面向未来的衣料用洗涤剂的新表面活性剂开发



面向未来的衣料用洗涤剂的新表面活性剂开发

摘 要：开发环境友好的产品是企业重要的社会责任，但消费者不会仅从环保的角度做出购买产品的决定，所以开发兼具环境价值和消费价值的产品非常重要。本研究将新开发出的表面活性剂体系，应用于“Attack Neo”和“ULTRA Attack Neo”，达到了令人满意的效果。这两种新的衣料用洗涤剂具有超级浓缩配方、缩短漂洗次数、洗涤时间短、效率高的优点，能同时满足降低环境负荷和提高消费者价值的要求。

关键词：织物洗涤剂；高亲水性非离子表面活性剂；超级浓缩；洗涤效率；环境价值

面对日益严峻的全球变暖、资源枯竭及生物多样性减少问题，全社会都在关注构筑资源和能源再利用的可持续发展的问题，都在努力开发对环境负荷小的产品。日本花王公司以制造与自然和谐的生态产品为基本经营方针，致力于开发清洁、美好、健康的产品，为丰富人们文化生活做出贡献。

花王公司的产品主要为家庭日用品。为了降低环境负荷，从原材料采购、生产、物流、销售、使用到废弃的整个产品生命周期，在商业合作方、社会、企业的共同合作下，以消费者为中心，大力推广绿色化产品。

根据对消费者的环境意识调查，即使消费者希望对降低环境负荷做贡献，也不愿意为此付出很大的财力物力。自日本发生大地震后，经历计划停电和原发事故的消费者的环境意识已经发生了变化，开始接受有利于环境的生态产品，但对给消费者带来很大经济负担的产品仍令人难以接受。因此，要让消费者主动使用生态产品，最重要的还是企业能开发出对环境友好的产品。

1 衣料用洗涤剂原料开发的方向性

衣料用洗涤剂及洗净剂原料的开发，对环境友好这一点非常重要。但是，消费者选择产品并不仅仅是从环保角度考虑的。当然，衣料用洗涤剂最重要的功能应当是保持衣物清洁，重新恢复衣物的形态，这就必须从衣物上去除各种污垢。花王公司希望能够为消费者提供迅速、简单、快乐、经济功能的产品。因此，有必要开发兼具消费者价值和环境价值的新型洗净剂原料。

2 Attack Neo洗净剂原料的开发

近十几年来，日本的液体衣料洗涤剂市场迅速成长为一个庞大的市场，液体洗涤剂以其使用方便和溶解无残留的优点受到广大消费者的青睐。在考虑液体洗涤剂如何实现环境价值与消费价值时，花王公司的和田恭尚等人首先从水的重要性入手，从产品自身及使用场合两方面进行了产品技术的开发（见图1），实现了洗涤剂的浓缩化和减少漂洗次数的既定开发目标。以下对产品的开发过程作一概述。

图1 衣物用洗涤剂从制造到废弃的LC-CO2排放量

液体洗涤剂自身含有很多水。数年前，全球液体洗涤剂中主洗净成分含量约为10%～20%，即使在浓度较高的日本产业中也只有30%左右，产品一半以上都是水。首先，本研究通过彻底削减液体洗涤剂产品中的水量，以实现产品浓缩化的目标。洗涤剂的浓缩化除了可以产生削减包装材料、运输成本、削减能量的环境价值外，同时也带来了购物方便、使用场合的方便快捷、节省收纳空间等方面的便利，提高消费价值。

但是，为使洗涤剂浓缩化，单纯减少制剂中的水量并非有益。使用水量减少，表面活性剂就会形成晶体，从而导致低温时形成结晶而使产品固化。在洗衣机的投放口，用冷水溶解洗涤剂时，就会引起液体洗涤剂的高黏度凝胶化，产生溶解不良的问题。因此，本研究通过优选表面活性剂，着手开发能控制产品及产品在稀释过程中不会发生固化、凝胶化的技术。

为了解决该课题，本研究对表面活性剂进行了相状态的解析。首先，只考虑表面活性剂与水双组分系的液晶相控制。通常，活性剂浓度增大会形成亲水基面向水一侧的胶束，胶束会转化为立方相液晶、光学异向性的高黏度的六角相液晶，经由立方体液晶还会成为有流动性的层状液晶（见图2）。另外，因为自组织体的形态决定了曲率，因而亲水基朝向外侧的胶束的曲率是正值，层状相的曲率为0。因此，亲水基与疏水基的平衡，对于液晶的控制非常重要。和田恭尚等人开发出了高亲水性非离子表面活性剂[R(RO)1(PO)m(EO)n]，即使在低温条件下也具有像水一样流动的性质。这种表面活性剂因为是亲水性的，因而在水中更容易溶解，而且PO的插入会抑制液晶体的形成，液晶生成区域比原来的非离子表面活性剂更狭窄（见图3）。“Attack Neo”由于利用了该表面活性剂，尽管总表面活性剂浓度高达74%，但是在低温（-5℃）也不会发生固化，在冷水（5℃）中非常容易溶解，实现了洗涤剂的超浓缩化。

图2 表面活性剂与水的2成分体系的相图

图3 原来的非离子表面活性剂与高亲水性非离子表面活性剂的相图

其次，介绍一下减少漂洗次数的新技术。图1是用LCA（Life Cycle Assessment：生命周期评估）手法分析整个洗涤过程的环境负荷的结果。产品相关部分（产品产地、容器、制造、输送、废弃）和使用相关部分（洗衣机使用的电力，上水、下水）的环境负荷基本相同，使用相关部分的CO2排出量，约65%是由水引起的。这是因为：净化时和取水时必须消耗很多的能量。和田恭尚等人把减少漂洗次数作为实现削减洗涤用水量的有效途径。如果能降低漂洗次数，那么就能同时为消费者提供因减少用水量带来的水费节省和缩短洗涤时间的消费价值。

但是，使用原来的洗涤剂，并不能减少漂洗次数。通常，洗涤后需要漂洗2次，这是因为：过去洗涤中的污垢成分，通过1次漂洗即可除去，在衣物上几乎不会有残留，但是必须通过2次漂洗才能除去残留在衣物上的洗净成分。本研究的开发目标是把漂洗次数缩减为1次。因此，开发的表面活性剂应具备难以在衣物上残留的吸脱控制机能。前述新开发的高亲水性非离子表面活性剂[R(RO)1(PO)m(EO)n]就是具有对纤维吸脱控制的优良特性。如图4所示，非离子表面活性剂的亲水性高，可能会大幅降低对纤维的吸附量。

高亲水性非离子表面活性剂在低温高浓度下有流动性，而且在衣物上残留率低，以其作为洗净基剂开发的产品，由于亲水性高导致洗涤剂最重要的功能——洗净性能降低，从而影响了制剂的洗净效果。如图5所示，活性剂的亲水性与皮脂洗净性基本是对立关系。和田恭尚等人采取与其他活性剂最适合的协同体系解决了此问题。即采取独自开发的高亲水性非离子表面活性剂与特定阴离子表面活性剂协同使用，调整二者的混合比率，使更多的表面活性剂吸附在污垢表面，成功得到了能有效洗净污垢的稳定混合胶束（见图6）。最适合的高亲水性非离子表面活性剂（n-SAA）与阴离子表面活性剂（a-SAA）的配伍体系，既能维持高洗净力，又能仅漂洗1次就达到现有洗涤剂漂洗2次的衣物上洗涤剂的残留水平（见图7）。

图4 非离子表面活性剂的亲水性/疏水性对纤维吸附率的影响

图5 非离子表面活性剂对纤维的吸附率及皮脂洗净性

3 ULTRA attack Neo的洗净剂原料开发

繁忙的现代社会生活使人们强烈渴望缩短做家务的时间，如果能为消费者提供此类产品，它的附加值一定很高。近年来，对家庭主妇的调查显示：希望缩短做家务时间的回答占比为87%，其中，希望缩短洗涤时间的占比为69%。本研究开发的“Attack Neo”不仅能够减少漂洗次数，而且能够缩短洗涤时间，为消费者带来了消费价值。但是，全自动洗衣机的标准设置为漂洗2次，有必要设定成漂洗1次。从消费者角度出发，改变这种设定的门槛很高，要求改变的呼声也越来越高。

图6 高亲水性n-SAA与a-SAA并用实现高洗净力

图7 高亲水性n-SAA与a-SAA并用体系的洗净力与漂洗性

本研究建议：消费者可以采用几乎所有洗衣机搭载的“speed course”（快速洗涤程序）洗涤。这样，只需在启动时选定程序即可，大大方便了消费者。另外，“speed course”不仅比标准程序缩短了9～44min的洗涤时间，还能节约19%～56%的电量（洗涤时间因制造商和机器种类而异）。

然而，由于“speed course”洗涤时间平均只有5min（标准程序为10～15min），高速短时洗涤的新机能、新技术成为必需，而且维持“Attack Neo”实现的洗涤剂的浓缩化和减少漂洗次数也必不可少。高亲水性非离子表面活性剂由于在基本性质上存在洗净力差的缺点，因此花王公司决定开发能实现高速、短时洗净的新洗净基剂。

衣料用洗涤剂主要使用的是阴离子表面活性剂和非离子表面活性剂，前者洗净速度快，但洗净力低，后者洗净速度慢，但洗净力高（见图8）。阴离子表面活性剂能够去除表面的污垢，而非离子表面活性剂则渗透至油污，使油污与水一起被去除，这是两种截然不同的作用。本研究选择洗净速度快的阴离子表面活性剂，研究设计了对污垢的附着性高、且能快速乳化分散、具有很高的绝对洗净力特性的表面活性剂构造，成功开发出了“ULTRA Anion”。“ULTRA Anion”对污垢的吸附性比原来的洗净成分更优异，洗净力更高，是在衣物上难以残留的表面活性剂。

图8 现有表面活性剂的特征及课题

图9 “ULTRA Anion”的高速洗净性

本研究以“ULTRA Anion”为主洗净成分，结合“Attack Neo”开发中与其他表面活性剂最适协同使用的技术，开发出了能同时实现洗涤剂浓缩化和减少漂洗次数的“ULTRA Attack Neo”，如图9所示，利用“ULTRA Anion”开发的“ULTRA Attack Neo”，成功实现了洗涤5min与原来制剂洗涤10min相当或以上的洗净效果。“ULTRA Attack Neo”通过使用具有高洗净效果和快速洗净作用的“ULTRA Anion”，成功削减了总活性物量，是以省资源化和环境低负荷化为方向的高效组成。

4 在液体洗涤剂中应用原料酶 实现高消费价值的环境适应性产品

在开发兼具环境价值和消费者价值的产品时，酶应用技术的开发也很重要。酶作为生物分解性高的生物体成分（蛋白质），是与环境低负荷制剂开发方向性一致的洗净剂。由于用量少、效率高，很容易实现消费者特定的目标价值。

对于最令消费者烦恼的代表性污垢——食物残渣等污垢，建议消费者采用“ULTRA attack Neo”以稍微涂抹后洗涤的方式，在这种特定情况下，活性酶的效果能够为消费者提供更大的消费价值。稍微涂抹后洗涤指的是直接把液体洗涤剂涂抹在污垢上，使高浓度的表面活性剂及酶作用于污垢处，以实现高洗净效果。图10是用“ULTRA Attack Neo”对普通洗涤剂难以洗掉的肉汁污垢进行清洗的洗净效果。“ULTRA Aattack Neo”使用的是对这种污垢有效的复合酶。

除了开发有优良洗净作用的酶以外，开发更有效发挥酶洗净效果的制剂，也是今后洗净剂原料开发的重点之一。

图10 “ULTRA Attack Neo”的涂抹洗净性

5 结论

洗涤产品最终兼具环境价值与消费价值是时代的要求，是产品开发的必要条件。洗净剂原料的开发，不能偏离这样的视点。环境价值与消费价值既是企业应该承担的社会责任，对消费者也是极具吸引力的，二者缺一不可。

（岳霄编译，本文译自2014.7《Fragrance Journal》作者是日本的和田恭尚、喜多亚矢自、柳泽友树和三宅登志夫）

Development of new surfactants and systems required for the future oriented fabric detergent

Yasunao Wada，Ayako Kita，Yuki Yanagisawa，Toshio Miyake

Abstract:Developing eco-friendly products has been the important issue from the viewpoint of the corporate social responsibilities.On the other hand, consumers do not make the purchase decision just from the environmental viewpoint.we need to develop the products which provide not only environmental values but also user benefits.We developed new surfactants and systems for liquid fabric detergent 'Attack Neo' and 'ULTRA Attack Neo' which satisfy both values .The key words of the development were 'super concentrated formation', 'reduction of rinse process', and 'high-detergency in short time'. The newly developed surfactants and technologies could realize the development of new liquid fabric detergents which enabled both to reduceen vironental impact and to improve consumer value together.

Keywords:liquid fabric detergent；highly hydrophilic noniolic surfactant；ultra anion

中图分类号：TQ423

文献标识码：A

文章编号：1672-2701（2016）04-33-07