JP4699356B2 - 改良された固形洗剤及びその製造方法 - Google Patents

Description

本発明は、空気含有低密度注型固形洗剤に関する。本発明は特に、製品の使用特性を損なうことなく低密度固形製品が製造できるように空気を配合材料中で安定化した空気含有低密度注型固形洗剤の製造方法に関する。

セッケンまたはノンソープ型の洗剤加工品は伝統的に配合材料の剪断処理／均質化と押出及び型抜きとを順次に行うことによって製造されている。この手順は、熱可塑性であるかまたは剪断感受性でない固形洗剤用配合材料だけに適している。剪断感受性の配合材料は一般に注型法によって製造されている。注型による洗剤組成物の製造では、温度を上昇させることによって配合材料の系を流体状態にし、モールドに充填し、冷却する。

固形洗剤中の含水量は一般にほぼ５％−４０％に維持されている。空気のような気体を固形洗剤に閉じ込めることができれば、固形製品の嵩密度を低減させることができ、これによって、所与の重量でより大きい寸法の固形製品を製造できる。固形製品が洗液中に浮遊するように十分な空気を閉じ込めることも可能である。空気または気体を閉じ込めることは特に固形セッケンの場合にその功績が大きいと考えられている。浴槽中で浮遊することは固形製品の利点となるからである。空気または気体を固形セッケンに閉じ込めると、肌触り、泡立ち、などのような使用特性も改善される。

ＵＳ２２９５５９４（Ｐ＆Ｇ，１９４２）は、微細気泡の形態の空気が取込まれるように糊状の粘着性をもつ状態のセッケンをホイップし押出すことによって機械的な空気の閉じ込めを行う浮遊性セッケンの製造方法を開示している。押出後に固形製品を放冷し硬化させる。固形セッケン組成物はノンソープ洗剤有効成分を全く含有していない。

ＵＳ５９７２８６０（Ｋａｏ Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎ，１９９９）は、本質的に無機塩と非イオン性界面活性剤とを組み込んだ成形された空気含有固形洗剤と、このような固形製品の製造方法とを開示している。この方法では、微細気泡形態の空気を配合材料にホイップし、気泡を確実に安定化させる。

ＵＳ５０１７３０２（Ｃｏｌｇａｔｅ−Ｐａｌｍｏｌｉｖｅ，１９９１）は、分子中に１６−１８個の炭素原子を有している直鎖状第一級アルコールを固形セッケンに添加すると、乾燥と湿潤とを繰り返す連続サイクル中の固形製品のひび割れ傾向が大幅に抑制されることを開示している。しかしながらこの先行技術は配合材料中の空気の安定化については教示していない。

ＵＳ６１１４２９１（Ｌｅｖｅｒ Ｂｒｏｔｈｅｒｓ，２０００）は、消費者に所望される官能プロフィルを与えるために低分子量ポリアルキレングリコールを使用した融液流し込み型の固形皮膚洗浄組成物を開示している。場合によっては配合材料中に、ラウリルアルコール、セチルアルコール、ステアリルアルコール、オレイルアルコール、ベヘニルアルコール、コレステロール及び２−ヘキシデカノールのようなより高級のアルコールを好ましい皮膚緩和剤として使用し得ると記載されている。

ＵＳ５１９４１７２（Ｐ＆Ｇ，１９９０）、ＵＳ５２１９４８７（Ｐ＆Ｇ，１９９２）は、空気を含有させて凍結させた固形組成物及びその製造方法を開示している。

先行技術は概して、微細気泡形態の空気閉じ込めを製品の硬化及び整形の前に行うことが必須であるような空気含有固形セッケン組成物及びその製造方法を開示している。従って、配合材料の粘度が高い場合には、配合材料中に閉じ込め可能な空気の量が制限され、また、配合材料中で空気をホイップするために機械的撹拌を行う専用装置が必要であろう。逆の状態、即ち、配合材料の粘度が低い値に維持されている場合には、閉じ込められた空気の安定化が問題になる。このように、超低密度の固形洗剤の材料配合が課題となっている。

配合材料中の空気を安定化するために脂肪アルコールを使用することによって超低密度注型固形製品を得ることがここに可能になった。

従って、本発明の基本的な目的は低密度固形洗剤組成物の製造方法を提供できるようにすることである。

本発明の別の目的は、加工中の配合材料に空気を取込ませることによって低密度固形洗剤組成物を製造する方法を提供できるようにすることである。

本発明のまた別の目的は、加工中の配合材料に空気を取込ませ該空気を安定化することによって低密度固形洗剤組成物を製造し、しかも固形製品の物理的特性及び使用特性を維持するような方法を提供することである。

本発明の第一の目的によれば、
ｉ．２０−６０重量％の洗剤有効成分と、
ｉｉ．１０重量％以下の脂肪アルコールと、
ｉｉｉ．３０−６０重量％の水及び／または多価アルコールと、
を含む空気含有固体形状の洗剤組成物の製造方法が提供される。

この方法は、
ｉ．注型すべき洗剤組成物の融液を調製する段階と、
ｉｉ．空気または気体を融液に取込ませる前または取込ませた後に脂肪アルコールを添加する段階と、
ｉｉｉ．融液を高剪断ミキサーで混合する段階と、
ｉｖ．融液をモールドに流し込む段階と、
ｖ．組成物の凝固を促進するためにモールドを冷却する段階と、
ｖｉ．凝固した付形加工品をモールドから取り出す段階と、
を含む。

本発明の好ましい特徴によれば、
ｉ．２０−６０重量％のセッケンと、
ｉｉ．０−３０重量％のノンソープ洗剤有効成分と、
ｉｉｉ．０．１−９重量％の脂肪アルコールと、
ｉｖ．３０−６０重量％の水及び／または多価アルコールと、
を含む空気含有固体形状の洗剤組成物の製造方法が提供される。

この方法は、
ｉ．注型すべき洗剤組成物の融液を調製する段階と、
ｉｉ．空気または気体を融液に取込ませる前または取込ませた後に脂肪アルコールを添加する段階と、
ｉｉｉ．融液を高剪断ミキサーで混合する段階と、
ｉｖ．融液をモールドに流し込む段階と、
ｖ．組成物の凝固を促進するためにモールドを冷却する段階と、
ｖｉ．凝固した付形加工品をモールドから取り出す段階と、
を含む。

脂肪アルコールの添加を空気または気体を取込ませた後で行うのが特に好ましい。

空気を取込ませる前または取込ませた後に０．１％−１０％の１種または複数の脂肪アルコールを混入することがこの方法の必須要件であり、これによって製品中の空気の安定化が促進される。この方法は、身体洗浄用固形セッケンのような付形洗剤加工品の製造に特に適しているがこの製品に限定はされない。

この方法に使用される洗剤有効成分はセッケンでもよくまたはノンソープ界面活性剤でもよい。洗剤有効成分は好ましくはアニオン性界面活性剤である。洗剤有効成分は、有効成分の酸前駆体をアルカリで中和することによって生成されてもよく、または、プレフォームされた有効成分を使用してもよい。洗剤有効成分を水または別の溶媒と混合し、加熱して融液を形成する。高温で融液に変換され得るいかなる適切な組成物も方法に使用し得る。

通常はＴＦＭという略号で示される全脂肪質という用語は、セッケン中に存在する脂肪酸及びトリグリセリド残渣の重量パーセンテージを表すが、この値には付随カチオンを算入しない。

炭素原子数１８のセッケンの場合、付随ナトリウムカチオンの量は一般には約８重量％であろう。所望の場合には、例えば、亜鉛、カリウム、マグネシウム、アルキルアンモニウム及びアルミニウムのような別のカチオンを使用してもよい。

セッケンという用語は、脂肪族カルボン酸の塩を意味する。セッケンは、セッケン製造に慣用の任意のトリグリセリドに由来することができ、従って、セッケン中のカルボキシレートアニオンは８−２２個の炭素原子を有し得る。

セッケンは脂肪及び／または脂肪酸のケン化によって得ることができよう。セッケン製造に常用の脂肪または油は、タロウ、タロウステアリン、パーム油、パームステアリン、ダイズ油、魚油、ヒマシ油、米ヌカ油、ヒマワリ油、ココヤシ油、ババスーヤシ油、パーム核油、などであろう。上述の方法において脂肪酸は、ココヤシ、米ヌカ、落花生、タロウ、パームヤシ、パーム核、綿種子、ダイズ、トウゴマ、などから選択された油脂に由来する。脂肪酸セッケンはまた、合成的に調製できる（例えば、石油の酸化によって、または、フィッシャー−トロプシュ法による一酸化炭素の水素化によって）。タル油中に存在しているような樹脂酸を使用してもよい。ナフテン酸も適切である。

タロウ脂肪酸は、種々の動物資源に由来でき、一般には約１％−８％のミリスチン酸と、約２１％−３２％のパルミチン酸と、約１４％−３１％のステアリン酸と、約０−４％のパルミトレイン酸と、約３６％−５０％のオレイン酸と、約０−５％のリノール酸とを含んでいる。典型的な分布は、２．５％のミリスチン酸、２９％のパルミチン酸、２３％のステアリン酸、２％のパルミトレイン酸、４１．５％のオレイン酸及び３％のリノール酸である。同様の混合物、例えば、パーム油に由来する混合物及び種々の動物のタロウ及びラードに由来する混合物も包含される。

ココヤシ油は、ほぼ８％のＣ_８、７％のＣ_１０、４８％のＣ_１２、１７％のＣ_１４、２％のＣ_１８、７％のオレイン酸及び２％のリノール酸（最初から６番目までの脂肪酸は飽和している）という炭素鎖長を有している脂肪酸混合物である。同様の炭素鎖長分布を有している別の資源、例えば、パーム核油、ババスーヤシ核油もココヤシ油という用語の範囲内に包含される。

適当な脂肪酸ブレンドは典型的には５％−３０％のココヤシ脂肪酸と７０％−９５％の脂肪酸、例えば硬化米ヌカ油とから構成されている。落花生、ダイズ、タロウ、パームヤシ、パーム核などのような別の適当な油脂に由来の脂肪酸も別の望ましい割合で使用し得る。

本発明の組成物は好ましくは、アニオン性、非イオン性、カチオン性、両性の洗剤有効成分またはそれらの混合物から一般に選択される洗剤有効成分を含むであろう。洗剤有効化合物の好適例は、公知文献“Ｓｕｒｆａｃｅ Ａｃｔｉｖｅ Ａｇｅｎｔｓ”，Ｖｏｌｕｍｅ Ｉ，Ｓｃｈｗａｒｔｚ ａｎｄ Ｐｅｒｒｙ、及び、“Ｓｕｒｆａｃｅ Ａｃｔｉｖｅ Ａｇｅｎｔｓ ａｎｄ Ｄｅｔｅｒｇｅｎｔｓ”，Ｖｏｌｕｍｅ ＩＩ，Ｓｃｈｗａｒｔｚ，Ｐｅｒｒｙ ａｎｄ Ｂｅｒｃｈ、または、“Ｈａｎｄｂｏｏｋ ｏｆ Ｓｕｒｆａｃｔａｎｔｓ”，Ｍ．Ｒ．Ｐｏｒｔｅｒ，Ｂｌａｃｋｉｅ Ｐｕｂｌｉｓｈｅｒｓ，１９９１に収載された界面活性剤として常用の化合物である。

ノンソープ洗剤有効成分は組成物の１−１０重量％のレベルで含有させるのが好ましい。

脂肪アルコールは、アシル基またはアルキル基の各々に８−１８個の炭素原子を有しているアルコールから選択される。脂肪アルコールがセチルアルコールまたはステアリルアルコールまたはそれらの混合物から選択されるのが特に好ましい。脂肪アルコールは１−９重量％の範囲で配合材料に含有させるのが好ましい。

本発明に使用するための適当な多価アルコールは、ポリ（エチレングリコール）、プロピレングリコール、グリセロール及びソルビトールである。ＰＥＧ、プロピレングリコール及びソルビトールの混合物が特に好ましい。多価アルコールは、（ａ）ケン化の前、または、（ｂ）ケン化の前後に添加するのが適当である。

本発明に使用されるポリ（エチレングリコール）は好ましくは２００−１５００の分子量を有している。

多価アルコールは、全固形セッケンの２０−５０重量％、より好ましくは２０−４５重量％、最も好ましくは３０−４０重量％の範囲の量で存在している。

洗剤配合材料に使用される慣用の成分も配合材料に適宜混入し得る。これらの成分のいくつかを以下に挙げる。

配合材料に使用するための適当な洗浄力ビルダーは好ましくは無機であり、適当なビルダーは例えば、アルカリ金属アルミノケイ酸塩（ゼオライト）、アルカリ金属炭酸塩、トリポリリン酸ナトリウム（ＳＴＰＰ）、ピロリン酸テトラナトリウム（ＴＳＰＰ）、クエン酸塩、ニトリロトリ酢酸ナトリウム（ＮＴＡ）及びそれらの組合せである。ビルダーは典型的には１−３０重量％の範囲の量で使用される。

有益物質の好適例は、湿潤剤及び保湿剤であり、Ｃａｒｂｏｐｏｌ ９３４、エトキシル化ヒマシ油、パラフィン油、ラノリン及びその誘導体などである。シリコーン化合物、例えば、ＤＣ３２２５Ｃ（Ｄｏｗ Ｃｏｒｎｉｎｇ）のようなシリコーン界面活性剤及び／またはシリコーン皮膚緩和剤、シリコーン油（Ｄｏｗ Ｃｏｒｎｉｎｇ製のＤＣ−２００）も包含される。４−ｔｅｒｔｉａｒｙブチル−４’−メトキシジベンゾイルメタン（商品名パルソール１７８９でＧｉｖａｕｄａｎから入手可能）及び／または２−エチルヘキシルメトキシシンナメート（商品名パルソールＭＣＸでＧｉｖａｕｄａｎから入手可能）のような日光遮蔽剤またはその他のＵＶ−Ａ及びＵＶ−Ｂ日光遮蔽剤も包含される。プロピレングリコール、エチレングリコール、グリセロールのような水溶性グリコールは１０％までのレベルで使用し得る。

無機粒状相は配合材料の必須成分ではないが、特に硬質表面洗浄用組成物には含有させるとよい。好ましくは粒状相が、水に不溶性の粒状構造化剤及び／または研磨剤を含む。あるいは、研磨剤が可溶性でもよく、その場合には、組成物中に存在する水に対して研磨剤を過剰量で存在させ、研磨剤が水相中の研磨剤の溶解度よりも多いのでその結果として組成物中に固体研磨剤が存在しているような量で使用する。

適当な無機粒状材料は、粒状ゼオライト、方解石、ドロマイト、長石、シリカ、ケイ酸塩、その他の炭酸塩、炭酸水素塩、ホウ酸塩、硫酸塩、及び、ポリエチレンのような高分子材料から選択できる。

最も好ましい無機粒状材料は、炭酸カルシウム（例えば、方解石）、炭酸カルシウムと炭酸マグネシウムとの混合物（例えば、ドロマイト）、炭酸水素ナトリウム、ホウ砂、硫酸ナトリウム／カリウム、ゼオライト、長石、タルク、カオリン及びシリカである。

廉価であるという理由及び色の観点から、方解石、タルク、カオリン、長石及びドロマイト及びそれらの混合物が特に好ましい。

アルミノケイ酸塩のような無機粒状構造化剤は、配合材料中に硫酸アルミニウムとケイ酸ナトリウムとを使用することによってｉｎ ｓｉｔｕで形成し得る。また、容易に入手できるアルミノケイ酸ナトリウムを配合材料に混入することも可能である。

タルク、カオリンのような１種または複数の水不溶性粒状材料、デンプンまたは改質デンプンのような多糖類及びセルロースを配合材料に混入してもよい。

この方法の段階（ｂ）で、好ましくは、酵素、再付着防止剤、蛍光剤、色素、保存料及び香料、漂白剤、漂白剤前駆体、漂白剤安定剤、金属イオン封鎖剤、汚れ剥離剤（通常はポリマー）及びその他のポリマーから選択された慣用の微量成分を場合によっては１０重量％までのレベルで混入してもよい。

本発明の方法に使用する場合、洗剤有効成分は、洗剤有効成分の酸前駆体を中和することによって、または、容易に入手できる洗剤有効成分を使用することによって得るのが好ましい。温度を上昇させることによって、洗剤有効成分が固形製品用組成物を形成するその他の成分と共に等方性溶液に変換される。組成物をモールドに流し込む前に空気または気体を取込ませる。組成物が硬化するようにモールドを適宜冷却する。凝固した組成物をモールドから取り出し、必要ならば、一個ずつに裁断する。

次に、従来の方法の比較実施例と本発明方法の非限定実施例とに基づいて本発明の方法を説明する。

空気含有固形製品の製造方法
１キログラムのバッチ用の配合材料を表１に示す。

最初に脂肪酸をポリオール混合物の一部と共に反応装置に充填し、７０−８０℃で溶融した。充填脂肪材料が溶融した後、水酸化ナトリウムを使用して８５−９０℃で中和した。中和後、保存料などのような微量成分を添加した。次に、ポリオール混合物の残量を添加した。最後に、ラウリル硫酸ナトリウムと水とを添加し、ＳＬＳが溶解するまで融液を混合した。次に、融液を別の容器に移し、Ｓｉｌｖｅｒｓｏｎミキサーを使用して高剪断下で混合した。混合中に、一定流速の空気を融液に２０分間通気した。通気後、融液にセチルアルコールを添加して混合した。次に、空気含有融液をモールドに流し込んだ。凝固した後、固形製品をモールドから取り出した。

組成物中の空気の安定化
表２及び表４に示す種々の配合材料の加工パラメーターと固形製品の種々の物理的特性及び使用特性とを以下に記載の手順によって分析した。

密度の測定
一片を空気中及び水中で計量することによってセッケンの密度を測定した。水中の重量に対する空気中の重量の比がセッケンの密度である。

硬度の測定
固形セッケンの硬度は固形製品の手触りに基づいて格付けし、極めて軟質、軟質、良好及び優秀という評価を与えた。この硬度と既知重量下で固形セッケンに鋭利な棒を侵入させる針入度試験を使用して測定した硬度との相関関係を示した。

使用特性の測定
手触り及び泡立ちに関する使用特性は官能認知によって測定し、合格、良好、極めて良好及び優秀の段階に格付けした。

表２のデータは、本発明方法に従って製造した固形洗剤製品にセチルアルコールを添加したときに、固形製品に取込まれた空気が安定化され、また固形製品が優秀な使用特性を有していることを示す。セチルアルコールを全く添加しなかった対照固形製品では、空気が液面に凝集し、密度低下を達成することができなかった。本発明の固形製品は均一で滑らかな仕上がりであった。

表３に与えたデータは、セチルアルコールを１０％で融液に添加したときに、融液が流し込み不能になり、従って固形洗剤製品の注型に問題が生じることを示す。上記の表に示した実施例によって証明されたように安定化剤であるセチルアルコールの添加及びそのレベルは極めて重要であった。安定化されないとき、気泡が液面に凝集する。

安定化剤の選択
実施例７では安定化剤としてセチルアルコールを使用し、実施例８では安定化剤としてポリビニルアルコールを使用し、実施例９では安定化剤を全く使用しないで固形洗剤製品を調製した。このようにした調製した固形製品について、空気の安定化及びその他の物理的特性と使用特性とを前述の手順によって試験し、データを表４に与える。

安定化剤の選択は極めて重要である。セチルアルコールを添加した実験では、固形製品が良好な空気含有及びその他の特性を示した。ポリビニルアルコールのように融液粘度を上昇させることによって機能する他の安定化剤は融液中の気泡を安定化させることに成功しなかった。

セチルアルコールの添加及び空気混入の順序の影響
別の実験では、セチルアルコールを空気混入の前及び後に添加した。双方の場合に、空気混入は良好であり、固形製品には気泡が均一に分布していた。物理的特性及び使用特性も同等であった。

従って本発明によれば、低密度空気含有固形洗剤製品を製造でき、同時に、配合材料中に取込ませた空気または気体が製品中で安定化することを確保する簡単な方法が提供される。

Claims (10)

1. （ｉ）注型すべき洗剤組成物の融液を調製する段階と、
   （ｉｉ）空気または気体を融液に取込ませる前または取込ませた後で融液に１から９重量％の脂肪アルコールを添加する段階と、
   （ｉｉｉ）融液を高剪断ミキサーで混合する段階と、
   （ｉｖ）融液をモールドに流し込む段階と、
   （ｖ）モールドを冷却する段階と、
   （ｖｉ）凝固した付形加工品をモールドから取出す段階と、
   を含む、空気含有固体形状の洗剤組成物の製造方法。
2. 洗剤組成物が、
   （ａ）２０から６０重量％の洗剤有効成分と、
   （ｂ）１から９重量％の脂肪アルコールと、
   （ｃ）３０から６０重量％の水及び／または多価アルコールと、
   を含む請求項１に記載の方法。
3. 洗剤有効成分がセッケンである請求項２に記載の方法。
4. 組成物が更に、１から１０重量％のノンソープ洗剤有効成分を含む請求項１から３のいずれか一項に記載の方法。
5. 多価アルコールが、分子量２００から１５００の範囲のポリエチレングリコールと、プロピレングリコールとソルビトールとの混合物である請求項２に記載の方法。
6. 多価アルコールが２０から５０重量％を構成する請求項２に記載の方法。
7. セッケンがケン化によって形成される請求項３に記載の方法。
8. 多価アルコールをケン化よりも前に添加する請求項７に記載の方法。
9. 脂肪アルコールがアシル基またはアルキル基の各々に８から１８個の炭素原子を含む請求項１から８のいずれか一項に記載の方法。
10. 脂肪アルコールがセチルアルコールまたはステアリルアルコールまたはそれらの混合物から選択される請求項１から９のいずれか一項に記載の方法。