JP3754087B2 - 乳濁液の製造方法 - Google Patents

Description

本発明は、Ｂ相の中に分散されているＡ相のドロップレット(droplet）からなり、このＡ相およびＢ相が不混和性である乳濁液の製造方法に関する。
より詳しくは、本発明の方法は単分散の乳濁液の製造に有用である。
本発明の方法は、界面活性剤の含有率が低い乳濁液の製造に適用することもできる。
現在、多くの乳化技術が知られている。もっとも一般的なものの中では、微小流動化(microfluidization）および超音波処理(ultrasonication）の技術を挙げることができる。
微小流動化は、２種の不混和性の流体からなる流体噴流の固体壁上への高圧噴霧からなる。このように誘導される乱流(turbulence)及びキャビテーション(cavitation)は、一方の流体の他方の流体中での分散につながる。
超音波処理は、最初は分散性ではない所定の流体の、連続相を形成するもう１つの流体中での分散を可能にする。この方法により、２種の流体の混合物をキャビテーション現象を引き起こす高強度超音波振動に付し、一方の流体を他方の流体内に分散させる。
欧州特許出願第EP 422,831号および第EP 517,987号は、水中油形または水中ポリマー形の単分散の磁化可能な乳濁液の製造方法をさらに開示している。これらの方法は、
ａ）多分散の安定な１次乳濁液の油またはポリマーの含有率を各々１〜40重量％の値に調整すること
ｂ）油のドロップレットまたはポリマーのドロップレットがまったく無いいわゆる液相、およびドロップレットが結びついているいわゆる固相の、２つの相を各々得るように、多分散の１次乳濁液の界面活性剤濃度を上げること
ｃ）固相から液相を分離すること、そして
ｄ）単分散の乳濁液を得るのに必要な回数だけ上記のａ）〜ｃ）
の操作を任意に繰り返すこと
からなる工程を含む。
これらの方法は、次に続くクリーミング操作により出発原料である１次乳濁液を分別することを含む。
これらの最初の２つの長くて面倒な方法が容易には工業化できないうことは明白である。
本発明は、２つの不混和性の相からなる単純な１次乳濁液を出発原料とする乳濁液の製造方法を提案する。この方法は工業的用途に特に適し、かつ実施が著しく容易である。
より厳密には、本発明は、Ｂ相の中に分散されているＡ相のドロップレットからなり、ＡがＢに不混和性である２次乳濁液であり、前記のＢ相の中に分散されている前記のＡ相からなる同一配合の多分散の１次乳濁液を出発原料とし、あらゆる場合において２次乳濁液のドロップレットが１次乳濁液のドロップレットの直径よりも小さな直径を有している前記の２次乳濁液の製造方法であって、出発原料である１次乳濁液が粘弾性的であること、および乳濁液全体に同じ最大ズレが生じるように制御されているズレに前記の出発原料である１次乳濁液が付されることを特徴とする方法を提案する。
本発明に関しては、１次乳濁液という用語は、２次乳濁液と称される目標乳濁液をつくるために使用される出発原料である乳濁液を指すと理解される。
本発明によれば、出発原料である１次乳濁液の配合と目標とする２次乳濁液の配合は同一であるということ、換言すれば、これらの乳濁液は等量の同じ成分を含むことを意味するということは注目されるであろう。
本発明の好ましい態様によれば、１次乳濁液は単純であり、この場合、それは、連続相として知られる均質な第２相の中に分散されている均質な第１相からなる。定義によれば、前記の第１相および第２相は不混和性である。
しかしながら、所定の乳濁液または均質な連続相中での所定の分散からなる２重乳濁液(double emulsion）を出発原料として本発明の方法を実施することもできる。
２重乳濁液の例としては、水中油中水形の乳濁液を挙げることができる。
このような２重乳濁液を出発原料とした場合、同じ形、すなわち２重乳濁液の２次乳濁液が得られる。
本発明の方法は、分散相および連続相の性質に関係なく適用することができ、不可欠な特性は、乳化条件下、特に所定の温度およびｐＨの条件下における、これらの２つの相の不混和性である。
実際には、本発明によれば、”相”という用語は、純物質およびコロイド状または液状の溶液の両方を包含する。油中水形または水中油形の１次乳濁液は、このように認識される。
しかしながら、好ましい態様によれば、１次乳濁液は水中油形の乳濁液である。
本発明によれば、”油”という用語は、水に不溶かまたは非常にわずかだけ可溶であり、界面活性剤を任意に使用して安定な水中油形の水性乳濁液とすることができる、あらゆる疎水性物質を指すと理解される。このような疎水性および不溶性物質は、例えばポリエチレングリコール、ポリ（アクリル酸）またはポリオルガノシロキサン、有機ラテックス、鉱油、ヘキサデカンまたは液晶（リオトロピックもしくはサーモトロピック結晶）であってもよい。
ポリオルガノシロキサン（またはシリコーン）はＳｉ−Ｏ−Ｓｉ結合を含むオルガノシリルポリマーである。
ポリマーの形態にあって、室温では比較的粘性の流体または固体であるほとんどすべてのシリコーンから水性乳濁液をつくる方法が知られている。
シリコーンポリマーは線状であるか、環状であるか、または分岐している。高度に分岐しているポリマーもまた樹脂として知られている。それらは比較的粘性の流体または固体の形態であってもよい。
ポリジオルガノシロキサンは実質上は線状ポリマーであり、まったく非粘性の油からゴムに及ぶ比較的粘性の流体の形態にある。
都合のよいことに、シリコーンが、各々のシラノール官能基またはトリオルガノシロキシル基で末端においてブロックされており、25℃におけるその粘度が一般的に25mPa.s〜30×10⁶mPa.sである実質的に線状のポリジオルガノシロキサンであるシリコーン乳濁液に対して、本発明にかかる方法を適用することができる。
このように、ポリジオルガノシロキサンは粘性の油またはゴムのいずれであってもよい。ケイ素に結合されている有機基は１価の炭化水素基であり、一般的にはＣ₁〜Ｃ₁₅アルキル、フェニルおよびビニル基並びに水素原子から選ばれる。
それにもかかわらず、シリコーンはポリジメチルシロキサンであることが好ましい。
本発明によれば、分散相Ａおよび連続相Ｂは１種以上の異なる化合物からなってもよいと理解されるべきである。例えば、水中油形の乳濁液の安定性を改善するために、１種以上の界面活性剤、好ましくは非イオン性またはアニオン性、またカチオン性、両性イオン性または両性の界面活性剤を水性相に添加することが必要であってもよい。
本発明の方法は、安定な１次乳濁液を出発原料とすると、結果として安定な２次乳濁液につながるということは注目されるであろう。
１種以上の界面活性剤の存在下で油および水から乳濁液を製造する際は、界面活性剤が水性相の重量の20〜40％を占めることが好ましい。
これらの界面活性剤は当業者によく知られており、特に、参照文献として引用されている米国特許第US-A-2,891,920号、第US-A-3,294,725号、第US-A-3,360,491号、第US-A-3,983,148号およびフランス国特許第FR-A-2,605,634号において説明されている。
アニオン性の界面活性剤は、アルキルベンゼンスルホン酸のアルカリ金属塩、ドデシル硫酸ナトリウムのようなアルキル硫酸のアルカリ金属塩、アルキルエーテル硫酸のアルカリ金属塩、アルキルアリールエーテル硫酸のアルカリ金属塩およびジオクチルスルホ琥珀酸のアルカリ金属から選ばれる。
本発明に従って使用されるカチオン性の界面活性剤は、ジ（Ｃ₁₀〜Ｃ₃₀）アルキルベンジルジメチルアンモニウムのハロゲン化物およびポリエトキシル化第４級アンモニウム塩から選ばれる。
本発明に従って使用される両性の界面活性剤は、Ｎ−（Ｃ₁₀〜Ｃ₂₂）アルキルベタイン、Ｎ−（Ｃ₁₀〜Ｃ₂₂）アルキルアミドベタイン、（Ｃ₁₀〜Ｃ₂₂）アルキルイミダゾリンおよびアスパラギン誘導体から選ばれる。
非イオン性の界面活性剤は、ポリエトキシル化脂肪酸、ソルビタンエステル、ポリエトキシル化ソルビタンエステル、ポリエトキシル化アルキルフェノール、ポリエトキシル化脂肪アルコール、ポリエトキシル化またはポリグリセロール化脂肪酸アミド、並びにポリグリセロール化アルコールおよびアルファ−ジオールから選ばれる。
同様に、油は、水に不溶かまたは非常にわずかだけ可溶な１種以上の疎水性物質から構成されていてもよい。
本発明によれば、出発原料である１次乳濁液が粘弾性であることが不可欠である。粘弾性は乳濁液全体を特徴づけるということが理解されるべきであり、換言すれば、これは有効粘弾性を含む。
粘弾性的という用語は、当該分野において一般的にそれに帰する意味を有する。一般に、ズレの影響下で、純粋に弾性的な性質の特性、すなわちエネルギーを蓄えることができること、および純粋に粘性的な材質の特性、すなわちエネルギーを散逸させることができること、の両方を有する場合、材質は粘弾性的であると言われる。
本発明によれば、粘弾性の範囲は、弾性率Ｇ’および損失弾性率Ｇ''における変化を示している以下の方程式（１）並びに（２）により明確に定められる。

Ｇ’およびＧ''は、１次乳濁液が付されるべき最大剪断速度において測定する。
弾性率Ｇ’およびＧ''は、以下の方程式（３）および（４）を満たすことが好ましい。

乳濁液の有効粘弾性はさまざまなパラメーターに依存する。これらの中で、連続相の粘弾性および連続相の中に分散されているドロップレットの比率を挙げることができる。
存在する相の性質およびそれらの各々の比率により、当業者はこれらのパラメーターの一方または他方を、ことによるとそれらの両方を変化させて、彼の一般的な当該分野の知識を使用するだけで、希望する有効粘弾性に到達することができるであろう。
好ましい態様によれば、粘弾性的な連続相を選ぶことにより１次乳濁液の有効粘弾性が得られる。
水中油形の乳濁液の場合は、１種以上の界面活性剤のような添加剤を取り込むことにより水性相の粘弾性を得ることができる。
しかしながら、界面活性剤の量を制限することが望ましい場合、あるいは界面活性剤の性質が、結果として生じる乳濁液が希望する粘弾性的な性質を有しないようなものである場合は、ことによると表面特性(surface properties)を欠くけれども増粘活性に関しては有効な追加の添加剤を取り込んでもよい。
このような構成成分の例として挙げることができるものはデキストランである。
あるいは、分散相の量を増やして乳濁液の希望する粘弾性的性質を達成することもできる。この場合、分散相の比率は、乳濁液の全質量に対して少なくとも65重量％、好ましくは少なくとも80％であろう。
１次乳濁液がその連続相自体が粘弾性的であるようなものである場合、または分散相の比率が乳濁液の全質量に対して少なくとも65重量％である場合は、添加する界面活性剤の量を０とすることができ、また一般的には乳濁液の全重量に対して５重量％を超えないということは注目されるであろう。
このように、本発明の方法は５％未満の界面活性剤を含む乳濁液の製造を可能にする。
本発明の方法によれば、２次乳濁液のドロップレットは、出発原料である多分散の乳濁液のドロップレットの最小直径未満の直径を有する。
このように、２次乳濁液のドロップレットの直径は、出発原料である乳濁液のドロップレットの直径に依存する。２次乳濁液に予想される用途により、１次乳濁液のドロップレットの大きさが適用分野により決められる目標乳濁液のドロップレットの大きさよりも大きいように、出発原料である１次乳濁液を選ぶことが都合がよいであろう。
一般に、出発原料である１次乳濁液のドロップレットは１〜100μｍ、好ましくは10〜100μｍに及ぶ直径を有する。
出発原料である１次乳濁液のドロップレットの大きさは、その製造の間に、操作条件を調整することにより、知られている方法だけで制御することができる。
出発原料である１次乳濁液は当該分野において知られている従来からある乳化方法を使用する当業者により容易に製造され、結果として多分散の乳濁液につながる。このような乳濁液は、ドロップレットの直径の幅広い分布により特徴づけられる。
１次乳濁液は、一定に攪拌しながら、２つの相の一方を連続相に１滴１滴添加することにより、都合よく製造され、連続相の攪拌速度に対して１次相のドロップレットの連続相の中への導入速度を調整することにより、１次乳濁液を形成するドロップレットの直径の最小敷居値を制御することができる。好ましくは、連続相の容量に対するドロップレットの導入速度の比は、連続相の攪拌速度よりも10〜100倍低い値に、添加の間ずっと維持されるであろう。
１次乳濁液の製造の間中、連続相を攪拌するために、さまざまな多くの装置を使用することができる。しかしながら、その幾何学的配置が正確に均等な剪断速度を確実にする機械的剪断撹拌機を使用することが好ましい。小さ過ぎるドロップレットの形成を防ぐためには、過度に著しく不均等な剪断速度は避けるべきである。
この方法により、均一な平均粘度（この明細書中において均一な有効粘度と称する）を有する多分散の１次乳濁液が得られる。
本発明の方法は、乳濁液全体に同じ最大ズレが生じるように制御されているズレに、粘弾性的な１次乳濁液を付すことにある。
これを行うためには、乳濁液全体を一定の剪断速度に付すことが予想される。
しかしながら、本発明は、この特定の態様に限定することを意図するものではない。
実際には、所定の時間における乳濁液の２つの点についての剪断速度が異なっていてもよい。
剪断力を発生させるために使用する装置の幾何学的配置を変化させることにより、乳濁液にかかる剪断速度を時間および／または場所によって変化させることもできる。
もし乳濁液がズレに付される際に流れるとすると、乳濁液の各々の部分は時間により変化する剪断速度に付されることがあり得る。ズレが、剪断速度の時間による変化に関係なく、ある所定の瞬間において（その所定の瞬間は乳濁液中のある点ともう１つの点で異なっていてもよい）、乳濁液のすべての部分について同じ最大値をとる場合、このズレは制御されていると言われる。
好ましい方法においては、１次乳濁液を適切な装置の中に導入してズレを制御する。この装置はさまざまな多くの構造を有することができる。本発明によれば、この装置を出るまでに乳濁液全体が同じ最大ズレに付されるならば、精密な構造は不可欠な要素ではない。
図１〜５は、本発明に関して使用することができる３種の装置を図示している。
図１は、いわゆるクエットセル１の破断図であり、これはお互いに関して一定に回転している２つの同軸シリンダー２および３からなる。図１において、外側のシリンダー３は駆動軸１５のまわりで均一に回転運動をしているけれども、内側のシリンダー２は固定されている。環状のチャンバー４は、同軸シリンダー２および３により規定されている。２つの漏れない(leaktight）ボールベアリング５および６がチャンバー４の上下の端部に設置されている。その直径が外側のシリンダー３の直径に一致する蓋７により、装置１の上部は閉じられている。
同軸シリンダー２および３は、内側のシリンダーの最下部８が平らな台９の上に載るように、長さ方向においてお互いに食い違っている。
図１に示されているクエットセル１は、台９を突き抜けてチャンバー４の上部１１に出てくる１次乳濁液の供給管１０をも含む。供給管の他方の端は、１次乳濁液を含む貯蔵器１２につながれている。１次乳濁液の供給速度はピストン１３により制御される。チャンバー４の対角線上で点１１に対向する低部に、２次乳濁液の排出管１４が平らな台９を突き抜けて取り付けられている。
図１の装置は、目標とする２次乳濁液を連続的に製造することができる。製造の間中、チャンバー４には管１０を通して１次乳濁液が連続的に供給される。１次乳濁液は、外側のシリンダー３の均一な回転によりその上に発生する剪断力に付されながら、チャンバー４の中を循環する。
このような装置においては、１次乳濁液は一定の剪断速度に付される。この剪断速度は、外側のシリンダー３の表面と接触する点における線速度の（Ｒ₃−Ｒ₂）の差に対する比として定義され、ここでＲ₂およびＲ₃は、各々、内側のシリンダー２および外側のシリンダー３の半径である。
乳濁液が排出管１４から出て回収される際、それは目標とする２次乳濁液の性質を有している。
非連続的な運転が望まれる場合は、規定の容量の１次乳濁液を供給管１０を通して導入することで足りる。
一般に、１次乳濁液の供給速度は、流れ方向における剪断速度の値が上記に定義されている外側のシリンダー３の均一な回転により発生する剪断速度よりもかなり小さくなるように十分に低く保たれるであろう。
図２は、剪断力をかけるための第２の装置１６の破断図であり、図３は、この同じ装置を図２の３−３軸に沿って切った図である。装置１６は、お互いに関して往復する同一の大きさの平行板１７および１８からなる。図２において、上の板１７は、固定されている下の板１８に関して往復運動をする。この往復運動は、２枚の板１７および１８に対して平行な方向において起こり、その動きの方向は図３において双頭の矢印により示されている。
２枚の板１７および１８は、１次乳濁液が循環するチャンバー１９を規定する。
チャンバー１９は、２枚の板１７および１８の間のスペーサーとしてはたらく２つの平行六面体の形状の漏れないテフロン（商標）のジョイント２６および２７により、その端部の２か所で閉じられている。
図２および３の装置１６は、下の板１８を突き抜けてチャンバー１９の中央部２１に出てくる１次乳濁液の供給管２０をも含む。供給管２０の他方の端は、１次乳濁液を含む貯蔵器２２につながれている。１次乳濁液の供給速度はピストン２３により制御される。
装置１６は目標とする乳濁液の連続的な製造にも適合している。製造の間中、チャンバー１９には管２０を通して１次乳濁液が連続的に供給される。１次乳濁液は、管１７の往復運動により発生する剪断力に同時に付されながら、チャンバー１９の中央部２１からチャンバー１９の側端部２４および２５（図３に示されている）に向かって循環する。
図４および５は、本発明に従って使用することもできる装置３０を示す。この装置は、１次乳濁液が循環するチャンバー３３を規定している２枚の同軸円板３１および３２からなる。図４は装置３０の破断図であり、図５はこの同じ装置３０の上面図である。図４および５において、下の円板３２はその軸のまわりで均一に回転するけれども、上の円板３１は固定されている。装置３０は、上の円板３１を突き抜けてチャンバー３３の中央部３５に出てくる１次乳濁液の供給管３４をも含む。供給管３４の他方の端は、１次乳濁液を含む貯蔵器（図４および５には示されていない）につながれている。
図４および５の装置は、目標とする２次乳濁液の連続的な製造のためにも設計されている。
製造の間中、チャンバー３３には管３４を通して１次乳濁液が供給される。１次乳濁液は、チャンバー３３の中央部３５から２次乳濁液が集められるチャンバー３３の周縁部へと循環する。
このような装置においては、１次乳濁液を付す剪断速度は、一定ではない代りに、回転軸への距離および回転速度の関数として直線的に増加する。しかしながら、この装置の中を進む間に、剪断速度における同じ変化に乳濁液全体が付される。
もう１つの種類の装置は、円錐の頂点が平面に向けられ、その軸がこの平面に対して垂直であり、平面からある距離をおいて一定の角速度で回る、平面−円錐形セルである。
これらのセルは市販の機械、特に液体の粘弾性的な性質の測定を可能にするレオメーター（例えば、キャリメッド(Carrimed）（商標）またはレオメトリックス(Rheometrics）（商標））において一般に使用されている。
本発明によれば、これらの各々の装置において、処理されるべき乳濁液と直接に接触して動いているシリンダー、円板および平板を構成する材質の性質は不可欠な要素ではない。
しかしながら、この材質は、前記のシリンダー、円板および平板の表面において乳濁液のドロップレットの凝集を引き起こさないように選ばれる。このような凝集は、２次乳濁液の形成に必要な剪断力を減少させ、ことによるとそれらを消滅させがちな滑動層を出現させる。適切な材質の例としては、ガラス、プレキシグラス^R（商標）、チタン、ステンレス鋼およびアルミニウムを挙げることができる。
剪断応力を発生させるために使用する装置の中で動いている表面は、滑らかであるか、粗いか、波打っているかまたは比較的深い空洞を有していてもよい。
温度は、連続相および分散相の粘度にかなりの影響を及ぼすことができるパラメーターである。それは、乳濁液のドロップレットの安定性を減じることもできる。
一般的に、上記に説明されている装置により発生する剪断応力は大きな温度の変動にはつながらない。しかしながら、念のために、使用する機械的剪断装置をサーモスタットで調節することは有用である。
１次乳濁液が付される剪断速度の最大値は、上記に説明されている装置の平板、シリンダー並びに円板の動きの回転速度、往復の速度および／または振幅に依存する。
一般に、最大剪断速度の値が高くなると、結果として非常に狭い粒度分布を有する非常に小さなドロップレットからなる乳濁液が形成されるということが観察された。
当業者は、面の動きにより強制的に起こされる流れの方向に対して垂直な方向における、これらのさまざまな装置の各々のチャンバーの大きさを変えることはもちろん、非常に多くのパラメーター、すなわち上記に説明されている装置の平板、シリンダー並びに円板の動きの回転速度、往復の速度および／または振幅を変化させることにより、最大剪断速度の値を増大させることができる。
しかしながら、乳濁液の有効粘弾性が非常に高い場合、例えば、分散相が非常に濃厚であり、連続相自体が粘弾性的である１次乳濁液の場合は、チャンバーの大きさを小さくすることが好ましい。これは、往復運動の振幅および／または動きの速度の増大が、避けるべき（破面の形成による）不均一な流れにつながることがあるからである。
最大剪断速度が往復運動の振幅および／または動きの速度と共に直線的に変化し、かつ流れの方向に対して垂直な方向におけるチャンバーの大きさに反比例するということは注目されるであろう。
一般に、最大剪断速度は１〜１×10⁶ｓ^-1である。
しかしながら、最大剪断速度は好ましくは100〜5000ｓ^-1であり、500〜5000ｓ^-1ならなお良い。
本発明の方法は単分散の乳濁液の製造を可能にする。
本発明によれば、単分散の乳濁液という用語は、連続相の中に分散されているドロップレットからなる乳濁液であり、これらのドロップレットが非常に狭い粒度分布により特徴づけられるものを指す。分散されている物質により占められている容量における変化がドロップレットの直径の関数として表されるガウス分布においては、標準偏差が30％以下、好ましくは約５〜25％である場合に、分布が非常に狭いと考えられるであろう。
単分散の２次乳濁液を得るためには、いくつかの条件が同時に満たされなければならない。
（ｉ）乳濁液の連続相は粘弾性的でなければならない。
（ii）低い剪断速度、好ましくは10〜100ｓ^-1において各粘度が測定される場合、出発原料である１次乳濁液の有効粘度は分散相Ａの粘度よりも高くなければならない。好ましくは、低い剪断速度、好ましくは10〜100ｓ^-1において各粘度が測定される場合、連続相Ｂの粘度もまた分散相Ａの粘度よりも高くなければならない。
（iii）制御されているズレに付されて乳濁液が流れている限りは、破面効果による不均一な流れとは異なって、この流れは均一でなければならない。
より明確には、動いている固体表面に前記の乳濁液を接触させることにより、制御されているズレが達成される場合、均一な流れは、動いている固体表面の方向に対して垂直な方向における速度勾配が一定であることにより特徴づけられる。
流れを制御する１つの方法は、面の動きにより強制的に起こされる流れの方向に対して垂直な方向におけるチャンバーの大きさを変えることにある。
図１の装置の場合、この大きさが（Ｒ₃−Ｒ₂）の差により規定されるということは注目されるであろう。図２の場合、この大きさは、それらに対して垂直な方向における２枚の平行板を隔離している距離により規定される。図４の場合、この大きさは、下の円板の回転軸の方向における２枚の平行板を隔離している距離により規定される。
一般に、チャンバーの大きさを小さくすることにより、より詳しくは流れの方向に対して垂直な方向におけるその大きさを小さくすることにより、不均一な流れを均一にすることができる。
このように、水中油形の乳濁液について、および図１〜５において図示されている装置の場合、この大きさは200μｍ以下に維持することが好ましいということを観察することができた。
本発明の方法は、ドロップレットの大きさが0.05〜50μｍ、好ましくは0.1〜10μｍである２次乳濁液の製造を可能にする。
得られる乳濁液のドロップレットの直径の値は、先行技術において知られているあらゆる方法を実施することにより測定することができ、当該分野においては、これらの方法の中の２つが一般的に使用される。１番目は位相差顕微鏡法であり、２番目はレーザー粒度測定法である。少なくとも65重量％の分散相からなる乳濁液の場合に適している３番目の方法は、少なくとも80％の入射光が透過できるセルを２次乳濁液で満たすことにある。このセルにレーザー光線を通し、セルの後ろの光路にスクリーンを置くことにより、拡散リングを観察し、以下の標準式を使用して、その位置からドロップレットの平均直径２ａを求める。
２ａ＝２λ（ｎ sinθ／２）^-1
θはリングの位置と初めの光線とにより形成される角度であり、
λは光の波長であり、かつ
ｎは媒体の屈折率である。
現在の説明から、粒度分布の狭い単分散の乳濁液を製造するため、または非常に低い割合の界面活性剤、例えば乳濁液の全重量に対して５重量％未満の少ない界面活性剤しか含まない乳濁液を製造するために、本発明の方法を使用することができるとみなされる。
本発明の方法は大くの分野における用途を提供する。
医薬および美容の分野において、本発明の方法から結果として生じる単分散の２次乳濁液は特に有用である。実際に、医薬品の処方の観点から、できるだけ狭い粒度分布を有する乳濁液のドロップレットの中に媒介されると有効成分の皮膚を横切る通過が促進されるということが知られている。そのうえ、本発明の方法により、単分散のポリマー媒介物を容易に製造できる。実際に、本発明の方法から結果として生じる重合性モノマーの単分散の２次乳濁液を出発原料とすれば、もとの位置における重合反応の開始に足りる。
化粧品の分野においては、本発明は、10μｍよりも大きな直径のドロップレットのみを含み、小さなドロップレットを実質上含まない単分散の乳濁液の製造を可能にする。このような乳濁液は、例えば真珠光沢があり半透明の単分散のクリームであり、またはシャンプーの中に取り込まれるべき乳濁液を包含する。
洗剤の分野において、本発明の方法は、20μｍの大きさよりも小さなドロップレットが無いために特に有効な消泡性の乳濁液の大量生産を可能にする。この分野において、現在使用されている方法では、結果として消泡活性に関して有効な大きさのドロップレットが約50％にしかならないので、本発明の方法はかなりの技術的利点である。
都合のよいことに、本発明の方法により、ラテックスの分散液を連続的に製造することができる。先行技術において知られている方法ではラテックスの分散液のバッチ生産しかできないので、これはますます都合がよい。本発明によれば、このような分散液の製造は、連続相における重合性のモノマーの乳化および重合の工程を含む。
本発明の方法は非常に小さなドロップレットからなる乳濁液の形成を可能にするので、さまざまな種類の乳濁液の潤滑剤特性を改善することができる。
このように、本発明は表面の処理にも適用することができる。
液晶表示装置の分野において、本発明は液晶の校正されている乳濁液の製造を可能にする。このようなさまざまな粒径の単分散の乳濁液をいっしょに混ぜることにより、乳濁液の中に存在するドロップレットの大きさと関連する光学的な表示特性を最適化することができる。
工場保安および水性塗料の分野への本発明の適用もまた挙げられる。
添付の図６〜１４を引用する以下の実施例は、本発明を例証する。
より明確には、図６〜９は、剪断速度における変化、水性相中に存在する界面活性剤の比率、および乳濁液中のポリジメチルシロキサンの比率の関数としての、水中ポリジメチルシロキサン形の乳濁液の多分散性の研究の結果に関する。
図１０〜１２は、これらの同じパラメーター（剪断速度、界面活性剤の比率およびシリコーンの比率）の単分散の水中ポリジメチルシロキサン形の乳濁液の粒径に対する影響に関する第２の研究の結果を示す。図１３および１４は、水中ペトロラタム形の乳濁液で得られた結果を例証している。
すべての実施例について、剪断応力を発生させる装置は、図２に示されているものである。動いている平板の往復運動は、平板に対して垂直な方向におけるチャンバーの大きさに対する平板の変形の最大振幅の比が１より大きくなるようなものである。すべての場合において、ドロップレットの大きさは位相差顕微鏡法およびレーザー粒度測定法により測定した。
使用する界面活性剤はＩＣＩ社により販売されている。
実施例において使用されるポリジメチルシロキサンは、ロドルシル(Rhodorsil）（商標）という呼称でローヌプーラン(Rhone-Poulenc）社から入手できる。
実施例１〜１４においては、得られる２次乳濁液の粒度分布を描くガウス曲線は、分散されている物質により占められている容量における変化を、ドロップレットの直径の関数として表している。
実施例１
この実施例において、剪断速度（以降はγにより示す）が50ｓ^-1に等しくなるように操作条件を設定した。
１次乳濁液は、界面活性剤としてテルジトール−ＮＰ７(tergitol-NP7）（商標）を任意に含む水中ジメチルシロキサン形の乳濁液である。
この乳濁液の単分散性を、さまざまな濃度のシリコーンおよび界面活性剤について研究した。得られた結果は図６にまとめた。図６のグラフのｙ軸およびｘ軸に各々掲げられているＣ_NP7およびφというパラメーターは、水性相中の界面活性剤の質量比および乳濁液全体の中のシリコーンの重量比にそれぞれ対応する。
この図において、実線で陰をつけられている領域は、乳濁液の重量による粒度分布を表しているガウス曲線の標準偏差が10％未満であるような多分散性の範囲に対応する。実線で陰をつけられている領域においては、標準偏差は10〜20％の値を有する。
実施例２
この場合における操作手順は、剪断速度が500ｓ^-1に等しくなるように操作条件を変更したこと以外は上記の実施例における手順と同一である。
得られた結果は図７に示した。点線で陰をつけられている領域が乳濁液の重量による粒度分布を表しているガウス曲線の標準偏差が10％未満であるような多分散性の範囲に対応することは注目されるであろう。点線で陰をつけられている領域においては、標準偏差は10〜20％の値を有する。
実施例３
この場合における操作手順は、剪断速度が5000ｓ^-1に等しくなるように操作条件を変更したこと以外は上記の実施例における手順と同一である。
得られた結果は図８に示した。上記の実施例におけるように、実線で陰をつけられている領域は、乳濁液の重量による粒度分布を表しているガウス曲線の標準偏差が10％未満であるような多分散性の範囲に対応する。点線で陰をつけられている領域においては、標準偏差は10〜20％の値を有する。
実施例４
この実施例においては、１次乳濁液は、界面活性剤として40重量％のテルジトールＮＰ７（商標）を含む水中ジメチルシロキサン形の乳濁液である。
本発明の方法を適用することにより得られた乳濁液の単分散性を剪断速度γおよびポリジメチルシロキサンの濃度の値の関数として研究した。
図９は得られた結果を要約している。この図において、γは剪断速度を表し、φは実施例１において定義されたものである。
実線で陰をつけられている領域は、重量による粒度分布を表しているガウス曲線の標準偏差が10％未満である多分散性の範囲を表す。
実施例１〜４は、剪断速度の値を増大させるほど単分散性の領域が幅広くなることを示している。
さらに、実施した研究は、連続相の粘弾性を確実にするφおよびＣ_NP7の値、すなわち分散相の十分な濃度および界面活性剤の十分な濃度に対して、単分散性が得られることを示している。
実施例５
処理した１次乳濁液は上記の実施例４の乳濁液と同じであり、乳濁液の中のポリジメチルシロキサンの容量比は60％に設定した。
この実施例において、最終的な２次乳濁液のドロップレットの半径ａにおける変化を、単分散領域において、加えた剪断速度の関数として研究した。
得られた結果は図１０にまとめて示した。
この実施例は、剪断速度の値を増大させるほどドロップレットの大きさが小さくなるということを示している。このように、この実施例は、乳濁液の中のドロップレットの大きさを剪断速度により簡便に制御できるということを明らかにしている。
実施例６
処理した１次乳濁液は、乳濁液の中のポリジメチルシロキサンの容量比を60％に設定した水中ポリジメチルシロキサン形の乳濁液である。剪断速度の値は一定に保ち、1000ｓ^-1を等しくした。
この実施例において、最終的な２次乳濁液のドロップレットの半径ａにおける変化を、水性相中のテルジトール−ＮＰ７（商標）の質量比の関数として、単分散領域において研究した。
得られた結果は図１１にまとめて示し、Ｃ_NP7は実施例１において定義したものと同じである。
この実施例は、界面活性剤の濃度の値を増大させるほどドロップレットの大きさが小さくなるということを示している。実際に、界面活性剤の量を増やすことによりＧ’およびＧ''の値が変化して、媒体の粘弾性が増大する。この結果はドロップレットの大きさの減少となる。
実施例７
処理した１次乳濁液は、水性相の中のテルジトール−ＮＰ７（商標）の質量比を40％に設定した水中ポリジメチルシロキサン形の乳濁液である。
この実施例において、最終的な２次乳濁液のドロップレットの半径ａにおける変化を、乳濁液の中のポリジメチルシロキサンの容量比の関数として、単分散領域において研究した。
得られた結果は図１２にまとめて示し、φは実施例１において定義したものと同じである。
この実施例は、分散相の濃度の値を増大させるほどドロップレットの大きさが小さくなるということを示している。またここでは、分散相の濃度を増大させることにより媒体の粘弾性が増大し、ドロップレットの大きさの減少が観察されるということが確認されている。
実施例８
１次乳濁液は、70容量％のポリジメチルシロキサンからなり、水性相の全重量に対して20重量％のデキストランおよび１重量％のドデシル硫酸ナトリウムを添加した水中ポリジメチルシロキサン形の乳濁液である。使用したデキストランはシグマ(Sigma）社により販売されている、分子量100,000のものである。
ドロップレットの凝集を防ぎ、乳濁液の安定性を確実にするためには、最小量の界面活性剤が必要であるということは注目される。この場合、それは、20重量％のデキストランを添加して乳濁液の粘弾性を制御可能にすることである。
実施例９
１次乳濁液は、60重量％のペトロラタムからなり、35重量％のテルジトール−ＮＰ７（商標）を添加した水中鉱油（シグマ）形の乳濁液である。
処理はクエットセル［ギャップ：200μｍ］中において行った。モールバーンマスターサイザー(Malvern Mastersizer）粒度計を使用して得たグラニュログラム(granulograms)を、図１３（ズレ前予混合物）および図１４（ズレ後）に示した。
粒径（μｍ）および粒子の容量（％）はｘ軸上に表し、粒子の比率（容量／全容量）およびドロップレットの重量％はｙ軸上に表した。
剪断速度γは1217ｓ^-1であった。
平均ドロップレット直径（δ）は１μｍに設定した。多分散性度は23％であった。

Claims (19)

1. Ｂ相の中に分散されているＡ相のドロップレットからなり、ＡがＢに不混和性である２次乳濁液であり、前記のＢ相の中に分散されている前記のＡ相からなる同一配合の多分散の１次乳濁液を出発原料とし、あらゆる場合において２次乳濁液のドロップレットが１次乳濁液のドロップレットの直径よりも小さな直径を有している前記の２次乳濁液の製造方法であって、出発原料である１次乳濁液が粘弾性的であること、および乳濁液全体に同じ最大ズレが生じるように制御されているズレに前記の出発原料である１次乳濁液が付されることを特徴とする方法。
2. 出発原料である１次乳濁液の連続相が粘弾性的であることを特徴とする、請求項１に記載の方法。
3. 低い剪断速度において各粘度が測定される場合、出発原料である１次乳濁液の有効粘度が分散相Ａの粘度よりも高いことを特徴とする、請求項１または２のいずれかに記載の方法。
4. 低い剪断速度において各粘度が測定される場合、連続相Ｂの粘度が分散相Ａの粘度よりも高いことを特徴とする、請求項３に記載の方法。
5. 前記の乳濁液を動いている固体表面と接触させることによりズレの制御を達成し、乳濁液の流れを特徴づける速度勾配を前記の動いている固体表面の方向と垂直な方向において一定とすることを特徴とする、請求項１〜４のいずれかに記載の方法。
6. （１）出発原料である１次乳濁液の連続相が粘弾性的であること、
   （２）低い剪断速度において各粘度が測定される場合、出発原料である１次乳濁液の有効粘度が分散相Ａの粘度よりも高いこと、および
   （３）前記の乳濁液を動いている固体表面と接触させることによりズレの制御を達成し、乳濁液の流れを特徴づける速度勾配を前記の動いている固体表面のそれと垂直な方向において一定とすること、
   を特徴とする、単分散の２次乳濁液の製造のための請求項１〜５のいずれかに記載の方法。
7. 低い剪断速度において各粘度が測定される場合、連続相Ｂの粘度が分散相Ａの粘度よりも高いことを特徴とする、請求項１〜６のいずれかに記載の方法。
8. 出発原料である１次乳濁液が、Ｂ相の中に分散されているＡ相を少なくとも６５重量％、好ましくは少なくとも８０％含むことを特徴とする、請求項１〜７のいずれかに記載の方法。
9. 出発原料である１次乳濁液が５重量％を超えない界面活性剤を含むことを特徴とする、請求項２〜８のいずれかに記載の方法。
10. 出発原料である１次乳濁液が水中油形であることを特徴とする、請求項１〜９のいずれかに記載の方法。
11. 前記の油がシリコーン、好ましくはケイ素に結合されている有機基がＣ₁〜Ｃ₁₆アルキル、フェニルおよびビニル基並びに水素原子から選ばれるポリジオルガノシロキサンであることを特徴とする、請求項１０に記載の方法。
12. 前記のシリコーンがポリジメチルシロキサンであることを特徴とする、請求項１１に記載の方法。
13. 出発原料である１次乳濁液が１種以上の界面活性剤を含むことを特徴とする、請求項１に記載の方法。
14. 前記の界面活性剤が水性相の重量の20〜40％に相当することを特徴とする、請求項１０〜１３のいずれかに記載の方法。
15. 出発原料である１次乳濁液のドロップレットが１〜100μｍに及ぶ直径を有することを特徴とする、請求項１〜１４のいずれかに記載の方法。
16. 剪断速度の最大値が１〜１×10⁶ｓ^-1であることを特徴とする、請求項１〜１５のいずれかに記載の方法。
17. お互いに関して回転している２つの同軸シリンダーからなる容器を使用してズレが達成されることを特徴とする、請求項１〜１６のいずれかに記載の方法。
18. お互いに関して往復運動をしている２つの平行板からなる容器を使用してズレが達成されることを特徴とする、請求項１〜１７のいずれかに記載の方法。
19. お互いに関して回転している２つの同軸円板からなる容器を使用してズレが達成されることを特徴とする、請求項１〜１８のいずれかに記載の方法。

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