JP3234489B2 - 泡抑制剤組成物 - Google Patents

泡抑制剤組成物

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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】この発明はシリコーン系消泡
剤に関するものである。
【0002】
【従来の技術】シリコーン系消泡剤はその他の消泡剤に
くらべて種々のすぐれた性質を持っているので、化学工
業、食品工業、石油工業、繊維工業及び医薬品工業など
の発泡を伴なう製造工程の消泡に広く利用されており、
このシリコーン系消泡剤としては、ジメチルポリシロキ
サン、メチルフェニルポリシロキサン、メチルビニルポ
リシロキサンなどのシリコーンオイルを微粉末シリカと
混合したオイルコンパウンド型消泡剤、これらのオイル
コンパウンドを界面活性剤と共に水中に分散してなるエ
マルジョン型消泡剤が汎用されている。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】このエマルジョン型消
泡剤は高温、高アルカリ性、高剪断力といった過酷な条
件の消泡系に適用されると、エマルジョンが破壊されて
消泡能力が低下するため、これに替わるものとしてポリ
オキシアルキレン基で変性したオルガノポリシロキサン
とオイルコンパウンドを併用した自己乳化型消泡剤(特
公昭52-19836号公報、特公昭52-22638号公報、特公昭55
-23084号公報参照)が染色、各種油剤、水性インキなど
の用途に使用されている。しかし、これらのシリコーン
系消泡剤も起泡性液体中で気体と激しく接触するとか、
高温染色工程などのように加熱条件で激しく撹拌される
消泡系では、消泡性が経時で失われてしまうため、これ
に対する対策として消泡剤の添加量を増加させたり、ま
たは連続的に消泡剤を投入する必要があるなどの問題点
があった。
【0004】そのため、これらのシリコーン系消泡剤に
ついては例えばオイルコンパウンドに使用するシリカを
予めジメチルジクロロシランなどで処理して疎水化して
おく方法(特公昭52-31836号公報参照)、シリカを窒素
含有有機けい素化合物で処理する方法(特公昭51-35556
号公報参照)などが提案されているが、これらの方法は
シリカの疎水化処理に長時間を必要とし、処理設備の投
資も必要で、工程も複雑であるため、経済的でないとい
う問題点があった。
【0005】また、これらに対する対策としてオルガノ
ポリシロキサンまたは液状炭化水素にオルガノハイドロ
ジェンポリシロキサンとシリカ及び触媒を添加してなる
ものも提案されている(特開昭57-48307号公報参照)
が、これは有機金属系の触媒を添加して加熱処理しない
とシリカの表面処理が十分に進まないし、処理工程にお
いて水素ガスが発生するので、引火爆発の危険もあると
いう欠点があった。そのため、本発明者らはさきに、自
己乳化性消泡剤の消泡性向上を目的としてアルケニル基
を有する有機けい素化合物でシリカを処理したオイルコ
ンパウンドを用いた消泡剤組成物(特開平5-261206号明
細書参照)および(CH3)3SiO1/2単位とSiO4/2単位からな
るシロキサン樹脂をオイルコンパウンド中に配合した泡
抑制剤組成物(特開平5-261207号明細書参照)を提案し
たが、これらについてもさらに特性の向上が求められて
いる。
【0006】本発明の泡抑制剤組成物はこれら従来の消
泡剤の有する諸問題を解決したものである。即ち製造コ
ストが低く、製造法が簡単で、製造工程が安全で、製品
の泡抑制剤組成物の消泡性が良好で過酷な使用条件下で
も、その効果持続性が良好なものである。
【0007】
【課題を解決するための手段】即ち本発明はこれら従来
の消泡剤の問題点を解決する泡抑制剤組成物であり、 (イ)チキソ度α=1.03〜1.50で25℃における粘度が10〜1,000,000cP である オルガノポリシロキサン 70〜99重量%、 (ロ)BET法比表面積が 100m2/g以上の微粉末シリカ 1〜30重量% からなることを特徴とする泡抑制剤組成物である。但
し、チキソ度αは次式によって算出した。チキソ度α=
η1 /η2 、(ここでη1 、η2 は、25℃におけるB型
回転粘度計による測定粘度であり、η1 がローターの回
転数をβrpm で測定した値に対し、η2 は2×βrpm の
回転数で測定した値、但しη1 とη2 でローターの種類
が異なってもよい。)
【0008】本発明者らは、消泡性、消泡持続性が特に
すぐれている泡抑制剤組成物を開発すべく種々検討した
結果、チキソ度αが1.03〜1.50であるオルガノポリシロ
キサンと微粉末シリカとからなる泡抑制剤組成物が破泡
性、消泡持続性にすぐれ、且つ添加量が少くても大きな
破泡効果を与えることを見出し、本発明を完成した。以
下本発明について詳しく説明する。
【0009】
【発明の実施の形態】本発明の泡抑制剤組成物を構成す
る(イ)成分のオルガノポリシロキサンはチキソ性を有
しているものである。チキソ度αはオイルのチキソ性を
示す値で、これが大きいほどオイルの粘着性が強いこと
を示す。チキソ度αが1.03未満であると粘着性が弱いた
め、このオルガノポリシロキサンと微粉末シリカとの親
和性が弱く、このため得られる泡抑制剤組成物の消泡性
が劣り、 1.50 を超えると粘着性が強過ぎて、ゲル状成
分が生成した不均一なものとなり、このオルガノポリシ
ロキサンと微粉末シリカとの混和が不十分となるため1.
03〜1.50の範囲、好ましくは1.05〜1.30の範囲である。
【0010】一方粘度については、この泡抑制剤組成物
の分散の容易さ及び作業性の面から粘度は高いほうがよ
いが、25℃における粘度が10cP未満では得られる組成物
の安定性が乏しいものとなり、粘度が 1,000,000cPを超
えると微粉末シリカとの混和が不十分となるため、均一
な組成物を得ることが困難となる。従って粘度が10〜1,
000,000cP の範囲であることが必要であり、好ましい範
囲は 100〜100,000cPである。尚、ここで使用するオル
ガノポリシロキサンのチキソ性を増強するために、例え
ば一般的な線状オルガノポリシロキサンの構造単位であ
る[R3SiO1/2]単位および[R2SiO] 単位に加えて [RSiO
3/2]単位あるいは[SiO4/2]単位を導入することができ
る。ここでRは炭素数1〜20の一価炭化水素基であり、
これは一種または二種以上でもよい。これを例示すると
メチル基、エチル基、プロピル基、ブチル基、ペンチル
基、ヘキシル基、ヘプチル基、オクチル基、デシル基、
ドデシル基、テトラデシル基、ヘキサデシル基、オクタ
デシル基などのアルキル基;フェニル基、トリル基など
のアリール基;シクロペンチル基、シクロヘキシル基な
どのシクロアルキル基あるいはこれらの基の水素原子の
一部をハロゲン原子などで置換した基などから選択する
ことができる。なかでもメチル基が最も好ましい。
【0011】これらのオルガノポリシロキサンの製造方
法としては例えば(CH3)3SiCl、(CH3)2SiCl2 および(CH
3)SiCl3 などを共加水分解、縮合するかまたはこの縮合
物と環状低分子シロキサンとをアルカリ金属水酸化物、
アルカリ金属シラノレートあるいはテトラアルキルホス
ホニウムヒドロキシド、テトラアルキルアンモニウムヒ
ドロキシドなどの水酸化物、あるいは硫酸、有機スルホ
ン酸などの強酸物質などから選ばれる触媒の存在下に室
温あるいは加熱下で反応させるか、あるいは水酸基を有
し(CH3)3SiO1/2単位とSiO2単位とからなるオルガノポリ
シロキサンとシラノール基を有するポリジオルガノシロ
キサン等をアミン触媒、錫触媒などの縮合触媒の存在下
で室温あるいは加熱下で反応させることにより容易に得
ることができる。
【0012】本発明の泡抑制剤組成物を構成する(ロ)
成分の微粉末シリカは公知のものでよく、これは湿式シ
リカ、乾式シリカのいずれでもよい。これらは例えば沈
降シリカ、シリカキセロゲル、ヒュームドシリカ、さら
にはその表面を有機シリル基で処理したものなどが使用
可能である。具体的にはアエロジル[日本アエロジル
(株)製商品名]、ニプシル[日本シリカ(株)製商品
名]、キャボシル[米国キャボット社製商品名]、サン
トセル[米国モンサント社製商品名]などが挙げられ
る。泡抑制剤組成物の消泡性を向上させるために、これ
らはBET法による比表面積が 100m2/g以上であること
が必要で、より好ましくは200m2/g 以上である。
【0013】本発明の泡抑制剤組成物中、(イ)成分が
70重量%未満であると泡抑制剤組成物の粘度が増加して
その分散性、作業性が悪くなり、99重量%を超えると消
泡性が劣るので70〜99重量%の範囲内であることが必要
で、好ましくは80〜95重量%である。これら泡抑制剤組
成物は(イ)成分のオルガノポリシロキサンと(ロ)成
分の微粉末シリカを所定量混合し、室温から 200℃まで
の温度で熱処理し、必要に応じて低沸点留分を取り除い
て製造する。
【0014】本発明の泡抑制剤組成物は、そのまま直接
対象の発泡系に添加してもよいが、これを有機溶剤へ分
散するか、あるいはポリオキシアルキレン変性シリコー
ンオイルおよび/またはポリオキシアルキレン重合体と
混合して、水中へ分散しやすい自己乳化型組成物とし
て、あるいは界面活性剤により水中油型乳化組成物とし
て使用することもできる。
【0015】
【実施例】以下に本発明についての実施例を挙げてこれ
をさらに詳細に説明するが、本発明はこれらによって限
定されるものではない。(なお、粘度は25℃における値
を示し、その測定は株式会社トキメック社製のDVM−
BII型粘度計を用いた。)
【0016】(合成例1:ベースオイルAの合成)撹拌
機と温度計、冷却管および滴下装置を備えた内容積5リ
ットルのフラスコに水3,000gを入れ、撹拌しながらこの
中にトリメチルクロロシラン490g、ジメチルジクロロシ
ラン560g及びメチルトリクロロシラン650gの混合物を、
反応物の温度が50℃以下となるように冷却しながら3時
間かけて滴下した。これをさらに30℃で2時間撹拌し、
水層(塩酸及び水)を分離した後、有機層に3%炭酸ナ
トリウム水溶液1,700gを加え、室温で2時間撹拌した
後、水層を分離して除き、残った有機層に無水硫酸ナト
リウム 70gを加えて室温で3時間撹拌した後、これを濾
過して粘度が14cPで無色透明のベースオイルAを得た。
【0017】(合成例2:オルガノポリシロキサンAの
合成)撹拌機、温度計、冷却管および窒素ガス導入管を
設けた内容積 500mlのフラスコに、合成例1で得られた
ベースオイルA 10g、粘度が10cPのトリメチルシリル末
端封鎖ポリジメチルシロキサン 22gおよびオクタメチル
シクロテトラシロキサン300gを入れ、窒素ガスを通気し
撹拌しながら 120℃まで加熱した。この中に、水酸化カ
リウム0.3gを加え、さらに 150℃まで昇温させて4時間
撹拌した後、 100℃まで冷却し、エチレンクロロヒドリ
ン2g を添加し、 100℃で2時間撹拌を続けた。得られ
た反応物を10mmHgの減圧下、 160℃で2時間加熱し、未
反応の低分子シロキサンを除去して、オルガノポリシロ
キサンAを得た。この粘度を測定したところ下記の値が
得られ、これから計算式で得られたチキソ度αは1.17で
あった。 [粘度測定結果 16,000cP(ロータ No.4:6rpm
);13,700cP(ロータNo.4:12rpm )]
【0018】(合成例3:オルガノポリシロキサンBの
合成)合成例2において、原料としてベースオイルAを
25g、オクタメチルシクロテトラシロキサンを308gとし
た以外は合成例2と同じ条件で合成したところ、オルガ
ノポリシロキサンBを得た。この粘度を測定したところ
下記の値が得られ、チキソ度αは1.05であった。 [粘度測定結果 2,200cP(ロータ No.2:6rpm
); 2,100cP(ロータNo.2:12rpm )]
【0019】(合成例4:オルガノポリシロキサンCの
合成)合成例2において、ベースオイルAを6g 、オク
タメチルシクロテトラシロキサンを304gとした以外は合
成例2と同じ条件で合成したところオルガノポリシロキ
サンCを得た。この粘度を測定したところ下記の値が得
られ、チキソ度αは1.25であった。 [粘度測定結果 35,000cP(ロータ No.4:6rpm
);28,000cP(ロータNo.4:12rpm )]
【0020】(合成例5:オルガノポリシロキサンDの
合成)合成例2において、原料としてベースオイルAを
100gオクタメチルシクロテトラシロキサンを200g用いた
以外は合成例2と同じ条件で合成したところ、オルガノ
ポリシロキサンDを得た。この粘度を測定したところ下
記の値が得られ、チキソ度αは1.02であった。 [粘度測定結果 450cP(ロータ No.1:6rpm );
440cP(ロータ No.1:12rpm )]
【0021】(合成例6 オルガノポリシロキサンEの
合成)合成例2において、原料としてベースオイルAを
10g 、粘度10cPのトリメチルシリル末端封鎖ポリジメチ
ルシロキサンを5g 及びオクタメチルシクロテトラシロ
キサンを311g用いた以外は合成例2と同じ条件で合成し
たところ、オルガノポリシロキサンEを得た。この粘度
を測定したところ下記の値が得られ、チキソ度αは1.57
であった。このオルガノポリシロキサンEはゲル状成分
を含有する不均一なものであった。 [粘度測定結果 72,000cP(ロータ No.4:3rpm
);46,000cP(ロータNo.4:6rpm )]
【0022】(泡抑制剤組成物の製造例)合成例2、
3、4、5で得られたオルガノポリシロキサンA〜D及
び下記のようにチキソ度αが1.01である下記構造式のジ
メチルポリシロキサンAの5種類を用い、更に微粉末シ
リカとしてアエロジル300[日本アエロジル(株)製
商品名、比表面積300m2/g ]および処理シリカA[アエ
ロジル200(前出、比表面積200m2/g )をヘキサメチ
ルジシラザンで処理したもの]を用いて(表1)に示し
た各組成で配合し、窒素ガス気流下に 150℃で3時間混
合して、泡抑制剤組成物 No.1〜10を製造した。なお、
オルガノポリシロキサンE 90gをアエロジル300 の10g
と同様に混合したが均一な組成物が得られなかった。な
お上記ジメチルポリシロキサンAの粘度及び構造式を下
記に示す。 [粘度測定結果 9,800cP(ロータ No.3:6rpm
); 9,700cP(ロータ No.3:12rpm )] 平均構造式:(CH3)3SiO-[(CH3)2SiO]800-Si(CH3)3
【0023】
【表1】
【0024】(アニオン性発泡液を使用対象とする消泡
性試験)ポリオキシエチレンアルキルエーテル硫酸ナト
リウム・パーソフトEK[日本油脂(株)製商品名]の
0.1%水溶液500gに、テトラヒドロフランで10%に希釈
した前記 No.1〜10の泡抑制剤組成物100ppmを添加し、
25℃において30秒間ジューサーミキサーで撹拌後、1リ
ットルのメスシリンダーに移し、泡体積(ml)の経時変
化を測定した。 (ノニオン性発泡液による消泡試験)ポリオキシエチレ
ンノニルフェニルエーテル・エマルゲン909[花王
(株)製商品名]の0.05%水溶液500gに、テトラヒドロ
フランで10%に希釈した前記 No.1〜10の泡抑制剤組成
物100ppmを添加し、25℃において30秒間ジューサーミキ
サーで撹拌後、1リットルのメスシリンダーに移し、泡
体積(ml)の経時変化を測定した。以上の結果を(表
2)に掲げた。
【0025】
【表2】
【0026】
【発明の効果】本発明の泡抑制剤組成物は特に従来のも
のに比較して消泡性及びその持続性に優れており、従っ
て少量の添加で大きな消泡効果が得られる。従って、水
性切削油、水性塗料、インキなどの製造工程用に、繊維
工業における精練工程、染色工程などの各種工程用に、
紙、パルプ工業におけるパルプ蒸解工程、抄紙工程など
の各種工程用及び各種産業の排水処理用にも有用であ
る。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 青木 良隆 群馬県碓氷郡松井田町大字人見1番地10 信越化学工業株式会社 シリコーン電 子材料技術研究所内 (72)発明者 桑田 敏 群馬県碓氷郡松井田町大字人見1番地10 信越化学工業株式会社 シリコーン電 子材料技術研究所内 (56)参考文献 特開 平7−323204(JP,A) 特開 平3−188905(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) B01D 19/04

Claims (1)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 (イ)チキソ度α=1.03〜1.50で25℃における粘度が10〜1, 000,000cP であるオルガノポリシロキサン 70〜99重量%、 (ロ)BET法比表面積が 100m2/g以上の微粉末シリカ 1〜30重量% からなることを特徴とする泡抑制剤組成物。
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