JP4038540B2 - 消泡剤 - Google Patents

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Description

本発明は消泡剤に関する。さらに詳しくは特に水性塗料用として好適な消泡剤に関する。
カチオン電着塗料用の消泡剤としては、数平均分子量500〜1500のポリプロピレングリコール(特許文献1)、ポリエーテルの両末端をアルキル化したもの(特許文献2)、またエアプロダクツ(AIRPRODUCTS)社のアセチレングリコール(非特許文献1)などが知られている。
特開昭64−069678号公報 特公平6−45772号公報(対応USP4891111) 水性塗料用界面活性剤「サーフィノール」山崎一朗著、雑誌「塗装と塗料」、2000年8月(No.607)77頁、塗料出版社
特許文献1又は2に記載の消泡剤では消泡性能に劣り、また特に低温時に泡立ち易いという問題がある。また、非特許文献1に記載のアセチレングリコールでは、塗料、インキ等の作成時に予め添加してなじませておく必要があり、後工程で添加するとハジキ等の弊害が生じるという問題がある。
すなわち、本発明の目的は消泡性に優れ、ハジキ等の弊害のない消泡剤を提供することである。
本発明者は前記課題を解決すべく鋭意検討を重ねた結果、本発明に達した。すなわち、本発明の消泡剤の特徴は、一般式(1)で表されるポリオキシアルキレン化合物を必須成分としてなる点を要旨とする。
Figure 0004038540
なお、Rは炭素数8〜18のアシル基、Nは窒素原子、Hは水素原子、AOは炭素数2〜3のオキシアルキレン基、Mは炭素数1〜2の炭化水素基、qは0〜6の整数、mは1〜30の整数、nは1〜3の整数を表し、AOの合計数は20〜70である。
本発明の消泡剤は、極めて優れた消泡性を有する。さらに、塗料やインキ等に用いてもハジキなどの弊害がない。特に、低温時においても泡立ち易いという問題を解消できる。
一般式(1)について説明する。
炭素数8〜18のアシル基(R)としては、n−カプロイル、2−エチルヘキソイル、ラウロイル、ミリステアロイル、パルミトイル、ステアロイル、オレオイル及びイソステアロイル等が挙げられる。複数個のRは全て同じでもよく、一部又は全部が異なっていてもよい。
炭素数2〜3のオキシアルキレン基(AO)としては、オキシエチレン及びオキシプロピレンが含まれる。複数個のAOは全て同じでもよく、一部又は全部が異なっていてもよい。特に消泡性の観点から、オキシプロピレンを含んでいることが好ましく、さらに好ましくはオキシプロピレン及びオキシエチレン混合物である。オキシエチレン及びオキシプロピレンの混合物の場合、オキシプロピレンの含有割合(重量%)は、AOの合計重量(オキシアルキレン基の全重量)に基づいて、50〜90が好ましく、さらに好ましくは53〜86、特に好ましくは56〜83、最も好ましくは60〜80である。
(AO)n又は(AO)m内に複数種類のオキシアルキレン基を含む場合、これらのオキシアルキレン基の結合順序(ブロック状、ランダム状及びこれらの組合せ)には制限ないが、ブロック状又はブロック状とランダム状との組合せを含むことが好ましい。
炭素数1〜2の炭化水素基(M)としては、メチレン、エチレン、エチレニレン(−CH=CH−)、エチリデン(CH3CH<)、ビニリデン(CH2=C<)及びアセチリレン(−C≡C−)が含まれる。複数個のMは全て同じでもよく、一部又は全部が異なっていてもよい。ハジキ等の弊害の観点から、メチレンを含むことが好ましい。
qは、0〜6の整数が好ましく、さらに好ましくは1〜5の整数、特に好ましくは1〜4の整数、最も好ましくは1〜3の整数である。この範囲であるとハジキ等の弊害及び消泡性がさらに良好となる。
mは、1〜30の整数が好ましく、さらに好ましくは2〜28の整数、特に好ましくは3〜27の整数、最も好ましくは4〜25の整数である。この範囲であると消泡性がさらに良好となる。
nは、1〜3の整数が好ましく、さらに好ましくは1又は2である。この範囲であると消泡性がさらに良好となる。2個の(AO)mは同じでも異なってもよい。
複数個の(AO)nは、同じでも異なってもよい。
qが2以上の場合、複数個の{-M-(AO)n-N(R)-(AO)n}は、同じでも異なってもよい。
オキシアルキレン基AOの総数は、20〜70が好ましく、さらに好ましくは22〜65、特に好ましくは23〜60、最も好ましくは25〜55である。この範囲であると消泡性及びハジキ等の弊害がさらに良好となる傾向がある。
一般式(1)で表されるポリオキシアルキレン化合物の曇点(℃)は、20〜60が好ましく、さらに好ましくは22〜58、特に好ましくは23〜57、最も好ましくは25〜50である。この範囲であると、消泡性及びハジキ等の弊害がさらに良好となる。
なお、曇点とは界面活性剤の親水性/疎水性の尺度となる物性値を意味し、曇点が高いほど親水性が大きいことを表し、ISO1065−1975(E)、「エチレンオキシド系非イオン界面活性剤−曇り点測定法」の中の「測定法B」に準じて測定されるものである。すなわち、ブチルジグリコール(3,6−オキサデシルアルコール:ブタノールのEO2モル付加物)25重量%水溶液に、試料を10重量%の濃度になるように投入し、均一溶解させる(通常は25℃で溶解するが、溶解しない場合は透明液体になるまで冷却する)。次いでこの試料溶液約5ccを、外径18mm、全長165mm、肉厚約1mmの試験管に採り、さらに直径約6mm、長さ約250mm、2分の1度目盛り付きの温度計を試料溶液に入れて攪拌しながら、1.5±0.5℃/minにて昇温させて試料溶液を白濁させる。この後攪拌しながら、1.0±0.2 ℃/minにて冷却して試料溶液が完全に透明となる温度を読みとり、これを曇点とする。
一般式(1)で表されるポリオキシアルキレン化合物の動的表面張力(0.1重量%水溶液、20Hz、25℃)(mN/m)は、30〜50が好ましく、さらに好ましくは31〜47、特に好ましくは32〜45である。この範囲であると、消泡性及びハジキ等の弊害がさらに良好となる。
ここで、動的表面張力について簡単に説明する。
界面活性剤などを含有する水溶液で新たな界面が形成された場合、その表面張力は平衡に達するまでに時間を要する。表面張力の測定法としてはリング法、プレート法などがよく知られているが、これらは平衡に達した表面張力(静的表面張力)を測定するものであり、一方、動的表面張力とは平衡に至る中途過程での気液界面における表面張力であり、最大泡圧法(Maximum Bubble Pressure Method)またはバブルプレッシャー差圧法(Differential Maximum Bubble Pressure Method)等と呼ばれる方法により測定され{文献:Journal of Chemical Society,121,p858(1922);Journal of Colloid and Interface Science,166,p6(1944);ASTM D3825−90等}、新たな界面(表面)が形成された場合に、その界面での表面張力(mN/m)をミリ秒単位で表すものである。例えば20Hzの動的表面張力とは新たな界面が形成されて20分の1(50ミリ)秒後の表面張力を意味する。現在では最大泡圧法に基づいた動的表面張力の自動測定機が開発され、協和界面科学社(自動・動的表面張力計BP−D3等)、KRUSS社(バブルプレッシャー型動的表面張力計クルスBP−2等)などから販売されている。
本発明において、動的表面張力は、サンプル濃度:0.1重量%、希釈媒体:イオン交換水、気泡発生用ガス:乾燥空気、測定時間間隔:500ミリ秒、測定温度;25.0±0.2℃の条件で、最大泡圧法により測定される。なお、ブランクとして脱イオン水の動的表面張力を同条件で測定し、20〜0.05Hzにおいて73.0〜72.0mN/mの範囲内となるようにキャピラリ(乾燥空気吐出管)の直径値を選択する。
一般式(1)で表されるポリオキシアルキレン化合物としては、以下の化学式で示される化合物等が挙げられる。なお、poはオキシプロピレン基を、eoはオキシエチレン基を、meはメチレン基を、etはエチレン基を表す。
Figure 0004038540
これらのうちでは、式(2)、(3)、(5)又は(6)で表されるポリオキシアルキレン化合物が好ましく、さらに好ましくは式(3)又は(5)で表されるポリオキシアルキレン化合物である。
一般式(1)で表されるポリオキシアルキレン化合物としては、モノアルキルアミド(a1)、炭素数2〜3のアルキレンオキシド(a2)及び炭素数1〜2のジハロゲン化炭化水素(a3)の化学反応により製造され得る構造を有するものが含まれる。すなわち、このような化学反応により製造され得る構造を有するポリオキシアルキレン化合物は、オキシアルキレン基等に分布を生じる場合があり、この場合、厳密には複数種類のポリオキシアルキレン化合物の混合物となり、この混合物の中に、一般式(1)で表されるポリオキシアルキレン化合物が含まれるものである。なお、この場合でも製造方法を限定するものではない。
そして、アルキレンオキシド(a2)の使用量(モル部)としては、モノアルキルアミド(a1)1モル部に対して、5〜30が好ましく、さらに好ましくは7〜27、特に好ましくは8〜26、最も好ましくは10〜25である。この範囲であると、消泡性がさらに良好となる。
また、炭素数1〜2のジハロゲン化炭化水素(a3)の使用量(モル部)としては、モノアルキルアミド(a1)1モル部に対して、0.5〜0.9が好ましく、さらに好ましくは0.53〜0.87、特に好ましくは0.57〜0.83、最も好ましくは0.6〜0.8である。この範囲であると、消泡性及びハジキ等の弊害がさらに良好となる。
モノアルキルアミド(a1)としては、炭素数8〜18のアミド等が使用でき、n−カプリルアミド、2−エチルヘキシルアミド、ラウリルアミド、ミリスチルアミド、パルミチルアミド、ステアリルアミド、イソステアリルアミド及びオレイルアミドなどが挙げられる。
アルキレンオキシド(a2)としては、炭素数2〜3のアルキレンオキシド等が使用でき、エチレンオキシド(EO)及びプロピレンオキシド(PO)が挙げられる。これらのうち、消泡性等の観点から、PO及びPOとEOとの混合物が好ましく、さらに好ましくはPOとEOとの混合物である。
また複数種類のアルキレンオキシドを用いる場合、反応させる順序(ブロック状、ランダム状及びこれらの組合せ)には制限ないが、ブロック状又はブロック状とランダム状との組合せを含むことが好ましくい。
EO及びPOを用いる場合、POの使用割合(重量%)は、アルキレンオキシドの全重量に基づいて、50〜90が好ましく、さらに好ましくは53〜86、特に好ましくは56〜83、最も好ましくは60〜80である。
ジハロゲン化炭化水素(a3)としては、炭素数1〜2のジハロゲン化アルキル等が使用できる。ジハロゲン化アルキルとしては、ジクロロメタン、ジブロモメタン、1,2−ジクロロエタン、1,2−ジブロモエタン、1,1−ジクロロエタン、1,1−ジブロモエタン、1,2−ジクロロエチレン、1,2−ジブロモエチレン、1,1−ジクロロエチレン、1,1−ジブロモエチレン、、ジクロロアセチレン及びジブロモアセチレン等が挙げられる。これらは単独で、または混合して使用してもよい。
一般式(1)で表されるポリオキシアルキレン化合物は、モノアルキルアミド(a1)、アルキレンオキシド(a2)及びジハロゲン化炭化水素(a3)を反応させて得ることができる。反応方法としては、次の方法等が適用できる。
すなわち、まず(a1)と(a2)とを反応させ、反応生成物(a12)を得る。次いで(a12)と(a3)を反応させて反応生成物(a123)を得る。次いでさらに(a2)と反応させ、一般式(1)で表されるポリオキシアルキレン化合物を得る方法である。
モノアルキルアミド(a1)とアルキレンオキシド(a2)との反応、及び反応生成物(a123)と(a2)との反応{以下、アルキレンオキシド(a2)との反応と略する。}は、無触媒重合、アニオン重合、カチオン重合又は配位アニオン重合等のいずれの形式で実施してもよい。また、これらの重合形式は単独でも、重合度等に応じて組み合わせて用いてもよい。
アルキレンオキシド(a2)との反応には反応触媒が使用できる。反応触媒としては、通常使用されるアルキレンオキシド付加反応用触媒等が使用でき、アルカリ金属若しくはアルカリ土類金属の水酸化物(水酸化カリウム、水酸化ルビジウム及び水酸化セシウム等)、アルカリ金属のアルコラート(カリウムメチラート及びセシウムエチラート等)、アルカリ金属若しくはアルカリ土類金属の炭酸塩(炭酸カリウム、炭酸セシウム及び炭酸バリウム等)、炭素数3〜24の3級アミン(トリメチルアミン、トリオクチルアミン、トリエチレンジアミン及びテトラメチルエチレンジアミン等)、及びルイス酸(塩化第二錫及びトリフッ化ホウ素等)等が用いられる。これらのうち、アルカリ金属の水酸化物及び3級アミン化合物が好ましく、さらに好ましくは水酸化カリウム、水酸化セシウム及びトリメチルアミンである。
反応触媒を使用する場合、その使用量(重量%)は、モノアルキルアミド(a1)又は反応生成物(a123)と、アルキレンオキシド(a2)との合計重量に基づいて、0.01〜2が好ましく、さらに好ましくは0.05〜1、特に好ましくは0.1〜0.6である。
反応触媒を使用する場合、反応触媒は反応生成物から除去することが好ましく、その方法としては、合成アルミノシリケートなどのアルカリ吸着剤{例えば、商品名:キョーワード700、協和化学工業(株)製}を用いる方法(特開昭53−123499号公報等)、キシレン又はトルエンなどの溶媒に溶かして水洗する方法(特公昭49−14359号公報等)、イオン交換樹脂を用いる方法(特開昭51−23211号公報等)及びアルカリ性触媒を炭酸ガスで中和して生じる炭酸塩を濾過する方法(特公昭52−33000号公報)等が挙げられる。
反応触媒の除去の終点としては、JIS K1557−1970に記載のCPR(Controlled Polymerization Rate)値が20以下であることが好ましく、さらに好ましくは10以下、特に好ましくは5以下、最も好ましくは2以下である。
反応容器としては、加熱、冷却及び撹拌が可能な耐圧性反応容器を用いることが好ましい。反応雰囲気としては、アルキレンオキシド(a2)を反応系に導入する前に反応装置内を真空または乾燥した不活性気体(アルゴン、窒素及び二酸化炭素等)の雰囲気とすることが好ましい。また、反応温度(℃)としては80〜150が好ましく、さらに好ましくは90〜130である。反応圧力(ゲージ圧:MPa)は0.8以下が好ましく、さらに好ましくは0.5以下である。
反応終点の確認は、次の方法等により行うことができる。すなわち、反応温度を5分間一定に保ったとき、反応圧力(ゲージ圧)の低下が0.001MPa以下となれば反応終点とする。所要反応時間は通常2〜8時間である。
モノアルキルアミド(a1)とアルキレンオキシド(a2)との反応生成物(a12)とジノハロゲン化炭化水素(a3)との反応{以下、ハロゲン化物との反応と略する。}は、塩基性物質による脱ハロゲン化水素反応(Williamson合成反応:反応中に逐次生成するハロゲン化水素を塩基性物質により中和することにより反応を駆動する)である。この反応に用いることのできる塩基性物質としては、アルカリ金属若しくはアルカリ土類金属の水酸化物(水酸化リチウム、水酸化ナトリウム、水酸化カリウム、水酸化ルビジウム、水酸化セシウム、水酸化マグネシウム、水酸化カルシウム及び水酸化バリウム等)、アルカリ金属のアルコラート(炭素数1〜2:ナトリウムメチラート及びカリウムエチラート等)、アルカリ金属若しくはアルカリ土類金属の炭酸塩(炭酸ナトリウム、炭酸カリウム及び炭酸バリウム等)等が挙げられる。これらのうち、アルカリ金属の水酸化物が好ましく、さらに好ましくは水酸化ナトリウム及び水酸化カリウム、特に好ましくは水酸化ナトリウムである。
ハロゲン化物との反応に用いる塩基性物質の使用量(モル%)は、ジハロゲン化物(a3)の使用量(モル)に基づいて、200〜250が好ましく、さらに好ましくは205〜235、特に好ましくは210〜220である。
反応終了後は生成した中和塩及び残存する塩基性物質を除去することが好ましく、その方法としては、(1)有機溶剤による抽出法及び(2)食塩等による塩析法等が挙げられる。
(1)の抽出法とは、反応生成物に水と有機溶剤(ヘキサン、トルエン、キシレン等の水に溶解性を持たないもの)とを加え、振とうすることにより反応生成物を有機溶剤層に抽出し、塩基性物質を水層分離する方法である。なお、有機溶剤層は、脱イオン水等で洗浄する。反応生成物:水:有機溶剤の体積比はほぼ1:1:1が適当である。
(2)の塩析法とは反応生成物にこれとほぼ同体積量の水と適量(水に対して3〜10重量%)の食塩等を加えて振とうすることで反応性生物を水層から析出させて、塩基性物質は水層に分離する方法である。
いずれの場合も最終的には合成アルミノシリケートなどのアルカリ吸着剤(例えばキョーワード700)を用いて塩基性物質を完全に除去することが好ましい。
塩基性物質の除去の終点としては、JIS K1557−1970に記載のCPR(Controlled Polymerization Rate)値が20以下であることが好ましく、さらに好ましくは10以下、特に好ましくは5以下、最も好ましくは2以下である。さらに水分をも除去することが好ましい。この場合、減圧(100〜1mmHg)下100〜130℃にて1〜2時間脱水する。生成物中の水分は0.5重量%以下、さらには0.05重量%以下とすることが好ましい。
反応容器としては、加熱、冷却及び撹拌が可能な耐圧性反応容器を用いることが好ましい。反応雰囲気としては、ジハロゲン化炭化水素(a3)を反応系に導入する前に反応装置内を真空または乾燥した不活性気体(アルゴン、窒素及び二酸化炭素等)の雰囲気とすることが好ましい。また、反応温度(℃)としては60〜120が好ましく、さらに好ましくは70〜100である。反応圧力(ゲージ圧:MPa)は0.8以下が好ましく、さらに好ましくは0.5以下である。
反応終点の確認は、次の方法等により行うことができる。すなわち、反応温度を15分間一定に保ったとき、反応圧力(ゲージ圧)の低下が0.001MPa以下となれば反応終点とする。所要反応時間は通常2〜10時間である。
本発明の消泡剤には、一般式(1)で表されるポリオキシアルキレン化合物以外に、必要により界面活性剤及び/又は他の溶媒等を含有させることができる。
界面活性剤としては、ノニオン型、カチオン型、アニオン型又は両性型の公知の界面活性剤が使用できる。
ノニオン型界面活性剤としては、アルキルフェノールのアルキレンオキシド付加体、アルコールのアルキレンオキシド付加体、多価アルコール脂肪酸エステル、アルキルアミンのアルキレンオキシド付加体、脂肪酸アミドのアルキレンオキシド付加体、アセチレングリコールのアルキレンオキシド付加体及びポリオキシアルキレン変性シリコーン等が挙げられる。
カチオン型界面活性剤としては、アミン塩、4級アンモニゥム塩、アルキレンオキシド付加型アンモニゥム塩等が挙げられる。
アニオン型界面活性剤としては、脂肪酸塩、α−オレフィンスルホン酸塩、アルキルベンゼンスルホン酸とその塩、アルキル硫酸エステル塩、アルキルエーテル硫酸エステル塩、N−アシルアルキルタウリン塩及びアルキルスルホコハク酸塩等が挙げられる。
両性型界面活性剤としては、アラニン、イミダゾリニウムベタイン、アミドベタイン及び酢酸ベタイン等が挙げられる。
界面活性剤として市場より入手できる商品名としては、SNウエット123及び同970等(サンノプコ株式会社);ライオノールTDL−30、50及び70等(ライオン株式会社);イオネットT−80C、S−80及びDO−600等(三洋化成工業株式会社);ソフタノール30、30S及びMES−5等(株式会社日本触媒);並びにサーフィノール104、440及びエンバイルジェムAD01等(エアプロダクツ社)等が挙げられる。
他の界面活性剤を含有させる場合、その含有量(重量%)は、一般式(1)で表されるポリオキシアルキレン化合物の重量に基づいて、20〜1が好ましく、さらに好ましくは18〜3、特に好ましくは15〜5である。
他の溶媒としては、水及び水溶性有機溶剤等を用いることができる。
水としてはイオン交換水、蒸留水、水道水及び工業用水等が挙げられる。
水溶性有機溶剤としては、炭素数1〜3のアルコール(メタノール、エタノール及びイソプロパノール等)、炭素数3〜6のケトン(アセトン、メチルエチルケトン及びメチルイソブチルケトン等)、炭素数4〜6のエーテル(エチルセルソルブ及びブチルセルソルブ等)及び炭素数4〜8のエーテルエステル(ブチルセルソルブアセテート等)等が挙げられる。
他の溶媒を含有させる場合、この含有量(重量%)は、一般式(1)で表されるポリオキシアルキレン化合物の重量に基づいて、20〜1が好ましく、さらに好ましくは17〜3、特に好ましくは15〜5である。
本発明の消泡剤は水性液体に対して優れた消泡性のを発揮するが、特に水性塗料に適している。
水性塗料としては、紙塗工塗料、建築用塗料、建材塗料、自動車塗料、船舶塗料及び水性インキ等が挙げられる。
これらの水性塗料のうち、自動車塗料、特にカチオン電着塗料に好適である。
カチオン電着塗料は主原料となるカチオン性樹脂のタイプにより、エポキシ系、アクリル系及びポリブタジエン系等があるが、本発明の消泡剤は、そのいずれのタイプに対しても優れた消泡性を発揮する。
カチオン電着塗料は、1)カチオン性樹脂エマルション、2)顔料ペースト、3)水性媒体からなっており、電着塗装浴に投入される直前に3者を配合、均一に混合して塗装に供される。
1)カチオン性樹脂エマルションは、(1)カチオン変性された樹脂を、(2)それの硬化剤(ブロックドイソシアネートなど)、(3)中和剤{無機酸(塩酸及び硝酸リン酸等)又は有機酸(蟻酸、酢酸及び乳酸等)}、(4)分散助剤{有機溶媒(エチレングリコールモノブチルエーテル、エチレングリコールモノ2−エチルヘキシルエーテル、ジプロピレングリコールモノブチルエーテル、メタノール及びエタノール等)や界面活性剤(ポリオキシエチレン2−エチルヘキシルエーテル等の非イオン系界面活性剤)}等を蒸留水又は脱イオン水等に分散させて得られる。
2)顔料ペーストは、カチオン変性された樹脂、分散助剤及び水と顔料(カオリン、タルク、ケイ酸アルミニウム、炭酸カルシウム、マイカ、クレー、酸化亜鉛、リン酸鉄、リン酸アルミニウム、モリブデン酸亜鉛、モリブデン酸アルミニウム及びリンモリブデン酸アルミニウム亜鉛等)からなる。
3)水性媒体は、必要により分散助剤を含んでもよい水(脱イオン水等)からなる。
本発明の消泡剤は、(1)カチオン性樹脂エマルション、(2)顔料ペースト、(3)電着塗料、及び(4)電着塗料をウルトラフィルターにて限外濾過した濾液(以下、UF濾液と略記)のいずれに添加してもよい。
(1)カチオン性樹脂エマルション又は(2)顔料ペーストに添加する場合、本発明の消泡剤の添加量(重量%)は、エマルション又はペーストの重量に基づいて、0.01〜5が好ましく、さらに好ましくは0.05〜3、特に好ましくは0.1〜2である。
(3)電着塗料に添加する場合、本発明の消泡剤の添加量(重量%)は、電着塗料の重量に基づいて、0.01〜3が好ましく、さらに好ましくは0.03〜2.5、特に好ましくは0.05〜2である。
(4)UF濾液に添加する場合、本発明の添加量(重量%)は、UF濾液の重量に基づいて、0.001〜0.3が好ましく、さらに好ましくは0.002〜0.2、特に好ましくは0.003〜0.15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、滴下、加圧及び減圧の可能な反応容器にラウリルアミド{試薬特級、和光純薬工業(株)製}398部(2モル部)を投入した後、窒素ガスを用いて、ゲージ圧で0.4MPaになるまで加圧し0.02MPaになるまで排出する操作(加圧窒素置換)を3回繰り返した。次いで攪拌しつつ130℃まで昇温し、100〜5mmHgの減圧下にて脱水した。次いで140〜170℃にてEO176部(4モル部)を2時間かけて滴下した後、同温度にて30分間攪拌を続けて残存するEOを反応させて、ラウリルアミドEO付加体を得た。
その後、ラウリルアミドEO付加体に、50℃以下にて、水酸化ナトリウム{試薬特級、シグマアルドリッチジャパン社(株)製、以後シグマ社と略記}88部(2.2モル部)及び水120部からなる水溶液を加えた。攪拌しつつ昇温し130℃とした後に100〜5mmHgの減圧下にて脱水した。次いで減圧を止めて、攪拌下100〜120℃にてメチルジクロライド{試薬特級、シグマ社(株)製}89.3部(1.05モル部)を2時間かけて導入した。さらに2時間同温度にて攪拌を続けた後に40℃まで冷却した。得られた反応混合物を分液ロートに採り、イオン交換水500部とn−ヘキサン{試薬特級、シグマ社(株)製}500部を加えて振とうした後静置して分離させ、n−ヘキサン層を得た。このn−ヘキサン層を、100℃、100〜5mmHgの減圧下にてn−ヘキサンを留去して、ラウリルアミドEO付加体2量体を得た。
次いで同じ反応容器にラウリルアミドEO付加体2量体586部(1モル部)、水酸化カリウム{試薬特級、シグマ社製}3部を投入した後、攪拌しつつ120℃まで昇温し、100〜5mmHgの減圧下にて脱水した。次いで100〜120℃にてPO1160部(20モル部)を6時間かけて滴下した後、同温度にて2時間攪拌を続けて残存するEOを反応させた。
次いで130〜160℃にてEO264部(6モル部)を2時間かけて滴下した後、同温度にて0.5時間攪拌を続けて残存するEOを反応させた。
90℃に冷却の後、イオン交換水20部を加えた後、キョーワード700{協和化学工業(株)製}35部を加え、同温度にて1時間攪拌した。次いで同温度にてNo.2濾紙{東洋濾紙(株)製}を用いて濾過してキョーワード700を取り除き、さらに20〜10mmHgの減圧下130℃にて1時間脱水して、本発明の消泡剤(ジラウリルアミド化合物/EO4モル/PO20モル/EO6モル:A1)を得た。
(A1)の曇点(ISO1065−1975(E)の測定法Bに準拠;以下同じ)は46.0℃であった。
<実施例2>
実施例1と同様な反応容器に実施例1で得たラウリルアミドEO付加体2量体586部(1モル部)、水酸化カリウム{試薬特級、シグマ社製}4部を投入した後、攪拌しつつ120℃まで昇温し、100〜5mmHgの減圧下にて脱水した。次いで140〜170℃にてEO264部(6モル部)を3時間かけて滴下した後、同温度にて30分間攪拌を続けて残存するEOを反応させた。次いで100〜120℃にてPO2030部(35モル部)を8時間かけて滴下した後、同温度にて3時間攪拌を続けて残存するPOを反応させた。次いで実施例1と同様にキョーワード700による脱触媒、脱水を実施して本発明の消泡剤(ジラウリルアミド化合物/EO10モル/PO35モル:A2)を得た。(A2)の曇点は30.0℃であった。
<実施例3>
実施例1と同様な反応容器にステアリルアミド{試薬特級、和光純薬工業(株)製}567部(2モル部)部を投入した後、実施例1と同様の方法で窒素置換した後、攪拌しつつ120℃まで昇温し、100〜5mmHgの減圧下にて脱水した。次いで140〜170℃にてEO264部(6モル部)を2時間かけて滴下した後、同温度にて30分間攪拌を続けて残存するEOを反応させて、ステアリルアミドEO付加体を得た。
その後、ステアリルアミドEO付加体に、50℃以下にて、水酸化ナトリウム88部(2.2モル部)及び水120部からなる水溶液を加えた。攪拌しつつ昇温し120℃とした後に100〜5mmHgの減圧下にて脱水した。次いで減圧を止めて、攪拌下100〜120℃にてメチルジクロライド89.3部(1.05モル部)を2時間かけて導入した。さらに2時間同温度にて攪拌を続けた後に40℃まで冷却した。得られた反応混合物を分液ロートに採り、イオン交換水600部とn−ヘキサン600部を加えて振とうした後静置して分離させ、n−ヘキサン層を得た。このn−ヘキサン層を、100℃、100〜5mmHgの減圧下にてn−ヘキサンを留去して、ステアリルアミドEO付加体2量体を得た。
次いで同じ反応容器にステアリルアミドEO付加体2量体855部(1モル部)、水酸化カリウム4部を投入した後、攪拌しつつ120℃まで昇温し、100〜5mmHgの減圧下にて脱水した。次いで100〜120℃にてPO2320部(40モル部)を7時間かけて滴下した後、同温度にて2時間攪拌を続けて残存するPOを反応させた。次いで実施例1と同様にキョーワード700による脱触媒、脱水を実施して本発明の消泡剤(ジステアリルアミド化合物/EO6モル/PO40モル:A3)を得た。(A3)の曇点は27.0℃であった。
<実施例4>
実施例1と同様な反応容器に実施例3で得た(A3)3175部(1モル部)、水酸化カリウム3部を投入した後、攪拌しつつ120℃まで昇温し、100〜5mmHgの減圧下にて脱水した。次いで140〜160℃にてEO440部(10モル部)を2時間かけて滴下した後、同温度にて0.5時間攪拌を続けて残存するEOを反応させた。次いで実施例1と同様にキョーワード700による脱触媒、脱水を実施して本発明の消泡剤(ジステアリルアミド化合物/EO6モル/PO40モル/EO10モル:A4)を得た。(A4)の曇点は42.℃であった。
<実施例5>
実施例1と同様な反応容器にオレイルアミド{試薬特級、和光純薬工業(株)製}1126部(4モル部)部を投入した後、実施例1と同様の方法で窒素置換した後、攪拌しつつ110℃まで昇温し、100〜5mmHgの減圧下にて脱水した。次いで120〜140℃にてPO464部(8モル部)を4時間かけて滴下した後、同温度に1て時間攪拌を続けて残存するPOを反応させて、オレイルアミドPO付加体を得た。
その後、オレイルアミドPO付加体に、50℃以下にて、水酸化ナトリウム256部(6.4モル部)及び水320部からなる水溶液を加えた。攪拌しつつ昇温し120℃とした後に100〜5mmHgの減圧下にて脱水した。次いで減圧を止めて、攪拌下100〜120℃にてメチルジクロライドの263.5部(3.1モル部)を3時間かけて導入した。さらに2時間同温度にて攪拌を続けた後に40℃まで冷却した。得られた反応混合物を分液ロートに採り、イオン交換水800部とn−ヘキサン1000部を加えて振とうした後静置して分離させ、n−ヘキサン層を得た。このn−ヘキサン層を、100℃、100〜5mmHgの減圧下にてn−ヘキサンを留去して、オレイルアミドPO付加体4量体を得た。
次いで同じ反応容器にオレイルアミドEO付加体4量体1626部(1モル部)、水酸化カリウムの5部を投入した後、攪拌しつつ120℃まで昇温し、100〜5mmHgの減圧下にて脱水した。次いで100〜120℃にてPO1740部(30モル部)を7時間かけて滴下した後、同温度にて2時間攪拌を続けて残存するPOを反応させた。次いで140〜160℃にてEO176部(4モル部)を2時間かけて滴下した後、同温度にて0.5時間攪拌を続けて残存するEOを反応させた。次いで実施例1と同様にキョーワード700による脱触媒、脱水を実施して本発明の消泡剤(テトラオレイルアミド化合物/PO36モル/EO4モル:A5)を得た。(A5)の曇点は35.0℃であった。
<実施例6>
実施例1と同様な反応容器に実施例5で得た(A5)3542部(1モル部)
、水酸化カリウムの4部を投入した後、攪拌しつつ120℃まで昇温し、100〜5mmHgの減圧下にて脱水した。次いで140〜160℃にてPO232部(4モル部)とEO176部(4モル部)の混合物を4時間かけて滴下した後、同温度にて1時間攪拌を続けて残存するEO、POを反応させた。次いで実施例1と同様にキョーワード700による脱触媒、脱水を実施して本発明の消泡剤(テトラオレイルアミド化合物/PO36モル/EO4モル/EO、PO各4モル:A6)を得た。(A6)の曇点は43.0℃であった。
<比較例1>
実施例1と同様な反応容器にジプロピレングリコール134部(1モル部)、水酸化カリウム3部を加え80℃、20〜10mmHgの減圧下にて脱水した後、同減圧下でPO1160部(20モル部)を100〜120℃にて約7時間で滴下した。さらに約3時間同温度に保ち残存するPOを反応させた。次いでEO220部(5モル部)を140〜160℃にて約2時間で滴下した。さらに約0.5時間同温度に保ち残存するEOを反応させた。実施例1に準じて40部の水/150部のキョーワード700にて処理、脱水して比較用の消泡剤(ジプロピレングリコール/PO20モル/EO5モル:B1)を得た。(B1)の曇点は40.0℃であった。
<比較例2>
実施例1と同様な反応容器に(B1)1514部(1モル部)と水酸化ナトリウム88部(2.2モル部)及び水120部からなる水溶液を加えた。攪拌しつつ昇温し120℃とした後に100〜5mmHgの減圧下にて脱水した。次いで減圧を止めて攪拌下、100〜120℃にてメチルクロライド105部(2.04モル部)を2時間で滴下した。さらに同温度で0.5時間反応させた後、分液ロートを用いて反応生成物の水洗を5度繰り返した。次いで実施例1と同様にして30部のキョーワード700にて処理して、比較用の消泡剤(ジプロピレングリコール/PO20モル/EO5モル/メチルクロライド2モル:B2)を得た。(B3)の曇点は29.5℃であった。
<比較例3>
アセチレングリコール{商品名:サーフィノール−104、エアプロダクツ社製}を比較用の界面活性剤(B2)とした。
本発明の消泡剤(A1)〜(A6)及び比較用の消泡剤(B1)〜(B3)について、カチオン電着塗料から得られたUF濾液についての消泡性及びカチオン電着塗料に対する溶解性を評価し、その結果を表1に示した。
なお、動的表面張力を表1に併せて示した。
<表面張力低下能(動的表面張力)>
評価サンプル0.20gを量り採り、脱イオン水で200.0gとした測定水溶液について、25±0.2℃において、クルス社製のバブルプレッシャー型動的表面張力計クルスBP−2を用いて、20Hzでの表面張力を測定した(気泡発生用ガス:乾燥空気、測定時間間隔:500ミリ秒)。ブランクとして、消泡剤なしの脱イオン水の動的表面張力を同条件で測定し、20〜0.05Hzにおいて73.0〜72.0mN/mの範囲内となるようにキャピラリ(乾燥空気吐出管)の直径値を選択した。
50Hzの動的表面張力値が小さいほど動的表面張力低下能が優れていることを示す。
<カチオン電着塗料のUF濾液に対する消泡性の評価>
バワーニックスエクセル1100{エポキシ高耐食性、鉛フリータイプ、日本ペイント(株)製}:脱イオン水=2:1(重量比)を均一に混合し、評価用電着塗料ベースとした。
評価用電着塗料ベース100部に評価サンプル0.1部を添加して均一撹拌して、溶解性の評価をした後、その約1リットルを28〜20℃に温調、旭化成(株)製UFモジュール、KCP−1010にて限外濾過して、UF濾液を約0.2リットルを得た。この濾液を評価用UF濾液とした。
評価用UF濾液を28℃又は10℃に温度調節した後、その100mlをNo.4フォードカップ(JIS K−5600−2−2に準拠)中に入れ、1.0m下に置いた500mLガラス製メスシリンダー(内径:50.0mm、円筒長さ:340mm)中に落下させて、発生する泡量(mL)を、評価用UF濾液のほぼ全量がメスシリンダーに落下した直後、2分後及び5分後に測定した。なお、消泡性試験は各評価用UF濾液の温度と同じ温度に調整した室内にて実施した。また、ブランク(評価用電着塗料ベースからのUF濾液、評価サンプルは無添加)の結果も合わせて記載した。
<カチオン電着塗料に対する分散性の評価>
25℃に於いて次の2段階で評価し、表1に示した。
○:短時間内(5分以内)に均一に分散した
△:均一分散するまでに長時間(30分以上)を要した
×:分散し難い、又は油滴、油膜の発生が見られた
Figure 0004038540
注1;水に溶解しなかったため、測定できなかった。
表1において、消泡性(泡量)が小さい程、消泡性が優れていることを示している。したがって、本発明の消泡剤(実施例1〜6)がカチオン電着塗料への分散性、また28℃及び10℃のいずれの温度においても、UF濾加液に対する消泡性に優れていることが明らかである。また、比較例3の消泡剤では、分散性の評価において、油膜及び油滴が発生した。この油膜及び油滴は、カチオン電着塗装の塗膜のハジキやクレーター等の欠損の原因となり得る。また比較例2の消泡剤は、均一分散するのに長時間を要するため、添加場所によってはハジキ等の問題を起こしやすい。
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、特に水性塗料用として適している。さらに動的表面張力低下能が大きく、ごく短時間で表面張力を低下することができる(動的表面張力低下能が優れている)ため、水性塗料等の欠点である被塗布面へのなじみや濡れ性を著しく改善することができる。従って、高速で塗工又は印刷される塗料(例えばカーテンフローコート用塗料、紙塗工用塗料及び水性インキ等)やカチオン電着塗料等に好適である。
また、本発明の消泡剤は、水性塗料用消泡剤の外に、紙塗工塗料用消泡剤、水性塗料用消泡剤、各種インキ用消泡剤、抄紙工程用消泡剤、各種合成工程用消泡剤(モノマーストリッピング用など)として用いることができる。

Claims (8)

  1. 一般式(1)で表されるポリオキシアルキレン化合物を必須成分としてなることを特徴とする消泡剤。
    Figure 0004038540
    なお、Rは炭素数8〜18のアシル基、Nは窒素原子、Hは水素原子、AOは炭素数2〜3のオキシアルキレン基、Mは炭素数1〜2の炭化水素基、qは0〜6の整数、mは1〜30の整数、nは1〜3の整数を表し、AOの合計数は20〜70である。
  2. AOとしてオキシプロピレン基を含んでなり、このオキシプロピレン基の含有割合がAOの合計重量に基づいて、50〜90重量%である請求項1に記載の消泡剤。
  3. 請求項1に記載の消泡剤を製造する方法であって、
    炭素数8〜18のモノアルキルアミド(a1)炭素数2〜3のアルキレンオキシド(a2)とを反応させ反応生成物(a12)を得て、反応生成物(a12)と炭素数1〜2のジハロゲン化炭化水素(a3)とを反応させて反応生成物(a123)を得た後、反応生成物(a123)とアルキレンオキシド(a2)とを反応させてポリオキシアルキレン化合物を得ることを特徴とする消泡剤の製造方法
  4. ポリオキシアルキレン化合物の曇点{ISO1065−1975(E)の測定法Bに準拠}が20〜60℃である請求項1〜3のいずれかに記載の消泡剤。
  5. ポリオキシアルキレン化合物の20Hzでの動的表面張力{最大泡圧法、乾燥空気、0.1重量%水溶液、25±0.2℃}が30〜50mN/mである請求項1〜4のいずれかに記載の消泡剤。
  6. 水性塗料用である請求項1〜5のいずれかに記載の消泡剤。
  7. カチオン電着塗料用である請求項1〜5のいずれかに記載の消泡剤。
  8. 水性塗料が紙塗工塗料、建築塗料、建材塗料、自動車塗料、船舶塗料及び水性インキからなる群より選ばれる少なくとも1種である請求項1〜5のいずれかに記載の消泡剤。
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