DE68920006T2

DE68920006T2 - Weichspülmittel.

Info

Publication number: DE68920006T2
Application number: DE68920006T
Authority: DE
Inventors: Moriyasu Murata; Kazuhiko Okabe; Kohshiro Sotoya; Masaaki Yamamura
Original assignee: Kao Corp
Current assignee: Kao Corp
Priority date: 1988-11-21
Filing date: 1989-11-14
Publication date: 1995-05-11
Anticipated expiration: 2009-11-15
Also published as: HK174496A; PH26107A; MY106944A; ES2064460T3; US5023003A; DE68920006D1; EP0370675A3; EP0370675A2; JPH02139480A; CA2003324A1; JPH0428826B2; EP0370675B1

Description

Die Erfindung betrifft eine Weichmacherzusammensetzung, welche damit behandelter Kleidung eine ausgezeichnete Wasserabsorbtionsfähigkeit verleiht.
Die meisten der zur Zeit kommerziell erhältlichen Weichmacherzusammensetzungen für den gewöhnlichen Haushaltsgebrauch sind Zusammensetzungen, welche als Hauptbestandteil Di-(hydriertes Rindertalg-alkyl)dimethylammoniumchlorid enthält.
Dieses quaternäre Ammoniumsalz verleiht verschiedenen Fasern, selbst bei Verwendung in geringen Mengen, gute Weichmacher- und antistatische Effekte.
Es wird angenommen, daß ein Weichmachermolekül eine lipophile Eigenschaft vermitteln soll, um ausgezeichnete Weichmachereffekte zu verleihen, da der Weichmachereffekt von der Erniedrigung einer Reibung an der Stoffoberfläche herrührt, welche verursacht wird durch den Gleitmitteleffekt der lipophilen Teile der auf der Stoffoberfläche absorbierten Weichmachermoleküle.
Jedoch ist diese lipophile Eigenschaft nachteilig beim Herstellen von wasserabweisender Kleidung und vermindert die Wasserabsorptionsfähigkeit der behandelten Kleidung und bewirkt eine weitgehende Verminderung der Wasserabsorptionsfähigkeit, falls die Konzentration des Weichmachermittels hoch ist.
Daher wurden viele Untersuchungen bezüglich einer Weichmacherverbindung durchgeführt, um die Wasserabsorptionsfähigkeit zu verbessern.
Es ist bekannt, daß ein quaternäres Dioleyldimethylammoniumsalz eine Weichmacherverbindung ist, welche eine ausgezeichnete Wasserabsorptionsfähigkeit (JAOCS, Bd. 60, Nr. 6, 1166-1169) verleiht.
Jedoch verleiht die Weichmacherverbindung, welche die obige Verbindung umfaßt, eine bessere Wasserabsorptionsfähigkeit als quaternäres Di-(hydriertes Rindertalg-alkyl)dimethylammoniumsalz, vermindert jedoch die Weichmachereigenschaften im Vergleich zu anderen.
Andererseits, selbst wenn die obige Verbindung mit anderen Weichmachermitteln verwendet wird, beispielsweise mit quaternärem Di-(hydriertem Rindertalg-alkyl)dimethylammoniumsalz, um die Weichmachereigenschaft zu verbessern, tritt eine Verminderung in der Wasserabsorptionsfähigkeit auf.
Die Erfinder haben daher Untersuchungen und Studien durchgeführt, um ein quaternäres Ammoniumsalz zu finden, welches eine bessere Wasserabsorptionsfähigkeit und bessere Weichmitteleigenschaft als das üblicherweise verwendete quaternäre Dioleylammoniumsalz verleiht. Als Ergebnis hiervon wurde festgestellt, daß ein ungesättigtes quaternäres Ammoniumsalz mit einer spezifischen stereoisomeren Struktur gute Weichmachereffekte ebenso wie eine weitgehend erhöhte Wasserabsorptionsfähigkeit verleiht.
Die vorliegende Erfindung schafft eine Weichmacherzusammensetzung, die wenigstens ein quaternäres Ammoniumsalz der folgenden Formeln (I) bis (III) umfaßt:
worin
R¹ und R² jeweils ein Kohlenwasserstoffradikal mit 12 bis 22 Kohlenstoffatomen, vorzugsweise 16 bis 22 Kohlenstoffatomen, und eine ungesättigte Verbindung bedeuten. Darüberhinaus schließt die stereoisomere Struktur der obigen Salze der Formel (I) sowohl das cis-Isomere und trans-Isomere ein, wobei das Verhältnis von cis-Isomer/trans-Isomer im Bereich von 25/75 bis 90/10 liegt;
R³ und R&sup4; bedeuten jeweils eine Methyl-, Ethyl- oder (CH&sub2; HO)nH- Gruppe,
worin n eine ganze Zahl von 1 bis 5 darstellt und Y H oder Methyl bedeutet; R&sup5; und R&sup6; bedeuten jeweils ein Kohlenwasserstoffradikal mit 11 bis 21 Kohlenstoffatomen, vorzugsweise 15 bis 21 Kohlenstoffatomen und eine ungesättigte Bindung. Darüberhinaus schließt die stereoisomere Struktur der obigen Salze der Formeln (II) bis (III) sowohl das cis-Isomere und das trans-Isomere ein, wobei das Verhältnis von cis-Isomer/trans-Isomer im Bereich von 25/75 bis 90/10 liegt; und X bedeutet Halogen, CH&sub3;SO&sub4; oder C&sub2;H&sub5;SO&sub4;.
Im folgenden wird die Erfindung anhand der folgenden Beispiele näher beschrieben.
Bezüglich der Eigenschaften der Weichmacherzusammensetzung der Erfindung ist das stereoisomere Verhältnis von R¹ und R² in Formel (I) und R&sup5; und R&sup6; in den Formeln (II) und (III) besonders wichtig, um den Erfordernissen hinsichtlich der Weichmachereigenschaft und der Wasserabsorptionsfähigkeit zu genügen.
Es ist nämlich notwendig, daß die stereoisomere Struktur des quaternären Ammoniumsalzes der Formeln (I) bis (III) sowohl das cis-Isomere und trans-Isomere einschließt, und darüberhinaus ist es notwendig, daß das Verhältnis von cis-Isomer/trans-Isomer im Bereich von 25/75 bis 90/10, vorzugsweise von 50/50 bis 80/20 liegt.
Das Verhältnis von cis-Isomer zu trans-Isomer in der Erfindung bedeutet beispielsweise, bezogen auf das Verbindungssalz der Formel (I), das gesamte Verhältnis sowohl von R¹ und R².
Als Beispiel, bezogen auf das Salz der Verbindung der Formel (I), kann R¹ das cis-Isomere und R² das trans-Isomere sein.
Das vorliegende Verhältnis kann auch erhalten werden durch Mischen eines Salzes, worin beide R¹ und R² das cis-Isomer darstellen, mit einem Salz, worin beide R¹ und R² das trans-Isomer darstellen, so daß das Gesamtverhältnis von cis-Isomerem zu trans-Isomerem innerhalb des oben beschriebenen erforderlichen Bereiches liegt.
Auf ähnliche Weise kann das Verhältnis bezüglich R&sup5; und R&sup6; in dem Salz der Verbindung der Formeln (II) und (III) auch erhalten werden.
Es gibt verschiedene Verfahren zum vorzugsweisen Einstellen des Verhältnisses des cis-Isomeren zum trans-Isomeren, um zum kennzeichnenden Merkmal der Erfindung zu gelangen.
Ein Verfahren zum Einstellen des Verhältnisses von cis- und trans-Isomerem ist das Mischen von quaternärem Ammoniumsalz in cis-isomerer und trans-isomerer Form, nachdem diese getrennt hergestellt worden sind.
Ein anderes Verfahren ist die Herstellung des quaternären Ammoniumsalzes aus einer Mischung einer Fettsäure oder deren Ester in cis-isomerer und trans-isomerer Form und anschließendem Mischen gemäß dem gewünschten Verhältnis.
Ein weiteres Verfahren ist die Herstellung des quaternären Ammoniumsalzes aus der Mischung nach Einstellung von dessen Verhältnis durch Isomerisieren eines Teils der Fettsäure oder deren Ester in cis-isomerer Form in die trans-isomere Form in Gegenwart beispielsweise eines metallischen Katalysators usw.
Noch ein weiteres Verfahren zum Einstellen des Verhältnisses ist die Isomerisierung des cis-Isomeren und trans-Isomeren während des Verfahrens zur Herstellung des quaternären Ammoniumsalzes unter Verwendung der Fettsäure oder deren Ester als Vorläufer.
Beispiele für Fettsäuren, die als Vorläufer des Salzes der Verbindung der obigen Formeln (I) bis (III) verwendet werden, sind cis-6-Octadecansäure, cis-9-Octadecansäure (Ölsäure), cis-13- Docosensäure, trans-6-Octadecansäure, trans-7-Octadecansäure, trans-13-Docosensäure.
Beim Herstellen der Weichmacherzusammensetzung der vorliegenden Erfindung wird das ungesättigte quaternäre Ammoniumsalz der oben beschriebenen Formeln (I) bis (III) gewöhnlich im Bereich von 3 bis 20 Gew.-%, bezogen auf das Gesamtgewicht der Zusammensetzung, eingesetzt.
Um sowohl die Weichmachereigenschaft als auch die Wasserabsorptionsfähigkeit zu verleihen, ist es notwendig, daß sowohl das cis-Isomere als auch das trans-Isomere zusammen vorhanden sind, und daß weiterhin das Verhältnis innerhalb eines wie oben diskutierten gewissen Bereiches liegt.
Die Erfinder nehmen an, daß beim Adsorbieren des erfindungsgemäßen quaternären Ammoniumsalzes auf die Kleidung die Orientierung der Salze aufgrund dieser Mischung von cis-Isomerem und trans-Isomerem gestört ist, und daß diese gestörte Orientierung zu einer Abnahme der Wasserabstoßung bei Erhöhung der Wasserabsorptionsfähigkeit führt.
Falls das Verhältnis von cis-Isomerem zu trans-Isomerem weniger als 25/75 beträgt, nimmt die Wasserabsorptionsfähigkeit beträchtlich ab.
Falls das Verhältnis von cis-Isomerem zu trans-Isomerem größer als 90/10 ist, nehmen sowohl die Wasserabsorptionsfähigkeit als auch die Weichmachereigenschaft ab.
Bei Durchführung der vorliegenden Erfindung können Dimethylpolysiloxan (Silikon) oder modifiziertes Silikon zu der Zusammensetzung im Bereich von 0,5 bis 10 Gew.-%, bezogen auf das Gewicht der Verbindung in den Formeln (I) bis (III) zugesetzt werden, um die Weichmachereigenschaft und Wasserabsorptionsfähigkeit des ungesättigten quaternären Ammoniumsalzes der Formeln (I) bis (III) zu verstärken.
Silikon ist als Bestandteil bekannt, welcher den Weichmachereffekt und die ironing-Charakteristiken eines Stoffes verstärkt (s. Japanische Patentoffenlegungsschrift Nr. 52-53094).
Es ist ebenso bekannt, daß Silikon selbst eine wasserabstoßende Wirkung besitzt und die Wasserabsorptionsfähigkeit nachteilig beeinflußt.
Die Tatsache, daß Silikon die Wasserabsorptionsfähigkeit verstärkt, wenn es zusammen mit dem erfindungsgemäßen spezifischen ungesättigten quaternären Ammoniumsalz verwendet wird, ist überraschend, da dies gegensätzlich zu dem aus dem Stand der Technik Erwarteten ist.
Spezifischer ist ein Dimethylpolysiloxan oder ein modifiziertes Silikon mit einer Viskosität von 20·10 000 mPa·s (20 bis 10 000 cps) bei 25ºC bevorzugt.
Modifizierte Silikone, die in der vorliegenden Erfindung nützlich sind, schließen beispielsweise Polyoxyethylen-modifiziertes Silikon und Amino-modifiziertes Silikon ein.
Es ist bevorzugt, daß die Modifikationsmenge weniger als 10% beträgt.
Es ist bevorzugt, daß Dimethylpolysiloxan oder modifizierte Silikone mit einem nichtionischen oberflächenaktiven Mittel vom Polyoxyethylen-Typ oder einem kationischen oberflächenaktiven Mittel vom Monoalkyl-kationischen Typ oder Dialkyl-kationischen Typ vor ihrer Verwendung emulgiert werden.
Zusätzlich zu den quaternären Ammoniumsalzen der Formeln (I) bis (III) können die folgenden Substanzen in irgendeiner Menge einverleibt werden, welche nicht die Effekte der Weichmacherzusammensetzung der vorliegenden Erfindung behindern; andere bekannte quaternäre Ammoniumsalze; Polyoxyethylenalkyl oder -alkenylether, Polyoxyethylenalkylphenylether, Polyoxyethylenoxypropylenpolyalkylenpolyamin, nichtionische oberflächenaktive Mittel, wie Glycerin oder Pentaerythrit, welches teilweise verestert wurde mit höheren Fettsäuren, wie Stearinsäure oder Ölsäure, oder 2- Ethylhexansäure; wasserlösliche Salze, wie Natriumchlorid, Ammoniumchlorid und Calciumchlorid; Lösungsmittel, wie Ethylalkohol, Isopropylalkohol, Propylenglykol und Ethylenglykol; Harnstoff; Germicide; Antioxidantien; Pigmente, Farbstoffe, Parfüms usw.
Im folgenden wird die Erfindung unter Bezugnahme auf die folgenden Beispiele weiter beschrieben.

Beispiel

Die Weichmachereffekte und die Wasserabsorptionsfähigkeit der in Tabelle 2 angegebenen Zusammensetzungen auf verschiedene Fasern wurden untersucht.
Als ungesättigtes quaternäres Ammoniumsalz der vorliegenden Erfindung wurden solche mit der in Tabelle 1 angegebenen Formel verwendet. Tabelle 1 Formel des quaternären Ammoniumsalzes Verbindung Nr. Formel Kohlenstoffzahl cis-Isomeres/trans-Isomeres
* Vergleichsbeispiel
Das Verhältnis von cis-Isomerem zu trans-Isomerem wurde durch Vergleich der Integration des cis-olefinischen Protons mit der Integration des trans-olefinischen Protons, gemessen unter Verwendung eines 400 MHz NMR (Nihon Electron Co., Ltd.), berechnet, wie beispielsweise der Fig. 1 entnommen werden kann.

(1) Weichmacherbehandlung

Ein im Handel erhältliches Baumwollhandtuch und Baumwoll-Wirk- Unterwäsche wurden wiederholt 5 fach mit einem im Handel erhältlichen Waschmittel Zab (registriertes Warenzeichen für ein Produkt der Kao Corporation) gewaschen, und die Behandlungsmittel für die Faser wurden von den so gewaschenen Faserprodukten entfernt. Die Faserprodukte wurden anschließend in 0,1% iger wäßriger Lösung der Weichmacherzusammensetzung (Wasser mit einer Härte von 3,5º DH wurde verwendet) bei einer Temperatur von 25ºC und einem Badverhältnis von 1/30 für 5 Minuten unter Rühren behandelt.

(2) Bewertung

Die gemäß dem oben erwähnten Verfahren behandelten Stoffe wurden in einem Raum luftgetrocknet und noch in einer Thermostatkammer, welche bei einer Temperatur von 25ºC und einer relativen Feuchtigkeit von 65% gehalten wurde, für 24 Stunden unbewegt stehengelassen.
Die Weichheit und Wasserabsorptionsfähigkeit jeden Stoffes wurde auf folgende Weise bewertet:

(a) Weichheit

Die Weichheit wurde gemäß dem kombinierten Vergleichs- Untersuchungsverfahren bewertet, welches zur Kontrolle einen Stoff verwendet, der mit einer Vergleichs-Weichmacherzusammensetzung (welche 5% Di-(hydriertes Rindertalg-alkyl)dimethylammoniumchlorid enthält) behandelt wurde.
Die Bewertungsskala ist wie folgt:
+2 weich
+1 relativ weich
0 entsprechend der Kontrolle
-1 relativ hart
-2 hart

(b) Wasserabsorptionsfähigkeit

Das Baumwollhandtuch und die Baumwoll-Wirk-Unterwäsche wurden in rechteckige Streifen von 3 cm · 20 cm geschnitten.
Ein Ende wurde in 2 cm tiefes Wasser eingetaucht.
Nach 15 Minuten wurde der Anstieg im Wasser auf jedem Streifen in cm gemessen.

(3) Ergebnisse

Die erhaltenen Ergebnisse sind in Tabelle 2 aufgeführt. Wie aus den in Tabelle 2 gezeigten Ergebnissen ersichtlich, war im Fall des erfindungsgemäßen Weichmachers die Wasserabsorptionsfähigkeit wesentlich verstärkt, während eine ausreichende Weichheit erhalten blieb. Tabelle 2
* Vergleichsbeispiel

Claims

1. Weichmacherzusammensetzung, umfassend wenigstens ein quaternäres Ammoniumsalz gemäß einer der folgenden Formeln (I) bis (III):

worin bedeuten:

R¹ und R² jeweils unabhängig ein Kohlenwasserstoffradikal mit 12 bis 22 Kohlenstoffatomen und einer ungesättigten Bindung;

R³ und R&sup4; jeweils eine Methyl-, Ethyl- oder (CH&sub2; HO)n-Gruppe,

worin n eine ganze Zahl von 1 bis 5 ist und Y steht für Y oder Methyl;

R&sup5; und R&sup6; ein Kohlenwasserstoffradikal mit 11 bis 21 Kohlenstoffatomen und einer ungesättigten Bindung;

X ein Halogen, CH&sub3;SO&sub4; oder C&sub2;H&sub5;SO&sub4;;

worin jedes Salz gemäß der Formeln (I) bis (III) sowohl das cis-Isomere als auch das trans-Isomere einschließt, wobei das Verhältnis von cis-Isomer und trans-Isomer ein molares Verhältnis von 25/75 bis 90/10 ist.

2. Weichmacherzusammensetzung nach Anspruch l, worin R¹ und R² jeweils unabhängig 16 bis 22 Kohlenstoffatome besitzen.

3. Weichmacherzusammensetzung nach Anspruch 1 oder 2, worin das Verhältnis von cis-Isomer/trans-Isomer im Bereich von 50/50 bis 80/20 liegt.

4. Weichmacherzusammensetzung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, umfassend weiterhin Dimethylpolysiloxan oder modifiziertes Silikon.

5. Weichmacherzusammensetzung nach Anspruch 4, worin Dimethylpolysiloxan oder modifiziertes Silikon eine Viskosität von 20 bis 10 000 mPa·s (20 bis 10 000 CPS) bei 25ºC besitzt.

6. Weichmacherzusammensetzung nach Anspruch 4, worin die Menge an Dimethylpolysiloxan oder modifiziertem Silikon im Bereich von 0,5 bis 10 Gew.-%, bezogen auf das Gewicht der Verbindung gemäß Formel (I) bis (III), liegt.

7. Weichmacherzusammensetzung nach Anspruch 1, worin das quaternäre Ammoniumsalz gemäß der Formeln (I) bis (III) in einer Menge von 3 bis 20 Gew.-%, bezogen auf das Gesamtgewicht der Zusammensetzung, enthalten ist.

8. Verfahren zum Weichmachen von Stoffen, umfassend das Behandeln von Stoffen mit einer wäßrigen Lösung einer Weichmacherzusammensetzung gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche.