JP2000218153A

JP2000218153A - マイクロカプセルの製造方法及び装置

Info

Publication number: JP2000218153A
Application number: JP11021058A
Authority: JP
Inventors: Mitsuru Kobayashi; 満小林; Takashi Koyama; 高史小山; Hiroshi Iwasaki; 浩岩崎
Original assignee: Oji Paper Co Ltd
Current assignee: New Oji Paper Co Ltd
Priority date: 1999-01-29
Filing date: 1999-01-29
Publication date: 2000-08-08

Abstract

(57)【要約】【課題】粒度分布の狭い粒径の均一なマイクロカプセル
を簡便にしかも安定に製造する方法およびその装置を提
供する。【解決手段】ロータ（９）とステータ（１０、１１）が
半径方向外方に広がる同心円状で階段状の段差部を対向
するように形成し、前記段差部のお互いに対向する側が
開いた凹状の歯部（１３、１４）を放射状に有し、前記
ロータの歯とステータの歯との隙間によって構成される
少なくとも１つ以上からなるせん断隙間（Ｃｒ）の各々
の上流側には原料供給口（Ｒｆ）に連通するノズル（Ｎ
Ｚ）が開口した混合室（ＭＸ）を有する分散機を用い
て、疎水性液体を親水性液体中に分散し、続いて前記分
散機を用いて分散した分散液を乳化機を用いてさらに乳
化分散をした後、疎水性液体を内包するカプセル壁膜を
形成するマイクロカプセルの製造方法。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、疎水性物質を含む
マイクロカプセルの製造方法に関するものであり、詳し
くは、粒度分布の狭い均一な粒径を有するマイクロカプ
セルの製造方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】マイクロカプセルは、化学反応性を有す
る物質、不安定な物質、液体状物質等を安定に保持する
ために適しており、感圧複写紙、医薬品、接着剤、色素
カプセル等の各種の用途に用いられている。

【０００３】一般に、マイクロカプセルでは、カプセル
の粒径の均一性は品質上重要な因子である。例えば、感
圧複写紙では、通常、顕色剤と接触したときに発色する
無色の発色剤を内包するマイクロカプセルを複写紙の裏
面に存在させているが、このマイクロカプセルの粒径が
不均一で粒径の大きいカプセルが存在する場合には、保
存時や取り扱い時の摩擦などによってカプセルが破壊さ
れやすく、発色汚れの原因となる。一方、平均粒径より
も極端に小さいカプセルが存在すると、カプセルが破壊
され難いために、記録時の発色性が悪くなるという問題
点がある。

【０００４】通常、マイクロカプセルは、親水性液体中
に疎水性液体を乳化分散させて乳濁液とした後、壁膜を
形成する方法によって製造されており、均一な粒径のマ
イクロカプセルを得るためには、均一な粒径の乳濁液を
得ることが重要である。マイクロカプセルの製造におい
て、均一な粒径の乳濁液を得る方法としては、水可溶性
溶媒を添加して乳濁液の均一性を良好にする方法（特開
昭５６−１４７６２７号公報）、特定の乳化剤を用いて
乳濁液の均一性を良好にする方法（特開昭５８−４０１
４２号公報、特開昭５８−２０２０３４号公報等）等が
知られている。

【０００５】これらの方法では、いずれも、乳化装置と
しては、ホモミキサーと称される乳化機が用いられてい
る。この乳化機を図１１に示すホモミキサーの一例の概
略図に基づいて説明する。この装置は、基本的には、４
〜５枚の羽根を有する高速回転するロータ４６、ロータ
４６と合致する略円錐状のくぼみを有し羽根と相対する
吐出孔４７を数ケ所設けたステータ４８、及び整流板４
９から構成されており、シャフト５０を介してロータ４
６を高速回転させて、この回転によって生じる吸引作用
を利用して分散液をステータ４８の下部より吸引し、ロ
ータ４６の羽根とステータ４８との間の間隙部分５１で
せん断力を発生させて乳化分散させるとともに、ステー
タの吐出孔４７から上方に向かって乳濁液を吐出し、こ
の上昇する流れを上部の整流板４９によって変流し、タ
ンクの側面にそって下降させて再び容器の底部に帰すも
のである。この様なホモミキサーを用いる乳化方法には
２種類の方法が有り、１つはバッチ式と呼ばれる方法
で、ロータとステータがタンク内にセットされ、ロータ
とステータにより、タンク中の混合液を一定時間分散さ
せることによって乳化を行う方法であり、液の循環を促
進させるために、ステータに渦巻きポンプ内部の羽根と
同様の角度とひねりを加え、循環分散を行うものであ
る。一方、連続式は、ロータとステータをタンク内の液
中に入れるのではなく、別の円筒状の容器中に入れ、配
管により混合液を乳化機に導入して、乳化分散を行う方
法である．この場合、分散効率を上げるために、数段の
ロータとステータのセットを円筒中に入れ、しかもせん
断回数を上げるために循環ラインを設けることも一般に
行われている。さらに、バッチ式と同様に渦巻きポンプ
羽根状のひねりを加え、せん断回数を上げている。

【０００６】しかしながら、これらのホモミキサーを用
いる乳化分散方法では、均一なせん断力の作用はロータ
とステータの近傍のごく限られた範囲に限定されるにも
関わらず、この部分への乳化分散液の循環数が乳化分散
液全体についてみると不均一であり、乳化分散液中のせ
ん断回数が少ない部分では粗大粒子が存在し、反対にせ
ん断回数が多い部分では非常に小さい粒径の粒子が生
じ、このため粒度分布が広く、目標粒径に対して、数％
〜数百％の広い範囲で粒径が分布するエマルジョンしか
得られない。その結果、得られるマイクロカプセルも粒
度分布が広くなり、粒径の均一性の点では満足のいくも
のではない。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】本発明の主な目的は、
粒度分布の狭い粒径の均一なマイクロカプセルを簡便に
しかも安定に製造する方法およびその装置を提供するこ
とである。

【０００８】

【発明を解決するための手段】本発明は、ロータとステ
ータが半径方向外方に広がる同心円状で階段状の段差部
を対向するように形成し、前記段差部のお互いに対向す
る側が開いた凹状の歯部を放射状に有し、前記ロータの
歯とステータの歯との隙間によって少なくとも一つのせ
ん断隙間を構成し、前記せん断隙間の少なくとも一つの
上流側には原料供給口に連通するノズルが開口した混合
室を有する分散機を用いて、疎水性液体を親水性液体中
に分散し、続いて前記分散機を用いて分散した分散液を
乳化機を用いてさらに乳化分散をした後、疎水性液体を
内包するカプセル壁膜を形成することを特徴とするマイ
クロカプセルの製造方法である。

【０００９】また、本発明は、乳化機が、円周方向に沿
って複数個の透孔を設けた円筒部を有するステータと、
円周方向に沿って複数個の透孔を設けた円筒部を有する
ロータを、ステータの円筒部とロータの円筒部がせん断
作用を生じるために必要な一定間隔を有し且つ同心的に
位置するように設置した装置を用い、前記ステータを固
定し、前記ロータをステータに対して同心的に回転さ
せ、被処理液をロータの円筒部の中心方向から供給し、
ステータの円筒部の透孔とロータの円筒部の透孔を通過
させて円筒部の外方に排出する乳化機であるマイクロカ
プセルの製造方法に係わる。この透孔の形状については
任意であるが、中でもステータ及びロータの円筒部が、
それぞれスリット状の透孔を有する櫛歯型リングは粒径
の均一なマイクロカプセルを特に安定して得ることが出
来る。

【００１０】また、本発明は、乳化機が、疎水性液体及
び親水性液体からなる被処理液を入れた攪拌容器内で、
攪拌体を回転させて遠心力により前記被処理液を膜状態
で容器内壁に沿って旋回させ、疎水性液体を親水性液体
中に乳化分散する乳化機を用いたマイクロカプセルの製
造方法に係わる。また、本発明は乳化機が、ロータとス
テータが半径方向外方に広がる同心円状で階段状の段差
部を対向するように形成し、前記段差部のお互いに対向
する側が開いた凹部を放射状に有する乳化機であるマイ
クロカプセルの製造方法に係わる。

【００１１】また、本発明は、カプセル壁膜の形成方法
が界面重合法又はインサイチュ（ｉｎ−ｓｉｔｕ）法で
ある前記記載のマイクロカプセルの製造方法に係わる。
さらに、本発明は、ロータとステータが半径方向外方に
広がる同心円状で階段状の段差部を対向するように形成
し、前記段差部のお互いに対向する側が開いた凹状の歯
部を放射状に有し、前記ロータの歯とステータの歯との
隙間によって構成される少なくとも１つ以上からなるせ
ん断隙間の各々の上流側には原料供給口に連通するノズ
ルが開口した混合室を有し、疎水性液体を親水性液体中
に分散する分散機と、前記分散機で分散した分散液をさ
らに乳化分散する乳化機を連結したことを特徴とするマ
イクロカプセルの製造装置に係わる。

【００１２】

【発明の実施の形態】本発明は、ロータとステータが半
径方向外方に広がる同心円状で階段状の段差部を対向す
るように形成し、前記段差部のお互いに対向する側が開
いた凹状の歯部を放射状に有し、前記ロータの歯とステ
ータの歯との隙間によって少なくとも一つのせん断隙間
を構成し、前記せん断隙間の少なくとも一つの上流側に
は原料供給口に連通するノズルが開口した混合室を有す
る分散機を用いて、疎水性液体を親水性液体中に分散
し、続いて前記分散機を用いて分散した分散液を乳化機
を用いてさらに乳化分散をした後、疎水性液体を内包す
るカプセル壁膜を形成するマイクロカプセルの製造方法
およびその装置である。

【００１３】上記製造方法およびその装置により、粒度
分布の狭い粒径の均一なマイクロカプセルを簡便にしか
も安定に製造することができることを見出し本発明を完
成するに至った。本発明の前段階で用いられる分散機に
ついて、以下に図面を参照しつつ、より詳細に説明す
る。

【００１４】図１において、出力軸７の端部にはロータ
９が固定され、そのロータ９に対向して２分割式のステ
ータ１０，１１がケーシング１２に固定されている。こ
れらロータ９とステータ１０、１１には、それぞれ歯１
３ａ、１３ｂ、１３ｃ及び１４ａ、１４ｂ、１４ｃが環
状に３列設けられている。これらの溝の間にはせん断隙
間Ｃｒ１，Ｃｒ２，Ｃｒ３が形成され、ここを通過する
混合された液体原料をせん断して混合・分散させる。こ
の歯１３ａ、１３ｂ、１３ｃ、１４ａ、１４ｂ、１４ｃ
（あるいは歯列）の構造は、第２図及び第３図に詳細に
示されている。

【００１５】再び第１図において、環状に列を成した歯
１３ａ、１３ｂ、１３ｃ、１４ａ、１４ｂ、１４ｃの上
流側には比較的広い空間が形成され混合室ＭＸ１，ＭＸ
２，ＭＸ３を成している。これら混合室ＭＸ１，ＭＸ
２，ＭＸ３には、複数のノズルＮＺ１，ＮＺ２，ＮＺ３
が均等の間隔にて開口している。ノズルＮＺ１，ＮＺ
２，ＮＺ３は細孔を介して、ステータ１０，１１の外周
に環状に設けられた溝ＧＶ１，ＧＶ２，ＧＶ３に連通し
ている。溝ＧＶ１，ＧＶ２，ＧＶ３は液体（原料）Ｒ
２，Ｒ３，Ｒ４の供給口Ｒｆ２，Ｒｆ３，Ｒｆ４と連通
しているので、液体Ｒ２，Ｒ３，Ｒ４はそれぞれノズル
ＮＺ１，ＮＺ２，ＮＺ３より混合室ＭＸ１，ＭＸ２，Ｍ
Ｘ３に噴出し、前段（上流側）から流入してくる液と激
しく衝突して混合する。

【００１６】第１の液体Ｒ１は供給口Ｒｆ１から通路１
５、１６を通って貯蔵室Ｂに流入し、メカニカルシール
８のスリーブ１６ａとステータ１０との間の環状隙間１
７を通って混合室ＭＸ１へ均等に流入する。ケーシング
１２の第１図中右方には、乳化分散処理されたＰｒの吐
出口ＯＬを有する吐出カバー１８が取付けられている。
次に、液体Ｒ１ないしＲ４の流通の順にその処理系を追
うことにより、本発明による混合・分散処理を説明す
る。液体Ｒ１は供給口Ｒｆ１より供給され、通路１５、
１６を通って貯蔵室Ｂに流入する。貯蔵室Ｂを充満させ
た後、環状隙間１７を通って混合室ＭＸ１へ均等に流れ
込む。一方、第２の液体Ｒ２は供給口Ｒｆ２より供給さ
れて溝ＧＶ１に流れ込み、溝ＧＶ１の全周に行き渡った
後ノズルＮＺ１より混合室ＭＸ１に噴出する。そして、
前段（上流側）より供給されてきた液体Ｒ１と激しく衝
突し攪拌されてＲ１とＲ２の混合液となり、第１の１３
ａと１４ａの間のせん断隙間Ｃｒ１を通過する際に分散
される。分散された混合液体Ｒ１＋Ｒ２は直ぐ下流にあ
る第２の混合室ＭＸ２に流れ込む。ここで、供給口Ｒｆ
３より供給された第３の液体Ｒ３が第２の液体Ｒ２と同
様にしてノズルＮＺ２から混合室ＭＸ２に噴出し、上流
からの液体のＲ１とＲ２の分散液と衝突し攪拌されて混
合液Ｒ１＋Ｒ２＋Ｒ３となる。その混合液は第２の歯１
３ｂと１４ｂとの間のせん断隙間Ｃｒ２へ進み、ここを
通過する際に分散される。そして混合液体Ｒ１＋Ｒ２＋
Ｒ３の分散液は混合室ＭＸ３に流入する。一方、第４の
液体Ｒ４が供給ロＲｆ４から供給され、ノズルＮＺ３か
ら混合室ＭＸ３に噴出して混合液体Ｒ１＋Ｒ２＋Ｒ３と
攪拌混合し、第３の歯１３ｃ、１４ｃの間のせん断隙間
Ｃｒ３に進み、ここを通過する際時分散が行われて、全
原料の分散処理が終了する。処理された分散液は吐出カ
バー１８の吐出口Ｒｄから矢印Ｐｒで示すように吐出さ
れる。

【００１７】本発明の分散機は多液混合式になってお
り、数種類の試料を混合する際に有利である。例えば、
感圧複写紙用マイクロカプセルの製造においては、電子
供与性有機発色剤を溶解したオイルに１種ないしはそれ
以上のマイクロカプセル壁膜材料成分を添加することが
できる。疎水性液体が十分に混合され均一になった後、
親水性液体に分散させることで、プレ分散としての役割
は大きく、これにより、後段において粒度分布の狭い、
均一な粒径のマイクロカプセルが安定して得られる。

【００１８】次に、本発明における乳化機の縦断面図を
図４に示し、そのロータの正面図を図５に示す。

【００１９】この乳化機において、１５はケーシングで
あり、吸込カバー１６により、ステータ１７が固定され
ている。吸込カバー１６には、吸込口１８が設けられ、
ケーシング１５には吐出口１９が設けられている。ケー
シング１５に設けられた軸封装置２０を貫通して主軸２
１が回転可能に設けられ、その先端にロータ２２がナッ
ト２３により固定されている。

【００２０】ロータ２２には、円筒部２４がシュラウド
２５に支えられて設けられ、該円筒部２４には、円周方
向に沿って複数個の透孔２８が設けられている。ステー
タ１７には、ロータの円筒部２４を両側から同心的に、
半径方向にＳ₁及びＳ₂の間隔を隔てて挟むように二つ
の円筒部２６，２７が設けられ、円筒部２６，２７に
も、円周方向に沿って複数個の透孔（図示せず）が設け
られている。ロータ円筒部２４とステータ円筒部２６の
間隔Ｓ₁、及びロータ円筒部２４とステータ円筒部２７
の間隔Ｓ₂は、ロータ２２の回転により、ロータ円筒部
２４とステータ円筒部２６との間隙部分、及びロータ円
筒部２４とステータ円筒部２７との間隙部分のそれぞれ
で、被処理液にせん断作用が生じるような範囲内で適宜
設定する。

【００２１】ロータ及びステータの透孔の形状は、特に
限定的ではなく、例えば、スリット状、円形、楕円形、
星形、菱形等の任意の形状とすることができる。ロータ
とステータでは、透孔の形状、個数等は一致していて
も、異なっていても良い。又、透孔は、等間隔でも不等
間隔でもよい。透孔の個数、間隔等を適宜選ぶことによ
って、せん断作用が一時に起こらず、振動、騒音を防ぐ
ことができる。図４の乳化分散装置は、ロータ円筒部２
４とステータ円筒部２６，２７に、スリット状の透孔を
設けたものであり、ロータ円筒部２４とステータ円筒部
２６，２７は、いずれも、櫛歯型リング形状である。

【００２２】ロータ２２の円筒部２４にスリット状の透
孔２８を設ける場合には、透孔２８は適当な長さに選ば
れる。この透孔２８は、平行に限らず、一方又は両方が
半径方向に対して傾いていても良い。端部２９，３０は
鋭利な形とするのが好ましい。

【００２３】この様な乳化機では、主軸２１の駆動によ
りロータ２２が回転するとロータ２２のポンプ作用で被
処理液が吸込口１８から吸込まれ、ステータ円筒部２６
の透孔、ロータ円筒部２４の透孔２８、ステータ円筒部
２７の透孔を通って外方に流出し、吐出口１９から排出
される。

【００２４】この様な方法によれば、ステータ１７の円
筒部２６，２７とロータ２２の円筒部２４との間のそれ
ぞれの隙間において、被処理液が旋回流れを生じて均一
な高速せん断力が作用し、又、ロータとステータの透孔
では半径方向に遠心流れが生じ、この半径方向の流れ
が、旋回流れとの衝突を連続的に繰り返す。更に、透孔
を設けたロータ２２が高速回転することによって、高周
波が発生し、破砕、分散等の効果が得られる。被処理液
は、これらの作用によって、混合、せん断、破砕等の作
用を連続的に受け、短時間に粒度分布の狭い均一な乳化
分散液を得ることができる。

【００２５】図４に示す乳化機では、ステータ１７に
は、ロータ２２の円筒部２４を両側から同心的に挟むよ
うに、２ケ所の円筒部２６，２７が設けられているが、
ステータ１７の円筒部は１ケ所だけでもよい。この場
合、ステータ１７の円筒部と、ロータ２２の円筒部は、
どちらが外側にあってもよい。更に、ロータ２２には２
ケ所以上、ステータ１７には３ケ所以上の円筒部を設け
ることもできる。

【００２６】図４の乳化機は、ステータとロータの組み
合わせ部分を一組有するものであるが、本発明では、二
組以上のステータとロータの組み合わせ部分を有する乳
化機を用いることもできる。

【００２７】ステータとロータの組合せ部分を三組有す
る乳化分散機の一例の縦断面図を図６に示す。

【００２８】図６の分散機では、ロータ２２が回転する
と被処理液が吸込口１８から吸い込まれ、一段目のステ
ータ１７の円筒部２６の透孔、ロータ２２の円筒部２４
の透孔、ステータ１７の円筒部２７の透孔を通って外方
に流出し、次いで、この被処理液が二段目のロータ２
２'の回転によリ、二段目のステータ１７'の円筒部２
６'の透孔、ロータ２２'の円筒部２４'の透孔、ステー
タ円筒部２７'の透孔を通って外方に流出し、更に、こ
の被処理液が三段目のローター２２"の回転により、三
段目のステータ１７"の円筒部２６"の透孔、ロータ２
２"の円筒部２４"の透孔、ステータ１７"の円筒部２７"
の透孔を通って外方に流出し、吐出口１９から排出され
る。

【００２９】この様な二組以上のステータとロータの組
合せを有する乳化機を用いる場合には、それぞれのステ
ータとロータの組合せ部分でせん断作用が働くので、よ
り短時間に粒度分布の狭い均一な乳化分散液を得ること
ができる。

【００３０】乳化分散して乳濁液とする際の乳化機の運
転条件については、乳化分散機におけるロータ及びステ
ータの円筒部の直径、ロータ及びステータの数、透孔の
形状や個数、被処理液の種類等に応じて変わり得るため
に一様ではないが、短時間で均一な乳化分散液が得られ
る様に、被処理液の流量、ロータの回転数等を適宜設定
すればよい。また、必要に応じて、乳化機から排出した
乳濁液を、再度乳化機に供給して繰り返し乳化分散させ
ることもできる。尚、乳濁液における分散粒子の粒径
は、ロータの回転数等を変えることによって容易に制御
できる。

【００３１】次に、本発明における別の乳化機の縦断面
図を図７に示す。図７の装置では、攪拌容器３１内に被
処理液３２を連続的に導入し、シャフト３３を介して、
モーター３４により攪拌体３５を高速回転させて遠心力
により被処理液を膜状態で攪拌容器３１の内壁に沿って
旋回させることにより、攪拌容器の内壁部分で被処理液
に均一なズリ応力が加わり、疎水性液体が親水性液体中
で乳化分散されて均一な粒径の乳濁液となる。ここで、
膜状態とは、被処理液３２が遠心力によって壁面に押し
やられて膜状或いは層状となって容器内壁に沿って旋回
している状態をいう。攪拌体３５は、その先端部分のみ
で、膜状態となって旋回している被処理液３２と接触し
ている。被処理液３２は、膜状態となって容器内壁を旋
回するが、被処理液３２の一部は攪拌体３５と接触して
いなければ、攪拌容器３１の底部で渦状となって存在し
ていても良い。

【００３２】尚、攪拌容器３１の内壁の上部には堰板３
６を設けることが好ましい。堰板３６を設けることによ
って、被処理液３２が膜状態で旋回する際に厚さがほぼ
一定の膜状となり、容器内壁との間で均一なズリ応力が
加わって非常に粒度分布の狭い均一な粒径の乳濁液を得
ることができる。堰板３６からあふれた被処理液３１を
排出口３７から排出することにより、連続的に乳濁液を
得ることができる。排出口から排出された乳濁液をさら
に別の図７で示される装置に通して繰り返し乳化するこ
ともできる。

【００３３】攪拌体３５の形状は特に限定はなく、多数
のワイヤを放射状に配列して中心部を結束してなるワイ
ヤホイール状の攪拌体、板状の攪拌体、リング状の攪拌
体等を用いることができるが、特に、ワイヤホイール状
の攪拌体を用いる場合に均一性が非常に良好な乳濁液が
得られる。攪拌体の数は複数であってもよい。攪拌体３
５の回転速度は、攪拌体の先端部の周速度が１０〜１０
０ｍ／秒の範囲となることが好ましい。攪拌体３５の周
速度が遅すぎると、被処理液が液膜状で旋回せず、乳化
の機構が液体と攪拌体の局所的なせん断力によるため
か、得られるエマルションの粒度分布が不均一になる。

【００３４】攪拌に要する時間は、特に限定的では無い
が、通常、０．１秒〜５分程度、好ましくは、０．５秒
〜２分程度の攪拌時間で均一な粒径の乳濁液が得られ
る。攪拌体の大きさ、攪拌容器の容量、被処理液の量等
は、上述した様に被処理液が膜状態で容器の内壁を旋回
できるように適宜設定すればよい。例えば、攪拌容器の
大きさと比べて攪拌体が小さすぎる場合には、被処理液
を膜状態で容器内壁に沿って旋回させることは難しく、
また被処理液量が多すぎる場合にも、攪拌体が被処理液
に浸漬することなく、被処理液を膜状態で容器内壁に沿
って旋回させることは難しいので、被処理液が膜状態で
容器の内壁を旋回できる様に、これらを適宜設定する。

【００３５】特に、本発明の方法では、乳化時の液温を
３０〜８０℃の範囲とすることが好ましい。この範囲の
液温とすることによって、凝集物が生成することなく、
粒度分布の狭い均一性の非常に良好なマイクロカプセル
を容易に得ることができる。本発明方法では、被処理液
を膜状態で攪拌容器の内壁に沿って旋回させることによ
り、処理液が攪拌容器内で高速運動を行って内部発熱を
生じ、瞬時に所定の温度範囲まで加熱することができ
る。乳化時の液温は、攪拌体の周速や処理液の流量など
を調整することによって制御可能であり、この際、必要
に応じて、容器外部より加熱又は冷却を行うことによっ
て、任意の温度へのコントロールすることができる。

【００３６】さらに、乳化機として図８に示すような分
散機が挙げられる。軸線方向に移動可能なロータとステ
ータとの間に設けられたせん断隙間に、液体の流れ方向
に半径方向外方に広がる同心円状で階段状の段差部を対
向するように形成し、段差部に互いに対向する側が開い
た歯状の凹部を放射状に設けて半径方向に滞留室を形成
することによって高速せん断力や超音波等が発生し、そ
れにより被処理液がせん断、破砕、混合等の作用を連続
的に受けて粒度分布の狭い均一な乳化分散液を短時間に
得ることができる。

【００３７】さらに、段差部の少なくとも軸線方向の周
面に段差の広がる側に傾く勾配を設けることによって、
より効率的に乳化が行われる。

【００３８】この乳化方法について、以下に図面を参照
しつつ、より詳細に説明する。図８において、分散室の
内部には３個のステータＳが直列に設けられており、各
ステータＳにはそれぞれロータＲがステータＳとの間に
せん断隙間Ｃを形成して組み合わされている。３個のロ
ータＲは駆動軸３８に固定され、その駆動軸３８は軸線
方向に自由に移動できるよう連結されている。

【００３９】前記ケーシング１の図面上の左端には、液
体の吸込口３９が設けられ、吸込口３９より吸込まれた
液体は、せん断隙間Ｃ〜Ｃを通って右方上部の吐出口４
０から吐出されるようになっている。

【００４０】図９及び図１０において、ステータＳの段
差部４２ａないし４２ｃには、ロータＲの段差部４４ａ
ないし４４ｃ側、すなわちせん断隙間Ｃ側が開き、半径
方向外方側が半円形で、軸線方向左側が直線形で閉じて
いるそれぞれ勾配Ｔｓａ、Ｔｓｒに平行な放射状の歯状
凹部４３が設けられている。他方、ロータＲの段差部４
４ａないし４４ｃには、歯状凹部４３に対称で実質的に
同形状の歯状凹部４５が設けられている。そして、ステ
ータＳ及びロータＲの対向する段差部の歯状凹部４３、
４５により半径方向せん断隙間Ｃｒをはさんで半径方向
に長い滞留室Ｇが形成されている。

【００４１】乳化分散すべき液体は、吸込口より図９に
矢印で示すようにステータＳの内周壁に沿って流れ、第
１の滞留室Ｇ１に導かれる。滞留室Ｇ１においては図１
０に示すように、液体にはロータＲの回転による遠心力
による半径方向外方へ向かう放射状流れＪと歯状凹部４
３の半円状周面で強制される環状流れＫとが発生する。
そして、放射状流れＪは半径方向せん断隙間Ｃｒにより
せん断され、また滞留室Ｇ１内の放射状流れＪ、環状流
れＫとの相乗作用による圧力変動により乳化分散が効果
的に行われる。次いで、ロータＲの回転による遠心力に
より液体は第１の滞留室Ｇ１から第２の滞留室Ｇ２に導
かれる際、軸線方向せん断隙間Ｃａによりせん断され
る。なお、この際、滞留室Ｇ１の底面の半径方向勾配Ｔ
ｓｒは半円状周面の軸線方向勾配Ｔｓａと協働して液体
の流れを軸線方向へ、すなわち滞留室Ｇ２側へ付勢す
る。第２の滞留室Ｇ２においては、第１の滞留室Ｇ１と
同様に乳化分散が行われる。次いで、第３の滞留室Ｇ３
に導かれる際及び第３の滞留室Ｇ３内で前記と同様に乳
化分散が行われる。このように、ステータＳとロータＲ
とによって５回のせん断と３回の圧力変動によって乳化
分散が行われ、さらに図８に示すように、３組のステー
タＳとロータＲの組み合わせにより乳化分散が行われ
る。従って、本発明に用いられる乳化機の乳化分散能力
は極めて増大される。

【００４２】さらに、歯状凹部４３、４５は、せん断隙
間Ｃｒ、Ｃａに対向する側が閉じているので強度的に有
利で、滞留室Ｇの個数を比較的自由に選択でき、乳化分
散能力は大幅に増大する。また、図９において駆動軸３
８を介してロータＲをステータＳに対して軸線方向に移
動し、勾配Ｔｒａ及びＴｓａの相対位置を変えて半径方
向せん断隙間Ｃａを変えてせん断力を調整することがで
きるというのもこの乳化機の特徴である。このせん断隙
間を変えることによりカプセルの平均粒径をコントロー
ルすることができ、所望するカプセル粒径を得ることが
可能である。さらに、図１２に本発明の製造装置の構成
図を示す。

【００４３】本発明では、疎水性液体は、マイクロカプ
セルの芯物質となるものであり、マイクロカプセルの使
用目的に応じた各種の内包成分に、必要に応じてカプセ
ル壁膜形成のために必要な成分等を加えたものを使用で
きる。

【００４４】例えば、感圧複写紙用のマイクロカプセル
として用いる場合には、マイクロカプセルの芯物質とな
る疎水性液体としては、オイルに電子供与性有機発色剤
を溶解したものに、更に、採用するマイクロカプセル化
法に応じて必要な壁膜成分を添加したものを用いること
ができる。オイルとしては、天然又は合成油を単独又は
混合して用いることができ、その例としては、綿実油、
灯油、パラフィン、ナフテン油、アルキル化ビフェニ
ル、アルキル化ターフェニル、塩素化パラフィン、アル
キル化ナフタレン、ジアリールアルカン、フタル酸エス
テルなどの二塩基酸エステル類等を挙げることができ
る。

【００４５】電子供与性有機発色剤としては、所望の色
調に応じた公知の材料を使用でき、その具体例として、
３，３−ビス（ｐ−ジメチルアミノフェニル）−６−ジ
メチルアミノフタリド、３，３−ビス（ｐ−ジメチルア
ミノフェニル）フタリド、３−（ｐ−ジメチルアミノフ
ェニル）−３−（１，２−ジメチルインドール−３−イ
ル）フタリド等のトリアリルメタン系化合物；４，４'
−ビス−ジメチルアミノベンズヒドリルベンジルエーテ
ル、Ｎ−ハロフェニル−ロイコオーラミン、Ｎ−２，
４，５−トリクロロフェニルロイコオーラミン等のジフ
ェニルメタン系化合物；７−ジメチルアミノ−３−クロ
ロフルオラン、７−ジメチルアミノ−３−クロロ−２−
メチルフルオラン、２−フェニルアミノ−３−メチル−
６−（Ｎ−エチル−Ｎ−ｐ−トリルアミノフルオラン等
のフルオラン系化合物；ベンゾイルロイコメチレンブル
ー、ｐ−ニトロベンジルロイコメチレンブルー等のチア
ジン系化合物；３−メチル−スピロ−ジナフトピラン、
３−エチル−スピロ−ジナフトピラン、３−プロピル−
スピロ−ジナフトピラン、３−プロピル−スピロ−ジベ
ンゾピラン等のスピロ系化合物等が挙げられる。

【００４６】親水性液体としては通常、水に必要に応じ
て、界面活性剤、保護コロイド、カプセル壁膜の形成の
ために必要な成分等を溶解した水溶液が用いられる。界
面活性剤としては、例えば、アルキルベンゼンスルホン
酸、ポリオキシエチレン硫酸塩、ロート油等のイオン性
界面活性剤、ポリオキシエチレンアルキルエーテル、ポ
リオキシエチレン、ソルビタン脂肪酸エステル等のノニ
オン性界面活性剤等が挙げられる。保護コロイドとして
は、例えば、ポリビニルアルコール、スルホン酸変性ポ
リビニルアルコール、ゼラチン、アラビアゴム、カルボ
キシメチルセルロース、カゼイン、デンプン、スチレン
−無水マレイン酸共重合体、ポリアクリル酸等が挙げら
れる。

【００４７】疎水性液体と親水性液体の混合比率につい
ては、特に限定はなく、使用する成分の種類に応じて、
安定な水中油型の乳濁液が得られる割合で用いればよ
い。通常は、疎水性液体と親水性液体の重量比が、前
者：後者＝１０：９０〜６０：４０程度の範囲で用いら
れる。

【００４８】上記した方法によって均一な粒径の乳濁液
を製造した後、乳化分散した疎水性液体と親水性液体と
の界面にカプセル壁膜を形成することによってマイクロ
カプセルを得ることができる。

【００４９】カプセル壁膜の形成方法としては、従来公
知の各種方法、例えば、コアセルベーション法、インサ
イチュ（ｉｎ−ｓｉｔｕ）法、界面重合法等を適用でき
る。カプセル壁膜の形成条件自体は、公知の方法に従え
ばよい。これらの場合、採用するカプセル化方法に応じ
て、必要な成分を予め疎水性液体及び／又は親水性液体
中に存在させておけばよい。

【００５０】例えば、コアセルベーション法では、代表
的には、ゼラチンを含有する水溶液を用いて乳濁液を形
成し、これにアラビアゴム、アルギン酸ナトリウム、ス
チレン−無水マレイン酸共重合体、ビニルメチルエーテ
ル−無水マレイン酸共重合体、デンプンのフタル酸エス
テル、ポリアクリル酸等のアニオン性物質を添加し、濃
度、ｐＨなどを調整することによって、カプセル壁膜を
形成することができる。

【００５１】インサイチュ法は、分散媒体に分散した芯
物質の内側又は外側の一方のみから壁膜となるモノマ
ー、低重合物又は縮合物を重合触媒と共に供給して芯物
質の表面で重合又は縮合反応を行わせるカプセル化法で
あり、代表的な壁膜としては、メラミン−ホルマリン樹
脂等がある。メラミン−ホルマリン樹脂カプセルは、乳
化分散液を得た後、部分的に縮合したメラミン−ホルマ
リンプレポリマーの水溶液を添加し、ｐＨ調整し、昇温
して、疎水性液体の周囲に樹脂を析出硬化させてカプセ
ル壁膜を形成することにより得ることができる。又、疎
水性液体中からインサイチュ法によりメラミン−ホルマ
リン樹脂カプセルを形成する方法として、疎水性液体中
にメラミン−ホルマリンプレポリマーを溶解させ、親水
性液体中に乳化分散させた後、疎水性液体の周囲に樹脂
を析出させ硬化させてカプセル壁膜を形成する方法があ
る。

【００５２】界面重合法は、疎水性液体と親水性液体の
界面において、ポリアミド、エポキシ樹脂、ポリウレタ
ン、ポリ尿素などの壁膜を形成させる方法であり、ポリ
アミン、グリコール、多価フェノールなどの親水性モノ
マーと、多塩基酸ハライド、ビスハロホルメール、多価
イソシアネートなどの疎水性モノマーを、それぞれ、親
水性液体と疎水性液体に溶解し、界面において重合反応
を生じさせることによって、カプセル壁膜を形成でき
る。界面重合法の好ましい膜材料として、多価イソシア
ネートが用いられるが、これらの多価イソシアネートと
しては、例えばｍ−フェニレンジイソシアネート、ｐ−
フェニレンジイソシアネート、２，６−トリレンジイソ
シアネート、２，４−トリレンジイソシアネート、ナフ
タレン−１，４−ジイソシアネート、ジフェニルメタン
−４，４'−ジイソシアネート、３，３'−ジメチルジフ
ェニルメタン−４，４'−ジイソシアネート、キシリレ
ン−１，３−ジイソシアネート、４，４'−ジフェニル
プロパンジイソシアネート、トリメチレンジイソシアネ
ート、へキサメチレンジイソシアネート、プロピレン−
１，２−ジイソシアネート、ブチレン−１，２−ジイソ
シアネート、エチリジンジイソシアネート、シクロヘキ
シレン−１，２−ジイソシアネート、シクロへキシレン
−１，４−ジイソシアネート、イソホロンジイソシアネ
ート、ｐ−フェニレンジイソチオシアネート、キシリレ
ン−１，４−ジイソチオシアネート、エチリジンジイソ
チオシアネートなどのジイソシアネート又はジイソチオ
イソシアネート、４，４'，４"−トリフェニルメタント
リイソシアネート、トルエン−２，４，６−トリイソシ
アネート、へキサメチレンジイソシアネートの３量体等
のトリイソシアネート、ポリメチレンポリフェニルイソ
シアネート、４，４'−ジメチルジフェニルメタン−
２，２'，５，５'−テトライソシアネート等の多価イソ
シアネート、及びこれらの多価イソシアネート類を多価
アミン、多価カルボン酸、多価チオール、多価ヒドロキ
シ化合物、エポキシ化合物等の親水性基を有する化合物
に付加させたものが挙げられる。また、これらの多価イ
ソシアネート化合物は、所望するカプセル品質に応じ、
２種以上組み合わせて用いることができる。更に、芳香
族系多価イソシアネートと脂肪族系多価イソシアネート
を併用するのがより好ましい。この芳香族系多価イソシ
アネートと脂肪族系多価イソシアネートとの併用割合が
１：０．０１〜１００、更に好ましくは１：０．１〜１
０である場合、粒度分布が均一で、かつ、更に発色性と
耐摩擦性、耐圧力性に優れたマイクロカプセルを得るこ
とが可能である。

【００５３】さらに、耐熱保存性等に優れたカプセル壁
膜を得るために、多価アミン等が加えられる。具体的に
は、エチレンジアミン、ジエチレントリアミン、トリエ
チレンテトラミン、テトラエチレンペンタミン、１，３
−プロピレンジアミン、へキサメチレンジアミン等の脂
肪族アミンや、ポリ（１〜５）アルキレン（Ｃ₂〜
Ｃ ₆）ポリアミン・アルキレン（Ｃ₂〜Ｃ₁₈）オキシド
付加物等の脂肪族多価アミンのエポキシ化合物付加物、
フェニレンジアミン、ジアミノナフタレン、キシリレン
ジアミン等の芳香族多価アミン、ピペラジン等の脂環式
多価アミン、３，９−ビス−アミノプロピル２，４，
８，１０−テトラオキサスピロ−〔５，５〕ウンデカン
等の複素環状ジアミン等が挙げられ、これらを単独、又
は併用して使用することができる。

【００５４】本発明方法によれば、界面重合法又はイン
サイチュ法による壁膜形成用成分を添加した疎水性液体
を用いた場合に、従来のホモミキサーを用いる乳化方法
では、カプセルの粒径が特に不均一になりやすく、また
形成されるマイクロカプセルの強度が低くなり易かった
ものが、粒径が均一で適度な強度を有するマイクロカプ
セルを容易に形成することができる。この理由は明確で
はないが、ホモミキサーを用いる乳化方法では、乳化時
に発熱して疎水性液体中のモノマー成分の一部が反応
し、表面に薄い膜が形成されて均一な粒径となり難く、
しかも乳化時にこの薄膜が破壊されることがあるために
カプセル壁膜を形成した際に壁膜の強度が低くなること
があるのに対して、本発明の方法によれば、短時間で目
標の平均粒径が得られるために乳化時間が短く、疎水性
液体中のモノマー成分の反応による薄膜が形成され難い
ことによるものと推測される。

【００５５】本発明方法によれば、疎水性液体と親水性
液体からなる被処理液を簡単に短時間に粒度分布の狭い
均一な粒径の乳濁液とすることができる。また、ロータ
の回転速度を変えることにより、粒径を容易に制御で
き、目標粒径への調整は簡単である。そして、この乳化
分散した疎水性液体を内包するカプセル壁膜を形成する
ことによって、得られるマイクロカプセルは、粒度分布
の狭い均一な粒径を有するものとなる。

【００５６】この様にして得られるマイクロカプセル
は、感圧複写紙、医薬品、接着剤、色素カプセル等の従
来からマイクロカプセルが用いられている各種の分野に
おいて有効に用いることができる。例えば、電子供与性
有機発色剤を内包するマイクロカプセルを用いた感圧複
写紙は、マイクロカプセルの粒径の均一性が良好である
ことから、保存時や取り扱い時に一部のマイクロカプセ
ルが破壊することによる発色汚れが生じ難く、又、均一
に発色することからマイクロカプセルの使用量を低減す
ることが可能である。

【００５７】

【実施例】以下に実施例をあげて、本発明を具体的に説
明するが、これらに限定されるものではない。なお、特
に断らない限り、例中の部及び％はそれぞれ重量部及び
重量％を示す。

【００５８】実施例１ジイソプロピルナフタレン（ＫＭＣ−１１３、呉羽化学
工業社製）１００部に電子供与性有機発色剤としてクリ
スタルバイオレットラクトン５部を溶解した。この溶液
を、図１に示す多液混合型分散機の供給口Ｒｆ１から供
給し、供給口Ｒｆ２からマイクロカプセル壁膜材料とし
て、脂肪族系多価イソシアネートであるイソシアヌレー
ト環を有するへキサメチレンジイソシアネートの三量体
（コロネートＥＨ、日本ポリウレタンエ業社製）５部を
供給し、混合した。さらに、供給口Ｒｆ３からマイクロ
カプセル壁膜材料として、芳香族系多価イソシアネート
であるポリメチレンポリフェニルイソシアネート（ミリ
オネートＭＲ−３００、日本ポリウレタン工業社製）５
部を供給し混合して疎水性液体を調製した。続いて、供
給口Ｒｆ４からポリビニルアルコール（ＰＶＡ−２１
７，クラレ社製）の２％水溶液を供給して、該疎水性液
体を分散させ、図６に示す乳化機に連続的に供給した。
疎水性液体とポリビニルアルコール水溶液の重量比は１
００：１００とした。図６に示す連続式の乳化機には、
流速２５０ｇ／分で送液し、ローターの回転数６，００
０ｒｐｍ／分で処理攪拌し、排出口から乳濁液を得た。

【００５９】得られた乳濁液の粒度分布を、市販の粒径
測定装置（コールターマルチサイザー、コールター社
製）で測定したところ、平均粒径は７．３μｍ、粒径差
が±２０％以内に収まる割合は７８％であリ、均一性に
優れたものであった。

【００６０】この乳濁液１００部（不揮発分）に、多価
アミンであるジエチレントリアミン１部を加え、ミキサ
ーで攪拌しながら、８０℃まで加温し、界面重合法によ
り３時間反応させた後、カプセル壁膜を形成してマイク
ロカプセルを製造した。

【００６１】得られたマイクロカプセルは、上記乳濁液
とほぼ同様の平均粒径及び粒度分布を有し、均一性が良
好であった。

【００６２】実施例２乳化機として図７に示す連続式の乳化機を用い、流速４
３０ｇ／分で送液し、ワイヤーホイール状攪拌体の周速
３３ｍ／分で処理を行った他は実施例１と同様に実施し
て平均粒径７．２μｍ、粒径差が±２０％以内に収まる
割合が７９％のマイクロカプセル分散液を得た。実施例３乳化機として図８に示す連続式の乳化機を用い、流速２
７０ｇ／分で送液し、ローターの回転数６，５００ｒｐ
ｍ／分で処理を行った他は実施例１と同様に実施して平
均粒径７．５μｍ、粒径差が±２０％以内に収まる割合
が７７％のマイクロカプセル分散液を得た。

【００６３】比較例１ジイソプロピルナフタレン（ＫＭＣ−１１３、呉羽化学
工業社製）１００部に電子供与性有機発色剤としてクリ
スタルバイオレットラクトン５部を溶解した。ついで脂
肪族系多価イソシアネートであるイソシアヌレート環を
有するへキサメチレンジイソシアネートの三量体（コロ
ネートＥＨ、日本ポリウレタンエ業社製）５部および芳
香族系多価イソシアネートであるポリメチレンポリフェ
ニルイソシアネート（ミリオネートＭＲ−３００、日本
ポリウレタン工業社製）５部を溶解させて調製した疎水
性液体を同量のポリビニルアルコール（ＰＶＡ−２１
７，クラレ社製）の２％水溶液と混合した後に、実施例
１同様の乳化機を用いて乳化を行い、以降同様に処理し
て平均粒径は７．３μｍ、粒径差が±２０％以内に収ま
る割合が６９％のマイクロカプセル分散液を得た。

【００６４】

【発明の効果】以上の結果から明らかなように、本発明
方法によって粒子径の均一性に優れたマイクロカプセル
が得られた。

【図面の簡単な説明】

【図１】分散機の縦断面図。

【図２】図１の分散機のステータの部分拡大断面図。

【図３】図１の分散機のロータの部分拡大斜視図。

【図４】ロータ及びステータを備えた乳化機の縦断面
図。

【図５】図４の乳化機のロータの縦断面図。

【図６】図４のロータ及びステータを三組備えた乳化機
の縦断面図。

【図７】連続式の膜乳化機の縦断面図

【図８】ロータ及びステータを備えた乳化機の縦断面
図。

【図９】図８のステータ及びロータの段差部、凹部の側
断面図。

【図１０】図８の滞留室及び半径方向剪断隙間を示す正
面図。

【図１１】ホモミキサーの概略図。

【図１２】分散機と乳化機との連結図。

【符号の説明】

１…駆動モータ２…回転子３…固定子４…モータハ
ウジング５、６…軸受７…出力軸８…メカニカルシール９…ロータ１０、１１…ステータ１２…ケーシン
グ１３ａ、１３ｂ、１３ｃ、１４ａ、１４ｂ、１４ｃ…歯Ｃｒ１、Ｃｒ２、Ｃｒ３…せん断隙間ＭＸ１、ＭＸ
２、ＭＸ３…混合室Ｒ１、Ｒ２、Ｒ３、Ｒ４…原料Ｒｆ１、Ｒｆ２、Ｒｆ３、Ｒｆ４…原料供給口ＮＺ１、ＮＺ２、ＮＺ３、ＮＺ４…ノズル

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続きＦターム(参考） 2H085 AA07 BB01 CD02 CD07 CD09 CD11 DD36 4G005 AA01 AB14 BA02 BA03 BB05 BB06 CA07 DC09X DC32X DC42X DC42Y DC46Y DD04Z DD08Z DD12Z DD15Z DD38Z DD39Z DD57Y EA03 EA06 EA08

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】ロータとステータが半径方向外方に広がる
同心円状で階段状の段差部を対向するように形成し、前
記段差部のお互いに対向する側が開いた凹状の歯部を放
射状に有し、前記ロータの歯とステータの歯との隙間に
よって少なくとも一つのせん断隙間を構成し、前記せん
断隙間の少なくとも一つの上流側には原料供給口に連通
するノズルが開口した混合室を有する分散機を用いて、
疎水性液体を親水性液体中に分散し、続いて前記分散機
を用いて分散した分散液を乳化機を用いてさらに乳化分
散をした後、疎水性液体を内包するカプセル壁膜を形成
することを特徴とするマイクロカプセルの製造方法。
【請求項２】乳化機が、円周方向に沿って複数個の透孔
を設けた円筒部を有するステータと、円周方向に沿って
複数個の透孔を設けた円筒部を有するロータを、ステー
タの円筒部とロータの円筒部がせん断作用を生じるため
に必要な一定間隔を有し且つ同心的に位置するように設
置した装置を用い、前記ステータを固定し、前記ロータ
をステータに対して同心的に回転させ、被処理液をロー
タの円筒部の中心方向から供給し、ステータの円筒部の
透孔とロータの円筒部の透孔を通過させて円筒部の外方
に排出する乳化機である請求項１記載のマイクロカプセ
ルの製造方法。
【請求項３】乳化機が、疎水性液体及び親水性液体から
なる被処理液を入れた攪拌容器内で、攪拌体を回転させ
て遠心力により前記被処理液を膜状態で容器内壁に沿っ
て旋回させることにより乳化を行う乳化機である請求項
１記載のマイクロカプセルの製造方法。
【請求項４】乳化機が、ロータとステータが半径方向外
方に広がる同心円状で階段状の段差部を対向するように
形成し、前記段差部のお互いに対向する側が開いた凹部
を放射状に有する乳化機である請求項１記載のマイクロ
カプセルの製造方法。
【請求項５】カプセル壁膜の形成方法が界面重合法又は
インサイチュ（ｉｎ−ｓｉｔｕ）法である請求項１〜４
のいずれか一項に記載のマイクロカプセルの製造方法。
【請求項６】ロータとステータが半径方向外方に広がる
同心円状で階段状の段差部を対向するように形成し、前
記段差部のお互いに対向する側が開いた凹状の歯部を放
射状に有し、前記ロータの歯とステータの歯との隙間に
よって構成される少なくとも１つ以上からなるせん断隙
間の各々の上流側には原料供給口に連通するノズルが開
口した混合室を有し、疎水性液体を親水性液体中に混合
・分散する分散機と、前記分散機で分散した分散液をさ
らに乳化分散する乳化機を連結したことを特徴とするマ
イクロカプセルの製造装置。