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特表2024-524515ポリジメチルシロキサン混合物からの乳化重合されたエマルションおよび最終的なエマルションにおける環状体生成の結果
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(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】公表特許公報(A)
(11)【公表番号】
(43)【公表日】2024-07-05
(54)【発明の名称】ポリジメチルシロキサン混合物からの乳化重合されたエマルションおよび最終的なエマルションにおける環状体生成の結果
(51)【国際特許分類】
   C08G 77/06 20060101AFI20240628BHJP
【FI】
C08G77/06
【審査請求】未請求
【予備審査請求】有
(21)【出願番号】P 2024500035
(86)(22)【出願日】2022-07-09
(85)【翻訳文提出日】2024-03-04
(86)【国際出願番号】 IB2022056360
(87)【国際公開番号】W WO2023281478
(87)【国際公開日】2023-01-12
(31)【優先権主張番号】202131030925
(32)【優先日】2021-07-09
(33)【優先権主張国・地域又は機関】IN
(81)【指定国・地域】
(71)【出願人】
【識別番号】518082264
【氏名又は名称】ワッカー メトロアーク ケミカルズ ピーブイティー. エルティーディー.
【氏名又は名称原語表記】Wacker Metroark Chemicals Pvt. Ltd.
【住所又は居所原語表記】D H Road, Vill & P.O Chandi, P.S Bishnupur, 24 Parganas (South), West Bengal, 743503 Chandi, India
(74)【代理人】
【識別番号】100114890
【弁理士】
【氏名又は名称】アインゼル・フェリックス=ラインハルト
(74)【代理人】
【識別番号】100098501
【弁理士】
【氏名又は名称】森田 拓
(74)【代理人】
【識別番号】100116403
【弁理士】
【氏名又は名称】前川 純一
(74)【代理人】
【識別番号】100134315
【弁理士】
【氏名又は名称】永島 秀郎
(74)【代理人】
【識別番号】100162880
【弁理士】
【氏名又は名称】上島 類
(72)【発明者】
【氏名】アミット クマー ポール
【テーマコード(参考)】
4J246
【Fターム(参考)】
4J246AA03
4J246AB01
4J246BA02X
4J246BB021
4J246BB022
4J246BB02X
4J246CA12E
4J246CA12X
4J246CA24X
4J246FA121
4J246FA421
4J246FA521
4J246FB191
4J246FB193
4J246FD06
4J246FE13
4J246FE27
4J246GA07
4J246GB09
4J246GB32
(57)【要約】
本発明は、1000ナノメートルまでの粒子サイズ(D50値)および3000ppmまでのシクロシロキサンを有する安定したエマルションの商業的製造方法が、最初に非イオン性乳化剤と中和アニオン性乳化剤との混合物を使用して乳化して、2種以上のオルガノポリシロキサンの混合物を含む配合物を提供することと、非中和アニオン性乳化剤によって12℃未満の乳化重合にかけ、次いで、アルカリによってエマルションを6~8のpH範囲に中和することとを含むことを記載している。
【特許請求の範囲】
【請求項1】
1000ナノメートルまでの粒子サイズ(D50値)および3000ppmまでのシクロシロキサン含有量を有する安定したエマルションの商業的製造方法であって、
i)
(a)一般式(I):
【化1】
[式中、
R1は、同じであるかまたは異なり、1~10個の炭素原子の一価炭化水素基、またはヒドロキシル基、または1~8個の炭素原子を有するアルコキシ基であり、
Rは、同じであるかまたは異なり、一価炭化水素基であり、
xは、同じであるかまたは異なり、1~2000の整数である]
の1種以上のオルガノポリシロキサンまたはその混合物を含む出発オルガノポリシロキサン、
(b)水、
(c)8~19の範囲のHLBを有する非イオン性乳化剤、および
(d)中和アニオン性乳化剤
を含む配合物を提供することと、
ii)任意の標準的なホモジナイザを使用して前記配合物を均質化し、温度を35℃までで維持することと、
iii)前記配合物を12℃の温度未満に冷却することと、
iv)アニオン性乳化剤を添加して、25℃で少なくとも20000mPa・sの粘度を有するオルガノポリシロキサンポリマーを得ることと、
v)エマルションをアルカリによって6~8のpH範囲に中和することと
を含む、商業的製造方法。
【請求項2】
前記アニオン性乳化剤が、アルキルアリールスルホン酸、アルキルスルホン酸、アリールスルホン酸、またはそれらのその混合物から選択される酸である、請求項1記載の商業的製造方法。
【請求項3】
中和アニオン性乳化剤が、アルキルアリールスルホン酸、アルキルスルホン酸、アリールスルホン酸、またはそれらのその混合物から選択される有機スルホン酸のアルカノールアミン中和塩である、請求項1記載の商業的製造方法。
【請求項4】
中和アニオン性乳化剤が、8~19の範囲のHLBを有する、請求項1記載の商業的製造方法。
【請求項5】
R1が、ヒドロキシル基、または1~8個の炭素原子を有するアルコキシ基である、請求項1記載の商業的製造方法。
【請求項6】
前記出発オルガノポリシロキサンが、一般式Iの2種以上のオルガノポリシロキサンの混合物である、請求項1記載の商業的製造方法。
【請求項7】
前記出発オルガノポリシロキサンが、1000ppmまでのシクロシロキサン含有量を有する、請求項1記載の商業的製造方法。
【請求項8】
前記安定したエマルションが、好ましくは1000ppmまでのシクロシロキサン含有量を有する、請求項1記載の商業的製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
発明の背景
乳化重合(EP)されたエマルションの必要性は日々増加しており、パーソナルケア配合物またはホームケア配合物におけるシリコーン流体の使用は、そのようなエマルションによって取って代わられている。その理由は、望ましい効果のために、エマルションが、化粧品配合物において液体シリコーンまたはシロキサン(シリコーン流体と呼ばれる)を直接的に使用するよりも少ないシリコーンまたはシロキサン流体を組成物において常に必要とするからである。さらに、エマルションの取り扱いは、より容易であり、最終的な製品の組成物に直接的に添加することが可能であり得る。また、そのようなエマルションは、これらが安定化された小さなシリコーンまたはシロキサン粒子の形態で分散されており、したがって、毛髪上の接触領域において適切かつ十分な曝露のための向上または増加した表面積を有することから、コンディショニング、シリコーン堆積によるすべり感/滑らかさ/髪のもつれをほぐすことの両方に関して向上した利益を示す。
【0002】
シクロシロキサンまたは短鎖シロキサン分子の乳化重合反応において、より高いシロキサンポリマー粘度を有する乳化重合(EP)されたエマルションを得るための調製する方法および反応条件を最適化する方法について示唆する多くの従来技術がある。
【0003】
したがって、エマルション粒子が小さいほど、それらの表面積がより大きくなり、通常、コンディショニングまたは柔らかさまたは滑らかさまたはその他の特性の点で、望ましい効果がより高度になると理解している。繰り返しにはなるが、エマルションの場合、分散した流体の粘度が高くなるほど、コンディショニング特性が高くなることも知られている。より小さな粒子サイズを有する高粘度のシリコーン油エマルションは、高粘度のシリコーン油を均質化することによって作製することが難しい。高粘度であり低粒子のシリコーンエマルションを作製する問題を克服するために、乳化重合(EP)技術と呼ばれるすでに確立されている非常によく知られた技術があり、この技術について多くの特許出願が公開されている。乳化重合技術では、シリコーン環状体または短鎖シリコーンポリマーは、界面活性剤と容易に乳化させ、望ましい粒子サイズに応じたより小さな粒子サイズを達成することができる。乳化後に、重合触媒を添加するか、または安定したエマルションを作製するのに役立ち、またエマルション中のシリコーンを重合することを可能にする重合触媒としても作用し、かつポリマー中のシリコーンが望ましいポリマー鎖長に達したときに触媒を中和する、ある特定のタイプの乳化剤(カチオンまたはアニオン)を使用した。
【0004】
一般に、乳化重合技術によって作製された全てのシリコーンエマルションは、より多くの量のシリコーン環状体を含有している。世界的には、多くの国が、シリコーン環状体についての安全性の研究を行っており、公表されている研究報告によれば、これらの結果は、懸念が混在したものとなっている。シリコーン環状体の安全性データが決定的ではないことを考慮すると、最終的なエマルション中のシリコーン環状体を低減するための乳化重合技術について入手可能な知識は限られており、そのような技術は、工業的に使用することが難しい。バックバイティング反応を理由に、エマルションにおける環状体の生成は通常のことであり、本産業は、最終的な製品中のそのようなシクロシロキサンを低減することに積極的に取り組んでいる。したがって、最終的な製品が3000ppm未満、好ましくは2000ppm未満の低減されたシクロシロキサンを有するようにシクロシロキサンをある特定のレベルに低減するために現在開発されている異なるプロセスおよび方法がある。
【0005】
したがって、費用対効果が高く、時間効率が良く、達成およびスケールアップが容易であり、かつシクロシロキサンの生成がより少ない一方で、最終的なエマルションにおいて望ましい(低い)シクロシロキサン濃度を達成するのに役立つような化学物質が必要とされている。
【0006】
出発材料としてのシクロシロキサンによるEPエマルションの生成は、より高い初期温度を必要とし、-OH-末端シロキサンによるEPエマルションの生成は、重合を開始するためにより低い開始温度を必要とする。
【0007】
OH末端シロキサンによるEPエマルションのそのような形成を最適化する調製方法を対象とする多くの従来技術がある。
【0008】
米国特許第9156954号明細書は、乳化重合によって水中シリコーンエマルションを生成する方法に関する。このエマルションは、1μm未満の平均粒子直径を有するオルガノポリシロキサンポリマーの粒子を含有している。この方法は、シラノール末端ブロックオルガノシロキサン出発ポリマー、水、および界面活性剤を組み合わせ、前記出発ポリマーが、少なくとも2000mPa・s~150000mPa・sの粘度を有することと、成分を撹拌または剪断することによって出発ポリマーを乳化することと、出発ポリマーを重合して、より長鎖のシラノール末端ブロックオルガノポリシロキサンポリマーを形成し、前記重合ステップの少なくとも一部を、16℃以下、好ましくは15℃以下の温度で実施することとを含む。ここで、シロキサン出発ポリマー、界面活性剤、および水は、単一の供給ライン、および高剪断ミキサへの入口の供給ライン内の圧力によって、高剪断ミキサに供給される。したがって、この方法は、経済的に実施可能ではなく、この方法のために高圧機構を必要とする。
【0009】
米国特許第9765189号明細書は、(I)25℃で200mm/s~2,000mm/s未満の動粘度を有する(A)式:HO(R1 2SiO)nHのオルガノポリシロキサン、(B)界面活性剤、および(C-1)第1のエマルション組成物を形成するための水を含む混合物を乳化することと、(II)40℃未満で(D)酸性触媒の存在下で第1のエマルション組成物の乳化重合をもたらすこととによって調製された、良好なエージング安定性を有するオルガノポリシロキサンエマルション組成物に関する。目標のエマルション組成物は、25℃で300,000mPa・s以上の粘度および3,000ppm以下のオクタメチルシクロテトラシロキサン含有量を有するオルガノポリシロキサン生成物を含有しており、500nm以下の乳化粒子サイズを有する。ここで、この方法がサブミクロン粒子のエマルションを調製するために多量の界面活性剤を必要とするという意図から、より低い粘度のOHポリマーが主に使用される。
【0010】
米国特許第9895296号明細書は、アニオン性乳化剤として作用する、非イオン性乳化剤とドデシルベンゼンスルホン酸ナトリウムとの混合物(中和されているため、重合反応のための触媒として作用しない)によって乳化された、5,000mm/sの粘度を有する、末端シラノール基を有するオルガノポリシロキサンに関する。次いで、形成されたエマルションが0℃に下げられ、次いで、1.2質量部の塩酸が添加されて、反応のpHが下げられ、次いで、それによって重合反応が開始される。酸のそのような添加は、場合によってエマルションを不安定化し、反応の途中で、エマルションの粒子サイズを変化させることがあり、乳化重合反応の速度に影響を及ぼし、最終的なエマルションにおいてより高級なシクロシロキサンをもたらし得る。また、5,000mm/sの粘度を有する末端シラノール基を有するオルガノポリシロキサンが乳化される場合、乳化は、エマルションを形成するために高剪断および高圧の高価なデバイスを必要とし、したがって、最終的な製品のコストを維持することが困難であり、したがって、最終的な要件が費用対効果の高い手法で満たされるように、異なる解決策が必要となる。ここで、これらは、-15~5℃の温度で酸性触媒を使用している。これらは、非常に低い温度を使用しており、材料の粘度が非常に高いため、重合の速度が非常に遅い。エマルションを形成するそのような方法は、エマルションの最終的な特性に影響を与えるため、望ましくない。
【0011】
欧州特許第1072629号明細書には、線状アルキルベンゼンスルホン酸、アルキルアルコールエトキシレートなどの非イオン性界面活性剤が用いられ、低粘度のアルファオメガヒドロキシ末端ポリジメチルシロキサンが反応器内で混合され、そのような反応中に反応温度が、40℃未満、好ましくは30℃未満に保たれる、乳化プロセスが開示されている。これには、最初に乳化し、次いで、重合の速度を増加させるために温度を下げるステップが開示されているが、そのようなプロセスは、LABSAおよび非イオン性界面活性剤が混合ステップ中に同時にエマルションを形成するのに役立つことから起こる。そのような低粘度のアルファオメガヒドロキシ末端ポリジメチルシロキサンを使用することによって、最終的な必要とされる3000ppm未満の環状体濃度が達成されず、したがって、そのような低粘度の出発ポリマーは、望ましい結果をもたらさない。
【0012】
米国特許第8475777号明細書では、高粘度シリコーンのエマルションは、より低い粘度の縮合性シリコーンを部分リン酸エステル界面活性剤で乳化し、エマルションを熟成して、オクタオルガノシクロテトラシロキサンを不都合な量で生成することなくより高い粘度のシリコーン分散相を得ることによって調製される。エマルションは、パーソナルケア製品に良好に適している。しかしながら、そのような新たなリン酸エステル界面活性剤は厳格な試験プロトコルを必要とし、多くの国で動物実験が中止されているため、パーソナルケア添加剤として容易に受け入れられる新たな成分は非常に少ない。
【0013】
先の全ての従来技術において、’189特許は、第1のエマルション組成物の乳化重合ステップ(II)が、48時間以内の時間で40℃未満の温度で、より好ましくは15℃未満の温度で実施され、重合時間が48時間を上回る場合、より多くのD4副生成物が形成されるリスクがあることを開示している。したがって、重合時間は、好ましくは1~40時間、より好ましくは5~30時間である。
【0014】
’296では、形成されたエマルションは0℃に下げられ、塩酸が添加されて、pHが下げられ、重合反応が開始される。ここで、特許に述べられているような温度は、エマルションの形成前の中間混合物の作業性も妨げるほど非常に低い。したがって、従来技術は、望ましいEP反応を達成するために必要とされるような実践的な実用的解決策を提供していない。
【0015】
したがって、従来技術の欠点を克服するように、乳化重合法の新たな方法またはプロセスが必要とされている。
【0016】
発明の目的
本発明の目的は、従来技術の欠点を克服する乳化重合の新規の方法またはプロセスを提供することである。
【0017】
本発明の目的は、時間対効果および費用対効果が高く、達成およびスケーリングが容易であり、かつシクロシロキサンの生成がより少ない、乳化重合の新規の方法またはプロセスを提供することである。
【0018】
本発明の目的は、最終的な生成物が、3000ppm未満、好ましくは2000ppm未満の低減されたシクロシロキサンを有するように、シクロシロキサンをある特定のレベルに低減する、乳化重合の新規の方法またはプロセスを提供することである。
【0019】
発明の概要
一態様では、本発明は、1000ナノメートルまでの粒子サイズ(D50値)および3000ppmまでのシクロシロキサン含有量を有する安定したエマルションの商業的製造方法であって、
i)
(a)一般式(I):
【化1】
[式中、
R1は、同じであるかまたは異なり、1~10個の炭素原子の一価炭化水素基、またはヒドロキシル基、または1~8個の炭素原子を有するアルコキシ基であり、
Rは、同じであるかまたは異なり、一価炭化水素基であり、
xは、同じであるかまたは異なり、1~2000の整数である]
の1種以上のオルガノポリシロキサンまたはその混合物を含む出発オルガノポリシロキサン、
(b)水、
(c)8~19の範囲のHLBを有する非イオン性乳化剤、および
(d)中和アニオン性乳化剤
を含む配合物を提供することと、
ii)任意の標準的なホモジナイザを使用して配合物を均質化し、温度を35℃までで維持することと、
iii)配合物を12℃の温度未満に冷却することと、
iv)アニオン性乳化剤を添加して、25℃で少なくとも20000mPa・sの粘度を有するオルガノポリシロキサンポリマーを得ることと、
v)エマルションをアルカリによって6~8のpH範囲に中和することと
を含む、商業的製造方法を提供する。
【0020】
発明の説明
本明細書には、1000ナノメートルまでの粒子サイズ(D50値)および3000ppmまでのシクロシロキサンを有する安定したエマルションの商業的製造方法であって、
i)
(a)一般式(I):
【化2】
[式中、
R1は、同じであるかまたは異なり、1~10個の炭素原子の一価炭化水素基、またはヒドロキシル基、または1~8個の炭素原子を有するアルコキシ基であり、
Rは、同じであるかまたは異なり、一価炭化水素基であり、
xは、同じであるかまたは異なり、1~2000の整数である]
の1種以上のオルガノポリシロキサンまたはその混合物を含む20~80重量%の出発オルガノポリシロキサン、
(b)5~50重量%の量の水、
(c)1~25重量%の量で10~19の範囲のHLBを有する非イオン性乳化剤、および
(d)1~10重量%の量で8~19の範囲のHLBを有する有機スルホン酸から選択されるアルカノールアミン中和アニオン性乳化剤
を含む配合物を提供することと、
ii)任意の標準的なホモジナイザを使用して(i)の混合物を均質化し、温度を35℃までで維持することと、
iii)(i)の混合物を冷却し、12℃未満の温度に達した後に、
iv)1~15重量%の量で8~19の範囲のHLBを有する有機スルホン酸から選択されるアニオン性乳化剤を添加して、少なくとも20000mPa・sの粘度を有するオルガノポリシロキサンポリマーを得ることなどと、
v)エマルションをアルカリによって6~8のpH範囲に中和することと
を含む、商業的製造方法が記載されている。
【0021】
ある特定の実施形態のうちの1つでは、出発オルガノポリシロキサンが、一般式Iの2種以上のオルガノポリシロキサンの混合物である、方法。
【0022】
したがって、商業的製造方法を適用することによって、望ましい最終的な製品の仕様も達成されることが見出されている。
【0023】
実施形態のうちの1つにおいて、中和アニオン性乳化剤は、アルキルアリールスルホン酸、アルキルスルホン酸、アリールスルホン酸、任意選択的にジアルキルもしくはジアリールスルホン酸、またはそれらの混合物から選択される酸のアルカノールアミン中和塩である。
【0024】
本発明は、異なる粘度の複数のOHポリマーもしくはOHポリマー(25℃で50000mPa・s未満)とトリメチルシロキシ末端シロキサン(25℃で50000mPa・s未満)もしくはトリメチルシラノールとの混合物、またはOHポリマー(50000mPa・s未満)とトリメチルシロキシ末端シロキサン(25℃で50000mPa・s未満)もしくはトリメチルシラノールとの混合物の乳化重合の方法であり、25℃で50000mPa・s未満の粘度を有する複数のOHポリマーもしくはOHポリマー(25℃で50000mPa・s未満)とトリメチルシロキシ末端シロキサン(25℃で50000mPa・s未満)もしくはトリメチルシラノールとの混合物、またはOH末端シロキサン(25℃で50000mPa・s未満)とトリメチルシロキシ末端シロキサン(25℃で50000mPa・s未満)もしくはトリメチルシラノールとの混合物は、乳化剤とともに7~15℃に冷却される。中和アニオン性乳化剤(好ましくは、総LABSA濃度の少なくとも5%である中和LABSA)および8~20の範囲の最終HLB値を有する少なくとも1種の非イオン性乳化剤を含む乳化剤が添加され、続いて、残分である界面活性剤および水が添加され、全ての原料が、より良好なクリーム形成のために、7~15℃に冷却される。
【0025】
従来技術では、全てのアニオン性界面活性剤が中和され、中性アニオン性界面活性剤が比較的高温での乳化の初期プロセスに使用され、次いで、重合を開始するために、温度が下げられ、酸性触媒が使用されて、重合反応が開始される。そのようなプロセスでは、反応条件のうちの1つとしてpH値の極端な制御を必要とし、わずかなpHの低下でさえ、乳化中に重合プロセスを開始させることがあり、したがって、そのようなプロセスについて、環状体の低減の基準が満たされない。従来技術では、乳化中の温度制御に重点が置かれておらず、中性塩を不安定化することがあり、アニオン性界面活性剤が、バックバイティング反応による環状体生成と並行して重合を開始する。
【0026】
本発明では、最終的なエマルション組成物における高環状体の問題は、最初に成分の温度を7~15℃に下げ、中和アニオン性乳化剤の一部を有する混合シリコーンを使用し、これを少なくとも1種の非イオン性乳化剤と混合し、反応の開始時から、そのような混合された乳化剤を使用して、25℃で50000mPa・s未満の粘度を有する複数のOHポリマーもしくはOHポリマー(25℃で50000mPa・s未満)とトリメチルシロキシ末端シロキサン(25℃で50000mPa・s未満)もしくはトリメチルシラノールとのアルファオメガ混合物、またはOH末端シロキサン(25℃で50000mPa・s未満)とトリメチルシロキシ末端シロキサン(25℃で50000mPa・s未満)もしくはトリメチルシラノールとの混合物を乳化することによって解決され、実施形態のうちの1つでは、複数のOHポリマーもしくはOH末端シロキサンとトリメチルシロキシ末端シロキサンもしくはトリメチルシラノールとの混合物、またはOH末端シロキサンとトリメチルシロキシ末端シロキサンもしくはトリメチルシラノール基との混合物によって、重合反応が最初から開始しないという驚くべき事実、エマルション温度を乳化プロセス中に30℃未満に制御することも可能であるという驚くべき事実、およびこの方法をより工業に好ましい商業的方法にする混合シリコーン乳化に基づいてエマルションクリーム粘度を制御限界内に維持することが可能であるという驚くべき事実が判明している。適切な乳化剤濃度を利用するが重合反応を開始しないことによる反応の開始時のエマルション形成のそのような開始に基づいて、環状体形成が最終的な組成物において制限され、完全な乳化後に、流体(シロキサン)がエマルションの液滴内で制限されるようになることから、バックバイティング機構に自由に利用可能ではないため、最終的な組成物における環状体形成の増加が制限される。また、重合中の後期と同様に、残りのアニオン性乳化剤が触媒として使用され、追加の別々の塩酸または硫酸が系に添加されないため、形成された安定したエマルションの破壊の可能性がさらに低くなり、したがって、望ましい最小の環状体形成を伴う最終的な組成物の更なる利益がある。望ましい粒子サイズのエマルションを作製するために、中和状態およびある特定のより低い温度でエマルションを作製することによって、40℃超に増加しないため、中和塩が不安定になり、乳化の完了後に、材料温度が10℃かつ5℃超に落ち、触媒が使用される。反応速度および粘度は、それほど高くはない。
【0027】
別々の容器に、100部の線状アルキルベンゼンスルホン酸(LABSA)から25~50部を取り、中和して、中和LABSAを形成し、50~75部を後の使用のために別にして取っておく。
【0028】
次いで、25~50部の中和LABSAを12℃に冷却し、25℃で50000mPa・s未満の粘度を有する複数のOHポリマーもしくはOHポリマー(25℃で50000mPa・s未満)とトリメチルシロキシ末端シロキサン(25℃で50000mPa・s未満)もしくはトリメチルシラノールとの混合物、またはOH末端シロキサン(25℃で50000mPa・s未満)とトリメチルシロキシ末端シロキサン(25℃で50000mPa・s未満)もしくはトリメチルシラノールと他の成分(非イオン性乳化剤)との混合物とともに反応器に添加し、続いて、混合し、均質化プロセスを開始する。次いで、均質化された組成物を冷却タンクに移し、温度が8℃に下がり、次いで、50~75部の非中和LABSAを添加し、ポリマー粘度を25時間未満で0.1Mio mPa・s超に上昇させるように保つ。
【0029】
したがって、本発明の基本的な態様によれば、安定したエマルションを製造するための商業的に可能な生成方法であって、
i)
(a)一般式(I):
【化3】
[式中、
R1は、同じであるかまたは異なり、1~10個の炭素原子の一価炭化水素基、またはヒドロキシル基、または1~8個の炭素原子を有するアルコキシ基であり、
Rは、同じであるかまたは異なり、一価炭化水素基であり、
xは、同じであるかまたは異なり、1~2000の整数である]
の1種以上のオルガノポリシロキサンまたはその混合物を含む出発オルガノポリシロキサン、
(b)水、
(c)8~19の範囲のHLBを有する非イオン性乳化剤、および
(d)中和アニオン性乳化剤
を含む配合物を提供することと、
ii)任意の標準的なホモジナイザを使用して配合物を均質化し、温度を35℃までで維持することと、
iii)配合物を12℃の温度未満に冷却することと、
iv)アニオン性乳化剤を添加して、25℃で少なくとも20000mPa・sの粘度を有するオルガノポリシロキサンポリマーを得ることと、
v)エマルションをアルカリによって6~8のpH範囲に中和することと
を含む、商業的に可能な生成方法が提供される。
【0030】
重要なのは、本発明によって、単純なプロセスで必要な粒子サイズのエマルションを得ることを可能にする重要な側面のうちの1つが、望ましい粒子サイズのエマルションを達成するための、非イオン性乳化剤と少なくとも1種の中和アニオン性乳化剤との組み合わせの選択的な使用であることが見出されていることである。EPの重合ステップ中に、温度は、通常16℃未満、好ましくは5℃超に保ち、他の実施形態のうちの1つでは、重合ステップ中の温度は、5℃~16℃の間であり、これは、5℃未満では組成物全体の作業性が不良であり、トルクがより高くなり、したがって、方法を継続するために必要なエネルギーおよび時間がより多くなるためである。オルガノポリシロキサン(シリコーン)エマルションの場合、9~16の範囲付近の乳化剤混合物のHLB値が、小粒子エマルションを作製するのに役立つ乳化剤または乳化剤混合物の最適値であることが見出されている。また、標準的なホモジナイザで小さな粒子サイズの安定したエマルションを作製するためには、12~15の範囲付近のHLB値を有する非イオン性乳化剤と中和アニオン性乳化剤との混合物が最適であることが見出されている。
【0031】
また、先の選択的配合物で使用される乳化剤の量は、エマルションを安定にするために選択的に寄与する。小粒子オルガノポリシロキサンエマルションを作製する先の方法では、エマルションは、複雑な超高圧ホモジナイザを必要とすることなく標準的なホモジナイザを使用することによってより迅速に小粒子エマルションを作製するのに役立つ臨界HLB値を有する界面活性剤の使用によっても安定化される。
【0032】
さらに、狭い粒子サイズ分布を有する小さな粒子サイズを達成するためには、温度を制御することも重要である。
【0033】
エマルションの調製中に温度を下げることは、粒子サイズを制御するのみならず、粒子サイズ分布を制御し、また中性アニオン性界面活性剤の不安定化を制限するためにも非常に重要であることが見出されている。本発明の先の方法において、好ましくは、適切な殺生物剤が、微生物の増殖を防止するために添加される。
【0034】
この方法は、標準的なホモジナイザを使用することによって、小さな粒子サイズのオルガノポリシロキサンエマルションを作製するための界面活性剤の混合物を使用するため、界面活性剤の適切な量と、必要な粒子サイズを達成するためのオルガノポリシロキサンおよび界面活性剤の割合とをもたらすことを伴う選択的な配合を維持することが重要である。
【0035】
高い内相油粘度を有する安定した小さな粒子サイズのエマルションを製造およびより迅速に生成するための先の方法の好ましい態様によれば、この方法は、
・(i)25℃で50000mPa・s未満の粘度を有する複数のOHポリマーもしくはOHポリマー(25℃で50000mPa・s未満)とトリメチルシロキシ末端シロキサン(25℃で50000mPa・s未満)もしくはトリメチルシラノールとの混合物、またはOH末端シロキサン(25℃で50000mPa・s未満)とトリメチルシロキシ末端シロキサン(25℃で50000mPa・s未満)もしくはトリメチルシラノールとの混合物を反応器内に装入し、30℃未満に冷却して、エマルションの5~30%の量の水と、少なくとも1種の中和アニオン性乳化剤(好ましくは、中和LABSA)および10~19の範囲のHLB値を有する少なくとも1種の非イオン性乳化剤を含む8~30%の混合乳化剤と、エマルションの20~80%の範囲のオルガノポリシロキサンまたはオルガノポリシロキサン混合物とを含む、選択的配合物を提供すること、
・エマルションの1~50%の量の水と、中和アニオン性乳化剤(好ましくは、総LABSA濃度の25~50%である中和LABSA)および10~19の範囲のHLB値を有する少なくとも1種の非イオン性乳化剤を含む1~30%の混合乳化剤とを含む選択的配合物を添加し、続いて、残分である界面活性剤および水を添加し、全ての原料を、より良好なクリーム形成のために、12℃に冷却すること、
・(ii)エマルションの望ましい特性に応じて、5時間以下の期間にわたって、温度を40℃未満の範囲、好ましくは7~25℃の範囲に維持しながら、標準的なホモジナイザで混合物を均質化すること、
・(iii)エマルションを7~20℃の範囲でエージングさせて、内相油の粘度のより迅速な増加を促進可能にすること;冷却タンクに移し、温度が7~20℃に達したら、残分である50~75%のLABSAをエマルションに添加し、ポリマー成長のために保ち、粘度が25時間以内に25℃で0.1Mio mPa・s超に達したこと、
・(iv)エマルションをアルカリで中和し、最後に、微生物予防のための殺生物剤をエマルション中に任意選択的に添加すること
を含む。
【0036】
材料の温度は、水での冷却によって均質化中に制御することができる。先のプロセスにおいて、非常に高い内油粘度の成長のための望ましいエージング温度は、5~30℃の範囲である。一般に、非常に高い内相油を達成するためには、1~12時間が必要である。内油粘度を25℃で500,000mPa・s未満にする必要がある場合、エマルションの中和は、LABSA混合の完了直後に行われる。さらに、望ましい混合時間はまた、ポリマーの目標粘度およびエマルション中の粒子の分布に合わせて変化することが見出されている。
【0037】
エマルションは、希釈ステップの完了後に中和される。一般に、水溶性無機水酸化アルカリまたは有機アルカノールアミンが中和に使用される。好ましくは、水酸化ナトリウムまたは水酸化カリウムまたはトリエタノールアミンまたは他のアミンが、エマルションを中和するために使用される。中和剤は、式:(R’’OH)Nのアルカノールアミンであり、その一方で、R’’は、アルキル基、好ましくはメチルまたはエチルである。
【0038】
本発明によれば、重要なパラメータのうちの1つは、望ましい小さな粒子サイズのエマルションを達成するための適正な乳化剤および乳化剤組み合わせの選択を含む。したがって、本発明は、選択的な乳化剤組み合わせ、ならびに乳化および重合の温度が、プロセスを単純にすることおよび高価かつ複雑な機械の使用を回避することにおいて重要な役割を果たす単純な手法で小粒子エマルションの生成を達成する。
【0039】
したがって、本発明は、オルガノポリシロキサンの混合物から安定した小粒子エマルションを作製するための方法を提供する。本発明に関して本明細書で言及されるオルガノポリシロキサンは、OHポリマーのアルファオメガ混合物、またはOH末端シロキサンとトリメチルシロキシ末端シロキサンもしくはトリメチルシラノールとの混合物、またはOH末端シロキサンとトリメチルシロキシ末端シロキサンもしくはトリメチルシラノールとの混合物;アルファ、オメガアルコキシ末端オルガノポリシロキサン;オルガノシクロポリシロキサン;またはそれらの混合物を含む。
【0040】
分岐状ポリシロキサンエマルションの場合、三官能性もしくは四官能性シランまたはそれらの混合物が、先のオルガノポリシロキサンと一緒に使用される。
【0041】
流体、その混合物、およびこの流体によって調製されたエマルションの粘度は、Anton Paarレオメータによって25℃で測定される;モデルMCR101、形状シングルギャップシリンダ(single gap cylinder):CC27スピンドルおよび25℃における2分間の剪断速度1s-1を、25℃で1~15,000mPa・sの間の粘度のために使用する(Mioは、100万、すなわち10である)。
【0042】
Anton Paarレオメータ;モデルMCR101、25-6コーン(コーンプレート形状:直径25mm/60コーン)、および「ゼロギャップ」設定が行われ、25℃における2分間の剪断速度1s-1が、25℃で15,000~10,00,000mPa・sの間の粘度のために使用される。3回の測定が各サンプルについて行われ、粘度値は60秒で取得される。MCRレオメータシリーズの製品は、USP(米国薬局方協会)912-回転レオメータ法の通りに機能する。
【0043】
実施形態のうちの1つでは、pHは、pH計によって、または指示薬ベースの技術、例えば、リトマス紙もしくはpH紙を使用することによって決定される。
【0044】
本明細書で使用されるアルファオメガ官能性末端ブロック線状オルガノポリシロキサンは、好ましくは、一般式I:
【化4】
[式中、R1は、水素、および/または1~10個の炭素原子の一価炭化水素基、および/またはヒドロキシル基、および/または1~8個の炭素原子を有するアルコキシ基である]
のものである。一価炭化水素基としてのR1の例は、メチル、エチル、n-プロピル、イソプロピル、n-ブチル、イソブチル、tert-ブチル、n-ペンチル、イソペンチル、ネオペンチル、tert-ペンチル、ヘキシル、例えばn-ヘキシル、ヘプチル、例えばn-ヘプチル、オクチル、例えば、n-オクチルおよびイソオクチル、例えば、2,2,4-トリメチルペンチル、ノニル、例えばn-ノニル、デシル、例えばn-デシル、ドデシル、例えばn-ドデシル、オクタデシル、例えばn-オクタデシル;アルケニル、例えば、ビニルおよびアリル;シクロアルキル、例えば、シクロペンチル、シクロヘキシル、シクロヘプチル、およびメチルシクロヘキシル;アリール、例えば、フェニル、ナフチル、アントリル、およびフェナントリル;アルキルアリール、例えば、o-、m-、p-トリル、キシリル、およびエチルフェニル;例えば、ベンジル、ならびにα-およびβ-フェニルエチルであり、なかでも、メチル、エチル、n-プロピル、およびイソプロピルが好ましく、メチルが特に好ましい。アルコキシ基としてのR1の例は、メトキシ、エトキシ、プロポキシ、ブトキシ、ペントキシ、ヘキソキシ、またはフェノキシであるが、これらの基に限定されることはない。
【0045】
式中、Rは、異なっていてよく、一価炭化水素基である。Rの例は、アルキル基、例えば、メチル、エチル、n-プロピル、イソプロピル、n-ブチル、イソブチル、tert-ブチル、n-ペンチル、イソペンチル、ネオペンチル、tert-ペンチル、ヘキシル、例えばn-ヘキシル、ヘプチル、例えばn-ヘプチル、オクチル、例えば、n-オクチルおよびイソオクチル、例えば、2,2,4-トリメチルペンチル、ノニル、例えばn-ノニル、デシル、例えばn-デシル、ドデシル、例えばn-ドデシル、オクタデシル、例えばn-オクタデシル;アルケニル、例えば、ビニルおよびアリル;シクロアルキル、例えば、シクロペンチル、シクロヘキシル、シクロヘプチル、およびメチルシクロヘキシル;アリール、例えば、フェニル、ナフチル、アントリル、およびフェナントリル;アルキルアリール、例えば、o-、m-、p-トリル、キシリル、およびエチルフェニル;アラルキル、例えば、ベンジル、ならびにα-およびβ-フェニルエチルであり、なかでも、メチル、エチル、n-プロピル、およびイソプロピルが好ましく、メチルが特に好ましい。
【0046】
xは、同じであるかまたは異なり、1~2000の整数である。
【0047】
ここに記載されているシクロシロキサンは、1種以上のオクタメチルシクロテトラシロキサン;デカメチルシクロペンタシロキサン;ドデカメチルシクロヘキサシロキサンから選択されるオルガノシクロシロキサンである。
【0048】
本発明によって使用されるオルガノポリシロキサンは、分岐単位の組み込みによって分岐され得る。分岐単位は、オルガノポリシロキサンのフィルム形成挙動を改善するために導入され得る。分岐単位は、三官能性シランもしくは四官能性シラン、またはそれらの混合物を含み得る。三官能性シラン(III)および四官能性シラン(IV)は、以下の構造:
R-Si-(O-R) (III)
Si-(O-R) (IV)
[式中、Rは、異なっていてよく、一価炭化水素基である]
を有する。Rの例は、アルキル基、例えば、メチル、エチル、n-プロピル、イソプロピル、n-ブチル、イソブチル、tert-ブチル、n-ペンチル、イソペンチル、ネオペンチル、tert-ペンチル、ヘキシル、例えばn-ヘキシル、ヘプチル、例えばn-ヘプチル、オクチル、例えば、n-オクチルおよびイソオクチル、例えば、2,2,4-トリメチルペンチル、ノニル、例えばn-ノニル、デシル、例えばn-デシル、ドデシル、例えばn-ドデシル、オクタデシル、例えばn-オクタデシル;アルケニル、例えば、ビニルおよびアリル;シクロアルキル、例えば、シクロペンチル、シクロヘキシル、シクロヘプチル、およびメチルシクロヘキシル;アリール、例えば、フェニル、ナフチル、アントリル、およびフェナントリル;アルキルアリール、例えば、o-、m-、p-トリル、キシリル、およびエチルフェニル;アラルキル、例えば、ベンジル、ならびにα-およびβ-フェニルエチルであり、なかでも、メチル、エチル、n-プロピル、およびイソプロピルが好ましく、メチルが特に好ましい。オルガノポリシロキサンの分岐の望ましい要件に応じて、分岐単位が乳化プロセス中に追加される。エマルションの0.1~5%の分岐単位は、高度に分岐した構造を有するオルガノポリシロキサンを含有するエマルションを作製するのに有用である。エマルションに使用される量は、慎重に制御する必要があり、そうでなければ、ポリマーのゲル化が乳化プロセス中に起こる可能性があり、乳化プロセスが不安定化するであろう。分岐状ポリシロキサンが必要ない場合、シランの添加が避けられる。
【0049】
本発明によれば、アニオン性乳化剤は、必要な粒子サイズを有する高内相粘度エマルションの単純かつより迅速なエマルション加工のために重要な役割を有する。アニオン性界面活性剤は、有機スルホン酸から選択される。本発明の方法で使用される最も一般的なスルホン酸は、アルキルアリールスルホン酸;アルキルアリールポリオキシエチレンスルホン酸;アルキルスルホン酸;およびアルキルポリオキシエチレンスルホン酸である。スルホン酸の構造は、以下に示されている通りである:
SOH (V)
O(CO)SOH (VI)
SOH (VII)
O(CO)SOH (VIII)
式中、Rは、異なっていてよく、少なくとも6個の炭素原子を有する一価炭化水素基である。最も好ましいR基は、以下の基に限定されずに、ヘキシル、オクチル、デシル、ドデシル、セチル、ステアリル、ミリスチル、およびオレイルである。「m」は、1~25の整数である。本発明で使用される最も好ましいアニオン性界面活性剤は、オクチルベンゼンスルホン酸;ドデシルベンゼンスルホン酸;セチルベンゼンスルホン酸;アルファ-オクチルスルホン酸;アルファ-ドデシルスルホン酸;アルファ-セチルスルホン酸;ポリオキシエチレンオクチルベンゼンスルホン酸;ポリオキシエチレンドデシルベンゼンスルホン酸;ポリオキシエチレンセチルベンゼンスルホン酸;ポリオキシエチレンオクチルスルホン酸;ポリオキシエチレンドデシルスルホン酸;およびポリオキシエチレンセチルスルホン酸である。一般に、1~15%のアニオン性界面活性剤が本発明の乳化プロセスで使用される。好ましくは、最適な結果を得るために、3~10%のアニオン性界面活性剤が使用される。アニオン性界面活性剤は、本乳化プロセスにおいて二重の役割を有する。アニオン性界面活性剤は、エマルション作製のための界面活性剤と一緒に縮合/開環触媒として作用する。したがって、アニオン性乳化剤を使用することによって、このプロセスは、乳化プロセス中にオルガノポリシロキサンのポリマー成長のための触媒を必要としない。
【0050】
HLB値は、典型的には、室温(25℃)での値を指す。温度が変化するとき、界面活性剤のHLB値も変化し得る。非イオン性界面活性剤のHLB値の計算は、方程式:HLB=(E+P)/5によって計算される;E=オキシエチレン含有量の重量パーセント;P=Griffin, W. C., “Calculation of HLB Values of non-ionic Surfactants”, Journal of COSMETIC SCIENCE, Vol. 5, No. 4, January 1954, 249-256 (1954)によって導入された乳化剤分類のHLBシステムの条件に従って提供される多価アルコール含有量(グリセロール、ソルビトールなど)の重量パーセント。
【0051】
イオン性界面活性剤の場合、個々の界面活性剤分子のHLB値は、Davies JT (1957), “A quantitative kinetic theory of emulsion type, I. Physical chemistry of the emulsifying agent”, Gas/Liquid and Liquid/Liquid Interface (Proceedings of the International Congress of Surface Activity): 426-38に記載されているようなDavies式を適用して計算することができる。
【0052】
この式によれば、HLBは、界面活性剤の構造成分によってもたらされる親水性/疎水性の寄与を合計することによって導出される。
HLB=(親水性基数)-n(CH基あたりの基数)+7
【0053】
例えば、テトラデシルトリメチルアンモニウムクロリドは、以下の構造を有する:
CH-(CH13-(CHCl
疎水性基の基寄与度:-CH/-CH-0.475
親水性基の基寄与度:N-(CHCl22.0
HLB=22-(14×0.475)+7=22.4
【0054】
一部のカチオン性乳化剤のおおよそのHLB値は、Cationic emulsifiers in cosmetics, K. M. GODFREY, J. Soc. Cosmetic Chemists 17 17-27 (1966)の表IVに示されている。
【0055】
乳化プロセスをより単純にするためには、10~16の間のHLB値を有する乳化剤混合物が適切である。したがって、既知のHLBの2つの乳化剤AおよびBが使用のためにブレンドされる場合、HLBMixは、この混合物についての必要なHLBであると言われる。これは、方程式(WHLB+WHLB)/(W+W)=HLBMixによって表され、式中、W=使用される第1の乳化剤(A)の量(重量)であり、W=第2の乳化剤(B)の量(重量)であり、HLB、HLB=乳化剤AおよびBについての割り当てられたHLB値であり、HLBMix=混合物のHLBである。
【0056】
また、本発明によれば、エマルションを単純かつより迅速な手法で作製するためには、アニオン性乳化剤を一緒に有する少なくとも1種の追加の乳化剤が、乳化および重合の温度の制御に並んで不可欠であることも観察される。本発明によって、アニオン性界面活性剤と協働した少なくとも1種の非イオン性乳化剤が、より迅速かつより単純なエマルション生成に役立つことが特に見出されている。乳化プロセスをより単純にするためには、10~19のHLB値を有する非イオン性乳化剤が適切である。このカテゴリーの最も有用な界面活性剤は、ポリオキシアルキレンアルキルエーテル、ポリオキシアルキレンアルキルフェニルエーテル、およびポリオキシアルキレンソルビタンエステルである。10~19のHLB値を有する幾つかの有用な界面活性剤は、ポリエチレングリコールオクチルエーテル;ポリエチレングリコールラウリルエーテル;ポリエチレングリコールトリデシルエーテル;ポリエチレングリコールセチルエーテル;ポリエチレングリコールステアリルエーテル;ポリエチレングリコールノニルフェニルエーテル;ポリエチレングリコールドデシルフェニルエーテル;ポリエチレングリコールセチルフェニルエーテル;ポリエチレングリコールステアリルフェニルエーテル;ポリエチレングリコールソルビタンモノステアレート;およびポリエチレングリコールソルビタンモノオレエートである。適切なHLB値を有する非イオン性界面活性剤は、プロセスをより単純にするために本発明において非常に重要である。
【0057】
幾つかの場合では、非イオン性界面活性剤およびアニオン性界面活性剤の乳化効率を増大させるために、アルキレングリコールまたはポリアルキレングリコールは、非イオン性界面活性剤またはアニオン性界面活性剤または両方の混合物と一緒に使用される。一般的なアルキレングリコールまたはポリアルキレングリコールは、エチレングリコール、プロピレングリコール、ブチレングリコール、ポリエチレングリコール、ポリプロピレングリコール、ポリブチレングリコールを含む。幾つかの場合では、1~25%のアルキレングリコールまたはポリアルキレングリコールがエマルション作製プロセスにおいて使用される。
【0058】
一般に、エマルション作製プロセスでは、1~25%の非イオン性界面活性剤が使用される。好ましくは、最適な結果を得るために、5~20%の非イオン性界面活性剤が本エマルション中で使用される。当該技術分野では、12~15の間のHLB値を有する界面活性剤が、より短い期間で標準的なホモジナイザを使用してオルガノポリシロキサンエマルションを作製するのに有用であることがよく知られており、また、12~15の間のHLB値を有する界面活性剤の混合物を使用して、長期安定性を有するオルガノポリシロキサンのエマルションを得ることもよく知られている。
【0059】
本発明によれば、混合物が、好ましくは12~15のHLB値を有し、少なくとも1種のアニオン性界面活性剤および1種の非イオン性界面活性剤が混合物中にあるような比率で乳化剤の選択的な配合を提供することも重要である。
【0060】
本乳化プロセスにおける重要な側面は、界面活性剤の混合物の選択的な使用であり、これは、必要な粒子サイズ(MalvernのデバイスであるZetaSizerを使用することによって測定される2ミクロン未満)の標準的なホモジナイザを使用することによってより迅速な手法で安定したエマルションを作製するだけではない。エマルションの粒子サイズは、12~15のHLB値を有する混合物中のアニオン性乳化剤および非イオン性乳化剤の比率に大きく依存する。
【0061】
当該技術分野では、オルガノポリシロキサンのポリマー成長速度もエマルションの粒子サイズに大きく依存することもよく知られている。したがって、乳化プロセス中のオルガノポリシロキサンのポリマー成長速度は、望ましい粒子サイズのオルガノポリシロキサンエマルションと比較してはるかにより高い。
【0062】
本発明によれば、乳化プロセス中の温度は、エマルションの粒子サイズ、粒子サイズ分布(すなわち、多分散度:1の値は不良であり、0.1以下の値は非常に良好である)、および乳化プロセス中のオルガノポリシロキサンのポリマー成長速度の制御において重要な役割を有する。また、本乳化プロセスでは、温度が選択限界内に維持されない場合、粒子サイズ、粒子の分布、およびポリマー粘度が制御不能になることも観察される。乳化剤の最適な組み合わせを流体と乳化剤との適切な組み合わせと一緒に使用することによってエマルションを生成しても温度制御が選択範囲内にない場合、最終的なエマルションの仕様の大幅な逸脱が起こることが見出されている。温度を40℃未満に維持することは、粒子サイズ、エマルション中の粒子の分布、およびエマルション中のオルガノポリシロキサンのポリマー成長速度を制御するのに有用である。
【0063】
さらに、エマルション中の超高分子量(25℃で200万mPa・s超)のオルガノポリシロキサンポリマーの場合、エマルションのエージング中にエマルション温度を制御することも重要である。16℃未満の温度は、エマルションの内相に必要な超高分子量オルガノポリシロキサンポリマーの場合、重合をより迅速にするのに有用である。温度がエージングプロセス中に30℃超である場合、乳化重合が著しく低減され、超高粘度を高温で達成することが非常に困難である。したがって、乳化重合プロセスによって高分子量オルガノポリシロキサンポリマーを超高分子量ポリマーエマルションにする乳化プロセスをより迅速に完了するために、温度がエマルション作製プロセス中およびエージングプロセス中に大きな役割を果たしていること、ならびに温度が5℃未満の場合に、そのようなプロセスが最適速度で起こらない可能性があることは明らかである。したがって、本発明の方法によれば、エマルション調製中およびエージング中の温度制御と併せた混合シリコーンと12~15の間のHLB値を有する混合乳化剤(少なくとも1種のアニオン性乳化剤および少なくとも1種の非イオン性乳化剤を含有する)との組み合わせは、乳化プロセスによって、商業的スケールで標準的なホモジナイザによって必要な粒子サイズ(MalvernのデバイスであるZetaSizerを使用することによって測定される2ミクロン未満)の有用なエマルションを生成するのに役立つ。
【0064】
これらの成分は、標準的なホモジナイザによって均質化される。従来の単一段階ステータ・ロータ式ホモジナイザまたは通常の均質化プロセスで使用される他のタイプの標準的なホモジナイザなどの有用な標準的な剪断撹拌システムが使用され得る。均質化は、乳化プロセスの設計に応じてバッチ式または連続式で行われ得る。設備投資の観点から、この方法は、経済的な均質化システムを必要とし、高価な超高圧均質化システムの使用を避けることも明らかである。
【0065】
重要なのは、本発明によって、本発明の方法に従って得られたエマルションが非常に安定であることが見出されていることである。試験によって、得られたエマルションを45~60℃の範囲、最も好ましくは50℃の炉に1年間入れた場合に、エマルションにおけるクリーム化または分離または変形が観察されないことが判明した。1ヶ月間にわたる10℃/50℃の温度での12時間の凍結/融解サイクルの研究でも、エマルションにおけるクリーム化または分離または変形がないことが示された。
【0066】
エマルションからのシリコーン油粘度測定
ポリマーを以下の手法で乳化重合タイプのエマルションから分離する。
【0067】
20~25gのシリコーンエマルションを1000mlのビーカーに取る。イソプロピルアルコール(IPA)をエマルションの量の約3倍注ぐ。これを、ポリマーが分離されるまでスパチュラで適切に混合する。
【0068】
混合物を2分間放置して、ポリマー相を溶液から分離させる。
【0069】
水性(IPA/水)層をデカントして除去し、ポリマーを取っておく。IPAを用いてステップを少なくとも3回繰り返して、ポリマーから界面活性剤および水を除去する。洗浄は、ポリマーの透明度に依存する。ポリマーを、ペトリ皿(直径100mm)に置き、24時間にわたって50℃の空気循環炉内で乾燥させる。測定前に室温に冷却する。
【0070】
粘度測定法:コンプレッサおよび乾燥機のスイッチを入れ、圧力レベルが5.0kg/cm2に達するまで15~20分間待ち、実験室に設置されている圧力計で確認する。空気ラインを開き、チラーのスイッチを入れる。それから、機械のレオメータAnton Paar, Germany, Model: MCR 101のスイッチを入れる。PCのスイッチを入れ、「Start Rheoplus」ソフトウェアを開く。初期化後に、25mm/60コーンを設定し、ギャップをゼロ化する。コーンを30mm持ち上げ、少量のサンプルをプレート上に置く。25℃で2分間にわたって1S-1の剪断速度で測定を設定する。2~3回の測定を各サンプルについて行い、60秒間の粘度値を取得する。
【0071】
エマルション粒子サイズの測定
測定前にサンプルを振とうする。250mlのビーカー内で0.5gのサンプルを秤量することによってサンプルを調製する。メスシリンダーに100mlのDM水を取る。これに少量のDM水を注ぐ。スパチュラで適切に混合する。ここに残りの水を添加する。希釈は、完全に均一であるべきである。必要に応じて試験溶液を濾過し、直ちに次の測定プロセスに進む。
【0072】
最初に機器のスイッチを入れ(ZetaSizer [Make: Malvern, UK; Model: Nano-S, Software version: v7.11])、次いで、PCを起動する。デスクトップ上のアイコンをダブルクリックすることで「ZetaSizer software」を開く。「OK」をクリックして入り、それから、「ファイル」→「開く」→「測定ファイル」に進む。材料に固有のファイルを選択する。必要なファイルがすでに作成されている場合はこれを開く。それ以外の場合は、「新規」をクリックして新しいファイルを作成する。それから、「測定」→「マニュアル」に進む→サンプル名を入力、「材料」に進む→材料に固有の特定のR.I.を選択する。「OK」をクリックする。サンプルの区画の蓋に表示されている画像に示されているように、サンプル試験溶液を新鮮なキュベットセルに注ぐ。キュベットを機器内のそのスロット内に置き、蓋を閉じる。それから、「開始」を押す。
【0073】
測定設定を最適化した後に、測定の実施を開始する。
【0074】
測定を繰り返す場合、「開始」を押し、そうでない場合、「マニュアル測定-サイズ」のウィンドウを閉じる。要件に応じて、Z平均、PDI、D(50)、D(90)などの結果を書き留める。
【0075】
記録のグラフを見るためには、まずその特定の記録を選択し、次いで、「ボリュームPSD(M)」をクリックする。その際、D(50)値は、中央直径を表し、すなわち、この値より小さな直径を有する粒子の部分が50%である。
【0076】
PDIは、粒子直径分布の標準偏差(σ)を平均粒子直径で割ったものとして定義される。PDIは、粒子溶液の平均均一性を推定するために使用し、より大きなPDI値は、より大きなサイズ分布に対応する。
【0077】
50℃でのエマルション保存安定性:ガラス容器の口を閉めるためのキャップを有する400mlのガラス容器に約250グラムのエマルションを取る。ガラス容器の口をキャップでしっかりと閉めた後にガラス容器を置き、これを空気循環炉内に置き、炉温度を50±1℃に維持した。エマルションがより長い期間にわたって安定している場合、1年まで毎週観察を行う。クリーム化:ガラス容器内のエマルションの上面が厚く、含有される固形物(5グラムのサンプル/105℃/4時間)が初期値よりも5%超高いことを示す場合、クリーム化形成が起こると考えられる。第1のクリーム形成観察から次の2週間でこのクリーム形成値が増加している場合、エマルションは、安定性の問題(非安定)を理由に廃棄される。水の分離:水がガラス容器の底部で分離している場合(目視観察による)、エマルションは、底部で分離している水を理由に不安定化されるため、このエマルションについて、エマルション安定性の研究は中止される。
【0078】
エマルション(既知量の内部標準を含有するアセトンでサンプルを抽出)および流体中のシクロシロキサン(D4/D5およびD6)含有量は、2014年7月17日に公開された、CES, Silicone Europe method Quantification of residual amounts of Volatile Siloxanes in silicone productsに従ってGCによって測定する。
【0079】
本発明の詳細、その目的および利点は、以下で、方法の非限定的な例示的な説明に関連してより詳細に説明する。
【0080】

例1(OHポリマーの混合物を用いた本発明の結果)
24kgのOHポリマー5000mPa・s(25℃)および24kgのOHポリマー80mPa・s(25℃)を反応器に装入した。流体の混合を開始し(混合流体の粘度は、25℃で約850mPa・s)、流体を20℃未満に冷却し、0.9kgのトリデセス10および2.13kgの中和TEA-ドデシルベンゼンスルホネート(添加された総量からの約30%のLABSA)および3kgの水を添加した。混合をより良好なクリーム形成のために開始した。均質化を開始し、続いて、同じ均質化プロセスを行い、粒子サイズが望ましいレベルに落ちるまで単一段階ステータ・ロータ式ホモジナイザによって成分を混合した。クリーム段階では、最大クリーム粘度は、25℃で600000mPa・sであった。最大クリーム粘度の時間におけるポンプによるクリームの循環で問題はなかった。均質化段階におけるクリームの循環は、均一な粒子サイズを維持し、望ましい粒子サイズおよび長期のエマルション安定性を達成するために非常に重要であった。均質化プロセスを行うために、水を6~8回に分けることによって約41kgの水をより少量ずつ添加した。均質化中に、エマルション温度を常に30℃未満に維持した。エマルションを冷却タンクに移し、温度が10℃に達したときに、3.32kgのドデシルベンゼンスルホン酸(総LABSAの70%)をエマルションに添加して、重合反応を開始した。エマルションにおけるポリマー成長のために、エマルション温度を約8~10℃に維持した。11時間後に、エマルション中のポリマーは、25℃で1Mio mPa・s超に達し、次いで、トリエタノールアミン(TEA)によってエマルションを中和し、微小汚染から保護するために望ましい量の殺生物剤を添加した。D4レベルは830ppmであり、D5レベルは237ppmであり、D6レベルは402ppmであった。
【0081】
25℃でのシリコーンポリマー粘度=1.2Mio mPa・s
粒子サイズ(D50)=191nm、PDI=0.028
1年後の50℃でのエマルション保存安定性=ガラス瓶の底部においてエマルションの分離はなく、エマルションの上部においてクリーム形成はない。
【0082】
例2(本発明ではない:比較例)
48kgのOHポリマー850mPa・s(25℃)を反応器に装入した。撹拌を開始し、流体を20℃未満に冷却し、0.9kgのトリデセス10および2.13kgの中和TEA-ドデシルベンゼンスルホネート(総量の約30%のLABSA)および3kgの水を添加する。混合をより良好なクリーム形成のために開始した。均質化を開始し、続いて、同じ均質化プロセスを行い、粒子サイズが望ましいレベルに落ちるまで単一段階ステータ・ロータ式ホモジナイザによって成分を混合した。クリーム段階では、最大クリーム粘度は、25℃で850000mPa・sであった。最大クリーム粘度の時間におけるポンプによるクリームの循環で大きな問題があった。クリームを循環させるために、追加量8kgの水を添加して、クリーム粘度を低減させた。実験室の小さなバッチでは、初期段階のエマルションクリームをいずれのより高い粘度でも均質化することができるが、これは、パイロットスケールまたは生産スケールのある特定の粘度値を超える高粘度クリームの均質化を行おうとする場合、非実践的であるか、または可能ではない。均質化段階におけるクリームの循環は、均一な粒子サイズを維持し、望ましい粒子サイズおよび長期のエマルション安定性を達成するために非常に重要である。この場合、高いクリーム粘度および余分な水の添加によってエマルション品質に問題が生じ得る。均質化プロセスを行うために、水を6~8回に分けることによって約33kgの水をより少量ずつ添加した。均質化中に、エマルション温度を常に30℃未満に維持した。エマルションを冷却タンクに移し、温度が10℃に達したときに、3.32kgのドデシルベンゼンスルホン酸(総LABSAの70%)をエマルションに添加して、重合反応を開始した。エマルションをポリマー成長のために保った。ポリマー粘度が12時間にて25℃で1Mio mPa・s超に達したら、トリエタノールアミン(TEA)によってエマルションを中和し、微小汚染から保護するために望ましい量の殺生物剤を添加した。D4レベルは980ppmであり、D5レベルは330ppmであり、D6レベルは456ppmである。
【0083】
25℃でのシリコーンポリマー粘度=1.22Mio mPa・s
粒子サイズ(D50)=221nm、PDI=0.52
50℃でのエマルション保存安定性=1ヶ月後に、ガラス瓶の底部において水が分離され、エマルションが不安定化された。
【0084】
例3(本発明ではない:比較例)
48kgのOHポリマー850mPa・s(25℃)を反応器に装入した。撹拌を開始し、流体を20℃未満に冷却し、0.9kgのトリデセス10および2.13kgの中和Na-ドデシルベンゼンスルホネート(添加された総量からの約30%のLABSA)および3kgの水を添加した。混合をより良好なクリーム形成のために開始した。均質化を開始し、続いて、同じ均質化プロセスを行い、粒子サイズが望ましいレベルに落ちるまで単一段階ステータ・ロータ式ホモジナイザによって成分を混合した。クリーム段階では、最大クリーム粘度は、25℃で100000mPa・sであった。最大クリーム粘度の時間におけるポンプによるクリームの循環で大きな問題があり、クリームが、非常に乾燥したタイプの塊になった。クリームを循環させるために、追加量15kgの水を添加して、クリーム粘度を低減させた。実験室の小さなバッチでは、初期段階のエマルションクリームをいずれのより高い粘度でも均質化することができるが、これは、パイロットスケールまたは生産スケールのある特定の粘度値を超える高粘度クリームの均質化を行おうとする場合、非実践的であるか、または可能ではない。均質化段階におけるクリームの循環は、均一な粒子サイズを維持し、望ましい粒子サイズおよび長期のエマルション安定性を達成するために非常に重要である。この場合、高いクリーム粘度および余分な水の添加によってエマルション品質に問題が生じ得る。均質化プロセスを行うために、水を6~8回に分けることによって約26kgの水をより少量ずつ添加した。均質化中に、エマルション温度を常に30℃未満に維持した。エマルションを冷却タンクに移し、エマルション温度が10℃に達したときに、3.32kgのドデシルベンゼンスルホン酸(総LABSAの70%)をエマルションに添加して、重合反応を開始し、エマルションをポリマー成長のために保った。粘度が15.9時間にて25℃で1Mio mPa・s超に達したら、トリエタノールアミン(TEA)によってエマルションを中和し、微小汚染から保護するために望ましい量の殺生物剤を添加した。D4レベルは1300ppmであり、D5レベルは790ppmであり、D6レベルは910ppmである。
【0085】
25℃でのシリコーンポリマー粘度=1.15Mio mPa・s
粒子サイズ(D50)=361nm、PDI=1.0
50℃でのエマルション保存安定性=1週間(7日間)後に、ガラス瓶の底部において水が分離され、エマルションが不安定化された。
【0086】
例4(本発明ではない:米国特許第9765189号明細書の比較例1)
D4含有量35ppmおよび粘度700mm/s mPa・s(25℃での動粘度)を有する50kgのOHポリマーを反応器に装入した。撹拌を開始し、1kgのトリデセス10および1.75kgの中和Na-ドデシルベンゼンスルホネートおよび3kgの水を添加した。混合をより良好なクリーム形成のために開始した。均質化を開始し、続いて、同じ均質化プロセスを行い、粒子サイズが望ましいレベルに落ちるまで単一段階ステータ・ロータ式ホモジナイザによって成分を混合した。クリーム段階では、最大クリーム粘度は、25℃で110000mPa・sであった。最大クリーム粘度の時間におけるポンプによるクリームの循環で大きな問題があり、クリームが、非常に乾燥したタイプの塊になった。クリームを循環させるために、追加量17kgの水を添加して、クリーム粘度を低減させた。実験室の小さなバッチでは、初期段階のエマルションクリームをいずれのより高い粘度でも均質化することができるが、これは、パイロットスケールまたは生産スケールのある特定の粘度値を超える高粘度クリームの均質化を行おうとする場合、非実践的であるか、または可能ではない。均質化段階におけるクリームの循環は、均一な粒子サイズを維持し、望ましい粒子サイズおよび長期のエマルション安定性を達成するために非常に重要である。この場合、高いクリーム粘度および余分な水の添加によってエマルション品質に問題が生じ得る。希釈プロセスを行うために、約27.45kgの水を撹拌条件下で添加した。エマルションを冷却タンクに移した。エマルション温度が10℃に達したら、0.6kgの濃塩酸をエマルションに添加して、重合反応を開始した。エマルションをポリマー成長のために保った。エマルション粘度が22.5時間にて25℃で1Mio mPa・s超に達したら、1.2kgのトリエタノールアミン(TEA)によってエマルションを中和し、微小汚染から保護するために望ましい量の殺生物剤を添加した。D4レベルは2000ppmであり、D5レベルは1540ppmであり、D6レベルは1290ppmである。
【0087】
25℃でのシリコーンポリマー粘度=1.07Mio mPa・s
粒子サイズ(D50)=700nm、PDI=1.0
50℃でのエマルション保存安定性=1週間(7日間)後に、ガラス瓶の底部において水が分離され、エマルションが不安定化された。
【0088】
例5(本発明ではない:米国特許第9765189号明細書の比較例2)
D4含有量35ppmおよび粘度700mm/s mPa・s(25℃での動粘度)を有する50kgのOHポリマーを反応器に装入した。撹拌を開始し、3.5kgのドデシルベンゼンスルホン酸および3kgの水を添加した。混合をより良好なクリーム形成のために開始した。均質化を開始し、続いて、同じ均質化プロセスを行い、粒子サイズが望ましいレベルに落ちるまで単一段階ステータ・ロータ式ホモジナイザによって成分を混合した。クリーム段階では、最大クリーム粘度は、25℃で115000mPa・sであった。最大クリーム粘度の時間におけるポンプによるクリームの循環で大きな問題があり、クリームが、非常に乾燥したタイプの塊になった。クリームを循環させるために、追加量18kgの水を添加して、クリーム粘度を低減させた。実験室の小さなバッチでは、初期段階のエマルションクリームをいずれのより高い粘度でも均質化することができるが、これは、パイロットスケールまたは生産スケールのある特定の粘度値を超える高粘度クリームの均質化を行おうとする場合、非実践的であるか、または可能ではない。均質化段階におけるクリームの循環は、均一な粒子サイズを維持し、望ましい粒子サイズおよび長期のエマルション安定性を達成するために非常に重要である。この場合、高いクリーム粘度および余分な水の添加によってエマルション品質に問題が生じ得る。希釈プロセスを行うために、約23.25kgの水を撹拌条件下で添加した。エマルションを冷却タンクに移し、エマルションを10℃に冷却し、ポリマー成長のためにエマルションを保った。粘度が15時間にて25℃で1Mio mPa・s超に達したら、2.25kgのトリエタノールアミン(TEA)によってエマルションを中和し、微小汚染から保護するために望ましい量の殺生物剤を添加した。D4レベルは4000ppmであり、D5レベルは2540ppmであり、D6レベルは1150ppmである。
【0089】
25℃でのシリコーンポリマー粘度=1.1Mio mPa・s
粒子サイズ(D50)=1194nm、PDI=1.0
50℃でのエマルション保存安定性=1週間(7日間)後に、ガラス瓶の底部において水が分離され、エマルションが不安定化された。
【0090】
例6(本発明ではない:米国特許第9765189号明細書の比較例3)
D4含有量38ppmおよび粘度1500mm/s mPa・s(25℃での動粘度)を有する50kgのOHポリマーを反応器に装入した。撹拌を開始し、1.5kgのトリデセス10および2.0kgの中和Na-ドデシルベンゼンスルホネートおよび3kgの水を添加した。混合をより良好なクリーム形成のために開始した。均質化を開始し、続いて、同じ均質化プロセスを行い、粒子サイズが望ましいレベルに落ちるまで単一段階ステータ・ロータ式ホモジナイザによって成分を混合した。クリーム段階では、最大クリーム粘度は、25℃で120000mPa・sであった。最大クリーム粘度の時間におけるポンプによるクリームの循環で大きな問題があり、クリームが、非常に乾燥したタイプの塊になった。クリームを循環させるために、追加量18kgの水を添加して、クリーム粘度を低減させた。実験室の小さなバッチでは、初期段階のエマルションクリームをいずれのより高い粘度でも均質化することができるが、これは、パイロットスケールまたは生産スケールのある特定の粘度値を超える高粘度クリームの均質化を行おうとする場合、非実践的であるか、または可能ではない。均質化段階におけるクリームの循環は、均一な粒子サイズを維持し、望ましい粒子サイズおよび長期のエマルション安定性を達成するために非常に重要である。この場合、高いクリーム粘度および余分な水の添加によってエマルション品質に問題が生じ得る。希釈プロセスを行うために、約23.7kgの水を撹拌条件下で添加した。エマルションを冷却タンクに移し、温度が10℃に達したら、0.6kgの濃塩酸をエマルションに添加して、重合反応を開始した。エマルションをポリマー成長のためのエマルションとして保った。粘度が22.5時間にて25℃で1Mio mPa・s超に達したら、1.2kgのトリエタノールアミン(TEA)によってエマルションを中和し、微小汚染から保護するために望ましい量の殺生物剤を添加した。D4レベルは2200ppmであり、D5レベルは1670ppmであり、D6レベルは1380ppmである。
【0091】
25℃でのシリコーンポリマー粘度=1.12Mio mPa・s
粒子サイズ(D50)=1250nm、PDI=1.0
50℃でのエマルション保存安定性=1週間(7日間)後に、ガラス瓶の底部において水が分離され、エマルションが不安定化された。
【0092】
例7(本発明ではない:比較例)(クリーム化および均質化中の高温)
24kgのOHポリマー5000mPa・s(25℃)および24kgのOHポリマー80mPa・s(25℃)を反応器に装入した。流体の混合を開始し(混合流体の粘度は、25℃で約850mPa・s)、0.9kgのトリデセス10および2.13kgの中和TEA-ドデシルベンゼンスルホネート(添加された総量からの約30%のLABSA)および3kgの水を添加した。混合をより良好なクリーム形成のために開始した。均質化を開始し、続いて、同じ均質化プロセスを行い、粒子サイズが望ましいレベルに落ちるまで単一段階ステータ・ロータ式ホモジナイザによって成分を混合した。クリーム段階では、最大クリーム粘度は、25℃で10000mPa・sであった。最大クリーム粘度の時間におけるポンプによるクリームの循環で問題はなかった。均質化段階でのクリーム粘度は非常に低く、これには、通常、安定性の問題があった。これは、高いクリーム温度(約37℃)を理由に起こった。均質化プロセスを行うために、水を6~8回に分けることによって約41kgの水をより少量ずつ添加した。均質化中に、エマルション温度を常に35~39℃の間に維持した。エマルションを冷却タンクに移し、温度が10℃に達したときに、3.32kgのドデシルベンゼンスルホン酸(総LABSAの70%)をエマルションに添加して、重合反応を開始した。エマルションにおけるポリマー成長のために、エマルション温度を約8~10℃に維持した。12時間後に、エマルション中のポリマーは、25℃で1Mio mPa・s超に達し、次いで、トリエタノールアミン(TEA)によってエマルションを中和し、微小汚染から保護するために望ましい量の殺生物剤を添加した。D4レベルは900ppmであり、D5レベルは390ppmであり、D6レベルは429ppmであった。
【0093】
25℃でのシリコーンポリマー粘度=1.1Mio mPa・s
粒子サイズ(D50)=1500nm、PDI=1.0
50℃でのエマルション保存安定性=エマルション生成の完了直後に分離された。これを炉温度に保つ必要はなかった。
【0094】
例8(本発明ではない:比較例)(単一の出発OHポリマー、ならびに高いクリーム化および均質化温度)
48kgのOHポリマー850mPa・s(25℃)を装入した。流体の混合を開始し、0.9kgのトリデセス10および2.13kgの中和TEA-ドデシルベンゼンスルホネート(添加された総量からの約30%のLABSA)および3kgの水を添加した。混合をより良好なクリーム形成のために開始した。均質化を開始し、続いて、同じ均質化プロセスを行い、粒子サイズが望ましいレベルに落ちるまで単一段階ステータ・ロータ式ホモジナイザによって成分を混合した。クリーム段階では、最大クリーム粘度は、25℃で8000mPa・sであった。最大クリーム粘度の時間におけるポンプによるクリームの循環で問題はなかった。均質化段階でのクリーム粘度は非常に低く、これには、通常、安定性の問題があった。これは、高いクリーム温度(約38℃)を理由に起こった。均質化プロセスを行うために、水を6~8回に分けることによって約41kgの水をより少量ずつ添加した。均質化中に、エマルション温度を常に35~39℃の間に維持した。エマルションを冷却タンクに移し、温度が10℃に達したときに、3.32kgのドデシルベンゼンスルホン酸(総LABSAの70%)をエマルションに添加して、重合反応を開始した。エマルションにおけるポリマー成長のために、エマルション温度を約8~10℃に維持した。12時間後に、エマルション中のポリマーは、25℃で1Mio mPa・s超に達し、次いで、トリエタノールアミン(TEA)によってエマルションを中和し、微小汚染から保護するために望ましい量の殺生物剤を添加した。D4レベルは910ppmであり、D5レベルは428ppmであり、D6レベルは390ppmであった。
【0095】
25℃でのシリコーンポリマー粘度=1.25Mio mPa・s
粒子サイズ(D50)=2500nm、PDI=1.0
50℃でのエマルション保存安定性=エマルション生成の完了直後に分離された。これを炉温度に保つ必要はなかった。
【0096】
例9(本発明ではない:比較例、ポリマー成長のためのより高いエマルション温度)
24kgのOHポリマー5000mPa・s(25℃)および24kgのOHポリマー80mPa・s(25℃)を反応器に装入した。流体の混合を開始し(混合流体の粘度は、25℃で約850mPa・s)、0.9kgのトリデセス10および2.13kgの中和TEA-ドデシルベンゼンスルホネート(添加された総量からの約30%のLABSA)および3kgの水を添加した。混合をより良好なクリーム形成のために開始した。均質化を開始し、続いて、同じ均質化プロセスを行い、粒子サイズが望ましいレベルに落ちるまで単一段階ステータ・ロータ式ホモジナイザによって成分を混合した。クリーム段階では、最大クリーム粘度は、25℃で600000mPa・sであった。最大クリーム粘度の時間におけるポンプによるクリームの循環で問題はなかった。均質化プロセスを行うために、水を6~8回に分けることによって約41kgの水をより少量ずつ添加した。均質化中に、エマルション温度を常に30℃未満に維持した。エマルションを冷却タンクに移し、温度が15℃に達したときに、3.32kgのドデシルベンゼンスルホン酸(総LABSAの70%)をエマルションに添加して、重合反応を開始した。エマルションにおけるポリマー成長のために、エマルション温度を約15~17℃に維持した。22時間後に、エマルション中のポリマーは、25℃で1Mio mPa・s超に達し、次いで、トリエタノールアミン(TEA)によってエマルションを中和し、微小汚染から保護するために望ましい量の殺生物剤を添加した。D4レベルは3100ppmであり、D5レベルは2500ppmであり、D6レベルは1350ppmであった。
【0097】
25℃でのシリコーンポリマー粘度=1.17Mio mPa・s
粒子サイズ(D50)=190nm、PDI=0.02
1年後の50℃でのエマルション保存安定性=ガラス瓶の底部においてエマルションの分離はなく、エマルションの上部においてクリーム形成はない。
【0098】
例10(本発明ではない:比較例)(単一の出発OHポリマー、およびポリマー成長のためのより高いエマルション温度)
48kgのOHポリマー850mPa・s(25℃)を装入した。流体の混合を開始し、0.9kgのトリデセス10および2.13kgの中和TEA-ドデシルベンゼンスルホネート(添加された総量からの約30%のLABSA)および3kgの水を添加した。混合をより良好なクリーム形成のために開始した。均質化を開始し、続いて、同じ均質化プロセスを行い、粒子サイズが望ましいレベルに落ちるまで単一段階ステータ・ロータ式ホモジナイザによって成分を混合した。クリーム段階では、最大クリーム粘度は、25℃で850000mPa・sであった。最大クリーム粘度の時間におけるポンプによるクリームの循環で大きな問題があった。クリームを循環させるために、追加量8kgの水を添加して、クリーム粘度を低減させた。実験室の小さなバッチでは、初期段階のエマルションクリームをいずれのより高い粘度でも均質化することができるが、これは、パイロットスケールまたは生産スケールのある特定の粘度値を超える高粘度クリームの均質化を行おうとする場合、非実践的であるか、または可能ではない。均質化段階におけるクリームの循環は、均一な粒子サイズを維持し、望ましい粒子サイズおよび長期のエマルション安定性を達成するために非常に重要である。この場合、高いクリーム粘度および余分な水の添加によってエマルション品質に問題が生じ得る。均質化プロセスを行うために、水を6~8回に分けることによって約33kgの水をより少量ずつ添加した。均質化中に、エマルション温度を常に30℃未満に維持した。エマルションを冷却タンクに移し、温度が15℃に達したときに、3.32kgのドデシルベンゼンスルホン酸(総LABSAの70%)をエマルションに添加して、重合反応を開始した。エマルションにおけるポリマー成長のために、エマルション温度を約15~17℃に維持した。25時間後に、エマルション中のポリマーは、25℃で1Mio mPa・s超に達し、次いで、トリエタノールアミン(TEA)によってエマルションを中和し、微小汚染から保護するために望ましい量の殺生物剤を添加した。D4レベルは3500ppmであり、D5レベルは2440ppmであり、D6レベルは1657ppmであった。
【0099】
25℃でのシリコーンポリマー粘度=1.17Mio mPa・s
粒子サイズ(D50)=1500nm、PDI=1.0
50℃でのエマルション保存安定性=1ヶ月後に、ガラス瓶の底部において水が分離され、エマルションが不安定化された。
【0100】
例11(本発明ではない:比較例)(ポリマー成長のための非常に低い温度(4℃)、工業的スケールで生成することは難しい)
24kgのOHポリマー5000mPa・s(25℃)および24kgのOHポリマー80mPa・s(25℃)を反応器に装入した。流体の混合を開始し(混合流体の粘度は、25℃で約850mPa・s)、0.9kgのトリデセス10および2.13kgの中和TEA-ドデシルベンゼンスルホネート(添加された総量からの約30%のLABSA)および3kgの水を添加した。混合をより良好なクリーム形成のために開始した。均質化を開始し、続いて、同じ均質化プロセスを行い、粒子サイズが望ましいレベルに落ちるまで単一段階ステータ・ロータ式ホモジナイザによって成分を混合した。クリーム段階では、最大クリーム粘度は、25℃で600000mPa・sであった。最大クリーム粘度の時間におけるポンプによるクリームの循環で問題はなかった。均質化プロセスを行うために、水を6~8回に分けることによって約41kgの水をより少量ずつ添加した。均質化中に、エマルション温度を常に30℃未満に維持した。エマルションを冷却タンクに移し、エマルションの温度は19℃であり、温度が4℃に達したときに、3.32kgのドデシルベンゼンスルホン酸(総LABSAの70%)をエマルションに添加して、重合反応を開始した。エマルションにおけるポリマー成長のために、エマルション温度を約3~5℃に維持した。エマルション温度を19℃から4℃に落とすのにほぼ9時間を要した。繰り返しにはなるが、ドデシルベンゼンスルホン酸の添加後に、エマルションは、ペーストのように非常に粘稠になり、熱の伝達は、大きな課題であり、維持するのが難しかった。このタイプのエマルションは、実験室で作製することが可能ではあるが、パイロットプラントで生成するのが非常に難しく、商業的スケールでは非実践的である。48時間後に、エマルション中のポリマーは、25℃で1Mio mPa・s超に達し、次いで、トリエタノールアミン(TEA)によってエマルションを中和し、微小汚染から保護するために望ましい量の殺生物剤を添加した。D4レベルは6100ppmであり、D5レベルは4550ppmであり、D6レベルは3520ppmであった。
【0101】
25℃でのシリコーンポリマー粘度=1.05Mio mPa・s
粒子サイズ(D50)=192nm、PDI=0.019
1年後の50℃でのエマルション保存安定性=ガラス瓶の底部においてエマルションの分離はなく、エマルションの上部においてクリーム形成はない。
【0102】
例12(本発明ではない:比較例)(単一の出発OHポリマー、およびポリマー成長のための非常に低い温度(4℃)、工業的スケールで生成することは難しい)
48kgのOHポリマー850mPa・s(25℃)を装入した。流体の混合を開始し、0.9kgのトリデセス10および2.13kgの中和TEA-ドデシルベンゼンスルホネート(添加された総量からの約30%のLABSA)および3kgの水を添加した。混合をより良好なクリーム形成のために開始した。均質化を開始し、続いて、同じ均質化プロセスを行い、粒子サイズが望ましいレベルに落ちるまで単一段階ステータ・ロータ式ホモジナイザによって成分を混合した。クリーム段階では、最大クリーム粘度は、25℃で850000mPa・sであった。最大クリーム粘度の時間におけるポンプによるクリームの循環で大きな問題があった。クリームを循環させるために、追加量8kgの水を添加して、クリーム粘度を低減させた。実験室の小さなバッチでは、初期段階のエマルションクリームをいずれのより高い粘度でも均質化することができるが、これは、パイロットスケールまたは生産スケールのある特定の粘度値を超える高粘度クリームの均質化を行おうとする場合、非実践的であるか、または可能ではない。均質化段階におけるクリームの循環は、均一な粒子サイズを維持し、望ましい粒子サイズおよび長期のエマルション安定性を達成するために非常に重要である。この場合、高いクリーム粘度および余分な水の添加によってエマルション品質に問題が生じ得る。希釈プロセスを行うために、約33kgの水を撹拌条件下で添加した。均質化および希釈プロセス中に、エマルション温度を常に30℃未満に維持した。エマルションを冷却タンクに移し、エマルションの温度は19℃であり、温度が4℃に達したときに、3.32kgのドデシルベンゼンスルホン酸(総LABSAの70%)をエマルションに添加して、重合反応を開始した。エマルションにおけるポリマー成長のために、エマルション温度を約3~5℃に維持した。エマルション温度を19℃から4℃に落とすのにほぼ9時間を要した。繰り返しにはなるが、ドデシルベンゼンスルホン酸の添加後に、エマルションは、ペーストのように非常に粘稠になり、熱の伝達は、大きな課題であり、維持するのが難しかった。このタイプのエマルションは、実験室で作製することが可能ではあるが、パイロットプラントで生成するのが非常に難しく、商業的スケールでは非実践的である。55時間後に、エマルション中のポリマーは、25℃で1Mio mPa・s超に達し、次いで、トリエタノールアミン(TEA)によってエマルションを中和し、微小汚染から保護するために望ましい量の殺生物剤を添加した。D4レベルは7500ppmであり、D5レベルは4700ppmであり、D6レベルは3250ppmであった。
【0103】
25℃でのシリコーンポリマー粘度=1.01Mio mPa・s
粒子サイズ(D50)=1700nm、PDI=1.0
50℃でのエマルション保存安定性=1ヶ月後に、ガラス瓶の底部において水が分離され、エマルションが不安定化された。
【0104】
例13(本発明ではない:比較例である米国特許第9895296号明細書、例A(より高い粘度を有する単一の出発OHポリマー))
50kgのOHポリマー5000mPa・s(25℃)を装入した。流体の混合を開始し、0.0.375kgのラウレス-4、1.125kgのラウレス-23、および2.0kgの中和Na-ドデシルベンゼンスルホネートおよび2kgの水を添加した。混合をより良好なクリーム形成のために開始した。均質化を開始し、続いて、同じ均質化プロセスを行い、粒子サイズが望ましいレベルに落ちるまで単一段階ステータ・ロータ式ホモジナイザによって成分を混合した。クリーム段階では、最大クリーム粘度は、25℃で950000mPa・sであった。最大クリーム粘度の時間におけるポンプによるクリームの循環で大きな問題があった。クリームを循環させるために、追加量10kgの水を添加して、クリーム粘度を低減させた。実験室の小さなバッチでは、初期段階のエマルションクリームをいずれのより高い粘度でも均質化することができるが、これは、パイロットスケールまたは生産スケールのある特定の粘度値を超える高粘度クリームの均質化を行おうとする場合、非実践的であるか、または可能ではない。均質化段階におけるクリームの循環は、均一な粒子サイズを維持し、望ましい粒子サイズおよび長期のエマルション安定性を達成するために非常に重要である。この場合、高いクリーム粘度および余分な水の添加によってエマルション品質に問題が生じ得る。希釈プロセスを行うために、約31.6kgの水を撹拌条件下で添加した。均質化および希釈プロセス中に、エマルション温度を常に30℃未満に維持した。エマルションを冷却タンクに移し、エマルションの温度は20℃であり、温度が0℃に達したときに、0.6kgの濃塩酸をエマルション中に添加して、重合反応を開始した。エマルションにおけるポリマー成長のために、エマルション温度を約0~2℃に維持した。エマルション温度を19℃から0℃に落とすのにほぼ14時間を要した。繰り返しにはなるが、塩酸の添加後に、エマルションは、ペーストのように非常に粘稠になり、熱の伝達は、大きな課題であり、維持するのが難しかった。このタイプのエマルションは、実験室で作製することが可能ではあるが、パイロットプラントで生成するのが非常に難しく、商業的スケールでは非実践的である。60時間後に、エマルション中のポリマーは、25℃で1Mio mPa・s超に達し、次いで、3.2炭酸ナトリウムエマルション(10%活性)によってエマルションを中和し、微小汚染から保護するために望ましい量の殺生物剤を添加した。D4レベルは6500ppmであり、D5レベルは4700ppmであり、D6レベルは3250ppmであった。
【0105】
25℃でのシリコーンポリマー粘度=2.05Mio mPa・s
粒子サイズ(D50)=1700nm、PDI=1.0
50℃でのエマルション保存安定性=1ヶ月後に、ガラス瓶の底部において水が分離され、エマルションが不安定化された。
【0106】
例14(OHポリマーの混合物を用いた本発明の結果)(異なる比率でのOHポリマーの混合物を有する本発明の組成物)
10.25kgのOHポリマー5000mPa・s(25℃)および30.75kgのOHポリマー80mPa・s(25℃)を反応器に装入した。流体の混合を開始し(混合流体の粘度は、25℃で約350mPa・s)、流体を20℃未満に冷却し、4.6kgのトリデセス10、1.2kgのプロピレンおよび4.5kgの中和TEA-ドデシルベンゼンスルホネートおよび5kgの水を添加した。混合をより良好なクリーム形成のために開始した。均質化を開始し、続いて、同じ均質化プロセスを行い、粒子サイズが望ましいレベルに落ちるまで単一段階ステータ・ロータ式ホモジナイザによって成分を混合した。クリーム段階では、最大クリーム粘度は、25℃で650000mPa・sであった。最大クリーム粘度の時間におけるポンプによるクリームの循環で問題はなかった。均質化段階におけるクリームの循環は、均一な粒子サイズを維持し、望ましい粒子サイズおよび長期のエマルション安定性を達成するために非常に重要であった。均質化プロセスを行うために、水を6~8回に分けることによって約36kgの水をより少量ずつ添加した。均質化中に、エマルション温度を常に30℃未満に維持した。エマルションを冷却タンクに移し、温度が10℃に達したときに、2.5kgのドデシルベンゼンスルホン酸をエマルションに添加して、重合反応を開始した。エマルションにおけるポリマー成長のために、エマルション温度を約8~10℃に維持した。13時間後に、エマルション中のポリマーは、25℃で1Mio mPa・s超に達し、次いで、トリエタノールアミン(TEA)によってエマルションを中和し、微小汚染から保護するために望ましい量の殺生物剤を添加した。D4レベルは930ppmであり、D5レベルは277ppmであり、D6レベルは435ppmであった。
【0107】
25℃でのシリコーンポリマー粘度=1.1Mio mPa・s
粒子サイズ(D50)=99nm、PDI=0.015
1年後の50℃でのエマルション保存安定性=ガラス瓶の底部においてエマルションの分離はなく、エマルションの上部においてクリーム形成はない。
【0108】
例15(OHポリマーの混合物を用いた本発明の結果)(異なる比率でのOHポリマーの混合物を有する本発明の組成物)
44.25kgのOHポリマー5000mPa・s(25℃)および14.75kgのOHポリマー80mPa・s(25℃)を反応器に装入した。流体の混合を開始し(混合流体の粘度は、25℃で約1250mPa・s)、流体を20℃未満に冷却し、0.9kgのトリデセス10および0.9kgの中和TEA-ドデシルベンゼンスルホネートおよび5kgの水を添加した。混合をより良好なクリーム形成のために開始した。均質化を開始し、続いて、同じ均質化プロセスを行い、粒子サイズが望ましいレベルに落ちるまで単一段階ステータ・ロータ式ホモジナイザによって成分を混合した。クリーム段階では、最大クリーム粘度は、25℃で630000mPa・sであった。最大クリーム粘度の時間におけるポンプによるクリームの循環で問題はなかった。均質化段階におけるクリームの循環は、均一な粒子サイズを維持し、望ましい粒子サイズおよび長期のエマルション安定性を達成するために非常に重要であった。均質化プロセスを行うために、水を6~8回に分けることによって約35.6kgの水をより少量ずつ添加した。均質化中に、エマルション温度を常に30℃未満に維持した。エマルションを冷却タンクに移し、温度が10℃に達したときに、0.6kgのドデシルベンゼンスルホン酸をエマルションに添加して、重合反応を開始した。エマルションにおけるポリマー成長のために、エマルション温度を約8~10℃に維持した。17時間後に、エマルション中のポリマーは、25℃で1Mio mPa・s超に達し、次いで、トリエタノールアミン(TEA)によってエマルションを中和し、微小汚染から保護するために望ましい量の殺生物剤を添加した。D4レベルは870ppmであり、D5レベルは310ppmであり、D6レベルは412ppmであった。
【0109】
25℃でのシリコーンポリマー粘度=1.15Mio mPa・s
粒子サイズ(D50)=570nm、PDI=0.027
1年後の50℃でのエマルション保存安定性=ガラス瓶の底部においてエマルションの分離はなく、エマルションの上部においてクリーム形成はない。
【0110】
例16(OHポリマーおよびトリメチルシロキシポリジメチルシロキサンを用いた本発明の結果)
37.5kgのOHポリマー80mPa・s(25℃)および3.5kgのトリメチルシロキシポリジメチルシロキサン-350mPa・s(25℃)を反応器に装入した。流体の混合を開始し(混合流体の粘度は、25℃で約150mPa・s)、流体を20℃未満に冷却し、4.6kgのトリデセス10、1.2kgのプロピレンおよび4.5kgの中和TEA-ドデシルベンゼンスルホネートおよび5kgの水を添加した。混合をより良好なクリーム形成のために開始した。均質化を開始し、続いて、同じ均質化プロセスを行い、粒子サイズが望ましいレベルに落ちるまで単一段階ステータ・ロータ式ホモジナイザによって成分を混合した。クリーム段階では、最大クリーム粘度は、25℃で600000mPa・sであった。最大クリーム粘度の時間におけるポンプによるクリームの循環で問題はなかった。均質化段階におけるクリームの循環は、均一な粒子サイズを維持し、望ましい粒子サイズおよび長期のエマルション安定性を達成するために非常に重要であった。均質化プロセスを行うために、水を6~8回に分けることによって約36kgの水をより少量ずつ添加した。均質化中に、エマルション温度を常に30℃未満に維持した。エマルションを冷却タンクに移し、温度が10℃に達したときに、2.5kgのドデシルベンゼンスルホン酸をエマルションに添加して、重合反応を開始した。エマルションにおけるポリマー成長のために、エマルション温度を約8~10℃に維持した。2時間後に、エマルション中のポリマーは、望ましい粘度に達し、次いで、トリエタノールアミン(TEA)によってエマルションを中和し、微小汚染から保護するために望ましい量の殺生物剤を添加した。D4レベルは910ppmであり、D5レベルは290ppmであり、D6レベルは310ppmであった。
【0111】
25℃でのシリコーンポリマー粘度=0.21Mio mPa・s
粒子サイズ(D50)=105nm、PDI=0.01。1年後の50℃でのエマルション保存安定性=ガラス瓶の底部においてエマルションの分離はなく、エマルションの上部においてクリーム形成はない。
【0112】
例17(混合OHポリマーおよびトリメチルシラノールを用いた本発明の結果)
10.25kgのOHポリマー5000mPa・s(25℃)および30.75kgのOHポリマー80mPa・s(25℃)および38グラムのトリメチルシラノールを反応器に装入した。流体の混合を開始し(混合流体の粘度は、25℃で約550mPa・s)、流体を20℃未満に冷却し、4.6kgのトリデセス10、1.2kgのプロピレンおよび4.5kgの中和TEA-ドデシルベンゼンスルホネートおよび5kgの水を添加した。混合をより良好なクリーム形成のために開始した。均質化を開始し、続いて、同じ均質化プロセスを行い、粒子サイズが望ましいレベルに落ちるまで単一段階ステータ・ロータ式ホモジナイザによって成分を混合した。クリーム段階では、最大クリーム粘度は、25℃で650000mPa・sであった。最大クリーム粘度の時間におけるポンプによるクリームの循環で問題はなかった。均質化段階におけるクリームの循環は、均一な粒子サイズを維持し、望ましい粒子サイズおよび長期のエマルション安定性を達成するために非常に重要であった。均質化プロセスを行うために、水を6~8回に分けることによって約36kgの水をより少量ずつ添加した。均質化中に、エマルション温度を常に30℃未満に維持した。エマルションを冷却タンクに移し、温度が10℃に達したときに、2.5kgのドデシルベンゼンスルホン酸をエマルションに添加して、重合反応を開始した。エマルションにおけるポリマー成長のために、エマルション温度を約8~10℃に維持した。2時間後に、エマルション中のポリマーは、望ましいレベルに達し、次いで、トリエタノールアミン(TEA)によってエマルションを中和し、微小汚染から保護するために望ましい量の殺生物剤を添加した。D4レベルは810ppmであり、D5レベルは290ppmであり、D6レベルは319ppmであった。
【0113】
25℃でのシリコーンポリマー粘度=0.22Mio mPa・s
粒子サイズ(D50)=107nm、PDI=0.01
1年後の50℃でのエマルション保存安定性=ガラス瓶の底部においてエマルションの分離はなく、エマルションの上部においてクリーム形成はない。
【0114】
例18(混合OHポリマーおよびトリメチルシロキシポリジメチルシロキサンおよび非中和ドデシルベンゼンスルホン酸を用いた本発明ではない結果)
37.5kgのOHポリマー80mPa・s(25℃)および3.5kgのトリメチルシロキシポリジメチルシロキサン-350mPa・s(25℃)を反応器に装入した。流体の混合を開始し、4.6kgのトリデセス10、1.2kgのプロピレンおよび3.0kgのドデシルベンゼンスルホン酸および5kgの水を添加した。混合をより良好なクリーム形成のために開始した。均質化を開始し、続いて、同じ均質化プロセスを行い、粒子サイズが望ましいレベルに落ちるまで単一段階ステータ・ロータ式ホモジナイザによって成分を混合した。クリーム段階では、最大クリーム粘度は、25℃で650000mPa・sであった。最大クリーム粘度の時間におけるポンプによるクリームの循環で問題はなかった。均質化段階におけるクリームの循環は、均一な粒子サイズを維持し、望ましい粒子サイズおよび長期のエマルション安定性を達成するために非常に重要であった。均質化プロセスを行うために、水を6~8回に分けることによって約36kgの水をより少量ずつ添加した。均質化中に、エマルション温度を常に40℃未満に維持した。エマルションを冷却タンクに移し、温度が15℃に達したときに、2.5kgのドデシルベンゼンスルホン酸をエマルションに添加して、重合反応を開始した。エマルションにおけるポリマー成長のために、エマルション温度を約15~20℃に維持した。1時間後に、エマルション中のポリマーは、望ましい粘度に達し、次いで、トリエタノールアミン(TEA)によってエマルションを中和し、微小汚染から保護するために望ましい量の殺生物剤を添加した。D4レベルは4000ppmであり、D5レベルは2990ppmであり、D6レベルは1650ppmであった。
【0115】
25℃でのシリコーンポリマー粘度=0.21Mio mPa・s
粒子サイズ(D50)=107nm、PDI=0.01
1年後の50℃でのエマルション保存安定性=ガラス瓶の底部においてエマルションの分離はなく、エマルションの上部においてクリーム形成はない。
【0116】
例19(混合OHポリマーおよびトリメチルシラノールとポリマー成長のためのより高い温度とを用いた本発明ではない結果)
10.25kgのOHポリマー5000mPa・s(25℃)および30.75kgのOHポリマー80mPa・s(25℃)および38グラムのトリメチルシラノールを反応器に装入した。流体の混合を開始し、4.6kgのトリデセス10、1.2kgのプロピレンおよび3.0kgの中和ドデシルベンゼンスルホン酸および5kgの水を添加した。混合をより良好なクリーム形成のために開始した。均質化を開始し、続いて、同じ均質化プロセスを行い、粒子サイズが望ましいレベルに落ちるまで単一段階ステータ・ロータ式ホモジナイザによって成分を混合した。クリーム段階では、最大クリーム粘度は、25℃で650000mPa・sであった。最大クリーム粘度の時間におけるポンプによるクリームの循環で問題はなかった。均質化段階におけるクリームの循環は、均一な粒子サイズを維持し、望ましい粒子サイズおよび長期のエマルション安定性を達成するために非常に重要であった。均質化プロセスを行うために、水を6~8回に分けることによって約36kgの水をより少量ずつ添加した。均質化中に、エマルション温度を常に40℃未満に維持した。エマルションを冷却タンクに移し、温度が15℃に達したときに、2.5kgのドデシルベンゼンスルホン酸をエマルションに添加して、重合反応を開始した。エマルションにおけるポリマー成長のために、エマルション温度を約15~20℃に維持した。1時間後に、エマルション中のポリマーは、望ましいレベルに達し、次いで、トリエタノールアミン(TEA)によってエマルションを中和し、微小汚染から保護するために望ましい量の殺生物剤を添加した。D4レベルは3890ppmであり、D5レベルは3120ppmであり、D6レベルは1910ppmであった。
【0117】
25℃でのシリコーンポリマー粘度=0.23Mio mPa・s
粒子サイズ(D50)=101nm、PDI=0.01
1年後の50℃でのエマルション保存安定性=ガラス瓶の底部においてエマルションの分離はなく、エマルションの上部においてクリーム形成はない。
【0118】
例20(OHポリマーの混合物を用いた例1の本発明の結果の商業的スケールでの生成)
1000kgのOHポリマー5000mPa・s(25℃)および1000kgのOHポリマー80mPa・s(25℃)を反応器に装入した。流体の混合を開始し(混合流体の粘度は、25℃で約850mPa・s)、流体を20℃未満に冷却し、40kgのトリデセス10および85kgの中和TEA-ドデシルベンゼンスルホネート(添加された総量からの約30%のLABSA)および120kgの水を添加した。混合をより良好なクリーム形成のために開始した。均質化を開始し、続いて、同じ均質化プロセスを行い、粒子サイズが望ましいレベルに落ちるまで単一段階ステータ・ロータ式ホモジナイザによって成分を混合した。クリーム段階では、最大クリーム粘度は、25℃で600000mPa・sであった。最大クリーム粘度の時間におけるポンプによるクリームの循環で問題はなかった。均質化段階におけるクリームの循環は、均一な粒子サイズを維持し、望ましい粒子サイズおよび長期のエマルション安定性を達成するために非常に重要であった。均質化プロセスを行うために、水を6~8回に分けることによって約1700kgの水をより少量ずつ添加した。均質化中に、エマルション温度を常に30℃未満に維持した。エマルションを冷却タンクに移し、温度が10℃に達したときに、130kgのドデシルベンゼンスルホン酸(総LABSAの70%)をエマルションに添加して、重合反応を開始した。エマルションにおけるポリマー成長のために、エマルション温度を約8~10℃に維持した。11時間後に、エマルション中のポリマーは、25℃で1Mio mPa・s超に達し、次いで、トリエタノールアミン(TEA)によってエマルションを中和し、微小汚染から保護するために望ましい量の殺生物剤を添加した。D4レベルは850ppmであり、D5レベルは243ppmであり、D6レベルは450ppmであった。
【0119】
25℃でのシリコーンポリマー粘度=1.44Mio mPa・s
粒子サイズ(D50)=186.9nm、PDI=0.028
1年後の50℃でのエマルション保存安定性=ガラス瓶の底部においてエマルションの分離はなく、エマルションの上部においてクリーム形成はない。
【0120】
したがって、先の例から、例1、例14、例15、例16および例17は、本発明によるものであり、出発シロキサンの混合物が使用されることが分かる。例1では、より高い粘度のOH-シロキサンとより低い粘度のOH-シロキサンとの比率は同じであり、その一方で、例14では、より低い粘度のOH-シロキサンに対するより高い粘度のOH-シロキサンの比率は1未満であり、例15では、より低い粘度のOH-シロキサンに対するより高い粘度のOH-シロキサンの比率は1超である。例16では、OH-シロキサンとトリアルキル末端シロキサンとの混合物を使用し、例17では、本発明による全ての発明ステップを伴って、トリメチルシラノールをOH-シロキサンの混合物とともに末端基として使用する。
【0121】
比較例2では、モノモーダルOHシロキサンを使用し、TEA中和アニオン性乳化剤を最初に使用して、作業性が主要な問題であるエマルションを形成し、次いで、EP重合を実施する場合、シクロシロキサン値はより低い範囲にあるが、PDIが高く、最終的なエマルションが不安定化されることが見出される。同様に、例2では、モノモーダルOHシロキサンを使用し、アルカリ(NaOH)中和アニオン性乳化剤を最初に使用して、エマルションを形成し、次いで、EP重合を実施する場合、シクロシロキサン値はより低い範囲にあるが、PDIが高く、最終的なエマルションは安定していない。
【0122】
出発材料が、出発材料としてモノモーダルシロキサンを有し、かつ中和Na-ドデシルベンゼンスルホネートを使用した(例3)、均質化中に温度維持なしで中和Na-ドデシルベンゼンスルホネートを使用した(例4)、または非中和ドデシルベンゼンスルホネートを使用した(例5)、比較例3、比較例4、比較例5、比較例6に示されているような非常に低いシクロシロキサン濃度を有していたとしても、PDIおよび安定性パラメータの悪化とともに、また最終的な最終製品における高いシクロシロキサン濃度を伴って、プロセス中の作業性の問題が存在する。
【0123】
例7および例8は、それぞれバイモーダルおよびモノモーダルOH-シロキサン出発ポリマーを使用しているが、均質化温度は、35~39℃に保たれ、分離を示し、したがって、エマルション保存安定性が得られない。
【0124】
例9および例10は、それぞれバイモーダルおよびモノモーダルOH-シロキサン出発ポリマーを使用しているが、重合中の温度は、15℃に保たれ、保存時に分離が見られ、したがって、エマルション保存安定性が得られない。
【0125】
例11では、重合タンク温度を3~5℃に下げ、この温度を19℃から4℃に落とすのにほぼ9時間かかった点を除いて、全てのパラメータが本発明の例と同様であることが分かり、また、シクロシロキサンレベルがこの方法を使用してより高くなることも見出された。同様に、比較例12では、モノモーダルOH-シロキサンを使用し、重合タンク温度を3~5℃に下げ、この温度を19℃から4℃に落とすのにほぼ9時間かかったことが見出され、また、シクロシロキサンレベルがより高く、最終的なエマルションが安定していないことも見出された。
【0126】
比較例13では、25℃で5000mPa・sの粘度のモノモーダルOH-シロキサンの使用も、循環で大きな問題を示し、エマルションタンクにおいてより低い温度に到達するために、より多くの時間がかかり、最終的な製品は、最終的なエマルション安定性を有しないより多くのシクロシロキサンを有することが再び分かる。
【0127】
同様に、比較例18では、OHポリマーとトリメチルシロキシポリジメチルシロキサン混合物を使用するが、非中和ドデシルベンゼンスルホン酸を使用することで、乳化重合によって形成された最終的なポリマーにおいて、より高級なシクロシロキサンがもたらされることが分かる。
【0128】
同様に、比較例19では、中和ドデシルベンゼンスルホン酸を使用したOHポリマー5000mPa・sおよびOHポリマー80mPa・sの混合物を使用するが、15~20℃の乳化重合温度で、乳化重合によって形成される最終的なポリマーにおいて、より高級なシクロシロキサンがもたらされることが分かる。
【0129】
したがって、非限定的な例から、本発明で使用されるようなパラメータは、望ましい範囲内のシクロシロキサン濃度を有するより高いポリマー粘度の望ましい安定したエマルションを得るのに最も適切であることが分かる。
【手続補正書】
【提出日】2023-05-11
【手続補正1】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項1】
1000ナノメートルまでの粒子サイズ(D50値)および3000ppmまでのシクロシロキサン含有量を有する安定したエマルションの商業的製造方法であって、
i)
(a)一般式(I):
【化1】
[式中、
R1は、同じであるかまたは異なり、1~10個の炭素原子の一価炭化水素基、またはヒドロキシル基、または1~8個の炭素原子を有するアルコキシ基であり、
Rは、同じであるかまたは異なり、一価炭化水素基であり、
xは、同じであるかまたは異なり、1~2000の整数である]
同じであるかまたは異なる、2種以上のオルガノポリシロキサンまたはその混合物を含む出発オルガノポリシロキサン、
(b)水、
(c)8~19の範囲のHLBを有する非イオン性乳化剤、および
(d)中和アニオン性乳化剤
を含む配合物を提供することと、
ii)任意の標準的なホモジナイザを使用して前記配合物を均質化し、温度を35℃までで維持することと、
iii)前記配合物を12℃の温度未満に冷却することと、
iv)アニオン性乳化剤を添加して、25℃で少なくとも20000mPa・sの粘度を有するオルガノポリシロキサンポリマーを得ることと、
v)エマルションをアルカリによって6~8のpH範囲に中和することと
を含む、商業的製造方法。
【請求項2】
前記アニオン性乳化剤が、アルキルアリールスルホン酸、アルキルスルホン酸、アリールスルホン酸、またはそれらのその混合物から選択される酸である、請求項1記載の商業的製造方法。
【請求項3】
中和アニオン性乳化剤が、アルキルアリールスルホン酸、アルキルスルホン酸、アリールスルホン酸、またはそれらのその混合物から選択される有機スルホン酸のアルカノールアミン中和塩である、請求項1記載の商業的製造方法。
【請求項4】
中和アニオン性乳化剤が、8~19の範囲のHLBを有する、請求項1記載の商業的製造方法。
【請求項5】
R1が、ヒドロキシル基、または1~8個の炭素原子を有するアルコキシ基である、請求項1記載の商業的製造方法。
【請求項6】
前記出発オルガノポリシロキサンが、一般式Iの2種以上のオルガノポリシロキサンの混合物である、請求項1記載の商業的製造方法。
【請求項7】
前記出発オルガノポリシロキサンが、1000ppmまでのシクロシロキサン含有量を有する、請求項1記載の商業的製造方法。
【請求項8】
前記安定したエマルションが、好ましくは1000ppmまでのシクロシロキサン含有量を有する、請求項1記載の商業的製造方法。
【国際調査報告】