JP5204659B2 - 乾燥液体およびその製造方法 - Google Patents

Description

本発明は、乾燥液体（Dry liquids）およびその製造方法に関する。

乾燥液体、特に乾燥水は、US 3,393,155中に開示されている。

これらは、５０ミリミクロンを上回らない平均粒径を有する熱分解法シリカから構成され、この場合、その表面は、疎水性を帯びていてもよく、かつカプセル化された形で５〜１０倍の液体量を含有する。

粉末（乾燥水）は、多量の水にもかかわらず粉末の外観を有する。

公知の乾燥粉末は、液体を微細な液滴に分離し、かつこれらの微細な液滴と撥水剤である熱分解法シリカとを、高エネルギー入力を用いて混合することにより製造され、その結果、この液体の液滴は、撥水性シリカによって完全に包囲される(US 3,393,155)。

さらに穿孔（drilling）液体成分は、水と疎水性の熱分解法シリカとを、高い剪断条件下で混合および組み合わせることにより製造することができ、その際、流動可能な、乾燥粉末固体生成物が得られる。

混合は、高い剪断条件下で実施することができる。したがって、高速ポンプまたは分散機を、実験室において使用することができる。大規模においては、ブレードを備えた回転撹拌機、混合ポンプまたは混合物中に高剪断エネルギーを導入するのに適した任意の他の混合装置を使用することができる(US 3,951,824)。

さらに乾燥水を、シリカと水を撹拌して製造することができ、かつ消化剤として使用することができることは公知である。これは低温で貯蔵することができ、それというのも、極めて低い温度であっても粉末としてその流動性を喪失することはないためである（US5342597およびUS4008170）。

さらに乾燥水は「ロッキングミキサー"rocking mixer"」または振とう装置を、混合物の高速運動のための装置として使用することにより製造することができることが知られている(US 2004/0028710 Al)。

公知方法は、極めて少量の乾燥水のみが製造できるといった欠点を有する。

したがって、多量の乾燥水を製造できる方法が開発された。

さらに本発明は、疎水性の熱分解法シリカを含有する乾燥液体に関し、この場合、この液体は、以下の物理化学的パラメータによって特徴付けられる。
粒度分布（積算値ふるい下）

さらに本発明は、乾燥液体を製造するための方法に関し、この場合、この方法は、液体および疎水性の熱分解法シリカを、明確に定義され空間的に限定された剪断領域中を通過させ、その際、液体を小さい液滴に分割し、かつ疎水性の熱分解法シリカによって包囲することを特徴とする。

疎水性の熱分解法シリカ中の液体を、剪断領域に軸方向に供給することができ、その際、得られた乾燥液体は、剪断領域から半径方向に除去される。

液体および疎水性シリカを、同線上で剪断領域に軸方向で供給することができる。

本発明の他の実施態様において、液体および熱分解法シリカを、異なる線上で剪断領域に軸方向で供給することができる。

本発明の他の実施態様において、液体は、疎水性の熱分解法シリカと一緒に容器中に混合することができる。この混合物を、軸方向で剪断領域中に供給することができる。

この混合物は、剪断領域を形成する装置を介して吸引することができる。

ローターステーターミキサは、剪断領域を形成する装置として使用することができる。このようなミキサは、たとえばUllmann' s Encyclopaedia of Industrial Chemistry, 5th Edition, 第32巻、第25-6頁から公知である。

液体は医薬、化粧品等中の水、水性塩溶液、グリセロールの水性溶液および同様の水−混和性の液体成分を意味すると理解されてもよい。

本発明の好ましい実施態様において、使用された液体は水であってもよい。

本発明の実施態様において、剪断領域は円錐容器の底部において配置されてもよい。デッドゾーンを回避することができ、かつ、全材料が剪断帯域を介して通過することができる程度に、疎水性の熱分解法シリカの運搬を達成することができるアンカースターラーを、円錐容器中に配置してもよい。

本発明の他の実施態様において、製造された乾燥液体は、最初に導入された液体の全量が乾燥液体の形で存在するまで返送することができる。

例１：
Ystralからの、Conti TDSのローターステーターミキサを、２個の異なる装置で試験した。

最初に、３５０ｌの総容量を有する開放容器を上流に連結させた。Conti TDSに対して貯蔵容器と連結させるためのパイプライン直径は、吸引側および圧力側の双方において８０ｍｍである。吸引管路の長さの長さは５ｍであり、かつ前記管路は３個の９０゜の曲管（ベンド）を含む。圧力管路の長さは、４個の９０゜の曲管を備えており６ｍｍである。

この装置は図１に図示する。Ystral Conti TDSの操作の原理は、図２に図示する。

第２の装置は、６０ｌの貯蔵容器を含み、かつ２個の９０゜の曲管を備えた２ｍの長さの吸引管路および３個の９０゜の曲管を備えた３ｍの長さの圧力管路を用いて操作した。

使用されたConti TDS 4は３７ｋＷの機械であった。これは３６００ｒｐｍの速度で操作することができ、この場合、これは、２２７ｍｍの直径を有する混合チャンバーの存在する大きさで、内部ローターでの２９ｍ／ｓの周速度および外部ローターでの３１ｍ／ｓの周速度を導く。

容器中のデッドゾーン形成を抑止するための混合要素として、たとえばアンカースターラーは、それぞれの場合において貯蔵容器中に存在した。

脱イオン水を、最初に貯蔵容器中に導入した。疎水性の熱分解法シリカAEROSIL R812Sは、元の１０Ｋｇバックの形で供給され、かつ、要求される量を直接的にバッグから吸引ランス（suction lance）を用いてConti TDS中に供給した。Conti TDSにより生じた減圧は、９０秒以内にAEROSIL中に吸引するのに十分であった。添加終了後に、吸込み弁を閉じ、かつ分散を、反応が完了し、かつ好ましい質が達成されるまで続けた。

例２：
６０ｌの容器容量および２５ｍ／ｓの最大周速度を有するA. BerhrentsからのBecomix MV60のローターステータミキサもまた十分使用することができる。この装置において、ローターステーターは、容器のほとんどの部分である。これを直接的に容器、その底部に取り付ける。水および疎水性の熱分解法シリカAEROSIL R812Sを貯蔵容器中に導入した。底部に存在するローターステーターミキサは双方を吸引し、かつ生成物を、循環管路を介して容器中に返送した。この系において例１と比較して弱い吸込み力は、ローターステーターを容器底部に直接取り付けるといった利点によって補われる。効果的にデッドゾーンの形成を回避する撹拌機、たとえばアンカースターラーは容器中に存在する。例１のように、混合時間は反応の完了度合いおよび乾燥水の好ましい質に依存する。

この装置の操作の原理は、図３に図示する。

双方の系（YstralおよびBecomix）に共通するのは、液体および熱分解法シリカAEROSIL R812Sを、明確に定義され空間的に限定された剪断領域中に通過させ、その際、液体は小さい液滴に分割され、かつ疎水性の熱分解法シリカAEROSIL R812Sによって包囲されることである。これは、実験室規模における公知の系とは本質的に異なる。バッチの大きさ、容器の容量および容器の形状とは無関係に、同様のローターステーターを、通常、同様の条件下で使用することができる。本発明によれば、これは常に、すべての出発材料を、ローターステーターの剪断領域の通過中に、完全に剪断力にさらすことを保証する。相変化後の、液体と「粉末」との間の流動性の相違は、容器の形状および容器中に存在するデッドゾーンを回避するための混合要素の形状を考慮に入れなければならない。しかしながら本発明による方法の効率においては何ら影響がない。それというのも、本発明によって使用されるローターステーター系は、より大きい (Ystral) かまたはより少ない(Becomix)顕著な自己吸引（self-aspirating）効果を有し、剪断領域中の流れは、相変化および完全な変換が確立された後であっても達成されるためである。

ローターステーター系の正確なデザインは、製造業者および性能スペクトルに依存して全く異なっていてもよい。

ローターステーター系のデザインのためのいくつかの選択された可能性は、図４に図示する。

これらは、異なる数のローターおよびステーターを必要としてもよく、かつ詳細なデザインは、製造業者によって全く異なっていてもよい。

例３：
乾燥液体は、本発明による方法を用いて製造される：
個々の条件は第１表に示す。

周速度上の液滴の大きさの依存性は、図５において図示する。

粒度分布は、凍結乾燥された（凍結調製された（cryoprepared））乾燥液体上でＴＥＭ分析により実施される。

凍結調製は、以下のようにして実施される。

凍結調製において、凍結調製チャンバーを、先ず、液体窒素を用いて約１００Ｋに冷却する。調製チャンバーを開けたときに、熱はＮ_２を蒸発させ、その結果、調製は、乾燥Ｎ_２雰囲気中で生じる。調製ホルダーを同様に約１００Ｋに、液体Ｎ_２をホルダーのデュアーに導入することにより冷却する。

調製物１に関して、「乾燥水」は、薄いポリマー層で被覆した調製支持ネット上に積もり（dusted）、低温に冷却された調製チャンバー中の濾紙片上に置かれ、かつ凍結された。

調製物２に関して、エタンを銅容器中で液化する。「乾燥水」が積もった小さいネットを、エタン中に浸漬する。液化エタンの高い熱容量にしたがって、ここで水は、調製１とは対照的に、一般に非晶質の形状で急速に凍結する。試料は、調製物１とは対照的に冷却時にもはや変化しえない。

その後に凍結調製物を調製ホルダーに移し、かつ透過電子顕微鏡に移す。ホルダーを低温に冷却することから、調製物はＴＥＭ中で、凍結状態で分析することができる。

本願発明において使用する装置を示す図 Ystral Conti TDSの操作の原理を示す図 本願発明において使用する装置の原理を示す図 考えられるいくつかのローターステーター系のデザインを示す図 周速度上の液滴径の依存性を示すグラフ図

Claims (3)

1. 以下の物理化学的パラメータ：
   粒度分布（積算値ふるい下）
   

   

   を有することを特徴とする、疎水性の熱分解法シリカを含有する乾燥液体。
2. 液体および疎水性の熱分解法シリカを、ローターステーターの剪断領域中を通過させ、その際、液体は小さい液滴に分割され、かつ疎水性の熱分解法シリカによって包囲されることを特徴とする、請求項１に記載の乾燥液体を製造する方法。
3. 液体および疎水性の熱分解法シリカを、剪断領域に対して軸方向に供給し、その際、得られた乾燥液体を剪断領域から半径方向に取り除くことを特徴とする、請求項２に記載の方法。

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