JP2017525829A - 水クラスターが支配的なアルカリ界面活性剤組成物及びその使用 - Google Patents

Abstract

洗浄、化学的パルプ化、シルケット加工、金属加工、皮革加工、食品加工、及びパーソナルビューティケア等のアルカリ界面活性剤処理方法。方法は、基材を、水酸化物の容量モル濃度が２〜９である有効量の水性アルカリ界面活性剤組成物と接触させる工程を含む。組成物は、（ａ）アルカリと、（ｂ）４〜１０個の脂肪族炭素原子を含む直鎖若しくは分枝鎖の脂肪族又はアリール炭化水素鎖の末端に位置するルイス酸頭部基を有する界面活性剤と、を含む。

Description

本発明は、水クラスターが支配的なアルカリ界面活性剤組成物及びその使用方法に関する。

高濃度の苛性溶液、例えば水中のアルカリ水酸化物は、様々な工業、商業、オフィス、及び家庭での用途において、広く使用されている。木材パルプ蒸解、工業洗浄、塗料除去、アルミニウムエッチング、シルケット加工は、大量の苛性溶液を利用する典型的な方法の例である。しかし、アルカリ溶液は、非常に高い表面張力を有するので、その性能は、多くの用途で最適な性能よりも低い。高い表面張力のために、アルカリ溶液は、アルカリ溶液が濡らす基材内へゆっくりと浸透し、全く浸透しないこともあり、更には多くの表面をロールオフ（roll off）することがある。また、所望の化学的変換のために、混合が必要不可欠である場合、アルカリ溶液は、油及び脂肪のような非水性流体と十分には混合しない。

逆に、炭化水素溶媒は、多くの表面を容易に濡らしてこれに浸透し、多くの材料に対して、良好な溶媒和力（すなわち、溶解させる能力）を有する。例えば、多くのフッ素化又は塩素化炭化水素は、めっき又はコーティング作業のため、部品を洗浄、脱脂、及び準備するために広範囲で使用されている。こういった溶媒は、最も頑固な工業上の汚れの多くを除去するために効果的であるが、アルカリの加水分解力を欠くため、多くの目的では不適切である。更に、これらの溶媒の多くは可燃性であり、揮発性有機化合物として規制されている。また、溶媒の一部は必ず、乾燥過程中に大気中へ失われる。

環境影響が低いので、水性システムは炭化水素溶媒を伴うシステムよりも好ましいであろう。しかし、脱脂剤を含む洗浄剤では、このような水性システムは、頑固な工業上の汚れ、例えば防錆剤、グリース、油、バフ研磨材、ワックス、切削油、成形油及びクエンチ油を効果的に除去できる必要があるであろう。

そのため、溶媒の濡れ性及び浸透性の両方を有すると共に、アルカリの加水分解力を有する水性組成物を提供することが望ましいであろう。

本発明は、高いアルカリ濃度、優れた材料浸透力、及び優れた濡れ性を有するアルカリ界面活性剤組成物を提供する。これらの水性組成物は、ルイス酸頭部官能基及び短鎖の疎水性（例えば炭化水素）尾部を有する界面活性薬剤を含む。頭部基の第一原子（primary atom）と、尾部の最も近接した骨格原子との間の化学結合は、濃縮アルカリ溶液中において、非加水分解性である。一実施形態では、界面活性薬剤は、ボロン酸頭部基と、４〜１０個の炭素原子を有する炭化水素尾部基（tail group）と、を含む。

界面活性薬剤は、組成物中に、組成物全体の０．０５〜３０重量％、又は０．１〜１０重量％、又は０．１〜５重量％の濃度で存在してもよい。アルカリ組成物は、望ましくは、水酸化物の容量モル濃度が２〜９Ｍ、又は４〜９Ｍであってもよい。

様々な濃度のＫＯＨ水溶液について、ＫＯＨ容量モル濃度（「Ｍ」）対５１ミリ秒（「ｍｓ」）における動的表面張力のプロットである。 ブチルボロン酸の溶液及びＡｍｐｈｏｔｅｒｉｃ−１６界面活性剤の溶液について、ＫＯＨ濃度対５１ｍｓにおける動的表面張力のプロットである。 同じ同族列の３種の異なる界面活性剤の溶液について、ＫＯＨ濃度対５１ｍｓにおける動的表面張力のプロットである。

Ｉ．定義
本明細書で使用するとき、「ａ」及び「ａｎ」並びに「ｔｈｅ」のような冠詞は、特許請求又は記載されるものの１つ、又は１つ超の組み合わせを意味するものと理解される。例えば、「材料（a material）」は、１つの材料又は１つ超の材料の集合混合物を意味する。本明細書で使用するとき、「材料（a material）」、「材料（the material）」及び「材料（material）」等の用語は同義であり、そのため互換的に使用されることが明白であろう。

本明細書で使用するとき、用語「アルカリ（an alkali）」又は「アルカリ（alkali）」は、１つのアルカリ材料、又は１つ超のアルカリ材料の組み合わせを意味する。

本明細書で使用するとき、用語「界面活性剤（a surfactant）」又は「界面活性剤（surfactant）」は、１つの界面活性剤、又は１つ超の界面活性剤の組み合わせを意味する。例えば、「１０％の界面活性剤」は、存在する界面活性剤の集合全体が１０％であることを意味し、１つの界面活性剤の形態であっても、又は１つ超の界面活性剤（例えば、異なる尾部長の２つの界面活性剤）の混合物の形態であってもよい。

本明細書で使用するとき、「アルカリ金属塩（an alkali metal salt）」は、１つのアルカリ金属塩、又は１つ超のアルカリ金属塩の混合物を意味する。

本明細書で使用するとき、「非金属塩基（a non-metal base）」は、１つの非金属塩基、又は１つ超の非金属塩基の混合物を意味する。

本明細書で使用するとき、用語「含む（include）」、「含有する（contain）」及び「有する（have）」は、非限定的であり、説明又は請求項中に明示的に特定されるもの以外の他の構成要素又は特徴を除外しない。

本明細書で使用するとき、「補助剤」は、組成物の審美的及び／又は機能的特性を補完するために組成物に添加できる任意の材料を意味する。

本明細書で使用するとき、「キャリア」は、組成物と組み合わせて送達及び／又は使用を促進できる、流体を含むがこれに限定されない、任意の材料を意味する。

本明細書で使用するとき、用語「固体」は、顆粒、粉末、バー及び錠剤の製品形態を含む。

本明細書で使用するとき、用語「流体」は、液体、ゲル、及びペーストの製品形態を含む。

全ての百分率及び比率は、特に記載のない限り組成物全体の重量を基準にして計算される。

特に記載のない限り、全ての構成要素（すなわち成分）又は組成物の濃度は、当該構成要素又は組成物の活性部分に関するものであり、当該構成要素又は組成物の市販の供給源に存在し得る不純物、例えば残留溶媒又は副生成物は除外される。

特に記載のない限り、全ての百分率は、組成物全体の重量パーセントによるものである。

本明細書で使用するとき、用語「炭化水素基」は、炭素及び水素のみを含むポリマー基を意味する。例えば、炭化水素基は、アルキル基及び／又はフェニル基を含み得る。

本明細書で使用するとき、用語「基（radical）」は、「基（group）」及び／又は「部分」という用語と同義的に使用される。

本明細書を通して与えられるあらゆる最大の数値限定は、より小さいあらゆる数値限界を、そのようなより小さい数値限定があたかも本明細書に明示的に記載されているかのように包含することを理解すべきである。本明細書の全体を通して与えられるあらゆる最小の数値限定は、より高いあらゆる数値限定を、そのようなより高い数値限定があたかも本明細書に明示的に記載されているかのように包含する。本明細書の全体を通して与えられるあらゆる数値範囲は、そのようなより広い数値範囲内に入るより狭いあらゆる数値範囲を、そのような狭い数値範囲があたかも全て本明細書に明示的に記載されているかのように包含する。

本明細書で使用するとき、「頭部基の第一原子」は、炭化水素尾部に直接結合した頭部基の原子である。

ＩＩ．アルカリ界面活性剤組成物
本発明の水性アルカリ界面活性剤組成物は、（ａ）アルカリ塩と、（ｂ）界面活性剤と、を含む。組成物の容量モル濃度は、２〜９Ｍ、又は４〜９Ｍの範囲であり得る。界面活性剤は、組成物全体の０．０５〜３０重量％、又は０．１〜１０重量％、又は０．１〜５重量％の量で存在し得る。界面活性剤は、炭化水素尾部（疎水性部分）に結合したルイス酸頭部基（親水性部分）を有し、この炭化水素尾部は、４〜１０個の炭素原子を有する。

本明細書で使用するとき、「ルイス酸」頭部基は、（１）完全に古典的なルイス酸であり、及び／又は（２）電子不足によるルイス部位を含有する。酸塩基反応のルイス理論では、塩基は電子対を供与し、酸は電子対を受容する。したがって、ルイス酸は、Ｈ＋イオン等の任意の実体であり、非結合電子対を受容できる。換言すれば、完全に古典的なルイス酸は、電子対受容体である。いくつかの分子は、ルイス部位と称される電子不足結合を有する。ルイス部位は、安定なオクテット構造を形成するには少なすぎる価電子を分子が有する場合に発生する。電子不足の化合物の例はボランであり、しばしば、三中心二電子結合を有するとして記載される。当該化学種は、容易にルイス塩基（すなわち、孤立電子対供給源）と反応して、安定な付加物をもたらす。

炭化水素尾部は、４〜１０個の炭素原子を含み、直鎖若しく分枝鎖のアルキル基であってもよく、又はいくつかの場合には、アリール基を含んでもよい。他の実施形態では、尾部は、４〜８個の炭素原子、又は４〜６個の炭素原子を含む。

本発明のアルカリ界面活性剤組成物の様々な構成要素が、以下でより詳細に議論される。

Ａ．アルカリ
本発明の水性アルカリ組成物は、容量モル濃度が２〜９Ｍ、又は４〜９Ｍであり、強塩基を含む。強塩基は、酸塩基反応において、非常に弱い酸を脱プロトン化できる化合物である。強塩基の一般的な例は、アルカリ塩を含み、アルカリ塩は、アルカリ金属及びアルカリ土類金属の可溶性水酸化物である。このような塩基の例は、水酸化カリウム（ＫＯＨ）、水酸化バリウム（Ｂａ（ＯＨ）₂）、水酸化セシウム（ＣｓＯＨ）、水酸化ナトリウム（ＮａＯＨ）、水酸化ストロンチウム（Ｓｒ（ＯＨ）₂）、水酸化カルシウム（Ｃａ（ＯＨ）₂）、水酸化リチウム（ＬｉＯＨ）、水酸化ルビジウム（ＲｂＯＨ）、及びこれらの組み合わせを含む。これらの強塩基のカチオンは、周期表の第１族及び第２族（アルカリ及びアルカリ土類金属）に現れる。

一実施形態では、塩基はＮａＯＨであり、組成物は容量モル濃度が約４Ｍである。別の実施形態では、塩基はＫＯＨであり、組成物は容量モル濃度が約４Ｍ〜約５Ｍである。他の実施形態では、塩基はＬｉＯＨであり、組成物は容量モル濃度が約２Ｍ〜約９Ｍである。

非金属強塩基、例えば水酸化アンモニウムも有用であり得る。一実施形態では、組成物は、非金属塩基、例えばアンモニウムヒドロキシド又はアルキル置換されたアンモニウムヒドロキシドを含む。特定の実施形態では、組成物は、テトラメチルアンモニウムヒドロキシド、トリメチルアンモニウムヒドロキシド、トリブチルアンモニウムヒドロキシド、テトラブチルアンモニウムヒドロキシド、及びこれらの組み合わせからなる群から選択されるアルキル置換されたアンモニウムヒドロキシドを含む。

代替の実施形態では、組成物は、ゲルの形態である。必要に応じて、ゲルは、ゲルの形態で使用でき（例えば、組成物が「付着する（cling）」ことが望ましい使用状況において）、又は使用前に希釈される濃縮物として使用できる。

本明細書でより詳細に議論されるように、組成物のアルカリ容量モル濃度は、水クラスター濃度と密接に関連する。

Ｂ．界面活性剤
界面活性剤は、組成物中に、組成物全体の０．０５〜３０重量％、又は０．１〜１０重量％、又は０．１〜５重量％の濃度で存在してもよい。界面活性剤は、炭化水素尾部（疎水性部分）に結合したルイス酸頭部基（親水性部分）を有し、この炭化水素尾部は、４〜１０個の炭素原子を有する。本明細書で使用するとき、「ルイス酸」頭部基は、（１）完全に古典的なルイス酸であり、及び／又は（２）電子不足によるルイス部位を含有する。

一実施形態では、頭部基の第一原子は、ポーリング電気陰性度の値が２〜４である原子である。ポーリング電気陰性度の値が２〜４である原子は、Ｂ、Ｎ、Ｐ、Ｓ、Ｃｌ、Ａｓ、Ｓｅ、Ｂｒ、Ｔｅ、Ｉ、Ｐｏ、Ａｔ、Ｒｕ、Ｒｈ、Ｐｄ、Ｏｓ、Ｉｒ、Ｐｔ、Ａｇ、及びＡｕからなる群から選択され得る。あるいは、Ｂ、Ｎ、Ｐ、Ｓ、Ｃｌ、Ｓｅ、Ｂｒ、又はＩからなる群から選択され得る。

電気陰性度は、原子が分子中にある際に、原子が電子を引きつけ、原子自体に束縛する力である（Ｌｉｎｕｓ Ｐａｕｌｉｎｇ，「Ｔｈｅ Ｎａｔｕｒｅ ｏｆ ｔｈｅ Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｂｏｎｄ」，Ｔｈｉｒｄ Ｅｄｉｔｉｏｎ（１９６０），ｐ．８８）。ポーリング電気陰性度の値は、一般的な科学的参考図書、例えばＭａｃｍｉｌｌａｎ’ｓ Ｃｈｅｍｉｃａｌ ａｎｄ Ｐｈｙｓｉｃａｌ Ｄａｔａ，Ｍ．Ｊａｍｅｓ ａｎｄ Ｍ．Ｐ．Ｌｏｒｄ，Ｍａｃｍｉｌｌａｎ，Ｌｏｎｄｏｎ，ＵＫ，１９９２に見出すことができ、本明細書で議論されるポーリング電気陰性度の値は、この参考文献を情報源とする。

炭化水素尾部は、４〜１０個の炭素原子を含み、直鎖若しくは分枝鎖のアルキル基であってもよく、又はいくつかの場合には、アリール基を含んでもよい。他の実施形態では、尾部は、４〜８個の炭素原子、又は４〜６個の炭素原子を含む。

頭部基の第一原子と、尾部の最も近接した骨格原子との間の化学結合は、濃縮アルカリ溶液中において、非加水分解性である。この結合は、双極子結合（付与（dative）共有結合、又は配位結合としても知られる）であり、二中心二電子共有結合の一種であって、２つの電子が同じ原子に由来する。双極子結合は、ルイス塩基（この場合、尾部基から）が電子対をルイス酸（頭部基）に供与する場合に形成される。対照的に、標準的な共有結合では、それぞれの原子は１つの電子を提供する。

一実施形態では、界面活性剤は、ボロン酸、ブチルボロン酸、ペンチルボロン酸、ヘキシルボロン酸、イソブチルボロン酸、アミンオキシド、オクチルジメチルアミンオキシド、ホスフィンオキシド、ヘキシルジメチルホスフィンオキシド、オクチルジメチルホスフィンオキシド（ocytldimethylphosphine oxide）、デシルジメチルホスフィンオキシド、スルホン酸、オクチルスルホン酸、デシルスルホン酸、スルタイン、アルキルヒドロキシプロピルスルタイン、カルボン酸、ヘキシルカルボン酸、オクチルカルボン酸、及びこれらの組み合わせからなる群から選択される。

１．例示的なルイス酸頭部基
典型的なルイス酸頭部基の非限定例は、ボロン酸、アミンオキシド、ペルフルオロジメチルアミンオキシド、ホスフィンオキシド、スルホン酸、スルタイン、カルボン酸、ペルフルオロカルボン酸、及びこれらの混合物を含む。具体的なルイス酸頭部基について、本明細書で更に詳細に説明する。

ａ．ボロン酸
一実施形態では、界面活性剤は、下記の式（Ｉ）によって表されるボロン酸（式中、置換基Ｒは、４〜８個の炭素原子を有する直鎖若しくは分枝鎖アルキル又はアリール鎖である）である。

ボロン酸は、炭素−ホウ素結合を含有するアルキル又はアリール置換されたホウ酸である。ボロン酸は、ルイス酸として作用する。これは、電子対受容体であるので、ルイス塩基によって供給される電子対を共有することにより、ルイス塩基と反応してルイス付加物を形成できる。

構造上、ボロン酸（ＲＢ（ＯＨ）₂）は、三価のホウ素含有有機化合物であり、１つのアルキル又はアリール置換基（すなわち、Ｃ−Ｂ結合）と、ホウ素原子の残りの価数を満たす２つのヒドロキシル基と、を有する。６個のみの価電子、及びそれによる２つの電子の不足により、ｓｐ²混成ホウ素原子は、空のｐ軌道を有する。この低いエネルギー軌道は、３つの置換基と直交し、３つの置換基は三角形の平面幾何学的形状に向いている。

価数の不足により、ボロン酸は、空のｐ軌道を有する。この特徴は、塩基性分子に配位できる適度の有機ルイス酸としての独特の特性を、ボロン酸に付与する。このようにすることで、結果として生じる四面体付加物は、炭素と同様の構成を得る。そのため、２つのヒドロキシル基の存在にもかかわらず、大抵のボロン酸の酸性は、ルイス酸の酸性である。式（ＩＩ）は、水中でのボロン酸のイオン化平衡を描写する。

ボロン酸の反応性及び特性は、単一の可変置換基の性質に非常に依存し、より具体的には、ホウ素に直接結合した炭素基（Ｒ）の種類に依存する。ボロニル基の近位の嵩高い置換基は、四面体ボロン酸イオンの形成における立体阻害（stearic inhibition）により、酸強度を低下させる。

アニオン性配位子に配位する場合、生じる負電荷は、形式上ホウ素原子に引き寄せられるが、実際は、３つのヘテロ原子に広がる。この能力が、「間接的な」プロトン移動により、水をイオン化し、ヒドロニウムイオンを形成するが、このことが、水中での大抵のボロン酸の酸性度を特徴付ける。したがって、最も酸性のボロン酸は、最も求電子的なホウ素を有し、これは、ヒドロキシボロン酸アニオンを最も形成し、これを最も安定化できる。

ｂ．アミンオキシド
一実施形態において、界面活性剤はアミンオキシドである。アミンオキシドは、下記の式（ＩＩＩ）に描写されるように、官能基Ｒ₃Ｎ⁺−Ｏ^-（式中、Ｒ¹及びＲ³はＨであり、Ｒ²は４〜１０個の炭素原子を有する直鎖若しくは分枝鎖アルキル又はアリール鎖である）を含有する。

アミンオキシドは、下記の式（ＩＶ）に図示されるように、２つの電子を酸素原子に供与する塩基性アミンの点から記載され得る。
Ｒ₃Ｎ→Ｏ （ＩＶ）

矢印→は、極性共有結合の両方の電子が、アミン部分に由来することを示す。

ｃ．ホスフィンオキシド
別の実施形態では、界面活性剤は、下記の式（Ｖ）の一般構造によって表されるホスフィンオキシド（ＯＰＲ₃）（式中、Ｒ²は４〜１０個の炭素原子を有する直鎖若しくは分枝鎖アルキル又はアリール鎖であり、Ｒ¹及びＲ³はそれぞれＨである）である。

リン原子はｓｐ³混成であり、孤立電子対を有する。リンから酸素への結合は、酸素ｐ−軌道から反結合性リン−炭素結合への孤立電子対の供与により生じる付与結合である。

ｄ．スルホン酸
スルホン酸は、下記の式（ＶＩ）によって表され得る（式中、Ｒは４〜１０個の炭素原子を有する直鎖若しくは分枝鎖アルキル又はアリール鎖であり、Ｓ（＝Ｏ）₂ＯＨ基はスルホニルヒドロキシドである）。スルホン酸の非限定例は、オクチルスルホン酸及びデシルスルホン酸を含む。

ｅ．スルタイン
スルタインは、例えば、下記の式（ＶＩＩ）によって表され得る（式中、Ｒ₁は、４〜１０個の炭素原子を有する直鎖若しくは分枝鎖アルキル又はアリール鎖である）。スルタインの非限定例は、アルキルヒドロキシルプロピルスルタインを含む。

ｆ．カルボン酸
カルボン酸は、例えば、下記の式（ＶＩＩＩ）によって表され得る（式中、Ｒは一価の官能基である）。カルボン酸の非限定例は、ヘキシルカルボン酸及びオクチルカルボン酸を含む。

２．疎水性尾部基
４〜１０個の炭素原子長の主鎖を有する任意の適切な尾部基を本明細書で使用でき、例えば、アルカン炭化水素基、ペルフルオロアルキル基、及び／又はポリシロキサン基を使用できる。尾部基は、典型的には、Ｃ₄〜Ｃ₁₀炭化水素であり、例えば直鎖若しくは分枝鎖アルキル又はアリール基である。一実施形態では、尾部は、植物又は石油系油由来の炭化水素である。特定の実施形態では、尾部炭素のうちの１つ以上が、非炭素元素で置換されていてもよい。すなわち、尾部は、１つ以上の非酸素ヘテロ原子が、有機材料の炭化水素鎖の１つ以上の炭素原子を置換し、及び／又は有機材料の他の炭化水素鎖の炭素原子の代わりに作用する有機化合物材料である。例えば、炭化水素尾部基の一部又は全ては、シリコーン鎖又はフルオロカーボン鎖の疎水基によって置換されていてもよい。非炭素原子が炭素原子の代わりに存在する場合、これらの非炭素原子は、炭素鎖長の一部として数えられる。

ＩＩＩ．作用機序
本発明は、従来の工業溶媒と同様の動的表面張力プロファイルを有する濃縮アルカリ溶液を提供する。極端に低い表面張力のために、この「アルカリ溶媒」は、従来のアルカリ溶液よりも大幅に、基材を濡らし、基材内へ浸透し、かつ浸み込む。

科学者に一般に知られているように、水は非常に興味深い材料であり、他の液体で観察される予想挙動パターンを常にたどるとは限らない。水は、特有の挙動を呈し、例えば固体から液体への変換時に密度が増加する。別の興味深い挙動は、異なる環境下における、様々なサイズの水クラスターの形成に関係する。例えば、高いアルカリ濃度溶液では、様々な構成の水クラスターが形成される。水クラスターの存在下での形成は、異なる界面活性剤の性能に影響すると考えられている。

濃縮アルカリ溶液は、希釈水溶液とは著しく異なる構造及び表面張力を有する。理論により限定されることを望むものではないが、革新は、水クラスターの存在下での高アルカリ溶液、例えばＨ₇Ｏ₄ ^-（３Ｈ₂Ｏ・ＯＨ^-）及びＨ₉Ｏ₅ ^-（４Ｈ₂Ｏ・ＯＨ^-）の付加物の構成の理解を伴う。出願人は、驚くべきことに、このようなシステムのために効果的な界面活性剤は、低濃度のアルカリ水性システムで有用な界面活性剤とは異なるであろうことを発見した。

非常に高い苛性溶液濃度では、溶液中に存在する水は、従来の水性溶媒としては振る舞わない。これは、水クラスターとしての水の存在が支配的であることによる。これは、遊離水がほとんど存在しない、高度水クラスター溶媒システムを生じる。

イオン性化合物、例えばアルカリ性水酸化物又は塩が添加される場合、一次水クラスター（primary water cluster）は、部分的に解離したカチオン性メンバー及びアニオン性メンバーの近くで生じる。アニオン性メンバーの近くで一次水クラスターを形成する水分子は、部分負電荷を含む水クラスターである一次δ−水クラスターを形成する。相補的な方法では、一次δ＋水クラスターは、水分子がカチオン性メンバーにごく近接している場所で生じる。一次δ＋水クラスターは、部分正電荷を含む。δ−及びδ＋の一次水クラスターは、反対の部分電荷により、近くに隣接するものとして互いに会合する。

一次水クラスターを構成する水分子の数は、溶液内のイオン性化合物、特にイオン性化合物の構成要素のモル濃度に依存する。また、これらの要因は、一次水クラスターと会合する、近くに引きつけられるヒドロキシルイオンの数にも影響を与えることに注意する。

例えば、理論に束縛されることを望むものではないが、１ＭのＫＯＨについて、ＯＨ−ヒドロキシルと会合する一次δ−水クラスターを構成する水分子の数は、確率的に、４つの水分子を複数含み、場合により、追加の水酸化物又は水分子が、一定の距離でこれに会合していると仮定される。同時に、Ｋ＋カチオン種と会合する一次δ＋水クラスターを構成する水分子の数は、確率的に、７つの水分子を複数含み、場合により、追加の１つ又は２つの水酸化物又は水分子が、一定の距離でこれに会合している。利用可能な水分子が豊富にあるので、二次水クラスターシェル（secondary water cluster shell）が、一次水クラスターの周辺に生じる。１ＭでのＯＨ−及びＫ＋種では、二次シェルは、より多くの水分子を伴う。これらの分子は、一次水クラスターの水分子ほど強固には束縛されない。それでもなお、追加の水分子が残っており、この追加の水分子は、任意の所与の時間において、水クラスターと会合しておらず、そのため自由に周りを動く。具体的に、１ＭのＫＯＨでは、多数の水分子が、ＫＯＨのあらゆる分子のための自由な運動状態に利用可能である。これは、従来の界面活性剤が表面張力を低下させることができず、働きを停止する状況である。

ＫＯＨ溶液の容量モル濃度が増加するほど、水分子の数は減少する。最初に、水分子は、部分的に帯電した一次水クラスターへと移動し続けるであろう。これらのクラスターは、より強固にＫ＋及びＯＨ−イオンと会合する。十分な水分子が残っている場合、少なくとも部分的な二次シェルが生じる。ＫＯＨ容量モル濃度が増加するほど、遊離水分子の数は減少し、完全な二次シェルを生成するために十分な水がなく、非常にわずかな水（ある場合）が自由に動くために利用可能である点まで減少する。この状況では、従来の界面活性剤種は、表面張力の減少を停止するので、働きを停止する。出願人は、異なる種類の界面活性剤が、この環境で働くために必要であることを理解し、この問題への解決策として、本発明を開発した。

水クラスターが支配的な溶液（例えば、高容量モル濃度のイオン性化合物添加により生成される）中で、表面張力を減少させるために、電子不足中心又は電子リッチ中心分子の一方又は両方が有用であることが見出された。前者は、δ−水クラスターと会合して、表面張力を低下させることができ、一方、後者は、δ＋水クラスターと会合して、表面張力を低下させることができる。

出願人は、高濃度アルカリ溶液において、効果的な界面活性剤は、ルイス酸頭部官能基、及び従来の界面活性剤尾部よりも短い尾部（例えば、従来のＣ₁₂〜₁₈界面活性剤尾部に対して、Ｃ₄〜₁₀）を有することを発見した。本明細書の実施例で示されるように、これらの溶液は、高度濃縮アルカリ溶液が利用される様々な領域において、優れた有効性を有する。

理論により限定されることを望むものではないが、４〜５ＭのＫＯＨの範囲で、変曲点に達すると考えられ、これは水の構造が劇的に変化することを示すと考えられる。他のアルカリ溶液も変曲範囲を呈し、この変曲範囲は、存在する具体的なアルカリに依存するであろう。本明細書で使用するとき、変曲点とは、アルカリ界面活性剤組成物の表面張力が、５１ｍｓにおいて、出発アルカリ組成物の表面張力よりも４０ｍＮ（ミリニュートン）下になる点である。表面張力は５１ｍｓにおいて測定され、これは、この時点での測定が、組成物の洗浄能力に強く相関するからである。

出願人は、水クラスターが支配的な環境において、効果的な動的表面張力減少の重要な特徴は、より短い尾部長であることを見出した。例えば、水クラスターが支配的でない（non-water cluster dominate）水溶液で用いられる多くの従来の界面活性剤は、界面活性剤尾部、例えばＣ₁₂又はＣ₁₄尾部を含む、中程度〜長い炭素数の炭素鎖を有する。十分な数の利用可能な遊離水分子がある水溶液では、長い疎水性尾部は、尾部自体を水分子の間に十分に配置して、反発力が過剰にならず、かつ界面活性剤を溶液外に追い出さず、又は他の望ましくない効果を引き起こさないようにできる。しかし、遊離水が周りにほとんど又は全くない、水クラスターが支配的な溶液では、界面活性剤尾部は、部分電荷を有するより大きな水クラスターの周りに、尾部自体を配置するように働かなければならない。これは、より大きな反発力環境であり、従来の炭素尾部長は、表面張力の低下につながらない。しかし、より短い鎖長を用いるこの発明の界面活性剤（したがって、より少ない反発力を有する）は、動的表面張力効果の減少につながることが見出された。

水溶液が固体又は液体と接触する能力、及び表面に広がる能力は、一般に濡れ性と呼ばれ、アルカリ性溶液、特に硬質表面の洗浄では重要な特性である。接触の改善は、高濃度アルカリ溶液の表面張力の減少によって促進され得る。驚くべきことに、高度濃縮アルカリ溶液の表面張力は、これらの非常に特殊な特性を有する界面活性薬剤の使用によって、従来可能であると考えられた表面張力よりも減少し得ることが発見された。これは、アルカリと、意図される対象固体又は液体溶液との接触を改善することにより、アルカリ有効性を押し上げる。接触の改善は、様々な有用な方法、例えば接触、浸透、広がり、透過、又は固体若しくは液体内への、若しくは固体若しくは液体内での拡散の改善で明らかにできる。

ＩＩＩ．方法
本発明は、バイオフィルムに影響される表面を処理するための方法を提供する。一態様では、方法は、影響される表面（affected surface）を、水性アルカリ界面活性剤組成物を含む、又はいくつかの場合には、本質的に水性アルカリ界面活性剤組成物からなる洗浄組成物と接触させる工程を含み、水性アルカリ界面活性剤組成物は、水酸化物の容量モル濃度が２〜９であり、（ａ）アルカリと、（ｂ）４〜１０個の炭素原子（例えば脂肪族）を含む直鎖若しくは分枝鎖の脂肪族又はアリールの炭化水素鎖の末端に位置するルイス酸頭部基を有する界面活性剤と、を含む。本明細書で使用するとき、「処理する」は、バイオフィルムの少なくとも一部を影響される表面から除去すること、又は予防的にバイオフィルムの形成、成長、若しくは再成長を防ぐことを意味する。

本明細書で使用するとき、「影響される表面」は、表面が少なくとも部分的にバイオフィルムで被覆されていること、又はバイオフィルムを展開させる傾向がある表面であること（例えば、バイオフィルムが過去に生じた水性又は湿った環境に存在すること）、又はバイオフィルムの予防が望ましい表面であること（例えば、水性又は湿った環境に存在すること）を意味する。「除去する」は、バイオフィルムの全部又は一部を除去することを含んでもよく、微生物の層を連続して除去することにより、バイオフィルムの厚みを減少させ、下にある更なる層を露出させることを含んでもよい。影響される表面から一度除去されると、離れたバイオフィルム材料を、すすぐこと、流すこと、又は他の方法で、影響される環境（例えば水システム）から移動させることができる。

別の態様では、本発明を使用して、バイオフィルムが表面に蓄積すること、特にバイオフィルムが生じる傾向のある表面に蓄積することを防ぐことができる。本明細書で使用するとき、「防ぐ」は、バイオフィルムの表面での形成又は再形成を予防的に阻害することを意味する。防ぐことは、永続的な又は一時的なバイオフィルム形成の停止を含んでもよく、かつ成長の遅延又は減速を含んでもよい。

典型的な表面は、金属、ステンレス鋼、プラスチック、セラミック、磁器、ゴム、木材、コンクリート、セメント、岩石、大理石、セッコウ、及びガラスからなる材料の群から選択されるものを含んでもよい。

バイオフィルムを処理する方法は、１つ又は複数の処理を伴ってもよい。例えば、バイオフィルム除去のために表面を処理し、続いて１つ以上の先制処理を行い、バイオフィルムのその後の再成長を防いでもよい。更に、処理する方法及び防ぐ方法を同時に実施してもよく、コロニーのある領域からバイオフィルムを除去すること、及びコロニーのない表面での成長（又は新しく洗浄された表面での再成長）を除去することが、同じ工程の一部として行われてもよい。

組成物は、任意の好適な手段により、例えば、灌流（lavage）（例えば、溶液の注入の繰り返しで洗うこと）、噴霧、スプレー、希釈、モップ掛け、注入、ディップ、浸漬、及びこれらの組み合わせにより、影響される表面に接触し得る。接触の後、離れた断片（debris）をシステムから除去してもよい。断片の除去は、任意の好適な手段により達成することができ、この手段は、例えばきれいな液体、例えば水で、流すこと、すすぐこと、排出すること、灌流すること、噴霧すること、スプレーすること、モップを掛けること、ふくこと、すすぐこと、ディップすること、及びこれらの組み合わせを含む。

任意の特定の状況で、効果的にバイオフィルムを処理し、及び／又は防ぐために必要とされるアルカリ界面活性剤洗浄組成物の濃度及び量は、使用される具体的なアルカリ界面活性剤、バイオフィルム汚染のレベル、望ましい処理のレベル、処理される表面の種類（例えば、家庭用、様々な工業用セッティング）、及び洗浄組成物と影響される表面とが接触しているであろう時間の長さ等の要因に依存するであろう。これらの要因の全ては、本開示を考慮して、当業者が決定できる。そのため、任意の所与の表面について必要であるアルカリ界面活性剤の量は、「有効量」であるであろうと言うことができる。本明細書で使用するとき、「有効量」は、特定の条件の組で、望ましいレベルの処理を達成するために必要であるアルカリ界面活性剤洗浄溶液の量（すなわち、濃度、分量）である。

ＩＶ．組成物形態及び使用
本発明は、基材を処理するための方法を提供する。一態様では、方法は、基材を、水性アルカリ界面活性剤組成物を含む、又はいくつかの場合には、本質的に水性アルカリ界面活性剤組成物からなる組成物と接触させる工程を含み、水性アルカリ界面活性剤組成物は、水酸化物の容量モル濃度が２〜９であり、（ａ）アルカリと、（ｂ）４〜１０個の炭素原子（例えば脂肪族）を含む直鎖若しくは分枝鎖の脂肪族又はアリールの炭化水素鎖の末端に位置するルイス酸頭部基を有する界面活性剤と、を含む。

本明細書で使用するとき、「処理する」は、基材に影響を与えて、望ましい変化又は変換を生じさせることを意味する。濃縮アルカリ溶液が典型的に使用される任意の好適なプロセスで、組成物を使用できる。組成物の使用により、アルカリ溶液と接触される表面との間の表面張力がより減少した、より効果的なプロセスとなる。一態様では、本発明は、基材を、有効量の本発明の記載される組成物と接触させる工程を含む、基材を処理する方法を提供する。

組成物は、任意の好適な手段により、例えば、灌流（例えば、溶液の注入の繰り返しで洗うこと）、噴霧、スプレー、希釈、モップ掛け、注入、ディップ、浸漬、及びこれらの組み合わせにより、基材に接触できる。適切な場合、接触の後、任意の好適な手段によりアルカリ界面活性剤組成物を除去してもよく、この手段は、例えばきれいな液体、例えば水で、流すこと、すすぐこと、排出すること、灌流すること、噴霧すること、スプレーすること、モップを掛けること、ふくこと、すすぐこと、ディップすること、及びこれらの組み合わせを含む。

処理される基材は、任意の好適な材料から作製されてもよく、この材料は、限定するものではないが、金属、ステンレス鋼、プラスチック、セラミック、磁器、ゴム、木材、コンクリート、セメント、岩石、大理石、セッコウ、及びガラスを含む。基材の典型的な例は、洗浄又は改質の必要がある表面、及び物品の製造で使用される構成要素を含む。本明細書で使用するとき、「構成要素（component）」は、物品を製造する過程で、アルカリ界面活性剤と接触する物品の部品、部分、又は成分を意味する。例えば、１つ以上の工程でアルカリ界面活性剤を利用する金属製造方法は、少なくとも１つの金属構成要素を含むであろう。なぜなら、アルカリ界面活性剤は、完成した金属自体と接触するのではなく、作製過程で使用される材料と接触するからである。

効果的に所与の基材を処理するために必要であるアルカリ界面活性剤の濃度及び量は、使用される具体的なアルカリ界面活性剤、処理される基材の種類、及び望ましい処理のレベル等の要因に依存するであろう。これらの要因の全ては、本開示を考慮して、当業者が決定できる。そのため、任意の基材について必要であるアルカリ界面活性剤の量は、「有効量」であるであろうと言うことができる。本明細書で使用するとき、「有効量」は、特定の用途で、望ましいレベルの処理を達成するために必要であるアルカリ界面活性剤溶液の量（すなわち、濃度、分量）である。

組成物は任意の好適な形態であってよい。例えば、製品形態は、液体、ゲル、ペースト、及び懸濁液、並びに濃縮物等の形態を含んでもよい。このような製品及び濃縮物は、少ない投与量（例えば家庭用）から多い投与量（例えば工業洗浄用）までの範囲の様々なコンテナ、容器、タンク、又はパッケージに収容され、配置されてもよい（例えば、基材に放出され、付着してもよい）。かかるコンテナは、再使用可能（例えば工場タンク）であっても、使い捨て（例えば小さなボトル又はパウチ）であってもよい。コンテナは、１回の使用又は複数回の使用のために十分な製品を収容し得る。組成物は、完全に配合されたすぐに使用できる状態の製品であってもよく、又は使用前に調製を必要としてもよい。例えば、組成物は、組成物成分及び調製のための指示を含むキットの形態であってもよく、又はコンテナ内若しくはコンテナ外のいずれかで希釈するための濃縮物であってもよい。

組成物は、任意選択で、任意の好適な補助成分、例えば、このような組成物で使用するために当該技術分野において既知の補助成分を含んでもよい。例えば、水酸化ナトリウム系洗剤は、多くの場合、防錆剤及び消泡剤を含む。

組成物は、広範囲の環境（例えば、工業、商業、オフィス、家庭、及び車両）において、様々な用途（例えば、洗浄、製造、及び製品配合）で有用であってもよい。典型的な使用は、限定するものではないが、強力な工業洗浄、化学的パルプ化、シルケット加工、金属加工（例えば、生産、金属エッチング及び改質）、皮革加工、食品加工、及びパーソナルケア製品製造、及びこのようなパーソナルケア製品を利用する方法／用途を含む。これらの使用のいくつかは、下記で更に議論される。

洗浄：組成物は、改善された溶解性、濡れ性、及び洗浄能力を提供し、グリース、油、脂肪、及び蛋白質系付着物を溶解させることができるので、頑固な汚れ及びバイオフィルムの除去を含む、改善された洗浄方法に特に適する。洗浄剤は、所望により、広く、除去剤、剥離剤、脱脂剤、消毒剤、洗剤、石鹸、洗浄薬剤の形態、又は任意の他の適切な形態であってもよい。アルカリ界面活性剤組成物での洗浄に適する基材は、様々なシステムで見出される基材、例えば工業、海洋、自動車、及び家庭環境の基材を含み得る。

工業システムは、冷却水システム、熱交換器、パルプ及び紙製造、食品加工システム、金属加工、写真加工、逆浸透膜、水処理、流路、タービン、ソーラーパネル、加圧水型反応器（pressurized water reactor）、噴射及びスプレーノズル、蒸気発生器、プロセス設備、二次油回収注入井（secondary oil recovery injection well）、並びに配管（例えば飲料水）を含み得る。組成物はまた、エンジン及び機械用のグリース及び油洗浄剤、印刷版／シリンダのインク及びワニス除去剤、並びに部品脱脂剤としても使用できる。海洋システムは、パイプライン（例えば海底油及びガス工業のパイプライン）、海底油田掘削装置、及び船体を含み得る。家庭用システムは、水泳プール、トイレ、家庭用排水設備、及び他の家庭用表面、例えばカット面（cutting surface）、シンク、カウンター、シャワー及び浴室表面、花瓶、ペットフード／水用ボウル、装飾用の水の造園（landscaping）（例えば噴水、池）、並びに鳥用水盤（bird bath）で見出される表面を含む。また、組成物は、オーブン洗浄剤、グリル洗浄剤（例えばグリル表面、機器、用品）、ステンレス鋼及びガラス耐熱皿の脱脂剤、ワニス及び塗料剥離剤、舗装タール除去剤、デッキ洗浄剤；家具洗浄剤、ホイールカバー洗浄剤；飛行機、ボート、トラック、自動車、又はオートバイ表面洗浄剤；窓洗浄剤；パーソナルケア組成物；ネイルポリッシュ除去剤；接着テープ除去剤、並びにグルー除去剤としても利用できる。

化学的パルプ化：水酸化ナトリウムは、紙を生産するための木材又は再生繊維のパルプ化において、広く使用されている。亜硫酸ナトリウムと共に、ＮａＯＨは、クラフト法において、リグニンをセルロース繊維から分離するために使用される白液溶液のキーとなる構成要素である。ＮａＯＨは、パルプ化方法で生じる褐色パルプを漂白する過程のいくつかのその後の段階でも、キーとなる役割を果たす。これらの段階は、酸素脱リグニン、酸化抽出、及び単純な抽出を含み、これらは全て、段階の最後においてｐＨ＞１０．５の強アルカリ性環境を必要とする。

シルケット加工：シルケット加工は、綿（又は他のセルロース繊維）を高濃度の水酸化ナトリウム（又は他の金属水酸化物）で処理して、染色性、化学反応性、寸法安定性、引張強度、光沢、及び／又は滑らかさを改善する方法である。アルカリは綿繊維に浸透し、セルロース結晶構造をセルロース１からセルロース２に転換する。

金属生産のためのバイヤー法：バイヤー法では、水酸化ナトリウムがアルミナ含有鉱石（ボーキサイト）の精製で使用され、アルミナ（酸化アルミニウム）が生産される。アルミナは、電解ホール・エループロセスによってアルミニウム金属を生産するために使用される原料である。アルミナは両性であるので、水酸化ナトリウムに溶解し、高ｐＨでより不溶性の不純物、例えば酸化鉄を高アルカリ性の赤泥の形態で残す。他の両性金属は亜鉛及び鉛であり、これらは濃縮水酸化ナトリウム溶液に溶解して、それぞれ亜鉛酸ナトリウム及び鉛酸ナトリウムをもたらす。

アルミニウム（金属）表面エッチング及び改質：強塩基はアルミニウムを攻撃（attack）する。水酸化ナトリウムは、アルミニウム及び水と反応して、水素ガスを放出する。アルミニウムは酸素原子を水酸化ナトリウム（ＮａＯＨ）から取り、これは次に酸素原子を水から取って、２つの水素原子を放出する。そのため、反応は水素ガス及びアルミン酸ナトリウムを生じる。この反応では、水酸化ナトリウムは、溶液をアルカリ性にするための薬剤として作用し、アルミニウムが溶解できるようにする。この反応は、エッチング、陽極酸化の除去、又は磨かれた表面をサテン状仕上げに転換するために有用であり得るが、陽極酸化又はアロダイニング（alodining）等の更なる不動態化をしなければ、表面は、通常の使用条件又は厳しい大気条件のいずれかで劣化する。

皮革加工：ＫＯＨのような攻撃的な（aggressive）塩基は、毛幹の角皮を損傷するので、水酸化カリウムは、獣皮から毛を除去するのを化学的に補助するために使用される。獣皮をＫＯＨ及び水の溶液に数時間浸して、なめし加工の脱毛段階の準備をする。

大規模プロセスを含む、食品の調理：水酸化ナトリウムの食品使用は、果物及び野菜の洗浄及び化学的皮むき（chemical peeling）、チョコレート及びココア加工、キャラメル色生産、鳥肉の湯はぎ（scalding）、清涼飲料加工、及びアイスクリームの増粘を含む。オリーブは、多くの場合、柔軟化のために、水酸化ナトリウムに浸漬される。食品使用はまた、ルーテフィスク（lutefisk）、ひき割りトウモロコシ（hominy）、ひき割りトウモロコシの粥（hominy grits）、及びプレッツェルの調理を含んでもよい。

排水設備洗浄剤：アルカリは、グリースを溶解させて、水溶性生成物を生じさせる。また、アルカリは、蛋白質、例えば送水管を閉塞し得る毛髪に見出される蛋白質を加水分解する。

パーソナルビューティケア：水酸化カリウムは、多くの場合、マニキュア処理で使用される化学的「角皮除去剤（cuticle remover）」の主活性成分である。プレシェービング製品及びいくつかのシェービングクリームは、毛の角皮を強引に開かせるため、及び吸湿性薬剤として作用して、水を引きつけ、強引に毛幹内に押し込むために水酸化カリウムを含み、これは毛を更に損傷する。この弱まった状態では、毛は、より容易にかみそりの刃で切断される。他の使用は、毛髪を真っ直ぐにするための化学的縮毛矯正剤、脱毛剤、及び毛髪をカールさせるためのパーマウェーブ製品を含む。

分析方法
動的界面張力
液体の動的界面張力は、張力計の使用により決定され得る。張力計は、泡圧法に従って、液体の動的界面張力を測定し得る。泡圧法は、空気等のガスを、分析される液体に噴射することを含む。ガスは、液体内に浸されたキャピラリを通じて液体に入る。ガスと液体との間の圧力の差異が、いくつかのガス流速で記録される。それぞれの流速で、泡を形成するために必要とされる圧力の差異は、下記に再現されるヤング・ラプラスの式により、液体の表面張力に比例する：
σ＝（Δｐ・ｄ）／４
（式中、Δｐは、気泡内部と液体内の気泡外部との間の圧力差異（ニュートン／平方メートル（Ｎ／ｍ²））であり、ｄは、キャピラリの直径（メートル（ｍ））であり、σは、液体の表面張力（ニュートン／メートル（Ｎ／ｍ））である）。液体の動的表面張力は、それぞれの流速について、ヤング・ラプラスの式を使用してそれぞれのガス流速について計算される。泡寿命は、それぞれの泡の形成の間で経過する時間に等しく、それぞれのガス流速について記録される。計算される動的表面張力の値を、泡寿命に対してプロットする。

液体の動的表面張力を測定する方法は、一般に、（１）張力計を較正する工程と、（２）張力計のキャピラリを洗浄する工程と、（３）液体の動的表面張力及び泡寿命を、張力計で測定する工程と、を含んでもよい。液体の動的表面張力を張力計で測定する方法は、例えば、一般に米国材料試験協会規格ＡＳＴＭ Ｄ３８２５−０９に従ってもよい。

ＳＩＴＡ ｓｃｉｅｎｃｅ ｌｉｎｅ ｔ６０張力計（ＳＩＴＡ Ｍｅｓｓｅｔｅｃｈｎｉｋ ＧｍｂＨ（Ｄｒｅｓｄｅｎ，Ｇｅｒｍａｎｙ）から入手可能）を使用して、電解質溶液等の液体の動的表面張力を測定し得る。ｔ６０張力計を、ＳＩＴＡ Ｍｅｓｓｅｔｅｃｈｎｉｋの指示に従って、較正モードの張力計で較正してもよい（ＳＩＴＡ ｓｃｉｅｎｃｅ ｌｉｎｅ ｔ６０ Ｍａｎｕａｌ，ｐ．４，Ｓｅｃｔｉｏｎ １２．１を参照のこと）。較正は、張力計のキャピラリチューブの先端を、ガラス容器、例えば５０ｍＬビーカーに保持された約２５ｍＬの脱イオン化（ＤＩ）水に入れることにより完了する。キャピラリチューブの先端は、張力計の温度プローブの印により示される製造業者の推奨深さまで、溶液中に延ばされるべきである。ＤＩ水の温度は、約２０℃〜約３０℃とすべきである。

その後、ｔ６０張力計を、ＳＩＴＡ Ｍｅｓｓｅｔｅｃｈｎｉｋの指示に従って、洗浄モードの張力計で洗浄してもよい（同書ｐ．２０，Ｓｅｃｔｉｏｎ １２．４を参照のこと）。キャピラリチューブを最初にＤＩ水ですすいでもよい。洗浄は、張力計のキャピラリチューブの先端を、ガラス容器、例えば５０ｍＬビーカーに保持された約２５ｍＬの脱イオン化（ＤＩ）水に入れることにより完了する。キャピラリチューブの先端は、張力計の温度プローブの印により示される製造業者の推奨深さまで、溶液中に延ばされるべきである。ＤＩ水の温度は、約２０℃〜約３０℃とすべきである。空気を速やかに、張力計のキャピラリチューブを通じて、約２分間発泡させる。

その後、ｔ６０張力計を使用して、分析される液体溶液の動的表面張力を得てもよい。ＳＩＴＡ Ｍｅｓｓｅｔｅｃｈｎｉｋの指示に従って、自動測定モードの張力計で、データを得てもよい（同書ｐ．１８，Ｓｅｃｔｉｏｎ １２．３を参照のこと）。自動測定は、張力計のキャピラリチューブの先端を、ガラス容器、例えば５０ｍＬビーカーに保持された約２５ｍＬの液体溶液に入れることにより完了する。キャピラリチューブの先端は、張力計の温度プローブの印により示される製造業者の推奨深さまで、溶液中に延ばされるべきである。分析される溶液の温度は、約２０℃〜約３０℃とすべきである。自動測定は、約３０ミリ秒（「ｍｓ」）〜約１０秒（「ｓ」）の範囲の泡寿命を対象としてもよい。この時、泡寿命の範囲にわたって分析される、液体溶液の動的表面張力を記録してもよい。本発明の目的のために、動的表面張力は、温度約２５℃で、泡寿命５１ｍｓで測定される。

明示的に、又は文脈のいずれかにより特に記載のない限り、用語「表面張力」は、本明細書で使用するとき、動的表面張力を指す。

（実施例１）
ＫＯＨの水溶液を、表１に示す様々な容量モル濃度（Ｍ）で調製した。それぞれの溶液の（５１ｍｓにおける）動的表面張力を、本明細書で明記される分析方法に従って測定した。ＫＯＨ濃度対測定された表面張力をプロットした（図１）。このプロットは、水性アルカリ溶液の表面張力が、アルカリ濃度の増加と共に増加する傾向があることを示す。

（実施例２）
様々な濃度のＫＯＨ、及び１．５％のブチルボロン酸（Ｃ₄）又は１．５％のＡｍｐｈｏｔｅｒｉｃ−１６界面活性剤（Ｃ₁₆）のいずれか一方を含む水性アルカリ界面活性剤組成物を、下記の表２及び表３に示すように調製した。それぞれの溶液の（５１ｍｓにおける）動的表面張力を、本明細書で明記される分析方法に従って測定した。ＫＯＨ濃度対表面張力を、図２のようにプロットした。

（実施例３）
下記の表４、表５、及び表６に示すように、同じ同族列（すなわち、尾部長を除き同じ化学構造）の３種の異なるＮ，Ｎ’−ジメチルアミンオキシド界面活性剤を使用して、２５００ｐｐｍの界面活性剤及び様々な濃度のＫＯＨを有する水性アルカリ界面活性剤組成物を作製した。それぞれのアルカリ界面活性剤組成物について、ＫＯＨ濃度対（５１ｍｓにおける）動的表面張力を図３のようにプロットした。この図に示されるように、より短い尾部のＣ₈のＮ，Ｎ’−ジメチルアミンオキシド界面活性剤は、希薄濃度のＫＯＨ（＜１．５〜２．０Ｍ）で、表面張力を減少させないか、又はほとんど減少させないが、より長いＣ₁₄及びＣ₁₂尾部は、表面張力を多少減少させる。しかし、ＫＯＨ濃度が増加すると、Ｃ_14/12尾部のＮ，Ｎ’−ジメチルアミンオキシド界面活性剤では、表面張力が増加するのに対し、より短鎖のＣ₈では、表面張力が著しく減少する。更なる注意として、Ｃ₁₂及びＣ₁₄は、５Ｍを超えるＫＯＨ溶液に可溶性ではなく、一方でＣ₈は、このような限界を有しない。

（実施例４）
アルカリ界面活性剤洗浄組成物の調製
４つの別個の濃度のＫＯＨ（１Ｍ、３Ｍ、５Ｍ及び８．７Ｍ）を、４５％のＫＯＨ_(aq)（１１．６３Ｍ）原液から調製した。１ＭのＫＯＨ（３．８６％）：１００ｍＬのメスフラスコに、１５ｍＬの脱イオン水を入れた後、８．６０ｍＬの４５％のＫＯＨ原液をゆっくりと添加した。この均質な溶液に、１．６６グラム（９．６０ｍｍｏｌ）のＮ，Ｎ−ジメチル−Ｎ−オクチルアミンオキシド及び０．３３グラム（３．２４ｍｍｏｌ）のブチルボロン酸を添加した。生じた溶液を１００ｍＬまで希釈した。

（実施例５）
表７に示すように、３つの異なるＫＯＨ濃度で、３つの異なるアルカリ界面活性剤溶液を、５００ｍＬメスフラスコに、８．９ＭのＫＯＨの原液から調製した。

汚れたステンレス鋼グリル網（grill grate）であって、汚れの大部分が、酸化及び重合したグリース及び脂肪と、炭化した蛋白質及び炭水化物残留物との混合物から構成されるグリル網を、ブラシ、スプレーあるいは他の方法でグリル網をアルカリ溶液浴に浸すことにより、アルカリ界面活性剤溶液に曝露し、数分間の接触の後に、優しくこすり、水できれいにすすいだ。

本明細書に開示される寸法及び値は、記載される正確な数値に厳密に限られるとして理解されるべきではない。むしろ、特に断らない限り、それぞれのそのような寸法は、記載される値とその値の周辺の機能的に同等の範囲と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。

本明細書で引用されているあらゆる文献は、あらゆる相互参照特許又は関連特許を含め、明示的に除外されたり、別段に限定されたりしている場合を除き、その全体が参照により本明細書に組み込まれる。いかなる文献の引用も、本明細書中で開示又は特許請求される任意の発明に対する先行技術であるとはみなされず、あるいはそれを単独で又は他の任意の参考文献（単数又は複数）と組み合わせたときに、そのような発明全てを教示、示唆、又は開示するとはみなされない。更に、本文書における用語の任意の意味又は定義が、参照することによって組み込まれた文書内の同じ用語の意味又は定義と矛盾する範囲において、本文書におけるその用語に与えられた意味又は定義が適用されるものとする。

以上、本発明の特定の実施形態を図示、説明したが、本発明の趣旨及び範囲から逸脱することなく他の様々な変更及び改変を実施することが可能である点は当業者には自明であろう。したがって、本発明の範囲内に含まれるそのような全ての変更及び修正は、添付の特許請求の範囲にて網羅することが意図される。

Claims (9)

1. 基材を、水酸化物の容量モル濃度が２〜９であり、
   （ａ）アルカリと、
   （ｂ）４〜１０個の脂肪族炭素原子を含む直鎖若しくは分枝鎖の脂肪族又はアリール炭化水素鎖の末端に位置するルイス酸頭部基を有する界面活性剤と、
   を含む、有効量の水性アルカリ界面活性剤組成物と接触させる工程を含む、処理方法。
2. 前記ルイス酸頭部基が、ボロン酸基、アミンオキシド基、ホスフィンオキシド基、スルホン酸基、スルタイン基、又はカルボン酸基からなる群から選択される、請求項１に記載の処理方法。
3. 前記アルカリ界面活性剤が、ボロン酸、ブチルボロン酸、ペンチルボロン酸、ヘキシルボロン酸、イソブチルボロン酸、アミンオキシド、オクチルジメチルアミンオキシド、ホスフィンオキシド、ヘキシルジメチルホスフィンオキシド、オクチルジメチルホスフィンオキシド、デシルジメチルホスフィンオキシド、スルホン酸、オクチルスルホン酸、デシルスルホン酸、スルタイン、アルキルヒドロキシプロピルスルタイン、カルボン酸、ヘキシルカルボン酸、オクチルカルボン酸、及びこれらの混合物からなる群から選択される、請求項１又は２に記載の処理方法。
4. 前記アルカリがアルカリ金属塩であり、好ましくは、前記アルカリ金属塩が、水酸化カリウム（ＫＯＨ）、水酸化バリウム（Ｂａ（ＯＨ）２）、水酸化セシウム（ＣｓＯＨ）、水酸化ナトリウム（ＮａＯＨ）、水酸化ストロンチウム（Ｓｒ（ＯＨ）２）、水酸化カルシウム（Ｃａ（ＯＨ）２）、水酸化リチウム（ＬｉＯＨ）、水酸化ルビジウム（ＲｂＯＨ）、及びこれらの組み合わせからなる群から選択される、請求項１〜３のいずれか一項に記載の処理方法。
5. 前記アルカリが非金属塩基であり、好ましくは、前記非金属塩基がアンモニウムヒドロキシド又はアルキル置換されたアンモニウムヒドロキシドを含み、好ましくは前記アルキル置換されたアンモニウムヒドロキシドが、テトラメチルアンモニウムヒドロキシド、トリメチルアンモニウムヒドロキシド、トリブチルアンモニウムヒドロキシド、テトラブチルアンモニウムヒドロキシド、及びこれらの組み合わせからなる群から選択される、請求項１〜３のいずれか一項に記載の処理方法。
6. 前記ルイス酸頭部基の第一原子は、ポーリング電気陰性度の値が２〜４であり、好ましくは前記第一原子が、Ｂ、Ｎ、Ｐ、Ｓ、Ｃｌ、Ａｓ、Ｓｅ、Ｂｒ、Ｔｅ、Ｉ、Ｐｏ、Ａｔ、Ｒｕ、Ｒｈ、Ｐｄ、Ｏｓ、Ｉｒ、Ｐｔ、Ａｇ、及びＡｕからなる群から選択され、より好ましくは、前記第一原子が、Ｂ、Ｎ、Ｐ、Ｓ、Ｃｌ、Ｓｅ、Ｂｒ、及びＩからなる群から選択される、請求項１〜５のいずれか一項に記載の処理方法。
7. 前記処理プロセスが、洗浄、化学的パルプ化、シルケット加工、金属加工、皮革加工、食品加工、及びパーソナルビューティケアからなる群から選択される、請求項１〜６のいずれか一項に記載の処理方法。
8. 前記処理方法が、
   （ｉ）洗浄であって、前記基材が、冷却水システム、熱交換器、写真加工構成要素、逆浸透膜、流路、タービン、ソーラーパネル、加圧水型反応器、噴射及びスプレーノズル、蒸気発生器、油回収注入井、配管、エンジン、機械、印刷版／シリンダに存在するインク及びワニス、自動車部品、機械部品、パイプライン、海底油田掘削装置、船体、水泳プール、トイレ、家庭用排水設備、家庭用食品調理面、シンク、カウンター、シャワー及び浴室表面、花瓶、ペットフード／水用ボウル、装飾用の水の造園、鳥用水盤、オーブン、グリル、グリル用品、ステンレス鋼、ガラス製耐熱皿、ワニス又は塗料で被覆された表面、舗装タール、デッキ、家具、ホイールカバー、飛行機、ボート、トラック、自動車、オートバイ、窓、ネイルポリッシュで被覆された表面、テープ接着剤により被覆された表面、並びにグルーで被覆された表面からなる群から選択される、洗浄、
   （ｉｉ）化学的パルプ化であって、前記基材が、木材、セルロース繊維、及びパルプからなる群から選択される、化学的パルプ化、
   （ｉｉｉ）シルケット加工であって、前記基材が綿である、シルケット加工、
   （ｉｖ）金属製造、表面エッチング、及び表面改質からなる群から選択される金属加工であって、前記基材が金属である、金属加工、
   （ｖ）皮革加工であって、前記基材が獣皮である、皮革加工、
   （ｖｉ）食品加工であって、前記基材が、果物、野菜、チョコレート構成要素、ココア構成要素、キャラメル構成要素、鳥肉、清涼飲料構成要素、アイスクリーム構成要素、オリーブ、ルーテフィスク構成要素、コーン、及びプレッツェル構成要素からなる群から選択される、食品加工、並びに
   （ｖｉｉ）パーソナルビューティケアであって、前記基材が、角皮及び毛髪からなる群から選択される、パーソナルビューティケア、
   から選択される、請求項７に記載の処理方法。
9. 前記基材が、金属、ステンレス鋼、プラスチック、セラミック、磁器、ゴム、木材、コンクリート、セメント、岩石、大理石、セッコウ、及びガラスからなる材料の群から選択される、請求項１〜６のいずれか一項に記載の処理方法。

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