JP2005313039A - 界面活性剤 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】BET法(JIS R1626−1996)による比表面積が100〜450m2/gである親水性シリカ(A)、ポリオキシアルキレン化合物(D)及び疎水性シリカ(C)を含有してなる界面活性剤を用いる。(D)は一般式(1)又は(2)で表される化合物を含有することが好ましい。さらに水(B)を含有してなり、(A)と(B)との重量比(B/A)が0.1〜20であることが好ましい。
【化1】
Rは炭素数1〜6の直鎖アルキル基若しくは直鎖アルケニル基、又は水素原子、OAは炭素数3〜4のオキシアルキレン基、nは10〜100の整数、mは0もしくは1を表す。
【選択図】なし
Description
本発明の目的は界面活性能にばらつきが生じにくい界面活性剤を提供することである。
なお、親水性シリカとは、後出する疎水性シリカと区別するための意味であり、疎水化処理していない酸化ケイ素微粒子を意味する。一方、疎水性シリカとは、疎水化処理された酸化ケイ素微粒子を意味する。
なお、比表面積は、JIS R1626−1996(一点法)に準拠して測定される値である{測定試料:50mg(200℃で15分間加熱処理したサンプル)、吸着量の測定方法:定溶法、吸着質:混合ガス(N270体積%、He30体積%)、測定平衡相対圧:0.3、装置:たとえば、大倉理研社製、全自動粉体表面測定装置 AMS−8000}。
ポリオキシアルキレン基としては、炭素数2〜4のオキシアルキレン基(オキシエチレン、オキシプロピレン及びオキシブチレン)の複数個が化学結合した基が含まれる。
ポリオキシアルキレン基には、オキシアルキレン基の1種から構成されていてもよく、又は2種以上から構成されていてもよい。2種以上から構成される場合、結合様式はブロック、ランダム及びこれの混合のいずれでもよい。
これらのうち、一般式(1)又は(2)で表される化合物が好ましく、少なくともこのような化合物を含むことが好ましい。
直鎖アルケニル基としては、ビニル、1−プロペニル、2−プロペニル、3−ブテニル、2−ブテニル、4−ペンテニル、5−ヘキセニル及び1−ヘキセニル等が挙げられる。
これらのうち、消泡性の観点等から、直鎖アルキル基が好ましく、さらに好ましくはn−ブロピル、n−ブチル、n−ペンチル及びn−ヘキシル、特に好ましくはn−ブチル、n−ペンチル及びn−ヘキシルである。
なお、オキシアルキレン基として、炭素数3〜4のオキシアルキレン基を主体的に含んでいればよく、一部にオキシエチレンを含んでもよい。主体的とは、オキシアルキレン基の構成単位の全モル数に基づいて少なくとも70モル%含まれることを意味し、好ましくは75モル%以上、さらに好ましくは80モル%以上、特に好ましくは85モル%以上、最も好ましくは90モル%以上含まれることである。
一般式(1)及び(2)において、nとしては、10〜100の整数を表し、好ましくは20〜50の整数、さらに好ましくは25〜45の整数である。この範囲であると、ハジキの発生等がさらに抑制される。
一般式(2)において、mは0又は1を表す。
一般式(1)又は(2)で表されるポリオキシアルキレン化合物としては、市場から容易に入手でき、商品名として、ニューポールシリーズ(LB−65、LB−385,LB−625,LB−1145,LB−1715、LB−1800X、PP−950、PP−1000、PP−2000、PP−3000、PP−4000、PP−5000等)、サンニックストリオールシリーズ(GP−3000、GP−4000、GP−5000、GL−3000及びGL−5000等){三洋化成工業(株)品};並びにユニルーブシリーズ
(MB−19,MB−38及びMB−370等){日本油脂(株)品}等が挙げられる。
疎水化剤としては、シリコーンオイル及び変性シリコーンオイル等が含まれる。
シリコーンオイルとしては、動粘度10〜3000(mm2/s、25℃)のジメチルシロキサン等が挙げられ、シクロテトラジメチルシロキサン等も含まれる。
変性シリコーンとしては、上記のジメチルシロキサンのメチル基の一部を炭素数2〜6のアルキル基、炭素数2〜4のアルコキシル基、フェニル基、水素原子、ハロゲン(塩素及び臭素等)原子、及び/又は炭素数2〜6のアミノアルキル基等に置き換えたもの等が含まれる。
疎水化剤の使用量(重量%)としては、疎水化処理される親水性シリカ(A)の重量に基づいて、5〜70が好ましく、さらに好ましくは7〜50、特に好ましくは10〜30である。この範囲であると消泡性がさらに優れる。
疎水化処理の温度(℃)としては、100〜400が好ましく、さらに好ましくは150〜350、特に好ましくは200〜300である。
疎水化処理には、溶媒{炭化水素油、動粘度(mm2/s、40℃)5〜30のパラフィンオイル及びプロセスオイル等}及び反応触媒(硫酸、硝酸、塩酸、ヒドロキシ酢酸、トリフルオロ酢酸、p−ニトロ安息香酸、水酸化カリウム、水酸化リチウム等)等が使用できる。
水(B)としては、特に限定されるものではなく、蒸留水、イオン交換水、水道水、工業用水、井戸水、涌き水、河川水及び雨水等が使用できる。界面活性剤の製品安定性の観点から、イオン交換水、水道水及び工業用水等の軟水を使用することが好ましい。
炭化水素油(E)中の芳香族炭化水素成分(アロマ成分;CA)の含有量(重量%)は、(E)の重量に基づいて、1〜30が好ましく、さらに好ましくは2〜20、特に好ましくは4〜15、最も好ましくは6〜12である。この範囲であると、消泡性及び製品安定性(界面活性剤の分離等)がさらに良好となる。
なお、アロマ成分、ナフテン成分及びパラフィン成分の各含有量は、環分析(n−d−M)法(ASTM D 3238−74)により定量される。
炭化水素油(E)の動粘度(mm2/s;40℃)としては、2〜150が好ましく、さらに好ましくは2.5〜30、特に好ましくは3〜28、最も好ましくは4〜25である。
炭化水素油(E)は市場から容易に入手でき、たとえば、表2の商品などが挙げられる。
動植物油としては、天然植物油、天然動物油及びこれらの変性油等が使用でき、牛脂、豚脂、鯨油、魚油、菜種油、大豆油、ヒマワリ種子油、綿実油、落花生油、米糠油、トウモロコシ油、サフラワー油、オリーブ油、ゴマ油、月見草油、パーム油、シア脂、サル脂、カカオ脂、ヤシ油、パーム核油等及びこれらの水素添加油等が挙げられる。
本発明の界面活性剤中に親水性シリカ(A)、水(B)、疎水性シリカ(C)、ポリオキシアルキレン化合物(D)及び炭化水素油(E)を含む場合、これらの含有重量比(A:B:C:D:E)は、(0.01〜10):(0.001〜40):(0.1〜20):(0.1〜90):(0.1〜50)が好ましく、さらに好ましくは(0.1〜6):(0.1〜30):(0.5〜15):(20〜80):(10〜40)、特に好ましくは(0.2〜5):(0.3〜20):(1〜10):(40〜75):(20〜30)である。この範囲であると、製品安定性(界面活性剤の分離等)及び消泡性がさらに良好となる。
他の構成成分及び/又は添加剤を含有する場合、これらの合計含有量(重量%)は、本発明の界面活性剤の重量に基づいて、0.01〜30が好ましく、さらに好ましくは0.1〜20、特に好ましくは1〜10である。この範囲であると製品安定性(界面活性剤の分離等)及び消泡性がさらに良好となる。
水溶性アニオン高分子としては、ラジカル重合により得られる水溶性アニオン高分子[ポリアクリル酸(塩)(重量平均分子量2,000〜100,000)、ポリスチレンスルホン酸(塩)(重量平均分子量1,000〜100,000)、ポリアクリル酸ヒドロキシエチル燐酸モノエステル(重量平均分子量2,000〜50,000)等]、非ラジカル重合(縮合等)により得られる水溶性アニオン高分子[ナフタレンスルホン酸(塩)ホルマリン縮合物(縮合度2〜10)等]及び天然物から得られる水溶性アニオン高分子[リグニンスルホン酸(重量平均分子量10,000〜1,000,000)、アルギン酸(塩)(重量平均分子量10,000〜1,000,000)等]等が挙げられる。
なお、塩としては、アンモニウム塩、アルキル基の炭素数が1〜4であるアルキルアミン(モノエチルアミン、モノブチルアミン及びトリエチルアミン等)塩、アルカノールの炭素数が1〜4であるアルカノールアミン(モノエタノールアミン、ジエタノールアミン及びトリエタノールアミン等)塩、アルカリ金属(リチウム、ナトリウム及びカリウム等)塩及びアルカリ土類金属(マグネシウム、カルシウム及び亜鉛等)塩等が挙げられ、完全に、あるいは部分的に塩となっていてもよい。ここで、本発明において水溶性とは、水100gに対する溶解度が25℃で20g(好ましくは30g)以上であることを意味する。
合成ワックスとしては、マイクロクリスタリンワックス、ペトロラタム、ポリエチレンワックス及びフィッシャー・トロプシュワックス等が挙げられる。
ノニオン性界面活性剤としては、多価(2〜10価)アルコール脂肪酸(炭素数8〜24)エステル[グリセリンモノオクタデカン酸エステル、エチレングリコールモノオクタデカン酸エステル及びソルビタンオクタデセン酸モノ−又はジ−エステル等]、脂肪族アルカノールアミド[ヤシ油脂肪酸モノエタノールアミド、ドデカン酸ジエタノールアミド等]及びアルキル(炭素数8〜24)ジアルキル(炭素数1〜6)アミンオキシド[ドデシルジメチルアミンオキシド等]等が挙げられる。
均一攪拌の温度は特に限定されないが、混合しやすくするために50℃程度までの加熱してもよい。
疎水性シリカ(C)は、予め炭化水素油(E)を用いて希釈しておくのが好ましく、さらに好ましくは(C)及び(E)を均一攪拌した後、ボールミル、ディスパーミル、ホモジナイザー又はゴーリンホモジナイザー等で微分散処理しておくことである。
Eスピンドル油{コスモ石油ルブリカンツ(株)製}(E1)230部、Nipsil SS−10{日本シリカ(株)製}(C1)30部及びニューポール LB−625{三洋化成工業(株)製}(D1)700部、アエロジル300{日本アエロジル(株)製;比表面積300m3/g}(A1)5部、イオン交換水(B1)20部を、加熱、攪拌、冷却の可能な容器に投入した後、攪拌しつつ50℃まで昇温し、この温度にてさらに3時間加熱攪拌を続けた。さらにインペラー型羽根を装着したホモジナイザー(ハイフレックスディスパーサーHG−92G タイテック(株)製、以下、同様)にて4000rpmにて15分間攪拌して本発明の消泡剤(S1)を得た。なお、分散度試験{JIS K5600−2−5:1999(ISO 1524:1983に対応)}にて5ミクロン以上の粒の無いことを確認した。
Nipsil SS−10(C1)30部、ニューポール LB−625(D1)700部、アエロジル300(A1)5部及びイオン交換水(B1)20部を、(C1)35部、(D1)600部、(A1)15部及び(B1)70部に変更した以外実施例1と同様にして、本発明の消泡剤(S2)を得た。なお、実施例1と同様にして、5ミクロン以上の粒の無いことを確認した。
Nipsil SS−10(C1)30部、アエロジル300(A1)5部及びイオン交換水(B1)20部を、(C1)35部、アエロジル130{日本アエロジル(株)製;比表面積130m3/g}(A2)15部及び(B1)70部に変更した以外実施例1と同様にして、本発明の消泡剤(S3)を得た。なお、実施例1と同様にして、5ミクロン以上の粒の無いことを確認した。
Nipsil SS−10(C1)30部、ニューポール LB−625(D1)700部、アエロジル300(A1)5部及びイオン交換水(B1)20部を、(C1)35部、(D1)600部、アエロジル380{日本アエロジル(株) 比表面積380m3/g}(A2)15部及び(B1)70部に変更した以外実施例1と同様にして、本発明の消泡剤(S4)を得た。なお、実施例1と同様にして、5ミクロン以上の粒の無いことを確認した。
Eスピンドル油{コスモ石油ルブリカンツ(株)製}(E1)230部、 Nipsil SS−10(C1)30部、ニューポール LB−625(D1)700部、アエロジル300(A1)5部及びイオン交換水(B1)20部を、(E1)0部、(C1)35部、(D1)600部、(A1)15部及び(B1)70部に変更した以外実施例1と同様にして、本発明の消泡剤(S5)を得た。なお、実施例1と同様にして、5ミクロン以上の粒の無いことを確認した。
Nipsil SS−10(C1)30部、ニューポール LB−625(D1)700部、アエロジル300(A1)5部及びイオン交換水(B1)20部を、(C1)35部、ニューポール PP−3000(D2)600部、(A1)15部及び(B1)5部に変更した以外実施例1と同様にして、本発明の消泡剤(S6)を得た。なお、実施例1と同様にして、5ミクロン以上の粒の無いことを確認した。
Nipsil SS−10(C1)30部、ニューポール LB−625(D1)700部、アエロジル300(A1)5部及びイオン交換水(B1)20部を、(C1)35部、ニューポール PP−3000(D2)600部、(A1)4部及び(B1)70部に変更した以外実施例1と同様にして、本発明の消泡剤(S7)を得た。なお、実施例1と同様にして、5ミクロン以上の粒の無いことを確認した。
Eスピンドル油{コスモ石油ルブリカンツ(株)製}(E1)230部、Nipsil SS−10(C1)30部、ニューポール LB−625(D1)700部、アエロジル300(A1)5部及びイオン交換水(B1)20部を、Gスピンドル油{コスモ石油ルブリカンツ(株)製}(E2)230部、(C1)1部、(D1)600部、(A1)15部及び(B1)70部に変更した以外実施例1と同様にして、本発明の消泡剤(S8)を得た。なお、実施例1と同様にして、5ミクロン以上の粒の無いことを確認した。
Eスピンドル油{コスモ石油ルブリカンツ(株)製}(E1)230部、Nipsil SS−10(C1)30部、ニューポール LB−625(D1)700部、アエロジル300(A1)5部及びイオン交換水(B1)20部を、Gスピンドル油{コスモ石油ルブリカンツ(株)製}(E2)230部、(C1)50部、(D1)100部、(A1)15部及び(B1)70部に変更した以外実施例1と同様にして、本発明の消泡剤(S9)を得た。なお、実施例1と同様にして、5ミクロン以上の粒の無いことを確認した。
Nipsil SS−10(C1)30部、ニューポール LB−625(D1)700部、アエロジル300(A1)5部及びイオン交換水(B1)20部を、Nipsil SS−50(C2)35部、ニューポール GL−3000(D2)600部、(A1)15部及び(B1)70部に変更し、さらにSILWET L−7001{日本ユニカー(株)製 }(F1)50部を追加した以外実施例1と同様にして、本発明の消泡剤(S10)を得た。なお、実施例1と同様にして、5ミクロン以上の粒の無いことを確認した。
Nipsil SS−10(C1)30部、ニューポール LB−625(D1)700部、アエロジル300(A1)5部及びイオン交換水(B1)20部を、Nipsil SS−50(C2)35部、ニューポール GL−3000(D2)600部、(A1)15部及び(B1)70部に変更し、さらにアルフロー H−50S{日本油脂(株)製}(F2)50部を追加した以外実施例1と同様にして、本発明の消泡剤(S10)を得た。なお、実施例1と同様にして、5ミクロン以上の粒の無いことを確認した。
Nipsil SS−10(C1)30部、ニューポール LB−625(D1)700部、アエロジル300(A1)5部及びイオン交換水(B1)20部を、(C1)35部、(D1)600部、(A1)0部及び(B1)70部に変更した以外実施例1と同様にして、比較用の消泡剤(HS1)を得た。なお、実施例1と同様にして、5ミクロン以上の粒の無いことを確認した。
ニューポール LB−625(D1)を使用しないこと以外実施例1と同様にして、比較用の消泡剤(HS2)を得た。なお、実施例1と同様にして、5ミクロン以上の粒の無いことを確認した。
アエロジル300(A1)5部及びイオン交換水(B1)20部を、Nipsil Eー75{日本シリカ(株)製比表面積40m2/g}(A4)3部及び(B1)70部に変更した以外実施例1と同様にして、比較用の消泡剤(HS3)を得た。なお、実施例1と同様にして、5ミクロン以上の粒の無いことを確認した。
アエロジル300(A1)5部及びイオン交換水(B1)20部を、Nipgel CX−200{日本シリカ(株)製比表面積750m2/g}(A5) 150部及び(B1)10部に変更した以外実施例1と同様にして、比較用の消泡剤(HS4)を得た。なお、実施例1と同様にして、5ミクロン以上の粒の無いことを確認した。
なお、製品安定性は、140mlガラス製密閉容器に入った約110mlの消泡剤を、40℃で30日間放置した後、目視で観察し、次の評価基準により評価した。
良好 :分離及びゲル化がない
ゲル化:流動性がなく、さらに激しく攪拌しても流動性がない
分離 :2層に液−液分離した
実施例1〜11及び比較例1〜4で得た消泡剤S1〜HS4を用いて、以下のようにエマルション塗料を調製した。これらのエマルション塗料について、以下の方法により、消泡性及びハジキについて評価し、これらの結果を表6に示した。
以下の原料組成にて、インペラー型羽根を装着したエクセルオートホモジナイザー(日本精器会社製、モデルED)を用いて、グラインディング及びレットダウンして塗料化とした。得られた塗料は実施例1と同様に分散度をチェックして、5ミクロン以上の粒の無いことを確認した。
次いでこの塗料を、ストマー粘度計(JISK5400−1990)で77KU(25℃)になるように水で希釈してエマルションベース塗料を得た。
水 8.2部
SNディスパーサント5027;サンノプコ(株)製分散剤 1.2部
SNシックナー636;サンノプコ(株)製増粘剤 0.5部
アンモニア水溶液(25%) 0.2部
エチレングリコール 3.4部
タイーペークR930;石原産業(株)製二酸化チタン 27.8部
<レットダウン工程>
ボンコートEC819;大日本インキ化学工業(株)製アクリルエマルション55.5部
ノプコサイドSN215;サンノプコ(株)製防腐剤 1.0部
テキサノール;イーストマンケミカル社製造膜調整剤 2.0部
SNシックナー636 0.2部
合 計 100.0部
エマルションベース塗料に、消泡剤S1〜HS4を1重量%(対エマルションベース塗料)となるように加えて、インペラー型羽根を装着したエクセルオートホモジナイザーにて15〜25℃、2000rpm、3分間攪拌混合してエマルション塗料1〜17を得た。
また消泡剤を加えない塗料を作成しエマルション塗料16とした。
ブリキ板{厚さ0.5mm、20×30cmにカット}をアセトン/布にて脱脂した後、ウェット膜厚250μmとなるようにエマルション塗料1〜9をローラー塗装した後、2
5℃、60%相対湿度に調整したコントロールルームにて1日間乾燥させて、塗膜表面を観察し以下の基準により消泡性及びハジキを評価した。
また、エマルション塗料1〜9を40℃にて1ケ月静置保管した後(エイジング後)、改めてインペラー型羽根を装着したエクセルオートホモジナイザーにて、15〜25℃、2000rpm、3分間攪拌混合してエイジング評価用のエマルション塗料を得、同様に消泡性及びハジキを評価した。
5:泡痕が2個以下ある
4:泡痕が2〜5個ある
3:泡痕が5〜10個ある
2:泡痕が10〜20個ある
1:泡痕が20個以上ある
5:ハジキ又はクレータリング痕が2個以下ある
4:ハジキ又はクレータリング痕が2〜5個ある
3:ハジキ又はクレータリング痕が5〜10個ある
2:ハジキ又はクレータリング痕が10〜20個ある
1:ハジキ又はクレータリング痕痕が20個以上ある
実施例1〜11及び比較例1〜6で得た消泡剤S1〜HS6を用いて、以下のように紙塗工用のコーティングカラーを調製した。これらのコーティングカラーについて、以下の方法により、消泡性を評価し、これらの結果を表6に示した。
以下の原料組成にて、インペラー型羽根を装着したエクセルオートホモジナイザー(日本精器会社製、モデルED)を用いて、コーティングカラーベースを作成した。
水 29.4部
SNディスパーサント5040;サンノプコ(株)製分散剤 0.35部
水酸化ナトリウム水溶液(50%) 0.22部
FMT−90;(株)ファイマテック製重質炭酸カルシウム 53.3部
HTクレー : 二級クレー 60.0部
SBR2803F: JSR(株)製SBRラテックス 20.0部
MS4600: 日本食品加工(株)製酸化澱粉 8.6部
合 計 172.0部
コーティングカラーベースに、消泡剤を1%となるように加えて、インペラー型羽根を装着したエクセルオートホモジナイザーにて15〜25℃、2000rpm、10分間攪拌混合してコーティングカラーを得た。また、消泡剤を添加しないこと以外は上記の方法と同様にしてブランクコーティングカラー(消泡剤無添加)を得た。そして、これらのコーティングカラーについて、10分間攪拌直後のコーティングカラーの比重を、JIS K5600−2−4:1999(金属製比重瓶:比重カップ)に準じて測定した。比重が大きいほど泡のかみ込みが少なく、消泡性が良好であることを表している。
またガラス板{厚さ5mm、20×30cmにカット}をアセトン/布にて脱脂した後、ウェット膜厚250μmとなるようにコーティングカラーをアプリケーターにて塗装した後、塗膜表面を観察し以下の基準によりハジキを評価した。
5:ハジキが2個以下ある
4:ハジキが2〜5個ある
3:ハジキが5〜10個ある
2:ハジキが10〜20個ある
1:ハジキが20個以上ある
Claims (4)
- BET法(JIS R1626−1996)による比表面積が100〜450m2/gである親水性シリカ(A)、ポリオキシアルキレン化合物(D)及び疎水性シリカ(C)を含有してなる界面活性剤。
- ポリオキシアルキレン化合物(D)が一般式(1)又は(2)で表される化合物を含有してなる請求項1に記載の界面活性剤。
- さらに水(B)を含有してなり、親水性シリカ(A)と水(B)との重量比(B/A)が0.1〜20である請求項1又は2に記載の界面活性剤。
- 請求項1〜3のいずれかに記載の界面活性剤を含有してなる消泡剤。
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