JP2017137504A - バイオ再生可能な溶媒およびクリーニング法 - Google Patents

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Abstract

【課題】安全であり、効果的であり、害を与えず、環境にやさしいクリーニング組成物に対する需要が存在する。
【解決手段】バイオ再生可能な非VOC溶媒、および、クリーニング用途において該溶媒を使用する方法が記載される。
【選択図】なし

Description

本発明はバイオ再生可能であり、非−VOC(揮発性有機化合物)な溶媒、およびクリーニング用途において該溶媒を使用する方法に関する。
クリーニング組成物はクリーニング、すなわち油性またはワックス状の汚れを除去すること、において効果的でなければならない。同時に、汚れを除去する効率、クリーニングされるべき下地の基体に対する不活性とユーザの利便性および安全性との間でとるべきバランスがある。より最近は、環境にやさしいクリーニング配合物を開発することにかなりの関心もある。
「環境にやさしい」の単独の定義は存在しないが、バイオ再生可能な資源から誘導された物質は、環境のために持続可能であることが一般的に受け入れられている。さらに、重量百分率揮発性有機含有量(VOC)の限界が規制されている国もある。たとえばカルフォルニア大気資源委員会(CARB)は、2012年12月31日までに、汎用クリーナーにおけるVOCに対して4重量%から0.5重量%へのさらなる削減を提案した。本願の目的のために、VOCとは20℃において0.1mmHgより高い蒸気圧を有する炭素化合物である。
従って、安全であり、効果的であり、害を与えず、環境にやさしいクリーニング組成物に対する需要が存在する。
一つの実施態様において、本発明は以下を含むクリーニング組成物を提供する。
式R(=O)ORのエステル、ここで:
はC7−10アルキルであり、かつ
はC2−6アルキル、より好ましくはC2−4アルキルである;
界面活性剤;
少なくとも1のキレート剤またはハイドロトロープ剤;および
水。
「クリーニング組成物」は、汚れを除去するための組成物を意味する。天然のクリーニング組成物は、摂取されることができないし、クリーニング技術の当業者はクリーニングの問題を解決するために、摂取可能な組成物に目を向けないだろう。
一つの実施態様において、Rはオクチルである。
一つの実施態様において、Rはデシルである。
一つの実施態様において、Rはエチルである。
一つの実施態様において、Rはプロピルである。
一つの実施態様において、Rはブチルまたはイソブチルである。
好ましい実施態様において、該エステルは、オクタン酸エチル、デカン酸エチル、オクタン酸プロピル、オクタン酸ブチル、オクタン酸イソブチル、もしくはデカン酸ブチル、またはそれらの混合物の少なくとも1つである。そのような実施態様において、そのようなエステルのR部分は、情報および信じるところによるとバイオ再生可能であるところのココナツ油およびパーム核油から誘導される。該脂肪酸は、多くの方法、たとえば蒸留により、他の脂肪酸から分画され得る。これらの脂肪酸、それらのエステル、またはそれらの還元により製造されることのできる対応するアルコールはバイオ再生可能である。
一つの実施態様において、該エステルは揮発性有機物ではない(該エステルは20℃において0.1mmHg未満の蒸気圧を有する)。一つの実施態様においては、RがC7であるとき、Rはエチルではない。
一つの実施態様において、該組成物は、カップリングのために共界面活性剤または共溶媒該組成物をさらに含み、該組成物を透明にする。さらに別の実施態様では、該組成物は透明なマイクロエマルションである。
該界面活性剤は、ノニオン性、アニオン性、カチオン性、もしくは両性、またはそれらの混合物であり得る。一つの実施態様において、該組成物はカップリングのための共界面活性剤を含む。
想定されるノニオン性界面活性剤は、たとえばポリオキシエチレン界面活性剤;カルボン酸のエステルである界面活性剤;エトキシレート化された天然の油、脂肪、またはワックスである界面活性剤;カルボン酸アミドの界面活性剤;およびポリオキシアルキレンブロックコポリマーの界面活性剤を含む。想定されるポリオキシエチレン界面活性剤は、たとえばアルコールエトキシレート界面活性剤およびアルキルフェノールエトキシレートを含む。想定されるカルボン酸エステル界面活性剤は、たとえばグリセロールエステル界面活性剤、グリコール(たとえばエチレングリコール、ジエチレングリコール、および1,2−プロパンジオール)のエステルである界面活性剤、ポリエチレングリコールエステル界面活性剤、無水ソルビトールエステル界面活性剤、およびエトキシレート化無水ソルビトールエステル界面活性剤を含む。想定されるカルボン酸アミド界面活性剤は、たとえばジエタノールアミド界面活性剤、モノアルカノールアミド界面活性剤、およびポリオキシエチレンアミド界面活性剤を含む。想定されるポリオキシアルキレンブロックコポリマー界面活性剤は、たとえばポリ(オキシエチレン−コ−オキシプロピレン)界面活性剤を含む。想定されるノニオン性界面活性剤の混合物もまた想定される。
想定されるアニオン性界面活性剤は、たとえばカルボキシレート界面活性剤、N−アシルサルコシネート界面活性剤、アシル化タンパク質加水分解物界面活性剤、スルホネート界面活性剤、サルフェート界面活性剤、およびリン酸エステル界面活性剤を含む。想定されるカルボキシレート界面活性剤は、たとえばアルキルカルボキシレート、アルケニルカルボキシレート、およびポリアルコキシカルボキシレートを含む。想定されるスルホネート界面活性剤は、たとえばアルキルスルホネート、アリールスルホネート、およびアルキルアリールスルホネートを含む。想定されるスルホネート界面活性剤の例は、アルキルベンゼンスルホネート、ナフタレンスルホネート、アルファ−オレフィンスルホネート、石油スルホネート、および疎水性基が、エステル結合、アミド結合、エーテル結合から選択された少なくとも1の結合を含むスルホネート(たとえば脂肪酸のジアルキルスルホサクシネート、アミドスルホネート、スルホアルキルエステルおよび脂肪酸エステルスルホネート)ならびにそれらの組み合わせを含む。想定されるサルフェート界面活性剤は、たとえばアルコールサルフェート界面活性剤、エトキシレート化およびサルフェート化されたアルキルアルコール界面活性剤、エトキシレート化およびサルフェート化されたアルキルフェノール界面活性剤、サルフェート化カルボン酸、サルフェート化アミン、サルフェート化エステルおよびサルフェート化された天然の油または脂肪を含む。想定されるホスファートエステル界面活性剤は、たとえばホスファートモノエステルおよびホスファートジエステルである。想定されるアニオン性界面活性剤は対応するカチオンを有する。想定される対応するカチオンは、たとえばナトリウム、カリウム、アンモニウム、モノエタノールアミン、ジエタノールアミン、トリエタノールアミン、マグネシウムカチオン、およびそれらの混合物を含む。
想定されるカチオン性界面活性剤は、たとえばアミン界面活性剤および4級アンモニウム塩界面活性剤を含む。想定されるアミン界面活性剤は、たとえば一級、二級、および三級アルキルアミン界面活性剤;一級、二級、および三級アルケニルアミン界面活性剤;イミダゾリン界面活性剤;アミンオキサイド界面活性剤;エトキシレート化アルキルアミン界面活性剤;エチレンジアミンのアルコキシレートである界面活性剤;および疎水性基が少なくとも1のアミド結合を含む、アミン界面活性剤を含む。想定される4級アンモニウム塩界面活性剤は、たとえばジアルキルジメチルアンモニウム塩界面活性剤、アルキルベンジルジメチルアンモニウム塩界面活性剤、アルキルトリメチルアンモニウム塩界面活性剤、アルキルピリジニウムハライド界面活性剤、三級アミン化合物を四級化することにより製造された界面活性剤、およびエステルクワット(すなわち、エステル結合を含む少なくとも1の疎水性基を有する4級アンモニウム塩である界面活性剤)を含む。想定される4級アンモニウム塩界面活性剤は、対応するアニオンを有する。想定される対応するアニオンは、たとえばハロゲンイオン(たとえば塩素イオン)、メチルサルフェートイオン、他のアニオン、およびそれらの混合物を含む。
想定される両性界面活性剤は、たとえばアルキルベタイン界面活性剤、アミドプロピルベタイン界面活性剤およびイミダゾリニウムの誘導体である界面活性剤を含む。想定される両性界面活性剤の混合物もまた想定される。
一つの実施態様において、1以上のハイドロトロープ剤が使用される。想定されるハイドロトロープ剤は、たとえばアルコール、グリコール、アルカノールアミン、アリールスルホネート、グリコールエーテルおよびそれらの混合物を含む。想定されるアルコールは、たとえばエタノール、イソプロピルアルコールおよびそれらの混合物を含む。想定されるグリコールは、たとえばプロピレングリコールを含む。想定されるアルカノールアミンは、たとえばモノエタノールアミン、エタノールアミン、トリエタノールアミン、およびそれらの混合物を含む。想定されるアリールスルホネートは、たとえばアンモニウムキシレンスルホネート、キシレンスルホン酸ナトリウム、キシレンスルホン酸カリウム、メチルナフタレンスルホン酸ナトリウム、クメンスルホン酸ナトリウム、トルエンスルホン酸ナトリウム、およびそれらの混合物を含む。想定されるグリコールエーテルは、Dow Chemical社によるE−シリーズおよびP−シリーズのグリコールエーテル、たとえばジプロピレングリコールn−ブチルエーテル、ジエチレングリコールn−ヘキシルエーテル、トリプロピレングリコールメチルエーテルジプロピレングリコールn−プロピルエーテル、ジエチレングリコールn−ブチルエーテル、トリエチレングリコールメチルエーテル、トリエチレングリコールエチルエーテル、およびトリエチレングリコールn−ブチルエーテルを含む。
想定されるキレート化剤は、たとえばニトリロ酢酸、エチレンジアミン四酢酸、有機ホスファート、酒石酸モノコハク酸ナトリウム(sodium tartrate monosuccinate)、酒石酸ジコハク酸ナトリウム(sodium tartrate disuccinate)、およびそれらの混合物を含む。例は、メチルグリシンN,N−二酢酸(MGDA)、グルタミン酸N,N−二酢酸(GLDA)、2−ヒドロキシエチルイミノ二酢酸(HEIDA)、またはそれらの塩、またはクエン酸、グルカル酸およびグルコン酸の塩を含む。
想定される中性の可用性塩は、たとえば硫酸ナトリウムを含む。
一つの実施態様において、該クリーニング組成物はさらにビルダーを含む。想定されるビルダーは、たとえばリン酸塩、炭酸塩、ケイ酸塩、ゼオライト、金属イオン封鎖剤、中性の可用性塩、およびそれらの混合物を含む。想定されるリン酸塩は、たとえばトリポリリン酸ナトリウム、ピロリン酸四ナトリウム、オルソリン酸三ナトリウム、ピロリン酸テトラカリウム、他のリン酸塩、およびそれらの混合物を含む。想定される炭酸塩は、たとえば炭酸ナトリウム、重炭酸ナトリウム、セスキ炭酸ナトリウム、およびそれらの混合物を含む。想定されるケイ酸塩は、たとえば1:1より高いSiO2:Na2Oの比を有するケイ酸ナトリウム、たとえば2.0:1〜2.4:1の比を有するもの、を含む。Type Aゼオライトは想定されるゼオライトの例である。
本発明の範囲における変形が想定され、たとえば一つの実施態様において、該クリーニング組成物はグリコールエーテルを含まない。
2〜12のpH範囲が想定される。一つの実施態様において、該クリーニング組成物のpHは、少なくとも8、好ましくは少なくとも8、好ましくは少なくとも9、好ましくは少なくとも10、およびより好ましくは(>)10超である。あるいは、一つの実施態様において、pHは8であり、該クリーニング組成物はそれでもなお適切に効果的である(表5を参照のこと)。
一つの実施態様において、本発明は、油汚れを除去する方法であって、特許請求の範囲において定義されたクリーニング組成物を該汚れに適用することを含む該方法を提供する。一つの実施態様において、該汚れは混入された顔料を有する、ワックス状の汚れである。
一つの実施態様において、本発明は、表面を脱グリース化するためのクレンザーを製造する方法であって、該クレンザーに、上記の式R(=O)ORのエステルを取り込むことを含む該方法を提供する。
一つの実施態様において、該クリーニング組成物はグリコールエーテルを含まない。
一つの実施態様において、該組成物は透明な均一な液体またはゲルである。一つの実施態様において、該組成物は家庭でのクリーニングにおいて使用される。一つの実施態様において、該組成物は産業的または企業的なクリーニングにおいて使用される。
本発明の代替の実施態様において、C7−10アルキルの代わりに、RはC11−17のアルキルまたはアルケニルすなわち1以上の二重結合を有することができる。そのような実施態様において、該エステルは、該エステルが揮発性有機物でないように選択されなければならない(該エステルは20℃において0.1mmHgより高い蒸気圧を有する)。
以下の実施例は、例示の目的のみのためであり、本発明の範囲を制限することを意図しない。すべての百分率は、別に明記されないかぎり重量による。
実施例1
本発明のクリーニング組成物の実施例は重量%で表1において列挙される。
Figure 2017137504
成分は、慣用の方法で混合される。各バッチが分割され、部分はクエン酸で8または12にpH調節される。
実施例2−比較
比較のクリーニング組成物の実施例が、重量%で表2において列挙される。
Figure 2017137504
成分は慣用の方法で混合される。各バッチは分割され、部分はクエン酸で8または12にpH調節される。
実施例3
実施例1及び2からのクリーニング組成物のクリーニング効率を試験するために、各バッチが8倍に希釈される(有効クリーニング活性希釈は5重量%〜0.625重量%)。
該バッチは上記のように製造され、表3に列挙される。
艶消しにされたガラス基体が手動の研磨により製造され、その上に各汚れ(DOLLAR TREEから入手可能なクレヨン、Crayola LLCから入手可能なCRAYOLA(商標)クレヨン、およびMaybellineルビー400口紅)が直線へと引かれる。金属の鋳型が該ガラス上に機械的に密封され、該ガラスを24の、15mmの配列に分割した。500μLの量の各バッチが各配列の上へとピペットで移動され、そして該ガラス基体は、次に、毎分約60の動きの相対的に遅い速度において32分間振動される。その後、該ガラス基体は水道水で静かに濯がれて、乾燥することを許される。いったん乾燥したら、該ガラス基体は光学式走査により画像化される(EPSON Perfection 4490スキャナー、慣用の設定)。表3に示されているように、複数回の測定が行われた場合平均として、該走査データは4つの群に分離される:「0」−まったくきれいになっていない、「1」−部分的にきれいになっている、「2」−もっともきれいになっている、「3」−痕跡が残されている、および「4」−汚れが完全に落ちている。
Figure 2017137504
全体としては、たいていの場合、汚れごとに比較すると、本発明の溶液は慣用の溶媒と匹敵するかまたはよりよかった。pHは、ある汚れにおいては、効率のために明らかに重要であったが、表3からの平均のクリーニングの効率(「クリーニング力」)は表4に報告されている:
Figure 2017137504
pH8の場合、該クリーニング力は表5に示されているようにさらに、より分化されている。
Figure 2017137504
上述に基づくと、本発明の組成物は水性のクリーニング組成物における脱グリース剤であると考えられ、バイオ再生可能な資源から誘導されていること、および実施態様によっては、非VOCであるという付加された利点を有する。
実施例4
本発明のクリーニング組成物の実施例が重量%で、表6Aおよび6Bにおいて列挙される。
Figure 2017137504
Figure 2017137504
該配合物は、緩衝するための電解質(炭酸ナトリウムおよび重炭酸ナトリウム)を室温において脱イオン水に溶解し、次に直鎖のドデシルベンゼンスルホン酸ナトリウム(NACCONOL 90G)を溶解することにより製造され、続いて(もしあれば)ECOSURF界面活性剤、(もしあれば)ヘキシルセロソルブ、および酸エステル溶媒(デカン酸エチルまたはオクタン酸エチル)を連続的に添加して、安定な、均一マイクロエマルションを形成した。該配合物のpHは9.2であった。
実施例5
実施例4からのクリーニング組成物のクリーニング効率を試験するために、各バッチが上記のように製造され、表7に列挙される。
艶消しにされたガラス基体が手動または機械の研磨により製造され、その上に各汚れ(DOLLAR TREEから入手可能な一般的なクレヨン、Crayola LLCから入手可能なCRAYOLA(商標)クレヨン、Sharpie(登録商標)メタリックシルバーマーカー、およびSharpie(登録商標)ブラックパーマネントマーカー)が直線へと引かれる。金属の鋳型が該ガラス上に機械的に密封され、該ガラスを24の15mm×15mmの配列に分割した。500μLの量の各バッチが各配列の上へとピペットで移動され、そして該ガラス基体は、次に、毎分約60の動きの相対的に遅い速度において10分間(Sharpie(登録商標)メタリックシルバーマーカーの場合)または32分間(クレヨン、crayola(商標)、およびSharpie(登録商標)ブラックパーマネントマーカーの場合)振動される。その後、該ガラス基体は水道水で静かに濯がれて、乾燥することを許された。いったん乾燥したら、該ガラス基体は光学式走査により画像化される(EPSON Perfection 4490スキャナー、慣用の設定)。該走査データは視覚的な観察により4つの群に分離される:「0」−まったくきれいになっていない、「1」−わずかにきれいになっている、「2」−部分的にきれいになっている、「3」−ほとんどきれいになっている、および「4」−完全にきれいになっている。1から複数のガラス基体の試験が行われ、平均されたクリーニングの得点が以下の表にまとめられる。
Figure 2017137504
表7においてみられることができるように、クレヨンについてはバッチMを除くすべての本発明のバッチは、市販入手可能な汎用クリーナーより優れていた。すべての本発明のバッチはシルバーメタリックパーマネントマーカーを非常に効率的にきれいにしたのに対して、比較の汎用のクリーナーは、効率的ではなかった。本発明のバッチ、G、I、およびJは比較の汎用クリーナーより、ブラックパーマネントマーカーをきれいにした。
本発明は、本明細書において具体的に開示された態様および例示された態様に制限されないことが理解される。本発明の種々の変形は当業者に明白である。そのような変更および変形は添付の特許請求の範囲から逸脱することなくなされ得る。
さらに、記載された各範囲は、該範囲に含まれる特定の数値と同様に、範囲のすべての組み合わせおよび小組み合わせ(subcombination)を含む。さらに、各特許、特許出願、および本明細書において引用または記載された刊行物は、参照することにより本明細書に、その全体において組み込まれる。
さらに、記載された各範囲は、該範囲に含まれる特定の数値と同様に、範囲のすべての組み合わせおよび小組み合わせ(subcombination)を含む。さらに、各特許、特許出願、および本明細書において引用または記載された刊行物は、参照することにより本明細書に、その全体において組み込まれる。
以下に、本願発明に関連する発明の実施形態について列挙する。
[実施形態1]
クリーニング組成物であって、
式R (=O)OR のエステル、ここで:
はC 7−10 アルキルであり、かつ
はC 2−6 アルキルである;
界面活性剤;
少なくとも1のキレート剤またはハイドロトロープ剤;および
水;を含み、
20℃において0.1mmHg未満の蒸気圧を有し、かつ前記クリーニング組成物はグリコールエーテルを含まない、クリーニング組成物。
[実施形態2]
ビルダーをさらに含む、実施形態1に記載のクリーニング組成物。
[実施形態3]
追加の界面活性剤をさらに含む、実施形態1に記載のクリーニング組成物。
[実施形態4]
がオクチルである、実施形態1に記載のクリーニング組成物。
[実施形態5]
がデシルである、実施形態1に記載のクリーニング組成物。
[実施形態6]
がエチルである、実施形態1に記載のクリーニング組成物。
[実施形態7]
がエチルである、実施形態4に記載のクリーニング組成物。
[実施形態8]
がエチルである、実施形態5に記載のクリーニング組成物。
[実施形態9]
がブチルまたはイソブチルである、実施形態1に記載のクリーニング組成物。
[実施形態10]
がブチルまたはイソブチルである、実施形態4に記載のクリーニング組成物。
[実施形態11]
がブチルまたはイソブチルである、実施形態5に記載のクリーニング組成物。
[実施形態12]
前記エステルが、オクタン酸エチル、デカン酸エチル、オクタン酸プロピル、オクタン酸ブチル、オクタン酸イソブチル、もしくはデカン酸ブチル、またはそれらの混合物の少なくとも1つである、実施形態1に記載のクリーニング組成物。
[実施形態13]
前記クリーニング組成物のpHが少なくとも8である、実施形態1に記載のクリーニング組成物。
[実施形態14]
前記クリーニング組成物のpHが>10である、実施形態1に記載のクリーニング組成物。
[実施形態15]
油汚れを除去する方法であって、実施形態1に記載のクリーニング組成物を該汚れに適用することを含む、方法。
[実施形態16]
低下されたVOCを有する、表面を脱グリース化するクレンザーを製造する方法であって、前記クレンザーにおけるクリーニング溶媒として、式R (=O)OR のエステルを使用することを含み、ここで:
はC 7−10 アルキルであり、かつ
はC 2−6 アルキルであり;ここで、前記エステルは20℃において0.1mmHg未満の蒸気圧を有する、方法。

Claims (16)

  1. クリーニング組成物であって、
    式R(=O)ORのエステル、ここで:
    はC7−10アルキルであり、かつ
    はC2−6アルキルである;
    界面活性剤;
    少なくとも1のキレート剤またはハイドロトロープ剤;および
    水;を含み、
    20℃において0.1mmHg未満の蒸気圧を有し、かつ前記クリーニング組成物はグリコールエーテルを含まない、クリーニング組成物。
  2. ビルダーをさらに含む、請求項1に記載のクリーニング組成物。
  3. 追加の界面活性剤をさらに含む、請求項1に記載のクリーニング組成物。
  4. がオクチルである、請求項1に記載のクリーニング組成物。
  5. がデシルである、請求項1に記載のクリーニング組成物。
  6. がエチルである、請求項1に記載のクリーニング組成物。
  7. がエチルである、請求項4に記載のクリーニング組成物。
  8. がエチルである、請求項5に記載のクリーニング組成物。
  9. がブチルまたはイソブチルである、請求項1に記載のクリーニング組成物。
  10. がブチルまたはイソブチルである、請求項4に記載のクリーニング組成物。
  11. がブチルまたはイソブチルである、請求項5に記載のクリーニング組成物。
  12. 前記エステルが、オクタン酸エチル、デカン酸エチル、オクタン酸プロピル、オクタン酸ブチル、オクタン酸イソブチル、もしくはデカン酸ブチル、またはそれらの混合物の少なくとも1つである、請求項1に記載のクリーニング組成物。
  13. 前記クリーニング組成物のpHが少なくとも8である、請求項1に記載のクリーニング組成物。
  14. 前記クリーニング組成物のpHが>10である、請求項1に記載のクリーニング組成物。
  15. 油汚れを除去する方法であって、請求項1に記載のクリーニング組成物を該汚れに適用することを含む、方法。
  16. 低下されたVOCを有する、表面を脱グリース化するクレンザーを製造する方法であって、前記クレンザーにおけるクリーニング溶媒として、式R(=O)ORのエステルを使用することを含み、ここで:
    はC7−10アルキルであり、かつ
    はC2−6アルキルであり;ここで、前記エステルは20℃において0.1mmHg未満の蒸気圧を有する、方法。
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