生命科学関連特許情報

特許情報キャッシュ

千葉 圭祐 今井 和久 河野 潤 冨藤 健 JP 2008094941 公開特許公報(A) 20080424 2006277466 20061011 アルキルベンゼンスルホン酸塩組成物の製造方法 花王株式会社 000000918 大谷 保 100078732 東平 正道 100081765 片岡 誠 100089185 平澤 賢一 100119666 千葉 圭祐 今井 和久 河野 潤 冨藤 健 C11D 1/22 20060101AFI20080328BHJP C07C 309/31 20060101ALN20080328BHJP C07C 303/32 20060101ALN20080328BHJP JPC11D1/22C07C309/31C07C303/32 5 ＯＬ 8 4H003 4H006 4H003AB19 4H003DA01 4H003DA05 4H003DA17 4H006AA03 4H006AB68 4H006AB70 4H006BE10 本発明はアルキルベンゼンスルホン酸塩組成物の製造方法に関し、詳しくは、高濃度でありながら低粘性であるアルキルベンゼンスルホン酸塩組成物の製造方法に関する。 アルキルベンゼンスルホン酸塩は、アルキルベンゼンのスルホン化物を適当なアルカリ性物質で中和することにより得られ、良好な起泡性や浸透性、及び高い乳化力を持つことから、家庭用洗剤、例えば衣料用、食器用、住居用洗剤の界面活性剤として広く使用されている。また、工業用途では、乳化重合用乳化剤、各種洗浄剤、農薬用乳化剤、潤滑油添加剤等の非常に多くの分野で利用されている。 一般に、アルキルベンゼンスルホン酸塩は液状組成物又は水を含有するペーストとして製造されるが、多大な使用量を誇る衣料用洗剤としては粉末の形態で使用される。このため、粉末化に要するエネルギーや輸送コストの低減の観点から、アルキルベンゼンスルホン塩の液状組成物及びペーストはできるだけ高濃度であることが望ましい。しかしながら、アルキルベンゼンスルホン酸塩は、有効分濃度の上昇と共に著しく増粘し、製造設備に大きな負荷をかけ、例えば撹拌モーターの破損や配管の閉塞というトラブルが生じている。 従って、アルキルベンゼンスルホン酸塩の濃度を低下させることなく、これを高濃度で含む組成物の粘性を改善できれば、設備負荷の軽減と共に、生産効率の上昇、省エネルギー化、輸送コストの減少が達成でき、工業的に極めて有利である。 一方、原料となるアルキルベンゼンの製造法としては、モノクロパラフィン法（ＭＣＰ法）と内部オレフィン法（ＵＯＰ法）の２つが代表的である。ＭＣＰ法由来のアルキルベンゼンは２−フェニル体含有量が多く、それを用いたアルキルベンゼンスルホン酸塩は高濃度においてもある程度の流動性を有している。それに対し、ＵＯＰ法由来のアルキルベンゼンは２−フェニル体の含有量が少なく、そのスルホン化物の中和においての増粘がＭＣＰ法のものに比べ著しい。ところが、近年、アルキルベンゼンの製造法の殆どがＵＯＰ法へ移行しており、高濃度アルキルベンゼンスルホン酸塩の効率的な製造方法が望まれている。 高濃度界面活性剤組成物を製造する方法としては、例えば、アルキルベンゼンスルホン酸の中和反応を、高剪断ニーダーを用いて設備的に解決する方法（特許文献１）が知られている。また、アルキルサルフェート（ＡＳ）又はアルキルエーテルサルフェート（ＡＥＳ）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濃度を上げる方法（特許文献２）が知られている。しかしながら、ＡＳやＡＥＳはアルキルベンゼンスルホン酸塩（ＬＡＳ）とは異なり、高濃度（例えば６０〜７５質量％）では減粘するため、粘性を低下させる工夫の必要がない技術分野である。 一方、高濃度アルキルベンゼンスルホン酸塩の粘性を低下させる方法としては、例えば高濃度アルキルベンゼンスルホン酸塩にレオロジー改質剤として、アルキルジアリルアルカン等のスルホン酸塩誘導体を添加する方法（特許文献３）、アルキルエーテルサルフェート（ＡＥＳ）等を添加する方法（特許文献４）、芳香族系添加物を添加したアルキルベンゼンをスルホン化し、中和する方法（特許文献５）等が知られている。しかしながら、特許文献３〜５の方法は、最終中和物に添加物を加えて粘性を低下させる方法であり、製造技術のみで粘性を低下させる方法ではない。特開平２−２１８６５８号公報特開昭５５−６４５６４号公報特開昭５４−６５１８７号公報特開２００３−１４７３９０号公報ドイツ特許出願公開第３７１８８９６号明細書 本発明者らの検討によると、アルキルベンゼンスルホン酸塩の粘性は有効分が６０質量％程度までは、容易に撹拌可能な流動性を有しているが、６０質量％を超える高濃度領域においては著しい増粘が生じ、撹拌が難しくなることが判明している。このため、高濃度対応ではない設備において、有効分が６０質量％以上の高濃度品を得るには、設備上製造が可能な領域にまで製造規模を縮小せざるを得なかった。 本発明は、高濃度でありながら低粘性のアルキルベンゼンスルホン酸塩組成物及びその製造方法を提供することを課題とする。 本発明者らは、アルキルベンゼンスルホン酸塩の製造工程において、アルキルベンゼンスルホン酸塩の撹拌性が良好な濃度領域において、あらかじめ粗中和物を作っておき、そこへアルキルベンゼンスルホン酸を添加して、ｐＨが酸性である領域を経由するようにして中和を行うことにより、最終中和物の粘性を従来法で得られたものよりも大幅に低下させることができることを見出した。 すなわち、本発明は次の（１）〜（３）を提供する。（１）下記の（ａ）、（ｂ）及び（ｃ）工程を含むアルキルベンゼンスルホン酸塩組成物の製造方法。（ａ）下記式（１）で表されるアルキルベンゼンスルホン酸をアルカリ性物質にて中和し、粗中和物を得る工程 Ｒ−Ｃ6Ｈ4ＳＯ3Ｈ （１）（式中、Ｒは炭素数６〜２０のアルキル基を示す。）（ｂ）粗中和物に前記アルキルベンゼンスルホン酸を添加し、酸性混合物を得る工程（ｃ）酸性混合物にアルカリ性物質を添加し、中和する工程（２）前記（１）の製造方法によって得られたアルキルベンゼンスルホン酸塩組成物。 本発明方法によれば、高濃度でありながら低粘性のアルキルベンゼンスルホン酸塩組成物を効率よく製造することができる。また、高濃度においても設備への負担が軽微であるため、高粘度対応ではない製造設備においても、生産性よく高濃度アルキルベンゼンスルホン酸塩組成物を製造することができる。 本発明のアルキルベンゼンスルホン酸塩組成物の製造方法は、（ａ）下記式（１）で表されるアルキルベンゼンスルホン酸をアルカリ性物質にて中和し、粗中和物を得る工程 Ｒ−Ｃ6Ｈ4ＳＯ3Ｈ （１）（式中、Ｒは炭素数６〜２０のアルキル基を示す。）（ｂ）粗中和物に前記アルキルベンゼンスルホン酸を添加し、酸性混合物を得る工程、及び（ｃ）酸性混合物にアルカリ性物質を添加し、中和する工程を含むことを特徴とする。（ａ）工程 （ａ）工程で用いられるアルキルベンゼンスルホン酸は、好ましくは炭素数８〜１８、より好ましくは炭素数１０〜１６のアルキル基を有するアルキルベンゼンを、公知の方法によりスルホン化して得られるものである。 用いることのできる原料アルキルベンゼンとしては、オクチルベンゼン、デシルベンゼン、ドデシルベンゼン、トリデシルベンゼン、テトラデシルベンゼン、ペンタデシルベンゼン、ヘキサデシルベンゼン、オクタデシルベンゼン、あるいはこれらの混合物が挙げられる。 スルホン化剤としては、例えば、三酸化硫黄（液体又は気体）、三酸化硫黄含有ガス、発煙硫酸、クロルスルホン酸等を用いることができるが、特に、廃硫酸及び廃塩酸等の発生を防止する観点から、三酸化硫黄をアルキルベンゼンと同時にガス状又は液状で連続的に供給する方法が好ましい。三酸化硫黄を用いる場合は、スルホン化後に微量に残る酸無水物を加水分解することによりアルキルベンゼンスルホン酸を得ることが好ましい。 スルホン化剤の使用量は、芒硝、硫酸、未反応アルキルベンゼンを低減する等の観点から、アルキルベンゼンに対し、好ましくは０．８〜１．２倍モル、より好ましくは０．９〜１．１倍モルである。 上記の方法により得られるアルキルベンゼンスルホン酸は、通常、純度が９２〜９７質量％、遊離硫酸０．５〜４質量％、水０．２〜１．０質量％、油分０．５〜４質量％を含有する組成を有している。 （ａ）工程においては、上記方法により得られたアルキルベンゼンスルホン酸を、アルカリ性物質にて中和し、粗中和物を得る。ここで言う粗中和物とは、有効成分であるアルキルベンゼンスルホン酸塩濃度が目的濃度（最終中和物の濃度）にまで達していない中和物を意味するものである。 用いることのできるアルカリ性物質としては、水酸化ナトリウム、水酸化カリウム、水酸化リチウム、水酸化アンモニウム、トリエタノールアミン等があげられるが、それらの中でも水酸化ナトリウムが特に好ましい。 （ａ）工程における中和は、アルキルベンゼンスルホン酸当量のアルカリ性物質を用いて、例えば撹拌翼付きの反応槽内で撹拌しつつ行い、撹拌を容易にする観点から、アルキルベンゼンスルホン酸塩の有効分濃度を好ましくは５５〜６２質量％、より好ましくは５７〜６２質量％に調整した粗中和物を得る。このときの温度条件としては特に制限はないが、粗中和物の粘性調整、撹拌負荷低減の観点から、好ましくは５５℃以下、より好ましくは４０〜５５℃に制御することが望ましい。（ｂ）工程 （ｂ）工程においては、（ａ）工程で得られた粗中和物に前記アルキルベンゼンスルホン酸を添加し、〔アルキルベンゼンスルホン酸／アルキルベンゼンスルホン酸塩粗中和物〕の酸性混合物を得る。添加するアルキルベンゼンスルホン酸の量は、最終中和物におけるアルキルベンゼンスルホン酸塩の有効分濃度が、好ましくは６２〜７５質量％、より好ましくは６３〜７０質量％となる量とする。 この混合物は、例えば撹拌翼付きの反応槽内にて適当な時間撹拌しながら酸性に保持される。酸性保持時間（撹拌時間）は特に制限はないが、通常、最終中和物の粘度を低下させる観点から、好ましくは１時間以上、より好ましくは２時間以上、更に好ましくは３時間以上、特に好ましくは４時間以上である。しかし４時間以上撹拌することによる更なる粘度低下は期待できず、酸性保持時間が長いほど本発明の効果が増大するわけではない。 撹拌中の混合物のｐＨは常に酸性である必要はないが、酸性の時間をできるだけ長くすることが好ましく、ｐＨ値としては、好ましくはｐＨ４以下、より好ましくはｐＨ３以下、特に好ましくはｐＨ１〜２となるように制御する。 本発明の効果を損なわない範囲であれば、前記混合物のｐＨが一時的にアルカリ性となってもよい。（ｃ）工程 （ｃ）工程においては、（ｂ）工程で得られた酸性混合物に対して、中和当量のアルカリ性物質を添加し、該酸性混合物を中和し、最終中和物を得る。用いることのできるアルカリ性物質は前記と同じであり、このときの温度条件も前記（ａ）工程で記載した条件と同様である。 本発明においては、前記（ａ）工程、（ｂ）工程、及び（ｃ）工程を含んでいればよく、前記（ｂ）工程と（ｃ）工程は、目標とする最終中和物の有効分濃度が目標値に到達するまで何回でも繰り返し行うことができる。 前記（ａ）〜（ｃ）工程で使用する装置に特に制限はないが、温度制御用ジャケット、循環ライン、及びｐＨメーターを備えた撹拌翼付きの中和反応槽を用いることで中和操作を効率的に行うことが出来、このとき攪拌翼は、攪拌性能の観点からスパイラル型であることが望ましい。 本発明方法により得られるアルキルベンゼンスルホン酸塩（最終中和物）は、低粘性であり、その降伏応力は、好ましくは１４００Ｐａ以下、より好ましくは１３００Ｐａ以下、特に好ましくは１２００Ｐａ以下である。ここで、降伏応力は、ジャスコインタナショナル株式会社製レオメーター「ＶＡＲ-５０ビスコアナライザー」を用い、温度５０℃、剪断速度１ｓｅｃ-1で７０秒間プレシェアを行った後、５０℃にて０．００１〜２０００Ｐａまで２４０秒間で徐々に剪断をかけていき、剪断速度が１００ｓｅｃ-1になったときに生じる応力を測定した値をいう。 また、得られるアルキルベンゼンスルホン酸塩組成物は、その有効分濃度が、好ましくは６２〜７５質量％、より好ましくは６３〜７０質量％という高濃度である。このため、ペースト状スラリーのまま、噴霧乾燥法によらずに、真空薄膜乾燥法、真空撹拌乾燥法等の公知の簡便な乾燥方法を採用して粉末化することができるので、乾燥に要するエネルギーを大幅に削減することができる。実施例１（ａ）アルキルベンゼン（新日本石油株式会社製、商品名：アルケンＬ）にＳＯ3ガスを接触させ、〔ＳＯ3／アルキルベンゼン〕の反応モル比＝１．０３０の条件でスルホン化して、アルキルベンゼンスルホン酸を得た。 得られたアルキルベンゼンスルホン酸１６３６ｋｇを２７質量％の水酸化ナトリウム水溶液７６３．２ｋｇに添加し、撹拌翼付きの反応槽にて、槽内温度を４５〜５５℃の範囲で制御するよう撹拌しながら中和を行った。中和後のｐＨは７で、有効分が６０質量％のアルキルベンゼンスルホン酸塩の粗中和物を得た。（ｂ）得られた粗中和物に対し、イオン交換水を１２８ｋｇ、前記アルキルベンゼンスルホン酸を５７６．２ｋｇ添加し、混合物のｐＨを１〜２に維持しながら４時間撹拌した。（ｃ）得られた混合物に３２質量％水酸化ナトリウム水溶液２２３．５ｋｇを添加して中和を行い、有効分６３質量％のアルキルベンゼンスルホン酸塩を得た。（ｂ’）得られた中和物に対し、イオン交換水１２８ｋｇと前記アルキルベンゼンスルホン酸３５６．２ｋｇを添加し、ｐＨを１〜２に維持しながら１時間撹拌した。（ｃ’）得られた混合物に３２質量％水酸化ナトリウム水溶液１４８．１ｋｇを添加して中和を行い、有効分６５質量％でｐＨが７〜８であるアルキルベンゼンスルホン酸塩を得た。 得られた中和物に無水硫酸ナトリウム（分離抑制剤）を３６ｋｇ加えて撹拌し、最終中和物とした。 得られた最終中和物の粘性を充填圧力及び降伏応力で評価した。充填圧力としては、容器充填時のポンプ圧を測定し、降伏応力としては、ジャスコインタナショナル株式会社製レオメーター「ＶＡＲ-５０ビスコアナライザー」を用いて、温度５０℃、剪断速度１ｓｅｃ-1で７０秒間プレシェアを行った後、５０℃にて０．００１〜２０００Ｐａまで２４０秒間で徐々に剪断をかけていき、剪断速度が１００ｓｅｃ-1になったときに生じる応力を測定した。 その結果、得られた最終中和物の充填圧力は０．５〜１．０ＭＰａ、降伏応力は１１０６Ｐａであった。なお、充填圧力１．０ＭＰａで容器への充填を開始したが、流動性が良好なことから充填圧力を０．５ＭＰａまで低下させても充填できた。アルキルベンゼンスルホン酸塩の最終中和物は、比較例１及び２で得られた最終中和物に比べて軟らかであった。比較例１ ２２質量％水酸化ナトリウム１４５５．３ｋｇに、実施例１で得られたアルキルベンゼンスルホン酸を２５０８．７ｋｇ添加し、撹拌翼付きの反応槽にて、槽内温度を４５〜５５℃の範囲で制御するよう撹拌しながら中和を行った。中和後のｐＨが中性で、有効分が６５質量％であるアルキルベンゼンスルホン酸塩の中和物を得た。 得られた粗中和物に無水硫酸ナトリウムを３６ｋｇ添加し、撹拌して最終中和物とした。 得られた最終中和物の粘性評価を実施例１と同様にして行った結果、充填圧力は１．０〜１．８ＭＰａ、降伏応力は１６５７Ｐａであった。なお、充填圧力１．０ＭＰａで容器への充填を開始したが、配管閉塞により充填が不可能となったため、圧力を１．８ＭＰａまで上昇させて充填を行った。比較例２ 実施例１で得られたアルキルベンゼンスルホン酸１６３６ｋｇを、２７質量％の水酸化ナトリウム水溶液７６３．２ｋｇに添加し、撹拌翼付きの反応槽にて、槽内温度を４５〜５５℃の範囲で制御するよう撹拌しながら中和を行った。中和後のｐＨは中性で、有効分が６０質量％のアルキルベンゼンスルホン酸塩の粗中和物を得た。 得られた粗中和物に対し、イオン交換水を１２８ｋｇ、３２質量％水酸化ナトリウム水溶液２２３．５ｋｇを添加し、混合物のｐＨを１０〜１２に維持しながら１時間撹拌した。 得られた混合物に対し、前記アルキルベンゼンスルホン酸を５７６．２ｋｇ添加して中和を行い、有効分６３質量％のアルキルベンゼンスルホン酸塩を得た。 得られたアルキルベンゼンスルホン酸塩にイオン交換水１２８ｋｇと３２質量％水酸化ナトリウム水溶液１４８．１ｋｇを添加し、ｐＨを１０〜１２に維持しながら１時間撹拌した。 得られた混合物に、前記アルキルベンゼンスルホン酸３５６．２ｋｇを添加して中和を行い、有効分が６５質量％であるアルキルベンゼンスルホン酸塩を得た。 得られた中和物に無水硫酸ナトリウムを３６ｋｇ加えて撹拌し、最終中和物とした。 得られた最終中和物の粘性評価を行った結果、充填圧力は１．０ＭＰａ、降伏応力は１５１４Ｐａであった。なお、充填圧力１．０ＭＰａで容器への充填は可能であったが、アルキルベンゼンスルホン酸塩の最終中和物の硬さは比較例１で得られた最終中和物と同程度であった。 下記の（ａ）、（ｂ）及び（ｃ）工程を含むアルキルベンゼンスルホン酸塩組成物の製造方法。（ａ）下記式（１）で表されるアルキルベンゼンスルホン酸をアルカリ性物質にて中和し、粗中和物を得る工程 Ｒ−Ｃ6Ｈ4ＳＯ3Ｈ （１）（式中、Ｒは炭素数６〜２０のアルキル基を示す。）（ｂ）粗中和物に前記アルキルベンゼンスルホン酸を添加し、酸性混合物を得る工程（ｃ）酸性混合物にアルカリ性物質を添加し、中和する工程 （ａ）工程における粗中和物中のアルキルベンゼンスルホン酸塩の濃度が５５〜６２質量％である、請求項１に記載のアルキルベンゼンスルホン酸塩組成物の製造方法。 請求項１又は２に記載の製造方法によって得られたアルキルベンゼンスルホン酸塩組成物。 最終中和物におけるアルキルベンゼンスルホン酸塩の有効分濃度が６２〜７５質量％である、請求項３に記載のアルキルベンゼンスルホン酸塩組成物。 ５０℃における降伏応力が１４００Ｐａ以下である、請求項４に記載のアルキルベンゼンスルホン酸塩組成物。 【課題】高濃度でありながら低粘性のアルキルベンゼンスルホン酸塩組成物及びその製造方法を提供する。【解決手段】（１）（ａ）アルキルベンゼンスルホン酸を苛性アルカリにて中和し、粗中和物を得る工程、（ｂ）粗中和物に前記アルキルベンゼンスルホン酸を添加し、酸性混合物を得る工程、及び（ｃ）酸性混合物に苛性アルカリを添加し、中和する工程を含むアルキルベンゼンスルホン酸塩組成物の製造方法、及び（２）その製造方法によって得られたアルキルベンゼンスルホン酸塩組成物である。【選択図】なし

ページのトップへ戻る

生命科学データベース横断検索へ戻る