TWI473640B

TWI473640B - 消泡劑及消泡劑的製造方法

Info

Publication number: TWI473640B
Application number: TW101100391A
Authority: TW
Inventors: Yuuji Sonoda
Original assignee: Kurita Water Ind Ltd
Priority date: 2011-01-11
Filing date: 2012-01-05
Publication date: 2015-02-21
Also published as: JP5786336B2; TW201236733A; JP2012143700A; CN103298534A; CN103298534B; WO2012096234A1

Description

消泡劑及消泡劑的製造方法

本發明是有關於一種含有高級醇的消泡劑、及消泡劑的製造方法。

先前，蠟系消泡劑是含有高級醇、烴、脂肪酸酯等在常溫下為固體或液體的有效成分的O/W乳液型(例如，參照專利文獻1~專利文獻3)。但是，對於蠟系消泡劑的性能提昇的要求進一步提高，先前的蠟系消泡劑需要改善。

[先前技術文獻]

[專利文獻]

[專利文獻1]日本專利特開平11-276805號公報

[專利文獻2]日本專利特開2000-288308號公報

[專利文獻3]日本專利特開2000-300909號公報

然而，消泡劑的消泡效果主要取決於有效成分本身的性能、及所分散的油相的粒徑。因此，當要改善消泡劑的消泡效果時，必需提昇有效成分的性能，並使所分散的油相的粒徑最佳化，但油相容易凝聚，而難以使兩者併存。

本發明是鑒於以上的實際情況而完成的發明，其目的在於提供一種油相的凝聚得到抑制且消泡效果優異的消泡劑、及製造此種消泡劑的方法。

本發明者發現藉由調配微晶蠟及/或礦脂而使有效成分的消泡能力提昇，且伴隨於此的油相的凝聚藉由併用多元醇而得到抑制，從而完成本發明。具體而言，本發明提供以下者。

(1)一種消泡劑，其調配有高級醇、微晶蠟及/或礦脂、以及多元醇，且具有O/W乳液結構。

(2)一種消泡劑的製造方法，其包括乳化步驟，該乳化步驟是於多元醇的存在下，使含有高級醇與微晶蠟及/或礦脂的液狀的油劑於水中進行乳化而生成O/W乳液。

(3)如(2)所述之製造方法，其中於上述乳化步驟之後，更包括：第1冷卻步驟，進行比上述乳化步驟更平穩的攪拌、或不進行攪拌，而將上述O/W乳液冷卻至高於常溫的規定溫度為止；以及第2冷卻步驟，於第1冷卻步驟之後，一面進行比第1冷卻步驟更激烈的攪拌，一面將上述O/W乳液冷卻至常溫。

根據本發明，藉由調配微晶蠟及/或礦脂而使有效成分的消泡能力提昇，且伴隨於此的油相的凝聚藉由併用多元醇而得到抑制。藉此，可製造油相的凝聚得到抑制且消泡效果優異的消泡劑。

以下，對本發明的實施形態進行說明，但該些實施形態並不限定本發明。

本發明的消泡劑調配有高級醇、微晶蠟及/或礦脂、以及多元醇，且具有O/W乳液結構。微晶蠟及/或礦脂提昇有效成分的消泡能力，且伴隨於此的油相的凝聚由多元醇抑制。藉此，可製造油相的凝聚得到抑制且消泡效果優異的消泡劑。

高級醇可為先前於消泡劑中所使用的高級醇，例如可為具有12個~30個，較佳為18個~30個碳原子的天然醇及/或合成醇的一種以上。作為天然醇，可列舉：月桂醇、肉豆蔻醇、十六醇、硬脂醇、二十醇、二十二醇、二十四醇、二十六醇、二十八醇、蜜蠟醇等飽和醇、油醇等不飽和醇。作為合成醇，可列舉：藉由戚格勒法(Ziegler process)而合成的直鏈且非分支狀的飽和醇、藉由羰氧化法(oxo process)而合成的直鏈一級醇或分支一級醇、或該些的碳數不同的醇混合物、對石蠟進行空氣氧化而獲得的直鏈二級醇等。高級醇的調配量亦無特別限定，相對於消泡劑中的固體成分，可為30質量%~90質量%左右。

微晶蠟及礦脂可僅調配其中一者、或將兩者組合來調配。微晶蠟及礦脂與石蠟一同屬於石油蠟，本發明中依據JIS而將石油蠟如下般進行分類。

石蠟是自減壓蒸餾餾出油中分離純化，於常溫下為固體(熔點約50℃~70℃)的蠟，其包含將直鏈狀烴作為主體的飽和烴，且油分的含量少(1%以下)。

微晶蠟是自減壓蒸餾殘渣油或重質餾出油中分離純化，於常溫下為固體的蠟，其沸點高於石蠟(熔點約為60℃~90℃)，油分含量為2%~5%。

礦脂是自減壓蒸餾殘渣中分離純化，於常溫下為半固體的蠟，其油分比微晶蠟多10%左右。

微晶蠟及礦脂均為微晶性的蠟，且為具有多元不飽和性的烴，因此親水性高於石蠟等一般的蠟，且表現出使消泡劑粒子的對於泡膜的侵入變得容易的作用。因此，可提昇有效成分的消泡能力。微晶蠟及礦脂的調配量並無特別限定，合計量相對於消泡劑中的固體成分可為5質量%~50質量%。再者，只要含有微晶蠟及/或礦脂，則可含有石蠟，亦可不含石蠟。

多元醇是1分子中具有2個以上的羥基(-OH)的化合物。多元醇並無特別限定，可列舉：乙二醇、二乙二醇等低分子量聚乙二醇，丙二醇、二丙二醇等低分子量聚丙二醇，其他二醇類，甘油及其多聚體，1,3-丙二醇、1,4-丁二醇等伸烷基多元醇等。多元醇的分子量亦無特別限定，例如可為500以下。

多元醇的調配量並無特別限定，相對於消泡劑可為0.5質量%以上、10質量%以下。另外，多元醇具有抑制由微晶蠟及礦脂所引起的油相的凝聚的作用，因此多元醇的調配量亦可由與微晶蠟及礦脂的相對量來規定。即，若多元醇的調配量相對於微晶蠟及/或礦脂的合計量過小，則難以充分地獲得油相的凝聚抑制效果，即使過大，油相的凝聚抑制效果亦飽和，並不經濟。因此，相對於微晶蠟及/或礦脂的合計量100質量份的多元醇的調配量的下限較佳為10質量份，更佳為50質量份，上限較佳為200質量份，更佳為100質量份。

本發明的消泡劑視需要可進而含有烴、脂肪酸酯、脂肪族酮、脂肪族醚等在常溫下為固體或液體的有效成分。

烴可為聚乙烯蠟、費托蠟(Fischer-Tropsch wax)、石蠟等，例如可為被稱為白油(Weissoel)的市售的石蠟混合物。

脂肪酸酯可為碳數1~30的一元醇~六元醇與碳數12~30的羧酸的脂肪酸酯。酯中所使用的脂肪酸例如可為月桂酸、肉豆蔻酸、棕櫚酸、硬脂酸、油酸、花生酸及二十二酸等，較佳為棕櫚酸、油酸或硬脂酸。作為用以將羧酸酯化的碳數1~30的一元醇，例如可列舉：甲醇、乙醇、丙醇、丁醇、己醇、辛醇、癸醇等、以及高級醇。作為二元醇，例如可列舉：乙二醇、丙二醇、二乙二醇、三乙二醇、環己二醇、丁二醇、戊二醇、己二醇、1,3-丙二醇、兒茶酚、間苯二酚、對苯二酚等。作為三元醇，例如可列舉：甘油、三羥甲基丙烷、三羥甲基乙烷、丁三醇、戊三醇等。作為四元醇，例如可列舉：季戊四醇、二甘油、去水山梨醇、一縮甘露醇等。作為五元醇，可列舉阿拉伯糖醇等，作為六元醇，可列舉四甘油、山梨糖醇、甘露醇等。另外，脂肪酸酯亦可為牛脂、豬油、沙丁魚油、鯨油等動物油脂，大豆油、玉米油、椰子油、亞麻子油、菜籽油、棉籽油、蓖麻油、桐油等植物油脂等天然油脂，對該些油脂進行氫化並實施硬化處理而成的硬化油。

脂肪族酮可為16-三十一酮(棕櫚酮)、18-三十五酮(硬脂酮)、20-三十九酮(花生酮)、及22-四十三酮(蘿酮)等高級脂肪酸酮。

脂肪族醚可為進行戚格勒合成時副產生的碳數20~40的烷基醚。

本發明的消泡劑為了防止儲存時的產品分離及增黏，可進而含有水溶性高分子。作為水溶性高分子，可列舉：纖維素、聚三葡萄糖、海藻酸鈉、阿拉伯膠(Arabic Gum)、瓜爾膠(Guar Gum)、葡甘露聚糖(Glucomannan)、三仙膠(Xanthan Gum)、威蘭膠(Welan Gum)、鼠李糖膠(Rhamsan Gum)、黃蓍膠(Tragacanth Gum)、刺槐豆膠(Locust Bean Gum)、瓊脂糖(Agarose)、肝糖(Glycogen)、甲基纖維素、乙基纖維素、羧甲基纖維素、羥乙基纖維素、羥丙基纖維素、羥丙基甲基纖維素、羥乙基甲基纖維素、羧甲基乙基纖維素、乙酸鄰苯二甲酸纖維素、聚乙烯醇、聚環氧乙烷、聚丙烯醯胺、聚甲基丙烯醯胺、聚丙烯酸、聚甲基丙烯酸、丙烯醯胺及丙烯酸的共聚物、丙烯醯胺及甲基丙烯酸的共聚物、甲基丙烯醯胺及丙烯醯胺的共聚物、甲基丙烯醯胺及甲基丙烯酸的共聚物等。

除此以外，本發明的消泡劑可進而含有防腐劑、防黴劑、殺菌劑、防銹劑、防結皮劑等。該些均為先前眾所周知者(例如參照日本專利特開2000-300909號公報)，因此省略其詳細說明。

本發明的消泡劑是使含有以上成分的油相於水相中乳化並分散而成者。只要可獲得O/W乳液結構，則油相與水相的混合比率並無特別限定，通常相對於消泡劑，油相的量只要為50質量%以下即可。

本發明的消泡劑包括乳化步驟，該乳化步驟是於多元醇的存在下，使含有高級醇與微晶蠟及/或礦脂的液狀的油劑於水中進行乳化而生成O/W乳液。藉此，可獲得乳化後的冷卻過程中的油相的凝聚得到抑制、且消泡效果優異的消泡劑。

於乳化步驟中，多元醇就更充分地抑制油相的凝聚的觀點而言，較佳為在與高級醇及微晶蠟及/或礦脂等的油劑進行混合後添加至水中，但亦可與油劑分開來添加至水中。

如上所述，多元醇的調配量相對於微晶蠟及/或礦脂的合計量100質量份，較佳為10質量份以上、200質量份以下，油劑中可任意地含有其他成分。

於乳化步驟中，為了使油劑分散於水中，而以油劑具有流動性的方式加熱至油劑中所含有的成分的熔點以上的溫度(並無特別限定，但為90℃以上)，並對油劑及水進行攪拌。其操作或設備本身是先前眾所周知者(參照日本專利特開平11-276805號公報)，因此省略詳細說明。

於乳化步驟之後，伴隨將O/W乳液冷卻至常溫的步驟。該步驟較佳為包括：第1冷卻步驟，進行比乳化步驟更平穩的攪拌、或不進行攪拌，而將O/W乳液冷卻至高於常溫的規定溫度為止；以及第2冷卻步驟，於第1冷卻步驟之後，一面進行比第1冷卻步驟更激烈的攪拌，一面將O/W乳液冷卻至常溫。藉此，可更充分地抑制冷卻過程中的油相的凝聚。

規定溫度可對應於油劑的組成、與水的混合比率等，以達到消泡劑的粒子表面固化的溫度的方式適宜決定，通常可為30℃以上、60℃以下。再者，攪拌平穩或激烈取決於剪切力的大小(例如，當利用相同的設備進行乳化步驟、第1冷卻步驟、第2冷卻步驟時，取決於攪拌構件的旋轉速度的大小)。

但是，於冷卻步驟中，如先前眾所周知般，亦可一面持續O/W乳液的攪拌一面冷卻至常溫。

以上述方式所獲得的消泡劑可廣泛地用於例如紙漿工業、食品工業、纖維工業、建材用板製造、塗料工業、化學工業等中的加工步驟及排水處理步驟，尤其於抄紙步驟或活性污泥等的排水處理步驟中有用。

[實例]

<實例1~實例4、比較例1~比較例4>

將表1所示的成分供給至夾套式燒杯內，藉由在循環式恆溫水槽「Ecoline」(LAUDA公司製造)中流通90℃的溫水來進行加熱，而使其熔融。使攪拌機「Tornadeo(標準型)」(AS ONE公司製造)以2000rpm旋轉，一面進行攪拌一面將溫水添加至經熔融的油劑中，藉此使油劑於水中乳化而生成O/W乳液。其後，一面繼續攪拌，一面對O/W乳液添加丙烯酸系聚合物「Aqualic DL40S」(日本觸媒公司製造)0.1質量%。

停止攪拌，將於循環式恆溫水槽中流通的水換成冷水，使O/W乳液冷卻至60℃左右為止。其後，再次開始攪拌(旋轉速度為500rpm)，並一面進行攪拌一面將O/W乳液冷卻至常溫(30℃以下)，藉此獲得消泡劑。

[評價]

將以4mg/L的量添加所獲得的各個消泡劑而成的報紙用紙的抄紙白水500mL供給至內徑70mm、容量1L的帶刻度的玻璃製圓筒容器中，藉由循環泵以1000mL/分的流量使其進行循環，而使消泡劑自圓筒容器內的抄紙白水的水面上50cm的高度朝水面落下。將溫度維持於45℃，於循環開始5分鐘後，根據刻度讀取圓筒容器內的抄紙白水的水面上所產生的泡的厚度。將其結果示於表1。

表中的成分：

微晶蠟 Hi-mic-1090(日本精蠟公司製造)

高級醇 NAFOL20+(Sasol Japan公司製造)

烴石蠟155(日本精蠟公司製造)

脂肪酸酯氫化蓖麻油(伊藤製油公司製造)

多元醇丙二醇試劑1級(岸田化學公司製造)

如表1所示，可知實例1~實例4與比較例1~比較例4相比發泡量小，消泡效果優異。另外，根據實例1及實例2亦確認：為了獲得優異的消泡效果，需要微晶蠟、高級醇及多元醇，另一方面，未必需要烴及脂肪酸酯。

<實例5~實例13、比較例5~比較例13>

除將多元醇的種類變成表2所示的種類這一點以外，以與實例1相同的程序獲得消泡劑。利用100個網眼的金屬絲網對所獲得的消泡劑進行過濾，並測定過濾殘渣的量，藉此確認有無油相的凝聚。將其結果示於表2。

表2中，實例5~實例13中的無凝聚是指殘渣的量相對於油劑的調配量未滿0.1%，比較例5~比較例13中的有凝聚是指殘渣的量相對於油劑的調配量為5%以上。藉此，可知將微晶蠟及高級醇與所有多元醇併用可抑制油相的凝聚。

Claims

一種消泡劑，其調配有高級醇、微晶蠟及/或礦脂、以及多元醇，且具有O/W乳液結構。
一種消泡劑的製造方法，其包括乳化步驟，該乳化步驟是於多元醇的存在下，使含有高級醇與微晶蠟及/或礦脂的液狀的油劑於水中進行乳化而生成O/W乳液。
如申請專利範圍第2項所述之製造方法，其中於上述乳化步驟之後，更包括：第1冷卻步驟，進行比上述乳化步驟更平穩的攪拌、或不進行攪拌，而將上述O/W乳液冷卻至高於常溫的規定溫度為止；以及第2冷卻步驟，於第1冷卻步驟之後，一面進行比第1冷卻步驟更激烈的攪拌，一面將上述O/W乳液冷卻至常溫。