EP0712440A1 - Verfahren zur herstellung von wasserfreien stickstoffhaltigen verbindungen - Google Patents

Verfahren zur herstellung von wasserfreien stickstoffhaltigen verbindungen

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EP0712440A1
EP0712440A1 EP94926144A EP94926144A EP0712440A1 EP 0712440 A1 EP0712440 A1 EP 0712440A1 EP 94926144 A EP94926144 A EP 94926144A EP 94926144 A EP94926144 A EP 94926144A EP 0712440 A1 EP0712440 A1 EP 0712440A1
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EP
European Patent Office
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alkyl
fatty acid
carbon atoms
numbers
containing compounds
Prior art date
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Withdrawn
Application number
EP94926144A
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English (en)
French (fr)
Inventor
Bernd Fabry
Wilfried Rähse
Johann Friedrich Fues
Oriol Ponsati Obiols
Nuria Bonastre
Joaquim Bigorra Llosas
Ester Prat Queralt
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Henkel AG and Co KGaA
Original Assignee
Henkel AG and Co KGaA
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Filing date
Publication date
Application filed by Henkel AG and Co KGaA filed Critical Henkel AG and Co KGaA
Publication of EP0712440A1 publication Critical patent/EP0712440A1/de
Withdrawn legal-status Critical Current

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    • D06M2200/50—Modified hand or grip properties; Softening compositions

Definitions

  • the invention relates to a process for the preparation of anhydrous nitrogen-containing compounds with improved cold water solubility or dispersibility, in which aqueous or alcoholic solutions of quaternary ammonium compounds, ester quats or fatty acid amides are subjected to superheated steam drying, and the use of the dried material for the production of surface-active agents.
  • Quaternary ammonium compounds such as, for example, distaeryldimethylammonium chloride (DSDMAC) or increasingly quaternized fatty acid triethanolamine ester salts, so-called "esterquats", are generally suitable as active ingredients for this.
  • DMDMAC distaeryldimethylammonium chloride
  • esterquats increasingly quaternized fatty acid triethanolamine ester salts
  • US Pat. No. 2,340,881 describes aqueous dispersions of condensation products, prepared from a hydroxyalkyl polyamine and a fatty acid glyceride, which improve the lubricity and the softness of the textiles treated therewith.
  • the US 34 54 494 relates to fatty acid condensation products with an addition of dispersing polyglycol ethers.
  • the German patent DE-PS 19 22 046 describes detergents with a Content of fatty acid condensation products which contain fatty acid glycerides with a dispersing action; in the German patent DE-PS 19 22 047 these substances are also described as textile softeners for liquid laundry aftertreatment agents in particular.
  • the dispersibility of such substances can be increased by adding suitable dispersion accelerators, for example glucose, Improve sorbitol, mannitol, pentaerythritol, alkyl polyglucosides, sorbitan esters, gelatin and unsaturated fatty alcohols and fatty acids.
  • suitable dispersion accelerators for example glucose, Improve sorbitol, mannitol, pentaerythritol, alkyl polyglucosides, sorbitan esters, gelatin and unsaturated fatty alcohols and fatty acids.
  • ester quats with improved solubility or dispersibility in cold water are the skillful selection of the fatty acid component and the use of emulsifiers or dispersants (e.g. fatty alcohols or nonionic surfactants) as solvents instead of isopropyl alcohol in the alkoxylation and are the subject of previously unpublished patent applications .
  • emulsifiers or dispersants e.g. fatty alcohols or nonionic surfactants
  • nitrogen-containing compounds produced by the methods of the prior art cannot be dissolved or dispersed, or can only be insufficiently dispersed.
  • This uncertainty with regard to product quality represents a considerable economic disadvantage which limits the usability of the substances mentioned, for example as a sought-after textile treatment agent.
  • Another problem is that even those prior art products that have satisfactory solubility or dispersibility often lose irreversibly when stored in air.
  • the object of the invention was therefore to provide a new process for the preparation of anhydrous nitrogen-containing compounds with improved cold water solubility or dispersibility and storage stability, which is free from the disadvantages described.
  • the invention relates to a process for the preparation of anhydrous nitrogen-containing compounds having improved solubility or dispersibility in cold water, in which aqueous and / or alcoholic solutions or dispersions of quaternized ammonium compounds, esterquats or fatty acid amides are subjected to spray drying in the presence of superheated steam.
  • spray drying of the substances mentioned in the presence of superheated steam leads to a particularly advantageous grain structure which is free-flowing, low-dust and extremely water-soluble or water-dispersible.
  • comparable dry products that are manufactured using conventional processes are significantly exceeded in their properties.
  • drying can also be used to separate non-aqueous solvents without pluming and thus without any environmental pollution, since the process allows a completely closed procedure.
  • the invention also includes the knowledge that drying also deodorises and purifies the nitrogen-containing compounds, since disturbing contaminants which are volatile in water vapor, such as traces of unreacted alkylating agents, alkyl ethers and odor carriers, are removed virtually quantitatively.
  • the resulting dry material is very stable in storage and also meets the highest quality requirements, such as those desired for cosmetic products.
  • QAV Quaternized ammonium compounds
  • Suitable quaternized ammonium compounds are quaternized tetraalkylammonium salts of the formula (I)
  • R 1 and R 2 independently of one another are aliphatic alkyl radicals having 6 to 22 carbon atoms or benzyl radicals
  • R 3 is an alkyl or hydroxyalkyl radical having 1 to 4 carbon atoms
  • R 4 is a methyl group
  • X is halide, alkyl sulfate or alkyl phosphate.
  • the substances of the formula (I) are preferably classic cationic surfactants which have two fatty alkyl radicals having 6 to 22, preferably 16 to 18, carbon atoms and two methyl groups.
  • the most important example is distearyldimethylammonium chloride.
  • Substances of the formula (II) are suitable as quaternized fatty acid triethanolamine ester salts (esterquats),
  • R 5 CO represents an acyl radical having 6 to 22 carbon atoms
  • R 6 and R 7 independently of one another are hydrogen or R 1 CO
  • R 8 represents an alkyl radical having 1 to 4 carbon atoms or a (CH 2 CH 2 O) q H- Group
  • m, n and p in total stands for 0 or numbers from 1 to 12
  • X for halide, alkyl sulfate or alkyl phosphate.
  • ester quats examples include caproic acid, caprylic acid, capric acid, lauric acid, myristic acid, palmitic acid, isostearic acid, stearic acid, oleic acid, elaidic acid, arachic acid, behenic acid and erucic acid and their technical mixtures, such as those used in Pressure splitting of natural fats and oils occur.
  • Ester quats based on technical C 12/18 coconut fatty acids and in particular partially hardened C 16/18 tallow or palm fatty acids and C 16/18 fatty acid cuts rich in elaidic acid are preferably used and dried.
  • the fatty acids and the triethanolamine can be used in a molar ratio of 1.1: 1 to 3: 1 to produce the quaternized esters.
  • an application ratio of 1.2: 1 to 2.2: 1, preferably 1.5: 1 to 1.9: 1 has proven to be particularly advantageous.
  • the preferred esterquats are technical mixtures of mono-, di- and triesters with an average degree of esterification of 1.5 to 1.9 and are derived from technical C 16/18 tallow or palm fatty acid (iodine number 0 to 40).
  • Suitable fatty acid amides are compounds which follow the formula (III)
  • R 9 CO represents an aliphatic acyl radical with 8 to 22 carbon atoms and 0 and / or 1 to 3 double bonds
  • R 10 represents hydrogen, a methyl, ethyl, hydroxyethyl or a - (CH 2 ) n -NHR 11 - Group
  • R 11 for hydrogen, a methyl, Ethyl or hydroxyethyl group
  • x stands for numbers from 2 to 4 and y for numbers from 1 to 4.
  • fatty acid amides of the formula (III) in which R 9 is CO for a saturated and / or monounsaturated acyl radical having 16 to 18 carbon atoms, R 10 for a hydroxyethyl or
  • the fatty acids or their esters and the polyvalent amines can be used in a molar ratio of 1: 1 to 2.5: 1, preferably 1.3: 1 to 1.7: 1.
  • the components are heated over a period of 0.5 to 5, preferably 1 to 2 h to a temperature of 170 to 210, preferably 180 to 200 ° C. until the fatty acid or the fatty acid ester has been virtually completely reacted, and the mixture is then left to further React for 5 to 60, preferably 15 to 30, minutes at the reaction temperature.
  • a reducing agent e.g. B. hypophosphorous acid to perform.
  • the unreacted amino groups are neutralized with low molecular weight organic carboxylic acids, hydroxycarboxylic acids or inorganic acids, such as.
  • organic carboxylic acids such as acetic acid, lactic acid or phosphoric acid
  • acetic acid lactic acid or phosphoric acid
  • the acid used for salt formation can be used in amounts such as are required for 20 to 80, preferably 30 to 60, mol% neutralization.
  • superheated steam drying or “steam drying” is based on the principle that condensation of the superheated steam on the cooler feed and release of the heat of condensation to the material to be dried spontaneously heats the aqueous drop to the boiling point of the water under working conditions at normal pressure So at temperatures of about 100 ° C takes place. This boiling temperature is maintained as a minimum temperature in the droplet during the entire drying period.
  • a desired effect of the superheated steam drying of nitrogen-containing compounds can be seen in the fact that a dried material with a high inner surface is obtained which is particularly easy to dissolve or disperse in water.
  • the anhydrous nitrogen-containing compounds are obtained as low-dust, free-flowing powders with a bulk density of at least 150 g / l.
  • Drying with superheated steam can be carried out in the presence of further auxiliaries and additives, the amount used being 0.5 to 15, preferably 1 to 10% by weight, based on the solids content of the material to be dried.
  • Examples include dispersion accelerators such as addition products of an average of 1 mol of ethylene oxide and 2 mol of propylene oxide, 2 mol of ethylene oxide and 4 mol of propylene oxide, 5 mol of ethylene oxide and 1 mol of propylene oxide and 2 to 3 mol of propylene oxide with C 12/18 - coconut oil alcohol , C 16 / 18 - Taig fatty alcohol or C 16/18 palm fatty alcohol, monosaccharides of the aldose and ketose type, the polyhydroxy compounds derived therefrom by hydrogenation, pentaerythritol, trimethylolpropane, alkyl oligoglucosides, sorbitan esters, polysorbates as well as hydrophilic polymers based on carbohydrates or unsaturated alcohols or carboxylic acids.
  • dispersion accelerators such as addition products of an average of 1 mol of ethylene oxide and 2 mol of propylene oxide, 2 mol of ethylene oxide and 4 mol of propylene oxide, 5 mol of ethylene oxide
  • the anhydrous nitrogen-containing compounds obtainable by the process according to the invention are free-flowing, low-dust and outstandingly water-soluble or water-dispersible. They are suitable for the production of surface-active agents, in particular fabric softeners, hair and fiber conditioners and antistatic agents, in which they can be present in amounts of 1 to 75, preferably 3 to 50% by weight, based on the agent.
  • the product obtained had a dry matter content of 98.9% by weight and a bulk volume of 350 g / l.

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Abstract

Wasserfreie stickstoffhaltige Verbindungen mit verbesserter Kaltwasserlöslichkeit bzw. -dispergierbarkeit lassen sich erhalten, indem man wäßrige und/oder alkoholische Lösungen bzw. Dispersionen quaternierter Ammoniumverbindungen, Esterquats oder Fettsäureamide in Gegenwart von überhitztem Wasserdampf einer Sprüh-trocknung unterwirft.

Description

Verfahren zur Herstellung
von wasserfreien stickstoffhaltigen Verbindungen
Gebiet der Erfindung
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von wasserfreien stickstoffhaltigen Verbindungen mit verbesserter Kaltwasserlöslichkeit bzw. -dispergierbarkeit, bei dem man vorzugsweise wäßrige oder alkoholische Lösungen guartärer Ammoniumverbindungen, Esterquats oder Fettsäureamide einer Heißdampftrocknung unterwirft sowie die Verwendung des getrockneten Gutes zur Herstellung von oberflächenaktiven Mitteln.
Stand der Technik
Für die Behandlung von Textilfasern, -garnen oder -geweben wird eine Vielzahl von Verbindungen oder Stoffgemischen vorgeschlagen, die den damit behandelten Textilien erwünschte Eigenschaften verleihen oder die Bestandteile von Mitteln zur Textilpflege sind. Je nach Art der angewendeten Wirkstoffe können dabei die Verarbeitungseigenschaften, die Trageeigenschaften der Textilien wie auch deren Pflege verbessert werden. Als Wirkstoffe kommen hierfür in der Regel quartäre Ammoniumverbindungen (QAV), wie beispielsweise Distaeryldimethylammoniumchlorid (DSDMAC) oder zunehmend quatemierte Fettsäuretriethanolaminester-Salze, sogenannte "Esterquats" in Betracht. Übersichten hierzu sind beispielsweise von O.Ponsati in C.R. CED-Kongress, Barcelona, 1992, S.167 und R.Puchta et al. in C.R. CED-Kongress, Sitges, 1993, S.59 erschienen. Als weitere Einsatzstoffe kommen schließlich auch Fettsäureamide in Betracht.
QAV und Esterquats lassen sich nach konventionellen Verfahren nur mit hohem technischen Aufwand entwässern und sind zudem wenig wasserlöslich. Sie gelangen daher üblicherweise als verdünnte wäßrige Lösungen bzw. Dispersionen oder alkoholische Konzentrate in der Handel. Die technischen Probleme der Trocknung von Fettsäureamiden sind geringer, so daß geschuppte Waren gängige Handelsprodukte darstellen. Obschon das Problem der unzureichenden Kaltwasserdispergierbarkeit für alle drei genannten Klassen stickstoffhaltiger Verbindungen zutrifft, sind doch gerade für Fettsäureamide eine ganze Reihe von möglichen Problemlösungen aus dem Stand der Technik bekannt:
So beschreibt beispielsweise die amerikanische Patentschrift US 23 40 881 wäßrige Dispersionen von Kondensationsprodukten, hergestellt aus einem Hydroxyalkylpolyamin und einem Fettsäureglycerid, die die Gleitfähigkeit und die Weichheit der damit behandelten Textilien verbessern. Die US 34 54 494 betrifft Fettsäurekondensationsprodukte mit einem Zusatz an dispergierend wirkenden Polyglycolethern. Die deutsche Patentschrift DE-PS 19 22 046 beschreibt Waschmittel mit einem Gehalt an Fettsäurekondensationsprodukten, die von ihrer Herstellung her dispergierend wirkende Fettsäureglyceride enthalten; in der deutschen Patentschrift DE-PS 19 22 047 werden diese Stoffe auch als Textilweichmacher für insbesondere flüssige Wäschenachbehandlungsmittel beschrieben. Diese und ähnliche Mittel lassen sich in Wasser dispergieren, indem man sie in heißes Wasser einbringt und meist hohe Scherkräfte anwendet, oder indem man das von der Herstellung her noch geschmolzene Kondensationsprodukt in Wasser dispergiert. Wegen des erforderlichen Aufwandes nimmt daher meist der Hersteller die Dispergierung vor und liefert dem Anwender die Dispersionen, was mit der Lagerung und dem Transport erheblicher Mengen Wasser verbunden und somit aus ökonomischer Sicht wenig rentabel ist. Nach der Lehre der deutschen Patentanmeldungen DE-A1 3530 302, DE-A1 37 30 792, DE-A1 39 01 820 und DE-A1 41 11 648 (Henkel) kann man die Dispergierbarkeit derartiger Stoffe durch den Zusatz geeigneter Dispersionsbeschleuniger, beispielsweise Glucose, Sorbit, Mannit, Pentaerythrit, Alkylpolyglucoside, Sorbitanester, Gelatine sowie ungesättigte Fettalkohole und Fettsäuren verbessern. Am Markt etabliert sind ferner Produkte, die als Dispersionsbeschleuniger Mischungen hochethoxylierter Talgalkohole und 1,2-Propylenglycol enthalten.
Weitere Möglichkeiten beispielsweise zu Esterquats mit verbesserter Kaltwasserlöslichkeit bzw. - dispergierbarkeit zu gelangen, bestehen in einer geschickten Auswahl der Fettsäurekomponente sowie der Verwendung von Emulgatoren bzw. Dispergatoren (z.B. Fettalkohole oder Niotenside) als Lösungsmittel anstelle von Isopropylalkohol in der Alkoxylierung und sind Gegenstand bisher unveröffentlichter Patentanmeldungen. Trotzdem wird in der Praxis immer wieder beobachtet, daß sich nach den Verfahren des Stands der Technik hergestellte stickstoffhaltige Verbindungen nicht oder nur unzureichend lösen bzw. dispergieren lassen. Diese Unsicherheit im Hinblick auf die Produktqualität stellt einen erheblichen wirtschaftlichen Nachteil dar, der die Verwendbarkeit der genannten Stoffe beispielsweise als begehrte Textilbehandlungsmittel einschränkt. Ein weiteres Problem besteht ferner darin, daß selbst solche Produkte des Stands der Technik, die über eine zufriedenstellende Löslichkeit bzw. Dispergierbarkeit verfügen, diese oftmals irreversibel einbüßen, wenn sie an der Luft gelagert werden.
Die Aufgabe der Erfindung bestand somit darin, ein neues Verfahren zur Herstellung von wasserfreien stickstoffhaltigen Verbindungen mit verbesserter Kaltwasserlöslichkeit bzw. dispergierbarkeit und Lagerstabilität zur Verfügung zu stellen, das frei von den geschilderten Nachteilen ist.
Beschreibung der Erfindung
Gegenstand der Erfindung ist ein Verfahren zur Herstellung von wasserfreien stickstoffhaltigen Verbindungen mit verbesserter Kaltwasserlöslichkeit bzw. -dispergierbarkeit, bei dem man wäßrige und/oder alkoholische Lösungen bzw. Dispersionen quaternierter Ammoniumverbindungen, Esterquats oder Fettsäureamide in Gegenwart von überhitztem Wasserdampf einer Sprühtrocknung unterwirft. Überraschenderweise wurde gefunden, daß die Sprühtrocknung der genannten Stoffe in Gegenwart von überhitztem Wasserdampf zu einem Trockengut besonders vorteilhafter Kornstruktur führt, das gut rieselfähig, staubarm und hervorragend wasserlöslich bzw. wasserdispergierbar ist. Insbesondere werden vergleichbare Trockenprodukte, die nach konventionellen Verfahren (Rotationsverdampfer, Sprühtrocknung) hergestellt werden, in ihren Eigenschaften signifikant übertroffen. Ein weiterer Vorteil des erfindungsgemäßen Verfahrens besteht darin, daß mit der Trocknung auch nicht-wäßrige Lösungsmittel ohne Pluming und damit ohne Belastung für die Umwelt abgetrennt werden können, da das Verfahren eine völlig geschlossene Fahrweise erlaubt. Die Erfindung schließt ferner die Erkenntnis ein, daß mit der Trocknung auch eine Desodorierung und Reinigung der stickstoffhaltigen Verbindungen stattfindet, da störende, wasserdampfflüchtige Verunreigungen, wie beispielsweise Spuren nichtabreagierten Alkylierungsmittels, Alkylether und Geruchsträger, praktisch quantitativ entfernt werden. Das resultierende Trockengut ist sehr gut lagerbeständig und entspricht auch höchsten qualitativen Anforderungen, wie sie beispielsweise für kosmetische Produkte gewünscht werden.
Quaternierte Ammoniumverbindungen (QAV)
Als quatemierte Ammoniumverbindungen kommen quatemierte Tetraalkylammoniumsalze der Formel (I) in Betracht,
in der R1 und R2 unabhängig voneinander für aliphatische Alkylreste mit 6 bis 22 Kohlenstoffatomen oder Benzylreste, R3 für einen Alkyl- oder Hydroxyalkylrest mit 1 bis 4 Kohlenstoffatomen, R4 für eine Methylgruppe und X für Halogenid, Alkylsulfat oder Alkylphosphat steht.
Vorzugsweise handelt es sich bei den Stoffen der Formel (I) um klassische Kationtenside, die zwei Fettalkylreste mit 6 bis 22, vorzugsweise 16 bis 18 Kohlenstoffatomen und zwei Methylgruppen aufweisen. Wichtigstes Beispiel ist das Distearyldimethylammoniumchlorid.
Esterguats
Als quaternierte Fettsäuretriethanolaminester-Salze (Esterquats) kommen Stoffe der Formel (II) in Frage,
C
in der R5CO für einen Acylrest mit 6 bis 22 Kohlenstoffatomen, R6 und R7 unabhängig voneinander für Wasserstoff oder R1CO, R8 für einen Alkylrest mit 1 bis 4 Kohlenstoffatomen oder eine (CH2CH2O)qH-Gruppe, m, n und p in Summe für 0 oder Zahlen von 1 bis 12, q für Zahlen von 1 bis 12 und X für Halogenid, Alkylsulfat oder Alkylphosphat steht.
Es handelt sich hierbei um bekannte Stoffe, die man nach den einschlägigen Methoden der präparativen organischen Chemie erhalten kann. In diesem Zusammenhang sei auf die Internationale Patentanmeldung WO 91/01 295 (Henkel) verwiesen, nach der man Triethanolamin in Gegenwart von unterphosphoriger Säure mit Fettsäuren partiell verestert, Luft durchleitet und anschließend mit Dimethylsulfat oder Ethylenoxid quaterniert.
Beispiele für die Fettsäurekomponente der Esterquats sind Capronsäure, Caprylsäure, Caprinsäure, Laurinsäure, Myristinsäure, Palmitinsäure, Isostearinsäure, Stearinsäure, Ölsäure, Elaidinsäure, Arachinsäure, Behensäure und Erucasäure sowie deren technische Mischungen, wie sie beispielweise bei der Druckspaltung natürlicher Fette und Öle anfallen. Vorzugsweise werden Esterquats auf Basis technischer C12/18-Kokosfettsäuren und insbesondere teilgehärtete C16/18-Talg- bzw. Palmfettsäuren sowie elaidinsäurereicher C16/18-Fettsäureschnitte eingesetzt und getrocknet.
Zur Herstellung der quatemierten Ester können die Fettsäuren und das Triethanolamin im molaren Verhältnis von 1,1 : 1 bis 3 : 1 eingesetzt werden. Im Hinblick auf die anwendungstechnischen Eigenschaften der Esterquats hat sich ein Einsatzverhältnis von 1,2 : 1 bis 2,2 : 1, vorzugsweise 1,5 : 1 bis 1,9 : 1 als besonders vorteilhaft erwiesen. Die bevorzugten Esterquats stellen technische Mischungen von Mono-, Di- und Triestern mit einem durchschnittlichen Veresterungsgrad von 1,5 bis 1,9 dar und leiten sich von technischer C16/18-Talg- bzw. Palmfettsäure (Iodzahl 0 bis 40) ab.
Fettsäureamide
Als Fettsäureamide kommen Verbindungen in Betracht, die der Formel (III) folgen,
in der R9CO für einen aliphatischen Acylrest mit 8 bis 22 Kohlenstoffatomen und 0 und/oder 1 bis 3 Doppelbindungen, R10 für Wasserstoff, eine Methyl-, Ethyl-, Hydroxyethyl- oder eine -(CH2)n-NHR11-Gruppe, R11 für Wasserstoff, eine Methyl-, Ethyl- oder Hydroxyethylgruppe, x für Zahlen von 2 bis 4 und y für Zahlen von 1 bis 4 steht. Bevorzugt ist der Einsatz von Fettsäureamiden der Formel (III), in der R9CO für einen gesättigten und/oder einfach ungesättigten Acylrest mit 16 bis 18 Kohlenstoffatomen, R10 für eine Hydroxyethyl- oder
(CH2)2NH2-Gruppe, R11 fur Wasserstoff, x für 2 und y für 1 oder 2 steht.
Bei der Herstellung der Fettsäureamide können beispielsweise die Fettsäuren oder deren Ester und die mehrwertigen Amine in einem molaren Verhältnis von 1 : 1 bis 2,5 : 1, vorzugsweise 1,3 : 1 bis 1,7 : 1 eingesetzt werden. Man erhitzt die Komponenten über einen Zeitraum von 0,5 bis 5, vorzugsweise 1 bis 2 h auf eine Temperatur von 170 bis 210, vorzugsweise 180 bis 200°C bis die Fettsäure bzw. der Fettsäureester praktisch vollständig umgesetzt sind und läßt die Mischung anschließend weitere 5 bis 60, vorzugsweise 15 bis 30 min bei der Reaktionstemperatur nachreagieren. Wird die Herstellung besonders hellfarbiger Produkte angestrebt, empfiehlt es sich, die Kondensation unter Ausschluß von LuftSauerstoff und gegebenenfalls in Gegenwart eines Reduktionsmittels, z. B. unterphosphoriger Säure, durchzuführen.
Im Anschluß an die Kondensation neutralisiert man die nichtumgesetzten Aminogruppen mit niedermolekularen organischen Carbonsäuren, Hydroxycarbonsäuren oder anorganischen Säuren, wie z. B. Essigsäure, Milchsäure oder Phosphorsäure, indem man unter Salzbildung beispielsweise die Schmelze des Fettsäurekondensationsproduktes mit der berechneten Menge Säure vermischt oder das Aminsalz durch Auflösen oder Dispergieren des Umsetzungsproduktes in der organischen Säure oder einer Lösung der organischen Säure in Wasser bildet. Die zur Salzbildung verwendete Säure kann erfindungsgemäß in solchen Mengen eingesetzt werden, wie sie zur 20 bis 80, vorzugsweise 30 bis 60 Mol.-%igen Neutralisation erforderlich ist.
Heißdampftrocknung
Unter dem Begriff "Heißdampftrocknung" ist eine spezielle Sprühtrocknung unter Ausschluß von Luftsauerstoff in Gegenwart von überhitztem Wasserdampf zu verstehen. Das Prinzip dieses neuartigen technischen Verfahrens ist von der Anmelderin in ihrer Deutschen Patentanmeldung DE-A1 40 30 688 offengelegt worden.
Dem als "Heißdampftrocknung" oder "Wasserdampftrocknung" bezeichnetes Verfahren liegt das Prinzip zugrunde, daß durch Kondensation des Heißdampfes auf dem kühleren Einsatzgut und Abgabe der Kondensationswärme an das zu trocknende Gut eine spontane Aufheizung des wäßrigen Tropfens auf die Siedetemperatur des Wassers unter Arbeitsbedingungen, bei Normaldruck also auf Temperaturen von etwa 100°C, stattfindet. Diese Siedetemperatur wird als Mindesttemperatur während des gesamten Trocknungszeitraums im Guttropfen beibehalten. Ein erwünschter Effekt der Heißdampftrocknung von stickstoffhaltigen Verbindungen ist darin zu sehen, daß ein getrocknetes Gut mit hoher innerer Oberfläche gewonnen wird, welches sich besonders leicht in Wasser lösen bzw. dispergieren läßt.
Grundsätzlich gilt, daß im geschlossenen System mit einem Wasserdampfkreislaufstrom gearbeitet wird, dem der verdampfte Wasseranteil des Einsatzgutes entzogen wird, während der insbesondere im Trocknungs- schritt abgegebene Energiebetrag dem Kreislaufström wieder zugeführt wird. Während bei der konventionellen Sprühtrocknung ein Arbeiten bei höheren Temperaturen stets mit der Gefahr einer partiellen Verkohlung des zu trocknenden Gutes verbunden ist, macht hier die Abwesenheit von Luftsauerstoff Trocknungstemperaturen von 200 bis 250°C ohne weiteres möglich. Der abgezogene Wasserdampfteilström kann nach der Reinigung von mitgetragenen Gutanteilen vorteilhafterweise als Brauchdampf anderweitiger Verwendung zugeführt werden.
Im Verlauf der Heißdampftrocknung werden die wasserfreien stickstoffhaltigen Verbindungen als staubarme, rieselfähige Pulver mit einer Schüttdichte von mindestens 150 g/l erhalten.
Hilfs- und Zusatzstoffe
Die Trocknung mit überhitztem Wasserdampf kann in Gegenwart weiterer Hilfs- und Zusatzstoffe durchgeführt werden, wobei deren Einsatzmenge 0,5 bis 15, vorzugsweise 1 bis 10 Gew.-% bezogen auf den Feststoffgehalt des zu trocknenden Guts betragen kann.
Beispiele hierfür sind u. a. Dispersionsbeschleuniger wie etwa Anlagerungsprodukte von durchschnittlich 1 Mol Ethylenoxid und 2 Mol Propylenoxid, 2 Mol Ethylenoxid und 4 Mol Propylenoxid, 5 Mol Ethylenoxid und 1 Mol Propylenoxid sowie 2 bis 3 Mol Propylenoxid an C12/18- Kokosfettalkohol, C16 /18- Taigfettalkohol oder C16/18-Palmfettalkohol, Monosaccharide vom Typ der Aldosen und Ketosen, die hieraus durch Hydrierung abgeleiteten Polyhydroxyverbindungen, Pentaerythrit, Trimethylolpropan, Alkyloligoglucoside, Sorbitanester, Polysorbate sowie hydrophile Polymere auf Basis von Kohlenhydraten oder ungesättigten Alkoholen oder Carbonsäuren.
Gewerbliche Anwendbarkeit
Die nach dem erfindungsgemäßen Verfahren erhältlichen wasserfreien stickstoffhaltigen Verbindungen sind gut rieselfähig, staubarm und hervorragend wasserlöslich bzw. wasserdispergierbar. Sie eignen sich zur Herstellung von oberflächenaktiven Mitteln, insbesondere Wäscheweichspül-, Haar- und Faseravivagemittel sowie Antistatika, in denen sie in Mengen von 1 bis 75, vorzugsweise 3 bis 50 Gew.-% - bezogen auf die Mittel - enthalten sein können.
Die folgenden Beispiele sollen den Gegenstand der Erfindung näher erläutern, ohne ihn darauf einzuschränken.
Beispiele
Beispiel 1 :
In einem Sprühturm der Fa. NIRO ATOMIZER wurde ein methylguaternierter Ditalgfettsäuretriethanolaminester in Form des Methylsulfatsalzes (Dehyquart(R) AU-36, 80 gew.-%ig in Isopropylalkohol, Fa.Pulcra S.A., Barcelona/ES) mit überhitztem Wasserdampf getrocknet. Die Prozeßdaten sind in Tab.1 zusammengefaßt:
Das erhaltene Produkt hatte einen Trockensubstanzgehalt von 98,9 Gew.-% und ein Schüttvolumen von 350 g/l. Beispiele 2 und 3
Analog Beispiel 1 wurden zwei weitere Esterquats auf Basis
C12/18-palmfettsäure und C16/18-Talgfettsäure (teilhydriert) einer Heißdampftrocknung unterworfen. Auch diese Produkte wiesen einen Trockensubstanzgehalt von 98,9 Gew.-% und ein Schüttvolumen von 350 g/l auf.
Beispiele 4 bis 6, Vergleichsbeispiele V1 und V2
Zur Untersuchung der Löslichkeit wurden jeweils 10 g der erfindungsgemäßen Trocknungsprodukte sowie zwei Vergleichssubstanzen in jeweils 100 ml Wasser (30°C, 16°d) gelöst bzw. dispergiert. Nach 30, 120 und 300 s wurden die Lösungen bzw. Dispersionen abfiltriert, der Rückstand getrocknet und ausgewogen. Die Ergebnisse sind in Tab.2 zusammengefaßt:

Claims

Patentansprfiche
1. Verfahren zur Herstellung von wasserfreien stickstoffhaltigen Verbindungen mit verbesserter Kaltwasserlöslichkeit bzw. dispergierbarkeit, bei dem man wäßrige und/oder alkoholische Lösungen bzw. Dispersionen quaternierter Ammoniumverbindungen, Esterquats oder Fettsäureamide in Gegenwart von überhitztem Wasserdampf einer Sprühtrocknung unterwirft.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß man quatemierte Tetraalkylammoniumsalze der Formel (I) einsetzt,
in der R1 und R2 unabhängig voneinander für aliphatische Alkylreste mit 6 bis 22 Kohlenstoffatomen oder Benzylreste, R3 für einen Alkyl- oder Hydroxyalkylrest mit 1 bis 4 Kohlenstoffatomen, R4 für eine Methylgruppe und X für Halogenid, Alkylsulfat oder Alkylphosphat steht.
3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß man quatemierte Fettsäuretriethanolaminester-Salze der Formel (II) einsetzt. in der R5CO für einen Acylrest mit 6 bis 22 Kohlenstoffatomen, R6 und R7 unabhängig voneinander für Wasserstoff oder R1CO, R8 für einen Alkylrest mit 1 bis 4 Kohlenstoffatomen oder eine (CH2CH2O)qH-Gruppe, m, n und p in Summe für 0 oder Zahlen von 1 bis 12, q für Zahlen von 1 bis 12 und X für Halogenid, Alkylsulfat oder Alkylphosphat steht.
4. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß man Fettsäureamide der Formel (III) einsetzt,
in der R9CO für einen aliphatischen Acylrest mit 8 bis 22 Kohlenstoffatomen und 0 und/oder 1 bis 3 Doppelbindungen, R10 für Wasserstoff, eine Methyl-, Ethyl-, Hydroxyethyl- oder eine -(CH2)n_NHR11-Gruppe, R11 für Wasserstoff, eine Methyl-, Ethyl- oder HydroxyethylGruppe, x für Zahlen von 2 bis 4 und y für Zahlen von 1 bis 4 steht.
5. Verfahren nach den Ansprüchen 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß man die Sprühtrocknung bei Temperaturen im Bereich von 200 bis 250°C durchführt.
6. Verfahren nach den Ansprüchen 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die wasserfreien stickstoffhaltigen Verbindungen als staubarme, rieselfähige Pulver mit einer Schüttdichte von mindestens 150 g/l erhalten werden.
7. Verfahren nach den Ansprüchen 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß man die Trocknung mit überhitztem Wasserdampf in Gegenwart weiterer Hilfs- und Zusatzstoffe durchführt.
8. Verwendung von wasserfreien stickstoffhaltigen Verbindungen nach dem Verfahren nach den Ansprüchen 1 bis 7 zur Herstellung von oberflächenaktiven Mitteln.
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