DE2000432A1

DE2000432A1 - Weichmacher fuer Stoffe

Info

Publication number: DE2000432A1
Application number: DE19702000432
Authority: DE
Inventors: Mamoru Katsumi; Toshio Sato
Original assignee: Kao Corp
Current assignee: Kao Corp
Priority date: 1969-01-11
Filing date: 1970-01-07
Publication date: 1970-07-23
Also published as: GB1288021A; DE2000432B2; FR2030138B1; JPS4838886B1; FR2030138A1

Description

Dr. Karl Th. Hegel Patentanwalt ^2OO° Hamburg OO OQ Π Q Λ 3 2 Grosse Bersstr. 223" ^ ^T ~ **

Telefon 39 62 SS Telegramm-Adresee: Doellnerpatent

H 1578

Kao Soap Company, Limited, 5, 1-banchi, 2-chome, Nihonbashi-Bakurocho, Chuo-ku, Tokio ( Japan )

Weichmacher für Stoffe.

Für diese Anmeldung wird die Priorität aus der entsprechenden japanischen Patentanmeldung Serial No. 2250/69 vom 11. Januar I969 in Anspruch genommen.

Die Erfindung bezieht sich auf eine Weichmacherzusammensetzung für Stoffe, die Textilien und anderen Stoffen ein geeignetes Wasseranziehungsvermögen verleiht. Durch die Erfindung wird eine Weichmacherzusammensetzung für Stoffe angegeben, die sich dazu verwenden läßt, insbesondere Zellulosefasern und hauptsächlich aus Zellulosefasern bestehenden Fasergemischen eine ausgezeichnete Weichheit und ein verbessertes Wasseranziehungsvermögen zu erteilen.

Die erfindungsgemäß vorgeschlagene Zusammensetzung läßt sich dazu verwenden, Stoffen, insbesondere Textilien, auf beliebige bekannte Weise eine verbesserte Weichheit zu erteilen, bei-

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spielsweise dadurch, daß die Zusammensetzung Textilfasern für die Herstellung von Papieren für sanitäre Zwecke wie z.B. Toilettenpapieren j Gazepapieren, Papierhandtüchern, Verbandpapieren und "Papierbaumwolle" (paper cotton) oder auch Bekleidungsstücken aus Papier, Faservliesen usw. zugesetzt wird. Die Zusammensetzung läßt sich auch zur Behandlung von Textilgut verwenden, um diesem eine größere Weichheit zu erteilen, indem z.B. die Fasern in Form von Vliesen, Web- oder V/irkstoffen in einem Bad mit der Weichmacherzusammensetzung getränkt werden.

Als Weichmacher für Zellulosefasern und für andere Fasern sind bereits Athylenoxid-Addukte von Fettsäureamiden mit langen Ketten, anionische aliphatische Disulfonate mit langen Ketten usw. bekannt. Diese bekannten Weichmacher haben jedoch nur eine geringe neigung, von Fasern adsorbiert zu werden, die in einem wässrigen Medium eine negative elektrische Ladung besitzen, so daß sie in der Form einer hochkonzentrierten Lösung verwendet werden müssen, um eine ausreichende Weichmacherwirkung auf die Fasern auszuüben. Es ist außerdem bekannt, daß die Weichmacherwirkung eines derartigen Weichmachertyps weitaus geringer ist als die von kationischen oberflächen- oder kapillaraktiven Mitteln, die eine langkettige Alkyl- oder Alkyl-acyl-Gruppe aufweisen.

Es ist weiterhin bekannt, daß ein kationisches oberflächenaktives Mittel mit wenigstens einem langkettigen hydrophoben

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Rest eine ausgezeichnete Wirkung zum Weichmachen von Papier, Baumwolle, Kunstseiden, Synthesefasern und ähnlichen Faserprodukten aufweist, daß es jedoch bei Verwendung zur Behandlung von hydrophilen Fasern oder von Ledern seinen hydrophilen Rest an die Oberfläche der zu behandelnden Faser oder des Leders abgibt, während sein hydrophober Rest nach außen abgegeben wird und daher die Faser oder das Leder hydrophob macht. Daher eignet es sich praktisch nicht für den beabsichtigten Zweck, wenn die behandelten Textilien ein ausreichendes Waeseranziehungsvermögen aufweisen sollen·.

Bei der Papierherstellung werden, wie bereits bekannt, als Weichmacher nichtionische iithylenoxid-Addukte eines langkettigen Fettsäureamids und anionische langkettige aliphatische Disulfonate verwendet. Da diese Verbindungen in verdünnten Lösungen ein hohes Schäumvermögen besitzen j führen sie zur Aufschwemmung der Pulpe einer Pulpenauf sch länmun_£· in einem Schlagwerk, einer Bütte oder einer. Riffelkalander, wodurch die Papierherstellung erschwert wird. Außerdem haben derartige Weichmacher oder kationische oberflächenaktive Mittel den Nachteil, daß bei Zugabe von Weichmacher oder kationischem oberflächenaktivem Kittel in einer Menge, die 0,1 bis 3 Gewichtsprozent der Pulpe entspricht, zu einer Pulpenaufschlämmung die Verschlingungen der Fasern eines nassen Papiers beim Schlagen desselben durch Einwirkung einer Spannung auf das nasse Papier in Maschinenrichtung gedehnt werden, v.^renn das nasse Papier nach der» Ausdrücken

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durch eine Druckwalze einem Trocknungsabschnitt zugeführt und aufgerollt wird, da die Wasserstoffbindungen zwischen den feinsten Fasern der Zellulose brechen und der Reibungskoeffizient zwischen den feinsten Fasern abnimmt, was auf die Adsorption des oberflächenaktiven Mittels und auf eine Ungleichförmigkeit der Spannung zurückzuführen ist, die sich durch geringe Ungleichmäßigkeiten der Schichtdicke ergibt, so daß das auf diese Weise hergestellte Papier seitliche Wasserflecken aufweist.

Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, die vorstehend genannten Nachteile der als Weichmacher für Fasern, insbesondere für Zellulosefasern bekannten Verbindungen zu beseitigen und eine zu diesem Zweck geeignete Weichmacherzusammensetzung zu schaffen.

Zur Lösung der gestellten Aufgabe, nämlich eine Zusammensetzung anzugeben, die Textilfaeern Weichheit und Wasseranziehungsvermögen (Hygroskopizität) erteilt, wird erfindungsgemäß eine Zusammensetzung vorgeschlagen, die wenigstens eine Verbindung (I) der folgenden allgemeinen Formel

s (CH 'CHR¹¹O) R¹COOMe s' 2 η
R-N (1)

^ (CH₀'CHR¹¹O) R'COOMe ά m

in welcher R eine Alkyl- oder Alkenylgruppe mit 8 bis 18 Kohlenstoffatomen, R¹ eine Alkylengruppe mit 1 oder 2 Kohlenstoffatomen, R" Wasserstoffatom oder Methyl, und Me ein Alkalimetall ist, und η und m ganze Zahlen zwischen 0 bis 5

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sind, zusammen mit entweder einem kationischen oberflächenaktiven Mittel (II) oder einem amphoteren oberflächenaktiven Mittel (III) der nachstehend genannten Zusammensetzungen enthält.

In der vorstehenden allgemeinen Formel (1) bedeutet R beispielsweise Oktyl, Lauryl, Myristyl, Palmityl oder Oktadecyl, R' Äthylen oder Propylen, und He beispielsweise iiatrium oder Kalium. Als bevorzugte Verbindungen für die amphoteren oberflächenaktiven Mittel der vorstehenden allgemeinen Formel lassen sich Natrium-N-lauryl-N,N-di-(propionat), Katrium-N-lauryl-N,N-bis-(äthenoxyacetat), rlatrium-N-oktyl-NjN-bis-(äthenoxyacetat) und Natrium-N-oktadecyl-M,II-bis-(pentaäthenoxyacetat) angeben.

Das kationische oberflächenaktive Mittel (II) besteht beispielsweise aus Di-stearyl-dimethylammoniumchlorid, Stearyldi-(polyäthoxy-)methyl-ammoniumchlorid, Di-stearyl-polyäthoxymethyl-ammoniumchlorid, Bis-(stearoylaminoäthyl-)methyläthylammoniumsulfat und anderen kationischen oberflächenaktiven Mitteln, die einen ähnlichen Aufbau besitzen.

Das amphotere oberflächenaktive Mittel (III) kann beispielsweise aus 2-Alkyl- oder 2-Alkenyl-l-(2'-acyloyl-amidäthyl)-imidazolinium-methylsulfaten (in welchen der Alkyl-, Alkenyl- oder Acyloylrost 8 bis 18 Kohlenstoffatome aufweist), Dialkalimetall-ll-alkyl- oder N-alkenyl-ß-iminodipropionaten

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(in welchen das Alkalimetall aus Natrium oder Kalium besteht und Alkyl oder Alkenyl 8 bis 18 Kohlenstoffatome aufweist), N-alkyl- oder N-alkenyl-N,N-dimethylbatain (in welchem Alkyl oder Alkenyl 8 bis 18 Kohlenstoffatome aufweist) und ähnlichen amphoteren oberflächenaktiven Mitteln bestehen.

Die amphotere oberflächenaktive Verbindung (I) entsprechend der vorstehenden allgemeinen Foririel (1) wird vorzugsweise in einer Menge von 0,5 bis 4 Gewichtsteilen, insbesondere in einer Menge von 1 bis 3 Gewichtsteilen pro Gewichtsteil des oberflächenaktiven Mittels (II) oder (III) verwendet.

Obwohl ein herkömmlicherweise als Weichmacher verwendetes kationisches oder amphoteres oberflächenaktives Mittel bei alleiniger Verwendung die Eigenschaften der Textilfasern wie beispielsweise das Wasseranziehungsvermögen, die Zug-, Reiß-, Berst- und/oder Falzfestigkeit verringert, weist die vorgenannte erfindungsgemäße Zusammensetzung keine derartigen Nachteile auf.

Für die Herstellung von Japanpapier ist es außerdem bekannt, ein synthetisches oder natürliches hochviskoses Dispergiermittel (flüssiger Leim) wie beispielsweise eine viskose Lösung eines Absuds von Hibiscus Manihot oder Polyphosphorsäure zu verwenden. Wenn ein kationisches oberflächenaktives Mittel als Weichmacher in einer Faserdispersion verwendet wird, die ein derartiges Dispergiermittel enthält, neutralisiert das kationische oberflächenaktive Mittel die Polar-

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gruppen in der hochmolekularen Dispergiermittelverbindung und verursacht die Koagulation des Dispergiermittels, so daß die Viskosität der Dispersion abnimmt und das Dispergiermittel sein Dispergiervermögen einbüßt. Dagegen reagiert die erfindungsgemäße Zusammensetzung nicht mit dem Dispergiermittel, da die Verbindung (I) das Kation der Verbindung (II) oder (III) hemmt und jeder Bestandteil daher seine Eigenschaft behält, so daß die Papierherstellung ermöglicht und ein Papier höherer Weichheit erhalten wird.

Wenn in einer wässrigen Lösung ein kationisches oberflächenaktives Mittel und ein anionisches oberflächenaktives Mittel gleichzeitig vorhanden sind, reagieren dies-e miteinander unter Bildung einer unlöslichen Substanz, wodurch beide oberflächenaktive Mittel ihre Wirksamkeit als Weichmacher und Netzmittel verlieren. Das gleichzeitige Vorhandensein der Verbindung (I) und eines kationischen oberflächenaktiven Mittels in der hier zur Rede stehenden Erfindung hat jedoch keinen derartigen Nachteil zur Folge.

Die Erfindung wird anhand der nachstehenden Ausführungsbeispiele näher erläutert, ist jedoch nicht auf diese Ausführungsbeispiele beschränkt.

Beispiel 1

20 g Hibiscus Manihot-Schleim (in einer Gewichtskonzentration von Ο,17Ϊ) oder einer viskosen Lösung von Polyphosphorsäure (in einer Gewichtskonzentration von 1,^5?) wurden ein

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Gemisch aus 20 g einer einprozentigen Lösung eines in der nachstehenden Tabelle angegebenen kationischen oberflächenaktiven Mittels und 20 g einer einprozentigen Lösung eines amphoteren oberflächenaktiven Mittels, das der Verbindung (I) in der nachstehenden Tabelle entsprach, zugegeben. Dann wurden 40 g Wasser zugesetzt, um 100 g Gemisch zu bilden. Das Gemisch wurde bei 20 ⁰C gerührt, um den Zustand der Lösung zu beobachten. Die Viskosität wurde vermittels eines Viskosimeters nach Redwood gemessen, und es wurde eine relative Viskosität bestimmt. Nach Ablauf von 10 Minuten wurde der Zustand der Dispersion anhand einer 0,3S?igen wässrigen Dispersion von Mulberry Broussonetia Kajinoki Sieb, L. Papierfasern in dem vorstehend angegebenen Dispersionsmedium ermittelt. Die dabei erhaltenen Ergebnisse sind in der nachstehenden Tabelle 1 dargestellt.

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Tabelle

	Dispergiermittel	Kationisches )	Verbindung (I)	(g) Viskosität	Zustand des Ge misches mit DiSr	Zustand der Papierdisper sion nach 10 Minuten
Nr.	Hibiscus Manihot	Mittel (II)	Art2) Zugeg.Menge	1,01	pergiermittel
1	η	SMAC		1,10	trüb, flockig	schlecht
2	η	SEMAC	-	1,13	π	η
5	N	DSEMAC	-	1,05	η	η
4	η	BSMEAE	- -	J,20	Il	U
VJl	η	SMAC	(2) 2	1,48	It	tt
6	η	6	teilweise flok-	etwas gut

9
ο ίο

η n tt η η η

Polyphosphorsäure ⁿ

^η SEMAC

" DSEMAC

ti	η	20
SEMAC	U	20
DSEMAC	η	20
BSMEAE	Il	20
SMAC	(1)	20
π	O)	20
η	*()**	20
	(5)	20

kig

2,52 durchscheinend, gut

zähflüssig

2,45	H
2,51	H
2,42	tt
2,52	tt
2,44	U
2,44	M
2,61	H
2,52	tt
1,01	t
1,12	It
1:18	■tt

trüb, flockig

ti It U

tt η tt tt tt

schlecht

It

Tsj O CD O

Tabelle 1 (Fortsetzung)

19 Polyphosphorsaure

	20	η
	21	η
	22	η
	23	η
	24	η
	25	R
	26	M
	27	η
	28	H
	29	N
09830/	30	η
cn co

BSMEAE	(2)	2	1,03	trüb, flockig	schlecht
SMAC	H	6	1,18	Il	π
π	Il	10	1,21	N	M
η			4,08	durchscheinend,	gut
	•Ι	20		zähflüssig
It	U	20	4,19	ti	Il
SEMAC	U	20	4,20	ti	ti
DSEMAC	η	20	4,28	U	U
BSMEAE	(D	20	4,08	M	w
SMAC	0)	20	4,21	N	Il
η	(4)	20	4,25	M	η
U	(5)	20	4,19	ti	η
η		4,31	Il	η

CD CD CD -P-CO

*) In der Tabelle 1 entsprechen die für die kationischen oberflächenaktiven Mittel (II) verwendeten Abkürzungen jeweils den nachstehenden Verbindungen:
SMAC : Di-stearyl-dimethylammoniumchlorid SEMAC : Stearyl-di-(polyäthoxy(9))-methyl-ammoniumchlorid DESMAC : Di-stearyl-polyäthoxy(5)-methyl-ammoniumchlorid BSMEAE : Bis-(stearoylaminoäthyl)-methyläthyl-animoniumätho-

-sulfat

^l) In der Tabelle 1 bedeuten die in bezug auf die Verbindung (I) angegebenen Ziffern jeweiüs.die nachstehenden Verbindung en: (I)... ... Natrium-N-lauryl-ii,N-di-(propionat)

(2) Natrium-N-lauryl-N^I-bis-Cäthenoxyncetot)

(3) Natrium-N-oktyl-N,i.-bis-(ätheno>:ysct-tat)

(4) Natrium-N-oktyl-Ii ,I.-bi 3-(cithonoxyacetat)

(5) Natrium-iJ-oktadecyl-NVi-bis-ipentaät.henoxyacetat)

Beispiel 2

Die Weichheit eines nur mit einem kationischen oberflächenaktiven Mittel (II) oder nur mit einen: amphoteren oberflächenaktiven Mittel (III) behandelten Papiers wurde verglichen mit der Weichheit eines mit einer Mischung aus einem kationischen oberflächenaktiven Mittel (II) oder aus einem amphoteren oberflächenaktiven Mittel (III) mit einer Verbindung (I) behandelten Papiers, wozu die folgende Wärmebehandlung und Mahlbehandlung für den Versuch zugrundegelegt wurde: Verwendete Pulpe: L3KP

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Aufbereitungsbedingungen: Vermittele einer Wasβer- .

Papierknetmaschine (hydropulper), , zunächst 15 Minuten lang Kneten, dann mit abgesenkten Schaufeln 30 Minuten lang Kneten und anschließend Nachkneten 15 Minuten lang. "\ : Konzentration der Pulpe: 2,1 Gew.J.

Konzentration des Behandlungsmittels: Kationisches Mittel

(II) und amphoteres Mittel (III) wur den jeweils als o,ol*ige Lösung verwendet. Dieser Lösung wurde eine Verbindung (I) der in der nachstehenden Tabelle 2 angegebenen Koneentratlon zugegeben, um eine Zusammensetzung nach der Erfindung zu erhalten.

Aufbereitungsgang: Einer Pulpenaufschlämmung von 2,l£iger

Konzentration wurde entsprechend der nachstehenden Tabelle 2 ein Weichmacher zugesetzt, die Masse in einer Knetmaschine und dann in einem Kompound-Schlagwerk aufbereitet und vermittels einer Papiermaschine mit kurzem Sieb zu Papier verarbeitet. Das Gewicht des Papiers betrug für die Festigkeitsmessung 60 g/m², und für die Messung von Weichheit und Wasserabsorptionsvermögen 20 g/m .

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Die Eigenschaften der auf diese Weise hergestellten Papiere wurden entsprechend der japanischen Normvorschriften gemessen (JIS - Japan Industrial Standard): Zugfestigkeit P-8II3 (52), Berstfestigkeit P-8112 (63), Reißfestigkeit P-8II5 (63), "Falzfestigkeit P-8115 (63) und Wasserabsorptionsvermögen P-8141 (65). Die Weichheit wurde vermittels eines Weichheitsprüfgerätes nach Clark gemessen.

Die Ergebnisse sind in der nachstehenden Tabelle 2 dargestellt, In der Tabelle 2 werden in bezug auf das kationische oberflächenaktive Mittel (II) und die Verbindung (I) die gleichen Abkürzungen bzw. Ziffern verwendet wie in Tabelle 1.

Die für das amphotere oberflächenaktive Mittel (III) verwendeten Abkürzungen entsprechen jeweils den folgenden Verbindungen :
HMSIM : 2-Heptadecyl-l-methyl-(2-stearoylamidoäthyl)-

. -imidazolinium-methylsulfat

STIP : Di-natrium-N-stearyl-ß-iminodipropionat TMB : N-stearyl-N,N-dimethyIbetain.

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Tabelle

	Vr.	Kationisch(ll)	Verbindung(I)	Konz.Qew.56	Weichheit	Wasserabsorp	Brechlänge	Berst-	Reiß-	Falzwi
	1	oder Amphoter	Art		(cm)	tionsvermö	(km)	festigk.	festigk.	derstand
	2	(III)		-	8,51	gen (mm)	2,78	(kg/cm²)	(g)	(Takte)
	3	-	-	-	5,82	22	1,12	2,31	53,0	67,7
	4	SMAC	-	-	6,47	2	1,23	0,91	41,3	19,2
	5	HMSIM	-	-	6,15	5	1,25	1,02	36,6	14,6
O	6	SEMAC	-	-	5,99	7	1,10	1,12	47,4	15,9
O to	7	DSEMAC	-	0,001	6,02	2	1,37	1,00	44,7	18,7
•	8	BSMEAE	(2)	0,0025	5,87	0	1,27	0,89	38,0	30,7
>	9	SMAC	(2)	0,005	5,92	3	1,36	0,89	47,1	21,7 ^
	10		(2)	0,01	6,06	4	1,97	0,97	43,6	27,5 "
CO cn	11	■	(2)	0,01	5,72	12	2,51	1,39	51,7	41,1
ce	12		(2)	0,01	6,11	19	2,67	1,99	54,1	43,3
	13	HMSIM	(2)	0,01	6,32	21	2,41	2,13	52,2	57,9
	14	SEMAC	(2)	0,01	6,11	23	2,37	2,16	51,6	60,3
	15	DSEMAC	(2)	0,02	5,83	19	2,13	2,08	51,1	51,9
	16	BSMEAE	(1)	0,02	5,71	19	2,28	2,07	56,3	71,0
	17	SMAC	C3)	0,02	5,50	20	2,46	2,03	50,0	57,6 ^
	18	η	W	0,02	5,71	21	2,34	2,06	50,2	51,0 σ
		R	(5)		5,61	19	2,66	1,98	49,9	60,8 _o
	R				21		2,06	47,9	70,1 £

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Claims

Patentansprüche:

1. Weichmacherzusammensetzung für Stoffe, gekennzeichnet durch im wesentlichen eine oberflächenaktive Verbindung, ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus einem kationischen oberflächenaktiven Mittel, einem amphoteren oberflächenaktiven Mittel und Gemischen derselben, sowie einer Weichmacherverb indung der folgenden allgemeinen Formel

R-N

(CH,'CHR¹¹O) R'COOMe c. η

CHR" O)_1nR¹COOMe

in welcher R eine Alkyl- oder Alkylengruppe mit 8 bis 18 Kohlenstoffatomen, R' eine Alkylengruppe mit 1 oder 2 Kohlenstoffatomen, R" Wasserstoffatom oder Methyl, und Me ein Alkalimetall ist, und η und m ganze Zahlen zwischen 0 bis 5 sind.

2. Zusammensetzung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Stoffe ausgewählt sind aus der Gruppe bestehend aus Pasern, Gewebestoffen, Tüchern und hauptsächlich aus Zellulose bestehenden Papieren.

3. Zusammensetzung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das kationische oberflächenaktive Mittel ausgewählt ist aus der Gruppe bestehend aus Distearyl-dimethylammoniumchlorid, Stearyl-di-Cpolyäthoxy-Jmethylammoniumchlorid, Distearylpolyäthoxy-methylammoniumchlorid und Bis-fetearoyl-aminoäthyl-)-methyl-äthylammoniumsulfat.

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4. Zusammensetzung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das amphotere oberflächenaktive Mittel ausgewählt ist aus der Gruppe bestehend aus 2-Alkyl- oder 2-Alkenyl-l-niethyl-l-(2'-aeryloy1-amidäthy1)-imidazolinium-methylsulfaten, Di-alkalimetall-N-alkyl- oder N-alkenyl-ß-iminodipropionaten und N-alkyl- oder N-alkenyl-N,N-dimethylbetain.

5. Zusammensetzung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Weichmacherverbindung ausgewählt ist aus der Gruppe bestehend aus Natrium-N-lauryl-N₃N-di-(propionat), Natrium-N-lauryl-N,N-bis-(äthenoxyacetat), Natrium-N-oktyl-N,N-bis-(äthenoxyacetat) und Natrium~N-oktadecyl-N,N-bis-(pentaäthenoxyacetat).

6. Zusammensetzung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Weichmacherverbindung in einer Menge von 0,5 bis 4 Gewichtsteile pro Gewichtsteil des kationischen oberflächenaktiven Mittels, des amphoteren oberflächenaktiven Mittels bzw. deren Gemischen beträgt.

7. Zusammensetzung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Weichmacherverbindung in einer Menge von 1 bi3 3 Gewichtsteile pro Gewichtsteil des kationischen oberflächenaktiven Mittels,"des amphoteren oberflächenaktiven Mittels bzw. deren Gemischen beträgt.

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