シリコーン消泡剤は何に使用され、どのように作られるのか

製造に関する洞察

シリコーン消泡剤の製造内部: 原料シリコーンオイルから最終配合物まで

すべてのバッチ シリコーン消泡剤 当社のラインで生産されるシリコンオイルは、安定したすぐに使用できる液体になるずっと前に、生のメチルシリコーンオイルとして始まります。基油から完成したシリコーンベースの消泡剤までの過程には、いくつかの制御された段階が含まれます。各段階は、製品が泡を破壊する速度、泡が戻らない期間、さまざまな使用温度や pH 条件での耐久性に直接影響します。このプロセスを理解することは、なぜ有効成分自体と同じくらい配合の詳細が重要であるのか、また、両方ともシリコーン消泡剤と表示されている 2 つの製品が、実際のプロセス液体に投入すると大きく異なる動作をする理由を説明するのに役立ちます。以下のセクションでは、製造段階、さまざまなグレードにわたる仕様範囲、フォームカラム試験から収集された実際の性能データ、および業界ごとに整理された投与量ガイダンスを順に説明します。これにより、処方を外観だけで選択するのではなく、特定のプロセスに適合させることができます。

工業用液体で泡が発生する理由

自然に崩壊するのに十分な強度を持つフィルムによって液体内にガスが閉じ込められると、必ず泡が発生します。パルプ液、染料浴、コーティング、生物学的ブロスに一般的に含まれる界面活性剤、タンパク質、および特定のポリマーは、液体の表面張力を低下させ、各気泡の壁を安定化します。そのため、液体を混合、撹拌、ポンプ送出、またはエアレーションするプロセスで最も多くの泡が生成される傾向があります。消泡剤は、界面活性剤の膜よりも表面張力がさらに低い材料を導入し、泡の壁に入り込み、それを破壊することによって機能します。このため、効果的な消泡剤は、大きな泡表面全体に素早く広がるのに十分な分散性を維持しながら、バルク液体に溶解するのではなく泡表面で濃縮された状態を維持できるようにベース液体に十分に不溶性である必要があります。シリコーン オイルは両方の条件を非常によく満たします。これが、シリコーン消泡剤が幅広いプロセス条件にわたって他の多くの化学薬品よりも速く、より安定して機能する根本的な理由です。

生産グレードにわたる技術仕様の範囲

すべてのプロセスで単一の配合が最適に機能することはないため、製造はいくつかのグレードのシリコーン消泡剤に編成され、それぞれが温度、用量感度、規制要件の異なる組み合わせに合わせて調整されています。以下の表に、通常生産される仕様範囲を示します。

消泡性能データ

シリコーン消泡剤は、既存の泡をどれだけ早く破壊するか、および泡の再形成をどれだけ長く防止するかという 2 つの基準で鉱物油およびポリエーテル消泡剤タイプと比較されることがよくあります。 25°C での標準発泡溶液を使用した内部テストにより、次のようなノックダウン時間の比較が行われました。

温度が高くなるとギャップはさらに大きくなります。鉱物油消泡剤は 80°C を超えると粘度や広がりの制御が失われる傾向がありますが、適切に配合されたシリコーンベースの消泡剤は、高温グレードで 200°C までノックダウン速度を維持します。そのため、染色、製紙黒液、およびボイラー水処理の熱処理浴に引き続き好ましい選択肢となります。

0.05% の添加量では、テストカラム内の泡の高さは最初の 10 分間で 80% 以上低下し、残りの観察期間は抑制されたままになります。 0.02% の低い用量では、最初のノックダウンは遅くなり、20 分後にはある程度の泡の回復が見られます。そのため、用量の推奨値は単一の固定数値ではなく常に範囲として示されます。その範囲内の正確な点は、ベース液体がどれだけ激しく発泡するかによって決まります。

アプリケーション業界別の推奨投与量

泡立ちの傾向、液体の粘度、加工温度がすべて異なるため、添加量は業界によって均一ではありません。以下の範囲は、特定のプロセス ラインに微調整する前に使用される一般的な開始点を反映しています。範囲の下限から開始し、泡の高さを監視しながら少しずつ段階的に増加させる方が、上限から開始するよりも一般に信頼性が高くなります。これは、過剰投与により配合が不安定になったり、最終製品の表面に目に見える残留物が残ったりする可能性があるためです。

各処方が実際に適用される場所

生産時の品質管理手順

バッチ間の一貫性は、1 回の最終検査ではなく、固定された一連のチェックを通じて維持されます。

pH 条件全体にわたるパフォーマンス

プロセス液体の pH は、酸性の金属加工液から強アルカリ性のパルプ液まで幅広く異なり、ある範囲では良好に機能する消泡剤でも、別の範囲では効果が失われる可能性があります。シリコーンベースの消泡剤は、強酸性または強アルカリ性の液体で分解する可能性のあるアニオン性乳化剤系とは異なり、非イオン系は広い pH 範囲にわたって安定を保つため、特に非イオン性乳化剤を配合して配合されています。

シリコーンベースの消泡剤の抑制効率は、上に示した pH 2 から pH 12 の範囲にわたって比較的平坦なままであり、両端ではわずかな低下のみですが、鉱物油系消泡剤は、pH が中性から遠ざかるにつれ、より着実な低下を示します。この安定性が、一般的に強アルカリ性であるパルプ液や酸性の特定の金属処理浴にシリコーン消泡剤が選ばれる主な理由です。

一般的な泡制御の問題のトラブルシューティング

特定の配合に対するカスタマイズ機能

プロセス条件は生産ラインごとに異なるため、単一の固定された製品に依存するのではなく、複数の軸で配合を調整できます。プロセスラインにすでに設置されている投与装置に合わせて、有効成分を増減できます。粘度は、自動計量ポンプに適した薄い自由流動性エマルションと、小さなバッチタンクでの手動注入に適した濃厚な濃縮ペーストの間で調整できます。乳化剤の選択は、硬水または特定のプロセス浴に含まれる特定の電解質の存在下で安定性を維持するシステムに移行できます。製剤が食品との接触要件を満たす必要がある場合、有効成分と用量の上限は、その使用例に適用される規制制限内に収まるように選択されます。包装は、施設が生産サイクルごとに消費する量に応じて、ドラム缶、IBC トート、または小さなペール缶の形式で手配できます。また、容器に独自のブランドを表示したい施設には、包装のプライベートラベルも利用できます。

梱包と保管のガイドライン

凍結融解サイクルを繰り返すとエマルジョンが破壊され、不可逆的な分離が生じる可能性があるため、凍結は避けてください。長時間紫外線にさらされると乳化剤系が徐々に劣化し、有効期限が短くなる可能性があるため、容器は使用後すぐに密封し、直射日光を避けて保管する必要があります。

シリコーン消泡剤に関するよくある質問

配合を特定のプロセスラインに適合させる

適切なシリコーン消泡剤グレードの選択は、液体の使用温度、使用する pH 範囲、通常の動作撹拌下での基本溶液の発泡の程度を特定することから始まります。 90°C 未満で適度な発泡を伴うプロセスは、通常、汎用グレードで良好に機能しますが、染浴やホットパルプシステムなど、100°C を超える連続操作では、より高い割合で熱安定性シリコーンオイルを配合した高温グレードが必要になります。完成した液体が食品または規制製品と接触する場合、食品接触グレードは、効果的なノックダウンを実現しながら、有効成分と用量を許容範囲内に保ちます。外観が似ている 2 つの液体は、界面活性剤の量とミネラル含有量に応じて泡立ちが大きく異なる場合があるため、本格的な添加の前に実際のプロセス液体の少量のサンプルで適合性テストを行うことは、添加率と添加ポイントを確認する最も信頼できる方法です。

取り扱いと環境への配慮

シリコーン消泡剤エマルションは一般に危険性の低い物質として扱われますが、いくつかの実際的な予防措置を講じることで、製品と作業環境の両方を良好な状態に保ちます。エマルジョン表面での皮の形成を防ぎ、微生物の増殖の種となる可能性のある汚染物質の侵入を防ぐために、使用しないときは容器を密封しておく必要があります。シリコーンエマルジョンからの乾燥残留物により、時間の経過とともに供給ラインが徐々に狭くなり、投与精度が低下する可能性があるため、ポンプ、ドリップフィーダー、計量バルブなどの投与機器は定期的に洗浄する必要があります。シリコーン消泡剤は非常に低濃度で効果があるため、通常、プロセスラインの総液体スループットと比較して少量しか排出されません。また、食品接触グレードの配合物は、使用目的の許容残留限度内に収まるように特別に設計されています。硬い床にこぼれると、材料の表面張力が低いため滑りの危険が生じる可能性があるため、他の液体加工助剤に使用される標準的な封じ込めおよび清掃手順がここでも同様に適用されます。