JP2004091686A - 非イオン界面活性剤組成物 - Google Patents

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JP2004091686A
JP2004091686A JP2002256149A JP2002256149A JP2004091686A JP 2004091686 A JP2004091686 A JP 2004091686A JP 2002256149 A JP2002256149 A JP 2002256149A JP 2002256149 A JP2002256149 A JP 2002256149A JP 2004091686 A JP2004091686 A JP 2004091686A
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Yoshiyuki Hashimoto
橋本 賀之
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Abstract

【課題】分岐を有する脂肪族アルコールにアルキレンオキシドを付加して得られる非イオン界面活性剤において、浸透性、表面張力低下能等の基本性能を充分に高く保つことができるとともに、臨界ミセル濃度(cmc)を充分に低下させることができる。
【解決手段】成分A(成分A1+成分A2)と、成分B(成分B1+成分B2)とを、下記条件式を満たす配合比で含む。
成分A1: RO−(AO)a−(CO)b−H    ・・・ (I)
成分A2: RO−(CO)c−[(CO)d/(AO)e]−H ・・・ (II)
成分B1: RO−(AO)f−(CO)g−H     ・・・ (III)
成分B2: RO−(CO)h−[(CO)i/(AO)j]−H ・・・ (IV)
0.10?成分B/(成分A+成分B)<0.50  ・・・ 条件式(1)
但し、R: 炭素数8〜11の分岐脂肪族炭化水素基、R: 炭素数12〜20の脂肪族炭化水素基、AO: 炭素数3または4のオキシアルキレン基、a−j: 平均付加モル数、[(CO)q/(AO)r]: モル比q/rのランダム重合鎖。
【選択図】 なし

Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、分岐を有する脂肪族アルコールにアルキレンオキシドを付加して得られる非イオン界面活性剤に関する。特には、炭素数8〜11の分岐型脂肪族アルコールにアルキレンオキシドを付加して得られる成分を主成分として含む非イオン界面活性剤に関する。
【0002】
【従来の技術】
分岐を有する合成系飽和一級アルコールにエチレンオキサイドを付加重合して得られる非イオン界面活性剤は、表面張力低下能、湿潤・浸透力、洗浄力、乳化力などにおいて、非常に優れた性能を示す非イオン界面活性剤のひとつである。
【0003】
特に分岐を有する合成系飽和一級アルコールから誘導された非イオン界面活性剤は、洗浄剤として非常に優れた性能を示すことが知られている。好適に使用できる好例としては、工業用および業務用の各種洗浄剤、自動車用洗浄剤、更に各種産業分野の工程薬剤、例えば、繊維精練剤、金属表面処理剤、金属脱脂剤、金属部品、電子部品用洗浄剤、皮革用洗浄剤、脱ピッチ剤などの他、リネンサプライ関連用洗浄剤、厨房用洗浄剤、指先用洗浄剤などがある。特に、該非イオン界面活性剤は鉱物油汚れ、植物油汚れの他、無機物、ワックス類、樹脂類が付着した汚れ等、種々の汚れに対して非常に良好な洗浄力を示す。中でも鉱物油汚れに対しては著しい効果を発揮する。
【0004】
また、該非イオン界面活性剤は、泡特性において、低泡性で、且つ泡切れ性が良好である特徴を活かして上記洗浄剤用途を含め、各種産業分野の工程薬剤として生産工程上で界面活性剤の泡立ちによる泡トラブルが懸念される種々の用途分野で好適に使用されている。
【0005】
とりわけ、分岐を有する炭素数8〜15の合成系飽和アルコールを出発原料とした製品は、特に性能に優れたものに属し、浸透性及び表面張力低下能に優れ、泡切れ性が良好であるとともに、鉱物油汚れ、植物油汚れ及びその他の種々の汚れに対して良好な洗浄力を示す。また、各種油類に対する乳化力が良好であるなどの性能を有する。そのため、家庭用のみならず業務用、工業用として広範囲に使用可能である。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】
一方で、泡立ちが要求される用途分野、例えば、家庭用の各種洗浄剤や各種産業分野の工程薬剤として生産工程で起泡性が求められる工程などでは該非イオン界面活性剤の使用が制限される場合や当該成分を配合した商品、工程薬剤の商品価値を低下させる場合があった。また、該非イオン界面活性剤を使用する場合、別の起泡剤成分を併用する必要性からコスト高の要因となっている。
【0007】
他方、本件発明者らは、最近、このような分岐を有する炭素数8〜15の合成系飽和アルコールに、従来とは異なる特定の形式及び特定の範囲のモル比にてアルキレンオキサイドを付加することにより、特に優れた性能の非イオン界面活性剤が得られることを見出している(特願2002−030146)。また、特には、炭素数8〜11の分岐型の合成系飽和一級アルコールから誘導されたものである場合、泡切れが良く、かつ、水希釈時のゲル化領域が狭いものとなることを見出している。すなわち、泡立ちによる泡トラブル、並びに、水希釈時における広い濃度範囲でのゲル化挙動のために生産性を大きく低下させるといった従来の問題点を解決することができ、ゲル化範囲が狭いことを利用して、濃縮型液体洗浄剤組成物の配合成分として好適に使用できることを見出したのである。
【0008】
ところが、一般に炭素数8〜11の範囲にある高級アルコールから誘導された非イオン界面活性剤の臨界ミセル濃度(cmc)は、従来から汎用されている炭素数12〜20の高級アルコールから誘導された非イオン界面活性剤と比較してcmcが大きいことが知られている。界面活性剤の臨界ミセル濃度(cmc)は、界面活性剤の性能と実使用時の所要濃度を決定する非常に重要な特性値である。cmcが大きい界面活性剤を使用する場合、使用条件によっては配合量の増大により、原材料コスト高、製造コスト高に繋がる実用上非常に重大な問題である。
【0009】
即ち、炭素数8〜11の範囲にある高級アルコールから誘導された非イオン界面活性剤のcmcが大きいことは、実用上非常に重大な問題であり、該非イオン界面活性剤を実使用する場合に潜在的なコスト高問題を持ち合わせている。
【0010】
上記のような実用上の問題点を解消するために、本発明者が鋭意検討した結果、まず、分岐を有する炭素数8〜11の合成系高級アルコールから誘導された非イオン界面活性剤(成分A)を主成分とし、更に炭素数12以上、好ましくは12〜20の高級アルコールから誘導された特定組成の非イオン界面活性剤(成分B)を限定配合比率範囲内で配合した場合に、▲1▼cmcを大幅に低下させて使用濃度に関する実用上の問題を解消できることを見出した。また、この場合に、両成分の配合による相乗効果として、▲2▼優れた表面張力低下能、浸透性を示す他、▲3▼洗浄力、乳化力、分散力、可溶化力といった実用上有用な性能をも向上させることを見出すに至った。
【0011】
さらには、炭素数12〜20の高級アルコールから誘導された非イオン界面活性剤(成分B)として、特に限定された組成のものを用いる場合に、▲4▼両成分の配合による相乗効果として優れた起泡性と泡持続性(泡安定性)をも示すことを見出すに至った。
【0012】
本発明は、分岐を有する脂肪族アルコールにアルキレンオキシドを付加して得られる非イオン界面活性剤において、浸透性、表面張力低下能、洗浄力や乳化力、分散力、可溶化力といった基本性能を充分に高く保つことができるとともに、臨界ミセル濃度(cmc)を充分に低下させることができる非イオン界面活性剤を提供するものである。
【0013】
【課題を解決するための手段】
本発明の非イオン界面活性剤組成物は、下記一般式(I)で示される成分A1及び/または下記一般式(II)で示される成分A2からなり、臨界ミセル濃度(cmc)が0.01重量%以上0.5重量%未満の範囲にある成分Aと、
下記一般式(III)で示される成分B1及び/または下記一般式(IV)で示される成分B2からなり、臨界ミセル濃度(cmc)が0.00001重量%以上、0.05重量%未満の範囲にある成分Bとを、
下記条件式1を満たす配合比で含むことを特徴とする非イオン界面活性剤組成物。
【0014】
成分A1: RO−(AO)a−(CO)b−H        ・・・ (I)
成分A2: RO−(CO)c−[(CO)d/(AO)e]−H  ・・・(II)
成分B1: RO−(AO)f−(CO)g−H         ・・・ (III)
成分B2: RO−(CO)h−[(CO)i/(AO)j]−H  ・・・(IV)
0.10≦成分B/(成分A+成分B)<0.50    ・・・ 条件式(1)
但し、
: 炭素数8〜11の分岐脂肪族炭化水素基、
: 炭素数12〜20の脂肪族炭化水素基、
AO: 炭素数3または4のオキシアルキレン基、
a−j: 平均付加モル数(0≦a≦8、0≦b≦50かつ2≦a+b; 0≦c≦10、0≦d≦30、0<e≦8かつ2≦c+d+e; 0≦f≦8、0≦g≦50かつ2≦f+g; 0≦h≦10、0<i≦30、0<j≦8かつ2≦h+i+j≦50)、
[(CO)d/(AO)e]: モル比d/e、平均付加モル数d+eのランダム重合鎖、
[(CO)i/(AO)j]:モル比i/j、平均付加モル数i+jのランダム重合鎖。
【0015】
上記構成により、浸透性、表面張力低下能、洗浄力や乳化力、分散力、可溶化力といった基本性能を充分に高く保つことができるとともに、臨界ミセル濃度(cmc)を充分に低下させることができる。
【0016】
本発明の特に好ましい態様によると、一般式(I)及び/または一般式(II)で示される特定組成の前記成分Aと、限定された炭素分布を有する飽和一級アルコール、更に好ましくは分岐型飽和一級アルコールに由来する成分からなる一般式(III)及び/または一般式(IV)で示される特定組成の前記成分Bとを配合した組成物である。この様な構成であると、低泡性で、かつ泡切れ性に優れる。
【0017】
本発明の他の特に好ましい態様によると、一般式(I)及び/または一般式(II)で示される特定組成の前記成分Aと、炭素数12〜15の範囲の含有量が80重量%以上で、かつ直鎖率が70%以上である飽和一級アルコールに由来する成分からなる、一般式(III)で示される特に限定された成分B、即ち、下記一般式(V)で示される成分B3とを配合した組成物である。この様な構成であると、起泡性と泡持続性(泡安定性)を向上することができる。
【0018】
成分B3: RO−(CO)k−H         ・・・ (V)
但し、R: 炭素数12〜15の範囲の含有量が80重量%以上で、かつ直鎖率が70%以上である脂肪族炭化水素基、
k : 平均付加モル数(3≦k≦30)。
【0019】
【発明の実施の形態】
本発明の成分Aは、一般式(I)及び/または(II)で示され、臨界ミセル濃度(cmc)が0.01重量%以上0.5重量%未満の範囲にある化合物からなる。成分Aは、単一の化合物であっても2種以上の併用であっても良い。
【0020】
また、成分Bは、一般式(III)及び/または(IV)で示され、臨界ミセル濃度(cmc)が0.00001重量%以上0.05重量%未満、好ましくは0.0001重量%以上0.03重量%未満の範囲にある化合物からなる。成分Bは、単一の化合物であっても2種以上の併用であっても良い。
【0021】
なお、本発明において、臨界ミセル濃度(cmc)は、25℃における任意の濃度の界面活性剤水溶液に対するウィルヘルミー法による表面張力データ(表面張力−濃度曲線の屈曲点)から求めた特性値である。本発明において、臨界ミセル濃度(cmc)の単位は重量%である。
【0022】
界面活性剤の臨界ミセル濃度(cmc)は、界面活性剤の性能と実使用濃度を決定する非常に重要な特性値であるが、本発明の非イオン界面活性剤組成物であると、成分A単独使用の場合と比較して、臨界ミセル濃度(cmc)を実用上十分に有用な程度まで低下させることができる。
【0023】
また、本件発明者が本発明の目的を十分達成すべく限定した特定組成、特定範囲内で成分Aと成分Bとを配合することで、表面張力低下能や浸透力といった界面活性剤としての基本物性を損なうことなしに、或いは両者配合による相乗効果により更に性能を向上させつつ、実用上非常に重要な臨界ミセル濃度(cmc)を大幅に低下させることができる。また、更には、泡特性や洗浄力、乳化力といった種々の性能までも向上させることができる。
【0024】
上記本発明の限定条件において、一般式(I)〜(IV)の非イオン界面活性剤成分が本発明の組成範囲外にある場合には、成分Aと成分Bとの二成分からなる非イオン界面活性剤組成物の界面活性剤として実用上重要な基本的性能のいずれかが劣るものとなる。即ち、表面張力低下能、湿潤・浸透力、起泡力、洗浄力、乳化力などの性能が大きく悪化する。また、成分Aと成分Bとの両者配合による相乗効果が発現しないといった問題を生じる。
【0025】
また、下記条件式(1)は、成分Aと成分Bとの配合比率について、本発明の効果を発現させるべく発明者が特に限定した条件範囲である。
【0026】
0.10≦成分B/(成分A+成分B)<0.50   ・・・ 条件式(1)
即ち、特定組成の成分Aを主成分とし、条件式(1)の限定範囲内で特定組成の成分Bを配合した場合に、本発明の目的を達成することができる。より好ましくは、下記条件式(2)の限定範囲内で配合した場合である。
【0027】
0.20≦成分B/(成分A+成分B)<0.40   ・・・ 条件式(2)
一方、成分Aと成分Bとの配合比率が条件式(1)の限定範囲外にある場合には、表面張力低下能、湿潤・浸透力、起泡力、洗浄力、乳化力などの性能が大きく悪化するか、或いは両者配合による相乗効果が発現しない。または、非イオン界面活性剤組成物を水溶液にした場合にゲル形成領域が広くなる、該洗浄剤組成物の安定性やハンドリング性が不良となるといった問題点が生じるために、本発明の目的を達成し得ない。
【0028】
一般式(I)及び/または一般式(II)で示される成分Aが、好ましくは、炭素数9及び/又は10の分岐型飽和一級アルコールから誘導された非イオン界面活性剤である。また、一般式(III)及び/または一般式(IV)で示される成分Bが、好ましくは、炭素数12〜15の範囲の含有量が80重量%以上である飽和一級アルコールから誘導された非イオン界面活性剤成分である。
【0029】
低泡性と泡切れ性を向上させるためには、より好ましくは、炭素数12〜15の範囲の含有量が80重量%以上である分岐型飽和一級アルコールから誘導された非イオン界面活性剤成分である。
【0030】
一方、起泡性と泡持続性(泡安定性)を向上させるためには、前記成分Bが下記一般式(V)で示される成分B3のみからなる。
【0031】
成分B3: RO−(CO)k−H         ・・・ (V)
但し、R: 炭素数12〜15の範囲の含有量が80重量%以上で、かつ直鎖率が70%以上である脂肪族炭化水素基、
k : 平均付加モル数(3≦k≦30)。
【0032】
また、好ましくは、上記非イオン界面活性剤組成物が水を5〜30重量%含有する。
【0033】
上記成分Aと成分Bを配合する場合、両者の組成によっては相溶性、均一性が悪化し、非イオン界面活性剤組成物の外観が白濁したり、析出物が析出して、組成物を均一化させるために加温して攪拌する必要性から作業性を大きく低下させる場合や或いは非イオン界面活性剤組成物の製品価値を低下させる場合があった。ところが、上記限定範囲内で水を含有させることにより、本発明の非イオン界面活性剤組成物における相溶性、均一性が悪化の問題を解消することができる。更には、成分Bを配合することにより悪化する製品の低温流動性及びハンドリング性についても、実用上問題ない程度まで大幅に改善し得ることができる。即ち、本発明の限定組成、限定範囲の非イオン界面活性剤組成物に水を5〜30重量%、好ましくは5〜20重量%含有させることで、実用上非常に有用な低温流動性良好で均一透明な非イオン界面活性剤水含有組成物を得ることができる。
【0034】
本発明の必須成分である成分Aにおいて使用できる高級アルコールは、炭素数8〜11の分岐型脂肪族アルコール、好ましくは、炭素数9及び/又は10の分岐型飽和一級アルコールである。一方、成分Bにおいて使用できる高級アルコールは、炭素数12〜20の脂肪族アルコール、好ましくは、炭素数12〜15の範囲の含有量が80重量%以上である飽和一級アルコールである。
【0035】
低泡性と泡切れ性を向上させるためには、より好ましくは、炭素数12〜15の範囲の含有量が80重量%以上である、分岐型飽和一級アルコールである。
【0036】
起泡性と泡持続性(泡安定性)を向上させるためには、より好ましくは、炭素数12〜15の範囲の含有量が80重量%以上で、かつ直鎖率が70重量%以上である飽和一級アルコールである。この場合、上記限定範囲内であれば、合成或いは天然由来のいずれも使用可能であるが、より好ましくは、天然由来の飽和一級アルコールが好適に使用できる。
【0037】
ここで、天然由来というのは、天然油脂から得られているという意味である。
【0038】
なお、成分Bにおいて好適に使用できる上記炭素数12〜15の範囲の含有量が80重量%以上の飽和一級アルコールについて、これは本発明の効果を発現させるために、発明者が特に限定した条件範囲である。すなわち、成分Bにおいて炭素数12〜15の範囲にある飽和一級アルコールが、本発明で好適に使用できる脂肪族アルコールの主成分である。なお、該脂肪族アルコールにおいて、その製造方法、或いは原料由来により、炭素数12〜15以外の炭素数を有する微量アルコール成分が存在する場合があるが、炭素数12〜15の範囲内にある飽和一級アルコールの含有量が80重量%以上である場合には、本発明の効果に対して実用上何ら影響を及ぼさない。
【0039】
更に、上記必須成分である成分Aおよび成分Bにおいて使用できる高級アルコールは、炭素数が単一であっても、異なる炭素数の高級アルコールの混合物であってもよい。また、高級アルコールの化学構造は単一組成であっても、複数の異性体からなる混合物であってもよい。
【0040】
本発明の主成分である成分Aにおいて使用できる炭素数8〜11の分岐型飽和一級アルコールの具体例としては、プロピレン或いはブテン、又はその混合物から誘導される高級オレフィンを経てオキソ法によって製造される分岐型の飽和一級アルコールが好適であり、該製法にて製造されるイソノナノール、イソデカノール、等が市販されており、本発明に好適に使用できる。また、該製法にて製造される分岐型飽和一級アルコールの混合物、例えばEXXAL 9及びEXXAL 10(エクソン・モービル社製)も好適に使用できる分岐型高級アルコールの一例である。また、2−プロピル−1−ヘプタノール、等の2−アルキル−1−アルカノール型の化学構造をもつゲルベアルコール(Guerbet Alchol)類の単一組成或いはその混合物、更に、2−エチル−1−ヘキサノール、3,5,5−トリメチル−1−ヘキサノール、等も好適に使用できる分岐型高級アルコールの一例である。また、上記各種アルコールを2種以上配合して使用することも可能である。
【0041】
一方、本発明の必須成分である成分Bにおいては、炭素数12〜20の合成由来及び/又は天然由来の高級アルコールが使用できる。その具体例としては、合成由来のドデカノール、トリデカノール、テトラデカノール、ヘキサデカノールの他、ドバノール23, 25, 45(三菱化学社製)、ダイヤドール13, 135(三菱化学社製)、EXXAL 12及びEXXAL 13(エクソン・モービル社製)も好適に使用できる高級アルコールの一例である。更に天然由来のラウリルアルコール(1−ドデカノール)、ミリスチルアルコール(1−テトラデカノール)、セチルアルコール(1−ヘキサデカノール)、ステアリルアルコール(1−オクタデカノール)、オレイルアルコール(cis−9−オクタデセン−1−オール)などが本発明の必須成分である成分Bに好適に使用できる高級アルコールの一例である。また、上記各種アルコールを2種以上配合して使用することも可能である。
【0042】
本発明の主成分である成分Aは、上記に列挙した成分Aにおいて好適に使用できる高級アルコール、若しくはその混合物に炭素数2〜4のアルキレンオキサイドを付加させて得ることができ、更に、別に調製、或いは調達した成分A相当の化合物を配合して使用することも可能である。また、本発明の必須成分である成分Bは、上記に列挙した成分Bにおいて好適に使用できる高級アルコール、若しくはその混合物に炭素数2のアルキレンオキサイドであるエチレンオキサイドを付加させて得ることができ、更に、別に調製、或いは調達した成分B相当の化合物を配合して使用することも可能である。
【0043】
上記一般式(I)〜(IV)で示される成分A及び成分Bを得るためのアルキレンオキサイド付加反応に用いられる触媒は、塩基触媒及び酸触媒の公知のものが利用できるが、商業生産においては反応速度、製造コスト、副生物生成量などの観点から塩基触媒を用いることが好ましく、更に好ましくは、水酸化カリウム、水酸化ナトリウムが好適である。塩基触媒の使用量は反応粗製物(全仕込量)当たり0.005〜0.5%(固形分換算)、より好ましくは0.03〜0.3%(固形分換算)の範囲である。
【0044】
アルキレンオキサイドの付加触媒として、水酸化カリウム及び/又は水酸化ナトリウムを使用する場合の製造条件を以下に示すが、本発明の必須成分である成分A及び成分Bの非イオン界面活性剤を得るための製造条件はこれに限定されるものではない。
【0045】
加熱、冷却操作、減圧、加圧操作が可能で、原料仕込口、製品取り出し口、アルキレンオキサイドおよび窒素の導入管、攪拌装置、温度計、圧力計を備えた反応器に、上記に列挙した本発明に好適に使用できる高級アルコールの所定量を仕込み、次いで、固形状の水酸化カリウム或いは水酸化ナトリウム、もしくはそれらの水溶液を仕込んだ後、窒素置換し、常温から110℃の温度範囲で減圧脱水する。次いで、80〜180℃で所定量のアルキレンオキサイドを導入、付加させる。アルキレンオキサイドがエチレンオキサイド単独の場合、導入温度、即ち反応温度は100〜180℃がより好ましい。また、アルキレンオキサイドとして、プロピレンオキサイド単独の場合、プロピレンオキサイドとエチレンオキサイドを共存させて反応させる場合、或いはブチレンオキサイドとエチレンオキサイドを共存させて反応させる場合の反応温度は100〜140℃がより好ましい。アルキレンオキサイドの付加反応操作において、所定量のアルキレンオキサイドを導入後、圧力が低下して一定になるまで反応を継続する操作(熟成操作)を行うことがより好ましい。更に、得られた反応粗製物に対して公知の酸の適当量を添加して触媒を中和し、目的の本発明の非イオン界面活性剤を得ることができる。なお、中和操作において、公知のアルカリ吸着剤を使用して、触媒を除去することも可能である。
【0046】
本発明によると、分岐を有する炭素数8〜11の合成系高級アルコールから誘導された非イオン界面活性剤の臨界ミセル濃度(cmc)を充分に低下せることができる。該炭素数8〜11の分岐型高級アルコールから誘導された非イオン界面活性剤の臨界ミセル濃度(cmc)は、従来から汎用されている炭素数12〜20の高級アルコールから誘導された非イオン界面活性剤に比較して大きく、使用条件によっては設定濃度や配合量の増大により、原材料コスト高、製造コスト高に繋がる実用上非常に重要な問題であったが、該問題は、本発明の非イオン界面活性剤組成物にて解消することができる。
【0047】
本発明の界面活性剤組成物は、表面張力低下能や浸透力といった界面活性能を低下させず、或いは相乗効果により性能を向上させつつ、cmcを低下させることができる。即ち、cmcが小さく、浸透力が良好で且つ表面張力低下能に優れ、更に優れた泡特性を備える点を活かして、家庭用製品、業務用製品および工業用製品、更に各種産業分野の工程薬剤として使用できる。更に、本発明の界面活性剤組成物は、鉱物油汚れ、植物油汚れの他、無機物、ワックス類、樹脂類が付着した汚れ等、種々の汚れに対して非常に良好な洗浄力を示し、中でも鉱物油汚れに対しては著しい効果を発揮する。これにより、本発明の界面活性剤組成物は、家庭用及び業務用の各種洗浄剤として好適に使用できる。具体的な使用例としては、家庭用或いは業務用の衣料用洗浄剤、台所用及び厨房用洗浄剤、各種住居用洗浄剤、指先用洗浄剤、自動車用洗浄剤などが挙げられる。
【0048】
また、各種産業分野の工程薬剤として、例えば、脱墨剤、脱ピッチ剤、繊維精練剤、金属表面処理剤、金属脱脂剤、金属部品、電子部品用洗浄剤、皮革用洗浄剤などとして好適に使用することができる。その他、本発明の界面活性剤組成物の特徴を活かして、浸透剤、湿潤剤、濡れ性改良剤、起泡剤、乳化剤、可溶化剤、分散剤として好適に使用できる。
【0049】
なお、本発明の非イオン界面活性剤組成物は、従来技術と同様に界面活性剤成分として、必要に応じて他の界面活性剤、例えば、他種の非イオン界面活性剤、アニオン界面活性剤、カチオン界面活性剤、両性界面活性剤の1種以上を適量配合して使用することができる。更に、その他、各種アルカリ成分、無機ビルダー類、増泡剤、増粘剤、キレート剤類、ハイドロトロープ剤、酵素類、除菌剤、香料、色素、等の各種配合成分も従来技術と同様に使用することができる。
【0050】
また、本発明の非イオン界面活性剤組成物は水に対して易溶解性であり、低温で且つ短時間で容易に水希釈が可能である。従来から汎用されている炭素数12〜20の高級アルコールから誘導された非イオン界面活性剤は、界面活性剤のゲル化挙動により、水に界面活性剤を溶解させる種々工程において、多大な労力(攪拌、加温に関わる時間、エネルギー)を要していた。低温で且つ短時間で容易に水希釈が可能であることは、商業生産上、非常に有益である。
【0051】
更に、本発明の非イオン界面活性剤は、従来品に比較してゲル化領域が狭く、界面活性剤の高濃度配合が可能であり、コスト面、商品設計上の多様性の点において優位性がある。
【0052】
また更に、本発明の非イオン界面活性剤組成物は、鉱油類、シリコーン油および変性シリコーン類、植物油類、ワックス類、樹脂類、各種溶剤類の乳化剤としても好適に使用できる。また、香料や精油類の可溶化剤として好適に使用できる。
【0053】
以下に、本発明の具体的な実施例、及び比較例について説明する。
【0054】
<界面活性剤化合物の製造>
<実施例1>
・成分A
5Lのオートクレーブに、イソデカノール[分岐型飽和一級アルコール、分子量158]1000g(6.3モル)と、水酸化カリウム2.57gとを仕込んだ後、オートクレーブ内を窒素置換してから、攪拌しつつ70℃で減圧脱水を行った。この際、反応器内の内圧が2.7KPaに到達した後、引き続き30分間減圧脱水を継続した。
【0055】
次いで、130℃まで昇温した後、135±5℃、反応圧0.25MPaでエチレンオキサイド1664g(37.8モル)を導入した。すなわち、アルコール1モルに対して6モルのエチレンオキサイドを仕込んだ。
【0056】
所定量のエチレンオキサイドの導入が完了した後、反応温度を維持しつつ、内圧が低下して一定になるまで熟成させた。その後、反応液を70℃まで冷却した後、85%乳酸5.34gで中和した。
【0057】
・成分B
天然脂肪酸由来であって、ドデカノール(ラウリルアルコール)含量約98%のもの(花王社製カルコール 2098)を出発原料として、上記成分Aの場合と同様に合成を行った。但し、アルコール1モルに対して15モルのエチレンオキサイドを導入した。
【0058】
上記合成工程の後、成分Aと成分Bとを70:30の重量比で混合した。
【0059】
<実施例2〜5、比較例1〜5>
成分A及び成分Bにおける原料アルコール、アルキレンオキサイドの付加形態及び付加モル数を、下記表1の中央コラムに示すように変化させ、実施例1の方法に従って製造を行った後、表1右端部の実施例番号の下方に示す重量比にて混合を行った。
【0060】
但し、実施例4〜5の成分Aの合成にあたっては、まず、125±5℃、反応圧0.20MPaにて、プロピレンオキサイドを所定モル数付加し、この後昇温を行い、実施例1と同様の条件でエチレンオキサイドを付加した。
【0061】
<実施例6>
・成分A
5Lのオートクレーブに、イソデカノール[分岐型飽和一級アルコール、分子量158]1000g(6.3モル)と、水酸化カリウム3.70gとを仕込んだ後、オートクレーブ内を窒素置換してから、攪拌しつつ70℃で減圧脱水を行った。この際、反応器内の内圧が2.7KPaに到達した後、引き続き30分間減圧脱水を継続した。
【0062】
次いで、130℃まで昇温した後、135±5℃、反応圧0.25MPaでエチレンオキサイド1114g(25.3モル)を導入した。所定量のエチレンオキサイドの導入が完了した後、反応温度を維持しつつ、内圧が低下して一定になるまで熟成させた。次に、125±5℃、反応圧0.20MPaにて、エチレンオキサイド418g(9.5モル)とプロピレンオキサイド551g(9.5モル)を混合したアルキレンオキサイド混合物を導入した。この後、さらに、反応温度を維持しつつ、内圧が低下して一定になるまで熟成させた。すなわち、アルキレンオキサイド付加反応において、エチレンオキサイド単独重合鎖の付加モル数が4.0、ランダム重合鎖中のエチレンオキサイドの付加モル数が5、ランダム重合鎖のプロピレンオキサイドの付加モル数が1.5である。
【0063】
その後、反応液を70℃まで冷却した後、85%乳酸7.68gで中和した。
【0064】
・成分B
炭素数12〜13のオキソアルコール製品(三菱化学社製ドバノール 23、直鎖率79%)を出発原料として、実施例1の成分Aの場合と同様の方法により、7モルのエチレンオキサイドを付加した。
【0065】
上記合成工程により得られら成分Aと成分Bを、75:25の重量比にて混合した。
【0066】
<実施例7〜8,比較例5〜6>
成分A及び成分Bにおける原料アルコール、アルキレンオキサイドの付加形態及び付加モル数を下記表1のように変化させ、実施例1の方法に従って製造を行った後、表1中に示す重量比にて混合を行った。
【0067】
但し、実施例7の成分Aの合成にあたっては、エチレンオキサイドの単独重合鎖を設けず、当初からエチレンオキサイドとプロプレンオキサイドのランダム重合鎖を導入した。また、比較例5については、成分Bを配合せず成分Aのみからなる界面活性剤とした。
【0068】
実施例8においては、実施例1〜7と異なり、直鎖率が70%未満の脂肪族アルコールを原料に用いた。
【0069】
<実施例9〜15、比較例7〜12>
実施例9〜15においては、成分A及び成分Bの製造について、原料アルコール、アルキレンオキサイドの付加形態及び付加モル数を、下記表3に示すように変化させて、対応する実施例の方法に従って行った後、75:25の重量比で、これら成分Aと成分Bとを配合して界面活性剤を得た。
【0070】
比較例7〜9,11においては、成分Aと成分Bとの配合比を所定の範囲から外れる比率とし、比較例10及び12においては、成分Aと、成分Bではない類似化合物とを75:25の重量比で配合した。
【0071】
【表1】実施例1〜8の界面活性剤の組成
Figure 2004091686
【表2】比較例1〜6の界面活性剤の組成
Figure 2004091686
【表3】実施例9〜15の界面活性剤の組成
Figure 2004091686
【表4】比較例7〜12の界面活性剤の組成
Figure 2004091686
<水溶液の基礎物性および性状>
上記のように得られた界面活性剤の水溶液について、下記の評価を行った。
【0072】
<表面張力>:ウィルヘルミー(Whihelmy)法に準拠して、ウィルヘルミー型表面張力計を用い、25℃で非イオン界面活性剤0.5%水溶液の表面張力を測定した。
【0073】
<浸透力>:キャンバスディスク法(ISO−8022−1990)に準拠して、25℃で非イオン界面活性剤0.1%水溶液の浸透力(キャンバスディスクを界面活性剤水溶液に浸漬後、沈降し始めるまでの秒数)を測定した。
【0074】
<起泡力>:ロス・マイルス(Ross & Miles)法(JIS K 3362−1990)に準拠して、25℃で非イオン界面活性剤0.1%水溶液の起泡力(泡高さ(mm))を測定した。
【0075】
<泡安定性>:上記起泡力(泡高さ(mm))の測定後、5分後の泡高さを測定し、泡高さの保持率を求めた。すなわち、次式の値を求めた。
【0076】
{5分後の泡高さ(mm)/直後の泡高さ(mm)}×100
<臨界ミセル濃度(cmc)>:25℃にて任意の濃度の非イオン界面活性剤水溶液の表面張力をウィルヘルミー法にて測定し、得られた[表面張力(mN/m)−水溶液濃度(重量%)]曲線から臨界ミセル濃度(cmc)を求めた(表面張力法)。なお、本発明においてcmc値は単位を重量%とした。
【0077】
なお、各配合成分についても同一の方法にて臨界ミセル濃度(cmc)を求めておいた(表1〜2)。
【0078】
<外観性状及び流動性の評価>:洗浄剤組成物そのもの、及び、15重量%の水分を含ませた製品について、20℃で放置後の外観性状と、0℃で放置後の流動性とを観察し、下記のように官能試験により評価した。
【0079】
・外観性状(20℃)
○ ・・・ 透明(濁りが見られず)
△ ・・・ 微濁
× ・・・ 白濁物或いは沈降物が見られる
・流動性(0℃)
○ ・・・ 流動性あり
△ ・・・ 高粘度であるが流動性がある
× ・・・ ゲル化或いは固化している
<基礎物性及び性状の評価結果>
実施例及び比較例の基礎物性及び性状の評価結果について表5〜6にまとめて示す。
【0080】
表5から知られるように、実施例の界面活性剤では、表面張力、浸透力、及び臨界ミセル濃度の各評価項目において良好な結果が得られた。
【0081】
特に、臨界ミセル濃度(cmc)は、成分A単独で0.06重量%以上であったものが(表1)、本発明の限定範囲内で適量の成分Bを混合することにより、いずれも0.02重量%以下となり、実用上十分有用な程度にまで臨界ミセル濃度(cmc)を低下させる結果となった。また、これと関連して、成分A単独、或いは本発明の限定範囲外の条件では達成し得ない効果、即ち、浸透力を低下させることなしに低濃度条件(0.01%水溶液)における表面張力を十分低下させる結果となり、本発明の実施例において十分な表面張力低下能が示された。
【0082】
【表5】実施例及び比較例の界面活性剤の基礎物性
Figure 2004091686
これに対して、成分Aのみ単独で用いた比較例1及び比較例5においては、臨界ミセル濃度が高く、0.01%水溶液における表面張力が高くなってしまった。また、その他のいずれの比較例(2〜12)においても、浸透力測定値(浸透に要した時間)が22秒以上であった。すなわち、成分Bの重量分率が50%以上(すなわち成分Aの重量分率が50%未満)である比較例2〜4及び7〜9、成分Bの範囲外の類似化合物を用いた比較例6,10及び12のいずれにおいても、浸透力において実施例のものに比べて著しく低かった。
【0083】
また、成分Bとして、直鎖率が70%以上の飽和1級アルコールにエチレンオキサイドのみ付加したもの(成分B3)を用いた実施例1〜7においては、ロス・マイルス(Ross & Miles)法起泡力測定による泡高さがいずれも150mm以上であって、起泡力測定から5分放置後の泡高さ保持率においても、78%以上となり、泡立ち性及び泡の保持において、優れた性能が得られた。
【0084】
一方、成分Bの重量分率が50%以上(すなわち成分Aの重量分率が50%未満)である比較例2〜4においては、起泡力(泡高さ)測定値が125mm以下であり、起泡力において実施例1〜7のものに比べて著しく低かった。また、浸透力が実施例1〜7のものに比べて劣る結果となり、両成分配合による相乗効果が見られなかった。
【0085】
他方、実施例1〜7で用いた成分B3に代えて、直鎖率が低い他は全く同様である非イオン界面活性剤成分を、実施例2〜3と全く同様の条件で用いた実施例8であると、起泡力(泡高さ)測定値が100mmと非常に低い値となった。但し、実施例に比べて浸透力が低く、0.01%水溶液における表面張力低下能が少し低いが、著しく劣るというのではなかった。すなわち、実施例8の結果から知られるように、成分Bの直鎖率が70重量%未満では、起泡力を著しく高くすることはできない。
【0086】
また、比較例6においては、成分Bが本発明により限定される組成範囲外にある使用例であり、成分Bとして実施例1,5及び7と同様の出発アルコールを用い、エチレンオキサイドの単独付加に代えて、プロピレンオキサイドとのブロック付加重合鎖を付与した。その結果、浸透力、起泡力及び泡安定性において著しく劣る結果となった。
【0087】
実施例1〜7では起泡力及び泡安定性の優れたものが得られたのに対して、表5中に示すように、実施例11,及び13〜15では、低泡性及び泡切れ性の優れたものが得られた。
【0088】
表6には、界面活性剤の外観性状及び流動性の評価の結果をまとめて示す。表4の結果から知られるように、実施例の界面活性剤組成物であると、15重量%含水状態とした場合に、常温での外観性状、及び0℃での流動性のいずれにおいても良好な結果が得られた。
【0089】
これに対して、比較例1〜5及び7〜10の界面活性剤組成物であると、15重量%含水状態の外観性状はいずれも良好であるものの、0℃における流動性が著しく劣るものとなった。一方、比較例6及び10,12においては、実施例の場合と同様の流動性が得られた。しかし、比較例6及び11〜12では、表5中に示したように、浸透力に劣り、界面張力低下能も必ずしも充分でない。
【0090】
【表6】実施例及び比較例の界面活性剤の性状
Figure 2004091686
<台所用洗浄試験>
本発明の成分Aを主成分とする非イオン界面活性組成物に関する洗浄試験を以下の条件下で実施した。
【0091】
洗浄試験は以下の処方に基づきモデル台所用洗浄剤を調製して、JIS K 3362(リーナッツ法)により、台所用洗浄剤処方の洗浄力評価を行った。なお、本試験における洗浄力は、下記の式にて求めた汚垢除去率(%)を洗浄力(%)とした。また、得られた洗浄力の値に基づき、次の通り評価判定を行った。
【0092】
○ ・・・ 洗浄率 85%以上、
△ ・・・ 洗浄率 70%以上85%未満、
× ・・・ 洗浄率 70%未満
【表7】モデル台所用洗浄剤処方(重量部)
Figure 2004091686
洗浄力(%):汚垢除去率(%)=〔(B−C)/(B−A)〕×100
A=試験用ガラスプレート(6枚1組み)に汚垢を付着する前の重量(g)
B=試験用ガラスプレート(6枚1組み)に汚垢を付着した後の重量(g)
C=汚垢を付着した試験用ガラスプレート(6枚1組み)の洗浄後の重量(g)
【表8】台所用洗浄試験の結果
Figure 2004091686
上記表8に示すように、実施例の非イオン界面活性剤組成物であると、いずれ93%以上の優れた汚垢除去率が得られた。これに対して、比較例1〜6,及び10〜12の非イオン界面活性剤組成物であると、80%以下の汚垢除去率しか得られなかった。成分Aと成分Bとの配合比率のみを所定範囲外とした比較例7〜9においては、80%を越える汚垢除去率が得られ、最低限の要求は満たすものの、実施例で得られた汚垢除去率よりは著しく低かった。
【0093】
<衣料用洗浄試験>
本発明の成分Aを主成分とする非イオン界面活性組成物に関する洗浄試験を以下の条件下で実施した。洗浄試験は以下の処方に基づき衣類用洗浄剤を調製し、(財)洗濯協会製の湿式汚染布を試験布としてターゴートメーター(Terg−O−Tomerter)を用いて、JIS K 3362により、衣料用洗浄剤処方の洗浄力評価を行った。なお、本試験における洗浄力は、表面反射率計にて求めたモデル汚染布の洗浄前後の表面反射率(%)変化から下記の式に基づいて洗浄力(%)を算出した。また、得られた洗浄力の値に基づき、次の通り評価判定を行った。
【0094】
◎ ・・・ 洗浄率 50%以上
○ ・・・ 洗浄率 45%以上50%未満
△ ・・・ 洗浄率 40%以上45%未満
× ・・・ 洗浄率 40%未満
【表9】モデル衣料用洗浄剤処方(重量部)
Figure 2004091686
洗浄力(%)=〔(Rs−Rw)/(Rs−Ro)〕×100
Rw=洗浄後の布の反射率(%)
Rs=汚染布の反射率(%)
Ro=白布(未汚染布)の反射率(%)
【表10】モデル衣料洗浄試験の結果
Figure 2004091686
表10に示すモデル衣料洗浄試験の結果から知られるように、実施例の非イオン界面活性剤組成物であると、上記式による洗浄力測定値がいずれも45%以上となった。特には、実施例2,4及び6等においては、51%以上の洗浄力測定値が得られた。
【0095】
これに対して、比較例の非イオン界面活性剤組成物であると、モデル衣料洗浄試験による洗浄力測定値がいずれも45%未満となり、特に、比較例1〜2、5〜6、及び11〜12においては40%未満となった。
【0096】
以上に説明した実施例及び比較例についての各測定結果から知られるように、炭素数8〜11の分岐脂肪族アルコールに所定の態様でアルキレンオキサイドを付加して得られる、臨界ミセル濃度(cmc)の高い成分Aに、cmcの低い所定の成分Bを50重量%未満の重量分率で混合することにより、全体の臨界ミセル濃度(cmc)を充分に低下させることができ、浸透力、及び洗浄力を充分に高くすることができた。また、特定の組成では発泡性及び泡安定性を充分に高くすることができ、他の特定の組成を採用した場合に低泡性及び優れた泡切れ性を実現することができた。
【0097】
起泡性及び泡安定性を充分に高くするためには、成分Bにおける出発アルコールの直鎖率が50%では足りず、75重量%以上であれば充分である(実施例3、6及び8)。この結果から、成分Bについての必要な直鎖率は約70%と考えられた。また、この場合、脂肪族アルコールに付加するアルキレンオキサイド鎖としては、エチレンオキサイドの単独重合鎖であることが必要と考えられ、エチレンオキサイドとプロピレンオキサイドとの混合重合鎖は不適当であった(比較例6)。
【0098】
一方、表6により示したように、製品の外観性状及び低温流動性の観点から、例えば約15%といった含水状態で用いることが好ましい。適当な含水率は、表6の結果、及び、徐々に水を添加して行った実験結果から、約5〜30重量%であると考えられた。
【0099】
【発明の効果】
分岐を有する脂肪族アルコールにアルキレンオキシドを付加して得られる非イオン界面活性剤において、浸透性、表面張力低下能等の基本性能を充分に高く保つことができるとともに、臨界ミセル濃度(cmc)を充分に低下させることができる。

Claims (6)

  1. 下記一般式(I)で示される成分A1及び/または下記一般式(II)で示される成分A2からなり、臨界ミセル濃度(cmc)が0.01重量%以上0.5重量%未満の範囲にある成分Aと、
    下記一般式(III)で示される成分B1及び/または下記一般式(IV)で示される成分B2からなり、臨界ミセル濃度(cmc)が0.00001重量%以上、0.05重量%未満の範囲にある成分Bとを、
    下記条件式1を満たす配合比で含むことを特徴とする非イオン界面活性剤組成物。
    成分A1: RO−(AO)a−(CO)b−H        ・・・ (I)
    成分A2: RO−(CO)c−[(CO)d/(AO)e]−H  ・・・(II)
    成分B1: RO−(AO)f−(CO)g−H         ・・・ (III)
    成分B2: RO−(CO)h−[(CO)i/(AO)j]−H  ・・・(IV)
    0.10≦成分B/(成分A+成分B)<0.50    ・・・ 条件式(1)
    但し、
    : 炭素数8〜11の分岐脂肪族炭化水素基、
    : 炭素数12〜20の脂肪族炭化水素基、
    AO: 炭素数3または4のオキシアルキレン基、
    a−j: 平均付加モル数(0≦a≦8、0≦b≦50かつ2≦a+b; 0≦c≦10、0≦d≦30、0<e≦8かつ2≦c+d+e; 0≦f≦8、0≦g≦50かつ2≦f+g; 0≦h≦10、0<i≦30、0<j≦8かつ2≦h+i+j≦50)、
    [(CO)d/(AO)e]: モル比d/e、平均付加モル数d+eのランダム重合鎖、
    [(CO)i/(AO)j]:モル比i/j、平均付加モル数i+jのランダム重合鎖。
  2. 前記成分Aが、炭素数9及び/又は10の分岐型飽和一級アルコールに由来する成分のみからなることを特徴とする請求項1記載の界面活性剤組成物。
  3. 前記成分Bが、炭素数12〜15の範囲の含有量が80重量%以上である飽和一級アルコールに由来する成分からなることを特徴とする請求項1または請求項2に記載の非イオン界面活性剤。
  4. 前記成分Bが、炭素数12〜15の範囲の含有量が80重量%以上である分岐型飽和一級アルコールに由来する成分からなることを特徴とする請求項1〜3のいずれかに記載の非イオン界面活性剤。
  5. 前記成分Bが下記一般式(V)で示される成分B3のみからなることを特徴とする請求項1または請求項2に記載の界面活性剤組成物。
    成分B3: RO−(CO)k−H         ・・・ (V)
    但し、R: 炭素数12〜15の範囲の含有量が80重量%以上で、かつ直鎖率が70%以上の脂肪族炭化水素基、
    k : 平均付加モル数(3≦k≦30)。
  6. 水を5〜30重量%含有することを特徴とする請求項1〜5のいずれかに記載の非イオン界面活性剤組成物。
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