EP0674699B1 - Stickstoffreie anionaktive avivagemittel - Google Patents

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EP0674699B1
EP0674699B1 EP94902731A EP94902731A EP0674699B1 EP 0674699 B1 EP0674699 B1 EP 0674699B1 EP 94902731 A EP94902731 A EP 94902731A EP 94902731 A EP94902731 A EP 94902731A EP 0674699 B1 EP0674699 B1 EP 0674699B1
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fatty acid
acid partial
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formula
nitrogen
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Uwe Ploog
Günther Uphues
Bernd Wahle
Peter Waltenberger
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Henkel AG and Co KGaA
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    • D21H21/24—Surfactants
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    • C11—ANIMAL OR VEGETABLE OILS, FATS, FATTY SUBSTANCES OR WAXES; FATTY ACIDS THEREFROM; DETERGENTS; CANDLES
    • C11D—DETERGENT COMPOSITIONS; USE OF SINGLE SUBSTANCES AS DETERGENTS; SOAP OR SOAP-MAKING; RESIN SOAPS; RECOVERY OF GLYCEROL
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    • C14C—CHEMICAL TREATMENT OF HIDES, SKINS OR LEATHER, e.g. TANNING, IMPREGNATING, FINISHING; APPARATUS THEREFOR; COMPOSITIONS FOR TANNING
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    • C14C9/02—Impregnating leather for preserving, waterproofing, making resistant to heat or similar purposes using fatty or oily materials, e.g. fat liquoring
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    • D—TEXTILES; PAPER
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    • D06M—TREATMENT, NOT PROVIDED FOR ELSEWHERE IN CLASS D06, OF FIBRES, THREADS, YARNS, FABRICS, FEATHERS OR FIBROUS GOODS MADE FROM SUCH MATERIALS
    • D06M2200/00—Functionality of the treatment composition and/or properties imparted to the textile material
    • D06M2200/40—Reduced friction resistance, lubricant properties; Sizing compositions

Definitions

  • the invention relates to the use of sulfated fatty acid partial glycerides as nitrogen-free anionic softeners.
  • Cationic or pseudo-cationic compounds are predominantly used to soften textiles, yarns and fibers, but also in the field of leather finishing and paper production.
  • Important representatives of this group are e.g. B. distearyldimethylammonium chloride (DSDMAC), quaternized difatty acid alkanolamine ester salts or reaction products of fatty acids with polyamines, e.g. B. aminoethylethanolamine.
  • DMDMAC distearyldimethylammonium chloride
  • quaternized difatty acid alkanolamine ester salts or reaction products of fatty acids with polyamines e.g. B. aminoethylethanolamine.
  • these compounds have excellent reviving properties, the biodegradability and the sensitization potential of a number of products are not completely satisfactory [cf. Soap-oil-fat waxes, 117, 287 and 690 (1991) ].
  • anionic compounds are actually known from the extensive state of the art in the field of softening and fabric softening agents, which also have softening properties and are readily biodegradable.
  • performance of the anionic softening agents known to date is so low that, despite ecotoxicological advantages, they have so far not found their way into commercial products.
  • the object of the invention was to develop new nitrogen-free anionic softening agents which are free from the disadvantages described.
  • the invention relates to the use of sulfated fatty acid partial glycerides of the formula (I) , in the R 1 , R 2 and R 3 independently of one another represent at least one aliphatic, linear or branched acyl radical having 6 to 22 carbon atoms, at least one sulfate group and optionally a hydroxyl group and m, n and p are 0 or numbers from 1 to 10, as nitrogen-free aninoactive conditioning agents.
  • sulfated fatty acid partial glycerides have very good softening properties, are readily biodegradable and thus meet all the requirements for being successfully used in softeners and fabric softeners.
  • the sulfated fatty acid partial glycerides are known substances that can be obtained with the help of relevant methods of preparative organic chemistry.
  • a preferred method is, for example, to sulfate technical partial glyceride mixtures with a high diglyceride content in continuously operated falling film reactors with gaseous sulfur trioxide and then to enter and neutralize the products in sodium hydroxide solution [cf. DE-A1 40 38 477, Henkel].
  • fatty acid partial glyceride is then to be understood as a technical mixture of mono-, di- and triglycerides which can still contain fractions of free glycerol. Mixtures which have a content of 25 to 50, preferably 35 to 40% by weight of diglyceride, based on the mixture, are preferably used.
  • the resulting sulfated fatty acid partial glycerides are also technical mixtures which, in addition to sulfated diglycerides, may contain, above all, monoglyceride sulfates and unsulfated components.
  • the proportion of the sulfated 1,2- or 1,3-diglycerides is preferably 30 to 60% by weight, based on the anionic surfactant content.
  • the sulfated fatty acid partial glycerides can also contain ethylene oxide groups in the molecule. Such compounds are also known in principle and can be produced, for example, by ethoxylation of fatty acid partial esters and subsequent sulfation.
  • the sum of the indices m, n and p represents the degree of ethoxylation, where each individual index can stand for 0 or numbers from 1 to 10, preferably 2 to 7. Accordingly, the preferred sulfated fatty acid glycerides containing ethylene oxide are obtained by sulfating adducts of an average of 6 to 21 and in particular 10 to 15 moles of ethylene oxide with fatty acid partial glycerides.
  • m, n and p do not necessarily have to represent the same values, since in the case of the ethoxylation of fatty acid partial esters there is a competition between the addition of ethylene oxide to free hydroxyl groups and the insertion into the ester bond.
  • the resulting homolog distribution can also be conventional or restricted, depending on the catalyst used.
  • Sulfated fatty acid partial glycerides of the formula (I) are preferably used, in which R 1 and R 3 are acyl radicals and R 2 is a sulfate group or in R 1 and R 2 are acyl radicals and R 3 is a sulfate group and m, n and p are 0.
  • the term “sulfate group” is to be understood as an —SO 3 X group in which X represents ammonium, alkylammonium or an alkali and / or alkaline earth metal, preferably sodium.
  • sulfated fatty acid partial glycerides of the formula (I) are preferably used in which R 1 , R 2 and R 3 independently of one another represent at least one acyl radical having 16 to 18 carbon atoms and m, n and p are 0.
  • the use of nitrogen-free anionic softening agents which contain sulfated diglycerides based on C 16/18 tallow fatty acid has proven to be particularly advantageous with regard to their softening properties.
  • the tallow fatty acid component can be saturated, partially saturated or predominantly unsaturated.
  • the nitrogen-free anionic softening agents according to the invention can usually contain the sulfated fatty acid partial glycerides of the formula (I) in amounts of 1 to 100, preferably 50 to 95% by weight, based on the solids content of the agents.
  • the agents themselves are generally sold as aqueous concentrates with a solids content of 30 to 70% by weight or in the form of flaked goods.
  • they can contain other customary auxiliaries and additives in the customary amounts, for. B. dispersants, perfumes and viscosity regulators.
  • the sulfated fatty acid partial glycerides used as softening agents according to the invention are ecotoxicologically very well tolerated and give textile fabrics, but also leather and paper a pleasant soft feel. They can therefore be used, for example, for the continuous or discontinuous finishing of textiles.
  • Another object of the invention therefore relates to their use for the production of softeners and fabric softeners, in which they can be present in amounts of 1 to 70, preferably 10 to 50 and in particular 15 to 30% by weight, based on the detergent.
  • the agents according to the invention can contain other conventional additives, such as e.g. Contain surfactants, emulsifiers, synthetic resins, catalysts and optical brighteners.
  • the sulfur trioxide was driven off by heating from an appropriate amount of 65% by weight oleum, diluted to a concentration of 5% by volume with nitrogen and brought into contact with the diglyceride film via a nozzle.
  • the anionic surfactant content (WAS) and the unsulfonated content (US) were determined according to the DGF standard methods, Stuttgart 1950-1984, H-III-10 and G-II-6b.
  • agent (A) The softening effect of agent (A) according to the invention was determined in the foulard method by forced application to a cotton fabric.
  • the softness performance was determined by sampling from a panel of test persons (6 persons).
  • a commercial finishing agent based on a fatty acid polyamine condensate (B) was used for comparison.

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Abstract

Sulfatierte Fettsäurepartialglyceride der Formel (I), in der R?1, R2 und R3¿ unabhängig voneinander für mindestens einen aliphatischen, linearen oder verzweigten Acylrest mit 6 bis 22 Kohlenstoffatomen, mindestens eine Sulfatgruppe und gegebenenfalls eine Hydroxylgruppe und m, n und p für 0 oder Zahlen von 1 bis 10 stehen, eignen sich zur Herstellung von Avivage- und Wäscheweichspülmitteln.

Description

    Gebiet der Erfindung
  • Die Erfindung betrifft die Verwendung sulfatierter Fettsäurepartialglyceride als stickstofffreie anionaktive Avivagemittel.
    • Stand der Technik
  • Für das Weichmachen von Textilien, Garnen und Fasern, aber auch im Bereich der Lederzurichtung und Papierherstellung werden überwiegend kationische oder pseudokationische Verbindungen eingesetzt. Wichtige Vertreter dieser Gruppe sind z. B. Distearyldimethylammoniumchlorid (DSDMAC), quaternierte Difettsäurealkanolaminester-Salze oder Umsetzungsprodukte von Fettsäuren mit Polyaminen, z. B. Aminoethylethanolamin. Obschon diese Verbindungen über ausgezeichnete avivierende Eigenschaften verfügen, ist die biologische Abbaubarkeit sowie das Sensibilisierungspotential einer Reihe von Produkten nicht vollständig befriedigend [vgl. Seifen-Öle-Fette-Wachse, 117, 287 und 690 (1991)]. Die - freilich mehr theoretische Möglichkeit, daß ausgehend von kationischen Tensiden in wäßrigen Zubereitungen Spuren von Nitrosaminen gebildet werden könnten, führt ferner zu einem Marktbedürfnis nach Avivagemitteln, die frei von stickstoffhaltigen Verbindungen sind.
  • Aus dem umfangreichen Stand der Technik auf dem Gebiet der Avivage- und Wäscheweichspülmittel sind tatsächlich eine Reihe von anionischen Verbindungen bekannt, die ebenfalls über avivierende Eigenschaften verfügen und dabei gut biologisch abbaubar sind. Das Leistungsvermögen der bislang bekannten anionischen Avivagemittel ist jedoch so gering einzustufen, daß sie trotz ökotoxikologischer Vorteile bislang nicht Eingang in Handelsprodukte gefunden haben.
  • Die Aufgabe der Erfindung bestand nun darin, neue stickstofffreie anionaktive Avivagemittel zu entwickeln, die frei von den geschilderten Nachteilen sind.
    • Beschreibung der Erfindung
  • Gegenstand der Erfindung ist die Verwendung sulfatierter Fettsäurepartialglyceride der Formel (I),
    Figure imgb0001
     in der
    R1, R2 und R3 unabhängig voneinander für mindestens einen aliphatischen, linearen oder verzweigten Acylrest mit 6 bis 22 Kohlenstoffatomen, mindestens eine Sulfatgruppe und gegebenenfalls eine Hydroxylgruppe und m, n und p für 0 oder Zahlen von 1 bis 10 stehen, als stickstofffreie aninoaktive Avivagemittel.
  • Überraschenderweise wurde gefunden, daß sulfatierte Fettsäurepartialglyceride sehr gute avivierende Eigenschaften besitzen, biologisch leicht abbaubar sind und somit alle Voraussetzungen erfüllen, um erfolgreich in Avivage- und Wäscheweichspülmitteln eingesetzt werden zu können.
    • Einsatzstoffe
  • Bei den sulfatierten Fettsäurepartialglyceriden handelt es sich um bekannte Stoffe, die mit Hilfe einschlägiger Methoden der präparativen organischen Chemie erhalten werden können. Ein bevorzugtes Verfahren besteht beispielsweise darin, technische Partialglyceridgemische mit hohem Diglyceridgehalt in kontinuierlich betriebenen Fallfilmreaktoren mit gasförmigem Schwefeltrioxid zu sulfatieren und die Produkte anschließend in Natronlauge einzutragen und zu neutralisieren [vgl. DE-A1 40 38 477, Henkel].
  • Unter dem Begriff Fettsäurepartialglycerid ist danach ein technisches Gemisch von Mono-, Di- und Triglyceriden zu verstehen, das noch Anteile freien Glycerins enthalten kann. Vorzugsweise werden solche Gemische eingesetzt, die einen Gehalt von 25 bis 50, vorzugsweise 35 bis 40 Gew.-% Diglycerid - bezogen auf die Mischung - aufweisen.
  • Dementsprechend stellen die resultierenden sulfatierten Fettsäurepartialglyceride ebenfalls technische Mischungen dar, die neben sulfatierten Diglyceriden, vor allem Monoglyceridsulfate und unsulfierte Anteile enthalten können. Vorzugsweise liegt der Anteil der sulfatierten 1,2- bzw. 1,3-Diglyceride bei 30 bis 60 Gew.-% - bezogen auf den Aniontensidgehalt.
  • Die sulfatierten Fettsäurepartialglyceride können auch Ethylenoxidgruppen im Molekül enthalten. Derartige Verbindungen sind ebenfalls prinzipiell bekannt und können beispielsweise durch Ethoxylierung von Fettsäurepartialestern und nachfolgende Sulfatierung hergestellt werden. Die Summe der Indices m, n und p gibt den Ethoxylierungsgrad wieder, wobei jeder einzelne Index für 0 oder Zahlen von 1 bis 10, vorzugsweise 2 bis 7 stehen kann. Demzufolge werden die bevorzugten Ethylenoxid enthaltenden sulfatierten Fettsäurepartialglyceride durch Sulfatierung von Anlagerungsprodukten von durchschnittlich 6 bis 21 und insbesondere 10 bis 15 Mol Ethylenoxid an Fettsäurepartialglyceride erhalten. Es sei darauf hingewiesen, daß m, n und p nicht zwangsläufig die gleichen Werte darstellen müssen, da im Fall der Ethoxylierung von Fettsäurepartialestern eine Konkurenz zwischen der Anlagerung von Ethylenoxid an freie Hydroxylgruppen und der Insertion in die Esterbindung vorliegt. Auch die resultierende Homologenverteilung kann in Abhängigkeit des verwendeten Katalysators konventionell oder eingeengt sein.
  • Vorzugsweise werden sulfatierte Fettsäurepartialglyceride der Formel (I) verwendet, in der R1 und R3 für Acylreste und R2 für eine Sulfatgruppe bzw. in der R1 und R2 für Acylreste und R3 für eine Sulfatgruppe und m, n und p für 0 steht. Unter dem Begriff "Sulfatgruppe" ist in diesem Zusammenhang eine -SO3X-Gruppe zu verstehen, in der X für Ammonium, Alkylammonium bzw. ein Alkali- und/oder Erdalkalimetall, vorzugsweise Natrium steht.
  • Weiterhin werden bevorzugt sulfatierte Fettsäurepartialglyceride der Formel (I) verwendet, in der R1, R2 und R3 unabhängig voneinander für mindestens einen Acylrest mit 16 bis 18 Kohlenstoffatomen und m, n und p für 0 stehen.
  • Als besonders vorteilhaft im Hinbick auf ihre weichmachenden Eigenschaften hat sich die Verwendung solcher stickstofffreien anionaktiven Avivagemittel erwiesen, die sulfatierte Diglyceride auf Basis von C16/18-Talgfettsäure enthalten. Die Talgfettsäurekomponente kann dabei gesättigt, teilweise gesättigt oder überwiegend ungesättigt sein.
  • Üblicherweise können die erfindungsgemäßen stickstofffreien anionaktiven Avivagemittel die sulfatierten Fettsäurepartialglyceride der Formel (I) in Mengen von 1 bis 100, vorzugsweise 50 bis 95 Gew.-% - bezogen auf den Feststoffgehalt der Mittel - enthalten. Die Mittel selbst kommen in der Regel als wäßrige Konzentrate mit einem Feststoffgehalt von 30 bis 70 Gew.-% oder in Form geschuppter Ware in den Handel. Neben den genannten sulfatierten Fettsäurepartialglyceriden können sie weitere übliche Hilfs- und Zusatzstoffe in den üblichen Mengen enthalten, so z. B. Dispergatoren, Parfümstoffe und Viskositätsregulatoren.
    • Gewerbliche Anwendbarkeit
  • Die erfindungsgemäß als Avivagemittel verwendeten sulfatierten Fettsäurepartialglyceride sind ökotoxikologisch sehr gut verträglich und verleihen textilen Flächengebilden, aber auch Leder und Papier einen angenehmen Weichgriff. Sie können daher beispielsweise zur kontinuierlichen oder diskontinuierlichen Ausrüstung von Textilien eingesetzt werden.
  • Ein weiterer Gegenstand der Erfindung betrifft daher ihre Verwendung zur Herstellung von Avivage- und Wäscheweichspülmitteln, in denen sie in Mengen von 1 bis 70, vorzugsweise 10 bis 50 und insbesondere 15 bis 30 Gew.-% - bezogen auf die Mittel - enthalten sein können. Des weiteren können die erfindungsgemäßen Mittel weitere übliche Zusatzstoffe, wie z.B. Tenside, Emulgatoren, Kunstharze, Katalysatoren und optische Aufheller enthalten.
  • Die folgenden Beispiele sollen den Gegenstand der Erfindung näher erläutern, ohne ihn darauf einzuschränken.
    • Beispiele I. Herstellbeispiel:
  • Sulfierung von C 16/18 -Talgfettsäurediglycerid. In einem kontinuierlich arbeitenden Fallfilmreaktor (Länge 120 cm, Querschnitt 1 cm, Eduktdurchsatz 600 g/h) mit Mantelkühlung und seitlicher SO3-Begasung wurden 2780 g (5 mol) eines technischen Diglycerids der Zusammensetzung
    Monoglycerid 15,1 Gew.-%
    Diglycerid 38,3 Gew.-%
    Triglycerid 38,0 Gew.-%
    Hydroxylzahl 97
    Verseifungszahl 187
    Säurezahl 2,6
    Iodzahl 41
    bei 95°C mit Schwefeltrioxid umgesetzt. Das Einsatzverhältnis betrug 0,95 mol SO3 pro Mol im Partialglyceride enthaltener Hydroxylgruppen. Das Schwefeltrioxid wurde durch Erhitzen aus einer entsprechenden Menge 65 gew.-%igen Oleums ausgetrieben, mit Stickstoff auf eine Konzentration von 5 Vol.-% verdünnt und über eine Düse mit dem Diglyceridfilm in Kontakt gebracht. Danach wurde das rohe Sulfierprodukt mit 37 gew.-%iger Natriumhydroxidlösung in eine 1 gew.-%igen Lösung von Natriumtriphosphat eingerührt und bei pH = 6,5 bis 8 neutralisiert.
    • Kenndaten des Produktes:
  • Aniontensidgehalt nach Epton 21,3 Gew.-% (MG = 680,5)
    Unsulfiertes 10,1 Gew.-%
    Natriumsulfat 1,4 Gew.-%
    Wasser 61,2 Gew.-%
  • Der Aniontensidgehalt (WAS) sowie die Unsulfierten Anteile (US) wurden nach den DGF-Einheitsmethoden, Stuttgart 1950-1984, H-III-10 und G-II-6b ermittelt.
    • II. Anwendungsbeispiel
  • Die Avivagewirkung des erfindungsgemäßen Mittels (A) wurde im Foulard-Verfahren durch Zwangsapplikation auf ein Baumwollgewebe ermittelt. Die Weichheitsleistung wurde durch Abtasten von einem Testpersonen-Panel (6 Personen) bestimmt. Als Vergleich diente ein handelsübliches Avivagemittel auf Basis eines Fettsäurepolyaminkondensats (B). Dabei galten folgende Vorgaben:
    Konzentration 30 g/l der 20 gew.-%igen Produkte
    Material Frottee-Gewebe
    Flottenaufnahme ca. 80 Gew.-% bezogen auf trockenes Gewebe
    Trocknung 3 min bei 130°C
  • Die Ergebnisse sind in Tab.1 zusammengestellt: Tab.1:
    Bestimmung der Weichheitsleistung
    Weichmacher Griffnote
    A 5,5
    B 5,0
    • Legende:
    Griffnote 1 = hart
    Griffnote 6 = sehr weich

Claims (6)

  1. Verwendung von sulfatierten Fettsäurepartialglyceriden der Formel (I),
    Figure imgb0002
     in der R1, R2 und R3 unabhängig voneinander für mindestens einen aliphatischen, linearen oder verzweigten Acylrest mit 6 bis 22 Kohlenstoffatomen, mindestens eine Sulfatgruppe und gegebenenfalls eine Hydroxylgruppe und m, n und p für 0 oder Zahlen von 1 bis 10 stehen, als stickstofffreie anionaktive Avivagemittel.
  2. Verwendung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß sulfatierte Fettsäurepartialglyceride der Formel (I) eingesetzt werden, in der R1 und R3 für Acylreste, R2 für eine Sulfatgruppe und m, n und p für 0 steht.
  3. Verwendung nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß sulfatierte Fettsäurepartialglyceride der Formel (I) eingesetzt werden, in der R1 und R2 für Acylreste, R3 für eine Sulfatgruppe und m, n und p für 0 steht.
  4. Verwendung nach den Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß sulfatierte Fettsäurepartialglyceride der Formel (I) eingesetzt werden, in der R1, R2 und R3 unabhängig voneinander für mindestens einen Acylrest mit 16 bis 18 Kohlenstoffatomen und m, n und p für 0 stehen.
  5. Verwendung nach den Ansprüchen 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß sulfatierte Diglyceride auf Basis von C16/18-Talgfettsäure eingesetzt wird.
  6. Wäßrige Konzentrate stickstofffreier anionaktiver Avivagemittel mit einem Feststoffgehalt von 30 - 70 Gew.-%, dadurch gekennzeichnet, daß als Avivagemittel sulfatierte Fettsäurepartialglyceride der Formel (I) gemäß Anspruch 1 in einer Menge von 1 - 100 Gew.-% - bezogen auf Feststoffgehalt - enthalten sind.
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