Thixotrope Weichspülmittel
Die Erfindung richtet sich auf viskose wässrige Weichspülmittel .
Wässrige Weichspülmittel werden üblicherweise beim Waschen von Wäsche in einer Waschmaschine dem letzten Spülgang zugesetzt, um der Wäsche einen weicheren Griff zu geben. Solche Weichspülmittel enthalten üblicherweise textilweichmachende quaternäre Ammoniumsalze in einer Menge von 2 bis 20 Gew.-% als aktive Komponenten, dispergiert in einer wässrigen Lösung. Ohne weitere Zusätze weisen Weichspülmittel mit einem Gehalt an aktive Komponenten von bis zu 10 Gew.-% meist nur eine geringe Viskosität auf und sind deshalb bei der Anwendung schlecht zu dosieren. Außerdem beurteilen Verbraucher die Wirksamkeit eines Weichspülmittels in der Regel nach dessen Viskosität und schätzen ein höher viskoses Weichspülmittel als wirksamer ein. Eine zu hohe Viskosität ist allerdings unerwünscht, da sie bei der Anwendung zu unvollständigem Einspülen in die Waschmaschine führt. Deshalb besteht ein Bedarf an wässrigen Weichspülmitteln mit einer erhöhten, genau vorherbestimmten Viskosität.
Im Stand der Technik ist vorgeschlagen worden, die
Viskosität eines wässrigen Weichspülmittels durch Zusatz von Verdickern zu erhöhen.
Aus EP 0 051 983 ist bekannt, die Viskosität von wässrigen Weichspülmitteln durch den Zusatz von nichtionischen oder schwach anionischen polymeren Verdickern zu erhöhen. Als
geeignete Polymere sind modifizierte Cellulosen, Guar Gum und modififizierter Guar Gum, Polyacrylamide und Polyvinylacetate genannt. Mit 0,08 bis 0,3 Gew.-% Guar Gum wurden verdickte Weichspülmittel erhalten, deren Viskosität sich bei Lagerung bei 200C nur wenig änderte. Guar Gum und modifizierte Cellulosen haben allerdings den Nachteil, dass sie vor der Herstellung des Weichspülmittels gequollen und aufgelöst werden müssen. In diesen Lösungen erfolgt leicht ein mikrobieller Abbau des Verdickers, der zu einer Abnahme der Viskosität führt. Deshalb lässt sich mit diesen
Verdickern die Viskosität des fertigen Weichspülmittels nicht zuverlässig vorherbestimmen.
Aus EP 0 385 749 ist bekannt, die Viskosität von wässrigen Weichspülmitteln durch den Zusatz von hydrophob modifizierten nichtionischen Polymeren zu erhöhen, die eine hydrophile Kette aufweisen. Als geeignete Polymere sind hydrophob modifizierte Polyoxyalkylene oder Polyvinylalkohole genannt. In Beispiel 2 wird die Verdickung mit dem von Rohm und Haas vertriebenen Polyurethanpolymer Acrysol RM-825™ offenbart.
Aus US 6,881,716 sind Weichspülmittel bekannt, die ein oligomeres Esterquat und einen Verdicker enthalten, der aus ethoxylierter und/oder propoxylierter Cellulose, ethoxyliertem und/oder propoxyliertem Cio-15 Fettalkohol oder einem ethoxyliertem und/oder propoxyliertem Fettalkoholpolyurethan ausgewählt wird. Als geeigneter Verdicker wird das von Rohm und Haas vertriebene Polyurethanpolymer Accusol 880™ genannt.
Aus WO 00/04118 sind Weichspülmittel bekannt, die ein quaternäres Ammoniumsalz und ein
Fettalkoholethoxylatdiurethanpolymer als Verdicker enthalten. Als geeignete Verdicker werden Produkte von BASF mit den Codenummern 71495, 71496 und 71497 genannt.
Für die Herstellung der wässrigen Weichspülmittel ist es von Vorteil, wenn das Weichspülmittel während des Mischens und Abfüllens eine geringere Viskosität aufweist als die angestrebte Viskosität des Endprodukts. Außerdem ist es wünschenswert, dass sich die Viskosität des Weichspülmittels während der Lagerung nicht mehr verändert, damit bei der Herstellung eine Qualitätskontrolle der Viskosität des hergestellten Produkts erfolgen kann und sich die Qualität des Produkts während der Lagerung nicht mehr ändert.
Es wurde nun gefunden, dass sich diese Aufgaben durch wässrige Weichspülmittel lösen lassen, die einen Polyurethanverdicker enthalten und ein reversibel thixotropes Fließverhalten aufweisen.
Gegenstand der Erfindung sind deshalb wässrige Weichspülmittel, die mindestens ein textilweichmachendes quaternäres Ammoniumsalz und mindestens einen Polyurethanverdicker enthalten und die ein reversibel thixotropes Fließverhalten aufweisen.
Thixotropes Fließverhalten eines Weichspülmittels bedeutet, dass die Viskosität des Weichspülmittels bei einer Scherbelastung abnimmt und nach Ende der Scherbelastung wieder ansteigt. Ein reversibel thixotropes Fließverhalten im Sinne der Erfindung liegt vor, wenn die Viskosität des
Weichspülmittels bei einer Scherbelastung abnimmt und nach Ende der Scherbelastung innerhalb von kurzer Zeit, d.h. in der Regel weniger als einer Stunde, wieder auf mindestens 90 % des Ausgangswerts ansteigt.
Vorzugsweise weisen die erfindungsgemäßen Weichspülmittel eine Ruheviskosität im linear-viskoelastischen Bereich von mehr als 100 mPa's auf, wobei die Viskosität nach DIN 53019 in einem Rotationsviskosimeter mit Zylindergeometrie gemessen wird. Der linear-viskoelastische Bereich ist dabei der Bereich kleiner Schubspannungen, in dem der elastische Anteil G' des komplexen Schubmoduls unabhängig von der Schubspannung ist. Bei einer Scherbelastung mit einer Schubspannung von 30 Pa nimmt die Viskosität dieser bevorzugten Weichspülmittel auf weniger als 30 % der
Ruheviskosität ab und steigt nach Ende der Scherbelastung innerhalb von weniger als 10 Minuten wieder auf mehr als 80 % der Ruheviskosität an. Besonders bevorzugt sind Weichspülmittel, bei denen die Viskosität bei einer Scherbelastung mit einer Schubspannung von 30 Pa auf weniger als 20 % der Ruheviskosität abnimmt und nach Ende der Scherbelastung innerhalb von weniger als 10 Minuten wieder auf mehr als 90 % der Ruheviskosität ansteigt.
Bei Bestimmung der Viskosität mit einem Brookfield-
Viskosimeter (Spindel LVT Nr. 2, Rotationsgeschwindigkeit 30 min"1) weisen die erfindungsgemäßen Weichspülmittel vorzugsweise eine Viskosität im Bereich von 200 bis 3000 mPa's auf, besonders bevorzugt im Bereich von 400 bis 1500 mPa's.
Polyurethanverdicker im Sinn der Erfindung sind in wässriger Lösung verdickend wirkende Polymere, deren
Polymergerüst durch Polyaddition aus Diisocyanaten und Diolen erhalten wird. Solche Polyurethanverdicker und deren Herstellung sind dem Fachmann aus dem Stand der Technik bekannt, beispielsweise aus US 4,155,892.
Das Fließverhalten des Weichspülmittels wird im Wesentlichen durch die Struktur des Polyurethanverdickers bestimmt. Weitere Faktoren, die das Fließverhalten beeinflussen können, sind allerdings auch die Art und Menge der quaternären Ammoniumsalze, sowie die Art und Menge von weiteren Additiven, insbesondere von Salzen und sauren Komponenten. Falls mit einem Polyurethanverdicker bei der angestrebten Zusammensetzung des Weichspülmittels nicht das gewünschte reversibel thixotrope Fließverhalten erzielt wird, kann der Fachmann durch eine oder mehrere der folgenden Veränderungen an der Struktur des Polyurethanverdickers zu einem erfindungsgemäßen Weichspülmittel mit reversibel thixotropen Fließverhalten gelangen :
- Einführung von zwei oder mehr Substituenten mit einem langkettigen Alkylrest in das Polyurethan.
- Herstellung des Polyurethans aus einem sterisch weniger anspruchsvollen Diisocyanat.
- Herstellung des Polyurethans aus einem Polyalkylenglykol mit höherem Molekulargewicht.
Die erfindungsgemäßen Weichspülmittel enthalten vorzugsweise einen Polyurethanverdicker, der ein Additionsprodukt eines Diisocyanats mit einem Polyalkylenglykol ist, wobei das Additionsprodukt an den Kettenenden jeweils einen Ci4-C2o-Alkylrest trägt. Das Diisocyanat ist vorzugsweise ein aliphatisches Diisocyanat
und wird besonders bevorzugt ausgewählt aus Hexamethylendiisocyanat, Isophorondiisocyanat und Dicyclohexylmethylendiisocyanat . Das Polyalkylenglykol umfasst vorzugsweise mehr als 80 mol-% Ethylenoxid- Monomereinheiten und weist vorzugsweise ein Molekulargewicht von mindestens 3000 g/mol auf. Der Alkylrest ist an den Kettenenden vorzugsweise in Form einer Gruppe F^-NH-C (=0) O- verknüpft, wobei R1 der Ci4-C20- Alkylrest ist.
Quaternäre Ammoniumsalze mit textilweichmachender Wirkung und deren Herstellung sind dem Fachmann aus dem Stand der Technik bekannt.
Die erfindungsgemäßen Weichspülmittel enthalten vorzugsweise quaternäre Ammoniumsalze der Formel (I)
(I) R2 4-mN+[ (CH2) n-Q-R3]m X"
worin die Gruppen R2 unabhängig voneinander Ci-C6-Alkyl, Ci-C6-Hydroxyalkyl oder Benzyl sind,
die Gruppen R3 unabhängig voneinander Wasserstoff oder lineares oder verzweigtes Cn-C22-Alkyl oder -Alkenyl sind, wobei mindestens einer der Reste R3 nicht Wasserstoff ist,
die Gruppen Q unabhängig voneinander ausgewählt sind aus Gruppen der Formeln -0-C(O)-, -C(O)O-, -NR4-C(O)-, -C(O)- NR4-, -0-C(O)-O-, -CHR5-O-C(O) - oder -CH (OCOR3) -CH2-O-C (O) -, wobei R4 Wasserstoff, Methyl, Ethyl, Propyl oder Butyl ist und R5 Wasserstoff oder Methyl ist,
m von 1 bis 4 ist,
n von 1 bis 4 ist,
und X ein für Weichspüler geeignetes Anion ist.
Für Weichspüler geeignete Anionen sind insbesondere Chlorid, Bromid, Methylsulfat, Ethylsulfat, Sulfat und Nitrat.
Besonders bevorzugt sind Verbindungen der Formel (I), in denen R2 Methyl ist, Q -0-C(O)- oder -NH-C(O)- ist, m = 2 oder 3 ist, n = 2 ist und X~ Chlorid oder Methylsulfat ist. Vorzugsweise werden diese Verbindungen in Form von
Mischungen verwendet, wobei Verbindungen im Mittel 1,2 bis 2,5 Gruppen R3 enthalten, die nicht Wasserstoff sind. Weiter bevorzugt beträgt der Anteil an Nicht-Wasserstoff- Gruppen R3 im Mittel 1,4 bis 2,0, am meisten bevorzugt 1,6 bis 1,9.
Bevorzugte Verbindungen der Formel (I) sind quaternäre Ammoniumsalze der Formeln (II) bis (IV)
(II) R6N+[CH2CHR8OH] [CH2CHR8OC (O)R7I2 X"
(III) R6 2N+ [CH2CHR8OC (O)R7J2 X"
(IV) R6N+[CH2CHR8OH] [CH2CH2NHC (O)R7I2 X"
wobei die Gruppen R6 unabhängig voneinander Ci-Cδ-Alkyl, Ci-C6-Hydroxyalkyl oder Benzyl sind,
die Gruppen R7 unabhängig voneinander lineares oder verzweigtes Cn-C22-Alkyl oder -Alkenyl sind, und
die Gruppen R8 Wasserstoff oder Methyl sind.
In diesen Formeln ist die Gruppe -C(O)R7 vorzugsweise ein Fettsäurerest. Geeignete Fettsäuren sind aus natürlichen Triglyceriden erhältlich, vorzugsweise aus Talg, Pflanzenölen, teilhydriertem Talg oder teilhydrierten Pflanzenölen. Geeignete Quellen für Triglyceride sind beispielsweise Sojaöl, Talg, teilhydrierter Talg, Palmöl, Palmkernöl, Rapsöl, Kokosnussöl, Sonnenblumenöl, Maisöl, Reisöl und Tallöl. Die Fettsäuren aus natürlichen Quellen sind in der Regel Mischungen von unverzweigten und verzweigten, sowie gesättigten und ungesättigten aliphatischen Fettsäuren. Um die Eigenschaften des Weichspülers, wie weich machende Wirkung und Rücknetzvermögen des behandelten Gewebes, einzustellen, können aus unterschiedlichen natürlichen Quellen erhaltene Fettsäuren in Mischung verwendet werden. Der Anteil an ungesättigten Fettsäureresten R7 beträgt vorzugsweise mindestens 10 %, besonders bevorzugt mindestens 25 % und insbesondere 40 % bis 70 %. Der Anteil an mehrfach ungesättigten Gruppen R7 beträgt vorzugsweise weniger als 10 %, besonders bevorzugt weniger als 5 % und insbesondere weniger als 3 %. Falls erforderlich kann der Anteil an mehrfachungesättigten Fettsäureresten durch eine Teilhydrierung verringert werden, um die Lagerstabilität des Produkts hinsichtlich Farbveränderung und Geruchsentwicklung zu verbessern. Der Anteil an ungesättigten Fettsäureresten, ausgedrückt als Iodzahl der freien Fettsäure, liegt vorzugsweise im Bereich einer Iodzahl von 5 bis 150, besonders bevorzugt 5 bis 50. In den ungesättigten Fettsäureresten ist Verhältnis von eis- und trans-Isomeren der Doppelbindungen vorzugsweise größer als 1:1 und besonders bevorzugt im Bereich von 4:1 bis 50:1.
Ebenfalls bevorzugt sind quaternäre Ammoniumsalze der Formeln (V) bis (VII)
(V) R6 2R7 2N+ X"
(VI ) [ R -C ( O) NHCH2CH2 J 2N+R6 [ CH2CH2OH ] X"
wobei die Reste R6, R7 and X die gleiche Bedeutung wie in den Formeln (II) bis (IV) haben und Q für -0-C(O)- oder -NH-C(O)- steht.
Die erfindungsgemäßen wässrigen Weichspülmittel enthalten vorzugsweise ein oder mehrere quaternäre Ammoniumsalze in einer Menge von insgesamt 2 bis 10 Gew.-%, besonders bevorzugt 2 bis 6 Gew.-%, und einen oder mehrere
Polyurethanverdicker in einer Menge von insgesamt 0,001 bis 2 Gew.-%, besonders bevorzugt 0,005 bis 1 Gew.-% und insbesondere 0,005 bis 0,5 Gew.-%.
Die erfindungsgemäßen wässrigen Weichspülmittel können darüber hinaus noch weitere Additive enthalten, die dem Fachmann für die Formulierung von Weichspülmitteln bekannt sind, insbesondere die aus US 6,737,392 Spalte 8, Zeile 1 bis Spalte 14, Zeile 6 bekannten Additive.
Die nachfolgenden Beispiele verdeutlichen die Erfindung, ohne jedoch deren Gegenstand zu beschränken.
Beispiele
Herstellung der wässrigen Weichspülmittel
Bei 35°C wurde Wasser mit dem Farbstoff Sandolan Walkblau NBL 150 (Hersteller Clariant, 0,15 Gew.-% bezogen auf die Gesamtmenge an Weichspüler) vorgelegt. Unter Rühren mit 500 Umdrehungen/min wurde auf 500C erwärmtes Rewoquat WE Ii (teilhydriertes Methyl-tris- (hydroxyethyl) -ammonium-di- talgfettsäureester-methosulfat, 90 Gew.-% in Isopropanol) in der angegebenen Menge zugegeben. Die erhaltene
Dispersion wurde weitere 20 min mit 620 Umdrehungen/min gerührt. Danach wurde abgekühlt und bei 300C 0,2 Gew.-% Parfumöl Skyline DW 10557 (Hersteller Symrise) zugegeben. Nach Abkühlen auf Raumtemperatur wurde das Verdickungsmittel zugegeben und die Dispersion 10 min bei 520 Umdrehungen/min gerührt.
Folgende Verdickungsmittel wurden verwendet:
Tego Visco Plus 3030™ (Polyurethanverdicker, Polymergehalt 60 Gew.-%), Hersteller Degussa AG
Accusol 880™ (Polyurethanverdicker, Polymergehalt 35 Gew.-%), Hersteller Rohm und Haas
Acrysol RM-8W™, (Polyurethanverdicker, Polymergehalt 17,5 Gew.-%), Hersteller Rohm und Haas
Acrysol RM-825™, (Polyurethanverdicker, Polymergehalt 25 Gew.-%), Hersteller Rohm und Haas
Die Zusammensetzungen der hergestellten wässrigen Weichspülmittel sind in Tabelle 1 angeführt.
Tabel le 1
Zusammensetzungen der Weichspülmittel (Der Rest zu
100 Gew.-% ist Wasser, Farbstoff und Parfumöl)
Bestimmung des Fließverhaltens
Das thixotrope Fließverhalten wurde mit einem Rotationsviskosimeter Modell Stresstech des Herstellers Reologica bestimmt. Die Messungen erfolgten mit Zylindergeometrie durch oszillierende Messung bei einer Oszillationsfrequenz von 1 Hz in einem Messbecher Modell EMB-Z3 mit 26,5 mm Inndurchmesser unter Verwendung eines oszillierenden Zylinders Modell CC25 mit 25 mm Außendurchmesser. Es wurde bei 23°C unmittelbar nacheinander 300 s bei einer Schubspannung von 0,2 Pa, 120 s bei einer Schubspannung von 30 Pa und 900 s bei einer Schubspannung von 0,2 Pa gemessen. Durch Kontrollmessungen bei der gleichen Oszillationsfrequenz, bei denen die
Viskosität in Abhängigkeit von der Schubspannung bestimmt wurde, wurde sichergestellt, dass bei allen Proben die Messung mit einer Schubspannung von 0,2 Pa im linear- viskoelastischen Bereich erfolgte.
Die Ergebnisse der Messungen sind in Tabelle 2 und Fig. 1 bis 4 wiedergegeben.
Tabelle 2
Viskosität vor Scherbelastung (0-300 s) , unter Scherbelastung** (300-420 s) und nach Scherbelastung (420-1200 s) .
Beispiel 7 Beispiel 8* Beispiel 9* Beispiel 10*
t [S] Viskosität η [Pa s]
1 3,32 0,864 1,05 1,07
*nicht erfindungsgemäß
Fig. 1: Beispiel 7 (erfindungsgemäß)
Fig. 2: Beispiel 8 (nicht erfindungsgemäß)
Fig. 3: Beispiel 9 (nicht erfindungsgemäß)
Fig. 4: Beispiel 10 (nicht erfindungsgemäß)
Bestimmung der Lagerstabilität
Zur Bestimmung der Lagerstabilität wurde die Viskosität innerhalb von 0,5 h nach der Herstellung und nach 12 Wochen Lagerung bei Zimmertemperatur bestimmt. Die Messung der Viskosität erfolgte mit einem Brookfield-Viskosimeter bei 200C mit Spindel LVT Nr. 2 bei einer Rotationsgeschwindigkeit von 30 min -1
Die Ergebnisse der Messungen sind in Tabelle 3 wiedergegeben .
Tabelle 3
Viskosität vor und nach 12 Wochen Lagerung
Die erfindungsgemäßen Weichspülmittel mit einem Polyurethanverdicker, der ein reversibel thixotropes Fließverhalten bewirkt, zeigen eine gute Stabilität der
Viskosität, die sich während einer Lagerung über 12 Wochen nur wenig gegenüber der Viskosität unmittelbar nach der Herstellung ändert. Durch eine Qualitätskontrolle nach der Produktion kann bei diesen Weichspülmitteln sicher gestellt werden, dass das Produkt den Verbraucher mit einer vorherbestimmten Viskosität erreicht. Die Weichspülmittel mit einem aus dem Stand der Technik bekannten Polyurethanverdicker, der kein reversibel thixotropes Fließverhalten bewirkt, zeigen während der Lagerung eine stärkere Veränderung der Viskosität. Bei ihnen kann nicht vorherbestimmt werden, mit welcher Viskosität das Produkt den Verbraucher erreicht.