JP2002233748A - マイクロカプセル組成物 - Google Patents

マイクロカプセル組成物

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JP2002233748A JP2001360858A JP2001360858A JP2002233748A JP 2002233748 A JP2002233748 A JP 2002233748A JP 2001360858 A JP2001360858 A JP 2001360858A JP 2001360858 A JP2001360858 A JP 2001360858A JP 2002233748 A JP2002233748 A JP 2002233748A
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microcapsules
liquid
emulsion
shell
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チョプラ ナビーン
Peter M Kazmaier
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E Torres Francisco
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    • B01J13/02Making microcapsules or microballoons
    • B01J13/06Making microcapsules or microballoons by phase separation
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 新規マイクロカプセル及びマイクロカプセル
化技術を開発し、マイクロカプセル化技術が有効な応用
分野を拡大する。 【解決手段】 本発明にかかる組成物は、各々が一液滴
中に1から5の粒子を含む複数のマイクロカプセルと、
前記液滴と前記1から5の粒子をカプセル内に含む複合
コアセルベーションにより誘起された殻と、を含む。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】この発明は、マイクロカプセ
ル組成物に関する。
【0002】
【従来の技術】マイクロカプセルには様々な用途があ
る。これらのマイクロカプセルを作製するには様々なマ
イクロカプセル化技術を使用することができる。マイク
ロカプセル化技術が有効な応用分野を拡大するために
は、新規マイクロカプセル及びマイクロカプセル化技術
が望まれる。
【0003】従来のマイクロカプセル及びマイクロカプ
セル化技術は「化学技術のカーク−オスマー百科辞典
(Kirk−Other Encyclopedia
ofChemical Technology)」、V
ol.15、pp.470−493(第3版、198
1)、クラベンス(Klaveness)らの米国特許
第6,110,444号、ジェイソン(Jason)ら
の米国特許第5,540,927号、ベーカー(Bak
er)らの米国特許第4,808,408号において説
明されている。
【0004】本発明にかかるマイクロカプセル及びマイ
クロカプセル化技術はディスプレイ装置用の部品を製造
するのに使用してもよい。従来のディスプレイ装置(な
かにはマイクロカプセルを含むものもある)、ディスプ
レイ装置用の部品、及びそのようなディスプレイ装置及
びそれらの部品の製造については、シェリドン(She
ridon)の米国特許第5,604,027号、ジャ
コブソン(Jacobson)らの米国特許第5,96
1,804号、ジャコブソンらの米国特許第5,93
0,026号、アルバート(Albert)らの米国特
許第6,067,185号、クロウレイ(Crowle
y)らの米国特許第5,262,098号、シェリドン
の米国特許第5,344,594号及びステフィック
(Stefik)の米国特許第5,723,204号に
おいて説明されている。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】新規マイクロカプセル
及びマイクロカプセル化技術を開発し、マイクロカプセ
ル化技術が有効な応用分野を拡大する。
【0006】
【課題を解決するための手段】本発明にかかる組成物
は、各々が一液滴中に1から5の粒子を含む複数のマイ
クロカプセルと、前記液滴と前記1から5の粒子を内部
に含む複合コアセルベーション(コンプレックスコアセ
ルベーション:complex coacervati
on)により誘起された殻と、を含む。
【0007】
【発明の実施の形態】この発明は、実施の形態におい
て、各々が1液滴中に1から5個の粒子を含む複数のマ
イクロカプセルと、前記液滴と前記1から5の粒子とを
内部に含む複合コアセルベーションにより誘起された殻
とを備える組成物を提供する。
【0008】また、他の実施の形態では、各々が1液滴
中に1個の粒子を含む複数のマイクロカプセルと前記液
滴と前記1個の粒子とを内部に含む複合コアセルベーシ
ョンにより誘起された殻とを備える組成物も提供され
る。
【0009】特に定めるものを除き、異なる図面におい
ても同じまたは同様の特徴には同じ引用数字を付する。
【0010】用語「マイクロカプセル」は例えば約1μ
mから約2,000μmの範囲のサイズを有する小さな
カプセルを示す。
【0011】室温という表現は約25℃の温度を示す。
【0012】図1は複数のマイクロカプセルを製造する
ための好ましいマイクロカプセル化プロセスを示す。最
初に、プロセスはカチオン材料、第1の液体、第2の液
体中の粒子、及びアニオン材料を順序に関係なく添加す
ることによるエマルジョン形成工程(図1のステップ
2)を含む。図2に示されるように、エマルジョン14
は第1の液体、カチオン材料、アニオン材料を含む連続
相16と、第2の液体の複数の液滴18を含む分散相と
を有し、多くの液滴はその中に1から5個の粒子20を
含む。カチオン材料とアニオン材料は同時に添加しても
よく、あるいはいずれの順で添加してもよい。1つの実
施の形態では、カチオン材料、第1の液体及び第2の液
体中の粒子を乳化させた後にのみ、アニオン材料を添加
しエマルジョンの一部とする。他の実施の形態では、ア
ニオン材料は最初の組成物中に(カチオン材料、第1の
液体、第2の液体中の粒子と共に)存在し、その後に開
始組成物を乳化させる。
【0013】攪拌によりエマルジョンを形成させる。攪
拌時間は例えば約1分から約30分であり、好ましくは
約5分から約20分である。攪拌速度は例えば約200
rpmから約1,500rpmであり、好ましくは約4
00rpmから約1,000rpmである。攪拌のため
にどの適した装置を用いてもよく、例えば3−ブレード
インペラーが挙げられる。実施の形態においては、エマ
ルジョンを形成させるために高温(すなわち、約25℃
の室温よりも高い温度)を使用してもよく、例えば約4
0℃から約80℃、好ましくは約50℃から約60℃ま
での温度が挙げられる。
【0014】エマルジョンを生成させるために使用する
添加順は例えば、(1)第1の液体中のカチオン材料+
アニオン材料+第2の液体(懸濁粒子を含む)、または
(2)第1の液体中のカチオン材料+第2の液体(懸濁
粒子を含む)+アニオン材料とすることができる。順序
(1)がより好ましい。順序(1)では、アニオン材料
は0(すなわち、アニオン材料を一度に添加する)から
約10分(すなわち、アニオン材料を約10分にわたり
添加する)、好ましくは0から約2分の範囲の期間で添
加してもよい;第2の液体(懸濁粒子を含む)を0(す
なわち第2の液体を一度に添加する)から約30分(す
なわち、第2の液体を約30分にわたり添加する)、好
ましくは0から約15分の期間で添加してもよい。
【0015】エマルジョンを生成させるために使用する
様々な材料は、以下に示す例示的な量とすることができ
る。
【0016】カチオン材料:アニオン材料の比は約1
1:1から約1:1;第1の液体:カチオン材料の比は
約30:1から約10:1;第2の液体(懸濁粒子無
し):第1の液体(カチオン材料無し)の比は約1:1
から約1:5;第2の液体中の固体パーセント(すなわ
ち、懸濁粒子)は約5から約50重量%である。
【0017】エマルジョン中の液滴全てが同じ数の粒子
を含むようにすることは困難である。典型的には、液滴
内の粒子の分布数は連続である。各液滴中の粒子の望ま
しい数は例えば1,2,3,4,5粒子としてもよい。
粒子の望ましい数が例えば一液滴内に1個である場合、
分布は、第1のグループの液滴の含有粒子は0、第2の
グループの液滴の含有粒子は1、おそらく第3のグルー
プの液滴の含有粒子は2、おそらく第4のグループの液
滴の含有粒子は3、などとなるであろう。エマルジョン
の形成により、例えば、少なくとも20%の液滴が望ま
しい数の粒子を含み、好ましくは20%から約80%の
液滴が望ましい数の粒子を含み、より好ましくはほとん
どの液滴が望ましい数の粒子を含む。実施の形態におい
ては、エマルジョンを形成すると、ほとんどの液滴が1
個の粒子を含むこととなる。
【0018】ほとんどの粒子がエマルジョンの形成中に
1個の粒子のみを含む見込みを増大させるために、以下
の好ましい手順を使用する:(1)アニオン材料後に
(懸濁粒子を含む)第2の液体を添加する;(2)最適
な混合のためにバッフル反応フラスコ(例えばモートン
(Morton)フラスコ)を使用する;(3)徐々に
制御した様式で(例えばシリンジポンプを使用すること
により)反応物に(懸濁粒子を含む)第2の液体を添加
する。以下のパラメータはほとんどの粒子がエマルジョ
ンの形成中に1個の粒子のみを含む見込みを増大させる
に好ましい:(例えば3−ブレードインペラーを使用す
る)約650rpmから約1,000rpmまでの範囲
の攪拌速度;約2g/分から約30g/分、好ましくは
約9g/分から約12g/分までの範囲の(懸濁粒子を
含む)第2の液体の添加流速;約1g/24gから約1
5g/24g、好ましくは約8g/24gから約12g
/24gまでの範囲の第2の液体中の懸濁粒子固体(重
量)パーセント(第2の液体に対する値は懸濁粒子を含
まない);約10ml:230mlから約100ml:
230ml、好ましくは約20ml:230mlから約
50ml:230mlまでの範囲の第2の液体(粒子な
し):第1の液体(カチオン材料なし)の比率(体積:
体積)。
【0019】他の望ましい粒子数、例えば2、3、4、
5などでは、様々なエマルジョン形成パラメータの値の
選択における試行と誤りにより、ほとんどの液滴が望ま
しい粒子数を有するようにすることができると考えられ
る。形成させることができる。これらのエマルジョン形
成パラメータとしては例えば以下のものが挙げられる:
rpmで表される混合速度;(懸濁粒子を含む)第2の
液体を添加する流速、第2の液体中の固体パーセント
(すなわち懸濁粒子)、及び第2の液体(懸濁粒子無
し):第1の液体(カチオン材料無し)の比率。
【0020】第1の液体は水あるいは水と1以上の他の
水と混和可能な流体、例えば、メタノール及びエタノー
ルなどのアルコールからなる水性混合物としてもよい。
水性混合物中では、水の量は例えば約20体積%から約
80体積%であり、残りの体積は水と混和可能な1以上
の流体としてもよい。
【0021】第2の液体は好ましくは、第2の液体の液
滴がエマルジョン中で形成される程度まで第1の液体と
混和しないものである。
【0022】カチオン材料及びアニオン材料は荷電基
(charged group)を有する高分子類また
は巨大分子類としてもよい。興味深い高分子類として
は、1モノマー単位あたり1以上の電荷を有する線状ま
たは枝分かれ溶解ポリマー類及び表面電荷密度が高いコ
ロイドポリマー粒子が上げられる。相対的に少数の荷電
基を有する巨大分子、例えば蛋白質、特にアルブミン及
びゼラチンもまた興味深い。カチオン材料は単一種類の
カチオン分子あるいは2、3以上の異なるカチオン分子
の混合物としてもよい。同様に、アニオン材料は単一種
類のアニオン分子あるいは2、3以上の異なるアニオン
分子の混合物としてもよい。
【0023】複合コアセルベーションを使用する場合、
カチオン材料とアニオン材料は反対に荷電された高分子
電解質であり、混合されると、水への溶解度の低い高分
子電解質錯体を形成し、コアセルベーションが起こり、
各液滴の周りに保護マイクロカプセル化殻が形成され
る。カチオン材料及びアニオン材料のために適した高分
子電解質としては、たとえば、ポリ燐酸塩(例えば、ポ
リホスホリル化炭水化物)及びポリカルボン酸塩(例え
ば、ポリアクリレート及びポリメタクリレート)などの
アニオンポリマーが挙げられ、これらはポリ−N−エチ
ル−4−ビニルピリジンあるいはポリ−2,5−イオネ
ンブロミドなどのカチオンポリマーと結合することがで
きる。アニオンポリマー類の他の例としては、アラビア
ゴム、カラゲーニン、アガロース、アルギン酸及びその
塩、へパリン、ヒアルロナン、ペクチン類及びアミル硫
酸ナトリウムなどの誘導体などの多糖類及びその誘導体
が挙げられる。これらはキトサンまたはカチオンセルロ
ース誘導体、例えばポリマーJR(ユニオンカーバイド
(Union Carbide))などのヒドロキシエ
チルセルロースからの誘導体などのカチオン材料と結合
させることができる。アニオン材料の他の例は無機塩で
ある。無機塩は例えばポリ燐酸塩であってもよい。無機
ポリ燐酸塩材料としては、例えば、アルカリ金属燐酸
塩、燐酸塩ガラス、ヘキサメタ燐酸ナトリウム(商標名
カルゴン(GALGON)(登録商標))などのアルカ
リ金属ヘキサメタポリ燐酸塩が挙げられる。他の無機ポ
リ燐酸塩としてはハイフォス(HYPHOS)(登録商
標)(Na121031、65wt%のP25を含む)、
ヘキサトレン(HEXATREN)(登録商標)R、ヘ
キサトレン(HEXATREN)(登録商標)Nが挙げ
られ、米国特許第3,697,437号において開示さ
れているものを含む。
【0024】蛋白質は重要なクラスの生物高分子電解質
であり、生物学的な許容性、加熱により沈澱させること
ができること、両性特性(pHによって正または負に帯
電する)のためとりわけ有効である。例えば、血清アル
ブミンは等電点(pH=5.1)より低いと正に帯電
し、ポリアニオン類の存在下で沈澱する傾向があるが、
等電点より高いとポリリシンなどの正に帯電したポリマ
ー類と会合する傾向がある。有効な他の蛋白質類として
は、コラーゲン、ゼラチン、カゼイン、インスリン、フ
ィブリノーゲンが挙げられる。ポリ(L−オルニチン)
などのポリペプチド類もまた有効であり、負に帯電した
高分子電解質、例えば、カルボキシメチルデキストラン
などのデキストラン誘導体と共に沈澱させることができ
る。アニオンポリ(アラニン−グルタミン酸)などのブ
ロックポリペプチド類もまたコアセルベーションを引き
起こすために使用することができる。
【0025】身体pHで2以上のアニオンまたはカチオ
ン基を結合させることができる生体適合性低分子量イオ
ン物質を使用して殻を形成及び/または安定化させても
よい。このように、Ca2+、Fe3+またはZn2+などの
金属イオンはポリマーの2以上のアニオン基を結合させ
る能力があるが、クエン酸及び酒石酸などのポリ酸も同
様にポリマーの2以上のカチオン基に結合するかもしれ
ない。
【0026】コアセルベーション中に液滴を安定化す
る、及び/または、液滴の周りの殻の形成を誘起するに
は、表面活性剤を添加することも有効である。このよう
に、セチルトリメチルアンモニウムブロミドなどのカチ
オン表面活性剤をデキストラン誘導体などの負に帯電し
たポリマー類と結合させてもよい。ドデシル硫酸ナトリ
ウムなどのアニオン表面活性剤を同様に、ゼラチンなど
の正に帯電した高分子電解質と共に、その等電点より低
いpHで使用してもよい。非イオン表面活性剤、例え
ば、ソルビタンモノラウレートもまた、上記カチオン材
料及びアニオン材料と組み合わせて使用してもよい。こ
れら全ての場合において、表面活性剤は殻の成分を構成
し、カチオン材料とアニオン材料の錯体の溶解度の望ま
しい減少に寄与する。
【0027】第2の液体は例えば有機流体としてもよ
い。第2の液体に対する一般的なクラスとしては、例え
ば、(1)線状または枝分かれ脂肪族炭化水素類(例え
ば、アイソパー(ISOPAR)(登録商標));
(2)ハロゲン化炭化水素類(例えば、クロロホルム、
1,2−ジクロロエチレン);(3)芳香族炭化水素類
(例えば、ベンゼン及びトルエン);およびポリジメチ
ルシロキサン類(例えば、ダウコーニング200(登録
商標)流体)のようなシリコーン油などの低分子量ポリ
マー類が挙げられる。第2の液体のために適した材料と
しては、米国特許第6,067,185号において説明
されているものを含む。
【0028】粒子はどの適した材料から構成されてもよ
く、粒子の組成は意図する使途による。粒子は例えば電
子ディスプレイ装置、無カーボン複写紙システム、化粧
品、塗料、接着剤、農薬、医薬、及びこの中で特に示し
ていない他の分野において重要な役割を果たすことがで
きる。好ましくは、粒子は電場または磁場などの印加し
た場に応答して自由に移動する。印加した場に応答して
マイクロカプセル内で1以上の粒子を移動させるために
は、1以上の粒子を殻の内面から離しておくことが好ま
しい。
【0029】好ましい実施の形態においては、粒子を電
子ディスプレイ装置において使用する。この場合、粒子
は半球二色(バイクロマル:bichromal)ボー
ルであり、各半球表面が異なる色(例えば、1つの半球
が白色、他の半球が黒色)及び電荷を有するため、ボー
ルは光学的及び電気的な異方性を有する。二色ボールは
印加電場に応答してマイクロカプセル内で自由に回転す
る。二色ボールは以下の例示的な材料から構成される:
マトリクスとして、ポリエチレンロウのようなポリマー
またはロウなどの偏光可能な材料を使用してもよい;白
色顔料は二酸化チタンとしてもよい;黒色顔料は磁鉄鉱
(Fe23)あるいはカーボンブラックとしてもよい。
二色ボール及びその製造については米国特許第5,26
2,098号、第5,344,594号及び第5,60
4,027号において説明されている。他の実施の形態
においては、二色ボールは磁気異方性を有するように製
造することができ、そのため、印加磁場に応答してマイ
クロカプセル内で自由に回転することができる。粒子
(二色ボール)のサイズは約20から約1,000μm
の範囲であり、好ましくは約50から約500μmの範
囲である。
【0030】このプロセスはカチオン材料とアニオン材
料の複合コアセルベーションを誘起し各液滴の周りにカ
チオン材料とアニオン材料の錯体からなる殻を形成する
工程(図1のステップ4)を含む。図3は複合コアセル
ベーションを誘起し殻24を形成させた結果得られたエ
マルジョン14中のマイクロカプセル22を示したもの
である。複合コアセルベーションを誘起するためにはど
の適した技術を使用してもよく、例えば、エマルジョン
pHを変化させる技術、水などの液体をエマルジョンに
添加する技術、あるいは複数の技術の組み合わせが挙げ
られる。英国特許第920,868号において説明され
ている無機塩を含む無機塩(例えば、硫酸ナトリウムま
たは硫酸アンモニウム)の添加を使用して複合コアセル
ベーションを誘起してもよい。
【0031】エマルジョンpHを変化させて複合コアセ
ルベーションを誘起することに関しては、希薄鉱物酸
(例えばHCl)を使用してもよい。好ましい実施の形
態では、酢酸を使用する。pHの範囲は約4から約5と
してもよい。好ましい実施の形態では、pHは約4.2
5から約4.75としてもよい。より好ましくは、pH
の範囲は約4.3から約4.6である。
【0032】水などの液体をエマルジョンに添加して複
合コアセルベーションを誘起することに関しては、添加
する液体の量は添加する液体を含むエマルジョンに対し
約2.5から約15wt%である(例えば、総溶液20
0mlに対し約5mlから約30ml)。好ましくは、
添加する液体の量は添加する液体を含むエマルジョンに
対し約5から約7.5wt%である(例えば、総溶液2
00mlに対し約10mlから約15ml)。
【0033】複合コアセルベーションを誘起する間のエ
マルジョン温度は例えば約35℃から約65℃であり、
好ましくは約45℃から約55℃である。殻が視覚的に
観察されるまで高温を維持する。例えば、約15分の
間、高温エマルジョン温度を維持してもよい。殻が視覚
的に観察されると、エマルジョンを室温まで冷却する。
冷却速度は例えば約0.3から約1℃/分である。
【0034】実施の形態におけるプロセスはまた、例え
ばエマルジョン温度を室温より低い温度まで、例えばエ
マルジョン温度が約5から約15℃となるまで下げるこ
とにより殻のゲル化(図1のステップ6)を誘起する工
程を含む。このエマルジョン温度を約1から約10分の
範囲の時間の間、好ましくは約5分維持してもよい。殻
のゲル化の誘起により、確実に、カチオン材料とアニオ
ン材料が完全に固化させることができる。
【0035】実施の形態におけるプロセスはまた、必要
に応じて、殻のゲル化後に、例えば加熱処理、脱溶媒和
(デソルベーション:desolvation)技術、
架橋または他のポリマーによるコーティングにより殻を
硬化させる工程(図1のステップ8)を含む。そのよう
な第2のコーティングは、追加の単純あるいは複合コア
セルベーションにより、あるいは錯体を形成することが
できる、及び殻内に浸透するあるいは殻上に堆積するこ
とができる他のポリマーまたは高分子の溶液中にコート
されたマイクロカプセルを浸漬させることにより実行し
てもよい。そのような殻の硬化により、マイクロカプセ
ルの機械弾性及び/または生体適合性などの特性が改善
することができる。
【0036】殻を硬化する好ましい技術は、エマルジョ
ン中に架橋剤を導入することである。架橋剤は殻内でカ
チオン材料及び/またはアニオン材料と反応する。架橋
剤は、ゲル化を誘起する工程の終わりにエマルジョン温
度を室温以下に下げた時に添加してもよい。温度が低い
と架橋速度が遅くなる。殻の硬化中、エマルジョンの温
度を徐々に温めて室温としてもよく、加温速度は約0.
3から約1℃/分としてもよい。実施の形態では、エマ
ルジョンは約20分の期間にわたり室温まで温めても良
い。殻の硬化中、例えば約5から約12時間の範囲の期
間の間、エマルジョンを室温で維持してもよい。
【0037】典型的には、架橋剤はアルデヒドである。
タンニンを使用して殻を硬化してもよい。アルデヒド架
橋剤は例えばホルムアルデヒド、好ましくはグルタルア
ルデヒドとしてもよい。他の架橋剤としては、アクロレ
イン、グリオキサール、及びシンナムアルデヒドなどが
挙げられる。添加する架橋剤の量はエマルジョンの重量
に対し約0.1から約5wt%であり、好ましくは約
0.5から約1wt%である。
【0038】プロセスはマイクロカプセルを回収する工
程(図1のステップ10)を含んでもよい。この工程は
沈降、浮選あるいは、例えば連続または繰り返し洗浄を
含む濾過などの技術により反応混合物からマイクロカプ
セルを分離する工程を含む。
【0039】必要に応じて、このプロセスはさらに所望
の粒子数を有するマイクロカプセルを選択する工程(図
1のステップ12)を含む。所望の粒子数を有するこれ
らのマイクロカプセルを他のマイクロカプセルから分離
して収集するには、例えば人オペレータによる、あるい
は選別機による選別を含むどの適当な方法を用いてもよ
い。図4は媒質26中の選択されたマイクロカプセル2
2を示す図である。回収されたマイクロカプセルは適当
な希釈剤中の懸濁液として、あるいは乾燥粉末形態で例
えば選択した気圧下の密閉容器内で保存してもよい。保
存懸濁液用のあるいは乾燥形態の再構成用の適当な希釈
剤としては、殺菌水、生理食塩水及び生体適合性緩衝
液、例えば燐酸緩衝塩水が挙げられる。他の希釈剤とし
ては例えば有機流体が挙げられる。希釈剤が有機流体で
ある場合、希釈剤に対する一般的なクラスとしては例え
ば、以下のものが挙げられる。(1)線状または枝分か
れ脂肪族炭化水素類(例えば、アイソパー(ISOPA
R(登録商標));(2)ハロゲン化炭化水素類(例え
ば、クロロホルム、1,2−ジクロロエチレン);
(3)芳香族炭化水素類(例えば、ベンゼン及びトルエ
ン);ポリジメチルシロキサン類(例えば、適当な分子
量のダウコーニング(Dow Corning)200
(登録商標)流体)のようなシリコーン油などの低分子
量ポリマー類。ポリメチルシロキサン油は様々な型をと
り、しばしばセンチストーク(「cSt」)で表される
粘度により分類される。ポリジメチルシロキサン油はア
ルドリッチ(Aldrich)から市販されている。
0.65cStのダウコーニング200(登録商標)流
体の分子量(「Mw」)は162.38である。1cS
tのダウコーニング200(登録商標)流体のMwは2
36.54である。5cStダウコーニング200(登
録商標)流体のMwは知られていない。
【0040】本発明にかかるマイクロカプセルは連続カ
プセルを有し、好ましくは球形であり、その直径は例え
ば約10μmから約300μm、好ましくは約50μm
から約200μmである。殻の厚さの範囲は例えば約
0.5μmから約5μmであり、好ましくは約1μmか
ら約3μmである。粒子は球または長円などどのような
形状としてもよい。粒子の直径は例えば約10μmから
約100μm、好ましくは約20μmから約60μmで
ある。殻に含まれる体積は1以上のカプセルに含まれる
粒子の体積よりも、例えば約15%から約2,600
%、好ましくは約30%から約700%、より好ましく
は約70%から約250%までの範囲の量だけ多い。こ
れらのパーセンテージは殻に含まれる体積から1以上の
粒子の体積を引き、その後に1以上の粒子の体積で割る
ことにより得たものである。簡単にするために、これら
のパーセンテージは球状殻及び球状粒子を基本とする。
【0041】殻および粒子の体積を測定する好ましい技
術は、写真画像解析、光学顕微鏡、あるいは走査型電子
顕微鏡を用いた視覚的な観察であり、例えば3つの無作
為に選択したマイクロカプセルの平均体積を決定するも
のである。
【0042】殻及び粒子の体積が特定の値をとるこの発
明の利点としては、(半球二色ボールに対する)粒子の
コントラスト及び観察領域が増大すること、マイクロカ
プセルの充填効率が増加することが挙げられる。
【0043】この発明のマイクロカプセルは、そのマイ
クロカプセルを使用することが好都合などのような状況
においても有効である。この発明のマイクロカプセル
は、例えば電子ディスプレイ装置、無カーボン複写紙シ
ステム、化粧品、塗料、接着剤、農薬、医薬、及びこの
中で特に示していない他の分野において有効であるかも
しれない。この発明のマイクロカプセルは好ましくは、
例えばディスプレイ装置における視覚指示器として使用
される。電圧感応部材としてのマイクロカプセル(すな
わち、印加された場に応答して殻内の粒子または粒子群
が移動することができる場合)はその位置での電圧の状
態を示す。アドレス(addressing)手段と共
に使用すると、情報ディスプレイを構成することができ
る。他には、試験システムにおける局所電場の視覚化あ
るいは測定に使用することができる。
【0044】この発明のマイクロカプセルは適したどの
媒質中に分散させてもよく、そのような媒質は液体、固
体、または気体としてもよい。これらのマイクロカプセ
ルが電圧感応部材を構成する場合、マイクロカプセルは
どの媒質に分散させてもよく、その媒質を横切るように
電場を印加してもよい。最も一般的にはこの媒質は固体
であり、粒子または粒子群はこの固体中に分散され、そ
の媒質は液相中にある。その後、化学反応、冷却などに
より硬化させる。媒質はまた液体でもよく、あるいは液
体と固体粒子からなるスラリーでもよく、固体粒子でも
よい。それらの目的はマイクロカプセルを固定すること
である。実際、マイクロカプセルの殻に損害を与えず、
望ましくない化学物質が殻を横切って拡散しない限り、
どの媒質を使用してマイクロカプセルを含有させてもよ
い。
【0045】この発明では、例えば多くの誘電材料から
媒質を製造することができる。これらの材料はマイクロ
カプセルを分散させた材料の液相を硬化させることによ
り得られる。一般に、殻により硬化可能な媒質材料をマ
イクロカプセルの充填物(すなわち、液滴及び粒子)か
ら化学的に単離することができ、このため、媒質を選択
する自由度が増大する。この技術の特に有効な適用はマ
イクロカプセルを透明な硬化可能材料、例えばワニスと
共に混合し、得られた分散物を表面上に塗装または噴霧
することである。その表面は平面でなくてもよい。この
ように、どのような形状の物体にも適合するディスプレ
イ表面を得ることができるだけでなく、装飾または偽装
物品を得ることができる。単に電場を印加するだけでそ
のような表面の色が変化し、安価である。有効な表面と
しては、構造部材及び織物、特に布地が挙げられる。後
に硬化される液体中に分散させるだけでなく、マイクロ
カプセルはまた表面上にコートされ、典型的には単一分
子層を形成する接着剤に付着させることもできる。この
ように、例えば、布地を接着剤でコートし、その後にマ
イクロカプセルを接着剤に付着させることができる。そ
の後、電場を印加すると布地の色を変えることができ
る。同様に、隠すつもりのある物体の表面をマイクロカ
プセルの単分子層でコートし、空間的に変化させた電圧
をこれらのマイクロカプセルに印加し、その物体の表面
上の色のパターンを制御することができる。全てのパー
センテージ及び部は、特に示さない限り、重量で表す。
【0046】以下の実施例1、2では、使用するインペ
ラーは3−ブレードインペラーであり、全直径は1と1
/4インチ(3.175cm)であり、各ブレードの幅
は1/2インチ(1.27cm)であり、ブレードのピ
ッチは45°であった。600mlのビーカーを使用す
る実施例1では、ビーカーの内径は3と1/2インチ
(8.89cm)であり、深さは4と1/2インチ(1
1.43cm)であった。実施例2では、モルトンフラ
スコの大きさは容積500mlであり、壁には4つのバ
ッフルが対称的に配置され、それぞれ長さが1と3/4
インチ(4.445cm)であり、容器内に1/2イン
チ(1.27cm)突き出ており、フラスコの上面から
2と1/2インチ(6.35cm)であった。フラスコ
の大きさは内径が4インチ(10.16cm)、深さが
4インチ(10.16cm)であった。
【0047】
【実施例】実施例1.(50℃の水浴中に浸した)60
0mlのビーカー中で、50mlの10wt%ゼラチン
溶液(A型、300ブルーム、アルドリッチから入手、
50℃まで加熱)を50mlのアイソパー(ISOPA
R、登録商標)M(イソパラフィン炭化水素の混合物)
中の10wt%の半球ニ色ボールの懸濁液と混合した。
半球二色ボールは、個々の半球面が異なる色(一方の半
球は白色、他方の半球は黒色であった)と電荷を有する
ため、光学的及び電気的異方性を有した。二色ボールの
サイズは約90から約106μmの範囲であり、組成は
この中で説明する通りであった。3−ブレードインペラ
ーを用いて800rpmで混合物の攪拌を行った。5分
後、210mlの温かい脱イオン水を添加し、続いて、
50mlの10wt%アラビアゴム溶液(50℃)を一
度に加えた。氷酢酸を一滴ずつ添加し、5分にわたって
懸濁液のpHを約4.8から約4.15(約10滴)に
下げた。温浴を切ると、反応物は数時間にわたって徐々
に冷却され室温となった。氷を冷浴に添加し懸濁液を約
10分間の期間にわたって5℃まで下げ、1.0mlの
グルタルアルデヒド(50%溶液)を一度に添加した。
反応物を一晩中(約12時間)攪拌し、室温まで温め
た。次の日、攪拌を止めると、マイクロカプセルは表面
まで浮かび、それをすくい取った。
【0048】カプセル化したニ色ボールの電気活性を証
明するために、続いて以下の手順に従った。(残った水
を除去するために)発煙(fuming)シリカにより
マイクロカプセルを乾燥させ、アイソパー(登録商標)
L中に分散させ、それから、導電性酸化スズインジウム
でコートした2つのガラスプレート間に入れた。100
Vの電圧をプレートを横切るように印加すると、カプセ
ル内のニ色ボールの回転が観察された。プレート間のギ
ャップ距離は約200から約300μmであった。直径
についてのマイクロカプセル:粒子の比は約1.5:1
から約2:1の範囲であった。これは、殻に含まれる体
積が約238%から約700%までの範囲の量だけ粒子
の量を超えることに対応した。
【0049】実施例2.(50℃の水浴中に浸した)5
00mlのモルトンビーカー中で、100mlの10w
t%ゼラチン溶液(A型、300ブルーム、アルドリッ
チから入手)を混合し、50℃まで加熱した。約100
mlの温かい脱イオン水を添加し、その後、20mlの
5wt%のポリ燐酸ナトリウム溶液を添加した。3−ブ
レードインペラーを用いて850rpmで約5分間、混
合物の攪拌を行った。氷酢酸を一滴ずつ添加し、約5分
にわたって懸濁液のpHを約6.3から約4.5に下げ
た。さらに約10mlの温かい脱イオン水を添加した。
5分後、アイソパー(登録商標)M中の半球二色ボール
(実施例1で使用した二色ボールと類似)の10wt%
懸濁液を30ml添加した。温浴を切ると、反応物は数
時間にわたって徐々に冷却され室温となった。氷を冷浴
に添加し懸濁液を約10分間の期間にわたって5℃まで
下げ、2.5mlのグルタルアルデヒド(50%溶液)
を一度に添加した。反応物を一晩中(約12時間)攪拌
し、室温まで温めた。次の日、攪拌を止めると、マイク
ロカプセルは表面まで浮かび、それをすくい取った。
【0050】カプセル化したニ色ボールの電気活性を証
明するために、続いて以下の手順に従った。残った水を
除去するために発煙シリカによりマイクロカプセルを乾
燥させ(その代わりに、残った水を除去するためにマイ
クロカプセルを凍結乾燥することができる)、アイソパ
ー(登録商標)L中に分散させ、それから、導電性酸化
スズインジウムでコートした2つのガラスプレート間に
入れた。100Vの電圧をプレートを横切るように印加
すると、カプセル内のニ色ボールの回転が観察された。
プレート間のギャップ距離は約200から約300μm
であった。直径における粒子に対するマイクロカプセル
の比は約1.5:1から約2:1の範囲であった。これ
は、殻に含まれる体積が約238%から約700%まで
の範囲の量だけ粒子の量を超えることに対応した。
【図面の簡単な説明】
【図1】 本発明にかかるカプセル化プロセスの流れ図
である。
【図2】 エマルジョン形成の最終時点でのエマルジョ
ンを示した簡略図である。
【図3】 殻を形成させるための複合コアセルベーショ
ンの誘起の最終時点でのマイクロカプセルを示した簡略
図である。
【図4】 所望の粒子数を有するマイクロカプセルの選
択の最終時点でのマイクロカプセルを示した簡略図であ
る。
【符号の説明】
14 エマルジョン、16 連続相、18 液滴、22
マイクロカプセル、24 殻。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 フランシスコ イー トーレス アメリカ合衆国 カリフォルニア州 サン ホゼ ミーンダー ドライブ 5857 Fターム(参考) 4G005 AA01 AB09 AB14 BA07 DA02Y DA12Y DB01X DB06Z DB16Z DC12W DC26W DD12Z DD59Z DD67Z DD73Z EA02 EA03 EA06 EA08 EA09

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 各々が一液滴中に1から5の粒子を含む
    複数のマイクロカプセルと、 前記液滴と前記1から5の粒子を内部に含む複合コアセ
    ルベーションにより誘起された殻と、 を含む組成物。
  2. 【請求項2】 各々が一液滴中に1個の粒子を含む複数
    のマイクロカプセルと、 前記液滴と前記1個の粒子を内部に含む複合コアセルベ
    ーションにより誘起された殻と、 を含む組成物。
JP2001360858A 2000-11-27 2001-11-27 マイクロカプセル組成物 Pending JP2002233748A (ja)

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