JP3125023B2 - 表面に親水基を有する親水性固体粒子及びその製造方法ならびに凝集剤 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、表面に親水基を有
する新規な親水性固体粒子及びその製造方法ならびに新
規な凝集剤に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来から、懸濁液中の粒子の凝集には高
分子凝集剤、無機塩凝集剤、界面活性剤等が使われてき
た。しかし、これらの既存凝集剤は懸濁液に溶けること
から廃水中に凝集剤が流出し、そのため廃水処理が困難
になったり環境を汚染したりする場合がある。それゆ
え、このような問題のない凝集剤が望まれている。一
方、化粧品や食品の分野等においては、油性の固体粒子
を水中に乳化させた乳化液を基材とする製品が作られて
いるが、この場合、その固体粒子自体は親水基を有しな
いことから、固体粒子の乳化安定性の点で問題がある。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】本発明は、前記した廃
水処理困難や環境汚染等の問題を起さない新規凝集剤及
びその製造方法を提供するとともに、水を加えるだけで
安定性の良い水中油滴型エマルジョンを容易に形成する
ことができる表面に親水基を有する固体粒子及びその製
造方法を提供することをその課題とする。

【０００４】

【課題を解決するための手段】本発明者らは、前記課題
を解決すべく検討を重ねた結果、本発明を完成するに至
った。すなわち、本発明によれば、熱溶融性の非水溶性
固体粒子と親水基及び疎水基を有する界面活性剤とから
成り、該界面活性剤が該疎水基を介して該固体粒子と結
合しており、かつ該界面活性剤の結合量は前記非水溶性
固体粒子の０．０１〜０．６重量％であることを特徴と
する表面に親水基を有する親水性固体粒子が提供され
る。また、本発明によれば、非水溶性物質の溶融液を界
面活性剤の存在下に水中で粒子化して水中油滴型エマル
ジョンを形成する工程と、該エマルジョンを冷却して該
非水溶性物質の溶融液粒子を固体粒子化する工程と、該
固体粒子を水中から分離する工程から成ることを特徴と
する前記親水基を有する親水性固体粒子の製造方法が提
供される。さらに、本発明によれば、界面活性剤が溶解
している非水溶性物質の溶融液を水中で液滴化して水中
油滴型エマルジョンを形成する工程と、該エマルジョン
を冷却して該非水溶性物質の溶融液粒子を固体粒子化す
る工程と、該固体粒子を水中から分離する工程からなる
ことを特徴とする親水基を有する前記親水性固体粒子の
製造方法が提供される。さらにまた、本発明によれば、
熱溶融性の非水溶性固体粒子と陰イオン性親水基及び疎
水基を有する陰イオン界面活性剤とからなり、該界面活
性剤が該疎水基を介して該固体粒子と結合しており、か
つ該界面活性剤の結合量は前記非水溶性固体粒子の０．
０１〜０．６重量％である表面に陰イオン性親水基を有
する親水性固体粒子からなることを特徴とする懸濁粒子
の凝集剤が提供される。そしてまた、本発明によれば、
熱溶融性の非水溶性固体粒子と陽イオン性親水基及び疎
水基を有する陽イオン界面活性剤とからなり、該界面活
性剤が該疎水基を介して該固体粒子と結合しており、か
つ該界面活性剤の結合量は前記非水溶性固体粒子の０．
０１〜０．６重量％である表面に陽イオン性親水基を有
する親水性固体粒子からなることを特徴とする懸濁粒子
の凝集剤が提供される。

【０００５】

【発明の実施の形態】本発明において、熱溶融性の非水
溶性固体粒子（以下、単に基材ともいう）の表面に結合
している界面活性剤は、親水基と疎水基を有する界面活
性剤である。このような界面活性剤には、陰イオン性親
水基を有する陰イオン界面活性剤、陽イオン性親水基を
有する陽イオン界面活性剤、非イオン性親水基を有する
非イオン界面活性剤、及び陰イオン性親水基と陽イオン
性親水基を有する両性界面活性剤が包含される。また、
これらの界面活性剤に含まれる親水基としては、陰イオ
ン性親水基として、カルボキシル基、スルホン酸基、キ
サントゲン酸基、リン酸基、硫酸基等が例示され、陽イ
オン性親水基として、置換又は未置換の４級アンモニウ
ム基等が例示され、非イオン性親水基として、ポリオキ
シエチレン基やアルコール性水酸基が例示される。一
方、前記界面活性剤が有する疎水基としては多素数５以
上の炭化水素基やハロゲン化炭化水素基が挙げられ、こ
れらの疎水基には脂肪族基、環状脂肪族基及び芳香族基
が包含される。

【０００６】本発明の親水性固体粒子の表面に結合して
いる界面活性剤を具体的に例示すると以下の通りであ
る。 陰イオン界面活性剤：高級脂肪酸アルカリ塩、アルキル
硫酸エステルアルカリ塩、オレフィン硫酸エステルアル
カリ塩、アルキルベンゼンスルホン酸アルカリ塩、アル
キルナフタリンスルホン酸アルカリ塩、ジアルキルスル
ホコハク酸アルカリ塩、アルキルキサントゲン酸アルカ
リ塩、その他。 陽イオン界面活性剤：トリメチルアミノエチルアルキル
アミドハロゲニド、アルキルピリジニウム硫酸塩、アル
キルトリメチルアンモニウムハロゲニド、その他。 非イオン界面活性剤：ポリオキシエチレンアルキルエー
テル、ポリオキシエチレン脂肪酸エステル、ポリオキシ
エチレンアルキルフェノールエーテル、ソルビタン脂肪
酸エステル、ポリオキシエチレンソルビタン脂肪酸エス
テル、しょ糖脂肪酸エステル、アルキルグルコシド、そ
の他。 両性界面活性剤：アルキルベタイン、アルキルジエチレ
ントリアミノ酢酸、その他。

【０００７】本発明で使用する基材は常温固体の非水溶
性物質であり、その融点は３０℃以上、好ましくは５０
℃以上である。融点の上限は制限されないが、通常は２
００℃以下、好ましくは１５０℃以下であり、製造面か
らは融点５０〜９０℃の基材が好ましい。また、基材は
単一品でも混合品であっても良いし、合成物でも天然物
であっても良い。本発明において基材となる物質を例示
すると、炭化水素、高級アルコール、高級脂肪酸、高級
エステル、高級酸アミド、オレフィン重合体等の合成
物；木ロウやキャンデリラワックス等の植物系ワック
ス、蜜ロウや鯨ロウ等の動物系ワックス、パラフィンワ
ックスやセレシン等の鉱物系ワックス、脱水ラノリンや
硬化ヒマシ油等の動植物系油脂及びその誘導体等の天然
物；等が挙げられる。

【０００８】本発明の親水性固体粒子は、基材粒子の表
面に界面活性剤の親水基を有する粒子である。該粒子中
の界面活性剤量は基材重量の０．０１〜０．６％、好ま
しくは０．０３〜０．１５％の界面活性剤を含む粒子で
ある。また、粒径は１μｍ〜１ｍｍ、好ましくは１０μ
ｍ〜０．１ｍｍである。本発明の親水性固体粒子は、表
面に親水基があるから水を加えると容易に水中油滴型エ
マルジョンとなり、クリーム状及び乳液状の医薬や化粧
品、食品を製造する際の油状基剤として有用である。ま
た、表面の親水基に特殊機能を持たせることによって機
能材とすることができる。例えば、親水基に電荷を持た
せたり、化学吸着能を持たせると下記のように懸濁粒子
の凝集剤とすることができる。表面に陰イオン性親水基
を有する親水性固体粒子を懸濁液に加えると、正帯電性
懸濁粒子は陰イオン性親水基との間の静電気力によって
凝集する。従って、表面に陰イオン性親水基を有する本
発明の親水性固体粒子は、正帯電性懸濁粒子の凝集剤と
することができる。

【０００９】表面に陽イオン性親水基を有する親水性固
体粒子を懸濁液に加えると、負帯電性懸濁粒子は陽イオ
ン性親水基との間の静電気力によって凝集する。従っ
て、表面に陽イオン性親水基を有する本発明の親水性固
体粒子は、負帯電性懸濁粒子の凝集剤とすることができ
る。表面にキサントゲン酸基を有する親水性固体粒子を
懸濁液に加えると、銅、亜鉛、鉛等の非鉄金属やその硫
化物の表面にキサントゲン酸基が化学吸着するから、前
記金属やその硫化物よりなる懸濁粒子の凝集剤とするこ
とができる。表面にカルボキシル基を有する親水性固体
粒子を懸濁液に加えると、金属鉄や酸化鉄の表面にカル
ボキシル基が化学吸着するから、金属鉄や酸化鉄よりな
る懸濁粒子が凝集する。従って、表面にカルボキシル基
を有する本発明の親水性固体粒子は、金属鉄や酸化鉄よ
りなる懸濁粒子の凝集剤とすることができる。

【００１０】前記のように、本発明の親水性固体粒子は
懸濁粒子の凝集剤として使うことができる。この凝集剤
は、粒子状のために固液分離が容易な上に、水不溶なの
で懸濁粒子を凝集後の廃水中に溶存することもないか
ら、該凝集剤は廃水中に混入して廃水処理困難や環境汚
染等の問題を起こすことがない。また、この凝集剤で凝
集させた凝集体を凝集剤の融点以上に加熱すると凝集剤
を分離回収できる。本発明の親水性固体粒子は、前記の
ように、水中に容易に乳化分散することから、クリーム
状及び乳液状の医薬や化粧品、食品を製造する際の油状
基剤として有用である。ここで使用する界面活性剤とし
ては、皮膚刺激性の少ない安全性の高い非イオン界面活
性剤が好ましい。

【００１１】本発明の親水性固体粒子は、非水溶性物質
の溶融液を界面活性剤の存在下に水中で粒子化して水中
油滴型エマルジョンを形成する工程と、該エマルジョン
を冷却して該非水溶性物質の溶融液粒子を固体粒子化す
る工程と、該固体粒子を水中から分離する工程を順次行
うことで製造することができる（Ｉ法）。また、界面活
性剤が溶解している非水溶性物質の溶融液を水中で液滴
化して水中油滴型エマルジョンを形成する工程と、該エ
マルジョンを冷却して該非水溶性物質の溶融液粒子を固
体粒子化する工程と、該固体粒子を水中から分離する工
程を順次行うことで製造することができる（II法）。Ｉ
法で本発明の親水性固体粒子を製造する場合、水使用量
は非水溶性物質（基材）使用量の５〜１００重量倍、好
ましくは１０〜２０重量倍とするのが望ましく、界面活
性剤使用量は基材使用量の０．１〜５重量％、好ましく
は０．５〜２重量％とするのが望ましい。また、エマル
ジョン形成温度は基材融点より５〜３０℃、好ましくは
１０〜１５℃高温とするのが望ましく、エマルジョン冷
却温度は基材融点より１０〜５０℃、好ましくは２５〜
４０℃低温とするのが望ましい。

【００１２】II法で本発明の親水性固体粒子を製造する
場合、水使用量は基材使用量の５〜１００重量倍、好ま
しくは１０〜２０重量倍とするのが望ましく、界面活性
剤使用量は基材使用量の０．１〜２重量％、好ましくは
０．５〜１重量％とするのが望ましい。また、エマルジ
ョン形成温度は基材融点より５〜３０℃、好ましくは１
０〜１５℃高温とするのが望ましく、エマルジョン冷却
温度は基材融点より１０〜５０℃、好ましくは２５〜４
０℃低温とするのが望ましい。上記Ｉ法及びII法で本発
明の親水性固体粒子を製造する場合、エマルジョンは撹
拌や超音波処理等の常法によって形成させることができ
る。また、生成した固体粒子は濾過や遠心分離等の常法
によって母液から分離することができる。親水性固体粒
子の粒径は、撹拌速度等のエマルジョン形成条件や基材
と界面活性剤との混合比等で調整することができる。

【００１３】

【実施例】次に本発明を実施例及び比較例によって更に
具体的に説明するが、本発明はこの実施例によって限定
されるものではない。

【００１４】実施例１ 融点６０〜６２℃のパラフィン２０ｇに２００ｍｌの精
製水を加え、これを湯浴で７０℃に加熱してパラフィン
を液状にした。この液に０．１ｇのアミルキサントゲン
酸カリウムを加えてから、７０℃に保持した該混合物を
ホモジナイザーで１分間撹拌して水中油滴型エマルジョ
ンを形成させ、このエマルジョンを室温まで冷却後に固
形物と母液を濾別した。この固形物は平均粒径約１０μ
ｍの粒子状物で、乾燥した固形物１ｇ中にアミルキサン
トゲン酸カリウムが０．０００８ｇ含まれていた。平均
粒径７μｍの方鉛鉱粒子と平均粒径８μｍの石英粒子を
固体成分とし、水を液体成分とする固体濃度０．１重量
％の懸濁液を５００ｍｌ調製した。懸濁液中の石英粒子
と方鉛鉱粒子の混合比は、重量比で１：１である。この
懸濁液に前記の粒子状固形物１ｇを加え、１０分間ゆる
やかに撹拌してから凝集物と母液を傾斜法で分離した。
分離した凝集物中の方鉛鉱粒子と石英粒子の重量比は
０．９２：０．０８であり、方鉛鉱粒子が選択的に凝集
された。

【００１５】実施例２ 融点６０〜６２℃のパラフィン２０ｇに２００ｍｌの精
製水を加え、これを湯浴で７０℃に加熱してパラフィン
を液状にした。この液に０．１ｇのドデシルアンモニウ
ム塩酸塩を加えてから、該混合物をホモジナイザーで１
分間撹拌して水中油滴型エマルジョンを形成させ、この
エマルジョンを室温まで冷却後に固形物と母液を濾別し
た。この固形物は平均粒径約７μｍの粒子状物で、乾燥
した固形物１ｇ中にドデシルアンモニウム塩酸塩が０．
００１ｇ含まれていた。濃度３００ｐｐｍの石英懸濁液
を５００ｍｌ調製した。この懸濁液に前記の粒子状固形
物０．１ｇを加え、１０分間ゆるやかに撹拌してから１
０分静置したところ、石英粒子が凝集し、懸濁液の上澄
液の濁度は５となった。なお、石英粒子が凝集する前の
懸濁液の濁度は７８であった。

【００１６】比較例１ 実施例２で使用したものと同様な石英懸濁液５００ｍｌ
を調製し、濁度７８の該懸濁液を１０分間ゆるやかに撹
拌してから１０分静置したが石英粒子は凝集せず、その
ために静置後の懸濁液上層部の濁度は静置前とほぼ同じ
７８であった。

【００１７】実施例３ 融点６０〜６２℃のパラフィン１０ｇに２００ｍｌの精
製水を加え、これを湯浴で７０℃に加熱してパラフィン
を液状にした。この液に０．１ｇのポリオキシエチレン
ソルビタンラウレートを加えてから、該混合物をホモジ
ナイザーで１分間撹拌して水中油滴型エマルジョンを形
成させ、このエマルジョンを室温まで冷却後に固形物と
母液を濾別した。この固形物は平均粒径約１０μｍの粒
子状物で、乾燥した固形物１ｇ中にポリオキシエチレン
ソルビタンラウレートが０．００１５ｇ含まれていた。
また、この固形物１０ｇに２００ｍｌの精製水を加えて
撹拌すると容易に水中油滴型エマルジョンが形成され
た。

【００１８】実施例４ 融点６０〜６２℃のパラフィン２０ｇに２００ｍｌの精
製水を加え、これを湯浴で７０℃に加熱してパラフィン
を液状にした。この液に０．１ｇのラウリルジエチレン
トリアミノ酢酸を加えてから、該混合物をホモジナイザ
ーで１分間撹拌して水中油滴型エマルジョンを形成さ
せ、このエマルジョンを室温まで冷却後に固形物と母液
を濾別した。この固形物は平均粒径約１０μｍの粒子状
物で、乾燥した固形物１ｇ中にラウリルジエチレントリ
アミノ酢酸が０．００１ｇ含まれていた。また、この固
形物２０ｇに２００ｍｌの精製水を加えて撹拌すると容
易に水中油滴型エマルジョンが形成された。

【００１９】実施例５ 融点６０〜６２℃のパラフィン５ｇとステアリルアルコ
ール５ｇの混合物にステアリル硫酸エステルナトリウム
塩を０．１２ｇ加え、これを湯浴で７０℃に加熱して均
一液とした。この液に、７０℃に加熱して精製水２５０
ｍｌを加えてホモジナイザーで１分間撹拌して水中油滴
型エマルジョンを形成させ、このエマルジョンを室温ま
で冷却後に固形物と母液を濾別した。この固形物は平均
粒径約１０μｍの粒子状物で、乾燥した固形物１ｇ中に
ステアリル硫酸エステルナトリウム塩が０．００３ｇ含
まれていた。また、この固形物１０ｇに２００ｍｌの精
製水を加えて撹拌すると容易に水中油滴型エマルジョン
が形成された。

【００２０】

【発明の効果】本発明の親水性固体粒子を懸濁粒子の凝
集剤にすると、従来の凝集剤使用時と異なって、凝集分
離後の廃液中に凝集剤が残存せず、そのため廃液中に凝
集剤が溶存することで起こる廃液処理困難や環境汚染等
の問題が起こらない。本発明の親水性固体粒子を医薬や
化粧品用の油状基剤として使用すると、該固体粒子に精
製水を加えるだけで容易にクリーム状又は乳液状の製品
を製造することができる。

フロントページの続き (72)発明者 荒井 怜 茨城県つくば市小野川16番３ 工業技術 院資源環境技術総合研究所内 (72)発明者 坂本 宏 茨城県つくば市小野川16番３ 工業技術 院資源環境技術総合研究所内

Claims (5)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 熱溶融性の非水溶性固体粒子と親水基及
   び疎水基を有する界面活性剤とから成り、該界面活性剤
   が該疎水基を介して該固体粒子と結合しており、かつ該
   界面活性剤の結合量は前記非水溶性固体粒子の０．０１
   〜０．６重量％であることを特徴とする表面に親水基を
   有する親水性固体粒子。
2. 【請求項２】 非水溶性物質の溶融液を界面活性剤の存
   在下に水中で粒子化して水中油滴型エマルジョンを形成
   する工程と、該エマルジョンを冷却して該非水溶性物質
   の溶融液粒子を固体粒子化する工程と、該固体粒子を水
   中から分離する工程から成ることを特徴とする請求項１
   に記載した親水基を有する親水性固体粒子の製造方法。
3. 【請求項３】 界面活性剤が溶解している非水溶性物質
   の溶融液を水中で液滴化して水中油滴型エマルジョンを
   形成する工程と、該エマルジョンを冷却して該非水溶性
   物質の溶融液粒子を固体粒子化する工程と、該固体粒子
   を水中から分離する工程からなることを特徴とする請求
   項１に記載した親水基を有する親水性固体粒子の製造方
   法。
4. 【請求項４】 熱溶融性の非水溶性固体粒子と陰イオン
   性親水基及び疎水基を有する陰イオン界面活性剤とから
   なり、該界面活性剤が該疎水基を介して該固体粒子と結
   合しており、かつ該界面活性剤の結合量は前記非水溶性
   固体粒子の０．０１〜０．６重量％である表面に陰イオ
   ン性親水基を有する親水性固体粒子からなることを特徴
   とする懸濁粒子の凝集剤。
5. 【請求項５】 熱溶融性の非水溶性固体粒子と陽イオン
   性親水基及び疎水基を有する陽イオン界面活性剤とから
   なり、該界面活性剤が該疎水基を介して該固体粒子と結
   合しており、かつ該界面活性剤の結合量は前記非水溶性
   固体粒子の０．０１〜０．６重量％である表面に陽イオ
   ン性親水基を有する親水性固体粒子からなることを特徴
   とする懸濁粒子の凝集剤。