NO135992B

NO135992B -

Info

Publication number: NO135992B
Application number: NO2512/71A
Authority: NO
Inventors: K M E Hellsten; A W Klingberg
Original assignee: Mo Och Domsjoe Ab
Priority date: 1970-07-02
Filing date: 1971-07-01
Publication date: 1977-03-28
Also published as: DE2132533A1; FI55050C; SE347013B; NO135992C; DK134568B; GB1319186A; DK134568C; US3850834A; FI55050B

Description

Nærværende oppfinnelse vedrdrer en såpe: med evne til å dispergere kalksåper. The present invention relates to a soap: with the ability to disperse lime soaps.

Utfelling av kalksåper på tekstiler og vaskekar horer til de Precipitation of lime soaps on textiles and wash basins belongs to them

mest påtagelige ulemper ved anvendelse av féttsyresåper. Man har tidligere angrepet problemet ved å anvende mykgjort vann, eller ved å innfore tensider i såpepreparatet eller såpelosningen. hvorved tensidene har dispergert kalksåpene til et stabilt kolloidalt system- I den almene handelen finnes således spesielle badepreparat, som tilsettes vannet og som har til hovedsakelig oppgave å forhindre oppkomst av kalksåperenner i f.eks. badekar. For toalettsåper og såpevaskemidler har det most noticeable disadvantages when using fatty acid soaps. The problem has previously been tackled by using softened water, or by introducing surfactants into the soap preparation or soap solution. whereby the surfactants have dispersed the lime soaps into a stable colloidal system - In the general trade there are thus special bath preparations, which are added to the water and whose main task is to prevent the appearance of lime soap drains in e.g. bathtub. For toilet soaps and soap detergents it has

derimot vist seg mest fordelaktig å direkte innblande disper-geringsmidlet i såpeproduktet. Mange slike dispergeringsmidler har blitt foreslått og kommet til anvendelse. I en artikkel av N. Schonfeldt, J.Am. Oil Chemisfs Soc. 45 (1968) s. 80-82, beskrives noen av de viktigste dispergeringsmidler for dette formål. on the other hand, it has proven most advantageous to directly mix the dispersant into the soap product. Many such dispersants have been proposed and come into use. In an article by N. Schonfeldt, J. Am. Oil Chemisfs Soc. 45 (1968) pp. 80-82, some of the most important dispersants for this purpose are described.

Det fremgår av denne artikkel, at når såpen utgjdres av natriumoleat, så erholdes en praktisk talt fullstendig kalksåpedispergering med en tilsetning av 2 - 5 vekts-% nonylfenol- It appears from this article that when the soap is made from sodium oleate, a practically complete lime soap dispersion is obtained with the addition of 2 - 5% by weight nonylphenol

hhv. talgfettalkohol-etylenoksydaddukter, beregnet på såpemengden. Et annet velkjent dispergeringsmiddel, som ifolge artikkelen har utmerkede kalksåpedispergerende egenskaper, er natriumtrietylenglykollauryletersulfat, og som man må tilsette i en mengde på 5 vekts-%. Hvis derimot natriumdodecylbenzen-sulfonat eller natriumlaurylsulfat anvendes, må tilsetningen oppgå til ca. 100 vekts-% av såpemengden for at en tilfredsstillende kalksåpedispergering skal erholdes. respectively tallow fatty alcohol-ethylene oxide adducts, calculated on the amount of soap. Another well-known dispersant, which according to the article has excellent lime soap dispersing properties, is sodium triethylene glycol lauryl ether sulfate, and which must be added in an amount of 5% by weight. If, on the other hand, sodium dodecylbenzene sulphonate or sodium lauryl sulphate is used, the addition must amount to approx. 100% by weight of the amount of soap in order to obtain a satisfactory lime soap dispersion.

I denne sammenheng er det imidlertid vesentlig å huske på at In this context, however, it is important to remember that

alle disse resultatene er erholdt med natriumoleat som såpe, all these results have been obtained with sodium oleate as soap,

og at dispergeringen har funnet sted ved 95°c. Hvis forsokene derimot utfores med en normal toalettsåpe-formulering, basert på 20 vekts-% kokosfettsyrer og 80 vekts-% talgfettsyrer og and that the dispersion has taken place at 95°c. If, on the other hand, the experiments are carried out with a normal toilet soap formulation, based on 20% by weight coconut fatty acids and 80% by weight tallow fatty acids and

ved en temperatur på 40°c, så må 10% av nevnte etylenoksydaddukter resp. 5% av natriumlauryletersulfat, beregnet på såpevekten, tilsettes for å erholde .en tilfredsstillende dispergering. Toalettsåpeformuleringer, som inneholder over 5% alkyletersulfat, er f.eks. beskrevet i det britiske patent- at a temperature of 40°c, then 10% of said ethylene oxide adducts or 5% of sodium lauryl ether sulfate, calculated on the soap weight, is added to obtain a satisfactory dispersion. Toilet soap formulations, which contain more than 5% alkyl ether sulphate, are e.g. described in the British patent

skrift nr. 945.062. En innblanding av ikke-ione-tensid eller alkyletersulfat i toalettsåpe, hvorved mengdeforholdet er 5%, beregnet på såpens vekt, medforer imidlertid at såpens fysikalske egenskaper forandres i uheldig retning. Fremfor document no. 945.062. A mixture of non-ionic surfactant or alkyl ether sulphate in toilet soap, whereby the quantity ratio is 5%, calculated on the weight of the soap, does, however, mean that the physical properties of the soap are changed in an unfavorable direction. In front of

alt viser dette seg i en okt tendens til sprekkdannelse i såpen og ved okt svellingshastighet ved kontakt med et fuktig underlag. Det er derfor i hoyeste grad onskelig å kunne redu-sere den nodvendige mengde dispergeringsmiddel til 3% eller derunder på grunn av at såpens normale fysikalske.egenskaper da kan bibeholdes. Det' finnes%nærværende ingen toalettsåpe med god kalksåpedispergering og samtidig liten mengde innblandet dispergeringsmiddel. all of this shows itself in an increased tendency for cracks to form in the soap and in an increased rate of swelling when in contact with a damp surface. It is therefore highly desirable to be able to reduce the required amount of dispersant to 3% or less because the soap's normal physical properties can then be maintained. There is currently no toilet soap with good lime soap dispersion and at the same time a small amount of mixed dispersant.

I såpepulver medforer en innblanding av 5% dispergeringsmiddel i form av en ikke-ionetensid den ulempen at pulveret blir mykt og klebrig, og derved blir det meget vanskelig å transportere og sikte produktet ved tilvirkningen. I såpepulver anvender man derfor et lavt innhold ikke-ionetensid sammen med tripolyfosfat for kalksåpedispergeringen. En tilsetning av 4 - 5% dispergeringsmiddel i form av anionetensid, f.eks. av alkyletersulfat-type, medforer vanligvis ingen forandring av såpepulverets fysikalske egenskaper, men innebærer en ikke onskelig stabili-sering av skummet i vaskelosningen, hvilket er spesielt ufordelaktig ved vasking i sylindervaskemaskiner. Det er således også når det gjelder såpe-vaskepulver et sterkt onske om å holde tilsetningen av kalksåpedispergator så lav som mulig. In soap powder, the addition of 5% dispersant in the form of a non-ionic surfactant has the disadvantage that the powder becomes soft and sticky, which makes it very difficult to transport and sift the product during production. In soap powder, a low content of non-ionic surfactant is therefore used together with tripolyphosphate for the lime soap dispersion. An addition of 4 - 5% dispersant in the form of anionic surfactant, e.g. of the alkyl ether sulfate type, usually does not change the physical properties of the soap powder, but involves an undesirable stabilization of the foam in the washing solution, which is particularly disadvantageous when washing in cylinder washing machines. There is thus also a strong desire to keep the addition of lime soap dispersant as low as possible when it comes to soap-washing powder.

En tilfredsstillende kalksåpedispergering kan oppnås om såpeproduktet inneholder minst 20% frie fettsyrer, beregnet på inngående såpemengde, og det er fullt mulig å tilvirke såvel toalettsåpe som såpepulver på denne måte. De frie fettsyrene har imidlertid en utpreget tendens til å harskne, og krever derfor kvalifiserte oksydasjonsinhibitorer i en mengde som er proporsjonal med fettsyremengden. De nevnte oksydasjonsinhi-bi torer oker omkostningen ved fremstillingen av produktet. A satisfactory lime soap dispersion can be achieved if the soap product contains at least 20% free fatty acids, calculated on the amount of soap included, and it is entirely possible to produce both toilet soap and soap powder in this way. However, the free fatty acids have a distinct tendency to go rancid, and therefore require qualified oxidation inhibitors in a quantity that is proportional to the fatty acid quantity. The mentioned oxidation inhibitors increase the cost of manufacturing the product.

Det er klart at det hoye innhold av frie fettsyrer også innebærer en merkbar kostnadsøkning.. Det er derfor et sterkt onskemål å soke å nedsette dette innhold så meget som mulig. It is clear that the high content of free fatty acids also means a noticeable increase in costs. It is therefore a strong desire to reduce this content as much as possible.

Det har nå overraskende vist seg at når såpe tilsettes It has now surprisingly been shown that when soap is added

a) 5-15 vekts-% fri fettsyre med 10 - 22 karbonatomer og a) 5-15% by weight free fatty acid with 10-22 carbon atoms and

b) 0,5-3 vekts-% av et etersulfat med den generelle formel, b) 0.5-3% by weight of an ether sulfate with the general formula,

hvor er en alkylgruppe med 10 - 20 karbonatomer where is an alkyl group with 10 - 20 carbon atoms

eller en alkylfenolgruppe med en alkylkjede som inneholder 8-15 karbonatomer, or an alkylphenol group with an alkyl chain containing 8-15 carbon atoms,

M betyr et alkalimetall M means an alkali metal

R betyr en alkylenoksydrest, som stammer fra etylenoksyd, propylenoksyd, butylenoksyd eller blandinger R means an alkylene oxide residue, which originates from ethylene oxide, propylene oxide, butylene oxide or mixtures

av disse og of these and

n betyr et tall 1-. 4 , n means a number 1-. 4 ,

så erholdes en praktisk talt fullstendig dispergering av eventuelle kalksåper ved 40 C og ved en konsentrasjon på 1 g såpe/liter vann med hårdhet 20° dH. Innblandingen av den frie fettsyren og alkyletersulfatet medforer ikke noen nevne-verdig forandring av såpemassens fysikalske egenskaper med hensyn til sprekkdannelse og svelling. then a practically complete dispersion of any lime soaps is obtained at 40 C and at a concentration of 1 g of soap/litre of water with a hardness of 20° dH. The mixing of the free fatty acid and the alkyl ether sulphate does not cause any significant change in the physical properties of the soap mass with regard to cracking and swelling.

De frie fettsyrene, som anvendes ifolge oppfinnelsen, består av de ved tilvirkningen av toalettsåper og såpevaskemidler normalt anvendte mettede eller umettede, rene eller blandede fettsyrer med 10-22 karbonatomer. Av de mettede og umettede fettsyrene foretrekkes de mettede på grunn av at disse er mer stabile og heller ikke oksyderer så lett som de umettede. Noen eksempler på sådanne fettsyrer, og som omfattes av nærværende oppfinnelse, er kaprinsyre, laurinsyre, myristinsyre, palmitinsyre, heksadekensyre, stearinsyre, oljesyre, linolsyre, linolensyre, arachinsyre, eicosensyre og behensyre. Spesielt hensiktsmessige fettsyrer er de mettede syrene laurinsyre, myristinsyre, palmitinsyre og stearinsyre, samt de umettede syrene oljesyre og linolsyre, eller fettsyreblandinger som til ' overveiende del utgjores av en eller flere av. disse fettsyrer. De frie fettsyrene tilfores i en mengde på 5 - 15%, fortrinnsvis 5 - 12%, og aller helst 6 -. 10% av såpens vekt. The free fatty acids, which are used according to the invention, consist of the saturated or unsaturated, pure or mixed fatty acids with 10-22 carbon atoms normally used in the production of toilet soaps and soap detergents. Of the saturated and unsaturated fatty acids, the saturated ones are preferred because these are more stable and also do not oxidize as easily as the unsaturated ones. Some examples of such fatty acids, and which are covered by the present invention, are capric acid, lauric acid, myristic acid, palmitic acid, hexadecenoic acid, stearic acid, oleic acid, linoleic acid, linolenic acid, arachinic acid, eicosenoic acid and behenic acid. Particularly suitable fatty acids are the saturated acids lauric acid, myristic acid, palmitic acid and stearic acid, as well as the unsaturated acids oleic acid and linoleic acid, or fatty acid mixtures which are predominantly made up of one or more of these fatty acids. The free fatty acids are supplied in an amount of 5 - 15%, preferably 5 - 12%, and most preferably 6 -. 10% of the weight of the soap.

Etersulfat, som kan anvendes ifolge oppfinnelsen, har den generelle formel, Ether sulfate, which can be used according to the invention, has the general formula,

hvor betyr en alkylgruppe med 10 - 20 karbonatomer eller en alkylfenolgruppe med en alkylkjede som inneholder 8-15 karbonatomer, where means an alkyl group with 10-20 carbon atoms or an alkylphenol group with an alkyl chain containing 8-15 carbon atoms,

R2 betyr en alkylenoksydrest som stammer fra etylenoksyd, propylenoksyd, butylenoksyd eller blandinger av disse, R2 means an alkylene oxide residue originating from ethylene oxide, propylene oxide, butylene oxide or mixtures thereof,

M betyr et alkalimetall og, M means an alkali metal and,

n betyr et tall fra 1 - 4 . n means a number from 1 - 4.

Mengden etersulfat i såpen skal oppgå til 0,5 - 3%, fortrinnsvis 0,5 - 2,5%, beregnet på såpens vekt. The amount of ether sulphate in the soap should amount to 0.5 - 3%, preferably 0.5 - 2.5%, calculated on the weight of the soap.

Disse etersulfater kan fremstilles ved at etylenoksyd, propylenoksyd, butylenoksyd eller blandinger av disse alkylen-oksyder på i og for seg kjent måte anleires til egnede fett-alkoholer eller alkylfenoler, hvorved tilsvarende fettalkohol-og alkylfenoladdukter med et varierende antall alkoksydenheter erholdes. Det molekylære forhold mellom reaktantene skal imidlertid være slik at i middeltall 1-10 fortrinnsvis 1-4 mol alkylenoksyd anleires pr. mol fettalkohol hhv. alkylfenol. These ether sulfates can be prepared by adding ethylene oxide, propylene oxide, butylene oxide or mixtures of these alkylene oxides in a manner known per se to suitable fatty alcohols or alkylphenols, whereby corresponding fatty alcohol and alkylphenol adducts with a varying number of alkoxide units are obtained. The molecular ratio between the reactants must, however, be such that in an average number of 1-10, preferably 1-4 moles of alkylene oxide are deposited per moles of fatty alcohol or alkylphenol.

De således erholdte adduktene behandles derefter på kjent måte med egnet sulfateringsmiddel, såsom svovelsyre, klorsulfonsyre, oleum, svoveltrioksyd eller sulfaminsyre, hvorved deres sulfaterte derivater dannes. Vanligvis foretrekkes etersulfa-tens natriumsalt, da disse vanligvis gir såpene den beste konsistensen. Som eksempel på egnet etersulfat kan folgende nevnes: The adducts thus obtained are then treated in a known manner with a suitable sulphating agent, such as sulfuric acid, chlorosulphonic acid, oleum, sulfur trioxide or sulphamic acid, whereby their sulphated derivatives are formed. Generally, the sodium salt of the ether sulfate is preferred, as these usually give the soaps the best consistency. The following can be mentioned as examples of suitable ether sulphate:

Folgende eksempler anskueliggjør nærværende oppfinnelse. The following examples illustrate the present invention.

EKSEMPEL 1. EXAMPLE 1.

Til en målesylinder på 100 ml ble det tilsatt 20 ml av en 0,5-%'ig losning av en såkalt grunnsåpe for toalettsåpe, hvilken er tilvirket av 20 vekts-% kokosfett-syrer og 80 vekts-% talgfettsyrer, hvorefter forskjellige mengder av en blanding av frie fettsyrer bestående av 20 vekts-% kokosfett-syrer og 80 vektsprosent talgfettsyrer ble dispergert i den nevnte 50-%'ige såpelosningen. Efter dette ble den onskede mengde av en vannloselig etersulfat tilsatt, hvilken i dette eksempel besto av natrium-cetyl-stearyldietylenglykol-etersulfat. Derefter ble målesylinderen påfylt med destillert vann til 80 ml. Til slutt tilsattes 20 ml vann, som var tilsatt CaCl2To a measuring cylinder of 100 ml was added 20 ml of a 0.5% solution of a so-called basic soap for toilet soap, which is made from 20% by weight of coconut fatty acids and 80% by weight of tallow fatty acids, after which different amounts of a mixture of free fatty acids consisting of 20% by weight of coconut fatty acids and 80% by weight of tallow fatty acids was dispersed in the aforementioned 50% soap solution. After this, the desired amount of a water-insoluble ether sulfate was added, which in this example consisted of sodium cetyl stearyl diethylene glycol ether sulfate. The measuring cylinder was then filled with distilled water to 80 ml. Finally, 20 ml of water, to which CaCl2 had been added, was added

til en hårdhet på 100° dH. Alle tilsetninger gjores ved40°c, og samtlige losninger og destillert vann ble forvarmet til 40°C. Sylinderen ble lukket, og derefter vendt fem ganger for at blanding skulle finne sted. Derefter ble sylinderen plassert i et termostatbad ved 40°C 1 time. Av losningen ble det oppsuget 10,0 ml ved hjelp av en pipette, hvis spiss ble holdt 1 cm over sylinderens bunn. Denne løsningsmengde ble titrert to a hardness of 100° dH. All additions are made at 40°C, and all solutions and distilled water were preheated to 40°C. The cylinder was closed, then inverted five times for mixing to take place. The cylinder was then placed in a thermostatic bath at 40°C for 1 hour. 10.0 ml of the solution was sucked up using a pipette, the tip of which was held 1 cm above the bottom of the cylinder. This amount of solution was titrated

med 0,01 M HCl med kromkresolgront som indikator, hvorved den forbrukte mengde HCl er direkte proporsjonal med mengden dispergert kalksåpe. Ikke dispergert kalksåpe flyter nemlig opp og danner et sjikt ved den overste væskeoverflaten. with 0.01 M HCl with chromium cresol green as indicator, whereby the amount of HCl consumed is directly proportional to the amount of dispersed lime soap. Non-dispersed lime soap floats up and forms a layer at the top liquid surface.

I fig. 1 vises den prosentuelle mengden dispergert kalksåpe (ordinaten) som funksjon av innholdet av frie fettsyrer, beregnet på såpevekten (absissen), for en serie forskjellige mengder aktuell etersulfat i såpen. Prosenttallene over kurvene angir innholdet etersulfat, beregnet på såpemengden. Av de erholdte resultater fremgår det tydelig at et innhold av frie fettsyrer på ca. 8%, og ved en innhold på 0,5 - 3% etersulfat, '"så fikk man en praktisk talt fullstendig dispergering av kalksåpen. Ved lavere innhold av fri fettsyre erholdes dårligere resultat. In fig. 1 shows the percentage amount of dispersed lime soap (the ordinate) as a function of the content of free fatty acids, calculated on the soap weight (the abscissa), for a series of different amounts of actual ether sulfate in the soap. The percentages above the curves indicate the ether sulphate content, calculated on the amount of soap. From the results obtained, it is clear that a content of free fatty acids of approx. 8%, and with a content of 0.5 - 3% ether sulfate, '"a practically complete dispersion of the lime soap was obtained. With a lower content of free fatty acid, a worse result is obtained.

EKSEMPEL 2 EXAMPLE 2

I dette eksempel ble det anvendt laurinsyre som fri fettsyre, mens etersulfat utgjordes av natriumlauryltrietylenglykoleter-sulfat. Såpesammensetningen og undersokningsmetodene var forovrig overensstemmende med eksempel 1, og folgende resultater ble erholdt. In this example, lauric acid was used as free fatty acid, while ether sulfate consisted of sodium lauryl triethylene glycol ether sulfate. The soap composition and the investigation methods were otherwise consistent with example 1, and the following results were obtained.

Av resultatene fremgår det at blandingen av lauryletersulfat og laurylsyre er effektivere som kalksåpedispergeringsmiddel enn bare lauryletersulfatet eller laurinsyren. The results show that the mixture of lauryl ether sulfate and lauryl acid is more effective as a lime soap dispersant than just the lauryl ether sulfate or lauric acid.

EKSEMPEL 3 EXAMPLE 3

Dette eksempel har til oppgave å anskueliggjøre kalksåpe-dispergeringsevnen for noen forskjellige anionaktive tensider i kombinasjon med fri fettsyre. Såpen og den frie fettsyren var de samme komponenter som i eksempel 1, mens mengden fri fettsyre og anionténsid i samtlige forsok oppgikk til 7 hhv. The purpose of this example is to illustrate the lime soap dispersing ability of some different anionic surfactants in combination with free fatty acid. The soap and the free fatty acid were the same components as in example 1, while the amount of free fatty acid and anionic surfactant in all experiments amounted to 7 respectively.

2 vekts-% av såpens vekt. Forøvrig ble forsøkene gjennomført på eksakt samme måte som beskrevet i eksempel 1, og folgende resulat ble erholdt. 2% by weight of the weight of the soap. Otherwise, the experiments were carried out in exactly the same way as described in example 1, and the following results were obtained.

Av tabellen fremgår det at etersulfatet ifolge oppfinnelsen (forsokene 7, 8 og 9) i kombinasjon med fri fettsyre oppviste en påtagelig evne til å dispergere kalksåpen, mens andre typer aniontensider (forsokene 2-6) ikke i noen storre utstrek-ning påvirket dispérgeringen i kalksåper i positiv eller negativ retning. From the table it appears that the ether sulfate according to the invention (experiments 7, 8 and 9) in combination with free fatty acid showed a noticeable ability to disperse the lime soap, while other types of anionic surfactants (experiments 2-6) did not to any great extent affect the dispersion in lime soaps in a positive or negative direction.

EKSEMPEL 4 EXAMPLE 4

Til en såpelosning ifolge eksempel 1 ble det tilsatt 5% talgfettsyre og noen forskjellige tensidtyper i en mengde på 0,5%. Forovrig ble disse forsokene utfort på samme måte som i eksempel 1. Folgende resultat ble erholdt. To a soap solution according to example 1, 5% tallow fatty acid and some different surfactant types were added in an amount of 0.5%. Otherwise, these experiments were carried out in the same way as in example 1. The following results were obtained.

Av resultatene fremgår det at aikyletersulfatet ifolge oppfinnelsen (forsokene 2, 3 og 4) samvirker meget godt med den frie fettsyren, og er klart bedre enn overflateaktivt sulfat, sulfonat samt ikke-ionetensider (forsokene 5, 6 og 7) som kalksåpedispergeringsmiddel. The results show that the alkyl ether sulfate according to the invention (experiments 2, 3 and 4) interacts very well with the free fatty acid, and is clearly better than surface-active sulfate, sulfonate and non-ionic surfactants (experiments 5, 6 and 7) as a lime soap dispersant.

Claims

Soap. with the ability to disperse lime soaps, containing

the combination of free fatty acids and an ether sulfate with the general formula where R^ means an alkyl group with 10 - 20 carbon atoms or an alkylphenol group with an alkyl chain of 8 - 15 carbon atoms, R 2 means an alkylene oxide residue originating from ethylene oxide, propylene oxide, butylene oxide or mixtures of these , M means an alkali metal and n means a number from 1-4

characterized in that the combination, calculated on the weight of the soap, contains: 5-15 % free fatty acids with 10 - 22 carbon atoms, 0.5 - 3.0 % ether sulphate.