JP2012030190A - 消泡剤の製造方法 - Google Patents

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Abstract

【課題】消泡性(初期消泡性及び消泡持続性)及び安定性(粘度安定性)に優れた消泡剤の製造方法を提供することである。
【解決手段】
脂肪酸アミド(A)、25℃で液状である基油(B)及び結晶形状制御剤(C)を加熱攪拌しながら、脂肪酸アミド(A)を溶解させて溶解液を得る工程(1)、
溶解液を冷却して脂肪酸アミドを析出させ、脂肪酸アミド分散液を得る工程(2)を含むことを特徴とする消泡剤の製造方法を用いる。
工程(1)において、25℃で液状である基油(B)の一部、脂肪酸アミド(A)及び結晶形状制御剤(C)を加熱攪拌しながら脂肪酸アミド(A)を溶解させ、工程(2)において、25℃で液状である基油(B)の残部を攪拌しながら、この残部に溶解液を投入して脂肪酸アミド分散液を得ることが好ましい。
【選択図】なし

Description

本発明は消泡剤の製造方法に関する。
アルキレンポリアミンと脂肪酸の反応生成物であるアミドを炭化水素油中に析出させ、油溶性のポリマー及び油脂を加えて高圧で均質化して消泡剤組成物を得る方法(特許文献1)や、アミドを油に分散させた消泡剤を加熱処理し、アミド結晶をβ型化して消泡剤組成物を得る方法(特許文献2)が知られている。
特開昭47−7359号公報 特開59−36509号公報
特許文献1に記載された方法で得た消泡剤組成物では、微細なアミドが消泡効果を示すことが示されているが、微細なアミドを分散させた消泡剤組成物は安定性が悪く、容易に固化してしまい、取り扱い性が悪い問題がある。また、十分な消泡性(破泡、抑泡効果;初期消泡性)が得られず、特に発泡液中で容易に失活し、長期の消泡性(消泡持続性)に劣る。一方、特許文献2に記載された方法で得た消泡剤組成物では、熱処理を行うことで消泡剤の固化を防止しているが、熱処理によってアミドが粗大化し、消泡性が悪化するという問題がある。
本発明の目的は、消泡性(初期消泡性及び消泡持続性)及び安定性(粘度安定性)に優れた消泡剤の製造方法を提供することである。
本発明者らは、前記課題を解決すべく鋭意検討を重ねた結果、脂肪酸アミドを基油中に分散して含有する消泡剤において、特定の結晶形状制御剤の存在下に脂肪酸アミドを析出させることにより、脂肪酸アミドの粒子径及び形状を好適に制御できることを見出し、本発明に到達した。
なお、特許文献1及び2に記載された方法では、脂肪酸アミドの粒子径及び形状を制御することができないため消泡性及び安定性が劣っている。
すなわち、本発明の消泡剤の製造方法の特徴は、脂肪酸アミド(A)、25℃で液状である基油(B)及び結晶形状制御剤(C)を加熱攪拌しながら、脂肪酸アミド(A)を溶解させて溶解液を得る工程(1)、
溶解液を冷却して脂肪酸アミドを析出させ、脂肪酸アミド分散液を得る工程(2)を含む点を要旨とする。
本発明の消泡剤の特徴は、脂肪酸アミド(A)を25℃で液状である基油(B)中に分散して含有し、
脂肪酸アミド(A)、25℃で液状である基油(B)及び結晶形状制御剤(C)の重量に基づいて、脂肪酸アミド(A)の含有量が0.1〜10重量%、25℃で液状である基油(B)の含有量が80〜99.89重量%、結晶形状制御剤(C)の含有量が0.01〜10重量%である点を要旨とする。
本発明の消泡剤の製造方法によると、消泡性(初期消泡性及び消泡持続性)及び安定性(粘度安定性)に優れた消泡剤を製造することができる。
本発明の消泡剤は、優れた消泡性(初期消泡性及び消泡持続性)及び安定性(粘度安定性)を発揮する。また、本発明の消泡剤は、紙パルプ製造工業等の各種工程に用いてもハジキやクレータリング等の発生を抑制でき、対象となる発泡液に添加して長期間経過した後でも消泡性の低下は殆ど見られないという効果を奏する。
実施例1で得た消泡剤(1)を光学顕微鏡(倍率1000倍)により観察した顕微鏡写真である。 比較例1で得た消泡剤(H1)を光学顕微鏡(倍率1000倍)により観察した顕微鏡写真である。 比較例2で得た消泡剤(H2)を光学顕微鏡(倍率1000倍)により観察した顕微鏡写真である。 比較例3で得た消泡剤(H3)を光学顕微鏡(倍率1000倍)により観察した顕微鏡写真である。 比較例4で得た消泡剤(H4)を光学顕微鏡(倍率1000倍)により観察した顕微鏡写真である。
脂肪酸アミド(A)としては、炭素数1〜6のアルキレンジアミンと炭素数10〜22の脂肪酸との反応物及び炭素数10〜36のモノアミドが含まれる。
炭素数1〜6のアルキレンジアミンと炭素数10〜22の脂肪酸との反応物としては、エチレンビスステアリルアミド、エチレンビスパルミチルアミド、エチレンビスミリスチルアミド、エチレンビスラウリルアミド、エチレンビスオレイルアミド、プロピレンビスステアリルアミド、プロピレンビスパルミチルアミド、プロピレンビスミリスチルアミド、プロピレンビスラウリルアミド、プロピレンビスオレイルアミド、ブチレンビスステアリルアミド、ブチレンビスパルミチルアミド、ブチレンビスミリスチルアミド、ブチレンビスラウリルアミド、ブチレンビスオレイルアミド、メチレンビスラウリルアミド、メチレンビスステアリルアミド、ヘキサメチレンビスステアリルアミド、エチレン−ビス−12−ヒドロキシステアリルアミド及びヘキサメチレン−ビス−12−ヒドロキシステアリルアミド等が挙げられる。
炭素数10〜36のモノアミドとしては、ステアリルアミド、N−ステアリルステアリルアミド及びN−メチルステアリルアミド等が挙げられる。
これらのうち、消泡性等の観点から、炭素数1〜6のアルキレンジアミンと炭素数10〜22の脂肪酸との反応物が好ましく、さらに好ましくはエチレンビスステアリルアミド、エチレンビスパルミチルアミド、エチレンビスラウリルアミド、メチレンビスステアリルアミド及びヘキサメチレンビスステアリルアミド、特に好ましくはエチレンビスステアリルアミド、エチレンビスパルミチルアミド及びエチレンビスミリスチルアミドである。これらのアミドは、2種以上の混合物であってもよく、混合物の場合、上記の好ましいものが主成分として含まれていることが好ましい。
なお、主成分とは、脂肪酸アミド(A)の重量に基づいて、少なくとも40重量%を含まれる成分を意味し、好ましくは50重量%以上、さらに好ましくは60重量%以上、特に好ましくは70重量%以上、最も好ましくは80重量%以上含まれることである。
脂肪酸アミド(A)中の副成分(主成分以外に含まれる成分)としては、上記の好ましい範囲以外のアミドの他に、未反応アミン、モノアミド及び未反応カルボン酸等が含まれる。副成分の含有量(重量%)は、脂肪酸アミド(A)の重量に基づいて、60未満が好ましく、さらに好ましくは50未満、特に好ましくは40未満、次に好ましくは30未満、最も好ましくは20未満である。
25℃で液状である基油(B)としては、鉱油、イソパラフィン油、油脂類及び高級カルボン酸が含まれる。
鉱油としては、40℃における動粘度が4〜40mm/sの鉱油が含まれ、商品名として、コスモピュアスピンG、コスモピュアスピンE、コスモSP−10、コスモSP−32及びコスモSC22(以上、コスモ石油株式会社、「コスモ」及び「ピュアスピン」は同社の登録商標である。)、並びにスタノール40(エクソンモービルコーポレーション)等が挙げられる。
イソパラフィン油としては、25℃における動粘度が1〜20mm/sのイソパラフィン油が含まれ、商品名として、NAS−5H(日油株式会社)等が挙げられる。
油脂類としては、炭素数6〜22の脂肪酸又はこの混合物とグリセリンとのエステルが含まれ、植物油(オリーブ油、ひまわり油、コーン油、菜種油及び大豆油等)等が挙げられる。植物油としては、商品名として、たとえば、ファインオイルN、ファインオイルLR−1、ファインオイルISB−12;ミヨシ油脂株式会社)、中鎖脂肪酸グリセライド(商品名として、たとえば、パナセート875;日油株式会社、「パナセート」は同社の登録商標である。)等が挙げられる。
高級カルボン酸としては、炭素数6〜22の高級カルボン酸及びその混合物が含まれ、カプリル酸(商品名として、たとえば、NAA−82;日油株式会社)及びオレイン酸(商品名として、たとえば、NAA−34;日油株式会社)等が挙げられる。
これらの基油(B)のうち、鉱油及び植物油が好ましく、さらに好ましくは鉱油、特に好ましくは25℃における動粘度が4〜40mm/sの鉱油である。
基油(B)の40℃における動粘度(mm/s)としては、4〜40が好ましく、さらに好ましくは4.5〜35、特に好ましくは5〜30である。
結晶形状制御剤(C)としては、スルホネート(−SOM、Mは金属原子)基含有有機化合物及びアミノ基又はアンモニオ基含有有機化合物が含まれる。結晶形状制御剤(C)を使用すると、脂肪酸アミドの分散体を非常に小さなものにすることができる他、分散体の結晶が特定の方向に成長することを抑制して等方的に近い形状(粒子状、図1を参照)とすることができ、細長い紐状の結晶が生じにくい。一方、結晶形状制御剤(C)を使用しなかった場合、脂肪酸アミドの分散体を非常に小さなものにすることができず、分散体の形状は細長い紐状(図2又は図3を参照)である。これらの形状及び大きさが消泡剤の消泡性及び安定性に大きく影響していると考えられる。
スルホネート基含有有機化合物としては、有機スルホン酸金属塩と有機硫酸エステル金属塩が含まれる。
有機スルホン酸としては、炭素数12〜24のアルキルアリールスルホン酸、炭素数18〜30のアルキルジフェニルエーテルジスルホン酸、炭素数6〜18のアルキルスルホン酸及び石油スルホン酸が含まれる。
炭素数12〜24のアルキルアリールスルホン酸としては、ヘキシルベンゼンスルホン酸、ドデシルベンゼンスルホン酸、オクタデシルベンゼンスルホン酸、ドデシルナフタレンスルホン酸及びドデシルビフェニルスルホン酸等が挙げられる。
炭素数18〜30のアルキルジフェニルエーテルジスルホン酸としては、ドデシルジフェニルエーテルジスルホン酸{C1223−C(SOH)−O−C−SOH}等が挙げられる。
炭素数6〜18のアルキルスルホン酸としては、ヘキサンスルホン酸、ドデシルデカンスルホン酸及びオクタデカンスルホン酸等が挙げられる。
有機硫酸エステルとしては、炭素数6〜18の有機硫酸エステルが含まれ、ヘキシル硫酸エステル、ラウリル硫酸エステル及びオクタデシル硫酸エステル等が挙げられる。
金属塩としては、アルカリ金属塩及びアルカリ土類金属塩が含まれる。
有機スルホン酸金属塩及び有機硫酸エステル金属塩は市場から容易に入手でき、たとえば、ドデシルベンゼンスルホン酸カルシウム、アルキルベンゼンスルホン酸ナトリウム(商品名として、たとえば、ニューレックスR;日油株式会社)、ドデシルジフェニルエーテルジスルホン酸ナトリウム、ラウリル硫酸ナトリウム、石油スルホネートバリウム塩(商品名として、たとえばBA−45N;MORESCO株式会社)等が挙げられる。
アミノ基又はアンモニオ基含有有機化合物としては、有機第四級アンモニウム塩及び炭素数12〜24のアルキルアミンが含まれる。
有機第四級アンモニウム塩としては、炭素数12〜32の有機第四級アンモニウムとハロゲンイオン又は炭素数1〜3の有機酸イオンとの塩が含まれ、臭化エチルオクチルジメチルアンモニウム塩、酢酸オクタデシルトリメチルアンモニウム、蟻酸オクタデシルジメチルベンジルアンモニウム、塩化ステアリルジメチルベンジルアンモニウム、塩化ベンザルコニウム等が挙げられる。
炭素数12〜24のアルキルアミンとしては、ステアリルアミン、N,N−ジメチルベヘニルアミン等が挙げられる。
有機第四アンモニウム塩は市場から容易に入手でき、たとえば、塩化ステアリルジメチルベンジルアンモニウム{商品名として、カチオンS、三洋化成工業(株)}等が挙げられる。
これらのうち、スルホネート基含有有機化合物が好ましく、特に好ましくは有機スルホン酸金属塩及び有機硫酸エステル金属塩、最も好ましくは有機スルホン酸金属塩である。
<工程(1)>
工程(1)は、脂肪酸アミド(A)、25℃で液状である基油(B)及び結晶形状制御剤(C)を加熱攪拌しながら、脂肪酸アミド(A)を溶解させて溶解液が得られれば各成分の使用量、加熱攪拌条件等に制限はないが以下の使用量及び加熱攪拌条件等が好ましい。
脂肪酸アミド(A)の使用量(重量%)は、脂肪酸アミド(A)、25℃で液状である基油(B)及び結晶形状制御剤(C)の重量に基づいて、0.1〜10が好ましく、さらに好ましくは0.3〜9、特に好ましくは0.5〜8.5、最も好ましくは1〜8である。この範囲にあると、得られる消泡剤の消泡性及び安定性がさらに良好となる。
基油(B)の使用量(重量%)は、脂肪酸アミド(A)及び25℃で液状である基油(B)の重量に基づいて、80〜99.89が好ましく、さらに好ましくは82〜99.55、特に好ましくは83〜99.3、最も好ましくは84〜98.7である。この範囲にあると、得られる消泡剤の消泡性及び安定性がさらに良好となる。
結晶形状制御剤(C)の使用量(重量%)は、脂肪酸アミド(A)及び25℃で液状である基油(B)の重量に基づいて、0.01〜10が好ましく、さらに好ましくは0.1〜9、特に好ましくは0.2〜8.5、最も好ましくは0.3〜8である。この範囲にあると、得られる消泡剤の消泡性及び安定性がさらに良好となる。
加熱攪拌温度(℃)としては、脂肪酸アミド(A)が溶解できれば制限がないが、100〜180が好ましく、さらに好ましくは110〜160、特に好ましくは120〜150、最も好ましくは125〜145である。
加熱攪拌時間としては、脂肪酸アミド(A)が溶解できれば制限がないが、基油(B)の酸化や蒸発等を防ぐため、できるだけ短時間とすることが好ましい{同じ理由から、不活性ガス(窒素ガス、二酸化炭素ガス等)の雰囲気下で加熱攪拌してもよい。}。
加熱攪拌は、密閉下で行ってもよいし(加圧下でもよい)、開放下で行ってもよくい。
<工程(2)>
工程(2)は、溶解液を冷却して脂肪酸アミドを析出させ、脂肪酸アミド分散液を得られれば冷却温度及び析出条件等に制限はないが、以下の冷却温度等が好ましい。
<冷却方法(1)>
溶解液を攪拌下で冷却する方法。
<冷却方法(2)>
溶解液を無攪拌下で冷却する方法。
<冷却方法(3)>
工程(1)において、25℃で液状である基油(B)の一部、脂肪酸アミド(A)及び結晶形状制御剤(C)を加熱攪拌しながら脂肪酸アミド(A)を溶解させ、工程(2)において、25℃で液状である基油(B)の残部を攪拌しながら、この残部に溶解液を投入して方法。
冷却方法(3)において、溶解液を基油(B)の残部に投入して冷却する場合、投入している間も溶解液を加熱攪拌し、脂肪酸アミド(A)を溶解させた状態を保つことが好ましい。
脂肪アミド(A)は、結晶形状制御剤(C)の存在下に溶解させて、この存在下に析出させることが好ましい。基油(B)の残部にも結晶形状制御剤(C)を存在させておいてもよいが、この場合でも、結晶形状制御剤(C)の存在下に脂肪アミド(A)は溶解させることが好ましい。
冷却方法(1)及び(2)において、冷却到達温度(℃)は、0〜50が好ましく、さらに好ましくは5〜40、特に好ましくは10〜35である。
冷却方法(3)において、基油(B)の残部の温度(℃)は、0〜70℃が好ましく、さらに好ましくは0〜65℃、特に好ましくは0〜60℃である。そして、基油(B)の残部に溶解液を投入する間及び投入した後もこの温度範囲であることが好ましい。
冷却方法のうち、冷却方法3が好ましい。すなわち、本発明の消泡剤の製造方法は、工程(1)において、25℃で液状である基油(B)の一部、脂肪酸アミド(A)及び結晶形状制御剤(C)を加熱攪拌しながら脂肪酸アミド(A)を溶解させ、工程(2)において、25℃で液状である基油(B)の残部を攪拌しながら、この残部に溶解液を投入して脂肪酸アミド分散液を得ることが好ましい。
基油(B)の一部としては、基油全体の重量に基づいて、15〜80重量%程度であり、好ましくは17.5〜70重量%、さらに好ましくは20〜60重量%、特に好ましくは25〜50重量%である。なお、基油(B)の残部とは、基油全体の重量から基油の一部を除いた残りの基油である。
本発明の消泡剤の製造方法には、さらに工程(2)で得た脂肪酸アミド分散液を均質化処理して脂肪酸アミド均質化分散液を得る工程(3)を含むことが好ましい。
均質化処理は、脂肪酸アミド(A)を均質化できれば制限はないが、乳化分散機(ビーズミル、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)を用いて均質化処理することが好ましい。
均質化処理中の温度(℃)は、5〜60が好ましく、さらに好ましくは10〜55、特に好ましくは15〜50である。
本発明の製造方法で得られる消泡剤は、脂肪酸アミド(A)を25℃で液状である基油(B)中に分散して含有し、
脂肪酸アミド(A)、25℃で液状である基油(B)及び結晶形状制御剤(C)の重量に基づいて、脂肪酸アミド(A)の含有量が0.1〜10重量%、25℃で液状である基油(B)の含有量が80〜99.89重量%、結晶形状制御剤(C)の含有量が0.01〜10重量%である。こららの含有量について、好ましい範囲は上記の使用量と同様である。
25℃で液状である基油(B)に分散した脂肪酸アミド(A)の分散粒子の体積基準の粒子径分布における最頻値(μm)は、0.1〜2であり、好ましくは0.1〜1.8、さらに好ましくは0.15〜1.7、特に好ましくは0.2〜1.6である。この範囲であると、消泡性がさらに良好となる。
体積基準の粒子径分布における最頻値(μm)は、レーザ回折/散乱式粒子径分布測定装置{たとえば、Partica LA−950V2(バッチセル式、分散質の屈折率=1.45、分散媒の屈折率=1.37、反復回数15)、堀場製作所(株)}を使用して次のように測定される。
<測定法>
ヘキサンをバッチセルに入れてブランク測定を行い、引き続き、このヘキサンに消泡剤を適量加えて均一になるまで混合し、泡が入らないようにバッチセルに移して測定を行う。なお、測定値はブランク測定の値が差し引かれて算出される。
基油(B)中に分散した脂肪酸アミド(A)の分散粒子の体積基準の粒子径分布における最頻値(μm)は、結晶形状制御剤(C)の種類及び使用量によって調整できる。すなわち、結晶形状制御剤(C)の使用量が多い程、最頻値は小さくなる傾向があり、結晶形状制御剤(C)の使用量が上記の範囲内であると、最頻値は好ましい範囲になる。また、好ましい結晶形状制御剤として挙げたスルホ基含有有機化合物はより少量で最頻値を小さくする効果を発揮し、最も好ましい結晶形状制御剤として挙げた有機スルホン酸金属塩は、その効果が最も高い。
この最頻値(μm)は、脂肪酸アミドを基油に溶解させ、再度析出させる際の析出方法によっても調整できる。
すなわち、工程(2)において、冷却速度が速い程、最頻値は小さくなる傾向があり、逆に冷却速度が遅い程、最頻値は大きくなる傾向がある。そして、脂肪酸アミド(A)を基油(B)の一部に溶解させた溶解液を、基油(B)の残部に投入して脂肪酸アミド(A)を析出させる場合、冷却速度を容易に早くすることができるため、最頻値(μm)をより小さくすることができる。
本発明の製造方法で得られる消泡剤には、脂肪酸アミド(A)、25℃で液状である基油(B)及び結晶形状制御剤(C)以外に、疎水性シリカ(D)、シリコーン油(E)、ポリエーテル(F)、金属石鹸(G)及び/又はワックス(H)等を含有できる。
疎水性シリカ(D)としては、シリカ粉末を疎水化剤で疎水化処理した疎水性シリカが含まれる。
市場から入手できる疎水性シリカとしては、商品名として、Nipsil SS−10、SS−40、SS−50及びSS−100(東ソー・シリカ株式会社、「Nipsil」は東ソー・シリカ株式会社 の登録商標である。)、AEROSIL R972、RX200及びRY200(日本アエロジル株式会社、「AEROSIL」はエボニック デグサ ゲーエムベーハーの登録商標である。 )、TS−530、TS−610、TS−720(キャボットカーボン社)、AEROSIL R202,R805及びR812(デグサジャパン株式会社)、REOLOSIL MT−10、DM−10及びDM−20S (株式会社トクヤマ、「REOLOSIL」は同社の登録商標である。)、並びにSYLOPHOBIC100、702、505及び603(富士シリシア化学株式会社、「SYLOPHOBIC」は同社の登録商標である。)等が挙げられる。
疎水性シリカ(D)を含有する場合、疎水性シリカ(D)の含有量(重量%)は、脂肪酸アミド(A)、基油(B)及び結晶形状制御剤(C)の重量に基づいて、0.1〜6が好ましく、さらに好ましくは0.2〜5.5、特に好ましくは0.3〜5、最も好ましくは0.4〜4.5である。
シリコーン油(E)としてはシリコーンオイル及び変性シリコーンオイルが含まれる。
シリコーンオイルとしては、動粘度10〜10000(mm2/s、25℃)のポリジメチルシロキサン等が挙げられ、シクロオクタメチルテトラ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、アルコキシポリオキシアルキレンオキシプロピル基(アルコキシの炭素数1〜6、アルキレンの炭素数2〜3、重合度2〜50)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。
シリコーン油(E)を含有する場合、 シリコーン油(E)の含有量(重量%)は、脂肪酸アミド(A)、基油(B)及び結晶形状制御剤(C)の重量に基づいて、0.1〜10が好ましく、さらに好ましくは0.2〜8、特に好ましくは0.3〜7、最も好ましくは0.4〜6である。
ポリエーテル(F)としては、消泡剤として用いられるポリエーテルが含まれ、炭素数4〜22のモノアルコール、炭素数1〜22のモノカルボン酸又は炭素数6〜22のモノアミンの1モルと炭素数2〜4のアルキレンオキシドの1〜100モルとの反応物や、炭素数2〜12のポリオール(多価アルコール、ポリグリセリン、蔗糖等を含む、以下同じ)の1モルと炭素数2〜4のアルキレンオキシドの1〜300モルとの反応物、炭素数2〜6のポリオール1モル及び炭素数2〜4のアルキレンオキシド1〜300モルの反応物と炭素数1〜22の脂肪酸との反応物等が挙げられる。
ポリエーテル(F)を含有する場合、ポリエーテル(F)の含有量(重量%)は、脂肪酸アミド(A)、基油(B)及び結晶形状制御剤(C)の重量に基づいて、0.1〜50が好ましく、さらに好ましくは1〜45、特に好ましくは3〜40、最も好ましくは5〜35である。
金属石鹸(G)としては、炭素数12〜22の脂肪酸と金属(アルカリ土類金属、アルミニウム、マンガン、コバルト、鉛、クロム、銅、鉄及びニッケル等)との塩を含み、ステアリン酸アルミニウム、ステアリン酸カルシウム、ラウリン酸亜鉛及びベヘニン酸マグネシウム等が挙げられる。
金属石鹸(G)を含有する場合、金属石鹸(G)の含有量(重量%)は、脂肪酸アミド(A)、基油(B)及び結晶形状制御剤(C)の重量に基づいて、0.1〜10が好ましく、さらに好ましくは0.2〜9、特に好ましくは0.5〜8、最も好ましくは1〜6である。
ワックス(H)としては、植物ワックス(カルナウバワックス、ライスワックス等)、動物ワックス(蜜蝋等)、鉱物ワックス(モンタンワックス等)、合成ワックス(ポリエチレン、ポリプロピレン、酸化ポリエチレン、酸化ポリプロピレン等、エチレン−プロピレン共重合体、エチレン−ブテン共重合体、エチレン−α−オレフィン共重合体、エチレン−酢酸ビニル共重合体、エチレン−アクリル酸共重合体、エチレン−プロピレン−無水マレイン酸共重合体等)が挙げられる。
ワックス(H)を含有する場合、ワックス(H)の含有量(重量%)は、脂肪酸アミド(A)、基油(B)及び結晶形状制御剤(C)の重量に基づいて、0.1〜10が好ましく、さらに好ましくは0.3〜9、特に好ましくは0.5〜8、最も好ましくは0.5〜7である。
疎水性シリカ(D)、シリコーン油(E)及び/又はポリエーテル(F)を使用する場合、上記のいずれの工程で投入してもよく、工程(3)の後に、均一混合してもよい。
金属石鹸(G)及び/又はワックス(H)を使用する場合、脂肪酸アミド(A)を溶解する工程で投入し、脂肪酸アミド(A)と共に溶解・析出させてもよいし、脂肪酸アミド(A)とは別に基油(B)に分散させてから、上記のいずれかの工程又は工程(3)の後で、均一混合してもよい。
本発明の製造方法で得られる消泡剤は、水性発泡液に対して効果的であり、例えば、塗料(水性塗料等)用消泡剤及び各種製造工程(抄紙工程、発酵工程、排水処理工程、モノマーストリッピング工程及びポリマー重合工程等)用消泡剤等として使用することができる。
これらのうち、塗料用消泡剤として適しており、さらに水性塗料用消泡剤として好適であり、水性塗料(水性建築外装用塗料、建築内装用塗料、水性インキ及び紙塗工用塗料等)のうち、エマルション塗料用消泡剤として最適である。
なお、エマルション塗料に含まれるバインダーとしては、酢酸ビニル樹脂、アクリル樹脂、スチレン樹脂、ハロゲン化オレフィン樹脂、ウレタン樹脂、シリコーン樹脂又はフッ素原子含有シリコーン樹脂等が挙げられ、いずれに対しても効果的である。
本発明の消泡剤の添加方法は、塗料に適用する場合、(1)顔料分散時及び/又は(2)塗料作成後に添加する方法等が挙げられる。また、各種製造工程に適用する場合、(1)原料の供給と共に、(2)加熱及び/若しくは減圧処理前に、並びに/又は(3)最終仕上げ工程等に添加する方法のいずれでもよい。
各種製造工程に適用する場合、本発明の消泡剤の添加量(重量%)は、水性発泡液の重量に基づいて、0.0001〜3が好ましく、さらに好ましくは0.001〜2.7、特に好ましくは0.005〜2.3、最も好ましくは0.01〜2である。また、塗料に適用する場合、本発明の消泡剤の添加量(重量%)は、塗料の重量に基づいて、0.05〜3が好ましく、さらに好ましくは0.1〜2.7、特に好ましくは0.2〜2.3、最も好ましくは0.3〜2.0である。
なお、最適なエマルション塗料に適用する場合、本発明の消泡剤の添加量(重量%)は、塗料の重量に基づいて、0.05〜3が好ましく、さらに好ましくは0.1〜2.7、特に好ましくは0.2〜2.3、最も好ましくは0.3〜2である。
以下、実施例により本発明をさらに詳しく説明するが、本発明はこれに限定されるものではない。なお、特記しない限り、部は重量部を、%は重量%を意味する。
<実施例1>
加熱、攪拌、冷却の可能な容器内で、脂肪酸アミド(a1){エチレンビスステアリルアミド、アルフロー H−50S、日油(株)、「アルフロー」は同社の登録商標である。}30部、基油(b1){鉱物油、コスモピュアスピン G、コスモ石油ルブリカンツ(株)}300部及び結晶形状制御剤(c1){石油スルホネートナトリウム塩、スルホール430A、MORESCO(株)}16.1部{石油スルホネートナトリウム塩として10部、残りは油分(5.5部)、水及び無機塩類}を加熱攪拌しながら140℃まで昇温し、この温度にてさらに15分間加熱攪拌を続けてアミド溶解液(1)を得た。
次いで、25℃に調節した基油(b1)654.5部を攪拌しながら、これにアミド溶解液(1)を投入し、15分間攪拌して混合物(1)を得た。アミド溶解液の投入後の混合物(1)の温度は65℃であった。
25℃に冷却した混合物(1)をゴーリンホモジナイザーを用いて3500psi(24.1MPa)にて均質化処理して、本発明の消泡剤(1)を得た。
本発明の消泡剤(1)中の分散粒子の体積基準の粒子径分布における最頻値(μm)は0.9であった。
なお、体積基準の粒子径分布における最頻値(μm)は、堀場製作所(株)製レーザ回折/散乱式粒子径分布測定装置Partica LA−950V2(バッチセル式、分散質の屈折率=1.45、分散媒の屈折率=1.37、反復回数15)を使用して測定した(以降も同様)。なお、消泡剤を加える量は、青色LED光の透過率が89〜91%になるように調整し、消泡剤の量が多いほど透過率が低くなるので、この範囲から外れている場合、消泡剤又はヘキサンを添加して消泡剤の濃度を調整した。
本発明の消泡剤(1)中の分散粒子の形状は、図1に示した粒子状であった(図1は消泡剤(1)の顕微鏡観察写真である)。
なお、消泡剤中の分散粒子の形状は、光学顕微鏡{オリンパス(株)製、BX−60、接眼レンズ:WH10X/22、対物レンズ:100X/1.30 oil ph3、コンデンサー:UPCD−ph3}を用いて1000倍で観察した(以降も同様)。
<実施例2>
加熱、攪拌、冷却の可能な容器内で、脂肪酸アミド(a2){エチレンビスステアリルアミド、カオーワックスEB−P、花王(株)}50部、基油(b2){鉱物油、コスモSP−10、コスモ石油ルブリカンツ(株)}300部、結晶形状制御剤(c2){石油スルホネートバリウム塩、スルホールBA−30N、MORESCO(株)}60部{石油スルホネートバリウム塩として18.6部、残りは油分(40.8部)、水及び不明分}及び疎水性シリカ(d1){ニップシール G−0251、東ソー・シリカ(株)}4部を加熱攪拌しながら135℃まで昇温し、この温度にてさらに15分間加熱攪拌を続けてアミド溶解液(2)を得た。
次いで、25℃に調節した基油(b2)590部を冷却攪拌しながら、これにアミド溶解液(2)を投入し、15分間攪拌して混合物(2)を得た。アミド溶解液の投入後の混合物(2)の温度は65℃であった。
25℃に冷却した混合物(2)をゴーリンホモジナイザーを用いて3500psi(24.1MPa)にて均質化処理して、本発明の消泡剤(2)を得た。
本発明の消泡剤(2)中の分散粒子の体積基準の粒子径分布における最頻値(μm)は、1.2μmであった。
本発明の消泡剤(2)中の分散粒子の形状は、図1と類似の粒子状だった。
<実施例3>
加熱、攪拌、冷却の可能な容器内で、脂肪酸アミド(a1)80部、基油(b1)300部、結晶形状制御剤(c3){ドデシルベンゼンスルホン酸カルシウム、テイカパワーBC2070M、テイカ(株)}114部(ドデシルベンゼンスルホン酸カルシウムとして80部、残りはメチルアルコール及び水)及びジメチルシリコーンオイル(e1){SH200−50CS、東レ・ダウコーニング株式会社}10部を加熱攪拌しながら140℃まで昇温して揮発分を除き、この温度にてさらに15分間加熱攪拌を続けてアミド溶解液(3)を得た。
次いで、25℃に調節した基油(b2)340.2部及び基油(b3){鉱物油、コスモピュアスピンE、コスモ石油ルブリカンツ(株)}200部に冷却攪拌しながら、これにアミド溶解液(3)を少量ずつ投入し、15分間攪拌して混合物(3)を得た。アミド溶解液の投入後の混合物(3)の温度は45℃であった。
25℃に冷却した混合物(3)をコーレス型羽根を装着したエクセルオートホモジナイザーにて4000rpmにて15分間攪拌して均質化し、本発明の消泡剤(3)を得た。
本発明の消泡剤(3)中の分散粒子の体積基準の粒子径分布における最頻値(μm)は、0.7μmであった。
本発明の消泡剤(3)中の分散粒子の形状は、図1と類似の粒子状だった。
<実施例4>
加熱、攪拌、冷却の可能な容器内で、脂肪酸アミド(a1)10部、基油(b1)250部、結晶形状制御剤(c4){塩化ステアリルジメチルベンジルアンモニウム、カチオンS、三洋化成工業(株)}3部及びポリエーテル(f1){ポリオキシプロピレンブチルエーテル、ニューポール LB−1715、三洋化成工業(株)}50部を加熱攪拌しながら140℃まで昇温し、この温度にてさらに15分間加熱攪拌を続けてアミド溶解液(4)を得た。
次いで、15℃に調節した基油(b1)737部に冷却攪拌しながら、これにアミド溶解液(4)を少量ずつ投入し、15分間攪拌して混合物(4)を得た。アミド溶解液の投入後の混合物(4)の温度は50℃であった。
22℃に冷却した混合物(4)をゴーリンホモジナイザーを用いて3500psi(24.1MPa)にて均質化処理して、本発明の消泡剤(4)を得た。
本発明の消泡剤(4)中の分散粒子の体積基準の粒子径分布における最頻値(μm)は、1.6μmであった。
本発明の消泡剤(4)中の分散粒子の形状は短い紐状だったが、図2のような長い紐状結晶はみられなかった。
<実施例5>
加熱、攪拌、冷却の可能な容器内で、脂肪酸アミド(a3){ステアリン酸アミド、アマイドAP−1、日本化成(株)}35部、基油(b1)300部、結晶形状制御剤(c5){アルキル(アルキルの炭素数10〜16)ベンゼンスルホン酸ナトリウム、ニューレックスR、日油(株)}20部(アルキルベンゼンスルホン酸ナトリウムとして10部、残りは水及び無機塩)及び金属石鹸(g1){ステアリン酸アルミニウム、SA−1500、堺化学工業(株)}10部を加熱攪拌しながら140℃まで昇温して脱水し、この温度にてさらに15分間加熱攪拌を続けてアミド溶解液(5)を得た。
次いで、25℃に調節した基油(b1)655部に冷却攪拌しながら、これにアミド溶解液(5)を少量ずつ投入し、15分間攪拌して混合物(5A)を得た。アミド溶解液の投入後の混合物(5)の温度は61℃であった。
25℃に冷却した混合物(5)をゴーリンホモジナイザーを用いて3500psi(24.1MPa)にて均質化処理して本発明の消泡剤(5)を得た。
本発明の消泡剤(5)中の分散粒子の体積基準の粒子径分布における最頻値(μm)は、1.2μmであった。
本発明の消泡剤(5)中の分散粒子の形状は短い紐状だったが、図2のような長い紐状結晶はみられなかった。
<実施例6>
加熱、攪拌、冷却の可能な容器内で、脂肪酸アミド(a1)30部、基油(b1)300部、結晶形状制御剤(c6){ラウリル硫酸ナトリウム、サンデットLNM、三洋化成工業(株)}32部(ラウリル硫酸ナトリウムとして10部、残りは水及び無機塩)及びワックス(g1){酸化ポリエチレンワックス、エポレンE−10、イーストマンケミカル社}5部を加熱攪拌しながら140℃まで昇温して脱水し、この温度にてさらに15分間加熱攪拌を続けてアミド溶解液(6)を得た。
次いで、25℃に調節した基油(b1)660部に冷却攪拌しながら、これにアミド溶解液(6)を少量ずつ投入し、15分間攪拌して混合物(6)を得た。アミド溶解液の投入後の混合物(6)の温度は62℃であった。
8℃に冷却した混合物(6)をゴーリンホモジナイザーを用いて3500psi(24.1MPa)にて均質化処理して本発明の消泡剤(6)を得た。
本発明の消泡剤(6)中の分散粒子の体積基準の粒子径分布における最頻値(μm)は、0.9μmであった。
本発明の消泡剤(6)中の分散粒子の形状は図1と類似の粒子状だった。
<実施例7>
加熱、攪拌、冷却の可能な容器内で、脂肪酸アミド(a1)35部、基油(b1)300部及び結晶形状制御剤(c1)20部{石油スルホネートナトリウム塩として12.3部、残りは油分(6.7部)、水及び無機塩類}を加熱攪拌しながら140℃まで昇温して、この温度にてさらに15分間加熱攪拌を続けてアミド溶解液(7)を得た。
次いで、5℃に調節した基油(b1)645部を冷却攪拌しながら、これにアミド溶解液(7)を少量ずつ投入し、15分間攪拌して混合物(7)を得た。アミド溶解液の投入後の混合物(7)の温度は35℃であった。
25℃に冷却した混合物(7)をゴーリンホモジナイザーを用いて3500psi(24.1MPa)にて均質化処理して、本発明の消泡剤(7)を得た。
本発明の消泡剤(7)中の分散粒子の体積基準の粒子径分布における最頻値(μm)は、0.2μmあった。
本発明の消泡剤(7)中の分散粒子の形状は図1と類似の粒子状だった。
<実施例8>
加熱、攪拌、冷却の可能な容器内で、脂肪酸アミド(a1)40部、基油(b2)150部、結晶形状制御剤(c7){石油スルホネートカルシウム塩、CA−45N、MORESCO(株)}30部{石油スルホネートカルシウム塩として13.5部、残りは油分(16.2部)、水及び不明分}、疎水性シリカ(d1)15部、シリコーン油(e1)4部及びポリエーテル(f2){ポリオキシプロピレン(40モル)グリコールモノブチルエーテルのオレイン酸エステル}100部、ポリエーテル(f3){ポリオキシエチレン(5モル)ポリオキシプロピレン(30モル)ブロックポリマーのステアリン酸ジエステル}50部を加熱攪拌しながら140℃まで昇温して、この温度にてさらに15分間加熱攪拌を続けてアミド溶解液(8)を得た。
次いで、25℃に調節した基油(b2)780部を攪拌しながら、これにアミド溶解液(8)を少量ずつ投入し、15分間攪拌して混合物(8)を得た。アミド溶解液の投入後の混合物(8)の温度は55℃であった。
25℃に冷却した混合物(8)をゴーリンホモジナイザーを用いて3500psi(24.1MPa)にて均質化処理して、本発明の消泡剤(8)を得た。
本発明の消泡剤(8)中の分散粒子の体積基準の粒子径分布における最頻値(μm)は、1.1μmあった。
本発明の消泡剤(8)中の分散粒子の形状は図1と類似の粒子状だった。
<実施例9>
加熱、攪拌、冷却の可能な容器内で、脂肪酸アミド(a1)30部、基油(b2)940部及び結晶形状制御剤(c7)30部{石油スルホネートカルシウム塩として13.5部、残りは油分(16.2部)、水及び不明分}を加熱攪拌しながら140℃まで昇温して、この温度にてさらに15分間加熱攪拌を続けてアミド溶解液(9)を得た。
次いで、アミド溶解液(9)を攪拌しながら40分間かけて40℃まで冷却して混合物(9)を得た。
25℃に冷却した混合物(9)をゴーリンホモジナイザーを用いて3500psi(24.1MPa)にて均質化処理して、本発明の消泡剤(9)を得た。
本発明の消泡剤(9)中の分散粒子の体積基準の粒子径分布における最頻値(μm)は、1.8μmあった。
本発明の消泡剤(9)中の分散粒子の形状は図1と類似の粒子状だった。
<比較例1>
結晶形状制御剤(c1)を基油(b1)に変えた以外は実施例1と同様にして比較用の消泡剤(H1)を得た。
比較用の消泡剤(H1)中の分散粒子の体積基準の粒子径分布における最頻値(μm)は、1.7μmあった。
比較用の消泡剤(H1)中の分散粒子の形状は、図2に示した長い紐状であった(図2は消泡剤(H1)の顕微鏡観察写真である)。
<比較例2>
結晶形状制御剤(c1)を基油(b1)に変えた以外は実施例7と同様にして比較用の消泡剤(H2)を得た。
比較用の消泡剤(H2)中の分散粒子の体積基準の粒子径分布における最頻値(μm)は、0.8μmあった。
比較用の消泡剤(H2)中の分散粒子の形状は、図3に示した紐状であった(図3は消泡剤(H2)の顕微鏡観察写真である)。
<比較例3>
結晶形状制御剤(c7)を基油(b2)に変えた以外は実施例9と同様にして比較用の消泡剤(H3)を得た。
比較用の消泡剤(H3)中の分散粒子の体積基準の粒子径分布における最頻値(μm)は、55μmであった。
比較用の消泡剤(H3)中の分散粒子の形状は、図4に示した粗大な紐状結晶が塊を形成したものであった(図4は消泡剤(H3)の顕微鏡観察写真である)。
<比較例4>
加熱、攪拌、冷却の可能な容器内で、脂肪酸アミド(a1)35部、基油(b2)300部を加熱攪拌しながら140℃まで昇温して、この温度にてさらに15分間加熱攪拌を続けてアミド溶解液(H4S)を得た。
次いで、25℃に調節した基油(b2)665部を攪拌しながら、これにアミド溶解液(H4S)を少量ずつ投入し、15分間攪拌して混合物(H4A)を得た。アミド溶解液の投入後の混合物(H4A)の温度は63℃であった。
25℃に冷却した混合物(H4A)をゴーリンホモジナイザーを用いて3500psi(24.1MPa)にて均質化処理して、混合物(H4B)を得た。
混合物(H4B)を攪拌しながら70℃に加熱し、70℃を保ったまま2時間攪拌を続け、常温(約25℃)まで冷却して比較用の消泡剤(H4)を得た。
比較用の消泡剤(H4)中の分散粒子の体積基準の粒子径分布における最頻値(μm)は、2.4μmあった。
比較用の消泡剤(H4)中の分散粒子の形状は、図5に示した粗大な針状であった(図5は消泡剤(H4)の顕微鏡観察写真である)。
<消泡剤の安定性の評価>
実施例1〜9及び比較例1〜4で得た消泡剤(1)〜(9)及び(H1)〜(H4)を、密閉サンプル容器に入れて40℃の雰囲気下に1週間、静置した後、サンプルの流動性を確認し、以下の基準で評価した。評価結果は表2に示した。
○:経日前と変化なし。
△:流動性は明らかに悪くなっているが、密閉サンプル瓶を傾けると僅かに流動する。
×:ペースト化し、サンプル瓶を傾けても流動しない。
<消泡性の評価>
実施例1〜9及び比較例1〜4で得た消泡剤(1)〜(9)及び(H1)〜(H4)を用いて、以下のようにして調製したエマルション塗料に対する消泡性を評価し、評価結果を表2に示した。
(1)エマルションベース塗料の調製
以下の原料組成にて、コーレス型羽根を装着したエクセルオートホモジナイザー(日本精器株式会社製、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。得られた塗料を、ストマー粘度計(JIS K5600−2−2)で80KU(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。


注1:サンノプコ(株)製分散剤
注2:サンノプコ(株)製増粘剤
注3:信越化学工業(株)製増粘剤(ヒドロキシエチルセルロース)
注4:サンノプコ(株)製湿潤剤
注5:BASF社製クレー
注6:竹原化学工業(株)製炭酸カルシウム
注7:石原産業(株)製二酸化チタン
注8:BASF社製アクリルエマルション、「ACRONAL」は、ビ−エ−エスエフ アクチエンゲゼルシヤフトの登録商標である。
注9:イーストマンケミカル社製造膜調整剤、「テキサノール」は吉村化学株式会社の登録商標である。
注10:サンノプコ(株)製増粘剤
(2)エマルション塗料の調製
エマルションベース塗料に、評価試料(消泡剤)を0.3重量%(対エマルションベース塗料となるように加えて、コーレス型羽根を装着したエクセルオートホモジナイザーにて25℃、4000rpm、3分間攪拌混合してエマルション塗料(1)〜(13)を得た。また、ブランク用として消泡剤を加えないこと以外、上記と同様にして、エマルション塗料(14)を得た。
(3)消泡性の評価
エマルション塗料(1)〜(14)を攪拌混合して作成した15秒後に、泡を巻き込んだエマルション塗料(1)〜(14)の比重を50mlの比重カップにて測定した。比重が大きいほど(数字が大きいほど)巻き込んだ泡が破壊されており消泡性に優れているといえる。
(4)エイジング後(消泡持続性)の評価
エマルション塗料(1)〜(14)をそれぞれ密閉サンプル容器に入れて、50℃の雰囲気下に2週間静置保管した後、改めてコーレス型羽根を装着したエクセルオートホモジナイザーにて、25℃、4000rpm、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(消泡持続性)を評価した。


本発明の消泡剤は比較用の消泡剤と比べて安定性と消泡性の両面で優れていた。
本発明の消泡剤はあらゆる用途に用いることができるが、水性発泡液に対して効果的であり、例えば、紙パルプ製造工業(パルプ化工程、抄紙工程及び塗工工程等)、建築工業(抄造工程等)、染料工業、染色工業、発酵工業、合成樹脂製造工業、合成ゴム製造工業、インキ、塗料工業及び繊維加工工業等の各種工程で発生する気泡に対して適用することができる。これらのうち、塗料用消泡剤として適しており、さらに水性塗料用消泡剤として好適であり、水性塗料(水性建築外装用塗料、建築内装用塗料、水性インキ及び紙塗工用塗料等)のうち、エマルション塗料用消泡剤として最適である。

Claims (5)

  1. 脂肪酸アミド(A)、25℃で液状である基油(B)及び結晶形状制御剤(C)を加熱攪拌しながら、脂肪酸アミド(A)を溶解させて溶解液を得る工程(1)、
    溶解液を冷却して脂肪酸アミドを析出させ、脂肪酸アミド分散液を得る工程(2)を含むことを特徴とする消泡剤の製造方法。
  2. 工程(1)において、25℃で液状である基油(B)の一部、脂肪酸アミド(A)及び結晶形状制御剤(C)を加熱攪拌しながら脂肪酸アミド(A)を溶解させ、工程(2)において、25℃で液状である基油(B)の残部を攪拌しながら、この残部に溶解液を投入して脂肪酸アミド分散液を得る請求項1に記載の消泡剤の製造方法。
  3. さらに工程(2)で得た脂肪酸アミド分散液を均質化処理して脂肪酸アミド均質化分散液を得る工程(3)を含む請求項1又は2に記載の消泡剤の製造方法。
  4. 脂肪酸アミド(A)を25℃で液状である基油(B)中に分散して含有し、
    脂肪酸アミド(A)、25℃で液状である基油(B)及び結晶形状制御剤(C)の重量に基づいて、脂肪酸アミド(A)の含有量が0.1〜10重量%、25℃で液状である基油(B)の含有量が80〜99.89重量%、結晶形状制御剤(C)の含有量が0.01〜10重量%であること特徴とする消泡剤。
  5. 25℃で液体の基油(B)に分散した脂肪酸アミド(A)の分散粒子の体積基準の粒子径分布における最頻値が0.1〜2μmである請求項4に記載の消泡剤。
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