JP2003213005A - オルガノポリシロキサンエマルジョンの製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【解決手段】 オルガノポリシロキサン、界面活性剤及
び水を主成分とする分散液を少なくとも２つ以上の流れ
に分岐させた後、高速流を形成して、該分散液同士を噴
射衝突させて微粒子化するオルガノポリシロキサンエマ
ルジョンの製造方法、又は、オルガノポリシロキサン、
界面活性剤及び水を主成分とする分散液の高速流を形成
して該分散液を容器内壁に噴射衝突させて微粒子化する
オルガノポリシロキサンエマルジョンの製造方法におい
て、該分散液を流速４００ｍ／ｓ以上で噴射衝突させる
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。 【効果】 本発明の方法により得られるオルガノポリシ
ロキサンエマルジョンは、平均粒子径が小さく、保存安
定性、希釈安定性、機械安定性等の各種安定性が良好で
ある。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、安定性の良好なオ
ルガノポリシロキサンエマルジョンを製造する方法に関
するものであり、特に機械的乳化のみによって安定性の
良好なオルガノポリシロキサンエマルジョンを製造する
方法に関する。

【０００２】

【従来の技術及び発明が解決しようとする課題】オルガ
ノポリシロキサンエマルジョンは、繊維処理剤、離型
剤、艶出し剤、化粧品用原料、消泡剤、塗料添加剤等と
して広く使用されており、その製造方法についてもこれ
まで種々の方法が提案されている。

【０００３】例えば、低速回転の攪拌羽根、歯状突起を
有し高速回転する円盤型攪拌機、ステーターとその内部
に高速で攪拌するタービン翼を有する攪拌機を備えてな
る複合乳化装置を用いて製造する方法（特開昭６３−１
２５５３０号公報）、筒状ケーシング内に軸方向視で半
径方向に対し斜めに傾斜した羽根を持つタービン型ロー
タと外周ステータとからなる第１段目の剪断攪拌機構
と、軸方向に対し螺旋状に湾曲した羽根を持つタービン
型ロータと外周ステータとからなる第２段目の剪断攪拌
機構とを有する乳化機を用いて製造する方法（特開平８
−１９８９６９号公報）、空気吸入孔を途中に設けた原
料供給管、高速回転ローターを具備する乳化機を用いて
製造する方法（特開平１０−５２６３３号公報）などが
提案されているが、これらの方法で得られるエマルジョ
ンの平均粒子径は０．２μｍ以上であり、またエマルジ
ョンの安定性についても不十分であった。

【０００４】一方、高圧力下での製造方法として、低分
子オルガノポリシロキサン、アニオン型界面活性剤の存
在下、５００ｋｇ／ｃｍ²以上の高剪断圧力下で３００
ｎｍ以下の平均粒径となるように乳化分散させて初期エ
マルジョンを得、該エマルジョンを重合、中和して製造
する方法（特開２０００−１１９３９３号公報）が提案
されているが、保存安定性が不十分であった。

【０００５】本発明は、上記事情に鑑みなされたもの
で、エマルジョンの平均粒子径が小さく、保存安定性、
希釈安定性、機械的安定性等の各種安定性が良好なオル
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。

【０００６】

【課題を解決するための手段及び発明の実施の形態】本
発明者らは、上記目的を達成するため鋭意検討を重ねた
結果、オルガノポリシロキサン、界面活性剤及び水を主
成分とする分散液を少なくとも２つ以上の流れに分岐さ
せた後、高速流を形成して、該分散液同士を噴射衝突さ
せて微粒子化するオルガノポリシロキサンエマルジョン
の製造方法、又は、オルガノポリシロキサン、界面活性
剤及び水を主成分とする分散液の高速流を形成して該分
散液を容器内壁に噴射衝突させて微粒子化するオルガノ
ポリシロキサンエマルジョンの製造方法において、該分
散液を流速４００ｍ／ｓ以上で噴射衝突させることによ
り、平均粒子径が小さく、保存安定性、希釈安定性、機
械的安定性等の各種安定性が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を見出し、本発明をな
すに至った。

【０００７】従って、本発明は、下記に示すオルガノポ
リシロキサンエマルジョンの製造方法を提供する。 〔Ｉ〕 オルガノポリシロキサン、界面活性剤及び水を
主成分とする分散液を少なくとも２つ以上の通路に分岐
させた後、該分散液同士を噴射衝突させて微粒子化する
オルガノポリシロキサンエマルジョンの製造方法におい
て、該分散液を流速４００ｍ／ｓ以上で噴射衝突させる
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。 〔ＩＩ〕 オルガノポリシロキサン、界面活性剤及び水
を主成分とする分散液を容器内壁に噴射衝突させて微粒
子化するオルガノポリシロキサンエマルジョンの製造方
法において、該分散液を流速４００ｍ／ｓ以上で噴射衝
突させる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。

【０００８】以下、本発明につき更に詳しく説明する。
本発明に使用されるオルガノポリシロキサンとしては、
特に制限はなく、例えばジメチルポリシロキサン、環状
ジメチルポリシロキサン、両末端シラノール基含有ジメ
チルポリシロキサン、メチルハイドロジェンポリシロキ
サン、メチルフェニルポリシロキサン、メチルビニルポ
リシロキサン、アミノ基含有ポリシロキサン、エポキシ
基含有ポリシロキサン、カルボキシル基含有ポリシロキ
サン、長鎖アルキル基含有ポリシロキサンなどが例示さ
れる。

【０００９】本発明に用いるオルガノポリシロキサン
は、エマルジョンの粒子径をより小さくする目的から、
粘度のあまり高くないものが有効であり、オルガノポリ
シロキサンの２５℃における粘度は１，０００ｍｍ²／
ｓ以下、特に５〜８００ｍｍ²／ｓであることが好まし
い。

【００１０】本発明に使用される界面活性剤としては、
ノニオン性界面活性剤、両性界面活性剤等を用いること
が好ましく、これらの界面活性剤は１種を単独で或いは
２種以上を組み合わせて使用することができる。具体的
にノニオン性界面活性剤としては、例えばエトキシ化高
級アルコール、エトキシ化アルキルフェノール、多価ア
ルコール脂肪酸エステル、エトキシ化多価アルコール脂
肪酸エステル、エトキシ化脂肪酸、エトキシ化脂肪酸ア
ミド、ソルビトール、ソルビタン脂肪酸エステル、エト
キシ化ソルビタン脂肪酸エステル、ショ糖脂肪酸エステ
ル等が挙げられ、両性界面活性剤としては、例えばアル
キルベタイン、アルキルイミダゾリン等が挙げられる。

【００１１】界面活性剤の配合量は、特に制限はない
が、オルガノポリシロキサン１００重量部に対し、１重
量部未満ではエマルジョンの平均粒子径があまり小さく
ならず、安定性が向上しない場合があり、３０重量部を
超えると使用時にオルガノポリシロキサンの特性を阻害
する場合があるため、１〜３０重量部の範囲が好まし
く、特に１．５〜２０重量部の範囲が好ましい。

【００１２】また、本発明に用いる水の量としては、オ
ルガノポリシロキサン１００重量部に対し、５０重量部
未満では分散液の粘度が高くなる場合があり、１，００
０重量部を超えると有効成分濃度が低く、製造効率が悪
くなるため、５０〜１，０００重量部の範囲が好まし
く、特に７０〜５００重量部の範囲が好ましい。

【００１３】更に、本発明においては、オルガノポリシ
ロキサンエマルジョン中のオルガノポリシロキサンを高
分子量化或いは架橋硬化させるために、その分散液にオ
ルガノシラン及び／又はその部分加水分解縮合物を添加
することができる。

【００１４】このようなオルガノシランとしては、メチ
ルトリメトキシシラン、ジメチルジメトキシシラン、メ
チルトリエトキシシラン、フェニルトリメトキシシラ
ン、ビニルトリメトキシシラン、Ｎ−β（アミノエチ
ル）γ−アミノプロピルトリメトキシシラン、Ｎ−β
（アミノエチル）γ−アミノプロピルメチルジメトキシ
シラン、γ−アミノプロピルトリエトキシシラン、γ−
グリシドキシプロピルトリメトキシシラン、γ−メタク
リロキシプロピルトリメトキシシラン、γ−メルカプト
プロピルトリメトキシシラン、テトラエトキシシランな
どを例示することができる。

【００１５】オルガノシラン及び／又はその部分加水分
解縮合物の添加量は、所望の特性により決定されるもの
であるが、オルガノポリシロキサン１００重量部に対
し、２０重量部を超えると副生するアルコールによりエ
マルジョンの安定性を損なう場合があるため、２０重量
部以下が好ましい。

【００１６】分散液の調製方法は、特に制限されるもの
ではないが、本発明においては、予め分散液を予備乳化
することが好ましい。その方法としても特に制限はない
が、分散液の調製時間を短縮できる等の効率面からは高
速剪断を掛け得る攪拌装置を用いて調製することが好ま
しく、このような方法として、具体的にはプロペラ型攪
拌機、ホモミキサー、コロイドミル等の高速剪断型攪拌
機などを用い、オルガノポリシロキサンと界面活性剤を
攪拌混合した後、更に攪拌下、水を添加することによ
り、分散液を予備乳化する方法を例示することができ
る。

【００１７】本発明においては、上記分散液を流路入口
および出口を有する密閉容器内に導入し、その分散液の
流れを少なくとも２つ以上の通路に分岐させた後、高速
流を形成して、該分散液同士を噴射衝突させて微粒子化
する乳化装置、又は分散液を流路入口および出口を有す
る密閉容器内に導入し、高速流を形成して該分散液を容
器内壁に噴射衝突させて微粒子化する乳化装置を用いる
ものである。

【００１８】ここで、分散液同士を噴射衝突並びに分散
液を容器内壁に噴射衝突させる際の流速としては、４０
０ｍ／ｓ未満では衝突エネルギーが不十分でエマルジョ
ンの粒子径があまり小さくならず、安定性が不十分であ
るため、４００ｍ／ｓ以上とする必要がある。また、８
００ｍ／ｓを超えてもエマルジョンの粒子径がそれ以上
小さくならないおそれがあるため、エネルギー効率の面
からは、４００〜８００ｍ／ｓ、特に４５０〜７００ｍ
／ｓの範囲とすることが好ましい。

【００１９】このような乳化装置としては、例えばナノ
マイザー（ナノマイザー（株）製）、マイクロフルイダ
イザー（みづほ工業（株）製）などの品名で上市されて
いるものを使用することができる。

【００２０】本発明においては、上記の方法によりオル
ガノポリシロキサンエマルジョンを製造後、更に重合反
応を行うことが好ましい。なお、この重合反応は、常法
に準じて行うことができる。

【００２１】本発明により得られたオルガノポリシロキ
サンエマルジョンは、平均粒子径が５０〜３００ｎｍ、
特に１００〜２５０ｎｍと粒子径の小さいものである。

【００２２】本発明の方法により得られたオルガノポリ
シロキサンエマルジョンには、必要に応じ、防腐剤、防
錆剤、着色剤等の添加剤を添加することができる。ま
た、本発明の方法により得られたオルガノポリシロキサ
ンエマルジョンは、そのもの自体で各種用途に使用する
ことができるが、更に帯電防止剤、難燃剤等の水性処理
剤を添加しても差し支えない。

【００２３】

【発明の効果】本発明の方法により得られるオルガノポ
リシロキサンエマルジョンは、平均粒子径が小さく、保
存安定性、希釈安定性、機械安定性等の各種安定性が良
好である。また、このオルガノポリシロキサンエマルジ
ョンは、繊維処理剤、離型剤、艶出し剤等として有用で
ある。

【００２４】

【実施例】以下、実施例及び比較例を示し、本発明を具
体的に説明するが、本発明は下記の実施例に制限される
ものではない。

【００２５】〔実施例１〕内容量２Ｌのポリエチレン製
ビーカーに、下記式で示される２５℃における粘度が１
３０ｍｍ²／ｓであるジメチルポリシロキサン３５０ｇ
及び界面活性剤としてポリオキシエチレン（ＥＯ９モ
ル）ラウリルエーテル３５ｇを仕込み、ホモミキサー
（特殊機化工業（株）製）を用い、５，０００ｒｐｍで
攪拌して転相させた後、更に攪拌下、水４９７．４ｇを
添加し、分散液を得た。

【００２６】

【化１】

【００２７】この分散液を、相対して孔径０．１８ｍｍ
のノズル２個を有する装置を用いて、同時に両方のノズ
ルから２００ＭＰａの圧力で噴射し、流速６３７ｍ／ｓ
で分散液同士を衝突させ、オルガノポリシロキサンエマ
ルジョンＡを得た。このエマルジョンの平均粒子径及び
各種安定性を、下記評価方法により評価した。これらの
評価結果を表１に示した。

【００２８】［評価方法］ ＊平均粒子径：平均粒子径をサブミクロン粒度分布測定
装置Ｃｏｕｌｔｅｒ Ｎ４ Ｐｌｕｓ（コールター社
製）で測定した。 ＊保存安定性：エマルジョン１００ｇをガラス瓶に入
れ、２５℃で放置し、目視観察した。 ＊希釈安定性：エマルジョンを水で２％に希釈し、希釈
液１００ｇを２００ｍｌガラスビーカーに入れ、２５℃
で２４時間放置後の表面状態を目視観察した。 ＊機械的安定性：エマルジョンを水で２％に希釈し、希
釈液３００ｇを５００ｍｌガラスビーカーに入れ、ホモ
ミキサー１０，０００ｒｐｍで１時間攪拌後の表面状態
を目視観察した。

【００２９】〔実施例２〜６〕実施例１において、分散
液の噴射圧力を変え、衝突時の流速を４５０、５５２、
７１２、７８０、８４３ｍ／ｓとした他は実施例１と同
様に行ない、オルガノポリシロキサンエマルジョンＢ〜
Ｆを得た。これらのエマルジョンの平均粒子径及び各種
安定性を実施例１と同様に評価し、結果を表１に示し
た。

【００３０】〔比較例１〕実施例１において、分散液の
噴射圧力を変え、３１８ｍ／ｓとした他は実施例１と同
様に行ない、オルガノポリシロキサンエマルジョンＧを
得た。このエマルジョンの平均粒子径及び各種安定性を
実施例１と同様に評価し、結果を表１に示した。

【００３１】〔実施例７〕内容量２Ｌのポリエチレン製
ビーカーに、２５℃における粘度が３５０ｍｍ²／ｓで
あるジメチルポリシロキサン３５０ｇ及び界面活性剤と
してポリオキシエチレン（ＥＯ９モル）ラウリルエーテ
ル３５ｇ及び水６１５ｇを仕込み、分散液を得た。この
分散液を、実施例１と同様に流速６３７ｍ／ｓで分散液
同士を衝突させてオルガノポリシロキサンエマルジョン
Ｈを得た。このエマルジョンの平均粒子径及び各種安定
性を実施例１と同様に評価し、結果を表１に示した。

【００３２】〔実施例８〕実施例７において、２５℃に
おける粘度が３５０ｍｍ²／ｓであるジメチルポリシロ
キサンに代え、２５℃における粘度が２，０００ｍｍ²
／ｓであるジメチルポリシロキサンを使用した他は実施
例７と同様に行ない、オルガノポリシロキサンエマルジ
ョンＩを得た。このエマルジョンの平均粒子径及び各種
安定性を実施例１と同様に評価し、結果を表１に示し
た。

【００３３】〔実施例９〕内容量２Ｌのポリエチレン製
ビーカーに、オルガノポリシロキサンとして下記式で示
される２５℃における粘度が２５０ｍｍ²／ｓであるア
ミノ基含有ポリシロキサン３００ｇ及び界面活性剤とし
てポリオキシエチレン（ＥＯ９モル）トリデシルエーテ
ル３０ｇを仕込み、ホモミキサー（同上）を用いて５，
０００ｒｐｍで攪拌混合した後、更に攪拌下、水１００
ｇを添加して転相させ、次いで水５６９．６ｇ及び酢酸
０．４ｇを加えて分散液を得た。

【００３４】

【化２】

【００３５】この分散液を、実施例１と同様に流速６３
７ｍ／ｓで分散液同士を衝突させ、オルガノポリシロキ
サンエマルジョンＪを得た。このエマルジョンの平均粒
子径及び各種安定性を実施例１と同様に評価し、結果を
表１に示した。

【００３６】

【表１】

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 加藤 安彦 群馬県安中市磯部２丁目13番１号 信越化 学工業株式会社群馬事業所内 (72)発明者 亀井 義幸 群馬県安中市磯部２丁目13番１号 信越化 学工業株式会社群馬事業所内 (72)発明者 古谷 均 群馬県安中市磯部２丁目13番１号 信越化 学工業株式会社群馬事業所内 Ｆターム(参考） 4F070 AA60 AC12 AC36 AC37 AC43 AC47 AE14 BB03 CA07 CA18 CB01 CB13

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 オルガノポリシロキサン、界面活性剤及
   び水を主成分とする分散液を少なくとも２つ以上の通路
   に分岐させた後、該分散液同士を噴射衝突させて微粒子
   化するオルガノポリシロキサンエマルジョンの製造方法
   において、該分散液を流速４００ｍ／ｓ以上で噴射衝突
   させる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。
2. 【請求項２】 オルガノポリシロキサン、界面活性剤及
   び水を主成分とする分散液を容器内壁に噴射衝突させて
   微粒子化するオルガノポリシロキサンエマルジョンの製
   造方法において、該分散液を流速４００ｍ／ｓ以上で噴
   射衝突させる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。
3. 【請求項３】 オルガノポリシロキサン、界面活性剤及
   び水を主成分とする分散液が、高速剪断をかけ得る攪拌
   装置を用いて予備乳化した分散液であることを特徴とす
   る請求項１又は２記載のオルガノポリシロキサンエマル
   ジョンの製造方法。
4. 【請求項４】 界面活性剤として、ノニオン性界面活性
   剤及び両性界面活性剤から選ばれる単独或いは２種以上
   を組み合わせて使用することを特徴とする請求項１乃至
   ３のいずれか１項記載のオルガノポリシロキサンエマル
   ジョンの製造方法。
5. 【請求項５】 オルガノポリシロキサンの粘度が、２５
   ℃において１，０００ｍｍ²／ｓ以下であることを特徴
   とする請求項１乃至４のいずれか１項記載のオルガノポ
   リシロキサンエマルジョンの製造方法。