JPWO2016136437A1 - 消泡性向上剤、これを含有する消泡剤及び水系コーティング組成物 - Google Patents

消泡性向上剤、これを含有する消泡剤及び水系コーティング組成物 Download PDF

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Abstract

本発明の目的は、疎水性化合物に含有させるだけでハジキを抑制し且つ消泡性が飛躍的に改善できる消泡性向上剤を提供することである。本発明は、式1の化合物又は式2の化合物を含有してなる消泡性向上剤である。Xはアルコールの縮合物から水酸基を除いた残基、Yは酸素原子又は1,4−ジオキサ−2−オキソブチレン、OAはオキシアルキレン、Zは−R、−C(=O)−R、−C(=O)−NH−R又は−CH2−CH(−OH)−CH2−Rで表される基、Rはアルキル、アルケニル又はアリール、Sは(メタ)アクリル酸を必須構成単量体とする(共)重合体からカルボキシルの水素原子を除いた残基、Mは水素原子、メチル又はエチル、aは0〜20、bは0〜10、cは1〜16、dは0〜10、eは0〜10、fは2〜10

Description

本発明は消泡性向上剤、これを含有する消泡剤及び水系コーティング組成物に関する。
従来、「液状パラフィン系炭化水素中に分散した親水性ケイ酸をアルキルクロルシランと、生成した塩化水素の除去下に反応させることにより、パラフィン系炭化水素および疎水性ケイ酸からなる泡止め剤混合物」(特許文献1)や、
「親水性シリカ粒子を、触媒が存在しない条件下で、真空下、約100〜140℃の範囲内である温度において、4時間以下、不活性液体媒質中で、疎水剤と接触することにより、不活性、疎水性媒質中に疎水性シリカ粒子の分散を形成することから成る疎水性シリカ粒子を含む消泡剤用組成物」(特許文献2)等が知られている。
特開昭62−227414号公報(対応する外国特許出願;USP4801401A、EP0236893A2) 特表2003−523816号公報(対応する国際特許出願;WO00/58213)
しかしながら、特許文献1、2に記載されたような消泡剤では、消泡性に乏しいという問題がある。そこで、本発明の目的は、特許文献1、2に記載された消泡剤等(疎水性化合物等を含む)に含有させるだけで、ハジキを抑制し、且つ消泡性が飛躍的に改善できる消泡性向上剤を提供することである。
本発明の消泡性向上剤の特徴は、式(1)で表される化合物(P1)又は式(2)で表される化合物(P2)を含有してなる点を要旨とする。
Figure 2016136437
−R (3)
−C(=O)−R (4)
−C(=O)−NH−R (5)
−CH−CH(−OH)−CH−R (6)
Xは3〜8価のアルコールの縮合物から水酸基を除いた反応残基、Yは酸素原子又は1,4−ジオキサ−2−オキソブチレン基{−OC(=O)CHO−で表される二価の基}、OAは炭素数2〜4のオキシアルキレン基、Hは水素原子、OHは水酸基、Zは式(3)〜(6)のいずれかで表される一価の基、Rは炭素数7〜24のアルキル基、炭素数7〜23のアルケニル基又は炭素数7〜15のアリール基から選ばれるいずれか1つの炭化水素基、Cは炭素原子、Oは酸素原子、Nは窒素原子、Sは(メタ)アクリル酸を必須構成単量体とする(共)重合体からカルボキシル基の水素原子を除いた反応残基、Mは水素原子、メチル基又はエチル基、aは0〜20の整数、bは0〜10の整数、cは1〜16の整数、dは0〜10の整数(但し、b、c及びdの和は4〜16である。)、eは0〜10の整数、fは2〜100の整数(但し、e及びfの和は2〜110である。)を表す。
本発明の消泡剤の特徴は、上記の消泡性向上剤と、疎水性化合物(E)とを含有してなる点を要旨とする。
本発明の水系コーティング組成物の特徴は、水系コーティング材及び上記の消泡剤からなる点を要旨とする。
本発明の消泡性向上剤は、従来の消泡剤等(疎水性化合物等を含む)に含有させるだけで、ハジキを効果的に防止し、且つ消泡性を飛躍的に向上できる。
本発明の消泡剤は、上記の消泡性向上剤を含有するので、ハジキが抑制され、優れた消泡性を発揮する。
本発明の水系コーティング組成物は、上記の消泡剤を含むので(すなわち、上記の消泡性向上剤を含有するため)、ハジキが抑制され、優れた消泡性を発揮する。したがって、本発明の水系コーティング組成物を塗布して得られた塗膜は、残泡痕等により外観を損なうことがない。
<式(1)で表される化合物(P1)>
3〜8価のアルコールの縮合物から水酸基を除いた反応残基(X)を構成することができるアルコールの縮合物(X’)としては、3価アルコールの縮合物(ジトリメチロールプロパン、ジグリセリン、テトラグリセリン、ヘキサグリセリン、デカグリセリン及びヘキサデカグリセリン等)、4価アルコールの縮合物(ジペンタエリスリトール及びトリペンタエリストール等)等が挙げられる。これらのうち、消泡性及びハジキ抑制の観点から、3〜4価のアルコールの縮合物が好ましく、さらに好ましくはテトラグリセリン、ヘキサグリセリン、デカグリセリン及びヘキサデカグリセリン、特に好ましくはヘキサグリセリン、デカグリセリンである。
反応残基(X)を構成することができる3〜8価のアルコールの縮合物(X’)の水酸基価(mgKOH/g)は、500〜1600が好ましく、さらに好ましくは600〜1500、特に好ましくは850〜1400である。なお、水酸基価は、JIS K0070−1992の「7.1中和滴定法」(要旨:試料にアセチル化試薬を加え、グリセリン浴中で加熱し、放冷後、指示薬として、フェノールフタレイン溶液を加え、水酸化カリウムエタノール溶液で滴定して水酸基価を求める。)に準拠して測定される。
水酸基価及びアルコールの分子量からアルコールの縮合物(X’)の縮合数を算出できる。
炭素数2〜4のオキシアルキレン基(OA)としては、オキシエチレン、オキシプロピレン及びオキシブチレンが含まれる。これらのうち、ハジキ抑制の観点から、オキシエチレン及びオキシエチレンとオキシプロピレンとの混合が好ましい。
OA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)及び含有割合には制限ないが、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、さらに好ましくはブロック状を含むことである。
オキシアルキレン基にオキシエチレンを含む場合、オキシエチレンの含有割合(モル%)は、オキシアルキレン基の全モル数に基づいて、10〜90又は100が好ましく、さらに好ましくは20〜75又は100、特に好ましくは50〜65又は100である。
aは、0〜20の整数が好ましく、さらに好ましくは4〜8の整数である。この範囲であると消泡性及びハジキ抑制がさらに良好となる。
bは、0〜10の整数が好ましく、さらに好ましくは0〜2の整数である。この範囲であると消泡性及びハジキ抑制がさらに良好となる。
cは、1〜16の整数が好ましく、さらに好ましくは4〜12の整数である。この範囲であると消泡性及びハジキ抑制がさらに良好となる。
dは、0〜10の整数が好ましく、さらに好ましくは0〜2の整数である。この範囲であると消泡性及びハジキ抑制がさらに良好となる。
b、c及びdの和は4〜16での整数が好ましく、さらに好ましくは4〜12の整数である。この範囲であると消泡性及びハジキ抑制がさらに良好となる。
炭素数7〜24のアルキル基、炭素数7〜23のアルケニル基又は炭素数7〜15のアリール基から選ばれるいずれか1つの炭化水素基(R)のうち、炭素数7〜24のアルキル基としては、ヘプチル、2−エチルヘプチル、オクチル、ノニル、デシル、ウンデシル、ドデシル、トリデシル、テトラデシル、ヘプタデシル、イソヘプタデシル、オクタデシル、イコシル、ヘンイコシル、トリコシル及びテトラコシル等が挙げられる。
炭化水素基(R)のうち、炭素数7〜23のアルケニル基としては、ヘプテニル、2−エチルヘプテニル、オクテニル、ノネニル、デセニル、ウンデセニル、トリデセニル、ヘプタデセニル、オクタデセニル、イソヘプタデセニル、ノナコセニル、ヘンイコセニル及びトリコセニル等が挙げられる。
炭化水素基(R)のうち、炭素数7〜15のアリール基としては、ベンジル、2−フェニルエチル、4−フェニルブチル、7−フェニルヘプチル及び9−フェニルノニル等が挙げられる。
これらの炭化水素基(R)のうち、オクチル、ノニル、デシル、ウンデシル、ドデシル、トリデシル、ペンタデシル、オクタデシル、オクタデセニル及び2−フェニルエチルが好ましい。
式(1)で表される化合物(P1)は、公知の方法(アルキレンオキシド付加反応、エステル化反応、ウレタン反応及びエポキシ開環反応等)で容易に得ることができる。たとえば、化合物(P1)は、3〜8価のアルコールの縮合物(X’)に炭素数2〜4のアルキレンオキシドを付加反応させて得たポリオキシアルキレン化合物(P1’)(Yは酸素原子である)と、カルボン酸、イソシアネート又はα−オレフィンエポキシドとの化学反応により容易に得ることができる。また、3〜8価のアルコールの縮合物(X’)とポリオキシアルキレンアルキルエーテル酢酸{R−(OA)O−CHCOH}又はポリオキシアルキレンアルケニルエーテル酢酸{R−(OA)O−CHCOH}との化学反応により容易に得ることができる(Yは1,4−ジオキサ−2−オキソブチレン基である)。
反応残基(X)を構成する3〜8価のアルコールの縮合物(X’)は、市場からも容易に入手でき、たとえば、ポリグリセリン#310(ポリグリセリン、水酸基価1070mgKOH/g:阪本薬品工業株式会社)、ポリグリセリン#500(ポリグリセリン、水酸基価970mgKOH/g:阪本薬品工業株式会社)、ポリグリセリン#750(ポリグリセリン、水酸基価890mgKOH/g:阪本薬品工業株式会社)、PGL06(ポリグリセリン、水酸基価950mgKOH/g、約6量体:株式会社ダイセル)、PGL10(ポリグリセリン、水酸基価850mgKOH/g、約10量体:株式会社ダイセル)、ジ・ペンタリット(ジペンタエリトリトール:光栄化学工業)及びトリ・ペンタリット(トリペンタエリトリトール:光栄化学工業)等が挙げられる。
3〜8価のアルコールの縮合物(X’)は、3〜8価のアルコール又は縮合物(X’)を原料として、さら脱水縮合させて得てもよく、3〜8価のアルコール又は縮合物(X’)とグリシドールとを付加反応させて得てもよい。すなわち、たとえば、3価アルコールと4価アルコールとを脱水縮合させたり、4価アルコールとグリシドールとを付加反応させたりして、異なるアルコールの縮合物を得てもよい。
Zが式(3)で表される基である場合、化合物(P1)は、3〜8価のアルコールの縮合物(X’)とポリオキシアルキレンアルキルエーテル酢酸又はポリオキシアルキレンアルケニルエーテル酢酸とのエステル化反応により容易に得ることができる(エステル化反応について、特開2011−005373号公報等を参照。)。
ポリオキシアルキレンアルキルエーテル酢酸及びポリオキシアルキレンアルケニルエーテル酢酸としては、2−(オクチルポリオキシエチレンオキシ)酢酸<2、3又は4モル>、2−(デシルポリオキシエチレンオキシ)酢酸<2、3又は4モル>、2−(ドデシルポリオキシエチレンオキシ)酢酸<2、3又は4モル>、2−(ドデシルポリオキシエチレンオキシ)酢酸<4、5又は6モル>、2−(ドデシルポリオキシエチレンオキシ)酢酸<5、10又は20モル>及びポリオキシエチレンオレイルエーテル酢酸<7、9又は11モル>等が挙げられる(< >内は1分子中のオキシエチレンのモル数を表す。以下、同じである。)。
ポリオキシアルキレンアルキルエーテル酢酸及びポリオキシアルキレンアルケニルエーテル酢酸は、市場からも容易に入手でき、たとえば、カオーアキポ RLM−45(2−(ドデシルポリオキシエチレンオキシ)酢酸<4モル及び5モルの混合物;平均4.5モル>:花王株式会社)、カオーアキポ RLM−100(2−(ドデシルポリオキシエチレンオキシ)酢酸<10モル>:花王株式会社)、ビューライト(登録商標)LCA−H(2−(ドデシルポリオキシエチレンオキシ)酢酸<4モル>:三洋化成工業株式会社)、ビューライトLCA−25NH(2−(ドデシルポリオキシエチレンオキシ)酢酸<3モル>:三洋化成工業株式会社)及びアキポ LS−O90(ポリオキシエチレンオレイルエーテル酢酸<9モル>:花王株式会社)等が挙げられる。
Zが式(4)で表される基である場合、化合物(P1)は、3〜8価のアルコールの縮合物(X’)とアルキレンオキシドとを付加反応させてポリオキシアルキレン化合物(P1’)を得た後、ポリオキシアルキレン化合物(P1’)とカルボン酸とのエステル化反応により得ることができる(エステル化反応について、特開2011−005373号公報等を参照。)。
カルボン酸としては、炭素数8〜25のモノカルボン酸が含まれ、オクタン酸、デカン酸、ドデンカン酸、テトラデカン酸、ヘキサデカン酸、オクタデカン酸、エイコサン酸、ドコサン酸、テトラコサン酸、オクタデセン酸、オクタデカジエン酸及びフェニルプロピオン酸等が挙げられる。これらのうち、オクタン酸、デカン酸、ドデンカン酸、テトラデカン酸、ヘキサデカン酸、オクタデカン酸、オクタデセン酸、オクタデカジエン酸及びフェニルプロピオン酸が好ましく、さらに好ましくはドデンカン酸、テトラデカン酸、ヘキサデカン酸、オクタデカン酸及びオクタデセン酸である。
Zが式(5)で表される基である場合、化合物(P1)は、ポリオキシアルキレン化合物(P1’)とモノイソシアネートとの化学反応により得ることができる(モノイソシアネートとの反応について、特開2009−197112号公報等を参照。)。
モノイソシアネートとしては、炭素数8〜25のモノイソシアネートが含まれ、オクチルイソシアネート、オクタデシルイソシアネート、ジシクロヘキシルイソシアネート、ノニルシクロヘキシルイソシアネート、オクタデセニルイソシアネート、エチルフェニルイソシアネート及びノニルフェニルイソシアネート等が挙げられる。これらのうち、オクチルイソシアネート、オクタデシルイソシアネート及びノニルシクロヘキシルイソシアネートが好ましく、さらに好ましくはオクチルイソシアネートである。
Zが式(6)で表される基である場合、化合物(P1)は、ポリオキシアルキレン化合物(P1’)とα−オレフィンエポキシドとの化学反応により得ることができる(α−オレフィンエポキシドとの反応について、特開2005−54128号公報等を参照。)。
α−オレフィンエポキシドとしては、炭素数8〜25のα−オレフィンモノエポキシドが含まれ、1,2−エポキシオクタン、1,2−エポキシデカン、1,2−エポキシドデカン、1,2−エポキシテトラデカン、1,2−エポキシヘキサデカン、1,2−エポキシオクタデカン、1,2−エポキシデセン、1,2−エポキシテトラデセン、1−フェニル−1,2−エポキシエタン、1−ノニルフェニル−1,2−エポキシエタン及び等が挙げられる。これらのうち、1,2−エポキシデカン、1,2−エポキシドデカン及び1,2−エポキシテトラデカンが好ましく、さらに好ましくは1,2−エポキシドデカンである。
<式(2)で表される化合物(P2)>
(メタ)アクリル酸を必須構成単量体とする(共)重合体からカルボキシル基の水素原子を除いた反応残基(S)を構成できる(共)重合体としては、(メタ)アクリル酸を必須構成単量体とする限り、他の単量体を任意の構成単量体として含んでもよいが、他の単量体を含まないことが好ましい{したがって、Sは、(メタ)アクリル酸を構成単量体する重合体からカルボキシル基の水素原子を除いた反応残基であることが好ましく、すなわち、ポリ(メタ)アクリル酸からカルボキシル基の水素原子を除いた反応残基であることが好ましい。}。
他の単量体としては、(メタ)アクリル酸と共重合できるものであれば限定されず、たとえば、(メタ)アクリル酸エステル{(メタ)アクリル酸メチル及び(メタ)アクリル酸エチル}及びビニル単量体{スチレン、α−メチルスチレン、t−ブチルスチレン、クロロスチレン及びマレイン酸等}等が挙げられる。
他の単量体を構成単量体として含む場合、(メタ)アクリル酸単位の含有量(モル%)は、(メタ)アクリル酸単位及び他の単量体単位の合計モル数に基づいて、10〜99が好ましく、さらに好ましくは50〜90である。また、この場合、他の単量体単位の含有量(モル%)は、(メタ)アクリル酸単位及び他の単量体単位の合計モル数に基づいて、1〜90が好ましく、さらに好ましくは10〜50である。
炭素数2〜4のオキシアルキレン基(OA)及び炭化水素基(R)は、化合物(P1)の場合と同じである。
eは、0〜10の整数が好ましく、さらに好ましくは0〜5の整数である。この範囲であると消泡性及びハジキの抑制がさらに良好となる。
fは、2〜100の整数が好ましく、さらに好ましくは5〜50の整数である。この範囲であると消泡性及びハジキの抑制がさらに良好となる。
e及びfの和は、2〜110の整数が好ましく、さらに好ましくは5〜55の整数である。この範囲であると消泡性及びハジキの抑制がさらに良好となる。
式(2)で表される化合物(P2)は、公知の方法で(ラジカル重合反応、エステル交換反応等)で容易に得ることができる。たとえば、化合物(P2)はアルキル鎖末端ポリアルキレングリコールモノ(メタ)アクリレート又はアルケニル鎖末端ポリアルキレングリコールモノ(メタ)アクリレートを必須構成単量体として公知の重合方法により得ることができる。また、(メタ)アクリル酸のメチルエステル又はエチルエステルを必須構成単量体として公知の重合方法により、ポリ(メタ)アクリル酸エステルを調製してから、これとポリオキシアルキレンアルキルエーテル又はポリオキシアルキレンアルケニルエーテルとのエステル交換反応(公知の方法等)によっても得ることができる。
アルキル鎖末端ポリアルキレングリコールモノ(メタ)アクリレート又はアルケニル鎖末端ポリアルキレングリコールモノ(メタ)アクリレートとしては、式(2)中の{−(OA−)aR}で表される基を有する(メタ)アクリレート{CH=CHCOO−(OA−)aR又はCH=C(CH)COO−(OA−)aR}である。このような単量体としては、市場からも容易に入手でき、たとえば、ブレンマー AME−400(メトキシポリエチレングリコールアクリレート:日油株式会社;「ブレンマー」は同社の登録商標である。)、ブレンマー ALE−200(ラウロキシポリエチレングリコールアクリレート:日油株式会社)、ブレンマー PME−100(メトキシポリエチレングリコールメタクリレート:日油株式会社)、ブレンマー PME−200(メトキシポリエチレングリコールメタクリレート:日油株式会社)、ブレンマー PME−400(メトキシポリエチレングリコールメタクリレート:日油株式会社)、ブレンマー PLE−200(ラウロキシポリエチレングリコールメタクリレート:日油株式会社)等が挙げられる。
ポリオキシアルキレンアルキルエーテル又はポリオキシアルキレンアルケニルエーテルとしては、式(2)中の{−(OA−)aR}で表される基を有するアルコール{HO−(OA−)aR}が含まれる。
本発明の消泡性向上剤には、式(1)で表される化合物(P1)及び式(2)で表される化合物(P2)の両方を含んでもよい。
本発明の消泡性向上剤には、増粘剤、分散剤、防腐剤、凍結防止剤及び/又は希釈溶剤等を含んでもよい。
増粘剤としては、ザンタンガム、ローカストビーンガム、グァーガム、カラギーナン、アルギン酸及びこの塩、トラガントガム、マグネシウムアルミニウムシリケート、ベントナイト、合成含水珪酸、並びにカルボキシル基を含む合成高分子型増粘剤(商品名として、たとえば、SNシックナー636、SNシックナー641;サンノプコ株式会社)、ポリオキシエチレン鎖を含む会合型増粘剤(商品名として、たとえば、SNシックナー625N、SNシックナー665T;サンノプコ株式会社)等が挙げられる。
分散剤としては、ポリアクリル酸(塩)、部分鹸化ポリビニルアルコール及び硫酸化ポリビニルアルコール等が挙げられる。
凍結防止剤としては、エチレングリコール、プロピレングリコール及びグリセリン等が挙げられる。
防腐剤としては、公知の防腐剤(防菌・防黴剤辞典、日本防菌防黴学会昭和61年第1版発行、1−32頁等)等が使用でき、ホルマリン及び5−クロロ−2−メチル−4−イソチアゾリン−3−オン等が挙げられる。
希釈溶剤としては、公知の溶剤(溶剤ハンドブック、講談社 昭和51年発行、143−881頁等)等が使用でき、水、ブチルセロソルブ、プロピレングリコールモノプロピルエーテル及び1−ブタノール等が挙げられる。
本発明の消泡性向上剤は、疎水性化合物(E)と共に消泡剤を構成できる。
疎水性化合物(E)としては、鉱物油、動植物油、合成潤滑油及びこれらを含有してなる消泡剤等が含まれる。
鉱物油としては公知の鉱物油が含まれ、スピンドル油、マシン油及び冷凍機油等が挙げられる。動植物油としては公知の動植物油が含まれ、魚油、菜種油、大豆油、ヒマワリ種子油、綿実油、落花生油、米糠油、トウモロコシ油、サフラワー油、オリーブ油、ゴマ油、月見草油、パーム油、シア脂、サル脂、カカオ脂、ヤシ油及びパーム核油等が挙げられる。合成潤滑油としては公知の合成潤滑油が含まれ、ポリオレフィン油(α―オレフィン油)、ポリグリコール油、ポリブテン油、アルキルベンゼン油(アルキレート油)及びイソパラフィン油等が挙げられる。
消泡剤としては、公知の消泡剤や、鉱物油、動植物油及び/又は合成潤滑油を含むものが使用できる。消泡剤には、酸化ポリエチレン等のワックス成分、脂肪酸ポリアミド等のアマイド成分、金属石鹸や疎水シリカ粒子等を含有してもよい。
疎水性化合物(E)には、鉱物油又は合成潤滑油が含まれることが好ましく、さらに好ましくは動粘度(mm/s;40℃)が0.5〜30(0.8〜27が好ましく、さらに好ましくは1〜25)であって、アニリン点が50〜100℃である鉱物油及び合成潤滑油を含むことである。
上記の鉱物油、動植物油及び合成潤滑油は、市場から容易に入手でき、鉱物油及び合成潤滑油としては、コスモSC22(21mm/s)、コスモSP10(10mm/s)、コスモRCスピンドル油(10mm/s)、コスモRBスピンドル油(15mm/s)、コスモニュートラル150(32mm/s)、コスモピュアスピンG(21mm/s)及びコスモピュアスピンE(5mm/s)(コスモ石油ルブリカンツ株式会社、「コスモ」は、コスモ石油株式会社の登録商標である。);日石スーパーオイルC(93mm/s)、日石スーパーオイルD(141mm/s)及び日石スーパーオイルB(54mm/s)(新日本石油株式会社);スタノール43N(27mm/s)、スタノール52(56mm/s)、スタノール69(145mm/s)、スタノール35(9mm/s)及びスタノールLP35(11mm/s)(エッソ石油株式会社);並びにフッコールSHスピン(9mm/s)、フッコールNT100(21mm/s)、フッコールNT150(28mm/s)、フッコールNT200(39mm/s)、フッコールNT60(10mm/s)及びフッコールSTマシン(9mm/s)(富士興産株式会社、「フッコール」は新日本石油株式会社の登録商標である。)(かっこ内の数字は「動粘度(40℃)」を表す。)等が挙げられ、動植物油としては、ファインオイルN、ファインオイルLR−1、ファインオイルISB−12(ミヨシ油脂株式会社)等が挙げられる。
消泡剤は、市場からも容易に入手でき、たとえば、疎水性シリカを含む消泡剤として、SNデフォーマー318、SNデフォーマー154及びノプコ8034、ワックス成分を含む消泡剤として、SNデフォーマー1340、SNデフォーマー1360、金属石鹸を含む消泡剤として、ノプコNXZ(いずれもサンノプコ株式会社製)等が挙げられる。
消泡性向上剤と疎水性化合物(E)との重量比{(消泡性向上剤):(疎水性化合物(E))}は、1:99〜25:75が好ましく、さらに好ましくは2:98〜10:90、特に好ましくは3:97〜5:95である。この範囲であると、消泡性及びハジキ抑制がさらに良好となる。
本発明の消泡剤は、上記の消泡性向上剤と疎水性化合物(E)を含有していれば、製造方法に制限はなく、公知の混合方法等が適用できる。
本発明の消泡剤は、そのまま使用してもよいし、溶剤や水、水溶液等で希釈して用いてもよく、シリカや炭酸カルシウム等の粉末に担持させてから使用してもよい。
本発明の消泡剤は、塗料用消泡剤、セメント建材(コンクリート、モルタル、プラスター等)用消泡剤や各種製造工程用(抄紙工程、発酵工程、排水処理工程、モノマーストリッピング工程及びポリマー重合工程等)消泡剤等として適用できる。これらのうち、塗料用消泡剤及び建材用消泡剤として適しており、さらに塗料用消泡剤として好適であり、水系コーティング材用消泡剤として最適である。
好適な水系コーティング材としては、アクリルバインダー、酢酸ビニルバインダー、スチレンバインダー、ハロゲン化オレフィンバインダー、ウレタンバインダー、アクリル−シリコーンバインダー又はフッ素バインダーを含有してなるコーティング材が挙げられる。
本発明の消泡剤を塗料に適用する場合、本発明の消泡剤は、(1)顔料分散時及び/又は(2)塗料作成後に添加する方法等が挙げられる。また、各種製造工程に適用する場合、本発明の消泡剤は、(1)原料の供給と共に、(2)加熱及び/若しくは減圧処理前に、並びに/又は(3)最終仕上げ工程等に添加する方法のいずれでもよい。
本発明の消泡剤の添加量は、適用対象、用途等により適宜決定でき、たとえば、本発明の消泡剤を水系コーティング材用の消泡剤として使用する場合、本発明の消泡剤の含有量(重量%)は、水系コーティング材の重量に基づいて、0.05〜5が好ましく、さらに好ましくは0.1〜4.5、特に好ましくは0.2〜4、最も好ましくは0.3〜3である。この範囲であると、消泡性及びハジキの抑制がさらに良好となる。
本発明の消泡剤を添加した水系コーティング材は、通常の方法により被塗装体に塗装することができ、ハケ塗り、ローラー塗装、エアスプレー塗装、エアレス塗装、ロールコーター塗装及びフローコーター塗装等の塗装方法等が適用できるが、特にハケ塗り及びローラー塗装時にその効果が顕著である。
特記しない限り、部は重量部を、%は重量%を意味する。重量平均分子量(Mw)は以下の条件により測定した。
機種:HLC−8320GPC EcoSEC(東ソー株式会社)
カラム:TSK gel SuperHZ4000(東ソー株式会社)
カラム温度:40℃
検出器:RI
溶媒:テトラヒドロフラン
流速:0.500mL/min
試料濃度:0.1%
注入量:20μL
標準:ポリオキシエチレングリコール(東ソー株式会社;TSK STANDARD POLYETHYLENE OXIDE)
データ処理装置:GPCワークステーション EcoSEC−WS(東ソー株式会社)
3〜8価のアルコールの縮合物(X’)の縮合数は、水酸基価(mgKOH/g)及びグリセリンの分子量から算出した。
<実施例1>
耐圧反応容器に、PGL6{ポリグリセリン:グリセリンの約6量体、水酸基価950mgKOH/g:株式会社ダイセル}236部(0.5モル部)及び水酸化ナトリウム4部を投入した後、130℃にて0.6〜1.3kPaの減圧下にて2時間脱水した。次いで減圧のまま160℃にて、エチレンオキシド(EO)704部(16モル部)を3時間かけて滴下し、さらに160℃にて1時間攪拌を続け、残存する(EO)を反応させた。次いで、アルカリ吸着剤{合成アルミノシリケート;キョーワード600、協和化学工業株式会社、「キョーワード」は同社の登録商標である。}を用いる方法(特開昭53−123499号公報等)により、水酸化ナトリウムを除去{以下、「触媒除去処理」と略する。}して、ポリオキシアルキレン化合物(A1:ポリグリセリンエチレンオキシド32モル付加体)を得た。
続いて、耐圧反応容器に、ポリオキシアルキレン化合物(A1)940部(0.5モル部)、ルナック L−98{花王株式会社、ラウリン酸(98%以上)、「ルナック」は同社の登録商標である。}800部(4モル部)及びメタンスルホン酸{試薬特級、和光純薬工業株式会社}4部を仕込み、窒素ガスを用いて0.3MPaになるまで加圧し、次いで0.12MPaになるまで排出する操作を3回繰り返した(以下、この窒素ガスを用いる操作を「窒素置換」と略する。)のち、150℃まで昇温した。次いで真空ポンプにより次第に減圧とし、0.6〜1.3kPa、150℃×12時間反応させて、本発明の消泡性向上剤(S1:ポリグリセリンエチレンオキシド32モル付加体のラウリン酸8モルエステル化体)を得た。
<実施例2>
「エチレンオキシド(EO)704部(16モル部)」を「エチレンオキシド(EO)1408部(32モル部)」に変更したこと以外、実施例1と同様にして、本発明の消泡性向上剤(S2:ポリグリセリンエチレンオキシド64モル付加体のラウリン酸8モルエステル化体)を得た。
<実施例3>
「PGL6{ポリグリセリン:グリセリンの約6量体}234部(0.5モル部)」を「PGL10{ポリグリセリン:グリセリンの約10量体、水酸基価850mgKOH/g:株式会社ダイセル}198部(0.25モル部)」に変更したこと、「エチレンオキシド(EO)704部(16モル部))」を「エチレンオキシド(EO)1056部(24モル部)」に変更したこと及び「ルナック L−98{ラウリン酸}800部(4モル部)」を「ルナック L−98{ラウリン酸}500部(2.5モル部)」に変更したこと以外、実施例1と同様にして、本発明の消泡性向上剤(S3:ポリグリセリンエチレンオキシド96モル付加体のラウリン酸10モルエステル化体)を得た。
<実施例4>
「PGL6の234部(0.5モル部)」を「PGL10{ポリグリセリン:グリセリンの約10量体、水酸基価850mgKOH/g:株式会社ダイセル}198部(0.25モル部)」に変更したこと、「エチレンオキシド(EO)704部(16モル部))」を「エチレンオキシド(EO)1056部(24モル部)」に変更したこと以外、実施例1と同様にして、ポリオキシアルキレン化合物(A2:ポリグリセリンエチレンオキシド96モル付加体)を得た後、耐圧反応容器に、ポリオキシアルキレン化合物(A2)1254部(0.25モル部)及び水酸化カリウム5部を仕込み、120℃にて減圧脱水してから、エポサイザー M−24{DIC株式会社、1,2−エポキシオクタデカン、「エポサイザー」は同社の登録商標である。}804部(3モル部)を仕込み、次いで昇温しつつ真空ポンプにより次第に減圧とし、0.6〜1.3Pa、120℃×1時間反応させて、本発明の消泡性向上剤(S4:ポリグリセリンエチレンオキシド96モル付加体の1,2−エポキシオクタデカン12モル付加体)を得た。
<実施例5>
耐圧反応容器に、SC−E 1000{坂本薬品工業株式会社、ポリグリセリン(グリセリンの2量体)のエチレンオキシド20モル付加体、水酸基価:208mgKOH/g}1079部(1モル部)、NAA34{日油株式会社、オレイン酸、「NAA」は同社の登録商標である。}1130部(4モル部)及びメタンスルホン酸{和光純薬工業株式会社}4部を仕込み、窒素ガスを用いて「窒素置換」したのち、150℃まで昇温した。次いで真空ポンプにより次第に減圧とし、0.6〜1.3kPa、150℃×12時間反応させて、本発明の消泡性向上剤(S5:ポリグリセリンエチレンオキシド20モル付加体のオレイン酸4モルエステル化体)を得た。
<実施例6>
「SC−E 1000{ポリグリセリンのエチレンオキシド付加体}1079部(1モル部)」を「PGL10{株式会社ダイセル、ポリグリセリン、グリセリンの約10量体、水酸基価:850mgKOH/g}792部(1モル部)」に変更したこと、及び「NAA34{オレイン酸}1130(4モル部)」を「ビューライト LCA−H{三洋化成工業株式会社、2−(ドデシルポリオキシエチレンオキシ)酢酸(1分子中のオキシエチレンのモル数4モル)、「ビューライト」は同社の登録商標である。}4180部(10モル部)」に変更したこと以外、実施例5と同様にして、本発明の消泡性向上剤(S6:ポリグリセリン1モルと2−(ドデシルポリオキシエチレンオキシ)酢酸10モルとのエステル)を得た。
<実施例7>
イソプロピルアルコール40部を還流温度まで加熱して、これを攪拌及び還流しながら、ALE−200{日油株式会社、ラウロキシ−ポリエチレングリコール−アクリレート:1分子中のオキシエチレンのモル数4モル}20部(0.05モル部)及びイソプロピルアルコール20部からなる単量体溶液と、ジメチル−2,2’−アゾビス(2−メチルプロピネート)1部及びイソプロピルアルコール19部からなる触媒溶液とを同時に滴下し始め、単量体溶液を3時間で滴下終了させ、触媒溶液を2時間で滴下終了させた。これらの滴下終了後、攪拌及び還流しながら3時間熟成した。その後、イソプロピルアルコールを減圧留去して本発明の消泡性向上剤(S7:ポリ(ラウロキシ−ポリエチレングリコール−アクリレート))を得た。消泡性向上剤(S7)の重量平均分子量(Mw)は2100であった。
<実施例8>
メチルエチルケトン40部を還流温度まで加熱して、これを攪拌及び還流しながら、ALE−200{日油株式会社、ラウロキシ−ポリエチレングリコール−アクリレート}20部(0.05モル部)及びメチルエチルケトン20部からなる単量体溶液と、ジメチル−2,2’−アゾビス(2−メチルプロピネート)1部及びメチルエチルケトン19部からなる触媒溶液とを同時に滴下し始め、単量体溶液を3時間で滴下終了させ、触媒溶液を2時間で滴下終了させた。これらの滴下終了後、攪拌及び還流しながら3時間熟成した。その後、メチルエチルケトンを減圧留去して本発明の消泡性向上剤(S8:ポリ(ラウロキシ−ポリエチレングリコール−アクリレート))を得た。消泡性向上剤(S8)の重量平均分子量(Mw)は13000であった。
<実施例9>
疎水性化合物(e1){コスモSC−22、鉱物油、コスモ石油ルブリカンツ株式会社}40部を80℃まで加熱して、これを攪拌しながら80℃で、ALE−200{日油株式会社、ラウロキシ−ポリエチレングリコール−アクリレート}20部(0.05モル部)及び疎水性化合物(e1)20部からなる単量体溶液と、ジメチル−2,2’−アゾビス(2−メチルプロピネート)1部及び疎水性化合物(e1)19部からなる触媒溶液とを同時に滴下し始め、単量体溶液を3時間で滴下終了させ、触媒溶液を2時間で滴下終了させた。これらの滴下終了後、攪拌しながら80℃で3時間熟成して本発明の消泡性向上剤(S9:ポリ(ラウロキシ−ポリエチレングリコール−アクリレート))を含む疎水性化合物溶液を得た。消泡性向上剤(S9)の重量平均分子量(Mw)は2万であった。なお、重量平均分子量は疎水性化合物溶液について測定し疎水性化合物(e1)の部分を除いて算出した。
<実施例10>
「ALE−200{日油株式会社、ラウロキシ−ポリエチレングリコール−アクリレート}20部(0.05モル部)」を「PLE−200{日油株式会社、ラウロキシ−ポリエチレングリコール−メタアクリレート:1分子中のオキシエチレンのモル数4モル}20部(0.05モル部)」に変更したこと以外、実施例7と同様にして、本発明の消泡性向上剤(S10:ポリ(ラウロキシ−ポリエチレングリコール−メタアクリレート))を得た。消泡性向上剤(S10)の重量平均分子量(Mw)は2300であった。
<実施例11>
「ALE−200{ラウロキシ−ポリエチレングリコール−アクリレート}20部(0.05モル部)」を「ALE−200{ラウロキシ−ポリエチレングリコール−アクリレート}10部(0.025モル部)、PLE−200{ラウロキシ−ポリエチレングリコール−メタアクリレート}10部(0.025モル部)」に変更したこと以外、実施例7と同様にして、本発明の消泡性向上剤(S11:ポリ(ラウロキシ−ポリエチレングリコール−アクリレート/ラウロキシ−ポリエチレングリコール−メタアクリレート))を得た。消泡性向上剤(S11)の重量平均分子量(Mw)は2200であった。
<実施例12>
「ALE−200{ラウロキシ−ポリエチレングリコール−アクリレート}20部(0.05モル部)」を「ALE−200{ラウロキシ−ポリエチレングリコール−アクリレート}17部(0.0425モル部)、アクリル酸エチル{日本触媒株式会社}3部(0.03モル部)」に変更したこと以外、実施例8と同様にして、本発明の消泡性向上剤(S12:ポリ(ラウロキシ−ポリエチレングリコール−メタアクリレート/アクリル酸エチル))を得た。消泡性向上剤(S12)の重量平均分子量(Mw)は11000であった。
<実施例13>
耐圧反応容器に、ユニセーフMM−15K{ポリオキシプロピレンテトラデシルエーテル:1−テトラデシルアルコールのプロピレンオキシド3モル付加体:日油株式会社}388部(1モル部)及び水酸化ナトリウム4部を投入した後、130℃にて0.6〜1.3kPaの減圧下にて2時間脱水した。次いで減圧のまま160℃にて、エチレンオキシド(EO)220部(5モル部)を3時間かけて滴下し、さらに160℃にて1時間攪拌を続け、残存する(EO)を反応させた。次いで「触媒除去処理」して、ポリオキシアルキレン化合物(A3:1−テトラデシルアルコールのプロピレンオキシド3モルエチレンオキシド5モルブロック付加体)を得た。
イソプロピルアルコール40部を還流温度まで加熱して、これを攪拌及び還流しながら、アクリル酸エチル{日本触媒株式会社}20部(0.2モル部)及びイソプロピルアルコール20部からなる単量体溶液と、ジメチル−2,2’−アゾビス(2−メチルプロピネート)1部及びイソプロピルアルコール19部からなる触媒溶液とを同時に滴下し始め、単量体溶液を3時間で滴下終了させ、触媒溶液を2時間で滴下終了させた。これらの滴下終了後、攪拌及び還流しながら3時間熟成し、その後、イソプロピルアルコールを減圧留去して、ポリアクリル酸エチル(A4:重量平均分子量(Mw)は2000)を得た。
続いて、耐圧反応容器に、ポリオキシアルキレン化合物(A3)1094部(1.8モル部)、ポリアクリル酸エチル(A4)200部(0.1モル部)、及びメタンスルホン酸{試薬特級、和光純薬工業株式会社}4部を仕込み、窒素ガスを用いて「窒素置換」した後、120℃まで昇温した。次いで真空ポンプにより次第に減圧とし、0.6〜1.3kPa、120℃×12時間反応させて、本発明の消泡性向上剤(S13:ポリ(アクリル酸エチル/1−テトラデシルポリオキシプロピレンポリオキシエチレンアクリレート):モル比1/18)を得た。消泡性向上剤(S13)の重量平均分子量(Mw)は12000であった。
<実施例14>
疎水性化合物(e2){SNデフォーマー154、鉱物油系消泡剤、サンノプコ株式会社}95部及び消泡性向上剤(S1)5部を、25℃にて、インペラー型羽根を装着したエクセルオートホモジナイザー{日本精器株式会社、モデルED}を用いて15分間攪拌して、本発明の消泡剤(DF1)を得た。
<実施例15>
「消泡性向上剤(S1)」を「消泡性向上剤(S2)」に変更したこと以外、実施例14と同様にして、本発明の消泡剤(DF2)を得た。
<実施例16>
「消泡性向上剤(S1)」を「消泡性向上剤(S3)」に変更したこと以外、実施例14と同様にして、本発明の消泡剤(DF3)を得た。
<実施例17>
疎水性化合物(e2)を「95部」から「97部」に変更したこと及び「消泡性向上剤(S1)5部」を「消泡性向上剤(S4)3部」に変更したこと以外、実施例14と同様にして、本発明の消泡剤(DF4)を得た。
<実施例18>
「消泡性向上剤(S1)」を「消泡性向上剤(S5)」に変更したこと以外、実施例14と同様にして、本発明の消泡剤(DF5)を得た。
<実施例19>
「消泡性向上剤(S1)」を「消泡性向上剤(S6)」に変更したこと以外、実施例14と同様にして、本発明の消泡剤(DF6)を得た。
<実施例20>
疎水性化合物(e2)を「95部」から「75部」に変更したこと及び「消泡性向上剤(S1)5部」を「消泡性向上剤(S7)25部」に変更したこと以外、実施例14と同様にして、本発明の消泡剤(DF7)を得た。
<実施例21>
「消泡性向上剤(S1)」を「消泡性向上剤(S8)」に変更したこと以外、実施例14と同様にして、本発明の消泡剤(DF8)を得た。
<実施例22>
疎水性化合物(e2)を「95部」から「76部」に変更したこと「消泡性向上剤(S1)5部」を「消泡性向上剤(S9)を含む疎水性化合物溶液24部」に変更したこと以外、実施例14と同様にして、本発明の消泡剤(DF9)を得た。
<実施例23>
「消泡性向上剤(S1)」を「消泡性向上剤(S10)」に変更したこと以外、実施例14と同様にして、本発明の消泡剤(DF10)を得た。
<実施例24>
「消泡性向上剤(S1)」を「消泡性向上剤(S11)」に変更したこと以外、実施例14と同様にして、本発明の消泡剤(DF11)を得た。
<実施例25>
「消泡性向上剤(S1)」を「消泡性向上剤(S12)」に変更したこと以外、実施例14と同様にして、本発明の消泡剤(DF12)を得た。
<実施例26>
「消泡性向上剤(S1)」を「消泡性向上剤(S13)」に変更したこと以外、実施例14と同様にして、本発明の消泡剤(DF13)を得た。
<比較例1>
疎水性化合物(e2)をそのまま比較用の消泡剤(H1)とした。
<比較例2>
特許文献1の記載に準拠して、SELOSOL R-586{パラフィンワックス、中京油脂株式会社}647部、パラフィン115{パラフィン、日本精蝋株式会社}500部、ワセリン{小堺製薬株式会社}147部を溶解し、80℃に加熱した。窒素雰囲気下、温度を120℃にあげ、撹拌下でニップシールNA{沈殿法シリカ、東ソー・シリカ株式会社}177部を加えた。完全に均質化した後、20分間に、n−オクチルトリクロルシラン{和光純薬工業株式会社}106部を添加し、その際温度はアルキルクロルシランの全量の約20%を添加した後、徐々に80℃に下げた。その後、190℃に加熱し、0.1kPa減圧下、撹拌しながら残留する塩化水素痕跡量を除去した。室温(25℃)に冷却した後、生成物はワックス状物質に凝固した。溶融した生成物を、高速回転のスキ状ミキサー中で噴霧乾燥した硫酸ナトリウムと混合した。このために、生成物167部を90℃に予備加熱した硫酸ナトリウム1500部上に1分以内に加え、かつ3分間撹拌した。室温(25℃)に冷却した後、比較用の消泡剤(H2)を得た。
<比較例3>
特許文献2の記載に準拠して、ニップシールNA{沈殿法シリカ、東ソー・シリカ株式会社}100部、コスモSC 22{鉱物油、コスモ石油ルブリカンツ株式会社}800部、KF−96−100cs{シリコーンオイル、信越化学工業株式会社}100部を混合して、130℃の温度に加温した後、2時間攪拌して比較用の消泡剤(H3)を得た。
<消泡性評価用水性塗料の作成>
(1.エマルションベース塗料の調製)
表1に記載した原料組成にて、インペラー型羽根を装着したエクセルオートホモジナイザーを用いて、グラインディング及びレットダウンして、エマルションベース塗料を調製した。
Figure 2016136437
注1:サンノプコ株式会社製分散剤
注2:ダイセルファインケム株式会社製増粘剤
注3:サンノプコ株式会社製増粘剤
注4:サンノプコ株式会社製湿潤剤
注5:竹原化学工業株式会社製炭酸カルシウム
注6:石原産業株式会社製二酸化チタン(「タイペーク」は同社の登録商標である。)
注7:ダウケミカルカンパニー製バインダー樹脂(「プライマル」はロ−ム エンド ハ−スコムパニ−の登録商標である。)
注8:イーストマンケミカル社製造膜調整剤、「テキサノール」は吉村化学株式会社の登録商標である。
注9:サンノプコ株式会社製増粘剤
(2.エマルション塗料の調製)
エマルションベース塗料100部に、消泡剤(DF1)〜(DF13)又は比較用の消泡剤(H1)〜(H3)をそれぞれ0.2部を加えて、コーレス型羽根を装着したエクセルオートホモジナイザーにて25℃、1500rpm、2分間攪拌混合して、評価用エマルション塗料を得た。
(消泡性の評価)
中毛ウールローラー(大塚刷毛製造株式会社)を用いてエマルション塗料を15cm×15cmのブリキ板上にローラー塗装し、1.5cm角に発生する泡量を直後(0秒)及び30秒後に目視で数えて表2に記載した。数が少ない方が消泡性が優れることを意味する。
(ハジキの評価)
ガラス板{厚さ5mm、20×30cmにカット}をアセトン/布にて脱脂した後、25℃、60%相対湿度の条件下、ウェット膜厚100μmとなるように、評価用エマルション塗料をアプリケーターにて塗装した後、塗膜表面を観察し、目視にて、ハジキ痕の個数を数え、表2に記載した。なお、数値の小さい方がハジキが少ないことを意味し好ましい。
Figure 2016136437
本発明の消泡性向上剤を含有する消泡剤は、比較用の消泡剤に比べ、ハジキ抑制及び消泡性に優れ、塗料を塗布して得られた塗膜は、外観を損なうことがなかった。
本発明の消泡性向上剤は、公知の消泡剤等を含む疎水性化合物に含有させるだけで、ハジキを抑制し、且つ消泡性が飛躍的に改善できるため、あらゆる用途に用いることができる。特に水性発泡液用の消泡剤に含有させると効果的であり、例えば、紙パルプ製造工業(パルプ化工程、抄紙工程及び塗工工程等)、建築工業(抄造工程等)、染料工業、染色工業、発酵工業、合成樹脂製造工業、合成ゴム製造工業、インキ、塗料工業及び繊維加工工業等の各種工程で発生する気泡に対して使用される消泡剤に適用することができる。これらのうち、塗料用消泡剤として適しており、さらに水系コーティング材用消泡剤として好適である。




Claims (4)

  1. 式(1)で表される化合物(P1)又は式(2)で表される化合物(P2)を含有してなることを特徴とする消泡性向上剤。
    Figure 2016136437
    −R (3)
    −C(=O)−R (4)
    −C(=O)−NH−R (5)
    −CH−CH(−OH)−CH−R (6)
    Xは3〜8価のアルコールの縮合物から水酸基を除いた反応残基、Yは酸素原子又は1,4−ジオキサ−2−オキソブチレン基{−OC(=O)CHO−で表される二価の基}、OAは炭素数2〜4のオキシアルキレン基、Hは水素原子、OHは水酸基、Zは式(3)〜(6)のいずれかで表される一価の基、Rは炭素数7〜24のアルキル基、炭素数7〜23のアルケニル基又は炭素数7〜15のアリール基から選ばれるいずれか1つの炭化水素基、Cは炭素原子、Oは酸素原子、Nは窒素原子、Sは(メタ)アクリル酸を必須構成単量体とする(共)重合体からカルボキシル基の水素原子を除いた反応残基、Mは水素原子、メチル基又はエチル基、aは0〜20の整数、bは0〜10の整数、cは1〜16の整数、dは0〜10の整数(但し、b、c及びdの和は4〜16である。)、eは0〜10の整数、fは2〜100の整数(但し、e及びfの和は2〜110である。)を表す。
  2. 請求項1に記載の消泡性向上剤と、疎水性化合物(E)とを含有してなることを特徴とする消泡剤。
  3. 請求項1に記載の消泡性向上剤と疎水性化合物(E)との重量比{(消泡性向上剤):(疎水性化合物(E))}が1:99〜25:75である請求項2に記載の消泡剤。
  4. 水系コーティング材及び請求項2又は3に記載された消泡剤からなることを特徴とする水系コーティング組成物。
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