JP7684064B2 - Method for producing liquid composition - Google Patents
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Description
本発明は、液体組成物の製造方法、並びにそれに用いる混合方法及び混合機に関する。 The present invention relates to a method for producing a liquid composition, and a mixing method and mixer used therein.
水性成分及び油性成分の混在物に高剪断を与えて混合すれば、それらのうちの一方に他方が分散した乳化物を製造することができる。その混合方法として、例えば、特許文献1には、水性成分及び油性成分の混在物を、加圧遠心ポンプに流通させるとともに、加圧遠心ポンプを含んで循環路を構成する循環部に循環させる方法が開示されている。特許文献2には、水性成分及び油性成分の混在物を、タンク内で断続ジェット流発生型乳化装置を用いて攪拌するとともに、タンクに付設された循環経路に循環させる方法が開示されている。特許文献3には、水性成分及び油性成分を合流させた合流物を細孔に流通させる方法が開示されている。 By subjecting a mixture of aqueous and oily components to high shear and mixing them, an emulsion can be produced in which one component is dispersed in the other. For example, Patent Document 1 discloses a method of circulating the mixture of aqueous and oily components through a pressurized centrifugal pump and circulating it through a circulation section that includes the pressurized centrifugal pump and constitutes a circulation path. Patent Document 2 discloses a method of stirring the mixture of aqueous and oily components in a tank using an intermittent jet flow generating emulsifier and circulating it through a circulation path attached to the tank. Patent Document 3 discloses a method of circulating the mixture of aqueous and oily components through fine pores.
本発明の課題は、少なくとも一方が液体である第1流体及び第2流体の高い混合性を得ることができる液体組成物の製造方法を提供することである。 The object of the present invention is to provide a method for producing a liquid composition that can obtain high mixability between a first fluid and a second fluid, at least one of which is a liquid.
本発明は、少なくとも一方が液体である第1流体及び第2流体を合流させ、前記合流したときの混在状態の前記第1流体及び前記第2流体の合流物を、縮流比が可変である縮流部に流通させる液体組成物の製造方法である。 The present invention is a method for producing a liquid composition in which a first fluid and a second fluid, at least one of which is a liquid, are joined together, and the mixture of the first fluid and the second fluid in a mixed state at the time of the joining is passed through a contraction section in which the contraction ratio is variable.
本発明は、少なくとも一方が液体である第1流体及び第2流体を合流させ、前記合流したときの混在状態の前記第1流体及び前記第2流体の合流物を、縮流比が可変である縮流部に流通させる混合方法である。 The present invention is a mixing method in which a first fluid and a second fluid, at least one of which is a liquid, are joined together, and the mixture of the first fluid and the second fluid in a mixed state at the time of the joining is passed through a contraction section in which the contraction ratio is variable.
本発明は、少なくとも一方が液体である第1流体及び第2流体が合流する合流部を有する供給系と、前記供給系の下流側に設けられ前記供給系から供給された前記合流部で合流したときの混在状態の前記第1流体及び前記第2流体の合流物が流通する縮流比が可変である縮流部とを備えた混合機である。 The present invention is a mixer that includes a supply system having a junction where a first fluid and a second fluid, at least one of which is a liquid, join, and a contraction section that is provided downstream of the supply system and has a variable contraction ratio through which the confluence of the first fluid and the second fluid in a mixed state when supplied from the supply system and joined at the junction section flows.
本発明によれば、少なくとも一方が液体である第1流体及び第2流体の合流物を、それらが合流したときの混在状態で、縮流比が可変である縮流部に流通させることにより、第1流体及び第2流体の高い混合性を得ることができる。 According to the present invention, a mixture of a first fluid and a second fluid, at least one of which is a liquid, can be circulated in a converging section having a variable contraction ratio in a mixed state when the first and second fluids are joined, thereby achieving high mixability of the first and second fluids.
以下、実施形態について詳細に説明する。 The following describes the embodiments in detail.
図1は、液体組成物製造装置Aを示す。この液体組成物製造装置Aは、混合機10と、その上流側の第1流体供給源21及び第2流体供給源22と、下流側の液体組成物回収槽31とを備える。
Figure 1 shows a liquid composition manufacturing apparatus A. This liquid composition manufacturing apparatus A includes a
混合機10は、縮流部11と、その上流側の供給系12と、下流側の回収系13とを有する。
The
縮流部11は、縮流比が可変である。ここで、本出願における「縮流」とは、流体が広い流路から狭い流路に流通することをいう。したがって、縮流部11は、上流側から下流側に向かって、流路面積が連続的若しくは段階的に縮小した部分、又は、流路面積が不連続に縮小した部分を含む。本出願における「縮流比」とは、縮流部11へと連続する上流側の配管の内径に対する縮流部11における流路面積が最も狭い部分の内径の比をいう。したがって、本実施形態における縮流比は、後述の合流物供給管123の内径に対する縮流部11における流路面積が最も狭い部分の内径の比が相当する。なお、内径は、流路が非円形の場合には、水力直径である。また、本出願における「縮流比が可変である」とは、縮流部11における流路面積が最も狭い部分の内径が可変であることと同義である。
The contraction ratio of the
縮流部11は、縮流比が可変である簡易な部品であるという観点から、バルブで構成されていることが好ましい。縮流部11を構成するバルブとしては、例えば、ボールバルブ、バタフライバルブ、グローブバルブ、ゲートバルブ等が挙げられる。縮流部11を構成するバルブは、縮流比が可変であるので、流量制御が可能である。縮流部11を構成するバルブは、液体組成物として乳化物を製造する場合に、乳化粒径の粒度分布がシングルピークとなるものが好ましい。縮流部11を構成するバルブは、開度100%のときに差圧を生じないものが好ましい。具体的には、これらの観点からは、縮流部11を構成するバルブは、ボールバルブ又はバタフライバルブであることが好ましく、ボールバルブであることがより好ましい。
The
供給系12は、第1流体供給管121と第2流体供給管122と合流物供給管123とを含む。第1流体供給管121の上流端は、第1流体供給源21に接続されている。第2流体供給管122の上流端は、第2流体供給源22に接続されている。第1流体供給管121の下流端及び第2流体供給管122の下流端は、結合して合流部124を構成している。合流物供給管123の上流端は、この合流部124に結合している。合流物供給管123の下流端は、縮流部11に結合している。合流物供給管123は、均一な混合性を得る観点から、合流部124が縮流部11の直前に配置されるように、長さが短いことが好ましい。合流物供給管123の長さは、同様の観点から、好ましくは25cm以下、より好ましくは5cm以下、更に好ましくは1cm以下である。なお、合流物供給管123を含まず、第1流体供給管121及び第2流体供給管122が結合した合流部124が縮流部11に直結していてもよい。なお、第1流体供給管121、第2流体供給管122、及び合流物供給管123の配管サイズは、特に限定されるものではない。
The
回収系13は、液体組成物回収管131で構成されている。液体組成物回収管131の上流端は、縮流部11に接続されている。液体組成物回収管131の下流端は、液体組成物回収槽31に接続されている。
The
第1流体供給源21は、第1流体が液体である場合には液タンク等で構成され、第1流体が気体である場合にはガスタンク等で構成される。第2流体供給源22も同様に、第2流体が液体である場合には液タンク等で構成され、第2流体が気体である場合にはガスタンク等で構成される。液体組成物回収槽31は、液タンクで構成されている。
The first
次に、この液体組成物製造装置Aを用いた実施形態に係る液体組成物の製造方法について説明する。 Next, we will explain the method for producing a liquid composition according to an embodiment using this liquid composition production device A.
実施形態に係る液体組成物の製造方法では、第1流体及び第2流体を混合する。そして、第1流体及び第2流体のうちの少なくとも一方は液体である。したがって、実施形態に係る液体組成物の製造方法は、第1流体及び第2流体の両方が液体である液液混合であってもよく、また、第1流体及び第2流体のうちの一方が液体及び他方が気体である気液混合であってもよい。 In the method for producing a liquid composition according to the embodiment, a first fluid and a second fluid are mixed. At least one of the first fluid and the second fluid is liquid. Therefore, the method for producing a liquid composition according to the embodiment may be a liquid-liquid mixture in which both the first fluid and the second fluid are liquid, or a gas-liquid mixture in which one of the first fluid and the second fluid is liquid and the other is gas.
第1流体又は第2流体を構成する液体としては、例えば、水や有機溶剤の溶媒、それに溶質が溶解した溶液、分散媒に固体粒子が分散したスラリー等の分散液、分散媒に液体粒子が分散した乳化物が挙げられる。第1流体又は第2流体を構成する気体としては、酸素等の単体ガス、空気等の混合ガスが挙げられる。 Examples of liquids constituting the first fluid or the second fluid include solvents such as water or organic solvents, solutions in which a solute is dissolved, dispersions such as slurries in which solid particles are dispersed in a dispersion medium, and emulsions in which liquid particles are dispersed in a dispersion medium. Examples of gases constituting the first fluid or the second fluid include simple gases such as oxygen, and mixed gases such as air.
実施形態に係る液体組成物の製造方法が、第1流体及び第2流体の両方が液体である液液混合である場合、第1流体及び第2流体が非相溶性であってもよい。したがって、実施形態に係る液体組成物の製造方法は、第1流体及び第2流体のうちの一方が液体の水性成分及び他方が液体の油性成分であることにより、液体組成物として、水性成分に油性成分が分散した水中油型乳化物、又は、油性成分に水脂成分が分散した油中水型乳化物を製造するものであってもよい。 When the method for producing a liquid composition according to the embodiment is a liquid-liquid mixture in which both the first fluid and the second fluid are liquid, the first fluid and the second fluid may be incompatible. Therefore, the method for producing a liquid composition according to the embodiment may produce, as the liquid composition, an oil-in-water emulsion in which an oily component is dispersed in an aqueous component, or a water-in-oil emulsion in which a water-fat component is dispersed in an oily component, by having one of the first fluid and the second fluid be a liquid aqueous component and the other be a liquid oily component.
この場合、水性成分の内容物としては、水の他、例えば、モノアルキルカチオン、水溶性溶剤、防腐剤、キレート剤、無機塩、香料カプセル、水溶性ポリマー、香料前駆体等が挙げられる。油性成分の内容物としては、エステル油剤、炭素数12以上18以下の長鎖モノアルコール、炭素数14以上18以下のアミドアミン、シリコーン、調香香料、香料前駆体等が挙げられる。水性成分及び油性成分のうちの少なくとも一方は、界面活性剤を含有していてもよい。界面活性剤としては、各種のカチオン性界面活性剤、アニオン性界面活性剤、両性界面活性剤、及びノニオン性界面活性剤を使用することができる。 In this case, the contents of the aqueous component include, in addition to water, for example, monoalkyl cations, water-soluble solvents, preservatives, chelating agents, inorganic salts, fragrance capsules, water-soluble polymers, fragrance precursors, etc. The contents of the oily component include ester oils, long-chain monoalcohols with 12 to 18 carbon atoms, amidoamines with 14 to 18 carbon atoms, silicones, perfume fragrances, fragrance precursors, etc. At least one of the aqueous component and the oily component may contain a surfactant. As the surfactant, various cationic surfactants, anionic surfactants, amphoteric surfactants, and nonionic surfactants can be used.
実施形態に係る液体組成物の製造方法では、供給系12において、第1流体供給源21から第1流体供給管121を介して第1流体を供給するとともに、第2流体供給源22から第2流体供給管122を介して第2流体を供給する。これにより、合流部124において、第1流体供給管121からの第1流体及び第2流体供給源22からの第2流体を合流させる。合流部124で合流した第1流体及び第2流体の合流物は、合流物供給管123を介して縮流部11に供給される。
In the method for producing a liquid composition according to the embodiment, in the
このとき、第1流体及び第2流体の合流物は、合流部124で第1流体及び第2流体が合流したときの混在状態で縮流部11に流入する。ここで、本出願における「第1流体及び第2流体が合流したときの混在状態」は、第1流体及び第2流体の合流直後の混在状態の他、第1流体及び第2流体が合流し、高剪断を受けずに、単に配管内で輸送された後の第1流体及び第2流体の混在状態も含む。例えば、第1流体及び第2流体のうちの一方が液体の水性成分及び他方が液体の油性成分の場合には、第1流体及び第2流体が合流部124で合流すると、得られる合流物は、すぐに縮流部11に流入するため、合流物供給管123内では、実質的には乳化は進行せず、第1流体及び第2流体が合流したときの相分離した混在状態で縮流部11に流入する。
At this time, the junction of the first and second fluids flows into the
第1流体及び第2流体の合流物の流速は、0.5m/s以上2m/s以下であることが好ましい。第1流体及び第2流体のうちの一方が液体の水性成分及び他方が液体の油性成分の場合、全流量における油性成分の比率は、30%以下であることが好ましい。 The flow velocity of the junction of the first and second fluids is preferably 0.5 m/s or more and 2 m/s or less. When one of the first and second fluids is a liquid aqueous component and the other is a liquid oily component, the ratio of the oily component to the total flow rate is preferably 30% or less.
続いて、その合流したときの混在状態の第1流体及び第2流体の合流物を縮流部11に流通させる。このとき、第1流体及び第2流体の合流物が、縮流部11の流路面積が縮小した部分を流通して高剪断を受けることにより、それらの混合が促進されて液体組成物を生成する。第1流体及び第2流体のうちの一方が液体の水性成分及び他方が液体の油性成分の場合には、第1流体及び第2流体が相分離した混在状態の合流物が、縮流部11を流通して高剪断を受けて乳化することにより、乳化物の液体組成物を生成する。
Then, the mixture of the first and second fluids in a mixed state when they are joined is passed through the
また、このときの縮流部11の前後の差圧は、好ましくは5kPa以上、より好ましくは50kPa以上、更に好ましくは100kPa以上であり、そして、好ましくは2000kPa(2.0MPa)以下であり、より好ましくは1000kPa以下であり、更に好ましくは500kPa以下である。
The pressure difference before and after the
そして、縮流部11を流通して生成した液体組成物は、回収系13の液体組成物回収管131を介して液体組成物回収槽31に回収される。
The liquid composition produced by flowing through the
以上の実施形態に係る液体組成物の製造方法によれば、少なくとも一方が液体である第1流体及び第2流体の合流物を、それらが合流したときの混在状態で、縮流比が可変である縮流部11に流通させることにより、第1流体及び第2流体の高い混合性を得ることができる。また、特に、第1流体及び第2流体のうちの一方が液体の水性成分及び他方が液体の油性成分であって、液体組成物として乳化物を製造する場合には、装置スケールが変わっても、縮流部11の前後の差圧の大きさを揃えることにより、同等の乳化粒径の乳化物を製造することができる。さらに、装置スケールが同じであれば、縮流部11を取り替えることなく、縮流部11の縮流比の操作のみにより、製造する乳化物の乳化粒径を制御することができる。しかも、この乳化物の乳化粒径の制御は、第1流体及び第2流体の特性が類似していれば、それらの組成に依らずに一元的に行うことができる。
According to the above-described method for producing a liquid composition, the first and second fluids, at least one of which is liquid, are passed through the
なお、上記実施形態では、第1流体及び第2流体の2種の流体を混合するものとしたが、特にこれに限定されるものではなく、3種以上の流体を混合してもよい。 In the above embodiment, two types of fluids, a first fluid and a second fluid, are mixed, but this is not limited to this, and three or more types of fluids may be mixed.
(乳化物の製造)
図1に示すのと同様の構成の装置を用い、以下の実施例1乃至13及び比較例1乃至6の乳化物の製造を行った。なお、それぞれの構成については、表1及び2にも示す。
(Production of emulsion)
1, emulsions were produced in the following Examples 1 to 13 and Comparative Examples 1 to 6. The respective configurations are also shown in Tables 1 and 2.
<実施例1>
実施例1では、第1流体供給管、第2流体供給管、合流物供給管、並びに液体組成物回収管として、15Aサイズの配管を用いるとともに、縮流部として、15Aサイズの配管用のボールバルブを用いた。第1流体及び第2流体として、前者を第1流体を所定組成の水性成分で構成するとともに、後者をカチオン性界面活性剤の4級アンモニウム塩及びノニオン性界面活性剤のポリオキシエチレンラウリルエーテルを含有する所定組成の油性成分で構成した処方Aを用いた。
Example 1
In Example 1, 15A size pipes were used as the first fluid supply pipe, the second fluid supply pipe, the junction supply pipe, and the liquid composition recovery pipe, and a ball valve for 15A size pipes was used as the flow contraction section. For the first and second fluids, Formulation A was used, in which the first fluid was composed of an aqueous component of a predetermined composition, and the latter was composed of an oily component of a predetermined composition containing a quaternary ammonium salt of a cationic surfactant and a polyoxyethylene lauryl ether of a nonionic surfactant.
そして、第1流体供給源から第1流体供給管に17L/minの流量で第1流体の水性成分を供給するとともに、第2流体供給源22から第2流体供給管に4L/minの流量で第2流体の油性成分を供給した。これにより、それらが合流部124で合流した合流物を合流物供給管に1.4m/sの流速で流動させるとともに、その合流物を縮流部のボールバルブに流入させた。ボールバルブの開度を37%とすることにより、その前後の差圧を30kPaに制御した。ボールバルブを流通して生成した乳化物を、液体組成物回収管を介して液体組成物回収槽に回収した。
Then, the aqueous component of the first fluid was supplied from the first fluid supply source to the first fluid supply pipe at a flow rate of 17 L/min, and the oily component of the second fluid was supplied from the second
<実施例2及び3>
実施例2では、第1流体供給管、第2流体供給管、合流物供給管、並びに液体組成物回収管として、40Aサイズの配管を用いるとともに、縮流部として、40Aサイズの配管用のボールバルブを用い、且つ水性成分及び油性成分の流量を、それぞれ100L/min及び22L/minとすることにより、それらの合流物を合流物供給管に1.4m/sの流速で流動させたことを除いて実施例1と同様の操作を行った。
<Examples 2 and 3>
In Example 2, 40A size pipes were used as the first fluid supply pipe, the second fluid supply pipe, the junction supply pipe, and the liquid composition recovery pipe, and a ball valve for 40A size pipes was used as the flow contraction section. The flow rates of the aqueous component and the oily component were set to 100 L/min and 22 L/min, respectively, so that the junction was caused to flow in the junction supply pipe at a flow velocity of 1.4 m/s, and the same operations were carried out as in Example 1.
実施例3では、第1流体供給管、第2流体供給管、合流物供給管、並びに液体組成物回収管として、80Aサイズの配管を用いるとともに、縮流部として、80Aサイズの配管用のボールバルブを用い、且つ水性成分及び油性成分の流量を、それぞれ373L/min及び83L/minとすることにより、それらの合流物を合流物供給管に1.4m/sの流速で流動させたことを除いて実施例1と同様の操作を行った。 In Example 3, 80A size pipes were used as the first fluid supply pipe, the second fluid supply pipe, the junction supply pipe, and the liquid composition recovery pipe, and a ball valve for 80A size pipes was used as the flow contraction section. The flow rates of the aqueous component and the oily component were set to 373 L/min and 83 L/min, respectively, and the junction was caused to flow in the junction supply pipe at a flow rate of 1.4 m/s. The same operations as in Example 1 were performed.
<実施例4及び5>
実施例4では、第1流体及び第2流体として、前者を第1流体を所定組成の水性成分で構成するとともに、後者をカチオン性界面活性剤の4級アンモニウム塩及びノニオン性界面活性剤のポリオキシエチレンラウリルエーテルを含有する所定組成の油性成分で構成した処方Bを用い、且つボールバルブの開度を47%とすることにより、その前後の差圧を10kPaに制御したことを除いて実施例1と同様の操作を行った。
<Examples 4 and 5>
In Example 4, the first fluid and the second fluid were prepared using prescription B, in which the first fluid was composed of an aqueous component of a predetermined composition, and the latter was composed of an oil component of a predetermined composition containing a quaternary ammonium salt of a cationic surfactant and a polyoxyethylene lauryl ether of a nonionic surfactant, and the opening degree of the ball valve was set to 47%, thereby controlling the pressure difference between the front and rear of the ball valve to 10 kPa. The same operations as in Example 1 were performed, except that the opening degree of the ball valve was set to 47%, thereby controlling the pressure difference between the front and rear of the ball valve to 10 kPa.
実施例5では、ボールバルブの開度を32%とすることにより、その前後の差圧を60kPaに制御したことを除いて実施例4と同様の操作を行った。 In Example 5, the same operation as in Example 4 was performed, except that the opening of the ball valve was set to 32%, and the pressure difference between before and after the ball valve was controlled to 60 kPa.
<実施例6乃至8>
実施例6では、第1流体及び第2流体として、前者を第1流体を所定組成の水性成分で構成するとともに、後者をカチオン性界面活性剤の4級アンモニウム塩及びノニオン性界面活性剤のポリオキシエチレンラウリルエーテルを含有する所定組成の油性成分で構成した処方Cを用いたことを除いて実施例4と同様の操作を行った。
<Examples 6 to 8>
In Example 6, the same operations as in Example 4 were carried out, except that formulation C was used for the first and second fluids, in which the first fluid was composed of an aqueous component of a predetermined composition, and the latter was composed of an oily component of a predetermined composition containing a quaternary ammonium salt of a cationic surfactant and a polyoxyethylene lauryl ether of a nonionic surfactant.
実施例7では、ボールバルブの開度を37%とすることにより、その前後の差圧を30kPaに制御したことを除いて実施例6と同様の操作を行った。 In Example 7, the same operation as in Example 6 was performed, except that the opening of the ball valve was set to 37%, and the pressure difference between the front and rear of the valve was controlled to 30 kPa.
実施例8では、ボールバルブの開度を33%とすることにより、その前後の差圧を50kPaに制御したことを除いて実施例6と同様の操作を行った。 In Example 8, the same operation as in Example 6 was performed, except that the opening of the ball valve was set to 33%, and the pressure difference between before and after the ball valve was controlled to 50 kPa.
実施例9では、ボールバルブの前後の差圧を330kPaに制御したことを除いて実施例6と同様の操作を行った。 In Example 9, the same operation as in Example 6 was performed, except that the pressure difference before and after the ball valve was controlled to 330 kPa.
<実施例10乃至12>
実施例10では、第1流体及び第2流体として、前者を第1流体を所定組成の水性成分で構成するとともに、後者をカチオン性界面活性剤の4級アンモニウム塩及びノニオン性界面活性剤のポリオキシエチレンラウリルエーテルを含有する所定組成の油性成分で構成した処方Dを用い、水性成分及び油性成分の流量を、それぞれ6.6L/min及び0.7L/minとすることにより、それらの合流物を合流物供給管に0.5m/sの流速で流動させ、且つボールバルブの前後の差圧を15kPaに制御したことを除いて実施例1と同様の操作を行った。
<Examples 10 to 12>
In Example 10, the first fluid and the second fluid were prepared by using a formulation D in which the first fluid was composed of an aqueous component of a predetermined composition, and the latter was composed of an oil component of a predetermined composition containing a quaternary ammonium salt of a cationic surfactant and a polyoxyethylene lauryl ether of a nonionic surfactant. The flow rates of the aqueous component and the oil component were set to 6.6 L/min and 0.7 L/min, respectively, so that the mixture was caused to flow in the mixture supply pipe at a flow rate of 0.5 m/s, and the differential pressure before and after the ball valve was controlled to 15 kPa. The same operations as in Example 1 were performed.
実施例11では、水性成分及び油性成分の流量を、それぞれ20L/min及び2L/minとすることにより、それらの合流物を合流物供給管に1.5m/sの流速で流動させたことを除いて実施例10と同様の操作を行った。 In Example 11, the same operation as in Example 10 was performed, except that the flow rates of the aqueous and oily components were set to 20 L/min and 2 L/min, respectively, and the mixture was caused to flow through the mixture supply pipe at a flow rate of 1.5 m/s.
実施例12では、水性成分及び油性成分の流量を、それぞれ26L/min及び3L/minとすることにより、それらの合流物を合流物供給管に2.0m/sの流速で流動させたことを除いて実施例10と同様の操作を行った。 In Example 12, the same procedure as in Example 10 was carried out, except that the flow rates of the aqueous and oily components were set to 26 L/min and 3 L/min, respectively, and the mixture was caused to flow through the mixture supply pipe at a flow rate of 2.0 m/s.
<実施例13>
実施例13では、縮流部として、15Aサイズの配管用のグローブバルブを用いたことを除いて実施例4と同様の操作を行った。
<Example 13>
In Example 13, the same operation as in Example 4 was carried out, except that a globe valve for piping of 15A size was used as the flow contraction portion.
<比較例1乃至3>
比較例1乃至3では、縮流部のボールバルブに代えて、6個の混合エレメントが流体流動方向に直列に設けられたスタティックミキサーを用いたことを除いて、それぞれ実施例1乃至3と同様の操作を行った。
<Comparative Examples 1 to 3>
In Comparative Examples 1 to 3, the same operations as in Examples 1 to 3 were carried out, respectively, except that a static mixer having six mixing elements arranged in series in the fluid flow direction was used instead of the ball valve in the contraction section.
<比較例4>
比較例4では、スタティックミキサーの混合エレメント数を2個としたことを除いて比較例3と同様の操作を行った。
<Comparative Example 4>
In Comparative Example 4, the same operation as in Comparative Example 3 was carried out, except that the number of mixing elements in the static mixer was two.
<比較例5及び6>
比較例5及び6では、縮流部のボールバルブに代えて、マイルダーを用い、水性成分及び油性成分の流量を、それぞれ1.7L/min及び0.4L/minとした。比較例5では相対的に低乳化条件、及び比較例6では相対的に高乳化条件で混合を行った。
<Comparative Examples 5 and 6>
In Comparative Examples 5 and 6, a milder was used instead of the ball valve in the flow contraction section, and the flow rates of the aqueous component and the oily component were 1.7 L/min and 0.4 L/min, respectively. In Comparative Example 5, mixing was performed under relatively low emulsification conditions, and in Comparative Example 6, mixing was performed under relatively high emulsification conditions.
(試験方法及びその結果)
実施例1乃至13及び比較例1乃至6のそれぞれの乳化粒径について、得られた乳化物をイオン交換水により質量で1500倍に希釈して20℃に調温したものを用い、粒子径・ゼータ電位測定装置ゼータサイザーナノZS(マルバーン社製)により測定した光散乱強度から求めた。また、実施例1乃至13及び比較例5及び6のそれぞれについては、得られた乳化物の乳化粒径の粒径分布も求めた。その結果は表1及び2に示す。
(Test method and results)
The emulsion particle size of each of Examples 1 to 13 and Comparative Examples 1 to 6 was determined from the light scattering intensity measured by a particle size/zeta potential measuring device Zetasizer Nano ZS (manufactured by Malvern Instruments) using the emulsion obtained diluted 1500 times by mass with ion-exchanged water and adjusted to 20° C. In addition, the particle size distribution of the emulsion particle size of each of the obtained emulsions was also determined for each of Examples 1 to 13 and Comparative Examples 5 and 6. The results are shown in Tables 1 and 2.
実施例1乃至3と比較例1乃至3とを比較すると、図2に示す通り、ボールバルブを用いた実施例1乃至3では、配管サイズが大きくなって装置スケールが変わっても、合流物の流速とともにボールバルブの前後の差圧を揃えることにより、同等の乳化粒径の乳化物を製造することができることが分かる。これに対し、スタティックミキサーを用いた比較例1乃至3では、配管サイズが大きくなって装置スケールが変わると、合流物の流速を揃えても、配管サイズが大きくなるのに従って乳化粒径も大きくなることが分かる。また、実施例1乃至13を比較してみると、水性成分及び油性成分の処方が変わっても、合流物の流速とともにボールバルブの前後の差圧を揃えることにより、概ね同等の乳化粒径の乳化物を製造することができることが認められる。 Comparing Examples 1 to 3 with Comparative Examples 1 to 3, as shown in FIG. 2, in Examples 1 to 3 using a ball valve, even if the piping size increases and the scale of the equipment changes, it is possible to produce emulsions with the same emulsion particle size by regulating the flow rate of the junction and the pressure difference before and after the ball valve. In contrast, in Comparative Examples 1 to 3 using a static mixer, it is possible to produce emulsions with roughly the same emulsion particle size by regulating the flow rate of the junction and the pressure difference before and after the ball valve when the piping size increases and the scale of the equipment changes, even if the flow rate of the junction is regulated. In addition, comparing Examples 1 to 13, it is possible to produce emulsions with roughly the same emulsion particle size by regulating the flow rate of the junction and the pressure difference before and after the ball valve, even if the formulation of the aqueous and oily components changes.
実施例6乃至9と比較例3及び4とを比較すると、ボールバルブを用いた実施例6乃至9では、装置スケールが同一のまま、ボールバルブを取り替えることなく、ボールバルブの開度の調整操作のみにより、製造する乳化物の乳化粒径を制御することができることが分かる。一方、スタティックミキサーを用いた比較例3及び4では、乳化粒径を制御するためには、スタティックミキサーを取り替える必要がある。 Comparing Examples 6 to 9 with Comparative Examples 3 and 4, it can be seen that in Examples 6 to 9, which use a ball valve, the emulsion particle size of the emulsion produced can be controlled by simply adjusting the opening of the ball valve without replacing the ball valve, while keeping the equipment scale the same. On the other hand, in Comparative Examples 3 and 4, which use a static mixer, it is necessary to replace the static mixer in order to control the emulsion particle size.
実施例10乃至12を比較すると、合流液の流速が異なっても、ボールバルブの前後の差圧により、乳化粒径の制御が可能であることが分かる。 Comparing Examples 10 to 12, it can be seen that even if the flow rate of the combined liquid is different, it is possible to control the emulsion particle size by the pressure difference before and after the ball valve.
実施例4と実施例13とを比較すると、ボールバルブを用いた実施例4及びグローブバルブを用いた実施例9のいずれも同等の乳化粒径の乳化物が得られているものの、前者の乳化粒径の粒度分布がシングルピークであるのに対し、後者の乳化粒径の粒度分布がダブルピークである。このことから、ボールバルブの方がグローブバルブよりも均一な混合を行えることが分かる。 Comparing Example 4 and Example 13, both Example 4 using a ball valve and Example 9 using a globe valve produced emulsions with similar particle sizes, but the particle size distribution of the emulsion particles in the former was a single peak, whereas the particle size distribution of the emulsion particles in the latter was a double peak. This shows that the ball valve can achieve more uniform mixing than the globe valve.
なお、比較例5及び6のようにマイルダーを用いて混合しても、乳化粒径を制御することは可能であるが、実施例1乃至9で用いたボールバルブやグローブバルブでは、マイルダーのような動力を必要としないため、装置構成を簡略にすることができる。 It is possible to control the emulsion particle size by mixing using a milder as in Comparative Examples 5 and 6, but the ball valves and globe valves used in Examples 1 to 9 do not require power like a milder, so the device configuration can be simplified.
本発明は、液体組成物の製造方法、並びにそれに用いる混合方法及び混合機の技術分野について有用である。 The present invention is useful in the technical fields of a method for producing a liquid composition, and a mixing method and a mixer used therein.
A 液体組成物製造装置
10 混合機
11 縮流部
12 供給系
121 第1流体供給管
122 第2流体供給管
123 合流物供給管
124 合流部
13 回収系
131 液体組成物回収管
21 第1流体供給源
22 第2流体供給源
31 液体組成物回収槽
A Liquid
Claims (4)
前記第1流体及び前記第2流体のうちの一方が水性成分及び他方が油性成分であるとともに、前記第1流体及び前記第2流体のうちの少なくとも一方が界面活性剤を含有し、かつ、前記液体組成物が、前記水性成分に前記油性成分が分散した水中油型乳化物、又は、前記油性成分に前記水性成分が分散した油中水型乳化物であり、
前記縮流部を構成する前記ボールバルブの前後の差圧が5kPa以上2000kPa以下であり、
前記液体組成物である前記水中油型乳化物又は前記油中水型乳化物の乳化粒径の粒度分布がシングルピークである液体組成物の製造方法。 1. A method for producing a liquid composition, comprising: joining a first liquid fluid and a second liquid fluid at a joining section ; and subsequently, flowing a mixture of the first fluid and the second fluid in a mixed state at the time of the joining through a joining supply pipe extending from the joining section to a ball valve constituting a contraction section having a variable contraction ratio ,
one of the first fluid and the second fluid is an aqueous component and the other is an oily component, at least one of the first fluid and the second fluid contains a surfactant, and the liquid composition is an oil-in-water emulsion in which the oily component is dispersed in the aqueous component, or a water-in-oil emulsion in which the aqueous component is dispersed in the oily component,
The pressure difference before and after the ball valve constituting the contraction section is 5 kPa or more and 2000 kPa or less,
The method for producing a liquid composition, wherein the particle size distribution of emulsion particle diameters of the oil-in-water emulsion or water-in-oil emulsion which is the liquid composition has a single peak .
前記第1流体及び前記第2流体のうちの一方が水性成分及び他方が油性成分であるとともに、前記第1流体及び前記第2流体のうちの少なくとも一方が界面活性剤を含有し、かつ、前記液体組成物が、前記水性成分に前記油性成分が分散した水中油型乳化物、又は、前記油性成分に前記水性成分が分散した油中水型乳化物であり、
前記縮流部を構成する前記ボールバルブの前後の差圧が5kPa以上2000kPa以下であり、
前記液体組成物である前記水中油型乳化物又は前記油中水型乳化物の乳化粒径の粒度分布がシングルピークである混合方法。 A mixing method for obtaining a liquid composition, comprising: joining a first liquid fluid and a second liquid fluid at a joining section , and subsequently flowing a mixture of the first fluid and the second fluid in a mixed state at the time of the joining through a joining supply pipe extending from the joining section to a ball valve constituting a contraction section having a variable contraction ratio , the method comprising the steps of:
one of the first fluid and the second fluid is an aqueous component and the other is an oily component, at least one of the first fluid and the second fluid contains a surfactant, and the liquid composition is an oil-in-water emulsion in which the oily component is dispersed in the aqueous component, or a water-in-oil emulsion in which the aqueous component is dispersed in the oily component,
The pressure difference before and after the ball valve constituting the contraction section is 5 kPa or more and 2000 kPa or less,
The mixing method according to claim 1, wherein the particle size distribution of the emulsion particle diameter of the oil-in-water emulsion or the water-in-oil emulsion which is the liquid composition has a single peak .
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