JPS6244970B2 - - Google Patents
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Description
本発明は微小カプセルの製造方法に関する。
更に詳細には水性媒体中で疎水性芯物質をメラ
ミン―ホルムアルデヒド樹脂で被覆した微小カプ
セルの製造方法に関する。 微小カプセル化の機能は芯物質のみかけの形態
と性質を改変すること、微小形態で物質を保護
し、放出能力を制御し又内容物を必要時に一時に
放出させることにある。 近年、微小カプセルの記録材料、医薬品、香
料、農薬、化成品、接着剤、食品、洗剤、染料、
溶剤、触媒、酵素、防錆剤等への応用が研究さ
れ、感圧複写紙、アスピリンカプセル、香料入り
カプセル、感圧性カプセル接着剤、活性炭入りカ
プセル、含酵素カプセル、液晶入りカプセル、メ
チルパラチオン含有カプセル等が実用化されてい
る。 そして機能面での要求特性、製造面での経済的
要求特性を満足させる為に種々のカプセル化法が
提案されている。 微小カプセルの製造方法として一般に知られて
いる方法には物理的方法、機械的方法、物理化学
的方法、化学的方法があるが、物理的又は機械的
方法は特殊な装置を用いること、生成するカプセ
ルが粒子サイズ数十ミクロン以上の大粒子である
こと、カプセルの壁膜のち密性が不十分であるこ
と等のため、限られた用途のカプセルの製造にし
か使用できない。 物理化学的方法および化学的方法は特殊な装置
を使用する必要がないこと、粒子サイズが1ミク
ロン以下から数ミリの範囲の任意の粒径のカプセ
ルを製造することが可能であること、生成したカ
プセルの壁膜のち密性を制御出来る等の利点があ
るため多目的に使われ利用価値が大きい。 これらの具体的方法として、コアセルベーシヨ
ン法、界面重合法、in situ重合法を挙げること
が出来る。コアセルベーシヨン法は広い分野に適
用されているが必須成分としてゼラチンを用いる
ため生成したカプセルの耐水性が悪く、価格が高
く、高濃度のカプセル液が得にくく、又カプセル
化の工程が複雑である等の欠点を有している。界
面重合法は疎水性モノマーと親水性モノマーを用
いて芯物質の界面で重合反応をさせ、壁膜を形成
させる方法であるが、疎水性モノマーとして、ポ
リイソシアナート、酸クロライド、エポキシ化合
物等反応性の高い物質を使用するので、取扱い上
の制約を受けること、活性水素を持つ芯物質を変
質させたり、カプセル化が不可能であること、反
応のコントロールが困難であること、カプセルの
壁膜を厚くすることが困難であること、等の欠点
を持つている。 In situ重合法は、芯物質の内部からモノマー
を重合して壁膜を形成する方法と芯物質の外部か
ら壁膜を形成する方法がある。 前者の方法では、良好な壁膜を得るためにはポ
リイソシアナート等を用いる必要があり適用出来
る芯物質に制約があるという欠点を有する。 後者の方法では、アミノ樹脂壁(たとえば尿素
―ホルムアルデヒド樹脂、メラミン―ホルムアル
デヒド樹脂壁)を用いるのが一般的である。 近年マイクロカプセルの応用の拡大にともな
い、1種々の芯物質への適用が可能なこと、2高
濃度でかつ高収率でカプセル化が可能であるこ
と、3カプセル化コストが安価であること、4カ
プセル化の工程コントロールが容易であること、
5形成した壁が温度、湿度及び種々の溶剤に対し
て耐性があること、6カプセル壁が貯蔵中に劣化
しないこと、7所望の粒径及び物理的強度を有す
るカプセルが得られること、8得られるカプセル
スラリーの粘度が低いこと、9カプセル化の工程
時間が短かいこと、 等がマイクロカプセルの製造に於て要求されるよ
うになつた。 従来上記項目をある程度満たすカプセル化方法
として界面重合法、In situ重合法を挙げること
が出来るが、界面重合法とIn situ重合法の芯物
質の内部からモノマーを重合して壁膜を形成する
方法は、壁材モノマーに反応性の高い化合物を用
いるため、芯物質に制約を受けるという欠点があ
る。そのため、In situ重合法のうち芯物質の外
部からモノマーを重合して壁膜を形成する方法が
好ましい。この方法に関しては特公昭37−12380
号、特公昭38−12518号、特公昭46−30282号、特
公昭44−14379号、特開昭47−42380号、特公昭54
−16949号、特開昭52−66878号、特開昭51−
144383号、特開昭53−84882号、特開昭53−84883
号、特開昭53−84881号、特開昭54−49984号、な
どに記載があり、カプセル壁としては、尿素―ホ
ルムアルデヒド樹脂やメラミン―ホルムアルデヒ
ド樹脂が用いられている。 尿素―ホルムアルデヒド樹脂壁のマイクロカプ
セルとメラミン―ホルムアルデヒド樹脂壁のマイ
クロカプセルを比較すると、形成した壁の温度、
湿度及び種々の溶剤に対する耐性が強いという点
ではメラミン―ホルムアルデヒド樹脂壁のマイク
ロカプセルの方が優れている。しかし、マイクロ
カプセルの製造に於て、メラミン―ホルムアルデ
ヒド樹脂壁のカプセルの場合、カプセル化反応中
にカプセル粒子同志の凝集や、カプセル液の粘度
上昇が起り易い。このため、メラミン―ホルムア
ルデヒド樹脂壁のカプセルの製造は低濃度で行な
わなければならない、又反応温度も比較的低温で
行なわなければならないため、反応時間が長い等
の製造上の欠点があつた。 これらの点をある程度緩和する方法が、特開昭
53−84881号、特開昭54−49984号に記載されてい
る。 これらの方法は、無水マレイン酸とエチレン系
モノマーの共重合体又はポリアクリル酸を芯物質
の分散剤として使用することにより、カプセル化
反応中に生じるカプセル粒子同志が凝集したり、
増粘して撹拌不能になるなどの欠点を緩和してい
る。しかし、これらの方法においてもなお凝集防
止、粘度上昇の防止の点で不十分であつた。 又特開昭53−84881号実施例1で用いられてい
るモンサント社製のエチレン―無水マレイン酸共
重合体(商品名EMA31)、や特開昭54−49984号
実施例1で用いられているモンサント社製のスチ
レン―無水マレイン酸共重合体(商品名スクリー
プセツト520)は、溶解するのに長時間を必要と
し製造上問題であつた。更に、上記のスクリープ
セツト520は酸を添加すると析出して、カプセル
の凝集を起すため、反応中又は反応後、系のPHを
下げにくいという制約がある。このためカプセル
化反応後残存ホルマリンを除去するための有力な
手段である系のPHを4.5〜2.0にして尿素を加える
ことが行いにくく、又反応速度、壁強度を増すた
めに反応中に酸を添加し系のPHを下げる等カプセ
ル液に酸を添加する手段がとりにくい欠点があ
る。 従つて本発明の第1の目的は、カプセル化工程
が高濃度で行え、かつカプセル凝集の生じないカ
プセル液の製造方法を提供することである。 本発明の第2の目的は、カプセル化が低粘度で
行え、生成したカプセル液が低粘度であるカプセ
ル液の製造方法を提供することである。 本発明の第3の目的は、残存するホルマリンを
除去する手段がとりやすいカプセル液の製造方法
を提供することである。 本発明の第4の目的は、カプセル化の反応速
度、壁強度を増すために反応中に酸を添加し系の
PHを下げるという手段のとりやすい、カプセル液
の製造方法を提供することである。 本発明の第5の目的は、短時間で溶解可能な芯
物質分散剤を提供することである。 本発明の第6の目的は、カプセル化コストを安
価とするため、又、残存するホルマリン量を減少
するため、壁材としてもちいるメラミンとホルマ
リン量の少ないカプセル製造方法を提供すること
である。 これらの目的はメラミンとホルムアルデヒドの
樹脂壁からなるカプセル壁の製造方法において水
性ベヒクル中に乳化又は分散されている芯物質の
周囲に重合体の樹脂壁を形成させる際、系中にス
チレンスルホン酸系ポリマーを存在させることに
より達成された。 本発明に使用するスチレンスルホン酸系ポリマ
ーとしては、ポリスチレンスルホン酸及びスチレ
ンスルホン酸を一成分として含む共重合体が好ま
しく、これらの中でもポリスチレンスルホン酸が
特に好ましい。 スチレンスルホン酸を一成分として含む共重合
体としては、スチレンスルホン酸とアクリル酸、
無水マレイン酸、エチレン、またはエチレン誘導
体との共重合体が好ましく、これらの共重合体の
例として下記のものがあげられる。 アクリル酸―スチレンスルホン酸共重合体、無
水マレイン酸―スチレンスルホン酸共重合体、
アクリル酸エステル―スチレンスルホン酸共重
合体、 酢酸ビニル―スチレンスルホン酸共重合体、ビ
ニルピロリドン―スチレンスルホン酸共重合
体、 スチレン―スチレンスルホン酸共重合体、ビニ
ルスルホン酸―スチレンスルホン酸共重合体。 本発明に使用するスチレンスルホン酸系ポリマ
ーは、遊離酸であつても分子中のスルホ基の一部
または全部が塩を形成していてもよい。塩の代表
的なものとしては、ナトリウム塩、カリウム塩、
アンモニウム塩があげられ、特にナトリウム塩及
びカリウム塩が好ましい。 本発明に用いられるスチレンスルホン酸系ポリ
マーの分子量は5000〜2000000程度が好ましく、
更に10000〜1500000の範囲が良く、最も望ましく
は100000〜1000000の範囲である。 上記のスチレンスルホン酸系ポリマーは水溶液
として使用する。 カプセル製造系中のスチレンスルホン酸系ポリ
マーの量はメラミンに対して重量比で0.2〜20、
好ましくは0.5〜10である。使用量が少ないとカ
プセル化で増粘又は凝集が起るので経済性及び分
散又は乳化の速度、カプセルのサイズ等を考慮
し、一般的には0.5〜5に設定するのが良い。 又、他のアニオン性高分子電解質たとえば無水
マレイン酸共重合体、カルボキシ変性ポリビニル
アルコールポリアクリル酸、カルボキシメチルセ
ルロース、ポリエチレンスルフオン酸、スルフオ
ン化澱粉、スルフオン化セルロース、リグニンス
ルフオン酸、アルビアゴムなどを併用してもよ
い。これらの併用量は重量比でスチレンスルホン
酸系ポリマーの50%以下の量である。 一方、メラミンとホルムアルデヒド重合体のカ
プセル壁をつくるための、出発材料としては、メ
ラミンとホルムアルデヒドの混合水溶液又はメチ
ロールメラミンを用いる。メチロールメラミン
は、弱アルカリ性でメラミンとホルマリンを加熱
して容易に得ることができる。又市販のメチロー
ルメラミンを出発物質としてもよい。 メラミンとホルマリンのモル比は生成カプセル
壁のち密性、強度、形状に大きな影響を与えるが
メラミンに対するホルムアルデヒドのモル比は、
約1.5〜4、好ましくは2〜3が適当である。 メラミンとホルムアルデヒド混合水溶液はメラ
ミン固型分が分散されているものよりも、溶液に
なつているものが好ましい。 本発明のカプセル化工程の概要は下に示す通り
である。 即ち、 a メラミン―ホルムアルデヒドプレポリマー水
溶液の調製 b スチレンスルホン酸系ポリマーの水溶液の調
製 c スチレンスルホン酸系ポリマー水溶液に芯物
質を分散又は乳化する d aの溶液にcの溶液を混合するか、cの溶液
にaの溶液を混合する工程(必要により水で稀
釈する) e dのPHを調整する工程 f 昇温によるメラミン―ホルムアルデヒド樹脂
の形成によるカプセル化工程 g 必要によりPH調整後ホルマリンスカベンジヤ
ーを添加して残存ホルマリンの処理を行う工程 メラミン―ホルムアルデヒドプレポリマーの調
製はPH6〜PH10範囲で加熱することによつて行
う。加熱温度は40℃以上、好ましくは50℃〜70℃
の範囲でメチロールメラミンが一部形成し透明な
溶液になればよい。 スチレンスルホン酸系ポリマーの水溶液は任意
の量の水に分散後加熱溶解して調製する。スチレ
ンスルホン酸ポリマーは、芯物質100部(重量
部)に対して1部から20部使用するが、一般に
は、カプセル化濃度、カプセルの粒径、粘度によ
つて決める。使用量が少ないと、カプセル化でス
ラリーが凝集するなどして良好なカプセルが得に
くい。乳化液系のPHは、1〜8の範囲が好ましい
が、芯物質の分散性、乳化力、及び分散、乳化物
安定性、更にメチロールメラミン水溶液との混合
時における巨大粒子の発生をおさえる観点から特
に2〜7が良い。 又、芯物質の反応性によつては、芯物質の乳化
液安定性を増すために、疎水性の芯物質中に、多
価イソシアナートを芯物質100部(重量部)に対
して0.05〜0.5部加えておいてもよい。 メチロールメラミン水溶液と芯物質の分散物又
は乳化物を混合する工程は、メチロールメラミン
水溶液に芯物質の分散物又は乳化物を注ぎこむか
その逆の方法で行うが、前者の方法が巨大粒子の
発生を防ぐのでより好ましい。 混合物は必要により水で稀釈後系のPHを4.0〜
6.5に設定する。PH調整剤は通常の酸又はアルカ
リを適宜使用する。カプセル化の難易、カプセル
の凝素、カプセル化の濃度を考慮すると、好まし
いPHは5.0〜6.5、特に好ましくは5.5〜6.3の範囲
である。 カプセル形成は加温によるメラミン―ホルムア
ルデヒド樹脂の形成にもとづく。反応時間は反応
温度により異なるが、60℃の温度であれば1時間
で十分である。反応温度は40℃以上、好ましくは
50℃以上である。 残存しているフリーのホルムアルデヒドを処理
することは衛生上重要である。この為に出来上つ
たカプセルスラリーにホルマリンスカベンジヤー
を添加して処理する。 ホルマリンスカベンジヤーとしては尿素、亜硫
酸塩、亜硫酸水素塩、エチレン尿素、塩酸ヒドロ
キシルアミン等が使われる。これらのスカベンジ
ヤーは最適な反応条件で反応させる為にカプセル
スラリーのPHを調整する必要がある。たとえば尿
素又はエチレン尿素を、スカベンジヤーとして用
いる時系のPHを酸性領域にすると効果的である。
PHは、4以下が望ましいが、本発明のカプセルス
ラリーは、低PH域でも増粘したり凝集することが
ないので残存ホルムアルデヒドの除去が有効に行
える。 反応をより効果的に行うために加熱処理は有効
である。 本発明において、個々のカプセルの核となる芯
物質の例としては天然鉱物油、動物油、植物油及
び合成油などが挙げられる。鉱物油の例は石油及
びその留分例えばケロシン、ガソリン、ナフサ及
びパラフイン油がある。動物油の例は魚油及びラ
ード油等がある。植物油の例は落花生油、亜麻仁
油、大豆油、ひまし油及びとうもろこし油等があ
る。合成油の例としてはビフエニル化合物(例え
ばイソプロピルビフエニル、イソアミルビフエニ
ル)、ターフエニル化合物(例えばOLS2153635
号)、リン酸化合物(例えばトリフエニルフオス
フエート)、ナフタレン化合物(例えば
OLS2141194号)、メタン化合物(例えば
OLS2153634号)、フタル酸化合物(例えばジエ
チルフタレート、ジブチルフタレート、ジオクチ
ルフタレート)、サリチル酸化合物(例えばエチ
ルサリチレート)等がある。 これらの天然鉱物油、動物油、植物油および合
成油中に農薬、医薬、香料、化成品、接着剤、液
晶、食品、洗剤、染料、染料プリカーサー、顕色
剤、触媒および防錆剤などを使用目的に応じて適
宜混合することができる。 マイクロカプセルのサイズは用途に応じて適宜
選択し得る。感圧記録紙に用いる場合、カプセル
サイズとしては1〜20ミクロンが好ましく、更に
好ましくは1.5〜10ミクロンであり、最も好まし
くは2〜8ミクロンである。 本発明は、マイクロカプセル製造上、特に、感
圧記録紙用のマイクロカプセルの製造にきわめて
有用である。即ち、本発明の方法によれば、高濃
度でかつ低粘度のカプセル溶液を得ることができ
る。また、本発明に従つて得られたマイクロカプ
セルは耐熱性が良く、透過性の小さい優れた性能
を有している。ここでいう耐熱性とは、マイクロ
カプセルを紙の上に塗布、乾燥したものを、100
℃で10時間オーブン中に放置した時にマイクロカ
プセル中の芯物質のマイクロカプセル外への散逸
のしにくさを意味し、芯物質が散逸しにくい程良
いカプセルと言える。 本発明の系では反応容器の洗浄がしにくいとい
う欠点も解消し、製造上大きな効果を上げること
ができる。 本発明に従つて製造されたマイクロカプセル溶
液は適当な方法により常法に従つて紙などの支持
体上に塗設される。具体的には米国特許3508947
号記載の如きカーテン塗布方式、特公昭49−
35330号記載の如きブレード塗布方式、あるいは
エアーナイフ塗布方式などが、塗布方式に依存す
るカプセル溶液の設定粘度の違いにも容易に対処
することができる。 以下実施例により本発明を具体的に説明する
が、本発明は実施例に限定されるものではない。 実施例 1 ポリビニルベンゼンスルホン酸の一部ナトリウ
ム塩(ナシヨナルスターチ社製、VERSA、
TL500、平均分子量500000)5gを約80℃の熱水
95gに撹拌しながら添加し溶解した。約30分間で
溶解した後冷却する。水溶液のPHは2〜3であ
り、これに20重量%水酸化ナトリウム水溶液を加
えてPH4.0とした。一方クリスタルバイオレツト
ラクトン(CVL)4gをKMC―113〔クレハ化学
(株)製、ジイソプロピルナフタレンを主成分とする
アルキルナフタレン〕100gに加熱溶解して得た
疎水性溶液を前記ポリビニルベンゼンスルホン酸
の一部ナトリウム塩の5%水溶液100gに乳化分
散して平均直径4.5μの粒子サイズをもつ乳化液
を得た。別に、メラミン6g、37重量%ホルムア
ルデヒド水溶液11g、水83gを60℃に加熱撹拌し
て30分後に透明なメラミンとホルムアルデヒドお
よびメラミンホルムアルデヒド初期縮合物の混合
水溶液を得た。この混合水溶液のPHは6〜8であ
つた。以下このメラミンとホルムアルデヒドおよ
びメラミン―ホルムアルデヒド初期縮合物の混合
水溶液を初期混合物溶液と称する。上記の方法で
得た初期縮合物溶液を上記乳化液に添加混合し、
撹拌しながら20重量%の酢酸溶液にてPHを6.0に
調節し、液温を65℃に上げ撹拌し続けたところ30
分で耐熱性の良いカプセルが形成し、60分後には
アマニ油、5号ソルベント(日本石油(株)製、石油
系溶剤)等のオイルに芯物質が抽出されない耐油
性のすぐれたカプセルが生成した。このカプセル
液を室温まで冷却し20重量%の水酸化ナトリウム
でPH9.0に調節した。粘度は25℃で70cpsであつ
た。又カプセル粒子の凝集状態を見るために300
gの水を加え200メツシユのフルイでロ過した
所、残渣はほとんどなく、粘度の低い製造上好ま
しい感圧記録紙用のカプセル液を得た。但し残存
するホルムアルデヒド量はカプセル化反応後PHを
9.0に調節する前の状態でアセチルアセトン法に
て測定した結果1800ppmであつた。この残存ホ
ルムアルデヒドを除くためにカプセル化反応65℃
で60分経過後1Nの塩酸を用いて系のPHを4.0に調
節し、40重量%の尿素水溶液30gを添加した。65
℃を保つて撹拌し続け40分後に20重量%水酸化ナ
トリウムを用いて系のPHを9.0に調節した。こう
して得られたカプセル液中の残存ホルムアルデヒ
ド量は180ppmでカプセル液の塗布工程上許容で
きるレベルであつた。 比較例 1 スチレン―無水マレイン酸共重合体(モンサン
ト社製スクリプセツト520)5gを約80℃の熱水
95gに撹拌しながら添加し、水酸化ナトリウムで
PHを4.0に合わせながら溶解した。溶解するのに
約6時間を必要とした。得られた上記スチレン―
無水マレイン酸共重合体の5重量%水溶液をポリ
ビニルベンゼンスルホン酸の一部ナトリウム塩の
水溶液の代りに用いる以外は実施例1と同様な方
法でカプセル化反応を行つた。得られたカプセル
液を室温まで冷却し20重量%の水酸化ナトリウム
でPH9.0に調節した。粘度は25℃で150cpsであつ
た。又カプセル粒子の凝集状態を見るために300
gの水を加え200メツシユのフルイでロ過した所
0.2gの残渣があり、製造上好ましくないカプセ
ル液であつた。又残存するホルムアルデヒドを除
くために実施例1と同様な方法でPHを下げた所、
増粘して撹拌が不可能になり、尿素添加による残
存ホルムアルデヒド除去方法を用いることができ
なかつた。 比較例 2 エチレン―無水マレイン酸共重合体(モンサン
ト社製EMA31)5gを約80℃の熱水95gに撹拌
しながら添加し溶解した。溶解するのに約3時間
を必要とした。こうして得られた上記エチレン―
無水マレイン酸共重合体の5重量%水溶液をポリ
ビニルベンゼンスルホン酸の一部ナトリウム塩水
溶液の代りに用いる以外は実施例1と同様な方法
でカプセル化反応を行つた。得られたカプセル液
を室温まで冷却し20重量%の水酸化ナトリウムで
PH9.0に調節した。粘度は25℃で1000cpsであつ
た。又カプセル粒子の凝集状態を見るために300
gの水を加え200メツシユのフルイでロ過した
所、0.4gの残渣があり、粘度が高い点と残渣が
多い点で製造上好ましくないカプセル液であつ
た。 実施例1、比較例1及び2で得られたカプセ
ル、カプセル液およびカプセル製造法の比較を下
表に示した。
ミン―ホルムアルデヒド樹脂で被覆した微小カプ
セルの製造方法に関する。 微小カプセル化の機能は芯物質のみかけの形態
と性質を改変すること、微小形態で物質を保護
し、放出能力を制御し又内容物を必要時に一時に
放出させることにある。 近年、微小カプセルの記録材料、医薬品、香
料、農薬、化成品、接着剤、食品、洗剤、染料、
溶剤、触媒、酵素、防錆剤等への応用が研究さ
れ、感圧複写紙、アスピリンカプセル、香料入り
カプセル、感圧性カプセル接着剤、活性炭入りカ
プセル、含酵素カプセル、液晶入りカプセル、メ
チルパラチオン含有カプセル等が実用化されてい
る。 そして機能面での要求特性、製造面での経済的
要求特性を満足させる為に種々のカプセル化法が
提案されている。 微小カプセルの製造方法として一般に知られて
いる方法には物理的方法、機械的方法、物理化学
的方法、化学的方法があるが、物理的又は機械的
方法は特殊な装置を用いること、生成するカプセ
ルが粒子サイズ数十ミクロン以上の大粒子である
こと、カプセルの壁膜のち密性が不十分であるこ
と等のため、限られた用途のカプセルの製造にし
か使用できない。 物理化学的方法および化学的方法は特殊な装置
を使用する必要がないこと、粒子サイズが1ミク
ロン以下から数ミリの範囲の任意の粒径のカプセ
ルを製造することが可能であること、生成したカ
プセルの壁膜のち密性を制御出来る等の利点があ
るため多目的に使われ利用価値が大きい。 これらの具体的方法として、コアセルベーシヨ
ン法、界面重合法、in situ重合法を挙げること
が出来る。コアセルベーシヨン法は広い分野に適
用されているが必須成分としてゼラチンを用いる
ため生成したカプセルの耐水性が悪く、価格が高
く、高濃度のカプセル液が得にくく、又カプセル
化の工程が複雑である等の欠点を有している。界
面重合法は疎水性モノマーと親水性モノマーを用
いて芯物質の界面で重合反応をさせ、壁膜を形成
させる方法であるが、疎水性モノマーとして、ポ
リイソシアナート、酸クロライド、エポキシ化合
物等反応性の高い物質を使用するので、取扱い上
の制約を受けること、活性水素を持つ芯物質を変
質させたり、カプセル化が不可能であること、反
応のコントロールが困難であること、カプセルの
壁膜を厚くすることが困難であること、等の欠点
を持つている。 In situ重合法は、芯物質の内部からモノマー
を重合して壁膜を形成する方法と芯物質の外部か
ら壁膜を形成する方法がある。 前者の方法では、良好な壁膜を得るためにはポ
リイソシアナート等を用いる必要があり適用出来
る芯物質に制約があるという欠点を有する。 後者の方法では、アミノ樹脂壁(たとえば尿素
―ホルムアルデヒド樹脂、メラミン―ホルムアル
デヒド樹脂壁)を用いるのが一般的である。 近年マイクロカプセルの応用の拡大にともな
い、1種々の芯物質への適用が可能なこと、2高
濃度でかつ高収率でカプセル化が可能であるこ
と、3カプセル化コストが安価であること、4カ
プセル化の工程コントロールが容易であること、
5形成した壁が温度、湿度及び種々の溶剤に対し
て耐性があること、6カプセル壁が貯蔵中に劣化
しないこと、7所望の粒径及び物理的強度を有す
るカプセルが得られること、8得られるカプセル
スラリーの粘度が低いこと、9カプセル化の工程
時間が短かいこと、 等がマイクロカプセルの製造に於て要求されるよ
うになつた。 従来上記項目をある程度満たすカプセル化方法
として界面重合法、In situ重合法を挙げること
が出来るが、界面重合法とIn situ重合法の芯物
質の内部からモノマーを重合して壁膜を形成する
方法は、壁材モノマーに反応性の高い化合物を用
いるため、芯物質に制約を受けるという欠点があ
る。そのため、In situ重合法のうち芯物質の外
部からモノマーを重合して壁膜を形成する方法が
好ましい。この方法に関しては特公昭37−12380
号、特公昭38−12518号、特公昭46−30282号、特
公昭44−14379号、特開昭47−42380号、特公昭54
−16949号、特開昭52−66878号、特開昭51−
144383号、特開昭53−84882号、特開昭53−84883
号、特開昭53−84881号、特開昭54−49984号、な
どに記載があり、カプセル壁としては、尿素―ホ
ルムアルデヒド樹脂やメラミン―ホルムアルデヒ
ド樹脂が用いられている。 尿素―ホルムアルデヒド樹脂壁のマイクロカプ
セルとメラミン―ホルムアルデヒド樹脂壁のマイ
クロカプセルを比較すると、形成した壁の温度、
湿度及び種々の溶剤に対する耐性が強いという点
ではメラミン―ホルムアルデヒド樹脂壁のマイク
ロカプセルの方が優れている。しかし、マイクロ
カプセルの製造に於て、メラミン―ホルムアルデ
ヒド樹脂壁のカプセルの場合、カプセル化反応中
にカプセル粒子同志の凝集や、カプセル液の粘度
上昇が起り易い。このため、メラミン―ホルムア
ルデヒド樹脂壁のカプセルの製造は低濃度で行な
わなければならない、又反応温度も比較的低温で
行なわなければならないため、反応時間が長い等
の製造上の欠点があつた。 これらの点をある程度緩和する方法が、特開昭
53−84881号、特開昭54−49984号に記載されてい
る。 これらの方法は、無水マレイン酸とエチレン系
モノマーの共重合体又はポリアクリル酸を芯物質
の分散剤として使用することにより、カプセル化
反応中に生じるカプセル粒子同志が凝集したり、
増粘して撹拌不能になるなどの欠点を緩和してい
る。しかし、これらの方法においてもなお凝集防
止、粘度上昇の防止の点で不十分であつた。 又特開昭53−84881号実施例1で用いられてい
るモンサント社製のエチレン―無水マレイン酸共
重合体(商品名EMA31)、や特開昭54−49984号
実施例1で用いられているモンサント社製のスチ
レン―無水マレイン酸共重合体(商品名スクリー
プセツト520)は、溶解するのに長時間を必要と
し製造上問題であつた。更に、上記のスクリープ
セツト520は酸を添加すると析出して、カプセル
の凝集を起すため、反応中又は反応後、系のPHを
下げにくいという制約がある。このためカプセル
化反応後残存ホルマリンを除去するための有力な
手段である系のPHを4.5〜2.0にして尿素を加える
ことが行いにくく、又反応速度、壁強度を増すた
めに反応中に酸を添加し系のPHを下げる等カプセ
ル液に酸を添加する手段がとりにくい欠点があ
る。 従つて本発明の第1の目的は、カプセル化工程
が高濃度で行え、かつカプセル凝集の生じないカ
プセル液の製造方法を提供することである。 本発明の第2の目的は、カプセル化が低粘度で
行え、生成したカプセル液が低粘度であるカプセ
ル液の製造方法を提供することである。 本発明の第3の目的は、残存するホルマリンを
除去する手段がとりやすいカプセル液の製造方法
を提供することである。 本発明の第4の目的は、カプセル化の反応速
度、壁強度を増すために反応中に酸を添加し系の
PHを下げるという手段のとりやすい、カプセル液
の製造方法を提供することである。 本発明の第5の目的は、短時間で溶解可能な芯
物質分散剤を提供することである。 本発明の第6の目的は、カプセル化コストを安
価とするため、又、残存するホルマリン量を減少
するため、壁材としてもちいるメラミンとホルマ
リン量の少ないカプセル製造方法を提供すること
である。 これらの目的はメラミンとホルムアルデヒドの
樹脂壁からなるカプセル壁の製造方法において水
性ベヒクル中に乳化又は分散されている芯物質の
周囲に重合体の樹脂壁を形成させる際、系中にス
チレンスルホン酸系ポリマーを存在させることに
より達成された。 本発明に使用するスチレンスルホン酸系ポリマ
ーとしては、ポリスチレンスルホン酸及びスチレ
ンスルホン酸を一成分として含む共重合体が好ま
しく、これらの中でもポリスチレンスルホン酸が
特に好ましい。 スチレンスルホン酸を一成分として含む共重合
体としては、スチレンスルホン酸とアクリル酸、
無水マレイン酸、エチレン、またはエチレン誘導
体との共重合体が好ましく、これらの共重合体の
例として下記のものがあげられる。 アクリル酸―スチレンスルホン酸共重合体、無
水マレイン酸―スチレンスルホン酸共重合体、
アクリル酸エステル―スチレンスルホン酸共重
合体、 酢酸ビニル―スチレンスルホン酸共重合体、ビ
ニルピロリドン―スチレンスルホン酸共重合
体、 スチレン―スチレンスルホン酸共重合体、ビニ
ルスルホン酸―スチレンスルホン酸共重合体。 本発明に使用するスチレンスルホン酸系ポリマ
ーは、遊離酸であつても分子中のスルホ基の一部
または全部が塩を形成していてもよい。塩の代表
的なものとしては、ナトリウム塩、カリウム塩、
アンモニウム塩があげられ、特にナトリウム塩及
びカリウム塩が好ましい。 本発明に用いられるスチレンスルホン酸系ポリ
マーの分子量は5000〜2000000程度が好ましく、
更に10000〜1500000の範囲が良く、最も望ましく
は100000〜1000000の範囲である。 上記のスチレンスルホン酸系ポリマーは水溶液
として使用する。 カプセル製造系中のスチレンスルホン酸系ポリ
マーの量はメラミンに対して重量比で0.2〜20、
好ましくは0.5〜10である。使用量が少ないとカ
プセル化で増粘又は凝集が起るので経済性及び分
散又は乳化の速度、カプセルのサイズ等を考慮
し、一般的には0.5〜5に設定するのが良い。 又、他のアニオン性高分子電解質たとえば無水
マレイン酸共重合体、カルボキシ変性ポリビニル
アルコールポリアクリル酸、カルボキシメチルセ
ルロース、ポリエチレンスルフオン酸、スルフオ
ン化澱粉、スルフオン化セルロース、リグニンス
ルフオン酸、アルビアゴムなどを併用してもよ
い。これらの併用量は重量比でスチレンスルホン
酸系ポリマーの50%以下の量である。 一方、メラミンとホルムアルデヒド重合体のカ
プセル壁をつくるための、出発材料としては、メ
ラミンとホルムアルデヒドの混合水溶液又はメチ
ロールメラミンを用いる。メチロールメラミン
は、弱アルカリ性でメラミンとホルマリンを加熱
して容易に得ることができる。又市販のメチロー
ルメラミンを出発物質としてもよい。 メラミンとホルマリンのモル比は生成カプセル
壁のち密性、強度、形状に大きな影響を与えるが
メラミンに対するホルムアルデヒドのモル比は、
約1.5〜4、好ましくは2〜3が適当である。 メラミンとホルムアルデヒド混合水溶液はメラ
ミン固型分が分散されているものよりも、溶液に
なつているものが好ましい。 本発明のカプセル化工程の概要は下に示す通り
である。 即ち、 a メラミン―ホルムアルデヒドプレポリマー水
溶液の調製 b スチレンスルホン酸系ポリマーの水溶液の調
製 c スチレンスルホン酸系ポリマー水溶液に芯物
質を分散又は乳化する d aの溶液にcの溶液を混合するか、cの溶液
にaの溶液を混合する工程(必要により水で稀
釈する) e dのPHを調整する工程 f 昇温によるメラミン―ホルムアルデヒド樹脂
の形成によるカプセル化工程 g 必要によりPH調整後ホルマリンスカベンジヤ
ーを添加して残存ホルマリンの処理を行う工程 メラミン―ホルムアルデヒドプレポリマーの調
製はPH6〜PH10範囲で加熱することによつて行
う。加熱温度は40℃以上、好ましくは50℃〜70℃
の範囲でメチロールメラミンが一部形成し透明な
溶液になればよい。 スチレンスルホン酸系ポリマーの水溶液は任意
の量の水に分散後加熱溶解して調製する。スチレ
ンスルホン酸ポリマーは、芯物質100部(重量
部)に対して1部から20部使用するが、一般に
は、カプセル化濃度、カプセルの粒径、粘度によ
つて決める。使用量が少ないと、カプセル化でス
ラリーが凝集するなどして良好なカプセルが得に
くい。乳化液系のPHは、1〜8の範囲が好ましい
が、芯物質の分散性、乳化力、及び分散、乳化物
安定性、更にメチロールメラミン水溶液との混合
時における巨大粒子の発生をおさえる観点から特
に2〜7が良い。 又、芯物質の反応性によつては、芯物質の乳化
液安定性を増すために、疎水性の芯物質中に、多
価イソシアナートを芯物質100部(重量部)に対
して0.05〜0.5部加えておいてもよい。 メチロールメラミン水溶液と芯物質の分散物又
は乳化物を混合する工程は、メチロールメラミン
水溶液に芯物質の分散物又は乳化物を注ぎこむか
その逆の方法で行うが、前者の方法が巨大粒子の
発生を防ぐのでより好ましい。 混合物は必要により水で稀釈後系のPHを4.0〜
6.5に設定する。PH調整剤は通常の酸又はアルカ
リを適宜使用する。カプセル化の難易、カプセル
の凝素、カプセル化の濃度を考慮すると、好まし
いPHは5.0〜6.5、特に好ましくは5.5〜6.3の範囲
である。 カプセル形成は加温によるメラミン―ホルムア
ルデヒド樹脂の形成にもとづく。反応時間は反応
温度により異なるが、60℃の温度であれば1時間
で十分である。反応温度は40℃以上、好ましくは
50℃以上である。 残存しているフリーのホルムアルデヒドを処理
することは衛生上重要である。この為に出来上つ
たカプセルスラリーにホルマリンスカベンジヤー
を添加して処理する。 ホルマリンスカベンジヤーとしては尿素、亜硫
酸塩、亜硫酸水素塩、エチレン尿素、塩酸ヒドロ
キシルアミン等が使われる。これらのスカベンジ
ヤーは最適な反応条件で反応させる為にカプセル
スラリーのPHを調整する必要がある。たとえば尿
素又はエチレン尿素を、スカベンジヤーとして用
いる時系のPHを酸性領域にすると効果的である。
PHは、4以下が望ましいが、本発明のカプセルス
ラリーは、低PH域でも増粘したり凝集することが
ないので残存ホルムアルデヒドの除去が有効に行
える。 反応をより効果的に行うために加熱処理は有効
である。 本発明において、個々のカプセルの核となる芯
物質の例としては天然鉱物油、動物油、植物油及
び合成油などが挙げられる。鉱物油の例は石油及
びその留分例えばケロシン、ガソリン、ナフサ及
びパラフイン油がある。動物油の例は魚油及びラ
ード油等がある。植物油の例は落花生油、亜麻仁
油、大豆油、ひまし油及びとうもろこし油等があ
る。合成油の例としてはビフエニル化合物(例え
ばイソプロピルビフエニル、イソアミルビフエニ
ル)、ターフエニル化合物(例えばOLS2153635
号)、リン酸化合物(例えばトリフエニルフオス
フエート)、ナフタレン化合物(例えば
OLS2141194号)、メタン化合物(例えば
OLS2153634号)、フタル酸化合物(例えばジエ
チルフタレート、ジブチルフタレート、ジオクチ
ルフタレート)、サリチル酸化合物(例えばエチ
ルサリチレート)等がある。 これらの天然鉱物油、動物油、植物油および合
成油中に農薬、医薬、香料、化成品、接着剤、液
晶、食品、洗剤、染料、染料プリカーサー、顕色
剤、触媒および防錆剤などを使用目的に応じて適
宜混合することができる。 マイクロカプセルのサイズは用途に応じて適宜
選択し得る。感圧記録紙に用いる場合、カプセル
サイズとしては1〜20ミクロンが好ましく、更に
好ましくは1.5〜10ミクロンであり、最も好まし
くは2〜8ミクロンである。 本発明は、マイクロカプセル製造上、特に、感
圧記録紙用のマイクロカプセルの製造にきわめて
有用である。即ち、本発明の方法によれば、高濃
度でかつ低粘度のカプセル溶液を得ることができ
る。また、本発明に従つて得られたマイクロカプ
セルは耐熱性が良く、透過性の小さい優れた性能
を有している。ここでいう耐熱性とは、マイクロ
カプセルを紙の上に塗布、乾燥したものを、100
℃で10時間オーブン中に放置した時にマイクロカ
プセル中の芯物質のマイクロカプセル外への散逸
のしにくさを意味し、芯物質が散逸しにくい程良
いカプセルと言える。 本発明の系では反応容器の洗浄がしにくいとい
う欠点も解消し、製造上大きな効果を上げること
ができる。 本発明に従つて製造されたマイクロカプセル溶
液は適当な方法により常法に従つて紙などの支持
体上に塗設される。具体的には米国特許3508947
号記載の如きカーテン塗布方式、特公昭49−
35330号記載の如きブレード塗布方式、あるいは
エアーナイフ塗布方式などが、塗布方式に依存す
るカプセル溶液の設定粘度の違いにも容易に対処
することができる。 以下実施例により本発明を具体的に説明する
が、本発明は実施例に限定されるものではない。 実施例 1 ポリビニルベンゼンスルホン酸の一部ナトリウ
ム塩(ナシヨナルスターチ社製、VERSA、
TL500、平均分子量500000)5gを約80℃の熱水
95gに撹拌しながら添加し溶解した。約30分間で
溶解した後冷却する。水溶液のPHは2〜3であ
り、これに20重量%水酸化ナトリウム水溶液を加
えてPH4.0とした。一方クリスタルバイオレツト
ラクトン(CVL)4gをKMC―113〔クレハ化学
(株)製、ジイソプロピルナフタレンを主成分とする
アルキルナフタレン〕100gに加熱溶解して得た
疎水性溶液を前記ポリビニルベンゼンスルホン酸
の一部ナトリウム塩の5%水溶液100gに乳化分
散して平均直径4.5μの粒子サイズをもつ乳化液
を得た。別に、メラミン6g、37重量%ホルムア
ルデヒド水溶液11g、水83gを60℃に加熱撹拌し
て30分後に透明なメラミンとホルムアルデヒドお
よびメラミンホルムアルデヒド初期縮合物の混合
水溶液を得た。この混合水溶液のPHは6〜8であ
つた。以下このメラミンとホルムアルデヒドおよ
びメラミン―ホルムアルデヒド初期縮合物の混合
水溶液を初期混合物溶液と称する。上記の方法で
得た初期縮合物溶液を上記乳化液に添加混合し、
撹拌しながら20重量%の酢酸溶液にてPHを6.0に
調節し、液温を65℃に上げ撹拌し続けたところ30
分で耐熱性の良いカプセルが形成し、60分後には
アマニ油、5号ソルベント(日本石油(株)製、石油
系溶剤)等のオイルに芯物質が抽出されない耐油
性のすぐれたカプセルが生成した。このカプセル
液を室温まで冷却し20重量%の水酸化ナトリウム
でPH9.0に調節した。粘度は25℃で70cpsであつ
た。又カプセル粒子の凝集状態を見るために300
gの水を加え200メツシユのフルイでロ過した
所、残渣はほとんどなく、粘度の低い製造上好ま
しい感圧記録紙用のカプセル液を得た。但し残存
するホルムアルデヒド量はカプセル化反応後PHを
9.0に調節する前の状態でアセチルアセトン法に
て測定した結果1800ppmであつた。この残存ホ
ルムアルデヒドを除くためにカプセル化反応65℃
で60分経過後1Nの塩酸を用いて系のPHを4.0に調
節し、40重量%の尿素水溶液30gを添加した。65
℃を保つて撹拌し続け40分後に20重量%水酸化ナ
トリウムを用いて系のPHを9.0に調節した。こう
して得られたカプセル液中の残存ホルムアルデヒ
ド量は180ppmでカプセル液の塗布工程上許容で
きるレベルであつた。 比較例 1 スチレン―無水マレイン酸共重合体(モンサン
ト社製スクリプセツト520)5gを約80℃の熱水
95gに撹拌しながら添加し、水酸化ナトリウムで
PHを4.0に合わせながら溶解した。溶解するのに
約6時間を必要とした。得られた上記スチレン―
無水マレイン酸共重合体の5重量%水溶液をポリ
ビニルベンゼンスルホン酸の一部ナトリウム塩の
水溶液の代りに用いる以外は実施例1と同様な方
法でカプセル化反応を行つた。得られたカプセル
液を室温まで冷却し20重量%の水酸化ナトリウム
でPH9.0に調節した。粘度は25℃で150cpsであつ
た。又カプセル粒子の凝集状態を見るために300
gの水を加え200メツシユのフルイでロ過した所
0.2gの残渣があり、製造上好ましくないカプセ
ル液であつた。又残存するホルムアルデヒドを除
くために実施例1と同様な方法でPHを下げた所、
増粘して撹拌が不可能になり、尿素添加による残
存ホルムアルデヒド除去方法を用いることができ
なかつた。 比較例 2 エチレン―無水マレイン酸共重合体(モンサン
ト社製EMA31)5gを約80℃の熱水95gに撹拌
しながら添加し溶解した。溶解するのに約3時間
を必要とした。こうして得られた上記エチレン―
無水マレイン酸共重合体の5重量%水溶液をポリ
ビニルベンゼンスルホン酸の一部ナトリウム塩水
溶液の代りに用いる以外は実施例1と同様な方法
でカプセル化反応を行つた。得られたカプセル液
を室温まで冷却し20重量%の水酸化ナトリウムで
PH9.0に調節した。粘度は25℃で1000cpsであつ
た。又カプセル粒子の凝集状態を見るために300
gの水を加え200メツシユのフルイでロ過した
所、0.4gの残渣があり、粘度が高い点と残渣が
多い点で製造上好ましくないカプセル液であつ
た。 実施例1、比較例1及び2で得られたカプセ
ル、カプセル液およびカプセル製造法の比較を下
表に示した。
【表】
実施例 2
ビニルベンゼンスルホン酸と無水マレイン酸の
共重合体(ナシヨナルスターチ社製
NATROL72)5gを約80℃の熱水95gに撹拌し
ながら添加溶解した。約10分間で溶解した後冷却
する。水溶液のPHは6.5である。これに5Nの塩酸
水溶液を加えてPH3とした。 一方クリスタルバイオレツトラクトン
(CVL)4gをKMC113 100gに加熱溶解して得
た疎水性溶液を前記ビニルベンゼンスルホン酸と
無水マレイン酸の共重合体の5%水溶液100gに
乳化分散して平均直径4.5μの粒子サイズをもつ
乳化液を得た。別に、メラミン6g、37重量%ホ
ルマリン11g、水83gを60℃に加熱撹拌して30分
後に透明な混合水溶液を得た。 この初期縮合物溶液を上記乳化液に添加混合
し、撹拌しながら20重量%の酢酸溶液にてPHを
6.0に調節して液温を65℃に上げ撹拌し続けたと
ころ30分で耐熱性の良いカプセルが形成し、60分
後にはアマニ油、5号ソルベント等のオイルに芯
物質が抽出されない耐油性のすぐれたカプセルが
生成した。 このカプセル液を室温まで冷却し、20重量%の
水酸化ナトリウムでPH9.0に調節した。粘度は25
℃で80cpであつた。又カプセル粒子の凝集状態
を見るために300gの水を加え200メツシユのフル
イでロ過した所残渣はほとんどなく、粘度の低い
製造上好ましい感圧記録紙用のカプセル液を得
た。 実施例 3 実施例1の疎水性溶液100gの中に多価イソシ
アナート〔日本ポリウレタン工業(株)製
MILLIONATE MR100〕0.3gを添加しておく以
外は実施例1と同様に乳化分散して平均直径4.5
μの粒子サイズをもつ乳化液を得た。得られた乳
化液は安定性が良く、撹拌下1週間保存しても合
体粒子を生成することはなかつた。この手段を用
いた乳化液を実施例1と同様の方法で調製して得
たカプセル液は実施例1で得たカプセル液よりも
更に合体で生じた巨大粒子の少ないカプセル液で
あつた。又カプセル粒子の凝集状態を見るために
300gの水を加え、200メツシユのフルイでロ過し
た所、実施例1で得たカプセルと同様残渣はほと
んど残らず、粘度の低い、製造上好ましい感圧記
録紙用のカプセル液を得た。
共重合体(ナシヨナルスターチ社製
NATROL72)5gを約80℃の熱水95gに撹拌し
ながら添加溶解した。約10分間で溶解した後冷却
する。水溶液のPHは6.5である。これに5Nの塩酸
水溶液を加えてPH3とした。 一方クリスタルバイオレツトラクトン
(CVL)4gをKMC113 100gに加熱溶解して得
た疎水性溶液を前記ビニルベンゼンスルホン酸と
無水マレイン酸の共重合体の5%水溶液100gに
乳化分散して平均直径4.5μの粒子サイズをもつ
乳化液を得た。別に、メラミン6g、37重量%ホ
ルマリン11g、水83gを60℃に加熱撹拌して30分
後に透明な混合水溶液を得た。 この初期縮合物溶液を上記乳化液に添加混合
し、撹拌しながら20重量%の酢酸溶液にてPHを
6.0に調節して液温を65℃に上げ撹拌し続けたと
ころ30分で耐熱性の良いカプセルが形成し、60分
後にはアマニ油、5号ソルベント等のオイルに芯
物質が抽出されない耐油性のすぐれたカプセルが
生成した。 このカプセル液を室温まで冷却し、20重量%の
水酸化ナトリウムでPH9.0に調節した。粘度は25
℃で80cpであつた。又カプセル粒子の凝集状態
を見るために300gの水を加え200メツシユのフル
イでロ過した所残渣はほとんどなく、粘度の低い
製造上好ましい感圧記録紙用のカプセル液を得
た。 実施例 3 実施例1の疎水性溶液100gの中に多価イソシ
アナート〔日本ポリウレタン工業(株)製
MILLIONATE MR100〕0.3gを添加しておく以
外は実施例1と同様に乳化分散して平均直径4.5
μの粒子サイズをもつ乳化液を得た。得られた乳
化液は安定性が良く、撹拌下1週間保存しても合
体粒子を生成することはなかつた。この手段を用
いた乳化液を実施例1と同様の方法で調製して得
たカプセル液は実施例1で得たカプセル液よりも
更に合体で生じた巨大粒子の少ないカプセル液で
あつた。又カプセル粒子の凝集状態を見るために
300gの水を加え、200メツシユのフルイでロ過し
た所、実施例1で得たカプセルと同様残渣はほと
んど残らず、粘度の低い、製造上好ましい感圧記
録紙用のカプセル液を得た。
Claims (1)
- 1 アニオン性高分子電解質の存在下でメラミン
とホルムアルデヒドの初期縮合物を重合させ、メ
ラミンとホルムアルデヒドの重合体のカプセル壁
を形成させる微小カプセル化方法において、カプ
セル壁形成反応時にアニオン性高分子電解質とし
てスチレンスルホン酸系ポリマーを存在させるこ
とを特徴とする微小カプセルの製造方法。
Priority Applications (6)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP12696879A JPS5651238A (en) | 1979-10-02 | 1979-10-02 | Production of microminiature capsule |
GB8031190A GB2062570B (en) | 1979-10-02 | 1980-09-26 | Process of producing microcapsules |
IT49772/80A IT1143006B (it) | 1979-10-02 | 1980-09-30 | Procedimento per produrre microcapsule atte a contenere vari tipi di sostanze |
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