DE60023544T2

DE60023544T2 - Zusammensetzungen enthaltend eine kombination von defi und modifizierten defi und verfahren zur herstellung

Info

Publication number: DE60023544T2
Application number: DE60023544T
Authority: DE
Inventors: Leonora Marie Ilardi; Ann Lee GALLAGHER; Michael Massaro
Original assignee: Unilever NV
Current assignee: Unilever NV
Priority date: 1999-12-07
Filing date: 2000-11-10
Publication date: 2006-06-01
Anticipated expiration: 2020-11-11
Also published as: DE60023544D1; EP1235794B1; BR0016204A; WO2001042202A1; EP1235794A1; ATE307799T1; AU1700201A; US6562874B1

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft anionische Ausgangsmaterialien/Tenside, insbesondere jene hergestellt aus der direkten Veresterung von Fettsäuren und Isethionat (d.h. direkt verestertes Fettacylisethionat oder „DEFI") und welche bei Körperwaschzusammensetzungen, wie beispielsweise Körperwaschriegeln oder Körperwaschduschgelzusammensetzungen, verwendet werden können. Insbesondere betrifft die Erfindung Zusammensetzungen, die Gemische von DEFI und modifizierten DEFI-Verbindungen umfassen. Die modifizierten DEFI-Verbindungen sind Verbindungen, die in dem gleichen DEFI-Reaktor hergestellt werden, in dem auch DEFI hergestellt wird (aus der Reaktion von Fettsäure und Isethionat), ausgenommen, dass die Fettsäure substituiert ist und mit Isethionat umgesetzt wird und/oder dass Isethionat substituiert ist und mit Fettsäure umgesetzt wird. Wie angemerkt, können die Gemische auch Verbindungen umfassen, in denen das Fettsäuresubstitut und Isethionatsubstitut miteinander reagieren können.
HINTERGRUND
In Körperwaschzusammensetzungen (beispielsweise Riegeln oder Flüssigkeiten) ist ein sehr übliches anionisches Tensid, das verwendet wird, Acylisethionat. Diese Verbindung ist milder als Seife, behält aber dennoch Eigenschaften, die Verbraucher mit gutem Reinigen assoziieren (beispielsweise Schäumen). Es würde sehr vorteilhaft sein, Verbindungen zu finden, die noch milder und/oder weniger trocknend sind als Fettsäureisethionate unter Beibehalten von guten Schäumungsprofilen. Wenn bei der Riegelherstellung verwendet, sollten solche Verbindungen auch für Riegelverarbeitungsbedingungen geeignet sein.
Das Acylisethionattensid wird üblicherweise durch direkte Veresterung einer Fettsäure (beispielsweise C₁₀-C₁₆-Fettsäure, wie Laurinfettsäure) und Isethionat (beispielsweise OHCH₂CH₂SO₃ ^–Na⁺) in einem Verfahren, das üblicherweise als das „DEFI"-Verfahren bekannt ist (Verfahren zur Herstellung von direkt verestertem Fettsäureisethionat), hergestellt. Das DEFI-Verfahren wird in einem einzigen DEFI-Reaktor durchgeführt.
Die Anmelder haben nun gefunden, dass wenn entweder die Fettsäureausgangskomponente teilweise ersetzt wird (beispielsweise gegen auf Silikon basierende Carbonsäuren, Fettsäuren, abgeleitet von Neem-Öl oder Riziniusöl von variierender Kettenverteilung, Dicarbonsäuren usw.) und/oder die Isethionatausgangskomponente teilweise ersetzt wird (beispielsweise gegen Glycerin, Sorbit, Pentaerythrit, Amine usw.), der DEFI-Reaktor nicht nur das erwartete direkte veresterte Fettsäureisethionat (aus der Fettsäure und Isethionat, die nicht teilweise ersetzt sind) bilden wird, sondern ein Teil der Endreaktionskomponente auch Kombinationen von beispielsweise Isethionaten, modifiziert mit verschiedenen Arten von Fettsäuren (wenn die Standardfettsäure teilweise ersetzt worden ist) oder Alkoholestern oder Amiden (wenn das Isethionat teilweise ersetzt worden ist), wiedergeben wird. Die während der Herstellung des Hauptaktivstoffs (beispielsweise Natriumlauroyl- oder Natriumcocoylisethionat) hergestellten Co-Tenside sind mild und ergeben mildere Tensidgemische.
Das heißt, der gleiche DEFI-Reaktor wird Gemische von „Standard"fettsäureisethionat und diesen „modifizierten" DEFI-Verbindungen erzeugen. Die Anwender haben keine Kenntnis über Stand der Technik, der lehrt, dass Gemische von Standard- oder modifiziertem DEFI in dem gleichen Reaktor hergestellt werden können, geschweige denn, dass mindestens einige von diesen Gemischen verstärkte Mildheit ohne Einbuße von Schäumen bereitstellen können, oder dies vorschlägt. Es soll te angemerkt werden, dass ein kleiner Teil des Gemisches auch Verbindungen umfassen kann, die durch Fettsäureersatz unter Umsetzen mit Isethionatersatz gebildet werden.
US-Patent Nr. 5300666, Imperante et al., lehrt ein Verfahren zum Kondensieren von Silikoncarboxylaten mit Natriumisethionat unter Bedingungen, die ähnlich zu dem „DEFI"-Verfahren sind (die Reaktionszeit der Literaturstelle ist 5 bis 15 Stunden gegenüber 90 Minuten für die Standard-DEFI-Reaktion; gleiche Temperaturen von 220 bis 240°C), um stark schäumende milde Tenside herzustellen. Diese Reaktion erzeugt jedoch nur eine einzige „modifizierte" DEFI-Verbindung. Sie erzeugt keine Gemische von „Standard"- und modifiziertem DEFI in einem einzigen Reaktor. Weiterhin lehrt sie nur den Ersatz von Standard- (beispielsweise Laurin)-Fettsäure mit einer auf Silikon basierenden Carbonsäure und lehrt nicht die vielen anderen möglichen Fettsäureersatzformen für die vorliegende Erfindung oder schlägt diese vor. Sie lehrt auch nicht, dass der Isethionatteil anstelle von oder zusätzlich zu dem Fettsäureteil ersetzt werden kann. Schließlich beinhaltet das Verfahren längere Reaktionszeiten als jene der vorliegenden Erfindung (5 bis 15 Stunden gegenüber 90 Minuten).
Andere Literaturstellen lehren auch Verbindungen, die die „modifizierte" DEFI-Komponente der vorliegenden Erfindung sein könnten. US-Patent Nr. 4476055 Du Vernet lehrt beispielsweise C₂₁-Dicarbonsäureisethionate als anionische Tenside. Schmidt et al. in „A Novel Dianionic Surfactant from the Reaction of C₁₄-Alkenylsuccinic Anhydric with Sodium Isethionate", JAOCS, 71 (7): 695–703 (1994), lehren ein Isethionat, das mit C₁₄-Alkenylbernsteinsäure umgesetzt wurde, und Bistline et al., in „Surface Active Agents from Isopropenyl Esters: Acylation of Isethionic Acid and N-Methyltaurine", JAOCS 48 (11): 657–60 (1971), lehren ein weiteres auf Isethionat basierendes Tensid, das unter Verwendung von DEFI-artigen Bedingungen (beispielsweise hohe Temperatur und saure Katalysatoren) hergestellt wurde.
Andere Literaturstellen lehren auf Isethionat basierende Tenside, die unter hoher Temperatur und mit basischen Katalysatoren hergestellt werden (siehe beispielsweise DE-4337035 Henkel (1995); DE-4315810 Henkel (1994); DE-1234708 General Aniline and Corp. (1967); US-Patent Nr. 5296627 Tang et al. (übertragen an PPG Industries) oder JP-04360863 Tosoh Corp. (1992)).
Keine von diesen Literaturstellen lehrt Gemische von Standard-DEFI mit dem modifizierten DEFI, die in dem gleichen Reaktor durch mindestens teilweises Ersetzen der Standardfettsäure und/oder Isethionat hergestellt wurden oder schlägt diese vor. Weiterhin lehrt keine von diesen Literaturstellen, dass solche Gemische milder sein können als DEFI allein unter Halten eines starken Schäumungsprofils oder schlägt dieses vor.
KURZBESCHREIBUNG DER ERFINDUNG
Die Anmelder haben unerwarteterweise neue Zusammensetzungen gefunden, die Gemische von „Standard"-DEFI (hergestellt aus der Reaktion von Isethionat mit geradkettigen, gesättigten (vorzugsweise mehr als 85 % gesättigten) C₈-C₂₂-Monocarbonfettsäuren (es sollte angemerkt werden, dass in Gemischen, wie „Coco"-Fettsäure, es einen kleinen Prozentsatz an ungesättigter Fettsäure geben kann, wie beispielsweise Ölfettsäure) und DEFI umfassen, die durch teilweises Ersetzen (1 bis 80 %, vorzugsweise 10 bis 50 %, besonders bevorzugt 10 bis 35 %) der Fettsäure und/oder des Isethionats in dem Reaktor modifiziert wurden, sodass das ersetzte Material mit der Fettsäure oder dem Isethionat reagiert, um das modifizierte DEFI zu erzeugen.
Insbesondere umfassen die Zusammensetzungen Gemische von:

(a) „Standard"-DEFI (Isethionat umgesetzt mit geradkettiger, im Wesentlichen gesättigter C₈-C₂₂-, vorzugsweise C₁₀-C₁₆-Nichtcarbonsäure) und
(b) ein DEFI, hergestellt durch Umsetzen von C₈-C₂₂-Fettsäure mit Taurin, Pentaerythrit, N-Methyltaurin oder Gemischen davon.

Eine zweite Ausführungsform der Erfindung ist ein Verfahren wie in Anspruch 4 definiert. Auch beschrieben wird ein Verfahren zur Herstellung eines Gemisches von „Standard"-DEFI und „modifiziertem" DEFI in einem einzigen Reaktor, wobei das Verfahren umfasst: Vermischen:

(i) etwa 20 bis 50 Gew.-%, vorzugsweise 25 % bis 40 Gew.-%, Alkalimetallisethionat;
(ii) etwa 35 % bis 75 Gew.-%, vorzugsweise 45 % bis 65 Gew.-%, geradkettige C₈-C₂₂-Fettsäure;
(iii) etwa 0 bis 20 Gew.-%, vorzugsweise 0,1 bis 18 Gew.-%, Ersatz für Alkalimetallisethionat und
(iv) etwa 0 bis 10 Gew.-%, vorzugsweise 0,1 bis 9 Gew.-%, Ersatz für geradkettige C₈-C₂₂-Fettsäure bei einer Temperatur von 180–240°C, worin ein saurer Katalysator verwendet wird (beispielsweise Zinkoxid, Zinkisethionat oder beliebige Lewis-Säure), worin (i) und (ii) und mindestens einer von (iii) oder (iv) in dem Reaktor vermischt werden muss.

Es sollte angemerkt werden, dass „Austausch"-Reaktanten zu Beginn der Reaktion kombiniert werden können oder dass sie an einem gewissen Punkt, nach dem Verbindungen (i) und (ii) sich für einen gewissen Zeitraum umgesetzt haben (beispielsweise 5 Minuten bis 60 Minuten), eingesetzt werden können.
BESCHREIBUNG DER ERFINDUNG IM EINZIGEN
Die vorliegende Erfindung betrifft Zusammensetzungen, die Gemische von (1) „Standard"-direkt veresterter Fettsäure („DEFI") und (2) Produkt, gebildet durch die Reaktion von der im Wesentlichen gesättigten geradkettigen Monocarbonsäure und einem „Ersatz" für Isethionat, ausgewählt aus Pentaerythrit, Taurin, N-Methyltaurin und Gemischen davon, umfassen.
Insbesondere wurden Gemische von Standard-„DEFI" (1) und den durch 2(a) oder 2(b) vorstehend hergestellten Co-Tensiden gefunden, um Mildheit (wie gemessen durch gesenkte Zeinsolubilisierung) unter Beibehalten von hinreichendem Schäumen zu verstärken. Weiterhin werden die Gemische in einem einzigen Reaktor hergestellt.
Insbesondere wird die Standard-„DEFI"-Reaktion als das Gemisch einer C₈-C₂₂-, im Allgemeinen C₁₀-C₁₆-Fettsäure (beispielsweise Laurinsäure oder Cocofettsäure) mit Alkalimetallisethionat, wie nachstehend:
(plus herkömmliche Ausgangsmaterialien) definiert.
Normalerweise wird die Reaktion bei einem Verhältnis von etwa 1:1 bis 2:1 Fettsäure:Isethionat unter Verwendung von 0,001 bis 0,05, vorzugsweise 0,01 bis 0,04, der Gesamtreaktanten auf das Gewicht eines Katalysators (beispielsweise Zinkoxid, Zinkisethionat oder beliebige Lewis-Säure, einschließlich Schwefelsäure, p-Toluolsulfonsäure, Natriumbisulfit usw.), bei einer Temperatur von etwa 150°C bis 250°C, vorzugsweise etwa 200°C bis 250°C, für etwa 1 bis 3 Stunden durchgeführt.
Sowohl bei dem „typischen" DEFI-Verfahren als auch in jenem der Erfindung ist es möglich, etwas von dem Endprodukt zu verwenden (nachdem hergestellt oder einmal erhalten) und dies als ein emulgierendes Mittel für die Reaktion zu verwenden. Dies hilft, die Reaktion zu beschleunigen.
Die Reaktionskomponenten können in beliebiger Reihenfolge zugegeben werden und obwohl bessere Ausbeuten durch Um setzen von einem Mittel vor dem anderen erhalten werden können, ist eine beliebige Reihenfolge der Zugabe denkbar.
Das direkt veresterte Fettacylisethionat („DEFI"), das durch diese Reaktion gebildet wurde, hat angemessene Mildheitseigenschaften (wie durch Zeinsolubilisierung gemessen) und gute Schäumbarkeit (beispielsweise etwa 95 bis 100 ml Schaum in einem 100-ml-eingeteilten Zylinder, wenn etwa 5 Lösung verwendet werden).
Typischerweise beinhaltet die vorliegende Erfindung den „Ersatz" eines Teils von einem der zwei Reaktanten (beispielsweise Natriumisethionat) gegen, beispielsweise im Fall von Isethionatersatz oder -modifizierung Alkohol, organische Säure oder Gemische davon. Dies ist ausgewählt aus Pentaerythrit, Taurin, N-Methyltaurin und Gemischen davon. In einem nicht erfindungsgemäßen Beispiel kann ein Viertel auf das Gewicht des Isethionats ersetzt werden durch ein Gemisch von einem 2:1-Verhältnis von Glycerin und Milchsäure (in der Reaktion mit Laurinsäure beispielsweise), wodurch ein Endgemisch erhalten wird, umfassend Natriumlauroylisethionatester, übrig bleibende Laurinsäure, übrig bleibendes Natriumisethionat, zusätzlich zu etwas Glycerinmonolaurat (aus der Reaktion von Laurinsäure und Glycerin) und Glycerinmonolauratmonolactat.
Es sind diese typischen Gemische, die analysiert wurden, um die Mildheit zu bestimmen (typischerweise milder, wie gemessen durch Zein, verglichen mit Zusammensetzungen, in denen keiner von dem Isethionat ersetzt wurde) und Schäumen (typischerweise etwas geringeres Schäumen, jedoch noch hinreichend).
Ersatz/Modifizierung für Isethionat
Typische Ersatzmittel für den Isethionatreaktanten unter Standardreaktionsbedingungen (beispielsweise unter Verwendung der gleichen Katalysatoren wie für die DEFI-Reaktion, gleichen entsprechenden Bereichen, d.h. 150 bis 250°C, vorzugsweise 200 bis 250°C, und gleichen Reaktionszeiten, d.h. 1 bis 3 Stunden) sind Polyole, organische Säuren, Amine und Gemische davon.
Beispiele für Alkohole schließen jedes gerad- oder verzweigtkettige cyclische oder acyclische Molekül ein, das zwei oder mehrere Hydroxygruppen enthält (wenn die Position der Hydroxygruppen nicht kritisch ist), wie Glycerin, Ethylenglykol (beispielsweise ein 1,2-Diol), Propylenglykol (beispielsweise ein 1,3-Diol), Mesoerythrit, Pentaerythrit und dergleichen, reduzierte Zucker, wie Sorbit, Mannit und dergleichen, oder Zucker, vorzugsweise Pentosen oder Hexosen, Mono- oder Disaccharide, wie Glukose, Galactose, Xylose, Laktose, Maltose oder Gemische davon.
Beispiele für den Ersatz von organischer Säure für Isethionat schließen lineare, verzweigte oder cyclische Verbindungen ein, die eine Hydroxygruppe α oder β zu der freien Carbonsäureeinheit enthalten. Diese schließen α- oder β-Hydroxysäuren, wie Glykolsäure, Milchsäure, Zitronensäure, Salicylsäure und dergleichen, und Gemische davon ein.
Beispiele für Amine, die zum teilweisen Ersatz von Isethionat verwendet werden können, schließen jede lineare, verzweigte oder cyclische Verbindung, die mindestens eine NH₂- oder NH-Gruppe enthält, ein. Solche Verbindungen schließen Taurin, N-Methyltaurin, Trishydroxyaminomethan, Trishydroxyaminoethan, Aminosäuren, wie Glysin, Lysin und dergleichen, Hydroxyamine und Polyhydroxyamine, wie N,N-Diethanolamin, N-Methylglucamin, Sorbitamin und dergleichen, und Gemische davon ein.
Typischerweise werden etwa von 5 % bis 75 %, vorzugsweise 5 % bis 50 %, bevorzugter 5 % bis 20 % des Isethionats auf einer Gewichtsbasis ersetzt, sodass sowohl Isethionatester als auch aktiver Ersatz in dem gleichen Reaktor gebildet werden.
Ersatz/Modifizierung von üblicher unverzweigter, im Wesentlichen gesättigter C₈-C₂₂-Monocarbonsäure
Zusätzlich zu (oder anstelle von) von dem teilweisen Ersetzen von Isethionat ist es auch möglich, die übliche, geradkettige, im Wesentlichen gesättigte C₈-C₂₂-Monocarbonsäure, die normalerweise in dem DEFI-Verfahren verwendet wird, zu ersetzen. Dieser Ersatz fällt außerhalb des Umfangs der Erfindung.
Der Fettsäureersatz kann sein:

(1) jedes Triglycerid, das von Pflanzen, Tieren oder vegetativen Quellen abgeleitet ist (zur Verwendung in dem Umesterungs- oder Transamidierungsverfahren), oder
(2) jede lineare, gerade, verzweigte oder cyclische Verbindung, gesättigte und/oder teilweise ungesättigte Verbindung, die eine oder zwei freie Carbonsäureeinheiten enthält.

Beispiele für Fettsäureersatzmittel schließen Verbindungen ein, die solche Carbonsäureeinheit enthalten, die von Pflanzen, Tieren oder vegetativen Quellen abgeleitet sind (beispielsweise Fettsäuren, die von Talg-, Fett-, Neem- und/oder Rizinusöl abgeleitet sind).
Auch eingeschlossen sind Heteroatom enthaltende Verbindungen, wie ethoxylierte Fettsäuren (beispielsweise Neodol^®, Tenside, vertrieben von Shell) und auf Silikon basierende Carbonsäuren und dergleichen wie jene, beschrieben von Imperatore (US-5300666), vertrieben/hergestellt von Dow Corning und Siltech Inc. und hergestellt durch die Reaktion von jedem Polymer mit einem endständigen Silanwasserstoff mit einem endständigen Vinyl, enthaltend Carboxyverbindung und Polycarbonsäuren (wie Dicarbonsäuren einschließlich Adipinsäure, Acelainsäure, Suberinsäure, Sebacinsäure, 1,12-Dodecandicarbonsäure, 1,14-Tetradecandicarbonsäure, C₂₁-Dicarbonsäure, wie in US-4476055 beschrieben, und dergleichen).
Andere Verbindungen, die Fettsäureersatzmittel sein können, sind substituierte Säure und/oder Anhydride, wie jene hergestellt über die Kondensation von α-Olefinen mit Malein säure und Bernsteinsäure (diese werden von Shell hergestellt, wie in JAOCS 71(7) 695–703 (1994) in „A Novel dianionic surfactant from the reaction of C₁₄ alkenyl succinic anhydride with sodium isethionate" beschrieben) und α-Sulfofettsäuren, wie jene beschrieben von Hung in J. Ind. Chem. 15(3) 317–21 (1987). Beide Literaturstellen sind hierin durch Hinweis in die vorliegende Anmeldung einbezogen.
Unter den Mehrfachcarbonsäureaustauschmitteln, die verwendet werden können, sind Dicarbonsäure, wie Adipinsäure, und 1,12-Dodecandicarbonsäure.
Die erfindungsgemäßen Zusammensetzungen haben Schaumwerte, wie gemessen durch eine definierte Vorschrift von etwa 40 und höher, vorzugsweise etwa 50 ml und höher, bevorzugter 50 bis etwa 230 ml. Es sollte selbstverständlich sein, dass Schaumwerte in gewissem Ausmaß von der Größe des verwendeten Gefäßes zum Erzeugen von Schaum abhängen, dass jedoch im Allgemeinen gute Schaumwerte immer beobachtet wurden.
Ausgenommen in den Arbeits- und Vergleichsbeispielen oder wenn anderweitig explizit ausgewiesen, sind alle Zahlen in dieser Beschreibung, die Mengen oder Verhältnisse von Materialien oder Bedingungen oder Reaktion, physikalische Eigenschaften von Materialien und/oder Verwendung ausweisen, als durch das Wort „etwa" modifiziert zu verstehen.
Wenn in der Beschreibung verwendet, ist der Begriff „umfassend" vorgesehen, das Vorliegen von ausgewiesenen Merkmalen, ganzen Zahlen, Schritten, Komponenten einzuschließen, jedoch das Vorliegen oder die Hinzufügung von einem oder mehreren Merkmalen, ganzen Zahlen, Schritten, Komponenten oder Gruppen davon nicht auszuschließen.
Die nachstehenden Beispiele sind zur weiteren Erläuterung der Erfindung vorgesehen und sind nicht vorgesehen, die Erfindung in irgendeiner Weise zu begrenzen.
Sofern nicht anders ausgewiesen, sind alle Prozentangaben auf Prozente auf das Gewicht bezogen.
BEISPIELE
Protokoll
Schäumungsmessprotokoll (Beispiel 1 bis 25)
1 g des aktiven End-Gemisches wird in einen verschließbaren eingeteilten 100-ml-Zylinder gegeben und in 20 ml destilliertem, desionisiertem Wasser dispergiert. Es wird in einem Wasserbad auf 45°C erhitzt, bis die Temperatur der Dispersion im Gleichgewicht ist. Der verschlossene Zylinder wird dann 60 Sekunden heftig geschüttelt, wonach das Schaumvolumen in ml gemessen wird und aufgezeichnet wird.
Protokoll für Beispiele 26 bis 36
1 g des aktiven End-Gemisches wird in einen verschließbaren eingeteilten 250-ml-Glaszylinder gegeben und in 20 ml destilliertem, desionisiertem Wasser dispergiert; es wird in einem Wasserbad auf 45°C erhitzt, bis die Temperatur der Dispersion im Gleichgewicht ist. (Anmerkung: Für Messungen, die bei 20°C ausgeführt werden, wird das Wasserbad auf 20°C eingestellt und dem gleichen Verfahren wird gefolgt.) Der verschlossene Zylinder wird dann 60 Sekunden heftig geschüttelt, wonach das Schaumvolumen in ml gemessen und aufgezeichnet wird.
Mildheit (Zeinsolubilisierung)
Das intrinsische Mildheit-/Reizpotenzial von diesen Tensidgemischen wurde unter Verwendung des Zeinstandardassays, wie beschrieben in Gotte et al., Chem. Phys. Appl. Surface Active Subst., Proc. Int. Cong. 4^th (1964), Band 3, Seiten 83–90, hierin durch Hinweis einbezogen, bewertet.
Dieser Test basiert auf der Korrelation, die zwischen der Menge an durch eine wässrige Tensidlösung solubilisiertem Zein und seiner Reizbarkeit beobachtet wurde; je mehr Zein ein Tensid löst, umso stärker ist sein intrinsisches Reizpotenzial. Das Verfahren wird gravimetrisch durchgeführt: Eine 1%ige wässrige Lösung von Tensidgemisch wird zu 1,5 g Zeinprotein gegeben und dieses Gemisch wird bei einer konstanten Geschwindigkeit für eine Stunde rühren lassen. Dieses Gemisch wird dann (für ungefähr 25 Minuten) bei 4000 U/min zentrifugiert und das ungelöste Zein wird isoliert, gespült und im Vakuum oberhalb 60°C zu einem Konstantgewicht trocknen lassen. Das solubilisierte Zein wird durch Differenz bestimmt.
Verfahren
Die Herstellung der für diese Erfindung untersuchten Tensidgemische verwendete direkte Standardveresterungsbedingungen (1,35:1 Molverhältnis von Fettsäure zu Isethionat, ZnO-Katalysator bei 0,1118 % Gesamtgewicht von Reaktanten, erhitzt auf 238°C für 90 Minuten) mit der Ausnahme, dass ein Teil des Natriumisethionatreaktanten und Fettsäurereaktanten entfernt wurde und mit einer äquimolaren Menge Co-Reagenz und Co-Reagenzgemisch ersetzt wurden. Laurinsäure wurde als die Fettsäure verwendet, sofern nicht anders ausgewiesen. Zusätzlich wurde die Stearinsäurezugabe und Fettsäureabstreifen nach Vollständigkeit der Reaktion in den in Tabellen 1, 2 und 3 ausgewiesenen Reaktionen im Labormaßstab weggelassen (siehe Beispiele). Es sollte angemerkt werden, dass teilweise Reaktantenersatzmittel zu Beginn der Reaktion zugegeben werden können oder sie können, in Abhängigkeit von dem Ausmaß an gewünschter Co-Tensid-Bildung bei späteren Stufen zugegeben werden. Co-Reagenzien können auch zugegeben werden und während des Abstreifschritts umgesetzt werden.
Nachstehend wird ein spezielles Beispiel für die Modifizierung unter Anwendung eines Austauschs von 1/7 (14,29 Gew.-%) von dem Natriumisethionat mit Pentaerythrit angegeben.
Ein Glasreaktor, bestehend aus einem 100-ml-zylindrischen Bodenstück und einem Vierhalsglasdeckelstück, das mit einem Thermoelement, einem mechanischen Rührer, einem Stickstoffgaseinlassrohr und Destillationsapparatur ausgestattet ist, wurde mit 9,38 g Natriumisethionat (0,06206 Mol), 1,44 g Pentaerythrit (0,01037 Mol), 20,02 g haurinsäure (0,09794 Mol) und 0,347 g ZnO beschickt. Das Gefäß wurde unter Verwendung eines Heizmantels, verbunden mit einer temperaturgesteuerten Heizeinheit, erhitzt. Bei rund 45°C begann die Fettsäure zu schmelzen und die Stickstoffspülung wurde begonnen; wenn die Temperatur bei 103°C stabilisiert war, wurde das Wasser zusammen mit einem kleinen Teil Fettsäure (und etwas Pentaerythrit) abdestilliert. War einmal das gesamte Wasser entfernt, wurde das Reaktionsgemisch für 90 Minuten auf 235–238°C erhitzt, das Reaktionsgemisch wurde auf Raumtemperatur abkühlen lassen, wo sie zu einem weißen Feststoff verfestigte. Der Feststoff wurde unter Anwendung von einem Mörser und Pestill zu einem Pulver zerstoßen.
Vergleichsbeispiele 1 bis 11 und Kontrolle
Zusätzlich zu einer Kontrolle, bei der kein Isethionat ersetzt wurde, stellten die Anmelder Vergleichsbeispiele 1 bis 11 her, wobei etwa von 1/8 bis ½ des Isethionats (auf einer Gewichtsbasis) durch eine einzige Verbindung (beispielsweise Glycerin) oder Gemisch von Verbindungen (beispielsweise Glycerin und Zitronensäure bei definiertem Verhältnis) ersetzt wurden.
Nachstehende Tabelle 1 zeigt, was und wie viel ersetzt wurde, Farbe des hergestellten Feststoffs, Zeinergebnisse und Schaumwerte.
Tabelle 1

* Unter Verwendung einer 1:1-Fettsäure zu Co-Reaktant-Stöchiometrie

Wie aus Tabelle 1 ersichtlich, wurde in fast allen Fällen das % solubilisierte Zein wesentlich vermindert (korrelierte mit größerer Mildheit), bezogen auf die Kontrolle.
Die Schaumvolumina erhöhten sich nicht zu einem Anteil der Kontrolle (89,5 ml), stellten jedoch hinreichendes Schäumen bereit (beispielsweise definiert als etwas mit Schaum von etwa 40 ml und höher, vorzugsweise 50 ml und höher).
Vergleichs*beispiele 12 bis 16 und Beispiele 17 bis 20 Tabelle 2

* Fettsäureersatz anstatt Isethionat
1,12 DDC = 1,12-Dodecandicarbonsäure

Wie aus vorstehender Tabelle 2 ersichtlich, kann entweder Isethionat oder Fettsäure (Beispiel 15) teilweise ersetzt werden. Weiterhin verminderte in Beziehung zu SLI (Zein-% 60) der Ersatz von einem Reaktanten oder weiterem signifikant die %-Zein jedes Mal. Darüber hinaus waren im Fall von Pentaerythrit Werte von Schaum nahezu oder gleich zu jenen für die Reaktion, wo es keinen Ersatz gab. Schaumwerte waren wiederum hinreichend, insbesondere für Pentaerythrit.
BEISPIELE 21 bis 25
Zum weiteren Testen der Wirkung des Pentaerythrits wurde Pentaerythrit zum teilweisen Ersatz etwa von 1/10 bis von Isethionat wie nachstehend in Tabelle 3 gezeigt verwendet.
Tabelle 3

* 2 Durchläufe
** Kein Zein wurde in diesem Beispiel solubilisiert.

Obwohl wir nicht durch Theorie gebunden sein wollen, kann dies darauf zurückgeführt werden, dass restliches Tensid in das Zein mitgerissen wurde, welches Wasser aufgenommen haben kann.
Wie angemerkt, wurde Zein in allen Fällen wesentlich vermindert und mit Ausnahme von Beispiel 25, wo zu viel Pentaerythrit zugegeben wurde (beispielsweise etwa 25 %), wobei das Schäumen sehr stark blieb.
VERGLEICH UND BEISPIELE 26 bis 31
Ein weiteres Beispiel für teilweisen Isethionatersatz ist der Ersatz von, auf einer Gewichtsbasis, ½ von Ausgangsisethionat mit N-Methyltaurin.
Insbesondere wurde Isethionat (10,07 g) in einen DEFI-Reaktor vom Labormaßstab mit Kokosnussfettsäure (20,5 g) und n-Methyltaurin (0,996 g) und ZnO-Katalysator vermischt. Die Hälfte der normalen Menge an in einer Standard-DEFI-Reaktion verwendetem Natriumisethionat wurde mit n-Methyltaurin ersetzt. Die Verbindungen wurden bei 238°C für 90 Minuten umgesetzt. Nachstehende Tabelle 4 (Beispiele 26 bis 31) zeigt eine Analyse des aus für verschiedene solche Reaktionen gebildeten Produkts:
Tabelle 4

* Beispiel 31 erfolgte im 6,8-kg (15 Pfund)-Maßstab, verglichen mit Reaktionen von Beispielen 26 bis 30 im Labormaßstab.

Nachstehende Tabelle 5 zeigt die Leistung von modifizierten DEFI-Gemischen gegenüber einer DEFI-Kontrolle. Tabelle 5

* DEFI-Verbindung war das Standardausgangsmaterial, das aus dem DEFI-Reaktor kommt.

Bei einem Vergleich der Laborbeispiele (Beispiel 26 bis 30) und im größeren Maßstab (Beispiel 31) wird deutlich, dass die Reaktion im größeren Maßstab (Beispiel 31) einen Leistungsvorteil bei 45°C bereitstellt.
Es kann ersichtlich werden, dass die Schaumaktivität der Beispiele im Allgemeinen jener von Standard-DEFI bei 45°C überlegen ist. Weiterhin wird bei 20°C ein realer Leistungsvorteil ersichtlich.
Insbesondere ist der Schaumwert von Beispielen 26 bis 31 konsistent höher als die Schaumwerte von DEFI bei 20°C in fast allen Beispielen.
Die Zein-Daten zeigen, dass die Ersatzmittelmoleküle Schaumverstärkung ohne Einbuße an Mildheit beibehalten. Das Beispiel im größeren Maßstab wurde hauptsächlich verwendet, um zu zeigen, dass die Reaktion unter Verwendung von Ausrüstung ähnlich zu jener, die in den gegenwärtigen Produktionsanlagen verwendet wird, ausgeführt werden kann.
Coco-n-methyltauratbeispiel (Vergleichsbeispiel in Tabelle 5) zeigt, dass die Gemischbeispiele der vorliegenden Erfindung bezüglich eines Nichtgemisches, wie Coco-n-methyltaurat Schaumverstärkung, ergeben.

Claims

Endzusammensetzungsprodukt, umfassend ein Gemisch von: (a) einem geradkettigen, gesättigten C₈-C₂₂-Ester von einem Alkalimetallisethionat, hergestellt durch die Reaktion von 20 % bis 50 Gew.-% Alkalimetallisethionat und 35 % bis 75 Gew.-% geradkettiger, gesättigter C₈-C₂₂-Monocarbonfettsäure und (b) einer Verbindung, hergestellt durch die Reaktion von (i) geradkettigen gesättigten C₈-C₂₂-Monocarbonsäuren und (ii) einer Verbindung, die einen Teil des Alkalimetallisethionats ersetzt, das verwendet wird, um den Ester (a) herzustellen, und die ausgewählt ist aus Pentaerythrit, Taurin, N-Methyltaurin und Gemischen davon, wobei (a) und (b) in dem gleichen Reaktor unter den gleichen Bedingungen hergestellt werden, und wobei die Menge von Verbindung (ii), die das Alkaliisethionat von (a) ersetzt, 5 % bis 75 % des Isethionats auf einer Gewichtsbasis ist.
Endzusammensetzungsprodukt nach Anspruch 1, worin die Verbindung (ii) Pentaerythrit ist.
Endzusammensetzungsprodukt nach Anspruch 1, worin die Verbindung (II) Taurin oder N-Methyltaurin ist.
Verfahren zur Herstellung eines Endzusammensetzungsprodukts, umfassend ein Gemisch nach Anspruch 1, wobei das Verfahren umfasst: (1) Mischen von Reaktanten, umfassend 20 % bis 50 Gew.-% Alkalimetallisethionat, 35 % bis 75 Gew.-% geradkettige, gesättigte C₈-C₂₂-Monocarbonfettsäure und eine Verbindung (ii), ausgewählt aus Pentaerythrit, Taurin, N-Methyltaurin und Gemischen davon, worin die Menge von Verbindung (ii), die das Alkaliisethionat von (a) ersetzt, 5 % bis 75 % des Isethionats auf einer Gewichtsbasis ist, und (2) Umsetzen der Reaktanten in dem gleichen Reaktor unter den gleichen Bedingungen zur Bildung des Endzusammensetzungsprodukts.
Verfahren zur Herstellung eines Endzusammensetzungsprodukts nach Anspruch 4, wobei die Verbindung (ii) Pentaerythrit ist.
Verfahren zur Herstellung eines Endzusammensetzungsprodukts nach Anspruch 4, wobei die Verbindung (ii) Taurin oder N-Methyltaurin ist.