(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ａ）以下の成分：三級アミン及び水性過酸化水素を提供する工程であって、
成分の合計重量が１重量部である工程と、
ｂ）工程ａ）の合計重量が１重量部の前記成分と、工程ｅ）から再循環された水性アミンオキシド組成物とを混合装置で混合する工程と、
ｃ）工程ｂ）の前記混合装置を出た混合物中の三級アミンをアミンオキシドに変換する工程であって、得られる組成物中のアミンオキシド濃度が６５〜８０重量％の範囲にある工程と、
ｄ）工程ｃ）で製造された組成物の温度を４０〜８０℃に調整する工程と、
ｅ）工程ｄ）で得られた水性アミンオキシド組成物のうち、８〜３０重量部を工程ｂ）に再循環し、残りを工程ｆ）に回す工程と、
ｆ）工程ｅ）から回された水性アミンオキシド組成物からアミンオキシド界面活性剤を回収する工程と、を含む、アミンオキシドを製造するための連続プロセスであって、
但し、前記連続プロセスの最初のサイクルの工程ｂ）では、工程ｅ）から再循環された水性アミンオキシド組成物の代わりに、予め調製された６５〜８０重量％の水性アミンオキシド組成物を用いる、連続プロセス。
【請求項２】
工程ｅ）において工程ｂ）に再循環される水性アミンオキシド組成物の量が、１０〜３０重量部である、請求項１に記載の連続プロセス。
【請求項３】
前記混合装置が、少なくとも１０００Ｗ／ｋｇのエネルギー散逸速度を有する高剪断混合装置である、請求項１又は２に記載の連続プロセス。
【請求項４】
前記高剪断混合装置が、マイクロチャネル混合装置、静的ミキサー、動的ミキサー、及び液体ホイッスル装置を含む群から選択される、請求項３に記載の連続プロセス。
【請求項５】
工程ｆ）の前記水性アミンオキシド組成物が、２０〜５０℃の温度に冷却される、請求項１〜４のいずれか一項に記載の連続プロセス。
【請求項６】
前記三級アミンが、下記一般式：
【化１】
0006039804.tif 000004
（式中、Ｒ’及びＲ”は、独立して、Ｃ１〜Ｃ４アルキル又はヒドロキシアルキル基から選択され、
Ｒが、Ｃ８〜Ｃ１８直鎖状、分枝状、環状アルキル又はアルケニル基から選択される）
を有する、請求項１〜５のいずれか一項に記載の連続プロセス。
【請求項７】
Ｒが、Ｃ１０〜Ｃ１８直鎖状、分枝状、環状アルキル又はアルケニル基から選択される、請求項６に記載の連続プロセス。
【請求項８】
Ｒが、Ｃ１２〜Ｃ１６直鎖状、分枝状、環状アルキル又はアルケニル基から選択される、請求項７に記載の連続プロセス。
【請求項９】
前記三級アミンが、アルキルジメチルアミンである、請求項８に記載の連続プロセス。
【請求項１０】
プロセスの工程ａ）〜ｆ）のうちの少なくとも１つが、キレート剤を含む、請求項１〜９のいずれか一項に記載の連続プロセス。
【請求項１１】
前記キレート剤が、ホスホネート系キレート剤である、請求項１０に記載の連続プロセス。
【請求項１２】
前記キレート剤が、少なくとも５ｐｐｍかつ最高８０ｐｐｍの濃度で存在する、請求項１０に記載の連続プロセス。
【請求項１３】
プロセスの工程ａ）〜ｆ）のうちの少なくとも１つが、アルカリ金属重炭酸塩、アルカリ土類金属重炭酸塩、重炭酸アンモニウム、及びこれらの混合物を含む群から選択される触媒を含む、請求項１〜１２のいずれか一項に記載の連続プロセス。
【請求項１４】
前記触媒が、前記三級アミンの０．３〜２．５重量％で存在する、請求項１３に記載の連続プロセス。
【請求項１５】
プロセスの工程ａ）〜ｆ）のうちの少なくとも１つが、７〜１０のｐＨを有する、請求項１〜１４のいずれか一項に記載の連続プロセス。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、アミンオキシドを製造するためのプロセスを目的とする。
【背景技術】
【０００２】
アミンオキシドは、洗濯洗剤、布地柔軟剤、及びシャンプー等の多くの商品で用いられている。これらは、柔軟性、柔らかい手触り（hand mildness）、及び発泡等の効果をもたらす。
【０００３】
アミンオキシドを製造するための従来の技術は、バッチプロセスを利用し、アミンオキシドの水性組成物を約３０重量％含む水性組成物を得るものである。したがって、最終商品において必要な濃度のアミンオキシドを得るためには、多量の水性アミンオキシド組成物を添加する必要がある。
【０００４】
これら水性アミンオキシド組成物を多量に添加すると、多量の水も添加される。これは、水の存在により、最終商品の処方の自由度が低下するという負の効果を有する。更に、水性アミンオキシド組成物中に多量の水が存在することにより、多量の水を輸送する必要があるので輸送効率が悪くなり、コストが増大する。
【０００５】
少なくとも６５重量％のアミンオキシドを含むアミンオキシド組成物を製造するプロセスを開発することが望ましい。しかし、アミンオキシド組成物を製造するためには非常に長い反応時間が必要となるので、業界では一般的にこれを達成しようとしたがらない。今日３０重量％のアミンオキシド組成物を製造するのに用いられている商業規模のバッチプロセスは、完了に最長８時間かかることがある。したがって、少なくとも６５％のアミンオキシド組成物を製造するためには更に長い時間がかかると予測される。更に、少なくとも６５重量％のアミンオキシドを含む組成物中に存在するアミンオキシドは、ほとんど、ラメラ相に存在する。ラメラ相に到達するためには、アミンオキシド組成物は、まず六方相を通過する必要があるので、アミンオキシド組成物の粘性が高くなる。これは、製造中の取り扱いが非常に困難である。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
したがって、存在する水の量が最小限になるように、少なくとも６５％の濃度のアミンオキシドを含むアミンオキシド組成物を生成することができるプロセスが、当該技術分野において必要とされている。また、少なくとも６５重量％のアミンオキシド組成物を効率的にかつ速やかに生成することができる連続プロセスの開発も望まれている。
【０００７】
驚くべきことに、本発明のプロセスは上述の問題を解決することが見出された。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
アミンオキシドを製造するための連続プロセスであって、
ａ）以下の成分：三級アミン組成物及び水性過酸化水素組成物を提供する工程と、
ｂ）工程ａ）の成分を混合装置で混合する工程と、
ｃ）工程ｂ）の混合装置を出た混合物を、６５〜８０重量％のアミンオキシドを含む予調製水性アミンオキシド組成物にする工程と、
ｄ）工程ｃ）で製造されたアミンオキシド組成物の温度を４０〜８０℃に調整する工程と、
ｅ）アミンオキシド界面活性剤を回収する工程と、を含み、
工程ｃ）で予調製水性アミンオキシド組成物にされる工程ｂ）の成分混合物１部当たり、工程ｄ）で温度調整されるアミンオキシド組成物８〜３０部が、工程ｂ）に再循環され、工程ａ）の成分と共に混合装置を通過する、連続プロセス。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
プロセス
本発明は、アミンオキシド界面活性剤を製造するための連続プロセスであって、
ａ）以下の成分：三級アミン組成物及び水性過酸化水素組成物を提供する工程と、
ｂ）工程ａ）の成分を混合装置で混合する工程と、
ｃ）工程ｂ）の混合装置を出た混合物を、６５〜８０重量％のアミンオキシドを含む水性アミンオキシド組成物にする工程と、
ｄ）工程ｃ）で製造されたアミンオキシド組成物の温度を４０〜８０℃に調整する工程と、
ｅ）アミンオキシド界面活性剤を回収する工程と、を含み、
工程ｃ）で水性流にされる工程ｂ）の成分混合物１部当たり、工程ｄ）で温度調整されるアミンオキシド組成物８〜３０部が、工程ｂ）に再循環され、工程ａ）の成分と共に混合装置を通過する、連続プロセス。
【００１０】
理論に束縛されるものではないが、バッチプロセスを用いて少なくとも６５重量％のアミンオキシドを含むアミンオキシド組成物を製造することは可能であるが、工業的規模でこれを達成することは不可能であると考えられる。これは、六方相を通過するときに高粘度を経験するためである。ミキサーが組成物を混合するのに必要なエネルギー入力は、極めて高い。しかし、本発明の連続プロセスを用いれば、バッチプロセスの高エネルギー要件に悩まされることなく、少なくとも６５重量％のアミンオキシド組成物を連続的に製造することができる。
【００１１】
更に、バッチプロセスは、気泡を組成物に組み込む傾向がある。したがって、バッチ生成に続いて、組成物を「脱気」するために「沈降時間」を必要とすることが多い。このような通気は、連続プロセスではみられない。
【００１２】
典型的に、本明細書におけるアミンオキシド界面活性剤は、所望の三級アミンを過酸化水素で酸化することによって生成される。本発明は、アミンオキシドを生成するための連続プロセスである。このプロセスは、アミンオキシド界面活性剤を製造するために必要なフレッシュ成分を、混合装置を介して、６５重量％〜８０重量％、又は更には６３重量％〜８０重量％、又は更には６５重量％〜７８重量％、又は更には７０重量％〜７５重量％、又は更には６５重量％〜７５重量％のアミンオキシドを含む予調製アミンオキシド組成物に添加することを含む。添加されるフレッシュ成分１部当たり、８〜３０部、又は更には１０〜３０部のアミンオキシド組成物が、混合装置に再循環される。このようにして、予調製アミンオキシドをフレッシュ成分と混合し、次いで、アミンオキシド組成物にする。同時に、添加されるフレッシュ成分１部当たり、１部の最終アミンオキシド組成物が回収される。
【００１３】
好ましくは、プロセスは、ｐＨ  ７〜１０、好ましくは８〜１０で実施される。理論に束縛されるものではないが、より高いｐＨでは、生成されるアミンオキシドが分解されるので、このｐＨが有利であると考えられる。この範囲を下回るｐＨでは、アミンオキシドは、水素と複合体を形成する。当業者は、組成物のｐＨを測定するための標準的な技術を認識する。
【００１４】
好ましくは、プロセスは、水を除いて本質的に溶媒を含まない。「本質的に溶媒を含まない」とは、本明細書では、水以外の溶媒を意図的に添加しないことを意味する。したがって、原材料中に存在する微量の溶媒が存在する場合がある。１つの態様では、水を除いて溶媒は存在しない。
【００１５】
工程ａ）：以下の成分；三級アミン組成物及び水性過酸化水素組成物を提供する。三級アミン組成物及び水性過酸化水素組成物については、以下により詳細に記載する。
【００１６】
また、触媒を更なる成分として提供してもよい。触媒は、それ自体は任意の永続的な化学変化を受けることなく、三級アミンと過酸化水素との反応速度を増大させる。触媒については、以下により詳細に記載する。
【００１７】
更に、キレート剤を更なる成分として提供してもよい。キレート剤については、以下により詳細に記載する。
【００１８】
工程ｂ）：工程ａ）の成分を混合装置で混合する。成分は、別個の個々の流れとして、又は２つ以上の成分を含む複数の別個の流れとして混合装置に入れてもよい。あるいは、成分は、単一の流れとして混合装置に供給する前に、例えば、大きな槽において予混合してもよい。典型的に、成分は、パイプ又はチャネルを介してミキサーに入れられる。当業者は、この目的のために好適なパイプ又はチャネル、及び前記パネル又はチャネルを構築するのに好適な材料を特定することができる。
【００１９】
混合装置は、液体成分を混合するのに好適な任意の混合装置であってよい。混合装置は、高剪断混合装置であってよい。高剪断混合装置は、少なくとも１０００Ｗ／ｋｇのエネルギー散逸速度を有してよい。高剪断混合装置は、１００，０００，０００Ｗ／ｋｇ以下、又は更には１，０００，０００Ｗ／ｋｇ以下のエネルギー散逸速度を有してよい。高剪断混合装置は、１０，０００〜１００，０００Ｗ／ｋｇのエネルギー散逸速度を有してよい。高剪断混合装置は、マイクロチャネル混合装置、静的ミキサー、動的ミキサー、及び液体ホイッスル装置を含む群から選択してよい。混合装置は、動的ミキサー、又は更には高剪断動的ミキサーであることが好ましい場合がある。
【００２０】
理論に束縛されるものではないが、高剪断ミキサーは、生成装置内において高圧滴を避ける傾向があるので、有利であると考えられる。更に、高剪断混合装置は、詰まりにくい。
【００２１】
工程ｃ）：工程ｂ）において混合装置から出た混合物を、６５〜８０重量％のアミンオキシドを含む予調製水性アミンオキシド組成物にする。理論に束縛されるものではないが、６５〜８０重量％の濃度で水性アミンオキシド組成物中に存在するアミンオキシドは、ラメラ相に存在する。アミンオキシドの濃度が増大するにつれて、粘性の高い六方相を含む多数の異なる相を通過する。しかし、工程ａ）の成分は、工程ｃ）において水性アミンオキシド組成物中で反応するときにフレッシュなアミンオキシドを生成するが、最初に六方相を通過することなく、すぐにラメラ相のアミンオキシドを生成する。これは、予調製水性アミンオキシド組成物中に存在する主にラメラ相のアミンオキシドの希釈効果によると考えられる。したがって、粘度の増加はほとんどみられない。予調製アミンオキシド組成物については、以下により詳細に記載する。
【００２２】
予調製水性アミンオキシド組成物は、以前は、三級アミン組成物と水性過酸化水素組成物とを反応させることによって製造されていたと理解される。典型的に、用いられる三級アミン組成物及び水性過酸化水素組成物は、工程ａ）で提供される成分と同じである。
【００２３】
典型的に、工程ｂ）において混合装置から出た混合物は、パイプ又はチャネルを通して予調製水性アミンオキシド組成物になる。予調製水性アミンオキシド組成物は、別個のパイプに存在してもよく、又は更には槽若しくは他の保管容器に存在してもよい。当業者は、この目的のために好適なパイプ、チャネル、槽等、及び前記パイプ、チャネル、槽等を構築するのに好適な材料を特定することができる。
【００２４】
予調製アミンオキシド及びフレッシュ成分の両方を含む水性アミンオキシド組成物は、１つ以上のポンプを通過してよい。ポンプは、低圧又は高圧ポンプであってよく、例えば、組成物の流速を増大するために用いてよい。
【００２５】
工程ｄ）：工程ｃ）で製造された予調製アミンオキシド及びフレッシュ成分の両方を含む水性アミンオキシド組成物は、４０〜８０℃の温度に調整される。温度は、３０〜８０℃、又は更には３７〜８０℃、又は更には３０〜７０℃、又は更には３５〜６５℃に調整してよい。
【００２６】
アミンオキシド組成物の温度は、温度を上昇、低下、又は維持することができる好適な装置に組成物を通すことによって調整してよい。アミンオキシド組成物の温度は、熱交換装置に、又は互いに直列に配置されている１つ超の熱交換装置に組成物を通すことによって調整してよい。熱交換装置は、独立して、マイクロチャネル熱交換装置、プレート及びフレーム熱交換器、並びにシェル及びチューブ熱交換器を含む群から選択してよく、好ましくは、プレート及びフレーム熱交換器である。あるいは、アミンオキシド組成物の温度は、加熱したパイプ等にアミンオキシドを通すことによって調整してよい。パイプは、加熱ジャケット、又は電気加熱源等によって加熱してよい。
【００２７】
工程ｃ）で水性予調製アミンオキシドにされる工程ｂ）の成分混合物１部当たり、８〜３０部、又は更には１０〜３０部、又は更には１０〜１５部の、工程ｄ）で温度調整される水性アミンオキシド組成物が、工程ｂ）に再循環され、工程ａ）の成分と共に混合装置を通過する。理論に束縛されるものではないが、この再循環工程は、６５〜８０重量％のアミンオキシド組成物を生成するために、三級アミンと過酸化水素とを確実に十分に反応させると考えられる。再循環流は、装置内で生成される新たなアミンオキシドもラメラ相に存在するように、ラメラ相にアミンオキシドを保持するための「相緩衝材」として作用する。更に、再循環工程は、反応の熱についてヒートシンクとして作用するので、高温増大を避ける。
【００２８】
典型的に、水性アミンオキシド組成物は、パイプ又はチャネルを介して混合装置に再循環される。当業者は、この目的のために好適なパイプ又はチャネル、及び前記パイプ又はチャネルを構築するのに好適な材料を特定することができる。
【００２９】
工程ｅ）：アミンオキシド界面活性剤を回収する。工程ａ）で添加されるフレッシュ成分１部当たり、１部のアミンオキシド界面活性剤が回収される。回収されたアミンオキシド界面活性剤は、２０〜５０℃、好ましくは３０〜４０℃の温度に冷却してよい。
【００３０】
滞留時間は、８時間以下、又は更には６時間以下であってよい。滞留時間は、４０〜２００分間、又は更には６０〜１５０分間であってよい。滞留時間とは、本明細書では、本発明の方法を実施するために用いられる装置内で粒子が過ごす平均時間を意味する。
【００３１】
三級アミン
連続プロセスは、三級アミンと水性過酸化水素組成物との反応を含む。三級アミンは、下記一般式：
【００３２】
【化１】
0006039804.tif 000002
（式中、Ｒ’及びＲ”は、独立して、Ｃ１〜Ｃ４アルキル又はヒドロキシアルキル基から選択され、好ましくはメチル基であり、Ｒは、Ｃ８〜Ｃ１８直鎖状、分枝状、環状アルキル又はアルケニル基から選択され、好ましくは、Ｒは、Ｃ１０〜Ｃ１８直鎖状、分枝状、環状アルキル又はアルケニル基から選択され、最も好ましくは、Ｒは、Ｃ１２〜Ｃ１６直鎖状、分枝状、環状アルキル又はアルケニル基から選択される）を有し得る。
【００３３】
好ましい実施形態では、三級アミンは、アルキルジメチルアミンである。
【００３４】
水性過酸化水素組成物
本明細書では、酸化工程は、過酸化水素、又は過酸化水素源、又はその場で発生する過酸化水素を用いて実施される。酸化は、水中で実施される。過酸化水素は、９０％以下の様々な強度の水溶液として市販されており、これは、所望の濃度のアミンオキシド溶液を形成するための便利な酸化剤となる。
【００３５】
触媒
存在する場合、触媒は、アルカリ金属重炭酸塩、アルカリ土類金属重炭酸塩、重炭酸アンモニウム、及びこれらの混合物を含む群から選択され、好ましくは、重炭酸アンモニウム又は重炭酸ナトリウム又はこれらの混合物であり、最も好ましくは、重炭酸ナトリウムである。触媒は、三級アミンの０．３〜２．５重量％の濃度で存在してよい。
【００３６】
キレート剤
存在する場合、キレート剤は、好ましくは、ホスホネート系キレート剤である。このような好ましいホスホネート系キレート剤は、ＴｈｅｒｍｐｈｏｓというメーカーからＤｅｑｕｅｓｔ−２０６６として市販されている。キレート剤は、少なくとも５ｐｐｍ、又は更には少なくとも１０ｐｐｍ、又は更には少なくとも１５ｐｐｍの濃度で存在してよい。キレート剤は、最高１００ｐｐｍ、又は更には最高８０ｐｐｍ、又は更には最高５０ｐｐｍ、又は更には最高４０ｐｐｍの濃度で存在してよい。
【００３７】
予調製アミンオキシド組成物
プロセスを連続的に実行するために、まず予調製アミンオキシド組成物を調製することが必要である。最初に予調製アミンオキシドが製造されたら、次いで、上に詳細に記載した工程に従って連続的にプロセスを実行することができる。
【００３８】
予調製アミンオキシド組成物は、水性組成物であってよい。予調製アミンオキシド組成物は、６５重量％〜８０重量％、又は更には６３重量％〜８０重量％、又は更には６５重量％〜７８重量％、又は更には７０重量％〜７５重量％、又は更には６５重量％〜７５重量％のアミンオキシドを含んでよい。好ましくは、予調製アミンオキシドは、上記アミンオキシド組成物と同じ三級アミンから製造される。
【００３９】
予調製アミンオキシドは、上に詳細に記載したのと同じプロセスを用いて調製してもよく、又は例えば、バッチプロセス等の異なるプロセスを用いて製造してもよい。予調製アミンオキシドが本発明のプロセスを用いて製造される場合、プロセスは、生成されるアミンオキシドを希釈するために溶媒を含んでもよい。これは、アミンオキシドの濃度が増大するにつれて、主に六方相に存在するアミンオキシドによる粘度増大が、装置の閉塞を引き起こさないように有益である。一旦特定の濃度のアミンオキシドが生成されたら、溶媒流は、不連続であってよい。したがって、一旦連続プロセスが実行されたら、水以外に本質的に溶媒は存在しない、好ましくは水以外に溶媒は存在しない。
【００４０】
一旦予調製アミンオキシド組成物が最初に製造されたら、本発明に係るプロセスに従って新たな成分を混合してよく、プロセスを連続的に実行してよい。
【００４１】
溶媒は、任意の溶媒であってよい。１つの実施形態では、溶媒は、エタノールである。
【００４２】
アミンオキシド界面活性剤
アミンオキシド界面活性剤は、連続的に回収される。工程ａ）で添加される成分１部当たり、１部のアミンオキシド界面活性剤が工程ｅ）で回収される。次いで、アミンオキシド界面活性剤を保管してもよく、又は消費者製品に製剤化してもよい。好適な消費者製品としては、食器手洗い組成物、自動食器洗い組成物、硬質表面洗浄剤、布地洗浄剤組成物等が挙げられる。
【実施例】
【００４３】
本発明に係るプロセスを用いて、また本発明の範囲外のバッチプロセスを用いて、アミンオキシド組成物を調製した。
【００４４】
プロセス１は、本発明に従った。三級アミン、キレート剤、触媒、及び水性過酸化水素を動的高剪断ミキサー内で混合することによって、組成物を調製した。組成物は、６８．１重量％の三級アミンと、２４重量％の水中５０％活性過酸化水素と、０．４１重量％の水中２５％活性キレート剤と、０．６６％の重炭酸ナトリウム触媒とを含んでいた。三級アミン組成物は、Ｃ１２及びＣ１４アルキルジメチル三級アミンとＮ，Ｎ−ジメチルアルキルイミンとのブレンドを含む。生成される混合物を、５８重量％のアミンオキシドを含む予調製水性アミンオキシド組成物にした。添加した新たな材料１部当たり、２５部を４０〜５０℃の温度のミキサーに再循環させた。
【００４５】
装置は、５８重量％のアミンオキシドを含む予調製アミンオキシド組成物を含んでいた。次いで、６５重量％超のアミンオキシドが１００分間後に回収され、その後連続的に回収された。
【００４６】
プロセス２は、バッチプロセスであった。７０重量％の三級アミンと、２１．７重量％の過酸化水素とを含み、残りは水と微量の触媒及びキレート剤である組成物が、バッチ槽で調製された。三級アミン組成物は、７４重量％のＣ12アルキルジメチル三級アミンと、２４重量％のＣ14アルキルジメチル三級アミンと、２重量％のＣ16アルキルジメチル三級アミンとを含む。次いで、組成物をバッチ混合槽で混合した。表１から分かる通り、１２０分間後、わずか２４．５重量％のアミンオキシドしか回収されなかった。３６０分間後、６８．６重量％のアミンオキシドが回収された。
【００４７】
【表１】
0006039804.tif 000003
【００４８】
上記から分かる通り、本発明のプロセスを用いて６５重量％のアミンオキシド組成物を生成するのに１００分間しかかからなかった。しかし、従来のバッチプロセスを用いると、同じ結果を得るのに３６０分間かかった。本発明のプロセスを用いると、高濃度アミンオキシド組成物が速やかにかつ効率的に生成された。
【００４９】
本明細書に開示した寸法及び値は、記載された正確な数値に厳密に限定されるものと理解されるべきではない。むしろ、特に断らないかぎり、そのような寸法のそれぞれは、記載された値及びその値の周辺の機能的に同等の範囲の両方を意味するものとする。例えば、「４０ｍｍ」として開示される寸法は、「約４０ｍｍ」を意味することを意図する。