JPH10512187A - 連続プロセスで製造された高分散相エマルジョンの部分の循環 - Google Patents

連続プロセスで製造された高分散相エマルジョンの部分の循環

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JPH10512187A JP8521723A JP52172396A JPH10512187A JP H10512187 A JPH10512187 A JP H10512187A JP 8521723 A JP8521723 A JP 8521723A JP 52172396 A JP52172396 A JP 52172396A JP H10512187 A JPH10512187 A JP H10512187A
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Abstract

(57)【要約】 水性流体、特に尿のような水性体液を吸収し得る微気孔質かつオープンセル構造のポリマーフォーム物質を提供するために重合される高分散相エマルジョンの連続製造方法の改良。この改良は、この連続プロセスの動的混合ゾーンから取り出されたエマルジョンの一部(約50%以下)を循環する工程を含む。これは、油相に均一に分散した水滴を有する点で、この連続プロセスから最終的に得たエマルジョンの均一性を増加させる。これはまた、HIPEの安定性を改善し、その後の懸濁重合中のHIPEの流し込みおよび硬化の温度範囲を拡張する。

Description

【発明の詳細な説明】 連続プロセスで製造された高分散相エマルジョンの部分の循環 発明の分野 本出願は、水性流体、特に尿のような水性体液を吸収し得る微細気孔質の、オ ープンセルのポリマーフォーム物質を提供するために、典型的には重合される、 高分散相エマルジョンを製造するための連続プロセスの改良に関する。本出願は 、特に、線蔵されたエマルジョンの一部が、そのようなエマルジョンの形成の均 一性を改良するために循環される、高分散相エマルジョンを製造するための連続 プロセスに関する。 発明の背景 比較的高い水性と油相の比を有する油中水エマルジョンは、この技術において 高分散相エマルジョン(以後、HIPEまたはHIPEsと呼ぶ。)として知ら れている。HIPEは、低または中分散相比の型とは、根本的に異なった特性を 有している。これらの根本的に異なった特性のため、HIPEは、燃料、油田探 査、農業用噴霧、織物プリント、食品、家庭用および工業用洗浄、固体の輸送、 消火、および極くわずかを名付けるための群衆制御のような様々な用途に使用さ れてきた。油中水エマルジョン型のHIPEは、化粧品、医薬、およびダイエッ ト製品、ドレッシングおよびソースのような食品への用途が見出だされている。 油中水エマルジョンHIPEはまた、気孔質の、重合フォーム型の物質を提供す るために、懸濁重合にも使用されている。例えば、1976年10月26日に発 行された米国特許第3,988,508号(リサント(Lissant))、1 992年9月22日に発行された米国特許第5,149,720号(デスマライ スら(DesMarais et al))、1993年11月9日に発行され た米国特許第5,260,345号(デスマライスら(DesMarais e t al))、および1993年2月23日に発行された米国特許第5,189, 070号(ブラウンズクーンら(Brownscombe et al))を参 照のこと。 HIPE中に存在する分散した液滴は、通常の球形から多面体の形状に変形し 、そのままロックされる。HIPEは、時々、“組織化された”システムと呼ば れ、一般に多面体の液滴の存在に起因する異常なレオロジー特性を示す。例えば 、HIPEが、充分に低レベルの剪断応力を受けるとき、弾性固体のように振る 舞う。剪断応力のレベルが増加するに従って、HIPEが流動化し始めるように 、多面体液滴が互いに滑り始める点に到達する。この点は、降伏値と呼ばれる。 そのようなエマルジョンが増加する高い剪断応力を受けるとき、それらは非ニュ ートン挙動を示し、有効粘度は急激に減少する。 HIPEを製造する際の困難性は、一部は、これらの異常なレオロジー特性の ためである。HIPEの分散相および分散媒は、それら自体、比較的低粘度であ るが、エマルジョンが形成されるに従って、その粘度は非常に高くなる。少量の 低粘度液体がこの高粘度液体に添加されると、通常の混合システムにより均質に 混合されるのは困難である。適当な混合なしに、更に低粘度液体が添加されるに 従って、高度に粘性の相は破壊され、より薄い液体内に粗製分散体を形成する。 HIPEを製造するのが非常に困難なのは、このためである。 しかし、正しい型および程度の混合によると、添加されるに従って、低粘度液 体が十分に高粘度液体内に分散され、安定なエマルジョンを形成する。HIPE を製造するための元のプロセスは、商業的製造状態における経済的不利益を有す る不連続プロセスである。これらの不連続プロセスは、典型的には、少量の分散 相を有する分散体の製造、およびその後、HIPEが75%を越える分散相を含 むまで、更に分散相を添加することを含む。そのようなプロセスは面倒であるが 、通常の混合装置を用いて、成功をもって採用することが出来る。 低および中分散相比のエマルジョンを製造するために使用される多くのエマル ジョン化装置は、HIPEを製造するためには、不適切である。これは、この装 置が、(1)多面体液滴を相互に移動させるために、組織化されたシステムに十 分な変形力を提供せず、そのため所望の混合を成し遂げない、または(2)固有 の剪断安定点を越える剪断速度を生成しないからである。最も重要なことに、そ のような装置は、特に、2相の粘度に大きな隔たりがある場合に、十分な混合を 提供しない。 HIPEの製造のための連続プロセスを開発する1つの試みは、1971年2 月23日に発行された米国特許第3,565,817号(リサント(Lissa nt))に開示されており、より粘性の少ない分散媒および分散相の粘度に近付 けるために、乳化剤の有効粘度を減少させるに充分に高い剪断速度を提供するこ とにより、十分な混合を達成することに向けられている。しかし、或る型のエマ ルジョンについては、エマルジョンの剪断安定点を越えることなく、分散媒およ び分散相のそれに近い見掛けの粘度を生ずるに十分な剪断応力を適用することは 可能ではない。低脂肪のスプレッド(マーガリン)は、そのようなエマルジョン の例である。様々な構造要素が、分散媒および分散相の粘度に近付けるために、 エマルジョン相の有効粘度を減少させるに充分な剪断速度を達成することができ るが(それによって相をある程度混合させるが)、そのような要素は、HIPE 中にある程度の非エマルジョン化液体の存在によって証明されるように、常には 完全な混合を提供しない。 1989年7月4日に発行された米国特許第4,844,620号(リサント (Lissant))はまた、かなり異なる粘度を有する分散媒および分散相か らHIPEを製造する連続システムを開示している。分散媒および分散相成分は 、循環手段18により剪断デバイス20を通される。循環ループ16は、循環手 段が、システムを更に通過するための循環ループを通して、処理された物質の主 要部を引っ張るように、それらが剪断デバイスが出るに従って、処理された相物 質の部分的循環を提供するようにされている。(処理された相物質の残りの部分 は、使用可能なHIPEとしてループ16から連続的に推進される。)循環の理 由は、ループ16を通して連続的に循環する、所望の分散媒に対する分散相の比 を有する、予備形成されたエマルジョンを提供することであるように思われる。 第3欄39行、41行参照のこと。また、1984年9月18日に発行された米 国特許第4,472,215号(ビネットら(Binet et al))を参 照のこと。この米国特許は、油中水爆発性エマルジョン前駆体の製造のための、 連続HIPE製造プロセスを開示しており、そこでは、少なくとも80体積%、 95%体積までの粗製HIPEが、ポンプにより循環ループを通して引き出され 、次いで固定ミキサーを再び通過するために戻される。 懸濁重合に有用なHIPEの連続製造プロセスは、1992年9月22日に発 行された米国特許第5,149,720号(デスマライスら(DesMarai s et al))に開示されている。この連続HIPEプロセスでは、別の水 および油相原料流が動的混合ゾーンに導入され(典型的にはピン型撹拌羽)、次 いで動的混合ゾーン内で十分な剪断攪乱に供されて、少なくとも部分的にエマル ジョン化混合物を形成し、一方、油および水相流については定常の非パルス流量 を維持する。動的混合ゾーンに供給された原料流の油に対する水の比は、動的混 合ゾーン内のエマルジョンを破壊しない割合で定常的に増加する。動的混合ゾー ンのエマルジョン化含量は、安定なHIPEを形成するのに適切な追加の剪断攪 乱に供されるように、連続的に引き出され、静的混合ゾーンに連続的に供給され る。油中にモノマー成分を含むこのHIPEは、吸収材ポリマーフォームを提供 するための懸濁重合に特に適切である。 油および水相流が、米国特許第5,149,72号により、この動的混合ゾー ンにおいて結合されるので、油および水相流が2つの分離相からエマルジョン化 された相に移行する、このゾーンの前に転位点がある。この動的混合ゾーンを通 る油および水相流の処理速度が増加するので、この転位点の程度もまた増加する ことがわかった。結果として、水相は油相中に少ない均一性をもって分散し、得 られたHIPEはサイズの均一性が低い水滴を含む。これは、特に、使用された 流動点及び硬化点が比較的高く、例えば少なくとも65℃ならば、その後の懸濁 重合中、HIPEを低い安定性にする。得られたポリマーフォーム中に形成され たセルはまた、サイズの均一性が低い。 従って、(1)連続的に、(2)油中水相のより大きな均一性をもって、(3) 高い処理量で、(4)懸濁重合中に、より高い温度でHIPEを流動化または硬 化させる、より大きな能力をもって、HIPEを作ること、またはHIPEを懸 濁重合に適切にすることが出来ることが望ましい。 発明の開示 本発明は、高分散相エマルジョン(HIPE)、特にポリマーフォームを製造 する際に有用なHIPEを得るための、改良された連続プロセスに関する。この プロセスは、 A)有効量の油中水乳化剤を含む液状油相を提供する工程、 B)液状水相原料流を提供する工程、 C)水相対油相の初期の重量比が約2:1〜10:1であるように、水及び油 相原料流を動的混合ゾーンに同時に導入する工程、 D)動的混合ゾーンで合併された原料流を、動的混合ゾーン内でエマルジョン 化混合物を少なくとも一部形成するに十分な剪断攪乱に供する工程、 E)エマルジョン化混合物を動的混合ゾーンから連続的に取り出す工程、 F)取り出されたエマルジョン化混合物の約10〜50%を動的混合ゾーンに 循環する工程、 G)取り出された残りのエマルジョン化混合物を静的混合ゾーンに連続的に導 入し、そこでは残りのエマルジョン化混合物が、少なくとも約4:1の水相対油 相の重量比を有する、安定な高分散相エマルジョンを完全に形成するに十分な剪 断混合に更に供される工程、および H)静的混合ゾーンから安定な高分散相エマルジョンを連続的に取り出す工程 を具備する。 油相流が、1種またはそれ以上のポリマーフォームを形成し得るモノマーを含 むとき、水相流が約0.2〜20重量%の水溶性電解質を含み、かつ油または水 相流が有効量の重合開始剤を含むとき、得られた安定な高分散相エマルジョンが 重合されて、ポリマーフォームを形成する。 本発明の連続プロセスの鍵となる改良は、動的混合ゾーンで形成されたHIP Eの一部の循環である。そのような循環は、動的混合ゾーンにおける別々の水お よび油相からHIPEへの転移点の程度を修正する。これはまた、連続油相内に 均一に分散した水滴を有することに関して、結局は静的混合ゾーンを出るエマル ジョンの均一性を改善する。このことは、HIPEの安定性を改善し、その後の 懸濁重合中における、このHIPEを注ぎ、かつ硬化させる温度範囲を拡張する 。循環は、(a)全プロセスを通るHIPEのより高い処理量、および(b)か なり高い水相対油相比、例えば約250:1を有するHIPEを調製する能力を 含む、他の利点を提供することができる。即ち、本発明のプロセスにより製造さ れたHIPEは、約150:1ないし約250:1の非常に高い水相対油相比を 容 易に達成することが出来る。 本発明のプロセスは、ポリマーフォームの製造に有用なHIPEを製造するた めに特に望ましいが、他の油中水型HIPEを製造するためにも有用である。こ れらは、農業用スプレーのような農業用製品、織物プリントペーストのような織 物処理用添加物、サラダドレッシング、クリームおよびマーガリンのような食品 、ハンドクリーナー、ワックス光沢剤およびシリコーン光沢剤のような家庭用お よび工業用洗浄製品、虫よけクリーム、発汗防止クリーム、日焼け防止クリーム 、ヘアクリーム、化粧クリーム、およびにきびクリームのような化粧品、パイプ 中の固体の輸送、群衆制御製品、消火製品等を含む。 図面の簡単な説明 図面は、本発明のプロセスを実施するための装置の側断面図である。 発明の詳細な説明 I.HIPEの油相および水相成分 A.概論 本発明のプロセスは、比較的高い水相対油相比を有し、一般にHIPEとして 知られている所定の油中水エマルジョンの製造に有用である。これらのHIPE は、比較的広範囲の水相対油相比を有するように調製される。選択された特定の 水相対油相比は、存在する特定の水相および油相成分、HIPEからなる特定の 用途、およびHIPEにとって所望の特定の特性を含む、多くのファクターに依 存するであろう。一般に、HIPEの水相対油相比は、少なくとも約4:1であ り、典型的には約4:1ないし約200:1、最も典型的には約20:1ないし 約150:1である。 その後に重合されてポリマーフォーム(以後、HIPEフォームと呼ぶ)を提 供する本発明による好ましいHIPEのためには、HIPEを形成するために使 用された水相と油相の相対量は、多くの他のパラメーターの中では、得られたH IPEフォームの構造的、機械的および性能上の特性を決定する上で重要である 。特に、HIPE中の水相対油相比は、フォームを形成する壁の寸法とともに、 フォームの密度、セルサイズ、および細孔に影響を与えることが出来る。これら のフォームを製造するために使用された本発明によるHIPEは、一般に、約1 2: 1ないし約250:1、好ましくは約20:1ないし約200:1、最も好まし くは約25:1ないし約150:1の範囲の水相対油相比を有するであろう。 B.油相成分 I.オイル HIPEの油相は、様々の油性物質を含み得る。選択された特定の油性物質は 、しばしば、HIPEから作られるような用途に依存するであろう。「油性」と は、固体または液体であるが、好ましくは広くは次の要件に適った、室温で液状 の物質を意味する。 (1)少し水に可溶であること、 (2)低い表面張力を有すること、 (3)触って特徴的な脂っぽい感触を有すること。 付加的には、HIPEが食品、医薬、または化粧品分野で使用される状況では 、油性物質は、化粧品や医薬に許容され得るものであるべきである。本発明によ り、HIPEを製造する際に使用される油性物質として含まれる物質は、例えば 、鉱油、石油、イソパラフィン、スクワラン、植物油、動物油、キリ油のような マリン油、オイチシカ油、ヒマシ油、アマニ油、ポピー種油、大豆油、綿実油、 コーン油、魚油、くるみ油、パイン種子油、オリーブ油、ココナツ油、パーム油 、カノラ油、ナタネ油、ヒマ油、サフラワ油、シーサム種子油、ピーナツ油等の ような、直鎖、側鎖および/または環状パラフィン;エチルヘキシルパルミテー ト、C16−C18脂肪族アルコールジイソオクタノエート、ジブチルフタレート、 ジエチルマレエート、トリクレジルホスフェート、アクリレートまたはメタクリ レートエステル等のような脂肪酸またはアルコールのエステル;樹脂油、および テルペンチン、ロジンスピリッツ、パイン油、およびアセトン油の蒸留物を含む 木材蒸留物;ガソリン、ナフサ、ガス燃料、潤滑および重質油のような様々な石 油ベースの生成物;ベンゼン、トルエン、キシレン、溶剤ナフサ、クレオソート 油、およびアントラセン油を含む石炭蒸留物、およびエテリアル油;およびシリ コーン油を含む様々な油性組成物が挙げられる。好ましくは、油性物質は、非極 性である。 ポリマーフォームを形成するために重合される好ましいHIPEのためには、 この油相は、モノマー成分を含む。吸収剤として使用するに適切なHIPEフォ ームの場合には、このモノマー成分は、典型的には、約35℃以下、および典型 的には約15℃ないし約30℃のガラス転移点を有するコポリマーを形成するた めに配合される。(ダイナミックメカニカルアナリシス(DMA)によるTgを 決定する方法は、1995年1月10日に出願された米国特許出願第08/37 0922号(トーマスA.desumaraisuら、ケース番号5541、そ の内容は、本明細書に含まれる)の試験方法(TEST METHOD )の部 分に記載されている。このモノマー成分は、(a)アタクチックアモルファスポ リマーが約25℃以下である少なくとも1種の一官能価モノマー、(b)任意に 一官能価コモノマー、および(c)少なくとも1種の多官能価架橋剤を含む。一 官能価モノマーおよびコモノマー、および多官能価架橋剤の特定の型および量は 、そのような物質を水性流体のための吸収剤としての使用に適切にする、構造的 、機械的および流体処理特性の所望の組合わせを有する吸収性HIPEフォーム の実現にとって重要であり得る。 吸収剤として有用なHIPEフォームのためには、モノマー成分は、得られた ポリマーフォーム構造にゴム状の特性を付与する傾向にある1種またはそれ以上 のモノマーを含んでいる。そのようなモノマーは、約25℃以下のTgを有する 、高分子量(10,000を越える)のアタクチックアモルファスポリマーを製 造することが出来る。この型のモノマーとしては、例えば、ブチルアクリレート 、ヘキシルアクリレート、オクチルアクリレート、2エチルヘキシルアクリレー ト、ノニルアクリレート、デシルアクリレート、ドデシル(ラウリル)アクリレ ート、イソデシルアクリレート、テトラデシルアクリレートのようなC4−C14 アルキルアクリレート、アリールアクリレート、およびベンジルアクリレートの ようなアルカリールアクリレート、ノニルフェニルアクリレート、ヘキシルメタ クリレート、オクチルメタクリレート、ノニルメタクリレート、デシルメタクリ レート、イソデシルメタクリレート、ドデシル(ラウリル)メタクリレート、テ トラデシルメタクリレートのようなC6−C16アクリルメタクリレート、p−n −オクチルスチレンのようなC4−C12アルキルスチレン、N−オクタデシルア クリルアミドのようなアクリルアミド、および2−メチル−1、3−ブタジエン (イソプ レン)、ブタジエン、1,3−ペンタジエン(ピペリレン)、1,3−ヘキサジ エン、1,3−ヘプタジエン、1,3−オクタジエン、1,3−ノナジエン、1 ,3−デカジエン、1,3−ウンデカジエン、1,3−ドデカジエン、2−メチ ル−1,3−ヘキサジエン、6−メチル−1,3−ヘプタジエン、7−メチル− 1,3−オクタジエン、1,3,7−オクタトリエン、1,3,9−デカトリエ ン、1,3,6−オクタトリエン、2,3−ジメチル−1、3−ブタジエン、2 −アミル−1,3−ブタジエン、2−メチル−1,3−ペンタジエン、2,3− ジメチル−1,3−ペンタジエン、2−メチル−3−エチル−1、3−ペンタジ エン、2−メチル−3−プロピル−1、3−ペンタジエン、2,6−ジメチル− 1,3,7−オクタトリエン、2,7−ジメチル−1,3,7−オクタトリエン 、2,6−ジメチル−1,3,6−オクタトリエン、2,7−ジメチル−1,3 ,6−オクタトリエン、7−メチル−3−メチレン−1,6−オクタジエン(ミ ルセン)、2,6−ジメチル−1,5,7−オクタトリエン(オシメン)、1− メチル2−ビニル−4、6−ヘプタジエニル−3、8−ノナジエノエート、5− メチル−1、3、6−ヘプタトリエン、2−エチルブタジエン、およびこれらの モノマーの混合物がある。これらのモノマーの中で、イソデシルアクリレート、 n−ドデシルアクリレート、および2−エチルヘキシルアクリレートが最も好ま しい。モノマーは、一般に、モノマー成分の重量の30ないし約85%、より好 ましくは約50ないし約70%を含む。 吸収剤として有用なHIPEフォームのためには、モノマー成分は、典型的に は、得られたポリマーフォーム構造体のTg特性、そのモジュラス(強度)、お よびその靭性を修正するために典型的に含まれる、1種またはそれ以上の成分を 含む。これらの一官能価コモノマー型としては、スチレン系コモノマー(例えば スチレンおよびエチルスチレン)、または関連するホモポリマーが靭性を例示す るものとしてよく知られているメチルメタクリレートのような他のモノマー型が ある。これらのコモノマーの中で、得られたポリマーフォーム構造体に靭性を付 与するためには、スチレン、エチルスチレンおよびその混合物がとくに好ましい 。これらのコモノマーは、約40%までのモノマー成分を含み、通常は約5ない し約40%のモノマー成分を含み、好ましくは約10ないし約35%のモノマー 成 分を含み、最も好ましくは約15ないし約30%のモノマー成分を含み得る。 吸収剤として有用なHIPEフォームのためには、このモノマー成分はまた、 1種またはそれ以上の多官能価架橋剤を含む。これらの架橋剤の含有は、柔軟性 および弾性の喪失を伴うその強度とともに、得られたポリマーフォームのTgを 増加させる傾向をもつ。適切な架橋剤としては、ゴム状ジエンモノマーを架橋す る際に使用可能なものであればよく、例えば、ジビニルベンゼン、ジビニルトル エン、ジビニルキシレン、ジビニルナフタレン、ジビニルアルキルベンゼン、ジ ビニルフェナントレン、トリビニルベンゼン、ジビニルビフェニル、ジビニルジ フェニルメタン、ジビニルベンジル、ジビニルフェニルエーテル、ジビニルジフ ェニルスルフィド、ジビニルフラン、ジビニルスルホン、ジビニルスルフィド、 ジビニルジメチルシラン、1,1−ジビニルフェロセン、2−ビニルブタジエン 、マレエート、ジ−,トリ−,テトラ−,ペンタ−またはより高級の(メタ)ア クリレートおよびジ−,トリ−,テトラ−,ペンタ−またはより高級の(メタ) アクリルアミドが挙げられ、これら(メタ)アクリレートおよび(メタ)アクリ ルアミドは、エチレングリコールジメタクリレート、ネオペンチルグリコールジ メタクリレート、1,3−ブタンジオールジメタクリレート、1,4−ブタンジ オールジメタクリレート、1,6−ヘキサンジオールジメタクリレート、2−ブ タンジオールジメタクリレート、ジエチレングリコールジメタクリレート、ヒド リキノンジメタクリレート、カテコールジメタクリレート、レゾルシノールジメ タクリレート、トリエチレングリコールジメタクリレート、ポリエチレングリコ ールジメタクリレート、トリメチロールプロパントリメタクリレート、ペンタエ リスリトールテトラメタクリレート、1,3−ブタンジオールジアクリレート、 1,4−ブタンジオールジアクリレート、1,6−ヘキサンジオールジアクリレ ート、ジエチレングリコールジアクリレート、ヒドロキノンジアクリレート、カ テコールジアクリレート、レゾルシノールジアクリレート、トリエチレングリコ ールジアクリレート、ポリエチレングリコールジアクリレート、ペンタエリスリ トールテトラアクリレート、2−ブタンジオールジアクリレート、テトラメチレ ンジアクリレート、トリメチロールプロパントリアクリレート、ペンタエリスリ トールテトラアクリレートを含み、更にN−メチロールアクリルアミド、1,2 −エチ レンビスアクリルアミド、1,4−ブタンビスアクリルアミド、およびその混合 物が挙げられる。 好ましい多官能価架橋剤は、ジビニルベンゼン、エチレングリコールジメタク リレート、ジエチレングリコールジメタクリレート、1,6−ヘキサンジオール ジメタクリレート、2−ブタンジオールジメタクリレート、エチレングリコール ジアクリレート、ジエチレングリコールジアクリレート、1,6−ヘキサンジオ ールジアクリレート、2−ブタンジオールジアクリレート、トリメチロールプロ パントリアクリレートおよびトリメタクリレート、およびその混合物を含む。ジ ビニルベンゼンは、約55:45の比率でのエチルスチレンとの混合物として、 典型的には市販されている。これらの比率は、1種またはそれ以上の他の成分に より油相を濃縮するように修正され得る。一般に、モノマーブレンドからスチレ ンの含有を除去しつつ、同時に、エチルスチレン成分により混合物を濃縮するこ とが有利である。ビニルベンゼンとエチルスチレンの好ましい比は、約30:7 0ないし55:45であり、最も好ましくは約35:65ないし約45:55で ある。より高レベルのエチルスチレンの含有は、得られたコポリマーのTgを増 加させることなく、所望の靭性を、スチレンがそうする程度まで付与する。架橋 剤は、一般に、モノマー成分の重量の(100%ベースで)約5ないし約40% 、より好ましくは約10ないし約35%、最も好ましくは約15ないし約30% の量が、HIPEの油相中に含まれ得る。 これらの好ましいHIPEの油相の主要部は、これらのモノマー、コモノマー および架橋剤を含むであろう。これらのモノマー、コモノマーおよび架橋剤は、 水相にではなく、油相に主として可溶であるように、実質的に水不溶性であるこ とが基本である。そのような実質的に水不溶性のモノマーの使用は、適当な特性 と安定性のHIPEが実現されることを保証する。 もちろん、こで使用されるモノマー、コモノマーおよび架橋剤は、得られたポ リマーフォームが適切に無毒性であり、適当に化学的に安定であることが非常に 好ましい。これらのモノマー、コモノマーおよび架橋剤は、もし後重合フォーム 処理および/または使用中に、非常に低い残留濃度で存在するならば、これらの モノマー、コモノマーおよび架橋剤は、好ましくは殆ど毒性を有するべきではな い。 2.乳化剤成分 油相の他の基本的成分は、安定なHIPEエマルジョンの形成を許容する乳化 剤である。本発明に使用するのに適切な乳化剤としては、低および中間分散相エ マルジョン用に適用可能な多くの通常の乳化剤があり得る。使用された特定の乳 化剤は、油相中に存在する特定の油性物質およびHIPEにより作られる特定の 用途を含む、多くのファクターに依存するであろう。通常、これらの乳化剤は、 無毒性物質であり、広範囲のHLB値を有し得る。典型的な乳化剤の例としては 、ソルビタンラウレート(例えば、SPAN(登録商標)20)、ソルビタンパ ルミテート(例えば、SPAN(登録商標)40)、ソルビタンステアレート( 例えば、SPAN(登録商標)60およびSPAN(登録商標)65)、ソルビ タンモノオレエート(例えば、SPAN(登録商標)80)、ソルビタントリオ レエート(例えば、SPAN(登録商標)85)、ソルビタンセスキオレエート (例えば、EMSORB(登録商標)2502)、およびソルビタンイソステア レート;ポリグリセロールエステルおよびエーテル(例えば、TRIODAN( 登録商標)20)、ポリオキシエチレン(2)オレイルエーテル、ポリエトキシ ル化オレイルアルコール(例えば、BRIJ(登録商標)92およびSIMUS OL(登録商標)92)等のようなポリオキシエチレン脂肪酸、エステルおよび エーテル;オレイン酸のモノ、ジ、トリ燐酸エステルのようなモノ、ジ、トリ燐 酸エステル(例えば、HOSTAPHAT KO3OON);ポリオキシエチレ ンソルビトールヘキサステアレート(例えば、ATLAS(登録商標)G−10 50)のようなポリオキシエチレンソルビトールエステル;エチレングリコール 脂肪酸エステル;イグリセロール(Iglycerol)モノ−180ステアレ ート(例えば、IMWITOR 78OK);グリセロールおよび脂肪アルコー ルのエステル(例えば、CREMOPHOR WO/A);ポリアルコールのエ ステル;合成第1級アルコールエチレンオキシド縮合体(例えば、SYNPER ONIC A2)、脂肪酸のモノおよびジグリセリド(例えば、ATMOS(登 録商標)300)等がある。 ポリマーフォームを作るために重合される好ましいHIPEのためには、乳化 剤は、HIPEを安定化すること以外に他の機能を保持することができる。これ らは、得られたポリマーフォームを親水性化する能力を含む。得られたポリマー フォームは、水および他の残留成分を除去するために、洗浄され、脱水される。 この残留乳化剤は、十分に親水性であるならば、水性流体を吸収することができ るように、疎水性フォームを十分に濡れ得るものとすることができる。 ポリマーフォームを作るために重合される好ましいHIPEのために、適切な 乳化剤としては、ソルビタンモノオレエート、ソルビタンモノミリステート、お よびココナツ脂肪酸から誘導されたソルビタンモノエステルのような、側鎖C16 −C24脂肪酸、直鎖不飽和C16−C22脂肪酸、および直鎖飽和C12−C14脂肪酸 のソルビタンモノエステル;ジグリセロールモノオレエート(即ち、C18:1 脂肪酸のジグリセロールモノエステル)、ジグリセロールモノミリステート、ジ グリセロールモノイソステアレート、およびココナツ脂肪酸のジグリセロールモ ノエステルのような、側鎖C16−C24脂肪酸、直鎖不飽和C16−C22脂肪酸、お よび直鎖飽和C12-14脂肪酸のジグリセロールモノエステル、側鎖C16−C24 アルコール、直鎖不飽和C16−C22アルコール、および直鎖飽和C12−C14アル コール(例えば、ココナツ脂肪族アルコール)のジグリセロールモノ脂肪酸エス テル、およびこれらの乳化剤の混合物がある。1992年12月11日に出願さ れた米国特許出願第989,270号(ダイヤ−ら)(その内容は、本明細書に 含まれる)には、適切なポリグリセロールエステル乳化剤の組成および製造につ いて記載されており、1995年1月10日に出願された米国特許出願第08/ 370920号(ステファン A. ゴールドマンら、ケース5540)(その 内容は、本明細書に含まれる)には、適切なポリグリセロールエステル乳化剤の 組成および製造について記載されている。好ましい乳化剤としては、ソルビタン モノラウレート(例えば、SPAN(登録商標)20、好ましくは約40%を越 える、より好ましくは約50%を越える、最も好ましくは約70%を越えるソル ビタンモノラウレート)、ソルビタンモノオレエート(例えば、SPAN(登録 商標)80、好ましくは約40%を越える、より好ましくは約50%を越える、 最も好ましくは約70%を越えるソルビタンモノオレエート)、ジグリセロール モノオレエート(例えば、好ましくは約40%を越える、より好ましくは約50 %を越える、最も好ましくは約70%を越えるジグリセロールモノオレエート) 、ジグリセロールモノイソステアレート(例えば、好ましくは約40%を越える 、より好ましくは約50%を越える、最も好ましくは約70%を越えるジグリセ ロールモノイソステアレート)、ジグリセロールモノミリステート(例えば、好 ましくは約40%を越える、より好ましくは約50%を越える、最も好ましくは 約70%を越えるジグリセロールモノミリステート)、ジグリセロールのココイ ル(例えば、ラウリルおよびミリストイル)エーテル、およびその混合物がある 。 主乳化剤に加えて、副乳化剤も任意に油相に含めることが出来る。これらの副 乳化剤は、油相中の主乳化剤に少なくとも共溶解し得るものである。適切な副乳 化剤は、ホスファチジルコリン、およびレシチンのようなホスファチジルコリン 含有組成物、およびラウリルベタインのような脂肪族ベタインを含む 型; 長鎖C12−C22ジ脂肪族、ジタロウジメチルアンモニウムクロリド、ビストリデ シルジメチルアンモニウムクロリド、およびジタロウジメチルアンモニウムメチ ルサルフェートのような短鎖C1−C4ジ脂肪族第4級アンモニウム塩、長鎖C12 −C22ジアルコイル(アルケノイル)−2−ヒドロキシエチル、ジタロウ2−ヒ ドロキシエチルジメチルアンモニウムクロリドのような短鎖C1−C4ジ脂肪族第 4級アンモニウム塩、メチル−1−タロウアミドエチル−2−タロウイミダゾリ ニウムメチルサルフェート、およびメチル−1−オレイルアミドエチル−2−オ レイルイミダゾリニウムメチルサルフェートのような長鎖C12−C22ジ脂肪族イ ミダゾリニウムメチルサルフェート、短鎖C1−C4ジ脂肪族、ジメチルステアリ ルベンジルアンモニウムクロリドおよびジメチルタロウベンジルアンモニウムク ロリドのような長鎖C12−C22モノ脂肪族ベンジルだし4級アンモニウム塩、長 鎖C12−C22ジアルコイル(アルケノイル)−2−アミノシエチル、短鎖C1− C4モノ脂肪族、ジタロウイル−2−アミノエチルメチル2−ヒドロキシプロピ ルアンモニウムメチルサルフェートおよびジオレオイル−2−アミノエチルメチ ル2−ヒドロキシエチルアンモニウムメチルサルフェートのような短鎖C1−C4 モノヒドロキシ脂肪族第4級アンモニウム塩を含むカチオン型;スルホコハク酸 ナトリウムのジオクチルエステルおよびスルホコハク酸ナトリウムのビ ストリデシルエステルのようなスルホコハク酸ナトリウムのジ脂肪族エステルを 含むアニオン型、およびこれらの二次乳化剤の混合物であり得る。このましい二 次乳化剤は、ジタロウジメチルアンモニウムメチルサルフェートおよびジタロウ ジメチルアンモニウムメチルクロリドである。これらの任意の二次乳化剤が、乳 化剤成分に含まれるとき、一次乳化剤と二次乳化剤の重量比は、典型的には、約 50:1ないし約1:4、好ましくは、約30:1ないし約2:1である。 3.油相組成 本発明の方法によりHIPEを形成するために使用される油相は、様々な比の 油性物質と乳化剤とを含み得る。選択された特定の比は、含まれる油性物質、使 用される乳化剤、およびHIPEの用途を含む、多くのファクターに依存するで あろう。一般に、油相は、約50ないし約98重量%の油性物質と、約2ないし 約50重量%の乳化剤を含むことができる。典型的には、油相は、約70ないし 約97重量%の油性物質と、約3ないし約30重量%の乳化剤、より典型的には 、油相は、約85ないし約97重量%の油性物質と、約3ないし約15重量%の 乳化剤を含むであろう。 ポリマーフォームを作るために使用される好ましいHIPEのためには、油相 は、一般に、約65ないし約98重量%のモノマー成分と、約2ないし約35重 量%の乳化剤成分を含むであろう。好ましくは、油相は、約80ないし約97重 量%のモノマー成分と、約3ないし約20重量%の乳化剤成分を含むであろう。 より好ましくは、油相は、約90ないし約97重量%のモノマー成分と、約3な いし約10重量%の乳化剤成分を含むであろう。 モノマーおよび乳化剤成分に加えて、これらの好ましいHIPEの油相は、他 の任意成分を含み得る。1つのそのような任意成分は、1994年3月1日に発 行された米国特許第5,290,820号(バスら(Bass et al)) (その内容は、本明細書に含まれる。)に記載されているように、当業者に周知 の油溶性重合開始剤である。他の可能な任意成分は、モノマーおよび乳化剤成分 のための、実質的に水不溶性の溶媒である。そのような溶媒の使用は、もし油相 の10重量%以下含むならば、好ましくない。 好ましい任意成分は、ビス−(1,2,2,5,5−ペンタメチルピペリジニ ル)セバケート(Tinuvin765)のようなヒンダードアミン光安定化剤 (HALS)またはIrganox1076のようなヒンダードフェノール安定 化剤(HPS)、およびt−ブチルヒドロキシキノンのような酸化防止剤である 。他の好ましい任意成分は、ジオクチルアゼレート、ジオクチルセバケートまた はジオクチルアジペートのような可塑剤である。他の任意成分としては、充填剤 、着色剤、蛍光体、不透明化剤、連鎖移動剤等がある。 C.水相成分 HIPEの水分散相は、一般に、1種またはそれ以上の溶解成分をを含む水溶 液である。水相の1つの基本的な溶解成分は、水溶性電解質である。溶解した電 解質は、油相中の成分の水相に溶解する傾向を少なくする。ポリマーフォームを 作るために使用される好ましいHIPEのためには、重合中に、水相液滴により 形成された油/水の界面にあるセルウインドウをポリマー物質が満たす程度を小 さくするものと考えられる。このように、電解質の存在および水相の得られたイ オン強度は、得られた好ましいHIPEフォームがオープンセル構造であるかど うか、およびそれはどの程度であるか決定するものと考えられる。 水相にイオン強度を付与することが出来る電解質であるならば、どのような電 解質も使用可能である。好ましい電解質は、アルカリ金属およびアルカリ土類金 属の水溶性ハロゲン化物、例えば塩化物、硝酸塩、硫酸塩のような、1価、2価 、または3価の無機塩である。それらの例としては、塩化ナトリウム、塩化カル シウム、硫酸ナトリウム、および硫酸マグネシウムがある。ポリマーフォームを 作るために使用されるHIPEのためには、本発明のプロセスの使用に、塩化カ ルシウムが最も好ましい。一般に、電解質は、水相重量の約0.2ないし約20 重量%の範囲の濃度で、HIPEの水相中に用いられる。より好ましくは、電解 質は、水相重量の約1ないし約10重量%含まれるであろう。 ポリマーフォームを作るために使用されるHIPEのためには、典型的には、 HIPE中に重合開始剤が含まれる。そのような開始剤成分は、HIPEの水相 に加えられ、通常の水溶性フリーラジカル開始剤とすることが出来る。これらは 、過硫酸ナトリウム、カリウムおよびアンモニウム、過酸化水素、過酢酸ナトリ ウム、過炭酸ナトリウム等のような過酸素化合物を含む。通常のレドックス開始 剤系を使用することも可能である。そのような系は、上述の過酸素化合物を、亜 硫酸水素ナトリウム、L−アスコルビン酸、または鉄塩のような還元剤を組合せ ることにより形成される。開始剤は、油相中の重合可能なモノマーの全重量に基 づき、約20モル%まで存在し得る。好ましくは、開始剤は、油相中の重合可能 なモノマーの全重量に基づき、約0.001ないし10モル%の量、存在する。 II.HIPEを作るための連続プロセス HIPEを作るための本発明の連続プロセスは、A)油相および水相原料流を 動的混合ゾーン(および最初は循環ゾーン)に導入する工程、B)動的混合ゾー ン(および循環ゾーン)内で最初にエマルジョンを形成する工程、C)動的混合 ゾーン内でHIPEを形成する工程、およびD)流出物を動的混合ゾーンから静 的混合ゾーンに輸送する工程を具備する。1992年9月22日に発行された米 国特許第5,149,720号(デスマライスら(DesMarais et al))(その内容は、本明細書に含まれる。)を参照のこと。本発明の連続プ ロセスのこの記載は、ポリマーフォームを得るために有用な好ましいHIPEを 作るために参照されるが、このプロセスは、適当な修正により、異なる油相およ び水相成分および量を用いることにより、田の油中水型HIPEを製造するため に使用可能であることは、理解すべきである。 A.油相は、通常の技術を用いて、基本的および任意の成分を組合せることに より、適切な形で製造され得る。そのような成分の組合せは、適当な順序の各成 分の添加により、連続またはバッチ式のいずれかで、実施され得る。そのように 製造された油相は、一般に成形され、原料タンク内に貯蔵され、次いで、液状原 料流として所望の流量で提供される。同様にして、水相流が製造され、貯蔵され る。 油相および水相両相の液流は、これらの原料流を動的混合領域に一緒に導入す ることにより、最初に合体される。これら油相および水相の初期の合体の段階中 では、原料流の流量は、水相と油相の初期重量比が、このプロセスにより製造さ れたHIPEの最終重量比のそれをかなり下回るように、設定される。特に、油 相および水相の液流の流量は、この初期の導入段階中の水と油の重量比が、約2 :1ないし約10:1、より好ましくは、約2.5:1ないし約5:1の範囲と なるように設定される。これらの低い水対油比で油相および水相流を合体する目 的は、このゾーンで遭遇する条件で、比較的安定で「破壊」を生じない油中水エ マルジョンの少なくともある程度の量の、動的混合ゾーンにおける形成を許容す るためである。 動的混合領域への初期導入の段階における、油相および水相の液体原料流の流 量は、操作のスケールに依存するであろう。パイロットプラントスケールの操作 の場合、この初期の導入段階の油相流量は、約0.02ないし0.35リットル /分であり、水相流量は、約0.04ないし2.0リットル/分とすることが出 来る。コマーシャルスケールの操作の場合、この初期の導入段階の油相流量は、 約10ないし25リットル/分であり、水相流量は、約20ないし250リット ル/分とすることが出来る。 このプロセスの最初のスタート時では、動的混合ゾーンおよび循環ゾーンは、 撹拌が始まる前に、油相および水相液体で充填される。この充填段階中に、移動 したヘッドスペースガスが動的混合ゾーンからベントされる。撹拌が始まる前に 、これらのゾーン内の液体は、典型的には2つの分離した相の状態、即ち、油相 と水相の状態にある。(低い水と油の比では、基本的に1つの相があるように、 自然のエマルジョン化が生じ得るであろう。)一旦、動的混合ゾーンが液体で満 たされると、撹拌が開始され、動的混合ゾーン内でエマルジョンが形成し始める 。この点では、動的混合ゾーン内への油相および水相の流量は、上述した範囲内 の比較的低い初期水対油の重量比を提供するように設定すべきである。循環ゾー ンは、上述したように、導入される油相および水相の合計を概算する割合に設定 すべきである。 B.動的混合ゾーンにおける初期エマルジョン形成 上述のように、油相および水相原料流は、動的混合ゾーン(および初期の充填 中では循環ゾーン)への同時の導入により、合体される。本発明の目的に対して 、動的混合ゾーンは、液体成分のための容器を含んでいる。この容器は、容器内 の液体内容物に剪断攪乱を付与する手段を具備している。剪断攪乱を付与する手 段は、容器を通して液体物質の単純な流れにより生ずるものを越えて、攪乱また は混合を生ずるであろう。 剪断攪乱を付与する手段は、動的混合ゾーン内の液体内容物に必要な量の剪断 攪乱を付与する装置またはデバイスを包含し得る。剪断攪乱を付与する装置の1 つの適切な型は、多数の円筒ピンの列(フライト)が放射状に伸びている円筒シ ャフトを含むピン羽根車である。羽根車シャフト上のピンの数、寸法、および配 列は、動的混合ゾーン内の液体内容物に付与される剪断攪乱の量に応じて、広く 変化し得る。この型のピン羽根車は、動的混合ゾーンとして役立つ、一般に円筒 状の混合容器内に装着され得る。羽根車シャフトは、円筒容器を通る液流の方向 に一般に平行に位置する。剪断攪乱は、容器を通る液体物質に必要な程度の剪断 攪乱を付与するスピードで羽根車を回転させることにより提供される。米国特許 第5,149,720号を参照のこと。 動的混合ゾーン内で付与される剪断攪乱は、液体内容物の少なくともある程度 を、上述の範囲内の水相対油相比を有する油中水エマルジョンにするに十分であ る。この点におけるそのような剪断攪乱は、しばしば、典型的には、約1000 ないし10,000秒-1、より典型的には、約1500ないし7,000秒-1の 範囲である。剪断攪乱の量は、一定である必要はないが、しかし、そのようなエ マルジョンの形成を行うのに必要な時間にわたって変化し得る。示したように、 この点における動的混合ゾーンに導入された水相および油相物質のすべてではな いが、この型の少なくともある部分のエマルジョン(例えば、エマルジョンは、 動的混合ゾーンからの液体流出物の、少なくとも約90重量%を含む)が形成さ れ、動的混合ゾーンを通して流れる限り、油中水エマルジョンに含まれる必要が ある。 米国特許第5,149,720号に記載された連続プロセスでは、動的混合ゾ ーンで形成されたエマルジョンを破壊し得る突然の、または の変化を避 けるために、一旦、攪乱が始まると、油相および水相の流量が定常であり、非パ ルス状であることが重要である。本発明による改良されたプロセスの重要な利点 は、以下に述べるように、循環ゾーンを用いることにより、定常な、非パルス状 の流量の臨界性が減少することである。全く、この循環流における全油相(エマ ルジョン化されていない/エマルジョン化されている)の導入された水相に対す る比が、乳化剤の安定化能力を越えないように、循環速度が、十分なエマルジョ ン化された油相を戻すに十分である限り、油相流を所定の期間、停止することが 出来ることがわかった。 C.動的混合ゾーンにおけるHIPEの形成 比較的低い水−油比を有する油中水エマルジョンが動的混合ゾーン内で形成さ れた後、エマルジョンは、追加の非エマルジョン化内容物とともに、HIPEに 変換される。これは、動的混合ゾーンに導入される水相および油相流の相対流量 を変化させることにより達成される。そのような相の水−油比の増加は、水相流 量を増加させることにより、油相流量を減少させることにより、またはこれらの ぐじゅつの組合せにより達成することが出来る。水相および/または油相の流量 のそのような調整により最終的に実現される水−油比は、一般に、約12:1な いし約250:1、より典型的には約20:1ないし200:1、最も典型的に は約25:1ないし150:1の範囲であろう。 動的混合ゾーンに導入される水相対油相比を増加させるための水相および/ま たは油相の流量の調整は、エマルジョンの初期の形成の直後に始めることが出来 る。これは、一般に、動的混合ゾーン内に攪乱が開始された後まもなく生ずるで あろう。最終的な所望の高い比にまで水相対油相比を増加させるに要する時間は 、プロセスのスケール、および結局の到達すべき水相対油相比の大きさに依存す るであろう。しばしば、水相対油相比を増加させるに要する流量調整時間は、約 1ないし約5分であろう。 動的混合ゾーンに供給される流れの水−油比の増加の割合は、製造されるエマ ルジョンの特定の成分、およびプロセスのスケールに依存するであろう。所定の HIPE組成およびプロセスの構成に対し、エマルジョンの安定性は、実質的に HIPEの形で、少なくともある程度の物質(例えば全流出物の少なくとも90 %)を含むことを保証するために、プロセスからの流出物の性質を、単にモニタ ーすることにより制御することが出来る。 エマルジョン形成中の動的混合ゾーン内の条件は、このプロセスにより製造さ れたHIPEの性質に影響を与え得る。製造されたHIPEの特性に影響を与え 得る1つの態様は、動的混合ゾーン内のエマルジョン成分の温度である。一般に 、動的混合ゾーンのエマルジョン化された内容物は、HIPE形成中、約5℃な いし約95℃、より好ましくは約35℃ないし約90℃の温度に維持されるべき である。本発明の改良されたプロセスの重要な利点(米国特許第5,149,7 20号に記載されたプロセスに比べて)は、均一なHIPEが連続プロセスによ り製造され得る温度を増加させる能力である。これは、動的混合ゾーンからのH IPEの一部が循環され、動的混合ゾーンに導入された油相および水相流と合わ せされる、循環ゾーン(以下に説明する)の付加によるものである。 他の態様は、油相および水相流量の調整中および後の両方で、動的混合ゾーン の内容物に付与される剪断攪乱の量である。動的混合ゾーン内のエマルジョン化 された物質に付与される剪断攪乱の量は、分散した水滴のサイズ(および究極的 にはポリマーフォームを作り上げているセルのサイズ)に影響を与える。エマル ジョン成分の型および比の所定のセット、および流量とより大きな剪断攪乱に動 的混合ゾーンの液状内容物を供することの組合せは、分散した水滴のサイズを減 少させるであろう。 セル、特に比較的モノマーの少ない水相液滴を囲む、モノマーを含有する油相 を重合することにより形成されるセルは、しばしば、実質的に球形であろう。そ のような実質的に球形のセルのサイズまたは「直径」は、本発明のプロセスによ り作られたHIPEから製造された型のポリマーフォームを特徴づけるパラメー ターと同様、一般にフォームを特徴づけるパラメーターである。ポリマーフォー ムの所定のサンプルにおけるセルは、必ずしも同一のサイズである必要はないの で、平均セルサイズ(直径)が、しばしば特定される。 フォームの平均セルサイズを決定するために、多くの方法が用いられる。これ らの方法として、従来知られている水銀多孔度測定方法がある。しかし、フォー ムのセルサイズを決定するための最も有用な方法は、フォームサンプルの簡単な 写真測定である。そのような方法は、1988年11月29日に発行された米国 特許第4,788,225号(エドワーズら(Edwards et al)) に極めて詳細に記載されており、この引用は、本明細書に含まれるものとする。 本発明の目的に対して、このHIPEを重合することにより製造されたフォー ムの平均セルサイズは、動的混合ゾーン内のエマルジョン化された内容物に付与 される剪断攪乱の量を定量化するために使用され得る。特に、油相および水相流 量が、必要な水/油比を提供するために調整された後、動的混合ゾーン内のエマ ルジョン化された内容物は、その後の重合により、約5ないし約100μmの平 均セルサイズを有するフォームを提供するHIPEを結局のところ形成するに十 分な剪断攪乱に供されるべきである。より好ましくは、そのような攪乱は、約1 0ないし約90μmのその後に形成されたフォームにおける平均セルサイズを実 現するために適切なものであろう。これは、典型的には、約1000ないし約1 0,000秒-1、より好ましくは約1500ないし約7,000秒-1の剪断攪乱 に達するであろう。 動的混合ゾーンへの油相及び水相の最初の導入の際に使用されうる剪断攪乱に ついては、HIPEを提供するための剪断攪乱は、プロセス中、一定である必要 はない。例えば、羽根車速度は、必要に応じて、または上述の特定のかつ所望の 平均セルサイズを有するフォームを形成することができるエマルジョンを提供す るに必要に応じて、HIPE製造中、増加または減少させることができる。 調整期間中、導入される油相および水相のトータルの流れの流量を等しくする ように、循環が調整される。このように、目的とする油相及び水相の流量が達成 されるとき、動的混合ゾーンを出ていく流出物の約半分が取り出され、循環ゾー ンを通過する。循環ゾーンを通る流量は、そのとき、通常は減少され得る。 D.動的混合ゾーンから静的混合ゾーンへの流出物の移動 本発明のプロセスでは、動的混合ゾーンのエマルジョン含有液体内容物は、連 続的に取り出され、一部は静的混合ゾーンに導入され、そこで更に混合および攪 乱を受ける。もちろん、流出物の性質および組成は、最初の始動から、最初のエ マルジョンの形成、動的混合ゾーン内におけるHIPEの形成へとプロセスが進 行するに従って、水相−油相比が増加するに従って、変化するであろう。初期の 始動手順中において、動的混合ゾーン流出物は、エマルジョン化物を殆ど含有し ない。エマルジョン形成が生じ始めた後、動的混合ゾーンからの流出物は、エマ ルジョンに含まれなかった過剰の油相および水相物質とともに、比較的低い水相 −油相比を有する油中水エマルジョンを含むであろう。最終的に、2つの原料流 の水相−油相比が増加した後、動的混合ゾーン流出物は、このエマルジョンに含 まれなかった比較的少量の油相および水相物質とともに、主としてHIPEを含 むであろう。 一旦、定常状態の操作が達成されると、動的混合ゾーンから静的混合ゾーンへ の流出物の流量は、動的混合ゾーンに導入される水相および油相の流量の合計に 等しいであろう。水相および油相の流量が、所望のHIPEの形成を提供するよ うに正しく調整された後、動的混合ゾーンからの流出物の流量は、コマーシャル スケールの操作で、典型的には、約35ないし約800リットル/分であろう。 パイロットスケールの操作では、動的混合ゾーンからの流出物の流量は、典型的 には、約0.8ないし約9.0リットル/分であろう。 静的混合ゾーンはまた、プロセスを通る液体物質の流れへの抵抗を提供し、こ のように、動的混合ゾーンの液体内容物に背後圧を提供する。しかし、静的混合 ゾーンの主要な目的は、安定なHIPEの形成を完了するために、動的混合ゾー ンからのエマルジョン化物質を追加の攪乱および混合に供することである。 本発明の目的に対し、静的混合ゾーンは、液体物質のための適切な収容容器を 含み得る。この容器は、これらの物質が容器内を流れるに従って、そのような液 体物質に攪乱または混合を付与するように内部配置が施されている。典型的な静 的ミキサーは、ヘリカルツイストの180°ごとに方向を逆にする一連のらせん の形の内部構造を有する管状デバイスを具備している。内部らせん構造のそれぞ れ180°のねじれは、フライトと呼ばれている。典型的には、90°で交差す る12ないし32のらせんフライトを有する静的ミキサーが、本発明のプロセス に有用である。 静的混合ゾーンでは、液体物質がそこを通過するに従って、単に液体への静的 混合ゾーンの内部構造の効果により、剪断力が液体物質に付与される。典型的に は、そのような剪断力は、約1000ないし約10,000秒-1、より好ましく は約1000ないし約7000秒-1の程度、静的混合ゾーンの液体内容物に付与 される。 静的混合ゾーンでは、エマルジョンにあらかじめ含まれなかった水相および油 相の基本的にすべてが、HIPE水相/油相比が達成された後、安定なHIPE の形に形成される。典型的には、そのようなHIPEは、約12:1ないし約2 50:1、より典型的には、約20:1ないし約200:1、最も典型的には、 約25:1ないし約150:1の範囲にある水相−油相比を有するであろう。そ のようなエマルジョンは、少なくとも、油相中に存在するモノマーの重合を許容 するに十分な期間、水相と油相に分離しないという意味において、安定である。 III.動的混合ゾーンからのHIPEの一部の循環 上述のように、本発明による改良された連続プロセスの鍵となる態様は、循環 ゾーンの付加である。この循環ゾーンでは、上述のように、動的混合ゾーンから 取り出されたエマルジョン化された混合物の一部は、循環され、次いで動的混合 ゾーンに導入される油相および水相の流れと合わせされる。取り出されたエマル ジョン化された混合物の一部を循環することにより、連続油相内に均一に分散さ れた水滴を有することに基づいて、最終的に静的ミキサーを出るHIPEの均一 性が改良される。循環はまた、より高い水相対油相比を有するHIPEの調製と ともに、動的混合ゾーンおよび静的混合ゾーンの両方を通るHIPEのより高い 処理量を可能とする。 循環されるHIPEの特定の量は、油相および水相中に存在する特定の成分、 油相および水相流が動的混合ゾーンに導入される割合、エマルジョン化されたk n号物が動的混合ゾーンから取り出される割合、動的混合ゾーンおよび静的混合 ゾーンの両方を通る特定の処理量、および同様のファクターを含む様々なファク ターに依存するであろう。本発明の目的に対しては、動的混合ゾーンから取り出 されたエマルジョン化された混合物の約10ないし50%が循環される。換言す ると、動的混合ゾーンに導入された、合体した油相および水相流に対する循環流 の比は、約0.11:1ないし約1:1である。好ましくは、動的混合ゾーンか ら取り出されたエマルジョン化された混合物の約15いし40%が循環される。 (合体した油相および水相流に対する循環流の比は、約0.17:1ないし約0 .65:1である。)最も好ましくは、この取り出されたエマルジョン化された 混合物の約20ないし33%が循環される。(合体した油相および水相流に対す る循環流の比は、約0.25:1ないし約0.5:1である。) 取り出されたエマルジョン化された混合物の循環された部分は、動的混合ゾー ンい導入される油相および水相流と合体される地点において、動的混合ゾーンに 戻される。典型的には、エマルジョン化された混合物のこの循環した部分(循環 された流れ)は、油相および水相流が動的混合ゾーンに入る地点に近い地点にポ ンプで戻される。この循環した流れをポンプ輸送する手段は、動的混合ゾーンに ついて上述したものよりも、高い剪断力を引き出すべきではない。全く、このポ ンプ手段がこの循環された流れに比較的低い剪断力を誘導することが好ましい。 動的混合ゾーン中に存在する油相および水相成分のトータルの体積に対する、 循環ゾーン中に存在するエマルジョン化された成分の体積は、重要であり得る。 例えば、循環流の体積は、特に、動的混合ゾーンへの油相流の導入の割合が上述 のように減少するか、または停止するならば、動的混合ゾーン中に存在するエマ ルジョンの安定性の程度に影響を与えることが出来る。逆に、循環流の体積が高 くなればなるほど、連続プロセスは、HIPE組成物の流量の変化に対し、少な く応答するであろう。一つだけの特定の型のHIPEを作るための期間、操作が 意図される製造システムについては、比較的大きな循環流体積が勧められる。即 ち、循環流の体積は、動的混合ゾーンに存在する油相および水相のトータルの体 積の約2倍ないし約10倍のオーダーである。HIPE組成物の流量の変化に対 し、実質的に速く応答することを必要とするシステムの場合は、比較的小さい循 環流体積が好ましい。即ち、循環流の体積は、動的混合ゾーンに存在する油相お よび水相のトータルの体積の約0.3倍ないし約3倍のオーダーである。加えて 、循環流が通過する循環ゾーンの長さが実質的に動的混合ゾーンの長さよりも大 きければ、例えば2倍であるならば、循環ゾーン中に静的混合要素が含まれるこ とが望ましい。これは、循環ゾーンを通るこの循環流を運ぶために使用される導 管等の内面へのエマルジョン化成分の付着を防止することが特に重要である。 本発明の改良された連続プロセスを実施するための適切な装置が、図に示され ており、一般に10により図示されている。装置10は、14により示されるシ ョットブロックを有している。油相および水相流は、タンク(図示せず)からブ ロック14に供給される。これらの油相および水相流は、ブロック14に形成さ れた導管18を通して導入される。22により示されるバルブは、導管26また はブロック14に形成された導管30のいずれかへの、これらの油相および水相 成分の流れを制御する。バルブ22の相対的な位置が、油相および水相流が、図 に示すように、導管26を通して流れるか、または導管30に流れるかを決定す る。導管30は、油相および水相流を、34で示される動的混合ゾーンのヘッド 32に供給する。この容器34は、容器内をすべて液体の環境に維持するために 、容器34を満たす間、空気をベントするためのベントライン(図示せず)を備 え ている。 この動的混合容器は、38により示される中空円筒状ハウジングを有しており 、その中ではピン羽根車42が回転する。このピン羽根車42は、円筒状シャフ ト46と、このシャフトから外側に放射状に突出する円筒状の羽根車ピン50の 多数のフライトとから構成される。これらのピン50のフライトは、シャフト4 6の一部に沿って走る4列に位置している。この列は、シャフトの周囲に90° で位置している。ピン50の列は、しばしば、互いに垂直であり、シャフト46 の中心軸から延びる同じ放射面にはない。 代表的羽根車42は、約18cmの長さと約1.9cmの直径を有するシャフ ト46から構成される。このシャフトは、4列の円筒状ピン50を保持しており 、それぞれは0.5cmの直径を有し、シャフト42の中心軸から外側に、1c mの長さに、放射状に延びている。この羽根車42は、ピン50がその内面から 0.8mmの隙間を有するように、円筒状ハウジング38内に装着されている。 この羽根車は、約300ないし約3000のスピードで動作することができる。 羽根車50は、動的混合ゾーン34内に存在する液体内容物に剪断攪乱を付与 し、エマルジョン化された混合物を形成するために使用される。このエマルジョ ン化された混合物は、動的混合ゾーンからハウジングコーン54を通して取り出 される。ハウジングコーン54では、ハウジング38の一端がフィットしている 。この取り出されたエマルジョン化された混合物の一部は、次いで、58により 示される循環ゾーンを通して循環される。この循環ゾーンは、エルボー型カップ リング62を有しており、その一端は、循環するエマルジョン化された混合物の 部分を収容するように、ハウジングコーン54内にフィットしている。カップリ ング62の他端は、ホースまたは導管66の一端に接続されている。ホースまた は導管66の他端は、70で示されるポンプ装置に接続されている。この循環流 に低い剪断力を付与する特に適切なポンプ装置は、Waukesha Lobe ポンプである。図3に示すように、このWaukeshaポンプは、同時に低い 剪断力のみを付与しつつ、循環ゾーンを通して循環流をポンプ輸送する要素74 および76を有している。ポンプ80の他端は、カップリング84の一端に接続 されている。カップリング84の他端は、ゾーン58からの循環流がこの容器の ヘッド30の近くに導入されるように、動的混合容器34のハウジング38に接 続されている。 循環されない取り出されたエマルジョン化された混合物の残りの部分は、88 で示される静的混合容器内で、更に攪乱または混合に供される。静的混合容器8 8の一端は、動的混合容器34を出るエマルジョン化された混合物の残りの部分 を受ける。1つの適切な静的ミキサー(14インチの長さ、1/2インチの外径 、0.43インチの内径)は、動的混合容器34に背圧を提供するように、混合 要素のらせん内部構造を備えている。この静的ミキサー88は、輸送および水相 からのHIPEの適切かつ完全な形成を保証する。この静的ミキサー88からの HIPEは、次いで、懸濁重合のような更なる処理のために、端部92を通して 取り出される。 IV.ポリマーフォームを得るためのHIPEの重合 HIPEは、動的混合ゾーンに供給される水相および油相の流量の合計に近似 するかまたは等しい流量で静的混合ゾーンから取り出される。原料物質の水相対 油相比が、所望のHIPE範囲内に増加し、定常状態が達成された後、静的混合 ゾーンからの流出物は、基本的に、吸収性フォーム物質に加工されるのに適切な 、安定なHIPEエマルジョンから構成される。特に、重合可能なモノマー成分 を含む好ましいHIPEは、ポリマーフォームに変換され得る。この型のポリマ ーフォーム、および特に吸収性製品における吸収材としての用途は、1993年 12月7日に発行された米国特許第5,268,224号(デスマライスら(D esMarais et al))および1992年12月11日に出願された 米国特許出願第989,270号(ダイヤーら(Dyer et al)に記載 されている。なお、これらの引用は、本明細書に含まれる。 このHIPEは、次の追加の工程により、ポリマーフォームに変換される。A )固形ポリマーフォーム構造を形成するのに適切な条件で、HIPEを重合/硬 化する工程、B)そこから元の残留水相を除去するために、任意にポリマーフォ ームを洗浄し、および必要ならば、必要な親水性界面活性剤/水和可能な塩を析 出するために、親水性界面活性剤および/または水和可能な塩でフォームを処理 する工程、およびC)その後、このポリマーフォームを脱水する工程。 A.HIPEの重合/硬化 形成されたHIPEは、一般に、重合され、または硬化される適切な反応容器 または領域内に回収され、または注がれる。1つの形態では、反応容器は、ポリ エチレンからなるおけを具備し、そこから最終的に重合した/硬化した固体フォ ーム物質が、重合/硬化が所望の程度にまで実施された後、更に処理されるため に、除去される。HIPEが容器に注がれる温度は、重合/硬化温度とほぼ同一 であるのが好ましい。 適切な重合/硬化条件が、モノマー、およびエマルジョン(とくに、使用され る乳化剤の系)の油相および水相の組成、および使用される重合開始剤の型およ び量に依存して変化するであろう。しかし、適切な重合/硬化条件は、しばしば 、約30℃以上、より好ましくは約35℃以上の高温に、約2ないし約64時間 、より好ましくは約4ないし約48時間の範囲の期間、HIPEを維持すること を含むであろう。HIPEはまた、1993年2月23日に発行された米国特許 第5,189,070号(ブラウンスクーンら(Brownscombe et al)、この引用は、本明細書に含まれる)に記載されているような段階でも 、硬化され得る。 ジグリセロールモノオレエート、ジグリセロールイソステアレートまたはソル ビタンモノオレエートのようなより強い乳化剤系がこれらのHIPEに使用され る時、重合/硬化条件は、約50℃またはそれ以上、より好ましくは約60℃ま たはそれ以上の高温で実施され得る。典型的には、HIPEは、約60℃ないし 約99℃、より典型的には約65℃ないし約95℃の温度で重合/硬化され得る 。 気孔質の水で満たされたオープンセルのHIPEフォームは、典型的には、お けのような反応容器内の重合/硬化後に得られる。この重合したHIPEフォー ムは、典型的には、シート状に切断またはスライスされる。重合したHIPEフ ォームのシートは、その後の処理/洗浄および脱水工程を通して、処理が容易で あるとともに、吸収性製品への用途のためのHIPEの製造が容易である。重合 したHIPEフォームは、典型的には、約0.08ないし約2.5cmの範囲の 切断厚さを提供するために切断/スライスされる。その後の脱水中に、これは、 約0.08ないし約1.25cmの範囲の厚さを有する気孔の潰れたHIPEに 導くことができる。 B.HIPEフォームの処理/洗浄 形成された固体の重合したHIPEフォームは、一般に、HIPEを製造する ために使用される残留水相物質で満たされている。この残留水相物質(一般に電 解質の水溶液および他の残留成分、例えば乳化剤)は、更なる処理およびフォー ムの使用の前に、少なくとも部分的に除去される。この元の水性物質の除去は、 通常、残留液体を絞りだすためにフォーム構造を圧縮することにより、および/ または水または他の洗浄溶液でフォーム構造を洗浄することにより実施されるで あろう。しばしば、幾つかの圧縮および洗浄工程、例えば2ないし4サイクルが 使用される。 元の水相物質が、必要な程度まで除去された後、必要ならば、HIPEフォー ムは、例えば適切な親水性化界面活性剤および/または水和可能な塩の水溶液で 専属洗浄することにより、処理され得る。これらのフォームが、ジュース液、ミ ルク等のような水性流体を掃除するための吸収材、および/または尿および/ま たはメンスのような体液ための吸収材として使用されるとき、それらは、一般に 、フォームを比較的親水性にするための処理を更に必要とする。フォームの親水 性化は、必要ならば、一般に、親水性化界面活性剤でHIPEフォームを処理す ることにより達成され得る。 これらの親水性化界面活性剤は、ポリマーフォームの表面の水の濡れ性を強化 する物質であり得る。それらは、この分野で公知であり、好ましくは非イオン性 の、様々な界面活性剤を含み得る。それらは一般に、液状であり、HIPEフォ ーム表面に適用される親水性化溶液に溶解または分散され得る。このようにして 、親水性化界面活性剤は、その表面を実質的に親水性にするに十分な量が、しか し、フォームの所望の柔軟性および圧縮偏位特性に影響を与えることなく、好ま しいHIPEフォームにより吸着され得る。そのような界面活性剤は、ジグリセ ロールモノオレエート、ソルビタンモノオレエート、またはジグリセロールモノ イソステアレートのような、HIPEのための油相乳化剤としての用途について 上述したもののすべてを含み得る。好ましいフォームでは、親水性化界面活性剤 は、フォーム構造に残留する残留量が、フォーム重量の約0.5ないし約15% 、好ましくは約0.5ないし約6%の範囲にあるように、含まれる。 HIPEフォーム構造に含まれる必要がある他の物質は、水和可能な、好まし くは吸湿性または潮解性の、水溶性無機塩である。そのような塩は、例えば、毒 物学上、許容し得るアルカリ土類金属塩を含む。この型の塩およびフォーム親水 性化界面活性剤としての油溶性界面活性剤との使用は、1994年10月4日に 発行された米国特許第5,352,711号(デスマライスら(DesMara is et al)、この引用は、本明細書に含まれる)に記載されている。こ の型の好ましい塩は、塩化カルシウムのようなカルシウムハライドを含む。(上 述のように、これらの塩は、HIPEの形成において、水相電解質として採用さ れ得る。) 水和可能な無機塩は、フォームをそのような塩の水溶液で処理することにより 、容易に含ませることが出来る。これらの塩溶液は、重合したばかりのフォーム から残留水相を除去するプロセスの完了後に、またはその一部として、フォーム を処理するために使用され得る。そのような溶液によるフォームの処理は、sフ ォーム重量の少なくとも約0.1%、典型的には約0.1ないし約12%の残留 量で、塩化カルシウムのような水和可能な無機塩を析出させるのが好ましい。 親水性化界面活性剤による(水和可能な塩とともに、またはそれを伴わずに) これらの比較的疎水性のフォームの処理は、典型的には、フォームに適切な親水 性を付与するために必要な程度、実施されるであろう。しかし、好ましいHIP E型の幾つかのフォームは、製造直後は適切に親水性であり、十分な量の水和可 能な塩を含有しており、このように、親水性化界面活性剤または水和可能な塩に よる追加の処理を必要としない。特に、そのような好ましいHIPEフォームは 、上述の所定の油相エマルジョンおよび塩化カルシウムがHIPEに使用される それらを含んでいる。それらの場合、内部の重合フォーム表面は、適切に親水性 であり、ポリマーフォームが脱水された後でさえ、十分な量の塩化カルシウムを 含有または析出する残留水相液体を含むであろう。 C.フォームの脱水 HIPEフォームが処理/洗浄された後、それは一般に、脱水される。脱水は 、残留水を絞りだすためにフォームを圧縮することにより、フォームまたはその 中の水を約60℃ないし約200℃の温度に、またはマイクロ波処理に供するこ と により、真空脱水により、または圧縮および熱乾燥/マイクロ波/真空脱水技術 により、達成され得る。脱水工程は、一般に、HIPEフォームが使用のために 準備され、実用し得るほど乾燥するまで実施されるであろう。しばしば、そのよ うな圧縮脱水フォームは、乾燥重量ベースで約50ないし約500%、好ましく は約50ないし約200%の水(湿気)含量を有するであろう。その後、圧縮さ れたフォームは、乾燥重量ベースで約5ないし約40%、好ましくは約5ないし 約15%の湿分含量にまで熱的に乾燥される。 V.改良された連続プロセスにより作られたポリマーフォームの用途 A.一般論 本発明の改良された連続プロセスにより作られたポリマーフォームは、様々な 製品に広く有用である。例えば、これらのフォームは、環境廃油吸収材として、 包帯または衣服の吸収材成分として、塗料を様々な表面に適用するために、ダス トモップの頭部に、湿式モップの頭部に、流体の分散剤として、包装に、脱臭/ 吸水剤に、クッションに、および多くのたの用途に使用可能である。 B.吸収製品 本発明の改良された連続プロセスにより作られたポリマーフォームは、様々な 吸収製品のための吸収部材として特に有用である。1995年1月10日に出願 された米国特許出願第08/370922号(トーマスA.デスマライスら)) および1995年1月10日に出願された米国特許出願第08/370695号 (Keith J.Stone et al)に記載されている。なお、これら の引用は、本明細書に含まれる。それらは、吸収製品のための吸収部材としてこ れらの吸収性フォームを記載している。「吸収製品」とは、抑制できない着用者 または製品の使用者により排出された、実質的な量の尿または他の流体(即ち液 体)、水様の排出物(大腸からの下痢)を吸収し得る購買者製品を意味する。そ のような吸収製品の例として、使い捨ておむつ、失禁用下着、タンポンや生理用 ナプキンのような月経用品、使い捨てトレーニングパンツ、ベッドパッド等があ る。本明細書による吸収性フォーム構造物は、おむつ、下着の失禁用パッド、衣 服の保護物等の製品への使用に、特に適切である。 その最も単純な形では、そのような吸収性製品は、裏地シート、およびこの裏 地シートと組合わされた、典型的には比較的液体不透過性の、1種またはそれ以 上の吸収性フォーム構造物を含むだけである。吸収性フォーム構造物および裏地 シートは、吸収性フォーム構造物が裏地シートと、吸収製品の着用者の流体排出 領域との間に位置するように、組合わされる。液体不透過性裏地シートは、任意 の材料、例えば約1.5ミル(0.038mm)の厚さを有する、ポリエチレン またはポリプロピレンからなり、吸収製品内への流体の保持を助ける。 より一般的には、これらの吸収製品は、着用者の皮膚に触れる吸収性製品の側 部をカバーする液体不透過性トップシート要素をも具備する。この構造では、製 品は、裏地シートとトップシートとの間に位置する、1種またはそれ以上の吸収 性フォーム構造物を含む吸収性コアを具備する。液体不透過性トップシートは、 実質的に気孔質であり、下地の吸収性コアへの体液の通過を許容する、ポリエス テル、ポリオレフィン、レーヨン等の任意の材料により構成し得る。トップシー ト材料は、トップシートと着用者との間の接触領域に水性流体を保持する傾向を 持たないことが好ましいであろう。 VI.具体的実施例 実施例1:HIPEおよびHIPEからのフォームの製造 A)HIPEの製造 無水塩化カルシウム(36.32kg)および過硫化カリウム(189g)が 378リットルの水に溶解される。これは、HIPEエマルジョンを形成するた めの連続プロセスに使用される水相流を提供する。 蒸留したジビニルベンゼン(40%ジビニルベンゼンと60%エチルスチレン )(2100g)、2−エチルヘキシルアクリレート(3300g)、およびヘ キサンジオールジアクリレート(600g)に、ジグリセロールモノオレエート 乳化剤(360g)およびチヌビン765(30g)が加えられる。ジグリセロ ールモノオレエート乳化剤(Grindsted Product;Brabr and,Denmark)は、約81%のジグリセロールモノオレエート、1% の他のジグリセロールモノエステル、3%のポリグリセロール、および15%の 他のポリグリセロールエステルを含む。混合後、この材料の組合わせを一昼夜静 置する。残渣は観察されず、混合物のすべてが取り出され、HIPEエマルジョ ン を形成するための連続プロセスにおける油相として使用される。 油相(25℃)および水相(53°−55°)の別々の流れが動的混合装置に 供給される。動的混合装置内における合された流れの全体の混合は、ピン羽根車 により達成される。ピン羽根車は、約21.6cmの長さと、約1.9cmの直 径のシャフトを含む。シャフトは、4列のピン、即ち、17個のピンを有する2 列、および16個のピンを有する2列を支持し、それぞれはシャフトの中心軸か ら1.6cmの長さに外側に延びる、0.5cmの径を有している。ピン羽根車 は、動的混合装置を構成する円筒状スリーブ内に装着されており、ピンは、円筒 状スリーブの壁から0.8mmの隙間を有している。 図に示すように、動的混合装置を出る流出物の少量の部分は取り出され、循環 ゾーンに入る。循環ゾーンにおけるWaukesyaのポンプは、この少量部分 を動的混合ゾーンへの油相および水相の流れの入り口点に戻す。 らせん静的ミキサーは、動的混合装置内に背圧を提供するために、および最終 的に形成されるHIPEへの成分の改良された包含を提供するために、動的混合 装置の下流に装着される。静的ミキサー(TAH Industries Mo del 070−821、その元の長さの2.4インチ(6.1cm)を切除す ることにより変形されている)は、14インチ(35.6cm)の長さ、および 0.5インチ(1.3cm)の外径である。 組合された混合及び循環装置は、1部の油に対し3部の水の比の油相および水 相で満たされる。動的混合装置は、装置を完全に満たしつつ、空気を逃がすため にベントされる。充填中の流量は、3.78g/秒の油相、および11.35c c/秒の水相であり、約15cc/秒の循環を伴っている。 一旦、装置が満たされると、ベントが閉ざされる間の圧力の上昇を減少させる ために、水相流量は半分にされる。次いで、動的ミキサー内で攪乱が開始され、 羽根車は1800RPMで回転する。水相の流量は、次いで、約1分にわたって 定常的に45.4cc/秒に増加され、油相の流量は、約2分にわたって約0. 757g/秒に減少される。循環流量は、後者の期間、約45cc/秒に定常的 に増加される。この点において、動的および静的混合装置により作られた背圧は 、約10PSP(69kPa)である。Waukesyaポンプのスピードは、 次 いで、約11cc/秒の循環流量を与えるように定常的に減少される。 B)HIPEの重合 この点において静的ミキサーから流れるHIPEは、セルコン(CELCON )プラスチック製の同心インサートを有する、17インチ(43cm)の径、お よび7.5インチ(10cm)の高さの円形タブ(おけ)内に回収される。イン サートは、底部において5インチの径(12.7cm)、頂部において4.75 インチ(12cm)の径、6.75インチ(17.1cm)の高さである。HI PEを収容するタブは、65℃に維持された室内で18時間保持され、重合に供 され、フォームを形成する。 C)フォームの洗浄および脱水 硬化したHIPEフォームは、硬化タブから除去される。この点におけるフォ ームは、重合したモノマーの重量の50−60倍(50−60X)の残留水相( 溶解した乳化剤、電解質、開始剤残渣、および開始剤)を有している。フォーム は、鋭い往復鋸刃により、0.160インチ(0.406cm)の厚さにスライ スされる。これらのシートは、次いで、真空を備えた2つの気孔質ニップロール で圧縮に供され、フォームの残留水相含量を徐々に、重合された物質の重量の約 6倍(6X)に減少させる。この点において、シートは、次いで、真空を備えた 3つの気孔質ニップロールで絞られ、約4Xの水相含量とされる。フォームのC aCl2単量は8ないし10%である。 フォームは、約0.021インチ(0.053cm)の厚さで最終ニップの後 、圧縮を維持される。フォームは、次いで、約16時間、空気中で乾燥される。 そのような乾燥は、湿分含量を重合物質の約9−17%に減少させる。この点に おいて、フォームシートは、非常にドレープ性がある。この潰れた状態では、フ ォームの密度は約0.14g/ccである。 実施例2:様々な操作条件の下でのHIPEの製造 40%のジビニルベンゼン(50%純度)および60%の2−エチルフェニル アクリレートを有するモノマー成分に対し、ジグリセロールモノオレエート(モ ノマーの6重量%)およびチヌビン765(モノマーの0.5重量%)が加えら れた油相流から、HIPEが連続的に製造される。これらのHIPEは、下記表 1に示す操作条件を用いて、図に示す装置により製造される。 実施例3:様々な操作条件の下でのHIPEの製造 35%のジビニルベンゼン(40%純度)および55%の2−エチルフェニル アクリレート、および10%のヘキサンジオールを有するモノマー成分に対し、 ジグリセロールモノオレエート(モノマーの5重量%)、ジタロウジメチルアン モニウムメチルサルフェート(モノマーの1重量%)およびチヌビン765(モ ノマーの0.5重量%)が加えられた油相流から、HIPEが連続的に製造され る。これらのHIPEは、下記表2に示す操作条件を用いて、図3に示す装置に より製造される。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 FI C08F 2/32 C08F 2/32 (81)指定国 EP(AT,BE,CH,DE, DK,ES,FR,GB,GR,IE,IT,LU,M C,NL,PT,SE),OA(BF,BJ,CF,CG ,CI,CM,GA,GN,ML,MR,NE,SN, TD,TG),AP(KE,LS,MW,SD,SZ,U G),UA(AZ,BY,KZ,RU,TJ,TM),A L,AM,AT,AU,AZ,BB,BG,BR,BY ,CA,CH,CN,CZ,DE,DK,EE,ES, FI,GB,GE,HU,IS,JP,KE,KG,K P,KR,KZ,LK,LR,LS,LT,LU,LV ,MD,MG,MK,MN,MW,MX,NO,NZ, PL,PT,RO,RU,SD,SE,SG,SI,S K,TJ,TM,TR,TT,UA,UG,UZ,VN

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1.A)有効量の油中水乳化剤を含む液状油相を提供する工程、 B)液状水相原料流を提供する工程、 C)水相対油相の初期の重量比が約2:1〜10:1、好ましくは2.5:1 〜5:1であるように、水及び油相原料流を動的混合ゾーンに同時に導入する工 程、 D)動的混合ゾーンで合併された原料流を、動的混合ゾーン内でエマルジョン 化混合物を少なくとも一部形成するに十分な剪断攪乱に供する工程、 E)エマルジョン化混合物を動的混合ゾーンから連続的に取り出す工程、 F)取り出されたエマルジョン化混合物の約10〜50%、好ましくは15〜 40%、最も好ましくは20〜33%を工程(D)の前に動的混合ゾーンに循環 する工程、 G)取り出された残りのエマルジョン化混合物を静的混合ゾーンに連続的に導 入し、そこでは残りのエマルジョン化混合物が、少なくとも約4:1、好ましく は12:1〜250:1、最も好ましくは20:1〜150:1の水相対油相の 重量比を有する、安定な高分散相エマルジョンを完全に形成するに十分な剪断混 合に更に供される工程、および H)静的混合ゾーンから安定な高分散相エマルジョンを連続的に取り出す工程 を具備する高分散相エマルジョンの連続製造方法。 2.前記油相は、50ないし約98重量%、好ましくは約70ないし約97重 量%の油性物質と、約2ないし約50重量%、好ましくは3ないし約30重量% の乳化剤を含むことを特徴とする請求項1に記載の方法。 3.1)前記工程(A)の油相流は、a)65ないし98重量%、好ましくは 80ないし97重量%、最も好ましくは90ないし97重量%の、ポリマーフォ ームを形成し得るモノマー成分、およびb)2ないし35重量%、好ましくは3 ないし20重量%、最も好ましくは3ないし10重量%の、油相に可溶であり、 安定な油中水エマルジョンを形成するのに適切な乳化剤成分を含み、 2)前記工程(B)の水相流は、0.2ないし20重量%の水溶性電解質を含 む水溶液を含み、 3)油相および水相流の一方は、有効量の重合開始剤を含むことを特徴とする 、請求項1に記載の方法。 4.前記モノマー成分は、i)25℃以下のTgを有するアタクチックアモル ファスポリマーを形成し得る、少なくとも1種の、実質的に水不溶性のモノマー の30ないし85%、ii)少なくとも1種の実質的に水不溶性の一官能価モノ マーの0ないし40重量%、およびiii)少なくとも1種の実質的に水不溶性 の多官能価モノマーの5ないし40重量%を含むことを特徴とする請求項3に記 載の方法。 5.前記モノマー成分は、 i)ブチルアクリレート、ヘキシルアクリレート、オクチルアクリレート、2 エチルヘキシルアクリレート、ノニルアクリレート、デシルアクリレート、ドデ シルアクリレート、イソデシルアクリレート、テトラデシルアクリレート、ヘキ シルアクリレート、オクチルメタクリレート、ノニルメタクリレート、デシルメ タクリレート、イソデシルメタクリレート、ドデシルメタクリレート、テトラデ シルメタクリレート、p−n−オクチルスチレン、イソプレン、1,3−ブタジ エン、1,3−ヘキサジエン、1,3−ヘプタジエン、1,3−オクタジエン、 1,3−ノナジエン、1,3−デカジエン、1,3−ウンデカジエン、1,3− ドデカジエン、2−メチル−1,3−ヘキサジエン、6−メチル−1,3−ヘプ タジエン、7−メチル−1,3−オクタジエン、1,3,7−オクタトリエン、 1,3,9−デカトリエン、1,3,6−オクタトリエン、2,3−ジメチル− 1、3−ブタジエン、2−アミル−1,3−ブタジエン、2−メチル−1,3− ペンタジエン、2,3−ジメチル−1,3−ペンタジエン、2−メチル−3−エ チル−1、3−ペンタジエン、2−メチル−3−プロピル−1、3−ペンタジエ ン、2,6−ジメチル−1,3,7−オクタトリエン、2,7−ジメチル−1, 3,7−オクタトリエン、2,6−ジメチル−1,3,6−オクタトリエン、2 ,7−ジメチル−1,3,6−オクタトリエン、7−メチル−3−メチレン−1 ,6−オクタジエン、2,6−ジメチル−1,5,7−オクタトリエン、1−メ チル2−ビニル−4、6−ヘプタジエニル−3、8−ノナジエノエート、5−メ チル−1、3、6−ヘプタトリエン、2−エチルブタジエン、およびこれらのモ ノ マーの混合物から選ばれたモノマーの50〜70重量%、 ii)スチレン、エチルスチレン、メチルメタクリレートおよびその混合物か らなる群から選ばれたコモノマーの5〜40重量%、 iii)ジビニルベンゼン、ジビニルトルエン、ジビニルキシレン、ジビニル ナフタレン、ジビニルアルキルベンゼン、ジビニルフェナントレン、トリビニル ベンゼン、ジビニルビフェニル、ジビニルジフェニルメタン、ジビニルベンジル 、ジビニルフェニルエーテル、ジビニルジフェニルスルフィド、ジビニルフラン 、ジビニルスルホン、ジビニルスルフィド、ジビニルジメチルシラン、1,1− ジビニルフェロセン、2−ビニルブタジエン、マレエート、ジ−,トリ−,テト ラ−,ペンタ−またはより高級の(メタ)アクリレートおよびジ−,トリ−,テ トラ−,ペンタ−またはより高級の(メタ)アクリルアミドが挙げられ、これら (メタ)アクリレートおよび(メタ)アクリルアミドは、エチレングリコールジ メタクリレート、ネオペンチルグリコールジメタクリレート、1,3−ブタンジ オールジメタクリレート、1,4−ブタンジオールジメタクリレート、1,6− ヘキサンジオールジメタクリレート、2−ブタンジオールジメタクリレート、ジ エチレングリコールジメタクリレート、ヒドリキノンジメタクリレート、カテコ ールジメタクリレート、レゾルシノールジメタクリレート、トリエチレングリコ ールジメタクリレート、ポリエチレングリコールジメタクリレート、トリメチロ ールプロパントリメタクリレート、ペンタエリスリトールテトラメタクリレート 、1,3−ブタンジオールジアクリレート、1,4−ブタンジオールジアクリレ ート、1,6−ヘキサンジオールジアクリレート、ジエチレングリコールジアク リレート、ヒドロキノンジアクリレート、カテコールジアクリレート、レゾルシ ノールジアクリレート、トリエチレングリコールジアクリレート、ポリエチレン グリコールジアクリレート、ペンタエリスリトールテトラアクリレート、2−ブ タンジオールジアクリレート、テトラメチレンジアクリレート、トリメチロール プロパントリアクリレート、ペンタエリスリトールテトラアクリレートを含み、 更にN−メチロールアクリルアミド、1,2−エチレンビスアクリルアミド、1 ,4−ブタンビスアクリルアミド、およびその混合物からなる群から選ばれた架 橋剤の10〜30重量% を含むことを特徴とする請求項5に記載の方法。 5.前記静的混合ゾーンから取り出されたエマルジョンの油相中のモノマー成 分を重合してポリマーフォーム物質を形成する工程を更に具備する請求項1ない し4のいずれかの項に記載の方法。 6.水性流体と接触して再膨脹する、気孔が潰れたポリマーフォーム物質が形 成される程度に、ポリマーフォーム物質を脱水する工程を更に具備する請求項5 に記載の方法。 7.a)i)前記モノマーは、イソデシルアクリレート、n−ドデシルアクリ レート、2−エチルヘキシルアクリレート、およびその混合物からなる群から選 ばれたモノマーの50〜70重量%、ii)スチレン、エチルスチレンおよびそ の混合物からなる群から選ばれたコモノマーの15〜30重量%、およびiii )ジビニルベンゼン、エチレングリコールジメタクリレート、ジエチレングリコ ールジメタクリレート、1,6−ヘキサンジオールジアクリレート、2−ブテン ジオールジメタクリレート、エチレングリコールジアクリレート、トリメチロー ルプロパントリアクリレートおよびトリメタクリレート、およびその混合物から なる群から選ばれた架橋剤の15〜25重量%を含む、約35℃以下のTgを有 するポリマーを形成し得るものであり、 b)前記乳化剤成分は、側鎖C16−C24脂肪酸、直鎖不飽和C16−C22脂肪酸 、および直鎖飽和C12−C14脂肪酸のソルビタンモノエステル;側鎖C16−C24 脂肪酸、直鎖不飽和C16−C22脂肪酸、および直鎖飽和C12−C14脂肪酸のジグ リセロールモノエステル、側鎖C16−C24アルコール、直鎖不飽和C16−C22ア ルコール、および直鎖飽和C12−C14アルコールのジグリセロールモノ脂肪酸エ ステル、およびこれらの混合物からなる群から選ばれたものである ことを特徴とする請求項5または6に記載の方法。 8.前記動的混合ゾーンのエマルジョン化された内容物は、工程D)を通して 5°ないし95℃の温度に維持される請求項7に記載の方法。
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