JP5090666B2

JP5090666B2 - 界面活性剤組成物

Info

Publication number: JP5090666B2
Application number: JP2006149464A
Authority: JP
Inventors: 一弘飯高; 義徳光田; 健冨藤
Original assignee: Kao Corp
Current assignee: Kao Corp
Priority date: 2006-05-30
Filing date: 2006-05-30
Publication date: 2012-12-05
Anticipated expiration: 2026-05-30
Also published as: JP2007320978A

Description

本発明は、α−スルホ脂肪酸エステル塩を高濃度に含有する界面活性剤組成物に関する。

α−スルホ脂肪酸エステル塩からなるアニオン界面活性剤は、洗浄剤、例えば、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使用されている。
α−スルホ脂肪酸エステル塩組成物は、通常、水を含有するペースト状又は液状の組成物として製造され、流通されるが、その有効成分濃度は、取り扱い性、生産効率、製品輸送のコストなどを考慮すればできるだけ高濃度であることが望ましい。α−スルホ脂肪酸エステル塩組成物の流動性は、原料油脂の化学構造、製造に際しての未反応物や副生物等にも影響されるが、有効成分が同じであっても濃度によってその流動性は著しく異なり、また一般に４０質量％以上で急激に流動性が低下する。例えば、ドラム缶からα−スルホ脂肪酸エステル塩組成物の抜き出しが困難になる程流動性が低下することがあることも知られている。
したがって、α−スルホ脂肪酸エステル塩組成物の濃度を下げることなく流動性を改善できれば、生産効率が向上すると共に輸送コストが減少し、工業的に極めて有利となる。

流動性を向上させたアニオン界面活性剤組成物としては、例えば（i）アルキルサルフェートと、ポリアルキレンエーテルグリコールジ硫酸エステルのモノ及び／又はジ塩を粘度調整剤として含有する組成物（特許文献１参照）、及び（ii）高級アルコール硫酸化物の中和工程時又は中和後に、平均分子量３００〜６０００のポリエチレングリコールを０．１〜２５重量％の割合で添加した低粘度界面活性剤（特許文献２参照）が知られている。しかしながら、これらの界面活性剤組成物は未だ流動性が不十分であり、到底満足し得るものではない。

特開昭５６−３６５９６号公報特開昭５０−１１６３８３号公報

本発明は、α−スルホ脂肪酸エステル塩を高濃度に含有しても流動性、希釈性及び溶解性に優れる界面活性剤組成物を提供することを課題とする。

本発明者らは、α−スルホ脂肪酸エステル塩に対して特定割合の無機塩化物塩を含有することにより、上記課題を解決しうることを見出した。
すなわち、本発明は、α−スルホ脂肪酸エステル塩４０質量％以上と無機塩化物塩とを含む界面活性剤組成物であって、〔α−スルホ脂肪酸エステル塩：無機塩化物塩〕の質量比が９９：１〜９０：１０である界面活性剤組成物を提供する。

本発明の界面活性剤組成物は、α−スルホ脂肪酸エステル塩の濃度が４０質量％以上でも濃度増加に伴う粘度変化が緩慢であり、流動性、希釈性及び溶解性が良好でハンドリング性が極めて優れている。

本発明の界面活性剤組成物は、α−スルホ脂肪酸エステル塩４０質量％以上と無機塩化物塩とを含む界面活性剤組成物であって、〔α−スルホ脂肪酸エステル塩：無機塩化物塩〕の質量比が９９：１〜９０：１０であることが特徴である。
本発明におけるα―スルホ脂肪酸エステル塩としては、下記一般式（１）で表される化合物が好ましい。

（式中、Ｒ¹は、炭素数６〜２２の炭化水素基、好ましくは直鎖状又は分岐鎖状のアルキル基又はアルケニル基を示し、Ｒ²は、炭素数１〜５の炭化水素基、好ましくは直鎖状又は分岐鎖状のアルキル基又はアルケニル基を示し、Ｍは、アルカリ金属又はアンモニウムを示す。）
一般式（１）で表される化合物は、単一化合物である必要はなく、Ｒ¹、Ｒ²がそれぞれ異なるものの混合物であってもよい。

一般式（１）において、Ｒ¹で示される炭素数６〜２２の直鎖状又は分岐鎖状のアルキル基としては、各種ヘキシル基、各種オクチル基、各種デシル基、各種ドデシル基、各種テトラデシル基、各種ヘキサデシル基、各種オクタデシル基、各種エイコシル基、各種ドコシル基等が挙げられる。また、炭素数６〜２２の直鎖状もしくは分岐鎖状のアルケニル基としては、各種ヘキセニル基、各種オクテニル基、各種デセニル基、各種ドデセニル基、各種ヘキサデセニル基、各種オクタデセニル基等が挙げられる。
これらの中では、Ｒ¹は、好ましくは炭素原子数１０〜２２、より好ましくは１２〜１８、更に好ましくは１４〜１８の直鎖状又は分岐鎖状のアルキル基又はアルケニル基であり、特に好ましくは、炭素原子数１４〜１８の直鎖状又は分岐鎖状のアルキル基、なかんずく、直鎖状のアルキル基である。

一般式（１）において、Ｒ²で示される炭素数１〜５の直鎖状又は分岐鎖状のアルキル基又はアルケニル基としては、メチル基、エチル基、プロピル基、イソプロピル基、各種ブチル基、各種ペンチル基、ビニル基、アリル基、各種ブテニル基、各種ペンチル基が挙げられる。これらの中では、Ｒ²は、好ましくは炭素原子数１〜４、更に好ましくは炭素数１〜３の直鎖状又は分岐鎖状のアルキル基又はアルケニル基であり、特に好ましくは、メチル基、エチル基、プロピル基、イソプロピル基である。
Ｍのアルカリ金属としては、例えば、ナトリウム、カリウム、リチウム等が挙げられ、これらの中ではナトリウム及びカリウムが好ましく、ナトリウムが特に好ましい。

一般式（１）で表されるα―スルホ脂肪酸エステル塩は、特公昭３９−２０８４２号公報、特公昭３９−２８６３５号公報、特公昭４１−９６５号公報等に記載されている公知の方法によって製造することができる。例えば、下記式で示すように、油脂にメタノール等の低級アルコールを反応させて得られた脂肪酸エステル（３）を三酸化イオウ等のスルホン化剤でスルホン化してα―スルホ脂肪酸エステル（２）とし、これを熟成した後に、中和することにより、α―スルホ脂肪酸エステル塩（１）を得ることができる。

上記式において、Ｒ¹、Ｒ²及びＭは、前記と同じである。
脂肪酸エステル（３）は、牛脂、豚油、魚油等から誘導される動物系脂肪酸エステル、ヤシ油、パ−ム油、パーム核油、大豆油、米ヌカ油等から誘導される植物系脂肪酸エステル、α−オレフィンのオキソ法から誘導される合成脂肪酸アルキルエステル等のいずれでもよく、特に限定されない。例えばラウリン酸、パルミチン酸、ステアリン酸、硬化牛脂脂肪酸、硬化魚油脂肪酸、ヤシ油脂肪酸、パ−ム油脂肪酸、パ−ム核油脂肪酸等の脂肪酸のメチル、エチル又はプロピルエステル等を挙げることができる。これらの脂肪酸エステル（３）は、単独でも混合物でもよいが、着色防止の観点から、そのヨウ素価は、好ましくは０．５以下、より好ましくは０．１以下である。

上記脂肪酸エステル（３）からα―スルホ脂肪酸エステル（２）へのスルホン化に使用する三酸化イオウは、脱湿空気、窒素等で希釈した１．５〜１０容量％のものを用いることができる。
スルホン化反応における〔ＳＯ₃／脂肪酸エステル（３）〕モル比は、反応速度の観点から、１．１〜１．３の範囲が好ましい。スルホン化反応温度は、通常５０〜９０℃で行う。
スルホン化反応装置は特に制限されないが、例えば槽型反応装置や薄膜式反応装置等を用いることができる。薄膜式反応装置としては、例えば流下薄膜式反応装置、上昇薄膜型反応装置及び管型気液混合相流反応装置等を用いることができる。

薄膜式反応装置でスルホン化反応させた場合は、通常、その反応直後では、下記一般式（４）で表される中間体化合物が生成し、α―スルホ脂肪酸エステル（２）はほとんど生成しない。そのため、その反応混合物を７０〜１００℃で約０．５〜２時間熟成することによって、中間体化合物（４）からＳＯ₃を脱離させるのと同時に、残存している脂肪酸エステル（３）のスルホン化反応を進行させることにより、α−スルホ脂肪酸エステル（２）を生成させる。

上記一般式（４）において、Ｒ¹、Ｒ²及びＭは、前記と同じである。
得られる混合物には中間体化合物（４）が残存するが、中間体化合物（４）を中和すると、洗浄効果に寄与しないα−スルホ脂肪酸塩となるため、洗浄剤用途においては中間体（４）の含有量をできるだけ低下させることが好ましい。
そこで、熟成工程後に、下記式で示されるように、低級アルコールを添加して中間体化合物（４）をα−スルホ脂肪酸エステル（２）とすることができる。

上記式において、Ｒ¹、Ｒ²及びＭは、前記と同じである。
得られたα―スルホ脂肪酸エステル（２）は、水酸化ナトリウム、水酸化カリウム等のアルカリ金属化合物でｐＨ６〜７になるように中和することにより、本発明のα―スルホ脂肪酸エステル塩（１）を得ることができる。
α―スルホ脂肪酸エステル（２）の中和に使用するアルカリ金属化合物の濃度は特に限定されないが、中和後のα―スルホ脂肪酸エステル塩（１）を含む組成物が十分な流動性を有するようにする為には、アルカリ金属化合物の濃度は、通常１０〜５０質量％の範囲で使用されることが好ましい。

本発明においては、α―スルホ脂肪酸エステル塩（１）を含む組成物の濃度増加に伴う粘度変化を抑制するため、α―スルホ脂肪酸エステル塩に対して無機塩化物塩を含有することに特徴がある。ここで、α−スルホ脂肪酸エステル塩の含有量は、該組成物中４０質量％以上、特に５０質量％以上、中でも特に６０質量％以上の界面活性剤組成物において、本発明の効果を奏するものである。また、その含有量は、該組成物中における〔α−スルホ脂肪酸エステル塩：無機塩化物塩〕の質量比が９９：１〜９０：１０であり、好ましくは９８：２〜９２：８であり、より好ましくは９７：３〜９３：７である量とする。

前記反応式により得られたα−スルホ脂肪酸エステル塩（１）を含む組成物は、特に、濃度４０質量％以上で急激に粘度が上昇し、ハンドリング性が極めて悪い。
しかしながら、このα−スルホ脂肪酸エステル塩組成物に無機塩化物塩を、〔α−スルホ脂肪酸エステル塩：無機塩化物塩〕の質量比が９９：１〜９０：１０の割合の範囲内とすることにより、α−スルホ脂肪酸エステル塩組成物の濃度が４０質量％以上の場合であっても、濃度増加に伴う粘度変化を極めて緩慢に抑えることができる。より具体的には、α−スルホ脂肪酸エステル塩組成物に無機塩化物塩を前記の割合で配合すれば、濃度４０質量％以上での粘度の上昇は抑制され、流動性が極めて優れた組成物となる。また、希釈性、溶解性も良好であるので、ハンドリング性が優れている。

本発明で使用する無機塩化物塩としては、塩化ナトリウム、塩化カリウム、塩化リチウム等のアルカリ金属塩化物が好ましく、特に塩化ナトリウムが好ましい。
α−スルホ脂肪酸エステル塩組成物に添加するときの無機塩化物塩の形態は、粉末、フレーク等の固体、水等の溶媒に溶解させた溶液のいずれでもよい。
本発明の界面活性剤組成物の調製方法に特に制限はなく、目的の組成物が得られる方法であれば、いかなる方法も採用することができる。α−スルホ脂肪酸エステル塩と無機塩化物塩の混合割合は、〔α−スルホ脂肪酸エステル塩：無機塩化物塩〕の質量比が９９：１〜９０：１０になるように、適宜選定される。
α−スルホ脂肪酸エステル塩を製造する際に無機塩化物塩が副生する場合には、α−スルホ脂肪酸エステル塩と無機塩化物塩の混合割合は、副生する無機塩化物塩の量を考慮にいれて調整される。

本発明のアニオン界面活性剤組成物は、洗浄剤組成物の成分として好適に使用することができる。この場合、該洗浄剤組成物には、必要に応じて色素、香料、可溶化剤、ビルダー等の補助剤を適宜加えることができる。更に、洗浄力や泡立ちを調整する目的で、α−スルホ脂肪酸エステル塩以外のアニオン界面活性剤、カチオン界面活性剤、両性界面活性剤、ノニオン界面活性剤等を添加することができる。
本発明の界面活性剤組成物は、例えば、食器用洗剤、シャンプー、衣料用洗剤等に好適に用いることができる。

以下の実施例及び比較例において、目的とするα−スルホ脂肪酸エステル塩の含有量は高速液体クロマトグラフを用いて測定し、無機塩化物塩の含有量はイオンクロマトグラフによる塩化物イオン濃度の測定により算出した。高速液体クロマトグラフ及びイオンクロマトグラフの条件は下記のとおりである。
（１）高速液体クロマトグラフ
装置：ＨＬＣ−８２２０ＧＰＣ（東ソー株式会社製）
カラム：ＴＳＫｇｅｌＯＤＳ−８０Ｔｓ（４．６ｍｍＩ．Ｄ．×７５ｍｍ）（東ソー株式会社製）
移動相：メタノール／水（容量比）＝８０／２０、０．２５Ｍ過塩素酸ナトリウム、０．１（ｗ／ｖ％）リン酸
流速：１．０ｍｌ／分
カラム温度：４０℃
（２）イオンクロマトグラフ
装置：ＩＣＳ−９０（ＤＩＯＮＥＸ社製）
カラム：ＩｏｎＰａｃＡＳ１６（ＤＩＯＮＥＸ社製）
移動相：０．０３Ｍ水酸化ナトリウム水溶液
流速：１．５ｍｌ／分
カラム温度：３５℃

実施例１〜３
薄膜式反応器を用いて、パルミチン酸メチルにＳＯ₃ガスを接触させ、反応モル比（ＳＯ₃／パルミチン酸メチル）＝１．２の条件でスルホン化した。得られたスルホン化物を４つ口フラスコに仕込み、８０℃で６０分間加熱熟成を行い、スルホン化物に対して５質量％のメタノールを滴下し、更に８０℃で６０分間加熱熟成を行って、α−スルホパルミチン酸メチルエステルを得た。
このα―スルホパルミチン酸メチルエステルを水酸化ナトリウム水溶液中に投入し、ｐＨ６．８になるように中和を行い、α−スルホパルミチン酸メチルエステル塩水溶液（α―スルホパルミチン酸メチルエステル塩含量：９．３質量％）を得た。
得られたα―スルホパルミチン酸メチルエステル塩水溶液に塩化ナトリウムを加え、ロータリーエバポレーターと凍結乾燥機を用いて濃縮、あるいは水で希釈し、遠心分離器（株式会社久保田製作所製、ＫＵＢＯＴＡ２０１０）で気泡の除去処理を施し、各濃度のα−スルホパルミチン酸メチルエステル塩水溶液を得た。
ＶＡＲ−５０ビスコアナライザー（ＲＥＯＬＯＧＩＣＡＩｎｓｔｒｕｍｅｎｔｓＡＢ製）のローターにコーン角４°、直径４０ｍｍのコーンプレートを取り付けて、５０℃で各水溶液の粘度を測定した。結果を表１に示す。

比較例１〜３
塩化ナトリウムを加えない他は実施例１〜３と同様に行った。結果を表１に示す。

表１から、塩化ナトリウムを含むα−スルホパルミチン酸メチルエステル塩等のα−スルホ脂肪酸エステル塩組成物は、α−スルホ脂肪酸エステル塩を４０質量％以上という高濃度に含有していても粘度が低く、流動性に優れていることが分かる。

実施例４
実施例１で得られたα−スルホパルミチン酸メチルエステル塩組成物を乾燥させて得た粉末（α−スルホパルミチン酸メチルエステル塩含有量：８０．０質量％、塩化ナトリウム含有量：３．０質量％、α−スルホパルミチン酸ナトリウム塩含有量：１．１質量％、硫酸ナトリウム含有量：０．６質量％）を用いて、希釈性及び溶解性を調べた。具体的には、この粉末１．２５ｇを３０ｍＬビーカーに採り、７０℃に加熱した水浴でビーカーを加熱し、ビーカー中の粉末を融解させた。
次いで、氷浴中でビーカーを冷却し、融解液を凝固させ、氷浴中で冷却した蒸留水８．７８ｇをビーカー中に加えた。氷浴中で５分間静置した後、ビーカーを５０℃水浴中に移し、マグネティックスターラー（三田村理研工業株式会社製、ＣＯＮＳＴＡＮＴＴＯＲＱＵＥＭＡＧＭＩＸＳＴＩＲＲＥＲ、回転子寸法：長さ１５ｍｍ、直径５ｍｍ、回転数：２００ｒｐｍ）を用いて撹拌した。撹拌開始後、２０分間で凝固物は完全に溶解した。このことから、塩化ナトリウムを含む本発明のα−スルホ脂肪酸エステル塩組成物は、希釈性、溶解性が良好で、ハンドリング性に優れていることが分かる。

比較例４
比較例１で得られたα−スルホパルミチン酸メチルエステル塩組成物を乾燥させて得た粉末（α−スルホパルミチン酸メチルエステル塩含有量：７８．５質量％、塩化ナトリウム含有量：０．０質量％、α−スルホパルミチン酸ナトリウム塩含有量：１．４質量％、硫酸ナトリウム含有量：０．７質量％）１．２７ｇを３０ｍＬビーカーに採り、７０℃に加熱した水浴でビーカーを加熱し、ビーカー中の粉末を融解させた。
次いで、氷浴中でビーカーを冷却し、融解液を凝固させ、氷浴中で冷却した蒸留水８．７４ｇをビーカー中に加えた。氷浴中で５分間静置した後、ビーカーを５０℃水浴中に移し、前記マグネティックスターラーを用いて撹拌した。撹拌開始後、２０分間で撹拌を止めたところ、液晶が器壁に付着していたことから、塩化ナトリウムを含まないα−スルホ脂肪酸エステル塩組成物（比較例４）は、希釈性・溶解性が悪く、ハンドリング性が悪いことが分った。なお、上澄みを速やかに採取し、ディスポーザブルメンブレンフィルター（ＡＤＶＡＮＴＥＣ社製、１３ＨＰ０２０ＡＮ）にてろ過したろ液のα−スルホパルミチン酸メチルエステル塩の濃度を測定し、溶解率を算出した結果、８５．４％であった。

Claims

α−スルホ脂肪酸エステル塩４０質量％以上と無機塩化物塩とを含む界面活性剤組成物であって、〔α−スルホ脂肪酸エステル塩：無機塩化物塩〕の質量比が９９：１〜９０：１０である界面活性剤組成物。
α―スルホ脂肪酸エステル塩が、下記一般式（１）で表される化合物である、請求項１に記載の界面活性剤組成物。
（式中、Ｒ¹は、炭素数６〜２２の炭化水素基を示し、Ｒ²は、炭素数１〜５の炭化水素基を示し、Ｍは、アルカリ金属又はアンモニウムを示す。）
無機塩化物塩が、アルカリ金属塩化物である、請求項１又は２に記載の界面活性剤組成物。