JP5922305B2 - オルガノポリシロキサンを含有する消泡剤調合物 - Google Patents

オルガノポリシロキサンを含有する消泡剤調合物 Download PDF

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Description

本発明は、オルガノポリシロキサンを含有する消泡剤調合物および水性界面活性剤系におけるその使用に関する。
必要な成分または不必要な成分として表面活性化合物を含有する多数の液体系、より詳細には水性系において、これらの系が、例えば廃水のガス処理に際して、蒸留、洗浄または染色工程において液体を激しく撹拌するに際して、または分配処理の間に、多かれ少なかれガス状の物質と強く接触する場合に泡沫の形成により問題が生じることがある。
この泡沫の制御は、機械的に実現でき、または消泡剤を使用することによって実現できる。これに関連して、シロキサンをベースとする消泡剤は、特に有効であることが判明している。
シロキサンをベースとする消泡剤は、例えば、US3,383,327Aに従ってポリジメチルシロキサン中での親水性シリカの加熱によって、調製される。塩基性触媒の使用は、そのような消泡剤の効用の改善を可能にする(US3,560,401A)。別の方法は、例えば、DE−2925722Aに従って、ポリジメチルシロキサン中の疎水化されたシリカを分散させることである。しかし、得られた消泡剤の効用には、改善の余地がある。したがって、US4,145,308Aには、例えば、ポリジオルガノシロキサンおよびシリカに、さらに(CHSiO1/2単位およびSiO単位から構成されるコポリマーを含む消泡剤調製物について記載されている。さらに、(CHSiO1/2単位およびSiO単位から構成されるコポリマーは、長鎖アルキル基を有するシロキサンとの組み合わせにおいて有用であるとも述べられている(US4,919,843A)。
消泡剤の効果を増大させるために部分的に架橋させたポリジメチルシロキサン、既に一部ゴム状であるが、を使用することは、かなり前から知られている(US2,632,736A)。そのような生成物は、例えば、ポリジメチルシロキサンをラジカル架橋によって調製されてもよい(例えば、DE3805661A1およびEP273448A2)。しかし、これらの方法は非常に非特異的な、取り扱いが難しい生成物を与える。
EP163541A2には、触媒の存在下における、トリメチルシロキシ末端ポリジメチルシロキサン、ヒドロキシ末端ポリジメチルシロキサン、アルコキシシランおよび/もしくはシロキサン、または(CHSiO1/2単位およびSiO単位から構成されるコポリマー、ならびにさらに充填剤の触媒反応による改善された長時間作用を有する消泡剤調製物の製造が教示されている。言及されている触媒は、塩基または有機金属化合物である。
疎水性シリカを、トリメチルシリル末端ポリジメチルシロキサン、ヒドロキシ末端ポリジメチルシロキサン、ならびに(CHSiO1/2単位およびSiO単位から構成されるコポリマーから120℃超の温度でアルカリ触媒反応によって調製されたポリシロキサンと混合することによって消泡剤を調製することが、EP217501A2に記載されている。それによる意図は、陰イオン界面活性剤の高濃度における消泡剤の効用を改善することにある。
効果を高めることは、部分的に架橋されたシロキサンを添加することによって可能である(EP434060A2)。さらに、このような部分的に架橋し分岐した構造は、末端ビニル含有シロキサンとSi−H官能性シロキサン類を反応させることによって可能である(EP516109A1、DE4444175A1、DE4223644A1)。
EP434060A2、EP516109A1およびDE4223644A1には、末端ビニル含有シロキサンとSi−H官能性シロキサンのヒドロシリル化反応で得られる消泡剤の成分として分岐ポリシロキサンが記載され、分岐ポリシロキサンは、式O2/2MeSi−CHCH−SiMe1/2の構造単位を有する。
消泡剤調合物において使用される部分的に架橋し分岐した構造は、さらに少なくとも3個の脂肪族二重結合を有する化合物とSi−H−官能化オルガノポリシロキサンとの反応により得られる(DE102004052421A1、DE102005036748A1)。
US7,105,581B1には、添加物として分岐したポリエーテル−ポリシロキサンコポリマーを含むシロキサンをベースとする泡止剤が記載されている。添加されたコポリマーは界面活性剤である。
米国特許第3,383,327号明細書 米国特許第3,560,401号明細書 独国特許出願公開第2925722号明細書 米国特許第4,145,308号明細書 米国特許第4,919,843号明細書 米国特許第2,632,736号明細書 独国特許出願公開第3805661号明細書 欧州特許出願公開第273448号明細書 欧州特許出願公開第163541号明細書 欧州特許出願公開第217501号明細書 欧州特許出願公開第434060号明細書 欧州特許出願公開第516109号明細書 独国特許出願公開第4444175号明細書 独国特許出願公開第4223644号明細書 独国特許出願公開第102004052421号明細書 独国特許出願公開第102005036748号明細書 米国特許第7,105,581号明細書
しかしながら、高起泡性で、界面活性剤に富む系では、従来技術により製造された消泡剤調合物は、高粘度および/または達成される架橋の程度のために必ずしも十分な効用を示すとは限らないまたは取り扱いが難しい。
本発明の目的は、特に界面活性剤に富んだ、高起泡性の媒体の中で、改善された効用を示すにもかかわらず取り扱いが簡単な、シロキサンをベースとする消泡剤を提供することであった。
本発明は、
(1)1分子当たり一般式
2/2RSi−Y−SiRO2/2(I)
の少なくとも1構造単位
および一般式
SiO(3−b)/2(II)
の少なくとも2単位
および一般式
SiO(4−c)/2(III)
の単位を含むオルガノポリシロキサン
[式中、
bは0、1または2であり、好ましくは、1または2であり、より好ましくは、2であり、
cは、1または2であり、好ましくは2であり、
Rは、同一であってもよくまたは異なっていてもよく、互いに離れている1個以上のO原子を含み、脂肪族の炭素−炭素−多重結合を含まない、1から30個のC原子を有する一価のSiC結合した有機基であり、
はRと同一であるまたは2から4個のC原子を有するアルケニル基であり、
Yは1から30個のC原子を有する二価の有機基である。]、
(2)充填剤、
(3)一般式
(RO)SiO(4−e−f)/2(IV)
の単位から構成されるオルガノポリシロキサン樹脂
[式中、
は、同一であってもよくまたは異なっていてもよく、水素原子であるまたは1から30個のC原子を有する一価の、場合によって置換されている、SiC結合した炭化水素基であり、
は、同一であってもよくまたは異なっていてもよく、水素原子であるまたは1から4個のC原子を有する一価の、場合によって置換されている、炭化水素基であり、
eは、0、1、2、または3であり、
fは、0、1、2、または3であり、
ただし、e+fの合計は、3以下であり、オルガノポリシロキサン樹脂中の式(IV)の全単位の50%未満に関して、e+fの合計は2である。]、
場合によって
(4)一般式
SiO(SiRO)SiR(Va)または
Figure 0005922305
のポリオルガノシロキサン
[式中、
Rは、同一であってもよくまたは異なっていてもよく、上でこれに関して記載された意味を有し、
は、同一であってもよくまたは異なっていてもよく、Rであってもよく、または、OR(式中、Rは水素原子であるまたは1から25個のC原子を有する一価の、場合によって置換されている炭化水素基である。)であってもよく、
mは整数であり、好ましくは、式(Va)のポリオルガノシロキサンの粘度が25℃および101425kPaで10から1000000mPa・sとなるように、mは選択され、
nは整数であり、好ましくは、式(Vb)のポリオルガノシロキサンの粘度が25℃および101425kPaで2から15mPa・sとなるように、nは選択され、
ただし、ポリオルガノシロキサンが、少量の分岐も含んでもよく、好ましくはT単位(RSiO3/2)およびQ単位(SiO)も含んでもよい。]、
場合によって
(5)水不溶性の有機化合物、
場合によって
(6)直鎖であってもよくまたは分岐していてもよく、少なくとも1個のポリエーテル基を含むポリエーテル変性ポリシロキサン、
場合によって
(7)アルカリ触媒または酸触媒またはこれらと成分(1)から(6)との反応生成物
を含む消泡剤調合物を提供する。
この消泡剤調合物は、好ましくは、
(1)本発明によるオルガノポリシロキサン(1)100重量部、
(2)少なくとも0.1重量部、好ましくは少なくとも1重量部、より好ましくは少なくとも2重量部の、100重量部以下、好ましくは70重量部以下、より好ましくは40重量部以下の充填剤、
(3)少なくとも0.1重量部、好ましくは少なくとも1重量部、より好ましくは少なくとも2重量部の、50重量部以下、好ましくは20重量部以下、より好ましくは15重量部以下の、式(IV)の単位から構成されるオルガノポリシロキサン樹脂、
(4)少なくとも0重量部、好ましくは少なくとも1重量部、より好ましくは少なくとも2重量部の、900重量部以下、好ましくは500重量部以下、より好ましくは25重量部以下の、一般式(Va)または(Vb)のポリオルガノシロキサン、
(5)少なくとも0重量部、好ましくは少なくとも1重量部、より好ましくは少なくとも2重量部の、900重量部以下、より詳細には500重量部以下、好ましくは25重量部以下、より好ましくは15重量部以下の水不溶性有機化合物、
(6)少なくとも0重量部、好ましくは少なくとも1重量部、より好ましくは少なくとも2重量部の、200重量部以下、より詳細には100重量部以下、好ましくは50重量部以下、より好ましくは20重量部以下の、直鎖であってもよくまたは分岐していてもよく、少なくとも1個のポリエーテル基を有するポリエーテル変性ポリシロキサン、および
(7)少なくとも0重量部、好ましくは少なくとも0.05重量部、より好ましくは少なくとも0.1重量部の、5重量部以下、好ましくは2重量部以下、より好ましくは1重量部以下の、アルカリ触媒または酸触媒またはこれらと成分(1)から(6)との反応生成物
を含む。
消泡剤調合物は、好ましくは成分(1)から成分(3)、および場合によって成分(4)、および場合によって成分(5)、および場合によって成分(6)、および場合によって成分(7)とから成る。
本発明のオルガノポリシロキサン(1)は、好ましくは、1分子当たり式(I)の少なくとも1構造単位、式(II)の少なくとも2単位および式(III)の単位から成る。
Rは、脂肪族の炭素−炭素−多重結合を含まない、1から18個の炭素原子を有する一価の炭化水素基が好ましい。
炭化水素基Rの例は、アルキル基、例えばメチル基、エチル基、n−プロピル基、イソプロピル基、1−n−ブチル基、2−n−ブチル基、イソブチル基、tert−ブチル基、n−ペンチル基、イソペンチル基、ネオペンチル基、tert−ペンチル基、ヘキシル基、例えばn−ヘキシル基、ヘプチル基、例えばn−ヘプチル基、オクチル基、例えばn−オクチル基およびイソオクチル基、例えば2,2,4−トリメチルペンチル基、ノニル基、例えばn−ノニル基、デシル基、例えばn−デシル基、ドデシル基、例えばn−ドデシル基、およびオクタデシル基、例えばn−オクタデシル基;シクロアルキル基、例えばシクロペンチル基、シクロヘキシル基、シクロヘプチル基およびメチルシクロヘキシル基;アリール基、例えばフェニル基、ナフチル基、アントリル基およびフェナントリル基;アルカリール基、例えばo−トリル基、m−トリル基、p−トリル基、キシリル基およびエチルフェニル基;およびアラルキル基、例えばベンジル基、α−フェニルエチル基およびβ−フェニルエチル基である。
炭化水素基Rは、エーテル基またはポリエーテル基を含んでもよい。
Rの好ましい例は、メチル基、エチル基およびフェニル基である。
基Rの例は、メチル基、エチル基およびフェニル基、ビニル基、アリル基および3−ブテニル基であり、メチル基およびビニル基が好ましい例である。
は、1から18個の炭素原子を有する炭化水素基が好ましい。
炭化水素基Rの例は、全面的に炭化水素基Rに関して適用される。
基Rの好ましい例はメチル基、エチル基およびフェニル基である。
基Rの例は、水素原子およびアルキル基、例えばメチル基、エチル基、n−プロピル基、イソプロピル基およびn−ブチル基である。
基Rは、水素原子またはメチル基またはエチル基が好ましい。
基Rの例は、水素原子およびアルキル基、例えばメチル基、エチル基、n−プロピル基、イソプロピル基およびn−ブチル基、およびさらにイソトリデシル基、n−オクチル基、ステアリル基、4−エチルヘキサデシル基、2−オクチル−1−ドデシル基、またはエイコサニル基である。
基Rは、水素原子またはC−C25アルキル基、例えばメチル基、エチル基、または2−オクチル−1−ドデシル基が好ましい。
基Rの好ましい例は、メチル基、エチル基およびフェニル基、およびヒドロキシ基、メトキシ基、エトキシ基および2−オクチル−1−ドデシルオキシ基である。
が基ORを表す式(Va)のようなポリオルガノシロキサンは、例えば、シラノール末端ポリジメチルシロキサンと脂肪族アルコール、例えばイソトリデシルアルコール、n−オクタノール、ステアリルアルコール、4−エチルヘキサデカノール、2−オクチル−1−ドデカノールまたはエイコサノールとのアルカリ触媒縮合によって手に入れられる。
本発明のオルガノポリシロキサン(1)に関連して、式(II)の好ましい単位は、式RSiO1/2のうちの1つであり、式(III)の好ましい単位は式RSiO[式中、Rはメチル基が好ましく、Rはメチル基またはビニル基が好ましい。]の単位である。
したがって、式(II)の1単位の好ましい例は、トリメチルシロキサン単位およびさらにビニルジメチルシロキサン単位である。式(III)の単位の好ましい例は、ジメチルシロキサン単位である。
構造単位(I)の中のYの例は、メチレン基およびメチン基、1,1−エタンジイル基および1,2−エタンジイル基、1,4−ブタンジイル基および1,3−ブタンジイル基である。
Yが少なくとも2個のC原子を含んでいる場合、この基は不飽和であってもよい。この例は、式−CH=CH−(cisまたはtrans)、−C(=CH)−および−C≡C−の基である。
Yは、好ましくは1から12個のC原子を有する二価の有機基であり、さらに好ましくは1から12個のC原子を有する二価の炭化水素基であり、非常に好ましくは2個のC原子を有する。特に好ましい基の例は、式−CHCH−、−CH(CH)−、−CH=CH−、−C(=CH)−、および−C≡C−である。
本発明のオルガノポリシロキサン(1)の粘度は、いずれの場合も25℃および101425kPaで、好ましくは少なくとも50mPa・s、より好ましくは少なくとも500mPa・sであり、10000mPa・s以下、より好ましくは5000mPa・s以下である。
オルガノポリシロキサン(1)は、WO2007/023084A2の、特に4ページの16行目から6ページの6行目(参照により、本明細書に組み込む。)に記載されており、さらにEP2072591B1の、特に3ページの53行目から4ページの22行目(参照により、本明細書に組み込む。)に記載されている。
本発明の化合物(1)を調製する好ましい方法は、一般式の化合物
RSi−Y−SiRX(VI)
の加水分解である
[式中、Xは、加水分解基であり、R、およびYは、上で記載された意味を有する。]。
Xは、好ましくは、ハロゲン、酸およびアルコキシ基であり、より好ましくは、Xは、塩素、アセテート基、ホルメート基、メトキシ基またはエトキシ基である。
特に好ましいのは、一般式(VI)の化合物と一般式
SiX4−d(VII)
のシランを共加水分解する方法である
[式中、Xは、加水分解基であり、
は基RであるまたはRであり、
dは、1、2または3であり、好ましくは2または3であり、より好ましくは、3である。]。
シラン(VII)としての使用に好ましいのは、式RSiXのシランである
[式中、R、RおよびXは、それらに関して上で記載された意味を有す。]。
この方法の好ましい態様は、2段階でオルガノポリシロキサン(1)を調製することである:化合物(VI)および(VII)を共加水分解して濃縮物を調製した後に、構造単位(I)を含んでいないオルガノポリシロキサンを有するこの濃縮物を平衡化する。この平衡において使用されるオルガノポリシロキサンは、末端トリオルガノシロキシ基を有する直鎖のオルガノポリシロキサン、末端ヒドロキシ基を有する直鎖のオルガノポリシロキサン、環状オルガノポリシロキサン、およびジオルガノシロキサン単位およびモノオルガノシロキサン単位から成るコポリマーから成る群から選択されるオルガノポリシロキサンであってもよい。末端トリオルガノポリシロキシ基を有する直鎖のオルガノポリシロキサンを使用することが好ましい。その好ましい例は、ビニルジメチルシロキサン単位およびジメチルシロキサン単位のコポリマー、およびトリメチルシロキサン単位およびジメチルシロキサン単位のコポリマーであり、特に好ましいのは、トリメチルシロキサン単位およびジメチルシロキサン単位のコポリマーである。
この平衡は、オルガノポリシロキサン(1)において、基Rの所望の濃度および、その濃度ゆえの粘度をもたらす。
1種類のオルガノポリシロキサン(1)を使用することが可能であり、または少なくとも2種類のオルガノポリシロキサン(1)の混合物を使用することが可能である。
本発明の消泡剤調合物中で使用される充填剤(2)のBET表面積は20から1000m/gが好ましい。充填剤(2)の粒径は、10μm未満であり、凝集体サイズは100μm未満である。
充填剤(2)の例は、二酸化ケイ素(シリカ)、二酸化チタン、酸化アルミニウム、金属セッケン、微細に粉砕された石英、PTFE粉末、脂肪酸アミド、例えばエチレンビスステアルアミド、および微細に分割された疎水性ポリウレタンである。
使用するのが好ましい充填剤(2)は、20から1000m/gのBET表面積を有する、二酸化ケイ素(シリカ)、二酸化チタンまたは酸化アルミニウムである。これらの充填剤の粒径は、10μm未満であり、凝集体サイズは100μm未満である。
好ましい充填剤(2)は、シリカであり、より詳細には50から800m/gのBET表面積を有するシリカである。これらのシリカは、ヒュームドシリカまたは沈降シリカでもよい。使用される充填剤(2)は、前処理されたシリカ(すなわち疎水性シリカ)だけでなく親水性シリカでもよい。本発明により使用することができる市販の疎水性シリカの例は、HDK(登録商標)H2000、ヘキサメチルジシラザンで処理されたBET表面積140m/gのヒュームドシリカ、(ドイツのWacker−Chemie GmbHにより市販されている。)、およびポリジメチルシロキサンで処理された、BET表面積90m/gの沈降シリカ(ドイツのDegussa AGにより、「Sipernat D10」の商品名で市販されている。)である。
疎水性シリカが消泡剤調合物の所望する効用に対して有利である場合には、親水性シリカをin situで疎水化することができる。シリカの疎水化方法は多くのものが公知である。親水性シリカのin situ疎水化は、例えば、成分(1)または(4)の中に分散された、または成分(1)、(3)、および場合によって(4)、および場合によって(5)の混合物中に分散された、シリカを100から200℃の温度に数時間加熱することにより行うことができる。この反応は、触媒、例えばKOH、および疎水化剤、例えば短鎖OH末端ポリジメチルシロキサン、シランまたはシラザンの添加により促進することができる。
本発明の消泡剤調合物中で使用される成分(3)は、好ましくは式(IV)の単位から構成されるシリコーン樹脂を含み、樹脂中のこの単位の30%未満で、好ましくは5%未満に関して、e+fの合計が2である。
式(IV)の単位から構成されるオルガノポリシロキサン樹脂は、
SiO(Q単位)および
SiO1/2(M単位)
の式の単位から構成されるMQ樹脂、
[式中、Rは、上でこれに関して記載された意味を有する。]が好ましい。
この場合は、M単位とQ単位とのモル比は、好ましくは0.5から2.0までの範囲の中にあり、さらに好ましくは0.6から1.0までの範囲の中にある。M単位とQ単位に加えて、MQ樹脂は、場合によって、少量のRSiO3/2(T)単位またはR SiO2/2(D)単位も、すべてのシロキサン単位の合計に対して、好ましくは0.01から20モル%、より好ましくは0.01から5モル%の量で含んでいてもよい。これらのオルガノポリシロキサンは、最大10重量%の、遊離した、Si結合したヒドロキシ基またはアルコキシ基、例えばメトキシ基またはエトキシ基をさらに含んでいてもよい。
これらのオルガノポリシロキサン樹脂(3)は、25℃および101425kPaで、好ましくは1000mPa・s超の粘度を有するまたは固体である。これらの樹脂についてゲル透過クロマトグラフィー(ポリスチレン標準に対して)によって測定された重量平均分子量は、好ましくは200から200000g/molであり、より詳細には、1000から20000g/molである。
本発明の消泡剤調合物の中で場合によって使用されるポリオルガノシロキサン(4)の例は、いずれの場合も25℃および101425kPaで、10から1000000mPa・sの粘度を有する式(Va)のポリジメチルシロキサンおよび2から15mPa・sの粘度を有する式(Vb)の環状ポリジメチルシロキサンである。
式(V)の中で示されなかったが、これらのポリオルガノシロキサン(4)は、すべてのシロキサン単位の合計に対して、他のシロキサン単位、例えばRSiO3/2(T)単位またはSiO(Q)単位(式中、Rは、上でこれに関して記載された意味を有する。)を、0から1モル%含むことができ、好ましくは0から0.02モル%含むことができる。
本発明の消泡剤調合物では、水不溶性の有機化合物(5)が使用されてもよい。
「水不溶性の」という用語は、本発明の意味において、25℃で101425kPaの圧力で、3重量%以下の水中での溶解度を示すことを意図したものである。
場合によって使用される成分(5)は、周囲大気の圧力、すなわち、900から1100hPaにおける沸点が100℃超の水不溶性の有機化合物、より詳細には、鉱油、天然油、イソパラフィン、ポリイソブチレン、オキソ法アルコール合成からの残留物、低分子量合成カルボン酸のエステル、例えばペンタン−1,3−ジオールジイソブチレート、脂肪酸エステル、例えばステアリン酸オクチル、パルミチン酸ドデシル、またはミリスチン酸イソプロピル、脂肪族アルコール、低分子量アルコールのエーテル、フタル酸エステル、リン酸エステルおよびロウから選択される水不溶性の有機化合物を含むことが好ましい。
本発明の消泡剤調合物において、ポリエーテル変性ポリシロキサン(6)を使用することができ、ポリエーテル変性ポリシロキサンは直鎖であってもよくまたは分岐していてもよく、少なくとも1個のポリエーテル基を有する。これらの種類のポリエーテル変性ポリシロキサンは公知であり、例えばEP1076073A1に記載されており、特に2ページの35行目から、4ページの46行目(参照により、本明細書に組み込む。)に記載されている。
アルカリ触媒(7)の例は、アルカリ金属およびアルカリ土類金属の水酸化物、例えばNaOH、KOH、CsOH、LiOHおよびCa(OH)である。酸性触媒(7)の例は、塩酸、硫酸および塩化窒化リンである。
(7)と成分(1)から(6)との反応生成物は、例えば好ましくは充填剤(2)としてシリカと、アルカリ金属水酸化物、例えばケイ酸カリウムまたはケイ酸ナトリウムとの生成物を含む。
触媒の計量は、典型的な有機溶媒、例えばアルコール(例えば、メタノール、エタノール、イソプロパノール)またはエステル(例えば、酢酸エチル)の中で行ってよい。
本発明の消泡剤調合物の中で使用される成分(2)から(7)は、いずれの場合も、そのような成分のうちの1種類またはほかにそれぞれの成分の少なくとも2種類の混合物であってよい。
本発明の消泡剤調合物の粘度は、いずれの場合も25℃および101425kPaで、好ましくは、100から2000000mPa・sであり、より好ましくは10000から80000mPa・sである。
好ましい調合物は、振幅1%および角振動数100Hzで振動粘度測定(DIN 53019−1および引用された基準に対応して)で測定された損失係数(貯蔵弾性率に対する損失弾性率の比率)が、10未満の、より詳細には5未満の調合物である。
本発明の組成物は、公知の方法に従って、例えばコロイドミル、溶解機またはローター−ステーター式ホモジナイザー中での高剪断力の適用下で、すべての成分を混合することによって調製されてもよい。この場合、混合操作は、例えば高度に分散された充填剤中に存在する空気の混入を防ぐために減圧下で行なわれてもよい。これに次いで必要であればin situで充填剤の疎水化を実施してもよい。まず、成分(1)を導入し、場合によっては熱を利用し、次いで成分(2)、(3)、場合によって(4)、および場合によって(5)、および場合によって(6)、および場合によって(7)を順次添加することもできる。
好ましい一実施形態において、成分(3)が、成分(4)中の溶液として、または成分(4)の部分の中の溶液として、または成分(5)中の溶液として、または成分(5)の部分の中の溶液として溶解された形態で添加される。
本発明は、さらに
本発明の消泡剤調合物、
乳化剤、および

を含むエマルジョンを提供する。
本発明の消泡剤調合物がエマルジョンである場合、使用される乳化剤は、シリコンエマルジョンの調製のために、すべて当業者に公知の乳化剤であり、例えばアニオン性乳化剤、カチオン性乳化剤、または非イオン性乳化剤である。好ましくは乳化剤混合物が使用され、その際、少なくとも1つの非イオン性乳化剤、例えばソルビタン脂肪酸エステル、エトキシル化ソルビタン脂肪酸エステル、エトキシル化脂肪酸、10から20個の炭素原子を有するエトキシル化された直鎖のアルコールまたは分岐したアルコールおよび/またはグリセロールエステルが含有されているべきである。さらに増粘剤として公知の化合物、例えばポリアクリル酸、ポリアクリレート、セルロースエーテル、例えばカルボキシメチルセルロースおよびヒドロキシエチルセルロース、ポリウレタン、天然増粘剤、例えばキサンタンガムを添加することは可能であり、防腐剤および当業者に知られていた他の慣習的な添加物を添加することも可能である。
本発明のエマルジョンの連続相には水が好ましい。しかしながら、さらに、エマルジョンの形で本発明の消泡剤調合物を製造することも可能であり、連続相は成分(1)、(2)および(3)、および場合によって(4)、および場合によって(6)、および場合によって(7)、または成分(5)によって形成される。
これらはさらに複合エマルジョンであってもよい。
シリコーンエマルジョンを調製する方法は公知である。通常、これらは、すべての成分を簡単に撹拌し、場合によって次いでジェット分散機、ローター−ステーター式ホモジナイザー、コロイドミルまたは高圧ホモジナイザーを使用して均質化することによって製造される。
本発明の組成物がエマルジョンを含む場合、
5から50重量%の、成分(1)から(3)および場合によって(4)および場合によって(5)および場合によって(6)および場合によって(7)を含む本発明の消泡剤調合物、
1から20重量%の、乳化剤および場合によって増粘剤、および
30から94重量%の水
を含む水中油型エマルジョンが好ましい。
本発明の組成物は自由流動粉末として調合されてもよい。これらの粉末は、例えば粉末の洗濯洗剤への適用に関連して、好ましい。これらの粉末の製造は、成分(1)から(3)、および場合によって(4)、および場合によって(5)、および場合によって(6)、および場合によって(7)を含む本発明の消泡剤調合物から出発して、当業者に知られている方法、例えば噴霧乾燥または凝集造粒により、および当業者に知られている添加物を用いて遂行される。
本発明は、本発明の消泡剤調合物および担体材料を含む粉末をさらに提供する。
本発明の粉末は、2から20重量%の、成分(1)から(3)、および場合によって(4)、および場合によって(5)、および場合によって(6)、および場合によって(7)を含む本発明の消泡剤調合物を含むことが好ましい。使用される担体は、例えばゼオライト、硫酸ナトリウム、重炭酸ナトリウム、炭酸ナトリウム、セルロース誘導体、尿素(誘導体)および糖類であってよい。本発明の粉末は、担体材料を80から98重量%含む。例えばEP−A887097とEP−A1060778に記載されているように、本発明の粉末のさらなる成分は、例えば、ロウまたは有機ポリマーであってよい。
本発明の消泡剤調合物またはエマルジョンの形もしくは粉末の形での本発明の消泡剤調合物を含む、洗剤と洗浄組成物が、さらに、本発明によって提供される。
これまで有機ケイ素化合物をベースとする消泡剤調合物を使用することが可能だったところならどこでも、本発明の消泡剤調合物は使用することができる。
さらに、本発明の消泡剤調合物またはそのエマルジョンもしくは粉末を、媒体と混合することによって、消泡するおよび/または媒体の起泡を防止する方法が提供される。
以下の実施例において、部および百分率のすべての表示は、特記しない限り、重量に関する。特記しない限り、以下の実施例は、周囲大気の圧力、すなわち、約1000hPaで実施され、室温、すなわち、約20℃で実施され、または反応物が室温で、さらに加熱することなくもしくはさらに冷却することなく組み合わされる場合にもたらされる温度で実施される。
実施例において言及されたすべての粘度値は、温度25℃および圧力101425kPaに基づくことが意図されている。粘度値は、DIN EN ISO 3219:1994(液体中のポリマー/樹脂、乳化状態、または分散状態)、およびDIN53019(回転式粘度計を用いる粘度と流動曲線の測定)に従って、アントンパール(Anton Paar)の平板/円錐システムを備えたMCR301の空気貯蔵式の回転式レオメーターで測定される。
損失係数は、ISO6721−10に従って振幅1%および角振動数100Hzで、測定される。
実施例1a−1e:
本発明による消泡剤調合物中で使用されるオルガノポリシロキサン(1)の調製:
i)構造単位(I)および(II)を含む縮合物A1
ビニルジメチルクロロシラン270gを、ハイドロジェンメチルジクロロシランとビニルメチルジクロロシランとの1:1付加物96gと均一に混合する。この混合物は、氷冷下における5%濃度のHCl溶液750mlの滴下によって共加水分解される。相分離後、得られたオリゴマーは、水と2%濃度の重炭酸塩溶液とで2回ずつ洗浄される。実質的に中性のオイルから、3mbarおよび130℃で揮発性成分が除去される。オリゴマーの残留物としてのジビニルテトラメチルジシロキサン144gの他に、14.2mm/s(25℃)の粘度を有する107gのクロロシランの共加水分解物A1が得られる。
ii)構造単位(I)および(II)を含む縮合物A2
トリメチルクロロシラン130.2gを、ハイドロジェンメチルジクロロシランとビニルメチルジクロロシランとの1:1付加物63gと均一に混合する。この混合物は、氷冷下における5%濃度のHCl溶液44mlおよび水440mlの相次ぐ滴下によって共加水分解される。室温において1時間の反応時間後に、相分離が起こる。得られたオリゴマーは、水と2%濃度の重炭酸塩溶液とで2回ずつ洗浄される。実質的に中性のオイルから、3mbarおよび130℃で揮発性成分が除去される。オリゴマーの残留物としてのヘキサメチルジシロキサン57gの他に、52gのクロロシランの共加水分解物A2が得られる。
iii)縮合物A1またはA2と直鎖ポリジメチルシロキサンとの平衡化:
表1に示した量および粘度を有する直鎖のトリメチルシリル末端ポリジメチルシロキサンは、表1に示した量の縮合物A1またはA2と共に導入され、混合物は、均一にされて、120℃まで加熱される。塩化リンニトリル200ppm(1.5倍量の酢酸エチル中に溶解)の添加後に、120℃で平衡化が起きて、ついには粘度が一定になる。一定の粘度に到達すると、堆積物は1%のMgOで非活性化され、ろ過され、120℃で減圧下に揮発性成分が除去される。これにより、表1に示した粘度を有する本発明によるオルガノポリシロキサン(1a)から(1e)が得られる。
Figure 0005922305
比較ポリマー(C1f):
EP434060B2(本発明によらない;比較試験C2)に従って構造単位O2/2RSi−Y−SiR1/2によって架橋したオルガノポリシロキサン(C1f)の調製:
500mPa・sの粘度を有する直鎖ビニルジメチルシリル末端ポリジメチルシロキサン99.20%は、式(HC)Si−O−[Si(CH)H−O]−[Si(CH−O]−Si(CH(式中、y=5およびz=3)のSi−H−官能化ポリシロキサン0.75%と共に導入され、白金触媒0.05%と混合され、80℃で60分間、加熱される。これにより、O2/2RSi−Y−SiR1/2単位によって架橋され、6000mPa・sの粘度を有するオルガノポリシロキサン(C1f)を与える。
実施例2a−2gおよび比較試験V1およびV2:
本発明によるオルガノポリシロキサン(1)を含む本発明による消泡剤調合物2a−2gの製造、および本発明によらない消泡剤調合物V1およびV2の製造:
消泡剤調合物を製造するために、表2に記載された物質は、溶解機を使用して、(メタノール中の20%濃度溶液として)1500ppmのKOHの存在下に150℃で4時間加熱されて混合され;冷却後、溶解機で再び均質化された。
Figure 0005922305
使用物質:
B1:トリメチルシロキサン基で末端停止され、0.008m/sの粘度を有するポリジメチルシロキサン
B2:トリメチルシロキサン基で末端停止され、0.0001m/sの粘度を有するポリジメチルシロキサン
C1:BET表面積300m/gの親水性のヒュームドシリカ(ドイツのWacker Chemie AGにより登録名HDK(登録商標)T30で市販されている。)
D1:室温において固体であり、40mol%のCHSiO1/2単位,50mol%のSiO4/2単位,8mol%のCOSiO3/2単位および2mol%のHOSiO3/2単位から成り(29Si−NMRおよびIR分析による)、および重量平均モル質量が7900g/mol(ポリスチレン標準に対して)であるシリコーン樹脂
E1:沸点範囲が235−270℃の炭化水素混合物
E2:構造が(HC)Si−[Si(CHO]−[GSi(CH)O)−Si(CH[式中、G=(CH−(O−CHCH−(O−CH(CH)−CH−OHであり、u、v、wおよびxは、ポリマーの粘度が1100mPa・sであり、曇点(DIN EN 1890による)が25℃であるように選ばれる。]であるポリエーテル変性シリコーンコポリマー
本発明による消泡剤調合物2a−2g、および本発明によらない比較の調合物V1およびV2の消泡剤効果についての試験:
得られた本発明による消泡剤調合物および本発明によらない消泡剤調合物は、黒液における試験によってテストされた。これらの試験の結果は、表3−5に要約される。
より有効な試験については、混合物は、3mm/sの粘度および100℃超の引火点を有する脂肪族炭化水素の混合物60部と、表2に示す消泡剤調合物40部とから、実験室用の溶解機を用いて1000min−1で調製された。
黒液における試験:
化学パルププロセスからの400mlの黒色廃液は、サーモスタットで80℃に温度調節された1000mlのポンプ循環装置において、1.5l/分のポンプ循環速度でポンピングされる。泡レベルが75mmの高さに達するとすぐに、消泡剤は計量供給され、泡の崩壊時間、および消泡剤の添加および泡の崩壊開始後に達成される最も低い泡のレベルが記録される。泡の崩壊時間t1が短ければ短いほど、および、泡のレベルh1が低ければ低いほど、消泡剤の迅速な作用がより良好となる。その後、消泡剤の長時間作用が確認され、それは、最も低い泡のレベルから元の泡のレベル(75mm)になるために必要とされる時間t2で表される。
Figure 0005922305
堅木の黒色廃液の消泡のこの試験において本発明による実施例は、比較調合物V1と比較して、先行技術に従って製造された調合物より、与えられた泡の高さに対する泡の崩壊時間が短く、さらにより良好な長時間作用結果を有している。
この非常に良好な消泡剤作用は、本発明によるオルガノポリシロキサン1cが、消泡剤調合物の比較的小部分のみを占める実施例2bだけでなく、本発明によるオルガノポリシロキサン1cが消泡剤調合物の大部分を占める実施例2cにも見いだされる。
Figure 0005922305
本発明による実施例は、軟木の黒色廃液の消泡においても同様に高度に効率的なことを示している。このことは本発明による実施例2aおよび2dにおいて明らかにするが、実施例では、同一の泡の高さに対する泡の崩壊時間だけでなく長時間作用でも比較調合物V2より優れていることを示している。
Figure 0005922305
軟木からのこの黒色廃液においてもまた、消泡が非常に効率的であることが明白である。
本発明による実施例2e−2gは、特に長時間作用において比較調合物V2よりも著しく優れている。

Claims (14)

  1. (1)1分子当たり一般式
    2/2RSi−Y−SiRO2/2(I)
    の少なくとも1構造単位
    および一般式
    SiO(3−b)/2(II)
    の少なくとも2単位
    および一般式
    SiO(4−c)/2(III)、
    の単位を含むオルガノポリシロキサン
    [式中、
    bは0、1または2であり、好ましくは、1または2であり、より好ましくは、2であり、
    cは、1または2であり、好ましくは2であり、
    Rは、同一であってもよくまたは異なっていてもよく、1から30個のC原子を有する一価のSiC結合した有機基であり、好ましくは脂肪族の炭素−炭素−多重結合を含まず、互いに離れている1個以上のO原子を含む1から18個のC原子を有する一価の炭化水素基であり、
    はRと同一であるまたは2から4個のC原子を有するアルケニル基であり、
    Yは1から30個のC原子を有する二価の有機基であり、好ましくは1から12個のC原子を有する二価の炭化水素基である。]であり、
    (2)充填剤、
    (3)式
    (RO)SiO(4−e−f)/2(IV)
    の単位から構成されるオルガノポリシロキサン樹脂
    [式中、
    は、同一であってもよくまたは異なっていてもよく、水素原子であるまたは1から30個のC原子を有する一価の、場合によって置換されているSiC結合した炭化水素基であり、好ましくは1から18個のC原子を有する一価の炭化水素基であり、
    は、同一であってもよくまたは異なっていてもよく、水素原子であるまたは1から4個のC原子を有する一価の、場合によって置換されている炭化水素基であり、
    eは、0、1、2、または3であり、
    fは、0、1、2、または3であり、
    ただし、e+fの合計は、3以下であり、オルガノポリシロキサン樹脂中の式(IV)の全単位の50%未満に関して、e+fの合計は2である。]、
    場合によって
    (4)一般式
    SiO(SiRO)SiR(Va)または
    Figure 0005922305
    のポリオルガノシロキサン
    [式中、
    Rは、同一であってもよくまたは異なっていてもよく、上でこれに関して記載された意味を有し、
    は、同一であってもよくまたは異なっていてもよく、RであってもよくまたはOR(式中、Rは水素原子であるまたは1から25個のC原子を有する一価の、場合によって置換されている炭化水素基である。)であってもよく、
    mは整数であり、好ましくは、式(Va)のポリオルガノシロキサンの粘度が25℃および101425kPaで10から1000000mPa・sとなるように、mは選択され、
    nは整数であり、好ましくは、式(Vb)のポリオルガノシロキサンの粘度が25℃および101425kPaで2から15mPa・sとなるように、nは選択され、
    ただし、ポリオルガノシロキサンが、少量の分岐も含んでもよく、好ましくはT単位(RSiO3/2)およびQ単位(SiO)も含んでもよい。]であり、
    場合によって
    (5)水不溶性の有機化合物、
    場合によって
    (6)直鎖であってもよくまたは分岐していてもよく、少なくとも1個のポリエーテル基を含むポリエーテル変性ポリシロキサン、
    場合によって
    (7)アルカリ触媒または酸触媒またはこれらと成分(1)から(6)との反応生成物、
    を含む消泡剤調合物。
  2. (1)100重量部のオルガノポリシロキサン(1)、
    (2)少なくとも0.1重量部以上100重量部以下の充填剤、
    (3)少なくとも0.1重量部以上50重量部以下の、式(IV)の単位から構成されるオルガノポリシロキサン、
    (4)900重量部以下の、一般式(Va)または(Vb)のポリオルガノシロキサン、
    (5)900重量部以下の、水不溶性有機化合物、
    (6)200重量部以下の、直鎖であってもよくまたは分岐していてもよく、少なくとも1個のポリエーテル基を有するポリエーテル変性ポリシロキサン、
    (7)5重量部以下の、アルカリ触媒または酸触媒またはこれらと成分(1)から(6)との反応生成物、
    を含む、請求項1に記載の消泡剤調合物。
  3. Yが、式−CHCH−の基であることを特徴とする、請求項1または2に記載の消泡剤調合物。
  4. が、メチル基またはビニル基であることを特徴とする、請求項1、2または3に記載の消泡剤調合物。
  5. 使用される充填剤(2)が、シリカを含むことを特徴とする、請求項1から4のいずれかに記載の消泡剤調合物。
  6. 使用されるオルガノポリシロキサン樹脂(3)が、式の単位
    SiO(Q単位)および
    SiO1/2(M単位)
    から構成されるMQ樹脂
    [式中、Rは、上でこれに関して記載された意味を有し、M単位とQ単位とのモル比は、0.5から2.0までの範囲の中にあり、MQ樹脂は、M単位とQ単位に加えて、少量のRSiO3/2(T)単位またはR SiO2/2(D)単位も、すべてのシロキサン単位の合計に対して、好ましくは0.01から20モル%の量で含んでいてもよく、MQ樹脂は、最大10重量%の、遊離した、Si結合したヒドロキシ基またはアルコキシ基を含んでいてもよい。]を含むことを特徴とする、請求項1から5のいずれかに記載の消泡剤調合物。
  7. 式(Va)の使用されるポリオルガノシロキサン(4)が、ジメチルポリシロキサンを含むことを特徴とする、請求項1から6のいずれかに記載の消泡剤調合物。
  8. 使用されるポリオルガノシロキサン(4)が、Rが基OR(式中、RはC−C25アルキル基である。)である一般式(Va)のジメチルポリシロキサンを含むことを特徴とする、請求項1から6のいずれかに記載の消泡剤調合物。
  9. 使用される水不溶性の有機化合物(5)が、900から1100hPaにおける沸点が100℃超である水不溶性の有機化合物、より詳細には鉱油、天然油、イソパラフィン、ポリイソブチレン、オキソ法アルコール合成からの残留物、低分子量合成カルボン酸のエステル、例えばペンタン−1,3−ジオールジイソブチレート、脂肪酸エステル、例えばステアリン酸オクチル、パルミチン酸ドデシルまたはミリスチン酸イソプロピル、脂肪族アルコール、低分子量アルコールのエーテル、フタル酸エステル、リン酸エステルおよびロウから選択される水不溶性の有機化合物を含むことを特徴とする、請求項1から8のいずれかに記載の消泡剤調合物。
  10. 請求項1から9のいずれかに記載の消泡剤調合物、
    乳化剤、および

    を含む消泡剤調合物のエマルジョン。
  11. 請求項1から9のいずれかに記載の消泡剤調合物、および担体材料を含む粉末。
  12. 請求項1から9のいずれかに記載の消泡剤調合物、または請求項10に記載のそのエマルジョン、または請求項11に記載のその粉末を含む、洗剤または洗浄組成物。
  13. 請求項1から9のいずれかに記載の消泡剤調合物または請求項10に記載のそのエマルジョンまたは請求項11に記載のその粉末と、媒体とを混合することによる、消泡するおよび/または媒体の起泡を防止する方法。
  14. 化学パルプ製造の際に生じる水性媒体を用いることを特徴とする、請求項13に記載の方法。
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