde. Es folgten vier Handspülungen. Verwendet wurde ein normal verschmutztes Dreifachtuch. Es wurden folgende Ergebnisse erhalten :

Waschmittel

waschmittel
(anionisch)

0.1%

0.2%

(nichtionisch)

0.1%

0,2%

Amphoterische Konzentration

0,01

0,03

0,05

Gesamtwasserhärte
300 ppm (sehr hart)

13,5
31.8

29,5
25,6

26.8
31.7

37.0
36.3

33.3
32.4

39.1

37,3

Fortsetzung

Waschmittel

(anionisch)

0.2%

(nichtionisch)

0.1 °/o

0.2%

Amphoterische Konzentration in %

0,01 0.03 0.05

Gesamtwasserhärte 50 ppm (weich)

25.4 31,0

25,1 24.0

30.2 31.6

35,1 33.2

34,3

35.5

38.2 35,3

Andere Versuche wurden mit denselben Amphoteren unter Verwendung üblicher Haushaltswaschmaschinen und gewöhnlicher Haushaltskleidung durchgeführt. Bei fünf wiederholten Waschungen unter Verwendung des Chicagoer Wassers (137 ppm Gesamthärte) wurden die folgenden Ergebnisse erzielt :

0.15/0,05% übliches Haushaltswaschmittel/amphoter

0,10/0,75% übliches Haushaltswaschmittel/amphoter

Waschmaschine 1

27,6 27.1

Waschmaschine 2

26,3 24.9

Aus den Werten der Laboratoriumswaschmittelversuche mit normal verschmutzten Kleidungsstücken ist ersichtlich, daß Imidazolinderivate merklich zur Reinigung beitragen, insbesondere bei niedriger Hochleistungswaschmittelkonzentration. Wenn die Konzentration des Amphoteren von 0,1 auf 0,5% erhöht wird, nimmt die Schmutzentfernung merklich zu. besonders bei den wesentlich anionischen Hoch-

leistungswaschmitteln bei 0.1% Konzentration und weniger bei 0.2% Konzentration, dem Letztwert der optimalen Konzentration für dieses Waschmittel. In beiden oben angegebenen Fällen ist die schmutzabhebende Wirkung in Prozenten angegeben und wird bestimmt durch die Lichtreflexion von getrockneten Teststücken, wie im Beispiel 4 erläutert.

Claims

Patentansprüche:

1. Verfahren zum Waschen von Textilgewebe mit einem Waschmittel aus der Gruppe der anionischen und nichtionischen Waschmittel, dadurch gekennzeichnet, daß das Gewebe mit einer Waschlauge behandelt wird, die als Gewebeweichmacher ein sulfiertes Imidazolinderivat enthält, das in 2-Stellung eine Alkylgruppe mit einer durchschnittlichen Kettenlänge von 9 bis 19. vorzugsweise 12 bis 18 Kohlenstoffatomen aufweist.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, da'ß die Waschlauge ein Imidazolinderivat aufweist, das eine tertiäre Stickstoffgruppe besitzt.

3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Waschlauge ein Imidazolinderivat aufweist, das eine quaternäre Stickstoffgruppe besitzt.

4. Verfahren nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Waschlauge den Textilweichmacher in Mengen von 0,1 bis 0,5% enthält.

5. Verfahren nach Anspruch 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Waschlauge 2-Alkylimidazolin-alkylsulfat-( 1) enthält.

6. Verfahren nach Anspruch 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Waschlauge das innere Salz des 1,2-Dialkyl-imidazolinium-alkylsulfats-( 1) enthält.

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