JP6251382B2 - バイオディーゼル系エマルジョン脱泡剤及びその製造方法 - Google Patents
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Description
(i)0.2〜6重量部の乳化剤を30〜60重量部のバイオディーゼルに添加し、混合し、次いで、0.5〜3重量部の疎水性ヒュームドシリカを徐々に添加し、該シリカを分散させるために十分に撹拌して混合物Aを得る工程;
(ii)10〜50重量部の水を5〜30重量部の非イオン性界面活性剤に徐々に添加し、得られる混合物の粘度の変化に応じて調整された攪拌速度で均一になるまで攪拌して混合物Bを得る工程であって、前記非イオン性界面活性剤が50℃未満の曇点を有する工程;次いで、
(iii)混合物Aを混合物Bに徐々に添加し、均一になるまで攪拌して、前記水中油型エマルジョン脱泡剤を得る工程、を備える、方法を提供する。
・ 再生可能な資源のバイオディーゼルが、脱泡剤の油相として使用され、これは、自然環境中で容易に分解することができ、それ故、環境に優しく;並びに有機炭化水素及び他の材料より程度のより高い食品の安全性に関する規制の要件を満たし、かつ安価である。
・ 本発明の方法により調製された水中油型エマルジョン脱泡剤は、良好な脱泡及び消泡性能だけでなく、従来のエマルジョン脱泡剤と比較して優れた安定性を有し、それ故、解乳化することなく長期間保存することができる。
・ 本発明の方法は、操作が簡単で、特定の乳化装置を必要とせず、これは生産投資を減少させる。
バイオディーゼルは、植物油、動物油、廃油、又は微生物油から変換される。バイオディーゼルの原料の主源は、大豆、菜種及びその他の植物油、並びに家畜生産と加工中に生産される動物性脂肪の副産物、及び人工的微細藻類油と廃食用油を含む動物油が挙げられる。
本発明において、乳化剤は、単独で又は混合して用いることができる、非イオン性、アニオン性、又はカチオン性界面活性剤であってもよい。適切な乳化剤又は異なる乳化剤の組み合わせが、本発明における使用のために、当業者によって選択され得る。
疎水性シリカは、有機シラン化合物(疎水性改質剤)と無機シリカの表面処理を介して得られ、かつ、製造プロセスに応じて疎水性ヒュームドシリカ及び沈降シリカとして一般的に分類される。疎水性ヒュームドシリカ粉末は、200〜400℃の高温でシランと親水性のヒュームドシリカ粉末の表面化学処理によって得ることができ、ここで、一般的に使用される化学プロセスは流動床法である。
本発明において、工程(ii)で使用される非イオン性界面活性剤は、低表面張力、界面に渡る急速な広がり性、約50℃又はそれよりも低い曇点を有する。本発明においては、非イオン性界面活性剤は、好ましくは、ポリエチレングリコール脂肪酸エステル、ポリエチレングリコールトール油酸エステル、ポリエーテルポリオール、及び脂肪アルコールポリエーテルから選択される1つ又はそれよりも多くのものである。
本発明では、適切な助剤が、脱泡剤エマルジョンに添加されてもよく、これは、脱泡促進剤、抗菌剤、増粘剤、及びpH調整剤から選択される1つ又はそれよりも多くであってもよく、助剤の総含有量は脱泡剤の総重量に基づいて0.01%〜2%の範囲内である。
水はキャリアだけではなく希釈剤でもあり、これは、脱泡剤が、パルプ又はコーティングシステムでの良好な相溶性を有し、コストを減少させることができ、それにより、良好な経済効果を有するように、脱泡剤の予備分散を容易にすることができる。本発明で用いられる水は、きれいな水の供給源、例えば、水道水からの水であってもよく、水が前処理される必要があるかどうかは、特に厳密に限定されるものではない。
本発明では、脱泡剤エマルジョンは、一般的な攪拌装置、例えば、パドルスターラー又はタービンスターラーが使用され得る間、高速の機械攪拌を用いて室温で調製される。
本発明において、「水中油型エマルジョン」は、油(分散相)を水溶液(連続相)中に分散した、非混和性の二相を有する混合物の総称である。
4〜8μmの液滴サイズ(D0.5)の分散された油相;
100〜1000センチポイズの粘度;
6.5〜8.0のpH値;
脱泡剤エマルジョンの重量の20〜70%の含有量の活性成分、を有する。
脱泡剤エマルジョン中の成分及びその含有量
a) 大豆油(Soybiodiesel(登録商標)B100、National Biodiesel Ltd.製)からの脂肪酸メチルエステル50部
b) Tween60:Span60=1:2(Crodaによって供給されるSpan60及びTween60)の重量比でSpan60及びTween60の混合物としての二つの乳化剤2部
c) 疎水性ヒュームドシリカ(AEROSIL(登録商標)R−812、Evonik Degussa社製)2部
d) ポリエチレングリコール(PEG600)脂肪酸エステル(トール油脂肪酸)(Pegosperse600DOT、LONZA社製)10部
e) 脱イオン水34部
f) アクリル酸−アクリルアミド共重合体(PARAGUM 500、Royal Adhesive社製)1.5部
g) 防腐剤としてソルビン酸カリウム0.5部
a)及びb)を容器Aに添加して攪拌し、次いで、シリカを分散させるのに適した速度で均一になるまでc)を徐々に添加して攪拌した。d)及びe)を容器Bに順に添加し、粘度の変化に応じて調整した速度で撹拌した。二つの容器内の材料をそれぞれ均一になるように攪拌した後、容器B内の材料を容器Aに徐々に添加し、そして最終的にf)及びg)を添加して、本発明の脱泡剤エマルジョンAを得た。
脱泡剤エマルジョン中の成分及びその含有量を次のように変更した。
a) バイオディーゼル(Biodiesel、Zhejiang Oil Chemical Engineering Co., Ltd.製)50部
b) 乳化剤(MOA7、Jiangsu Haian Petroleum Chemical Factory製)としてC13脂肪アルコールポリオキシエチレンエーテル(EO=7)2部
c) 疎水性ヒュームドシリカ(AEROSIL(登録商標)R−812、Evonik Degussa製)2部
d) ポリエチレングリコール(PEG400)脂肪酸エステル(トール油脂肪酸)(PR−475、Nalco製)10部
e) 脱イオン水34部
f) アクリル酸−アクリルアミド共重合体(PARAGUM 500、Royal Adhesive製)2部
g) 防腐剤としてp−ニトロフェノール0.5部
脱泡剤エマルジョン中の成分及びその含有量を次のように変更した。
a) バイオディーゼル(Biodiesel、Zhejiang Oil Chemical Engineering Co., Ltd.から購入)55部
b) 乳化剤(MOA7、Jiangsu Haian Petroleum Chemical Factory)としてC13脂肪アルコールポリオキシエチレンエーテル(EO=7)1部
c) 疎水性ヒュームドシリカ(AEROSIL(登録商標)R−812、Evonik Degussa製)2部
d) ポリエチレングリコール(PEG400)脂肪酸エステル(トール油脂肪酸)(PR−475、Nalco製)6部
e) 脱イオン水34部
f) アクリル酸−アクリルアミド共重合体(PARAGUM 500、Royal Adhesive製)1.5部
g) 防腐剤として安息香酸ナトリウム0.5部
c)を疎水性沈降シリカで置き換えたことを除き、実施例1の成分をそのままにした。
a) 大豆油(Soybiodiesel(登録商標)B100、National Biodiesel Ltd.から購入)からの脂肪酸メチルエステル50部
b) 二つの乳化剤(Tween60:Span60=1:2(Crodaによって供給されるSpan60及びTween60))2部
c) 疎水性沈降シリカ(Sipernat D10、Evonik Degussa社から購入)2部
d) ポリエチレングリコール(PEG600)脂肪酸エステル(トール油脂肪酸)(Pegosperse600DOT、LONZA社製)10部
e) 脱イオン水34部
f) 増粘剤(Selvol 09−523、積水化学社製)1.5部
g) 防腐剤として安息香酸ナトリウム0.5部
実施例1における脱泡剤の成分及びその含有量をそのままにしたが、原料の添加順序を調製過程で変更した。
実施例1〜5及び比較例1〜2のエマルジョンの特性を下記の方法により測定し、これを表1にまとめた。
本発明の脱泡剤エマルジョンは、製紙工場における紙のコーティングのための脱泡/消泡剤として使用することができる。以下の性能評価では、選択された紙のコーティングは、それぞれスチレン−ブタジエンラテックス(SBラテックス)とスチレン−アクリレートラテックス(SAラテックス)である。
本発明の脱泡剤は、製紙工場におけるウェットエンドの脱泡/消泡用に使用され得る。対応する脱泡/消泡性能を以下に評価する。以下、性能評価のための具体的な例を示す。
[項目1]
水中油型エマルジョン脱泡剤の調製方法であって、
(i)0.2〜6重量部の乳化剤を30〜60重量部のバイオディーゼルに添加し、混合し、次いで、0.5〜3重量部の疎水性ヒュームドシリカに徐々に添加し、及び前記シリカを分散させるために十分に攪拌して、混合物Aを得る工程、
(ii)10〜50重量部の水を5〜30重量部の非イオン性界面活性剤に添加し、得られる混合物の粘度の変動にしたがって調製された撹拌速度で均一になるまで撹拌して、混合物Bを得る工程であって、前記非イオン性界面活性剤が、50℃未満の曇点を有する、工程、次いで
(iii)混合物Aを混合物Bに徐々に添加し、均一になるまで攪拌し、前記水中油型エマルジョン脱泡剤を得る工程、を含む、方法。
[項目2]
前記疎水性ヒュームドシリカが、200〜300m 2 /gの範囲の比表面積を有することを特徴とする項目1に記載の方法。
[項目3]
前記乳化剤が、8〜18の親水親油バランス(HLB)値を有する非イオン性界面活性剤であることを特徴とする項目1に記載の方法。
[項目4]
前記乳化剤が、10〜13のHLB値を有することを特徴とする項目3に記載の方法。
[項目5]
前記乳化剤が、脂肪アルコール−ポリオキシエチレンエーテル、アルキルフェニルポリオキシエチレンエーテル、エトキシル化脂肪酸アミド、ソルビタン脂肪酸エステル、及びエトキシル化ソルビトール脂肪酸エステルから選ばれる、1種又は2種若しくはそれよりも多くの組み合わせであることを特徴とする項目3又は4に記載の方法。
[項目6]
前記乳化剤が、ソルビタン脂肪酸エステル及びエトキシル化ソルビトール脂肪酸エステルの混合物であることを特徴とする項目5に記載の方法。
[項目7]
前記乳化剤が、ソルビタンモノオレエート及びソルビタンモノオレエートポリオキシエチレンエーテルの混合物であることを特徴とする項目6に記載の方法。
[項目8]
前記非イオン性界面活性剤が、ポリエチレングリコール脂肪酸エステル、ポリエチレングリコールトール油酸エステル、ポリエーテルポリオール、及び脂肪アルコールポリエーテルから選択されることを特徴とする項目1に記載の方法。
[項目9]
前記ポリエチレングリコール脂肪酸エステルが、ポリエチレングリコール(400)脂肪酸エステル若しくはポリエチレングリコール(600)脂肪酸エステル、又はこれらの組み合わせであることを特徴とする項目8に記載の方法。
[項目10]
前記ポリエチレングリコール脂肪酸エステルが、ジ−若しくはモノ−エステル構造体を有し、又はそれらの混合物であることを特徴とする項目9に記載の方法。
[項目11]
前記ポリエチレングリコール脂肪酸エステルにおいて、脂肪酸が12〜18個の炭素原子を有する飽和又は不飽和の脂肪酸であることを特徴とする項目9又は10に記載の方法。
[項目12]
前記ポリエチレングリコールトール油酸エステルが、ポリエチレングリコール(400)トール油酸エステル、ポリエチレングリコール(600)トール油酸エステル、又はそれらの組み合わせであることを特徴とする項目8に記載の方法。
[項目13]
前記ポリエーテルポリオールが、開始剤としての多価化合物で調製されたエチレンオキシド−プロピレンオキシドポリマーであり、エチレンオキシドの添加量が、ポリエーテルポリオールの総重量の10〜40%を占めていることを特徴とする項目8に記載の方法。
[項目14]
前記脂肪アルコールポリエーテルが、エチレンオキシド又はエチレンオキシド及びプロピレンオキシドの混合物と10〜16個の炭素原子を有する直鎖状又は分枝状の脂肪アルコールとの付加生成物であることを特徴とする項目8に記載の方法。
[項目15]
前記バイオディーゼルが、脂肪酸メチルエステル、脂肪酸エチルエステル、又はその両方を含有する混合物であり、活性成分の含有量が90%又はそれよりも多いことを特徴とする項目1に記載の方法。
[項目16]
前記バイオディーゼルが100℃又はそれよりも高い引火点を有することを特徴とする項目15に記載の方法。
[項目17]
助剤が、前記工程(III)が完了する前に任意に添加され、前記助剤は、脱泡促進剤、抗菌剤、増粘剤、及びpH調整剤の1つ又はそれよりも多くを含み、助剤の総含有量は、脱泡剤の総重量に基づいて0.01%〜2%の範囲内であることを特徴とする項目1に記載の方法。
[項目18]
前記脱泡促進剤が、ポリエーテル変性ポリジメチルシロキサン、ポリエーテルポリオール、又は短鎖脂肪アルコールから選択される1つ又はそれよりも多くであり、前記ポリエーテル変性ポリジメチルシロキサンが、20℃から50℃の範囲の曇点、及び3400センチポイズ又はそれよりも低い粘度を有し;前記ポリエーテルポリオールが、開始剤としての多価化合物を用いて調製されたエチレンオキシド−プロピレンオキシドポリマーであり;前記短鎖脂肪アルコールが、8〜16個の炭素原子を有する直鎖状又は分枝状の脂肪アルコールであることを特徴とする項目17に記載の方法。
[項目19]
前記抗菌剤が、防腐剤及び殺菌剤を含み、防腐剤は、2−ヒドロキシビフェニル、ソルビン酸及びその塩、安息香酸及びその塩、ベンズアルデヒド、p−ヒドロキシベンズアルデヒド、p−ニトロフェノール、p−ヒドロキシ安息香酸及びそのエステル化合物から選択される1つ又はそれよりも多くであり、殺菌剤は、第四級アンモニウム塩型殺菌剤、塩化型殺菌剤、過酸化物型殺菌剤、アゾリン型殺菌剤、及びアルデヒド系殺菌剤から選択される1つ又はそれよりも多くであることを特徴とする項目17に記載の方法。
[項目20]
前記増粘剤が、無機増粘剤、セルロースエーテル型増粘剤、天然ポリマー型増粘剤、及び合成ポリマー型増粘剤から選択されることを特徴とする項目17に記載の方法。
[項目21]
項目1〜20の何れか一項に記載の方法によって調製された水中油型エマルジョン脱泡剤。
[項目22]
前記脱泡剤が、4〜8μmの液滴サイズの分散された油相、及び100〜1000センチポイズの粘度を有することを特徴とする項目21に記載の脱泡剤。
[項目23]
紙のコーティングにおける消泡又は脱泡方法であって、項目1〜20の何れか一項に記載の方法によって調製された水中油型エマルジョン脱泡剤、又は項目21若しくは項目22記載の脱泡剤を、紙のコーティングに添加することを含む、方法。
[項目24]
紙の製造システムにおける消泡又は脱泡方法であって、項目1〜20の何れか一項に記載の方法によって調製された水中油型エマルジョン脱泡剤、又は項目21若しくは項目22記載の脱泡剤を、紙の製造システムに添加することを含む、方法。
Claims (19)
- 水中油型エマルジョン脱泡剤の調製方法であって、
(i)0.2〜6重量部の乳化剤を30〜60重量部のバイオディーゼルに添加し、混合し、次いで、0.5〜3重量部の疎水性ヒュームドシリカに徐々に添加し、及び前記シリカを分散させるために十分に攪拌して、混合物Aを得る工程、
(ii)10〜50重量部の水を5〜30重量部の非イオン性界面活性剤に添加し、得られる混合物の粘度の変動にしたがって調製された撹拌速度で均一になるまで撹拌して、混合物Bを得る工程であって、前記非イオン性界面活性剤が、50℃未満の曇点を有する、工程、次いで
(iii)混合物Aを混合物Bに徐々に添加し、均一になるまで攪拌し、前記水中油型エマルジョン脱泡剤を得る工程、を含み、
前記乳化剤が、8〜18の親水親油バランス(HLB)値を有する非イオン性界面活性剤であり、かつ、脂肪アルコール−ポリオキシエチレンエーテル、アルキルフェニルポリオキシエチレンエーテル、エトキシル化脂肪酸アミド、ソルビタン脂肪酸エステル、及びエトキシル化ソルビトール脂肪酸エステルから選ばれる、1種又は2種若しくはそれよりも多くの組み合わせであり、
工程(ii)の前記非イオン性界面活性剤が、ポリエチレングリコール脂肪酸エステル、ポリエチレングリコールトール油酸エステル、ポリエーテルポリオール、及び脂肪アルコールポリエーテルから選択される、方法。 - 前記疎水性ヒュームドシリカが、200〜300m2/gの範囲の比表面積を有することを特徴とする請求項1に記載の方法。
- 前記乳化剤が、10〜13のHLB値を有することを特徴とする請求項1に記載の方法。
- 前記乳化剤が、ソルビタン脂肪酸エステル及びエトキシル化ソルビトール脂肪酸エステルの混合物であることを特徴とする請求項1に記載の方法。
- 前記乳化剤が、ソルビタンモノオレエート及びソルビタンモノオレエートポリオキシエチレンエーテルの混合物であることを特徴とする請求項4に記載の方法。
- 前記ポリエチレングリコール脂肪酸エステルが、ポリエチレングリコール(400)脂肪酸エステル若しくはポリエチレングリコール(600)脂肪酸エステル、又はこれらの組み合わせであることを特徴とする請求項1に記載の方法。
- 前記ポリエチレングリコール脂肪酸エステルが、ジ−若しくはモノ−エステル構造体を有し、又はそれらの混合物であることを特徴とする請求項6に記載の方法。
- 前記ポリエチレングリコール脂肪酸エステルにおいて、脂肪酸が12〜18個の炭素原子を有する飽和又は不飽和の脂肪酸であることを特徴とする請求項6又は7に記載の方法。
- 前記ポリエチレングリコールトール油酸エステルが、ポリエチレングリコール(400)トール油酸エステル、ポリエチレングリコール(600)トール油酸エステル、又はそれらの組み合わせであることを特徴とする請求項1に記載の方法。
- 前記ポリエーテルポリオールが、開始剤としての多価化合物で調製されたエチレンオキシド−プロピレンオキシドポリマーであり、エチレンオキシドの添加量が、ポリエーテルポリオールの総重量の10〜40%を占めていることを特徴とする請求項1に記載の方法。
- 前記脂肪アルコールポリエーテルが、エチレンオキシド又はエチレンオキシド及びプロピレンオキシドの混合物と10〜16個の炭素原子を有する直鎖状又は分枝状の脂肪アルコールとの付加生成物であることを特徴とする請求項1に記載の方法。
- 前記バイオディーゼルが、脂肪酸メチルエステル、脂肪酸エチルエステル、又はその両方を含有する混合物であり、活性成分の含有量が90%又はそれよりも多いことを特徴とする請求項1に記載の方法。
- 前記バイオディーゼルが100℃又はそれよりも高い引火点を有することを特徴とする請求項12に記載の方法。
- 助剤が、前記工程(III)が完了する前に任意に添加され、前記助剤は、脱泡促進剤、抗菌剤、増粘剤、及びpH調整剤の1つ又はそれよりも多くを含み、助剤の総含有量は、脱泡剤の総重量に基づいて0.01%〜2%の範囲内であることを特徴とする請求項1に記載の方法。
- 前記脱泡促進剤が、ポリエーテル変性ポリジメチルシロキサン、ポリエーテルポリオール、又は短鎖脂肪アルコールから選択される1つ又はそれよりも多くであり、前記ポリエーテル変性ポリジメチルシロキサンが、20℃から50℃の範囲の曇点、及び3400センチポイズ又はそれよりも低い粘度を有し;前記ポリエーテルポリオールが、開始剤としての多価化合物を用いて調製されたエチレンオキシド−プロピレンオキシドポリマーであり;前記短鎖脂肪アルコールが、8〜16個の炭素原子を有する直鎖状又は分枝状の脂肪アルコールであることを特徴とする請求項14に記載の方法。
- 前記抗菌剤が、防腐剤及び殺菌剤を含み、防腐剤は、2−ヒドロキシビフェニル、ソルビン酸及びその塩、安息香酸及びその塩、ベンズアルデヒド、p−ヒドロキシベンズアルデヒド、p−ニトロフェノール、p−ヒドロキシ安息香酸及びそのエステル化合物から選択される1つ又はそれよりも多くであり、殺菌剤は、第四級アンモニウム塩型殺菌剤、塩化型殺菌剤、過酸化物型殺菌剤、アゾリン型殺菌剤、及びアルデヒド系殺菌剤から選択される1つ又はそれよりも多くであることを特徴とする請求項14に記載の方法。
- 前記増粘剤が、無機増粘剤、セルロースエーテル型増粘剤、天然ポリマー型増粘剤、及び合成ポリマー型増粘剤から選択されることを特徴とする請求項14に記載の方法。
- 紙のコーティングにおける消泡又は脱泡方法であって、請求項1〜17の何れか一項に記載の方法によって調製された水中油型エマルジョン脱泡剤を、紙のコーティングに添加することを含む、方法。
- 紙の製造システムにおける消泡又は脱泡方法であって、請求項1〜17の何れか一項に記載の方法によって調製された水中油型エマルジョン脱泡剤を、紙の製造システムに添加することを含む、方法。
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