Polyhydroxyverbindungen,

Verfahren zu ihrer Herstellung und ihre Verwendung

Gegenstand der Erfindung sind wasserlösliche, saure Gruppen enthaltende Pfropfcopo¬ lymerisate mit einer zumindest teilweisen biologischen Abbaubarkeit auf der Basis von Polyhydroxyverbindungen und monoethylenisch ungesättigten Carbon- und Sulfonsäuren sowie ggf. weiteren Monomeren, Verfahren zu ihrer Herstellung sowie ihre Verwendung in wäßrigen Systemen. Dazu zählen z. B. die Inhibierung der negativen Auswirkungen von Wasserhärte, die dispergierende Wirkung auf Pigmente, der Einsatz in Wasch- und Färbeflotten, sowie die Verwendung als Hilfsmittel bei der Papier- und Lederherstellung.

Bei diesen Anwendungen der wasserlöslichen Polymere kommt es darauf an, mehrwer¬ tige Metallionen zu komplexieren, Härtebildner des Wassers am Ausfallen zu hindern, Pigmente in hoher Konzentration bei niedriger Viskosität zu dispergieren oder Schmutzteilchen in Waschprozessen zu suspendieren und am Wiederaufziehen auf das Gewebe zu hindern.

Aufgrund einer in den letzten Jahren immer stärker in den Vordergrund tretenden ökologischen Betrachtungsweise war ein großer Teil der Bemühungen zur Entwicklung neuer Polymere auf deren biologische Abbaubarkeit gerichtet. In ganz besonderem Maße standen dabei die Produkte im Vordergrund, deren Anwendung und Entsorgung in wä߬ rigen Systemen erfolgte. In einigen Bereichen, wie etwa der Papierindustrie, erlebten da¬ her abbaubare Polymere wie z. B. Stärken eine Renaissance als Bindemittel, in anderen Bereichen wurden Pfropfpolymere aus nachwachsenden Rohstoffen, wie Stärke oder Zucker, und synthetischen Monomeren entwickelt. Für viele Anwendungen sind die technischen Anforderungen aber relativ hoch und können von den Produkten auf Basis nachwachsender Rohstoffe nicht in der Weise erfüllt werden, wie es mit den bisher ver¬ wendeten rein synthetischen Polymeren der Fall war. Beispielhaft sind die Polycarboxyla- te in Misch-Schlichten für Textilfasern zu nennen, bei denen als Kompromiß zwischen Abbaubarkeit und Schlichteeigenschaft oft eine Mischung aus Stärke und Polycarboxylat eingesetzt wird.

Ein anderes wichtiges Einsatzgebiet wasserlöslicher Polymere sind die Wasch- und Rei¬ nigungsmittel.

In den letzten Jahren war dort die Entwicklung durch den Ersatz der Polyphosphatbe- standteile geprägt, die, wie bekannt, zu einer Überdüngung der Gewässer und den unter dem Stichwort Eutrophierung bekannten Problemen fuhren.

Polyphosphate besitzen neben der Primärwaschwirkung auch ein günstiges Sekundär¬ waschverhalten, in dem sie die Erdalkalimetallionen aus dem Waschwasser, den Textilien und dem Schmutz entfernen, die Ausfällungen unlöslicher Erdalkalimetallsalze auf den Textilien verhindern und den Schmutz in der Waschlauge suspendiert halten. Dadurch werden auch nach mehreren Waschgängen Inkrustationen und Vergrauungen un¬ terdrückt. Als Ersatzstoffe für Polyphosphate werden derzeit Polycarboxylate, wie Po- lyacrylsäuren und Acrylsäure/Maleinsäurecopolymere wegen ihrer Bindefähigkeit für Erdalkalilonen und wegen ihres Kalkdispergiervermögens eingesetzt, die durch den sogenannten Hampshire-Test bzw. dessen Modifikation nach Richter- Winkler charakte¬ risiert werden. [ Richter, Winkler in Tenside Surfactants Detergents 24 (1987) 4]. Für Waschprozesse ist neben dem erwähnten Calciumbinde- und Dispergiervermögen auch das hydrophile Suspendiervermögen nach K. Schulze, G. Schreier "Die Photometri¬ sche Bestimmung des hydrophilen Suspendiervermögens - ein Beitrag zur Beurteilung des Schmutztragevermögens von Waschflotten" (Hüls Information, Chemische Werke Hüls AG) von großer Bedeutung. Das hydrophile Suspendiervermögen ist ein Maß für das Schmutztragevermögen von Waschmittelbuildern und wird durch Trübungsmessun¬ gen an einer Eisenoxidsuspension ermittelt. Die derzeit sich im Handel befindenden Po¬ lycarboxylate haben ein äußerst geringes hydrophiles Suspendiervermögen, das in etwa 10 bis 20fach niedriger liegt als das des Natriumtripolyphosphates.

Dem Problem der Eutrophierung konnte durch den Einsatz der Polycarboxylate begegnet werden. Ein biologischer Abbau dieser Polymeren findet jedoch nur in einem sehr be¬ grenzten Maße statt, wobei die in der Literatur referierten Abbauraten zwischen 1 und 10 % liegen. Angaben hierzu sind in den Veröffentlichungen von J. Lester et. al. "The partitioning of polycarboxylic acids in activated sludge", Chemosphere, Vol. 21, Nos. 4- 5, pp 443-450 (1990), H. Schumann "Elimination von 14C-markierten Polyelektrolyten in biologischen Abwasserreinigungsprozessen", Wasser Abwasser (1991) S. 376-383, P. Berth "Möglichkeiten und Grenzen des Ersatzes von Phosphaten in Waschmitteln", An¬ gewandte Chemie (1975) S. 115-142 zu entnehmen. Vom ökologischen Standpunkt her ist die Einbringung großer Mengen nicht abbaubarer

Verbindungen in die Umwelt bedenklich. Als Lösung bietet sich die Verwendung teil¬ weise oder völlig biologisch abbaubarer, d.h. zu Kohlendioxid und Wasser mineralisier- barer Polymere an.

Polyhydroxyverbindungen vom Typ der Glycerine, Polysaccharide und Polyvinylalkohole stellen hinsichtlich ihrer bekannten biologischen Abbaubarkeit ideale Produkte dar, je¬ doch sind die anwendungstechnischen Eigenschaften ungenügend. Es hat deshalb Bemü¬ hungen gegeben, diesen Polyhydroxyverbindungen durch Modifizierung ein verbessertes Eigenschaftsniveau zu geben, so beschreibt z. B. die EP 0427 349 A2 die Einführung von Carboxylgruppen in Polysaccharide durch Oxidation.

Das Calciumbindevermögen des so modifizierten Polysaccharids erfährt dadurch eine Verbesserung, erreicht aber bei weitem nicht das Niveau synthetischer Polycarboxylate. Mit dem Gewinn an Calciumbindevermögen verliert das Polysaccharid andererseits je¬ doch einen Teil seiner ursprünglich vorhandenen biologischen Abbaubarkeit. Ein alternativer Weg für die Synthese von zumindest teilweise abbaubaren wasserlösli¬ chen Polymeren ist die Pfropfcopolymerisation von Kohlenhydraten und ungesättigten carboxylgruppenhaltigen Monomeren.

In der EP 0 324 595 A2 werden polyacrylatfreie Cobuilder beschrieben, die durch eine sehr aufwendige mehrstufige Modifizierung von Polyhydroxyverbindungen, u.a. auf Ba¬ sis von Polyvinylalkohol gebildet werden. Man verestert dabei die Polyhydroxyverbin¬ dungen in Gegenwart von Katalysatoren mit einem Überschuß an Maleinsäureanhydrid in wasserfreien organischen Lösemitteln, trennt von nicht abreagierten Chemikalien ab und macht eine weitere Umsetzung mit Aminocarbonsäuren, um dann erneut durch Fällungs¬ reaktionen in organischen Lösemitteln eine von Nebenprodukten gereinigte Verbindung zu erhalten. Aufgrund der angegebenen, langen Reaktionszeiten von z.T. 48 Stunden, der aufwendigen Herstellungweise und der Hydrolyseanfälligkeit, wegen der das Produkt nicht mit alkalischen oder sauren Waschmittelbestandteilen direkt in Verbindung kom¬ men darf, stellen diese Produkte weder eine technische noch ökonomische Lösung für in Waschmittel einzusetzende Massenprodukte dar.

Aus der DE 37 14 732 C2 sind Copolymerisate ungesättigter Carbonsäuren mit alka¬ lischen Lösungen zur Enolatbildung befähigter Monosaccharide bekannt, die teilweisen biologischen Abbau aufweisen und deren CaCθ3 -Bindevermögen im Rahmen handels¬ üblicher Polyacrylate liegen soll. Als zur Enolatbildung befähigte Monosaccharide wer-

den in erster Linie Glucose, Fructose, Mannose, Maltose, Xylose und Galactose er¬ wähnt. Das Herstellungsverfahren ist technisch aufwendig und kompliziert, da nicht die Originalpolymerisatlösung, sondern der sich durch saure Fällung ergebende Nieder¬ schlag das Endprodukt des Herstellungsverfahrens darstellt, wobei das gefällte Polymeri¬ sat als schleimiger, schwer zu isolierender Niederschlag in einer schwierig abzutrennen¬ den Form anfällt.

Aus der DE 40 03 172 AI sind radikalisch initiierte Pfropfcopolymerisate aus Mono-, Oligo- bzw. Polysacchariden mit einer Kombination aus ungesättigten Mono- und Di- carbonsäuren als Waschmitteladditive bekannt, die zumindest eine teilweise biologische Abbaubarkeit aufweisen sollen. Darüber hinaus werden den Pfropfpolymerisaten ver¬ gleichbare bis bessere inkrustationsinhibierende Wirkungen in Textilwaschmitteln zuge¬ schrieben als sie von den saccharidfreien Polymeren aus ungesättigten Mono- und Di- carbonsäuren bekannt sind, wie sie beispielsweise in der EP 0 025 551 Bl beschrieben werden. Die als Rezepturbestandteil der DE 40 03 172 AI vorgeschriebenen Dicarbon- säuren zeigen neben ihrer, dem Fachmann hinlänglich bekannten, schweren Polymeri- sierbarkeit noch einen weiteren Nachteil, der sich in einem teilweisen Verlust an Car- boxylgruppen durch den Austritt von Kohlendioxid während der Polymerisation zeigt. Diese Kohlendioxidabspaltung ist in der Literatur beschrieben von BRAUN in Makro¬ mol. Chemie 96 (1966) 100-121 und TÄTE in Makromol. Chemie 109 (1967) 176-193 und bedeutet für das Verfahren einen ökonomischen Verlust. Außerdem wird die Effek¬ tivität des Polyelektrolyten durch den teilweisen Verlust der Carboxylgruppen gestört. Weiterhin werden die Polymerisate nach DE 40 03 172 AI zwar durch Klärschlämme eliminiert, eindeutige Angaben zum biologischen Abbau sind jedoch nicht festzustellen.

In der japanischen Patentantragsveröffentlichung JP-A-61-31497 wird die Verwendung eines Pfropfpolymers als biologisch abbaubare Waschmittelkomponente beschrieben. Diese Pfropfpolymere sind aus Polysacchariden vom Typ Stärke oder Dextrin oder Cel- lulose und wasserlöslichen Monomeren aufgebaut, wobei unter den wasserlöslichen Mo¬ nomeren diejenigen mit Carboxylgruppen und unter diesen wiederum (Meth)Acryl-, Itacon-, Malein- oder Fumarsäure eindeutig bevorzugt werden. In den Anwendungsbei¬ spielen werden Pfropfpolymere aus Dextrin und Acrylsäure beschrieben, die Dextringe¬ halte von 67 bis 34 Gew% aufweisen. Die biologische Abbaubarkeit wurde entsprechend den MITI-Richtlinien getestet und bewegte sich zwischen 42 und 10 %, d. h. sie lag noch unter dem Gehalt an Naturstoff im Pfropfpolymerisat. Bezüglich des Calcium- bindevermögens und der Beständigkeit gegen Hartwasser werden keine Angaben ge¬ macht. Die Waschkraft eines dieser Pfropfpolymeren enthaltenden Waschmittels war,

trotz einer sehr hohen Einsatzmenge von 20 Gew% Pfropfpolymer, nur auf dem Niveau eines Vergleichswaschmittels mit der dem Pfropφolymer entsprechenden Menge an Zeolith.

In der EP 0 465 287 AI wird eine Waschmittelkomposition beschrieben, die u. a. ein Pfropfpolymer als Builder enthält, der aus synthetischer Polydextrose und einem unge¬ sättigtem wasserlöslichen Monomer aufgebaut ist. Ausdrücklich bevorzugt werden die Monomeren (Meth)Acrylsäure bzw. in Kombination mit Malein- oder Itaconsäure. In den Beispielen werden lediglich Pfropfpolymere aus Polydextrose und Acrylsäure auf¬ geführt und bei einem Waschversuch wurde im Vergleich zu Zeolith eine um 46 % ver¬ minderte Inkrustation gefunden. Dieses Ergebnis ist deutlich schlechter als die Resultate der Waschversuche mit den Pfropfpolymerisaten gemäß DE 40 03 172 AI, wo Inkru- stationsinhibierungen von bis zu 57 % erreicht wurden.

Demzufolge sind die Pfropfpolymerisate nach EP 0465 287 AI und nach JP-A-61- 31497 in Waschprozessen weniger wirksam als die Polymerisate nach DE 40 03 172 AI . Für eine vergleichende Beurteilung des Calciumbindevermögens oder etwa der Inhibie¬ rung von Hartwasserbestandteilen der beschriebenen Pfropfpolymere fehlen vergleich¬ bare Daten. Da aber beide Eigenschaften die Waschwirkung wesentlich beeinflussen, dürften die Polymere nach DE 40 03 172 AI auch darin besser sein.

Der vorliegenden Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, in einem einfachen techni¬ schen Verfahren unter Vermeidung decarboxylierender Monomerer Pfropfcopolymere mit Polyhydroxyverbindungen herzustellen, die ein verbessertes hydrophiles Suspendier¬ vermögen aufweisen, die eine erhöhte Effizienz bezüglich der mehrwertige Metallionen komplexierenden Eigenschaften besitzen, sowie gute Inhibitoren für Wasserhärte sind und dispergierende Eigenschaften für Stoffe in wäßrigen Systemen haben.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch ein Copolymerisat aus Polyhy¬ droxyverbindungen, deren Reaktionsprodukten und/oder deren Derivaten und einer Mo- nomermischung folgender Zusammensetzung:

A) 45 - 96 Gew% monoethylenisch ungesättigte C3-C10-Monocarbonsäure allein oder in Mischungen untereinander und/oder derenSalze mit einwertigen Kationen

B) 4 - 55 Gew% monoethylenisch ungesättigte Monosulfonsäuregruppen enthaltende Monomere, monoethylenisch ungesättigte Schwefelsäureester, Vinylphosphonsäure und/oder die Salze dieser Säuren mit einwertigen Kationen

C) 0 - 30 Gew% wasserlösliche, monoethylenisch ungesättigte Verbindungen, die mit 2 - 50 Mol Alkylenoxid pro Mol modifiziert sind

D) 0 - 45 Gew% anderer wasserlöslicher, radikalisch polymerisierbarer Monomere

E) 0 - 30 Gew% anderer, in Wasser wenig bzw. unlöslicher, radikalisch polymerisierba¬ rer Monomere

Die Summe der Polymerisationskomponenten aus A bis E beträgt immer 100 Gew%.

F) Der Anteil an Polyhydroxyverbindungen beträgt 1 - 60 Gew% bezogen auf die Ge- samtmischung (Summe aus A bis F).

Polyhydroxyverbindungen sind erfindungsgemäß mono-, di-, oligo- und polymere Glycerine bzw. deren Gemische, teil- und vollverseifte Polyvinylalkohole, die aus Po- lyvinylestern bzw. Polyvinylethern bzw. aus Vinylether- bzw. Vinylestercopolymeren durch Verseifüng oder Hydrolyse entstanden sind, sowie Polysaccharide pflanzlichen, tierischen, mikrobiellen oder synthetischen Ursprungs. Als Polysaccharide seien beispiel¬ haft Stärke, Cellulose, Johannisbrotkernmehl, Dextran, Guargummi, Xanthan, Xylan, Pektin, Algin und Chitin sowie synthetische Polydextrose genannt. Aus kommerziellen Gründen ist der Einsatz von Stärke und Cellulose bevorzugt. Wegen der verbesserten Löslichkeit werden weiterhin bevorzugt modifizierte Polysaccharide eingesetzt, d.h. ent¬ weder durch thermische, mechanische, enzymatische, oxidative oder säurekatalytische Einwirkung im Molekulargewicht veränderte Polysaccharide (Reaktionsprodukte) bzw. durch chemische Modifizierung, wie Veresterung, Veretherung, Hydrierung und Umgly- kosidierung zu Derivaten veränderte Polysaccharide verwendet. Beispielhaft hierfür seien Weiß- und Gelbdextrine, Maltodextrine, oxidierte und säureabgebaute Stärken, Car- boxymethylstärke, Dialdehydstärke, kationische, anionische und neutrale Ether und Ester der Cellulose und Stärke genannt. Ausgenommen werden Zucker und Zuckerderivate sowie Oligomere mit 1 bis 6 Monosaccharideinheiten, wie sie in der noch nicht veröf¬ fentlichten deutschen Patentanmeldung P 42 21 381 beschrieben werden. Weiterhin können als Polyhydroxyverbindungen erfindungsgemäß auch Mischungen der genannten Polyhydroxyverbindungen mit Mono- oder Oligosacchariden oder deren Deri¬ vaten verwendet werden.

Ebenso ist es möglich, daß die erfindungsgemäßen Polymerisate Derivate mit Polyhy¬ droxyverbindungen enthalten, die aus den genannten Polyhydroxyverbindungen und an¬ deren Komponenten der Monomerenmischung im Verlauf des Herstellungsprozesses

gebildet werden.

Weitere, vorteilhaft zu verwendende Derivate von Polyhydroxyverbindungen sind Zuckersäuren wie z. B. Glucarsäure, Weinsäure, Ascorbinsäure oder andere Polyhy- droxycarbonsäuren wie etwa Dimethylhydroxypropionsäure, sowie Ester von Carbon¬ säuren bzw. Hydroxycarbonsäuren, wie z. B. Weinsäure- oder Citronensäureester von Polyglycerin, Zuckeralkoholen, Zuckercarbonsäuren, Mono- und Oligosacchariden, hy¬ drierten und/oder chemisch modifizierten Mono- und Oligosacchariden, Aminozuckern, Triethanolamin, Trishydroxyethylmelamin.

Als Polyhydroxyverbindungen sind weiterhin verwendbar Mono- oder Difettsäureester von Polyhydroxyverbindungen, wie Glycerin, Polyglycerin, von Derivaten von hydrierten Zuckern, Anhydroverbindungen, beispielsweise Sorbitan oder Anhydrosorbit. Beispiel¬ haft seien Sorbitanmonooleat, Sorbitanpalmitat, Sobitanstearat bzw. -isostearat, Sorbi- tanlaurat, Sorbitansesquioleat, Polyoxiethylenoleat, Polyoxyethylen und Polyoxypro- pylensorbitol und Triglycerinmonolaurat und Triglycerinstearat genannt.

Oftmals ist es von Vorteil, Polysaccharide mit einer kombinierten Modifizierung aus Molekulargewichtsabbau und chemischer Modifizierung einzusetzen, oder aber auch Mi¬ schungen verschiedener Polyhydroxyverbindungen zu verwenden.

Für die unter A) genannten monoethylenisch ungesättigten C3- bis ClO-Monocarbon- säuren kommen Acrylsäure, Vinylessigsäure, 3-Vinylpropionsäure, Methacrylsäure, Crotonsäure, Dimethacrylsäure, 2-Pentensäure, 3-Hexensäure und 2-Hexensäure, deren Alkali- und/oder Ammonium- und/oder Aminsalze sowie entsprechende Mischungen in Frage. Bevorzugt sind Methacrylsäure, Acrylsäure und Vinylessigsäure, besonders be¬ vorzugt sind Acrylsäure und Methacrylsäure.

Bei den in der Gruppe B) genannten sulfonsäurehaltigen Monomeren und monoethyle¬ nisch ungesättigten Schwefelsäureestern sind insbesondere Vinyl-, Allyl- und Methallyl- sulfonsäure und Acrylamidomethylpropansulfonsäure, Styrolsulfonsäure sowie Schwefel¬ säureester des Hydroxyethyl(meth)acrylats oder von olefinisch ungesättigten Alkoholen, wie z.B. Allyl- und Methallylsulfat und/oder deren Alkali- und/oder Ammonium- und/oder Aminsalze bevorzugt.

Die unter C) genannten Monomere sind Polyglykolether und Polyglykolester und/oder Ester von (Meth)Acrylsäure und (Meth)Allylalkohol, die gegebenenfalls endverschlossen

sein können, beispielhaft seien hier ein mit 10 Mol Äthylenoxid verätherter Allylalkohol und ein Methoxypoly(ethylenglykol)methacrylat mit 20 Ethylenoxideinheiten genannt.

Die unter D) genannten Monomere haben aufgrund ihrer Funktionalität einen das Mole¬ kulargewicht erhöhenden Charakter, was durch einen höheren Polymerisationsgrad bzw. durch Verzweigungen und Vernetzungen erreicht wird. Geeignet sind somit gut polyme- risierbare Monomere und solche mit zwei oder mehreren ethylenischen Doppelbindun¬ gen, die als bifünktionelle Vernetzer wirken oder auch Monomere mit einer ethylenisch ungesättigten Doppelbindung und einer anderen fünktionellen Gruppe. Beispiele hierfür sind Acrylamid, Allylmethacrylat und Glycidylmethacrylat. Als Monomere nach E) kommen beispielsweise Alkyl- und/oder Hydroxyalkyl- (meth)acryläureester, Maleinsäuremono- und -dialkylester sowie N- Alkyl- und N,N- Dialkyl-(meth) acrylamide und Vinylcarbonsäureester in Frage, z.B Methyl-, Ethyl- und Butyl(meth)acrylate, die entsprechenden Hydroxyethyl-, -propyl-, -butyl-(meth)acrylate, N-Methyl-, N-Dimethyl-, N-tert.-Butyl- und N-Octadecylacrylamid sowie Maleinsäure¬ mono- und -diethylester sowie Vinylacetat und Vinylpropionat, sofern die damit herge¬ stellten Copolymere wasserlöslich sind.

Die vorgenannte Aufzählung der speziellen Polyhydroxyverbindungen und speziellen Monomeren ist nur beispielhaft erwähnt und soll keinerlei einschränkende Wirkung ha¬ ben.

Die erfindungsgemäßen Polymere können nach an sich bekannten Polymerisationsme¬ thoden in Lösung oder Suspension erhalten werden.

Vorzugsweise wird die Polymerisation der Monomeren in wäßriger Lösung durchge¬ führt. Die Initiierung der Polymerisation erfolgt mit Hilfe von in Radikale zerfallenden Polymerisationsinitiatoren. Verwendet werden können Redoxsysteme und thermisch zerfallende Radikalbildner bzw. Kombinationen daraus, aber auch durch Strahlen initiier¬ bare Katalysatorsysteme.

Als Initiatoren eignen sich vor allem Peroxide, wobei Wasserstoffperoxid, t-Butylhy- droperoxid, Peroxodisulfate bzw. deren Kombination bevorzugt sind. Die Initiatoren werden kombiniert mit an sich bekannten Reduktionsmitteln, wie z. B. Natriumsulfit, Hydrazin, Schwermetallsalzen u. a.. Das Initiatorsystem kann je nach Durchführung der Polymerisation kontinuierlich dosiert oder in Portionen oder bei wechselnden pH-Werten zugefügt werden. Die Molekulargewichte können in bekannter Weise durch Regler, wie z. B. Mercaptoverbindungen, beeinflußt werden.

Die Pfropfcopolymerisation kann unter adiabatischen oder isothermen Bedingungen durchgeführt werden, wobei die Reaktion beispielsweise so geführt werden kann, daß man einen Teil des Monomerengemisches vorlegt, die Polymerisation startet und dann die Monomerenmischung zudosiert. Die Polyhydroxykomponente wird entweder kom¬ plett in die Vorlage gegeben oder zusammen mit der Monomerenmischung dosiert oder aber nur zu einem Teil vorgelegt und zum anderen Teil dosiert. Bei der Copolymerisation kann die Temperatur in einem weiten Bereich schwanken. Dieser Bereich liegt zwischen 0° C und 200° C. Je nach den zu verwendenden Initiatoren können Temperaturen zwi¬ schen 10 C und 150° C, vorzugsweise zwischen 20° C und 120° C optimal sein. Möglich ist es, die Polymerisation am Siedepunkt des Lösungsmittels bei reduziertem oder erhöh¬ tem Druck durchzuführen.

Bevorzugt wird die Polymerisation unter adiabatischen Bedingungen durchgeführt. Der Polymerisationsstart erfolgt dann zweckmäßig bei niedrigen Temperaturen, z. B. bei 25 °C. Die durch die freiwerdende Polymerisationswärme erreichte Endtemperatur hängt von den eingesetzten Monomeren und Konzentrationsverhältnissen ab und kann bei ei¬ nem entsprechenden Druck beispielsweise bis 180 °C betragen.

Während der Copolymerisation kann der pH- Wert der Reaktionsmischung in einem weiten Bereich schwanken. Vorteilhaft wird die Copolymerisation bei niedrigen pH- Werten durchgeführt, etwa in der Art, daß die eingesetzte Acrylsäure nicht oder nur teilweise vorneutralisiert wird und man gegebenenfalls erst gegen Ende der Polymerisa¬ tion neutral (pH 7 - 8) einstellt. Im Falle der Verwendung von Polysacchariden kann es bei der abschließenden Neutralisation zu Verfärbungen des Polymerisates kommen, die sich durch eine Neutralisation der sauren Monomeren vor der Polymerisation verhindern läßt. Es ist jedoch immer darauf zu achten, daß durch die pH- Werteinstellung das Copo- lymerisationsverhalten der Monomeren gewährleistet ist.

Die erfindungsgemäßen Pfropfcopolymerisate können in kontinuierlicher und diskonti¬ nuierlicher Verfahrensweise hergestellt werden.

In den folgenden Beispielen werden Herstellung und Eigenschaften der erfindungsgemä¬ ßen Pfropfcopolymerisate erläutert. Es wird insbesondere gezeigt, daß die erfindungsge¬ mäßen Polymerisate gegenüber dem Stand der Technik sowohl ein überlegenes hydro¬ philes Suspendiervermögen als auch ein erhöhtes Bindevermögen für mehrwertige Kat¬ ionen aufweisen und darüber hinaus eine starke Verzögerung der Ausfällung unlöslicher Calcium- und Magnesiumsalze bewirken.

Die erfindungsgemäßen Pfrofcopolymerisate können als Dispergier- und Komplexier-

mittel eingesetzt werden. Mit ihnen werden mehrwertige Metallionen in wasserlöslichen Komplexen gebunden. Sie dienen zur Inhibierung von Wasserhärte. Sie sind Hilfsmittel und Komponente in Wasch- und Reinigungsmitteln sowie in Wasch- und Färbeflotten, wobei sie im besonderen als Cobuilder hervorragend geeignet sind.

Die erfindungsgemäßen Pfropfcopolymerisate sind gut biologisch abbaubar und können sehr gut in Textilwaschmitteln, Geschirrspülmitteln, Kalk- und Kesselsteinentfernern, Wasserbehandlungsmitteln und Textilhilfsmitteln verwendet werden. Die Pfropfcopoly¬ merisate können dabei in wäßriger Lösung, als Pulver oder als Granulat eingesetzt wer¬ den.

In der folgenden Tabelle wird angegeben, in welchen Mengen (als Gewichtsprozente) die Pfropfcopolymerisate im allgemeinen in Wasch- und Reinigungsmitteln eingesetzt wer¬ den.

Pulverwaschmittel (Textilien) 3 bis 30 %

Wasserenthärter 5 bis 30 %

Reinigungsmittel /z.B. Haushaltsreiniger) 1 bis 5 %

Geschirreiniger (maschinell) 5 bis 25 %

Dabei können beispielhaft, die Erfindung jedoch nicht beschränkende Rezepturen für Wasch- und Reinigungsmittel angegeben werden:

Pulverwaschmittel A B

Alkylbenzolsulfonat, Na-Salz 8 % 6%

Fettalkoholethoxylat 5 % 5%

Seife 3 % 5%

Zeolith A 25 % -

Natriumcarbonat 15 % 25%

Natriummetasilikat 5 % 5%

Magnesiumsilikat 1 % -

Natriumperborat 20 % 15%

Pfropfcopolymerisate 5 % 10%

Natriumsulfat, Wasser u.a. ad 100 % ad 100%

Geschirreiniger (maschinell)

Tensid, schaumarm 2 % Natriummetasilikat 50 %

Natriumcarbonat 5%

Pfropfcopolymerisate 5%

Natriumsulfat ad 100%

larspüler

Tensid, schaumarm 10%

Pfropfcopolymerisate 5%

Isopropanol 10%

Cumolsulfonat 2%

Wasser ad 100%

Geschirrspülmittel (manuell)

Paraffinsulfonat, Na-Salz 20% Fettalkoholethersulfat, Na-Salz 5% Betain 3%

Pfropfcopolymerisate 2% Wasser ad 100%

Allzweckreiniger

Paraffinsulfonat, Na-Salz 5%

Fettalkoholethoxylat 5%

Isopropanol 5%

Pfropfcopolymerisate 1 3%

Wasser ad 100%

Toilettenreinigungsmittel

Fettalkoholsulfat 25%

Pulverseife 5%

Fettalkoholethoxylat 20%

Pfropfcopolymerisate 3%

Natriumbicarbonat 20%

Parfümöl 5%

Natriumsulfat ad 100%

Die erfindungsgemäßen Polymerisate sind als Hilfsmittel bei der Veredlung von Textilien oder Textilmaterialien vorteilhaft verwendbar. So beim Abkochen bzw. Beuchen von

Baumwolle unter Bindung der Härtebildner und unter Dipergierung der Baumwollbe- gleitsubstanzen bzw. Verunreinigungen, deren Wiederaufziehen verhindert wird und in¬ dem sie die Wirkung von Tensiden unterstützen. Die erfindungsgemäßen Polymerisate werden als Stabilisatoren beim Bleichen mit Wasserstoffperoxid eingesetzt; bei der zu¬ sätzlicher Verwendung von stabilisierenden Silikaten verhindern sie Silikatabscheidun- gen.

Die erfindungsgemäßen Polymerisate sind auch als Hilfsmittel in Wasch- und Färbeflot¬ ten kontinuierlicher und diskontinuierlicher Art anwendbar, wobei der unfixierte Farb¬ stoff entfernt wird und gute Wasch-, Wasser- und Reibechtheiten erreicht werden. Im Falle von Polyesterfasern wird zusätzlich die Abtrennung von sich herauslösenden und den Färbeprozess störenden oligomeren Polyesterbestandteilen durch die dispergierende Wirkung der Polymeren erreicht.

Die erfindungsgemäßen Polymerisate fördern beim Färben von Zellulosefasern die Lös¬ lichkeit von Reaktiv- und Direktfarbstoffen und bewirken eine verbesserte Egalität des Farbstoffes auf der Faser, insbesondere bei Anwesenheit hoher Salzmengen in der Flotte. Sie können als Mittel zum Anteigen der Farbstoffe in der Küpenfärberei oder als Disper- gatoren im Pigmentierungsbad vorteilhaft eingesetzt werden. Bei Schwefelfärbungen unterstützen sie die Feinverteilung der Farbstoffe und verhindern das Bronzieren.

Beim Färben von Synthesefasern wird durch die erfindungsgemäßen Polymerisate die Bildung von Agglomeraten aus Dispersionsfarbstoffen verhindert, so daß Ablagerungen in den Wickelkörpern vermieden werden.

Bei der Nachwäsche von Echtfärbungen und Drucken werden durch die erfindungsge¬ mäßen Polymerisate nicht fixierte Farbstoffanteile gebunden und das Wiederaufziehen wird drastisch reduziert. Durch die erhöhte Diffusion der Farbstoffe zur Waschflotte wird durch die Polymerisate eine optimale Entfernung unfixierter Farbstoffe unter Ein¬ sparung von Wasser und Energie erreicht.

Die erfindungsgemäßen Produkte stellen so beim Nachbehandeln von Naphtholfärbungen einen wirkungsvollen Ersatz für Polyphosphate dar, bei der Nachwäsche von Reak¬ tivdrucken werden Ausfällungen von Calciumalginat verhindert.

Die dispergierende und komplexbildende Wirkung der erfindungsgemäßen Polymerisate erfolgt dabei ohne Remobilisierung von Schwermetallverbindungen, sowohl aus Farb- stoffchromophoren (Reaktiv-, Metallkomplexfarbstoffen) als auch aus an sich wasserun-

löslichen, natürlichen oder industriell verursachten Ablagerungen.

Die Einsatzmengen können in der Praxis gegenüber herkömmlichen Hilfsmitteln, wie Polyacrylaten bis um das 3- bis 5-fache reduziert werden.

Die erfindungsgemäßen Polymerisate können in Kombination mit Tensiden, insbeson¬ dere anionischen Tensiden, in unneutralisierter Form (als saure Einstellung) in Kombi¬ nation mit komplexierend wirkenden organischen Säuren, wie Citronensäure, Milch¬ säure, Gluconsäure und Phosphonsäuren und Tensiden, insbesondere anionischen Tensi¬ den eingesetzt werden.

Derartige Kombinationen werden beispielsweise vorteilhaft anstelle der bisher üblichen mehrstufigen, in jeweils separaten Bädern erfolgenden Vorbehandlung, beispielsweise von hochbelasteter Baumwolle oder Baumwollelinters, mit den Stufen saure Extraktion, Choritbleiche, Abkochen und H2θ2-Bleiche, in der Weise vorgenommen, daß die Vorbehandlung in nur einem veränderbaren Behandlungsbad unter Zusatz der erfin¬ dungsgemäßen Polymerisate erfolgt.

Diese erfindungsgemäße Verfahrensweise läßt sich auch auf Continue-Prozesse übertra¬ gen. Die genannten Verfahrensweisen vermeiden die Bildung von unerwünschten orga¬ nischen Halogenverbindungen und entsprechende Umweltbelastungen.

Die Polymerisate eignen sich als Zusätze zum Entschlichten von wasserhärteempfindli¬ chen Faserschlichten, z.B. Polyesterschlichten.

Bei der Lederherstellung bewirken die erfindungsgemäßen Polymerisate während der Chromgerbung eine erhöhte Chromaufhahme durch das Leder und in der Nachgerbung füllende und weichmachende Eigenschaften des Leders.

Aufgrund der dispergierenden und schwermetallkomplexierenden aber nicht remobili¬ sierenden Eigenschaften eignen sich die erfindungsgemäßen Polymerisate weiterhin in vorteilhafter Weise als Hilfsmittel bei der Papierherstellung, beispielsweise beim Bleichen von Zellstoff und anderen Fasermaterialien, zur Herstellung von Dispersionen von Pig¬ menten und Füllstoffen, wie Kaolin, Calciumcarbonat, Satinweiß, Talkum, Titandioxid, Aluminiumhydroxid und Bariumsulfat, sowie zur Herstellung von Streichfarben, wobei Füllstoff- und Pigmentslurries und Streichfarben mit hohem Feststoffgehalt und hoher

Lagerstabilität erhalten werden.

Die erfindungsgemäßen Polymeren können in Kombination mit anderen Hilfsmitteln ein¬ gesetzt werden.

Aufgrund der hohen Effizienz der erfindungsgemäßen Polymerisate, aus der sich niedrige Einsatzkonzentrationen in der Anwendung ergeben, und der guten biologischen Ab¬ baubarkeit weisen die Produkte eine hohe ökologische Akzeptanz auf.

Die in den folgenden Beispielen und Vergleichsbeispielen ausgeführten Polymerisations¬ reaktionen wurden im 2-Liter-Reaktionskolben mit Rührer, Rückflußkühler, Thermome¬ ter und Dosiereinrichtungen für flüssige und gasförmige Stoffe durchgeführt.

Beispiel 1

248,9 g Acrylsäure, 133,2 g dest. Wasser, 64,0 g 50%ige Natronlauge, 64,5 g Natrium- methallylsulfonat, 201,8 g einer 25%igen wäßrigen Lösung von MOWIOL 5-88 (Polyvinylalkohol der Fa. HOECHST) und 107,6 g einer 60%igen wäßrigen Lösung von Methoxypolyethylenglykolmethacrylat (20 mol EO) werden im Polymerisationsreaktor vermischt und auf 15°C abgekühlt. Die Polymerisation wird durch Zugabe von 20 mg Ei- sen-II-sulfat, gelöst in 17,8 g dest. Wasser, 4,0 g Natriumdisulfit und 5 g tert.-Butylhy- droperoxid (70%ig), gelöst in 17,8 g dest. Wasser, gestartet. Die Temperatur steigt in¬ nerhalb von 2 Minuten auf 65°C, dann wird mittels eines Heizbades auf 75°C erhöht und über 1,5 Stunden mit der Dosierung eines zweiten Initiatorsystems aus den Komponen¬ ten 17 g t-Butylhydroperoxid(70%ig) gelöst in 66,7 g dest. Wasser und 10 g Natriumdi¬ sulfit gelöst in 66,7 g dest. Wasser begonnen. Nach Ablauf der Dosierung wurde noch 30 Minuten nachgerührt, abgekühlt und mit 163,6 g 50%iger Natronlauge neutralisiert. Das Polymerisat hat eine Trockensubstanz von 43,1% und ist von trübem Aussehen, die Trü¬ bung ist im Zustand stabil und verschwindet beim Verdünnen. Der Restgehalt an Acryl¬ säure beträgt 20 ppm, der an Methallylsulfonat 0,2%., das Molekulargewichtsmittel be¬ trägt Mw = 29 128.

Beispiel 2

212,1 g Acrylsäure, 200,0 g dest. Wasser, 75,0 g Natriummethallylsulfonat, 54,5 g 50%ige Natronlauge und 150,0 g Triglycerin werden im Polymerisationsreaktor vorge¬ legt und bei 24°C mit 5,9 g Mercaptoethanol, 26 mg Eisen-II-sulfat, gelöst in 10 g dest.

Wasser, und 4 g Wasserstoffperoxid^ 5%ig), gelöst in 10 g dest. Wasser versetzt. Die Polymerisation setzt spontan ein und erreicht nach 4 Minuten 101°C, um dann wieder abzufallen. Ab 75°C wird über 1,5 Stunden ein zweites Initiatorsystem bestehend aus 10,7 g Natriumpersulfat, gelöst in 50 g dest. Wasser und 10,7 g Natriumdisulfit, gelöst in 50 g Wasser zudosiert. Nach dem Ende der Dosierung wird 30 Minuten nachgerührt, abgekühlt und mit 139,4 g 50%iger Natronlauge neutralisiert. Das farblose, klare End¬ produkt hat einen pH- Wert von 5,8 und einen Trockensubstnazgehalt von 52,8 %, der Restgehalt an Acrylsäure beträgt 15 ppm, das Molekulargewichtsmittel beträgt Mw = 5 907.

Beispiel 3

Hier wird bis auf die Initiatoren das Beispiel 2 wiederholt. Der Polymerisationsstart wird durch 20 mg Eisen-II-sulfat, gelöst in 10 g dest. Wasser, 3 g Natriumdisulfit und 4 g t- Butylhydroperoxid(30%ig), gelöst in 10 g dest Wasser ausgelöst, wobei die Temperatur von 20°C auf 98°C ansteigt. Die analog zu Beispiel 1 durchzuführende zweite Initiierung besteht aus 12 g t-Butylhydroperoxid(70%ig), gelöst in 50 g dest. Wasser und 9 g Natri¬ umdisulfit, gelöst in 50 g dest. Wasser.

Das Endprodukt ist eine klare, farblose Lösung mit einem Trockensubstanzgehalt von 51,4 % und einem Restgehalt an Acrylsäure von 10 ppm, das Molekulargewichtsmittel beträgt Mw = 11 480.

Beispiel 4

Hier wird das Beispiel 1 mit der Änderung wiederholt, daß die Polyvinylalkohollösung gegen 50,4 g Triglycerin ausgetauscht werden und die Wassermenge auf 284,6 g erhöht wird.

Das klare, farblose Endprodukt hat einen Trockensubstanzgehalt von 43,2%, einen Restgehalt an Acrylsäure von < lOppm und an Methallylsulfonat von 0,16%. Das Mole¬ kulargewichtsmittel beträgt Mw = 23 540.

Beispiel 5

In Abänderung zum Beispiel 4 wurde die Menge an Triglycerin auf 194,6 g erhöht und die Initiierung wie folgt durch geführt: Polymerisationsstart mit 10 g Mercaptoethanol, 30mg Eisen-II-sulfat und 6 g Natriumdisulfit, gelöst in 17,8 g dest. Wasser und 8 g t- Butylhydroperoxid(70%ig), gelöst in 17,8 g dest. Wasser. Die analog zu Beispiel 1

durchzuführende zweite Initiierung wurde mit 14 g Natriumpersulfat, gelöst in 66 g dest. Wasser und 10 g Natriumdisulfit, gelöst in 66 g dest. Wasser durchgeführt. Das klare, farblose Endprodukt hat einen Trockensubstanzgehalt von 50,3 %, einen Restgehalt an Acrylsäure von 10 ppm und an Methallylsulfonat von 0,3%, das Moleku¬ largewichtsmittel beträgt Mw = 3 470.

Beispiel 6

Hier wird in Abänderung zu Beispiel 3 das Triglycerin durch 150,8 g des Stärkedextrins Maltodextrin MD 20 (Fa. AVEBE) ersetzt und die Initierung zum Polymerisationsstart erfolgt, nach Zugabe von 10 g Mercaptoethanol, mit 20 mg Eisen-II-sulfat und 3 g Na¬ triumdisulfit, gelöst in 10 g dest. Wasser und 4 g t-Butylhydroperoxid(70%ig), gelöst in 10 g dest. Wasser. In der analog zu Beispiel 1 durchzuführenden zweiten Initiierung werden 10 g Natriumpersulfat und 10 g Natriumdisulfit, jeweils gelöst in 50 g dest. Was¬ ser eingesetzt.

Das Endprodukt ist eine klare Lösung mit einem Trockensubstanzgehalt von 54,7 % und einem Restgehalt an Acrylsäure von < 20 ppm. Das Molekulargewichtsmittel beträgt Mw = 2 996.

Beispiel 7

212,1 g Acrylsäure, 284 g dest. Wasser, 54,5 g 50%ige Natronlauge, 194,6 g Malto¬ dextrin MD 20 (Stärkedextrin der Fa. AVEBE) und 75 g Natriummethallylsulfonat wer¬ den miteinander gelöst und bei 15°C mit 20 mg Eisen-II-sulfat und 4 g Natriumdisulfit, gelöst in 17,8 g dest. Wasser, sowie 5 g t-Butylhydroperoxid(70%ig), gelöst in 17,8 g dest. Wasser versetzt. Die Temperatur steigt innerhalb von 4 Minuten auf 70°C, dann wird mit der Dosierung der zweiten Initiierung, bestehend aus den Lösungen von 14 g Natriumpersulfat und 10 g Natriumdisulfit in jeweils 66 g dest. Wasser, über 1,5 Stunden begonnen. Danach wird 30 Minuten nachgerührt und nach dem Abkühlen mit Natron¬ lauge neutralisiert. Das leicht trübe Polymerisat hat einen Trockensubstanzgehalt von 49,9 %, einen Restgehalt an Acrylsäure von < 20 ppm und an Methallylsulfonat von 0,18%. Das Molekulargewichtsmittel beträgt Mw = 26 225.

Beispiel 8

Hier wird das Beispiel 3 mit der Änderung wiederholt, daß zusätzlich 2 g Allyl- glycidylether in der Rezeptur eingesetzt werden und das in der analog zu Beispiel 1

durchzuführenden zweiten Initiierungsstufe 12g Natriumpersulfat und 10 g Natriumdi¬ sulfit, jeweils in 50 g dest. Wasser gelöst, Verwendung finden.

Das farblose, klare Polymerisat hat einen Trockensubstanzgehalt von 52,8 % und einen Restgehalt an Acrylsäure von < 20 ppm, das Molekulargewichtsmittel beträgt Mw = 14872.

Vergleichsbeispiel 1 (nach DE 37 14 732 C2, Beispiel 2)

108 g Acrylsäure werden mit 300 g 20%iger Natronlauge neutralisiert. 91 g Glucose werden in 100 g Wasser gelöst und mit 49 g 35%iger H2O2-Lösung vermischt. 100 g Wasser werden im Reaktionsgefäß auf 85 °C erhitzt, und dann läßt man über 90 Minu¬ ten die Acrylsäure- und Glucoselösung zulaufen, der pH- Wert wird bei 9,0 gehalten. 10 Minuten nach Abschluß der Dosierung steigt die Temperatur im Reaktionsgefäß plötz¬ lich auf 103 °C an, und das Polymerisat verfärbt sich gelb. Anschließend wird abgekühlt. Die Polymerlösung hat einen Feststoffgehalt von 30,6 % und eine Viskosität von 220 mPa.s. Durch Zugabe von Salzsäure läßt sich das Polymer in Form eines schleimigen Niederschlags ausfallen, der schwierig abtrennbar ist.

Vergleichsbeispiel 2 (nach DE 40 03 172 AI, Beispiel 21)

243 g Wasser, 160 g Saccharose, 47,9 g Maleinsäureanhydrid, 0,57 g phosphorige Säure und 2 g Natriumhydrogensulfit werden im Reaktionsgefäß vorgelegt und im Stickstoff¬ strom 1 Stunde bei 80 °C gerührt. Dann fügt man zur Vorlage langsam 70,5 g 50%ige Natronlauge zu und dosiert innerhalb von 5 Stunden bei 80 °C eine Lösung von 133,6 g Acrylsäure in 141,9 g Wasser und innerhalb von 6 Stunden Lösungen von 8,1 g 35%igen Wasserstoffperoxid in 37,6 g Wasser und 2,85 g Natriumsulfat in 40 g Wasser gleich¬ mäßig dazu. Anschließend wird der Ansatz noch 2 Stunden nacherhitzt. Die Polymerlö¬ sung hat einen Feststoffgehalt von 37,7 % und eine Viskosität von 155 mPa.s.

Vergleichsbeispiel 3 (nach DE 40 03 172 AI, Beispiel 25)

290 g Maltodextrin MD 14 (Dextroseäquivalentwert 14, Fa. Avebe), 470 g Wasser, 4,2 ml 0,l%ige wäßrige Lösung von Eisen-II-ammoniumsulfat, 101,4 g Maleinsäurean¬ hydrid und 74,5 g Natriumhydroxid werden im Reaktionsgefäß vorgelegt und zum Sie¬ den erhitzt. Nach Siedebeginn dosiert man innerhalb von 5 Stunden eine Mischung aus 120 g Acrylsäure und 132,7 g einer 50%igen wäßrigen Lösung des Natriumsalzes der

Acrylamidomethylpropansulfonsäure und innerhalb von 6 Stunden 80 g 30%iges Was¬ serstoffperoxid und eine Lösung von 24 g Natriumpersulfat in 72 g Wasser und hält da¬ bei die Temperatur am Siedepunkt des Gemisches. Nach Ende der letzten Initiatordosie¬ rung wird 1 h nacherhitzt. Dann wird mit 155 g 50%iger Natronlauge neutralisiert. Man erhält eine trübe braune Lösung mit einem Feststoffgehalt von 45,2 % und einer Viskosi¬ tät von 560 mPa.s. Innerhalb von 14 Tagen hat sich aus der trüben Lösung ein Nieder¬ schlag abgesetzt.

Beispiel 9 - Bestimmung der Beständigkeit gegenüber hartem Wasser

Zu einem Prüfwasser von 33,6 °dH (reine Calciumhärte) wird eine bestimmte Menge 10%iger PfropfcopolymerLösung gegeben, 5 Minuten auf einer Heizplatte gekocht und anschließend optisch bezüglich Klarheit, Opaleszenz und Trübung beurteilt. Durch Va¬ riation der Menge an Pfropfcopolymer wird die Konzentration an Gramm Produkt (Trockensubstanz) pro Liter Hartwasser ermittelt, bei der nach vorhergehender Trü- bung/Opaleszenz erstmals eine klare Lösung auftritt.

Die in Tabelle 1 dargestellten Ergebnisse machen deutlich, daß mit den erfindungsgemä¬ ßen Polymerisaten eine wirksame und verbesserte Inhibierung von Kesselstein oder ähn¬ lichen Ablagerungen bzw. Ausfällungen von Bestandteilen des Hartwassers erreicht wer¬ den kann.

Tabelle 1

Produkt Hartwasserbeständigkeit,

Beispiel klar bei ( T.S. / l)

1 0,5

2 2,5

3 2,5

4 0,5

5 0,5

7 0,5

8 2,0

Vergleichsbeispiel 1 >3,0

Vergleichsbeispiel 2 3,0

Beispiel 10 - Bestimmung des Calciumbindevermögens

Das Calciumbindevermögen wird nach dem sog. Hampshire-Test durchgeführt, bei dem man das Polymer in Gegenwart von Carbonationen mit Calciumacetatlösung titriert. Der Endwert der Titration wird in mg CaCÜ3/g Polymer angegeben.

Durchführung: 1 g Komplexbildner (erfindungsgemäßes Polymerisat oder Vergleichs¬ produkt) wird in 50 ml dest. Wasser gelöst, mit Natronlauge neutralisiert, mit 10 ml 2%iger Natriumcarbonatlösung versetzt, auf 100 ml aufgefiillt und der pH- Wert auf 11,0 eingestellt. Die Titration erfolgt mit 0,25 m Calciumacetatlösung bis zum Auftreten einer andauernden deutlichen Trübung/Fällung. Die Vorstufe zur Trübung macht sich in einer leichten Opaleszenz bemerkbar, der Übergang ist je nach Komplexbildner schmal oder breit. Einige der erfindungsgemäßen Polymerisate haben eine so hohe Komplexier- fähigkeit, daß außer einer Opaleszenz keine weitere Trübung auftritt

Tabelle 2

Produkt Calciumbindevermögen nach Hampshire

Beispiel Nr. (mg CaCθ3/g Polymer)

1 1600

3 1184

5 >1600

6 1374

7 >1600

Polyacrylsäure 710

Mal einsäure/ Acrylsäure 625

Copolymer (30/70Gew %)

Vergleichsbeisp. 1 299

Vergleichsbeisp. 2 697

Die erfindungsgemäßen Polymerisate zeigen sehr hohe Werte für das Calciumbindever¬ mögen. Durch Mitverwendung von Maleinsäureanhydrid (Vergleichsbeispiele 2 und 4) bzw. durch das Fehlen von Sulfonsäuregruppen enthaltendem Monomer (Vergleichsbeispiel 1) entstehen Polymerisate mit schlechterem Bindevermögen für Calcium.

Beispiel 11 - Bestimmung des hydrophilen Suspendiervermögens

Das Schmutztragevermögen von Waschmittelbuildern kann durch die Bestimmung des hydrophilen Suspendiervermögens charakterisiert werden, dabei wird als Maß für das Schmutztragevermögen das Suspendiervermögen gegenüber pulverisiertem Eisenoxid angesehen. Die Bestimmung des Suspendiervermögens erfolgt durch photometrische Trübungsmessung einer Suspension, die aus der Prüfsubstanz, einem Eisenoxidpigment und dem Tensid MARLON A (Alkylbenzolsulfonat) besteht. In einem Schüttelzylinder wird das Eisenoxid in einer wäßrigen Lösung der Testsubstanz unter Zusatz von MAR¬ LON A intensiv geschüttelt und nach 24 Stunden die Stärke der dann noch zu beobach¬ tenden Trübung photometrisch bestimmt. Gemessen wird die Extinktion E450 bei 450 nm in einer 1 cm-Küvette.

Die ermittelten Extinktionswerte stellen Maßzahlen für das hydrophile Suspendierver¬ mögen dar. Produkte mit hoher Suspendieraktivität stabilisieren die Pigmente in der wäßrigen Phase und weisen hohe Extinktionswerte auf.

Tabelle 3

Polymer nach Extinktion

Beispiel ^E 450

2 150

3 60

5 160

6 170 Natriumtripolyph losphat 140

Handelsprodukt* ^: aus Malein- 6 säure/ Acrylsäure (30/70Gew. %)

* Sokalan CP5 (BASF AG)

Beispiel 12 - Inkrustierverhalten bei einem Waschversuch

In einer Haushaltswaschmaschine wurde Baumwollgewebe mit einer Waschpulverformu¬ lierung gewaschen, die 10 Gew.% Polymertrockensubstanz als Builder enthält Nach 12 Wäschen bei 90°C mit Wasser von 13°dH wurde der Restaschegehalt des Gewebes er¬ mittelt. Als Vergleichspolymer wurde ein Handelsprodukt aus Maleinsäure/ Acrylsäure

(30/70Gew.%) herangezogen. Die Vergrauungsinhibierung wurde in einer Linitest-La¬ borwaschmaschine ermittelt.

Waschpulverzusammensetzung :

Alkylbenzolsulfonat 6%

Fettalkoholethoxylat 5%

Pulverseife 5%

Natriumcarbonat 25%

Natriumbicarbonat 25%

Natriumperborat 15%

Polymer (100% Feststoff) 10%

Natriumsulfat ad 100%

Tabelle 4

Polymer % Restasche %Aufhellung

Beispiel 3 0,68 79 Beispiel 5 0,64 Handelsprodukt 0,85 76

Beispiel 13 - Wäsche von Färbungen

Hier wird die Verwendung der erfindungsgemäßen Polymerisate am Beispiel einer dis¬ kontinuierlichen Wäsche nach einer Reaktivfärbung an einem Baumwollgewebe be¬ schrieben.

Zunächst läßt man die Farbflotte ab und dann wird

1. im Überlauf 10 min bei 60 °C gespült

2. auf frischem Bad bei 90 °C 10 min gespült

3. mit lg/1 Polymerisat nach Beispiel 5 10 min bei 90 - 95 °C belassen 15 min bei 45 °C gespült.

Das Baumwollgewebe ist intensiv gefärbt, frei von Ausblutungen und hat eine gute Waschechtheit.

Die oben angegebenen Zeiten, Temperaturen und Reihenfolgen sind beispielhaft. Der Einsatz der erfindungsgemäßen Polymerisate kann auch unter anderen Waschverfah-

rensbedingungen erfolgen.

Beispiel 14 - Verhalten der Dispergiermittel in stark alkalischer Flotte

Prüflösungen (500 ml Flotte) aus Wasser mit 24°dH, und 10g/l NaOH und dem erfin¬ dungsgemäßen Polymerisat werden auf Kochtemperatur erhitzt, 15 Minuten bei dieser Temperatur gehalten und dann abgekühlt. Das Flottendefizit wird durch Wasserzusatz (20°dH) ausgeglichen.

Die Tabelle 6 gibt das Aussehen der Lösungen in Abhängigkeit von der Einsatzmenge verglichen mit den Handelsprodukten I, II und III an:

Tabelle 5

Einsatzmenge 0.5 ε/1 IM IM 3 e/l

Produkt

Produkt I Ausflockung Ausflockung Ausflockung klar

Produkt II Ausflockung Ausflockung opal-klar klar

Produkt III opal-trüb klar klar klar

Polymerisat nach

Beisp.5 opal-trüb klar klar klar

Klare Lösungen werden erhalten bei Einsatzmengen ab

3 g/1 mit I

2 g/1 mit II

1 g/1 mit III

1 g/1 Polymerisat nach Beispiel 5

Beispiel 15

Rohbaumwollstränge werden bei einem Flottenverhältnis von 1 : 10 mit 5 ml Essigsäure 30 Minuten abgekocht. 200 ml der Flotte werden anschließend auf 60°C abgekühlt und

mit jeweils

0,5 g/1, 1,0 g/1 und 2 g/1 des Polymerisats nach Beispiel 5

0,05 g/1 Indanthrenblau BC Coll

20,0 ml/1 NaOH 50 %ig und

5,0 g/1 Hydrosulfit konz. versetzt.

Nach einer Verweilzeit von 15 Minuten (bei 60°C) wurde die Flotte jeweils durch ein Blaubandfilter abgesaugt.

Die Polymerisate zeigen eine gute Dispergierwirkung und verhindern bei den verwende¬ ten Einsatzkonzentrationen die Abscheidung von Ausflockungen.

Beispiel 16

Schwarzgefärbte PES-Flocke wurde bei einem Flottenverhältnis von 1 : 20 mit einer Flotte von 1 g/1 Polymerisat nach Beispiel 5 und lg/1 SOLOPOL DP (Fettamin- ethoxylat, Handelsbezeichnung der Firma Chemische Fabrik Stockhausen GmbH, Kre¬ feld) 20 Minuten bei 70° - 80°C behandelt und dann heiß und kalt gespült. Oligomere, Färb- und Faserstaub werden von den Fasern entfernt.

Beispiel 17

Eine Bleiche von 100 % Baumwollelinters mit einem Weißgrad von 29,5 (nach Elrepho) wurde in einem Bad mit einem Flottenverhältnis von jeweils 1 : 20 mit folgenden Behandlungsstufen durchgeführt: 1. Stufe Behandlung mit einer Flotte aus

1 ml/1 HC1 konz. (37 %ig)

2 ml/1 einer Kombination enthaltend

42,0 Teile des erfindungsgemäßen Polymerisats nach Beispiel 5, in saurer Endeinstellung 10,0 Teile Milchsäure 25,0 Teile Gluconsäure 4,0 Teile Phosphonsäure 14,0 Teile eines C12-C18 Fettalkoholpolyglycolethersulfats und

5,0 Teilen eines schaumdämpfenden EO-PO-Blockpolimerisats erfolgte innerhalb von 30 Minuten bei 25°C

2. Stufe A) Behandlung mit einer Flotte aus lO ml/l NaOH, 50 %ig

2 g/1 Lavoral S313 (Polyacrylsäure, Handelsprodukt der Chemischen

Fabrik Stockhausen GmbH)

45 Minuten bei 95°C

B) Behandlung mit einer Flotte aus 10 ml/l NaOH 50 %ig

2 g/1 der Kombination nach Stufe 1 45 Minuten bei 95°C

C) Behandlung mit einer Flotte aus 10 ml/l NaOH 50 %ig

2 g/1 des erfindungsgemäßen Polymerisats nach Beispiel 5 erfolgte innerhalb von 45 Minuten bei 95°C

3. Stufe Behandlung mit einer Flotte aus

3 ml/1 der Kombination nach Stufe 1 und

8 ml/1 Wasserstoffperoxid 35 %ig erfolgte innerhalb von 45 Minuten bei 95°C

Das Wasserstoffperoxid wird zuvor in einer Lösung aus der Kombination nach Stufe 1 und einer Teilmenge des Wasser verdünnt und erhitzt langsam zugesetzt.

Die Flotte wird abgelassen und das Material unter Zusatz von 2 ml/1 Polymerisat nach

Beispiel 5 bei 80°C heiß gespült.

Der Weißgrad von mehreren Proben lag zwischen 69 und 70%.

Beispiel 18:

Zu einer Mischung aus 334,6 g dest. Wasser, 248,9 g Acrylsäure, 50,4 g Weinsäure, 64,5 g Natriummethallylsulfonat und 107,6 g Methoxypolyethylenglykolmethacrylat (20 Mol EO)(60%ige Lösung in Wasser) werden bei 10°C 20 mg Eisen(II)sulfat und 4 g Natriumdisulfit sowie 5 g t-Butylhydroperoxid (70%ig), jeweils gelöst in 17,8 g Wasser, zugegeben. Die Temperatur erhöht sich durch die einsetzende Polymerisationsreaktion auf 53 °C und wird dann durch ein Heizbad auf 70°C gesteigert, worauf innerhalb 1 h zwei Lösungen aus 14 g Natriumpersulfat und 10 g Natriumdisulfit in jeweils 50 g Was¬ ser zugetropft werden. Am Ende wird das Polymerisat mit 50%iger Natronlauge neutra¬ lisiert. Die klare Polymerlösung hat einen Trockensubstanzgehalt von 42,2 % und eine Viskosität von 720 mPas.

Beispiel 19:

In Abänderung zu Beispiel 4 wurden anstelle von Triglycerin 56,1 g Natriumgluconat eingesetzt, sowie die Wassermenge auf 334,6 g erhöht. Die Initiierung der Polymerisa¬ tion erfolgte bei 15°C durch die Zugabe von 20 mg Eisen(II)sulfat, 4 g Natriumdisulfit und 5 g t-Butylhydroperoxid (70%ig), jeweils gelöst in 17,8 g dest. Wasser. Nach Errei¬ chen von 62°C wird die Temperatur mittels eines Heizbades auf 73 °C erhöht und mit der Dosierung von 17 g t-Butylhydroperoxid (70%ig) und 10 g Natriumdisulfit, jeweils ge¬ löst in 50 g Wasser, über eine Stunde begonnen. Nach Abschluß der Polymerisation wird mit 50%iger Natronlauge neutralisiert. Das Endprodukt ist eine klare Lösung mit 42,8% Trockensubstanz und die Hartwasserbeständigkeit beträgt 0,5 g TS/1.

Beispiel 20:

In Abänderung von Beispiel 19 werden anstelle von 56,1 g Natriumgluconat 50 g eines Citronensäureesters von Polyglycerin eingesetzt. Der Citronensäureester wurde durch direkte Kondensation von 0,3 Mol Polyglycerin mit 1,5 Mol Citronensäure (entsprechend der PCT/EP 92/00512, Seite 12, Bsp. 1) hergestellt, wobei entstehendes Kondensationswasser durch azeotrope Destillation entfernt wurde.

Beispiel 21:

In Abänderung von Beispiel 4 wurde das Triglycerin durch Glycerin ersetzt. Die Poly- merisationsinitiierung erfolgte nach Zusatz von 10 g Mercaptoethanol und 30 mg Ei- sen(II)sulfat bei 15 °C durch 8 g t-Butylhydroperoxid (70%ig) und 6 g Natriumdisulfit, jeweils gelöst in 17,8 g Wasser. Nach einem Temperaturanstieg auf 100°C läßt man auf 78°C abkühlen und dosiert dann über 1 Stunde zwei Lösungen von 17 g t-Butylhy- droperoxid(70%ig) und 10 g Natriumdisulfit, jeweils gelöst in 66 g Wasser. Nach dem Abkühlen wird mit 50%iger Natronlauge neutralisiert. Das Endprodukt ist eine klare Lö¬ sung mit 44,1% Trockensubstanz und einer Hartwasserbeständigkeit von 0,5 g TS/1.

Beispiel 22:

In Abänderung von Beispiel 21 wurde die Gewichtsmenge Natriummethallylsulfonat durch Acrylamidopropansulfonsäure ersetzt und die Menge Mercaptoethanol auf 2 g re¬ duziert. Die Polymerisationsinitiierung erfolgte mit 20 mg Eisen(II)sulfat, 4g Natriumdi¬ sulfit und 5 g t-Butylhydroperoxid(70%ig).

Das Endprodukt war eine klare Lösung mit 42,5% TS und einer Hartwasserbeständigkeit von 0,5 g TS/1.

Beispiel 23 :

180 g dest. Wasser, 124,4 g Acrylsäure, 32g 50%ige Natronlauge, 303,5 g 41%ige Acrylamidlösung, 64,5 g Natriummethallylsulfonat, 46,2 g Glycerin und 107,5 g einer 60%igen Lösung von Methoxypolyethylenglykolmethacrylat(20Mol EO) werden mitein¬ ander gelöst und dann mit 20 mg Eisen(II)sulfat und 4 g Natriumdisulfit, gelöst in 17,8 g Wasser sowie 5 g t-Butylhydroperoxid(70%ig), gelöst in 17,8 g Wasser versetzt. Die Temperatur steigt von 15°C auf 100°C an, um dann wieder abzufallen. Ab 75°C werden über 1 Stunde 17 g t-Butylhydroperoxid(70%ig) und 10 g Natriumdisulfit, jeweils gelöst in 50 g Wasser zudosiert. Nach dem Ende der Polymerisation wird mit Natronlauge neutralisiert. Das Polymerisat hat eine Trockensubstanz von 42, 1 %, eine Viskosität von 280 mPas und eine Hartwasserbeständigkeit von 0,5 g TS/1.

Beispiel 24:

In 281 g dest. Wasser werden250,2 g Acrylsäure, 64,3 g Natronlauge (50%ig), 88,5 g Natriummethallylsulfonat und 176,9 g Glycerin gelöst und mit 6,95 g Mercaptoethanol, 0,0312 Eisen-II-sulfat versetzt. Es wird eine Temperatur von 18°C eingestellt und die Polymerisation durch Zugabe von 4,72 g Wasserstoffperoxid (35%ig) gestartet. Nach 10 Minuten erreicht man mit 96°C das Temperaturmaximum und läßt danach auf 75°C ab¬ kühlen, um dann bei dieser Temperatur die Dosierung zweier Lösungen aus 12,6 g Na¬ triumpersulfat in 59 g Wasser und 2,5 g Natriumdisulfit in 59 g Wasser über 1 Stunde durchzuführen. Zum Abschluß wird abgekühlt und mit 163,3 g Natronlauge (50%ig) neutralisiert.Das Polymerisat ist von heller Farbe, hat einen Trockensubstanzgehalt von 46,2 %, einen pH- Wert von 5,7 und eine Viskosität von 240 mPas.

Beispiel 25:

Hier wurde ein Polymerisat aus 50 Gew. % Natriumacrylat, 15 Gew. % Natriummeth¬ allylsulfonat, 5 Gew. % Methoxypolyethylenglykolmethacrylat und 30 Gew. % Glycerin hergestellt. Die farblose, klare, wäßrige Polymerisatlösung hatte einen Trockensubstanz¬ gehalt von 45,8 %, eine Viskosität von 133 mPas und einen pH- Wert von 5,5.

Beispiel 26:

Hier wurde ein Polymerisat aus 76,1 Gew. % Acrylsäure, 15,7 Gew. % Natriummethal¬ lylsulfonat und 8,2 Gew. % Glycerin aufgebaut. Die wäßrige, farblose und klare Poly¬ merisatlösung hatte einen pH- Wert von 5,5, einen Trockensubstanzgehlat von 42,8 % und eine Viskosität von 117 mPas.

Beispiel 27 - Peroxidstabilisierung in Bleichflotten

In diesem Versuch soll die Stabilisierungswirkung von Sequestriermitteln gegenüber der Flotte getestet werden. Der Flotte werden die einer Durchschnittsbaumwolle entspre¬ chenden Mengen an Mineralien zugesetzt und eine Sequestriermittel, bzw. ein Kom- plexbildner.Die Bleichflotte wurde mit folgenden Zusätzen in Weichwasser angesetzt:

1,0 g/1 Netzmittel (Mischung aus Isotrideylalkoholethoxylat und Alkansulfonat)

0,2 g/1 Magnesiumchlorid

1,0 g/1 Stabilisator

4,0 ml/1 Natronlauge (50%ig)

8,0 ml/1 Wasserstoffperoxid (35%ig)

Der Restperoxidgehalt wird nach bestimmten, in der folgenden Tabelle angegebenen Zeiten/Temperaturen permanganometrisch bestimmt. Verglichen werden Ansätze mit Stabilisatoren aus erfindungsgemäßem Polymerisat nach Beispiel 1, mit Wasserglas (als Stand der Technik) und eine Blindprobe ohne Stabilisator. Man erkennt die gute, Peroxid stabilisierende Eigenschaft des erfindungsgemäßen Polymerisats:

Zeit Temperatur Restperoxidgehalt der

(Mn ra Flotte (%)

Natriumwasserelas Bsp.l Blindversuch

0 20 100 100 100

20 70 48,8 80,3 59,1

40 98 3,0 13,2 7,1

55 98 0,8 1,8 0,8

70 98 0,5 1,0 0,0

Beispiel 28 - Chromauszehrung bei der Lederherstellung

Bei der Chromgerbung werden Chromsalze in Gegenwart von Polymeren auf dem Leder fixiert. Der Erfolg der Chromgerbung bestätigt sich in einer möglichst hohen Chromauf¬ nahme durch das Leder und einer möglichst hohen Schrumpftemperatur des Leders. Die Chromaufhahme des Leders wird indirekt durch das in der Flotte zurückbleibende Chromsalz bestimmt und mit dem Begriff Auszehrung benannt. Als Schrumpftemperatur bezeichnet man die Temperatur, bei der das Leder zu schrumpfen beginnt. In der folgen¬ den Tabelle sind die Chromgehalte der Gerbflotte, die daraus berechnete Auszehrung . und die Schrumpftemperatur angegeben. Vergleichsbasis ist ein handelsübliches Acryl- säure/DIMAPA-Copolymer.

Polymer Chromgehalt der Flotte Auszehrung Schrumpftemp.

(g Cr2O3/l) (%) (°C) n. 3 hr Vers. -Ende

Handelspr. 2,28 0,81 64,5 95

Beisp. 24 3,19 0,61 80,9 95

Beisp. 2 2,84 0,61 78,5 94

Beisp. 26 2,77 0,40 85,4 94

Durch die erfindungsgemäßen Polymerisate wird eine sehr hoher Anteil Chromsalz aus der Flotte im Leder fixiert, die Chromauszehrung ist als sehr gut zu bezeichnen

Beispiel 29 - Nachgerbung von Leder

Bei der Nachgerbung von Leder werden Eigenschaften wie Weichheit, Narbenfestigkeit und Egalität beeinflußt. In der folgenden Tabelle sind die Ergebnisse eines Nachgerbver- suches mit erfindungsgemäßen Polymeren und dem Handelsprodukt aus Beispiel 28 als Vergleich aufgeführt. Verwendet wurden Rindhäute (wet blue, 1,8-1,0 Falzstärke). Die Beurteilung der Versuchsergebnisse geht von 1 bis 5, wobei 1 den besten Wert darstellt.

Polvmer Weichheit Narbenfestigkeit Egalität

Handelspr. 3-4 2 3

Beisp. 26 3-4 2 3

Beisp. 2 4 2 3-4