JP2010202792A - アクリル酸共重合体含有粒子およびその製造方法、粒状洗剤組成物およびその製造方法 - Google Patents

アクリル酸共重合体含有粒子およびその製造方法、粒状洗剤組成物およびその製造方法 Download PDF

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Abstract

【課題】粒状洗剤の嵩密度および流動性を高くでき、吸湿性を低くできるアクリル酸共重合体含有粒子を提供する。
【解決手段】本発明のアクリル酸共重合体含有粒子は、(i)〜(iii)成分を含有する。(i)質量平均分子量が2万〜20万、(メタ)アクリル酸単位とマレイン酸単位とのモル比率((メタ)アクリル酸/マレイン酸)が50/50〜80/20の(メタ)アクリル酸−マレイン酸共重合体:(i)〜(iii)の合計を100質量%とした際の10〜70質量%、(ii)脂肪酸石鹸:(i)〜(iii)の合計を100質量%とした際の10〜40質量%、(iii)炭酸塩、硫酸塩から選ばれる1種以上の塩類:(i)〜(iii)の合計を100質量%とした際の10〜70質量%で、(i)と(ii)の合計は50質量%以上、(i)と(ii)と(iii)との合計は85質量%以上である。
【選択図】なし

Description

本発明は、洗剤に使用されるアクリル酸共重合体含有粒子およびその製造方法、衣料等の洗浄に使用される粒状洗剤組成物およびその製造方法に関する。
衣料用洗剤においては、一般的に粒状洗剤が広く使用されている。家庭用の衣料用洗剤は、冬場の低温洗浄条件下でも良好な溶解性が求められることから、洗剤原料を一度スラリー状に溶解混合し、高温で噴霧乾燥して、粉体状にする方法で製造するのが一般的である。
一方、業務用の衣料用洗剤など、洗濯時の水温が高く、冷水での良好な溶解性を特に必要としない場合には、製造上のエネルギー効率などを考えて、粉体状の洗剤原料を機械的に混合して製造する方法の適用が可能である。ただし、粉体混合による洗剤の製造において液体原料を用いる場合には、製造性や得られる洗剤の粉体物性の観点から、液体原料の使用量などに制限が生じる場合がある。
ところで、粒状洗剤においては、良好な洗浄性能を得るために、アクリル酸のホモポリマー、アクリル酸とマレイン酸とのコポリマー等の(メタ)アクリル酸(共)重合体の粒子が配合されることがある。しかし、これらの原料は一般的に水溶液の状態になっているため、洗剤中に大量に配合する場合には、予め乾燥するなどして原料を粉体化する必要がある。ところが(メタ)アクリル酸(共)重合体は溶液の粘度が高いため、噴霧乾燥や微粒子化が難しく、良好な粉体を得ることは非常に困難である。このため、(メタ)アクリル酸(共)重合体の洗剤の粉体原料としての使用には制限があった。また、(メタ)アクリル酸(共)重合体を含む粉体は吸湿性が高いため、この粉体を用いて粉体洗剤を製造する場合、製造装置内に粉体原料が付着して生産性が低下しやすく、洗剤の製造も非常に困難であった。
粒状洗剤の吸湿性を低く、嵩密度および流動性を高くできるアクリル酸共重合体含有粒子を得る方法として、特許文献1,2では、一旦、(メタ)アクリル酸共重合体の粉末を製造した後、攪拌式造粒機を用いて造粒する方法が提案されている。
特許文献3には、アクリル酸共重合体と無機電解質と界面活性剤を含むスラリーを噴霧乾燥して、流動性の高いアクリル酸共重合体含有粒子を得る方法が開示されている。
特許文献4には、(メタ)アクリル酸共重合体とニトリロトリ酢酸塩を含むスラリーを乾燥して、高嵩密度で、吸湿性が低い(メタ)アクリル酸共重合体含有粒子を得る方法が開示されている。
特開平10−007741号公報 特開平11−255836号公報 特表2003−518535号公報 特開昭61−188497号公報
しかしながら、特許文献1,2に記載の方法では、造粒する前のアクリル酸共重合体含有粒子が造粒装置内に付着する問題を回避できなかった。
また、特許文献3に記載の方法では、洗浄力が不充分で、洗剤としての適性が低く、特許文献4に記載の方法では、ニトリロトリ酢酸塩を必須成分として用いるため、コストが高くなりがちであり、また汎用性に欠ける。
本発明は、粒状洗剤の嵩密度および流動性を高くでき、吸湿性を低くできるアクリル酸共重合体含有粒子およびその製造方法を提供することを目的とする。
また、高嵩密度で、流動性に優れ、吸湿性が低く、洗剤として好適で、しかも低コストである粒状洗剤組成物およびその製造方法を提供することを目的とする。
本発明は、以下の構成を有する。
[1] 下記(i)〜(iii)成分を含有することを特徴とするアクリル酸共重合体含有粒子。
(i)質量平均分子量が2万〜20万、(メタ)アクリル酸単位とマレイン酸単位とのモル比率((メタ)アクリル酸/マレイン酸)が50/50〜80/20の(メタ)アクリル酸−マレイン酸共重合体:(i)〜(iii)の合計を100質量%とした際の10〜70質量%、
(ii)脂肪酸石鹸:(i)〜(iii)の合計を100質量%とした際の10〜40質量%、
(iii)炭酸塩、硫酸塩から選ばれる1種以上の塩類:(i)〜(iii)の合計を100質量%とした際の10〜70質量%。
ただし(i)と(ii)の合計はアクリル酸共重合体含有粒子全体を100質量%とした際の50質量%以上、(i)と(ii)と(iii)の合計はアクリル酸共重合体含有粒子全体を100質量%とした際の85質量%以上である。
[2] (i)〜(iii)成分を含有するスラリーを噴霧乾燥することを特徴とするアクリル酸共重合体含有粒子の製造方法。
(i)質量平均分子量が2万〜20万、(メタ)アクリル酸単位とマレイン酸単位とのモル比率((メタ)アクリル酸/マレイン酸)が50/50〜80/20の(メタ)アクリル酸−マレイン酸共重合体:(i)〜(iii)の合計を100質量%とした際の10〜70質量%、
(ii)脂肪酸石鹸:(i)〜(iii)の合計を100質量%とした際の10〜40質量%、
(iii)炭酸塩、硫酸塩から選ばれる1種以上の塩類:(i)〜(iii)の合計を100質量%とした際の10〜70質量%。
ただし(i)と(ii)の合計はアクリル酸共重合体含有粒子全体を100質量%とした際の50質量%以上、(i)と(ii)と(iii)の合計はアクリル酸共重合体含有粒子全体を100質量%とした際の85質量%以上である。
[3] スラリーの水分量が30〜70質量%である[2]に記載のアクリル酸共重合体含有粒子の製造方法。
[4] [1]に記載のアクリル酸共重合体含有粒子(a)を5〜50質量%含有することを特徴とする粒状洗剤組成物。
[5] 下記(b)〜(d)成分を含有する[4]に記載の粒状洗剤組成物。
(b)アクリル酸共重合体含有粒子(a)の塩類(iii)と同種あるいは異なる炭酸塩および/または珪酸塩:10〜70質量%
(c)下記(c)〜(c)より選ばれる1種以上のキレート剤:1〜50質量%
(c)ポリアクリル酸塩
(c)ニトリロトリ酢酸塩および/またはメチルグリシンジ酢酸塩
(d)ノニオン界面活性剤:1〜20質量%
[6] 下記(I)〜(III)の工程を有することを特徴とする粒状洗剤組成物の製造方法。
(I)下記成分(b)と成分(c)とを混合する工程
(b)アクリル酸共重合体含有粒子(a)の塩類(iii)と同種あるいは異なる炭酸塩および/または珪酸塩
(c)下記(c)〜(c)より選ばれる1種以上のキレート剤
(c)ポリアクリル酸塩
(c)ニトリロトリ酢酸塩および/またはメチルグリシンジ酢酸塩
(II)工程(I)で得た混合物に(d)ノニオン界面活性剤を噴霧する工程
(III)工程(II)の後、[2]または[3]に記載のアクリル酸共重合体含有粒子の製造方法により製造したアクリル酸共重合体含有粒子を混合する工程
ただし、成分(a)が5〜50質量%、成分(b)が10〜70質量%、成分(c)が1〜50質量%、成分(d)が1〜20質量%(粒状洗剤組成物を100質量%とする。)になるように配合する。
本発明のアクリル酸共重合体含有粒子は、粒状洗剤の嵩密度および流動性を高くでき、吸湿性を低くできる。
本発明のアクリル酸共重合体含有粒子の製造方法によれば、粒状洗剤の嵩密度および流動性を高くし、吸湿性を低くするアクリル酸共重合体含有粒子を製造できる。
本発明の粒状洗剤組成物は、高嵩密度で、流動性に優れ、吸湿性が低く、洗剤として好適で、しかも低コストである。
本発明の粒状洗剤組成物の製造方法によれば、高嵩密度で、流動性に優れ、吸湿性が低く、洗剤として好適で、しかも低コストである粒状洗剤組成物を製造できる。
<アクリル酸共重合体含有粒子>
本発明のアクリル酸共重合体含有粒子は、(i)(メタ)アクリル酸−マレイン酸共重合体と(ii)脂肪酸石鹸と(iii)塩類とを含有する粒子である。
[(メタ)アクリル酸−マレイン酸共重合体]
(メタ)アクリル酸−マレイン酸共重合体は、(メタ)アクリル酸単位とマレイン酸単位とのモル比率((メタ)アクリル酸/マレイン酸)が50/50〜80/20、好ましくは60/40〜70/30の共重合体である。
(メタ)アクリル酸−マレイン酸共重合体における(メタ)アクリル酸単位が50モル%未満である(すなわちマレイン酸単位が50モル%を超える)と、(メタ)アクリル酸−マレイン酸共重合体の分子量が不充分になることがあり、80モル%を超えると(すなわちマレイン酸単位が20モル%未満)であると、単位質量あたりのカルボキシル基の数が減少するため、洗浄性能が低化する傾向にある。
また、メタクリル酸単位とアクリル酸単位の比率(メタクリル酸/アクリル酸)は、1/2以下が好ましく、より好ましくは0である。
通常、(メタ)アクリル酸−マレイン酸共重合体には対をなすイオン(対イオン)を有する。対イオンとしては、ナトリウムイオンまたはカリウムイオンが好ましく、ナトリウムイオンが特に好ましい。
(メタ)アクリル酸−マレイン酸共重合体の質量平均分子量は20,000〜200,000であり、好ましくは25,000〜100,000、より好ましくは30,000〜70,000である。ここで、本発明における質量平均分子量は、ポリエチレングリコールを標準物質として用いたゲルパーミエーションクロマトグラフィーによる測定値である。
(メタ)アクリル酸−マレイン酸共重合体の質量平均分子量が20,000未満であると、洗浄力が低下するため、洗剤としての適性が損なわれ、200,000を超えると、乾燥粉の嵩密度および流動性を高めることが困難になる。
(メタ)アクリル酸−マレイン酸共重合体としては、単一の種類の(メタ)アクリル酸−マレイン酸共重合体であってもよいし、(メタ)アクリル酸単位とマレイン酸のモル比率や質量平均分子量等が各々異なる複数の(メタ)アクリル酸−マレイン酸共重合体の組み合わせであってもよい。
(メタ)アクリル酸−マレイン酸共重合体の市販品としては、例えば、「アクアリックTL−400」((株)日本触媒製)などが挙げられる。
アクリル酸共重合体含有粒子における(i)成分の含有量は、(i)〜(iii)の合計を100質量%とした際の10〜70質量%である。(i)成分の含有量が10質量%未満であると、ビルダーとして用いるには不充分であり、70質量%を超えると、他の成分の含有量が不充分になるため、アクリル酸共重合体含有粒子の吸湿性が高くなり、流動性が損なわれる。
また、(i)成分の含有量の下限値は15質量%以上であることが好ましく、20質量%以上であることがより好ましい。一方、上限値は65質量%以下であることが好ましく、60質量%以下であることがより好ましい。
[脂肪酸石鹸]
脂肪酸石鹸は、炭素数10〜20の脂肪酸を塩基で中和した脂肪酸塩である。
ここで、脂肪酸としては、例えば、カプリン酸、ラウリン酸、ミリスチン酸、パルミチン酸、ステアリン酸、アラキジン酸、オレイン酸、リノール酸、リノレン酸、アラキドン酸、ベヘニン酸等が挙げられる。
塩基としては、水酸化リチウム、水酸化ナトリウム、水酸化カリウム等のアルカリ金属水酸化物、アンモニア、メチルアミン、ジメチルアミン、エチルアミン、ジエチルアミン、(イソ)プロピルアミン、ジ(イソ)プロピルアミン、モノエタノールアミン、N−メチルモノエタノールアミン、N−エチルモノエタノールアミン、ジエタノールアミン、トリエタノールアミン、モノプロパノールアミン、ジプロパノールアミン、トリプロパノールアミン、2−アミノ−2−メチル−1−プロパノール、2−アミノ−2−メチル−1,3−プロパンジオール、アミノエチルエタノールアミン、N,N,N’,N’−テトラキス(ヒドロキシエチル)エチレンジアミン、N,N,N’,N’−テトラキス(2−ヒドロキシプロピル)エチレンジアミン等のアミン類が挙げられる。
脂肪酸の市販品としては、例えば、「FA−MX」(ミヨシ油脂(株)製)などが挙げられる。
アクリル酸共重合体含有粒子における(ii)成分の含有量は、(i)〜(iii)の合計を100質量%とした際の10〜40質量%である。(ii)成分の含有量が10質量%未満であると、アクリル酸共重合体含有粒子の吸湿性が高くなり、流動性が損なわれる。一方、(ii)成分の含有量が40質量%を超えると、他の成分の含有量が不充分になり、洗剤としての性能が低下する。
また、(ii)成分の含有量の下限値は12質量%以上であることが好ましく、15質量%以上であることがより好ましく、上限値は38質量%以下であることが好ましく、35質量%以下であることがより好ましい。
[塩類]
塩類は、炭酸塩、硫酸塩から選ばれる1種以上の塩類である。
炭酸塩としては、例えば、炭酸ナトリウム、セスキ炭酸ナトリウム、炭酸水素カリウム、炭酸カリウム等が挙げられる。硫酸塩としては、例えば、硫酸ナトリウム、硫酸カリウム等が挙げられる。炭酸塩は1種を単独で使用してもよいし、複数種を併用してもよい。
炭酸塩、硫酸塩の中でも、吸湿性がより低く、流動性がより優れた乾燥粉を製造できることから、炭酸ナトリウム、硫酸ナトリウムが好ましい。
塩類の市販品として、下記のものが挙げられる。
炭酸ナトリウム:「粒灰」(ソーダアッシュジャパン(株)製)、「軽灰」(ソーダアッシュジャパン(株)製)
セスキ炭酸ナトリウム:「Sesqui TM Sodium Sesquicarbonate」(米国FMC社製)
炭酸水素ナトリウム:「重炭酸ナトリウム 工重」(旭硝子(株)製)
炭酸カリウム:「炭酸カリウム(粉末)」(旭硝子(株)製)
硫酸ナトリウム:「中性無水芒硝」(四国化成工業(株)製)
硫酸カリウム:「硫酸カリウム」(高杉製薬(株))
アクリル酸共重合体含有粒子における(iii)成分の含有量は、(i)〜(iii)の合計を100質量%とした際の(iii)成分の含有量は10〜70質量%である。(iii)成分の含有量が10質量%未満であると、アクリル酸共重合体含有粒子の吸湿性が高くなり、流動性が損なわれる。一方、(iii)成分の含有量が70質量%を超えると、他の成分の含有量が不充分になり、洗剤としての性能が低下する。
また、(iii)成分の含有量の下限値は20質量%以上であることが好ましく、25質量%以上であることがより好ましく、上限値は60質量%以下であることが好ましく、55質量%以下であることがより好ましい。
[粒子径]
アクリル酸共重合体含有粒子の平均粒子径は100〜700μmであることが好ましい。本発明における平均粒子径は、下記の方法により測定される。
すなわち、測定試料を、目開き1680μm、1410μm、1190μm、1000μm、710μm、500μm、350μm、250μm、149μm、の9段の篩と受け皿を用いて分級する。その際、受け皿を一番下に配置し、目開きの小さな篩から目開きの大きな篩の順に積み重ねる。また、最上部の1680μmの篩の上から100g/回の測定試料を入れ、蓋をしてロータップ型篩い振盪機((株)飯田製作所製、タッピング:156回/分、ローリング:290回/分)に取り付け、10分間振動させる。
分級した後、それぞれの篩および受け皿上に残留したサンプルを篩目ごとに回収し、質量を測定する。
受け皿と各篩との質量頻度を積算した際に、積算の質量頻度が50%以上となる最初の篩の目開きをaμmとし、aμmよりも一段大きい篩の目開きをbμmとし、受け皿からaμmの篩までの質量頻度の積算をc%、またaμmの篩上の質量頻度をd%として、下記数式(1)により平均粒子径(質量50%)を求める。
平均粒子径(質量50%)=10^[50−{c−d/(logb−loga)×logb}/{d/(logb−loga)}] ・・・(1)
本発明では、(メタ)アクリル酸−マレイン酸共重合体(i)の質量平均分子量を2万以上として、上記アクリル酸共重合体含有粒子から得た粒状洗剤の洗浄性能を高めている。従来、(メタ)アクリル酸−マレイン酸共重合体(i)の質量平均分子量が高くなると、粒状洗剤の嵩密度が低下すると共に、吸湿性が高くなり流動性が低下する傾向にあった。しかし、本発明では、質量平均分子量が2万〜20万の(メタ)アクリル酸−マレイン酸共重合体(i)10〜70質量%と共に脂肪酸石鹸(ii)10〜40質量%および塩類(iii)10〜70質量%を併用することにより、質量平均分子量の高い(メタ)アクリル酸−マレイン酸共重合体(i)を用いつつも、粒状洗剤の嵩密度を高くでき、しかも吸湿性を低く抑え、流動性を高めることできる。
また、本発明では、(i)と(ii)の合計量が、アクリル酸共重合体含有粒子全体を100質量%とした際の50質量%以上でかつ(i)と(ii)と(iii)の合計の合計量が、アクリル酸共重合体含有粒子全体を100質量%とした際の85質量%以上である。
さらには、(1)と(ii)の合計量は、50〜80質量%であることが好ましく、55〜75質量%であることがより好ましい。(i)と(ii)の合計量が50質量%以上であれば、液体原料である(メタ)アクリル酸−マレイン酸共重合体と脂肪酸を十分量、同時に乾燥することができ、エネルギー的に有利である。
(i)と(ii)と(iii)の合計量は、85〜100質量%が好ましく、90〜99質量%以下であることがより好ましい。(i)と(ii)と(iii)の合計量が85質量%以上であれば、流動性が良好な洗剤原料を得ることができる。
<アクリル酸共重合体含有粒子の製造方法>
本発明のアクリル酸共重合体含有粒子の製造方法は、(i)〜(iii)成分を含有するスラリーを噴霧乾燥する方法である。
スラリーの水分量は、スラリーを100質量%とした際に、30〜70質量%であることが好ましく、35〜65質量%であることがより好ましく、40〜60質量%であることが最も好ましい。スラリーの水分量が30質量%以上であれば、スラリーの粘度が低くなり、取り扱い性が向上し、また、噴霧乾燥により微粒子化しやすく、乾燥効率が高くなる。また、(iii)成分の不溶解物の発生を防止できる。スラリーの水分量が70質量%以下であれば、乾燥する際のエネルギー量を低減させることができる。
スラリーにおける成分(i)〜成分(iii)の、(i)〜(iii)の合計を100質量%とした際の含有量は、上述した通り、成分(i)が10〜70質量%、成分(ii)が10〜40質量%、成分(iii)が10〜70質量%である。
スラリー中の成分(i)の含有量は、スラリーを100質量%とした際に、50質量%以下であることが好ましく、35質量%以下であることがより好ましい。スラリー中の(メタ)アクリル酸−マレイン酸共重合体の含有量が50質量%以下であれば、スラリー乾燥時に容易に微粒子化でき、乾燥効率を向上させることができる。
スラリー中の成分(ii)と成分(iii)との合計の含有量は、スラリーを100質量%とした際に、15〜50質量%であることがより好ましく、20〜50質量%であることがより好ましい。スラリー中の成分(ii)と成分(iii)との合計の含有量が15質量%以上であれば、スラリーの粘度上昇を抑えることができ、乾燥時に容易に微粉子化でき、乾燥効率を向上させることができる。スラリー中の成分(ii)と成分(iii)との合計の含有量が50質量%以下であれば、成分(ii)および成分(iii)の不溶解物の発生を防止できる。
スラリーのpHは、配合される成分の種類によって異なるが、7〜12であることが好ましい。
噴霧乾燥に供給する前には、スラリーの温度を好ましくは50〜90℃、より好ましくは55〜85℃、特に好ましくは55〜80℃に調整する。スラリーの温度が50℃以上であれば、スラリーの増粘を抑制でき、取り扱い性が向上し、容易に微粒子化できる。スラリーの温度が90℃以下であれば、水分の蒸発を抑制でき、水分の消失による増粘を防止できる。
スラリーの粘度は、取り扱い性が良好になることから、30Pa・s以下であることが好ましく、25Pa・s以下であることがより好ましく、20Pa・s以下であることが特に好ましい。ここで、粘度は、JIS Z8803−1991の8.単一円筒形回転粘度計による粘度測定方法に従い、円筒形のステンレス製試料容器(内容積1L(直径:約10.5cm、高さ:約11.55cm))に満たしたスラリーを、B型粘度計を使用して回転数30rpm、ローターNo.4の条件で10回転させた時の値である。
(i)〜(iii)の成分を混合してスラリーを得た後、噴霧乾燥するまでスラリーを攪拌しておくことが好ましい。さらに、その攪拌時間は3分以上であることが好ましく、5分以上であることがより好ましい。攪拌時間が3分以上であれば、(iii)成分の不溶解物の発生を抑制でき、粒状洗剤組成物の溶解性を向上させることができる。
また、攪拌と同時にスラリーを循環させることが好ましい。スラリーを循環させれば、スラリーの混合を促進でき、(iii)成分の不溶解物の発生をより抑制できる。
次に、スラリーの噴霧乾燥方法について説明する。
噴霧乾燥に使用される噴霧乾燥機は向流、並流のいずれであってもよいが、より低い水分まで容易に乾燥できることから向流式がより好ましい。
噴霧乾燥機に供給される高温ガスの温度は、好ましくは150〜350℃、より好ましくは170〜300℃、特に好ましくは200〜280℃である。高温ガスの温度が150℃以上であれば、短時間で充分に乾燥でき、350℃以下であれば、連続運転を行った際に噴霧乾燥機内に付着した付着物の燃焼を防止できる。
また、噴霧乾燥機より排出されるガスの温度は、好ましくは70〜125℃、より好ましくは70〜115℃である。噴霧乾燥機より排出されるガスの温度が70℃以上であれば、短時間に乾燥でき、125℃以下であれば、乾燥の熱効率を向上させることができる。
噴霧乾燥機にはスラリーを微粒子化するための装置が設けられている。
スラリー微粒子化装置としては、例えば、加圧噴霧ノズル、2流体噴霧ノズル、回転円盤式等が挙げられる。これらのうち、得られる乾燥粉の平均粒子径を好ましい範囲(100〜700μm、特に150〜500μm)にできることから、加圧噴霧ノズルが特に好ましい。
加圧噴霧ノズルは、圧力を付与してスラリーを流出口より押し出しながら微粒子化させるノズルである。また、加圧噴霧ノズルは、一つまたは複数の流入口から液を渦巻き室に導き、渦巻き室内で旋回流を形成させ、流出口より噴射させる構造を有することが好ましい。このような加圧噴霧ノズルの例としては、実公昭40−26461号公報、実公昭40−27165号公報、特公昭41−16342号公報、実開昭53−24510号公報、特公昭55−39376号公報、特開平4−63154号公報、特開平9−75786号公報記載のノズルが挙げられる。特に、特開平4−63154号公報、特開平9−75786号公報に記載されているような、噴霧口に内側から外側に向かって縮径するテーパ部を有する渦巻き噴射型のノズルが好ましい。
噴霧時の圧力は、1.5〜4.5MPaが好ましく、2.0〜4.0MPaがより好ましい。
噴霧時のスラリーの温度はスラリー調整時の温度と同様で構わない。
噴霧乾燥により得た乾燥状態のアクリル酸共重合体含有粒子の温度は55℃以下であることが好ましく、50℃以下であることがより好ましい。乾燥状態のアクリル酸共重合体含有粒子の温度が55以下であれば、乾燥粉中の有機物等の軟化を抑制し、乾燥粉の流動性の低下を防止できる。
乾燥した粒子の嵩比重は0.10〜0.50g/mLであることが好ましく、安息角は、ハンドリングの面より60°以下であることが好ましく、55°以下であることがより好ましい。安息角が60°以下であれば、サイロ等から円滑に排出させることができる。
乾燥して得たアクリル酸共重合体含有粒子の輸送は、通常、空気輸送、ベルトコンベア、バケットコンベアにより行われる。ベルトコンベアやバケットコンベアについては、市販の装置を用いて、周知の方法や条件で輸送できる。空気輸送の場合は、下記の条件で行うことができる。
下記数式(2)で定義されるフルード数Frが8〜30であることが好ましく、10〜30であることが好ましい。フルード数Frが8以上であれば、効率的に輸送でき、30以下であれば、衝撃による粒子の破壊を防止できる。
Fr=u/(D・g1/2 ・・・(2)
u:輸送風速(m/秒)、D:輸送配管の内径(m)、g:重力加速度(9.8m/秒
輸送用空気(気)と被輸送物(固)の比率、すなわち気/固比は容積比で0.5〜5が好ましく、0.5〜4がより好ましい。気/固比が0.5以上であれば、輸送配管の閉塞を防止でき、5以下であれば、集塵が容易になる。
輸送配管中の被輸送物の平均滞留時間は1秒以上であることが好ましく、1.5〜10秒であることがより好ましい。
輸送用空気の温度は10〜40℃であることが好ましく、15〜30℃であることがより好ましい。
<粒状洗剤組成物>
本発明の粒状洗剤組成物は、上記アクリル酸共重合体含有粒子(a)を必須成分として含有し、下記(b)〜(d)成分とを任意成分として含有するものである。
(b)アクリル酸共重合体含有粒子(a)の塩類(iii)と同種あるいは異なる炭酸塩および/または珪酸塩
(c)下記(c)〜(c)より選ばれる1種以上のキレート剤
(c)ポリアクリル酸塩
(c)ニトリロトリ酢酸塩および/またはメチルグリシンジ酢酸塩
(d)ノニオン界面活性剤
[(a)成分]
粒状洗剤組成物において、(a)成分の含有量の下限値は5質量%以上、好ましくは7質量%以上、より好ましくは10質量%以上であり、上限値は50質量%以下、好ましくは45質量%以下、より好ましくは40質量%以下である。
(a)成分の含有量が5質量%未満であると、洗浄力が不充分になり、洗剤としての適性が不足し、50質量%を超えると、吸湿性が高くなる。
[(b)成分]
(b)成分は、炭酸ナトリウム、セスキ炭酸ナトリウム、炭酸水素ナトリウム、炭酸カリウム等の炭酸塩、SiO/NaO(モル比)が1.6〜4.0である珪酸ナトリウム等の珪酸塩を主成分とする粒子から選ばれる1種以上のものであって、上記塩類(iii)と同種あるいは異なるものである。
(b)成分の中でも、粒状洗剤組成物の流動性がより良好になり、粉体混合中の製造装置への付着をより低減できる点から、炭酸ナトリウム、層状珪酸ナトリウム(SKS−6、SiO/NaO(モル比)=2.0)、メタ珪酸ナトリウム(SiO/NaO(モル比)=1.0)が好ましく、炭酸ナトリウム、メタ珪酸ナトリウムがさらに好ましい。
(b)成分の市販品としては、上記の炭酸ナトリウムの他に下記のものが挙げられる。
メタ珪酸ナトリウム:「無水メタ珪酸ソーダ」(オキシデンタルケミカル(株)製、SiO/NaO(モル比)=1.0)
層状珪酸ナトリウム:「プリフィード顆粒品」((株)トクヤマシルテック、SiO/NaO(モル比)=2.0)
(b)成分の平均粒子径は100〜1500μmであることが好ましく、200〜1000μmであることがより好ましい。(b)成分の平均粒子径が100μm以上であれば、製造時の粉立ちを防止でき、1500μm以下であれば、充分な溶解性が得られる。
粒状洗剤組成物における(b)成分の含有量の下限値は、好ましくは10質量%以上、より好ましくは15質量%以上、特に好ましくは20質量%以上である。上限値は、好ましくは70質量%以下、より好ましくは65質量%以下、特に好ましくは60質量%以下である。
(b)成分の含有量が10質量%以上であれば、洗剤組成物中の製造装置への付着をより少なくすることができ、70質量%以下であれば、他の洗浄成分の含有量を充分に確保することができる。
[(c)成分]
(c)成分であるポリアクリル酸塩は、アクリル酸のホモポリマーの塩である。ポリアクリル酸塩を構成するポリアクリル酸の対イオンとしては、ナトリウムまたはカリウムが好ましく、ナトリウムがより好ましい。
ポリアクリル酸塩の質量平均分子量は1,000以上であり、好ましくは2,000〜200,000、より好ましくは5,000〜100,000、特に好ましくは10,000〜70,000である。
(c)成分を構成するニトリロトリ酢酸塩またはメチルグリシンジ酢酸塩としては、ナトリウム塩、カリウム塩等が挙げられ、中でも、ナトリウム塩が好ましい。
ニトリロトリ酢酸塩、メチルグリシンジ酢酸塩は1種を単独で使用してもよいし、複数種類のニトリロトリ酢酸塩および/またはメチルグリシンジ酢酸塩を組み合わせて使用してもよい。
(c)成分は、粉末状、顆粒状等の粉末の形態にされていることが好ましい。
ポリアクリル酸塩の市販品としては、「ソカラン PA30」(BASFジャパン(株)製)が挙げられ、ニトリロトリ酢酸塩の市販品としては、「トリロンA92R」(BASFジャパン(株)製)メチルグリシンジ酢酸塩の市販品としては、「トリロンM」(BASFジャパン(株)製)が挙げられる。
(c)成分は水分を含んでもよい。その水分量は0.1〜10質量%であることが好ましく、0.5〜7.0質量%であることがより好ましい。ここで、水分量は、JIS K3362−1998に従って測定した値である。
(c)成分は、保存安定剤、酸化防止剤や製造工程で使用される無機塩、界面活性剤、高分子、不純物が含まれる混合物の粉末の形態で供給されてもよい。その場合、混合物中の(c)成分の含有量は50質量%以上であることが好ましく、70質量%以上であることがより好ましく、80質量%以上であることが特に好ましい。
(c)成分の混合物の粉末は、(c)成分、無機塩、界面活性剤、高分子を含む溶液またはスラリーを噴霧乾燥または流動層乾燥することによって得られる。
粒状洗剤組成物における(c)成分の含有量(純分の含有量)は、下限値が好ましくは1質量%、より好ましくは2質量%以上、特に好ましくは3質量%以上である。上限値は、好ましくは50質量%以下、より好ましくは48質量%以下、特に好ましくは45質量%以下である。
(c)成分の含有量が1質量%以上であれば、充分な洗浄力を確保できると同時に洗剤組成物中の製造装置への付着をより少なくすることができ、50質量%以下であれば、他の洗浄成分の含有量を充分に確保することができる。
[(d)成分]
(d)成分としては、例えば、以下のものが挙げられる。
(1)炭素数6〜22、好ましくは8〜18の脂肪族アルコールに炭素数2〜4のアルキレンオキサイドを平均3〜30モル、好ましくは5〜20モル付加したポリオキシアルキレンアルキル(またはアルケニル)エーテル
これらの中でも、ポリオキシエチレンアルキル(またはアルケニル)エーテル、ポリオキシエチレンポリオキシプロピレンアルキル(またはアルケニル)エーテルが好適である。ここで使用される脂肪族アルコールとしては、第1級アルコール、第2級アルコールが挙げられる。また、そのアルキル基は、分岐鎖を有していてもよい。脂肪族アルコールとしては、第1級アルコールが好ましい。
(2)ポリオキシエチレンアルキル(またはアルケニル)フェニルエーテル
(3)長鎖脂肪酸アルキルエステルのエステル結合間にアルキレンオキサイドが付加した、例えば下記一般式(I)で表される脂肪酸アルキルエステルアルコキシレート
CO(OA)OR …(I)
(式中、RCOは、炭素数6〜22、好ましくは8〜18の脂肪酸残基、OAは、エチレンオキサイド、プロピレンオキサイド等の炭素数2〜4、好ましくは2〜3のアルキレンオキサイドの付加単位、nはアルキレンオキサイドの平均付加モル数(通常3〜30、好ましくは5〜20)である。Rは炭素数1〜3の置換基を有してもよい低級(炭素数1〜4)アルキル基である。)
(4)ポリオキシエチレンソルビタン脂肪酸エステル
(5)ポリオキシエチレンソルビット脂肪酸エステル
(6)ポリオキシエチレン脂肪酸エステル
(7)ポリオキシエチレン硬化ヒマシ油
(8)グリセリン脂肪酸エステル
これらのノニオン界面活性剤は1種を単独でまたは2種以上を適宜組み合わせて用いることができる。
上記のノニオン界面活性剤の中でも、融点が50℃以下でHLBが9〜16のポリオキシエチレンアルキル(またはアルケニル)エーテル、ポリオキシエチレンポリオキシプロピレンアルキル(またはアルケニル)エーテル、脂肪酸メチルエステルにエチレンオキサイドが付加した脂肪酸メチルエステルエトキシレート、脂肪酸メチルエステルにエチレンオキサイドとプロピレンオキサイドが付加した脂肪酸メチルエステルエトキシプロポキシレート等が好ましい。
ここで、HLBは、Griffinの方法により求めた値である(吉田、進藤、大垣、山中共編、「新版界面活性剤ハンドブック」、工業図書株式会社、1991年、第234頁参照)。
融点は、JIS K0064−1992「化学製品の融点および溶融範囲測定方法」に記載されている融点測定法によって測定した値である。
さらには、融点が50℃以下でHLBが9〜16のアルコール(ROH)にエチレンオキシド(EO)およびプロピレンオキシド(PO)が付加したポリオキシエチレンポリオキシプロピレンアルキルエーテル(アルコールエトキシレートプロポキシレート)(下記式(II)で表される化合物)であることがより好ましい。
−O−(EO)−(PO)−H ・・・・・(II)
:のアルキル基またはアルケニル基
EO:エチレンオキシドの付加単位
PO:プロピレンオキシドの付加単位
m:エチレンオキシドの平均付加モル数
n:プロピレンオキシドの平均付加モル数
なお、EOとPOの付加の順序は問わず、ブロック付加でもランダム付加でもよい。ブロック付加の場合、末端がEOとPOのどちらであっても構わない。
の炭素数は10〜18であり、好ましくは12〜14である。炭素数が10未満あるいは18を超えると洗浄力が低下することがある。Rは直鎖であってもよいし、分岐であってもよく、飽和であってもよいし、不飽和であってもよい。
エチレンオキシドの平均付加モル数mは3〜15であり、好ましくは4〜10である。mが3未満では水に不溶となり、15を超えると泡立ちが生じて使用性が損なわれることがある。
プロピレンオキシドの平均付加モル数は1〜5であり、好ましくは1〜3である。
粒状洗剤組成物における(d)成分の含有量は、下限値が、好ましくは1質量%以上、より好ましくは2質量%以上、特に好ましくは3質量%以上である。上限値は、好ましくは20質量%以下、より好ましくは18質量%以下、特に好ましくは15質量%以下である。
(d)成分の含有量が1質量%以上であれば、通常使用量にて充分な洗浄力が得られ、また、洗浄剤組成物の粉立ちを抑制でき、作業環境の悪化を防ぎ、さらに、流動性をより向上させることができる。(d)成分の含有量が20質量%以下であれば、製造時のダマ(粗粒)の発生、製造装置内への付着を防止でき、流動性をより向上させることができる。
[その他の成分]
また、粒状洗剤組成物は、必要に応じて、任意成分として、(d)成分以外の界面活性剤、(a)の(ii)成分および(b)成分以外の無機塩、(c)成分以外のキレート剤、溶解促進剤、膨潤性水不溶性物質、再汚染防止剤、酵素、蛍光増白剤、漂白成分、消泡剤、還元剤、色素、香料などを含有してもよい。
(d)成分以外の界面活性剤としては、アニオン界面活性剤、カチオン界面活性剤および両性界面活性剤が挙げられる。これらは1種を単独で使用してもよいし、2種以上を組み合わせて用いてもよい。
アニオン界面活性剤としては、例えば、以下のものが挙げられる。
(1)炭素数8〜18のアルキル基を有する直鎖または分岐鎖のアルキルベンゼンスルホン酸塩(LAS)
(2)炭素数10〜20のアルカンスルホン酸塩(SAS)
(3)炭素数10〜20の直鎖または分岐鎖のアルキル基もしくはアルケニル基を有し、平均付加モル数が10モル以下のエチレンオキサイド、プロピレンオキサイド、ブチレンオキサイドまたはそれらの混合物を付加したアルキルエーテル硫酸塩(AES)またはアルケニルエーテル硫酸塩
(4)炭素数10〜20の直鎖または分岐鎖のアルキル基もしくはアルケニル基を有し、平均付加モル数が10モル以下のエチレンオキサイド、プロピレンオキサイド、ブチレンオキサイドまたはそれらの混合物を付加したアルキルエーテルカルボン酸塩またはアルケニルエーテルカルボン酸塩
(5)炭素数10〜20のアルキルグリセリルエーテルスルホン酸等のアルキル多価アルコールエーテル硫酸塩
(6)炭素数10〜20の高級脂肪酸塩
(7)炭素数8〜20の飽和または不飽和α−スルホ脂肪酸メチル(MES)、エチルもしくはプロピルエステル等の塩
カチオン性界面活性剤としては、例えば、長鎖炭化水素基を1〜3個有するモノ、ジ、トリアルキルカチオンが挙げられる。特に、分子中に1〜2個のエステル基と1〜2個の長鎖炭化水素基を含むカチオン性界面活性剤が好ましい。具体的には炭素数8〜22の長鎖アルキル基、アルケニル基を1つ含むモノ長鎖アルキルトリメチルアンモニウムクロライドや炭素数8〜22の長鎖アルキル基、アルケニル基を2つ含むジ長鎖アルキルジメチルアンモニウムクロライド、炭素数8〜22の長鎖アルキル基、アルケニル基を3つ含むトリ長鎖アルキルメチルアンモニウムクロライドや、炭素数8〜22の長鎖アルキル基、アルケニル基を1つ含むN−アシルオキシエチル−N,N−ジメチル−N−ヒドロキシエチルアンモニウムクロライド、炭素数8〜22の長鎖アルキル基、アルケニル基を2つ含むN,N−ジアシルオキシエチル−N,N−ジメチルアンモニウムクロライドなどが挙げられる。
両性界面活性剤としては、長鎖基を1個または2個有するスルホベタイン、カルボキシベタインを使用することができる。長鎖基は、炭化水素基であり、炭化水素基中にエステル基、アミド基、エーテル基を含んでいてもよい。また、炭化水素基の飽和型/不飽和型の割合、炭素鎖長分布、不飽和基のシス体/トランス体比率などは特に限定されない。前記カチオン界面活性剤の製造原料である脂肪酸あるいは脂肪酸メチルエステルから誘導される炭化水素基であってもよい。
具体的に、両性界面活性剤としては、N,N−ジアシルオキシエチル−N−メチルアンモニオエチルサルフェートやエチルカルボキシレートなどのベタイン類、N−アシルオキシエチル−N−ヒドロキシエチル−N−メチルアンモニオベタイン類、N−アシルアミドプロピル−N,N−ジメチルアンモニオベタイン類、N−アシルアミドプロピル−N,N’−ジメチル−N’−β−ヒドロキシプロピルアンモニオベタインなどが使用できる。また、長鎖基は1鎖型と2鎖型のものがあり、1種を単独で使用してもよいし、2種以上を組み合わせて使用してもよい。
(a)成分の(ii)および(b)成分以外の無機塩としては、例えば、亜硫酸ナトリウム、オルソリン酸塩、メタリン酸塩、ヘキサメタリン酸塩、フィチン酸塩、下記一般式(III)で表される結晶性アルミノ珪酸塩、下記一般式(IV)、(V)で表される無定形アルミノ珪酸塩、吸油性粉体等が挙げられる。
(MO)・Al・y(SiO)・w(HO) ・・・(III)
(式中、Mはナトリウム、カリウム等のアルカリ金属原子、x、yおよびwは各成分のモル数を示し、xは0.7〜1.5、yは0.8〜6の数、wは任意の正の正数を示す。)
(MO)・Al・y(SiO)・w(HO) ・・・(IV)
(式中、Mはナトリウム、カリウム等のアルカリ金属原子、x、yおよびwは各成分のモル数を示し、xは0.7〜1.2、yは1.6〜2.8、wは0または任意の正の正数を示す。)
(MO)・Al・y(SiO)・z(P)・w(HO) ・・・(V)
(式中、Mはナトリウム、カリウム等のアルカリ金属原子、x、y、zおよびwは各成分のモル数を示し、xは0.2〜1.1、yは0.2〜4.0、zは0.001〜0.8、wは0または任意の正の正数を示す。)
吸油性粉体としては、例えば、無水珪酸、含水珪酸、タルク、硫酸バリウム、酸化チタン、酸化亜鉛などが挙げられる。吸油性粉体の吸油量は、JIS K5101に準処する方法で測定される吸油量が20cm/100g以上である。好ましくは100〜400cm/100gである。これら成分は、1種単独で用いてもよく、2種以上を併用してもよい。吸油性粉体の中でも、吸油能、固化しにくさ、すすぎ易さの点から、無水珪酸、含水珪酸シリケート、タルクが好ましく、無水珪酸または含水珪酸であることがより好ましい。
吸油性粉体の含有量は、粒状洗剤組成物を100質量%とした際の0.5〜3質量%であることが好ましく、0.8〜2質量%であることがより好ましい。吸油性粉体の含有量が0.5質量以上であれば、充分な吸油能が得られ、流動性低下を防止できる。しかし、3質量%を超えても吸油能は頭打ちとなり格段の粉体流動性の向上が認められないことや、リネンサプライ分野で使用される連続式洗浄機(ドラム式洗浄槽が複数連続的に接続された洗浄機)では使用される水が循環されるため、洗浄機内に溶け残ったり、被洗布に付着してしまうおそれがある。
(c)成分以外のキレート剤としては、例えば、β−アラニンジ酢酸塩(ADAA)、イソセリンジ酢酸塩(ISDA)、アスパラギン酸ジ酢酸塩(ASDA)、セリンジ酢酸塩、グルタミン酸ジ酢酸塩(GLDA)、イミノジコハク酸塩(IDS)、ヒドロキシイミノジコハク酸塩(HIDS)、エチレンジアミンテトラ酢酸塩(EDTA)、ヒドロキシエチルエチレンジアミン三酢酸塩、ジヒドロキシエチルグリシン塩、ヒドロキシ酢酸塩、酒石酸塩、クエン酸塩、グルコン酸塩、ピロメリット酸塩、ベンゾポリカルボン酸塩、シクロペンタンテトラカルボン酸塩、カルボキシメチルタルトロネート、カルボキシメチルオキシサクシネート、オキシジサクシネート、酒石酸モノまたはジサクシネート等のエーテルカルボン酸塩;イタコン酸、フマル酸、テトラメチレン−1,2−ジカルボン酸、コハク酸、アスパラギン酸等の重合体または共重合体、デンプン、セルロース、アミロース、ペクチン等の多糖類酸化物やカルボキシメチルセルロース等の多糖類、ポリアセタールカルボン酸塩等が挙げられる。
溶解促進剤としては、例えば、炭酸カリウムや、硫酸アンモニウム、塩化アンモニウム等の無機アンモニウム塩、p−トルエンスルホン酸ナトリウム、キシレンスルホン酸ナトリウム、キュメンスルホン酸ナトリウム等の炭素数1〜5の短鎖アルキルを有するベンゼンスルホン酸塩、安息香酸ナトリウム、ベンゼンスルホン酸ナトリウム、塩化ナトリウム、クエン酸、D−グルコース、尿素、蔗糖等の水溶性物質が挙げられる。
膨潤性水不溶性物質としては、粉末セルロース、結晶性セルロース、ベントナイト等の粘土鉱物が挙げられる。
再汚染防止剤としては、例えば、ポリエチレングリコール、カルボキシメチルセルロース(CMC)、ポリアルキルテレフタレート・ポリオキシアルキルテレフタレート重合体およびその誘導体等が挙げられる。
酵素としては、例えば、エスペラーゼ4.0T、サビナーゼ12T、カンナーゼ12T、24T、エバラーゼ8T、Deozyme等のプロテアーゼ、リポラーゼウルトラ50T、LIPEX100T等のリパーゼ、ステインザイム12T、ターマミル100T等のアミラーゼ、セルザイム0.7T等のセルラーゼ(以上、ノボザイムズ社製)、マクサカル45G、マクサペム30G、プロペラーゼ1000E(以上、ジエネンコア社製)等が挙げられる。中でもプロテアーゼ、アミラーゼ、リパーゼが好ましい。
酵素の配合量は、洗浄性能の点から、粒状洗剤組成物全量を100質量%とした際に、0.1〜5質量%であることが好ましく、0.2〜2質量%であることがより好ましい。
蛍光増白剤としては、例えば、ビス(トリアジニルアミノスチルベン)ジスルホン酸誘導体(チノパールAMS−GX)、ビス(スルホスチリル)ビフェニル塩(チノパールCBS−X)等が挙げられる。
漂白成分としては、漂白剤、漂白活性化剤、漂白活性化触媒等が挙げられる。
漂白剤としては、例えば、過硫酸ナトリウム、過炭酸ナトリウム、過ホウ酸ナトリウム等の無機過酸化物が挙げられる。漂白剤は1種を単独で使用してもよいし、2種以上を組み合わせて使用してもよい。
また、漂白剤は、貯蔵時の安定性を改善するために、珪酸および/または珪酸塩とホウ酸および/またはホウ酸塩とで被覆したものや、パラフィンやワックス等の水不溶性有機化合物で被覆したものがより好ましい。
漂白剤の平均粒子径は125〜1000μmが好ましく、300〜800μmであることがより好ましい。さらには、平均粒子径125μm未満の粒子および1000μmを超える粒子が、漂白剤を100質量%とした際に、10質量%以下であることが好ましい。
漂白活性化剤としては、例えば、テトラアセチルエチレンジアミン、アルカノイルオキシベンゼンカルボン酸塩、アルカノイルオキシ安息香酸、またはその塩が挙げられる。これらのうち、4−デカノイルオキシ安息香酸、4−ドデカノイルオキシベンゼンスルホン酸ナトリウム、4−ノナノイルオキシベンゼンスルホン酸ナトリウムが好ましく、特に漂白効果の点から、4−デカノイルオキシ安息香酸、4−ドデカノイルオキシベンゼンスルホン酸ナトリウムがより好ましい。
漂白活性化触媒としては、銅、鉄、マンガン、ニッケル、コバルト、クロム、バナジウム、ルテニウム、ロジウム、パラジウム、レニウム、タングステン、モリブデン等の遷移金属原子と配位子とが、窒素原子や酸素原子等を介して錯体を形成するものが挙げられる。遷移金属としては、銅、コバルト、マンガン等が好ましい。
これらの漂白成分を含有する場合には、安定性の面から、(d)成分であるノニオン界面活性剤を含む液体成分の噴霧終了後に添加して混合することが好ましい。
漂白活性化剤および漂白活性化触媒は、好ましくはPEG#3000〜#20000、より好ましくはPEG#4000〜#6000のポリエチレングリコール等の常温で固体のバインダ物質で平均粒子径として200〜1500μm程度に造粒したものを添加・混合することが安定性の面から好ましい。
消泡剤としては、例えば、シリコーンなどが挙げられる。
還元剤としては、例えば、亜硫酸ナトリウム、亜硫酸カリウムなどが挙げられる。
上述した粒状洗剤組成物は、上記アクリル酸共重合体含有粒子(a)を含有するため、高嵩密度で、流動性に優れ、吸湿性が低く、洗剤として好適で、しかも低コストである
粒状洗剤組成物の嵩密度は具体的には0.5〜1.2g/mLであることが好ましい。粒状洗剤組成物の嵩密度が0.5g/mL以上であれば、充分に高い嵩密度になり、1.2g/mL以下であれば、長期保存後でも粉末洗剤組成物の水への溶解性が良好になる。
本発明の洗浄組成物によって洗濯される被洗濯物としては、例えば、リネンサプライの分野において、ホテルや旅館の浴衣、シーツ、枕カバー、タオル類、ホテルやレストランのコック服やクロス、ホームクリーニング分野におけるワイシャツといった色物または白物の繊維製品が挙げられる。また、ダストコントロールの分野におけるモップ、マット等の被洗濯物などが挙げられる。
本発明の洗剤組成物が適用される洗浄機としては、例えば、大型のバッチワッシャーや、回転式のドラム槽が複数連続に接続された連続式洗濯機(連洗機)の洗浄システムなどが挙げられる。
<粒状洗剤組成物の製造方法>
本発明の粒状洗剤組成物の製造方法は、成分(b)と成分(c)とを混合する工程(I)と、工程(I)で得た混合物に(d)ノニオン界面活性剤を噴霧する工程と、工程(II)の後、上記アクリル酸共重合体含有粒子(a)を混合する工程(III)とを有する方法である。
本製造方法では、工程(I)〜(III)において、成分(a)が5〜50質量%、成分(b)が10〜70質量%、成分(c)が1〜50質量%、成分(d)が1〜20質量%(ただし、粒状洗剤組成物を100質量%とする。)になるように配合する。
[工程(I)]
工程(I)での成分(b)と成分(c)との混合では、撹拌型混合機(回分式または連続式)や容器回転型混合機(回分式または連続式)を用いることができる。
回分式撹拌型混合機としては、例えば、横型の混合槽の内部に撹拌羽根が取り付けられて混合を行う横型撹拌混合機、竪型の底部に撹拌羽根が設けられ、この撹拌羽根の回転により混合を行う竪型撹拌混合機などが挙げられる。
具体的は、横型撹拌混合機としては、レーディゲミキサー((株)マツボー製)、プローシェアーミキサー(大平洋機工(株)製)、リボンミキサー((株)吉田製作所製)、スパルタンミキサー((株)ダルトン)、パグミキサー(不二パウダル(株)製)、タービュライザー(ホソカワミクロン(株)製)などが挙げられる。
竪型撹拌混合機としてはハイスピードミキサー(深江パウテック(株)製)、ヘンシェルミキサー(三井鉱山(株)製)、ニューグラマシン((株)セイシン企業)などが挙げられる。
上記回分式撹拌型混合機のうち、レーディゲミキサー、プローシェアーミキサー、リボンミキサーが好ましい。
攪拌型混合機における混合時間(回分式の場合)または平均滞留時間(連続式の場合)は、1〜60分間が好ましく、2〜30分間がより好ましい。混合時間または平均滞留時間が1分以上であれば、充分に混合でき、60分以下であれば、充分な生産性を確保できる。
攪拌においては、圧密化を防止できることから、以下の数式(3)で定義されるフルード数Frが1未満であることが好ましく、0.01〜0.8であることがより好ましい。
Fr=V/(R×g)0.5 ・・・(3)
V:攪拌羽根の先端の周速〔m/秒〕
R:攪拌羽根の回転半径〔m〕
g:重力加速度〔m/秒
撹拌型混合機の充填率(仕込み量)は、混合機の全内容積の10〜70容量%が好ましく、15〜40容量%であることが好ましい。充填率が10容量%以上であれば、生産効率を高くでき、70容量%以下であれば、高い混合効率を確保でき、容易に造粒できる。
回分式容器回転型混合機としては、例えば、V字型、円筒型、二重円錐型の混合槽が回転する混合機等が挙げられる。
混合槽がV字型の混合機としては、V型ミキサー(不二パウダル(株)製)、V型混合機(セイシン企業(株)製)などが挙げられる。
混合槽が円筒型の混合機としては、ロッキングミキサー(愛知電気商事(株)製)、ドリアコーター((株)パウレック製)、ロータリー型混合機(明和工業(株)製)、ドラムミキサー(杉山重工(株)製)などが挙げられる。
混合槽が二重円錐型の混合機としては、W型混合機(セイシン企業(株)製)、ダブルコーンミキサー(ASR社製)などが挙げられる。
円筒型の混合槽が自転と公転をする混合機としては、ダイナミキサー(モリマシナリー(株)製)、クロスロータリーミキサー(明和工業(株)製)などが挙げられる。
連続式円筒型混合機としては、例えば、ロッキングミキサー(愛知電気商事(株)製)、ドリアコーター((株)パウレック製)を用いることができる。
容器回転型混合機における混合時間(回分式の場合)または平均滞留時間(連続式の場合)は、1〜60分間が好ましく、2〜30分間がより好ましい。混合時間または平均滞留時間が1分以上であれば、充分に混合でき、60分以下であれば、充分な生産性を確保できる。
なお、連続式における平均滞留時間は以下の数式(4)で定義される。
Tm=(m/Q)×60 ・・・(4)
Tm:平均滞留時間(時間)
m:容器回転型混合機内の混合物滞留量(kg)
Q:連続運転における能力(kg/時間)
なお、混合物滞留量mは出口堰高さで調整することができる。
以下の数式(5)で定義されるフルード数(Fr)は、0.01〜0.50であることが好ましく、0.01〜0.45であることがより好ましく、0.02〜0.40であることが特に好ましい。フルード数は0.01以上であれば、充分に混合でき、0.5以下であれば、ロスなく適切に混合できる。
Fr=V/(R×g) ・・・・(5)
V:容器回転型混合機最外周の周速(m/秒)
R:容器回転型混合機最外周の回転中心からの半径(m)
容器回転型混合機の充填率(仕込み量)は、混合機の全内容積の10〜60容量%が好ましく、20〜40容量%であることが好ましい。充填率が10容量%以上であれば、生産効率を高くでき、60容量%以下であれば、高い混合効率を確保でき、容易に造粒できる。
なお、容器回転型混合機の容積充填率は、以下の数式(6)で定義される。
x=(M/ρ)/V×100 ・・・(6)
M:容器回転型混合機への仕込量(g)
ρ:混合物粒子の嵩密度(g/L)
V:容器回転型混合機の容積(L)
[工程(II)]
工程(II)において、工程(I)で得た混合物に(d)ノニオン界面活性剤を噴霧する際には、噴霧ノズルを用いて噴霧することが好ましい。(d)ノニオン界面活性剤を噴霧すれば、迅速に(b)成分と(c)成分との混合物に混合することができる。
噴霧ノズルとしては、目的の粒状洗剤組成物を容易に製造できることから、扇形ノズル、充円錐ノズル、空円錐ノズルが好ましい。
(d)成分は、(d)成分単独で噴霧してもよいし、水等の溶媒で希釈して噴霧してもよい。
(d)成分の噴霧は、混合機内で行うことができる。
(d)成分を噴霧する際の、(b)成分と(c)成分の混合物の温度は好ましくは20〜50℃、より好ましくは25〜35℃にするとよい。このような温度条件で、(d)成分を噴霧すれば、冬季においても安定した品質の粒状洗剤組成物を生産できる。
[工程(III)]
工程(III)では、工程(II)の後、上記アクリル酸共重合体含有粒子(a)を混合する。アクリル酸共重合体含有粒子(a)の混合においても、上記攪拌型混合機または容器回転型混合機を用いることができ、工程(I)〜(III)を同一の混合機を用いて行っても構わない。
工程(I)〜(III)は、回分式の混合機で行ってもよいし、連続式の混合機でもよい。
連続式の混合機で行う場合には、プラグフロー(押出流れ)に近い混合特性を有する混合機が好ましい。容器回転型混合機を用いる場合には、一端より原料を連続的に供給し、連続的に移送しながら回転により混合して他端より排出する。また、容器回転型混合機においては、排出を容易にするために、原料供給側の端部から排出側の端部に向かうにつれて下降するように傾斜させることが好ましい。傾斜角は、未造粒物粒子の混入防止の観点から、0°より大きく20゜以下であることが好ましく、0°より大きく5゜以下であることがより好ましい。
工程(III)を行うことによって、上記粒状洗剤組成物を得ることができる。工程(I)〜(III)を経て得られた粒状洗剤組成物は造粒物になっている。
また、工程(III)の後に、さらに、篩い分け等の分級操作を行う工程を有して、粗粉および/または微粉を除去しても構わない。
なお、本発明の粒状洗剤組成物は、上記の製造方法以外の方法で製造しても構わない。例えば、成分(b)および成分(c)に成分(a)を混合した後に、成分(d)を噴霧して、粒状洗剤組成物を製造しても構わない。しかし、流動性をより高くでき、吸湿性をより低くできる点では、上記工程(I)〜(III)を有する製造方法が好ましい。
<アクリル酸共重合体含有粒子の製造>
攪拌槽(回転数:60rpm、ジャケット温度:70℃)を用い、水道水(東京都江戸川区)に下記表1(表1中の配合量は純分としての質量%である。)に示す成分を溶解分散させて、固形分濃度:約50質量%(スラリー水分含量(JIS K3362−1998):約50質量%)、温度:約70℃、粘度(JIS Z8803−1991):1〜10Pa・秒、pH:9〜11のスラリーを得た。その際、各成分の添加の順序は、水道水→水酸化ナトリウム→成分(i)→成分(iii)→成分(ii)(→その他の成分)とした。
全成分を添加した後、10分間以上攪拌した後に、下記条件にて噴霧乾燥を行った。
噴霧乾燥機:向流式乾燥塔(塔径2.0m、有効長5.0m)
ノズル:加圧噴霧ノズル(ノズルA:特開平9−75786号公報の実施例2記載のものと同様の加圧噴霧ノズル、ノズルB:特開平9−75786号公報の比較例1記載のものと同様の加圧噴霧ノズル)
噴霧圧力:3.0MPa
熱風入口温度:240℃
熱風出口温度:100℃
また、噴霧乾燥は、得られる粒子が、温度:40℃、平均粒子径:約300μm、嵩密度:0.2g/mL、安息角:40°、水分含量:5〜10質量%程度になるように行った。
Figure 2010202792
表1に示す各成分は、下記の通りである。
[(i)成分]
アクリル系高分子:アクリル酸/マレイン酸コポリマーナトリウム塩(日本触媒製、商品名アクアリックTL−400、アクリル酸/マレイン酸のモル比:60/40、質量平均分子量:50,000、純分:40質量%、水分含量:60質量%)。
[(ii)成分]
脂肪酸塩:炭素数10〜20の脂肪酸(ミヨシ油脂(株)製、商品名:FA−MX)をスラリー調製時に、該脂肪酸と水酸化ナトリウムの比率がモル比で1:1となるように、48質量%水酸化ナトリウム水溶液で中和した脂肪酸ナトリウム。
[(iii)成分]
b−2:炭酸ナトリウム(ソーダアッシュジャパン(株)製、商品名:粒灰)。
e−1:硫酸ナトリウム(四国化成工業(株)製、商品名:中性無水芒硝)。
[その他の成分]
b−3:メタ珪酸ナトリウム(オキシデンタルケミカル(株)製、商品名:無水メタ珪酸ソーダ、SiO/NaO(モル比):1.0、平均粒子径:1300μm)
c−1:ニトリロトリ酢酸トリナトリウム(BASFジャパン(株)製、商品名:トリロンA92R)
c−2:メチルグリシンジ酢酸ジナトリウム(BASFジャパン(株)製 商品名:トリロンM powder)
LAS:炭素数10〜14の直鎖アルキルベンゼンスルホン酸(ライオン(株)製、ライポンLH−200、LAS−H純分:96質量%)をスラリー調製時に、該スルホン酸と水酸化ナトリウムの比率がモル比で1:1となるように、48質量%水酸化ナトリウム水溶液で中和した直鎖アルキルベンゼンスルホン酸ナトリウム。
AOS:炭素数14〜18のα−オレフィンスルホン酸ナトリウム(ライオン(株)製、商品名:リポランLB−840、純分:37質量%)。
<粒状洗剤組成物の製造>
(製法1)
表2,3に示す組成の粒状洗剤組成物を、混合機としてジャケット付リボンミキサー((株)吉田製作所製、型式1102−20)を用いた下記の回分式の方法により製造した。
まず、混合機の攪拌羽根を停止したままで、成分(b)→成分(c)→任意成分(e−1→e−2→e−4→e−5→e−6→e−8)を、この記載の順で混合機内に添加した後、攪拌羽根を30rpmで回転させて5分間混合した。混合中のジャケット温度は25℃、容積充填率は50容量%、フルード数は約0.3、混合温度は25〜35℃とした。
引き続き、混合機の攪拌羽根を30rpmで回転させながら、得られた混合物に、予め60℃に加熱した成分(d)(いずれも液体状)を、空円錐ノズルを用いて、噴霧圧力0.8〜1.0MPaで20分間かけて噴霧した。噴霧時の気相温度は25℃とした。
成分(d)の噴霧後、成分(a)および残りの任意成分(e−3、e−7)をe−3、e−7の順に添加し、さらに5分間攪拌混合して、粒状洗剤組成物を得た。
(製法2)
表4に示す組成の粒状洗剤組成物を、配合の順序を変更したこと以外は製法1と同様にして製造した。すなわち、製法1の条件において、原料の配合順序を、成分(b)→成分(c)→成分(a)→任意成分(e−1→e−2→e−4→e−5→e−6→e−8)とし、成分(d)の噴霧後、残りの任意成分(e−3、e−7)をe−3、e−7の順に添加し、さらに5分間攪拌混合して、粒状洗剤組成物を得た。
表2〜4に示す各成分は、下記の通りである。
[(b)成分]
b−1:炭酸ナトリウム(ソーダアッシュジャパン(株)製、商品名:軽灰)。
b−2:炭酸ナトリウム(ソーダアッシュジャパン(株)製、商品名:粒灰)。
b−3:メタ珪酸ナトリウム(オキシデンタルケミカル(株)製、商品名:無水メタ珪酸ソーダ、SiO/NaO(モル比):1.0、平均粒子径:1300μm)
[(c)成分]
c−1:ニトリロトリ酢酸トリナトリウム(BASFジャパン(株)製、商品名:トリロンA92R)
c−2:メチルグリシンジ酢酸ジナトリウム(BASFジャパン(株)製 商品名:トリロンM powder)
c−3:アクリル酸/マレイン酸コポリマーNa塩(BASFジャパン(株)製、商品名:ソカランCP7 粒子状)。
c−4:ポリアクリル酸ナトリウム(BASFジャパン(株)製、商品名:ソカランPA30 粒子状、質量平均分子量:8000、純分:92質量%、水分含量:6質量%)
[(d)成分]
d−1:ECOROL26(ECOGREEN社製;炭素数12〜16のアルキル基を持つアルコール)の酸化エチレン平均5モル酸化プロピレン平均2モル付加体(ライオン(株)製、純分:94%、HLB:8.3、融点:20℃未満)
d−2:ECOROL26(ECOGREEN社製;炭素数12〜16のアルキル基を持つアルコール)の酸化エチレン平均15モル酸化プロピレン平均3モル付加体(ライオン(株)製、純分:84%、HLB:12.8、融点:20℃未満)
[その他の成分]
e−1:硫酸ナトリウム(四国化成工業(株)製、商品名:中性無水芒硝)。
e−2:亜硫酸ナトリウム:無水亜硫酸曹達(三井化学(株)製)。
e−3:高級脂肪酸ナトリウム(ミヨシ油脂(株)製、商品名:コナバルク70B)。
e−4:無水珪酸((株)トクヤマ製、商品名:トクシールNP)。
e−5:ポリエチレングリコール6000(ライオン(株)製、商品名:PEG6000M)。
e−6:カルボキシルメチルセルロースナトリウム(日本製紙(株)製、商品名:サンローズB1B)。
e−7:酵素:エスペラーゼ4.0T(商品名:ノボザイムズジャパン(株)製)とライペックス100T(商品名:ノボザイムズジャパン(株)製)との質量比3/1の混合物。
e−8:蛍光増白剤:チノパールCBS−X(商品名:チバ・スペシャルティ・ケミカルズ(株)製)とチノパールAMS−GX(商品名:チバ・スペシャルティ・ケミカルズ(株)製)との質量比8/2の混合物。
得られた粒状洗剤組成物について、嵩密度、装置付着性、流動性を以下の方法により評価した。評価結果を表2〜4に示す。
<評価>
(嵩密度)
JIS K3362−1998の8.2(見掛け密度の測定方法)に記載の方法に従って測定した。
(装置付着性)
収率が多い程、装置に付着した付着物が少ないことから、収率に基づいて装置付着性を評価した。装置付着性は吸湿性に依存し、吸湿性が高い程、付着量が多くなる。
・評価基準
◎:収率99質量%以上(ほとんど付着物が無い)
○:収率98質量%以上99質量%未満(付着物があるが問題ないレベル)
△:収率97質量%以上98質量%未満(付着物が目立つが、生産可能なレベル)
×:収率97質量%未満(ほぼ全面に付着物があり、収率が低く、生産困難なレベル)
◎、○、△を合格、×を不合格とした。
なお、収率は次式により算出した。
(リボンミキサー底部から自然落下した粒状洗剤組成物量(kg))/(仕込んだ原料の総量(kg))×100(%)
(流動性)
粒状洗剤組成物の安息角(°)を指標にして流動性を評価した。安息角は、下記の方法により測定した。
まず、角度の目盛りが記入されたアクリル樹脂製測定器(高さ10cm×奥行き10cm×幅3cm)を水平な場所に置き、測定の横蓋を閉じた状態で、測定器の1〜2cm上部よりサンプルを流し入れた。サンプルが測定器上部を0〜1cm程度超え、山盛りの状態になった後、横蓋を静かに開け、サンプルを自然排出させた。排出終了後に、測定器内に残ったサンプルの水平面との角度(°)を測定器側面の目盛りから読み取った。この操作を3回行い、値を平均として、安息角を求めた。安息角が小さい程、流動性が高く、安息角90°未満を合格、90°以上を不合格とした。
Figure 2010202792
Figure 2010202792
Figure 2010202792
成分(i)〜(iii)を含有するアクリル酸共重合体含有粒子を有する実施例1〜21の粒状洗剤組成物は、嵩密度および流動性が高く、吸湿性が低かった。
成分(i)(iii)は含有するが成分(ii)を含有しないアクリル酸共重合体含有粒子を有する比較例1の粒状洗剤組成物は、流動性が低く、吸湿性が高かった。
成分(i)(ii)は含有するが成分(iii)を含有しないアクリル酸共重合体含有粒子を有する比較例1の粒状洗剤組成物は、吸湿性が高かった。
成分(i)、スルホン酸系界面活性剤は含有するが成分(ii)を含有しないアクリル酸共重合体含有粒子を有する比較例3の粒状洗剤組成物は、吸湿性が高かった。
成分(i)(ii)、珪酸塩は含有するが成分(iii)を含有しないアクリル酸共重合体含有粒子を有する比較例4の粒状洗剤組成物は、吸湿性が高かった。

Claims (6)

  1. 下記(i)〜(iii)成分を含有することを特徴とするアクリル酸共重合体含有粒子。
    (i)質量平均分子量が2万〜20万、(メタ)アクリル酸単位とマレイン酸単位とのモル比率((メタ)アクリル酸/マレイン酸)が50/50〜80/20の(メタ)アクリル酸−マレイン酸共重合体:(i)〜(iii)の合計を100質量%とした際の10〜70質量%、
    (ii)脂肪酸石鹸:(i)〜(iii)の合計を100質量%とした際の10〜40質量%、
    (iii)炭酸塩、硫酸塩から選ばれる1種以上の塩類:(i)〜(iii)の合計を100質量%とした際の10〜70質量%。
    ただし、(i)と(ii)の合計はアクリル酸共重合体含有粒子全体を100質量%とした際の50質量%以上、(i)と(ii)と(iii)の合計はアクリル酸共重合体含有粒子全体を100質量%とした際の85質量%以上である。
  2. (i)〜(iii)成分を含有するスラリーを噴霧乾燥することを特徴とするアクリル酸共重合体含有粒子の製造方法。
    (i)質量平均分子量が2万〜20万、(メタ)アクリル酸単位とマレイン酸単位とのモル比率((メタ)アクリル酸/マレイン酸)が50/50〜80/20の(メタ)アクリル酸−マレイン酸共重合体:(i)〜(iii)の合計を100質量%とした際の10〜70質量%、
    (ii)脂肪酸石鹸:(i)〜(iii)の合計を100質量%とした際の10〜40質量%、
    (iii)炭酸塩、硫酸塩から選ばれる1種以上の塩類:(i)〜(iii)の合計を100質量%とした際の10〜70質量%。
    ただし、(i)と(ii)の合計はアクリル酸共重合体含有粒子全体を100質量%とした際の50質量%以上、(i)と(ii)と(iii)との合計はアクリル酸共重合体含有粒子全体を100質量%とした際の85質量%以上である。
  3. スラリーの水分量が30〜70質量%である請求項2に記載のアクリル酸共重合体含有粒子の製造方法。
  4. 請求項1に記載のアクリル酸共重合体含有粒子(a)を5〜50質量%含有することを特徴とする粒状洗剤組成物。
  5. 下記(b)〜(d)成分を含有する請求項4に記載の粒状洗剤組成物。
    (b)アクリル酸共重合体含有粒子(a)の塩類(iii)と同種あるいは異なる炭酸塩および/または珪酸塩:10〜70質量%
    (c)下記(c)〜(c)より選ばれる1種以上のキレート剤:1〜50質量%
    (c)ポリアクリル酸塩
    (c)ニトリロトリ酢酸塩および/またはメチルグリシンジ酢酸塩
    (d)ノニオン界面活性剤:1〜20質量%
  6. 下記(I)〜(III)の工程を有することを特徴とする粒状洗剤組成物の製造方法。
    (I)下記成分(b)と成分(c)とを混合する工程
    (b)アクリル酸共重合体含有粒子(a)の塩類(iii)と同種あるいは異なる炭酸塩および/または珪酸塩
    (c)下記(c)〜(c)より選ばれる1種以上のキレート剤
    (c)ポリアクリル酸塩
    (c)ニトリロトリ酢酸塩および/またはメチルグリシンジ酢酸塩
    (II)工程(I)で得た混合物に(d)ノニオン界面活性剤を噴霧する工程
    (III)工程(II)の後、請求項2または3に記載のアクリル酸共重合体含有粒子の製造方法により製造したアクリル酸共重合体含有粒子を混合する工程
    ただし、成分(a)が5〜50質量%、成分(b)が10〜70質量%、成分(c)が1〜50質量%、成分(d)が1〜20質量%(粒状洗剤組成物を100質量%とする。)になるように配合する。
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