JP4907167B2

JP4907167B2 - 粉末洗剤の製造方法

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Publication number: JP4907167B2
Application number: JP2005366722A
Authority: JP
Inventors: 由博山崎; 隆夫土屋; 優司岡内
Original assignee: Kao Corp
Current assignee: Kao Corp
Priority date: 2005-12-20
Filing date: 2005-12-20
Publication date: 2012-03-28
Anticipated expiration: 2025-12-20
Also published as: JP2007169387A

Description

本発明は粉末洗剤の製造方法に関する。

粉末洗剤の溶解性を向上することは、従来から当業界における課題の一つとされており、種々の方策が提案されている。

例えば、特許文献１には、粉粒状洗浄剤組成物の表面層を水和固化させて自動洗浄機用カートリッジ洗浄剤を製造することが記載されている。また、特許文献２には、水不溶性微粉体でコーティングされた洗剤成分混合物の解砕物からなる高嵩密度粒状洗剤組成物が記載されており、従来、噴霧乾燥法によらない粒状洗剤の製造方法において、予め結晶水を有する物質をバインダーとして用いる方法があることも記載されている。また、特許文献３には、水溶性無機塩核粒子の表面が塩感応性高分子で被覆された造粒物を、前記塩感応性高分子を感応せしめる塩で処理してなる被覆粒子を洗剤組成物に配合することが記載されている。
特開平５−２５５６９９号特開昭６２−４５６９６号特開２００４−２３８５３０号

本発明の課題は、溶解性と保存安定性に優れた粉末洗剤が得られる製造方法を提供することである。

本発明は、トリポリリン酸ナトリウム、炭酸ナトリウム及び硫酸ナトリウムから選ばれる１種以上の化合物〔以下、（ａ）成分という〕の合計１００重量部に対して１０〜６０重量部の水を添加して（ａ）成分の水和物を得る工程（１）と、該（ａ）成分の水和物を粉砕する工程（２）とを含む、（ａ）成分の水和物と、それ以外の洗剤成分とを含有する粉末洗剤の製造方法に関する。

本発明によれば、溶解性と保存安定性に優れた粉末洗剤が得られる製造方法が提供される。

＜工程（１）＞
工程（１）では、（ａ）成分１００重量部に対して１０〜６０重量部、好ましくは２０〜３０重量部の水を添加して（ａ）成分の水和物を得る。

この（ａ）成分は、工程（２）で粉砕を経るため、比較的粒径の大きいもの、例えば平均粒径が１０〜３０００μｍのものを使用できる。

工程（１）を行う装置としては、ナウターミキサー、ヘンシェルミキサー等が挙げられる。

（ａ）成分を複数用いる場合、それらの水和は、全部を混合して一括して行っても、各成分を別々に行ってもよく、この組み合わせでもよい。

＜工程（２）＞
工程（２）では、工程（１）で得られた（ａ）成分の水和物を粉砕、又は該（ａ）成分以外の洗剤成分の存在下で（ａ）成分の水和物を粉砕する。（ａ）成分以外の洗剤成分の存在下で（ａ）成分の水和物を粉砕することは、混合装置を効率的に使用する面で好ましい。

工程（２）では、（ａ）成分の水和物の熟成を行うことが好ましい。熟成は、反応を完結させるために粉砕に先立って行うのが好ましく、一定温度（好ましくは１０〜３０℃）の環境下に一定時間（好ましくは１２〜４８時間）おくことで達成される。

所望により熟成を経た（ａ）成分の水和物は、所定の粒径に粉砕される。粉砕には一般的な粉砕機が用いられる。

なお、工程（２）では、（ａ）成分の水和物のみを熟成し、次いで（ａ）成分の水和物以外の洗剤成分を配合し混合物を得て、これを粉砕することもできる。

＜工程（３）＞
工程（２）で（ａ）成分の水和物のみを粉砕した場合、その後、（ａ）成分以外の洗剤成分を配合する工程（３）を行う。

粉末洗剤に配合する（ａ）成分の水和物以外の成分としては、界面活性剤、キレート剤及びアルカリ剤から選ばれる１種以上が好ましい。なお、（ａ）成分の水和物以外の洗剤成分には、（ａ）成分（非水和物）を含む。

界面活性剤としては、非イオン界面活性剤、陰イオン界面活性剤、両性界面活性剤、及び陽イオン界面活性剤から選ばれる一種以上が好ましい。

非イオン界面活性剤としては、十分な水溶性又は水分散性を示し、洗浄に用いた場合も過剰な泡を生成しない低泡性のものが好ましい。具体的には、以下のものが挙げられる。

（１）下記一般式（ｉ）又は（ii）で表されるポリオキシエチレン−ポリオキシプロピレンブロックポリマー
HO-(PO)_x-(EO)_y-(PO)_z-H （ｉ）
HO-(EO)_a-(PO)_b-(EO)_c-H （ii）
〔式（ｉ）、（ii）中、EOはオキシエチレン基、POはオキシプロピレン基を示し、ｘ、ｚ及びｂはプロピレンオキシドの平均付加モル数を示し、ｘ＋ｚ≦60、好ましくは10〜50、ｂ≦60、好ましくは10〜50の数であり、ｙ及びａ、ｃはエチレンオキシドの平均付加モル数を示し、ｙ≦150 、好ましくは２〜50、ａ＋ｃ≦150、好ましくは２〜50の数であり、ｘ、ｙ、ｚ、ａ、ｂ、ｃの何れも０を超える数を示す。〕

（２）下記一般式（iii）で表されるポリオキシエチレンジアルキルエーテル
R¹-O(EO)_n-R² （iii）
〔式（iii）中、R¹は炭素数１〜24の直鎖又は分岐鎖のアルキル基を示し、EOはオキシエチレン基を示し、ｎはエチレンオキシドの平均付加モル数を示す８〜30の数、R²は炭素数１〜18の直鎖又は分岐鎖のアルキル基を示す。〕

（３）下記一般式（iv）で表されるポリオキシアルキレン（ジ）アルキルエーテル
R³-O-(EO)_x-(PO)_y-(EO)_z-R⁴ （iv）
〔式（iv）中、R³、R⁴は同一又は異なって、炭素数１〜24の直鎖又は分岐鎖のアルキル基あるいは炭素数３〜12のシクロアルキル基を示し（但しR4は水素原子も含む）、EOはオキシエチレン基、POはオキシプロピレン基を示す。ｘ及びｚはエチレンオキシドの平均付加モル数を示すそれぞれ１以上、好ましくは２〜10の数、ｙはプロピレンオキシドの平均付加モル数を示す１〜４の数である。(EO)_x 、(PO)_y 、(EO)_z はこの順にブロック結合している。〕

（４）下記一般式（ｖ）又は（vi）で表されるポリオキシアルキレン（ジ）アルキルエーテル
R⁵-O-(EO)_x-(PO)_y-R⁶ （ｖ）
R⁵-O-(EO)_x-(BO)_z-R⁶ （vi）
〔式（ｖ）、（vi）中、R⁵、R⁶は同一又は異なって、炭素数１〜24の直鎖又は分岐鎖のアルキル基あるいは炭素数３〜12のシクロアルキル基を示し（但しR⁶は水素原子も含む）、EOはオキシエチレン基、POはオキシプロピレン基、BOはオキシブチレン基を示す。ｘ、ｙ及びｚはエチレンオキシド、プロピレンオキシド、ブチレンオキシドの平均付加モル数を示すそれぞれ１〜20の数である。〕

その他の非イオン界面活性剤としては、ソルビタン脂肪酸エステル、ポリオキシアルキレンソルビタン脂肪酸エステル、ポリオキシアルキレン脂肪酸エステル、グリセリン脂肪酸エステル、ポリオキシアルキレングリセリン脂肪酸エステル、ポリグリセリン脂肪酸エステル、ポリオキシアルキレンポリグリセリン脂肪酸エステル、ショ糖脂肪酸エステル、樹脂酸エステル、ポリオキシアルキレン樹脂酸エステル、ポリオキシアルキレンアルキルエーテル、ポリオキシアルキレンアルキルフェニルエーテル、アルキル（ポリ）グリコシド、ポリオキシアルキレンアルキル（ポリ）グリコシド等が挙げられる。

陰イオン界面活性剤としては、カルボン酸系、スルホン酸系、硫酸エステル系及びリン酸エステル系界面活性剤が挙げられるが、カルボン酸系及びリン酸エステル系界面活性剤が好ましい。カルボン酸系界面活性剤としては、例えば炭素数６〜３０の脂肪酸又はその塩、多価カルボン酸塩、ポリオキシアルキレンアルキルエーテルカルボン酸塩、ポリオキシアルキレンアルキルアミドエーテルカルボン酸塩、ロジン酸塩、ダイマー酸塩、ポリマー酸塩、トール油脂肪酸塩等が挙げられる。スルホン酸系界面活性剤としては、例えばアルキルベンゼンスルホン酸塩、アルキルスルホン酸塩、アルキルナフタレンスルホン酸塩、ナフタレンスルホン酸塩、ジフェニルエーテルスルホン酸塩、アルキルナフタレンスルホン酸の縮合物塩、ナフタレンスルホン酸の縮合物塩等が挙げられる。硫酸エステル系界面活性剤としては、例えばアルキル硫酸エステル塩、ポリオキシアルキレンアルキル硫酸エステル塩、ポリオキシアルキレンアルキルフェニルエーテル硫酸塩、トリスチレン化フェノール硫酸エステル塩、ポリオキシアルキレンジスチレン化フェノール硫酸エステル塩、アルキルポリグリコシド硫酸塩等が挙げられる。リン酸エステル系界面活性剤として、例えばアルキルリン酸エステル塩、アルキルフェニルリン酸エステル塩、ポリオキシアルキレンアルキルリン酸エステル塩、ポリオキシアルキレンアルキルフェニルリン酸エステル塩等が挙げられる。塩としては、例えば金属塩（Ｎａ、Ｋ、Ｃａ、Ｍｇ、Ｚｎ等）、アンモニウム塩、アルカノールアミン塩、脂肪族アミン塩等が挙げられる。

両性界面活性剤としては、アミノ酸系、ベタイン系、イミダゾリン系、アミンオキサイド系が挙げられる。アミノ酸系としては、例えばアシルアミノ酸塩、アシルサルコシン酸塩、アシロイルメチルアミノプロピオン酸塩、アルキルアミノプロピオン酸塩、アシルアミドエチルヒドロキシエチルメチルカルボン酸塩等が挙げられる。ベタイン系としては、アルキルジメチルベタイン、アルキルヒドロキシエチルベタイン、アシルアミドプロピルヒドロキシプロピルアンモニアスルホベタイン、アシルアミドプロピルヒドロキシプロピルアンモニアスルホベタイン、リシノレイン酸アミドプロピルジメチルカルボキシメチルアンモニアベタイン等が挙げられる。イミダゾリン系としては、アルキルカルボキシメチルヒドロキシエチルイミダゾリニウムベタイン、アルキルエトキシカルボキシメチルイミダゾリウムベタイン等が挙げられる。アミンオキサイド系としては、アルキルジメチルアミンオキサイド、アルキルジエタノールアミンオキサイド、アルキルアミドプロピルアミンオキサイド等が挙げられる。

陽イオン界面活性剤としては、下記一般式（Ｉ）で示される化合物及び／又は下記一般式（II）で示される化合物が好ましい。

〔式中、Ｒ¹、Ｒ²、Ｒ³、Ｒ⁴のうち少なくとも１つとＲ⁵は、炭素数８〜２０のアルキル基又はアルケニル基であり、残余はベンジル基、炭素数１〜５のアルキル基もしくはヒドロキシアルキル基又は下記一般式（III）

で表される基であり、Ｘ^-は、ハロゲンイオン又は下記一般式（IV）

で表される陰イオン（Ｒ⁶、Ｒ⁷の少なくとも一方は炭素数６〜２０の直鎖又は分岐鎖のアルキル基又はアルケニル基であり、他方は水素原子、メチル基、エチル基、又は炭素数８〜１８のアルキルリン酸残基である）である。〕

キレート剤としては、エチレンジアミンテトラ酢酸、ヒドロキシエチルエチレンジアミントリ酢酸、ジエチレントリアミンペンタ酢酸、ニトリロトリ酢酸、トリエチレンテトラミンヘキサ酢酸、エチレングリコールビス（２−アミノエチルエーテル）テトラ酢酸、クエン酸、マレイン酸、ポリアクリル酸、イソアミレン−マレイン酸共重合体、アクリル酸−マレイン酸共重合体、アクリル酸−メタクリル酸共重合体、ケイ酸、グルコン酸、ヒドロキシベンジルイミジノ酢酸、イミジノ酢酸、及びこれらの塩から選ばれる１種以上が挙げられる。

アルカリ剤としては、炭酸塩、重炭酸塩、ケイ酸塩、オルトケイ酸塩、メタケイ酸塩、結晶性層状ケイ酸塩等が挙げられる。塩としては、ナトリウム塩、カリウム塩等のアルカリ金属塩が好ましい。これらのアルカリ剤は１種類でも、２種類以上の混合物としても用いることができる。具体的には、従来から知られているデンス灰や軽灰と総称されている炭酸ナトリウム、炭酸カリウム等のアルカリ金属炭酸塩、並びにＪＩＳ１号、２号、３号等の非晶質アルカリ金属珪酸塩が挙げられる。これら以外にも、セスキ炭酸ナトリウム、炭酸水素ナトリウムなどが挙げられる。

また、下記一般式（Ａ）で表される結晶性珪酸塩も使用できる。
ｘ(Ｍ₂Ｏ)・ｙ(ＳｉＯ₂)・ｚ(Ｍｅ_mＯ_n)・ｗ(Ｈ₂Ｏ) （Ａ）
〔式中、Ｍは周期律表のＩａ族元素（特に好ましくはカリウム及び／又はナトリウム）を表し、Ｍｅは周期律表のIIａ族元素、IIｂ族元素、IIIａ族元素、IVａ族元素及びVIII族元素から選ばれる１種又は２種以上の組み合わせ（好ましくはマグネシウム及び／又はカルシウム）を示し、ｙ／ｘ＝０．５〜２．６、ｚ／ｘ＝０．０１〜０．９、ｗ＝０〜２０、ｎ／ｍ＝０．５〜２．０である。〕

上記一般式（Ａ）で表される結晶性珪酸塩の製造方法については、特開平７−８９７１２号公報を参考にすることができる。

また、下記一般式（Ｂ）で表される結晶性珪酸塩も使用することができる。
Ｍ₂Ｏ・ｙ’(ＳｉＯ₂)・ｗ’(Ｈ₂Ｏ) （Ｂ）
〔式中、Ｍはアルカリ金属（特に好ましくカリウム及び／又はナトリウム）を表し、ｙ’＝１．５〜２．６、ｗ’＝０〜２０（特に好ましくは実質的に０）である。〕

上記一般式（Ｂ）の結晶性珪酸塩は特開昭６０−２２７号公報及びPhys.Chem.Glasses.7, 127-138(1966)、Z.Kristallogr., 129, p396 −p404(1969)等に記載されている。またヘキスト社より商品名「Ｎａ−ＳＫＳ−６」（δ−Ｎａ₂Ｓｉ₂Ｏ₅）として、粉末状、顆粒状のものが入手できる。

界面活性剤、キレート剤、アルカリ剤は、目的とする洗剤の用途、形態等に応じて適宜配合される。

本発明の粉末洗剤には上記成分の他に、過硼酸塩、過炭酸塩等の漂白剤；テトラアセチルエチレンジアミン、アセトキシベンゼンスルホン酸塩、特開昭５９−２２９９９号公報、特開昭６３−２５８４４７号公報、特開平６−３１６７００号公報に記載されているような漂白活性化剤（有機過酸前駆体）；アクリル酸／マレイン酸コポリマーＮａ、ポリアクリル酸Ｎａ、カルボキシメチルセルロースＮａ、ポリエチレングリコール等の再汚染防止剤；プロテアーゼ、アミラーゼ、セルラーゼ、リパーゼ等の酵素；蛍光染料；消泡剤；芒硝等の増量剤；色素；香料等の常用成分を配合することができる。

工程（１）〜（３）において、あるいはこれらとは別に、篩分け等の整粒操作を行っても良い。

本発明の製造方法では、工程（１）、（２）を経て洗剤成分を混合することにより洗剤を得ることができるため、噴霧乾燥、造粒等の操作は、本質的は必要ではないが、必要に応じてこれらの操作を行っても良い。

本発明により得られた粉末洗剤は、粉立ち防止性、粉末物性、溶解性等の点から、平均粒径が３０００μｍ以下であることが好ましく、５０〜３０００μｍであることがより好ましい。また、粒径３００〜２０００μｍの粒子の割合が５重量％以下であることが更に好ましい。

また、本発明により得られた粉末洗剤は、嵩密度が０．６〜１．２ｇ／ｃｍ³であることが好ましい。

本発明により得られた粉末洗剤は、業務用の繊維製品用洗剤（特に業務用クリーニング用洗剤）、業務用自動食器洗浄機用洗剤、業務用車両洗剤等に用いることができる。各成分の含有量はこれらの用途や形態に応じて適宜選定できる。

例えば、業務用の繊維製品用洗剤（特に業務用クリーニング用洗剤）の場合、洗剤中、（ａ）成分及びその水和物の合計含有量は５〜９０重量％が好ましく、界面活性剤の含有量は０〜２０重量％、キレート剤の含有量は０〜３０重量％、アルカリ剤の含有量は２０〜７０重量％が好ましい。

また、業務用の自動食器洗浄機用洗剤の場合、洗剤中、（ａ）成分及びその水和物の合計含有量は５〜９０重量％が好ましく、界面活性剤の含有量は０〜５重量％、キレート剤の含有量は０〜２０重量％、アルカリ剤の含有量は２０〜８０重量％が好ましい。

また、業務用の車両用洗剤の場合、洗剤中、（ａ）成分及びその水和物の合計含有量は２０〜９０重量％が好ましく、界面活性剤の含有量は０〜２０重量％、キレート剤の含有量は０〜２０重量％、アルカリ剤の含有量は１０〜７０重量％が好ましい。

実施例１〜５及び比較例２〜４
表１の（ａ）成分（ＳＴＰＰはトリポリリン酸ナトリウムの略である）水和物の組成となるように（ａ）成分を一括して卓状ポータブルミキサーに投入し、撹拌しながら水を少しずつ滴下して、所定量滴下終了後、１０分間撹拌を続ける。その後撹拌を継続しながら、洗剤の組成となるように他の成分を添加し、すべての成分を仕込んだ後、さらに１０分間撹拌を続ける。得られた混合物を１２時間放置し、粉砕機にかけた後、粒径２０００μｍ以下のものだけを篩い分けして粉末洗剤とした。

比較例１
表１の洗剤の組成にて、全成分を卓状ポータブルミキサーに撹拌しながら添加し、すべての成分を仕込んだ後、さらに１０分間撹拌を続ける。得られた混合物を篩い分けして粒径２０００μｍ以下のものを粉末洗剤とした。

実施例６〜９及び比較例６〜８
表２の（ａ）成分水和物の組成となるように（ａ）成分を一括して卓状ポータブルミキサーに投入し、撹拌しながら水を少しずつ滴下して、所定量滴下終了後、１０分間撹拌を続ける。その後、得られたＳＴＰＰ水和物を１２時間放置する。その後、粉砕機にかけた後、粒径２０００μｍ以下のものだけを篩い分けした。所定量のＳＴＰＰ水和物を卓状ポータブルミキサーに入れ撹拌しながら、洗剤の組成となるように他の成分を添加し、すべての剤を仕込んだ後、さらに１０分間撹拌を続けて粉末洗剤を得た。

比較例５
表２の洗剤の組成にて、全成分を卓状ポータブルミキサーに撹拌しながら添加し、すべての成分を仕込んだ後、さらに１０分間撹拌を続ける。得られた混合物を篩い分けして粒径２０００μｍ以下のものを粉末洗剤とした。

＜評価＞
（１）溶解性
（１−１）溶解性試験１
実施例１〜９、並びに比較例１〜８で得られた洗剤１０ｇを３００ｍｌのビーカーに入れ、さらに２０℃のイオン交換水１５０ｇを入れ、マグネティックスターターを用いて５分間攪拌した後、ろ過をし、乾燥、不溶成分の重量を測定して、下記式により溶解率（％）を算出した。結果を表１、２に示す。

（１−２）溶解性試験２
実施例１〜５、並びに比較例１〜６で得られた洗剤１０ｇを３００ｍｌのビーカーに入れ、さらに２０℃のイオン交換水１５０ｇを入れ、攪拌せずに５分静置後３０００μｍのふるい上に入れ最小量のイオン交換水で洗い流し、不溶成分の重量を測定して、上記（１−１）の式により溶解率（％）を算出した。結果を表１、２に示す。

（２）保存安定性
グレードＮｏ．２のろ紙で作った箱（５ｃｍ×１０ｃｍ×５ｃｍ）に、実施例１〜５、並びに比較例１〜６で得られた洗剤１５０ｇを入れ、温度３０℃、相対湿度５０％の恒温恒湿器の中に３日間保存した。保存後、５０００μｍのふるいにかけ、通過しなかった洗剤の重さを量り、下記式により粗大粒子率（粒径５０００μｍ以上の塊状物の比率）（％）を算出した。結果を表１、２に示す。

＊１：ポリオキシエチレンラウリルエーテル（花王（株）製、エマルゲン１０８）
＊２：ポリオキシエチレン−ポリオキシプロピレンラウリルエーテル（花王（株）製、エマルゲンＬＳ１０６）

Claims

トリポリリン酸ナトリウム、炭酸ナトリウム及び硫酸ナトリウムから選ばれる１種以上の化合物〔以下、（ａ）成分という〕の合計１００重量部に対して１０〜６０重量部の水を添加して（ａ）成分の水和物を得る工程（１）と、該（ａ）成分の水和物を粉砕する工程（２）とを含む、（ａ）成分の水和物と、それ以外の洗剤成分とを含有する粉末洗剤の製造方法であって、
（ａ）成分が少なくともトリポリリン酸ナトリウムを含み、
工程（２）において、（ａ）成分の水和物を粉砕する前に、（ａ）成分の水和物を１０〜３０℃の環境下で１２〜４８時間熟成する、
粉末洗剤の製造方法。
工程（２）で、（ａ）成分の水和物を該（ａ）成分の水和物以外の洗剤成分の存在下で粉砕する、請求項１記載の粉末洗剤の製造方法。
工程（２）で、（ａ）成分の水和物を粉砕し、該工程（２）の後に、（ａ）成分の水和物以外の洗剤成分を配合する工程（３）を行う、請求項１記載の粉末洗剤の製造方法。
（ａ）成分の水和物以外の洗剤成分が、界面活性剤、キレート剤及びアルカリ剤から選ばれる１種以上である請求項１〜３の何れか１項記載の粉末洗剤の製造方法。
工程（１）〜（３）において、あるいはこれらとは別に篩分けを行う、請求項３又は４記載の粉末洗剤の製造方法。
得られる粉末洗剤の平均粒径が５０〜３０００μｍである、請求項１〜５の何れか１項記載の粉末洗剤の製造方法。
得られる粉末洗剤の嵩密度が０．６〜１．２ｇ／ｃｍ^３である、請求項１〜６の何れか１項記載の粉末洗剤の製造方法。
得られる粉末洗剤が、（ａ）成分の水和物以外の洗剤成分として、非イオン界面活性剤を含有する、請求項１〜７の何れか１項記載の粉末洗剤の製造方法。
得られる粉末洗剤が、（ａ）成分の水和物を２０〜５０重量％含有する、請求項１〜８の何れか１項記載の粉末洗剤の製造方法。
工程（１）で、（ａ）成分の合計１００重量部に対して、２０〜３３．３重量部の水を添加する、請求項１〜９記載の粉末洗剤の製造方法。