DE69212655T2

DE69212655T2 - Zusammensetzung und Verfahren zum Behandeln von Textilien in Trocknern

Info

Publication number: DE69212655T2
Application number: DE69212655T
Authority: DE
Inventors: Gary W Earl; Gene A Gummo; Nancy Johnston
Original assignee: Witco Corp
Current assignee: Witco Corp
Priority date: 1991-02-06
Filing date: 1992-02-06
Publication date: 1997-03-27
Anticipated expiration: 2012-02-07
Also published as: EP0498433A2; EP0498433B1; EP0498433A3; ES2090376T3; US5128053A; DE69212655D1

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft Zusammensetzungen und Verfahren zur Behandlung von Textilien in einem automatischen Wäschetrockner, wobei statische Steuerung und Weichmachen bereitgestellt wird.
Textilien können durch Zugabe von Textilien- Weichmachern, als Teil des Waschmittels, zu einem Spülvorgang der Standardwasch- und Trockenarbeit behandelt werden, wobei Weichheit, Statiksteuerung und antistatische Eigenschaften verliehen werden. Behandlung in Textiltrocknern erwies sich als große Hilfe, um Weichmacher- Zusammensetzungen auf Textilien aufzutragen. US 3441692, Gayser, ist eines der frühesten Beispiele dieser Weichmacher-Form in automatischer Textiltrocknung.
Verschiedene chemische Zusammensetzungen wurden handelsüblich zum Weichmachen von Textilien verwendet, wenn sie während des Waschvorgangs angewendet wurden. Dieses Weichmachen oder Behandeln wird normal verstanden und ergibt bei Berührung ein weiches, flauschiges Gefühl. Die gebräuchlichsten Weichmacherzusammensetzungen schließen ein oder mehrere quartäre Ammoniumsalze ein. Unter den Handelsüblichsten sind Imadazomsalze, Dimethyldialkylquartäre Salze und Diamidoamin-quartäre Salze. Die Mehrheit dieser Verbindungen leiten sich von Fett-Rohmaterialien ab, und diese kationischen Stoffe waren Gegenstand vieler Erfindungen. Siehe, zum Beispiel US Patent Nrs. 3634947; 3686025; 3095373; 3442692.
Offenbarungen, besonders für Trockner-zugesetzte Textilweichmacher, schließen US Patent Nr. 3676199 ein. In allen handelsüblich verwendeten Trockner-Weichmachersystemen ist 10 bis 30% eines Freisetzungsmittels eingeschlossen, um den Transfer des aktiven Weichmachers zur zu trocknenden Textilie zu vollbringen. Diese Bedingung des Freisetzungsmittels ergibt zusätzliche Bearbeitung und Herstellungskosten.
Wir fanden, daß gewisse Salze, die auf Piperazinen beruhen, überraschend gute Weichmacher- und anti-statische Eigenschaften bereitstellen, während sie hervorragenden Transfer vom Trocknertuch zu den Textilien in automatischen Textiltrocknern zeigen.
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Zusammensetzung zur Verwendung in einem automatischen Wäschetrockner, umfassend mindestens eine Verbindung der Formel:
worin A R - oder -ZY- R&sub2; bedeutet
Y O- oder -NR&sub4;- bedeutet
Z einen Alkylenrest, der 2 bis 6 Kohlenstoffatome in der Hauptkette enthält und insgesamt bis zu 8 Kohlenstoffatome enthält, bedeutet;
R einen Alkylrest, der 8 bis 30 Kohlenstoffatome enthält und mindestens ein -S-, -O-, - O-, - -, CONR&sub4;, Epoxy oder
eine Doppelbindung in der Kette enthalten kann, bedeutet;
R&sub2; einen Alkylrest, der bis zu 30 Kohlenstoffatome enthält und mindestens ein -S-, -O-, - O-, - -, CONR&sub4;, Epoxy
oder eine Doppelbindung in der Kette enthalten kann, bedeutet;
R&sub3; und R&sub4; jeweils H oder ein Niederalkyl bedeuten;
mit der Vorgabe, daß die Gesamtzahl der Kohlenstoffatome in den Acylresten R und R&sub2; mindestens 18 ist;
X ein salzbildendes Anion bedeutet; R&sub1; H, ein Niederalkyl-, Hydroxyniederalkyl- oder -benzylrest bedeutet; und Y' eine ganze Zahl zwischen 1 und 4 ist.
Verbindungen dieser Erfindung werden einfach durch bekannte Verfahren hergestellt. Die vorliegenden Produkte werden aus
worin Z und Y die gleiche Bedeutung wie vorstehend haben, durch Umsetzung einer geeigneten Säure der Formel RCO&sub2;H und R&sub2;CO&sub2;H oder Acylierungsderivaten davon hergestellt. So können Verbindungen der folgenden Formeln hergestellt werden: Tabelle II
Verbindungen der Struktur Ia, worin R und R&sub2; gleich sind, werden durch Umsetzung von zwei Mol Säure, oder Acylierungs-Reagenz davon, der Formel RCO&sub2;H mit N- Hydroxyalkylpiperazin hergestellt; worin R und R&sub2; unterschiedlich sind, wird die Verbindung durch Umsetzung einer Säure, oder Acylierungs-Derivat davon, der Formel R&sub2;CO&sub2;H mit einem Piperazin der Formel:
hergestellt, wobei die letztere Verbindung durch Acylierung des N-Hydroxyalkylpiperazins mit einer Säure oder Acylierungs-Derivat der Formel RCO&sub2;H unter Bedingungen, die die Ester-Bildung verhindern, hergestellt werden kann.
Verbindungen der Struktur Ib werden durch Umsetzung von N,N-Bis(aminoalkyl)piperazin mit einer Säure oder einem Acylierungs-Derivat davon der Formel R&sub2;CO&sub2;H unter Amidbildenden Bedingungen hergestellt; wenn die beiden R&sub2;-Reste der Verbindung gleich sind, werden zwei Äquivalente des Acylierungsmittels verwendet. Wo die beiden R&sub2; verschieden sind, sollte eine stufenweise Amidbildung verwendet werden.
Verbindungen der Formel Ic, worin die R&sub2; gleich sind, werden durch Umsetzung von N-Hydroxyalkyl-N'- aminoalkylpiperazin mit zwei Äquivalenten des verwendeten Acylierungsmittels hergestellt. Wo die R&sub2; verschieden sind, schreitet die Acylierung stufenweise mit einem Äquivalent des Acylierungsmittels unter Bildung des Amid und des zweiten Äquivalents unter Bildung des Esters fort.
Verbindungen der Formel Id werden durch ein ähnliches Verfahren, wie für Ib beschrieben, hergestellt, außer daß N,N-Bis(hydroxyalkyl)piperazin als Ausgangsverbindung verwendet wird.
Verbindungen der Formel Ie werden durch ein ähnliches Verfahren, wie für Ib beschrieben, hergestellt, außer daß Aminoethylpiperazin als Ausgangsverbindung verwendet wird.
Die Salze der Verbindungen dieser Erfindung werden durch Standard-Verfahren hergestellt, d.h. durch Umsetzung des tertiären Amins mit HX oder R&sub1;X, in welchen X ein salzbildendes Anion bedeutet und R&sub1; ein Niederalkyl, Hydroxyniederalkyl oder Benzyl bedeutet. X kann Sulfat, Ethylsulfat, Carbonat, Borat, Phosphat, Halogenid, Carboxylat und dergleichen sein. Bevorzugte Anionen sind Chlorid und Methylsulfat.
Bevorzugte Verbindungen schließen Verbindugen der Struktur Ia, Id und Ie und Salze davon ein, besonders wenn R und R&sub2; langkettige Alkylketten von C&sub1;&sub2;&submin;&sub2;&sub2; sind, Z -(CH&sub2;)- bedeutet und R&sub3; H bedeutet, welche einfach durch Bildung eines quartären Salzes des vorstehenden tertiären Amins mit einem Diethylsulfat, Dimethylsulfat oder Methylchlorid oder alternativ durch Umsetzung mit einem Dialkylcarbonat, d.h. Dimethylcarbonat, gefolgt durch Umsetzung mit einer geeigneten Säure, wie Phosphor-, Schwefel-, Niederalkylsäure oder Hydroxyniederalkylsäure, z.B. Milchsäure, hergestellt werden. Am meisten bevorzugt sind Verbindung der Struktur Ia.
Die Säuren oder Derivate, die zur Acylierung zum Amid- oder Esterrest verwendet werden, schließen Alkansäuren von C&sub2; bis C&sub2;&sub2;, gesättigt oder ungesättigt, substituiert oder unsubstituiert, ein.
Besonders geeignet sind Fettsäuren, die sich aus natürlich vorkommenden Tier-, Pflanzen- oder Fischölen ableiten. Die Säuren können leicht durch Hydrolyse des natürlich vorkommenden Triglycerids erhalten werden. Die Säuren können in ihre Acylierungs-Derivate durch Halogenierung zu Acylhalogeniden oder durch Verestern/Umesterung zu einem Niederalkylester, z.B. Methylester, oder durch Anhydridbildung, einschließend Anhydride, die durch Niederalkansäuren, wie Essigsäure, gebildet werden, umgewandelt werden. Die Säuren oder ihre Acylierungs-Derivate können unter Erhalt der Ungesättigtheit, die in den natürlichen Produkten gefunden werden, verwendet werden, oder die Ungesättigtheit kann verringert oder durch Hydrieren vollständig eliminiert werden. Hydroxy-substituierte Fettsäuren können aus Rizinusöl, z.B. 12-Hydroxyoleinsäure, erhalten werden. Ungesättigte Säuren, wie Olein(cis-octadecensäure), kann zu Epoxystearinsäure durch Verwendung von Peroxiden oder Peraciden epoxidiert werden.
Die folgenden Beispiele erläutern die vorliegende Erfindung weiter.

Herstellung des Esteramids

Zwei Mol der gewünschten Fettsäure wurden in einen 2 Liter 4-Halskolben gegeben. Der Kolben war mit einem Zugabetrichter, Luftkühler, Thermometer und mechanischem Rührer ausgerüstet. Der Kolben wurde erhitzt bis die Säure schmolz und dann 1 Mol (150 g) 1-(2-Hydroxyethyl)piperazin tropfenweise durch den Zugabetrichter gegeben. Sofort während der Zugabe verfärbte sich die Lösung dunkelbraun. Nachdem die Zugabe beendet war, wurde der Kolben auf 150 - 170ºC erhitzt, und die Umsetzung wurde durch den Wechsel des Säure-Werts beobachtet. Periodisch wurde die Umsetzung einem Wasserstrahlvakuum unterworfen, um Wasser aus dem System zu entfernen. Eine typische Herstellung nahm zwischen 8 und 12 Stunden in Anspruch. Nach Beendigung der Umsetzung wurde das heiße geschmolzene Material in zwei getrennte 1 Liter Erlenmeyerkolben gegossen und man ließ auf Raumtemperatur abkühlen.
Nach Kühlen verfestigte sich das Material. Das feste Material wurde in Methylchlorid (oder Toluol) gelöst und MgSO&sub4; wurde zur organischen Lösung gegeben, um alles verbliebene Wasser zu entfernen. Die Lösung wurde dann filtriert und das organische Lusungsmittel im Vakuum entfernt. Der verbliebene Feststoff wurde aus Ethylacetat umkristallisiert. Säurewerte lagen im Bereich von 2-6 (theoretisch 0,0). Gesamtamin-Werte (TAV) lagen von 95-110 für die Myristinsäure-Derivate (theoretisch 84,7). IR-Daten zeigten zwei Carbonyl-Banden bei 1735 cm&supmin;¹ (Estercarbonyl) und 1655 cm&supmin;¹(Amidcarbonyl). Es wurden keine Amin- oder Hydroxy-Banden gefunden. C¹³-NMR bestätigte die gewünschte Struktur.

Bildung des guartären Esteramids

Das Esteramid von 1-(2-Hydroxyethyl)piperazin, 0,578 Mol, 370 ml Isopropanol und 64 g NaHCO&sub3; wurde in einen 2 Liter Parr-Reaktor gegeben. Der Reaktor wurde verschlossen und Methylchlorid wurde in den Reaktor unter Rühren eingeleitet bis sich die Temperatur und der Druck stabilisierten (üblich bei 30ºC und 50 psi). Der Reaktor wurde dann auf 100ºC erhitzt und die Umsetzung wurde mittels TAV überwacht. Reaktionszeiten waren normalerweise zwischen 6 und 8 Stunden. Nach Beendigung der Umsetzung, wurde der Reaktor auf 80ºC gekühlt und belüftet. Das entstandene Gemisch wurde unter reduziertem Druck filtriert und das entstandene Filtrat wurde zur Trockene eingedampft. Typische Ausbeuten lagen bei 95-100% für Myristinsäure- Derivate und 91-93% für Stearinsäure-Derivate. Naßanalyse wird in Tabelle I gezeigt. TABELLE I Analytische Ergebnisse für die Bildung von quartärem
FA Fettsäure
AHH = Aminhydrohalogenid
Quat = quartäres Salz
IR-Daten zeigten, daß beide Carbonyl-Peaks vorhanden waren (1730 und 1645 cm&supmin;¹). C¹³-NMR-Daten zeigten einen neuen Peak bei 48,56 (CH&sub3;-N) und bestätigten somit die Struktur. Die chemischen Verschiebungen der anderen Kohlenstoffatome waren mit der quartär-Bildung übereinstimmend.

Biologischer Abbau

Die Verbindungen dieser Erfindung zeigen überraschend schnellen biologischen Abbau. Die Verbindung der Formel I, worin Z 2 ist; Y O bedeutet; R und R&sub2; C&sub1;&sub7;-Alkylketten, abgeleitet von gehärtetem Talg, bedeuten; R&sub3; H bedeutet; mit R&sub1;X, worin R&sub1; Methyl bedeutet, in ihr quartäres Salz umgewandelt; und X Cl-(Struktur II) bedeutet; und Struktur II, worin R und R&sub2; jeweils C&sub1;&sub3; statt Talg (Struktur IIa) bedeuten, wurden gemäß dem folgendem Plan nach dem biologischen Abbau bewertet:
Die bewerteten quartären Vergleichssalze waren Di(hydrogenierter Talg)dimethylammoniumchlorid (AdogenR 442, Struktur III); Ditalgdimethylammoniumchlorid (AdogenR 470, Struktur IV); Distearyldimethylammoniumchlorid (ArosurfR TA 100, Struktur V); Methyl-talgamidoethyl-2- talgimidazolinmethylsulfat (VarisoftR 475, Struktur VI); Methyl-bis(Talgamidoethyl)-2-hydroxyethylammoniumethylsulfat (VarisoftR 222, Struktur VII); Lauryltrimethylammoniumchlorid (Struktur VIII), alle die in Tabelle III aufgeführt sind.
Alle Verbindungen wurden von Sherex Chemical Co. (Dublin, Ohio) erhalten. Die Verbundungen mit Handelsnamen in Klammern wurden wie geliefert verwendet; die anderen wurden durch Umkristallisieren aus geeigneten Lösungsmitteln gereinigt. Die Bakterien wurden als Polyseed (Polybac Corp.) erhalten. Polyseed ist ein Gemisch von 12 Bakterien, welche charakteristisch für die sind, die in Abwasser und POTW gefunden werden. Es wurde HPLC-reines Wasser (Fischer) verwendet und gelöster Sauerstoff wurde mit einer Sonde und Meßgerät für gelösten Sauerstoff (Yellow Springs Instruments, Modell 58) gemessen. Proben für biologischen Abbau wurden bei 20+/-0,3ºC im Dunkeln inkubiert.

Akklimatisierung der Bakterien

Eine Polyseed-enthaltende Kapsel wurde in 250 ml Wasser gelöst, während der Sauerstoff-Gehalt im Wasser 15,0 +/- 0,2 mg/l war. Das verwendete Wasser war Standard-APHA Verdünnungswasser, wie in den Standardverfahren beschrieben. Die Nährlösung wurde aus 25 g Pepton, 15 g Rindfleischbrühe, 4 g Harnstoff, 4 g Glucose und 3 g KH&sub2;PO&sub4;, gelöst in 1000 ml HPLC-reinem Wasser, hergestellt. Über einen fünf- Tageszeitraum wurde den Bakterien weniger Nährlösung und mehr QAC-Lösung gegeben, bis die Bakterien keine Nährlösung mehr erhielten. Am ersten Tag wurden die Bakterien mit 1 ml Nährlösung und 10 mg QAC gefüttert. Am zweiten Tag wurden 1 ml Nährlösung und 20 mg QAC zur Kultur zusammen mit 20 mg quartärer Ammonium-Verbindung (QAC) gegeben. Am vierten Tag wurden 0,5 ml Nährlösung und 80 mg QAC zugegeben. Am fünften Tag wurden 0,2 ml Nährlösung zusammen mit 100 mg QAC und 1 ml Diammoniumphosphat-Lösung mit einer Konzentration von 24 g/l Wasser zugegeben. Fünf ml-Alliquote von HPLC-Wasser mit einem Gehalt an gelösten Sauerstoff von 15 ml /2 l wurden jeden Tag nach dem ersten Tag zu den Kulturen gegeben. Nach dem fünf-Tageszeitraum wurden 2 ml Alliquote der Bakterien sofort in "closed-bottle-testing" verwendet.

Methode

Das zur Bestimmung des biologischen Abbaus verwendete Verfahren ist eine Abwandlung der "Closed Bottle" oder der "Biochemical Oxygen Demand" (BOD) -Methode. Die verwendete Methode ist, wie in Methode 507 der Standardmethoden zur Untersuchung von Abfall und Schmutzwasser; 15. Ausgabe, (1980) beschrieben, mit folgenden Ausnahmen: Klassisch wurde der "closed bottle test" mit einem aktiviertem Klärschlamm als Bakterienquelle durchgeführt. Wir entschlossen uns Polyseed zu verwenden, um den Beitrag verschiedener Bakterien-Populationen zum experimentellen Fehler zu verringern. Die Bakterienzusammensetzung ist innerhalb einer Charge von Polyseed konstant und der Unterschied zwischen den Chargen gering. Um jeglichen Anteil an der Sauerstoffnachfrage durch organische Materialien im Wasser zu vermeiden, wurde HPLC-reines Wasser verwendet.
Akklimatisierung von Bakterien ist einer der Schlüsselfaktoren bei der Bestimmung des biologischen Abbaus von QACs. Die Bakterien, die in jedem "closed bottle test" verwendet wurden, wurden über einen fünf-Tageszeitraum, wie vorstehend beschrieben, akklimatisiert. Bei Testwiederholungen wurden neu akklimatisierte Bakterien hergestellt.
Jede Testrunde schloß Wasserkontrolle, Saatberichtigung, eine Glucose/Glutamsäure-Kontrolle und eine Reihe von QACs ein. Alle Proben wurden im Dunkeln bei 20ºC inkubiert. Messungen von gelöstem Sauerstoff wurden periodisch, typischerweise alle 5, 10, 15, 20, 25 und 28 Tage, entnommen. Die Tests wurden als ungenügend betrachtet, wenn eine der Kontrollen fehlschlug; Mißerfolg zeigte sich durch: (1) der Gehalt des gelösten Sauerstoffs im Kontrollwasser veränderte sich über einen Zeitraum von 5 Tagen um mehr als 0,2 mg/l, oder (2) die Probe der Saatberichtigung zeigte über den gleichen fünf-Tageszeitraum eine Abreicherung unter den Bereich von 0,6-1,0 mg/l. Biochemische Sauerstoffsverbrauchswerte wurden nicht berechnet, allerdings wurden Berechnungen von % biologischem Abbau unter Verwendung der Verhältnisse von biochemischer Sauerstoff-Abreicherung (mg 0&sub2; abgebaut/mg Probe) zu berechneter Sauerstoff-Abreicherung (theoretisch auf empirischer Formel des primären Moleküls) oder chemische Sauerstoff-Abreicherung (experimentell aus der Elementaranalyse) durchgeführt.
Vergleichsdaten wurden aus quartären Ammoniumsalzen unter Verwendung des gleichen Verfahrens erhalten, und die Ergebnisse, beruhend auf einer 20 Tage-Messung, sind in Tabelle III gezeigt.
Diese Daten zeigen die überraschende Geschwindigkeit der anfänglichen Schritte des biologischen Abbaus der Verbindungen dieser Erfindung, wenn sie mit Verbindungen, welche gute Enthärtungseigenschaften besitzen, verglichen werden. Obwohl von diesen und anderen Verbindungen vermutet wird, daß sie schließlich zur Vollständigkeit abbauen, zeigen die Verbindungen dieser Erfindung die unerwarteten und wertvollen Merkmale eines raschen biologischen Abbaus im Frühstadium. TABELLE III
HT = gehärteter Talgsäurerest
T = ungehärteter Talgsäurerest
ST = Stearinsäurerest (91% C&sub1;&sub8;)
Es kann aus Tabelle III ersehen werden, daß die Verbindung dieser Erfindung sich im biologischen Abbau hervorragend mit Vergleichsstrukturen, die gute Enthärtungseigenschaften haben, vergleichen.
Die Verbindungen dieser Erfindung zeigen hohen Nutzen beim Weichmachen von Textilien im Haushalt oder in industriellen Waschvorgängen. Sie können getrocknet werden und als Pulver in formulierten Waschmitteln zur Verwendung während des Waschvorgangs vermischt werden; Sie können als Dispersion zum Spülvorgang gegeben werden; oder sie können auf einem inerten Textilträger zur Abgabe während des Trockenvorgangs aufgetragen werden, wobei alle Verfahren auf dem Fachgebiet gut bekannt sind. Die physikalischen Eigenschaften der Verbindungen dieser Erfindung können durch Auswahl der Fettsäureketten und der Substituenten R&sub1; und R&sub4; variiert werden.
Die Weichmacherfähigkeit der Verbindungen dieser Erfindung wurden gemäß der folgenden Verfahren, die durch die Chemical Specialities Manufacturers Association (CSMA) standardisiert sind, berechnet.
Verfahren gewählter Test
Textilbehandlung DCC-13A
Weichmacher-Berechnung DCC-13B
Statische Steuerung DCC-F

Formulieruncr der Weichmacher zur Berechnung

Eine 6% Dispersion von Struktur II in Isopropanol (IPA) (76,4% Feststoff, 23,6% IPA) wurden in ein Spülvorgang- Weichmachersystem, wie folgt, umgewandelt:
Inhaltsstoffe Net %
Struktur II 8,1
Nichtionogener Stoff (Neodol 25-9) 1,0
150 ppm H&sub2;O (160ºF) 90,9

Verfahren

1. Füge Wasser zum Tarierbecher,
2. Erhitze das Wasser auf 160ºF.
3. Stelle den Becher mit dem Wasser unter einen Labormixer und rühre mit 500 RPM.
4. Füge nichtionogenen Stoff zu und rühre 1 - 2 Minuten.
5. Füge Quart. (Formel II) zu und lasse die Dispersion auf Raumtemperatur (R/T) abkühlen. Rühre weiter.
6. Stoppe Rühren, stelle Becher auf die Waage und füge R/T Verdünnungswasser bis zum gewünschten Gesamtgewicht zu.
7. Stelle Becher unter Labormixer zurück und rühre die Dispersion 5-10 Minuten länger.
Ergebnisse der Weichmacher-Bewertung gemäß DCC-13A und 13B, beruhend auf dem drei-Tagetest unter Verwendung von acht Teilnehmern pro Tag (4 Bester, 1 Schlechtester), sind in Tabelle IV gezeigt. Tabelle IV

Diamid (Struktur Ie)

Die Verbindung dieser Erfindung, worin Y NR&sub4; bedeutet, R und R&sub2; C&sub1;&sub7;-Alkylketten, abgeleitet von gehärtetem Talg, bedeuten; R&sub3; und R&sub4; H bedeuten; Z Ethylen bedeutet, R&sub1; Methyl bedeutet und X MeSO&sub4; bedeutet Formel X

Herstellung des Diamids

Zwei Mol Fettsäure werden in einen Rundkolben gewogen. Ein Mol Aminoethylpiperazin (AEP) wird in einen Zugabetrichter gewogen. Ein mechanischer Rührer, Thermometer, perforiertes N&sub2;-Spülrohr und eine Wasserfalle werden bereitgestellt. Die Fettsäure wird unter Stickstoff bei einer Temperatur von 70-80ºC geschmolzen. Wenn die Säure sorgfältig geschmolzen ist, wird die Masse auf 105- 100ºC erhitzt, und AEP wird langsam zugegeben. Eine Exotherme wird die Temperatur um etwa 10-20ºC erhöhen.
Wenn alles Amin zugegeben ist, wird die Temperatur auf 165-170ºC erhöht. Man erhält den Stickstoff-Strom, um Wasser aus dem System zu entfernen. Die Umsetzung wird durch Bestimmung des Säurewerts verfolgt. Die Umsetzung wird als beendet angesehen, wenn der Säurewert 10 oder weniger ist.

Herstellung von puartärer Methylsulfat-Formel X

Ein Mol des vorstehenden Diamids wird in einen Vierhalskolben gewogen. Zu diesem einem Mol werden genug IPA zugegeben, um eine 50%ige Lösung herzustellen. Der Kolben ist mit einem mechanischen Rührer, Thermometer und einem Kühler ausgestattet. Um die gute Farbe zu erhalten, werden 0,95 Mol Dimethylsulfat (DMS) verwendet; DMS wird durch einen Zugabetrichter zugegeben. Man erhitzt des Diamid/IPA- Gemisch auf 80ºC. Wenn die Temperatur erreicht ist, wird langsam DMS zugegeben (exotherm). Wenn alles DMS zugegeben ist, erhitzt man eine Stunde. Die Umsetzung wird durch Säure- und Amin-Werte verfolgt. Das Formel X-Produkt wurde gemäß CSMA-Verfahren DCC-13A&B gegen Adogen 442 (Formel III) und einer nicht-weichmachenden Kontrolle auf Weichmacher- Eigenschaften bewertet. Tabelle V

Weichmacher Probe 1 Probe 2 Durchschnitt

Tabelle VI beschreibt Verbindungstypen innerhalb des Bereichs der Erfindung. (R&sub3; bedeutet H) Tabelle VI
T bedeutet Talg-(hydriert oder unhydriert)-säureketten (C&sub1;&sub5;-C&sub1;&sub7;).
IS bedeutet Isostearinsäurekette.
X&supmin; ist ein Anion, einschließend Cl&supmin;, Br&supmin;, MeSO&sub4;&supmin;, RCO&sub3;&supmin;, (R&sub3;)&sub2;PO&sub4;&supmin;; RCO&sub2;&supmin;.
EO bedeutet Epoxyoleyl.
CS ist Castorsäure (12-Hydroxyolein).

Bewertung als zum Trockner zugegebener Weichmacher

Von Verbindungen dieser Erfindung wurde gefunden, daß sie als Weichmacher in Trocknern überraschend wirksam sind. Teststruktur IIb (Struktur 1, worin Z 2 ist; Y O bedeutet; R und R&sub2; C&sub1;&sub7;-Alkylketten, abgeleitet von gehrtetem Talg, bedeuten; R&sub3; H bedeutet; mit R&sub1;X, worin R&sub1; Methyl bedeutet und X MeOSO&sub3;&supmin; bedeutet, umgewandelt in sein quartäres Salz) wurde mit Dimethyldihydrogeniertem Talgmethylsulfat (Varisoft 137, Sherex Chemical Company, Inc.) mit und ohne Zusätzen verglichen. Struktur 2 zeigte gute Freisetzungseigenschaften und gutes Weichmachen, sogar wenn keine Zusätze verwendet wurden.
Die Trockentücher wurden gemäß folgendem Verfahren hergestellt:
BENÖTIGTE MATERIALIEN:
heiße Platte
rostfreie Stahlplatte 9" × 11"
Thermometer
Waage, geeignet für 0,01 Gramm Empfindlichkeit
Ziehstange
nicht-ummanteltes (bzw nicht beschichtetes) Substrat- Kunstseide oder Polyester (diese Methode ist nicht geeignet für ein Schaumsubstrat)
UMMANTEL-VERFAHREN:
Herstellung:
Heize die Stahlplatte und die Ziehstange mindestens eine Stunde auf der heißen Platte vor. Wähle eine Temperatur, die 10ºC über dem Schmelzpunkt der Trocknerummantelung ist.
Heize die Ziehstange auf der Stahlplatte vor.
1. Schneide das Trocknersubstrat in 9" × 11" große Stücke.
2. Wiege die nichtummantelten Substratstücke zu 0,01 Gramm.
3. Gebe das nichtummantelte Substratstück auf die Stahlplatte.
4. Schmelze etwa 2 Gramm mehr Trocknerbase als das gewünschte Ummantelgewicht in einer Aluminium-Waagschale.
5. Schütte sehr schnell die qeschmolzene Trocknerbase in einem dünnen Strom über das ganze Substrat.
6. Streiche die Trocknerbase mit der Ziehstange in zwei Richtungen.
7. Lasse das Tuch etwa 30 Sekunden abkühlen.
8. Wiege das ummantelte Substratstück erneut. Subtrahiere das nichtummantelte Substratgewicht, um die Menge an aufgetragener Ummantelung zu bestimmen.

BEWERTUNG DER FREISETZUNGSGESCHWINDIGKEIT

1. Wiege das ummantelte Trocknertuch auf +/- 0,5 Gramm vor dem Trockenvorgang.
2. Textilienbündel muß frisch gewaschen und gespült sein. Bevorzugte Spülvorgangs-Wassertemperatur ist 95ºF oder wärmer.
3. Heize den automatischen Wäschetrockner auf "heiß" oder "Baumwolle" 10 Minuten vor.
4. Gib das nasse Textilienbündel mit dem vorgewogenen Trocknervorgang-Textilweichmachertuch in den Wäschetrockner und trockne 5 Minuten auf "heiß".
5. Entferne und wiege das Weichmachersubstrat nach 5 Minuten.
6. Ersetze das Weichmachersubstrat im Trockner und wiederhole Schritte 5 und 6 mindestens 45 Minuten. Alle 5 Minuten wird der Trockner angehalten und das Textil- Weichmacherstück wird entfernt und gewogen.
Tabelle V zeigt die Zusammensetzung von 3 Weichmachersystemen, die auf einem Spinnfließ (Reemay, Inc.) mit einer Ummantelung/Beschichtung von 1,7 g pro Tuch getestet wurden. Graph 1 zeigt die relative Geschwindigkeit des Entfernens der Weichmacher A, B und C vom ummantelten Tuch. Obwohl Weichmacher A, der ein handelsüblicher Textilweichmacher ist (getestet ohne Zugabe von Freisetzungshilfe, was normalerweise verwendet wird), weniger als 50% unter den Testbedingungen freisetzt, wurde das Tuch nichthandhabbar als ummanteltes Tuch; der Weichmacher A war spröde und blätterte ab, was ihn als handelsüblichen Weichmacher unannehmbar machte. Überraschenderweise wird Zusammensetzung B, die Verbindung dieser Erfindung (Struktur II) ohne Zusätze genügend freigesetzt. Dies ist in der Erleichterung der Handhabung und der Ausgaben wichtig. TABELLE V
(1) Stearinsäureester von Polyethylenglycol
Die Freisetzung von Weichmacher A, der 30% Zusatz enthält (C in Tabelle V) setzte weniger frei. Jedoch war die Weichmacher-Ausführung von C nicht besser als die Zusammensetzung der Erfindung.
Von der weichmachenden und statische Steuerung, die durch auf Struktur II beruhenden Zusammensetzungen gezeigt wurde, wurde gefunden, daß sie gleich handelsüblichen Trocknerweichmachern waren, wenn sie durch Testproben ausgewertet wurden.

Claims

1. Zusammensetzung zur Verwendung in einem automatischen Wäschetrockner, umfassend mindestens eine Verbindung der Formel:

worin Y -O- bedeutet und A R - oder -ZO- R&sub2; bedeutet

0

oder

Y -NH- bedeutet und A -Z-NH- R&sub2; bedeutet;

Z einen Alkylen, das 2 bis 6 Kohlenstoffatome in der Hauptkette enthält und insgesamt bis zu 8 Kohlenstoffatome enthält, bedeutet;

R einen Alkylrest, der 8 bis 30 Kohlenstoffatome enthält und mindestens ein -S-, -O-, - O-, - -,CONR&sub4;, Epoxy oder

eine Doppelbindung in der Kette enthalten kann, bedeutet;

R&sub2; einen Alkylrest, der bis zu 30 Kohlenstoffatome enthält und mindestens ein -S-, -O-, - O-, - -,CONR&sub4;, Epoxy

oder eine Doppelbindung in der Kette enthalten kann, bedeutet;

R&sub3; und R&sub4; jeweils H oder ein Niederalkyl bedeuten;

mit der Vorgabe, daß die Gesamtzahl der Kohlenstoffatome in den Acylresten R und R&sub2; mindestens 18 ist;

X ein salzbildendes Anion bedeutet; R&sub1; H, ein Niederalkyl-, Hydroxyniederalkyl- oder -benzylrest bedeutet; und Y' eine ganze Zahl zwischen 1 und 4 ist.

2. Zusammensetzung gemäß Anspruch 1, worin Y -O- bedeutet.

3. Zusammensetzung gemäß Anspruch 2, worin A -R - bedeutet.

4. Zusammensetzung gemäß Anspruch 1, worin Y -NH- bedeutet.

5. Zusammensetzung gemäß Anspruch 4, worin A -R&sub2; - -Z- bedeutet.

6. Zusammensetzung gemäß Anspruch 2 oder 4, worin A R&sub2; -O-Z bedeutet.

7. Zusammensetzung gemäß einem der Ansprüche 1 bis 6, worin R und R&sub2; jeweils Alkylreste bedeuten, die 14 bis 22 Kohlenstoffatome enthalten.

8. Zusammensetzung gemäß einem der Ansprüche 1 bis 7, mit der Vorgabe, daß die Gesamtzahl der Kohlenstoffatome in den Acylresten R und R&sub2; mindestens 30 ist.

9. Zusammensetzung gemäß einem der Ansprüche 1 bis 8, worin X Chlorid, Alkylcarbonat oder Alkylsulfat bedeutet.

10. Zusammensetzung gemäß einem der Ansprüche 1 bis 9, einschließend eine Mischvorrichtung, die die Freisetzung einer wirksamen Menge der Verbindung bei Arbeitstemperaturen des Trockners bereitstellt.

11. Zusammensetzung gemäß Anspruch 10, worin die Mischvorrichtung ein flexibles Substrat in Tuchform ist, wobei die Verbindung in einem Gewichtsverhältnis von Verbindung zu trockenem Substrat von 10 : 1 bis 0,25 daran haftet.

12. Zusammensetzung gemäß Anspruch 11, einschließend Schmutzablösemittel, und gegebenenfalls kationische und nicht-ionische Weichmacher und Trennhilfen.