SI20193A - Naprava in postopek za pripravo silikonskih emulzij - Google Patents

Naprava in postopek za pripravo silikonskih emulzij Download PDF

Info

Publication number
SI20193A
SI20193A SI9820069A SI9820069A SI20193A SI 20193 A SI20193 A SI 20193A SI 9820069 A SI9820069 A SI 9820069A SI 9820069 A SI9820069 A SI 9820069A SI 20193 A SI20193 A SI 20193A
Authority
SI
Slovenia
Prior art keywords
emulsion
nozzle
bar
mixing station
mixing
Prior art date
Application number
SI9820069A
Other languages
English (en)
Inventor
Montigny Armand De
Richard Ortmann
Bernd Klinksiek
Original Assignee
Ge Bayer Silicones Gmbh & Co. Kg
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. Kg filed Critical Ge Bayer Silicones Gmbh & Co. Kg
Publication of SI20193A publication Critical patent/SI20193A/sl

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

Izum se nanaša na napravo za pripravo silikonske in/ali silanske emulzije, ki obstoji iz učinkovite komponente, ki vsebuje silikon in/ali silan, in vodne faze. Ta naprava obsega prvo mešalno postajo za emulzijske komponente, ki jih oddajajo črpalke (P1, P2, P3) iz rezervoarjev (VA, VB, VC), in je označena s tem, da ima prva mešalna postaja mešalno napravo (M1), kjer šobe (2, 4) pomešajo curek učinkovine (1) z vodno fazo (3) za pripravo pred-emulzije. Izum se tudi nanaša na postopek za pripravo stabilnih sislikonskih emulzij s finimi delci, zlasti za pripravo emulzij olje-v-vodi, ki vsebujejo kar najmanj emulgatorja, in na emulzije, pripravljene po tem postopku.ŕ

Description

Naprava in postopek za pripravo silikonskih emulzij
Izum se nanaša na napravo in na postopek za pripravo stabilnih silikonskih emulzij s finimi delci, zlasti za pripravo emulzij olje-v-vodi s kar najbolj zmanjšano vsebnostjo emulgatorjev.
Znana je vrsta postopkov za emulgiranje netopnih silikonov oz. silanov v vodi. Tako na splošno pred dejanskim homogeniziranjem bodisi v silikon, v katerem je emulgator fino porazdeljen, počasi uvajajo majhne količine vode, tako da nastane emulzija vodav-olju, ki jo invertirajo s sledečim razredčenjem z vodo, preden jo homogenizirajo v specialni napravi ob učinku strižnih sil v emulzijo s finimi delci, bodisi silikon počasi vnesejo v vodno emulgatorsko zmes ob mešanju, preden nastalo emulzijo ž grobimi delci podvržejo dejanskemu homogeniziranju.
V začetku zmešana zmes lahko glede na vrsto postopka in učinkovine, koncentracijo emulgatorja, vneseno mešalno energijo in predvsem investiran čas že predstavlja zadosti stabilno emulzijo. Praviloma pa so te emulzije, ki jih označujejo kot predemulzije, z grobimi delci in jih je treba zaradi pomanjkljive stabilnosti takoj dovesti v dejansko homogeniziranje. Homogenizime naprave in postopki so opisani v Ullmamis Encyclopedia of Industrial Chemistry Vol A9 Edition 1987, str. 309 do 310. Priprava pred-emulzije poteče v mešalnih agregatih in je glede na vrsto naknadno priključenega homogenizimega stroja časovno določujoča stopnja.
Nadaljnji postopki za pripravo silikonskih emulzij so znani iz EP-A-043 091 in EP-A-0 579 458. V postopku EP-A-043 091 dovedejo malo vode s celotnim emulgatorjem popolno količino silikona, tako da nastane visoko -viskozna pasta oz. gel, ki ga nato prevedejo z razredčenjem v končno emulzijo.
Problematična postane priprava pred-emulzije po klasičnih postopkih z dodatkom siloksanov oz. silanov k prebitni fazi vode/emulgatorja, zlasti pri uporabi silicijevih spojin, ki lahko obstoje tako iz monomemih, linearnih kot tudi smolastih, po želji z nižje molekulskimi siloksani ali organskimi spojinami razredčenih struktur, če te lahko v principu reagirajo z vodno fazo. Sem spadajo npr. alkilalkoksisilani, smole, ki nosijo alkoksi skupine, kot tudi po želji zmesi obeh.
Nadaljnji problem obstoji v tem, da je priprava pred-emulzije po znanih postopkih posebej časovno zahtevna. Dotok siloksanske komponente v vodno fazo poteka kontrolirano ob mešanju, t.j. tako, da doseže optimalno premešanje. To ne dopušča hitrega dodajanja.
Pri tem zadenejo prve molekule učinkovine na ogromen prebitek vode, ki se šele v teku časa približa želenim koncentracijam in daje nestabilno pred-emulzijo z grobimi delci, ki jo je treba kar najhitreje dovajati v homogenizator.
Med dodajanjem so v primeru za vodo občutljivih komponent le-te le nezadostno zaščitene pred vodno fazo, tudi v primeru njenega zapufranja, tako da lahko pride do reakcije ustreznih komponent med seboj. To lahko povzroči, da je sledeče homogeniziranje zaradi kondenzacijskega postopka, ki mu sledi nastanek viskoznosti v dobljenih grobih emulzijskih delcih, oteženo oz. da postane pred-emulzija tako labilna, daje sploh ne morejo več dovajati v homogenizator. Tej pomanjkljivosti se lahko sicer zoperstavijo z močnim zvišanjem emulgatoija (v območju 5%), vodi pa do neželenih rezultatov pri mnogih uporabah in do obremenitve okolja.
Nadalje vodijo npr. v primeru alkilalkoksisiloksanov hidrolizne in kondenzacijske reakcije med emulgiranjem praviloma do neučinkovitosti pri uporabi in torej do neuporabnosti dobljene emulzije.
Če pred-emulzijo pripravijo preko paste oz. gela, ki ga nato v specialnem postopku razredčijo, se dajo v takih primerih, v katerih niso pomembne vsebnosti emulgatorja, pripraviti emulzije z nizkimi povprečnimi velikostmi delcev, pri čemer pa ni nobenih podatkov o njihovi porazdelitvi.
Ker gre za vrsto silikonskih učinkovin, ki vsaj pri zahtevanih količinah emulgatorjev dajejo paste le v nezadostni meri, so ti postopki omejeni v svoji Širini uporabe. Nadalje se vrsta emulzij, kot so npr. emulzije antipenilcev oz. z emulgatorjem revne (< 5%) in istočasno z učinkovino revne (< 20%) emulzije, po tem postopku ne dajo zadovoljivo pripraviti. Tako dobijo pri postopku po EP 0 579 458 ob veliki porabi časa (glej tamkajšnje primere) emulzije z zelo velikimi delci v območju od 3-60 pm.
Naloga predloženega izuma je bila zato, da zagotovimo hitro potekajoč in torej gospodaren postopek, ki nima opisanih pomanjkljivosti in omogoča pripravo emulzij s finimi delci, ki imajo ozke porazdelitve velikosti delcev, z nizkimi vsebnostmi emulgatorja ter z nizkimi do visokimi koncentracijami učinkovine, kot tudi napravo, primemo za ta postopek.
Pri tem naj bi za vodo občutljive učinkovine vodile do - tudi preko enega leta stabilnih in predvsem učinkovitih emulzij.
Posebna želja je bila, med drugim za dosego visoke reproducibilnosti, ab initio emulgatorske količine, potrebne za določeno ploskovno oblaganje delcev učinkovin, ciljano spraviti v kontakt z učinkovino in na to naravnati mehansko energijo. To predpostavlja postopek z matematično ekzaktno opisljivimi emulgimimi napravami. Naprave, ki so podvržene močnemu vplivu zadrževalnega časa (npr. mešalni agregati itd.), niso primerne.
Končno naj bi energija, ki jo je treba vnesti, pokrivala široko - doslej dosegljivo le z več napravami različne konstrukcije - območje. Tako lahko v isti napravi pripravimo emulzije, ki jih je treba ščititi pred visokim vnosom energije - npr. emulzije antipenilcev kot tudi emulzije, ki potrebujejo večkratnik energije, ki jo dajo na razpolago klasični homogenizatorji.
Postavljeno nalogo smo lahko rešili z napravo, ki obstoji iz postrojenja iz rezervoarjev črpalk in šob, ki jo v nadaljevanju označujemo kot mešalno postajo. Posebno ugodno seje izkazalo, kadar smo tej mešalni postoji priključili naknadno dispergator s šobami, kot je bil opisan za pripravo farmacevtskih ali kozmetičnih disperzij (Bayer AG / EP 0 101 007).
Predmet izuma je torej naprava za pripravo silikonske, silanske oz. silikonsko/silanske emulzije iz učinkovite komponente, ki vsebuje silikone in/ali silane, in vodne faze (komponente), s prvo mešalno postajo za emulzijske komponente, dovedene preko črpalk Pl, P2, P3 iz rezervoarjev (VA, VB, VC), pri kateri ima prva mešalna postaja mešalno napravo Ml, v kateri šobi 2, 4 pomešata curek učinkovine z vodno fazo 3 v pred-emulzijo (glej sl. 1 in 2).
V prednostni izvedbeni obliki naprave v smislu izuma je prva mešalna postaja povezana z visokotlačnim homogenizatorjem, pri čemer visokotlačni homogenizator dobi pred-emulzijo, ki izstopa iz mešalne postaje.
Predmet izuma je nadalje postopek za pripravo vodnih silikonskih in/ali silanskih emulzij s finimi delci z ozko porazdelitvijo delcev, ki obsega pripravo pred-emulzije z injiciranjem silikonske in/ali silanske komponente v vodno fazo, ki vsebuje emulgator, v mešalni postaji in homogeniziranje v visokotlačnem homogenizatorju, kot tudi emulzije iz silikonskih spojin in/ali silanov, ki se jih da dobiti po tem postopku.
Zlasti se izum nanaša na postopek za pripravo vodnih silikonskih in/ali silanskih emulzij s finimi delci z vrednostjo U90 pod 1,2 (t.j. z ozko porazdelitvijo delcev), ki obsega pripravo pred-emulzije z injiciranjem silikonske in/ali silanske komponente v vodno fazo, ki vsebuje emulgator, v mešalni postaji, pri čemer vzdržujemo tlačno razliko, odvisno od dimenzij šob, največ 10 bar med obema tokovoma pri absolutnem padcu tlaka pod 100 bar in homogeniziranje pred-emulzije.
Predloženi izum natančneje pojasnjujejo priložene slike in primeri.
Pri tem prikazujejo:
sl. 1 mešalno postajo;
sl. 2 shematsko predstavitev naprave v smislu izuma z visokotlačnim homogenizatorjem;
sl. 3 razporeditev šob dispergatorja s šobami;
sl. 4 visokotlačni homogenizator;
sl. 5, 6, 7 in 8 diferancialno in integralno porazdelitev velikosti delcev iz primerov 10, 9, 18 in 19.
Pri napravi v smislu izuma se da pri znanem padcu tlaka (Δρ) ' , znani vsebnosti in površinski potrebi emulgatorja, znanem premeru šob (D) * , znani napetosti mejnih
STR D ploskev (γ), znani viskoznosti (η) disperzne faze in znanem številu pretokov (n) izračunati pričakovano povprečno velikost delcev (d), in sicer po naslednji formuli:
d = k A (Δρ)0’6 A η0’495 A γ°’365 A D0’165 A n0’36 k = konstanta (ki zadeva vsebnost emulgatorja/površinsko potrebo).
Jedro mešalne postaje je razporeditev šob v mešalni napravi Ml, katere dimenzije so odvisne od konsistence obeh faz, ki jih je treba združiti, njihovih koncentracij glede druga na drugo, izbranega padca tlaka in pretoka.
Sl. 1 kaže možno izvedbeno obliko. Pri tem npr. silikonsko olje 1 skozi prvo šobo 2 injiciramo v vodno fazo 3 in takoj nato v drugi šobi 4 intenzivno premešamo in homogeniziramo. V naknadno priključenem dispergatorju s šobami STR-D poteče potem dokončna fma porazdelitev. Dispergator s šobami STR-D je lahko neposredno priključen ali pa pri šaržnem načinu šele po pripravi celotne pred-emulzije 5.
Razporeditev šob po sl. 1 obremenimo prednostno preko dveh črpalk Pl, P3 s tlačno razliko 2-3 bar tako, da v primeru - kjer to dopušča hitrost oblaganja emulgatorja vodno emulgatorsko raztopino in silikon skupaj vodimo v končni emulzij ski koncentraciji in direktno homogeniziramo preko dispergatorja s šobami STR-D v enem ali največ treh prehodih.
Število prehodov je praviloma odvisno od vrste in vsebnosti emulgatorja. Pri vsebnostih emulgatorjev v območju 3% - če ne upoštevamo izjem - je potreben le en prehod.
Če gre za emulgatorje, ki površine nastalih delcev določenih silikonskih učinkovin obložijo le relativno počasi, lahko postopek tako modificiramo, da delamo s poljubnim deficitom vode, ki vsebuje celotno količino emulgatorja. V tem primeru dobljeno bolj koncentrirano emulzijo lahko vodimo nazaj v vodno emulgatorsko raztopino in s to v
spet dovajamo v šobo in v učinkovino, ki priteka, tako da nastane krogotok. Ce po doseženem združenju vzdržujemo krogotok še nekaj minut, je odvisno od koncentracije in vrste emulgatorja kot tudi silikona, ki ga je treba emulgirati. Preko nadaljnje šobe in črpalke lahko dodamo v krogotok ostanek vode, ki je po želji pomešana z nadaljnjimi dodatki, npr. zagostili ali konzervimimi sredstvi, preden to pred-emulzijo dovedemo v dispergator s šobami STR-D.
Sl. 4 prikazuje dispergator s šobami STR-D, ki ga uporabimo kot visokotlačni homogenizator 6. Dispergator s šobami STR-D obstoji podrobno iz črpalke 14, po želji pulzacijskega dušilca 16 in razporeditve 18 šob, ki je podrobno predstavljena na sl. 3. Dvostopenjska razporeditev 18 šob ima prvo Šobo 10 kot tudi za njo priključeno drugo šobo 12, s pomočjo katere homogeniziramo pred-emulzijo 5. Vsaka šoba 10, 12 obstoji iz vložka 11 v cevi 9, pri čemer ima vsak vložek 11 cilindričen odsek 13, ki štrli nasproti smeri toka pred-emulzije 5, z dvema nasproti ležečima kapilarnima izvrtinama 15. Cilindrični odsek 13 tvori obročni prostor 17 v cevi 9, pri čemer predemulzija 5 struja skozi cev 9 v obročni prostor 17 in od tam skozi kapilarne izvrtine 15 v vmesno komoro 20. Ker si kapilarni izvrtini 15 stojita nasproti, se izstopajoči emulzijski curki zaletavajo v notranjosti cilindričnega odseka 13. S tem dosežemo posebno dobro dispergiranje. Emulzija struja iz vmesne komore 20 v drugi obročni prostor 22 druge šobe 12 in stopa tam ponovno skozi kapilarne izvrtine 24 druge šobe
12. Homogenizirana emulzija 25 izstopa skozi iztok 26 iz dispergatorja s šobami STR-D.
Predloženi postopek omogoča tudi, da lahko razmerje -celoten emulgator vsebujočevode proti učinkovini takoj izberemo, da nastanejo tudi geli in paste. Predpogoj je, da so izbrane črpalke s prisilnim transportom in obvladajo konsistenco past.
Prednost predloženega postopka je, da lahko praktično kontinuimo dela, porabi manj časa in ima izvrstno reproducibilnost. Daje stabilne emulzije, katerih srednje velikosti delcev so, pri emulgatorskih vsebnostih v območju od 0,5 - 3%, pri vrednostih < 1 pm. Pri tem je za stabilnost in za mnoge uporabe važna porazdelitev velikosti delcev v ožjem območju kot pri klasičnih postopkih.
Obstaja pa tudi nekaj redkih primerov, kjer dobimo manj stabilne emulzije, pri katerih tako velikost delcev kot tudi njihova porazdelitev ne igra nobene odločilne vloge, tako da se iz stroškovnih ali drugih razlogov po prehodu skozi mešalno postajo odpovemo sledečemu homogeniziranju. Pomanjkljivost stabilnosti teh emulzij lahko v takih primerih kompenziramo z bistvenim povečanjem emulzijske viskoznosti z dodatkom nevtralnega zagostila. Zaradi pogoste slabe nadaljnje predelovalnosti takih emulzij pa praviloma poskušamo obiti to metodo priprave.
Med gornjimi emulzijami ponovno najdemo malo emulzij z visoko viskoznostjo, pri katerih je za to odgovorna visokoviskozna učinkovina, npr. organske narave, ki se ji ne moremo odpovedati.
V takih primerih bi bilo seveda negospodarno, da bi take emulzije naknadno dodatno emulgirali v dispergatorju s šobami STR-D, ker - če naj bi v bistvu zadržali sedanje stanje emulzije - dispergator s šobami ob za to potrebnih pogojih postopka ne bi mogel znatno prispevati k izboljšanju fizikalnih lastnosti emulzije.
Pri tem se priporoča, da bi pred-emulzijo, ki zapušča mešalno postajo, v drugi mešalni postaji homogenizirali z višjim tlakom, npr. do 100 bar.
Ta metoda je prav tako priporočljiva, kadar je treba emulgirati Si spojine, ki se jih da zlahka emulgirati z emulgatorji, ki imajo zadostno hitrost pri oblaganju površin delcev. V tem primeru se lahko odpovedemo zagostilu.
Da bi minimizirali aparativne izdatke, pa je prednostno, da pred-emulzijo transportiramo v rezervoar, predhodno priključen prvi mešalni postaji, in od tam preko iste mešalne postaje ob drugih tlačnih pogojih spravimo v želeno emulzijsko stanje.
Predmet izuma je torej nadalje postopek za pripravo vodnih silikonskih in/ali silanskih emulzij s finimi do grobimi delci v območju od okoli 0,4 do 5,0 pm z vrednostjo U90 nad 1,1 (t.j. s širšo porazdelitvijo delcev), ki za emulgiranje potrebujejo le neznatne strižne sile oz. jih stabiliziramo z zagostilom, ki obsega pripravo pred-emulzije z injiciranjem silikonske in/ali silanske komponente v vodno fazo, ki vsebuje emulgator, v mešalni postaji, pri čemer vzdržujemo tlačno razliko, odvisno od dimenzij šob, največ 10 bar med obema tokovoma pri absolutnem padcu tlaka pod 80 bar, homogeniziranje pred-emulzije v naknadno priključeni mešalni postaji ali časovno premaknjeno v isti mešalni postaji pri absolutnem padcu tlaka do 100 bar.
Izvedbena oblika je razvidna s sl. 2, v kateri pomenijo
VA: posoda za učinkovino
VB: posoda za preostalo vodo (+ dodatke)
VC: puffska posoda/vmesna posoda
VE: rezervoar/vmesna posoda
VD: puffska posoda
Pl, P2: črpalki (po želji s prisilnim transportom)
P3, P4, P5: črpalke
Ml: mešalna šoba učinkovina/voda
STR-D: dispergator s šobami.
V krogotoku učinkovine VA-»P1-»M1-»VA injiciramo vodno fazo pri nizkem tlaku preko VC->P3->M1 in po končanem dodajanju krogotok VA->P1-»M1-»VA priključimo na višji tlak, pri čemer Ml služi kot naknadno priključen homogenizator. Emulzijo lahko odvzemamo za Ml. Seveda je pogoj, da imajo emulgatorji zadosti visoko hitrost oblaganja delcev, lastnost, ki je odvisna tudi od akceptance učinkovine, da te emulgatorje adirajo.
Primeri za silikonsko in silansko komponento so silikonske spojine z običajno sestavo:
(CH3)3SiO[(CH3)2SiO]5o.5ooSi(CH3>i
HO(CH3)2SiO[(CH3)2SiO]3QoSi(CK3)2OH (CH3)3SiO[(CH3)(H)SiO]3oSi(CH3)3 (CH3)3Si(0)u(OCH3)o.g;
organoalkoksisilani, njihovi hidrolizati, npr. :
CH3(CH2)7Si(OEt)3
CH3(CH2)3Si(OEt)3
CH3(CH2)u.i3(CH3)Si(OMe)2
CH3(CH2)7Si(OEt)2O(OEt)2Si(CH2)7CH3
CH3(CH2)3St(OEt)2[0(EtO)Si(CH2)3CH3]o-5 OSi(OEt)2(CH2)3CH3;
'l linearni poliorganosiloksani z in/ali brez silicijevo funkcionalnimi vezanimi skupinami, kot so vodik, alkoksi, polietrske oz. hidroksi skupine, z in/ali brez organo funkcionalno vezanimi skupinami, kot so polietri, amini ali halogeni oz. psevdo halogeni, npr.:
(CH3)3SiO[(CH3)2SiO]jo-jooSi(CH3)3 HO(CH3)2SiO[(CH3)2SiO]iooSi(CH3)2OH (CH3)3SiO[(CH3)(H)SLO]soSi(CH3)3 (CH3)3SiO[(CH3)CH2=CHSiO]3 [(CH3)2SiO]5o.jooSi(CH3)3 (CH3)3SiO[CH3(OCH2CH2)sO(CH2)3(CH3)SiO]3[(CH3)2SiO]6ooSi(CH3)3 razvejeni poliorganosiloksani z in/ali brez vezanimi silicijevo funkcionalnimi skupinami, kot so vodik, alkoksi, polietrske oz. hidroksi skupine, z in/ali brez organo funkcionalno vezanimi skupinami, kot so polietri, amini ali halogeni oz. psevdo halogeni, npr.:
CH3 Si{[(CH3)2SiO]50OSi(CH3)3}3
CH3 SifKCHjhSiOjgoOSiCCIDiCH^CHjJs
CH3 SHKC^SiOJsoOSiCCftji (CH2)3(OCH2CH2)gOCH3}3
H2N(CH2)3Si{C(CH3)2SiO]uOSi(CH3)}3;
silikonske smole z arilnimi, alkilnimi, organofunkcionalno modificiranimi alkilnimi skupinami, alkoksifunkcionalne smole, z ali brez razredčila, npr.:
(CH3)ujSiiOt.42 (CH3)o.8 (Cl2H25)oaSi(0)l(OCH3)1 (Si02)io[(CH3)3SiO vjoj Si02[(CH3)CH2=CHSiO]oj[OwSi(CH3)3],a zmesi gornjih komponent med seboj ali z netopnimi dodatki mineralne ali organske vrste.
Z emulgatorji so mišljeni ionski in neionski emulgatorji, kot so običajni v silikonskem emulgiranju, oz. njihove zmesi.
Kot ionski emulgatorji so primerni glede na učinkovino npr.
alkilsulfonati z 8 do 18 C-atomi z ali brez etilen- oz. propilenoksidnih enot;
sulfatni estri, kot npr. CH3(CH2)6CH2O(C2H4O)6.i9SO3H;
alkilarilsulfonati, kot npr. dodecilbenzensulfonat;
kvarteme amonijeve spojine, kot npr. dodeciltrimetilamonijev hidroksid, oktildimetilbenzilamonijevi hidroksidi oz. njihove soli.
Vsekakor pa so prednostni neionski emulgatorji, katerih vrednost HLB je v območju v
od 10 do 16. Ce gre za zmesi tega območja, lahko te obstoje iz kombinacije emulgatorjev z vrednostjo HLB med 2,7 in 18,7.
Kot neionski emulgatorji so primerni etilenoksidni adukti na maščobne alkohole, alkilfenole, trigliceride ali sladkorje; polietilenoksidsorbitanlavrati, -palmitati, -stearati; etilenoksidni adukti na alkilamine; in polivinilalkoholi (kot Mowiol), zlasti etoksidni adukti na tridecilalkohol, etoksidni adukti na sorbitan monooleate (Tween® produkti od ICI), sorbitan monooleati in njihove zmesi.
Povprečni premer delcev - v tekstu označen tudi kot velikost delcev - preračunamo iz volumskega povprečja, ki ga dobimo iz celotnega volumna vseh delcev emulzije, deljeno s številom delcev.
v
Številčno vrednost širine porazdelitve velikosti delcev izračunamo tako, da od dane količine delcev delcev z najmanjšimi premeri do količine 10 mas.% količine delcev (d 10) in delcev z naj večjimi premeri do količine 10 mas.% količine delcev (d90) ne upoštevamo in razliko premerov preostalih največjih delcev in preostalih najmanjših delcev delimo s premerom tistega delca (d50), kije večji kot 50 mas.% vseh delcev in manjši kot 50 mas.% vseh delcev. To številčno vrednost imenujemo v nadaljevanju U90:
Uon = d90 - dio d50 (glej sl. 5, 6, 7 in 8).
Povprečne velikosti delcev smo merili s Frauenhoferjevim uklonom, ultracentrifugiranjem ali s fotometrijo s pomočjo Mie-teorije. Porazdelitvene krivulje smo merili s pomočjo ultracentrifuge.
Aparatura (sl. 2), prikazana v prilogi v shematski tehnološki shemi, omogoča fleksibilno na učinkovino, emulgator in njihove koncentracije prikrojene prilagoditve postopka.
Tako lahko npr. v ugodnem primeru, ko gre za produkte, ki se dajo zlahka emulgirati, je emulgator hiter in je v ugodni koncentraciji, učinkovino (iz VA) z zmesjo vode/emulgatorja (iz VC) v želenem razmerju vodimo skupaj v Ml in nastalo predemulzijo vodimo direktno ali preko pufrske posode (VD) v dispergator s šobami STR-D, v enem prehodu homogeniziramo in nato vodimo v polnilno postajo.
Ta način postopka zahteva zanesljivo krmiljenje oz. sinhronizacijo črpalk med seboj. Če naj se temu odpovemo in točno razmerje emulgatorja/učinkovine pri skupnem vodenju v Ml ni nujno potrebno, lahko - da bi kljub temu zagotovili zahtevano koncentracijo učinkovine v emulziji, učinkovino dovajamo preko M1 k izračunanemu deficitu vode/emulgatorja, nastalo pred-emulzijo tekoče vračamo zmesi vode/emulgatorja (po VC) in v krogotoku preko Ml spet vodimo skupaj z učinkovino. Če je celotna učinkovina porabljena, pred-emulzijo spravimo preko šobe Ml z dodatkom preostale vode (iz VB) preko podobnega, kot zgoraj opisanega krogotoka M1->VC-»M1, do končne koncentracije in kot zgoraj homogeniziramo.
V primeru učinkovin, ki se dajo težko emulgirati, počasnih emulgatorjev ali zelo majhnih koncentracij emulgatorjev lahko pred dovodom v STR-D nekajkrat predemulgiramo preko VC in Ml v krogu, preden postopamo kot zgoraj.
Če je pomembna pasta oz. gel in je učinkovina za to primerna, jo lahko s poljubnim deficitom vode (iz VC) - vendar s celotnim emulgatorjem - skupaj vodimo v Ml, nastalo emulzijo kot zgoraj vodimo nazaj v VC in z vsebnostjo le-te vedno spet razpršujemo preko Ml z učinkovino. Pri tem nastane visoko viskozna pred-emulzija, ki ima lahko glede na izbrane razmere konsistenco paste oz. gela.
To lahko - glede na namen uporabe - polnimo kot tako ali nadalje obdelamo, kot je opisano v nadaljevanju.
Preden jo homogeniziramo zgoraj v STR-D, jo vodimo preko Ml, kjer preostalo vodo (iz VB), po želji z zagostilom in drugimi običajnimi dodatki injiciramo, tako da dosežemo izračunano sestavo.
Če je potreben več kot en prehod skozi STR-D, lahko še enkrat vodimo preko VE-+STR-D v krogu, preden emulzijo polnimo.
Če pa želimo več diskretnih prehodov, lahko iz pufrske posode. VD emulgiramo preko STR-D v 1. prehodu v VE, po koncu od tam v 2. prehodu preko STR-D spet v VD itd.
V naslednjih primerih se nanašajo vsi podatki, če ni drugače navedeno, na maso.
Uporabimo naslednje okrajšave:
Me- -ch3
Et -c2h3
Octeo C8H17Si(OE)3
V pred-emulzija.
V tabelah je sedaj naveden le potreben čas za pripravo pred-emulzije, ker so priprave vodnih emulgatorskih zmesi pri primerih v smislu izuma in pri primerih, ki niso v smislu izuma, praktično enake. Dejanska homogenizima stopnja prav tako ni bila vključena v upoštevanje časa, ker je v najširši meri odvisna od kapacitete primerjalnih emulgimih aparatov.
V tabelah so primeri v smislu izuma tiskani krepko, primerjalni primeri kurzivno.
Primeri
A. Smolne emulzije
Primer 1 (Primerjalni primer)
238,7 g destilirane vode segrejemo v 2-litrski posodi na 60 °C in ob mešanju dodamo 55 g staljene zmesi - ki ustreza 2,50% glede na celotno šaržo - iz POE-stearilalkohola in POE-cetilalkohola s celotno vrednostjo HLB 15,5.
Po ohlajenju na 40 °C v 1 uri dodamo 1447,6 g Isopar® G - raztopine z 80% smole s povprečno sestavo (CHsjijgSiiOi ^ in z viskoznostjo 1620 mPaAs pri mešalni hitrosti 250 - 400 obr/min. Mešamo še 10 minut z mešalno hitrostjo ~ 400 obr/min. V 25 minutah dodamo ob mešanju 458,7 g vodne raztopine 1,76 g karboksimetilceluloze (Walocel CRT 5000 GA). Mešamo še 40 minut.
Pred-emulzijo homogeniziramo pri padcu tlaka ΔΡ = 250 bar v klasičnem visokotlačnem homogenizatorju tipa Gaulin v šestih prehodih. Rezultati so navedeni v tabeli 1.
Primer 2 (Primerjalni primer)
Primer 1 ponovimo s celotno vsebnostjo emulgatorja 3,00%. Rezultati so navedeni v tabeli 1.
Primer 3
Enako šaržo kot v primeru 1 - vendar z 2,2 % emulgatorske zmesi - povečamo za faktor 2,7273. 645,0 g destilirane vode segrejemo v VC (glej dodatek sl. 2) na 50 °C in ob mešanju dodamo 133 g staljene zmesi - ustrezno 2,20% glede na celotno šaržo - iz POE-sterarilalkohola in POE-cetilalkohola s celotno vrednostjo HLB 15,5 in potisnemo preko P3 s 3 bar skozi Ml (premer šob 2,1/1,0 mm) v VC in 30 s vodimo v krogu preko P3 skozi Ml v VC. V tem krogotoku 17 minut injiciramo 3948 g iste smole kot v primeru 1 iz VA preko Pl s 5 bar v Ml. Nato vzdržujemo krogotok 10 minut, nato iz VB preko Ml 9 minut injiciramo vodno raztopino 4,8 g karboksimetilceluloze (Walocel CRT 5000 GA) v 1264,2 g vode v krogotok. Po končanem dodajanju vzdržujemo krogotok še 40 minut, preden pred-emulzijo pri padcu tlaka ΔΡ = 250 bar v dispergatorju s šobami STR-D (premer šob: 0,2828 mm) homogeniziramo v treh prehodih. Rezultati so navedeni v tabeli 1.
Primer 4
Primer 3 ponovimo s celotno emulgatorsko vsebnostjo 2,5%. Rezultati so navedeni v tabeli 1.
Primer 5
Primer 3 ponovimo s celotno emulgatorsko vsebnostjo 2,8%. Rezultati so navedeni v tabeli 1.
Primer 6
Primer 3 ponovimo s celotno emulgatorsko vsebnostjo 3,0%. Rezultati so navedeni v tabeli 1.
Tabela 1
Stabilnost [meseci] so o -
IT o - 9< >6
i - Q © >6 >6
Prim 3 © - >6 >6
4 n o - <r © © >r θ' •r, θ' θ'
- o - 0,5 >r θ' 0,5 0,5 0,5
Velikost delcev 0 [gm] SO >5,000 2,106 0,634 0,589
io 5,000 2,453 0,660 0,593
t ΤΓ li (U β >5,000 2,550 0,653 0,642
1 ε 1 ruj-» >5,000 2,915 2,143 1,617
CM >5,000 4,760 4,487 4,390 4,202 4,068 3,989
- >5,000 4,954 4,687 4,423 4,343 4,216 4,094
Prehod št. so > CM rr
ψ io > CM rT
Im 4) ’Τ p > CM rr
'G Oh > IM CM rr
φ ci > - CM rr r· ir SO
- > l—M CM rr rf »r SO
B. Emulzije smole/silana (v vodi občutljiv)
Primer 7 (Primerjalni primer) g emulgatorske zmesi - ki ustreza 1 mas.% glede na celotno šaržo - iz etoksiliranega sorbitanmonolavrata in etoksiliranega oleilalkohola s celotno HLB vrednostjo 15,3 pomešamo v 4-litrski mešalni posodi z 816,22 g vode in 2,18 g dietanolamina in mešamo 2 uri pri 80 °C, pri čemer nastane bistra raztopina. K ohlajeni raztopini dodajamo 65 minut pri mešalni hitrosti 700 obr/min 1359,6 g zmesi iz 49,2% oktiltrietoksisilana in 50,8% smole s sestavo (CH3)o>8(Ci2H25)o>2Si(0)1(OCH3)i. Po končanem dodajanju mešamo še 30 minut pri 550 obr/min. Po 30 minutah odvzamemo vzorec za določitev velikosti delcev. Predemulzijo v dveh prehodih homogeniziramo pri padcu tlaka ΔΡ = 250 bar v klasičnem homogenizatorju tipa Gaulin. Rezultati so navedeni v tabeli 2.
Primer 8
Šaržo iz primera 7 podvojimo. 44 g emulgatorske zmesi - ki ustreza 1 mas.% glede na celotno šaržo - iz etoksiliranega sorbitanmonolavrata in etoksiliranega oleilalkohola s celotno HLB vrednostjo 15,3 pomešamo v VC (glej sl. 2) s 1632,44 g vode in 4,36 g dietanolamina in mešamo 2 uri pri 80 °C, pri čemer nastane bistra raztopina. Po ohlajenju črpamo 1 minuto pri 3 bar v krogu VC P3 -> Ml -> VC. V ta krogotok injiciramo iz VA preko Pl in skozi Ml (premer šob 2,1/1,0 mm) 3,5 minut 2719,2 g zmesi iz 49,2% oktiltrietoksisilana in 50,8% smole s sestavo (CH3)o,8(C12H25)o>2Si(0)i(OCH3)i pri 5 bar. Po končanem dodajanju vzdržujemo gornji krogotok še 15 minut pri 3 bar. Vzorec za določitev velikosti delcev odvzamemo po 5 in 15 minutah. Pred-emulzijo v dveh prehodih homogeniziramo pri padcu tlaka ΔΡ = 100 bar. Rezultati so navedeni v tabeli 2.
Primer 9 (Primerjalni primer) g emulgatorske zmesi - ki ustreza 1 mas.% glede na celotno šaržo - iz etoksiliranega sorbitanmonolavrata in etoksiliranega oleilalkohola s celotno HLB vrednostjo 15,3 pomešamo v 4-litrski mešalni posodi s 163,2 g vode in 2,18 g dietanolamina in mešamo 2 uri pri 80 °C, pri čemer nastane bistra raztopina. K ohlajeni raztopini dodajamo 65 minut pri mešalni hitrosti 700 obr/min 1359,6 g zmesi iz 49,2% oktiltrietoksisilana in 50,8% smole s sestavo (CH3)o,8(Ci2H25)o,2Si(0)i(OCH3)i. Po končanem dodajanju nadalje mešamo 15 minut pri 550 obr/min, pri čemer nastane bolj viskozna pasta. Pri prejšnji mešalni hitrosti dodajamo 30 minut 653,0 g vode in še toliko časa mešamo, dokler velikost delcev ne pade pod 5 pm (45 minut). Pred-emulzijo homogeniziramo v 2 prehodih pri padcu tlaka ΔΡ = 200 bar v klasičnem homogenizatorju tipa Gaulin. Rezultati so navedeni v tabeli 2.
Primer 10
Šaržo iz primera 9 potrojimo. 66 g emulgatorske zmesi - ki ustreza 1 mas.% glede na celotno Šaržo - iz etoksiliranega sorbitanmonolavrata in etoksiliranega oleilalkohola s celotno HLB vrednostjo 15,3 pomešamo v VC (glej sl. 2) s 489,60 g vode in 6,54 g dietanolamina in mešamo 2 uri pri 80 °C, pri čemer nastane bistra raztopina. Po ohlajenju črpamo 1 minuto pri 3 bar v krogu VC -> P3 -> Ml -> VC. V ta krogotok injiciramo iz VA preko Pl in skozi Ml (premer šob 2,1/1,0 mm) 5 minut 4078,8 g zmesi iz 49,2% oktiltrietoksisilana in 50,8% smole s sestavo (CH3)oi8(Ci2H25)o(2Si(0)i(OCH3)i pri 5 bar. Po končanem dodajanju vzdržujemo gornji krogotok še 4 minute pri 3 bar. Nato iz VB 10 minut injiciramo v gornji krogotok 1959 g vode preko Ml. Po končanem dodajanju vode pred-emulzijo še 1 minuto predhomogeniziramo v krogotoku, odvzamemo vzorec za določitev velikosti delcev in v dveh prehodih homogeniziramo pri padcu tlaka ΔΡ = 100 bar v dispergatorju s šobami. Rezultati so navedeni v tabeli 2.
Tabela 2
Širina porazdelitve U90 0 PP n «s © P
H θ' (U 1,75 •'-T
£ 00 1,21 | 1,02
r- 2,03 d d
Pred-emulzija potreben čas [min] © + n
mer 1 9 110
'C 00 •K © d
r- 95
Velikost delcev 0 [pm] © 4,371 0,632 0,583
O\ Si O 4,241 0,763 0,548
Prin 8 3,773 0,647 0,609
v. 0 Ci 0 1,766 0,707
Padec tlaka ΔΡ [bar] © 3/5 100 -1 001 i
ner 9 05 200 200
Prir 8 3/5 100 001
d <o> 250 L. ------ 250 1
Prehod št. 0 > PP d
ω Os C d
Prir 8 > PP d
d d
>N μCS χλ
U •M ><Z>
C —
O' >
Ό
CU *
C •θ' b
‘C cu
Primer 11 g emulgatorske zmesi - ki ustreza 0,64 mas.% glede na celotno šaržo - iz etoksiliranega sorbitanmonolavrata in etoksiliranega oleilalkohola s celotno HLB vrednostjo 15,3 pomešamo v VC (glej sl. 2) s 390,83 g vode in 3,17 g dietanolamina in mešamo 2 uri pri 80 °C, pri čemer nastane bistra raztopina. Po ohlajenju črpamo 1 minuto pri 3 bar v krogu VC -> P3 -> Ml -> VC. V ta krogotok injiciramo iz VA preko Pl in skozi Ml (premer šob 1,8/0,9 mm) 3 minute pri 5 bar 1980 g zmesi iz 49,2% oktiltrietoksisilana in 50,8% smole s sestavo (CH3)oXCi2H25)o,2Si(0)i(OCH3)i. Po končanem dodajanju vzdržujemo gornji krogotok še 2 minuti pri 3 bar. Nato iz VB 13 minut injiciramo v gornji krogotok 2594 g vode preko Ml. Po končanem dodajanju vode pred-emulzijo še 4 minute pred-homogeniziramo v krogotoku, odvzamemo vzorec za določitev velikosti delcev in v 2 prehodih homogeniziramo pri padcu tlaka ΔΡ = 95 bar v dispergatorju s šobami. Rezultati so navedeni v tabeli 3.
Tabela 3
Prehod št. Padec tlaka ΔΡ [bar] Velikost delcev 0 [pm] Pred-emulzija potreben čas [min] Emulgatorska vsebnost [%] Emulzijska stabilnost [meseci]
V 3/5 4,326 25 0,64 -
1 95 0,621 >6
2 95 0,611 >6
C. Emulzije silikonskega olja
Primer 12
150 g staljene emulgatorske zmesi - ki ustreza 3 mas.% glede na celotno šaržo - iz etoksiliranega triglicerida in etoksiliranega tridecilalkohola s celotno HLB vrednostjo
13,5 pomešamo v VC (glej sl. 2) s 1850 g vode pri 50 °C in črpamo 2 minuti pri 3 bar v krogu VC —» P3 —» Ml —» VC, ohladimo in v ta krogotok 18 minut injiciramo iz VA preko Pl s 5 bar 3000 g diorganopolisiloksana z viskoznostjo η = 350 mPaAs v Ml (premer šob 1,4/0,7 mm). Nato homogeniziramo pri padcu tlaka 250 bar v STR-D. Rezultati so navedeni v tabeli 4.
Primer 13
200 g staljene emulgatorske zmesi - ki ustreza 4 mas.% glede na celotno šaržo - iz etoksiliranega triglicerida in etoksiliranega tridecilalkohola s celotno HLB vrednostjo
15,4 pomešamo v VC (glej sl. 2) s 1550 g vode pri 45 °C in črpamo 2 minuti pri 3 bar v krogu (premer šob 1,4/0,7 mm), ohladimo in v ta krogotok 5,5 minut injiciramo iz VA preko Pl pri 5 bar 1750 g diorganopolisiloksana z viskoznostjo η = 350 mPaAs v Ml (premer šob: 2,1/1,0 mm). Po končanem dodajanju črpamo še 5 minut pri 3 bar v krogotoku. Nato injiciramo 1500 g vode iz VB pri 5 bar 8 minut preko Ml. Po še 5 min krogotoka pri 3 bar homogeniziramo pri padcu tlaka 250 bar v STR-D. Rezultati so navedeni v tabeli 4.
Primer 14
180 g staljene emulgatorske zmesi - ki ustreza 4,5 mas.% glede na celotno šaržo - iz etoksiliranega triglicerida in etoksiliranega tridecilalkohola s celotno HLB vrednostjo
15,4 pomešamo v VC (glej sl. 2) s 1240 g vode pri 50 °C in črpamo 1 minuto pri 3 bar v krogu VC -> P3 -» Ml -» VC, ohladimo in v ta krogotok 1,5 minute injiciramo iz VA preko Pl s 5 bar 800 g diorganopolisiloksana z viskoznostjo η = 350 mPaAs v Ml (premer šob: 2,1/1,0 mm). Po končanem dodajanju črpamo še 2 minuti pri 3 bar v krogotoku. Nato injiciramo 1780 g vode iz VB pri 5 bar 8,5 minut preko Ml in naknadno homogeniziramo 2 minuti pri 3 bar v istem krogotoku. Nato homogeniziramo pri padcu tlaka 200 bar v STR-D. Rezultati so navedeni v tabeli 4.
Primer 15 (Primerjalni primer) g staljene emulgatorske zmesi - ki ustreza 4,5 mas.% glede na celotno šaržo - iz etoksiliranega triglicerida in etoksiliranega tridecilalkohola s celotno HLB vrednostjo
15,4 pomešamo v mešalni posodi 620 g vode pri 50 °C in mešamo 3 minute, ohladimo in ob mešanju 13 minut preko kapalnika dodajamo 400 g diorganopolisiloksana z viskoznostjo η = 350 mPaAs. Po končanem dodajanju mešamo še 5 minut pri 400 obr/min, preden 27 minut pri 300 obr/min (močna tvorba pene) dodajamo 890 g vode. Pred-emulzijo homogeniziramo v 2 prehodih pri padcu tlaka ΔΡ = 200 bar v klasičnem homogenizatorju tipa Gaulin. Rezultati so navedem v tabeli 4.
Tabela 4
4—* C/5 o *««< 1 1 1 So 7' <6
rO 3 =_ ΤΤ 1 so so SO so
ζ/5 ο υ Ο c
«J CZ2 d
ζΛ ο £ • 1Η π tO SO so O so
1 Λ Λ Λ A
N
3
ω η so SO SO
ΤΗ Λ Λ A
Ό C0 <d>
%] ro ί\ ro ro
03 *—»
c Λ -τ ο © © O
> ο ο Λ U. 4) g r, π ro ro
d t
>υ C ο ο C CU to ir, ir, ir, ir,
D τ* ro ro ro ro
Ο
οι © © © ©
Υ·Η <1 so so so
Ό Ό
*-> >
Η
Λ
:£> £ Tf Tf
Ν ΤΗ
1—
υ
g >ο g
<υ Ο <υ c 1) rO ω h ’ FM ίο 3L fC ΤΗ 23,5
C-4
ο
α. ro X
ΤΗ
**s M > 'O ro
Η-» Ι/-') to So Ό
£ **-4 1 tn Ό to ro
3. «ο* «O* r\ ro' ro' ro'
Q ro © ro X
τΤ tr HT ro OS
> U 1 r- Os X r->
ο ο ω £ »s ro «s © T o ©
ο ‘C © n M t-
Ο C- ΓΠ SO ro X r-
Η-> τΗ 1 os X l> t
ο © © d ©
ο η © Os X
> Υ·^ 1 «s «s © »>· ©
ro to ->
>cza m ττ > ro ro tr
Τ3 Ο ϋ 3 ΗΜ
c
Λ υ Pri Γ, to > ro ro tr
C, Υ“1
ι*~\
ro > tH ro rO
1} šarža 5000 g 2) šarža 5000 g 3) šarža 4000 g 4) šarža 2000 g
Primer 16
2800 g vode, 4,6 g 37% solne kisline, 5,25 g glicina, 51,3 g glicerina, 200 g alkilbenzilamonijevega bromida, 30 g etoksiliranega tridecilalkohola s HLB vrednostjo 11,4 in 22,6 g glikola predložimo v VC (glej sl. 2) in črpamo 30 sekund pri 3 bar v krogu VC -> P3 -> Ml -> VC. 2056 g organopolisiloksana, ki nosi vodik, z viskoznostjo η = 40 mPas pri 7 bar 100 sekund injiciramo iz VA preko Pl v Ml (premer šob: 1,8/0,9 mm) v gornji krogotok. Po končanem dodajanju črpamo predemulzijo v pufrsko posodo VD in rahlo časovno premaknjeno preko P4 homogeniziramo v enem prehodu v dispergatorju s šobami STR-D pri padcu tlaka ΔΡ = 250 bar. Rezultati so navedeni v tabeli 5.
Tabela 5
Primer št. Prehod št. Velikost delcev 0[pm] Čas [min/s] Celotno emulgiranje [min/s] Stabilnost [meseci]
15 V 2*10
1 0,368 4*40 >6
6*50
D. Silikonska emulzija v mešalni postaji
Primer 17
Zmes iz 96,6 g etoksiliranega tridecilalkohola s HLB vrednostjo 11,4, 552,72 g polidimetilsiloksana z viskoznostjo η = 500 mPas, 994,84 g rafmata mineralnega olja z vrelnim območjem 382 do 432 °C in 691,04 g di-(2-etilheksil)-ftalata Črpamo iz predložke VA pri tlaku 3 bar najprej 1 minuto preko Ml (premer šob: 1,4/0,6 mm) v krogu VA -» Pl -» Ml -» VA. Nato raztopino iz 464,52 g vode in 0,28 g benzilalkoholmonohemiformala injiciramo 3 minute pri tlaku 3,5 - 4 bar preko VC P3 —» Ml v ta krogotok. Po končanem dodajanju vode še 3 minute črpamo pri tlaku 3 bar v krogu VA -»Pl -»Ml -» VA. Ta krogotok vzdržujemo še 10 minut s tlakom 12 bar. Nastane gosto tekoča stabilna emulzija. Rezultati so navedeni v tabeli 6.
Tabela 6
Primer Čas [min/sek] Velikost delcev 0 [pm] Viskoznost [mPas] Stabilnost [meseci]
17 17 1,748 2670 >6
Primer 18 (v smislu izuma)
V raztopino iz 171,9 g etoksiliranega triglicerida s HLB vrednostjo 18,1 in 148,1 g etoksiliranega tridecilalkohola s HLB vrednostjo 11,4 v 800 g vode, ki se nahaja v krogotoku VC -» P3 -»Ml, injiciramo 2800 g polidimetilsiloksana z viskoznostjo η = 1000 mPas preko krogotoka učinkovine VA -» Pl -» Ml -» VA. Pri tem začetni absolutni tlak krogotoka učinkovine v 9 minutah naraste od 5 na 12 bar. Tlak krogotoka VC -» P3 -»Ml spremlja - vsakokrat za 2 bar nižji - ta porast. Po skupaj 12 minutah je dovajanje učinkovine končano in nastane viskozna bela pasta. To ob hlajenju še 14 minut črpamo v krogotoku VC -» P3 -» Ml pri 10 bar.
Nato pri 25 °C iz VB preko P2 injiciramo 4080 g vode s tlakom 12 bar okoli 5 minut. Pri tem se zmanjša tlak z naraščajočim razredčenjem v krogotoku VC -» P3 -» Ml na
4,5 bar, pri čemer ima črpalka P2 spremljajoče za 2 bar višji tlak. Po končanem dodajanju vode se zviša tlak v krogotoku VC -» P3 -» Ml na 80 bar in emulzijo odvzamemo preko Ml iz mešalne postaje.
Nastane nizkoviskozna stabilna emulzija.
Rezultati so navedeni v tabeli 7.
Primer 19 (v smislu izuma)
V raztopino iz 171,9 g etoksiliranega triglicerida s HLB vrednostjo 18,1 in 148,1 g etoksiliranega tridecilalkohola s HLB vrednostjo 11,4 v 800 g vode, ki se nahaja v krogotoku VC -» P3 -»Ml, injiciramo 2800 g polidimetilsiloksana z viskoznostjo η = 350 mPas preko krogotoka učinkovine VA -»Pl -»Ml -» VA. Pri tem naraste začetni absolutni tlak krogotoka učinkovine v 6 minutah od 7 na 10 bar. Tlak krogotoka VC -» P3 -» Ml spremlja - vsakokrat za 2 bar nižji - ta porast. Po skupaj 6 minutah je dovajanje učinkovine končano in nastane viskozna bela pasta. To ob hlajenju še 20 minut črpamo v krogotoku VC -» P3 -» Ml pri 10 bar.
Nato pri 25 °C na VB preko P2 injiciramo 4080 g vode s tlakom 10 bar okoli 5 minut. Pri tem se zmanjša tlak z naraščajočim razredčenjem v krogotoku VC -» P3 -» Ml na 4 bar, pri čemer ima črpalka P2 spremljajoče za 2 bar višji tlak. Po končanem dodajanju vode se zviša tlak v krogotoku VC -» P3 -» Ml na 80 bar in emulzijo odvzamemo preko Ml iz mešalne postaje.
Nastane nizkoviskozna stabilna emulzija.
Rezultati so navedeni v tabeli 7.
Tabela 7
Primer št. Cas [min/sek] Velikost delcev 0 [gm] u90 Stabilnost [meseci]
18 32 0,689 1,541 >6
19 32 0,531 1,168 >6
Za

Claims (17)

  1. Patentni zahtevki
    1. Naprava za pripravo silikonske in/ali silanske emulzije iz učinkovite komponente, ki vsebuje silikone in/ali silane, in iz vodne faze s prvo mešalno postajo za emulzijske komponente, dovedene preko črpalk (Pl, P2, P3) iz rezervoarjev (VA, VB, VC), označena s tem, da
    - ima prva mešalna postaja mešalno napravo (Ml), v kateri šobe (2, 4) curek učinkovine pomešajo z vodno fazo (3) v pred-emulzijo (5),
    - znaša razdalja šob (2, 4) druga od druge 1-kratnik do 10-kratnik, prednostno 2- do 4kratnik premera druge šobe (4),
    - je premer druge naknadno priključene šobe (4) okoli 2- do 3-krat tako velik kot premer prve šobe (2) in
    -je mešalna postaja povezana z dispergatorjem (6) s šobami, pri čemer dispergator (6) s šobami dobi iz mešalne postaje izstopajoče pred-emulzijo (5), ter
    -je padec tlaka v dispergatorju s šobami (STR-D) med 100 in 1000 bar, prednostno med 100 in 600 bar, in
    - je vmesna posoda (VD), ki služi kot pufrska posoda, povezana z mešalno napravo (Ml) in da dispergator (6) s šobami dobi pred-emulzijo (5) preko vmesne posode (VD).
  2. 2. Naprava po zahtevku 1, označena s tem, da ima mešalna postaja predhomogenizimo napravo (VC, P3), v kateri se da pred-emulzijo predhodno homogenizirati v enem krogotoku.
  3. 3. Naprava po enem od zahtevkov 1 do 2, označena s tem, daje pred mešalno postajo in dispergatorjem (6) s šobami nameščena razredčevalna naprava (VB, P2).
  4. 4. Naprava po enem od zahtevkov 1 do 3, označena s tem, da mešalna naprava (Ml) obstoji iz dveh šob (2, 4), nameščenih druga za drugo.
  5. 5. Naprava po zahtevku 4, označena s tem, da je tlačna razlika med šobama (2, 4) mešalne naprave (Ml) med 1 in 10 bar, prednostno med okoli 2 in 3 bar.
  6. 6. Naprava po enem od zahtevkov 1 do 5, označena s tem, da prva šoba (2) mešalne naprave (Ml) injicira curek (1) učinkovine v dovedeno vodno fazo (3) ter da druga šoba (4) curek (1) učinkovine z vodno fazo (3) intenzivno pomeša in homogenizira.
  7. 7. Naprava po enem od zahtevkov 1 do 6, označena s tem, da dispergator s šobami (STR-D) obstoji iz več šob (10, 12), priključenih druga za drugo.
  8. 8. Naprava po enem od zahtevkov 1 do 7, označena s tem, daje absoluten padec tlaka v mešalni postaji med 2 in 100 bar, zlasti med 2 in 60 bar.
  9. 9. Naprava po enem od zahtevkov 3 do 8, označena s tem, da razredčevalna naprava obstoji iz posode (VB), ki vsebuje preostalo vodo in po želji dodatke, in črpalke (P2), preko katere lahko dodamo vodo s pomočjo prve šobe (2) mešalne naprave (Ml) k pred-emulziji.
  10. 10. Naprava po enem od zahtevkov 1 do 9, označena s tem, da je dispergator (6) s šobami povezan z rezervoarjem (VE), iz katerega se da preko črpalke (P5) emulzijo ponovno dovajati v dispergator (6) s šobami.
  11. 11. Postopek za pripravo vodnih silikonskih in/ali silanskih emulzij s finimi delci z vrednostjo U90 pod 1,2 ob uporabi naprave po zahtevku 1, označen s tem, da obsega
    - pripravo pred-emulzije z injiciranjem silikonske in/ali silanske komponente v vodno fazo, ki vsebuje emulgator, v mešalni postaji, pri čemer vzdržujemo od dimenzij šob odvisno tlačno razliko največ 10 bar med obema tokovoma pri absolutnem padcu tlaka pod 100 bar, in
    - homogeniziranje pred-emulzije poteče s pomočjo dispergatorja s šobami, pri čemer vrednost U90 določimo z naslednjo formulo:
    Uqo = d90-dl0 d50 v kateri dlO oz. d90 predstavljata premere preostalih najmanjših (d 10) oz. preostalih največjih (d90) delcev, ki ostanejo po odštetju 10 mas.% delcev z najmanjšimi (dlO) oz. z največjimi (d90) premeri od dane količine delcev in vrednost d50 ustreza premeru tistega delca, ki je večji kot 50 mas.% vseh delcev in manjši kot 50 mas.% vseh delcev.
  12. 12. Postopek po zahtevku 11, označen s tem, da homogeniziranje poteče v dispergatorju s šobami, ki ima največji padec tlaka do 1000 bar.
  13. 13. Postopek po zahtevku 12, označen s tem, da pred-emulzijo, ki zapušča mešalno postajo, vodimo v dispergator s šobami direktno ali preko pufiske posode.
  14. 14. Postopek po zahtevku 12, označen s tem, da pred-emulzijo v mešalni postaji predhomogeniziramo v krogotoku, preden jo vodimo v dispergator s šobami.
  15. 15. Postopek po zahtevku 13, označen s tem, da pred-emulzijo homogeniziramo z deficitom vode v mešalni postaji v krogotoku, preden jo vodimo v dispergator s šobami, jo tam po želji invertiramo in nato z razredčenjem z vodo spravimo na zahtevano koncentracijo.
  16. 16. Postopek po zahtevku 13, označen s tem, da pred-emulzijo homogeniziramo z deficitom vode v mešalni postaji v krogotoku, nato preko naknadno priključene razredčevalne naprave z razredčenjem z vodo spravimo na zahtevano koncentracijo, preden jo dovajamo v dispergator s Šobami.
  17. 17. Postopek po zahtevku 14 ali 15, označen s tem, da razredečevalna voda vsebuje zagostilo.
SI9820069A 1997-09-25 1998-09-23 Naprava in postopek za pripravo silikonskih emulzij SI20193A (sl)

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 (1)

Publication Number Publication Date
SI20193A true SI20193A (sl) 2000-10-31

Family

ID=26040302

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
SI9820069A SI20193A (sl) 1997-09-25 1998-09-23 Naprava in postopek za pripravo silikonskih emulzij

Country Status (14)

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

Families Citing this family (18)

* 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
WO2004071638A2 (en) * 2003-02-11 2004-08-26 Regents Of The University Of California, The Microfluidic devices and method for controlled viscous shearing and formation of amphiphilic vesicles
EP1757357B1 (en) 2004-03-23 2013-04-24 Japan Science and Technology Agency Method and device for producing micro-droplets
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
WO2011138348A1 (de) * 2010-05-05 2011-11-10 Basf Se Verfahren zur herstellung feinteiliger suspensionen durch schmelzemulgieren
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

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
EP0685544B1 (de) * 1994-06-03 1999-08-18 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
CN1271299A (zh) 2000-10-25
CA2304644C (en) 2007-06-26
ATE244057T1 (de) 2003-07-15
EP1023118A1 (de) 2000-08-02
WO1999015263A8 (de) 1999-08-05
PL191077B1 (pl) 2006-03-31
CZ20001079A3 (cs) 2000-09-13
EP1023118B1 (de) 2003-07-02
HUP0004897A3 (en) 2004-04-28
CA2304644A1 (en) 1999-04-01
CN1137768C (zh) 2004-02-11
TR200000774T2 (tr) 2001-07-23
AU9627598A (en) 1999-04-12
JP2001517545A (ja) 2001-10-09
IL135151A0 (en) 2001-05-20
PL339495A1 (en) 2000-12-18
CZ299330B6 (cs) 2008-06-25
HUP0004897A2 (hu) 2001-06-28
HU224664B1 (hu) 2005-12-28
TW445283B (en) 2001-07-11
WO1999015263A1 (de) 1999-04-01

Similar Documents

Publication Publication Date Title
SI20193A (sl) Naprava in postopek za pripravo silikonskih emulzij
US8795784B2 (en) Aqueous emulsions of functional alkoxysilanes and condensed oligomers thereof, their preparation and use for surface treatment
JP2702956B2 (ja) ビチューメンエマルジョン
EP0301766B1 (en) Preparation of fuel oil emulsions
DE60116798T2 (de) Verfahren zur herstellung von silikonemulsionen
EP1607428B1 (en) Continuous manufacture of high internal phase ratio silicone-in-water emulsions
US11096385B2 (en) System and method for applying liquid mixtures
US2829112A (en) Anti-foam emulsions
US7619010B2 (en) Method for the discontinuous production of silicone emulsions
DE19814267A1 (de) Vorrichtung und Verfahren zur Herstellung von Siliconemulsionen
US1961971A (en) Process for preparing and applying emulsionized materials
AU779174B2 (en) Device and method for producing silicone emulsions
EP0314955B2 (en) Stable water emulsions of silicone hydride fluids
MXPA00002879A (en) Device and method for producing silicone emulsions
RU2679672C1 (ru) Эмульгирование пеногасителя для промывки массы сульфатной целлюлозы по месту ее проведения
US6660778B1 (en) Method for emulsifying heat-sensitive silicones emulsion without grinding
EP2873529B1 (en) Inkjet printing system
JP3016401U (ja) 水溶性クーラントの自動補給装置
CN116716135A (zh) 一种消泡型混凝土脱模剂及制备方法
JPH0780208A (ja) シリコーン系エマルジョン型消泡剤および消泡方法
CN108546515A (zh) 一种水包沙涂料的生产工艺

Legal Events

Date Code Title Description
IF Valid on the event date
KO00 Lapse of patent

Effective date: 20081014