DE60024700T2

DE60024700T2 - Verfahren zur Herstellung einer Emulsion

Info

Publication number: DE60024700T2
Application number: DE60024700T
Authority: DE
Inventors: Toshiya Wakayama-shi Shimada; Kouichi Wakayama-shi Funada; Hidetake Wakayama-shi Nakamura; Hideaki Wakayama-shi Kubo
Original assignee: Kao Corp
Current assignee: Kao Corp
Priority date: 1999-03-19
Filing date: 2000-03-17
Publication date: 2006-09-28
Anticipated expiration: 2020-03-18
Also published as: EP1038573A3; EP1038573A2; US6410605B1; EP1038573B1; DE60024700D1

Description

Hintergrund der Erfindung
Gebiet der Erfindung
Diese Erfindung betrifft ein Verfahren zur Erzeugung einer Emulsion. Mehr spezifisch betrifft diese Erfindung eine Emulsion, die feste Teilchen enthält, die geeignet für Lacke, Tinten oder Tintenstrahldrucker, faserbehandelte Mittel, Beschichtungsmaterialien, Adhäsive, Hautkosmetika, Haarkosmetika und dgl. verwendet werden kann.
Diskussion des Standes der Technik
Als Verfahren zur Erzeugung einer Öl-in-Wasser-Emulsion, bei der feste Substanzen enthalten sind, die für Flüssigtröpfchen nützlich sind, ist ein Verfahren bekannt, umfassend das vorhergehende Zugeben von lipophilen festen Teilchen zu einem Öl und das anschließende Emulgieren und Dispergieren der resultierenden Mischung (japanisches offengelegtes Patent Sho 62-234541). Weil bei diesem Verfahren die Viskosität hoch wird, wenn der Gehalt der festen Substanzen hoch wird, treten Mängel auf, daß die Dispersion der festen Substanz schwierig werden kann, und selbst wenn die feste Substanz in einem Lösungsmittel, das mit einer Fest-Flüssig-Mischung inkompatibel ist, emulgiert wird, kann deren Dispersion schwierig sein, so daß das Verhältnis der festen Substanz nicht erhöht werden kann.
Wenn eine Emulsion, hergestellt durch Emulgieren und Dispergieren von Öltröpfchen als polymerisierbare Monomere einer Suspensionspolymerisation unterworfen wird, ist es zusätzlich notwendig, einen Polymerisationsinitiator in einer dispergierten Phase aufzulösen. Jedoch ist eine lange Zeitperiode zum Auflösen des Polymerisationsinitiators in der Fest-Flüssig-Mischung erforderlich, und die Bestätigung ist schwierig, daß der Polymerisationsinitiator aufgelöst ist. Daher tritt der Mangel auf, daß die Dispersion der festen Substanz unzureichend ist, weil wegen der Stabilität des Polymerisationsinitiators nicht so viel Zeit für die Dispersion der festen Substanz in der Lösung aufgewandt werden kann, die durch Auflösen des Polymerisationsinitiators hergestellt ist.
Ein Ziel dieser Erfindung liegt darin, ein Verfahren zur Erzeugung einer Emulsion, das ermöglicht, daß feste Teilchen in Öltröpfchen oder Wassertröpfchen enthalten sind (nachfolgend einfach als Dispersionströpfchen bezeichnet); und ein Verfahren zur Erzeugung einer Polymeremulsion, die festen Teilchen enthält, anzugeben, umfassend das Einschließen eines polymerisierbaren Monomers in die Dispersionströpfchen der Emulsion und Polymerisieren des polymerisierbaren Monomers.
Ein anderes Ziel dieser Erfindung liegt darin, ein Verfahren zur Erzeugung einer Emulsion anzugeben, das das Einschließen von festen Teilchen in den Dispersionströpfchen erlaubt, worin die Dispersionströpfchen einen kleinen durchschnittlichen Teilchendurchmesser aufweisen und im wesentlichen frei von Agglomeraten sind.
Zusammenfassung der Erfindung
Gemäß dieser Erfindung wird angegeben:

[1] ein Verfahren zur Herstellung einer Emulsion, die feste Teilchen enthält, umfassend das Mischen einer Öltröpfchen-in-Wasser-Emulsion mit lipophilen festen Teilchen oder einer Dispersion davon, so daß die lipophilen festen Teilchen in den Öltröpfchen enthalten sind;
[2] ein Verfahren zur Erzeugung einer Emulsion, die feste Teilchen enthält, umfassend das Mischen einer Wassertröpfchen-in-Öl-Emulsion mit hydrophilen festen Teilchen oder einer Dispersion davon, um zu ermöglichen, daß die hydrophilen festen Teilchen in den Wassertröpfchen enthalten sind; und
[3] ein Verfahren zur Erzeugung einer Polymeremulsion mit festen Teilchen, umfassend das Einschließen eines polymerisierbaren Monomers in den Öl- oder Wassertröpfchen, Herstellen der Emulsion, die feste Teilchen enthält, durch das Verfahren gemäß Punkt [1] oder [2] und Polymerisieren des polymerisierbaren Monomers.

Detaillierte Beschreibung der Erfindung
Der Ausdruck "enthält" gemäß dieser Erfindung bedeutet nicht nur den Zustand, bei dem die festen Teilchen in den Dispersionströpfchen eingeschlossen sind, sondern ebenfalls den Zustand, bei dem ein Teil der festen Teilchen in den Dispersionströpfchen enthalten ist oder den Zustand, bei dem die festen Teilchen auf der Oberfläche der Dispersionströpfchen niedergeschlagen sind. Zusätzlich umfaßt die technische Idee des Ausdruckes "enthält" ebenfalls den Zustand, bei dem die Dispersionströpfchen Polymertröpfchen sind und die festen Teilchen an der Oberfläche der Polymerteilchen niedergeschlagen sind. Die festen Teilchen, die enthalten sein sollen, können eine anorganische oder organische Verbindung sein.
Der Ausdruck "lipophile feste Teilchen", wie er hierin verwendet wird, bedeutet Teilchen mit einer Oberfläche, die einen Kontaktwinkel beim Kontaktieren mit Wasser bildet. Die lipophilen festen Teilchen umfassen solche mit einer lipophilen und einer hydrophilen Oberfläche und solche, bei denen eine hydrophile Oberfläche oberflächenbehandelt wird, unter. Erhalt einer hydrophilen Oberfläche mit einer lipophilen Oberfläche.
Die lipophilen festen Teilchen umfassen organische Pigmente wie Monoazo-, Diazo-, Benzimidazolon-, Chinacridon-, Phthalocyanin- und andere organische Pigmente; und anorganische Pigmente wie Ruß. Es ist gewünscht, daß die lipophilen festen Teilchen einen durchschnittlichen Teilchendurchmesser von bevorzugt 0,05 bis 10 μm, mehr bevorzugt 0,05 bis 5 μm, noch mehr bevorzugt 0,05 bis 1 μm angesichts der Stabilität der Emulsion haben.
Der Ausdruck "hydrophile festen Teilchen", wie er in dieser Beschreibung verwendet wird, bedeutet Teilchen mit einer Oberfläche, die keinen Kontaktwinkel beim Kontaktieren mit Wasser bildet. Die hydrophilen festen Teilchen umfassen solche, die sowohl eine hydrophile als auch lipophile Oberfläche haben, und solche, bei denen eine lipophile Oberfläche oberflächenbehandelt ist, unter Erhalt einer lipophilen Oberfläche mit einer hydrophilen Oberfläche.
Die hydrophilen festen Teilchen umfassen Titandioxid, Silica, Zeolith, Bariumsulfat, Calciumcarbonat, Kaolin, Eisenoxide und dgl. Es ist gewünscht, daß die hydrophilen festen Teilchen einen durchschnittlichen Teilchendurchmesser von bevorzugt 0,05 bis 10 μm, mehr bevorzugt 0,05 bis 5 μm, noch mehr bevorzugt 0,05 bis 1 μm angesichts der Stabilität der Emulsion aufweisen.
Wenn die festen Teilchen in der Form einer Dispersion verwendet werden, wird ein Dispersionsmittel zum Dispergieren der festen Teilchen nach Bedarf verwendet.
Das Dispersionsmittel umfaßt anionische Tenside wie Dodecylsulfate, Dodecylbenzolsulfonate und Sulfate von Polyoxyethylennonylphenylethern; nichtionische Tenside wie Polyoxyethylenalkylether, Polyoxyethylenalkylphenylether, Polyoxyethylen-Polyoxypropylen-Blockcopolymere und Sucroseester von Fettsäuren; kationische Tenside wie Octadecyltrimethylammoniumchlorid; amphotere Tenside wie Alkyldimethylaminoacetatbetaine und 2-Alkyl-N-carboxy-N-hydroxyimidazoliumbetaine; natürliche oder synthetische hochmolekulare Verbindungen wie Polyvinylalkohole, Gelatine, Polyvinylpyrrolidone, Polymethylvinylether, Polybutadiene, Proteine, Hydroxyalkylcellulosen, Polyurethanharze und Acrylharze und dgl.
Die Komponente in der Ölphase und die Komponente in der Wasserphase, die während der Herstellung einer O/W- oder W/O-Emulsion verwendet werden, werden so ausgewählt, daß diese Komponenten miteinander inkompatibel sind.
Die Komponente in der Ölphase, die mit Wasser inkompatibel ist, ist bevorzugt eine organische Verbindung mit einer Löslichkeit von Wasser von nicht mehr als 1 g/100 g Wasser bei 20°C. Die organische Verbindung umfaßt Cyclohexanon, n-Hexan, Benzol, Baumwollsamenöl, Rapssamenöl, Squalan, Squalen, Wachse, Styrol, Divinylbenzol, Butylacrylat, 2-Ethylhexylacrylat, Cyclohexylacrylat, Decylacrylat, Laurylacrylat, Dodecenylacrylat, Myristylacrylat, Palmitylacrylat, Hexadecenylacrylat, Stearylacrylat, Octadecenylacrylat, Behenylacrylat, Butylmethacrylat, 2-Ethylhexylmethacrylat, Cyclohexylmethacrylat, Decylmethacrylat, Laurylmethacrylat, Dodecenylmethacrylat, Myristylmethacrylat, Palmitylmethacrylat, Hexadecenylmethacrylat, Stearylmethacrylat, Octadecenylmethacrylat, Behenylmethacrylat, Silicon-Makromonomere und dgl.
Die Komponente in der Wasserphase, die mit der Komponente in der Ölphase inkompatibel ist, umfaßt Wasser alleine und Wasserlösungen, hergestellt durch Auflösen von wahlweise notwendigen Bestandteilen in Wasser.
Wenn eine Emulsion hergestellt wird, kann ein Dispersionsmittel wie die Tenside und die natürlichen und/oder synthetischen hochmolekularen Verbindungen, die oben erwähnt sind, nach Bedarf verwendet werden.
Wenn ermöglicht wird, daß feste Teilchen in Öltröpfchen einer O/W-Emulsion enthalten sind, werden lipophile feste Teilchen verwendet. Alternativ können lipophile feste Teilchen verwendet werden, hergestellt durch Behandeln der Oberfläche von hydrophilen festen Teilchen mit einem Oberflächenmodifizierer, um der Oberfläche eine Lipophilizität zu verleihen.
Wenn auf der anderen Seite ermöglicht wird, daß die festen Teilchen in den Wassertröpfchen einer W/O-Emulsion enthalten sind, werden hydrophile feste Teilchen verwendet. Alternativ können hydrophile feste Teilchen verwendet werden, die durch Behandeln der Oberfläche von lipophilen festen Teilchen mit einem Oberflächenmodifizierer hergestellt sind, um der Oberfläche eine Hydrophilizität zu verleihen.
Es ist bevorzugt, daß die lipophilen festen Teilchen im wesentlichen nicht-polare Oberflächen aufweisen und wenig Wechselwirkungen mit Wassermolekülen eingehen (werden nicht leicht mit Wasser benetzt).
Darüber hinaus ist es bevorzugt, daß die hydrophilen festen Teilchen eine stark polare Oberfläche aufweisen und eine große Wechselwirkung mit Wassermolekülen zeigen (werden leicht mit Wasser benetzt).
Der Oberflächenmodifizierer umfaßt anionische Tenside wie Dodecylsulfate, Dodecylbenzolsulfonate und Sulfate von Polyoxyethylennonylphenylethern; nichtionische Tenside wie Polyoxyethylenalkylether, Polyoxyethylenalkylphenylether und Polyglycerinfettsäureester; kationische Tenside wie Octadecyltrimethylammoniumchlorid; amphotere Tenside wie Alkyldimethylaminoacetatbetaine, 2-Alkyl-N-carboxy-N-hydroxyimidazoliumbetaine und Lecithin; Kupplungsmittel wie Phosphat-Kupplungsmittel, Silan-Kupplungsmittel und Titanat-Kupplungsmittel; hochmolekulare Beschichtungsoberflächenmodifizierer wie Polydimethylsiloxane und dgl. Diese Oberflächenmodifizierer können dann verwendet werden, wenn die Oberfläche der lipophilen festen Teilchen modifiziert wird, so daß sie hydrophob ist, oder dann, wenn die Oberfläche der hydrophilen festen Teilchen modifiziert wird, um lipophil zu sein.
Zunächst wird ein Verfahren zur Erzeugung einer Emulsion, die feste Teilchen enthält, umfassend die Herstellung einer O/W-Emulsion und das Mischen der resultierenden Emulsion mit lipophilen festen Teilchen oder einer Dispersion davon erläutert, wodurch ermöglicht wird, daß die lipophilen festen Teilchen in den Öltröpfchen enthalten sind.
Eine O/W-Emulsion wird hergestellt durch Mischen einer Komponente in der Wasserphase, hergestellt durch Auflösen eines Dispersionsmittels in Wasser mit einer kaum wasserlöslichen Komponente in der Ölphase und Emulgieren der Mischung. Als Mittel zum Emulgieren können bevorzugt Schermaschinen verwendet werden, einschließlich Hochgeschwindigkeitsscheremulgatoren wie Homomischer, Ultratalaks und Mühlen und Hochdruckhomogenisatoren; Ultraschallwellenemulgatoren und dgl. Das Verhältnis der Komponente in der Ölphase zu der Komponente in der Wasserphase kann einen gegebenen Wert einnehmen und es ist bevorzugt, daß das Verfahren der Ölphase 0,5 bis 50 Gew.% angesichts der Arbeitbarkeit ist. Es ist bevorzugt, daß die Dispersionströpfchen der Emulsion einen durchschnittlichen Teilchendurchmesser von 0,1 bis 30 μm haben. Der durchschnittliche Teilchendurchmesser ist mehr bevorzugt 0,1 bis 10 μm angesichts der Verengung der Teilchendurchmesserverteilung der Dispersionströpfchen der Emulsion, die feste Teilchen enthält, nachdem ermöglicht wird, daß die lipophilen festen Teilchen in der Komponente in der Ölphase enthalten sind. Der durchschnittliche Teilchendurchmesser der Dispersionströpfchen der Emulsion kann durch Verwendung eines Laserstreu-Teilchendurchmesseranalysators "LA-910", kommerziell erhältlich von Horiba, LTD. bestimmt werden.
Die auf oben beschriebene Weise erhaltene O/W-Emulsion wird mit lipophilen festen Teilchen oder einer Dispersion davon vermischt. Die lipophilen festen Teilchen können organische oder anorganische Teilchen sein. Die Zugabe der Teilchen ist nicht auf eine spezifische beschränkt. Wenn der Durchmesser der Teilchen klein ist, ist es gewünscht, lipophile feste Teilchen in der Form einer Wasserdispersion zu verwenden, hergestellt durch Dispergieren der lipophilen festen Teilchen in einer Komponente in der Wasserphase, weil es schwierig wäre, die lipophilen festen Teilchen homogen zu dispergieren, wenn sie in der Form eines Pulvers zugegeben werden. Ein Verfahren zum Dispergieren der lipophilen festen Teilchen in der Komponente in der Wasserphase kann ein bekanntes Verfahren sein, und ein Dispergiermittel kann während der Dispersion nach Bedarf verwendet werden.
Die Emulsion mit den festen Teilchen kann durch Mischen einer O/W-Emulsion mit den lipophilen festen Teilchen oder einer Dispersion davon zum Migrieren der lipophilen festen Teilchen, die in der Komponente in der Wasserphase existieren, zu der Komponente in der Ölphase gegeben werden, wodurch ermöglich wird, daß die lipophilen festen Teilchen in den Öltröpfchen enthalten sind.
Die Menge der lipophilen festen Teilchen, die in der Ölphase enthalten sind, ist bevorzugt 0,5 bis 80 Gew.% und mehr bevorzugt 1 bis 50 Gew.%, bezogen auf 100 Gew.% der Komponente in der Ölphase angesichts der Stabilität der Emulsion.
Das Mittel zum Ermöglichen, daß die lipophilen festen Teilchen in der Komponente in der Ölphase enthalten sind, besteht im Auferlegen einer Scherkraft auf die Öltröpfchen zum feinen Zerteilen der Öltröpfchen, wodurch es möglich wird, eine Kontakthäufigkeit der Öltröpfchen und der festen Teilchen zu erhöhen. Wenn die Öltröpfchen fein verteilt sind, wird deren Oberfläche erhöht, so daß die Menge des Dispersionsmittels bezüglich der fein verteilten Teilchen mangelhaft wird, wodurch ein instabiler Zustand erreicht wird. Weil die fein verteilten flüssigen Tröpfchen in einem Körper vereinheitlicht sind, wird aus den vereinheitlichten Tröpfchen ein stabiler Zustand, und die festen Teilchen werden in die Öltröpfchen während der Vereinheitlichung eingefügt.
Das Mittel zum Auferlegen einer Scherkraft umfaßt Hochgeschwindigkeitsscheremulgatoren wie Homomischer, Milder und Kolloidmühlen und Hochdruckhomogenisatoren; und das Mittel zum Auferlegen von Ultraschallwellen umfaßt Ultraschallwellenemulgatoren, ohne daß hier eine Beschränkung zu sehen ist, solange die Scherkraft oder Ultraschallwellen auf die Mischung auferlegt wird. Unter diesen ist es bevorzugt, Hochgeschwindigkeitsscheremulgatoren wie Homomischer, Milder, Kolloidmühlen und Ultratalaks und "Filmics" oder Hochdruckhomogenisatoren angesichts der Produktivität zu verwenden. Die Scherkraft ist nicht weniger als 50 Pa, um den Gehalt der festen Teilchen auf einen praktisch gewünschten Gehalt von nicht weniger als 40 Gew.% einzustellen. Es ist gewünscht, daß die Scherkraft nicht weniger als 100 Pa angesichts des schnelleren Einfügens der festen Teilchen ist.
Erfindungsgemäß wird die Scherkraft ausgedrückt durch die Gleichung (I): τ = μ·S (I)worin μ die Viskosität (Pa·s) eines Fluids ist und S eine Scherrate ist, dargestellt durch die Gleichung (II): S = du/dy (II)worin u eine lineare Geschwindigkeit (m/s) ist [wenn ein Hochgeschwindigkeits-Scheremulgator verwendet wird, entspricht die lineare Geschwindigkeit der Spitzengeschwindigkeit eines rotierbaren Teils; und wenn ein Hochdruckhomogenisator verwendet wird, entspricht die lineare Geschwindigkeit einer Geschwindigkeit des Fluids, das durch das homogenisierende Ventil fließt; und wenn ein Mischkessel verwendet wird, entspricht die lineare Geschwindigkeit einer peripheren Geschwindigkeit eines spitzen Endes eines Rührblatts]; und y ist ein Abstand (m) in einer Richtung senkrecht zum einer migrierenden Oberfläche [wenn ein Hochgeschwindigkeits-Scheremulgator verwendet wird, entspricht der Abstand einem Abstand von einem vorderen Ende eines Rotors zu einem Stator; wenn ein Hochdruckhomogenisator verwendet wird, entspricht der Abstand einem Zwischenraum zwischen den Homoventilen, durch die das Fluid hindurchgeht; und wenn ein Mischbehälter verwendet wird, entspricht der Abstand einem Abstand von einem Ende von Rührblättern zu einer Kesselwand].
Entsprechend dieser Erfindung ist die Scherrate nicht weniger als 50 × 10³ s^–1, um den Gehalt der festen Teilchen auf nicht weniger als 40 Gew.% effizienter einzustellen, und es ist mehr bevorzugt, daß die Scherrate nicht weniger als 100 × 10³ s^–1 ist angesichts des schnellen Ermöglichens, daß die festen Teilchen in den Tröpfchen enthalten sind. Zusätzlich ist es bevorzugt, daß die Scherrate nicht mehr als 150 × 10³ s^–1 angesichts des Einstellens des Gehaltes der festen Teilchen auf nicht weniger als 50 Gew.% ist, und es ist bevorzugt, daß die Scherrate nicht mehr als 100 × 10⁹ s^–1 ist, um die Zerstörung der festen Teilchen oder das Agglomerieren der festen Teilchen zu vermeiden. Wenn Ultraschallwellen verwendet werden, wird das Scheren bei einem Ausstoß von nicht weniger als 3 kW/m² durchgeführt.
Nachfolgend wird ein Verfahren zum Erzeugen einer feste Teilchen enthaltenden Emulsion, umfassend das Mischen der W/O-Emulsion mit hydrophilen festen Teilchen oder einer Dispersion davon, zum Einschließen der hydrophilen festen Teilchen in den Wassertröpfchen erläutert.
Eine W/O-Emulsion wird durch Mischen einer kaum wasserlöslichen Komponente in der Ölphase, in der das Dispersionsmittel mit Wasser auf gelöst ist, oder einer Komponente in der Wasserphase, hergestellt durch Auflösen einer wasserlöslichen Komponente in Wasser, und Emulgieren der Mischung hergestellt. Das Emulgierverfahren kann das gleiche Verfahren, wie das für die Herstellung der O/W-Emulsion sein. Das Verhältnis der Komponente in der Wasserphase zu der Komponente in der Ölphase kann wahlweise ausgewählt werden und es ist bevorzugt, daß das Verhältnis der Wasserphase 0,5 bis 50 Gew.% angesichts der Arbeitsfähigkeit ist. Die Dispersionströpfchen der Emulsion haben einen durchschnittlichen Teilchendurchmesser von bevorzugt 0,1 bis 30 μm und mehr bevorzugt 0,1 bis 10 μm angesichts der Verengung der Teilchendurchmesserverteilung der Dispersionströpfchen der Emulsion mit den festen Teilchen, nachdem die hydrophilen festen Teilchen in der Komponente in der Wasserphase eingeschlossen sind. Der durchschnittliche Teilchendurchmesser der Dispersionströpfchen kann entsprechend dem gleichen Verfahren wie oben bestimmt werden.
Die W/O-Emulsion, erhalten auf oben beschriebene Weise, wird mit hydrophilen festen Teilchen oder einer Dispersion davon vermischt. Die hydrophilen festen Teilchen können organische oder anorganische Teilchen sein. Eine Art der Zugabe der Teilchen ist nicht auf spezifische beschränkt. Wenn der Teilchendurchmesser klein ist, ist es gewünscht, die hydrophilen festen Teilchen in der Form einer Öldispersion zu verwenden, hergestellt durch Dispergieren der hydrophilen festen Teilchen in einer Komponente in der Wasserphase, weil es schwierig wäre, die hydrophilen festen Teilchen homogen zu dispergieren, wenn sie in der Form eines Pulvers zugegeben würden. Ein Verfahren zum Dispergieren der hydrophilen festen Teilchen in der Komponente in der Ölphase kann ein bekanntes Verfahren sein, und ein Dispergiermittel kann während der Dispersion nach Bedarf zugegeben werden.
Die Emulsion mit den festen Teilchen kann durch Mischen einer W/O-Emulsion mit den hydrophilen festen Teilchen oder einer Dispersion davon zum Migrieren der hydrophilen festen Teilchen, die in der Komponente in der Ölphase existieren, in die Komponente in der Wasserphase erhalten werden, wodurch ermöglicht wird, daß die hydrophilen festen Teilchen in den Wassertröpfchen enthalten sind.
Die Menge der hydrophilen festen Teilchen, die in der Komponente in der Wasserphase enthalten sind, und das Mittel zum Auferlegen einer Scherkraft oder Ultraschallwellen, wenn der durchschnittliche Teilchendurchmesser der Dispersionströpfchen nicht weniger als 1 μm ist, sind die gleichen wie bei der Herstellung der Emulsion mit den festen Teilchen unter Verwendung der W/O-Emulsion.
Wenn eine O/W-Emulsion verwendet wird, kann die Polymeremulsion mit den festen Teilchen erhalten werden, indem die lipophilen festen Teilchen in den Öltröpfchen enthalten sind, umfassend lipophile polymerisierbare Monomere und einen öllöslichen Polymerisationsinitiator, und indem die polymerisierbaren Monomere polymerisiert werden. Wenn auf der anderen Seite eine W/O-Emulsion verwendet wird, kann die Polymeremulsion mit den festen Teilchen erhalten werden, indem die hydrophilen festen Teilchen in Wassertröpfchen eingeschlossen werden, umfassend hydrophile polymerisierbare Monomere oder eine Mischung, umfassend Wasser und hydrophile polymerisierbare Monomere und einen wasserlöslichen Polymerisationsinitiator, und indem die polymerisierbaren Monomere polymerisiert werden.
Wenn eine O/W-Emulsion oder eine W/O-Emulsion verwendet wird, kann die Polymeremulsion mit den festen Teilchen vom Kern-Hüll-Typ erhalten werden, indem die polymerisierbaren Monomere in der kontinuierlichen Phase enthalten sind und die polymerisierbaren Monomere in der dispergierten Phase polymerisiert und die polymerisierbaren Monomere in der kontinuierlichen Phase gleichzeitig polymerisiert werden.
Die lipophilen polymerisierbaren Monomere sind bevorzugt solche mit einer Löslichkeit in Wasser von nicht mehr als 1 g pro 100 g Wasser bei 20°C. Die lipophilen polymerisierbaren Monomere umfassen beispielsweise Styrol, Divinylbenzol, Butylacrylat, 2-Ethylhexylacrylat, Cyclohexylacrylat, Decylacrylat, Laurylacrylat, Dodecylacrylat, Myristylacrylat, Palmitylacrylat, Hexadecenylacrylat, Sterylacrylat, Octadecenylacrylat, Behenylacrylat, Butylmethacrylat, 2-Ethylhexylmethacrylat, Cyclohexylmethacrylat, Decylmethacrylat, Laurylmethacrylat, Dodecylmethacrylat, Myristylmethacrylat, Palmitylmethacrylat, Hexadecenylmethacrylat, Stearylmethacrylat, Octadecenylmethacrylat, Behenylmethacrylat, Silicon-Makromonomere und dgl. Diese lipophilen polymerisierbaren Monomere können alleine oder in Zumischung von zwei oder mehreren Arten verwendet werden.
Die hydrophilen polymerisierbaren Monomere umfassen ungesättigte Carbonsäure-Monomere wie Acrylsäure, Methacrylsäure, Itaconsäure und Maleinsäure; ungesättigte Sulfonsäure-Monomere, wie Styrolsulfonsäure, 2-Acrylamid-2-methylpropansulfonsäure, 3-Sulfopropylacrylat, 3-Sulfopropylmethacrylat und Vinylsulfonsäure; ungesättigte Phosphat-Monomere wie Vinylphosphat, Diphenyl-2-acryloyloxyethylphosphat und Diphenyl-2-methacryloyloxyethylphosphat; N,N-Dimethylacrylamid und dgl. Diese hydrophilen polymerisierbaren Monomere können alleine oder in Zumischung von zwei oder mehreren Arten verwendet werden.
Als öllöslicher Polymerisationsinitiator können im allgemeinen solche verwendet werden, die die Additionspolymerisation der Monomere durch radikalische Zersetzung unter Erwärmen oder in der Gegenwart einer reduzierbaren Substanz initiieren. Der öllösliche Polymerisationsinitiator umfaßt beispielsweise organische Peroxide wie Lauroylperoxid und Benzoylperoxid; und Azo-Verbindungen wie 2,2'-Azobisisobutyronitril, 2,2'-Azobisisobutyronitril, 2,2'-Azobis(2,4-dimethylvaleronitril) und 2,2'-Azobis(2-methylbutyronitril).
Diese Polymerisationsinitiatoren können alleine oder in Zumischung von zwei oder mehreren Arten verwendet werden.
Die wasserlöslichen Polymerisationsinitiatoren sind solche, die die Additionspolymerisation der Monomere durch radikalische Zersetzung unter Erwärmen oder in der Gegenwart einer reduzierbaren Substanz initiieren. Im allgemeinen können wasserlösliche Peroxodisulfate, Peroxide, Azobis-Verbindungen und dgl. verwendet werden. Der wasserlösliche Polymerisationsinitiator umfaßt beispielsweise Peroxodisulfate wie Kaliumpersulfat und Ammoniumpersulfat; Peroxide wie Wasserstoffperoxid und t-Butylhydroperoxid; und Azo-Verbindungen wie 2,2'-Azobis-2-amidinopropansalz und 4,4'-Azobis-4-cyanopentansäure. Der wasserlösliche Polymerisationsinitiator kann ebenfalls als Redoxinitiator durch gemeinsame Verwendung mit einem Reduktionsmittel verwendet werden.
Die Polymeremulsion mit den festen Teilchen, erhalten durch diese Erfindung, kann geeignet beispielsweise für Lacke, Tinten für Tintenstrahldrucker Faserbehandlungsmittel, Beschichtungsmittel, Adhäsive, Hautkosmetika, Haarkosmetika und dgl. verwendet werden. Spezifisch ist die Polymeremulsion mit den festen Teilchen für Hautkosmetika, Haarkosmetika und dgl. geeignet.
Beispiele
Beispiel 1
40 g eines blauen Pigmentes (kommerziell erhältlich von DAINICHISEIKA COLOR & CHEMICALS MFG. CO., LTD. unter dem Warennamen "Pigment Blue-15"), 10 g eines nichtionischen Tensides (kommerziell erhältlich von Kao Corporation unter dem Namen "EMULGEN 2025G") und 150 g ionenausgetauschtes Wasser wurden vermischt und die resultierende Mischung mit einer Kugelmühle (kommerziell erhältlich von MITSUBISHI MINING COMPANY LTD. unter dem Warennamen "ATTRITOR MA-01SC") 10 Stunden dispergiert, unter Erhalt einer Pigment/Wasserdispersion.
Auf der anderen Seite wurde ein 1 l-Becherglase mit 25 g Stearylmethacrylat und 0,3 g Lauroylperoxid beladen und die Bestandteile wurden aufgelöst. 500 g Ionenaustauschwasser und 5 g nichtionisches Tensid (kommerziell erhältlich von Kao Corporation unter dem Warennamen "EMULGEN 2025G") wurden zur resultierenden Lösung gegeben und die resultierende Mischung mit einem Homomischer emulgiert (kommerziell erhältlich von Tokushu Kika Kogyo Kabushiki Kaisha unter der Modell-Nr. "HV-M"), unter Erhalt einer O/W-Emulsion, umfassend Tröpfchen mit einem durchschnittlichen Teilchendurchmesser von 1,24 μm.
530,5 g dieser O/W-Emulsion wurden mit 44 g der zuvor hergestellten Pigment/Wasserdispersion vermischt und eine Scherkraft wurde weiterhin auf die resultierende Mischung bei einer Scherrate von 900 × 10³ s^–1 mit dem Homomischer auferlegt, unter Erhalt einer pigmenthaltigen Emulsion, umfassend Tröpfchen mit einem durchschnittlichen Teilchendurchmesser von 0,86 μm. Die Menge der festen Teilchen war 35 Gew.-Teile, bezogen auf 100 Gew.-Teile der Komponente in der Ölphase.
Die pigmenthaltige Emulsion wurde in einen 1 l-Reaktionsbehälter aus Glas gegeben und die Atmosphäre des Reaktionsbehälters wurde durch Stickstoffgas ersetzt. Danach wurde der Inhalt auf eine Innentemperatur von 75°C unter Rühren erwärmt. Die Polymerisation wurde 3 Stunden unter Rühren durchgeführt, unter Erhalt einer pigmenthaltigen Polymeremulsion.
Beispiel 2 (Nicht Teil der Erfindung, nur zu Vergleichszwecken)
40 g eines blauen Pigmentes (kommerziell erhältlich von DAINICHISEIKA COLOR & CHEMICALS MFG. CO., LTD. unter dem Warennamen "Pigment Blue-15"), 16 g eines nichtionischen Tensides (kommerziell erhältlich von Kao Corporation unter dem Warennamen "EMULGEN 2025G") und 144 g ionenausgetauschtes Wasser wurden vermischt und die Mischung mit einer Kugelmühle (kommerziell erhältlich von MITSUI MINING COMPANY LTD. unter dem Warennamen "Attritor MA-01SC") 10 Stunden dispergiert, unter Erhalt einer Pigment/Wasser-Dispersion.
Auf der anderen Seite wurde ein 1 l-Becherglas mit 25 g Stearylmethacrylat und 0,3 g Lauroylperoxid beladen und die Bestandteile wurden dispergiert. 500 g ionenausgetauschtes Wasser und 5 g eines nichtionischen Tensides (kommerziell erhältlich von Kao Corporation unter dem Warennamen "EMULGEN 2025G") wurden zu der resultierende Lösung gegeben und die resultierende Mischung wurde mit einem Hochdruckhomogenisator (kommerziell erhältlich von Rannie unter dem Modell Nr. "GM-1") emulgiert, unter Erhalt einer O/W-Emulsion, umfassend Tröpfchen mit einem durchschnittlichen Teilchendurchmesser von 0,16 μm.
530,5 g der resultierenden O/W-Emulsion wurden mit 44 g der zuvor hergestellten Pigment/Wasser-Dispersion vermischt, unter Erhalt einer pigmenthaltigen Emulsion, umfassend Tröpfchen mit einem durchschnittlichen Teilchendurchmesser von 0,36 μm. Die Menge der festen Teilchen war 35 Gew.-Teile, bezogen auf 100 Gew.-Teile der Komponente in der Ölphase.
Die resultierende pigmenthaltige Emulsion wurde in einen 1 l-Glasreaktionsbehälter gegeben und die Atmosphäre des Reaktionsbehälters wurde durch Stickstoffgas ersetzt. Danach wurden die Bestandteile auf eine Innentemperatur von 75°C unter Rühren erwärmt. Die Polymerisation wurde 3 Stunden unter Rühren durchgeführt, unter Erhalt einer pigmenthaltigen Polymeremulsion.
Beispiel 3 (Nicht Teil der Erfindung, nur zu Vergleichszwecken)
40 g eines schwarzen Pigmentes (kommerziell erhältlich von Mikuni Shikiso Kabushiki Kaisha, Titan-black), 15 g eines nichtionischen Tensides (kommerziell erhältlich von Mitsubishi Chemical Foods Company, Ltd. unter dem Warennamen "Fettsäuresucroseester S-770") und 150 g Cyclohexan wurden zusammen vermischt. Danach wurde die resultierende Mischung in der gleichen Kugelmühle wie bei Beispiel 1 10 Stunden lang dispergiert, unter Erhalt einer Pigment/Öl-Dispersion.
Dann wurden 190 g Cyclohexan und 0,6 g eines nichtionischen Tensides (kommerziell erhältlich von Mitsubishi Chemical Foods Company Ltd. unter dem Warennamen "Fettsäuresucroseester S-770") in einem 1 l-Becherglas vermischt und der Inhalt wurde aufgelöst unter Erhalt einer Tensid-Cyclohexanlösung.
Anschließend wurde ein 0,5 l-Becherglas mit 77 g Ionenaustauschwasser, 29 g einer 90%igen wäßrigen Methacryloyloxyethylendiethylsulfat-Lösung, 31 g N,N-Dimethylacrylamid und 0,15 g Kaliumperoxodisulfat beladen und die Mischung wurde homogen vermischt. Danach wurde die homogene Mischung zu der zuvor hergestellten Cyclohexan-Lösung des Tensides gegeben und die resultierende Mischung wurde mit einem Homomischer emulgiert, unter Erhalt einer W/O-Emulsion, umfassend Tröpfchen mit einem durchschnittlichen Teilchendurchmesser von 3,12 μm.
Diese W/O-Emulsion und 31 g der zuvor hergestellten Pigment/Öl-Dispersion wurden zusammen vermischt und eine Scherkraft wurde weiterhin auf die Mischung bei einer Scherrate von 40 × 10³ s^–1 mit einem Homomischer auferlegt, unter Erhalt einer pigmenthaltigen Emulsion, umfassend Tröpfchen mit einem durchschnittlichen Teilchendurchmesser von 2,66 μm. Die Menge der festen Teilchen war 7,6 Gew.-Teile, bezogen auf 100 Gew.-Teile der Komponente in der Wasserphase. Diese pigmenthaltige Emulsion wurde in einen 1 l-Glasreaktionsbehälter gegeben und die Atmosphäre des Reaktionsbehälters wurde durch Stickstoffgas ersetzt. Danach wurden die Bestandteile auf eine Innentemperatur von 68,5°C unter Rühren erwärmt. Die Polymerisation wurde 3 Stunden unter Rühren durchgeführt, unter Erhalt einer pigmenthaltigen Polymeremulsion.
Beispiel 4 (Nicht Teil der Erfindung, nur zu Vergleichszwecken)
Die gleiche Vorgehensweise wie bei Beispiel 2 wurde durchgeführt, mit der Ausnahme, daß das Mischen unter Auferlegung einer Scherkraft auf die Mischung bei einer Scherrate von 30 × 10³ x^–1 mit einem Homomischer während des Mischens der Emulsion und des Pigmentes durchgeführt wurde, unter Erhalt einer pigmenthaltigen Emulsion mit einem durchschnittlichen Teilchendurchmesser von 0,49 μm. Diese pigmenthaltige Emulsion wurde in einen 1 l Glasreaktiosbehälter gegeben und die Atmosphäre des Reaktionsbehälters durch Stickstoffgas ersetzt. Danach wurde der Inhalt auf eine Innentemperatur von 75°C unter Rühren erwärmt. Die Polymerisation wurde 3 Stunden unter Rühren durchgeführt, unter Erhalt einer pigmenthaltigen Polymeremulsion.
Beispiel 5
40 g eines blauen Pigmentes (kommerziell erhältlich von DAINICHISEIKA COLOR & CHEMICALS MFG. CO., LTD. unter dem Warennamen "Pigment Blue-15"), 10 g eines nichtionischen Tensides (kommerziell erhältlich von Kao Corporation unter dem Namen "EMULGEN 2025G") und 150 g ionenausgetauschtes Wasser wurden vermischt und die resultierende Mischung mit einer Kugelmühle (kommerziell erhältlich von MITSUBISHI MINING COMPANY LTD. unter dem Warennamen "ATTRITOR MA-01SC") wie in Beispiel 1 10 Stunden dispergiert, unter Erhalt einer Pigment/Wasserdispersion.
Auf der anderen Seite wurde ein 1 l-Becherglase mit 25 g Stearylmethacrylat und 0,3 g Lauroylperoxid beladen und die Bestandteile wurden aufgelöst. 500 g Ionenaustauschwasser und 0,01 g nichtionisches Tensid (kommerziell erhältlich von Kao Corporation unter dem Warennamen "EMULGEN 2025G") wurden zur resultierenden Lösung gegeben und die resultierende Mischung wie in Beispiel 2 mit einem Homomischer emulgiert unter Erhalt einer O/W-Emulsion, umfassend Tröpfchen mit einem durchschnittlichen Teilchendurchmesser von 5,90 μm.
530,5 g dieser O/W-Emulsion wurden mit 44 g der zuvor hergestellten Pigment/Wasserdispersion vermischt und eine Scherkraft wurde weiterhin auf die resultierende Mischung bei einer Scherrate von 100 × 10³ s^–1 mit dem Homomischer während des Mischens auferlegt, unter Erhalt einer pigmenthaltigen Emulsion, umfassend Tröpfchen mit einem durchschnittlichen Teilchendurchmesser von 0,95 μm. Die Menge der festen Teilchen war 35 Gew.-Teile, bezogen auf 100 Gew.-Teile der Komponente in der Ölphase.
Die pigmenthaltige Emulsion wurde in einen 1 l-Reaktionsbehälter aus Glas gegeben und die Atmosphäre des Reaktionsbehälters wurde durch Stickstoffgas ersetzt. Danach wurde der Inhalt auf eine Innentemperatur von 75°C unter Rühren erwärmt. Die Polymerisation wurde 3 Stunden unter Rühren durchgeführt, unter Erhalt einer pigmenthaltigen Polymeremulsion.
Beispiel 6
Die gleiche Vorgehensweise wie bei Beispiel 5 wurde durchgeführt, mit der Ausnahme, daß das Mischen unter Auferlegung einer starken Scherkraft bei einer Scherrate von 2500 × 10³ s^–1 mit dem gleichen Hochdruckhomogenisator wie bei Beispiel 2 auf die Mischung während des Mischens der O/W-Emulsion mit der Pigment/Wasserdispersion auferlegt wurde, unter Erhalt einer pigmenthaltigen Emulsion mit einem durchschnittlichen Teilchendurchmesser von 0,86 μm. Die Menge der festen Teilchen war 35 Gew.-Teile, bezogen auf 100 Gew.-Teile der Komponente in der Ölphase.
Diese pigmenthaltige Emulsion wurde in einen 1 l-Glasreaktionsbehälter gegeben und die Atmosphäre des Reaktionsbehälters durch Stickstoffgas ersetzt. Danach wurde der Inhalt auf eine Innentemperatur von 75°C unter Rühren erwärmt. Die Polymerisation wurde 3 Stunden unter Rühren durchgeführt, unter Erhalt einer pigmenthaltigen Polymeremulsion.
Beispiel 7
Der gleiche Vorgang wie bei Beispiel 5 wurde durchgeführt, mit der Ausnahme, daß das Mischen unter Auferlegung einer starken Scherkraft bei einem Ausstoß von 400 kW/m² auf die Mischung während des Mischens der O/W-Emulsion und der Pigment/Wasserdispersion mit einem Ultraschallemulgator (kommerziell erhältlich von Nippon Seiki K.K. unter der Produktnummer "US-600T") durchgeführt wurde, unter Erhalt einer pigmenthaltigen Emulsion mit einem durchschnittlichen Teilchendurchmesser von 0,68 μm. Die Menge der festen Teilchen war 35 Gew.-Teile, bezogen auf 100 Gew.-Teile der Komponente in der Ölphase.
Diese pigmenthaltige Emulsion wurde in einen 1 l-Glasreaktionsbehälter gegeben und die Atmosphäre des Reaktionsbehälters mit Stickstoffgas ersetzt. Danach wurde der Inhalt auf eine Innentemperatur von 75°C unter Rühren erwärmt. Die Polymerisation wurde 3 Stunden unter Rühren durchgeführt, unter Erhalt einer pigmenthaltigen Polymeremulsion.
Beispiel 8 (Nicht Teil der Erfindung, nur zu Vergleichszwecken)
Die gleiche Vorgehensweise wie bei Beispiel 7 wurde durchgeführt, mit der Ausnahme, daß das Mischen unter Auferlegung einer schwachen Scherkraft bei einem Ausstoß von 1 kW/m² auf die Mischung während des Mischens der O/W-Emulsion mit der Pigment/Wasser-Dispersion mit dem gleichen Ultraschallemulgator wie bei Beispiel 7 durchgeführt wurde, unter Erhalt einer pigmenthaltigen Emulsion mit einem durchschnittlichen Teilchendurchmesser von 10,26 μm. Die Menge der festen Teilchen war 35 Gew.-Teile, bezogen auf 100 Gew.% der Komponente in der Ölphase.
Diese pigmenthaltige Emulsion wurde in einen 1 l-Glasreaktionsbehälter gegeben und die Atmosphäre des Reaktionsbehälters mit Stickstoffgas ersetzt. Danach wurde der Inhalt auf eine Innentemperatur von 75°C unter Rühren erwärmt. Die Polymerisation wurde 3 Stunden unter Rühren durchgeführt, unter Erhalt einer pigmenthaltigen Polymeremulsion.
Beispiel 9 (Nicht Teil der Erfindung, nur zu Vergleichszwecken)
Ein 1 l-Becherglas wurde mit 50 g Stearylmethacrylat und 0,5 g Lauroylperoxid beladen und der Inhalt wurde aufgelöst. 500 g ionenausgetauschtes Wasser und 5 g eines nichtionischen Tensides (kommerziell erhältlich von Kao Corporation unter dem Warennamen "EMULGEN 2025G") wurden zu der resultierenden Lösung gegeben und die resultierende Mischung mit einem Homomischer emulgiert (kommerziell erhältlich von Tokushu Kika Kogyo Kabushiki Kaisha unter der Modell-Nr. "HV-M"), unter Erhalt einer O/W-Emulsion, umfassend Tröpfchen mit einem durchschnittlichen Teilchendurchmesser von 1,35 μm.
Die resultierende O/W-Emulsion wurde in einen 1 l-Glasreaktiosbehälter gegeben und die Atmosphäre des Reaktionsbehälters durch Stickstoffgas ersetzt. Danach wurde der Inhalt auf eine Innentemperatur von 75°C unter Rühren erwärmt. Die Polymerisation wurde 3 Stunden unter Rühren durchgeführt, unter Erhalt einer Polymeremulsion. Ein 1 l-Becherglas wurde mit der gesamten Menge der resultierenden Polymeremulsion und 10 g der Pigment/Wasser-Dispersion, hergestellt auf gleiche Weise wie bei Beispiel 1, beladen und eine Scherkraft wurde weiterhin auf die Mischung bei einer Scherrate von 40 × 10³ s^–1 mit dem Homomischer auferlegt, unter Erhalt einer pigmenthaltigen Polymeremulsion. Die Menge der festen Teilchen war 4 Gew.-Teile, bezogen auf 100 Gew.-Teile der Komponente in der Ölphase.
Vergleichsbeispiel 1
40 g eines blauen Pigmentes (kommerziell erhältlich von DAINICHISEIKA COLOR & CHEMICALS MGF. CO., LTD., unter dem Warennamen "Pigment Blue-15"), 10 g eines nichtionischen Tensides (kommerziell erhältlich von Kao Corporation unter dem Warennamen "EMULGEN 2025G") und 150 g ionenausgetauschtes Wasser wurden zusammen vermischt und die Mischung mit der gleichen Kugelmühle wie bei Beispiel 1 10 Stunden dispergiert, unter Erhalt einer Pigment/Wasser-Dispersion.
Auf der anderen Seite wurde ein 1 l-Becherglas mit 50 g Stearylmethacrylat und 0,5 g Lauroylperoxid beladen und der Inhalt wurde auf gelöst und 500 g ionenausgetauschtes Wasser und 5 g eines nichtionischen Tensides (kommerziell erhältlich von Kao Corporation unter dem Warennamen "EMULGEN 2025G") wurden zu der resultierenden Mischung ohne Emulgieren mit einem Homomischer gegeben (kommerziell erhältlich von Tokushu Kika Kogyo Kabushiki Kaisha unter der Modell-Nr. "HV-M"). Danach wurden 44 g der zuvor hergestellten Pigment/Wasser-Dispersion vermischt und eine Scherkraft wurde weiterhin auf die Mischung bei einer Scherrate von 40 × 10³ s^–1 mit einem Homomischer zum Mischen der Bestandteile auferlegt. Die resultierende Mischung wurde in einen 1 l Glas-Reaktionsbehälter gegeben und die Atmosphäre des Reaktionsbehälters durch Stickstoffgas ersetzt. Danach wurde der Inhalt auf eine Innentemperatur von 75°C unter Rühren erwärmt und die Polymerisation unter Rühren 3 Stunden lang durchgeführt. Das resultierende Produkt enthielt eine große Menge an groben Agglomeraten mit einem Durchmesser von nicht weniger als 100 μm, wodurch ein schlechter Emulsionszustand erhalten wurde.
Vergleichsbeispiel 2
250 g Stearylmethacrylat, 100 g eines blauen Pigmentes ("Pigment Blue-15") und 25 g eines nichtionischen Tensides (kommerziell erhältlich von Kao Corporation unter dem Warennamen "EMULGEN 2025G") wurden zusammen vermischt und die Mischung mit der gleichen Kugelmühle wie bei Beispiel 1 10 Stunden dispergiert, unter Erhalt einer Pigment/Öl-Dispersion. Die Viskosität der resultierenden Pigment/Öl-Dispersion war etwa 4500 mPa·s bei 20°C. 30,8 g dieser Pigment/Öl-Dispersion wurden herausgenommen und 0,5 g Lauroylperoxid wurden zugegeben und aufgelöst. Danach wurde die Mischung zu einer wäßrigen Tensidlösung gegeben, hergestellt durch Auflösen von 7,2 g EMULGEN 2025G in 500 g ionenausgetauschtem Wasser, und die resultierende Mischung wurde mit einem Homomischer emulgiert. Die Viskosität der Pigment/Öl-Dispersion war jedoch so hoch, daß die Komponente in der Ölphase nicht dispergiert werden konnte, und eine geeignete Emulsion konnte nicht hergestellt werden. Die Menge der festen Teilchen war 40 Gew.-Teile, bezogen auf 100 Gew.-Teile der Komponente in der Ölphase.
Im Hinblick auf jede Polymeremulsion, hergestellt in den Beispielen und Vergleichsbeispielen, wurden der volumengemittelte Teilchendurchmesser, die Menge der festen Teilchen, das Aussehen der Emulsion, das Oberflächenaussehen der Polymeremulsion und die Kontaktfläche der festen Teilchen-Emulsion durch die folgenden Verfahren ausgewertet. Die Ergebnisse sind in Tabelle 1 gezeigt.
[Auswertungsverfahren]
(A) Durchschnittlicher Teilchendurchmesser
Ein volumengemittelter Teilchendurchmesser wurde durch ein Lichtstreuverfahren unter Verwendung eines Teilchendurchmesser-Analysators gemessen (kommerziell erhältlich von HORIBA Ltd. unter der Modell-Nr. "LA-910").
(B) Gehalt der festen Teilchen

1) Eine 10 g verdünnte Lösung wird hergestellt durch Verdünnen einer pigmenthaltigen Emulsion mit ionenausgetauschtem Wasser, so daß die Konzentration der festen Teilchen 0,02 Gew.% ist.
2) Ein 50 ml-Becherglas wird mit der verdünnten Lösung und Isopropylpalmitat (IPP) in einer zum Gewicht der verdünnten Lösung gleichen Menge beladen. Der Inhalt wurde vorsichtig zugegeben, so daß das IPP nicht mit der wäßrigen Phase vermischt wurde.
3) Die Mischung wird 5 Minuten mit einem Magnetrührer mit einer Umdrehungsgeschwindigkeit von 600 Upm gerührt.
4) Nach Beendigen der Rührens kann die Mischung 5 Minuten stehen unter Ermöglichung der Trennung der wäßrigen und der Ölphase.
5) 3 g einer Probe werden aus der IPP-Phase, die die obere Schicht darstellt, herausgenommen.
6) 1 g 2-Benzyloxyethanol (BOE) werden zugegeben und aufgelöst unter Erhalt einer Lösung.
7) Die Absorbans (bei 518 nm) der resultierenden Lösung wird bestimmt und der Gehalt der freien festen Teilchen (Gew.%) wird entsprechend der Kalibrierungskurve der Absorbans und des Gehaltes der freien festen Teilchen berechnet.
8) Der Gehalt der anderen festen Teilchen als den freien festen Teilchen wird als Gehalt der festen Teilchen berechnet, die in der Emulsion enthalten sind. Der Gehalt der festen Teilchen wird durch die folgende Gleichung berechnet. [Gehalt der festen Teilchen] (Gew.%) = 100 – [Gehalt der freien festen Teilchen].

(C) Emulsionsaussehen
Die Emulsion nach der Polymerisation wurde mit bloßem Auge beobachtet.
(D) Oberflächenaussehen der Polymerteilchen
Die Oberfläche der Polymerteilchen wurde durch ein optisches Mikroskop (Vergrößerung: × 10 000) beobachtet.
In Tabelle 1 bedeutet der Ausdruck "umfassend feste Teilchen" einen Zustand, bei dem die festen Teilchen in den Öltröpfchen enthalten sind und kaum an der Öltröpfchenoberfläche existierten; der Ausdruck "teilweise umfassend feste Teilchen" betrifft einen Zustand, bei dem einige feste Teilchen in den Öltröpfchen enthalten sind, einige der festen Teilchen außerhalb der Öltröpfchen vorhanden sind und einige der festen Teilchen teilweise mit der Oberfläche der Öltröpfchen kontaktiert sind; und der Ausdruck "Kontaktieren mit festen Teilchen" betrifft einen Zustand, bei dem feste Teilchen kaum in den Öltröpfchen eingefügt sind und kaum die Oberfläche der Öltröpfchen kontaktieren.
(E) Kontaktfläche der festen Teilchenemulsion
Die Emulsion wurde mit einem optischen Mikroskop (Vergrößerung: × 10 000) beobachtet und die Kontaktfläche durch die folgenden Kriterien ausgewertet.
[Auswertungskriterien]

A: Zustand, bei dem das Polymer nahezu vollständig die Oberfläche der festen Teilchen bedeckt, und die Kontaktfläche ist nahezu gleich zu der Oberfläche der festen Teilchen.
B: Zustand, bei dem das Polymer einen Teil der festen Teilchen bedeckt.
C: Zustand, bei dem die meisten der festen Teilchen außerhalb des Polymers existieren, wobei ein Teil davon mit dem Polymer in Kontakt steht.

Aufgrund der Ergebnisse von Tabelle 1 ist ersichtlich, daß gemäß den Beispielen eine Emulsion mit einem hohen Gehalt an festen Teilchen im dispergierten Zustand der Emulsion erhalten werden kann.

Claims

Verfahren zur Herstellung einer Emulsion, enthaltend feste liphophile Teilchen, umfassend: (1) Mischen einer ersten Öl-in-Wasser-Emulsion, umfassend Öltröpfchen, mit lipophilen festen Teilchen oder einer Dispersion aus lipophilen festen Teilchen, zur Bildung eienr Mischung; und (2) Durchführen des Mischens durch Auferlegen einer Scherkraft auf die Mischung mit einer Schermaschine bei einer Scherrate von nicht weniger als 50 × 10³ s^–1 oder Durchführen des Mischens mit einer Ultraschalldispersionsvorrichtung bei einem Ausstoß von nicht weniger als 3 kW/m², zur Bildung einer zweiten Öl-in-Wasser-Emulsion, umfassend feste lipophile Teilchen in den Öltröpfchen.
Verfahren nach Anspruch 1, weiterhin umfassend das feine Zerteilen der Öltröpfchen vor und/oder während der Scherkraftauferlegung.
Verfahren zur Herstellung einer Polymeremulsion, die feste Teilchen enthält, umfassend das Einschließen eines polymerisierbaren Monomers in den Öltröpfchen, Herstellen einer Emulsion mit festen Teilchen durch das Verfahren nach Anspruch 1 oder 2 und Polymerisieren des polymerisierbaren Monomers.
Verfahren zur Erzeugung einer Emulsion, umfassend hydrophile feste Teilchen, umfassend (1) Mischen einer ersten Wasser-in-Öl-Emulsion, umfassend Wassertröpfchen, mit hydrophilen festen Teilchen oder eine Dispersion aus hydrophilen festen Teilchen, zur Bildung einer Mischung; und (2) Durchführen des Mischens durch Auferlegung einer Scherkraft auf die Mischung mit einer Schermaschine bei einer Scherrate von nicht weniger als 50 × 10³ s^–1 oder durch Ultraschallbehandlung der Mischung mit einer Ultraschall-Dispersionsvorrichtung bei einem Ausstoß von nicht weniger als 3 kW/m², zur Bildung einer zweiten Wasser-in-Öl-Emulsion, umfassend hydrophile feste Teilchen in den Wassertröpfchen.
Verfahren nach Anspruch 1, weiterhin umfassend das feine Zerteilen der Wassertröpfchen vor und/oder während der Scherkraftauferlegung.
Verfahren zur Erzeugung einer Polymeremulsion mit festen Teilchen, umfassend das Einschließen eines polymerisierbaren Monomers in den Wassertröpfchen, Herstellung einer Emulsion mit festen Teilchen durch das Verfahren nach Anspruch 4 oder 5 und Polymerisieren des polymerisierbaren Monomers.