JP3549955B2 - オルガノポリシロキサンエマルジョンの連続的製造方法 - Google Patents
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Description
【０００１】
【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連続的製造方法に関し、詳しくは、均質性および保存安定性に優れたオルガノポリシロキサンエマルジョンを生産性よく製造する方法に関する。
【０００２】
【従来の技術とその問題点】
オルガノポリシロキサンのエマルジョンは、潤滑剤，離型剤，繊維処理剤，ガラス繊維処理剤，化粧用基剤，艶出剤，塗料添加剤等として、広く産業用に使用されている。
従来、かかるオルガノポリシロキサンエマルジョンの製造方法としては、原料である液状のオルガノポリシロキサン，乳化剤，水を、ヘンシェルミキサー，ニーダーミキサー等の撹拌作用を与える混合機で混合する方法、コロイドミル，ホモミキサー等の剪断作用を与えて混合する方法等が知られている。また、特公昭５９−５１５６５号公報によれば、回転軸に３枚以上の円板を一定の間隔に固定した撹拌羽根を円筒状容器に内設し、この円筒状容器にジオルガノポリシロキサン油，乳化剤および水を連続的に供給しながら撹拌羽根で剪断撹拌を行うようにする方法が提案されている。
【０００３】
しかしながら、従来のこれら方法は、いずれもオルガノポリシロキサンを連続生産により大量生産しようとすると、均質で分散性の高いオルガノポリシロキサンエマルジョンにすることが難しく、生産性に劣るという問題があった。特に、特公昭５９−５１５６５号公報の方法は、均質なエマルジョンにするためには加圧下で剪断撹拌を行う必要があるため駆動エネルギーの増大による運転コストが増加し、かつ装置構造上の補強コストの点で不利にならざるを得なかった。さらに該公報の方法で得られる物質はグリース状シリコーン水性液であり、前記各用途に供するためには、さらに振とう機等を使って回分操作的に該グリース状シリコーン水性液を水に溶解し、希釈する必要があった。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
本発明者は、上記問題点を解決する方法として、先に、加圧下にすることなく低駆動力で均質で分散性の高いオルガノポリシロキサンエマルジョンを連続的に大量生産可能にする方法を提案したが（特願平７ー９２４８号参照）、さらに検討した結果、前記各種用途に適した濃度に水で希釈されたオルガノポリシロキサンエマルジョンを連続的に直接製造できる方法を見出し本発明に至った。
即ち、本発明の目的は、特殊な剪断撹拌機構を使用することにより、加圧下にすることなく低駆動力で、用途に適した濃度に水で希釈された均質性および保存安定性に優れたオルガノポリシロキサンエマルジョンを連続的に大量生産可能にする生産性に優れたオルガノポリ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。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成する本発明によるオルガノポリシロキサンエマルジョンの製造方法は、下記（Ｉ）工程および（ＩＩ）工程からなることを特徴とするオルガノポリシロキサンエマルジョンの連続的製造方法である。
（Ｉ）筒状ケーシングの供給口と吐出口との間のケーシング内に、軸方向視で半径方向に対し斜めに傾斜した羽根を持つタービン型ローターと、該ローター外周に配置したステーターとからなる第１段目の剪断撹拌機構と、軸方向に対し螺旋状に湾曲した羽根を持つタービン型ローターと、該ローター外周に配置したステーターとからなる第２段目の剪断撹拌機構との少なくとも２組を原料供給方向に直列且つ機構相互間に緩和域を介して配置した混合装置の前記供給口に、原料の（ａ）液状または生ゴム状のオルガノポリシロキサンと（ｂ）乳化剤と（ｃ）水を連続供給し、これら原料に前記第１段目の剪断撹拌機構により主として吸入作用と剪断速度１００／秒以上の剪断作用を与え、次いで前記緩和域を経たのち前記第２段目の剪断撹拌機構により主として位相の反転または回転作用と剪断速度１００／秒以上の剪断作用を与えて、前記吐出口からオルガノポリシロキサン含有量が１０〜９９重量％の水中オルガノポリシロキサンエマルジョンとして吐出する工程。
（ＩＩ）続いて、前記（Ｉ）工程で得られた水中オルガノポリシロキサンのエマルジョンと希釈用としての水を、筒状ケーシングの供給口と吐出口との間のケーシング内に、軸方向視で半径方向に対し斜めに傾斜した羽根を持つタービン型ローターと、該ローター外周に配置したステーターとからなる第１段目の剪断撹拌機構と、軸方向に対し螺旋状に湾曲した羽根を持つタービン型ローターと、該ローター外周に配置したステーターとからなる第２段目の剪断撹拌機構との少なくとも２組を原料供給方向に直列且つ機構相互間に緩和域を介して配置した混合装置の筒状ケーシングの供給口に連続的に供給し、これら原料に前記第１段目の剪断撹拌機構により主として吸入作用と剪断速度１００／秒以上の剪断作用を与え、次いで前記緩和域を経たのち前記第２段目の剪断撹拌機構により主として位相の反転または回転作用と剪断速度１００／秒以上の剪断作用を与えて、該筒状ケーシングの吐出口から水で希釈された水中オルガノポリシロキサンのエマルジョンとして吐出する工程。
【０００６】
本発明の連続的製造方法においては、上記（Ｉ）工程で、第１段目の剪断撹拌機構が軸方向視で半径方向に対して斜めに傾斜した羽根を持つタービン型ローターと、該ローター外周に配置したステーターとから構成されているため、原料は吸入作用を受け、かつ剪断速度１００／秒以上の剪断作用を受け、また第２段目の剪断撹拌機構が螺旋状の羽根を持つタービン型ローターとステーターとから構成されているため、混合物はタービン型ローターの螺旋状の羽根とステーターとの間で剪断速度１００／秒以上の強い剪断作用を受けると同時に、回転軸に対し斜行した螺旋状羽根の側面に押圧されて位相を半径方向や周方向に強制変更する強い反転または回転作用を受け、これらの作用が相乗することによりオルガノポリシロキサンのエマルジョン化が進行する。
【０００７】
しかも、上記エマルジョン化作用が、直列に連続する剪断撹拌機構間に緩和域を介して少なくとも２段階にわたり繰り返されるためエマルジョン化が一層進行し、均質で分散性の高いオルガノポリシロキサンのエマルジョンが得られるようになる。
【０００８】
さらに引き続いて、上記（ＩＩ）工程で、（Ｉ）工程で得られた高濃度のオルガノポリシロキサンエマルジョンと希釈用としての水が、それぞれ互いに独立に、筒状ケーシングの供給口と吐出口との間のケーシング内に、軸方向視で半径方向に対し斜めに傾斜した羽根を持つタービン型ローターと、該ローター外周に配置したステーターとからなる第１段目の剪断撹拌機構と、軸方向に対し螺旋状に湾曲した羽根を持つタービン型ローターと、該ローター外周に配置したステーターとからなる第２段目の剪断撹拌機構との少なくとも２組を原料供給方向に直列且つ機構相互間に緩和域を介して配置した混合装置の供給口に連続的に供給することで、該エマルジョンと該希釈用の水は第１段目の剪断撹拌機構において吸入作用と剪断速度１００／秒以上の剪断作用を受け、次いで第２段目の剪断撹拌機構において剪断速度１００／秒以上の剪断作用と反転または回転作用を受けることで、未溶解の高濃度オルガノポリシロキサンエマルジョンが残留することなく、用途に適した濃度に均一に水で希釈されたエマルジョンが連続的に直接得られるようになる。ここで、本発明において「剪断速度」Ｖｓ（１／秒）とは、タービン型ローターの周速度Ｖ（ｃｍ／秒）と、その周速度の周面とステーター内面との隙間Ｃ（ｃｍ）とから、下記式Ｉによって与えられるものをいう。
Ｖｓ（１／秒）＝Ｖ／Ｃ ・・・・Ｉ
尚、本発明の製造方法においては、上記（ＩＩ）工程で使用される混合装置は上記（Ｉ）工程で使用される混合装置と同じ種類の装置であってもよいし、異種の装置であってもよい。
【０００９】
次に、本発明の製造方法を図に示す混合装置を参照して説明する。
図１は、本発明によるオルガノポリシロキサンエマルジョンの連続的製造方法を実施する混合装置を示す概略図である。
図１において、１は軸方向を横置きされた筒状ケーシングで、その一方の端部に原料の供給口２が設けられ、他方の端部に混練後のエマルジョンが吐出する吐出口３が設けられている。筒状ケーシング１には軸心に回転軸４が挿入されている。図において、その回転軸４は筒状ケーシング１の左端側から挿入され、右端の供給口２近くまで延長しており、かつケーシング外側のモーター（図示せず）によって駆動されるようになっている。
この回転軸４には、供給口２側の端部と中間部とにそれぞれローター５，７が固定され、さらにこれらローター５，７の外周側を囲むように、それぞれ筒状ケーシング１の内周壁に固定されたステーター６，８が小さな隙間を介して設けられている。このようにして、ローター５とステーター６とは第１段目の剪断撹拌機構９を構成し、またローター７とステーター８とは第２段目の剪断撹拌機構１０を構成し、かつ第１段目の剪断撹拌機構９と第２段目の剪断撹拌機構１０との間に比較的容積の大きな緩和空間１１を設けている。
【００１０】
第１段目の剪断撹拌機構９を構成するローター５はタービン型ローターとして構成され、複数の羽根５ａが供給口２側に向けて放射状かつコーン状に延びている（図２及び図５参照）。これら複数の羽根５ａは、それぞれ平面視では軸方向に実質的に平行であるが、側面視では軸方向に対して傾斜し、かつ軸方向視では半径方向に対して斜めに傾斜するように取り付けられている。
【００１１】
一方、剪断撹拌機構９を構成するステーター６は、ほぼコーン状の内周面を形成し、かつその内周面に軸方向に延びる凹溝６ｂを有している。このコーン状のステーター６の内側に上記ローター５がその羽根５ａの外周端との間に小さな隙間を介するように挿入され、その最小隙間が２ｍｍ以下、さらに好ましくは１ｍｍ以下になるようにしている（図２参照）。
また、第２段目の剪断撹拌機構１０を構成するローター７は、上記同様にタービン型ローターとして構成されているが、複数の羽根７ａが軸方向に対し螺旋状に形成されている点で剪断撹拌機構９とは異なっている。しかも、羽根７ａの半径方向高さは、剪断撹拌機構９のローター５の羽根５ａよりも短く形成されている（図３参照）。
【００１２】
剪断撹拌機構１０のステーター８はほぼコーン状に形成され、内周面に軸方向に延びる複数の直線溝８ｂを設けている。このステーター８に上記ローター７が螺旋状の羽根７ａの外周面との間に小さな隙間を介するように挿入されている。この隙間の形状は、図１に示すように上流側から下流側に向けて楔状に次第に狭くなるように形成され、最小隙間が２ｍｍ以下、さらに好ましくは１ｍｍ以下になるようにしてある。
【００１３】
第２段目の剪断撹拌機構１０のローター７の下流側端面（軸方向に垂直な面）には、多数の鋸刃状の突起１２が後方に突出するように設けられ、ステーター部１３側に設けた多数の鋸刃状の突起１３ａと半径方向に小隙間を介して交互に配列されている。しかも、これら突起１２と１３ａの配列は螺旋状に湾曲して半径方向に放射状になっている（図１および図４参照）。
【００１４】
本発明によるオルガノポリシロキサンエマルジョンの製造方法では、上記した（Ｉ）工程で、少なくとも第１段目の剪断撹拌機構９と第２段目の剪断撹拌機構１０とを直列に配列した混合装置の原料供給口２に、（ａ）液状または生ゴム状のオルガノポリシロキサン、（ｂ）乳化剤、（ｃ）水からなる３種類の原料を、それぞれ互いに独立に供給するか、あるいはこれらを予め予備混合した混合物として供給する。
先ず第１段目の剪断撹拌機構９は、ローター５の羽根５ａが軸方向視で半径方向に斜めに傾斜した放射状になっていることにより、主として原料の吸入作用を行うと共に、併せて羽根５ａの外周面とステーター６の内壁との間で３種類の原料に剪断作用（カッティング作用）を与えることにより液状または生ゴム状のオルガノポリシロキサンを微粒化、乳化させて初期エマルジョン化を行う。ここでの剪断作用は、剪断速度１００／秒以上の剪断を与えるようにする。
第１段目の剪断撹拌機構９で初期エマルジョン化された混合物は、途中の流路１４で絞られたのち緩和空間１１に供給され、この緩和空間１１で圧縮状態からいったん開放されたのち、第２段目の剪断撹拌機構１０に吸入される。
第２段目の剪断撹拌機構１０では、ローター７の螺旋状羽根７ａとステーター８との本体機構部分により粗砕作用が行われ、さらに下流端面に設けた鋸刃状突起１２とステーター部１３の鋸刃状突起１３ａとの噛み合わせに基づく剪断作用により磨砕作用が行われる。
ローター７の羽根７ａとステーター８の内壁面とに囲まれた空間に導入された混合物は、軸方向に斜めに湾曲した羽根７ａの作用により位相の反転または回転作用を受け、位相を半径方向及び周方向に変化させる。混合物は反転または回転作用を受けながら、同時に羽根７ａの外周面と複数の直線溝８ｂを設けたステーター８の内周面との間で剪断作用（カッティング作用）が与えられるため、さらに微細かつ均一にエマルジョン化される。ここでの剪断作用は、上記同様に剪断速度１００／秒以上の剪断を与えるようにする。
【００１５】
このようにエマルジョン化された混合物は、下流側の鋸刃状突起１２と１３ａとの磨砕部において、さらに微細にエマルジョン化され、分散性の高い均質なオルガノポリシロキサンエマルジョンとなり、筒状ケーシング１の吐出口３からオルガノポリシロキサン含有量１０〜９９重量％、好ましくは２０〜９９重量％の水中オルガノポリシロキサンエマルジョンとして吐出される。ここで吐出されたオルガノポリシロキサンエマルジョンは、通常、（ａ）液状または生ゴム状のオルガノポリシロキサン１０〜９９重量％、（ｂ）乳化剤０．１〜８９重量％、（ｃ）水１．０〜８９重量％からなる。
【００１６】
さらに引き続いて、（ＩＩ）工程では、（Ｉ）工程で得られた高濃度のオルガノポリシロキサンエマルジョンと希釈用としての水をそれぞれ互いに独立に、前記の剪断撹拌機構９および１０を直列に配列した別の混合装置の原料供給口２に連続的に供給する。
先ず、第１段目の剪断撹拌機構９において、主として原料の吸入作用と共に、原料に剪断作用（カッティング作用）を与えることによる初期混合及び溶解を行う。ここでの剪断作用は、剪断速度１００／秒以上の剪断を与えるようにする。第１段目の剪断撹拌機構９で初期混合及び溶解された混合物は、途中の流路１４で絞られたのち緩和空間１１に供給され、この緩和空間１１で圧縮状態からいったん開放されたのち、第２段目の剪断撹拌機構１０に吸入される。
第２段目の剪断撹拌機構１０では、粗砕作用並びに磨砕作用が行われる。
ローター７の羽根７ａとステーター８の内壁面とに囲まれた空間に導入された混合物は、軸方向に斜めに湾曲した羽根７ａの作用により位相の反転または回転作用を受け、位相を半径方向及び周方向に変化させる。混合物は反転または回転作用を受けながら、同時に羽根７ａの外周面と複数の直線溝８ｂを設けたステーター８の内周面との間で剪断作用（カッティング作用）が与えられるため、さらに微細かつ均一に溶解される。ここでの剪断作用は、上記同様に剪断速度１００／秒以上の剪断を与えるようにする。
このように溶解されたオルガノポリシロキサンエマルジョンと水の混合物は、下流側の鋸刃状突起１２と１３ａとの磨砕部においてさらに微細に溶解され均一化され、各用途に適した濃度に水で希釈された分散性の高い均質なオルガノポリシロキサンエマルジョンとなり、筒状ケーシング１の吐出口３から吐出される。
【００１７】
本発明の製造方法では上記したオルガノポリシロキサンエマルジョンの連続的製造を行うに当たって、原料の液状または生ゴム状のオルガノポリシロキサン，乳化剤及び水は、そのまま別々に（Ｉ）工程の原料供給口に送り込んでもよいが、予めこれらの原料を予備混合してから供給するようにしてもよい。また、（ＩＩ）工程で使用される希釈用としての水は、（Ｉ）工程で得られた比較的高濃度のオルガノポリシロキサンエマルジョンとは互いに独立に供給するとよい。
【００１８】
また、本発明のオルガノポリシロキサンエマルジョンを連続的製造するに当たり、空気，窒素ガス等の不活性ガスを吹き込みながら剪断撹拌操作を行うようにすると、さらに均質性および安定性に優れたオルガノポリシロキサンエマルジョンとすることができ、さらに上記混合装置内の圧力の低減並びにそれに伴う撹拌駆動力の低減を可能にする。かかるガスの吹き込みは、通常原料の供給口において行うようにするとよい。
【００１９】
本発明において、軸方向視で羽根が半径方向に対して斜めに傾斜したタービン型ローターとステーターとから構成された第１段目の剪断撹拌機構と羽根が軸方向に対し螺旋状に湾曲したタービン型ローターとステーターとから構成された第２段目の剪断撹拌機構との少なくとも２組を直列に設けることが重要である。また、さらに微細なエマルジョン化並びに溶解・均一化が必要な場合には、この２組直列の組合せを、それぞれの目的に対して複数回直列に繰り返すように連結してもよい。
このような少なくとも２段の組み合わせによって高度に微細化されたエマルジョン化並びに溶解・均一化を可能にし、また主として原料の吸入と剪断作用を行う第１段目の剪断撹拌機構を前段にし、主として反転または回転作用と剪断作用とを同時に行う第２段目の剪断撹拌機構を後段に配置したことにより、混合物を低圧力下、かつ低駆動力でエマルジョン化並びに溶解・均一化することが可能になる。さらに、第１段目と第２段目との剪断撹拌機構の間に、十分な空間からなる緩和域を設けることにより上記作用効果を一層向上させることができる。
各剪断撹拌機構では、タービン型ローターとステーターとの間で混合物に１００／秒以上、好ましくは１０，０００〜３００，０００／秒の剪断速度を与えるようにする。混合物に与える剪断速度が１００／秒未満であっては、本発明が目的とする用途に適した濃度に水で希釈された均質で分散性の高いエマルジョンを得ることができなくなる。
また、少なくとも２段目以降の剪断撹拌機構は、前半の剪断作用を粗砕部として粗くエマルジョン化並びに溶解・均一化し、さらに後半の剪断作用を磨砕部として緻密に磨り潰すようにして溶解・均一化させるとよい。
また、本発明の連続的製造方法においては、混合物に上記のような高い剪断速度を作用させることに加えて、タービン型ローターの螺旋翼によって強い反転作用を加えるようにする。この反転作用によって、混合物は半径方向や周方向に位相を絶えず変化させ、これが上記剪断作用と相乗することによって混合物を一層効率よく均質なエマルジョンにすることが可能になる。
【００２０】
本発明に使用される（ａ）成分のオルガノポリシロキサンは、常温にて液状または生ゴム状を呈するオルガノポリシロキサンであればよく、その種類等については特に限定されない。かかるオルガノポリシロキサンの代表例としては、次の平均単位式で示される化合物がある。
式：ＲａＳｉＯ（４−ａ）／２（式中、Ｒはメチル基，エチル基，プロピル基等のアルキル基、フェニル基，トリル基等のアリール基、これらの基の炭素原子結合水素原子の一部または全部がクロロメチル基，３，３，３−トリフルオロプロピル基のような置換または非置換の１価炭化水素基であり、ａは１．９〜２．１の数である）。
かかるオルガノポリ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ジメチルポリシロキサン，両末端シラノール基封鎖ジメチルポリシロキサン，両末端トリメチルシロキシ基封鎖ジメチルシロキサン・フェニルメチ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・フェニルメチ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・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等が挙げられる。
また、その分子構造は線状，一部分枝した線状，網目状等が挙げられる。これらの中でも線状のオルガノポリシロキサンが好ましく使用される。
かかるオルガノポリシロキサンの粘度は液状のオルガノポリシロキサンの場合には、粘度が２５℃において１万センチストークス以上であることが好ましい。また、生ゴム状のオルガノポリシロキサンのように非常に粘度の高いものを使用する場合はこれらを溶剤に溶解して使用してもよい。
尚、本発明に使用されるオルガノポリシロキサンに、必要に応じてシリカ微粉末等の添加剤を含有させることは本発明の目的を損なわない限りさしつかえない。
【００２１】
本発明に使用される（ｂ）成分の乳化剤としては、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及びその塩，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，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。
本成分の配合量は、（ａ）成分の液状または生ゴム状のオルガノポリシロキサンを（ｃ）成分の水中に乳化するのに十分な量であり、（Ｉ）工程で得られるオルガノポリシロキサンエマルジョン中に占める（ｂ）成分の乳化剤の量が０．１〜８９重量％となる量が好ましい。また、（ａ）成分の液状または生ゴム状のオルガノポリシロキサン１００重量部に対して、１．０〜１００重量部の範囲内にあることが好ましい。
【００２２】
本発明に使用される水としては、水道水，イオン交換水等が使用される。（Ｉ）工程で使用される水の量は（Ｉ）工程得られるエマルジョン中の水の量が１．０〜８９重量％となる量であり、好ましくは１．０〜７９重量％となる量である。また、（Ｉ）工程で使用される水の量は（ａ）成分のオルガノポリシロキサン１００重量部に対して好ましくは１〜４００重量部の範囲内である。また、（ＩＩ）工程で希釈用として使用される水の量は、（ａ）成分のオルガノポリシロキサン１００重量部に対して１〜２，０００重量部の範囲内にあることが好ましい。
【００２３】
本発明の連続的製造方法によって得られたオルガノポリシロキサンエマルジョンは、通常、水の中に液状または生ゴム状のオルガノポリシロキサンが乳化分散したエマルジョンとして得られる。また、本発明の連続的製造方法によって得られたオルガノポリシロキサンエマルジョンは、通常、平均粒子径が０．１〜５０μｍの範囲内にある。
【００２４】
以上のようにして得られた本発明のオルガノポリシロキサンエマルジョンは、そのまま繊維処理剤，潤滑剤，離型剤，ガラス繊維処理剤，化粧品用油剤，艶出剤，消泡剤，塗料添加剤等の用途に使用される。
【００２５】
【実施例１】
図１に示す混合装置を２基直列に連結した装置を使用し、その１台目の混合装置の原料供給口２に、両末端トリメチルシロキシ基封鎖ジメチルポリシロキサン（２５℃における粘度６万センチストークス）１００重量部とポリオキシエチレンラウリルエーテル９．０重量部とセチルトリメチルアンモニウムクロライド３．４重量部とイオン交換水３．６重量部とを連続的に供給し、均一に剪断撹拌操作を行って混合した後、該混合装置の吐出口３から半透明なペースト状エマルジョン（ジメチルポリシロキサン含有量８６．２重量％）として吐出した。さらに引き続いて該ペースト状エマルジョン１００重量部と希釈用としての水７１重量部とを、２台目の混合装置の原料供給口２に連続的に供給して均一に剪断撹拌操作を行い、ジメチルポリシロキサンのエマルジョン（ジメチルポリシロキサン含有量５０．４重量％）を製造した。
ここで、上記１台目の混合装置の回転軸４の回転数は４，２００ｒｐｍとし、第１段目及び第２段目の剪断撹拌機構９及び１０の最小隙間をそれぞれ０．２ｍｍに設定し、第１段目及び第２段目の剪断撹拌機構９及び１０の剪断速度をそれぞれ９３，０００／秒及び７０，０００／秒に設定した。また、上記１台目の混合装置の原料供給口２及び吐出口３における圧力はそれぞれ０．４ｋｇ／ｃｍ２Ｇ及び０．０ｋｇ／ｃｍ２Ｇであった。
また、上記２台目の混合装置の回転軸４の回転数は３，０００ｒｐｍとし、第１段目及び第２段目の剪断撹拌機構９及び１０の最小隙間をそれぞれ０．２ｍｍに設定し、第１段目及び第２段目の剪断撹拌機構９及び１０の剪断速度をそれぞれ６６，０００／秒及び５０，０００／秒に設定した。また、上記２台目の混合装置の原料供給口２及び吐出口３における圧力はそれぞれ０．０ｋｇ／ｃｍ２Ｇ及び０．０ｋｇ／ｃｍ２Ｇであった。
上記剪断撹拌操作により得られたジメチルポリシロキサンのエマルジョンは、水の中にジメチルポリシロキサンが均一に分散し乳化した乳白色のエマルジョンであり、その平均粒子径は０．４μｍであった。またこのエマルジョンの粘度は２５℃において２００センチポイズであった。このエマルジョンは常温にて６カ月間放置してもジメチルポリシロキサンと水とは分離を起こすことのなく非常に安定なものであった。
【００２６】
【実施例２】
図１に示す混合装置を２基直列に連結した装置を使用し、その１台目の混合装置の原料供給口２に、生ゴム状の両末端トリメチルシロキシ基封鎖ジメチルポリシロキサン（２５℃における粘度１０５０万センチストークス）４２重量部をイソパラフィン（４０℃における粘度２．４センチストークス、比重０．７９）５８重量部に均一溶解した混合物（この混合物の２５℃における粘度は１０万センチストークスであった）１００重量部とポリオキシエチレンラウリルエーテル１０重量部とイオン交換水５．０重量部とを連続的に供給し、均一に剪断撹拌操作を行って混合した後、該混合装置の吐出口３から半透明なペースト状エマルジョン（ジメチルポリシロキサン含有量３６．５重量％）として吐出した。さらに引き続いて該ペースト状エマルジョンと希釈用としての水８２．４重量部（１台目の混合装置から吐出された該ペースト状エマルジョン１００重量部に対して７１重量部に相当）とを、２台目の混合装置の原料供給口２に連続的に供給して均一に剪断撹拌操作を行い、ジメチルポリシロキサン生ゴムエマルジョン（ジメチルポリシロキサン含有量２１．３重量％）を製造した。
ここで、上記１台目の混合装置の回転軸４の回転数は４，２００ｒｐｍとし、第１段目及び第２段目の剪断撹拌機構９及び１０の最小隙間をそれぞれ０．２ｍｍに設定し、第１段目及び第２段目の剪断撹拌機構９及び１０の剪断速度をそれぞれ９３，０００／秒及び７０，０００／秒に設定した。また、上記１台目の混合装置の原料供給口２及び吐出口３における圧力はそれぞれ０．４ｋｇ／ｃｍ２Ｇ及び０．０ｋｇ／ｃｍ２Ｇであった。
また、上記２台目の混合装置の回転軸４の回転数は３，０００ｒｐｍとし、第１段目及び第２段目の剪断撹拌機構９及び１０の最小隙間をそれぞれ０．２ｍｍに設定し、第１段目及び第２段目の剪断撹拌機構９及び１０の剪断速度をそれぞれ６６，０００／秒及び５０，０００／秒に設定した。また、上記２台目の混合装置の原料供給口２及び吐出口３における圧力はそれぞれ０．０ｋｇ／ｃｍ２Ｇ及び０．０ｋｇ／ｃｍ２Ｇであった。
上記剪断撹拌操作により得られたジメチルポリシロキサンのエマルジョンは、水の中に生ゴム状のジメチルポリシロキサンが均一に分散し乳化した乳白色のエマルジョンであり、その平均粒子径は０．４μｍであった。このジメチルポリシロキサンエマルジョンは常温にて６カ月間放置してもジメチルポリシロキサンと水とは分離を起こすことのなく非常に安定なものであった。
【００２７】
【発明の効果】
本発明による連続的製造方法によれば、均質で分散性が高く、保存安定性に優れたオルガノポリシロキサンエマルジョンを連続的に大量生産することができるという特徴を有する。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明によるオルガノポリシロキサンエマルジョンの連続的製造方法を実施する混合装置の概略図である。
【図２】図１のＡ−Ａ矢視断面図である。
【図３】図１のＢ−Ｂ矢視断面図である。
【図４】図１のＣ−Ｃ矢視断面図である。
【図５】図１の装置の第１段目剪断撹拌機構に設けたローターの斜視図である。
【符号の説明】
１ 筒状ケーシング
２ 供給口
３ 吐出口
４ 回転軸
５，７ ローター（タービン型ローター）
５ａ，７ａ 羽根
６，８ ステーター
８ｂ 直線溝
９，１０ 剪断撹拌機構
１１ 緩和空間（緩和域）
１２ 鋸刃状突起
１３ ステーター部
１３ａ 鋸刃状突起
１４ 流路
【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連続的製造方法に関し、詳しくは、均質性および保存安定性に優れたオルガノポリシロキサンエマルジョンを生産性よく製造する方法に関する。
【０００２】
【従来の技術とその問題点】
オルガノポリシロキサンのエマルジョンは、潤滑剤，離型剤，繊維処理剤，ガラス繊維処理剤，化粧用基剤，艶出剤，塗料添加剤等として、広く産業用に使用されている。
従来、かかるオルガノポリシロキサンエマルジョンの製造方法としては、原料である液状のオルガノポリシロキサン，乳化剤，水を、ヘンシェルミキサー，ニーダーミキサー等の撹拌作用を与える混合機で混合する方法、コロイドミル，ホモミキサー等の剪断作用を与えて混合する方法等が知られている。また、特公昭５９−５１５６５号公報によれば、回転軸に３枚以上の円板を一定の間隔に固定した撹拌羽根を円筒状容器に内設し、この円筒状容器にジオルガノポリシロキサン油，乳化剤および水を連続的に供給しながら撹拌羽根で剪断撹拌を行うようにする方法が提案されている。
【０００３】
しかしながら、従来のこれら方法は、いずれもオルガノポリシロキサンを連続生産により大量生産しようとすると、均質で分散性の高いオルガノポリシロキサンエマルジョンにすることが難しく、生産性に劣るという問題があった。特に、特公昭５９−５１５６５号公報の方法は、均質なエマルジョンにするためには加圧下で剪断撹拌を行う必要があるため駆動エネルギーの増大による運転コストが増加し、かつ装置構造上の補強コストの点で不利にならざるを得なかった。さらに該公報の方法で得られる物質はグリース状シリコーン水性液であり、前記各用途に供するためには、さらに振とう機等を使って回分操作的に該グリース状シリコーン水性液を水に溶解し、希釈する必要があった。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
本発明者は、上記問題点を解決する方法として、先に、加圧下にすることなく低駆動力で均質で分散性の高いオルガノポリシロキサンエマルジョンを連続的に大量生産可能にする方法を提案したが（特願平７ー９２４８号参照）、さらに検討した結果、前記各種用途に適した濃度に水で希釈されたオルガノポリシロキサンエマルジョンを連続的に直接製造できる方法を見出し本発明に至った。
即ち、本発明の目的は、特殊な剪断撹拌機構を使用することにより、加圧下にすることなく低駆動力で、用途に適した濃度に水で希釈された均質性および保存安定性に優れたオルガノポリシロキサンエマルジョンを連続的に大量生産可能にする生産性に優れたオルガノポリ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。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成する本発明によるオルガノポリシロキサンエマルジョンの製造方法は、下記（Ｉ）工程および（ＩＩ）工程からなることを特徴とするオルガノポリシロキサンエマルジョンの連続的製造方法である。
（Ｉ）筒状ケーシングの供給口と吐出口との間のケーシング内に、軸方向視で半径方向に対し斜めに傾斜した羽根を持つタービン型ローターと、該ローター外周に配置したステーターとからなる第１段目の剪断撹拌機構と、軸方向に対し螺旋状に湾曲した羽根を持つタービン型ローターと、該ローター外周に配置したステーターとからなる第２段目の剪断撹拌機構との少なくとも２組を原料供給方向に直列且つ機構相互間に緩和域を介して配置した混合装置の前記供給口に、原料の（ａ）液状または生ゴム状のオルガノポリシロキサンと（ｂ）乳化剤と（ｃ）水を連続供給し、これら原料に前記第１段目の剪断撹拌機構により主として吸入作用と剪断速度１００／秒以上の剪断作用を与え、次いで前記緩和域を経たのち前記第２段目の剪断撹拌機構により主として位相の反転または回転作用と剪断速度１００／秒以上の剪断作用を与えて、前記吐出口からオルガノポリシロキサン含有量が１０〜９９重量％の水中オルガノポリシロキサンエマルジョンとして吐出する工程。
（ＩＩ）続いて、前記（Ｉ）工程で得られた水中オルガノポリシロキサンのエマルジョンと希釈用としての水を、筒状ケーシングの供給口と吐出口との間のケーシング内に、軸方向視で半径方向に対し斜めに傾斜した羽根を持つタービン型ローターと、該ローター外周に配置したステーターとからなる第１段目の剪断撹拌機構と、軸方向に対し螺旋状に湾曲した羽根を持つタービン型ローターと、該ローター外周に配置したステーターとからなる第２段目の剪断撹拌機構との少なくとも２組を原料供給方向に直列且つ機構相互間に緩和域を介して配置した混合装置の筒状ケーシングの供給口に連続的に供給し、これら原料に前記第１段目の剪断撹拌機構により主として吸入作用と剪断速度１００／秒以上の剪断作用を与え、次いで前記緩和域を経たのち前記第２段目の剪断撹拌機構により主として位相の反転または回転作用と剪断速度１００／秒以上の剪断作用を与えて、該筒状ケーシングの吐出口から水で希釈された水中オルガノポリシロキサンのエマルジョンとして吐出する工程。
【０００６】
本発明の連続的製造方法においては、上記（Ｉ）工程で、第１段目の剪断撹拌機構が軸方向視で半径方向に対して斜めに傾斜した羽根を持つタービン型ローターと、該ローター外周に配置したステーターとから構成されているため、原料は吸入作用を受け、かつ剪断速度１００／秒以上の剪断作用を受け、また第２段目の剪断撹拌機構が螺旋状の羽根を持つタービン型ローターとステーターとから構成されているため、混合物はタービン型ローターの螺旋状の羽根とステーターとの間で剪断速度１００／秒以上の強い剪断作用を受けると同時に、回転軸に対し斜行した螺旋状羽根の側面に押圧されて位相を半径方向や周方向に強制変更する強い反転または回転作用を受け、これらの作用が相乗することによりオルガノポリシロキサンのエマルジョン化が進行する。
【０００７】
しかも、上記エマルジョン化作用が、直列に連続する剪断撹拌機構間に緩和域を介して少なくとも２段階にわたり繰り返されるためエマルジョン化が一層進行し、均質で分散性の高いオルガノポリシロキサンのエマルジョンが得られるようになる。
【０００８】
さらに引き続いて、上記（ＩＩ）工程で、（Ｉ）工程で得られた高濃度のオルガノポリシロキサンエマルジョンと希釈用としての水が、それぞれ互いに独立に、筒状ケーシングの供給口と吐出口との間のケーシング内に、軸方向視で半径方向に対し斜めに傾斜した羽根を持つタービン型ローターと、該ローター外周に配置したステーターとからなる第１段目の剪断撹拌機構と、軸方向に対し螺旋状に湾曲した羽根を持つタービン型ローターと、該ローター外周に配置したステーターとからなる第２段目の剪断撹拌機構との少なくとも２組を原料供給方向に直列且つ機構相互間に緩和域を介して配置した混合装置の供給口に連続的に供給することで、該エマルジョンと該希釈用の水は第１段目の剪断撹拌機構において吸入作用と剪断速度１００／秒以上の剪断作用を受け、次いで第２段目の剪断撹拌機構において剪断速度１００／秒以上の剪断作用と反転または回転作用を受けることで、未溶解の高濃度オルガノポリシロキサンエマルジョンが残留することなく、用途に適した濃度に均一に水で希釈されたエマルジョンが連続的に直接得られるようになる。ここで、本発明において「剪断速度」Ｖｓ（１／秒）とは、タービン型ローターの周速度Ｖ（ｃｍ／秒）と、その周速度の周面とステーター内面との隙間Ｃ（ｃｍ）とから、下記式Ｉによって与えられるものをいう。
Ｖｓ（１／秒）＝Ｖ／Ｃ ・・・・Ｉ
尚、本発明の製造方法においては、上記（ＩＩ）工程で使用される混合装置は上記（Ｉ）工程で使用される混合装置と同じ種類の装置であってもよいし、異種の装置であってもよい。
【０００９】
次に、本発明の製造方法を図に示す混合装置を参照して説明する。
図１は、本発明によるオルガノポリシロキサンエマルジョンの連続的製造方法を実施する混合装置を示す概略図である。
図１において、１は軸方向を横置きされた筒状ケーシングで、その一方の端部に原料の供給口２が設けられ、他方の端部に混練後のエマルジョンが吐出する吐出口３が設けられている。筒状ケーシング１には軸心に回転軸４が挿入されている。図において、その回転軸４は筒状ケーシング１の左端側から挿入され、右端の供給口２近くまで延長しており、かつケーシング外側のモーター（図示せず）によって駆動されるようになっている。
この回転軸４には、供給口２側の端部と中間部とにそれぞれローター５，７が固定され、さらにこれらローター５，７の外周側を囲むように、それぞれ筒状ケーシング１の内周壁に固定されたステーター６，８が小さな隙間を介して設けられている。このようにして、ローター５とステーター６とは第１段目の剪断撹拌機構９を構成し、またローター７とステーター８とは第２段目の剪断撹拌機構１０を構成し、かつ第１段目の剪断撹拌機構９と第２段目の剪断撹拌機構１０との間に比較的容積の大きな緩和空間１１を設けている。
【００１０】
第１段目の剪断撹拌機構９を構成するローター５はタービン型ローターとして構成され、複数の羽根５ａが供給口２側に向けて放射状かつコーン状に延びている（図２及び図５参照）。これら複数の羽根５ａは、それぞれ平面視では軸方向に実質的に平行であるが、側面視では軸方向に対して傾斜し、かつ軸方向視では半径方向に対して斜めに傾斜するように取り付けられている。
【００１１】
一方、剪断撹拌機構９を構成するステーター６は、ほぼコーン状の内周面を形成し、かつその内周面に軸方向に延びる凹溝６ｂを有している。このコーン状のステーター６の内側に上記ローター５がその羽根５ａの外周端との間に小さな隙間を介するように挿入され、その最小隙間が２ｍｍ以下、さらに好ましくは１ｍｍ以下になるようにしている（図２参照）。
また、第２段目の剪断撹拌機構１０を構成するローター７は、上記同様にタービン型ローターとして構成されているが、複数の羽根７ａが軸方向に対し螺旋状に形成されている点で剪断撹拌機構９とは異なっている。しかも、羽根７ａの半径方向高さは、剪断撹拌機構９のローター５の羽根５ａよりも短く形成されている（図３参照）。
【００１２】
剪断撹拌機構１０のステーター８はほぼコーン状に形成され、内周面に軸方向に延びる複数の直線溝８ｂを設けている。このステーター８に上記ローター７が螺旋状の羽根７ａの外周面との間に小さな隙間を介するように挿入されている。この隙間の形状は、図１に示すように上流側から下流側に向けて楔状に次第に狭くなるように形成され、最小隙間が２ｍｍ以下、さらに好ましくは１ｍｍ以下になるようにしてある。
【００１３】
第２段目の剪断撹拌機構１０のローター７の下流側端面（軸方向に垂直な面）には、多数の鋸刃状の突起１２が後方に突出するように設けられ、ステーター部１３側に設けた多数の鋸刃状の突起１３ａと半径方向に小隙間を介して交互に配列されている。しかも、これら突起１２と１３ａの配列は螺旋状に湾曲して半径方向に放射状になっている（図１および図４参照）。
【００１４】
本発明によるオルガノポリシロキサンエマルジョンの製造方法では、上記した（Ｉ）工程で、少なくとも第１段目の剪断撹拌機構９と第２段目の剪断撹拌機構１０とを直列に配列した混合装置の原料供給口２に、（ａ）液状または生ゴム状のオルガノポリシロキサン、（ｂ）乳化剤、（ｃ）水からなる３種類の原料を、それぞれ互いに独立に供給するか、あるいはこれらを予め予備混合した混合物として供給する。
先ず第１段目の剪断撹拌機構９は、ローター５の羽根５ａが軸方向視で半径方向に斜めに傾斜した放射状になっていることにより、主として原料の吸入作用を行うと共に、併せて羽根５ａの外周面とステーター６の内壁との間で３種類の原料に剪断作用（カッティング作用）を与えることにより液状または生ゴム状のオルガノポリシロキサンを微粒化、乳化させて初期エマルジョン化を行う。ここでの剪断作用は、剪断速度１００／秒以上の剪断を与えるようにする。
第１段目の剪断撹拌機構９で初期エマルジョン化された混合物は、途中の流路１４で絞られたのち緩和空間１１に供給され、この緩和空間１１で圧縮状態からいったん開放されたのち、第２段目の剪断撹拌機構１０に吸入される。
第２段目の剪断撹拌機構１０では、ローター７の螺旋状羽根７ａとステーター８との本体機構部分により粗砕作用が行われ、さらに下流端面に設けた鋸刃状突起１２とステーター部１３の鋸刃状突起１３ａとの噛み合わせに基づく剪断作用により磨砕作用が行われる。
ローター７の羽根７ａとステーター８の内壁面とに囲まれた空間に導入された混合物は、軸方向に斜めに湾曲した羽根７ａの作用により位相の反転または回転作用を受け、位相を半径方向及び周方向に変化させる。混合物は反転または回転作用を受けながら、同時に羽根７ａの外周面と複数の直線溝８ｂを設けたステーター８の内周面との間で剪断作用（カッティング作用）が与えられるため、さらに微細かつ均一にエマルジョン化される。ここでの剪断作用は、上記同様に剪断速度１００／秒以上の剪断を与えるようにする。
【００１５】
このようにエマルジョン化された混合物は、下流側の鋸刃状突起１２と１３ａとの磨砕部において、さらに微細にエマルジョン化され、分散性の高い均質なオルガノポリシロキサンエマルジョンとなり、筒状ケーシング１の吐出口３からオルガノポリシロキサン含有量１０〜９９重量％、好ましくは２０〜９９重量％の水中オルガノポリシロキサンエマルジョンとして吐出される。ここで吐出されたオルガノポリシロキサンエマルジョンは、通常、（ａ）液状または生ゴム状のオルガノポリシロキサン１０〜９９重量％、（ｂ）乳化剤０．１〜８９重量％、（ｃ）水１．０〜８９重量％からなる。
【００１６】
さらに引き続いて、（ＩＩ）工程では、（Ｉ）工程で得られた高濃度のオルガノポリシロキサンエマルジョンと希釈用としての水をそれぞれ互いに独立に、前記の剪断撹拌機構９および１０を直列に配列した別の混合装置の原料供給口２に連続的に供給する。
先ず、第１段目の剪断撹拌機構９において、主として原料の吸入作用と共に、原料に剪断作用（カッティング作用）を与えることによる初期混合及び溶解を行う。ここでの剪断作用は、剪断速度１００／秒以上の剪断を与えるようにする。第１段目の剪断撹拌機構９で初期混合及び溶解された混合物は、途中の流路１４で絞られたのち緩和空間１１に供給され、この緩和空間１１で圧縮状態からいったん開放されたのち、第２段目の剪断撹拌機構１０に吸入される。
第２段目の剪断撹拌機構１０では、粗砕作用並びに磨砕作用が行われる。
ローター７の羽根７ａとステーター８の内壁面とに囲まれた空間に導入された混合物は、軸方向に斜めに湾曲した羽根７ａの作用により位相の反転または回転作用を受け、位相を半径方向及び周方向に変化させる。混合物は反転または回転作用を受けながら、同時に羽根７ａの外周面と複数の直線溝８ｂを設けたステーター８の内周面との間で剪断作用（カッティング作用）が与えられるため、さらに微細かつ均一に溶解される。ここでの剪断作用は、上記同様に剪断速度１００／秒以上の剪断を与えるようにする。
このように溶解されたオルガノポリシロキサンエマルジョンと水の混合物は、下流側の鋸刃状突起１２と１３ａとの磨砕部においてさらに微細に溶解され均一化され、各用途に適した濃度に水で希釈された分散性の高い均質なオルガノポリシロキサンエマルジョンとなり、筒状ケーシング１の吐出口３から吐出される。
【００１７】
本発明の製造方法では上記したオルガノポリシロキサンエマルジョンの連続的製造を行うに当たって、原料の液状または生ゴム状のオルガノポリシロキサン，乳化剤及び水は、そのまま別々に（Ｉ）工程の原料供給口に送り込んでもよいが、予めこれらの原料を予備混合してから供給するようにしてもよい。また、（ＩＩ）工程で使用される希釈用としての水は、（Ｉ）工程で得られた比較的高濃度のオルガノポリシロキサンエマルジョンとは互いに独立に供給するとよい。
【００１８】
また、本発明のオルガノポリシロキサンエマルジョンを連続的製造するに当たり、空気，窒素ガス等の不活性ガスを吹き込みながら剪断撹拌操作を行うようにすると、さらに均質性および安定性に優れたオルガノポリシロキサンエマルジョンとすることができ、さらに上記混合装置内の圧力の低減並びにそれに伴う撹拌駆動力の低減を可能にする。かかるガスの吹き込みは、通常原料の供給口において行うようにするとよい。
【００１９】
本発明において、軸方向視で羽根が半径方向に対して斜めに傾斜したタービン型ローターとステーターとから構成された第１段目の剪断撹拌機構と羽根が軸方向に対し螺旋状に湾曲したタービン型ローターとステーターとから構成された第２段目の剪断撹拌機構との少なくとも２組を直列に設けることが重要である。また、さらに微細なエマルジョン化並びに溶解・均一化が必要な場合には、この２組直列の組合せを、それぞれの目的に対して複数回直列に繰り返すように連結してもよい。
このような少なくとも２段の組み合わせによって高度に微細化されたエマルジョン化並びに溶解・均一化を可能にし、また主として原料の吸入と剪断作用を行う第１段目の剪断撹拌機構を前段にし、主として反転または回転作用と剪断作用とを同時に行う第２段目の剪断撹拌機構を後段に配置したことにより、混合物を低圧力下、かつ低駆動力でエマルジョン化並びに溶解・均一化することが可能になる。さらに、第１段目と第２段目との剪断撹拌機構の間に、十分な空間からなる緩和域を設けることにより上記作用効果を一層向上させることができる。
各剪断撹拌機構では、タービン型ローターとステーターとの間で混合物に１００／秒以上、好ましくは１０，０００〜３００，０００／秒の剪断速度を与えるようにする。混合物に与える剪断速度が１００／秒未満であっては、本発明が目的とする用途に適した濃度に水で希釈された均質で分散性の高いエマルジョンを得ることができなくなる。
また、少なくとも２段目以降の剪断撹拌機構は、前半の剪断作用を粗砕部として粗くエマルジョン化並びに溶解・均一化し、さらに後半の剪断作用を磨砕部として緻密に磨り潰すようにして溶解・均一化させるとよい。
また、本発明の連続的製造方法においては、混合物に上記のような高い剪断速度を作用させることに加えて、タービン型ローターの螺旋翼によって強い反転作用を加えるようにする。この反転作用によって、混合物は半径方向や周方向に位相を絶えず変化させ、これが上記剪断作用と相乗することによって混合物を一層効率よく均質なエマルジョンにすることが可能になる。
【００２０】
本発明に使用される（ａ）成分のオルガノポリシロキサンは、常温にて液状または生ゴム状を呈するオルガノポリシロキサンであればよく、その種類等については特に限定されない。かかるオルガノポリシロキサンの代表例としては、次の平均単位式で示される化合物がある。
式：ＲａＳｉＯ（４−ａ）／２（式中、Ｒはメチル基，エチル基，プロピル基等のアルキル基、フェニル基，トリル基等のアリール基、これらの基の炭素原子結合水素原子の一部または全部がクロロメチル基，３，３，３−トリフルオロプロピル基のような置換または非置換の１価炭化水素基であり、ａは１．９〜２．１の数である）。
かかるオルガノポリ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ジメチルポリシロキサン，両末端シラノール基封鎖ジメチルポリシロキサン，両末端トリメチルシロキシ基封鎖ジメチルシロキサン・フェニルメチ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・フェニルメチ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・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等が挙げられる。
また、その分子構造は線状，一部分枝した線状，網目状等が挙げられる。これらの中でも線状のオルガノポリシロキサンが好ましく使用される。
かかるオルガノポリシロキサンの粘度は液状のオルガノポリシロキサンの場合には、粘度が２５℃において１万センチストークス以上であることが好ましい。また、生ゴム状のオルガノポリシロキサンのように非常に粘度の高いものを使用する場合はこれらを溶剤に溶解して使用してもよい。
尚、本発明に使用されるオルガノポリシロキサンに、必要に応じてシリカ微粉末等の添加剤を含有させることは本発明の目的を損なわない限りさしつかえない。
【００２１】
本発明に使用される（ｂ）成分の乳化剤としては、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及びその塩，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，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。
本成分の配合量は、（ａ）成分の液状または生ゴム状のオルガノポリシロキサンを（ｃ）成分の水中に乳化するのに十分な量であり、（Ｉ）工程で得られるオルガノポリシロキサンエマルジョン中に占める（ｂ）成分の乳化剤の量が０．１〜８９重量％となる量が好ましい。また、（ａ）成分の液状または生ゴム状のオルガノポリシロキサン１００重量部に対して、１．０〜１００重量部の範囲内にあることが好ましい。
【００２２】
本発明に使用される水としては、水道水，イオン交換水等が使用される。（Ｉ）工程で使用される水の量は（Ｉ）工程得られるエマルジョン中の水の量が１．０〜８９重量％となる量であり、好ましくは１．０〜７９重量％となる量である。また、（Ｉ）工程で使用される水の量は（ａ）成分のオルガノポリシロキサン１００重量部に対して好ましくは１〜４００重量部の範囲内である。また、（ＩＩ）工程で希釈用として使用される水の量は、（ａ）成分のオルガノポリシロキサン１００重量部に対して１〜２，０００重量部の範囲内にあることが好ましい。
【００２３】
本発明の連続的製造方法によって得られたオルガノポリシロキサンエマルジョンは、通常、水の中に液状または生ゴム状のオルガノポリシロキサンが乳化分散したエマルジョンとして得られる。また、本発明の連続的製造方法によって得られたオルガノポリシロキサンエマルジョンは、通常、平均粒子径が０．１〜５０μｍの範囲内にある。
【００２４】
以上のようにして得られた本発明のオルガノポリシロキサンエマルジョンは、そのまま繊維処理剤，潤滑剤，離型剤，ガラス繊維処理剤，化粧品用油剤，艶出剤，消泡剤，塗料添加剤等の用途に使用される。
【００２５】
【実施例１】
図１に示す混合装置を２基直列に連結した装置を使用し、その１台目の混合装置の原料供給口２に、両末端トリメチルシロキシ基封鎖ジメチルポリシロキサン（２５℃における粘度６万センチストークス）１００重量部とポリオキシエチレンラウリルエーテル９．０重量部とセチルトリメチルアンモニウムクロライド３．４重量部とイオン交換水３．６重量部とを連続的に供給し、均一に剪断撹拌操作を行って混合した後、該混合装置の吐出口３から半透明なペースト状エマルジョン（ジメチルポリシロキサン含有量８６．２重量％）として吐出した。さらに引き続いて該ペースト状エマルジョン１００重量部と希釈用としての水７１重量部とを、２台目の混合装置の原料供給口２に連続的に供給して均一に剪断撹拌操作を行い、ジメチルポリシロキサンのエマルジョン（ジメチルポリシロキサン含有量５０．４重量％）を製造した。
ここで、上記１台目の混合装置の回転軸４の回転数は４，２００ｒｐｍとし、第１段目及び第２段目の剪断撹拌機構９及び１０の最小隙間をそれぞれ０．２ｍｍに設定し、第１段目及び第２段目の剪断撹拌機構９及び１０の剪断速度をそれぞれ９３，０００／秒及び７０，０００／秒に設定した。また、上記１台目の混合装置の原料供給口２及び吐出口３における圧力はそれぞれ０．４ｋｇ／ｃｍ２Ｇ及び０．０ｋｇ／ｃｍ２Ｇであった。
また、上記２台目の混合装置の回転軸４の回転数は３，０００ｒｐｍとし、第１段目及び第２段目の剪断撹拌機構９及び１０の最小隙間をそれぞれ０．２ｍｍに設定し、第１段目及び第２段目の剪断撹拌機構９及び１０の剪断速度をそれぞれ６６，０００／秒及び５０，０００／秒に設定した。また、上記２台目の混合装置の原料供給口２及び吐出口３における圧力はそれぞれ０．０ｋｇ／ｃｍ２Ｇ及び０．０ｋｇ／ｃｍ２Ｇであった。
上記剪断撹拌操作により得られたジメチルポリシロキサンのエマルジョンは、水の中にジメチルポリシロキサンが均一に分散し乳化した乳白色のエマルジョンであり、その平均粒子径は０．４μｍであった。またこのエマルジョンの粘度は２５℃において２００センチポイズであった。このエマルジョンは常温にて６カ月間放置してもジメチルポリシロキサンと水とは分離を起こすことのなく非常に安定なものであった。
【００２６】
【実施例２】
図１に示す混合装置を２基直列に連結した装置を使用し、その１台目の混合装置の原料供給口２に、生ゴム状の両末端トリメチルシロキシ基封鎖ジメチルポリシロキサン（２５℃における粘度１０５０万センチストークス）４２重量部をイソパラフィン（４０℃における粘度２．４センチストークス、比重０．７９）５８重量部に均一溶解した混合物（この混合物の２５℃における粘度は１０万センチストークスであった）１００重量部とポリオキシエチレンラウリルエーテル１０重量部とイオン交換水５．０重量部とを連続的に供給し、均一に剪断撹拌操作を行って混合した後、該混合装置の吐出口３から半透明なペースト状エマルジョン（ジメチルポリシロキサン含有量３６．５重量％）として吐出した。さらに引き続いて該ペースト状エマルジョンと希釈用としての水８２．４重量部（１台目の混合装置から吐出された該ペースト状エマルジョン１００重量部に対して７１重量部に相当）とを、２台目の混合装置の原料供給口２に連続的に供給して均一に剪断撹拌操作を行い、ジメチルポリシロキサン生ゴムエマルジョン（ジメチルポリシロキサン含有量２１．３重量％）を製造した。
ここで、上記１台目の混合装置の回転軸４の回転数は４，２００ｒｐｍとし、第１段目及び第２段目の剪断撹拌機構９及び１０の最小隙間をそれぞれ０．２ｍｍに設定し、第１段目及び第２段目の剪断撹拌機構９及び１０の剪断速度をそれぞれ９３，０００／秒及び７０，０００／秒に設定した。また、上記１台目の混合装置の原料供給口２及び吐出口３における圧力はそれぞれ０．４ｋｇ／ｃｍ２Ｇ及び０．０ｋｇ／ｃｍ２Ｇであった。
また、上記２台目の混合装置の回転軸４の回転数は３，０００ｒｐｍとし、第１段目及び第２段目の剪断撹拌機構９及び１０の最小隙間をそれぞれ０．２ｍｍに設定し、第１段目及び第２段目の剪断撹拌機構９及び１０の剪断速度をそれぞれ６６，０００／秒及び５０，０００／秒に設定した。また、上記２台目の混合装置の原料供給口２及び吐出口３における圧力はそれぞれ０．０ｋｇ／ｃｍ２Ｇ及び０．０ｋｇ／ｃｍ２Ｇであった。
上記剪断撹拌操作により得られたジメチルポリシロキサンのエマルジョンは、水の中に生ゴム状のジメチルポリシロキサンが均一に分散し乳化した乳白色のエマルジョンであり、その平均粒子径は０．４μｍであった。このジメチルポリシロキサンエマルジョンは常温にて６カ月間放置してもジメチルポリシロキサンと水とは分離を起こすことのなく非常に安定なものであった。
【００２７】
【発明の効果】
本発明による連続的製造方法によれば、均質で分散性が高く、保存安定性に優れたオルガノポリシロキサンエマルジョンを連続的に大量生産することができるという特徴を有する。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明によるオルガノポリシロキサンエマルジョンの連続的製造方法を実施する混合装置の概略図である。
【図２】図１のＡ−Ａ矢視断面図である。
【図３】図１のＢ−Ｂ矢視断面図である。
【図４】図１のＣ−Ｃ矢視断面図である。
【図５】図１の装置の第１段目剪断撹拌機構に設けたローターの斜視図である。
【符号の説明】
１ 筒状ケーシング
２ 供給口
３ 吐出口
４ 回転軸
５，７ ローター（タービン型ローター）
５ａ，７ａ 羽根
６，８ ステーター
８ｂ 直線溝
９，１０ 剪断撹拌機構
１１ 緩和空間（緩和域）
１２ 鋸刃状突起
１３ ステーター部
１３ａ 鋸刃状突起
１４ 流路
Claims (6)
- 下記（Ｉ）工程および（ＩＩ）工程からなることを特徴とするオルガノポリシロキサンエマルジョンの連続的製造方法。
（Ｉ）筒状ケーシングの供給口と吐出口との間のケーシング内に、軸方向視で半径方向に対し斜めに傾斜した羽根を持つタービン型ローターと、該ローター外周に配置したステーターとからなる第１段目の剪断撹拌機構と、軸方向に対し螺旋状に湾曲した羽根を持つタービン型ローターと、該ローター外周に配置したステーターとからなる第２段目の剪断撹拌機構との少なくとも２組を原料供給方向に直列且つ機構相互間に緩和域を介して配置した混合装置の前記供給口に、原料の（ａ）液状または生ゴム状のオルガノポリシロキサンと（ｂ）乳化剤と（ｃ）水を連続供給し、これら原料に前記第１段目の剪断撹拌機構により主として吸入作用と剪断速度１００／秒以上の剪断作用を与え、次いで前記緩和域を経たのち前記第２段目の剪断撹拌機構により主として位相の反転または回転作用と剪断速度１００／秒以上の剪断作用を与えて、前記吐出口からオルガノポリシロキサン含有量が１０〜９９重量％の水中オルガノポリシロキサンエマルジョンとして吐出する工程。
（ＩＩ）続いて、前記（Ｉ）工程で得られた水中オルガノポリシロキサンのエマルジョンと希釈用としての水を、筒状ケーシングの供給口と吐出口との間のケーシング内に、軸方向視で半径方向に対し斜めに傾斜した羽根を持つタービン型ローターと、該ローター外周に配置したステーターとからなる第１段目の剪断撹拌機構と、軸方向に対し螺旋状に湾曲した羽根を持つタービン型ローターと、該ローター外周に配置したステーターとからなる第２段目の剪断撹拌機構との少なくとも２組を原料供給方向に直列且つ機構相互間に緩和域を介して配置した混合装置の筒状ケーシングの供給口に連続的に供給し、これら原料に前記第１段目の剪断撹拌機構により主として吸入作用と剪断速度１００／秒以上の剪断作用を与え、次いで前記緩和域を経たのち前記第２段目の剪断撹拌機構により主として位相の反転または回転作用と剪断速度１００／秒以上の剪断作用を与えて、該筒状ケーシングの吐出口から水で希釈された水中オルガノポリシロキサンのエマルジョンとして吐出する工程。 - 第２段目の剪断撹拌機構を構成するタービン型ローターの下流側端部の軸方向に垂直な面に多数の鋸刃状突起を設け、該鋸刃状突起をステーター側に設けた鋸刃状突起と小隙間を介して噛み合わせ状態にした、請求項１に記載のオルガノポリシロキサンエマルジョンの連続的製造方法。
- タービン型ローターとステーターとの間の最小隙間が２ｍｍ以下である、請求項１に記載のオルガノポリシロキサンエマルジョンの連続的製造方法。
- 液状のオルガノポリシロキサンの２５℃における粘度が１万センチストークス以上である、請求項１に記載のオルガノポリシロキサンエマルジョンの連続的製造方法。
- （Ｉ）工程で得られたエマルジョンが、（ａ）液状または生ゴム状のオルガノポリシロキサン１０〜９９重量％、（ｂ）乳化剤０．１〜８９重量％、（ｃ）水１．０〜８９重量％からなるものである、請求項１に記載のオルガノポリシロキサンエマルジョンの連続的製造方法。
- （ＩＩ）工程で使用される希釈用としての水の量が、前記（Ｉ）工程で得られたオルガノポリシロキサンエマルジョン１００重量部に対して１〜２，０００重量部である、請求項１に記載のオルガノポリシロキサンエマルジョンの連続的製造方法。
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