JP2000204253A - 水性シリコ―ンエマルジョン - Google Patents
水性シリコ―ンエマルジョンInfo
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Abstract
ること。 【解決手段】 (i)5〜65重量%の、分子量1,0
00未満及び粘度5mm 2 /秒以下の低分子量シリコー
ン;(ii)(a)非イオン性乳化剤;(b)アニオン
乳化剤;(c)カチオン乳化剤;及び(d)両性乳化剤
から選ばれる少なくとも1種の一次乳化剤;(iii)
非イオン補助界面活性剤;並びに(iv)水を含む、シ
リコーン粒子の粒径安定性が改良された水性シリコーン
エマルジョン。
Description
コーンエマルジョンに関する。
サン(D4 )、デカメチルシクロペンタシロキサン(D
5 )、ヘキサメチルジシロキサン(MM)及びジビニル
テトラメチルジシロキサン等の揮発性又は低分子量のシ
ロキサン流体のエマルジョンは、それらのタイプのシリ
コーンが小さなエマルジョン粒子から水に拡散してより
大きなエマルジョン粒子になるために一般的に不安定で
あると見なされている。オストワルト熟成(Ostwald Ri
pening)として知られている現象のために、そのような
エマルジョンの粒子の大きさは時間の経過とともに増加
し、クリーミングにより分離する。
は、エージングしても粒子の大きさが増加せず、加熱及
び凍結に対して安定でもある揮発性又は低分子量シリコ
ーン流体及びオイルの新規なエマルジョンに向けたもの
である。
には特定のタイプ、量及び比率の二種以上の界面活性剤
を必要とする。シリコーン流体の融点がエマルジョンの
貯蔵温度より低いことも必要であり、シリコーン流体の
融点が水の凝固点よりも低いことが好ましい。
ポッティング(laundry pre-spotting)、自動車のバッ
グ(bug )及びタールの除去並びに硬質表面清浄化用途
において有用である。
ン流体の水性エマルジョンは公知であり、種々の用途で
使用されている。粒子表面への界面活性剤の吸着に帰因
する粒子間のイオン的反発又は立体障害による反発によ
り粒子の合体を妨げることによって、安定性が概して得
られる。
キサン並びに例えばヘキサメチルジシロキサン等の揮発
性トリメチルシロキシ末端シロキサンオリゴマー等の低
分子量シリコーンのエマルジョンも公知である。
ジョンは機械的に調製され、そのようなエマルジョンの
うちの幾つかが例えば米国特許第2,755,194
号、第4,784,844号及び第5,300,286
号明細書に記載されている。しかしながら、低分子量シ
リコーンのエマルジョンはそれらの初期の粒子の大きさ
を保持せず、それらの粒子の大きさは経時的に増加す
る。これは一般的にオストワルト熟成として知られてい
る過程によるもので、この過程では低分子量の乳化した
液体は水性相を拡散している間に小さな大きさの粒子又
は液滴からより大きな粒子になるほどの水への十分な溶
解度を有する。この結果、エマルジョンの平均粒径の実
質的な経時的増加がもたらされる。
ることに帰因して、この現象は商業的用途においてエマ
ルジョンの一貫しない挙動又は性能パターンを導く。
マルジョン粒子又は液滴の大きさが経時変化するのを防
止又は少なくとも最低限に抑える有効な手段を提供す
る。その結果、本発明は、低分子量シリコーンオイルの
安定なエマルジョンの生産を提供する。本発明の目的に
対して、「低分子量」なる用語は概して1,000未満
の分子量を意味する。すなわち、分子量が1,000を
超えるシリコーンは水への有意な溶解性を示さず、オス
トワルト熟成現象による悪い影響を受けないと考えられ
る。
号における非イオン乳化剤のHLBが14.1であるの
に対して本発明の非イオン補助界面活性剤のHLBは1
1未満であることから米国特許第2,755,194号
に関係して従来技術で公知のこととはさらに異なる。米
国特許第4,784,844号に関し、この特許に係る
発明では100重量部のシリコーン当たり0.7〜66
6重量部の乳化剤を使用するのに対して、本発明は10
0重量部のシリコーン当たりわずかに合計で1.4〜2
18重量部の乳化剤を使用する。すなわち、本発明にお
ける範囲は米国特許第4,784,844号の範囲内で
あるが、この範囲は狭い範囲に絞ったものであって、新
規かつ予想外の結果、すなわちエマルジョンの粒子の大
きさが時間が経っても増加しないことにより達成された
ものである。米国特許第5,300,286号に関し、
その特許明細書の表XIで1,000mm2 /秒の粘度
を有するただ1種のシリコーンを使用することが記載さ
れているが、本発明において使用されるただ1種のシリ
コーンは5mm2 /秒以下の粘度を有する。
る水性シリコーンエマルジョンに関する。このエマルジ
ョンは5〜65重量%の低分子量シリコーンを含む。エ
マルジョン中のシリコーンは好ましくは1,000未満
の分子量を有するとともに、5mm2/秒以下の粘度を
有する。
一次乳化剤も含む。この一次乳化剤は親水性−親油性バ
ランス(HLB)が13よりも高い非イオン乳化剤であ
ることが好ましい。非イオン乳化剤は、シリコーン粒子
の表面積100平方オングストローム(Å)当たり0.
5〜3分子を提供するのに十分な濃度でエマルジョン中
に存在する。
又は両性乳化剤が一次乳化剤として使用される。この代
替的態様において、一次乳化剤はシリコーン粒子表面積
100平方オングストローム当たり0.5〜10分子を
提供するのに十分な濃度でエマルジョン中に存在する。
少なくとも1種の非イオン乳化剤をさらに含む。非イオ
ン補助界面活性剤は11未満の親水性−親油性バランス
(HLB)を有する。非イオン補助界面活性剤は、シリ
コーン粒子の表面積100平方オングストローム当たり
5〜15分子を提供するのに十分な濃度でエマルジョン
中に存在する。
ち平均直径が100〜1,000ナノメートルである液
滴又は粒子の形態でエマルジョン中に存在する。
の残りは、水と少量の常用の補助剤、例えば、保存剤;
殺カビ剤;防錆剤若しくは腐蝕抑制剤;酸化防止剤;香
料;染料若しくは着色剤;又はエチレングリコール若し
くはプロピレングリコール等の凍解安定剤等を含む。
クリーミングを示さないが時間が経ってもシリコーン濃
縮物中で本質的に安定かつ均質のまま存在するように粒
子の大きさが十分に小さい低分子量シリコーンのエマル
ジョンを生産することである。結局、本発明は、平均粒
径が好ましくは100〜1,000ナノメートルの範囲
内にあるエマルジョンであって、乳化剤の量が粒子表面
上に1層の混合単層を形成するとともに本質的に水に不
溶性の乳化剤の第2の内部単層を形成するのに十分な量
であるエマルジョンを提供する。
ジョンのクリーミングを防止するために水性相の粘度を
適度に増加させる増粘剤が使用されるが、界面活性剤の
二重層が低分子量シリコーンオイルが粒子から拡散して
出てくるのを妨げるか又は少なくとも遅らせる有効なバ
リヤーを提供すると考えられる。
量シリコーンの安定なエマルジョンを提供することは本
発明のもう1つの目的である。すなわち、本発明のエマ
ルジョンは、65重量%以下のシリコーンオイル濃度を
有し、それらの粘度が低いことから流し込み又はポンプ
輸送により容易に取り扱える。
きさの増加が全くないか又は少なくとも最低限に抑えら
れる低分子量シリコーンオイル及び流体の非常に改良さ
れた安定なエマルジョンを生産することが可能である。
これは、少なくとも2種の乳化剤を非常に独特の濃度で
使用することにより達成される。
ン的反発によって粒子の合体を妨げるものであり、これ
を一次界面活性剤又は一次乳化剤と呼ぶ。一次乳化剤は
非イオン、アニオン、カチオン又は両性型界面活性剤で
あることができる。
ばれる場合に、非イオン界面活性剤は13より高いHL
B、好ましくは15より高いHLBを有するべきで、シ
リコーン粒子の表面積100平方オングストローム当た
り0.5〜3分子の濃度でエマルジョン中に存在すべき
である。
性剤が一次乳化剤として選ばれる場合には、それらはシ
リコーン粒子の表面積100平方オングストローム当た
り0.5〜10分子の濃度でエマルジョン中に存在すべ
きである。
が低くなる傾向のある比較的粒子の大きさが大きな非常
に希薄なエマルジョンの場合に、水相に溶解する量を調
節するために乳化剤の臨界ミセル濃度(CMC)に照ら
してその量を増加させることが必要な場合があることに
注意しなけれなばならない。
補助界面活性剤(cosurfactant)と呼ぶ。補助界面活性
剤は、シリコーンが粒子から拡散して出てくるのを妨げ
ることにより粒径の経時的増加を妨げる作用を果たす。
粒子からのシリコーンの拡散はオストワルト熟成現象を
もたらす場合がある。補助界面活性剤は、11未満のH
LBを有するべきであり、シリコーン粒子の表面積10
0平方オングストローム当たり好ましくは5〜15分子
の濃度でエマルジョン中に存在することが好ましく、シ
リコーン粒子の表面積100平方オングストローム当た
り7〜15分子の濃度でエマルジョン中に存在すること
がより好ましい。
活性剤の混合物から形成される外層とシリコーンとの間
に、吸着した補助界面活性剤の内層が生じる。これは、
水相へのシリコーンの拡散を妨げるバリヤーを提供す
る。
であり、エマルジョンの不安定性をもたらす場合があ
る。本明細書で用いる「エマルジョン粒子又は液滴の大
きさ」なる用語は、動的光散乱(フォトン相関分光分
析)により測定した場合の強度重みつき直径である。こ
れらの測定を行う際にNICOMP(商標)Particle Sizer装
置を使用した。
な範囲を提供する望ましいエマルジョン粒子の大きさ、
すなわち100〜1,000ナノメートルは、必要に応
じて剪断条件を調節することにより達成される。すなわ
ち、粒子の大きさ及び表面被覆率が大きすぎると求めら
れた場合には、剪断の増加又はソノレーション圧力を増
加させる必要がある。おそらくは非常に小さい粒子の大
きさに帰因して表面被覆率が小さすぎる場合には、必要
に応じて剪断強度の減少及び/又は補助界面活性剤の量
の増加が必要となる。
3.0よりも大きいHLB価、好ましくは15.0より
も大きいHLB価を有する非イオン界面活性剤である。
室温で固体であるこの非イオン界面活性剤のカテゴリー
に含まれる代表的な乳化剤は、(i)Brij(商標)700
[デラウェア州ウィルミントン(Wilmington)所在のIC
I Americas Inc. 製のHLB価が18.8のポリオキシ
エチレンステアリルエーテル];(ii)Mapeg (商
標)S-40K [イリノイ州ガーニー(Gurnee)所在のPPG/
Mazer 製のHLB価が17.2のポリオキシエチレンモ
ノステアレート];(iii)Macol (商標)SA-40, s
teareth-40(イリノイ州ガーニー所在のPPG/Mazer 製、
HLB価17.4);(iv)Triton(商標)X-405
[コネチカット州ダンバリー(Danbury )所在のUnion
Carbide Chem. & Plastics Co., Industrial Chemical
Div.製のHLB価が17.9のオクチルフェノキシポリ
エトキシエタノール];(v)Macol (商標)SA-20, s
teareth-20(イリノイ州ガーニー所在のPPG/Mazer 製、
HLB価15.4);及び(vi)Tergitol(商標)15
-S-20 (コネチカット州ダンバリー所在のUnion Carbid
e Chem. & Plastics Co.,Industrial Chemicals Div.
製のHLB価が16.3であるC11〜C15第2級ア
ルコールエトキシレート)である。
活性剤の幾つかのさらなる例は、Tween (商標)80[デ
ラウェア州ウィルミントン所在のICI Americas Inc. の
製品であるHLB価が15.0のポリオキシエチレン
(20)ソルビタンモノオレエート];Triton(商標)
X-100 (コネチカット州ダンバリー所在のUnion Carbid
e Chem. & Plastics Co., Industrial Chemicals Div.
の製品であるHLB価が13.5のオクチルフェノキシ
ポリエトキシエタノール);及びTriton(商標)X-705
(コネチカット州ダンバリー所在のUnion Carbide Che
m. & Plastics Co., Industrial Chemicals Div. の製
品であるHLB価が18.7のオクチルフェノキシポリ
エトキシエタノール)である。
て使用する代わりに、アニオン界面活性剤、カチオン界
面活性剤又は両性界面活性剤を一次界面活性剤として使
用することもできる。
するわけではないが、スルホン酸及びそれらの塩誘導体
が挙げられる。有用なアニオン界面活性剤はアルカリ金
属スルホスクシネート;例えばヤシ油酸のスルホン化モ
ノグリセリド等の脂肪酸のスルホン化グリセリルエステ
ル;例えばナトリウムオレイルイソチオネート等のスル
ホン化一価アルコールエステルの塩;例えばオレイルメ
チルタウリドのナトリウム塩等のアミノスルホン酸のア
ミド;例えばパルミトニトリルスルホネート等の脂肪酸
ニトリルのスルホン化生成物;例えばナトリウムα−ナ
フタレンモノスルホネート等のスルホン化芳香族炭化水
素;ナフタレンスルホン酸とホルムアルデヒドの縮合生
成物;ナトリウムオクタヒドロアントラセンスルホネー
ト;アルカリ金属アルキルスルフェート;炭素原子数8
以上のアルキル基を有するエーテルスルフェート;及び
炭素原子数8以上のアルキル基を1つ以上有するアルキ
ルアリールスルホネートである。
としては、例えばStepan Company[イリノイ州ノースフ
ィールド(Northfield)所在]によりBIO-SOFT(商標)
N-300 として販売されているトリエタノールアミン線状
アルキルスルホネート;Alcolac Inc.[メリーランド州
バルチモア(Baltimore )所在]によりSIPONATE(商
標)として販売されているドデシルベンゼンスルホン酸
のナトリウム塩;及びThe Dow Chemical Company[ミシ
ガン州ミッドランド(Midland )所在]によりDOWFAX
(商標)8390として販売されているナトリウムn−ヘキ
サデシルジフェニルオキシドジスルホネートが挙げられ
る。
ミン、アミド及び誘導体並びに脂肪酸のアミン及びアミ
ドの塩である。カチオン界面活性剤は、例えばドデシル
アミンアセテート、オクタデシルアミンアセテート及び
獣脂肪酸酸アミンのアセテート等の脂肪族脂肪アミン及
び誘導体;例えばドデシルアニリン等の脂肪鎖を有する
芳香族アミンの類似体;例えばウンデシルイミダゾリン
等の脂肪族ジアミンから誘導される脂肪アミド;例えば
オレイルアミノジエチルアミン等の二置換アミンから誘
導される脂肪アミド;エチレンジアミンの誘導体;例え
ば獣脂トリメチルアンモニウムクロリド、ジオクタデシ
ルジメチルアンモニウムクロリド、ジドデシルジメチル
アンモニウムクロリド及びジヘキサデシルジメチルアン
モニウムクロリド等の第四級アンモニウム化合物;例え
ばβ−ヒドロキシエチルステアリルアミド等のアミノア
ルコールのアミド誘導体;長鎖脂肪酸のアミン塩;例え
ばオレイルベンジルアミノエチレンジエチルアミン塩酸
塩等の二置換ジアミンの脂肪アミドから誘導される第四
級アンモニウム塩基;例えばメチルヘプタデシルベンゾ
イミダゾール臭化水素酸塩等のベンゾイミダゾリンの第
四級アンモニウム塩基;例えばセチルピリジニウムクロ
リド等のピリジニウムの塩基性化合物及び誘導体;例え
ばオクタデシルスルホニウムメチルスルフェート等のス
ルホニウム化合物;例えばジエチルアミノ酢酸及びオク
タデシルクロロメチルエーテルのベタイン化合物等のベ
タインの第四級アンモニウム化合物;例えばステアリン
酸とジエチレントリアミンの縮合生成物等のエチレンジ
アミンのウレタン;ポリエチレンジアミン;並びにポリ
プロパノールポリエタノールアミンにより例示される。
ばAkzo Chemicals Inc. [イリノイ州シカゴ(Chicago
)所在]製の製品群ARQUAD(商標)T-27W, 16-29, C-3
3及びT-50並びにETHOQUAD(商標)T/13及びT/13 ACETAT
Eが挙げられる。
適切な一次界面活性剤としては、例えばココアンホカル
ボキシグリシネート、ココアンホカルボキシプロピオネ
ート、ココベタイン、N−ココアミドプロピルジメチル
グリシン及びN−ラウリル−N−カルボキシメチル−N
−(2−ヒドロキシエチル)エチレンジアミンが挙げら
れる。他の適切な両性界面活性剤としては、例えば第四
級シクロイミデート、ベタイン及びスルタインが挙げら
れる。
H2 )m COO- (式中、R1は炭素原子数12〜18
のアルキル基であり、R2及びR3は独立に炭素原子数
1〜3の低級アルキル基であり、mは1〜4の整数であ
る)により表される構造を有する。ベタインの具体的な
ものとしては、α−(テトラデシルジメチルアンモニ
オ)アセテート、β−(ヘキサデシルジエチルアンモニ
オ)プロピオネート及びγ−(ドデシルジメチルアンモ
ニオ)ブチレートがある。
2 )m SO3 - (式中、R1、R2、R3、mは上記定
義の通りである)により表される構造を有する。具体的
な有用なスルタインは3−(ドデシルジメチルアンモニ
オ)−プロパン−1−スルホネート及び3−(テトラデ
シルジメチルアンモニオ)エタン−1−スルホネートで
ある。
Poulenc Incorporated[ニュージャージー州クランベリ
ー(Cranberry )所在]製のMIRATAINE (商標)及びGo
ldschmidt Chemical Corporation[ヴァージニア州ホー
プウェル(Hopewell)所在]製のTEGO(商標)BETAINE
である。イミダゾリン及びRhone-Poulenc Incorporated
(ニュージャージー州クランベリー所在)によりMIRANO
L (商標)として販売されているイミダゾリン誘導体を
使用してもよい。
満の非イオン界面活性剤である。室温で固体であるこの
カテゴリーに含まれる代表的な乳化剤は、(a)Brij
(商標)52(デラウェア州ウィルミントン所在のICI Am
ericas Inc. 製のHLB価が4.9のポリオキシエチレ
ンセチルエーテル);(b)Brij(商標)72(デラウェ
ア州ウィルミントン所在のICI Americas Inc. 製のHL
B価が4.9のポリオキシエチレンステアリルエーテ
ル);(c)ARLACEL (商標)60(デラウェア州ウィル
ミントン所在のICI Americas Inc. 製のHLB価が4.
7のソルビタンステアレート);(d)Aldo(商標)MS
[ニュージャージー州フェアロウン(Fairlawn)所在の
Lonza Inc.の製品であるHLB価が3.9のグリセロー
ルモノステアレート];(e)Aldo(商標)PGHMS (ニ
ュージャージー州フェアロウン所在のLonza Inc.の製品
であるHLB価が3.0のプロピレングリコールモノス
テアレート);(f)Mapeg (商標)EGMS(イリノイ州
ガーニー所在のPPG/Mazer の製品であるHLB価が2.
9のエチレングリコールモノステアレート);HODAG
(商標)DGS [イリノイ州スコキー(Skokie)所在のHo
dag Chemical Corp.の製品であるHLB価が4.7のジ
エチレングリコールモノステアレート];(h)ETHOX
(商標)SAM-2 [サウスカロライナ州グリーンビル(Gr
eenville)所在のEthox Chemicals, Inc. の製品である
HLB価が4.9のポリオキシエチレンステアリルアミ
ン];並びに(i)Macol (商標)SA-2(イリノイ州ガ
ーニー所在のPPG/Mazer の製品であるHLB価が4.9
のポリオキシエチレンステアリルエステル)である。例
えばラウリルアルコール、ミリスチルアルコール及びセ
チルアルコール等の脂肪アルコールはHLB価が1であ
る非イオン界面活性剤であると見なされているため、こ
のカテゴリーの非イオン界面活性剤に含まれるであろ
う。
性剤の幾つかのさらなる例は、GLYCOMUL(商標)L (ニ
ュージャージー州フェアロウン所在のLonza Incorporat
edの製品であるHLB価が8.6のソルビタンモノラウ
レート);S-MAZ (商標)60K (イリノイ州ガーニー所
在のPPG Industriesの製品であるHLB価が4.7のソ
ルビタンモノステアレート);SPAN(商標)20(デラウ
ェア州ウィルミントン所在のICI Surfactants の製品で
あるHLB価が8.6のソルビタンモノラウレート);
SPAN(商標)60(デラウェア州ウィルミントン所在のIC
I Surfactantsの製品であるHLB価が4.7のソルビ
タンモノステアレート);TRITON(商標)X-15(コネチ
カット州ダンバリー所在のUnion Carbide Corporation
の製品であるHLB価が3.6のオクチルフェノキシポ
リエトキシエタノール);TRITON(商標)X-35(コネチ
カット州ダンバリー所在のUnion Carbide Corporation
の製品であるHLB価が7.8の別のオクチルフェノキ
シポリエトキシエタノール);及びTRITON(商標)X-45
(コネチカット州ダンバリー所在のUnion CarbideCorpo
ration の製品であるHLB価が10.4のさらに別の
オクチルフェノキシポリエトキシエタノール)である。
活性剤はそれぞれ本発明の教示に従って使用できる代表
的な乳化剤を特定するためにたんに記載したものであ
る。当然のことながら他の同等な非イオン、アニオン、
カチオン及び両性乳化剤製品を代用してもよい。
コーンオイル」なる用語は、(i)揮発性の低分子量線
状及び環状メチルシロキサン、(ii)揮発性及び非揮
発性の低分子量線状及び環状高級アルキル及びアリール
シロキサン、並びに(iii)低分子量官能線状及び環
状シロキサンを意味し、それらのシロキサンを包含す
る。しかしながら、揮発性の低分子量線状及び環状メチ
ルシロキサン(VMS)が最も好ましい。
(4-a)/2 (式中、aは2〜3の平均値を有する)で表さ
れる平均的な単位に対応する。VMS化合物は≡Si−
O−Si≡結合により連結したシロキサン単位を含む。
代表的な単位は一官能性「M」単位、すなわち(C
H3 )3 SiO1/2 及び二官能性「D」単位、すなわち
(CH3 )2 SiO2/2 である。
O3/2 の存在は、揮発性の枝分かれのある線状又は環状
のメチルシロキサンの形成をもたらす。四官能性「Q」
単位、すなわちSiO4/2 の存在は、揮発性の枝分かれ
のある線状又は環状メチルシロキサンの形成をもたら
す。
{(CH3 )2 SiO}y Si(CH3)3 により表さ
れる。yの値は0〜7である。環状VMSは式:{(C
H3 )2SiO}z により表される。zの値は3〜6で
ある。好ましくは、これらの揮発性メチルシロキサンは
1,000未満の分子量、250℃未満の沸点及び0.
65〜5.0mm2 /秒の粘度を有する。
は、沸点100℃、粘度0.65mm 2 /秒の式:Me
3 SiOSiMe3 により表されるヘキサメチルジシロ
キサン(MM);沸点152℃、粘度1.04mm2 /
秒の式:Me3 SiOMe2 SiOSiMe3 により表
されるオクタメチルトリシロキサン(MDM);沸点1
94℃、粘度1.53mm2 /秒の式:Me3 SiO
(Me2 SiO)2 SiMe3 により表されるデカメチ
ルテトラシロキサン(MD2 M);沸点229℃、粘度
2.06mm2 /秒の式:Me3 SiO(Me2 Si
O)3 SiMe3 により表されるドデカメチルペンタシ
ロキサン(MD3 M);沸点245℃、粘度2.63m
m2 /秒の式:Me3 SiO(Me2 SiO)4 SiM
e3 により表されるテトラデカメチルヘキサシロキサン
(MD4 M);沸点270℃、粘度3.24mm2 /秒
の式:Me3 SiO(Me2 SiO)5 SiMe3 によ
り表されるヘキサデカメチルヘプタシロキサン(MD5
M)である。
は、沸点134℃、分子量223の固体である式:
{(Me2 )SiO}3 により表されるヘキサメチルシ
クロトリシロキサン(D3 );沸点176℃、粘度2.
3mm2 /秒、分子量297の式:{(Me2 )Si
O}4 により表されるオクタメチルシクロテトラシロキ
サン(D4 );沸点210℃、粘度3.87mm2 /
秒、分子量371の式:{(Me 2 )SiO}5 により
表されるデカメチルシクロペンタシロキサン(D5 );
及び沸点245℃、粘度6.62mm2 /秒、分子量4
45の式:{(Me2 )SiO}6 により表されるドデ
カメチルシクロヘキサシロキサン(D6 )である。
は、沸点192℃、粘度1.57mm 2 /秒の式:C10
H30O3 Si4 により表されるヘプタメチル−3−
{(トリメチルシリル)オキシ}トリシロキサン(M3
T);沸点222℃、粘度2.86mm2 /秒の式:C
12H36O4 Si5 により表されるヘキサメチル−3,3
−ビス{(トリメチルシリル)オキシ}トリシロキサン
(M4 Q);及び式:C8 H 24O4 Si4 により表され
るペンタメチル{(トリメチルシリル)オキシ}シクロ
トリシロキサン(MD3 )である。
y SiR3 及び(R2 SiO)z によりそれぞれ表され
る揮発性及び非揮発性の低分子量線状及び環状高級アル
キル及びアリールシロキサンを使用することも含む。R
は炭素原子数2〜20のアルキル又は例えばフェニル等
のアリール基であることができる。yの値は0〜7であ
る。zの値は3〜6である。これらの値は、ポリシロキ
サンの粘度が5mm2/秒以下、分子量が1,000未
満になるように選ばれるべきである。そのようなポリシ
ロキサンの例は、ポリジエチルシロキサン、ポリメチル
エチルシロキサン、ポリメチルフェニルシロキサン及び
ポリジフェニルシロキサンである。
れ、それらは式:R3 SiO(RQSiO)y SiR3
又は式:(RQSiO)z (式中、Qは官能基である)
により表される。そのような官能性ポリシロキサンの例
は、アクリルアミド官能性シロキサン流体、アクリレー
ト官能性シロキサン流体、アミド官能性シロキサン流
体、アミノ官能性シロキサン流体、カルビノール官能性
シロキサン流体、カルボキシ官能性シロキサン流体、ク
ロロアルキル官能性シロキサン流体、エポキシ官能性シ
ロキサン流体、グリコール官能性シロキサン流体、ケタ
ール官能性シロキサン流体、メルカプト官能性シロキサ
ン流体、メチルエステル官能性シロキサン流体、ペルフ
ルオロ官能性シロキサン流体、シラノール官能性シロキ
サン流体及びビニル官能性シロキサン流体である。官能
性ポリシロキサンの場合にも、y及びzの値並びに官能
基Qは官能ポリシロキサンの粘度が5mm2 /秒以下、
分子量が1,000未満となるように選ばれる。
ートルの間であるシリコーン粒子を含む水性シリコーン
エマルジョンは、5〜65重量%の低分子量シリコー
ン;0.1〜62重量%の界面活性剤(この界面活性剤
の15〜75重量%は一次乳化剤であり、25〜85重
量%は補助界面活性剤であり、一次乳化剤及び補助界面
活性剤なる用語は既に説明した通りである);及び10
〜94.9重量%の水を組み合わせることにより本発明
に従って適切に調製される。
は、粒子の大きさが100〜500ナノメートルの間で
あるシリコーン粒子を含むものであって、25〜65重
量%の低分子量シリコーン;1.5〜47重量%の界面
活性剤(この界面活性剤の15〜75重量%は一次乳化
剤であり、25〜85重量%は補助界面活性剤であ
る);及び10〜73.5重量%の水を組み合わせるこ
とにより調製されるものである。
0ナノメートルのエマルジョンは、低分子量シリコーン
100重量部当たり合計で14〜218重量部の2種の
界面活性剤を組み合わせることにより調製される。2種
の界面活性剤の合計14〜218重量部のうち1.5〜
143重量部は低分子量シリコーン100重量部当たり
使用される一次乳化剤の量であり、12〜75重量部は
低分子量シリコーン100重量部当たり使用される補界
面活性剤の量である。
マルジョンを調製するには、低分子量シリコーン100
重量部当たり合計で5〜73重量部の2種の界面活性剤
を組み合わせる。2種の界面活性剤の合計5〜73重量
部のうち0.5〜48重量部は低分子量シリコーン10
0重量部当たり使用される一次乳化剤の量であり、4〜
25重量部は低分子量シリコーン100重量部当たり使
用される補助界面活性剤の量である。
マルジョンを調製するには、低分子量シリコーン100
重量部当たり合計で2.8〜44重量部の2種の界面活
性剤を組み合わせる。2種の界面活性剤の合計2.8〜
44重量部のうち0.3〜29重量部は低分子量シリコ
ーン100重量部当たり使用される一次乳化剤の量であ
り、2.5〜15重量部は低分子量シリコーン100重
量部当たり使用される補助界面活性剤の量である。
のエマルジョンを調製するには、低分子量シリコーン1
00重量部当たり合計で1.4〜22重量部の2種の界
面活性剤を組み合わせる。2種の界面活性剤の合計1.
4〜22重量部のうち0.15〜14重量部は低分子量
シリコーン100重量部当たり使用される一次乳化剤の
量であり、1.2〜7.5重量部は低分子量シリコーン
100重量部当たり使用される補助界面活性剤の量であ
る。
いため、一般的に防腐剤が必要である。幾つかの適切な
組成物は、ホルムアルデヒド;1,3−ジメチロール−
5,5−ジメチル(DMDM)ヒダントイン;5−ブロ
モ−5−ニトロ−1,3−ジオキサン;メチルパラベ
ン;プロピルパラベン;ソルビン酸;イミダゾリジニル
ウレア;及びRohm & Haas Company [ペンシルバニア州
フィラデルフィア(Philadelphia)所在]により商標KA
THONで販売されている防腐剤である5−クロロ−2−メ
チル−4−イソチアゾリン−3−オンを含む。
する。これらの実施例及び実施例にに付随する表1〜6
において、100平方オングストローム(Å)当たりの
界面活性剤分子の数であるガンマ(Γ)を計算するため
に使用した式は次の通りである。
の分子数であり、Mは乳化剤の分子量であり、Dはナノ
メートル単位で表したシリコーン粒子の直径であり、S
は配合物中の乳化剤の重量百分率である。
量は調製されたエマルジョンの全重量を基準とした重量
%として表されており、それらの量を合計したとしても
正確に100%とならず、全体量が100%になるため
の残りは水であることに注意されたい。さらに、表中の
Γpは100平方Å当たりの一次乳化剤の分子数を表
し、Γcは100平方Å当たりの補助界面活性剤の分子
数を表す。
は、ペンシルバニア州フィラデルフィア所在のRohm & H
aas Company によりエマルジョン用に販売されている防
腐剤を表す。これは5−クロロ−2−メチル−4−イソ
チアゾリン−3−オンの溶液であるが、上述のような他
の市販の製品をエマルジョン中の生物の成長を妨げるた
めに使用することができる。
書にはエマルジョンの粒度が全く開示されていないた
め、この特許の例1を追試することである。さらに、こ
の特許明細書には、エマルジョンの経時的な粒径の増加
を防止するという観点での安定性を提供することについ
て言及がない。この特許明細書には、時間の関数として
の粒径の増加がシクロポリシロキサンを含むエマルジョ
ンの欠点であるという事実に関する言及もない。
あらゆる点で反復して得られた生成物はゼリー状の非常
の粘稠な白色エマルジョンであった。この特許の例1の
手順において必要とされているような激しい攪拌を使用
した。ゼリー状の粘稠な白色エマルジョンの粒子の大き
さは、非常に広いか又は多モードの粒径分布でもって1
700ナノメートルであると求められた。粒径分布は非
常に広く、主な集団、すなわち75容量%は、1.7μ
mのピーク直径を有していた。エマルジョンは約72重
量%のデカメチルペンタシロキサン濃度を有していた。
それを35重量%のD5 濃度になるように水で稀釈して
やっと水のような粘性を有すると呼べる状態になった。
ルジョンが調製されたこの比較例の詳細については表1
を参照されたい。
(82部)のポリオキシエチレン40ステアレート及び
39.15g(67部)のソルビタンモノステアレート
を加えた。これらの成分を、溶解するまで攪拌しながら
65〜75℃に加熱した。次に、525g(900部)
のD5 を徐々に加え、混合を15分間続けた。組成物に
11,721kPaで高圧Sonolator (商標)に通すこ
とにより高剪断をかけた。35重量%のD5 濃度になる
ように組成物を追加の水でさらに稀釈した。粒径は39
8nmであると求められた。上記式を使用してこの粒径
に基づいて計算することにより、粒子表面はシリコーン
粒子の表面積100平方オングストローム当たり7.0
分子の補助界面活性剤であるソルビタンモノステアレー
トとシリコーン粒子の表面積100オングストローム当
たり1.8分子の一次界面活性剤であるポリオキシエチ
レン40ステアレートを有していた。表1に示されてい
るように、このエマルジョンの7日後の粒径は441n
mであると求められた。粒径はわずか11%増加しただ
けであった。
一方でより多量の水を使用するとともに11,721k
Paでのソノレーションによりさらに剪断を加えて米国
特許第4,784,844号明細書に記載の例6を反復
した。エマルジョンを調製し、粒径は271nmである
と求められた。上記式を使用して計算することによっ
て、この比較のためのエマルジョンはシリコーン粒子の
表面積10平方オングスロトーム当たり4.4分子の補
助界面活性剤であるソルビタンモノステアレートを有
し、シリコーン粒子の表面積100平方オングストロー
ム当たり2.2分子の一次界面活性剤であるポリオキシ
エチレン40オクチルフェニルエーテルを有していた。
表1に示されているように、14日後に求められた粒度
は457nmであり、粒径は63%の実質的な増加を示
した。この例は、補助界面活性剤の不十分な表面濃度を
もたらす過剰な剪断の効果を例示するものである。
載の成分及び量を使用して求められた粒径が426nm
であるエマルジョンを調製した。上記式に基づく計算に
よって、エマルジョンはシリコーン粒子の表面積100
平方オングストローム当たり7.7分子の補助界面活性
剤であるソルビタンモノステアレート、すなわちSpan
(商標)60と、シリコーン粒子の表面積100平方オン
グストローム当たり2.0分子の一次界面活性剤である
ポリオキシエチレン40ステアリルエーテルを有してい
た。表1に示されているように、14日後に粒径は44
6nmであると求められた。粒径はわずか7%の増加を
示した。このエマルジョンの試料も50℃で44日間エ
ージングし、再び粒径を求めると428nmであること
が分かった。これは本質的に変化が0%であることを示
すものである。
明するものであり、従って、それらの4つの比較例に従
って調製されるエマルジョンは本発明の範囲から外れ
る。対照的に、実施例3は本発明を例示するものであ
り、適切な補助界面活性剤表面被覆率を有するエマルジ
ョンを提供する。
であったために熱を必要としなかったこと及び表2に記
載の通りの成分及び量を使用したことを除き、実施例1
に概説したものと同じ手順を使用して5つのエマルジョ
ンを調製した。5つの全てのエマルジョンが調製された
ばかりのときにおよそ300nmの適切な粒径を有して
いた。
2.4の範囲にわたる種々の乳化剤の使用を伴ったが、
それらのエマルジョンの全てが、補助界面活性剤につい
て約2〜4分子の不十分な被覆率を有していた。一方、
本発明に従う実施例3は、Triton(商標)X-15により得
られる高い粒径安定性を示した。実施例3において、補
助界面活性剤の被覆率が8分子に増加した。
合の補助界面活性剤であるSpan(商標)20の量を増加さ
せることの粒径安定性に及ぼす有利な効果を示すもので
ある。3つのエマルジョンの全てが適切な一次界面活性
剤被覆率Γpを示したが、実施例4で調製したエマルジ
ョンのみが適切な補助界面活性剤被覆率Γcを有してい
た。
び量を使用したことを除いて実施例1で概説した手順と
同じ手順を使用して3つのエマルジョンを調製した。調
製された各エマルジョンにおける補助界面活性剤分子の
数はそれぞれ約3、6及び8であると計算された。表3
に示されているように、室温、すなわち20〜25℃で
7日間後、粒径安定性は、比較例7のエマルジョンに対
する37%の変化から、比較例8のエマルジョンに対す
る14%の変化、実施例4のエマルジョンに対する実質
的に0%の変化に及んだ。表3には示されていない幾つ
かの追加試験において、室温で6カ月後に実施例4のエ
マルジョンは322nmの粒径を有していた。これも本
発明に従う実質的に0%の変化である。
イプの低分子量シリコーンオイルを使用して調製された
粒径安定なエマルジョンを例示するものである。表4で
は、一次乳化剤分子の数Γpが0.7〜1.0に及び、
補助界面活性剤分子の数Γcが7〜10に及ぶことがわ
かる。
び量を使用したことを除いて実施例1で概説した手順と
同じ手順を使用し、Span(商標)20及びTriton(商標)
X-705 を使用して6つのエマルジョンを調製した。50
℃でのエージングにおける長期間粒径安定性が示され、
それは表4から分かるであろう。
s」と示されている低分子量シリコーンオイルはヘキサ
メチルジシロキサンである。実施例8及び9で使用され
表4に「1cs」及び「5cs」と示されている低分子
量シリコーンオイルはそれぞれの粘度を有するポリジメ
チルシロキサン流体である。実施例10において、低分
子量シリコーンは環状アルキルメチルシリコーン流体、
すなわちトリヘキシルトリメチルシクロトリシロキサン
[(CH3 )(C6 H13)SiO]3 であった。
は100%活性物質であるとして換算した量で、すなわ
ち3.00と表されているが、実際に使用したものは水
の中に供給された活性物質を含むために実際に使用した
量は4.29であった。
を使用したことを除いて実施例1で概説した手順と同じ
手順を使用し、低分子量シリコーン流体、すなわちジビ
ニルテトラメチルジシロキサンを使用して2つのエマル
ジョンを調製した。比較例9において、過剰に乳化しな
いように8274kPaのより低いソノレーション圧力
を使用して非常に低いΓcを得た。比較例9は、HLB
が13.5であるTriton(商標)X-100 のような補助界
面活性剤の使用は、25℃でわずか1日間エージングし
た後でもエマルジョンの安定化に不適切であることを示
している。粒径の変化は132%であった。これは、補
助界面活性剤のHLBが、本発明に従う補助界面活性剤
にとって好ましい範囲を超えて11よりも大きいためで
ある。一方、実施例11に関する表5から分かるよう
に、補助界面活性剤であるSpan(商標)20は8.6のH
LB、すなわち11未満のHLBを有し、本発明に従う
有効な補助界面活性剤である。
ず、表6に記載されている通りの成分及び量を使用した
ことを除いて実施例1で概説した手順と同じ手順を使用
して4つのエマルジョンを調製した。これらの4つの例
の目的は、非イオン界面活性剤を一次乳化剤として使用
するというよりはむしろアニオン界面活性剤を一次乳化
剤として使用することを例示することにある。
るが、HLB価が17.9である不適切な補助界面活性
剤を使用した場合のD5 のエマルジョンの不安定性を例
示するものである。このエマルジョンは、補助界面活性
剤分子の数Γcが0.8と非常に小さかったけれども、
この例では安定なエマルジョンを提供した実施例12に
おいて使用した補助界面活性剤よりも多い量で補助界面
活性剤を使用した。表6において、室温で7日間のうち
に粒径が221nmから500nmに増加(126%の
変化)したことが分かる。
用したアニオン界面活性剤は、実験室で調製されたBio-
Soft N-300の等価物であった。これはトリエタノールア
ミンとドデシルベンゼンスルホン酸から調製されるトリ
エタノールアミン線状アルキレートスルホネートでもあ
る。
活性剤を含まないD5のエマルジョンが粒径の点で不安
定であることを示すものである。しかしながら、実施例
12において、補助界面活性剤としてのが13分子(Γ
c)のTriton(商標)X-15が存在することによって粒径
安定性が与えられた。
を有する本発明に従うエマルジョンの調製を例示するも
のである。初期粒径が大きいほどより低い重量%で界面
活性剤を使用できることと、そのようなエマルジョンを
調製する際にかなり低い剪断力を使用できることに注目
されたい。これは過剰な乳化を避けるための有効な手段
である。過剰な乳化は、小さすぎる粒径をもたらして粒
子表面の界面活性剤の被覆率を過度に低くする。
Claims (6)
- 【請求項1】 (i)5〜65重量%の、分子量1,0
00未満及び粘度5mm2 /秒以下の低分子量シリコー
ン; (ii)(a)シリコーン粒子の表面積100平方オン
グストローム当たり0.5〜3分子を提供するのに十分
な濃度でエマルジョン中に存在するHLBが13を超え
る非イオン乳化剤; (b)シリコーン粒子の表面積100平方オングストロ
ーム当たり0.5〜10分子を提供するのに十分な濃度
でエマルジョン中に存在するアニオン乳化剤; (c)シリコーン粒子の表面積100平方オングストロ
ーム当たり0.5〜10分子を提供するのに十分な濃度
でエマルジョン中に存在するカチオン乳化剤;及び (d)シリコーン粒子の表面積100平方オングストロ
ーム当たり0.5〜10分子を提供するのに十分な濃度
でエマルジョン中に存在する両性乳化剤;から選ばれる
少なくとも1種の一次乳化剤; (iii)シリコーン粒子の表面積100オングストロ
ーム当たり5〜15個の乳化剤分子を提供するのに十分
な濃度でエマルジョン中に存在するHLBが11未満で
ある補助界面活性剤としての少なくとも1種の非イオン
界面活性剤;並びに (iv)全体量を100重量%とする量の水を含む残
り;を含み、エマルジョン中のシリコーン粒子の粒径が
100〜1,000ナノメートルの間である、シリコー
ン粒子の粒径安定性が改良された水性シリコーンエマル
ジョン。 - 【請求項2】 低分子量シリコーンが式:R3 SiO
(R2 SiO)y SiR3 又は式:(R2 SiO)
z (式中、Rは炭素原子数1〜20のアルキル基又はア
リール基であり、yは0〜7の値であり、zは3〜6の
値である)により表される請求項1記載の水性シリコー
ンエマルジョン。 - 【請求項3】 低分子量シリコーンが式:(CH3 )3
SiO{(CH3 ) 2 SiO}y Si(CH3 )3 又は
式:{(CH3 )2 SiO}z (式中、yは0〜7の値
であり、zは3〜6の値である)により表される請求項
1記載の水性シリコーンエマルジョン。 - 【請求項4】 低分子量シリコーンが式:R3 SiO
(RQSiO)y SiR3 又は式:(RQSiO)
z (式中、Qは官能基であり、y及びzの値並びに官能
基Qは粘度が5センチストーク(mm2 /秒)以下及び
分子量1,000未満の官能性ポリシロキサンが提供さ
れるように選ばれる)により表される請求項1記載の水
性シリコーンエマルジョン。 - 【請求項5】 ポリシロキサンがアクリルアミド官能性
シロキサン流体、アクリレート官能性シロキサン流体、
アミド官能性シロキサン流体、アミノ官能性シロキサン
流体、カルビノール官能性シロキサン流体、カルボキシ
官能性シロキサン流体、クロロアルキル官能性シロキサ
ン流体、エポキシ官能性シロキサン流体、グリコール官
能性シロキサン流体、ケタール官能性シロキサン流体、
メルカプト官能性シロキサン流体、メチルエステル官能
性シロキサン流体、ペルフルオロ官能性シロキサン流
体、シラノール官能性シロキサン流体及びビニル官能性
シロキサン流体から選ばれる請求項4記載の水性シリコ
ーンエマルジョン。 - 【請求項6】 低分子量シリコーンがヘキサメチルジシ
ロキサン、ジビニルテトラメチルジシロキサン、オクタ
メチルトリシロキサン、デカメチルテトラシロキサン、
ドデカメチルペンタシロキサン、テトラデカメチルヘキ
サシロキサン、ヘキサデカメチルヘプタシロキサン、ヘ
キサメチルシクロトリシロキサン、オクタメチルシクロ
テトラシロキサン、デカメチルシクロペンタシロキサ
ン、ドデカメチルシクロヘキサシロキサン及びトリヘキ
シルトリメチルシクロトリシロキサンから選ばれる請求
項1記載の水性シリコーンエマルジョン。
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