JP2007152277A - マイクロカプセルの製造方法 - Google Patents
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Abstract
【課題】水性媒体を使用し、単分散性が極めて高いマイクロカプセルを、安定かつ生産性よく製造するマイクロカプセルの製造方法を提供すること。
【解決手段】非重合性液体を含む芯物質成分をビニル系単量体の重合体を含む隔壁で内包したマイクロカプセルの製造方法であって、粒子径aのシード粒子Aを含有する水性分散体と、aより小さい液滴径bの非重合性液体の液滴Bを含有する水性分散体とを混合して粒子径a´の核粒子A´を含有する水性分散体を得る工程Iと、工程Iで得られた核粒子A´を含有する水性分散体と、重合開始剤を溶解したa´より小さい液滴径cのビニル系単量体の液滴Cを含有する水性分散体とを混合して単量体含有粒子C´を含有する水性分散体を得る工程IIと、工程IIで得られた水性分散体中の単量体含有粒子C´に含まれるビニル系単量体を重合して隔壁を形成する工程IIIとを有する。
【選択図】なし
【解決手段】非重合性液体を含む芯物質成分をビニル系単量体の重合体を含む隔壁で内包したマイクロカプセルの製造方法であって、粒子径aのシード粒子Aを含有する水性分散体と、aより小さい液滴径bの非重合性液体の液滴Bを含有する水性分散体とを混合して粒子径a´の核粒子A´を含有する水性分散体を得る工程Iと、工程Iで得られた核粒子A´を含有する水性分散体と、重合開始剤を溶解したa´より小さい液滴径cのビニル系単量体の液滴Cを含有する水性分散体とを混合して単量体含有粒子C´を含有する水性分散体を得る工程IIと、工程IIで得られた水性分散体中の単量体含有粒子C´に含まれるビニル系単量体を重合して隔壁を形成する工程IIIとを有する。
【選択図】なし
Description
本発明は、水性媒体中で、単分散性が極めて高いマイクロカプセルを、安定かつ生産性よく製造するマイクロカプセルの製造方法に関する。
マイクロカプセルは、一般的に、機能性材料を芯物質とし、その周囲に隔壁を有する粒子の総称であり、用途に応じて、隔壁に、徐放性、保護・隔離、機械的強度等の性質を付与することができる。その製造方法としては、大別すると、界面重合法、in−situ重合法等の化学的方法、コアセルベーション法等の物理化学的方法、噴霧乾燥法等の機械的方法に分類できる(例えば、特許文献1〜5)。
しかしながら、従来の製造方法では、得られるマイクロカプセル粒子の粒子径分布が広く、芯物質の内包率が低い、溶媒として有機溶剤等を使用する、安定かつ生産生よく製造することが困難であるなどの課題がある。
特開2005−131513号公報
特開2004−267877号公報
特開2004−261769号公報
特開2004−290977号公報
特開2003−305360号公報
特許第2132186号公報
J.Polym.Sci.,Polym.Lett.Ed.,21,937−943(1983)(J.H.Jansson,M.C.Wellons,G.W.Poehlein著)
本発明の課題は、水性媒体を使用し、単分散性が極めて高いマイクロカプセルを、安定かつ生産性よく製造するマイクロカプセルの製造方法を提供することにある。
本発明者は、ミクロンオーダーの架橋粒子を製造する技術(特許文献6、非特許文献1)に着目し、この技術をマイクロカプセルの製造に応用することについて鋭意研究を行った。その結果、粒子径分布幅が狭い粒子径aのシード粒子Aを分散させた水性分散体と、aより小さく、液滴径分布幅が狭い液滴径bの液滴として調整した芯物質となる非重合性液体の液滴Bを分散させた単分散系の水性分散体とを混合して核粒子A´を形成させると、粒子径a´の粒子径分布幅が狭く、核粒子A´の単分散系の水性分散体が得られることの知見を得た。この核粒子A´の水性分散体と、隔壁を構成する重合体となるビニル系単量体に重合開始剤を溶解したa´より小さい液滴径cを有するビニル系単量体の液滴Cを分散させた水性分散体とを混合した後、このビニル系単量体を重合することにより、粒子径分布幅が狭く、芯物質成分の隔壁による内包率を向上することができることの知見を得た。かかる知見に基づき、本発明を完成するに至った。
即ち、本発明は、非重合性液体を含む芯物質成分をビニル系単量体の重合体を含む隔壁で内包したマイクロカプセルの製造方法であって、
粒子径aのシード粒子Aを含有する水性分散体と、aより小さい液滴径bの非重合性液体の液滴Bを含有する水性分散体とを混合して粒子径a´の核粒子A´を含有する水性分散体を得る工程Iと、
工程Iで得られた核粒子A´を含有する水性分散体と、重合開始剤を溶解したa´より小さい液滴径cのビニル系単量体の液滴Cを含有する水性分散体とを混合し、単量体含有粒子C´を含有する水性分散体を得る工程IIと、
工程IIで得られた水性分散体中の単量体含有粒子C´に含まれるビニル系単量体を重合して隔壁を形成する工程IIIとを有することを特徴とするマイクロカプセルの製造方法に関する。
粒子径aのシード粒子Aを含有する水性分散体と、aより小さい液滴径bの非重合性液体の液滴Bを含有する水性分散体とを混合して粒子径a´の核粒子A´を含有する水性分散体を得る工程Iと、
工程Iで得られた核粒子A´を含有する水性分散体と、重合開始剤を溶解したa´より小さい液滴径cのビニル系単量体の液滴Cを含有する水性分散体とを混合し、単量体含有粒子C´を含有する水性分散体を得る工程IIと、
工程IIで得られた水性分散体中の単量体含有粒子C´に含まれるビニル系単量体を重合して隔壁を形成する工程IIIとを有することを特徴とするマイクロカプセルの製造方法に関する。
本発明は、水性媒体を使用し、単分散性が極めて高いマイクロカプセルを、安定かつ生産性よく製造することができる。
本発明のマイクロカプセルの製造方法は、非重合性液体を含む芯物質成分をビニル系単量体の重合体を含む隔壁で内包したマイクロカプセルの製造方法であって、粒子径aのシード粒子Aを含有する水性分散体と、aより小さい液滴径bの非重合性液体の液滴Bを含有する水性分散体とを混合して粒子径a´の核粒子A´を含有する水性分散体を得る工程Iと、工程Iで得られた核粒子A´を含有する水性分散体と、重合開始剤を溶解したa´より小さい液滴径cのビニル系単量体の液滴Cを含有する水性分散体とを混合して単量体含有粒子C´を含有する水性分散体を得る工程IIと、工程IIで得られた水性分散体中の単量体含有粒子C´に含まれるビニル系単量体を重合して隔壁を形成する工程IIIとを有することを特徴とする。
[工程I]
本発明のマイクロカプセルの製造方法における工程Iにおいて用いられるシード粒子Aは、マイクロカプセルの隔壁によって内包される芯物質成分を保持する種となるものであり、いわゆる結晶を成長させる際に用いられる種結晶的な機能を有するものである。
[工程I]
本発明のマイクロカプセルの製造方法における工程Iにおいて用いられるシード粒子Aは、マイクロカプセルの隔壁によって内包される芯物質成分を保持する種となるものであり、いわゆる結晶を成長させる際に用いられる種結晶的な機能を有するものである。
かかるシード粒子Aは、水性媒体に難溶性あるいは非溶解性で、粒子径aを持って水性媒体に分散可能なものであれば、常温で固体であることが好ましく、ガラス転移温度が−70℃以上の重合体の粒子であることが好ましい。更に、シード粒子Aは水性媒体に対して単分散性が高いことが、最終的に粒子径分布幅が狭いマイクロカプセルを得ることができることから好ましい。
上記シード粒子Aの粒子径aとしては、質量平均粒子径では、0.3〜5.0μmの範囲であることが好ましく、より好ましくは、0.5〜3.0μmの範囲であり、更に好ましくは、0.8〜2.0μmの範囲である。また、シード粒子Aの質量平均粒子径をdw、数平均粒子径をdnとした場合、1.0≦(dw/dn)≦2.0を満足することが好ましく、より好ましくは、1.0≦(dw/dn)≦1.5を満たし、更に好ましくは、1.0≦(dw/dn)≦1.2を満たすことである。シード粒子Aがこのような範囲の粒子径aを有することにより、マイクロカプセルの芯物質成分を水性媒体中で安定して保持することができる。
シード粒子Aを重合体粒子とする場合、その重合体の単量体単位としてはいずれのものであってもよい。具体的には、スチレン、α−メチルスチレン等の芳香族ビニル、メチルメタクリレート、エチルメタクリレート等のメタクリル酸アルキルエステル、エチルアクリレート、n−ブチルアクリレート等のアクリル酸アルキルエステル、アクリロニトリル、メタクリロニトリル等の不飽和ニトリル、メチルビニルエーテル、ブチルビニルエーテル等のビニルエーテル、塩化ビニル、臭化ビニル等のハロゲン化ビニル、塩化ビニリデン、臭化ビニリデン等のハロゲン化ビニリデン、グリシジルアクリレート、グリシジルメタクリレート、アリルグリシジルエーテル、エチレングリコールグリシジルエーテル等のグリシジル基を有するビニル系単量体、ヒドロキシエチルメタクリレート等のヒドロキシ基を有するビニル系単量体、アクリル酸、メタクリル酸等のカルボニル基を有するビニル系単量体等を例示することができ、これらを1種または2種以上を組み合わせて用いることができる。
更に、これらのビニル系単量体と共に、ジビニルベンゼン、ジビニルトルエン等の芳香族多官能ビニル化合物、1,3−ブタジエン等のジエン系化合物、エチレングリコールジメタクリレート、1,3−ブタンジオールジアクリレート等の多価アルコール、トリメタクリル酸エステル、トリアクリル酸エステル、アクリル酸アリル、メタクリル酸アリル等のカルボン酸アリルエステル、ジアリルフタレート、ジアリルセバケート、トリアリルトリアジン等のジ及びトリアリル化合物等の架橋性単量体の1種または2種以上を併用することもできる。
上記単量体成分の重合方法としては、ソープフリー重合法、シード乳化重合法あるいはソープフリー重合法とシード乳化重合法の組み合わせによることが、シード粒子Aが単分散系として得られ、この重合反応系をシード粒子Aの水性分散体として用いることもできるため、好ましい。このときに使用する重合開始剤としては、過硫酸カリウム、過硫酸アンモニウム等の過硫酸塩系の重合開始剤を使用することが好ましい。また、連鎖移動剤として、t−ドデシルメルカプタン、n−オクチルメルカプタン、α−メチルスチレン等の1種または2種以上を併用してもよい。
また、上記シード粒子Aを分散する水性媒体としては、水であればよいが、これに水と相溶性の有機溶媒を添加した水性媒体を挙げることができる。水に添加して使用する有機溶媒としては、工程Iにおけるシード粒子Aに非重合性液体を吸収または吸着させる工程や、工程IIにおける核粒子A´にビニル系単量体を吸収または吸着させる工程において、それぞれ吸収または吸着の速度および吸着率をより向上させる作用を有するものが好ましい。具体的には、アセトン、メタノール、エタノール等の水に可溶な有機溶媒およびメタクリル酸、アクリル酸、メタクリル酸2−ヒドロキシエチル等の水に可溶な重合性単量体等を挙げることができる。かかる有機溶媒の添加量としては、工程Iあるいは工程IIにおいて使用する非重合性液体またはビニル系単量体100質量部に対し、0.01〜10質量部とすることが好ましい。
上記水性分散体中のシード粒子Aの含有量は、1〜50質量部であることが、水性分散体中で安定して存在することができるため、好ましい。
また、シード粒子Aを分散する水性分散体は、上記シード粒子Aなどの機能を阻害しない範囲で、シード粒子Aの水性分散体中における安定性のため界面活性剤等の分散助剤を含有していてもよい。
本発明のマイクロカプセルの製造方法における工程Iにおいて用いられる非重合性液体は、上記シード粒子Aに吸収または吸着され、後工程によって形成するマイクロカプセルの隔壁によって内包される芯物質成分である。
かかる非重合性液体は、重合性を有せず、常温で液体であり、水性媒体に難溶性あるいは非溶解性で、液滴粒bを持って水性媒体に分散可能なものであれば、いずれのものであってもよいが、60〜400℃の範囲に沸点を有するものが好ましく、より好ましくは、100〜400℃の範囲である。また、非重合性液体の水に対する溶解度としては、シード粒子Aの水に対する溶解度とも関連して適宜選択することができるが、具体的には、25℃における水100gに対する溶解度が0.0001〜30gの範囲内であることが好ましく、より好ましくは、0.0001〜3.0gの範囲内であり、更に好ましくは、0.0001〜0.2gの範囲内である。非重合性液体がこのような溶解度を有することにより、シード粒子Aへの吸収、吸着を容易にすることができる。更に、非重合性液体が水性媒体に対して単分散性が高いことが、シード粒子Aへの吸着率を高くすることができ、最終的に粒子径分布幅が狭いマイクロカプセルを得ることができることから好ましい。
上記非重合性液体としては各種機能材料を挙げることができ、例えば、各種シリコーンオイル、各種可塑剤、トルエン、テトラリン、n−ヘキサン、n−へプタン、n−オクタン、n−ドデカン、キシレン、ベンゼン、ドデシルベンゼン、エチルベンゼン等や、これらに各種添加剤を配合したものなどを例示することができる。
上記非重合性液体を分散した水性分散体に用いる水性媒体としては、水や水と相溶性の有機溶媒を添加した水性媒体を挙げることができ、具体的には、上記シード粒子Aの水性分散体に用いる水性媒体と同様のものを挙げることができ、有機溶媒の水に対する添加量も上記と同様の量を挙げることができる。
上記水性分散体に分散された非重合性液体は、シード粒子Aの粒子径aより小さい液滴径bを有する液滴Bとして水性分散体に含有される。シード粒子Aの粒子径aより小さい液滴径bを有することにより、非重合性液体はシード粒子Aに効率よく吸収、吸着される。液滴Bの液滴径bとしては、具体的には、シード粒子Aの粒子径aに対して、b<0.5aを挙げることができる。非重合性液体を水性媒体中においてこのような液滴径を有する液滴にする方法として、例えば、超音波を用いる方法、あるいは高圧ホモジナイザーを用いる方法等を挙げることができる。
このような非重合性液体の液滴は水性分散体中の含有量として、30〜80wt%、より好ましくは50〜80wt%であることが、水性分散体中で安定して存在することができ、シード粒子Aへの吸着率を高くすることができるため、好ましい。
また、非重合性液体の液滴Bを分散する水性分散体は、非重合性液体の液滴Bを安定化させるため、陰イオン性界面界面活性剤、陽イオン性界面活性剤などの界面活性剤を含有することが好ましい。陰イオン性界面活性剤としては、アニオン性の界面活性能力をもつ界面活性剤であり、例えば、リン酸エステル系の界面活性剤の他、ラウリル硫酸ナトリウム、ドデシルベンゼンスルホン酸ナトリウム、ジアルキルスルホ琥珀酸ナトリウム、アルキルジフェニルエーテルジスルホン酸ナトリウム、ポリオキシエチレンラウリルエーテル硫酸ナトリウム、オレイン酸カリウム、ステアリン酸ナトリウム等を例示することができる。特に、リン酸エステル塩を含む界面活性剤が好ましく、具体例としては、三洋化成工業(株)製のNC−718、東邦化学工業(株)製のフォスファノールLS−529、フォスファノールRS−610NA、フォスファノールRS−620NA、フォスファノールRS−630NA、フォスファノールRS−640NA、フォスファノールRS−650NA、フォスファノールRS−660NA、花王(株)製のラテムルP−0404、ラテムルP−0405、ラテムルP−0406、ラテムルP−0407等を挙げることができる。
陽イオン性界面活性剤としては、カチオン性の界面活性能力をもつ界面活性剤であり、例えば、ラウリルアミン塩酸塩、ラウリルアミン酢酸塩、N−メチル,N−ラウリルアミン塩酸塩、N,N−ジメチル,N−ラウリルアミン塩酸塩等の1、2、3級高級アミン塩型、ラウリルトリメチルアンモニウムクロライド、セチルトリメチルアンモニウムクロライド、ジステアリルジメチルアンモニウムクロライド、ラウリルジメチルベンジルアンモニウムクロライド、ベンザルコニウムクロライド等の4級アンモニウム塩型を挙げることができる。これらのうち、特に、ベンザルコニウムクロライド等の4級アンモニウム塩型が好ましい。上記界面活性剤は、1種または2種以上を用いることができる。
界面活性剤の水性分散体中の濃度は、非重合性液体の液滴が安定して水性分散体中に存在することができ、かつシード粒子Aに効率よく吸収または吸着することができる濃度とすることが好ましく、例えば、0.01〜5mol/Lの範囲を挙げることができる。
また、非重合性液体の液滴Bを分散する水性分散体は、上記非重合性液体などの機能を阻害しない範囲で、他の物質を含有していてもよい。例えば、染料、顔料のような無機物を挙げることができる。
上記シード粒子Aを含有する水性分散体と、非重合性液体の液滴Bを含有する水性分散体との混合は、特に限定されるものではないが、必要に応じて加熱し、攪拌して行なうことができる。かかる混合に要する時間としては、1〜180分であることが好ましく、より好ましくは、10〜90分である。
このようなシード粒子Aを含有する水性分散体と、非重合性液体の液滴Bを含有する水性分散体との混合により、シード粒子Aに非重合性液体が吸収、吸着され、粒子径a´の核粒子A´を含有する水性分散体を得ることができる。
[工程II]
本発明のマイクロカプセルの製造方法における工程IIにおいて用いられる重合開始剤を溶解したビニル系単量体は、上記核粒子A´に吸着され、後工程の重合反応によってマイクロカプセルの隔壁に形成される成分である。
[工程II]
本発明のマイクロカプセルの製造方法における工程IIにおいて用いられる重合開始剤を溶解したビニル系単量体は、上記核粒子A´に吸着され、後工程の重合反応によってマイクロカプセルの隔壁に形成される成分である。
かかるビニル系単量体としては、常温で液状であり、水性媒体に難溶性あるいは非溶解性で、液滴粒cを持って水性媒体に分散可能なものであれば、いずれのものであってもよい。また、ビニル系重合体の水に対する溶解度としては、上記非重合性液体の水に対する溶解度とも関連して適宜選択することができるが、具体的には、25℃の水に対する非重合性液体の溶解度より高いことが好ましく、例えば、25℃における水100gに対する溶解度が0.1〜2gの範囲内を挙げることができる。ビニル系単量体がこのような溶解度を有することにより、核粒子A´への吸着が容易に行われる。更に、ビニル系単量体が水性媒体に対して単分散性が高いことが、粒子径分布幅が狭いマイクロカプセルを得ることができることから好ましい。
このようなビニル系単量体としては、上記シード粒子Aを構成する重合体のビニル系単量体単位として例示したビニル系単量体と同様のものを具体的に挙げることができるが、マイクロカプセルの隔壁としての強度を得るために、ビニル系単量体100質量部に対して、架橋性単量体を0.1〜50質量部含有することが好ましい。架橋性単量体としては、上記シード粒子Aを構成する重合体において架橋性単量体として例示したものを具体的に挙げることができる。
上記ビニル系単量体に溶解される重合開始剤としては、油溶性であることが好ましく、具体的には、ベンゾイルパーオキサイド、ラウロイルパーオキサイド、t−ブチルハイドロパーオキサイド、ジ−t−ブチルパーオキサイド等の有機過酸化物、アゾビスイソブチロニトリル等のアゾ化合物等を例示することができる。ビニル系単量体中に含有される重合開始剤の含有量としては、ビニル系単量体100質量部に対して0.1〜10質量部を挙げることができる。
ビニル系単量体には、重合開始剤の他、これらの機能を阻害しない範囲で、必要に応じて連鎖移動剤などが含有されていてもよい。
上記重合開始剤を溶解したビニル系単量体を分散する水性分散体に用いる水性媒体としては、水や水と相溶性の有機溶媒を添加した水性媒体を挙げることができ、具体的には、上記シード粒子Aや非重合性液体の液滴Bの水性分散体に用いる水性媒体と同様のものを挙げることができ、水に対する有機溶媒の添加量も上記と同様の量を挙げることができる。
上記水性分散体に分散された重合開始剤を溶解するビニル系単量体は、工程Iで得られる核粒子A´の粒子径a´より小さい液滴径cを有する液滴Cとして水性分散体に含有される。核粒子A´の粒子径a´より小さい液滴径cを有することにより、ビニル系単量体は核粒子A´に効率よく吸着される。液滴Cの液滴径cとしては、具体的には、核粒子A´の粒子径a´に対して、c<0.5a´を挙げることができる。ビニル系単量体を水性媒体中においてこのような液滴径cを有する液滴Cに調製する方法として、具体的には、上記非重合性液体の液滴を調製する方法として例示した方法と同様の方法を挙げることができる。
このような重合開始剤を溶解するビニル系単量体の液滴Cは水性分散体中の含有量として、30〜80wt%、より好ましくは50〜80wt%であることが、水性分散体中で安定して存在することができ、核粒子A´への吸着率を高くすることができるため、好ましい。
上記ビニル系単量体の液滴Cを分散する水性分散体は、ビニル系単量体の液滴Cを安定化させるため、界面活性剤を含有することが好ましい。界面活性剤としては、陰イオン性界面活性剤、陽イオン性界面活性剤を挙げることができ、陰イオン性界面活性剤、陽イオン性界面活性剤として、上記非重合性液体の液滴Bを有する水性分散体に用いられるものと同様のものを具体的に挙げることができ、水性分散体中の濃度も上記非重合性液体の液滴Bの濃度と同様の濃度を挙げることができる。
また、ビニル系単量体の液滴Cを分散する水性分散体は、上記ビニル系単量体の機能を阻害しない範囲で、他の物質を含有していてもよい。
上記核粒子A´を含有する水性分散体と、重合開始剤を溶解するビニル系単量体の液滴Cを含有する水性分散体との混合は、特に限定されるものではないが、必要に応じて加熱し、攪拌して行なうことができる。かかる混合に要する時間としては、1〜180分であることが好ましく、より好ましくは、10〜90分である。
このような核粒子A´を含有する水性分散体と、ビニル系単量体の液滴Cを含有する水性分散体との混合により、核粒子A´に重合開始剤を溶解するビニル系単量体が吸着され、粒子径c´の単量体含有粒子C´を含有する水性分散体を得ることができる。
粒子径c´の単量体含有粒子C´において、シード粒子Aの質量平均粒子径をDs[μm]、シード粒子Aの質量をXs[g]、工程Iで使用する非重合性液体の総質量をYb[g]、工程IIで使用するビニル系単量体の総質量をZm[g]とした場合、式(1)を満足することが好ましい。
0.3≦Ds×[[(Xs+Yb+Zm)/Xs]1/3−[(Xs+Yb)/Xs]1/3] (1)
より好ましくは、式(2)を満足することである。
0.4≦Ds×[[(Xs+Yb+Zm)/Xs]1/3−[(Xs+Yb)/Xs]1/3] (2)
さらに好ましくは、式(3)を満足することである。
0.6≦Ds×[[(Xs+Yb+Zm)/Xs]1/3−[(Xs+Yb)/Xs]1/3] (3)
[工程III]
本発明のマイクロカプセルの製造方法における工程IIIにおいて、工程IIで得られた水性分散体中の単量体含有粒子C´に含まれるビニル系単量体を重合して、少なくともその表面に隔壁を形成する。
0.3≦Ds×[[(Xs+Yb+Zm)/Xs]1/3−[(Xs+Yb)/Xs]1/3] (1)
より好ましくは、式(2)を満足することである。
0.4≦Ds×[[(Xs+Yb+Zm)/Xs]1/3−[(Xs+Yb)/Xs]1/3] (2)
さらに好ましくは、式(3)を満足することである。
0.6≦Ds×[[(Xs+Yb+Zm)/Xs]1/3−[(Xs+Yb)/Xs]1/3] (3)
[工程III]
本発明のマイクロカプセルの製造方法における工程IIIにおいて、工程IIで得られた水性分散体中の単量体含有粒子C´に含まれるビニル系単量体を重合して、少なくともその表面に隔壁を形成する。
上記単量体含有粒子C´に含まれるビニル系単量体の重合は、工程IIで単量体含有粒子C´を含有する水性分散体を得た後、速やかに行うことが好ましい。重合温度は、50〜95℃、より好ましくは70〜90℃である。重合を行う時間は、1〜12時間とすることができる。このようにして非重合性液体の芯物質をビニル系重合体の隔壁により内包したマイクロカプセルが水性分散体中に形成される。
得られたマイクロカプセルを水性分散体中から分離する方法としては、濾別などの方法によってもよいが、水性分散体を噴霧乾燥してマイクロカプセルを分離する方法が、マイクロカプセルの破壊を抑制することができ、また、効率の点から好ましい。噴霧乾燥は噴霧乾燥装置を用いて行うことができる。噴霧乾燥装置において、液滴発生方式として、回転円盤型式、圧力ノズル式、二流体ノズル式、加圧二流体ノズル式などいずれの方式を採用したものであってもよく、また、乾燥機としても、容量、乾燥用加熱ガスの供給部の入口部、乾燥用加熱ガスの種類や乾燥粉体の排出口部の形状や設置位置など、いずれのものであってもよい。乾燥機に導入する乾燥用加熱ガスとしては、具体的には、空気、低酸素濃度ガス、イナートガス等を挙げることができ、熱風の温度(熱風入口温度)、すなわちマイクロカプセルに接触する熱風の最高温度としては、200℃以下が好ましく、より好ましくは130℃〜200℃程度である。
以下、本発明について実施例により詳述するが、本発明の技術的範囲はこれに限定されない。
[シード粒子Aおよびマイクロカプセル粒子の質量および数平均粒子径]
粒子を含有する水性分散体を蒸留水で希釈し、レーザー回折散乱式粒度分布測定装置((株)堀場製作所製LA−910)を用いて測定した。
[固形分測定]
固形分の測定は、サンプリング溶液を180℃の熱風乾燥機内で30分間乾燥することにより測定した。
[重合反応器]
重合反応器として、3リットルのガラス製4つ口セパラブルフラスコ、フルゾーン撹拌翼、温度計、冷却管、窒素通気管を装着したものを使用した。攪拌翼の上段翼径d1と槽径Dとの比はd1/D=0.55、下段翼径d2と槽径Dとの比はd2/D=0.60であり、板バッフル2枚が装着されたものである。
[シード粒子Aの調製]
重合反応器に純水265.0g、n−ブチルメタクリレート47.5g、メチルメタクリレート63.0gを投入した。その後、攪拌回転数を110rpmに設定し、重合反応器内を80℃に昇温して、過硫酸カリウム水溶液50.6g(過硫酸カリウム0.6gを純水50gに溶解したもの)を投入して重合を開始した。重合開始から3時間後に、重合反応器に過硫酸カリウム水溶液50.3g(過硫酸カリウム0.3gを純水50gに溶解したもの)を投入した後、n−ブチルメタクリレート269.0g、n−ブチルアクリレート18.8g、メチルメタクリレート338.0g、ポリオキシエチレンアルキルエーテルリン酸エステル塩(商品名:フォスファノールRS−610NA、東邦化学(株)製)2.2g、純水496.0gを予めIKA製ミキサー「ウルトラタラックスT−25」を用いて12,000rpmで2分間乳化処理したものを160分かけて重合反応器内に滴下した。滴下中の反応器内の温度は80〜82℃に維持した。滴下終了後、重合反応器内の温度80℃でさらに1時間保持し、シード粒子Aの水性分散体を得た。得られたシード粒子Aの水性分散体の固形分は38.3質量%、シード粒子Aの質量平均粒子径は0.97μm、数平均粒子径は0.90μmであった。
[実施例1]
工程I
シリコンオイル(商品名:KF−968−100CS、信越化学工業(株)製)224.0g、ポリオキシエチレンアルキルエーテルリン酸エステル塩(商品名:フォスファノールRS−610NA、東邦化学(株)製)4.1g、純水384.0gを、IKA製ミキサー「ウルトラタラックスT−25」を用いて12,000rpmで2分間(予備乳化)、さらにGAULIN社製高圧ホモジナイザーを使用して圧力25MPaで乳化処理し、非重合性液体の液滴Bを含有する水性分散体を得た。シリコンオイルの液滴の質量平均粒子径は0.28μmであった。
[シード粒子Aおよびマイクロカプセル粒子の質量および数平均粒子径]
粒子を含有する水性分散体を蒸留水で希釈し、レーザー回折散乱式粒度分布測定装置((株)堀場製作所製LA−910)を用いて測定した。
[固形分測定]
固形分の測定は、サンプリング溶液を180℃の熱風乾燥機内で30分間乾燥することにより測定した。
[重合反応器]
重合反応器として、3リットルのガラス製4つ口セパラブルフラスコ、フルゾーン撹拌翼、温度計、冷却管、窒素通気管を装着したものを使用した。攪拌翼の上段翼径d1と槽径Dとの比はd1/D=0.55、下段翼径d2と槽径Dとの比はd2/D=0.60であり、板バッフル2枚が装着されたものである。
[シード粒子Aの調製]
重合反応器に純水265.0g、n−ブチルメタクリレート47.5g、メチルメタクリレート63.0gを投入した。その後、攪拌回転数を110rpmに設定し、重合反応器内を80℃に昇温して、過硫酸カリウム水溶液50.6g(過硫酸カリウム0.6gを純水50gに溶解したもの)を投入して重合を開始した。重合開始から3時間後に、重合反応器に過硫酸カリウム水溶液50.3g(過硫酸カリウム0.3gを純水50gに溶解したもの)を投入した後、n−ブチルメタクリレート269.0g、n−ブチルアクリレート18.8g、メチルメタクリレート338.0g、ポリオキシエチレンアルキルエーテルリン酸エステル塩(商品名:フォスファノールRS−610NA、東邦化学(株)製)2.2g、純水496.0gを予めIKA製ミキサー「ウルトラタラックスT−25」を用いて12,000rpmで2分間乳化処理したものを160分かけて重合反応器内に滴下した。滴下中の反応器内の温度は80〜82℃に維持した。滴下終了後、重合反応器内の温度80℃でさらに1時間保持し、シード粒子Aの水性分散体を得た。得られたシード粒子Aの水性分散体の固形分は38.3質量%、シード粒子Aの質量平均粒子径は0.97μm、数平均粒子径は0.90μmであった。
[実施例1]
工程I
シリコンオイル(商品名:KF−968−100CS、信越化学工業(株)製)224.0g、ポリオキシエチレンアルキルエーテルリン酸エステル塩(商品名:フォスファノールRS−610NA、東邦化学(株)製)4.1g、純水384.0gを、IKA製ミキサー「ウルトラタラックスT−25」を用いて12,000rpmで2分間(予備乳化)、さらにGAULIN社製高圧ホモジナイザーを使用して圧力25MPaで乳化処理し、非重合性液体の液滴Bを含有する水性分散体を得た。シリコンオイルの液滴の質量平均粒子径は0.28μmであった。
得られたシリコンオイルの液滴を含有する水性分散体と、シード粒子Aの水性分散体100.0gとを重合反応器に投入して、常温で、攪拌回転数を110rpmに設定し、120分間保持し、核粒子A´を含有する分散体を得た。核粒子A´の質量平均粒子径は1.7μmであった。
工程II
n−ブチルメタクリレート249.0g、メチルメタクリレート249.0g、エチレングリコールジメタクリレート50.0g、過酸化ベンゾイル(商品名:パーオクタO、日本油脂(株)製)0.6gからなる均一混合物を、ポリオキシエチレンアルキルエーテルリン酸エステル塩(商品名:フォスファノールRS−610NA、東邦化学(株)製)1.8gを純水877.0gに溶解したものと混合し、IKA製ミキサー「ウルトラタラックスT−25」を用いて12,000rpmで2分間(予備乳化)、さらにGAULIN社製高圧ホモジナイザーを使用して圧力25MPaで乳化処理した。モノマー油滴の質量平均粒子径は0.23μmであった。このモノマー油滴を含有する水性分散体を、上記工程Iの核粒子A´を含有する水性分散体が存在する重合反応器内に投入して、常温で、攪拌回転数を110rpmに設定し、90分間保持し、単量体含有粒子C´を含有する水性分散体を得た。単量体含有粒子C´の質量平均粒子径は2.2μmであった。
工程III
攪拌回転数を90rpmに設定し、重合反応器内を75℃に昇温して重合を開始し、180分間保持した。得られたカプセル粒子の水分散体の固形分は37.9質量%、カプセル粒子の質量平均粒子径は2.1μm、数平均粒子径は1.2μmであった。
工程II
n−ブチルメタクリレート249.0g、メチルメタクリレート249.0g、エチレングリコールジメタクリレート50.0g、過酸化ベンゾイル(商品名:パーオクタO、日本油脂(株)製)0.6gからなる均一混合物を、ポリオキシエチレンアルキルエーテルリン酸エステル塩(商品名:フォスファノールRS−610NA、東邦化学(株)製)1.8gを純水877.0gに溶解したものと混合し、IKA製ミキサー「ウルトラタラックスT−25」を用いて12,000rpmで2分間(予備乳化)、さらにGAULIN社製高圧ホモジナイザーを使用して圧力25MPaで乳化処理した。モノマー油滴の質量平均粒子径は0.23μmであった。このモノマー油滴を含有する水性分散体を、上記工程Iの核粒子A´を含有する水性分散体が存在する重合反応器内に投入して、常温で、攪拌回転数を110rpmに設定し、90分間保持し、単量体含有粒子C´を含有する水性分散体を得た。単量体含有粒子C´の質量平均粒子径は2.2μmであった。
工程III
攪拌回転数を90rpmに設定し、重合反応器内を75℃に昇温して重合を開始し、180分間保持した。得られたカプセル粒子の水分散体の固形分は37.9質量%、カプセル粒子の質量平均粒子径は2.1μm、数平均粒子径は1.2μmであった。
得られたカプセル粒子の水分散体を300メッシュナイロン濾布を用いて濾過し、得られた濾液をスプレードライヤー(大河原化工機(株)製、L8型)を用いて、入口温度160℃、出口温度65℃、アトマイザ回転数23,000rpmの条件で噴霧乾燥した。得られた粉体は、シリコンオイルによるベトツキ感などが一切なく、250メッシュの篩いで容易に篩別できた。
[実施例2]
シリコンオイル(商品名:KF−968−100CS、信越化学工業(株)製)349.0g、ポリオキシエチレンアルキルエーテルリン酸エステル塩(商品名:フォスファノールRS−610NA、東邦化学(株)製)3.1g、純水501.0gを、IKA製ミキサー「ウルトラタラックスT−25」を用いて12,000rpmで2分間(予備乳化)、さらにGAULIN社製高圧ホモジナイザーを使用して圧力25MPaで乳化処理し、非重合性液体の液滴Bを含有する水性分散体を得た。シリコンオイルの液滴の質量平均粒子径は0.29μmであった。
[実施例2]
シリコンオイル(商品名:KF−968−100CS、信越化学工業(株)製)349.0g、ポリオキシエチレンアルキルエーテルリン酸エステル塩(商品名:フォスファノールRS−610NA、東邦化学(株)製)3.1g、純水501.0gを、IKA製ミキサー「ウルトラタラックスT−25」を用いて12,000rpmで2分間(予備乳化)、さらにGAULIN社製高圧ホモジナイザーを使用して圧力25MPaで乳化処理し、非重合性液体の液滴Bを含有する水性分散体を得た。シリコンオイルの液滴の質量平均粒子径は0.29μmであった。
得られたシリコンオイルの液滴を含有する水性分散体と、シード粒子Aの水性分散体71.0gを重合反応器に投入して、常温で、攪拌回転数を110rpmに設定し、120分間保持し、核粒子A´を得た。核粒子A´の質量平均粒子径は2.3μmであった。
工程II
n−ブチルメタクリレート314.0g、スチレン209.0g、ジビニルベンゼン33.0g、過酸化ベンゾイル(商品名:パーオクタO、日本油脂(株)製)2.6gからなる均一混合物を、ポリオキシエチレンアルキルエーテルリン酸エステル塩(商品名:フォスファノールRS−610NA、東邦化学(株)製)1.8gを純水890.0gに溶解したものと混合し、IKA製ミキサー「ウルトラタラックスT−25」を用いて12,000rpmで2分間(予備乳化)、さらにGAULIN社製高圧ホモジナイザーを使用して圧力25MPaで乳化処理した。モノマー油滴の質量平均粒子径は0.21μmであった。このモノマー油滴を含有する水性分散体を、上記工程Iの核粒子A´を含有する水性分散体が存在する重合反応器内に投入して、常温で、攪拌回転数を110rpmに設定し、90分間保持し、単量体含有粒子C´を含有する水性分散体を得た。単量体含有粒子C´の質量平均粒子径は3.5μmであった。
工程III
攪拌回転数を90rpmに設定し、重合反応器内を85℃に昇温して重合を開始した。重合開始から100分後に純水600gを重合反応器内に投入し、さらに180分間保持した。得られたカプセル粒子の水性分散体の固形分は31.3質量%、カプセル粒子の質量平均粒子径は3.5μm、数平均粒子径は2.5μmであった。
工程II
n−ブチルメタクリレート314.0g、スチレン209.0g、ジビニルベンゼン33.0g、過酸化ベンゾイル(商品名:パーオクタO、日本油脂(株)製)2.6gからなる均一混合物を、ポリオキシエチレンアルキルエーテルリン酸エステル塩(商品名:フォスファノールRS−610NA、東邦化学(株)製)1.8gを純水890.0gに溶解したものと混合し、IKA製ミキサー「ウルトラタラックスT−25」を用いて12,000rpmで2分間(予備乳化)、さらにGAULIN社製高圧ホモジナイザーを使用して圧力25MPaで乳化処理した。モノマー油滴の質量平均粒子径は0.21μmであった。このモノマー油滴を含有する水性分散体を、上記工程Iの核粒子A´を含有する水性分散体が存在する重合反応器内に投入して、常温で、攪拌回転数を110rpmに設定し、90分間保持し、単量体含有粒子C´を含有する水性分散体を得た。単量体含有粒子C´の質量平均粒子径は3.5μmであった。
工程III
攪拌回転数を90rpmに設定し、重合反応器内を85℃に昇温して重合を開始した。重合開始から100分後に純水600gを重合反応器内に投入し、さらに180分間保持した。得られたカプセル粒子の水性分散体の固形分は31.3質量%、カプセル粒子の質量平均粒子径は3.5μm、数平均粒子径は2.5μmであった。
得られたカプセル粒子の水分散体を300メッシュナイロン濾布を用いて濾過し、得られた濾液をスプレードライヤー(大河原化工機(株)製、L8型)を用いて、入口温度160℃、出口温度65℃、アトマイザ回転数23,000rpmの条件で噴霧乾燥した。得られた粉体は、シリコンオイルによるベトツキ感などが一切なく、250メッシュの篩いで容易に篩別できた。
[比較例]
[実施例1]の工程Iにおいて、GAULIN社製高圧ホモジナイザーを使用しないで
乳化処理(予備乳化のみ実施)し、非重合性液体の液滴Bを含有する水性分散体を得た。シリコンオイルの液滴の質量平均粒子径は4.3μmであった。
[比較例]
[実施例1]の工程Iにおいて、GAULIN社製高圧ホモジナイザーを使用しないで
乳化処理(予備乳化のみ実施)し、非重合性液体の液滴Bを含有する水性分散体を得た。シリコンオイルの液滴の質量平均粒子径は4.3μmであった。
得られたシリコンオイルの液滴を含有する水性分散体と、シード粒子Aの水性分散体100.0gとを重合反応器に投入して、常温で、攪拌回転数を110rpmに設定し、120分間保持したが、液滴Bはシード粒子Aに吸収(または吸着)されなかったため、作業を中止した。
本発明のマイクロカプセルの製造方法は、光拡散剤等の光学材料、感圧記録紙や感熱記録紙などの記録材料、樹脂改質剤、耐紫外線材料、充填剤(増量剤)、農薬、医薬、診断薬、香料、接着剤、化粧品、電子材料、塗料、スペーサー、トナー等、各種の分野に用いられるマイクロカプセルの製造に幅広く使用することができ、産業上極めて有用である。
Claims (1)
- 非重合性液体を含む芯物質成分をビニル系単量体の重合体を含む隔壁で内包したマイクロカプセルの製造方法であって、
粒子径aのシード粒子Aを含有する水性分散体と、aより小さい液滴径bの非重合性液体の液滴Bを含有する水性分散体とを混合して粒子径a´の核粒子A´を含有する水性分散体を得る工程Iと、
工程Iで得られた核粒子A´を含有する水性分散体と、重合開始剤を溶解したa´より小さい液滴径cのビニル系単量体の液滴Cを含有する水性分散体とを混合し、単量体含有粒子C´を含有する水性分散体を得る工程IIと、
工程IIで得られた水性分散体中の単量体含有粒子C´に含まれるビニル系単量体を重合して隔壁を形成する工程IIIとを有することを特徴とするマイクロカプセルの製造方法。
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Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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JP2005353495A JP2007152277A (ja) | 2005-12-07 | 2005-12-07 | マイクロカプセルの製造方法 |
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JP2005353495A JP2007152277A (ja) | 2005-12-07 | 2005-12-07 | マイクロカプセルの製造方法 |
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Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2009062487A (ja) * | 2007-09-07 | 2009-03-26 | Sekisui Chem Co Ltd | マイクロカプセル、塗膜形成用樹脂組成物、塗膜及びマイクロカプセルの製造方法 |
-
2005
- 2005-12-07 JP JP2005353495A patent/JP2007152277A/ja active Pending
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JP2009062487A (ja) * | 2007-09-07 | 2009-03-26 | Sekisui Chem Co Ltd | マイクロカプセル、塗膜形成用樹脂組成物、塗膜及びマイクロカプセルの製造方法 |
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