JP3607392B2 - 界面活性剤及びそれを含有する液体柔軟仕上剤組成物 - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
本発明は、特定の第4級アンモニウム塩からなる界面活性剤及びそれを含有する液体柔軟仕上剤組成物に関するものである。更に詳しくは、各種の繊維に対し優れた柔軟性及び弾力性(ふっくら感)を付与し、且つ保存安定性に優れ、かつ生分解性に優れた界面活性剤及びそれを含有する液体柔軟仕上剤組成物に関するものである。
【0002】
【従来の技術及び発明が解決しようとする課題】
現在、繊維用柔軟仕上剤の主成分として用いられている第4級アンモニウム塩は、ジ(硬化牛脂アルキル)ジメチルアンモニウムクロライドに代表されるような1分子中に2個の長鎖アルキル基を有する第4級アンモニウム塩である。
しかしながら、上記第4級アンモニウム塩は、処理後の残存物が河川等の自然環境中に放出された場合、殆ど分解されずに蓄積するといった問題がある。その改良品として、メチルビス(硬化牛脂アルカノイルオキシエチル)2−ヒドロキシエチルアンモニウムメチルサルフェートやジメチルビス(アルカノイルオキシエチル)アンモニウムクロライド等が上市されているが、これらのものは上記第4級アンモニウム塩と比較して生分解性は改善されているが、柔軟性、環境安全性の点で満足のいく剤とはいえない。
【0003】
従って、本発明の目的は、柔軟性に優れ且つ生分解性が良く、柔軟基剤として適した界面活性剤及びそれを含有する液体柔軟仕上剤組成物を提供することにある。
【0004】
【課題を解決するための手段】
本発明者らは、上記課題を解決すべく鋭意検討した結果、上記目的に最適な界面活性剤を見出し、本発明を完成した。
即ち、本発明は、一般式(I)
【0005】
【化2】
【0006】
(式中、R1は炭素数16〜18の直鎖のアルキル基又はアルケニル基を示し、R2は炭素数14〜16の直鎖のアルキル基又はアルケニル基を示す。)
で表される第4級アンモニウム塩からなり、R1とR2の総炭素数が32以上の第4級アンモニウム塩の割合が全体の50重量%以上 100重量%未満であることを特徴とする界面活性剤、及びそれを含有する液体柔軟仕上剤組成物を提供するものである。
【0007】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を詳細に説明する。
【0008】
本発明の一般式(I)で表される第4級アンモニウム塩において、R1は炭素数16〜18の直鎖のアルキル基又はアルケニル基、好ましくは炭素数16〜18の直鎖のアルキル基を示し、R2は炭素数14〜16の直鎖のアルキル基又はアルケニル基、好ましくは炭素数14〜16の直鎖のアルキル基を示す。
【0009】
本発明の界面活性剤は、一般式(I)において、R1とR2の炭素数の合計が32以上である第4級アンモニウム塩の割合が全体の50重量%以上 100重量%未満であり、好ましくは70重量%以上 100重量%未満であり、更に好ましくは、R1とR2の炭素数の合計が34以上である第4級アンモニウム塩の割合が全体の25重量%以上 100重量%未満である。R1とR2の炭素数の合計が32以上である第4級アンモニウム塩の割合が全体の50重量%未満である場合、十分な柔軟性能を得ることが出来ない。また、R1とR2の炭素数の合計が32以上である第4級アンモニウム塩の割合が100 重量%のものは、使用する原料アルコールの精製が必要になり、経済的に不利である。
【0010】
上記の一般式(I)で表される本発明の第4級アンモニウム塩(以下、第4級アンモニウム塩(I)と略記する)は、以下の方法により製造される。
一般式(II)
【0011】
【化3】
【0012】
(式中、R1及びR2は前記と同じ意味を示す。)
で表される分岐アルコールにモノクロロ酢酸を用いてエステル化反応を行い、一般式(III)
【0013】
【化4】
【0014】
(式中、R1及びR2は前記と同じ意味を示す。)
で表されるハロエステルを得、更にこのハロエステルとトリメチルアミンとを反応させ、第4級アンモニウム塩(I)を得る。
【0015】
以下、第4級アンモニウム塩(I)の製造方法の詳細を説明する。
まず、一般式(II) で表される分岐アルコールに対し 0.9〜3.0 倍モル、好ましくは 1.0〜1.5 倍モルのモノクロロ酢酸を用いて70〜 230℃、好ましくは100 〜150 ℃の温度で、必要であれば触媒を用い、 0.5〜30時間でエステル化を行い、一般式(III) で表されるハロエステルを得る。必要に応じ、このエステル化反応時、反応系内に窒素等の不活性ガスを吹き込んだり又は気流下で行うか、もしくは減圧下に反応を行うことで、反応生成水を系外に効率的に留去し、反応時間を短縮することができる。
【0016】
ここで用いられる一般式(II)で表される分岐アルコールは、セチルアルコール、ステアリルアルコール、硬化もしくは未硬化の牛脂アルコール、パームステアリルアルコールの1種又は2種以上の混合物を水酸化カリウム等のアルカリ触媒を用いて高温下で縮合反応させて得られる。
また、上記のエステル化反応に用いる触媒としては、p−トルエンスルホン酸、硫酸等の酸触媒が挙げられる。
【0017】
次に、上記のようにして得られた一般式(III) で表されるハロエステルと、このハロエステルに対し 0.9〜10.0倍モル、好ましくは0.95〜2.0 倍モルのトリメチルアミンを用いて、30〜120 ℃、好ましくは40〜70℃の温度で、必要であれば溶媒を用いて0.1 〜10時間で4級化反応を行い、第4級アンモニウム塩(I)を得ることが出来る。
ここで用いられる溶媒としては、メタノール、エタノール、イソプロパノール、アセトン等が挙げられる。
【0018】
本発明の第4級アンモニウム塩(I)は、NMR、IR、ゲル浸透クロマトグラフィー(GPC)により構造、アルキル組成を確認することが出来る。
【0019】
本発明の界面活性剤は、上記のようにして得られた第4級アンモニウム塩(I)で、R1とR2の炭素数の合計が32以上であるものの割合が全体の50重量%以上であれば精製することなく反応混合物のままで柔軟基剤として用いても、柔軟性、匂い共に優れており、柔軟基剤として有用である。
【0020】
本発明の液体柔軟仕上剤組成物は、上記のようにして得られた第4級アンモニウム塩(I)からなり、R1とR2の炭素数の合計が32以上である第4級アンモニウム塩の割合が50重量%以上 100重量%未満である界面活性剤を2〜40重量%含有する。この界面活性剤の含有量が2重量%未満であると本発明が所望する柔軟効果が得られず、40重量%を超える場合には、組成物の粘性が増大し、ハンドリング性が不良となる。
【0021】
本発明の液体柔軟仕上剤組成物には、更に柔軟性能、保存安定性を向上させるために、高級アルコール、高級脂肪酸、その他粘度調整剤、保存安定剤として低級アルコール、さらには公知のカチオン活性剤、ノニオン活性剤、無機塩、pH調整剤、ハイドロトロープ剤、香料、消泡剤、顔料等を必要に応じて添加することができる。
【0022】
本発明の液体柔軟仕上剤組成物は、上記界面活性剤及びその他の成分を溶融混合し、攪拌下、脱イオン水の中に徐々に滴下してエマルジョン化することにより調製することが出来る。
【0023】
【実施例】
以下、本発明の界面活性剤の合成実施例及び柔軟性評価の実施例により、本発明を更に詳細に説明するが、本発明はこれらの実施例に限定されるものではない。
【0024】
実施例1
攪拌機、温度計、冷却管のついた4つ口フラスコにモノクロロ酢酸33g、ステアリルアルコール/セチルアルコール=6/4(重量比)の縮合反応物 150gを入れ、 140℃まで昇温した。生成する水を留去しながらそのままの温度で7時間反応させた後、水洗により過剰のモノクロロ酢酸を除去し、クロロ酢酸エステルを 172g得た。
攪拌機、温度計、圧力計のついた 0.5リットルオートクレーブに上記クロロ酢酸エステル 100g、トリメチルアミン15g、イソプロピルアルコール28gを入れ、50℃まで昇温した。そのままの温度で3時間攪拌し、反応を終結させた。反応後、過剰のトリメチルアミンを留去し、目的の反応混合液を 112.5g得た。
NMRスペクトル、IRスペクトルから以下の構造を確認した。
【0025】
【化5】
【0026】
【化6】
【0027】
・IRスペクトル (KBr 錠剤)
1746cm−1、1204cm−1
また、GPC(測定条件 溶離液:テトラヒドロフラン、カラム:東ソー(株)製 G2000H×L+G1000H×L )より下記の組成を確認した。
【0028】
実施例2
攪拌機、温度計、冷却管のついた4つ口フラスコにモノクロロ酢酸33g、牛脂アルコールの縮合反応物 150gを入れ、 140℃まで昇温した。生成する水を留去しながらそのままの温度で7時間反応させた後、水洗により過剰のモノクロロ酢酸を除去し、クロロ酢酸エステルを 172g得た。
攪拌機、温度計、圧力計のついた 0.5リットルオートクレーブに上記クロロ酢酸エステル 100g、トリメチルアミン15g、イソプロピルアルコール28gを入れ、50℃まで昇温した。そのままの温度で3時間攪拌し、反応を終結させた。反応後、過剰のトリメチルアミンを留去し、目的の反応混合物を 112.5g得た。
NMRスペクトル、IRスペクトルから以下の構造を確認した。
【0029】
【化7】
【0030】
【化8】
【0031】
・IRスペクトル(KBr 錠剤)
1746cm−1、1206cm−1
また、GPC(測定条件 溶離液:テトラヒドロフラン、カラム:東ソー(株)製 G2000H×L+G1000H×L )より下記の組成を確認した。
【0032】
実施例3
攪拌機、温度計、冷却管のついた4つ口フラスコにモノクロロ酢酸33g、パームステアリルアルコールの縮合反応物1450gを入れ、 140℃まで昇温した。生成する水を留去しながらそのままの温度で7時間反応させた後、水洗により過剰のモノクロロ酢酸を除去し、クロロ酢酸エステルを 165g得た。
攪拌機、温度計、圧力計の付いた 0.5リットルオートクレーブに上記クロロ酢酸エステル 100g、トリメチルアミン14.5g、イソプロピルアルコール27gを入れ、50℃まで昇温した。そのままの温度で3時間攪拌し、反応を終結させた。反応後、過剰のトリメチルアミンを留去し、目的の反応混合液を 110g得た。
NMRスペクトル、IRスペクトルから以下の構造を確認した。
【0033】
【化9】
【0034】
【化10】
【0035】
・IRスペクトル(KBr 錠剤)
1746cm−1、1206cm−1
また、GPC(測定条件 溶離液:テトラヒドロフラン、カラム:東ソー(株)製 G2000H×L+G1000H×L )より下記の組成を確認した。
【0036】
比較例1
ステアリルアルコール/セチルアルコール=6/4(重量比)の縮合反応物の代わりにステアリルアルコール/セチルアルコール=2/8(重量比)の縮合反応物を用いて、実施例1と同様の方法で下記構造式を有する第4級アンモニウム塩を得た。
【0037】
【化11】
【0038】
GPC(測定条件 溶離液:テトラヒドロフラン、カラム:東ソー(株)製 G2000H×L+G1000H×L )より下記の組成を確認した。
【0039】
比較例2
ステアリルアルコール/セチルアルコール=6/4(重量比)の縮合反応物の代わりにセチルアルコールの縮合反応物を用いて、実施例1と同様の方法で下記構造式を有する第4級アンモニウム塩を得た。
【0040】
【化12】
【0041】
試験例
実施例1〜3、及び比較例1〜2で得られた第4級アンモニウム塩からなる界面活性剤について、下記の方法で柔軟性を評価した。結果を表1に示す。
【0042】
<柔軟性評価方法>
▲1▼ 第4級アンモニウム塩分散液の調製
実施例、比較例にて製造された第4級アンモニウム塩を融解し、攪拌しながら温水中に滴下し、第4級アンモニウム塩の濃度が5重量%になるような分散液を調製した。
【0043】
▲2▼ 処理方法
市販の木綿タオル2kgを、30リットル洗濯機を用い、 3.5°DH硬水にて市販洗剤アタック(花王株式会社製、登録商標)で5回繰り返し洗濯した後、すすぎ時に上記の第4級アンモニウム塩分散液25mlを投入し、25℃、1分間攪拌下で処理した。
【0044】
▲3▼ 柔軟性評価方法
上記方法で処理した木綿タオルを室温で風乾後、25℃、65%RHの恒温、恒湿室にて24時間放置した。これらについて柔軟性の評価を行った。評価は、柔軟基剤として一般的なジメチルジ硬化牛脂アルキルアンモニウムクロライドで上記処理した木綿タオルを対照にして一対比較を行った。評価は次のように表す。
【0045】
4;対照よりかなり柔らかい
3;対照より柔らかい
2;対照よりやや柔らかい
1;対照と同等
0;対照の方がやや柔らかい
【0046】
【表1】
【0047】
表1の結果から明らかなように、いずれの場合も、比較例に比べ実施例の方が柔軟性に優れている。
Claims (4)
- 一般式(I)において、R1とR2の総炭素数が34以上である第4級アンモニウム塩の割合が全体の25重量%以上 100重量%未満であることを特徴とする請求項1記載の界面活性剤。
- R1が炭素数16〜18の直鎖のアルキル基、R2が炭素数14〜16の直鎖のアルキル基である請求項1又は2記載の界面活性剤。
- 請求項1〜3のいずれか一項に記載の界面活性剤を2〜40重量%含有することを特徴とする液体柔軟仕上剤組成物。
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