DE3782075T2

DE3782075T2 - Biologisch abbaubare gewebeweichmacher.

Info

Publication number: DE3782075T2
Application number: DE8787104293T
Authority: DE
Inventors: Axel Koenig; Theodericus Johannes Straathof
Original assignee: Procter and Gamble European Technical Center
Current assignee: Procter and Gamble European Technical Center
Priority date: 1986-04-02
Filing date: 1987-03-24
Publication date: 1993-03-04
Anticipated expiration: 2007-03-25
Also published as: FI89940B; JPS636168A; NZ219838A; AU599966B2; FI871425A0; FI871425A; ATE81354T1; FI89940C; MX169255B; GR3006015T3; DE3782075D1; US4767547A; EP0239910A2; GB2188653A; KR870010247A; GB8608033D0; AU7096587A; IE870842L; CA1279448C; JP2774099B2

Description

Technisches Gebiet

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf biologisch abbaubare Gewebeweichmacherzusammensetzungen, welche bei der Lagerung eine hervorragende Hydrolysenbeständigkeit zeigen. Genauer bezieht sich die Erfindung auf wäßrige Dispersionen biologisch abbaubarer, quaternärer Ammoniumverbindungen, welche als Gewebeweichmacherzusammensetzungen, die beim Spülen zugesetzt werden, geeignet sind, welche bei einem sehr speziellen pH-Wert-Bereich fomuliert werden, um eine maximale Hydrolysenbeständigkeit sicherzustellen.

Grundlage der Erfindung

Gewebeweichmacherzusammensetzungen, welche beim Spülen zugesetzt werden, sind gut bekannt. Typischerweise beinhalten solche Zusammensetzungen einen wasserunlöslichen quaternären Ammoniumgewebeweichmacher. Im Handel erhältliche Gewebeweichmacherzusammensetzungen sind im wesentlichen wäßrige Dispersionen der wasserunlöslichen quaternären Verbindungen. Quaternäre Ammoniumverbindungen mit langkettigen Alk(en)ylgruppen, welche von Carboxygruppen unterbrochen sind (d. s. biologisch abbaubare, quaternäre Ammoniumverbindungen), sind beispielsweise aus FR-A-15 93 921 bekannt. Konzentrierte Weichmacherzusammensetzungen, welche solche biologisch abbaubaren quaternären Ammoniumverbindungen enthalten, sind in EP-A-00 40 562 beschrieben.
Da diese Verbindungen jedoch als wäßrige Dispersionen in den Handel gebracht werden sollen und da die biologisch abbaubaren, quaternären Ammoniumverbindungen gegenüber den herkömmlichen kationischen Weichmachern (vom DTDMAC-Typ) für eine Hydrolyse anfälliger sind, können die biologisch abbaubaren Weichmacherzusammensetzungen bei einer verlängerten Lagerung im Regal Probleme hinsichtlich der Hydrolysenbeständigkeit mit sich bringen.
Es ist daher ein Ziel der vorliegenden Erfindung, wäßrige Weichmacherzusammensetzungen mit biologisch schnell abbaubaren quaternären Ammoniumverbindungen bereitzustellen, welche ausreichend lagerungsstabil sind.
Es ist tatsächlich festgestellt worden, daß durch Halten des pH-Wertes der erfindungsgemäßen Zusammensetzungen in einem bestimmten Bereich, welcher niedriger ist als jener, der gegenwärtig in Weichmacherzusammensetzungen, die beim Spülen zugesetzt werden, verwendet wird, bei einer verlängerten Lagerung im Regal eine hervorragende Hydrolysenbeständigkeit sichergestellt ist.

Zusammenfassung der Erfindung

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf wäßrige Gewebeweichmacherzusammensetzungen mit einem Gehalt von 1 Gew.-% bis 80 Gew.-%, vorzugsweise von 2 Gew.-% bis 29 Gew.-%, einer biologisch abbaubaren, quaternären Ammoniumverbindung der Formel
worin
Q für
oder
oder
steht;
R&sub1; für (CH&sub2;)n-Q-T&sub2; oder T&sub3; steht;
R&sub2; für (CH&sub2;)n-Q-T&sub4; oder T&sub5; oder R&sub3; steht;
R&sub3; C&sub1;-C&sub4;-Alkyl bedeutet;
T&sub1;, T&sub2;, T&sub3;, T&sub4;, T&sub5; (gleiches oder verschiedenes) C&sub1;&sub2;-C&sub2;&sub2;-Alkyl oder -Alkenyl bedeuten;
n eine ganze Zahl von 1 bis 4 bedeutet; und
X ein Weichmacher-verträgliches Anion darstellt,
und mit herkömmlichen Matrixkomponenten und fakultativen zusätzlichen Weichmachern, wobei der pH-Wert der Zusammensetzung von 2,5 bis 4,2, vorzugsweise von 3,4 bis 4,2 beträgt, wenn die Zusammensetzung auf eine Konzentration von 0,5% bis 1% der biologisch abbaubaren, quaternären Ammoniumverbindung in Wasser von 20ºC verdünnt wird.

Detaillierte Beschreibung der Erfindung

Die biologisch abbaubaren quaternären Ammoniumverbindungen

Die biologisch abbaubaren, quaternären Ammoniumverbindungen besitzen die vorstehende Formel (I) oder (II). Bevorzugte Verbindungen sind jene, worin n den Wert 1 oder 2 besitzt und R&sub3; für Methyl steht. Verbindungen der Formel (I), worin R&sub1; (CH&sub2;)n-Q-T&sub2; darstellt und R&sub2; (CH&sub2;)n-Q-T&sub4; bedeutet (d. s. quaternäre Ammoniumverbindungen mit drei langen Ketten), besitzen vorzugsweise mindestens eine ungesättigte lange Kette. Von diesen sind jene Verbindungen bevorzugt, worin alle drei langen Ketten eine oder mehrere Doppelbindungen aufweisen.
Die Alkyl- oder Alkenylkette T&sub1;, T&sub2;, T&sub3;, T&sub4;, T&sub5; muß mindestens 12 Kohlenstoffatome, vorzugsweise mindestens 16 Kohlenstoffatome, besitzen. Die Kette kann gerade oder verzweigt sein. Von ungesättigten Ketten (Alkenylketten) wurde festgestellt, daß sie den Geweben, welche mit den Weichmacherzusammensetzungen behandelt wurden, Eigenschaften einer besseren Wiederbenetzbarkeit verleihen. Verbindungen, welche solche ungesättigten Ketten enthalten, sind daher in gewebeweichmachenden Zusammensetzungen bevorzugt, welche für eine Verwendung in den Fällen vorgesehen sind, worin die Wiederbenetzbarkeitseigenschaften des behandelten Gewebes ein wesentlicher Punkt ist.
Talg ist eine zweckmäßige und billige Quelle von langkettigem Alkyl- und Alkenylmaterial. Verbindungen, worin T&sub1;, T&sub2;, T&sub3;, T&sub4;, T&sub5; das Gemisch von langkettigen Materialien darstellen, welches für Talg typisch ist, sind besonders bevorzugt.
Spezielle Beispiele biologisch abbaubarer, quaternären Ammoniumverbindungen, welche für die Verwendung in den erfindungsgemäßen wäßrigen Gewebeweichmacherzusammensetzungen geeignet sind, umfassen:
1) N,N-Di(talg-oyl-oxy-ethyl)-N,N-dimethylammoniumchlorid;
2) N,N-Di(2-talg-yloxy-2-oxo-ethyl)-N,N-dimethylammoniumchlorid;
3) N,N-Di(2-talg-yloxyethylcarbonyloxyethyl)-N,N-dimethylammoniumchlori-d;
4) N-(2-Talg-oyloxy-2-ethyl)-N-(2-talg-yloxy-2-oxo-ethyl)-N,N-dimethyla-mmoniumchlorid;
5) N,N,N-Tri(talg-yloxy-ethyl)-N-methylammoniumchlorid;
6) N-(2-Talg-yloxy-2-oxoethyl)-N-(talg-yl)-N,N-dimethylammoniumchlorid; und
7) 1,2-Ditalg-yloxy-3-trimethylammoniumpropanchlorid.
Von diesen sind die Verbindungen 1-6 Beispiele von Verbindungen der Formel (I); die Verbindung 7 stellt eine Verbindung der Formel (II) dar.
Besonders bevorzugt ist N,N-Di(talg-oyl-oxy-ethyl)-N,N-dimethylammoniumchlorid.
Andere Beispiele geeigneter quaternärer Ammoniumverbindungen der Formel (I) und (II) werden beispielsweise durch
- Ersetzen von "Talg-yl" in den vorstehenden Verbindungen durch beispielsweise Cocoyl, Palmoyl, Lauryl, Oleyl, Stearyl, Palmityl od. dgl.;
- Ersetzen von "Methyl" in den vorstehenden Verbindungen durch Ethyl, Propyl, Isopropyl, Butyl, Isobutyl oder tert.-Butyl;
- Ersetzen von "Chlorid" in den vorstehenden Verbindungen durch Bromid, Methylsulfat, Formiat, Sulfat, Nitrat und dgl.
erhalten.
Tatsächlich liegt das Anion lediglich als ein Gegenion der positiv geladenen quaternären Ammoniumverbindung vor. Die Natur des Gegenions ist insgesamt für die Durchführung der vorliegenden Erfindung nicht wesentlich. Der Rahmen dieser Erfindung wird nicht als auf irgendein besonderes Anion beschränkt betrachtet.
Die erfindungsgemäßen Verbindungen können durch herkömmliche Veresterungs- und Quaternisierungsreaktionen unter Verwendung leicht erhältlicher Ausgangsmaterialien hergestellt werden.
Beispielsweise wird die vorstehende Verbindung 1) durch Umsetzen von Talgfettsäure mit N-Methyl-N,N-diethanolamin in Xylol bei 130-140ºC, wodurch das in der Reaktion gebildete Wasser durch azeotrope Destillation entfernt wird, hergestellt. Der so gebildete Ester wird mit Methylchlorid in herkömmlicher Weise quaternisiert.
In ähnlicher Weise kann die Verbindung 2) durch Umsetzen von Iminodiessigsäure mit Talgalkohol und darauffolgender Quaternisierung hergestellt werden.
Die Verbindung 3) wird durch Umsetzen von Talgalkoholchlorformiat mit N-Methyldiethanolamin und Quaternisieren mit Methylchlorid in herkömmlicher Weise synthetisiert.
Die biologisch abbaubaren, quaternären Ammoniumverbindungen hierin sind in Mengen von 1 Gew.-% bis 80 Gew.-%, vorzugsweise von 2 Gew.-% bis 25 Gew.-% der Zusammensetzung vorhanden. Sie können in wäßrigen Gewebeweichmacherzusammensetzungen verwendet werden, um herkömmliche gewebeweichmachende Bestandteile, welche biologisch weniger abgebaut werden, vollständig oder teilweise zu ersetzen; daher können die Zusammensetzungen der Erfindung, wie es nachstehend ersichtlich sein wird, wahlweise zusätzliche Weichmacher beinhalten.

Der pH-Wert

Der pH-Wert der erfindungsgemäßen Zusammensetzungen ist ein wesentlicher Parameter der vorliegenden Erfindung. Tatsächlich beeinflußt er die Hydrolysenbeständigkeit der biologisch schnell abbaubaren, quaternären Ammoniumverbindungen, insbesondere unter den Bedingungen einer längeren Lagerung.
Der pH-Wert, wie er im vorliegenden Zusammenhang definiert ist, wird in Zusammensetzungen bei 20ºC gemessen, welche mit entionisiertem Wasser verdünnt worden sind. Die Verdünnung der Zusammensetzungen, deren pH-Wert gemessen wird, muß derart sein, daß die biologisch abbaubare, quaternäre Ammoniumverbindung in einer Konzentration von 0,5% bis 1% vorliegt. Für die optimale Hydrolysenbeständigkeit der Zusammensetzungen muß der pH-Wert, welcher bei den vorstehend erwähnten Bedingungen gemessen wird, im Bereich von 2,5 bis 4,2, vorzugsweise von 3,4 bis 4,2, betragen.
Der pH-Wert der erfindungsgemäßen Zusammensetzungen wird durch die Zugabe einer Brönstedt-Säure eingestellt.
Beispiele geeigneter Säuren umfassen die anorganischen Mineralsäuren, Carbonsäuren, insbesondere (C&sub1;-C&sub5;)-Carbonsäuren mit niedrigem Molekulargewicht, und Alkylsulfonsäuren. Geeignete anorganische Säuren umfassen HCl, H&sub2;SO&sub4;, HNO&sub3; und H&sub3;PO&sub4;. Geeignete organische Säuren umfassen Ameisensäure, Essigsäure, Methylsulfonsäure und Ethylsulfonsäure. Bevorzugte Säuren sind Chlorwasserstoffsäure, Phosphorsäure, Ameisensäure, Methylsulfonsäure und Benzoesäuren.
Vollständig formulierte Gewebeweichmacherzusammensetzungen beinhalten vorzugsweise zusätzlich zu der biologisch abbaubaren, quaternären Ammoniumverbindung der Formel I oder II hierin einen oder mehrere der folgenden fakultativen Bestandteile:

Herkömmliches quaternäres Ammoniumsalz

Wie zuvor erwähnt, können die biologisch schnell abbaubaren Verbindungen als teilweiser Ersatz herkömmlicher gewebeweichmachender wirksamer Materialien verwendet werden, in welchem Fall die Gewebeweichmacherzusammensetzung ferner von 2% bis 25% von einem herkömmlichen Di(höheralkyl)-quaternären Ammoniumweichmacher enthält.
Unter "Höheralkyl", wie es im Zusammenhang mit den quaternären Ammoniumsalzen hierin verwendet wird, sollen Alkylgruppen mit 8 bis 30 Kohlenstoffatomen, vorzugsweise 11 bis 22 Kohlenstoffatomen verstanden werden. Beispiele solcher herkömmlicher quaternärer Ammoniumsalze beinhalten
(i) acyclische quaternäre Ammoniumsalze der Formel:
worin R&sub2; eine acyclische aliphatische C&sub1;&sub5;-C&sub2;&sub2;-Kohlenwasserstoffgruppe bedeutet, R&sub3; eine gesättigte C&sub1;-C&sub4;-Alkyl- oder -Hydroxyalkylgruppe ist, R&sub4; unter R&sub2; und R&sub3; ausgewählt ist, und A für ein Anion steht.
(ii) Diamido-quaternäre Ammoniumsalze der Formel:
worin R&sub1; eine acyclische aliphatische C&sub1;&sub5;-C&sub2;&sub1;-Kohlenwasserstoffgruppe ist, R&sub2; für eine zweiwertige Alkylengruppe mit 1 bis 3 Kohlenstoffatomen steht, R&sub5; und R&sub8; gesättigte C&sub1;-C&sub4;-Alkyl- oder -Hydroxyalkylgruppen sind und A für ein Anion steht.
(iii) Diamido-alkoxylierte quaternäre Ammoniumsalze der Formel:
worin n gleich 1 bis etwa 5 ist und R&sub1;, R&sub2;, R&sub5; und A wie oben definiert sind;
(iv) quaternäre Imidazoliniumverbindungen.
Beispiele der Komponente (i) sind die gut bekannten Dialkyldimethylammoniumsalze, wie Ditalgdimethylammoniumchlorid, Ditalgdimethylammoniummethylsulfat, Di-(hydrierter Talg)-dimethylammoniumchlorid, Dibehenyldimethylammoniumchlorid.
Beispiele der Komponente (ii) sind Methylbis-(talgamidoethyl)- (2-hydroxyethyl)-ammoniummethylsulfat und Methylbis-(hydrierter Talg- amidoethyl)-(2-hydroxyethyl)-ammoniummethylsulfat, worin R&sub1; eine acyclische aliphatische C&sub1;&sub5;-C&sub1;&sub7;-Kohlenwasserstoffgruppe darstellt, R&sub2; eine Ethylengruppe ist, R&sub5; für eine Methylgruppe steht, R&sub8; eine Hydroxyalkylgruppe darstellt und A für ein Methylsulfatanion steht; diese Materialien sind von der Sherex Chemical Company unter den Handelsnamen Varisoft® 222 bzw. Varisoft® 110 erhältlich.
Beispiele der Komponente (iv) sind 1-Methyl-1-talgamino-ethyl- 2-talgimidazoliniummethylsulfat und 1-Methyl-1-(hydrierter Talg-amidoethyl)-methylsulfat.
Typischerweise beträgt das Gewichtsverhältnis von biologisch abbaubarer zu herkömmlicher quaternärer Ammoniumverbindung im Bereich von 1 : 10 bis 10 : 1.

Kationisch wirksame Amine

Die erfindungsgemäßen Zusammensetzungen beinhalten wahlweise kationisch wirksame Amine, nämlich primäre, sekundäre und tertiäre Amine mit wenigstens einer geradkettigen organischen Gruppe mit 12 bis 22 Kohlenstoffatomen. Bevorzugte Amine dieser Klasse sind Ethoxyamine, wie Monotalg-dipolyethoxyamin mit insgesamt 2 bis 30 Ethoxygruppen je Molekül. Geeignet sind auch Diamine wie Talg-N,N',N'-tris- (2-hydroxyethyl)-1,3-propylendiamin oder C16-18-Alkyl-N-bis(2-hydroxyethyl)amine.
Beispiele der obigen Verbindungen sind jene, welche unter dem Handelsnamen GENAMIN C, S, O und T von Hoechst vertrieben werden.

Di(höheralkyl)-cyclisches-Amin

Die erfindungsgemäßen Zusammensetzungen umfassen wahlweise von 1 Gew.-% bis 40 Gew.-% der Zusammensetzungen von einem Di(höheralkyl)-cyclischen-Amin der Formel IV Formel (IV)
worin n 2 oder 3, vorzugsweise 2, beträgt; R&sub1; und R&sub2; unabhängig voneinander ein C&sub8;-C&sub3;&sub0;-Alkyl oder -Alkenyl, vorzugsweise C&sub1;&sub1;-C&sub2;&sub2;-Alkyl, stärker bevorzugt C&sub1;&sub5;-C&sub1;&sub8;-Alkyl, oder Gemische solcher Alkylreste darstellen. Beispiele solcher Gemische sind die aus Kokosnußöl, "weichem" (nicht-gehärtetem) Talg und gehärtetem Talg erhaltenen Alkylreste. Q steht für CH oder N, vorzugsweise N. X bedeutet
worin T für O oder NR&sub5; steht, wobei R&sub5; H oder C&sub1;-C&sub4;-Alkyl, vorzugsweise H, bedeutet, und R&sub4; eine zweiwertige C&sub1;-C&sub3;-Alkylengruppe oder (C&sub2;H&sub4;O)m darstellt, worin m eine Zahl von 1 bis 8 ist, oder X bedeutet R&sub4;.

Fakultative Silikonkomponente

Die erfindungsgemäßen Gewebeweichmacherzusammensetzungen beinhalten wahlweise eine wäßrige Emulsion eines überwiegend linearen Polydialkyl- oder -alkylarylsiloxans, worin die Alkylgruppen 1 bis 5 Kohlenstoffatome enthalten können und vollständig oder teilweise fluoriert sein können. Geeignete Silikone sind Polydimethylsiloxane mit einer Viskosität bei 25ºC im Bereich von 3,6·10&supmin;¹ bis 360 m²/h (100 bis 100.000 Centistokes), vorzugsweise im Bereich von 3,6 bis 43,2 m²/h (1000 bis 12.000 Centistokes).
Es ist gefunden worden, daß die ionischen Ladungskennmerkmale der Silikone, wie sie in der Zusammensetzung verwendet werden, wichtig sind, um sowohl das Ausmaß der Ablagerung als auch die Gleichmäßigkeit der Verteilung des Silikons und dadurch die Eigenschaften eines damit behandelten Gewebes zu bestimmen.
Silikone mit kationischem Charakter zeigen eine gesteigerte Neigung, sich abzulagern. Silikone, von denen festgestellt wurde, daß sie zum Schaffen von Vorteilen, welche das Anfühlen Geweben betreffen, wertvoll sind, besitzen einen überwiegend linearen Charakter und sind vorzugsweise Polydialkylsiloxane, worin die Alkylgruppe meistens Methyl ist. Solche Silikonpolymere werden häufig durch Emulsionspolymerisation unter Verwendung eines starken Säure- oder starken Alkalikatalysators in Gegenwart eines nichtionischen oder gemischten nichtionischen-anionischen Emulgatorsystems kommerziell hergestellt.
In der vorliegenden Erfindung umfaßt die fakultative Silikonkomponente ein Silikon von kationischem Charakter, welches als eines der folgenden definiert ist
(a) ein überwiegend lineares Di-C&sub1;-C&sub5;-alkyl- oder C&sub1;-C&sub5;-Alkylarylsiloxan, hergestellt durch Emulsionspolymerisation unter Verwendung eines kationischen grenzflächenaktiven Mittels als Emulgator;
(b) ein alpha-omega-Di-quaterniertes-di(C&sub1;-C&sub5;)-alkyl oder -C&sub1;-C&sub5;-alkylarylsiloxanpolymer oder
(c) ein aminofunktionelles Di-C&sub1;-C&sub5;-alkyl- oder -alkylarylsiloxanpolymer, worin die Aminogruppe substituiert sein kann und quaterniert sein kann, und worin der Substitutionsgrad (d. s.) im Bereich von 0,0001 bis 0,1, vorzugsweise von 0,01 bis 0,075 liegt, mit der Maßgabe, daß die Viskosität des Silikons bei 25ºC von 100 bis 100.000 cSt (3,6·10&supmin;¹ bis 360 m²/h) beträgt.
Die erfindungsgemäßen Gewebeweichmacherzusammensetzungen können bis zu 10%, vorzugsweise von 0,1% bis 5%, der Silikonkomponente enthalten.

Schmutzlösemittel

Die erfindungsgemäße Zusammensetzung enthält wahlweise von 0,1% bis 10%, vorzugsweise von 0,2% bis 5% von einem Schmutzlösemittel. Vorzugsweise handelt es sich bei solch einem Schmutzlösemittel der vorliegenden Zusammensetzung um ein Polymer. Polymere Schmutzlösemittel, welche in der vorliegenden Erfindung nützlich sind, umfassen Hydroxyethercellulosepolymere, Blockcopolymere aus Terephthalat und Polyethylenoxid oder Polypropylenoxid und kationische Guargummen und dgl.
Die Cellulosederivate, welche als Schmutzlösemittel wirken, können als bestimmte Hydroxyether von Cellulose, wie Methocel® (Dow); auch als bestimmte kationische Celluloseetherderivate, wie Polymer JR-125®, JR-400® und JR-30M® (Union Carbide), gekennzeichnet werden.
Andere wirksame Schmutzlösemittel sind kationische Guargummen, wie Jaguar Plus® (Stein Hall) und Gendrive 458® (General Mills).
Eine bevorzugte Gewebe-konditionierende Zusammensetzung enthält ein polymeres Schmutzlösemittel, das von der Gruppe ausgewählt ist, welche aus Methylcellulose, Hydroxypropylmethylcellulose oder Hydroxybutylmethylcellulose besteht, welches Cellulosepolymer in einer 2%igen wäßrigen Lösung bei 20ºC eine Viskosität von 15·10&supmin;³ bis 75 Pa·s (15 bis 75.000 Centipoise) aufweist.
Ein bevorzugtes Schmutzlösemittel ist ein Copolymer, welches Blöcke aus Terephthalat und Polyethylenoxid besitzt. Genauer setzen sich diese Polymere aus sich wiederholenden Einheiten von Ethylenterephthalat und Polyethylenoxidterephthalat mit einem Molverhältnis von Ethylenterephthalateinheiten zu den Polyethylenoxidterephthalateinheiten von etwa 25 : 75 bis etwa 35 : 65 zusammen, welches Polyethylenoxidterephthalat Polyethylenoxidblöcke mit Molekulargewichten von etwa 300 bis etwa 2.000 aufweist. Das Molekulargewicht dieses polymeren Schmutzlösemittels liegt im Bereich von etwa 5.000 bis etwa 55.000.
Ein weiteres bevorzugtes polymeres Schmutzlösemittel ist ein kristallisierbarer Polyester mit sich wiederholenden Einheiten aus Ethylenterephthalateinheiten, welche von 10 Gew.-% bis 15 Gew.-% an Ethylenterephthalateinheiten, gemeinsam mit 90 Gew.-% bis 50 Gew.-% an Polyoxyethylenterephthalateinheiten enthält, welche aus einem Polyoxyethylenglykol mit mittlerem Molekulargewicht von etwa 300 bis etwa 6.000 erhalten werden, und das Molverhältnis von Ethylenterephthalateinheiten zu den Polyoxyethylenterephthalateinheiten in der kristallisierbaren polymeren Verbindung beträgt von 2 : 1 bis 6 : 1. Beispiele dieses Polymers umfassen die kommerziell erhältlichen Materialien Zelcon® 4780 (von DuPont) und Milease® T (von ICI).
Im hohen Maße bevorzugte Schmutzlösemittel sind Polymere der allgemeinen Formel: Formel V
worin X jede beliebige geeignete Endgruppe sein kann, wobei jedes X von der aus H und Alkyl- oder Acylgruppen mit 1 bis etwa 4 Kohlenstoffatomen bestehenden Gruppe ausgewählt ist. Der Parameter n wird im Hinblick auf die Wasserlöslichkeit ausgewählt und beträgt im allgemeinen von etwa 6 bis etwa 113, vorzugsweise von etwa 10 bis etwa 50. Der Parameter u ist für die Formulierung in einer flüssigen Zusammensetzung mit einer verhältnismäßig hohen Ionenstärke kritisch. Es sollte sehr wenig Material vorliegen, worin u mehr als 10 beträgt. Darüber hinaus sollten mindestens 20%, vorzugsweise mindestens 40% an Material vorhanden sein, worin u von 3 bis 5 beträgt.
Die R¹-Reste sind im wesentlichen 1,4-Phenylenreste. Hierin verwendet, bezieht sich der Ausdruck "die R¹-Reste sind im wesentlichen 1,4-Phenylenreste" auf Verbindungen, worin die R¹-Reste zur Gänze aus 1,4-Phenylenresten bestehen oder teilweise durch andere Arylen- oder Alkarylenreste, Alkylenreste, Alkenylreste oder Gemische hiervon substituiert sind. Arylen- und Alkarylenreste, welche 1,4-Phenylen teilweise ersetzen können, umfassen 1,3-Phenylen, 1,2-Phenylen, 1,8-Naphthylen, 1,4-Naphthylen, 2,2-Biphenylen, 4,4-Biphenylen und Gemische hiervon. Alkylen- und Alkenylenreste, welche teilweise substituiert sein können, schließen Ethylen, 1,2-Propylen, 1,4-Butylen, 1,5-Pentylen, 1,6-Hexamethylen, 1,7-Heptamethylen, 1,8-Octamethylen, 1,4-Cyclohexylen und Gemische hiervon ein.
Für die R¹-Reste sollte das Ausmaß an teilweiser Substitution durch Reste, welche nicht 1,4-Phenylen sind, derart sein, daß die Schmutzlöseeigenschaften der Verbindung in keinem großen Ausmaß beeinträchtigt werden. Im allgemeinen wird das Ausmaß an teilweiser Substitution, welche toleriert werden kann, von der Rückgratlänge der Verbindung abhängen, das bedeutet längere Rückgrate können eine größere teilweise Substitution von 1,4-Phenylenresten aufweisen. Üblicherweise besitzen Verbindungen, worin R¹ von etwa 50% bis etwa 100% an 1,4-Phenylenresten (von 0 bis etwa 50% an Resten, welche nicht 1,4-Phenylen sind) umfaßt, eine ausreichende Schmutzlösewirkung. Beispielsweise besitzen Polyester, welche gemäß der vorliegenden Erfindung hergestellt werden, mit einem Molverhältnis von 40 : 60 von Isophthalsäure (1,3-Phenylen) zu Terephthalsäure (1,4-Phenylen) eine ausreichende Schmutzlösewirkung. Da jedoch die meisten Polyester, welche zur Herstellung von Fasern verwendet werden, Ethylenterephthalateinheiten aufweisen, ist es üblicherweise wünschenswert, das Ausmaß an teilweiser Substitution durch Reste, welche nicht 1,4-Phenylen sind, zu minimieren, um die beste Schmutzlösewirkung zu erzielen. Vorzugsweise bestehen die R¹-Reste vollständig aus (d. h. sie umfassen 100% an) 1,4-Phenylenresten, d. h. jeder R¹-Rest stellt 1,4-Phenylen dar. (Abgesehen vom Wirkungsmechanismus ist es überraschend, daß die Schmutzlösepolymere hervorragende Vorteile bei Geweben zeigen, welche keine Polyestergewebe sind, und die erfindungsgemäßen Zusammensetzungen sind so formuliert, daß sie alle Arten von Geweben und Textilien reinigen.)
Für die R²-Reste geeignete Ethylen- oder substituierte Ethylenreste umfassen Ethylen, 1,2-Propylen, 1,2-Butylen, 1,2-Hexylen, 3-Methoxy-1,2-propylen und Gemische hiervon. Vorzugsweise handelt es sich bei den R²-Resten im wesentlichen um Ethylenreste, 1,2-Propylenreste oder Gemische hiervon. Die Aufnahme eines größeren Prozentsatzes an Ethylenresten führt dazu, die Schmutzlösewirkung der Verbindungen zu verbessern. Überraschenderweise hat die Aufnahme eines größeren Prozentsatzes an 1,2-Propylenresten eine Verbesserung der Wasserlöslichkeit der Verbindungen zur Folge.
Daher ist für diese Erfindung die Verwendung von 1,2-Propylenresten oder einem ähnlich verzweigten Äquivalent für die Einverleibung in jeden beliebigen wesentlichen Teil der Schmutzlösekomponente in der flüssigen Gewebeweichmacherzusammensetzung wünschenswert. Vorzugsweise sind von etwa 75% bis etwa 100%, stärker bevorzugt von etwa 90% bis etwa 100% der R²-Reste 1,2-Propylenreste.
Der Wert für jedes n beträgt mindestens etwa 6, aber vorzugsweise mindestens etwa 10. Der Wert für jedes n reicht üblicherweise von etwa 12 bis etwa 113. Typischerweise liegt der Wert für jedes n im Bereich von etwa 12 bis etwa 43.
Ein bevorzugtes Verfahren zur Herstellung der bevorzugten Schmutzlösekomponente umfaßt den Schritt des Extrahierers eines Polymers mit einer herkömmlichen Verteilung, worin ein wesentlicher Teil ein Material enthält, worin u mehr als 6 beträgt, mit im wesentlichen wasserfreiem Ethanol bei niedrigen Temperaturen, z. B. von etwa 10ºC bis etwa 15ºC. Die Ethanol-lösliche Fraktion ist von längeren Polymeren im wesentlichen frei.

Organisches Lösungsmittel

Die Zusammensetzungen der vorliegenden Erfindung können ohne Verwendung irgendeines organischen Lösungsmittels formuliert werden. Das Vorliegen von organischen Lösungsmitteln (beispielsweise von wassermischbaren aliphatischen Alkoholen mit geringem Molekulargewicht) beeinträchtigt die Lagerungsstabilität, die Viskosität oder die Weichmacherleistung der Zusammensetzungen dieser Erfindung jedoch nicht.
Typischerweise werden die quaternären Ammoniumsalze von einem Zulieferer von Massenchemikalien in fester Form oder als eine Lösung in einem organischen Lösungsmittel, z. B. Isopropanol, erhalten werden. Es besteht keinerlei Notwendigkeit, solch ein Lösungsmittel bei der Herstellung der Zusammensetzungen dieser Erfindung zu entfernen. Tatsächlich kann zusätzliches Lösungsmittel zugesetzt werden, wenn dies wünschenswert erscheint.

Fakultative nichtionische Mittel

Die Zusammensetzungen enthalten wahlweise nichtionische Mittel, wie sie zuvor für die Verwendung in Weichmacherzusammensetzungen beschrieben wurden. Solche nichtionischen Mittel und deren Verwendungsmengen sind in der US-PS 44 54 049, ausgegeben am 12. Juni 1984, Mac Gilp et al., beschrieben.
Spezielle Beispiele von nichtionischen Mitteln, welche für die erfindungsgemäßen Zusammensetzungen geeignet sind, umfassen Glycerinester (z. B. Glycerinmonostearat), Fettalkohole (z. B. Stearylalkohol) und alkoxylierte Fettalkohole. Das nichtionische Mittel wird, wenn es angewandt wird, typischerweise in einer Menge im Bereich von 0,5-10 Gew.-% der Zusammensetzung verwendet.

Andere fakultative Bestandteile

Um die Beständigkeit der erfindungsgemäßen Zusammensetzungen weiter zu verbessern, und um deren Viskositäten weiter einzustellen, können diese Zusammensetzungen verhältnismäßig geringe Mengen an Elektrolyt enthalten. Ein in hohem Maße bevorzugter Elektrolyt ist CaCl&sub2;.
Die erfindungsgemäßen Zusammensetzungen können wahlweise andere Bestandteile beinhalten, von denen bekannt ist, daß sie für die Verwendung in Gewebeweichmachern geeignet sind. Solche zusätzlichen Mittel umfassen Parfums, Konservierungsmittel, Germizide, Färbemittel, Farbstoffe, Fungizide, Stabilisatoren, Aufheller und Trübungsmittel. Diese zusätzlichen Mittel werden, wenn sie angewandt werden, üblicherweise in deren herkömmlichen Mengen zugesetzt. Im Fall von Zusammensetzungsbestandteilen, welche für eine Gewebebehandlungswirkung angewandt werden, z. B. von Parfums, können diese Materialien jedoch in größeren als den herkömmlichen Mengen zugesetzt werden, entsprechend dem Konzentrationsgrad des Produkts.

Beispiel 1

Das folgende Verfahren wurde verwendet, um die Hydrolysenbeständigkeit der Zusammensetzungen zu bestimmen.
Eine Schmelze von N,N-Di(talg-oyl-oxy-ethyl)-N,N-dimethylammoniumchlorid (1) (von etwa 65ºC) wurde in Wasser (entionisiertes Wasser) von ungefähr 60ºC injiziert, während mit einem Rührblatt-Rührer gemischt wurde. Der pH-Wert der Endprodukte (bei 20ºC) wurde durch Zusetzen von Chlorwasserstoffsäure oder Natriumhydroxid zu dem Wasser vor dem Einnspritzen variiert.

Hydrolysenbeständigkeit

Die Menge an (1) wurde durch eine KatSO&sub3;-Titration (Komplexierung mit LS) unmittelbar nach der Herstellung bestimmt. Diese Menge entsprach in guter Übereinstimmung der theoretisch vorhandenen Menge. Das Ergebnis der KatSO&sub3;-Titrationen zeigte eine gute Übereinstimmung mit den Ergebnissen von Titrationen mit Kaliumhydroxid vor und nach der Verseifung (dies ist das klassische Verfahren zur Bestimmung von Esterzahlen). Die KatSO&sub3;-Titration wurde bevorzugt, da sie eine verläßlichere und präzisere Endpunktbestimmung erlaubt. KatSO&sub3;-Titrationen wurden verwendet, um die Menge an nicht-hydrolysiertem (1) nach verschiedenen Zeitspannen zu bestimmen.
Die Ergebnisse waren wie folgt: Alter KatSO&sub3;-Säure geschätzt gefunden Wiederfindung frisch Tage bei Raumtemp. Wochen bei Raumtemp.
Die obigen Ergebnisse zeigen deutlich, wie kritisch der pH-Wert für die Hydrolyenbeständigkeit ist, und zeigen die im bevorzugten pH-Wert-Bereich von 3,4-4,2 erhaltenen hervorragenden Ergebnisse.
Die folgenden lagerungsstabilen Zusammensetzungen gemäß der Erfindung wurden wie im Beispiel I hergestellt. Beispiele II-VII Bsp. Amin Parfum Geringfügige Bestandteile 7) und Wasser Rest 1) N,N-Di(2-talg-yloxy-2-oxo-ethyl)-N,N-dimethylammoniumchlorid 2) Ditalgdimethylammoniumchlorid 3) 1-Talgamidoethyl-2-talgimidazolin oder Monotalgdipolyethoxyamin 4) Polydimethylsiloxan mit einer Viskosität von 2,88 m²/h (800 Centistokes) 5) Glycerylmonostearat 6) Schmutzlösepolymer der Formel V hierin 7) CaCl&sub2;, Farbstoff, Bakterizid.

Claims

1. Wäßrige Gewebeweichmacherzusammensetzung mit hervorragender Hydrolysenbeständigkeit bei der Lagerung, mit einem Gehalt an 1 bis 80% eines biologisch abbaubaren quaternären Ammoniumweichmachers der Formel:

worin

Q für

oder

steht;

R&sub1; für (CH&sub2;)n-Q-T&sub2; oder T&sub3; steht;

R&sub2; für (CH&sub2;)n-Q-T&sub4; oder T&sub5; oder R&sub3; steht;

R&sub3; C&sub1;-C&sub4;-Alkyl bedeutet;

T&sub1;, T&sub2;, T&sub3;, T&sub4;, T&sub5; (gleiches oder verschiedenes) C&sub1;&sub2;-C&sub2;&sub2;-Alkyl oder -Alkenyl bedeuten;

n eine ganze Zahl von 1 bis 4 bedeutet; und

X ein Weichmacher-verträgliches Anion darstellt, und gewünschtenfalls an üblichen Matrixkomponenten und an Additiven,

dadurch gekennzeichnet, daß die Zusammensetzung bei Verdünnung in entionisiertem Wasser auf eine Konzentration von 0,5 bis 1% der genannten biologisch abbaubaren quaternären Ammoniumverbindung einen pH-Wert bei 20ºC von 2,5 bis 4,2 aufweist.

2. Zusammensetzung nach Anspruch 1, worin der pH-Wert 3,4 bis 4,2 beträgt.

3. Zusammensetzung nach den Ansprüchen 1 und 2, worin der biologisch abbaubare quaternäre Ammoniumweichmacher N,N-Di(talgalkyl-oxyethyl)- N,N-dimethylammoniumchlorid ist.

4. Wäßrige Gewebeweichmacherzusammensetzung nach Anspruch 1, mit einem Gehalt an 2 bis 25% der biologisch abbaubaren quaternären Ammoniumverbindung.

5. Zusammensetzung nach Anspruch 1 oder 2, mit einem zusätzlichen Gehalt an 2 bis 25% einer konventionellen weichmachend wirksamen Verbindung, ausgewählt aus der Gruppe der quaternären Ammoniumsalze mit wenigstens einer acyclischen aliphatischen C&sub1;&sub5;-C&sub2;&sub2;-Kohlenwasserstoffgruppe, wobei die Zusammensetzung ein Gewichtsverhältnis von biologisch abbaubarer zu konventioneller quaternärer Ammoniumverbindung im Bereich von 1 : 10 bis 10 : 1 aufweist.

6. Zusammensetzung nach einem der vorstehenden Ansprüche, welche zusätzlich 1 bis 40% eines Di(höheralkyl)-cyclischen-Amins der Formel

enthält, worin n für 2 oder 3, vorzugsweise 2 steht; R&sub1; und R&sub2; unabhängig voneinander einen C&sub8;-C&sub3;&sub0;-Alkyl- oder -Alkenylrest oder Gemische solcher Alkylreste bedeuten, Q für CH oder N steht, X für

steht,

worin T für O oder NR&sub5; steht, wobei R&sub5; Wasserstoff oder C&sub1;-C&sub4;-Alkyl bedeutet, und R&sub4; eine zweiwertige C&sub1;-C&sub3;-Alkylengruppe oder (C&sub2;H&sub4;O)m bedeutet, worin m eine Zahl von 1 bis 8 ist; oder X für R&sub4; steht.

7. Zusammensetzung nach einem der vorstehenden Ansprüche, welche zusätzlich 0,1 bis 10% eines überwiegend linearen Di(C&sub1;-C&sub5;)alkyl- oder C&sub1;-C&sub5;-Alkylarylsiloxans enthält, worin die Alkylgruppen teilweise oder vollständig fluoriert sein können und durch kationische Stickstoffgruppen substituiert sein können, wobei das Siloxan eine Viskosität bei 25ºC von wenigstens 100 cSt bis zu 100.000 cSt [3,6 · 10&supmin;¹ bis 360 m²/h] aufweist.

8. Zusammensetzung nach Anspruch 7, worin das Siloxan ein Polydimethylsiloxan ist.

9. Zusammensetzung nach einem der vorstehenden Ansprüche, welche zusätzlich 0,1 bis 10% eines Schmutzlösemittels enthält.

10. Zusammensetzung nach Anspruch 9, worin das Schmutzlösepolymer die Formel

aufweist, worin R¹ für 1,4-Phenylen steht; R² 1,2-Propylen darstellt; X Wasserstoff bedeutet; n eine ganze Zahl von 6 bis 113 ist; u nicht größer als 10 ist, wobei wenigstens 20% des Materials einen Wert u im Bereich von 3 bis 5 aufweisen.