KR102465478B1 - 오일 미스트 억제제, 그것을 포함하는 유제 및 오일 미스트 저감 방법 - Google Patents

오일 미스트 억제제, 그것을 포함하는 유제 및 오일 미스트 저감 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 유제에 의한 처리를 행할 때 유제에서 발생하는 오일 미스트를 효과적으로 억제하며, 또한, 유제 처리의 목적 및 처리 효과를 저해하지 않는 오일 미스트 억제제, 그것을 포함하는 유제, 및 그것을 사용한 오일 미스트 저감 방법을 제공한다. 25℃에서 10.0 ㎟/s의 동점도를 갖는 디메틸폴리실록산 오일과 균일하게 혼합 가능한 실리콘 유체 조성물로 이루어지는 오일 미스트 억제제로서, 당해 실리콘 유체 조성물을 1.0 질량％ 첨가함으로써, 첨가 후의 당해 디메틸폴리실록산 오일의 최대 라멜라 길이를 5％ 이상 증가시키는 성질을 갖는 것.

Description

오일 미스트 억제제, 그것을 포함하는 유제 및 오일 미스트 저감 방법
본 발명은 유제에 사용하는 오일 미스트 억제제에 관한 것이며, 상세하게는 섬유 처리용 유제, 방적용 유제 또는 직물(textile) 처리용 유제에 적합한 오일 미스트 억제제, 그것을 포함하는 유제, 및 그것을 사용한 오일 미스트 저감 방법에 관한 것이다.
롤 등의 회전체에 의한 박리 코팅제 등의 기재에 대한 도포시에는, 당해 회전 운동 또는 기재의 병진 운동에 수반하여, 도포되는 코팅제가 안개상 내지 에어로졸상으로 비산하는 미스트화 문제가 알려져 있다. 이 미스트와 에어로졸의 입자는 작업 환경의 오염 등으로 제조 작업에 악영향을 미치는 데다, 코팅 장치 근처에서 일하는 작업자에게 산업 위생상 및 안전상의 악영향이 미치는 경우가 있다.
동일하게, 드릴 등의 절삭·연삭 가공용 유제에 있어서는, 그 사용시에 유제는 가공물 혹은 공구에 의해 전단(shear force)을 받아, 물리적으로 미세화되어 공기 내를 떠도는 유제 입자(오일 미스트)를 발생시킨다. 이들 오일 미스트 중에서, 입경이 큰 미스트는 비교적 단시간에 응집(재액화)되지만, 미세한 미스트는 응집이 진행되기 전에 대기중으로 개방된다. 그 결과로서 공장 내는 비산한 기름으로 오염되고, 또 작업 환경상의 문제가 될 뿐만 아니라 당해 작업에 종사하는 작업자에게 산업 위생상 및 안전상의 악영향이 미치는 경우가 있다.
이러한 과제를 해결하기 위하여, 특허문헌 1∼4에는 롤 등의 회전체에 의한 코팅제에 사용되는 실리콘계의 미스트 방지제가 제안되어 있으며, 이들 미스트 방지제는 경화를 전제로 한 코팅제나 롤 등의 회전체에서 유래하는 미스트 발생 방지에 대해 일정한 효과를 실현할 수 있다. 그러나, 섬유 처리, 방적 처리나 직물 처리와 같이 섬유상 내지 신축성 있는 기재의 유제 처리인 경우, 코팅시의 회전 운동이나 병진 운동과는 상이한 힘의 작용으로 오일 미스트가 발생하기 때문에, 이들 미스트 방지제로는 오일 미스트의 발생을 효과적으로 억제할 수 없다. 또한, 유제는 코팅제에 비해 일반적으로 저동점도이며 경화성을 갖지 않아, 기재에 대한 침투와 침지가 요구되는 유제 처리, 특히 섬유 처리나 직물 처리에 사용하는 유제에 이들 미스트 방지제를 적용한 경우, 이들 유제와 균일하게 혼합되지 않기 때문에, 오일 미스트 발생을 효과적으로 억제하지 못하고, 섬유 처리나 직물 처리의 장해가 될 수 있다고 하는 문제가 있다.
한편, 특허문헌 5 및 특허문헌 6에는 실리콘 입자를 절삭유 등에 첨가함으로써 오일 미스트를 저감시키는 것이 제안되어 있다. 그러나, 당해 방법에서는 필연적으로 실리콘 입자가 유제에 포함되기 때문에, 기재 위에 고체상의 실리콘 입자가 부착되어, 원하는 유제에 의한 처리 효과를 저해하거나 액류 등의 발생에 수반하는 불균일한 처리 혹은 불량품 발생의 원인이 되기 때문에, 공업상, 당해 오일 미스트 방지제를 유제에 적용할 수 없는 상황이 다수 존재한다. 또한, 섬유 처리나 방적 처리, 직물 처리에 사용하는 유제에 적용한 경우, 상기와 동일하게 이들 유제와 균일하게 혼합되지 않기 때문에, 오일 미스트 발생을 효과적으로 억제할 수 없다고 하는 문제가 있다.
이 때문에, 저동점도이며 경화성을 갖지 않는 유제, 특히 섬유 처리나 방적 처리, 직물 처리에 사용하는 유제에도 불이익을 끼치지 않으며 적용할 수 있고, 또한, 당해 처리에 수반하는 오일 미스트의 발생을 효과적으로 억제할 수 있는 오일 미스트 억제제가 요구되고 있었다.
한편, 특허문헌 7에는 점액성 실리콘 유체를 포함하는 퍼스널 케어 조성물이 개시되어 있으나, 당해 실리콘 유체가 해결하고자 하는 과제 및 효과는 유제 처리나 오일 미스트 억제와는 본질적으로 상이한 것이며, 그러한 과제는 전혀 기재도 시사도 되어 있지 않다.
일본 공개특허공보 2004-501262호 일본 공개특허공보 2004-501264호 일본 공개특허공보 2010-502778호 일본 공개특허공보 2006-336023호 일본 공개특허공보 2014-055265호 일본 공개특허공보 2016-027180호 일본 공표특허공보 2013-503878호
본 발명의 목적은 기재에 대한 침투나 침지를 목적으로 하는 유제 처리, 특히 섬유 처리나 방적 처리, 직물 처리에 사용하는 유제에 적용한 경우, 이들 유제에 의한 처리를 행할 때 유제에서 발생하는 오일 미스트를 효과적으로 억제하며, 또한, 유제 처리의 목적 및 처리 효과를 저해하지 않는 오일 미스트 억제제, 그것을 포함하는 유제, 및 그것을 사용한 오일 미스트 저감 방법을 제공하는 것이다.
본 발명자들은 상기 과제를 해결하기 위해 예의 검토한 결과, 상기 섬유 처리나 방적 처리, 직물 처리에 사용하는 유제에 있어서는, 오일 미스트 발생의 원인이 되는 힘의 작용이 본질적으로 상이하다는 것에 주목하였다. 즉, 롤 등에 있어서는 회전 운동이나 병진 운동, 나아가 드릴 등에 있어서는 회전·절삭에 수반하는 전단 응력에 기인하여 코팅제의 비산이나 유제의 미세화가 일어남으로써 미스트가 발생하지만, 섬유상이며 유연성을 갖는 섬유 처리나 방적 처리, 직물 처리의 상황에서는 유제에 대한 인장 응력(즉, 신축 방향에 대해서 수직으로 유제를 잡아당기는 힘)이 작용하기 때문에, 섬유상 기재에 침투하기 전의 유제가 당해 기재 위에서 당해 인장 응력에 의해 미세화되어, 오일 미스트로서 비산하고 있는 것으로 생각된다. 당해 기술적 고찰에 기초하여, 본 발명자들은 상기 과제를 해결하기 위해, 유제 자신에게 점탄성을 부여할 수 있으며, 또한, 유제와의 균일 혼합성을 갖는 실리콘 유체 조성물을 오일 미스트 억제제로서 사용하는 것을 새롭게 고안하였다.
상기 새롭게 알아낸 과제 및 해결 수단에 기초하여, 본 발명자들은 유제와 혼합하여 그 유제의 라멜라 길이를 효과적으로 증가시킴으로써 유제 자신에게 점탄성을 부여하는 성질을 가진 실리콘 유체 조성물을 오일 미스트 억제제에 사용함으로써 상기 과제를 해결할 수 있다는 것을 알아내어, 본 발명에 도달하였다. 즉,
이하의 특성:
i) 25℃에서 10.0 ㎟/s의 동점도를 갖는 디메틸폴리실록산 오일에 당해 실리콘 유체 조성물을 1.0 질량％ 첨가함으로써, 첨가 후의 당해 디메틸폴리실록산 오일의 최대 라멜라 길이를 5％ 이상 증가시키는 성질;
ii) 25℃에서 10.0 ㎟/s의 동점도를 갖는 디메틸폴리실록산 오일과 균일하게 혼합 가능한 성질
을 갖는 실리콘 유체 조성물을 오일 미스트 억제제로서 사용함으로써, 상기 과제를 효과적으로 해결할 수 있다는 것을 알아내어, 본 발명에 도달하였다. 여기서, 상기 특성 i)은 실리콘 유체 조성물의 성질을 특정하기 위해 25℃에서 10.0 ㎟/s의 동점도를 갖는 디메틸폴리실록산 오일을 사용하고 있는 것이며, 본 발명의 오일 미스트 억제제가 다른 유제에도 유효하게 기능한다는 것은 말할 필요도 없다.
즉, 본 발명은 “
[1] 이하의 i) 및 ii)의 성질을 구비한 실리콘 유체 조성물인 오일 미스트 억제제.
i) 25℃에서 10.0 ㎟/s의 동점도를 갖는 디메틸폴리실록산 오일에 당해 실리콘 유체 조성물을 1.0 질량％ 첨가함으로써, 첨가 후의 당해 디메틸폴리실록산 오일의 최대 라멜라 길이를 5％ 이상 증가시키는 성질;
ii) 25℃에서 10.0 ㎟/s의 동점도를 갖는 디메틸폴리실록산 오일과 균일하게 혼합 가능한 성질
[2] 상기 실리콘 유체 조성물의 성질 i)에 있어서의 최대 라멜라 길이의 증가량이 10∼100％의 범위인 [1]의 오일 미스트 억제제.
[3] 섬유 처리용 유제, 방적용 유제 또는 직물 처리용 유제에 사용되는 것을 특징으로 하는 [1] 또는 [2]에 기재된 오일 미스트 억제제.
[4] 상기 실리콘 유체 조성물이
(A) 이하의 성분(A1), 성분(A2), 성분(A3) 또는 이들의 2 종류 이상의 혼합물에서 선택되는 실리콘 화합물 1∼100 질량부,
(A1) 분자 내에 R1SiO1.5(식 중, R1은 할로겐 원자로 치환될 수 있는 1가 탄화수소기)로 나타내는 T 단위 및 SiO2.0으로 나타내는 Q 단위에서 선택되는 1개 이상의 분기 실록산 단위, 및 (R2 2SiO1.0)n(식 중, R2는 할로겐 원자로 치환될 수 있는 1가 탄화수소기, 알콕시기 또는 실라놀기이며, n은 2∼1000 범위의 수)으로 나타내는 사슬형의 폴리실록산 구조를 구비한 분기형 오르가노폴리실록산,
(A2) 히드로실릴화 반응 촉매의 존재하에서
(a1) 고리형 또는 직쇄형의 오르가노하이드로겐폴리실록산과,
(a2) 적어도 분자사슬 양 말단에 알케닐기를 갖는 폴리디메틸실록산을, 성분(a2) 내의 규소 원자 결합 수소 원자 1몰에 대한 성분(a1) 내의 알케닐기의 몰수가 0.9∼1.2가 되는 범위에서 반응시킴으로써 얻어진 가교성 오르가노폴리실록산,
(A3) 25℃에서, 1,000,000∼20,000,000 ㎟/s의 동점도 또는 가소도를 갖는 실리콘 검
및,
(B) 25℃에서 1∼1000 ㎟/s의 동점도를 갖는 비극성 실리콘 오일(단, 상기 성분(A1) 또는 성분(A2)에 해당하는 것을 제외함) 99∼0 질량부를 함유하여 이루어지고,
당해 실리콘 유체 조성물이 실리콘 화합물(A)와 비극성 실리콘 오일(B)의 혼합물인 경우에는, 양자가 균일하게 혼합되어 있는 것을 추가적인 특징으로 하는 [1] 내지 [3] 중 어느 한 항에 기재된 오일 미스트 억제제.
[5] 비극성 실리콘 오일(B)가 25℃에서 1∼100 ㎟/s의 동점도를 갖는 사슬형 또는 고리형의 비극성 실리콘 오일인 [4]에 기재된 오일 미스트 억제제.
[6] 비극성 실리콘 오일(B)가 25℃에서 1∼10 ㎟/s의 동점도를 갖는 사슬형의 폴리디메틸실록산, 옥타메틸시클로테트라실록산, 및 데카메틸시클로펜타실록산으로 이루어지는 군에서 선택되는 1 종류 이상인 [4] 또는 [5]에 기재된 오일 미스트 억제제.
[7] (A) 이하의 성분(A1), 성분(A2), 성분(A3) 또는 이들의 2 종류 이상의 혼합물에서 선택되는 실리콘 화합물 1∼100 질량부,
(A1) 분자 내에 R1SiO1.5(식 중, R1은 할로겐 원자로 치환될 수 있는 1가 탄화수소기)로 나타내는 T 단위 및 SiO2.0으로 나타내는 Q 단위에서 선택되는 1개 이상의 분기 실록산 단위, 및 (R2 2SiO1.0)n(식 중, R2는 할로겐 원자로 치환될 수 있는 1가 탄화수소기, 알콕시기 또는 실라놀기이며, n은 2∼1000 범위의 수)으로 나타내는 사슬형의 폴리실록산 구조를 구비한 분기형 오르가노폴리실록산,
(A2) 히드로실릴화 반응 촉매의 존재하에서
(a1) 고리형 또는 직쇄형의 오르가노하이드로겐폴리실록산과,
(a2) 적어도 분자사슬 양 말단에 알케닐기를 갖는 폴리디메틸실록산을, 성분(a2) 내의 규소 원자 결합 수소 원자 1몰에 대한 성분(a1) 내의 알케닐기의 몰수가 0.9∼1.2가 되는 범위에서 반응시킴으로써 얻어진 가교성 오르가노폴리실록산,
(A3) 25℃에서, 1,000,000∼20,000,000 ㎟/s의 동점도 또는 가소도를 갖는 실리콘 검
및,
(B) 25℃에서 1∼1000 ㎟/s의 동점도를 갖는 비극성 실리콘 오일(단, 상기 성분(A1) 또는 성분(A2)에 해당하는 것을 제외함) 99∼0 질량부를 함유하여 이루어지고, 또한
상기 실리콘 화합물(A)와 비극성 실리콘 오일(B)의 혼합물인 경우에는, 양자가 균일하게 혼합되어 있는 것을 추가적인 특징으로 하는 실리콘 유체 조성물로서, 이하의 i) 및 ii)의 성질을 구비한 오일 미스트 억제제로서의 사용.
i) 25℃에서 10.0 ㎟/s의 동점도를 갖는 디메틸폴리실록산 오일에 당해 실리콘 유체 조성물을 1.0 질량％ 첨가함으로써, 첨가 후의 당해 디메틸폴리실록산 오일의 최대 라멜라 길이를 5％ 이상 증가시키는 성질;
ii) 25℃에서 10.0 ㎟/s의 동점도를 갖는 디메틸폴리실록산 오일과 균일하게 혼합 가능한 성질
[8] [1] 내지 [6] 중 어느 한 항에 기재된 오일 미스트 억제제를 함유하는 유제.
[9] 섬유 처리용 유제, 방적용 유제 또는 직물 처리용 유제인 [8]에 기재된 유제.
[10] [1] 내지 [6] 중 어느 한 항에 기재된 오일 미스트 억제제를 유제에 첨가하는 공정, 및
당해 유제를 다른 기재에 도포하는 공정을 포함하는 오일 미스트 저감 방법.
[11] 다른 기재가 섬유, 방적 또는 직물인 [10]에 기재된 오일 미스트 저감 방법.”
본 발명의 오일 미스트 억제제를 사용함으로써, 기재에 대한 침투나 침지를 목적으로 하는 유제 처리, 특히, 섬유 처리나 방적 처리, 직물 처리에 사용하는 유제에 적용한 경우, 유제 처리의 목적 및 처리 효과를 저해하지 않으며, 이들 유제에 의한 처리를 행할 때 유제에서 발생하는 오일 미스트를 효과적으로 억제할 수 있다. 나아가, 본 발명의 오일 미스트 억제제를 포함하는 유제, 및 그것을 사용한 오일 미스트 저감 방법을 제공할 수 있다.
본 발명의 오일 미스트 억제제인 실리콘 유체 조성물에 대해 설명한다. 당해 실리콘 유체 조성물은 유제와 혼합하여 그 유제의 최대 라멜라 길이를 효과적으로 증가시킴으로써 유제 자신에게 점탄성을 부여하는 성질을 갖기 때문에, 섬유 처리나 방적 처리, 직물 처리에 사용하는 유제에 적용한 경우, 유제에 인장 응력 등의 힘이 작용함으로써 발생하는 오일 미스트를 효과적으로 억제하며, 또한, 유제 처리의 목적 및 처리 효과를 실질적으로 저해하지 않는다고 하는 이점이 있다. 또한, 이러한 실리콘 유체 조성물은 당해 성질상의 요건을 만족하면 단독의 실리콘 화합물이어도 되나, 유제와의 혼합성 및 오일 미스트 억제제로서 취급 작업성이라는 견지에서, 유제에 점탄성을 부여하는 특정한 실리콘 화합물을 25℃에서 1∼1000 ㎟/s의 동점도를 갖고, 상기 실리콘 화합물에 비해 저동점도인 비극성 실리콘 오일과 균일하게 혼합시킨 혼합물인 실리콘 유체 조성물의 사용도 바람직하다.
[성질 i): 유제의 최대 라멜라 길이의 증가 효과]
상기 실리콘 유체 조성물은 혼합시킨 유제의 최대 라멜라 길이를 증가시키는 것을 제1 성질로 한다. 당해 성질은 25℃에서 10.0 ㎟/s의 동점도를 갖는 디메틸폴리실록산 오일(이하, "기준으로 하는 디메틸폴리실록산 오일”이라고 하는 경우가 있다)에 당해 실리콘 유체 조성물을 1.0 질량％ 첨가함으로써, 첨가 후의 당해 디메틸폴리실록산 오일의 최대 라멜라 길이를 5％ 이상 증가시키는 성질로서 객관적으로 규정할 수 있으며, 최대 라멜라 길이의 증가량(△L％)은
(L0): 25℃에서 10.0 ㎟/s의 동점도를 갖는 디메틸폴리실록산 오일의 최대 라멜라 길이
(L1): 실리콘 유체 조성물을 1.0 질량％ 첨가한 후의, 상기 25℃에서 10.0 ㎟/s의 동점도를 갖는 디메틸폴리실록산 오일의 최대 라멜라 길이
에 대해,
△L％ = (L1-L0)/L0 ×100 (％)
로서 정의된다. 여기서, 유제의 라멜라 길이는 실온(25℃)에 있어서, 자동 표면 장력계 등을 사용하여 링법에 의해 측정되는 값이다. 또한, 기준으로 하는 디메틸폴리실록산 오일은 25℃에서 약 10.0 ㎟/s의 동점도를 갖는 디메틸폴리실록산 오일(규격품)이면 특별히 제한되지 않으며, 당해 점도(=25℃에서 약 10.0 ㎟/s의 동점도)를 규격값으로 하는 디메틸폴리실록산 오일은 시장에서 널리 시판되고 있다.
예를 들면, 기준으로 하는 디메틸폴리실록산 오일의 최대 라멜라 길이가 2.7 mm이고, 어느 실리콘 유체 조성물을 당해 디메틸폴리실록산 오일에 1.0 질량％의 농도가 되도록 첨가한 후의 디메틸폴리실록산 오일의 최대 라멜라 길이가 3.5 mm일 때, △L％ = (3.5-2.7)/2.7 ×100 (％)=29.62…(％)로 계산할 수 있으며, 당해 성질을 구비한 실리콘 유체 조성물은 기준으로 하는 디메틸폴리실록산 오일 이외의 유제에 대해서도, 그 최대 라멜라 길이를 증가시킴으로써 유제에 점탄성을 부여하고, 오일 미스트를 억제하는 효과를 가진다. 또한, 오일 미스트 억제제로서 상기 실리콘 유체 조성물을 이용하는 경우, 배합처의 유제 종류나 목적으로 하는 오일 미스트 억제 효과에 따라 1.0 질량％ 이외의 첨가량을 선택할 수 있다는 것은 말할 필요도 없다.
여기서, 오일 미스트 억제 효과를 효율적으로 실현하기 위해서는 상기 방법으로 특정되는 최대 라멜라 길이의 증가량이 5∼100％의 범위인 것이 바람직하고, 10∼100％가 보다 바람직하며, 20∼80％의 범위인 것이 특히 바람직하다. 어느 실리콘 유체 조성물을 상기의 기준으로 하는 디메틸폴리실록산 오일에 1.0 질량％ 첨가했을 때의 최대 라멜라 길이의 증가량이 5％ 미만인 경우에는, 유제에 대한 점탄성 부여 효과가 불충분해져, 충분한 오일 미스트 억제 효과를 실현할 수 없는 경우가 있다. 또한, 최대 라멜라 길이의 증가량이 극도로 큰 경우, 유제에 대한 점탄성 부여 효과가 과대해져, 유제의 종류 및 처리 목적에 따라서는 목적으로 하는 유제의 처리 효과를 저해하는 경우가 있기 때문에, 첨가량을 신중하게 컨트롤 하는 것이 바람직하다. 또한, 유제에 대한 점탄성 부여 효과가 불충분한 실리콘 유체 조성물이어도 대량으로 첨가함으로써 유제에 대한 점탄성 부여 효과를 실현할 수 있는 경우가 있지만, 일반적으로 오일 미스트 억제제를 대량으로 첨가하는 것은 비경제적이며, 또한, 첨가량이 많아지는 경우에는 본래의 유제 처리의 목적 및 처리 효과가 충분히 실현될 수 없는 경우가 있어 바람직하지 않다.
여기서, 상기 성질 i)은 본 발명에 따른 실리콘 유체 조성물의 주요한 특성을 기준이 되는 디메틸폴리실록산 오일에 특정량(1.0 질량％)의 실리콘 유체 조성물을 첨가한 경우의 최대 라멜라 길이의 증가량으로서 객관적으로 규정한 것이며, 당해 성질을 만족하는 실리콘 유체 조성물은 1.0 질량％ 이외의 첨가량(예를 들면, 1.0 질량％ 미만의 첨가량이어도 되고, 1.0 질량％ 이상의 사용량이어도 됨) 또는 상이한 유제, 즉, 상기의 기준이 되는 디메틸폴리실록산 오일 이외의 실리콘 오일, 비실리콘 오일 또는 이들의 혼합물인 유제에 전혀 제한없이 적용할 수 있다. 예를 들면, 동점도가 상이한 1 종류 또는 2 종류 이상의 실리콘 오일에 1.0 질량％ 이외의 첨가량으로 배합해도 되고, 실리콘 오일 이외의 액상 유제(예를 들면 탄화수소유, 에스테르유, 고급 알코올 등)나 그 혼합물인 유제에 1.0 질량％ 이외의 첨가량으로 배합하는 것이어도 되며, 전혀 제약되지 않는다.
[성질 ii): 유제와의 균일 혼합성]
상기 실리콘 유체 조성물은 적어도 일정 이상, 유제와의 균일 혼합성을 갖는 것을 제2 성질로 한다. 당해 성질은 25℃에서 10.0 ㎟/s의 동점도를 갖는 디메틸폴리실록산 오일에 당해 실리콘 유체 조성물을 1.0 질량％ 첨가한 경우, 균일하게 혼합되는 성질로서 객관적으로 규정할 수 있다. 여기서, "균일하게 혼합된다”란, 교반 등의 통상적인 기계적 수단 또는 액상(liquid phase) 간의 확산에 의해, 기준으로 하는 디메틸폴리실록산 오일과 실리콘 유체 조성물이 실질적인 균일상을 형성하는 것을 의미하는 것이며, 혼합물 내에 고체상의 이물질이나 육안으로 볼 수 있는 미립자상의 겔, 상분리를 일으키는 경우를 포함하지 않는다. 당해 실리콘 유체 조성물이 기준으로 하는 디메틸폴리실록산 오일에 대해서 1.0 질량％ 첨가했을 때 실질적인 균일상을 형성할 수 없는 것은, 기준으로 하는 디메틸폴리실록산 오일뿐만 아니라, 다른 유제와의 균일 혼합성도 불충분하다는 것을 의미한다. 이러한 실리콘 유체 조성물은 오일 미스트 억제제로서 사용한 경우에 유제와 충분히 혼합되지 않기 때문에, 상기 유제에 대한 점탄성 부여 효과가 불충분해질 뿐만 아니라 유제 내에 고형상 내지 겔상의 이물질이 생기는 원인이 되거나 유제 분리의 원인이 되는 경우가 있으며, 특히 섬유 처리나 방적 처리, 직물 처리에 사용하는 유제에 적용한 경우, 원하는 처리 효과를 방해하는 경우가 있다. 나아가, 유제와 충분히 혼합e되지 않는 경우, 오일 미스트 억제제로서의 취급 작업성이 저하되는 결과가 된다.
또한, 상기 성질 ii)는 본 발명에 따른 실리콘 유체 조성물의 주요한 특성을 기준이 되는 디메틸폴리실록산 오일에 특정량(1.0 질량％)의 실리콘 유체 조성물을 첨가한 경우의 균일 혼합성의 유무로서 객관적으로 규정한 것이며, 실리콘 유체 조성물은, 당해 성질을 만족하는 실리콘 유체 조성물은 1.0 질량％ 이외의 첨가량(예를 들면, 1.0 질량％ 미만의 첨가량이어도 되고, 1.0 질량％ 이상의 사용량이어도 됨) 또는 상이한 유제, 즉, 상기의 기준이 되는 디메틸폴리실록산 오일 이외의 실리콘 오일, 비실리콘 오일 또는 이들의 혼합물인 유제에 전혀 제한없이 적용할 수 있다. 예를 들면, 기준이 되는 디메틸폴리실록산 오일에 비해 실리콘 유체 조성물이 균일하게 혼합하기 어려운 성질을 구비한 유제여도, 원하는 오일 미스트 억제 효과를 실현할 수 있을 정도인 1.0 질량％ 미만의 첨가량이면 충분히 균일하게 혼합 가능한 경우가 있으며, 본 발명의 오일 미스트 억제제인 실리콘 유체 조성물은 당해 유제에 대해서도 점탄성을 부여하여 오일 미스트의 억제라고 하는 기술적 효과를 실현할 수 있다.
또한, 취급 작업성의 견지에서, 본 발명에 따른 실리콘 유체 조성물은 유제와의 균일 혼합성이 높은 것이 바람직하다. 구체적으로는, 본 발명에 따른 실리콘 유체 조성물은 기준이 되는 디메틸폴리실록산 오일에 대해 1.0 질량％ 이상이 되는 양, 예를 들면, 5.0 질량％∼50.0 질량％(실질적인 1:1 혼합물)가 되는 양을 첨가해도, 교반 등의 통상적인 기계적 수단 또는 액상 간의 확산에 의해, 기준으로 하는 디메틸폴리실록산 오일과 실리콘 유체 조성물이 실질적인 균일상을 형성하는 성질을 구비하고 있는 것이 바람직하다. 이러한 실리콘 유체 조성물은 상기의 기준으로 하는 디메틸폴리실록산 오일 이외의 유제와의 균일 혼합성도 우수한 것이 일반적이고, 특히, 섬유 처리나 방적 처리, 직물 처리에 사용하는 폭넓은 유제에 용이하게 배합할 수 있다.
[실리콘 유체 조성물]
본 발명에 따른 실리콘 유체 조성물은 상기 성질을 구비하는 한 특별히 그 종류가 한정되지 않으며, 1 종류 또는 2 종류 이상의 실리콘류여도 되나, 오일 미스트 억제제로서의 기술적 효과 및 취급 작업성이라는 견지에서, 특정한 높은 점탄성 부여 효과를 구비한 실리콘 화합물을 단독으로 사용하거나, 당해 실리콘 화합물과 특정한 저동점도의 비극성 실리콘 오일의 균일 혼합물인 것이 바람직하다. 구체적으로는, 높은 점탄성 부여 효과를 구비한 실리콘 화합물이며, 비교적 점도가 낮은 것은 단독으로 사용할 수도 있다. 한편, 높은 점탄성 부여 효과를 구비한 실리콘 화합물이 고동점도이거나 그 유동성이 불충분하면, 배합시의 취급 작업성이나 유제와의 혼합성이 저하되는 경우가 있지만, 저동점도의 비극성 실리콘 오일과의 혼합물을 미리 조제함으로써, 실리콘 유체 조성물 전체적으로 오일 미스트 억제제로서의 기술적 효과 및 취급 작업성을 실현할 수 있다.
구체적으로는, 본 발명에 따른 실리콘 유체 조성물은 (A) 이하의 성분(A1), 성분(A2), 성분(A3) 또는 이들의 2 종류 이상의 혼합물에서 선택되는 실리콘 화합물 1∼100 질량부,
(A1) 분자 내에 R1SiO1.5(식 중, R1은 1가 탄화수소기)로 나타내는 T 단위 및 SiO2.0으로 나타내는 Q 단위에서 선택되는 1개 이상의 분기 실록산 단위, 및 (R2 2SiO1.0)n(식 중, R2는 1가 탄화수소기, 알콕시기 또는 실라놀기이며, n은 2∼1000 범위의 수)으로 나타내는 사슬형의 폴리실록산 구조를 구비한 분기형 오르가노폴리실록산,
(A2) 히드로실릴화 반응 촉매의 존재하에서
(a1) 고리형 또는 직쇄형의 오르가노하이드로겐폴리실록산과,
(a2) 적어도 분자사슬 양 말단에 알케닐기를 갖는 폴리디메틸실록산을, 성분(a2) 내의 규소 원자 결합 수소 원자 1몰에 대한 성분(a1) 내의 알케닐기의 몰수가 0.9∼1.2가 되는 범위에서 반응시킴으로써 얻어진 가교성 오르가노폴리실록산,
(A3) 25℃에서, 1,000,000∼20,000,000 ㎟/s의 동점도 또는 가소도를 갖는 실리콘 검
및,
(B) 25℃에서 1∼1000 ㎟/s의 동점도를 갖는 비극성 실리콘 오일(단, 상기 성분(A1) 또는 성분(A2)에 해당하는 것을 제외함) 99∼0 질량부를 함유하여 이루어지는 것을 특징으로 한다. 단, 당해 실리콘 유체 조성물이 실리콘 화합물(A)와 비극성 실리콘 오일(B)의 혼합물인 경우에는, 양자가 균일하게 혼합되어 있는 것을 추가적인 특징으로 한다.
[실리콘 화합물(A)]
상기 성분(A)는 성분(A1), 성분(A2), 성분(A3) 또는 이들의 2 종류 이상의 혼합물에서 선택되는 실리콘 화합물이며, 유제에 대해, 그 최대 라멜라 길이를 신장한다는 형태로 점탄성을 부여한다고 하는 공통된 성질을 구비하고 있다. 상기와 같이, 이들 실리콘 화합물(A)는 단독으로 사용하는 것도 가능하다. 한편, 이들 성분이 단독으로는 일반적으로 유제와의 균일 혼합성이 저하되거나, 동점도가 매우 높아 오일 미스트 억제제로서의 취급 작업성이 저하되는 경우에는 저동점도의 비극성 실리콘 오일의 혼합물로서 사용할 수 있으며, 또한 바람직하다.
[(A1) 분기형 오르가노폴리실록산]
성분(A1)은 분자 내에 R1SiO1.5(식 중, R1은 할로겐 원자로 치환될 수 있는 1가 탄화수소기)로 나타내는 T 단위 및 SiO2.0으로 나타내는 Q 단위에서 선택되는 1개 이상의 분기 실록산 단위, 및 (R2 2SiO1.0)n(식 중, R2는 할로겐 원자로 치환될 수 있는 1가 탄화수소기, 알콕시기 또는 실라놀기이며, n은 2∼1000 범위의 수)으로 나타내는 사슬형의 폴리실록산 구조를 구비한 분기형 오르가노폴리실록산이며, T 분기 또는 Q 분기 구조에 의해 분기된 사슬형의 폴리실록산 구조를 구비하는 것을 특징으로 한다.
식 중의 R1 또는 R2는 할로겐 원자로 치환될 수 있는 1가 탄화수소기이며, 바람직하게는, 메틸기, 에틸기, 프로필기, 부틸기, 펜틸기, 헥실기, 헵틸기, 옥틸기, 노닐기, 데실기, 운데실기, 도데실기 등의 탄소수 1∼12인 알킬기; 비닐기, 알릴기, 헥세닐기 등의 탄소수 2∼12인 알케닐기; 페닐기, 트릴기, 자일릴기, 나프틸기 등의 탄소수 6∼12인 아릴기; 벤질기, 페네틸기 등의 탄소수 7∼12인 아랄킬기; 3-클로로프로필기, 3,3,3-트리플루오로프로필기 등의 할로겐 치환의 상기 알킬기가 예시되며, 공업적으로 바람직하게는, 메틸기, 페닐기 또는 비닐기이다.
식 중의 n은 분기 단위로부터 신장된 사슬형의 폴리실록산 구조를 나타내는 (R2 2SiO1.0)n 부분의 중합도이며, 2∼1000 범위의 수인 것이 바람직하고, 2∼500 범위의 수 혹은 100∼300 범위의 수인 것이 특히 바람직하다. 분기 단위로부터 신장된 사슬형의 폴리실록산 구조는 고리형 구조를 형성하고 있는 경우를 포함하여 동일 분자 내에 적어도 복수 존재하지만, 특히 n이 상기 상한을 초과하는 경우에는, 동점도가 과대해져 취급 작업성이 저하되는 경우가 있다.
바람직한 성분(A1)은 분자사슬의 각 말단이 트리메틸실록시 단위(M 단위) 또는 디메틸비닐실록시 단위(Mvi 단위)로 봉지되고, 분자 내에 1개 이상의 SiO2.0으로 나타내는 Q 단위에서 선택되는 1개 이상의 분기 실록산 단위를 구비한 분기형 디메틸폴리실록산이며, 그 바람직한 동점도는 25℃에 있어서 1,000∼100,000 ㎟/s의 범위이다. 특히, 성분(A1)의 동점도가 25℃에 있어서 10,000∼100,000 ㎟/s의 범위에 있는 경우, 성분(B)와의 혼합물의 형태가 아닌 성분(A1) 단독으로 오일 미스트 억제제로서 사용하는 경우가 바람직하고, 유제와 비교적 용이하게 균일하게 혼합되어, 원하는 오일 미스트 억제 효과를 실현할 수 있다는 점에서 유용하다. 또한, 목적에 따라, 유제와의 혼합물을 형성하는 것은 지장을 받지 않는다.
[(A2) 가교성 오르가노폴리실록산]
성분(A2)는 점액성 실리콘 유체를 부여하는 가교성 오르가노폴리실록산이며, 오일 미스트 억제제와 상이한 기술 분야(예를 들면, 일본 공표특허공보 2013-503878호)로 알려져 있지만, 오일 미스트 억제제로서의 사용은 기재도 시사도 되어 있지 않으며, 또한, 본 발명과 기술적 과제가 공통되는 것도 아니다.
성분(A2)는 히드로실릴화 반응 촉매의 존재하에서
(a1) 고리형 또는 직쇄형의 오르가노하이드로겐폴리실록산과,
(a2) 적어도 분자사슬 양 말단에 알케닐기를 갖는 폴리디메틸실록산을, 성분(a2) 내의 규소 원자 결합 수소 원자 1몰에 대한 성분(a1) 내의 알케닐기의 몰수가 0.9∼1.2가 되는 범위에서 반응시킴으로써 얻어진 가교성 오르가노폴리실록산이며, 분자사슬 말단의 규소 원자에 결합한 알케닐기 및 수소 원자의 반응비가 1.0 부근에 있기 때문에, 분자 전체적으로 미가교 구조를 가지며, 가교성 오르가노폴리실록산이면서 성분(B)인 비극성 실리콘 오일과 균일한 혼합물을 형성하기 쉽고, 또한, 배합 후의 유제의 점탄성을 효과적으로 개선할 수 있다는 이점을 가진다.
이러한 성분(A2)는 성분(B2)인 비극성 실리콘 오일 내에서 히드로실릴화 반응 촉매의 존재하, 상기 원료 성분(a1) 및 (a2)를, 성분(a2) 내의 규소 원자 결합 수소 원자 1몰에 대한 성분(a1) 내의 알케닐기의 몰수가 0.9∼1.2가 되는 범위에서 반응시킴으로써 얻어진 가교성 오르가노폴리실록산인 것이 특히 바람직하고, 미리 비극성 실리콘 오일 내에서 가교 반응을 행함으로써 얻어지는 실리콘 유체 조성물 전체의 균일 혼합성이 현저하게 개선된다는 이점이 있다.
성분(a1)은 고리형 또는 직쇄형의 오르가노하이드로겐폴리실록산이며, 히드로실릴화 반응에 의해 성분(a2)와 가교 구조를 형성한다. 이러한 오르가노하이드로겐폴리실록산은 바람직하게는, 1분자 내에 규소 원자 결합 수소 원자를 적어도 2개 갖는 오르가노폴리실록산이다. 성분(a1) 내의 규소 원자 결합 수소 원자의 결합 위치는 한정되지 않으며, 분자사슬 말단 및/또는 분자사슬 측쇄가 예시된다. 성분(a1) 내의 규소 원자 결합 유기기로는, 메틸기, 에틸기, 프로필기, 부틸기, 펜틸기, 헥실기, 헵틸기, 옥틸기, 노닐기, 데실기, 운데실기, 도데실기 등의 탄소수 1∼12인 알킬기; 페닐기, 트릴기, 자일릴기, 나프틸기 등의 탄소수 6∼12인 아릴기; 벤질기, 페네틸기 등의 탄소수 7∼12인 아랄킬기; 3-클로로프로필기, 3,3,3-트리플루오로프로필기 등의 할로겐 치환의 상기 알킬기가 예시되며, 바람직하게는, 메틸기이다.
성분(a1)은 고리형이어도 되고, 실록산 고리 위에 적어도 2개의 규소 원자 결합 수소 원자를 갖는 오르가노하이드로겐시클로실록산이며, 실록산 중합도(g)가 3∼8인 것이 예시된다. 여기서, 식[(CH3)HSiO]g1(g1은 3∼8 범위의 수) 또는 식[(CH3)2SiO]g2[(CH3)HSiO]g3(g2＋g3은 3∼8 범위의 수이며, g2, g3은 각각 ＞0인 수)인 메틸하이드로겐시클로실록산이 바람직하게 예시된다.
성분(a1)은 사슬형이어도 되고, 디메틸하이드로겐실록시기 봉쇄 디메틸폴리실록산, 디메틸하이드로겐실록시기 봉쇄 디메틸실록산·메틸하이드로겐실록산 공중합체, 트리메틸실록시기 봉쇄 메틸하이드로겐폴리실록산, 트리메틸실록시기 봉쇄 디메틸실록산·메틸하이드로겐실록산 공중합체, (CH3)3SiO1/2로 나타나는 실록산 단위와 H(CH3)2SiO1/2로 나타나는 실록산 단위와 SiO4/2로 나타나는 실록산 단위로 이루어지는 오르가노폴리실록산이 예시되며, 바람직하게는, 직쇄형의 메틸하이드로겐폴리실록산이다.
성분(a2)는 적어도 분자사슬 양 말단에 알케닐기를 갖는 폴리디메틸실록산이며, 실록산 분자의 양단에 성분(a1)과의 반응점을 가짐으로써, 가교점 간의 평균적인 실록산 사슬 길이가 긴 분자 설계를 행할 수 있으며, 얻어지는 가교성 오르가노폴리실록산에 대해 전체적으로 완만한 가교 밀도를 실현하는 성분이다. 이러한 폴리디메틸실록산은 실록산 측쇄에 0∼2개 정도의 알케닐기 밖에 갖지 않는 것이 바람직하고, 본 발명의 가교성 오르가노폴리실록산을 오일 미스트 억제제로서 사용하는 경우, 실록산 측쇄에 실질적으로 알케닐기를 갖지 않는 폴리디메틸실록산인 것이 바람직하다. 여기서, 알케닐기는 비닐기, 알릴기, 헥세닐기 등의 탄소수 2∼12인 알케닐기가 예시되며, 또한 바람직하다.
바람직한 성분(a2)는 비닐 관능성 말단 봉쇄 폴리디메틸실록산(비닐실록산) 또는 헥세닐 관능성 말단 봉쇄 폴리디메틸실록산(헥세닐실록산)에서 선택할 수 있으며, 특히, 폴리디메틸실록산 부분의 실록산 중합도가 50∼200000 범위인 것이 바람직하다. 보다 바람직하게는, 성분(a2)는 식(CH2=CH)Me2SiO(Me2SiO)dpSiMe2(CH=CH2)를 갖는 것에서 선택할 수 있으며, 식 중, Me는 메틸기이고, dp는 중합도이다. 일 실시형태에서는, dp는 적어도 50이며, 4000 이상인 것이 바람직하고, 6000 이상, 또는 9000 이상인 것이 특히 바람직하다.
히드로실릴화 반응 촉매는 성분(a1)과 성분(a2) 간의 히드로실릴화 반응에 의한 가교를 촉진하는 촉매이고, 백금계 촉매, 로듐계 촉매, 팔라듐계 촉매가 예시되며, 백금계 촉매인 것이 바람직하다. 이 백금계 촉매로는, 백금 미세 분말, 염화 백금산, 염화 백금산의 알코올 용액, 백금-알케닐실록산 착체(complex), 백금-올레핀 착체, 백금-카르보닐 착체가 예시되며, 바람직하게는, 백금-알케닐실록산 착체이다. 특히, 이 백금-알케닐 실록산 착체의 안정성이 양호하다는 점에서, 1,3-디비닐-1,1,3,3-테트라메틸디실록산인 것이 바람직하다. 여기서, 히드로실릴화 반응을 촉진하는 촉매로는, 철, 루테늄, 철/코발트 등의 비백금계 금속 촉매를 사용해도 된다.
히드로실릴화 반응 촉매의 사용량은 가교성 오르가노폴리실록산을 얻기 위한 가교 반응을 촉진하기 위해 유효한 양이다. 구체적으로는, 성분(a1)과 성분(a2) 간의 질량의 합으로서 얻어지는 가교성 오르가노폴리실록산 100 질량부에 대해, 촉매 금속이 0.01∼500 ppm의 범위 내가 되는 양이 바람직하고, 나아가서는, 0.01∼100 ppm의 범위 내가 되는 양이 바람직하며, 특히 0.01∼50 ppm의 범위 내가 되는 양이 바람직하다.
본 발명의 성분(A2)는 상기 원료 성분(a1) 및 (a2)를 성분(a2) 내의 규소 원자 결합 수소 원자(SiH) 1몰에 대한 성분(a1) 내의 알케닐기(SiVi)의 몰수가 0.9∼1.2가 되는 범위, 바람직하게는 0.95∼1.15가 되는 범위에서 가교시켜 이루어지는 것을 특징으로 한다. [SiVi]/[SiH]로 나타내는 물질량비는 거의 1.0 근방이어도 되고, SiVi가 약간 과잉이 되도록 1.0∼1.15가 되는 범위로 설계하는 것이 가장 바람직하다. 당해 가교성 오르가노폴리실록산은 반응성 관능기가 거의 동일한 물질량에서 반응하기 때문에, 유제 등의 열화 원인이 되는 과도한 반응성 관능기가 분자 내에 잔류하지 않는다고 하는 이점을 가진다.
본 발명의 성분(A2)는 후술하는 (B) 25℃에서 1∼1000 ㎟/s의 동점도를 갖는 비극성 실리콘 오일 내에서 반응시키는 것이 바람직하다. 이 경우, 가교 반응에 의해 얻어지는 성분(A2)가 미리 원하는 실리콘 유체의 성분(A)의 농도가 되도록, 히드로실릴화 반응 촉매의 존재하, 성분(B) 중에서 원료인 성분(a1) 및 성분(a2)를 가교 반응시켜도 되고, 일부의 성분(B) 원료인 성분(a1) 및 성분(a2)를 가교 반응시켜, 성분(A2)를 포함하는 혼합 조성물 내에 추가적인 성분(B)를 첨가해도 된다. 여기서, 이러한 성분(A2)와 성분(B)로 이루어지는 조성물은 Dow Corning(R) 3901 Liquid Satin Blend 등으로서 시판되고 있다.
[(A3) 실리콘 검]
성분(A3)은 25℃에서, 1,000,000∼20,000,000 ㎟/s의 동점도 또는 가소도를 갖는 실리콘 검이며, 매우 고분자량이기 때문에 이를 포함하는 실리콘 유체 조성물 또는 이를 배합한 유제에 점탄성을 부여하고, 점액성의 거동을 실현하는 성분이다.
실리콘 검은 주로 디메틸실록시 단위(D 단위)로 구성되는 고중합도의 폴리디메틸실록산 검이며, 분자 내에 다른 반응성 관능기나 분기 단위를 가져도 된다. 또한, 분자사슬 말단은 트리메틸실록시 단위(M 단위), 디메틸비닐실록시 단위(MVi 단위) 또는 디메틸히드록시실록시 단위(MOH 단위)로 봉지되어 있는 것이 바람직하다. 이러한 폴리디메틸실록산 검은 25℃에서 적어도 1,000,000 ㎟/s, 또는 혹은 25℃에서 2,000,000 ㎟/s의 동점도를 부여하기에 충분한 분자량을 갖는 것이며, 25℃에서 1,000,000∼20,000,000 ㎟/s의 동점도를 갖는 것이어도 된다. 혹은, 폴리디메틸실록산 검의 분자량은 극히 고중합도이며, 동점도의 측정이 곤란하고, 가소도를 갖는 것이어도 된다. 예를 들어, 성분(A3)인 실리콘 검은 미국 재료 시험 협회(ASTM) 시험법 926에 의해 측정되는 바와 같이, 적어도 40의 윌리엄스 가소도, 일반적으로는, 40∼200 범위의 가소도를 갖는 분자량을 갖는 것이면 된다.
여기서, 실리콘 검의 조제 방법은 주지이며, 대부분 시판되고 있다. 예를 들어, DOW CORNING(R) 1501 FLUID로서 시판되고 있다.
[(B) 담체 유체인 비극성 실리콘 오일]
성분(B)는 상기 성분(A)의 담체 유체로서 기능하는 성분이며, 상기 성분(A2)와 같이, 가교 반응시의 용매로서 이용해도 되고, 또한 바람직하다. 이러한 성분(B)는 25℃에서 1∼1000 ㎟/s의 동점도를 갖는 비극성 실리콘 오일이다. 단, 성분(B)는 성분(A)와 상이한 것이며, 상기 성분(A1) 또는 성분(A2)에 해당하지 않는다. 또한, 이러한 비극성 실리콘 오일은 휘발성을 갖는 것이어도 된다.
성분(B)로서 바람직한 비극성 실리콘 오일은 헥사메틸시클로트리실록산(D3), 옥타메틸시클로테트라실록산(D4), 데카메틸시클로펜타실록산(D5), 도데카메틸시클로헥사실록산(D6) 등의 휘발성 고리형 디메틸폴리실록산; 25℃에서 1∼1000 ㎟/s의 동점도를 갖는 분자사슬 양 말단 트리메틸실록시기 봉쇄 디메틸폴리실록산, 분자사슬 양 말단 트리메틸실록시기 봉쇄 메틸페닐폴리실록산, 분자사슬 양 말단 트리메틸실록시기 봉쇄 디메틸실록산·메틸페닐실록산 공중합체, 분자사슬 양 말단 트리메틸실록시기 봉쇄 디페닐폴리실록산, 분자사슬 양 말단 트리메틸실록시기 봉쇄 디메틸실록산·디페닐실록산 공중합체, 트리메틸펜타페닐트리실록산, 페닐(트리메틸실록시)실록산, 분자사슬 양 말단 트리메틸실록시기 봉쇄 메틸알킬폴리실록산, 분자사슬 양 말단 트리메틸실록시기 봉쇄 디메틸폴리실록산·메틸알킬실록산 공중합체, 분자사슬 양 말단 트리메틸실록시기 봉쇄 디메틸실록산·메틸(3,3,3-트리플루오로프로필)실록산 공중합체, α,ω-디히드록시폴리디메틸실록산에서 선택되는 1 종류 또는 2 종류 이상의 혼합물이다.
성분(B)인 비극성 실리콘 오일은 반응성 관능기를 갖지 않는 것이 바람직하고, 공업적으로 바람직하게는, 사슬형 또는 고리형의 메틸폴리실록산이며, 25℃에서 1∼1000 ㎟/s의 동점도를 갖는 것이다. 목적에 따라, 당해 비극성 실리콘 오일의 25℃에 있어서의 동점도는 1∼500 ㎟/s의 범위이면 되고, 또한 바람직하다. 특히, 상기 성분(A)와의 친화성, 취급 작업성 및 공업적인 생산 가능성이라는 점에서는 25℃에서 1∼100 ㎟/s의 동점도를 갖는 사슬형 또는 고리형의 비극성 실리콘 오일이며, 25℃에서 1∼10 ㎟/s의 동점도를 갖는 사슬형의 폴리디메틸실록산, 옥타메틸시클로테트라실록산, 및 데카메틸시클로펜타실록산으로 이루어지는 군에서 선택되는 1 종류 이상이 가장 바람직하며 저렴한 담체 유체이다.
[실리콘 유체 조성물의 바람직한 조제]
본 발명의 실리콘 유체 조성물은 성분(A) 단독이어도 되고, 성분(A)인 상기 실리콘 화합물 및, 필요에 따라서 성분(B)인 담체 유체의 비극성 실리콘 오일의 혼합물이어도 된다. 혼합물인 경우, 호모 믹서, 패들 믹서, 헨셸 믹서, 호모 디스퍼, 콜로이드 밀, 프로펠러 교반기, 진공식 연합기 등의 장치에 의해, 기계력을 이용하여 균일하게 혼합함으로써 얻을 수 있을 뿐 아니라, 성분(B)를 반응 용매 겸 가교 반응물의 담체 유체로서 사용함으로써, 성분(A2)와 같이 가교 반응성 원료 성분을 균일 혼합물로서 얻을 수도 있다.
오일 미스트 억제제로서의 취급 작업성 및 기술적 효과라는 견지에서, 성분(A)가, 동점도가 25℃에 있어서 10,000∼100,000 ㎟/s의 범위에 있는 상기 성분(A1)인 경우에는, 당해 성분(A1)을 단독으로 본 발명의 실리콘 유체 조성물로서 사용해도 된다.
한편, 본 발명의 실리콘 유체 조성물이 성분(A)인 상기 실리콘 화합물 및 성분(B)인 담체 유체의 비극성 실리콘 오일의 혼합물인 경우, 그 비율은 얻어지는 실리콘 유체 조성물이 상기 특성을 실현할 수 있는 한 특별히 제한되지 않지만, 오일 미스트 억제제로서의 취급 작업성 및 기술적 효과라는 견지에서, 성분(A) 5∼20 질량부 및 성분(B) 95∼80 질량부인 것이 바람직하고, 성분(A) 5∼15 질량부 및 성분(B) 95∼85 질량부인 것이 보다 바람직하다. 특히 성분(A)가 상기 성분(A2) 또는 성분(A3)인 실리콘 화합물인 경우, 본 발명의 실리콘 유체 조성물은 상기 혼합물인 것이 바람직하다.
이러한 실리콘 유체 조성물의 동점도는 특별히 제한되지 않지만, 오일 미스트 억제제로서의 취급 작업성 및 기술적 효과라는 견지에서, 25℃에서 100∼1,000,000 ㎟/s 범위인 것이 바람직하고, 500∼1500,000 ㎟/s 범위인 것이 보다 바람직하다.
[증점성(thickening)과의 관계]
본 발명의 실리콘 유체 조성물은 유제와 균일하게 혼합하여 배합처의 유제에 점탄성을 부여함으로써 오일 미스트 억제제로서 기능한다. 한편, 일부 공지된 실리콘계 미스트 억제제는 유제나 코팅제를 증점시켜 단순하게 동점도를 증가시키는 효과를 가지나, 이러한 증점 효과를 갖는 것이어도 유제에 점탄성을 부여하고 그 최대 라멜라 길이를 신장하는 효과가 결여된 경우에는, 유제에 대한 인장 응력에서 기인하는 오일 미스트에는 유효하게 기능하지 않아, 본 발명의 목적인 오일 미스트 억제제로서의 기술적 효과를 실현할 수 없거나 혹은 불충분해지는 경우가 있다. 즉, 본 발명의 실리콘 유체 조성물에 있어서 유제의 증점 효과는 주된 기술적 해결 수단을 구성하는 것이 아니라, 유제의 점도 변화가 근소한 것이 바람직하다.
[상기 실리콘 유체 조성물의 오일 미스트 억제제로서의 사용]
본 발명은 상기 실리콘 유체 조성물을 오일 미스트 억제제로서 사용하는 것을 특징으로 한다. 그 바람직한 형태는 상기 실리콘 유체에 대해 설명한 바와 같으며,
(A) 이하의 성분(A1), 성분(A2), 성분(A3) 또는 이들의 2 종류 이상의 혼합물에서 선택되는 실리콘 화합물 1∼100 질량부,
(A1) 분자 내에 R1SiO1.5(식 중, R1은 할로겐 원자로 치환될 수 있는 1가 탄화수소기)로 나타내는 T 단위 및 SiO2.0으로 나타내는 Q 단위에서 선택되는 1개 이상의 분기 실록산 단위, 및 (R2 2SiO1.0)n(식 중, R2는 할로겐 원자로 치환될 수 있는 1가 탄화수소기, 알콕시기 또는 실라놀기이며, n은 2∼1000 범위의 수)으로 나타내는 사슬형의 폴리실록산 구조를 구비한 분기형 오르가노폴리실록산,
(A2) 히드로실릴화 반응 촉매의 존재하에서
(a1) 고리형 또는 직쇄형의 오르가노하이드로겐폴리실록산과,
(a2) 적어도 분자사슬 양 말단에 알케닐기를 갖는 폴리디메틸실록산을, 성분(a2) 내의 규소 원자 결합 수소 원자 1몰에 대한 성분(a1) 내의 알케닐기의 몰수가 0.9∼1.2가 되는 범위에서 반응시킴으로써 얻어진 가교성 오르가노폴리실록산,
(A3) 25℃에서, 1,000,000∼20,000,000 ㎟/s의 동점도 또는 가소도를 갖는 실리콘 검
및,
(B) 25℃에서 1∼1000 ㎟/s의 동점도를 갖는 비극성 실리콘 오일(단, 상기 성분(A1) 또는 성분(A2)에 해당하는 것을 제외함) 99∼0 질량부를 함유하여 이루어지는 실리콘 유체 조성물이며, 이하의 i) 및 ii)의 성질을 구비한 오일 미스트 억제제로서의 사용이다. 단, 실리콘 유체 조성물이 당해 실리콘 화합물(A)와 비극성 실리콘 오일(B)의 혼합물인 경우, 양자가 실질적으로 균일하게 혼합되어 있는 것을 추가적인 특징으로 한다.
i) 25℃에서 10.0 ㎟/s의 동점도를 갖는 디메틸폴리실록산 오일에 당해 실리콘 유체 조성물을 1.0 질량％ 첨가함으로써, 첨가 후의 당해 디메틸폴리실록산 오일의 최대 라멜라 길이를 5％ 이상 증가시키는 성질;
ii) 25℃에서 10.0 ㎟/s의 동점도를 갖는 디메틸폴리실록산 오일과 균일하게 혼합 가능한 성질
[유제]
본 발명은 나아가 상술한 실리콘 유체 조성물로 이루어지는 오일 미스트 억제제를 함유하는 유제를 제공한다. 본 발명의 오일 미스트 억제제의 대상이 되는 유제는 특별히 한정되지 않지만, 특히 섬유 처리용 유제, 방적용 유제 또는 직물 처리용 유제이다. 이들 유제는 처리시에 유제에 대한 인장 응력이나 인열 응력이 작용하기 쉬운 경향이 있으며, 본 발명의 오일 미스트 억제제를 사용함으로써 처리 공정에 발생하는 오일 미스트를 극히 효과적으로 억제할 수 있다는 실익이 있다.
보다 상세하게는, 섬유의 생산에 사용되는 방적용의 유제이며, 방적에 사용하는 유제 처리시에 유제에 대한 힘이 작용하는 경우의 오일 미스트 억제제이다. 당해 유제의 베이스 오일은 상기 용도에 통상적으로 사용되는 것이면 되고, 1 종류 또는 2 종류 이상의 혼합물이어도 된다. 예를 들면, 천연 동식물 유지류 및 반합성 유지, 탄화수소유, 폴리글리콜, 페닐에테르, 에스테르유, 실리콘유, 및 불소계 유제 등을 들 수 있다. 특히, 25℃에 있어서의 동점도가 1∼1000 ㎟/s의 범위에 있는 실리콘유 또는 에스테르유가 바람직하다. 공업적으로는, 25℃에 있어서의 동점도가 1∼1000 ㎟/s의 범위에 있는 폴리디메틸실록산이 바람직하고, 1 종류 또는 2 종류 이상의 혼합물이어도 된다.
오일 미스트 억제제를 함유하는 유제에 의해 처리되는 섬유의 종류로는 폴리에스테르계 탄성 섬유, 폴리아미드계 탄성 섬유, 폴리올레핀계 탄성 섬유, 폴리우레탄계 탄성 섬유 등을 들 수 있지만, 특별히 한정되지 않는다.
유제 내에서, 본 발명의 오일 미스트 억제제의 첨가량은 0.001∼10 질량％가 바람직하고, 보다 바람직하게는 0.01∼3 질량％이다. 오일 미스트 억제제의 첨가량이 상기 상한값을 초과해도 오일 미스트 억제 효과는 그 이상 향상되지 않는 경우가 있다. 또한, 첨가량이 상기 하한값 미만이면, 오일 미스트의 발생을 억제하는 효과를 충분히 얻을 수 없는 경우가 있을 뿐 아니라 비경제적이다. 유제의 조제 방법은 종래 공지된 방법을 따르면 되며, 특별히 제한되지 않는다. 또한, 유제에 의한 섬유, 방적, 직물 등의 처리 방법은 당업자의 종래 공지된 방법을 특별히 제한없이 이용할 수 있다.
유제는 필요에 따라 종래 공지된 첨가제를 포함할 수 있다. 당해 첨가제로는, 본 발명의 실리콘 화합물 이외의 유기 변성 실리콘 오일, 실리콘 수지, 유성 향상제, 극압제(extreme pressure additive), 유기산염, 산화 방지제, 윤활제, 증막제, 방청제, 소포제, 금속 불활성화제, 비이온성 계면활성제나 고급 알코올로 대표되는 연결제(binder), 이온성 계면활성제로 대표되는 대전 방지제, 젖음성 향상제(wetting agent), 자외선 흡수제, 산화 방지제, 평활제, 대전 방지제, 방부제 등을 들 수 있다. 또한, 유제는 본 발명의 효과를 저해하지 않는 범위에 있어서, 고분자량의 유기 화합물로 이루어지는 오일 미스트 억제제를 포함할 수 있다. 첨가제의 배합량은 종래 공지된 방법에 따라, 본 발명의 효과를 저해하지 않는 범위에서 적절히 조정하면 된다.
실시예
본 발명의 오일 미스트 억제제 및 그것을 포함하는 유제를 실시예에 의해 상세하게 설명한다.
(유제의 최대 라멜라 길이)
유제 또는 각종 오일 미스트 억제제를 첨가한 후의 유제의 최대 라멜라 길이(단위: mm)는 자동 표면 장력계(제품번호 K-12, KRUSS사 제조)를 사용하고, 25℃이며, 링 반경 9.545 mm, 선 직경 0.27 mm인 백금 링을 사용하여 측정하였다. 백금 링의 인상 속도(pulling speed)는 3 mm/min로 행하였다.
(동점도)
유제 또는 각종 오일 미스트 억제제를 첨가한 후의 유제의 점도(동점도)는 우벨로데형 모세관 동점도 측정계를 사용하고, 상온(25℃)에서 측정된 것이다.
오일 미스트 억제제로서의 평가에 있어서, 이하의 실리콘 유체 조성물(이하, "오일 미스트 억제제”)을 평가에 사용하였다.
·실리콘 유체 조성물 No.1: Dow Corning(R) 3901 Liquid Satin Blend
((a2) 미가교성 오르가노폴리실록산의 (b1) 디메틸폴리실록산(2 ㎟/s) 혼합물; (a2) 성분을 약 6 질량％ 함유하는 페이스트상 조성물)
·실리콘 유체 조성물 No.2: Dow Corning(R) 1501 fluid
((a3) 가소도를 갖는 실리콘 검의 (b2) 데카메틸펜타시클로실록산 혼합물; (a3) 성분을 약 15 질량％ 함유하는 액상 조성물)
·실리콘 유체 조성물 No.3: (a1) Q 단위(SiO4/2)로 분기한 구조를 가지며, 각 분자사슬 말단이 비닐디메틸실록시기로 봉쇄된 구조를 갖는 분기형 디메틸폴리실록산(동점도: 40,000 ㎟/s)
·실리콘 유체 조성물 No.4: Dow Corning(R) 9040 elastomer blend
(디메틸폴리실록산의 1,4-헥사디엔 가교물의 (b2) 데카메틸펜타시클로실록산 혼합물; 상기 가교물(고형분)을 약 12 질량％ 함유하는 페이스트상 조성물)
·실리콘 유체 조성물 No.5: 폴리에테르 변성한 미가교성 오르가노폴리실록산(동점도: 10,000㎟/s)
[실시예 1∼3 및 비교예 1]
(평가 방법)
이하의 유제에 대해, 표 1 및 표 2에 기재된 농도(질량％)가 되도록, 상기 각 실리콘 유체 조성물을 첨가하여 균일하게 혼합한 후, 첨가 전후의 최대 라멜라 길이를 측정하였다. 여기서, 25℃에서 10.0 ㎟/s의 동점도를 갖는 디메틸폴리실록산 오일은 본 발명에 있어서의 기준으로 하는 디메틸폴리실록산 오일이며, 표 1에 있어서 농도 0 질량％인 것은 실리콘 유체 조성물을 첨가하기 전의 유제 그 자체의 최대 라멜라 길이(L0)를 나타낸다. 실리콘 유체 조성물이 유제와 균일하게 상용하지 않는 경우는 "×”로 평가하였다. 또한, 25℃에서 10.0 ㎟/s, 100.0 ㎟/s, 1000.0 ㎟/s의 동점도를 갖는 디메틸폴리실록산 오일은 도레이·다우코닝 주식회사를 비롯하여 시장에서 널리 시판되고 있다.
·실리콘 오일(10 ㎟/s): 25℃에서 10.0 ㎟/s의 동점도를 갖는 디메틸폴리실록산 오일(=기준이 되는 디메틸폴리실록산 오일)
·실리콘 오일(100 ㎟/s): 25℃에서 100.0 ㎟/s의 동점도를 갖는 디메틸폴리실록산 오일
·실리콘 오일(1000 ㎟/s): 25℃에서 1000.0 ㎟/s의 동점도를 갖는 디메틸폴리실록산 오일
Figure 112019090593022-pct00001
Figure 112019090593022-pct00002
실시예 1-1-1, 실시예 1-2-1 및 실시예 1-3-1에 나타내는 바와 같이, 본 발명의 오일 미스트 억제제는 본 발명에 있어서의 기준으로 하는 디메틸폴리실록산 오일의 최대 라멜라 길이를 5％ 이상 증가시키는 성질을 가지고 있으며, 실시예 2-1, 실시예 3-1에 나타내는 바와 같이, 다른 유제에 첨가해도 최대 라멜라 길이를 증가시키는 성질을 가진다. 또한, 실시예 1-1-2 내지 실시예 1-1-5에 나타내는 바와 같이, 첨가량을 변화시켜도 유제의 최대 라멜라 길이를 증가시키는 성질을 가진다. 또한, 어느 경우여도 유제의 동점도 변화는 극소하였으며, 배합 후의 유제의 취급 작업성은 크게 변화하지 않았다. 따라서, 본 발명의 오일 미스트 억제제는 각종 유제에 원하는 양을 첨가함으로써, 그 취급 작업성이나 처리 효과에 악영향을 미치지 않으며 유제에 점탄성을 부여하고, 유제에 인장 응력이 작용함으로써 발생하는 오일 미스트를 효과적으로 억제할 수 있을 것으로 기대된다.
한편, 비교예 1-1, 비교예 1-2에 명시하는 바와 같이, 다른 실리콘 유체 조성물은 유제의 최대 라멜라 길이를 완전히 증가시키지 않는 것이거나 유제와의 상용성을 갖지 않는 것이다. 이 때문에, 이들 성분은 인장 응력에서 유래하는 오일 미스트의 억제제로서 기능하지 않거나, 유제와 균일하게 혼합되지 않기 때문에 원하는 유제 처리에 악영향을 미치는 경우가 있다.

Claims (11)

  1. 이하의 i) 및 ii)의 성질을 구비한 실리콘 유체 조성물인 오일 미스트 억제제.
    i) 25℃에서 10.0 ㎟/s의 동점도를 갖는 디메틸폴리실록산 오일에 당해 실리콘 유체 조성물을 1.0 질량％ 첨가함으로써, 첨가 후의 당해 디메틸폴리실록산 오일의 최대 라멜라 길이를 5％ 이상 증가시키는 성질;
    ii) 25℃에서 10.0 ㎟/s의 동점도를 갖는 디메틸폴리실록산 오일과 균일하게 혼합 가능한 성질
  2. ◈청구항 2은(는) 설정등록료 납부시 포기되었습니다.◈
    제 1 항에 있어서,
    상기 실리콘 유체 조성물의 성질 i)에 있어서의 최대 라멜라 길이의 증가량이 10∼100％의 범위인 오일 미스트 억제제.
  3. ◈청구항 3은(는) 설정등록료 납부시 포기되었습니다.◈
    제 1 항에 있어서,
    섬유 처리용 유제, 방적용 유제 또는 직물 처리용 유제에 사용되는 것을 특징으로 하는 오일 미스트 억제제.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 실리콘 유체 조성물이
    (A) 이하의 성분(A1), 성분(A2), 성분(A3) 또는 이들의 2 종류 이상의 혼합물에서 선택되는 실리콘 화합물 1∼100 질량부,
    (A1) 분자 내에 R1SiO1.5(식 중, R1은 할로겐 원자로 치환될 수 있는 1가 탄화수소기)로 나타내는 T 단위 및 SiO2.0으로 나타내는 Q 단위에서 선택되는 1개 이상의 분기 실록산 단위, 및 (R2 2SiO1.0)n(식 중, R2는 할로겐 원자로 치환될 수 있는 1가 탄화수소기, 알콕시기 또는 실라놀기이며, n은 2∼1000 범위의 수)으로 나타내는 사슬형의 폴리실록산 구조를 구비한 분기형 오르가노폴리실록산,
    (A2) 히드로실릴화 반응 촉매의 존재하에서
    (a1) 고리형 또는 직쇄형의 오르가노하이드로겐폴리실록산과,
    (a2) 적어도 분자사슬 양 말단에 알케닐기를 갖는 폴리디메틸실록산을, 성분(a2) 내의 규소 원자 결합 수소 원자 1몰에 대한 성분(a1) 내의 알케닐기의 몰수가 0.9∼1.2가 되는 범위에서 반응시킴으로써 얻어진 가교성 오르가노폴리실록산,
    (A3) 25℃에서, 1,000,000∼20,000,000 ㎟/s의 동점도 또는 가소도를 갖는 실리콘 검
    및,
    (B) 25℃에서 1∼1000 ㎟/s의 동점도를 갖는 비극성 실리콘 오일(단, 상기 성분(A1) 또는 성분(A2)에 해당하는 것을 제외함) 99∼0 질량부를 함유하여 이루어지고,
    당해 실리콘 유체 조성물이 실리콘 화합물(A)와 비극성 실리콘 오일(B)의 혼합물인 경우에는, 양자가 균일하게 혼합되어 있는 것을 추가적인 특징으로 하는 오일 미스트 억제제.
  5. ◈청구항 5은(는) 설정등록료 납부시 포기되었습니다.◈
    제 4 항에 있어서,
    비극성 실리콘 오일(B)가 25℃에서 1∼100 ㎟/s의 동점도를 갖는 사슬형 또는 고리형의 비극성 실리콘 오일인 오일 미스트 억제제.
  6. 제 4 항에 있어서,
    비극성 실리콘 오일(B)가 25℃에서 1∼10 ㎟/s의 동점도를 갖는 사슬형의 폴리디메틸실록산, 옥타메틸시클로테트라실록산, 및 데카메틸시클로펜타실록산으로 이루어지는 군에서 선택되는 1 종류 이상인 오일 미스트 억제제.
  7. (A) 이하의 성분(A1), 성분(A2), 성분(A3) 또는 이들의 2 종류 이상의 혼합물에서 선택되는 실리콘 화합물 1∼100 질량부,
    (A1) 분자 내에 R1SiO1.5(식 중, R1은 할로겐 원자로 치환될 수 있는 1가 탄화수소기)로 나타내는 T 단위 및 SiO2.0으로 나타내는 Q 단위에서 선택되는 1개 이상의 분기 실록산 단위, 및 (R2 2SiO1.0)n(식 중, R2는 할로겐 원자로 치환될 수 있는 1가 탄화수소기, 알콕시기 또는 실라놀기이며, n은 2∼1000 범위의 수)으로 나타내는 사슬형의 폴리실록산 구조를 구비한 분기형 오르가노폴리실록산,
    (A2) 히드로실릴화 반응 촉매의 존재하에서
    (a1) 고리형 또는 직쇄형의 오르가노하이드로겐폴리실록산과,
    (a2) 적어도 분자사슬 양 말단에 알케닐기를 갖는 폴리디메틸실록산을, 성분(a2) 내의 규소 원자 결합 수소 원자 1몰에 대한 성분(a1) 내의 알케닐기의 몰수가 0.9∼1.2가 되는 범위에서 반응시킴으로써 얻어진 가교성 오르가노폴리실록산,
    (A3) 25℃에서, 1,000,000∼20,000,000 ㎟/s의 동점도 또는 가소도를 갖는 실리콘 검
    및,
    (B) 25℃에서 1∼1000 ㎟/s의 동점도를 갖는 비극성 실리콘 오일(단, 상기 성분(A1) 또는 성분(A2)에 해당하는 것을 제외함) 99∼0 질량부를 함유하여 이루어지고, 또한
    상기 실리콘 화합물(A)와 비극성 실리콘 오일(B)의 혼합물인 경우에는, 양자가 균일하게 혼합되어 있는 것을 추가적인 특징으로 하고,
    이하의 i) 및 ii)의 성질:
    i) 25℃에서 10.0 ㎟/s의 동점도를 갖는 디메틸폴리실록산 오일에 당해 실리콘 유체 조성물을 1.0 질량％ 첨가함으로써, 첨가 후의 당해 디메틸폴리실록산 오일의 최대 라멜라 길이를 5％ 이상 증가시키는 성질; 및
    ii) 25℃에서 10.0 ㎟/s의 동점도를 갖는 디메틸폴리실록산 오일과 균일하게 혼합 가능한 성질
    을 구비한, 오일 미스트 억제제로서 사용하기 위한 실리콘 유체 조성물.
  8. ◈청구항 8은(는) 설정등록료 납부시 포기되었습니다.◈
    제 1 항 내지 제 6 항 중 어느 한 항의 오일 미스트 억제제를 함유하는 유제.
  9. ◈청구항 9은(는) 설정등록료 납부시 포기되었습니다.◈
    제 8 항에 있어서,
    섬유 처리용 유제, 방적용 유제 또는 직물 처리용 유제인 유제.
  10. 제 1 항 내지 제 6 항 중 어느 한 항의 오일 미스트 억제제를 유제에 첨가하는 공정, 및
    당해 유제를 다른 기재에 도포하는 공정을 포함하는 오일 미스트 저감 방법.
  11. ◈청구항 11은(는) 설정등록료 납부시 포기되었습니다.◈
    제 10 항에 있어서,
    다른 기재가 섬유, 방적 또는 직물인 오일 미스트 저감 방법.
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