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Die
vorliegende Erfindung betrifft neue Verbindungen, insbesondere neue
asymetrische Stilben-UV-Absorber-Verbindungen, welche als Sonnenschutzmittel
nützlich
sind; und ein Verfahren zur Verbesserung des Sonnenschutzfaktors
(SPF) von Textilfasermaterialien, insbesondere Baumwolle, Polyamid
und Wolle, welches die Behandlung von diesen mit den neuen Verbindungen
umfasst.
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Es
ist bekannt, dass Lichtstrahlung der Wellenlängen 280–400 nm das Bräunen der
Epidermis erlaubt. Es ist ebenso bekannt, dass Strahlen der Wellenlängen 280–320 nm
(UV-B-Strahlung genannt) Erythemas und Hautverbrennungen verursachen,
was die Hautbräunung
verhindern kann.
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Strahlung
der Wellenlängen
320–400
nm (UV-A-Strahlung genannt) ist bekannt, dass sie Hautbräunung induziert,
allerdings kann sie ebenso Hautschäden hervorrufen, insbesondere
auf empfindlicher Haut, welche Sonnenlicht innerhalb langer Zeitdauern
ausgesetzt wird. Beispiele solcher Schäden umschließen den Verlust
von Hautelastizität
und das Auftreten von Falten, die Förderung des Beginns der erythemalen
Reaktion und die Induzierung von phototoxischen oder photoallergischen
Reaktionen.
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Ein
jeder wirksamer Schutz der Haut vor schädlichen Wirkungen unangemessener
Aussetzung gegenüber
Sonnenlicht sollte sicherlich Mittel zum Absorbieren sowohl von
UV-A- als auch UV-B-Komponenten des Sonnenlichts einschließen, bevor
diese die Hautoberfläche
erreichen.
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Traditionell
wurde der Schutz von ausgesetzter/bestrahlter menschlicher Haut
gegenüber
potentieller Schädigung
durch die UV-Komponenten in dem Sonnenlicht durch direktes Auftragen
einer Formulierung, welche einen UV-Absorber enthielt, auf die Haut
bewirkt. In Gebieten der Welt, z. B. Australien und Amerika, welche
sich an besonders sonnigen Klimata erfreuen, war ein großer Anstieg
in dem Bewusstsein vor potentiellen Gefahren unangemessener Aussetzung
gegenüber
Sonnenlicht in Verbindung mit Ängsten
der Folgen der angeblichen Zerstörung
der Ozonschicht zu verzeichnen. Einige der Besorgnis erregenderen
Ausführungsformen
der Hautschäden,
welche durch exzessive, ungeschützte
Aussetzung gegenüber
Sonnenlicht hervorgerufen werden, sind die Entwicklung von Melanomen
oder Karzinomen auf der Haut.
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Ein
gewünschter
Aspekt zur Erhöhung
des Niveaus des Hautschutzes gegenüber Sonnenlicht lag in der Überlegung
zusätzlicher
Maßnahmen über und
oberhalb des direkten Schutzes der Haut. Beispielsweise wurde das
Augenmerk auf das Vorsehen eines Schutzes der Haut gelegt, welche
durch Kleidung bedeckt ist und auf diese Weise dem Sonnenlicht nicht
direkt ausgesetzt ist.
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Die
meisten natürlichen
und synthetischen Textilmaterialien sind mindestens teilweise gegenüber UV-Komponenten
des Sonnenlichts durchlässig.
Dementsprechend liefert das bloße
Tragen von Kleidung nicht notwendigerweise der Haut unterhalb der
Kleidung einen adäquaten
Schutz gegenüber
Schäden
durch UV-Strahlung.
Obwohl die Kleidung, welche einen dunkel gefärbten Farbstoff enthält und/oder
eine dicht gewebte Textur aufweist, ein vernünftiges Niveau an Schutz der
darunter liegenden Haut zur Verfügung
stellt, ist solche Kleidung in heißen sonnigen Klimata aus der
Sicht des persönlichen
Komforts des Trägers
nicht praktisch.
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Daher
besteht weiterhin ein Bedarf an der Bereitstellung von Schutz gegenüber UV-Strahlung
für die Haut,
welche unter der Kleidung liegt, einschließlich leichtgewichtiger Sommerkleidung,
welche ungefärbt
oder nur in schwachen Tönen
gefärbt
ist. In Abhängigkeit
der Natur des Farbstoffs kann sogar die unter der Kleidung liegende
Haut, welche in dunkleren Tönen
gefärbt
ist, ebenso Schutz gegenüber
UV-Strahlung erfordern.
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Solche
leichtgewichtige Sommerkleidung hat normalerweise eine Dichte von
weniger als 200 g/m2 und weist einen Sonnenschutzfaktor
im Bereich zwischen 1,5 und 20 auf, in Abhängigkeit des Typs der Faser,
aus welcher die Kleidung hergestellt ist.
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Die
SPF-Einstufung eines Sonnenschutzmittels (Sonnencreme oder Kleidung)
kann definiert werden als das Vielfache der Zeit, welche sich für eine durchschnittliche
Person, die den Sonnenschutz trägt,
bis zum Erleiden von Sonnenbrand bei durchschnittlicher Aussetzung
gegenüber
der Sonne ergibt. Wenn beispielsweise eine durchschnittliche Person
normalerweise Sonnenbrand nach 30 Minuten unter Standardaussetzungsbedingungen
erleiden würde,
würde ein
Sonnenschutzmittel mit einer SPF-Einstufung von 5 die Zeitdauer
des Schutzes von 30 Minuten auf 2 Stunden und 30 Minuten verlängern. Für Leute,
welche in besonders sonnigen Klimata leben, wo die mittleren Sonnenbrandzeiten
minimal sind, z. B. nur 15 Minuten für eine durchschnittliche hellhäutige Person
zur heißesten
Zeit des Tages, sind SPF-Einstufungen von mindestens 20 für leichtgewichtige
Kleidung erwünscht.
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Es
ist bereits bekannt, z. B. aus der WO-A-944515, dass die Anwendung
von spezifischen Typen von UVA auf leichtgewichtigen Textilmaterialien
im allgemeinen einen Anstieg in dem SPF-Wert der so behandelten Textilie
hervorrufen kann. Der Anstieg in dem SPF-Wert, welcher dadurch erreicht
wird, ist jedoch relativ bescheiden.
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Die
Verwendung von fluoreszierenden Weißmachern (FWAs) zur Bewirkung
eines Anstiegs in dem SPF-Wert von Textilien wurde ebenso vorgeschlagen.
Die meisten FWAs sind jedoch nur im Absorbieren von Strahlung in
dem UV-A-Bereich wirksam. Bestimmte symmetrische FWAs wurden in
der EP-A-728,749 offenbart, welche Strahlung sowohl in den UV-A
als auch UV-B-Bereichen absorbieren und den damit behandelten Textilfasermaterialien
stark verbesserte SPF-Faktoren verleihen.
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In
den Chem. Abstracts, 1962, 12913a (Japan 14,728) werden bestimmte
FWAs beschrieben. Allerdings weisen diese bekannten Verbindungen
keine UV-B-absorbierenden Eigenschaften auf, sodass sie nicht zum
Verleihen von nützlichen
SPF-Faktoren bei
mit ihnen behandelten Textilmaterialien in der Lage sind.
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Bestimmte
neue asymmetrische Stilben-UV-Absorber-Verbindungen wurden nun gefunden,
welche im Vergleich zu bekannten symmetrischen Stilben-UV-Absorber-Verbindungen
leicht zu formulieren sind und welche den mit ihnen behandelten
Textilmaterialien ausgezeichnete Weißheitsgrade als auch SPF-Faktoren
verleihen.
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Dementsprechend
stellt die vorliegende Erfindung in einem ersten Aspekt eine asymmetrische
Verbindung mit der Formel zur Verfügung:
worin
M Wasserstoff, ein Alkalimetallatom, Ammonium oder ein aus einem
Amin gebildetes Kation ist; Xa und Xb dieselben oder unterschiedlich
sind und jeweils NH
2; NH(C
1-C
4-Alkyl); N(C
1-C
4-Alkyl)
2; NH(C
2-C
4-Alkoxyalkyl);
N(CH
2CH
2OH)
2; eine Gruppe NH-Z-NR
1R
2, worin Z C
2-C
14-Alkylen oder wahlweise substituiertes
Arylen ist und R
1 und R
2 dieselben
oder unterschiedlich sind und jeweils C
1-C
12-Alkyl
darstellen oder R
1 und R
2 zusammen
mit dem Stickstoffatom, an welches sie jeweils gebunden sind, einen
Morpholin-, Piperidin- oder Piperazin-Ring bilden; einen Aminosäurerest;
C
1-C
4-Alkoxy; hydroxysubstituiertes
C
2-C
4-Alkoxy;
oder
darstellen; und
Ya und
Yb dieselben oder unterschiedlich sind und jeweils eine substituierte
Aminogruppe mit sowohl UVA- als auch UVB-absorbierenden Eigenschaften
darstellen, vorzugsweise eine Gruppe mit der Formel:
worin R
3 CN;
SO
2R
5, worin R
5 C
1-C
12-Alkyl,
C
1-C
12-Alkoxy, NH
2, NH(C
1-C
4-Alkyl), N(C
1-C
4-Alkyl)
2, N(CH
2CH
2OH)
2,
C
1-C
4-Alkoxy oder
hydroxysubstituiertes C
2-C
4-Alkoxy darstellt;
COR
5, worin R
5 dessen
vorstehende Bedeutung aufweist; COOM, worin M dessen vorstehende
Bedeutung aufweist, oder NHCOR
5, worin R
5 dessen vorstehende Bedeutung aufweist,
ist und
R
4 dieselbe Bedeutung wie R
3 aufweist oder H, OH, C
1-C
4-Alkyl oder C
1-C
4-Alkoxy darstellt;
und eines von Xa
und Xb zu einem von Ya und Yb identisch sein kann, unter der Voraussetzung,
dass eines von Xa und Xb von dem anderen unterschiedlich ist und/oder
eines von Ya und Yb von dem anderen unterschiedlich ist, unter der
weiteren Voraussetzung, dass eines oder mehrere von Xa, Xb und R
5 NH(C
1-C
4-Alkyl), NH(C
2-C
4-Alkoxyalkyl)
sind oder eines oder mehrere von Xa, Xb und R
5 N(C
1-C
4-Alkyl)
2-Gruppen sind.
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Vorzugsweise
ist M Wasserstoff, Natrium, Kalium, Calcium, Magnesium, Ammonium,
Mono-, Di-, Tri- oder Tetra-C1-C4-alkylammonium, Mono-, Di-, Tri- oder Tetra-C1-C4-Hydroxyalkylammonium
oder Ammonium, welches mit einer Mischung von C1-C4-Alkyl- und C1-C4-Hydroxyalkylgruppen di- oder trisubstituiert
ist. Vorzugsweise ist M jeweils Natrium.
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Wenn
eines oder mehrere von Xa, Xb und R5 NH(C1-C4-Alkyl) sind,
stellen Beispiele solcher Gruppen NH-Ethyl-, NH-n-Propyl-, NH-Isopropyl-,
NH-n-Butyl- und insbesondere NH-Methyl-Gruppen dar.
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Wenn
eines oder mehrere von Xa und Xb NH(C2-C4-Alkoxyalkyl) sind, stellen Beispiele solcher
Gruppen Ethoxyethyl, Methoxypropyl und insbesondere Methoxyethyl
dar.
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Wenn
eines oder mehrere von Xa, Xb und R5 N(C1-C4-Alkyl)2 sind, stellen Beispiele solcher Gruppen N(Ethyl)2-, N(n-Propyl)2-,
N(Isopropyl)2-, N(n-Butyl)2-
und insbesondere N(Methyl)2-Gruppen dar.
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Wenn
eines oder beide von Xa und Xb eine Gruppe NH-Z-NR1R2 ist/sind, umfassen C2-C14-Alkylengruppen Z beispielsweise Ethylen-,
1,3-Propylen-, 1,4-Butylen-, 1,5-Pentylen-, 1,6-Hexylen-, 1,8-Octylen-, 1,10-Decylen-,
1,12-Dodecylen- und
1,14-Tetradecylengruppen. Bevorzugt sind C2-C6-Alkylengruppen Z, am meisten bevorzugt
ist die 1,3-Propylengruppe. Wahlweise substituiertes Arylen Z umfasst
die Naphthylen- und vorzugsweise die Phenylengruppe. Das wahlweise
substituierte Arylen Z kann mit ein oder mehreren C1-C4-Alkylgruppen, C1-C12-Alkylgruppen
substituiert sein. R1 und R2 können beispielsweise
Methyl-, Ethyl-, n-Propyl-, Isopropyl-, n-Butyl-, n-Pentyl-, n-Hexyl-,
n-Octyl-, n-Decyl- und n-Dodecylgruppen, vorzugsweise Methyl- oder Ethylgruppen,
sein.
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Ein
Aminosäurerest
Xa und/oder Xb weist die Formel -NH-CH(CO2H)-R5 auf, worin R5 Wasserstoff oder
eine Gruppe mit der Formel -CHR7R8 ist, worin R7 und
R8 unabhängig
voneinander Wasserstoff oder C1-C4-Alkyl, wahlweise substituiert durch ein
oder zwei Substituenten, ausgewählt
aus Hydroxy, Thio, Methylthio, Amino, Carboxy, Sulfo, Phenyl, 4-Hydroxyphenyl,
3,5-Diiod-4-hydroxyphenyl, β-Indolyl, β-Imidazolyl und
NH=C(NH2)NH-, sind.
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Spezifische
Beispiele für
Aminosäuren,
von denen solche bevorzugten Aminosäurereste Xa und/oder Xb abgeleitet
sind, umfassen Glycin, Alanin, Serin, Cystein, Phenylalanin, Tyrosin
(4-Hydroxyphenylalanin), Diiodtyrosin, Tryptophan (β-Indolylalanin),
Histidin (β-Imidazolylalanin), α-Aminobuttersäure, Methionin,
Valin (α-Aminoisovaleriansäure), Norvalin,
Leucin (α-Aminoisocapronsäure), Isoleucin
(α-Amino-β-methylvaleriansäure), Norleucin
(α-Amino-n-capronsäure), Arginin,
Ornithin (α,δ-Diaminovaleriansäure), Lysin
(α,ε-Diaminocapronsäure), Asparaginsäure (Aminobernsteinsäure), Glutaminsäure (α-Aminoglutarsäure), Threonin,
Hydroxyglutaminsäure
und Taurin, oder eine Mischung oder ein optisches Isomer davon.
Unter diesen Aminosäuren,
von denen solche bevorzugten Aminosäurereste Xa und/oder Xb abgeleitet
sind, sind Sarcosin, Taurin, Glutaminsäure und Asparaginsäure besonders
bevorzugt.
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Ein
weiterhin bevorzugtes Beispiel einer Aminosäure, von der ein Aminosäurerest
Xa und/oder Xb abgeleitet sein kann, ist Iminodiessigsäure.
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Andere
weniger bevorzugte Beispiele für
Aminosäuren,
von denen Aminosäurereste
Xa und/oder Xb abgeleitet sein können,
umfassend Cystin, Lanthionin, Prolin und Hydroxyprolin.
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Ein
C1-C4-Alkoxyrest
Xa und/oder Xb, R4 oder R5 können beispielsweise
der Ethoxy-, n-Propoxy-, Isopropoxy-, n-Butoxy- oder insbesondere
der Methoxy-Rest sein.
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Eine
hydroxysubstituierte C2-C4-Alkoxygruppe
Xa und/oder Xb oder R5 können beispielsweise die 2-Hydroxyethoxy-,
3-Hydroxypropoxy- oder 4-Hydroxybutoxygruppe sein.
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Eine
C1-C4-Alkylgruppe
R4 kann beispielsweise die Ethyl-, n-Propyl-,
Isopropyl-, n-Butyl- oder insbesondere die Methylgruppe sein.
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Bevorzugte
asymmetrische Verbindungen der Formel (1) sind jene, worin Xa und
Xb dieselben sind und Ya und Yb unterschiedlich sind; und jene,
worin Ya und Yb dieselben sind und Xa und Xb unterschiedlich sind.
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In
den Gruppen Ya und Yb der Formel (2) befinden sich die Substituenten
R3 und R4 in den
2- und 4-Positionen relativ zu dem NH-Substituenten.
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Vorzugsweise
ist in den Gruppen Ya und Yb der Formel (2) R3 CN;
SO2R5, worin R5 C1-C12-Alkyl, C1-C12-Alkoxy, NH2, NH(C1-C4-Alkyl), N(C1-C4-Alkyl)2, N(CH2CH2OH)2,
C1-C4-Alkoxy oder
hydroxysubstituiertes C2-C4-Alkoxy
ist; COR5, worin R5 dessen
vorstehende Bedeutung aufweist; COOM, worin M dessen vorstehende
Bedeutung aufweist, oder NHCOR5, worin R5 dessen vorstehende Bedeutung aufweist,
und R4 ist Wasserstoff.
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Die
asymmetrischen Verbindungen der Formel (1) können durch Umsetzen unter bekannten
Reaktionsbedingungen von Cyanurchlorid nacheinander in jeder gewünschten
Reihenfolge mit einer jeden einer Aminostilbensulfonsäure, einer
zur Einführung
einer Gruppe Xa und Xb, worin Xa und Xb deren vorstehende Bedeutung
aufweisen, fähigen
Aminoverbindung und einer zur Einführung einer Gruppe Ya und Yb,
worin Ya und Yb deren vorstehende Bedeutung aufweisen, fähigen Verbindung
hergestellt werden, unter der Voraussetzung, dass eines von Xa und
Xb sich von dem anderen unterscheidet und/oder eines von Ya und
Yb sich von dem anderen unterscheidet. Alternativ können die
asymmetrischen Verbindungen der Formel (1) als eine Mischung mit
den analogen symmetrischen Verbindungen durch Umsetzung in einer
Eintopfreaktion von Cyanurchlorid, einer Aminostilbensulfonsäure und
den jeweiligen stöchiometrischen
Mengen einer zur Einführung
einer Gruppe Xa und Xb, worin Xa und Xb deren vorstehende Bedeutung
aufweisen, fähigen
Aminoverbindung und einer zur Einführung einer Gruppe Ya und Yb,
worin Ya und Yb deren vorstehende Bedeutung aufweisen, fähigen Verbindung
erhalten werden.
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Die
Ausgangsmaterialien sind bekannte Verbindungen, welche leicht verfügbar sind.
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Besonders
bevorzugte asymmetrische Verbindungen der Formel (1) sind jene,
welche in der Form einer Mischung mit den analogen symmetrischen
Verbindungen durch Umsetzung in einer Eintopfreaktion der entsprechenden
stöchiometrischen
Mengen von Cyanurchlorid, einer jeden einer Aminostilbensulfonsäure, einer
zur Einführung
einer Gruppe Xa und Xb, worin Xa und Xb deren vorstehende Bedeutung
aufweisen, fähigen
Aminoverbindung und einer zur Einführung einer Gruppe Ya und Yb,
worin Ya und Yb deren vorstehende Bedeutung aufweisen, fähigen Verbindung
erhalten werden. Wenn beispielsweise Ya und Yb dieselben sind und
Xa und Xb sich unterscheiden, wird auf diese Weise eine Mischung
der folgenden Verbindungen erhalten:
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Die
vorliegende Erfindung stellt ebenso in einem zweiten Aspekt ein
Verfahren zur Verbesserung des SPF eines Textilfasermaterials zur
Verfügung,
umfassend die Behandlung des Textilfasermaterials mit 0,05 bis 3,0
Gew.-% auf der Basis des Gewichts des Textilfasermaterials einer
oder mehrerer Verbindungen mit der Formel (1).
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Die
Textilfasern, welche gemäß dem Verfahren
der vorliegenden Erfindung behandelt sind, können natürliche oder synthetische Fasern
sowie Mischungen davon sein. Beispiele natürlicher Fasern umschließen pflanzliche
Fasern, wie Baumwolle, Viskose, Flachs, Viskose bzw. Rayon oder
Leinen, bevorzugt Baumwolle, und tierische Fasern, wie Wolle, Mohair,
Kaschmir, Angora und Seide, bevorzugt Wolle. Synthetische Fasern umschließen Polyester-,
Polyamid- und Polyacrylnitrilfasern. Bevorzugte Textilfasern sind
Baumwoll-, Polyamid- und Wollfasern.
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Bevorzugt
weisen die Textilfasern, welche gemäß dem Verfahren der vorliegenden
Erfindung behandelt werden, eine Dichte von weniger als 200 g/m2 auf und sind vorher nicht in dunklen Schattierungen
gefärbt worden.
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Einige
der Verbindungen der Formel (1), welche in dem Verfahren der vorliegenden
Erfindung verwendet werden, können
nur geringfügig
in Wasser löslich
sein und können
das Auftragen in dispergierter Form erfordern. Zu diesem Zweck können sie
mit einem geeigneten Dispergierungsmittel, bequemerweise unter Verwendung
von Quarzkügelchen
und einem Impeller, bis auf eine Teilchengröße von 1 bis 2 μm gemahlen
werden.
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Als
Dispergierungsmittel für
solche geringfügig
löslichen
Verbindungen der Formel (1) können
erwähnt werden:
- – Säureester
oder deren Salze von Alkylenoxid-Addukten, z. B. Säureester
oder deren Salze eines Polyaddukts von 4 bis 40 Molen Ethylenoxid
mit 1 Mol Phenol, oder Phosphorsäureester
des Addukts von 6 bis 30 Molen Ethylenoxid mit 1 Mol 4-Nonylphenol,
1 Mol Dinonylphenol oder insbesondere mit 1 Mol an Verbindungen,
welche durch die Zugabe von 1 bis 3 Molen Styrol zu 1 Mol Phenol
hergestellt worden sind;
- – Polystyrolsulfonate;
- – Fettsäuretauride;
- – Alkylierte
Diphenyloxidmono- oder -disulfonate;
- – Sulfonate
von Polycarbonsäureestern;
- – Additionsprodukte
von 1 bis 60, bevorzugt 2 bis 30 Molen Ethylenoxid und/oder Propylenoxid
auf Fettamine, Fettamide, Fettsäuren
oder Fettalkohole, welche jeweils 8 bis 22 Kohlenstoffatome aufweisen,
oder auf tri- bis hexavalente C3-C6-Alkanole, wobei die Additionsprodukte in
einen Säureester
mit einer organischen Dicarbonsäure
oder mit einer anorganischen mehrbasigen Säure umgewandelt worden sind;
- – Ligninsulfonate;
und insbesondere
- – Formaldehydkondensationsprodukte,
z. B. Kondensationsprodukte von Ligninsulfonaten und/oder Phenol
und Formaldehyd; Kondensationsprodukte von Formaldehyd mit aromatischen
Sulfonsäuren,
z. B. Kondensationsprodukte von Ditolylethersulfonaten und Formaldehyd;
Kondensationsprodukte von Naphthalinsulfonsäure und/oder Naphthol- oder
Naphthylaminsulfonsäuren
und Formaldehyd; Kondensationsprodukte von Phenolsulfonsäuren und/oder
sulfoniertem Dihydroxydiphenylsulfon und Phenolen oder Cresolen mit
Formaldehyd und/oder Harnstoff; oder Kondensationsprodukte von Diphenyloxid-Disulfonsäure-Derivaten
mit Formaldehyd.
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In
Abhängigkeit
des Typs der Verbindung der Formel (1), welche verwendet wird, kann
es von Vorteil sein, die Behandlung in einem neutralen, alkalischen
oder sauren Bad durchzuführen.
Das Verfahren wird normalerweise im Temperaturbereich von 20 bis
140°C durchgeführt, beispielsweise
beim oder in der Nähe
des Siedepunkts des wässrigen
Bades, z. B. bei ungefähr
90°C.
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Lösungen der
Verbindungen der Formel (1) oder deren Emulsionen in organischen
Lösungsmitteln können ebenso
verwendet werden in dem Verfahren der vorliegenden Erfindung. Beispielsweise
können
die so genannten Lösungsmittelfarbgebungs-
(Klotzthermofixauftragung) oder Ausziehfarbgebungsverfahren (exhaust
dyeing methods) in Farbgebungsmaschinen verwendet werden.
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Wenn
das Verfahren der vorliegenden Erfindung mit einem Textilbehandlungs- oder Ausrüstungs-
bzw. Appretur-Verfahren kombiniert ist, kann eine solche kombinierte
Behandlung vorteilhafterweise unter Verwendung geeigneter stabiler
Zubereitungen durchgeführt
werden, welche die Verbindung der Formel (1) in einer Konzentration
derartig enthalten, dass die gewünschte
SPF-Verbesserung erreicht wird.
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In
bestimmten Fällen
kann die Verbindung der Formel (1) durch eine Nachbehandlung vollständig wirksam
gemacht werden. Dieses kann eine chemische Behandlung, wie eine
Behandlung mit einer Säure,
eine thermische Behandlung oder eine kombinierte thermische/chemische
Behandlung umfassen.
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Es
ist oftmals von Vorteil, die Verbindung der Formel (1) in Mischung
mit einem Hilfsmittel oder Streckungsmittel, wie wasserfreiem Natriumsulfat,
Natriumsulfatdecahydrat, Natriumchlorid, Natriumcarbonat, einem
Alkalimetallphosphat, wie Natrium- oder Kaliumorthophosphat, Natrium-
oder Kaliumpyrophosphat oder Natrium- oder Kaliumtripolyphosphat,
oder einem Alkalimetallsilikat, wie Natriumsilikat, zu verwenden.
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Zusätzlich zu
den Verbindungen der Formel (1) kann ein geringer Anteil einer oder
mehrerer Hilfsstoffe ebenso in dem Verfahren der vorliegenden Erfindung
eingesetzt werden. Beispiele solcher Hilfsstoffe umschließen Emulgatoren,
Duftstoffe, farbgebende Farbstoffe, Trübungsmittel, weitere fluoreszierende
Weißmacher,
Bakterizide, nichtionische Tenside, gewebepflegende Bestandteile,
insbesondere Gewebeweichmacher, schmutzablösende oder schmutzabweisende
Bestandteile oder wasserfest machende Mittel, Antigelierungsmittel,
wie Nitrite oder Nitrate von Alkalimetallen, insbesondere Natriumnitrat,
und Korrosionsinhibitoren, wie Natriumsilikat.
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Die
Menge einer jeden dieser wahlweisen Hilfsmittel sollte 1% nicht übersteigen
und sollte bevorzugt im Bereich von 0,01 bis 1% bezogen auf das
Gewicht der behandelten Faser liegen.
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Das
Verfahren der vorliegenden Erfindung erhöht zusätzlich zur Bereitstellung eines
Hautschutzes ebenso die Nutzungsdauer eines wahlweise gefärbten Textilartikels,
welcher gemäß der vorliegenden
Erfindung behandelt ist. Insbesondere kann die Reißfestigkeit
und/oder die Lichtbeständigkeit
des behandelten Textilfasermaterials verbessert werden.
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Die
vorliegende Erfindung stellt ebenso ein Textilgewebe zur Verfügung, welches
aus einer gemäß dem Verfahren
der vorliegenden Erfindung behandelten Faser hergestellt ist, sowie
einen Kleidungsartikel, welcher aus diesem Gewebe gebildet ist.
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Solche
Textilgewebe und Kleidungsartikel, welche aus diesen Geweben hergestellt
sind, weisen typischerweise einen SPF-Wert von 20 oder mehr auf,
wohingegen unbehandelte Baumwolle beispielsweise im allgemeinen
einen SPF-Wert von 2 bis 4 hat.
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Das
Behandlungsverfahren gemäß der vorliegenden
Erfindung kann ebenso durch Waschen des Textilfasermaterials mit
einem Waschmittel durchgeführt
werden, welches mindestens eine Verbindung der Formel (1) enthält, wodurch
dem Fasermaterial, welches auf diese Art und Weise gewaschen ist,
ein ausgezeichneter Sonnenschutzfaktor verliehen wird.
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Die
Waschmittelbehandlung gemäß der vorliegenden
Erfindung wird bevorzugt durch Waschen des Textilfasermaterials
mindestens einmal mit einer Waschmittelzusammensetzung bzw. Detergenszusammensetzung
bei einer Temperatur im Bereich von 10 bis 100°C, insbesondere von 15 bis 60°C, bewirkt.
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Die
verwendete Waschmittelzusammensetzung/Detergenszusammensetzung umfasst
bevorzugt:
- i) 5–90%, bevorzugt 5–70%, eines
anionischen Tensids und/oder eines nichtionischen Tensids;
- ii) 5–70%,
bevorzugt 5–40%,
eines Builders;
- iii) 0–30%,
bevorzugt 1–12%,
eines Peroxids;
- iv) 0–10%,
bevorzugt 1–6%,
eines Peroxid-Aktivators und/oder 0–1%, bevorzugt 0,1–0,3%, eines
Bleichkatalysators;
- v) 0,005–2%,
bevorzugt 0,01–1%,
mindestens einer Verbindung der Formel (1); und
- vi) 0,005–10%,
bevorzugt 0,1–5%,
eines oder mehrerer Hilfsmittel, jeweils bezogen auf das Gewicht,
auf der Basis des Gesamtgewichts des Waschmittels/Detergens.
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Die
Waschmittelzusammensetzungen/Detergenszusammensetzungen sind ebenso
neu und bilden als solche einen weiteren Aspekt der vorliegenden
Erfindung.
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Das
Waschmittel kann als ein Feststoff, als eine wässrige Flüssigkeit, umfassend 5–50%, bevorzugt 10–35%, Wasser,
oder als ein nichtwässriges
flüssiges
Waschmittel, enthaltend nicht mehr als 5%, bevorzugt 0–1 Gew.-%,
Wasser, auf der Basis einer Suspension eines Builders in einem nichtionischen
Tensid, wie z. B. in der GB-A-2158454 beschrieben, formuliert sein.
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Die
anionische Tensidkomponente kann z. B. ein Sulfat-, Sulfonat- oder
Carboxylattensid oder eine Mischung dieser sein.
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Bevorzugte
Sulfate sind Alkylsulfate mit 12–22 Kohlenstoffatomen in dem
Alkylrest, wahlweise in Kombination mit Alkylethoxysulfaten mit
10 bis 20 Kohlenstoffatomen in dem Alkylrest.
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Bevorzugte
Sulfonate umschließen
Alkylbenzolsulfonate mit 9 bis 15 Kohlenstoffatomen in dem Alkylrest.
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In
jedem Fall ist das Kation bevorzugt ein Alkalimetall, insbesondere
Natrium.
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Bevorzugte
Carboxylate sind Alkalimetallsarcosinate der Formel R-CO(R1)CH2COOM1, worin R ein Alkyl oder Alkenyl mit 9 bis
17 Kohlenstoffatomen in dem Alkyl- oder Alkenylrest ist, R1 C1-C4-Alkyl
darstellt und M1 ein Alkalimetall ist.
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Die
nichtionische Tensidkomponente kann z. B. ein Kondensat von Ethylenoxid
mit einem primären C9-C15-Alkohol mit
3 bis 8 Molen Ethylenoxid pro Mol sein.
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Die
Builderkomponente kann ein Alkalimetallphosphat, insbesondere ein
Tripolyphosphat; ein Carbonat oder Bicarbonat, insbesondere die
Natriumsalze davon; ein Silikat oder Disilikat; ein Aluminosilikat;
ein Polycarboxylat; eine Polycarbonsäure; ein organisches Phosphonat;
oder ein Aminoalkylenpoly(alkylenphosphonat); oder eine Mischung
dieser darstellen.
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Bevorzugte
Silikate sind kristalline Natriumschichtsilikate der Formel NaHSimO2m+1·pH2O oder Na2SimO2m+1·pH2O, worin m eine Zahl von 1,9 bis 4 darstellt
und p 0 bis 20 ist.
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Bevorzugte
Aluminosilikate sind die kommerziell erhältlichen synthetischen Materialien,
welche als Zeolithe A, B, X und HS bezeichnet werden, sowie Mischungen
von diesen. Zeolith A ist bevorzugt.
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Bevorzugte
Polycarboxylate umschließen
Hydroxypolycarboxylate, insbesondere Citrate, Polyacrylate und deren
Copolymere mit Maleinsäureanhydrid.
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Bevorzugte
Polycarbonsäuren
umschließen
Nitrilotriessigsäure
und Ethylendiamintetraessigsäure.
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Bevorzugte
organische Phosphonate oder Aminoalkylenpoly(alkylenphosphonate)
sind Alkalimetallethan-1-hydroxydiphosphonate, Nitrilotrimethylenphosphonate,
Ethylendiamintetramethylenphosphonate und Diethylentriaminpentamethylenphosphonate.
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Die
Peroxidkomponente kann eine jede organische oder anorganische Peroxidverbindung
sein, wie sie in der Literatur beschrieben ist oder auf dem Markt
erhältlich
ist, welche Textilien bei konventionellen Waschtemperaturen bleicht,
z. B. bei Temperaturen in dem Bereich von 5°C bis 90°C. Insbesondere sind die organischen
Peroxide, beispielsweise Monoperoxide oder Polyperoxide mit Alkylketten
von mindestens 3, bevorzugt 6 bis 20 Kohlenstoffatomen; insbesondere
Diperoxy dicarboxylate mit 6 bis 12 Kohlenstoffatomen, wie Diperoxyperazelate,
Diperoxypersebacate, Diperoxyphthalate und/oder Diperoxydodecandioate,
insbesondere deren korrespondierende freie Säuren, von Interesse. Es ist
jedoch bevorzugt, sehr aktive anorganische Peroxide, wie Persulfate,
Perborate und/oder Percarbonate, einzusetzen. Es ist natürlich ebenso
möglich,
Mischungen von organischen und/oder anorganischen Peroxiden zu verwenden.
Die Peroxide, insbesondere die anorganischen Peroxide, werden bevorzugt
durch den Einschluss eines Aktivators, wie Tetraacetylethylendiamin
oder Nonoyloxybenzolsulfonat, aktiviert. Bleichkatalysatoren, welche
zugesetzt werden können,
umschließen
z. B. enzymatische Peroxidvorstufen und/oder Metallkomplexe. Bevorzugte
Metallkomplexe sind Mangan- oder Eisenkomplexe, wie Mangan- oder
Eisenphthalocyanine, oder die Komplexe, welche in der EP-A-0 509 787
beschrieben sind.
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Die
verwendeten Waschmittel/Detergenzien enthalten gewöhnlicherweise
ein oder mehrere Hilfsmittel, wie schmutzsuspendierende Mittel,
beispielsweise Natriumcarboxymethylcellulose; Salze zum Einstellen des
pH, beispielsweise Alkali- oder Erdalkalimetallsilikate; Schaumregulatoren,
beispielsweise Seife; Salze zum Einstellen der Sprühtrocknungs-
und Granulierungseigenschaften, beispielsweise Natriumsulfat; Duftstoffe;
und ebenso, wenn geeignet, antistatische sowie weichmachende Mittel,
wie Smektit-Tone; Enzyme, wie Amylasen und Proteasen; Photobleichmittel;
Pigmente; und/oder Farbtönungsmittel.
Diese Bestandteile sollten natürlich
gegenüber
jedem Bleichsystem, welches eingesetzt wird, stabil sein.
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Es
wurde ebenso herausgefunden, dass die Verbindungen der Formel (I)
nützlich
sind zum fluoreszierenden Weißmachen
von Textilmaterialien, in welchem Zusammenhang Polyamide, Wolle
und Baumwolle besonders herausgehoben werden sollten, und von Papier.
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Die
asymmetrischen Verbindungen der Formel (1) bieten verschiedene Vorteile
im Vergleich zu ihren symmetrischen Analoga: da mehr Substituenten
in dem Molekül
vorliegen, können
die Auftragungs- bzw. Anwendungseigenschaften der korrespondierenden
symmetrischen Analoga kombiniert oder sogar verbessert werden; die
asymmetrischen Verbindungen der Formel (1) lösen sich leichter und zu einem
größeren Ausmaß als die
korrespondierenden symmetrischen Analoga in Wasser; und da der Farbton
und die Affinität
von dem Substituententyp abhängen,
verleiht die Tatsache, dass asymmetrische Verbindungen der Formel
(1) drei unterschiedliche Substituenten enthalten, der Modifizierung
einer jeder dieser wichtigen Eigenschaften einen größeren Spielraum.
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Die
folgenden Beispiele verdeutlichen die vorliegende Erfindung weiter.
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- A) Es werden 8 g (20 mmol) 4-Amino-4'-nitro-2,2'-stilbendisulfonsäure in 90
ml Wasser und 20 ml einer 1 M wässrigen
Sodalösung
bei 0°C
unter Bildung der Lösung
A gelöst.
- B) Es werden 3,7 g (20 mmol) Cyanurchlorid in 20 ml Aceton gelöst und in
20 ml Eiswasser geschüttet.
Zu dieser Mischung wird anschließend bei 0°C innerhalb von 15 Minuten die
Lösung
A gegeben. Der pH der so erhaltenen Mischung wird anschließend auf
7 durch Zugabe von 10 ml einer 1 M wässrigen Sodalösung eingestellt.
- C) Es werden 2,88 g (21 mmol) 4-Aminobenzoesäure in 10 ml Wasser und 10,5
ml 1 M wässriger
Sodalösung
gelöst.
Diese Lösung
wird anschließend
zu der in Schritt B) erhaltenen Mischung bei 55°C zugesetzt, während der
pH-Wert der Reaktion bei 8 bis 9 durch Zugabe von 10 ml 1 M wässriger
Sodalösung
gehalten wird. Nach zwei Stunden ist die 4-Aminobenzoesäure vollständig umgesetzt.
- D) Die Reaktionsmischung des Schritts C) wird mit 1,97 g (25
mmol) 40%iger Methylamin-Lösung
im Wasser behandelt, und die so erhaltene Mischung wird gekocht,
und nach der Zugabe von 10 ml 1 M wässriger Sodalösung wird
die Reaktionsmischung weitere 2 Stunden lang bei 55°C erwärmt. Das
so erhaltene Zwischenprodukt wird durch Ausfällen mit Isopropanol isoliert,
wobei ein ziegelrotes Pulver mit der Formel erhalten wird:
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Um
die Nitrogruppe in der Verbindung der Formel (101A) zu der entsprechenden
Aminogruppe zu reduzieren, werden 23 g (max. 20 mmol) der feuchten
Verbindung der Formel (101A) mit 9 g (150 mmol) Essigsäure und
21 g (376 mmol) Eisen umgesetzt. Die auf diese Weise erhaltene Aminoverbindung
wird anschließend
nacheinander mit weiterem Cyanurchlorid, wie in Schritt B) beschrieben;
mit 4-Aminobenzamid,
wie in Schritt C) beschrieben, allerdings unter Ersatz der darin
verwendeten 4-Aminobenzoesäure
durch 4-Aminobenzamid; und mit Methylamin, wie in Schritt D) beschrieben,
umgesetzt. Das so erhaltene Produkt wird durch Aussalzen und Waschen
mit wenig Wasser isoliert. Auf diese Weise wird die Verbindung der
Formel (101) erhalten.
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Die
Elementaranalyse der Verbindung mit der Formel (101) und mit der
empirischen Formel C36H30N13O9S2Na3·7H2O ergibt:
Ber.% C 41,26; H 4,23; N
17,38; S 6,11; H2O 12
Gef.% C 41,34;
H 4,32; N 17,18; S 5,91; H2O 11,1
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Beispiel 2
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Es
werden 19,3 g (100 mmol) Cyanurchlorid in einer Aceton-Wasser-Mischung
gelöst,
und diese Lösung
wird mit 18,42 g (50 mmol) 2,2-Diaminostilben-4,4'-disulfonsäure bei
einem pH von 5 bis 5,5 umgesetzt. Es werden 9,7 g (56 mmol) Sulfanilamid
und 7,84 g (56 mmol) 4-Aminomethylbenzamid zugesetzt, und die Reaktionstemperatur
wird auf 55°C
erhöht.
Der pH der Mischung wird anschließend auf 8 durch Zugabe von 1
M wässriger
Sodalösung
eingestellt, und die Mischung wird drei Stunden lang bei dieser
Temperatur und diesem pH gerührt.
Die Untersuchung des Reaktionsprodukts mittels HPLC zeigte, dass
es aus drei Produkten besteht. Das Reaktionsprodukt wird mit 15
g (220 mmol) 40%iger wässriger
Methylaminlösung
behandelt, anschließend
werden 50 ml 1 M wässrige
Sodalösung
zugesetzt, und die Mischung wird unter Rückfluss-Bedingungen drei Stunden
lang erwärmt,
bis die Reaktion vollständig
ist. Die so erhaltene Reaktionsmischung wird auf 100 ml aufkonzentriert
und unter Rühren
zu einer Chlorwasserstoffsäure-Aceton-Lösung gegeben.
Es wird eine Mischung der freien Säuren erhalten, welche unter
Vakuum filtriert und mit Aceton gewaschen wird. Der Filterkuchen
wird in Ethanol-Wasser dispergiert, und der pH wird auf 8,5 eingestellt.
Die Mischung wird anschließend
zur Trockne eingedampft. Nach dem Trocknen werden 53 g (88% der
Theorie) eines gemischten Produkts (102) erhalten, welches gemäß der HPLC-Analyse
die folgende Zusammensetzung aufweist:
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Die
entsprechenden Prozentanteile von A : B : C betragen gemäß HPLC 50
: 25 : 25. Folglich entspricht die Elementaranalyse der Formel A).
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Die
Elementaranalyse der Mischung (102) der Verbindung mit der entsprechenden
Formel A), B) oder C) und mit der empirischen Formel C36H34N14O9S3Na2·1NaCl·11H2O ergibt:
Ber.% C 36,14; H 4,64; N
16,2; S 7,97; Cl 2,93
Gef.% C 35,93; H 4,77; N 16,12; S 7,99;
Cl 2,90
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Beispiel 3
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Das
bei Beispiel 2 beschriebene Verfahren wird wiederholt, außer dass
das darin verwendete Sulfanilamid durch die äquivalente Menge Anilin ersetzt
wird.
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Es
wird ein gemischtes Produkt (103) erhalten, welches gemäß der HPLC-Analyse
die folgende Zusammensetzung aufweist:
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Die
entsprechenden Prozentanteile von A : B : C betragen gemäß HPLC 50
: 25 : 25. Folglich entspricht die Elementaranalyse der Formel A).
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Die
Elementaranalyse der Mischung (103) der Verbindung mit der entsprechenden
Formel A), B) oder C) und mit der empirischen Formel C36H33N13O7S2Na2·10H2O ergibt:
Ber.% C 41,62; H 5,10; N
17,49; S 5,88
Gef.% C 41,62; H 5,14; N 17,52; S 6,17
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Gemäß dem in
Beispiel 1 beschriebenen Verfahren werden 3,8 g Cyanurchlorid in
einer Aceton/Wasser-Mischung mit 8 g 4-Amino-4'-nitrostilben-2,2'-disulfonsäure gefolgt von 12 g 40%iger
wässriger
Methylamin-Lösung
umgesetzt. Die Reduktion der resultierenden Nitroverbindung mit
21 g Eisenpulver und 9 g Eisessig in 150 ml ergibt 8,2 g des intermediären Amins
der Formel
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Die
sukzessive Umsetzung dieser Verbindung mit Cyanurchlorid, Anilin
und Methylamin in Aceton/Wasser gemäß dem in Beispiel 1D beschriebenen
Verfahren ergibt die Verbindung (104) mit der folgenden Elementaranalyse:
C36H33N13O7S2Na2·10H2O
Ber.% C 41,62; H 5,10; N 17,49; S
5,88
Gef.% C 41,62; H 5,14; N 17,52; S 6,17
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Beispiel 5
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Das
in Beispiel 2 beschriebene Verfahren wird wiederholt, außer dass
das darin verwendete 4-Aminobenzamid durch die äquivalente Menge 4-Aminoacetophenon,
das Sulfanilamid durch 4-Aminobenzamid und das Methylamin durch
2-Methoxyethylamin ersetzt wird.
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Es
wird ein gemischtes Produkt (105) erhalten, welches gemäß der HPLC-Analyse
die folgende Zusammensetzung aufweist:
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Die
jeweiligen Prozentverhältnisse
von A : B : C betragen gemäß HPLC 25
: 25 : 50. Folglich entspricht die Elementaranalyse der Formel A).
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Die
Elementaranalyse der Mischung (105) der Verbindung mit der jeweiligen
Formel A), B) oder C) und mit der empirischen Formel C41H41N13Na2O10S2·0,4NaCl
und 9,15H2O ergibt:
Ber.% C 41,95;
H 5,09; N 15,51; S 5,46; Cl 1,21; Wasser 14,03
Gef.% C 42,0;
H 5,1; N 15,6; S 5,5; Cl 1,1; Wasser 14,05
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Gemäß dem in
Beispiel 1 beschriebenen Verfahren, allerdings unter Substitution
der 4-Aminobenzoesäure,
Methylamin und 4-Aminobenzamid durch äquimolare Mengen der entsprechenden
Amine, können
die Verbindungen der Formel (3) in der folgenden Tabelle 1 ebenso
erhalten werden.
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Durch
Wiederholen des in Beispiel 2 beschriebenen Verfahrens unter Verwendung
der entsprechenden Amine können
Mischungen der obigen Verbindung (106)–(112) zusammen mit den korrespondierenden symmetrischen
Derivaten erhalten werden.
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Beispiel 6
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Ein
Standard-(ECE) Waschpulver wird aus den folgenden Komponenten in
den angegebenen Verhältnissen
(Gew.-%) hergestellt:
8,0% | Natrium(C11,5)alkylbenzolsulfonat |
2,9% | Talgalkoholtetradecanethylenglykolether
(14 Mole EO) |
3,5% | Natriumseife |
43,8% | Natriumtripolyphosphat |
7,5% | Natriumsilikat |
1,9% | Magnesiumsilikat |
1,2% | Carboxymethylcellulose |
0,2% | EDTA |
21,2% | Natriumsulfat |
0 oder
0,2% | Verbindung
(103) und |
| Wasser
auf 100% |
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Es
werden 5 g gebleichtes Baumwollgewebe in einer Waschlauge, welche
4 g/l des obigen Waschpulvers und Wasser (Laugenverhältnis 1
: 20) enthält,
bei 40°C
in einem Linitest-Apparat 15 Minuten lang gewaschen und anschließend gespült, geschleudert
und bei 160°C
gebügelt.
Das Waschverfahren wird jeweils dreimal und zehnmal wiederholt.
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Nach
dem dritten und zehnten Waschgang wird die Weißheit der gewaschenen Proben
unter Verwendung eines DCI/SF 500-Spektrophotometers gemäß der Ganz-Methode
bestimmt. Die Ganz-Methode wird detailliert in dem Ciba-Geigy-Review, 1973/1 und
ebenso in dem Artikel "Whiteness
Measurement", ISCC
Conference on Fluorescence und den "Colorimetry of Fluorescent Materials", Williamsburg, Februar
1972, veröffentlicht
in dem Journal of Color and Appearance, 1, No. 5 (1972), beschrieben.
Der Sonnenschutzfaktor (SPF) wird durch Messen des UV-Lichts, welches
durch die Probe durchgelassen wird, unter Verwendung eines Doppelgitter-Spektrophotometers,
ausgestattet mit einer Ulbrichtschüssel, bestimmt. Die Berechnung
des SPF wird wie beschrieben von B. L. Diffey und J. Robson in J.
Soc. Cosm. Chem. 40 (1989), Seiten 130–131, durchgeführt.
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Die
erhaltenen Ergebnisse sind in der folgenden Tabelle 2 angegeben:
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Im
Vergleich mit dem Kontrollexperiment sind die SPF-Werte, welche
gemäß der vorliegenden
Erfindung erhalten werden, 6- bis 7-mal höher.
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Beispiel 7
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Eine
wässrige
Bleichlauge mit einem Laugenverhältnis
von 1 : 40 (entionisiertes Wasser) wird formuliert, welche 0,025,
0,05, 0,1 oder 0,2 Gew.-% eines fluoreszierenden Testweißmachers;
5 ml/l einer 10%igen Lösung
von Ultravon EL; 20 ml/l einer 3%igen Lösung von NaOH; 5 ml/l einer
10%igen Lösung
von Tinoclarit GS; und 3 ml/l einer 35%igen Wasserstoffperoxidlösung enthält.
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Eine
gebleichte Baumwollprobe wird in die Bleichlauge getaucht, und die
Lauge wird auf 85°C
30 Minuten lang erwärmt,
60 Minuten lang bei dieser Temperatur gehalten und anschließend von
85°C auf
40°C innerhalb
von 20 Minuten abgekühlt.
Der Abbaugrad des fluoreszierenden Testweißmachers auf dem Baumwollsubstrat
wird anschließend
durch Messung der Ganz-Weißheit
einer jeder behandelten Baumwollprobe bestimmt. Die Ergebnisse sind
in der folgenden Tabelle 3 angegeben.
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