JPH1052633A - ポリオルガノシロキサン用連続式乳化装置およびポリオルガノシロキサンエマルジョンの連続的製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 （修正有） 【課題】 均質で粒度分布が狭いポリオルガノシロキサ
ンエマルジョンを連続的に製造するための装置およびそ
のようなポリオルガノシロキサンエマルジョンの連続的
製造方法を提供する。 【解決手段】 乳化機に(Ａ)ポリオルガノシロキサン、
(Ｂ)乳化剤および(Ｃ)水を基本的構成成分とする原料を
連続的に供給する原料供給管２と高速回転ローター１２
を具備する乳化機１１から構成される連続式乳化装置１
において、原料供給管と乳化装置の原料受入口１０の間
または原料供給管の途中にクリアランス５mm〜０.１mm
であり、クリアランス／原料供給管の内径比が１／２５
０〜１／２である空気吸入口９を設けたことを特徴とす
る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明はポリオルガノシロキ
サン用連続式乳化装置および該装置を使用してポリオル
ガノシロキサンのエマルジョンを連続的に製造する方法
に関する。

【０００２】

【従来の技術】シリコーンエマルジョン、すなわち、ポ
リオルガノシロキサンエマルジョンは繊維処理剤、化粧
品、紙処理剤、消泡剤、離型剤等の用途に供されてお
り、各種の撹拌機、混合機あるいは分散機を使用してポ
リオルガノシロキサンを水に乳化することにより製造さ
れている。それらの製造装置としては、バッチ式では、
例えば、ホモミキサー、ケディミル、シャフロー、アジ
ホモミキサー等があり、連続式では、例えば、ホモミッ
クラインフロー、超音波ミキサー、パイプラインミキサ
ー、コロイドミル、サンドミル、ハインミル等がある。
これら装置は目的に応じて使用されているが、設備の合
理化または生産性の改善を行うため連続式製造装置を使
用するケースがある。連続式乳化装置は乳化機への原料
供給管と、それに直結した乳化機から構成されており、
この乳化機は一般的には高速回転剪断型撹拌機能を持つ
ローターを具備している。この高速回転ローターの高速
回転によってポンプ性能が発現するが、ポンプ性能によ
っては連続的に供給した原料が乳化機上部で滞留するた
め、均質で粒度分布の狭いエマルジョンの生産が困難で
あった。そのため一旦、ポリオルガノシロキサンを連続
的に乳化して製造したエマルジョンをタンク槽等に集
め、撹拌して均質なエマルジョンとするという非合理的
な生産方式をとることがあった。また、特開昭６２−２
４３６２１号公報に記載されているような液状シリコー
ンゴム組成物をエマルジョン状態で硬化させることによ
りシリコーンゴム粒状物を製造する方法においても、粒
度分布が狭く、ゲル状物の発生のないシリコーンゴム粒
状物を製造することは困難であった。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、この
ような従来技術の欠点を解消すること、すなわち、均質
で粒度分布が狭いポリオルガノシロキサンエマルジョン
を連続的に製造するための装置およびそのようなポリオ
ルガノシロキサンエマルジョンの連続的製造方法を提供
することにある。

【０００４】

【課題の解決手段】上記目的は、乳化機に(Ａ)ポリオル
ガノシロキサン、(Ｂ)乳化剤および(Ｃ)水を基本的構成
成分とする原料を連続的に供給する原料供給管と高速回
転ローターを具備する乳化機から構成される連続式乳化
装置において、原料供給管と乳化装置の原料受入口の間
または原料供給管の途中にクリアランス５mm〜０.１mm
であり、クリアランス／原料供給管の内径比が１／２５
０〜１／２である空気吸入口を設けたことを特徴とする
ポリオルガノシロキサン用連続式乳化装置、および請求
項１記載の連続式乳化装置において、原料供給管を通し
て成分(Ａ)〜成分(Ｃ)を基本的構成成分とする原料を乳
化機に連続的に供給し、空気吸入口から取り入れた空気
を該原料とともに乳化機に連続的に供給し、高速回転ロ
ーターを連続的に回転させることにより、ポリオルガノ
シロキサンのエマルジョンを連続的に製造する方法によ
って達成される。

【０００５】

【発明の実施の形態】本発明の連続式乳化装置を図面を
用いて説明する。図１は本発明の連続式乳化装置の代表
例を示したものである。ポリオルガノシロキサンの連続
式乳化装置１は乳化機１１に原料を連続的に供給する原
料供給管２と高速回転ローター１２を具備する乳化機１
１から構成される。原料供給管２は外管３と内管５から
構成された二重管であることが好ましいが、一重管であ
ってもよい。原料のオルガノポリシロキサンは内管の原
料供給口６から内管５に供給され、乳化剤と水の混合物
は外管の原料供給口４から外管３に供給される。成分
(Ａ)，成分(Ｂ)，成分(Ｃ)の基本構成成分を原料供給管
へ供給するには、一般的にはギアポンプを使用する。そ
の際、(Ａ)ポリオルガノシロキサンと(Ｂ)乳化剤の混合
物と水とをそれぞれギヤポンプで供給してもよく、(Ｂ)
乳化剤と(Ｃ)水の混合物と(Ａ)ポリオルガノシロキサン
とをそれぞれギヤポンプで供給してもよく、あるいは３
成分をそれぞれ独立にギヤポンプで供給してもよい。
(Ｂ)乳化剤と(Ｃ)水の混合物と(Ａ)ポリオルガノシロキ
サンとをそれぞれ供給することが望ましい。その際、
(Ａ)ポリオルガノシロキサンを(Ｂ)乳化剤と(Ｃ)水の混
合物が包みこむように供給することが好ましい。

【０００６】外管３の最先端８は乳化装置１の原料受入
口１０と対向しており、両最先端の間にはクリアランス
５mm〜０.１mmであり、クリアランス／原料供給管の内
径比が１／２５０〜１／２、好ましくは１／２５〜１／
４の空気吸入口９が存在する。なお、原料供給管が２重
管のような多重管であるときは、クリアランス／原料供
給管の内径比における原料供給管の内径は外管の内径を
意味する。空気吸入口９は管内に空気が外周からに均等
に、しかも乳化機１１のポンプ能力に応じて吸入される
機構がよく、最低３個の突起を持つスペーサーリングが
コスト的に最も有利であるが、必ずしもスペーサーリン
グに限定されるものではない。突起は空気吸入口９のク
リアランスを構成するものであり、クリアランスは５mm
〜０.１mmであり、３mm〜０.５mmが好ましい。０.１mm
より小さいと圧損が大きく、乳化機１１のポンプ能力に
よる空気の吸入が困難となりかねず、５mmより大きいと
原料が原料供給管２外へ漏出しかねないからである。な
お、原料供給管の内径が大きいほどクリアランス／原料
供給管の内径比は小さいことが好ましい。空気吸入口９
は原料供給管２の途中にあってもよい。原料供給管の内
管５の出口は空気吸入口９の上方に位置してもよく、同
位置にあってもよく、下方に位置してもよい。

【０００７】乳化装置１の原料受入口１０は高速回転ロ
ーター１２を収納するハウジングに通じており、高速回
転ローター１２はモーター１４に連動しており、モータ
ー１４が高速回転すると高速回転ローター１２も高速回
転する。高速回転モーターの回転数は８,０００ｒｐｍ
以上が好ましい。高速回転ローター１２の両側面と周面
はハウジングの内壁と近接しており、後側面とスティタ
ー１３の間隙は１μｍ〜１０μｍが好ましい。間隙が１
μｍ〜１０μｍと小さいので、高速回転ローター１２が
高速回転すると、ポリオルガノシロキサンは乳化剤によ
り水中に乳化されてエマルジョンとなる。生成したエマ
ルジョンは排出口１４から外部へ排出される。

【０００８】本発明において基本的構成成分である(Ａ)
ポリオルガノシロキサンは、シリコーン工業界でシリコ
ーンエマルジョン用に通常に使用されているものでよ
く、その分子構造、重合度、物理的性状、有機基、官能
基、分子量等は特に制限されず、固形状のポリオルガノ
シロキサンを溶剤に溶解したものでもよい。しかし、乳
化の容易さと用途の多さから、常温で液状や生ゴム状の
直鎖状ポリジオルガノシロキサンや環状ポリジオルガノ
シロキサンや化粧品用の常温で液状の分岐状ポリメチル
フェニルシロキサンが好ましい。かかるポリジオルガノ
シロキサンとしては、例えば、両末端トリメチルシロキ
シ基封鎖ポリジメチルシロキサン，両末端ジメチルビニ
ルシロキシ基封鎖ポリジメチルシロキサン，両末端シラ
ノール基封鎖ポリジメチルシロキサン，両末端トリメチ
ルシロキシ基封鎖ジメチルシロキサン・メチルフェニル
シロキサン共重合体，両末端シラノール基封鎖ジメチル
シロキサン・メチルフェニルシロキサン共重合体，両末
端トリメチルシロキサン基封鎖ジメチルシロキサン・ジ
フェニルシロキサン共重合体，両末端シラノール基封鎖
ジメチルシロキサン・ジフェニルシロキサン共重合体，
両末端シラノール基封鎖ポリメチルビニルシロキサン，
両末端トリメチルシロキシ基封鎖ジメチルシロキサン・
メチル（３,３,３−トリフルオロプロピル）シロキサン
共重合体，両末端シラノール基封鎖ジメチルシロキサン
・メチル（３,３,３−トリフルオロプロピル）シロキサ
ン共重合体，両末端トリメチルシロキシ基封鎖ジメチル
シロキサン・メチル（３−グリシジルオキシプロピル）
シロキサン共重合体、両末端トリメチルシロキシ基封鎖
ジメチルシロキサン・メチル（３−アミノプロピル）シ
ロキサン共重合体、オクタメチルシクロテトラシロキサ
ン等が挙げられる。かかるポリジオルガノシロキサンの
２５℃における粘度は０.６５ｃＳｔから１００万ｃＳ
ｔ、さらには１００万ｃＳｔより高粘度の生ゴム状ない
しガム状であってもよい。ポリジオルガノシロキサンは
液状シリコーンゴム組成物やシリコーンオイルコンパウ
ンド中の主成分であってもよい。

【０００９】基本的構成成分である(Ｂ)乳化剤は、ポリ
オルガノシロキサンの乳化用に使用されているものでよ
く、アニオン系、カチオン系、両性系、ノニオン系のい
ずれでもよく、それらの併用であってもよい。このよう
な乳化剤として、ポリオキシアルキレンエーテル，ポリ
オキシアルキレンアルキルフェノールエーテル，ポリオ
キシアルキレンアルキルエステル，ポリオキシアルキレ
ンソルビタンアルキルエステル，ポリプロピレングリコ
ール，ジエチレングリコール等の非イオン系界面活性
剤、ラウリン酸ナトリウム，ステアリン酸ナトリウム，
オレイン酸ナトリウム，リノレン酸ナトリウム等の脂肪
酸塩，ヘキシルベンゼンスルホン酸，オクチルベンゼン
スルホン酸，ドデシルベンゼンスルホン酸等のアルキル
ベンゼンスルホン酸およびその塩，オクチルトリメチル
アンモニウムヒドロキシド，ドデシルトリメチルアンモ
ニウムヒドロキシド，長鎖アルキルスルホネート，ポリ
オキシエチレンアルキルフェニルエーテル硫酸ナトリウ
ム等のアニオン系界面活性剤、アルキルトリメチルアン
モニウムクロライド，ベンジルアンモニウム塩等のカチ
オン系界面活性剤が挙げられる。これらの界面活性剤は
２種以上を併用してもよい。

【００１０】基本的構成成分である(Ｃ)水は、イオン交
換水、純水、水道水のいずれでもよい。以上の基本的構
成成分の他に、防腐剤，増粘剤，着色剤などシリコーン
エマルジョンに通常配合する成分を供給してもよい。本
発明の製造方法により製造されたポリオルガノシロキサ
ンエマルジョンは、シリコーンゴムパウダー用原料、化
粧品用添加剤、繊維処理剤、消泡剤、離型剤、潤滑剤、
撥水剤、艶出し剤などとして有用である。

【００１１】

【実施例】以下、本発明を実施例により詳細に説明す
る。実施例では図１の連続式乳化装置を使用した。実施
例中、部とあるのは重量部を意味し、粘度は２５度での
値であり、特性は次に示す方法に従って測定した。 (１)ゲル率 ２５０メッシュの金網をはった濾過機にシリコーンゴム
パウダーの懸濁液を通し、金網を通過しなかった残留物
の重量と、シリコーンゴムパウダーと残留物の合計重量
との比を百分率で示した。 (２)粒度分布 コールターカウンター（光散乱法）で測定した。

【００１２】

【実施例１】予め０℃に冷却した粘度５００センチポイ
ズの分子鎖両末端がジメチルビニルシロキシ基で封鎖さ
れたポリジメチルシロキサン１００部に、粘度１０セン
チポイズの分子鎖両末端がトリメチルシロキシ基で封鎖
されたメチルハイドロジェンポリシロキサン０.５部、
塩化白金酸とテトラメチルジビニルジシロキサンの錯体
０.２部（白金含有量４.５重量％）を混合して液状シリ
コーンゴム組成物をつくり、これを連続的に原料供給管
の内管５（内径１１mm）の原料供給口６へ供給し、同時
に２５℃の水１００部と乳化剤であるポリオキシエチレ
ンラウリルエーテル２.０部の混合物を連続的に原料供
給管の外管３（内径１５mm）の原料供給口４へ供給し
た。一方、クリアランスが２mmであり、断面形状がドー
ナツ型の空気吸入口９（クリアランス／原料供給管の内
径比＝１／７.５）から空気を吸入せしめて上記液状シ
リコーンゴム組成物および水と乳化剤の混合物ととも
に、原料受入口１０を通して高速回転ロータ１２が高速
回転している乳化機１１内へ液送した。この乳化機１１
のハウジング内にはモータ１５に連動した高速回転ロー
タ１２がセットされており、高速回転ロータ１２の後側
面とハウジングのスティター１３の間隙は５μｍであ
る。乳化機１１の高速回転ローター１２を１６,０００
ｒｐｍで回転させることにより液状シリコーンゴム組成
物を連続的に水中に乳化した後に、生成したエマルジョ
ンを下方に位置する排出口１４から排出し、８０℃の温
水４００部に接触させて連続的に硬化させて、球形粒子
状のシリコーンゴムパウダーの懸濁液を得た。この懸濁
液中には２０重量％のシリコーンゴムパウダーが含まれ
ていた。空気吸入口９の無い他は図１の連続式乳化装置
と全て同一である比較例の連続式乳化装置を使用して同
一原料から同一条件でシリコーンゴムパウダーをつくっ
た。これらシリコーンゴムパウダーの粒度分布および粒
度分布の指標であるゲル率（大粒径粒子の集合体）を調
べたところ、表１の結果が得られた。この結果から、本
発明の連続式乳化装置１によれば、比較例の連続式乳化
装置に比べて、ゲル化しにくく、粒度分布の均一なシリ
コーンゴムパウダーができることがわかった。というこ
とは、本発明の連続式乳化装置によれば液状シリコーン
ゴム組成物の粒度分布の均一なエマルジョンができてい
たことがわかる。

【表１】

【００１３】

【実施例２】粘度５００センチポイズの分子鎖両末端が
トリメチルシロキシ基で封鎖されたポリジメチルシロキ
サン１００部を連続的に原料供給管の内管５の原料供給
口６へ供給し、同時に２５℃の水４００部と乳化剤であ
るポリオキシエチレンラウリルエーテル５.０部の混合
物を連続的に原料供給管の外管３の原料供給口４へ供給
した。一方、クリアランスが１.０mmであり、断面形状
がドーナツ型の空気吸入口９（クリアランス／原料供給
管の内径比＝１／１５）から空気を吸入せしめてポリジ
メチルシロキサンおよび水と乳化剤の混合物とともに、
実施例１で使用した乳化機１１へ液送した。乳化機１１
の高速回転ローター１２を１６,０００ｒｐｍで回転さ
せることにより該ポリジメチルシロキサンを連続的に水
中に乳化した後に、生成したエマルジョンを下方に位置
する排出口１４から排出した。空気吸入口９の無い他は
図１の連続式乳化装置と全て同一である比較例の連続式
乳化装置を使用して同一原料から同一条件でポリジメチ
ルシロキサンのエマルジョンをつくった。これらエマル
ジョンの粒度分布を調べたところ、表２の結果が得られ
た。この結果から、本発明の連続式乳化装置１によれ
ば、比較例の連続式乳化装置に比べて、粒度分布の均一
なポリジメチルシロキサンエマルジョンができることが
わかった。

【表２】

【００１４】

【発明の効果】本発明の連続式乳化装置は、原料供給管
と高速回転ローターを具備した乳化機から構成され、そ
の原料供給管と乳化装置の原料受入口の間または原料供
給管の途中にクリアランス５mm〜０.１mmであり、クリ
アランス／原料供給管の内径比が１／２５０〜１／２で
ある空気吸入口を設けているので、ポリオルガノシロキ
サンと乳化剤と水をこの空気吸入口から吸入した空気と
ともに乳化機に送り込み、高速回転ローターを高速回転
することにより乳化することにより、生成したポリオル
ガノシロキサンエマルジョンは粒度分布が均一であると
いう特徴がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明の連続式乳化装置の代表例の断面図を
示したものである。

【符号の説明】

１ 連続式乳化装置 ２ 原料供給管 ３ 原料供給管の外管 ４ 外管の原料供給口 ５ 原料供給管の内管 ６ 内管の原料供給口 ７ 外管の最先端 ８ 内管の最先端 ９ 空気吸入口 １０ 原料受入口 １１ 乳化機 １２ 高速回転ローター １３ スティター １４ 排出口 １５ モーター

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 浜田 光男 千葉県市原市千種海岸２番２ 東レ・ダウ コーニング・シリコーン株式会社エンジニ アリング部内

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 乳化機に(Ａ)ポリオルガノシロキサン、
   (Ｂ)乳化剤および(Ｃ)水を基本的構成成分とする原料を
   連続的に供給する原料供給管と高速回転ローターを具備
   する乳化機から構成される連続式乳化装置において、原
   料供給管と乳化装置の原料受入口の間または原料供給管
   の途中にクリアランス５mm〜０.１mmであり、クリアラ
   ンス／原料供給管の内径比が１／２５０〜１／２である
   空気吸入口を設けたことを特徴とするポリオルガノシロ
   キサン用連続式乳化装置。
2. 【請求項２】 請求項１記載の連続式乳化装置におい
   て、原料供給管を通して成分(Ａ)〜成分(Ｃ)を基本的構
   成成分とする原料を乳化機に連続的に供給し、空気吸入
   口から取り入れた空気を該原料とともに乳化機に連続的
   に供給し、高速回転ローターを連続的に回転させること
   により、ポリオルガノシロキサンのエマルジョンを連続
   的に製造する方法。