KR20220146446A

KR20220146446A - 에멀션의 제조 방법 및 제조 장치

Info

Publication number: KR20220146446A
Application number: KR1020227028190A
Authority: KR
Inventors: 하지메 후쿠나가; 사토시 마츠오카
Original assignee: 닛토덴코 가부시키가이샤
Priority date: 2020-02-27
Filing date: 2020-10-29
Publication date: 2022-11-01
Also published as: US20230134670A1; CN115175756A; TW202138050A; JP2021133300A; WO2021171701A1; EP4112158A1; EP4112158A4

Abstract

본 발명은, 막 유화법에 의해 단분산성이 향상된 에멀션을 효율적으로 제조하는 방법을 제공한다. 본 발명의 에멀션의 제조 방법은, 1 개 이상의 탱크와 다공체와 송액 수단과 이들을 접속시키는 순환 배관을 갖는 순환 회로 내를, 수상 및 유상을 포함하는 혼합액이 그 다공체를 복수회 통과하도록, 그 혼합액을 순환시키는, 에멀션의 제조 방법으로서, 그 순환 회로가, 기체 분리 장치를 추가로 갖고, 그 기체 분리 장치를 통하여 그 혼합액으로부터 기포를 제거한다.

Description

에멀션의 제조 방법 및 제조 장치

본 발명은, 에멀션의 제조 방법 및 제조 장치에 관한 것이다.

에멀션의 제조 방법으로는, 기계적 유화법이 널리 알려져 있지만, 기계적 유화법에 의하면, 일반적으로, 얻어지는 에멀션 중의 분산질 (액적) 의 입자경 분포가 넓은 (단분산성이 낮은) 경향이 있다. 이에 대해, 분산질 (액적) 의 입자경 분포가 좁은 (단분산성이 높은) 에멀션의 제조 방법으로서, 마이크로채널 유화법, 막 유화법 등이 알려져 있다 (특허문헌 1 ∼ 4).

마이크로채널 유화법에 의하면, 단분산성이 우수한 에멀션이 얻어지는 한편으로, 분산질과 분산매의 비율의 설계 자유도가 낮다. 한편, 막 유화법에 의하면, 분산질과 분산매의 비율을 비교적 자유롭게 설계할 수 있는 한편으로, 얻어지는 에멀션의 단분산성에 대해서는, 가일층의 향상의 여지가 있다.

도 4 는 종래의 막 유화법에 의한 에멀션의 제조 장치를 설명하는 개략도이다. 도 4 에 나타내는 제조 장치 (200) 는, 수상과 유상을 포함하는 혼합액을 수용하는 탱크 (10) 와, 그 혼합액을 통과시킴으로써 그 수상과 그 유상을 유화시키는 다공체 (20) 와, 그 혼합액을 송액하는 송액 수단 (30) 과, 이들을 접속시켜 순환 회로를 구성하는 순환 배관 (40) 을 구비한다.

상기 제조 장치 (200) 를 사용한 에멀션의 제조 방법에 의하면, 수상과 유상을 포함하는 혼합액이 공급된 탱크 (10) 로부터 그 혼합액이 순환 배관 (40) 에 공급되어 다공체 (20) 를 통과하고, 다공체 (20) 를 통과한 혼합액은 다시 탱크 (10) 에 회수된다. 상기 혼합액의 탱크 (10) 로부터 순환 배관 (40) 으로의 공급, 다공체 (20) 의 통과 및 탱크 (10) 로의 회수를, 소정의 횟수 반복한 후, 얻어진 에멀션을 에멀션 수용 탱크 (60) 에 회수한다. 당해 제조 방법에 의해 얻어지는 에멀션은, 상기와 같이, 액적의 단분산성에 관하여, 기계적 유화법에 비해 우수한 한편으로, 마이크로채널법에 비하면 떨어지는 경우가 있다. 또, 원하는 단분산성을 얻기 위해 필요한 순환 횟수가 많아, 처리 효율의 점에서 향상의 여지가 있다.

일본 특허공보 제6444062호 일본 특허공보 제6115955호 일본 공개특허공보 2010-190946호 일본 특허공보 제5168529호

본 발명은 상기 종래의 과제를 해결하기 위해 이루어진 것으로, 그 주된 목적은, 막 유화법에 의해 단분산성이 우수한 에멀션을 효율적으로 제조하는 방법을 제공하는 것에 있다.

본 발명의 하나의 국면에 의하면, 1 개 이상의 탱크와 다공체와 송액 수단과 이들을 접속시키는 순환 배관을 갖는 순환 회로 내를, 수상 및 유상을 포함하는 혼합액이 그 다공체를 복수회 통과하도록, 그 혼합액을 순환시키는, 에멀션의 제조 방법으로서, 그 순환 회로가, 기체 분리 장치를 추가로 갖고, 그 기체 분리 장치를 통하여 그 혼합액으로부터 기포를 제거하는, 제조 방법이 제공된다.

하나의 실시형태에 있어서는, 상기 다공체가 다공체 유지구에 유지되고, 상기 혼합액이 상기 다공체를 통과할 때에, 상기 혼합액에 포함되는 기포를 그 다공체 유지구의 상부에 집합시키고, 집합된 그 기포를 그 다공체 유지구에 형성된 상기 기체 분리 장치를 통하여 배출한다.

하나의 실시형태에 있어서는, 상기 다공체가, 통상 다공체이고, 그 통상 다공체의 외주면측으로부터 내주면측을 향하여, 혹은, 내주면측으로부터 외주면측을 향하여 상기 혼합액을 통과시킴과 함께, 상기 혼합액에 포함되는 기포를 그 통상 다공체의 상부에 집합시키고, 집합된 그 기포를 상기 다공체 유지구에 형성된 상기 기체 분리 장치를 통하여 배출한다.

하나의 실시형태에 있어서는, 상기 혼합액이, 수상과 유상이 예비 분산된 예비 분산액이다.

하나의 실시형태에 있어서, 유적 (油滴) 이 수상에 분산되는 수중 유적 에멀션의 제조 방법이다.

하나의 실시형태에 있어서는, 상기 기체 분리 장치가, 기체 배출 밸브이다.

하나의 실시형태에 있어서는, 상기 기체 분리 장치가, 상기 순환 회로 내가 부압이 된 경우에도, 흡기하지 않는다.

하나의 실시형태에 있어서는, 상기 탱크 내에서, 상기 혼합액을 교반하지 않는다.

본 발명의 다른 국면에 의하면, 수상 및 유상을 포함하는 혼합액을 수용하는 1 개 이상의 탱크와, 그 혼합액을 통과시킴으로써 그 수상과 그 유상을 유화시키는 다공체와, 그 혼합액을 송액하는 송액 수단과, 이들을 접속시켜 순환 회로를 구성하는 순환 배관을 구비하고, 그 다공체가 다공체 유지구에 유지되고, 그 혼합액이 그 다공체를 통과할 때에 그 다공체 유지구의 상부에 집합되는 그 혼합액 유래의 기포를 배출 가능하도록, 그 다공체 유지구에 기체 분리 장치가 형성되어 있는, 에멀션의 제조 장치가 제공된다.

하나의 실시형태에 있어서는, 상기 다공체가, 통상 다공체이고, 상기 혼합액이 외주면측으로부터 내주면측을 향하여, 혹은, 내주면측으로부터 외주면측을 향하여 그 통상 다공체를 통과할 때에 그 통상 다공체의 상부에 집합되는 그 혼합액 유래의 기포를 배출 가능하도록, 상기 다공체 유지구에 상기 기체 분리 장치가 형성되어 있다.

본 발명의 에멀션의 제조 방법에 의하면, 수상 및 유상을 포함하는 혼합액으로부터 기포를 제거하여, 다공체 처리에 제공함으로써, 액적의 단분산성이 우수한 에멀션이 효율적으로 얻어질 수 있다. 종래, 에멀션 제조 과정에 있어서의 기포의 제거는, 얻어진 에멀션을 도포했을 때에 기포에서 기인하여, 얻어지는 도막에 파티클이 발생하는 것을 방지하거나, 혹은, 다공체 처리의 효율을 향상시킬 목적에서 실시되는 경우가 많다. 이에 반해, 본 발명은, 다공체 처리 대상인 혼합액으로부터 기포를 제거함으로써, 액적의 단분산성을 조기에 향상시킬 수 있다는, 종래와는 상이한 효과를 발휘하는 것이다.

도 1 은, 본 발명의 하나의 실시형태에 있어서의 에멀션의 제조 장치를 설명하는 개략도이다.
도 2 는, 통상 다공체를 유지하고 있는 다공체 유지구 및 그 다공체 유지구에 배치된 기체 분리 장치의 일례의 개략 측면도이다.
도 3 은, 도 2 에서 나타내는 다공체 유지구 및 기체 분리 장치의 개략 종단면도이다.
도 4 는, 종래의 막 유화법에 의한 에멀션의 제조 장치의 일례를 설명하는 개략도이다.
도 5 는, 실시예 및 비교예에서 얻어진 에멀션 중의 액적의 입자경 분포의 평가 결과를 나타내는 그래프이다.
도 6 은, 실시예 및 비교예에서 얻어진 에멀션 중의 액적의 입자경 분포의 평가 결과를 나타내는 그래프이다.
도 7 은, 실시예 및 비교예에서 얻어진 에멀션 중의 액적의 입자경 분포의 평가 결과를 나타내는 그래프이다.

이하, 본 발명의 바람직한 실시형태에 대해 설명하지만, 본 발명은 이들 실시형태에는 한정되지 않는다.

본 발명의 실시형태에 의한 에멀션의 제조 방법은, 1 개 이상의 탱크와 다공체와 송액 수단과 이들을 접속시키는 순환 배관을 갖는 순환 회로 내를, 수상 및 유상을 포함하는 혼합액이 그 다공체를 복수회 통과하도록, 그 혼합액을 순환시키는, 에멀션의 제조 방법으로서, 그 순환 회로가, 기체 분리 장치를 추가로 갖고, 그 기체 분리 장치를 통하여 그 혼합액으로부터 기포를 제거하는 것을 하나의 특징으로 한다. 다공체 처리 대상인 혼합액으로부터 기포를 제거함으로써, 액적의 단분산성이 보다 향상된 에멀션이 효율적으로 얻어질 수 있다.

도 1 은, 상기 에멀션의 제조 방법에 사용될 수 있는 에멀션의 제조 장치의 일례를 설명하는 개략도이다. 도 1 에 나타내는 에멀션의 제조 장치 (100) 는, 수상 및 유상을 포함하는 혼합액을 수용하는 탱크 (10) 와, 그 혼합액을 통과시킴으로써 수상과 유상을 유화시키는 다공체 (20) 와, 그 혼합액을 송액하는 송액 수단 (30) 과, 이들을 접속시켜 순환 회로를 구성하는 순환 배관 (40) 과, 혼합액으로부터 기포를 제거하기 위한 기체 분리 장치 (50) 를 구비한다. 제조 장치 (100) 에 있어서는, 다공체 (20) 가 다공체 유지구 (70) 에 유지된 상태에서 순환 회로를 구성하고 있고, 기체 분리 장치 (50) 는 다공체 유지구 (70) 에 장착되어 있다.

제조 장치 (100) 에 의하면, 송액 수단 (30) 을 구동시켜, 혼합액을 순환 회로 내를 순환시킴으로써, 다공체 (20) 를 복수회 통과시킬 수 있다. 또, 다공체 처리의 종료 후에는, 삼방 밸브 (80) 를 전환하여 순환 회로를 회수 탱크 (60) 에 연통시킴으로써, 다공체 (20) 를 통과 후의 혼합액 (에멀션) 을 회수 탱크 (60) 에 회수할 수 있다.

탱크 (10) 는, 교반 날개를 구비하고 있어도 되고, 구비하고 있지 않아도 된다. 탱크 내에서 혼합액을 교반하지 않는 경우, 혼합액 중으로의 기포의 혼입이 억제되므로, 본 발명의 효과가 보다 바람직하게 얻어질 수 있다.

다공체 (20) 는, 연통공을 갖는 연속 기포 다공체이고, 혼합액을 통과시킴으로써 수상과 유상을 유화시킬 수 있다. 다공체는, 목적으로 하는 에멀션의 특성에 따라 적절히 선택될 수 있다. 예를 들어, 유적이 수상에 분산되는 수중 유적 (O/W 형) 에멀션을 제조하는 경우에는, 친수성의 다공체를 사용하는 것이 바람직하다. 또, 수적이 유상에 분산되는 유중 수적 (W/O 형) 에멀션을 제조하는 경우에는, 소수성의 다공체를 사용하는 것이 바람직하다.

다공체의 구성 재료로는, 원하는 친수성 또는 소수성을 갖는 것이면 제한은 없고, 예를 들어, 유리, 세라믹, 실리콘, 금속, 폴리머 등을 들 수 있다. 또, 다공체는, 막상, 판상, 통상 등의 임의의 형상이어도 된다.

다공체가 갖는 연통공의 평균 공경은, 목적으로 하는 에멀션의 액적 직경, 다공체를 통과시키는 혼합액의 조성, 점도 등에 따라 적절히 선택될 수 있다. 하나의 실시형태에 있어서, 목적으로 하는 에멀션의 액적의 평균 입자경이 5 ㎛ 인 경우, 연통공의 평균 공경은, 예를 들어 1 ㎛ ∼ 20 ㎛, 바람직하게는 5 ㎛ ∼ 10 ㎛ 일 수 있다. 또, 말할 것도 없지만, 단분산성이 높은 에멀션을 얻는 관점에서, 다공체의 연통공의 공경은 균일성이 높은 것이 바람직하다.

또한, 상기 에멀션의 액적의 평균 입자경이란, 체적 분포의 평균 직경 (구가 아닌 경우에는 구 상당 직경) 을 의미하고, 예를 들어, 전해액 중에 분산시킨 액적이 미소한 구멍을 통과할 때의 전기 저항 변화값을 구 환산하는 방법 (쿨터법) 에 의해 구해지는 값을 사용할 수 있다. 혹은, 예를 들어, 대상이 되는 입자 2000 개를 임의로 샘플링하여 현미경으로 관찰하고, 촬영한 화상을 디지털 처리하여 개개의 입경을 측정하여 구 환산하는 방법이나, 입자의 통과에 의한 투과광의 변화량으로 입경을 측정하는 광 차광식이나, 입자경에 따라 변화하는 광 산란 강도를 측정하여 입도 분포를 특정하는 광 산란식의 입도 측정 장치를 사용하는 측정 방법을 채용할 수도 있지만, 다양한 수법 중에서 가장 입경 분포가 좁은 샘플을 고분해능으로 측정할 수 있는 수법은 쿨터법이다.

다공체는, 바람직하게는, 다공체 유지구에 유지된 상태에서 순환 회로 안에 배치되고, 당해 다공체 유지구에는, 그 상부에 집합된 기체를 배출 가능하도록 기체 분리 장치가 형성되어 있다. 기포를 포함하는 혼합액을 다공체의 일방의 측 (공급면측) 으로부터 타방의 측 (배출면측) 을 향하여 통과시키는 경우, 기포보다 혼합액 쪽이 다공체를 통과하기 쉬운 점에서, 혼합액이 우선적으로 다공체를 통과하는 한편으로, 기포는 공급면측에 남겨지고, 다공체 유지구 상부에 집합될 수 있다. 따라서, 당해 집합된 기포를, 기체 분리 장치 (50) 를 통하여 배출함으로써, 효율적으로 혼합액으로부터 기포를 제거할 수 있고, 결과적으로, 보다 균일한 다공체 처리가 가능해진다.

다공체는, 본 발명의 효과가 얻어지는 한에 있어서, 임의의 적절한 형상일 수 있다. 하나의 실시형태에 있어서, 다공체는, 일방의 단부 또는 양 단부가 개구되어 있는 통상 다공체이다. 통상 다공체는, 축 방향이 연직 방향과 대략 평행이 되도록 배치되고, 그 외주면측으로부터 내주면측을 향하여 통과한 혼합액이 내주면 내의 공간을 지나 일방의 단부로부터 순환 배관에 공급되도록 다공체 유지구 내에 배치될 수 있다. 혹은, 그 내주면측으로부터 외주면측을 향하여 통과한 혼합액이 외주면측의 공간 (다공체 유지구의 내표면과 통상 다공체의 외표면의 공간) 을 지나 일방의 단부로부터 순환 배관에 공급되도록 다공체 유지구 내에 배치될 수 있다. 이로써, 기포를 포함하는 혼합액을 통상 다공체의 일방의 측으로부터 타방의 측 (내주면측으로부터 외주면측 또는 외주면측으로부터 내주면측) 을 향하여 통과시켰을 때에, 기포를 통상 다공체의 상부에 집합시킬 수 있고, 다공체 유지구에 형성된 기체 분리 장치를 통하여 당해 기포를 배출할 수 있다. 통상 다공체 또는 다공체 유지구와 순환 배관의 접속은, 직접적인 접속이어도 되고, 어댑터 등을 개재한 간접적인 접속이어도 된다. 또, 다공체 유지구 내에 유지되는 다공체의 수는, 2 이상이어도 된다.

도 2 는, 통상 다공체를 수용하고 있는 다공체 유지구 및 그 다공체 유지구에 배치된 기체 분리 장치의 일례의 개략 측면도이고, 도 3 은, 그 개략 종단면도이다. 도 2 및 도 3 에 나타내는 실시형태에 있어서, 다공체 유지구 (70) 는, 양 단부가 개구되어 있고, 통상 다공체 (20) 를 수용하기 위한 공간을 갖는 통상의 본체 (71) 와, 다공체 (20) 와 순환 배관 (40) 을 접속시키기 위한 개구를 갖고, 다공체 (20) 를 유지하는 상측 덮개체 (72) 와, 다공체 (20) 를 유지하는 하측 덮개체 (73) 와, 순환 배관으로부터 다공체 유지구 (본체 (71)) 에 혼합액을 공급하는 공급부 (74) 와, 집합된 기포를 저류하는 기체 저류부 (75) 와, 다공체 (20) 의 하방 단부를 봉지하는 봉지체 (76) 를 갖는다. 통상 다공체의 일방의 단부만이 개구되어 있는 경우, 봉지체 (76) 는 생략될 수 있다. 또, 기체 분리 장치 (50) 는, 기체 저류부 (75) 에 장착되어 있다.

또한, 도시예에 있어서, 부호「a」는, 개스킷, 패킹, O-링 등의 시일재를 나타내고, 화살표 A 는, 연직 상향 방향을 나타낸다. 또, 기체 저류부의 배치 장소는, 도시예에 한정되지 않고, 집합된 기포를 효율적으로 배출 가능한 임의의 지점에 형성될 수 있다. 혹은, 기체 저류부에 효율적으로 기포가 집합되도록, 다공체 유지구 (70) (본체 (71)) 를 기울여 배치해도 된다.

도시예의 구성에 의하면, 다공체 유지구 (본체 (71)) 에 공급된 혼합액 (바꾸어 말하면, 통상 다공체의 외주면측에 공급된 혼합액) 을 다공체 (20) 의 외주면측으로부터 내주면측으로 통과시킬 때에, 기포보다 다공체를 통과하기 쉬운 혼합액이 우선적으로 다공체 (20) 를 통과하여, 기포가 다공체 (20) 의 외주면측에 남겨진다. 그 결과, 다공체 (20) 의 외주면측 상부 (예를 들어, 기체 저류부 (75)) 에 기포가 집합되고, 당해 집합된 기포를 기체 분리 장치 (50) 를 통하여 배출함으로써, 효율적으로 혼합액으로부터 기포를 제거할 수 있어, 보다 균일한 다공체 처리가 가능해진다.

또한, 도시예에 있어서, 기체 분리 장치 (50) 는, 다공체 유지구의 기체 저류부 (75) 에 장착되어 있지만, 본 발명은 당해 실시형태에 한정되지 않는다. 기체 분리 장치 (50) 는, 본 발명의 효과가 얻어지는 한에 있어서, 임의의 적절한 지점에 배치될 수 있고, 기포를 효율적으로 배출하는 관점에서, 바람직하게는 다공체 유지구 (70), 보다 바람직하게는 다공체 유지구 (70) 의 연직 방향 상부, 예를 들어 본체 (71) 의 측면 상부나 상측 덮개체 (72) 에 배치될 수 있다. 또, 다공체 유지구 (70) 에 기체 저류부 (75) 를 형성하지 않고, 본체 (71) 에 기체 분리 장치 (50) 를 직접 장착할 수 있다. 또, 기체 분리 장치 (50) 가 다공체 유지구의 연직 방향 상부에 위치하도록 다공체 유지구 (70) (본체 (71)) 및 다공체를 기울여 배치해도 된다.

기체 분리 장치 (50) 로는, 액체 배관의 공기 배출에 통상적으로 사용할 수 있는 임의의 적절한 기체 분리 장치를 사용할 수 있다. 그 중에서도, 순환 회로 내가 부압이 되어도 흡기하지 않도록 역류 방지기 (역지 밸브) 를 구비하는 것이나, 자동으로 배기 (밸브의 개폐) 가 실시되는 것이 바람직하게 사용될 수 있다. 이와 같은 기체 분리 장치의 구체예로는, 기체 배출 밸브를 들 수 있고, 플로트식의 자동 기체 배출 밸브를 바람직하게 들 수 있다.

송액 수단 (30) 은, 대표적으로는 펌프이고, 정량 펌프가 바람직하게 사용된다. 펌프가 맥동을 발생시키는 경우, 필요에 따라 맥동을 억제하는 맥동 억제 장치를 장착해도 된다.

순환 배관 (40) 은, 상기 탱크 (10) 와, 다공체 (20) 와, 송액 수단 (30) 을 접속시켜 순환 회로를 구성할 수 있는 것이면 되고, 임의의 적절한 재료로 구성될 수 있다.

상기 구성을 갖는 에멀션의 제조 장치 (100) 에 의하면, 본 발명의 실시형태에 의한 에멀션의 제조 방법을 바람직하게 실시할 수 있다. 구체적으로는, 도 1 에 나타내는 바와 같이, 탱크 (10) 와, 다공체 (20) 와, 송액 수단 (30) 이 순환 배관에 의해 접속된 순환 회로 안을, 송액 수단 (30) 의 구동에 의해, 수상과 유상을 포함하는 혼합액을 순환시킴으로써, 그 혼합액에 다공체 (20) 를 복수회 통과시켜, 에멀션을 조제할 수 있다. 이 때, 순환 회로 안에 배치된 기체 분리 장치 (50) 를 통하여 혼합액에 포함되는 기포를 제거함으로써, 보다 균일한 다공체 처리가 가능해지는 결과, 액적의 단분산성이 향상된 에멀션이 얻어질 수 있다.

다공체는, 바람직하게는 다공체 유지구에 유지된 상태에서 순환 회로 안에 배치되고, 당해 다공체 유지구에는, 기체 분리 장치가 형성되어 있다. 보다 구체적으로는, 기체 분리 장치는, 혼합액이 다공체를 통과할 때에 다공체 유지구의 상부에 집합되는 혼합액 유래의 기포를 배출 가능하도록, 다공체 유지구 (바람직하게는 다공체 유지구의 상부) 에 형성되어 있다. 당해 구성에 의하면, 기포보다 다공체를 통과하기 쉬운 혼합액이 우선적으로 다공체를 통과하는 한편으로, 다공체를 통과하지 않고 다공체 유지구 상부에 집합된 기포를, 기체 분리 장치를 통하여 효율적으로 배출할 수 있다.

하나의 실시형태에 있어서는, 상기 다공체로서, 일방 또는 양방의 단부가 개구된 통상 다공체가 사용된다. 통상 다공체는, 그 외주면측으로부터 내주면측을 향하여 통과한 혼합액이 내주면 내의 공간을 지나 일방의 단부로부터 순환 배관에 공급되도록 다공체 유지구 내에 배치될 수 있다. 혹은, 그 내주면측으로부터 외주면측을 향하여 통과한 혼합액이 외주면측의 공간을 지나 일방의 단부로부터 순환 배관에 공급되도록 다공체 유지구 내에 배치될 수 있다. 당해 구성에 의하면, 혼합액이 용이하게 다공체를 통과하는 한편으로, 기포는 다공체를 통과하지 않고 다공체 상부 (바꾸어 말하면, 기체 분리 장치를 구비한 다공체 유지구의 상부) 에 집합될 수 있는 점에서, 혼합액의 다공체 처리와 혼합액으로부터의 기포의 제거를 효율적으로 실시할 수 있다. 통상 다공체 또는 다공체 유지구와 순환 배관의 접속은, 직접적인 접속이어도 되고, 어댑터 등을 개재한 간접적인 접속이어도 된다. 또, 다공체 유지구 내에 유지되는 다공체의 수는, 2 이상이어도 된다.

다공체의 일방의 측으로부터 타방의 측을 향한 혼합액의 통과는, 압력을 가한 상태에서 실시될 수 있다. 혼합액의 다공체에 대한 공급 압력은, 다공체의 공경, 혼합액의 조성 등에 따라 변화될 수 있다. 그 공급 압력은, 예를 들어 5 ㎪ ∼ 900 ㎪, 바람직하게는 20 ㎪ ∼ 700 ㎪, 보다 바람직하게는 30 ㎪ ∼ 500 ㎪ 일 수 있다. 이와 같은 압력 범위이면, 기포가 다공체를 통과하는 것을 억제하면서, 혼합액을 양호하게 통과시킬 수 있고, 결과적으로, 보다 효율적으로 혼합액으로부터 기포를 제거할 수 있다.

상기 제조 방법에 사용되는 혼합액은, 수상과 유상을 포함하고, 바람직하게는 유화제 및/또는 고분자계 보호 콜로이드제를 추가로 포함한다. 또한, 유화제나 고분자계 보호 콜로이드제는, 그 일부를, 유화 후에 에멀션에 첨가해도 된다.

수상은, 대표적으로는 물을 포함한다. 수상은, 목적 등에 따라 임의의 적절한 수용성 물질이 용해된 수용액이어도 된다.

유상으로는, 수상과 상용하지 않는 임의의 적절한 재료가 사용될 수 있다. 유상의 구체예로는, 대두유, 피마자유, 올리브유 등의 식물유 ; 우지, 어유 등의 동물유 ; 방향족계 탄화수소, 파라핀계 탄화수소, 나프텐계 탄화수소 등의 광물유 ; 리놀레산, 리놀렌산 등의 지방산류 ; 헥산, 톨루엔 등의 유기 용제 ; 액정 화합물 ; 합성 수지 ; 등을 들 수 있다. 이들은, 단독 또는 2 종류 이상을 조합하여 사용할 수 있다.

혼합액에 있어서의 수상 및 유상의 배합 비율은, 목적으로 하는 에멀션의 종류 (O/W 형 또는 W/O 형) 에 따라 적절히 설정할 수 있다.

유화제로는, 아니온 계면 활성제, 카티온 계면 활성제, 논이온 계면 활성제, 양쪽성 계면 활성제 등이 바람직하게 사용된다.

고분자계 보호 콜로이드제로는, 폴리비닐알코올 (PVA), 폴리비닐피롤리돈 (PVP), 메틸셀룰로오스 (MC), 하이드록시에틸셀룰로오스 (HEC), 하이드록시프로필셀룰로오스 (HPC), 하이드록시프로필메틸셀룰로오스 (HPMC), 전분, 폴리에틸렌글리콜 (PEG), 폴리아크릴산 (PAA) 등을 예시할 수 있다.

혼합액에 있어서의 유화제 및 고분자계 보호 콜로이드제의 배합 비율은 각각, 액적의 단분산성, 생산성 등을 향상시키는 관점에서, 예를 들어 0.1 중량％ ∼ 5.0 중량％, 바람직하게는 0.2 중량％ ∼ 4.0 중량％, 보다 바람직하게는 0.3 중량％ ∼ 3.0 중량％ 이다.

상기 혼합액은, 미리 수상과 유상이 예비 분산된 예비 분산액인 것이 바람직하다. 예비 분산액을 사용함으로써, 유화 불량을 억제할 수 있음과 함께, 유화 속도를 향상시킬 수 있다.

예비 분산액에 있어서의 액적의 평균 입자경은, 에멀션의 액적에 소망되는 평균 입자경보다 크고, 바람직하게는 다공체의 평균 공경에 대해 1 배 ∼ 1000 배의 범위 내, 보다 바람직하게는 1 배 ∼ 100 배의 범위 내이다. 예비 분산액에 있어서의 액적의 평균 입자경이 다공체의 공경에 비해 지나치게 크면, 유화에 필요한 압력이 높아져, 배관 접합부나 펌프의 내압을 초과하는 부하가 가해지는 경우가 있다.

예비 분산액의 제조 방법으로는, 제조 효율의 관점에서, 회전 날개식 호모게나이저, 초음파식 호모게나이저, 보텍스 믹서 등을 사용한 기계적 유화법이 바람직하게 채용될 수 있다.

상기 순환 회로에 있어서의 혼합액의 유량 (다공체의 면적당의 유량) 은, 바람직하게는 0.01 L/(min·㎠) ∼ 0.5 L/(min·㎠), 보다 바람직하게는 0.02 L/(min·㎠) ∼ 0.2 L/(min·㎠) 이다. 이와 같은 유량으로 혼합액을 유통시킴으로써, 원하는 입자경의 액적이 바람직하게 형성될 수 있다.

본 발명의 제조 방법에 있어서, 다공체를 복수회 통과시켜 얻어지는 에멀션 중의 액적의 변동 계수 (CV 값) 는, 예를 들어 30 ％ 이하일 수 있고, 바람직하게는 25 ％ 이하, 보다 바람직하게는 22 ％ 이하일 수 있다. 또한, 변동 계수는, 표준 편차를 평균값으로 나눔으로써 산출되는 값이다.

실시예

이하, 실시예에 의해 본 발명을 구체적으로 설명하지만, 본 발명은 이들 실시예에 의해 한정되는 것은 아니다. 또, 특별한 기재가 없는 한,「％」및「부」는,「중량％」및「중량부」를 의미한다.

[실시예 1]

(에멀션 제조 장치)

도 1 ∼ 3 에 나타내는 바와 같은 에멀션 제조 장치를 사용하였다. 구체적인 사양은 이하와 같다.

펌프 : 무맥동의 정량 펌프 (다쿠미나사 제조, 스무스플로 펌프 TPL2ME-056)

다공체 모듈 : 시라스 다공질 유리막 (파이프상, 막 세공경 10 ㎛, 파이프 직경 Φ10 ㎜, 막 두께 0.7 ㎜, 길이 250 ㎜) 이 케이싱 (다공체 유지구) 내에 배치되고, 도 2 및 도 3 에 나타내는 구성을 갖는, 다공체 모듈

탱크 : 에어 교반기를 구비한 내압 탱크 (100 L 용기)

압력계 : 부르돈관 압력계

배관 이음쇠류 : ISO 페룰 유니온 이음쇠 새니터리관 (오사카 새니터리사 제조)

기체 분리 장치 : 자동 기체 배출 밸브 (주식회사 벤사 제조, 형식「AF-10D」, 역지 밸브 없음)

(혼합액의 조제)

유화제로서, 비이온성 계면 활성제인 폴리옥시알킬렌알킬에테르 (다이이치 공업 제약사 제조, 상품명「노이겐 ET-159」) 를 사용하였다. 유화제 및 순수를 계량 후, 용기 내에서 마그네틱 스터러를 사용하여 1000 rpm 으로 실온에서 8 시간 교반함으로써, 순수에 완전히 용해시켜, 10 ％ 농도의 계면 활성제 희석수를 조제하였다.

식물유 (카오사 제조, 상품명「코코나드 MT-N」) 13.9 ㎏ 을 계량하고, 충분히 실온에 적응시켜, 유상으로서 사용하였다.

상기 유상에, 에어 교반기로 교반한 상태 (200 rpm) 에서, 계면 활성제 희석수 1.3 ㎏ 을 첨가하고, 1 분간 교반하였다. 이어서, 순수 9.8 ㎏ 을 추가로 첨가하고 5 분간 교반하여, 예비 분산된 혼합액 (예비 유화 O/W 형 에멀션) 을 조제하였다.

얻어진 혼합액에 있어서의 수상과 유상의 배합 비율 (수상 (W)/유상 (O)) 은 40/60 이고, 유화제의 함유 비율은 0.5 중량％ 였다. 또, 혼합액 중의 액적의 평균 입자경은 400 ㎛ 였다.

(막 유화 처리)

상기 혼합액 25 ㎏ 을 에멀션 제조 장치의 공급 탱크에 옮겨 담았다. 또한, 시험 중에는, 탱크의 에어 교반기를 정지하여, 탱크 내에 있어서 혼합액을 교반하지 않았다. 공급 탱크로부터 순환 배관에 혼합액을 공급하여 순환 회로를 유통시키고 (펌프 유량 : 6.0 ㎏/min), 다공체를 통과한 혼합액을 일정 시간 순환시킨 후, 삼방 밸브를 전환함으로써, 막 유화 처리 (다공체 처리) 를 끝낸 혼합액 (에멀션) 을 회수 탱크에 회수하였다. 또한, 혼합액의 다공체에 대한 공급 압력을, 막 모듈의 상류에 장착한 압력계로 계측한 결과, 250 ㎪ 에서 유화 처리 시간 13 분 동안에 150 ㎪ 까지 저하되고, 그대로 처리 중에는 일정 압력으로 추이하였다. 상기 막 유화 처리 중, 처리 시간이 4 분, 13 분, 21 분, 29 분 또는 42 분인 혼합액을 각 5 mL 채취하여, 입자경 분포의 평가를 실시하였다. 결과를 도 5 ∼ 7 에 나타낸다.

[비교예 1]

에멀션 제조 장치로서, 기체 배출 밸브를 형성하지 않은 것 이외에는 실시예 1 과 동일한 에멀션 제조 장치를 사용하여, 실시예 1 과 동일한 실험을 실시하였다. 입자경 분포의 평가 결과를 도 5 ∼ 7 에 나타낸다.

≪입자경 분포의 평가 방법≫

상기 실시예 및 비교예에서 채취한 혼합액에 대해, 시험 종료 후 24 시간 이내에, 쿨터 카운터법으로 입자경 측정을 실시하여, 평균 입자경, CV 값 및 입도 분포 상대폭 σ 를 구하였다. 여기서, 입도 분포 상대폭 σ 는, 다음 식으로 구해지는 값이며, 에멀션의 입도 분포의 샤프함을 나타낼 수 있다. 구체적으로는, σ 가 작은 값이면, 입도 분포가 좁은 것을 나타낸다.

σ ＝ (D90 － D10)/D50

상기 식 중, D10 은, 누적 입도 분포의 소입자경측으로부터의 누적 10 체적％ 를 나타내고, D50 은, 누적 50 체적％ 를 나타내고, D90 은, 누적 90 체적％ 를 나타낸다. 또한, D50 은 체적 평균 입자경에 상당한다. 누적 입도 분포의 체적％ 는, 하기의 측정 장치로 측정된 값이다.

에멀션의 제조 방법에 따라 얻어지는 에멀션의 입도 분포 상대폭 σ 는 상이하며, 일반적으로, 고속 교반 전단을 사용하여 제조한 에멀션의 σ 는 0.9 ∼ 1.5 정도이고, 직접막 유화법을 사용하여 제조한 에멀션의 σ 는 0.9 ∼ 1.2 정도이다. 이에 반해, 본 발명과 같이 투과막 유화법을 사용한 경우에는 보다 σ 가 작은 (예를 들어, σ 가 0.9 미만인) 에멀션을 제조할 수 있어, 일반적인 에멀션의 제법과 비교하여 입도 분포가 충분히 샤프한 에멀션이 얻어질 수 있다.

또, 상기 쿨터 카운터법에 의한 입자경 측정은, 측정 장치로서「Multisizer 4e」(벡크만·쿨터사 제조, 측정관은 30 ㎛ 애퍼처 사용) 를 사용하고, 분산매로서 전해액 IsotonII 150 ml 를 사용하여, 60 초간의 총 입자 (시간 임계값) 를 측정함으로써 실시하였다.

도 5 ∼ 7 에 나타내는 바와 같이, 기체 분리 장치를 구비한 에멀션 제조 장치를 사용함으로써, 동일한 처리 시간으로, 종래의 에멀션 제조 장치를 사용한 경우보다 액적의 단분산성이 보다 우수한 에멀션이 얻어질 수 있다.

본 발명의 에멀션의 제조 방법은, 단분산성이 높은 액적을 포함하는 에멀션의 제조에 바람직하게 사용된다.

10 : 탱크
20 : 다공체
30 : 펌프
40 : 순환 배관
50 : 기체 분리 장치
100 : 에멀션의 제조 장치

Claims

1 개 이상의 탱크와 다공체와 송액 수단과 이들을 접속시키는 순환 배관을 갖는 순환 회로 내를, 수상 및 유상을 포함하는 혼합액이 그 다공체를 복수회 통과하도록, 그 혼합액을 순환시키는, 에멀션의 제조 방법으로서,
그 순환 회로가, 기체 분리 장치를 추가로 갖고,
그 기체 분리 장치를 통하여 그 혼합액으로부터 기포를 제거하는, 제조 방법.

제 1 항에 있어서,
상기 다공체가 다공체 유지구에 유지되고,
상기 혼합액이 상기 다공체를 통과할 때에, 상기 혼합액에 포함되는 기포를 그 다공체 유지구의 상부에 집합시키고, 집합된 그 기포를 그 다공체 유지구에 형성된 상기 기체 분리 장치를 통하여 배출하는, 제조 방법.

제 2 항에 있어서,
상기 다공체가, 통상 다공체이고,
그 통상 다공체의 외주면측으로부터 내주면측을 향하여, 혹은, 내주면측으로부터 외주면측을 향하여 상기 혼합액을 통과시킴과 함께, 상기 혼합액에 포함되는 기포를 그 통상 다공체의 상부에 집합시키고, 집합된 그 기포를 상기 다공체 유지구에 형성된 상기 기체 분리 장치를 통하여 배출하는, 제조 방법.

제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 혼합액이, 수상과 유상이 예비 분산된 예비 분산액인, 제조 방법.

제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서,
유적이 수상에 분산되는 수중 유적 에멀션의 제조 방법인, 제조 방법.

제 1 항 내지 제 5 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 기체 분리 장치가, 기체 배출 밸브인, 제조 방법.

제 1 항 내지 제 6 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 기체 분리 장치가, 상기 순환 회로 내가 부압이 된 경우에도, 흡기하지 않는, 제조 방법.

제 1 항 내지 제 7 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 탱크 내에서, 상기 혼합액을 교반하지 않는, 제조 방법.

수상 및 유상을 포함하는 혼합액을 수용하는 1 개 이상의 탱크와, 그 혼합액을 통과시킴으로써 그 수상과 그 유상을 유화시키는 다공체와, 그 혼합액을 송액하는 송액 수단과, 이들을 접속시켜 순환 회로를 구성하는 순환 배관을 구비하고,
그 다공체가 다공체 유지구에 유지되고,
그 혼합액이 그 다공체를 통과할 때에 그 다공체 유지구의 상부에 집합되는 그 혼합액 유래의 기포를 배출 가능하도록, 그 다공체 유지구에 기체 분리 장치가 형성되어 있는, 에멀션의 제조 장치.

제 9 항에 있어서,
상기 다공체가, 통상 다공체이고,
상기 혼합액이 외주면측으로부터 내주면측을 향하여, 혹은, 내주면측으로부터 외주면측을 향하여 그 통상 다공체를 통과할 때에 그 통상 다공체의 상부에 집합되는 그 혼합액 유래의 기포를 배출 가능하도록, 상기 다공체 유지구에 상기 기체 분리 장치가 형성되어 있는, 에멀션의 제조 장치.

제 9 항 또는 제 10 항에 있어서,
상기 기체 분리 장치가, 기체 배출 밸브인, 제조 장치.

제 9 항 내지 제 11 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 기체 분리 장치가, 상기 순환 회로 내가 부압이 된 경우에도, 흡기하지 않는, 제조 장치.