JP4192774B2 - 溶解性に優れた洗剤粒子の製造方法 - Google Patents

Description

本発明は、酸前駆体物質と炭酸塩による発泡作用を利用してホイップ状混合物を撹拌混合装置内で調製し、ホイップ状混合物の体積が一定値以上になってから、これに同一装置内で粉末化剤を加えてホイップ状混合物を粒子化するノンスプレープロセスにより、溶解性に優れた洗剤粒子を得るバッチ式製造方法に関する。

近年、洗剤粒子の製造方法において、環境的側面への配慮や、消費資源、消費エネルギー、製造工程管理コストの低減を追求する方法が望まれ、スプレータワーを用いない数々の製造方法（直接造粒法）が提案されている。

従来の洗剤粒子の製造方法では、アニオン活性剤の酸前駆体物質（代表例：アルキルベンゼンスルホン酸、脂肪酸、アルキル硫酸エステルなど）を水酸化ナトリウム水溶液で中和し、続いてノニオン活性剤およびビルダーを配合し、得られた含水率３０〜５０重量％の洗剤濃厚液（スラリー）を噴霧乾燥処理し、得られた中空粒状の低嵩密度の粒子（含水率１０重量％以下）に液体バインダーおよびその他の成分を添加して、スラリーを造粒装置で高密度化させて、洗剤粒子を製造していた。

しかしながら、この方法では、スラリーを調製し、さらにこれを噴霧乾燥して水分を蒸発させるため、水を無駄に使い、しかも噴霧乾燥処理工程（スプレープロセス）で多大な熱エネルギーを消費してしまい、加えて乾燥時に発生する多くの微粉が噴霧乾燥塔（スプレータワー）の内壁に層状に付着してトラブルの原因になる。また、内壁付着物の除去や微粉回収装置（サイクロン）の掃除を行わなければならないため、定期的にスプレーの運転を中断する必要がある。そのためスプレープロセスを用いる製造法では、最終製品のコストを低減するには限界があった。

スラリーを粒状化するノンスプレープロセスとして、下記特許文献１〜７に、アニオン界面活性剤の酸前駆体とアルカリ剤の中和混合ペーストまたは活性剤と他の任意成分による混合ペーストを調製し、これを粉末化する洗剤粒子の製造方法が記載されている。

しかしながら、これらのノンスプレープロセスでは、従来のスプレープロセスにおける中空粒状の低密度粒子を液体バインダーで高密度化する製法とは異なり、圧密された粒子が製造されることから、同文献記載の方法をそのまま実施しても、低温でかつ低浴比化された今日の洗濯条件では、満足のいく溶解性をもつ洗剤粒子を得ることはできない。
特表平１１−５０４３６３号公報 特表平１１−５０４３６４号公報 特許第２８１８２５８号公報 特許第２８５６９１５号公報 特許３１４９１８９号公報 特許第３２２５０４１号公報 特許第３２９５０８３号公報

本発明の課題は、上記実状に鑑み、製造コストの低減と優れた溶解性を実現することができる洗剤粒子の製造方法を提供することにある。

本発明者らは、鋭意研究を行った結果、アニオン界面活性剤の酸前駆体と炭酸塩のモル比を規定し、かつ同酸前駆体と炭酸塩の中和による発泡作用を利用してホイップ状混合物を撹拌混合装置内で調製し、次いでホイップ状混合物の体積が一定値以上になってから、これに同一装置内で粉末化剤を加え、同混合物を粒子化するというノンスプレープロセスが、上記課題を解決し得ることを見出し、本発明を完成するに至った。

すなわち、本発明による溶解性に優れた洗剤粒子のバッチ式製造方法は、
下記工程(i) 次いで下記工程(ii)を同一撹拌混合装置内で連続して行うことを特徴とする、溶解性に優れた洗剤粒子の製造方法である。

工程(i) ：
(a) アニオン界面活性剤の酸前駆体物質と(b) 炭酸塩を成分(a) ：成分(b) ＝２：１〜１：２のモル比で撹拌混合装置に投入し、次いで混合し、成分(a) と成分(b) の中和反応による発泡作用でホイップ状混合物が生成するようにする工程、
工程(ii)：
膨脹するホイップ状混合物の体積が成分(a) と成分(b) の混合直後の体積の２倍を超えた段階で、同混合物に粉末化剤としてアルミノケイ酸塩および／または二酸化珪素をホイップ状混合物に対する有姿配合重量比１／２〜２／１で加えて、ホイップ状混合物を粉末化すると同時に造粒し、洗剤粒子を得る工程。

本発明による洗剤粒子の製造方法では、アニオン界面活性剤の酸前駆体と炭酸塩のモル比を規定し、かつ同酸前駆体と炭酸塩の中和による発泡作用を利用してホイップ状混合物を撹拌混合装置内で調製し、次いでホイップ状混合物の体積が一定値以上になってから、同一装置内でこれに粉末化剤を加え、ホイップ状混合物を粒子化するので、製造コストの低減と優れた溶解性を共に実現することができる。

アニオン界面活性剤の酸前駆体(a) としては、アルキルベンゼンスルホン酸、アルキル硫酸、アルファオレフィンスルホン酸、アルキルスルホン酸、脂肪酸などが挙げられ、特にアルキルベンゼンスルホン酸が好ましい。洗剤粒子中の酸前駆体(a) の配合量は、好ましくは６０重量％以下、より好ましくは３０〜５０重量％である。この配合量が多すぎると、粒子径１７００μｍを超える粗粒子ができ易くなり、後工程の粗粒子粉砕機の負荷が高まる。

炭酸塩(b) としては、炭酸水素ナトリウム、軽質炭酸ナトリウム、重質炭酸ナトリウムの粉砕品などが挙げられ、特に軽質炭酸ナトリウムが好ましい。炭酸塩(b) の粒径は好ましくは２５〜５００μｍ、より好ましくは粒径４５〜２５０μｍである。

成分(a) と成分(b) の混合比はモル比で２：１〜１：２、好ましくは２：１〜２：３、より好ましくは１：１〜２：３である。成分(a) に対する成分(b) の比率が低すぎると、成分(a) が酸形態で残存することとなる。成分(a) に対する成分(b) の比率が高すぎると溶解性が著しく悪化する。

粉末化剤の例としては、結晶性アルミノケイ酸塩、二酸化珪素、またはそれらの混合物が挙げられ、特に結晶性アルミノケイ酸塩が好ましい。結晶性アルミノケイ酸塩は、Ａ型の合成ゼオライトで平均粒径０．５〜７．０μｍのものが好ましく、さらに好ましい平均粒径は１．５〜５．５μｍである。粉末化剤は、工程(i) で調製されたホイップ状混合物を工程(ii)において粒状化する目的で投入される。ホイップ状混合物と粉末化剤の混合比は、有姿配合重量比で好ましくは１／２〜２／１、より好ましくは１／１〜３／２である。

洗剤粒子の強度を高める目的で、任意成分として、融点４５℃〜７０℃のポリエチレングリコールおよび／またはノニオン界面活性剤を、工程(ｉ)または工程(ii)において混合物に添加することができる。この任意成分の使用時の形態は粉体のままでもよいが、加熱溶解したペーストが、より早く均一化され調合時間の短縮につながることから好ましい。この任意成分の洗剤中での配合量は、好ましくは０．５〜５．０重量％、より好ましくは２．０〜４．０重量％である。この配合量が少な過ぎると添加効果がなく、多すぎると溶解性が悪くなる。

上記成分に加えて、工程(i) では、他のアニオン界面活性剤、ノニオン界面活性剤、水酸化ナトリウム、水酸化カリウム、蛍光剤、ポリアクリル酸ナトリウム等の公知成分を必要に応じて配合することができ、工程(ii)では、蛍光剤、香料、色素、酵素、重質炭酸ナトリウム、過炭酸ナトリウム、漂白活性化剤等の公知成分を必要に応じて配合することができる。

本発明に用いる撹拌混合装置は、混合槽の内部に攪拌軸を備え、この軸に攪拌羽根を取り付けて粉末の混合を行う形式のミキサーである。例えばヘンシェルミキサー（三井三池化工機社製）、ハイスピードミキサー（深江工業社製）、バーチカルグラニュレーター（パウレック社製）、レディゲミキサー（松坂技研社製）、プロシェアミキサー（太平洋機工社製）、アイリッヒミキサー（Ｅｉｒｉｃｈ社製）等が例示され、特にアイリッヒミキサー（Ｅｉｒｉｃｈ社製）が好ましい。

工程(i) においてアニオン界面活性剤の酸前駆体と炭酸塩の中和による発泡作用を利用して調製したホイップ状混合物の体積が成分(a) と成分(b) の混合直後の体積の約２倍を超える状態とすることで、工程(ii)において粉末化剤が混合し易くなり、ホイップ状混合物の粒子化により生じた粒子は大部分部細かい粒子からなる。また、発泡作用を利用することで、粒子の圧密状態が緩和される効果が得られ、溶解性に優れた粒子が得られる。ホイップ状混合物の体積の発泡倍率の上限は、操作が密閉されたミキサー中で行われることから、限定しなくても本発明の効果に影響を与えないが、洗剤製造の生産性の観点から、発泡倍率は好ましくは約２〜５倍、より好ましくは約２〜４倍である。発泡倍率の調整は、工程(i) において混合物の温度、撹拌時間等の混合条件を調節することにより行われる。

アニオン界面活性剤の酸前駆体と炭酸塩の中和による発泡作用を効果的に発現させるには、撹拌を一旦停止する、すなわち工程(i) と工程(ii)の間に撹拌停止期間を置くことが好ましい。撹拌を完全に止めなくても、撹拌の回転数を下げることにより、ミキサーのせん断力を低下させ、発泡倍率を所定値に調整することもできる。

つぎに、本発明を具体的に説明するために、本発明の実施例およびこれとの比較を示すための比較例をいくつか挙げる。

実施例１
工程(i)
成分(b) としてソーダ灰（軽灰）（セントラル硝子社製）、成分(a) としてアルキルベンゼンスルホン酸（アルキル基の平均炭素数１２、純分９６重量％）、およびポリエチレングリコール（ＰＥＧ６０００Ｓ、三洋化成社製）を、それぞれ表１に示す量で、アイリッヒミキサー（形式：Ｒ０２、容量５Ｌ）に投入し、投入物をパンの回転数：４０ｒｐｍ、攪拌軸の回転数：１０８０ｒｐｍで、２４０秒間均一に撹拌混合した後、ミキサーの運転を停止した。得られたホイップ状混合物の温度は８０℃であった。ミキサーの運転停止により、成分(a) と成分(b) の残存する中和反応による発泡作用でホイップ状混合物中の気泡が著しく増大した。

工程(ii)
ミキサーの運転停止から１８０秒後、ホイップ状混合物の体積は成分(a) と成分(b) の混合直後の体積の２倍を超えた。この段階で、同一撹拌混合装置内で、ホイップ状混合物に結晶性アルミノケイ酸塩（Ａ型、平均粒径２〜５μｍ、合成ゼオライト、含水率７重量％）を表１に示す量で添加し、パンの回転数：４０ｒｐｍ、攪拌軸の回転数：２１６０ｒｐｍで、１８０秒間撹拌を行った。流動性良好な粒状物が得られ、粉温は６０℃であった。尚、全仕込み量は２．０６ｋｇであった。

実施例２〜５、比較例１〜３
各成分の配合量を表１に示すように変えた以外、実施例１と同様の操作を行った。ただし、比較例３では、ホイップ状混合物の体積が工程(i) における成分(a) と成分(b) の混合直後の体積の１．５倍を超えた段階で、工程(ii)で粒状化剤を投入し、ホイップ混合物を粒子化した。同混合物の体積はミキサー停止前の体積に対し、表１に示す倍率で膨脹した。

評価テスト
実施例および比較例で得られた洗剤粒子を溶解性について評価した。評価結果を表１に示す。

溶解性テスト
９．５ｃｍ×７．０ｃｍのティーパックに洗剤粒子サンプルを１０ｇ入れ、漏れないようにホッチキスで閉じた。これをサンプル毎に５個準備し、シャープ社製の二槽式洗濯機（ＳＨＡＲＰ ＥＳ−２５Ｅ ）の洗濯槽内にて５℃に調整した水道水３０Ｌに静かに投入した。これを投入後５分間静置し、標準運転で１５分水中で攪拌した後、サンプル入りティーパックを脱水槽で１分脱水し、乾燥機で１０５℃で１時間乾燥した。乾燥後、下記の式に従って溶解率を算出した。

溶解性の評価基準は下記の通りである。

○：溶解率９５％以上
×：溶解率９５％未満。

本発明の粒子は、一般家庭における洗濯条件の観点から溶解率９５％以上が好ましい。

表１中のモル比は、下記の式により算出した値である。

表１中のホイップ混合物／粉末化剤の比は、下記の式により算出したの値である。

表１において、組成は有姿配合重量で表し、アルキルベンゼンスルホン酸は、アルキル基の平均炭素数１２、純分９６重量％のものであり、軽質炭酸ナトリウムは、実質上無水で粒子径４５〜２５０μｍのものであり、結晶性アルミノケイ酸塩は、Ａ型、合成ゼオライト、含水率７重量％で、粒子径２．０〜５．０μｍの粒子が９０％以上を占めるものである。

Claims (3)

1. 下記工程(i) 次いで下記工程(ii)を同一撹拌混合装置内で連続して行うことを特徴とする、溶解性に優れた洗剤粒子の製造方法。
   工程(i) ：
   (a) アニオン界面活性剤の酸前駆体物質と(b) 炭酸塩を成分(a) ：成分(b) ＝２：１〜１：２のモル比で撹拌混合装置に投入し、次いで混合し、成分(a) と成分(b) の中和反応による発泡作用でホイップ状混合物が生成するようにする工程、
   工程(ii)：
   膨脹するホイップ状混合物の体積が成分(a) と成分(b) の混合直後の体積の２倍を超えた段階で、同混合物に粉末化剤としてアルミノケイ酸塩および／または二酸化珪素をホイップ状混合物に対する有姿配合重量比１／２〜２／１で加えて、ホイップ状混合物を粉末化すると同時に造粒し、洗剤粒子を得る工程。
   
2. (a) アニオン界面活性剤の酸前駆体物質と(b) 炭酸塩を成分(a) ：成分(b) ＝２：１〜２：３のモル比で混合する請求項１記載の方法。
   
3. 工程(i)の後、撹拌停止期間を置く請求項１または２記載の製造方法。