JP2009538728A - 泡コントロール組成物を調製し、使用してみるプロセス - Google Patents

泡コントロール組成物を調製し、使用してみるプロセス Download PDF

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Abstract

架橋ポリ有機シロキサンを含んでいる泡コントロール組成物を調製していくプロセスであって、ここで、疎水性表面を有する充填剤が、分散されており、(i)細かく分けられた充填剤、(ii)平均少なくとも2反応性置換基、例えば、平均2反応性置換基を持っているポリ有機シロキサン、および(iii)ヒドロシリル化経由で、付加反応のできる、少なくとも3反応性置換基を持っているポリ有機シロキサンを混合していくステップ(A);成分(ii)および成分(iii)の、この混合物が、少なくとも一部ゲル化するまでの、ヒドロシリル化反応(B)、次いで、この少なくとも一部ゲル化した混合物に剪断力をかけていくことを含んでいる。任意で、ステップ(A)が、稀釈剤もしくは溶媒を含み、ステップ(B)後、エマルション化ステップが、完遂されており、O/Wエマルションへと本泡コントロール組成物を調製する。本発明に従っている泡コントロール組成物を使用していくことによる、含水環境中の泡をコントロールしていくプロセスもであり、インク、コーティング、ペイント(塗料)、洗剤、パルプおよび製紙、廃水処理、テキスタイル染色プロセス(加工)、もしくは天然ガス精錬の間に遭遇されたものからの黒液から選択された。

Description

本発明が、複数の泡コントロール組成物を調製していくある1プロセスに関し、特に、製紙およびパルプ化プロセス(加工)、テキスタイル染色プロセス(加工)、インク、コーティング、ペイント(塗料)、洗剤、廃水処理、天然ガス精錬、および金属作業プロセス(加工)のような、複数の含水媒体中、有用である複数の組成物である。特に、本発明が、複数のシリコーン材料、特に、複数の分岐もしくは架橋シリコーン材料を含む複数の泡コントロール組成物を調製していくある1プロセスに関する。本発明が、こうして調製されたこれら泡コントロール組成物にも関し、このような複数の泡コントロール組成物を使用している、インク、コーティング、ペイント(塗料)、洗剤、黒液、パルプ製紙、廃水処理、テキスタイル染色プロセス(加工)、金属作業プロセス、および天然ガス精錬のような、異なる複数の系およびプロセスにも関する。
複数のパルプ化プロセス(加工)用の複数の泡コントロール組成物が、知られてきており、ある幾らかの時間、使用されてきており、数多くの出版物中、記述されてきている。とても重要なタイプのこのような複数のパルプ化泡コントロール組成物が、複数のシリコーン材料に基づいている。例えば、英国(特許、GB)第1,296,308号が、1972年中、公開されたが、複数の含水系用の複数の抗泡組成物を記載し、これが、水不溶有機液体、例えば、鉱油、シロキサンポリマー、ある1充填剤、および、該シロキサンポリマーと該充填剤を相容れさせるある1成分を含む。これら組成物が、パルプ紙産業において有用であるとして請求されている。米国(特許、US)第6,656,975号中、複数のシリコーン組成物が、記載されており、これらが、ある特定の特徴の有機カプセル化材料内でカプセル化されたシリコーン抗泡材料の複数の粒子をその中で分散させてきている極性有機液体連続相を含む。該シリコーン抗泡剤が、ポリ有機シロキサン流動体および疎水性充填剤を含んでいるとして指し示されており、そこでは該有機ポリシロキサン流動体が、0.01〜0.05重量%のシラノールレベルを持っている、線状、分岐、もしくは架橋ポリジ有機シロキサンである。該シリコーン組成物が、例えば、パルプ紙産業における、含水媒体における泡をコントロールしていくのに使用されている。シリコーン主体の複数の泡コントロール剤が、知られており、複数の分岐ポリ有機シロキサン流動体を使用している複数のものが、複数の洗剤組成物用に特に有用であるとして記載されてきている。例えば、欧州特許(EP)第0 434 060号が、シリコーン抗泡剤組成物を記載し、ある1ポリジ有機シロキサン、シリカ、ならびに組み合わされた該ポリジ有機シロキサンおよび該シリカ100重量部当たり1〜200重量部の架橋有機ポリシロキサンポリマーを含んでおり、流動性を呈している。英国(特許、GB)第2,257,709号中、シリコーン泡コントロール剤を調製していくことに関するある1方法が、記載されており、これが、ビニル末端ブロック化ポリジ有機シロキサン、少なくとも3硅素結合水素原子を持っている揮発性低粘度有機水素シロキサン、およびある1溶媒のある1混合物を形成させ;該混合物を貴金属触媒存在下、反応させ、分岐有機ポリシロキサンを調製し;ならびに該混合物に処理剤との接触により疎水性とされたある1表面を持っている細かく分けられた粒子状材料を加えるとの複数のステップを含む。
これゆえ、シリコーン主体のもしくはシリコーンを含んでいる複数の泡コントロール組成物が、少なくとも2液体材料を混合していくことにより調製され得、これらが、次いで、液相での化学反応をし、例えば、縮合もしくは付加タイプの反応であり、ヒドロシリル化(ヒドロシル化とも呼ばれた)もしくはシラノール+シリル反応のようである。特定材料、例えば、充填剤が、しばしば加えられており、該反応前もしくは後、行われていてよい。例えば、欧州特許(EP)第0 217 501号中、泡コントロール組成物が、記載されており、(A)液体シロキサン成分および(B)疎水性とされた表面を持っている細かく分けられた充填剤を含んでおり、該液体シロキサン成分(A)が、少なくとも7×10-32/秒の25℃での粘度を持ち、(1)複数のトリ有機シロキシ末端基を持っているある1ポリジ有機シロキサン100重量部;(2)少なくとも1終末シラノール基および少なくとも40Si原子を持っているある1ポリジ有機シロキサン10〜125重量部;ならびに(3)0.5:1〜1.2:1の比で、複数のR”3SiO1/2単位および複数のSiO2単位を含んでいる有機ポリシロキサン樹脂0.5〜10重量部を混合していき、式中、R”が、1〜6炭素原子を含有している1価炭化水素基を指定し、該樹脂が、1分子当たり、平均少なくとも1硅素結合ヒドロキシル基を持っており、この後、この混合物を熱していくことにより得られていることにおいて特徴化された。
欧州特許(EP)第0 270 273号が、少なくとも1ヒドロキシルおよび/または炭化水素オキシ基を有するポリ有機シロキサン流動体、樹脂状シロキサンもしくはシリコーン樹脂生成硅素化合物、細かく分けられた充填剤材料、ならびにこれら成分の反応を促進させるある1触媒を包含している複数の成分のある1混合物を反応させていくことを記載する。欧州特許(EP)第0 047 630 A号が、有機ポリシロキサン油および/または炭化水素油;有機水素ポリシロキサン;細かく分けられたシリカ;ならびに任意に複数の硅素結合ヒドロキシルラジカルとの複数の硅素結合水素原子の反応用のある1触媒を混合し、反応させていくことにより形成された複合抗泡剤を記載する。欧州特許(EP)第0 254 499 B号が、まず混合されており、熱しながら、反応された異なる複数のポリ有機シロキサン成分から得られたシリコーン消泡剤組成物を記載する。ある1充填剤が、その縮合反応前もしくはこの後、加えられている。米国(特許、US)第4 741 861号が、両分子鎖末端においてビニルジ有機シリル基を用いて終わらされたものおよび両分子鎖末端において硅素結合水素原子を持っているジ有機シリル基を用いて終わらされたものを包含している3種類のジ有機ポリシロキサン、細かく分けられたシリカ粉、ならびに触媒としての白金化合物を含んでいるシリコーン主体の抗泡組成物を記載する。該ジ有機ポリシロキサンの分子量における増加が、相対的に低粘度を有して選ばれており、含水媒体中乳化されていてよいが、その付加反応による乳化後、起きると示唆されている。欧州特許(EP)第0 516 109 B1号が、トリメチルシロキシ終末化ジメチルポリシロキサン、ビニルジメチルシロキシ終末化ジメチルポリシロキサン、ジメチルシロキサン+メチル水素シロキサン共重合体(コポリマー)、トリメチルシロキシシリケート、微粒子状シリカ、および白金触媒を包含する複数の成分のある1混合物を熱していくことにより調製された複数のシリコーン消泡剤組成物を記載する。
常に、製紙およびパルプ産業、テキスタイル染色への複数の応用、および金属作業への複数の応用のような、複数の含水媒体用の更に向上した複数の泡コントロール剤を与える必要性が、あるが、特に、Kraft(登録商標)パルプ化プロセスのような、パルプ化プロセスに関する。分岐もしくは架橋ポリ有機シロキサン材料を含んでおり、そこで、その表面が、疎水性である、細かく分けられた充填剤が、分散されている、適切な複数の泡コントロール組成物を調製していくのに好まれたプロセスが:
a)(i)細かく分けられた充填剤、(ii)平均少なくとも2反応性置換基を持っており、ヒドロシリル化経由で、成分(iii)との付加反応の可能なポリ有機シロキサン、および(iii)少なくとも3反応性置換基を持っており、ヒドロシリル化経由で、成分(ii)との付加反応の可能なポリ有機シロキサンを混合していき;
b)次いで、遷移金属触媒存在下、成分(ii)および成分(iii)のヒドロシリル化反応を引き起こしていく
複数のステップを含む。
今、驚くべきことに、もし、分岐した、僅かに、一部、もしくは全部架橋したシリコーン、好ましくはポリ有機シロキサンを含む泡コントロール剤を調製していくプロセスが、該分岐もしくは架橋ポリ有機シロキサンの形成前に細かく分けられた充填剤を加えていくことと複数の剪断力がかけられている該分岐もしくは架橋ポリ有機シロキサンの少なくとも一部ゲル化した構造もしくは混合物を形成させていくこととの両方を包含すれば、向上した複数の泡コントロール組成物が、得られることが、見いだされてきている。
従い、複数の態様の1態様中、本発明が、分岐もしくは架橋ポリ有機シロキサン材料を含んでおり、ここで、その表面が、疎水性である、細かく分けられた充填剤が、分散されている泡コントロール組成物を調製していくある1プロセスを与え、これが:
A)ステップ(B)の前に(i)細かく分けられた充填剤、(ii)少なくとも2反応性置換基、好ましくは平均2反応性置換基を持っており、ヒドロシリル化経由で、成分(iii)との付加反応の可能なポリ有機シロキサン、および(iii)少なくとも3反応性置換基を持っており、ヒドロシリル化経由で、成分(ii)との付加反応の可能なポリ有機シロキサンを混合していき;
B)次いで、遷移金属触媒存在下、成分(ii)および成分(iii)のヒドロシリル化反応を引き起こしていく
複数のステップを含み、ここで、この反応混合物が、少なくとも一部ゲル化するまでずっと、該ヒドロシリル化反応が、遂行されており、剪断力が、この少なくとも一部ゲル化された混合物にかけられている。
本発明のプロセスのステップ(A)中、使用されているべき細かく分けられた充填剤(i)が、細かく分けられた粒子状材料である。複数の泡コントロール組成物を製剤していくのに適切な既知の複数の無機充填剤のいずれかであってよい。このような複数の充填剤が、多くの特許出願中、記述されており、商品として入手可能である。これらが、発煙TiO2、Al23、複数のアルミノシリケート、酸化亜鉛、酸化マグネシウム、複数の脂肪族カルボン酸の塩、ポリエチレンワックス、複数のある特定材料、例えば、シクロヘキシルアミン、アルキルアミドとのイソシアネートの複数の反応生成物、例えば、エチレンもしくはメチレンビスステアリン酸アミド、ならびにBET測定により測定されたとおり、少なくとも50m2/gの表面積を有するSiO2を包含する。好まれた複数の充填剤が、複数のシリカ充填剤であり、これらが、複数の標準製造手法のいずれか、例えば、ハロゲン化硅素の熱分解、硅酸金属塩、例えば、硅酸ナトリウムの分解および沈澱、ならびにゲル形成方法に従いながら、調製され得る。好まれているのが、本発明に従っているある1プロセス中、使用されたシリカが、沈降シリカもしくはゲル形成シリカであることであり、最も好ましくは沈降シリカである。これらの充填剤の平均粒子サイズが、0.1〜20μmの範囲であってよいが、好ましくは0.5〜2.0μmである。
細かく分けられた複数の充填剤粒子の表面が、複数の含水系中、本泡コントロール組成物を充分有効とするに当たり、疎水性である。これらが、天然に疎水性でない場合、これら充填剤粒子が、疎水性とされていなければならず、本発明のプロセスのステップ(A)中、これら充填剤粒子を分散させていく前にもしくは後、行われていてよい。これが、複数の処理剤、例えば、複数の脂肪酸、複数の反応性シラン、もしくは複数の反応性シロキサン、例えば、ステアリン酸、ジメチルジクロロシラン、トリメチルクロロシラン、ヘキサメチルジシラザン、ヒドロキシ末端ブロック化およびメチル末端ブロック化ポリジメチルシロキサンおよびシロキサン樹脂を用いてのこれら充填剤粒子の処理により有効とされ得る。このような複数の化合物を用いて既に処理されてきている複数の充填剤が、多くの会社から商品として入手可能であり、例えば、DegussaからのSipernat(登録商標)D10である。該充填剤の表面が、或いはin situにおいて疎水性とされていてよく、つまり、該充填剤が、液体の該シロキサンの成分中、分散されてしまった後である。これが、該充填剤の分散の前に、この間中、もしくはこの後、例えば、本発明のプロセスのステップ(A)の間中、該液体シロキサン成分に加えていくことにより有効とされていてよく、処理剤、例えば、上記された種類のふさわしい量が、ある幾らかの反応の起きるように引き起こしており、例えば、40℃を上回る温度にまでこの混合物を熱していくことによる。用いられているべき処理剤の量が、例えば、該剤および該充填剤の性質に依り、当業者により明らかとなるかもしくは確かとなる。充分な量が、用いられているべきであり、少なくとも識別できる程度の疎水性を有する該充填剤を与える。好ましくは、該充填剤の表面が、この試薬の混合物中での分散前、疎水性とされている。
本発明にとって重要なのが、細かく分けられた充填剤(i)が、ステップ(B)のヒドロシリル化反応前に加えられていることである。より遅くの添加が、これら本泡コントロール組成物の質における全ての有益さを与えるわけではない。充填剤(i)が、約1〜15、好ましくは2〜5重量%の量においてこれら本泡コントロール剤に加えられている。
流動体もしくは液体の複数の反応試薬からの化学反応により、本発明に従っている複数の泡コントロール組成物のような、製品を製造していく場合、普通、低粘度〜中粘度の製品もしくは材料を得たい。もし、この反応している混合物の粘度が、高過ぎとなれば(例えば、60,000センチストークを上回る)、当該材料が、扱いおよび/または乳化させるのにより難しくなる。もし、当該材料が、ゲル化すれば、製造設備にべと付くことが、あり、結果、複数の反応試薬の廃棄、生産時間および生産出力の損失、ならびに設備浄化に関する余計な時間および努力に関する必要を与えてしまう。これが、例えば、欧州特許(EP)第0 516 109 B号により裏付けられており、そこでは3ページおよび4ページ上で、架橋密度を限り、複数の低粘度反応試薬を使用するように教え、さもなければ、<<ゲル化が、実質的なリスクとなる>>。本出願人が、驚くべきことに、この反応混合物が、少なくとも一部ゲル化するようにされ得、剪断力をかけていくことにより回復されていることが、ある(例えば、液化もしくは再分散化)ことを見いだした。輪をかけて、次いで得られたこれら組成物が、その最終粘度から独立に、ゲル化するようにされてきていない複数の組成物よりも良好な抗泡特性を提示する傾向にある。
成分(ii)および成分(iii)の複数の反応性置換基が、複数の硅素結合水素原子および複数の硅素結合脂肪族不飽和炭化水素基であり、ここで、該不飽和が、該基の複数の終末炭素原子間にある。これら硅素結合水素基もしくはこれら不飽和基が、成分(ii)上にあるかもしくは成分(iii)上にあるかは重要でなく、但し、一方が、優勢に、好ましくは唯一、成分(ii)上で見いだされており、もう一方が、優勢に、好ましくは唯一、成分(iii)上で見いだされている。
成分(ii)が、線状の優勢な背骨(骨格)上、ある幾つかの分岐しているかもしくはある幾つかの途中のシロキサン単位を含んでよいが、最も好まれているのが、成分(ii)が、線状ポリ有機シロキサン材料であることである。特に好まれているのが、これら反応性置換基が、該ポリ有機シロキサンの複数の終末の硅素原子上、位置されていることである。このポリマーの鎖中の異なる複数の硅素原子上、このような複数の基を持っていると、この鎖が、環状もしくは線状たり得ると考えられるが、また働くと期待されていると考えられることが、記されているべきであるが、このような複数の材料が、得るのにより難しく、普通、生産するのにより高価であることが、知られている。
成分(iii)に関し、これが、線状、分岐状、樹脂状、もしくは環状ポリ有機シロキサン材料であるかどうかは争点でない。好まれているのが、異なる複数の硅素原子上で置換されているようなやり方で、これら反応性基が、このポリマーにおいて空間を空けられていることであり、好ましくは充分遠く離れており、成分(ii)の数多くのポリ有機シロキサン材料との容易な反応を可能とさせる。
好まれているのが、これら硅素結合脂肪族不飽和炭化水素基が、複数のアルケニル基であることであり、好ましくは複数のビニル基もしくは複数のアリル基であり、最も好ましくは複数のビニル基である。続いての記述が、複数の置換基としてこれら脂肪族不飽和炭化水素基を持っている成分(ii)の選択肢、および、これら硅素結合水素原子を持っている成分(iii)を使用するが、逆の状況が、等しく、なるほど有効であり、該記述が、従って応用可能なこれら詳細を用いれば、代わりの選択肢を包含しているとして読まれているべきであることが、理解されているべきである。
本発明のプロセスのステップ(A)中、有用である特に好まれた成分(ii)が、一般式Vi−[Si(R2)O]n−Si(R2)Viを持っているビニル末端ブロック化ポリジ有機シロキサンであり、式中、Rが、1価有機基を指定し、Viが、ビニル基を指定する。該有機基たるRが、好ましくは8炭素原子にまでの炭化水素基であり、より好ましくはアルキル基もしくはアリール基であり、例えば、メチル、エチル、プロピル、ヘキシル、もしくはフェニルである。特に好まれているのが、全てのR基の少なくとも80%が、メチル基であることであり、最も好ましくは100%である。nの値が、ある1整数を指定するが、該ビニル末端ブロック化ポリジ有機シロキサンの粘度が、200〜100,000mPa.sの範囲にあるようであり、より好ましくは温度25℃において2,000〜55,000mPa.sである。
本発明に従っているある1プロセスのステップ(A)中、成分(iii)が、複数の硅素結合水素原子を持っているある1ポリ有機シロキサンであるが、時々、ポリ有機水素シロキサンとも言われたが、環状、線状、分岐状、もしくは樹脂状であってよく、または、このようなポリ有機水素シロキサンの2種以上を包含しているある1混合物であってよい。成分(iii)の粘度が、成分(ii)のものよりも実質的に低いようであり、好ましくは25℃において1,000mPa.s以下である。適切な複数の環状ポリ有機水素シロキサンが、式(RR’SiO)xの複数のものを包含し、式中、Rが、上で定義されたとおりであり、R’が、基Rもしくは水素原子であり、但し、その上で置換された水素原子を持つ少なくとも3硅素原子が、あり、xが、値3〜10を有するある1整数である。好ましくはRが、1〜6炭素原子を持っているアルキルラジカルもしくはアリールラジカルであり、好ましくはメチルであり、各R’が、水素であり、xが、3〜5のある1整数である。成分(iii)としての使用に適切な複数の線状ポリ有機水素シロキサンが、一般式R’3SiO(RR’SiO)ySiR’3の複数のものを包含し、式中、RおよびR’が、上で定義されたのと同一であり、yが、2〜300であり、好ましくは2〜40であり、より好ましくは3〜25であり、但し、1分子当たり、少なくとも3硅素結合水素原子が、ある。成分(iii)としての使用用の複数の樹脂状もしくは分岐状ポリ有機水素シロキサン材料が、3次元構造を持ち、複数の1価(R’3SiO1/2)単位、複数の2価(R’2SiO2/2)単位、複数の3価(R’SiO3/2)単位、および/または複数の4価(SiO4/2)単位を包含してよく、式中、R’が、上で同定されたのと同一の意味を持ち、但し、1分子当たり、少なくとも3硅素結合水素基が、ある。成分(iii)としての使用に好まれた複数の樹脂状ポリ有機水素シロキサン材料が、分子量15,000以下を持つ。特に好まれているのが、成分(iii)が、1分子当たり、3〜10、最も好まれたのが、3〜5硅素結合水素原子を持ち、各水素原子が、異なる硅素原子上で置換されている。
上で指し示されたとおり、成分(ii)および成分(iii)が、上で特に記載された複数のものの代わりにSi−Hおよび好まれた前記Si−アルケニル官能基をそれぞれ持っていてよい。このようなケース中、成分(ii)が、ある1ポリ有機水素シロキサンであってよく、好ましくは複数の終末Si−H基を持っているある1ポリジアルキルシロキサンであり、例えば、複数の終末ジメチル水素シロキサン単位および25℃での粘度200〜100,000、好ましくは2,000〜55,000mPa.sを持っているある1ポリジメチルシロキサンである。加え、成分(iii)が、例えば、複数の1官能基単位(R”3SiO1/2)、複数の2官能基単位(R”2SiO2/2)、複数の3官能基単位(R”2SiO3/2)、および複数の4官能基単位(SiO4/2)を持っている樹脂状材料たり得ると考えられ、式中、R”が、基Rもしくは1価不飽和脂肪族炭化水素基を指定する。ある幾つかのOH基が、ある幾つかの硅素原子上に置換されていてもよい。特に好まれた樹脂状材料が、主に1官能基単位および4官能基単位、分子量約5,000、ならびに異なる複数の硅素原子上で置換された平均3〜5ビニル単位を持っているビニル置換シロキサン樹脂であると考えられる。
重要なのが、成分(ii)および成分(iii)の比が、注意して選択されていることであり、こうして、本ヒドロシリル化反応が、よく遂行され、コントロールされている。各タイプの反応性基の正しいレベルを選んでいくことにより、本架橋もしくは分岐密度が、コントロールされ得、予め決定され得る。加え、過剰の1官能基、好ましくは前記脂肪族不飽和炭化水素基を使用しながら、最終分岐もしくは架橋ポリ有機シロキサンにおける反応されなかった基の量が、コントロールされ得る。これが、特に重要であるのが、反応されなかった複数のSiH基の存在が、例えば、安全の複数の理由に関して最小化されているべきである場合である。好ましくは複数の脂肪族不飽和Si結合炭化水素基に対する複数のSiH基の数比が、範囲1/10〜10/1にあり、より好ましくは該比が、1/3〜3/1であり、最も好ましくは1/2〜1/1である。
ステップ(B)の間中、成分(ii)および成分(iii)が、遷移金属触媒存在下のヒドロシリル化反応により、反応するように引き起こされている。本発明のプロセスのステップ(B)中の使用用の遷移金属触媒が、該ヒドロシリル化反応を触媒し、複数の硅素結合水素原子との複数のビニル官能基ラジカルの反応を促進させると知られた種々のヒドロシリル化触媒から、選択されていてよい。適切な複数の遷移金属触媒が、白金およびロジウムを含有している複数の化合物および複数の錯体を包含する。白金アセチルアセトナートもしくは塩化白金酸のような複数の白金触媒が、これらの化合物の代表であり、使用に適している。好まれた遷移金属触媒が、ジメチルビニルシロキシ末端ブロック化ポリジメチルシロキサン中、稀釈されたジビニルテトラメチルジシロキサンの塩化白金酸錯体であり、米国(US)特許第3,419,593号中、Willingにより記載された複数の方法に従いながら、調製されていてよい。最も好ましくはこの混合物が、約0.6重量%白金を含有する。
成分(i)〜(iii)と同時に本遷移金属触媒を包含するのが、可能であるが、もし、これが、行われていれば、本プロセスが、進行する準備の整うまで、本触媒の活性を停止させておく方法が、使用されていることが、好まれている。このような複数の選択肢が、下で論じられている、ある1阻害剤の使用、および、本発明に従っているプロセスのステップ(B)を始めていく直前になされていない、カプセル化のような、物理的分離の使用を包含する。或いは、そしてより好ましくは、本遷移金属触媒が、本発明のプロセスのステップ(B)を始めていく直前に加入されており、如何なる知られた手段によっても行われていてよく、この混合物中への本触媒のある幾らかの効率的な分散を必要とする。特に好まれているのが、ステップ(A)の混合物を調製し、これを本ヒドロシリル化反応の起きるように可能にするに正しい温度に持っていくことであり、この段階で、本触媒が、原液であっても稀釈形態にあっても(例えば、成分(ii)もしくは成分(iii)の小さい部分中。好ましくは該成分が、複数の前記脂肪族不飽和炭化水素置換基を持っている。または下で論じたとおりのある1稀釈剤もしくは溶媒の小さい部分中)、導入され、混合されており、この混合物中での良好な分散を引き起こす。反応が、次いで、直ちに進行すると考えられる。
本発明に従っているプロセスのステップ(B)中の使用用の複数の遷移金属触媒として有用である複数のヒドロシリル化触媒が、当業界においてよく知られており、興味を抱いた読者が、これらの調製および使用に関している複数の詳細な説明を求めて以降の複数の特許:Speier、米国特許第2,823,218号;Willing、米国特許第3,419,359号;Kookootsedes、米国特許第3,445,420号;Polmanteerら、米国特許第3,697,473号;Nitzsche、米国特許第3,814,731号;Chandra、米国特許第3,890,359号;および、Sandford、米国特許第4,123,604号に言及されている。当業界において知られたこれら触媒の多くが、反応に関し、起きるようにするに当たり、これら本反応試薬が、熱せられていることを必要とする。このような複数の触媒が、用いられている場合、この要件が、考慮に入れられなければならない。
この最も単純な用語中、本発明のプロセスのステップ(B)中、好まれた成分(ii)および成分(iii)を使用しながら、3次元ポリマーネットワークである、前記分岐もしくは架橋ポリ有機シロキサンを形成させていくヒドロシリル化反応が:
−SiCH=CH2 + HSi− → −SiCH2CH2Si−
として特徴化され得る。該反応が、如何なる便利な道(やり方)においても完遂されていてよいが、我々が、前記ビニル末端ブロック化ポリジ有機シロキサン、ポリ有機水素シロキサン、任意にある1溶媒もしくは稀釈剤をブレンドするのをより好み、こんなブレンドされた混合物を必要とされた反応温度にまで持っていき、この時、前記遷移金属触媒が、加えられており、該反応を可能とする。該ヒドロシリル化反応が、常温において起きてよいが、好ましくは30〜100℃、より好ましくは約70℃の温度において完遂されている。
好ましくは、成分(ii)が、前記脂肪族不飽和炭化水素基含有ポリ有機シロキサン、例えば、前記ビニル末端ブロック化ポリジ有機シロキサンである場合、ステップ(A)中、組み合わされた成分(i)、(ii)、および(iii)の重量に基づいた重量により、98%にまでの量、好ましくは80〜92%において本反応試薬の溶液において包含されている。同一基準上、細かく分けられた充填剤(i)の量が、範囲2〜15重量%において加えられていると考えられ、成分(iii)の量が、成分(i)、(ii)、および(iii)の合計重量に基づいた重量により、範囲0.1〜5%にあると考えられる。最適量が、ある程度にまで、他の全成分の選び方、望まれている架橋量、および、狙いとされている本泡コントロール組成物の最終粘度の上で、求められ、ある幾らかのルーティーンの実験作業が、必要であることが、あり、最適の組み合わせに到達する。これゆえ、特に有用なのが、このような複数の成分の量を注意して選択することである。複数の任意成分の存在が、勿論、使用されたこれらの成分の各々の絶対量および相対量に影響を及ぼすことが、ある。
本発明において使用されている遷移金属触媒および任意阻害剤の濃度が、ルーティーンの実験作業により求められていてよい。典型的に、触媒の有効量が、本発明に従っているプロセスのステップ(B)中、使用された混合物において組み合わされた成分(ii)および成分(iii)の重量に基づいた重量により、0.1〜1000(ppm)のその正味の金属(例えば、白金)を与える範囲にあるべきである。ある1例として、好まれた触媒混合物(つまり、白金約0.6重量%を含有しているジビニルテトラメチルジシロキサンの塩化白金酸錯体)および阻害剤(つまり、マレイン酸ビス(2−メトキシ−1−メチルエチル))が、用いられている場合、0〜約0.6の範囲である触媒混合物に対する阻害剤の重量による比が、大抵の実際の製造条件下、ふさわしい、適切に広い範囲の阻害を与える。
本発明に従っているプロセスのステップ(B)中、調製された分岐もしくは架橋ポリ有機シロキサンが、3次元ネットワークを持ち、好ましくは最終泡コントロール組成物が、25℃において測定された粘度20,000〜100,000mPa.s、より好ましくは40,000〜75,000mPa.sを持つようである。本発明に従っている複数の泡コントロール組成物の目的に関し、該分岐もしくは架橋ポリ有機シロキサン自体が、25℃での粘度20,000〜数百万mPa.sを持ち得ると考えられる。結果、得られてくるポリ有機シロキサンの架橋密度が、できるだけ高く、複数の本泡コントロール適用におけるより良好な性能を与えることが、好まれている。これらの材料を扱うに当たり、溶媒もしくは稀釈剤の量が、選択されているべきであり、本泡コントロール組成物の最終粘度が、望まれたとおりであるようである。
本発明に従っているプロセスのステップ(A)中、複数の鎖延長剤を包含するのが、任意である。成分(ii)、特に成分(ii)の好まれたタイプに似た複数の材料が、あり、実質的に線状のポリ有機シロキサン材料であり、ここで、その活性基が、当該シロキサンの複数の終末硅素原子において存在している。これらの材料が、本ヒドロシリル化反応に参画していくとの役割を演じるが、最終ポリ有機シロキサンが、分岐されている複数の場所を空間的に出て行くとの効果を有する。これゆえ、該鎖延長剤の反応性基が、成分(iii)の反応性基と同一であることが、示唆されている。適切な複数の鎖延長剤の例が、もし、成分(iii)が、複数の前記脂肪族不飽和炭化水素反応性基を使用していれば、α,ω−ジビニルポリジメチルシロキサンであると考えられる。
本発明に従っているプロセスのステップ(A)中、ある1溶媒もしくは稀釈剤が、使用されているのが、任意であるが、好まれており、好ましくはある1ポリジ有機シロキサンである。適切な複数のポリジ有機シロキサン溶媒もしくはポリジ有機シロキサン稀釈剤が、実質的に線状もしくは環状の複数のポリマーであるが、これらの混合物も使用され得、ここで、これらの複数の硅素結合置換基が、複数の基Rであり、上で定義されたとおりである。最も好ましくは全ての硅素結合置換基の少なくとも80%が、複数のアルキル基であり、好ましくは複数のメチル基である。最も好まれた複数の溶媒もしくは複数の稀釈剤が、25℃において測定された粘度500〜12,500mPa.s、より好ましくは500〜5,000mPa.sを持っている複数のトリメチルシロキシ末端ブロック化ポリジメチルシロキサンを包含する。これら溶媒もしくはこれら稀釈剤が、主に、本発明のプロセスのステップ(B)中、調製された分岐もしくは架橋ポリ有機シロキサンを可溶化させるのに存在しており、特に、より高粘度のこれら分岐もしくは架橋ポリジ有機シロキサンに有用である。
使用され得る溶媒もしくは稀釈剤の量が、広く変動してよく、本分岐もしくは架橋ポリ有機シロキサン自体が、より高粘度を持つ場合、より大量の溶媒もしくは稀釈剤が、使用されていることが、好まれている。使用された溶媒もしくは稀釈剤の量が、本泡コントロール組成物の合計の処方に基づいたら、90重量%程高くたり得ると考えられるが、好ましくは50〜80%が、使用されている。最もふさわしいのが、最終泡コントロール組成物の望まれた粘度に基づいた試行錯誤により、粘度を包含し、使用された溶媒もしくは稀釈剤の量およびタイプを求めることである。後者が、広く変動してよく、しばしば、これが、使用されているべき適用により求められているが、好ましくは25℃における範囲20,000〜100,000mPa.sにあり、より好ましくは40,000〜75,000mPa.sである。
複数の白金触媒のような遷移金属触媒が、本発明のプロセスのステップ(B)中、使用されている場合、ある1阻害剤が、出発原料の貯蔵寿命を向上させたり、最終泡コントロール組成物の粘度−時間プロファイルをコントロールしたりするに当たり、望ましいことが、ある。これらの阻害剤も当業界において知られており、トリアルキルイソシアヌレートのような、エチレン不飽和イソシアヌレート、ジアルキルアセチレンジカルボキシレート、アルキルマレエート、ジアリルマレエート、ホスフィン、ホスファイト、アミノアルキルシラン、スルホキシド、アクリロニトリル誘導体、および、2−メチル−3−ブチン−2−オールのようなアセチレンアルコール、ならびに他を包含する。好ましく使用された特定の複数の阻害剤が、フマル酸ジエチル、マレイン酸ビス(2−メトキシ−1−メチレン)、マレイン酸ビス(2−メトキシ−1−メチルエチル)、および1−エチニル−1−シクロヘキサノールである。これらの材料の全てが、当業界においてよく知られており、商品として入手可能な製品である。本泡コントロール組成物において使用され得ると考えられる阻害剤量が、本泡コントロール組成物の合計重量に基づいたら、0.001から2重量%にまで(0.001〜2重量%)、変動してよいが、より好ましくは範囲0.005〜0.5重量%にあると考えられる。ふさわしい複数の阻害剤の選択が、本泡コントロール剤の末端使用にも依るのが、名の知られた複数の阻害剤のある幾つかが、食品に接触する目的に許容可能でないからである。
本発明に従っているプロセスのステップ(B)の完結時、ステップ(B)から得られたとおりの原液の成分のようなものを包含して如何なる適切な形態にもある、稀釈形態にある、分散形態にある、エマルション形態にある、もしくは顆粒形態にある本泡コントロール剤を使用するのが、あり得ることが、ある。この原液泡コントロール組成物が、しばしば、相対的に粘性の液体である。この反応混合物の少なくとも一部のゲル化が、ステップ(B)の間、起きてくる。ゲル化した材料が、ゼリー様であり、固体と液体状態との間の(固体状態〜液体状態)中間の物理状態を有し、圧力の下、通常流動可能であるが、大気圧の下、自由に流動していない。この少なくとも一部のゲル化後、得られたような、この材料が、充分流動可能でない場合、複数の剪断力が、かけられているべきであり、例えば、徹底的な攪拌を通じ、または、ある1均一化機もしくは他の混合機を通り、この材料を通過させていくことにより、その流動可能性を向上させる。流動可能性における向上が、これら剪断力をかけることを通じ、この材料を分散、再分散、もしくは液化させていくことにより、達成され得る。これが、この原液の材料の使用前にもしくは更なる操作の前に行われていてよく、エマルションのような、あるもう1種別の適切な形態においてこれを与える。本発明に従っているこれら泡コントロール組成物の流動性のある特定量が、これら泡コントロール組成物にとって重要であり、液体もしくは液体含有環境中、有効に働く。
大抵の適用に関し、本泡コントロール組成物が、乳化されているのが、好まれているが、これが、その最終適用における本泡コントロール組成物の用量化および分散の助けとなるからである。複数のエマルションが、本発明に従っているプロセス中の引き続いてのステップ中の複数の標準(機械)エマルション化プロセスにより、得られていてよい。或いは、エマルション化が、ステップ(A)の間、ある1エマルションを形成させていくことにより、得られていてよく、そのエマルションの複数の粒子中、完遂されているステップ(B)の架橋反応により、伴われた。このようなプロセスが、しばしば、エマルション重合プロセスと言われている。複数の泡コントロール剤のエマルション化に適切な複数の界面活性剤が、よく知られており、数多くの出版中、記述されてきている。典型的な複数のエマルション中、その連続相が、好ましくは水であるが、ある幾つかの代わりのもしくは追加の材料が、使用されていてよく、これらが、水と相容れており、複数のアルコールもしくは複数のポリオキシアルキレンのようである。好ましくは、その連続相が、優先して水であり、そのエマルション化された泡コントロール組成物の合計重量の30〜95重量%の量において存在している。これら成分(i)、(ii)、および(iii)が、このようなエマルションの5〜50重量%を通常与えると考えられ、これら界面活性剤が、1〜20重量%を表すと考えられる。
複数の適切な界面活性剤が、非イオン界面活性剤、陽イオン界面活性剤、陰イオン界面活性剤、両性界面活性剤、もしくは、このような複数の界面活性剤の混合物を含んでよい。好ましくは、これら非イオン界面活性剤が、使用されている。これらが、硅素原子含有非イオン乳化剤たり得ると考えられるが、本エマルション化に関しては、大抵、硅素非含有非イオン乳化剤が、使用されている。複数の適切な非イオン界面活性剤が、複数のソルビタン脂肪族エステル、複数のエトキシル化ソルビタン脂肪族エステル、複数のグリセリルエステル、複数の脂肪酸エトキシレート、複数のアルコールエトキシレートR3−(OCH2CH2aOH、特に複数の脂肪族アルコールエトキシレートおよび複数の有機シロキサンポリオキシエチレン共重合体(コポリマー)を包含する。複数の脂肪族アルコールエトキシレートが、典型的に、ラウリル(C12)、セチル(C16)、およびステアリル(C18)のような、約8〜約20炭素原子を含有する1価脂肪族炭化水素基R3に結合されている特徴ある基−(OCH2CH2aOHを含有する。値“a”が、1〜約100の範囲であってよい一方、この値が、典型的に、範囲約2〜約40、好ましくは2〜24にある。複数の界面活性剤の組み合わせを使用するのが、時々助けとなり、本エマルション化を補助する。
ある幾つかの例の適切な非イオン界面活性剤が、ポリオキシエチレン(4)ラウリルエーテル、ポリオキシエチレン(5)ラウリルエーテル、ポリオキシエチレン(23)ラウリルエーテル、ポリオキシエチレン(2)セチルエーテル、ポリオキシエチレン(10)セチルエーテル、ポリオキシエチレン(20)セチルエーテル、ポリオキシエチレン(2)ステアリルエーテル、ポリオキシエチレン(10)ステアリルエーテル、ポリオキシエチレン(20)ステアリルエーテル、ポリオキシエチレン(21)ステアリルエーテル、ポリオキシエチレン(100)ステアリルエーテル、ポリオキシエチレン(2)オレイルエーテル、およびポリオキシエチレン(10)オレイルエーテルである。これらのおよび他の脂肪族アルコールエトキシレートが、ALFONICO、BRIJ、GENAPOL(S)、NEODOL、SURFONIC、TERGITOL、およびTRYCOLのような商標および商品名下、商品として入手可能である。複数のエトキシル化アルキルフェノールも使用され得、エトキシル化オクチルフェノールのようであり、商標TRITONS下、販売された。
本発明において有用な複数の陽イオン界面活性剤が、その分子中、4級アンモニウム親水性部分(moieties)を含有している複数の化合物を包含し、これらが、+に荷電されており、R4 4+-により表された複数の4級アンモニウム塩のようであり、式中、各R4が、独立に、1〜30炭素原子を含有している複数のアルキル基、または、獣脂、ココナツ油、もしくは大豆由来の複数のアルキル基であり;Xが、ハロゲン、つまり、塩素もしくは臭素である。最も好まれたのが、R5 2+(CH32-により表された複数のジアルキルジメチルアンモニウム塩であり、式中、各R5が、12〜30炭素原子を含有しているある1アルキル基、または、獣脂、ココナツ油、もしくは大豆由来の複数のアルキル基であり;Xが、上で定義されたとおりである。複数のモノアルキルトリメチルアンモニウム塩も用いられ得、R5+(CH33-により表されており、式中、R5およびXが、上で定義されたとおりである。
ある幾つかの代表的な4級アンモニウム塩が、臭化ドデシルトリメチルアンモニウム(DTAB)、臭化ジドデシルジメチルアンモニウム、塩化ジヘキサデシルジメチルアンモニウム、臭化ジヘキサデシルジメチルアンモニウム、塩化ジオクタデシルジメチルアンモニウム、塩化ジエイコシルジメチルアンモニウム、塩化ジドコシルジメチルアンモニウム、塩化ジココナツジメチルアンモニウム、塩化ジタロウジメチルアンモニウム、および臭化ジタロウジメチルアンモニウムである。これらのおよび他の4級アンモニウム塩が、ADOGEN、ARQUAD、TOMAH、およびVARIQUATのような商品名下、商品として入手可能である。
使用され得る種々のタイプの陰イオン界面活性剤の間でも、複数のスルホン酸およびこれらの塩の誘導体;複数のアルカリ金属スルホ琥珀酸塩;複数のココナツ油酸のモノグリセリドのスルホン酸塩のような脂肪酸グリセリルエステルスルホン酸塩;オレイルイソチオン酸ナトリウムのようなスルホン酸1価アルコールエステル塩;タウリン酸オレイルメチルナトリウム塩のようなアミノスルホン酸アミド;パルミトニトリルスルホネートのような脂肪酸ニトリルスルホネート生成物;α−ナフタレンモノスルホネートナトリウムのようなスルホネート芳香族炭化水素;ホルムアルデヒドとのナフタレンスルホン酸の縮合生成物;オクタヒドロアントラセンスルホン酸ナトリウム;ラウリル(ドデシル)硫酸ナトリウム(SDS)のようなアルカリ金属アルキル硫酸塩;8以上の炭素原子のアルキル基を持っている複数の硫酸エーテル;ならびに8以上の炭素原子の1以上のアルキル基を持っている複数のスルホン酸アルキルアリールである。
本発明において有用な陰イオン界面活性剤商品のある幾つかの例が、Stepan Company、Northfield、イリノイ州による商品名BIO−SOFT N−300下販売されたトリエタノールアミン線状アルキルスルホネート;Stepan Companyによる商品名POLYSTEP下販売されたサルフェート;および、The Dow Chemical Company、Midland、ミシガン州による商品名DOWFAX8390下販売されたn−ヘキサデシル二フェニルオキシド二スルホン酸ナトリウムを包含する。
両性界面活性剤も使用され得、一般的に、複数のアルキルベタイン、複数のアルキルアミドベタイン、および複数のアミンオキシドのような複数の界面活性剤組成物を含み、これらの特定の例が、当業界において知られている。
複数の任意成分が、本発明に従っている複数の泡コントロール組成物エマルションにおいて包含されていてもよい。これらが、当業界においてよく知られており、例えば、複数の増粘剤、複数の保存料、複数のpH安定剤等を包含する。複数の増粘剤の適切な例が、アルギン酸ナトリウム、アラビアゴム、ポリオキシエチレン、グアーゴム、ヒドロキシプロピルグアーゴム、ラウレス−4もしくはポリエチレングリコール400のようなエトキシル化アルコール、メチルセルロース、メチルヒドロキシプロピルセルロース、ヒドロキシプロピルセルロース、ポリプロピルヒドロキシエチルセルロースにより例えられたセルロース誘導体、ヒドロキシエチルアミロースおよび澱粉(スターチ)アミロースにより例えられた澱粉(スターチ)および澱粉(スターチ)誘導体、蝗豆ゴム、塩化ナトリウムおよび塩化アンモニウムにより例えられた電解質、ならびにフルクトースおよびグルコースのような糖類(サッカライド)および二オレイン酸PEG−120メチルグルコースもしくはこれらの増粘剤およびアクリルポリマー増粘剤の2種以上の混合物(例えば、商品名PEMULENおよびCARBOPOL)のような糖類(サッカライド)誘導体を包含する。適切な複数の保存料が、パラベン類、BHT、BHA、ならびに、イソチアゾリン、もしくは、安息香酸およびソルビン酸様の有機酸の混合物のような他のよく知られた複数の成分を包含する。
エマルション化が、意図されている場合、あるもう1種別の任意成分を導入するのが、好まれている。これが、本発明に従っているプロセスのステップ(A)中の成分と共に包含されていてよく、または、本エマルション化プロセス直前に加えられていてよい。この任意成分が、1官能基(M)単位および4官能基(Q)単位ならびに任意に2官能基(D)単位および/または3官能基(T)単位を持っているシリコーン樹脂である。該シリコーン樹脂が、例えば、一般式R6 dSiX4-dの平均単位を有する有機硅素化合物であってよく、式中、R6が、1〜5炭素原子を持っている1価炭化水素基であり、Xが、加水分解可能基であり、dが、1以下の平均値を持つ。或いは、すぐ上で記載された有機硅素化合物の一部加水分解縮合体であってよい。複数の例が、アルキルポリシリケートであり、式中、そのアルキル基が、1〜5炭素原子を持ち、メチルポリシリケート、エチルポリシリケート、およびプロピルポリシリケートのようである。
好ましくは、M単位およびQ単位だけを持ち、MQ樹脂としても知られている樹脂である。好まれた複数のMQ樹脂が、本質的に、(CH33SiO1/2単位およびSiO4/2単位からなっているものであり、SiO4/2単位に対する(CH33SiO1/2単位の比が、0.4:1〜1.2:1であり、または、上記された有機硅素化合物を有する該MQ樹脂の縮合体である。これらのシリコーン樹脂が、知られてきており、数多くの出版物中、記述されており、商品として入手可能である。適切なMQ樹脂の好まれた複数の例が、およそ0.75:1のモル比にある(CH33SiO1/2単位およびSiO2単位から、本質的になっているシロキサン樹脂共重合体(コポリマー)である。
本シリコーン樹脂の使用に関する主な有益さが、驚くべきことに、このような樹脂の少量の使用が、実質的に、本発明に従っている複数の泡コントロール組成物の乳化を容易化させることが、見いだされてきていることである。実際、本泡コントロール組成物の重量に基づいたら、0.5重量%までの少なさのシリコーン樹脂の添加が、高粘度もしくは高分子量分岐もしくは架橋ポリ有機シロキサンを有する複数の泡コントロール剤を機械的手段により容易に乳化されているようにできるが、これは、他では、極度に難しいと考えられる。また、このような少量のシリコーン樹脂の添加が、複数の同一乳化プロセスに関し、より小さい粒子サイズを有するエマルションを与えることが、見いだされた。これが、勿論、該エマルションのより大きい安定性に至る。0.5%よりも大きい量が、加えられていてもよいが、本発明に従っているプロセスの乳化ステップに対する如何なる更なる有益さをも与えない。
本発明に従っている複数の泡コントロール組成物を与えていく代わりの道(やり方)が、これらの分散体を包含する。例えば、米国(特許、US)第6,656,975号が、25℃において固体であり、25℃において極性有機液体に僅かに溶けるが、範囲40〜100℃中の上昇温度において該極性有機液体に実質的に溶解されていない有機カプセル化材料内でカプセル化されたシリコーン活性材料(ある1シリコーン抗泡剤のような)の粒子をその中で分散させてきている該極性有機液体連続相を含んでいるシリコーン組成物を記載し、ここで、該有機カプセル化材料、該シリコーン抗泡剤、および該極性有機液体間の3相接触角が、該シリコーンを通り測定された角と共に、130°を下回る。この開示が、8を下回るHLBの界面活性剤および疎水性硅素材料と組み合わされたポリ有機シロキサン流動体をその中で分散させてきている極性有機液体の連続相を含んでいる泡コントロール組成物を包含する。適切な複数の極性有機液体の特定例が、プロピレングリコール、ポリエチレングリコール、ポリプロピレングリコール、およびポリエーテル共重合体(コポリマー)を包含し、商品名Pluriol(登録商標)およびPluronic(登録商標)の下、販売された材料のようなものである。ポリ有機シロキサンオキシポリアルキレン共重合体(コポリマー)も加えられていてよく、含水媒体中、これら分散体を自己乳化可能とするのを助ける。
本発明に従っている複数の泡コントロール組成物を供給するに尚もう1種別の適切なアプローチが、これらを粒子状形態もしくは顆粒状形態において与えていくことによる。複数の粒子状泡コントロール組成物が、しばしば、本泡コントロール剤用担体材料を含有し、より実質的な固体粒子状材料へと本泡コントロール組成物を調製し、この扱いを容易化させる。これら粒子状泡コントロール組成物が、例えば、粉洗剤組成物の残りを有する粉としてこれらを後でブレンドしていくことにより、使用されている。複数の粒子状のシリコーン主体の泡コントロール組成物用の担体材料として示唆されてきている複数の材料が、水溶性材料、水不溶材料、および水分散材料を包含する。示唆された担体材料の例が、サルフェート、例えばソーダ灰のような、カーボネート、ホスフェート、ポリホスフェート、シリカ、シリケート、粘土(クレー)、澱粉(スターチ)、セルロース材料、およびアルミノシリケートである。しばしば、これらカプセル化材料もしくは保護材料が、本担体材料との組み合わせで、使用されている。
カプセル化材料もしくは保護材料を含んでいる泡コントロール組成物が、欧州特許(EP)第636 684号から知られており、シリコーン抗泡剤1〜30重量部、該抗泡剤用ゼオライト担体70〜99重量部、該シリコーン抗泡剤よりも遅くなく、該ゼオライト担体上、担持されてきている、該シリコーン抗泡剤の1〜60重量部の界面活性剤、および、ポリカルボキシレートタイプのバインダーもしくはカプセル化剤1〜40重量部を含む。米国(特許、US)第6,165,968号中、このようなポリカルボキシレートタイプのバインダーが、好ましくは、水に溶解された場合、3以下のpHを持つことが、開示されている。顆粒形態にある泡コントロール組成物を調製していく複数のプロセスが、これらの文書および他の文書から、知られており、噴霧乾燥、複数の凝集顆粒化プロセス、および同様のものを包含し、本発明の複数の泡コントロール組成物に応用され得、粉洗剤製剤のような多くの応用における使用用の粒子状材料もしくは顆粒状材料を与える。
本発明の複数の泡コントロール組成物が、本発泡系が、約3よりも小さいかもしくは約12よりも大きいある1pHを持っているもののような高度に酸性もしくは高度に塩基性の含水環境を含む場合、特別の利点を提供することが、見いだされてきている。これが、特に、上昇温度における高度に酸性もしくは塩基性の系に関して保たれる。これゆえ、例えば、製紙パルプにおいて遭遇された極端に過酷な条件下、ここで、含水発泡媒体(Kraft(登録商標)プロセス<<黒液>>)が、pH12〜14および温度50℃〜100℃を持ち、本発明の複数の泡コントロール組成物が、先行技術の抗泡剤よりもとても大きい時間(長い)期間、消泡活性を与えると見いだされてきている。これらが、有効に既存の泡を沈めることにおける良好な抗発泡効果を与える傾向にもある。
本発明の複数の泡コントロール組成物が、複数の泡コントロール組成物のいずれかの種類として使用され得、つまり、消泡剤および/または抗発泡剤としてである。消泡剤が、一般的に、泡を抑えるものとして考えられている一方、抗発泡剤が、一般的に、泡を防ぐものとして考えられている。本発明の複数の泡コントロール組成物が、インク、コーティング、ペイント(塗料)、テキスタイル洗浄、洗濯、および自動食器洗浄を包含して洗剤、黒液、ならびにパルプおよび製紙、廃水処理、テキスタイル染色プロセス(加工)、天然ガス精錬のような種々の媒体における利用を見付ける。
以降の実施例中、複数の泡コントロール剤が、調製されてきており、本発明を例える。これらが、代表としてみられているべきであるが、本発明の拘束でない。全ての部および百分率(%)が、他に定義されなかったら、重量により、全ての粘度が、他に指し示されなかったら、25℃において測定された動的粘度である。
比較例1
ある1ビーカー中、トリメチルシロキシ末端基とビニルジメチルシロキシ末端基との混合物中の分子量約13,000を持っているビニル官能基化樹脂状ポリ有機シロキサン52%と平均重合度(DP)14を有するビニルジメチル末端ブロック化ポリジメチルシロキサン48%との混合物20部、粘度13,000mPa.sを有するジメチル水素末端ブロック化ポリジメチルシロキサン580部が、DegussaからのSipernat D10 125部と混合されていたが、ある1稀釈剤として、粘度1000mPa.sを持っているトリメチル末端ブロック化ポリジメチルシロキサン2366部、および、分子量約13,000を持っており、複数のトリメチルシロキシ末端基を持っている樹脂状ポリ有機シロキサン31部が、加えられていた。Si−水素原子に対するSi−ビニル基の比が、0.65であった。これら成分が、100秒間、Hauschild(登録商標)Dentalミキサー中、混合された。この混合物が、常温においてよく分散しているように見受けられた後、この時刻において米国特許第3,419,593号中、Willingにより記載された複数の方法に従いながら、調製されていてよいジメチルビニルシロキシ末端ブロック化ポリジメチルシロキサン70重量%中、稀釈されたジビニルテトラメチルジシロキサン塩化白金酸錯体だった触媒3重量部が、加えられ、混ぜ込まれていた。この混合物が、室温において24時間の期間に亘り、反応するようにされていたが、この時刻においてマレイン酸ジアリル10部が、追加混合および均一化により、加えられていた。反応後、均一な粘稠な液体が、得られていたが、このように使用されていた。この泡コントロール組成物の最終粘度が、25℃において44,600mPa.sだった。
実施例2
ある1泡コントロール組成物が、実施例1に沿って調製されたが、粘度13,000mPa.sを有する580部の前記ジメチル水素末端ブロック化ポリジメチルシロキサンの代わりに434部だけが、使用されていたこと、分子量約13,000およびトリメチルシロキシ末端基とビニルジメチルシロキシ末端基との混合物を持っているビニル官能基化樹脂状ポリ有機シロキサン52%と平均DP14を有するビニルジメチル末端ブロック化ポリジメチルシロキサン48%との混合物20部の代わりに0.16部だけが、使用されていたこと、ならびに、粘度1000mPa.sを持っている2366部のトリメチル末端ブロック化ポリジメチルシロキサンの代わりに2516部が、使用されていたことを除く。反応後、ゲル化してでき上がった混合物が、得られたが、製造設備にべと付き、このように扱われたり、乳化されたりし得なかった。次いで、剪断と共に混合されたが、このゲルが、粘稠な液体へと転じた。硅素結合水素原子に対する硅素結合ビニル基の比が、0.7だったが、最終粘度が、35000mPa.sだった。
実施例3
比較例1および実施例2の泡コントロール組成物が、次いで、以降のプロセスを使用しながら、乳化された。
比較例1および実施例2の105部の泡コントロール組成物が、各々、分かれたソケットに入れられていたが、70℃にまで、熱せられた。9.3部のVolpo S2界面活性剤と9.3部のBrij 78界面活性剤との混合物が、60℃にまで、予め熱せられ、これら組成物と混ぜ込まれた。0.76部のKeltrol RD、2.32部のNatrosol 250LR、0.16部のソルビン酸、0.32部の安息香酸、0.77部の10%硫酸溶液、および95.66部の水の45部の混合物が、加えられ、徹底した混合後、もう112部の該混合物が、加えられ、混ぜ込まれた。次いで、219.5部の水も加えられたが、結果、比較例1および実施例2の泡コントロール組成物のエマルションを与えている。
実施例4
実施例3の複数の乳化泡コントロール組成物が、軟木液上、使用しながら、気泡中、テストされた。これに有効量600mlの軟木が、90℃において予め熱せられており、5cmの内径を持っている勾配恒温コントロールガラス円筒(シリンダー)中、導入されている。この泡のできる液体が、89℃に調整された温度において循環管(パイプ)を通り、循環された。その循環流速が、50Hzの周波数において立ち上げられたMDR Johnsonポンプを使用しながら、コントロールされている。30cmの泡の高さが、到達されると、テストされた該泡コントロール組成物の150μlのエマルションが、その液体ジェット中、注入されている。その泡の高さの進化が、モニターされ、記録された。その泡の高さが、該泡コントロール組成物の容量を使い尽くさせてしまうようにするのに充分な期間に亘り、cm単位で測定されたが、その泡の高さ29cmが、該気泡中、再び到達された時であり、該泡コントロール組成物の寿命を指し示すとおり、これの起きた時刻において測定された。最初のオーバーフローが、下で述べられており、第1のオーバーフローの起きた時刻(秒単位で)が、この表中、与えられている。
これら結果が、表1中示されたとおりであった:
Figure 2009538728
上の表上、分かるとおり、実施例2の組成物が、比較例1の組成物に比べたら、寿命の向上を示したが、より高度に架橋したポリ有機シロキサン材料(より大きいSi−ビニル/Si−H比から結果来ている)こそが、泡コントロール能力を向上させることを示している。
比較例5
泡コントロール組成物(比較例5a)が、粘度1000mPa.sを持っているトリメチルシロキサン末端ブロック化ポリジメチルシロキサン1820部、粘度9000mPa.sを持っているジメチルビニルシロキサン末端ブロック化ポリジメチルシロキサン834部、分子量約13,000および複数のトリメチルシロキシ末端基を持っている樹脂状ポリ有機シロキサン31%と粘度1000mPa.sを持っているトリメチル末端ブロック化ポリジメチルシロキサン69%との混合物140部、粘度約7mPa.sおよびSiH基0.3%を持っているジメチルシロキサン単位とメチル水素シロキサン単位とのトリメチルシロキサン末端ブロック化共重合体(コポリマー)7.5部、実施例1中、使用された触媒3.5部を混合していくことにより、調製されたが、これが、混ぜ込まれ、この混合物が、2.5時間、温度40℃での煽動の下、反応するようにされた。マレイン酸ジアリル1.1部および12部のSipernat D10が、この化合物中に分散された前、この結果得られてくるゲル化した混合物が、剪断力の下、均一化された。この結果得られてくる比較例5が、粘度80,600mPa.sを持った。
似た泡コントロール組成物(実施例5b)が、異なるシリカフィラー(充填剤、Sipernat D17、より大きい平均粒子サイズ、より大きい比表面積を持ち、異なる処理を経由して疎水性とされている)を使用しながら、完遂された。仕上がりの材料の粘度が、50,800mPa.sであった。
実施例6
泡コントロール組成物(6a)が、粘度1000mPa.sを持っているトリメチルシロキサン末端ブロック化ポリジメチルシロキサン193.9部、粘度9000mPa.sを持っているジメチルビニルシロキサン末端ブロック化ポリジメチルシロキサン88.8部、分子量約13,000およびトリメチルシロキシ末端基を持っている樹脂状ポリ有機シロキサン31%と粘度1000mPa.sを持っているトリメチル末端ブロック化ポリジメチルシロキサン69%との混合物15.2部、粘度約7mPa.sおよびSiH基0.3%を持っているジメチルシロキサン単位とメチル水素シロキサン単位とのトリメチルシロキサン末端ブロック化共重合体(コポリマー)0.8部、実施例1中、使用された触媒0.34部を混合していくことにより、調製されたが、1.24部のSipernat D10が、混ぜ込まれ、この混合物が、2.5時間、温度40℃での煽動の下、反応するようにされた。マレイン酸ジアリル0.11部が、この化合物中に分散された前、この結果得られてくるゲル化した混合物が、剪断力の下、均一化された。この結果得られてくる実施例6aが、粘度59,600mPa.sを持った。
似た泡コントロール組成物(実施例6b)が、異なるシリカフィラー(充填剤、Sipernat D17、より大きい平均粒子サイズ、より大きい比表面積を持ち、異なる処理を経由して疎水性とされている)を使用しながら、完遂された。仕上がりの材料の粘度が、49,200mPa.sであった。
実施例7
実施例5および実施例6の泡コントロール組成物が、緑枝黒液中の気泡中、テストされたが、上の実施例4中、詳細にされたとおりである。これら結果が、下の表2中、与えられている。再び、オーバーフローが起きた最初の時刻が、下の表中、オーバーフローの最初の記述後の秒数で与えられている。
Figure 2009538728
本発明に従っている本泡コントロール組成物が、すばらしい寿命を持つ一方、他の全てが、中庸な寿命しか示さないことが、観察されている(最大に届く泡のレベルに関する時間)。反応後、シリカを加えていくと、より低寿命の組成物を与える。
実施例8
複数の泡コントロール組成物が、31%樹脂状ポリ有機シロキサンと69%トリメチル末端ブロック化ポリジメチルシロキサンとの混合物が、省かれたこと、および、粘度約7mPa.sを持っているジメチルシロキサン単位とメチル水素シロキサン単位とのトリメチルシロキサン末端ブロック化共重合体(コポリマー)が、DP100を持っており、水素置換基を保有している硅素原子6%を持っているジメチルシロキサン単位とメチル水素シロキサン単位とのトリメチルシロキサン末端ブロック化共重合体(コポリマー)により、実施例8a中、複数の硅素結合水素原子を持っている樹脂状材料を用いて実施例8b中、DP33を持っており、その6硅素原子が、水素置換基を持ったジメチルシロキサン単位とメチル水素シロキサン単位とのトリメチルシロキサン末端ブロック化共重合体(コポリマー)を用いて実施例8c中、そしてあるもう1種別のSiH含有硅素樹脂を用いて実施例8d中、置き換えられたこと、および、そのヒドロシリル化反応が、3時間、60℃において完遂されたこと、および、実施例8a、実施例8c、および実施例8dのケースにおけるSi−ビニル/SiH比が、2.1/1であったことを除き、実施例6成分を使用しながら、調製された。実施例8b中、反応が、2.5時間、37℃において完遂されたが、SiVi/SiH比が、1.3/1であった。剪断適用後、この結果得られてくる複数の泡コントロール組成物の粘度が、それぞれ、52,400、41,600、48,600、および56,000mPa.sであった。全てのケース中、本当に泡コントロール組成物が、実施例4中、記載された黒液実験中の泡をコントロールできるすばらしい能力を与えた。
実施例9
複数の泡コントロール組成物が、実施例6に従いながら、調製されたが、当該泡コントロール組成物の合計重量に基づいたら、粘度約7mPa.sを持っているジメチルシロキサン単位とメチル水素シロキサン単位とのトリメチルシロキサン末端ブロック化共重合体(コポリマー)0.8部と共に、分子量約13,000および複数のトリメチルシロキシ末端基を持っている前記樹脂状ポリ有機シロキサンと粘度1000mPa.sを持っているトリメチル末端ブロック化ポリジメチルシロキサンとの組み合わせ148.9部と共に、しかし、樹脂量が変動しており、実施例9aに関しての2%から、実施例9bに関しての1%越え、実施例9cに関しての0.5%、実施例9dに関しての0.1%、そして比較例9eに関しての0%であり、12.5部のSipernat D10、粘度9000mPa.sを持っている150部の前記ジメチルビニルシロキサン末端ブロック化ポリジメチルシロキサンを使用しながら、3時間、反応温度60℃を使用している。全ての組成物が、次いで、実施例3中、示されたとおりの詳細プロセスに従い、乳化されたが、直ちにそのヒドロシリル化反応を伴っている。
これら結果が、下の表中、纏められている。
Figure 2009538728
樹脂なしの化合物が、エマルション化するのに非常に難しかったので、非常に不均一なエマルションを与えたことを示す。0.1%の樹脂の添加が、このエマルション化を向上させたが、尚、幾らかの不均一さを与えたことも分かった一方、0.5%の樹脂の存在が、完璧なエマルションを生産した。より高量の樹脂が、エマルション化の際、目に見える更なる向上を与えなかった。加え、該樹脂の存在が、該エマルションの粒子の粒子サイズの一貫性を向上させたことが、見いだされたが、該粒子サイズさえ何とか抑え、こうして該エマルションの安定性および均一さを向上させた。
詳細が、下の表中、与えられている。
Figure 2009538728
これらの結果が、樹脂添加が、本発明に従っている泡コントロール組成物のエマルション化を大きく高め、もしくは、復元させることを確かめる。非常に少ない添加レベルだけが、必要である。

Claims (19)

  1. 分岐もしくは架橋ポリ有機シロキサン材料を含んでおり、ここで、その表面が、疎水性である、細かく分けられた充填剤が、分散されている泡コントロール組成物を調製する方法であって:
    A)ステップ(B)の前に(i)細かく分けられた充填剤、(ii)少なくとも2反応性置換基、好ましくは平均2反応性置換基を持っており、ヒドロシリル化経由で、成分(iii)との付加反応の可能なポリ有機シロキサン、および(iii)少なくとも3反応性置換基を持っており、ヒドロシリル化経由で、成分(ii)との付加反応の可能なポリ有機シロキサンを混合し;
    B)次いで、遷移金属触媒存在下、成分(ii)および成分(iii)のヒドロシリル化反応を引き起こす
    ステップを含み、ここで、この反応混合物が、少なくとも一部ゲル化するまで、該ヒドロシリル化反応が、実施されており、剪断力が、この少なくとも一部ゲル化された混合物にかけられる、方法。
  2. 細かく分けられた充填剤(i)が、BETにより測定されたとおりの少なくとも50m2/gの表面積を有するシリカであり、0.5〜2μmの粒子サイズを有する沈降シリカおよびゲル形成シリカから選択される、請求項1に記載の方法。
  3. 成分(i)、(ii)、および(iii)の合計重量に基づき、成分(i)が、2〜15重量%の量において加えられ、成分(ii)が、80〜92重量%の量にあり、成分(iii)が、0.1〜5重量%の量にあり、成分(ii)および成分(iii)の組み合わされた重量に基づき、遷移金属触媒の量が、重量により、該金属0.1〜1,000ppmを与える範囲にある、請求項1もしくは請求項2に記載の方法。
  4. 成分(ii)および成分(iii)が、硅素結合水素原子および硅素結合脂肪族不飽和炭化水素基から選択される反応性置換基を持ち、ここで、該不飽和が、該基の終末炭素原子間にある、請求項1〜3のいずれかに記載の方法。
  5. 成分(ii)が、その終末硅素原子上の状況にある反応性基を有する線状ポリ有機シロキサン材料である、請求項1〜4のいずれかに記載の方法。
  6. 前記脂肪族不飽和炭化水素が、ビニル基もしくはアリル基である、請求項4もしくは請求項5に記載の方法。
  7. 成分(iii)が、環状、線状、分岐状、もしくは樹脂状ポリ有機シロキサン、または、このようなポリ有機シロキサンの2種以上を包含する混合物から選択され、その粘度が、成分(ii)のものよりも実質的に低い、請求項1〜6のいずれかに記載の方法。
  8. 成分(iii)としての使用のための樹脂状ポリ有機シロキサン材料が、15,000以下の分子量を持ち、1分子当たり3〜10硅素結合反応性基を持ち、各々が、異なる硅素原子上で置換されている、請求項7に記載の方法。
  9. 成分(ii)および成分(iii)における反応性基の比が、平均3/1〜1/3のSiH基が、硅素結合脂肪族不飽和炭化水素基毎に使用されるようである、請求項1〜8のいずれかに記載の方法。
  10. 最終泡コントロール組成物が、25℃において測定される20,000〜100,000mPa.sの粘度を持つ、請求項1〜9のいずれかに記載の方法。
  11. ステップ(A)中、25℃において500〜12,500mPa.sの粘度を持つ溶媒もしくは稀釈剤として、前記泡コントロール組成物の合計重量に基づき、50〜80重量%のポリジ有機シロキサンも含む、請求項1〜10のいずれかに記載の方法。
  12. 前記泡コントロール組成物が、25℃において40,000〜75,000mPa.sの範囲中の粘度を持つ、請求項1〜11のいずれかに記載の方法。
  13. ステップ(B)後、前記泡コントロール組成物が、水中油エマルションとして乳化される、請求項1〜12のいずれかに記載の方法。
  14. 1官能基単位および4官能基単位を持つシリコーン樹脂が、前記泡コントロール組成物の合計重量の5重量%までの量において加えられる、請求項13に記載の方法。
  15. 請求項1〜14のいずれかに記載の泡コントロール組成物を使用することにより、含水環境中の泡をコントロールする方法であって、該含水環境が、インク、コーティング、ペイント、洗剤、パルプおよび紙の製造の間に遭遇されるものからの黒液、廃水処理、テキスタイル染色加工、もしくは天然ガス精錬から選択される、方法。
  16. 前記含水環境が、3未満もしくは12よりも大きいpHを持つ、請求項15に記載の方法。
  17. 前記剪断力が、少なくとも一部ゲル化した前記反応混合物を含んでいる前記泡コントロール組成物に、該混合物を徹底的に攪拌すること、該混合物を均一化機を通過させること、および、該混合物を混合機を通過させることから選択されるステップを通じ、適用され、その流動可能性を向上させる、請求項1〜16のいずれかに記載の方法。
  18. ステップ(B)から結果得られる、少なくとも一部ゲル化した反応混合物の流動可能性が、前記剪断力の適用を通じ、該混合物を分散、再分散、もしくは液化させることにより向上される、請求項17に記載の方法。
  19. 前記剪断力の適用が、原液材料としての前記泡コントロール組成物の使用前にまたはステップ(B)から結果得られる混合物の更なる操作前に適用され、エマルション形態において与える、請求項1、17、もしくは18に記載の方法。
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