DE4400927A1 - Wäßrige Lösungen von quaternierten Fettsäuretriethanolaminester-Salze - Google Patents
Wäßrige Lösungen von quaternierten Fettsäuretriethanolaminester-SalzeInfo
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Description
Die Erfindung betrifft wäßrige Lösungen von quaternierten
Fettsäuretriethanolaminester-Salzen mit einem Gehalt an Fett
säureoligoglycerinestern als Verdickungsmitteln, Mittel, die
diese Komponenten enthalten sowie die Verwendung von Fettsäu
reoligoglycerinestern als Verdickungsmittel für wäßrige Lö
sungen von quaternierten Fettsäuretriethanolaminester-Salzen.
Quaternierte Fettsäuretriethanolaminester-Salze, sogenannte
"Esterquats", haben in den letzten Jahren als ökotoxikolo
gisch unbedenkliche Rohstoffe für Wäscheweichspüler zunehmend
an Bedeutung gewonnen. Üblicherweise gelangen die Produkte
als alkoholische Konzentrate in den Verkehr und werden von
den Herstellern von Avivagemitteln mit Wasser auf eine Anwen
derkonzentration, die je nach Anforderung im Bereich von 1
bis 50 Gew.-% Feststoff liegen kann, verdünnt.
Sowohl bei der Herstellung von Esterquat-Konzentraten, als
auch bei der Formulierung der wäßrigen Mittel, die diese kat
ionischen Tenside in unterschiedlichen Mengen enthalten kön
nen, treten Viskositätsprobleme auf.
Esterquat-Konzentrate mit einem Feststoffgehalt von etwa 80
bis 90 Gew.-% sind zähflüssig und benötigen als Regulatoren
Stoffe, die die Viskosität herabsetzen. In der EP-A2 0 165
138 wird hierzu beispielsweise die Verwendung von organischen
Salzen wie etwa Natriumgluconat oder kurzkettigen quartären
Ammoniumsalzen vorgeschlagen. Gemäß der Lehre der WO 93/16157
(Henkel) kommen für diesen Zweck auch Esterquats auf Basis
ungesättigter Fettsäuren, quaternierte Fettsäureamidoamin-
Salze, langkettige QAV und diquaternierte Fettsäuretrietha
nolaminester-Salze in Betracht.
Bei wäßrigen Anwendungslösungen der quaternierten Fettsäure
triethanolaminester-Salze, die einen geringen Feststoffgehalt
aufweisen, liegt das Problem jedoch genau umgekehrt: die wäß
rigen Lösungen sind äußerst dünnflüssig und lassen sich nur
schwer dosieren. Übliche Verdickungsmittel, wie sie aus der
Kosmetik bekannt sind (Elektrolyte, Celluloseether, Fettsäu
realkanolamide etc.), erweisen sich entweder als wenig ge
eignet und/oder sind nicht in der Lage, die Produkte dauer
haft auf dem gewünschten Viskositätsniveau zu halten.
Die Aufgabe der Erfindung hat somit darin bestanden, wäßrige
Lösungen von quaternierten Fettsäuretriethanolaminester-
Salzen mit verbessertem Viskositätsverhalten zur Verfügung zu
stellen.
Gegenstand der Erfindung sind wäßrige Lösungen von quater
nierten Fettsäuretriethanolaminester-Salzen, die sich dadurch
auszeichnen, daß sie als Viskositätsregulatoren 0,01 bis 0,1,
vorzugsweise 0,01 bis 0,03 Gew.-% - bezogen auf die Lösungen
- Ester von Fettsäuren mit technischen Oligoglyceringemischen
enthalten.
Überraschenderweise wurde gefunden, daß sich Fettsäureoligo
glycerinester in besonderer Weise als Verdickungsmittel für
wäßrige Lösungen von Esterquats eignen. Bei Zusatz dieser
Stoffe kann die Viskosität der wäßrigen Lösungen problemlos
auf einen Wert angehoben werden, der ein müheloses Dosieren
ermöglicht. Die Erfindung schließt dabei die Erkenntnis ein,
daß die Produkte lagerstabil sind, d. h. das einmal einge
stellte Viskositätsniveau bleibt auch bei längerer Lagerung
praktisch unverändert erhalten. Als besonders überraschend
ist ferner die Tatsache zu bewerten, daß die Fettsäureoli
goglycerinester nur im Bereich sehr niedriger Konzentrationen
als Verdickungsmittel wirksam sind.
Quaternierte Fettsäuretriethanolaminester-Salze ("Ester
quats") stellen bekannte Stoffe dar, die man nach den ein
schlägigen Methoden der präparativen organischen Chemie er
halten kann. In diesem Zusammenhang sei auf die Internatio
nale Patentanmeldung WO 91/01 295 (Henkel) verwiesen, nach
der man Triethanolamin in Gegenwart von unterphosphoriger
Säure mit Fettsäuren partiell verestert, Luft durchleitet und
anschließend mit Dimethylsulfat oder Ethylenoxid quaterniert.
Stellvertretend für den umfangreichen Stand der Technik sei
an dieser Stelle auf die Druckschriften US 3,915,867, US
4,370, 272, EP 0 239 910 A2, EP 0 293 955 A2, EP 0 295 739 A2
und EP 0 309 052 A2 verwiesen. Die Verwendung von Esterquats
als Avivagemittel für Textilien ist beispielsweise in den
Übersichtsartikeln von O.Ponsati in C.R. CED-Kongress,
Barcelona, 167 (1992) und R.Puchta in C.R. CED-Kongress,
Sitges, 59 (1993) beschrieben worden.
Die quaternierten Fettsäuretriethanolaminester-Salze folgen
der Formel (I)
in der R¹CO für einen Acylrest mit 6 bis 22 Kohlenstoffato
men, R² und R³ unabhängig voneinander für Wasserstoff oder
R¹CO, R⁴ für einen Alkylrest mit 1 bis 4 Kohlenstoffatomen
oder eine (CH₂CH₂O)qH-Gruppe, m, n und p in Summe für 0 oder
Zahlen von 1 bis 12, q für Zahlen von 1 bis 12 und X für Ha
logenid, Alkylsulfat oder Alkylphosphat steht.
Typische Beispiele für Esterquats, die im Sinne der Erfindung
Verwendung finden können, sind Produkte auf Basis von Capron
säure, Caprylsäure, Caprinsäure, Laurinsäure, Myristinsäure,
Palmitinsäure, Isostearinsäure, Stearinsäure, Ölsäure,
Elaidinsäure, Arachinsäure, Behensäure und Erucasäure sowie
deren technische Mischungen, wie sie beispielweise bei der
Druckspaltung natürlicher Fette und Öle anfallen. Vorzugs
weise werden technische C12/18-Kokosfettsäuren und insbeson
dere teilgehärtete C16/18-Talg bzw. Palmfettsäuren sowie
elaidin- säurereiche C16/18-Fettsäureschnitte eingesetzt.
Zur Herstellung der quaternierten Ester können die Fettsäuren
und das Triethanolamin im molaren Verhältnis von 1,1 : 1 bis
3 : 1 eingesetzt werden. Im Hinblick auf die anwendungstech
nischen Eigenschaften der Esterquats hat sich ein Einsatz
verhältnis von 1,2 : 1 bis 2,2 : 1, vorzugsweise 1,5 : 1 bis
1,9 : 1 als besonders vorteilhaft erwiesen. Die bevorzugten
Esterquats stellen technische Mischungen von Mono-, Di- und
Triestern mit einem durchschnittlichen Veresterungsgrad von
1,5 bis 1,9 dar und leiten sich von technischer C16/18-Talg
bzw. Palmfettsäure (Iodzahl 0 bis 40) ab.
Aus anwendungstechnischer Sicht haben sich quaternierte Fett
säuretriethanolaminestersalze der Formel (I) als besonders
vorteilhaft erwiesen, in der R¹CO für einen Acylrest mit 16
bis 18 Kohlenstoffatomen, R² für R¹CO, R³ für Wasserstoff, R⁴
für eine Methylgruppe, m, n und p für 0 und X für Methylsul
fat steht.
Esterquats kommen üblicherweise als alkoholische Konzentrate
mit einem Feststoffgehalt von ca. 80 bis 90 Gew.-% in den
Verkehr. Die im Sinne der Erfindung beanspruchten wäßrigen
Lösungen, die es zu verdicken gilt, besitzen hingegen übli
cherweise einen Feststoffgehalt im Bereich von 1 bis 50,
vorzugsweise 3 bis 15 Gew.-%.
Als Viskositätsregulatoren kommen Ester von Fettsäuren mit
technischen Oligoglyceringemischen in Betracht, die als sol
che seit langem bekannt sind.
Vorzugsweise handelt es sich bei den Viskositätsregulatoren
um Ester, die sich von Fettsäuen der Formel (II) ableiten,
R⁵CO-OH (II)
in der R⁵CO für einen aliphatischen, linearen oder verzweig
ten Acylrest mit 6 bis 22 Kohlenstoffatomen und 0 und/oder 1
bis 3 Doppelbindungen steht. Typische Beispiele sind Ester
von Oligoglyceringemischen mit Capronsäure, Caprylsäure, 2-
Ethylhexansäure, Caprinsäure, Laurinsäure, Isotridecansäu
re, Myristinsäure, Palmitinsäure, Palmoleinsäure, Stearinsäu
re, Isostearinsäure, Ölsäure, Elaidinsäure, Petroselinsäure,
Linolsäure, Linolensäure, Elaeostearinsäure, Arachinsäure,
Gadoleinsäure, Behensäure und Erucasäure sowie deren techni
sche Mischungen, die z. B. bei der Druckspaltung von natürli
chen Fetten und Ölen, der Reduktion von Aldehyden aus der
Roelen′schen Oxosynthese oder der Dimerisierung von ungesät
tigten Fettsäuren anfallen. Besonders bevorzugt sind Oligo
glycerinester auf Basis Isostearinsäure.
Vorzugsweise handelt es sich bei den Viskositätsregulatoren
um Ester, die sich weiterhin von technischen Oligoglyceringe
mischen der Formel (III) ableiten,
in der z für Zahlen von 0,5 bis 10 steht. Typische Beispiele
stellen Fettsäureester mit technischen Oligoglyceringemischen
dar, die einen mittleren Eigenkondensationsgrad im Bereich
von 1,5 bis 10, vorzugsweise 2 bis 5 aufweisen. Besonders
bevorzugt sind Fettsäureester auf Basis von Oligoglyceringe
mischen mit einem hohen Gehalt an Di- und Triglycerin.
Vorzugsweise handelt es sich bei den Viskositätsregulatoren
um Fettsäureoligoglycerinester, die schließlich einen durch
schnittlichen Veresterungsgrad von 0,75 bis 4 aufweisen. Ob
schon die Produkte in der Regel herstellungsbedingt Gemische
von Mono-, Di-, Tri- und gegebenenfalls Oligoestern darstel
len, sind doch solche Viskositätsregulatoren besonders be
vorzugt, die im statistischen Mittel 1 bis 3 Estergruppen
aufweisen.
In einer besonderen Ausführungsform der Erfindung werden als
Viskositätsregulatoren Diester der Isostearinsäure mit tech
nischem Triglycerin in Mengen von 0,01 bis 0,03 Gew.-% - be
zogen auf die Lösungen - eingesetzt.
Zur Herstellung der Lösungen hat es sich als besonders vor
teilhaft erwiesen, zunächst etwa die Hälfte des Wasser vor
zulegen und auf etwa 30 bis 50°C zu erhitzen, dann die qua
ternierten Fettsäuretriethanolaminester-Salze und die Vis
kositätsregulatoren zuzugeben und anschließend die restliche
Menge Wasser, die Umgebungstemperatur aufweisen kann, einzu
rühren. Hierbei handelt es sich um einen rein mechanischen
Vorgang, eine chemische Reaktion findet nicht statt.
Die erfindungsgemäßen wäßrigen Lösungen zeichnen sich durch
eine vorteilhafte und auch bei längerer Lagerung praktisch
unveränderte Viskosität aus.
Ein weiterer Gegenstand der Erfindung betrifft wäßrige Wä
scheweichspülmittel, enthaltend 1 bis 50 Gew.-% quaternier
te Fettsäuretriethanolaminester-Salze, 0,01 bis 0,1 Gew.-%
Ester von Fettsäuren mit technischen Oligoglyceringemischen
sowie gegebenenfalls weitere Hilfs- und Zusatzstoffe.
Ein weiterer Gegenstand der Erfindung betrifft wäßrige Haar
behandlungsmittel, enthaltend 1 bis 50 Gew.-% quaternierte
Fettsäuretriethanolaminester-Salze, 0,01 bis 0,1 Gew.-% Ester
von Fettsäuren mit technischen Oligoglyceringemischen sowie
gegebenenfalls weitere Hilfs- und Zusatzstoffe.
Ein letzter Gegenstand der Erfindung betrifft schließlich die
Verwendung von Estern von Fettsäuren mit technischen Oligo
glyceringemischen als Viskositätsregulatoren für wäßrige Lö
sungen von quaternierten Fettsäuretriethanolaminester-Salzen,
in denen sie in Mengen von 0,01 bis 0,1 Gew.-% - bezogen auf
die Lösungen - enthalten sein können.
Die folgenden Beispiele sollen den Gegenstand der Erfindung
näher erläutern, ohne ihn darauf einzuschränken.
A) Methylquaternierter C16/18-Talgfettsäuretriethanolamin
ester in Form des Methylsulfat-Salzes;
Veresterungsgrad 1, 64
Dehyquart® AU-46, Pulcra S.A., Barcelona/ES,
Veresterungsgrad 1, 64
Dehyquart® AU-46, Pulcra S.A., Barcelona/ES,
B) Triglycerindiisostearat,
Lameform® TGi, CF Grünau, Illertissen/FRG
In einem 250-ml-Becherglas wurden 46 ml entionisiertes Wasser
vorgelegt, auf 40°C erwärmt und mit 4,7 g des Esterquats (A)
und 0,01 bis 1,1 g des Viskositätsregulators (B) versetzt.
Anschließend wurde mit Wasser von 20°C auf 100 ml aufgefüllt
und 5 min gerührt. Die Bestimmung der Viskosität erfolgte
nach Brookfield (25°C, Spindel 5, 10 Upm). Die Ergebnisse
sind in Tab. 1 zusammengefaßt.
Claims (9)
1. Wäßrige Lösungen von quaternierten Fettsäuretriethanol
aminester-Salzen, dadurch gekennzeichnet, daß sie als
Viskositätsregulatoren 0,01 bis 0,1 Gew.-% - bezogen auf
die Lösungen - Ester von Fettsäuren mit technischen
Oligoglyceringemischen enthalten.
2. Wäßrige Lösungen nach Anspruch 1, dadurch gekennzeich
net, daß sie quaternierte Fettsäuretriethanolaminester
Salze der Formel (I) enthalten,
in der R¹CO für einen Acylrest mit 6 bis 22 Kohlenstoff
atomen, R² und R³ unabhängig voneinander für Wasserstoff
oder R¹CO, R⁴ für einen Alkylrest mit 1 bis 4 Kohlen
stoffatomen oder eine (CH₂CH₂O)qH-Gruppe, m, n und p in
Summe für 0 oder Zahlen von 1 bis 12, q für Zahlen von 1
bis 12 und X für Halogenid, Alkylsulfat oder Alkylphos
phat steht.
3. Wäßrige Lösungen nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch
gekennzeichnet, daß sie einen Feststoffgehalt im Bereich
von 1 bis 50 Gew.-% aufweisen.
4. Wäßrige Lösungen nach den Ansprüchen 1 bis 3, dadurch
gekennzeichnet, daß sie als Viskositätsregulatoren Ester
enthalten, die sich von Fettsäuen der Formel (II) ablei
ten,
R⁵CO-OH (II)in der R⁵CO für einen aliphatischen, linearen oder ver
zweigten Acylrest mit 6 bis 22 Kohlenstoffatomen und 0
und/oder 1 bis 3 Doppelbindungen steht.
5. Wäßrige Lösungen nach den Ansprüchen 1 bis 4, dadurch
gekennzeichnet, daß sie als Viskositätsregulatoren Ester
enthalten, die sich von technischen Oligoglyceringe
mischen der Formel (III) ableiten,
in der z für Zahlen von 0,5 bis 10 steht.
6. Wäßrige Lösungen nach den Ansprüchen 1 bis 5, dadurch
gekennzeichnet, daß die Viskositätsregulatoren einen
Veresterungsgrad von 0,75 bis 4 aufweisen.
7. Wäßrige Wäscheweichspülmittel, enthaltend 1 bis 50
Gew.-% quaternierte Fettsäuretriethanolaminester-Salze,
0,01 bis 0,1 Gew.-% Ester von Fettsäuren mit technischen
Oligoglyceringemischen sowie gegebenenfalls weitere
Hilfs- und Zusatzstoffe.
8. Wäßrige Haarbehandlungsmittel, enthaltend 1 bis 50
Gew.-% quaternierte Fettsäuretriethanolaminester-Salze,
0,01 bis 0,1 Gew.-% Ester von Fettsäuren mit technischen
Oligoglyceringemischen sowie gegebenenfalls weitere
Hilfs- und Zusatzstoffe.
9. Verwendung von Estern von Fettsäuren mit technischen
Oligoglyceringemischen als Viskositätsregulatoren für
wäßrige Lösungen von quaternierten Fettsäuretrietha
nolaminester Salzen.
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