(57)【要約】  本発明は、高品質ポリマー分散液を形成するために連続押出装置を使用することを対象としている。本発明のスクリュー押出機装置は、高圧、高温および高せん断力を有するゾーン中に水を注入して、例えば１分間未満において融合物の急速変換を起こし、これは、変換を完結させるために例えば２時間または２時間以上かかることがある通常のバッチ方法と比べて非常に有利である。この急速な変換（バッチ方法においては長時間の変換が必要であることを考えれば驚くべき結果）は、ポリマー分散液の連続製造を可能にする。
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
スクリュー押出機中に熱可塑性ポリマー樹脂、界面活性剤および水を供給すること、
前記スクリュー押出機内の第１のゾーンにおいて、前記ポリマー樹脂、前記界面活性剤および前記水を混合して融合物を形成すること、
前記融合物を前記スクリュー押出機内の第２のゾーンに移動させること、
前記第２のゾーンにおいて前記融合物に水を添加しおよび混合することにより、前記融合物において変換を起こさせ、水中の前記ポリマー分散液の形成をもたらすこと
を含む、水中のポリマー分散液の製造方法。
【請求項２】
前記スクリュー押出機が２軸スクリュー押出機である、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記ポリマー樹脂がポリ（ビニルブチラール）を含む、請求項１に記載の方法。
【請求項４】
前記ポリマー樹脂がポリウレタンを含む、請求項１に記載の方法。
【請求項５】
スクリュー押出機中への前記供給が、可塑剤をさらに含む、請求項１に記載の方法。
【請求項６】
水中の前記ポリマー分散液を前記スクリュー押出機内の第３のゾーンに移動させること、および前記第３のゾーン中の前記ポリマー分散液に水を添加し混合することをさらに含む、請求項１に記載の方法。
【請求項７】
前記第２のゾーンが、２×１０６パスカルから４×１０６パスカルの圧力および１００℃までの温度に維持される、請求項１に記載の方法。
【請求項８】
スクリュー押出機中にポリ（ビニルブチラール）樹脂、界面活性剤および水を供給すること、
前記スクリュー押出機内の第１のゾーンにおいて、前記ポリマー樹脂、前記界面活性剤、前記可塑剤および前記水を混合して融合物を形成すること、
前記融合物を前記スクリュー押出機内の第２のゾーンに移動させること、
前記第２のゾーンにおいて前記融合物に水を添加し混合することにより、前記融合物の変換を起こさせ、水中の前記ポリマー分散液の形成をもたらすこと
を含む、水中のポリマー分散液の製造方法。
【請求項９】
前記スクリュー押出機が２軸スクリュー押出機である、請求項８に記載の方法。
【請求項１０】
水中の前記ポリマー分散液を前記スクリュー押出機内の第３のゾーンに移動させること、および前記第３のゾーン中の前記ポリマー分散液に水を添加し混合すること
をさらに含む、請求項８に記載の方法。
【請求項１１】
前記第２のゾーンが、２×１０６パスカルから４×１０６パスカルの圧力および１００℃までの温度に維持される、請求項８に記載の方法。
【請求項１２】
スクリュー押出機中にポリ（ビニルブチラール）樹脂、界面活性剤、可塑剤および水を供給すること、
前記スクリュー押出機内の第１のゾーンにおいて、前記ポリマー樹脂、前記界面活性剤、前記可塑剤および前記水を混合して融合物を形成すること、
前記融合物を前記スクリュー押出機内の第２のゾーン（ここで、前記第２のゾーンは、２×１０６パスカルまでの圧力および１８０℃までの温度に維持される。）に移動させること、
前記第２のゾーンにおいて前記融合物に水を添加し混合することにより、前記融合物の変換を起こさせ、水中の前記ポリマー分散液の形成をもたらすこと、ならびに
水中の前記ポリマー分散液を前記スクリュー押出機内の第３のゾーンに移動させることおよび前記第３のゾーン中の前記ポリマー分散液に水を添加し混合すること
を含む、水中のポリマー分散液の製造方法。
【請求項１３】
前記スクリュー押出機が２軸スクリュー押出機である、請求項１２に記載の方法。
【請求項１４】
スクリュー押出機中に熱可塑性ポリマー樹脂、界面活性剤および水を供給すること、
前記スクリュー押出機内の第１のゾーンにおいて、前記ポリマー樹脂、前記界面活性剤、および前記水を混合して融合物を形成すること、
前記融合物を前記スクリュー押出機内の第２のゾーンに移動させること、
前記第２のゾーンにおいて前記融合物に水を添加し混合することにより、前記融合物の変換を起こさせ、水中の前記ポリマー分散液の形成をもたらすこと
を含む方法によって作製される、水中のポリマー分散液。
【請求項１５】
前記スクリュー押出機が２軸スクリュー押出機である、請求項１４に記載のポリマー分散液。
【請求項１６】
前記ポリマー樹脂がポリ（ビニルブチラール）を含む、請求項１４に記載のポリマー分散液。
【請求項１７】
前記ポリマー樹脂がポリウレタンを含む、請求項１４に記載のポリマー分散液。
【請求項１８】
スクリュー押出機中への前記供給が可塑剤をさらに含む、請求項１４に記載のポリマー分散液。
【請求項１９】
水中の前記ポリマー分散液を前記スクリュー押出機内の第３のゾーンに移動させること、および前記第３のゾーンの前記ポリマー分散液に水を添加し混合すること
をさらに含む請求項１４に記載のポリマー分散液。
【請求項２０】
前記第２のゾーンが、２×１０６パスカルから４×１０６パスカルの圧力および１００℃までの温度に維持される、請求項１４に記載のポリマー分散液。
【請求項２１】
前記第２のゾーンが、１つまたは複数の中間水注入サブゾーンを含む、請求項１４に記載のポリマー分散液。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ポリマー分散液の分野にあり、特に本発明は、物理的バリヤーを提供するために物品の表面に適用することができるポリマー分散液の分野にある。特に、本発明の方法によって製造される分散液は、フィルムの形成においてまたは繊維状材料の含浸および被覆に使用することができ、また紙および板紙に使用することができるバリヤー被覆剤を形成するために炭酸カルシウムまたは金属酸化物などの無機添加剤と混合することができる。
【背景技術】
【０００２】
可塑剤を含まない、ポリマーエマルジョンまたはポリマー懸濁液であってよいポリマー分散液は、例えば、保護的、一時的フィルム被覆剤として、ペイントマスキングとして、スプレーブース被覆剤として、装置保護用および表面汚染除去用を含めて、多数の用途に通常使用されてきた。
【０００３】
可塑化された水中ポリマー型エマルジョンを製造するための１つの通常の方法は、ポリマー、可塑剤および界面活性剤を混合して、融合物を形成するものである。この融合物を、次いで十分な水を添加しながら混合して、可塑化された水中ポリマー型エマルジョンまたは略して水中油型エマルジョンへの変換を起こす（例えば、米国特許第２，４８７，２５４号参照）。水中油型エマルジョンは、次いで、例えば保護が望まれる表面上にスプレーされ、これにより層を形成する。この層の形成後に、水は容易に蒸発しまたは隣接する繊維状層中に吸収されて、表面上にポリマーの連続層をもたらす。しかし、この方法は、エネルギーのかなりの量の入力を必要とし、さらに比較的強力な装置の使用を必要とする。
【０００４】
上記の方法の改良された形は、最初の混合ステップにおいて過剰の水を組み込み、これが可塑化された水中ポリマー型をもたらす。次いで十分な水を、混合および加熱しながらゆっくりと蒸発させ、油可塑化ポリマー中水型への変換をもたらす。最後に、混合および加熱しながら水を再び添加し、最終的水中油可塑化ポリマー型または略して水中油型エマルジョンへの変換をもたらす（例えば、米国特許第２，５３２，２２３号参照）。この方法はエネルギーの比較的低量を使用する。
【０００５】
ポリマー分散液を製造する他の通常使用されている方法は、アルキルアリールアルカリ金属スルホネート剤、および単一変換だけを使用すること（例えば、米国特許第２，６１１，７５５号参照）、ならびに殆どまたは全く可塑剤を含まない組合せにおいて単一変換を使用すること（例えば、米国特許第３，２３４，１６１号参照）を含む。
【０００６】
水を含まないポリマー化合物を混合するためのスクリュー押出機（例えば、ＷＯ００／７１６０８，米国特許第６，５１２，０２４号、およびＷＯ０２／７１６０９参照）とポリオールベースの化合物を混合するスクリュー押出機（例えば、米国特許第６，６１３，８２７号およびＷＯ０２／２８９３７参照）を使用する方法を含めて、ポリマー材料を混合および配合する種々の他の方法が報告されている。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかし、通常の方法は、時間がかかり、エネルギー集約的である。当技術分野において必要とされるものは、ポリマー分散液の急速な、経済的な製造のための方法および装置である。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
発明の要旨
本発明は、高品質ポリマー分散液を形成するために連続押出装置を使用することを対象としている。本発明のスクリュー押出機装置は、高圧、高温、および高せん断力を有するゾーン中に水を注入して、例えば１分間未満において融合物の急速変換を起こす。これは、変換を完結させるために例えば２時間または２時間以上かかることがある通常のバッチ方法と比べて非常に有利である。この急速な変換（バッチ方法においては長時間の変換が必要であることを考えれば驚くべき結果）は、ポリマー分散液の連続製造を可能にする。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００９】
詳細な説明
本発明は、連続方法においてポリマー分散液を効率的に製造する装置および方法を対象とする。本明細書では、「ポリマーエマルジョン」とは、油、例えばヒマシ油により可塑化され、次いで水中で乳化されたポリマーのことをいう。本明細書では、「ポリマー懸濁液」とは、油により可塑化されずに、水中に分散されたポリマーのことをいう。ポリマー分散液は、ポリマーエマルジョンおよびポリマー懸濁液の両方を含む。
【００１０】
本発明の装置は、単軸および多軸スクリュー押出機などの、材料を最適に混合するための適切な温度、圧力およびせん断力を生じることができるスクリュー押出機を含む。好ましい実施形態において、２軸スクリュー押出機が使用される。２軸スクリュー押出機は、当技術分野においてよく知られており、多くの所望の効果を実現するために、事実上無制限の数の変形を容易に作製することができる。
【００１１】
本発明のスクリュー押出機は、種々の実施形態において改造されて、第１のゾーンにおいて混合されるいくつかの別々の成分の導入を可能にする。種々の実施形態において熱可塑性ポリマー樹脂、界面活性剤、および最初の水をスクリュー押出機に導入し、第１のゾーンにおいて混合する。種々の実施形態において可塑剤もまた添加される。さらなる実施形態において、他の薬剤および成分を第１のゾーンにおいて混合する前に添加することができる。
【００１２】
本明細書では、押出機内の「ゾーン」は、別個の機能を実施するために改造された押出機の長さの区分である。ここで記載された第１のゾーンの場合に、機能は、樹脂、界面活性剤、含まれている場合には可塑剤および最初の水を完全に混合して、融合物を形成することである。ゾーンは、１つまたは複数のサブゾーンを有し、例えば、このサブゾーンにおいてゾーンの機能の一部分が実施されることができる。例えば第１のゾーンは、所望の結果を実現するために、この中で成分の１つまたは複数を添加および／または混合する、２つまたは３つ以上のサブゾーンを有することができる。
【００１３】
本明細書では、「融合物」は、出発成分を完全に混合することから得られるポリマー中水型または油中水型の可塑化ポリマーの均質分散液である。
【００１４】
成分は、いずれの適切な通常の方法によって押出機中に導入することができる。例えば、ポリマー樹脂などの固体材料は、ロス−イン−ウエイトフィーダーを備えた受口を通じて押出機中に供給することができ、液体は、押出機中に重力供給または注入することができる。通常、最初にポリマーを搬送し、次いで可塑剤（もしあれば）、界面活性剤およびいくらかの最初の水を導入することが望ましい。これらの最初の成分は、例えば、重力供給を使用して、または圧力下で場合によって導入することができる。可塑剤、界面活性剤および最初の水をエマルジョンとして組み合わせて、単一供給材料として注入することができる。
【００１５】
以下さらに詳細に記載するように、融合物変換ゾーン中に位置する水注入場所は、好ましくは水を、高圧でおよび特に水が注入されるゾーンの圧力よりも高い圧力で注入するために配置される。本明細書では、「水の添加」は、スクリュー押出機中に水を導入するいかなる通常の方法も含み、好ましい実施形態において「水の添加」は、水が添加されるゾーン圧力の圧力よりも高い高圧で水を注入することを意味する。
【００１６】
本発明の種々の実施形態において融合物変換ゾーンは、１つまたは複数の中間水注入場所を含む１つ、２つ、または３つ以上のサブゾーンを含む。これらの中間水注入場所
は、変換の前に融合物中に水を徐々に混合することを可能にし、これは変換場所の前に、水滴のより均質な、より微細な分散液を提供する。これらの中間水注入サブゾーンに対する圧力および温度は、例えば、融合物変換ゾーン内のいずれの場所に対しても同一であり得る。
【００１７】
種々の実施形態において、分割された、共回転、緊密かみ合いおよび自己ワイピング２軸スクリュー押出機が、本発明の方法に対して使用される。種々の実施形態において、２つまたは３つのローブ設計が使用される。５０Ｌ／Ｄ（（スクリュー長）／（見かけスクリュー直径））またはより長いプロセス区分が、例えば、融合物の調製およびその後のポリマー分散液の形成に対して使用することができる。いずれの適切なアスペクト比（（スクリュー外径）／（スクリュー内径））を有するスクリュー押出機も使用することができる。
【００１８】
他の実施形態においては、本発明の方法の場合に単軸スクリューまたは逆回転押出機が使用される。
【００１９】
種々の実施形態において、例えば、第１のゾーンは好ましくは１００℃までの低温および２×１０６パスカルから４×１０６パスカル（３００から６００平方インチ当たりポンド）の圧力において操作することができる。本発明の種々の実施形態において、１００℃より低い温度の使用は、押出機内の水蒸気の形成を減少または除去し、これは、さらに完全な、効率的処理をもたらす。高温も勿論別の実施形態において使用することができる。
【００２０】
熱的に安定な熱可塑性ポリマーの場合には、高温および高圧を使用して、混合および融合物形成を最適にすることができる。また、一般に可塑剤を含まないポリマーに対して高温を使用することができる。圧力は、水蒸気の泡の形成を抑制または防止するように十分に高く保持される。可塑剤が使用される実施例においては、同じ温度において比較的低いせん断力が一般に必要とされる。せん断速度は、例えば平均２００ｓ−１またはこれより高く設定することができる。成分は、この成分を完全に混合し、融合物を形成するために必要とされる最小の時間、例えば４５、３５、または３０秒未満のうちに第１のゾーン中におよび第１のゾーンを通じて一般に移動させる。
【００２１】
第１のゾーンにおいて融合物が形成された後に、融合物材料を第２のゾーンに移動する。第２のゾーンは、第１のゾーンに隣接することができ、または押出機中のいくらか下方に離れて存在してもよい。種々の実施形態において、第１のゾーンと第２のゾーンの間に、例えば伝達スクリューエレメントによりいくらかの距離を置くことが好ましく、これは、融合物温度の平衡を可能にする。
【００２２】
第２のゾーンは、完全な変換を促進するために水を導入する手段を有し、これは、一般に比較的高温で、例えば第２のゾーンの圧力よりも高い圧力で水を、これを通じて注入する受口である。注入圧力は、例えば２．６７×１０６パスカルから３．３３×１０６パスカルまたは２．６７×１０６パスカルから４×１０６パスカルであり得る。第２のゾーンは、融合物が変換され、次いで急速に分散または乳化される高圧高温ゾーンを作り出すように配置される。種々の実施形態において、第２のゾーンは、例えば７０℃から９０℃、８０℃から９０℃または１００℃までの温度および２×１０６パスカルから４×１０６パスカルの圧力において維持される。条件は、例えば可能である最も迅速な、完全な変換を可能にするために選ばれる。成分は、いずれの適切な継続時間、例えば可能である４５秒未満、３５秒未満、または３０秒未満の間、第２のゾーン内に存在することができる。第２のゾーンに注入される水は、好ましくはこのゾーン温度に近い温度にあって、これにより融合物の急冷を防止する。
【００２３】
さらなるゾーンを、望む通りに、押出機の下方に加えて、ポリマー分散液の希釈のためにより多くの水を導入するために、または薬剤または他の成分を最終組成物中に導入するために便利な方法を提供することができる。
【００２４】
直前に記載したスクリュー押出方法の生成物は、本明細書の他のところで記載したように、多くの目的に使用することができるポリマー分散液である。本発明の装置および方法は、一般に望ましいと考えられる非常に微細な粒径を有するポリマー分散液を製造するために使用することができる。例えば、本発明の方法は、１０ミクロン、７．５ミクロン、または５ミクロン未満の最大粒子直径、および０．２５と１．５ミクロンの間の最大粒子直径を含むポリマー分散液をもたらすことができる。
【００２５】
本発明の組成物は、通常的に融合物中に構成され、次いで水または他の液体における分散液中に形成される熱可塑性ポリマー組成物を含む。
【００２６】
本発明の分散液のポリマー成分は、通常のいずれの熱可塑性ポリマーを含むことができ、種々の実施形態において、このポリマーは、ポリ（ビニルブチラール）などのポリ（ビニルアセタール）、またはポリウレタンを含む。
【００２７】
本発明の実施に適切なポリ（ビニルアセタール）は、例えば限定することなしに、ポリ（ビニルアルコール）または部分加水分解ポリビニルエステルをアルデヒドと反応させることによって得ることができる。加水分解ポリ（ビニルエステル）類のホルムアルデヒド、アセトアルデヒド、プロピオンアルデヒドおよびベンズアルデヒドとの反応生成物などの他のポリ（ビニルアセタール）類もまた使用してよい。
【００２８】
ポリ（ビニルアセタール）類の中で、ポリ（ビニルブチラール）が特に有用である。本発明によって使用されるポリ（ビニルブチラール）類は、実質上これらの組成物中で変化することができる。したがって、いくつかの実施形態において、ポリ（ビニルアルコール）として計算して３０重量％までのヒドロキシ基、ポリ（ビニルエステル）として計算して３０重量％までのエステル基、および残余の実質上ブチルアルデヒドアセタールを有するポリ（ビニルブチラール）類を使用することができる。種々の実施形態において、ポリ（ビニルアルコール）として計算して９重量％を超えるヒドロキシ基、しかしヒドロキシ基２５％以下を含むポリ（ビニルブチラール）を使用することができる。
【００２９】
本発明のさらなる実施形態によれば、ポリ（ビニルブチラール）は、ポリ（ビニルアルコール）として計算してヒドロキシ基１０から２０重量％、ポリ（ビニルアセテート）として計算してアセテート基５重量％未満を、残余の実質上ブチルアルデヒドアセタールと共に含む。
【００３０】
ポリ（ビニルブチラール）が作製されるポリビニルエステルは、これらの溶液の粘度によって明らかなように広く変化する重合度を有することができる。例えば、加水分解およびポリ（ビニルブチラール）を製造するアセタール化の逐次プロセスにおいて、出発材料として使用されるポリ（ビニルアセテート）を使用することができる。他のポリビニルエステルは相応に変化することができる。種々の実施形態において、分散液製造プロセスにおいて使用される得られたポリマーは、望ましい機械的特性を有する皮膜を生成するために少なくとも４０，０００ダルトンの重量平均分子量を有する。
【００３１】
ポリ（ビニルブチラール）中のエステル基は、通常アセテート基であり、しかしアセテート基は、ホーメート、プロピオネート、ブチレートベンゾエート等などの他のエステル基によって全体または部分的に置換することができる。
【００３２】
ポリマー樹脂は、任意の適切な量においてポリマー分散液中に組み込むことができ、その最終製品は、重量当たりの重量ベースで例えば４０％から７０％固体または４０％から６０％固体のパーセント固体濃度を有し、この場合「固体」は、ポリマー、可塑剤、界面活性剤および他の薬剤の総重量として定義される。総固体内の個々の成分の割合は、樹脂１００部当たりの部において与えられる（ｐｈｒ）。
【００３３】
種々のポリ（ビニルブチラール）樹脂が、Ｂｕｔｖａｒ（登録商標）としてＳｏｌｕｔｉａ、Ｉｎｃｏｒｐｏｒａｔｅｄ（Ｓｔ．Ｌｏｕｉｓ，Ｍｉｓｓｏｕｒｉ）から市販されている。
【００３４】
本発明の選ばれた熱可塑性ポリマーと共に使用に適するいずれの可塑剤も使用することができる。有用な可塑剤には、限定はしないが、トリエチレングリコールジ−２−エチルヘキサノエート、ブチルリシノレート、ヒマシ油、ジブトキシエチルフタレート、ジエチルフタレート、ジブチルセバケート、ジブチルフタレート、トリエチレングリコールジヘキソエート、トリオクチルホスフェート、ココナット油脂肪酸のトリエチルグリコールエステル、ポリエチレンオキシドロジン誘導体のフェニルエーテル、油変性セバシンアルキド樹脂、トリクレシルホスフェート等が含まれる。これらの混合物および／または他の可塑剤もまた使用することができる。
【００３５】
可塑剤は、可塑剤を使用しないいくつかの実施形態を含めて、いずれの適切な量において組み込むことができ、これらの量は、例えば８０ｐｈｒまで、５０ｐｈｒまで、３０ｐｈｒまでまたは５−８０ｐｈｒまたは１０−４０ｐｈｒの可塑剤を含む。
【００３６】
いずれの適切な界面活性剤もまた使用することができ、例として、限定はしないが、一般に強塩基と石鹸形成有機酸との反応生成物、ナトリウムオレエート、ステアリン酸、オレイン酸、リシノレイン酸、パルミチン酸、ラウリン酸ドデシルベンゼンスルホン酸、アビエチン酸等などの有機酸により作製される、アルカリ金属、例えば水酸化ナトリウムまたは水酸化カリウム、水酸化アンモニウムまたは第四アンモニウム塩基、例えば水酸化トリフェニルメチルアンモニウム、水酸化テトラエチルアンモニウム等、トリエタノールアミン、モルホリン等などの塩基の塩、ならびに、一般にアルキルアリールアルカリ金属スルホネートが使用される。酸と塩基の組合せである界面活性剤は、押出機の第１のゾーンにおいてまたは注入の前にｉｎ−ｓｉｔｕで反応させることができる。種々の実施形態において、界面活性剤混合物は、有機酸の以下の組合せからｉｎ−ｓｉｔｕで生成される：オレイン酸７３％、リノール酸８％、パルミトレイン酸６％、ミリストレイン酸３％、リノレン酸１％、およびＣ１４−Ｃ１７飽和カルボン酸９％。
【００３７】
種々の実施形態において、酸部分は、上に挙げた酸のように、少なくとも１０個の炭素原子、例えば１０から２０個の炭素原子の脂肪族鎖を有する有機酸である。他の適切な界面活性剤は、ポリ（ビニルアセタール）樹脂およびもしあれば可塑剤と相溶性である水分散性界面活性剤の一般的なクラスから選択することができ、これらの代表例は、アリールアルキルスルホネート、第三アミン、およびエチレンオキシド脂肪酸縮合物である。
【００３８】
界面活性剤は、いずれの適切な量においても組み込むことができ、例えば、使用される界面活性剤（または、もしあれば共界面活性剤）および分散液の他の成分に依存して、０．５から３０ｐｈｒ、０．５から２０ｐｈｒ、または０．５から１０ｐｈｒ含む。
【００３９】
水は、プロセスの初めにおよび第１のゾーン中に導入する前に、樹脂中の水または油成分中の水を形成するために十分である比較的少量において組み込むことができる。種々の実施形態において、融合物形成のための最初の水の量は、固体重量の５％と２５％の間である。第２のゾーンにおいて、ポリマー分散液への変換を起こすために追加の水を導入し、水は、変換を起こさせるために少なくとも十分な量において導入される。勿論、さらなる水をこの場所で添加することができる。最後に、望むように、水のさらなる量を分散液を希釈するために最終押出しの前に添加することができる。最後の変換は、例えば６５％−９５％または７０％−９０％の固体含量において起こる。種々の実施形態において変換のために最小の水が、融合物の単位質量当たりのエネルギー要求を最小にし、最小の分散粒径にするように使用される。水相の希釈を、続くゾーンにおいてまたは押出機の外で引き続いて行う。種々の実施形態において、水性分散液は上に与えられた範囲の固体濃度を有する。種々の実施形態において、この範囲の下端における最終固体濃度（例えば約４０％）が、出荷の経済性を最大にするために好ましい。さらに希釈をポリマー分散液を使用する場所で一般に実施することができる。
【００４０】
限定はしないが、充填材、変性剤、澱粉、クレー、天然ゴム、合成増粘剤等を含めて、他の薬剤および添加剤を加工の任意の適切な段階において場合によって含ませることができる。
【００４１】
本発明の装置および方法は、通常のバッチ方法および装置に優るいくつかの著しい利点を提供する。本発明は、ポリマー分散液の連続的で比較的非常に迅速な製造を可能にする。従来技術の方法は、融合物の変換を起こすために２時間以上の高エネルギー混合を必要とし得るのに対して、本発明は、１分間以内に変換を起こさせる装置および方法を提供し、これにより生産時間およびエネルギー必要条件の両方を著しく減少させる。実施例によって明らかなように、本発明のさらなる利点は、粒径が望ましく小さく、狭い分布であり、これは、改良された薄膜の形成を可能にし、最終製品を製造するために必要な濾過の量を減少させる。
【００４２】
本発明は、押出機装置、特に２軸スクリュー押出機装置を含み、これは、本明細書の他の場所で開示したように、特定の条件下で懸濁液またはエマルジョンであり得るポリマー分散液を製造するために配置される。
【００４３】
本発明は、ポリマー分散液を製造する方法を含み、ポリマー分散液を形成するためにいずれの本発明の装置を使用することを含む。
【００４４】
また、本発明は、本発明の方法および／または本発明の装置により製造されるポリマー分散液の皮膜および他の被覆剤および用途を含む。
【実施例１】
【００４５】
１．４５のアスペクト比を有するＡ  Ｂｅｒｓｔｏｒｆｆ  ＺＥ−２５Ａ  ２軸スクリュー押出機を融合物形成ゾーンおよび融合物変換ゾーンを準備するために設置する。融合物形成ゾーンをポリマー樹脂、可塑剤、界面活性剤および最終水重量の一部分を受け入れるために配置する。融合物変換ゾーンは、２つの水注入受口を備えて配置される。２軸スクリュー押出機に対するゾーン温度は、７５℃から９５℃である。注入場所用の水は６５℃から７５℃に予熱する。
【００４６】
以下の成分を押出機に添加し、約１０秒間未満以内に第１のゾーンを通過させる：Ｂｕｔｖａｒ（登録商標）Ｂ−７２樹脂１分間当たり１０１．３グラム、ヒマシ油１分間当たり５１．０グラム、Ｐｅｔｒｏｎａｔｅ  Ｌ界面活性剤（Ｃｒｏｍｐｔｏｎ  Ｃｏｒｐ．，Ｍｉｄｄｌｅｂｕｒｙ，コネティカット州）１分間当たり２０．６グラム、および最初の水１分間当たり２０．４グラム。さらに水１分間当たり５２．９グラム（合計１０５．８）を圧力下で融合物変換ゾーンのそれぞれの水注入場所において導入する。
【００４７】
押出機から吐出した後に、この融合物を次いで約水８０％中に手でさらに分散させる。
【００４８】
得られたポリマー分散液は、Ｈｏｒｉｂａ  ＬＡ−９１０粒径分析器により測定したところ、以下の粒子特性を有する。
【００４９】
【表１】
2009516028.tif 000003
【００５０】
これらの結果を図１（累積長）および図２（累積体積）においてグラフ的に示す。
【００５１】
手で分散した後に、ポリマー分散液を１８０ミクロンの開口部を有する８０番篩を通して篩い、Ｍｅｔｔｌｅｒ  Ｔｏｌｅｄｏ  ＨＲ  ７３  Ｈａｌｏｇｅｎ  Ｍｏｉｓｔｕｒｅ分析器を使用して、以下の表によって不合格品および合格品の固体含量を測定する。
【００５２】
【表２】
2009516028.tif 000004
【実施例２】
【００５３】
Ａ  Ｂｅｒｓｔｏｒｆｆ  ＺＥ−２５Ａ  ２軸スクリュー押出機を融合物形成ゾーンおよび融合物変換ゾーンを準備するために設置する。融合物形成ゾーンをポリマー樹脂、可塑剤、界面活性剤および最終水重量の一部分を受け入れるために配置する。融合物変換ゾーンは、２つの水注入受口を備えて配置される。２軸スクリュー押出機に対するゾーン温度は、７５℃から９５℃である。注入場所用の水は６５℃から７５℃に予熱する。
【００５４】
以下の成分を押出機に添加し、約１０秒間未満以内に第１のゾーンを通過させ、第２のゾーンを通過させ、次いで分散ポリマーとして押出し、２つの時点（ＡおよびＢ）で試料を採取する。
【００５５】
以下の成分を押出機に添加し、約１０秒間未満以内に第１のゾーンを通過させる：Ｂｕｔｖａｒ（登録商標）Ｂ−７２樹脂１分間当たり１０１．３グラム、ヒマシ油１分間当たり５１．０グラム、Ｐｅｔｒｏｎａｔｅ  Ｌ界面活性剤（Ｃｒｏｍｐｔｏｎ  Ｃｏｒｐ．，Ｍｉｄｄｌｅｂｕｒｙ，コネティカット州）１分間当たり２０．６グラム、および最初の水１分間当たり２０．４グラム。さらに水１分間当たり９４．５グラム（合計１８９．０）を圧力下で融合物変換ゾーンのそれぞれの水注入場所において導入する。
【００５６】
Ａ時点における得られたポリマー第１試料分散液は、Ｈｏｒｉｂａ  ＬＡ−９１０粒径分析器により測定したところ、以下の粒子特性を有する。
【００５７】
【表３】
2009516028.tif 000005
【００５８】
これらの結果を図３（累積長）および図４（累積体積）においてグラフ的に示す。
【００５９】
時点ＡおよびＢ（最初およびさらに時間を経た後）からのポリマー分散液試料を１８０ミクロンの開口部を有する８０番篩を通して篩い、Ｍｅｔｔｌｅｒ  Ｔｏｌｅｄｏ  ＨＲ  ７３  Ｈａｌｏｇｅｎ  Ｍｏｉｓｔｕｒｅ分析器を使用して、以下の表によって不合格品および合格品の固体含量を測定する。
【００６０】
【表４】
2009516028.tif 000006
【００６１】
Ｂ時点の篩った試料をスチール皿中に手で注ぎ、これを水平位置に置く。水を蒸発した後に、この形成された流延フィルムを検査し、市販の分散液から形成されたフィルムの品質に近似した品質であると決定した。
【実施例３】
【００６２】
（比較例）
Ｓｏｌｕｔｉａ社からの市販のポリ（ビニルブチラール）分散液ＲＳ−２６１を分析し、Ｈｏｒｉｂａ  ＬＡ−９１０粒径分析器により測定して以下の粒子特性を有すると決定した。
【００６３】
【表５】
2009516028.tif 000007
【００６４】
これらの結果を図５（累積長）および図６（累積体積）においてグラフ的に示す。
【実施例４】
【００６５】
実施例１および実施例２において使用したＺＥ−２５Ａより大きい押出機である、１．４６のアスペクト比を有するＢｅｒｓｔｏｒｆｆ  ＺＥ−４０Ａ  ２軸スクリュー押出機を設置して、融合物形成ゾーンおよび融合物変換ゾーンを設ける。融合物形成ゾーンは、ポリマー樹脂、可塑剤、界面活性剤、および最終水重量の一部分を受け入れるために配置される。融合物変換ゾーンは、２つの水注入受口を有して配置される。第３の水注入受口を分散液をさらに希釈するために融合物変換ゾーンの後に設置する。２軸スクリュー押出機に対するゾーン温度は、７０℃から８０℃である。注入場所用の水を６５℃から７５℃に予熱する。
【００６６】
以下の成分を押出機に添加し、約１０秒未満以内に第１のゾーンを通過させる：Ｂｕｔｖａｒ（登録商標）Ｂ−７２樹脂１分間当たり４０８．２グラム、ヒマシ油２０５．６グラム／分、Ｐｅｔｒｏｎａｔｅ  Ｌ界面活性剤（Ｃｒｏｍｐｔｏｎ  社、Ｍｉｄｄｌｅｂｕｒｙ、コネティカット州）１分間当たり８３．２グラム、および最初の水１分間当たり８１．６グラム。１分間当たり７５．６グラムを第１の水注入場所において添加し、１分間当たり１１３．４グラムを第２の水注入場所において添加し、および１分間当たり４８３．８グラムを第３の水注入場所において添加する（融合物変換ゾーンの後の希釈に対して）。
【００６７】
得られるポリマー分散液は、Ｈｏｒｉｂａ  ＬＡ−９１０粒径分析器により測定したところ以下の粒子特性を有する。
【００６８】
【表６】
2009516028.tif 000008
【００６９】
これらの結果を図７（累積長）および図８（累積体積）においてグラフ的に示す。
【００７０】
ポリマー分散液を１８０ミクロンの開口部を有する８０番篩を通して篩い、Ｍｅｔｔｌｅｒ  Ｔｏｌｅｄｏ  ＨＲ  ７３  Ｈａｌｏｇｅｎ  Ｍｏｉｓｔｕｒｅ分析器を使用して、以下の表によって不合格品および合格品の固体含量を測定する。
【００７１】
【表７】
2009516028.tif 000009
【００７２】
代表的実施形態に関して、本発明を記載してきたが、本発明の範囲から逸脱することなしに、種々の変化を行うことができ、これらの要素の代わりに等価物を用い得ることが、当業者によって理解される。その上、本発明の本質的範囲を逸脱することなしに、多くの変形形態を、本発明の教示に対して特別の状況または材料を適合させるために行うことができる。したがって本発明は、本発明を実施するために考慮された最良の方法として開示された特別の実施形態に限定されるものではなく、本発明は添付の特許請求の範囲内に含まれる全ての実施形態を包含することを意図する。
【００７３】
本発明のいずれの単一の成分に対して与えられる範囲、値または特性は、本明細書を通じて与えられるように、成分のそれぞれに対して定義された値を有する実施形態を形成するために、相受け入れられる場合、本発明の他の成分のいずれに対しても与えられる範囲、値、または特性と互換的に使用することができることをさらに理解される。例えば、ポリマー樹脂は、可塑剤に対して与えられる範囲のいずれにも加えて与えられる範囲のいずれにおいても、残存ヒドロキシ含量を含んで形成され、適切な場合、本発明の範囲内にはあるが、挙げるのが厄介である多くの変形を形成することができる。
【００７４】
要約または特許請求の範囲内で与えられたいずれの図参照番号も、例示目的だけのためであり、いずれの図においても、示されたいずれの１つの特別な実施形態に、特許請求された本発明を限定するとものと見做されるべきではない。
【００７５】
図は、特別の指示がない限り、目盛りを描いていない。
【００７６】
雑誌記事、特許、出願および書籍を含めて、本明細書において参照されているそれぞれの参考文献の全体を参照により本明細書に組み込む。
【図面の簡単な説明】
【００７７】
【図１】ポリマー分散液に対する粒径分布を示すグラフである。
【図２】ポリマー分散液に対する粒径分布を示すグラフである。
【図３】ポリマー分散液に対する粒径分布を示すグラフである。
【図４】ポリマー分散液に対する粒径分布を示すグラフである。
【図５】ポリマー分散液に対する粒径分布を示すグラフである。
【図６】ポリマー分散液に対する粒径分布を示すグラフである。
【図７】ポリマー分散液に対する粒径分布を示すグラフである。
【図８】ポリマー分散液に対する粒径分布を示すグラフである。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【国際調査報告】
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