JP5575603B2

JP5575603B2 - 陰イオン界面活性剤組成物

Info

Publication number: JP5575603B2
Application number: JP2010238436A
Authority: JP
Inventors: 義徳光田; 潤河野
Original assignee: Kao Corp
Current assignee: Kao Corp
Priority date: 2010-10-25
Filing date: 2010-10-25
Publication date: 2014-08-20
Anticipated expiration: 2030-10-25
Also published as: JP2012092163A

Description

本発明は、高級アルコール硫酸エステル塩を含有する陰イオン界面活性剤組成物に関する。

高級アルコール硫酸エステル塩は、食器用洗剤、シャンプー、衣料用洗剤等の主活性剤として広く利用されている。高級アルコール硫酸エステル塩は、通常、水を含有するペースト状又は液状組成物として製造されるが、その有効成分濃度は、製造装置の効率、製品輸送のコストなどの観点から、取り扱い性、流動性などを考慮しつつできるだけ高濃度に設定するのが望ましい。

一般に、高級アルコール硫酸エステル塩は、高級アルコールを三酸化硫黄又はクロルスルホン酸等を用いて硫酸化し、これを中和することによって得られるが、中和工程後に得られる水溶液又はスラリー中の界面活性剤の濃度が３５質量％程度を超えると、溶液の粘度が急激に上昇するために取扱い上高濃度品の利用は困難であった。高級アルコール硫酸エステル塩の水溶液又はスラリーの粘度は、濃度を上げていくに従って増加するが、およそ７０質量％の濃度のところで突然粘度が多少減少する領域が現れることがある。これは界面活性剤が溶液又はスラリー中でラメラ層を形成するためである。しかし、ラメラ層を形成していても作業可能な程度まで流動性を発現させるためには７０℃を超える高温が必要であり、またラメラ層形成可能な高級アルコール硫酸エステル塩の濃度範囲が非常に狭いため、界面活性剤溶液の輸送や攪拌操作や作業の安定性等を考慮すると、更なる低粘度化及び濃度範囲の拡大が望まれる。

特許文献１には、高級アルコール硫酸エステル塩及び／又は高級アルコールエトキシレート硫酸エステル塩、ポリエチレングリコール、高級アルコール及び／又はそのエトキシレート化物、硫酸ナトリウム、アルカリ物質を、それぞれ特定範囲の濃度で含有する、低粘度でハンドリング性に優れた界面活性剤水溶液又はスラリーが開示されている。

また、特許文献２には、安全、かつ簡便に低コストで色相良好な硫酸化中和物の製法として、ポリオキシアルキレンアルキルエーテル硫酸エステルの様な硫酸化物を炭酸イオン及び／又は炭酸水素イオンを存在させてアルカリ剤で中和させる方法が開示されている。

また、特許文献３には、過剰のアルカリ物質を用いて高級アルコール硫酸エステルを中和する高濃度の界面活性剤溶液の製造法が開示されている。

また、特許文献４には、高級アルコールサルフェート又は高級アルコールエトキシサルフェートの粗中和物に対し、該サルフェートと苛性アルカリを添加して中和することにより、６０〜７５質量％のサルフェート塩を含有する水溶液又はスラリーを得る方法が開示されている。

特開平５−０９３１９９号公報特開２００１−２７８８５４号公報特開昭５２−８０２８５号公報特開昭５５−６４５６４号公報

特許文献１では、低粘度でハンドリング性に優れた界面活性剤水溶液又はスラリーが得られるとされているが、高級アルコール硫酸エステル塩の濃度は低い上、高級アルコール硫酸エステル塩を含む組成物が工業的に保存される一般的な温度範囲（４０〜７０℃、以下「低温」とも言う）においては、保存安定性は十分ではない。

特許文献２は高級アルコール硫酸エステル塩の含有量が低く、高濃度とした場合の流動性向上について示唆していない。

また、特許文献３では、中和反応生成物の含水量を５５％以下とするのに必要な水の共存下に中和を行うことが規定されているが、中和反応生成物の含水量が４０％を下回る、つまり高級アルコール硫酸エステル塩の濃度が６０％を超えるような濃度の溶液を得ることは具体的には示されていない。

一方、特許文献４では、高級アルコール硫酸エステル塩を６０〜７５質量％の濃度で含有する水溶液が得られるとされているが、最終的に得られる水溶液の粘度は評価されているものの、具体的な流動性については何ら示されていない。非ニュートン性の高い物質においては、測定された粘度数値が低いことは必ずしも低せん断時の流動性が高いことを意味しない。特許文献4の高級アルコール硫酸エステル塩を高濃度で含有する組成物についても、作業性の観点から流動性については更なる改善が必要である。また、特許文献４では、粗中和物を得る工程と、該粗中和物にサルフェートと過剰の高濃度苛性アルカリ水溶液とを混合する工程とが必要となるため、製法が煩雑となる。

本発明の課題は、高級アルコール硫酸エステル塩を高濃度で含有し、且つ低温での流動性及び保存安定性に優れ、作業の安定性に優れた陰イオン界面活性剤組成物を提供することである。

本発明は、（ａ）高級アルコールの硫酸エステル塩〔以下、（ａ）成分という〕５５〜７０質量％、（ｂ）炭素数１０〜２２の高級アルコール〔以下、（ｂ）成分という〕０．１０〜４．０質量％、（ｃ）アルカリ金属炭酸塩〔以下、（ｃ）成分という〕０．１０〜３．９質量％、（ｄ）アルカリ金属水酸化物〔以下、（ｄ）成分という〕０．１０〜１．９質量％、及び水を含有する、陰イオン界面活性剤組成物に関する。

本発明によれば、高級アルコール硫酸エステル塩を高濃度で含有し、且つ低温流動性及び保存安定性に優れた陰イオン界面活性剤組成物が提供される。

実施例２の流動性の評価結果を示す図

実施例９の流動性の評価結果を示す図

比較例１の流動性の評価結果を示す図

＜（ａ）成分＞
（ａ）成分の高級アルコール硫酸エステル塩は、高級アルコールを三酸化硫黄又はクロルスルホン酸等を用いて硫酸化し、これを中和することによって得られる。これらの内、副生成物として量論量の塩を生成しないため、三硫化硫黄を用いて硫酸化することが好ましい。（ａ）成分は、炭素数１２〜１６のアルコール、更には炭素数１２〜１６の１級アルコールを含む高級アルコール混合物から得られた硫酸エステル塩が好ましい。原料となる高級アルコール中、炭素数１２〜１６のアルコールの割合は、５０〜１００質量％が好ましく、６０〜１００質量％がより好ましく、７０〜１００質量％が特に好ましい。アルコールの炭素鎖は、直鎖状、分岐又は環状であって良いが、本発明による粘度低下の効果は、直鎖状が最も顕著であり好ましい。塩は、ナトリウム塩、カリウム塩等のアルカリ金属塩が好ましく、ナトリウム塩が更に好ましい。

＜（ｂ）成分＞
（ｂ）成分の炭素数１０〜２２の高級アルコールとしては、例えばｎ−デカノール、ｎ−ドデカノール、ｎ−トリデカノール、ｎ−ヘキサデカノール、ｎ−オクタデカノール、ｎ−ドコサノール等の直鎖飽和炭化水素基を有する１級アルコールや、ｉｓｏ−デカノール、ｉｓｏ−ドデカノール、ｉｓｏ−ヘキサデカノール、ｉｓｏ−オクタデカノール、ｉｓｏ−ドコサノール等の分岐飽和炭化水素を有する1級アルコール等が挙げられ、単一または混合して使用できる。（ｂ）成分の高級アルコールの炭化水素鎖は、直鎖、分岐鎖の何れでもよい。アルコールのにおいや融点などの物性によるハンドリングの観点から、前記（ａ）成分の原料アルコールと同じであることが好ましい。

＜（ｃ）成分＞
（ｃ）成分のアルカリ金属炭酸塩としては、炭酸ナトリウム、炭酸カリウムが挙げられ、炭酸ナトリウムが好ましい。（ｃ）成分は、（ａ）成分がアルカリ金属塩である場合に、同じアルカリ金属の硫酸塩とすることが好ましい。

＜（ｄ）成分＞
（ｄ）成分のアルカリ金属水酸化物としては、水酸化ナトリウム、水酸化カリウム等が挙げられ、水酸化ナトリウムが好ましい。（ｄ）成分は、（ａ）成分がアルカリ金属塩である場合に、同じアルカリ金属の水酸化物とすることが好ましい。

＜陰イオン界面活性剤組成物＞
本発明の組成物は、高級アルコール硫酸エステル塩含有組成物である。本発明は（ａ）成分を高濃度で含有する組成物に関するものであり、組成物中の（ａ）成分の含有量が５５〜７０質量％であれば、７０℃以下という比較的低温においても流動性を有する。この組成物の流動性の観点から好ましくは５７〜７０質量％である。また、組成物中の（ｂ）成分の含有量は、０．１０〜４．０質量％であり、（ｂ）成分の含有量がこの範囲であれば、（ａ）成分が５５〜７０質量％の広い組成範囲において組成物は流動性を有する。この組成物の流動性及び各種洗浄剤等に配合して使用する場面において、配合物の品質や物性、洗浄性に影響しないなどの観点から、（ｂ）成分の含有量は好ましくは０．５０〜３．５質量％、特に好ましくは、１．０〜３．０質量％である。また、組成物中の（ｃ）成分の含有量は、前記組成物の流動性および長期の品質安定性の観点から、０．１０〜３．９質量％、好ましくは１．０〜２．５質量％である。また、組成物中の（ｄ）成分の含有量は、前記組成物の流動性の観点から０．１０〜１．９質量％であればよいが、前記組成物の流動性の観点及び色相の安定性の観点から、０．２〜０．８質量％が好ましい。

また、本発明の陰イオン界面活性剤組成物の流動性の観点、並びにできる限り塩含量を抑えて、処方の自由度を向上させる観点から、アルカリ金属硫酸塩〔以下、（ｅ）成分という〕の組成物中の含有量は、好ましくは０．０１０〜０．５０質量％、より好ましくは０．０５０〜０．３０質量％である。（ｅ）成分のアルカリ金属硫酸塩としては、硫酸ナトリウム、硫酸カリウムが挙げられ、硫酸ナトリウムが好ましい。（ｅ）成分は、（ａ）成分がアルカリ金属塩である場合に、同じアルカリ金属の硫酸塩とすることが好ましい。

本発明の陰イオン界面活性剤組成物は、水を含有する。水の含有量は、組成物中２５〜４０質量％、更に２５〜３５質量％が好ましい。

本発明の（ｃ）成分、（ｄ）成分は高級アルコール硫酸エステルの中和に用いるアルカリ物質として知られており、アルカリ物質を所定量組成物中に存在させることも特許文献１に記載されている。しかし、これら両方の成分を、（ｂ）成分と共に、所定量組成物中に存在させることで、本発明で規定する濃度で（ａ）成分を含有する組成物の流動性と保存安定性を向上できることは、従来全く知られていなかった。これは、単に中和剤として（ｃ）成分、（ｄ）成分を用いる知見からは当業者が予測し得ない効果である。

本発明の陰イオン界面活性剤組成物は、（ａ）、（ｂ）、（ｃ）、（ｄ）及び水の各成分を混合して製造することもできるし、一部の成分については、系中で発生させて製造することもできる。

本発明の陰イオン界面活性剤組成物の製造方法の一例を以下に示す。
高級アルコールを三酸化イオウまたはクロルスルホン酸等の硫酸化剤を用いて常法により硫酸化を行う。硫酸化の方法としては、例えば特開２００６−１１７５７１号公報に記載の硫酸化の方法に準じて行なうことができる。硫酸化剤と高級アルコールの量比を制御する、または反応率を制御して系中に高級アルコールを残すことで、別途（ｂ）成分を添加する工程を省略することもできる。（ｂ）成分を別途添加する場合、添加の時機に特に限定は無いが、続く（ｃ）成分及び（ｄ）成分の添加後は、系の流動性が低下し、均一混合のための負荷が増えるため、（ｃ）成分及び（ｄ）成分の添加前に、最終製品が本発明の組成範囲になる様、系内の（ｂ）成分濃度を調整しておくことが好ましい。

高級アルコールの硫酸化工程後、未反応の硫酸化剤が残存する場合、残存硫酸化剤の除去操作を行なってもよい。また、残存させたまま次工程の（ｃ）成分及び（ｄ）成分の混合を行なうことも好ましいが、系内で（ｅ）成分が発生するため、（ｅ）成分の含有量が前記範囲となるように未反応の硫酸化剤の残存量等を調整することが好ましい。

続く工程にて（ｃ）成分のアルカリ金属炭酸塩と（ｄ）成分のアルカリ金属水酸化物を水溶液または水に分散させたスラリー状態で供給し混合することで高級アルコール硫酸エステル塩の高濃度溶液を得る。（ｃ）成分及び（ｄ）成分の添加順序に特に限定は無いが、同時、または（ｄ）成分添加後に（ｃ）成分を加えることが好ましい。

（ｃ）成分及び（ｄ）成分を水溶液、又は水に分散させたスラリー状態で供給する際、できる限り高濃度の水溶液又はスラリー状態で供給し、別途水を添加して組成物中の水量を調整しても良いし、最終組成が本発明の組成範囲になる量の水中に、（ｃ）成分及び（ｄ）成分を溶解、または分散させて供給しても良い。

またこの工程で、必要に応じて（ｅ）成分のアルカリ金属硫酸塩や（ｂ）成分の高級アルコール、水を加えて本発明の組成に調整することができる。（ｃ）成分及び（ｄ）成分の混合工程で使用する反応器は特に限定されず連続またはバッチの何れの方法でも実施することができる。

この様にして得られた本発明の陰イオン界面活性剤組成物は流動性及び保存安定性に優れている。

本発明の陰イオン界面活性剤組成物は、各種洗浄剤、例えば、繊維製品用洗浄剤や硬質表面用洗浄剤の製造原料として好適に使用できる。特に、衣料等の繊維製品用洗浄剤の製造原料として好適である。

表１に示す陰イオン界面活性剤組成物を調製し、以下の方法で流動性と保存安定性を評価した。結果を表１に示す。

〔１〕陰イオン界面活性剤組成物の調製法
ｎ−ドデカノール（カルコール２０９８：花王（株）製）とｎ−テトラデカノール（カルコール４０９８：花王（株）製）とｎ−ヘキサデカノール（カルコール６０９８：花王（株）製）が質量比で６３／２４／１３である混合アルコールを、外壁部にジャケットを有する薄膜反応装置を用いて、三酸化硫黄ガス硫酸化剤として、反応装置のジャケット内に４０℃の水を循環しながら硫酸化し、高級アルコール硫酸化エステルを得た。

次にこの高級アルコール硫酸エステル〔（ａ）成分の前駆物質〕を用い、添加後の組成が表１に示した組成になるように、高級アルコール〔（ｂ）成分〕、２０％炭酸ナトリウム水溶液〔（ｃ）成分〕、４８％水酸化ナトリウム水溶液〔（ｄ）成分〕及び水を添加し、陰イオン界面活性剤組成物を得た。

表１に、陰イオン界面活性剤組成物の組成と用いた高級アルコールの種類をまとめて示す。

調製した陰イオン界面活性剤組成物は遠心分離機を用いて脱泡し、ペースト状として分析および流動性の評価を行った。

〔２〕評価
（２−１）流動性
得られた陰イオン界面活性剤組成物２０ｇを５０ｍｌの透明な密閉容器に入れて、直立の状態で６０℃に設定した恒温槽内で６時間加熱した。次いでこの陰イオン界面活性剤組成物の入った密閉容器を取り出し速やかに転倒させて、内容物の流れる様子を目視で観察し、以下の基準で評価した。転倒３０秒後の実施例２、実施例９、比較例１の様子を図１〜３に示す。
流動性良好（◎）；流動性に優れ、速やかに変形した。
流動性あり（○）；流動性を有し、転倒して３０秒以内に変形が生じた。
流動性なし（×）；転倒して３０秒経過しても直立時の形状から変化しなかった。

（２−２）保存安定性
組成物の保存安定性については、ｐＨの変化を指標とし、下記の方法で評価した。

得られた陰イオン界面活性剤組成物を、６０℃に設定した恒温槽内で１２ヶ月間保管した。保管開始から１ヵ月毎にサンプルを採取し、（ａ）成分の濃度が１０質量％になるようイオン交換水で希釈してｐＨを測定し、ｐＨ７以下になるまでに要した期間（月数）を求めた。１２ヶ月たっても上記測定値がｐＨ７以下になっていなかった組成物については、表中には「＞１２」を記載した。

表中の成分は以下のものである。
・高級アルコール硫酸エステルナトリウム：高級アルコール（炭素数１２〜１６）硫酸エステルナトリウム塩（「〔１〕陰イオン界面活性剤組成物の調製法」で得られたもの）
・高級アルコール（１）：ｎ−ドデカノール（カルコール２０９８：花王（株）製）／ｎ−テトラデカノール（カルコール４０９８：花王（株）製）／ｎ−ヘキサデカノール（カルコール６０９８：花王（株）製）＝６３／２４／１３（質量比）混合物
・高級アルコール（２）：ｎ−デカノール（カルコール１０９８：花王（株）製）
・高級アルコール（３）：ｎ−ドコサノール（純度80％以上：カルコール２２０−８０：花王（株）製）
・高級アルコール（４）：ｎ−ドデカノール、ｉｓｏ−ドデカノール、ｎ−トリデカノール、ｉｓｏ−トリデカノールの混合物。Ｃ12／Ｃ13（質量比）＝40％／60％、直鎖／分岐鎖（質量比）＝80％／20％（Ｎｅｏｄｏｌ２３：Ｓｈｅｌｌ製）
・高級アルコール（５）：ｉｓｏ−オクタデカノール（ＰＲＩＳＯＲＩＮＥ３５１４：ユニケマ製）

表１から明らかなように、本発明の組成物は、低温での流動性に優れており、また保存安定性に優れている。

Claims

（ａ）炭素数１２〜１６のアルコールを含む高級アルコール混合物から得られた硫酸エステル塩５５〜７０質量％、（ｂ）炭素数１０〜２２の高級アルコール０．１０〜４．０質量％、（ｃ）アルカリ金属炭酸塩０．１０〜３．９質量％、（ｄ）アルカリ金属水酸化物０．１０〜１．９質量％、及び水を含有する、陰イオン界面活性剤組成物。