(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
水性エマルジョンを投入した攪拌混合槽内を該水性エマルジョン中に含有される溶存空気が除去される圧力に減圧し、該減圧処理後の水性エマルジョン同士を衝突させる水性エマルジョンの分散性改良方法であって、
該攪拌混合槽内に存在する水性エマルジョンである槽内液の一部を連続的に液加圧機構内に採取し、該液加圧機構で加圧した水性エマルジョンである加圧液を、先端の内径が０．０３ｍｍ以上０．３ｍｍ以下のノズル形状の加圧液噴射部から、該攪拌混合槽に向けて噴射することで水性エマルジョンを循環させ、
該加圧液を該攪拌混合槽内に向けて噴射する際に、該槽内液と衝突させることにより、該水性エマルジョン中の微粒子の分散性を改良することを特徴とする水性エマルジョンの分散性改良方法。
【請求項２】
上記加圧液噴射部から噴射された直後の加圧液の速度は、５０ｍ／ｓ以上１５００ｍ／ｓ以下である請求項１に記載の水性エマルジョンの分散性改良方法。
【請求項３】
上記加圧液噴射部から噴射される際の加圧液の圧力は、３ＭＰａ以上２５０ＭＰａ以下である請求項１又は請求項２に記載の水性エマルジョンの分散性改良方法。
【請求項４】
上記攪拌混合槽は、窪み部分を有し、該窪み部分の中に上記加圧液を噴射する請求項１ないし請求項３の何れかの請求項に記載の水性エマルジョンの分散性改良方法。
【請求項５】
上記窪み部分は上記攪拌混合槽の下部に存在する請求項４に記載の水性エマルジョンの分散性改良方法。
【請求項６】
上記加圧液を少なくとも二方向から上記窪み部分の中に向けて噴射し、異なる方向から噴射された加圧液同士を衝突させる請求項４又は請求項５に記載の水性エマルジョンの分散性改良方法。
【請求項７】
上記窪み部分における加圧液の噴射方向は、略水平方向であるか、又は、水平面に対して斜め上方向である請求項６に記載の水性エマルジョンの分散性改良方法。
【請求項８】
上記槽内液の一部を連続的に採取する際に採取した水性エマルジョンである採取液を、帯電機構を使用して帯電させる請求項１ないし請求項７の何れかの請求項に記載の水性エマルジョンの分散性改良方法。
【請求項９】
請求項１ないし請求項８の何れかの請求項に記載の水性エマルジョンの分散性改良方法を使用することを特徴とする水性エマルジョンの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、水性エマルジョンの分散性改良方法に関し、更に詳しくは、水性エマルジョン中において微粒子が凝集して形成されている微粒子の凝集塊を、効率的な物理的処理により個々の微粒子に分離することにより行われる水性エマルジョンの分散性改良方法に関する。
また、本発明は、該方法によって分散性を改良した水性エマルジョン及びそれを含有する水性塗料に関する。
【背景技術】
【０００２】
水の中に樹脂微粒子等が分散されているエマルジョンである水性エマルジョンは、塗料、接着剤、インク、表面処理剤等の用途に広く利用されている。
水性エマルジョンを利用した水性塗料は、防錆、防汚、防カビ、絶縁、遮熱又は着雪防止等の様々な用途に使用される。
水性エマルジョンを利用した水性塗料は、塗装された後、水が蒸発することにより、樹脂が主成分となって塗膜を形成するが、塗膜が形成される際に、塗膜性、密着性、絶縁性等が問題となる。
【０００３】
通常、水性エマルジョン中の樹脂微粒子は、単一の樹脂微粒子の形だけで存在しているものだけではなく、複数の樹脂微粒子が凝集した様々な大きさの凝集塊の形で存在している。
凝集塊は、塗料として重要な性質である、塗膜性、密着性等を低下させる原因となるため、塗料として利用される水性エマルジョンでは、凝集塊を個々の微粒子にまで、又は、よりサイズの小さな凝集塊にまで分離しておく、すなわち、水性エマルジョンの分散性を良好なものとしておくことが望まれる。
【０００４】
特許文献１では、二酸化炭素等の超臨界流体を利用した、水性エマルジョン等の分散質と溶媒が混合された混合物の分散方法が報告されている。
【０００５】
特許文献２では、低圧攪拌により得られた水性混合液を加圧することにより高速度を付与し、高速度を付与した水性混合液同士を互いに向かい合うように噴射し衝突させることにより、水性混合液中の樹脂微粒子の凝集塊を分散させる方法が報告されている。特許文献２の方法に使用される装置では、減圧状態で水性混合液を攪拌する工程と、加圧した水性混合液同士を噴射し衝突させる工程は、別々の反応器で行われ、両工程は完全に分離されたものである。
【０００６】
しかしながら、特許文献１のような、反応器の中の液全体を超臨界状態にする方法では大掛かりな装置が必要となり、コスト面から特許文献１に記載の方法は現実的ではない。
【０００７】
また、凝集塊の生成・分離のしやすさや凝集度は、樹脂微粒子の種類の他、重合開始剤や界面活性剤等の添加剤の種類、攪拌・加圧・噴射時の処理条件にも依存するため、１度の処理では凝集塊の分離が不十分な場合がある。特許文献２に記載の方法は、回分式であり、十分に凝集塊を分離させるためには、処理が済んだ収容液を再度装置に投入し、数度の処理の繰り返しを要する場合があり、原料の投入・取り出しの手間がかかり、コストや処理能力の点で限界があった。
【０００８】
水性塗料は、幅広い技術分野において普及しているものであり、より高いレベルの分散が達成された水性エマルジョンが望まれていることに加え、該水性エマルジョン中の凝集塊を、低コストで効率的に分離でき、また大量処理が可能な方法の開発が望まれていた。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００９】
【特許文献１】特開平１０−１９２６７０号公報
【特許文献２】特許第４５６８７９２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
本発明は上記背景技術に鑑みてなされたものであり、その課題は、水性エマルジョン中の凝集塊を効率的に分離・微細化することができ、低コストで大量処理が可能な方法を提供することにあり、また、凝集塊が十分に分離・微細化され、塗料等として使用する際に優れた水性エマルジョンを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明者は、上記の課題を解決すべく鋭意検討を重ねた結果、特許文献２に記載のように、減圧処理がなされた槽内液を加圧して得られた加圧液同士を、別途独立して存在する特殊な装置内で衝突させなくても、「減圧処理がなされた槽内液を加圧して得られた加圧液」を、攪拌混合槽内で槽内液に衝突させれば、意外にも凝集塊を十分に分離させることができ、個々の微粒子にまで又はより小さい微粒子にまで分散させ得ることを見出した。
また、該加圧液を、減圧状態にある（例えば、大気圧（１気圧）が加わっていない）槽内液に衝突させることによって、凝集塊をより好適に分離させることができることを見出した。
【００１２】
その結果、減圧状態にした攪拌混合槽内の水性エマルジョンの一部を連続的に採取して加圧し、それを攪拌混合槽内に向けて噴射し、水性エマルジョン同士の衝突を起こすことによって、凝集塊を分離することができる。
【００１３】
更に、本発明者は、このような方法であれば、一旦採取した水性エマルジョンは元の攪拌混合槽内に戻る（水性エマルジョンが循環する）ことになるため、繰り返しの衝突により高レベルの分散が可能になると共に、原料の仕込み・取り出しを何度も行うことなく連続的な処理が可能となって大量処理も可能となり、効率よく凝集塊を分離でき分散性を向上させ得ることを見出して、本発明を完成するに至った。
【００１４】
すなわち本発明は、水性エマルジョンを投入した攪拌混合槽内を該水性エマルジョン中に含有される溶存空気が除去される圧力に減圧し、該減圧処理後の水性エマルジョン同士を衝突させる水性エマルジョンの分散性改良方法であって、
該攪拌混合槽内に存在する水性エマルジョンである槽内液の一部を連続的に液加圧機構内に採取し、該液加圧機構で加圧した水性エマルジョンである加圧液を該攪拌混合槽内に向けて噴射することで水性エマルジョンを循環させ、
該加圧液を該攪拌混合槽内に向けて噴射する際に、該槽内液と衝突させることにより、該水性エマルジョン中の微粒子の分散性を改良することを特徴とする水性エマルジョンの分散性改良方法を提供するものである。
【００１５】
また本発明は、上記の水性エマルジョンの分散性改良方法を使用することを特徴とする水性エマルジョンの製造方法を提供するものである。
【００１６】
また本発明は、上記の水性エマルジョンの分散性改良方法に使用するためのものであることを特徴とする水性エマルジョンの分散性改良装置を提供するものである。
【００１７】
また本発明は、上記の水性エマルジョンの分散性改良方法によって分散性を改良したことを特徴とする水性エマルジョンを提供するものである。
【００１８】
また本発明は、上記の水性エマルジョンを含有することを特徴とする水性塗料を提供するものである。
【発明の効果】
【００１９】
本発明によれば、水性エマルジョン中の微粒子の凝集塊を十分に分離・微細化することができ、水性エマルジョンの分散性を更に高いレベルにまで向上させることができる。
すなわち、水性エマルジョンを投入した攪拌混合槽内を減圧にして、水性エマルジョン中の「溶存酸素等を含む溶存空気」を除去することによって、水性エマルジョン同士の衝突による凝集塊の分離を促進させることが可能となり、その結果として、従来のレベルより高いレベルにまで水性エマルジョンの分散性を改良することができる。
また、攪拌混合槽内の水性エマルジョンには大気圧がかかっていないため、良好な分散が可能であり、その良好な分散状態が常圧に戻した後も維持できる。
【００２０】
そのため、本発明の方法によって分散性を改良した水性エマルジョンは、塗料、接着剤、インク、表面処理剤等の用途に使用した際に、防錆、防汚、防カビ、絶縁、遮熱、着雪防止等の様々な性能に関して従来にない優れた性質を示すようになる。
【００２１】
具体的には、例えば、本発明の方法により分散性を改良した水性エマルジョンを水性塗料として使用した場合、従来の水性エマルジョンを使用した場合と比較して、微粒子同士が基材の表面に均一に整列しやすくなる。
その結果、紫外線等による劣化や、雨水との接触や高湿度による錆の発生も少なくなることから、本発明の方法により得られた水性塗料は対候性が高くなる。
また、水性エマルジョン中の微粒子が基材の表面に均一に整列して塗膜を形成できることから、本発明の方法により得られた水性塗料を用いれば、耐絶縁性、耐熱性、耐燃性等に優れ、接着力が強く強靭な塗膜が得られる。
更に、本発明の方法により得られた水性エマルジョンを、不純物を除去した状態で作製すれば、更に上記性能が向上する。
【００２２】
本発明の方法は、減圧状態にして「溶存酸素等を含む溶存空気」が除かれた水性エマルジョンに、加圧した同様の水性エマルジョンを衝突させ、衝突のエネルギーにより微粒子の凝集塊を分離・微細化する方法であり、超臨界流体を使用する方法のように、大掛かりな装置を必要とせずに同等（以上）の効果を奏し、更に、コスト面・安全面・生産性において優れている。
【００２３】
また、本発明の方法は、減圧状態にした攪拌混合槽内から水性エマルジョンの一部を採取し加圧し、それを元の攪拌混合槽内に向けて噴射する方法であり、装置内を水性エマルジョンが循環するため、衝突回数を増やすことができると共に、連続的な処理が可能となる。
そのため、特許文献２の回分式の方法のように、衝突回数を増やそうとしたら原料の仕込み・取り出しを何度も繰り返さざるを得ないということがなく、効率的に凝集塊の分離・微細化を進めることができ、生産性が大幅に向上する。例えば、特許文献２に記載の回分式の方法と比較すると、本発明の方法では、２倍以上（水性エマルジョンや装置の種類、噴射圧、処理時間等によっては６倍以上）も生産能力を上げることが可能である。また、特殊な衝突装置が別途独立で存在しないので、装置が核兵器開発に利用されにくい。
【００２４】
個々の微粒子やサイズの小さい凝集塊を含有する水性エマルジョンは、分散処理中や分散後に微粒子の再凝集が起こる場合がある。本発明の方法では、水性エマルジョンに帯電処理を施すことにより、特に好ましくは、装置内を循環させる途中で帯電処理を施すことにより、微粒子の再凝集を抑制することができ、優れた分散性が得られると共に、微粒子の分散状態を長期間に亘って良好に維持できる。
また、基板に塗布後に水が蒸発すると、エマルジョン中では同電荷の微粒子が基板に整列しやすくなる。
【図面の簡単な説明】
【００２５】
【図１】本発明の水性エマルジョンの分散性改良方法に使用される装置の一例（加圧液噴射部が攪拌混合槽の側面に存在する実施形態）の概略を示す模式図である。
【図２】本発明の水性エマルジョンの分散性改良方法に使用される装置の一例（加圧液噴射部が攪拌混合槽の窪み部分に存在し二方向から噴射された加圧液同士を衝突させる実施形態）の概略を示す模式図である。
【図３】液加圧機構の一例（ピストン）の概略を示す模式図である。
【図４】本発明の水性エマルジョンの分散性改良方法に使用される装置の一例（帯電機構を使用して採取液を帯電させる実施形態）の概略を示す模式図である。
【図５】水性エマルジョン中及び水性塗料中の微粒子の状態を示す拡大説明図である。  （ａ）微粒子の凝集塊が多く存在する従来の水性エマルジョン又は水性塗料  （ｂ）本発明の方法により分散性を改良（凝集塊を分離・微細化）した水性エマルジョン又は水性塗料
【図６】本発明の水性エマルジョンの分散性改良方法による処理を施す前後のアクリルエマルジョンの微粒子の粒子径分布を示すグラフである。  （ａ）本発明の方法による処理の前の従来の粒子径分布  （ｂ）本発明の方法による処理の後の粒子径分布
【図７】加圧液の噴射方法の一例を示す攪拌混合槽の横断面概略模式図である。
【発明を実施するための形態】
【００２６】
以下、本発明について説明するが、本発明は以下の実施の形態に限定されるものではなく、任意に変形して実施することができる。
【００２７】
＜装置全体の構成の概要＞
本発明の水性エマルジョンの分散性改良方法について、装置の構成を示しつつ説明する。本発明の水性エマルジョンの分散性改良方法に使用する「水性エマルジョンの分散性改良装置」の例を、図１〜図４に示す。
【００２８】
本発明の水性エマルジョンの分散性改良装置（以下、単に「分散性改良装置」と略記する場合がある。）は、減圧機構３０が接続された攪拌混合槽１０と、液加圧機構２０と加圧液噴射部１４を有している。
被処理物である水性エマルジョンＥは、攪拌混合槽１０と液加圧機構２０を、加圧液噴射部１４を介して循環しており、水性エマルジョン中の凝集塊を個々の微粒子又はサイズの小さな凝集塊に分離する処理（以下、単に「処理」と書く場合がある。）は、連続的に行われる。
【００２９】
攪拌混合槽１０は、攪拌機構１１を有し、内部に投入した液体を攪拌できるようになっており、攪拌混合槽１０内には水性エマルジョンＥが投入される。
【００３０】
攪拌混合槽１０は、減圧機構３０に接続されており、攪拌混合槽１０内は、処理の間、減圧機構３０により減圧にされる。処理の間、攪拌混合槽１０内の圧力は、水性エマルジョン中に含有される溶存空気が除去される圧力に減圧される。
攪拌混合槽１０内を減圧することにより、水性エマルジョン中の微粒子間に作用する力が弱くなり、微粒子間に水や界面活性剤等が浸入し、微粒子間の結合力が弱くなることから、微粒子は凝集塊を形成しにくく、凝集塊は分離・微細化しやすくなる。
また、処理前の水性エマルジョン中には、溶存空気（酸素）が溶け込んでおり、微粒子の分離・微細化の妨げとなる。攪拌混合槽１０内を減圧することにより、このような溶存空気（酸素）等を除去することができ、微粒子を分離・微細化しやすくなる。すなわち、溶存空気（酸素）が除去されると、水性エマルジョン同士の衝突のエネルギーが、微粒子を分離・微細化することに、直接的（効率的）に働くようになる。
【００３１】
上記減圧処理を経験した水性エマルジョンの一部は、攪拌混合槽１０から採取され、液加圧機構２０内に入り、そこで加圧された状態で、攪拌混合槽１０内に向けて噴射される。すなわち、本発明では、攪拌混合槽１０内で、減圧処理後の水性エマルジョン同士を衝突させる。
このように、減圧処理後の水性エマルジョン同士を衝突させることにより、該衝突のエネルギーにより、減圧処理により結合力が弱くなった微粒子同士が好適に分離・微細化し（凝集塊が分離・微細化し）、また減圧により分散の障害となる溶存空気（酸素）が除去され、該水性エマルジョン中の微粒子の分散性が改良される。
【００３２】
本発明では、攪拌混合槽１０内の減圧、水性エマルジョンの液加圧機構２０への採取、加圧した水性エマルジョンの噴射衝突を、分散性改良装置１の中で連続して行う、すなわち、水性エマルジョンＥを、分散性改良装置１の内部で循環させながら凝集塊の分離を行うものである。
本発明においては、水性エマルジョンＥのうち、攪拌混合槽１０内に存在するものを「槽内液（Ｅ１）」、一旦採取され攪拌混合槽１０の外に出たものを「採取液（Ｅ２）」、衝突により凝集塊を好適に分離・微細化するに十分な圧力に加圧された状態のものを「加圧液（Ｅ３）」という。
【００３３】
攪拌混合槽１０と減圧機構３０との間、攪拌混合槽１０と液加圧機構２０の間の配管には、適宜、バルブ（開閉弁）が設けられ、処理中は、原則としてこれらのバルブを開くことで連続的な処理が行われ、原料投入時や、処理完了後の取り出し時には、これらのバルブは閉じられる。
【００３４】
＜攪拌混合槽１０＞
攪拌混合槽１０内には、操作開始時に、水性エマルジョンＥが投入される。水性エマルジョンＥの投入部は、図示していないが、その位置や形状に特に限定はなく、位置については、投入のしやすさから攪拌混合槽１０の上部に存在していることが好ましい（図示せず）。
【００３５】
攪拌混合槽１０は、加圧液Ｅ３を後述するように（例えば図７のように）、該攪拌混合槽内に向けて噴射することで撹拌してもよく、必須ではないがその内部に攪拌機構１１を有することが好ましい。攪拌機構１１の種類について特に限定はなく、攪拌混合槽１０の槽内を均一に攪拌できるものを適宜選択する。図では、中心軸部分に攪拌翼を有する形態を例示したが、例えば、中心軸より外側に（攪拌混合槽１０の内壁近傍に）攪拌翼が存在する攪拌機構１１を用いてもよい。両方の（二重の）攪拌翼を有する攪拌機構１１も好ましい。
攪拌機構１１の作動条件（回転数等）についても、特に限定はなく、槽内を均一に攪拌できる条件を適宜選択する。撹拌機構１１があると、槽内液Ｅ１の組成や温度を均一にできるだけではなく、減圧処理時に槽内液Ｅ１の突沸や泡の発生による過度の液面上昇を避けることができる。
【００３６】
攪拌混合槽１０の容積は、特に限定はないが、３００Ｌ（リットル）以上５ｍ３以下が好ましく、５００Ｌ以上２ｍ３以下が特に好ましい。
容積が上記の下限以上であると、十分な処理量を達成することができ、本発明の効果である大量生産、コストダウン等がより（相乗的に）図れる。また、上記の上限以下であると、装置が大きすぎずコスト的に有利であり、作業性がよく、槽内を十分均一に攪拌しやすい。
【００３７】
処理の間、攪拌混合槽１０の内部の槽内液Ｅ１の充填率（攪拌混合槽１０の内部に存在する槽内液Ｅ１の体積を、攪拌混合槽１０の容積で除した値）は、通常２０％以上９０％以下であり、４０％以上８０％以下が好ましい。
充填率が上記範囲内にあることにより、攪拌混合槽１０の内部を十分に安定的に減圧させやすく、また槽内液Ｅ１の飛び散りも少なく槽内を均一に攪拌することができ、処理の効率が向上する。減圧によって槽内液Ｅ１の体積は減少する場合があるが、その場合でも上記範囲を保持することが好ましい。
【００３８】
攪拌混合槽１０は、排気部１２において減圧機構３０と接続されている。排気部１２の位置は、槽内液Ｅ１の液面より上であれば特に限定はない。排気部１２の形状、大きさ等についても、特に限定はなく、槽内を後述する適切な圧力、すなわち水性エマルジョン（槽内液Ｅ１）の分散媒である水の飽和蒸気圧以上の圧力であり、かつ、水性エマルジョン（槽内液Ｅ１）中の溶存空気を十分に除去できる圧力に安定的に保持できるようになっていればよい。
【００３９】
攪拌混合槽１０内の好ましい圧力は、溶存空気等を除去でき、かつ（循環する）水性エマルジョンＥの量が減りにくい圧力、すなわち水の飽和蒸気圧と同等か若干高い程度（例えば水の飽和蒸気圧の１〜１．５倍程度）の圧力である。槽内液Ｅ１の温度が後記範囲の場合、その温度での水の蒸気圧より若干高い圧力に攪拌混合槽１０内を減圧するとよい。
【００４０】
減圧により攪拌混合槽１０内の圧力が、水の飽和蒸気圧よりも低くなると、水性エマルジョンＥは沸騰し、水性エマルジョンＥを攪拌混合槽１０と液加圧機構２０の間で循環させるという本発明の目的の達成の妨げになる場合があるので、攪拌混合槽１０内の圧力は、水性エマルジョン（槽内液Ｅ１）の温度における飽和蒸気圧以上であることが好ましい。
【００４１】
水の蒸気圧を以下に示す。
水の温度（℃）    蒸気圧（ｋＰａ）
０              ０．６１１
４              ０．８４１
５              ０．８７３
１０              １．２３
２０              ２．３３
３０              ４．２４
４０              ７．３７
５０            １２．３
６０            １９．９
７０            ３１．２
８０            ４７．５
１００          １０１．３
【００４２】
攪拌混合槽１０内は、減圧機構３０によって排気し、水性エマルジョン（槽内液Ｅ１）中の水が幾らか蒸発したとしても、本発明の前記効果を維持する「好適な圧力（減圧度）、減圧時間、温度等」に設定する。
ここで、「好適な」とは、水が蒸発すると水性エマルジョンの粒子濃度や粘度が上昇するが、上昇した該微粒子濃度や該粘度においても、加圧液Ｅ３を噴射して槽内液Ｅ１に衝突させて凝集塊を分離・微細化することに支障がないことであり、また、槽内液Ｅ１の液量が少なくなって水性エマルジョンＥの循環に支障をきたさないことである。
【００４３】
運転中の攪拌混合槽１０中の槽内液Ｅ１の温度は、特に限定はないが、０℃以上６０℃以下が好ましく、１℃以上４０℃以下がより好ましく、２℃以上３０℃以下が特に好ましく、４℃以上２０℃以下が更に好ましい。
ただし、まず一旦、攪拌混合槽１０内を減圧し溶存空気を除去した後、次の段階として加圧液Ｅ３を攪拌混合槽１０内に噴射させ循環運転をする場合には、前段階（噴射・循環前の溶存空気除去段階）における槽内液Ｅ１の温度は、上記の上限と下限温度より０℃以上２０℃以下だけ高いことも好ましい。
温度調節に用いられる装置は、特に限定はないが、ジャケット型、クーリングパイプ型等の攪拌混合槽１０の外側に接するように具備される主に冷却器等、公知の装置が用いられる。
【００４４】
槽内液Ｅ１の温度の上限が上記以下であると、槽内液Ｅ１を沸騰させないための圧力（すなわち、水性エマルジョンの飽和蒸気圧）が低く抑えられ、そのため分散された凝集塊等の粒子に周りから圧力（外圧）がかからないので、凝集塊の分離・微細化が好適に進行する。また、水の蒸発が抑制されて槽内液Ｅの液量を一定に保て、水性エマルジョン（槽内液Ｅ１）の粒子濃度や粘度の上昇速度が抑えられる。
一方、槽内液Ｅ１の温度の下限が上記以上であると、蒸発熱で更に温度低下して固体（氷）になるおそれがなく、また溶存空気（溶存酸素）が除去され易くなる。
【００４５】
減圧時間に関しては、水性エマルジョン中に含有される溶存空気が十分に除去される時間であれば特に限定はなく、また、攪拌混合槽１０の容積、排気量、排気速度の調節方法、減圧度等に依存するが、減圧（排気）開始から水性エマルジョンを循環させ噴射させるまでの時間は、２分以上６０分以下が好ましく、５分以上４０分以下がより好ましく、１０分以上２０分以下が特に好ましい。
減圧を開始して、好ましくは上記時間経過してから噴射・循環を開始してもよいが、減圧と噴射・循環を同時に開始してもよい。
【００４６】
攪拌混合槽１０内の圧力は、前記した通り、槽内液Ｅ１の温度における飽和蒸気圧以上であることが、沸騰をさせないために好ましいが、槽内液Ｅ１の温度における「（前記した）水の（各）蒸気圧」の１倍以上で４倍以下が好ましく、１倍以上で２倍以下がより好ましく、１倍以上で１．５倍以下が特に好ましく、１．１倍以上で１．２倍以下が更に好ましい。
すなわち、例えば、槽内液Ｅ１の温度が４℃の場合は、０．８ｋＰａ（６Ｔｏｒｒ）以上３．４ｋＰａ以下が好ましく、０．８ｋＰａ以上１．２ｋＰａ以下が特に好ましい。また、例えば、槽内液Ｅ１の温度が２０℃の場合は、２．３ｋＰａ（１８Ｔｏｒｒ）以上９．３ｋＰａ以下が好ましく、２．３ｋＰａ以上３．５ｋＰａ以下が特に好ましい。
【００４７】
攪拌混合槽１０は、圧力や温度を計測する手段を備えていることが好ましく（図示せず）、また、攪拌混合槽１０内の温度を均一に制御する手段を備えていることが好ましい（図示せず）。更に、攪拌混合槽１０内の槽内液Ｅ１の液面の位置や状態（沸騰していないかどうか）等を目視で監視できるようになっていることが好ましい。
【００４８】
処理の間は、攪拌混合槽１０内の圧力や温度を計測し、減圧機構３０による排気速度を調整する等の手段で、攪拌混合槽１０内を適正な圧力に調整する必要があり、また、槽内液Ｅ１が沸騰しないように注意を払う必要がある。
【００４９】
攪拌混合槽１０内の減圧を開始すると、槽内液Ｅ１の液面が一旦上昇すると共に、槽内液Ｅ１に溶け込んでいた空気が膨張し泡が発生し、空気が水蒸気と共に排気部１２から除去される。
この状態で、攪拌混合槽１０内をなおも排気し続けると、槽内液Ｅ１の液面が下降し、一定時間だけ静止状態となり、その後、槽内液Ｅ１が沸騰を開始することがある。その際、作業者が液面の位置をチェックし、沸騰を開始する直前又は沸騰を開始した直後には、排気部１２と減圧機構３０の間のバルブを閉める等して圧力を調整することが好ましい。
ただし、水性エマルジョンＥの量が多少減少したとしても、本発明の前記効果を奏するのに支障がなければ、このようなケースが本発明の範囲外となるものではない。
【００５０】
また、攪拌混合槽１０は、槽内液Ｅ１を循環させるために採取する槽内液採取部１３を有する。攪拌混合槽１０内に存在する水性エマルジョンＥである槽内液Ｅ１の一部は、連続的に液加圧機構２０内に採取され、そこで加圧される。
【００５１】
槽内液採取部１３は、槽内液Ｅ１の液面より常に下であれば、その位置に特に限定はないが、減圧処理によって槽内液Ｅ１の液面は下降する場合があり、その場合でも槽内液採取部１３は、槽内液Ｅ１の液面より下にある必要がある。
図１に示すように、攪拌混合槽１０内に槽内液採取部１３は１個だけ存在していてもよいし、図２及び図４に示すように、複数個存在していてもよい。
また、図２及び図４に示すように、攪拌混合槽１０内の異なる高さに複数の槽内液採取部１３が存在してもよく、このような場合、槽内液Ｅ１の量等の条件に応じて、バルブ等の開閉により、採取のために使用する槽内液採取部１３を変更することができる。
【００５２】
攪拌混合槽１０は、液加圧機構２０で加圧された加圧液Ｅ３を噴射するための加圧液噴射部１４を有する。
液加圧機構２０で加圧した水性エマルジョンＥである加圧液Ｅ３は、加圧液噴射部１４から攪拌混合槽１０内に向けて噴射される。同時に水性エマルジョンＥは攪拌混合槽１０内に戻されることで水性エマルジョンＥは装置内を循環する。
【００５３】
本発明では、加圧液Ｅ３を攪拌混合槽１０内に向けて噴射する際に、加圧液Ｅ３を槽内液Ｅ１と衝突させることにより、水性エマルジョン中の微粒子の分散性を改良する、すなわち微粒子の凝集塊をより細かいものに分離・微細化する。
加圧液Ｅ３を攪拌混合槽１０内に向けて噴射し、加圧液Ｅ３を槽内液Ｅ１に高速で衝突させることで凝集塊の分離・微細化が進むので、加圧液噴射部１４は、ノズル形状になっていることが好ましい。
ノズルの先端の内径は、特に限定はないが、凝集塊の分離・微細化に十分な「加圧液の速度」を得るために、０．０３ｍｍ以上０．３ｍｍ以下が好ましく、０．０５ｍｍ以上０．１５ｍｍ以下が特に好ましい。
【００５４】
加圧液噴射部１４の位置については、槽内液Ｅ１の液面より下であれば（噴射した加圧液Ｅ３を槽内液Ｅ１と衝突させることができれば）、特に限定はない。図１に示すように、加圧液噴射部１４が攪拌混合槽１０の側面に設けられている場合、加圧液噴射部１４の縦位置は、撹拌機構１１の撹拌翼の縦位置から上方向又は下方向にずらすと、撹拌翼に噴射の衝撃が加わりにくいために好ましい。図１のように撹拌翼が２枚（以上）ある場合、加圧液噴射部１４の縦位置は、図１のように２枚の撹拌翼の略中央に設けることが、撹拌翼に衝撃を与えないために特に好ましい。
【００５５】
また、加圧液噴射部１４の個数については特に限定はなく、図１及び図４に示すように、攪拌混合槽１０内に加圧液噴射部１４が１個存在していてもよいし、図２に示すように、攪拌混合槽１０内に加圧液噴射部１４が２個存在していてもよいし、３個以上の加圧液噴射部１４が存在していてもよい。
【００５６】
図１は、比較的単純な本発明の実施形態の一例を示したものであり、略円筒形状の攪拌混合槽１０の壁面に、１個の槽内液採取部１３と１個の加圧液噴射部１４が存在する。
槽内液Ｅ１は、槽内液採取部１３より、液加圧機構２０内に採取され、液加圧機構２０で加圧された加圧液Ｅ３は、加圧液噴射部１４から噴射されることで攪拌混合槽１０内に戻り、攪拌混合槽１０内の槽内液Ｅ１と衝突することで微粒子の凝集塊の分離・微細化が進む。
【００５７】
図２及び図４は、本発明の実施形態の別の一例を示したものであり、より好ましい実施形態である。すなわち、攪拌混合槽１０は窪み部分１５を有し、窪み部分１５の中に加圧液Ｅ３が噴射される。
窪み部分１５は、攪拌混合槽１０の下部、側面のどこに存在していてもよいが、図２及び図４に示したように攪拌混合槽１０の下部に存在していることが好ましい。
【００５８】
攪拌混合槽１０は、窪み部分１５を有する場合、図４に示す通り、加圧液Ｅ３を一方向から窪み部分１５の中に向けて噴射してもよいが（加圧液噴射部１４は１個でもよいが）、図２に示す通り、加圧液Ｅ３を少なくとも二方向から窪み部分１５の中に向けて噴射し、異なる方向から噴射された加圧液Ｅ３同士を衝突させることが、凝集塊の分離・微細化のためには好ましい。
加圧液Ｅ３を噴射する方向の数（加圧液噴射部１４の数）は、一方向（１個）、二方向（２個）、三方向（３個）又は四方向（４個）が好ましく、一方向（１個）又は二方向（２個）がより好ましく、二方向（２個）が特に好ましい。噴射する方向が多すぎると、装置が複雑になり、コストの上昇につながるだけであり、処理の効率が向上するわけではない。
【００５９】
加圧液噴射部１４が複数個存在する場合、図２のように、それぞれの加圧液噴射部１４から噴射された加圧液Ｅ３同士を衝突させることで、より効率的に凝集塊の分離を進めることができる。攪拌混合槽１０が窪み部分１５を有する場合、窪み部分１５に加圧液噴射部１４を設けることによって、加圧液噴射部１４の間の距離を短くすることができ、上記本発明の効果を発揮する。
図２のように加圧液噴射部１４が窪み部分１５に２個設置されている場合、該加圧液噴射部１４の間の距離（２個のノズルの先端間の距離）は、好ましくは１ｍｍ以上１００ｍｍ以下、特に好ましくは２ｍｍ以上５０ｍｍ以下である。加圧液Ｅ３同士を衝突させる場合、それぞれの加圧液Ｅ３が噴射される加圧液噴射部１４の間の距離が短いと（上記上限以下であると）、大きい速度エネルギーを持ったまま加圧液Ｅ３同士を衝突させることができ、凝集塊の分離・微細化の効率が向上する。
【００６０】
また、図１に示したように加圧液Ｅ３を攪拌混合槽１０の側面から噴射させる場合、攪拌機構１１の回転軸の方向、すなわち攪拌混合槽１０の中心軸方向から水平方向にずらして加圧液Ｅ３を噴射することが好ましい。攪拌混合槽１０の中心軸方向に向けて噴射すると、攪拌機構１１の回転軸に衝撃を与える場合がある。
特に攪拌混合槽１０の側面の２か所（以上）からこのような方向に噴射することが、対象性がとり易く好ましい。
図７に、攪拌混合槽１０の横断面概略模式図において、加圧液Ｅ３の噴射方向を矢印で示した。中心軸方向から水平方向にずらす角度、すなわち図７に示した角度αは、上記効果を奏すれば特に限定はないが、αは、２０°以上８０°以下が好ましく、３５°以上７５°以下がより好ましく、５０°以上７０°以下が特に好ましい。
角度αがこの範囲であれば、攪拌機構１１の回転軸に衝撃を与えず、槽内液Ｅ１を撹拌することも可能であり、攪拌混合槽１０に加圧液噴射部１４を設置する際の攪拌混合槽１０の穴開け等の加工が容易である。
【００６１】
図１に示したように、加圧液Ｅ３を攪拌混合槽１０の側面から噴射させるときには、噴射方向は、略水平方向であるか、又は、水平面に対して斜め下方向であることが好ましい。
水平方向又は斜め下方向の角度（水平面と噴射方向のなす角度）は、特に限定はないが、０°以上６０°以下が好ましく、５°以上４５°以下がより好ましく、１０°以上３０°以下が特に好ましい。上に噴射すると槽内液Ｅ１の液面から加圧液Ｅ３が飛び出る場合がある。
【００６２】
図４に示したように、加圧液Ｅ３を攪拌混合槽１０の窪み部分１５に一方向から噴射させるときには、噴射方向は、略水平方向であるか、又は、水平面に対して斜め上方向であることが好ましい。
水平方向又は斜め下方向の角度（水平面と噴射方向のなす角度）は、特に限定はないが、０°以上６０°以下が好ましく、５°以上４５°以下がより好ましく、１０°以上３０°以下が特に好ましい。下に噴射すると窪み部分１５の底に当たり液流が乱れたり、取り出し口１６に衝撃を与えたりする場合がある。
【００６３】
図２に示したように、窪み部分１５において異なる二方向から噴射された加圧液Ｅ３同士を衝突させる場合も、窪み部分１５における加圧液Ｅ３の噴射方向は、略水平方向であるか、又は、水平面に対して斜め上方向であることが好ましいが、一方、二方向から同じ高さで略水平方向に加圧液を噴射すると（すなわち上記角度が０°であると）、加圧液Ｅ３同士の衝突効率が高くなり好ましい。
【００６４】
また、攪拌機構１１の底部に、衝突板（好ましくは、下に凸に湾曲した衝突板）（図示せず）を設けると、噴射によって攪拌機構１１が損傷を受けにくく、また、加圧液Ｅ３の噴射方向が水平面に対して斜め上方向であると、加圧液Ｅ３が衝突板に衝突して、凝集塊の分離・微細化が促進するために特に好ましい。
【００６５】
処理完了後に、攪拌混合槽１０内の水性エマルジョンＥを取り出すための取り出し口１６は、攪拌混合槽１０のどこに存在していてもよいが、取り出しのしやすさから攪拌混合槽１０の下部に存在していることが好ましい。
【００６６】
＜減圧機構３０＞
減圧機構３０の種類に特に限定はなく、攪拌混合槽１０内を前記した適正な圧力に減圧できればよく、公知の真空ポンプ等が使用できる。減圧機構３０の前に（減圧機構３０と攪拌混合槽１０との間に）、水等をトラップする機構（図示せず）を設けることが好ましい。
【００６７】
本発明では、攪拌混合槽１０内の減圧は、水性エマルジョン中に含有される溶存空気を除去するため、また、衝突の際の凝集塊の周りにかかる外圧を下げるために行うものであり、減圧の程度（攪拌混合槽１０内の圧力）、減圧時間等は前述した通りである。
【００６８】
＜液加圧機構２０＞
液加圧機構２０は、槽内液採取部１３から採取された採取液Ｅ２を加圧し、「槽内液Ｅ１に衝突させた際に微粒子の分離・微細化を進めるために必要な運動エネルギーを持った加圧液Ｅ３」とするための機構であり、加圧された加圧液Ｅ３は、攪拌混合槽１０の加圧液噴射部１４から攪拌混合槽１０内に噴射される。
【００６９】
液加圧機構２０は、採取液Ｅ２を加圧できれば、どのようなものでもよいが、一例として、図３に示すような、加圧室の構造が、ピストン２２を備えたシリンダ２１であるものが挙げられる。
図３のような場合、ピストンを押圧運動させることにより、シリンダ２１内で採取液Ｅ２は加圧され、加圧液Ｅ３として、ノズル形状等を持った加圧液噴射部１４から噴射される。
【００７０】
加圧液噴射部１４から噴射される際の加圧液Ｅ３の圧力は、処理される水性エマルジョンの種類等にもよるが、３ＭＰａ（３０気圧）以上２５０ＭＰａ（２５００気圧）以下が好ましく、１０ＭＰａ（１００気圧）以上５０ＭＰａ（５００気圧）以下がより好ましく、２０ＭＰａ（２００気圧）以上２５ＭＰａ（２５０気圧）以下が特に好ましい。
加圧液Ｅ３の圧力が上記範囲であると、衝突時の運動エネルギーが十分であるため凝集塊の分離・微細化の効率がよく、また、攪拌混合槽１０、加圧液噴射部１４等に過大な負荷がかからないので、装置の故障が発生しにくい。
また、加圧液の圧力は、循環（噴射）開始直後は比較的小さな圧力に設定し、徐々に上げて定常状態にすることが好ましい。
【００７１】
加圧液噴射部１４から噴射された直後の加圧液Ｅ３の速度は、特に限定はないが、５０ｍ／ｓ以上１５００ｍ／ｓ以下が好ましく、２００ｍ／ｓ以上５００ｍ／ｓ以下がより好ましく、１００ｍ／ｓ以上８００ｍ／ｓ以下が特に好ましい。
噴射された直後の速度が上記範囲であると、運動エネルギーが十分であるため凝集塊の分離・微細化の効率がよく、一方で、攪拌混合槽１０、加圧液噴射部１４等に過大な負荷がかかりにくい。
上記条件で衝突が起こると衝突箇所が局部的に高温になるが、攪拌混合槽１０に設置された温度調節機構（図示せず）によって、槽内液Ｅ１は全体として一定に保たれる。
【００７２】
図１、図２、図４では、槽内液採取部１３から液加圧機構２０に至る配管は分岐していないが、例えば、共通した１個の槽内液採取部１３から採取された採取液Ｅ２を途中で２本に分岐させて、２つの液加圧機構２０に分けて別々に加圧してもよい。また、１つの加圧機構２０を通過した加圧液を２つに分けて、２個の加圧液噴射部１４から噴射させてもよい。
【００７３】
減圧後、加圧液Ｅ３を攪拌混合槽１０内に向けて噴射し循環させる際の温度は、凝集塊の分離・微細化が十分に行われれば特に限定はないが、好ましい温度範囲は前記した通りである。
減圧後又は減圧中に、槽内液Ｅ１を連続的に液加圧機構２０内に採取して得られた加圧液Ｅ３を攪拌混合槽１０内に向けて噴射し循環させておく時間は、凝集塊の分離・微細化が十分に行われれば特に限定はなく、処理量にも依存するが、１０分以上５時間以下が好ましく、２０分以上３時間以下がより好ましく、３０分以上２時間以下が特に好ましい。
時間が上記下限以上であると、噴射の機会が何度もあり、噴射が一回の回分式に対して有利となり、凝集塊の分離・微細化が十分に行われる。一方、上記上限以下であると、生産性、コスト面等で有利である。
十分な時間、攪拌混合槽１０内を減圧してから、減圧下に噴射・循環してもよく、減圧開始と同時に噴射・循環を開始してもよいが、減圧にして溶存空気を除去してから、好ましくは上記時間、噴射・循環することが望ましい。
【００７４】
＜帯電機構４０＞
図４に示すように、槽内液採取部１３と液加圧機構２０の間に、帯電機構４０を設けて、槽内液Ｅ１の一部を連続的に採取する際に採取した水性エマルジョンＥである採取液Ｅ２を、帯電機構４０を使用して帯電させることが好ましい。
【００７５】
帯電機構４０を使用して、水性エマルジョンＥ（採取液Ｅ２）中の微粒子やその周りの界面活性剤を帯電させることにより、微粒子間に作用する電気的反発力により微粒子の凝集を抑制することができる。その結果、微粒子の分散状態を長期間に亘って良好に維持できるようになる。減圧して溶存空気（酸素）がなくなると、水分子同士の結合が弱まり、上記現象が起こり易くなり、分散性がより向上する。
【００７６】
帯電機構４０を、槽内液採取部１３と液加圧機構２０の間に設けるのではなく、例えば、処理完了後に得られた水性エマルジョンに帯電を施してもよいが、槽内液採取部１３と液加圧機構２０の間に帯電機構４０を設けて帯電を施す場合、水性エマルジョンＥを循環させながら帯電を施すことになるので、帯電による上記効果を奏しやすくなる。
【００７７】
［水性エマルジョン］
本発明における「水性エマルジョン」とは、液体が液体（水）中に分散したものに限らず、分散媒である水の中に液体又は固体が微粒子状となって分散したものをいう。
本発明に適用される水性エマルジョンの種類には特に限定はなく、使用目的に応じて、適宜選択される。
【００７８】
本発明における水性エマルジョンの一例として、例えば、アクリル系エマルジョン、メタクリル系エマルジョン、スチレン系エマルジョン、酢酸ビニル系エマルジョン、スチレン系エマルジョン、（無水）マレイン酸系エマルジョン、アルキレン系エマルジョン、ウレタン系エマルジョン等が挙げられる。これらは、少なくとも、疎水性の重合性のモノマーと乳化剤（界面活性剤）を混合し、水に可溶な重合開始剤を配合し、乳化重合することにより得られるポリマー粒子（樹脂微粒子）が水に分散した水性エマルジョンである。
【００７９】
乳化剤（界面活性剤）や重合開始剤の種類について特に限定はなく、公知のものが使用できる。
乳化剤（界面活性剤）については、カチオン性界面活性剤、アニオン性界面活性剤、ノニオン性界面活性剤の何れも使用することができる。
重合開始剤については、ラジカル重合開始剤が好ましく、熱重合開始剤が好ましい。
【００８０】
また、本発明における水性エマルジョンとしては、単純に乳化重合されたものに限らず、懸濁重合、シード重合等により重合されたものが挙げられる。また、予め調製した微粒子を水に分散させたものも挙げられる。
【００８１】
本発明の水性エマルジョンの分散性改良方法により分散性を改良した水性エマルジョンは、前記した理由から、水性塗料として使用する場合に、前記したような優れた性質を発揮するものであるが、本発明の適用対象は、塗料に限られるものではない。水性エマルジョン中の凝集塊を分離でき、不純物を除去することができる本発明の方法は、例えば、インク、接着剤、化粧品、表面処理剤等の用途にも適用することができる。
【００８２】
本発明の水性エマルジョンを上記用途に使用するときは、該用途に必要な物質を適宜更に配合させることができる。
本発明の水性エマルジョンの分散性改良方法により分散性を改良した水性エマルジョンには、上記のような用途等に使用されることが好適のため、顔料が配合されていることが好ましい。
【００８３】
顔料を配合させる場合、（Ａ）顔料を含まない水性エマルジョンに本発明の処理を施し、処理完了後に得られた水性エマルジョンに顔料を添加し、公知の方法で顔料を分散させてもよく、（Ｂ）予め顔料を添加した水性エマルジョンを原料として投入し、本発明の処理を施してもよく、（Ｃ）本発明の処理の途中（例えば、低圧攪拌により溶存空気が除去された段階）で顔料を添加してもよい。
顔料も本発明の方法に供して微細化するためには上記（Ａ）が好ましく、最終的に得られる水性エマルジョン中における顔料の分散性を良好なものとするためには上記（Ｂ）が好ましい。
【００８４】
［水性エマルジョンの特性、効果、作用・原理］
本発明の水性エマルジョンの分散性改良方法によって分散性を改良した水性エマルジョンは、接着性、強靭性、対候性、耐熱性、臭気性等の点において、従来の水性エマルジョンと比較して優れている。
本発明の水性エマルジョンは、前記した通り、水性塗料、接着剤、インク、化粧品、表面処理剤等の用途として有用であるが、長期間経過してもその性質に変化が生じにくいことから、本発明の水性エマルジョンを含有する水性塗料は特に有用である。
本発明の水性エマルジョンを含有する水性塗料は、上記のような優れた特性を示すことから、具体的には、防錆、防汚、防カビ、絶縁、遮熱、着雪防止等のために使用される。
【００８５】
本発明の作用・原理に関しては、以下の記載内容の及ぶ範囲に限定されるものではないが、本発明の作用・原理については以下が考えられる。
【００８６】
本発明は、水性エマルジョン中に含有される微粒子の凝集塊を、加圧した水性エマルジョンを減圧状態の攪拌混合槽内の水性エマルジョンに衝突させることによって、個々の微粒子（又はサイズの小さい凝集塊）に分離・微細化するものである。そのとき、「凝集塊同士」又は「凝集塊と個々の微粒子」が衝突し、凝集塊が分離・微細化する。
攪拌混合槽内の水性エマルジョンは、溶存空気が除去され微粒子間の結合力が弱くなっているため、加圧した水性エマルジョンの大きな衝突エネルギーを受けることにより、凝集塊が個々の微粒子（又はサイズの小さい凝集塊）に分離・微細化される。
実際、溶存空気を除去した水性エマルジョンは膨張率が低くなることが本発明者によって確かめられている。膨張率が低いため加圧し易くなり、該加圧された水性エマルジョンの衝突エネルギーが効率的に分離・微細化に寄与したと考えられる。
【００８７】
すなわち、攪拌混合槽内は、減圧状態であるため、水性エマルジョンに含有されていた溶存空気（酸素）が、水性エマルジョン中から除去されているため、微粒子間の結合力の低下や水性エマルジョンの加圧効果の増大によって、上記衝突エネルギーが効率的に分離・微細化に使用されると共に、凝集塊の周りから外気圧がかからないため、分離・微細化が好適に行われる。
【００８８】
加圧液を攪拌混合槽内に向けて噴射して該槽内液と衝突させた箇所の温度は局部的に極めて高温（限定はされないが、例えば１００℃以上４００℃以下）になると考えられる。また、加圧液噴射部から噴射される加圧液の特に好ましい圧力は上記した通り、２０．３ＭＰａ（２００気圧）以上２５．３ＭＰａ（２５０気圧）である。一方、水の臨界温度と臨界圧力は、それぞれ３７４℃と２２ＭＰａ（２１８気圧）であるから、衝突の箇所は局部的に超臨界になっている可能性がある。
超臨界に近くなるため、１つの水のクラスターを形成する水の分子数が減少し（小クラスター水が生成し）、凝集塊が分離・微細化された微粒子が該水の分子間に入って、良好に微粒子の分散が行われたと考えられる。
更に、減圧をして溶存空気を除去すると、水の臨界温度が低くなることが本発明者によって確かめられている。そのため、本発明における「一旦減圧処理された加圧液」では、より容易に上記現象が起こったと考えらえる。
【００８９】
本発明では、減圧状態にした攪拌混合槽内の水性エマルジョン（槽内液）の一部を連続的に採取し、採取した水性エマルジョン（採取液）を、加圧して攪拌混合槽内に向けて噴射するため、装置内で水性エマルジョンの循環が起き、何度も衝突を繰り返すことができると共に、連続的に処理を行うことができる。
凝集塊の生成・分離のしやすさや凝集度は、樹脂微粒子の種類、重合開始剤、界面活性剤等の添加剤の種類；攪拌・加圧・噴射時の処理条件等にも依存するため、特許文献２のような方法では、条件によっては１度の処理では十分に凝集塊が分離せず、何度も処理を繰り返す必要がある場合があり、原料の投入と液の取り出しに手間が発生する。この点、本発明の方法では、連続的に処理を行うことができるため、原料の投入と取り出しは１度だけで、従って処理時間を延ばすことにより、十分に凝集塊が分離させることができ、この結果、効率よく大量処理を行うことが可能となる。
【００９０】
［水性塗料］
本発明の水性エマルジョンを含有する水性塗料の種類は特に限定されず、水性塗料とする際に該水性エマルジョンに配合する物質も、該水性塗料に応じて適宜選択して配合される。
該水性塗料の種類としては、特に限定はないが、本発明の水性エマルジョンの前記効果を発揮するために、防錆、防汚、防カビ、絶縁、遮熱、着雪防止等の用途に用いられる水性塗料であることが好ましい。
【００９１】
［水性塗料の特性、効果、作用・原理］
本発明の方法により分散性を改良（凝集塊を分離・微細化）した水性エマルジョンを含有する水性塗料は、優れた接着性や強靭性（塗膜硬度）を示すが、これは、微粒子が凝集塊を形成している場合、大きな凝集塊の形で塗布素材面と接触するのに対し（図５（ａ））、個々の微粒子に分離している場合、個々の微粒子の形で塗布素材面と接触する（図５（ｂ））ため、接触面積が大きいためと考えられる。
【００９２】
また、微粒子が凝集塊を形成している場合（図５（ａ））は、紫外線等により塗装表面の劣化が進むと、凝集塊の下部（塗布素材面）まで劣化が連鎖するのに対して、個々の微粒子に分離している場合（図５（ｂ））は、塗装表面の微粒子が劣化したとしても、凝集塊を形成していない（又は凝集塊のサイズが小さい）ため、劣化は連鎖しにくく、凝集塊の下部（塗布素材面）は劣化しないと考えられ、このため、本発明の水性塗料は、対候性に優れる。
【００９３】
本発明の水性塗料は、耐熱性、臭気性の点においても優れるが、これは、減圧処理により、水性エマルジョン中の溶存空気（特に酸素）、不純物等の不要物が除去されたためと考えられる。このような不要物は、微粒子同士の結合力を強めるため、凝集塊を分離・微細化するために除去することが好ましいものであるが、塗膜中に残存していると、塗料が燃えやすくなり、臭気の原因ともなる。また、このような不要物は、塗膜の電気伝導度を上昇させ、防錆性を低下させる。塗膜からこのような不要物が除去される点も、本発明の方法の優れた点である。
【実施例】
【００９４】
以下に、実施例及び比較例を挙げて本発明を更に具体的に説明するが、本発明は、その要旨を超えない限りこれらの実施例及び比較例に限定されるものではない。
【００９５】
［実施例１］
図２に示すような、加圧液噴射部１４が攪拌混合槽１０の窪み部分１５に存在し、二方向から噴射された加圧液Ｅ３同士を衝突させるタイプの装置を使用して、水性エマルジョンに処理を施した。液加圧機構２０は、図３に示すようなピストン２２を備えたシリンダ２１状のものを使用した。
【００９６】
攪拌混合槽１０の容積は、１ｍ３とした。攪拌混合槽の中に、水性エマルジョンであるアクリルエマルジョン（日本エヌエスシー株式会社製、ＡＤ１５７）を、８００Ｌ投入した。
【００９７】
減圧機構３０として、真空ポンプを用いて、攪拌混合槽１０内の減圧を開始し、攪拌混合槽１０内が約２０Ｔｏｒｒ（２．６ｋＰａ）になるように保ち、攪拌混合槽１０内の温度は２０℃で均一に保った上で、攪拌混合槽１０内の攪拌を開始した。
２０℃における水の飽和蒸気圧は１７．５Ｔｏｒｒ（２．３ｋＰａ）であるから、攪拌混合槽１０内の圧力は、水の飽和蒸気圧より少し高い程度に保たれている。
減圧に伴い、水性エマルジョン（槽内液Ｅ１）の液面が一旦上昇し、溶存空気（酸素）が泡となって除去される様子を確認したが、水性エマルジョン（槽内液Ｅ１）の沸騰は起こらなかった。
【００９８】
減圧状態のまま、攪拌混合槽１０と液加圧機構２０とをつなぐ配管のバルブを開き、槽内液Ｅ１の一部を２つの液加圧機構２０内にそれぞれ送り込んだ。
その際、帯電機構４０を作動させ、液加圧機構２０内に送り込まれる採取液に帯電を施した。
加圧液Ｅ３の圧力を２５．３ＭＰａ（２５０気圧）に設定し、攪拌混合槽１０内の窪み部分１５に設けられた２か所の加圧液噴射部１４から、それぞれ加圧液Ｅ３を略水平方向に噴射し、加圧液Ｅ３同士を衝突させ、連続処理を開始した。
【００９９】
１時間後、装置内の全てのバルブを閉じ、真空ポンプ、液加圧機構２０、帯電機構４０を停止して、処理を完了し、攪拌混合槽１０内の窪み部分１５の下部にある取り出し口１６から、処理後の水性エマルジョンを採取した。
【０１００】
レーザ回折／散乱式粒度分布測定装置（日機装株式会社製、ＭＴ３３００型）を使用して、処理の前後の粒子径分布を測定したところ、図６に示すように、処理後のアクリルエマルジョンの微粒子の粒子径（図６（ｂ））は、処理前のアクリルエマルジョンの微粒子の粒子径（図６（ａ））に比べて著しく小さく、本発明の方法による処理後のアクリルエマルジョンの微粒子は、個々の微粒子や粒子径が１μｍに達しないサイズの小さい凝集塊となっていた。
【０１０１】
［比較例１］
特許文献２の図１に記載の装置を使用して、実施例１と同一のアクリルエマルジョン８００Ｌに対して、凝集塊を個々の微粒子又はサイズの小さな凝集塊に分離する処理を施した。
特許文献２の装置は、（ａ）減圧状態で水性混合液を攪拌する工程と、（ｂ）加圧した水性混合液同士を噴射し衝突させる工程が別々の機構（装置）で行われ、両工程は完全に分離されている回分式の装置である。従って、（ｂ）工程を終えた水性混合液を、（ａ）工程に戻すことで連続的に処理を行う事はできない。
【０１０２】
真空タンク（本発明の装置では、「攪拌混合槽１０」に相当する。）の容積は、実施例１とほぼ同じにした。
真空タンクの圧力を約２０Ｔｏｒｒ（２．６ｋＰａ）になるように保ち、真空タンク内の温度は２０℃で均一に保った上で、真空タンク内の攪拌を開始した。
【０１０３】
真空タンクから加圧室（本発明の装置では、「液加圧機構２０」に相当する。）にアクリルエマルジョンを送り込み、加圧圧力を２５．３ＭＰａ（２５０気圧）に設定し、衝突室の中で、アクリルエマルジョン同士を相互に衝突させた。
衝突させたアクリルエマルジョンは収容容器に収容した。投入したアクリルエマルジョンを全て収容容器に収容するのに、２５時間の時間を要した。
【０１０４】
処理の前後のアクリルエマルジョンの微粒子の粒子径分布を実施例１と同じ方法で測定したところ、処理後のアクリルエマルジョンの微粒子の粒子径は、処理前のアクリルエマルジョンの微粒子の粒子径に比べて小さく、凝集塊はある程度分離・微細化されていたが、実施例１における処理後のアクリルエマルジョンの微粒子の粒子径（図６（ｂ））よりは大きかった。
【０１０５】
上記の結果から明らかなように、本発明の水性エマルジョンの分散性改良方法を用いた場合、水性エマルジョンを循環させることで連続的な処理が可能であり、特許文献２のような回分式の方法に比べて、効率よく水性エマルジョンの分散性を改良することができた。具体的には、原料のアクリルエマルジョンを装置に投入してから、処理後のアクリルエマルジョンを取り出すまでの時間を、１／２５にすることができた。
また、処理後のアクリルエマルジョン中の微粒子の粒子径も、本発明の方法で処理した方が、粒子径を小さく（分散性を良好に）することができた。
【産業上の利用可能性】
【０１０６】
本発明の水性エマルジョンの分散性改良方法を用いて分散性を改良した（凝集塊を分離・微細化された）水性エマルジョンは、接着性、強靭性、対候性、耐熱性、臭気性等の点において優れているため、水性塗料、接着剤、インク、化粧品等の用途に広く利用されるものであり、特に水性塗料として、防錆、防汚、防カビ、絶縁、遮熱、着雪防止等が要求される被塗工物に塗布するために広く利用されるものである。
【符号の説明】
【０１０７】
１    分散性改良装置
１０    攪拌混合槽
１１    攪拌機構
１２    排気部
１３    槽内液採取部
１４    加圧液噴射部
１５    窪み部分
１６    取り出し口
２０    液加圧機構
２１    シリンダ
２２    ピストン
３０    減圧機構
４０    帯電機構
Ｅ      水性エマルジョン
Ｅ１    槽内液
Ｅ２    採取液
Ｅ３    加圧液
α      水平面上での加圧液の噴射方向
【要約】      （修正有）【課題】水性エマルジョン中の凝集塊を、効率的に分離・微細化することができ、低コストで大量処理が可能な方法、及び、凝集塊が十分に分離・微細化された水性エマルジョンの提供。【解決手段】水性エマルジョンＥを投入した攪拌混合槽１０内を水性エマルジョンＥ中に含有される溶存空気が除去される圧力に減圧し、該減圧処理後の水性エマルジョンＥ同士を衝突させる水性エマルジョンＥの分散性改良方法であって、攪拌混合槽１０内に存在する水性エマルジョンＥである槽内液Ｅ１の一部を連続的に液加圧機構２０内に採取し、液加圧機構２０で加圧した水性エマルジョンである加圧液Ｅ３を攪拌混合槽１０内に向けて噴射することで水性エマルジョンＥを循環させ、加圧液Ｅ３を該攪拌混合槽１０内に向けて噴射する際に槽内液Ｅ１と衝突させることにより、水性エマルジョンＥ中の微粒子の分散性を改良する水性エマルジョンＥの分散性改良方法。【選択図】図２【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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