(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
下記の工程１、工程２、工程３及び工程４を有する、カチオン性界面活性剤の製造方法であって、
工程１：アルカノールアミンと脂肪酸又は脂肪酸アルキルエステルとを反応させてアルカノールアミンエステルを得る工程であって、次亜リン酸又はその塩の使用量が脂肪酸及び脂肪酸アルキルエステルの合計量１００質量部に対して０．０１質量部以下である、アルカノールアミンエステルを得る工程
工程２：工程１で得たアルカノールアミンエステルをジアルキル硫酸により４級化してカチオン性界面活性剤を得る工程
工程３：工程２で得たカチオン性界面活性剤を酸化処理する工程
工程４：工程３で得た酸化処理したカチオン性界面活性剤を還元処理する工程
工程３の酸化処理が、カチオン性界面活性剤と、亜塩素酸、次亜塩素酸及びそれらのアルカリ金属塩から選ばれる１種以上である酸化剤とを混合する処理であり、
工程４の還元処理が、カチオン性界面活性剤と、次亜リン酸又はそのアルカリ金属塩である還元剤とを混合する処理である、
カチオン性界面活性剤の製造方法。
【請求項２】
工程３の酸化剤の使用量が工程２で得たカチオン性界面活性剤１００質量部に対して０．００１質量部以上１．０質量部以下である、請求項１記載のカチオン性界面活性剤の製造方法。
【請求項３】
工程４の還元剤の使用量が工程２で得たカチオン性界面活性剤１００質量部に対して０．００１質量部以上１．０質量部以下である、請求項１又は２に記載のカチオン性界面活性剤の製造方法。
【請求項４】
アルカノールアミンが、ジアルカノールアミン又はトリアルカノールアミンである、請求項１〜３の何れか１項に記載のカチオン性界面活性剤の製造方法。
【請求項５】
アルカノールアミンが、メチルジエタノールアミン又はトリエタノールアミンである、請求項１〜４の何れか１項に記載のカチオン性界面活性剤の製造方法。
【請求項６】
工程２において、４級化反応が無溶媒で行われる、請求項１〜５の何れか１項に記載のカチオン性界面活性剤の製造方法。
【請求項７】
工程２による４級化の終了後、工程３の前に溶媒添加工程を行う、請求項１〜６の何れか１項に記載のカチオン性界面活性剤の製造方法。
【請求項８】
溶媒が炭素数２以上３以下のアルコール及び下記一般式（１）で表される溶媒から選ばれる少なくとも１種の有機溶媒である、請求項７に記載のカチオン性界面活性剤の製造方法。
Ｒ１−Ｏ−（ＡＯ）ｎ−Ｒ２        （１）
式中、Ｒ１及びＲ２は同一又は異なって、水素、炭素数１以上３０以下のアルキル基、炭素数１以上３０以下のアルケニル基又は炭素数１以上３０以下のアシル基を示し、Ａは炭素数２以上４以下のアルキレン基、ｎは平均値で１以上４０以下の数を示す。Ａは全て同じであるか又は一部異なっていてもよい。
【請求項９】
溶媒の添加量が、溶媒添加後のカチオン性界面活性剤中において、他の工程で用いられた溶媒との合計量で５質量％以上６０質量％以下である、請求項７又は８に記載のカチオン性界面活性剤の製造方法。
【請求項１０】
酸化剤を水溶液として用いる、請求項２及び請求項２を引用する請求項３〜９の何れか１項に記載のカチオン性界面活性剤の製造方法。
【請求項１１】
酸化処理の温度が、３０℃以上９０℃以下である、請求項１〜１０の何れか１項に記載のカチオン性界面活性剤の製造方法。
【請求項１２】
還元剤を水溶液として用いる、請求項３及び請求項３を引用する請求項４〜１１の何れか１項に記載のカチオン性界面活性剤の製造方法。
【請求項１３】
還元処理の温度が、３０℃以上９０℃以下である、請求項１〜１２の何れか１項に記載のカチオン性界面活性剤の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、カチオン性界面活性剤の製造方法に関する。詳しくは、生分解性が良好で、匂い及び着色が抑制され、保存安定性に優れたカチオン性界面活性剤を製造する方法、並びにそれにより製造されるカチオン性界面活性剤に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、繊維用柔軟剤に用いられるカチオン性界面活性剤としては、柔軟処理後の排水中の残存物が河川等の自然界に放出された場合の生分解性を考慮して、トリエタノールアミンやメチルジエタノールアミン等を長鎖脂肪酸或いは脂肪酸メチルと反応させ、中間体のアルカノールアミンエステルを合成した後、ジメチル硫酸やジエチル硫酸等のジアルキル硫酸により４級化して得られるカチオン性界面活性剤が好適に利用されている。
【０００３】
しかしながら、これらのエステル基を有するカチオン性界面活性剤には、製造時に使用される４級化剤に由来して副生されるメタンチオールやジメチルジスルフィド等の硫黄（Ｓ）含有化合物に起因して悪臭が発生したり、また貯蔵時の長期保存における匂いや色相の悪化が商品の品質に悪影響を及ぼしたりするといった問題がある。これらの問題に関して特許文献１には、４級化する前のアルカノールアミンエステルに過酸化物および水素化ホウ素アルカリ金属塩を添加する方法が開示され、また特許文献２には、４級化する前のアルカノールアミンエステルに空気を接触させる方法が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特表平８−５０７７５６号公報
【特許文献２】特表平４−５０６８０４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
特許文献１や特許文献２など、従来技術で開示された方法では、製造後および保存時における匂いおよび色相についての品質改善効果は十分ではない。本発明の課題は、柔軟基剤として有用であり、生分解性が良好で匂い及び着色の抑制並びに保存安定性に優れたカチオン性界面活性剤を製造する方法、並びにそれにより製造されるカチオン性界面活性剤を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明によれば、下記の工程１、工程２、工程３及び工程４を有する、カチオン性界面活性剤の製造方法が提供される。
工程１：アルカノールアミンと脂肪酸又は脂肪酸アルキルエステルとを次亜リン酸又はその塩を用いずに反応させてアルカノールアミンエステルを得る工程
工程２：工程１で得たアルカノールアミンエステルをジアルキル硫酸により４級化してカチオン性界面活性剤を得る工程
工程３：工程２で得たカチオン性界面活性剤を酸化処理する工程
工程４：工程３で得た酸化処理したカチオン性界面活性剤を還元処理する工程
【発明の効果】
【０００７】
本発明によれば、アルカノールアミンのエステル化反応又はエステル交換反応によってアルカノールアミンエステルを得た後、４級化し、酸化処理と還元処理をこの順に行うことによって、匂い及び着色が抑制され良好な保存安定性を有する高品質なカチオン性界面活性剤が得られる。得られたカチオン性界面活性剤は繊維用柔軟剤に用いられる柔軟基剤として有用であり、また良好な生分解性を有する。
【発明を実施するための形態】
【０００８】
本発明の工程１は、アルカノールアミンと脂肪酸又は脂肪酸アルキルエステルとを次亜リン酸又はその塩を用いずに反応させてアルカノールアミンエステルを得る工程である。
【０００９】
ここで次亜リン酸又はその塩を「用いずに」とは次亜リン酸又はその塩を実質的に用いないこと、即ち仮に用いたとしてもその使用量が匂いの低減の観点から、工程１におけるアルカノールアミン、脂肪酸及び脂肪酸アルキルエステルの合計量１００質量部に対して好ましくは０．０１質量部以下、より好ましくは０．００５質量部以下、さらに好ましくは０．００１質量部以下であることを意味する。なお、本発明の効果を阻害しない範囲で、次亜リン酸又はその塩以外の触媒を用いることができる。
【００１０】
エステル化反応は、次亜リン酸又はそのアルカリ金属塩又はアルカリ土類金属塩のような触媒によって促進されることが知られている。これらの触媒は反応中に分解して４級化物の匂いに悪影響を及ぼすことがある。本発明の工程１においては、アルカノールアミンと脂肪酸又は脂肪酸アルキルエステルとを次亜リン酸又はその塩を用いずに反応させてアルカノールアミンエステルを得ることにより、かかる悪影響に対処する。本発明の工程１においては、本発明の効果を阻害しない範囲で、次亜リン酸又はその塩以外の触媒を用いることができる。
【００１１】
アルカノールアミンは、生分解性及び柔軟化性能に優れる観点から、好ましくはジアルカノールアミン又はトリアルカノールアミン、より好ましくはトリエタノールアミン又はメチルジエタノールアミン等のアミノアルコール、さらに好ましくはトリエタノールアミンである。エステル化反応に用いられる脂肪酸は、柔軟化性能に優れる観点から、牛脂脂肪酸、硬化牛脂脂肪酸、パーム油脂肪酸、硬化パーム油脂肪酸又はそれらから選ばれる２種以上の混合物のような、好ましくは炭素数８以上３０以下、より好ましくは１２以上２４以下の長鎖脂肪酸である。また柔軟化性能に優れる観点から、反応に用いられる脂肪酸アルキルエステルは好ましくはこれらの脂肪酸の低級アルキルエステル、より好ましくは炭素数１以上３以下の低級アルキルのエステル、さらに好ましくはメチルエステルである。
【００１２】
アルカノールアミンエステルのエステル化度、即ちアルカノールアミンに対して結合する脂肪酸のモル数は、柔軟剤への配合安定性及び柔軟化性能に優れる観点から好ましくは１．０以上、より好ましくは１．２以上、さらに好ましくは１．４以上、よりさらに好ましくは１．６以上であり、同様の観点から好ましくは２．２以下、より好ましくは２．０以下、さらに好ましくは１．８以下、よりさらに好ましくは１．７以下である。
【００１３】
工程１では反応速度向上の観点から、場合に応じて不活性ガス等のキャリアガスを使用しても良く、好ましくは窒素ガスが使用される。
【００１４】
工程１の反応の温度は、反応速度向上の観点から好ましくは１４０℃以上、より好ましくは１６０℃以上であり、着色や副反応を抑制する観点から好ましくは２３０℃以下、より好ましくは２１０℃以下、さらに好ましくは２００℃以下である。工程１の反応の圧力は、遊離した水を除去して反応速度を向上させる観点から好ましくは減圧とされ、より好ましくは５０ｋＰａ以下、さらに好ましくは２０ｋＰａ以下であり、製造設備負荷の観点から好ましくは１ｋＰａ以上、より好ましくは５ｋＰａ以上である。工程１の反応は、反応率を高めて残存する原料脂肪酸量を低減させる観点から、好ましくは前記圧力で熟成することにより行う。
【００１５】
工程１の反応時間は、反応率を高めて残存する原料脂肪酸量を低減させる観点から、好ましくは０．５時間以上、より好ましくは１時間以上、さらに好ましくは２時間以上、よりさらに好ましくは３時間以上、よりさらに好ましくは６時間以上であり、生産性の観点から好ましくは２０時間以下、より好ましく１５時間以下、さらに好ましくは１０時間以下、よりさらに好ましくは８時間以下である。また、工程１を減圧して行う場合、減圧に要する時間と反応時間との合計は、反応率を高めて残存する原料脂肪酸量を低減させる観点から、好ましくは１時間以上、より好ましくは２時間以上、さらに好ましくは３時間以上、よりさらに好ましくは４時間以上、よりさらに好ましくは７時間以上であり、生産性の観点から好ましくは２５時間以下、より好ましく１８時間以下、さらに好ましくは１２時間以下、よりさらに好ましくは９時間以下である。
【００１６】
工程１から得られるアルカノールアミンエステルの酸価（ｍｇＫＯＨ／ｇ）は、反応率が低く原料脂肪酸が残存して柔軟化性能が低下するのを防止する観点から、好ましくは１０以下であり、より好ましくは６以下であり、さらに好ましくは４以下、よりさらに好ましくは３以下、よりさらに好ましくは２．５以下である。下限については特に指定するものではないが、生産性の観点から０．５以上、１．０以上、１．５以上又は１．７以上であっても差し支えない。
【００１７】
工程１において、色相安定化の観点からフェノール系酸化防止剤を用いるのが好ましい。フェノール系酸化防止剤として、好ましくはビス−アルキルヒドロキシトルエン及びビス−アルキルアニソールから選ばれる１種以上、より好ましくは２，６−ジ−ｔｅｒｔ−ブチル−４−メチルフェノール（以下、ＢＨＴともいう）及び２，６−ジ−ｔｅｒｔ−ブチルアニソールから選ばれる１種以上、さらに好ましくはＢＨＴを用いる。フェノール系酸化防止剤の使用量は、同様の観点から、アルカノールアミン、脂肪酸及び脂肪酸アルキルエステルの合計量１００質量部に対して、好ましくは０．００５質量部以上、より好ましくは０．０１質量部以上、さらに好ましくは０．０３質量部以上であり、経済性の観点から好ましくは０．５質量部以下、より好ましくは０．１質量部以下、さらに好ましくは０．０７質量部以下である。
【００１８】
本発明の工程２は、工程１で得られたアルカノールアミンエステルをジアルキル硫酸により４級化してカチオン性界面活性剤を得る工程である。
【００１９】
４級化剤としての反応性、経済性及び工業的入手性の観点から、ジアルキル硫酸としてはジメチル硫酸又はジエチル硫酸が好ましく用いられ、ジメチル硫酸がより好ましい。
【００２０】
色相悪化防止や引火性などの安全面の観点から、工程２では不活性ガス等のキャリアガスを使用することが好ましく、経済性の観点から好ましくは窒素ガスが使用される。
【００２１】
ジアルキル硫酸の使用量は、４級化率を向上させる観点から、アルカノールアミンエステル１当量に対して好ましくは０．９０当量以上、より好ましくは０．９３当量以上であり、匂いの悪化や副反応の抑制の観点から好ましくは１．００当量以下、より好ましくは０．９８当量以下である。
【００２２】
４級化反応は、高い４級化率を達成する観点からは、無溶媒で行うのが好ましい。また粘度を低下させ生産時の操作性を向上させる観点からは、有機溶媒を使用することができる。有機溶媒は、柔軟剤製品への匂いの影響、工業的入手性、及び経済性等の観点から、好ましくは炭素数２以上３以下のアルコール及び下記一般式（１）から選ばれる少なくとも１種の有機溶媒である。
Ｒ１−Ｏ−（ＡＯ）ｎ−Ｒ２        （１）
式中、Ｒ１及びＲ２は同一又は異なって、水素、炭素数１以上３０以下のアルキル基、炭素数１以上３０以下のアルケニル基又は炭素数１以上３０以下のアシル基を示し、Ａは炭素数２以上４以下のアルキレン基、ｎは平均値で１以上４０以下の数を示す。Ａは全て同じであるか又は一部異なっていてもよい。
【００２３】
同様の観点から、有機溶媒は、より好ましくは炭素数２以上３以下の一価アルコール又は炭素数２以上３以下の多価アルコール、さらに好ましくはエタノール又はイソプロピルアルコールである。
【００２４】
工程２の４級化反応に際して使用される有機溶媒の使用量は、アルカノールアミンエステル及びジアルキル硫酸の合計１００質量部に対して、粘度を低減し取扱性を向上させる観点から好ましくは０．１質量部以上、より好ましくは１質量部以上、さらに好ましくは３質量部以上であり、４級化率を向上させる観点から好ましくは１５質量部以下、より好ましくは１２質量部以下、さらに好ましくは１０質量部以下である。
【００２５】
４級化反応において、反応熱による温度制御及びジアルキル硫酸の局部過剰反応抑制の観点から、アルカノールアミンエステルにジアルキル硫酸を供給しながら反応させることが好ましい。
【００２６】
ジアルキル硫酸の供給温度は、反応速度向上の観点から好ましくは３０℃以上、より好ましくは４０℃以上であり、匂い悪化の抑制及び副反応の抑制の観点から好ましくは１００℃以下、より好ましくは９０℃以下、さらに好ましくは８０℃以下、よりさらに好ましくは７０℃以下である。またジアルキル硫酸の供給時間は、副反応を抑制する観点から好ましくは０．１時間以上、より好ましくは０．２５時間以上、さらに好ましくは０．５時間以上、よりさらに好ましくは１時間以上であり、生産性の観点から好ましくは２０時間以下、より好ましくは１０時間以下、さらに好ましくは５時間以下、よりさらに好ましくは４時間以下、よりさらに好ましくは３時間以下である。
【００２７】
４級化反応は常圧（０．１ＭＰａ）下で行っても、加圧下又は減圧下で行ってもよい。反応圧力は、絶対圧力で、設備に対する負荷の観点から好ましくは０．０９ＭＰａ以上、より好ましくは０．１０ＭＰａ以上であり、好ましくは０．５ＭＰａ以下、より好ましくは０．２ＭＰａ以下、さらに好ましくは０．１１ＭＰａ以下である。
【００２８】
工程２でアルカノールアミンエステルにジアルキル硫酸を供給した後、未反応原料を低減させ反応率を向上させる観点から、熟成を行うことが好ましい。熟成温度は、反応速度の向上の観点から好ましくは３０℃以上、より好ましくは４０℃以上、さらに好ましくは５０℃以上であり、匂い悪化の抑制及び副反応の抑制の観点から、好ましくは１００℃以下、より好ましくは９０℃以下、さらに好ましくは８０℃以下、よりさらに好ましくは７０℃以下である。熟成時間は、未反応原料を低減させ反応率を向上させる観点から好ましくは０．５時間以上、より好ましくは１時間以上であり、生産性の観点から好ましくは２０時間以下、より好ましくは１０時間以下、さらに好ましくは５時間以下、よりさらに好ましくは４時間以下、よりさらに好ましくは３時間以下である。
【００２９】
熟成は常圧下で行っても、加圧下又は減圧下で行ってもよい。熟成時の圧力の好ましい範囲は上記した４級化反応の圧力の好ましい範囲と同様である。
【００３０】
工程２において、色相安定化の観点から、フェノール系酸化防止剤を用いるのが好ましい。フェノール系酸化防止剤として、好ましくはビス−アルキルヒドロキシトルエン及びビス−アルキルアニソールから選ばれる１種以上、さらに好ましくは２，６−ジ−ｔｅｒｔ−ブチル−４−メチルフェノール（以下、ＢＨＴともいう）及び２，６−ジ−ｔｅｒｔ−ブチルアニソールから選ばれる１種以上、よりさらに好ましくはＢＨＴを用いる。工程２で用いるフェノール系酸化防止剤は、工程１で用いるフェノール系酸化防止剤と異なってもよいが、経済性の観点から好ましくは工程１と同じものである。
【００３１】
フェノール系酸化防止剤の使用量は、色相安定化の観点から、工程１得られたアルカノールアミンエステル１００質量部に対して、好ましくは０．００５質量部以上、より好ましくは０．０１質量部以上、さらに好ましくは０．０３質量部以上であり、経済性の観点から好ましくは１．０質量部以下、より好ましくは０．５質量部以下、さらに好ましくは０．３質量部以下である。
【００３２】
工程２による４級化の終了後に、カチオン性界面活性剤の粘度を低減させ流動性を確保するため、必要に応じて溶媒添加工程を行うことができる。溶媒添加工程は、後述する工程４の前又は工程４の後に行うこともできるが、操作性向上の観点からは、工程３の前に行うのが好ましい。
【００３３】
溶媒は、柔軟剤製品に使用しても品質に影響しない溶媒であれば使用可能であるが、カチオン性界面活性剤の粘度を低減させる観点から、好ましくは有機溶媒、より好ましくは炭素数２以上３以下のアルコール及び前記一般式（１）から選ばれる少なくとも１種の有機溶媒、さらに好ましくは炭素数２以上３以下の一価アルコール又は炭素数２以上３以下の多価アルコール、よりさらに好ましくはエタノール又はイソプロピルアルコールである。また操作性の観点から、工程２で溶媒を用いた場合にはそれと同一の溶媒が好ましく用いられる。
【００３４】
溶媒の添加量は、粘度を低減させて取扱性を向上させる観点から、溶媒添加後のカチオン性界面活性剤中において、他の工程で用いられた溶媒との合計量で好ましくは５質量％以上、より好ましくは８質量％以上、さらに好ましくは１０質量％以上であり、経済性の観点から好ましくは６０質量％以下、より好ましくは３０質量％以下、さらに好ましくは２０質量％以下、よりさらに好ましくは１５質量％以下である。
【００３５】
溶媒添加工程における混合温度は、混合の容易性及び速度を高める観点から好ましくは３０℃以上、より好ましくは４０℃以上、さらに好ましくは５０℃以上であり、色等の品質悪化を低減する観点から好ましくは９０℃以下、より好ましくは８０℃以下、さらに好ましくは７０℃以下である。また混合時間は、混合の均一性の観点から好ましくは０．０５時間以上、より好ましくは０．１時間以上であり、生産性の観点から好ましくは３時間以下、より好ましくは２時間以下、さらに好ましくは１時間以下である。
【００３６】
本発明の工程３は、工程２で得られたカチオン性界面活性剤を酸化処理する工程である。酸化処理は匂い悪化の抑制の観点から行われ、例えば雰囲気ガスを空気とすることによる酸素酸化、或いは一般的な酸化剤の混合などによって行うことができる。
【００３７】
酸化剤は、匂い悪化の抑制の観点から好ましくは亜塩素酸、次亜塩素酸、及びそれらのアルカリ金属塩から選ばれる１種以上、より好ましくは亜塩素酸、次亜塩素酸、及びそれらのナトリウム塩から選ばれる１種以上、さらに好ましくは亜塩素酸ナトリウム又は次亜塩素酸ナトリウム、よりさらに好ましくは亜塩素酸ナトリウムである。
【００３８】
酸化剤の使用量は、匂い抑制効果を高める観点から、工程２で得られたカチオン性界面活性剤１００質量部に対して好ましくは０．００１質量部以上、より好ましくは０．００５質量部以上、さらに好ましくは０．０１質量部以上、よりさらに好ましくは０．０３質量部以上であり、匂い抑制効果を高める観点及び色相悪化を防止する観点から好ましくは１．０質量部以下、より好ましくは０．５質量部以下、さらに好ましくは０．３質量部以下、よりさらに好ましくは０．２質量部以下、よりさらに好ましくは０．１質量部以下である。
【００３９】
酸化剤は、取扱い性の観点から、好ましくは水溶液として用いる。酸化剤の濃度は、入手性及び経済性の観点から、好ましくは１０質量％以上、より好ましくは２０質量％以上であり、好ましくは５０質量％以下、より好ましくは４０質量％以下、さらに好ましくは３０質量％以下である。
【００４０】
酸化処理の温度は、匂い抑制効果を高める観点から好ましくは３０℃以上、より好ましくは４０℃以上、さらに好ましくは５０℃以上であり、色相悪化を防止する観点から好ましくは９０℃以下、より好ましくは８０℃以下、さらに好ましくは７０℃以下である。処理時間は、匂い抑制効果を高める観点から好ましくは０．０５時間以上、より好ましくは０．１時間以上であり、生産性の観点から好ましくは５時間以下、より好ましくは２時間以下である。酸化剤により酸化処理を行う場合は、色相悪化等を防止する観点から、不活性雰囲気とすることが好ましく、経済性の観点から不活性ガスとしては窒素ガスを用いるのが好ましい。
【００４１】
本発明の工程４は、工程３で酸化処理したカチオン性界面活性剤に対して還元処理を行う工程である。このように工程２の４級化後に酸化処理及び還元処理を順次行うことによって、匂い及び着色が抑制され、保存安定性にも優れた高品質なカチオン性界面活性剤を得ることができる。
【００４２】
工程４の還元処理は、還元剤をカチオン性界面活性剤に混合することによって行うことができる。還元剤としては一般的なものが使用可能であるが、色相悪化を抑制し保存安定性を向上させる観点から、好ましくは次亜リン酸又はそのアルカリ金属塩、より好ましくは次亜リン酸又は次亜リン酸ナトリウム、さらに好ましくは次亜リン酸である。還元処理は、色等の品質悪化を防止する観点から、不活性雰囲気下で行うことが好ましく、経済性の観点から不活性ガスとしては窒素ガスを用いるのが好ましい。
【００４３】
工程４の還元剤の使用量は、色相悪化を抑制し保存安定性を向上させる観点から、工程２で得られたカチオン性界面活性剤１００質量部に対して好ましくは０．００１質量部以上、より好ましくは０．００５質量部以上、さらに好ましくは０．０１質量部以上、よりさらに好ましくは０．０２質量部以上、よりさらに好ましくは０．０３質量部以上であり、経済性の観点から好ましくは１．０質量部以下、より好ましくは０．５質量部以下、さらに好ましくは０．２質量部以下、よりさらに好ましくは０．１質量部以下である。
【００４４】
還元剤は取扱い性の観点から、好ましくは水溶液として用いる。還元剤の濃度は、入手性と経済性の観点から、好ましくは３０質量％以上、より好ましくは４０質量％以上、さらに好ましくは４５質量％以上であり、好ましくは７０質量％以下、より好ましくは６０質量％以下、さらに好ましくは５５質量％以下である。
【００４５】
工程４の還元処理の温度は、色相悪化を抑制し保存安定性を向上させる観点から好ましくは３０℃以上、より好ましくは４０℃以上、さらに好ましくは５０℃以上であり、色相悪化を防止する観点から好ましくは９０℃以下、より好ましくは８０℃以下、さらに好ましくは７０℃以下である。色相悪化を抑制し保存安定性を向上させる観点から、処理時間は好ましくは０．０５時間以上、より好ましくは０．１時間以上であり、生産性の観点から好ましくは５時間以下、より好ましくは２時間以下である。
【００４６】
本発明の製造方法によって得られるカチオン性界面活性剤は、匂い及び着色が抑制され良好な保存安定性を有する。得られたカチオン性界面活性剤は繊維用柔軟剤に用いられる柔軟基剤として有用であり、また良好な生分解性を有する。
【００４７】
柔軟基剤として繊維用柔軟剤組成物に用いる場合、カチオン性界面活性剤の含有量は、柔軟性能を適切に発揮する観点から好ましくは１．０質量％以上、より好ましくは２．０質量％以上、さらに好ましくは３．０質量％以上であり、使用感及び経済性の観点から好ましくは４０質量％以下、より好ましくは３０質量％以下、さらに好ましくは２０質量％以下である。
【００４８】
繊維用柔軟剤組成物には、さらに柔軟性能や保存安定性を向上させるために、炭素数８以上２４以下のアルコールのアルキレンオキサイド付加物等の非イオン界面活性剤、炭素数８以上２４以下のアルコール等の高級アルコール、炭素数８以上２４以下の脂肪酸等の高級脂肪酸、エタノール、イソプロパノール等の低級アルコール、グリコール、ポリオール、さらにはそれらのエチレンオキサイド、プロピレンオキサイド付加物等を含有することができ、また無機塩、ｐＨ調整剤、ハイドロトロープ剤、香料、消泡剤、顔料等を必要に応じて含有することができる。
【００４９】
以下、本発明の実施態様を列記する。
＜１＞
下記の工程１、工程２、工程３及び工程４を有する、カチオン性界面活性剤の製造方法。
工程１：アルカノールアミンと脂肪酸又は脂肪酸アルキルエステルとを次亜リン酸又はその塩を用いずに反応させてアルカノールアミンエステルを得る工程
工程２：工程１で得たアルカノールアミンエステルをジアルキル硫酸により４級化してカチオン性界面活性剤を得る工程
工程３：工程２で得たカチオン性界面活性剤を酸化処理する工程
工程４：工程３で得た酸化処理したカチオン性界面活性剤を還元処理する工程
【００５０】
＜２＞
アルカノールアミンが好ましくはジアルカノールアミン又はトリアルカノールアミン、より好ましくはトリエタノールアミン又はメチルジエタノールアミン等のアミノアルコール、さらに好ましくはトリエタノールアミンである、＜１＞に記載の製造方法。
【００５１】
＜３＞
脂肪酸が牛脂脂肪酸、硬化牛脂脂肪酸、パーム油脂肪酸、硬化パーム油脂肪酸又はそれらから選ばれる２種以上の混合物のような、好ましくは炭素数８以上３０以下、より好ましくは１２以上２４以下の長鎖脂肪酸であり、脂肪酸アルキルエステルが好ましくはこれらの脂肪酸の低級アルキルエステル、より好ましくは炭素数１以上３以下の低級アルキルのエステル、さらに好ましくはメチルエステルである、＜１＞又は＜２＞に記載の製造方法。
【００５２】
＜４＞
アルカノールアミンエステルのエステル化度が好ましくは１．０以上、より好ましくは１．２以上、さらに好ましくは１．４以上、よりさらに好ましくは１．６以上であり、好ましくは２．２以下、より好ましくは２．０以下、さらに好ましくは１．８以下、よりさらに好ましくは１．７以下である、＜１＞から＜３＞の何れかに記載の製造方法。
【００５３】
＜５＞
工程１で不活性ガス等のキャリアガス、好ましくは窒素ガスが使用される、＜１＞から＜４＞の何れかに記載の製造方法。
【００５４】
＜６＞
工程１の反応温度が好ましくは１４０℃以上、より好ましくは１６０℃以上、好ましくは２３０℃以下、より好ましくは２１０℃以下、さらに好ましくは２００℃以下である、＜１＞から＜５＞の何れかに記載の製造方法。
【００５５】
＜７＞
工程１の反応圧力が、好ましくは減圧、より好ましくは５０ｋＰａ以下、さらに好ましくは２０ｋＰａ以下であり、好ましくは１ｋＰａ以上、より好ましくは５ｋＰａ以上である、＜１＞から＜６＞の何れかに記載の製造方法。
【００５６】
＜８＞
工程１の反応時間が好ましくは０．５時間以上、より好ましくは１時間以上、さらに好ましくは２時間以上、よりさらに好ましくは３時間以上、よりさらに好ましくは６時間以上であり、好ましくは２０時間以下、より好ましく１５時間以下、さらに好ましくは１０時間以下、よりさらに好ましくは８時間以下である、＜１＞から＜７＞の何れかに記載の製造方法。
【００５７】
＜９＞
工程１で得たアルカノールアミンエステルの酸価（ｍｇＫＯＨ／ｇ）が好ましくは１０以下、より好ましくは６以下、さらに好ましくは４以下、よりさらに好ましくは３以下、よりさらに好ましくは２．５以下であり、０．５以上、１．０以上、１．５以上又は１．７以上である、＜１＞から＜８＞の何れかに記載の製造方法。
【００５８】
＜１０＞
工程２で用いられるジアルキル硫酸が好ましくはジメチル硫酸又はジエチル硫酸、より好ましくはジメチル硫酸である、＜１＞から＜９＞の何れかに記載の製造方法。
【００５９】
＜１１＞
工程２で、好ましくは不活性ガス等のキャリアガス、より好ましくは窒素ガスが使用される、＜１＞から＜１０＞の何れかに記載の製造方法。
【００６０】
＜１２＞
工程２におけるジアルキル硫酸の使用量がアルカノールアミンエステル１当量に対して好ましくは０．９０当量以上、好ましくは０．９３当量以上、また好ましくは１．００当量以下、好ましくは０．９８当量以下である、＜１＞から＜１１＞の何れかに記載の製造方法。
【００６１】
＜１３＞
工程２において、４級化反応が好ましくは無溶媒で行われる、＜１＞から＜１２＞の何れかに記載の製造方法。
【００６２】
＜１４＞
４級化反応が、好ましくはアルカノールアミンエステルにジアルキル硫酸を供給しながら行う反応である、＜１＞から＜１２＞の何れかに記載の製造方法。
【００６３】
＜１５＞
工程２のジアルキル硫酸の供給温度が好ましくは３０℃以上、より好ましくは４０℃以上であり、好ましくは１００℃以下、より好ましくは９０℃以下、さらに好ましくは８０℃以下、よりさらに好ましくは７０℃以下である、＜１４＞に記載の製造方法。
【００６４】
＜１６＞
工程２のジアルキル硫酸の供給時間が好ましくは０．１時間以上、より好ましくは０．２５時間以上、さらに好ましくは０．５時間以上、よりさらに好ましくは１時間以上であり、好ましくは２０時間以下、より好ましくは１０時間以下、さらに好ましくは５時間以下、よりさらに好ましくは４時間以下、よりさらに好ましくは３時間以下である、＜１４＞又は＜１５＞に記載の製造方法。
【００６５】
＜１７＞
工程２の４級化反応時の圧力が絶対圧力で、好ましくは０．０９ＭＰａ以上、より好ましくは０．１０ＭＰａ以上であり、好ましくは０．５ＭＰａ以下、より好ましくは０．２ＭＰａ以下、さらに好ましくは０．１１ＭＰａ以下である、＜１＞から＜１８＞の何れかに記載の製造方法。
【００６６】
＜１８＞
工程２において、好ましくはアルカノールアミンエステルにジアルキル硫酸を供給した後、熟成を行う、＜１＞から＜１８＞の何れかに記載の製造方法。
【００６７】
＜１９＞
工程２において熟成工程が、好ましくは３０℃以上、より好ましくは４０℃以上、さらに好ましくは５０℃以上で行われ、好ましくは１００℃以下、より好ましくは９０℃以下、さらに好ましくは８０℃以下、よりさらに好ましくは７０℃以下で行われる、＜１８＞に記載の製造方法。
【００６８】
＜２０＞
工程２において熟成工程が、好ましくは０．５時間以上、より好ましくは１時間以上で行われ、好ましくは２０時間以下、より好ましくは１０時間以下、さらに好ましくは５時間以下、よりさらに好ましくは４時間以下、よりさらに好ましくは３時間以下で行われる、＜１８＞又は＜１９＞の何れかに記載の製造方法。
【００６９】
＜２１＞
工程２において熟成工程が、絶対圧力で好ましくは０．０９ＭＰａ以上、より好ましくは０．１０ＭＰａ以上で行われ、好ましくは０．５ＭＰａ以下、より好ましくは０．２ＭＰａ以下、さらに好ましくは０．１１ＭＰａ以下で行われる、＜１８＞から＜２０＞の何れかに記載の製造方法。
【００７０】
＜２２＞
工程２による４級化の終了後に溶媒添加工程が行われ、好ましくは工程３の前に行われる、＜１＞から＜２１＞の何れかに記載の製造方法。
【００７１】
＜２３＞
溶媒が、好ましくは有機溶媒、より好ましくは炭素数２以上３以下のアルコール及び下記一般式（１）から選ばれる少なくとも１種の有機溶媒、さらに好ましくは炭素数２以上３以下の一価アルコール又は炭素数２以上３以下の多価アルコール、よりさらに好ましくはエタノール又はイソプロピルアルコールであり、また好ましくは工程２で用いたのと同一の溶媒である、＜２２＞に記載の製造方法。
Ｒ１−Ｏ−（ＡＯ）ｎ−Ｒ２        （１）
式中、Ｒ１及びＲ２は同一又は異なって、水素、炭素数１以上３０以下のアルキル基、炭素数１以上３０以下のアルケニル基又は炭素数１以上３０以下のアシル基を示し、Ａは炭素数２以上４以下のアルキレン基、ｎは平均値で１以上４０以下の数を示す。Ａは全て同じであるか又は一部異なっていてもよい。
【００７２】
＜２４＞
溶媒の添加量が、溶媒添加後のカチオン性界面活性剤中において、他の工程で用いられた溶媒との合計量で好ましくは５質量％以上、より好ましくは８質量％以上、さらに好ましくは１０質量％以上であり、好ましくは６０質量％以下、より好ましくは３０質量％以下、さらに好ましくは２０質量％以下、よりさらに好ましくは１５質量％以下である、＜２２＞又は＜２３＞の何れかに記載の製造方法。
【００７３】
＜２５＞
溶媒添加工程における混合温度が、好ましくは３０℃以上、より好ましくは４０℃以上、さらに好ましくは５０℃以上であり、好ましくは９０℃以下、より好ましくは８０℃以下、さらに好ましくは７０℃以下である、＜２２＞から＜２４＞の何れかに記載の製造方法。
【００７４】
＜２６＞
溶媒添加工程における混合時間が、好ましくは０．０５時間以上、より好ましくは０．１時間以上であり、好ましくは３時間以下、より好ましくは２時間以下、さらに好ましくは１時間以下である、＜２２＞から＜２５＞の何れかに記載の製造方法。
【００７５】
＜２７＞
工程３の酸化処理が工程２で得たカチオン性界面活性剤の酸素酸化又は酸化剤の混合、好ましくは酸化剤の混合によって行われる、＜１＞から＜２６＞の何れかに記載の製造方
法。
【００７６】
＜２８＞
酸化剤が、好ましくは亜塩素酸、次亜塩素酸、及びそれらのアルカリ金属塩から選ばれる１種以上、より好ましくは亜塩素酸、次亜塩素酸、及びそれらのナトリウム塩から選ばれる１種以上、さらに好ましくは亜塩素酸ナトリウム又は次亜塩素酸ナトリウム、よりさらに好ましくは亜塩素酸ナトリウムである、＜２７＞に記載の製造方法。
【００７７】
＜２９＞
酸化剤の使用量が、工程２で得たカチオン性界面活性剤１００質量部に対して好ましくは０．００１質量部以上、より好ましくは０．００５質量部以上、さらに好ましくは０．０１質量部以上、よりさらに好ましくは０．０３質量部以上であり、好ましくは１．０質量部以下、より好ましくは０．５質量部以下、さらに好ましくは０．３質量部以下、よりさらに好ましくは０．２質量部以下、よりさらに好ましくは０．１質量部以下である、＜２７＞又は＜２８＞に記載の製造方法。
【００７８】
＜３０＞
酸化剤を、好ましくは水溶液として用いる、＜２７＞から＜２９＞の何れかに記載の製造方法。
【００７９】
＜３１＞
酸化剤の濃度が、好ましくは１０質量％以上、より好ましくは２０質量％以上であり、好ましくは５０質量％以下、より好ましくは４０質量％以下、さらに好ましくは３０質量％以下である、＜３０＞に記載の製造方法。
【００８０】
＜３２＞
酸化処理の温度が好ましくは３０℃以上、より好ましくは４０℃以上、さらに好ましくは５０℃以上であり、好ましくは９０℃以下、より好ましくは８０℃以下、さらに好ましくは７０℃以下である、＜１＞から＜３１＞の何れかに記載の製造方法。
【００８１】
＜３３＞
酸化処理の時間が好ましくは０．０５時間以上、より好ましくは０．１時間以上であり、好ましくは５時間以下、より好ましくは２時間以下である、＜１＞から＜３２＞の何れかに記載の製造方法。
【００８２】
＜３４＞
工程３が好ましくは不活性雰囲気で行われ、より好ましくは窒素ガスが使用される、＜１＞から＜３３＞の何れかに記載の製造方法。
【００８３】
＜３５＞
工程４の還元処理が工程３で酸化処理されたカチオン性界面活性剤と還元剤を混合する処理である、＜１＞から＜３４＞の何れかに記載の製造方法。
【００８４】
＜３６＞
還元剤が好ましくは次亜リン酸又はそのアルカリ金属塩、より好ましくは次亜リン酸又は次亜リン酸ナトリウム、さらに好ましくは次亜リン酸である、＜３５＞に記載の製造方法。
【００８５】
＜３７＞
還元剤の使用量が、工程２で得たカチオン性界面活性剤１００質量部に対して好ましくは０．００１質量部以上、より好ましくは０．００５質量部以上、さらに好ましくは０．０１質量部以上、よりさらに好ましくは０．０２質量部以上、よりさらに好ましくは０．０３質量部以上であり、好ましくは１．０質量部以下、より好ましくは０．５質量部以下、さらに好ましくは０．２質量部以下、よりさらに好ましくは０．１質量部以下である、＜３５＞又は＜３６＞に記載の製造方法。
【００８６】
＜３８＞
還元剤を、好ましくは水溶液として用いる、＜３５＞から＜３７＞の何れかに記載の製造方法。
【００８７】
＜３９＞
還元剤の濃度が、好ましくは３０質量％以上、より好ましくは４０質量％以上、さらに好ましくは４５質量％以上であり、好ましくは７０質量％以下、より好ましくは６０質量％以下、さらに好ましくは５５質量％以下である、＜３８＞に記載の製造方法。
【００８８】
＜４０＞
還元処理の温度が好ましくは３０℃以上、より好ましくは４０℃以上、さらに好ましくは５０℃以上であり、好ましくは９０℃以下、より好ましくは８０℃以下、さらに好ましくは７０℃以下である、＜１＞から＜３９＞の何れかに記載の製造方法。
【００８９】
＜４１＞
還元処理の時間が好ましくは０．０５時間以上、より好ましくは０．１時間以上であり、好ましくは５時間以下、より好ましくは２時間以下である、＜１＞から＜４０＞の何れかに記載の製造方法。
【００９０】
＜４２＞
工程４が好ましくは不活性雰囲気で行われ、より好ましくは窒素ガスが使用される、＜１＞から＜４１＞の何れかに記載の製造方法。
【００９１】
＜４３＞
＜１＞から＜４２＞の何れかに記載の製造方法によって得られたカチオン性界面活性剤。
【００９２】
＜４４＞
繊維用柔軟剤に用いられる＜４３＞に記載のカチオン性界面活性剤。
【００９３】
＜４５＞
＜４３＞に記載のカチオン性界面活性剤の繊維用柔軟剤としての使用。
【００９４】
＜４６＞
＜４３＞に記載のカチオン性界面活性剤を好ましくは１．０質量％以上、より好ましくは２．０質量％以上、さらに好ましくは３．０質量％以上、好ましくは４０質量％以下、より好ましくは３０質量％以下、さらに好ましくは２０質量％以下含有する繊維用柔軟剤組成物。
【実施例】
【００９５】
例中の％は、特記しない限り質量基準である。
【００９６】
実施例１
工程１として、１Ｌ反応容器にトリエタノールアミン（１．０モル、株式会社日本触媒製トリエタノールアミン−Ｓ）と半硬化パーム脂肪酸（１．６５モル、ＡＣＩＤＣＨＥＭ製Ｐａｌｍａｃ６０５Ｔ）、ＢＨＴ０．２８ｇを仕込み、窒素置換を行った。次いで、窒素をバブリングしながら、１７０℃で常圧（０．１ＭＰａ）から１３．３ｋＰａに１時間かけて減圧して、７時間エステル化反応を行い、酸価２．０ｍｇＫＯＨ／ｇのトリエタノールアミンエステル５６９ｇを得た。
【００９７】
次に工程２として、工程１で得られたトリエタノールアミンエステル５１２ｇ（０．９モル）とＢＨＴ０．７ｇを混合し、その混合物に、常圧（０．１ＭＰａ）で、窒素雰囲気下、４５℃から６５℃の範囲でジメチル硫酸１０７．８ｇ（０．８５５モル）を２時間かけて滴下した。６０℃から６５℃で１．５時間熟成した後に、最終のカチオン性界面活性剤中における溶媒量が１２質量％となるように、エタノール８４．９ｇを加えて５５℃から６５℃で０．５時間混合した。
【００９８】
さらに工程３として、２５％亜塩素酸Ｎａ水溶液１．４ｇを添加し５５℃から６５℃で０．５時間混合して酸化処理した。その後、工程４として５０％次亜リン酸水溶液０．３５ｇを添加し５５℃から６５℃で０．５時間混合することにより還元処理をして、カチオン性界面活性剤を得た。なお表１ではカチオン性界面活性剤１００質量部に対する酸化剤及び還元剤の純分を質量部で示している。得られたカチオン性界面活性剤について、製造直後及び窒素雰囲気下６０℃で８週間保存後において、下記方法で匂いと色の評価を行った。結果を表１に示す。
【００９９】
＜匂い評価サンプルと評価方法＞
・原体の１５％水溶液１００ｇを４５０ｍｌガラス瓶に入れて調製した。
・専門パネラー５名で次の基準で官能評価し、５人の評価の平均値を評価値とした（匂い合格は評価値３．５以下である）。
１：悪臭が全くしない
２：悪臭がほとんどない（極僅かに匂う）
３：悪臭が弱く匂う
４：悪臭がはっきり匂う
５：悪臭が強く匂う
６：悪臭が非常に強く匂う
【０１００】
＜色の評価＞
色は、日本電色工業株式会社製ＯＭＥ２０００を使用して、ガードナー色数を測定した。
【０１０１】
実施例２
工程３の２５％亜塩素酸Ｎａ水溶液を４．２ｇ、工程４の５０％次亜リン酸水溶液を０．７１ｇにした以外は、実施例１と同様に操作を行ってカチオン性界面活性剤を得た。得られたカチオン性界面活性剤について実施例１と同様の評価を行った結果を表１に示す。
【０１０２】
実施例３
工程３の２５％亜塩素酸Ｎａ水溶液を０．５６ｇ、工程４の５０％次亜リン酸水溶液を０．７１ｇにした以外は、実施例１と同様に操作を行ってカチオン性界面活性剤を得た。得られたカチオン性界面活性剤について実施例１と同様の評価を行った結果を表１に示す。
【０１０３】
実施例４
工程４の５０％次亜リン酸水溶液を０．７１ｇにした以外は、実施例１と同様に操作を行ってカチオン性界面活性剤を得た。得られたカチオン性界面活性剤について実施例１と同様の評価を行った結果を表１に示す。
【０１０４】
実施例５
工程４の５０％次亜リン酸水溶液を０．１４ｇにした以外は、実施例１と同様に操作を行ってカチオン性界面活性剤を得た。得られたカチオン性界面活性剤について実施例１と同様の評価を行った結果を表１に示す。
【０１０５】
実施例６
工程１の窒素を表１に示す流量でバブリングし、１９０℃で常圧（０．１ＭＰａ）から１３．３ｋＰａに１時間かけて減圧して、４時間エステル化反応を行った以外は、実施例１と同様の条件で操作を行い、酸価２．１ｍｇＫＯＨ／ｇのトリエタノールアミンエステル５６９ｇを得た。
次に工程２として、ジメチル硫酸滴下後に２．５時間熟成を行った以外は、実施例１と同様に操作を行ってカチオン性界面活性剤を得た。得られたカチオン性界面活性剤について実施例１と同様の評価を行った結果を表１に示す。
【０１０６】
実施例７
工程３の酸化剤を次亜塩素酸ナトリウムとした以外は、実施例１と同様に操作を行ってカチオン性界面活性剤を得た。得られたカチオン性界面活性剤について実施例１と同様の評価を行った結果を表１に示す。
【０１０７】
比較例１
工程３及び工程４を行わなかった以外は、実施例１と同様に操作を行ってカチオン性界面活性剤を得た。得られたカチオン性界面活性剤について実施例１と同様の評価を行った結果を表１に示す。
【０１０８】
比較例２
工程４を行わなかった以外は、実施例１と同様に操作を行ってカチオン性界面活性剤を得た。得られたカチオン性界面活性剤について実施例１と同様の評価を行った結果を表１に示す。
【０１０９】
比較例３
工程３を行わなかった以外は、実施例１と同様に操作を行ってカチオン性界面活性剤を得た。得られたカチオン性界面活性剤について実施例１と同様の評価を行った結果を表１に示す。
【０１１０】
比較例４
実施例１で行った工程３と工程４の処理の順序を入れ換えた以外は、実施例１と同様に操作を行ってカチオン性界面活性剤を得た。得られたカチオン性界面活性剤について実施例１と同様の評価を行った結果を表１に示す。
【０１１１】
比較例５
工程１で５０％次亜リン酸水溶液０．５７ｇ（トリエタノールアミンエステル１００質量部に対して純分０．０５質量部）を添加し、熟成３時間の脱水エステル化を行い、酸価１．６ｍｇＫＯＨ／ｇのトリエタノールアミンエステル５６９ｇを得た以外は、実施例１と同様に操作を行ってカチオン性界面活性剤を得た。得られたカチオン性界面活性剤について実施例１と同様の評価を行った結果を表１に示す。
【０１１２】
【表１】
0005957583.tif 000002