消泡剤の種類と使い方 | ジュンツウネット21

消泡剤にはどのような種類がありますか。また,効果的な使い方についても教えて下さい。

解説します。

1. 消泡剤の必要性

発泡現象は,製品製造工程における作業能率や収率の低下,製品品質の劣化などの原因となり消泡工程が必要となります。

泡を消すための手段としては,大別して次の方法があります。

(1)物理的・機械的方法
(2)化学的方法

(1)は温度,圧力の変化や超音波などによって泡を不安定化する方法,(2)は主として消泡剤添加による消泡方法です。

これらのうち,消泡剤の使用は作業能率が良く,経済的にも有利な方法です。

2. 消泡のメカニズム

発泡は,気液間の界面現象であり,主として水性あるいは油性の液体中に含まれる界面活性剤,高分子化合物などが発泡因子となって発生します。

一方,消泡効果を示すためには,

(1)泡膜の表面張力が局部的に低下して泡が破壊する
(2)泡膜の表面張力が全体的に低下して泡が不安定化して,わずかな条件変動で消泡

上記条件のいずれか,または両方を満たすことが必要となります。

また消泡現象は,発生した泡を破壊する破泡と発生する泡を連続して抑える抑泡とに分類されます。

破泡のメカニズムは,表面張力の小さい破泡剤が泡膜に侵入してその部分の表面張力が局部的に低下し,この部分が表面張力の高い周囲の泡膜から引かれ泡が破壊するためと考えられます。

抑泡現象は,表面張力が小さく発泡液に不溶な抑泡剤が,泡を形成しようとする発泡液表面に点在することで,表面張力が均一な泡を形成できず,発泡を抑えるメカニズムで説明されます。

したがって低表面張力で発泡液への溶解性が小さいシリコーンオイルは,抑泡剤として好適となります。またシリコーンオイルに親水性のシリカ粉を配合してオイルコンパウンド型とすることで水性の泡膜への浸透性が得られ,水性発泡液に対する破泡剤としても有効となります。

3. 消泡剤の種類

消泡剤はシリコーン系消泡剤と,界面活性剤,ポリエーテル,高級アルコールなどの有機系消泡剤に大別されます。

シリコーン系消泡剤は速効性にすぐれた汎用消泡剤で,水性,非水性(油,溶液)いずれの発泡液に対しても有効です。

有機系消泡剤は,汎用性は少ないですが,水性の発泡液の消泡においてすぐれた持続性を示します。

4. シリコーン系消泡剤の種類

汎用的で油性の発泡液に対しても有効なシリコーン系消泡剤は,その製品形態からオイル型,オイルコンパウンド型,溶液型,エマルジョン型,自己乳化型に分類され,発泡液の種類や条件に応じて選択されます。

(1)オイル型
 溶剤や添加剤を含まない,100%シリコーンオイルで,水や溶剤の混入を嫌う油性の発泡液に使用されます。

(2)溶液型
 オイル型同様,油性の発泡系に使用されます。使用時の作業性,添加時の分散性を向上させるために,あらかじめ溶液としたものです。

(3)オイルコンパウンド型
 前記の通りシリコーンオイルにシリカ粉を配合したもので,油性発泡液だけでなく,水性発泡液に対しても有効です。

(4)エマルジョン型
 オイルコンパウンドをO/W(水中油)型エマルジョンとしたもので,最も汎用的な水性発泡液用消泡剤です。食品添加用,廃水処理用などさまざまな用途に適合する製品があります。

(5)自己乳化型
 通常,冷水(30℃以下)にて5~10倍に希釈,混合することでエマルジョン状態となり,水性発泡液,特に酸性・アルカリ性発泡液に対してすぐれた消泡効果を示す有効成分100%のシリコーン消泡剤です。また切削油,不凍液,塗料などの内添用消泡剤としても,持続性にすぐれた消泡効果を発揮します。

消泡シリコーンのラインアップの一例をに示します。

表 消泡シリコーンのラインアップ
種類
製品名
有効成分 %
発泡系の性質
消泡性
作業性
食品添加
用途例
水系
非水系
高温
酸性
アルカリ性
速効性
持続性
安定性
分散性
オイル型 THF450
100
 
         
 
食品工業の油系
TSF451
100
 
         
    石油精製,潤滑油,その他一般油系
TSF4422
100
 
         
    潤滑油,インキ,塗料
FQF501
100
 
       
    溶剤系
YSA6403
100
 
 
   
    高温ガス吸収塔
溶液型 TSA720
5
 
     
 
    石油精製,塗料,合成樹脂
YSA02
20
 
       
    石油精製,石油コークス製造
オイルコンパウンド型 TSA750
100
     
     
食品工業の油系
TSA750S
100
       
   
エマルジョン型(低濃度) TSA7341
15
         
 
  ラテックス,抄紙,廃水処理
TSA7343
15
       
 
  繊維廃水処理
エマルジョン型(中濃度) TSA732
25
         
      切削油,繊維廃水処理
TSA732A
25
       
      ラテックス,抄紙,廃水処理
TSA772
24
   
   
    塗料,インキ
エマルジョン型(高濃度) TSA730
40
         
      ラテックス,その他一般
TSA731
37
       
        パルプ,抄紙工程
TSA770
45
   
   
    塗料,インキ
TSA771
43
 
   
  染色,繊維廃水処理
YMA6509
32
 
   
        染色,その他一般
TSA737
36
       
     
食品工業の水系
TSA737F
36
         
   
TSA737K
37
       
   
TSA737S
36
       
   
自己乳化型 YSA6406
100
 
 
          塗料,インキ
TSA780
100
 
 
      染色,切削油
XS64-
A8639
100
 
    染色,切削油

5. シリコーン消泡剤の使い方

(1)希釈
 各種シリコーン消泡剤は,原液での添加も可能ですが,発泡液へ添加した際の分散性を向上させるために,水(エマルジョン,自己乳化)または溶剤(オイル,オイルコンパウンド)であらかじめ希釈するのが一般的です。

(2)添加量
 添加量の決定は,まず有効成分換算で50ppm程度を添加し,その消泡効果によって増減する方法が一般的です。なお食品添加物として使用する場合は,消泡のみを目的として,シリコーン分換算で50pp以下とすることが義務づけられています。

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