JP2005060149A - 結晶性アルカリ金属珪酸塩の処理方法 - Google Patents

結晶性アルカリ金属珪酸塩の処理方法 Download PDF

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Abstract

【課題】結晶性アルカリ金属珪酸塩の分解による針状結晶生成を抑制する処理方法を提供すること、並びに該処理方法にて処理した結晶性アルカリ金属珪酸塩、更には該結晶性アルカリ金属珪酸塩を含有し、保存安定性が良好な洗剤組成物を提供すること。
【解決手段】(A)結晶性アルカリ金属珪酸塩と、(B)水とを、(B)/(A)=0.005〜0.250の重量比で混合し、混合による粒子成長度が1.5以下である結晶性アルカリ金属珪酸塩の処理方法、該処理方法で得られる結晶性アルカリ金属珪酸塩、並びに前記処理方法で得られる結晶性アルカリ金属珪酸塩を少なくとも一種含有する洗剤組成物。
【選択図】 なし

Description

本発明は、結晶性アルカリ金属珪酸塩と水を一定条件下で混合させる結晶性アルカリ珪酸塩の処理方法、該処理方法にて得られる結晶性アルカリ金属珪酸塩、及び該結晶性アルカリ金属珪酸塩を含有してなる洗剤組成物に関する。更に詳しくは、結晶性アルカリ金属珪酸塩の分解による針状結晶の生成を抑制する処理方法と該方法によって処理した結晶性アルカリ金属珪酸塩、及び該結晶性アルカリ金属珪酸塩を含有する洗剤組成物に関する。
結晶性アルカリ金属珪酸塩は、良好なアルカリ緩衝作用を付与するのみならず、優れた水軟化性(カルシウム、マグネシウム捕捉能)を併せ持つマルチビルダーである。結晶性アルカリ金属珪酸塩の特徴の一つとして、水に対して溶解性を持つことが挙げられ、この特徴により、水に溶けないゼオライトにはないアルカリ緩衝作用を呈することが可能となる。また、水に溶けるということから、すすぎ性が良好で、衣類への残留性が低いという利点も併せ持つ。
しかしながら、結晶性アルカリ金属珪酸塩の特徴である水への溶解性の高さはアルカリ緩衝能などの面で利点であると同時に、空気中の水分を吸収し易い性質を伴うが故に、保存によってイオン交換能やアルカリ緩衝能が劣化しやすいという欠点にもなる。特に、結晶性アルカリ金属珪酸塩が炭酸ガスや水を吸収して結晶相が分解し、針状の結晶が新たに生成してくるという特徴は、洗剤に結晶性アルカリ金属珪酸塩を配合した際に、分解生成した針状結晶が洗剤粒子間を架橋して洗剤をケーキングさせるという現象が引き起こす。従って、この現象を抑制することは結晶性アルカリ金属珪酸塩を洗剤に配合する上で重要な課題となっている。
特許文献1では、水分を実質上含まない系において、非イオン性界面活性剤とラメラ配向をとり得る陰イオン性界面活性剤の酸前駆体に結晶性アルカリ金属珪酸塩を配合することで上記酸前駆体を中和することにより、非イオン界面活性剤を含んだゲル化物を形成させ、融点が45℃以上で平均分子量が1000以上の水溶性非イオン性有機化合物をバインダーにして攪拌型混合機で転動造粒するという耐ケーキング性に優れた結晶性アルカリ金属珪酸塩顆粒の製造方法が示されている。しかしながらこの方法では、結晶性アルカリ金属珪酸塩を顆粒化することによって表面積が減少することと、水溶性非イオン性有機化合物が融点上昇剤として働くために非イオン界面活性剤のシミだしが抑制されたことによる効果が大きく、洗剤に配合した際のケーキングの主原因である針状結晶の生成を抑制している訳ではない。
特開平10−158699号公報
従って、本発明の目的は、結晶性アルカリ金属珪酸塩の分解による針状結晶生成を抑制する処理方法を提供すること、並びに該処理方法にて処理した結晶性アルカリ金属珪酸塩、更には該結晶性アルカリ金属珪酸塩を含有し、保存安定性が良好な洗剤組成物を提供することである。
本発明者らは、特定の組成を有する結晶性アルカリ金属珪酸塩と水を一定の重量比及び一定の温度で混合する処理を施すことによって、結晶性アルカリ金属塩の結晶相の分解による針状結晶の生成を抑制できることを見出した。また本発明者らは、該処理方法で処理した結晶性アルカリ金属塩を洗剤に配合した場合、洗剤組成物の保存安定性、特に、耐ケーキング性が向上することを見出し、本発明を完成するに至った。
即ち、本発明の要旨は、
〔1〕(A)結晶性アルカリ金属珪酸塩と、
(B)水とを、
(B)/(A)=0.005〜0.250の重量比で混合し、混合による粒子成長度が1.5以下である結晶性アルカリ金属珪酸塩の処理方法、
〔2〕前記〔1〕記載の処理方法で得られる結晶性アルカリ金属珪酸塩、
〔3〕前記〔1〕記載の処理方法で得られる結晶性アルカリ金属珪酸塩を少なくとも一種含有する洗剤組成物、並びに
〔4〕界面活性剤担持用顆粒群に液状の界面活性剤と前記〔1〕記載の処理方法で得られる結晶性アルカリ金属珪酸塩とを混合して得られる洗剤組成物
に関する。
本発明を用いることにより、分解による針状結晶生成が少ない結晶性アルカリ金属珪酸塩を得ることができ、かかる結晶性アルカリ金属珪酸塩を用いることで、保存安定性が良好な洗剤組成物を製造することができるという効果が奏される。
1.(A)成分 結晶性アルカリ金属珪酸塩
本発明において、処理対象となる結晶性アルカリ金属珪酸塩(以下、原料結晶性アルカリ金属珪酸塩ともいう)は、アルカリ金属の珪酸塩であり、イオン交換能を有し、水に溶解しアルカリ性を呈するものが好ましい。イオン交換能は、例えばCaイオン交換能の測定方法によって測定できる。その値は特に限定されるものではないが、120〜250mg/gが好ましく、130〜250mg/gが特に好ましい。さらに好ましくは140〜250mg/gで、この領域のものは、洗剤用のCaイオン交換体として利用する場合に少量で効力を発揮するため、コンパクト洗剤に配合可能な点で好ましい。
そのようなイオン交換能を有する原料結晶性アルカリ金属珪酸塩として、式(I):
xM2 O・ySiO2 ・zMeO・wH2 O (I)
(式中、MはNa及び/又はKを示し、MeはCa及び/又はMgを示し、y/x=0.5〜4.0、z/x=0〜1.0、MeO中のMg/Ca=0〜10であり、wは0〜20のである。)
で表される組成のものが好適である。このような組成のアルカリ金属珪酸塩としては、例えば、メタ珪酸ナトリウム、メタ珪酸カリウム、粉末1号珪酸ナトリウム、粉末2号珪酸ナトリウム等が挙げられる。また、特にイオン交換能の高いアルカリ金属珪酸塩として特公平1−41116号公報記載の結晶質アルカリ金属珪酸塩が例示される。
更に高いイオン交換能を発現する、より好ましいアルカリ金属珪酸塩としては、上記の式(I)において、さらに、y/x=1.0〜2.1、z/x=0.001〜1.0のアルカリ金属珪酸塩が挙げられる。このような組成のアルカリ金属珪酸塩は、特許公報第2525318号記載の合成無機ビルダーが好適である。
また、本発明においては、カリウムを含有するアルカリ金属珪酸塩を用いることにより、その保存安定性を一段と向上させることができる。このような好適な、カリウムを含有するアルカリ金属珪酸塩の組成としては、上記の式(I)において、さらに、y/x=1.4〜2.1、z/x=0.001〜1.0、M2 O中のK/Na=0.09〜1.11で表される組成が挙げられる。このようなアルカリ金属珪酸塩としては、特許公報第2525342号記載の結晶性アルカリ金属珪酸塩が特に好適例として挙げられる。
これらの原料結晶性アルカリ金属珪酸塩の中でも、カルシウムやマグネシウムなどの硬度成分捕捉能の観点から最も好ましいのは、式中のx=1、y=2、z=0で、M=Naである結晶性層状二珪酸ナトリウムNa2 O・2SiO2 ・wH2 Oである。該結晶性層状二珪酸ナトリウムはα、β、δ及びεの多型の相から構成される。商業的な製品では、非晶質画分も存在し得る。そのため、商業的な製品でのyの値は奇数であっても小数点以下を含む値になっても良い。好ましくは、yは1.9以上かつ2.2以下である。好ましい結晶性層状二珪酸ナトリウムは、0〜40重量%の割合のα−二珪酸ナトリウム、0〜40重量%の割合のβ−二珪酸ナトリウム、40〜100重量%の割合のδ−二珪酸ナトリウム、0〜40重量%の割合の非晶質画分からなる。特に好ましい結晶性層状二珪酸ナトリウムは、7〜21重量%の割合のα−二珪酸ナトリウム、0〜12重量%の割合のβ−二珪酸ナトリウム、65〜95重量%の割合のδ−二珪酸ナトリウム、0〜20重量%の割合の非晶質画分からなる。最も好ましいものは、δ−二珪酸ナトリウムを80〜100重量%の割合で含む結晶性層状二珪酸ナトリウムである。
結晶性アルカリ金属珪酸塩は上記のものを単独で使用しても良いし、数種類のものを混ぜて混合物として使用してもよい。
2.(B)成分 水
(B)成分の水はそれ単独で用いるのみならず、任意にアルカリ金属の硫酸塩、炭酸塩、及び珪酸塩の水溶液や水分散液の形で与えることもできる。コストの観点からは水単独で用いるのが好ましい。
適当な水の例としては、水道水、蒸留水、イオン交換水、水蒸気、脱イオン水、工業用水(不純物の少ないもの)などが挙げられる。(A)成分として商業的な結晶性アルカリ金属珪酸塩を用いる場合、該結晶性アルカリ金属珪酸塩には、製造や貯蔵に由来する少量の水が予め含まれている可能性がある。しかしながら、このような製造に由来する水は濃度が低すぎるため、結晶性アルカリ金属珪酸塩中の結晶成長の抑制には寄与しない。また貯蔵の条件が悪く、大量の水を吸湿してしまった場合は、既に結晶相の分解が始まっている上に、粉体の表面層に水が偏在する不均一な状態になっているため、結晶性アルカリ珪酸塩の結晶相の分解を抑制する効果は低い。従って、結晶性アルカリ金属珪酸塩の保存安定性を上げるためには、一定条件下で水と結晶性アルカリ金属珪酸塩を混合するという操作が必要である。
任意成分であるアルカリ金属塩としては、リチウム、カリウム、及びナトリウムの塩が好ましいが、中でもリチウムは耐水性が高くて好ましい。従って、硫酸リチウム、炭酸リチウム、珪酸リチウムは、(B)成分の任意成分として特に好ましい。商業的に入手可能な珪酸リチウムとしては、日産化学(株)製のリチウムシリケート、日本化学(株)製の珪酸リチウムがある。
任意成分については、単独で含有させても良いし、組み合わせて含有しても良いし、含有しなくても良い。組み合わせて含有させる場合は、水と任意成分を順番に一つずつ(A)成分と混合しても良いし、事前に水と任意成分を混合してから、(A)成分と混合しても良い。任意成分が固体のものを含む場合は、事前に固体のものを液体に溶解又は分散させておくと、(A)成分と混合性が高まって好ましい。例えば硫酸リチウムのような粉末の任意成分を含有させる場合、事前に水に溶解させて水溶液にしてから(A)成分と混合するのが好ましい。また固体の任意成分を水への溶解度以上に含有させる場合は、粉砕を行うと混合性が高まり好ましい。その際、該粉末を水に分散させる前に事前に乾式粉砕しても良いし、水に分散してから湿式粉砕を行っても良い。粉砕方法については、後述する(A)成分との混合に使用する粉砕機が使用できる。
上記のアルカリ金属塩は、(B)成分である水に対する重量比として、好ましくは40/ 60以下であり、より好ましくは30/70以下、更に好ましくは20/80以下である。また、特にリチウム塩を配合する場合には、耐水性の観点から1/99以上が好ましい。
3.原料結晶性アルカリ金属珪酸塩の処理方法
本発明の処理方法は、前記(A)成分と前記(B)成分を一定条件下で混合することである。(A)と(B)の重量比は、(B)/(A)=0.0020〜0.250であり、好ましくは(B)/(A)=0.005〜0.250であり、より好ましくは(B)/(A)=0.005〜0.100であり、更に好ましくは(B)/(A)=0.010〜0.083である。
(A)成分と(B)成分との混合方法は、本発明にとって本質的に重要な事項であるが、両成分の十分な混合を保証するものであれば、どのような方法で行っても良い。また水が必須成分として含有されるので、混合の際には、液状成分を噴出、噴霧する技術を併用するのが好ましい。
(A)成分と(B)成分とを緊密に混合するために用いられる粉砕装置や混合装置は特に限定されるわけではないが、以下に示されるものが好ましく用いられる。
粉砕装置としては、化学便覧(化学工学会編、p.826〜838(1998))記載の粉砕機が用いられ、例えば以下のものが挙げられる。
(1)圧力や打撃力により粉砕する装置で、例えばジョークラッシャー、ジャイレトリクラッシャー、ロールクラッシャー、ロールミル等がある。
(2)高速回転するローター周辺に打撃板が固定され、ローターと打撃板とによるせん断力等によって処理物を粉砕する装置で、例えばハンマーミル、インパクトクラッシャー、ピンミル等がある。
(3)リング上にロールもしくはボールが押しつけられつつ回転し、その間で処理物をすりつぶして粉砕する装置で、例えばリングローラーミル、リングボールミル、遠心ローラーミル、ボールベアリングミル等がある。
(4)円筒形の粉砕室を備え、その粉砕室の中に粉砕媒体としてボールやロッドを入れて回転もしくは振動させることにより処理物を粉砕する粉砕装置で、例えばボールミル、振動ミル、遊星ミル等がある。
(5)円筒形の粉砕室を備え、その粉砕室にボールまたはビーズなどの粉砕媒体を入れ、この媒体に挿入したディスク型やアニュラー型の攪拌機構による、せん断、摩擦作用によって処理物を粉砕する装置で、タワーミル、アトライター、サンドミル等がある。
(6)高速回転する径の小さい円板間に液体を流し、強いせん断力を加えて分散・粉砕する装置でコロイドミル等がある。
次に混合装置であるが、以下のものが例示される。
(1)混合槽内部に攪拌軸を有し、この軸に攪拌羽根を取り付けて、混合を行う形式のミキサー。例えばヘンシェルミキサー、ハイスピードミキサー(深江工業(株)製)等がある。
(2)粉体投入口を備えた竪型シリンダーと混合ブレードを備えたメインシャフトより成り、メインシャフトは上部軸受けによって支えられ、排出側がフリーになっている構造の連続ミキサー。例えばフレキソミックスミキサー((株)パウレック製)がある。
(3)攪拌ピンを有した円盤の上部に原料を投入し、この円盤を高速回転させて、せん断作用によって混合を行う連続ミキサー。例えばフロージェットミキサー((株)粉研パウテックス製)、スパイラルピンミキサー(太平洋機工(株)製)等がある。
混合時間は、好ましくは1秒から50分、特に好ましくは10秒から10分である。また特に混合機を使用せずに水、水溶液、水分散液をガス状、蒸気、エアロゾル様の状態で結晶性アルカリ金属珪酸塩との接触/混合を行うことも可能である。
混合操作を行う際、混合物の温度は、1〜28℃、好ましくは5〜25℃、更に好ましくは10〜25℃に調整することが好ましい。この範囲であれば、水が揮発する量は極少量に抑えられ、結晶性アルカリ金属珪酸塩を効率的に処理できる。
上記混合処理によって、(A)成分の表面に(B)成分を接触させて、(A)成分の表面を改質することが本発明の本質であり、(B)成分がバインダーとなり(A)成分の粒子同士を接着させるのは、改質された表面が減少するので好ましくない。従って、かかる混合処理によって、(A)成分の平均粒径は変化しないことが好ましい。平均粒径の変化を表現する因子として、式(2)で定義される粒子成長度を用いることができ、粒子成長度としては1.5以下が好ましく、1.3以下がより好ましく、1.1以下が更に好ましい。
粒子成長度=(処理後の結晶性アルカリ珪酸塩の平均粒径)/((A)成分の平均粒径)・・・式(2)
かかる処理によって得られる結晶性アルカリ金属珪酸塩の平均粒径は、分散性と保存安定性の観点から1μm以上が好ましく、5μm以上がより好ましく、7μm以上が特に好ましい。またイオン交換速度及び水への分散性の観点から300μm以下が好ましく、200μm以下がより好ましく、100μm以下が特に好ましい。
本発明における、結晶性アルカリ金属珪酸塩などの粒子の平均粒径は、走査型電子顕微鏡(SEM)による定方向接線径(フェレー径)の平均値とする。
また、前記混合操作によって、本発明の結晶性アルカリ金属珪酸塩を処理した後に、該結晶性アルカリ金属珪酸塩を造粒物にしても良い。造粒物の平均粒径は特に限定されるものではないが、水への分散性の観点から1000μm以下が好ましく、より好ましくは500μm以下、さらに好ましくは5〜200μm、特に好ましくは5〜100μmとなる程度で良い。造粒化する場合、造粒装置を用いて本発明の結晶性アルカリ金属珪酸塩を加圧成形すること等により造粒物を得ることができる。
前記造粒装置としては、造粒便覧(日本粉体工業会編、p.173〜197(1975))に記載の圧縮造粒機構による造粒装置が挙げられ、具体的には、ロールコンパクター、ブリケッティングマシン、ロータリー打錠機等が好ましい。また、攪拌しながら粉体にシェアをかけて造粒する手法により結晶性アルカリ金属珪酸塩の造粒物を形成しても良い。具体的にはヘンシェルミキサー(三井三池工業(株)製)やハイスピードミキサー(深江工業(株)製)、バーチカルグラニュレーター((株)パウレック製)等を用いて結晶性アルカリ金属珪酸塩の造粒物を形成させる。
4.結晶性アルカリ金属珪酸塩の保存安定性
本発明の処理方法によって処理した結晶性アルカリ金属珪酸塩の保存安定性を評価する方法の一つとして、該結晶性アルカリ金属珪酸塩を高湿度の大気下に保存した場合の重量増加率を求め、その数値を指標として用いる評価方法がある。重量増加率は実施例中に定義されている。かかる重量増加率は特に限定されるものではないが、耐吸湿性向上という効果の観点から、処理を行っていない結晶性アルカリ金属珪酸塩よりも低い重量増加率になることが好ましく、0.5ポイント以上低い値になることがより好ましく、1.0ポイント以上低い値になることが更に好ましい。
さらに結晶性アルカリ金属珪酸塩の結晶相が分解し、新たに生成してくる針状結晶の生成量をもって、結晶性アルカリ金属珪酸塩の保存安定性が評価できる。この針状結晶の生成量が少ないほど、該結晶性アルカリ金属珪酸塩を用いて得られる洗剤組成物の耐ケーキング性は向上する。針状結晶の生成量は実施例中に定義されている。かかる針状結晶生成量の値は、特に限定されるものではないが、本発明の処理を行っていない結晶性アルカリ金属珪酸塩〔(A)成分〕よりも低い値になることが好ましく、0.5以上低い値になることがより好ましく、1.0以上低い値になることが更に好ましい。なお、重量増加率、針状結晶の生成量は、後述の実施例に記載の方法に従って測定することができる。
5.洗剤組成物
本発明の処理方法によって処理された結晶性アルカリ金属珪酸塩は、水溶性のイオン交換体でアルカリ緩衝能を併せ持つ上に、耐ケーキング性が改善されている。従って洗剤用ビルダーとして好適に利用される。洗剤用のビルダーとして利用する場合、あらかじめ結晶性アルカリ金属珪酸塩を造粒して、洗剤に添加してもよいし、結晶性アルカリ金属珪酸塩を必要に応じて他の洗剤配合物と混合して洗剤粒子を形成させてもよい。また、洗剤組成物に含有させる結晶性アルカリ金属珪酸塩は全て本発明の処理方法によって処理するのが好ましいが、処理を行わない結晶性アルカリ金属珪酸塩を含有しても良い。この場合、本発明の結晶性アルカリ金属珪酸塩の量は、全結晶性アルカリ金属珪酸塩中、50重量%以上が好ましく、60重量%以上がより好ましい。
本発明の洗剤組成物中の、結晶性アルカリ金属珪酸塩の含有量は特に限定されるものではないが、有効なビルダー性能を発現させるうえで洗剤組成物の1重量%以上が好ましく、洗剤組成物のpHを適正範囲にするうえで50重量%以下が好ましい。結晶性アルカリ金属珪酸塩の含有量は、本発明の洗剤組成物中、1〜50重量%が好ましく、2〜25重量%がより好ましい。
本発明の洗剤組成物は、結晶性アルカリ金属珪酸塩以外に、界面活性剤、水溶性ポリマー、水溶性塩類、水不溶性物質等を含有することができる。
本発明の洗剤組成物に用いることができる界面活性剤としては、例えば、陰イオン性界面活性剤、非イオン性界面活性剤、陽イオン性界面活性剤及び両性界面活性剤よりなる群から選ばれた1種以上を用いることができる。陰イオン性界面活性剤としては、アルキルベンゼンスルホン酸塩、アルキル又はアルケニルエーテル硫酸塩、α−オレフィンスルホン酸塩、α−スルホ脂肪酸塩又はこのエステル、アルキル又はアルケニルエーテルカルボン酸塩、アミノ酸型界面活性剤、N−アシルアミノ酸型界面活性剤等が例示される。特に炭素数10〜14の直鎖アルキルベンゼンスルホン酸塩、炭素数10〜18のアルキル硫酸塩又はアルキルエーテル硫酸塩があげられ、塩基としては、ナトリウム、カリウム等のアルカリ金属、モノエタノールアミン、ジエタノールアミン等のアミンが好ましい。
更に、消泡効果を得るために脂肪酸塩を併用することができる。好ましい脂肪酸の炭素数は、12〜18である。
非イオン性界面活性剤としては、ポリオキシエチレンアルキル又はアルケニルエーテル、ポリオキシエチレンアルキル又はアルケニルフェニルエーテル、ポリオキシエチレンポリオキシプロピレンアルキル又はアルケニルエーテル、商標プルロニックに代表されるポリオキシエチレンポリオキシプロピレングリコール、ポリオキシエチレンアルキルアミン、高級脂肪酸アルカノールアミド、アルキルグルコシド、アルキルグルコースアミド、アルキルアミンオキサイド等があげられる。中でも親水性の高いもの及び水と混和した際に生じる液晶の形成能の低い若しくは液晶を生じないものが好ましく、ポリオキシアルキレンアルキル又はアルケニルエーテルが特に好ましい。好ましくは炭素数が10〜18、好ましくは12〜14であり、平均付加モル数が5〜30、好ましくは7〜30、より好ましくは9〜30、より好ましくは11〜30であるアルコールのエチレンオキサイド(以下EO)付加物、その他に炭素数8〜18のアルコールのEO付加物及びプロピレンオキサイド(以下PO)付加物であることが好ましい。付加順序としてはEOを付加した後にPOを付加したもの、POを付加した後にEOを付加したもの、あるいはEOとPOをランダムに付加したものを用いることができるが、特に好ましい付加順序を有するものとしては、EOを付加した後、POをブロック付加し、更にEOをブロック付加した一般式:
R−O−(EO)X −(PO)Y −(EO)Z −H
〔式中、Rは炭素数8〜18の炭化水素基、好ましくはアルキル基又はアルケニル基、EOはオキシエチレン基、POはオキシプロピレン基、X、Y及びZはそれぞれ平均付加モル数を表す。〕
で表されるものであり、その中でも最も好ましい平均付加モル数の関係に関しては、X>0、Z>0、X+Y+Z=6〜14であり、X+Z=5〜12であり、Y=1〜4である。
陽イオン性界面活性剤としては、アルキルトリメチルアンモニウム塩等の第4級アンモニウム塩等が挙げられる。
両性界面活性剤としては、カルボベタイン型のもの、スルホベタイン型のもの等が例示される。
界面活性剤の洗剤組成物中の含有量は、洗浄性及びすすぎ性の観点から、5〜60重量%が好ましく、15〜50重量%がより好ましい。
本発明の洗剤組成物にキレート剤や分散剤として含有される水溶性ポリマーとしては、例えば、カルボン酸系ポリマー、カルボキシメチルセルロース等のセルロース誘導体、ポリグリオキシル酸塩、ポリアスパラギン酸塩等のアミノカルボン酸系のポリマー、可溶性澱粉、糖類等からなる群より選ばれる一種以上が好ましいものとして例示でき、中でもカルボン酸系ポリマーが水溶性塩類の微細化作用の点、並びに洗浄力、具体的には、金属イオンを封鎖する作用、固体粒子汚れを衣料から洗濯浴中へ分散させる作用及びその粒子が衣料へ再付着することを防ぐ作用の点からより好ましい。
カルボン酸系ポリマーの中で、アクリル酸−マレイン酸共重体とその塩(Na、K、NH4 等)、アクリル酸重合体とその塩(Na、K、NH4 等)が特に優れている。
これらの水溶性ポリマーの重量平均分子量は1千〜30万が好ましく、2千〜10万がより好ましく、2千〜8万が更に好ましく、5千〜5万が中でも好ましく、6千〜2万が特に好ましい。
分子量測定法としては、
1.換算標準物質:ポリアクリル酸(AMERICAN STANDARDS CORP)
2.溶離液:0.2mol/Lリン酸バッファー/CH3 CN:9/1(容量比)
3.カラム:PWXL+G4000PWXL +G2500PWXL (東ソー(株)製)
4.検出器:RI
5.試料濃度:5mg/mL
6.注入量:0.1mL
7.測定温度:40℃
8.流速:1.0mL/min
で行なう。
上記カルボン酸系ポリマー以外に、ポリグリオキシル酸塩等のポリマー、カルボキシメチルセルロース等のセルロース誘導体、並びにポリアスパラギン酸塩等のアミノカルボン酸系のポリマーも金属イオン封鎖能、分散能及び再汚染防止能を有するものとして用いることができる。
その他にポリビニルピロリドン(PVP)、ポリエチレングリコール(PEG)、ポリプロピレングリコール(PPG)等があげられる、PVPは、色移り防止剤として好ましく、又分子量1千〜2万程度のPEG及びPPGは、粉末洗剤が含水して生じるペースト粘度特性を改善することから好ましい。
水溶性ポリマーの洗剤組成物中の含有量は1.5〜25重量%が好ましく、2〜22.5重量%がより好ましく、2.5〜20重量%が更に好ましく、3〜17.5重量%が特に好ましく、3.5〜15重量%が最も好ましい。この範囲であると、洗剤顆粒の強度が十分高いものとなる。
本発明の洗剤組成物において、アルカリ緩衝剤や充填剤として使用される水溶性塩類としては以下の記載のものが好ましい。水溶性塩類とは、炭酸、硫酸、炭酸水素、亜硫酸、硫酸水素、リン酸等の水溶性の無機塩(例えば、アルカリ金属塩、アンモニウム塩、又はアミン塩)を挙げることができる。又、塩化物、臭化物、沃化物、弗化物等のハロゲン化アルカリ金属塩(例えば、ナトリウム塩又はカリウム塩)及びアルカリ土類金属塩(例えば、カルシウム塩又はマグネシウム塩)等が挙げられる。
これらの中で、炭酸塩、硫酸塩及び亜硫酸塩が好ましい。炭酸塩は洗濯液中で好適なpH緩衝領域を示すアルカリ剤として好ましく、硫酸塩、亜硫酸塩等の解離度の高い塩類は、洗濯液のイオン強度を高め、皮脂汚れ洗浄等に好適に作用する。亜硫酸塩は水道水中に含有されている次亜塩素酸イオンを還元し、酵素や香料等の洗剤成分の次亜塩素酸イオンによる酸化劣化を防止する効果を有する。トリポリリン酸ナトリウムも水溶性塩類として使用できる。
水溶性塩類は、単独成分からなっていても、炭酸塩と硫酸塩等の複数成分を併用しても良い。
低分子量の水溶性有機酸塩類としては、クエン酸塩、フマル酸塩等のカルボン酸塩が挙げられる。又、洗浄力の点から、メチルイミノジ酢酸塩、イミノジコハク酸塩、エチレンジアミンジコハク酸塩、タウリンジ酢酸塩、ヒドロキシエチルイミノジ酢酸塩、β−アラニンジ酢酸塩、ヒドロキシイミノジコハク酸塩、メチルグリシンジ酢酸塩、グルタミン酸ジ酢酸塩、アスパラギンジ酢酸塩、セリンジ酢酸塩等が好ましいものとして挙げられる。
水溶性塩類の洗剤組成物中の含有量は、5〜45重量%が好ましく、7.5〜42.5重量%がより好ましく、10〜37.5重量%が更に好ましく、12.5〜35重量%が特に好ましく、15〜35重量%が最も好ましい。これらの範囲内であれば、洗剤粒子の粒子強度が十分高いものとなり、又、洗剤粒子の溶解性の点でも好ましい。
本発明の洗剤組成物には、例えば、ゼオライトのような水不溶性物質は、金属イオン封鎖能を有するので、洗浄力の点で含有することが好ましい。このような水不溶性物質としては、結晶性アルミノ珪酸塩、非晶質アルミノ珪酸塩、二酸化珪素、水和珪酸化合物、パーライト、ベントナイト等の粘土化合物等を用いることができ、結晶性アルミノ珪酸塩が好ましい。又、該アルミノ珪酸塩の平均粒径は、0.1〜10μmが好ましく、0.5〜5μmがより好ましい。
結晶性アルミノ珪酸塩として好適なものは、A型ゼオライト(例えば、商品名:「トヨビルダー」;東ソー(株)製、商品名:「合成ゼオライト」;日本ビルダー(株)製、商品名:「VALFOR100」「VALFOR300」;PQ CHEMICALS(Thailand)Ltd、商品名:「ZEOBUILDER」;ZEOBUILDER Ltd、商品名:「VEGOBOND A」;OMAN CHEMICAL INDUSTRIES Ltd、商品名:「Zeolite」;THAI SILICATE CHEMICALS Ltd)であり、金属イオン封鎖能及び経済性の点でも好ましい。ここで、A型ゼオライトの、JIS K 5101法による担持能の値は40〜50mL/100gであることが好ましい。その他、P型(例えば商品名「Doucil A24」や「ZSE064」等;Crosfild社製;担持能60〜150mL/100g)やX型(例えば商品名:「WessalithXD」;Degussa社製;担持能80〜100mL/100g)が挙げられる。国際公開第9842622号パンフレット記載のハイブリッドゼオライトも好適な結晶性アルミノ珪酸塩として挙げられる。
又、金属イオン封鎖能は低いが、高い担持能を有する非晶質アルミノ珪酸塩や非晶質シリカ等も洗剤組成物に含有することができる。例えば特開昭62−191417号公報第2頁右下欄第19行〜第5頁左上欄第17行(特に初期温度は15〜60℃の範囲が好ましい。)、特開昭62−191419号公報第2頁右下欄第20行〜第5頁左下欄第11行(特に吸油量は170mL/100gが好ましい。)に記載の非晶質アルミノ珪酸塩や、特開平9−132794号公報第17欄第46行〜第18欄第38行、特開平7−10526号公報第3欄第3行〜第5欄第9行、特開平6−227811号公報第2欄第15行〜第5欄第2行、特開平8−119622号公報第2欄第18行〜第3欄第47行に記載されている非晶質アルミノ珪酸塩(担持能285mL/100g)等を挙げることが出来る。例えば、「トクシールNR」(徳山ソーダ(株)社製:担持能210〜270mL/100g)、「フローライト」(同:担持能400〜600mL/100g)、「TIXOLEX25」(韓仏化学社製:担持能220〜270mL/100g)、「サイロピュア」(富士ディビソン(株)社製:担持能240〜280mL/100g)等の吸油担体を用いることが出来る。特に吸油担体としては特開平6−179899号公報第12欄第12行〜第13欄第1行、第17欄第34行〜第19欄第17行に記載のものが好適である。
水不溶性物質の洗剤組成物中での含有量は、0〜65重量%が好ましく、5〜60重量%がより好ましく、10〜55重量%が更に好ましく、15〜50重量%が特に好ましく、20〜45重量%が最も好ましい。この範囲であれば、洗浄性能が高く、粒子強度や溶解性に優れる洗剤組成物が得られる。
水不溶性物質は、単独成分又は複数成分から構成されていても良い。
又、洗剤組成物には、公知の蛍光染料、顔料、染料、酵素等の補助成分を含むことができる。該補助成分の含有量は洗剤組成物中の15重量%以下が好ましく、より好ましくは10重量%以下、特に好ましくは5重量%以下である。
6.洗剤組成物の製法
本発明の洗剤組成物は、粉末、顆粒の形態で耐ケーキング性が優れることに特徴がある。ただし特に形態が限定されるようなことはなく、タブレット、ペーストなどの形態をとっても良い。また製法についても特に限定はなく、結晶性アルカリ金属珪酸塩を含め、粉体原料のみであればブレンドも可能であるし、液体原料を含有させる場合には、ブレンド以外にも乾燥等の操作を併用しても構わない。以下に、粒状にする場合の製法を一例として示す。
工程(a):水溶性ポリマー、水不溶性物質及び水溶性塩類を含有するスラリーを調製する工程、
工程(b):そのスラリーを噴霧乾燥して、界面活性剤担持用顆粒群を調製する工程、
工程(c):界面活性剤組成物が液状の条件下にて、工程(b)で得られた界面活性剤担持用顆粒群と界面活性剤組成物と本発明の結晶性アルカリ金属珪酸塩を混合する工程、
工程(d):工程(c)で得られた混合物と微粉体とを混合し、洗剤粒子群の表面を該微粉体で被覆する工程から成る。以下、各工程について詳細に記述する。
<工程(a)>
工程(a)で調製するスラリーは、ポンプ送液が可能で非硬化性のスラリーであればよい。スラリーの温度があまりにも高くなりすぎたり低くなりすぎたりすると水溶性塩類の溶解度が低下し、スラリーの粘度が増加するのでポンプ送液性の点で好ましくない。つまりスラリー温度は、好ましくは30〜80℃であり、さらに好ましくは35〜65℃である。
またスラリーの水分が少ないほど、乾燥工程で蒸発させる水分が少なくなり生産性の面で好ましい。スラリー水分が多いほど、水溶性塩類の溶解量が多くなり、スラリー粘度が減少するのでポンプ送液性の面で好ましい。従ってスラリー水分は、好ましくは30〜70重量%、より好ましくは35〜65重量%、最も好ましくは40〜60重量%である。
スラリー調製方法として、成分の添加方法、順序については、状況に応じて適宜可変である。例えば、最初に水の全て又は殆ど全てを混合槽に加え、好ましくは水温が設定温度にほぼ到達した後に、他の成分を逐次又は同時に添加する。通常の添加順序としては、先にポリアクリル酸塩等の液状成分を添加し、その後に、ソーダ灰等の水溶性の粉体原料を添加する。また、染料等の少量の補助成分も添加する。最後にゼオライト等の水不溶性物質などの水不溶性の成分を添加する。その際に、混合効率を向上させる目的で、水不溶性の成分を2回以上に分割して添加してもよい。また、粉体原料を予め混合後に水性媒体中に添加してもよい。また、全成分添加後に、粘度やスラリー水分調整のために水を添加してもよい。最終的に均質なスラリーを得るために、スラリー中に全成分を添加した後に、好ましくは10分以上、さらに好ましくは30分以上混合する。
<工程(b)>
スラリーの乾燥方法としては、粒子形状が実質的に球状となる噴霧乾燥が特に好ましい。噴霧乾燥塔としては、熱効率や、界面活性剤担持用顆粒群の粒子強度が向上することから向流塔がより好ましい。スラリーの微粒化装置としては圧力噴霧ノズル、2流体噴霧ノズル、回転円盤式のいずれの形態でも構わないが、所望の平均粒径を得るために、圧力噴霧ノズルが特に好ましい。
乾燥塔に供給されるガスの温度、ガスの送風量を調節することによって、得られる界面活性剤担持用顆粒群の水分を調節することができる。生産性、製造し易さの点や安全性の面も考慮すると乾燥塔に供給されるガスの温度は、140〜360℃、好ましくは170〜330℃である。また、乾燥塔より排出されるガスの温度は乾燥塔の熱効率の点で、70〜105℃、好ましくは75〜100℃である。又、噴霧乾燥後の界面活性剤担持用顆粒群を気流乾燥器、流動層乾燥器、回転乾燥器などによって更に乾燥して製造しても良い。
<工程(c)>
本発明に用いられる界面活性剤担持用顆粒群に担持させる界面活性剤の量は、洗浄力を発揮させる点から、界面活性剤担持用顆粒群100重量部に対して5〜80重量部が好ましく、5〜60重量部がより好ましく、10〜60重量部がさらに好ましく、20〜60重量部が特に好ましい。ここで、陰イオン性界面活性剤の担持量は1〜60重量部が好ましく、1〜50重量部がより好ましく、3〜40重量部が特に好ましい。非イオン性界面活性剤の担持量は1〜45重量部が好ましく、1〜35重量部がより好ましく、4〜25重量部が更に好ましい。非イオン性界面活性剤は単独で用いることもできるが、好ましくは、陰イオン性界面活性剤と混合して用いるのが良い。また、両性界面活性剤や陽イオン性界面活性剤を目的に合わせ併用することも出来る。ここでいう界面活性剤の担持量とは、工程(a)でのスラリー調製時に界面活性剤が添加される場合、その界面活性剤の添加量を含まないものである。
界面活性剤担持用顆粒群への界面活性剤の担持方法は、例えば、回分式や連続式の公知の混合機を用いることができる。また、回分式で行う場合は、混合機への仕込み方法は、(1)混合機に先ず界面活性剤担持用顆粒群を仕込んだ後、界面活性剤を添加する。(2)混合機に界面活性剤担持用顆粒群と、界面活性剤を少量ずつ仕込む。(3)界面活性剤担持用顆粒群の一部を混合機に仕込んだ後、残りの界面活性剤担持用顆粒群と界面活性剤とを少量ずつ仕込む。等の方法をとることができる。尚、(1)〜(3)の方法は、混合機を運転させながら行う。
これらの方法の中で、特に上記(1)が好ましい。また、界面活性剤は液体状態で添加することが好ましく、さらに液体状態の界面活性剤を噴霧して供給することが好ましい。
界面活性剤の中で、実用上の温度範囲内において昇温しても固体あるいはペースト状で存在するものについては、これらを予め粘性の低い例えば非イオン性界面活性剤、非イオン性界面活性剤水溶液又は水中に分散又は溶解させて界面活性剤の混合液又は水溶液を調製し、該混合液又は水溶液の形態で界面活性剤担持用顆粒群に添加することができる。この方法により、固体あるいはペースト状で存在する界面活性剤をも容易に界面活性剤担持用顆粒群に添加することができ、更に単核性洗剤粒子を含有する洗剤粒子群の製造に有利である。粘性の低い界面活性剤又は水と固体あるいはペースト状の界面活性剤の混合比率は、得られる混合液又は水溶液が噴霧可能である粘度範囲であれば好ましく、例えばポリオキシエチレンドデシルエーテルとドデシルベンゼンスルホン酸ナトリウムであれば、両者の重量比を1:1.4〜1.4:1の範囲で調整することで、容易に噴霧可能な界面活性剤混合液を得ることができる。
上記混合液の製法は、例えば、粘性の低い界面活性剤又は水に固体あるいはペースト状の界面活性剤を投入して混合する方法や、粘性の低い界面活性剤中又は水中で界面活性剤の酸前駆体をアルカリ剤(例えば苛性ソーダ水溶液や苛性カリ水溶液)で中和することにより界面活性剤混合液を調製してもよい。
本発明で用いることのできる陰イオン性界面活性剤の酸前駆体としては、例えば、アルキルベンゼンスルホン酸、アルキル又はアルケニルエーテル硫酸、アルキル又はアルケニル硫酸、α−オレフィンスルホン酸、α−スルホン化脂肪酸、アルキル又はアルケニルエーテルカルボン酸、脂肪酸等が挙げられる。特に脂肪酸を界面活性剤の添加後に添加することが洗剤粒子群の流動性向上の観点より好ましい。
陰イオン性界面活性剤の酸前駆体の使用量としては、界面活性剤担持用顆粒群100重量部に対して0.5〜30重量部が好ましく、1〜20重量部がさらに好ましい。陰イオン性界面活性剤の酸前駆体の使用量はこの範囲において、洗剤粒子群中の粒子の単核性が維持される傾向にあり、従って良好な高速溶解性を呈する。また、陰イオン性界面活性剤の酸前駆体の添加方法としては、常温で液体のものは噴霧して供給することが好ましく、常温で固体のものは粉末として添加してもよく、溶融させた後噴霧して供給してもよい。ただし、粉末で添加する場合は、粉末が溶融する温度まで混合機中の洗剤粒子群の温度を昇温するのが好ましい。
工程(c)で好ましく用いられる装置としては、ヘンシェルミキサー(三井三池化工機(株)製)、ハイスピードミキサー(深江工業(株)製)、バーチカルグラニュレーター((株)パウレック製)、レディゲミキサー(松坂技研(株)製)、プロシェアミキサー(太平洋機工(株)製)、ナウターミキサー(ホソカワミクロン(株)製)等がある。
好ましい混合機としては、単核性洗剤粒子を多く含有する洗剤粒子群を製造する観点から界面活性剤担持用顆粒に強い剪断力がかかりにくい(界面活性剤担持用顆粒を崩壊させにくい)装置であり、界面活性剤の分散効率の観点から混合効率のよい装置が好ましい。上記の混合機の中で特に好ましくは、横型の混合槽で円筒の中心に攪拌軸を有し、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(横型混合機)でレディゲミキサー、プロシェアミキサー等がある。
また、上記混合機の連続型装置を用いて界面活性剤担持用顆粒群に界面活性剤を担持させてもよい。また、上記以外の混合機で連続型の装置としては、例えばフレキソミックス型((株)パウレック製)、タービュライザー(ホソカワミクロン(株)製)等がある。
また、この工程において、非イオン性界面活性剤が使用される場合、この界面活性剤の融点上昇剤となる融点45〜100℃、分子量1000〜30000の水溶性非イオン性有機化合物(以下、融点上昇剤という)又はこの水溶液を界面活性剤の添加前、界面活性剤の添加と同時、界面活性剤の添加途中、または界面活性剤添加後、あるいは界面活性剤に予め混合して添加することも可能である。融点上昇剤を添加することで、洗剤粒子群中の界面活性剤のシミ出し性を抑制することができる。本発明で用いることのできる融点上昇剤としては、例えば、ポリエチレングリコール、ポリプロピレングリコール、ポリオキシエチレンアルキルエーテル、プルロニック型非イオン性界面活性剤等が挙げられる。
融点上昇剤の使用量は、界面活性剤担持用顆粒群100重量部に対して0.5〜5重量部が好ましく、0.5〜3重量部が好ましい。この範囲が、洗剤粒子群に含有される洗剤粒子の単核性の維持、高速溶解性、及びシミ出し抑制の点から好ましい。融点上昇剤の添加方法として、予め界面活性剤と任意の方法で混合して添加すること、または界面活性剤の添加後に融点上昇剤を添加することが洗剤粒子群のシミ出しの抑制に有利である。
混合機内の温度は、界面活性剤の融点以上に昇温して混合を行えば、より好ましい。ここで、昇温させる温度としては、界面活性剤の担持を促進させるために添加する界面活性剤の融点より高ければよいが、実用的な範囲を挙げると融点を越えて融点より50℃高い温度までが好ましく、融点より10℃〜30℃高い温度がより好ましい。また、この工程で陰イオン性界面活性剤の酸前駆体を添加する場合は、当該陰イオン性界面活性剤の酸前駆体が反応できる温度に昇温して混合を行えばより好ましい。
好適な洗剤粒子群を得るための回分式の混合時間、及び連続式の混合における平均滞留時間は、1〜20分間が好ましく、2〜10分間が更に好ましい。
工程(c)においては、界面活性剤の添加前、界面活性剤の添加と同時、界面活性剤の添加途中、または界面活性剤添加後に、本発明の結晶性アルカリ金属珪酸塩を添加することが可能である。本発明の結晶性アルカリ金属珪酸塩は、この工程(c)で加えられるのが好ましいが、一部を表面改質剤として工程(d)において添加しても良いし、結晶性アルカリ金属珪酸塩顆粒として、アフターブレンドしても良い。
また、本発明の結晶性アルカリ金属珪酸塩を添加する場合、その添加前、添加と同時、添加途中、添加後に、本発明の結晶性アルカリ金属珪酸塩以外の粉末ビルダー、及び/又は粉末の界面活性剤を添加することも可能である。粉末ビルダーを添加することで、洗剤粒子群の粒子径をコントロールすることができ、また洗浄力の向上を図ることができる。特に陰イオン性界面活性剤の酸前駆体を添加する場合は該酸前駆体を添加する前にアルカリ性を呈する粉末ビルダーを添加することが中和反応を促進する観点から有効である。尚、ここで言う粉末ビルダーとは、界面活性剤以外の粉末の洗浄力強化剤を意味し、具体的には、ゼオライト、クエン酸塩等の金属イオン封鎖能を示す基剤や、炭酸ナトリウム、炭酸カリウム等のアルカリ能を示す基剤、その他硫酸ナトリウム等のイオン強度を高める基剤等を指す。また本発明の処理を行っていないアルカリ金属珪酸塩を添加しても良い。
当該粉末ビルダーの使用量としては、界面活性剤担持用顆粒群100重量部に対して0.5〜12重量部が好ましく、1〜6重量部がさらに好ましい。当該洗剤用粉末ビルダーの使用量はこの範囲において、洗剤粒子群に含有される洗剤粒子の単核性を維持し、良好な高速溶解性を得られ、また、粒子径のコントロールも好適である。
<工程(d)>
本発明においては、工程(c)により界面活性剤を担持させた洗剤粒子群の粒子表面を改質するために、添加時の形態として以下の(1)微粉体、(2)液状物のような種々の表面被覆剤を添加する表面改質工程を一工程あるいは二工程重複して行ってもよい。
洗剤粒子群表面を被覆すると、洗剤粒子群の流動性と耐ケーキング性が向上する傾向があるため、表面改質工程である工程(c)を行うことが好ましい。表面改質工程で使用される装置は特に限定されず、公知の混合機を用いることができるが、前述の工程(c)で例示した混合機が好ましい。以下に表面改質剤についてそれぞれ説明する。
表面改質剤は、一次粒子の平均粒径が10μm以下であることが好ましく、0.1〜10μmであることがより好ましい。平均粒径がこの範囲において、洗剤粒子群の粒子表面の被覆率が向上し、洗剤粒子群の流動性と耐ケーキング性の向上の観点から好適である。当該微粉体の平均粒径は、光散乱を利用した方法、例えばパーティクルアナライザー(堀場製作所(株)製)、またはSEMによるフェレー径の測定等で測定される。また、該微粉体が高いイオン交換能や高いアルカリ能を有していることが洗浄面から好ましい。
該微粉体としては、アルミノ珪酸塩が特に好ましく、結晶性、非晶質の何れでも構わない。アルミノ珪酸塩以外では、硫酸ナトリウム、珪酸カルシウム、二酸化珪素、ベントナイト、タルク、クレイ、非晶質シリカ誘導体のような微粉体も好ましい。また本発明の処理を行った結晶性アルカリ金属珪酸塩で平均粒径が10μm以下であるものは、表面改質剤として用いることができる。また、一次粒子が0.1〜10μmの金属石鹸、粉末の界面活性剤(例えばアルキル硫酸塩等)や水溶性有機酸塩も同様に用いることができる。
微粉体の使用量としては、洗剤粒子群100重量部に対して0.5〜40重量部が好ましく、1〜30重量部がより好ましく、2〜20重量部が特に好ましい。当該微粉体の使用量はこの範囲において、流動性が向上し、消費者に良好な使用感を与える。
また、工程(d)を経て得られた洗剤粒子群に他の洗浄成分を添加することも可能である。別途添加される洗剤成分としては、例えば、本発明の結晶性アルカリ金属珪酸塩の造粒物、蛍光染料、酵素、香料、消泡剤、漂白剤、漂白活性化剤等が好ましい。
洗剤組成物中の洗剤粒子群の含有量は、洗浄力の点から50重量%以上が好ましく、60重量%以上がより好ましく、70重量%以上がさらに好ましく、80重量%以上が特に好ましい。
洗剤粒子群以外の洗剤成分の洗剤組成物中における含有量は、50重量%以下が好ましく、40重量%以下がより好ましく、30重量%以下がさらに好ましく、20重量%以下が特に好ましい。
本発明の結晶性アルカリ金属珪酸塩は、洗剤組成物の原料として好適に利用することができる。洗剤組成物を製造する際に、工程(c)を行わずに工程(b)で得られた界面活性剤担持用顆粒群と本発明の結晶性アルカリ金属珪酸塩を界面活性剤とともに混合し、圧密化・造粒処理を行ってもよく、特に工程(c)のような界面活性剤を含浸させる方法に限定されるものではない。
本発明の洗剤組成物の用途としては、特に限定されるものではないが、特に、衣料用洗剤として好適に用いられる。
本発明の結晶性アルカリ金属珪酸塩の処理方法を以下に例示するが、本発明の結晶性アルカリ金属珪酸塩の処理方法はこれに限定されない。実施例及び比較例において、結晶性アルカリ金属珪酸塩の物性は以下の試験方法により評価した。
(重量増加率):結晶性アルカリ金属珪酸塩1.0gをシャーレに秤取り、温度20℃、湿度65%RHの環境下、もしくは温度30℃、湿度70%RHの環境下にて14日間保存し、重量増加率を以下の方法で算出した。
重量増加率(%)=100×(a−b)/b
a:保存後の重量(g)
b:保存前の重量(g)
(針状結晶生成量):結晶性アルカリ金属珪酸塩を20℃、65%RHの環境下にて28日間保存後、粉末X線回折装置(理学電機(株)製、「RINT2000」)により、そのX線回折パターンを測定した。得られた回折パターンのうち、格子定数d=9.77付近に現れるセスキ炭酸ナトリウムのピーク強度について保存前後の値を用いて、下記記載の計算式によって針状結晶生成量を算出した。
針状結晶生成量=p/q
p:保存後のピーク強度
q:保存前のピーク強度
本実施例においては、特に記載のない限り下記の原料を用いた。
結晶性層状二珪酸ナトリウム:「プリフィードN」((株)トクヤマシルテック製)
硫酸ナトリウム:「無水中性芒硝」(四国化成(株)製)
亜硫酸ナトリウム:「亜硫酸ソーダ」(三井化学(株)製)
蛍光染料:「チノパールCBS−X」(チバスペシャリティケミカルス社製)
炭酸ナトリウム:「デンス灰」(平均粒径:290μm、セントラル硝子(株)製)
40重量%ポリアクリル酸ナトリウム水溶液:重量平均分子量1万(花王(株)製)
塩化ナトリウム:「焼き塩S」(日本製塩(株)製)
ゼオライト:「トヨビルダー」(4A型、平均粒径:3.5μm)、東ソー製)
アルキルベンゼンスルホン酸ナトリウム:「ネオペレックスGS」(アルキルベンゼンスルホン酸未中和物、花王(株)製)を48%NaOHで中和して使用
ポリオキシエチレンアルキルエーテル:「エマルゲン108KM」(エチレンオキサイド平均付加モル数:8.5、アルキル鎖の炭素数:12〜14、花王(株)製)
ポリエチレングリコール:「K−PEG6000」(重量平均分子量:8500、花王(株)製)
実施例1
・結晶性層状二珪酸ナトリウム顆粒の粉砕
結晶性層状二珪酸ナトリウム顆粒品(「プリフィードN」、(株)トクヤマシルテック、中心粒径(d50)682μm、バインダーなし)を竪型ローラーミルにて、ミル回転数43r/min、層圧80mm、ミル入口圧力150mmAq、ミル出口圧力−170mmAq、バグフィルター差圧170mmAq、圧下圧力25kg/cm2 、セパレーター回転数550r/min、セパレーター電流4.1A、原料供給速度15kg/hrの条件にて粉砕した。得られた結晶性珪酸ナトリウム粉砕品の平均粒径は6.6μmであった。
また、この結晶性珪酸ナトリウムの組成は、Na2 O・2SiO2 であった。
・結晶性アルカリ金属珪酸塩と(B)成分の混合
容量9Lのヘンシェルミキサー(三井三池工機(株) 「FM10B」)に結晶性珪酸ナトリウム粉砕品を475g添加した。ジャケット温度を20℃にして、3500r/minで撹拌しながら、水道水25gを60秒間かけてスポイトで添加した。その後、3500r/minで120秒間撹拌し、結晶性アルカリ金属珪酸塩(処理後)1を製造した。得られた結晶性アルカリ金属珪酸塩(処理後)1の平均粒径は8.0μmであった。また、この結晶性珪酸ナトリウムの(処理後)1の組成は、Na2 O・2SiO2 ・1.6H2 Oであった。
・結晶性アルカリ金属珪酸塩(処理後)の物性
得られた結晶性アルカリ金属珪酸塩(処理後)1の一部を20℃、65%RH、14日間保存後の重量増加率は、12.5%であった。また、結晶性アルカリ金属珪酸塩(処理後)1の30℃、70%RH、14日間保存後の重量増加率は、14.4%であった。結晶性アルカリ金属珪酸塩(処理後)1の20℃、65%RH、28日保存後の針状結晶生成量は2.9であった。
実施例2
結晶性珪酸ナトリウム粉砕品の添加量を485g、水道水の添加量を15gに変更した以外は、実施例1と同じ条件で結晶性アルカリ金属珪酸塩(処理後)2を製造した。得られた結晶性アルカリ金属珪酸塩(処理後)2の平均粒径は7.3μmであった。また、この結晶性珪酸ナトリウム(処理後)2の組成は、Na2 O・2SiO2 ・H2 Oであった。得られた結晶性アルカリ金属珪酸塩(処理後)2の一部を20℃、65%RH、14日間保存後の重量増加率は、13.5%であった。また、結晶性アルカリ金属珪酸塩(処理後)2の30℃、70%RH、14日間保存後の重量増加率は、16.6%であった。結晶性アルカリ金属珪酸塩(処理後)2の20℃、65%RH、28日保存後の針状結晶生成量は3.5であった。
実施例3
結晶性珪酸ナトリウム粉砕品の添加量を495g、水道水の添加量を5gに変更した以外は、実施例1と同じ条件で結晶性アルカリ金属珪酸塩(処理後)3を製造した。得られた結晶性アルカリ金属珪酸塩(処理後)3の平均粒径は6.9μmであった。また、この結晶性珪酸ナトリウム(処理後)3の組成は、Na2 O・2SiO2 ・0.3H2 Oであった。得られた結晶性アルカリ金属珪酸塩(処理後)3の一部を20℃、65%RH、14日間保存後の重量増加率は、14.1%であった。また、結晶性アルカリ金属珪酸塩(処理後)3の30℃、70%RH、14日間保存後の重量増加率は、18.5%であった。結晶性アルカリ金属珪酸塩(処理後)3の20℃、65%RH、28日保存後の針状結晶生成量は4.0であった。
実施例4
硫酸リチウム一水和物(試薬特級、シグマアルドリッチジャパン製)23.28gを76.8gの水道水に溶解させて、20重量%硫酸リチウム水溶液を調製した。結晶性珪酸ナトリウム粉砕品の添加量を485gに変更し、水道水の代わりに20重量%硫酸リチウム水溶液を15g添加した以外は、実施例1と同じ条件で結晶性アルカリ金属珪酸塩(処理後)4を製造した。得られた結晶性アルカリ金属珪酸塩(処理後)4の平均粒径は7.5μmであった。また、この結晶性珪酸ナトリウム(処理後)4の組成は、Na2 O・2SiO2 ・0.8H2 Oであった。得られた結晶性アルカリ金属珪酸塩(処理後)4の一部を20℃、65%RH、14日間保存後の重量増加率は、11.5%であった。また、結晶性アルカリ金属珪酸塩(処理後)4の30℃、70%RH、14日間保存後の重量増加率は、16.0%であった。結晶性アルカリ金属珪酸塩(処理後)4の20℃、65%RH、28日保存後の針状結晶生成量は3.4であった。
実施例5
結晶性珪酸ナトリウム粉砕品の添加量を485gに変更し、水道水の代わりに珪酸リチウム(日本化学工業(株)製、SiO2 :21.6%、Li2 O:2.8%、モル比3.79)を15g添加した以外は、実施例1と同じ条件で結晶性アルカリ金属珪酸塩(処理後)5を製造した。得られた結晶性アルカリ金属珪酸塩(処理後)5の平均粒径は7.5μmであった。また、この結晶性珪酸ナトリウム(処理後)5の組成は、Na2 O・2SiO2 ・0.7H2 Oであった。得られた結晶性アルカリ金属珪酸塩(処理後)5の一部を20℃、65%RH、14日間保存後の重量増加率は、13.1%であった。また、結晶性アルカリ金属珪酸塩(処理後)5の30℃、70%RH、14日間保存後の重量増加率は、17.2%であった。結晶性アルカリ金属珪酸塩(処理後)5の20℃、65%RH、28日保存後の針状結晶生成量は4.3であった。
比較例1
結晶性珪酸ナトリウム粉砕品の添加量を500gに変更し、他に添加物を加えなかった以外は、実施例1と同じ条件で結晶性アルカリ金属珪酸塩(処理後)6を製造した。得られた結晶性アルカリ金属珪酸塩(処理後)6の平均粒径は6.6μmであった。また、この結晶性珪酸ナトリウム(処理後)6の組成は、Na2 O・2SiO2 であった。得られた結晶性アルカリ金属珪酸塩(処理後)6の一部を20℃、65%RH、14日間保存後の重量増加率は、15.0%であった。また、結晶性アルカリ金属珪酸塩(処理後)6の30℃、70%RH、14日間保存後の重量増加率は、18.8%であった。結晶性アルカリ金属珪酸塩(処理後)6の20℃、65%RH、28日保存後の針状結晶生成量は5.3であった。
比較例2
メノウ製遊星ミルに硫酸リチウム一水和物(試薬特級:シグマアルドリッチジャパン製)を20g添加し、8000r/minで5分間粉砕し、硫酸リチウム一水和物の粉砕品を得た。結晶性珪酸ナトリウム粉砕品の添加量を485gに変更し、水道水の代わりに上記硫酸リチウム一水和物粉砕品を15g添加した以外は、実施例1と同じ条件で結晶性アルカリ金属珪酸塩(処理後)7を製造した。得られた結晶性アルカリ金属珪酸塩(処理後)7の平均粒径は6.8μmであった。また、この結晶性珪酸ナトリウム(処理後)7の組成は、Na2 O・2SiO2 であった。得られた結晶性アルカリ金属珪酸塩(処理後)7の一部を20℃、65%RH、14日間保存後の重量増加率は、14.8%であった。また、結晶性アルカリ金属珪酸塩(処理後)7の30℃、70%RH、14日間保存後の重量増加率は、18.9%であった。結晶性アルカリ金属珪酸塩(処理後)7の20℃、65%RH、28日保存後の針状結晶生成量は5.1であった。
比較例3
結晶性珪酸ナトリウム粉砕品の添加量を375gに変更し、水道水の添加量を125gに変更した以外は、実施例1と同じ条件で結晶性アルカリ金属珪酸塩(処理後)8を製造した。得られた結晶性アルカリ金属珪酸塩(処理後)8の平均粒径は18.3μmであった。また、この結晶性珪酸ナトリウム(処理後)8の組成は、Na2 O・2SiO2 ・10.2H2 Oであった。得られた結晶性アルカリ金属珪酸塩(処理後)8の一部を20℃、65%RH、14日間保存後の重量増加率は、8.5%であった。また、30℃、70%RH、14日間保存後の重量増加率は、10.3%であった。20℃、65%RH、28日保存後の針状結晶生成量は3.1であった。
得られた結晶性アルカリ金属珪酸塩(処理後)の組成及び物性評価結果を表1と表2にまとめた。実施例1〜5で得られた結晶性アルカリ金属珪酸塩(処理後)1〜5は、結晶性層状二珪酸ナトリウムと(B)成分が緊密に混合されているので、比較例1〜2で得られた結晶性アルカリ金属珪酸塩(処理後)6〜7に比べて、保存による重量増加率が低く、針状結晶の生成量も低いレベルに抑えられている。比較例1の結晶性アルカリ金属珪酸塩(処理後)6は添加物がなく、比較例2の結晶性アルカリ金属珪酸塩(処理後)7は、(B)の必須成分である水の添加が行われていない。比較例3の結晶性アルカリ金属珪酸塩(処理後)8は、(B)成分の添加量が多く、重量増加率が低く、針状結晶の生成量も低いレベルに抑制される。しかしながら(B)成分がバインダーとして働き、粒子成長度が大きく平均粒径が大きくなるため溶解性や洗浄性能面で好ましくない。
Figure 2005060149
Figure 2005060149
次に得られた結晶性アルカリ金属珪酸塩(処理後)1〜8を用い、以下のようにして洗剤組成物を調製した。なお、得られた洗剤組成物の物性は以下の試験方法により評価した。
(水分):JIS K 0068により規定された方法にて測定する。
(平均粒径):JIS Z 8801の標準篩(目開き2000〜125μm)を用いて5分間振動させた後、篩目のサイズによる重量分率からメジアン径を算出する。
(嵩密度):JIS K 3362により規定された方法で測定する。
(流動性): 流動時間は、JIS K 3362により規定された嵩密度測定用のホッパーから、100mLの粉末が流出するのに要する時間とする。
(耐ケーキング性):JIS P 3801に規定される2種型ろ紙(例えば、東洋濾紙(株)製「定性No2濾紙」)を用いた縦×横×高さ=14.5cm×9.2cm×13.5cmの上面が開口した容器を作る。この箱に洗剤粒子群サンプル1200gを入れる。これを温度30℃、湿度70%の恒温恒湿器中に放置し、8日後にケーキング状態について判定を行う。判定は、試験後の試料を篩(JIS Z 8801規定の目開き4760μm)上に静かにあけ、通過した粉末の重量を計り、試験後の試料に対する通過率を求めることによって行う。通過率が高いほど、耐ケーキング性が高く、洗剤粒子群として好ましい物性である。
(Caイオン交換能):試料0.04gを精秤し、塩化カルシウム溶液(濃度はCaCO3 として100ppm)100mL中に加え、20℃で10分間攪拌した。その後、得られた液体を0.2μmのフィルターでろ過し、ろ液10mL中に含まれるCa量(CaCO3 換算量)をEDTA滴定により定量した。その値よりCaイオン交換能を求めた。
(洗浄性能):特開平9−241697号公報第16欄第1行〜第42行に記載の方法で行った。
実施例6
混合槽に水486重量部を入れ、水温が45℃に達した後に、硫酸ナトリウム112重量部、亜硫酸ナトリウム5重量部、蛍光染料1重量部を添加して10分間攪拌した。炭酸ナトリウム124重量部を添加し、40重量%ポリアクリル酸ナトリウム水溶液230重量部を添加し10分間攪拌し、塩化ナトリウム46重量部と、更にゼオライト196重量部を添加し、15分間攪拌して均質なスラリーを得た(スラリー水分53重量%)。このスラリーの最終温度は50℃であった。
スラリーをポンプで噴霧乾燥塔(向流式)に供給し、塔頂付近に設置した圧力噴霧ノズルから噴霧圧2.5MPaで噴霧を行った。噴霧乾燥塔に供給する高温ガスは塔下部より温度が250℃で供給され、塔頂より110℃で排出された。その際の送風インバータの出力は80%であった。得られた界面活性剤担持用顆粒群1の水分は2.6%、嵩密度は532g/L、平均粒径は295μmであった。この界面活性剤担持用顆粒群を用いて、次に示す方法で洗剤粒子群を製造した。
界面活性剤組成物(ポリオキシエチレンアルキルエーテル/ポリエチレングリコール/アルキルベンゼンスルホン酸ナトリウム/水=42/8/42/8:重量比)を80℃にした。次に、レディゲミキサー(松坂技研(株)製、容量130L、ジャケット付)に得られた界面活性剤担持用顆粒群を100重量部投入し、主軸(攪拌翼、回転数:60r/min、周速:1.6m/s)の攪拌を開始した。尚、ジャケットに80℃の温水を10L/分で流した。そこに、上記界面活性剤組成物50重量部と実施例1で調製した結晶性アルカリ金属珪酸塩(処理後)1を20重量部、2分間で投入し、その後5分間攪拌を行った。更に、洗剤粒子群として良好な流動性を付与するための表面改質剤として15重量部のゼオライトを投入し、主軸(回転数:120r/min、周速:3.1m/s)とチョッパー(回転数:3600r/min、周速:28m/s)の攪拌を1分間行い、洗剤組成物1を排出した。得られた洗剤組成物1の平均粒径は325μm、嵩密度は831g/L、流動性は6.1sであった。この洗剤組成物1の耐ケーキング性(通過率)は85.3%であった。
実施例7
結晶性アルカリ金属珪酸塩(処理後)を実施例2で調製した結晶性アルカリ金属珪酸塩(処理後)2に変更した以外は実施例6と同じ方法で洗剤組成物2を製造した。得られた洗剤組成物2の平均粒径は318μm、嵩密度は829g/L、流動性は6.0sであった。この洗剤組成物2の耐ケーキング性(通過率)は80.5%であった。
実施例8
結晶性アルカリ金属珪酸塩(処理後)を実施例3で調製した結晶性アルカリ金属珪酸塩(処理後)3に変更した以外は実施例6と同じ方法で洗剤組成物3を製造した。得られた洗剤組成物3の平均粒径は316μm、嵩密度は833g/L、流動性は6.0sであった。この洗剤組成物3の耐ケーキング性(通過率)は75.3%であった。
実施例9
結晶性アルカリ金属珪酸塩(処理後)を実施例4で調製した結晶性アルカリ金属珪酸塩(処理後)4に変更した以外は実施例6と同じ方法で洗剤組成物4を製造した。得られた洗剤組成物4の平均粒径は320μm、嵩密度は828g/L、流動性は6.1sであった。この洗剤組成物4の耐ケーキング性(通過率)は81.6%であった。
実施例10
結晶性アルカリ金属珪酸塩(処理後)を実施例5で調製した結晶性アルカリ金属珪酸塩(処理後)5に変更した以外は実施例6と同じ方法で洗剤組成物5を製造した。得られた洗剤組成物5の平均粒径は323μm、嵩密度は830g/L、流動性は6.0sであった。この洗剤組成物5の耐ケーキング性(通過率)は76.5%であった。
比較例4
結晶性アルカリ金属珪酸塩(処理後)を比較例1で調製した結晶性アルカリ金属珪酸塩(処理後)6に変更した以外は実施例6と同じ方法で洗剤組成物6を製造した。得られた洗剤組成物6の平均粒径は319μm、嵩密度は829g/L、流動性は6.0sであった。この洗剤組成物6の耐ケーキング性(通過率)は56.5%であった。
比較例5
結晶性アルカリ金属珪酸塩(処理後)を比較例2で調製した結晶性アルカリ金属珪酸塩(処理後)7に変更した以外は実施例6と同じ方法で洗剤組成物7を製造した。得られた洗剤組成物7の平均粒径は314μm、嵩密度は826g/L、流動性は6.1sであった。この洗剤組成物7の耐ケーキング性(通過率)は59.8%であった。
比較例6
結晶性アルカリ金属珪酸塩(処理後)を比較例3で調製した結晶性アルカリ金属珪酸塩(処理後)8に変更した以外は実施例6と同じ方法で洗剤組成物8を製造した。得られた洗剤組成物8の平均粒径は340μm、嵩密度は851g/L、流動性は7.1sであった。この洗剤組成物8の耐ケーキング性(通過率)は74.2%であった。
得られた洗剤組成物の組成と物性評価結果を表3と表4にまとめた。尚、界面活性剤担持用顆粒群と界面活性剤組成物の組成については、表5と表6にそれぞれまとめた。実施例6〜10で得られた洗剤組成物1〜5は、保存安定性の高い本発明の結晶性アルカリ金属珪酸塩(処理後)1〜5を使用しており、比較例4〜5で得られた洗剤組成物6〜7に比べて、流動性、耐ケーキング性及び洗浄性能に優れた洗剤組成物である。比較例6で得られた洗剤組成物8は、耐ケーキング性は、実施例と同等であるが、洗浄性能や流動性の観点から好ましくない。
Figure 2005060149
Figure 2005060149
Figure 2005060149
Figure 2005060149
本発明の洗浄剤組成物は、衣料用洗剤等として好適に用いられる。

Claims (10)

  1. (A)結晶性アルカリ金属珪酸塩と、
    (B)水とを、
    (B)/(A)=0.005〜0.250の重量比で混合し、混合による粒子成長度が1.5以下である結晶性アルカリ金属珪酸塩の処理方法。
  2. (A)成分が式(I):
    xM2 O・ySiO2 ・zMeO・wH2 O (I)
    (式中、MはNa及び/又はKを示し、MeはCa及び/又はMgを示し、y/x=0.5〜4.0、z/x=0〜1.0、MeO中のMg/Ca=0〜10であり、wは0〜20のである。)
    で表される組成の結晶性アルカリ金属珪酸塩である請求項1記載の処理方法。
  3. 処理後の結晶性アルカリ金属珪酸塩の平均粒径が300μm以下である請求項1又は2記載の処理方法。
  4. 1〜28℃の温度範囲で混合を行う請求項1〜3いずれか記載の処理方法。
  5. (B)成分における水の含有量が60〜100重量%である請求項1〜4いずれか記載の処理方法。
  6. (B)成分における水がアルカリ金属の炭酸塩、硫酸塩及び珪酸塩のうち少なくとも一種含有する水溶液又は水分散液である請求項1〜5いずれか記載の処理方法。
  7. 結晶性アルカリ金属珪酸塩(A)がNa2 O・2SiO2 ・wH2 Oで表される組成の結晶性層状二珪酸ナトリウムである請求項1〜6いずれか記載の処理方法。
  8. 請求項1〜7いずれか記載の処理方法で得られる結晶性アルカリ金属珪酸塩。
  9. 請求項1〜7いずれか記載の処理方法で得られる結晶性アルカリ金属珪酸塩を少なくとも一種含有する洗剤組成物。
  10. 界面活性剤担持用顆粒群に液状の界面活性剤と請求項1〜7いずれか記載の処理方法で得られる結晶性アルカリ金属珪酸塩とを混合して得られる洗剤組成物。
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