JP5688772B2 - 脂肪酸アルキルエステルスルホナート金属塩粉末混合物及びその製造方法 - Google Patents
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Description
粉末洗剤は、例えばα−SF塩のスラリーを濃縮し、固形物とした後、粉砕して得られた粉末を他の界面活性剤やビルダー等とドライブレンドすることにより製造することができる。ドライブレンドする場所までα−SF塩を運ぶには、ペーストや濃縮物といった液状物よりもフレークやペレットといった固形物とした方が便利である。
しかし、運搬中に加重下にさらされたり、高温環境下にさらされたりして、固形物同士が一緒になって塊状物となってしまうと、運搬先で加工するのが容易でなくなり、ハンドリング性に劣ることとなる。
従って、α−SF塩の固形物同士が固結するのを防止する必要がある。
本発明はまた、耐固結性を向上させたα−SF塩を含有する洗剤組成物を提供することを目的とする。
本発明はまた、耐固結性を向上させたα−SF塩の製造方法を提供することを目的とする。
すなわち、本発明は、(a)示差走査熱分析計を用いて測定される、0〜130℃における全吸収ピーク面積に対する50〜130℃における熱吸収ピーク面積が、50%未満である脂肪酸アルキルエステルスルホナート金属塩と、
(b)示差走査熱分析計を用いて測定される、0〜130℃における全吸収ピーク面積に対する50〜130℃における熱吸収ピーク面積が、50%以上である脂肪酸アルキルエステルスルホナート金属塩とからなり、
(a)と(b)との質量比が95/5以下であることを特徴とする脂肪酸アルキルエステルスルホナート金属塩混合物を提供する。
本発明はまた、(a)示差走査熱分析計を用いて測定される、0〜130℃における全吸収ピーク面積に対する50〜130℃における熱吸収ピーク面積が、50%未満である脂肪酸アルキルエステルスルホナート金属塩と、
(b)示差走査熱分析計を用いて測定される、0〜130℃における全吸収ピーク面積に対する50〜130℃における熱吸収ピーク面積が、50%以上である脂肪酸アルキルエステルスルホナート金属塩とを、
混合して粉砕するか又は粉砕して混合することにより、(a)と(b)との質量比が95/5以下である脂肪酸アルキルエステルスルホナート金属塩粉末混合物を得る、脂肪酸アルキルエステルスルホナート金属塩粉末混合物の製造方法を提供する。
α−SF塩は、以下の式(1)で示される。
本発明において、α−SF塩は一種単独を使用することもできるし、二種以上の混合物として使用することもできる。混合物であるのが好ましい。前記混合物が、上記式(1)においてR1が炭素数14又は16の直鎖もしくは分岐のアルキル基またはアルケニル基である化合物を含有するのがさらに好ましい。
前記脂肪酸アルキルエステルスルホナート金属塩は、公知の方法で製造することもできるし、市販品を使用することもできる。
尚、α−SF塩は、様々な結晶状態を取ることが知られている。例えば、2−スルホパルミチン酸メチルエステルナトリウムの安定結晶では無水、2水、5水、10水の結晶状態がある。報告によれば無水物の融点は112℃であり、前記2水塩の融点は70℃である(M. Fujiwara, et. al, Langmuir, 13, 3345 (1997))。
本発明において、α−SF塩の準安定固体とは、示差走査熱分析計を用いて測定される50〜130℃における熱吸収ピーク面積Aが、0〜130℃における全吸収ピーク面積Bに対して50%未満のものをいう。前記熱吸収ピーク面積Aが、前記全吸収ピーク面積Bに対して40%以下であるのが好ましく、30%以下であるのがより好ましい。
α−SF塩の準安定固体は、α−SF塩を融解し、急冷することにより得られる。何れの結晶状態のα−SF塩を用いてもよい。例えば、α−SF塩を100〜150℃で融解し、3分間以内に0〜40℃に冷却することによりα−SF塩の準安定固体を得ることができる。
準安定固体は液晶状態が過冷却して固体になったものと考えられる。α−SF塩の準安定固体は、X線回折により測定すると、面間隔が20-30Å,10-15Å及び3-5Åの間にピークトップを持つ3本の回折ピークを有する結晶構造を有することを特徴とする(図1)。
純粋なα−SF塩からは、このような準安定固体は形成されにくいが、α−SF塩に硫酸メチル金属塩や脂肪酸スルホナート金属塩といった副生物が含まれていると、準安定固体状態を形成しやすい。硫酸メチル金属塩はペーストのα−SF塩の粘度を下げハンドリング性を向上させる。準安定固体は急冷により容易に固体を形成するので製造上は好ましい状態と言える。なお、硫酸メチル金属塩は下記式(2)で表される。脂肪酸スルホナート金属塩は、下記式(3)又は(4)で表される。
式(3)及び式(4)中、R1、M及びXは式(1)について上で述べたとおりである。
本発明において、α−SF塩の安定固体とは、示差走査熱分析計を用いて測定される50〜130℃における熱吸収ピーク面積が、0〜130℃における全吸収ピーク面積に対して50%以上であるものをいう。前記熱吸収ピーク面積Aが、前記全吸収ピーク面積Bに対して70%以上であるのが好ましく、80%以上であるのがより好ましい。
安定固体を、α−SF塩の安定固体以外のα−SF塩と共存した場合でも、たとえば40℃以上になるような高温環境下でもその溶融量が低減され、その結果、準安定固体MESの粘着性を軽減することで固化性も低減される。
本発明において、前記準安定固体(a)に対して前記安定固体(b)を特定割合で含ませることにより、脂肪酸アルキルエステルスルホナート金属塩の耐固結性が向上する。(a)と(b)との割合は、(a)/(b)=95/5以下、好ましくは80/20以下、より好ましくは75/25以下、さらに好ましくは70/30以下である。
また、流動性の点から、(a)と(b)との割合の下限値は、好ましくは(a)/(b)=5/95以上、より好ましくは20/80以上、さらに好ましくは25/75以上である。
前記準安定固体(a)を構成する脂肪酸残基の炭素数と、前記安定固体(b)を構成する脂肪酸残基の炭素数とは同一でも異なっていてもよい。
(I)α−SF塩の準安定固体を、30℃以上、20000Pa以下の圧力において、少なくとも48時間維持する方法;
(II)α−SF塩の準安定固体を溶融し、得られた溶融物を、前記金属塩の準安定固体の融点以上であって前記安定固体の融点以下の温度において5分以上維持する方法;又は
(III)α−SF塩の準安定固体を溶融し、得られた溶融物に、前記金属塩の準安定固体の融点以上であって80℃以下の温度において100(1/s)以上の剪断速度で剪断力を与える方法。
なお、本明細書において、α−SF塩を安定固体又は結晶に変換することを、「熟成する」と述べる場合もある。
α−SF塩を30℃未満の温度で維持すると、準安定固体から安定固体へ転換するが、その速度が極めて遅い。従って、40℃以下の温度で維持するのが好ましい。40℃を超える温度で維持すると、準安定固体の場合、わずかに融解が観察され、このためα−SF塩の準安定固体が融着し、保存中に固化してしまう恐れがある。維持温度は30℃以上であれば一定温度である必要はなく、例えば断続的に加熱し、冷却しても良い。温度の設定方法は特に限定されず、例えばα−SF塩を容器に入れ、その外部環境を条件温度にしたり、容器そのものを条件温度に調整したり、容器の内部に条件温度の気流を流す、といった方法により行うことができる。容器としては、サイロ、フレキシブルコンテナバッグ、ドラム缶、クラフト袋、ポリエチレンバッグ等を使用することができる。
20000Paを超える圧力で維持すると固化する場合がある。実用上、保管のための容器への充填によりα−SF塩自体の荷重がかかり、特に底部への圧力がかかることは避けられない。ここでいう圧力は底面での圧力とし、圧力[Pa]=容器への充填質量[kg]×重力加速度g[m/s2]/容器底面積[m2]で定義される。12000Pa以下の圧力で維持するのが好ましい。更に500〜8000Paの圧力において維持するのが好ましい。
維持時間が48時間未満であると、準安定固体から結晶型への転換が十分でない場合がある。長くても6週間、好ましくは72時間以上である。
α−SF塩を上記条件で維持する間、α−SF塩を容器に入れて密閉状態を保ってもよいし、開放状態を保っても良いが、開放状態の場合、吸湿の影響があるので、好ましくは湿潤した空気との接触は避けた方が良い。
特に、30〜35℃、3000〜7000Paにおいて200〜400時間、維持するのが好ましい。
得られるα−SF塩の安定固体は、50℃以上の高融点を有するため、高温下で保存しても融解しにくい。
上記方法工程(II)の温度は、準安定固体の融点と結晶型の融点とから決定することができる。準安定固体の融点及び結晶型の融点は、示差走査熱分析計(DSC)により予め決定することができる。
例えば原料として上記式(1)で表されるα−SF塩を使用する場合、40℃以上であって90℃未満の温度で維持するのが好ましく、50℃以上80℃未満の温度で維持するのがより好ましい。この範囲を外れると短時間で結晶型を形成しにくくなる。他方、維持時間が5分に満たないと固形物状態がDSCで規定される安定状態に達しない場合がある。特に、55〜75℃において10〜500分、維持するのが好ましい。
上記方法(II)では、α−SF塩の溶融物を所定温度で所定時間放置することによりα−SF塩固形物を得られるが、方法(III)では所定時間放置する代わりに剪断力を与える。剪断力を与えることにより、結晶型への転移が早くなる。
剪断力を付与する手段は特に限定されないが、例えば各種混練装置や押出造粒装置を用いて行うことができる。例えば、栗本鐵工所株式会社製KRCニーダー、Mazzoni S.p.a製Milling Prodder等の市販品を用いることができる。
剪断速度は、剪断速度=羽先端速度/クリアランスで規定される。剪断速度は100(1/s)以上であるのが好ましく、150(1/s)以上であるのがより好ましい。100(1/s)未満だと攪拌処理が不足し、固形物状態がDSCで規定される安定状態に達しない場合がある。
剪断は、5秒以上であって5分未満の時間で行うのが好ましい。5秒より短い時間だと安定固体になりにくい。5分を超えると、一般に装置規模が極めて大きくなってしまう。 特に、55〜75℃において200〜5000(1/s)の剪断速度で剪断力を与えるのが好ましい。
結晶型α−SF塩のDSCピークは、準安定固体のα−SF塩のDSCピークとは異なる。上記式(1)におけるR1が14と16との混合物から製造されるMESを例にとって説明すると、準安定固体のDSCは、約35℃から約55℃の間に吸熱ピークが現れ、そのトップが約40℃から約50℃となる融解ピークが観察される(図2)。これに対し、結晶型MESのDSCは、約50℃以上での吸熱ピークが観察されるようになる(図3)。図2と図3とを対比すると、図3に示されるような結晶構造を有するMESは、図2に示されるような準安定固体のMESと異なり、40-50℃付近のピークが低減しており、より高温領域でも安定であると言える。さらに、結晶型のMESの吸熱ピークとしては、約50℃〜約70℃及び約70℃〜90℃付近に出現する複数のピークが観察され、水分率が低いと後者の吸熱ピークの絶対値が大きくなる。(図3-1、3-2)
吸熱量を算出するために基準となるベースラインは、吸熱ピーク前後の直線部分を結ぶ直線により定義される。
図4に示した模式図を見れば、当業者であればベースラインの決定及びピーク分割の仕方を容易に理解できるであろう。
融点はピークトップの値で規定される。例えば、準安定固体の融点は、図2で示される50℃以下のピークのピークトップで規定される。結晶型のMES固体の融点は、50から130℃の高温側のピークのピークトップの温度で規定される。例えば、図3−1、図3−2で示される高温側のピーク、即ち前者では88℃、後者では78℃で規定される。結晶型のMESの固体の融点は、MES中に含まれる他の成分や水分によっても変化し、また準安定固体から結晶型のMES固体への変化に伴い、その高温側のピークもシフトしていく。従って、結晶型MESの融点は、該当サンプルを入れたセルを、DSCで同様の測定を行い、少なくともすべてのピークの内で、最大ピークの10%以上の相対強度を持つ、最も高温側のピークの頂点の温度とする。なお、融点が不明確な場合はサンプルを45℃で1週間保管した後に測定すると、明確になる。
結晶型α−SF塩は、その成長方法によっては、顕微鏡によっても観察が可能である。準安定状態を溶融した状態を急冷した状態では、図6-1のように、均質な偏光を有する固体として観察されるが、溶融後、60℃に放置しておくと結晶が針状結晶として成長し(図6-2)、やがて、全体を占有するようになる(図6-3)。この図の場合のように、核を中心として、同心円状に結晶が成長したり、また、均質に針状結晶が成長する場合がある。
これら、DSC、X線回折、顕微鏡観察の結果より、結晶型MESは公知の準安定固体であるMESとは、明らかにその物理化学的な状態が異なっていると言うことができる。また、DSCとX線回折により、その存在を確認することが可能であるといえる。
本発明のα−SF塩混合物は、各種形態をとることができるが、粒子又はフレークの形態であるのが好ましい。粒子は、粉末(粉体)、ペレット、ヌードル、これらの解砕物等の形態をとることができる。安定固体と準安定固体とが共に粉末であり、その粒径が同程度であるのが好ましい。
本発明のα−SF塩が粒子又はフレークの形態をとる場合、以下で定義する平均径が少なくとも3mmであるのが好ましく、より好ましくは5mm以上であって、100mm以下であるのが好ましい。3mm未満であると、接触点及び接触面積が大きくなり、温度が高くなっていく過程での粒子表面の粘着性の増大に耐えられず、固化しやすくなる。平均径(3mm以上の場合)は以下のようにして決定する。即ち、フレーク又は粒子の最大長を有する軸をXとし、この軸に垂直な断面で最大長をもつ軸をY、この2つの軸と垂直な軸をZとして、フレーク又は粒子のサイズとして、上述のXの最大長、Yの最大長とZ軸での長さの加算平均を一つの粒子の代表径とする。この代表径を50個以上のフレーク又は粒子について測定を行い、重量平均値を取る。粒子又はフレークに粒径3mm未満の粉末を含むものについてはJIS Z8815の乾式ふるい分けにより、積算ふるい下百分率をロジンラムラー線図によりプロットし、同百分率が50%を、平均粒子径として、後述する百分率に重量平均値として加算する。
フレークは、例えば、溶融した脂肪酸アルキルエステルスルホナート金属塩含有物を冷却すると固体になるが、冷却する時に、ドラムフレーカー、ベルトクーラーなどを用い平板状固体とし、その後、解砕することにより製造することができる。フレーカーの例としては、カツラギ工業株式会社製のドラムフレーカー、三菱マテリアルテクノ株式会社製のドラムフレーカーFLがあげられる。ベルトクーラーの例としては、日本ベルティング株式会社製のダブル・ベルト・クーラーやNR型ダブル・ベルト・クーラー、サンドビック株式会社製ダブルベルト冷却システムがあげられる。解砕機の例としては、ホソカワミクロン社製のフレーククラッシャFCなどがあげられる。
本発明のα−SF塩混合物は結晶型α−SF塩を含むため、粉砕しても粉砕機への付着が抑制され、しかも高温で粉砕することができるためシャープな粒度分布を有するα−SF塩粉末が得られる。粉砕機としては、前記結晶型α−SF塩を調製するのに使用できるものと同様なものを使用できる。
粉砕時の粉砕機内部温度は、特に制限はしないが、好ましくは30℃以上50℃以下であり、より好ましくは30℃以上であって40℃以下、特に好ましくは33℃以上であって38℃以下である。30℃未満であると、得られる粉末の粒度分布が広く、微粉が多くなる場合がある。50℃を超えると、粉末の粘着力が増えて、装置に対する付着が生じる場合がある。
特に、スクリーンを取り付けて粉砕するのがよい。スクリーンは、粗粉量が増えることが予想される場合は穴径2mmを、微粉量が増えることが予想される場合は穴径3mmを用いる。これは、当然のことながら、スクリーンの穴径が大きいと、粒径が大きくなり、スクリーンの穴径が小さくなると、粒径が小さくなる傾向があるからである。
本発明者らによれば、粉砕時に回転数(周速)を上げると、特に粗粉の量を減らすことができることがわかった。200〜8000rpmの回転数で粉砕するのが好ましく、600〜5000rpmがさらに好ましい。なお、回転数が大きくなると粒径が小さく、回転数が小さくなると粒径が大きくなる傾向がある。周速(回転解砕刃の先端の周速)での好適な範囲は、好ましくは20〜70m/s、より好ましくは30〜60m/s、更に好ましくは35〜55m/sである。
粉砕時間は、通常5秒〜5分である。
粉砕機は直列又は並列に多段配置してもよい。
特に捏和粉砕造粒法を用いる場合には、後述の無機粉体を加えて造粒することが、得られるα−SF塩混合物粉末の溶解性の点から好ましく、無機粉体はゼオライトであることがより好ましい。また、前記安定固体(a)と前記準安定固体(b)とを用いることにより、捏和押出直後の押出物表面の付着力が低下するため、前記押出物の合一を防ぐことが出来る。このことから効率良い冷却が可能であり、生産能力を向上することが出来る。
なお、撹拌造粒法もしくは捏和粉砕造粒法を用いて本発明のα−SF塩混合物粉末を得る場合、混合前の前記安定固体(a)/前記準安定固体(b)の比率(質量比)よりも得られたα−SF塩混合物粉末中の前記安定固体(a)/前記準安定固体(b)の比率(質量比)が大きくなる場合がある。如何なる理論にも拘束されるものではないが、これは、撹拌造粒もしくは捏和粉砕造粒により発生したエネルギーが準安定固体に与えられ、準安定固体が安定固体に変換され、その結果安定固体の量が増えるためと推測される。撹拌造粒もしくは捏和粉砕造粒時の温度、時間等の条件を適宜設定することにより、得られたα−SF塩混合物粉末中の安定固体(a)/準安定固体(b)の比率が本発明で規定する範囲内となるようにすることができる。捏和破砕造粒法では、前記<安定固体への変換方法(III)>に記載の剪断速度で剪断力を与えるのが好ましく、特に、55〜75℃において200〜5000(1/s)の剪断速度で剪断力を与えるのが好ましい。混合物中の安定固体(a)/前記準安定固体(b)の比率は前記示差走査熱分析計を用いて測定することが出来る。
本発明のα−SF塩混合物粉末(コーティングしていない場合)の平均粒子径は、300〜3000μmであるのが好ましく、400〜600μmであるのがより好ましい。平均粒子径がこのような範囲にあると、溶解性の面で好ましい。
本発明のα−SF塩混合物粉末の嵩密度は、0.55〜0.75kg/Lであるのが好ましく、0.60〜0.70kg/Lであるのがより好ましい。嵩密度がこのような範囲にあると、省スペースであり、溶解性が良好であるので好ましい。嵩密度は、JIS K 3362:1998に準拠して測定することができる。
無機粉体の平均粒子径は、レーザ回折/散乱式粒子径分布測定装置、例えば株式会社堀場製作所製のPartica LA-950V2、東日コンピュータアプリケーションズ株式会社製、LDSA−1400A等によって測定することができる。
無機粉体は、仕上がり品の全量を基準として、好ましくは30質量%以下、より好ましくは1〜20質量%、さらに好ましくは5〜10質量%で混合するとα−SF塩の粉末物性改善に効果的である。無機粉体はα−SF塩粉末に必ずしも混合しなくてもよいが、混合することにより長期保存での粉末固化を更に効果的に防ぐことができる。30質量%を超えてしまうと混合粉体の流動性に問題が生じる。
コーティング剤としては無機粉体や有機酸塩等の粉体があるが、水溶性及び水不溶性いずれでもよく、また、1種単独で又は2種以上を適宜組み合わせて用いることができる。無機粉体の例としては、A型ゼオライト等のアルミノ珪酸塩、炭酸ナトリウム、炭酸カルシウム、炭酸マグネシウム、アルカリ土類金属炭酸塩、非晶質シリカ、ホワイトカーボン(シリカ)、ケイ酸ナトリウム、ケイ酸カルシウム、ケイ酸マグネシウム等のケイ酸塩、タルク、ベントナイト等の粘土鉱物、二酸化珪素、二酸化チタン、微粉砕された炭酸ナトリウム、硫酸ナトリウム、硫酸カリウム、トリポリリン酸ナトリウム等が挙げられる。このうち、アルミノ珪酸塩、炭酸ナトリウム、硫酸ナトリウムが好ましい。有機酸塩としては、ステアリン酸塩等の金属石鹸、酢酸ナトリウム、クエン酸ナトリウム等がある。このうち、ステアリン酸塩が好ましい。
準安定固体のα−SF塩の微粉砕物の場合は、前述のコーティング剤をコーティングしても、高温で固化しやすい。
コーティング剤の量としては、α−SF塩粉末の質量を基準として、好ましくは1〜30質量%、より好ましくは1〜20質量%、さらに好ましくは5〜10質量%で混合するとよい。1質量%未満では、固化性の更なる改善効果が見られず、30質量%をこえると、一般的な繊維製品用粉末洗剤組成物や食器用粉末洗剤組成物に配合する場合、他の成分の配合の自由度を低減することがある。
コーティング方法としては、α−SF塩粉末とコーティング剤との混合や、結晶型α−SF塩のフレーク又は粒子にコーティング剤を添加し、それを粉砕する方法が挙げられる。
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操作を行なう。分級操作は、受け皿に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、最上部の1680μmの篩の上から100g/回の噴霧乾燥粒子サンプルを入れ、蓋をしてロータップ型ふるい振盪機((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分間振動させた後、それぞれの篩及び受け皿上に残留したサンプルを篩目ごとに回収する操作を行う。この操作を繰すことによって1410〜1680μm(1410μm.on)、1190〜1410μm(1190μm.on)、1000〜1190μm(1000μm.on)、1000〜710μm(710μm.on)500〜710μm(500μm.on)、350〜500μm(350μm.on)、250〜350μm(250μm.on)、149〜250μm(149μm.on)、皿〜149μm(149μm.pass)の各粒子径の分級サンプルを得、重量頻度(%)を算出する。算出した重量頻度が50%以上となる最初の篩の目開きをaμm、aμmよりも一段大きい篩の目開きをbμm、受け皿からaμmの篩までの重量頻度の積算をc%、aμmの篩上の重量頻度をd%として、次式によって平均粒子径(重量50%)を求めることができる。
平均粒子径(重量50%径)=
10(50-(c-d/(log b-log a) x log b))/(d/(log b-log a))
本発明のα−SF塩混合物から、衣料用や食器用の洗剤組成物を得ることができる。洗剤組成物は、衣料用又は食器用洗剤組成物に通常含まれる成分、具体的にはアニオン性界面活性剤、例えば、直鎖アルキルベンゼンスルホン酸金属塩、アルファオレフィンスルホン酸金属塩、アルキルサルフェート金属塩、石鹸金属塩;ノニオン界面活性剤、例えば高級アルコールのアルキレンオキサイド付加物;ビルダー、例えば無機ビルダーとしてゼオライト、硫酸ナトリウム、亜硫酸ナトリウム;アルカリ剤、例えば炭酸ナトリウム、炭酸カリウム;蛍光剤;漂白剤;漂白活性化剤;酵素;香料;柔軟剤、例えばベントナイト、カチオン化セルロース、粉末セルロース等を含むことができる。
衣料用又は食器用洗剤組成物に含まれる本発明のα−SF塩混合物の量は、組成物の全量を基準として、α−SF塩として1〜50質量%が好ましく、5〜40%質量が更に好ましい。このような量で本発明のα−SF塩混合物が含まれると、耐固結性及び流動性の高い洗剤組成物が得られる。
〔脂肪酸メチルエステルスルホナート金属塩(MES)の製造〕
パルミチン酸メチル(ライオン(株)製、商品名:パステルM−16)と、ステアリン酸メチル(ライオン(株)製、商品名:パステルM−180)とを、80:20(質量比)となるように混合した。
攪拌機を備えた容量1kLの反応装置に、前記脂肪酸メチルエステル混合物330kgを注入し、撹拌しながら、着色抑制剤として、無水硫酸ナトリウムを脂肪酸メチルエステルの5質量%となる量で投入した後、攪拌を継続しながら、反応温度80℃で、窒素ガスで4容量%に希釈したSO3ガス(スルホン化ガス)110kg(原料メチルエステルに対して1.1倍モル)をバブリングしながら3時間かけて等速で吹き込んだ。更に80℃に保ちながら30分間熟成を行った。
エステル化槽に移送後、メタノール14kgを供給し、80℃においてエステル化反応を行った。更に80℃に保ちながら30分間熟成を行った。
更に、反応装置から抜き出したエステル化物を、ラインミキサーを用いて当量の水酸化ナトリウム水溶液を添加することにより連続的に中和した。
ついで、この中和物を漂白剤混合ラインに注入し、35%過酸化水素水を純分換算で、AI(有効成分:α−スルホ脂肪酸アルキルエステル金属塩)に対して純分で1〜2%となる量で供給し、80℃に保ちながら混合することにより漂白し、脂肪酸メチルエステルスルホナート金属塩含有ペーストを得た。
得られた脂肪酸メチルエステルスルホナート金属塩含有ペーストを、真空薄膜蒸発機(伝熱面:4m2、Ballestra社製)に200kg/hrで導入し、内壁加熱温度100〜160℃、真空度0.01〜0.03MPaにて濃縮し、温度100〜130℃の溶融物として取り出した。
ついで、この溶融物をベルトクーラー((株)日本ベルティング製)を用いて、20〜30℃まで0.5分間で冷却し、さらに解砕機((株)日本ベルティング製)を用いてMESの準安定固体フレークを得た。
準安定固体MESフレークを加温し、温度60〜63℃の溶融物とした。この溶融物を、ジャケットに51℃の温水を流したKRCニーダー(S2型、栗本鐵工所社製)に、600〜800g/minで投入して、回転数86rpmで0.5分間混練した。その後、ニーダーから取り出した溶融物をステンレス板に挟み、冷却した後、手で解砕することにより安定固体フレークとした。
上で得られたMESの準安定固体フレーク及び安定固体フレークを示差走差熱分析に供した。示差走差熱分析計としては、セイコー電子工業(株)製、DSC6220を用いた。セル(AG15−CAPSULE)に実施例及び比較例で得られたMESフレーク20gをトリオブレンダー(トリオサイエンス 社製)で粉砕した後、5〜30mg入れ、リファレンスにアルミナを用いて0℃から130℃まで2℃/minの速度で昇温し、吸熱量及び発熱量の測定を行った。結果をそれぞれ図7及び図11に示す。
この結果に基づき、0〜130℃における全吸収ピーク面積Bに対する50〜130℃における熱吸収ピーク面積Aを求めた。
MESの準安定固体のA/B:9%
MESの安定固体のA/B:99%
上述のMESの安定固体フレークと準安定固体フレークとを、質量比が5:95、25:75、50:50、75:25、95:5(実施例1〜5)、0:100、3:97(比較例1〜2)となるように計量した後、粉砕機(フィッツミル(ホソカワミクロン(株)製、DKA−3型))に投入し、2700rpm、処理速度180kg/hrで粉砕してMES粉末混合物を得た。尚、粉砕は、粉砕機内部の温度が25℃、得られたMES粉末混合物の平均粒子径が500μm程度となるような条件で行った。
上述のMESの安定固体フレークと準安定固体フレークとを、質量比が5:95、50:50、95:5(実施例6〜8)、0:100、3:97(比較例3〜4)となるように計量した後、撹拌造粒機(レーディゲミキサー((株)マツボー製、M−20型)に容量50% になるような量を投入した(フレーク温度:約25℃)。なお、この撹拌造粒機は、横型ドラムの中に、水平方向に平行に主軸が配置され、その主軸にはショベルが備えられている。ドラム内には、主軸とは独立して動くチョッパーも配置されている。その後、チョッパーは停止したまま、主軸を200rpmの条件で30秒間回転させフレークを粉砕及び混合した。尚、粉砕及び混合は、造粒機内部の温度が25℃、得られるMES粉末混合物の平均粒子径が500μm程度となるような条件で行った。
降伏強度測定器 (HANG-UP INDICIZER、Johanson Innovations製)を用い、降伏強さ(Yield Strength)を測定した。Yield Strengthの測定は以下の手順で行った。
1.測定サンプルを40℃に加温した。
2.測定サンプルを30〜40g秤量して測定用セルに投入した。
3.画面表示に従い、
測定モード SCIENTIFIC MODE
Compaction Pressure 15000Pa
Angle of Internal Friction 25deg
を入力後、自動測定を開始した。
4.測定終了後、表示されたYield Strength [Pa] を読み取った。読取値から耐固結性を以下の基準で評価した。結果を表1に示す。
〈評価基準〉
◎ Yield Strength 4000Pa以下(保管・輸送時に固化しない)
○ Yield Strength 4000Pa超〜5000Pa以下(保管・輸送時に緩い固化が少量)
△ Yield Strength 5000Pa超〜6000Pa以下(保管・輸送時に緩い固化が多量)
× Yield Strength 6000Pa超(保管・輸送時に固化)
得られた粉末を直ちにポリエチレン製の内袋を装備した縦900mm、横570mmの封筒型の紙袋に10kg採取し、安息角を図12に示した構造の測定容器を用いて下記測定法により紙袋への採取終了後1分後に測定した。
測定容器21は、図12(a)に示されているように、厚さ3mmの透明なアクリル板で形成され上端が開口した直方体形状を備え、内部に、幅100mm、奥行き200mm、深さ200mmの内部空間Sが形成されている。
測定容器21の前壁22を構成するアクリル板の下方部分22aは、上端から20mmの位置に取付けられた蝶番24を中心に矢印A方向に回動して、測定容器21の内部空間Sを前方に向かって開放させることができるように構成されている。また、測定容器21の一方の側壁26を形成する透明アクリル板には、前方下端の角(隅)28を中心とした分度器様の角度目盛り30が放射状に印刷されている。
(測定法)
容器上部50mmの高さから0.06L/sの流速で温度25℃、相対湿度40%の雰囲気条件の条件下で、測定容器21の上端から噴霧乾燥粒子Pを測定容器21の内部空間Sに導入して、内部空間Sの上端まで噴霧乾燥粒子Pを充填した。
充填後、上面が水平な高さ100mmの台の上に、開閉可能な前壁22が突き出るようにアクリル容器を静かに設置し、前壁22を構成するアクリル板の下方部分22aを、0.5πrad/sで矢印A方向に90度(図12(b)中、α度)回動させ、測定容器21の内部空間Sを前方に向かって徐々に開放し、この開放部22bを通して内部空間Sに充填されている噴霧乾燥粒子Pの一部を流出させた。流出が停止したとき、内部空間Sに残存した噴霧乾燥粒子Pは、図12(b)に示されているように、表面P1が、測定容器21の側壁26の前方下側の角(隅)28から斜め上方に向かって斜面した状態となる。この状態で、測定容器21の内部空間Sに残存する噴霧乾燥粒子Pの表面P1の傾斜角βを、角度目盛り30を用いて読み取った。上述の操作を3回繰り返し該角度の平均値を安息角とした。この測定結果を以下の評価基準に基づいて評価した。結果を表1に示す。
〈評価基準〉
◎ :60゜未満(流動性良好)
○ :60゜以上70゜未満(流動性わずかに不良)
△ :70゜以上75゜未満(流動性やや不良)
× :75゜以上(流動性不良)
製造例1で得られたα−SF塩の準安定固体粉末と安定固体粉末とを、表2に示す割合で混合したものを、上に記載したのと同様にして示差走差熱分析を行った。結果を表2及び図7〜図11に示す。
製造例1で得られたα−SF−Naの準安定固体フレークと安定固体フレーク、及びゼオライトを、表3に示した割合いで、連続式ニーダー((株)栗本鐵工所製、KRCニーダー S−2型)の原料投入口に連続的に供給した。供給時の各原料の温度は25℃であり、供給速度はトータル(安定固体フレーク+準安定固体フレーク+ゼオライト)で50〜120kg/hの範囲であった。尚、ジャケットには80℃(入口温度)の水を通水した。ニーダーの主軸回転数は100rpmで混練した(剪断速度は600(1/s))。
混練後、混練物をニーダー出口から排出した。得られた混練物の温度は65℃であった。得られた混練物を、ペレッターダブル((株)ダルトン社製EXDF-100型)に連続的に50〜120kg/hの範囲で供給し、0.8もしくは5mmφの穴の空いたダイから押出した。押出したヌードル状のMESを、押出速度と等速になるようにバンド速度を設定したバンド冷却機(前澤工業(株)製 幅200mm長さ4m循環ファン3機)に連続で載せ、冷却した。その際、バンド上(下)面での冷風の空塔速度が1.2m/sとなるように風量(循環ファン)を調整し、冷風のバンド冷却機への入口温度を18℃〜20℃になるようにニューチャージ冷風と循環冷風の割合を調整した。また、バンド冷却機出口での平均温度が26〜28℃になるように、各原料の供給速度を調整し、バンド冷却機のバンド速度を供給速度に合わせた。
(冷却能力)
バンド冷却機の出口での脂肪酸アルキルエステルスルホナート金属塩含有物の温度が26〜28℃まで冷却されるように各原料の供給能力とバンド冷却機のバンド速度を調整し、そのときの供給能力(生産能力)の大小をバンド冷却機の冷却能力として判断した。結果を表3に示す。
判定基準
◎:生産能力100[kg/h]以上(冷却能力大)
○:生産能力80以上〜100未満[kg/h](冷却能力大)
△:生産能力50以上〜80未満[kg/h](冷却能力中)
×:生産能力50未満[kg/h](生産能力小)
脂肪酸アルキルエステルスルホナート金属塩含有物を、スピードミルで粉砕後、篩で1mm以下の粒子に分級した。この粒子を用いて、下記の溶解性残渣試験を行った。
水道水を1リットル入れた1Lのビーカーと、攪拌軸の先端に高さ40mm×横幅20mmの片翼型の攪拌羽根が付いた攪拌棒を取りつけたスリーワンモーターを準備し、ビーカーは20℃の水浴に浸して20℃水とし、攪拌羽根がビーカー底面から1cmの高さになるように設置した。攪拌羽根を250回転/分の速度で回転させながら、脂肪酸アルキルエステルスルホナート金属塩含有粒子5gをゆっくりビーカーに添加した。添加後、10分間攪拌した。この試験液を、予め重量を測定したナイロントリコット布で濾過し、溶け残った溶解残渣を濾別した。溶解残渣が付着したナイロントリコット布を乾燥機で乾燥して、乾燥後の重量を測定した。この重量から、予め測定したナイロントリコット布の重量を差し引いて、溶解残渣の乾燥重量を得た。この乾燥重量から、「溶解残量(%)=(乾燥重量/5g)×100」の計算式で溶解残量(%)を算出した。結果を表3に示す。
判定基準
◎:溶解残渣10%未満
○:溶解残渣10%以上20%未満
△:溶解残渣20%以上30%未満
×:溶解残渣30%以上
12 駆動装置
13 撹拌軸
14、15 撹拌翼
16 邪魔板
17 ジャケット
21 測定容器
30 角度目盛り
P 噴霧乾燥粒子
β 傾斜角
Claims (6)
- (a)示差走査熱分析計を用いて測定される、0〜130℃における全吸収ピーク面積に対する50〜130℃における熱吸収ピーク面積が、50%未満である脂肪酸アルキルエステルスルホナート金属塩と、
(b)示差走査熱分析計を用いて測定される、0〜130℃における全吸収ピーク面積に対する50〜130℃における熱吸収ピーク面積が、50%以上である脂肪酸アルキルエステルスルホナート金属塩とからなり、
脂肪酸アルキルエステルスルホナート金属塩が、下記式(1)におけるR1が炭素数14の直鎖又は分岐アルキル又はアルケニル基である脂肪酸アルキルエステルスルホナート金属塩と、前記式(1)におけるR1が炭素数16の直鎖又は分岐アルキル又はアルケニル基である脂肪酸アルキルエステルスルホナート金属塩との混合物であり、
(a)と(b)との質量比((a)/(b))が19以下であることを特徴とする脂肪酸アルキルエステルスルホナート金属塩混合物。 - (a)と(b)との質量比((a)/(b))が4以下であることを特徴とする請求項1記載の脂肪酸アルキルエステルスルホナート金属塩混合物。
- (b)が、示差走査熱分析計を用いて測定される、0〜130℃における全吸収ピーク面積に対する50〜130℃における熱吸収ピーク面積が、70%以上である脂肪酸アルキルエステルスルホナート金属塩であることを特徴とする、請求項1又は2記載の脂肪酸アルキルエステルスルホナート金属塩混合物。
- 前記混合物が粉末の形態である、請求項1〜3のいずれか1項記載の脂肪酸アルキルエステルスルホナート金属塩混合物。
- 請求項1〜4のいずれか1項記載の脂肪酸アルキルエステルスルホナート金属塩混合物を含有する洗剤組成物。
- (a)示差走査熱分析計を用いて測定される、0〜130℃における全吸収ピーク面積に対する50〜130℃における熱吸収ピーク面積が、50%未満である脂肪酸アルキルエステルスルホナート金属塩と、
(b)示差走査熱分析計を用いて測定される、0〜130℃における全吸収ピーク面積に対する50〜130℃における熱吸収ピーク面積が、50%以上である脂肪酸アルキルエステルスルホナート金属塩とを、
混合して粉砕するか又は粉砕して混合することにより、(a)と(b)との質量比((a)/(b))が19以下である脂肪酸アルキルエステルスルホナート金属塩粉末混合物を得る、脂肪酸アルキルエステルスルホナート金属塩粉末混合物の製造方法であって、
脂肪酸アルキルエステルスルホナート金属塩が、下記式(1)におけるR1が炭素数14の直鎖又は分岐アルキル又はアルケニル基である脂肪酸アルキルエステルスルホナート金属塩と、前記式(1)におけるR1が炭素数16の直鎖又は分岐アルキル又はアルケニル基である脂肪酸アルキルエステルスルホナート金属塩との混合物である、前記製造方法。
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