油滴分散液の製造方法
【課題】油滴の体積平均粒径が１００〜１０００μｍである油滴分散液を、安定操作で、しかも高い生産性で製造することができる方法を提供する。
【解決手段】油滴分散液の製造方法は、粘度が１０〜２００ｍＰａ・ｓである高分子水溶液からなる流動する水性成分に、該水性成分で周囲が覆われるように液体の油性成分を合流させるステップと、上記水性成分及び上記油性成分の合流体をマイクロ流路２２に流通させることにより油滴の体積平均粒径が１００〜１０００μｍである油滴分散液を得るステップと、を備える。
【解決手段】油滴分散液の製造方法は、粘度が１０〜２００ｍＰａ・ｓである高分子水溶液からなる流動する水性成分に、該水性成分で周囲が覆われるように液体の油性成分を合流させるステップと、上記水性成分及び上記油性成分の合流体をマイクロ流路２２に流通させることにより油滴の体積平均粒径が１００〜１０００μｍである油滴分散液を得るステップと、を備える。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は油滴分散液の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
油滴の体積平均粒径が１００μｍ以上である油滴分散液を化粧料等に用いる場合、油滴が視認されるために油滴径分布の単分散性が高いことが要求される。この要求を満足する油滴分散液の製造方法としてマイクロ流路を利用する方法が提案されている。
【０００３】
特許文献１及び２には、交差するように設けられた一対のマイクロ流路の一方に水性成分及び他方に油性成分をそれぞれ流通させ、それらの交差部において水性成分に油性成分を分散させる油滴分散液の製造方法が開示されている。
【０００４】
非特許文献１には、同心軸状に設けられた外側管及び内側管の前者に油性成分及び後者に水性成分をそれぞれ流通させると共にそれらを合流させ、それを特殊な方法で作製したＰＤＭＳ（ポリジメチルシロキサン）製の装置のマイクロ流路（オリフィス）に流通させる水滴分散液の製造方法が開示されている。
【特許文献１】国際公開２００２／０６８１０４号パンフレット
【特許文献２】特開２００４−１２２１０７号公報
【非特許文献１】Shoji Takeuchi et al., Advanced Materials 2005, 17, No.8, 1067-1072
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、特許文献１及び２に開示された方法では、油性成分がマイクロ流路の壁面に接触した状態で油滴を生成するため、長時間継続して行うと壁面が油性成分で濡れやすくなり、その結果、油滴径の制御が困難になることがある。
【０００６】
また、非特許文献１に開示された方法は、ヘキサデカンからなる油性成分で周囲が覆われるように水性成分を合流させたものであり、さらにこの油性成分の粘度が低いので、安定操作の観点から少流量で運転を行う必要があり、高い生産性を得ることができない。
【０００７】
従って、安定操作と高い生産性とを両立するためには、マイクロ流路を多数並設しなければならず、この場合、装置コストの高さやメンテナンスの煩雑さといった問題が懸念される。
【０００８】
本発明の目的は、油滴の体積平均粒径が１００〜１０００μｍである油滴分散液を、安定操作で、しかも高い生産性で製造することができる方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明の油滴分散液の製造方法は、
粘度が１０〜２００ｍＰａ・ｓである高分子水溶液からなる流動する水性成分に、該水性成分で周囲が覆われるように液体の油性成分を合流させるステップと、
上記水性成分及び上記油性成分の合流体をマイクロ流路に流通させることにより油滴の体積平均粒径が１００〜１０００μｍである油滴分散液を得るステップと、
を備える。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、水性成分の粘度が１０〜２００ｍＰａ・ｓであるため、界面張力に基づく自発的な油滴生成が可能であると共に、油滴同士の衝突等による油滴の合一や対流渦の発生に起因する高剪断力が作用することによる油滴の微細化が抑制され、また、油性成分の周囲が水性成分で覆われた合流体をマイクロ流路に流通させるため、油性成分がマイクロ流路の壁面に接触しないので、流量が多くても安定した油滴の生成が可能である。つまり、油滴の体積平均粒径が１００〜１０００μｍである油滴分散液を、安定操作で、しかも高い生産性で製造することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
以下、実施形態について説明する。
【００１２】
（油滴分散液の製造システムＡ）
図１は、油滴分散液の製造システムＡを示す。
【００１３】
この油滴分散液の製造システムＡは、マイクロミキサー１００と液供給系等の付帯部とで構成されている。
【００１４】
マイクロミキサー１００は、一対の液流入部１０１及び単一の液流出部１０２を有する。
【００１５】
一対の液流入部１０１の一方には、水性成分を貯蔵するための第１貯槽３１ａから延びた第１供給管３２ａが接続されている。第１供給管３２ａには、水性成分を流通させるための第１ポンプ３３ａ、水性成分の流量を検知するための第１流量計３４ａ及び水性成分の夾雑物を除去するための第１フィルタ３５ａが上流側から順に介設されており、第１流量計３４ａと第１フィルタ３５ａとの間の部分に水性成分の圧力を検知するための第１圧力計３６ａが取り付けられている。第１ポンプ３３ａ、第１流量計３４ａ及び第１圧力計３６ａのそれぞれは、流量コントローラ３７に電気的に接続されている。
【００１６】
一対の液流入部１０１の他方には、油性成分を貯蔵するための第２貯槽３１ｂから延びた第２供給管３２ｂが接続されている。第２供給管３２ｂには、油性成分を流通させるための第２ポンプ３３ｂ、油性成分の流量を検知するための第２流量計３４ｂ及び油性成分の夾雑物を除去するための第２フィルタ３５ｂが上流側から順に介設されており、第２流量計３４ｂと第２フィルタ３５ｂとの間の部分に油性成分の圧力を検知するための第２圧力計３６ｂが取り付けられている。第２ポンプ３３ｂ、第２流量計３４ｂ及び第２圧力計３６ｂのそれぞれは、流量コントローラ３７に電気的に接続されている。
【００１７】
流量コントローラ３７は、水性成分の設定流量及び設定圧力の入力が可能に構成されていると共に演算素子が組み込まれており、水性成分の設定流量情報、第１流量計３４ａで検知された流量情報及び第１圧力計３６ａで検知された圧力情報に基づいて第１ポンプ３３ａを運転制御するように構成されている。同様に、流量コントローラ３７は、油性成分の設定流量及び設定圧力の入力も可能に構成されており、油性成分の設定流量情報、第２流量計３４ｂで検知された流量情報及び第２圧力計３６ｂで検知された圧力情報に基づいて第２ポンプ３３ｂを運転制御するように構成されている。
【００１８】
マイクロミキサー１００の液流出部１０２は製品貯層３８に繋がっている。製品貯層３８には熱交換器や温調ジャケット等の冷却手段が設けられていてもよい。
【００１９】
図２（ａ）〜（ｃ）は、マイクロミキサー１００の具体的構成の一例を示す。
【００２０】
このマイクロミキサー１００は、配管の一部分を構成するように設けられた液流通管１０とその液流出側に連続して設けられた液合流分散部２０とを備えている。
【００２１】
液流通管１０は、大径管１２とそれに同心状に導入・挿通された１本の小径管１３との二重管構造に構成されている。この液流通管１０では、大径管１２の内側で且つ小径管１３の外側の部分の水性成分流路１１ａと小径管１３の内側の部分の油性成分流路１１ｂとの２つの液流路が管内部に相互に並行に延びて長さ方向に沿うように構成されている。そして、大径管１２の流入部が一方の液流入部１０１に構成され、液流通管１０の外部に露出した小径管１３の流入部が他方の液流入部１０１に構成されている。二重管構造の液流通管１０を有するこのようなマイクロミキサー１００は、装置構成が簡易であり、分解洗浄によるメンテナンスも容易である。
【００２２】
大径管１２及び小径管１３のそれぞれは、その流路断面形状が円形に形成されている。但し、特にこれに限定されるものでなく、例えば、半円形、楕円形、半楕円形、正方形、長方形、台形、平行四辺形、星形、不定形等であってもよい。大径管１２は、内径Ｄ１が例えば３〜１２ｍｍであり、小径管１３は、内径Ｄ２が例えば１〜５ｍｍである。
【００２３】
液合流分散部２０は、液流通管１０の液流出端に連続した内部領域を形成しており、この内部領域が液合流部２１を構成している。液合流部２１は、液流動方向の長さＬ１が例えば０．５〜５ｍｍであり、容量が例えば０．００１〜４ｍＬである。
【００２４】
液合流分散部２０には、液合流部２１に連続して設けられたマイクロ流路２２が穿孔されており、また、マイクロ流路２２に連続して流路拡大部２３が設けられている。そして、この流路拡大部２３が液流出部１０２に構成されている。ここで、本出願において「マイクロ流路」とは、流路の各箇所における水力相当直径ｄの最小値が０．０５ｍｍ以上１ｍｍ以下である流路をいう。
【００２５】
液合流部２１におけるマイクロ流路２２に連続する部分は、図３（ａ）に示すように流路径が不連続に縮小した構成であってもよく、また、図３（ｂ）に示すように流路径がベンチュリ管状に連続的に縮小した構成であってもよい。後者の場合、その部分の長さＬ２は例えば１〜３０ｍｍである。
【００２６】
マイクロ流路２２は、その流路断面形状が円形に形成されている。但し、特にこれに限定されるものでなく、例えば、半円形、楕円形、半楕円形、正方形、長方形、台形、平行四辺形、星形、不定形等であってもよい。
【００２７】
マイクロ流路２２は、水力相当直径ｄが０．３〜１．０ｍｍ、或いは、流路面積ｓが０．０５〜１．０ｍｍ２であるのが好ましく、流路面積ｓが０．０５〜０．６ｍｍ２であるのが更に好ましい。また、マイクロ流路２２は、流路長さｌが０．６〜１５０ｍｍであるのが好ましい。さらに、マイクロ流路２２は、流路内で安定な層流を得ることができるという観点から、流路長さ／水力相当直径（ｌ／ｄ）が３〜５００が好ましく、３０〜３００であることがさらに好ましい。
【００２８】
マイクロ流路２２は、その材質については、安定な油滴の生成を行う観点から、油性成分に濡れにくい物性を有するものが好ましい。具体的には、ＰＴＦＥ（ポリテトラフルオロエチレン）やＰＦＡ（テトラフルオロエチレンとパーフルオロアルコキシエチレンの共重合体）などのフッ素樹脂や、ステンレスやガラスなどの水との接触角が９０°以下の材質が挙げられる。これらのうち、得られる液滴の粒径の単分散性の観点から、ガラスを用いることがさらに好ましい。
【００２９】
マイクロ流路２２は、水性成分流路１１ａ及び油性成分流路１１ｂの延びる方向と同一方向に延びるように形成されている。但し、特にこれに限定されるものでなく、それらの延びる方向と異なる方向に延びるように形成されていてもよい。マイクロ流路２２は、横方向に延びるように形成されていてもよく、また、上下方向に延びるように形成されていてもよく、さらに、斜め方向に延びるように形成されていてもよい。なお、上下方向又は斜め方向に延びるように形成されたマイクロ流路２２は、液流動の向きが上から下向きであってもよく、また、下から上向きであってもよい。
【００３０】
流路拡大部２３は、その流路断面形状が円形に形成されている。但し、特にこれに限定されるものでなく、例えば、半円形、楕円形、半楕円形、正方形、長方形、台形、平行四辺形、星形、不定形等であってもよい。流路拡大部２３は、内径Ｄ３が例えば１．５〜１２ｍｍである、或いは、開放系である。
【００３１】
流路拡大部２３におけるマイクロ流路２２から連続する部分は、図４（ａ）に示すように流路径が不連続に拡大した構成であってもよく、また、図４（ｂ）に示すように流路径がベンチュリ管状に連続的に拡大した構成であってもよく、さらに、図４（ｃ）に示すように鉛直下向きに延びるマイクロ流路２２が開放された流路拡大部２３に連続した構成であってもよい。図４（ｂ）に示す構成の場合、その部分の長さＬ３は例えば２０ｍｍ以下である。
【００３２】
流路拡大部２３には、製品貯層３８に向かって延びる回収管が接続されていてもよく、また、その回収管にアルカリ添加手段が設けられていてもよい。
【００３３】
なお、この例では、小径管１３が１本である構成としたが、図５（ａ）及び（ｂ）に示すように小径管１３が複数本である構成であってもよい。
【００３４】
（油滴分散液の製造方法）
次に、この油滴分散液の製造システムＡを用いた油滴分散液の製造方法について説明する。
【００３５】
この油滴分散液の製造方法は、粘度が１０〜２００ｍＰａ・ｓである高分子水溶液からなる流動する水性成分に、水性成分で周囲が覆われるように液体の油性成分を合流させ、その合流体をマイクロ流路２２に流通させることにより油滴の体積平均粒径が１００〜１０００μｍである油滴分散液を得るものである。
【００３６】
＜水性成分及び油性成分＞
水性成分は、粘度が１０〜２００ｍＰａ・ｓである、好ましくは２０〜１００ｍＰａ・ｓである高分子水溶液である。粘度は、Ｂ型粘度計を用いて回転数６０ｒ／ｍの条件で測定されるものである（参照 ＪＩＳ Ｚ８８０３、Ｋ７１１７−１等）。水性成分がこのような粘度範囲であることにより、界面張力に基づく自発的な油滴生成が可能であると共に、油滴同士の衝突等による油滴の合一や対流渦の発生に起因する高剪断力が作用することによる油滴の微細化が抑制され、安定した油滴の生成が可能となる。
【００３７】
ここで、水性成分に含まれる水溶性高分子は、合成高分子であってもよく、また、天然高分子であってもよい。かかる水溶性高分子としては、水への溶解の容易さ、粘度調整の容易さ、及び必要に応じて製品の粘度を高める処理の施しやすさの観点から、カルボキシル基を有するものが好ましく、カルボキシル基を有するアクリル系高分子やアルギン酸ナトリウム、カルボキシルメチルセルロースなどの多糖類等が挙げられる。アクリル系高分子としては、例えば、（アクリル酸／アクリル酸アルキル（Ｃ１０−３０））共重合体（例えば、日光ケミカルズ社製 商品名：CARBOPOL）、アクリル酸・メタクリル酸アルキル共重合体（例えば、日光ケミカルズ社製 商品名：PEMULEN）、アクリル酸系共重合体（例えば、ローム＆ハース社製 商品名：ACULYN）等が挙げられる。これらの中でも、得られる油滴分散液のｐＨを調整することにより容易に増粘安定化を図ることができるという観点からカルボキシル基を有するアクリル系高分子が好ましく、アクリル酸・メタクリル酸アルキル共重合体（例えば、日光ケミカルズ社製 商品名：PEMULEN）が最も好ましい。水溶性高分子は、単一種で構成されていてもよく、また、複数種で構成されていてもよい。
【００３８】
水溶性高分子の濃度は上記の水性成分の粘度が実現されるのであれば特に限定されないが、例えば０．０２〜５質量％である。
【００３９】
水は、例えば、イオン交換水、蒸留水等である。
【００４０】
水性成分には、粘度や界面張力に悪影響を与えない範囲で、水との混和性のある有機溶剤、防腐剤、塩類、界面活性剤、その他有効成分が含まれていてもよい。
【００４１】
油性成分は、水と混じりあわない液体である。なお、油性成分は、常温固体のものであってもよく、その場合、操作時に温度を融点以上とすることにより液体として扱う。
【００４２】
油性成分は、水との界面張力が１０ｍＮ／ｍ以上であり、粘度が４０ｍＰａ・ｓ以下である物性を有するものが好ましい。かかる油性成分としては、具体的には、常温液体のものでは、ジメチコーン、環状シリコーン、スクワラン、植物油、エステル油等が挙げられ、常温固体のものでは、パーム油、牛脂、炭素数１４〜２２の高級アルコール、セレシンなどの鉱物油等が挙げられる。油性成分は、単一種で構成されていてもよく、また、複数種の混合物で構成されていてもよい。
【００４３】
油性成分には、その他に親油性界面活性剤や有機溶剤が含まれていてもよい。
【００４４】
＜油滴分散液の製造＞
上記の油滴分散液の製造システムＡを稼働させると、第１ポンプ３３ａは、水性成分を、第１貯槽３１ａから第１供給管３２ａを介し、第１流量計３４ａ及び第１フィルタ３５ａを順に経由させてマイクロミキサー１００の一方の液流入部１０１に継続的に供給する。第１流量計３４ａは、検知した水性成分の流量情報を流量コントローラ３７に送る。また、第１圧力計３６ａは、検知した第１圧力計３６ａの圧力情報を流量コントローラ３７に送る。
【００４５】
第２ポンプ３３ｂは、油性成分を、第２貯槽３１ｂから第２供給管３２ｂを介し、第２流量計３４ｂ及び第２フィルタ３５ｂを順に経由させてマイクロミキサー１００の一方の液流入部１０１に継続的に供給する。第２流量計３４ｂは、検知した油性成分の流量情報を流量コントローラ３７に送る。また、第２圧力計３６ｂは、検知した第２圧力計３６ｂの圧力情報を流量コントローラ３７に送る。
【００４６】
続いて、流量コントローラ３７は、水性成分の設定流量情報及び設定圧力情報、並びに、第１流量計３４ａで検知された流量情報及び第１圧力計３６ａで検知された圧力情報に基づいて、水性成分の設定流量及び設定圧力がそれぞれ維持されるように第１ポンプ３３ａを運転制御する。それと共に、流量コントローラ３７は、油性成分の設定流量情報及び設定圧力情報、並びに、第２流量計３４ｂで検知された流量情報及び第２圧力計３６ｂで検知された圧力情報に基づいて、油性成分の設定流量及び設定圧力がそれぞれ維持されるように第２ポンプ３３ｂを運転制御する。
【００４７】
マイクロミキサー１００では、水性成分流路１１ａを流通した水性成分と油性成分流路１１ｂを流通した油性成分とが、液合流部２１において、水性成分で周囲が覆われるように油性成分が合流した後、それらの合流体がマイクロ流路２２に流入し、そして、マイクロ流路２２において、その合流体が層流状態に流通して流路拡大部２３に流出する。
【００４８】
ここで、水性成分の温度については、例えば５〜９５℃とすることが好ましい。油性成分の温度については、油性成分が液体状態となる温度であって、例えば５〜９５℃とすることが好ましい。このとき、必要に応じて油滴分散液の製造システムＡ全体を加温してもよい。
【００４９】
水性成分及び油性成分のそれぞれの圧力設定については、送液の圧力が例えば０．００５〜０．５ＭＰａとなるようにすることが好ましい。
【００５０】
水性成分及び油性成分のそれぞれの流量設定については、生産性及び流動安定性の観点から、マイクロ流路２２を流通する水性成分及び油性成分の合計流量を０．２〜２０Ｌ／ｈとすることが好ましく、０．３〜８Ｌ／ｈとすることがより好ましい。また、水性成分に対する油性成分の体積比については、好ましい油滴の体積平均粒径及び粒径分布を得ることができるという観点から、油性成分／水性成分＝１／９９〜４０／６０とすることが好ましく、３／９７〜２０／８０とすることがより好ましい。
【００５１】
そして、マイクロミキサー１００の液流出部１０２である流路拡大部２３からは油滴の体積平均粒径が１００〜１０００μｍ（好ましくは１００〜６００μｍ）である油滴分散液が流出し、それが製品貯層３８に回収される。
【００５２】
このとき、必要に応じて液流出部１０２から流出した油滴分散液を冷却してもよい。また、得られた油滴分散液の分散安定性を高めるために油滴分散液を増粘させてもよい。かかる粘度調製操作は、例えば、流路拡大部２３から製品貯層３８に向かって延びる回収管或いは製品貯層３８において、水性成分に含まれる水溶性高分子としてカルボキシル基を有するアクリル系高分子を用いた場合には、水酸化ナトリウム水溶液などを添加してｐＨ調整を行うことにより、また、水溶性高分子としてアルギン酸ナトリウムを用いた場合には、炭酸亜鉛水溶液などの多価金属塩を添加することにより行うことができる。
【実施例】
【００５３】
以下に、各種構成の油滴分散液を製造して行った試験評価について説明する。なお、その概要を表１にも示す。
【００５４】
【表１】
【００５５】
（油滴分散液の製造）
＜実施例１＞
図６（ａ）に示すような二重管構造を有するＳＵＳ３１６製のマイクロミキサー１００を備えた図１に示すのと同様の構成の油滴分散液の製造システムＡを用いた。なお、第１及び第２ポンプ３３ａ、３３ｂとして、ギアポンプ（Zenith社製）を用いた。
【００５６】
マイクロミキサー１００は、液流通管１０において、大径管１２の内径Ｄ１が４．４ｍｍであり、小径管１３の外径が３．２ｍｍ及び内径Ｄ２が１．６ｍｍである。マイクロミキサー１００は、液合流分散部２０において、液合流部２１におけるマイクロ流路２２に連続する部分が、流路径が不連続に縮小した構成を有し、また、流路拡大部２３におけるマイクロ流路２２から連続する部分も、流路径が不連続に拡大した構成を有する。マイクロ流路２２は、流路断面形状が円形に形成されており、内径ｄが０．５ｍｍ（流路面積ｓが０．２０ｍｍ２）、流路長さｌが３０ｍｍ、流路長さ／内径（ｌ／ｄ）が６０である。また、流路拡大部２３は、流路断面形状が円形に形成されており、内径Ｄ３が４．４ｍｍである。
【００５７】
第１貯槽３１ａに、アクリル酸・メタクリル酸アルキル共重合体（日光ケミカルズ社製 商品名：PEMULEN TR-2）の０．１１質量％高分子水溶液を水性成分として調製準備した。この高分子水溶液は、Ｂ型粘度計を用いて回転数６０ｒ／ｍの条件で測定した粘度が４０ｍＰａ・ｓであった。また、第２貯槽３１ｂに、スクワランを油性成分として準備した。このとき、水性成分及び油性成分をそれぞれ２０℃に調温した。
【００５８】
そして、２０℃に調温したマイクロミキサー１００に対し、上記水性成分及び油性成分を、体積割合（油性成分／水性成分）＝１２／８８並びにマイクロ流路２２を流通する水性成分及び油性成分の合計流量が２．０Ｌ／ｈとなるように供給した。
【００５９】
マイクロミキサー１００から回収された油滴分散液をサンプル瓶に採取した後、これに０．５Ｍ水酸化カリウムを滴下してｐＨ７．０に調製することにより増粘安定化させた油滴分散液を実施例１とした。
【００６０】
＜実施例２＞
マイクロミキサー１００のマイクロ流路２２の流路長さｌが１００ｍｍ、及び流路長さ／内径（ｌ／ｄ）が２００である点を除いて実施例１と同様にして得られた油滴分散液を実施例２とした。
【００６１】
＜実施例３＞
マイクロミキサー１００のマイクロ流路２２が流路断面形状が円形に形成されており、その内径ｄが０．５ｍｍ（流路面積ｓが０．２０ｍｍ２）、流路長さｌが２ｍｍ、及び流路長さ／内径（ｌ／ｄ）が４である図６（ｂ）に示すようなオリフィス状に形成されている点、並びにマイクロミキサー１００に対し、上記水性成分及び油性成分を、マイクロ流路２２を流通する水性成分及び油性成分の合計流量が３．０Ｌ／ｈとなるように供給した点を除いて実施例１と同様にして得られた油滴分散液を実施例３とした。
【００６２】
＜実施例４＞
マイクロミキサー１００に対し、上記水性成分及び油性成分を、マイクロ流路２２を流通する水性成分及び油性成分の合計流量が６．０Ｌ／ｈとなるように供給した点を除いて実施例３と同様にして得られた油滴分散液を実施例４とした。
【００６３】
＜実施例５＞
マイクロミキサー１００のマイクロ流路２２がガラス製であって、その流路拡大部２３の内径Ｄ３が６．０ｍｍである点を除いて実施例１と同様にして得られた油滴分散液を実施例５とした。なお、流路拡大部２３は、マイクロ流路２２に続いて接続された透明ビニールホースにより構成した。
【００６４】
＜実施例６＞
マイクロミキサー１００のマイクロ流路２２の流路長さｌが１００ｍｍ、及び流路長さ／内径（ｌ／ｄ）が２００である点を除いて実施例５と同様にして得られた油滴分散液を実施例６とした。
【００６５】
＜実施例７＞
マイクロミキサー１００に対し、上記水性成分及び油性成分を、マイクロ流路２２を流通する水性成分及び油性成分の合計流量が３．０Ｌ／ｈとなるように供給した点を除いて実施例６と同様にして得られた油滴分散液を実施例７とした。
【００６６】
＜実施例８＞
マイクロミキサー１００のマイクロ流路２２が図６（ｃ）に示すように鉛直下向きに延びて解放された流路拡大部２３に連続した構成である点を除いて実施例７と同様にして得られた油滴分散液を実施例８とした。
【００６７】
＜実施例９＞
マイクロミキサー１００のマイクロ流路２２の最細部の内径が０．３４ｍｍである図６（ｄ）に示すようなベンチュリ管状に形成され（液合流部２１におけるマイクロ流路２２に連続的に流路が縮小する部分の長さＬ２が２４ｍｍ、マイクロ流路２２の長さが４０ｍｍ、及び流路拡大部２３におけるマイクロ流路２２から連続的に流路が拡大する部分の長さＬ３が１６ｍｍ）、そして、流路拡大部２３の内径Ｄ３が４．０ｍｍである点を除いて実施例７と同様にして得られた油滴分散液を実施例９とした。
【００６８】
＜実施例１０＞
マイクロミキサー１００のマイクロ流路２２がポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）製である点を除いて実施例２と同様にして得られた油滴分散液を実施例１０とした。
【００６９】
＜実施例１１＞
マイクロミキサー１００のマイクロ流路２２の内径ｄが０．８ｍｍ（流路面積ｓが０．５０ｍｍ２）、流路長さｌが５０ｍｍ、及び流路長さ／内径（ｌ／ｄ）が６２．５である点、水性成分として、アクリル酸系共重合体（ローム＆ハース社製 商品名：ACULYN 22）の０．６質量％高分子水溶液に０．５Ｍ水酸化カリウムを滴下してｐＨ６．４に調製したものであって、粘度が２７ｍＰａ・ｓのものを用いた点、並びにマイクロミキサー１００に対し、上記水性成分及び油性成分を、体積割合（油性成分／水性成分）＝６／９４並びにマイクロ流路２２を流通する水性成分及び油性成分の合計流量が０．５Ｌ／ｈとなるように供給した点を除いて実施例１と同様にして得られた油滴分散液を実施例１１とした。
【００７０】
＜実施例１２＞
水性成分として、アクリル酸・メタクリル酸アルキル共重合体（日光ケミカルズ社製 商品名：PEMULEN TR-2）の０．１５質量％高分子水溶液であって、粘度が９２ｍＰａ・ｓのものを用いた点、並びにマイクロミキサー１００に対し、上記水性成分及び油性成分を、マイクロ流路２２を流通する水性成分及び油性成分の合計流量が２．０Ｌ／ｈとなるように供給した点を除いて実施例１１と同様にして得られた油滴分散液を実施例１２とした。
【００７１】
＜実施例１３＞
マイクロミキサー１００のマイクロ流路２２が流路断面形状が円形に形成されており、その内径ｄが０．３ｍｍ（流路面積ｓが０．０７ｍｍ２）、流路長さｌが１ｍｍ、及び流路長さ／内径（ｌ／ｄ）が３．３である図６（ｂ）に示すようなオリフィス状に形成されており、その流路拡大部２３の内径Ｄ３が１．６ｍｍである点、並びにマイクロミキサー１００に対し、上記水性成分及び油性成分を、マイクロ流路２２を流通する水性成分及び油性成分の合計流量が０．５Ｌ／ｈとなるように供給した点を除いて実施例１２と同様にして得られた油滴分散液を実施例１３とした。
【００７２】
＜比較例１＞
水性成分として粘度１ｍＰａ・ｓの水を用い、サンプル瓶への採取の後にｐＨ調製を行わなかった点を除いて実施例６の場合と同様の操作を行ったところ、サンプル瓶に採取するまでに既にほとんどの油滴が合一し、サンプル瓶への採取後には油水分離した。
【００７３】
＜比較例２＞
水性成分として、アクリル酸・メタクリル酸アルキル共重合体（日光ケミカルズ社製 商品名：PEMULEN TR-2）の０．１１質量％高分子水溶液に０．５Ｍ水酸化カリウムを滴下して粘度が３００ｍＰａ・ｓとなるように調整したものを用いたことを除いて比較例１と同様の操作を行ったところ、大部分の油性成分は液滴とならずに油水分離した状態であった。
【００７４】
（試験評価方法）
＜油滴の体積平均粒径＞
実施例１〜１３のそれぞれについて、レーザ回折／散乱式粒度分布測定装置（株式会社堀場製作所社製 ＬＡ−９１０）を用いて油滴の体積平均粒径、および面積平均粒径を求めた。
【００７５】
＜分散度＞
実施例１〜１３のそれぞれについて、体積平均粒径と面積平均粒径の比（体積平均粒径÷面積平均粒径）を計算することにより分散度を求めた。
【００７６】
（試験評価結果）
表１に試験結果を示す。
【００７７】
油滴の体積平均粒径は、実施例１が３８７μｍ、実施例２が３６８μｍ、実施例３が３１３μｍ、実施例４が１３１μｍ、実施例５が４３３μｍ、実施例６が４０５μｍ、実施例７が３４９μｍ、実施例８が３９０μｍ、実施例９が１６９μｍ、実施例１０が３９９μｍ、実施例１１が１６２μｍ、実施例１２が２５２μｍ、実施例１３が２８２μｍであった。
【００７８】
分散度は、実施例１が１．５９、実施例２が１．５８、実施例３が１．６６、実施例４が２．１２、実施例５が１．３３、実施例６が１．２１、実施例７が１．３２、実施例８が１．１７、実施例９が１．６１、実施例１０が１．４６、実施例１１が１．３３、実施例１２が１．３７、実施例１３が１．４２であった。
【産業上の利用可能性】
【００７９】
本発明は、化粧料等に使用される油滴分散液の製造方法について有用である。
【図面の簡単な説明】
【００８０】
【図１】油滴分散液の製造システムの構成を示す図である。
【図２】マイクロミキサーを示す（ａ）縦断面図、（ｂ）図２（ａ）におけるIIB-IIB横断面図及び（ｃ）図２（ａ）におけるIIC-IIC横断面図である。
【図３】（ａ）及び（ｂ）は液合流部の上流側部分の縦断面図である。
【図４】（ａ）〜（ｃ）は液合流部の下流側部分の縦断面図である。
【図５】マイクロミキサーの変形例を示す（ａ）縦断面図及び（ｂ）図５（ａ）におけるVB-VB横断面図である。
【図６】（ａ）〜（ｄ）は実施例で用いたマイクロミキサーの構成を示す図である。
【符号の説明】
【００８１】
２２ マイクロ流路
【技術分野】
【０００１】
本発明は油滴分散液の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
油滴の体積平均粒径が１００μｍ以上である油滴分散液を化粧料等に用いる場合、油滴が視認されるために油滴径分布の単分散性が高いことが要求される。この要求を満足する油滴分散液の製造方法としてマイクロ流路を利用する方法が提案されている。
【０００３】
特許文献１及び２には、交差するように設けられた一対のマイクロ流路の一方に水性成分及び他方に油性成分をそれぞれ流通させ、それらの交差部において水性成分に油性成分を分散させる油滴分散液の製造方法が開示されている。
【０００４】
非特許文献１には、同心軸状に設けられた外側管及び内側管の前者に油性成分及び後者に水性成分をそれぞれ流通させると共にそれらを合流させ、それを特殊な方法で作製したＰＤＭＳ（ポリジメチルシロキサン）製の装置のマイクロ流路（オリフィス）に流通させる水滴分散液の製造方法が開示されている。
【特許文献１】国際公開２００２／０６８１０４号パンフレット
【特許文献２】特開２００４−１２２１０７号公報
【非特許文献１】Shoji Takeuchi et al., Advanced Materials 2005, 17, No.8, 1067-1072
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、特許文献１及び２に開示された方法では、油性成分がマイクロ流路の壁面に接触した状態で油滴を生成するため、長時間継続して行うと壁面が油性成分で濡れやすくなり、その結果、油滴径の制御が困難になることがある。
【０００６】
また、非特許文献１に開示された方法は、ヘキサデカンからなる油性成分で周囲が覆われるように水性成分を合流させたものであり、さらにこの油性成分の粘度が低いので、安定操作の観点から少流量で運転を行う必要があり、高い生産性を得ることができない。
【０００７】
従って、安定操作と高い生産性とを両立するためには、マイクロ流路を多数並設しなければならず、この場合、装置コストの高さやメンテナンスの煩雑さといった問題が懸念される。
【０００８】
本発明の目的は、油滴の体積平均粒径が１００〜１０００μｍである油滴分散液を、安定操作で、しかも高い生産性で製造することができる方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明の油滴分散液の製造方法は、
粘度が１０〜２００ｍＰａ・ｓである高分子水溶液からなる流動する水性成分に、該水性成分で周囲が覆われるように液体の油性成分を合流させるステップと、
上記水性成分及び上記油性成分の合流体をマイクロ流路に流通させることにより油滴の体積平均粒径が１００〜１０００μｍである油滴分散液を得るステップと、
を備える。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、水性成分の粘度が１０〜２００ｍＰａ・ｓであるため、界面張力に基づく自発的な油滴生成が可能であると共に、油滴同士の衝突等による油滴の合一や対流渦の発生に起因する高剪断力が作用することによる油滴の微細化が抑制され、また、油性成分の周囲が水性成分で覆われた合流体をマイクロ流路に流通させるため、油性成分がマイクロ流路の壁面に接触しないので、流量が多くても安定した油滴の生成が可能である。つまり、油滴の体積平均粒径が１００〜１０００μｍである油滴分散液を、安定操作で、しかも高い生産性で製造することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
以下、実施形態について説明する。
【００１２】
（油滴分散液の製造システムＡ）
図１は、油滴分散液の製造システムＡを示す。
【００１３】
この油滴分散液の製造システムＡは、マイクロミキサー１００と液供給系等の付帯部とで構成されている。
【００１４】
マイクロミキサー１００は、一対の液流入部１０１及び単一の液流出部１０２を有する。
【００１５】
一対の液流入部１０１の一方には、水性成分を貯蔵するための第１貯槽３１ａから延びた第１供給管３２ａが接続されている。第１供給管３２ａには、水性成分を流通させるための第１ポンプ３３ａ、水性成分の流量を検知するための第１流量計３４ａ及び水性成分の夾雑物を除去するための第１フィルタ３５ａが上流側から順に介設されており、第１流量計３４ａと第１フィルタ３５ａとの間の部分に水性成分の圧力を検知するための第１圧力計３６ａが取り付けられている。第１ポンプ３３ａ、第１流量計３４ａ及び第１圧力計３６ａのそれぞれは、流量コントローラ３７に電気的に接続されている。
【００１６】
一対の液流入部１０１の他方には、油性成分を貯蔵するための第２貯槽３１ｂから延びた第２供給管３２ｂが接続されている。第２供給管３２ｂには、油性成分を流通させるための第２ポンプ３３ｂ、油性成分の流量を検知するための第２流量計３４ｂ及び油性成分の夾雑物を除去するための第２フィルタ３５ｂが上流側から順に介設されており、第２流量計３４ｂと第２フィルタ３５ｂとの間の部分に油性成分の圧力を検知するための第２圧力計３６ｂが取り付けられている。第２ポンプ３３ｂ、第２流量計３４ｂ及び第２圧力計３６ｂのそれぞれは、流量コントローラ３７に電気的に接続されている。
【００１７】
流量コントローラ３７は、水性成分の設定流量及び設定圧力の入力が可能に構成されていると共に演算素子が組み込まれており、水性成分の設定流量情報、第１流量計３４ａで検知された流量情報及び第１圧力計３６ａで検知された圧力情報に基づいて第１ポンプ３３ａを運転制御するように構成されている。同様に、流量コントローラ３７は、油性成分の設定流量及び設定圧力の入力も可能に構成されており、油性成分の設定流量情報、第２流量計３４ｂで検知された流量情報及び第２圧力計３６ｂで検知された圧力情報に基づいて第２ポンプ３３ｂを運転制御するように構成されている。
【００１８】
マイクロミキサー１００の液流出部１０２は製品貯層３８に繋がっている。製品貯層３８には熱交換器や温調ジャケット等の冷却手段が設けられていてもよい。
【００１９】
図２（ａ）〜（ｃ）は、マイクロミキサー１００の具体的構成の一例を示す。
【００２０】
このマイクロミキサー１００は、配管の一部分を構成するように設けられた液流通管１０とその液流出側に連続して設けられた液合流分散部２０とを備えている。
【００２１】
液流通管１０は、大径管１２とそれに同心状に導入・挿通された１本の小径管１３との二重管構造に構成されている。この液流通管１０では、大径管１２の内側で且つ小径管１３の外側の部分の水性成分流路１１ａと小径管１３の内側の部分の油性成分流路１１ｂとの２つの液流路が管内部に相互に並行に延びて長さ方向に沿うように構成されている。そして、大径管１２の流入部が一方の液流入部１０１に構成され、液流通管１０の外部に露出した小径管１３の流入部が他方の液流入部１０１に構成されている。二重管構造の液流通管１０を有するこのようなマイクロミキサー１００は、装置構成が簡易であり、分解洗浄によるメンテナンスも容易である。
【００２２】
大径管１２及び小径管１３のそれぞれは、その流路断面形状が円形に形成されている。但し、特にこれに限定されるものでなく、例えば、半円形、楕円形、半楕円形、正方形、長方形、台形、平行四辺形、星形、不定形等であってもよい。大径管１２は、内径Ｄ１が例えば３〜１２ｍｍであり、小径管１３は、内径Ｄ２が例えば１〜５ｍｍである。
【００２３】
液合流分散部２０は、液流通管１０の液流出端に連続した内部領域を形成しており、この内部領域が液合流部２１を構成している。液合流部２１は、液流動方向の長さＬ１が例えば０．５〜５ｍｍであり、容量が例えば０．００１〜４ｍＬである。
【００２４】
液合流分散部２０には、液合流部２１に連続して設けられたマイクロ流路２２が穿孔されており、また、マイクロ流路２２に連続して流路拡大部２３が設けられている。そして、この流路拡大部２３が液流出部１０２に構成されている。ここで、本出願において「マイクロ流路」とは、流路の各箇所における水力相当直径ｄの最小値が０．０５ｍｍ以上１ｍｍ以下である流路をいう。
【００２５】
液合流部２１におけるマイクロ流路２２に連続する部分は、図３（ａ）に示すように流路径が不連続に縮小した構成であってもよく、また、図３（ｂ）に示すように流路径がベンチュリ管状に連続的に縮小した構成であってもよい。後者の場合、その部分の長さＬ２は例えば１〜３０ｍｍである。
【００２６】
マイクロ流路２２は、その流路断面形状が円形に形成されている。但し、特にこれに限定されるものでなく、例えば、半円形、楕円形、半楕円形、正方形、長方形、台形、平行四辺形、星形、不定形等であってもよい。
【００２７】
マイクロ流路２２は、水力相当直径ｄが０．３〜１．０ｍｍ、或いは、流路面積ｓが０．０５〜１．０ｍｍ２であるのが好ましく、流路面積ｓが０．０５〜０．６ｍｍ２であるのが更に好ましい。また、マイクロ流路２２は、流路長さｌが０．６〜１５０ｍｍであるのが好ましい。さらに、マイクロ流路２２は、流路内で安定な層流を得ることができるという観点から、流路長さ／水力相当直径（ｌ／ｄ）が３〜５００が好ましく、３０〜３００であることがさらに好ましい。
【００２８】
マイクロ流路２２は、その材質については、安定な油滴の生成を行う観点から、油性成分に濡れにくい物性を有するものが好ましい。具体的には、ＰＴＦＥ（ポリテトラフルオロエチレン）やＰＦＡ（テトラフルオロエチレンとパーフルオロアルコキシエチレンの共重合体）などのフッ素樹脂や、ステンレスやガラスなどの水との接触角が９０°以下の材質が挙げられる。これらのうち、得られる液滴の粒径の単分散性の観点から、ガラスを用いることがさらに好ましい。
【００２９】
マイクロ流路２２は、水性成分流路１１ａ及び油性成分流路１１ｂの延びる方向と同一方向に延びるように形成されている。但し、特にこれに限定されるものでなく、それらの延びる方向と異なる方向に延びるように形成されていてもよい。マイクロ流路２２は、横方向に延びるように形成されていてもよく、また、上下方向に延びるように形成されていてもよく、さらに、斜め方向に延びるように形成されていてもよい。なお、上下方向又は斜め方向に延びるように形成されたマイクロ流路２２は、液流動の向きが上から下向きであってもよく、また、下から上向きであってもよい。
【００３０】
流路拡大部２３は、その流路断面形状が円形に形成されている。但し、特にこれに限定されるものでなく、例えば、半円形、楕円形、半楕円形、正方形、長方形、台形、平行四辺形、星形、不定形等であってもよい。流路拡大部２３は、内径Ｄ３が例えば１．５〜１２ｍｍである、或いは、開放系である。
【００３１】
流路拡大部２３におけるマイクロ流路２２から連続する部分は、図４（ａ）に示すように流路径が不連続に拡大した構成であってもよく、また、図４（ｂ）に示すように流路径がベンチュリ管状に連続的に拡大した構成であってもよく、さらに、図４（ｃ）に示すように鉛直下向きに延びるマイクロ流路２２が開放された流路拡大部２３に連続した構成であってもよい。図４（ｂ）に示す構成の場合、その部分の長さＬ３は例えば２０ｍｍ以下である。
【００３２】
流路拡大部２３には、製品貯層３８に向かって延びる回収管が接続されていてもよく、また、その回収管にアルカリ添加手段が設けられていてもよい。
【００３３】
なお、この例では、小径管１３が１本である構成としたが、図５（ａ）及び（ｂ）に示すように小径管１３が複数本である構成であってもよい。
【００３４】
（油滴分散液の製造方法）
次に、この油滴分散液の製造システムＡを用いた油滴分散液の製造方法について説明する。
【００３５】
この油滴分散液の製造方法は、粘度が１０〜２００ｍＰａ・ｓである高分子水溶液からなる流動する水性成分に、水性成分で周囲が覆われるように液体の油性成分を合流させ、その合流体をマイクロ流路２２に流通させることにより油滴の体積平均粒径が１００〜１０００μｍである油滴分散液を得るものである。
【００３６】
＜水性成分及び油性成分＞
水性成分は、粘度が１０〜２００ｍＰａ・ｓである、好ましくは２０〜１００ｍＰａ・ｓである高分子水溶液である。粘度は、Ｂ型粘度計を用いて回転数６０ｒ／ｍの条件で測定されるものである（参照 ＪＩＳ Ｚ８８０３、Ｋ７１１７−１等）。水性成分がこのような粘度範囲であることにより、界面張力に基づく自発的な油滴生成が可能であると共に、油滴同士の衝突等による油滴の合一や対流渦の発生に起因する高剪断力が作用することによる油滴の微細化が抑制され、安定した油滴の生成が可能となる。
【００３７】
ここで、水性成分に含まれる水溶性高分子は、合成高分子であってもよく、また、天然高分子であってもよい。かかる水溶性高分子としては、水への溶解の容易さ、粘度調整の容易さ、及び必要に応じて製品の粘度を高める処理の施しやすさの観点から、カルボキシル基を有するものが好ましく、カルボキシル基を有するアクリル系高分子やアルギン酸ナトリウム、カルボキシルメチルセルロースなどの多糖類等が挙げられる。アクリル系高分子としては、例えば、（アクリル酸／アクリル酸アルキル（Ｃ１０−３０））共重合体（例えば、日光ケミカルズ社製 商品名：CARBOPOL）、アクリル酸・メタクリル酸アルキル共重合体（例えば、日光ケミカルズ社製 商品名：PEMULEN）、アクリル酸系共重合体（例えば、ローム＆ハース社製 商品名：ACULYN）等が挙げられる。これらの中でも、得られる油滴分散液のｐＨを調整することにより容易に増粘安定化を図ることができるという観点からカルボキシル基を有するアクリル系高分子が好ましく、アクリル酸・メタクリル酸アルキル共重合体（例えば、日光ケミカルズ社製 商品名：PEMULEN）が最も好ましい。水溶性高分子は、単一種で構成されていてもよく、また、複数種で構成されていてもよい。
【００３８】
水溶性高分子の濃度は上記の水性成分の粘度が実現されるのであれば特に限定されないが、例えば０．０２〜５質量％である。
【００３９】
水は、例えば、イオン交換水、蒸留水等である。
【００４０】
水性成分には、粘度や界面張力に悪影響を与えない範囲で、水との混和性のある有機溶剤、防腐剤、塩類、界面活性剤、その他有効成分が含まれていてもよい。
【００４１】
油性成分は、水と混じりあわない液体である。なお、油性成分は、常温固体のものであってもよく、その場合、操作時に温度を融点以上とすることにより液体として扱う。
【００４２】
油性成分は、水との界面張力が１０ｍＮ／ｍ以上であり、粘度が４０ｍＰａ・ｓ以下である物性を有するものが好ましい。かかる油性成分としては、具体的には、常温液体のものでは、ジメチコーン、環状シリコーン、スクワラン、植物油、エステル油等が挙げられ、常温固体のものでは、パーム油、牛脂、炭素数１４〜２２の高級アルコール、セレシンなどの鉱物油等が挙げられる。油性成分は、単一種で構成されていてもよく、また、複数種の混合物で構成されていてもよい。
【００４３】
油性成分には、その他に親油性界面活性剤や有機溶剤が含まれていてもよい。
【００４４】
＜油滴分散液の製造＞
上記の油滴分散液の製造システムＡを稼働させると、第１ポンプ３３ａは、水性成分を、第１貯槽３１ａから第１供給管３２ａを介し、第１流量計３４ａ及び第１フィルタ３５ａを順に経由させてマイクロミキサー１００の一方の液流入部１０１に継続的に供給する。第１流量計３４ａは、検知した水性成分の流量情報を流量コントローラ３７に送る。また、第１圧力計３６ａは、検知した第１圧力計３６ａの圧力情報を流量コントローラ３７に送る。
【００４５】
第２ポンプ３３ｂは、油性成分を、第２貯槽３１ｂから第２供給管３２ｂを介し、第２流量計３４ｂ及び第２フィルタ３５ｂを順に経由させてマイクロミキサー１００の一方の液流入部１０１に継続的に供給する。第２流量計３４ｂは、検知した油性成分の流量情報を流量コントローラ３７に送る。また、第２圧力計３６ｂは、検知した第２圧力計３６ｂの圧力情報を流量コントローラ３７に送る。
【００４６】
続いて、流量コントローラ３７は、水性成分の設定流量情報及び設定圧力情報、並びに、第１流量計３４ａで検知された流量情報及び第１圧力計３６ａで検知された圧力情報に基づいて、水性成分の設定流量及び設定圧力がそれぞれ維持されるように第１ポンプ３３ａを運転制御する。それと共に、流量コントローラ３７は、油性成分の設定流量情報及び設定圧力情報、並びに、第２流量計３４ｂで検知された流量情報及び第２圧力計３６ｂで検知された圧力情報に基づいて、油性成分の設定流量及び設定圧力がそれぞれ維持されるように第２ポンプ３３ｂを運転制御する。
【００４７】
マイクロミキサー１００では、水性成分流路１１ａを流通した水性成分と油性成分流路１１ｂを流通した油性成分とが、液合流部２１において、水性成分で周囲が覆われるように油性成分が合流した後、それらの合流体がマイクロ流路２２に流入し、そして、マイクロ流路２２において、その合流体が層流状態に流通して流路拡大部２３に流出する。
【００４８】
ここで、水性成分の温度については、例えば５〜９５℃とすることが好ましい。油性成分の温度については、油性成分が液体状態となる温度であって、例えば５〜９５℃とすることが好ましい。このとき、必要に応じて油滴分散液の製造システムＡ全体を加温してもよい。
【００４９】
水性成分及び油性成分のそれぞれの圧力設定については、送液の圧力が例えば０．００５〜０．５ＭＰａとなるようにすることが好ましい。
【００５０】
水性成分及び油性成分のそれぞれの流量設定については、生産性及び流動安定性の観点から、マイクロ流路２２を流通する水性成分及び油性成分の合計流量を０．２〜２０Ｌ／ｈとすることが好ましく、０．３〜８Ｌ／ｈとすることがより好ましい。また、水性成分に対する油性成分の体積比については、好ましい油滴の体積平均粒径及び粒径分布を得ることができるという観点から、油性成分／水性成分＝１／９９〜４０／６０とすることが好ましく、３／９７〜２０／８０とすることがより好ましい。
【００５１】
そして、マイクロミキサー１００の液流出部１０２である流路拡大部２３からは油滴の体積平均粒径が１００〜１０００μｍ（好ましくは１００〜６００μｍ）である油滴分散液が流出し、それが製品貯層３８に回収される。
【００５２】
このとき、必要に応じて液流出部１０２から流出した油滴分散液を冷却してもよい。また、得られた油滴分散液の分散安定性を高めるために油滴分散液を増粘させてもよい。かかる粘度調製操作は、例えば、流路拡大部２３から製品貯層３８に向かって延びる回収管或いは製品貯層３８において、水性成分に含まれる水溶性高分子としてカルボキシル基を有するアクリル系高分子を用いた場合には、水酸化ナトリウム水溶液などを添加してｐＨ調整を行うことにより、また、水溶性高分子としてアルギン酸ナトリウムを用いた場合には、炭酸亜鉛水溶液などの多価金属塩を添加することにより行うことができる。
【実施例】
【００５３】
以下に、各種構成の油滴分散液を製造して行った試験評価について説明する。なお、その概要を表１にも示す。
【００５４】
【表１】
【００５５】
（油滴分散液の製造）
＜実施例１＞
図６（ａ）に示すような二重管構造を有するＳＵＳ３１６製のマイクロミキサー１００を備えた図１に示すのと同様の構成の油滴分散液の製造システムＡを用いた。なお、第１及び第２ポンプ３３ａ、３３ｂとして、ギアポンプ（Zenith社製）を用いた。
【００５６】
マイクロミキサー１００は、液流通管１０において、大径管１２の内径Ｄ１が４．４ｍｍであり、小径管１３の外径が３．２ｍｍ及び内径Ｄ２が１．６ｍｍである。マイクロミキサー１００は、液合流分散部２０において、液合流部２１におけるマイクロ流路２２に連続する部分が、流路径が不連続に縮小した構成を有し、また、流路拡大部２３におけるマイクロ流路２２から連続する部分も、流路径が不連続に拡大した構成を有する。マイクロ流路２２は、流路断面形状が円形に形成されており、内径ｄが０．５ｍｍ（流路面積ｓが０．２０ｍｍ２）、流路長さｌが３０ｍｍ、流路長さ／内径（ｌ／ｄ）が６０である。また、流路拡大部２３は、流路断面形状が円形に形成されており、内径Ｄ３が４．４ｍｍである。
【００５７】
第１貯槽３１ａに、アクリル酸・メタクリル酸アルキル共重合体（日光ケミカルズ社製 商品名：PEMULEN TR-2）の０．１１質量％高分子水溶液を水性成分として調製準備した。この高分子水溶液は、Ｂ型粘度計を用いて回転数６０ｒ／ｍの条件で測定した粘度が４０ｍＰａ・ｓであった。また、第２貯槽３１ｂに、スクワランを油性成分として準備した。このとき、水性成分及び油性成分をそれぞれ２０℃に調温した。
【００５８】
そして、２０℃に調温したマイクロミキサー１００に対し、上記水性成分及び油性成分を、体積割合（油性成分／水性成分）＝１２／８８並びにマイクロ流路２２を流通する水性成分及び油性成分の合計流量が２．０Ｌ／ｈとなるように供給した。
【００５９】
マイクロミキサー１００から回収された油滴分散液をサンプル瓶に採取した後、これに０．５Ｍ水酸化カリウムを滴下してｐＨ７．０に調製することにより増粘安定化させた油滴分散液を実施例１とした。
【００６０】
＜実施例２＞
マイクロミキサー１００のマイクロ流路２２の流路長さｌが１００ｍｍ、及び流路長さ／内径（ｌ／ｄ）が２００である点を除いて実施例１と同様にして得られた油滴分散液を実施例２とした。
【００６１】
＜実施例３＞
マイクロミキサー１００のマイクロ流路２２が流路断面形状が円形に形成されており、その内径ｄが０．５ｍｍ（流路面積ｓが０．２０ｍｍ２）、流路長さｌが２ｍｍ、及び流路長さ／内径（ｌ／ｄ）が４である図６（ｂ）に示すようなオリフィス状に形成されている点、並びにマイクロミキサー１００に対し、上記水性成分及び油性成分を、マイクロ流路２２を流通する水性成分及び油性成分の合計流量が３．０Ｌ／ｈとなるように供給した点を除いて実施例１と同様にして得られた油滴分散液を実施例３とした。
【００６２】
＜実施例４＞
マイクロミキサー１００に対し、上記水性成分及び油性成分を、マイクロ流路２２を流通する水性成分及び油性成分の合計流量が６．０Ｌ／ｈとなるように供給した点を除いて実施例３と同様にして得られた油滴分散液を実施例４とした。
【００６３】
＜実施例５＞
マイクロミキサー１００のマイクロ流路２２がガラス製であって、その流路拡大部２３の内径Ｄ３が６．０ｍｍである点を除いて実施例１と同様にして得られた油滴分散液を実施例５とした。なお、流路拡大部２３は、マイクロ流路２２に続いて接続された透明ビニールホースにより構成した。
【００６４】
＜実施例６＞
マイクロミキサー１００のマイクロ流路２２の流路長さｌが１００ｍｍ、及び流路長さ／内径（ｌ／ｄ）が２００である点を除いて実施例５と同様にして得られた油滴分散液を実施例６とした。
【００６５】
＜実施例７＞
マイクロミキサー１００に対し、上記水性成分及び油性成分を、マイクロ流路２２を流通する水性成分及び油性成分の合計流量が３．０Ｌ／ｈとなるように供給した点を除いて実施例６と同様にして得られた油滴分散液を実施例７とした。
【００６６】
＜実施例８＞
マイクロミキサー１００のマイクロ流路２２が図６（ｃ）に示すように鉛直下向きに延びて解放された流路拡大部２３に連続した構成である点を除いて実施例７と同様にして得られた油滴分散液を実施例８とした。
【００６７】
＜実施例９＞
マイクロミキサー１００のマイクロ流路２２の最細部の内径が０．３４ｍｍである図６（ｄ）に示すようなベンチュリ管状に形成され（液合流部２１におけるマイクロ流路２２に連続的に流路が縮小する部分の長さＬ２が２４ｍｍ、マイクロ流路２２の長さが４０ｍｍ、及び流路拡大部２３におけるマイクロ流路２２から連続的に流路が拡大する部分の長さＬ３が１６ｍｍ）、そして、流路拡大部２３の内径Ｄ３が４．０ｍｍである点を除いて実施例７と同様にして得られた油滴分散液を実施例９とした。
【００６８】
＜実施例１０＞
マイクロミキサー１００のマイクロ流路２２がポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）製である点を除いて実施例２と同様にして得られた油滴分散液を実施例１０とした。
【００６９】
＜実施例１１＞
マイクロミキサー１００のマイクロ流路２２の内径ｄが０．８ｍｍ（流路面積ｓが０．５０ｍｍ２）、流路長さｌが５０ｍｍ、及び流路長さ／内径（ｌ／ｄ）が６２．５である点、水性成分として、アクリル酸系共重合体（ローム＆ハース社製 商品名：ACULYN 22）の０．６質量％高分子水溶液に０．５Ｍ水酸化カリウムを滴下してｐＨ６．４に調製したものであって、粘度が２７ｍＰａ・ｓのものを用いた点、並びにマイクロミキサー１００に対し、上記水性成分及び油性成分を、体積割合（油性成分／水性成分）＝６／９４並びにマイクロ流路２２を流通する水性成分及び油性成分の合計流量が０．５Ｌ／ｈとなるように供給した点を除いて実施例１と同様にして得られた油滴分散液を実施例１１とした。
【００７０】
＜実施例１２＞
水性成分として、アクリル酸・メタクリル酸アルキル共重合体（日光ケミカルズ社製 商品名：PEMULEN TR-2）の０．１５質量％高分子水溶液であって、粘度が９２ｍＰａ・ｓのものを用いた点、並びにマイクロミキサー１００に対し、上記水性成分及び油性成分を、マイクロ流路２２を流通する水性成分及び油性成分の合計流量が２．０Ｌ／ｈとなるように供給した点を除いて実施例１１と同様にして得られた油滴分散液を実施例１２とした。
【００７１】
＜実施例１３＞
マイクロミキサー１００のマイクロ流路２２が流路断面形状が円形に形成されており、その内径ｄが０．３ｍｍ（流路面積ｓが０．０７ｍｍ２）、流路長さｌが１ｍｍ、及び流路長さ／内径（ｌ／ｄ）が３．３である図６（ｂ）に示すようなオリフィス状に形成されており、その流路拡大部２３の内径Ｄ３が１．６ｍｍである点、並びにマイクロミキサー１００に対し、上記水性成分及び油性成分を、マイクロ流路２２を流通する水性成分及び油性成分の合計流量が０．５Ｌ／ｈとなるように供給した点を除いて実施例１２と同様にして得られた油滴分散液を実施例１３とした。
【００７２】
＜比較例１＞
水性成分として粘度１ｍＰａ・ｓの水を用い、サンプル瓶への採取の後にｐＨ調製を行わなかった点を除いて実施例６の場合と同様の操作を行ったところ、サンプル瓶に採取するまでに既にほとんどの油滴が合一し、サンプル瓶への採取後には油水分離した。
【００７３】
＜比較例２＞
水性成分として、アクリル酸・メタクリル酸アルキル共重合体（日光ケミカルズ社製 商品名：PEMULEN TR-2）の０．１１質量％高分子水溶液に０．５Ｍ水酸化カリウムを滴下して粘度が３００ｍＰａ・ｓとなるように調整したものを用いたことを除いて比較例１と同様の操作を行ったところ、大部分の油性成分は液滴とならずに油水分離した状態であった。
【００７４】
（試験評価方法）
＜油滴の体積平均粒径＞
実施例１〜１３のそれぞれについて、レーザ回折／散乱式粒度分布測定装置（株式会社堀場製作所社製 ＬＡ−９１０）を用いて油滴の体積平均粒径、および面積平均粒径を求めた。
【００７５】
＜分散度＞
実施例１〜１３のそれぞれについて、体積平均粒径と面積平均粒径の比（体積平均粒径÷面積平均粒径）を計算することにより分散度を求めた。
【００７６】
（試験評価結果）
表１に試験結果を示す。
【００７７】
油滴の体積平均粒径は、実施例１が３８７μｍ、実施例２が３６８μｍ、実施例３が３１３μｍ、実施例４が１３１μｍ、実施例５が４３３μｍ、実施例６が４０５μｍ、実施例７が３４９μｍ、実施例８が３９０μｍ、実施例９が１６９μｍ、実施例１０が３９９μｍ、実施例１１が１６２μｍ、実施例１２が２５２μｍ、実施例１３が２８２μｍであった。
【００７８】
分散度は、実施例１が１．５９、実施例２が１．５８、実施例３が１．６６、実施例４が２．１２、実施例５が１．３３、実施例６が１．２１、実施例７が１．３２、実施例８が１．１７、実施例９が１．６１、実施例１０が１．４６、実施例１１が１．３３、実施例１２が１．３７、実施例１３が１．４２であった。
【産業上の利用可能性】
【００７９】
本発明は、化粧料等に使用される油滴分散液の製造方法について有用である。
【図面の簡単な説明】
【００８０】
【図１】油滴分散液の製造システムの構成を示す図である。
【図２】マイクロミキサーを示す（ａ）縦断面図、（ｂ）図２（ａ）におけるIIB-IIB横断面図及び（ｃ）図２（ａ）におけるIIC-IIC横断面図である。
【図３】（ａ）及び（ｂ）は液合流部の上流側部分の縦断面図である。
【図４】（ａ）〜（ｃ）は液合流部の下流側部分の縦断面図である。
【図５】マイクロミキサーの変形例を示す（ａ）縦断面図及び（ｂ）図５（ａ）におけるVB-VB横断面図である。
【図６】（ａ）〜（ｄ）は実施例で用いたマイクロミキサーの構成を示す図である。
【符号の説明】
【００８１】
２２ マイクロ流路
【特許請求の範囲】
【請求項１】
粘度が１０〜２００ｍＰａ・ｓである高分子水溶液からなる流動する水性成分に、該水性成分で周囲が覆われるように液体の油性成分を合流させるステップと、
上記水性成分及び上記油性成分の合流体をマイクロ流路に流通させることにより油滴の体積平均粒径が１００〜１０００μｍである油滴分散液を得るステップと、
を備えた油滴分散液の製造方法。
【請求項２】
上記マイクロ流路の流路面積は０．０５〜１ｍｍ２であり、且つ該マイクロ流路を流通する上記水性成分及び上記油性成分の合計流量を０．２〜２０Ｌ／ｈとする請求項１に記載された油滴分散液の製造方法。
【請求項３】
上記高分子水溶液に含まれる高分子がカルボキシル基を有する請求項１又は２に記載された油滴分散液の製造方法。
【請求項１】
粘度が１０〜２００ｍＰａ・ｓである高分子水溶液からなる流動する水性成分に、該水性成分で周囲が覆われるように液体の油性成分を合流させるステップと、
上記水性成分及び上記油性成分の合流体をマイクロ流路に流通させることにより油滴の体積平均粒径が１００〜１０００μｍである油滴分散液を得るステップと、
を備えた油滴分散液の製造方法。
【請求項２】
上記マイクロ流路の流路面積は０．０５〜１ｍｍ２であり、且つ該マイクロ流路を流通する上記水性成分及び上記油性成分の合計流量を０．２〜２０Ｌ／ｈとする請求項１に記載された油滴分散液の製造方法。
【請求項３】
上記高分子水溶液に含まれる高分子がカルボキシル基を有する請求項１又は２に記載された油滴分散液の製造方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【公開番号】特開２０１０−１４２７２５（Ｐ２０１０−１４２７２５Ａ）
【公開日】平成２２年７月１日（２０１０．７．１）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００８−３２２２３７（Ｐ２００８−３２２２３７）
【出願日】平成２０年１２月１８日（２００８．１２．１８）
【出願人】（００００００９１８）花王株式会社 (8,290)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２２年７月１日（２０１０．７．１）
【国際特許分類】
【出願日】平成２０年１２月１８日（２００８．１２．１８）
【出願人】（００００００９１８）花王株式会社 (8,290)
【Ｆターム（参考）】
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