專利名稱：乳劑的分級裝置以及分級方法、乳劑的去乳化方法
技術領域：
本發(fā)明涉及使粒徑(液滴直徑)不同的乳劑中的液體顆粒(液滴)中的大液滴彼此聚結化而只分級成微小液滴的分級裝置以及分級方法，更詳細地說，涉及通過使液滴分級成為無法目視觀察到乳劑的程度的液滴直徑而結果可以將液滴去乳化成連續(xù)相的分級裝置以及分級方法。
背景技術：
在將溶解于水相的有用物質萃取到油相中之后，或者在將溶解于油相中的鹽等萃取到水相中之后，分離水相和油相，取出上述有用物質或鹽等，進行上述等操作的液液萃取被廣泛實施于例如廢水處理等環(huán)境事業(yè)、醫(yī)農(nóng)藥工業(yè)、化學工業(yè)以及商品工業(yè)等中。上述液液萃取是指例如使溶解于水相或油相中的有用物質或鹽移動到不同液相中的操作。
接著，在液液萃取中，為了提高該液液萃取的效率，通常進行的是在通過攪拌等使一方的液滴分散于另一方的液相中而形成乳劑之后，進行分液操作。即，通過增加彼此不同相的界面的面積(界面積)，可以進一步提高液液萃取的效率。具體地說，一般已知在上述乳劑中含有的液滴的直徑越小，則不同的2個相的界面積越增加，所以可以迅速地萃取有用物質或鹽(例如，非專利文獻1)。
然而，在上述液液萃取中，例如為了應對有用物質與一種相發(fā)生反應而分解或者在萃取操作中在必要的溫度范圍內(nèi)有用物質發(fā)生分解的情況等，需要更快速地實施液液萃取。最近，在非專利文獻2中提出通過使用被稱為“微混合機(micromixer)”的裝置產(chǎn)生具有亞微細粒度(submicronorder)的液滴直徑的乳劑，迅速地將有用物質(酚)從水相萃取到油相(十二烷相)的方法。
但是，例如，用上述非專利文獻2中公開的方法生成的乳劑或添加有乳化劑的乳劑，在該乳劑中含有的液滴不會聚結化而穩(wěn)定存在，所以有時即使經(jīng)過長時間也不會消除乳劑的狀態(tài)。因而，在為上述穩(wěn)定的乳劑的情況下，即，在不容易進行去乳化的情況下，即使能夠快速地進行萃取操作自身，分離成2種液體還是需要時間。
作為解決上述問題的方法，例如有在專利文獻1，2中公開的方法。
具體地說，用專利文獻1，2中公開的方法，使用由孔徑非常小的纖維構成的過濾器，使乳劑通過該過濾器，進行上述乳劑的油水分離。當用上述專利文獻1，2中公開的方法使乳劑通過過濾器時，乳劑中含有的液滴被過濾器所收集，當這些液滴聚集變大時，從該過濾器排出。
非專利文獻1《化學機械的理論和計算》第2版p.288龜井三郎編產(chǎn)業(yè)圖書(1975)非專利文獻2牧、前等，化學工學會第35屆秋季大會予稿集G216(2002)專利文獻1日本專利第2572068號(注冊日；1996年10月24日)專利文獻2日本專利申請；特開2000-288303號公報(
公開日；2000年10月17日)然而，在專利文獻1，2中公開的結構是使用過濾器進行乳劑的油水分離。這些過濾器是由纖維構成，所以不能使該過濾器的孔眼的開口直徑一定。因而，例如在過濾器的開口直徑比較大的部分流出比該開口直徑小的液滴的情況下，該液滴通過過濾器的開口部但不進入，結果無法與其它液滴聚結。即，在乳劑中含有的液滴由于其通過濾器中的流道而不能聚結。
因而，在上述專利文獻1中記載的結構中，不能將在乳劑中含有的液滴通過過濾器內(nèi)的流道的開口直徑控制成一定大小，所以例如不能將通過該過濾器的液滴分級為需要的液滴直徑以下。
另外，在上述專利文獻1、2公開的結構中，不能控制乳劑中含有的液滴的流道，所以為了高效率地進行油水分離，需要嚴格地控制在流道中流動的乳劑的流速。即，在上述專利文獻1、2公開的結構中，在乳劑的流速快或慢的情況下，在該乳劑中含有的液滴未聚結化且未形成1個連續(xù)相，所以乳劑沒有去乳化而被排出。
進而，在上述專利文獻1、2公開的結構中，不能使過濾器的孔眼的開口直徑均勻，另外，例如，過濾器的孔眼的開口直徑變得越小，就越難以使開口直徑的分布一定，所以例如使用在上述非專利文獻2公開的微混合機對生成的液滴的直徑非常小的乳劑進行分級是非常困難的。
另外，在使用上述專利文獻1、2所公開的過濾器的情況下，如果進行長時間油水分離，則在過濾器處會逐漸慢產(chǎn)生凸起，該過濾器的通液阻力增大，所以通常保持一定的油水分離能力是非常困難的。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明就是鑒于上述課題而提出的，其目的在于，提供可以更簡單地將乳劑中含有的液滴分級成為需要的液滴直徑以下的分級裝置以及分級方法。
本發(fā)明的分級裝置為了解決上述課題，其特征在于，包含具有比乳劑中含有的液滴的最大直徑小的且是需要的高度或幅度的流道，上述流道的至少一部分是用與該乳劑中含有的液滴具有親和性的材料形成。
通過使乳劑通過上述流道，在該乳劑中含有的液滴中，比在上述流道的乳劑中含有的液滴的最大直徑小、比需要的高度或幅度(下面稱為最小間隔)大的液滴，發(fā)生變形以便與上述最小間隔一致，同時成為與對該液滴具有親和性的材料(下面有時稱為液滴親合性材料)相潤濕的狀態(tài)。接著，在向上述流道連續(xù)供給乳劑的情況下，液滴成為與液滴親和性材料潤濕的狀態(tài)，分散介質難以潤濕到液滴親和性材料，所以流過流道的分散介質與液滴之間的相對速度變得不同。接著，流道上流的液滴與流道下流的液滴相比，在其尺寸小的情況下，該水流的液滴追上下流的液滴。此時，液滴成為潤濕到液滴親和性材料中的狀態(tài)，所以為了維持自身的穩(wěn)定狀態(tài)，使表面積變得更小，而使其與其它液滴聚結。由此，比流道的最小間隔大的液滴借助通過上述流道而被聚結。另一方面，比流道的最小間隔小的液滴不潤濕到液滴親和性材料而是通過，所以不與其它液滴聚結。因而，即使在通過流道之后也可以保持其形狀。
根據(jù)上述結構，使乳劑中含有的液滴通過最小間隔的流道，更具體地說，使其在潤濕該流道的狀態(tài)下通過，由此可以使大于上述最小間隔的液滴變成更大的液滴(聚結化)。由此，上述液滴可以發(fā)生聚結化而成為連續(xù)相，進而從乳劑分離。另外，關于小于上述最小間隔的液滴，可以維持其原來狀態(tài)。
即，通過上述的結構，可以使乳劑中含有的液滴確實可靠地在上述最小間隔的流道中流動。由此，可以將乳劑中含有的液滴分級為需要的液滴直徑以下。
為了解決上述課題，本發(fā)明的乳劑的分級方法，其特征在于，在如下所述的分級裝置中的流道內(nèi)使乳劑通過，其中，所述的分級裝置包含小于乳劑中含有的液滴的最大直徑的且是需要的高度或幅度的流道，形成該流道的壁的至少一部分是由與該乳劑中含有的液滴具有親和性的材料形成。
根據(jù)上述結構，使乳劑中含有的液滴通過最小間隔的流道，更具體地說，使其在潤濕該流道內(nèi)的狀態(tài)下通過，由此可以使大于上述最小間隔的液滴變成更大的液滴(聚結化)。另外，關于小于上述最小間隔的液滴，可以維持其原來狀態(tài)。
即，通過上述的結構，可以確實可靠地使乳劑中含有的液滴在上述最小間隔的流道中流動。因而，可以使比上述最小間隔大的液滴聚結化，作為連續(xù)相而從乳劑分離。由此，可以將乳劑中含有的液滴分級為需要的直徑以下。
另外，本發(fā)明的乳劑的去乳化方法，其特征在于，在如下所述的分級裝置中的流道內(nèi)使乳劑通過，其中，所述的分級裝置包含具有小于乳劑中含有的液滴的最大直徑的且是需要的高度或幅度的流道，形成該流道的壁的至少一部分是由與該乳劑中含有的液滴具有親和性的材料形成。
根據(jù)上述結構，使乳劑中含有的液滴通過最小間隔的流道，更具體地說，使其在潤濕該流道內(nèi)的狀態(tài)下通過，由此可以使大于上述最小間隔的液滴變成更大的液滴(聚結化)，可以容易地對乳劑進行分液、去乳化。
本發(fā)明的其它目的、特征以及優(yōu)點可以通過如下所述的內(nèi)容來理解。另外，本發(fā)明的好處可以通過參照附圖的下面的說明來理解。


圖1是表示本實施方式中的分級裝置的簡要結構的立體圖。
圖2是表示圖1的分級裝置中的上板的結構的立體圖。
圖3是表示在圖1的分級裝置中具有帶來使乳劑流動的流道的中空部、帶來上板與下板的相隔幅度(最小間隔)的中板的結構的立體圖。
圖4是表示圖1的分級裝置中的下板的結構的立體圖。
圖5(a)是說明測量動態(tài)前進角的測量方法的正面圖，(b)是說明測量動態(tài)后掠角的測量方法的正面圖。
圖6(a)～(c)是說明通過流道的水中油型乳劑被分級的機構的截面圖。
圖7是說明通過流道的水中油型乳劑通過的機構的截面圖。
圖8是表示對水中油型乳劑在只由玻璃構成的流道中流動時的行跡進行說明的截面圖。
圖9是說明與上述分級裝置連接的裝置的一個例子的正面圖。
圖10是說明與上述分級裝置連接的裝置的其它例子的正面圖。
圖11是表示實施例5中分級前與分級后的乳劑中含有的液滴的液滴直徑分布的曲線圖。
圖12是表示顯示實施例5中的分級前的乳劑的狀態(tài)并基于顯微鏡的圖像的圖面。
圖13是表示顯示實施例5中的分級后的乳劑的狀態(tài)并基于顯微鏡的圖像的圖面。
圖14是表示比較例2、3中分級前與分級后的乳劑中含有的液滴的液滴直徑分布的曲線圖。
圖15是表示實施例10、11中分級前與分級后的乳劑中含有的液滴的液滴直徑分布的曲線圖。
具體實施例方式
下面對本發(fā)明的一個實施方式進行說明。本實施方式中的分級裝置，包含具有比乳劑中含有的液滴的最大直徑小的需要的高度或幅度且使該乳劑通過上述需要的高度或幅度的流道，形成上述流道的壁的至少一部分是由與該乳劑中含有的液滴具有親和性的材料形成。
更具體地說，作為本實施方式中的分級裝置，可以舉例為具有在以小于乳劑中含有的液滴的最大直徑的幅度而相隔的至少2塊板之間使乳劑流動的構造(流道)等的裝置。
接著，通過上述結構，通過使乳劑在上述流道中流通，大于上述流道的最小高度或最小幅度的液滴發(fā)生聚結化，被分成聚結而變大的液滴和未聚結而維持原樣的微小液滴。另外，如果大的液滴充分聚結化到成為1個連續(xù)相的程度，則去乳化。通常，對其進行分液成為來源于液滴的連續(xù)相和來源于乳劑的分散介質的連續(xù)相2個相而被排出。另外，例如，即使是有類似通過上述“微混合機”等裝置生成的微小直徑的液滴分散而成的乳劑或含有乳化劑(表面活性劑)的乳劑，都能快速分級(去乳化)。下面對此進行說明。
首先，使用本實施方式中的分級裝置對分級的乳劑進行說明。
本實施方式中的乳劑是指在液體的分散介質中與該液體(分散介質)不同的液體的顆粒作為膠體顆?；虮人蟮拇执箢w粒而分散的乳劑。還有，在下面的說明中，將液體的顆粒作為液滴進行說明。
作為通過本實施方式中的分級裝置被分級(去乳化)的上述乳劑中含有的液滴的直徑，更優(yōu)選為1～100μm的范圍內(nèi)左右，進一步優(yōu)選為10～50μm的范圍內(nèi)左右。
另外，作為上述乳劑，通常是水與有機相的分散系。即在不溶解液滴的其它的液體中分散液滴的體系，具體地說，可以舉出有機相(液滴)分散于水(分散介質)中的水中油型(O/W型)乳劑、水(液滴)分散于有機相(分散介質)中的油中水型(W/O型)乳劑等。
在這里，作為構成有機相的有機溶劑，可以舉例為苯、甲苯、二甲苯等芳香族烴類，庚烷、己烷、庚烷、辛烷、壬烷、癸烷、十二烷、十三烷等脂肪族烴類，環(huán)戊烷、環(huán)己烷等脂環(huán)式烴類，二氯甲烷、氯仿、氯苯等鹵化烴類，二甲醚、二乙醚、乙二醇二甲醚、丙二醇二丁醚、四氫呋喃等醚類，己醇、庚醇、辛醇、癸醇、十二烷醇等碳原子數(shù)6～20左右的醇類(構成醇類的烴基也可以是直鏈狀、分枝狀、環(huán)狀等任意一種)，甲基異丁酮、醋酸丁酯等。
在上述例示的有機溶劑中，從溶質(有機化合物)的分配系數(shù)(油相/水相)大、溶質被分配于油相中的比例高的觀點出發(fā)，適合使用芳香族烴類、脂肪族烴類、脂環(huán)式烴類以及醇類。因而，作為有機溶劑，在使用上述芳香族烴類、脂肪族烴類、脂環(huán)式烴類以及醇類的情況下，通過本實施方式中的分級裝置，可以容易地使從水相萃取溶質時產(chǎn)生的乳劑去乳化，同時可以迅速地將溶質萃取到油相中。
進而，上述乳劑為了使該乳劑穩(wěn)定化也可以含有表面活性劑、保護膠體等乳化劑。
在這里，作為表面活性劑，可以舉例為烷基硫酸磺酸鹽、烷基苯磺酸鹽、烷基磺基琥珀酸鹽、烷基二苯基醚二磺酸鹽、聚亞氧乙基堿硫酸鹽、聚亞氧乙基烷基磷酸酯等陰離子系表面活性劑，聚亞氧乙基-聚亞氧丙基嵌段共聚物、聚亞氧乙基烷基醚、聚亞氧乙基烷基酚醚、聚亞氧乙基脂肪酸酯、山梨糖醇酐脂肪酸酯、聚亞氧乙基山梨糖醇酐脂肪酸酯、聚亞氧乙基烷基胺、甘油脂肪酸酯等非離子系表面活性劑，四烷基銨鹵化物、芐基三烷基銨鹵化物等季銨鹽、烷基胺鹽等陽離子性表面活性劑等。
另外，作為保護膠體，可以舉出部分皂化聚乙烯醇、完全皂化聚乙烯醇、磺酸改性聚乙烯醇、羧基改性聚乙烯醇、硅烷醇基改性聚乙烯醇等聚乙烯醇類，羥乙基纖維素、甲基纖維素、羧基甲基纖維素等纖維素衍生物等保護膠體。
另外，上述乳化劑可以并用多種不同的乳化劑，例如可以并用表面活性劑和保護膠體。
另外，例如在有機合成反應中，使用表面活性劑(具體地說為四烷基銨鹽、芐基三烷基銨鹽等)作為相間移動催化劑，或者在有機合成反應的基質或反應產(chǎn)物為銨鹽、羧酸鹽的情況下，在對通過上述有機合成反應得到的有機相進行水洗的情況下，產(chǎn)生乳劑。該乳劑中含有的液滴的直徑為10～50μm左右，所以通過使用本實施方式中的分級裝置，可以更好地對該乳劑進行分級(去乳化)。
圖1是表示本實施方式中的分級裝置1的簡要的結構的立體圖。如圖1所示，分級裝置1具有用上板(板狀構件)2(參照圖2)和下板(板狀構件)4(參照圖4)夾持具有相當于乳劑流動的流道的中空部的中板3(參照圖3)的構造。即，如圖3所示，在用中板3隔離的上板2與下板4之間形成的中空部，成為使該乳劑通過的流道。另外，如圖1以及圖2所示，在上板2上設置有提供乳劑的供給口5和排出已被分級(去乳化)的液體的排出口6。
在本實施方式中的分級裝置1中的上板2與下板4之間的最小間隔(相隔幅度)即中板3的厚度，為通過的乳劑中含有的液滴的最大直徑以下，對其進行設定以成為想要分級的需要的距離即讓想要分級的乳劑中含有的液滴成為需要的直徑以下。優(yōu)選設定成為液滴的體積平均直徑以下。例如，即使在液滴為油滴，是在水相中有液滴分散的水中油型乳劑且在水相中有最大10μm的油滴存在的情況下，當大于10μm的液滴發(fā)生聚結化而形成的油相作為連續(xù)相被分液時，作為最小間隔即中板3的厚度，可以設成10μm以下。
具體地說，作為上述最小間隔，根據(jù)被分級(去乳化)的乳劑的種類而不同，如果在1～100μm的范圍內(nèi)，分液所需要的滯留時間有縮短的傾向，所以優(yōu)選。其中，在是像通過微混合機生成的乳劑那樣具有可以快速進行液液萃取的微小的液滴的乳劑的情況下，上述最小間隔優(yōu)選在1～50μm的范圍內(nèi)。還有，本實施方式中的“流道”是指在分級裝置1的乳劑流動的區(qū)域中具有小于該流動的乳劑中所含有的液滴的最大直徑的高度或幅度的區(qū)域。接著，通過使用本實施方式的分級裝置，可以很好地對液滴直徑(液滴的體積平均直徑)在1～100μm的范圍內(nèi)左右、更優(yōu)選在10～50μm的范圍內(nèi)左右的液滴進行分級。
即，上述中板3的厚度，即流道的最小幅度或最小高度(最小間隔)比進行分級的乳劑中含有的液滴的最大液滴小，而且其中操作者可以將其設定為需要的間隔。換言之，操作者通過在滿足上述條件的范圍內(nèi)將其設定為需要的間隔，已通過上述流道的且直徑大于該間隔的液滴的大部分發(fā)生聚結而成為連續(xù)相。
接著，在本實施方式的分級裝置1中，在上板2與下板4之間，成為使乳劑流動的流道。在該流道的截面上，作為在與流動方向垂直的方向上的乳劑與板接觸的邊的長度(流道截面中的上板2或下板4的延伸方向的距離)，更優(yōu)選為上板2與下板4之間的最小間隔的10倍以上，進一步優(yōu)選為100倍以上。換言之，在上述流道的截面形狀為矩形、上述流道的高度為最小間隔的情況下，與該高度正交的方向即幅度(橫向幅度)更優(yōu)選為上述高度的10倍以上，進一步優(yōu)選為100倍以上。例如，如果參照圖3進行說明，當圖中的箭頭為乳劑的流動方向時，在與該流動方向垂直的面上，橫向幅度(水平方向)k的長度(距離)更優(yōu)選為高度(垂直方向)d的長度(距離)的10倍以上，進一步優(yōu)選為100倍以上。
乳劑與板接觸的邊的長度(橫向幅度)，如果是最小間隔的10倍以上，分級(去乳化)效果好，所以優(yōu)選。即，在流道截面上，通過使最大幅度相對該截面的最小幅度為10倍以上，可以使乳劑中含有的液滴在流道內(nèi)變形以與最小幅度一致，同時在最大幅度方向上擴展。因而，可以更簡單地提供上述乳劑，所以可以進一步減少將乳劑提供給分級裝置1時的壓力損失。
作為使上板2與下板4隔離的方法即形成流道的方法，具體地說，可以舉例為如圖1所示地用不同的上板2與下板4對具有成為乳劑的流道的中空部的中板3進行夾持的方法；研磨2塊板(上板2和下板4)的至少一個表面的內(nèi)部而形成中空部(流道)的方法；在2塊板的至少1塊板上涂布抗蝕材料而對該抗蝕劑材料的相當于流道的部分進行蝕刻，使該抗蝕劑材料固化之后貼合而在2塊板之間形成流道的方法等。
在本發(fā)明的分級裝置1中，作為乳劑流動的流道的長度，只要是可以向乳劑分級(去乳化)提供足夠的滯留時間的長度，則除了裝置的構造上的限制例如用于充分提供最小間隔的構造上的條件等以外，沒有特別限制。
作為上述流道的長度(流道長度)，更優(yōu)選為乳劑中含有的至少2個液滴可以存在于該流道內(nèi)的長度，進一步優(yōu)選為其以上的長度。通過為上述流道長度，可以在流道內(nèi)更確切地聚結乳劑中含有的液滴。還有，關于2個液滴聚結的機構，如后所述。
具體地說，作為上述流道長度，更優(yōu)選在1mm～10cm的范圍內(nèi)，進一步優(yōu)選在2mm～5cm的范圍內(nèi)。在上述流道長度比1mm短的情況下，制作分級裝置變得困難，同時，有時無法對乳劑中含有的液滴進行充分分級。另一方面，在上述流道長度比10cm長的情況下，乳劑在上述流道流動時產(chǎn)生的壓力損失有時增大而效率變差。
在這里，參照圖3對乳劑流動的流道的流道長度進行說明，上述流道的流道長度是在形成中板3的中空部區(qū)域中的與乳劑流動方向的距離相當?shù)拈L度(相當于圖中I的長度)。還有，在上述圖3中，在流道中最短的流道長度相當于從在上板2上設置的供給口5到排出口6的距離。
在本實施方式的分級裝置1中，上述流道的至少一部分是由和該乳劑中含有的液滴具有親和性的材料(液滴親和性材料)構成。
上述液滴親和性是指乳劑中含有的液滴可以潤濕的性質。另一方面，非親和性是指排斥乳劑中含有的液滴的性質。例如，在上述乳劑為水中油型(O/W)的情況下，液滴親和性材料為顯示親油性的材料，非親和性材料為顯示親水性的材料。另一方面，在上述乳劑為油中水型(W/O)的情況下，液滴親和性材料為顯示親水性的材料，非親和性材料為顯示親油性的材料。
具體地說，在本實施方式中的分級裝置1中，板(上板2和下板4)的表面既可以是親水性，也可以是親油性(疏水性)，但形成上述流道的壁的至少一部分由液滴親和性材料構成。具體地說，在對水中油型乳劑進行分級時，即當在分級裝置1的流道中使該水中油型乳劑流動時，與該乳劑接觸的上板2和下板4中的至少一塊板的表面優(yōu)選為親油性。另一方面，在對油中水型乳劑進行分級的情況下，即當在分級裝置1的流道中使該油中水型乳劑流動時，與該乳劑接觸的上板2和下板4中的至少一塊板的表面優(yōu)選為親水性。
在這里，親水性是指容易被水潤濕的性質，具有親水性的材料(親水性材料)是指油中的水的動態(tài)接觸角比90°小的材料。親水性材料的表面自由能如果為70mN/m(70dyne/cm)以上，則有容易被水潤濕的趨勢，所以更優(yōu)選。
作為上述親水性材料，可以具體舉例為玻璃、纖維素、離子交換樹脂、聚乙烯醇、金屬等，其中優(yōu)選玻璃和金屬。
另一方面，親油性(疏水性)是指容易被有機溶劑潤濕的性質，具有親油性的材料(親油性材料)是指油中的水的動態(tài)接觸角為90°以上的材料。更具體地說，作為親油性材料，表面自由能為65mN/m(65dyne/cm)以下的材料有容易被有機溶劑潤濕的趨勢，所以更優(yōu)選，進一步優(yōu)選1～50mN/m(1～50dyne/cm)的范圍內(nèi)的材料。
作為上述親油性材料，具體可以舉出由聚四氟乙烯、乙烯-四氟乙烯共聚物、聚偏二氟乙烯等氟樹脂，聚乙烯、聚丙烯、乙烯-丙烯共聚物、聚苯乙烯、聚氯乙烯等烯烴系樹脂，聚二甲基硅氧烷等構成的表面。其中，優(yōu)選耐藥品性出色的氟樹脂。
在這里，參照圖5(a)、(b)，對上述油中的水的動態(tài)接觸角進行說明。還有，上述“油中”的“油”是指與構成上述乳劑的液滴的材料(有機溶劑)相同的材料。
動態(tài)接觸角可以使用接觸角計進行測量。接著，將在乳劑中的有機溶劑(有機相)作為“油”，對在該“油”(例如十二烷或者辛醇)中的水在親水性材料或親油性材料(玻璃或氟樹脂)上的靜態(tài)接觸角以及動態(tài)前進角、動態(tài)后掠角進行測量。更為具體地說，如圖5(a)所示，強行從針尖噴出液滴(水)，測量此時的潤濕擴展的液滴的接觸角(動態(tài)前進角)。另外，，如圖5(b)所示，關于動態(tài)接觸角的測量，當從針尖吸引上述液滴時，測量液滴后退時的接觸角(動態(tài)后掠角)，由此得到。還有，上述動態(tài)接觸角比90°小，是表示動態(tài)前進角和動態(tài)后掠角的值都比90°小。動態(tài)接觸角為90°以上，是表示動態(tài)前進角和動態(tài)后掠角的值都為90°以上。
接著，對使用本實施方式中的分級裝置分級乳劑時的液滴聚結的機構進行說明。另外，在下面的說明中，作為具體例，對油的液滴向水(分散介質)中分散而成的乳劑通過由玻璃和氟樹脂構成的流道的例子進行說明。還有，玻璃是油中的水的動態(tài)接觸角小于90°的親水性材料。另外，氟樹脂是油中的水的動態(tài)接觸角為90°以上的親油性材料。
i)流道的高度(最小間隔)＜乳劑中含有的油滴(液滴)的直徑的情況圖6(a)～圖6(c)是說明將通過流道的水中油型乳劑進行分級的機構的截面圖。如圖6(a)所示，當乳劑中含有的油滴(下面稱為液滴)的直徑大于分級裝置1的流道的截面的最小間隔(流道的高度)時，液滴在進入流道內(nèi)(微通道內(nèi))時變形。由此，液滴的表面積增大，該液滴的界面變得不穩(wěn)定。更為具體地說，通過液滴與形成流道的材料的親和性，液滴在氟樹脂的表面成為潤濕狀態(tài)。另一方面，乳劑中含有的水對玻璃的親和性非常高(上述水對玻璃的動態(tài)接觸角為0°)，所以水在玻璃的表面上經(jīng)常會成為潤濕擴展的狀態(tài)。
即，如圖6(a)所示，水在氟樹脂(PTFE)的上面會被排斥，相對該水的流動而發(fā)生滑動現(xiàn)象，其中，所述的氟樹脂的油中的水的動態(tài)接觸角(圖中的角度2)和動態(tài)后掠角(圖中的角度4)都為90°以上。另一方面，液滴在氟樹脂上潤濕擴展，在玻璃表面被排斥(圖中的角度1、3)。接著，在該氟樹脂上的水與液滴的潤濕性的不同使流道內(nèi)的水與液滴產(chǎn)生速度差。更具體地說，在流道內(nèi)，水比液滴更快地通過流道。
接著，如圖6(b)所示，當比在流道內(nèi)滯留的液滴小的小液滴(其中，液滴的直徑比流道的高度大)進入流道時，該小液滴與上述液滴一樣在流道內(nèi)發(fā)生變形。此時的形狀與上述液滴一樣。接著，這些液滴與小液滴一起在流道內(nèi)流動。此時，小液滴受到的與來自壁面的水的流動方向相反的力比上述液滴小，所以與上述液滴相比，在流道內(nèi)的速度相對較快。因而，小液滴追上上述液滴。對此，下面進行詳細說明。
例如，剛剛從微混合機生成的乳劑中存在液滴直徑分布。接著，當上述乳劑進入流道內(nèi)時，作用于該乳劑中所含有的液滴的力F用式(1)表示。
F＝F1+F2+F3 …(1)其中，F(xiàn)1表示液滴受到地來自水的流動(水流)的力，F(xiàn)2表示液滴受到的來自氟樹脂面的且與水的流動方向相反的力，F(xiàn)3表示液滴受到的來自玻璃面上的且與水的流動方向相反的力。
在這里，將乳劑中的任意的大的液滴的體積設為VL，小的液滴的體積設為VS。此時，大的液滴和小的液滴受到的來自壁面的力用式(2)表示。
F2＝-K2A2 F3＝-K3A3 …(2)其中，A2表示在氟樹脂上液滴接觸的面積，A3表示在玻璃面上液滴接觸的面積，K2、K3表示比例常數(shù)。
另外，液滴與流道的壁面接觸的面積用式(3)表示。
A2∝V A3∝V …(3)接著，如果將大的液滴受到的來自氟樹脂面的力設為F2，L、受到的來自玻璃面的力設為F3，L、以及小的液滴(小液滴)受到的來自氟樹脂面的力設為F2，S、受到的來自玻璃面的力設為F3，S，那么式(4)成立。
(F2，L)/(F2，S)＝VL/VS(F3，L)/(F3，S)＝VL/VS …(4)另外，液滴受到的來自水的流動的力F1同與水的相對速度以及液滴向流動方向的投影面積S成比例。在這里，投影面積S在式(5)的關系成立。
S∝V0.5…(5)在這里，如果將大的液滴受到的來自水的流動的力設為F1，L、以及小的液滴受到的來自水的流動的力設為F1，S，那么式(6)成立。
(F1，L)/(F1，S)＝(VL/VS)0.5…(6)接著，如果比較對作用于大的液滴以及小的液滴的力，從式(1)、式(4)、式(6)可以得出(FL/FS)＜(VL/VS) …(7)在這里，將大的液滴、小的液滴的質量分別設為mL、mS，如果液滴的運動方程式成立。那么式(8)、式(9)成立。
F＝m·a…(8)(mL/mS)＝(VL/VS) …(9)在這里，將作用于大液滴的加速度設為aL、以及將作用于小液滴的加速度設為aS，那么式(10)成立。
aL＜aS …(10)在這里，aL、aS是相對水流在相反側發(fā)揮作用的加速度，都為負值。
另外，剛剛進入流道內(nèi)之后的液滴不管大小都與水的流動速度(v0)相等，將液滴進入流道內(nèi)后經(jīng)歷的時間設為t，流道內(nèi)大的液滴的速度設為vL，以及流道內(nèi)小的液滴的速度設為vS，此時vL、vS可以表示成式(11)、(12)。
vL＝v0+aL×t …(11)vS＝v0+aS×t …(12)接著，從上述式(8)～(12)可以得出vL＞vS。即，當進入流道的內(nèi)部時，通過液滴受到的來自壁面的力的大小差異，在大液滴與小液滴之間產(chǎn)生速度差。如此，如圖6(b)所示，小液滴追上大液滴。
接著，如圖6(c)所示，在小液滴追上大液滴時，在氟樹脂的表面上，通過液滴彼此潤濕擴展，2個液滴聚結化而形成1個液滴。
ii)流道的高度(最小間隔)＞乳劑中含有的液滴的直徑的情況如圖7所示，液滴完全不受來自分級裝置1的壁面的影響，以與水相同的速度在流道的出口被排出。即，當乳劑中含有的液滴的直徑小于流道的高度時，該液滴不潤濕氟樹脂而通過，即，不受構成流道的材料的影響，因此可以以與水相同的速度被排出。因而，在該情況下，不會發(fā)生由流道的壁面的影響而引起的液滴之間的聚結。還有，有時液滴會通過慣性彼此發(fā)生碰撞而聚結。
另外，如圖8所示，例如在流道只由玻璃形成的情況下，當水中油型乳劑在該流道中流動時，不管乳劑中含有的液滴的直徑為多少，該液滴不在玻璃表面潤濕，所以不會發(fā)生由流道的壁面的影響而引起的液滴之間的聚結。另外，例如即使當2個液滴在流道內(nèi)接觸時，二者沒有處于在壁面潤濕的狀態(tài)，所以難以發(fā)生聚結。
通過上述，為了使液滴在流道內(nèi)聚結，需要(a)液滴的直徑比流道的高度大，(b)液滴相對于形成流道的材料而至少一部分成為潤濕狀態(tài)。
其中，在上述的說明中，對使水中油型乳劑中含有的液滴聚結的機構進行說明，油中水型的情況也與上述相同，使乳劑中含有的液滴聚結。
在這里，對本實施方式中的分級方法進行說明。
為了對乳劑進行分級(去乳化)，從上述分級裝置1的供給口5提供該乳劑，只要通過上述流道即可。即，乳劑從供給口5被提供，該乳劑流過流道，在流道中被分級(去乳化)而從排出口6排出。
作為上述流道內(nèi)的乳劑的滯留時間，可以設定足夠長的時間來分級(去乳化)該乳劑中含有的液滴，更優(yōu)選設定在0.001～10秒的范圍內(nèi)。
當上述乳劑的滯留時間為0.001秒以上時，裝置的制作有變?nèi)菀椎内厔?，當?0秒以下時，裝置有小型化的趨勢，所以優(yōu)選。另外，在乳劑的滯留時間比0.001秒短的情況下，在乳劑中含有的液滴有時在聚結之前被排出，有時無法充分分液。
作為在本實施方式的分級裝置1中的流過流道的乳劑的流速(乳劑的提供速度)，根據(jù)乳劑的種類而不同，通常，當是像水/十二烷那樣通過靜置分液顯示出1m/分鐘以上的分液速度的分液性出色的乳劑時，在流道中流動的乳劑的流速為1m/分鐘以上，優(yōu)選為2～10m/分鐘左右，就可以使其充分分級。當是通過靜置分液顯示出不到1m/分鐘的分液速度的分液性差的乳劑時，在流道中流動的乳劑的流速如果不到1m/分鐘，有時即使使用本發(fā)明的分級裝置也不能使其分級。例如，當是像在水/十二烷中含有表面活性劑的乳劑那樣在1天中不分液的穩(wěn)定的乳劑時，通過將在流道中流動的乳劑的速度調整為約0.01～1m/s的范圍內(nèi)，可以使液滴聚結化并使其分級。
即，為了使乳劑的滯留時間在上述范圍內(nèi)，可以向流道提供該乳劑。
如同上述，本實施方式的分級裝置，包含具有比乳劑中含有的液滴的最大直徑小的需要的高度或幅度的流道，形成上述流道的壁的至少一部分是由與該乳劑中含有的液滴具有親和性的材料構成的。
由此，比在上述流道中的液滴的最大直徑小且尺寸比需要的高度或幅度大的液滴，在通過該流道中時發(fā)生變形，液液界面變成不穩(wěn)定的狀態(tài)。接著，當不穩(wěn)定狀態(tài)的液滴之間在被液滴親和性材料潤濕的部分(狀態(tài))接觸時，成為彼此穩(wěn)定的狀態(tài)而聚結。
即，當液滴在上述流道內(nèi)通過時，比上述需要的高度或幅度大的液滴變得容易與其它液滴聚結。另一方面，比上述需要的高度或幅度小的液滴在通過流道內(nèi)時不會受到來自該流道的壁面的力而通過。因而，比上述需要的高度或幅度小的液滴在流道內(nèi)幾乎不會與其它液滴聚結。
由此，通過將流道的最小間隔設定為需要的值，比該最小間隔小的液滴不會直接聚結而從流道排出。另一方面，比該最小間隔大的液滴與其它液滴聚結變?yōu)楦蟮囊旱味懦?。接著，在排出更大的液滴之后，該更大的液滴彼此進一步聚結，形成1個相(連續(xù)相)。另外，比上述最小間隔小的液滴在從流道排出之后，也仍然維持小液滴的狀態(tài)。因而，通過上述結構，可以只對乳劑中含有的液滴當中的需要的大小以下的液滴進行分級。
另外，當形成流道的壁的至少一部分進而由非親和性材料構成時，可以進一步減少在提供乳劑時的壓力損失，所以優(yōu)選。
尤其是，形成流道的壁的2個面是由以小于乳劑中含有的液滴的最大直徑的間隔而隔開的2塊板狀構件構成，該板狀構件優(yōu)選為液滴親和性材料以及非親和性材料的2塊板狀材料。
在這里，在乳劑中的液體顆粒(液滴)為水滴的情況下，液滴親和性材料是指親水性材料，非親和性材料相當于親油性材料。另外，當乳劑中的液滴為油滴時，液滴親和性材料是指親油性材料，非親和性材料相當于親水性材料。
其中，關于上述分級裝置1，通過用上板2和具有中空部的中板3、下板4這3塊板形成流道，只通過改變中板3的厚度就可以制造出任意的流道高度(幅度)的上述分級裝置1。因而，與過去相比，具有非常廉價、易于維護、完全不需要微細加工的優(yōu)點。
另外，在本實施方式的分級裝置1中，乳劑確實可靠地通過截面被設定為具有需要的幅度或高度的截面的流道，所以可以將從流道排出的液滴的直徑控制在一定的大小以下。另外，與以往的結構相比，能夠得到液滴直徑分布更狹窄的液滴。換言之，與以往相比，能夠得到液滴直徑更均勻的液滴。
另外，在本實施方式的分級裝置1中，會使通過流道內(nèi)的乳劑中含有的液滴的形狀變化為不穩(wěn)定的形狀而成為該液滴彼此容易聚結的狀態(tài)。即，在流道內(nèi)存在的2個液滴通過與液滴親和性材料潤濕的部分接觸，為了使自身更(自發(fā)減小表面積的力發(fā)揮作用)穩(wěn)定化而聚結。因而，與以往相比，即使在使提供給該分級裝置1的乳劑的流速(供給量)稍微發(fā)生變化的情況下，只要是能夠使液滴(形狀不穩(wěn)定化的液滴之間)在流道內(nèi)彼此接觸的流速，就可以很好地進行分級。
還有，作為用于本實施方式的分級裝置1的板(上板2，下板4)，是至少具有親水性和/或疏水性的表面的板，可以具體舉出親水性材料、疏水性材料、任意材料與乳劑接觸的表面被親水性和/或疏水性材料覆蓋的板等。即，可以是只有乳劑接觸的表面顯示出親水性或親油性的板，例如，也可以通過對玻璃基板等實施氟樹脂加工等而將玻璃基板表面改性成為親油性。
另外，上述板可以以小于乳劑中含有的液滴的最大直徑的幅度而有至少1處相隔，例如，也可以使上述板的一部分屈曲。其中，在該情況下，上述“流道”是指顯示幅度比液滴的最大直徑小的區(qū)域。
本發(fā)明的分級裝置1的供給口5可以與能夠生成具有微小液滴的乳劑的微混合機相連接。即，如圖9所示，可以是能夠將通過微混合機產(chǎn)生的乳劑直接提供給上述流道的結構。在這里，微混合機是指能夠制造亞微細粒度的液滴的裝置，可以例示為“Utilization of Micromixer for ExtractionProcesses”(Kurt Benz其他7名，Chem.Eng.Technol.24，1，2001，p11-17)中記載的微混合機等。還有，在上述情況下，提供給微混合機的水相(水)和油相(有機溶劑)的總供給量決定向分級裝置1提供的供給量(供給速度)。
另外，如圖10所示，例如也可以將在上述微混合機中生成的乳劑加到其它供給裝置(微量注射器)等中，從該供給裝置向分級裝置1提供乳劑。還有，在該情況下，對于提供給分級裝置1的供給量(供給速度)，與提供給微混合機上的水相和油相的供給量無關，可以任意設定。
進而，為了連續(xù)且迅速地對從分級裝置1的排出口6排出的溶液進行分液，可以使稱為セトラ一的分液裝置與該分級裝置1的排出口6連接。
另外，作為供給口5以及排出口6的方向，除了如圖1和圖2所示的方向以外，例如也可以是向上、向下以及橫向。具體地說，例如在分級裝置1由上板2、中板3、下板4這3塊板構成的情況下，供給口5和/或排出口6可以安裝在上板2上，也可以安裝在中板3上，也可以安裝在下板4上。
另外，作為供給口5和排出口5的數(shù)量，可以是分別1個，也可以是多個。
另外，在圖2中，流道(中空部)顯示為長方形，而對于乳劑流通的流道的形狀，例如可以是供給口5側狹窄而排出口6側寬的形狀或排出口6側狹窄而供給口5側寬的形狀等。
另外，在圖1中，顯示了流道為1個的分級裝置1，而對于流道數(shù)量，例如可以是多個。
作為分級裝置1，具體地說，可以舉例為如圖1的裝置；將圖1的裝置配置為多個放射狀、供給口5為共通的一個而排出口6為多個的裝置；板(上板2、中板3、下板4)為圓盤狀、從圓盤的中央提供乳劑而從圓周部排出的裝置；上板2與下板4以及具有流道的中板3交替層疊的裝置等。
另外，在上述說明中，使用板(上板2、中板3、下板4)形成分級裝置1的流道，但例如可以用管形成該流道。
另外，通過使用本實施方式的分級裝置1，例如，即使是含有表面活性劑(乳化劑)的穩(wěn)定的乳劑，也可以進行分級。
另外，本實施方式的分級裝置，可以具有在以小于乳劑中含有的液滴的最大直徑的幅度相隔的至少2塊板之間使該乳劑流動的構造。
另外，本實施方式的分級裝置，上述板的最小間隔可以是1～100μm。
另外，本實施方式的分級裝置，在使乳劑流動的構造的截面上，與流動方向垂直的方向的乳劑和板接觸的邊的長度可以是板的相隔幅度(最小間隔)的10倍以上。
另外，本實施方式的分級裝置，與乳劑接觸的上述板的至少一方的表面可以是疏水性。
另外，本實施方式的分級裝置，上述疏水性的表面可以是氟樹脂或聚烯烴樹脂。
另外，本實施方式的分級裝置，其乳劑可以是通過在微混合機中混合乳劑原料而得到的乳劑。
另外，本實施方式的分級裝置，可以在排出口上連接セトラ一而成。
另外，本實施方式的分級裝置，包含具有比水中油型乳劑中含有的液滴的最大直徑小的間隔的流道，是對水中油型乳劑進行分級的乳劑的分級裝置，形成上述流道的壁的至少一部分是由油中的水的動態(tài)前進角和動態(tài)后掠角為90°以上的材質的材料形成的。
另外，本實施方式的分級裝置，包含具有比油中水型乳劑中含有的液滴的最大直徑小的間隔的流道，是對油中水型乳劑進行分級的乳劑的分級裝置，形成上述流道的壁的至少一部分是由油中的水的動態(tài)前進角和動態(tài)后掠角小于90°的材質的材料形成的。
另外，通過使用本實施方式中的分級裝置，例如，可以使將有機化合物的溶質萃取到水相中時生成的乳劑迅速去乳化。由此，上述分級裝置例如可以適合進行在水中不穩(wěn)定的溶質的水洗和從水相的洗提的萃取等。
進而，通過使用本實施方式中的分級裝置，例如，可以制造只由極微小的直徑的液滴構成的乳劑。接著，使用該分級裝置制造的只由極微小的直徑的液滴構成的乳劑，例如在食品、農(nóng)藥、醫(yī)藥等領域中，可以很好地應用于制造液滴直徑越小越好被體內(nèi)吸收的產(chǎn)品的情況等。
下面通過實施例和比較例進一步詳細地對本發(fā)明進行說明，但本發(fā)明并不被它們所限定。
(乳劑中含有的液滴的直徑)使用激光衍射、散射式粒度分布測量裝置(HORIBA LA-920)測量剛剛制造后的乳劑中含有的液滴的直徑。
具體地說，將剛剛制造后的乳劑投入0.5重量％十二烷基硫酸鈉水溶液中，在使乳劑中含有的液滴穩(wěn)定化之后，測量液滴直徑。
還有，通過數(shù)字顯微鏡(VH-8000 Keyence公司)觀察剛剛制造后的乳劑中含有的液滴的觀察結果和使用上述激光衍射、散射式粒度分布測量裝置(HORIBA LA-920)進行測量的測量結果，幾乎相同。
(分級裝置)對在下面的實施例1～4中使用的分級裝置進行說明。
作為分級裝置，如圖1所示，是用包含乳劑的供給口5和排出口6的上板2和下板4夾持形成有中空部的中板3的裝置。
具體地說，在中板3上，作為乳劑的流道設置有具有用于使乳劑流動的流道長度5cm(乳劑的流動距離5cm、相當于圖3的l)、橫向幅度(在乳劑的流道的截面中與最小間隔正交的方向的距離，相當于圖3的k)1cm的中空部。更具體地說，為了使上述上板2和下板4之間的相隔幅度(最小間隔)為需要的值，使用中板3的厚度與該需要的厚度相同的厚度(d)為12μm的鋁合金輪圈(アルミホイル)(サン·アルミニウム工業(yè)株式會社制)(參照圖2)。
接著，上述分級裝置1通過在按順序層疊上板2(參照圖2)、給予乳劑的流道的中板(參照圖3)以及下板4(參照圖4)之后密封其側面并夾入來制作的(參照圖1)。
還有，作為上板2和下板4使用的板為以下所述的板，未特別實施表面處理。
·玻璃預制薄片(プレパラ一ト)(厚2mm，石英玻璃，英興株式會社制)·PE聚乙烯薄片(厚6mm，商品名サンクリツク，一般耐磨耗等級，UE550，株式會社キヨ-ド-制)·PP聚丙烯薄片(厚6mm，商品名神戶ポリシ一トPP，新神戶電機株式會社制)·PTFE聚四氟乙烯薄片(厚2mm，商品名PTFE薄片，淀川化成株式會社制)[實施例1]向微混合機(IMM公司制，標準單一混合機)中，分別以2.7ml/分鐘提供水，以0.3ml/分鐘提供十二烷，制造乳劑。接著，使用激光衍射、散射式粒度分布測量裝置(HORIBALA-920)測量剛剛制造后的乳劑中含有的液滴的直徑。
接著，在使用玻璃作為上板2、使用PE作為下板4的分級裝置的供給口5上連接微混合機出口，以3ml/分鐘的比例提供上述乳劑。接著，將從分級裝置的排出口6排出的液體蓄積量筒(直徑7mm)中，觀察所生成的水相部與油相部中的水相部，如果水相部發(fā)生白濁則乳劑沒有去乳化，所以為×，如果水相部透明則乳劑去乳化，所以為○。將其結果顯示于表1。
除了使用將玻璃用作上板2、將PP用作下板4的分級裝置以外，與實施例1一樣，觀察得到的液體。將其結果顯示于表1。
除了使用將玻璃用作上板2、將PTFE用作下板4的分級裝置以外，與實施例1一樣，觀察得到的液體。將其結果顯示于表1。
除了使用將PTFE用作上板2、將PTFE用作下板4的分級裝置以外，與實施例1一樣，觀察得到的液體。將其結果顯示于表1。

將實施例1中使用的乳劑(5ml)蓄積量筒(直徑7mm)中并靜置1個小時，然后進行觀察，在水相部與油相部的界面上有白濁相殘存。
(分級裝置)對下面實施例5～9中使用的分級裝置進行說明。
使用上板為上述玻璃、下板為上述PTFE的分級裝置。詳細地說，中板使用具有10mm×10mm的中空部且厚度為12μm的鋁合金輪圈。另外，在上板上設置的供給口與排出口的距離設定為5mm(乳劑的流動距離為5mm，相當于圖3的l)。接著，與在上述實施例1中使用的分級裝置一樣進行制作。
另外，在實施例9中使用的分級裝置，其上述鋁合金輪圈的厚度為5μm(株式會社ニラコ制)；在實施例10中使用的分級裝置，其上述鋁合金輪圈的厚度為12μm，在實施例11中使用的分級裝置，其上述鋁合金輪圈的厚度為24μm。其它與在實施例5中使用的分級裝置的結構相同。
另外，在比較例2、3中使用的分級裝置使用上述玻璃作為下板。其它與在實施例5中使用的分級裝置的結構相同。
另外，在實施例7以及比較例2、3中使用的是在上述分級裝置的供給口上直接連接微混合機的分級裝置。另外，在實施例8～11中，將用微混合機生成的乳劑放入到注射器中之后，從該注射器提供乳劑。
(動態(tài)接觸角)使用接觸角計(協(xié)和界面科學株式會社制；CA-V)，對油(十二烷或辛醇；測量的乳劑中含有的有機溶劑)中的且在玻璃以及PTFE上的水的靜態(tài)接觸角和動態(tài)前進角以及動態(tài)后掠角(動態(tài)接觸角)進行測量。如圖5(a)，(b)所示，關于動態(tài)接觸角的測量，是以時間序列攝取強行從針尖噴出液體而潤濕擴展的液體的接觸角(動態(tài)前進角)、還有通過從針尖的吸引而使液體后退時的接觸角(動態(tài)后掠角)的圖像，進行分析。將其結果顯示于表2。


θ靜態(tài)接觸角θad動態(tài)前進角θre動態(tài)后掠角[實施例5]向實施例1的微混合機中，以2ml/分鐘提供含十二烷基硫酸鈉1重量％的水，以2ml/分鐘提供十二烷，制造乳劑。接著，使用微型注射器泵以0.3ml/分鐘的比例，向將玻璃用作上板2、將PTFE用作下板4、重疊4塊鋁合金輪圈用作中板3且使流道幅度為48μm的分級裝置1中，提供預先制造的乳劑(Type2)，進行分級。將其結果顯示于表3、4。
除了將重疊6塊鋁合金輪圈用作中板3且使流道幅度為72μm以外，與實施例5一樣，進行分級，其結果匯總于表3、4。
向實施例1中使用的微混合機中，以2.7ml/分鐘提供水，以0.3ml/分鐘提供十二烷，生成乳劑。
接著，用硅管將微混合機出口與分級裝置的供給口連接，以3.0ml/分鐘的比例從供給口向分級裝置提供上述乳劑(Type1)并進行分級。將其結果顯示于表3、4。
另外，將分級前的乳劑中含有的液滴和分級后的液體中含有的液滴的液滴直徑分布顯示于圖11的曲線圖中。還有，圖中，虛線表示分級后的液滴直徑分布，實線表示分級前的液滴直徑分布。
另外，將顯示分級前和分級后的乳劑的狀態(tài)的通過顯微鏡的圖像顯示于圖12、13中。
以20.0ml/分鐘的條件向微混合機(山武株式會社制；YM-1)提供水，以5.0ml/分鐘的條件提供辛醇，生成乳劑之后，在注射器內(nèi)蓄積放置乳劑，使用泵以0.3ml/分鐘的比例提供上述乳劑，除此之外，與實施例7一樣，進行乳劑的分級。將其結果顯示于表3、4。
除了使用下板的材質不同的分級裝置(下板；玻璃、上板；玻璃)以外，與實施例7一樣，進行乳劑的分級。將其結果顯示于表3、4。
另外，將分級前的乳劑中含有的液滴和分級后的液體中含有的液滴的液滴直徑分布顯示于圖14的曲線圖中。還有，圖中，虛線表示分級后的液滴直徑分布，實線表示分級前的液滴直徑分布。
以5.4ml/分鐘的條件向微混合機(與實施例7相同)提供水，以0.6ml/分鐘的條件提供十二烷，生成乳劑之后，以6.0ml/分鐘的比例向分級裝置提供上述乳劑，除此以外，與比較例2一樣，進行乳劑的分級。將其結果顯示于表3、4。
另外，將分級前的乳劑中含有的液滴和分級后的液體中含有的液滴的液滴直徑分布顯示于圖14的曲線圖。還有，圖中，虛線表示分級后的液滴直徑分布，實線表示分級前的液滴直徑分布。
以2.0ml/分鐘的條件向微混合機(與實施例7相同)中提供1.0重量％的十二烷基硫酸鈉水溶液，以2.0ml/分鐘的條件提供十二烷，預先生成乳劑之后，以0.3ml/分鐘的比例向分級裝置提供上述乳劑，進行乳劑的分級。將其結果顯示于表3、4。
以2.0ml/分鐘的條件向微混合機(與實施例7相同)中提供1.0重量％的十二烷基硫酸鈉水溶液，以2.0ml/分鐘的條件提供十二烷，預先生成乳劑之后，以0.3ml/分鐘的比例向與實施例7相同的分級裝置提供上述乳劑，進行乳劑的分級。將其結果顯示于表3、4。
還有，在分級前的乳劑中含有的液滴和在流道高度分別為5μm(實施例9)、12μm(實施例10)的分級裝置中使上述乳劑流動之后(分級后)的液體中含有的乳劑的液滴直徑分布顯示于圖15的曲線圖中。
以2.0ml/分鐘的條件向微混合機(與實施例7相同)中提供1.0重量％的十二烷基硫酸鈉水溶液，以2.0ml/分鐘的條件提供十二烷，生成乳劑之后，以0.3ml/分鐘的比例向分級裝置(流道高度24μm)提供上述乳劑，進行乳劑的分級。將其結果顯示于表3、4。



另外，根據(jù)上述結果，以2.0ml/分鐘的條件向微混合機(與實施例7相同)提供1.0重量％的十二烷基硫酸鈉水溶液，以2.0ml/分鐘的條件提供十二烷，生成乳劑之后，以0.3ml/分鐘的比例向流道高度各不相同的分級裝置提供上述乳劑，將進行乳劑的分級的結果顯示于表5。

以2.0ml/分鐘的條件向微混合機(與實施例7相同)提供1.0重量％的十二烷基硫酸鈉水溶液，以2.0ml/分鐘的條件提供十二烷，生成乳劑之后，用實施例10的分級裝置，將向分級裝置提供上述乳劑的供給速度設定為1.0ml/分鐘的比例，進行乳劑的分級。
以2.0ml/分鐘的條件向微混合機(與實施例7相同)提供1.0重量％的十二烷基硫酸鈉水溶液，以2.0ml/分鐘的條件提供十二烷，生成乳劑之后，用實施例10的分級裝置，將向分級裝置提供上述乳劑的供給速度設定為0.6ml/分鐘的比例，進行乳劑的分級。
接著，將除了供給速度以外而在其它條件下進行分級的結果(實施例10、12、13)顯示于表6。


根據(jù)上述結果，已知通過使流道高度小于乳劑中含有的液滴的最大直徑且使形成流道的壁的至少一部分由與上述液滴具有親和性的液滴親和性材料形成，可以很好地進行分級。
另外，例如，即使是含有表面活性劑的乳劑，通過本發(fā)明的分級裝置，可以很好地對液滴進行分級。
如上所述，本發(fā)明中的分級裝置包含具有比乳劑中含有的液滴的最大直徑小的、需要高度或幅度的流道，上述流道的至少一部分是由與該乳劑中含有的液滴具有親和性的材料形成。
通過使乳劑通過上述流道，在該乳劑中含有的液滴當中，比小于上述流道乳劑中含有的液滴的最大直徑的需要的高度或幅度(下面稱為最小間隔)大的液滴發(fā)生變形而與上述最小間隔一致，同時成為和與該液滴具有親和性的材料(下面有時稱為液滴親和性材料)潤濕的狀態(tài)。接著，在連續(xù)地向上述流道提供乳劑時，液滴成為和液滴親和性材料潤濕的狀態(tài)，分散介質難以與液滴親和性材料潤濕，所以在流道中流動的分散介質和液滴的相對速度變得不同。接著，流道上流的液滴與流道下流的液滴相比，當其尺寸小時，該上流的液滴追上下流的液滴。此時，諸液滴成為與液滴親和性材料潤濕的狀態(tài)，所以為了使自身處于穩(wěn)定狀態(tài)，而產(chǎn)生使表面積進一步減小的作用，與其它液滴聚結。由此，比流道的最小間隔大的液滴通過上述流道而聚結。另一方面，比流道的最小間隔小的液滴由于不與液滴親和性材料潤濕而通過，所以不與其它液滴聚結、因而，即使在通過流道之后，也保持其形狀。
通過上述結構，使乳劑中含有的液滴通過最小間隔的流道，更具體地說是使其在潤濕該流道內(nèi)的狀態(tài)下通過，由此可以使比上述最小間隔大的液滴成為更大的液滴(聚結化)。由此，上述液滴聚結化而成為連續(xù)相，可以從乳劑分離。另外，對于比上述最小間隔小的液滴，可以維持其原來狀態(tài)。
即，通過成為上述結構，可以使乳劑中含有的液滴確實可靠地在上述最小間隔的流道中流動。由此，可以使乳劑中含有的液滴分級成需要的液滴直徑以下。
另外，本發(fā)明的分級裝置，更優(yōu)選其上述高度或幅度為乳劑中含有的液滴的體積平均直徑以下。
根據(jù)上述結構，通過使上述高度或幅度為乳劑中含有的液滴的體積平均直徑以下，可以得到液滴直徑分布更一致的液滴。
另外，本發(fā)明的分級裝置，更優(yōu)選上述流道是具有乳劑中含有的至少2個液滴可以在該流道內(nèi)存在的長度的流道。
通過上述的結構，乳劑中含有的液滴中的至少2個液滴可以在上述流道內(nèi)存在，所以可以使這些液滴更確實可靠地聚結。
另外，本發(fā)明的分級裝置，更優(yōu)選形成上述流道的壁的一部分是由與該乳劑中含有的液滴相比對分散介質更具親和性的材料(下面有時稱為非親和性材料)的結構。
非親和性材料是指易于被乳劑的分散介質潤濕的材料。通過上述的結構，通過使流道的一部分由非親和性材料構成，非親和性材料易于被乳劑的分散介質潤濕，所以可以減少在將乳劑提供給流道時產(chǎn)生的壓力損失。
另外，本發(fā)明的分級裝置，進一步更優(yōu)選上述乳劑為水中油型乳劑，液滴親和性材料是油中的水的動態(tài)接觸角為90°以上的親油性材料。
根據(jù)上述結構，作為液滴親和性材料，使用油中的水的動態(tài)接觸角為90°以上的親油性材料，所以當作為乳劑使用水中油型的乳劑時，可以確實可靠地使流道內(nèi)流動的水中油型乳劑中含有的液滴處于潤濕狀態(tài)。由此，可以更好地對水中油型乳劑進行分級。還有，上述“油中”是指與上述乳劑中含有的油滴(液滴)的成分(有機溶劑)相同的物質。
另外，本發(fā)明的分級裝置，進一步更優(yōu)選親油性材料為氟樹脂。
氟樹脂的耐藥品性出色。因而，根據(jù)上述的結構，通過使用氟樹脂作為親油性材料，例如即使是對構成流道的材料反應性高的乳劑等的情況下，也能很好地進行分級。
另外，本發(fā)明的分級裝置，進一步更優(yōu)選上述乳劑為油中水型，液滴親和性材料是油中的水的動態(tài)接觸角小于90°的親水性材料。
如果為上述結構，作為液滴親和性材料使用油中的水的動態(tài)接觸角小于90°的親水性材料，所以，當作為乳劑使用油中水型的乳劑時，可以確實可靠地使在流道內(nèi)流動的油中水型乳劑中含有的液滴處于潤濕狀態(tài)。由此，可以更好地對水中油型乳劑進行分級。還有，上述“油中”是指與構成上述乳劑的液體的成分(有機溶劑)相同的物質。
另外，本發(fā)明的分級裝置，進一步更優(yōu)選上述流道的截面形狀為矩形，該截面形狀的最小間隔比上述乳劑中含有的液滴的最大直徑小，而且上述流道的截面形狀的最大間隔為上述最小間隔的10倍以上。
通過上述結構，上述流道的截面形狀變?yōu)榫匦?，該形狀的最?短)間隔(高度或幅度)成為比上述乳劑中含有的液滴的最大直徑小的距離。接著，上述流道的截面形狀的最大間隔成為是上述最小間隔的10倍以上的距離。由此，在使乳劑中含有的液滴通過流道時，可以更簡單地使其變形。即，乳劑中含有的液滴，例如與截面形狀為圓形且直徑為上述液滴的最大直徑以下的流道的情況相比，可以更容易地在流道的最小間隔處變形，同時從間隔寬處逃出。由此，可以進一步減少在向上述流道提供乳劑時的壓力損失。另外，與上述截面形狀為圓形的流道的情況相比，可以擴大流道的截面積，所以可以使更多的乳劑在流道中流過。因而，可以提高生產(chǎn)率。
另外，本發(fā)明的分級裝置，進一步更優(yōu)選形成上述流道的壁包括2塊板狀構件，是該2塊板狀構件以比乳劑中含有的液滴的最大直徑小的間隔相隔的構成。
根據(jù)上述結構，形成流道的壁的一部分是由板狀構件構成的，所以可以更簡單地形成流道。
另外，本發(fā)明的分級裝置，進一步更優(yōu)選乳劑是通過用微混合機對乳劑原料進行混合而得到的乳劑。
對于通過在微混合機中混合上述原料而生成的乳劑，該乳劑中含有的液滴的尺寸非常小。接著，在液滴的尺寸非常小的情況下，由于穩(wěn)定性高，所以一般很難使該液滴聚結。根據(jù)上述結構，即使是通過微混合機生成的液滴的尺寸非常小的乳劑，也可以很好地聚結化。
另外，本發(fā)明的分級裝置，進一步更優(yōu)選上述流道具有排出乳劑的排出口且在該排出口上連接分液裝置而構成。
根據(jù)上述結構，由于在流道的乳劑的排出口上設有分液裝置(セトラ一)，所以可以連續(xù)且快速地對已分級的乳劑進行分液。
另外，本發(fā)明的分級裝置，進一步更優(yōu)選設有多個上述流道。
根據(jù)上述結構，由于設置多個上述流道，所以可以一次對更多的乳劑進行分級。
如上所述，本發(fā)明的乳劑的分級方法是使乳劑通過如下所述的分級裝置中的流道的構成，其中，所述的分級裝置包含具有比乳劑中含有的液滴的最大直徑小的需要的高度或幅度的流道，形成該流道的壁的至少一部分是由與該乳劑中含有的液滴具有親和性的材料形成。
根據(jù)上述結構，使乳劑中含有的液滴通過最小間隔的流道，更具體地說是使其在潤濕該流道內(nèi)的狀態(tài)下通過，由此可以使比上述最小間隔大的液滴變成更大的液滴(聚結化)。另外，對于比上述最小間隔小的液滴，可以維持其原來狀態(tài)。
即，通過上述的結構，可以確實可靠地使乳劑中含有的液滴在上述最小間隔的流道中流動。因而，使比上述最小間隔大的液滴聚結化，可以從作為連續(xù)相從乳劑分離。由此，可以將乳劑中含有的液滴分級為需要的直徑以下。
本發(fā)明的乳劑的分級方法，進一步更優(yōu)選上述乳劑在流道內(nèi)的滯留時間為0.001～10秒的范圍內(nèi)。
通過為上述結構，可以更確實可靠地對乳劑中含有的液滴進行分級。
另外，本發(fā)明的乳劑的去乳化方法，是使乳劑通過如下所述的分級裝置的流道而對通過液體進行分液，其中，所述的分級裝置包含具有比乳劑中含有的液滴的最大直徑小的需要的高度或幅度的流道，形成該流道的壁的至少一部分是由與該乳劑中含有的液滴具有親和性的材料形成。
根據(jù)上述結構，使乳劑中含有的液滴通過最小間隔的流道，更具體地說是使其在潤濕該流道內(nèi)的狀態(tài)下通過，由此可以使比上述最小間隔大的液滴變成更大的液滴(聚結化)，所以可以容易地對乳劑進行分液并使其去乳化。
另外，在用于實施發(fā)明的最佳方式的項目中的具體的實施方式或實施例，最終目的是使本發(fā)明的技術內(nèi)容明確，所以不應該被這樣的具體例所限定而進行狹義的解釋，在本發(fā)明的精神和技術方案的范圍內(nèi)，可以進行各種變更并實施。
工業(yè)上的可利用性本發(fā)明的分級裝置適合用于使粒徑(液滴直徑)不同的乳劑中的液滴顆粒(液滴)中的大液滴彼此聚結化而只對微小的液滴進行分級的用途等中。
權利要求
1.一種乳劑的分級裝置，其特征在于，包含具有比乳劑中含有的液滴的最大直徑小的需要的高度或幅度的流道，形成該流道的壁的至少一部分是由與該乳劑中含有的液滴具有親和性的材料形成。
2.根據(jù)權利要求1所述的乳劑的分級裝置，其特征在于，所述高度或幅度為乳劑中含有的液滴的體積平均直徑以下。
3.根據(jù)權利要求1所述的乳劑的分級裝置，其特征在于，所述流道是具有可以使乳劑中含有的至少2個液滴在該流道內(nèi)存在的長度的流道。
4.根據(jù)權利要求1所述的乳劑的分級裝置，其特征在于，形成所述流道的壁的至少一部分進而是由對該乳劑中含有的分散介質具有親和性的材料形成。
5.根據(jù)權利要求1所述的乳劑的分級裝置，其特征在于，所述乳劑為水中油型乳劑，與所述液滴具有親和性的材料是油中的水的動態(tài)接觸角為90°以上的親油性材料。
6.根據(jù)權利要求5所述的乳劑的分級裝置，其特征在于，所述親油性材料為氟樹脂。
7.根據(jù)權利要求1所述的乳劑的分級裝置，其特征在于，所述乳劑為油中水型乳劑，與所述液滴具有親和性的材料是油中的水的動態(tài)接觸角比90°小的親水性材料。
8.根據(jù)權利要求1所述的乳劑的分級裝置，其特征在于，所述流道的截面形狀為矩形，該截面形狀的最小間隔比所述乳劑中含有的液滴的最大直徑小，而且所述流道的截面形狀的最大間隔為所述最小間隔的10倍以上。
9.根據(jù)權利要求1所述的乳劑的分級裝置，其特征在于，形成所述流道的壁包括2塊板狀構件，這2塊板以小于乳劑中含有的液滴的最大直徑的間隔而相隔開。
10.根據(jù)權利要求1所述的乳劑的分級裝置，其特征在于，乳劑是通過在微混合機中混合乳劑原料而得到的乳劑。
11.根據(jù)權利要求1所述的乳劑的分級裝置，其特征在于，所述流道具有排出乳劑的排出口，在該排出口上連接分液裝置而成。
12.根據(jù)權利要求1所述的乳劑的分級裝置，其特征在于，設有多個所述流道。
13.一種乳劑的分級方法，其特征在于，使乳劑在如下所述的分級裝置的流道中通過，其中，所述的分級裝置包含具有比乳劑中含有的液滴的最大直徑小的需要的高度或幅度的流道，且形成該流道的壁的至少一部分是由與該乳劑中含有的液滴具有親和性的材料形成。
14.根據(jù)權利要求13所述的乳劑的分級方法，其特征在于，該乳劑在流道內(nèi)的滯留時間為0.001～10秒。
15.一種乳劑的去乳化方法，其特征在于，包括使乳劑在如下所述的分級裝置的流道中通過而對通過液體進行分液，其中，所述的分級裝置包含具有比乳劑中含有的液滴的最大直徑小的需要的高度或幅度的流道，且形成該流道的壁的至少一部分是由與該乳劑中含有的液滴具有親和性的材料形成。
全文摘要
本發(fā)明的分級裝置(1)，具有在以比乳劑中含有的液滴的最大粒徑小的幅度而相隔開的至少2塊板(上板(2)、下板(4))之間使該乳劑流過的流道(結構)。另外，可以從在所述上板(2)設置的供給口(5)提供乳劑，通過使該乳劑通過所述流道內(nèi)而對其進行分級。
文檔編號B01D17/04GK1744935SQ20048000334
公開日2006年3月8日 申請日期2004年1月26日 優(yōu)先權日2003年1月31日
發(fā)明者大久保尚人, 牧泰輔, 當麻正明, 前一廣 申請人:住友化學株式會社