TWI803985B - 工業及機構清潔泡沫控制劑 - Google Patents
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Abstract
本發明提供一種泡沫控制劑及藉由使用泡沫控制劑控制工業及機構（I&I）清潔劑之泡沫的方法，其中該試劑包含至少支鏈醇。
Description
實施例係關於一種泡沫控制劑及控制工業及機構（I&I）清潔之泡沫的方法，其中該試劑包含至少支鏈醇。
工業及機構（I&I）清潔劑欲用於清潔機構、倉庫及工業設施。界面活性劑廣泛用於提供有助於移除污物之滲透、濕潤及乳化功效。在清潔操作期間，大多數界面活性劑產生泡沫，因為其表面活性使液體系統中的空氣穩定。舉例而言，工業及機構清潔劑中具有良好清潔力之陰離子及非離子界面活性劑通常為發泡材料。另外，此區域之清潔可能需要包括超音波、高壓噴灑及強力混合之各種操作，此需要針對發泡材料之強力泡沫控制能力。因此，在多數情況下，由於沖洗能力降低及/或引起漫溢及產品浪費之溢出，發泡並非所需的。慣例為添加使發泡問題降至最低之泡沫控制劑。泡沫控制劑包括消泡劑及/或防泡沫劑。防泡沬劑經設計以防止泡沫，而消泡劑消除現有泡沫。
對於I&I清潔應用，一類泡沫控制劑包括由環氧乙烷、環氧丙烷及/或環氧丁烷構成之嵌段共聚物。此等類型之產品咸信為有效的，因為其在提高之溫度下不可溶於溶液中。此不可溶性造成系統之表面張力增加，此導致泡沫塌陷。另一類泡沫控制劑包括聚二甲基矽氧烷（PDMS）材料。PDMS聚合物為有效的，因為其具有低表面張力，且亦高度不溶於水。隨著在泡沫上方擴散，PDMS取代界面活性劑分子且因此使片層變薄，導致泡沫不穩定及塌陷。
隨著愈來愈關注於低溫清潔製程以節省能量及資源，低溫下之泡沫控制已成為產品開發中之重要態樣。例如包括利用人工用盤碟洗滌劑進行預洗滌之常見商業洗碟程序通常含有高度發泡陰離子界面活性劑。來自預洗滌步驟之界面活性劑殘餘物接著可能被帶入洗碟機中且引起槽中之泡沫溢出。目前，通常將嵌段共聚物或聚二甲基矽氧烷（PDMS）材料添加至界面活性劑配方中以抑制此泡沫且幫助減少溢出量。然而，嵌段共聚物之效能並不能令人滿意且更糟，而PDMS在商用洗碟機之內表面上具有嚴重膠凝問題。
出於所有此等原因及更多原因，需要一種泡沫控制劑及控制工業清潔之泡沫的方法。
實施例係關於一種泡沫控制劑及控制工業清潔之泡沫的方法，其中該試劑包含至少支鏈醇。
本發明係關於一種用於工業及機構（I&I）清潔劑之泡沫控制劑。如先前所論述，環氧乙烷、環氧丙烷及/或環氧丁烷為常用泡沫控制劑。本發明詳述支鏈醇以何種出乎意料之程度顯示具有優良泡沫控制效能。此效能在泡沫控制層面比甚至烷氧基化共聚物（聚乙二醇，二醇及三醇兩者作為引發劑）更佳，其使得此等材料能夠在工業及機構（I&I）清潔應用中用作泡沫控制劑。支鏈醇可為2-烷基-1-烷醇（亦稱為格爾伯特（Guerbet）醇），且較佳為2-乙基己醇（2-EH）及2-丙基庚醇（2-PH）。此等醇可經由對應醛之醇醛縮合或自一級直鏈醇之格爾伯特反應合成。亦可利用其他生產方法。
目前揭示之抗泡沫劑的通用結構如下：
其中x為2至14之整數且R為具有1-14個碳原子之烷基。
泡沫控制劑亦可描述為包含經2-烷基取代之C8-C32醇。醇可主要為一種異構體（＞95 wt.%）或醇之混合物，其可藉由醛之混合物之醇醛縮合產生或經由格爾伯特反應自醇之混合物產生。
在一些實施例中，包括2-乙基己醇及2-丙基庚醇之C8-C32格爾伯特醇及由丁醛與戊醛之醇醛縮合產生之C8、C9及C10醇之混合物較佳。
經調配泡沫控制劑中之格爾伯特醇之濃度在0.01%至100%範圍內，較佳，在用作抗泡沫劑時在30%至100%範圍內且在用作消泡劑時在0.01%至25%範圍內。格爾伯特醇可呈固體或液體形式，較佳為液體。若其為固體，則可將材料溶解或分散於溶劑中。該泡沫控制劑可為水溶液或基於有機溶劑之溶液。用於工業及機構（I&I）清潔劑之該泡沫控制劑之使用劑量在一定範圍內變化。此用於清潔劑之泡沫控制劑之使用劑量在0.01%至5%範圍內，較佳在0.1%至1%範圍內。
其他泡沫控制劑（例如，由環氧乙烷、環氧丙烷及/或環氧丁烷構成之共聚物，無規或嵌段）或其他疏水性材料（諸如蠟、油或二氧化矽）亦可與支鏈格爾伯特醇一起添加。聚矽氧可與2-烷基醇結合使用。亦可使用界面活性劑，尤其醇之烷氧基化物。使用支鏈醇作為泡沫控制劑可為基於水的或基於油的。
本發明所揭示之新型泡沫控制劑可呈固體或液體形式。若其為固體，則可將材料溶解或分散於溶劑中，之後用作泡沫控制劑。咸信本發明所揭示之試劑在所有常用工業清潔劑存在下起作用。
化學試劑可用於防泡沫劑或消泡劑調配物中。防泡沫劑調配物藉由聚乙二醇、酯、聚矽氧、溶劑、水及/或其他化學物質之混合物獲得，該混合物位於氣泡的氣-液界面中從而避免泡沫形成。亦可使用基於嵌段共聚物之其他兩親性化學物質。在消泡調配物中，除上文所提及之產品以外，其亦可使用植物油、礦物油、蠟及其他油性試劑。
泡沫控制劑中所含有之視情況選用之界面活性劑或乳化劑經選擇以適合於改良泡沫控制劑與原料之相容性或與支鏈醇之組合物形成乳液。視情況選用之界面活性劑或乳化劑之量在支鏈醇之組合物之0.1-30重量%範圍內。
視情況選用之界面活性劑或乳化劑可為陰離子、陽離子或非離子的。適合陰離子界面活性劑或乳化劑之實例為鹼金屬、銨及胺皂；此類皂之脂肪酸部分含有較佳至少10個碳原子。皂亦可「原位」形成；換言之，脂肪酸可添加至油相且鹼性材料可添加至水相。
適合陰離子界面活性劑或乳化劑之其他實例為烷基-芳基磺酸之鹼金屬鹽、二烷基磺基丁二酸鈉、硫酸化或磺化油（例如硫酸化蓖麻油）；磺化牛脂及短鏈石油磺酸之鹼金屬鹽。
適合陽離子界面活性劑或乳化劑為長鏈一級胺、二級胺或三級胺之鹽，諸如油醯胺乙酸鹽、十六胺乙酸鹽、二十二胺乳酸鹽、胺乙基-胺乙基硬脂醯胺乙酸鹽、二月桂醯基三伸乙基四胺二乙酸鹽、1-胺乙基-2-十七烯基咪唑啉乙酸鹽；及四級鹽，諸如溴化十六烷基吡錠、十六基乙基氯化嗎福啉鎓及二乙基二十二烷基氯化銨。
適合非離子界面活性劑或乳化劑之實例為高級脂肪醇與環氧乙烷之縮合產物，諸如油醇與10個環氧乙烷單元之反應產物；烷基酚與環氧乙烷之縮合產物，諸如異辛基苯酚與12個環氧乙烷單元之反應產物；高級脂肪酸醯胺與5個或更多個環氧乙烷單元之縮合產物；長鏈脂肪酸之聚乙二醇酯，諸如單棕櫚酸四甘醇酯、單月桂酸六甘醇酯、單硬脂酸九甘醇酯、二油酸九甘醇酯、單花生酸十三甘醇酯、單山崳酸二十三甘醇酯、二山崳酸二十三甘醇酯；多元醇部分高級脂肪酸酯，諸如三硬脂酸脫水山梨糖醇酯；多元醇部分高級脂肪酸酯與其內部酸酐（甘露糖醇-酐，稱為甘露糖酯（Mannitan），及山梨糖醇-酐，稱為山梨醇酐（Sorbitan））之環氧乙烷縮合產物，諸如單棕櫚酸甘油酯與10分子環氧乙烷反應、單油酸新戊四醇酯與12分子環氧乙烷反應、單硬脂酸山梨糖醇酯與10-15分子環氧乙烷反應、甘露糖酯單棕櫚酸酯（mannitan monopalmitate）與10-15分子環氧乙烷反應之縮合產物；其中一個羥基經高級脂肪酸酯化且另一個羥基經低分子醇醚化之長鏈聚乙二醇，諸如單硬脂酸甲氧基聚乙二醇(550)酯（550意謂聚乙二醇醚之平均分子量）。可使用此等界面活性劑中之兩者或多於兩者之組合；例如陽離子可與非離子摻合或陰離子可與非離子摻合。
泡沫控制劑可進一步包含一或多種添加劑。添加劑之實例包括環氧乙烷/環氧丙烷嵌段共聚物、環氧丁烷/環氧丙烷嵌段共聚物、環氧乙烷/環氧丁烷嵌段共聚物、蠟或基於聚矽氧之材料。對於其中界面活性劑在清潔步驟中引起發泡之其他清潔應用，可使用至多C32的經2-烷基取代之高級醇。
I&I清潔可包括（但不限於）金屬清潔、食品及飲料工業清潔、運輸清潔、保潔（janitorial）清潔、商業洗衣、浴室/廚房清潔及洗碟、醫療裝置清潔、電子裝置清潔等。清潔化學物質可用以清潔硬表面及/或軟表面。
實例
測試本發明所揭示之泡沫控制劑及其他物質之功效的實驗可如下進行。
測試1-界面活性劑溶液中之泡沫控制效能
將2-丙基庚醇、2-乙基己醇及比較實例添加至發泡材料之水溶液中以形成含有0.1%發泡介質及0.1%泡沫控制劑之溶液。亦製備僅具有0.1%發泡材料之空白樣品。實例1及其他發泡樣品之細節可見於下表1及表2中。
表1-所測試之調配物
表2-發泡樣品
| 實例 | 描述 | 來源 |
| 實例1 | 2-丙基庚醇（2-PH，C10） | 西格瑪奧德里奇（Sigma Aldrich） |
| 實例2 | 2-乙基己醇（2-EH，C8） | 國藥集團化學試劑公司（Sinopharm Chemical Reagent Co.） |
| 比較實例1 | DOWFAX™ DF-103 | 陶氏化學公司（The Dow Chemical Company） |
| 比較實例2 | TERGITOL™ L-61 | 陶氏化學公司 |
| 比較實例3 | 大豆油 | 大豆 |
| 比較實例4 | Span 80（單油酸山梨糖醇酯） | 國藥集團化學試劑公司 |
| 比較實例5 | 異硬脂醇（C18） | 山東玉皇化工（Shandong Yuhuang Chemical） |
| 樣品1 | 樣品2 | 樣品3 | 樣品4 | 樣品5 | 樣品6 | 樣品7 | 樣品8 |
| 0.1% 洗碟皂 | 0.1% 洗碟皂 | 0.1% 洗碟皂 | 0.1% 洗碟皂 | 0.1% 洗碟皂 | 0.1% 洗碟皂 | 0.1% 洗碟皂 | 0.1% 洗碟皂 |
| 0.1% 2-PH | 0.1% 2-EH | 0.1% DF-103 | 0.1% L-61 | 0.1%大豆油 | 0.1% Span 80 | 0.1%異硬脂醇 | |
| 樣品9 | 樣品10 | 樣品11 | 樣品12 | 樣品13 | 樣品14 | 樣品15 | 樣品16 |
| 0.1% AEO-7 | 0.1% AEO-7 | 0.1% AEO-7 | 0.1% AEO-7 | 0.1% AEO-7 | 0.1% AEO-7 | 0.1% AEO-7 | 0.1% AEO-7 |
| 0.1% 2-PH | 0.1% 2-EH | 0.1% DF-103 | 0.1% L-61 | 0.1%大豆油 | 0.1% Span 80 | 0.1%異硬脂醇 |
高通量機器人機器（PICA II）用於進行樣品之振盪泡沫測試。該機器具有可在強度及持續時間之預設程式下振盪泡沫之機械臂。在振盪完成之後，將溶液帶至一地點，在此拍攝圖像以記錄泡沫高度。將2 g測試溶液填入標準玻璃瓶中。
亦在兩種溫度-室溫（RT，約22℃）及50℃下進行振盪泡沫測試。輸出以圖像格式導出。為了對結果有定量視角，按像素量測泡沫高度以供比較。此等測試之結果可見於下表3-4中。
表3-針對人工洗碟皂之泡沫控制評估
表4-針對AEO-7之泡沫控制評估
| 樣品 | 1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 | 7 | 8 |
| 泡沫控制劑 | 無 | 2-PH | 2-EH | DF-103 | L-61 | 大豆油 | Span 80 | 異硬脂醯基 醇 |
| 泡沫高度（像素，RT） | 208 | 56 | 68 | 108 | 124 | 107 | 119 | 196 |
| 泡沫高度（像素，50℃） | 247 | 48 | 75 | 118 | 65 | 211 | 210 | 181 |
| 樣品 | 9 | 10 | 11 | 12 | 13 | 14 | 15 | 16 |
| 泡沫控制劑 | 無 | 2-PH | 2-EH | DF-103 | L-61 | 大豆油 | Span 80 | 異硬脂醯基 醇 |
| 泡沫高度（像素，RT） | 200 | 46 | 94 | 234 | 204 | 186 | 99 | 48 |
| 泡沫高度（像素，50℃） | 246 | 40 | 51 | 52 | 183 | 205 | 112 | 33 |
如上表中所示，在室溫及50℃下，2-丙基庚醇在針對人工洗碟皂溶液及AEO-7溶液之泡沫控制方面為極佳的。同時，2-乙基己醇不如2-丙基庚醇有效，但2-乙基己醇比其他比較實例更有效。結果清晰地證明2-丙基庚醇作為用於I&I清潔系統之泡沫控制劑之有效性。
測試2-清潔調配物中之泡沫控制效能
將2-PH併入至金屬清潔及自動洗碟沖洗助劑調配物中，以經由與不含消泡劑作為對照之空白配方以及與具有相同劑量之2-EH或比較實例異硬脂醇之配方相比較來檢驗其泡沫控制能力。所測試實例之各種細節可見於下表5及表7中。
表5-所測試之調配物
表6-金屬清潔劑配方
表7-自動洗碟沖洗助劑配方
| 實例 | 描述 |
| 實例1 | 2-丙基庚醇（2-PH，C10） |
| 實例2 | 2-乙基己醇（2-EH，C8） |
| 比較實例6 | 異硬脂醇（C18） |
| 劑量（%） | 具有2-PH | 具有2-EH | 具有異硬脂醇 | 對照-不具有消泡劑 |
| 水 | 84.7 | 84.7 | 84.7 | 85 |
| ECOSURF™ LFE-635 | 3 | 3 | 3 | 3 |
| 九水合偏矽酸鈉 | 2 | 2 | 2 | 2 |
| NaOH | 1 | 1 | 1 | 1 |
| 碳酸鈉 | 3 | 3 | 3 | 3 |
| TRITON™ H-66 | 6 | 6 | 6 | 6 |
| 消泡劑 | 0.3 | 0.3 | 0.3 | 0 |
| 劑量（%） | 具有2-PH | 具有2-EH | 具有異硬脂醇 | 對照-不具有消泡劑 |
| 水 | 87.08 | 87.08 | 87.08 | 87.68 |
| 檸檬酸 | 1 | 1 | 1 | 1 |
| 異丙苯磺酸鈉（90%） | 2.22 | 2.22 | 2.22 | 2.22 |
| DOWFAX™ 20B102 | 6 | 6 | 6 | 6 |
| ECOSURF™ LFE-635 | 3 | 3 | 3 | 3 |
| 消泡劑 | 0.6 | 0.6 | 0.6 | 0 |
利用FoamScan設備評估溶液之發泡及消泡特性。該機制係以預設速率注入氣體以產生泡沫且接著停止氣體注入以觀測泡沫塌陷。兩種配方在測試之前經稀釋以模擬真實清潔條件。針對清潔劑之發泡測試程式示於下表8中。
表8-發泡測試參數
| 金屬清潔劑 | 洗碟沖洗助劑 | |
| 稀釋比率 | 1:10 | 1:1000 |
| 氣體強度（毫升/分鐘） | 300 | 410 |
| 氣體注入時間（秒） | 40 | 60 |
| 總時間（秒） | 100 | 120 |
| 溫度 （℃） | 50 | 50 |
圖1及圖2分別顯示金屬清潔劑及洗碟沖洗助劑之發泡測試結果。如此等圖中所示，在消泡劑樣品中，2-PH顯示出最佳泡沫控制能力。2-EH抑制金屬清潔劑中之泡沫，但不如2-PH有效。2-EH並不減少洗碟沖洗助劑中之泡沫。異硬脂醇並不能充當有效消泡劑。因此，2-PH為令人驚訝的有效泡沫控制劑且2-EH亦提供有用的泡沫控制。
無
各種實施例揭示於以下具體實施方式及隨附圖式中：
圖1為2-PH在金屬清潔劑中之泡沫控制效能之圖
圖2為2-PH在沖洗助劑中之泡沫控制效能之圖
Claims (4)
- 一種藉由使用泡沫控制劑控制工業或機構清潔劑之泡沫的方法，其中該泡沫控制劑包含2-丙基庚醇。
- 如請求項1之方法，其中使用至少一種其他泡沫控制劑或疏水性材料。
- 如請求項1之方法，其中亦使用聚矽氧。
- 如請求項1之方法，其中該方法用於工業或機構清潔。
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