JP2002069386A - 水系ワックス微粒子の製造方法 - 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、水系ワックス微粒子と
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３質量％以上５０
質量％以下のショ糖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水系ワックス微粒子とその製造方
法を提供することにある。

【０００２】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、塗料用艶消し剤、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。

【０００３】本発明で得られるワックス微粒子はこれら
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、特に本発明では食品包装用材料、化粧品、柑橘類、
家庭用品などの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はワック
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従来より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が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微粒子を
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１１−２６３９１４、特開平１１−２６３９１５、
などあるが主に転相乳化と使用するそれぞれ使用する界
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９００ｎｍ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
水系ワックス微粒子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
用、家庭用品用に安全性に優れ、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
れる水系ワックス微粒子が望まれている。

【０００７】

【問題を解決するための手段】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、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水系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、界面活性剤としてショ糖脂肪酸エ
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
するショ糖脂肪酸エステル系界面活性剤をワックスに対
し３質量％以上５０質量％以下使用することからなる水
系ワックス微粒子とその製造方法である。ショ糖脂肪酸
エステル系界面活性剤は無毒、無味、無臭、体内で消化
されれば脂肪酸とショ糖となるといわれている。一般に
ショ糖のラウリン酸エステル、ミリスチリン酸エステ
ル、パルミチン酸エステル、オレイン酸エステル、ステ
アリ酸エステルなど例示出来るがこれらに限定されるも
のではない。

【０００９】これにより得られるワックス微粒子の平均
粒子径が５ｎｍ以上９００ｎｍ以下であり、得られた水
系ワックス微粒子は各種食品包装用・化粧用、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使用
することの出来る水系ワックス微粒子の製造を可能とし
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。

【００１１】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。これらワックス類の内、工業的に好
ましくは、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として、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ショ糖脂肪酸エステル
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グリセリン脂肪酸エステル、ポリグ
リセリン脂肪酸エステル、ソルビタン脂肪酸エステル、
レシチン、脂肪酸塩類がある。これらは求められる機能
により配合使用される。これらをワックスに対し３質量
％以上５０質量％以下使用するが、好ましくは５質量％
以上５０質量％以下使用する。又ＨＬＢで９以上が望ま
しい。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。

【００１４】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水系ワックス微粒子の製造を可能と
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
より選定し使用される。

【００１５】このようにして得られた水系ワックス微粒
子は、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。

【００１６】本発明で得られた水系ワックス微粒子はこ
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・インク用艶消し剤、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。

【００１７】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。

【００１８】

【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水系ワックス
微粒子を得る事が出来る。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。

【００１９】

【実施例】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と本発明による界
面活性剤（ショ糖オレイン酸エステル）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４０℃に冷
却させ水系ワックス微粒子Ｅ−１を得た。

【００２０】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と本発明による実施例１の界面活性剤を９０
ｇ、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１６０℃で１時間高速攪拌した後１３
０℃まで冷却し高圧ホモジナイザー４００ｋｇ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。 高圧ホモジナイザー； ガウリン式乳化機（試験機）

【００２１】実施例３ 実施例１と同様の乳化設備を用いて、実施例１に使用し
たワックスに２０質量％のカルナバワックスを混合し同
様に本発明による実施例１の界面活性剤とステアリン酸
エステル１／１を３６ｇ使用し、水系ワックス微粒子Ｅ
−３を得た。

【００２２】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３００ｇ使用、本発明
によるショ糖オレイン酸エステルとパルミチン酸エステ
ル７５ｇを２／１質量比で併用し水系ワックス微粒子Ｅ
−４を得た。

【００２３】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
の混合使用で水系ワックス微粒子Ｅ−５を得た。

【００２４】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とオレイン酸ソルビタンエステルを５０ｇ、４８％水
酸化カリウム水液１０ｇを加え窒素で置換の後、密封し
同様な条件で乳化し、水系ワックス微粒子ＥＸ−１を得
た

【００２５】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９５℃に溶融した。別加熱相で
アルカリ水溶液を１００℃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。

【００２６】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。

【００２７】

【表１】

【００２８】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

【００２９】

【表２】

【００３０】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。

【００３１】

【表３】

【００３２】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
（株）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。

【００３３】

【表４】

【００３４】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。

【００３５】

【表５】

【００３６】

【表６】

【００３７】

【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・化粧用・家庭用用途に単独又は
配合され滑性、耐水、光沢等の機能付与に使用される水
系ワックス微粒子とその製造方法を提供することが出来
る。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁷ 識別記号 ＦＩ テーマコート゛(参考） Ｃ０８Ｋ 5/103 Ｃ０８Ｋ 5/103 Ｃ０８Ｌ 91/06 Ｃ０８Ｌ 91/06 Ｆターム(参考） 4C083 AA121 AA122 AC011 AC252 AC442 AD042 AD092 AD221 AD222 FF01 4F070 AA13 AA15 AA63 AB02 AB03 AB23 AC43 AE14 CA03 CB02 CB13 4J002 AE031 AE041 BB031 BB041 BB121 BB251 DE027 EH046 FD310 FD316 GB00 GG00 HA07

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、乳化剤としてショ糖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。
2. 【請求項２】 乳化剤として使用するショ糖脂肪酸エス
   テル系界面活性剤をワックスに対し３質量％以上５０質
   量％以下使用することからなる請求項１に記載の水系ワ
   ックス微粒子の製造方法。
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９００ｎｍ以下である請求項１，２に記載の水
   系ワックス微粒子の製造方法。
4. 【請求項４】 得られた水系ワックス微粒子を各種食品
   包装用・化粧品用・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又は配合使用することを特
   徴とする請求項１，２，３に記載の製造方法により得ら
   れる水系ワックス微粒子。