JP2000096000A

JP2000096000A - 環式尿素界面活性剤

Info

Publication number: JP2000096000A
Application number: JP11213259A
Authority: JP
Inventors: John Anthony Marsella; ジョン・アンソニー・マーセーラ; Kevin Rodney Lassila; ケヴィン・ロドニー・ラーシーラ
Original assignee: Air Products and Chemicals Inc
Current assignee: Air Products and Chemicals Inc
Priority date: 1998-07-29
Filing date: 1999-07-28
Publication date: 2000-04-04
Also published as: DE69920347D1; EP0976796A3; EP0976796B1; US6262156B1; US6179906B1; EP0976796A2; KR20000012061A; US5972431A; CN1243032A; DE69920347T2; KR100337749B1; CN1146467C

Abstract

(57)【要約】【課題】平衡表面張力および動的表面張力が低下され
た水をベースとする組成物、特にコーティング、インキ
および農業用組成物の提供。【解決手段】組成物中に次の式【化１】 (式中、ＲはＣ₆〜Ｃ₁₂アルキル基またはＲ″Ｏ−(Ｃ
Ｈ₂)_m−であり、Ｒ′は水素またはメチルであり、Ｒ″
はＣ₄〜Ｃ₁₂アルキル基であり、ｍは２〜４であり、ｎ
は１または２である）を有する環式尿素を、表面張力を
低下させる量で含有させることからなる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の分野】本発明は、環式尿素を使用して水をベー
スとする系の表面張力を低下させることに関する。

【０００２】

【発明の背景】水の表面張力を低下させる能力は、水を
ベースとするコーティング、インキ、接着剤および農業
用処方物において著しく重要であるが、これは表面張力
の低下が実際の処方物中での基質の湿潤の強化につなが
るからである。水をベースとする系の表面張力の低下は
界面活性剤の添加によって一般に達成される。界面活性
剤の添加により得られる性能上の特性には、強化された
表面被覆、より少ない欠陥、そして均一な分布が含まれ
る。系が静止している場合、平衡表面張力性能が重要で
ある。しかしながら動的条件下で表面張力を低下させる
能力は、高い表面形成速度が利用される応用で著しく重
要である。このような応用にはコーティングの噴霧、ロ
ール塗りおよび刷毛塗りまたは農業用処方物の噴霧、ま
たは高速グラビア印刷またはインクジェット印刷があ
る。動的表面張力は、このような高速度での施用条件の
下で表面張力を低下させ湿潤を付与する界面活性剤の能
力に関する基準を与える基礎的な量である。

【０００３】アルキルフェノールまたはアルコールエト
キシレートおよびエチレンオキシド(ＥＯ)コボリマー／
プロピレンオキシド(ＰＯ)コポリマーのような伝統的な
非イオン界面活性剤は、優れた平衡表面張力性能を有す
るが、一般に動的表面張力の低下が劣ることを特徴とす
る。対照的にナトリウムジアルキルスルホスクシネート
のようなある種の陰イオン界面活性剤は良好な動的結果
を与えうるが、これらは発泡性が極めて高くまた仕上が
ったコーティングに水感受性を付与する。

【０００４】平衡表面張力および動的表面張力に関して
良好な特性を示し、低発泡性でありまたコーティング、
インキ、接着剤および農業用処方物の産業で広く受けい
れられる一群の界面活性剤に対する要求がある。コーテ
ィング、インキおよび農業用処方物のような応用での平
衡表面張力および動的表面張力を低下させることの重要
性は当該分野でよく認識されている。

【０００５】低い動的表面張力は、水をベースとするコ
ーティングの施用に著しく重要である。１９９２年９月
のJournal of Coatings Technology中のSchwartz, J.の
「The Importance of Low Dynamic Surface Tension in
Waterborne Coatings」という文献には、水をベースと
するコーティングの表面張力特性に関する議論およびこ
のようなコーティングの動的表面張力に関する議論があ
る。いくつかの界面活性剤について、平衡表面張力およ
び動的表面張力が評価されている。水をベースとするコ
ーティングでの優れた膜形成を達成するには、低い動的
表面張力が重要な因子であることが指摘されている。動
的コーティングを施用する方法は、収縮、クレーターお
よび泡のような欠陥を防止するために、動的表面張力の
低い界面活性剤が必要である。

【０００６】農業用製品の効率的施用も、処方物の動的
表面張力特性に著しく依存する。Pestic. Sci. 1991
年，33号，411〜420ページのWirth, W.；Storp, S.；Ja
cobsen,W.の「Mechanisms Controlling Leaf Retention
of Agricultural Spray Solutions」と題する文献で
は、農業用処方物の動的表面張力と処方物が葉の上に保
持される能力との間の関係が研究された。これらの研究
者は保持値と動的表面張力との間の良好な相関を認めて
おり、処方物の保持が一層有効であるとき低い動的表面
張力を示す。

【０００７】Am. Ink Maker, 1994年，72巻２号の32〜3
8ページのMedina, S. W.；Sutovich, M.N. の「Using S
urfactants to Formulate VOC Compliant Waterbased I
nks」と題する文献に論じられているように、高速印刷
では低い動的表面張力がやはり重要である。この文献に
は、平衡表面張力（ＥＳＴ）は静止時のインキ系に対し
てのみ妥当すると述べられている。しかしながらＥＳＴ
値は、インキが使用される動的な高速印刷条件下での性
能の良好な指標ではない。動的表面張力はより適切な特
性である。この動的測定値は、界面活性剤が新たに形成
されるインキ／基材界面に移行し、高速印刷中に湿潤を
もたらす能力の指標である。

【０００８】米国特許５,０９８,４７８には、水、顔
料、非イオン界面活性剤および非イオン界面活性剤のた
めの可溶化剤を含む水をベースとするインキ組成物が開
示されている。出版用のグラビア印刷のためのインキ組
成物の動的表面張力は、印刷性の問題に遭遇しないこと
を確実にするために、約２５〜４０ダイン／cmの水準ま
で低下されねばならない。米国特許５,５６２,７６２に
は、水、溶解した染料およびポリエトキシレート置換基
を二つ有する第３級アミンの水性ジェットインクが開示
されており、またインクジェット印刷においては低い動
的表面張力が重要であると開示されている。

【０００９】置換された環式尿素が多くの応用に有用性
があることが報告されてきた。Ind.Eng. Chem. Res, 19
87年、26巻の1056〜1059ページでNomura等は、この物質
医薬および樹脂の中間体として有用であり、また化学療
法剤、脱リグニン化反応剤としてそして化粧品中で直接
有用であると述べている。

【００１０】同様に、米国特許３,８７６,６５７には、
殺菌剤、中枢神経系抑制薬、植物生長促進剤、雌ハエ不
妊剤、接着剤、織物処理剤として、またポリマーおよび
コポリマーを誘導するためのモノマーとして認められた
効用を有する１−アルキル−２−イミダゾリドン（エチ
レン尿素）が開示されている。加えて、Khimiya Geteot
sikl. Soedin. 1973年，１，90〜93ページにNaumovら
は、この物質が生物学的活性のある化合物として特に殺
虫剤および害虫駆除剤として有用であると述べている。
有用性に関するこの広汎な列挙にもかかわらず、アルキ
ル化環式尿素は水中で表面張力低下剤として有用性のあ
ることは報じられていない。実際、Chem. Abs. 98：145
450において、Kanetaniらは有用な界面活性剤を製造す
るために、長鎖Ｎ−アルキルイミダゾリドン（Ｃ₈、Ｃ
₁₀、Ｃ₁₂、Ｃ₁₄、Ｃ₁₆）をプロパンサルトン誘導体に転
化した。

【００１１】ドイツ特許４,３４１,９８４には、Ｎ−メ
チル−Ｎ′−オクチルプロピレン尿素を含めて非常に多
数の尿素および環式尿素が、水溶液中のトリアゾリルメ
チル化合物のようなアゾール誘導体殺真菌剤のための結
晶化阻害剤として作用することが開示されている。米国
特許４,６７７,１３１には、置換された環式尿素が、治
療または診断のために皮膚を通じての薬物の吸収を増大
する効能を有することが開示されている。この物質の強
力な水素結合特性を活用することに力点がおかれている
と認められる。

【００１２】

【発明の概要】本発明は、次の式

【化４】 (式中、ＲはＣ₆〜Ｃ₁₂アルキル基またはＲ″Ｏ−(Ｃ
Ｈ₂)_m−であり、Ｒ′は水素またはメチルであり、Ｒ″
はＣ₄〜Ｃ₁₂アルキル基であり、ｍは２〜４であり、ｎ
は１または２である）を有する環式尿素化合物を有効量
含ませることにより、平衡表面張力および動的表面張力
が低下している有機化合物または無機化合物、特に水性
の有機コーティング、インキおよび農業用組成物を含有
するが、但しこの有機化合物がアゾール誘導殺真菌剤で
はない、水をベースとする組成物を提供する。環式尿素
の水溶液は、２３℃の水中での５重量％またはそれ以下
の濃度で、４５ダイン／cm未満の動的表面張力と、最大
気泡圧力法により１気泡／秒を示すのが好ましい。表面
張力を測定する最大気泡圧力法は、参照によって本記載
に加入されるLangmuir, 1986年, ２巻, 428〜432ページ
に記載されている。

【００１３】環式尿素化合物を含ませることにより水性
組成物の平衡表面張力および動的表面張力を低下する方
法もまた提供される。水をベースとする組成物の動的表
面張力を低下させるのに有効な量の上記構造を有する環
式尿素化合物を含有する水をベースとする組成物により
表面を部分的または完全にコートするために、水をベー
スとし、無機化合物または有機化合物を含有する組成物
を施す方法もまた提供される。

【００１４】水をベースとする有機コーティング、イン
キおよび農業用組成物中でのこの環式尿素の使用は顕著
な利点を伴い、この利点には、・種々の基材に施すことができ、汚染された表面および
低エネルギー表面を含む基材の表面を極めて良く湿潤す
る、水をベースとするコーティング、インキおよび農業
用組成物を処方する能力、・ゆず肌および流動性／均展性の欠陥のようなコーティ
ングまたは印刷の欠陥を低減する能力、・揮発性有機物の含有率が低く、従って界面活性剤を環
境上好ましいものにする水をベースとするコーティング
およびインキを製造する能力、および・高速の施用を可能にするコーティング組成物およびイ
ンキ組成物を処方する能力が含まれる。

【００１５】この物質はその優れた界面活性剤および泡
沫を抑制する能力のため、動的表面張力および平衡表面
張力の低下そして低発泡が重要である多くの応用におそ
らく用途が見い出される。低発泡が重要である応用に
は、繊維の染色、繊維のサワーリングおよびキアーボイ
ルのような様々な湿式加工織物操作があり、この場合、
低発泡特性が特に有利である。この物質は、表面張力を
低下しつつ同時に実質的に発泡はないという顕著な能力
が極めて望ましい石けん、水をベースとする香水、シャ
ンプー、そして種々の洗剤にも応用される。本発明の化
合物のいくつかの高い発泡特性が有利である応用には、
鉱石の浮遊および採鉱、カーペットシャンプー、ひげ剃
りクリーム等がある。

【００１６】

【発明の詳述】本発明は、ポリマー樹脂、除草剤（アゾ
ール誘導体殺真菌剤を除く）、殺虫剤または植物生長調
節剤を含有する有機化合物、特にコーティング、インキ
および農業用組成物を含む、水をベースとする組成物の
平衡表面張力および動的表面張力を低下するための、式

【化５】 (式中、ＲはＣ₆〜Ｃ₁₂アルキル基またはＲ″Ｏ−(Ｃ
Ｈ₂)_m−であり、Ｒ′は水素またはメチルであり、Ｒ″
はＣ₄〜Ｃ₁₂アルキル基であり、ｍは２〜４であり、ｎ
は１または２である）を有する化合物の使用に関する。
この環式尿素の水溶液は、２３℃の水中での５重量％ま
たはそれ以下の濃度で、４５ダイン／cmより小さい動的
表面張力と、最大気泡圧力法により１気泡／秒を示すの
が好ましい。表面張力を測定する最大気泡圧力法は、参
照によって本記載に加入されているLangmuir, 1986年,
２巻, 428〜432ページに記載されている。

【００１７】本発明の一態様において、式

【化６】を有するＮ−高級アルキル環式尿素およびＮ−高級アル
コキシアルキル環式尿素は、平衡表面張力および動的表
面張力を低下させる優れた能力を示す一方、実質的に発
泡を生じない。

【００１８】特に有利である本発明の他の態様は、式

【化７】の化合物が比較的多量に発泡し、従って発泡が重要な多
くの領域での応用を見い出し得るということである。こ
のような応用には、鉱石の浮遊および採鉱への応用、カ
ーペットシャンプー、ひげ剃りクリーム等が含まれる。
これらの化合物の発泡特性のこのように高度な制御は、
水素とメチルとの外見的に無害な交換によって達成され
るとは期待されなかった。

【００１９】この物質は、適当なジアミンを尿素と以下
のように反応させることにより製造することができる。
これは商業的生産にとって好ましい経路である。

【化８】

【００２０】別法として、本発明の化合物は好適な環式
尿素を塩基および任意の溶媒の存在下でハロゲン化アル
キルと以下のように反応させることにより製造すること
ができる。

【化９】式中、Ｒは高級アルキル基またはＲ″でありそしてＲ′
はメチルであり、あるいはＲはメチルでありそしてＲ′
は高級アルキル基またはＲ″であり、あるいはＲは水素
でありそしてＲ′は高級アルキル基またはＲ″である。

【００２１】以上の記載で「高級アルキル基」は線状、
分枝状または環式のＣ₆〜Ｃ₁₂の炭化水素部分であって
よい。一般にアルキル炭素の数がより少ないかまたは分
枝の程度がより大きいと、界面活性剤の溶解度が増大す
るが、効率が低下する（つまり表面張力の所定の低下を
行うためにより多量が必要である）。好適な高級アルキ
ル基の例には、１−ヘキシル、２−ヘキシル、３−ヘキ
シル、シクロヘキシル、１−オクチル、２−エチルヘキ
シル、２−オクチル、３−オクチル、イソオクチル、シ
クロオクチル、ｎ−ノニル、２−ノニル、３−ノニル、
４−ノニル、イソノニル、ｎ−デシル、イソデシル、２
−デシル、３−デシル、ｎ−ドデシル、シクロドデシル
等がある。勿論ここに列挙したのは網羅的ではなく、ま
た特定の用途のために選ばれる特定のアルキル基は、そ
の応用に必要な性能特性に依存する。アルキル基が異性
体の混合物である誘導体もまた本発明を実施するのに好
適である。Ｃ₇〜Ｃ₁₀炭化水素の誘導体が好ましくまた
Ｃ₈炭化水素の誘導体が特に好ましい。

【００２２】構造：

【化１０】（式中、Ｒ″はＣ₄〜Ｃ₁₂アルキル基であり、ｍは２〜
４であり、ｎは１または２であり、そしてＲ′は水素ま
たはメチルである）によって例示されるような高級アル
キル基がエーテル結合つまりＲ″Ｏ−(ＣＨ₂)_m−を含む
化合物もまた本発明での使用に好適である。好適なＣ₄
〜Ｃ₁₂アルキル基の例には、１−ブチル、２−ブチル、
ｔ−ブチル、１−ペンチル、２−ペンチル、３−ペンチ
ル、ネオペンチル、１−ヘキシル、２−ヘキシル、３−
ヘキシル、シクロヘキシル、１−オクチル、２−エチル
ヘキシル、２−オクチル、３−オクチル、イソオクチ
ル、シクロオクチル、ｎ−ノニル、２−ノニル、３−ノ
ニル、４−ノニル、イソノニル、ｎ−デシル、イソデシ
ル、２−デシル、３−デシル、ｎ−ドデシル、シクロド
デシル等がある。Ｒ″がＣ₆〜Ｃ₁₀のアルキルであり、
ｍが３である誘導体が好ましいが、特定の選択は特定の
応用に必要な特性により決まる。

【００２３】環式尿素は、鉱物の鉱石もしくは顔料であ
る無機化合物または顔料、重合性モノマー例えば付加モ
ノマー、縮合モノマーおよびビニルモノマー、オリゴマ
ー樹脂、ポリマー樹脂、洗浄剤、苛性クリーニング剤、
除草剤、特にクロロフィル含有植物のための除草剤、殺
虫剤もしくは植物生長調節剤である有機化合物を水中に
含む水性組成物中で使用するのに好適である。

【００２４】水をベースとし、有機化合物を含有する組
成物の平衡表面張力および／または動的表面張力を低下
させるのに有効な量の環式尿素が添加される。このよう
な有効量は、水性組成物１００mlあたり０.００１〜２
０ｇ、好ましくは０.０１〜１０ｇの範囲である。当然
ながら、最も有効な量は特定の応用および特定の環式尿
素の溶解度に依存する。

【００２５】本発明の環式尿素を含有する、以下の水を
ベースとする有機コーティング、インキおよび農業用組
成物で、このような組成物について列挙される他の成分
は当業者によく知られている。

【００２６】本発明の環式尿素界面活性剤が添加され得
る典型的な水をベースとする有機コーティング組成物
は、固形分が３０〜８０％である以下の成分を水性媒体
中に含有する。水をベースとする典型的な有機コーティング組成物０〜50重量％顔料分散剤／グラインド樹脂０〜80重量％着色顔料／体質顔料／防錆顔料／他の種類の顔料５〜99.9重量％水をベースとする、水分散性、水溶性樹脂０〜30重量％スリップ剤／抗微生物剤／処理助剤／消泡剤０〜50重量％凝集溶剤または他の溶剤 0.01〜10重量％界面活性剤／湿潤剤／流動および均展剤 0.01〜５重量％環式尿素

【００２７】本発明の環式尿素界面活性剤が添加され得
る典型的な水をベースとするインキ組成物は、固形分が
２０〜６０％である以下の成分を水性媒体中に含有す
る。水をベースとする典型的なインキ組成物１〜50重量％顔料０〜50重量％顔料分散剤／グラインド樹脂０〜50重量％適当な樹脂溶液ビヒクル中の粘土塩基５〜99.9重量％水をベースとする、水分散性、水溶性樹脂０〜30重量％凝集溶剤 0.01〜10重量％界面活性剤／湿潤剤 0.01〜10重量％処理助剤／消泡剤／可溶化剤 0.01〜５重量％環式尿素

【００２８】本発明の環式尿素界面活性剤が添加され得
る典型的な水をベースとする農業用組成物は、成分が
０.１〜８０％である以下の成分を水性媒体中に含有す
る。水をベースとする典型的な農業用組成物 0.1〜50重量％殺虫剤または植物生長調節剤 0.01〜10重量％界面活性剤０〜５重量％染料０〜20重量％増粘剤／安定化剤／共界面活性剤／ゲル化防止剤／消泡剤０〜25重量％凍結防止剤 0.1〜50重量％環式尿素

【００２９】以下の実施例のイミダゾリドン、ピリミド
ンおよびピロリドン化合物は、当該分野でそれぞれイミ
ダゾリジノン、ピリミジノンおよびピロリジノン化合物
として知られている。

【００３０】実施例１本実施例は、ｎ−オクチルイミダゾリドンの製造を例示
する。

【化１１】出発ジアミンのＮ−ｎ−オクチルエチレンジアミンを、
塩化ｎ−オクチルとエチレンジアミンとから製造した
（LinskerおよびEvans, J. Am. Chem. Soc. 1945年, 6
7, 1581〜1582ページ）。このジアミン（9.95ｇ、0.058
モル）を５０mlの三つ口丸底フラスコ内で尿素（3.5
ｇ、0.058モル）と反応させた。反応で生成するアンモ
ニアを系からフラッシュしてトラップ（希硫酸）に入れ
るための窒素流入口をフラスコに装備した。約１４０℃
でアンモニアの発生が始まり２１０℃まで加熱を続行し
た。温度をこの高さに２時間保ち、環式生成物への閉環
を確実にした。反応残留物から少量の物質を昇華して結
晶性の白色結晶性固体（融点42.0〜42.4℃）を得た。こ
れを以後のすべての測定に使用した。

【００３１】実施例２本実施例は、ｎ−オクチルテトラヒドロピリミドン（Ｎ
−ｎ−オクチルプロピレン尿素）の製造を例示する。

【化１２】出発ジアミンを、実施例１のエチレンジアミン誘導体と
同様に塩化ｎ−オクチルと１,３−プロパンジアミンか
ら製造した。これはｎ−オクチルアミンのアミノプロピ
ル化によっても合成できる（Tarbell等、J. Am. Chem.
Soc. 1946年, 68, 1217〜1219ページ）。実施例１にお
けるように尿素との反応を実施し、９１％の収率で生成
物を得た（融点68〜72℃、ガスクロマトグラフィーによ
ると単峰であり、¹³ＣＮＭＲによると異質なピークは
なかった）。

【００３２】実施例３本実施例は、１−メチル−３−オクチル−２−イミダゾ
リドン（Ｎ−ｎ−オクチル−Ｎ′−メチルイミダゾリド
ン）の製造を例示する。

【化１３】ジエチルカーボネートとＮ−メチルエチレンジアミンと
から１−メチル−２−イミダゾリドン（Ｎ−メチルイミ
ダゾリドン）を製造した（Frick等、Textile Res. J. 1
959年4月, 314〜322ページ）。反応は極めて緩慢に進行
し、そして生成したエタノール副生成物は蒸留した。本
実施例では例証しないが、この反応は、より高い温度を
与えることができるように加圧ボンベ内またはオートク
レーブ内で実施するのがおそらく最も良い。

【００３３】三つ口の１００mlのフラスコに添加漏斗、
Ｎ₂ガス流入口が上部にある還流コンデンサーおよび測
温筒を装備した。粉砕したてのＫＯＨ（3.6ｇ、0.064モ
ル）と２０mlのＴＨＦ（ＨＰＬＣ等級）とを添加した。
装置をＮ₂下においた。次にテトラブチルアンモニウム
水素サルフェート（0.34ｇ、相転移剤）と１−メチル−
２−イミダゾリドン（5.0ｇ、0.050モル）とを添加し
た。ゆるやかに加熱および撹拌を行うと、撹拌するのが
困難な泡立った物質が生成した。混合物をできるだけ撹
拌し、４６℃まで昇温した。次に添加漏斗によってオク
チルブロミド（10.0ｇ、0.052モル）を添加した。数分
後、試料を抜き出し、ＧＣにより分析した。ＧＣ用試料
を採取して数分後、混合物が寛解して自己加熱により急
速に６５℃まで昇温した。数分間保持した後、温度の低
下が始まった。この時、微細な白色固体が存在し、混合
物の撹拌は容易であった。温度を還流温度まで上昇させ
た。第１のＧＣ用試料の結果によると、試料を抜き出す
時には混合が殆ど見られないにもかかわらず顕著な反応
が起きたことが示された。効率的に約３０分間撹拌した
後、ＧＣ分析により反応がほとんど完結していることが
示された。さらに２０分経過後、加熱を中断した。混合
物を濾過し、回転蒸発器でストリッピングした。残留物
を蒸留して、３トルでの沸点が１４０〜１４１℃である
留分３.５ｇ（収率４３％）を得た。これを以後のすべ
ての試験に使用した。本発明の他の尿素化合物を同様に
製造した。

【００３４】実施例４毎秒０.１個（ｂ/ｓ）から毎秒２０個までの気泡速度で
最大気泡圧力法を用いて、ｎ−オクチルピロリドンの水
溶液に関する動的表面張力データを得た（表２の後の本
文参照）。この化合物はコーティングおよび印刷産業に
広く市販されている。

【化１４】このデータは、ほぼ平衡（0.1 b／s）から極端に高い表
面形成速度（20 b／s)までの条件での界面活性剤の性能
に関する情報を与える。実際面からいうと、高い気泡速
度はリトグラフ印刷における高い印刷速度、コーティン
グの施用における高い噴霧速度またはローラー速度およ
び農業用製品に関する迅速な施用速度に対応する。デー
タを表１に挙げる。

【００３５】

【表１】

【００３６】このデータは、ｎ−オクチルピロリドンが
静的条件および動的条件の双方の下で水の表面張力を有
効に低下させることを例示する。例えば０.１重量％溶
液は１ｂ/ｓに対応する表面形成速度で表面張力を３０
ダイン／cm未満に低下させ、また２０ｂ/ｓの表面形成
速度でさえ４０ダイン／cmより十分に低い表面張力を維
持することができた。

【００３７】実施例５Ｎ−ｎ−オクチルイミダゾリドン（実施例１）の水溶液
を製造し、上記した手順を用いてその表面張力を測定し
た。データを表２に挙げる。

【化１５】

【００３８】

【表２】

【００３９】このデータは、Ｎ−ｎ−オクチルイミダゾ
リドンが、コーティング、インキおよび接着剤の産業で
界面活性剤として広く市販されている化合物であるｎ−
オクチルピロリドンより優れた水性系の表面張力を低下
させる能力を有することを示す。ｎ−オクチルピロリド
ンと同様に、Ｎ−ｎ−オクチルイミダゾリドンは水中
０.１重量％の使用水準で、０.１ｂ／ｓで３０ダイン／
cm未満の表面張力を与え、また２０ｂ／ｓで４０ダイン
／cmより十分低い表面張力を維持することができた。ア
ルキルイミダゾリドンは、水性系の表面張力を低下させ
る能力を有するとは従来認識されていなかった。水性系
で顕著な表面張力低下をもたらす能力、そしてこの物質
がｎ−オクチルピロリドンより著しく優れた発泡の抑制
を示す（実施例１１を参照）ことは、先行技術の教示に
基づいては予期できないであろう。

【００４０】実施例６Ｎ−ｎ−オクチルテトラヒドロピリミドン（ｎ−ＯＴＨ
Ｐ、実施例２）の水溶液を製造し、上記した手順を用い
てその表面張力を測定した。データを表３に挙げる。

【化１６】

【００４１】

【表３】

【００４２】このデータは、アルキルプロピレン尿素が
水性系の表面張力を効果的に低下させるので、本発明の
実施にやはり使用できることを例示する。実際、水中
０.１重量％の使用水準で、Ｎ−ｎ−オクチルテトラヒ
ドロピリミドンが表面張力を低下させる能力は顕著であ
った。これらの種類の物質が水性系の表面張力を低下さ
せ、実質的に発泡しない（実施例１１参照）能力は従来
認識されていなかった。

【００４３】実施例７２−エチルヘキシルテトラヒドロピリミドン（ＥＨＴＨ
Ｐ）の水溶液を製造し、上記した手順を用いてその表面
張力を測定した。データを表４に挙げる。

【化１７】

【００４４】

【表４】

【００４５】このデータは、分枝状アルキル基を含む環
式尿素もまた本発明の実施に有用であることを例示す
る。分枝の効果は、物質の溶解度を増大し、その効率を
低下させることである。このことは、０.１重量％溶液
について得たデータを前実施例のＮ−ｎ−オクチルテト
ラヒドロピリミドンのデータと比較することにより示さ
れる。０.１重量％の２−エチルヘキシルテトラヒドロ
ピリミドンは０.１ｂ／ｓで、前実施例の化合物につい
ての３０.８ダイン／cmに対比して３５.９ダイン／cmの
表面張力を与え、表面張力を同等に低下させるのに一層
多くの分枝された化合物が必要なことを示した。他方、
分枝された化合物はより高い溶解度を有し、またより高
い濃度で顕著な動的特性が認められた。実際、０.２５
％の使用水準において、２０ｂ／ｓに対応する非常に高
い表面形成速度でさえ、表面張力を３３ダイン／cm未満
に保つことができた。この優れた性能はやはり、発泡の
問題をもたらすことなく得られた（実施例１１参照）。

【００４６】実施例８イソデシロキシプロピルテトラヒドロピリミドン（ｉ−
ＤＯＰＴＨＰ）の水溶液を製造し、上記の手順を用いて
表面張力を測定した。データを表５に挙げる。

【化１８】

【００４７】

【表５】

【００４８】このデータは、アルキル置換基内に酸素を
含む新規な環式尿素が本発明の実施にやはり好適である
ことを例示する。本実施例の化合物、イソデシロキシプ
ロピルテトラヒドロピリミドンは著しく効率的であり、
０.０５重量％という低濃度において０.１ｂ／ｓで２
７.０ダイン／cmの表面張力を与えた。従ってこの物質
は、表面形成速度が極めて大きくはない応用において、
低い使用水準で優れた性能を示すであろう。

【００４９】実施例９Ｎ−ｎ−オクチル−Ｎ′−メチルイミダゾリドン（ｎ−
ＯＭＩ、実施例３）の水溶液を製造し、上記した手順を
用いてその表面張力を測定した。データを表６に挙げ
る。

【化１９】

【００５０】

【表６】

【００５１】このデータは、Ｎ−メチル化イミダゾリド
ンもまた本発明の実施に好適であることを例示する。こ
の種の化合物に関する界面活性剤特性は従来認められて
いなかった。

【００５２】実施例１０Ｎ−ｎ−オクチル−Ｎ′−メチルテトラヒドロピリミド
ン（ｎ−ＯＭＴＨＰ)の水溶液を製造し、上記した手順
を用いてその表面張力を測定した。データを表７に挙げ
る。

【化２０】

【００５３】

【表７】

【００５４】このデータは、Ｎ−メチル化テトラヒドロ
ピリミドンもまた本発明の使用に好適であることを示
す。

【００５５】実施例１１Ｎ−オクチルピロリドンおよび本発明の環式尿素界面活
性剤の０.１重量％溶液の発泡特性を、ＡＳＴＭＤ１１
７３−５３に基づく手順を用いて試験した。この試験で
は、０.１重量％の界面活性剤溶液を、高いところにあ
る泡沫ピペットから同溶液の入った泡沫受け器に添加し
た。添加終了時に泡沫の高さ（「初期泡沫高さ」）を測
定し、また空気−液体界面で泡沫が消散するのに要する
時間（「ゼロ発泡までの時間」）を記録した。この試験
により種々の界面活性剤溶液の発泡特性の間の比較がな
される。一般にコーティング、インキおよび農業用処方
物では、泡沫は取り扱いを複雑にし、コーティングおよ
び印刷の欠陥につながり、また農業用材料の施用を非効
率にするので好ましくない。他方、シャンプーおよびそ
の他の応用では強い発泡は価値がある。表８にデータを
示す。

【００５６】

【表８】

【００５７】表８のデータは、ｎ−オクチルピロリドン
が相当に発泡性であり、コーティング、インキおよび農
業用処方物中でそれを使用することを厄介にしているこ
とを表している。対照的に式

【化２１】（式中、ＲはＣ₈アルキル基である）の化合物の発泡は
極めて少なく、また生成する泡沫は迅速に消散した。従
ってこの物質は、コーティング、インキおよび農業用処
方物中でそれを使用するのに関して好ましい特性を有す
る。

【００５８】対照的にＲ′がメチルである本発明の化合
物つまり式

【化２２】の化合物については、長続きする泡沫が大量に生成す
る。この特性は、シャンプーおよびひげ剃りクリーム、
消火作業、増強された油回収、鉱物粒子の輸送、または
発泡が重要である他の応用において価値がある。

【００５９】水性系内の界面活性剤が、平衡条件および
動的条件の双方の下で表面張力を低下させる能力は、水
をベースとするコーティング、インキ、接着剤および農
業用処方物の性能に関して著しく重要である。平衡表面
張力が低いと、施用に続いて優れた特性が発現する。動
的表面張力が低いと、動的な施用条件下で湿潤および展
開が増大し、処方物の使用が一層効率的になり、また欠
陥がより少なくなった。水をベースとするコーティン
グ、インキ、接着剤および農業用処方物では、発泡は取
り扱いを複雑化し、欠陥を惹起し、施用を非効率的にす
るので一般に好ましくない。他方、発泡は他の多くの応
用で重要であり得、従って特定の応用に性能を合わせる
ことができるように界面活性剤の発泡特性を制御できる
のが望ましい。

【００６０】本発明のＮ−（高級アルキル）−Ｎ′−メ
チル環式尿素は、水性処方物の平衡表面張力および動的
表面張力を低下させる顕著な能力を示す一方、長もちす
る泡沫をふんだんな量で生じる。特性のこの組み合わせ
は、鉱石の浮遊および採鉱、カーペットシャンプー、台
所用洗剤、ひげ剃りクリームまたは発泡に実用的または
美的な重要性がある他の応用に価値がある。対照的に、
Ｎ−高級アルキル環式尿素およびＮ−高級アルコキシア
ルキル環式尿素は、平衡表面張力および動的表面張力を
低下させる優れた能力を示す一方、実質的に発泡しな
い。従ってこれらの物質は水性コーティング、インキお
よび農業用処方物中で有用であることが期待される。

【００６１】

【工業的応用に関する言及】本発明は、水をベースとす
る組成物中で平衡表面張力および動的表面張力を低下さ
せるのに好適な組成物を提供する。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁷ 識別記号ＦＩテーマコート゛(参考） // Ｃ０９Ｄ 11/00 Ｃ０９Ｄ 11/00 (72)発明者ジョン・アンソニー・マーセーラアメリカ合衆国ペンシルベニア州18104. アレンタウン．ノースブロードストリート 744 (72)発明者ケヴィン・ロドニー・ラーシーラアメリカ合衆国ペンシルベニア州18062. マキュンジー．ペリウィンクルドライブ 7320

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】無機または有機の化合物と組成物の動的
表面張力を低下させるのに有効な量の界面活性剤とを含
有する水をベースとする組成物を、表面を部分的または
完全にコートするように施す方法において、次の式【化１】 (式中、ＲはＣ₆〜Ｃ₁₂のアルキル基またはＲ″Ｏ−(Ｃ
Ｈ₂)_m−であり、Ｒ′は水素またはメチルであり、Ｒ″
はＣ₄〜Ｃ₁₂のアルキル基であり、ｍは２〜４でありｎ
は１または２である）を有する環式尿素を界面活性剤と
して使用することを特徴とする方法。但し、上記の有機
化合物がアゾール誘導体殺真菌剤ではないものとする。
【請求項２】環式尿素の水溶液が２３℃の水中の濃度
５重量％またはそれ以下において４５ダイン／cm未満の
動的表面張力を示し、最大気泡圧力法により１気泡／秒
を示す請求項１記載の方法。
【請求項３】ＲがＣ₇〜Ｃ₁₀アルキルである請求項２
記載の方法。
【請求項４】ＲがＲ″Ｏ−(ＣＨ₂)_m−であり、Ｒ″が
Ｃ₆〜Ｃ₁₀アルキルである請求項２記載の方法。
【請求項５】ｍが３である請求項４記載の方法。
【請求項６】環式尿素が、Ｎ−ｎ−オクチルイミダゾ
リドン、Ｎ−ｎ−オクチルテトラヒドロピリミドン、２
−エチルヘキシルテトラヒドロピリミドン、イソデシル
オキシプロピルテトラヒドロピリミドン、Ｎ−ｎ−オク
チル−Ｎ′−メチルイミダゾリドン、またはＮ−ｎ−オ
クチル−Ｎ′−メチルテトラヒドロピリミドンである請
求項１記載の方法。
【請求項７】環式尿素がＮ−ｎ−オクチルイミダゾリ
ドンである請求項１記載の方法。
【請求項８】環式尿素が２−エチルヘキシルテトラヒ
ドロピリミドンである請求項１記載の方法。
【請求項９】２０気泡／秒において測定を行う請求項
２記載の方法。
【請求項１０】鉱物の鉱石もしくは顔料である無機化
合物または顔料、重合性モノマー、オリゴマー樹脂、ポ
リマー樹脂、洗剤、除草剤、殺虫剤もしくは植物生長調
節剤である有機化合物と、組成物の動的表面張力を低下
させるのに有効な量の式【化２】 (式中、ＲはＣ₆〜Ｃ₁₂のアルキル基またはＲ″Ｏ−(Ｃ
Ｈ₂)_m−であり、Ｒ′は水素またはメチルであり、Ｒ″
はＣ₄〜Ｃ₁₂のアルキル基であり、ｍは２〜４であり、
ｎは１または２である）を有する環式尿素とを水中に含
有する水性組成物。但し除草剤がアゾール誘導体殺真菌
剤ではないものとする。
【請求項１１】環式尿素の水溶液が２３℃の水中の濃
度５重量％またはそれ以下で４５ダイン／cm未満の動的
表面張力を示し、最大気泡圧力法により１気泡／秒を示
す請求項１０記載の組成物。
【請求項１２】ＲがＣ₇〜Ｃ₁₀アルキルである請求項
１１記載の組成物。
【請求項１３】ＲがＲ″Ｏ−(ＣＨ₂)_m−であり、Ｒ″
がＣ₆〜Ｃ₁₀アルキルである請求項１１記載の組成物。
【請求項１４】ｍが３である請求項１３記載の組成
物。
【請求項１５】環式尿素が、Ｎ−ｎ−オクチルイミダ
ゾリドン、Ｎ−ｎ−オクチルテトラヒドロピリミドン、
２−エチルヘキシルテトラヒドロピリミドン、イソデシ
ルオキシプロピルテトラヒドロピリミドン、Ｎ−ｎ−オ
クチル−Ｎ′−メチルイミダゾリドン、またはＮ−ｎ−
オクチル−Ｎ′−メチルテトラヒドロピリミドンである
請求項１０記載の組成物。
【請求項１６】環式尿素がＮ−ｎ−オクチルイミダゾ
リドンである請求項１０記載の組成物。
【請求項１７】環式尿素が２−エチルヘキシルテトラ
ヒドロピリミドンである請求項１０記載の組成物。
【請求項１８】３０〜８０重量％の成分を有する有機
コーティング組成物であり、この成分が０〜５０重量％
の顔料分散剤、グラインド樹脂またはこれらの混合物、０〜８０重量％の着色顔料、体質顔料、防錆顔料、他の
種類の顔料またはこれらの混合物、５〜９９.９重量％の水をベースとする水分散性もしく
は水溶性樹脂またはこれらの混合物、０〜３０重量％のスリップ剤、抗微生物剤、処理助剤、
消泡剤またはこれらの混合物、０〜５０重量％の凝集溶剤または他の溶剤、０.０１〜１０重量％の界面活性剤、湿潤剤、流動およ
び均展剤またはこれらの混合物、そして０.０１〜５重
量％の環式尿素からなる請求項１０記載の組成物。
【請求項１９】２０〜６０重量％の成分を有するイン
キ組成物であり、この成分が１〜５０重量％の顔料、０〜５０重量％の顔料分散剤、グラインド樹脂またはこ
れらの混合物、０〜５０重量％の樹脂溶液ビヒクル中の粘土塩基、５〜９９重量％の水をベースとする水分散性もしくは水
溶性樹脂またはこれらの混合物、０〜３０重量％の凝集溶剤、０.０１〜１０重量％の処理助剤、消泡剤、可溶化剤ま
たはこれらの混合物、０.０１〜１０重量％の界面活性剤、湿潤剤またはこれ
らの混合物、そして０.０１〜５重量％の環式尿素から
なる請求項１０記載の組成物。
【請求項２０】０.１〜８０重量％の成分を有する農
業用組成物であり、この成分が１〜５０重量％のクロロフィル含有植物のための除草
剤、殺虫剤、植物生長調節剤またはこれらの混合物、０〜５重量％の染料、０〜２０重量％の増粘剤、安定化剤、共界面活性剤、ゲ
ル化防止剤、消泡剤またはこれらの混合物、０〜２５重量％の凍結防止剤、０〜５０重量％の凝集溶剤または他の溶剤、０.０１〜１０重量％の界面活性剤そして０.１〜５０重
量％の環式尿素からなる請求項１０記載の組成物。
【請求項２１】式【化３】（式中、Ｒ″はＣ₄〜Ｃ₁₂アルキル基であり、ｍは２〜
４であり、ｎが１または２であり、そしてＲ′が水素ま
たはメチルである）の構造を有する環式尿素を含む組成
物。
【請求項２２】Ｒ″がＣ₆〜Ｃ₁₀アルキルである請求
項２１記載の組成物。
【請求項２３】ｍが３である請求項２２記載の組成
物。
【請求項２４】環式尿素がイソデシルオキシプロピル
テトラヒドロピリミドンである請求項２１記載の組成
物。