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消泡シリコーン

いろいろな工業において泡立ちのために作業効率や収率が低下したり、品質が悪くなったりするケースが多く、この場合泡立ちを減らす、あるいは泡を消すことが不可欠になって きます。この目的で使用されるのが消泡シリコーンです。

消泡シリコーンの特徴
泡を消すためには、一般に次のような方法が知られています。
(1)物理的:機械的方法:温度、圧力を変化させる。攪拌、遠心力、超音波などの機械的な外力を加える方法
(2)化学的:ろ過、吸着、沈殿などにより起泡性物質を除去する、希釈により起泡性物質の濃度を下げる、起泡性物質を溶解またはこれと反応する物質を添加する、消泡性のある物質を添加する方法。これらのうち、消泡剤の添加による消泡手段は、作業効率がよく、経済的にも有利であり、 実用上極めて有利です。
消泡効果を示す性質すなわち消泡性は、泡を破る破泡性と泡の発生を抑える抑泡性から成っています。破泡のメカニズムとしては、表面張力の小さい破泡剤が泡膜に入りこむと、 その部分の泡膜の表面張力が局部的に低下し、周囲の表面張力の大きい部分によって強く引かれるため、泡がその接触したところから破壊されるものと考えられます。一方抑泡のメカニズムは、液に不溶でかつ表面張力の小さい抑泡剤が、泡を形成しようとする発泡液表面に点在すると、系の表面張力が不均一になり泡が形成できないためと考えられます。それぞれについて必要な特性は次のようになります。
破泡には、
(1)表面張力が小さい。
(2)泡膜に入り込み易い。
抑泡には、
(1)表面張力が小さい。
(2)発泡液への溶解性が小さい。
シリコーンは表面張力が非常に小さく、または水をはじめとする多くの発泡液に対して溶解性が小さいため、抑泡剤として優れた性質を有しているが、泡膜に入り込む性質が不足する場合が多くあります。この点を補うため、乳化成分や溶剤を利用して各種発泡系に適合できるようにしたものが、エマルジョン型、自己乳化型および溶液型などの消泡シリコーンです。
シリコーンの消泡剤として次のような点でも優れています。
(1)化学的に安定であり、発泡物質と反応したり変質したりするおそれが少ない。
(2)耐熱性に優れる。
(3)一部の製品は食品添加物として認可されている。
(4)微量の添加で高い消泡効果を発揮する。

消泡シリコーンの種類
消泡シリコーンは、オイル型、オイルコンパウンド型、溶液型、エマルジョン型、自己乳化型などがあり、発泡液の種類や条件に応じて、その形態を選択することができます。
(1)オイル型
100%オイル分であり、系の耐熱性に優れています。油性系で水や溶剤などの異物の混入 を嫌う場合に使用されます。発泡液が強酸、強アルカリで高温の場合などでは、ジメチルシリコーンオイルは効果が弱いので、変性シリコーンオイルが用いられます。また、溶剤の混入が問題ない場合には、作業性、分散性などの面からあらかじめ溶剤で希釈して使用します。
(2)オイルコンパウンド型
より少量で消泡効果を発揮させるため、微粉末シリカをフィラーとして配合したものです。オイル型と同様、非水系で多く用いられます。
(3)溶液型
オイル型と同様、油性系の消泡に用いられるもので、使用の際の作業性および分散性を向上させるため、あらかじめ溶剤で希釈したものです。
(4)エマルジョン型
シリコーンオイルコンパウンドをいろいろな乳化剤を用いて乳化したもので、水系発泡液の消泡剤として用いられます。一般的には水または発泡液で希釈してから添加されます。このタイプには食品添加用、廃水処理用などいろいろな用途に適する製品があります。
(5)自己乳化型
冷水(30℃以下)に対して、自己乳化性を示し、主に水系発泡液の消泡剤として用いられます。消泡持続性に優れ、酸性、アルカリ性発泡液にも良好な消泡性を示します。一般的には、原液のままあるいは水で希釈して添加します。有効成分100%で水を含まないため、貯蔵や輸送コストが低減できます。

消泡シリコーンの応用
(1)食品工業
食品の製造工程中に発生する泡を消す目的で用いられ、品質や収率の向上に役立ちます。応用例としては@豆腐の豆汁の煮沸工程,豆乳の充填工程,大豆油の搾油工程、大豆蛋白の製造工程などA醤油,発酵乳製品、グルタミン酸ソーダなど発酵工業における製造工程、
Bジュース、コーヒーなどの機械による自動充填工程などが挙げられます。なお、食品ないし食品製造工程に使用する消泡剤は、必ず食品衛生法の基準に適合したものを使用する 必要があります。この場合、添加量は食品1kgに対しシリコーン樹脂として0.05g以下と規定されており、また消泡以外の目的で食品に添加してはならないとされています。当社製品ではこの用途に用いられるものは、THF450シリーズ、TSA750,TSA737などがあります。
(2)医薬品工業、化粧品工業
医薬品や化粧品の消泡に用いられる。
(3)繊維工業
染色、精錬、仕上げなどの工程における発泡防止に用いられるほか、加工用樹脂やラテックスに配合されて用いられます。また染色工場における廃水処理設備でも用いられます。
(4)石油化学工業
石油精製、ペトロコークス製造工程、潤滑油や作動油などの製造工程、石油精製の脱硫工程における発泡防止に用いられます。また化学工業では、合成樹脂、ラテックスなどの重合、蒸留、洗浄の際の発泡に対して効果があり、装置の効率化、品質の向上に役立ちます。
(5)インキ・塗料工業
塗料時のピンホール、印刷むらなどの原因となる泡に対し有効で、インキ,接着剤、塗料 などの製造、配合の際に用いられます。
(6)パルプ・製紙工業
パルプ加工工程、原液工程、製紙工程などにおける発泡の抑制に用いられます。
(7)廃水処理
生活廃水や工場廃水などの処理に際して発生する泡に対して、用いられます。消泡シリコーンは微量の添加で良好な消泡性を示すので、BOD、CODの数値に大きく影響しない利点があります。
(8)機械工業
金属切削加工に使用される切削油の作業時の発泡を抑制する目的で用いられます。

消泡シリコーン使用の際の注意点
(1)希釈
消泡シリコーンは通常微量の添加量(1-100ppm)で優れた消泡効果があるので、水や溶剤で希釈して使用します。希釈により添加量の調整が容易になり、分散効果も向上します。
(2)添加量
添加量の決定には、まず有効成分で50ppm程度の消泡剤を加え、その消泡効果を見て増減します。ただし、食品添加物として使用する場合には、添加量が50ppm以下に制限されているので注意が必要です。
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