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JP7608195B2 - ２，４，７，９－テトラメチル－５－デシン－４，７－ジオール系無溶媒組成物 - Google Patents

２，４，７，９－テトラメチル－５－デシン－４，７－ジオール系無溶媒組成物 Download PDF

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Description

本発明は、水性の溶媒含有システムの表面張力を低下させるための、２，４，７，９－テトラメチル－５－デシン－４，７－ジオール系無溶媒組成物、その使用、およびその製造に関する。
表面張力が低下すると基材の濡れ性の向上に影響するので、表面張力を低下させる能力は、水系配合物の適用において非常に重要である。水系組成物の例には、コーティング、インク、湿潤剤、洗浄組成物、および農業用配合物がある。水系システムの表面張力の低下は、一般に、界面活性物質を添加することによって達成され、その結果、表面の濡れ性が改善し、欠陥が少なくなり、レベリング性が向上する。システムが静止している場合は、静的表面張力を低下させることが重要である。動的表面張力は、新しく作製された表面に配向する界面活性物質の能力の尺度を提供する。
２，４，７，９－テトラメチル－５－デシン－４，７－ジオールなどのアセチレングリコール系界面活性添加剤は、その優れた静的および動的表面張力低減能力で知られており、従来の非イオン性および陰イオン性界面活性添加剤のマイナスの特徴をほとんど持たない。
添加剤である２，４，７，９－テトラメチル－５－デシン－４，７－ジオールは、水溶性および揮発性が低いワックス状固体であり、例えば、商品名ＳＵＲＦＹＮＯＬ（登録商標）１０４（エボニック社製）で入手可能である。したがって、当該添加剤を例えば湿潤剤として使用する前には、それを溶融し、および／または、さらに約５０％の好ましい使用濃度で有機溶媒に溶かさなければならない。これらの追加工程は、塗料業界のユーザーにとって、より多くの労力とコストがかかることを意味する。
これらの追加工程を回避するために、２，４，７，９－テトラメチル－５－デシン－４，７－ジオールを適切な有機溶媒（例：２－エチルヘキサノール、２－ブトキシエタノール、ジプロピレングリコールモノメチルエーテル、エチレングリコール、プロピレングリコール、または２－プロパノール）に望ましい溶液濃度５０％または７５％で溶かした製品がすでに市場に出回っている。既知の商品名は、Ｓｕｒｆｙｎｏｌ（登録商標）１０４ＡまたはＳＵＲＦＹＮＯＬ（登録商標）１０４Ｅなどである。
コーティング組成物または配合物における有機溶媒の利用については、将来、著しい制限が予想される。これらは、とりわけ、コーティング材料からのＶＯＣ（揮発性有機化合物）排出の制限、ならびに揮発性および半揮発性化合物（ＶＯＣおよびＳＶＯＣ）による加工業者およびユーザーへの健康リスクの低減に関する種々の国内および国際ガイドライン（欧州Ｄｅｃｏｐａｉｎｔガイドライン ２００４／４２／ＣＥ）に起因する（ドイツ建材基準（ＡｇＢＢ）、またはドイツサステナブル建築協会（ＤＧＮＢ）、または建築物環境性能総合評価システム（ＬＥＥＤ）を参照）。
特許文献１は、２，４，７，９－テトラメチル－５－デシン－４，７－ジオールおよびアルコールアルコキシレート、またはエトキシル化２，４，７，９－テトラメチル－５－デシン－４，７－ジオールおよびアルコールアルコキシレートと、エチレングリコールとを含む水溶性湿潤剤組成物の比較試験を開示している（表１）が、貯蔵安定性に関する情報はない。
米国特許公報第７，０１８，９６３号
したがって、本発明の目的は、とりわけ、類似の組成物と比較して揮発性有機化合物を必須的に含まず、かつ貯蔵安定性である、湿潤剤および／または消泡剤としての組成物を提供することである。
したがって、この目的を達成するためには、以下の成分：
- ２，４，７，９－テトラメチル－５－デシン－４，７－ジオール、
- そのエトキシレート、および
- ポリエチレングリコール
を含む無溶媒組成物であり、
前記組成物が水を含み、
前記２，４，７，９－テトラメチル－５－デシン－４，７－ジオールの濃度が、前記組成物に対し、４０重量％を超えることを特徴とする無溶媒組成物が提案される。
本明細書の文脈において、無溶剤とは、欧州Ｄｅｃｏｐａｉｎｔガイドライン ２００４／４２／ＣＥの要件に準拠する揮発性有機化合物を含む溶媒が使用されないことを意味する。
本発明による組成物は、好ましくは、２－エチルヘキサノール、２－ブトキシエタノール、ジプロピレングリコールモノメチルエーテル、エチレングリコール、プロピレングリコール、または２－プロパノールなどの有機溶媒を含まない。
したがって、驚くべきことだが、有機溶媒の使用を省くことができるような方法で、２，４，７，９－テトラメチル－５－デシン－４，７－ジオールを水に溶かすことができた。
全く予想外であるが、本発明による組成物は、解凍後の極端な温度変動下でさえ、貯蔵安定性試験において相分離を示さない。
貯蔵安定性試験中に形成された結晶はすべて、容易に再度組み入れることができる（すなわち、高い剪断力および／または加熱なしに再度組み入れることができる）。
本発明による組成物は、好ましくは、２，４，７，９－テトラメチル－５－デシン－４，７－ジオールの濃度が、前記組成物に対し、８０重量％以下、好ましくは７０重量％以下、特に好ましくは６０重量％以下である。
また、この２，４，７，９－テトラメチル－５－デシン－４，７－ジオールの濃度を調整できることも全く予想外であった。配合を変更することなく、ユーザーは、本発明による無溶媒組成物を使用することができる。
ポリエチレングリコールは、２００ｇ／モル～１，０００ｇ／モル、好ましくは３００ｇ／モル～８００ｇ／モル、特に好ましくは４００ｇ／モル～６００ｇ／モルのモル質量を有することが好ましい。
本発明による組成物は、２，４，７，９－テトラメチル－５－デシン－４，７－ジオールのエトキシレートと、１モル～１０モル、好ましくは３モル～１０モルのエチレンオキシドを含むことが好ましい。これらは、例えば、ＳＵＲＦＹＮＯＬ（登録商標）４６５、ＳＵＲＦＹＮＯＬ（登録商標）４４０、またはＳＵＲＦＹＮＯＬ（登録商標）４２０（エボニック社製）の商品名で知られている。
２，４，７，９－テトラメチル－５－デシン－４，７－ジオールのエトキシル化誘導体またはエトキシレートは、同義語として使用される。
本発明による組成物の好ましい実施形態によれば、前記組成物は、
- ４０重量％～８０重量％、好ましくは４１重量％～７０重量％、特に好ましくは４２重量％～６０重量％の２，４，７，９－テトラメチル－５－デシン－４，７－ジオール、
- ０．５重量％～１５重量％、好ましくは１．０重量％～１０．０重量％、特に好ましくは２．０重量％～８．０重量％の２，４，７，９－テトラメチル－５－デシン－４，７－ジオールのエトキシレート、
- ３５重量％～５５重量％、好ましくは３８重量％～５０重量％、特に好ましくは４０重量％～４５重量％のポリエチレングリコール、および
- １．０重量％～１５重量％、好ましくは２．０重量％～１２．０重量％、特に好ましくは３．０重量％～１０．０重量％の水
を含み、
前記各成分量は、合計で１００重量％になり、かつ前記組成物に対する量である。
本発明はさらに、好ましくは、本発明による組成物の、コーティング組成物中の湿潤剤、消泡剤または分散助剤としての使用に関する。
コーティング組成物は、ラッカー、塗料およびインクの分野で使用されることができる。
本発明による組成物は、農業、建築材料、植物防疫、繊維仕上げ、疎水化と電気めっき、ラテックス浸漬法、金属加工液、およびプリント回路基板コーティングの分野における補助剤の配合に使用されることが好ましい。
本発明はまた、以下の工程：
ａ．ポリエチレングリコールを供給する工程、
ｂ．水を添加する工程、
ｃ．２，４，７，９－テトラメチル－５－デシン－４，７－ジオールのエトキシレートを添加する工程、および
ｄ．溶融した２，４，７，９－テトラメチル－５－デシン－４，７－ジオールを添加する工程
含む、組成物の製造方法にも関する。
これらの工程に従うことにより、２，４，７，９－テトラメチル－５－デシン－４，７－ジオールが、例えばそれが容器に接着することによって、本発明による組成物中の濃度が低下することを恐れることなく、よりよく組み入れられることを確立することができた。本発明による組成物の工業生産における、２，４，７，９－テトラメチル－５－デシン－４，７－ジオールの減少は、実験室規模よりもはるかに深刻である。
したがって、本発明による組成物は多くの利点を提供する。それは、貯蔵安定性があり、かつ水性配合物や水に容易に組み入れることができる。それから作製されるシステムは、表面張力が低く、発泡挙動が少ない。
揮発性有機化合物を含む溶媒を含まないことに関して、本発明による組成物は、ＶＯＣ低減および／または準ＶＯＣフリー組成物を意味する。
以下の実施例は、単に本発明を当業者に説明するために提示されたものであり、特許請求の範囲に記載された主題事項や特許請求の範囲に記載された方法を何ら制限するものではない。
器具
－Ｂｉｎｄｅｒ社製循環空気オーブン
－ＶＭＡ Ｇｅｔｚｍａｎｎ社製溶解機／歯車ディスク、ＣＡ２０Ｍ１型
１．組成物の調製
まず、ＳＵＲＦＹＮＯＬ（登録商標）１０４（Ｅｖｏｎｉｋ社）を６０℃で循環空気オーブンで溶解した。ＰＥＧ ４００（Ｄｏｗ社）を、最初に１８０ｍＬ容量プラスチックビーカーに入れた。毎分５００回転（ｒｐｍ）で攪拌しながら水をゆっくりと加え、歯車ディスク（φ４ｃｍ）で攪拌し、さらに５分間攪拌した。続いて、ＳＵＲＦＹＮＯＬ（登録商標）４４０（Ｅｖｏｎｉｋ社）を攪拌しながら加え、最後に、事前に溶融したＳＵＲＦＹＮＯＬ（登録商標）１０４を加えた。次に、当該組成物を５００ｒｐｍでさらに１５分間攪拌した。
成分の重量％は、表１で明らかにされている。
２．貯蔵安定性実験
本発明による組成物の貯蔵安定性を試験するために、多様な実験を行った。この目的のために、組成物の貯蔵に有効と見込まれるさまざまな条件をシミュレートした。
２ａ）室温
室温で１日および１週間貯蔵した後における、調製した組成物の目視評価を行った。目視の結果を表１に示す。
- 本発明の組成物Ｚ１およびＺ２は、１日後および１週間後、透明で液体であった。
- 比較組成物ＶＺ１およびＶＺ２は、ＳＵＲＦＹＮＯＬ（登録商標）１０４の水への低い溶解度を示し、これは、先行技術から知られている。
- 比較組成物ＶＺ３～ＶＺ６は、ＳＵＲＦＹＮＯＬ（登録商標）１０４が４０重量％を超える濃度でＰＥＧ ４００に不溶性であることを示している。
- 比較組成物ＶＺ７およびＶＺ８は、水の使用により液体状態に変化させることができた。ただし、ＶＺ８は相分離を示し、１週間後部分的に固体になった。ＶＺ７は、ＳＵＲＦＹＮＯＬ（登録商標）４４０を添加しなくても、貯蔵安定性があるように見えたが、さらなる実験によって反証された（以下を参照）。
２ｂ）－５℃で１～４日間、その後５時間解凍
作製した組成物を－５℃で貯蔵し、いずれの場合も１日後に目視で評価し、次いで、４日後に５時間解凍し、最後に評価した。結果を表２に示す。
この実験では、２ａ）で説明したように、「穏やかな」条件下に適すると見なされたため、ＶＺ１、ＶＺ２、ＶＺ７およびＺ１、Ｚ２のみが選択された。他の比較組成物については、貯蔵安定性がなかったので、考慮しなかった。
ＶＺ７が、－５℃の温度で短期間（４日間）安定しなかったことが示された。
本発明の組成物Ｚ１およびＺ２ならびにＶＺ１は、これらの条件下で安定していた。
２ｃ）極端な条件下
作製した組成物を、－２０℃で１６時間のサイクルで４日間貯蔵し、次いで、室温（ＲＴ）で８時間解凍した。各工程の後、それらを目視で検査した。結果を表３に示す。
この実験では、２ｂ）と同じ組成を選択した。
本発明の組成物Ｚ１およびＺ２は、これらの極端な条件下でさえ安定していることが実証された。ＶＺ１の場合、ユーザーは組成物を解凍する必要があった。本発明の組成物の場合、解凍を待つ時間は必要ない。したがって、ユーザーは時間とコストを節約できる。

Claims (7)

  1. - ４０重量％～８０重量％の２，４，７，９－テトラメチル－５－デシン－４，７－ジオール、
    - ０．５重量％～１５重量％の２，４，７，９－テトラメチル－５－デシン－４，７－ジオールのエトキシレート、
    - ３５重量％～５５重量％のポリエチレングリコール、および
    - １．０重量％～１５重量％の水
    を含む組成物であり、
    前記各成分量は、合計で１００重量％になり、かつ前記組成物に対する量であることを特徴とする組成物。
  2. 前記２，４，７，９－テトラメチル－５－デシン－４，７－ジオールの濃度が、前記組成物に対し、４１～７０重量％であることを特徴とする、請求項１記載の組成物。
  3. 前記ポリエチレングリコールのモル質量が２００ｇ／モル～１，０００ｇ／モルであることを特徴とする、請求項１または請求項２記載の組成物。
  4. 前記２，４，７，９－テトラメチル－５－デシン－４，７－ジオールのエトキシレートが、１モル～１０モルのエチレンオキシドを含むことを特徴とする、請求項１～請求項３のいずれか一項記載の組成物。
  5. コーティング組成物中での湿潤剤、消泡剤または分散助剤としての、請求項１～請求項４のいずれか一項記載の組成物の使用。
  6. ラッカー、塗料、インク、ならびに、農業、建築材料、植物防疫、繊維仕上げ、疎水化と電気めっき、ラテックス浸漬法、金属加工液、およびプリント回路基板コーティングの分野における補助剤の配合における、請求項１～請求項４のいずれか一項記載の組成物の使用。
  7. 以下の工程：
    ａ．ポリエチレングリコールを供給する工程、
    ｂ．水を添加する工程、
    ｃ．２，４，７，９－テトラメチル－５－デシン－４，７－ジオールのエトキシレートを添加する工程、および
    ｄ．溶融した２，４，７，９－テトラメチル－５－デシン－４，７－ジオールを添加する工程含む、請求項１～請求項４のいずれか一項記載の組成物の製造方法。
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