[0001] Die Erfindung betrifft die Verwendung von wasserunlöslichen, vernetzten Polymerisaten
als Additiv für Wasch- und Reinigungsmittel zur Verhinderung der Farbstoffübertragung
während des Waschvorgangs sowie Wasch- und Reinigungsmittel, die diese Polymerisate
enthalten.
[0002] Die Verwendung von wasserlöslichen Homo- und Copolymerisaten aus 1-Vinylpyrrolidon
und 1-Vinylimidazol als Farbstoffübertragungsinihibitor für Wasch- und Reinigungsmittel
ist bekannt, vgl. DE-B-22 32 353 und DE-A-28 14 287. Die bekannten Polymerisate haben
den Nachteil, daß sie weder biologisch abbaubar sind noch durch Adsorption am Klärschlamm
aus dem Abwasser vollständig entfernt werden können. In der DE-A-28 14 287 werden
außer wasserlöslichen Polymerisaten auch wasserunlösliche Polymerisate auf Basis von
1-Vinylimidazol als Farbstoffübertragungsinhibitor beschrieben. Wie in dieser Literaturstelle
ausgeführt wird, führt der Einbau von Vernetzern in die Polymerisate zu dreidimensional
vernetzten Polymeren mit hoher Viskosität und abnehmender Wasserlöslichkeit. Der Anteil
der Vernetzer im Copolymerisat soll daher vorzugsweise weniger als 5 mol-% betragen.
Gemäß der Lehre dieser Veröffentlichung sollen die Polymerisate in Wasser löslich
bzw. durch Einbau hydrophober Monomerbausteine dispergierbar sein, so daß der Einsatz
wasserunlöslicher vernetzter Polymerisate nicht empfohlen wird. Die angegebenen Beispiele
belegen dies.
[0003] Aus der WO-A-94/2578 ist bekannt, Poly-(4-vinylpyridin-N-oxid) als Farbstoffübertragungsinhibitor
in Waschmitteln zu verwenden. Auch hierbei handelt es sich um wasserlösliche Polymerisate.
[0004] Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, Farbstoffübertragungsinhibitoren für Wasch-
und Reinigungsmittel zur Verfügung zu stellen, die gegenüber den bekannten Inhibitoren
zu einem hohen Maße aus dem Abwasser eliminierbar sind.
[0005] Die Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst mit der Verwendung von wasserunlöslichen,
vernetzten Polymerisaten, die Einheiten von 1-Vinylpyrrolidon und/oder 1-Vinylimidazolen
der Formel

in der R, R
1 und R
2 gleich oder verschieden sind und für H, C
1- bis C
4-Alkyl oder Phenyl stehen, oder von 4-Vinylpyridin-N-oxid einpolymerisiert enthalten,
in feinteiliger Form, wobei mindestens 90 Gew.-% der Polymerisate ein Partikelgröße
von 0,1 bis 500 µm haben, als Additiv für Wasch- und Reinigungsmittel zur Verhinderung
der Farbstoffübertragung während des Waschvorgangs.
[0006] Gegenstand der Erfindung sind außerdem Wasch- und Reinigungsmittel auf der Basis
von Tensiden und gegebenenfalls Buildern sowie anderen üblichen Bestandteilen, wobei
die Wasch- und Reinigungsmittel 0,1 bis 10 Gew.-%, bezogen auf die jeweilige Formulierung,
an wasserunlöslichen, vernetzten Polymerisaten enthalten, die Einheiten von 1-Vinylpyrrolidon
und/oder 1-Vinylimidazolen der Formel

in der R, R
1 und R
2 gleich oder verschieden sind und für H, C
1- bis C
4-Alkyl oder Phenyl stehen, oder von 4-Vinylpyridin-N-oxid einpolymerisiert enthalten,
in feinteiliger Form, wobei mindestens 90 Gew.-% der Polymerisate eine Partikelgröße
von 0,1 bis 500 µm haben.
[0007] Wasserunlösliche vernetzte Polymerisate wurden bisher aus sorptionskinetischen Gründen
nicht als Farbstoffübertragungsinhibitoren verwendet. Überraschend wurde jetzt gefunden,
daß wasserunlösliche vernetzte Polymerisate, die eine Partikelgröße von 0,1 bis 500
µm haben, hervorragende Farbstoffübertragungsinhibitoren sind und in ihrer Wirksamkeit
die wasserlöslichen Polymerisate teilweise sogar übertreffen.
[0008] Geeignete wasserunlösliche, vernetzte Polymerisate sind beispielsweise dadurch erhältlich,
daß man als Monomere der Gruppe (a) 1-Vinylpyrrolidon und/oder 1-Vinylimidazole der
Formel

in der R,R
1 und R
2 gleich oder verschieden sind und für H, C
1- bis C
4-Alkyl oder Phenyl stehen. Die Substituenten R, R
1 und R
2 stehen bevorzugt für H, CH
3 und C
2H
5.
[0009] Monomere der Gruppe (a) sind beispielsweise 1-Vinylimidazol, 2-Methyl-1-vinylimidazol,
2-Ethyl-1-vinylimidazol, 2-Propyl-1-vinylimidazol, 2-Butyl-1-vinylimidazol, 2, 4-Dimethyl-1-vinylimidazol,
2,5-Dimethyl-1-vinylimidazol, 2-Ethyl-4-methyl-1-vinylimidazol, 2-Ethyl-5-methyl-1-vinylimidazol,
2, 4, 5-Trimethyl-l-vinylimidazol, 4, 5-Diethyl-2-methyl-1-vinylimidazol, 4-Methyl-1-vinylimidazol,
5-Methyl-1-vinylimidazol, 4-Ethyl-1-vinylimidazol, 4,5-Dimethyl-1-vinylimidazol oder
2,4,5-Triethyl-1-vinylimidazol. Man kann auch Mischungen der genannten Monomere in
beliebigen Verhältnissen einsetzen. Vorzugsweise setzt man 2-Methyl-1-vinylimidazol,
2-Ethyl-1-vinylimidazol, 2-Ethyl-4-methyl-1-vinylimidazol, 4-Methyl-1-vinylimidazol
oder Mischungen aus 1-Vinylpyrrolidon und 1-Vinylimidazol oder Mischungen aus 1-Vinylpyrrolidon
und 2-Methyl-1-vinylimidazol als Monomer der Gruppe (a) ein. Ganz besonders bevorzugt
werden 1-Vinylimidazol, 1-Vinylpyrrolidon und 2-Methyl-1-vinylimidazol. Die Polymerisate
enthalten die Monomeren der Gruppe (a) vorzugsweise in Mengen von 40 bis 100 Gew.-%
einpolymerisiert.
[0010] Um die vernetzten, wasserunlöslichen Polymerisate herzustellen, kann man die Monomeren
der Gruppe (a) gegebenenfalls mit den Monomeren der Gruppe (b) copolymerisieren. Hierunter
sollen monoethylenisch ungesättigte Monomere verstanden werden, die von den Monomeren
der Gruppe (a) verschieden sind, z.B. Acrylamide, Vinylester, Vinylether, (Meth)acrylester,
(Meth)acrylsäure, Maleinsäure, Maleinsäureester, Styrol, 1-Alkene, 1-Vinylcaprolactam,
1-Vinyloxazolidinon, 1-Vinyltriazol, N-Vinylformamid, N-Vinylacetamid und/oder N-Vinyl-N-methylacetamid.
[0011] Vorzugsweise setzt man (Meth)acrylsäureester als Monomer (b) ein, die sich von Aminoalkoholen
ableiten. Diese Monomeren enthalten ein basisches Stickstoffatom. Sie werden entweder
in Form der freien Basen oder in neutralisierter oder quaternisierter Form eingesetzt.
Weitere bevorzugte Monomere sind Monomere, die ein basisches Stickstoffatom und eine
Amidgruppe im Molekül enthalten. Beispiele für die genannten bevorzugt in Betracht
kommenden Monomeren sind N,N'-Dialkylaminoalkyl(meth)acrylate, z.B. Dimethylaminoethylacrylat,
Dimethylaminoethylmethacrylat, Diethylaminoethylacrylat, Diethylaminoethylmethacrylat,
Dimethylaminopropylacrylat, Dimethylaminopropylmethacrylat, Diethylaminopropylacrylat-
und Diethylaminopropylmethacrylat. Basische Monomere, die zusätzlich eine Amidgruppierung
im Molekül enthalten, sind N,N'-Dialkylaminoalkyl(meth)acrylamide, beispielsweise
N,N'-Di-C
1- bis C
3-alkylamino-C
2- bis C
6-alkyl(meth)acrylamide, wie beispielsweise Dimethylaminoethylacrylamid, Dimethylaminoethylmethacrylamid,
Diethylaminoethylacrylamid, Diethylaminoethylmethacrylamid, Dimethylaminopropylacrylamid
und Dimethylaminopropylmethacrylamid.
[0012] Weitere Monomere, die ein basisches Stickstoffatom haben, sind 4-Vinylpyridin, 2-Vinylpyridin,
Diallyldi-(C
1- bis C
12-alkyl)ammonium-Verbindungen und Diallyl-C
1- bis C
12-alkylamine. Die basischen Monomere werden bei der Copolymerisation in Form der freien
Basen, der Salze mit organischen oder anorganischen Säuren oder in quaternierter Form
eingesetzt. Für die Quaternierung eignen sich beispielsweise Alkylhalogenide mit 1
bis 18 C-Atomen in der Alkylgruppe, beispielsweise Methylchlorid, Ethylchlorid oder
Benzylchlorid. Die Quaternierung der stickstoffhaltigen basischen Monomeren kann auch
durch Umsetzung mit Dialkylsulfaten, insbesondere mit Diethylsulfat oder Dimethylsulfat,
vorgenommen werden. Beispiele für quaternierte Monomere sind Trimethylammonium-ethylmethacrylatchlorid,
Dimethylethylammoniumethylmethacrylat-ethylsulfat und Dimethylethylammoniumethylmethacrylamidethylsulfat.
Außerdem eignen sich 1-Vinylimidazolium-Verbindungen, die beispielsweise mit C
1- bis C
18 -Alkylhalogeniden, Dialkylsulfaten oder Benzylchlorid quaterniert oder mit einer
Säure in die Salzform überführt sind. Solche Monomere können beispielsweise mit Hilfe
der allgemeinen Formel

in der
- R,R1,R2 =
- H, C1- bis C4-Alkyl oder Phenyl,
- R3 =
- H, C1 bis C18-Alkyl oder Benzyl und
- X⊖
- ein Anion ist,
charakterisiert werden. In Formel II kann das Anion ein Halogenion, ein Alkylsulfatanion
oder auch der Rest einer anorganischen oder organischen Säure sein. Beispiele für
quaternierte 1-Vinyl-imidazole der Formel II sind 3-Methyl-1-vinylimidazoliumchlorid,
3-Benzyl-1-vinylimidazoliumchlorid oder 3-Ethyl-1-vinyl-imidazoliumethylsulfat. Selbstverständlich
können auch die Polymerisate, die Monomere (a) und gegebenenfalls 1-Vinylimidazol
oder basische Monomere (c) enthalten, durch Umsetzung mit üblichen Quaternisierungsmitteln
wie Dimethylsulfat oder Methylchlorid teilweise quaternisiert werden. Sofern die Monomeren
(b) eingesetzt werden, sind sie bis zu 30 Gew.-% in der Monomermischung enthalten.
[0013] Die direkte Herstellung von wasserunlöslichen vernetzten Polymerisaten erfolgt durch
Polymerisation der Monomeren (a) und gegebenenfalls (b) in Gegenwart von Monomeren
der Gruppe (c). Hierbei handelt es sich um solche Monomeren, die mindestens 2 monoethylenisch
ungesättigte Doppelbindungen im Molekül enthalten. Verbindungen dieser Art werden
üblicherweise bei Polymerisationsreaktionen als Vernetzer eingesetzt.
[0014] Geeignete Vernetzer dieser Art sind zum Beispiel Acrylester, Methacrylester, Allylether
oder Vinylether von mindestens zweiwertigen Alkoholen. Die OH-Gruppen der zugrundeliegenden
Alkohole können dabei ganz oder teilweise verethert oder verestert sein; die Vernetzer
enthalten aber mindestens zwei ethylenisch ungesättigte Gruppen. Beispiele für die
zugrundeliegenden Alkohole sind zweiwertige Alkohole wie 1,2-Ethandiol, 1,2-Propandiol,
1,3-Propandiol, 1,2-Butandiol, 1,3-Butandiol, 2,3-Butandiol, 1, 4-Butandiol, But-2-en-1,4-diol,
1,2-Pentandiol, 1,5-Pentandiol, 1,2-Hexandiol, 1,6-Hexandiol, 1, 10-Decandiol, 1,
2-Dodecandiol, 1, 12-Dodecandiol, Neopentylglycol, 3-Methylpentan-1,5-diol, 2, 5-Dimethyl-1,
3-hexandiol, 2,2,4-Trimethyl-1,3-pentandiol, 1, 2-Cyclohexandiol, 1,4-Cyclohexandiol,
114-Bis(hydroxymethyl)cyclohexan, Hydroxypivalinsäure-neopentylglycolmonoester, 2,2-Bis
(4-hydroxyphenyl)propan, 2,2-Bis[4-(2-hydroxypropyl)phenyl]propan, Diethylenglykol,
Triethylenglykol, Tetraethylenglykol, Dipropylenglykol, Tripropylenglykol, Tetrapropylenglykol,
3-Thiopentan-1,5-diol, sowie Polyethylenglykole, Polypropylenglykole und Polytetrahydrofurane
mit Molekulargewichten von jeweils 200 bis 10 000. Außer den Homopolymerisaten des
Ethylenoxids bzw. Propylenoxids können auch Blockcopolymerisate aus Ethylenoxid oder
Propylenoxid oder Copolymerisate, die Ethylenoxid- und Propylenoxid-Gruppen eingebaut
enthalten, eingesetzt werden. Beispiele für zugrundeliegende Alkohole mit mehr als
zwei OH-Gruppen sind Trimethylolpropan, Glycerin, Pentaerythrit, 1,2,5-Pentantriol,
1,2,6-Hexantriol, Triethoxycyanursäure, Sorbitan, Zucker wie Saccharose, Glucose,
Mannose. Selbst; verständlich können die mehrwertigen Alkohole auch nach Umsetzung
mit Ethylenoxid oder Propylenoxid als die entsprechenden Ethoxylate bzw. Propoxylate
eingesetzt werden.
[0015] Weitere geeignete Vernetzer sind die Vinylester oder die Ester einwertiger, ungesättigter
Alkohole mit ethylenisch ungesättigten C
3- bis C
6-Carbonsäuren, beispielsweise Acrylsäure, Methacrylsäure, Itaconsäure, Maleinsäure
oder Fumarsäure. Beispiele für solche Alkohole sind Allylalkohol, 1-Buten-3-ol, 5-Hexen-1-ol,
1-Octen-3-ol, 9-Decen-1-ol, Dicyclopentenylalkohol, 10-Undecen-1-ol, Zimtalkohol,
Citronellol, Crotylalkohol oder cis-9-Octadecen-1-ol. Man kann aber auch die einwertigen,
ungesättigten Alkohole mit mehrwertigen Carbonsäure verestern, beispielsweise Malonsäure,
Weinsäure, Trimellitsäure, Phthalsäure, Terephthalsäure, Citronensäure oder Bernsteinsäure.
[0016] Weitere geeignete Vernetzer sind Ester ungesättigter Carbonsäuren mit den oben beschriebenen
mehrwertigen Alkoholen, beispielsweise der Ölsäure, Crotonsäure, Zimtsäure oder 10-Undecensäure.
[0017] Geeignet sind außerdem geradkettig oder verzweigte, lineare oder cyclische, aliphatische
oder aromatische Kohlenwasserstoffe, die über mindestens zwei Doppelbindungen verfügen,
die bei aliphatischen Kohlenwasserstoffen nicht konjugiert sein dürfen, z.B. Divinylbenzol,
Divinyltoluol, 1,7-Octadien, 1,9-Decadien, 4-Vinyl-1-cyclohexen, Trivinylcyclohexan
oder Polybutadiene mit Molekulargewichten von 200 - 20 000. Als Vernetzer sind ferner
geeignet die Acrylsäureamide, Methacrylsäureamide und N-Allyl-amine von mindestens
zweiwertigen Aminen. Solche Amine sind zum Beispiel Diaminomethan, 1,2-Diaminoethan,
1,3-Diaminopropan, 1, 4-Diaminobutan, 1, 6-Diaminohexan, 1,12-Dodecandiamin, Piperazin,
Diethylentriamin oder Isophorondiamin. Ebenfalls geeignet sind die Amide aus Allylamin
und ungesättigten Carbonsäuren wie Acrylsäure, Methacrylsäure, Itaconsäure, Maleinsäure,
oder mindestens zweiwertigen Carbonsäuren, wie sie oben beschrieben wurden.
[0018] Geeignet sind auch N-Vinyl-Verbindungen von Harnstoffderivaten, mindestens zweiwertigen
Amiden, Cyanuraten oder Urethanen, beispielsweise von Harnstoff, Ethylenharnstoff,
Propylenharnstoff oder Weinsäurediamid.
[0019] Weitere geeignete Vernetzer sind Divinyldioxan, Tetraallylsilan oder Tetravinylsilan.
Selbstverständlich können auch Mischungen der vorgenannten Verbindungen eingesetzt
werden. Vorzugsweise enthalten die unlöslichen Polymerisate N,N'-Divinylethylenharnstoff
als Vernetzer einpolymerisiert.
[0020] Bei der direkten Herstellung von wasserunlöslichen vernetzten Polymerisaten werden
die Monomeren der Gruppe (c) in Mengen bis zu 40, vorzugsweise 0,1 bis 10 Gew.-%,
bezogen auf die Monomermischungen, eingesetzt. Bevorzugt in Betracht kommende Polymerisate
enthalten mit N,N-Divinylethylenharnstoff Vernetzte Polymerisate aus 1-Vinylpyrrolidon,
1-Vinylimidazol und/oder 2-Methyl-1-vinylimidazol.
[0021] Die Monomeren werden üblicherweise unter Verwendung radikalbildender Initiatoren
polymerisiert, in der Regel in einer Inertgasatmosphäre. Als radikalbildende Initiatoren
können Wasserstoffperoxid oder anorganische Persulfate verwendet werden, ebenso organische
Verbindungen vom Peroxid-, Peroxiester-, Percarbonat- oder Azotyp, wie z.B. Dibenzoylperoxid,
Di-t-butylperoxid, t-Butylhydroperoxid, Dilauroylperoxid, t-Butylperpivalat, t-Amylperpivalat,
t-Butylperneodecanoat, 2,2' -Azobis(2-amidino-propan)dihydrochlorid, 4,4'-Azobis(4-cyanovaleriansäure),
2,2'-Azobis[2-(2-imidazolin-2-yl)propan] dihydrochlorid, 2,2'-Azo-bis (2, 4-dimethylvaleronitril),
2,2'-Azobisisobutyronitril, 2,2'-Azobis(2-methylbutyronitril) und Dimethyl-2,2'-azobis(isobutyrat).
Man kann selbstverständlich auch Initiatormischungen oder die bekannten Redoxinitiatoren
verwenden.
[0022] Die wasserunlöslichen vernetzten Polymerisate können nach allen bekannten Polymerisationsverfahren
hergestellt werden.
[0023] Geeignete Polymerisationsverfahren sind neben der Substanz- und der Gelpolymerisation
die Emulsions- und umgekehrte Emulsionspolymerisation. Insbesondere eignen sich jedoch
die Suspensionspolymerisation, die umgekehrte Suspensionspolymerisation, die Fällungspolymerisation
und die Popcornpolymerisation, die sich durch ihre leichte Durchführbarkeit auszeichnen
und bei denen der Polymerisationsprozeß so gesteuert werden kann, daß das Polymerisat
direkt in feinteiliger Form anfällt.
[0024] Bei der Suspensionspolymerisation werden die Monomeren in einer wäßrigen Salzlösung,
z.B. einer wäßrigen Natriumsulfatlösung, durch Rühren zu Tröpfchen dispergiert und
durch Zugabe eines Radikale bildenden Starters polymerisiert. Zum Stabilisieren der
dispergierten Monomertröpfchen und später der suspendierten Polymerisatteilchen können
Schutzkolloide, anorganische Suspendierhilfsmittel oder Emulgatoren eingesetzt werden.
Die Eigenschaften der Polymerisate können durch Zugabe sogenannter Porenbildner wie
Essigsäureethylester, Cyclohexan, n-Pentan, n-Hexan, n-Octan, n-Butanol, i-Decanol,
Methylethylketon oder 1-Propylacetat wesentlich beeinflußt werden. Die Teilchengröße
kann z.B. durch die Art und Konzentration an Dispergierhilfsmittel sowie durch die
Auswahl des Rührwerks und die Rührgeschwindigkeit beeinflußt werden. Das Suspensionspolymerisat
wird durch Filtrieren oder Zentrifugieren isoliert, gründlich gewaschen, getrocknet
und, falls erforderlich, zu Teilchen mit einer Größe von weniger als 500 µm gemahlen.
Das Mahlen kann auch im nassen Zustand erfolgen. Fallen die Polymere in Form feiner
Perlen an, so handelt es sich um eine Perlpolymerisation.
[0025] Bei der Methode der umgekehrten Suspensionspolymerisation werden die Monomeren in
Wasser gelöst und diese Phase in einem inerten organischen Solvens, beispielsweise
Cyclohexan, suspendiert und polymerisiert. Dem System werden zweckmäßig Schutzkolloide
oder Emulgatoren zugegeben. Nach Beendigung der Reaktion kann das Wasser z.B. durch
azeotrope Destillation entfernt und das Produkt durch Filtration isoliert werden.
[0026] Die Fällungspolymerisation beruht auf der Verwendung von Lösemitteln oder Lösemittelgemischen,
in denen sich die zu polymerisierenden Monomeren lösen, nicht jedoch das entstehende
Polymere. Das nicht oder nur begrenzt lösliche Polymere fällt während der Polymerisation
aus dem Reaktionsgemisch aus. Man erhält Dispersionen (Suspensionen), die gegebenenfalls
durch Zugabe von Dispergatoren stabilisiert werden können. Geeignete Lösemittel sind
z.B. n-Hexan, Cyclohexan, n-Heptan, Diethylether, t-Butylmethylether, Aceton, Methylethylketon,
Diethylketon, Ethyl- und Methylacetat, Hexan-1-ol und Octan-1-ol. Die Aufarbeitung
der Fällungspolymerisate erfolgt durch Filtrieren, Waschen, Trocknen und, falls notwendig,
Mahlen oder Klassieren.
[0027] Bei der Substanz- oder Massepolymerisation werden die Monomere in Abwesenheit von
Löse- oder Verdünnungsmitteln polymerisiert.
[0028] Ein spezielles Verfahren zur Herstellung vernetzter Polymerisate ist die sogenannte
Popcornpolymerisation oder proliferierende Polymerisation (Encyclopedia of Polymer
Science and Engineering, Vol. 13, S. 453-463, 1988). Sie kann als Fällungspolymerisation
oder als Polymerisation in Substanz durchgeführt werden. Auf den Einsatz eines radikalbildenden
Initiators kann hier zum Teil verzichtet werden. Auch die Zugabe von Vernetzern ist
teilweise nicht notwendig.
[0029] Löst man monoethylenisch ungesättigte Verbindungen in einem Lösemittel oder Lösemittelgemisch
und polymerisiert sie in Gegenwart geeigneter Vernetzer, so entstehen vernetzte Polymere
vom Gel-Typ. Vernetzte Polymere vom Gel-Typ können auch erhalten werden durch nachträgliches
Vernetzen von gelösten Polymeren, z.B. mit Peroxiden. So kann man beispielsweise wasserlösliche
Polymerisate von 1-Vinylpyrrolidon und/oder 1-Vinylimidazolen der Formel I (d.h. Homo-
und Copolymerisate, die jeweils durch alleiniges Polymerisieren mindestens eines Monomeren
der Gruppen (a) herstellbar sind) durch nachträgliches Vernetzen mit z.B. Peroxiden
oder Hydroperoxiden oder durch Einwirkung energiereicher Strahlen, z.B. UV-, γ- oder
Elektronenstrahlen in wasserunlösliche vernetzte Polymerisate überführen.
[0030] Gegebenenfalls kann es von Vorteil sein, die Polymerisation in Gegenwart von Polymerisationsreglern
durchzuführen. Bevorzugt werden Polymerisationsregler, die Schwefel in gebundener
Form enthalten. Verbindungen dieser Art sind beispielsweise Natriumdisulfit, Natriumdithionit,
Diethanolsulfid, Ethylthioethanol, Thiodiglykol, Di-n-hexyldisulfid, Di-n-butylsulfid,
2-Mercaptoethanol, 1,3-Mercaptopropanol, Ethylthioglykolat, Mercaptoessigsäure und
Thioglycerin.
[0031] Die Herstellung von wasserunlöslichen, vernetzten Polymerisaten, die 4-Vinylpyridin-N-oxid
(formal) einpolymerisiert enthalten, erfolgt durch vernetzende Copolymerisation von
4-Vinylpyridin und anschließende N-Oxidation des Pyridinringes mit z.B. in situ hergestellter
Peressigsäure.
[0032] Die wasserunlöslichen vernetzten Polymerisate werden in üblicher Weise isoliert und,
falls erforderlich, zu Teilchen vermahlen, die in trockenem Zustand (Feuchtigkeitsgehalt
bis maximal 2 Gew.-%) zu mindestens 90 Gew.-% eine Partikelgröße von 0,1 bis 500 µm,
vorzugsweise 0,1 bis 250 und insbesondere von 0,1 bis 50 µm besitzen.
[0033] Die Messung der Partikelgröße erfolgt an getrockneten Polymerisaten mit Hilfe der
Schwingsiebanalyse. Für den Bereich 0,1 bis 50 µm wird zusätzlich die Laserlichtbeugung
an in Luft oder in Cyclohexan (kein Quellungsmittel) dispergierten Teilchen eingesetzt
(Master Sizer, Malvern Instruments GmbH).
[0034] Das Zerkleinern kann nicht nur durch Trockenmahlen sondern selbstverständlich auch
durch Naßmahlen erfolgen. Die vernetzten Produkte, die häufig eine unregelmäßige Form
aufweisen, können, falls erwünscht, durch unterschiedliche Klassierverfahren (Sieben,
Sichten, Hydroklassieren) in verschiedene Kornklassen aufgetrennt werden. Die wasserunlöslichen
vernetzten Polymerisate werden erfindungsgemäß in feinteiliger Form, wobei mindestens
90 Gew.-% der Polymerisate eine Partikelgröße von 0,1 bis 500 µm haben, als Additiv
für Wasch- und Reinigungsmittel zur Verhinderung der Farbstoffübertragung während
des Waschvorgangs verwendet. Die Waschmittel können pulverförmig sein oder auch in
flüssiger Einstellung vorliegen. Die Zusammensetzung der Wasch- und Reinigungsmittelformulierungen
kann sehr unterschiedlich sein. Wasch- und Reinigungsmittelformulierungen enthalten
üblicherweise 2 bis 50 Gew.-% Tenside und gegebenenfalls Builder. Diese Angaben gelten
sowohl für flüssige als auch für pulverförmige Waschmittel. Wasch- und Reinigungsmittelformulierungen,
die in Europa, in den USA und in Japan gebräuchlich sind, findet man beispielsweise
in Chemical und Engn. News, Band 67, 35 (1989) tabellarisch dargestellt. Weitere Angaben
über die Zusammensetzung von Wasch- und Reinigungsmitteln können Ullmanns Encyklopädie
der technischen Chemie, Verlag Chemie, Weinheim 1983, 4. Auflage, Seiten 63-160, entnommen
werden. Die Waschmittel können gegebenenfalls noch ein Bleichmittel enthalten, z.B.
Natriumperborat, das im Fall seines Einsatzes in Mengen bis zu 30 Gew.-% in der Waschmittelformulierung
enthalten sein kann. Die Wasch- und Reinigungsmittel können gegebenenfalls weitere
übliche Zusätze enthalten, z.B. Komplexbildner, Trübungsmittel, optische Aufheller,
Enzyme, Parfümöle, andere Farbübertragungsinhibitoren, Vergrauungsinhibitoren und/oder
Bleichaktivatoren. Sie enthalten die erfindungsgemäß zu verwendenden wasserunlöslichen,
vernetzten Polymerisate in Mengen von 0,1 bis 10 Gew.-%.
[0035] Die erfindungsgemäß verwendbaren vernetzten Polymerisate können auch in Kombination
mit zur Verhinderung der Farbstoffübertragung geeigneten nicht vernetzten wasserlöslichen
Polymeren in beliebigem Verhältnis eingesetzt werden. Die erfindungsgemäß zu verwendenden
Polymerisate sind zu mindestens 90, vorzugsweise >95% aus dem Abwasser eliminierbar.
Die Prozentangaben in den Beispielen bedeuten Gewichtsprozent.
Beispiele
Herstellung von wasserunlöslichen vernetzten Polymerisaten
Beispiel 1
[0036] In einer Rührapparatur mit aufgesetzem Rückflußkühler wurde ein Gemisch aus 115 g
1-Vinylpyrrolidon, 2,3 g N,N'-Divinylethylenharnstoff, 1375 g Wasser und 1,0 g Natronlauge
(5 %ig) vorgelegt und unter Rühren im Stickstoffstrom auf 75°C erhitzt. Nach Zugabe
von 25 mg Natriumdisulfit wurde 5 Stunden bei 75°C gerührt. Das erhaltene Fällungspolymerisat
wurde auf einer Nutsche abgesaugt, mit Wasser gründlich gewaschen und im Umluftschrank
bei 60°C getrocknet. Man erhielt eine weißes, pulverförmiges Produkt in einer Ausbeute
von 95 %.
Beispiel 2
[0037]
a) In einem Rührgefäß wurde eine Lösung aus 30 g 1-Vinylpyrrolidon, 0,6 g N,N'-Divinylethylenharnstoff,
300 g Wasser und 0,4 g Natronlauge (5 %ig) auf 75°C erhitzt. Nach Zugabe von 10 mg
Natriumdithionit wurde das Reaktionsgemisch 1 Stunde bei 75°C gerührt. Zu der so erhaltenen
Suspension wurde eine Lösung von 270 g 1-Vinylimidazol, 8,0 g N,N'-Divinylethylenharnstoff
und 1200 g Wasser innerhalb von 4 Stunden dosiert. Anschließend wurde 2 Stunden bei
75°C nachpolymerisiert. Die Aufarbeitung erfolgte wie in Beispiel 1 beschrieben. Man
erhielt ein schwach gelb gefärbtes, feinkörniges Produkt in einer Ausbeute von 93
%.
b) In einem Rührgefäß wurde eine Lösung aus 30 g 1-Vinylpyrrolidon, 0,6 g N,N'-Divinylethylenharnstoff,
300 g Wasser und 0,4 g Natronlauge (5 %ig) unter Stickstoffbegasung auf 75°C erhitzt.
Nach Zugabe von 110 mg Natriumdithionit wurde das Reaktionsgemisch 30 Minuten bei
75°C gerührt. Zu der so erhaltenen Suspension wurde ein gerührtes Gemisch aus 270
g 4-Vinylpyridin (frisch destilliert), 8,1 g N,N'-Divinyl-ethylenharnstoff und 1200
g Wasser innerhalb von 4 Stunden dosiert. Anschließend wurde 2 Stunden bei 75°C nachpolymerisiert.
Die Aufarbeitung erfolgte wie in Beispiel 1 beschrieben. Man erhielt ein pulverförmiges
Produkt in einer Ausbeute von 98 %.
20 g des so hergestellten Polymerisats wurden in 400 g Essigsäure suspendiert.
Die Suspension wurde mit 25 g Wasserstoffperoxid (30 %ig) versetzt, auf 84°C erhitzt
und 7 Stunden bei dieser Temperatur gerührt. Das Polymerisat wurde abfiltriert, mit
Wasser und verdünnter Natronlauge mehrfach gewaschen und im Umlufttrockenschrank bei
60°C getrocknet. Die Ausbeute an schwach gelb gefärbtem Pulver betrug 95 %.
Beispiel 3
[0038] Die Polymerisation wurde gemäß der im Beispiel 2 beschriebenen Vorschrift durchgeführt,
jedoch bestand das Zulaufgemisch aus 90 g 1-Vinylimidazol, 2,3 g N,N'-Divinylethylenharnstoff
und 500 g Wasser. Die Ausbeute an pulverförmigem Produkt betrug 92 %.
Beispiel 4
[0039] Die Polymerisation wurde gemäß der im Beispiel 2 beschriebenen Vorschrift durchgeführt,
jedoch bestand das Zulaufgemisch aus 30 g 1-Vinylimidazol, 30 g 2-Methyl-l-vinylimidazol,
1,6 g N,N'-Divinylethylenharnstoff und 300 g Wasser. Die Ausbeute an pulverförmigem
Produkt betrug 96 %.
Beispiel 5
[0040] 72 g 1-Vinylimidazol wurden mit 3,6 g N,N'-Divinylethylenharnstoff und 1,3 g Azobisisobutyronitril
in 600 g Wasser gelöst und 4 Stunden auf 80°C erwärmt. Das erhaltene Polymerisat vom
Gel-Typ wurde auf einer Nutsche abgesaugt, mit Wasser gewaschen und im Vakuum bei
60°C getrocknet. Man erhielt ein schwach gelbes Polymerisat in nahezu quantitativer
Ausbeute.
Beispiel 6
[0041] In einem Rührgefäß wurde eine Lösung aus 1100 g Wasser, 200 g Natriumsulfat und 1
g Polyvinylpyrrolidon mit K-Wert 90 vorgelegt und kräftig gerührt. Anschließend wurde
eine Lösung aus 37,5 g 1-Vinylpyrrolidon, 112,5 g 1-Vinylimidazol, 8,5 g N,N'-Divinyl-ethylenharnstoff,
200 g Essigsäureethylester und 2,5 g Azobisisobutyronitril innerhalb von 10 Minuten
zugegeben. Das Reaktionsgemisch wurde unter Stickstoffbegasung auf 72°C erwärmt, 2,5
Stunden bei dieser Temperatur gerührt, dann mit 1,0 g Azobisisobutyronitril versetzt
und weitere 2 Stunden bei 72°C gerührt. Das Produkt wurde abgesaugt, gewaschen und
getrocknet. Man erhielt hellbraune Perlen in einer Ausbeute von 87 %.
Beispiel 7
[0042] Die Polymerisation wurde gemäß der im Beispiel 6 beschriebenen Vorschrift durchgeführt,
jedoch bestand das Zulaufgemisch aus 75 g 1-Vinylpyrrolidon, 75 g 1-Vinylimidazol,
8,1 g N,N'-Divinyl-ethylenharnstoff, 200 g Essigsäureethylester und 2,5 g Azobisisobutyronitril.
Die Ausbeute an hellbraunen Perlen betrug 85 %.
Beispiel 8
[0043]
a) In einem Rührgefäß mit aufgesetztem Rückflußkühler wurden 400 g Essigsäureethylester,
100 g 1-Vinylimidazol und 10 g N,N'-Divinylethylenharnstoff vorgelegt und unter Zugabe
von 1,0 g t-Butylperpivalat auf 72°C erwärmt. Das Reaktionsgemisch wurde 2 Stunden
bei dieser Temperatur gerührt. Das entstandene Produkt wurde über eine Filternutsche
abgesaugt, mit 100 g Essigsäureethylester gewaschen und im Vakuumtrockenschrank bei
50°C getrocknet. Man erhielt ein weißes, feinkörniges Pulver in einer Ausbeute von
90 %.
b) In einem Rührgefäß mit aufgesetztem Rückflußkühler wurden 900 g Cyclohexan, 50
g 1-Vinylimidazol, 50 g 1-Vinylpyrrolidon und 5,0 g N,N'-Divinylethylenharnstoff vorgelegt,
mit Stickstoff begast und unter Zugabe von 1,0 g 2,2'-Azobis(2-methylbutyronitril)
auf 80°C erwärmt. Das Reaktionsgemisch wurde 2 Stunden bei dieser Temperatur gerührt. Nach
Zugabe von 0,5 g 2,2'-Azobis(2-methylbutyronitril) wurde weitere 4 Stunden bei 80°C
gerührt. Um das Reaktionsgemisch rührbar zu halten, wurde es während der Polymerisation
mit insgesamt 600 g Cyclohexan verdünnt. Das entstandene Produkt wurde über eine Filternutsche
abgesaugt, mit Cyclohexan gründlich gewaschen und im Vakuumtrockenschrank bei 50°C
getrocknet. Man erhielt ein weißes, feinkörniges Pulver in einer Ausbeute von 93 %.
Beispiel 9
[0044] In einem 200 ml fassenden Kolben, der mit einem Rührer, Rückflußkühler, Thermometer
und einer Apparatur für das Arbeiten unter Schutzgas ausgestattet war, wurden 800
g Cyclohexan und 8,4 g eines Glycerinmonooleats, das mit 24 Ethylenoxideinheiten pro
Molekül umgesetzt worden war, auf 40°C aufgeheizt. Sobald diese Temperatur erreicht
war, wurde während 30 Minuten ein Gemisch aus 100 g N-Vinylpyrrolidon, 100 g N-Vinylimidazol,
10 g Divinylethylenharnstoff, 0,5 g 2,2' -Azobis(amidinopropan) dihydrochlorid und
140 g Wasser zugetropft. Anschließend wurde die Reaktionsmischung sechzehn Stunden
bei 40°C gerührt. Die Temperatur wurde anschließend bis zum Sieden des Gemisches angehoben
und das Wasser azeotrop über einen Wasserauskreiser aus dem Reaktionsgemisch abdestilliert.
Das entstandene Produkt wurde über eine Filternutzsche abgesaugt, mit 200 g Cyclohexan
gewaschen und im Vacuumtrockenschrank bei 50°C für 8 Stunden getrocknet. Man erhielt
186 g eines feinen Pulvers.
Anwendungsbeispiele
[0045] Die Wirksamkeit bezüglich Farbübertragungsinhibierung wird durch Waschversuche in
Gegenwart von Farbstoff belegt. Dieser wird entweder während des Waschvorganges von
Baumwolltestfärbungen abgelöst oder der Waschflotte als Farbstofflösung direkt zugesetzt.
[0046] Tabelle 1 enthält die Waschbedingungen. Die Zusammensetzung des verwendeten Waschmittels
ist in Tabelle 2 angegeben.
[0047] Die Reflexion der gewaschenen Prüfgewebe wurde mit dem Meßgerät Elrepho 2000 von
Data Color bestimmt. Die Auswertung erfolgte im Falle von Direktblau 71 bei 600 nm
im Falle von Direktorange 39 bei 440 nm.
Tabelle 1
| |
Waschbedingungen |
| Gerät |
Launder-o-meter |
| Zyklen |
1 |
| Temperatur |
60°C |
| Dauer |
30 min |
| Wasserhärte |
3 mmol Ca2+, Mg2+ (4:1)/1 |
| Prüfgewebe |
10 g Baumwolle, 5 g Polyester/Baumwolle, |
| 5 g Polyester |
| Flottenverhältnis |
1:12,5 |
| Flottenmenge |
250 ml |
| Waschmittelkonzentration |
6 g/1 |
Farbstoffkonzentration: 0,001 % Direktblau 71 oder Direktorange 39 als 0,25 %ige
wäßrige Lösung oder
- Testfärbung
- 0,2 g mit Direktorange 39 oder Direktblau 71 gefärbtes Baumwollgewebe
Tabelle 2
| |
Zusammensetzung Waschmittel (%) |
| Additionsprodukt von 7 mol Ethylenoxid an 1 mol C13C15oxalkohol |
6,6 |
| Na-C10C13 -alkylbenzolsulfonat, 50 %ig |
18 |
| Zeolith A |
45 |
| Na-citrat 5,5 H2O |
12 |
| Seife |
1,8 |
| Copolymerisat aus 70 Gew.-% Acrylsäure und 30 Gew.-% Maleinsäure, Molmasse 70 000 |
5,0 |
| Na-carbonat |
7 |
| Mg-silikat |
0,8 |
| Carboxymethylcellulose |
0,8 |
| Rest H2O |
auf 100 |
[0048] Die gemäß den Beispielen 1 bis 9 hergestellten wasserunlöslichen vernetzten Polymerisate
wurden für die Polymeren 1 bis 15 in die in Tabelle 3 angegebenen Kornklassen aufgetrennt,
wobei mindestens 90 Gew.-% der Polymerisate eine Partikelgröße in dem angegebenen
Bereich haben. Die Polymeren 1 bis 15 wurden zur Prüfung der Farbübertragungsinhibierung
in der in Tabelle 2 beschriebenen Waschmittelformulierung getestet, wobei die Polymeren
die in Tabelle 3 angegebene Partikelgröße hatten.
Tabelle 3
| |
hergestellt gemäß Beispiel |
Partikelgröße der Polymerisate [µm] |
| Polymer 1 |
1 |
250 - 500 |
| Polymer 2 |
1 |
0,1 - 50 |
| Polymer 3 |
2a |
0,1 - 50 |
| Polymer 4 |
3 |
50 - 100 |
| Polymer 5 |
2a |
500 - 750 |
| Polymer 6 |
6 |
50 - 100 |
| Polymer 7 |
7 |
50 - 100 |
| Polymer 8 |
8 |
50 - 100 |
| Polymer 9 |
5 |
50 - 100 |
| Polymer 10 |
4 |
100 - 250 |
| Polymer 11 |
9 |
50 - 100 |
| Polymer 12 |
2a |
0,1 - 20 |
| Polymer 13 |
2b |
0,1 - 20 |
| Polymer 14 |
8b |
0,1 - 20 |
| Polymer 15 |
9 |
0,1 - 20 |
Tabelle 4
| Farbübertragungsinhibierung |
| |
Testfärbung |
Direktblau 71 |
Direktblau 71 |
| |
Prüfgewebe: |
Baumwolle |
Polyester/Baumwolle |
| |
|
Reflexion (%) |
Reflexion (%) |
| |
Prüfgewebe vor der Wäsche: |
84,3 |
82,8 |
| |
Prüfgewebe nach der Wäsche: |
|
|
| Bsp. |
Waschmittel ohne Polymer |
49,4 |
59,7 |
| 10 |
0,5 % Polymer 1 |
50,8 |
62,3 |
| 11 |
1,0 % " |
51,7 |
62,2 |
| 12 |
2,0 % " |
54,1 |
63,9 |
| 13 |
3,0 % " |
57,1 |
66,0 |
| 14 |
0,5 % Polymer 2 |
54,4 |
63,1 |
| 15 |
1,0 % " |
57,4 |
65,0 |
| 16 |
2,0 % " |
61,5 |
69,5 |
| 17 |
3,0 % " |
63,9 |
71,4 |
Die Ergebnisse der Tabelle 4 zeigen, daß die Teilchengröße einen entscheidenden Einfluß
auf die Farbübertragungsinhibierung hat. Polymer 2 ist wirksamer als Polymer 1.
Tabelle 5
| Farbübertragungsinhibierung |
| Beispiel |
Farbstoff:
Prüfgewebe: Baumwolle Waschmittel mit 3 %
Polymer: |
Direktblau 71
Reflexion (%) |
Direktorange 39
Reflexion (%) |
| 18 |
Polymer 1 |
41,7 |
43,9 |
| 19 |
Polymer 2 |
46,8 |
47,4 |
| 20 |
Polymer 3 |
53,8 |
51,9 |
| 21 |
Polymer 4 |
59,1 |
53,3 |
| 22 |
Polymer 5 |
45,2 |
45,9 |
| 23 |
Polymer 6 |
54,3 |
51,6 |
| 24 |
Polymer 7 |
55,8 |
52,7 |
| 25 |
Polymer 8 |
61,3 |
51,7 |
| 26 |
Polymer 9 |
56,7 |
52,0 |
| 27 |
Polymer 10 |
46 |
45,9 |
| 28 |
Polymer 11 |
60,5 |
51,6 |
| |
Prüfgewebe vor der Wäsche |
82,5 |
82,5 |
| |
Prüfgewebe nach der Wäsche: Waschmittel ohne Polymer |
38,3 |
43,2 |
Die Waschergebnisse der Tabelle 5 zeigen, daß die Farbübertragung durch 3 % Polymer
deutlich zurückgedrängt wird. Besonders geeignet sind Polymere mit sehr kleiner Teilchengröße.
Tabelle 6
| Farbübertragungsinhibierung |
| Beispiel |
Prüfgewebe: Baumwolle
Test färbung: Direktorange 39
Waschmittel mit 3 % Polymer: |
Reflexion (%) |
| 29 |
Polymer 1 |
75,6 |
| 30 |
Polymer 2 |
76,4 |
| 31 |
Polymer 3 |
76,4 |
| 32 |
Polymer 4 |
77,5 |
| 33 |
Polymer 5 |
75,5 |
| 34 |
Polymer 6 |
76,4 |
| 35 |
Polymer 7 |
78,2 |
| 36 |
Polymer 8 |
76,4 |
| 37 |
Polymer 9 |
75,9 |
| 38 |
Polymer 10 |
74,6 |
| 39 |
Polymer 11 |
77,3 |
| |
Prüfgewebe vor der Wäsche |
82,5 |
| Vergleichsbeispiel |
Prüfgewebe nach der Wäsche: Waschmittel ohne Polymer |
73,1 |
| 1 |
Polyvinylimidazol, K-Wert 30 |
73,3 |
| 2 |
Polyvinylpyrrolidon, K-Wert 30 |
72,9 |
| 3 |
Polyvinylpyrrolidon, K-Wert 17 |
73,0 |
Die Waschergebnisse der Tabelle 6 zeigen, daß die Farbübertragung durch 3 % Polymer
deutlich zurückgedrängt wird. Wie die Vergleichsbeispiele 1 bis 3 belegen, wird die
Wirkung von nicht vernetztem wasserlöslichem Polyvinylpyrrolidon und Polyvinylimidazol
von den vernetzten Polymerisaten der erfindungsgemäßen Beispiele 29 - 39 übertroffen.
Tabelle 7
| Farbübertragungsinhibierung mit Waschmittel gemäß Tabelle 2 |
| Prüfgewebe: |
Baumwolle |
| Polymeranteil im Waschmittei: |
1 Gew.-% |
| |
|
| Farbstoffkonzentrationen (Waschflotte) : |
| |
| C.I. Direktblau 1 |
0,00025 % |
|
| C.I. Direktblau 218 |
0,001 % |
|
| C.I. Direktrot 79 |
0,000125 % |
|
| C.I. Direktrot 224 |
0,00025 % |
|
| C.I. Direktschwarz 38 |
0,00025 % |
|
| |
| Prüfgewebe vor dem Waschen: |
84 % Reflexion |
