Niedrigkonzentrierte, hochviskose wässrige Weichspülmittel

Abstract

 Die Erfindung betrifft niedrigkonzentrierte, hochviskose wässrige Wäscheweichspülmittel-Dispersionen auf Basis von quaternären Triethanolaminfettsäureestern mit einem definierten Verhältnis von Triethanolamin zu Fettsäure, wobei die Fettkomponente ein bestimmten Sättigungsgrad aufweist.

Beschreibung

[0001] Die vorliegende Erfindung betrifft niedrigkonzentrierte, hochviskose wässrige Weichspülmittel für Gewebe in Form von wässrigen Emulsionen oder Dispersionen.

[0002] Beim Waschen von Textilien werden im letzten Waschgang bekannterweise sogenannte Weichspüler eingesetzt. Damit wird eine Verhärtung des Gewebes, die durch das Trocknen hervorgerufen wird, vermindert. Der Griff der so behandelten Textilien wie Hand- und Badetücher sowie Leib- und Bettwäsche wird angenehm beeinflusst.

[0003] Üblicherweise werden als Weichspüler kationische Verbindungen verwendet, beispielsweise quaternäre Ammoniumverbindungen, die neben langkettigen Alkylresten auch Ester- oder Amidgruppen enthalten können, beispielsweise wie in US-PS 3 349 033, 3 644 203, 3 946 115, 3 997 453, 4 073 735, 4 119 545 usw. beschrieben. Diese Komponenten werden allein oder in Mischungen mit anderen kationenaktiven oder auch neutralen Substanzen in Form von wässrigen Dispersionen dem Spülbad zugegeben.

[0004] Häufig eingesetzt werden Ammoniumverbindungen, die Esterbindungen enthalten wie beispielsweise in EP-A-0 239 910, US-PS 3 915 867, US-PS 4 137 180, US-PS 4 830 771 beschrieben.

[0005] Besonders weit verbreitet sind Esterverbindungen auf Basis von Triethanolamin wie N-methyl, N,N-bis(beta-C_14-18-acyloxyethyl), N-beta-hydroxyethyl ammonium methosulfat), die unter Handelsnamen wie TETRANYL® AT 75 (Warenzeichen der KAO Corp.), STEPANTEX® VRH 90 (Warenzeichen der Stepan Corp.) oder REWOQUAT® WE 18 (Warenzeichen der Witco Surfactants GmbH) vertrieben werden.

[0006] Diese sogenannten Esterquats haben die bisherigen Rohstoffe Distearyldimethylammoniumchlorid (DSDMAC) und Imidazoliniumquats innerhalb Europas fast überall ersetzt. Die Verbraucheranforderungen an diese Mittel schwanken jedoch innerhalb dieses Marktes erheblich.

[0007] In Nord- und Mitteleuropa setzten sich in dieser Zeit die Konzentrate mit Gehalten an Esterquats von 18-20 % und einer niedrigen Viskosität von etwa 50-200 mPa*s durch, während die Konsumenten in Süd- und Osteuropa nach wie vor niedrige Konzentrationen von 3 bis 10 Gew.-%, insbesondere 4 bis 5 Gew.-%, bevorzugen.

[0008] Nachteilig wird von den Verbrauchern bei den Formulierungen mit den niedrigen Konzentrationen die geringe Viskosität und damit deren Konsistenz kritisiert. Es wird, in Anlehnung an die vormalig verwendeten Rohstoffe, eine deutlich höhere Viskosität erwünscht, um diesen Produkten ein cremiges, pflegendes Erscheinungsbild zu geben.

[0009] Die gewünschten beziehungsweise erforderlichen Viskositäten dieser Produkte zur Erzielung des gewünschten Effekts liegt im Bereich von etwa 500 mPa*s oder vorzugsweise darüber. Diese Grössenordnung war mit den traditionell eingesetzten Wäscheweichrohstoffen (u.a. DSDMAC) problemlos erreichbar, ohne dass zusätzliche Viskositätsregulatoren notwendig waren. Bei den Esterquats ist es aufgrund des andersartigen Viskositätsverhalten dieser Rohstoffe schwierig geworden, die gewünschten hohen Viskositäten ohne zusätzliche hochpreisige Verdickungsmittel zu erreichen.

[0010] Die Nachteile bei der Verwendung von teuren Verdickungsmitteln sind daher einmal höhere Rohstoffkosten und, durch das zusätzliche Einrühren und Quellen der Verdickungsmittel, deutlich verlängerte Produktionszeiten.

[0011] Es wurde bereits versucht, die bei der Herstellung der Esterquats, auf Basis von Alkanolaminen und Fettsäuren, standardmässig eingesetzten teilhydrierte Fettsäuren gegen vollhydrierte Fettsäure auszutauschen. Dadurch sollte erfahrungsgemäss eine deutlich höhere Viskosität resultieren. Dies war jedoch nicht in dem gewünschten Masse der Fall.

[0012] Umso erstaunlicher war es, dass die erfindungsgemässe Qualität ein unerwartet positives Viskositätsverhalten aufweist, welches es möglich macht, die gewünschte hohe Viskosität ohne weitere Zusätze zu erreichen.

[0013] Aufgabe der Erfindung war es, die obengenannten Nachteile herkömmlicher, niedrigkonzentrierter Weichspülformulierungen zu überwinden und Wäscheweichspülmittel bereitzustellen, die neben guter biologischer Abbaubarkeit ein wesentlich verbessertes Niveau von gutem weichen Griff unter Beibehaltung eines guten Rücknetzvermögens aufweisen und ohne den Zusatz von Verdickungsmitteln Viskositäten von >500 mPa*s erreichen.

[0014] Die Aufgabe wird gelöst durch Verwendung von quartären Fettsäure-Aminalkohol-Estern aus Triethanolamin mit teilhydrierten Fettsäuren im Verhältnis von 1:1,6 bis 1:2 in Alkoholen bzw. Glykolen.

[0015] Unter Verwendung an sich bekannter Verfahren (Batch- bzw. Kontiverfahren) können mit diesen Produkten stabile niedrigviskose Weichspülmittel-Dispersionen mit cremigem Erscheinungsbild hergestellt werden.

[0016] Gegenstand der Erfindung sind daher niedrigkonzentrierte hochviskose wässrige Weichspülmittel, enthaltend 3 bis 10 Gew%, vorzugsweise 4 bis 5 Gew% mindestens eine der Verbindungen der allgemeinen Formel (I)

worin R der Rest einer Fettsäure mit 14 bis 18 Kohlenstoffatomen und Jodzahlen im Bereich von 15-25 ist und a = 1, 2, 3 sein kann mit der Massgabe, dass das Verhältnis von OH-Gruppen zu dem Rest R = 1:1,6 bis 1:2 beträgt.

[0017] Ein weiterer Gegenstand der Erfindung ist ein Verfahren zur Herstellung von niedrigkonzentrierten hochviskosen Weichspülformulierungen, welches dadurch gekennzeichnet ist, dass die Verbindungen der allgemeinen Formel (I) in auf Temperaturen zwischen 28 °C und 45 °C vorgewärmtes Wasser, gegebenenfalls unter Mitverwendung von Lösungsmitteln, Farbstoffen und Parfümölen, eingetragen und dispergiert werden.

[0018] Die erfindungsgemäss mitverwendeten quartären Verbindungen der allgemeinen Formel (I) werden nach den auf diesem Gebiet allgemein bekannten Verfahren durch Veresterung von Triethanolamin mit Fettsäure und anschliessender Quaternierung hergestellt.

[0019] Als Fettkomponenten für die Veresterung bzw. Umesterung werden die auf diesem Gebiet bekannten und üblichen einbasischen Fettsäuren auf Basis natürlicher pflanzlicher und tierischer Öle mit insbesondere 14-18 Kohlenstoffatomen, eingesetzt, wie Talgfettsäuren und Palmfettsäuren bzw. deren Methyl- oder Ethylester.

[0020] Der Gehalt dieser Fettsäuren bzw. Fettsäureester an ungesättigten Anteilen, wird - soweit dies erforderlich ist - durch die bekannten katalytischen Hydrierverfahren auf Jodzahlen zwischen 15-25 eingestellt, oder durch Abmischung von vollhydrierten mit nichthydrierten Fettkomponenten erzielt.

[0021] Die Jodzahl, als Masszahl für den durchschnittlichen Sättigungsgrad einer Fettsäure, ist die Jodmenge, welche von 100 g der Verbindung zur Absättigung der Doppelbindungen aufgenommen wird.

[0022] Erfindungsgemäss bevorzugt sind teilhydrierte Talgfettsäuren und Palmfettsäuren mit Jodzahlen zwischen 15-25. Sie sind handelsübliche Produkte und werden von verschiedenen Firmen unter deren jeweiligen Handelsnamen angeboten.

[0023] Die Veresterung oder Umesterung wird nach bekannten Verfahren durchgeführt. Hierbei wird das Triethanolamin mit der dem gewünschten Veresterungsgrad entsprechenden Menge an Fettsäure oder Fettsäureester, gegebenenfalls in Gegenwart eines Katalysators, z. B. Methansulfonsäure, unter Stickstoff bei 160-240 °C umgesetzt und das sich bildende Reaktionswasser bzw. der Alkohol kontinuierlich abdestilliert, wobei zur Vervollständigung der Reaktion gegebenenfalls der Druck vermindert werden kann.

[0024] Auch die anschliessende Quaternierung erfolgt nach bekannten Verfahren. Erfindungsgemäss wird vorzugsweise so verfahren, dass der Ester, gegebenenfalls unter Mitverwendung eines Lösungsmittels, vorzugsweise mit insbesondere Isopropanol, Ethanol, 1,2-Propylenglykol und/oder Dipropylenglykol, bei 60-90 °C mit equimolaren Mengen des Quaternierungsmittels unter Rühren, gegebenenfalls unter Druck, versetzt wird und die Vervollständigung der Reaktion durch Kontrolle der Gesamtaminzahl überwacht wird.

[0025] Beispiele für die mitverwendeten Quaternierungsmittel sind kurzkettige Dialkylphosphate und -sulfate wie Diethylsulfat, Dimethylphosphat, Diethylphosphat, kurzkettige Halogenkohlenwasserstoffe; insbesondere wird erfindungsgemäss Dimethylsulfat verwendet.

[0026] Für die Herstellung der quaternären Ammoniumverbindungen wurden Triethanolamin (TEA) und Fettsäuren nach den üblichen Verfahren umgesetzt und quaterniert.

[0027] Als Fettsäuren wurden mitverwendet

Fettsäure I (FS I)

[0028] Talgfettsäure mit einer Säurezahl von 202-208, einer Jodzahl von 36-44 und einer C-Kettenverteilung von

<C 16	ca. 2 %
C 16	ca. 25 %
C 16'	ca. 2 %	(' einfach ungesättigt)
C 17	ca. 2 %
C 18	ca. 28 %
C 18'	ca. 37 %
C 18''	ca. 3 %	('' zweifach ungesättigt)
>C 18	ca. 2 %

Fettsäure II (FS II)

[0029] Palmfettsäure mit einer Säurezahl von 205-212, einer Jodzahl von 30-40 und einer C-Kettenverteilung von

<C 16	ca. 2 %
C 16	ca. 46 %
C 16'	ca. 1 %
C 17	-
C 18	ca. 13 %
C 18'	ca. 36 %
C 18''	ca. 2 %
>C 18	ca. 1%

Fettsäure III (FS III)

[0030] Talgfettsäure mit einer Säurezahl von 202-208, einer Jodzahl von 15-25 und einer C-Kettenverteilung von

<C 16	ca. 2 %
C 16	ca. 30 %
C 16'	-
C 17	ca. 2 %
C18	ca. 47 %
C18'	ca. 17 %
C18''	ca. 1 %
>C 18	ca. 2 %

[0031] Quaterniert wurde mit Dimethylsulfat (Formel I : R = CH₃, A^-= CH₃SO₄^-)

Komponente A: [TEA : FS I = 1 : 2]⁺A^-

Komponente B: [TEA : FS I = 1 : 1,77]⁺A^-

Komponente C: [TEA : FS II = 1 : 2]⁺A^-

Komponente D: [TEA : FS II = 1 : 1,6]⁺A^-

Komponente E: [TEA : FS III = 1 : 2]⁺A^-

Komponente F: [TEA : FS III = 1 : 1,85]⁺A^-

[0032] Die Herstellung der Weichspülmittel erfolgt durch Emulgieren oder Dispergieren der jeweiligen Einzelkomponenten in Wasser. Hierbei können die auf diesem Gebiet üblichen Verfahrensweisen angewendet werden.

[0033] Üblicherweise geht man so vor, dass das auf Wassertemperaturen zwischen 28 °C und 45 °C vorgewärmte Wasser vorgelegt wird, unter gutem Rühren erst die Farbstofflösung, dann die gegebenenfalls erforderliche Antischaumemulsion und schliesslich die Schmelze der einzelnen Weichmacher nacheinander eindispergiert wird. Danach wird Parfümöl zudosiert und man lässt unter Rühren auf Raumtemperatur abkühlen. Die erfindungsgemässen Weichspülmittel können dabei die angebenenen Komponenten innerhalb der auf diesem Gebiet gewünschten Grenzen enthalten, wie beispielsweise 3 bis 10 Gew.-%, vorzugsweise 4 bis 5 Gew.-% der Verbindungen der allgemeinen Formel (I); 0,2-2 Gew.-% eines Lösungsmittels wie insbesondere Isopropanol, Ethanol, Propylenglykol, Dipropylenglykol; 0,1-1,0 Gew.-% Parfümöl und den Rest zu 100 Gew.-% (ad 100) Wasser.

[0034] Man kann grundsätzlich davon ausgehen, dass die Viskosität um so höher wird, je niedriger die Wassertemperatur eingesetzt wird.

[0035] Wie die zum bekannten Stand der Technik gehörenden Weichspülmittel werden die erfindungsgemässen Weichspüler im Anschluss an den eigentlichen Waschvorgang im letzten Spülgang zugegeben. Die Anwendungskonzentration liegt nach dem Verdünnen mit Wasser je nach Anwendungsgebiet im Bereich von 0,1-1,0 g mindestens einer der Verbindungen der allgemeinen Formel (I) pro Nachspülgang.

Beispiele

[0036] Nach diesem Verfahren (Batch-Verfahren) werden aus den genannten Komponenten Dispersionen hergestellt:

Beispiel 1:

[0037] 

5,5 g

Komponente A

0,20 g

Farbstoff (1 %ige Lösung SANDOLAN® Walkblau NBL 150 der Fa. Sandoz)

0,20 g

Parfümöl Fragrance® (D 60515 W der Fa. Haarmann und Reimer GmbH)

ad 100

Wasser, 9°dH, 40 °C

Viskosität bei 20 °C: ∼50mPa*s

Beispiel 2:

[0038] 

5,5 g

Komponente B

0,20 g

Farbstoff (1 %ige Lösung SANDOLAN® Walkblau NBL 150 der Fa. Sandoz)

0,20 g

Parfümöl Fragrance® (D 60515 W der Fa. Haarmann und Reimer GmbH)

ad 100

Wasser, 9°dH, 30 °C

Viskosität bei 20 °C: ∼50 mPa*s

Beispiel 3:

[0039] 

5,5 g

Komponente C

0,20 g

Farbstoff (1 %ige Lösung SANDOLAN® Walkblau NBL 150 der Fa. Sandoz)

0,20 g

Parfümöl Fragrance® (D 60515 W der Fa. Haarmann und Reimer GmbH)

ad 100

Wasser, 9°dH, 45 °C

Viskosität bei 20 °C: ∼80 mPa*s

Beispiel 4:

[0040] 

5,5 g

Komponente D

0,20 g

Farbstoff (1 %ige Lösung SANDOLAN® Walkblau NBL 150 der Fa. Sandoz)

0,20 g

Parfümöl Fragrance® (D 60515 W der Fa. Haarmann und Reimer GmbH)

ad 100

Wasser, 9°dH, 30 °C

Viskosität bei 20 °C: ∼150 mPa*s

Beispiel 5:

[0041] 

5,5 g

Komponente E

0,20 g

Farbstoff (1 %ige Lösung SANDOLAN® Walkblau NBL 150 der Fa. Sandoz)

0,20 g

Parfümöl Fragrance® (D 60515 W der Fa. Haarmann und Reimer GmbH)

ad 100

Wasser, 9°dH, 45°C

Viskosität bei 20 °C: ∼750 mPa*s

Beispiel 6:

[0042] 

5,5 g

Komponente E

0,20 g

Farbstoff (1 %ige Lösung SANDOLAN® Walkblau NBL 150 der Fa. Sandoz)

0,20 g

Parfümöl Fragrance® (D 60515 W der Fa. Haarmann und Reimer GmbH)

ad 100

Wasser, 9°dH, 35 °C

Viskosität bei 20 °C: ∼1000 mPa*s

Beispiel 7:

[0043] 

5,5 g

Komponente F

0,20 g

Farbstoff (1 %ige Lösung SANDOLAN® Walkblau NBL 150 der Fa. Sandoz)

0,20 g

Parfümöl Fragrance® (D 60515 W der Fa. Haarmann und Reimer GmbH)

ad 100

Wasser, 9°dH, 35°C

Viskosität bei 20 °C: ∼480 mPa*s

Ansprüche

1. Niedrigkonzentrierte, hochviskose wässrige Weichspülmittel, enthaltend 3 bis 10 Gew.-%, vorzugsweise 4 bis 5 Gew.-% mindestens eine der Verbindungen der allgemeinen Formel (I)

worin R der Rest einer Fettsäure mit 14 bis 18 Kohlenstoffatomen und Jodzahlen im Bereich von 15-25 ist und a = 1, 2, 3 sein kann mit der Massgabe, dass das Verhältnis von OH-Gruppen zu dem Rest R = 1:1,6 bis 1:2 beträgt.

2. Niedrigkonzentrierte, hochviskose wässrige Weichspülmittel gemäss Anspruch 1, worin R der Rest einer Talgfettsäure oder Palmfettsäure mit Jodzahlen von 15 bis 20 ist.

3. Verfahren zur Herstellung von niedrigkonzentrierten hochviskosen Weichspülformulierungen, dadurch gekennzeichnet, dass die Verbindungen der allgemeinen Formel (I) in auf Temperaturen zwischen 28 °C und 45 °C vorgewärmtes Wasser, gegebenenfalls unter Mitverwendung von Lösungsmitteln, Farbstoffen und Parfümölen, eingetragen und dispergiert werden.