JPH10113552A - 希釈安定な消泡性エマルジョンコンセントレート - Google Patents
希釈安定な消泡性エマルジョンコンセントレートInfo
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- JPH10113552A JPH10113552A JP9197662A JP19766297A JPH10113552A JP H10113552 A JPH10113552 A JP H10113552A JP 9197662 A JP9197662 A JP 9197662A JP 19766297 A JP19766297 A JP 19766297A JP H10113552 A JPH10113552 A JP H10113552A
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Abstract
定な消泡剤の提供。 【解決手段】 希釈すると消泡剤として有用な水中油型
エマルジョンへと転相する性質をもつ、シリコーンオイ
ル、シリカ、乳化剤及び増粘剤を含んでなる油中水型エ
マルジョン。
Description
型エマルジョンであるが希釈すると転相して消泡剤とし
て機能し続ける水中油型エマルジョンを形成する消泡剤
コンセントレートに関する。
と、泡の崩壊速度を泡の生成速度に比して均衡もしくは
速める材料である。通常、かかる材料は低濃度で添加さ
れる。消泡剤は、塗料及びラテックス、塗装工程、繊維
材料、発酵工程、ポリマー製造、洗浄化合物、パルプ及
び製紙、廃液処理、及び冷却塔など、多方面にわたる様
々な製造及び処理プロセスに用途がみいだされている。
に対して不活性であること、換言すれば悪影響をもたな
いことが一般に望まれる。消泡組成物の構成成分は、概
して、一次及び二次消泡剤、キャリア、乳化剤、及び所
望により安定剤からなる。一次消泡剤は通常、炭化水素
ワックス、脂肪酸、脂肪酸エステル又は脂肪酸アミドな
どの油中に分散した疎水性シリカである。疎水性シリカ
はそれ自体では泡を崩壊させる活性をもたないので、消
泡作用を生じるのはこの2つの成分の組合せである。二
次消泡剤は通常はシリコーン又は脂肪アルコール又は脂
肪酸エステルであり、一次消泡剤の消泡効果を増大させ
る。通例使用されるキャリアには、炭化水素油及び溶
剤、水、脂肪アルコール並びに脂肪酸エステルがある。
乳化剤は、処理すべき系に一次及び二次消泡剤を導入す
る機能をもつ。
本的に2つのタイプがある。第一のタイプはシリコーン
ポリエーテルのようにある特定の最低臨界溶解温度をも
つ材料を利用した組成物である。こうした材料の使用の
様式は、その最低臨界溶解温度よりも高い温度(かかる
温度域では材料が水中での溶解度を失い、その結果消泡
剤として機能する)で使用するというものである。最低
臨界溶解温度に関する制約のため、このタイプの消泡組
成物は狭い温度範囲でしか機能しないのでその実用性に
は限りがある。
キシアルキレン置換オルガノポリシロキサン、ジメチル
シリコーン流体及び微粉シリカ粉末を含んでなるシリコ
ーン系脱泡組成物が教示されている。脱泡剤として機能
させるため、米国特許第5106535号記載の組成物
は起泡を制御する水系に分散させるための界面活性剤を
必要とする。界面活性剤が脱泡組成物の分散に必要であ
るという必要条件についての修正が、米国特許第524
4599号に教示されている通り界面活性剤として作用
する第二のポリオキシアルキレン修飾シリコーンを組成
物中に配合することによってなされている。
を細菌腐敗に対して抵抗性のものにするため微粉シリカ
を抗菌剤で処理した珍しい消泡剤コンセントレートが記
載されている。第二のもっと伝統的なタイプの消泡組成
物は、シリコーンポリマーと微粉シリカを乳化して調製
される水中油型エマルジョンである。このタイプのエマ
ルジョンは一般に消泡剤として非常に有効であるが、希
釈に対して安定でない。消泡剤として機能するような水
中油型エマルジョンは熱力学的に不安定であるので、粒
子沈降速度を遅らせ、それによりエマルジョンの貯蔵安
定性を高めるために、水相の粘度を増加させるための増
粘剤が添加される。このようなエマルジョンを水で希釈
すると、希釈により粘度が低下してエマルジョンが不安
定になる。
剤で広範囲の濃度に希釈することができて消泡剤として
有効であり続けるようなものに対するニーズが存在す
る。
て機能する油中水型エマルジョンであって、希釈すると
広範囲の濃度にわたって消泡剤として機能し続ける水中
油型エマルジョンへと転相する油中水型エマルジョンに
ついて開示する。本発明は、下記成分(a)〜(e): (a)約1〜約99重量%の下記一般式のポリオルガノ
シロキサン MDxM (上記式中、M=R1R2R3SiO1/2 (ただし、
R1 、R2 及びR3 は各々独立に炭素数1〜40の一価
炭化水素基から選択される)であり、D=R4R5SiO
2/2 (ただし、R4 及びR5 は各々独立に炭素数1〜4
0の一価炭化水素基から選択される)であり、化学量論
比を表す下付符号xは約1〜約10000であって、該
ポリオルガノシロキサンの粘度は25℃において約1〜
約10000000センチポアズである); (b)約0.01〜約50.0重量%の、平均粒径約
0.001〜約1000μmの粒度をもつ微粉シリカ; (c)約0.10〜約50.0重量%の、平均で約2〜
約20の親水性親油性比(HLB)をもつ乳化剤又は乳
化剤混合物; (d)約0.001〜約20.0重量%の、分子量約1
00〜約100000000ダルトンの、ポリアクリレ
ート、ポリアミド、ポリアミン、スチレンスルホネート
ポリマー、ポリエチレンオキシド及びセルロース誘導体
からなる群から選択される増粘剤又は水溶性増粘剤混合
物;及び (e)0重量%よりも僅かに多く約20.0重量%以下
の水、を含んでなる油中水型エマルジョンであって、当
該油中水型エマルジョンを当該油中水型エマルジョンの
重量を超える重量の水に添加すると当該油中水型エマル
ジョンは泡を減らす水中油型エマルジョンへと転相す
る、油中水型エマルジョンを提供する。
下記段階(a)〜(c): (a)下記成分(i)〜(v): (i) 約1〜約99重量%の下記一般式のポリオルガノ
シロキサン MDxM (上記式中、M=R1R2R3SiO1/2 (ただし、
R1 、R2 及びR3 は各々独立に炭素数1〜40の一価
炭化水素基から選択される)であり、D=R4R5SiO
2/2 (ただし、R4 及びR5 は各々独立に炭素数1〜4
0の一価炭化水素基から選択される)であり、化学量論
比を表す下付符号xは約1〜約10000であって、該
ポリオルガノシロキサンの粘度は25℃において約1〜
約10000000センチポアズである); (ii) 約0.01〜約50.0重量%の、平均粒径約
0.001〜約1000μmの粒度をもつ微粉シリカ; (iii) 約0.10〜約50.0重量%の、平均で約2〜
約20の親水性親油性比(HLB)をもつ乳化剤又は乳
化剤混合物; (iv) 約0.001〜約20.0重量%の、分子量約1
00〜約100000000ダルトンの、ポリアクリレ
ート、ポリアミド、ポリアミン、スチレンスルホネート
ポリマー、ポリエチレンオキシド及びセルロース誘導体
からなる群から選択される増粘剤又は水溶性増粘剤混合
物;及び (v) 0重量%よりも僅かに多く約20.0重量%以下
の水、を含んでなる油中水型エマルジョンであって、当
該油中水型エマルジョンを当該油中水型エマルジョンの
重量を超える重量の水に添加すると当該油中水型エマル
ジョンは泡を減らす水中油型エマルジョンへと転相する
ような、油中水型エマルジョンを調製する段階; (b)上記油中水型エマルジョンを当該油中水型エマル
ジョンの重量を超える重量の水に添加する段階;及び (c)上記エマルジョンを油中水型エマルジョンから水
中油型エマルジョンへと転相させ、斯くして泡崩壊速度
が泡生成速度を上回るようにする段階を含んでなる方法
も提供する。
(e): (a)約1〜約99重量%、好ましくは約5〜約95重
量%、さらに好ましくは約25〜約90重量%、最も好
ましくは約60〜約85重量%の下記一般式のポリオル
ガノシロキサン MDxM (上記式中、M=R1R2R3SiO1/2 (ただし、
R1 、R2 及びR3 は各々独立に炭素数1〜40の一価
炭化水素基、好ましくは炭素数1〜20の一価炭化水素
基、さらに好ましくは炭素数1〜10の一価炭化水素
基、最も好ましくはメチル、エチル、n−プロピル、i
−プロピル、トリフルオロプロピル、n−ブチル、i−
ブチル、sec−ブチル、n−ペンチル、i−ペンチ
ル、ネオペンチル、n−ヘキシル、i−ヘキシル、フェ
ニル及びベンジルである)であり、D=R4R5SiO
2/2 (ただし、R4 及びR5 は各々独立に炭素数1〜4
0の一価炭化水素基、好ましくは炭素数1〜20の一価
炭化水素基、さらに好ましくは炭素数1〜10の一価炭
化水素基、最も好ましくはメチル、エチル、n−プロピ
ル、i−プロピル、トリフルオロプロピル、n−ブチ
ル、i−ブチル、sec−ブチル、n−ペンチル、i−
ペンチル、ネオペンチル、n−ヘキシル、i−ヘキシ
ル、フェニル及びベンジルである)であり、化学量論比
を表す下付符号xは約1〜約10000、好ましくは約
10〜約5000、さらに好ましくは約50〜約300
0、最も好ましくは約100〜約1000であって、該
ポリオルガノシロキサンの粘度は25℃において約1〜
約10000000センチポアズ、好ましくは25℃に
おいて約10〜約1000000センチポアズ、さらに
好ましくは25℃において約50〜約100000セン
チポアズ、最も好ましくは25℃において約100〜約
10000センチポアズである); (b)約0.01〜約50.0重量%、好ましくは約
0.10〜約30.0重量%、さらに好ましくは約0.
50〜約20.0重量%、最も好ましくは約1.0〜約
10.0重量%の、平均粒径約0.001〜約1000
μm、好ましくは平均粒径約0.010〜約100μ
m、さらに好ましくは平均粒径約0.050〜約50μ
m、最も好ましくは平均粒径約0.100〜約10μm
の粒度をもつ微粉シリカ; (c)約0.10〜約50.0重量%、好ましくは約
1.0〜約40.0重量%、さらに好ましくは約5.0
〜約30.0重量%、最も好ましくは約10.0〜約2
0.0重量%の、平均で約2〜約20、好ましくは約3
〜約18、さらに好ましくは約4〜約16、最も好まし
くは約5〜約14の親水性親油性比(HLB)をもつ乳
化剤又は乳化剤混合物; (d)約0.001〜約20.0重量%、好ましくは約
0.010〜約15.0重量%、さらに好ましくは約
0.050〜約10.0重量%、最も好ましくは約0.
10〜約5.0重量%の、分子量約100〜約1000
00000ダルトン、好ましくは約1000〜約500
00000ダルトン、さらに好ましくは約10000〜
約10000000ダルトン、最も好ましくは約100
000〜約5000000ダルトンの、ポリアクリレー
ト、ポリアミド、ポリアミン、スチレンスルホネートポ
リマー、ポリエチレンオキシド及びセルロース誘導体か
らなる群から選択される水溶性ポリマーである増粘剤又
は増粘剤混合物;及び (e)0重量%よりも僅かに多く約20.0重量%以
下、好ましくは約0.001〜約15.0重量%、さら
に好ましくは約0.050〜約10.0重量%、最も好
ましくは約0.100〜約5.0重量%の水、を含んで
なる油中水型エマルジョンに関するが、この組成物は消
泡組成物である。
コーン中での相溶性、及び2)HLBによって支配され
る。希釈により水中油型エマルジョンへと転相する油中
水型エマルジョンを与えるために、乳化剤はシリコーン
相と相溶性であることが必要とされる。シリコーン中で
の相溶性は、シリコーンと乳化剤を混合して30〜50
℃の間に加熱するという簡単なテストで決定することが
できる。混合物をこの温度範囲に均質混合物が得られる
まで維持する。次いで、乳化剤とシリコーンの混合物を
室温に冷却する。出願人は、シリコーン相溶性乳化剤と
は30〜50℃の間に加熱し次いで室温に冷却した後で
シリコーンと均質混合物を形成する乳化剤であると定義
する。明らかに、均質混合物を形成しない乳化剤は相溶
性でない。幾つかの乳化剤は用いるシリコーンとは無関
係にこのテストの基準を満足するであろうが、その他の
乳化剤ではシリコーンの粘度によって左右されることも
あろう。乳化剤に課される第二の条件は、最初に形成し
た油中水型エマルジョンが水で希釈したときに水中油型
エマルジョンへと転相しなければならないことである。
相溶性並びに希釈時にエマルジョンを転相できること
が、乳化剤を限定する上での必要かつ十分な条件とな
る。
テル誘導体である。例えばオレイン酸のモノ−、ジ−及
びトリ−グリセリド、ポリエチレンオキシドソルビタン
モノ−、ジ−及びトリ−オレエートなどが好ましい乳化
剤、すなわちオレイン酸系界面活性剤である。乳化剤に
ついて最も好ましいHLB値の範囲内で、下記一般式を
もつオレイン酸エステル誘導体が特に効果的であること
が判明した。
CR13R14-O-)n-H で定義される。ただし、R11、R
12、R13及びR14は水素又は炭素数1〜10の一価炭化
水素基であり、nは0〜約100である。最も好ましい
HLBの範囲は5〜14である。この範囲を広げるにつ
れて、希釈時に水中油型エマルジョンへと転相する油中
水型エマルジョンの調製に使用し得る相溶性界面活性剤
の数が増える。ただし、この範囲を5未満又は14以上
へと広げるにつれて、希釈前の油中水型エマルジョンの
安定性が損なわれる傾向がある。
イオン型でも非イオン型でも陽イオン型でもよく、固体
でも液体でもよい。一般に、エマルジョンが増粘剤によ
って破壊されない限りどんな適当な増粘剤を使用しても
よい。増粘剤はエマルジョンを破壊しないどんな好適な
水溶性ポリマーでもよい。特に好ましい増粘剤は、分子
量約100〜約100000000ダルトンの、ポリア
クリレート、ポリアミド、ポリアミン、スチレンスルホ
ネートポリマー、ポリエチレンオキシド及びセルロース
誘導体からなる群から選択される水溶性ポリマーであ
る。
般にシリコーン、水溶性ポリマー、乳化剤、水及び任意
成分の中和剤を混合することによって調製される。以下
の実施例で本発明を例示するが、それらは特許請求の範
囲を限定するものではない。本明細書中で引用した米国
特許はすべて文献の援用によって本明細書の内容の一部
をなす。
使用した各種成分の重量を示す。
ウォーターフォードのGEシリコーンズ(GE Silicones)
社製のヘキサメチルジシラザン処理シリカ及びポリジメ
チルシロキサンを含む消泡組成物である。 2.Arlacel 186(登録商標)は、米国デラ
ウェア州ウィルミントンのICIアメリカズ(ICI Ameri
cas)社製の脂肪形成性脂肪酸モノ−及びジ−グリセリド
混合物である。 3.Polysorbate 80(登録商標)は、米
国デラウェア州ウィルミントンのICIアメリカズ(ICI
Americas)社製のポリエチレンオキシド(20)ソルビ
タンモノオレエートである。 4.SF96−350(登録商標)は、米国ニューヨー
ク州ウォーターフォードのGEシリコーンズ(GE Silico
nes)社製の25℃における粘度が350センチポアズの
ポリジメチルシロキサンである。 5.EMA10(登録商標)は、米国ジョージア州ライ
スボローのケムタール(Chemtall)社製のアクリルアミド
とアクリル酸ナトリウムの共重合体を含むポリマーエマ
ルジョンである。
n 80(登録商標)(ICIアメリカズ(ICI America
s)社製のソルビタンモノオレエート)、70gのTwe
en 85(登録商標)(ICIアメリカズ(ICI Ameri
cas)社製のポリエチレンオキシド(20)ソルビタント
リオレエート)、180gのSF96−350及び20
gのヘキサメチルジシラザン処理沈降シリカを混合し、
均一になるまでホモジナイズした。こうして調製した混
合物38gを2gのEM533(登録商標)(約40重
量%のアクリルアミド−アクリル酸ナトリウム共重合体
の油中水型エマルジョン)とブレンドした。得られた消
泡剤コンセントレートは水で容易に希釈することのでき
るエマルジョンであった。
ドシリカと85〜95重量%のヘキサメチルジシラザン
処理沈降シリカとの混合物40.2g及び25℃におけ
る粘度が350センチポアズのポリジメチルシロキサン
361.8gからなるプレミックスを均一になるまでホ
モジナイズした。このシリコーンオイル−シリカ混合物
に68.0gのSpan 80(登録商標)及び12.
7gのTween 85(登録商標)を加えて十分に混
合した。このプレミックスをさらに別の消泡剤コンセン
トレートの調製に使用した。以降の実施例ではこのプレ
ミックスをプレミックスAと呼ぶ。
ーターフォードのGEシリコーンズ(GE Silicones)社製
の25℃における粘度が350センチポアズのポリジメ
チルシロキサンである。 (2)EMA533(登録商標)は、米国ジョージア州
ライスボローのケムタール(Chemtall)社製の約40重量
%のアクリルアミド−アクリル酸ナトリウム共重合体を
含む油中水型エマルジョンである。
pan 80(登録商標)及び23.73gのTwee
n 85(登録商標)と混合し、次いで249.87g
のSF 18−350を加えてプレミックスBを作っ
た。例11 300gのプレミックスBに、6.1gのPemule
n TR−1(登録商標)、2.30gの50重量%N
aOH水溶液及び5gの水を加えた。Pemulen
TR−1(登録商標)は、米国オハイオ州クリーブラン
ドのB.F.グッドリッチ(B.F. Goodrich) 社製のポリ
アクリル酸である。この標品は水で希釈できた。
gの水を加えて、Pemulen TR−1(登録商
標)9.43重量%の水性スラリーを調製した。このP
emulen TR−1(登録商標)の水性スラリー2
2gに、200gのプレミックスBを加え、次いで50
重量%NaOH水溶液0.65gを加えた。この標品は
水で希釈できた。
0、5〜15重量%のヘキサメチルジシラザン処理ヒュ
ームドシリカと85〜95重量%のヘキサメチルジシラ
ザン処理沈降シリカの混合物62ポンド、及び0.6ポ
ンドのオレイン酸を投入した。この混合物を撹拌しなが
ら120℃に加熱した。120℃で4時間撹拌した後、
混合物を25℃に冷却した。続いて24.8ポンドのP
emulen TR−1(登録商標)を加え、混合物を
均一になるまで混合した。得られた混合物をGauli
nミキサーでホモジナイズして第二の反応がまに移し
た。この均質化混合物を含む第二の反応がまに、20
2.8ポンドのSpan 80(登録商標)、107.
8ポンドのTween 85(登録商標)及び953.
2ポンドのSF 18−350を加えた後、2時間混合
した。混合物を混合している間、20〜35℃の温度の
水を62ポンド加えた。混合を開始して1時間後に、8
ポンドのProxel GXL(登録商標)、2ポンド
のメチルパラベン及び2ポンドのプロピルパラベンを殺
菌剤パッケージとして加えた。すべての材料が混じり合
ったところで、42.2ポンドの10重量%NaOH水
溶液を加えた。
希釈した。
溶液を加えることで調整した。十分な酢酸溶液を添加す
ることでpHを変化させ、それによって希釈標品の粘度
を変えた。表4に示す通り、比較的僅かなpH変化で消
泡剤コンセントレートの粘度が大幅に変化した。
Claims (10)
- 【請求項1】 下記成分(a)〜(e): (a)約1〜約99重量%の下記一般式のポリオルガノ
シロキサン MDxM (上記式中、M=R1R2R3SiO1/2 (ただし、
R1 、R2 及びR3 は各々独立に炭素数1〜40の一価
炭化水素基から選択される)であり、D=R4R5SiO
2/2 (ただし、R4 及びR5 は各々独立に炭素数1〜4
0の一価炭化水素基から選択される)であり、化学量論
比を表す下付符号xは約1〜約10000であり、該ポ
リオルガノシロキサンの粘度は25℃において約1〜約
10000000センチポアズである); (b)約0.01〜約50.0重量%の、平均粒径約
0.001〜約1000μmの粒度をもつ微粉シリカ; (c)約0.10〜約50.0重量%の、平均で約2〜
約20の親水性親油性比(HLB)をもつ乳化剤又は乳
化剤混合物; (d)約0.001〜約20.0重量%の、分子量約1
00〜約100000000ダルトンの、ポリアクリレ
ート、ポリアミド、ポリアミン、スチレンスルホネート
ポリマー、ポリエチレンオキシド及びセルロース誘導体
からなる群から選択される増粘剤又は水溶性増粘剤混合
物;及び (e)0重量%よりも僅かに多く約20.0重量%以下
の水、を含んでなる油中水型エマルジョンであって、当
該油中水型エマルジョンを当該油中水型エマルジョンの
重量を超える重量の水に添加すると当該油中水型エマル
ジョンは泡を減らす水中油型エマルジョンへと転相す
る、油中水型エマルジョン。 - 【請求項2】 前記乳化剤が約3〜約18の親水性親油
性比を有する、請求項1記載の油中水型エマルジョン。 - 【請求項3】 前記乳化剤がオレイン酸のエステルであ
って約5〜約14の親水性親油性比を有する、請求項2
記載の油中水型エマルジョン。 - 【請求項4】 前記オレイン酸のエステルが次式のもの
である、請求項3記載の油中水型エマルジョン。 【化1】 式中、各Qは独立に式 -(CR11R12CR13R14-O-)n
-H (ただし、R11、R12、R13及びR14は水素又は炭
素数1〜10の一価炭化水素基であり、nは0〜約10
0である)で定義される。 - 【請求項5】 前記オレイン酸のエステルがグリセリン
エステルを含んでなる、請求項3記載の油中水型エマル
ジョン。 - 【請求項6】 前記オレイン酸のエステルがグリセリン
モノエステルを含んでなる、請求項3記載の油中水型エ
マルジョン。 - 【請求項7】 前記オレイン酸のエステルがグリセリン
トリエステルを含んでなる、請求項3記載の油中水型エ
マルジョン。 - 【請求項8】 泡を減らす方法にして、下記段階(a)
〜(c): (a)請求項1記載の油中水型エマルジョンを調製する
段階; (b)上記油中水型エマルジョンを当該油中水型エマル
ジョンの重量を超える重量の水に添加する段階;及び (c)上記エマルジョンを油中水型エマルジョンから水
中油型エマルジョンへと転相させ、斯くして泡崩壊速度
が泡生成速度を上回るようにする段階を含んでなる方
法。 - 【請求項9】 泡を減らす方法にして、下記段階(a)
〜(c): (a)請求項2記載の油中水型エマルジョンを調製する
段階; (b)上記油中水型エマルジョンを当該油中水型エマル
ジョンの重量を超える重量の水に添加する段階;及び (c)上記エマルジョンを油中水型エマルジョンから水
中油型エマルジョンへと転相させ、斯くして泡崩壊速度
が泡生成速度を上回るようにする段階を含んでなる方
法。 - 【請求項10】 泡を減らす方法にして、下記段階
(a)〜(c): (a)請求項3記載の油中水型エマルジョンを調製する
段階; (b)上記油中水型エマルジョンを当該油中水型エマル
ジョンの重量を超える重量の水に添加する段階;及び (c)上記エマルジョンを油中水型エマルジョンから水
中油型エマルジョンへと転相させ、斯くして泡崩壊速度
が泡生成速度を上回るようにする段階を含んでなる方
法。
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