JPS63125530A - オルガノポリシロキサンエマルジヨンの製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、オルガノポリシロキサンエマルジョンの製造
方法に関する。

〔従来の技術〕

液状オルガノポリシロキサンのエマルジョンの製造方法
としては、従来、液状オルガノポリシロキサンを乳化剤
を用いて、例えばホモミキサーのような高速剪断を掛は
得る様な攪拌装置あるいは通常の攪拌装置を用いて乳化
し製造する方法が知られている。

また、低分子の環状オルガノポリシロキサンを出発物質
として乳化分散系で強酸あるいは強アルカリを触媒とし
て重合高分子化するいわゆる乳化重合法による製造方法
も当業界では公知（特公昭４１−１３９９５、特公昭４
４−２０１１６）であり、広く実用化されている。この
方法によれば、生成する重合物の粘度１００万ｃｐを超
えるオルガノポリシロキサンのエマルジョンまで比較的
容易に製造可能である。

〔発明が解決しようとする問題点〕

しかし、ホモミキサーを使用する方法では、ステーター
に設けられた孔から被乳化物が吸込まれて高速回転翼の
剪断作用を受けることが必須であるが、被乳化物が孔か
ら吸込まれるためには粘度が高々１万ｃｐ程度以下であ
ることが必要であり、高粘度のオルガノポリシロキサン
を乳化することはできず、しかも、微小な粒子が分散し
た良好なエマルジョンを製造することはできなかった。

又、通常の攪拌装置を用いて乳化を行なう場合には数万
ｃｐ程度のオイルまでは乳化可能にはなるものの、得ら
れるエマルジョンの粒子は粒径が１０〜数１０μと大き
いものであった。エマルジョン製品には、エマルジョン
の貯蔵安定性あるいは希釈処理浴の安定性のために微小
な粒子が分散される事が望まれるので、上記の方法で得
られるものは、かかる要求を満足し得るものではなかっ
た。

一方、乳化重合法より得られるエマルジョンは、分散粒
子の粒径を０．２μ程度まで小さくすることが可能で安
定性には優れてはいるものの使用できる乳化剤がアニオ
ン系あるいはカチオン系に限定されている上に、製法上
出発物質のオルガノポリシロキサンの１０％前後が未重
合のまま残ると言う本質的な不都合を有する。ここでエ
マルジョンに含有される残存低分子オルガノポリシロキ
サンは、得られるオルガノポリシロキサンエマルジョン
の使用時に揮散し、乾燥工程において熱酸化による酸化
白色粉の生成、周囲の表面に付着することによる塗料の
ハジキの発生、更には周囲に存在する電気機器のコンタ
ク１−ポイントにおける接点不良の発生等種々の不都合
を招来する恐れを生むという使用上著しい問題を伴なう
。

そこで、本発明の目的は、上記従来技術の問題を解決し
、高粘度オルガノポリシロキサンを乳化して微細な分散
粒子の安定なエマルジョンを製造することができ、しか
も乳化剤としてイオン性の制約なしに使用することがで
き、揮発性低分子物質の含有を避けることができるオル
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
ことにある。

〔問題点を解決するための手段〕

本発明は、前記の問題点を解決するものとして、（Δ）
容器内全体にわたって容器の内容物を低速で回転し得る
撹拌羽根からなる攪拌手段と、（Ｂ）周縁に歯状突起を
有し高速で回転し得る円盤型攪拌手段及び （Ｃ）ステーターとその内部に配置された高速で回転し
得るタービン翼とを有する攪拌手段から選ばれる少なく
とも１種の攪拌手段と を備えてなる複合乳化装置によって、 液状オルガノポリシロキサンを乳化剤を用いて乳化する
ことからなる分散粒子の平均粒径が０．５μ以下である
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
するものである。

上記本発明の方法に用いられる攪拌装置の態様としては
、攪拌手段（Ａ）と（Ｂ）、手段（Ａ）と（Ｃ）、並び
に手段（Ａ）と（８）と（Ｃ）をそれぞれ組合わせた３
種が可能であり、それぞれ２種又は３種の攪拌手段を運
転して乳化を行なうものである。この複合乳化装置の使
用により、約１ｃｐ（２５℃、以下全て同じ）の低粘度
のオルガノポリシロキサンから約５０万ｃｐＯ高粘度の
オルガノポリシロキサンまでを任意の乳化剤を用いて極
めて容易に乳化し得て、しかも得られるエマルジョンは
分散粒子の平均粒径が０．５μ以下で安定性が極めて高
い良好なエマルジョンである。

攪拌手段（Ａ）は、容器内に仕込まれた液状オルガノポ
リシロキサン、乳化剤及び添加された水とを容器内全体
にねって均一に混合するためのものであり、攪拌羽根の
形状は容器内全体を攪拌でき、かつ併用される攪拌手段
（Ｂ）及び／又は（Ｃ）の動作を妨げないものであれば
特に限定されない。例えば、第１図に示す装置における
攪拌手段（ａ）が挙げられる。第１図の複合乳化装置は
、円筒状容器１内に攪拌手段（Ａ）としてイカリ型攪拌
装置ｆａ）が用いられ、このイカリ型攪拌装置（ａ）の
羽根と接触しないように、攪拌手段（Ｂ）として攪拌装
置（ｂｌが、そして攪拌手段（Ｃ）として攪拌装置（Ｃ
）が設けられている。

撹拌手段（Ａ）は、容器内全体にわたる液状物の混合を
行なうものであるから、部分的にも液状物の滞留が住す
ることがないように、攪拌羽根と容器の内壁面及び底面
との間の空隙はなるべく小さいことが望まれ、羽根の直
径は容器の内径の少なくとも９０％以上であることが好
ましく、羽根の周縁に樹脂製のスクレーパーを着装する
と大きな効果が得られる。第１図におけるイカリ型撹拌
装置（ａｌは攪拌手段（八）の好ましい一例である。

撹拌手段（八）は、他の２種の攪拌手段（Ｂ）　、　（
Ｃ）と異なり高速で攪拌する必要はなく、回転速度は例
えば数ｒｐｎｔから１１００ｒｐ程度で十分である。

本発明の方法によれば通常約５０万ｃｐの高粘度のオル
ガノポリシロキサンを乳化可能であるが、可能な粘度の
上限は攪拌手段（Ａ）の能力に依存するので、攪拌手段
（Ａ）の選択及び出力向上によりさらに高粘度のもので
も乳化可能である。

円板型攪拌手段（Ｂ）は、高速で回転し高粘度オルガノ
ポリシロキサン、乳化剤及び添加された水との混合物を
高速で攪拌して細かく破砕するために用いるものであり
、この剪断破砕作用の効率を上げる目的で回転する円板
の円縁上に円板の平面に対して傾斜ないし直立した小さ
な歯状突起を備えているものが使用される。第１図の攪
拌装置（ｂ）はかかる円板型撹拌手段を２つ備えた例で
、第２図Ａは円板型攪拌手段の平面図、第２図Ｂはその
斜視図である。この実施例では、円板の周縁に歯状の突
起が上下に交互に設けられている。この撹拌手段（Ｂ）
においては回転速度は、攪拌の効率あるいは液状混合物
に対する剪断分散の強さから、１．０００〜２．０００
ｒｐｎ＋程度まで回転速度を上げ得ることが必要であり
、状況に応じて対応するためには、回転数が可変の装置
が望ましい。液状物全体を混合、均一化する撹拌手段（
Ａ）との組合せにより、乳化ムラのない均一でしかも微
細な分散粒子からなるエマルジョンが得られる。攪拌手
段（Ｃ）は、ステーター内を高速で回転するタービン翼
を有するものであり、それ自身がポンプとしての作動能
力を有し、ステーター内に吸込まれた液状物はステータ
ーとタービン翼の間で強い剪断力を受け、微分散さ′れ
る。第３図は、攪拌手段（Ｃ）の実施例である第１図に
おける攪拌装置（Ｃ１を一部縦断面として示した拡大図
である。ステーター３１内に設けられたタービン翼３２
が軸３３を回転軸とじて高速回転する。液状物は矢印３
４で示すごとく下部の孔からステーター３１内に吸込ま
れ、ステーター３１とタービン翼３２との狭い空隙を通
る際に強い剪断力により、すりつぶされて分散される。

この攪拌手段（Ｃ）は１０．０００〜２０．００Ｏｒｐ
ｍまで高速回転し得るものである。

この攪拌手段（Ｃ）は、液状物の粘度が約１万ｃｐ程度
よりも高いと内部に吸込むことが困難であり、該攪拌手
段は粘度が約１万ｃｐ以下の液状組成物を０／Ｗエマル
ジヨンへ転相することにより、増粘せしめるのに適する
。こうして増粘したエマルジョンは、攪拌手段（Ａ）　
、　（Ｂ）を併用することにより、強力な剪断分散によ
りさらに分散粒子の細かい良好なエマルジョンが得られ
る。

したがって、約１万ｃｐを超える高粘度オルガノポリシ
ロキサンの乳化に対しては（Ａ）及び（Ｂ）あるいは（
Ａ）　、　（Ｂ）及び（Ｃ）の攪拌手段の組合わせが適
し、比較的低粘度のオルガノポリシロキサンの乳化に於
いては、攪拌手段（Ｃ）を用いてＯ／Ｗエマルジョンへ
の転相を行なって増粘せしめる事が必要なため、（八）
及び（Ｃ）、あるいは（八）、　（Ｂ）及び（Ｃ）の攪
拌手段の組合わせが望ましい。

本発明の方法に用いられる液状オルガノポリシロキサン
は特に限定されず、例えばジアルキルポリシロキサン、
アルキルアリールオルガノポリシロキサン；これらが例
えばアミノアルキル基、エポキシ基、カルボン酸等によ
り変性された変性オルガノポリシロキサンが挙げられ、
その構造は環状でも直鎖状でもよい。このようなオルガ
ノポリシロキサンの具体例としては、下記の構造を有す
るものを挙げることができる。

（但し、ｎは３以上の整数） （但し、Ｒは、水素原子又はアルキル基）。

（但し、Ｒは水素原子又はアルキル基）これらのオルガ
ノポリシロキサンは一種単独で又は２種以上を混合して
目的に合わせて使用されるものである。

次に、本発明の方法に使用される乳化剤としては、通常
の非イオン系界面活性剤、アニオン系界面活性剤、カチ
オン系界面活性剤および両性界面活性剤が挙げられ、従
来公知となっている各種のものが使用可能である。従来
、高粘度のオルガノポリシロキサンを乳化分散してエマ
ルジョンを製造するためには、アニオン系界面活性剤と
強酸触媒の組合わせ、あるいはカチオン系界面活性剤と
強アルカリ触媒の組合わせを用いて乳化重合を行うこと
が必要であったことに比べ、使用時の界面活性剤の制限
が取除かれることは大きな利点である。

使用される界面活性剤の具体例としては、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アルキル
フェニルエーテル、ソルビタン脂肪酸エステル等の非イ
オン系界面活性剤；長鎖アルキルスルホネート、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、ポリオキシエチレンアルキル
フェニルエーテル硫酸アンモニ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；ア
ルキルベタインタイプの両性イオン系界面活性剤等が挙
げられ、これらは単独であるいは複数の組合わせで使用
される。

使用される乳化剤の量は、ベース油として使用される液
状オルガノポリシロキサン１００重量部に対して１〜３
００重量部を配合すれば良く、望ましい乳化剤の使用量
は２〜３０重量部である。

本発明の方法によるオルガノポリシロキサンエマルジョ
ンの製造は、通常、液状オルガノポリシロキサンと乳化
剤を攪拌装置間に仕込み、攪拌手段（Ａ）を用いて均一
に混合した状態で少量の水を加え、次に、攪拌手段（Ａ
）と攪拌手段（Ｂ）及び（Ｃ）の１方又は双方とを用い
てＯ／Ｗ型のエマルジョンに転相せしめ、十分に均一化
した後、更に水を加えて所定の濃度に希釈することによ
り行なわれる。

転相の目的で加えられる水は、通常、液状オルガノポリ
シロキサン１００重量部に対して１〜５０重量部程度で
あるが、転相に必要な世であれば良く特に限定されるも
のではない。

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
マルジョンは分散粒子の平均粒径が０．５μ以下と微細
で、粒度分布も狭く、高安定性であるので、使用するオ
ルガノポリシロキサン、乳化剤等を適宜選択することで
公知の用途のすべてに利用することができる。例えば、
エマルジョン型剥離剤、繊維用油剤、繊維用柔軟剤（特
に高粘度アミノ変性シロキサン、高粘度エポキシ変性シ
ロキサン、高粘度カルボン酸変性シロキサン等）、有機
物あるいは無機物の表面処理用材料、エマルジョン型シ
リコーン消泡剤用の原料等の用途が挙げられ、これらの
応用用途において通常使用される顔料、染料等の着色剤
、無機あるいは有機の充填剤の水素分散液、増稠剤、帯
電防止剤等の添加物を配合して使用することが可能であ
り、また反応性を有する各種のオルガノポリシロキサン
と乳化して得られるエマルジョンに架橋剤、触媒物質等
を水性分散液としてまたは水に可溶な状態で添加して硬
化性エマルジョン組成物を組立てることも可能である。

〔実施例〕

以下、本発明を実施例により具体的に説明する。

実施例１ 容１５０１のステンレス製容器（内径５０ｃｍ）内金体
を攪拌できる第１図に示されたごとき形状のイカリ型攪
拌装置（最大直径４９ω）（ａ）と、周縁に小さな歯型
突起（幅２ｃｍ、長さ２ｃｍ）が上下に交互に設けられ
ている第２図に示した円板型攪拌手段（直径１０ＣＩ１
１）を有する高速攪拌装置（ｂｌの２種の攪拌装置を備
えたステンレス製複合乳化装置に、２５℃に於ける粘度
が２０万ｃｐの末端がトリメチルシリル基で封鎖された
ジメチルポリシロキサン１５ｋｇと、ポリ　（オキシエ
チレン）、。ノニルフェニルエーテル０．５０　ｋｇと
を仕込み、前記イカリ型攪拌装置（ａ）を用い、３０ｒ
ｐｍで１５分間攪拌し均一化した。その後、円板型高速
攪拌装置（ｂｌを１．５０Ｏｒｐｍで動かし、転相水と
して水０．３０　ｋｇを加えて両攪拌装置＋８）及び（
ｂ）で３０分間攪拌することによって透明なグリース状
物を得た。撹拌装置（ｂ）を停止した後、３６．７　ｋ
ｇの水を加え、攪拌装置（ａｌによって均一化し、シリ
コーン濃度４０％の非イオノ型エマルジョンを得た。

得られたエマルジョンはその分散粒子の平均粒径が０．
４２μであり、７０℃で３ケ月放置した場合にも分離を
起すことのない安定なものであった。

実施例２〜４ ベースオイルの種類及び仕込量、乳化剤の種類及び仕込
量、並びに希釈用添加水量を下表に示すように変えた以
外は実例１と同様にしてエマルジョンを製造した。

得られたエマルジョンの外観及び分散粒子の平均粒径も
下表に示す。

実施例２〜４で得られたエマルジョンはいずれも７０°
Ｃで３ケ月間放置しても分離を起さず安定であった。

実施例５ ベースオイル、乳化剤及び水の条件を次のように変えた
以外は実施例１と同様にしてエマルジョンを製造した。

実施例６ 乳化装置として、攪拌装置（ａｌ及び（ｂｌのほかに第
３図に示すステータとその内部に設けられたタービン翼
を有する高速攪拌装置（Ｃ１を備えた以外は実施例１と
同一装置を使用して、下記の条件でエマルジョンを製造
した。

し水　道　水　　　　　　　　　　　　　　　２６．８
　ｋ、即ち、オクタメチルシクロテトラシロキサンとポ
リ（オキシエチレン）、。オクチルフェニルエーテルを
攪拌装置（ａ）及び（Ｃ）を用いて均一化し、ラウリル
硫酸ナトリウムの５０％水溶液を添加し、攪半装置（ａ
）は３０　ｒｐｍ　、（ｃ）は７０００ｒｐｍで５分間
攪拌−１その後徐々に水を加えた。系の粘度が上昇し二
時点で攪拌装置山）を１５０Ｏｒｐｍで３０分攪拌を行
２い、その後（ｂ）　（Ｃ）を停止し、（ａ）の攪拌の
みで残りつ水を加えて希釈し３０％白色エマルジョンを
得得られたエマルジョンの分散粒子の平均粒径は、０．
４μであり、良好な安定性を示した。

実施例７ 実施例１で使用した複合乳化装置を用いて、粘度が１２
万ｃｐでアミン当量８５００の−＋　ＣＨｚ）ｒＮＨ，
基で変性されたアミノ変性メチルポリシロキサン５　ｋ
ｇと、式 （但しＲはオレイル基であり、ｘ＋ｙ＝ｚ）であるカチ
オン型乳化剤１．０　ｋｇと、ポリ　（オキシエチレン
）、。オクチルフェニルエーテル０．５　ｋｇを仕込ん
で攪拌装置（ａ）を３０ｒｐＨ、攪拌装置（ｂ）を１８
０゜ｒｐｍで運転攪拌し、水道水２．　Ｏｋｇを添加し
て３０分間攪拌を続け、硬いグリース状の透明な転相ベ
ースを得た。

次に、攪拌装置（ａｌを３　Ｏｒｐｍ　、（ｂ）を５Ｏ
ｒｐｍで攪拌しなから水１９．　Ｏｋｇを加えて４０％
の白色エマルジョンを得た。

得られたエマルジョンは、０．３５μの平均粒径を示す
。５０℃で３週間の静置後も分離等の変化を示さない安
定なものであった。

比較例１ 実施例１でエマルジョンの製造に用いたのと全く同一材
料からなる組成物を、実施例１で用いた装置よりスケー
ルが１７５０小さい市販のホモミキサー（特殊機化型）
を用いて乳化を試みたが、高粘度ジメチルポリシロキサ
ンを攪拌することができず、乳化できなかった。

〔発明の効果〕

本発明のエマルジョン製造方法によれば、約５０ｃｐＯ
高粘度オルガノポリシロキサンでも乳化して平均粒径０
．５μ以下の微細な分散粒子からなる安定性の高いエマ
ルジョンを製造することができる。しかも、使用する乳
化剤の制約はなく、揮発性低分子物質を含有しないエマ
ルジョンを得ることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明の方法に用いられる複合乳化装置の一
例を示す。第２図は円板型攪拌手段の、第３図はステー
タ及びタービン翼からなる高速攪拌手段の例をそれぞれ
示す。 手続ネ甫正書（自発） 昭和６３年２月１３日 １、事件の表示　　　昭和６１年特特許第２７０４２３
号２、発明の名称 オルガノポリシロキサンエマルジョンの製造方法３、補
正をする者 事件との関係　　　特許出願人 住所　　　東京都千代田区大手町二丁目６番１号名称　
　　（２０６）信越化学工業株式会社４、代理人 住所　　　〒１０２東京都千代田区麹町２丁目３番地６
、補正により増加する発明の数　　　　　　なし７、補
正の対象　　　明細書の発明の詳細な説明及び図面の簡
単な説明の欄 ／−〜 ８、補正の内容 （１）明細書の下記に示す箇所の（補正前）の記載を、
　（補正後）に示すように補正する。但し、（削除）は
（補正前）の語句の削除を意味する。 （２）第５頁下から４〜３行の「（２５°Ｃ１以下全て
同じ）」との記載を、「（測定温度２５°Ｃ１以下全て
同じ。 ）Ｊと補正する。 （３）第５頁末行〜第６頁第３行の「極めて容易に乳化
し得て、しかも得られるエマルジョンは分散粒子の平均
粒径が０．５０以下で安定性が極めて高い良好なエマル
ジョンである。」との記載を、ｒ極めて容易に乳化する
ことができ、かつ得られるエマルジョンを分散粒子の平
均粒径が０．５ｕ以下で安定性が極めて高い良好なエマ
ルジョンとすることができる。１と補正する。 （４）下記箇所のｒ（ａ）Ｊを、ｒａｌと補正する。 第６頁１０行、１２行、１３行；第７頁５行；第１８頁
１行。 １０行、１３行、１６行；第２１頁１５行；第２２頁３
行、５行。 ８行；第２３真４行、８行 （５）下記箇所の「（ｂ）」を、ｒｂＪと補正する。 第６頁１４行；第７頁末行；第１８頁４行、１１行、１
３行。 １５行；第２１頁１５行；第２２頁７行；第２３頁４行
、８行（６）下記箇所のｒ（Ｃ）Ｊを、ｒＣｌと補正す
る。 第６頁１５行：第８頁下から３行；第２１頁下から８行
；第２２頁３行、５行 （７）第１Ｏ頁下から第２行の化学式 と補正する。 （８）第１４頁下から９行〜８行の「使用されるもので
ある。」との記載を、ｒ使用されるものであり、ｎ、ｘ
、ｙおよび２は、これら各オルガノポリシロキサンに対
して粘度１〜５０，０００　ｃＰを与えるような正の整
数である。」と補正する。 （９）第１５頁３行〜５行の［使用時の界面活性剤の制
限が取除かれることは大きな利点である。」との記載を
、ｒ本発明の方法は使用時の界面活性剤の種類が制限さ
れない点で有利である。１と補正する。 ０ω第２０頁実施例２．３及び４欄におけるエマルジョ
ンの外観の行の欄の３つの［白色エマルジョン」の語句
をｒ乳白色１と補正する。 （１１）第２２頁第８行の’　（ｂ）　（ｃ）　Ｊとの
記載を、ｒｂ　、　ＣＪと補正する。 ０２）第２３頁下から４行の「装置よりスケールが１１
５０小さいｊとの記載をｒ装置の１１５０のスケールの
１と補正する。 ０９第２４頁末行の次に下記の記載を加入する。。 「　１−ｍ−円筒状容器 ａ−−−イカリ型攪拌装置 ｂ−−一攪拌装置 ｃ−−一撹拌装置 ３１−一一スチーター ３２−−−タービン翼 ３３−　　軸 ３４−一一矢印

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）（Ａ）容器内全体にわたって容器の内容物を低速
   で回転し得る攪拌羽根からなる攪拌手段と、（Ｂ）周縁
   に歯状突起を有し高速で回転し得る円板型攪拌手段及び （Ｃ）ステーターとその内部に配置された高速で回転し
   得るタービン翼とを有する攪拌手段から選ばれる少なく
   とも１種の攪拌手段と を備えてなる複合乳化装置によって、 液状オルガノポリシロキサンを乳化剤を用いて乳化する
   ことからなる分散粒子の平均粒径が０．５μ以下である
   オルガノポリシロキサンエマルジョンの製造方法。