JP2006501984A - 気泡形成傾向を有する水性媒体のための消泡剤および/または脱気剤 - Google Patents

気泡形成傾向を有する水性媒体のための消泡剤および/または脱気剤 Download PDF

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Abstract

油相が少なくとも12個のC原子を有するアルコール、アルコキシル化された脂肪アルコール、脂肪酸のモノグリセリド、ジグリセリドおよびトリグリセリド、少なくとも12個のC原子を有するカルボン酸と3〜22個のC原子を有する1価ないし4価のアルコールとからなる脂肪酸エステル、200℃を上廻る沸点を有する炭化水素、12〜22個のC原子を有する脂肪酸、3−チアアルカン−1−オール、3−チアオキシドアルカン−1−オール、3−チアジオキシド−アルカン−1−オールおよびチアアルカン化合物のエステルの群からの少なくとも1つの化合物を、(i)ポリグリセリンと12〜36個のC原子を有するカルボン酸との少なくとも20%のエステル化によって得ることができる少なくとも1つのポリグリセリンエステルおよび(ii)エチレンジアミンと10〜36個のC原子を有するカルボン酸とからなる少なくとも1つのビスアミドとの組合せで含有し、水相が少なくとも1つの安定剤、水および場合によっては濃稠化剤を含有する、水中油型分散液を基礎とする、気泡形成傾向を有する水性媒体のための消泡剤および/または脱気剤、ならびに気泡形成傾向を有する水性媒体の気泡除去のため、殊にパルプの煮沸、パルプの洗浄、完成紙料の微粉砕、製紙および製紙のための顔料の分散の際の気泡除去のための消泡剤および/または脱気剤の使用。

Description

本発明は、油相が少なくとも1つの疎水性化合物を含有し、水相が少なくとも1つの安定剤、水および場合によっては濃稠化剤を含有する、水中油型分散液を基礎とする、気泡形成傾向を有する水性媒体のための消泡剤および/または脱気剤、ならびに気泡形成傾向を有する水性媒体の気泡除去のため、殊にパルプの煮沸、パルプの洗浄、完成紙料の微粉砕、製紙および製紙のための顔料の分散の際の気泡除去のための消泡剤および/または脱気剤の使用に関する。
ドイツ連邦共和国特許出願公開第3001387号明細書の記載から、高融点の脂肪アルコールおよび室温で液状の炭化水素を含有する、乳化剤含有の水性水中油型乳濁液は、公知である。水中油型乳濁液の油相は、場合によってはなおさらに消泡剤として作用する成分、例えば高融点の非芳香族炭化水素、脂肪酸またはその誘導体、例えば脂肪酸エステル、蜜蝋、カルナバ蝋、木蝋およびモンタン蝋を含有することができる。
欧州特許出願公開第0531713号明細書の記載から、油相が少なくとも12個のC原子を有するアルコール、少なくとも22個のC原子を有するアルコールとC〜C36−カルボン酸とからなる脂肪酸エステル、またはC12〜C22−カルボン酸と1価ないし3価のC〜C18−アルコールとの脂肪酸エステルまたは200℃を上廻る沸点を有する炭化水素を含有するかまたはポリグリセリン混合物を12〜36個のC原子を有する少なくとも1つの脂肪酸との少なくとも20%のエステル化によって得ることができるポリグリセリンエステルとの組合せで12〜22個のC原子を有する脂肪酸を含有する水中油型乳濁液を基礎とする消泡剤は、公知である。また、この水中油型乳濁液は、水溶性の乳化剤により安定化されている。
欧州特許出願公開第0662172号明細書の記載から、例えば製紙工場で消泡剤として使用されかつ水循環路の温度がよりいっそう高い場合にもなお十分に作用する、水中油型乳濁液を基礎とする消泡剤は、公知である。このような消泡剤は、油相中に
(a)C12〜C22−カルボン酸と1価ないし3価のC〜C22−アルコールとからなる脂肪酸エステル、
(b)少なくとも2個のグリセリン単位を有するポリグリセリンと少なくとも1つのC12〜C36−脂肪酸とを少なくとも20%エステル化することによって得ることができるポリグリセリンエステルおよび
(c)C12〜C22−カルボン酸とポリアルキレングリコールとからなる脂肪酸エステルを含有し、この場合ポリアルキレングリコールの分子量は、5000g/モルまでである。疎水性相は、場合によっては他の成分、例えば少なくとも12個のC原子を有するアルコールまたは200℃を上廻る沸点を有する炭化水素を含有していてよい。この水中油型乳濁液は、同様に乳化剤により安定化されている。
欧州特許出願公開第0732134号明細書の記載から、気泡形成傾向を有する水性媒体のための水中油型乳濁液を基礎とする消泡剤および/または脱気剤は、公知であり、この場合この乳濁液の油相は、
(a)少なくとも12個のC原子を有する少なくとも1つのアルコール、よりいっそう高い炭素数を有するアルコールを製造する際にオキソ合成によってかまたはチーグラー法(Ziegler-Verfahren)により得ることができる蒸留残留物または記載された化合物の混合物および
(b)少なくとも4個のOH基または少なくとも2個のOH基および少なくとも1個の分子内エーテル結合を有する糖アルコールと少なくとも20個のC原子を有する脂肪酸とからモル比1対少なくとも1で構成される少なくとも1つのエステルを含有し、この場合このエステルの遊離OH基は、場合によってはC12〜C18−カルボン酸と全体的または部分的にエステル化されている。
疎水性相は、場合によっては他の消泡作用を有する化合物、例えば少なくとも22個のC原子を有するアルコールとC〜C36−カルボン酸とからなる脂肪酸エステル、ポリエチレン蝋、天然蝋、200℃を上廻る沸点を有する炭化水素または12〜22個のC原子を有する脂肪酸を含有することができる。
米国特許第4950420号明細書の記載から、界面活性ポリエーテル、例えばポリアルコキシル化グリセリンまたはポリアルコキシル化ソルビット10〜90質量%、ならびに多価アルコールの脂肪酸エステル、例えば脂肪酸とポリエチレングリコールおよび/またはポリプロピレングリコールとからなるモノエステルまたはジエステル10〜90質量%を含有する、製紙工業のための消泡剤は、公知であり、この場合この消泡剤は、如何なる油、アミド、疎水性珪酸またはシリコーンをも含有していない。
WO−A−00/44470の記載から、疎水性の油相中に3−チアアルカン−1−オール、3−チアオキシド−アルカン−1−オール、3−チアジオキシド−アルカン−1−オール、記載された化合物のエステルまたはこれらの混合物を消泡作用または脱気作用を有する化合物として含有する、水中油型分散液を基礎とする消泡剤および/または脱気剤は、公知である。
WO−A−94/20680の記載から、エチレンビス−ステアラミドまたは別の脂肪族ジアミドをポリエチレングリコールと脂肪酸とからなるモノエステルおよびジエステル、スルホン化鉱油および10〜14個のC原子を有するアルコールのエトキシル化生成物の群からの少なくとも1つの化合物を一緒に含有する、消泡剤として使用可能な水性分散液は、公知である。
多くの場合、公知の消泡剤は、紙の連続的な製造過程の間に十分な脱ガス化および/または消泡を達成させるために、公知の消泡剤の作用では、高められた温度、例えば50℃を上廻る温度でしばしば不十分であるという欠点または著量を使用しなければならないという欠点を有する。
本発明は、気泡形成傾向を有する水性媒体のための消泡剤および/または脱気剤を提供するという課題に基づくものであり、この場合消泡剤または脱気剤は、殊に50℃を上廻る温度で、とにかく通常の量で計量供給する場合も十分な効果を有するはずである。
この課題は、本発明によれば、水中油型分散液が
(i)ポリグリセリンと12〜36個のC原子を有するカルボン酸との少なくとも20%のエステル化によって得ることができる少なくとも1つのポリグリセリンエステルおよび
(ii)エチレンジアミンと10〜36個のC原子を有するカルボン酸とからなる少なくとも1つのビスアミド含有する場合に、油相が少なくとも12個のC原子を有するアルコール、アルコキシル化された脂肪アルコール、脂肪酸のモノグリセリド、ジグリセリドおよびトリグリセリド、少なくとも12個のC原子を有するカルボン酸と1〜24個のC原子を有する1価ないし4価のアルコールとからなる脂肪酸エステル、200℃を上廻る沸点を有する炭化水素、12〜26個のC原子を有する脂肪酸、3−チアアルカン−1−オール、3−チアオキシドアルカン−1−オール、3−チアジオキシド−アルカン−1−オールおよびチアアルカン化合物のエステルの群からの少なくとも1つの化合物を含有し、水相が少なくとも1つの安定剤、水および場合によっては濃稠化剤を含有する、水中油型分散液を基礎とする消泡剤および/または脱気剤で解決される。
更に、本発明の対象は、水中油型分散液を基礎とする消泡剤および/または脱気剤のための添加剤としての、
(i)ポリグリセリンと12〜36個のC原子を有するカルボン酸との少なくとも20%のエステル化によって得ることができる少なくとも1つのポリグリセリンエステルおよび
(ii)エチレンジアミンと10〜36個のC原子を有するカルボン酸とからなる少なくとも1つのビスアミドからなる混合物の使用ならびに気泡形成傾向を有する水性媒体の気泡除去のため、殊にパルプの煮沸、パルプの洗浄、完成紙料の微粉砕、製紙および製紙のための顔料の分散の際の気泡除去のための消泡剤および/または脱気剤の使用である。
水中油型分散液の疎水性相を形成するのに適した化合物は、公知技術水準に記載された化合物から公知である。ドイツ連邦共和国特許出願公開第3001387号明細書、欧州特許出願公開第0531713号明細書、欧州特許出願公開第0662172号明細書、欧州特許出願公開第0732134号明細書およびWO−A−00/44470参照。疎水性相としては、消泡剤および/または脱気剤として公知である全部の化合物、例えばC12〜C48−アルコール、例えばミリスチルアルコール、セチルアルコール、ステアリルアルコール、パルミチルアルコール、獣脂アルコールおよびベヘニルアルコール、ならびに合成により製造されたアルコール、例えばチーグラー法によりアルミニウムアルキレンの酸化によって得ることができる、飽和の直鎖状の分枝鎖状アルコールが使用されてよい。また、合成アルコールは、オキソ合成によって得ることができる。この場合には、一般にアルコール混合物が重要である。アルコールは、例えば48個までのC原子を含有することができる。極めて有効な消泡剤は、例えば少なくとも1つのC12〜C26−アルコールと分子中に28〜48個のC原子を有する少なくとも1つの脂肪アルコールとからなる混合物を含有する。欧州特許出願公開第0322830号明細書参照。純粋なアルコールの代わりに、消泡作用を有する化合物としては、よりいっそう高い炭素数を有するアルコールを製造する際にオキソ合成によってかまたはチーグラー法により得ることができる蒸留残留物が使用されてもよい。更に、消泡剤および/または脱気剤として当てはまる化合物は、アルコキシル化アルコールならびにアルコールを製造する際にオキソ合成によってかまたはチーグラー法により生じるアルコキシル化蒸留残留物である。アルコキシル化化合物は、長鎖状アルコールまたは蒸留残留物を酸化エチレンもしくは酸化プロピレンまたは酸化エチレンと酸化プロピレンとからなる混合物と反応させることによって得ることができる。この場合には、最初に酸化エチレンおよび引続き酸化プロピレンをアルコールまたは蒸留残留物に付加させることができるかまたは最初に酸化プロピレンを添加し、その後に酸化エチレンを添加することができる。アルコールのOH基1個当たり、多くの場合に酸化エチレンまたは酸化プロピレン5モルまでが付加される。アルコキシル化化合物の群からの特に好ましいものは、酸化エチレン1または2モルを脂肪アルコールまたは蒸留残留物1モルに添加することによって得られる反応生成物である。
分子中に少なくとも12個のC原子を有する上記の脂肪アルコールは、多くの場合に同様に消泡剤として作用する別の化合物と一緒に使用される。このような化合物は、例えばC12〜C26−カルボン酸、有利にC12〜C22−カルボン酸と1価ないし4価、特に1価ないし3価のC〜C24−アルコール、有利にC〜C22−アルコール、特に有利にC〜C18−アルコールとの脂肪酸エステルである。このエステルの基礎となる脂肪酸は、例えばラウリン酸、ミリスチン酸、パルミチン酸、ステアリン酸、アラキン酸、ベヘン酸、リグノセリン酸およびセロチン酸である。記載されたカルボン酸のエステル化のために1価のC〜C24−アルコール、例えばメタノール、エタノール、プロパノール、ブタノール、ヘキサノール、ドデカノール、ステアリルアルコールおよびベヘニルアルコールが使用されうるかまたは2価アルコール、例えばエチレングリコール、3価アルコール、例えばグリセリンまたは4価アルコール、例えばペンタエリトリットが使用されてもよい。有利には、3価アルコール、例えばグリセリンが使用される。多価アルコールは、完全にエステル化されていてもよいし、部分的にのみエステル化されていてもよい。
更に、消泡作用および脱気作用を有する化合物は、ポリグリセリンエステルである。このようなエステルは、例えば少なくとも2個のグリセリン単位を含有するポリグリセリンを少なくとも1つのC12〜C36−カルボン酸とエステル化することによって製造される。エステルの基礎となるポリグリセリンは、水中で実際にもはや可溶性でない化合物が生成する限りエステル化される。ポリグリセリンは、例えばグリセリンをアルカリ触媒によりよりいっそう高い温度で縮合させることによってかまたはエピクロロヒドリンをグリセリンと酸触媒の存在で反応させることによって得ることができる。ポリグリセリンは、通常、少なくとも2〜約30個、有利に2〜12個のグリセリン単位を含有する。市販のポリグリセリンは、高分子量のグリセリンからなる混合物、例えばジグリセリン、トリグリセリン、テトラグリセリン、ペンタグリセリンおよびヘキサグリセリンならびに場合によっては高度に縮合されたポリグリセリンからなる混合物を含有する。ポリグリセリンのOH基のエステル化度は、少なくとも20〜100%、有利に60〜100%である。エステル化に使用される長鎖状脂肪酸は、飽和であってもよいし、エチレン系不飽和であってもよい。適当な脂肪酸は、例えばラウリン酸、ミリスチン酸、パルミチン酸、ステアリン酸、アラキン酸、ベヘン酸、油酸、ヘキサデセン酸、エライジン酸、エイコセン酸、ドコセン酸、例えばエルカ酸またはポリ不飽和酸、例えばオクタデセンジエン酸およびオクタデセエントリ塩酸、例えばリノール酸およびリノレン酸ならびに記載されたカルボン酸の混合物である。消泡剤として適した、ポリグリセリンのエステルは、例えば欧州特許出願公開第0662172号明細書に記載されている。
単独または少なくとも12個のC原子を有する少なくとも1つのアルコールと一緒に使用される、消泡剤および/または脱気剤として気泡形成傾向を有する水性媒体に適した別の化合物は、少なくとも4個のOH基または少なくとも2個のOH基および少なくとも1個の分子内エーテル結合を有する糖アルコールと分子内に少なくとも20個のC原子を有する脂肪酸とからなるモル比1対少なくとも1のエステルであり、この場合このエステルの遊離OH基は、場合によってはC12〜C18−カルボン酸と部分的または完全にエステル化されている。好ましくは、テトリット、ペンチットおよび/またはヘキシットと少なくとも22個のC原子を有する脂肪酸とからなるモル比1対少なくとも1.9のエステルが使用される。特に有利には、マンニトールおよび/またはソルビトールとベヘン酸とからなるモル比1対少なくとも1、有利に少なくとも1対1.9のエステルが使用される。該当する糖アルコールのソルビトールおよびマンニトール以外に、アドニトール、アラビトール、キシリトール、ズルシトール、ペンタエリトリトール、ソルビタンおよびエリトリトールが適当である。糖アルコールは、単糖類からカルボニル官能基の還元によって生成されるポリヒドロキシ化合物であり、このポリヒドロキシ化合物それ自体は、糖ではない。また、糖アルコールから分子内脱水によって生成される無水物化合物が使用されてもよい。特に有効な消泡剤および/または脱気剤は、糖アルコールをC22〜C30−脂肪酸とエステル化する場合に得ることができる。糖アルコールを部分的にのみ少なくとも20個のC原子を含有する脂肪酸とエステル化する限り、糖アルコールのエステル化されていないOH基は、別のカルボン酸とエステル化することができ、この場合には、例えばC12〜C18−カルボン酸が使用される。この種のエステルは、欧州特許出願公開第0732134号明細書に記載されている。
更に、消泡剤および/または脱気剤の疎水性相は、3−チアアルカン−1−オール、3−チアオキシドアルカン−1−オール、3−チアジオキシド−アルカン−1−オール、記載された化合物のエステルまたはこれらの混合物を含有することができる。この疎水性相は、特に3−チア−C16〜C30−アルカン−1−オール、3−チアオキシド−C16〜C30−アルカン−1−オール、3−チアジオキシド−C16〜C30−アルカン−1−オールまたはこれらの混合物を含有する。特に有利には、疎水性相が3−チア−C18〜C28−アルカン−1−オール5〜85質量%を含有するような消泡剤および/または脱気剤である。
更に、消泡剤および/または脱気剤として適当な化合物は、45℃を上廻る融点を有するケトンである。この化合物は、多くの場合に融点が40℃を上廻る脂肪アルコールと一緒に使用される。このような消泡剤は、欧州特許出願公開第0696224号明細書の記載から公知である。更に、ドイツ連邦共和国特許出願公開第19641076号明細書の記載から公知の、例えばモノグリセリドおよび/またはジグリセリドとジカルボン酸との反応生成物ならびに少なくとも1つのC12〜C36−脂肪酸でエステル化された、グリセリンとジカルボン酸との反応生成物は、本発明による消泡剤および/または脱気剤の疎水性相に対する添加剤として適している。
消泡剤としての長鎖状アルコールの作用を強化させ、したがって消泡剤中にも使用される別の化合物は、例えば少なくとも2000の分子量を有するポリエチレン蝋ならびに天然蝋、例えば蜜蝋またはカルナバ蝋である。
更に、消泡剤混合物の成分は、200℃を上廻る沸点(常圧で測定された)を有する炭化水素である。有利に使用される炭化水素は、パラフィン油、例えば白油とも呼ばれる市場で常用のパラフィン混合物である。更に、融点が例えば50℃を上廻るパラフィンがこれに該当する。
消泡剤および/または脱気剤は、本発明によれば、疎水性相中に
(i)ポリグリセリンと12〜36個のC原子を有するカルボン酸との少なくとも20%のエステル化によって得ることができる少なくとも1つのポリグリセリンエステルおよび
(ii)エチレンジアミンと10〜36個のC原子を有するカルボン酸とからなる少なくとも1つのビスアミドの組合せ物を含有する。
水中油型分散液の疎水性相中でのポリグリセリンエステルの含量は、例えば0.5〜80質量%、有利に2〜20質量%である。(i)ポリグリセリンエステルと(ii)ビスアミドとの質量比は、例えば10:1〜1:10であり、好ましくは3:1〜1.5:1の範囲内にある。適当なポリグリセリンエステル(i)は、既に上記された。エチレンジアミンと10〜36個のC原子を有するカルボン酸とからなるビスアミドは、例えばWO−A−94/20680に記載されている。特に有利に使用されるアミド(ii)は、エチレン−ビス−ステアラミド、エチレンビスベヘンアミドおよび/またはエチレンビスラウラミドである。水中油型分散液の油相は、有利に分子中に12〜26個のC原子を有する少なくとも1つの脂肪アルコール、12〜26個のC原子、特に12〜22個のC原子を有する脂肪酸の少なくとも1つのグリセリンエステルおよび少なくとも1つの鉱油を(i)ポリグリセリンエステルおよび(ii)少なくとも1つのビスアミドとの組合せで含有する。
疎水性相は、例えば5〜60質量%、特に10〜50質量%、殊に10〜35質量%が水中油型分散液の構成に関与している。このことから、分散液の構成に対する水相の含量は、それぞれ100質量%になるように補充することによってもたらされ、例えばこの水相の含量は、95〜25質量%である。
消泡剤および/または脱気剤として作用する上記の化合物は、本発明による消泡剤分散液および脱気剤分散液を製造するために、単独でかまたは互いの混合物で成分(i)および(ii)と組み合わせて使用される。上記化合物は、それぞれ任意の比で互いに混合されてよい。上記化合物の混合ならびに水中での乳化は、よりいっそう高い温度で行なわれる。消泡剤混合物の油相を形成する、作用を有する成分は、例えば40℃を上廻る温度、例えば70〜140℃に加熱され、剪断力の作用下で水中に乳化され、したがって水中油型乳濁液を得ることができる。このために、市販の装置が使用される。分散された疎水性相の平均粒径は、例えば多くの場合に0.4〜40μm、有利に0.5〜10μmである。
こうして得られた微細に分散された水中油型乳濁液は、安定化され、例えば安定剤、例えば酸基を有する水溶性の両親媒性のコポリマーまたはその水溶性塩が添加される。この場合には、例えば水中油型乳濁液に均質化直後に全乳濁液に対して、酸基を有する水溶性の両親媒性のコポリマーまたはその水溶性塩0.01〜3質量%を添加するかまたは消泡剤および/または脱気剤として作用する化合物を、酸基を有する水溶性の両親媒性のコポリマーまたはその水溶性塩の水溶液中に乳化するようにして行なうことができる。こうして、室温への冷却後に貯蔵安定な分散液を得ることができる。
本発明による水中油型分散液は、場合によっては20μm未満、有利に0.1〜10μmの粒径を有する微粒状の実際に水不溶性の不活性の固体を、水中油型分散液の油相の質量に対して例えば0.1〜50%、有利に1〜35%の量で含有することができる。適当な不活性の固体は、例えばカオリン、白亜、ベントナイト、タルク、硫酸バリウム、二酸化珪素、尿素−ホルムアルデヒド顔料、メラミン−ホルムアルデヒド顔料および微結晶性セルロースである。消泡剤中でのこのような固体の使用は、ドイツ連邦共和国特許出願公開第3601929号明細書の記載から公知である。
特に好ましいのは、安定剤として酸基を有する水溶性の両親媒性のコポリマーまたはその水溶性塩を0.01〜3質量%含有する消泡剤分散液である。
更に、好ましい消泡剤分散液は、安定剤として水中油型分散液に対して
− 1500〜300000の分子量を有するモノエチレン系不飽和酸のポリマー、
− 500〜10000の分子量を有するポリアルキレングリコール100質量部に対してN−ビニルホルムアミド5〜40質量部のグラフトポリマー、
− 両性イオンポリアルキレンポリアミン、
− 両性ポリエチレンイミン、
− 両性ポリエーテルポリアミンまたは
− 架橋された両性ポリアルキレンポリアミン
を少なくとも1つ、0.1〜3質量%含有する。
好ましいのは、安定剤として1500〜300000の分子量を有する、アクリル酸のホモポリマー、メタクリル酸のホモポリマー、アクリル酸とメタクリル酸とのコポリマー、アクリル酸とマレイン酸とのコポリマー、メタクリル酸とマレイン酸とのコポリマー、ポリビニルスルホン酸、ポリアクリルアミド−2−メチルプロパンスルホン酸またはこれらのアルカリ金属塩およびアンモニウム塩を含有する消泡剤および/または脱気剤である。
しかし、本発明による分散液は、通常の非イオン乳化剤、アニオン乳化剤、両性乳化剤および/または陽イオン乳化剤を単独の安定剤としてまたは補助乳化剤として含有していてもよい。この本発明による分散液は、例えば水中油型分散液の安定化のために0.01〜3質量%の量で使用される。この場合には、例えば消泡剤分散液の残りの物質と相容性である常用の界面活性剤が重要である。また、単独の乳化剤またはアニオン性の両親媒性コポリマーを有する補助乳化剤として使用される界面活性化合物は、互いの混合物で使用されてもよい。即ち、例えばアニオン界面活性剤と非イオン界面活性剤とからなる混合物は、さらに消泡剤分散液を安定化するために使用されてもよい。補助乳化剤として該当する界面活性剤は、公知技術水準の刊行物の記載内容には消泡剤配合物の成分として記載されている。このような補助乳化剤は、例えば高級脂肪酸のナトリウム塩またはアンモニウム塩、アルコキシル化アルキルフェノール、オキシエチル化不飽和油、例えばヒマシ油1モルと酸化エチレン30〜40モルとからなる反応生成物、ノニルフェノールまたはオクチルフェノールの硫化処理されたエトキシル化生成物ならびにこれらのナトリウム塩またはアンモニウム塩、アルキルアリールスルホネート、ナフタリンおよびナフタリン縮合物のスルホネート、スルホスクシネートならびに脂肪アルコール、多価アルコール、アミンまたはカルボン酸への酸化エチレンおよび/または酸化プロピレンの付加生成物である。特に作用を有する補助乳化剤は、硫化アルキルジフェニルオキシド、殊にビス硫化アルキルジフェニルオキシド、例えばビス硫化ドデシルジフェニルオキシドである。
高分子量の安定剤が遊離酸の形で十分に水溶性でない場合には、この安定剤は、水溶性の塩の形で使用され、例えば相応するアルカリ金属塩、アルカリ土類金属塩およびアンモニウム塩が使用される。これらの塩は、例えば両親媒性コポリマーの遊離酸基を塩基で部分的または完全に中和することによって製造され、例えば中和のために苛性ソーダ液、苛性カリ液、酸化マグネシウム、アンモニアまたはアミン、例えばトリエタノールアミン、エタノールアミン、モルホリン、トリエチルアミンもしくはブチルアミンが使用される。特に、両親媒性コポリマーの酸基は、アンモニアまたは苛性ソーダ液で中和される。
両親媒性コポリマーは、
(a)疎水性のモノエチレン系不飽和モノマーおよび
(b)モノエチレン系不飽和カルボン酸、モノエチレン系不飽和スルホン酸、モノエチレン系不飽和ホスホン酸またはこれらの混合物の単位を含有する。
適当な疎水性のモノエチレン系不飽和モノマーは、
(a)例えばスチレン、メチルスチレン、エチルスチレン、アクリルニトリル、メタクリルニトリル、C〜C18−オレフィン、モノエチレン系不飽和C〜C−カルボン酸と1価アルコールとからなるエステル、ビニルアルキルエーテル、ビニルエステルまたはこれらの混合物である。モノマーのこの群からは、有利にイソブテン、ジイソブテン、スチレンおよびアクリル酸エステル、例えばエチルアクリレート、イソプロピルアクリレート、n−ブチルアクリレートおよび第二ブチルアクリレートが使用される。
両親媒性コポリマーは、親水性モノマーとして
(b)有利にアクリル酸、メタクリル酸、マレイン酸、無水マレイン酸、イタコン酸、ビニルスルホン酸、2−アクリルアミドメチルプロパンスルホン酸、アクリルアミド−プロパン−3−スルホン酸、3−スルホプロピルアクリレート、3−スルホプロピルメタクリレート、スチレンスルホン酸、ビニルホスホン酸またはこれらの混合物を重合導入された形で含有する。
両親媒性コポリマーの分子量は、例えば1000〜100000であり、有利には、1500〜10000の範囲内にある。両親媒性コポリマーの酸価は、例えば50〜500mg KOH/gポリマー、有利に150〜350mg KOH/gポリマーである。
特に好ましいのは、両親媒性コポリマーを基礎とする安定剤であり、この場合このコポリマーは、
(a)イソブテン、ジイソブテン、スチレンまたはこれらの混合物95〜45質量%および
(b)アクリル酸、メタクリル酸、マレイン酸、マレイン酸の半エステルまたはこれらの混合物を重合導入して含有する。特に好ましくは、
(a)スチレン45〜80質量%、
(b)アクリル酸55〜20質量%および場合によっては
(c)付加的に他のモノマーを重合導入して含有するコポリマーが使用される。コポリマーは、場合によっては他のモノマーとして(c)マレイン酸半エステルの単位を重合導入して含有することができる。このようなコポリマーは、例えばスチレン、ジイソブテンもしくはイソブテンまたはこれらの混合物からなるコポリマーを無水マレイン酸と水の不在下に共重合し、コポリマーを重合に引き続いてアルコールと反応させることによって得ることができ、この場合には、コポリマー中の無水物基1モル当たり1価アルコール5〜50モル%が使用される。適当なアルコールは、例えばメタノール、エタノール、n−プロパノール、イソプロパノール、n−ブタノール、イソブタノールおよび第三ブタノールである。しかし、コポリマーの無水物基は、多価アルコール、例えばグリコールまたはグリセリンと反応させてもよい。しかし、この場合には、反応は、多価アルコールのOH基だけを無水物基と反応させる場合にのみ実施される。コポリマーの無水物基が完全にはアルコールと反応しない場合には、アルコールと反応しなかった無水物基の開環は、水の添加によって行なわれる。
安定剤として使用することができる別の化合物は、例えばモノエチレン系不飽和酸の市販のポリマーならびに例えばWO−A−96/34903に記載されている、ポリアルキレングリコールに対するN−ビニルホルムアミドのグラフトポリマーである。グラフト化ビニルホルムアミド単位は、場合によっては10%になるまで加水分解されていてよい。グラフト化ビニルホルムアミド単位の含量は、有利にポリアルキレングリコールに対して20〜40質量%である。有利には、2000〜10000の分子量を有するポリエチレングリコールが使用される。
更に、安定剤として該当する両性ポリアルキレンポリアミンおよび両性ポリエチレンイミンは、例えば欧州特許第0112592号明細書の記載から公知である。このような化合物は、例えばポリアルキレンポリアミンまたはポリエチレンイミンを、例えば酸化エチレン、酸化プロピレンおよび/または酸化ブチレンで最初にアルコキシル化し、引続きアルコキシル化生成物を、例えば臭化メチルまたは硫酸ジメチルで四量体化し、次に四量体化されたアルコキシル化生成物をクロロスルホン酸または三酸化硫黄で硫化することによって得ることができる。両性ポリアルキレンポリアミンの分子量は、例えば1000〜9000、有利に1500〜7500である。両性ポリエチレンイミンは、有利に2000〜1700ダルトンの範囲内の分子量を有する。
水相は、場合によっては濃稠化剤、例えば1百万を上廻る平均分子量Mwを有する高分子量ポリマーを含有することができる。水中油型消泡剤混合物のためのこのような濃稠化剤は、例えば欧州特許出願公開第0142812号明細書の記載から公知である。この場合には、例えばポリアクリルアミド、ポリアクリル酸またはアクリル酸とアクリルアミドとのコポリマーが重要である。
本発明による消泡剤および/または脱気剤は、気泡形成傾向を有する水性系中で、室温ならびによりいっそう高い温度、例えば35℃を上廻る温度、有利に52℃を上廻る温度で極めて有効である。この本発明による消泡剤は、公知の消泡剤に対して本質的に改善された長時間の作用を有する。水中油型分散液は、有利に消泡剤および/または脱気剤として気泡形成傾向を有する水性媒体の気泡除去のために、例えば製紙、食品工業、澱粉工業および浄化装置に使用される。しかし、パルプの煮沸、パルプの洗浄、完成紙料の微粉砕、製紙および製紙のための顔料の分散の際の気泡除去のための消泡剤および/または脱気剤の使用は、特に重要である。前記処理の場合、消泡すべき水性媒体の温度は、多くの場合に50℃を上廻り、例えば52〜75℃の範囲内にある。水中油型分散液を基礎とする本発明による混合物は、消泡剤としてならびに脱気剤として作用する。多くの場合、脱気作用は、消泡作用よりも顕著である。前記混合物は、消泡剤として使用されてもよいし、脱気剤として使用されてもよい。また、前記混合物は、有利に紙の質量サイジングおよび表面サイジングの際に使用されてもよい。前記混合物をパルプ懸濁液ちゅうに装入する場合には、例えばこの混合物の脱気作用は、著しく重要である。例えば、気泡を形成する媒体中での完成紙料100質量部に対して、0.5質量%まで、有利に0.002〜0.3質量%の脱気剤が使用される。
実施例中に記載された部は、質量部である。百分率の記載は、実施例中で別記しない限り、質量に関するものである。
実施例
脱気作用、消泡作用をソニカ(Sonica)測定器を用いて測定し、この場合には、0.42%の完成紙料懸濁液に60℃で、脂肪相(作用物質)に対して消泡剤5ppmの濃度が生じるように正確に添加した。空気含量を連続的に超音波減衰器を用いて、消泡剤の計量供給前および計量供給してから最初の5分後に測定した。空気含量は、最初、減少し、測定に終結時には、再び上昇した。表中には、それぞれ体積%での完成紙料懸濁液の最少の空気含量が記載されている。この測定法は、TAPPI Journal, Vol. 71, 65-69 (1988)に記載されている。
記載された完成紙料懸濁液は、全ての実施例および比較例で使用された。この完成紙料懸濁液は、脱気剤の添加前に空気1.6体積%を含有していた。表中で、最少の空気含量の欄には、消泡剤の計量供給後の体積%での空気含量が記載されている。この値が小さくなればなるほど、消泡剤は、よりいっそう高い作用を有する。
消泡剤または脱気剤の長時間の作用は、完成紙料懸濁液の空気含量を5分後に最少の空気含量(消泡剤の計量供給直後)と比較することにより、測定された。表中で長時間の作用について記載された値は、5分後の脱気作用の値と計量供給直後に測定された値との差である。この値が小さくなればなるほど、長時間の作用は、よりいっそう良好である。
記載された粒径は、クールター(Coulter)LS 230機器を用いて約0.01%の分散液について測定された平均値である。この機器は、フラウンホーファーの回折の原理により作業する。
粘度は、B型回転粘度計(Digital Model RV TDV-II)で測定された。
分散のために、フリマ(Fryma)−コロイドミル、型MZ 50/A(Fryma-Maschienenbau GmbH, D-79603 Rheinfelden)が使用された。
例1
油相は、次の成分から形成されていた:
12〜C26−アルコールの脂肪アルコール混合物19.4部、
エチレン−ビス−ステラミド0.8部、
12〜C22−脂肪酸のグリセリンエステル5部、
鉱油1.0部(市販の白油)ならびに
ジグリセリン30%と
トリグリセリン42%と
テトラグリセリン17%と
高度に縮合されたポリグリセリン11%とからなるポリグリセリン混合物およびC12〜C26−脂肪酸混合物からの75%がエステル化されたポリグリセリンエステル2.3部。
水相は、水70部、
酸化エチレン25モルをイソオクチルフェノール1モルに付加し、付加生成物を硫酸で半エステルへエステル化することによって得ることができる35質量%の乳化剤3部、
アニオンポリアクリルアミドの31%の油中水型乳濁液乳濁液0.45部(アクリル酸30%とアクリルアミド70%とからなるコポリマーのナトリウム塩)および
30%のホルムアルデヒド水溶液0.3部から形成されていた。
油相の成分を最初に125℃の温度に加熱し、90℃に加熱された水相中に攪拌および分散しながら添加した。乳濁液を絶えず攪拌しながら急速に25℃に冷却した。生成された分散液は、560mPasの粘度および3.05μmの平均粒径を有していた。
比較例1
油相は、次の成分から形成されていた:
12〜C26−アルコールの脂肪アルコール混合物20.2部、
12〜C22−脂肪酸のグリセリンエステル5部、
鉱油1部(市販の白油)ならびに
ジグリセリン30%と
トリグリセリン42%と
テトラグリセリン17%と
高度に縮合されたポリグリセリン11%とからなるポリグリセリン混合物およびC12〜C26−脂肪酸混合物からの75%がエステル化されたポリグリセリンエステル2.3部。
水相は、水70部、
酸化エチレン25モルをイソオクチルフェノール1モルに付加し、付加生成物を硫酸で半エステルへエステル化することによって得ることができる35質量%の乳化剤3部、
アニオンポリアクリルアミドの31%の油中水型乳濁液0.45部(アクリル酸30%とアクリルアミド70%とからなるコポリマーのナトリウム塩)および
30%のホルムアルデヒド水溶液0.3部から形成されていた。
油相の成分を最初に125℃の温度に加熱し、90℃に加熱された水相中に攪拌および分散しながら添加した。乳濁液を絶えず攪拌しながら急速に25℃に冷却した。生成された分散液は、480mPasの粘度および3.15μmの平均粒径を有していた。
例2
WO−A−00/44470、第20頁のチアアルカノールAの実施例により製造された3−チア−C20〜C28−アルカン−1−オールの混合物22.7部、
12〜C22−脂肪酸のグリセリンエステル2.5部、
エチレン−ビス−ステアラミド0.9部、
ジグリセリン30%と
トリグリセリン42%と
テトラグリセリン17%と
高度に縮合されたポリグリセリン11%とからなるポリグリセリン混合物およびC12〜C26−脂肪酸混合物からの75%がエステル化されたポリグリセリンエステル2.3部からなる油相を、125℃でN雰囲気下で溶融し、この場合均質な溶融液を得ることができた。この溶融液をディスパゲイタース(Dispergators)を用いて
スチレン50質量部およびアクリル酸50質量部を基礎とするポリマーの42質量%のアンモニア水溶液1.8部(S.C. Johnson社からJoncryl EEC 207の商標で入手可能)、
アニオンポリアクリルアミドの31質量%の油中水型乳濁液0.45部(アクリル酸30質量%とアクリルアミド70質量%からなるコポリマーのナトリウム塩)、
30%のホルムアルデヒド水溶液0.3gおよび
10%の硫酸0.04g、
水70gの90℃の熱い溶液中で乳化した。均質な乳濁液を得ることができた。この乳濁液を急速に室温に冷却し、この場合分散液(油小液滴の硬化)を得ることができた。平均粒径は、2.85μmであり、粘度は、370mPasであった。
比較例2
WO−A−00/44470、第20頁のチアアルカノールAの実施例により製造された3−チア−C20〜C28−アルカン−1−オールの混合物23.5部、
12〜C22−脂肪酸のグリセリンエステル2.5部、
ジグリセリン30%と
トリグリセリン42%と
テトラグリセリン17%と
高度に縮合されたポリグリセリン11%とからなるポリグリセリン混合物およびC12〜C26−脂肪酸混合物からの75%がエステル化されたポリグリセリンエステル2.3部を、125℃でN雰囲気下で溶融し、この場合均質な溶融液を得ることができた。この溶融液をディスパゲイタース(Dispergators)を用いて
スチレン50質量部およびアクリル酸50質量部を基礎とするポリマーの42質量%のアンモニア水溶液1.7部(S.C. Johnson社からJoncryl EEC 207の商標で入手可能)、
アニオンポリアクリルアミドの31質量%の油中水型乳濁液0.45部(アクリル酸30質量%とアクリルアミド70質量%からなるコポリマーのナトリウム塩)、
10%の硫酸0.04g、
30%のホルムアルデヒド水溶液0.3gおよび
水70gの90℃の熱い溶液中で乳化した。均質な乳濁液を得ることができた。この乳濁液を急速に室温に冷却し、この場合分散液(油小液滴の硬化)を得ることができた。平均粒径は、2.7μmであり、粘度は、330mPasであった。
例3
油相は、次の成分から形成されていた:
12〜C26−アルコールの脂肪アルコール混合物17.0部、
12〜C22−脂肪酸のグリセリンエステルを基礎とする天然油2部、
エチレン−ビス−ステラミド1.3部、
蜜蝋0.5部、
パラフィン沸点60/62℃ 4部、
ジグリセリン30%と
トリグリセリン42%と
テトラグリセリン17%と
高度に縮合されたポリグリセリン11%とからなるポリグリセリン混合物およびC12〜C26−脂肪酸混合物からの75%がエステル化されたポリグリセリンエステル1.8部。
水相は、
水70部、
45%のドデシルベンゼンスルホネートNa塩2部、
1.5μmの平均粒径を有する(70%の)チャイナクレースラリー2.1質量%、
アニオンポリアクリルアミドの31%の油中水型乳濁液乳濁液0.3部(アクリル酸30%とアクリルアミド70%とからなるコポリマーのナトリウム塩)および
30%のホルムアルデヒド水溶液0.3部から形成されていた。
油相の成分を最初に125℃の温度に加熱し、90℃に加熱された水相中に攪拌および分散しながら添加した。乳濁液を絶えず攪拌しながら急速に25℃に冷却した。生成された分散液は、780mPasの粘度および3.5μmの平均粒径を有していた。
比較例3
油相は、次の成分から形成されていた:
12〜C26−アルコールの脂肪アルコール混合物18.3部、
12〜C22−脂肪酸のグリセリンエステルを基礎とする天然油2部、
蜜蝋0.5部、
パラフィン沸点60/62℃ 4部、
ジグリセリン30%と
トリグリセリン42%と
テトラグリセリン17%と
高度に縮合されたポリグリセリン11%とからなるポリグリセリン混合物およびC12〜C26−脂肪酸混合物からの75%がエステル化されたポリグリセリンエステル1.8部。
水相は、
水70部、
45%のドデシルベンゼンスルホネートNa塩2部、
1.5μmの平均粒径を有する(70%の)チャイナクレースラリー2.1質量%、
アニオンポリアクリルアミドの31%の油中水型乳濁液乳濁液0.3部(アクリル酸30%とアクリルアミド70%とからなるコポリマーのナトリウム塩)および
30%のホルムアルデヒド水溶液0.3部から形成されていた。
油相の成分を最初に125℃の温度に加熱し、90℃に加熱された水相中に攪拌および分散しながら添加した。乳濁液を絶えず攪拌しながら急速に25℃に冷却した。生成された分散液は、820mPasの粘度および3.6μmの平均粒径を有していた。
比較例4
油相は、次の成分から形成されていた:
12〜C26−アルコールの脂肪アルコール混合物20.7部、
12〜C22−脂肪酸のグリセリンエステルを基礎とする天然油2部、
エチレン−ビス−ステアラミド1.3部、
蜜蝋0.5部、
パラフィン沸点60/62℃ 4部。
水相は、
水70部、
45%のドデシルベンゼンスルホネートNa塩2部、
アニオンポリアクリルアミドの31%の油中水型乳濁液乳濁液0.3部(アクリル酸30%とアクリルアミド70%とからなるコポリマーのナトリウム塩)および
30%のホルムアルデヒド水溶液0.3部から形成されていた。
油相の成分を最初に125℃の温度に加熱し、90℃に加熱された水相中に攪拌および分散しながら添加した。乳濁液を絶えず攪拌しながら急速に25℃に冷却した。生成された分散液は、910mPasの粘度および3.6μmの平均粒径を有していた。
実施例および比較例により製造された水中油型乳濁液を、上記の方法により消泡作用または脱気作用について、乾燥した完成紙料に対して5ppmまたは3ppmの使用量で試験した。結果は、表中に記載されている。
Figure 2006501984
測定結果に証明されているように、ポリグリセリンエステルとエチレン−ビス−ステアラミドとの組合せ物は、単独成分の使用と比較して改善された作用を生じる。

Claims (11)

  1. 油相が少なくとも1つの疎水性化合物を含有し、水相が少なくとも1つの安定剤、水および場合によっては濃稠化剤を含有する、水中油型分散液を基礎とする消泡剤および/または脱気剤において、水中油型分散液が
    (i)ポリグリセリンと12〜36個のC原子を有するカルボン酸との少なくとも20%のエステル化によって得ることができる少なくとも1つのポリグリセリンエステルおよび
    (ii)エチレンジアミンと10〜36個のC原子を有するカルボン酸とからなる少なくとも1つのビスアミドの組合せ物を含有することを特徴とする、水中油型分散液を基礎とする消泡剤および/または脱気剤。
  2. 疎水性化合物が少なくとも12個のC原子を有するアルコール、アルコキシル化された脂肪アルコール、脂肪酸のモノグリセリド、ジグリセリドおよびトリグリセリド、少なくとも12個のC原子を有するカルボン酸と1〜24個のC原子を有する1価ないし4価のアルコールとからなる脂肪酸エステル、200℃を上廻る沸点を有する炭化水素、12〜26個のC原子を有する脂肪酸、3−チアアルカン−1−オール、3−チアオキシドアルカン−1−オール、3−チアジオキシド−アルカン−1−オールおよびチアアルカン化合物のエステルの群から選択されている、請求項1記載の消泡剤および/または脱気剤。
  3. 疎水性化合物が少なくとも12個のC原子を有するアルコール、アルコキシル化された脂肪アルコール、脂肪酸のモノグリセリド、ジグリセリドおよびトリグリセリド、少なくとも12個のC原子を有するカルボン酸と3〜22個のC原子を有する1価ないし3価のアルコールとからなる脂肪酸エステル、200℃を上廻る沸点を有する炭化水素、12〜22個のC原子を有する脂肪酸、3−チアアルカン−1−オール、3−チアオキシドアルカン−1−オール、3−チアジオキシド−アルカン−1−オールおよびチアアルカン化合物のエステルの群から選択されている、請求項1記載の消泡剤および/または脱気剤。
  4. (i)ポリグリセリンエステルと(ii)ビスアミドとの質量比が10:1〜1:10である、請求項1から3までのいずれか1項に記載の消泡剤および/または脱気剤。
  5. (i)ポリグリセリンエステルと(ii)ビスアミドとの質量比が3:1〜1.5:10である、請求項1から3までのいずれか1項に記載の消泡剤および/または脱気剤。
  6. 油相が分子中に12〜26個のC原子を有する少なくとも1つの脂肪アルコール、12〜26個のC原子を有する脂肪酸の少なくとも1つのグリセリンエステルおよび少なくとも1つの鉱油を含有する、請求項1から5までのいずれか1項に記載の消泡剤および/または脱気剤。
  7. 水中油型分散液の構造上で油相の疎水性相の含量が5〜60質量%であり、水相の含量が95〜40質量%である、請求項1から6までのいずれか1項に記載の消泡剤および/または脱気剤。
  8. 水中油型分散液が少なくとも1つのポリグリセリンエステルを0.1〜50質量%含有する、請求項1から7までのいずれか1項に記載の消泡剤および/または脱気剤。
  9. 消泡剤および/または脱気剤がビスアミド(ii)としてエチレン−ビス−ステアラミドを含有する、請求項1から8までのいずれか1項に記載の消泡剤および/または脱気剤。
  10. 水中油型分散液を基礎とする消泡剤および/または脱気剤のための添加剤としての、
    (i)ポリグリセリンと12〜36個のC原子を有するカルボン酸との少なくとも20%のエステル化によって得ることができる少なくとも1つのポリグリセリンエステルおよび
    (ii)エチレンジアミンと10〜36個のC原子を有するカルボン酸とからなる少なくとも1つのビスアミドからなる混合物の使用。
  11. 気泡形成傾向を有する水性媒体の気泡除去のため、殊にパルプの煮沸、パルプの洗浄、完成紙料の微粉砕、製紙および製紙のための顔料の分散の際の気泡除去のための請求項1から9までのいずれか1項に記載の消泡剤および/または脱気剤の使用。
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