PL191077B1 - Sposób wytwarzania drobnocząsteczkowych emulsji silikonowych i/lub silanowych oraz urządzenie do wytwarzania drobnocząsteczkowych emulsji silikonowych i/lub silanowych - Google Patents

Sposób wytwarzania drobnocząsteczkowych emulsji silikonowych i/lub silanowych oraz urządzenie do wytwarzania drobnocząsteczkowych emulsji silikonowych i/lub silanowych

Info

Publication number
PL191077B1
PL191077B1 PL339495A PL33949598A PL191077B1 PL 191077 B1 PL191077 B1 PL 191077B1 PL 339495 A PL339495 A PL 339495A PL 33949598 A PL33949598 A PL 33949598A PL 191077 B1 PL191077 B1 PL 191077B1
Authority
PL
Poland
Prior art keywords
mpa
emulsion
mixing
water
dispersant
Prior art date
Application number
PL339495A
Other languages
English (en)
Other versions
PL339495A1 (en
Inventor
Montigny Armand De
Richard Ortmann
Bernd Klinksiek
Original Assignee
Ge Bayer Silicones Gmbh & Co
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Priority claimed from DE19814267A external-priority patent/DE19814267A1/de
Application filed by Ge Bayer Silicones Gmbh & Co filed Critical Ge Bayer Silicones Gmbh & Co
Publication of PL339495A1 publication Critical patent/PL339495A1/xx
Publication of PL191077B1 publication Critical patent/PL191077B1/pl

Links

Classifications

    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08J—WORKING-UP; GENERAL PROCESSES OF COMPOUNDING; AFTER-TREATMENT NOT COVERED BY SUBCLASSES C08B, C08C, C08F, C08G or C08H
    • C08J3/00—Processes of treating or compounding macromolecular substances
    • C08J3/02—Making solutions, dispersions, lattices or gels by other methods than by solution, emulsion or suspension polymerisation techniques
    • C08J3/03—Making solutions, dispersions, lattices or gels by other methods than by solution, emulsion or suspension polymerisation techniques in aqueous media
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01F—MIXING, e.g. DISSOLVING, EMULSIFYING OR DISPERSING
    • B01F23/00—Mixing according to the phases to be mixed, e.g. dispersing or emulsifying
    • B01F23/40—Mixing liquids with liquids; Emulsifying
    • B01F23/45—Mixing liquids with liquids; Emulsifying using flow mixing
    • B01F23/451—Mixing liquids with liquids; Emulsifying using flow mixing by injecting one liquid into another
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01F—MIXING, e.g. DISSOLVING, EMULSIFYING OR DISPERSING
    • B01F25/00—Flow mixers; Mixers for falling materials, e.g. solid particles
    • B01F25/30—Injector mixers
    • B01F25/31—Injector mixers in conduits or tubes through which the main component flows
    • B01F25/312—Injector mixers in conduits or tubes through which the main component flows with Venturi elements; Details thereof
    • B01F25/3121—Injector mixers in conduits or tubes through which the main component flows with Venturi elements; Details thereof with additional mixing means other than injector mixers, e.g. screens, baffles or rotating elements
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01F—MIXING, e.g. DISSOLVING, EMULSIFYING OR DISPERSING
    • B01F25/00—Flow mixers; Mixers for falling materials, e.g. solid particles
    • B01F25/30—Injector mixers
    • B01F25/31—Injector mixers in conduits or tubes through which the main component flows
    • B01F25/312—Injector mixers in conduits or tubes through which the main component flows with Venturi elements; Details thereof
    • B01F25/3124—Injector mixers in conduits or tubes through which the main component flows with Venturi elements; Details thereof characterised by the place of introduction of the main flow
    • B01F25/31243—Eductor or eductor-type venturi, i.e. the main flow being injected through the venturi with high speed in the form of a jet
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01F—MIXING, e.g. DISSOLVING, EMULSIFYING OR DISPERSING
    • B01F25/00—Flow mixers; Mixers for falling materials, e.g. solid particles
    • B01F25/40—Static mixers
    • B01F25/45—Mixers in which the materials to be mixed are pressed together through orifices or interstitial spaces, e.g. between beads
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01F—MIXING, e.g. DISSOLVING, EMULSIFYING OR DISPERSING
    • B01F25/00—Flow mixers; Mixers for falling materials, e.g. solid particles
    • B01F25/40—Static mixers
    • B01F25/45—Mixers in which the materials to be mixed are pressed together through orifices or interstitial spaces, e.g. between beads
    • B01F25/452—Mixers in which the materials to be mixed are pressed together through orifices or interstitial spaces, e.g. between beads characterised by elements provided with orifices or interstitial spaces
    • B01F25/4521—Mixers in which the materials to be mixed are pressed together through orifices or interstitial spaces, e.g. between beads characterised by elements provided with orifices or interstitial spaces the components being pressed through orifices in elements, e.g. flat plates or cylinders, which obstruct the whole diameter of the tube
    • B01F25/45211—Mixers in which the materials to be mixed are pressed together through orifices or interstitial spaces, e.g. between beads characterised by elements provided with orifices or interstitial spaces the components being pressed through orifices in elements, e.g. flat plates or cylinders, which obstruct the whole diameter of the tube the elements being cylinders or cones which obstruct the whole diameter of the tube, the flow changing from axial in radial and again in axial
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01F—MIXING, e.g. DISSOLVING, EMULSIFYING OR DISPERSING
    • B01F33/00—Other mixers; Mixing plants; Combinations of mixers
    • B01F33/80—Mixing plants; Combinations of mixers
    • B01F33/834—Mixing in several steps, e.g. successive steps
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01F—MIXING, e.g. DISSOLVING, EMULSIFYING OR DISPERSING
    • B01F23/00—Mixing according to the phases to be mixed, e.g. dispersing or emulsifying
    • B01F23/40—Mixing liquids with liquids; Emulsifying
    • B01F23/41—Emulsifying
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08J—WORKING-UP; GENERAL PROCESSES OF COMPOUNDING; AFTER-TREATMENT NOT COVERED BY SUBCLASSES C08B, C08C, C08F, C08G or C08H
    • C08J2383/00—Characterised by the use of macromolecular compounds obtained by reactions forming in the main chain of the macromolecule a linkage containing silicon with or without sulfur, nitrogen, oxygen, or carbon only; Derivatives of such polymers
    • C08J2383/04—Polysiloxanes

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Dispersion Chemistry (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Medicinal Chemistry (AREA)
  • Polymers & Plastics (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Processes Of Treating Macromolecular Substances (AREA)
  • Colloid Chemistry (AREA)
  • Compositions Of Macromolecular Compounds (AREA)
  • Silicon Polymers (AREA)
  • Silicon Compounds (AREA)

Abstract

1. Urzadzenie do wytwarzania drobnoczasteczkowych emulsji silikonowych i/lub silanowych ze skladnika substancji aktywnej zawierajacej silikon i/lub silan oraz fazy wodnej, obejmujace pierwsza stacje mieszania skladników z urzadze- niem mieszajacym, które poprzez pompy polaczone je ze zbiornikami magazynowymi, znamienne tym, ze urzadzenie mieszajace (M1) ma dysze (2, 4), a odstep pomiedzy dyszami (2, 4) wynosi 1 do 10, korzystnie 2 do 4 - krotnosci srednicy drugiej dyszy (4), zas srednica drugiej dolaczonej dyszy (4) jest okolo 2 do 3 razy wieksza od srednicy pierwszej dyszy (2), a pierwsza stacja mieszania jest polaczona z druga stacja mieszania i dyspergatorem strumieniowym (6), natomiast z urzadzeniem mieszajacym (M1) polaczony jest zbiornik posredni (VD) dzialajacy jako zbiornik buforowy. 8. Sposób wytwarzania drobnoczasteczkowych emulsji si- likonowych i/lub silanowych o wartosci U 90 mniejszej niz 1,2, znamienny tym, ze do fazy wodnej zawierajacej emulgator, wstrzykuje sie skladnik silikonowy i/lub silanowy wytwarzajac emulsje wstepna w pierwszej stacji mieszania, przy czym pomiedzy dwoma strumieniami utrzymuje sie róznice cisnien wynoszaca maksymalnie 1 MPa zalezna od rozmiarów dysz (2, 4) oraz bezwzgledny spadek cisnienia wynoszacy mniej niz 10 MPa, po czym homogenizuje sie emulsje wstepna w dysper- gatorze strumieniowym (6,) w którym spadek cisnienia utrzymuje sie na poziomie pomiedzy 0,2 MPa 100 MPa, .............................. PL PL PL

Description

Przedmiotem wynalazku jest sposób i urządzenie do wytwarzania rozdrobnionych i trwałych emulsji silikonowych i/lub silanowych szczególnie wytwarzania emulsji typu olej w wodzie o możliwej najniższej zawartości emulgatora.
Znanych jest szereg sposobów emulgowania nierozpuszczalnych silikonów i silanów w wodzie. Ogólnie, przed etapem właściwej homogenizacji, niewielkie ilości wody miesza się powoli z silikonem, który zawiera subtelnie rozproszony emulgator, tak że powstaje emulsja typu woda w oleju, którą następnie inwertoruje się przez rozcieńczenie wodą, zanim ulegnie ona zhomogenizowaniu na drobnokropelkową emulsję, pod wpływem sił ścinania w specjalnej instalacji albo też do wodnej mieszaniny emulgatora wprowadza się powoli silikon z ciągłym mieszaniem zanim powstająca grubokropelkowa emulsja ulegnie właściwej homogenizacji.
Mieszanina początkowo mieszana może od razu stanowić emulsję dostatecznie trwałą w zależności od rodzaju mieszania i rodzaju substancji aktywnej, stężenia emulgatora i wprowadzonej do układu mocy mieszania, a przede wszystkim od czasu trwania operacji. Z reguły emulsje takie, które nazywa się emulsjami wstępnymi, są grubokropelkowe i niestabilne, w związku z czym muszą być natychmiast poddane właściwej homogenizacji. Urządzenia i sposoby homogenizacji opisano w Ullmann's Encyclopedia of Industrial Chemistry, tom A9, wydanie 1987, str. 309 do 310. Emulsję wstępną wytwarza się w urządzeniach mieszających i etap ten decyduje o szybkości procesu, która zależy od rodzaju homogenizatora użytego w dalszej części instalacji.
Dalsze sposoby wytwarzania emulsji silikonowych są znane z europejskich opisów EP-A-043 091 i EP-A 0 579 458. W sposobie według opisu EP-A-043 091 do niewielkiej ilości wody zawierającej całkowitą ilość emulgatora wprowadza się całą ilość silikonu tak, że otrzymuje się pastę o dużej lepkości względnie żel, który następnie przeprowadza się przez rozcieńczenie do postaci końcowej emulsji. Wytwarzanie emulsji wstępnej sposobem konwencjonalnym przez dodanie siloksanu lub silanu do nadmiaru fazy typu woda/emulgator staje się problematyczne, szczególnie przy użyciu związków silikonowych, które mogą obejmować struktury monomeryczne, liniowe i żywicopodobne, ewentualnie rozcieńczone niskocząsteczkowymi siloksanami lub związkami organicznymi, szczególnie jeśli struktury te są zdolne, zasadniczo do reagowania z fazą wodną. Obejmują one przykładowo alkiloalkoksysiloksany, żywice o grupach alkoksylowych, oraz ewentualnie ich mieszaniny.
Dalszą trudność powoduje fakt, że wytwarzanie emulsji wstępnej znanymi sposobami jest szczególnie czasochłonne. Składnik siloksanowy wprowadza się do fazy wodnej w sposób kontrolowany z równoczesnym mieszaniem, to znaczy w sposób, który zapewnia maksymalne wymieszanie. Taki sposób eliminuje możliwość szybkiego dodawania.
Pierwsze cząsteczki substancji aktywnej stykają się z ogromnym nadmiarem wody, która to substancja dopiero z biegiem czasu osiąga wymagane stężenie, przy czym tworzy się nietrwała emulsja wstępna o znacznych rozmiarach fazy rozproszonej, którą należy możliwie szybko doprowadzić do homogenizatora.
W trakcie tego dodawania, składniki wrażliwe na wodę, o ile są użyte, nie są wystarczająco chronione przed atakiem ze strony fazy wodnej i nawet jeśli faza ta jest zbuforowana, nie wyklucza to wzajemnej reakcji odpowiednich składników z sobą. Taka niepożądana kondensacja, której towarzyszy wzrost lepkości cząstek grubokropelkowej emulsji może utrudnić następny etap homogenizacji lub też może spowodować niestabilność emulsji wstępnej posuniętą do tego stopnia, że nie można jej już wprowadzić do homogenizatora. Wprawdzie niedogodności tej można przeciwdziałać zwiększając znacznie ilość emulgatora (w zakresie około 5%), jednak prowadzi to do niepożądanych rezultatów w wielu zastosowaniach i do zanieczyszczenia otoczenia. Ponadto, na przykład w przypadku alkiloalkoksysilanów, zachodzące w czasie emulgowania reakcje hydrolizy i kondensacji prowadzą zwykle do powstania emulsji nieskutecznej w zastosowaniach, a zatem nieodpowiedniej.
Jeśli emulsję wstępną wytwarza się jako pastę względnie żel, który w dalszym ciągu poddaje się rozcieńczaniu przy zastosowaniu specjalnego sposobu, można wytworzyć emulsję o niskim średnim rozmiarze cząstek (kropelek), pod warunkiem, że zawartość emulgatora nie stanowi wielkości ważnej, aczkolwiek nieznane są żadne szczegóły dotyczące rozkładu rozmiarów uzyskiwanych cząstek (kropelek).
Istnieje szereg aktywnych substancji silikonowych, które prowadzą do wytworzenia past w stopniu niezadowalającym, przynajmniej w zakresie wymaganych ilości emulgatora, w związku z czym zakres zastosowań tych sposobów jest ograniczony. Ponadto, sposób ten nie nadaje się do zadowalaPL 191 077 B1 jącego wytwarzania szeregu emulsji, takich jak na przykład emulsje środków przeciwpieniących lub emulsje o niskiej zawartości emulgatora (< 5%) i równocześnie niskiej zawartości substancji aktywnej (< 20%). Tak więc, emulsje o bardzo dużych cząsteczkach w zakresie 3-60 mikrometrów wytwarzane są przy zastosowaniu bardzo czasochłonnego sposobu, przedstawionego w opisie europejskim EP 0 579 458 (patrz opisane tam przykłady).
Celem wynalazku jest opracowanie szybkiego i tym samym ekonomicznego sposobu, pozbawionego wyżej opisanych wad i pozwalającego wytwarzać subtelnie rozdrobnione emulsje o wąskich rozkładach ziarnowych cząstek i niskich zawartościach emulgatora oraz stężeniach substancji aktywnej w zakresie od niskich do wysokich oraz opracowanie urządzenia do realizacji tego sposobu. Substancje aktywne, wrażliwe na wodę, miały doprowadzić do wytworzenia trwałych - nawet przez dłużej niż rok - i przede wszystkim skutecznych emulsji.
Celem szczególnym wynalazku, obejmującym między innymi uzyskanie wysokiej odtwarzalności, było doprowadzenie ilości emulsji potrzebnej do wytworzenia pewnej powłoki powierzchniowej cząstek substancji aktywnej na samym początku do kontaktu z substancją aktywną oraz dobranie do tego celu odpowiedniej mechanicznej mocy mieszania. Założenie to postulowało opracowanie sposobu stosowania urządzeń emulgujących, który można by opisać w sposób ściśle matematyczny. Nieodpowiednie są urządzenia, których działanie zależy w dużym stopniu od czasu przebywania w instalacji (na przykład urządzenia mieszające).
W końcu doprowadzona moc miała objąć szeroki zakres - jest to sytuacja, którą dotychczas można osiągnąć wyłącznie przy zastosowaniu niewielu urządzeń o różnej konstrukcji. W ten sposób można w tej samej instalacji wytwarzać emulsje, które należy chronić przed użyciem dużej mocy, na przykład emulsje środków przeciwpieniących, a także emulsje, które wymagają doprowadzenia wielokrotnie większych mocy od dostarczanych przez homogenizatory konwencjonalne.
Postawiony cel można było osiągnąć stosując urządzenie obejmujące zbiorniki magazynujące, pompy i dysze, który to zespół nazwano stacją mieszania. Rozwiązanie okazało się szczególnie dogodne dzięki umieszczeniu za stacją mieszania dyspergatora strumieniowego typu opisanego przy wytwarzaniu dyspersji farmaceutycznych lub kosmetycznych (Bayer AG/EP 0 101 007).
Urządzenie do wytwarzania drobnocząsteczkowych emulsji silikonowych i/lub silanowych ze składnika substancji aktywnej zawierającej silikon i/lub silan oraz fazy wodnej, obejmujące pierwszą stację mieszania składników z urządzeniem mieszającym, które poprzez pompy połączone jest ze zbiornikami magazynowymi, według wynalazku charakteryzuje się tym, że urządzenie mieszające ma dysze, a odstęp pomiędzy dyszami wynosi 1 do 10, korzystnie 2 do 4 krotności średnicy drugiej dyszy, zaś średnica drugiej dołączonej dyszy jest około 2 do 3 razy większa od średnicy pierwszej dyszy, a pierwsza stacja mieszania jest połączona z drugą stacją mieszania i dyspergatorem strumieniowym, natomiast z urządzeniem mieszającym połączony jest zbiornik pośredni działający jako zbiornik buforowy.
Korzystnie, w urządzeniu według wynalazku pierwsza stacja mieszania obejmuje urządzenie do homogenizacji wstępnej, mające środki do wstępnej homogenizacji emulsji wstępnej.
Przed pierwszą stacją mieszania i dyspergatorem strumieniowym usytuowane jest urządzenie rozcieńczające.
Urządzenie mieszające składa się z dwóch dysz umieszczonych jedna za drugą.
Dyspergator strumieniowy składa się z szeregu dysz umieszczonych jedna za drugą.
Korzystnie, urządzenie rozcieńczające składa się ze zbiornika wody resztkowej i pompy.
Dyspergator strumieniowy jest połączony ze zbiornikiem magazynowym przez pompę.
Sposób wytwarzania drobnocząsteczkowych emulsji silikonowych i/lub silanowych o wartości U90 mniejszej niż 1,2, według wynalazku charakteryzuje się tym, że do fazy wodnej zawierającej emulgator, wstrzykuje się składnik silikonowy i/lub silanowy wytwarzając emulsję wstępną w pierwszej stacji mieszania, przy czym pomiędzy dwoma strumieniami utrzymuje się różnicę ciśnień wynoszącą maksymalnie 1 MPa zależną od rozmiarów dysz oraz bezwzględny spadek ciśnienia wynoszący mniej niż 10 MPa, po czym homogenizuje się emulsję wstępną w dyspergatorze strumieniowym (6), w którym spadek ciśnienia utrzymuje się na poziomie pomiędzy 0,2 MPa a 100 MPa, korzystnie pomiędzy 0,5 MPa a 60 MPa, zaś wartość U90 określa się wzorem
U90 = (d90 - d10)/d50 gdzie d10, d50 i d90 odpowiadają średnicom cząstek, przy których skumulowane udziały wagowe w całkowej krzywej rozkładu odpowiadają 10, 50 i 90% wag.
Korzystnie, w sposobie według wynalazku do dostarczanej fazy wodnej wtryskuje się strumień substancji aktywnej pierwszą dyszą urządzenia mieszającego, po czym miesza się intensywnie i ho4
PL 191 077 B1 mogenizuje się strumień substancji aktywnej z fazą wodną z udziałem drugiej dyszy, przy czym pomiędzy dyszami utrzymuje się różnicę ciśnień pomiędzy 0,1 a 1 MPa, korzystnie pomiędzy około 0,2 a 0,3 MPa.
W pierwszej stacji mieszania utrzymuje się absolutny spadek ciśnienia na poziomie wartości pomiędzy 0,2 a 10 MPa, korzystnie pomiędzy 0,2 a 6 MPa.
Korzystnie, homogenizację prowadzi się w dyspergatorze strumieniowym wykazującym maksymalny spadek ciśnienia wynoszący do 100 MPa.
Emulsję wstępną opuszczającą pierwszą stację mieszania prowadzi się bezpośrednio lub przez zbiornik buforowy do dyspergatora strumieniowego.
Emulsję wstępną homogenizuje się wstępnie w pierwszej stacji mieszania przy zastosowaniu obiegu, przed wprowadzeniem do dyspergatora strumieniowego.
Emulsję wstępną homogenizuje się w pierwszej stacji mieszania w obiegu z niedostateczną ilością wody, przed wprowadzeniem do dyspergatora strumieniowego, przy czym korzystnie inwertoruje się ją w dyspergatorze strumieniowym, a następnie rozcieńcza się wodą do żądanego stężenia.
Emulsję wstępną homogenizuje się w pierwszej stacji mieszania w obiegu z niedostateczną ilością wody a następnie rozcieńcza się wodą do żądanego stężenia w przyłączonym urządzeniu rozcieńczającym, przed wprowadzeniem do dyspergatora strumieniowego.
Korzystnie, w sposobie według wynalazku do rozcieńczania stosuje się wodę zawierającą zagęstniki.
Przedmiot wynalazku jest uwidoczniony w przykładach wykonania na rysunku, na którym fig. 1 przedstawia urządzenie mieszające, fig. 2 - schemat urządzenia według wynalazku z dyspergatorem strumieniowym; fig. 3 - układ dysz w dyspergatorze strumieniowym; fig.4 - dyspergator strumieniowy; fig. 5, 6, 7 i 8 przedstawiają różniczkowe i całkowe rozkłady ziarnowe cząsteczek z przykładów 10, 9, 18 i 19.
W urządzeniu według wynalazku, znanym spadku ciśnienia (Dp) , znanej zawartości i zapoSTR D trzebowaniu powierzchni emulgatora, przy znanej średnicy dyszy (D) , znanym napięciu międzyfazowym (γ), znanej lepkości (η) fazy rozproszonej i przy znanej liczbie przejść (n) , oczekiwaną średnią wielkość cząstek (d) można obliczyć z wzoru:
d = k * (Dp)0,6 * h0,495 * g0,365 * D0,165 * n0,36 (Klinksiek Chem. Ing. Techn. 1997, s. 793 w.61, 1997) gdzie k = stała (zależna od wartości stosunku zawartość emulgatora/wymagana powierzchnia).
Częścią centralną pierwszej stacji mieszania jest układ dyszy w urządzeniu mieszającym M1, której rozmiary zależą od konsystencji łączonych faz, ich wzajemnych stężeń, przyjętego spadku ciśnienia i przelotowości.
Możliwe wykonanie przedstawiono na fig. 1 rysunku. Przykładowo, olej silikonowy 1 jest wstrzykiwany przez pierwszą dyszę 2 do fazy wodnej 3 i natychmiast potem mieszany intensywnie i homogenizowany w drugiej dyszy 4. Końcowa subtelna dyspersja następuje w dyspergatorze STR-D6 przyłączonym w dalszej części. Dyspergator strumieniowy STR-D 6 może być dołączony bezpośrednio lub też, przy pracy periodycznej, dopiero po wytworzeniu całkowitej ilości emulsji wstępnej 5.
Układ dysz przedstawiony na fig. 1 jest zasilany korzystnie przez dwie pompy P1, P3, przy różnicy ciśnień 0,2 - 0,3 MPa (2-3 bary) w taki sposób, że jeśli szybkość powlekania emulgatora pozwala, roztwór wodny emulgatora podawany jest razem z silikonem w stężeniu odpowiadającym emulsji końcowej i homogenizowany przy użyciu dyspergatora strumieniowego STR-D 6 w jednym do najwyżej trzech przejść.
Liczba przejść zależy zwykle od rodzaju i zawartości emulgatora. Zawartości emulgatora rzędu 3% wymagają tylko jednego przejścia, poza pewnymi wyjątkami. Jeśli obecne są emulgatory, które pokrywają powierzchnię powstających cząstek niektórych aktywnych substancji silikonowych stosunkowo powoli, sposób postępowania można tak zmodyfikować, że operacje wykonuje się przy zastosowaniu dowolnej niedostatecznej ilości wody, która zawiera całkowitą ilość emulgatora. Uzyskaną w tym przypadku bardziej stężoną emulsję można zawrócić do roztworu wodnego emulgatora i wprowadzać wraz z nią ponownie do dyszy i do doprowadzanej substancji aktywnej, tak że uzyskuje się obieg zamknięty. Stężenie i rodzaj emulgatora oraz rodzaj silikonu poddawanego emulgowaniu decydują o tym, czy po zmieszaniu substancji obieg zamknięty będzie utrzymany w stanie nietkniętym przez kilka minut. Do tego obiegu można dodać pozostałą część wody, do której wprowadzono dalsze dodatki, na przykład zagęstniki lub ewentualnie środki konserwujące, stosując następną dyszę i pompę zanim uzyskaną wstępną emulsję wprowadzi się do dyspergatora strumieniowego STR-D 6.
PL 191 077 B1
Figura 4 rysunku przedstawia dyspergator strumieniowy STR-D 6, który jest stosowany jako homogenizator wysokociśnieniowy. Dyspergator strumieniowy STR-D 6 składa się z pompy 14, ewentualnie tłumika pulsacyjnego 16 i układu dysz 18, który jest szczegółowo przedstawiony na fig. 3. Dwustopniowy układ dysz 18 obejmuje pierwszą dyszę 10 i umieszczoną kolejno drugą dyszę 12, która jest stosowana do homogenizowania emulsji wstępnej 5. Każda z dysz 10, 12 składa się z wkładki 11 w przewodzie 9, przy czym każda wkładka 11 obejmuje sekcję cylindryczną 13, wystającą w kierunku przeciwnym do kierunku przepływu strumienia emulsji wstępnej 5 z dwoma przeciwległymi otworami kapilarnymi 15. Sekcja cylindryczna 13 tworzy przestrzeń pierścieniową 17 w rurze 9, przy czym emulsja wstępna 5 przepływa rurą 9 do przestrzeni pierścieniowej 17 i stąd przedostaje się przez otwory kapilarne 15 do komory pośredniej 20. Otwory kapilarne 15 umieszczone są naprzeciwko siebie, wskutek czego wychodzące strumienie emulsji zderzają się z sobą wewnątrz cylindrycznej sekcji 13. W rezultacie otrzymuje się szczególnie dobrą dyspersję. Emulsja wypływa z komory pośredniej 20 i wchodzi do drugiej przestrzeni pierścieniowej 22 drugiej dyszy 12 i ponownie przechodzi tam przez otwory kapilarne 24 drugiej dyszy 12. Jednorodna emulsja 25 opuszcza dyspergator strumieniowy STR-D 6 przez wylot 26.
Sposób według wynalazku pozwala na dobranie stosunku wody zawierającej cały emulgator do substancji aktywnej w taki sposób, aby można było również wytwarzać żele i pasty. Zakłada się przy tym, że pompy dobrane są typu wyporowego i pozwalają regulować konsystencję past. Korzyścią sposobu według wynalazku jest możliwość pracy w sposób praktycznie ciągły, przy krótkim czasie operacyjnym i wyjątkowej odtwarzalności. Sposób dostarcza trwałe emulsje o średnich rozmiarach cząstek < 1 mikrometra, przy zawartościach emulgatora rzędu 0,5-3%. Rozkład wielkości cząstek, który ma znaczenie dla trwałości emulsji i wielu jej zastosowań mieści się w węższym przedziale wartości aniżeli w przypadku sposobów znanych w stanie techniki.
W nielicznych przypadkach, gdy emulsje wytwarzane są mocno nietrwałe, w których ani rozmiar cząstek, ani rozkład ziarnowy cząstek nie odgrywają ważnej roli, można ze względu na koszt lub inne powody opuścić kolejny etap homogenizacji po przejściu przez stację mieszania. Brak stabilności takich emulsji można wyrównać przez dodanie obojętnego zagęstnika i znaczne zwiększenie lepkości emulsji. Z uwagi jednak na słabe zdolności przetwarzania takich emulsji zwykle usiłuje się uniknąć takiego sposobu wytwarzania.
Wśród wyżej wymienionych emulsji mieszczą się także nieliczne emulsje o wysokiej lepkości, którą powoduje niezbędna substancja aktywna, na przykład substancja o charakterze organicznym, odznaczająca się wysoką lepkością.
Dla takich emulsji etap dodatkowego emulgowania przy użyciu dyspergatora strumieniowego STR-D 6 byłby nieekonomiczny, ponieważ jeśli taki stan emulsji miałby być zasadniczo utrzymany, dyspergator nie byłby w stanie przyczynić się w sposób istotny do polepszenia fizycznych właściwości emulsji w warunkach wymaganych w takiej operacji.
W tym przypadku wskazane jest homogenizowanie opuszczającej stację mieszania emulsji wstępnej w drugiej stacji mieszania przy zastosowaniu wyższych ciśnień, na przykład aż do 10 MPa (100 barów). Sposób ten jest zalecany jeśli emulgowaniu mają być poddane łatwo emulgujące się związki Si przy użyciu emulgatorów, które odznaczają się dostateczną szybkością pokrywania powierzchni cząstek. W tym przypadku można zrezygnować z zagęstników.
Dla zmniejszenia gabarytów wymaganej aparatury korzystnie jest przenieść emulsję wstępną do zbiornika magazynującego przed pierwszą stację mieszania i z tego zbiornika przepuścić ją przez tę samą stację mieszania, ale w warunkach innego ciśnienia, dla uzyskania żądanego stanu emulsji.
Korzystny przykład wykonania wynalazku dotyczy także sposobu otrzymywania drobno do grubocząsteczkowych wodnych emulsji silikonowych i/lub silanowych o wielkościach cząstek w zakresie 0,4 do 5,0 mikrometrów, przy wartości U90 większej niż 1,1 (tj. o szerszym rozkładzie wielkości cząstek), które wymagają jedynie niewielkich sił ścinających do emulgowania i ulegają stabilizacji zagęstnikami, który obejmuje wytworzenie emulsji wstępnej przez wstrzyknięcie w stacji mieszania składnika silikonowego i/lub silanowego do fazy wodnej zawierającej emulgator, różnicę ciśnień zależną od rozmiarów dyszy, wynoszącą maksymalnie 1MPa (10 barów) i utrzymywaną pomiędzy dwoma strumieniami przy absolutnym spadku ciśnienia mniejszym niż 8 MPa (80 barów). Następnie homogenizowanie emulsji wstępnej w kolejno dołączonej stacji mieszania lub w późniejszym etapie przy użyciu tej samej stacji mieszania i przy spadku absolutnego ciśnienia aż do 10 MPa (100 barów). Przykład wykonania urządzenia według wynalazku przedstawiony na fig. 2 rysunku obejmuje:
PL 191 077 B1 zbiornik substancji aktywnej VA, zbiornik wody resztkowej VB (+ dodatki), zbiornik buforowy VC/zbiornik pośredni, zbiornik pośredni VD działający jako zbiornik buforowy, zbiornik magazynowy VE/zbiornik pośredni, pompy P1, P2 (ewentualnie pompy z wymuszonym podawaniem), pompy P3, P4, P5, urządzenie mieszające M1 z dyszami mieszającymi; substancja aktywna/ woda, dyspergator strumieniowy STR-D 6, przewód powrotny 8. Zbiornik buforowy VC oraz pompa P13 tworzą urządzenie do homogenizacji wstępnej, zaś zbiornik wody resztkowej VB i pompa P2 tworzą urządzenie rozcieńczające.
W obiegu substancji aktywnej obejmującym zbiornik substancji aktywnej VA, pompę P1, urządzenie mieszające M1 substancję czynną z wodą i zbiornik substancji aktywnej VA, fazę wodną wstrzykuje się pod niskim ciśnieniem do sekcji obejmującej zbiornik buforowy VC, pompę P3, urządzenie mieszające M1 i po zakończeniu dodawania zmienia się ciśnienie w obiegu; zbiornik substancji aktywnej VA, pompa P1, urządzenie mieszające M1, zbiornik substancji aktywnej VA na wyższe, przy czym urządzenie mieszające M1 działa jako homogenizator w dalszej części aparatury. Emulsję można odbierać za urządzeniem mieszającym M1.
Zakłada się przy tym, że cząstki będą dostatecznie szybko pokrywać się emulgatorami, przy czym właściwość ta zależy również od zdolności substancji aktywnej do adsorbowania tych emulgatorów.
Przykłady składnika silikonowego i silanowego obejmują:
- związki silikonowe o typowym składzie:
(CH3)3SiO[CH3)2SiO]50-500Si(CH3)3
HO(CH3)2SiO[(CH3)2SiO]500Si(CH3)2OH (CH3)3SiO[(CH3)(H)SiO]50Si(CH3)3 (CH3)3Si(O)1,1(OCH3)0,8;
- organoalkoksysilany i produkty ich hydrolizy, na przykład:
CH3(CH2)ySi(OEt)3
CH3(CH2)3Si(OEt)3
CH3(CH2)n-13(CH3)Si(OMe)2CH3
CH3(CH2)/Si(OEt)2O(OEt)2Si(CH2)7CH3
CH3(CH2)3Si(OEt)2[O(EtO)Si(CH2)3CH3]0-5OSi(OEt)2(CH2)3CH3;
- liniowe poliorganosiloksany zawierające i/lub niezawierające związane grupy funkcjonalne względem krzemu, takie jak grupy wodorowe, alkoksy, polieterowe i hydroksy, zawierające i/lub niezawierające przyłączone organiczne grupy funkcjonalne, takie jak: polietery, aminy lub chlorowce, lub pseudochlorowce, na przykład:
(CH3)3SiO[(CH3)2SiO]50-500Si(CH3)3
HO(CH3)2SiO[(CH3)2SiO]500Si(CH3)2OH (CH3)3SiO[(CH3)(H)SiO]50Si(CH3)3 (CH3)3SiO[(CH3)CH2=CHSiO]3[(CH3)2SiO)50-500Si(CH3)3 (CH3)3SiO[CH3(OCH2CH2)8O(CH2)3(CH3)SiO]3[(CH3)2SiO]600Si(CH3)3;
- rozgałęzione poliorganosiloksany zawierające i/lub niezawierające związane grupy funkcjonalne względem krzemu, takie jak grupy wodorowe, alkoksy, polieterowe i hydroksy, zawierające i/lub niezawierające przyłączone organiczne grupy funkcjonalne, takie jak: polietery, aminy lub chlorowce, lub pseudochlorowce, na przykład:
CH3Si{[(CH3)2SiO]50OSi(CH3)3}3
CH3Si{[(CH3)2SiO]80OSi(CH3)2CH2=CH3}3
CH3Si{[(CH3)2SiO]90OSi(CH3)2(CH2)3(OCH2CH2)3OCH3}3
H2N(CH2)3Si{[(CH3)2SiO]18OSi(CH3)}3;
- żywice silikonowe z grupami alkilowymi zmodyfikowanymi przez organiczne funkcjonalne podstawniki arylowe, alkilowe oraz żywice alkoksy funkcjonalne, zawierające lub niezawierające rozcieńczalniki, na przykład:
(CH3)1,16Si1O1,42 (CH3)0,8(C12H25)0,2Si(O)1(OCH3)1 (SiO2)10[(CH3)3SiO1/2]0,8
SiO2[(CH3)CH2=CHSiO]0,3[01/2Si(CH3)3]1,2;
- mieszaniny powyższych składników lub mieszaniny zawierające nierozpuszczalne dodatki typu mineralnego lub organicznego.
PL 191 077 B1
Określenie emulgatory oznacza emulgatory jonowe i niejonowe, zwyczajowo stosowane do emulgowania silikonów, oraz ich mieszaniny.
Jako jonowe emulgatory, w zależności od rodzaju substancji aktywnej stosuje się na przykład:
- alkilosulfoniany zawierające 8 do 18 atomów węgla, zawierające lub niezawierające jednostki tlenku etylenu lub tlenku propylenu;
- estry siarczanowe takie jak na przykład CH3(CH2)6CH2O(C2H4O)6-1gSO3H;
- sulfoniany alkiloarylowe, takie jak na przykład dodecylobenzenosulfonian;
- czwartorzędowe związki amoniowe, takie jak na przykład wodorotlenek dodecylotrimetyloamoniowy, wodorotlenki oktylodimetylobenzyloamoniowe i ich sole.
Korzystne jednak są emulgatory niejonowe, których wartości HLB mieszczą się w przedziale od 10 do 16. Jeśli występują mieszaniny, które mieszczą się w tym zakresie wartości HLB, mogą one być kombinacją emulgatorów, których wartości HLB zawarte są w przedziale pomiędzy 2,7 i 18,7.
Jako emulgatory niejonowe nadają się addukty tlenku etylenu i alkoholi tłuszczowych, alkilofenole, triglicerydy lub cukier; lauryniany, palmityniany i stearyniany polietylenooksysorbitanu; addukty tlenku etylenu i alkiloamin; poli-alkohole winylowe (takie jak Mowiol), szczególnie etoksy-addukty z alkoholem tridecylowym, etoksy-addukty z monooleinianami sorbitanu (produkty firmy ICI o nazwie handlowej Tween®), monooleiniany sorbitanu oraz ich mieszaniny.
Średnią średnicę cząstek - zwaną w tekście także wielkością cząstek - oblicza się ze średniej objętościowej, którą uzyskuje się przez podzielenie całkowitej objętości wszystkich cząstek emulsji przez liczbę cząstek.
Liczbową wartość szerokości rozkładu ziarnowego cząstek obliczano w ten sposób, że z danej liczby cząstek odrzucono cząstki o najmniejszych średnicach aż do ilości wynoszącej 10% wagowych ilości cząstek (d10) i cząstki o największych średnicach aż do ilości 10% wagowych ilości cząstek (d90), a następnie różnicę średnic pozostałej największej cząstki i pozostałej najmniejszej cząstki podzielono przez średnicę cząstek (d50), leżącą pomiędzy nimi, która jest większa niż 50% wagowych wszystkich cząstek i mniejsza niż 50% wagowych wszystkich cząstek. Uzyskaną wartość liczbową nazwano U90:
U90 = (d90 - d10)/d50 (patrz fig. 5, 6, 7 i 8) .
Średnie rozmiary cząstek mierzono stosując dyfrakcję Fraunhofera, ultrawirowanie lub fotometrię z użyciem teorii Mie. Krzywe rozkładu (fig. 5-8) oznaczano przy użyciu ultrawirówki.
Skrót dcj codd występujący na osiach współrzędnych wykresów fig. 5-8 - symbolizuje różniczkowy rozkład wielkości cząstek. Symbolika fig. 5 - 8 stanowi skróconą formę dla funkcji gęstości q(d) = dQ(d)/d(d) zróżnicowanej np. według średnicy.
óCj *10-6[m] c06(d) odpowiada dCj *10 6m
Codd
Poprzez mnożenie *106 [m] staje się bezwymiarowe. Z jednej strony jest ona różniczką
funkcji gęstości-skumulowanego (zsumowanego) rozkładu częstości Q(d) z drugiej strony jednak także odwzorowaniem zmierzonych frakcji cząstek o podobnych wymiarach z określonym przedziałem np. średnicy 1-2, względnie objętości 1-2, względnie ciężaru 1-2. Frakcje mogą być przedstawione według danej metody pomiarowej, np. przesiewanie, światło rozproszone lub sedymentacja, właśnie rozdzielane na różnorodne parametry: średnicę, objętość, ciężar, w sposób postępowy według ich geometrycznych właściwości na podstawie wykresu funkcji, jak widać na fig. 5 - 8. Integracja we wszystkich klasach wielkości daje skumulowany (zsumowany) rozkład częstości Q(d) z zastosowaną tu symboliką S cj/Co, tzn. suma stężeń w poszczególnych klasach/frakcjach przez stężenie wszystkich klas.
Urządzenie pokazane w załączniku na diagramie przepływowym (fig. 2) pozwala elastycznie dostosować sposób prowadzenia procesu do rodzaju substancji aktywnej, rodzaju emulgatora i użytych ich stężeń.
PL 191 077 B1
Na przykład, w korzystnym przypadku stosowania produktów łatwo emulgujących się, gdy emulgator jest „szybki” i użyty w korzystnym stężeniu, substancję aktywną można dostarczać (ze zbiornika substancji czynnej (VA)) wraz z mieszaniną woda/emulgator (ze zbiornika buforowego VC) w wymaganym stosunku do dysz urządzenia mieszającego M1, a powstałą emulsję wstępną podawać bezpośrednio lub przez zbiornik pośredni VD do dyspergatora strumieniowego STR-D 6, homogenizować w jednym przejściu, a następnie podawać do stacji napełniania.
Sposób ten wymaga wiarygodnej regulacji lub synchronizacji działania pomp. Jeśli warunek ten nie jest nieodzowny, i jeśli nie jest konieczne precyzyjne utrzymanie stosunku emulgator/aktywna substancja w strumieniu połączonym kierowanym do urządzenia mieszającego M1, można podawać substancję aktywną - tak aby jednak zagwarantować wymagane stężenie substancji aktywnej w emulsji - do obliczonej niedostatecznej ilości mieszaniny woda/emulgator kierowanej do urządzenia mieszającego M1, aby móc zawracać w sposób ciągły powstającą emulsję wstępną do mieszaniny woda/emulgator (za zbiornikiem buforowym VC) i podawać ją ponownie przewodem powrotnym 8 wspólnie z aktywną substancją, do obwodu kierowanego do urządzenia mieszającego M1. Po wykorzystaniu całej substancji aktywnej, emulsję wstępną doprowadza się do końcowego stężenia przy użyciu dyszy urządzenia mieszającego M1 przez dodanie pozostałej ilości (resztkowej) wody (ze zbiornika wody resztkowej VB) za pośrednictwem biegu podobnego do wyżej opisanego, tzn. urządzenie mieszające M1 - substancja aktywna/woda, zbiornik buforowy VC/zbiornik pośredni, urządzenie mieszające M1 substancja czynna/woda i homogenizuje jak wyżej.
W przypadku substancji aktywnych które z trudem ulegają zemulgowaniu, emulgatorów „powolnych” lub bardzo niskich stężeń emulgatorów, etap wstępnego emulgowania można przeprowadzać wielokrotnie w obiegu przez zbiornik buforowy VC i urządzenie mieszające M1 przed wprowadzeniem do dyspergatora strumieniowego STR-D 6 i przed działaniem opisanym wyżej.
Jeśli pasta lub żel ma istotne znaczenie, i jeśli substancja aktywna nadaje się do tego celu, można ją wprowadzać wraz z niedostateczną ilością wody (ze zbiornika buforowego VC) - ale przy użyciu całej ilości emulgatora - do urządzenia mieszającego M1, otrzymaną emulsję zawracać do zbiornika buforowego VC, jak opisano wyżej, i dyspergować wielokrotnie wraz z jej zawartością i aktywną substancją w urządzeniu mieszającym M1. W ten sposób otrzymuje się emulsję wstępną o wysokiej lepkości, która w zależności od dobranych warunków może mieć konsystencję pasty lub żelu.
W zależności od przewidywanego zastosowania emulsje można pakować w takim stanie lub poddawać dalszej obróbce w sposób opisany niżej.
Przed poddaniem homogenizacji, jak wyżej, w dyspergatorze strumieniowym STR-D 6, emulsję przepuszcza się przez urządzenie mieszające M1, w którym dostrzykuje się pozostałą wodę (ze zbiornika wody resztkowej VB) z ewentualnym zagęstnikiem i innymi typowymi dodatkami, aż do wytworzenia obliczonego składu.
Jeśli wymagane jest więcej niż jedno przejście przez dyspergator strumieniowy STR-D 6 można wykonać dodatkowy cykl: zbiornik magazynowy VE, dyspergator strumieniowy 6 przed napełnieniem emulsją.
Jeśli potrzeba wykonać kilka oddzielnych przejść można prowadzić emulgowanie ze zbiornika pośredniego VD przez dyspergator strumieniowy STR-D 6 w jednym przejściu po zbiorniku magazynowym VE, a po ukończeniu tego przejścia wykonać drugie przejście przez dyspergator strumieniowy STR-D 6 ponownie do zbiornika pośredniego VD i tak dalej.
W poniższych przykładach wszystkie wartości podane są w jednostkach wagowych, chyba że zaznaczono inaczej.
Przyjęto następujące oznaczenia skrótowe:
Me: - CH3
Et: - C2H5
Okteo: C8H12Si(OEt)3
V: emulsja wstępna.
Ponieważ sposoby wytwarzania mieszanin woda/emulgator są praktycznie identyczne we wszystkich przykładach wynalazczych i porównawczych, w tabelach przytoczono jedynie czas potrzebny do wytworzenia emulsji wstępnych. Etapy homogenizacji były faktycznie wykonywane w sposób podobny, jeśli nie brać pod uwagę czasu, który zależy w dużej mierze od pojemności urządzeń emulgujących, użytych w przykładach porównawczych.
PL 191 077 B1
Dane w tabelach dotyczące przykładów wynalazczych podano tłustym drukiem, a dane dotyczące przykładów porównawczych podano kursywą.
Przykłady
A. Emulsje żywiczne
P r z y k ł a d 1 (przykład porównawczy)
Wzięto 238,7 g wody destylowanej i ogrzano w 2-litrowym naczyniu do 60°C z 55 g - co odpowiada 2,50% w przeliczeniu na całkowity wsad - stopionej mieszaniny polioksyetylowanego (POE) - alkoholu stearylowego i polioksyetylowanego (POE) - alkoholu cetylowego o całkowitej wartości HLB wynoszącej 15,5, którą dodawano przy ustawicznym mieszaniu. Po schłodzeniu do 40°C wprowadzono 1447,6 g roztworu Isopar G zawierającego 80% żywicy o średnim składzie (CH3)1,16Si1O1,42 i lepkości 1620 mPa-s w ciągu 1 godziny mieszając z szybkością 250-400 obr/min. Mieszanie kontynuowano przez 10 min przy ~400 obr/min. Następnie w ciągu 25 min dodano 458,7 g wodnego roztworu 1,76 g karboksymetylocelulozy (Walocel CRT 5000 GA) z ustawicznym mieszaniem. Mieszanie kontynuowano przez 40 min. Uzyskaną emulsję wstępną homogenizowano stosując sześć przejść przez konwencjonalny wysokociśnieniowy homogenizator typu Gaulin i spadek ciśnienia DP = 25 MPa (250 barów). Wyniki zestawiono w tabeli 1.
P r z y k ł a d 2 (przykład porównawczy)
Powtórzono czynności przykładu 1, z tą różnicą że całkowita ilość emulgatora wynosiła 3,00%. Wyniki zestawiono w tabeli 1.
P r z y k ł a d 3
Zastosowano wsad opisany w przykładzie 1, z tą różnicą że zawartość emulgatora w mieszaninie wynosiła 2,2%, i powiększono go stosując mnożnik 2,7273. Wzięto 645,0 g wody destylowanej i ogrzano do 50°C w zbiorniku buforowym VC (patrz fig. 2) z 133 g - co odpowiada 2,20% w przeliczeniu na całkowity wsad - stopionej mieszaniny POE - alkoholu stearylowego i POE alkoholu cetylowego o całkowitej wartości HLB wynoszącej 15,5 z ustawicznym mieszaniem i przetłoczono pompą P3, przy ciśnieniu 0,3 MPa (3 bar), przez urządzenie mieszające M1 (średnice dyszy 2,1/1,0 mm) do zbiornika buforowego VC i utrzymywano pompą P3 przez 30 s w obiegu przez urządzenie mieszające M1 do zbiornika buforowego VC. Identyczną żywicę jak w przykładzie 1 wzięto w ilości 3948 g i wstrzyknięto do tego obiegu w ciągu 17 min ze zbiornika substancji aktywnej VA pompą P1 przy ciśnieniu 0,5 MPa (5 bar) do urządzenia mieszającego M1. Obieg utrzymywano przez 10 min a następnie wstrzyknięto wodny roztwór 4,8 g karboksymetylocelulozy (Walocel CRT 5000 GA) w 1264,2 g wody do obiegu w ciągu 9 min ze zbiornika wody resztkowej VB przez urządzenie mieszające M1. Po zakończeniu dodawania obieg utrzymywano przez dodatkowe 40 min, a uzyskaną emulsję wstępną homogenizowano w trzech przejściach przez dyspergator strumieniowy STR-D 6 (średnica dyszy 0,2828 mm) przy spadku ciśnienia DP = 25 MPa (250 barów). Wyniki podano w tabeli 1.
P r z y k ł a d 4
Powtórzono przykład 3 z tym, że całkowita zawartość emulgatora wynosiła 2,5%. Wyniki zestawiono w tabeli 1.
P r z y k ł a d 5
Powtórzono przykład 3 z tym, że całkowita zawartość emulgatora wynosiła 2,8%. Wyniki zestawiono w tabeli 1.
P r z y k ł a d 6
Powtórzono przykład 3 z tym, że całkowita zawartość emulgatora wynosiła 3,0%. Wyniki zestawiono w tabeli 1.
PL 191 077 Β1 (β
I—I Φ Λ Φ Η
Φ ID O tD Λ tD Λ
u
rtf ID to
-H i/l o •χ. Λ Λ
W
Φ Ό
•r—ł tD tn
e o Λ Λ
rM
Ό tD to
N ΠΊ o Λ Λ
o p &
c
ΙΓ) IG m LG LG
-Η CM o \ - * -
J3 o O o O O
fO
P
CG lg lg L0 LG IG
t—1 o - * ** **
o o O O O
o tD tsu m
JCJ o o m 00
U tO α I—ł to tn
(ti tn * « *
n Λ cs o o
-u
ω
6 o m α t*l
o tn UJ o>
in o d« to tn
tn
E Λ CS o o
o o tn CS
Π3 13 o in tn «#
ϋ XJ* o tn to u>
-I-i Ul »· o
c r*l Λ <s o o
Ό Λί
ω M Si
'01 N <3 m i*l o
μ α H dl H
* CU cn o tn Ch •d to
44 Λ CS CS id
4-»
Ol
of o o o O CS m Ul
N to co <Ti o to cn
U cm r- Ti1 n CS o Ch
Ό 'O) tn Λ d< d* T# d· -Φ m
O
44 o d1 r- m σι to d*
0) m 03 rs H ut
-H r-ł <Pi tc d· σι cs o
s tn Λ d< d- Tf d*
tO > rd Ol m
nr m > t—1 CS co
13
Φ > rd 03 m
-H Hrl
O λ:
Sn
-n Φ N !d ΓΊ > r4 03 cn
N CU
P
CL, CM > r-1 CM m d1 IG \O
i—1 > rd CM m sr in to
Β. Emulsje żywica/silan (wrażliwe na wodę)
Przykład 7 (przykład porównawczy)
W 4-litrowym naczyniu z mieszadłem dodano 816,22 g wody i 2,18 g dietanoloaminy do 22 g mieszaniny emulgatora - co stanowiło 1% wag. w przeliczeniu na całość wsadu - na którą składały się monolaurynian etoksylowanego sorbitalu i etoksylowany alkohol oleinowy o całkowitej wartości HLB
PL 191 077 B1 wynoszącej 15,3, po czym całość mieszano przez 2 godziny w 80°C uzyskując klarowny roztwór. Roztwór schłodzono i dodano do niego 1359,6 g mieszaniny 49,2% oktylotrietoksysilanu i 50,8% żywicy o składzie (CH3)0]8(C12H25)0,2Si(O)1(OCH3)1 w ciągu 65 min mieszając z szybkością 700 obr/min. Po zakończeniu dodawania mieszanie kontynuowano przez 30 min przy 550 obr/min. Po 30 min pobrano próbkę dla oznaczenia wielkości cząstek. Emulsję wstępną homogenizowano w dwóch przejściach przez konwencjonalny homogenizator typu Gaulin przy spadku ciśnienia DP = 25 MPa (250 barów). Wyniki zestawiono w tabeli 2.
P r z y k ł a d 8
Podwojono wsad użyty w przykładzie 7. Do zbiornika buforowego VC (fig. 2) dodano 1632,44 g wody i 4,36 g dietanoloaminy do 44 g mieszaniny emulgatora, to znaczy 1% wag. w przeliczeniu na całość wsadu, która składała się z monolaurynianu etoksylowanego sorbitanu i etoksylowanego alkoholu oleinowego o całkowitej wartości HLB równej 15,3 i mieszano przez 2 godziny w 80°C uzyskując klarowny roztwór. Roztwór schłodzono, a następnie przepompowywano przez 1 min przy ciśnieniu 0,3 MPa (3 bar) w obiegu zbiornik buforowy VC, pompa P3, urządzenie mieszające M1, zbiornik buforowy VC. Następnie wstrzyknięto do tego obiegu ze zbiornika substancji aktywnej VA przy użyciu pompy P1 i przez urządzenie mieszające M1 (średnice dysz 2,1/1,0 mm) w ciągu 3,5 min 2719,2 g mieszaniny 49,2% oktylotrietoksysilanu i 50,8% żywicy o składzie (CHaj^C^^sj^SKO^OCHa^, przy ciśnieniu 0,5 MPa. Po zakończeniu dodawania obieg utrzymywano przez dalszych 15 min przy ciśnieniu 0,3 MPa (3 bar). Po upływie 5 i 15 min pobrano próbki do oznaczenia wielkości cząstek. Emulsję wstępną homogenizowano w 2 przejściach przy spadku ciśnienia DP = 10 MPa (100 barów). Wyniki zestawiono w tabeli 2.
P r z y k ł a d 9 (przykład porównawczy)
W 4-litrowym naczyniu z mieszadłem dodano 163,2 g wody i 2,18 g dietanoloaminy do 22 g mieszaniny emulgatora - co stanowiło 1% wagowy w przeliczeniu na całość wsadu - która składała się z monolaurynianu etoksylowanego sorbitanu i etoksylowanego alkoholu oleinowego o całkowitej wartości HLB równej 15,3 i całość mieszano przez 2 godziny w 80°C uzyskując klarowny roztwór. Roztwór schłodzono, a następnie dodano 1359,6 g mieszaniny 49,2% oktylotrietoksysilanu i 50,8% żywicy o składzie (CH3)0,8(C12H25)0,2Si(O)1(OCH3)1 w ciągu 65 min przy ustawicznym mieszaniu 700 obr/min. Po zakończeniu dodawania mieszanie kontynuowano przez 15 min przy 550 obr/min, przy czym uzyskano pastę o wysokiej lepkości. Dodano 653,0 g wody przy powyższej szybkości mieszania w ciągu 30 min i mieszanie kontynuowano aż wielkość cząstek spadła poniżej 5 mikrometrów (45 min). Emulsję wstępną homogenizowano w 2 przejściach przez konwencjonalny homogenizator typu Gaulin przy spadku ciśnienia DP = 20 MPa (200 barów). Wyniki zestawiono w tabeli 2.
P r z y k ł a d 10
Potrojono wsad użyty w przykładzie 9. W zbiorniku buforowym VC (fig. 2.) dodano 489,60 g wody i 6,54 g dietanoloaminy do 66 g mieszaniny emulgatora, co stanowiło 1% wag. w przeliczeniu na całkowity wsad, która składała się z monolaurynianu etoksylowanego sorbitanu i etoksylowanego alkoholu oleinowego o całkowitej wartości HLB równej 15,3 i całość mieszano przez 2 godziny w 80°C uzyskując klarowny roztwór. Po schłodzeniu roztwór przepompowywano w obiegu zbiornik buforowy VC, pompa P3, urządzenie mieszające M1, zbiornik buforowy VC, przez 1 min przy ciśnieniu 0,3 MPa (3 bar). Następnie do tego obiegu wstrzykiwano w ciągu 5 min ze zbiornika substancji aktywnej VA przy użyciu pompy P1 i przez urządzenie mieszające M1 (średnice dysz 2,1/1,0 mm) 4078,8 g mieszaniny 49,2% oktylotrietoksysilanu i 50,8% żywicy o składzie (CH3)0]8(C12H25)0,2Si(O)1(OCH3)1. Po zakończeniu dodawania obieg utrzymywano przez dalsze 4 min przy ciśnieniu 0,3 MPa (3 bar). Następnie do powyższego obiegu wstrzykiwano ze zbiornika wody resztkowej VB w ciągu 10 min 1959 g wody. Po dodaniu całej ilości wody, emulsję wstępną homogenizowano wstępnie w obiegu przez kolejną 1 min, po czym pobrano próbkę do oznaczenia rozmiarów kropelek i kontynuowano homogenizację stosując 2 przejścia przez dyspergator strumieniowy przy spadku ciśnienia DP = 10 MPa (100 barów). Wyniki zestawiono w tabeli 2.
PL 191 077 Β1
CN π3 I—I (LI Λ (C H
o ι—1 H W H 1,10
£Fł O T5 Π3 ΙΛ N •M Rł
Ό rM M •M
rM
M CM
44 N N μ CO Cł O
0 Cb H H
Bi
O
ci
G o ♦
β B rM cm
fr - V m £ Ό nJ o M
? tn rM Λ! H
cd 2 >1
N *
tn C1 u 00 O
ιΗ1 * 3 TO a s u frl CM
r- IT] σ\
CM ΓΏ
u (M CO
U S o rM co LO m
s M* O o
44
Ή H co
β ίθ
s TJ th cm LT|
oj % V.
rM o o
44
aj >1 a.
-U N i*ł r-
n E> Φ o
ttf CM CD r- lO u>
n o o
'03 o KD t''-
44 o ίο o
M t'.
0» -M S lr Λ H
A < nJ H o ° o r-ł o rM
Ή a <υ Ό nJ rM O, O o O CN O CM
Ί nJ Λ. '03 S •H A υ λ;
N 00 -•n 4/1 O O
frł o o ° iM rM
TJ as a co o o CM CM
nr TJ flj rM o iM > H CM
<u σι i> H <M
u ϋ
'tn s
-11 N cn > H CM
tu N N A
frł r* 5» H CM
>1
c β
o o
•n η
O O
s P
TJ U
0 0
P. ft
Tl TJ
ω ίβ
cn ω
3 3
Przykład 11
W zbiorniku buforowym VC (fig. 2) dodano 390,83 g wody i 3,17 g dietanoloaminy do 32 g mieszaniny emulgatora - co stanowiło 0,64% wag. w przeliczeniu na całość wsadu - która składała się z monolaurynianu etoksylowanego sorbitanu i etoksylowanego alkoholu oleinowego o całkowitej wartości HLB równej 15,3, a następnie całość mieszano przez 2 godziny w 80°C uzyskując klarowny roztwór. Po schłodzeniu roztwór przepompowywano w obiegu; zbiornik buforowy VC, pompa P3, urządzenie mieszające M1, zbiornik buforowy VC, przez 1 min przy ciśnieniu 0,3 MPa (3 bar). Następnie ze zbiornika substancji aktywnej VA wstrzyknięto w ciągu 3 min przy pomocy pompy P1 przez urząPL 191 077 B1 dzenie mieszające M1 (średnice dysz 1,8/0,9 mm) 1980 g mieszaniny 49,2% oktylotrietoksysilanu i 50,8% żywicy o składzie (CH3)0]8(C12H25)0,2Si(O)1(OCH3)1. Po zakończeniu dozowania obieg utrzymywano przez kolejne 2 min przy ciśnieniu 0,3 MPa (3 bar). Następnie do powyższego obiegu wstrzyknięto ze zbiornika wody resztkowej VB przez urządzenie mieszające M1 2594 g wody w ciągu 13 min. Po dodaniu całkowitej ilości wody emulsję wstępną homogenizowano wstępnie przez 4 min w obiegu, a następnie pobrano próbkę do oznaczenia wielkości cząstek, po czym homogenizację kontynuowano stosując 2 przejścia przez dyspergator strumieniowy STR-D 6 przy spadku ciśnienia DP = 9,5 MPa (95 barów). Wyniki zestawiono w tabeli 3.
Tabel a 3
Przejście nr Spadek ciśnienia DP, [MPa] Wielkość cząstek średnica, mikrometry Emulsja wstępna, czas wymagany, [min.] Zawartość emulgatora % Trwałość emulsji, miesiące
V 0,3/0,5 4,326 25 0,64 --
1 9,5 0,621 >6
2 9,5 0,611 >6
C. Emulsje oleju silikonowego
P r z y k ł a d 12
W zbiorniku buforowym VC (fig. 2) dodano 1850 g wody w 50°C do 150 g stopionej mieszaniny emulgatora - co odpowiadało 3% wag. w przeliczeniu na całość wsadu - która składała się z etoksylowanego triglicerydu i etoksylowanego alkoholu tridecylowego o całkowitej wartości HLB równej 13,5 i całość pompowano w obiegu; zbiornik buforowy VC, pompa P3, urządzenie mieszające M1, zbiornik buforowy VC przez 2 min przy ciśnieniu 0,3 MPa (3 bar), następnie schłodzono i do tego obiegu wstrzykiwano ze zbiornika substancji aktywnej VA przy użyciu pompy P1, przy ciśnieniu 0,5 MPa (5 bar), do urządzenia mieszającego M1 (średnice dysz 1,4/0,7 mm) w ciągu 18 min, 3000 g diorganopolisiloksanu o lepkości η = 350 mPa-s. Homogenizację kontynuowano w dyspergatorze strumieniowym STR-D 6 przy spadku ciśnienia 25 MPa (250 barów). Wyniki zestawiono w tabeli 4.
P r z y k ł a d 13
W zbiorniku buforowym VC (fig. 2) dodano 1550 g wody w 45°C do 200 g stopionej mieszaniny emulgatora - co odpowiadało 4% wag. w przeliczeniu na całkowity wsad - która składała się z etoksylowanego triglicerydu i etoksylowanego alkoholu tridecylowego o całkowitej wartości HLB równej 15,4, po czym całość pompowano w obiegu (średnice dysz 1,4/0,7 mm) przez 2 min przy ciśnieniu 0,3 MPa (3 bar), po czym schłodzono i do tego obiegu w ciągu 5,5 min. wstrzykiwano ze zbiornika substancji aktywnej VA przy użyciu pompy P1, przy ciśnieniu 0,5 MPa (5 bar), do urządzenia mieszającego M1 (średnice dysz 2,1/1,0 mm) 1750 g diorganopolisiloksanu o lepkości η= 350 mPa-s. Po zakończeniu dodawania kontynuowano pompowanie w obiegu przez kolejnych 5 min przy ciśnieniu 0,3 MPa (3 bar). Następnie ze zbiornika wody resztkowej VB wstrzykiwano przez M1 w ciągu 8 min przy ciśnieniu 0,5 MPa (5 bar) 1500 g wody. Po dalszych 5 min kontynuowania obiegu przy ciśnieniu 0,3 MPa (3 bar), przeprowadzano homogenizację w dyspergatorze STR-D 6 przy spadku ciśnienia 25 MPa (250 barów). Wyniki zestawiono w tabeli 4.
Przykład 14
W zbiorniku buforowym VC (fig. 2) dodano 1240 g wody w 50°C do 180 g stopionej mieszaniny emulgatora - co odpowiadało 4,5% wag. w przeliczeniu na całkowity wsad - która składała się z etoksylowanego triglicerydu i etoksylowanego alkoholu tridecylowego o całkowitej wartości HLB równej 15,4, po czym całość pompowano w obiegu; zbiornik buforowy VC, pompa P3, urządzenie mieszające M1, zbiornik buforowy VC przez 1 min przy ciśnieniu 0,3 MPa (3 bar), po czym całość schłodzono i w ciągu 1,5 min wstrzykiwano do tego obiegu ze zbiornika substancji aktywnej VA pompą P1, przy ciśnieniu 0,5 MPa (5 barów), do urządzenia mieszającego M1 (średnice dysz 2,1/1,0 mm) 800 g diorganopolisiloksanu o lepkości η = 350 mPa-s. Po zakończeniu dodawania przepompowywanie kontynuowano w obiegu przez kolejne 2 min przy ciśnieniu 0,3 MPa (3 bar). Następnie do obiegu wstrzykiwano przez dysze urządzenia mieszającego M1 ze zbiornika wody resztkowej VB w ciągu 8,5 min 1780 g wody przy ciśnieniu 0,5 MPa (5 bar) i prowadzono homogenizację w tym samym obiegu przez 2 min przy ciśnieniu 0,3 MPa (3 bar). Następnie kontynuowano homogenizację w dyspergatorze strumieniowym STR-D 6 przy spadku ciśnienia 20 MPa (200 bar). Wyniki zestawiono w tabeli 4.
PL 191 077 B1
P r z y k ł a d 15 (przykład porównawczy)
W naczyniu z mieszadłem dodano 620 g wody w 50°C do 90 g stopionej mieszaniny emulgatora - co odpowiadało 4,5% wag. w przeliczeniu na całość wsadu - która składała się z etoksylowanego triglicerydu i etoksylowanego alkoholu tridecylowego o całkowitej wartości HLB równej 15,4, całość mieszano przez 3 min, schłodzono, a następnie dodawano za pomocą wkraplacza w ciągu 13 min z ustawicznym mieszaniem, 400 g diorganopolisiloksanu o lepkości η = 350 mPa-s. Po zakończeniu dodawania mieszanie kontynuowano przez dalszych 5 min przy szybkości mieszania 400 obr/min, a następnie dodano 890 g wody w ciągu 27 minut przy 300 obr/min (intensywne pienienie). Emulsję wstępną homogenizowano w konwencjonalnym homogenizatorze typu Gaulin stosując 2 przejścia i spadek ciśnienia DP = 20 MPa (200 barów). Wyniki zestawiono w tabeli 4.
PL 191 077 B1
P r z y k ł a d 16
Do zbiornika buforowego VC (fig. 2) wprowadzono 2800 g wody, 4,6 g 37% kwasu solnego, 5,25 g glicyny, 51,3 g gliceryny, 200 g bromku alkilobenzyloamoniowego, 30 g etoksylowanego alkoholu tridecylowego o wartości HLB równej 11,4 oraz 22,6 g glikolu i całość przepompowywano w obiegu; zbiornik buforowy VC, pompa P3, urządzenie mieszające M1, zbiornik buforowy VC, przez 30 s przy ciśnieniu 0,3 MPa (3 bar). Do tego obiegu wstrzyknięto, ze zbiornika substancji aktywnej VA, przy użyciu pompy P1 przez urządzenie mieszające M1 (średnice dysz 1,8/0,9 mm) w ciągu 100 s przy ciśnieniu 0,7 MPa (7 bar), 2056 g organopolisiloksanu zawierającego wodór o lepkości η = 40 mPa-s. Po zakończeniu dodawania emulsję przepompowano do zbiornika pośredniego VD i poddano homogenizacji w nieco późniejszym etapie przy użyciu pompy P4 w jednym przejściu przez dyspergator strumieniowy STR-D 6 przy spadku ciśnienia DP = 25 MPa (250 barów). Wyniki zestawiono w tabeli 5.
T a b e l a 5
Przykład nr Przejście nr Wielkość cząstek średnica, [mikrometry] Czas [min./s] Całkowity czas emulgowania [min./s] Trwałość, miesiące
16 V 2'10
1 0,368 4-40 >6
6'50
D. Emulsje silikonowe wytworzone w stacji mieszania
P r z y k ł a d 17
Ze zbiornika substancji aktywnej VA pompowano przy ciśnieniu 0,3 MPa (3 bar) mieszaninę 96,6 g etoksylowanego alkoholu tridecylowego o wartości HLB równej 11,4, 552,72 g polidimetylosiloksanu o lepkości η = 500 mPa-s, 994,84 g rafinatu oleju mineralnego o zakresie temperatur wrzenia 382-432°C oraz 691,04 g di-(2-etyloheksylo)ftalanu, najpierw przez 1 min przez urządzenie mieszające M1 (średnice dysz 1,4/0,6 mm) w obiegu; zbiornik substancji aktywnej VA, pompa P1, urządzenie mieszające M1, zbiornik substancji aktywnej VA. Do tego obiegu wstrzykiwano w ciągu 3 min, przy ciśnieniu 0,35-0,4 MPa (3,5-4 bar) przez; zbiornik buforowy VC, pompę P3, urządzenie mieszające M1 roztwór 464,52 g wody i 0,28 g monohemiformalu alkoholu benzylowego. Po dodaniu całej ilości wody kontynuowano przepompowywanie w obiegu; zbiornik substancji aktywnej VA, pompa P1, urządzenie mieszające M1, zbiornik substancji aktywnej VA przez następne 3 min przy ciśnieniu 0,3 MPa (3 bar). Obieg utrzymywano przez dalszych 10 min przy ciśnieniu 1,2 MPa (12 bar). Uzyskano trwałą emulsję o wysokiej lepkości. Wyniki zestawiono w tabeli 6.
T a b e l a 6
Przykład nr Czas [min/s] Wielkość cząstek, 0 [mikrometry] Lepkość [mPa-s] Stabilność, [miesiące]
17 17 1,748 2670 >6
P r z y k ł a d 18 (według wynalazku)
W obieg; zbiornik substancji aktywnej VA, pompa P1, urządzenie mieszające M1, zbiornik substancji aktywnej VA wstrzyknięto 2800 g polidimetylosiloksanu o lepkości η = 1000 mPa-s do roztworu 171,9 g etoksylowanego triglicerydu o wartości HLB równej 18,1 oraz 148,1 g etoksylowanego alkoholu tridecylowego o wartości HLB równej 11,4, w 800 g wody, która krążyła w obiegu; zbiornik buforowy VC, pompa P3, urządzenie mieszające M1. W obiegu substancji aktywnej początkowe ciśnienie bezwzględne podniosło się w ciągu 9 min z 0,5 na 1,2 MPa (5 na 12 bar). Ciśnienie w obiegu; zbiornik buforowy VC, pompa P3, urządzenie mieszające M1, towarzyszące temu wzrostowi, było niższe każdorazowo o 0,2 MPa (2 bary). W sumie po upływie 12 min zakończono podawanie substancji aktywnej i uzyskano białą, lepką pastę. Pastę tę pompowano z równoczesnym chłodzeniem przez dalsze 14 min w obiegu; zbiornik buforowy VC, pompa P3, urządzenie mieszające M1 przy ciśnieniu 1 MPa (10 bar). Następnie ze zbiornika wody resztkowej VB wstrzyknięto w 25°C, w ciągu około 5 min, przy pomocy pompy P2 i ciśnieniu 1,2 MPa (12 barów), 4080 g wody. Ciśnienie spadło do wartości 0,45 MPa
PL 191 077 B1 (4,5 barów), ponieważ wzrosło rozcieńczenie w obiegu; zbiornik buforowy VC, pompa P3, urządzenie mieszające M1, natomiast ciśnienie na pompie P2 w trakcie tego spadku było o 0,2 MPa (2 bary) wyższe. Po dodaniu całej ilości wody ciśnienie w obiegu; zbiornik buforowy VC, pompa P3, urządzenie mieszające M1 podniesiono do 0,8 MPa (80 barów) i emulsję wyprowadzono ze stacji mieszania przez urządzenie mieszające M1. Otrzymano trwałą emulsję o niskiej lepkości. Wyniki zestawiono w tabeli 7.
P r z y k ł a d 19 (według wynalazku)
W obieg substancji aktywnej; zbiornik substancji aktywnej VA, pompa P1, urządzenie mieszające M1, zbiornik substancji aktywnej VA, wstrzyknięto 2800 g polidimetylosiloksanu o lepkości η = 350 mPa-s do roztworu 171,9 g etoksylowanego triglicerydu o wartości HLB równej 18,1, i 148,1 g etoksylowanego alkoholu tridecylowego o wartości HLB równej 11,4 w 800 g wody, który był umieszczony w obiegu; zbiornik buforowy VC, pompa P3, urządzenie mieszające M1. W obiegu substancji aktywnej początkowe ciśnienie absolutne wzrosło z 0,7 do 1 MPa (7 do 10 barów) w ciągu 6 min. Ciśnienie obiegu; zbiornik buforowy VC, pompa P3, urządzenie mieszające M1 towarzyszące temu wzrostowi było o 0,2 MPa (2 bary) niższe w każdym przypadku. W sumie, po 6 min zakończono dodawanie substancji aktywnej i uzyskano białą, lepką pastę. Pastę pompowano z ustawicznym chłodzeniem 42 przez kolejnych 20 min w obiegu; zbiornik buforowy VC, pompa P3, urządzenie mieszające M1 przy ciśnieniu 1MPa (10 bar). Ze zbiornika wody resztkowej VB dostrzyknięto pompą P2 przy ciśnieniu 1 MPa (10 bar), w ciągu około 5 min, 4080 g wody w 25°C. Przy wzroście rozcieńczenia w obiegu; zbiornik buforowy VC, pompa P3, urządzenie mieszające M1 ciśnienie spadło do 0,4 MPa (4 barów), natomiast ciśnienie na pompie P2, towarzyszące temu spadkowi było o 0,2 MPa (2 bary) wyższe. Po dodaniu całkowitej ilości wody ciśnienie w obiegu; zbiornik buforowy VC, pompa P3, urządzenie mieszające M1 podniesiono do 8 MPa (80 barów) i emulsję usunięto ze stacji mieszania przez urządzenie mieszające M1. Uzyskano trwałą emulsję o niskiej lepkości Wyniki zestawiono w tabeli 7.

Claims (16)

1. Urządzenie do wytwarzania drobnocząsteczkowych emulsji silikonowych i/lub silanowych ze składnika substancji aktywnej zawierającej silikon i/lub silan oraz fazy wodnej, obejmujące pierwszą stację mieszania składników z urządzeniem mieszającym, które poprzez pompy połączone je ze zbiornikami magazynowymi, znamienne tym, że urządzenie mieszające (M1) ma dysze (2, 4), a odstęp pomiędzy dyszami (2, 4) wynosi 1 do 10, korzystnie 2 do 4 - krotności średnicy drugiej dyszy (4), zaś średnica drugiej dołączonej dyszy (4) jest około 2 do 3 razy większa od średnicy pierwszej dyszy (2), a pierwsza stacja mieszania jest połączona z drugą stacją mieszania i dyspergatorem strumieniowym (6), natomiast z urządzeniem mieszającym (M1) połączony jest zbiornik pośredni (VD) działający jako zbiornik buforowy.
2. Urządzenie według zastrz. 1, znamienne tym, że pierwsza stacja mieszania obejmuje urządzenie do homogenizacji wstępnej (VC, P3), mające środki do wstępnej homogenizacji emulsji wstępnej.
3. Urządzenie według zastrz. 1 albo 2, znamienne tym, że przed pierwszą stacją mieszania i dyspergatorem strumieniowym (6) usytuowane jest urządzenie rozcieńczające (VB,P2).
4. Urządzenie według zastrz. 1, znamienne tym, że urządzenie mieszające (M1) składa się z dwóch dysz (2, 4) umieszczonych jedna za drugą.
5. Urządzenie według zastrz. 1, znamienne tym, że dyspergator strumieniowy (6) składa się z szeregu dysz (10, 12) umieszczonych jedna za drugą.
6. Urządzenie według zastrz. 3, znamienne tym, że urządzenie rozcieńczające składa się ze zbiornika wody resztkowej (VB) i pompy (P2).
PL 191 077 B1
7. Urządzenie według zastrz. 1 albo 5, znamienne tym, że dyspergator strumieniowy (6) jest połączony ze zbiornikiem magazynowym (VE) przez pompę (P5).
8. Sposób wytwarzania drobnocząsteczkowych emulsji siilkonowych i/lub siianowych o wartości U90 mniejszej niż 1,2, znamienny tym, że do fazy wodnej zawierającej emulgator, wstrzykuje się składnik silikonowy i/lub silanowy wytwarzając emulsję wstępną w pierwszej stacji mieszania, przy czym pomiędzy dwoma strumieniami utrzymuje się różnicę ciśnień wynoszącą maksymalnie 1 MPa zależną od rozmiarów dysz (2, 4) oraz bezwzględny spadek ciśnienia wynoszący mniej niż 10 MPa, po czym homogenizuje się emulsję wstępną w dyspergatorze strumieniowym (6,) w którym spadek ciśnienia utrzymuje się na poziomie pomiędzy 0,2 MPa a 100 MPa, korzystnie pomiędzy 0,5 MPa a 60 MPa, zaś wartość U90 określa się wzorem
U90 = (d90 - d10)/d50 gdzie d10, d50 i d90 odpowiadają średnicom cząstek, przy których skumulowane udziały wagowe w całkowej krzywej rozkładu odpowiadają 10, 50 i 90% wag.
9. Sposóbwedługzastιrz. 8, znamiennytym, że do tiosiarczanej fazywodnej (3) wtryskuje się strumień substancji aktywnej (1) pierwszą dyszą (2) urządzenia mieszającego (M1), po czym miesza się intensywnie i homogenizuje się strumień substancji aktywnej (1) z fazą wodną (3) z udziałem drugiej dyszy (4), przy czym pomiędzy dyszami (2,4) utrzymuje się różnicę ciśnień pomiędzy 0,1 a 1 MPa, korzystnie pomiędzy około 0,2 a 0,3 MPa.
10. według zas^z. 8, znam lenne tym, że w pierwszej ssacc mieszania uurzymuje się absolutny spadek ciśnienia na poziomie wartości pomiędzy 0,2 a 10 MPa, korzystnie pomiędzy 0,2 a 6 MPa.
11. Sposóbwedłu gzasirz. 8, znamiennytym, że homogen izacjęprowadzi się w dyspergatorze strumieniowym (6) wykazującym maksymalny spadek ciśnienia wynoszący do 100 MPa.
12. Sposób według zastrz. 11, znamienny tym, że emulssę wstępną opuszczająca pierwszą stację mieszania prowadzi się bezpośrednio lub przez zbiornik buforowy do dyspergatora strumieniowego (6).
13. Sposób według zasfrz. 11, znamienny tym, że emulsję wstępną homogenizuje się wstępnie w pierwszej stacji mieszania przy zastosowaniu obiegu, przed wprowadzeniem do dyspergatora strumieniowego (6).
14. Sposób wedKig zastrZi 12f znamienny tym, że emulsję wstępną homogenizuje się w pierwszej stacji mieszania w obiegu z niedostateczną ilością wody, przed wprowadzeniem do dyspergatora strumieniowego (6), przy czym korzystnie inwertoruje się ją w dyspergatorze strumieniowym (6), a następnie rozcieńcza się wodą do żądanego stężenia.
15. Sposób według zasń-z. 12, znamienny tym, że eι^^^l^j^ wst:ępną homogenizuje się w siaccj mieszania w obiegu z niedostateczną ilością wody, a następnie rozcieńcza się wodą do żądanego stężenia w przyłączonym urządzeniu rozcieńczającym, przed wprowadzeniem do dyspergatora strumieniowego (6).
16. Sposób według zastrz. 14 albo 15, znamienny tym, że do rozcieńczania sto^u^ się wodę zawierającą zagęstniki.
PL339495A 1997-09-25 1998-09-23 Sposób wytwarzania drobnocząsteczkowych emulsji silikonowych i/lub silanowych oraz urządzenie do wytwarzania drobnocząsteczkowych emulsji silikonowych i/lub silanowych PL191077B1 (pl)

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE19742308 1997-09-25
DE19814267A DE19814267A1 (de) 1997-09-25 1998-03-31 Vorrichtung und Verfahren zur Herstellung von Siliconemulsionen
PCT/EP1998/006058 WO1999015263A1 (de) 1997-09-25 1998-09-23 Vorrichtung und verfahren zur herstellung von siliconemulsionen

Publications (2)

Publication Number Publication Date
PL339495A1 PL339495A1 (en) 2000-12-18
PL191077B1 true PL191077B1 (pl) 2006-03-31

Family

ID=26040302

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PL339495A PL191077B1 (pl) 1997-09-25 1998-09-23 Sposób wytwarzania drobnocząsteczkowych emulsji silikonowych i/lub silanowych oraz urządzenie do wytwarzania drobnocząsteczkowych emulsji silikonowych i/lub silanowych

Country Status (14)

Country Link
EP (1) EP1023118B1 (pl)
JP (1) JP2001517545A (pl)
CN (1) CN1137768C (pl)
AT (1) ATE244057T1 (pl)
AU (1) AU9627598A (pl)
CA (1) CA2304644C (pl)
CZ (1) CZ299330B6 (pl)
HU (1) HU224664B1 (pl)
IL (1) IL135151A0 (pl)
PL (1) PL191077B1 (pl)
SI (1) SI20193A (pl)
TR (1) TR200000774T2 (pl)
TW (1) TW445283B (pl)
WO (1) WO1999015263A1 (pl)

Families Citing this family (19)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE19933440A1 (de) * 1999-07-16 2001-01-18 Bayer Ag Dispergierdüse mit variablem Durchsatz
FR2820343A1 (fr) * 2001-02-02 2002-08-09 Rhodia Chimie Sa Procede d'emulsion d'une phase huileuse silicone dans une phase aqueuse, emulsion resultante, et application a la production d'emulsions antimousses
JP2006507921A (ja) * 2002-06-28 2006-03-09 プレジデント・アンド・フェロウズ・オブ・ハーバード・カレッジ 流体分散のための方法および装置
US7351749B2 (en) * 2002-12-16 2008-04-01 Unilever Home & Personal Care Usa, Division Of Conopco, Inc. Process for manufacture of personal care products utilizing a concentrate water phase
US7595195B2 (en) * 2003-02-11 2009-09-29 The Regents Of The University Of California Microfluidic devices for controlled viscous shearing and formation of amphiphilic vesicles
CA2560272C (en) 2004-03-23 2012-05-08 Japan Science And Technology Agency Method and apparatus for producing microdroplets
DE102004018283A1 (de) * 2004-04-15 2005-11-03 Wacker-Chemie Gmbh Verfahren zur kontinuierlichen Herstellung von Silicon Emulsionen
DE102004023911A1 (de) * 2004-05-13 2005-12-01 Wacker-Chemie Gmbh Verfahren zur diskontinuierlichen Herstellung von Silicon-Emulsionen
DE102005004871A1 (de) * 2005-02-03 2006-08-10 Degussa Ag Hochviskose wässrige Emulsionen von funktionellen Alkoxysilanen, deren kondensierten Oligomeren, Organopolysiloxanen, deren Herstellung und Verwendung zur Oerflächenbehandlung von anorganischen Materialien
EP1690886A1 (de) 2005-02-12 2006-08-16 Ciba Spezialitätenchemie Pfersee GmbH Kombination von aminofunktionellen und acrylatofunktionellen Polyorganosiloxanen
EP1787712A1 (de) * 2005-11-17 2007-05-23 Sika Technology AG Mischvorrichtung für Flüssigkeiten
JP5023902B2 (ja) * 2007-09-06 2012-09-12 株式会社日立プラントテクノロジー 乳化装置
EP2145912A1 (en) 2008-07-19 2010-01-20 Momentive Performance Materials GmbH Method of coating substrates
KR101832519B1 (ko) * 2010-05-05 2018-04-13 바스프 에스이 용융 유화에 의한 미립자 현탁액의 제조 방법
CN101921397B (zh) * 2010-08-24 2012-04-18 泸州北方化学工业有限公司 卤代硅烷与反应介质混合反应装置及方法
DE102010056345B4 (de) * 2010-12-29 2017-01-19 Siegfried Zech Verfahren zur Herstellung einer Öl-Wasser-Emulsion
CN102961987A (zh) * 2012-12-18 2013-03-13 江南大学 具有预混合的连续化高粘硅油乳化工艺及其设备
JP5972434B2 (ja) * 2015-07-24 2016-08-17 株式会社 美粒 乳化分散液製造システム
CN118807552B (zh) * 2023-04-19 2026-02-03 中国石油化工股份有限公司 乳化酸现场配置的装置及其方法、该方法制得的乳化酸及其应用

Family Cites Families (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
FR1486341A (fr) * 1965-07-12 1967-06-23 Manton Gaulin Mfg Company Perfectionnements pour l'obtention de dispersions de matières solides finement divisées dans un véhicule liquide
DE3230289A1 (de) * 1982-08-14 1984-02-16 Bayer Ag, 5090 Leverkusen Herstellung von pharmazeutischen oder kosmetischen dispersionen
DE3916465A1 (de) * 1989-05-20 1990-11-22 Bayer Ag Herstellung kugelfoermiger dispersionen durch kristallisation von emulsionen
GB2233572B (en) * 1989-07-10 1994-03-23 Neptune Orient Lines Limited Method and apparatus for producing layer-in-oil emulsions
CA2050624C (en) * 1990-09-06 1996-06-04 Vladimir Vladimirowitsch Fissenko Method and device for acting upon fluids by means of a shock wave
DE4202973A1 (de) * 1992-02-03 1993-08-05 Bayer Ag Verfahren zur kontinuierlichen herstellung von polyurethan- und polyurethanharnstoff-elastomeren
DE4309971A1 (de) * 1993-03-26 1994-09-29 Bayer Ag Imprägnierungsemulsion für mineralische Baustoffe
ATE183538T1 (de) * 1994-06-03 1999-09-15 Bayer Ag Wässrige 2-komponenten-polyurethanlack-emulsionen und verfahren zu deren herstellung
IL116709A (en) * 1995-01-10 2000-02-29 Procter & Gamble Continuous process for the preparation of high internal phase emulsion
DE19605674A1 (de) * 1996-02-15 1997-08-21 Wacker Chemie Gmbh Selbstgrundierende Baustoffbeschichtungen
DE19617086A1 (de) * 1996-04-29 1997-10-30 Bayer Ag Verfahren zur Herstellung wäßriger Beschichtungsmittel für Einbrennlackierungen

Also Published As

Publication number Publication date
CA2304644A1 (en) 1999-04-01
CN1271299A (zh) 2000-10-25
EP1023118B1 (de) 2003-07-02
ATE244057T1 (de) 2003-07-15
TW445283B (en) 2001-07-11
HU224664B1 (hu) 2005-12-28
CA2304644C (en) 2007-06-26
HUP0004897A3 (en) 2004-04-28
JP2001517545A (ja) 2001-10-09
CZ20001079A3 (cs) 2000-09-13
SI20193A (sl) 2000-10-31
AU9627598A (en) 1999-04-12
PL339495A1 (en) 2000-12-18
CZ299330B6 (cs) 2008-06-25
WO1999015263A8 (de) 1999-08-05
IL135151A0 (en) 2001-05-20
HUP0004897A2 (hu) 2001-06-28
WO1999015263A1 (de) 1999-04-01
TR200000774T2 (tr) 2001-07-23
EP1023118A1 (de) 2000-08-02
CN1137768C (zh) 2004-02-11

Similar Documents

Publication Publication Date Title
PL191077B1 (pl) Sposób wytwarzania drobnocząsteczkowych emulsji silikonowych i/lub silanowych oraz urządzenie do wytwarzania drobnocząsteczkowych emulsji silikonowych i/lub silanowych
DE60116798T2 (de) Verfahren zur herstellung von silikonemulsionen
EP0283246A2 (en) Bitumen emulsions
EP0156486B1 (en) Preparation of emulsions
KR960011753B1 (ko) 폴리디오가노실록산 유탁액의 제조방법
RU2323960C2 (ru) Способ приготовления стабильных эмульсий углеводорода в воде
DE69900452T2 (de) Silikondispersion,Zusammensetzung und Verfahren zur Herstellung
US7452195B2 (en) Apparatus for preparation of aqueous emulsion from curable silicone composition and suspension of cured silicone particles
US7144148B2 (en) Continuous manufacture of high internal phase ratio emulsions using relatively low-shear and low-temperature processing steps
EP3349888B1 (de) Verfahren zur kontinuierlichen herstellung von stabilen siliconemulsionen
DE69609462T2 (de) Verfahren zur kontinuierlichen Herstellung von Organopolysiloxanemulsionen
EP0937495A2 (en) Mixing immiscible liquids
DE19814267A1 (de) Vorrichtung und Verfahren zur Herstellung von Siliconemulsionen
CN1330687C (zh) 高浓度水包油聚硅氧烷乳液
MXPA00002879A (en) Device and method for producing silicone emulsions
JP2008520417A (ja) 微細な液−液製剤の製造方法及び微細な液−液製剤を製造するための装置
AU779174B2 (en) Device and method for producing silicone emulsions
DE19741912C1 (de) Verfahren zur Herstellung von Antischaummitteln
US20190062173A1 (en) Process for making solid particles
DE19620405B4 (de) Verfahren zur Herstellung wäßriger Siliconemulsionen
DE69826442T2 (de) Verfahren zur Herstellung von vernetztem pulverförmigem Silicon
Hoffmann et al. Additives for emulsions and dispersions in flexible foam formulations
JP2013000704A (ja) 界面活性剤無添加エマルション接液部用構成材料
DD202880A1 (de) Verfahren zur verteilung von vinylchlorid in wasser

Legal Events

Date Code Title Description
LAPS Decisions on the lapse of the protection rights

Effective date: 20140923