DE4111648A1

DE4111648A1 - Textilbehandlungsmittel mit verbesserter wasserdispergierbarkeit

Info

Publication number: DE4111648A1
Application number: DE19914111648
Authority: DE
Inventors: Guenter Uphues; Uwe Dr Ploog
Original assignee: Henkel AG and Co KGaA
Current assignee: Henkel AG and Co KGaA
Priority date: 1991-04-10
Filing date: 1991-04-10
Publication date: 1992-10-15
Also published as: MX9201667A; WO1992018685A1

Description

Die Erfindung betrifft Textilbehandlungsmittel auf der Basis von Kondensationsprodukten von Fettsäuren oder deren Ester mit Poly aminen, die sich durch eine besonders gute Dispergierbarkeit in Wasser auszeichnen, ein Verfahren zu ihrer Herstellung sowie deren Verwendung im Bereich der Avivage.

Für die Behandlung von Textilfasern, -garnen oder -geweben wird eine Vielzahl von Verbindungen oder Stoffgemischen vorgeschlagen, die den damit behandelten Textilien erwünschte Eigenschaften ver leihen oder die Bestandteile von Mitteln zur Textilpflege sind. Je nach Art der angewendeten Wirkstoffe können dabei die Verarbei tungseigenschaften, die Trageeigenschaften der Textilien wie auch deren Pflege verbessert werden.

So beschreibt beispielsweise die amerikanische Patentschrift US 23 40 881 wäßrige Dispersionen von Kondensationsprodukten, herge stellt 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 19 22 046 beschreibt Waschmittel mit einem Gehalt an Fettsäurekondensationsprodukten, die von ihrer Herstellung her dispergierend wirkende Fettsäureglyceride enthal ten; in der deutschen Patentschrift DE 19 22 047 werden diese Stoffe auch als Textilweichmacher für insbesondere flüssige Wä schenachbehandlungsmittel 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 Anwen der die Dispersionen, was mit der Lagerung und dem Transport er heblicher Mengen Wasser verbunden und somit aus ökonomischer Sicht wenig rentabel ist.

Nach der Lehre der deutschen Patentanmeldungen DE 35 30 302 A1, DE 37 30 792 A1 und DE 39 01 820 kann man die Dispergierbarkeit der artiger Stoffe durch den Zusatz geeigneter Dispersionsbeschleuni ger verbessern. Trotzdem wird in der Praxis immer wieder beobach tet, daß Chargen an Kondensationsprodukten von Fettsäuren und Po lyaminen anfallen, die sich in Wasser nicht oder nur unzureichend dispergieren lassen. Diese Unsicherheit im Hinblick auf die Pro duktqualität stellt einen erheblichen wirtschaftlichen Nachteil dar, der die Verwendbarkeit der genannten Stoffe als begehrte Textilbehandlungsmittel einschränkt.

Die Aufgabe der Erfindung bestand somit darin, ein Verfahren zur Herstellung von Textilbehandlungsmitteln auf der Basis von Kon densationsprodukten aus Fettsäuren oder deren Ester und Polyaminen zu entwickeln, das eine einheitlich hohe Produktqualität sicher stellt.

Gegenstand der Erfindung sind Textilbehandlungsmittel mit verbes serter Wasserdispergierbarkeit erhältlich durch Kondensation von

a) Fettsäuren mit 8 bis 22 Kohlenstoffatomen oder deren Ester mit
b) gegebenenfalls hydroxylsubstituierten Polyaminen, anschließender partieller Neutralisation nichtumgesetzter Amino gruppen sowie Zusatz von Dispersionsbeschleunigern, die sich da durch auszeichnen, daß der Gehalt an Verbindungen mit primären Aminogruppen weniger als 40 Gew.-% - bezogen auf die die Amino verbindungen in den Mitteln - beträgt.

Die Erfindung beruht auf der Erkenntnis, daß bei der Kondensation von Fettsäuren mit gegebenenfalls hydroxylsubstituierten Polyami nen ein komplexes Gemisch verschiedener Kondensationsprodukte re sultiert. Bei der Umsetzung einer Fettsäure mit Aminoethyletha nolamin (AEEA) im molaren Verhältnis 1,5 : 1 resultiert bei spielsweise eine Mischung, die im wesentlichen die Komponenten (I) bis (IV) enthält:

Typischerweise enthalten derartige Kondensationsprodukte ca. 55 Gew.-% des Diamids (I), ca. 12 Gew.-% des Esteramids (II) sowie insgesamt ca. 30 Gew.-% der Aminoamide (III) und (IV). Daneben können im Kondensationsprodukt - insbesondere bei Einsatz ge ringerer Überschüsse an Fettsäuren - auch Imidazoline enthalten sein.

Überraschenderweise wurde gefunden, daß die Wasserdispergierbar keit in ursächlichem Zusammenhang mit dem Gehalt an primäre Aminogruppen enthaltenden Aminoamiden der Formel (IV) in den Kon densationsprodukten steht. Unabhängig vom Einsatzverhältnis von Fettsäure und Polyamin wird ein Optimum der Dispergierbarkeit er reicht, wenn der Anteil von Stoffen des Typs (IV) im Gemisch der Kondensationsprodukte Null ist, während zufriedenstellende Ergeb nisse noch mit solchen Mitteln erzielt werden können, die primäre Aminoamide der Formel (IV) in Mengen von weniger als 40 Gew.-% - bezogen auf die Aminoverbindungen in den Mitteln - enthalten.

Unter Textilbehandlungsmitteln sollen im Sinne der Erfindung Er zeugnisse verstanden werden, die in Mitteln zur Veredlung von Fasern und Garnen, in Waschmitteln sowie in Nachbehandlungsmitteln von gewaschenen Textilien eingesetzt werden können. Die Textilbe handlungsmittel können neben den genannten Kondensationsprodukten auch weitere übliche Wirkstoffe zur Textilbehandlung beispiels weise vom Typ der Dimethyldi-(C₈-C₂₂-alkyl/alkenyl-)ammonium- Salze enthalten.

Ein weiterer Gegenstand der Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von Textilbehandlungsmitteln mit verbesserter Wasser dispergierbarkeit erhältlich durch Kondensation von

a) Fettsäuren mit 6 bis 22 Kohlenstoffatomen oder deren Ester mit
b) gegebenenfalls hydroxylsubstituierten Polyaminen, anschließender partieller Neutralisation nichtumgesetzter Amino gruppen sowie Zusatz von Dispersionsbeschleunigern, das sich da durch auszeichnet, daß man den Gehalt an Verbindungen mit primären Aminogruppen auf weniger als 40 Gew.-% - bezogen auf die Aminoverbindungen in den Mitteln - begrenzt, indem man die Fett säuren mit den Polyaminen über einen Zeitraum von 30 bis 120 min auf Temperaturen von 170 bis 200°C erhitzt und die resultierenden Kondensationsprodukte bei diesen Temperaturen über 5 bis 60 min einer Nachreaktion unterwirft.

Typische Fettsäuren mit 8 bis 22 Kohlenstoffatomen, die im Sinne der Erfindung als Ausgangsstoffe zur Herstellung der Kondensati onsprodukte eingesetzt werden können, sind Capronsäure, Capryl säure, Caprinsäure, Laurinsäure, Myristylsäure, Palmitinsäure, Palmitoleinsäure, Stearinsäure, Ölsäure, Elaidinsäure, Petrose linsäure, Linolsäure, Linolensäure, Arachinsäure, Gadoleinsäure, Behensäure oder Erucasäure. Bevorzugt ist der Einsatz gesättigter Fettsäuren mit 12 bis 18 Kohlenstoffatomen, insbesondere Stearin säure.

Wie in der Fettchemie üblich, können die Fettsäuren auch in Form technischer Schnitte vorliegen, wie sie bei der Druckspaltung von natürlichen Fetten und Ölen, beispielsweise Kokosöl, Palmöl, Palmkernöl, Rüböl, Sonnenblumenöl, Korianderöl, Erdnußöl, Sojaöl oder Rindertalg anfallen. Bevorzugt ist der Einsatz technischer C_16/18-Talgfettsäuren.

Neben den Fettsäuren können auch deren Ester mit niederen Alkoho len mit 1 bis 4 Kohlenstoffatomen sowie die entsprechenden Mono-, Di- und/oder Triglyceride in die Kondensation eingesetzt werden.

Geeignete Polyamine leiten sich vorzugsweise von gegebenenfalls hydroxylsubstituiertem Ethylendiamin oder Diethylentriamin ab. Typische Beispiele sind Dihydroxyethylendiamin, Hydroxyethyldi ethylendiamin, Hydroxypropyldiethylentriamin und insbesondere Aminoethylethanolamin. Außerdem geeignet sind N,N-Dimethyl-1,3- diaminopropan, Triethylentetramin oder Tetraethylenpentamin.

Bei der Herstellung der an sich bekannten Kondensationsprodukte werden beispielweise die Fettsäure oder deren Ester und das Poly amin in einem molaren Verhältnis von 1 : 1 bis 2,5 : 1, vorzugs weise 1,3 : 1 bis 1,7 : 1 eingesetzt. Man erhitzt die Komponenten gegebenenfalls in Anwesenheit des Dispersionsbeschleunigers über einen Zeitraum von 30 bis 120, vorzugsweise 45 bis 90 min auf eine Temperatur von 170 bis 200, vorzugsweise 180 bis 190°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 nachrea gieren. Wird die Herstellung besonders hellfarbiger Produkte an gestrebt, empfiehlt es sich, die Kondensation unter Ausschluß von Luftsauerstoff und gegebenenfalls in Gegenwart eines Reduktions mittels, z. B. unterphosphoriger Säure, durchzuführen.

Die Kondensation stellt eine weitgehend kinetisch kontrollierte Reaktion dar, bei der die Bildung der sekundären Aminoamide ge genüber der Bildung primärer Aminoamide bevorzugt ist, obgleich letztere die thermodynamisch stabileren Produkte darstellen. Im Sinne der Erfindung ist daher eine kurze Nachreaktionszeit zur Vermeidung der Einstellung eines stark temperaturabhängigen ther modynamischen Gleichgewichtes anzustreben.

Im Anschluß an die Kondensation neutralisiert man die nichtumge setzten Amingruppen mit niedermolekularen organischen Carbonsäu ren, Hydroxycarbonsäuren oder anorganischen Säuren, wie z. B. Es sigsäure, Milchsäure oder Phosphorsäure, indem man unter Salzbil dung beispielsweise die Schmelze des Fettsäurekondensationspro duktes 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 Was ser bildet. Die zur Salzbildung verwendete Säure kann erfindungs gemäß in solchen Mengen eingesetzt werden, wie sie zur 20 bis 80, vorzugsweise 30 bis 60 Mol.-%igen Neutralisation erforderlich ist.

Sofern der Dispersionsbeschleuniger nicht schon im Verlauf der Kondensationsreaktion zugesetzt wurde, kann dies nach der Neutra lisation erfolgen. Unter Dispersionsbeschleunigern sind Monosac charide vom Typ der Aldosen und Ketosen, die hieraus durch Hy drierung abgeleiteten Polyhydroxyverbindungen, Pentaerythrit, Trimethylolpropan, Alkylglucoside, Sorbitanester, Polysorbate so wie hydrophile Polymere auf Basis von Kohlenhydraten oder unge sättigten Alkoholen oder Carbonsäuren zu verstehen. Bevorzugt ist die Verwendung von Glucose, Sorbit, Dextrin sowie Homo- und Copo lymerisaten auf Basis von Polyvinylalkohol oder Polyacrylsäure, die den Textilbehandlungsmitteln in Mengen von 0,5 bis 10 Gew.-% - bezogen auf die Aminoverbindungen in den Mitteln - zugesetzt wer den können.

Die erfindungsgemäßen Textilbehandlungsmittel werden beispiels weise in Form von Pulvern, Schuppen oder Pellets konfektioniert und lassen sich leicht in Wasser, insbesondere auch in kaltem Wasser, zu stabilen Dispersionen verarbeiten. Hierzu genügt das Vermischen mit Wasser und anschließendes leichtes Umrühren. Die erhaltenen Dispersionen sind außerordentlich stabil und neigen nicht zur Entmischung. Sie lassen sich im Textilbereich in viel fältiger Weise zur Behandlung von Fasern, Garnen oder Geweben nach dem Auszieh-, Tauchschleuder-, Foulard- oder Sprühverfahren ein setzen.

Bei der Verwendung der erfindungsgemäßen Textilbehandlungsmittel in Waschmitteln bewirken diese eine verbesserte Reinigungswirkung und/oder eine Avivage der damit gewaschenen Wäsche. Die erfin dungsgemäßen Textilbehandlungsmittel können schließlich auch als Bestandteile von Nachbehandlungsmitteln für gewaschene Textilien verwendet werden, wodurch die Textilien weich und antistatisch werden. Die Nachbehandlung der gewaschenen Textilien kann übli cherweise im letzten Spülbad aber auch während des Trocknens in einem automatischen Wäschetrockner erfolgen, wobei man entweder die Wäsche während des Trocknens mit einer Dispersion des Mittels besprüht oder indem man ein flexibles, textiles Flächengebilde benutzt, das dem Substrat als Träger dient.

Ein weiterer Gegenstand der Erfindung betrifft daher die Verwen dung der Textilbehandlungsmitteln zur Veredlung von Fasern, Garnen oder Geweben sowie beim Waschen von Textilien sowie zur Nachbe handlung gewaschener Wäsche.

Die folgenden Beispiele sollen den Gegenstand der Erfindung näher erläutern, ohne ihn darauf einzuschränken.

Beispiele Beispiele 1 bis 10, Vergleichsbeispiel V1 bis V4

Allgemeine Vorschrift zur Kondensation von Fettsäuren mit Poly aminen. In einem 2-l-Dreihalskolben versehen mit Rührer, Thermo meter, Gaseinleitungsrohr und Destillationsaufsatz wurden 1215 g (4,5 mol) technische Stearinsäure und 1,8 bis 3 mol Aminoethyl ethanolamin (AEEA) beziehungsweise Diethylentriamin (DETA) vorge legt und innerhalb von 1 bis 4 h auf 170 bis 210°C erhitzt, wobei Wasser abgespalten und kontinuierlich abdestilliert wurde. An schließend wurde die Reaktionsmischung 15 bis 240 min bei der Re aktionstemperatur einer Nachreaktion unterworfen. Nach dem Abküh len der Produkte auf 90°C wurde die Schmelze auf einer Schuppen walze in hellgelbe, nichtklebende Schuppen mit einem Schmelzbe reich von 64 bis 67°C überführt.

Die Säurezahl der Produkte wurde nach DGF-Methode C-V2 bestimmt, die Menge an titrierbarem Stickstoff durch Titration mit Per chlorsäure in essigsaurem Medium ermittelt. Die Differenzierung zwischen primären, sekundären und tertiären Aminogruppen erfolgte durch potentiometrische Titration mit 0,1 molarer Salzsäure.

Prüfung der Dispergierbarkeit. Jeweils 250 g der Kondensations produkte wurden geschmolzen und bei 90 bis 100°C zunächst mit 6,2 g (0,1 mol) Essigsäure und anschließend mit 10,7 g Sorbit ver setzt. Die klare Schmelze wurde danach mit Hilfe einer Schuppen walze in hellgelbe, spröde Schuppen überführt.

Jeweils 5 g der auf diesem Wege gewonnenen geschuppten Produkte, entsprechend den Beispielen 1 bis 10 sowie den Vergleichsbeispie len V1 bis V4, wurden in einer 125 ml-Weithalsflasche mit 95 g Leitungswasser (16°d, 12°C) übergossen und 15 min ruhig stehen gelassen. Danach wurde 2 min mit einem Magnetrührer gerührt und der Dispergiergrad visuell begutachtet.
Benotungsmerkmale:
+++ = homogen, feinteilig, schwache Transluzenz
  ++ = homogen, feinteilig, keine Transluzenz
    + = homogen mit groben Partikeln
    - = Dispersion, wenig veränderte Schuppen
  -- = keine Dispersionsbildung

Einzelheiten zur Durchführung der Kondensationsreaktion, der Zu sammensetzung der Reaktionsprodukte sowie deren Dispergiereigen schaften sind in Tab. 1 zusammengefaßt.

Tabelle 1

Kondensation von Stearinsäure mit Polyaminen

Prozentangaben in Gew.-%

Claims

1. Textilbehandlungsmittel mit verbesserter Wasserdispergierbar keit erhältlich durch Kondensation von

a) Fettsäuren mit 6 bis 22 Kohlenstoffatomen oder deren Ester mit
b) gegebenenfalls hydroxylsubstituierten Polyaminen, anschließender partiellen Neutralisation nichtumgesetzter Aminogruppen sowie Zusatz von Dispersionsbeschleunigern, da durch gekennzeichnet, daß der Gehalt an Verbindungen mit pri mären Aminogruppen weniger als 40 Gew.-% - bezogen auf die Aminoverbindungen in den Mitteln - beträgt.

2. Textilbehandlungsmittel nach Anspruch 1, dadurch gekennzeich net, daß die Umsetzungsprodukte bei der partiellen Neutrali sation nichtumgesetzter Aminogruppen im Gemisch mit weiteren üblichen Textilbehandlungs-Wirkstoffen vorliegen.

3. Verfahren zur Herstellung von Textilbehandlungsmitteln mit verbesserter Wasserdispergierbarkeit erhältlich durch Konden sation von

a) aliphatischen Monocarbonsäuren mit 8 bis 22 Kohlenstoff atomen oder deren Amide bildenden Derivate mit
b) gegebenenfalls hydroxylsubstituierten Polyaminen, anschließender partiellen Neutralisation nichtumgesetzter Aminogruppen sowie Zusatz von Dispersionsbeschleunigern, da durch gekennzeichnet, daß man den Gehalt an Verbindungen mit primären Amingruppen auf weniger als 40 Gew.-% - bezogen auf die Aminoverbindungen in den Mitteln - begrenzt, indem man die Fettsäuren mit den Polyaminen über einen Zeitraum von 30 bis 120 min auf Temperaturen von 170 bis 200°C erhitzt und die resultierenden Kondensationsprodukte bei diesen Temperaturen über 5 bis 60 min einer Nachreaktion unterwirft.

4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß man die Fettsäuren und die Polyamine im molaren Verhältnis von 1 : 1 bis 2,5 : 1 einsetzt.

5. Verfahren nach den Ansprüchen 3 und 4, dadurch gekennzeichnet, daß man die Fettsäuren und die Polyamine über einen Zeitraum von 45 bis 90 min erhitzt.

6. Verfahren nach mindestens einem der Ansprüche 3 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß man die Kondensation bei Temperaturen von 180 bis 190°C durchführt.

7. Verfahren nach mindestens einem der Ansprüche 3 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß man die Nachreaktion über einen Zeitraum von 15 bis 30 min durchführt.

8. Verfahren nach mindestens einem der Ansprüche 3 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß man die nichtumgesetzten Aminogruppen zu 20 bis 80 Mol.-% neutralisiert.

9. Verfahren nach mindestens einem der Ansprüche 3 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß man den Textilbehandlungsmitteln minde stens einen Dispersionsbeschleuniger ausgewählt aus der Grup pe, die von Monosacchariden vom Typ der Aldosen und Ketosen, den hieraus durch Hydrierung abgeleiteten Polyhydroxyverbin dungen, Pentaerythrit, Trimethylolpropan, Alkylglucosiden, Sorbitanestern, Polysorbaten und hydrophilen Polymeren auf Basis von Kohlenhydraten und ungesättigten Alkoholen oder Carbonsäuren gebildet wird, in Mengen von 0,5 bis 10 Gew.-% - bezogen auf die Aminoverbindungen in den Mitteln - zusetzt.

10. Verwendung von Textilbehandlungsmitteln nach den Ansprüchen 1 und 2 zur Veredlung von Fasern, Garnen oder Geweben.

11. Verwendung von Textilbehandlungsmitteln nach den Ansprüchen 1 und 2 beim Waschen von Textilien sowie zur Nachbehandlung ge waschener Wäsche.

12. Verwendung von Textilbehandlungsmitteln erhältlich nach dem Verfahren nach den Ansprüchen 3 bis 9 zur Veredlung von Fa sern, Garnen oder Geweben.

13. Verwendung von Textilbehandlungsmitteln erhältlich nach dem Verfahren nach den Ansprüchen 3 bis 9 beim Waschen von Tex tilien sowie zur Nachbehandlung gewaschener Wäsche.