JP2017515946A - 低起泡性及び高安定性のヒドロトロープ配合物 - Google Patents

低起泡性及び高安定性のヒドロトロープ配合物 Download PDF

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Abstract

水溶液は、非イオン性界面活性剤と、アルキルフェノキシポリエトキシフォスフェートと、アルキル基が8個以下の炭素を有し、該アルキル基が8個の炭素を有するとき、該アルキル基は2個の炭素分岐を有する直鎖6炭素鎖を有する分岐鎖アルキルであることを特徴とするアルキルグルコシドからなる群から選択されるアルキルグルコシドと、を含有し、該水溶液は、総水溶液重量に基づいて、0.3重量パーセント未満のクメンスルホン酸またはそのアルカリ塩を含有することを更に特徴とし、該アルキルグルコシドは、8個よりも多い炭素を有するアルキル基を有するアルキルグルコシドよりも高い濃度で存在する。ならびに曇点を上昇させ、起泡特性を低下させるためのその使用。【選択図】なし

Description

本発明は、非イオン性界面活性剤と、アルキルフェノキシポリエトキシフォスフェート及びアルキルグルコシドを含有するヒドロトロープとを含有する水溶液に関する。
水性洗浄配合物の課題は、望ましくは同時に起泡を最小化しながら、幅広い環境及び温度における配合物の安定性を達成することである。洗浄配合物はしばしば、1つ以上の非イオン性界面活性剤を含有し、水酸化ナトリウムまたは水酸化カリウムなどの塩基及び他の電解質を更に含有し得る。電解質は、非イオン性界面活性剤の溶解性を低下させ、配合物の不安定化をもたらす。同様に、上昇させる温度は、非イオン性界面活性剤の溶解性を低下させることによって、配合物を不安定にする傾向がある。しばしば、非イオン性界面活性剤の溶解性を高め、温度に対する配合物安定性及び対象となる電解質濃度範囲を改良するために、ヒドロトロープが配合物中に含まれる。
洗浄配合物中に含まれるヒドロトロープの効率を最大化することが望ましい。つまり、所与の濃度のヒドロトロープのための非イオン性界面活性剤及び電解質を含有する水性洗浄配合物の曇点温度を最大化する、ヒドロトロープを特定することが望ましい。曇点温度とは、溶液の1つまたは1つを超える構成成分がもはや溶液中に完全に可溶性ではない温度であり、どの温度で溶液が不安定となるのかを明らかにする。より高い曇点温度は、より高い安定性を示す。
多くの用途において、洗浄配合物の起泡を最小化することが更に望ましい。洗浄配合物の循環を必要とするプロセスは、起泡によって阻害され、配合物循環の速度における変動を引き起こし、循環の停止をも引き起こし得る。起泡はまた、洗浄配合物を保持する容器の溢流を引き起こし得る。
したがって、曇点温度を最大化し、望ましくは、配合物中のヒドロトロープの効率を最大化することによって、非イオン性界面活性剤を含有する水性洗浄溶液の起泡を最小化する配合物を特定することが望ましい。
本発明は、電解質の存在下においてすら、非イオン性界面活性剤水溶液の曇点温度を相乗的に上昇させ、溶液の起泡特性を低減し得るヒドロトロープとしての役割を果たす添加剤の組み合わせの発見の結果である。
特に、本発明は、8個以下の炭素を有するアルキル基を有することを特徴とするアルキルグルコシドと組み合わせたアルキルフェノキシポリエトキシフォスフェートが、望ましくは同時に溶液の起泡特性を低減しながら、電解質の存在下においてすら、非イオン性界面活性剤水溶液の曇点温度を相乗的に上昇させるという発見の結果である。望ましくは、アルキル基は、直鎖6炭素アルキル鎖または2個の炭素分岐を有する直鎖6炭素アルキル鎖である。
第1の態様において、本発明は、非イオン性界面活性剤と、アルキルフェノキシポリエトキシフォスフェートと、アルキル基が8個以下の炭素を有し、該アルキル基が8個の炭素を有するとき、該アルキル基は2個の炭素分岐を有する直鎖6炭素鎖を有する分岐鎖アルキルであることを特徴とするアルキルグルコシドからなる群から選択されるアルキルグルコシドと、を含む水溶液であって、該水溶液が、総水溶液重量に基づいて、0.3重量パーセント未満のクメンスルホン酸またはそのアルカリ塩を含有することを更に特徴とし、該アルキルグルコシドが、8個よりも多い炭素を有するアルキル基を有するアルキルグルコシドよりも高い濃度で存在する、水溶液である。
第2の態様において、本発明は、曇点を上昇させ、非イオン性界面活性剤水溶液の起泡特性を低下させるためのプロセスであって、該プロセスが、水性連続相において、以下の構成成分、非イオン性界面活性剤と、アルキルフェノキシポリエトキシフォスフェートと、アルキル基が8個以下の炭素を有し、該アルキル基が8個の炭素を有するとき、それは2個の炭素分岐を有する直鎖6炭素鎖を有する分岐鎖アルキルであることを特徴とするアルキルグルコシドからなる群から選択されるアルキルグルコシドと、を組み合わせて、溶液を形成することを含み、該水溶液が、総水溶液重量に基づいて、0.3重量パーセント未満のクメンスルホン酸またはそのアルカリ塩を含有することを更に特徴とし、一方、該アルキルグルコシドが、8個よりも多い炭素を有するアルキル基を有するいかなるアルキルグルコシドよりも高い濃度で組み合わされる、プロセスである。
本発明のプロセスは、本発明の水溶液を調製するために有用である。本発明の水溶液は、洗浄溶液として有用である。
表1のデータのプロットである。 表2のデータのプロットである。 表3のデータのプロットである。 表4のデータのプロットである。 表5のデータのプロットである。
全ての範囲は、別途述べない限り、終点を含む。「及び/または」とは、「及び、または代替的には」を意味する。「混和性」とは、分子レベルでともに混合され得ることを意味する。
試験方法は、試験方法番号とともに、ハイフンでつながれた2桁の数字として日付を示さない限り、本文書の優先日時点で最も直近の試験方法を指す。試験方法の参照は、試験協会及び試験方法番号への参照の両方を含む。試験方法機関は、以下の略称のうちの1つによって参照され、ASTMはASTM International(以前はAmerican Society for Testing and Materialsとして知られる)を指し、ENはEuropean Normを指し、DINはDeutsches Institut fur Normungを指し、ISOはInternational Organization for Standardsを指す。
「Mw」は重量平均分子量を指し、「Mn」は数平均分子量を指す。本明細書において、ゲル浸透クロマトグラフィー(GPC)を使用して分子量値を判定し、分子量分析を実行する。Agilent 1100 Series GPCを使用して、0.10グラムの試料を10ミリリットルのテトラヒドロフラン(THF)中に溶解し、得られた溶液のうちの50マイクロリットルを一連の2つのPolymer Labs PLgel 5micrometer MIXED−Eカラム(330×7.5ミリメートル)上に注入し、摂氏35度(℃)、1分間当たり1.0ミリリットルの流量のTHFで溶出することによって、GPC分析を実行する。狭いポリエチレングリコール標準物質を使用して、従来の検量線を生成した。
本発明のヒドロトロープは、アルキルフェノキシポリエトキシフォスフェートとアルキルグルコシドとの組み合わせである。本発明は、非イオン性界面活性剤と、ヒドロトロープ(つまり、アルキルフェノキシポリエトキシフォスフェート及びアルキルグルコシド)とを含む水溶液に関する。本水溶液は、総水溶液重量に基づいて、0.3重量パーセント(重量%)未満のクメンスルホン酸またはそのアルカリ塩を含有することを更に特徴とする。
非イオン性界面活性剤は、典型的にはポリアルキレンオキシドであり、及びより典型的には異なるアルキレンオキシドのコポリマーである。例えば、非イオン性界面活性剤は、エチレンオキシド部分、プロピレンオキシド部分、ブチレンオキシド部分、またはこれらの任意の組み合わせを含むポリマーであり得る。本発明における使用のための一般的な非イオン性界面活性剤は、ジブロックコポリマー及びトリブロックコポリマーを含む、エチレンオキシドとプロピレンオキシドとのブロックコポリマーである。エチレンオキシド/プロピレンオキシド/エチレンオキシドトリブロックコポリマーは、本発明における使用のために特に望ましい非イオン性界面活性剤である。非イオン性界面活性剤は、水溶液の総重量に基づいて、典型的には水溶液中に0.5重量%以上、好ましくは1重量%以上、より好ましくは3重量%以上、更により好ましくは5重量%以上の濃度で存在し、8重量%以上の濃度であり得、一方、同時に、典型的には15重量%以下、好ましくは10重量%以下であり、8重量%以下であり得る。
アルキルフェノキシポリエトキシフォスフェートは、望ましくは塩形態であり、より望ましくはカリウム塩である。望ましくは、アルキルフェノキシポリエトキシフォスフェートは、ポリエトキシ構成成分中に2個以上のエトキシ単位を有し、同時に、一般に10個以下、及び好ましくは5個以下のエトキシ単位を有する。アルキルフェノキシポリエトキシフォスフェートの1つの特に望ましいカリウム塩は、TRITON(商標)H−66(TRITONは、The Dow Chemical Companyの商標である)の商品名で商業的に入手可能な、約5個のエチレンオキシド単位を有するメタメチルフェノールポリエトキシフォスフェートである。アルキルフェノキシポリエトキシフォスフェートは、総水溶液重量に基づいて、典型的には水溶液中に20重量%未満、好ましくは15重量%以下、より好ましくは10重量%以下、及び一般に5重量%以下の濃度で存在し、4重量%以下、3重量%以下、または2重量%以下の濃度ですらあり得、一方、同時に、典型的には0.1重量%以上、一般に0.5重量%以上、及び典型的には0.75重量%以上、及び好ましくは1重量%以上の濃度で存在する。
アルキルグルコシドは、アルキル基が8個以下の炭素を有し、アルキル基が8個の炭素を有するとき、それは2個の炭素分岐を有する直鎖6炭素アルキル鎖であることを特徴とする。同時に、アルキル基は、典型的には4個以上、好ましくは5個以上、及び最も好ましくは6個以上の炭素を有する。好ましくは、アルキル基は、直鎖6炭素アルキル鎖または2個の炭素分岐を有する直鎖6炭素アルキル鎖からなる群から選択される。更により好ましくは、アルキル基は、直鎖6炭素アルキル鎖である。8個よりも多い炭素を有するアルキル基を有するアルキルグルコシドが存在する場合、8個未満の炭素を有するアルキル基を有するアルキルグルコシドの濃度は、8個よりも多い炭素を有するアルキル基を有するアルキルグルコシドの濃度よりも大きい。望ましくは、本発明は、8個よりも多い炭素のアルキル基を有するアルキグルコシドを含まない。
アルキルグルコシドは、1個または1個を超えるグルコシド単位を有し得る。例えば、アルキルグルコシドは、2つ以上を有するポリグルコシドであり得、3つ以上のグルコシド基を有し得、一方、同時に、典型的には5つ以下、好ましくは4つ以下、より好ましくは3つ以下を有する。最も好ましくは、アルキルグルコシドは、1分子当たり1.2〜2個のグルコシド単位を有する。特に望ましいアルキルグルコシドの例としては、1分子当たり1.2〜2個のグルコシド単位と、直鎖6炭素アルキル鎖とを有するもの(GREEN APG IC 06の商品名で販売されるものなど)、ならびに1分子当たり1.2〜2個のグルコシド単位と、直鎖6炭素鎖及び2個の炭素分岐を有する8個の炭素アルキル基とを有するもの(GREEN APG IC 08の商品名で販売されるものなど)が挙げられる。
水溶液中のアルキルグルコシドの濃度は、総水溶液重量に基づいて、典型的には0.05重量%以上、好ましくは0.1重量%以上、より好ましくは0.5重量%以上、更により好ましくは1重量%以上、なお更により好ましくは2重量%以上であり、3重量%以上、4重量%以上、5重量%以上、6重量%以上、及び7重量%以上ですらあり得、一方、同時に、典型的には15重量%以下、及び一般に10重量%以下であり、9重量%以下、8重量%以下、7重量%以下、6重量%以下、及び5重量%以下ですらあり得る。
本発明のヒドロトロープは、驚くべきことに、曇点温度の上昇によって証明されるように、非イオン性界面活性剤水溶液の安定化において相乗的効力を実証する。相乗作用は、アルキルフェノキシポリエトキシフォスフェートまたはアルキルグルコシド単独のヒドロトロープよりも高い曇点温度を達成することによって、明白である。望ましくは、ヒドロトロープ中のアルキルフェノキシポリエトキシフォスフェートの濃度は、重量%がアルキルフェノキシポリエトキシフォスフェートとアルキルグルコシドとの合計重量に基づいて、100重量%未満であり、95重量%以下、90重量%以下、80重量%以下、70重量%以下、60重量%以下、50重量%以下ですらあり得、一方、同時に、好ましくは30重量%以上、より好ましくは40重量%以上であり、50重量%以上、60重量%以上、70重量%以上、及び80重量%以上ですらあり得る。
更に、本発明のヒドロトロープは、いずれかの構成成分単独よりも相乗的に低い起泡特性を実証する。なお更に、本発明のヒドロトロープは、TRITON BG−10アルキルグルコシド単独、または本発明のヒドロトロープ配合物のアルキフェノキシポリエトキシフォスフェートとの組み合わせよりも低い起泡特性を実証する。
したがって、本発明のヒドロトロープ配合物は、驚くべきことに、電解質の存在下においてすら、ヒドロトロープを含有する非イオン性界面活性剤水溶液の曇点温度を相乗的に上昇させながら、同時に、溶液の起泡特性を低減する。
本発明の水溶液は、非イオン性界面活性剤水溶液の曇点を上昇させ、起泡特性を低下させるための本発明のプロセスから生じる。本発明のプロセスは、水性連続相において、以下の構成成分、非イオン性界面活性剤と、アルキルフェノキシポリエトキシフォスフェートと、アルキル基が8個以下の炭素を有し、該アルキル基が8個の炭素を有するとき、該アルキル基は2個の炭素分岐を有する直鎖6炭素鎖を有する分岐鎖アルキルであることを特徴とするアルキルグルコシドからなる群から選択されるアルキルグルコシドと、を組み合わせて、溶液を形成することを含み、該水溶液が、総水溶液重量に基づいて、0.3重量パーセント未満のクメンスルホン酸またはそのアルカリ塩を含有することを更に特徴とし、一方、該アルキルグルコシドは、8個よりも多い炭素を有するアルキル基を有するいかなるアルキルグルコシドよりも高い濃度で組み合わされる。非イオン性界面活性剤、アルキルフェノキシポリエトキシフォスフェート、及びアルキルグルコシドは、上述の通りである。本発明のプロセスにおいて生成される水溶液は、上述の通りである。
電解質を含有する低気泡スプレー洗浄配合物
重量%が総水溶液重量に基づく、65重量%の水と、10重量%の水酸化ナトリウム溶液(50重量%の水溶液)と、1モル当たり約1750グラムの重量平均分子量を有する8重量%のエチレンオキシド/プロピレンオキシド/エチレンオキシドブロックコポリマーと、ブロックコポリマーの約30重量%を構成するエチレンオキシド(例えば、TERGITOL(商標)L−62ポリエーテルポリオール非イオン性界面活性剤(TERGITOLは、The Dow Chemical Companyの商標である))と、4重量%の炭酸ナトリウムと、3重量%のメタケイ酸ナトリウムと、表1に特定される10重量%のヒドロトロープとからなる水溶液を調製する。
以下の曇点温度特性評価手順に従って、表1の各試料の曇点温度を判定する。
曇点温度
直径15ミリメートル及び長さ150ミリメートルの透明ガラス管中に、10ミリリットルの試料溶液を導入する。溶液が曇るまで、ガラス温度計で内容物を撹拌しながら、摂氏80度(℃)の温度の水浴中で試料を穏やかに加熱する。試料を水浴から取り除き、冷却させる。溶液が再び清澄となる温度を曇点温度として記録する。
表1は、試料のうちのそれぞれの曇点温度を含む。表1のデータは、アルキルフェノキシポリエトキシフォスフェートと、8個以下のアルキル炭素を有するアルキルグルコシドとがヒドロトロープとして使用されるときの、溶液の相乗的安定化を明らかにする。相乗的安定化は、アルキルフェノキシポリエトキシフォスフェートまたはアルキルグルコシド単独のヒドロトロープよりも高い曇点温度を達成することによって、明白である。アルキルグルコシド中のアルキル鎖長の重要性は、TRITON BG−10を使用するヒドロトロープでの相乗的効果の欠如から明白である。図1は、表1のデータのプロットを提供する。
50重量%のH−66と、50重量%のアルキルグルコシド(実施例4、実施例11、及び比較実施例G)とを有する試料を、それらの起泡特徴について更に特性評価した。脱イオン水中、試料溶液の5重量%の試験溶液を、(ASTM D1173に説明する)Ross−Mills Foam Testに供し、結果を表2及び図2に提示する。
Ross−Mills Foam Testの結果は、本発明の水溶液が、比較実施例溶液よりも低い気泡高さ及び気泡保持を有することを明らかにする。
Figure 2017515946
Figure 2017515946
より低い電解質、高塩基配合物
重量%が総水溶液重量に基づく、76重量%の水と、20重量%の水酸化ナトリウム溶液(50重量%の水溶液)と、1重量%のTERGITOL(商標)L−62ポリエーテルポリオール非イオン性界面活性剤(TERGITOLは、The Dow Chemical Companyの商標である)と、表3に特定される3重量%のヒドロトロープとからなる水溶液を調製する。上述する曇点温度特性評価手順を使用して、表3の各試料の曇点温度を判定する。結果を、表3及び図3に記載する。
結果は、アルキルフェノキシポリエトキシフォスフェートと、8個以下のアルキル炭素を有するアルキルグルコシドとがヒドロトロープとして使用されるときの、水溶液の安定化の相乗的増加を明らかにする。相乗的安定化は、アルキルフェノキシポリエトキシフォスフェートまたはアルキルグルコシド単独のヒドロトロープよりも高い曇点温度を達成することによって、明白である。アルキルグルコシド中のアルキル鎖長の重要性は、TRITON BG−10を使用するヒドロトロープでの相乗的効果の欠如から明白である。
Figure 2017515946
より低い電解質、高塩基配合物、異なる非イオン性界面活性剤
重量%が総水溶液重量に基づく、74重量%の水と、20重量%の水酸化ナトリウム溶液(50重量%の水溶液)と、1モル当たり約2700グラムの重量平均分子量を有する2重量%のエチレンオキシド/プロピレンオキシド/エチレンオキシドブロックコポリマーと、ブロックコポリマーの約40重量%を構成するエチレンオキシド(例えば、TERGITOL(商標)L−64ポリエーテルポリオール非イオン性界面活性剤(TERGITOLは、The Dow Chemical Companyの商標である))と、表5に特定される4重量%のヒドロトロープとからなる水溶液を調製する。上述する曇点温度特性評価手順を使用して、表5の各試料の曇点温度を判定する。結果を、以下の表5、及び図5に記載する。
結果は、アルキルフェノキシポリエトキシフォスフェートと、アルキルグルコシドとがヒドロトロープとして使用されるときの、水溶液の安定化の相乗的増加を明らかにする。相乗的安定化は、アルキルフェノキシポリエトキシフォスフェートまたはアルキルグルコシド単独のヒドロトロープよりも高い曇点温度を達成することによって、明白である。
水中のヒドロトロープの一般起泡性能
0.1重量%のヒドロトロープを含有する水溶液を調製し、その水溶液を上述するRoss−Mills Foam Testに供することによって、ヒドロトロープの一般起泡特徴を評価する。ヒドロトロープ及び結果を、以下の表4、及び図4に記載する。結果は、アルキルフェノキシポリエトキシフォスフェートと、8個以下のアルキル炭素を有するアルキルグルコシドとのヒドロトロープが、個々の構成成分に対する、構成成分の組み合わせのより低い気泡高さによって証明されるように、水溶液の起泡特性を相乗的に低減することを示す。アルキルグルコシド中のアルキル鎖長の重要性は、TRITON BG−10での気泡高さの明らかな相乗的上昇から明白である。
Figure 2017515946
Figure 2017515946

Claims (12)

  1. 非イオン性界面活性剤と、アルキルフェノキシポリエトキシフォスフェートと、アルキル基が8個以下の炭素を有し、前記アルキル基が8個の炭素を有するとき、前記アルキル基は2個の炭素分岐を有する直鎖6炭素鎖を有する分岐鎖アルキルであることを特徴とするアルキルグルコシドからなる群から選択されるアルキルグルコシドと、を含む水溶液であって、前記水溶液が、総水溶液重量に基づいて、0.3重量パーセント未満のクメンスルホン酸またはそのアルカリ塩を含有することを更に特徴とし、前記アルキルグルコシドが、8個よりも多い炭素を有するアルキル基を有するアルキルグルコシドよりも高い濃度で存在する、水溶液。
  2. アルキルフェノキシポリエトキシフォスフェートの濃度が、アルキルフェノキシポリエトキシフォスフェートとアルキルグルコシドとの合計重量に基づいて、100重量パーセント未満かつ40重量パーセント以上である、請求項1に記載の水溶液。
  3. 前記水溶液が、8個よりも多い炭素を含有するアルキル基を有するアルキルグルコシドを含まないことを更に特徴とする、請求項1または2に記載の水溶液。
  4. 前記グルコシドが、アルキ基が直鎖6炭素アルキル鎖または2個の炭素分岐を有する直鎖6炭素アルキル鎖を有することを特徴とするアルキルグルコシドからなるアルキルグルコシドの群から選択されることを更に特徴とする、請求項1〜3のいずれか1項に記載の水溶液。
  5. 前記グルコシドの前記アルキル基が、6個以下の炭素を有することを更に特徴とする、請求項1〜4のいずれか1項に記載の水溶液。
  6. 前記非イオン性界面活性剤が、エチレンオキシドとプロピレンオキシドとのコポリマーであることを更に特徴とする、請求項1〜5のいずれか1項に記載の水溶液。
  7. 電解質を更に含む、請求項1〜6のいずれか1項に記載の水溶液。
  8. 非イオン性界面活性剤水溶液の曇点を上昇させ、起泡特性を低下させるためのプロセスであって、水性連続相において、以下の構成成分、非イオン性界面活性剤と、アルキルフェノキシポリエトキシフォスフェートと、アルキル基が8個以下の炭素を有し、前記アルキル基が8個の炭素を有するとき、前記アルキル基は2個の炭素分岐を有する直鎖6炭素鎖を有する分岐鎖アルキルであることを特徴とするアルキルグルコシドからなる群から選択されるアルキルグルコシドとを組み合わせて、溶液を形成することを含み、前記水溶液が、総水溶液重量に基づいて、0.3重量パーセント未満のクメンスルホン酸またはそのアルカリ塩を含有することを更に特徴とし、一方、前記アルキルグルコシドが、8個よりも多い炭素を有するアルキル基を有するいかなるアルキルグルコシドよりも高い濃度で組み合わされる、プロセス。
  9. 前記グルコシドが、アルキ基が直鎖6炭素アルキル鎖または2個の炭素分岐を有する直鎖6炭素アルキル鎖を有することを特徴とするアルキルグルコシドからなるアルキルグルコシドの群から選択されることを更に特徴とする、請求項8に記載のプロセス。
  10. 前記グルコシドの前記アルキル基が、6個以下の炭素を有することを更に特徴とする、請求項8または9のいずれかに記載のプロセス。
  11. 前記溶液を形成するとき、電解質を更に組み合わせることを更に特徴とする、請求項8〜10のいずれか1項に記載のプロセス。
  12. 前記非イオン性界面活性剤が、エチレンオキシドとプロピレンオキシドとのコポリマーであることを更に特徴とする、請求項6〜9のいずれか1項に記載のプロセス
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