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Hintergrund der Erfindung
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Die
Erfindung bezieht sich auf Textilweichmacher-Zusammensetzungen,
die wenigstens zwei unterschiedliche quartäre Ammonium-Fettsäure-Derivate
enthalten, wobei ein solches Derivat auf Fettsäuren basiert, die aus Soja
erhalten werden, und das andere Derivat auf Fettsäuren basiert,
die sich von Talg ableiten.
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Textilweichmacher
sind Zusammensetzungen, die eine oder mehrere aktive Substanzen
enthalten, die im dem Waschprozess verwendet werden, um gewaschene
Textilerzeugnisse mit einer Textur oder einem Griff bereitzustellen,
der beim Anfühlen
glatt, geschmeidig und weich ist. Textilweichmacher enthalten im
Allgemeinen ein oder mehrere kationische Tenside in Form wasserunlöslicher
quartärer
Ammonium-Verbindungen, in denen das Ammonium-Stickstoffatom wenigstens
zwei langkettige acyclische, aliphatische Kohlenwasserstoffgruppen
enthält.
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WO
94/20597 bezieht sich z.B. auf Textilweichmacher-Zusammensetzungen,
die spezielle quartäre Ammonium-Verbindungen
mit wenigstens zwei langkettigen C11-C21-Säureestergruppen
umfassen.
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EP-A-0
267 551 offenbart Textilweichmacher-Zusammensetzungen von quartären Diester-
oder Diamid-enthaltenden Verbindungen von langkettigen Gruppen.
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Kurzbeschreibung der Erfindung
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Gemäß der vorliegenden
Erfindung wird eine Textilweichmacher-Zusammensetzung bereitgestellt, umfassend
- a) ein erstes quartäres Ammonium-Fettsäure-Derivat,
das durch das Verfahren erhalten wird, umfassend die Umsetzung eines
teilweise hydrierten Soja-Triglycerids oder teilweise hydrierter
Fettsäuren,
die aus Soja-Triglycerid erhalten werden, deren aliphatische Reste
ein Verhältnis
von cis-Isomer zu trans-Isomer von 1:1 bis 15:1 und einen Iodwert
von nicht weniger als 30 und nicht größer als 70 besitzen, mit einem
sekundären
Amin der Formel X'-R'-NH-R''-X'', in der X' und X'' jeweils einander gleich oder voneinander
verschieden sind und -OH oder -NH2 sind,
und R' und R'' jeweils einander gleich oder voneinander
verschieden sind und Alkylen mit 2 bis 6 Kohlenstoffatomen sind,
und zwar in einem Stoffmengenverhältnis von Triglycerid/Fettsäure zu Amin
von wenigstens 1,85:1, um den entsprechenden Aminodiester, das Aminodiamid oder
das Aminoesteramid bereitzustellen, die Alkoxylierung des Aminodiesters,
des Aminodiamids oder des Aminoesteramids mit einem Alkylenoxid,
das aus der Gruppe ausgewählt
ist, die aus Ethylenoxid, Propylenoxid und Butylenoxid besteht,
in einem Stoffmengenverhältnis
von Alkylenoxid zu Aminodiester, Aminodiamid oder Aminoesteramid
von bis zu 8:1, um ein alkoxyliertes Fettsäure-Derivat bereitzustellen,
und die Quaternisierung des alkoxylierten Fettsäure-Derivats mit einem Alkylierungsmittel,
um das entsprechende quartäre
Ammonium-Fettsäure-Derivat
bereitzustellen, und
- b) ein zweites quartäres
Ammonium-Fettsäure-Derivat,
das aus Talgsäuren
erhalten wird.
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Überraschenderweise
wurde gefunden, dass die obige Textilweichmacher-Zusammensetzung eine wesentlich bessere
Weichmachungsfähigkeit
bereitstellt als eine Textilweichmacher-Zusammensetzung, die eine äquivalente
Menge an quartärem
Ammonium-Fettsäure-Derivat
enthält,
das vollständig
aus Talgsäuren erhalten
wurde.
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Beschreibung der bevorzugten
Ausführungsformen
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Das
erste der quartären
Ammonium-Fettsäure-Derivate,
die in der Textilweichmacher-Zusammensetzung der Erfindung vorliegen,
wird durch Derivatisierung einer oder mehrerer Fettsäuren erhalten,
die aus Soja-Triglyceriden erhalten werden. Das Soja-Triglycerid
oder die freie Fettsäure
(die freien Fettsäuren),
die sich von Soja-Triglycerid ableitet (ableiten), wird (werden)
zuerst hydriert, indem man bekannte und konventionelle Arbeitsweisen
verwendet, um ein teilweise hydriertes Produkt bereitzustellen,
in welchem die aliphatischen Reste ein Verhältnis von cis-Isomer zu trans-Isomer
von 1:1 bis 15:1, vorzugsweise von 2:1 bis 9:1, und einen Iodwert
von nicht weniger als 30 und nicht mehr als etwa 70 und vorzugsweise
von nicht weniger als 35 und nicht mehr als 58 besitzen. Im Allgemeinen
wird es bevorzugt, das Soja-Triglycerid zu hydrieren, jedoch kann auch
die freie Fettsäure
hydriert werden. Es sollte darauf geachtet werden, mehrfach ungesättigte Verbindungen,
die in dem hydrierten Produkt vorliegen können, zu reduzieren oder zu
entfernen, um die Farb- und Geruchsstabilität der quartären Ammonium-Derivate zu erhöhen, die
schließlich
daraus erhalten werden. Allgemein brauchbare Hydrierungsbedingungen
für die
Hydrierung von Soja-Triglyceriden schließen Folgendes ein: die Verwendung
von 0,02 bis 0,15 Gew.-% eines typischen Hydrierungskatalysators
wie ein Nickel-Trägerkatalysator,
z.B. G49B® von
United Catalysts, Inc., Louisville, KY, ein Filterhilfsmittel wie
Celite® oder
Diatomeenerde in der üblichen
Menge von 0,05 bis 5 % des zu filtrierenden Materials, Wasserstoffgas
bei einem Druck von 50 psi bis 600 psi, eine Temperatur von 60 °C bis 150 °C und eine
Reaktionszeit von 0,5 h bis 4 h.
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Ein
Beispiel der C-Ketten-Verteilung eines Soja-Triglycerids sowohl
vor als auch nach der partiellen Hydrierung gemäß der Erfindung kann wie folgt
sein:
Andere
Verteilungen können
in Abhängigkeit
von den Hydrierungsbedingungen erreicht werden.
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Hydrierungsbedingungen,
die von den angegeben Bedingungen verschieden sind – wie sie
durch den Fachmann richtig beurteilt werden -, können verwendet werden, natürlich mit
der Maßgabe,
dass die obigen Eigenschaften des cis- zu trans-Isomer-Verhältnisses
und des Iodwertes in dem teilweise hydrierten Produkt erhalten werden.
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Die
teilweise hydrierten Sojaglycerid/Fettsäuren werden dann mit einem
sekundären
Amin der allgemeinen Formel X'-R'-NH-R''-X'' umgesetzt,
in der X' und X'' jeweils einander gleich oder voneinander
verschieden sind und -OH oder -NH2 sind,
und R' und R" jeweils Alkylen
mit 2 bis 6 Kohlenstoffatomen sind. Das sekundäre Amin kann so zwei Hydroxylgruppen,
zwei primäre
Amingruppen oder eine Hydroxylgruppe und eine primäre Amingruppe
besitzen. Ein bevorzugtes sekundäres
Amin als Reaktionsteilnehmer ist Diethylentriamin. Die Glycerid/Fettsäuren werden
mit dem sekundären
Amin in einem Stoffmengenverhältnis
von wenigstens 2:1 umgesetzt, bezogen auf die Stoffmengen freier
oder gebundener Fettsäuren.
Die Umsetzung ergibt einen Diester, ein Diamid oder ein Esteramid
(in Abhängigkeit
von der Art der X'-
und X''-Gruppen), welche
durch die folgende allgemeine Formel (I) R-CO-X'-R'-NH-R''-X''-CO-R (I)dargestellt
werden können,
in der jedes R gleich oder verschieden ist und der Rest von teilweise
hydrierten Soja-Triglycerid/Fettsäuren ist, die die oben erwähnten Bereiche
des cis/trans-Isomer-Verhältnisses
und des maximalen Iodwertes besitzen.
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Dieses
Reaktionsprodukt wird vorzugsweise mit einem Antioxidationsmittel/Reduktionsmittel
stabilisiert (wie z.B. BHT/Natriumborhydrid), um seine Farb- und
Geruchsqualitäten
beizubehalten. Vorzugsweise ist das Antioxidationsmittel ein phenolisches
Antioxidationsmittel, einschließlich – aber nicht
darauf beschränkt – 3,5-Di-tert-butyl-4-hydroxytoluol
(BHT); 3,5-Di-tert-butyl-4- hydroxyanisol
(BHA); Maisöl-60
%, butyliertes Hydroxytoluol-20 %, butyliertes Hydroxyanisol-10
%, Propylgallat-6 %, Citronensäure-6
% (Tenox®6);
Octadecyl-3-(3,5-di-tert-butyl-4-hydroxyphenyl)propionat (Irganox®10)
und 3,5-Ditert-butyl-4-hydroxyhydrozimtsäure, Triester mit 1,3,5-Tris(2-hydroxyethyl)-s-triazin-2,4,6(1H,3H,5H)-trion
(Irganox®3125).
Irganox®1076
und Irganox®3125
sind Warenzeichen von Ciba Geigy Corporation, während Tenox®4 und
Tenox®6
Warenzeichen von Eastman Chemical Co. sind. Andere Antioxidationsmittel,
die hierin brauchbar sind, sind dem Fachmann leicht ersichtlich
und können
z.B. in McCutchen's
Functional Materials, 1995 (McPublishing Co., N.J., USA) gefunden
werden.
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Das
Reaktionsprodukt der obigen allgemeinen Formel (I) wird vorzugsweise
auch mit einem Alkylenoxid, wie Ethylenoxid, Propylenoxid oder Butylenoxid,
alkoxyliert, um den entsprechenden alkoxylierten Diester, das entsprechende
alkoxylierte Diamid oder Esteramid bereitzustellen. Das Stoffmengenverhältnis von
Alkylenoxid zu Diester, Diamid oder Esteramid ist wenigstens 1 bis
8 und vorzugsweise 1 bis 4. Das alkoxylierte Produkt kann durch
die folgende allgemeine Formel (II)
dargestellt
werden, in der x 2 bis 4 ist und n 1 bis etwa 8 und vorzugsweise
1 bis 4 ist.
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Das
alkoxylierte Produkt wird dann mit irgendeinem von verschiedenen
bekannten und herkömmlichen
Alkylierungsmitteln quaternisiert, z.B. solchen der Formel:
R'''mA, in der R''' Wasserstoff, ein
Alkylrest mit 1 bis etwa 4 Kohlenstoffatomen oder ein Phenalkylrest
mit 1 oder 2 Kohlenstoffatomen in dem Alkylrest ist, m die Wertigkeit
von A darstellt, und A der Rest einer organischen oder anorganischen Säure ist.
Beispiele geeigneter Alkylierungsmittel schließen die Alkylhalogenide wie
Methylchlorid, die Benzylhalogenide wie Benzylchlorid und die Dialkylsulfate
wie Dimethylsulfat ein. Das sich ergebende quaternisierte Fettsäure-Derivat
kann durch die folgende Formel
dargestellt
werden.
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Das
zweite quartäre
Ammonium-Fettsäure-Derivat
kann durch die folgende allgemeine Formel:
dargestellt
werden, in der R
1 und R
3 jeweils
gleich oder voneinander verschieden sind und der hydrierte Rest der
von Talg abgeleiteten Fettsäure
sind und aus geradkettigen oder verzweigtkettigen C
12-C
22-Alkyl- oder Alkylengruppen ausgewählt sind,
p Null oder 1 ist, R
2 und R
4 jeweils
Alkylen mit 2 bis 6 Kohlenstoffatomen sind, R
5 Alkyl
mit 1 bis 4 Kohlenstoffatomen ist, R
6 Alkyl
mit 1 bis 4 Kohlenstoffatomen oder (C
xH
2xO)
n ist, wobei
x 2 ist und n 1 bis 8 ist, m die Wertigkeit von A ist, und A wie
oben definiert ist.
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Die
bevorzugten sekundären
quartären
Ammonium-Fettsäure-Derivate
sind solche, in denen R2 und R4 jeweils
-CH2CH2- sind und
R5 und R6 jeweils
Methyl sind.
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Die
Textilweichmacher-Zusammensetzung kann (a) und (b) in einem Gewichtsverhältnis von
(a) zu (b) von 8:1 bis 1:6 und vorzugsweise von 6:1 bis 1:4, zusammen
mit einem oder mehreren bekannten und konventionellen Additiven, wie
Duftstoff, Färbemittel,
Stabilisator, zusätzlichem
Tensid (zusätzlichen
Tensiden), Antioxidationsmittel, Chelatbildner, in den üblichen
Mengen enthalten.
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Die
Komponenten (a) und (b) und gegebenenfalls Additive werden in Wasser
dispergiert, um ein fertiges Textilweichmacher-Produkt bereitzustellen.
Die Wassermenge kann 40 bis 98 Gew.-% der gesamten Zusammensetzung
und vorzugsweise 50–96
Gew.-% der gesamten Zusammensetzung des dispergierten Produkts darstellen,
bezogen auf die Menge der kombinierten Komponenten (a) und (b).
Solche Dispersionen besitzen eine quartäre Aktivität von wenigstens 2 % und vorzugsweise
von wenigstens 4 %.
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Die
folgenden Beispiele erläutern
weiterhin die vorliegende Textilweichmacher-Zusammensetzung.
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Beispiel 1
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In
diesem Beispiel werden drei Textilweichmacher-Dispersionen hergestellt,
um in einer sensorischen Beurteilung die weichmachende Wirkung und
in quantitativen Beurteilungen das Wiederanfeuchten eines behandelten
Textilerzeugnisses zu bewerten. Ein 1,5 l Harzkessel; der mit einem
elektrischen Motor versehen ist, um den Rührer anzutreiben, wird zur
Herstellung der Dispersionen verwendet. Vormischungen von quartären Ammonium-Verbindungen
werden hergestellt, bevor sie zum Wasser gegeben werden.
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In
der ersten Vormischung werden 50,2 g dihydriertes Talg-dimethylammoniumchlorid
auf 60 °C
erwärmt
und mit 92,6 g Hydroxypropyldi(partiell hydrierten Soja)methylamidoaminmethylsulfaten
(Ausgangstriglycerid: Iodwert (I.V.) = 20) vereinigt. Die zwei Produkte
werden vermischt, um eine homogene Mischung zu bilden, die als die
quartäre
Vormischung zur Herstellung der Weichmachungsmittel-Dispersion verwendet
werden soll.
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Zur
Herstellung einer Weichmachungsmittel-Dispersion unter Verwendung
der Vormischung werden 350 g deionisiertes Wasser (DI) auf 65 °C erwärmt und
in den Harzkessel gegeben, der mit einem Mantel versehen ist, um
die Formulierungstemperatur zwischen 60 °C und 70 °C zu halten. Unter Rühren werden
3,75 g eines Dispergiermittels (Igepal® CO-720
von Rhone-Poulenc) zum Wasser gegeben und solubilisiert. Danach werden
142,8 g der geschmolzenen quartären
Vormischung in das gerührte
heiße
Wasser gegeben, wobei intermediär
Zugaben von Calciumchlorid erfolgten, um jederzeit eine handhabungsfähige Viskosität aufrechtzuerhalten.
Nachdem das Einfügen
der quartären
Vormischung vervollständigt
ist, lässt
man die Temperatur des Ansatzes auf 40 °C abfallen. Zu diesem Zeitpunkt
werden 3,75 g Duftstoff (Bush, Boake and Allan 920165) eingefügt. Der
pH der Dispersion wird mit 1 N HCl auf 4,5 bis 5,0 eingestellt,
und dann wurde die Dispersion gefärbt und die abschließende Viskosität mit Calciumchlorid
eingestellt. Das Nettogewicht der Dispersion wird dann auf 500 g
eingestellt. Man lässt
die Formulierung etwa 1 Woche altern, bevor die Bewertung der weichmachenden
Wirkung durchgeführt
wird.
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Eine
zweite Dispersion gemäß dieser
Offenbarung wird auf ähnliche
Weise hergestellt, außer
dass das verwendete quartäre
Amidoamin auf einem teilweise hydrierten Soja-Triglycerid basiert,
in dem das Triglycerid zu einem I.V. von 50 cg/g (500 mg/g) hydriert
wurde.
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Die
oben erwähnten
Produkte wurden dann mit einer Weichmachungsmittel-Dispersion verglichen,
die wie oben formuliert wurde, mit der Ausnahme, dass ein Hydroxypropyl-ditalg-methylamidoaminmethylsulfat anstelle
des ähnlichen
Produkts auf der Basis von Soja-Triglycerid verwendet wurde.
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Kleidungsstücke wurden
dann unter Verwendung der drei Dispersionen behandelt, indem man
sieben Pfund (pound) Textilerzeugnis in einer Toplader-Kleiderwaschmaschine
wusch und etwa 0,0284 l (1 fluid ounce) der Dispersion (24 % aktive
Bestandteile) während
des Spülzyklus
zugab. Der Anwendungsgehalt pro Behandlung war etwa 7 g aktive Substanz
pro 3175 g (7 Ibs) Textilerzeugnis. Die Kleidungsstücke wurden
50 Minuten in einem Taumeltrockner bei hoher Einstellung getrocknet
und dann verpackt und während
einer Zeitspanne von 24 Stunden einer Gleichgewichtseinstellung überlassen.
Anschließend wurden
geübten
Testerpersonen zwei Handtücher
mit der Aufforderung präsentiert,
zu beurteilen, welches der beiden Handtücher weicher ist. Eine Gleichartigkeitsbeurteilung
war nicht erlaubt. Die Anzahl der Prüfer reichte von 18 bis 24 für jeden durchgeführten Test.
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Die
Ergebnisse zeigten, dass die Dispersion, die aus Soja-Triglycerid
(I.V. = 50) hergestellt wurde, die beste Weichmachungsfähigkeit
ergab. Wenn der I.V. des Soja-Triglycerids 20 war, nahm die Leistungsfähigkeit in
Bezug auf das Produkt, das auf Talg basiert, ab. Dies war überraschend
und ein unerwartetes Ergebnis auf der Basis der Kenntnisse des Fachmanns
im Hinblick auf den I.V. (Iodwert) und dessen Einfluss auf die Weichmachungsfähigkeit.
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In
verschiedenen Tests wurde die Bevorzugung des Weichmachens des Soja-Triglycerid-quartären-Amidoamins
mit einem I.V. = 20 mit derjenigen von quartärem Amidoamin auf Talgbasis
verglichen und die Bevorzugung des Weichmachens des Soja-Triglycerid-quartären Amidoamins
mit einem I.V. = 50 mit derjenigen von quartärem Amidoamin auf Talgbasis
verglichen. Die Ergebnisse können
wie folgt zusammengefasst werden.
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Bevorzugung
des Weichmachens (in %)
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Beispiel 2
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In
einem zweiten Beispiel wurden drei Weichmachungsmittel-Dispersionen
auf die gleiche Weise wie im Beispiel 1 hergestellt. Die Alkylketten-Quelle
des quartären
Amidoamins, das zur Bildung der ersten Dispersion verwendet wurde,
war ein Soja-Triglycerid mit einem I.V. von 60. Eine zweite Dispersion
wurde auch hergestellt, aber mit einem quartären Amidoamin, das aus einem
teilweise hydrierten Soja-Triglycerid mit einem I.V. von 70 stammte.
Wiederum wurde eine Referenz- oder Vergleichsdispersion unter Verwendung
eines auf Talg-Triglycerid
basierenden quartären
Amidoamins (I.V. = 55) hergestellt.
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Die
drei Dispersionen ließ man
1 Woche altern, bevor die Weichmachung untersucht wurde. Während in
dem vorhergehenden Beispiel der Geruch und die Farbe der Dispersion
im Laufe der Zeit im Wesentlichen unverändert blieben, wurde in dem
Produkt, das mit dem quartären
Amidoamin formuliert wurde, das aus teilweise gehärtetem Soja-Triglycerid
(I.V. = 70) stammte, die Dispersion leicht dunkel und nahm einen
ranzigen Geruch an. Die Farb- und Geruchseigenschaften der anderen
zwei Weichmachungsmittel-Dispersionen stimmten im Wesentlichen mit
denjenigen überein,
die das Produkt bei der ersten Formulierung aufwies. Da die Probe
mit I.V. = 70 Anzeichen von Farb- und Geruchsbildung aufzuzeigen
begann, wurde diese Dispersion nicht auf die Weichmachungsfähigkeit
untersucht.
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Ein
Textilerzeugnis wurde wie im Beispiel 1 behandelt und bewertet.
Die Beurteilungsergebnisse sind nachstehend zusammengefasst.
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Es
ist klar, dass verschiedene Modifizierungen mit den hierin offenbarten
Ausführungsformen
durchgeführt
werden können.
Dem Fachmann werden andere Modifizierungen im Bereich und Erfindungsgedanken der
beigefügten
Ansprüche
verständlich
sein.
