JP3765598B2 - 連続乳化槽及び連続乳化方法 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術】
本発明は、少なくとも多価イソシアネートを含んだ油相溶液と水相溶液から連続的に水中油型乳化物を調製する連続乳化装置及び方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
予め芯物質となる溶質を溶解せしめさらに多価イソシアネートを含有する油相溶液を水相溶液に加えて攪拌等によって水中油型乳化物に仕上げる操作は、感圧紙、写真感光材料、化粧品あるいは塗料などの製造において広く用いられている。これらの多くは多価イソシアネートを芯物質を含有する油相溶液に加えて水相溶液中に乳化し、多価イソシアネートをアミン、ポリオール等と反応させてポリウレタンやポリウレアの被膜を形成してマイクロカプセルとするものである。
【０００３】
従来の乳化方法はいずれも芯物質を含有する油相溶液に多価イソシアネートを混合し、これにさらに水相溶液を加えて乳化槽あるいはパイプラインホモミキサーなどで連続乳化するものである（特開昭５６−１０８５２９号公報、特開平３−２５８３３２号公報，特開平５−５７１７８号公報）。
【０００４】
従来の装置の一例を図３に示す。この装置において、予め溶質を溶解せしめた油相溶液１と多価イソシアネート４と水相溶液７は、それぞれタンク２、５、８に貯蔵されている。多価イソシアネート４は定量ポンプ６で定量的に送液され、同様に定量送液ポンプ３で送液されている油相溶液１に配管内で連続添加された後、連続混合機１０で混合される。次いで、定量送液ポンプ９で送液されている水相溶液７が配管内で連続添加され、タンク型乳化装置に供給される。
【０００５】
乳化槽への上記の混合液の投入位置は乳化槽の上面（特開平３−２５８３３２号公報）あるいは底面（特開平５−５７１７８号公報）であった。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、油相溶液中に多価イソシアネートを含んでいる場合には、該油相溶液と水相溶液をどのように連続乳化装置に供給するかが、製造プロセスの安定化の観点で極めて重要になってくる。
【０００７】
従来の、油相溶液と水相溶液とを連続乳化装置より上流側の配管内で合流させる方法では、短時間の運転で合流部が閉塞してしまう問題が生じた。この問題の発生は深刻であり、頻繁に製造ラインを停止しての分解洗浄が必要であり、生産効率の低下をまねいていた。
【０００８】
発明者はその問題について鋭意観察研究を重ねた結果、油相溶液と水相溶液の界面が配管内壁に接する所に、油相溶液中に含まれる多価イソシアネートと水相中にふくまれる水とが反応したポリウレアレジンが付着成長し、最終的に該合流部配管を閉塞せしめるに至ることがわかった。
【０００９】
本発明は、係る点に鑑みてなされたものであり、その目的は、従来の問題点を解消し、多価イソシアネートを含んだ油相溶液を水相溶液から水中油型乳化物を連続的に調製する際に長時間運転下でも反応物による閉塞トラブルを生じない乳化装置及び方法を提供することにある。
【００１０】
本発明の目的は、底部に多価イソシアネートを含有する油相溶液の供給口が設けられ、側面下部に水相溶液供給口が槽側面の接線方向であって攪拌翼の回転方向に設けられ、上部に乳化液排出口が設けられ、かつ攪拌翼を内蔵している連続乳化槽と、多価イソシアネートを含有する油相溶液を乳化槽の底部から連続的に供給し、水相溶液を乳化槽の側面下部から乳化槽内の液流方向に連続的に供給し、乳化物を乳化槽から連続的に抜き出すことで達成される。
【００１２】
【発明の実施の形態】
以下、添付図面を用いて本発明を詳しく説明する。
【００１３】
図１は本発明による乳化槽の概要を、図２は該乳化槽を含んだ前後のフローを表したものである。なお、図２には流量計、各種バルブ等の機器は記載していないが、それらのいずれも本発明の構成要件ではない。
【００１４】
予め溶質を溶解せしめた油相溶液１と多価イソシアネート４と水相溶液７は、それぞれタンク２、５、８に貯蔵されている。ここで、図示されていないが、油相溶液１、多価イソシアネート４及び水相溶液７は、それぞれの貯蔵タンクで攪拌され或いは温度調整され或いは液量が減った場合に自動的に補給されるシステムを具備することは一向に構わない。
【００１５】
多価イソシアネート４は定量ポンプ６で定量的に送液され、同様に定量送液ポンプ３で送液されている油相溶液１に配管内で連続添加された後、タンク型乳化槽にその最下部から供給される。ここで定量送液ポンプとしては、ギアーポンプ、ブランジャーポンプ、モーノポンプ、ダイヤフラムポンプなど計量性のあるポンプであれば良く、特に型式を限定するものではない。ちなみに、その後油相溶液１と多価イソシアネート４の均一混合性を高めるための連続混合機１０の使用の有無あるいはその機種の如何は、いずれも本発明の効果を阻害するものではない。連続混合機１０としては、スタチックミキサー、高剪断ミキサーなどのインラインミキサー、パイプラインホモミキサー、ホモミックラインフローなどを用いることができる。
【００１６】
一方、定量送液ポンプ９によって定量送液された水相溶液７は、乳化槽１１下部からその接線方向で且つタンク型乳化槽内部に具備される攪拌機の回転によって生み出される流れの向きと同一の向きに供給される。
【００１７】
乳化槽１１にはさらにバッフル等を設けることができる。
【００１８】
攪拌翼の形状もプロペラ翼、タービン翼等いずれであってもよく、また、１段のほか複数段に設けたものであってもよい。
【００１９】
油相溶液は乳化液の使用目的に応じた溶質を含むものである。かかる溶質としては、例えば感圧複写紙用のカプセルで常用されている各種の塩基性無色染料、その他各種の記録材料、医薬品、香料、農薬、化成品、接着剤、液晶、ペイント、食品、洗剤、溶剤、触媒、酵素、防錆剤等が目的とするカプセルの用途に応じて使用される。なお、塩基性無色染料としては、例えばクリスタルバイオレットラクトン、８，８−ビス(ｐ−ジメチルアミノフェニル)フタリド、３−（ｐ−ジメチルアミノフェニル）−３−(１，２−ジメチルインドール−３−イル)フタリドなどのトリアリールメタン系化合物、４,４'−ビス−ジメチルアミノベンズヒドリルベンジルエーテル、Ｎ−ハロフェニル−ロイコオーアミン、Ｎ−２，４，５─トリクロロフェニルロイコオ−アミンなどのジフェニルメタン系化合物、ローダミンＢ−アニリノラクタム、３−ジエチルアミノ−７−クロロフルオラン、３−ジエチルアミノ−６，８−ジメチルフルオラン、８，７−ジエチルアミノフルオラン、３−ジエチルアミノ−７−クロロエチルメチルアミノフルオランなどのキサンテン系化合物、ベンゾイルロイコメチレンブルー、ｐ−ニトロベンジルロイコメチレンブルーなどのチアジン系化合物、３−メチル−スピロ−ジナフトビラン、３−エチル−スピロ−ジナフトビラン、３−プロピル−スピロ−ジベンゾビランなどのスピロ化合物などが単独または組合せて使用される。
【００２０】
油相溶液の油性物質としては、例えば魚油、ラード油などの動物油、ひまし油、大豆油などの植物油、グロシン、ナフサなどの鉱物油、アルキル化ナフタレン、アルキル化ビフェニール、水素化タ−フェニール、アルキル化ジフェニールメタン、アルキル化ベンゼンなどの合成油等が単独または混合して使用される。
【００２１】
多価イソシアネートとしては、例えば、ｍ−フェニレンジイソシアネート、ｐ−フェニレンジイソシアネート、２，６−トリレンジイソシアネート、２，４−トリレンジイソシアネート、ナフタレン−１，４−ジイソシアネート、ジフェニルメタン−４,４'−ジイソシアネート、３,３'−ジメトキシ−４,４'−ビフェニルジイソシアネート、３,３'−ジメチルジフェニルメタン−４,４'−ジイソシアネート、キシリレン−１，４−ジイソシアキート、キシリレン−１，３−ジイソシアネート、４,４'−ジフェニルプロパンジイソシアネート、トリメチレンジイソシアネート、ヘキサメチレンジイソシアネート、プロピレン−１，２−ジイソシアネート、ブチレン−１，２−ジイソシアネート、エチリジンジイソシアネート、シクロヘキシレン−１，２−ジイソシアネート、シクロヘキシレン−１，４−ジイソシアネート等のジイソシアネート４,４',４"−トリフェニルメタントリイソシアネート、トルエン−２，４，６−トリイソシアネートの如きトリイソシアネート、４,４'−ジメチルジフェニルメタン−２,２',５,５”−テトライソシアネート等が使用できる。多価イソシアネートが固体の場合には例えば、アセトン、テトラヒドロフラン、ジメチルホルムアミド、酢酸エチル、酢酸ブチル、フタル酸ジメチル、フタル酸ジブチル、フタル酸ジオクチル等の溶剤の１種以上に溶解して用いられる。多価イソシアネートには必要により前記の油性物質を加えて溶解しておくことができる。
【００２２】
水相溶液には、油性液を乳化するための乳化剤として、例えばゼラチン、アラビアゴム、カゼイン、カルボキシメチルセルロース、澱粉、ポリビニルアルコール等の天然又は合成の親水性高分子保護コロイド、例えばアルキルベンゼンスルフォン酸塩、アルキルナフタレンスルフォン酸塩、ポリオキシエチレン硫酸塩、ロート油等の陰イオン性界面活性剤、例えばポリオキシエチレンアルキルエーテル、ポリオキシエチレンアルキルフェノールエーテル、ソルビタン脂肪酸エステル等の非イオン性界面活性剤を加えることが好ましい。
【００２３】
油相溶液と水相溶液の混合比率は、乳化相の逆転が起こらない範囲、すなわち、水中油型のエマルジョンが形成される範囲内で用いられる材料や目的とするカプセル等に応じて適宜調節される。通常は油相溶液と水相溶液の重量比で水相溶液が４５〜９５重量％程度である。
【００２４】
乳化物をマイクロカプセルとする場合には、多価アミン、多価カルボン酸、多価チオール、多価ヒドロキシ化合物、エポキシ化合物等が用いられる。多価アミンの例としては、ｏ−フェニレンジアミン、ｐ−フェニレンジアミン、１，５−ジアミノナフタレン等の如き芳香族多価アミン、１，３−プロピレンジアミン、１，４−ブチレンジアミン、ヘキサメチレンジアミン等の如き脂肪族多価アミン、多価カルボン酸としては例えばビメリン酸、スペリン酸、アゼライン酸、セバチン酸、フタル酸、テレフタル酸、４,４'−ビフェニル−ジカルボン酸、４,４'−スルホニルジ安息香酸等が例示される。多価チオールとしては、チオグリコールの縮合生成物又は多価アルコールと適当なチオエーテルグリコールとの反応生成物等が挙げられる。多価ヒドロキシ化合物としては、脂肪族、芳香族の多価アルコール、ヒドロキシポリエステル、ヒドロキシポリプロキレンエーテル等が例示される。エポキシ化合物としては、例えばジグリシジルエーテル等の脂肪族グリシジルエーテル類、脂肪族グリシジルエステル類、芳香族グリシジルエーテル類等が挙げられる。
【００２５】
【実施例】
実施例１
図１において、発色剤としてクリスタルバイオレットラクトン１０重量部比と、ベンゾイルロイコメチレンブル−１重量部比と、３−〔４−(ジエチルアミノ)−２エトキシフェニル〕−３−（２−メチル−１エチル−３−インドリル）−４アザフタリド４重量部比をジイソプロピルナフタレン２００重量部比に予め溶解せしめた油相溶液を貯蔵タンク２にて６５℃で貯蔵した。
【００２６】
次に、多価イソシアネートとしてヘキサメチレンジイソシアネートのビューレット体（住友バイエルウレタン製「スミジュールＮ３２００」）を貯蔵タンク５に室温で貯蔵した。
【００２７】
一方、乳化における保護コロイドとして、ポリビニルアルコール（クラレ製「ＰＶＡ２０５」）１５重量部比を水１３５重量部に予め溶解せしめた水相溶液を貯蔵タンク８に６５℃で貯蔵した。
【００２８】
なお、図示はしていないが、油相溶液、多価イソシネート及び水相溶液はそれぞれの貯蔵タンクの液量が減った場合、自動的に補給されるシステムとなっている。
【００２９】
ここで、該油相溶液と該多価イソシアネートをそれぞれ定量送液ポンプ３、６を用いてそれぞれ毎分４５重量部、５重量部で送液し、連続混合機１０で連続的に混合した後、本発明による連続乳化装置１１の真下から供給した。
【００３０】
次に、水相溶液を毎分５０重量部で、該連続乳化装置内部攪拌機が生み出す流れの向きと同一向きになるよう、連続乳化装置側面から接線方向に供給したところ、５００時間余りを経過しても配管或いは各装置内に閉塞現象は発生しなかった。またこの際、連続乳化装置１１内部には異物の付着はなかった。
【００３１】
比較例１
実施例１と同一の油相溶液及び多価イソシアネートをそれぞれ実施例１と同一の毎分重量部で送液し、さらに実施例１と同一の水相溶液を実施例１と同一の毎分重量部で図３に図示されるフローのように連続混合機１０と連続乳化装置１１の間の配管に供給したところ、約４０時間経過して時点で水相溶液と油相溶液が合流する地点がほぼ閉塞した。
【００３２】
実施例２
実施例１と同一の油相溶液、多価イソシアネート及び水相溶液を調製貯蔵し、それぞれ毎分４７重量部、３重量部、５０重量部で供給したところ、５００時間余りを経過しても配管或いは各装置内に閉塞現象或いはその兆候は発生しなかった。
【００３３】
【発明の効果】
本発明により、多価イソシアネートを含有する油相溶液と水相溶液を閉塞の問題なく長期間に渡り連続運転できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明による連続乳化槽の概要
【図２】 本発明による連続乳化装置を用いた場合の前後フロー例
【図３】 従来の連続乳化装置の前後フロー例
【符号の説明】
１…油相溶液
２，５，８…貯蔵タンク
３，６，９…定量送液ポンプ
４…多価イソシアネート
７…水相溶液
１０…連続混合機
１１…連続乳化槽

Claims (2)

1. 底部に多価イソシアネートを含有する油相溶液の供給口が設けられ、側面下部に水相溶液供給口が槽側面の接線方向であって攪拌翼の回転方向に設けられ、上部に乳化液排出口が設けられ、かつ攪拌翼を内蔵している連続乳化槽
2. 多価イソシアネートを含有する油相溶液を乳化槽の底部から連続的に供給し、水相溶液を乳化槽の側面下部から乳化槽内の液流方向に連続的に供給し、乳化物を乳化槽から連続的に抜き出すことを特徴とする連続乳化方法

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