JP7278622B2 - 水中油型エマルション消泡剤、これを含む樹脂水分散体及び水溶性樹脂水溶液 - Google Patents
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Description
(1)(A)の水酸基価が50~400mgKOH/g、
(2)(B)の25重量%ブチルジグリコール水溶液法による曇点が43~70℃、
(3)(A)、(B)、(C)、(D)及び(E)の合計重量に基づいて、(A)の含有量が20~30重量%、(B)の含有量が4~10重量%、(C)の含有量が0.3~5重量%、(D)の含有量が0.01~5重量%、(E)の含有量が50~75重量%、
(4)エマルション粒子の体積平均粒子径が0.1~50μmであることを特徴とするエマルション型消泡剤。
R-O(C2H4O)m(XO)n-H (1)
式中、Rは炭素数8~28の直鎖又は分岐鎖のアルキル基又はアルケニル基、XOは炭素数3~4のオキシアルキレン基、mは3~10の整数、nは5~40の整数、m+nは8~50の整数である。」が知られている(特許文献1)。
本発明の目的は、水性発泡液(樹脂水分散体、水溶性樹脂水溶液等)に適用しても、優れた消泡性能を示す消泡剤を提供することである。
さらに脂肪酸、脂肪酸エステル、アルコール及び鉱油からなる群より選ばれる少なくとも1種の疎水性液体(E)を含み、疎水性液体の25℃での粘度が5000mPa・s以下であり、
疎水性液体(E)の含有量が、ポリエーテル化合物(A)100重量部に対して、1~50重量部である点を要旨とする。
炭素数1~25の活性水素化合物の反応残基(R1)は、炭素数1~25の活性水素化合物から活性水素を除いた反応残基を意味する。
炭素数1~25の活性水素含有化合物としては、水酸基(-OH)、イミノ基(-NH-)、アミノ基(-NH2)及び/又はカルボキシル基(-COOH)を少なくとも1個含む化合物が含まれ、アルコール、アミド、アミン、カルボン酸、ヒドロキシカルボン酸及びアミノカルボン酸が含まれる。
水溶性高分子(B)としては水に易溶解するポリマーが含まれ、25℃のイオン交換水100gに少なくとも1g溶解するポリマーが使用できる。
カラム温度:40℃
検出器:RI検出器
溶離液:0.1-MPBのリン酸水素二ナトリウム、りん酸二水素質ナトリウム水溶液
流速:0.6ml/分
試料濃度:0.4重量%
試料注入量:50μl
データ処理機:東ソー株式会社の型式SC-8020
標準物質:東ソー株式会社のTSK標準ポリエチレンオキシド(SE-150:重量平均分子量885,000、SE-70:重量平均分子量510,000、SE-30:重量平均分子量340,000、SE-15:重量平均分子量170,000、SE-8:重量平均分子量95,000、SE-5:重量平均分子量46,000、SE-2:重量平均分子量26,000)、和光純薬工業株式会社の和光規格1級合格品ポリエチレングリコール6000(重量平均分子量7,500)及び和光純薬工業株式会社の試薬特級エチレングリコール(重量平均分子量62)
高分子量ポリエチレンオキシドとしては、PEO-15(住友精化株式会社、「PEO」は住友精化株式会社の登録商標である)、PEO-18、PEO-27及びアルコックスE-100(明成化学工業株式会社、「アルコックス」は明成化学工業株式会社の登録商標である)等が挙げられる。
核剤(C)としては、親水性シリカ微粒子、疎水性シリカ微粒子、脂肪酸アミド微粒子及びワックス微粒子からなる群より選ばれる少なくとも1種が好ましい。
イオン交換水をフローセルに入れて循環(循環強度5)しながら、ブランク測定を行う。測定試料{親水性シリカ微粒子}をイオン交換水に加え、超音波分散機UP400S{Hielscher Ultrasonic GmbH製}にて、1分間、強度20で処理して分散液とする。この分散液をフローセルに少しずつ加えて、適切な透過光強度(青色LEDの透過光強度が80~90%又は赤色LEDの透過光強度が70~90%)に調整して測定を行う。
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。
メタノール濃度を5容量%の間隔で変化させた水/メタノール混合溶液を調製し、これを容積10mlの試験管に5ml入れる。次いで測定試料0.2gを入れ、試験管にふたをして、20回上下転倒してから1~2分間静置した後、内容物を観察して、凝集物がなく、測定試料の全部が湿潤して均一分散した分散液のうち、メタノール濃度が最も小さい分散液のメタノールの濃度(容量%)をM値とする{M値の単位(容量%)は記載しないことが通例である。}。
メタノールをフローセルに入れて、ブランク測定を行う。測定試料{疎水性シリカ微粒子}に少しずつメタノールを加えながら、測定試料の凝集体が無くなるように均一混合して分散液とする。凝集体が均一分散されにくい場合には、必要に応じて分散機を用いて均一分散させてもよい。この分散液をバッチセルに少しずつ加えて均一にし、適切な透過光強度(青色LEDの透過光強度が80~90%又は赤色LEDの透過光強度が70~90%)に調整して測定を行う。
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。
水(D)としては、水道水、工業用水、蒸留水、イオン交換水、蒸留水、地下水等が利用できる。これらのうち1種類を使用してもよいし、2種以上を混合して使用してもよい。
本発明の水中油型エマルション消泡剤には、さらに脂肪酸、脂肪酸エステル、アルコール及び鉱油からなる群より選ばれる少なくとも1種の疎水性液体(E)を含むことが好ましい。
本発明の水中油型エマルション消泡剤には、さらに多価アルコール(F)を含むことが好ましい。
多価アルコール(F)としては、炭素数2~12の2~10価アルコールが用いられ、エチレングリコール、プロピレングリコール、ブチレングリコール、ジエチレングリコール、トリエチレングリコール、ジプロピレングリコール、ヘキサンジオール、グリセリン、ジグリセリン、ペンタエリスリトール、ソルビタン、ソルビトール、マンニトール、ジペンタエリスリトール及びショ糖等が挙げられる。
イオン交換水をフローセルに入れて循環(循環強度5)しながら、ブランク測定を行う。測定試料{水中油型エマルション}のイオン交換水分散液をフローセルに少しずつ加えて、適切な透過光強度(青色LEDの透過光強度が80~90%又は赤色LEDの透過光強度が70~90%)に調整して測定を行う。
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。
本発明の水中油型エマルション消泡剤は、公知の乳化剤を本発明の効果を阻害しない範囲で使用してもよいが、公知の乳化剤を使用しないことが好ましい。
ポリエーテル化合物(A)及び/又は必要により疎水性液体(E)の残部を攪拌しながら、この残部に溶解液を投入して混合物を得る混合工程、並びに
混合物を均質化処理して脂肪酸アミド微粒子及び/又はワックス微粒子の分散液を得る分散工程を含む方法。
樹脂としては、アクリル樹脂、ポリ酢酸ビニル、スチレンブタジエン共重合体、アクリロニトリルブタジエン共重合体、アクリロニトリルスチレンブタジエン及びポリ塩化ビニル等が含まれる。
水溶性樹脂としては、ポリビニルアルコール、セルロース誘導体(メチルセルロース、カルボキシメチルセルロース、ヒドロキシエチルセルロース、ヒドロキシプロピルセルロース及びヒドロキシプロピルメチルセルロース等)、ポリビニルピロリドン、ポリビニルアルコール、澱粉、澱粉誘導体(酸化澱粉及びカチオン化澱粉等)、ポリアクリルアミド、ポリエチレングリコール及び多糖類(キサンタンガム及びグアガム等)が含まれる。
しかし、上記の消泡剤から「水溶性高分子(B)」を除いた消泡剤では「水性発泡液(樹脂水分散体、水溶性樹脂水溶液等)に適用しても、優れた消泡性能を発揮する」という本発明の効果を奏しない。このため、上記の消泡剤から「水溶性高分子(B)」を除いた消泡剤を含む水溶性樹脂水溶液では「優れた消泡性能を発揮する」という本発明の効果を奏しない。
ポリエーテル化合物(a1):ブタノールのプロピレンオキシド(40モル)付加体、曇点7℃、オキシエチレン基の占める割合は0%
ポリエーテル化合物(a2):ブタノールのプロピレンオキシド(18モル)付加体、曇点15℃、オキシエチレン基の占める割合は0%
ポリエーテル化合物(a3):2-エチルヘキシルアルコールのエチレンオキシド(31モル)プロピレンオキシド(48モル)ブロック付加体、曇点14℃、オキシエチレン基の占める割合は32%
ポリエーテル化合物(a4):グリセリンのプロピレンオキシド(50モル)付加体、曇点17℃、オキシエチレン基の占める割合は0%
ポリエーテル化合物(a5):トリメチロールプロパンのプロピレンオキシド(68モル)エチレンオキシド(10モル)ブロック付加体、曇点12℃、オキシエチレン基の占める割合は10%
ポリエーテル化合物(a6):ブタノールのプロピレンオキシド(25モル)付加体のオレート、曇点0℃以下、オキシエチレン基の占める割合は0%
ポリエーテル化合物(a7):プロピレングリコールのプロピレンオキシド(29モル)エチレンオキシド(6モル)ブロックコポリマーのジステアレート、曇点0℃以下、オキシエチレン基の占める割合は10%
ポリエーテル化合物(a8):プロピレングリコールのプロピレンオキシド(19モル)エチレンオキシド(5モル)ブロックコポリマーのモノステアレート、曇点0℃以下、オキシエチレン基の占める割合は13%
ポリエーテル化合物(a9):ひまし油のエチレンオキシド(6モル)付加体、曇点0℃以下、オキシエチレン基の占める割合は26%
水溶性高分子(b1):JL-25E(日本酢ビ・ポバール株式会社、部分けん化ポリビニルアルコール、重合度2500、けん化度80モル%)。
水溶性高分子(b2):PVA-235(株式会社クラレ、部分けん化ポリビニルアルコール、重合度3500、けん化度88モル%)。
水溶性高分子(b3):PVA-205(株式会社クラレ、部分けん化ポリビニルアルコール、重合度500、けん化度88モル%)。
水溶性高分子(b4):PVA-117(株式会社クラレ、完全けん化ポリビニルアルコール、重合度1700)。
水溶性高分子(b5):KELZAN(キサンタンガム、1%水溶液の粘度1000mPa・s(25℃)、三晶株式会社)。
水溶性高分子(b6):PEO-15(住友精化株式会社、高分子量ポリエチレングリコール、粘度平均分子量350万)。
水溶性高分子(b7):ポリアクリル酸ナトリウム塩(重量平均分子量130万)。
核剤(c1):NIPSIL SS-215(東ソー・シリカ株式会社、疎水性シリカ微粒子)、M値65、個数基準のメジアン径6μm。
核剤(c2):SIPERNAT D10(エボニックジャパン株式会社、疎水性シリカ微粒子)、M値70、個数基準のメジアン径7μm。
核剤(c3):AEROSIL 300(日本アエロジル株式会社、親水性ヒュームドシリカ微粒子)、個数基準のメジアン径0.2μm。
核剤(c4):AEROSIL R972(日本アエロジル株式会社、疎水性ヒュームドシリカ微粒子)、M値45、個数基準のメジアン径0.3μm。
核剤(c5):NIPSIL G-300(東ソー・シリカ株式会社、親水性シリカ微粒子)、個数基準のメジアン径3μm。
核剤(c6):エチレンビスステアリルアミド、融点145℃。
核剤(c7):SX-105(日本精蝋株式会社、フィッシャートロプシュワックス)、融点105℃
疎水性液体(e1):オレイン酸メチル、粘度5mPa・s
疎水性液体(e2):オレイン酸、粘度30mPa・s
疎水性液体(e3):菜種油、粘度60mPa・s
疎水性液体(e4):EXXSOL D110(エクソンモービルコーポレーション、鉱油)、粘度4mPa・s
多価アルコール(f1):グリセリン
多価アルコール(f2):ソルビトール
多価アルコール(f3):エチレングリコール
多価アルコール(f4):プロピレングリコール
攪拌の可能な容器内で、ポリエーテル化合物(a1)35部、ポリエーテル化合物(a2)35部、ポリエーテル化合物(a7)30部、シリカ微粒子(c1)5部及び疎水性液体(e1)4部を30分間攪拌混合した後、ゴーリンホモジナイザー(マントンゴーリン社)を用いて3500psi(24.1MPa)にて均質化処理して、油相(1)を得た。
製造例1で用いた成分を表2のように変えたこと以外、製造例1と同様に各成分を攪拌混合し、均質化処理して、油相(2)~(7)を得た。
<核剤含有ポリエーテル(1)>
核剤(c7)5部及びポリエーテル化合物(a6)30部を加熱攪拌しながら115℃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溶解液(1)を得た後、25℃に調節したポリエーテル化合物(a6)50部を攪拌しながら、これに溶解液(1)を投入し、攪拌しながら25℃まで冷却して核剤含有ポリエーテル(1)85部を得た。
核剤(c6)1部及びポリエーテル化合物(a1)30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溶解液(2)を得た後、25℃に調節したポリエーテル化合物(a2)50部を攪拌しながら、これに溶解液(2)を投入し、攪拌しながら25℃まで冷却して核剤含有ポリエーテル(2)81部を得た。
水(d1)(イオン交換水)80部を撹拌しながら、水溶性高分子(b1)7部を添加し、密閉下で撹拌を続けながら90℃まで加熱して、90℃で30分混合した後、撹拌しながら25℃まで冷却し、多価アルコール(f1)50部を加えて均一混合し、水相(1)137部を得た。
水(d1)(イオン交換水)149部を撹拌しながら、水溶性高分子(b2)1部を添加し、密閉下で撹拌を続けながら90℃まで加熱して、90℃で30分混合した後、撹拌しながら25℃まで冷却し、多価アルコール(f2)10部を加えて均一混合し、水相(2)160部を得た。
水(d1)(イオン交換水)2496.3部を撹拌しながら、水溶性高分子(b7)10.7部を添加し、密閉下で撹拌を続けながら90℃まで加熱して、90℃で30分混合した後、撹拌しながら25℃まで冷却し、多価アルコール(f3)375部及び多価アルコール(f4)375部を加えて均一混合し、水相(3)3257部を得た。
水(d1)(イオン交換水)131部を撹拌しながら、水溶性高分子(b1)6部及び水溶性高分子(b4)14部を添加し、密閉下で撹拌を続けながら90℃まで加熱して、90℃で30分混合した後、撹拌しながら25℃まで冷却し、多価アルコール(f1)38部を加えて均一混合し、水相(4)189部を得た。
水(d1)(イオン交換水)221.7部を撹拌しながら、水溶性高分子(b5)0.64部及び水溶性高分子(b6)1.62部を添加し、密閉下で撹拌を続けながら90℃まで加熱して、90℃で30分混合した後、撹拌しながら25℃まで冷却し、多価アルコール(f1)16部を加えて均一混合し、水相(5)239.96部を得た。
水(d1)(イオン交換水)175.9部を撹拌しながら、水溶性高分子(b1)11.5部及び水溶性高分子(b5)0.58部を添加し、密閉下で撹拌を続けながら90℃まで加熱して、90℃で30分混合した後、撹拌しながら25℃まで冷却して、水相(6)187.98部を得た。
水(d1)(イオン交換水)126.6部を撹拌しながら、水溶性高分子(b1)5.7部及び水溶性高分子(b3)3.76部を添加し、密閉下で撹拌を続けながら90℃まで加熱して、90℃で30分混合した後、撹拌しながら25℃まで冷却し、多価アルコール(f2)35部を加えて均一混合し、水相(7)171.06部を得た。
水(d1)(イオン交換水)134.2部を撹拌しながら、水溶性高分子(b1)7.8部を添加し、密閉下で撹拌を続けながら90℃まで加熱して、90℃で30分混合した後、撹拌しながら25℃まで冷却し、多価アルコール(f1)29部を加えて均一混合し、水相(8)171部を得た。
特許文献1の実施例1と同様にして比較用の消泡剤(H1)を得た。
消泡剤(H1)の油相の体積基準のメジアン径(d50)は5μmであった。
1.消泡試験液の調製
樹脂水分散体{アクリロニトリル-ブタジエンラテックス(BST101、バンコク・シンセティックス社、水分55%)}150g及び評価試料(消泡剤)30mgを均一混合し、評価用の消泡試験液(X1~X8、XH1)を調製した。なお、消泡剤(1)~(8)は、ポリエーテル化合物(A)、核剤(B)及び疎水性液体(E)の重量が30mgとなるように加え、消泡剤(H1)は「オクタデカン酸エチレングリコール部分エステル(a1)、ポリオキシアルキレン化合物(b3)、オレイルアルコールエチレンオキシド20モル付加物(c1)」の重量が30mgとなるように加えた。
また、評価試料(消泡剤)を使用しないこと以外上記と同様にして消泡試験液(ブランク)を調製した。
ガラス製500mLメスシリンダー(以下、発泡管と称する。)を立てた状態で60℃に温度調節したウォーターバスに発泡管の100mlの目盛りまで浸漬させて、この発泡管に、60℃に温度調節した消泡試験液50mlを入れ、ディフューザ(JIS K2518:2017)を発泡管の底部まで挿入し0.2L/分で窒素ガスをバブリングすることによって消泡試験液を泡立てながら、変化する泡及び消泡試験液の合計容量を試験開始15分後に読み取った。数値の小さい方が消泡性能が高いことを意味し好ましい。消泡試験液の評価結果を表2に示す。表中、「-」は15分以内に500mlを越えたため評価を中止したことを示す。
1.消泡試験液の調製
水溶性樹脂{部分けん化ポリビニルアルコール(JL-25E、日本酢ビ・ポバール株式会社)}3%水溶液40g及び評価試料(消泡剤)を均一混合し、評価用の消泡試験液(Y1~Y8、YH1)を調製した。なお、消泡剤(1)~(8)は、ポリエーテル化合物(A)、核剤(B)及び疎水性液体(E)の重量が2.4mgとなるように加え、消泡剤(H1)は「オクタデカン酸エチレングリコール部分エステル(a1)、ポリオキシアルキレン化合物(b3)、オレイルアルコールエチレンオキシド20モル付加物(c1)」の重量が2.4mgとなるように加えた。
また、評価試料(消泡剤)を使用しないこと以外上記と同様にして消泡試験液(ブランク)を調製した。
25℃に温度調節した栓付ガラス製100mLメスシリンダーに25℃に温度調節した消泡試験液30mlを入れ、栓をして100回振とうすることによって消泡試験液を泡立て、変化する泡及び消泡試験液の合計容量を試験開始1分後に読み取った。数値の小さい方が消泡性能が高いことを意味し好ましい。消泡試験液の評価結果を表3に示す。
Claims (9)
- 式(1)で表される化合物(A1)、式(2)で表される化合物(A2)、式(3)で表される化合物(A3)及び式(4)で表される化合物(A4)からなる群より選ばれる少なくとも1種のポリエーテル化合物(A)、水溶性高分子(B)、核剤(C)及び水(D)を含み、
さらに脂肪酸、脂肪酸エステル、アルコール及び鉱油からなる群より選ばれる少なくとも1種の疎水性液体(E)を含み、疎水性液体の25℃での粘度が5000mPa・s以下であり、
疎水性液体(E)の含有量が、ポリエーテル化合物(A)100重量部に対して、1~50重量部であることを特徴とする水中油型エマルション消泡剤。
- 水溶性高分子(B)が、ポリビニルアルコール、多糖類、(メタ)アクリル酸(塩)(共)重合体、(メタ)アクリルアミド(共)重合体、高分子量ポリエチレンオキシド及びセルロース変性体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に記載の水中油型エマルション消泡剤。
- 核剤(C)が、親水性シリカ微粒子、疎水性シリカ微粒子、脂肪酸アミド微粒子及びワックス微粒子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又は2に記載の水中油型エマルション消泡剤。
- ポリエーテル化合物(A)100重量部に対して、水溶性高分子(B)の含有量が0.1~50重量部、水(D)の含有量が50~4000重量部である請求項1~3のいずれかに記載の水中油型エマルション消泡剤。
- ポリエーテル化合物(A)100重量部に対して、核剤(C)の含有量が0.1~25重量部である請求項1~4のいずれかに記載の水中油型エマルション消泡剤。
- ポリエーテル化合物(A)の1重量%イオン交換水溶液での曇点が20℃以下である請求項1~5のいずれかに記載の水中油型エマルション消泡剤。
- さらに2~6価の多価アルコール(F)を含み、ポリエーテル化合物(A)100重量部に対して、多価アルコール(F)の含有量が1~1500重量部である請求項1~6のいずれかに記載の水中油型エマルション消泡剤。
- 樹脂と、水と、請求項1~7のいずれかに記載の消泡剤を含むことを特徴とする樹脂水分散体。
- 水溶性樹脂と、水と、請求項1~7のいずれかに記載の消泡剤を含むことを特徴とする水溶性樹脂水溶液。
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