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消泡剤または消泡剤とは、工業プロセス液中の泡の発生を抑制・阻害する化学添加剤です。消泡剤と消泡剤という用語はしばしば同義語として用いられますが、厳密に言えば、消泡剤は既に発生した泡を除去し、消泡剤は新たな泡の発生を防止します。一般的に使用される消泡剤には、不溶性油、ポリジメチルシロキサン類、その他のシリコーン類、特定のアルコール類、ステアリン酸塩、グリコール類などがあります。この添加剤は、泡の発生を防止するため、または既に発生した泡を分解するために用いられます。
工業プロセスでは、泡は深刻な問題を引き起こします。泡は表面コーティングに欠陥を引き起こし、容器への効率的な充填を妨げます。泡の発生を防ぐためのさまざまな化学式が利用可能です。[ 1 ]
一般的に、消泡剤は発泡媒体に不溶性で、界面活性特性を有します。消泡剤製品の重要な特徴は、低粘度で、泡立った表面に素早く広がる性質です。消泡剤は気液界面に親和性があり、そこで泡のラメラを不安定化させます。これにより、気泡が破裂し、表面の泡が崩壊します。混入した気泡は凝集し、大きな気泡はバルク液の表面に速やかに上昇します。[ 2 ]
最初の消泡剤は、表面の目に見える泡を分解することを目的としていました。灯油、燃料油、その他の軽油製品が泡を分解するために使用されました。植物油も一部使用されました。脂肪アルコール（C7～C22）は効果的でしたが高価な消泡剤でした。これらは効率を高めるために油製品に添加されました。 牛乳とクリームは、現代のエマルジョン型消泡剤の先駆けでした。[ 3 ]
1950年代には、シリコーン系消泡剤の実験が始まった。これらは、ポリジメチルシロキサン（シリコーンオイル）を水または軽油に分散させたものであった。シリコーンオイルはよく機能したが、塗料や製紙などの多くの用途で表面の乱れを引き起こした。1963年には、軽油に疎水性粒子（疎水性シリカ）を含む最初の消泡剤が特許を取得した。1970年代初頭には、エチレンビスステアラミドなどの疎水性ワックスを油に分散させたものが開発された。これらのタイプの消泡剤は非常に効果的であったが、1973年のオイルショックにより高価になりすぎたため、油分を減らす動きが強まった。解決策は水を加えることであった。こうして、水増し型（油中水エマルジョン）および水系（水中油エマルジョン）消泡剤が登場した。[ 4 ]
シリコーン系消泡剤の開発は、様々な乳化剤や改質シリコーンオイルを用いて続けられてきた。1990年代初頭には、表面への影響が少ないシリコーン乳化消泡剤が木材パルプ産業で大きな成功を収めた。これにより、洗浄効果の向上、排水中の生物化学的酸素要求量（BOD）の低減、および堆積物の減少が実現した。
油性消泡剤には油性キャリアが含まれています。この油は、シリコーンオイルを除き、鉱物油、植物油、または発泡媒体に不溶性のその他の油です。油性消泡剤には、性能を向上させるためにワックスや疎水性シリカも含まれています。代表的なワックスとしては、エチレンビスステアラミド（EBS）、パラフィンワックス、エステルワックス、脂肪アルコールワックスなどがあります。これらの製品には、発泡媒体中での乳化性や拡散性を向上させるための界面活性剤が含まれている場合もあります。
これらは強力な消泡剤で、通常は表面の泡を消すのに最も効果的です。
粉末消泡剤は、原則としてシリカなどの粒子状担体に油を配合した消泡剤である。これらはセメント、石膏、洗剤などの粉末製品に添加される。
水性消泡剤は、水性基剤に様々な種類の油やワックスを分散させたものです。油は鉱物油や植物油であることが多く、ワックスは長鎖脂肪アルコール、脂肪酸石鹸、またはエステルです。これらは通常、脱気剤として最適であり、つまり、混入した空気を除去するのに最も効果的です。
シリコーン系消泡剤は、シリコーン骨格を持つポリマーです。これらは、油性または水性エマルジョンとして供給される場合があります。シリコーン化合物は、シリコーンオイル中に分散した疎水性シリカで構成されています。乳化剤は、シリコーンが発泡媒体中で迅速かつ均一に広がるようにするために添加されます。シリコーン化合物には、シリコーングリコールやその他の変性シリコーン流体が含まれる場合もあります。[ 5 ]
これらは強力な消泡剤でもあり、表面の泡を消散させるだけでなく、混入した空気を除去するのにも効果的です。
シリコーン系消泡剤は、原油や石油精製などの非水系発泡システムにも適しています。非常に厳しい用途には、フルオロシリコーンが適している場合があります。
EO/PO系消泡剤は、ポリエチレングリコールとポリプロピレングリコールの共重合体を含んでいます。これらは、油状、水溶液、または水性エマルジョンとして供給されます。EO/PO共重合体は通常、優れた分散性を持ち、堆積物の問題が懸念される場合に非常に適しています。
アルキルポリアクリレートは、表面の泡の除去よりも空気の放出が重要な非水系システムにおける消泡剤として適しています。これらの消泡剤は、石油留出物などの溶剤キャリアに溶解された状態で供給されることがよくあります。
ポリグリコールと脂肪酸の組み合わせは、水性アルカリタンパク質、デンプン、合成樹脂溶液の泡の制御など、多くの用途で消泡剤として使用されています。[ 6 ]
最も目立つ泡の形態は、材料の表面に浮いている泡です。これは監視しやすく、比較的扱いやすく、見た目の問題です。表面の泡は液面の問題を引き起こし、オーバーフローして機器の周囲に油溜まりを作る可能性があり、安全上の懸念となります。[ 7 ] さらに、これにより処理速度とプロセス機器の稼働率が低下する可能性があります。主な機械的問題は、空気は潤滑剤として不十分であるため、泡がシステム内に入り込むことで発生し、金属同士の接触が生じる可能性があります。[ 7 ]
流体に溶解した空気やその他のガスは、小さな気泡（混入空気）として溶液から分離することがあります。これらの小さな気泡が十分な浮力を持つと、表面に上昇して泡を形成することがあります。混入空気を発生させる可能性のある機械的要因：
冷却液や処理液中に存在する泡、混入空気、溶解空気は、以下のような様々な問題を引き起こす可能性があります。
消泡剤をテストする方法はいくつかあります。
最も簡単な方法は、表面の泡を観察することです。必要なのは、泡を発生させるシステムだけです。これは、ノズルとシリンダーを備えた円形ポンプシステム、またはシリンダーへの空気注入システムで実現できます。シリンダーには、泡の高さを測定するための目盛りが取り付けられています。この装置には、温度を制御するためのヒーターが備わっている場合があります。
混入空気は、液体の密度変化を時間経過とともに記録できる密度計を備えた同様の装置で検査することができる。
排水性能は、液体がフィルターを通過するのにかかる時間を測定するフィルターシステムを用いてテストできます。フィルターは加圧式または真空式にすることができます。
洗剤によっては、泡立ちを抑えるために消泡剤が添加されています。泡立ちが洗剤の洗浄力を低下させる可能性があるためです。例えば、食器洗い機用洗剤は、食器洗い機が正常に作動するために低発泡性である必要があります。カーペット洗浄機の回収タンクには、過剰な泡立ちによるモーターの損傷を防ぐために消泡剤が添加されています。
食品の成分として使用される消泡剤は、調理中または提供中の泡立ちや発泡を抑制することを目的としています。消泡剤はさまざまな食品や食品調理用材料に含まれています。マクドナルドは、フライヤーでの泡立ちによる危険な油の飛散を軽減するために、油にポリジメチルシロキサン（シリコーンの一種）を添加しており、 [ 8 ]チキンナゲット、フライドポテト、その他の揚げ物メニューの成分として記載されています。 [ 9 ] [ 10 ]
消泡剤は、木材パルプ、紙、塗料、産業廃水処理、食品加工、石油掘削、工作機械産業、オイル切削工具、油圧機器など、多くの工業プロセスや製品で使用されています。さらに、セメント、モルタル、セルフレベリングコンパウンド、タイル接着剤などの多くの建築材料では、泡は後続の作業工程を妨げ、構造物の安定性を損なう可能性のある望ましくない副作用となることがあります。泡の発生をなくしたり減らしたりして、コンパウンドのスムーズな加工を確保するには、消泡剤が必要です。[ 11 ]
消泡剤は、腹部膨満感を軽減するために市販されている。よく知られた例としては、ガスエックスなどの薬の有効成分であるシメチコンが挙げられる。