Die Erfindung betrifft eine flüssige Textilweichmacherzusammensetzung mit Trialkanolamin-basiertem Esterquat.
Weichspüler werden der Wäsche im letzten Spülgang der Maschinenwäsche zugesetzt, um den bei trocknender Wäsche auftretenden Effekt der "Trockenstarre" zu unterbinden. Die Trockenstarre hat ihre Ursache in der Ausbildung von Wasserstoffbrückenbindungen zwischen den Cellulosefasern. Die kationischen, weichmachenden Verbindungen des Weichspülers dringen in die Faser ein bzw. legen sich auf die Faseroberfläche, verbinden sich mit den negativen Ladungen und schwächen so die Wechselwirkungen. Durch die so verminderte Steifheit des Wäschestücks vermindert sich der Kraftaufwand beim Bügeln und der Tragekomfort wird erhöht.
Flüssige Weichspüler werden in zwei Typen unterteilt: "normale" Weichspüler mit einem Gehalt von 1 bis 5 Gew.-% an weichmachenden Verbindungen und "konzentrierte" Weichspüler mit einem Gehalt von 5 bis 80 Gew.-% an weichmachenden Verbindungen.
Die Akzeptanz eines Weichspüler-Produkts durch die Anwender wird neben der eigentlichen Leistung auch stark von der Viskosität des Produkts bestimmt, wobei mittlere bis hohe Viskositäten von den Anwendern bevorzugt werden. Für normale Weichspüler werden Viskositäten im Bereich von 10 bis 400 mPas und für konzentrierte Weichspüler im Bereich von 100 bis 600 mPas (jeweils bestimmt mit einem Brookfield-Viskosimeter RV DV II + P; Spindel 2 bei 20 rpm und 20 °C) angestrebt.
Insbesondere bei normalen Weichspülern ist nach der Herstellung die Viskosität oft zu niedrig und es werden den Produkten Verdicker zur Erhöhung der Viskosität zugesetzt. Aus der
Die eingesetzten Verdicker zeigen oftmals selber keinerlei Weichmachleistung und erhöhen die Herstellungskosten der Weichspüler. Auch sind nicht alle Verdicker mit den in den Weichspülern eingesetzten Inhaltsstoffen kompatibel.
Eine Aufgabe dieser Erfindung war daher, die Bereitstellung einer flüssigen Textilweichmacherzusammensetzung mit ausreichend hoher Viskosität, die keine oder nur geringe Mengen an Verdicker enthält.
Diese Aufgabe wird überraschenderweise gelöst durch eine flüssige Textilweichmacherzusammensetzung, enthaltend 0,5 bis 40 Gew.-%, bezogen auf die gesamte Textilweichmacherzusammensetzung, einer weichmachenden Mischung aus Trialkanolamin-basiertem Esterquat und Trialkanolamin-basierten Ester, wobei die flüssige Textilweichmacherzusammensetzung frei von Methanol ist, wobei das Verhältnis Trialkanolamin-basierter Esterquat zu Trialkonol-basiertem Ester zwischen 2:1 und 4:1 beträgt. Überraschenderweise hat sich gezeigt, dass flüssige Textilweichmacherzusammensetzungen, die eine Mischung aus einem Trialkanolamin-basierten Esterquat und einem Trialkanolamin-basierten Ester aufweisen und die ferner frei von Methanol sind, höhere Viskositäten aufweisen als flüssige Textilweichmacherzusammensetzungen, die keinen Trialkanol-basierten Ester und geringe Mengen (≥ 50 ppm) Methanol enthalten. Zusätzlich weisen Textilien, die mit einer solchen flüssigen Textilweichmacherzusammensetzung behandelt wurden, einen erhöhten/verbesserten Weichgriff auf.
Eine besonders starke Viskositätserhöhung kann bei flüssigen Textilweichmacherzusammensetzungen erhalten werden, bei denen die Menge an textilweichmachender Mischung 3 bis 18 Gew.-%, bezogen auf die gesamte flüssige Textilweichmacherzusammensetzung, beträgt.
Die Erfindung betrifft auch die Verwendung einer Methanol-freien, weichmachenden Mischung aus Trialkanolamin-basiertem Esterquat und Trialkanolamin-basiertem Ester zur Erhöhung der Viskosität einer flüssigen Textilweichmacherzusammensetzung, wobei das Verhältnis Trialkanolamin-basierter Esterquat zu Trialkonol-basiertem Ester zwischen 2:1 und 4:1 beträgt. Ebenso betrifft die Erfindung die Verwendung einer Methanol-freien, weichmachenden Mischung aus Trialkanolamin-basiertem Esterquat und Trialkanolamin-basiertem Ester in einer flüssigen Textilweichmacherzusammensetzung zur Erhöhung der Weichheit von mit der flüssigen Textilweichmacherzusammensetzung behandelten textilen Flächengebilden, wobei das Verhältnis Trialkanolamin-basierter Esterquat zu Trialkonol-basiertem Ester zwischen 2:1 und 4:1 beträgt. Im Folgenden werden erfindungsgemäße flüssige Textilweichmacherzusammensetzungen, unter anderem anhand von Beispielen, eingehend beschrieben.
Erfindungsgemäße flüssige Textilweichmacherzusammensetzungen enthalten eine weichmachende Mischung, welche zwingend einen Trialkanolamin-basierten Esterquat und einen Trialkanolamin-basierten Ester umfasst.
Unter der Bezeichnung "Trialkanolamin-basierte Esterquats" werden quaternierte Fettsäuretrialkanolaminaminestersalze verstanden. Die Herstellung der Trialkanolamin-basierten Esterquats erfolgt meist in zwei Stufen: 1) Veresterung von Trialkanolamin mit Fettsäuren zum Trialkanolamin-basierten Ester und 2) Quaternisierung der erhaltenen Ester mit Dimethylsulfat oder Chlormethan.
Zur Herstellung der Esterquats werden Fettsäuren RCOOH eingesetzt, bei denen RCO für einen aliphatischen, gesättigten und/oder ungesättigten Acylrest mit 6 bis 22 Kohlenstoffatomen steht. Typische Beispiele sind Capronsäure, Caprylsäure, 2-Ethylhexansäure, Caprinsäure, Laurinsäure, Isotridecansäure, Myristinsäure, Palmitinsäure, Palmoleinsäure, Stearinsäure, Isostearinsäure, Ölsäure, Elaidinsäure, Petroselinsäure, Linolsäure, Linolensäure, Elaeostearinsäure, Arachinsäure, Gadoleinsäure, Behensäure und Erucasäure sowie deren technische Mischungen. Vorzugsweise werden Fettsäuren mit 12 bis 18 Kohlenstoffatomen wie beispielsweise partiell gehärtete Palm- und/oder Talgfettsäuren eingesetzt, die eine lodzahl im Bereich von 0,5 bis 50 aufweisen. Insbesondere bevorzugt wird Talgfettsäure als Fettsäure eingesetzt.
Die Veresterung erfolgt in Gegenwart von hypophosphoriger Säure oder deren Salzen und gegebenenfalls Reduktionsmittel wie etwa Natriumborhydrid. Das Trialkanolamin und die Fettsäuren werden im Molverhältnis 1 : 1,1 bis 1 : 2,4 eingesetzt, vorzugsweise liegt das Verhältnis im Bereich 1 : 1,4 bis 1 : 1,9. Die Reaktion wird bei Temperaturen im Bereich von 120 bis 180 °C durchgeführt.
Geeignete Trialkanolamine umfassen beispielsweise Triethanolamin, Diethanolpropanolamin und Tripropanolamin, wobei Triethanolamin bevorzugt ist. Entsprechend ist es insbesondere bevorzugt, dass der Trialkanolamin-basierte Ester ein Triethanolamin-basierter Ester ist.
Zur Alkylierung des Trialkanolamin-basierten Ester wird der Ester vorgelegt und mit dem Alkylierungsmittel bei erhöhten Temperaturen (40 bis 95 °C) gerührt. Die Reaktion kann in alkoholischer Lösung, beispielsweise in Isopropylalkohol oder Ethanol, durchgeführt werden. Vorzugsweise führt man die Alkylierung mit Dimethylsulfat durch. Ein insbesondere bevorzugt durch die Alkylierung erhaltener Trialkanolamin-basierter Esterquat ist ein Triethanolamin-basierter Esterquat.
Es hat sich gezeigt, dass Trialkanolamin-basierte Esterquats, bei denen das Quaternisierungsmittel äquimolar oder im leichten Unterschuss zum Trialkanolamin-basierten Ester eingesetzt wird, im Rohstoff eine erhöhte Menge an Methanol enthalten können. Das Methanol kann im Rohstoff als auch in fertigen Formulierungen, insbesondere Weichspülern, nachgewiesen werden. In dem Rohstoff kann der Gehalt an Methanol 0,1 bis 3 Gew.-% betragen. In fertigen Formulierungen sind je nach eingesetzter Rohstoffmenge 50 bis 300 ppm Methanol enthalten.
Es hat sich überraschend gezeigt, dass bei Einsatz des Quaternisierungsmittels im deutlichen Unterschuss zum Trialkanolamin-basiertem Ester und zwar maximal im Verhältnis zu 0,8, eine Mischung aus Trialkanolamin-basiertem Esterquat und Trialkanolamin-basierten Ester erhalten wird, die frei von Methanol ist und bei Einsatz in flüssigen Textilweichmacherzusammensetzungen auch zu einer höheren Viskosität und zu einem erhöhtem Weichgriff führen der Zusammensetzung. Deshalb ist in der nach der Alkylierung erhaltenen weichmachenden Mischung das Verhältnis Trialkanolamin-basierter Esterquat zu Trialkanolamin-basiertem Ester zwischen 2 : 1 und 4:1. Diese Verfahrensführung hat den Vorteil, dass die erhaltene Mischung direkt, ohne weitere Aufbereitung in den flüssigen Textilweichmacherzusammensetzungen eingesetzt werden kann und bei der Alkylierung entstehendes Methanol nicht nachträglich entfernt werden muss.
Es ist insbesondere bevorzugt, dass der Trialkanolamin-basierte Esterquat eine Verbindung der folgenden Formel ist:
Doppelbindungen und/oder gegebenenfalls mit Substituenten steht; R5 steht für OH oder O(CO)R7, R6 steht unabhängig von R5 für OH oder O(CO)R8, wobei R7 und R8 unabhängig voneinander jeweils für einen aliphatischen Alk(en)ylrest mit 11 bis 21 Kohlenstoffatomen mit 0, 1, 2 oder 3 Doppelbindungen steht. m, n und p können jeweils unabhängig voneinander den Wert 1, 2 oder 3 haben und X- kann entweder ein Halogenid-, Methosulfat-, Methophosphat- oder Phosphation sowie Mischungen aus diesen Anionen sein. Bevorzugt leiten sich R4, R7 und R8 von Talgfettsäure ab und X- ist ein Methosulfation.
Weisen die Trialkanolamin-basierten Ester und Trialkanolamin-basierte Esterquats ungesättigte Alkylketten auf, sind die Acylgruppen bevorzugt, deren korrespondierenden Fettsäuren eine Jodzahl zwischen 1 und 100, bevorzugt zwischen 5 und 80, mehr bevorzugt zwischen 10 und 60 und insbesondere zwischen 15 und 45 aufweisen und die ein cis/trans-Isomerenverhältnis (in Gew.-%) von größer als 30 : 70, vorzugsweise größer als 50 : 50 und insbesondere gleich oder größer als 60 : 40 haben.
Bevorzugt einsetzbare Trialkanolamin-basierte Ester sind das N-(2-Hydroxyethyl)-N,N-di(talgacyloxyethyl)amin, N-(2-Hydroxyethyl)-N,N-di(palmacyloxyethyl)amin oder das N-(2-Hydroxyethyl)-N,N-di(stearoyloxyethyl)amin.
Bevorzugt einsetzbare Trialkanolamin-basierte Esterquats sind entsprechend Methyl-N-(2-hydroxyethyl)-N,N-di(talgacyloxyethyl)ammoniummethosulfat, Methyl-N-(2-hydroxyethyl)-N,N-di(palmacyloxyethyl)ammoniummethosulfat oder Methyl- N-(2-hydroxyethyl)-N,N-di(stearoyloxyethyl)ammoniummethosulfat.
Es ist ferner bevorzugt, dass der Trialkanolamin-basierte Esterquat ein Gemisch aus Monoester-Verbindung, Diester-Verbindung und Triester-Verbindung ist. Eine Mischung aus Mono-, Diester- und Triesterverbindungen weist die besten Eigenschaft bezüglich Weichheitsleistung und Abfang anionischer Rückstände, wie beispielsweise anionischen Tensiden, die aus dem Waschvorgang unerwünscht in der Waschtrommel verblieben sind.
Die flüssige Textilweichmacherzusammensetzung enthält die weichmachende Mischung aus Trialkanolamin-basiertem Esterquat und Trialkanolamin-basiertem Ester in einer Menge von 0,5 bis 40 Gew.-%, mehr bevorzugt in einer Menge von 1 bis 30 Gew.-% und noch mehr bevorzugt in einer Menge von 2 bis 25 Gew.-%, jeweils bezogen auf die gesamte flüssige Textilweichmacherzusammensetzung. Ganz besonders bevorzugt beträgt die Menge an weichmachender Mischung 3 bis 18 Gew.-%, bezogen auf die gesamte flüssige Textilweichmacherzusammensetzung.
Entsprechend enthalten besonders bevorzugte flüssige Textilweichmacherzusammensetzungen 2,4 bis 14,4 Gew.-% Trialkanolamin-basierten Esterquat und 0,6 bis 3,6 Gew.-% Trialkanolamin-basierten Ester, bezogen auf die gesamte flüssige Textilweichmacherzusammensetzung.
Es ist bevorzugt, dass die flüssige Textilweichmacherzusammensetzung einen pH-Wert kleiner 4, vorzugsweise kleiner 3, aufweist. Je nach pH-Wert der flüssigen Textilweichmacherzusammensetzung liegt der Trialkanolamin-basierten Ester zumindest teilweise protoniert vor. Die beste Weichheitsleistung wird mit einer weichmachenden Mischung erzielt, bei der der Trialkanolamin-basierten Ester vollständig protoniert in der flüssigen Textilweichmacherzusammensetzung vorliegt. Es ist bevorzugt, dass die flüssige Textilweichmacherzusammensetzung ein Weichspüler mit einem pH-Wert kleiner 3 ist.
Neben dem Trialkanolamin-basierten Esterquat und dem Trialkanolamin-basierten Ester können die flüssigen Textilweichmacherzusammensetzungen weitere Inhaltsstoffe enthalten, die die anwendungstechnischen und/oder ästhetischen Eigenschaften der flüssigen Textilweichmacherzusammensetzung weiter verbessern. Im Rahmen der vorliegenden Erfindung enthalten bevorzugte Textilweichmacherzusammensetzungen zusätzlich einen oder mehrere Stoffe aus der Gruppe der weiteren Textil-weichmachenden Verbindungen, Enzyme, Elektrolyte, nichtwässrigen Lösungsmittel, pH-Stellmittel, Parfüme, Parfümträger, Parfüm-Mikrokapseln, Fluoreszenzmittel, Farbstoffe, Soil-Release-Polymeren, optischen Aufheller, Vergrauungsinhibitoren, Einlaufverhinderer, Knitterschutzmittel, Farbübertragungsinhibitoren, antimikrobiellen Wirkstoffe, Germizide, Fungizide, Antioxidantien, Konservierungsmittel, Korrosionsinhibitoren, Antistatika, Bittermittel, Bügelhilfsmittel, Phobier- und Imprägniermittel sowie UV-Absorber. Besonders bevorzugt enthalten die Weichspüler der vorliegenden Erfindung weitere Textil-weichmachende Verbindungen, Elektrolyte, nichtwässrige Lösungsmittel, Konservierungsmittel, pH-Stellmittel, Parfüm, Parfüm-Mikrokapseln und/oder Farbstoffe als weitere Inhaltsstoffe. Die flüssigen Textilweichmacherzusammensetzungen enthalten Wasser als Hauptlösungsmittel.
Ein bevorzugter weiterer Inhaltsstoff ist eine weitere Textil-weichmachende Verbindung, welche insbesondere ein Polysiloxan ist. Die Verwendung von Polysiloxanen als weitere Textil-weichmachende Verbindung ist vorteilhaft, da diese nicht nur einen weichmachenden Effekt zeigen, sondern auch den Parfümeindruck auf der Wäsche verstärken. Ein bevorzugt einsetzbares Polysiloxan weist zumindest folgende Struktureinheit auf
R1= unabhängig von einander C1-C30-Alkyl, vorzugsweise C1-C4-Alkyl, insbesondere Methyl oder Ethyl, n = 1 bis 5000, vorzugsweise 10 bis 2500, insbesondere 100 bis 1500.
Es kann bevorzugt sein, dass das Polysiloxan zusätzlich auch folgende Struktureinheit aufweist:
- R1= C1-C30-Alkyl, vorzugsweise C1-C4-Alkyl, insbesondere Methyl oder Ethyl,
- Y = ggf. substituiertes, lineares oder verzweigtes C1-C20-Alkylen, vorzugsweise -(CH2)m- mit m= 1 bis 16, vorzugsweise 1 bis 8, insbesondere 2 bis 4, im speziellen 3,
- R2, R3 = unabhängig voneinander H oder gegebenenfalls substituiertes, lineares oder verzweigtes C1-C30-Alkyl, vorzugsweise mit Aminogruppen substituiertes C1-C30-Alkyl, besonders bevorzugt -(CH2)b-NH2 mit b = 1 bis 10, äußerst bevorzugt b = 2,
- x = 1 bis 5000, vorzugsweise 10 bis 2500, insbesondere 100 bis 1500.
Weist das Polysiloxan nur die Struktureinheit a) mit R1 = Methyl auf, handelt es sich um ein Polydimethylsiloxan. Polydimethylpolysiloxane sind als effiziente Textil-pflegende Verbindungen bekannt.
Geeignete Polydimethysiloxane umfassen DC-200 (ex Dow Corning), Baysilone® M 50, Baysilone® M 100, Baysilone® M 350, Baysilone® M 500, Baysilone® M 1000, Baysilone® M 1500, Baysilone® M 2000 oder Baysilone® M 5000 (alle ex GE Bayer Silicones).
Es kann allerdings auch bevorzugt sein, dass das Polysiloxan die Struktureinheiten a) und b) enthält. Ein besonders bevorzugtes Polysiloxan weist die folgende Struktur auf:
(CH3)3Si-[O-Si(CH3)2]n-[O-Si(CH3){(CH2)3-NH-(CH2)2-NH2}]xOSi(CH3)3
wobei die Summe n + x eine Zahl zwischen 2 und 10.000 ist.
Geeignete Polysiloxane mit den Struktureinheiten a) und b) sind beispielsweise kommerziell unter den Markennamen DC2-8663, DC2-8035, DC2-8203, DC05-7022 oder DC2-8566 (alle ex Dow Corning) erhältlich. Ebenfalls geeignet sind beispielsweise die im Handel erhältlichen Produkte Dow Corning® 7224, Dow Corning® 929 Cationic Emulsion oder Formasil 410 (GE Silicones).
Bei erfindungsgemäßen flüssigen Textilweichmacherzusammensetzungen mit Parfüm-Mikrokapseln konnte im Vergleich zu Methanol-haltigen, flüssigen Textilweichmacherzusammensetzungen mit Parfüm-Mikrokapseln ein verlängerter Parfümeindruck auf der Wäsche beobachtet werden.
Die flüssigen Textilweichmacherzusammensetzungen können zum Konditionieren von textilen Flächengebilden eingesetzt werden.
Die Herstellung der flüssigen Textilweichmacherzusammensetzungen erfolgt nach dem Fachmann geläufigen Techniken zur Herstellung von Weichspülern. Dies kann beispielsweise durch Aufmischen der Rohstoffe, gegebenenfalls unter Einsatz von hochscherenden Mischapparaturen, geschehen. Es empfiehlt sich ein Aufschmelzen des Trialkanolamin-basierten Esterquats und des Trialkanolamin-basierten Esters gefolgt von einem Dispergieren der Schmelze in einem Lösungsmittel, vorzugsweise Wasser. Die weiteren Inhaltsstoffe können durch einfaches Zumischen in die flüssigen Textilweichmacherzusammensetzungen integriert werden.
In Tabelle 1 sind vier erfindungsgemäße Textilweichmacherzusammensetzungen E1 bis E4 sowie vier nicht erfindungsgemäße Textilweichmacherzusammensetzungen V1 bis V4 gezeigt (Angaben in Gew.-% Aktivstoff).
** N-(2-Hydroxyethyl)-N,N-di(talgacyloxyethyl)amin
*** Formasil 410 von GE Silicones
**** Da das Parfüm auch Einfluss auf die Viskosität nimmt, wurde in allen Weichspülern ein identisches Parfüm eingesetzt.
***** die Menge an Methanol in den nicht erfindungsgemäßen Textilweichmacherzusammensetzungen V1 bis V4 betrug > 50 ppm
# Die Viskosität der flüssigen Textilweichmacherzusammensetzungen wurde mittels eines Brookfield-Viskosimeter RV DV II + P; Spindel 2 bei 20 rpm und 20 °C bestimmt
Die Ergebnisse zeigen deutlich, dass die Methanol-freien, flüssigen Textilweichmacherzusammensetzungen höhere anfängliche Viskositätswerte aufweisen als die Textilweichmacherzusammensetzungen mit Methanol.
Die Zusammensetzungen E1 bis E4 waren über mehrere Wochen lagerstabil und zeigten keinerlei unerwünschte Veränderungen und nur geringe Viskositätsänderungen bzw. -schwankungen während der Lagerung. Zur Bestimmung der Lagerstabilität wurden die Zusammensetzungen in elektronisch gesteuerten Wärmekammern bei unterschiedlichen klimatischen Bedingungen gelagert. Die Lagerzeit betrug 4 Wochen. Nach 2 und 4 Wochen erfolgte eine visuelle und olfaktorische Abmusterung der Textilweichmacherzusammensetzungen sowie die Bestimmung der Viskosität.
Zum Vergleich der Duftintensität der Methanol-freien flüssigen Textilweichmacherzusammensetzung E4 mit der Methanol-haltigen flüssigen Textilweichmacherzusammensetzung V4, wurde Frotteegewebe zunächst im Hauptwaschgang mit einem festen Waschmittel und anschließend im Spülgang mit jeweils 26 ml der zu prüfenden Textilweichmacherzusammensetzung in einer Waschmaschine (Miele Novotronic W 985) behandelt. Nach hängender Trocknung wurde die Weichheit der Gewebe bestimmt:
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