JP2010520344A - 発泡剤および泡消失低下剤としてのベタインの使用 - Google Patents

Abstract

本発明は、ベタインの、発泡剤および泡消失低下剤としての使用に関する。また本発明は泡を必要とする工程におけるベタインの使用に関する。

Description

本発明の主題は、ベタインの、発泡剤および泡消失低下剤としての使用である。本発明のもう一つの主題は、泡の存在を必要とする工程におけるベタインの使用である。

幾つかの産業の工程または私的領域で実行される工程で泡が利用されている。幾つかの洗浄剤組成物では、泡は、消費者が重視する、優れた洗浄力の指標である。これら組成物において、泡は洗い出された汚染物質を、懸濁させて洗浄される物体または洗浄される表面から分離させることもできる。泡は、消火用製品にも使用されている。また泡は軽量および／または多孔質の材料を製造するのに使用され、この材料は、泡の壁を形成する組成物から出発して硬化しこの泡に対応する細孔を含む構造になる。また泡は、建築工学および土木工学の分野における建設作業、特にトンネルの掘削および／またはボーリングの作業において破壊屑を懸濁させて輸送するのにも利用されている。またこの泡は、地表面の可視標識としても使用されている。泡はまた、粒子または汚染物質を除去する汚染物除去剤として水処理に使用されている。

泡を生成できる多種類の薬剤が存在している。これら薬剤のうち最も広く使用されているのは、アニオン界面活性剤の特に硫酸アルキルエーテル類であり、これは有用な洗浄力を示し、重要な泡を生成する。両性イオン界面活性剤のココアミドプロピルジメチルベタインも知られており、広く使用されている。

泡の容積を増大するために使用する多種類の「泡ブースター」化合物、特にポリマーが記述されている。このようなポリマーは、特に、食器類を手洗いするために使う組成物に使用されている。

上記工程では、泡の比較的長い寿命が必要であり得、この寿命が比較的長くなければ、操作や現象は泡消失を少なくする効果を達成または経験できないことがある。例えば軽量の材料を製造する場合、泡は、硬化期間中、存在し続けなければならない。泡の消失が早ければ早いほど、所要の軽量および／または所望の多孔性をもたらす細孔が少なくなる。掘削作業の場合、泡の消失が早ければ早いほど、廃棄される物質が少なくなる。

消失速度の低下した泡、即ち含水量が長時間高く保持されおよび／または長時間特定容積を保持する泡を生成することが要望されている。高い含水量が保持されると、例えば泡の諸特性、特に機械的特性の耐久性が高くなり、および／または泡の形状および／または均一性が保持される。このような目的を達成するための薬剤が要望されている。

本発明は、
下記式（Ｉ）：Ｒ^１−Ｎ^＋Ｒ^２Ｒ^３−ＣＨ_２−ＣＯＯ⁻（Ｉ）のアルキルベタイン類、
下記式（ＩＩ）：Ｒ’^１−ＣＯ−ＮＨ−Ｒ^４−Ｎ^＋Ｒ^２Ｒ^３−ＣＨ_２−ＣＯＯ⁻（ＩＩ）のアルキルアミドアルキルベタイン類、および
これらの混合物および組合せ
（上記式中、
Ｒ^１は１６から２４個の炭素原子を含む飽和または不飽和および直鎖状または分枝状のアルキル基を表し、
Ｒ’^１は１５から２３個の炭素原子を含む飽和または不飽和および直鎖状または分枝状のアルキル基を表し、
Ｒ^４は適切な場合ヒドロキシル基で置換された２価のＣ_１−Ｃ_４アルキル基を表し、
Ｒ^２およびＲ^３は、同一または異なっており、適切な場合ヒドロキシル基で置換されたＣ_１−Ｃ_２アルキル基を表す。）
から選択されるベタイン界面活性剤の、発泡水性組成物における発泡剤および泡消失低下剤としての使用
を提供することによってこの要望を満たす。

従って、上記界面活性剤は「本発明の薬剤」または「ベタイン界面活性剤」と呼ばれる。

また、本発明は、発泡剤および本発明の薬剤を含む水性組成物を調製し、これを例えば撹拌するおよび／または気体を噴射することによって泡を発生させる工程に関する。

本発明は、また、泡を調製する一段階およびもう一つの段階を、同時にまたは続けて含む方法に関する。これらの方法としては、産業の工程または私的領域で実行される工程があり得る。産業の工程で特に有利である。

本発明は、特に、
泡を長時間保持し、
同時に、泡を、しかも少ない量の薬剤で保持して、経済的でありおよび／または環境に有利であり、または少なくともこのように認められ、
泡の均一性を長時間保持し、および／または
時間の経過とともに蓄積する泡の存在量を大きくする
ことができる。

本発明の薬剤は、特に生成する泡の量と泡の存続期間との間の優れた兼合いを提供する。

泡の消失は、泡中に存在する水の流動を意味し、この流動によって泡の壁が分解され、最終的に、泡の存在しない水性組成物の状態に徐々に戻ることを意味すると理解される。

本発明の組成物および薬剤
組成物は本発明の薬剤を含む水性組成物である。本発明の薬剤は、泡を生成する特性を示す。この泡は、任意の従来の方法、詳しく述べると、撹拌、減圧、噴射ガスの利用、エーロゾル装置の利用などによって、発生させることができる。この発生する泡は消失速度が低い。従って、薬剤は、発泡剤および泡消失低下剤の両方である。

組成物は、ベタイン界面活性剤とは異なるもう一つの発泡剤を含んでいてもよい。このような場合、ベタイン界面活性剤／もう一つの発泡剤の重量比は好ましくは４を超え、好ましくは５を超え、好ましくは１０を超える。好ましくは組成物は、もう一つの発泡剤が欠除している。この用語「欠除」は、組成物が、もう一つの発泡剤を、０．１重量％未満含んでいる、好ましくは０．０５重量％未満含んでいる、好ましくは全く含んでいないことを意味すると理解される。従って、本発明による泡の発生および泡消失の低下は、実質的に、本発明の薬剤単独で達成できる。

発泡剤は当業者に知られている。特に挙げることができるのは、硫酸アルキルエーテル類、硫酸アルキル類およびアルキルベンゼンスルホン酸類であり、これらは非常に広く使用されている。

発泡剤は、詳しく述べると、ベタイン界面活性剤を、０．０５から５重量％、好ましくは０．１から２重量％、好ましくは０．１５から１．５重量％、例えば０．２から１重量％または０．３から０．７重量％含み得る。

好ましくは本発明の薬剤において、
Ｒ^２およびＲ^３はメチル基であり、および
Ｒ^４は−ＣＨ_２−ＣＨ_２−ＣＨ_２−基である。

有利に、
Ｒ^１は１８から２２個の炭素原子を含む飽和または不飽和および直鎖状または分枝状のアルキル基を表すまたは
Ｒ’^１は１７から２１個の炭素原子を含む飽和または不飽和および直鎖状または分枝状のアルキル基を表す。

Ｒ^１基およびＲ’^１基は、一般に天然起源の、ほとんどの場合、植物起源の脂肪酸の残基に相当し得ることが言及される。Ｒ’^１が相当する脂肪酸は式Ｒ’^１−ＣＯＯＨの脂肪酸である。Ｒ^１が相当する脂肪酸は、同数の炭素原子を示す脂肪酸である。従って、Ｒ’^１基は、炭素原子を１５から２３個、好ましくは１７から２１個含む飽和または不飽和および直鎖状または分枝状の脂肪酸に相当し得る。Ｒ^１基は、炭素原子を１６から２４個、好ましくは１８から２２個含む飽和または不飽和および直鎖状または分枝状の脂肪酸に相当し得る。Ｒ^１基およびＲ’^１基は、通常、これらが相当する脂肪酸と同じ範疇の基である。

これらの基および脂肪酸は既知である。一般に植物油の誘導体が含まれている。これは混合物として存在していることがある。混合物の場合、すべての基（または相当する脂肪酸）は、炭素原子の数に関わらず、重量によって支配的な基（または相当する酸）（比較的支配的、好ましくは絶対的に支配的、好ましくは少なくとも７５％まで）が定義に相当する場合、この定義に含まれる。基（または相当する酸）の名称は、支配的な基（または酸）の名称に短縮されることが多い。

Ｒ^１基とＲ’^１基は、特に、Ｃ_１８またはＣ_２２の脂肪酸、例えばステアリン酸、オレイン酸またはエルカ酸に相当し得る。好ましくはこれらの基は、オレイル基またはエルシル（ｅｒｕｃｙｌ）基に相当する。

組成物は、この目的および用途によって、あらゆる種類の追加の成分を含んでいてもよい。

組成物の水は、適度の硬度、好ましくは５から１００°ＴＨ［フランス硬度］の範囲内の例えば２０から６０の硬度を示すことが好ましい。このような条件によって、泡の消失速度の低下を改善できる。

組成物のｐＨは変えることができる。このｐＨは既知の薬剤を使って制御できる。このｐＨは、特に４または５以上であり、好ましくは７以上で、例えば８から９ないしは１１から１２であり得る。高いｐＨ値によって、泡消失の低下速度を改善できる。

組成物およびこれを利用する工程は、温度を変えることができる。この温度は、例えば２０℃および８０℃の間、好ましくは２０℃および４０℃の間または４０℃および８０℃の間の温度である。適度な温度によって、泡の消失速度の低下を改善できる。本発明は、特に、比較的高い温度、例えば４０℃および８０℃の間の温度で、低い泡消失を保持することができ、このことは比較的高い温度で実施される特定の工程で特に有用および有利である。

組成物は、水、本発明の薬剤および任意選択で他の成分を単に混合することによって調製できる。

使用および工程
発泡組成物は、詳しく述べると、
水硬性結合剤を含む組成物、
特にスリップ（ｓｌｉｐ）を含んでもよい、セラミック類製造用の組成物、
掘削流体、
架橋ポリマー材料を生成できる化合物を含む組成物、
地表面にマーキングを行なうための組成物、
消火用組成物、
水の汚染物除去のための組成物、
泡浴用組成物、または
洗浄剤組成物
であり得る。

このような組成物は、当業者には知られている。これら組成物は、一般に、本発明の薬剤に加えて、補助化合物を含んでいる。これらの補助化合物は、当業者には知られている。このような組成物による泡を利用する工程は、当業者に知られている。

水硬性結合剤を含む組成物は、特に、多孔質および／または軽量および／または耐熱性および／または絶縁性の材料、例えば断熱および／または防音用の材料を得るために使うセメント組成物またはプラスター組成物であり得る。本発明の薬剤は、特に、材料を得るため、水硬性結合剤を有する組成物を製造して発泡させ、次いでこの組成物を、泡の形状で硬化させる（一般に産業型の）工程に使用できる。もう一つの工程は、結合剤の水中分散液を調製し、本発明のシステムを使ってこの分散液中に泡を生成させ、次いでこの組成物を硬化させる工程である。このような工程は、特に、プレハブ材料、例えばプレハブ構造の部材を得るために利用できる。

周囲空気と接触させたとき適切な場合架橋できるポリマーまたは少なくとも一種のポリマーもしくはオリゴマーを含む幾つかの化合物を有する化学系（前記系は、この幾つかの化合物を周囲空気と適切な場合接触させると任意に架橋できる。）によって、水硬性結合剤が代替されている、架橋されていてもよいポリマー材料を生成できる組成物も同様にプレハブ材料を得るために利用できる。このポリマー材料を生成できる組成物としては、例えば繊維製品、例えばカーペットのバッキングおよび／または不織布表面に付加するラテックスベースの組成物があり得る。ポリマー材料を生成できるこの組成物は、製紙産業にも使用できる。

本発明は、水硬性結合剤および／またはポリマーベースを有する材料に優れた均一性を付与できる。

多孔質セラミック類（例えば酸化物によるもの）製造用組成物の場合、この組成物は、具体的に述べると、スリップを含む組成物であり得る。本発明の薬剤は、特に、スリップ（水およびセラミック前駆物質による組成物）に泡を導入して、処理可能なまだ火で処理されていない多孔質部材を作製し、次いでこの部材を炉内で、温度プロフィールに供し、酸化物を高温で焼結することによって多孔質部材を得る工程に使用できる。

掘削流体は、トンネル掘削操作または井戸のセメンテーションを行なう前の井戸掘削操作に利用する、掘削破砕片用流体であり得る。本発明の薬剤は、特に、組成物を調製して泡を生成させ、この組成物をトンネル掘削装置などの掘削装置に注入し、破砕片を（一般に）担持する泡を、装置と掘削された岩石との接触領域から排出する工程（一般に産業型）に使用できる。特に、この泡によって、岩石の破砕が防止され、破砕片が排出され、掘削された岩石を流動性にして、この岩石が均質化されおよび／または局所的におよび適切な場合一時的に不透過性になる。

消火用組成物は、具体的に述べると消火器用組成物または建造物の安全システムに利用される組成物であり得る。本発明は、耐熱性に優れた泡を提供するので、消火に、特に適切に使用される。この消火すべき火災は、建造物および／または森林または農園で起こる火災、および／または例えば油および／または気体の抽出、貯蔵または輸送に使うプラントにおける不慮のまたは故意の火災の際の炭化水素類の爆発に関連する火災であり得る。

洗浄剤組成物は、食器類を手洗いするのに使用する組成物、身体および毛髪に使用するシャンプーまたはシャワーゲル、手を洗浄するのに使う水セッケン、洗濯物を手洗いするまたは半自動式機械で洗浄するのに使う組成物、自動車やトラックなどの車両を洗浄するのに使う洗浄剤配合物、住宅や工業における表面の洗浄に使う組成物であり得、泡が洗浄を行なうのに十分な寿命を有していると（例えば浴室を洗浄する場合）有利であり得る。本発明は、これら組成物によって、泡の存在で、洗浄すべき物体またはこの物体の一部を完全に被覆していることを示す可視標識を提供することができる。本発明の薬剤は、特に、この組成物を希釈し、（手作業でまたは希釈水のジェットで撹拌することによって泡立て）次いで汚れた食器を泡立てられた希釈組成物と接触させる工程（一般に家庭で実施される。）で利用できる。

地表面に標識をつける工程は、泡を生成させる段階およびこの泡を地表面に置いて標識をつける段階を含む。この泡が硬化すればするほど、このマーキングは一層、永続する。この泡は、飛行機などの航空機から散布することによって地表面に置くことができる。この工程は、軍事分野で作戦領域を識別するため、または農業分野で処理領域を識別するために使用できる。

本発明のこの他の詳細または利点は、限定されることなく、下記実施例から明らかになる。

使用される製品
Ｍｉｒａｔａｉｎｅ ＢＥＴ Ｃ３０、Ｒｈｏｄｉａ（「ＢＥＴ Ｃ３０」）：ココアミドプロピルジメチルベタイン
Ｅｍｐｉｃｏｌ ＥＳＢ３Ｍ，Ｈｕｎｔｓｍａｎ（「ＳＬＥＳ」）：ラウリルエーテル硫酸ナトリウム−活性物質２７％
Ｍｉｒａｔａｉｎｅ ＢＥＴ Ｏ−３０、Ｒｈｏｄｉａ（「ＢＥＴ Ｏ３０」）：オレアミドプロピルジメチルベタイン
Ｍａｃｋａｍ ＯＢ−３０，ＭｃＩｎｔｙｒｅ（「ＯＢ３０」）：オレイルジメチルベタイン
Ｍｉｒａｔａｉｎｅ ＢＥＴ Ｅ−４０、Ｒｈｏｄｉａ（「ＢＥＴ Ｅ４０」）：エルシル（ｅｒｕｃｙｌ）アミドプロピルジメチルベタイン（活性物質４０重量％）およびイソプロパノール２０重量％を含む混合物
混合物１：Ｍｉｒａｔａｉｎｅ ＢＥＴ Ｅ−４０およびベンジルトリメチルアンモニウムクロリド１０重量％の混合物
水：２００７年１２月、フランスＡｕｂｅｒｖｉｌｌｉｅｒｓの水道水（「都市水」）
使用される装置
Ｒａｙｎｅｒｉ撹拌機
３羽根プロペラ
１４．５ｃｍの直径のプラスチック製の２ｌビーカー
ガラス製コーン（ｃｏｎｅ）

泡消失試験の実施
泡の消失性は泡の半減期（容積による。）によって特徴付けられる。この半減期が大きければ大きいほど、泡の消失速度は低い。手順は下記の通りである。

１ 加熱条件（８０℃）下、適切な場合成分（下記組成物）を混合することによって、組成物（下記組成物）２００ｍｌを調製する。この組成物の、活性物質としての成分の量は下記の通りであり残りは水である。

２ 発泡
上記組成物を、２ｌビーカー中で、３羽根プロペラによって、２０００ｒｅｖ／分で５分間撹拌する。生成した泡の容積を記録する。

３ 泡が水１００ｍｌを放出するまで、泡の消失を１ｌのコーン中で監視する（これが、泡を調製するのに使用された最初の組成物の１／２のなった半減期である。）。

泡消失性改善指数Ｆ_{ｄｒａｉｎａｇｅ}を、同じ重量での、試験化合物の半減期／基準化合物ＳＬＥＳの半減期の比率と定義する。この指数が１であるということは全く改善されていないことを意味する。Ｆ_{ｄｒａｉｎａｇｅ}が高ければ高いほど、泡の消失速度は低下する。この指数が１．５より大きいということは、泡消失が５０％を超えて有利に改善されていることを表す。

泡の量の改善指数Ｆ_ｆｏａｍを、同じ重量での、試験化合物の泡の量／基準化合物ＳＬＥＳの泡の量の比率と定義する。この指数が１より小さいということは、泡の量が少ないことを意味する。

泡の存在に関する改善指数Ｆは、Ｆ_{ｄｒａｉｎａｇｅ}およびＦ_ｆｏａｍの積値と定義する。Ｆは生成する泡と低い泡消失の兼合いを示す。

実施例における文字Ｃは比較実施例を示す。

（実施例１から１０）

実施例１から１０は下記のことを示している。

本発明のベタイン界面活性剤は、単独で使用して泡消失の低い泡を生成できる。このアルキルの炭素原子数が１２個に過ぎないベタイン界面活性剤（ＢＥＴ Ｃ−３０、比較例）は、この効果を示さない。

泡消失／泡の量の兼合いは改善されている。

Claims (11)

1. 下記式（Ｉ）：
   Ｒ^１−Ｎ^＋Ｒ^２Ｒ^３−ＣＨ_２−ＣＯＯ⁻ （Ｉ）
   のアルキルベタイン類、
   下記式（ＩＩ）：
   Ｒ’^１−ＣＯ−ＮＨ−Ｒ^４−Ｎ^＋Ｒ^２Ｒ^３−ＣＨ_２−ＣＯＯ⁻ （ＩＩ）
   のアルキルアミドアルキルベタイン類、および
   これらの混合物および組合せ
   （上記式中、
   Ｒ^１は１６から２４個の炭素原子を含む飽和または不飽和および直鎖状または分枝状のアルキル基を表し、
   Ｒ’^１は１５から２３個の炭素原子を含む飽和または不飽和および直鎖状または分枝状のアルキル基を表し、
   Ｒ^４は適切な場合ヒドロキシル基で置換された２価のＣ_１−Ｃ_４アルキル基を表し、
   Ｒ^２およびＲ^３は、同一または異なっており、適切な場合ヒドロキシル基で置換されたＣ_１−Ｃ_２アルキル基を表す。）
   から選択されるベタイン界面活性剤の、発泡水性組成物における発泡剤および泡消失低下剤としての使用。
2. 組成物が、ベタイン界面活性剤と異なる他の発泡剤を任意選択で含み、
   組成物が他の発泡剤を含んでいる場合、他の発泡剤に対するベタイン界面活性剤の重量比が、４を超え、好ましくは５を超えることを特徴とする、請求項１に記載の使用。
3. 組成物が他の発泡剤を欠いていることを特徴とする、請求項２に記載の使用。
4. Ｒ^２およびＲ^３がメチル基であり、ならびに
   Ｒ^４が−ＣＨ_２−ＣＨ_２−ＣＨ_２−基である
   ことを特徴とする、請求項１から３の一項に記載の使用。
5. Ｒ^１が、１８から２２個の炭素原子を含む飽和または不飽和および直鎖状または分枝状のアルキル基を表し、または
   Ｒ’^１が、１７から２１個の炭素原子を含む飽和または不飽和および直鎖状または分枝状のアルキル基を表す
   ことを特徴とする、請求項１から４の一項に記載の使用。
6. Ｒ^１基またはＲ’^１基がオレイル基またはエルシル基に相当することを特徴とする、請求項１から５の一項に記載の使用。
7. 発泡組成物が、ベタイン界面活性剤を０．０５から５重量％、好ましくは０．１から２重量％を含んでいることを特徴とする、請求項１から６の一項に記載の使用。
8. 発泡組成物が、
   水硬性結合剤を含む組成物、
   セラミック類を製造するための組成物、
   掘削流体、
   架橋されていてもよいポリマー材料を生成できる化合物を含む組成物、
   地表面にマークをつけるための組成物、
   火災を消火するための組成物、
   水の汚染物除去のための組成物、
   泡浴の組成物、または
   洗浄剤組成物
   であることを特徴とする、請求項１から７の一項に記載の使用。
9. 水硬性結合剤を含む組成物が、多孔質および／または軽量および／または耐火性および／または絶縁性の物質を得るためのセメント組成物またはプラスター組成物であることを特徴とする、請求項８に記載の使用。
10. 掘削流体が、トンネル掘削操作に利用される、破砕片排出用流体であることを特徴とする、請求項８に記載の使用。
11. 洗浄剤組成物が、手作業で食器を洗浄するための組成物であることを特徴とする、請求項８に記載の使用。