DE69021973T2

DE69021973T2 - Toilettenseife.

Info

Publication number: DE69021973T2
Application number: DE69021973T
Authority: DE
Inventors: James Ellwood Borland; Kim Renae Smith
Original assignee: Albemarle Corp
Current assignee: Albemarle Corp
Priority date: 1989-10-02
Filing date: 1990-10-01
Publication date: 1996-02-15
Anticipated expiration: 2010-10-02
Also published as: CA2025974A1; DE69021973D1; JPH03179099A; US5055233A; JP2848535B2; EP0421328B1; EP0421328A1

Description

Trialkylaminoxide haben bekanntlich ausgezeichnete Schäumeigenschaften, die ihre Verwendung in Toiletten- Seife besonders wünschenswert machen würden (Kamen et al. US-A-3,562,167). Solche Trialkylaminoxide werden herkömmlich durch Umsetzung eines Trialkylamins mit mindestens einer Alkylgruppe im Detergenzbereich mit wäßrigem Wasserstoffperoxid hergestellt. Das sich bildende Trialkylaminoxid hat die Tendenz, im wäßrigen Reaktionsmedium Gels zu bilden. Deswegen war es bei der industriellen Herstellung notwendig, die Konzentrationen von Trialkylaminoxiden auf höchstens 30 Gew.-% zu beschränken (z.B. Ammonyx LO, 30 Gew.-% wäßriges Lauryldimethylaminoxid, Onyx Chemical Co.). Versuche zur Herstellung eines höher konzentrierten Produkts führen dazu, daß die Reaktionsmischung geliert, wodurch sie im wesentlichen unrührbar wird. Deshalb ist die Verwendung von Trialkylaminoxiden in Anwendungen, wo die Wasserzugabe beschränkt ist, verboten. Solche Anwendungen werden durch Verwendung beispielhaft dargestellt. Die Zugabe von nur 10 Gew.-% Trialkylaminoxid als 30 %ige wäßrige Lösung würde gleichzeitig 23 Gew.-% Wasser in das Seifenstück einbringen mit dem Ergebnis, daß eine Paste entsteht, die zusätzlich getrocknet werden müßte.
Die einzige bekannte Alternative würde darin bestehen, das Wasser aus der Trilalkylaminoxidlösung zu entfernen, und zwar zum einen vor dem Vermischen mit den anderen Komponenten in der Formulierung - das Verfahren, das offenbar in Poper et al., US-A-4,290,904, eingesetzt wurde, weil das in den dort aufgeführten Beispielen verwendete Ammonyx LO eine im Handel erhältliche 30 Gew.-%ige Lauryldimethylaminoxidlösung ist, die eininal von der Onyx Chemical Co. verkauft wurde. Die andere Methode besteht darin, das Wasser erst mit den anderen Komponenten zu vermischen und es dann zu entfernen, wie in Yoshikawa, US-A-4,320,033 gezeigt. Diese beiden Verfahren erfordern einen hohen Energieaufwand und sind daher sehr kostenintensiv. Es besteht deshalb Bedarf nach einem Verfahren zur Herstellung von Seifenstücken, die Trialkylaminoxid im Detergenzbereich enthalten, ohne daß man verdünnte wäßrige Lösungen der Trialkylaminoxide verwendet und folglich große Mengen Wasser aus der wärmeempfindlichen Trialkylaminoxidlösung oder aus der daraus hergestellten Toilettenseifeformulierung abgetrieben werden müssen.
Erfindungsgemäß können Seifenstücke, die als Toilettenseife wie z.B. Gesichtsseife oder für andere Anwendungen der persönlichen Hygiene geeignet sind, durch Vermischen bestimmter Trialkylaminoxidhydihydrate mit anderen herkömmlichen Bestandteilen für Detergenzstücke und Formen oder Strangpressen und Drücken der Mischung in eine Form für Toilettenseife hergestellt werden. Eine bevorzugte Ausführungsform der Erfindung ist ein Verfahren zur Herstellung eines für die Verwendung als Toilettenseife geeigneten Detergenzstücks, bei dem Trialkylaminoxiddihydrat mit der Struktur
R'R"R"'NO 2H&sub2;O,
in der R' ein primärer Alkylrest mit 8 bis 24 Kohlenstoffatomen, R" Methyl, Ethyl oder ein primärer Alkylrest mit 8 bis 24 Kohlenstoffatomen und R"' Methyl oder Ethyl bedeutet, in einer Menge in eine Formulierung für ein Detergenzstück eingemischt wird, daß es etwa 5 bis 80 Gew. -% des entstehenden Detergenzstücks ausmacht.
Die wichtigen Trialkylaminoxiddihydrate können durch ein Verfahren hergestellt werden, bei dem das geeignete Amin mit mindestens einer stöchiometrischen Menge von konzentriertem (z.B. 50 bis 70 Gew.-% aktivem) Wasserstoffperoxid in einem organischen Esterlösungsmittel (z.B. Ethylacetat) in einer ausreichenden Menge zur Umsetzung gebracht wird, um eine flüssige Reaktionsmischung aufrechtzuerhalten. Es können Reaktionstemperaturen von 25 bis 100ºC eingesetzt werden. Ein bevorzugter Bereich ist 60 bis 75ºC. Um die Reaktion zu beschleunigen, kann man Kohlendioxid einspritzen. Die Verwendung des 1,2fachen theoretischen Wertes von 70 Gew.-%igem Wasserstoffperoxid ergibt eine endgültige Reaktionsmischung, die 2 Mol Wasser pro Mol Aminoxid enthält. Wenn mehr Wasser vorhanden ist, sollte es abdestilliert werden, um ein Molverhältnis von Wasser zu Aminoxid von 2 zu 1 zu erhalten. Die organische Esterlösung kann dann gekühlt werden, damit das Aminoxiddihydrat kristallisiert. Alternativ kann der organische Ester bei atmosphärischem Druck oder unter Vakuum abdestilliert werden, um als Ergebnis das Aminoxiddihydrat als Rückstand zu erhalten. Überraschend stellte sich heraus, daß das tert-Aminoxiddihydrat nicht hygroskopisch war.
Trialkylamine, die sich zur Herstellung des tert-Aminoxiddihydrats eignen, sind solche mit der Formel R'R"R"'N, in der R', R" und R"' die vorstehende Definition haben. Repräsentative Beispiele sind: n-Octyldiethylamin, n-Decyldimethylamin, n-Decyldiethylamin, n-Dodecyldimethylamin, n-Dodecyldiethylamin, n-Tetradecyldimethylamin, n-Hexadecyldiethylamin, n-Octadecyldimethylamin, n-Eicosyldimethylamin, Di-(n- octyl)methylamin, Di-(n-decyl)methylamin, Di-(n-dodecyl)ethylamin, Di-(n-tetradecyl)methylamin, Di- (n-hexadecyl) ethylamin, Di-(n-octadecyl)methylamin, Di-(n- eicosyl)methylamin, n-Octyl-n-dodecylmethylamin, n- Decyl-n-octadecylethylainin, n-Decyl-n-eicosylethylamin sowie deren Mischungen.
Eine noch mehr bevorzugte Klasse von tert-Aminen besteht aus solchen, wo R' ein primärer Alkylrest mit 8 bis 24 Kohlenstoffatomen, R" Methyl oder ein primärer Alkylrest mit 8 bis 24 Kohlenstoffatomen und R"' Methyl ist. Beispiele dafür sind: Octyldimethylamin, Decyldimethylamin, Dodecyldimethylamin, Tetradecyldimethylamin, Octadecyldimethylamin, Hexadecyldimethylamin, Eicosyldimethylamin, Docosyldimethylamin, Tetracosyldimethylamin, Dioctylmethylamin, Didecylmethylamin, Didodecylmethylamin, Decyldodecylmethylamin, Ditetradecylmethylamin, Tetradecyloctylmethylamin sowie deren Mischungen.
Folgende Beispiele zeigen die Herstellung des erforderlichen Trialkylaminoxiddihydrats.

Beispiel 1

In einen 250 ml Glasreaktionskolben gab man 100 g Tetradecyldimethylamin (0,41 Mol; Aminwert 230,0 mg KOH/g Amin) und 0,5 g (1,27 mMol) Diethylentriaminpentaessigsäure. Nachdem man unter Rühren auf 65ºC erhitzt hatten gab man über einen Zeitraum von 15 Minuten tropfenweise 23 g (0,47 Mol) 70 Gew.-%iges wäßriges Wasserstoffperoxid zu. Die Mischung wurde dann auf 76ºC erhitzt und bei dieser Temperatur sieben Stunden gerührt. Bei Bedarf wurde Ethylacetat (34 ml) der Reaktionsmasse tropfenweise zugesetzt, um eine klare, gelfreie Flüssigkeit aufrechtzuerhalten. Die Analyse der rohen Reaktionsmasse ergab 99 % Aminumwandlung durch Protonen-NMR. Die rohe Reaktionsmasse wurde zu 400 ml zusätzlichem Ethylacetat gegeben. Dann wurde die Lösung auf 15ºC gekühlt und bildete ein nichthygroskopisches weißes kristallines festes Tetradecyldimethylaminoxididihydrat in 86 % gewonnener Ausbeute mit einem Schmelzpunkt von etwa 41ºC.

Beispiel 2

In einen Glasreaktionskolben gab man 100 g Tetradecyldimethylamin und 0,5 g Diethylentriaminpentaessigsäure. Man begann mit der Kohlendioxiddusche in die flüssige Phase, rührte die Mischung und erhitzte sie auf 65ºC. Die CO&sub2;-Dusche wurde beendet und eine CO&sub2;-Gasphase über der Reaktionsmischung aufrechterhalten. Dann begann man mit der tropfenweisen Einspeisung von 70 Gew.-%igem wäßrigem Wasserstoffperoxid. Gleichzeitig begann man mit dem Zusatz von Ethylacetat. Nach 10 Minuten waren das gesamte Wasserstoffperoxid und 28 ml Ethylacetat zugesetzt worden. Um die Temperatur unter 75ºC zu halten, mußte gekühlt werden. Dann wurde Hitze eingesetzt und die Reaktion zwei weitere Stunden fortgesetzt. Die tropfenweise Zugabe von Ethylacetat wurde die ersten 19 Minuten des Zweistundenzeitraums fortgesetzt. Die gesamte eingespeiste Menge an Ethylacetat betrug 43 ml. Die Reaktionsmischung war eine klare, gelfreie Lösung. Ihre Analyse durch NMR ergab eine Aminumwandlung von 100 %. Die Reaktionsmischung wurde in einen Kolben mit 300 ml Ethylacetat gegossen und auf 15ºC abgekühlt. Es bildeten sich nadelartige Kristalle von Tetradecyldimethylaminoxiddihydrat (106 g), was auf eine Ausbeute von 87 % hindeutet.
Die Menge an Trialkylaminoxiddihydrat in dem transparenten Seifenstück kann zwischen 5 und 80 Gew.-% schwanken. Eine bevorzugte Menge ist 10 bis 50 Gew.-%. Am meisten bevorzugt sind 25 bis 40 Gew.-%.
Bei Bedarf können auch andere Komponenten in der Detergenzstückformulierung mitverwendet werden. Dazu gehören Glycerol oder andere Polyolfeuchthaltemittel, Duftstoffe, Bakterizid, Fungizid, Farbstoff, Fettsäuren (z.B. Stearinsäure), Polyglykole, Alkanolamine (z.B. Triethanolamine), Hamamelis, Zitronensäure, opalisierende Mittel, Opazitätsmittel und Wasser.
Es ist auch üblich, Fettsäureseifen in Detergenzstücke auf zunehmen. Wenn diese in der Erfindung verwendet werden, bezeichnet man das fertige Detergenzstück als "Kombinationsprodukt", was bedeutet, daß es die Kombination aus einer Fettsäureseife und einem synthetischen Detergenz enthält. Geeignete Fettsäuren sind solche im sogenannten Detergenzbereich von C&sub1;&sub2; bis C&sub1;&sub8; wie Talgsäure, Ölsäure, Stearinsäure und Kokosnußsäure. Zu den neutralisierenden Mitteln gehören Alkalimetallhydroxide und tert-Amine wie Triethanolamin und Kokosnußdiethanolamin. Die Menge an Fettsäureseife in einem Kornbinationsprodukt kann zwischen 10 und 90 Gew.-% liegen.
Andere synthetische Detergenzien können in Kombination mit den erfindungsgemäßen Trialkylaminoxiddihydraten verwendet werden. Dazu gehören Natriumcocyl-N-methyltaurid, Talgester von Natriumisethionat, Natriumoleylsulfat, Natriummonolaurylsulfosuccinat, Natriumsalz von Monoölsäureester von Glycerolsulfat, Natriumlaurylsulfonat, Natriumlaurylsulfoacetat, Natriumisostearoyl-2- lactylat, Natriumcocylisethionat und Lauryldiethanolamid.
Die Menge an anderen synthetischen Detergenzien außer Trialkylaminoxiddihydrat in der Toilettenseife kann in einem weiten Bereich von 0 bis 80 Gew.-% schwanken. Ein geeigneter Bereich ist 10 bis 75 Gew.-%.
Die Toilettenseife kann unter Verwendung sowohl einer Fettsäureseife als auch einem synthetischen Detergenz außer Trialkylaminoxiddihydrat hergestellt werden.
Das Trialkylaminoxiddihydrat kann durch jedes bekannte Verfahren mit den anderen Bestandteilen in der Detergenzstückformulierung vermischt werden. Nachdem das Trialkylaminoxidhydrat in die Formulierung eingemischt worden ist, sollte die Mischung nicht über 120ºC und bevorzugt nicht über 100ºC erhitzt werden. Das Trialkylaminoxid zersetzt sich bei erhöhten Temperaturen.
Ein geeignetes Verfahren zur Herstellung der Formulierung besteht darin, alle Bestandteile, die wie z.B. die feuchten Seifennudeln getrocknet werden müssen, zu vermischen und diese Vormischung zu erhitzen, um Wasser bis zum erwünschten Wassergehalt (ca. 10 %) abzutreiben. Die dehydratisierte Mischung wird dann zusammen mit dem Trialkylaminoxiddihydrat und anderen erwünschten Bestandteilen in eine Dreiwalzenmühle eingespeist und gründlich vermischt. Die vermischte Mischung wird in einer Strangpresse extrudiert, um einen langgezogenen Block zu formen. Der langgezogene Block wird in Teile von Seifenstückgröße geschnitten und in eine zweiteilige Formpresse gelegt, in der das endgültige Detergenzstück gebildet wird.
Die Trialkylaminoxiddihydrate können als Flüssigkeit oder Feststoff zugesetzt werden. Die Dihydrate mit einer niedrigen Kohlenstoffzahl sind unter Umgebungsbedingungen Flüssigkeiten. Beispielsweise schmilzt Octyldimethylaminoxiddihydrat bei 15ºC. Decyldimethylaminoxiddihydrat schmilzt bei 22 bis 23ºC. Die bevorzugten C&sub1;&sub2; und höheren Alkyldimethylaminoxiddihydrate schmelzen über 30ºC. Beispielsweise schmilzt n-Dodecyldimethylaminoxiddihydrat bei 30 bis 31ºC, Tetradecyldimethylaminoxiddihydrat bei 41 bis 42ºC, Hexadecyldimethylaminoxiddihydrat bei 49 bis 50ºC und Octadecyldimethylaminoxiddihydrat bei 61 bis 62ºC.
Die festen Aminoxiddihydrate können als Feststoff, z.B. Kristalle, Flocken oder Stücken zugesetzt oder geschmolzen und in geschmolzener Form zugegeben werden.
Folgende Beispiele zeigen, wie man die Detergenzstücke mit dem erfindungsgemäßen Trialkylaminoxiddihydrat durch das erfindungsgemäße Verfahren herstellt. Alle Teile sind in Gewichtsteilen angegeben.

Beispiel 3 (Vergleichsbeispiel)

In eine Dreiwalzenmühle wird n-Tetradecyldimethylaminoxiddihydrat und eine Natriumfettsäure (70/30 Talg- Kokosnußsäure) (10 Gew.-% Wasser) in einem Gewichtsverhältnis von 5 : 95 eingespeist. Die Mischung wird in einer Mühle gründlich vermischt und dann in einer Stranggpresse extrudiert, um einen langgezogenen Block mit 3,81 cm (1 1/2 inches) Durchmesser zu bilden. Der Block wird in Stücke von je 7,62 cm (3 inches) geschnitten, die man jeweils in eine Vertiefung einer zweiteiligen Formpresse legt. Das dazugehörige Formpressenteil wird aufgedrückt, um das fertige Seifenstück zu bilden.

Beispiel 4

In ein Mischgefäß gibt man 10 Teile einer Natriumfettsäureseife (70/30 Talg/Koskosnußsäure) mit 10 Gew.- % Wasser, 60 Teile Natriumcocylisetheonate, 5 Teile Stearinsäure und 25 Teile Tetradecyldimethylaminoxiddihydrat. Die Mischung wird durch eine Strangpresse geführt, um Nudeln zu bilden. Die Nudeln werden in einer Mehrwalzenmühle weiter vermischt, die gewalzte Bahn durch eine Strangpresse geführt und zu Bandform extrudiert. Das Band wird in Teile geschnitten, die ungefähr der Größe der erwünschten Toilettenseife entsprechen und jedes Teil zur endgültigen Form gepreßt.
Nach dein vorstehend beschriebenen allgemeinen Verfahren wurden verschiedene Formulierungen zubereitet. Die folgende Tabelle zeigt, welche Komponenten zur Herstellung jeder Formulierung vermischt wurden. Tabelle Beispiele tetradecyldimethylamonoxiddihydrat Seife Igepon AC-78 Igepon TC-42 Natriumdodecylbenzolsulfonat Natriumlaurylsulfat Stearinsäre Igepal DM 970
1 GAF-Marke von Natriumcocoyllisetheonat
GAF-Marke von Natriumcocoyl-N-methyl-taurat
GAF-Marke Dinonylphenolethoxylat
* Vergleichsbeispiel Tabelle (Fortsetzung) Beispiel tetradecyldimethylamonoxiddihydrat Seife Igepon AC-78 Igepon TC-42 Natriumdodecylbenzolsulfonat Natriumlaurylsulfat Stearinsäre Igepal DM 970
1 GAF-Marke von Natriumcocoyllisetheonat
GAF-Marke von Natriumcocoyl-N-methyl-taurat
GAF-Marke Dinonylphenolethoxylat
* Vergleichsbeispiel
Nach dem vorstehenden Verfahren können unter Verwendung eines geeigneten Trialkylaminoxiddihydrats und beliebiger anderer Komponenten, die herkömmlich in Toilettenseifen verwendet werden, auch andere Detergenzstückformulierungen hergestellt werden.

Claims

1. Verfahren zur Herstellung eines für die Verwendung als Toilettenseife geeigneten Detergenzstücks, bei dem Trialkylaminoxiddihydrat mit der Struktur

R'R"R"'NO 2H&sub2;O,

in der R' ein primärer Alkylrest mit 8 bis 24 Kohlenstoffatomen, R" Methyl, Ethyl oder ein primärer Alkylrest mit 8 bis 24 Kohlenstoffatomen und R"' Methyl oder Ethyl bedeutet, in einer Menge in eine Formulierung für ein Detergenzstück eingemischt wird, daß es etwa 5 bis 80 Gew.-% des entstehenden Detergenzstücks ausmacht.

2. Verfahren nach Anspruch 1, bei dem R" und R"' Methylgruppen sind.

3. Verfahren nach Anspruch 2, bei dem R' ein linearer primärer Alkylrest mit 8 bis 24 Kohlenstoffatomen ist.

4. Verfahren nach Anspruch 3, das außerdem durch den Zusatz einer Fettsäureseife zu der Detergenzstückformulierung gekennzeichnet ist.

5. Verfahren nach Anspruch 4, bei dem in der Detergenzstückformulierung außerdem noch ein anderes synthetisches Detergenz als Trialkylaminoxid enthalten ist.

6. Verfahren nach Anspruch 5, bei dem das synthetische Detergenz das Natriumsalz eines Fettsäureamids des N-Methyltaurids ist.

7. Verfahren nach Anspruch 5, bei dem das synthetische Detergenz das Natriumsalz eines Fettsäureesters der Isethionsäure ist.

8. Verfahren nach Anspruch 5, bei dem das synthetische Detergenz das Natriumsalz eines Fettalkoholsulfats ist.

9. Verfahren nach Anspruch 3, das außerdem durch den Zusatz einer Fettsäure zu dieser Detergenzstückformulierung gekennzeichnet ist.