DE3904754A1 - Konzentrierter weichmacher fuer die verwendung in kleidungsstuecken - Google Patents

Konzentrierter weichmacher fuer die verwendung in kleidungsstuecken

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Junichi Inokoshi
Tetuo Ito
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Description

Die Erfindung betrifft einen Weichmacher, sie betrifft insbesondere einen konzentrischen Weichmacher für die Verwendung in Kleidungsstücken mit einer geringeren Zunahme der Alterungsviskosität, mit dessen Hilfe es möglich ist, verschiedenen Arten von Geweben bzw. Stoffen eine ausgezeichnete Weichheit und ausgezeichnete antistatische Eigenschaften zu verleihen.
Während des Tragens und wiederholten Waschens von Kleidungsstücken werden Gewebebehandlungschemikalien herausgewaschen oder die Kleidungsstücke selbst werden hart als Folge eines Abbaus, so daß sie sich unangenehm anfühlen. Es werden daher häufig Weichmacher, die Gewebe bzw. Stoffe mit einer guten Weichheit und guten antistatischen Eigenschaften ergeben können, im Haushalt häufig verwendet.
Derzeit enthalten die meisten im Handel erhältlichen Weichmacher für die Verwendung im Haushalt als Hauptbestandteil kationische oberflächenaktive Agentien mit 1 bis 2 langkettigen Alkylgruppen im Molekül, vor allem Di-(gehärtete Talgalkyl)dimethylammoniumsalze. Diese Weichmacherbasismaterialien, die derartige quaternäre Ammoniumsalze als Hauptbestandteil enthalten, sind weniger wasserlöslich und werden in der Regel in Form einer 3- bis 5gew.-%igen wäßrigen Dispersion oder Emulsion hergestellt. Mit der steigenden Anzahl der Kleidungsstücke, für welche die Weichmacher verwendet werden, gibt es eine steigende Nachfrage nach einem konzentrierten Weichmacher für die Verwendung in Kleidungsstücken, bei dem es sich um eine hochkonzentrierte wäßrige Dispersion handelt, um dadurch die Transportkosten und die Verpackungskosten oder den Lagerraum im Haushalt oder in Geschäften zu vermindern.
Wenn jedoch die Konzentration des Weichmacher-Basismaterials 5 Gew.-% übersteigt, nimmt die Viskosität der wäßrigen Dispersion deutlich zu, wodurch verschiedene Störungen bei der Handhabung hervorgerufen werden.
Zur Herstellung von Weichmachern mit einer derart hohen Konzentration sind bereits bekannt
  • (1) ein Verfahren, bei dem ein wasserlösliches kationisches oberflächenaktives Agens zugegeben wird,
  • (2) ein Verfahren, bei dem ein Ethylenoxid eines höheren Alkohols oder Alkylphenols zugegeben wird,
  • (3) ein Verfahren, bei dem Harnstoff von Ethylenglycol zugegeben wird, und
  • (4) ein Verfahren, bei dem ein wasserlösliches Salz zugegeben wird.
Die Verfahren (1) bis (3) ergeben jedoch keinen zufriedenstellenden Effekt, da die Konzentration unzureichend ist oder die Viskosität mit der Zeit ansteigt.
Bei dem Verfahren (4) kann zwar ein Effekt in bezug auf die Herabsetzung der anfänglichen Viskosität erzielt werden, es wird jedoch kein zufriedenstellender Effekt in bezug auf die Unterdrückung des Anstiegs der Viskosität beim Altern erzielt. Außerdem hat die wäßrige Dispersion, wenn das Salz in einer großen Menge zugegeben wird, die Neigung, daß eine Phasentrennung auftritt, so daß zufriedenstellende konzentrierte Weichmacher für die Verwendung in Kleidungsstücken bisher nicht erhältlich sind.
Angesichts der vorstehend geschilderten Situation wurden nun umfangreiche Untersuchungen durchgeführt, um die obengenannten Probleme zu lösen, wobei gefunden wurde, daß die anfänglichen physikalischen Eigenschaften verbessert werden können und daß der Anstieg der Viskosität beim Altern in bemerkenswerter Weise unterdrückt werden kann durch eine spezifische Mischungszusammensetzung, in der ein Weichmacher- Basismaterial in einer hohen Konzentration dispergiert ist, und darauf beruht die vorliegende Erfindung, die einen konzentrierten Weichmacher für die Verwendung in Kleidungsstücken betrifft.
Das obengenannte Ziel kann erfindungsgemäß erreicht werden durch einen konzentrierten Weichmacher für die Verwendung in Kleidungsstücken, der eine ausgezeichnete Lagerstabilität aufweist und als wesentliche Komponenten enthält:
  • (a) 10 bis 20 Gew.-% eines oder mehrerer quaternärer Ammoniumsalze,
  • (b) 0,5 bis 3 Gew.-% eines Alkylenoxid-10-50M-Additionsprodukts, das als wesentlichen Bestandteil das Ethylenoxid eines ungesättigten oder verzweigten Alkohols mit 12 bis 24 Kohlenstoffatomen oder einer ungesättigten oder verzweigten aliphatischen Säure mit 12 bis 24 Kohlenstoffatomen enthält,
  • (c) 0,5 bis 2,0 Gew.-% eines Monohydroxyalkohols mit 1 bis 3 Kohlenstoffatomen,
  • (d) 3 bis 15 Gew.-% eines di- oder trivalenten Polyols mit 2 bis 3 Kohlenstoffatomen,
  • (e) 0,05 bis 0,4 Gew.-% eines anorganischen Salzes und
  • (f) 0,3 bis 5 Gew.-% einer oder mehrerer Polyätherverbindungen oder Derivate davon, hergestellt durch Addition eines Alkylenoxids, das Ethylenoxid als wesentlichen Bestandteil enthält, an eine Verbindung mit 3 oder mehr aktiven Wasserstoffatomen, wobei das Gesamtgewicht des Polyoxyethylenkettenrestes mehr als 60% des Gesamtgewichtes ausmacht und das Molekulargewicht 5000 bis 2 000 000 beträgt.
Das als Weichmacher-Basismaterial für die Verwendung in Kleidungsstücken erfindungsgemäß verwendete quaternäre Ammoniumsalz (a) kann beispielsweise die folgenden umfassen, die in Form einer Mischung von zwei oder mehr derselben verwendet werden können:
worin bedeuten:
R1a eine gesättigte oder ungesättigte lineare oder verzweigte C₈-C₂₂-Alkylgruppe oder -Hydroxyalkylgruppe,
R2a eine gesättigte oder ungesättigte lineare oder verzweigte C₈-C₂₄-Alkylgruppe oder -Hydroxyalkylgruppe,
R3a, R4a, R6a jeweils eine C₁-C₃-Alkylgruppe, -Hydroxyalkylgruppe oder
worin n=1 bis 10 und Ya = Wasserstoff oder CH₃,
R5a eine gesättigte oder ungesättigte verzweigte C₂₄-C₃₆- Alkylgruppe oder -Hydroxyalkylgruppe,
R7a, R8a jeweils eine gesättigte oder ungesättigte lineare oder verzweigte C₇-C₂₁-Alkylgruppe oder -Hydroxyalkylgruppe,
A, B jeweils eine C₁-C₃-Alkylengruppe,
Xa CH₃SO₄, C₂H₅SO₄, C n H2n+1COO, worin n=0 bis 17, C n H2n+1OPO₃, worin n=8 bis 18,
Die erfindungsgemäße Komponente (b) kann hergestellt werden durch Addition eines Alkylenoxids unter Anwendung eines üblichen Verfahrens an eine verzweigte aliphatische Säure mit 12 bis 24 Kohlenstoffatomen, wie z. B. 4,4-Dimethyldecansäure, 2-Butyltetradecansäure und 2-Methylheptadecansäure, an einen verzweigten Alkohol mit 12 bis 24 Kohlenstoffatomen, der abgeleitet ist aus dem 4- bis 8fach-Polymerisat von Propylen, an eine ungesättigte aliphatische Säure mit 12 bis 24 Kohlenstoffatomen, wie 5-Dodecensäure, Ölsäure und Erucasäure, an einen ungesättigten Alkohol mit 12 bis 24 Kohlenstoffatomen, wie Oleylalkohol und Erucaalkohol. Es ist jedoch erforderlich, daß das Alkylenoxid im wesentlichen Ethylenoxid enthält. Bei dem addierten Alkylenoxid handelt es sich vorzugsweise um Ethylenoxid oder ein Gemisch aus Ethylenoxid und Propylenoxid, und eine bevorzugte Additionsmolzahl beträgt 10 bis 50 Mol, insbesondere 20 bis 40 Mol. Vorzugsweise bestehen mehr als 80 Gew.-% des addierten Alkylenoxids aus Ethylenoxid.
Obgleich noch nicht völlig geklärt ist, warum die ungesättigte Gruppe oder die verzweigte hydrophobe Gruppe als Komponente (b) erfindungsgemäß erforderlich ist, wird angenommen, daß eine solche hydrophobe Gruppe die Kristallisation an der Oberfläche der Komponente (a) behindert, wenn sie an der in Wasser dispergierten Komponente (a) adsorbiert wird, wodurch die Lagerstabilität verbessert wird. Der Effekt der Zugabe der Komponente (b) ist unzureichend, wenn deren Menge weniger als 0,5 Gew.-% beträgt, während die Viskosität ansteigt, wenn sie in einer Menge von mehr als 3 Gew.-% zugegeben wird.
Als erfindungsgemäß verwendete Komponente (c) können genannt werden Methanol, Ethanol, Isopropanol und dgl., die als Reaktionslösungsmittel für die Herstellung der Komponente (a) verwendet wird. Die Komponente (c) kann eine zufriedenstellende Lagerstabilität und zufriedenstellende anfängliche physikalische Eigenschaften ergeben, wenn sie in einer Menge von 0,5 bis 2,0 Gew.-% verwendet wird. Sie weist jedoch nur eine geringe Stabilität bei hoher Temperatur auf, wenn sie in einer Menge von weniger als 0,5 Gew.-% verwendet wird, und andererseits erhält man einen unerwünschten Effekt, wie z. B. eine erhöhte Viskosität bei Raumtemperatur, wenn ihre Menge 2,0 Gew.-% übersteigt.
Als Komponente (d) können erfindungsgemäß verwendet werden Ethylenglycol, Propylenglycol, Diethylenglycol, Glycerin und dgl., die besonders wirksam ist zur Erzielung einer guten Lagerstabilität bei tiefer Temperatur in Kombination mit den anderen Komponenten (a) bis (f). Die Menge, in der sie zugemischt wird, beträgt vorzugsweise 3 bis 15 Gew.-%, insbesondere 5 bis 10 Gew.-%.
Als erfindungsgemäß verwendete Komponente (e) können genannt werden NaCl, CaCl₂, MgCl₂ und dgl. Erfindungsgemäß wird ein Teil der Komponente (e) als Nebenprodukt gebildet und eingearbeitet bei der Herstellung der Komponente (a), und sie wird vorzugsweise in einer Gesamtmenge von 0,05 bis 0,4 Gew.-% verwendet.
Als Verbindung, die 3 oder mehr aktive Wasserstoffatome enthält, die als Ausgangsmaterial für das erfindungsgemäß als Komponente (f) verwendete Polyoxyalkylen-Additionsprodukt verwendet wird, können genannt werden Polyhydroxyalkohole, wie Trimethylolpropan, Triethanolamin, Glycerin, Pentaerythrit, Sorbit, Saccharose, Polyglycerin, Polyvinylalkohol und das partielle Verseifungsprodukt von Polyvinylacetat; Polyhydroxyphenole, wie Phenolharz oder Alkylphenol- Formalin-Kondensate; und Polyaminverbindungen, wie Ethylendiamin, Diethylentriamin, Triethylentetramin, Tetraethylenpentamin, Pentaethylenhexamin oder Polyethylenimin. Außerdem können auch partielle Amidierungsprodukte oder N-alkylsubstituierte Triamine als Derivate solcher Polyamine verwendet werden, wenn sie drei oder mehr nicht-substituierte aktive Wasserstoffatome enthalten. Ferner können auch Alkanamine, die sowohl eine NH-Gruppe als auch eine OH-Gruppe enthalten, wie z. B. Monoethanolamin und Diethanolamin, verwendet werden.
Die als Polyoxyalkylenprodukt verwendete Polyätherverbindung kann leicht hergestellt werden durch Addition eines Alkylenoxids, das als wesentliche Komponente Ethylenoxid enthält, unter Anwendung eines üblichen Verfahrens an eine Verbindung, die drei oder mehr aktive Wasserstoffatome enthält. Unter ihnen ist das Additionsprodukt von Ethylenoxid allein oder ein blockiertes oder teilweise blockiertes Additionsprodukt von Ethylenoxid und Propylenoxid bevorzugt, in dem sie in einer beliebigen Reihenfolge addiert sein können, ein bevorzugter konzentrierter Weichmacher für die Verwendung in Kleidungsstücken kann jedoch erhalten werden durch vorherige Addition von Propylenoxid (nachstehend einfach als "PO" bezeichnet) und anschließende Addition von Ethylenoxid (nachstehend einfach als "EO" bezeichnet).
Das Molekulargewicht der Polyätherverbindung oder des Derivats davon beträgt 5000 bis 2 000 000 und vorzugsweise 10 000 bis 100 000. Außerdem beträgt das Gesamtgewicht des EO-Ketten- Restes mehr als 60 Gew.-%, vorzugsweise mehr als 80 Gew.-%, des gesamten Molekulargewichtes.
Als erfindungsgemäß verwendetes Derivat der Polyätherverbindung können die Vernetzungsprodukte mit einer Verbindung mit einer Isocyanatgruppe und dgl. verwendet werden, die hergestellt werden durch Sulfatieren, Phosphatieren, Carboxylieren oder Verestern mit einer aliphatischen Säure einer endständigen Hydroxylgruppe einer Polyätherverbindung, oder solche Derivate, in denen die Stickstoffatome teilweise kationisch modifiziert sind. Unter ihnen sind die aliphatischen Veresterungsprodukte und die kationisch modifizierten Produkte besonders bevorzugt.
Im Falle einer Veresterung mit einer aliphatischen Säure wird vorzugsweise eine aliphatische Säure mit 7 bis 23 Kohlenstoffatomen verwendet, die Anzahl der Doppelbindungen oder Verzweigungen darin ergibt jedoch keinen wesentlichen Effekt in bezug auf das Leistungsvermögen.
Als kationisch modifizierte Produkte können genannt werden Verbindungen, die durch kationisches Modifizieren einer Polyätherverbindung mit einem Dialkylsulfat oder einem halogenierten Alkyl erhalten werden, oder kationisch modifizierte Produkte, die neutralisiert sind mit Essigsäure, Alkylbenzolsulfonsäure und dgl.
Die Menge, in der die Komponente (f) erfindungsgemäß verwendet wird, beträgt 0,3 bis 5 Gew.-%, vorzugsweise 0,5 bis 3,0 Gew.-%, und die Lagerstabilität kann innerhalb dieses Bereiches bemerkenswert verbessert werden.
Im allgemeinen wird der konzentrierte Weichmacher für die Verwendung in Kleidungsstücken gemäß der vorliegenden Erfindung verwendet im Gemisch mit Parfüms, Farbstoffen, Silikonverbindungen, einem bakterioziden Mittel und dgl., wie sie üblicherweise für Weichmacher für die Verwendung in Kleidungsstücken verwendet werden.
Mono- oder dialiphatische Säureester von Glycerin, Ester von Ölen und Fetten und partielle Amidierungsprodukte zwischen einem Polyalkylenpolyamin, wie z. B. Diethylentriamin, und einer aliphatischen Säure, wie z. B. Stearinsäure, können als weitere basische Weichmacher in Kombination mit dem obengenannten verwendet werden.
Es gibt keine spezielle Beschränkung in bezug auf die Verfahren des Mischens der Komponenten (a) bis (f) und der weiteren Komponenten und die gewünschten Produkte mit zufriedenstellenden anfänglichen physikalischen Eigenschaften können wirksam erhalten werden durch Zugabe der Komponente (a) in einer wäßrigen Lösung zu einem Teil der Komponente (e) bei erhöhter Temperatur und anschließende Zugabe des restlichen Teils der Komponente (e) oder der anderen Komponenten.
Als Mischer kann ein Schaufelrührer, ein Linienmischer oder ein Hochdruck-Strahlmischer verwendet werden, und das Dispergiervermögen wird verbessert durch vorheriges Mischen unter Verwendung eines Kneters oder eines Schaufelrührers und anschließende Verwendung eines Rührers mit einer großen Scherkraft.
Der erfindungsgemäße konzentrierte Weichmacher für die Verwendung in Kleidungsstücken, der die Komponenten (a) bis (f) als wesentliche Komponenten enthält, ist wirksam in einer derart geringen Menge, weil die Konzentration des Wirkstoffes (der wirksamen Komponente) hoch ist im Vergleich mit Weichmachern, die ihn in einer normalen Konzentration enthalten.
Er kann daher einen ausgezeichneten Effekt ergeben in bezug auf die Erzielung einer bemerkenswerten Einsparung von Energie und Schonung von Ressourcen in jeder der Stufen des Transports, der Verpackung und der Lagerung. Dies ist eine Folge der kompakten Verpackung des erfindungsgemäßen Agens.
Die Erfindung wird in den folgenden Beispielen näher beschrieben, ohne jedoch darauf beschränkt zu sein.
Beispiele 1 bis 8 und Vergleichsbeispiele 1 bis 3
In der nachstehenden Tabelle I ist die Komponente (a) angegeben, in der nachstehenden Tabelle II ist die Komponente (b) angegeben, und in der nachstehenden Tabelle III ist die Komponente (f) angegeben. Die nachstehende Tabelle IV zeigt die Lagerbeständigkeit des konzentrierten Weichmachers bei Verwendung dieser Komponenten.
(1) Werte für die physikalischen Eigenschaften und die Stabilität
Der konzentrierte Weichmacher für die Verwendung in Kleidungsstücken wurde bei -10°C, bei Raumtemperatur bzw. bei 50°C 20 Tage lang gelagert, und das Aussehen und die Fließeigenschaften wurden bestimmt.
Jeder der erfindungsgemäßen konzentrierten Weichmacher für die Verwendung in Kleidungsstücken war zufriedenstellend, wobei keine wesentliche Änderung durch die Alterung auftrat.
(2) Weichmachereigenschaften
Handelsübliche Baumwoll-Handtücher, gewirkte Unterwäsche, Acrylgewebe, Polyestergewebe und Mischgarngewebe wurden wiederholt 5mal gewaschen unter Verwendung eines handelsüblichen Detergens "ZABU" (eingetragenes Warenzeichen für Produkte der Firma Kao Corp.). Nach Entfernung des an den Geweben haftenden Detergens wurden sie dann unter Verwendung einer 0,1gew.-%igen wäßrigen Lösung des erfindungsgemäßen konzentrierten Weichmachers für die Verwendung in Kleidungsstücken (berechnet als wirksame Komponente mit einer Wasserhärte von 3,5 DH) bei 25°C behandelt bei einem Badverhältnis von 1/30 für 1 Minute unter Rühren. Dann nach dem Trocknen an der Luft in einem Raum wurden sie in einer Kammer mit stabiler Temperatur und stabiler Feuchtigkeit 24 Stunden lang bei 25°C und 65% relativer Feuchtigkeit (RH) aufbewahrt. Beim Vergleich der Weichmachereigenschaften bei Kleidungsstücken, die auf die gleiche Weise mit dem Weichmacher bei einer üblichen Konzentration behandelt worden waren, wiesen die getesteten Produkte ausreichende Weichmachereigenschaften auf.
Tabelle 1: Komponente (a)
Tabelle 2: Komponente (b)
(b-1)
EO (25 Mol)-Additionsprodukt von Oleylalkohol
(b-2) EO (35 Mol)-Additionsprodukt von Isostearinsäure
Tabelle 3: Komponente (f)
Tabelle IV: Stabilität des konzentrierten Weichmachers für die Verwendung in Kleidungsstücken
Tabelle IV: Stabilität des konzentrierten Weichmachers für die Verwendung in Kleidungsstücken (Fortsetzung)

Claims (6)

1. Konzentrierter Weichmacher für die Verwendung in Kleidungsstücken, dadurch gekennzeichnet, daß er als wesentliche Komponenten enthält:
  • (a) 10 bis 20 Gew.-% eines oder mehrerer quaternärer Ammoniumsalze,
  • (b) 0,5 bis 3 Gew.-% eines Alkylenoxid-Additions-10- 50M-Produkts, das als wesentlichen Bestandteil das Ethylenoxid eines ungesättigten oder verzweigten Alkohols mit 12 bis 24 Kohlenstoffatomen oder einer ungesättigten oder verzweigten aliphatischen Säure mit 12 bis 24 Kohlenstoffatomen enthält,
  • (c) 0,5 bis 2,0 Gew.-% eines Monohydroxyalkohols mit 1 bis 3 Kohlenstoffatomen,
  • (d) 3 bis 15 Gew.-% eines di- oder trivalenten Polyols mit 2 bis 3 Kohlenstoffatomen,
  • (e) 0,05 bis 0,4 Gew.-% eines anorganischen Salzes und
  • (f) 0,3 bis 5 Gew.-% einer oder mehrerer Polyätherverbindungen oder Derivate davon, hergestellt durch Addition eines Alkylenoxids, das als wesentliche Komponente Ethylenoxid enthält, eine Verbindung mit 3 oder mehr aktiven Wasserstoffatomen, wobei das Gesamtgewicht des Polyoxyethylenkettenrestes mehr als 60% des Gesamtgewichtes ausmacht und ein Molekulargewicht von 5000 bis 2 000 000 aufweist.
2. Konzentrierter Weichmacher nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das als Komponente (a) verwendete quaternäre Ammoniumsalz ausgewählt wird aus der Gruppe, die besteht aus: worin bedeuten:
R1a eine gesättigte oder ungesättigte lineare oder verzweigte C₈-C₂₂-Alkylgruppe oder -Hydroxyalkylgruppe,
R2a eine gesättigte oder ungesättigte lineare oder verzweigte C₈-C₂₄-Alkylgruppe oder -Hydroxyalkylgruppe,
R3a, R4a, R6a jeweils eine C₁-C₃-Alkylgruppe, -Hydroxyalkylgruppe oder worin n=1 bis 10 und Ya = Wasserstoff oder CH₃,
R5a eine gesättigte oder ungesättigte verzweigte C₂₄-C₃₆-Alkylgruppe oder -Hydroxyalkylgruppe,
R7a, R8a jeweils eine gesättigte oder ungesättigte lineare oder verzweigte C₇-C₂₁-Alkylgruppe oder -Hydroxyalkylgruppe,
A, B jeweils eine C₁-C₃-Alkylengruppe,
Xa CH₃SO₄, C₂H₅SO₄, C n H2n+1COO, worin n=0 bis 17, C n H2n+1OPO₃, worin n=8 bis 18,
3. Konzentrierter Weichmacher nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Alkylenoxid für die Komponente (b) in einer Menge von 20 bis 40 Mol zugegeben wird.
4. Konzentrierter Weichmacher nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Alkylenoxid in der Komponente (f) mehr als 80% Ethylenoxid umfaßt.
5. Konzentrierter Weichmacher nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Komponente (d) in einer Menge von 5 bis 10 Gew.-% zugemischt wird.
6. Konzentrierter Weichmacher nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Komponente (f) in einer Menge von 0,5 bis 3,0 Gew.-% zugemischt wird.
DE3904754A 1988-02-17 1989-02-16 Konzentrierter weichmacher fuer die verwendung in kleidungsstuecken Withdrawn DE3904754A1 (de)

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