JP2000218154A - マイクロカプセルの製法 - Google Patents
マイクロカプセルの製法Info
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Abstract
セル化する技術の提供。 【解決手段】 被カプセル化油性物質、ビニルモノマ
ー、及びそのビニルモノマーから生成するポリマーの可
塑剤を含有する油滴を水に分散した状態で重合し、生成
するポリマーを油滴の周囲に析出させた後、可塑剤を除
去するマイクロカプセルの製法。
Description
全く放出せず、熱、圧力、酸、アルカリ等の外部刺激に
よって内包物を放出する機能を有するマイクロカプセル
を、均一な球状粒子として得る製法に関する。
ロカプセル化は物質本来の機能を保持したまま見かけの
性質を変化させる方法として、不安定物質の保護、内包
物の放出制御、固体の表面改質等に応用されてきた。
物質、及びモノマーからなる油滴を水に分散した状態で
重合を行い、生成するポリマーを油滴の周囲に析出させ
ることによってマイクロカプセルを得る方法であり、使
用するモノマーを選ぶことによって種々の性能を有する
カプセルが得られると期待される。カプセル化の操作自
体は通常の懸濁重合法と変わりがないため、コスト、生
産性の点で有利な方法である。例えば、特公昭42−2
6524号公報には揮発性流体を熱可塑性重合体によっ
て封入した、加熱によって膨張する粒子が開示されてい
る。しかしながら、in situ重合法はポリマーの
析出の制御が困難なため、原理的には古くから公知であ
り、種々の利点があるにも拘わらず、広く用いられてい
ないのが現状であった。
ルを得るため種々の方法が講じられており、例えば、界
面にてレドックス重合を行う方法(特公昭44−734
4号公報)、特定の分散剤を用いる方法(特開昭49−
14381号、特開昭60−824号各公報)、特定の
架橋性モノマー及び親水性モノマーを用いる方法(特開
昭61−8774号公報)等が開示されているが、それ
らによってもカプセルの得られる条件の範囲は狭く、任
意の機能を付与できるまでには至っていなかった。例え
ば、アルカリ性水溶液中で内包物を放出するカプセルを
得ようとする場合、メタクリル酸等の酸性モノマーを共
重合すれば良いと考えられるが、単純に重合を試みても
得られる粒子は多孔質であったり、大きく変形した粒子
となってしまい、均質な膜を有するカプセルは得られな
い。
様なものが得られることもあるが、それらの膜の多くは
保持力が低く、保存状態においても内包物を放出してし
まうため、香料等の揮発性液体を完全にトラップし、必
要なときに放出できるようなカプセルは得られていな
い。
セル化できる膜素材であっても、他の物質に対しては全
くカプセル化できないという場合が多く、カプセル化し
ようとする物質が変わる都度、試行錯誤によって膜素材
を選ばなければならないという問題点があった。
し、任意の油性物質を任意の膜素材でカプセル化できる
技術を提供することである。特に、従来得ることが困難
であった、保存時には内包物を全く放出せずに、外部刺
激によってそれを放出するような機能性マイクロカプセ
ルを簡便に製造する技術を提供することである。
油性物質、ビニルモノマー、及びそのビニルモノマーか
ら生成するポリマーの可塑剤を含有する油滴を水に分散
した状態で重合し、生成するポリマーを油滴の周囲に析
出させた後、可塑剤を除去するマイクロカプセルの製法
を提供する。
化することができる油性物質は、一般に、ラジカル重合
を阻害せず、水に対する溶解度(25℃)が1重量%以
下であり、カプセルとなる膜材を構成するモノマー組成
物に重合温度にて溶解するものである。
ン、へキサン、イソオクタン、デカン、ベンゼン、トル
エン、ナフタレン、アルキルナフタレン等の炭化水素;
酢酸エチル、酢酸ブチル、酪酸エチル、脂肪酸トリグリ
セライド、燐酸トリブチル等のエステル類;ジエチルエ
ーテル、ジブチルエーテル等のエーテル類;炭素数が8
以上の高級アルコール、アルデヒド、脂肪酸、脂肪族ア
ミン、アミド、ニトリル類;変性又は未変性のシリコー
ンオイル、フロン、各種香料、潤滑油、接着剤、粘着
剤、油溶性染料、液晶形成物質、ビタミン、アルカロイ
ド、ステロイド、医薬品、ポリマー等が挙げられ、1種
以上を用いることができる。
適当な溶媒に溶解した状態でカプセル化することができ
る。更に、モノマー又は溶媒に溶解しない物質、例えば
カーボンブラック、疎水性顔料、架橋樹脂ビーズ等で
も、モノマー又は溶媒に微粒子状に分散させることによ
ってカプセル化することができる。
に対して活性と考えられる化合物例えば、アリル型水
素、べンジル型水素、第3級水素等を含有する化合物を
用いる場合は、生成ポリマーの分子量を低下させたり、
異性化反応を生じたりする場合があるので、カプセル化
に当たっては注意が必要である。しかしながらこのよう
な場合においても、重合成長種のラジカルの反応性の低
いモノマーを用い、比較的低温で重合を行うことによっ
てカプセル化ができる。
重合性を有するもので、且つ生成するポリマーがカプセ
ル化しようとする物質、及び分散媒である水に溶解しな
いものであれば良い。このようなモノマーの例として、
スチレン、メチルスチレン、クロロスチレン等のスチレ
ン類;メチルビニルエーテル、ブチルビニルエーテル等
のビニルエーテル類;酢酸ビニル、プロピオン酸ビニ
ル、長鎖脂肪酸ビニル等のビニルエステル類;塩化ビニ
ル、塩化ビニリデン、フッ化ビニリデン、パーフルオロ
アルキルメタクリレート等のハロゲン基含有モノマー;
ブタジエン、イソプレン等の共役ジオレフィン;N−ア
ルキルアクリルアミド、N−ビニルピロリドン、N−ビ
ニルアセトアミド等のアミド基含有モノマー;(メタ)
アクリロニトリル、アルキル(メタ)アクリレート類;
(メタ)アクリル酸、イタコン酸、マレイン酸等のカル
ボキシル基含有モノマー;スチレンスルホン酸、アクリ
ルアミド−2−メチルプロパンスルホン酸、メタクリロ
イルオキシエチルホスフエート等の酸性基含有モノマ
ー;ヒドロキシエチル(メタ)アクリレート、ヒドロキ
シプロピル(メタ)アクリレート等のヒドロキシル基含
有モノマー;ジメチルアミノエチル(メタ)アクリレー
ト、ジメチルアミノプロピルアクリルアミド、ジエチル
アミノエチル(メタ)アクリレート、ビニルピリジン等
のアミノ基含有モノマー及びその第4級化物;ポリオキ
シエチレンモノ(メタ)アクリレート等のポリエチレン
グリコール鎖含有モノマー;グリシジルメタクリレー
ト、アリルグリシジルエーテル等のグリシジル基含有モ
ノマー;各種マクロモノマー等が挙げられ、1種以上を
用いることができる。
ることができる。このような架橋性モノマーの具体例と
して、ジビニルベンゼン、(ポリ)エチレングリコール
ジ(メタ)アクリレート、メチレンビスアクリルアミ
ド、トリメチロールプロパントリ(メタ)アクリレー
ト、トリアリル(イソ)シアヌレート等が挙げられる。
油性物質1量部に対して、好ましくは0.1〜10重量
部の範囲で用いられる。
チレン、酢酸ビニル、塩化ビニル、塩化ビニリデン、メ
タクリル酸メチル、アクリロニトリル等の骨格となるモ
ノマーを基本成分とし、これに目的に応じた官能性モノ
マーを共重合させて機能を付与することが望ましい。特
に、本発明の特徴である、保存時に内包物の漏れのない
カプセルを得るためには、ガスバリア性の高いことで知
られるポリマーを形成するようなモノマー、例えば、塩
化ビニリデン、アクリロニトリル等を基本モノマーとし
て用いることが望ましい。
のガラス転移点を選ぶことによって達成される。即ち、
一般にポリマー膜の物質透過性はそのポリマー膜のガラ
ス転移点以上で急激に増大することが知られているか
ら、放出させたい温度の近傍にポリマーのガラス転移点
を設計すればよい。更にカプセル化の際に低沸点炭化水
素を封入しておけば加熱時にカプセルの膨張が起こり、
膜厚が減少するため内包物の放出がより容易になる。ア
ルカリ性又は酸性水溶液中で内容物を放出するカプセル
は、カプセル膜を形成するモノマーとして、それぞれメ
タクリル酸等のカルボキシル基含有モノマー又はビニル
ピリジン等のアミノ基含有モノマーを共重合することに
よって得られる。徐放性カプセルとして用いる際にその
徐放性を制御するには、被カプセル化油性物質とカプセ
ル膜の親和性を変化させれば良い。即ち、比較的速い放
出を望む場合は、被カプセル化油性物質と親和性の高い
膜素材を、逆に、長期にわたるゆっくりとした放出を望
む場合は、親和性の低いものを用いれば良い。
で、その崩壊圧力を制御するには、カプセルの直径と膜
厚を選べば良い。一般に、直径に対して膜厚を小さくす
ると容易に崩壊するカプセルが得られる。又、架橋性モ
ノマーの使用、生成ポリマーの分子量制御によっても崩
壊する圧力を変化させることができる。
系モノマーの共重合体、又は架橋系ポリマーの場合に有
用である。
するポリマーを可塑化させてそのガラス転移点を効果的
に低下させ、且つ、何等かの方法で除去できるものであ
る。このような可塑剤の例として、炭素数1〜5のアルコ
ール、エチレングリコール、プロピレングリコール、へ
キサメチレングリコール等のグリコール、グリセリン、
トリメテロールプロパン、ペンタエリスリトール、ソル
ビトール等のポリヒドロキシ化合物及びその部分エステ
ル化物;酢酸、酪酸、吉草酸、安息香酸等のモノカルボ
ン酸、コハク酸、マロン酸、グルタル酸、フタル酸等の
ジカルボン酸、グリコール酸、乳酸、リンゴ酸、酒石
酸、クエン酸等のヒドロキシカルボン酸及びそれらのエ
ステル化物;ジエチレングリコール、トリエチレングリ
コール、テトラエチレングリコール、セロソルブ、カル
ビトール等のポリエチレングリコール及びそのモノエー
テル化物;テトラヒドロフラン、ジオキサン、グライ
ム、ジグライム等の水溶性エーテル;アセトン、メチル
エチルケトン、シクロへキサノン等の低級ケトン;ジメ
チルホルムアミド、ジメチルスルホキシド、アセトニト
リル、エチレンカーボネート、N−メチルピロリドン、
ジメチルイミダゾリジノン、へキサメチルホスホンアミ
ド等の非プロトン性極性溶媒;ピリジン、トリエチルア
ミン、エチレンジアミン、エタノールアミン等のアミン
化合物が挙げられる。
特に炭素数1〜5のアルコール類が好ましい。
剤の種類等によって適宜変化させる必要があるが、特に
重合の初期に生成するポリマーが十分可塑化されている
ことが望ましい。使用量の目安として、ポリマーのガラ
ス転移点が可塑剤及びモノマーを含む状態において重合
温度よりも低くなるようにすればよく、膜素材1重量部
に対して0.01〜1重量部の範囲が好ましい。
分散剤を用いて被カプセル化油性物質、モノマー、及び
可塑剤からなる油滴を水に分散させる。用いる分散剤と
して、例えば、ポリビニルアルコール、ポリビニルピロ
リドン、ゼラチン、カチオン化澱粉、ヒドロキシプロピ
ルセルロース、カルボキシメチルセルロース、ポリアク
リル酸等の水溶性ポリマー;ラウリル硫酸ナトリウム、
アルキルベンゼンスルホン酸、ポリオキシエチレンアル
キルエーテル、セチトリメチルアンモニウムハライド等
の界面活性剤;炭酸カルシウム、燐酸カルシウム、コロ
イダルシリカ、モンモリロナイト等の無機分散剤等が挙
げられ、1種以上を用いることができる。
への分配を抑えるために、塩化ナトリウム、塩化カルシ
ウム、硫酸ナトリウム等の電解質を添加しても良く、
又、系のpHを調節するために、各種弱電解質塩を添加
しても良い。又、懸濁安定助剤として、過マンガン酸カ
リウム、フェリシアン化カリウム等の酸化剤、ハイドロ
キノン、クペロン、亜硝酸ナトリウム、メルカプトエタ
ノール等の重合禁止剤を添加しても良い。
で決まるが、通常1〜1000ミクロン程度である。分
散に当たっては重合槽に付属の攪拌羽根を使用した攪拌
の外、例えばマイルダー、ホモミキサー、超音汲ホモジ
ナイザー等が使用される。
い、マイクロカプセルを形成させる。重合を行う際、重
合開始剤として油溶性アゾ系又は過酸化物系開始剤、例
えばアゾビスイソブチロニトリル(AIBN)、ベンゾ
イルペルオキシド(BPO)等が用いられる。重合開始
剤は、一般に、モノマー1重量部に対して0.001〜
0.05重量部の範囲で好適に使用される。開始剤はモ
ノマー溶液調製後、水に分散させる直前に該モノマー溶
液に添加するのが好ましい。重合温度及び時間は使用す
る開始剤にもよるが、一般に、30〜100℃で3〜2
4時間である。重合は通常常圧で行われるが、低沸点化
合物をカプセル化する場合、又は低沸点モノマーを用い
る場合は加圧下に重合を行う。
の除去方法として水洗、留去、アルカリ洗浄、酸洗浄等
が挙げられる。一般に水溶性の高い可塑剤は水洗によっ
て、低沸点の可塑剤は留去によってそれぞれ除去され
る。酸性又は塩基性の可塑剤はカプセル化終了後、分散
媒相のpHをそれぞれ、アルカリ性または酸性にした状
態で洗浄することによって除去される。
てカプセル化しようとする油性物質及び膜素材を考慮す
る必要がある。一般にカプセル膜より親水性が高いか、
又はカプセル化しようとする油性物質より低沸点である
ことが除去し易さの点で有利である。しかしながら、ポ
リマーに対する溶解性が極めて低い可塑剤は、大量に使
用しないとその添加効果が現れないばかりでなく、可塑
剤を除去する際に膜を多孔質化するため用いるべきでは
ない。又、カプセル化しようとする油性物質や膜素材が
酸性基又は塩基性基を有する場合は内包物の放出、又は
カプセル膜の溶解を生じるためにアルカリ洗浄、酸洗浄
は行えない。又、カプセル化しようとする油性物質や膜
素材が酸性基又は塩基性基を有する場合はそれらとイオ
ン対を形成するような逆の電荷を持つ可塑剤は除去しに
くいため用いないことが望ましい。
ルは懸濁液そのまま、又は、濾過、遠心分離等の固液分
離の後、乾燥して使用される。カプセルの乾操は、例え
ば噴霧乾操、凍結乾操等他によって行われる。
成化学(株)製、ゴーセノールGH−17)1.5g、
フェリシアン化カリウム0.0015g、及び塩化ナト
リウム12gからなる水相を調製した.被カプセル化油
性物質としてイソペンタン50g、モノマーとして塩化
ビニリデン25g、メチルメタクリレ−ト25g、ジビ
ニルベンゼン0.1g、可塑剤としてジメチルホルムア
ミド20gからなる油相を調製した。この油相に重合開
始剤としてジイソプロピルペルオキシジカーボネート
(日本油脂(株)製、パーロイルIPP、50重量%ト
ルエン溶液)0.5gを加えて、均一に溶解した後、先
に調製した水相に加え、ホモミキサー(特殊機械(株)
製)を用いて5000rpmにて1分間分散した。この
分散液をオートクレーブに移して密閉した後、50℃に
昇温し、その温度にて20時間重合を行った。重合後、
反応液の温度を20℃まで冷却し、オートクレーブを開
けた。反応後のスラリーに500mLのイオン交換水を
加えて10分攪拌後、濾過操作を3回繰り返し、可塑剤
であるジメチルホルムアミドを除去した。得られたケー
キを空気気流下に乾燥し、平均粒径10ミクロンの球状
のマイクロカプセルを得た。収量70g。得られたマイ
クロカプセルの顕撤鏡写真を図1に示す。
クリル酸ヒドロキシプロピル20g、メタクリル酸30
g、被カプセル化油性物質としてのリモネン70g、可
塑剤としてのt−ブチルアルコール50g、開始剤とし
てのアゾビスイソブチロニトリル0.50gからなる混
合溶液を1.5重量%のポリビニルアルコール(ゴーセ
ノールGH−17)水溶液250g中にホモミキサーを
用いて分散した。得られた分散液を1Lのセパラブルフ
ラスコ中、攪拌しながら65℃で5時間加熱した。得ら
れた固体を濾別後、500mLのイオン交換水中に再分
散し、10分攪拌後、濾過操作を4回繰り返した。次いで
減圧下40℃で乾燥することにより平均粒経10ミクロ
ンの球状のマイクロカプセルが得られた。収量160
g。
クリル酸30g、被カプセル化油性物質としての流動パ
ラフィン50g、可塑剤としてのイソプロピルアルコー
ル30g、重合開始剤としてのラウロイルパーオキサイ
ド0.050gからなる混合溶液を1.5重量%のポリ
ビニルアルコール(ゴーセノールGH−17)水溶液2
50g中にホモミキサーを用いて分散した。得られた分
散液を1Lのセパラブルフラスコ中、攪拌しながら65
℃で5時間加熱した。得られた固体を濾別後、500m
Lのイオン交換水中に再分散し、10分間攪拌後、濾過
した。減圧下60℃で乾燥することにより平均粒経15
ミクロンの球状のマイクロカプセルが得られた。収量1
40g。
クリル酸50g、被カプセル化油性物質としてのシリコ
ーンオイル(信越化学(株)製KF−96)50g、可
塑剤としてのt−ブチルアルコール40g、開始剤とし
てのアゾビスイソブチロニトリル0.50gからなる混
合溶液を1.5重量%のポリビニルアルコール(ゴーセ
ノールGH−17)水溶液250g中にホモミキサーを
用いて分散した。得られた分散液を1Lのセパラブルフ
ラスコ中、攪拌しながら65℃で5時間加熱した。得ら
れた固体を濾別後、500mLのイオン交換水中に再分
散し、10分間攪拌後、濾過した。減圧下60℃で乾燥
することにより平均粒経10ミクロンの球状のマイクロ
カプセルが得られた。収量135g。
ロキシプロピルメタクリレート20g、メタクリル酸3
0g、被カプセル化油性物質としての2−ヒドロキシ−
4−メトキシべンゾフェノン50g、可塑剤としてのテ
トラヒドロフラン20g、開始剤としてのジメチル2,
2’−アゾビスイソブレート0.50gからなる混合溶
液を1.5重量%のポリビニルアルコール(ゴーセノー
ルGH−17)水溶液250g中にホモミキサーを用い
て分散した。分散液を1Lのセパラブルフラスコ中、攪
拌しながら60℃で5時間加熱した。得られた固体の濾
別後、500mLのイオン交換水中に再分散し、10分
間攪拌後、濾適した。減圧下40℃で乾燥することによ
り平均粒経10ミクロンの球状のマイクロカプセルが得
られた。収量140g。
を除いた処方で、実施例1と同様にしてポリマー粒子を
調製した。得られたポリマー粒子は図2に示すように変
形したものであり、所望のマイクロカプセルは得られな
かった。
を除いた処方で、実施例2と同様にポリマー粒子を調製
した。得られたポリマー粒子は凹凸のある不定形粒子で
あり、所望のマイクロカプセルは得られなかった。
ルを除いた処方で実施例3と同様にポリマー粒子を調製
した。得られたポリマー粒子は不定形粒子であり、所望
のマイクロカプセルは得られなかった。
を除いた処方で実施例4と同様にポリマ一粒子の調製を
試みた。しかしながら、マイクロカプセルとならずポリ
マー粒子は凝集してしまった。これは粒子形成過程での
変形が大きく、被カプセル化油性物質が放出されたため
と考えられる。
除いた処方で実施例5と同様にポリマ一粒子の調製を試
みた。しかしながらマイクロカプセルとならずポリマー
粒子は凝集してしまった。これは粒子形成過程での変形
が大きく、被カプセル化油性物質が放出されたためと考
えられる。
野で有用な機能性マイクロカプセルを容易に、且つ経済
的に製造することができる。特に、従来得難かった、内
部と外部の完全に遮断されたカプセルが得られるため、
揮発性液体、酸化され易い物質等のカプセル化に有用で
ある。
造を示す電子顕微鏡写真(倍率X400)である。
示す電子顕微鏡写真(倍率X400)である。
Claims (3)
- 【請求項1】被カプセル化油性物質、ビニルモノマー、
及びそのビニルモノマーから生成するポリマーの可塑剤
を含有する油滴を水に分散した状態で重合し、生成する
ポリマーを油滴の周囲に析出させた後、可塑剤を除去す
るマイクロカプセルの製法。 - 【請求項2】可塑剤が親水性有機化合物であり、水洗に
より除去される請求項1記載の製法。 - 【請求項3】可塑剤が炭素数1〜5のアルコールである
請求項1又は2記載の製法。
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WO2019026899A1 (ja) * | 2017-08-01 | 2019-02-07 | 日本ゼオン株式会社 | ラテックスの製造方法及び中空樹脂粒子の製造方法 |
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- 1999-02-01 JP JP2392499A patent/JP4450882B2/ja not_active Expired - Fee Related
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US11713437B2 (en) | 2017-03-16 | 2023-08-01 | The Procter & Gamble Company | Benefit agent containing delivery particle slurries |
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