JP3445099B2 - オルガノポリシロキサンエマルジョンの製造方法 - 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、オルガノポリシロ
キサンエマルジョンの製造方法に関し、更に詳しくは、
化粧料、繊維処理剤、潤滑剤、離型剤、ガラス繊維処理
剤、艶出剤、消泡剤、紙処理剤などに有効に利用される
オルガノポリシロキサンエマルジョンの製造方法に関す
る。 【０００２】 【従来の技術】従来から、オルガノポリシロキサンエマ
ルジョンの製造法としては、乳化重合法が知られている
が（特公昭４１−１３９９５号公報、特公昭４３−１８
８００号公報）、この方法では出発物質であるモノマー
のオルガノシロキサンが１０％程度未重合のまま残るた
め、香粧品等に利用できないという課題がある。また、
乳化剤を用いて、ホモミキサーなどの高剪断力乳化装置
を用いる方法では、粘度が１万ｃＰを越えるオルガノポ
リシロキサンは乳化できないという課題がある（特開平
５−３２７８８号公報の「従来技術」の欄）。 【０００３】更に、低剪断力乳化装置を用いるオルガノ
ポリシロキサンエマルジョンの製造法としては、例え
ば、本願出願人が出願している方法、すなわち、乳化剤
液晶＋オルガノポリシロキサンを混合し、該混合物に水
を添加してエマルジョンを得る方法（特開平５−３２７
８９号公報）や、シリコーンと乳化剤と水とを混合し、
該混合物に第２乳化剤や水を添加してエマルジョンを得
る方法（特開平６−１８４３１５号公報）等が知られて
いるが、これらはいずれもオルガノポリシロキサンと乳
化剤と必要であれば水相の一部を混合又は混練し、その
混合物を転相または希釈することでエマルジョンを得る
方法である。これらには、全体混合や剪断を与える方法
として、プロペラ・アンカー・リボン翼等が使用されて
おり、また、装置としては、タービュライザー・パドル
ミキサー等の必要な剪断を与える手段等が列挙されてい
る。 【０００４】しかしながら、実際に、これら装置を使用
して上記乳化法を行う場合、シリコーンと乳化剤と必要
に応じて用いる水との混合物は高粘度で付着性が高い物
性となることが多く、撹拌翼や乳化槽内のデッドスペー
スに付着蓄積を起こし、混合不良や分散不良を起こし易
いという課題があり、このような事象に対して具体的な
解決手段がなされていないの現状である。 【０００５】また、上記製造方法に用いる装置として
は、例えば、図５（ａ）〜（ｃ）に示すように、容器１
内全体にわたって容器の内容物を低速で回転し得るアン
カー等の全体撹拌羽根２ａからなる撹拌手段２と、周縁
に歯状突起３ａを有し高速で回転し得る円板型撹拌手段
３及びステーター４ａとその内部に配置された高速で回
転し得る軸部を有するタービン翼４ｂとを備えた撹拌手
段４から選ばれる少なくとも１種の撹拌手段とを備えて
なる筒型の複合乳化装置Ｘ（撹拌手段２と円板型撹拌手
段３との装置、撹拌手段２と撹拌手段４との装置、撹拌
手段２と円板型撹拌手段３と撹拌手段４との装置などの
コンビミクサー）が知られている（特開昭６３−１２５
５３０号公報）。しかしながら、この製造装置Ｘでは、
ディスパー翼３若しくはホモミキサー４のような高剪断
乳化機が必要であること、及び高粘度物の混合に対して
は高い動力が必要であることから効率的とはいいがた
く、また、アンカー翼２ａを用いることで羽根への内容
物の付着についても完全に解決されてはいないという課
題がある。 【０００６】 【発明が解決しようとする課題】本発明は、上記従来技
術の課題に鑑み、これを解消しようとするものであり、
乳化重合法や高剪断力乳化装置を用いることなく、か
つ，混合不良や分散不良を起こすことなく効率的に、し
かも、微細で安定性の良好なオルガノポリシロキサンエ
マルジョンの製造方法を提供することを目的とする。 【０００７】 【課題を解決するための手段】本発明者らは、上記従来
技術の課題について鋭意検討した結果、少なくともオル
ガノポリシロキサンと乳化剤とを混練する工程及びこの
工程で得られた混練物を水相で分散する工程を特定の乳
化装置によって行うことにより、目的のオルガノポリシ
ロキサンエマルジョンの製造方法を得ることに成功し、
本発明を完成するに至ったのである。すなわち、本発明
は、オルガノポリシロキサンエマルジョンの製造工程と
して、（ａ）少なくともオルガノポリシロキサンと乳化
剤とを混練する工程と、（ｂ）上記（ａ）で得られた混
練物を水相で分散する工程と、を有する製造方法におい
て、上記製造工程を逆円錐型容器にスクリュー型撹拌翼
を有し、かつ、該スクリュー型撹拌翼が自転すると共に
公転する手段を備えた単一の乳化装置によって行うこと
を特徴とする。 【０００８】 【実施の形態】以下に、本発明の実施の形態について図
面等を参照しながら詳しく説明する。本発明は、オルガ
ノポリシロキサンエマルジョンの製造工程として、
（ａ）少なくともオルガノポリシロキサンと乳化剤とを
混練する工程と、（ｂ）上記（ａ）で得られた混練物を
水相で分散する工程と、を有する製造方法において、上
記製造工程を逆円錐型容器にスクリュー型撹拌翼部を有
し、かつ、該スクリュー型撹拌翼部が自転すると共に公
転する手段を備えた単一の乳化装置によって行うことを
特徴とするものである。本発明方法に用いる装置として
は、例えば、図１に示すように、逆円錐型容器１０にス
クリュー型撹拌翼部２０を有し、かつ、該スクリュー型
撹拌翼部２０を自転させると共に公転させる手段（駆動
機構部）３０を備えた撹拌装置（乳化装置）４０が挙げ
られる。 【０００９】逆円錐型容器１０は、容器底部（円錐頂点
部付近）１０ａに内容液の抜き出し口部１１を有してい
る。なお、容器壁面部１０ｂ周面には、必要に応じて、
温度制御用のジャケットを有していてもよい。スクリュ
ー型撹拌翼部２０の翼２１の長さは、逆円錐型容器１０
の底部１０ａ付近まで到達するものが好ましい。本発明
において規定する「自転」とは、図２に示すように、ス
クリュー型撹拌翼部２０自身の回転で、内容物を底部に
押し込む回転方向（押し込み）ｋ₁と、その逆回転（巻
き上げ）ｋ₂との二通りがあり、また、本発明において
規定する「公転」とは、スクリュー型撹拌翼部２０を含
む軸全体２２が、逆円錐型容器１０の壁面に沿って動く
回転運動をいう。そして、この自転及び公転は、手段
（駆動機構部）３０により同時に作動できるものであ
る。なお、手段（駆動機構部）３０は、スクリュー型撹
拌翼部２０を駆動させる駆動部３１と、上記スクリュー
型撹拌翼部２０を含む軸全体２２を逆円錐型容器１０の
壁面に沿って回転運動させる駆動部３２とにより構成さ
れ、この駆動部３１，３２を同時に作動させることによ
り、上述の自転及び公転が行われることとなる。 【００１０】本発明では、自転スクリュー型撹拌翼部２
０の周速は、５ｍ／sec以下、より好ましくは３ｍ／sec
以下であることが望ましい。自転スクリュー翼部２０の
周速が５ｍ／secを越えると、撹拌熱の影響で槽内の温
度制御ができなくなる場合があるからである。また、自
転の回転方向は、高粘度混合物の混練工程では押し込み
がよく、巻き上げでは混合物がスクリューによって巻き
上げられ、混練が困難となることがあるので、好ましく
ない。更に、混合物の分散・希釈工程では押し込み・巻
き上げの両方を交互に組み合わせるのが好ましい。これ
により、混合物の比重が希釈水相よりも軽く混合物が浮
遊してしまう場合でも充分に分散希釈できることとな
る。 【００１１】公転の回転方向は、特に限定されるもので
ないが、好ましくは図３（ａ）及び（ｂ）に示すよう
に、高粘度混合物の混合においてはスクリューの自転回
転方向と逆回転にすることが好ましい。その理由は、図
３（ａ）及び（ｂ）に示すように混合物をスクリューと
壁面との間に巻き込みやすくなるため混合率が上がるた
めである。 【００１２】高粘度混合物の混合時の、自転と公転の回
転数の比は、自転回転数／公転回転数が５〜５０、好ま
しくは１０〜４０であることが望ましい。回転数の比が
５より小さすぎると、スクリューの自転により混合物を
削り取る力が弱くなるため公転にかかる負荷が大きくな
り効率的でない。また、回転数の比が５０を越えると自
転のスクリューが空回りし、やはり効率的でない。 【００１３】このように構成される撹拌装置４０におい
て、撹拌容器の形状を逆円錐型容器１０とすることで、
乳化法で得られるオルガノポリシロキサンと乳化剤の高
粘度混合物を、底部の狭い空間に集めることができるた
め、効率的に剪断をかけることができ、かつデッドスペ
ースもできなくなるので、デッドスペースに内容物が付
着蓄積を起こすことがなくなることとなる。また、混合
物の混合時に、必要に応じてジャッケット等で温度調節
を行う場合は、内容物の体積当たりの伝熱面積が大きい
ため効果的に温度調節ができるという利点もある。更
に、スクリュー型撹拌翼部２０を押し込み方向の回転
（自転）で用いることにより、内容物の飛散等もなく効
率的に混合でき、また、そのスクリュー翼型撹拌翼部２
０を容器壁面に沿って運動（公転）させることによっ
て、壁面に付着した内容物を効率的に掻き落とすことに
よりデッドスペースを持たない効率的な全体混合が実現
できることとなる。 【００１４】更にまた、スクリュー型撹拌翼部２０の回
転パターン（自転・公転）を組み合わせることによっ
て、転相・分散・希釈を行えるため、単一の装置で製造
を行うことができるので効率よくオルガノポリシロキサ
ンエマルジョンが製造されることとなる。このような構
成となる機種の具体例としては、例えば、ナウターミキ
サー（ホソカワミクロン社製）等が挙げられる。 【００１５】本発明に用いることができるオルガノポリ
シロキサンとしては、例えば、動粘度１００〜１０００
０００ｃＰのオルガノポリシロキサンの１種又は２種以
上（単品または混合物）が挙げられる。粘度が１００ｃ
Ｐでは、液の逃げが大きいため剪断がかかりづらくな
り、また、粘度が１００００００ｃＰを越える粘度で
は、動力・機械強度の問題から製造が困難となり、好ま
しくない。 【００１６】本発明に用いることができる乳化剤として
は、乳化剤のイオン性など特に限定されず、例えば、ノ
ニオン系界面活性剤、アニオン系界面活性剤、カチオン
系界面活性剤、両性界面活性剤などが挙げられる。これ
らの界面活性剤中から選ばれる少なくとも１種を用いる
ことができる。乳化剤の配合量は、使用するオルガノポ
リシロキサン１００重量部に対し、１〜１００重量部、
好ましくは、３〜６０重量部である。 【００１７】また、水相としては、水、必要に応じて、
水溶性高分子などの分散安定剤、ノニオン界面活性剤、
低級アルコール、多価アルコールなどの低温安定化剤、
抗菌剤などを加えることができる。水等の配合量は、エ
マルジョンを生成する範囲内で行うことができる。 【００１８】製造ステップとしては、少なくともオルガ
ノポリシロキサンと乳化剤とを混練する工程と、この工
程で得られた混練物を水相で分散する工程とを少なくと
も含む工程を上記製造装置４０により行うものであれ
ば、特に限定されるものではなく、例えば、本願出願人
が出願している特開平５−３２７８８号公報、特開平５
−３２７８９号公報に準じて行うことができる。すなわ
ち、上記単一の製造装置４０により、 まず乳化剤と水相の一部とを混合することにより液
晶を形成する工程、この液晶にオルガノポリシロキサン
を混合・分散（混練）し、分散相がオルガノポリシロキ
サン、連続相が液晶となる混合物を形成する工程、次い
で、この混合物に水相を混合して目的のエマルジョン
（液晶相消失）を得る工程や、 乳化剤と水相の一部とを混合することにより液晶を
形成する工程、この液晶にオルガノポリシロキサンの一
部を均一に混合・分散（混練）する工程、これにより得
られた均一混合物とオルガノポリシロキサンの残部とを
更に均一に混合・分散（混練）する工程、次いで、この
工程で得られた均一混合物と水相とを混合して目的のエ
マルジョンを得る工程により、製造することができる。
この液晶を形成する工程を含む製造ステップの方が微細
で安定な乳化物が得られるので好ましい。なお、通常ど
おり、液晶を形成することなく、乳化剤とオルガノポリ
シロキサンとを均一に混合・分散（混練）させた後、こ
の均一混合物を水に乳化分散させてオルガノポリシロキ
サンエマルジョンを得てもよい。 【００１９】 【実施例】以下に、本発明を実施例及び比較例により詳
細に説明するが、本発明はこれらの実施例等に限定され
るものではない。 【００２０】（実施例１〜３及び比較例１〜４）特開平
５−３２７８９号公報に準じ、下記組成成分を下記製造
方法、並びに下記説明の製造装置及び下記表１に記載さ
れる製造工程等の内容によりオルガノポリシロキサンエ
マルジョンを製造した。 （組成成分） ジメチルシリコーン（１０００００cs） ４０％ ２０００ｇ ＰＯＥ（9.5）ノニルフェニルエーテルリン酸 ４％ ２００ｇ 精製水 ５６％ ２８００ｇ 【００２１】（製造方法）ＰＯＥ（９．５）ノニルフェ
ニルエーテルリン酸２００ｇと精製水１００ｇを混合し
液晶を形成させ、次に、この液晶中にジメチルシリコー
ンを１０００ｇ添加・混練し、この均一混合物に更に残
部のジメチルシリコーン１０００ｇを添加混合すること
で、高粘度混合物を得た。次に、この混合物中に精製水
２８００ｇを添加し希釈分散することでエマルジョンを
得た。 【００２２】（実施例１〜３の製造装置）上記製造方法
を１０Ｌナウターミキサー（ホソカワミクロン製）を使
用して、下記表１に示す液晶形成工程、混練工程、分散
工程等の内容で行い、高粘度混合物の混練状態、及び分
散希釈後の羽根・槽壁面への高粘度分散物の付着状態、
並びに、乳化物の経日安定性を下記評価基準等により評
価した。これらの結果を下記表１に示す。なお、表１中
のＤ及びｄは、図２に示すように、槽径をＤ、羽根径を
ｄとするものである。 【００２３】（比較例１〜４の製造装置）上記製造方法
を１０Ｌ筒型槽内に下記表１及び図４（ａ）〜（ｄ）に
示す撹拌翼を付した乳化装置を各々使用して、下記表１
に示す液晶形成工程、混練工程、分散工程等の内容で行
い、上記実施例と同様に混練状態及び付着状態、並び
に、乳化物の経日安定性を下記評価基準等により評価し
た。これらの結果を下記表１に示す。 【００２４】（混練状態の評価基準） ○…ムラ無く全体混合が行われる。 △…部分的に混合できない箇所ができる。 ×…全体混合が不可能となった。 【００２５】（付着状態の評価基準） ○…付着なし。 △…撹拌翼または壁に混合物の一部に付着残存した。 ×…撹拌翼または壁に混合物の全部に付着残存した。 【００２６】（乳化物の経日安定性の評価及びその基
準）乳化物の経日安定性は、乳化物を静置１日後、乳化
物上面への油浮き（シリコーン浮き）の状態を下記基準
により評価した。 ○…油浮きなし。 △…わずかに油膜ができる。 ×…未乳化のシリコーンがダマ化して浮遊。 【００２７】 【表１】【００２８】（表１の考察）上記表１の結果から明らか
なように、本発明の範囲となる実施例１〜３は、本発明
の範囲外となる比較例１〜４に較べ、高粘度混合物の混
練状態がムラなく均一に混合されると共に、分散希釈後
の羽根・槽壁面への高粘度分散物の付着もなく、効率的
に、しかも、微細で安定性の良好なオルガノポリシロキ
サンエマルジョンが得られることが判明した。個別的に
みると、実施例１〜３は、Ｄ／ｄが０．２５、回転方向
を押込とし、液晶形成工程３分、混練工程４０分、分散
工程６０分で行ったものであり、混練工程での回転数、
自転／公転、羽根先端の周速を各々変動させたものであ
る。実施例１は、混練工程での回転数を自転３１０ｒｐ
ｍ、公転１１ｒｐｍ、自転／公転を２８、羽根先端の周
速を１．１m／secとしたものであり、実施例２は、混練
工程での回転数を自転１２０ｒｐｍ、公転２５ｒｐｍ、
自転／公転を５、羽根先端の周速を０．４m／secとした
ものであり、実施例３は、混練工程での回転数を自転５
２０ｒｐｍ、公転１１ｒｐｍ、自転／公転を４５、羽根
先端の周速を１．８m／secとしたものであり、これらの
場合は、混合不良や分散不良を起こすことなく効率的
に、しかも、微細で安定性の良好なエマルジョンが得ら
れることが判った。これに対して、比較例１は、筒型槽
内にパドル形状の撹拌翼で、Ｄ／ｄが０．５、比較例２
は、筒型槽内にヘリカルリボン形状の撹拌翼で、Ｄ／ｄ
が０．９５、比較例３は、筒型槽内にアンカー形状の撹
拌翼で、Ｄ／ｄが０．９５、比較例４は、筒型槽内にパ
ドル形状とアンカー形状の組み合わせの撹拌翼で、パド
ルのＤ／ｄが０．５、アンカーのＤ／ｄが０．９５を使
用し、回転方向を押込等とし、実施例１〜３と同様に液
晶形成工程３分、混練工程４０分、分散工程６０分で行
ったものである。これらの場合は、部分的に混合できな
い箇所ができたりして、混練状態にムラがあり、また、
撹拌翼または壁に混合物の一部が付着したりすることが
判った。更に、乳化物の経日安定性も油膜ができたり、
未乳化のシリコーンがダマ化し浮遊したりすることが判
った。 【００２９】 【発明の効果】本発明によれば、乳化重合法や高剪断力
乳化装置を用いることなく、かつ，混合不良や分散不良
を起こすことなく効率的に、しかも、微細で安定性の良
好なオルガノポリシロキサンエマルジョンの製造方法が
提供される。

【図面の簡単な説明】 【図１】本発明方法で用いる装置の一例を示す一部部分
断面態様の斜視図である。 【図２】本発明方法で用いる装置の概略説明図である。 【図３】（ａ）及び（ｂ）は、本発明方法で用いる装置
におけるスクリュー型撹拌翼部の自転及び公転を説明す
るための説明図である。 【図４】（ａ）〜（ｄ）は、比較例１〜４で使用した製
造装置の概略説明図である。 【図５】（ａ）〜（ｃ）は、従来のオルガノポリシロキ
サンエマルジョンの製造装置を説明するための説明図で
ある。 【符号の説明】 １０ 逆円錐型容器 ２０ スクリュー型撹拌翼部 ３０ スクリュー型撹拌翼部を自転、公転させる手段
（駆動機構部） ４０ 製造装置（乳化装置）

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平５−32788（ＪＰ，Ａ) 特開 平５−32789（ＪＰ，Ａ) 特開 平９−87320（ＪＰ，Ａ) 特開 平６−1849（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) C08J 3/03

Claims (1)

1. (57)【特許請求の範囲】 【請求項１】 オルガノポリシロキサンエマルジョンの
   製造工程として、（ａ）少なくともオルガノポリシロキ
   サンと乳化剤とを混練する工程と、（ｂ）上記（ａ）で
   得られた混練物を水相で分散する工程と、を有する製造
   方法において、 上記製造工程を逆円錐型容器にスクリュー型撹拌翼部を
   有し、かつ、該スクリュー型撹拌翼部が自転すると共に
   公転する手段を備えた単一の乳化装置によって行うこと
   を特徴とするオルガノポリシロキサンエマルジョンの製
   造方法。