JP2002069302A - ワックスエマルションの製造法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 簡便な方法で平均粒子径が小さくしかも平均
粒子径の分布が狭い水系ワックス微粒子を効率良く生産
出来、各種食品包装用、化粧品、家庭用ポリシュなど生
活関連消費材用などに、安全性に優れしかも環境汚染の
ない水系材料として使用される、ワックスエマルション
とその製造方法を提供すること。 【解決手段】 融点５０℃以上１７０℃以下のワックス
と、界面活性剤としてワックスに対し１質量％以上５０
質量％以下のグリセリン脂肪酸エステル系界面活性剤を
使用することを特徴とするワックスエマルションとその
製造方法。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は簡便な方法で平均粒
子径が小さくしかも平均粒子径の分布が狭いワックスエ
マルションを効率良く生産出来、各種食品包装用さらに
化粧品、果物表面、家庭用品、家庭用ポリシュ、など生
活関連用品などに安全性に優れ、しかも環境汚染のない
水系材料として滑性、耐水、光沢等の機能付与に使用さ
れる事を特徴とするワックスエマルションとその製造方
法を提供することにある。

【０００２】

【産業上の利用分野】一般にワックスエマルションは広
く例えば保護用ワックス、離型剤、艶出しワックス、潤
滑剤、熱転写用材料、カーワックス、フロアーポリシ
ュ、無機材料の凝集防止、感熱接着剤、サイズ剤、加工
紙離型剤、紙用滑剤、防水剤、フイルム用滑剤、繊維用
潤滑剤、繊維用柔軟仕上剤、果物用光沢付与剤、セラミ
ックバインダー、インク・塗料用光沢付与剤、塗料用艷
消し剤、増粘剤、等の用途・目的で単独又は他の樹脂系
エマルションに加えて工業分野で使用されている。した
がって製紙・紙加工分野、繊維分野、塗料分野、建材分
野、ポリシュ分野など多くの分野で、その特性が活用さ
れている。

【０００３】本発明で得られるワックスエマルションは
これらの用途でも使用され機能を十分発揮することがで
きるが、特に本発明で得られるエマルションは食品包装
用材料、化粧品、柑橘類、家庭用品など、日常生活で使
用することの出来る安全でしかも環境汚染のない優れた
材料の提供である。得られる機能は滑性、耐水性、光
沢、離型性、転写性など単独又他の樹脂系に配合使用さ
れ強靭性付与効果などを得ることができる。使用目的に
より求められる機能をワックスの種類及び界面活性剤の
選定、活性剤の使用量、粒子径、粒子径分布、さらに乳
化技術・条件などで調整される。

【０００４】

【従来の技術】従来より水系ワックスエマルションの製
造法は乳化方法及び使用する界面活性剤等により転相
法、機械的に粉砕する方法、高圧で噴射粉砕する方法、
細孔より噴霧させる方法、溶剤に溶解後高圧ホモジナイ
ザーにより乳化後溶剤を除去する方法など乳化手法と使
用する界面活性剤の選定で目的に応じて用いられてい
る。界面活性剤においても必要に応じ選定し使用されて
いるが中でも乳化分散力が強く、水系ワックスエマルシ
ョンを得るのに有用な活性剤としてアルキルフェノール
系界面活性剤等中心に使用されて来た。本発明では乳化
方法と使用する界面活性剤により従来にない安全でしか
も環境汚染のない優れたワックスエマルションを提供す
ることであり食品包装用材料、化粧品、食品、家庭用品
などの日常生活で使用することの出来る材料の提供であ
る。従来技術を例示すると特開平３−２１１２、特開平
５−２２０３８３、特開平７−１７３０２５、特開平１
１−２６３９１４、特開平１１−２６３９１５、などあ
るが主に転相乳化と使用する界面活性剤が異なる。

【０００５】又従来の技術による転相法によれば得られ
る平均粒子径が大きく、機械的に粉砕する方法では同様
に粒子径と分布の広いエマルションとなる。又溶融状態
で高圧ホモジナイザーにより乳化する方法においても粒
子径が大きく、溶剤に溶解の後高圧ホモジナイザーによ
り乳化し粒子径を細かくする方法では乳化後にその溶剤
を除去する必要があり工業的に有用でない。粉砕する他
の機械的方法、細孔より噴霧させる方法等も転相法と同
様得られる平均粒子径が大きくなる。したがって得られ
るエマルションの平均粒子径が５ｎｍ以上１０００ｎｍ
以下であり粒子径分布の狭い安全性に優れ環境汚染のな
いワックスエマルションは従来技術では得られていな
い。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】簡便な方法で平均粒子
径が小さくしかも平均粒子径の分布が狭いワックスエマ
ルションを効率良く生産出来、各種食品包装用・化粧品
・家庭用品用水系材料など生活消費材用に安全性に優
れ、しかも環境汚染のない水系材料として滑性、耐水、
光沢等の機能付与に使用されるワックスエマルションが
望まれている。

【０００７】

【発明が解決しようとする手段】これらの問題点を解決
するために、環境への悪影響が問題視されている界面活
性剤を使用することなく、安全性に優れ、また簡便な方
法で粒子径が小さく、しかも粒子径分布が狭いワックス
エマルションを効率良く生産する方法を検討し本発明に
至った。

【０００８】すなわち本発明は、融点５０℃以上１７０
℃以下のワックスと、界面活性剤としてグリセリン脂肪
酸エステル系界面活性剤を使用することを特徴とする水
系ワックス微粒子の製造方法であり、界面活性剤として
使用するグリセリン脂肪酸エステル系界面活性剤をワッ
クスに対し１質量％以上５０質量％以下使用することか
らなるワックスエマルションとその製造方法である。

【０００９】これにより得られるワックスエマルション
の平均粒子径は５ｎｍ以上１０００ｎｍ以下であり、得
られたエマルションは各種食品包装用・化粧品・家庭用
品用水系材料など生活関連消費材用水系材料として滑
性、耐水、光沢等の機能付与に使用することの出来るワ
ックスエマルションの製造を可能とした。

【００１０】本発明で使用されるワックスは従来公知の
いずれのワックスでも使用することができ、単独でも又
２種以上の混合でも使用することが出来る。この時の使
用比率、界面活性剤との使用比率などは使用の目的、乳
化の状態、用途から要求される効果などにより選定使用
される。使用されるワックスを例示すると天然ワック
ス、及び合成ワックス等があげられる。天然ワックスと
しては例えばカルナバワックス、ライスワックス、キャ
ンデリラワックス、モンタンワックス及びその誘導体、
鉱油系ワックス、マイクロクリスタリンワックス、パラ
フィンワックス又これらのカルボキシル基等を付与した
誘導体などの変性ワックスも含まれる。合成ワックスと
してはポリエチレンワックス、ポリプロピレンワック
ス、これらの酸化物、これらのカルボキシル基を付与し
た誘導体などの変性ワックスも含まれる。更にエチレン
やプロピレンとの共重合系ワックス、エチレン系共重合
ワックスがある。この系統は共重合相手の変化でターポ
リマー系も含め多種使用することができる。更にマレイ
ン酸の付加ワックス、水素化ワックス、脂肪酸アミド、
脂肪酸エステル、ケトン系、更にはアルコール類とのエ
ステルワックスなどが代表例として挙げられる。

【００１１】これらワックス類の内、工業的に好ましい
のは、ポリエチレンワックス、ポリプロピレンワック
ス、これらの酸化物、これらのカルボキシル基を付与し
た誘導体などの変性ワックス、エチレンやプロピレンと
の共重合系ワックス、エチレン系共重合ワックス、これ
らの酸化物、マレイン酸の付加ワックス及びこれらの改
質に用いるパラフィン系ワックス、カルナバワックスで
ある。

【００１２】上記のワックスを乳化分散させる際に、粒
子径の調整や得られるエマルションの経時安定性の改善
を目的として、特にカルボキシル基を含有するワックス
を使用する時に用いられる方法に、適量のアンモニア、
アルキルアミン、モルホリン、アルカノールアミン、ア
ルキルアルカノールアミン、などのアミン系化合物や、
水酸化リチウム、水酸化ナトリウム、水酸化カリウム等
のアルカリ金属水酸化物等を使用することが出来る。し
かしながら本発明においては、これらの方法に限定され
るものではない。

【００１３】本発明で使用されるグリセリン脂肪酸エス
テル系界面活性剤は他の界面活性剤と併用できる、主に
併用される界面活性剤にしょ糖脂肪酸エステル、ソルビ
タン脂肪酸エステル、レシチン、脂肪酸塩類がある。本
発明でのグリセリン脂肪酸エステル系界面活性剤具体例
を例示すると、デカグリセリンモノラウレート、デカグ
リセリンモノステアレート、デカグリセリンモノオレエ
ート、ジグリセリンモノラウレート、ジグリセリンモノ
ステアレート、ジグリセリンモノオレエート、ジグリセ
リンモノミリステート、テトラグリセリンモノステアレ
ート、テトラグリセリンモノオレート、など市販されて
おり、これらは求められる機能により配合使用される。
グリセリン脂肪酸エステル系界面活性剤で好ましくはＨ
ＬＢで７以上の活性剤が望ましく、また使用量もワック
スに対して５質量％以上４０質量％以下が望ましい。

【００１４】この他一般的界面活性剤も使用出来る、例
示するとカルボン酸塩型、硫酸エステルジ型、スルホン
酸塩型、リン酸エステル型、脂肪酸エステル型、アルカ
ノールアミド型等のアニオン系界面活性剤、脂肪酸アミ
ン塩型、第四級アンモニウム塩型等のカチオン系界面活
性剤、又両性界面活性剤系、さらには例えばポリオキシ
エチレンアルキルエーテル型、ポリオキシエチレンポリ
オキシプロピレンエーテル型等のノニオン系界面活性
剤、アミノエーテル型、エーテルエステル型、等があ
る。更に高分子界面活性剤、反応型界面活性剤なども使
用の目的に合わせ選定し併用できる。

【００１５】エマルション化の手段については特に限定
するものではないがワックスの融点近く以上に温度上昇
が可能であり、必要に応じ加圧下で乳化・分散出来る設
備、高専断力を得られる設備などによる加圧乳化法とさ
らに高圧ホモジナイザーなど他の機械的方法などとの併
用・組み合わせによる方法がとられる、加えて工業的に
は冷却コントロールの可能な設備が必要とされる。これ
らエマルション化手段でワックスエマルションの製造を
可能とした。これら手段はワックスの物性、官能基の構
造と量、使用する活性剤の種類と量と乳化法の組み合わ
せで要求されるエマルションの性能、粒子径、粒子径分
布等より選定し単独又は組み合わせで使用される。

【００１６】このようにして得られたワックスエマルシ
ョンは、微粒子が再凝集することなく安定な系が得られ
ることで単独での使用と、しかも配合剤等例えば他の水
系樹脂材料と配合後の塗膜の透明感を損なうことなく補
強作用の発現と、加えて必要とするワックスの特性を十
分発揮することが出来る。このような特性が得られるこ
とで単独での使用叉は配合剤例えば樹脂系材料との併用
を行なう事によって、広い分野で応用を具体化すること
が出来る。併用に用いられる樹脂系材料を例示するとで
ん粉類、ポリビニールアルコール類、ゼラチン、カゼイ
ン、セェラック、カルボキシメチルセルロース、ヒドロ
キシセルロース、ポリビニルピロリドン、更に構造系で
例示すると天然ゴム系、各種合成ゴム系、ウレタン系、
アクリル系、スチレン系、エポキシ系、酢ビ系、フェノ
ール系、ポリエチレン系、ポリアミド系、フッ素系など
の水系樹脂をその用途、目的に併せ選択使用される。し
かしこれら公知の水系樹脂に限定されるものではない。

【００１７】得られるワックスエマルションの平均粒子
径が５ｎｍ以上９００ｎｍ以下であり得られたワックス
エマルションは各種食品包装用、化粧品、家庭用品用水
系材料などの滑剤、離型剤、光沢付与剤などとして、さ
らには化粧品の粘度調整剤・艷出し剤、果物・野菜類の
艷出し保護剤、家庭用艶出しワックス品など、種々の生
活環境で単独及び配合で使用される、安全でしかも環境
汚染のない優れた材料の提供である。

【００１８】本発明で得られたワックスエマルションは
これら用途だけでなく通常使用されている応用にも使用
することが出来る。例示すると、保護膜用ワックス、離
型剤、艶出しワックス、潤滑剤、熱転写用ワックス、カ
ーワックス、無機材料の凝集防止、感熱接着剤、サイズ
剤、加工紙離型剤、防水剤、セラミックバインダー、塗
料・インク用改質剤、塗料・インク用艷消し剤、増粘
剤、などに単独もしくは他の樹脂系と更に用途目的に必
要とされる添加剤を併用し使用する事が出来る。

【００１９】さらに配合剤として香料、各種粘度調整
剤、浸透剤、レベリング剤、消泡剤、架橋剤、など使用
目的に合わせ選択使用されるがこれらに限定されるもの
ではない。

【００２０】

【発明の実施の形態】攪拌機、温度計、温度コントロー
ラー、を備えた市販の周知の乳化設備と高圧ホモジナイ
ザーを接続しワックスの融点以上の温度でワックスエマ
ルションを得る事ができる。

【００２１】

【実施例】以下実施例により本発明を説明する。但し本
発明は、これらの実施例及び比較例によって何ら制限さ
れるものではない。

【００２２】実施例１ 攪拌機、温度計、温度コントローラー、を備えた内容量
１．５Ｌの乳化設備に融点１０５℃、酸価１６ｍｇＫＯ
Ｈ／ｇ、密度０．９３ｇ／ｍｌの酸化ポリエチレンワッ
クス３００ｇ、イオン交換水６５０ｇと本発明によるデ
カグリセリンモノオレエート界面活性剤を５０ｇ、４８
％水酸化カリウム水溶液１０ｇ、を加え窒素で置換の
後、密封し１５０℃で１時間高速攪拌した後１３０℃に
冷却し高圧ホモジナイザーを４００気圧下で通過させ４
０℃に冷却しワックスエマルションＥ−１を得た。 高圧ホモジナイザー； ガウリン式乳化機（試験機）

【００２３】実施例２ 実施例１と同様の乳化設備に高圧ホモジナイザーを接続
し融点１３５℃、酸価２５ｍｇＫＯＨ／ｇ、密度０．９
３の酸化ポリエチレンワックス３００ｇ、イオン交換水
６５０ｇと本発明によるデカグリセリンモノラウレート
界面活性剤を９０ｇ、４８％水酸化カリウム水溶液１０
ｇ、を加え窒素で置換の後、密封し１６０℃で１時間高
速攪拌した後１３０℃まで冷却し高圧ホモジナイザー４
００ｋｇ圧下で通過させ４０℃に冷却、水系ワックス微
粒子Ｅ−２を得た。

【００２４】実施例３ 実施例１と同様の乳化設備を用いて、ポリエチレンワッ
クスに２０質量％カルナバワックスを加え、実施例１に
よる界面活性剤を同量使用し、ワックスエマルションＥ
−３を得た。

【００２５】実施例４ 実施例１の設備で高圧ホモジナイザーを使用せず、融点
１０５℃、酸価７０ｍｇＫＯＨ／ｇ、密度０．９６のエ
チレンアクリル酸共重合ワックスを本発明による界面活
性剤実施例２を同量使用しワックスエマルションＥ−４
を得た。

【００２６】実施例５ 実施例１において使用した界面活性剤とオレイン酸Ｎａ
塩，ソルビタン脂肪酸エステルを質量比で１／１／１
の混合使用でワックスエマルションＥ−５を得た。

【００２７】比較例１ 実施例１と同様の乳化設備を用い実施例１で使用した酸
化ポリエチレンワックス３００ｇ、イオン交換水６５０
ｇとソルビタン脂肪酸エステル系界面活性剤（東邦化学
工業製ソルボンＴ−２０）を５０ｇ、４８％水酸化カリ
ウム水溶液１０ｇを加え窒素で置換の後、密封し同様な
条件で乳化し、ワックスエマルションＥＸ−１を得た

【００２８】比較例２ 実施例３と同様処方において転相法を試みた。ワック
ス、界面活性剤を溶解し１１０℃に溶融し均一となった
後、９５℃に冷却した。別加熱相でアルカリ水溶液を１
００℃に加温２０分要しワックス相へ導入し１時間攪拌
後冷却しＥＸ−２を得た。

【００２９】実施例、比較例で使用したワックスと界面
活性剤を表１に示す。

【００３０】

【表１】

【００３１】実施例で得られた水系ワックスエマルジョ
ンの性状値を表２に示す

【００３２】

【表２】

【００３３】エマルションの安定性試験を行なった結果
を表３に示す。光沢付与性はバーコートＮｏ．１０でガ
ラス板に塗工し目視で艶を観察した。

【００３４】

【表３】

【００３５】滑性試験、耐水性試験は以下の方法により
行なった。結果を表４に示す。 塗工液：ＨＹＴＥＣ Ｓ−３１２１（東邦化学工業製）
に５質量％の割合で水系ワックス微粒子を添加したも
の。 試験片の作成：ＰＥＴフイルムに塗工液をバーコーター
（Ｎｏ．１０）で塗布し、１０５℃、１分で乾燥させテ
ストに使用した。 滑性測定機：ＨＥＩＤＯＮ トライボギア ＴＹＰＥ１
４ＤＲ 耐水性の評価：水のスポットテスト、１滴、１０分後の
白化の有無。

【００３６】

【表４】

【００３７】家庭用艶出し剤の耐久性試験をブラックヒ
ールマーク試験にて評価した。光沢は目視評価。ポリッ
シュの配合処方を表５、評価結果を表６に示す尚、評価
方法はフロアポリッシュ工業会試験法にて行った。

【００３８】

【表５】

【００３９】

【表６】

【００４０】

【発明の効果】安全性に優れ環境汚染のないワックス及
び界面活性剤を使用ししかも簡便な方法で平均粒子径が
小さく分布が狭いワックスエマルションを効率良く生産
出来、各種食品包装用・化粧品・生活関連用品用途に単
独または配合され滑性、耐水、光沢等の機能付与に使用
されるワックスエマルションとその製造方法を提供する
ことにある。

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 融点５０℃以上１７０℃以下のワックス
   と、乳化剤としてグリセリン脂肪酸エステル系界面活性
   剤を使用することを特徴とするワックスエマルションの
   製造法。
2. 【請求項２】 乳化剤として使用するワックスに対しグ
   リセリン脂肪酸エステル系界面活性剤を１質量％以上５
   ０質量％以下使用することからなる請求項１に記載のワ
   ックスエマルションの製造法。
3. 【請求項３】 得られたエマルションの平均粒子径が５
   ｎｍ以上１０００ｎｍ以下である請求項１，２に記載の
   ワックスエマルションの製造法。
4. 【請求項４】 得られたワックスエマルションを各種食
   品包装用、化粧品、家庭用品用水系材料として滑性、耐
   水、光沢等の機能付与に単独または配合使用することを
   特徴とする請求項１，２，３に記載の製造法により得ら
   れるワックスエマルション。