DE3023141A1

DE3023141A1 - Avivagemittel mit antistatischer wirkung

Info

Publication number: DE3023141A1
Application number: DE19803023141
Authority: DE
Inventors: Jiri Dipl Ing Cmolik; Dagmar Dipl Ing Mikulcova; Stanislav Dr Nespurek; Jan Dipl Ing Novak; Miloslav Dipl Ing Sorm; Karel Dr Ulbert
Original assignee: Czech Academy of Sciences CAS
Current assignee: Czech Academy of Sciences CAS
Priority date: 1979-06-20
Filing date: 1980-06-20
Publication date: 1981-01-15
Also published as: FR2459324B1; GB2052583A; IT1140996B; US4326966A; FR2459324A1; IT8022832A0; CS208979B1; GB2052583B; CA1164160A; CH644412A5; SE8004456L

Description

3023H1

Ceskoslovenska akadernie ved Prag, CSSR

Avivagemittel mit antistatischer Wirkung

Die Erfindung betrifft ein Avivagemittel für Textilien mit antistatischer Wirkung und guter dermatologischer Verträglichkeit auf der Oberhaut.

Die Entwicklung der Polymerchemie und die Zugänglichkeit makromolekularer Stoffe in großen Mengen beeinflußte den Aufschwung mancher Industriezweige beträchtlich. Hierzu gehört auch die Textilindustrie, in der bis vor kurzem zur Herstellung von Textilerzeugnxssen ausschließlich natürliche Materialien wie z. B. Wolle, Baumwolle, Seide, Leinen u. a. verwendet wurden. In den letzten Jahren begann die Textilindustrie, Kunststoffmaterialien wie z. B. Polyester, Polyamide, Polyacrylnitril u. a. in großem Ausmaß als Rohstoffe einzusetzen, die die natürlichen Rohstoffe, die auf dem Markt immer seltener werden, bei manchen Erzeugnissen nahezu vollkommen verdrängten. Die Herstellung von Texti!produkten

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aus Kunststoffen brachte aber auch einige erheblich nachteilige Folgen mit sich. Eine der gravierendsten unerwünschten Folgen ist die Entstehung elektrostatischer Aufladungen auf der Oberfläche von Kunststofferzeugnissen. Die elektrostatische Ladung entsteht durch Reibung, Beleuchtung, Belichtung, elektrolytische Prozesse, piezoelektrische und pyroIytische Vorgänge u. a. Bei der Mehrzahl der polymeren Verbindungen, die in der Textilindustrie verwendet werden, ist eine Wasserabsorption auf der Oberfläche und im Inneren dieser Stoffe durch ihre chemische Zusammensetzung und die makromolekulare Struktur verhindert. Dies hat zur Folge, daß Erzeugnisse aus Kunststoffen, auch wenn sie längere Zeit der Einwirkung eines feuchten oder nassen Milieus ausgesetzt werden, erheblich weniger als 1 % Wasser absorbieren und dadurch einen hohen Volumen- und Oberflächenwiderstand (> 10 JCL ) beibehalten, der die Aufladung und Ausbildung hoher Ladungen auf der Oberfläche unterstützt. Demgegenüber absorbieren Naturstoffe wie Wolle, Baumwolle udgl je nach der relativen Feuchtigkeit des umliegenden Milieus 10 % Wasser und verringern so auf natürlichem Wege ihren elektrischen Widerstand und verhindern die Entstehung elektrostatischer Aufladungen.

Das Oberflächenpotential erreicht bei derartigen Aufladungen Werte bis zu einigen Tausend Volt, was Funkenbildung, das Anhaften von Staub und Verunreinigungen auf den Textilien und schließlich die Entstehung großer Anziehungskräfte auf Objekte in unmittelbarer Nähe hervorruft. Diese Wirkungen von oberflächlichen Aufladungen sind entsprechend sehr ungünstig und schränken die Verwendungsmöglichkeit von Kunststoffen in der Textilindustrie

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in einigen Fällen beträchtlich ein oder verringern die Qualität der Erzeugnisse. Das Auftreten elektrostatischer Aufladungen auf der Oberfläche von Textilien ist daher unerwünscht und muß verhindert oder beseitigt werden. Dies kann auf zweierlei Weise geschehen: Das erste Verfahren besteht in einer permanenten antistatischen Ausrüstung von Textilerzeugnissen aus Kunststoff in der Masse, wobei das antistatische Mittel bei der Textilherstellung direkt in das Material eingebaut wird. Dieses Verfahren ist in manchen Fällen sehr kompliziert und führt in zahlreichen Fällen nicht zum angestrebten Ergebnis. Ferner muß in manchen Fällen eine große Menge des antistatischen Mittels verwendet werden, was eine Verschlechterung der mechanischen Eigenschaften und zuweilen eine unerwünschte Verfärbung der Produkte zur Folge hat. Beim zweiten Verfahren wird die kurzfristige Wirkung eines antistatischen Mittels auf der Oberfläche des Produkts ausgenutzt. Die Ausrüstung wird so durchgeführt, daß die frisch gewaschenen und gespülten Textilien in eine Lösung oder Emulsion des antistatischen Mittels eingetaucht und kurz danach aus dem Bad herausgenommen, leicht ausgewunden und getrocknet werden. Ein gewisser Nachteil dieses Verfahrens gegenüber der permanenten antistatischen Ausrüstung liegt darin, daß diese Prozedur nach jedem Waschen wiederholt werden muß, da das antistatische Mittel beim Waschen von der Oberfläche der Textilien entfernt wird. Vorteile dieses Verfahrens sind jedoch, daß es keine komplizierten Verfahrensschritte erfordert, die mechanischen Eigenschaften der Erzeugnisse sich fast nicht ändern und auf diese Weise jede beliebige Art von Textilien oder Kunststofferzeugnissen ausgerüstet werden kann, und zwar auch in Fällen, in denen eine permanente Ausrüstung nicht möglich ist.

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Die Mehrzahl der Waschmittel, die bisher in der Praxis verwendet werden, beruht auf kationaktiven Tensiden, die quartäre Stickstoffatome enthalten. In letzter Zeit wurden zu diesem Zweck auch anionaktive Tenside auf der Basis von Sulfonaten und Sulfaten von Polymethacrylaten und Polyacrylaten bzw. sulfonierten alkylaromatischen Verbindungen angegeben. Zahlreiche quartäre Ammoniomsalze sind jedoch toxisch, verursachen Augenreizungen und üben bei Hautkontakt ungünstige dermatologische Wirkungen auf die Oberhaut aus. Die anionaktiven Tenside sind andererseits zwar gesundheitlich einwandfrei, besitzen jedoch nur geringe Affinität gegenüber Kunstfasern, was bedeutet, daß sie aus Lösungen nur schwach an solchen synthetischen Textilmaterialien adsorbiert werden. Die gute Wirksamkeit dieser antistatischen Mittel hängt daher von der Verwendung von Aktivierungsmitteln ab.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, Mittel zur Textilausrüstung mit antistatischer Wirkung und guter Hautverträglichkeit anzugeben, die die ungünstigen Wirkungen herkömmlicher Wasch- bzw. Spülmittel mit antistatischer Wirkung nicht aufweisen.

Die Aufgabe wird anspruchsgemäß gelöst.

Erfindungsgemäß werden Mittel auf der Basis nichtionogener Tenside eingesetzt, die einen hydrophoben und einen hydrophilen Teil im Molekül enthalten. Diese Stoffe sind in ihrer Wirkung mit den bisher verwendeten kationaktiven Tensiden vollkommen vergleichbar, wobei sie nicht toxisch sind und günstige dermatologische Wirkungen auf die Haut aufweisen. Die im erfindungsgemäßen Mittel mit antistatischer Wirkung verwendeten Stoffe sind sogar bei Anwendung sehr niedriger Konzentrationen des Mittels hoch

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wirksam. Die Moleküle werden so orientiert, daß der hydrophobe Teil durch physikalische Wechselwirkung an der Faser haften bleibt und das hydrophile Molekülende sich in den Raum orientiert. Diese Anordnung ermöglicht ferner die Ausbildung intra- und intermolekularer Wasserstoff brücken, so daß diese Mittel sogar bei relativ niedriger Umgebungsfeuchtigkeit hochwirksam sind. Demgegenüber verlieren kationaktive Tenside in trockenem Milieu ihre Wirksamkeit. Ein weiterer Vorteil des erfindungsgemäßen Mittels mit antistatischer Wirkung gegenüber kationaktiven Tensiden liegt darin, daß sie mit den beim Waschen verwendeten anionaktiven Saponatmitteln nicht reagieren und dadurch ihre Aktivität in den Fällen nicht ändern, in welchen die Textilie nicht gründlich durchgespült wird und gewisse Mengen von diesen Saponaten enthält.

Das erfindungsgemäße Avivagemittel für Textilien mit antistatischer Wirkung und günstiger dermatologischer Verträglichkeit auf der Haut enthält weichmachende Zusätze, Stabilisatoren, Aufheller, Färbemittel sowie parfümierende und dermatologische Zusätze und anionaktive, nichtionogene und kationaktive Tenside und gegebenenfalls weitere übliche Zusätze und ist gekennzeichnet durch 2 bis 50 Gew.-% und vorteilhaft 4 bis 25 Gew--% 3-Hydroxyalkylamino-2-hydroxypropylester von Fettsäuren der allgemeinen Formel I

R-COO-CH₂-CH(OH)-CH₂-N(R₁R₂) (I),

in der bedeuten:

R Alkyl oder Alkenyl mit 6 bis 22 C-Atomen in der Hauptkette,

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R.. Wasserstoff, 2-Hydroxyäthyl, 3-Hydroxypropyl, 1-Hydroxy-2-propyl, 2-Hydroxy-1-propyi, 1-Hydroxy-2-butyl, 1-Hydroxy-3-butyl, 1-Hydroxy-4-butyl oder 2-Hydroxy-3-butyl und

R2 dasselbe wie R₁ mit Ausnahme von Wasserstoff.

Durch entsprechende Rezeptur bzw. durch Verwendung von verschieden lange Fettsäuren im Molekül enthaltenden nichtionogenen Tensiden können weitere Wirkungen des erfindungsgemäßen Mittels wie z. B. einfacheres Auswaschen von Schmutz, Aufweichen der Textilien und ein besserer Griff erzielt werden.

Die Herstellung verschiedener erfindungsgemäßer Mittel mit antistatischer Wirkung wird im folgenden durch Beispiele erläutert.

Beispiel 1

In einem Kessel werden 40 Gew.-Teile Wasser vorgelegt und schrittweise unter Rühren mit 2 Gew.-Teilen eines Kondensationsprodukts von C₁₄- bis C-jg-Fettsäuren mit Äthylenoxid, das pro Fettsäuremolekül 5 Äthylenoxideinheiten enthält, versetzt. Die Temperatur wird auf 40 C erhöht, worauf 7 Gew.-Teile Pelargonsäure-3-bis(2-hydroxyäthyl)amino-2-hydroxypropylester der Formel I (R = CH., (CH-) 7, R-i = R? = CH₂CH₂-OH) zugesetzt werden. Danach werden 51,5 Gew.-Teile kaltes Wasser in den Kessel eingegossen; nach dem Vermischen werden 0,3 Gew.-Teile Parfüm und 0,2 Gew.-Teile einer Lösung eines Lebensmittelfarbstoffs hinzugefügt. Nach Homogenisierung wird das Produkt über eine Filterpresse in ein Vorratssilo gepumpt und in Packungen abgefüllt. Das Mittel weist eine antistatische Wirksamkeit, die durch einen Oberflächen-

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widerstand von größenordnungsmäßig 10 -Ω- bei einer relativen Feuchte von 44 % gegeben ist, sowie Weichmacherwirkung auf.

Beispiel 2

21,5 Gew.-Teile einer 50 %-igen wässerigen Lösung des Natriumsalzes von 2-Äthylhexylsulfobernsteinsäure werden mit 1,5 Gew.-Teilen einer 10 %-igen wässerigen Lösung von 2-Hydroxypropylamiden der Säuren von Cocosöl vermischt; das Gemisch wird auf 50 C erhitzt. Dann werden unter Rühren 15,4 Gew.-Teile Laurinsäure-3-bis(2-hydroxyäthy1)amino-2-hydroxypropylester der Formel I (R = CH₃(CH₂)*_Qr R₁ = R₂ = CH₂CH₂OH), 61,1 Gew.-Teile kaltes Wasser, 0,3 Gew.-Teile Parfüm und 0,2 Gew.-Teile einer Lösung eines Lebensnittelfarbstoffs zugegeben. Das Mittel weist eine antistatische Wirksamkeit, die durch einen Oberflä-

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chenwiderstand von 10 Ω. bei einer relativen Feuchte von 44 % gegeben ist, Antischaumwirkung sowie weichmachende Wirkung auf.

Beispiel 3

4,6 Gew.-Teile eines Kondensationsprodukts von C₁.-bis C-g-Fettalkoholen mit Äthylenoxid mit 5 Äthylenoxideinheiten pro Molekül werden mit 15 Gew.-Teilen einer 10 %-igen wässerigen Lösung von Isopropanolamiden von Cocosöl, die auf 50 ⁰C erhitzt wurde, vermischt. Unter Rühren werden 11,5 Gew.-Teile Cocosölsäure-3-bis(2-hydroxyäthyl)amino-2-hydroxypropylester der Formel I (R = Gemisch von Cg- bis C₁„-Fettsäuren, R₁ = R₂ = CH₂CH₂OH), 68,6 Gew.-Teile kaltes" Wasser und 0,3 Gew.-Teile Parfüm zugegeben.

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j NACHQ=REiIOHT I - 10 -

Nach Homogenisierung wird das Produkt über eine Filterpresse in ein Vorratssilo gepumpt und in Packungen abgefüllt. Das Produkt besitzt eine antistatische Wirkung, die durch einen Oberflächenwiderstand von 10 JfI bei einer relativen Feuchte von 44 % gegeben ist, schäumt nicht und weist v/eichmachende Wirkung auf.

Beispiel 4

Es wird bei gleichen Einwaagen der Rohstoffe wie in Beispiel 1 verfahren mit dem Unterschied, daß anstelle der 2 Gew.-Teile des Fettsäure-Äthylenoxid-Kondensationsprodukts 2 Gew.-Teile eines Kondensationsprodukts von Nonylphenol mit Äthylenoxid mit 10 Äthylenoxideinheiten pro Molekül zugegeben werden. Das Mittel besitzt eine antistatische Wirkung, die durch einen Oberflächenwider-

stand von 10 SL bei einer relativen Feuchte von 44 % gegeben ist, sowie weichmachende Wirkung auf.

Beispiel 5

Es wird wie in Beispiel 1 verfahren mit dem Unterschied, daß anstelle der 2 Gew.-Teile des Fettsäure-Äthylenoxid-Kondensationsprodukts 6 Gew.-Teile einer 33-%-igen wässerigen Lösung eines handelsüblichen Alkylaminobetains der Formel R-CO-NH(CH₂)₃N(CH₃)₂CQQNa mit R ~ C| ₃~Alky-l und 47,5 Gew.-Teile kaltes Wasser verwendet werden. Das Produkt besitzt eine antistatische Wirkung, die durch einen Oberflächenwiderstand von 1O⁹XL bei einer relativen Feuchte von 44 % gegeben ist, sowie weichmachende Wirkung.

Beispiel 6

Es wird wie in Betspiel 1 verfahren mit dem Unterschied, daß anstelle der 2 Gew.-Teile des Fettsäure-Äthylen-

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oxid-Kondensationsprodukts 3 Gew.-Teile einer 70 %-igen wässerigen Lösung von Alkylimidazolin als kationaktivem Tensid und 50,5 Gew.-Teilen kaltem Wasser verwendet werden. Das Mittel besitzt eine antistatische Wirkung, die durch einen Oberflächenwiderstand von 10 -ü_ gegeben ist, weichmachende Wirkung und führt zu einem verringerten Anhaften von Schmutz.

Beispiel. 7

Es wird wie in Beispiel 1 verfahren mit dem Unterschied, daß anstelle der 7 Gew.-Teile Pelargonsäure-3-bis-(2-hydroxyäthy1)amino-2-hydroxypropylester 7 Gew.-Teile 3-Bis(2-hydroxyäthyl)amino-2-hydroxypropylester von Raffinatsäuren der Formel I (R = Gemisch von C₁,- bis

ι ο

Cjg-Fettsäuren, R- = R₂ = CH₂CH₂OH) verwendet werden. Beispiel 8

Es wird wie in Beispiel 1 verfahren mit dem Unterschied, daß anstelle der 7 Gew.-Teile Pelargonsäure-3-bis-(2-hydroxyäthyl)amino-2-hydroxypropylester 7 Gew.-Teile Pelargonsäure-3(2-hydroxyäthylamino)2-hydroxypropylester der Formel I (R = CH₃(CH₂) _η, R₁ = H, R₂ = CH₂CH₂OH) verwendet werden.

Beispiel 9

Es wird wie in Beispiel 2 verfahren mit dem Unterschied, daß anstelle der 15,4 Gew.-Teile Laurinsäure-3-bis(2-hydroxyäthyl) amino-2-hydroxypropylester 15,4 Gew.-Teile Laurinsäure-3-(2-hydroxyäthylamino)-2-hydroxypropylester der Formel I (R = CH₃(CH₂J₁₀/ R-, = H, R₂ = CH₂CH₂OH) verwendet werden.

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Beispiel 10

Es wird wie in Beispiel 3 verfahren mit dem Unterschied, daß anstelle der 11,5 Gew.-Teile Cocosölsäure-3-bis(2-hydroxyäthyl)amino-2-hydroxypropylester 11,5 Gew. Teile Laurinsäure-3-(4-hydroxybutylamino)2-hydroxypropyl ester der Formel I (R = CH₃(CH₂)«_Ql R₁ = H, R₂ =

verwendet werden.

Beispiel 11

Es wird wie in Beispiel 3 verfahren mit dem Unterschied, daß anstelle der 11,5 Gew.-Teile Cocosölsäure-3-bis(2-hydroxyäthyl)araino-2-hydroxypropylester 25 Gew.-Teile Stearinsäure-3-(2-hydroxypropylamino)2-hydroxypropylester der Formel I (R = CH₃(CH₂)_1g, R₃ = CH₂CH(OH)CH₃) zugegeben werden. Das Mittel besitzt eine antistatische Wirkung, die durch einen Oberflächenwiderstand von größenordnungsmäßig 10 ü gegeben ist, und erhöhte weichmachende Wirkung.

Die antistatische Wirkung der erfindungsgemäßen Avivagemittel für Textilien wurde durch Messung des Oberflächenwiderstands behandelter Textilien aus Polyesterfasern getestet. Die Textilien wurden 15 min in ein erfindungsgemäßes Avivagemittel mit einem Gehalt von 0,1 Gew.-% an wirksamer Substanz bei 50 C eingetaucht, nach dem Naßwerden frei an der Luft getrocknet und 24 h unter den Meßbedingungen klimatisiert. Der Oberflächenwiderstand wurde mit einem Teraohmmeter (Siemens) mit Elektroden aus leitfähigem Gummi gemessen. Für die Avivage, die einen Wirkstoff der Formel I enthält, in der R = ein Gemisch von Cocosölsäuren und R₁ = R₃ = CH₂CH₂OH sind, wurden folgende Werte des Oberflächenwiderstandes der Textilien aus Poly-

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esterfasern bei verschiedenen relativen Feuchten bestimmt:

75 %	: 3,7 ·	10⁹	η.
66 %	: 4,1 ·	10⁹	Xl
44 %	: 4,5 ·	10⁹	η
31 %	: 5,5 ·	10⁹	10
15 %	: 1,25	• 10

Der Oberflächenwiderstand der unbehandelten Textilien aus Polyesterfasern beträgt bei 60 % rel. Feuchte mehr als 5 · 10¹² η .

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Claims

Patentansprüche

ι 1 j Avivagemittel für Textilien mit antistatischer Wirkung und günstiger dermatologischer Hautverträglichkeit

mit weichmachenden Zusätzen, Stabilisatoren, Aufhellern, Färbemitteln, parfümierenden und dermatologischen Zusätzen und anionaktiven, nichtionogenen und kationaktiven Tensiden und gegebenenfalls weiteren üblichen Zusätzen,

gekennzeichnet

durch

2 bis 50 Gew.-% Fettsäure-S-hydroxyalkylamino^-hydroxypropy!ester der allgemeinen Formel I

R-COO-CH₂CH(OH)-CH₃-N

(D,

in der bedeuten:

R Alkyl oder Alkenyl mit 6 bis 22 C-Atomen in der Hauptkette,

R. Wasserstoff, 2-Hydroxyäthyl, 3-Hydroxyäthyl, 1-Hydroxy-2-propyl, 2-Hydroxy-1-propyl, 1-Hydroxy-2-butyl, 1-Hydroxy-3-butyl, 1-Hydroxy-4-butyl oder 2-Hydroxy-3-butyl

und

R dasselbe wie R. mit Ausnahme von Wasserstoff.

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2. Avivagemittel nach Anspruch 1,

gekennzeichnet durch 4 bis 25 Gew.-% Fettsäureester der Formel I.
3. Verwendung von Fettsäure-3-hydroxyalkylamino-2-hydroxypropylestern der Formel I nach Anspruch 1 zur Ausrüstung von Textilmaterialien.

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