(57)【要約】脂肪酸固体塩の低極性液体中分散液を調製する方法であって、少なくとも50%の脂肪酸固体塩の低極性液体中濃縮混合物に、脂肪酸固体塩の平均粒径が3ミクロン未満になるまで、高せん断力をかける方法である。次いで、この分散液を低極性液体でより低濃度に希釈することができる。脂肪酸固体塩は、最も好ましくはステアリン酸マグネシウムであり、低極性液体は、好ましくは粘度が100センチストーク(mm2/s)未満のポリジメチルシロキサン流体である。【特許請求の範囲】
【請求項１】
マスターバッチ化方法であって、
低極性液体中の脂肪酸固体塩の分散液を、低極性液体中で少なくとも50%の脂肪酸固体塩を含有する濃縮混合物として作製する工程と、
低極性液体中の脂肪酸固体塩の平均粒径が3ミクロン未満になるまで前記濃縮混合物に高せん断力をかける工程と、そして、
低極性液体中で脂肪酸固体塩の粒径が所望のサイズに減少した後、低極性液体を用いて、前記濃縮混合物を、低極性液体中で前記脂肪酸固体塩を1〜50%含有する、より低い濃度に希釈する工程と
を含む方法。
【請求項２】
高せん断力が作用する工程の間、濃縮混合物中の脂肪酸固体塩の濃度が、少なくとも60%であり、この間、混合物を周囲温度近傍および大気圧近傍に維持し、
脂肪酸固体塩がステアリン酸マグネシウムであり、
低極性液体が約100センチストーク(mm2/s)未満の粘度を有するポリジメチルシロキサンである請求項1に記載の方法。
【請求項３】
高せん断力が作用する工程の継続時間が、1時間未満である請求項2に記載の方法。
【請求項４】
高せん断力が作用する工程の継続時間が、約30分未満である請求項3に記載の方法。
【請求項５】
請求項1記載の方法によって調製された、マスターバッチ化分散液。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、合成繊維用の織物繊維仕上げ剤として使用する、織物用流体中の石鹸分散液、特に、スパンデックス(登録商標)及びその関連繊維に使用するための、シリコーン流体中のステアリン酸マグネシウム分散液の改良された調製方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
スパンデックス(登録商標)タイプの繊維は、何年も前から存在しており、これらの繊維、その加工ならびにその利用に対し多くの改良がなされてきた。米国特許第3039895号(1962年6月19日)には、微細に分割された石鹸粒子を含有する織物用オイルからなる繊維仕上げ剤が記載されている。上記'895号特許では織物用オイルを定義する際、鉱油およびシリコーンオイルを含む広範囲のオイルをカバーしようと努めている。また、'895号特許は、微細に分割された粉末として供給する必要があるものを含めて、広範囲の石鹸を記載している。
【０００３】
後続の特許および文献は、米国特許第3296063号(1967年1月3日)に開示されているように、織物用オイル分野にアミル(ペンチル)含有シロキサンを加えるなどの拡張を加えてきた。他の例としては、米国特許第3896032号(1975年7月22日)、米国特許第4105567号(1978年8月8日)、および米国特許第4217228号(1980年8月12日)が挙げられる。後者の各特許は、'895号特許で織物用オイルと呼んでいるものの新規な改良されたバージョンを対象としている。
【０００４】
米国特許第5135575号(1992年8月4日)に、これらの分散液組成物に対する、他のいくつかの改良が示されており、この特許では、アルコールを添加することによって、ステアリン酸マグネシウムを含む微粒子の、有機のまたはシリコーンのベースの流体中の、より安定な分散液を製造する方法を開示している。米国特許第5595675号(1997年1月21日)には、分散液を安定化させるためにシリコーン樹脂添加剤を利用した繊維処理組成物が記載されている。
【０００５】
したがって、オイルと石鹸の組合せは、多数存在することが分かる。しかし、驚くべきことに、この技術は、これら繊維仕上げ剤の成長しつつある市場の一部であるが、'895号特許において最初に開示された石鹸のオイル中分散液の加工に関して、公開されているものは、未だ何も存在していない。このことは、これらの材料を製造している技術者が、標準の分散技術と考えられるものを使用していることを示しているように思われる。たとえば、Perry's Chemical Engineers Handbook、第5版、8〜25頁には、このタイプの石鹸のオイル中分散液を調製するように適合された、いくつかの典型的な微粉砕機の例が示されている。
【０００６】
このタイプの織物仕上げ剤を製造するための2段階マスターバッチ化プロセスに類似した方法の別の実施例を、他の工業的適用分野においてではあるが、米国特許第3951849号(1976年4月20日)に見出すことができる。ここにはペースト製造方法が開示されており、この方法では、まず固体材料、ビヒクル、および解凝集剤を予備混合し、次いでこの予備混合物をコロイドミルに通す。
【０００７】
他の実施例が、米国特許第4416790号(1983年11月22日)にあり、これは、機械的振動および/または音響的振動を緩衝するための、シリコーンオイル、ポリグリコール、鉱油、および／または、熱的に安定な脂肪族もしくは芳香族カルボン酸エステル、微細に分割された固体材料、表面張力低下剤、および固有粘度増加剤をベースとするペースト様の緩衝媒体を開示している。
【特許文献１】米国特許第3039895号
【特許文献２】米国特許第3296063号
【特許文献３】米国特許第3896032号
【特許文献４】米国特許第4105567号
【特許文献５】米国特許第4217228号
【特許文献６】米国特許第5135575号
【特許文献７】米国特許第5595675号
【非特許文献１】Perry's Chemical Engineers Handbook、第5版、8〜25頁
【特許文献８】米国特許第3951849号
【特許文献９】米国特許第4416790号
【特許文献１０】米国特許第5135575号
【特許文献１１】米国特許第5595675号
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
当分野の技術者が、この種の分散液をいかにして調製するかについては、推測しかできないが、多分彼等は、世界中の様々な国のいくつかの場所にある小型加工ユニットで、石鹸のオイル分散液を製造するか、または、彼等は、1つまたは少数の大型加工ユニットで、石鹸のオイル分散液を製造し、続いてこの分散液を、繊維を処理するためにこの材料を使用する世界中の国に出荷していると思われる。しかし、どちらのアプローチも、世界市場では本質的に経済的に不利な点がある。本発明は、新規な改良方法を提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
したがって、本発明によれば、オイル中石鹸の単一マスターバッチまたは濃縮物を全世界向けに1つの場所で調製する。次いで、この大型生産拠点からのマスターバッチを、最終的に繊維を製造している地点に近い様々な場所に出荷し、このマスターバッチを所望の最終繊維処理製品に変換する。これにより、生産者が大規模設備で1つのマスターバッチ組成物を作製できるようになり、次いで、世界中の様々な場所にあるはるかに小さい簡単な低コストの生産設備で、それを一群の最終製品のうちのどれにでも変換できるようになる。
【００１０】
したがって、本発明の本質は、マスターバッチまたは濃縮物を専用のプロセスで調製することであり、このマスターバッチまたは濃縮物は、その後、世界中のどこにでも出荷することができ、専用でない粉砕装置を使用して、極めて簡単なミキサー中でそれを最終製品に希釈することができる。実際、マスターバッチ濃縮物を製造することによって、必要とされる固体粉砕および解凝集を1プロセスで完了することが可能であり、次いで、粒子粉砕装置を必要とせずに極めて安価な装置で織物オイルによる最終希釈を完了させる他のプロセスにこのマスターバッチを移動させることが可能であることは、予想できなかったことであり、また驚くべきことであった。
【００１１】
本発明は、マスターバッチを、世界中の様々な国に、場合によっては残りの織物オイル希釈剤と共に出荷することが可能であるという点で、従来技術で使用されている生産方法に勝る他の利点を有する。このような材料をある国に輸入する場合、マスターバッチ組成物にかかる関税率は、相当する仕上げ済み製品よりも低いはずである。というのは、最終希釈を現地国内で実施することになるからである。これとは対照的に、大規模な集中プロセスで、最終的な石鹸のオイル中分散液を調製する場合、この分散液を他の国に出荷する際に、対応する関税率ははるかに高くなるはずである。というのは、宛先国で製品の仕上げを実施するためのさらなる加工がなくなるからである。出荷コストは同程度であるが、本発明の概念、すなわち、マスターバッチ化によれば、仕上げ済み流体にかかる輸入関税は低くなるはずである。
【００１２】
本発明のマスターバッチ技術は、集中式最終製品生産方式に勝る他の利点を有す。というのは、マスターバッチ化組成物は、いかなる生産地点にも出荷することができ、次いで、何種類の現地特有の配合にも変換することができるからである。マスターバッチ化組成物は、特約の配合者に販売することすらでき、次いで配合者が専用の希釈添加剤を添加することができ、それによって現地最終使用者に製品を販売することが可能になる。このような実施形態では、マスターバッチプロセスを高いスループットで操作して、1つの中間製品を製造し、次いで、安価な処理装置を使用してこの中間製品を多数の最終製品に容易に変換することが可能になる。
【００１３】
さらに、本発明によるマスターバッチ技術は、世界的生産戦略、すなわち世界中の多数の場所で新しい非マスターバッチ原料をその最終製品に直接変換する場合に勝る大きな利点を有す。すなわち、世界中の場所で最も簡単な混合設備しか必要とせず、粉末処理設備は事実上必要としない。しかし、それぞれの場所で非マスターバッチ原料を加工するには、それぞれの場所で、粉末処理機能、ならびに織物オイル中の固体石鹸粒子の粒径を減少させるための高性能の混合/粉砕システムが必要である。マスターバッチ方法を使用すると、生産者は世界でただ1つの高スループットプロセスと、世界中の安価で簡単な多数の希釈システムを利用することが可能になる。これは、小規模の粉砕/混合システムを世界的に多数設置するよりも、全体としてより低コストである。
【００１４】
織物用流体は、世界中で少数の高能力加工設備でしばしば生産されているので、マスターバッチプロセスは、好ましくは主たる織物用オイル供給源の近くに、設置すべきである。最も好ましい実施形態では、マスターバッチプロセスは、シリコーン流体生産場所の近くに設置し、したがって、それ以上の包装、貯蔵または出荷の必要なしに、シリコーン流体プロセスからシリコーン流体を事実上直接にマスターバッチに変換することが可能になる。
【００１５】
本発明は、脂肪酸固体塩の低極性液体中分散液を調製する方法を対象とする。脂肪酸固体塩の平均粒径が3ミクロン未満になるまで、少なくとも50%の脂肪酸固体塩の低極性液体中濃縮混合物に、高せん断力をかける。次いで、この分散液を直ちにまたは後で、低極性液体をさらに用いて、脂肪酸固体塩約1〜50%の低濃度に希釈することができる。
【００１６】
具体的には、濃縮混合物中の脂肪酸固体塩の濃度は、高せん断力がかかっている間は少なくとも60%であることが好ましく、このせん断力の印加は周囲温度近傍および大気圧近傍で実施する。脂肪酸固体塩は、最も好ましくはステアリン酸マグネシウムであり、一方、低極性液体は、約100センチストーク(mm2/s)の粘度を有するポリジメチルシロキサン流体である。このプロセスで使用する高せん断力の継続時間は、1時間未満、好ましくは約30分である。本発明のこれらおよびその他の特徴は、詳細な説明を考慮すれば明らかになるであろう。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
10センチストーク(mm2/s)のポリジメチルシロキサン流体中のステアリン酸マグネシウムの少なくとも50%の濃縮混合物に、周囲温度近傍で、高せん断力をかけることによって、粒径3ミクロン未満のステアリン酸マグネシウム（MgSt）の10センチストーク(mm2/s)のポリジメチルシロキサン流体中の分散液を容易にかつ迅速に調製できることは、予想外で、驚くべき発見であった。特に、濃度が高いほど、小さい粒径が、しかも、以前に知られていたよりもはるかに短いせん断時間で得られることが発見された。
【００１８】
高濃縮の混合物に高いせん断力をかける本発明の概念は、25℃よりかなり低い温度から約250℃に及ぶ広い温度範囲で実施することができる。しかし、周囲温度近傍の約10〜50℃の温度範囲が、付随する製造コストが低減するので、最も好ましい。コスト低減のためには、分散液を50%以上の濃度に維持し、後で、さらに希釈剤を添加し混合することによって、単に希釈すればよい。分散液の粒径は、コロイドミルやチェンジカンミキサなどのせん断装置によって与えられるせん断力の強さを変化させることによって、変更し制御することができる。
【００１９】
米国特許第5135575号(1992年8月4日)によれば、懸濁液すなわち分散液の安定性に影響する因子がいくつかあることが知られており、一般に、ストークスの沈降の法則によって予測されるように、これらの因子のうちでもっとも重要なのは、懸濁または分散した材料の粒径であると、考えられている。したがって、懸濁した材料は懸濁媒体よりも大きい密度を有するが、その粒径が小さいほど、沈降速度は遅くなる。
【００２０】
たとえば、'575号特許の実施例Iは、当分野で使用されている一般的な慣行を示しているが、その結果、一般に、安定性が不十分な分散液が得られる。この場合、粒径データは実施例Iに示されてはいないが、用いている粒径が大きすぎるためであることは明らかである。'575号特許の実施例Iでは、ポリジメチルシロキサンオイルとポリアミルシリコーンオイルのブレンドを使用しており、この方法では、(i)MgSt2部を、ポリジメチルシロキサンオイルとポリアミルシリコーンオイルとのブレンド1部と混合し（すなわち、MgSt、66%）、(ii)次いで、ポリジメチルシロキサンオイルとポリアミルシリコーンオイルのブレンド中のMgStが4%になるまで希釈する。'575号特許の懸濁液は次に、ロールミルによって均質になるまで混合する。
【００２１】
ただし、66%MgSt懸濁液は、MgStを4%濃度に希釈してはじめて高せん断力をかけることに留意すべきである。'575号特許の実施例Iには、4%MgSt懸濁液を、混合によって調製したが、ロールミルのせん断作用にかけなかった、対照組成物が示されている。シリコーンオイル含有組成物も対照組成物も、3日間静置後の透明な上部分画がそれぞれ、25%および47%であった点で安定性が不十分であった。
【００２２】
米国特許第5595675号(1997年1月21日)は、脂肪酸金属塩、粘度2〜100センチストーク(mm2/s)のジメチルポリシロキサン、およびオルガノシロキサン樹脂を含有する繊維処理組成物に、オルガノシロキサン樹脂を組み入れることの利点を主張する代表である。'675号特許によれば、組成物は、3つの成分を単に混合することによって調製することができるが、脂肪酸金属塩とオルガノポリシロキサン樹脂を予備混合することによって組成物を調製するのが好ましい。
【００２３】
しかし、'675号特許の、比較例4を含む全ての実施例は、2〜3種の成分から出発し、それを、(i)10センチストーク(mm2/s)のポリジメチルシロキサン流体6部、(ii)MgSt6部、および(iii)オルガノシロキサン樹脂0〜10部の割合で混ぜて15分間混合する。次いで、この組成物を10センチストーク(mm2/s)のポリジメチルシロキサン流体で、添加および混合を15分間行って、MgSt6%濃度に希釈する。しかし、'675号特許では、粒径については言及されず、また、高濃縮の懸濁液に高せん断力をかけて、低濃度におけるよりも、短いプロセス所要時間でより小さい粒径を製造するという有利な効果についても言及されていない。
【００２４】
本発明による低極性液体は、下記の一般構造を有するポリシロキサンポリマーである。
【００２５】
【化１】
2005517824.tif 000002
【００２６】
式中、aは、約1〜100センチストーク(mm2/s)の範囲の粘度をポリマーに与えるに十分な値であり、R1〜R8は、一般的に1〜6個の炭素原子を含むアルキル基であり、あるいはR1〜R8は、フェニルなどのアリール基でよい。一般に、aは、1〜125の範囲の値となる。ポリシロキサンの例をいくつか挙げると、ポリジメチルシロキサン、ポリジエチルシロキサン、ポリメチルエチルシロキサン、ポリメチルアミルシロキサン、ポリメチルフェニルシロキサン、およびポリジフェニルシロキサンがある。粘度が約10〜約100センチストーク(mm2/s)未満のポリジメチルシロキサンが好ましい。粘度10センチストーク(mm2/s)のポリジメチルシロキサン流体が最も好ましい。ポリジメチルシロキサン(PDMS)とは、前述の一般構造で、R4とR7基がそれぞれメチル基を含むポリシロキサンポリマーを意味する。
【００２７】
本明細書において、低極性液体は、かかる一般構造を有するポリシロキサンポリマーだけに限られないことを理解されたい。先に論じた米国特許のうちの1つまたは複数のものに記載の低極性液体など、ケイ素原子を含まない他の低極性液体も使用することができる。たとえば、代表的な低極性液体は、牛脂、ナフテン系オイル、硫酸化またはスルホン化オイル、アロマ系オイル、植物油、パラフィン系オイルでよく、とりわけ、鉱油、ヒマシ油、牛脚油、およびピーナッツ油である。
【００２８】
ステアリン酸マグネシウムは、本明細書で使用しようとする最も好ましい脂肪酸固体塩であるが、パルミチン酸ナトリウム、ステアリン酸ナトリウム、ステアリン酸カリウム、パルミチン酸カリウム、ミリスチン酸カリウム、ミリスチン酸ナトリウム、ステアリン酸カルシウム、ラウリン酸カルシウム、ステアリン酸亜鉛など他の一般的な脂肪酸固体塩を使用することもできる。
【００２９】
本発明をさらに詳しく説明するために以下の実施例を示す。
【実施例１】
【００３０】
ステアリン酸マグネシウム(MgSt)100部と、粘度10センチストーク(mm2/s)のポリジメチルシロキサン流体100部の、MgStを50%含む混合物を、チェンジカンミキサ中で、約45℃の温度で30分間、高せん断力をかけた。得られた分散液の試料に、10センチストーク(mm2/s)のポリジメチルシロキサン流体を加えて、粒径分析用に希釈した。体積加重平均粒径(D(0.5))は、2.67ミクロンと測定され、大粒径または粒径分布(D(0.9))のテールは、8.68ミクロンであった。
【００３１】
さらなるせん断作用と、より長いプロセス所要時間をかけても、利益は僅かであることを示すために、分散液に、さらに8.5時間、すなわち合計9.0時間せん断作用をかけ、再び粒径を測定した。体積加重平均粒径(D(0.5))は、2.28ミクロンと測定され、大粒径または粒径分布(D(0.9))のテールは、7.75ミクロンであった。分散液の一部分を、10センチストーク(mm2/s)のポリジメチルシロキサン流体でさらにMgSt6%に希釈し、3日間静置後に沈降パーセントをテストした。沈降パーセントは、5.6であった。
【実施例２】
【００３２】
出発混合物が、MgSt150部と10センチストーク(mm2/s)ポリジメチルシロキサン流体100部を含む以外は、実施例1と同様にして、MgStを60%含むように分散液を調製した。チェンジカンミキサのせん断条件は、それぞれ、600/50/600rpmであった。体積加重平均粒径(D(0.5))は、1.97ミクロンと測定され、大粒径すなわち粒径分布(D(0.9))のテールは、4.64ミクロンであった。
【００３３】
比較例１
出発混合物が、MgSt66.67部と10センチストーク(mm2/s)ポリジメチルシロキサン流体100部を含む以外は、実施例2と同様にして、分散液がMgSt40%を含むように分散液を調製した。体積加重平均粒径(D(0.5))は、3.29ミクロンと測定され、大粒径すなわち粒径分布(D(0.9))のテールは、8.77ミクロンであった。
【００３４】
比較例２
出発混合物が、MgSt25部と10センチストーク(mm2/s)ポリジメチルシロキサン流体100部を含む以外は、実施例2と同様にして、分散液中にMgStが20%存在するように分散液を調製した。体積加重平均粒径(D(0.5))は、7.74ミクロンと測定され、大粒径すなわち粒径分布(D(0.9))のテールは、14.75ミクロンであった。
【００３５】
図1を参照すると、シリコーンオイル中のステアリン酸マグネシウムの濃度が増大するにつれて、ステアリン酸マグネシウムの粒径は減少することがはっきりと分かるが、この結果は、本発明の概念を実施することによって得られる利益であると考えられる。
【００３６】
本発明の本質的特徴から逸脱することなしに、本明細書に記載の化合物、組成物および方法に他の変更を加えることができる。本明細書に特に示した本発明の諸実施形態は、例示的なものにすぎず、添付の特許請求の範囲で定義されるものを除いて、本発明の範囲を限定することを意図するものではない。
【図面の簡単な説明】
【００３７】
【図１】より高濃度での、高せん断応力による混合がもたらす有利な効果を示す、実施例2、ならびに比較例1および2で得られた結果を示す図である。
【図１】
2005517824.tif 000003
【手続補正書】
【提出日】平成15年12月8日(2003.12.8)
【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】
マスターバッチ化方法であって、
低極性液体中の脂肪酸固体塩の分散液を、低極性液体中で少なくとも50%の脂肪酸固体塩を含有する濃縮混合物として作製する工程と、
低極性液体中の脂肪酸固体塩の平均粒径が3ミクロン未満になるまで前記濃縮混合物に高せん断力をかける工程と、そして、
低極性液体中で脂肪酸固体塩の粒径が所望のサイズに減少した後、低極性液体を用いて、前記濃縮混合物を、低極性液体中で前記脂肪酸固体塩を1〜50%含有する、より低い濃度に希釈する工程と
を含む方法。
【請求項２】
高せん断力が作用する工程の間、濃縮混合物中の脂肪酸固体塩の濃度が、少なくとも60%であり、この間、混合物を周囲温度近傍および大気圧近傍に維持し、
脂肪酸固体塩がステアリン酸マグネシウムであり、
低極性液体が約100センチストーク(mm2/s)未満の粘度を有するポリジメチルシロキサンである請求項1に記載の方法。
【請求項３】
高せん断力が作用する工程の継続時間が、1時間未満である請求項2に記載の方法。
【請求項４】
高せん断力が作用する工程の継続時間が、約30分未満である請求項3に記載の方法。
【国際調査報告】
2005517824.tif 000004
2005517824.tif 000005
2005517824.tif 000006
2005517824.tif 000007