JP2024500213A - 工業用及び施設用洗浄泡制御剤 - Google Patents

Abstract

泡制御剤、及び泡制御剤を使用することによる工業用及び施設用（Ｉ＆Ｉ）洗浄剤のための泡制御方法であって、制御剤は少なくとも分岐アルコールを含む。

Description

実施形態は、工業用及び施設用（Ｉ＆Ｉ）洗浄のための泡制御剤及び泡制御方法に関し、制御剤は少なくとも分岐アルコールを含む。

序論
工業用及び施設用（Ｉ＆Ｉ）洗浄剤は、施設、倉庫、及び工業設備を洗浄することを意図している。界面活性剤は、汚れの除去を容易にする浸透、湿潤、及び乳化効果をもたらすために広く使用されている。洗浄作業中、ほとんどの界面活性剤は、その表面活性が液体系の空気を安定させるため、泡を生成する。例えば、工業用及び施設用洗浄剤中の、良好な洗浄力を有するアニオン性及び非イオン性界面活性剤は、通常発泡材料である。更に、この領域での洗浄には、超音波、高圧噴霧及び強力な混合を含む様々な作業が必要となる場合があり、発泡材料に対する強い泡制御能力が必要である。したがって多くの場合、発泡は、すすぎ能力の低下、並びに／又は溢出及び製品の浪費につながるオーバーフローのため、所望されない。発泡の問題を最小限に抑える泡制御剤を添加することが一般的に行われている。泡制御剤は、脱泡剤及び／又は消泡剤を含む。消泡剤は泡を防ぐように設計されているのに対し、脱泡剤は既存の泡を除去する。

Ｉ＆Ｉ洗浄用途では、泡制御剤の一分類に、エチレンオキシド、プロピレンオキシド及び／又はブチレンオキシドから構成されるブロックコポリマーが含まれる。これらの種類の生成物は高温で溶液に不溶性であることから、有効であると考えられる。この不溶性により、系の表面張力を高め、泡の崩壊をもたらす。別の分類の泡制御剤には、ポリジメチルシロキサン（ＰＤＭＳ）材料が含まれる。ＰＤＭＳポリマーは、表面張力が低く、水に非常に不溶性でもあるため、有効である。ＰＤＭＳは、泡上に広がると界面活性剤分子を置換し、ラメラを薄くし、泡の不安定化及び崩壊をもたらす。

エネルギー及び資源を節約するための低温洗浄プロセスに更に注目すると、低温での泡制御が製品開発において重要な側面となってきている。例えば、食器手洗い洗剤を利用する予備洗浄を含む、一般的な商業的食器洗浄手順は、通常、高発泡アニオン性界面活性剤を含む。予備洗浄工程による界面活性剤からの残留物が次に食器洗浄機内に持ち込まれ、タンク内で泡のオーバーフローを引き起こし得る。現在、この泡を抑制し、オーバーフロー量の減少を助けるために、ブロックコポリマー又はポリジメチルシロキサン（ＰＤＭＳ）材料が典型的に界面活性剤配合物に添加される。しかしながら、ブロックコポリマーの性能は満足のいくものではなく、更に悪いことに、ＰＤＭＳは、商業的食器洗浄機の内面に深刻なゲル化の問題を有する。

これらの全ての理由及びそれ以上の理由から、工業用洗浄のための泡制御剤及び泡制御方法が必要とされている。

実施形態は、工業用洗浄のための泡制御剤及び泡制御方法に関し、制御剤は少なくとも分岐アルコールを含む。

様々な実施形態が、以下の「発明を実施するための形態」及び添付の図面に開示される。
金属洗浄剤における２－ＰＨの泡制御性能のグラフである。 すすぎ助剤における２－ＰＨの泡制御性能のグラフである。

本開示は、工業用及び施設用（Ｉ＆Ｉ）洗浄剤のための泡制御剤に関する。前述のように、エチレンオキシド、プロピレンオキシド、及び／又はブチレンオキシドは、一般的に使用される泡制御剤である。本開示は、分岐アルコールが優れた泡制御性能を有することが予想外に示された方法を詳述する。この性能は、アルコキシル化コポリマー（開始剤としてのジオール及びトリオール両方のポリグリコール）よりも泡制御において優れており、それにより、これらの材料を工業用及び施設用（Ｉ＆Ｉ）洗浄用途における泡制御剤として利用することが可能になる。分岐アルコールは、２－アルキル－１－アルカノール（ゲルベアルコールとしても知られる）、好ましくは２－エチルヘキサノール（２－ＥＨ）及び２－プロピルヘプタノール（２－ＰＨ）であり得る。これらのアルコールは、対応するアルデヒドのアルドール縮合を介して、又は第一級直鎖アルコールのゲルベ反応から合成することができる。他の製造方法も利用することができる。

本開示の消泡剤の一般構造は、以下の通りである。

式中、ｘは２～１４の整数であり、Ｒは１～１４個の炭素原子を有するアルキル基である。

泡制御剤はまた、Ｃ８～Ｃ３２由来の２－アルキル置換アルコールを含むと説明され得る。アルコールは、主に１つの異性体（＞９５重量％）であるか、又はアルデヒドの混合物のアルドール縮合によって生成され得るか、若しくはゲルベ反応を介してアルコールの混合物から生成され得るアルコールの混合物であり得る。

いくつかの実施形態では、２－エチルヘキサノール及び２－プロピルヘプタノールを含むＣ８～Ｃ３２ゲルベアルコール、並びにブチルアルデヒド及びバレルアルデヒドのアルドール縮合から生成されたＣ８、Ｃ９及びＣ１０アルコールの混合物が好ましい。

配合された泡制御剤中のゲルベアルコールの濃度は０．０１％～１００％の範囲であり、好ましくは、消泡剤として使用される場合、３０％～１００％の範囲であり、脱泡剤として使用される場合、０．０１％～２５％の範囲である。ゲルベアルコールは、固体又は液体の形態であることができ、液体が好ましい。固体である場合、材料は、溶媒中に溶解又は分散され得る。当該泡制御剤は、水溶液又は有機溶媒系溶液であり得る。工業用及び施設用（Ｉ＆Ｉ）洗浄剤のための当該泡制御剤の使用量は様々である。この洗浄剤用泡制御剤の使用量は、０．０１％～５％、好ましくは０．１％～１％の範囲である。

他の泡制御剤（例えば、エチレンオキシド、プロピレンオキシド及び／又はブチレンオキシドからなる、ランダム又はブロックコポリマー）又は他の疎水性材料、例えばワックス、油又はシリカも、分岐ゲルベアルコールと共に添加してもよい。２－アルキルアルコールと併せてシリコーンを使用することができる。界面活性剤、特にアルコールのアルコキシレートも使用することができる。泡制御剤としての分岐アルコールは、水系又は油系で使用され得る。

現在開示されている新しい泡制御剤は、固体又は液体の形態であり得る。固体である場合、材料は、泡制御剤として使用する前に溶媒中に溶解又は分散され得る。本開示の薬剤は、一般的に使用される全ての工業用洗浄剤の存在下で作用すると考えられる。

化学剤は、消泡剤配合物又は脱泡剤配合物の両方で使用することができる。消泡剤配合物は、気泡の気液界面で泡形成を回避するポリグリコール、エステル、シリコーン、溶媒、水及び／又は他の化学物質の混合物によって得られる。ブロックコポリマー系の他の両親媒性化学物質も同様に使用することができる。脱泡配合物では、上記の生成物に加えて、植物油、鉱油、ワックス及び他の油性剤を使用することができる。

泡制御剤に含まれる任意の界面活性剤又は乳化剤は、供給原料に対する泡制御剤の相溶性を改善するか、又は分岐アルコールの組成物とエマルジョンを形成するのに適するように選択される。任意の界面活性剤又は乳化剤は、分岐アルコールの組成物の０．１～３０重量％の範囲の量である。

任意の界面活性剤又は乳化剤は、アニオン性、カチオン性、または非イオン性であってもよい。好適なアニオン性界面活性剤又は乳化剤の例は、アルカリ金属、アンモニウム及びアミン石鹸である。そのような石鹸の脂肪酸部分は、好ましくは少なくとも１０個の炭素原子を含む。石鹸は「その場で」形成することもできる。言い換えれば、脂肪酸を油相に添加し、アルカリ性物質を水相に添加することができる。

好適なアニオン性界面活性剤又は乳化剤の他の例は、アルキルアリールスルホン酸のアルカリ金属塩、ジアルキルスルホコハク酸ナトリウム、硫酸化又はスルホン化油、例えば硫酸化ヒマシ油、スルホン化獣脂、及び短鎖石油スルホン酸のアルカリ塩である。

好適なカチオン性界面活性剤又は乳化剤は、オレイルアミドアセテート、セチルアミンアセテート、乳酸ジドデシルアミン、アミノエチル－アミノエチルステアラミドのアセテート、ジラウロイルトリエチレンテトラミンジアセテート、１－アミノエチル－２－ヘプタデセニルイミダゾリンアセテートなどの長鎖第一級、第二級又は第三級アミンの塩、並びに臭化セチルピリジニウム、ヘキサデシルエチルモルホリニウムクロリド及びジエチルジドデシルアンモニウムクロリドなどの第四級塩である。

好適な非イオン性界面活性剤又は乳化剤の例は、高級脂肪アルコールとエチレンオキシドとの縮合生成物、例えばオレイルアルコールと１０のエチレンオキシド単位との反応生成物；アルキルフェノールとエチレンオキシドとの縮合生成物、例えばイソオクチルフェノールと１２のエチレンオキシド単位との反応生成物；高級脂肪酸アミドと５以上のエチレンオキシド単位との縮合生成物；テトラエチレングリコールモノパルミテート、ヘキサエチレングリコールモノラウレート、ノナエチレングリコールモノステアレート、ノナエチレングリコールジオレエート、トリデカエチレングリコールモノアラキデート、トリコサエチレングリコールモノベヘネート、トリコサエチレングリコールジベヘネート、多価アルコール部分的高級脂肪酸エステル、例えばソルビタントリステアレート、多価アルコール部分的高級脂肪酸エステルのエチレンオキシド縮合生成物、及びそれらの内部無水物（マンニタンと呼ばれるマンニトール無水物及びソルビタンと呼ばれるソルビトール無水物）、例えば、エチレンオキシド１０分子と反応させたグリセロールモノパルミテート、エチレンオキシド１２分子と反応させたペンタエリスリトールモノオレエート、エチレンオキシド１０～１５分子と反応させたソルビタンモノステアレート、エチレンオキシド１０～１５分子と反応させたマンニタンモノパルミテートなどの長鎖脂肪酸のポリエチレングリコールエステル；一方のヒドロキシル基が高級脂肪酸でエステル化され、他方のヒドロキシル基が低分子アルコールでエーテル化された長鎖ポリグリコール、例えば、メトキシポリエチレングリコール５５０モノステアレート（５５０はポリグリコールエーテルの平均分子量を意味する）、である。これらの界面活性剤を２種以上組み合わせて用いてもよい。例えば、カチオン性を非イオン性と混合してもよく、又はアニオン性を非イオン性と混合してもよい。

泡制御剤は、１つ以上の添加剤を更に含んでもよい。添加剤としては、例えば、エチレンオキシド／プロピレンオキシドブロックコポリマー、ブチレンオキシド／プロピレンオキシドブロックコポリマー、エチレンオキシド／ブチレンオキシドブロックコポリマー、ワックス又はシリコーン系材料等が挙げられる。界面活性剤が洗浄工程において発泡を引き起こす他の洗浄用途では、Ｃ３２までの高級２－アルキル置換アルコールを使用することができる。

Ｉ＆Ｉ洗浄は、金属洗浄、食品及び飲料工業用洗浄、輸送用洗浄、衛生洗浄、商業洗濯、浴室／台所洗浄及び食器洗浄、医療機器洗浄、電子洗浄などを含むが、これらに限定されない。洗浄化学物質は、硬質表面及び／又は軟質表面を洗浄するために利用することができる。

本開示の泡制御剤などの有効性を試験するための実験は、以下のように行うことができる。

試験１－界面活性剤溶液における泡制御性能
２－プロピルヘプタノール、２－エチルヘキサノール及び比較例を発泡材料の水溶液に添加して、０．１％の発泡媒体及び０．１％の泡制御剤を含有する溶液を形成した。０．１％の発泡材料のみを含むブランク試料も調製した。実施例１及び他の発泡試料の詳細は、以下の表１及び表２に見出すことができる。

高スループットロボット機械（ＰＩＣＡ ＩＩ）を使用して、試料の振盪発泡試験を行った。機械は、予め設定された強度及び持続時間のプログラムで泡を振盪させることができる機械アームを有していた。振盪を行った後、溶液を移し、写真を撮影して泡の高さを記録した。２ｇの試験溶液を標準的なガラス瓶に充填した。

振盪発泡試験は、室温（ＲＴ、約２２℃）及び５０℃の２つの温度でも行った。出力を写真形式でエクスポートした。結果の定量的観点を得るために、泡の高さをピクセル単位で測定して比較した。これらの試験結果は、以下の表３～表４に見出すことができる。

上記の表に示されるように、２－プロピルヘプタノールは、室温及び５０℃の両方において、食器手洗い石鹸溶液及びＡＥＯ－７溶液に対する泡制御に優れていた。一方、２－エチルヘキサノールは、２－プロピルヘプタノールよりも効果が低いが、２－エチルヘキサノールは、他の比較例よりも効果が高かった。結果は、Ｉ＆Ｉ洗浄系のための泡制御剤としての２－プロピルヘプタノールの有効性を明確に実証している。

試験２－洗浄配合物における泡制御性能
２－ＰＨを金属洗浄配合物及び自動食器洗浄すすぎ助剤配合物に組み入れ、対照として脱泡剤を含まないブランク配合物、並びに同じ添加量の２－ＥＨ又は比較例イソステアリルアルコールを含む配合物と比較することによって、その泡制御能力を確認した。試験した実施例の様々な詳細は、以下の表５及び表７に見ることができる。

泡分析装置を利用して、溶液の発泡及び脱泡特性を評価した。その手順は、予め設定された速度でガスを注入して泡を生成し、次いでガス注入を停止して泡の崩壊を観察することであった。両方の配合物を試験前に希釈して、実際の洗浄条件を模倣した。洗浄剤の発泡試験プログラムを以下の表８に示した。

図１及び図２は、それぞれ金属洗浄剤及び食器洗浄すすぎ助剤の発泡試験結果を示す。これらの図に示されるように、脱泡剤試料の中で、２－ＰＨが最良の泡制御能力を示した。２－ＥＨは金属洗浄剤中の泡を阻害したが、２－ＰＨよりも効果が低かった。２－ＥＨは食器洗浄すすぎ助剤中の泡を減少させなかった。イソステアリルアルコールは有効な脱泡剤として作用しなかった。したがって、２－ＰＨは驚くほど有効な泡制御剤であり、２－ＥＨも有用な泡制御をもたらす。

Claims (8)

1. 以下の構造：
   
   式中、ｘは２～１４の整数であり、Ｒは１～１４個の炭素原子を有するアルキル基である、
   を有する分岐アルコールを含む、工業用又は施設用洗浄剤に適した泡制御剤。
2. 前記分岐アルコールの濃度が、前記泡制御剤の０．０１～１００重量％の範囲である、請求項１に記載の泡制御剤。
3. 前記分岐アルコールがゲルベアルコールである、請求項１に記載の泡制御剤。
4. 前記制御剤が２－アルキル置換アルコールである、請求項１に記載の泡制御剤。
5. 泡制御剤を使用することによる工業用又は施設用洗浄剤のための泡制御方法であって、前記制御剤が以下の構造：
   
   式中、ｘは２～１４の整数であり、Ｒは１～１４個の炭素原子を有するアルキル基である、
   を有する分岐アルコールを少なくとも含む方法。
6. 少なくとも１つの他の泡制御剤又は疎水性材料が使用される、請求項５に記載の方法。
7. シリコーンも使用される、請求項５に記載の方法。
8. 前記方法が工業用又は施設用洗浄に使用される、請求項５に記載の方法。