DE1769525A1

DE1769525A1 - Verfahren zum Weichmachen von Textilmaterialien

Info

Publication number: DE1769525A1
Application number: DE19681769525
Authority: DE
Inventors: Lambert Dr Hoenen; Eberhard Dr Schwarz
Original assignee: Zschimmer and Schwarz GmbH and Co KG
Current assignee: Zschimmer and Schwarz GmbH and Co KG
Priority date: 1968-06-06
Filing date: 1968-06-06
Publication date: 1971-10-14

Description

Verfahren zum Weichmachen von Textilmaterialien Es wurde gefunden, daß Textilmaterialien ein ausgezeichneter weicher Griff verliehen werden kanng wenn man diese mit einer wässrigen Dispersion eines Gemisches von Verbindungen der allgemeinen Formeln und (2) R 1 - 0 - (C 2 H 4 0) Z H eehandeltg worin R Aliphatischer Alkylrest mit lo - 22 C; R2 = H, niedere Alkylreste oder -C2H 4 OH; R 3 = OHY O(C2 H 4 0) y Hy N(R 2)2; R 4 = 0112 oder C 2 H 4.
n = 2 oder 3 vt x"q yp z = ganze Zahlen von o bis 41 deren Summe höchstens den Wert 4 hat, bedeuten, wobei durch das Verbindungsgemisch eine wesentlich bessere Weichmacherwirkung auf die damit behandelten Textilien ausgeübt wird als durch die Einzelkomponenten..
Das Molverhältnis-der Verbindungen der allgemeinen Formeln (1) und (2) kann zwischen den Werten 1:1 bis 'los.l variieren) wobei eine besonderfi gute Vielchmacherwirkun bei einem Molverhält-I') pl nis von etwa 1,0 erreicht --ivird. Als gemeinsamer Ausgangsstoff für die Herstellung des erfindungsgemäß anzuwendenden Verbindungsgemisches (1) und (2) dienen Pettalkohole mit lo bis 22 C-Atomen, z.b. Stearylalkohol, Oleylalkohol, Palmitylalkohol und Laurylalkohol. Aus diesen wird das GemlAch der Verbindungen (1) und (2) in einer mehrstufigen Umsetzung gewonneng bei der jedoch die Zwischenprodukte keiner Isolierung bedürfen. Hierzu werden die Fettalkohole in Gegenwart von Katalysatoren bei erhöhter Temperatur* (12o - 14o 0 C) zunächst mit Epichlorhydrin veräthert. Das liolverhältnis beträgt hierbei 2:1 bis 2:198, d.h. es kann stets nur ein Teil des eingesetzten Fettalkohols veräthert werden. Durch das gewählte Mengenverhältnis wird außerdem auch vermieden, daß in einer störenden Sekundärreaktion Epichlorhydrin an die Oxygruppe schon addierten Epichlorhydrins angelagert wird. Das resultierende Gemisch aus Fettalkohol-Ohlorhydrinäther und nicht verätner-tem rettalkohol wird nunmehr in Gegenwart von Ätzalkalien (NaOH, KOH) mit Aminen der allgemeinen Formel R 2 - NH - (OH 2)n - R 3 zur Reaktion gebrachtg wobei eine Umsetzung nur mit dem Chlorhydrinäther erfolgt.

Die Umsetzung wird so durchgeführt, daß die Zugabe von Aminen etwa lo - 15 Minuten nach der Ätzalkalizugabe erfolgt; hierdurch kann die weitere Reaktion mit dem Amin zum Teil über das Epoxid ablaufen:

a) Verätherungsreaktion

2 R OH + 1-198 OH -CH-CH 01 1-198 H O-OH OH-CH Cl (3)

1- 2 2 Katalysator 1- 2-1 2

\ 0 / i+*1-o,2 R 1 OH OH (4)

b) Aminierungsreaktion

1-198 R i-O-CH 2-CH-CH 2 ci R 1 00H29HCH-N(CH

1 2)n-R3 (5)

Uli EN-(CH 2- ) nR 3 OH R 2

1-o,2 R 1- OH 1 R OH (4)

R 2 1

Für die Verätherungsreaktion sind besonders wirksam die Katalysatoren BF Y C 2 H 50 O.C2 H 51 Sb C15 und SnCl 49 vor allem die beiden erstgenannten.

D as Komponentengemisch, bestehend aus kationaktiver Fettalkylätheraminverbindung (5) und dem dieser zugrundeliegenden Fettalkohol (4) besitzt für die Textilveredlung wertvolle Eigenschaften. Durch Zusatz geringer Säuremengen können aus dem Komponentengemisch stabile wässrige Emulsionen oder eremeartige Massen hergestellt werden, die sich in Wasser leicht dispergieren lassen und zum Weichmachen von Textilgut hervorragend geeignet sind. Die Applikation erfolgt daher am zweckmäßigsten aus sauren Flotten in Form der Salze, die auf das Textilgut substantiv aufziehen. Als Salzbildner können anorganische Säuren, z.B. Salzsäure, Phosphorsäure, besonders aber organische Säuren, z.B. Ameisensäure, Essigsäure und Oxycarbonsäuren wie Glykolsäure und Milchsäure verwendet werden.
An das Komponentengemisch aus Pettalkylätheramin (5) und nicht umgesetztem Fettalkohol (4) können ferner 1 bis 4 Moleküle Äthylenoxid angelagert werden. Die so erhaltenen Produkte entsprechen den Formeln (1) und (2) für vy x. y, z = 1 bis 4 und stellen ebenfalls ausgezeichnete Aviviermittel und Weichmacher dar, die aus saurer Flotte auf das Textilgut aufziehen.
Eine Applikation des Komponentengemisches (5) und (4) aus neutraler oder schwach alkalischer Flotte ist dann möglichp wenn dieses vorher mit üblichen Quaternierungsmitteln wie z.B. Dimethylsulfat, Benzylchlorid oder Methylchlorid umgesetzt wurde. Man erhält dabei ein Gemisch der Verbindungen und (4) Ri - OH worin R 5 eine aus dem Quaternierungsmittel stammende niedere Alkyl- oder Aralkylgruppe darstellt,'A einen gegebenenfalls mit dem gleichen Quaternierungsmittel umgesetzten Rest R 3 bedeutet, und Ile für den Rest des Quaternierungsmittels steht. Produkte von besonders guter Substantivität werden erhalten, wenn man die äthoxylierten Verbindungen der Formeln (1) und (2) mit den genannten Quaternierungsmitteln umsetzt. Diese Produkte sind mit Wasser in jedem Verhältnis leicht emulgierbar und bilden stabile Emulsionen, die aus neutraler oder schwach alkalischer Flotte auf das Textilgut substantiv aufziehe n.
Die weichmachende Wirkung, z.B. von Wäscheweichspülmitteln, kann ferner durch Zusatz von sogenannten Synergisten zum Grundkörper auf das Doppelte oder Dreifache gesteigert werden. In dieser Form wirken kationaktive Fettderivate wie Di-Fettalky-ldimethylammoniumchloride, insbesondere Distearyldimethylammoniumchlorid. Sie werden dem Grundkörper zu ungefähr gleichen Anteilen zugesetzt.
Die beschriebenen Ausrüstungen eignen sich für die verschiedensten Textilmaterialien und Faserstoffe, so z.B. für natürliche Cellulosefasern wie Baumwolle oder Leineng Proteinfasern wie Wolle oder Seideg Fasern aus regenerierter Cellulose sowie Synthesefasern aus Polyamiden, Polyester und Polyacrylnitrilg ferner auch für Fasergemische wie z.B. Wolle-Polyesterp Wolle-Polyamid u.a. Die Fasermaterialien können in beliebiger Verarbeitungsstufe, z.B. als loses Material, Garn, Gewebe oder Gewirke vorliegen.
Die beschriebenen Ausrüstungen verleihen den Textilmaterialien einen axigenehmen weichen, fülligen Griff und Bauschelastizität und können als Avivage- und Weichmachungsmittelg außerdem als Wäscheweichspülmittel verwendet werden. Sie besitzen eine gute Lichtbeständigkeit und beeinflussen den Farbton aubstantiver - Färbungen nur sehr wenig. Ihre Wirkung zeichnet sich durch eine beträchtliche und unerwartete Steigerung bei Anwendung , des erfindungsgemäßen Verbindungsgemisches im Vergleich zu dessen Einzelkomponenten aus und ist auch besser als diejenige anderer bekannter handelsüblicher Weichmachungs- und Aviviermittel. Beispiel 1 A. Herstellung,des Verbindungs#emisches (5) und (4) In einer mit R-Uhrer, Rückflußkühler und Tropftrichter versehenen App araturg werden 5o4o g Stenol 16/18 (2o Mol) bei 6o00 mit 5 ml SnC14 vei#setzt, auf 9o00 erwärmt und 925 9 Epichlorhydrin (lo Mol) unter Rühren eingetragen. Hierbei steigt die Temperatur auf etwa llo 0 0 an. Anschließend wird die Reaktionämischung noch für weitere 4 Stunden auf 130 0 C erwärmtt auf 90 0 C abgekühlt und mit 4o6 g NaOH (Schuppen) -unter intensivem Rühren versetzt; hierbei steigt die T.emperatur auf lo6 - llo 0 C.an. Nach ca. lo Minuten läßt man 1050 g Diä.thanolamin (10 Mol) einfließen und erwärmt die Reaktions-0 . mischung schließlich noch weitere 3 Stunden auf 12o c.
Das Ende d er Reaktion erkennt man darang daß sich eine Probe der Reaktionsmischung in der Wärme in wenig Ameisensäure klar löst und nach dem Verdünnen mit Wasser in den ersten Minuten eine fast klare, nur schwach opaleszierende-Lösung liefertp die nach längerem Stehen geliert. Weiterhin ist zu beachteng daß nach Beendigung der Reaktion die gleiche Probe sich auch nach mehrmaligem Lösen in Ameisensäure in der Wärme nicht trüben#darf.
Zur Reinigung (Entfernung überschüssiger Salze ete.) wird das Reaktionsgemisch bei 9o 0 0 mehrmals mit etwa der Hälfte seines Volumens an heißem Wasser versetzt, 5 - 10 Minuten gerührt und zur Klärung sich selbst überlassen. Das vom Waschwasser befreite Produkt wird aufgeschmolzen und das restliche, noch im Komponentengemisch verbliebene Wasser durch kurzes Erhitzen unter vermindertem Druck abgetrieben.

Nach dem Abkühlen erhält man etwa 5870 g einer hellgelbeng wacheartigen Masse vom Erweichungsbereich 50 - 540C-Anstelle von Diäthanolamin erhält man unter Verwendung von 88o g Dimethylaminoäthylendiamin in einer Ausbeute von 5535 9 einen kationaktiven Fettkörper vom Erweichungsbereich 58 - 62 0 C. Nach dem gleichen Verfahren wurden unter Verwendung der in der folgenden Tabelle 1 aufgeführten Pettalkohole und Amine Produkte nach den Formeln (5) und (4) hergestellt, wobei das Molverhältnis 1:1 betrug. -

rabelle-1

Beschaffen-

R 2 R 3 heit

Fettalkohole C12 bis C 18 (Stenol)CH 2-0H2-OH OH 2 flüssigg

Durchschnitts-Molgewicht 2o8 hellgelb

Oleylalkohol _CH 2 -OH 2 -OH OH 2 flüssig,

Jodzahl 8o - 85 hellgelb

Pettalkohole 016 bis 018 (Stenol)H N(CH3)2 3 fesst2

Durchschnitts-Molgewicht 252 hellgelb

Oleylalkohol H N(CH 3)2 3 flüssigg

Jodzahl 8o - 85 hellbraun

Fettalkoho-le C12 bis 018 (Stenol)H N(CH 3)2 3 flüssigg

Durchschni-tots-Molgewicht 2o8 hellbraur

B. Herstellune, der-Dispersion a) Zur Herstellung von loo kg einer 3ö %igen Aviviermitteldispersion werden 30,3 kg des nach Beispiel A) gewonnenen Produktes in einem V 4 A - Rührkessel zum Schmelzen gebrachtg bei ca. 65 0 0 3so kg Ameisensäure (6o %ig) langsam e#Lngerüh--t und anschließend 46 kg Wasser gleicher Temperatur zugesetzt. Nach guter Homogenisierung und Verteilung rührt man die restliche Menge kalten Wassers (23 kg) ebenfalls langsam zu und stellt auf die erforderliche Endkonzentration ein. Man erhält eine weißliche Paste, die sich mit heißem sowie mit kaltem Wasser gut verdünnen läßt.

b) Zur Herstellung eines in Wasser leicht dispergier-baren Wäächeweichspülmittel-Konzentrateag welches für die Zubereitung gebrauchsfertiger Wäscheweichspülmittel dient, werden 85.o kg des nach A) erhaltenen Produktes aufgeschmolzen (ca. 65 0 0)9 unter Rühren langsam mit 9,62 kg Essigsäure (ca. 6o %ig) und anschließend mit 5,45 kg eines äthoxylierten Oleylalkohols (Ocenol 50/95 mit 2o Äthylenoxidgruppen) versetzt. In die klare Schmelze werden nacheinander 2o kg Iaopropanol und 8o kg Wasser (kalt) einemulgiert und auf eine Endkonzentration von 50 % eingestellt. Das anfallende Produkt stellt eine weiße Paste dar. C. Behandlung des Textilmaterials Aus dem obigen Konzentrat wird durch Übergießen mit heißem Wasser eine 8 %ige Lösung hergestellt, von der 195 g/1 Wäschespülflotte in Wasser verdünnt werden. Baumwoll-Prott6gewebe, das fünfmal vorgewaschen worden war, wird mit dieser Lösung im Flottenverhältnis 1:3o bei 2o0C lo Minuten behandelt, abgeschleudert bzw. abgequetscht und getrocknet. Der behandelte Wäschestoff besitzt einen deutlich verbesserten, angenehmen weichen Griff. Beispiel 2 A, Herstellung des Verbindunj#egemisches #6) und (4) 500 g des nach Beispiel 1 gewonnenen Produktes werden unter Rühren aufgeschmolzen und bei etwa 8o 0 0 solange mit kleinen Mengen Dimethyleulfat versetzt, bis eine Probe des Reaktionsproduktes, in Wasser gelöst, einen pH-Wert von etwa 7 besitzt. Man läßt noch 1 Stunde bei dieser Temperatur zu Ende reagieren und stellt durch Zugabe einer geringen Menge an Dimethylaulfat auf den oben angegebenen pH-Wert ein. Für die Quaternisierung wurden insgesamt 35 g an Dimethyleulfat benötigt.
Nach Erkalten reaultiert in praktisch quantitativer Ausbeute eine wacheartigeg hellgelbe Substanzg die sich in Wasser leicht dispergieren läßt. Erweichungeinterwall 6o - 6200. B. Herstellung der Dispersion 6o kg des nach A) hergestellten Produktes werden auf die gleiche Weise wie in Beispiel 1 mit 2 1 Ameisensäure und 138 1 Wasser zu einer 30 %igen, homogenen Paste verrührt. C. Behandlung des Textilmaterials a) Durch Verdünnen der 3o %igen Dispersion in Wasser wurde eine Flotte hergestellt, die lo g Weichmacher im Liter enthielt. Die Flotte wurde mit Sodalösung auf pE 8s5 eingestellt.
Im Foulard wurde Baumwollwirkware bei 45 0 C Flottentemperatur 0 behandeltg abgequetscht und bei loo C getrocknet. Die Wirkware besaß danach einen angenehmen weichen Griff.
Zum Vergleich wurde die gleiche Behandlung, jedoch mit einem kationaktiven Weichmacher auf der Basis von Fettsäure-Amino-Kondensationsprodukt vorgenommen. Der Griff des ausgerüsteten Materials wurde durch 9 Personen beurteilt und nach Punkten bewertet (niedrigste Punktzahl = bester Griff). Der beschriebene Weichmacher erzielte dabei 9 Punkte, das Vergleicbsprodukt 18 Punkte.
b) Durch Verdünnen der 3o %igen Dispersion in Wasser wurde eine Flotte hergestellt, die 2 g/1 Weichmacher enthielt; durch Zugabe von Ameisensäure wurde auf pH 3,5 eingestellt. Auf der Haspelkufe wurde Baumwollwirkware bei einem Flotten-0 Verhältnis 1:2o 2o Minuten lang bei 45 0 behandelt, geschleudert und bei loo 0 C getrocknet. Die gleiche Behandlung wurde mit dem oben beschriebenen Vergleichsprodukt vorgenommen. Bei der Beurteilung des Griffes der Ware erzielte das Vergleichsprodukt 18 Punkte, der anmeldungsgemäße Weichmacher 9 Punkte. Beispiel 3 A. HerstellunF, des Verbindungsgemisches (1) und (2) In einer Labor-Äthoxylierungsapparatur (Dreihalekolben mit Intensivkühler, Rührer und Einleitungsrohr für Stickstoff bzw. Äthylenoxid) werden 500 g des nach Beispiel 1 gewonnenen Komponentengemisches mit opl - o92 % KOH versetzt, kurz aufgeschmolzen und bei etwa 8o 0 0 Äthylenoxid solange eingeleitet, bis die berechnete Menge (66 g) angelagert ist.
Das eingesetzte Komponentengemisch hat ein Summenmolekular-,gewicht von 6659 auf diesen Wert bezogen würde für die Anlagerung von 2 Mol Äthylenoxid etwa eine Stunde benötigt. Nach dem Erkalten erhält man ein gelblich-weißes Produkt, vom Erweichungsbereich 47 - 49 OC. B. Die Herstellung* der Dispersion erfolgt auf gleiche Weise wie in Beispiel 2. 0. Mit einer Flotteg die 5 9/1 des Produktes enthältg werden Gewebe aus Polyamid, Zellwolle, Kupferreyon und Baumwollfrott& 2o Minuten bei 40 0 C auf dem Foulard behandeltg abgequetscht und getrocknet. Polyacrylfasergewebe wurde mit 2 g/1 des Produktes auf aer Haspelkufe 2o Minuten bei 40 0 0 behandelt. Im Vergleich mit anderen bekannten Weichmachungsprodukten verleiht das Produkt einen deutlich besseren Weichmachungseffekt. Beispiel 4 A. Zur Quaternisierung des nach Beispiel 3 hergestellten Produktes mit Dimethylsulfat verfährt mang wie unter Beispiel 2 beschrieben. Nach dem Erkalten resultiert ebenfalls in fast quantitativer Ausbeute eine weißliche, wachsartige Substanz, vom Erweichungsintervall 52 - 53 0 0.
B. Eine 8 %ige, wäserige Emulsion läßt sich in einfacher Weise dadurch herstellen, daß man z.B. 8o g des äthoxylierten und quaternisierten Produktes mit 30o ml Wasser- von etwa 85 0 c# zunächst zu einer homogenen, leicht pastösen Masse anrührt und dann das restliche Wasser portionavieise einemulgiert. Nach guter Homogenisierung stellt man auf die gewünschte Endkonzentration von 8 % ein.-0. Die Emulsion wurde mit Wasser auf einen Gehalt von 1,5 g/1 eingestellt. Mit diesem Bad wurde weißes Baumwoll-Frottbgewebe im Flottenverhältnis 1:8 bei ca. 2o 0 C lo Minuten behandelt, abgeschleudert und bei Raumtemperatur hängend getrocknet. Das behandelte Textilgut wies im Vergleich mit .anderen Weichmachungsmitteln einen bessereny angenehm Weichen Griff auf. Beispiel 5 75 g des nach Beispiel. 1 erhaltenen Konzentrates wurden mit 6o g eines ca. 70 %igen Distearyldimethylammoniumehlorides gemischt. Durch Anrühren mit Wasser wurde daraus eine 8 %ige Emulsion hergestellt.
In dieser Emulsion wurde Baumwollfrott6gewebe im Flottenverhältnis 14:3o bei 2o 0 C lo Minuten behandeltg abgequetscht und C3 bei Raumtemperatur hängend getrocknet. Das ausgerüstete Gewebe wies einen angenehmen weichen Griff aufg der sich vom Griff eines .nicht oder nur mit dem von Distearyldimethylammoniumehlorid freien Konzentrat ausgerüsteten GewebEodeutlich vorteilhaft unterscheidet. Beispiel 6 Nach dEr in Beispiel 1 beschriebenen Methode wurde einerseits ein Gemis.ch der Verbindungen (5) und (4), nämlich aus Stearylalkohol (C 16-18) und Epichlorhydrin im Molverhältnis 2:1 und Dimethylaminopropylaming und andererseits die Verbindung (5) allein (Stearylalkohol und Epichlorhydrin 1:1) hergestellt.
In einer vorher mit Ameisensäure angesäuerten Flotteg die je- weils lgo g/1 des Gemisches (5) und (4) bzw. der Verbindung (5) enthält, w urden Strumpfrohlinge (Polyamid) im Flottenverhältniss 1:15 2o Minu ten lang bei 400C aviviertp danach abgeschleudert' und getrocknet.
Bei der vergleichenden Griffbeurteilung (niedrigste Punktzahl bester Griff) erzielte Verbindung (5) 34 Punkte, das Verbindungsgemisch dagegen 6 Punkte. Mit andereng bekannten Weichmachungsmitteln (Sapamin OC und Persoftal AC neu ) wurden jeweils 17 2unkte erzielt.
Auf gebleichtem Baumwolltrikot sowie auf Zellwollgewebe, die mit jeweils lo g11 des Produktgemisches bzw. des Einzelproduktes auf dem Foulard ausgerüstet waren, ergab die vergleichende Griffbeurteilung 18 bzw. 2o :Punkte mit-Produkt (5) allein gegenüber 9 bzw. 13 Punkten mit dem Gemisch der Verbindungen (5) und (4).

Claims

Anspruch 1:-Verfahren zum Weichmachen von Textilmaterialien, dadurch gekennzeichiietg daß man diese mit einer wässrigen Dispersion eines Gemisches von Verbindungen der Formeln und (2) H 1 - 0 (0 2 H 4 0) z H behandelt, worin R 1 = aliphatische Alkylreste mit lo - 22 C R 2 = H, niedere Alkylreste oder -0 2 H 4 OH R 3 = 0H2 0(0 2 H 4 0) y Hv N(H 2)2; R 4 = CH 2 cder C 2H 4 - n = 2 oder 3 v.-x. Y, z = ganze Zahlen von o bis 4, deren Summe höchstens den Wert 4 hat, bedeuten. Anspruch 2: Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnetg daß das Molverhältnis der Verbindungen der Formeln (1) und (2) zwischen den Werten ltl bis lo:1 liegen kann. .Anspruch 3 Verfahren nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnett daß man solche Verbindungen der Formeln (1) und (2) verwendet, in denen v. x, y und z den Wert o haben. Anspruch 4: Verfahren nach den Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß man in sauren Bädern arbeitet. Anspruch ji Verfahren nach den Ansprüchen 1 bis 39 dadurch gekennzeichnetg daß die Verbindungen der Formel (1) quaternisiert sind. Ansj2ruch 6: Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnetg daß man in neutralen oder schwach alkalischen Bädern arbeitet. Anspruch 7: Verfahren nach den Ansprüchen 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet" daß die Dispersionen ein nichtionogenes Dispergiermittel enthalten. Anspruch 8: Verfahren nach den Ansprüchen 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Diapersionen zusätzlich'Di-Fettalkyldimethylammoniumchloride, insbesondere Distearyldimethylammoniumehlorid, enthalten. Ans-Pruch Verfahren nach den Ansprüchen 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß Textilmaterialien aus volleynthetischeng halbaynthetischen oder natürlichen Paserstoffen oder deren Gemischen behandelt werden.