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Diese
Erfindung betrifft ein schwach gefärbtes oder farbloses Polymaleat,
das durch wässrige
Lösungspolymerisation
von Maleinsäure,
einem allylischen Sulfonatmonomer und einem polyvalenten Übergangsmetallion
hergestellt ist. Die Polymaleate sind als Mittel zum Verleihen von
permenenten Bügeleigenschaften
für Textilien
und in Waschmitteln zur Minimierung der Calciumcarbonatenkrustation
verwendbar.
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Polymaleate
werden gewöhnlich
als Wasserbehandlungsmittel, Dispergiermittel und Chelatbildner
in Verwendungen eingesetzt, in denen die Farbe des Polymers nicht
kritisch ist. Da Polymaleate im allgemeinen dunkelbraun gefärbt erscheinen,
sind solche Polymere für
viele Wasch- und Textilverwendungen, in denen eine schwache Färbung erwünscht ist,
nicht geeignet. Dies trifft insbesondere da zu, wo das Polymer auf
ein Textil aufgebracht werden soll, z.B. als dauerhaftes Pressharz,
wo ein stark gefärbtes
Polymer eine unerwünschte
Farbbildung auf dem Textil hervorrufen kann.
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Es
gibt viele Verfahren von Herstellung von Polymaleaten und Copolymeren
davon, solche Verfahren sind z.B. in den US-Patenten Nr. 5 135 677, 5 064 563, 4
519 920, 4 555 557, 4 668 735, 4 589 995 und 4 659 793 offenbart,
wobei die Polymaleate in einem organischen Lösungsmittel oder Wasser hergestellt
werden. Unglücklicherweise
führen
diese Verfahren zu Polymaleaten, die dunkel gefärbt erscheinen, was durch eine Gardner-Farbzahl
von mehr als 8 belegt wird.
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US-Patent
Nr. 4 709 091 beschreibt ein Verfahren zur Herstellung von Polymaleinsäure, das
das Neutralisieren von Maleinsäure
in einem wässrigen
Medium mit einem Alkalimetallhydroxid oder Ammonium, das Polymerisieren
der Maleinsäure
in Gegenwart eines Initiators und die Zugabe einer weiteren Menge an
Alkalimetallhydroxid oder Ammoniums beinhaltet. US-Patent Nr. 4
709 091 schlägt
vor, daß Sulfonat-Comonomere mit
der Maleinsäure
zusammen verwendet werden können.
Die Polymaleinsäurepolymere
erscheinen jedoch dunkel gefärbt,
wie durch eine Gardner-Farbzahl von mehr als 8 belegt wird.
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Es
ist nun gefunden worden, dass ein schwach gefärbtes oder farbloses Polymaleat,
bestimmt durch eine Gardner-Farbzahl von 8 oder weniger, in einer
wässrigen
Lösungspolymerisation
hergestellt werden kann, umfassend:
- (a) 70
bis 99,9 Gew.-% Maleinsäure
- (b) 0,1 bis 30 Gew.-% eines allylischen Sulfonatmonomers mit
der Formel wobei R1 aus
der Gruppe ausgewählt
ist, die aus H, C1-C4-Alkyl, C1-C6-Alkoxy, C6-C10-Aryl, Ester und COOH besteht, R2 O-R3 ist, wobei
R3 aus der Gruppe ausgewählt ist, die aus C1-C4-Alkyl, C1-C6-Alkoxy und C6-C10-Aryl besteht; n 0 bis 1 ist; und M+ ein Kation ist, ausgewählt aus der Gruppe, die aus
H+, NH4 +,
Alkalimetallen, Erdalkalimetallen und quaternären organischen Aminen besteht;
und
- (c) 0,5 bis 50 μm,
bezogen auf die Molmenge an Monomer, eines polyvalenten Übergangsmetallions,
ausgewählt
aus der Gruppe, die aus den Gruppen IVA, VA, VIA, VIIA, VIIIA, IB,
IIB und Kombinationen daraus besteht;
wobei die Gew.-% auf
das Gesamtgewicht an Monomer bezogen sind, mit der Maßgabe, dass
10 bis 60 Mol% der Carbonsäuregruppen
der Maleinsäure
vor der Polymerisation neutralisiert werden.
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Gemäß einem
zusätzlichen
Aspekt stellt die Erfindung ein Verfahren zum Verleihen von permanenten Bügeleigenschaften
bei einem cellulosefaserhaltigen Textil bereit, wobei das Verfahren
umfasst: (I) Zugabe einer wässrigen
Lösung
des niedriggefärbten
oder farblosen Polymaleats bei einem Waschprozess, umfassend mindestens
ein Textil; und (II) Erhitzen des Textils auf eine hinreichende
Temperatur für
eine hinreichende Zeit, um das Polymaleat mit dem Textil zur Reaktion
zu bringen, wobei Wasser von dem Textil entfernt wird, um dem Textil
permanente Bügeleigenschaften
zu verleihen. Fakultativ wird das Polymaleat vor dem Schritt (II)
mit einem Katalysator kombiniert.
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Gemäß einem
zusätzlichen
Aspekt hält
die Erfindung ein niedrig gefärbtes
oder farbloses Polymaleat bereit, bestimmt durch eine Gardner-Farbzahl
von 8 oder weniger, wobei das Polymaleat durch wässrige Lösungspolymerisation hergestellt
ist, umfassend 70 bis 100 Gew.-%, bezogen auf das Gesamtgewicht
an Monomer, Maleinsäure;
und 0,5 bis 50 μmol,
bezogen auf die Molmenge an Monomeren, eines polyvalenten Übergangsmetallions,
ausgewählt
aus der Gruppe, die aus den Gruppen IVA, VA, VIA, VIIA, VIIIA, IB,
IIB und Kombinationen daraus besteht; mit der Maßgabe, dass 40 bis 55 Mol%
der Carbonsäuregruppen
in der Maleinsäure
vor der Polymerisation neutralisiert sind.
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Das
erfindungsgemäße schwach
gefärbte
oder farblose Polymaleat ermöglicht
bei damit behandelten Textilien permanente Bügeleigenschaften und erhöht die Widerstandsfähigkeit
solcher Textilien gegenüber Waschabrieb.
So behandelte Textilien zeigen im Vergleich bei nicht behandelten
Textilien eine signifikante Reduktion des Knitterns. Darüber hinaus
weisen die behandelten Textilien eine taktile Anmutung von weichem Griffgefühl auf und
behalten ihre Weichheit nach dem Waschen.
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Gemäß einem
weiteren Aspekt stellt die Erfindung eine Reinigungszusammensetzung
bereit, die ein Tensid und das Polymaleat enthält. Das Polymaleat verstärkt oder "buildet" die Reinigungseffizienz
eines Tensids durch Inaktivierung von Härteionen, wie Calcium und Magnesium,
und anderen Metallionen, wie Eisen. Die Polymaleate machen das Wasser
durch Maskierung weich. Zusätzlich
unterstützen
die Polymaleate die Reinigung durch Dispergieren und Suspendieren
von Schmutz, um die Wiederablagerung von Schmutz auf gereinigten
Substraten zu vermeiden. Die mit den das erfindungsgemäße Polymaleat
enthaltenden Detergenzzusammensetzungen gewaschene Stoffe weisen
viel weniger auf dem Stoff abgelagertes Calciumcarbonat auf im Vergleich
zu Stoffen, die ohne das Polymaleat gewaschen sind. Darüber hinaus
zeigen mit dem das erfindungsgemäße Polymaleat
enthaltenden Detergenzzusammensetzungen gewaschene Stoffe signifikant
weniger Vergrauen, im Vergleich zu Stoffen, die mit Detergenzzusammensetzungen
ohne das erfindungsgemäße Polymaleat
gewaschen sind.
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Das
schwach gefärbte
oder farblose Polymaleat, bestimmt durch eine Gardner-Farbzahl von
8 oder weniger, wird durch wässrige
Lösungspolymerisation
von (a) 70 bis 99,9 Gew.-% Maleinsäure, (b) 0,1 bis 30 Gew.-%
eines allylischen Sulfonatmonomers und (c) 0,5 bis 50 μmol, bezogen
auf die Molmenge an Monomer, eines polyvalenten Übergangsmetallions, ausgewählt aus
der Gruppe, die aus den Gruppen IVA, VA, VIA, VIIA, VIIIA, IB, IIB
und Kombinationen daraus besteht, hergestellt. Die Gew.-% an Maleinsäure und
an allylischem Sulfonatmonomer sind auf das Gesamtgewicht an zur
Herstellung des Polymaleats verwendetem Monomer bezogen.
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Wie
hierin verwendet, beinhaltet "Polymaleat" Copolymere und Terpolymere
von Maleinsäure.
Vorzugsweise ist die zur Herstellung des Polymaleats verwendete
Menge an Maleinsäure
größer als
80 Gew.-%, stärker
bevorzugt mehr als 90 Gew.-%, bezogen auf das Gesamtgewicht an Monomeren.
Am stärksten
bevorzugt ist die zur Herstellung des Polymaleats verwendete Menge
an Maleinsäuremonomer
größer als
98 Gew.-%. Vorzugsweise ist die zur Herstellung des Polymaleats
verwendete Menge an allylischen Sulfonatmonomer weniger als 20 Gew.-%,
stärker
bevorzugt 8 oder weniger Gew.-%, bezogen auf das Gesamtgewicht an Monomeren.
Am stärksten
bevorzugt ist die Menge an allylischem Sulfonatmonomer, die zur
Herstellung des Polymaleats verwendet wird, weniger als 2 Gew.-%.
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Die
Maleinsäure
kann als Maleinsäure
und/oder Maleinsäureanhydrid
vorliegen. Bei der Ausführungsform
der Erfindung, bei der ein allylisches Sulfonat-Comonomer mit der
Maleinsäure
verwendet wird, werden 10 bis 60 Mol% der Carbonsäuregruppen
der Maleinsäure
vor der Polymerisation neutralisiert. Vorzugsweise werden 20 bis
50 Mol%, stärker
bevorzugt 30 bis 40 Mol%, der Carbonsäuregruppen der Maleinsäure vor
der Polymerisation neutralisiert.
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Das
allylische Sulfonatmonomer weist die Formel
wobei R
1 aus
H, C
1-C
4-Alkyl,
C
1-C
6-Alkoxy, C
6-C
10-Aryl, Ester
und COOH ausgewählt
ist, R
2 O-R
3 ist,
wobei R
3 aus C
1-C
4-Alkyl,
C
1-C
6-Alkoxy und
C
6-C
10-Aryl ausgewählt ist;
n 0 bis 1 ist; und M
+ ein Kation ist, ausgewählt aus
H
+, NH
4 +,
Alkalimetallen, Erdalkalimetallen und quaternären organischen Aminen. Bevorzugte
Alkalimetalle sind Natrium und Kalium. Besonders bevorzugte allylische
Sulfonatmonomere sind Natriummethallylsulfonat, Natriumallylsulfonat
und Natrium-1-allyloxy-2-hydroxypropylsulfonat.
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In
einer Ausführungsform
der Erfindung ist das allylische Sulfonatmonomer Natriummethallylsulfonat mit
der Formel
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In
einer Ausführungsform
der Erfindung ist das allylische Sulfonatmonomer ein copolymerisierbares Tensid
mit der Formel
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In
einer Ausführungsform
der Erfindung, in der das Comonomer nicht mit der Maleinsäure verwendet wird,
werden 40 bis 55 Mol% der Carbonsäuregruppen in der Maleinsäure vor
der Polymerisation neutralisiert. Vorzugsweise werden 45 bis 50
Mol% der Carbonsäuregruppen
in der Maleinsäure
vor der Polymerisation neutralisiert.
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Das
polyvalente Übergangsmetallion
wird zur Herstellung der erfindungsgemäßen Polymaleate in einer Menge
von 0,5 bis 50 μmol
verwendet, bezogen auf die gesamte Molmenge an zur Herstellung des
Polymaleats verwendetem Monomer. Geeignete polyvalente Übergangsmetallionen
sind Übergangsmetallionen aus
den Gruppen IVA, VA, VIA, VIIA, VIIIA, IB und IIB. Es können auch
Kombinationen solcher Übergangsmetallionen
verwendet werden. Vorzugsweise ist das Übergangsmetallion ausgewählt aus
Vanadiumionen, Eisenionen und Kupferionen. Das polyvalente Übergangsmetallion
wird vorzugsweise in einer Menge von etwa 1,6 bis 33,2 μmol und stärker bevorzugt
8,3 bis 16,6 μmol
verwendet. Falls die Menge an verwendetem polyvalenten Übergangsmetallion
weniger als 0,5 μm
ist, ist der Restmonomergehalt in dem Polymaleat inakzeptabel. Falls
die Menge an verwendetem polyvalenten Übergangsmetallion größer als
50 μmol
ist, ist die Farbe des Polymaleats inakzeptabel, bestimmt durch
eine Gardner-Farbzahl von mehr als 8.
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In
einer Ausführungsform
wird das Polymaleat verwendet, um bei einem cellulosefaserhaltigen
Textil permanente Bügeleigenschaften
zu erzeugen. Wie hierin verwendet, soll "permenent Bügel" synonym sein mit Knitterfestigkeit,
dauerhafte Bügeleigenschaften,
dimensionale Stabilität,
Schrumpffestigkeit und Faltenrückbildung.
Eine wässrige
Lösung
des Polymaleats wird auf das Textil aufgebracht und das Textil wird
in Gegenwart des Katalysators auf eine hinreichende Temperatur für eine hinreichende
Zeit erhitzt, um das Polymaleat mit dem Textil zur Reaktion zu bringen,
wobei Wasser von dem Textil entfernt wird, um bei dem Textil permanente
Bügeleigenschaften
zu erzeugen. Das Polymaleat kann in Form einer wässrigen Lösung verwendet werden oder
als Spray.
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Jedes
Verfahren zum Aufbringen des Polymaleats auf das Textil ist akzeptabel.
Vorzugsweise wird das Textil mit der wässrigen Lösung aus Polymaleat imprägniert.
Wie hier verwendet, betrifft "Imprägnieren" das Eindringen der
Lösung
in die Fasermatrix des Textils und die Verteilung der Lösung in
einer vorzugsweise im wesentlichen einheitlichen Art in und durch
die Maschen des Textils. Vorzugsweise umfasst, umgibt und/oder imprägniert die
Lösung
daher individuelle Fasern im wesentlichen durch die Dicke des Textils
hindurch, im Gegensatz zu einer reinen Oberflächenbeschichtung des Textils.
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In
einer bevorzugten Ausführungsform
der Erfindung wird die wässrige
Lösung
des Polymaleats in einem Textilherstellungsprozess als Teil eines
Finishing-Verfahrens zum Verleihen dauerhafter Bügeleigenschaften auf das Textil
aufgebracht.
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Das
Textil kann ein gewebter Stoff oder ein Vlies sein und 100 celluloseartige
Stoffe enthalten, z.B. Baumwolle, Rayon und Leinen, sowie Mischungen,
wie z.B. Polyester/Baumwolle oder Polyester/Rayon. Solche Mischungen
enthalten vorzugsweise mindestens 20% Cellulose. Sowohl weiße als auch
gefärbte
(bedruckte, gefärbte,
im Garn gefärbte,
nachgefärbte)
Stoffe können
mit dem erfindungsgemäßen Polymaleat wirksam
behandelt werden. Die Textilien können neue oder gebrauchte Kleidung
umfassen, einschließlich
bereits getragene Bekleidung und/oder gewaschene Bekleidung. Vorzugsweise
enthalten die Textilien freie Hydroxylgruppen.
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Für die Beschleunigung
der Reaktion zwischen dem Polymaleat und dem Textil kann ein Katalysator verwendet
werden. Der Katalysator erhöht
auch das Ausmaß der
Vernetzung bei der Reaktion der Carboxylgruppen auf dem Polymaleat
mit den Hydroxylgruppen auf dem Textil. Die Erfinder, obwohl sie
nicht an irgendeine Theorie gebunden sein wollen, glauben, dass
der Katalysator das zeta-Potential oder die Menge an negativer Ladung
auf der Textiloberfläche
vermindert und dadurch die Menge an Polymaleat erhöht, die
auf dem Textil oder dem Stoff aus der wässrigen Lösung abgelagert wird. Als Katalysator
kann jede Substanz verwendet werden, die einen Elektronenpaar aus
einer Base akzeptieren kann.
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Vorzugsweise
ist der Katalysator ein Lewis-Säure-Katalysator,
ausgewählt
aus Dibutylzinndilaurat, Eisen(III)-chlorid, Scandium(III)-trifluormethansulfonsäure, Bortrifluorid,
Zinn(IV)chlorid, Al2(SO4)3xH2O, MgCl2·6H2O, AlK(SO4)2·10H2O und Lewis-Säuren
mit der Formel NXp, wobei N ein Metall,
X ein Halogenatom oder ein organisches Radikal und p eine gerade
Zahl von 1 bis 4 ist, wie BX3, AlX3, FeX3, GaX3, SbX3, SnX4, AsX5, ZnX2 und HgX2. Stärker bevorzugt
ist der Lewis-Säurekatalysator
ausgewählt
aus Al2(SO4)3xH2O, MgCl2·6H2O, AlK(SO4)2·10H2O. Im erfindungsgemäßen Verfahren kann auch eine
Kombination an Katalysatoren verwendet werden.
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Das
behandelte Textil wird bei Normaltemperaturen getrocknet, entweder
durch eine bei einem Textilherstellungsschritt verwendete Trockeneinheit,
wie einen dampfgeheizten Trockenzylinder, einem Ofen oder einem
Bügeleisen.
Die Trockentemperaturen liegen im allgemeinen zwischen 90 und 300°C. Solche
Temperaturen erlauben das Entfernen von Wasser, wodurch die Vernetzung
zwischen dem Polymaleat und dem Textil herbeigeführt wird.
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Die
Verbleibzeit des Textils in der Trocknereinheit, dem Ofen oder in
Kontakt mit einem Bügeleisen liegt
bei 1 Sekunde bis 200 Sekunden, abhängig von der Temperatur. Die
eigentliche Verbleibzeit für
eine spezielle Textilprobe hängt
von der Temperatur, dem Druck, der Art des Stoffes und der Art und
Menge des Katalysators ab. Vorzugsweise liegt die Zeit und Temperatur,
die zum Trocknen des Polymaleats mit dem Textil benötigt wird,
bei 2 bis 60 Sekunden bei einer Textiltemperatur von 100°C bis 250°C. Nachdem
das Textil mit der darauf aufgebrachten Lösung eines Polymaleats getrocknet/ausgehärtet ist,
können
weitere Beschichtungen oder Additive aufgebracht werden.
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In
einer bevorzugten Ausführungsform
wird ein mit dem Polymaleat behandeltes Textil sowohl an der inneren
als auch an der äußeren Oberfläche gebügelt, um
das Ausmaß an
Vernetzung und somit die permanenten Bügeleigenschaften des Textils
zu maximieren.
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Bevorzugte
Arten des Aufbringens einer wässrigen
Lösung
des Polymaleats in einer Textilherstellungsmaschine sind durch Puddlepresse,
Leimpresse, Flügelbeschichter,
Schnellbeschichter, Sprayaufbringer, Lackgießer und Wasserbox. Bevorzugte
Leimpresskonfigurationen beinhalten eine Leimpresse mit gefluteter
Berührungsstelle
und eine Leimpresse mit Dosierflügel.
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Die
bevorzugten Arten des Aufbringens der wässrigen Lösung des Polymaleats auf eine
Beschichtungsausstattung außerhalb
der Maschine bei einem Textilherstellungsprozess sind mit einen
Stab, einem Gravurroller und einer Luftklinge. Die Lösung kann
auch direkt auf das Textil oder auf Roller gesprüht werden, die die Lösung auf
das Textil transferieren. In einer besonders bevorzugten Ausführungsform
der Erfindung erfolgt die Imprägnierung
des Textils mit der wässrigen
Lösung
des Polymaleats durch eine Puddle-Leimpresse.
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Bevorzugte
Mittel zum Aufbringen der wässrigen
Lösung
des Polymaleats in einem Waschprozess bestehen in der Zugabe der
Lösung
zu dem Spülwasser
während
des Spülzyklus
im Waschprozess. In einer besonders bevorzugten Ausführungsform
der Erfindung erfolgt die Imprägnierung
des Textils mit einer wässrigen Lösung des
Polymaleats während
des letzten Spülzyklus im
Waschprozess. In einer zusätzlich
bevorzugten Ausführungsform
der Erfindung erfolgt die Imprägnierung
des Textils mit einer wässrigen
Lösung
des Polymaleats in einer Waschmaschine, die mindestens ein Textil,
das Polymaleat und fakultativ einen Katalysator enthält, wobei
die Waschmaschine nicht läuft,
so dass das Textil zu einem Zeitraum mit der Behandlungslösung in
Kontakt steht, der die Imprägnierung
des Textils durch die Behandlungslösung ermöglicht. Die Waschmaschine wird
auf Schleudern gestellt, die Textilien werden entfernt, getrocknet
und gebügelt.
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Eine
andere bevorzugte Art des Aufbringens der wässrigen Lösung des Polymaleats auf ein
Textil besteht im Sprayen durch eine Pumpe oder ein Aerosol einer
Lösung
des Polymaleats auf das Textil und dann Bügeln des Textils.
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Die
Konzentration des Polymaleats in der wässrigen Lösung reicht aus, um 0,1 bis
10 Gew.-% des Polymaleats in dem Textil, bezogen auf das Ofentrockengewicht
des Textils, bereitzustellen. Vorzugsweise ist die Konzentration
des Polymaleats in der wässrigen
Lösung
hinreichend, um 1 bis 5 Gew.-%, stärker bevorzugt 2 bis 4 Gew.-%,
des Polymaleats, bezogen auf das Ofentrockengewicht des Textils,
in dem Textil bereitzustellen.
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In
einer anderen Ausführungsform
werden die schwach gefärbten
oder farblosen Polymaleate in einer Reinigungszusammensetzung verwendet.
Die Konzentration des Polymaleats in der Reinigungszusammensetzung
liegt zwischen 0,1 und 50 Gew.-%, vorzugsweise 0,5 bis 20, bezogen
auf das Gesamtgewicht der Reinigungszusammensetzung. Beispiele für Reinigungszusammensetzungen
sind Waschmittel, Vorbehandler, Geschirrspülmittel und Reiniger für harte
Oberflächen.
Beispiele für
Artikel, die unter Verwendung der Reinigungszusammensetzung gereinigt
werden können,
sind Stoffe, wie Kleidung, Leinen, Teppiche oder Polster, harte
Oberflächen,
wie Ladentheken, Fenster, Böden,
Geschirr, Gläser
oder Kacheln, oder Automobile.
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Die
Reinigungszusammensetzung kann eine feste oder flüssige Zusammensetzung
sein. Falls die Reinigungszusammensetzung fest ist, kann die Reinigungszusammensetzung
in einer der üblichen
physikalischen Formen vorliegen, wie z.B. als Pulver, Kügelchen,
Flocken, Riegel, Tabletten, Nudeln, Pasten und Aufschlämmungen.
Falls die Reinigungszusammensetzung eine Flüssigkeit ist, liegt das Polymoleat
vorzugsweise dispergiert oder solubilisiert in der Reinigungszusammensetzung
vor. Die Reinigungszusammensetzung kann wässrig oder nicht-wässrig sein. Zum Beispiel kann
das Polymaleat in Wasser gelöst
oder dispergiert sein, in einem oder mehreren Lösungsmitteln oder inerten Verdünnern. Vorzugsweise
ist die Reinigungszusammensetzung wässrig.
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Die
Reinigungszusammensetzungen können
alle zusätzlichen
Komponenten enthalten, die in Reinigungszusammensetzungen verwendet
werden. Solche zusätzlichen
Komponenten sind dem Fachmann gut bekannt und beinhalten ein oder
mehrere Tenside, Builder, Ionenaustauscher, Alkalien, Antikorrosionsmittel, Antiwiederabsetzungsmittel,
optische Aufheller, Duftstoffe, Farbstoffe, Cheleatbildner, Enzyme,
Weißmacher, Aufheller,
antistatische Mittel, Schaumkontrollmittel, Lösungsmittel, Hydrotrope, Bleichmittel,
Perfums, Bleichvorbereiter, Wasser, Puffermittel, Schmutzentfernungsmittel,
Schmutzlöser,
Weichmacher, Trübungsmittel,
inerte Verdünner,
Puffermittel, Korrosionsinhibitoren, Ergrauungsinhibitoren, Antiredepositionsmittel,
Stabilisierer, Trübungsmittel,
Füllstoffe,
Builder, Phosphat-Cobuilder und Phosphat-Ersatzbuilder. Es können auch Kombinationen
solcher zusätzlicher
Komponenten verwendet werden.
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Vorzugsweise
enthalten die unter Verwendung von Polymaleaten hergestellten Reinigungszusammensetzungen
mindestens ein Tensid. Geeignete Tenside schließen nichtionische, anionische,
kationische und amphotere Tenside ein. Die in der Reinigungszusammensetzung
verwendbaren Tenside können
auch Seifen sein.
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Anionische
Tenside schließen
z.B. C8-C12-Alkylbenzolsulfonate,
C12-C16-Alkansulfonate,
C12-C16-Alkylsulfate,
C12-C16-Alkylsulfosuccinate
oder C12-C16-sulfatierte
ethoxylierte Alkanole ein.
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Nichtionische
Tenside schließen
z.B. C6-C12-Alkylphenolethoxylate,
C12-C20-Alkanolalkoxylate
und Blockcopolymere von Ethylenoxid und Propylenoxid ein. Fakultativ
können
die Endgruppen der Polyalkylenoxide blockiert sein, wobei die freien
OH-Gruppen der Polyalkylenoxide
verethert, verestert, acetalisiert und/oder aminiert sind. Eine
andere Modifikation besteht in der Reaktion der freien OH-Gruppen
des Polyalkylenoxids mit Isocyanaten. Die nichtionischen Tenside
schließen
auch C4-C18-Alkylglucoside
sowie alkoxylierte Produkte ein, die daraus durch Alkoxylierung
erhältlich
sind, insbesondere solche, die durch Reaktion von Alkylglucosiden
mit Ethylenoxid erhältlich
sind.
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Kationische
Tenside enthalten hydrophile funktionelle Gruppen, wobei die Ladung
der funktionellen Gruppen positiv sind, wenn sie in wässriger
Lösung
gelöst
oder dispergiert sind. Typische katonische Tenside schließen z.B.
Aminverbindungen, sauerstoffhaltige Amine und quaternäre Aminsalze
ein.
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Amphotere
Tenside enthalten sowohl saure als auch basische hydrophile Gruppen.
Amphotere Tenside sind vorzugsweise Derivate von sekundären und
tertiären
Aminen, Derivate von quaternären
Ammonium-, quaternären
Phosphonium- und tertiären
Sulfoniumverbindungen. Das kationisches Atom in der quaternären Verbindung
kann Teil eines heterocyclischen Rings sein. Das amphotere Tensid
enthält
vorzugsweise mindestens eine aliphatische Gruppe, enthaltend 3 bis
18 Kohlenstoffatome. Mindestens eine aliphatische Gruppe enthält vorzugsweise
eine anionische wassersolubilisierende Gruppe, wie Carboxy, Sulfonat
oder Phosphono.
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Im
allgemeinen sind anionische Tenside, wie lineare Alkylsulfonate
(LAS), zur Verwendung in festen Reinigungszusammensetzungen bevorzugt,
die das Polymaleat enthalten. Nichtionische und anionische Tensidmischungen,
wie Alkoholethoxylate und LAS sind in flüssigen Reinigungszusammensetzungen
bevorzugt, die das Polymaleat enthalten. Die Tenside liegen fakultativ
in einer Menge von 0 bis 50 Gew.-%, vorzugsweise von 2 bis 45 Gew.-%,
und stärker
bevorzugt von 5 bis 40 Gew.-% bezogen auf die Reinigungszusammensetzung
vor.
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Beispiele
für Builder,
die in der Reinigungszusammensetzung vorliegen können, sind z.B. Phosphate, wie
Pyrophosphate, Polyphosphate oder Natriumtripolyphosphat. Weitere
Beispiele sind Zeolithe, Natriumcarbonat, Poly(carbonsäuren), Nitriloessigsäure, Zitronensäure, Weinsäure, die
Salze der vorhergehenden Säuren
und die monomeren, oligomeren oder polymeren Phosphonate. Es können auch
Kombinationen von Buildern verwendet werden. Die Builder liegen
fakultativ in einer Menge von etwa 0 bis etwa 85 Gew.-%, vorzugsweise
von 5 bis 50 Gew.-% vor, bezogen auf das Gesamtgewicht der Reinigungszusammensetzung,
vor.
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Flüssige, das
Polymaleat enthaltende Reinigungszusammensetzungen können bis
zu 80 Gew.-% Wasser oder Lösungsmittel
oder Kombinationen daraus enthalten. Typische Lösungsmittel, die verwendet werden
können,
schließen
Sauerstoff enthaltende Lösungsmittel,
wie Alkohole, Ester, Glykole und Glykolether, ein. Alkohole, die
in den Reinigungszusammensetzungen verwendet werden können, schließen z.B.
Methanol, Ethanol, Isopropanol und tertiäres Butanol ein. Ester, die
verwendet werden können,
schließen
z.B. Amylacetat, Butylacetat, Ethylacetat und Glykolester ein. Als
Lösungsmittel
verwendbare Glykole und Glykolether schließen z.B. Ethylenglykol, Propylenglykol
und Oligomere von Ethylen- oder Propylenglykol ein.
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Feste,
das Polymaleat enthaltende Reinigungszusammensetzungen enthalten
vorzugsweise bis zu 60 Gew.-% von einem oder mehreren festen inerten
Verdünnern,
wie Natriumsulfat, Natriumchlorid, Natriumborat oder ausgewählten Polymeren,
wie Polyethylenglykol oder Propylenglykol.
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In
einer Reinigungszusammensetzung verstärkt oder "buildet" das Polymaleat die Reinigungseffizienz eines
Tensids durch Inaktivierung von Härteionen, wie Calcium und Magnesium,
und anderen Metallionen, wie Eisen. Das Polymaleat macht das Wasser
durch Maskierung weich. Zusätzlich
unterstützen
die Polymaleate bei der Reinigung durch Dispergieren und Suspendieren
von Schmutz, um die Wiederablagerung von Schmutz auf gereinigten
Substraten zu verhindern.
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Die
folgenden, nicht limitierenden Beispiele illustrieren weitere Aspekte
der Erfindung.
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BEISPIEL 1
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Herstellung
von Polymaleat ohne allylisches Sulfonat
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Eine
98 g Maleinsäureanhydrid,
75 g Wasser und 14 mg Eisen(II)-ammoniumsulfathexahydrat (10,7 μmol Fe2+, bezogen auf die Molmenge an Monomer)
enthaltende Mischung wurde in einen Reaktor gefüllt. Der Reaktor wurde auf
96 bis 98°C
erhitzt, und die Reaktionstemperatur wurde 5 Stunden gehalten. Gleichzeitig wurden
55 g 35%ige Wasserstoffperoxidlösung
währendder
5 Stunden dem Reaktor zugesetzt. Nach Abschluss der Wasserstoffperoxidzugabe
wurde die Reaktionstemperatur für
weitere 2 Stunden bei 96 bis 98°C gehalten,
um ein Polymaleatprodukt zu bilden.
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Das
Polymaleat erschien bernsteinfarben bis dunkelbraun in der Farbe
und war klar. Das Polymaleat wurde auf eine Gardner-Farbzahl von
mehr als 10 bestimmt.
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BEISPIEL 2
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Herstellung eines Natriumpolymaleats
ohne allylisches Sulfonat
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Eine
98 g Maleinsäureanhydrid,
75 g Wasser, 48 g 50% NaOH (30 Mol% Carboxylgruppen in der Maleinsäure waren
neutralisiert), und 7 mg Eisen(II)-ammoniumsulfathexahydrat (5,4 μmol Fe2+, bezogen auf die Molmenge an Monomer)
enthaltende Mischung wurde in einen Reaktor gefüllt. Der Reaktor wurde auf
96 bis 98°C
erhitzt, und die Reaktionstemperatur wurde 5 Stunden gehalten. Gleichzeitig
wurden 55 g 35%ige Wasserstoffperoxidlösung während der 5 Stunden dem Reaktor
zugesetzt. Nach Abschluss der Wasserstoffperoxidzugabe wurde die
Reaktionstem peratur für
weitere 2 Stunden bei 96 bis 98°C
gehalten, um ein Polymaleatprodukt zu bilden.
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Das
Polymaleat erschien während
der Polymerisation bernsteinfarben, aber nach Abkühlen präzipitierte
die verbliebene Maleinsäure.
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BEISPIEL 3
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Herstellung eines schwach
gefärbten
Polymaleats mit Natriummethallylsulfonat
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Eine
76 g Maleinsäureanhydrid
(0,775 Mol), 75 g Wasser, 62 g 50% NaOH (50 Mol% Carboxylgruppen in
der Maleinsäure
waren neutralisiert) und 5,3 mg Eisen(II)-ammoniumsulfathexahydrat
(5,4 μmol
Fe2+, bezogen auf die Molmenge an Monomer)
enthaltende Mischung wurde in einen Reaktor gefüllt. Der Reaktor wurde auf
96 bis 98°C
erhitzt und die Reaktionstemperatur wurde 5 Stunden gehalten. Die
Neutralisationshitze verursachte einen schnellen Anstieg in der
Reaktionstemperatur auf 95 bis 98°C.
Die Zeit, in der der Reaktortemperatur bei 50 bis 70°C lag, wurde
minimiert, um die Isomerisierung von Maleinsäure in Fumarsäure zu minimieren,
da diese extrem schwer zu polymerisieren ist. Bei Erreichen von
96°C wurden
2,14 g Natriummethalyllsulfonat (0,0135 Mol) der Reaktionsmischung
zugesetzt. Gleichzeitig wurden 55 g 35%ige Wasserstoffperoxidlösung während der
5 Stunden in den Reaktor zugesetzt. Nach Abschluss der Wasserstoffperoxidzugabe wurde
die Reaktionstemperatur für
weitere 2 Stunden bei 96 bis 98°C
gehalten, um ein Polymaleatprodukt zu bilden.
-
Das
Polymaleat erschien hellgelb gefärbt
und war klar. Die Gardner-Farbzahl des Polymaleats wurde mit < 1 bestimmt.
-
BEISPIEL 4
-
Ein
Polymaleat mit Natriummethallylsulfonat wurde gemäß dem in
Beispiel 3 beschriebenen Verfahren hergestellt, außer dass
20 Mol% der Carboxylgruppen der Maleinsäure neutralisiert waren, anstelle
von 50%.
-
Das
Polymaleat erschien mittelgelb gefärbt und war klar. Die Gardner-Farbzahl
des Polymaleats wurde mit 6 bestimmt.
-
BEISPIEL 5
-
Ein
Polymaleat mit Natriummethallylsulfonat wurde gemäß dem in
Beispiel 3 beschriebenen Verfahren hergestellt, außer dass
40 Mol% Carboxylgruppen der Maleinsäure neutralisiert waren, anstelle
von 50 Mol%.
-
Das
Polymaleat erschien hellgelb gefärbt
und war klar. Die Gardner-Farbzahl des Polymaleats wurde mit 3 bestimmt.
-
BEISPIEL 6 (Vergleichsbeispiel)
-
Herstellung eines schwach
gefärbten
Polymaleats mit copolymerisierbarem Tensid (Natrium-1-allyloxy-2-hydroxypropylsulfonat)
-
Eine
76 g Maleinsäureanhydrid
(0,775 Mol), 70 g Wasser, 62 g 50% NaOH (40 Mol% Carboxylgruppen in
der Maleinsäure
waren neutralisiert) und 5,3 mg Eisen(II)-ammoniumsulfathexahydrat
(5,4 μmol
Fe2+, bezogen auf die Molmenge an Monomer)
enthaltende Mischung wurde in einen Reaktor gefüllt. Der Reaktor wurde auf
96 bis 98°C
erhitzt, und die Reaktionstemperatur wurde 5 Stunden gehalten. Die
Neutralisationshitze verursachte einen schnellen Anstieg der Reaktionstemperatur
auf 95 bis 98°C.
Die Zeit, während
der die Reaktortemperatur bei 50 bis 70°C lag, wurde minimiert, um die
Isomerisierung von Maleinsäure
zu Fumarsäure
zu minimieren, da diese extrem schwer zu polymerisieren ist. Bei
einer geeigneten Temperatur von 96°C wurden 5,5 g Natrium-1-allyloxy-2-hydroxypropylsulfonat
(COPS) (1,8 Gew.-%, bezogen auf die Gesamtpolymerfeststoffe) der
Reaktionsmischung zugesetzt. Gleichzeitig wurden 55 g 35%ige Wasserstoffperoxidlösung während der
5 Stunden dem Reaktor zugesetzt. Nach Abschluss der Wasserstoffperoxidzugabe
wurde die Reaktionstemperatur für
weitere 2 Stunden bei 96 bis 98°C
gehalten, um ein Polymaleatpolymerprodukt zu bilden.
-
Das
Polymaleat erschien schwach gelb gefärbt und war klar. Die Gardner-Farbzahl
des Polymaleats wurde mit 2 bestimmt.
-
BEISPIELE 7 BIS 9
-
Herstellung
von schwach gefärbten
Polymaleaten mit Natriummethallylsulfonat gemäß dem in Beispiel 3 ausgeführten Verfahren,
außer
in Bezug auf Abweichungen in der Menge der Neutralisation und der
Menge des Eisens, die in Tabelle I beschrieben sind.
-
Die
Polymaleate erschienen hellgelb gefärbt und waren klar. Die Gardner-Farbwerte
der Polymaleate wurden mit 2, < 1
bzw. 2 bestimmt.
-
BEISPIELE 10 BIS 14 (Beispiel
12 ist ein Vergleichsbeispiel)
-
Herstellung
von Polymaleaten gemäß dem in
Beispiel 5 ausgeführten
Verfahren, außer
dass unterschiedliche Comonomere mit der Maleinsäure verwendet wurden, wie in
Tabelle I beschrieben. Alle Polymaleate präzipitierten, mit Ausnahme von
Beispiel 12, das ein mit einem allylischen Sulfonat-Comonomer hergestelltes
Polymaleat war.
-
BEISPIELE 15 BIS 17 (Beispiel
17 ist ein Vergleichsbeispiel)
-
Herstellung
von Polymaleaten gemäß dem in
Beispiel 2 ausgeführten
Verfahren, außer
dass andere Comonomere als die in Tabelle I beschrieben mit der
Maleinsäure
verwendet wurden. Alle Polymaleate präzipitierten, mit Ausnahme von
Beispiel 17, das ein Polymaleat war, das mit einem allylischen Sulfonat-Comonomer
hergestellt war.
-
BEISPIEL 18 BIS 24
-
Herstellung
eines Polymaleats gemäß dem in
Beispiel 1 ausgeführten
Verfahren ohne ein Comonomer, außer in Bezug auf Variationen
in der Menge der Neutralisation und der Menge des Eisens, die in
Tabelle I beschrieben sind.
-
Die
Polymaleate präzipitierten
entweder oder hatten eine Gardner-Farbzahl von > 8, außer für Beispiel 24, das zu 50% neutralisiert
war und 10 ppm Eisen enthielt. Der Gardner-Farbwert des Polymaleats aus Beispiel
24 wurde mit 6 bestimmt.
-
-
Die
Testergebnisse in Tabelle I zeigen, dass schwach gefärbte oder
farblose Polymaleate, wie durch eine Gardner-Farbzahl von 8 oder
weniger bestimmt, mit 70 bis 99 Gew.-% Maleinsäure, 0,1 bis 30 Gew.-% allylischem
Sulfonatmonomer und 0,5 bis 50 μm
eines polyvalenten Metallions hergestellt wurden, mit der Maßgabe, dass
10 bis 60 Mol% der Carbonsäuregruppen
der Maleinsäure
vor der Polymerisation neutralisiert waren. Zusätzlich zeigen die Testergebnisse
in Tabelle I, dass schwach gefärbte
oder farblose Polymaleate, bestimmt durch eine Gardner-Farbzahl
von 8 oder weniger, mit 100 Gew.-% Maleinsäure ohne ein Comonomer und
0,5 bis 50 μmol
eines polyvalenten Metallions gebildet wurden, unter der Maßgabe, dass
40 bis 55 Mol% der Carbonsäuregruppen
der Maleinsäure
vor der Polymerisation neutralisiert waren.
-
BEISPIEL 25
-
Verfahren
zur Bewertung des in Beispiel 3 hergestellten Polymaleats als Mittel
zum Verleihen von permanenten Bügeleigenschaften
in textilen Anwendungen.
- 1. Polymerlösungen für zwei Polymaleatproben,
wie in Beispiel 3 hergestellt, wurden mit 8% Polymaleinsäure (bezogen
auf die Feststoffe) und 4% Natriumhypophosphit als Katalysator in
einer Probe und Aluminiumkaliumsulfat (AlK(SO4)2·12H2O in wässriger
Lösung
als Katalysator in der anderen Probe hergestellt.
- 2. Das Polymaleat wurde in einen 1 Liter-Kunststoff-Container gefüllt. Die
erforderliche Menge an Katalysator und deionisiertem Wasser wurden
zugegeben, bis das Gesamtgewicht 500 g betrug.
- 3. Die Polymaleatlösung
wurde mit einem magnetischen Rührer
gemischt, bis alle Feststoffe gelöst waren und die Lösung klar
war. Die Lösung
wurde von dem Rührer
heruntergenommen. Eine Kontrollprobe wurde ohne Polymaleatpolymer
oder -kataly- sator hergestellt.
- 4. Für
jede Polymaleatprobe und für
die Kontrolle wurde ein Stück
Baumwollprobe 14 Inch × 14
Inch (35,6 × 35,6 μm) geschnitten
und alle Webkanten wurden von dem Stoff entfernt.
- 5. Die Proben wurden in ihre jeweiligen Lösungen gegeben und für 10 Minuten
eingeweicht.
- 6. Die Proben wurden aus den Lösungen entfernt und auf einer
Sticköse
platziert, wobei sie gespannt wurden, bis sie straff waren.
- 7. Die die Proben enthaltenden Ösen wurden für 5 Minuten
in einen auf 85°C
eingestellten Laborofen gestellt, bis sie trocken waren und dann
aus dem Ofen entfernt.
- 8. Die die Proben enthaltenden Ösen wurden in einen auf 185°C eingestellten
Laborofen gestellt, um die Carboxylgruppen des Polymaleats mit den
Hydroxylgruppen der Baumwollproben für 2 Minuten zu vernetzen. Die
Proben wurden aus dem Ofen entfernt und man ließ sie abkühlen.
- 9. Die Proben wurden aus den Stickösen entfernt und in einer Waschmaschine
mit 0,9 g/l AATCC-Standard-Detergenz und einem 10-minütigen regulären Waschzyklus
mit heißem
Wasser und einer Kaltwasserspülung
gewaschen.
- 10. Die Proben wurden in einem Taumeltrockner bei großer Hitze
für 20
Minuten getrocknet. Drei weiße
Badetücher
wurden im Trockner zusammen wurden den Proben aus Ballastgründen zugegeben.
Nach 20 Minuten wurden die Proben sofort entfernt und auf eine flache
Oberfläche
gelegt.
- 11. Die Weichheit jeder Probe wurde visuell beobachtet und festgehalten.
Die Testresultate sind in Tabelle II zusammengefasst.
-
TABELLE
II Permanentbügel-Finishing
bei Baumwollproben
-
Die
Testergebnisse in Tabelle II zeigen, dass die Baumwollproben, die
mit einem erfindungsgemäßen Polymaleat
vorbehandelt waren, das mit weniger als 2 Gew.-% Natriummethallylsulfonat
hergestellt war und mit einem Katalysator kombiniert war, nach dem
Waschen signifikant weniger zerknittert waren als die Kontrollproben,
die nicht mit einem Polymaleat vorbehandelt waren.
-
BEISPIEL 26
-
Verfahren
zur Bewertung des in Beispiel 4 hergestellten Polymaleats auf Anti-Krustationseigenschaften
in kommerziellen Waschmittelformulierungen:
- 1.
Schwarzer Baumwoll-Interlock-Stoff, erhältlich von Test Fabrics Inc.,
wurde in 7 Inch × 7
Inch (17,8 × 17,8 μm) Proben
geschnitten. Insgesamt 40 g (+/– 0,2
g) der Proben wurden für
jeden Test ausgewogen, der in einem Tergitometer durchgeführt wird,
wobei in jedem Test eine der Proben getrimmt wird, um das erwünschte Gewicht
zu erhalten.
- 2. 1 Liter Wasser mit einer Härte: (Ca:Mg = 2:1), 150 ppm
als Calciumcarbonat, werden jedem Tergitometer zugegeben.
- 3. Die erforderliche Menge von 1,24 g TIDE-Pulver-Detergenz
und 0,9 g gepulverter Bleiche werden in Einweg-Wägeschiffchen
eingewogen.
- 4. Die genannte Menge an Polymer wird in Wägeschiffchen eingewogen, typischerweise
4% trocken/Detergenzgewicht. Eine Kontrollprobe wurde ohne Polymer
hergestellt.
- 5. Das Detergenz und Polymer wurden Tergitometer-Töpfen zugegeben
und für
30 Sekunden geschüttelt, um
das Waschwasser zu homogenisieren. Der Stoff wurde den Töpfen zugegeben
und für
10 Minuten gewaschen. Während
des Waschzyklus betrug die Wassertemperatur etwa 93°F (34°C), die Waschzeit
10 Minuten, die Spülzeit
5 Minuten und die Schüttelgeschwindigkeit
80 bis 100 UpM.
- 6. Nach Abschluss des Waschzyklus wurden die Tergitometer-Töpfe geleert, und wie oben beschrieben wurde
1 l Wasser verwendet, um die Proben für 5 Minuten zu spülen.
- 7. Die Proben wurden in einem Taumeltrockner für 20 Minuten
bei hoher Hitze getrocknet.
- 8. Die Schritte 2 bis 7 wurde für insgesamt 5 Wasch/Trocken-Zyklen wiederholt.
- 9. Aus drei unterschiedlichen Proben von jedem Tergitometer-Topf wurden 2 Inch × 2 Inch
(5,1 × 5,1 μm) Proben
geschnitten. Jede Probe wurde auf einer analytischen Waage gewogen
und in eine markierte Probenschale gefüllt.
- 10. Jede kleine Probe wurde in 20g 10%ige Salpetersäure eingebracht,
wobei 1 Minute zum Auflösen
des CaCO3 auf der Probe vorsichtig geschüttelt wurde.
Die Salpetersäure
wurde in einen graduierten Zylinder dekantiert. Die Probe wurde
zweimal mit deionisiertem Wasser gespült, wobei das Wasser nach jeder
Spülung
in den Zylinder dekantiert wurde. 1 ml 12% KCl-Lösung wurden dem Zylinder zugegeben,
dann wurde deionisiertes Wasser zugesetzt, um ein Volumen von 200
ml zu ergeben.
- 11. 30 bis 50 ml der Lösung
wurden filtriert, um Fasern zu entfernen, jede Probe wurde in einen
markierten Container eingefüllt
und einer Bestimmung der ppm Calcium durch Atom-Absorptionsspektroskopie
unterzogen.
- 12. Die Prozent CaCO3 wurden gemäß der folgenden
Formel bestimmt
-
-
- • x
= (x00) Verdünnung
der Lösung
nach Waschen mit Salpetersäure,
in diesem Fall 2. Die Testresultate sind in Tabelle III zusammengefasst.
-
-
Die
Testresultate in Tabelle III zeigen, dass Stoffe, die mit den Detergenzzusammensetzungen
gewaschen sind, die das erfindungsgemäße Polymaleat enthalten, wesentlich
weniger Calciumcarbonat auf dem Stoff absetzen, im Vergleich zu
dem Stoff ohne das Polymaleat. Zusätzlich zeigt Tabelle III auch,
dass Stoffe, die mit den Detergenzzusammensetzungen gewaschen sind,
die das erfindungsgemäße Polymaleat
enthalten, wesentlich weniger Vergrauen zeigen im Vergleich zu Stoffen,
die mit Detergenzzusammensetzungen ohne die erfindungsgemäßen Polymaleate
gewaschen sind.