JP2002521186A - ゲル被覆マイクロカプセル - Google Patents

ゲル被覆マイクロカプセル

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JP2002521186A JP2000561836A JP2000561836A JP2002521186A JP 2002521186 A JP2002521186 A JP 2002521186A JP 2000561836 A JP2000561836 A JP 2000561836A JP 2000561836 A JP2000561836 A JP 2000561836A JP 2002521186 A JP2002521186 A JP 2002521186A
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ホルマン，マーク，イー．
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フリスビー テクノロジーズ インコーポレーテッド
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Abstract

(57)【要約】 本発明は、機械的耐応力性および耐燃性の向上したゲル被覆マイクロカプセルに関する。該ゲル被覆マイクロカプセルを製造する方法も提供する。マイクロカプセル内に相転移物質を保持させることにより、様々な環境において温度制御を与えることができる。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】発明の分野 本発明は、金属酸化物またはメタロイド酸化物ゲルで被覆された、マイクロカ
プセル化相転移物質に関する。
【０００２】発明の背景 相転移物質、またはPCMとはある物理状態から別の物理状態へ、ほとんどの場
合は可逆的に変化することによって大量の熱を吸収または放射する組成物である
。典型的には、PCMは、固体から液体へと変化してまたもとに戻る。例えば米国
特許第5,637,389号に開示されたように、所望の温度でまたは所望の温度範囲に
わたって融解するPCMとしては、通常、パラフィン系炭化水素が用いられる。
【０００３】 相転移物質は、離散層として（米国特許第5,499,460号参照）、発泡添加物（
米国特許第5,637,389号参照）、織物用被覆剤として（米国特許第4,756,958号参
照）、熱管理のための服飾品で使用が見出され、またその使用について提案され
てきた。PCMは離散層として用いられない場合には、それらの完全性の喪失、散
逸または蒸発を最小にするためにカプセル封入すればよい。カプセル封入された
PCMは、典型的には数ミクロンから数百ミクロンの範囲の平均径を持つマイクロ
カプセル(「マイクロPCM」)として利用できる。マイクロPCMはモーターオイルを
はじめとする熱交換流体への添加剤として用いるために製造されたものである（
米国特許第5,141,079号参照）。
【０００４】 パラフィン系炭化水素を含むPCMは、典型的には引火性である。この引火性は
、許容できない場合がしばしばある。これまでこれらの問題は、問題となる物理
環境を避けるこよにより、あるいは環境を改良することにより克服されてきた。
このアプローチは、多くの所望の用途におけるマイクロPCMの応用性を極めて限
定されたものにしている。この特定の問題に対する１つのアプローチが、耐燃性
ハロゲン化パラフィンを含むマイクロPCMについて記載する米国特許第5,435,376
号に見出せる。
【０００５】 ゾル−ゲル法は一般にゾル−ゲル科学に含まれる。The Physics and Chemistr
y of Sol-Gel Processing, C. Jeffrey Brinker & George W. Scherer, 第1版,
Academic Press, (1990)。なおこれは参照により本明細書にそのまま組み入れら
れる。
【０００６】発明の概要 本発明は、耐溶剤性を向上させ、硬度を高め、さらに引火性を低減した、マイ
クロカプセル化相転移物質（「マイクロPCM」）、およびその製造方法を提供す
る。本発明のマイクロPCMはガラス様ゲル物質で被覆したマイクロPCMである。そ
れらはマイクロPCMのゾル−ゲル処理によって製造できる。ゲルによる被覆は、
マイクロカプセルにある程度の物理的および火炎防護を与える。このような被覆
はマイクロカプセルと接触する酸素を最小にすると考えられるので、かかる粒子
の酸化耐性は著しく向上する。この結果、マイクロカプセル内容物に対しての空
中酸素による酸化が起こりにくくなり、例えば、引火性内容物に対しての引火性
が低減し、または空気酸化感受性内容物に対する化学酸化が起こりにくくなる。
ゲル被覆マイクロカプセルへの使用が意図される内容物として数例を挙げれば、
温度安定性物質、光学材料または磁性材料がある。
【０００７】 本発明はさらに、ゾル−ゲル処理によりマイクロPCMにゲル被覆を施す方法を
提供する。本方法は、ゾルを製造し、ゲル化反応を起こさせ、マイクロPCMをこ
のゾルに混合し、さらにこの混合物を回収領域に噴霧するか、または注ぐことを
含む。回収領域でゲルの硬化が起こり、ゲル被覆マイクロPCMが回収して、その
まま使用できる。
【０００８】 本発明はさらに、２成分性の熱伝達スラリーを提供する。これは熱伝達ループ
内に加熱または冷却目的で循環させることができ、ここで熱はポンプの使用によ
り熱源から放熱器へ伝達される。 本発明の方法は、マイクロPCM以外にも応用できる。それは例えば、光学材料
または磁性材料を含有するマイクロカプセルを被覆するのに使用できる。従って
、本発明はまた、かかる材料を含有するゲルで被覆したマイクロカプセルも包含
する。
【０００９】 本明細書において「非放出材料」とは、マイクロカプセルを取り巻く環境と主
に間接的に相互作用する物質またはこのような物質の混合物である。このような
物質は、標準的な操作条件下では、マイクロカプセルから漏出しないように設計
される。かかる物質は、調味料、香料、化粧品、医薬またはその他の医療品など
が、これらの物質の徐放手段としてマイクロカプセルに含められるのとは対照的
である。本明細書において「マイクロカプセル」とは、独立気泡の中空粒子を意
味し、粒子内にある単一の中空の孔、空間もしくは間隙を封入または取り囲む周
辺壁または殻を有する。該粒子の内部は、特に断りのない限り、空であってもよ
いし、または気体、液体もしくは固体で満たされていてもよい。かかる粒子は極
めて小さく、その寸法を測るためには光学顕微鏡などの手段を要する。本明細書
で「球形」として特徴づけられるマイクロカプセルは、真の球形または球形様、
すなわち球形に類似するもの、例えば扁平または扁長の形状を有するものである
。本明細書において「多孔質」として特徴づけられるマイクロカプセルは、その
壁が内部連結した超顕微鏡的な孔隙または通路を有し、液体および／または気体
は透過できるものであり、一方、「不透過型」のマイクロカプセルとは、その壁
が封鎖されるか、孔隙がないかもしくは遮断されているか、または超顕微鏡的孔
隙または通路が小さく、液体および／または気体の透過が最小となり、内容物が
マイクロカプセルの内部間隙内に維持されるものである。「金属」とは、本発明
のゲル前駆体中の中心に位置し、配位子を担持する原子である元素をいう。この
ようなものとして、一般に、金属と呼ばれる元素だけでなく、ホウ素、珪素およ
びゲルマニウムなど伝統的には金属とみなされない元素をも示す。「注封材料」
とは、チキソトロピー剤および硬化剤が添加された半硬化エポキシをいい、電子
部品を付着および冷却するために使用される。「光学材料」とは、光子の吸収の
際に物理的および化学的変化を受ける材料をいう。物理的変化としては、光およ
び／または熱の放出、ならびに光の反射がある。準安定励起状態もまた形成でき
る。化学的変化としては、化学結合の形成および切断があり、これには種々の転
移、異性化および化学的準安定状態の形成が含まれる。
【００１０】 特に断りのない限り、本明細書で用いられる技術用語および科学用語はすべて
、本発明が属する技術分野における当業者に一般に理解されているものと同義で
ある。本発明の実施または試験において、本明細書に記載されるものと同様また
は同等の方法および材料を使用することもできるが、好適な方法および材料が下
記に記載される。本明細書に挙げられる刊行物、特許出願、特許およびその他の
引用文献はすべて参照によりそのまま本明細書に組み入れられる。抵触する場合
には、定義を含めて本明細書が優先する。さらに、材料、方法および実施例は単
なる例示であり、限定しようとするものでない。
【００１１】発明の説明 本発明の被覆マイクロカプセルはゲル、特にゾル−ゲル処理により製造された
ゲルで被覆したマイクロカプセルであることを特徴とする。ゲルコーティングは
マイクロカプセルにある種の耐性を与え、それらの内容物に対する保護が高まる
。 種々のタイプの材料を含有するマイクロカプセルが公知であり、本発明の方法
において出発材料として使用されるかかる材料を製造するためのマイクロカプセ
ル化技術も公知である。マイクロカプセルはその中に物質を無期限にまたは一時
的に含ませておくものであり、多くの用途に用いることができる。マイクロカプ
セルは、医薬製剤、化粧品および香味料などの食品の除放が可能なように設計さ
れている。他方、本発明で用いられるマイクロカプセルは、それらが使用される
環境と間接的に相互作用する物質を含ませるために適用される。
【００１２】 マイクロカプセルは公知の方法に従って製造される。マイクロカプセル壁形成
材は多様な物質から選択できる。材料の選択は、主として内容物の物理的および
化学的特性、ならびに意図されるマイクロカプセルの使用による。またマイクロ
カプセルは金属酸化物ゲルでも用意に被覆できる。 好ましいマイクロカプセル壁形成材としては、天然または合成脂肪族アルコー
ル、脂肪酸、脂肪酸エステルおよびワックスなどの種々の熱可塑性物質が挙げら
れる。天然ワックスとしては、カルナバ、cauassu、キャンデリラ、farria、ヤ
シ、アフリカハネガヤ、サトウキビおよび綿のワックスなどの植物性ワックス；
蜜蝋、ゲッダ蜜蝋、シナ蝋、シェラック、鯨蝋およびラノリン蝋などの動物性ワ
ックス；ならびにパラフィン蝋、ミクロクリスタリン蝋、オゾケライト、モンタ
ン蝋およびシンセラ蝋などの鉱物性ワックスが挙げられる。マイクロカプセル壁
形成材として有用な合成および変性のワックスとしては、カルボワックス、アブ
リルワックス(Abril waxes)、アルミッド(Armid)およびアルモワックス(Armowax
es)(Armour & Co.)ならびにクロラックス(Chlorax)塩素化パラフィン蝋(Watford
Chemical Co.)が挙げられる。ワックスは種々の化合物の混合物であり、各種ワ
ックスはそれ自体、いくつかの異なる等級のものが利用できることが理解されよ
う。
【００１３】 その他の熱可塑性物質もマイクロカプセル壁形成材として有用であり、Petrol
ite, Inc.のPolywaxTMなどのポリエチレン、ポリプロピレン、ポリエステル、ポ
リ塩化ビニル、トリスターチアセテート、ポリエチレンオキシド、ポリプロピレ
ンオキシド、塩化またはフッ化ポリビニリデン、ポリビニルアルコール、ポリビ
ニルアセテート、ポリアクリレート、ポリメタクリレート、機能性ビニルポリマ
ー、ウレタン、ポリカーボネートおよびポリラクトンが挙げられる。マイクロカ
プセル化についてのさらなる詳細は、米国特許第5,589,194号および第5,433,953
号に見出せる。
【００１４】 コロイドとは、分散相がその分散相の寸法(1〜1000nm)のために重力の影響を
受けない懸濁液をいう。ゾルとは、液体中の固体粒子のコロイド懸濁液である。
ゲルはこれらの粒子が凝集して巨視的寸法の構造物となり、これが溶液中に拡大
したものと考えられる。従ってそれは、連続液体相を封入する連続固体骨格を含
む物質である。
【００１５】 本発明のゾル−ゲル処理としては、ゲル前駆体を化学処理してコロイドを調製
することを含む。これらの前駆体は、配位子に取り囲まれた金属原子からなる。
この金属原子および配位子には広範な種がある。 一般に、ゲル前駆体の化学処理としては加水分解および縮合反応があり、ここ
では前駆体の配位子がその他の金属またはメタロイド元素の配位子との結合に置
き換わる。この処理の結果、ともに結合した金属またはメタロイド元素のネット
ワークが成長し、最終的にゲルが形成される。
【００１６】 本発明で用いられるゲルは、ゲル前駆体として単量体の金属酸化物を用いる反
応を介して製造することができる。ゾル−ゲル処理で用いられる金属酸化物は一
般にM(-OH2)n（アクア配位子）、M(-OH)n（ヒドロキソ配位子）、およびM(=O)n
（オキソ配位子）｛式中、Ｍは金属原子であり、nはMの配位状態により異なる｝
で示される。かかる反応で用いられる金属酸化物としては、TiO2、ZrO2、RuO2、
RuO4、V2O5、WO3、ThO2、Fe2O3、MgO、Y2O3、HfO2、Nb2O5、UO2、BeO、CoO、NiO
、CuO、ZnO、In2O3、Sb2O3、Al2O3、およびSnO2が挙げられる。ZnO-TiO2、TiO2-
Fe2O3、SnO2-TiO2、Nd2O3-TiO2、Al2O3-Cr2O3、MgO-Al2O3、MgO-TiO2、MgO-ZrO2 、ThO2-UO2、ThO2-CeO2、Bi2O3-TiO2、BeO-Al2O3、TiO2-Fe2O3-Al2O3、Al2O3-Cr 2 O3-Fe2O3、PbO-ZrO2-TiO2、ZnO-Al2O3-Cr2O3、Al2O3-Cr2O3-Pe2O3-TiO2、およ
びThO2-Al2O3-Cr2O3-Fe2O3-TiO2など、かかる酸化物の混合物もまた有用である
。セラミック金属酸化物の分散系またはゾルを、通常の空気環境で不安定な１以
上の金属酸化物(Li2O、Na2O、K2O、CaO、SrOおよびBaOなど) および／または原
子番号14以上のセラミックの酸化物(SiO2、As2O3およびP2O5など)の分散系また
はゾルと組み合わせて、またはそれらとの混合物として用いることも本発明の範
囲内にあり、代表的な組み合わせとしては、Al2O3-Li2O、TiO2-K2O、ZrO2-CaO、
ZrO2-Al2O3-CaO、ZrO2-SrO、TiO2-BaO、B2O3-SiO2、TiO2-ZrO2-BaO、Al2O3-Na2O
、TiO2-SiO2、MgO-SiO2、Fe2O3-BaO、ZrO2-SiO2、Al2O3-As2O3、ZrO2-P2O5、Al2 O3-SiO2、Al2O3-B2O3およびAl2O3-Cr2O3-SiO2が挙げられる。
【００１７】 これらの酸化物の分散系またはゾルの形成において前駆体材料を用いる代わり
に、前駆体材料を、対応する金属酸化物またはメタロイド酸化物に焼成可能な水
溶性または分散性の無機化合物または有機化合物の形態で用いることも本発明の
範囲内にある。これらの化合物は代表的なものとして、多くのカルボキシレート
およびアルコレート（例えばアセテート、ホルメート、オキサレート、ラクテー
ト、プロピレート、シトレートおよびアセチルアセトネート）、ならびに無機酸
の塩（例えば、臭化物、塩化物、塩素酸塩、硝酸塩、硫酸塩およびリン酸塩）が
挙げられ、特定の前駆体化合物の選択は、入手のし易さや取扱いの容易さによる
。本発明で有用な代表的な前駆体化合物としては、塩化鉄(III)または硝酸鉄(II
I)、塩化クロム、硝酸クロム、塩化ニッケル、硝酸銅、塩化亜鉛または炭酸亜鉛
、プロピル酸リチウム、炭酸ナトリウムまたはシュウ酸ナトリウム、塩化カリウ
ム、塩化ベリリウム、酢酸マグネシウム、乳酸カルシウム、硝酸ストロンチウム
、酢酸バリウム、臭化イットリウム、酢酸ジルコニウム、オキシ塩化ハフニウム
、塩化バナジウム、アンモニウムタングステン、塩化アルミニウム、ヨウ化イン
ジウム、アセチルアセトン酸チタン、硫酸スズ(VI)、ギ酸鉛、塩化アンチモン、
硝酸ビスマス、塩化ネオジム、リン酸、硝酸セリウム、硝酸ウラン、および硝酸
トリウムが挙げられる。
【００１８】 本発明に用いられるゾル−ゲルは、単量体の金属アルコキシド前駆体を用いる
反応を介しても製造できる。この種の化合物はM(OR)n｛式中、Ｍは金属であり、
ORはアルコキシド（さらに置換されていてもよい1〜6個の炭素を有するアルコキ
シド）であり、nは金属の配位状態により2〜8である｝で示される。金属アルコ
キシド前駆体において使用される金属としては、Ti、Cr、W、Th、Fe、Mg、Y、Zr
、Hf、V、Nb、U、Be、Co、Ni、Cu、Zn、In、Sb、Al、SnおよびSiがある。アルコ
キシ配位子は一般に、メトキシ、エトキシ、プロポキシ、ブトキシ、ペントキシ
、およびヘキソキシ配位子、または置換もしくは非置換アリールオキシ基などの
、1〜6個の炭素を有するアルコキシドである。エトキシポリシロキサン（エチル
ポリシリケート）、ヘキサメトキシジシロキサン(Si2(OCH3)6)およびオクタメト
キシトリシロキサン(Si3(OCH3)8)などのオリゴマー前駆体が使用できる。
【００１９】 単量体であって４つの官能基を有するアルコキシシラン前駆体は下記式で表さ
れる：
【化１】 ｛式中、ROはC1-C6置換もしくは非置換アルコキシ基、または置換もしくは非置
換アリールオキシ基である｝。典型例としては、メトキシ、エトキシ、n-プロポ
キシ、n-ブトキシ、2-メトキシエトキシ、およびフェニルフェノキシ基が挙げら
れる。エトキシポリシロキサン（エチルポリシリケート）、ヘキサメトキシジシ
ロキサン(Si2(OCH3)6)およびオクタメトキシトリシロキサン(Si3(OCH3)8)も、立
方型８量体(Si8O12)(OCH3)8と同様に使用できる。アルキル置換またはアリール
置換を有するテトラアルコキシシランと有機官能基を有するアルコキシシランと
を組み合わせることによって形成されたものなど、種々の有機配位子を有するよ
うに有機修飾した珪酸塩も使用できる。有機官能基は、-(CH2)n1NH2、-(CH2)n1N
HCO-O-NH2、-(CH2)n1S(CH2)n2CHO｛式中、n1およびn2は0〜6である｝などの置換
基または類似の置換基を有するアルコキシ配位子に導入できる。エポキシドなど
の重合可能な配位子を使用して無機ネットワークに加えて有機ネットワークを形
成することもできる。前駆体は、配位子の溶解度または熱安定性に従って選択で
きる。
【００２０】 いく分低密度の構造を有するゲルを製造したり、ゲルにより有機的な特性を付
与したり、または誘導体化を可能にするために、オルガノトリアルコキシシラン
(R'Si(OR)3)またはジオルガノジアルコキシシラン(R'2Si(OR)2)をゲル前駆体と
して使用することができる。R'基は、この前駆体分子上において互いに同一であ
る必要はない。かかる前駆体の例としては、メチルトリエトキシシラン、メチル
トリメトキシシラン、メチルトリ-n-プロポキシシラン、フェニルトリエトキシ
シランおよびビニルトリエトキシシランがある。
【００２１】 ゾル−ゲル処理には任意にではあるが通常、触媒が存在する。本発明で行われ
るようなゾル−ゲル処理では、酸および塩基が好適な触媒となる。かかる触媒は
加水分解および縮合反応の双方を促進し、生成物の構造における役割を果たし得
る。好ましい触媒としては、無機酸（例えば、塩酸、硝酸、硫酸およびフッ化水
素酸）、アンモニアおよび水酸化アンモニウムをはじめとするアミン、有機酸（
例えば酢酸）、塩基（例えば水酸化カリウム）、フッ化カリウム、金属アルコキ
シド（例えばチタンアルコキシド、バナジウムアルコキシド）が挙げられる。他
の要素は同等であるが、酸の触媒作用は塩基の触媒作用によって製造されるゲル
よりも架橋度の低いゲルをもたらす。本発明のゾル−ゲル処理反応に好適な触媒
は硝酸である。
【００２２】 ゾル−ゲル処理はまた溶媒の存在下でも起こり得る。好適な溶媒としては水、
アルコール（例えばメタノール、エタノール）、アミド（例えばホルムアミド、
ジメチルホルムアミド）、ケトン（例えばアセトン）、ニトリル（例えばアセト
ニトリル）、および脂肪族または脂環式エーテル（例えばジエチルエーテル、テ
トラヒドロフランまたはジオキサン）が挙げられる。これらの溶媒はは以下に記
載されるような、特にフェニルフェノキシ配位子のような嵩高い配位子がゾル−
ゲル前駆体分子上に存在する場合に加水分解を促進することができる。
【００２３】 以下に記載される加水分解反応におけるように、ゾル−ゲル処理反応に関与す
る反応物はしばしば水であるので、これは化学量論的に最小量過剰で水が提供さ
れるといった程度で、溶媒として含まれている。水と不混和性の合性成分を含む
ゾル−ゲル処理反応において相分離を防ぐには通常水以外の溶媒が用いられる。
反応物の濃度の調節は、溶媒の使用によってももたらされる。
【００２４】 通常最初に起こる反応は加水分解であり、アルコキシシランのアルコキシ配位
子が水に由来する水酸化物配位子に置き換わる。この反応は次のように示される
：
【化２】 ｛式中、ROはC1-C6置換もしくは非置換アルコキシ基、または置換もしくは非置
換アリールオキシ基である｝。
【００２５】 この反応の生成物はアルコールであり、反応が進行するとともにアルコールまた
はその他の相互溶媒に対する要求が小さくなる。反応は可逆的であるので、アル
コールは逆反応、再エステル化およびエステル交換反応にも関与し得る。珪素と
結合している置換基はすべて不安定であり、置換基の集団は、そのアルコールお
よび水の濃度で呈される制御に関する平衡の意味、用いる触媒の種類、および反
応の程度によって変わる。
【００２６】 酸により触媒される加水分解条件下では、アルコキシ配位子は第１のステップ
としてプロトン化され、中心の珪素原子の後方から水が攻した際にこれはより良
好な脱離基となると考えられる。このことから、見かけ上この反応では、配位子
の立体効果はこの反応の速度の決定に重要な役割を果たす。塩基により触媒され
る加水分解の下では、水の解離による水酸化物イオンの生成が起こるものと思わ
れる。水酸化物は中心の珪素原子の後方を攻撃し、アルコキシイオンと置換する
。珪素原子は遷移状態で変化するので、配位子の誘導効果はここでは重要である
と思われる。
【００２７】 以下の反応で示される珪酸塩ゲルを製造するための次ぎに続く縮合反応は、Si
-ORとSi-OH間でも、２分子のSi-OH間でもいずれであってもよい。
【化３】 珪酸塩ゲル形成のメカニズムは有機ポリマーのものとは異なり、珪酸(Si(OH)4 )が重合して離散型の粒子となる。これらの粒子は次ぎに凝集して鎖およびネッ
トワークとなる。得られたゲルの巨視的構造は、十分明瞭な固相−液相界面を有
する緻密なネットワーク、均一な多孔質ネットワーク、または連続型ネットワー
クのいずれかとして特徴づけることができる。
【００２８】 次にこのゲルは望ましくは乾燥して最終的にガラス様物質とする。乾燥したゲ
ルはキセロゲルまたはエーロゲルと呼ばれる。キセロゲルは液体を蒸発させるこ
とにより製造され、一方、エーロゲルは溶媒の超臨界抽出により乾燥させる。工
程中この段階において、ゲルの硬化が起こる。 ゲルは最初、液体が除かれるとともに収縮する傾向にあり、これはゲルの表面
から液体が除去されたことによる。初期に起こる収縮量は、ゲルがどのように製
造されたかと、それがどのように乾燥されたかの双方による。溶媒を蒸発により
乾燥すると、液体の超臨界抽出によって得られるエーロゲルより緻密なキセロゲ
ルが製造される。
【００２９】 pHが約2未満のとき、加水分解反応にはプロトン化アルコキシド基を含まれ、
加水分解速度は縮合速度に比較して大きい。縮合反応の最初の時点では、前駆体
単量体の供給は本質的に枯渇している。得られるクラスター間の凝集は若干の分
岐構造をもたらす。約７を超えるpHでは、加水分解および縮合反応においてそれ
ぞれ水酸化物およびSiO-イオンが反応種となる。少なくとも化学量論比の水とゲ
ル前駆体が用いられれば([H2O]/[Si]≧4)、Brinker et al. Sol-Gel Science, C
hapter 3に記載されているように、より緻密で高度に分岐した構造となる。
【００３０】 このように酸による触媒作用によって得られたゲルは、より低い程度でしか架
橋しない。この構造は互いがより浸透し合うことができるので、初期の乾燥中に
収縮しやすい。かかるゲルの孔隙はより小さいので、乾燥の最終段階で生じる毛
管圧が、この構造をさらに緻密にする。得られるゲルは極めて微細な構造を特徴
とする。酸による触媒作用および蒸発による乾燥によって得られたゲルの孔隙は
、10〜50オームストロングの範囲の大きさである。
【００３１】 本発明によれば、金属酸化物またはメタロイド酸化物のゲルコーティングはマ
イクロカプセルの表面に形成される。ゲルコーティングはマイクロカプセルを完
全に取り囲み、外部環境から隔離するものでなければならない。従ってこのコー
ティングは連続コーティングでなければならない。 引火性物質を封入するためにゲル被覆マイクロカプセルが用いられる適用につ
いては、コーティングの平均的厚さは空中酸素のマイクロカプセル内部への拡散
を有意に阻害して燃焼を妨げるに十分なものでなければならない。ゾル−ゲル被
覆マイクロカプセルが機械的応力の下でその完全性を維持することを期待する適
用については、コーティングの平均的厚さは、一定量の機能的応力に対して破断
することなく絶えるのに十分なものでなければならない。許容される機械的応力
量は用途により変わる。本発明の好ましい実施形態により、マイクロカプセルの
完全性が維持される。熱がゲルコーティングを通して内部に伝達されねばならな
い適用については、コーティングの平均的厚さは熱の伝導が妨げられてしまうほ
ど厚くてはならない。光がマイクロカプセル内部から外部へ、または外部から内
部へ十分透過しなければならない適用については、コーティングはかかる適用に
適当な波長の光を十分有効に透過させなければならない。これらの用途はコーテ
ィングの厚さおよび種々の波長の光の吸収と反射率の双方に依存することになる
。磁場がマイクロカプセル中に拡大される適用については、コーティングは、磁
場を有意に損失させることなく通過させなければならない。これらを考慮するこ
とにより、実施可能なゲルコーティングは、厚さ0.5〜7.0ミクロンとなる。
【００３２】 本発明に好適なマイクロカプセルは多様な物質を含み得る。物質の選択は本発
明のゲル被覆マイクロカプセルの処理条件によってのみ制限される。好適な物質
としては、相転移物質、磁性材料、および光学材料が挙げられる。本発明のマイ
クロカプセルは、マクロカプセルから放出させるのではなく、周囲の環境と間接
的に相互作用する物質を含ませるように設計される。例えば、このマイクロカプ
セルは、環境から吸熱するまたは環境へ放熱するマイクロPCMを含んでなっても
よい。別の実施形態では、本発明のマイクロカプセルに含まれる光学材料は環境
から光を吸収することができるし、または環境へ光を放出することができる。他
の物質としては、環境と直接接触せずに環境と相互作用する磁性材料がある。
【００３３】 相転移物質はマイクロカプセルへの封入によく適合している。これらの物質は
、相転移する前に一定温度で（それらの相転移温度）吸熱または放熱する。この
ようにこの物質は、対象物の温度が上昇するまでに相転移物質が多量の熱エネル
ギーを吸収するので、過剰な熱から対象物を保護するための吸熱材として使用で
きる。相転移物質はまた予め加熱して、冷却防止材として使用することができる
。なぜなら、対象物の温度が低下し始めるまでに、大量の熱が相転移物質から除
去されねばならないからである。
【００３４】 マイクロカプセル材を通じたその内部への熱伝達は有効であり得る。マイクロ
カプセルを温度安定化材として効果的に機能させるならば、被覆されたマイクロ
カプセルが相転移物質へ、または相転移物質から有意な熱を伝達する能力を保持
していなければならない。相転移物質を含有するゲル被覆マイクロカプセルはフ
ォーム、繊維、熱伝達スラリー、被覆材、熱グリース、注封材料およびその他多
くの適用に配合するのに有用である。注封材料については、米国特許第5,224,35
6号に記載されている。
【００３５】 相転移物質の例としては、式CnH2n+2（式中、nは10〜30の範囲であり得る）で
示される、パラフィン系炭化水素、すなわち直鎖状炭化水素である。好ましいパ
ラフィン系炭化水素は、nが13〜28の範囲にあるものである。相転移物質に好適
なその他の化合物としては、2,2-ジメチル-1,3-プロパンジオール(DMP)、2-ヒド
ロキシメチル-2-メチル-1,3-プロパンジオール(HMP)および同様の化合物が挙げ
られる。また、パルミチン酸メチルなどの脂肪酸エステルも有用である。好まし
い相転移物質はパラフィン系炭化水素である。
【００３６】 光学材料としては光の吸収、放射、反射または屈折が可能なものがある。光は
可視光、紫外線または赤外線であり得る。発光材としては蛍光または燐光材が挙
げられる。吸光材としては可視、紫外および赤外スペクトル領域に電子吸収バン
ドを有するものがある。ゾル−ゲル被覆はそうしなければその材料を使用できな
くするような環境からの物理的遮断を与えるので、これらの材料はモニター目的
に有用であり、過酷な化学環境に用途を見出すことができる。ゾル−ゲル被覆マ
イクロカプセルは十分小さいので、例えば過酷な環境において、流動自体を中断
させずに流動条件をモニターするために使用することができる。
【００３７】 磁性材料もまた、本発明のゲル被覆マイクロカプセル内に使用でき、そうしな
ければその材料を使用できなくする過酷な環境において、磁場をモニターするた
めに使用できる。 本発明に好適なマイクロカプセルは1.0〜2,000ミクロンの範囲の直径を有する
。好ましくは該マイクロカプセルは5〜500ミクロンの直径を有する。より好まし
くは該マイクロカプセルは10〜200ミクロンの直径を有する。
【００３８】ゲル被覆マイクロカプセルの製造方法 本発明はまたゾル−ゲル処理法によりゲル被覆マイクロカプセルを製造する方
法を提供する。一般に、本明細書に記載の材料のいずれかを含む前述のマイクロ
カプセルをゾルと混合する。
【００３９】 ゾルは一般に、金属含有ゲル前駆体と溶媒とをともに約3:1〜約5:1の間で変動
し得る前駆体／溶媒容量比で混合することにより調製する。好ましくは、前駆体
／溶媒比は約3.5:1〜約4.2:1の間で変動する。 それとは別に、触媒と水とを約
1:12〜約1:22の間で変動し得る触媒／水容量比で混合した。この2つの溶液を攪
拌しながらともに混合する。混合物を加温および冷却して、反応を開始および完
了させ、その時にマイクロカプセルを混合物に加え、混合を続ける。この混合物
のpHは約1.0〜約2.0の範囲であってよく、好ましくはこの混合物のpHは約1.1〜
約1.4である。
【００４０】 次いで直ちに混合物を圧力をかけて開口部（例えば、スプレーノズル）を通過
させ、混合物を噴霧する。無気スプレー系も使用できるが、その中にある空気は
噴射剤ではなく、その系はゾル混合物の容器を加圧する。これは噴霧したゲル被
覆マイクロカプセルがチャンバー壁に付着するのを防ぐために、ある程度小さな
バッチ、およびより大きな回収チャンバーを必要とする。
【００４１】 ゾル中のマイクロカプセル濃度が前述のものより約20%以上高まるならば、内
部混合スプレーガンを使用することができる。マイクロカプセルゾルの粘度が高
ければ、圧力供給ガンの使用が可能である。ガンを通過する空気がゾルをガン内
部に硬化させる原因となり得るため、ブリード型ガンは好ましくない。
【００４２】 噴霧された混合物はいくつかのタイプの領域の1つに向けられてもよい。これ
らのタイプの領域の1つは、回収チャンバーおよび硬化チャンバーである。回分
操作に好ましい回収チャンバーのサイズは、少なくとも径3フィートで長さ12フ
ィートである。より大きな回収チャンバーの使用でより大きなバッチで操作でき
、チャンバー壁へ付着による生成物の損失の機会を減らすことができる。しかし
ながら、生成物がより広い面積にわたって分散されると、生成物の回収はより困
難となる。各バッチの操作の後にチャンバーから生成物を取り出すことが奨励さ
れる。これにより、新たなマイクロカプセル含有ゾルが前操作から残留する生成
物と付着することを防ぎ、それによって容認できない大きな粒子の量が最小限と
なろう。チャンバー壁の内側をポリプロピレン、ポリメチルプロピレン、または
テフロン（登録商標）で被覆し、生成物が壁に永久に付着することを防ぐ。
【００４３】 所望によりチャンバー内にガスを通過させてもよい。このように回収および硬
化チャンバーをガスが通過すると、ゾル−ゲル被覆マイクロカプセルが懸濁され
、これが所望の結果であればマイクロカプセルの互いの分離が可能となり、それ
が維持され、残留する表面のアルコールおよび／または水が蒸発し、硬化処理が
開始される。混合物のチャンバーへの流量およびチャンバーを通すガスの流量は
、残留アルコールおよび／または水が完全に蒸発するように調節しうる。
【００４４】 多くの用途において、ゲル硬化時に、ゲル被覆マイクロカプセルはマイクロカ
プセル同士がほとんど凝集することなく、実質的に互いが分離し合うことが好ま
しい。混合物のチャンバーへの流量を調節して、実質的に単離されるゲル被覆マ
イクロカプセルの量を制御しうる。チャンバー投入スプレー量およびゾル−ゲル
硬化速度を、マイクロカプセルが凝集した状態で見ることができるよう調節する
ことができる。一般に、20psig未満の圧力では、粒子の凝集が促進される傾向が
ある。50psigを超える圧力では、凝集が最小となる傾向がある。これらの場合、
ゲル被覆マイクロカプセル凝集塊の平均コーティング厚は大きくなり、それゆえ
に耐燃性が高まる。無気スプレー系を使用する場合、上記に挙げた圧力はいく分
低くなる。
【００４５】 ゲルコーティングの硬化は、被覆されたマイクロカプセルが回収用のチャンバ
ーの床に置かれる前に実質的に完了すべきである。流れるガスは空気、酸素、窒
素、アルゴン、または任意のその他のガスであってもよい。しかし酸素は多くの
場合、本発明のゾル混合物と起爆性混合物を生成する。そのため酸素の場合には
非常に用心すべきである。ガスの選択は、使用するゾルコーティングの特定の必
要条件に依存する。いくつかの場合では、ガスは被覆されたマイクロカプセルに
対し、化学的に不活性となる。他の場合には、ガスを用いてゲル被覆と化学的に
反応させうる。ガスを温めてアルコールの蒸発およびコーティング層の硬化を促
進してもよい。またガスを冷却して溶媒の蒸発および／またはゾル−ゲル硬化処
理を遅延させてもよい。
【００４６】 連続処理回収チャンバー（例えば、強制空気系、渦動設計および／またはコン
ベヤーベルトを備えた）は回分操作で使用するものよりもかなり小さくてもよい
。 もう１つの改変として、ゾル溶液およびマイクロカプセルを前述のように同時
に混合し、表面へ注ぐ。その表面は平らであっても、または任意の設計された表
面組織を有していてもよい。その表面は任意の好適な無反応性表面、例えばステ
ンレス綱などの金属表面、ポリマー表面、またはテフロンもしくは類似材料で被
覆した表面であってよい。注入操作によってフィルムが得られる。このフィルム
の厚さはゾル／マイクロカプセル混合物の粘度に依存する。また所望の硬化速度
によって表面を加熱するか、または冷却してもよい。
【００４７】 硬化の際に、注入された混合物は一般に、様々なサイズのフレークに分解する
。フレークには一般に複数のマイクロカプセルが含まれる。このようにマイクロ
カプセルは、厚いゾル−ゲル被覆で効率的に取り巻かれる。耐化学品性および耐
燃性の増大は、マイクロカプセルについてこのように達成され得る。硬化したフ
レークは引き続き、微粉砕、超音波処理およびタンブリングをはじめとする様々
な処理により小さな結晶にすることができる。ゲル被覆処理を繰り返し、幾層も
のゲル被覆によってマイクロカプセルを作製することもできる。よって、被覆処
理の開始材料としてマイクロカプセルまたはゲル被覆マイクロカプセルを使用す
ることができる。ゾルの変形によってマイクロカプセル上に様々なタイプのコー
ティングが得られる。
【００４８】温度制御材料 本発明のゲル被覆マイクロPCMを用い、耐燃性かつ機械的応力に耐える温度制
御材料を作製することができる。かかる材料の例として、耐燃性フォーム、繊維
、スラリー、被覆材、グリース、および注封材料が挙げられる。これらの材料は
一般に熱源と放熱器との間の断熱層として機能を果たす。
【００４９】 それぞれの場合、該材料は、本発明のゲル被覆マイクロPCMをカプセル封入し
、本発明のゲル被覆マイクロPCMの複数をその内部に埋め込んだ基材の存在によ
って特徴づけられる。マイクロカプセルが個々に基材内に取り囲むように封入さ
れて埋め込まれているのが好ましく、実質的にすべてのマイクロカプセルは隣接
したマイクロカプセル間の空間内にある基材によって互いに離れて配置されてい
る。
【００５０】 いくつかの実施形態において、本発明のゲル被覆マイクロPCMを基材として働
くフォームへ配合する。これらのフォームは温度制御とともに耐燃性が望まれる
環境において有用であり得る。例えば、消防士が使用する衣類へのフォームの配
合が考えられる。これらのフォームはまた例えば履き物のような温度制御および
機械的応力に耐えることが望まれる環境においても有用であり得る。これらの実
施形態において、基材は連続気泡フォームおよび独立気泡フォームを含むいずれ
かの種のフォームから選択されるフォームである。それぞれのタイプのうち、親
水性フォームまたは疎水性フォームのいずれかを使用することができた。これら
のフォームは、当業者には公知の方法により作製される。一般にフォームには複
数のゲル被覆マイクロPCMが含まれる。一般にフォームを製造する前にマイクロP
CMを発泡樹脂に加える。しかしそれらはまた、接着剤、コーティングを用いて、
または物理的に発泡材料に押し付けることにより加えてもよい。
【００５１】 他の実施形態において、本発明のゲル被覆マイクロPCMを繊維へ配合する。こ
れらの繊維は、通常の製織、編成または不織布法によって生地とすることができ
る。繊維の製造では、所望のゲル被覆マイクロPCMを液状ポリマー、ポリマー溶
液またはその他の基材に加え、次いでポリマー溶液の乾式または湿式紡糸および
溶融ポリマーの押出などの通常の方法により繊維を広げる。また接着剤またはコ
ーティングを用いてゲル被覆マイクロPCMを生地に適用することができる。かか
る繊維および生地の製造および使用におけるさらなる詳細は米国特許第4,756,95
8号に見られる。
【００５２】 他の実施形態において、本発明のゲル被覆マイクロPCMを熱伝達用途に使用さ
れるスラリーにおいて使用できる。これらの用途では、本発明のゲル被覆マイク
ロPCMの機械的応力耐性を利用することができる。これらのスラリーを使用して
米国特許第4,911,232号に記載されるように、熱循環ポンプにおける熱伝達を高
めることができる。
【００５３】 ゲル被覆マイクロPCMを含有するスラリーは担体流体および前述のマイクロPCM
から製造される。担体流体はそれを操作しなければならない系の必要条件にもよ
るが、ほとんどいずれの液体であってもよい。特定の担体流体の選択に影響する
要因には温度、毒性、粘度、圧力等が挙げられる。しかしながら、大部分の用途
では水または当業者に十分に公知な様々な潤滑油のいずれか1つを使用し得るこ
とに注意すべきであろう。潤滑油はしばしば、ほとんどの場合は加工材料の腐食
を防ぐために、水の代わりに使用される。好ましい担体流体としては水、炭化水
素油およびシリコーンオイルが挙げられる。他の好ましい流体は１-クロロ-1，1
，２-トリフルオロエチレンとしても知られ、Kel-F(San Diego Plastics, San D
iego)として入手可能なクロロトリフルオロエチレン(CTFE)をはじめとするハロ
ゲン化炭化水素が挙げられる。また、ポリα−オレフィンも有用である。ポリα
−オレフィンとハロゲン化炭化水素の約1:1〜約10:1重量％比の混合物など、こ
れらの液体の混合物もまた担体として有用である。
【００５４】 熱伝達スラリーを作製する特定の実施形態は例えば、熱力学的閉ループ系にお
いて熱エネルギー源と熱エネルギーシンクとの間の熱伝達を高めるために有用で
ある。複数のゲル被覆マイクロPCMを含んでなる前述の2成分系熱伝達スラリーを
熱エネルギー源に接近させて循環させ、熱を熱エネルギー源から熱伝達液へ伝達
させる。マイクロPCMは熱エネルギーの液体への伝達において、可逆的潜エネル
ギー遷移を受ける。閉ループ系を放熱器に接近させて液体を循環させ、そこでマ
イクロPCMに蓄えられた熱を熱エネルギーシンクに廃棄する。閉ループ系は一般
に熱エネルギー源と熱エネルギーシンク間の温度の変化を最小にするよう調節し
、熱輸送を最大にする。流速は、全熱伝達係数Cpが式Cp=Q/m ΔT（式中、Qは入
熱、mは質量流量、およびΔTはTout-Tinである）に従い最大となるまで落とす。
これにより相転移材料を利用する熱伝達系の効率が最大となろう。熱エネルギー
源温度が一定である場合、その調節には熱エネルギーシンク温度の調整が必要と
なり得る。逆に、熱エネルギーシンク温度が一定である場合、その調節には熱エ
ネルギー源温度の調整が必要となり得る。この方法は米国特許第4,911,232号に
記載されるような当業者に公知の方法に従って行われる。
【００５５】 もう1つの実施形態において、本発明のゲル被覆マイクロPCMは塗料、ゲル、お
よび様々なその他のコーティングを含むあらゆる種類のコーティングに使用でき
る。 本発明のゲル被覆マイクロPCMはまた基材に取り入れることなく、使用するこ
ともできる。かかる適用の例は米国特許第5,415,222号に記載されている。 本発明を以下の実施例においてさらに説明するが、請求項で記載した本発明の
範囲が限定されるものではない。
【００５６】実施例 以下、実施例を挙げて、ゲル被覆マイクロカプセルの特定の実施形態、その特
性、およびその製造方法について説明する。
【００５７】実施例1：マイクロPCMゾルの調製 特定のゲル被覆マイクロカプセル、すなわち相転移材料を含むもの（マイクロ
PCM）の調製例は次のように行った。これらの方法にはヒトの健康には有害な材
料の取り扱いが必要となる。好適な保護装具を着用し、適切な予防措置を施して
、マイクロPCM粉塵の吸入を防ぎ、硝酸およびテトラエチルオルトシリケートの
吸入または皮膚接触を防ぐように特別に気を付けた。この方法の間、付近に裸火
を近づけなかった。製造操作後数時間の間、危険な揮発性化合物が回収チャンバ
ー内に残留し得ることには注意すべきである。
【００５８】 反応は揮発性有機化合物用フィルターのついた換気フード内で行った。オペレ
ーターは保護服、ラテックス手袋、保護ゴーグルおよび粉塵ならびに揮発性有機
化合物用マスクを着用した。すべての移し替えはピペットで行った。95%エタノ
ール16.5mLおよび98%テトラエチルオルトシリケート(TEOS)63mLを150mLのポリプ
ロピレン容器またはポリメチルプロピレン容器に入れ、十分に混合した。別の容
器内で脱イオン水20.4mLおよび硝酸1.62gを混合した。酸性溶液をTEOS溶液に加
え、テフロン被覆した攪拌棒で30分間攪拌した。混合物が温まるのを観察し、反
応が終了したときに冷却した。反応終了時にM-111 マイクロPCM粉末（シェル厚
１μ、相転移温度111°Fを有するドコサンをベースとする50μ径マイクロPCM、F
risby Technologies, Inc.）26.3gを完全に反応したゾルに加え、内容物を混合
した。
【００５９】実施例2：ゲル被覆方法 外部混合をともなう複動、サイホン供給非ブリーダー式スプレーガンを空気フ
ィルターおよび圧力調整器を備えた3cfmタンク式空気圧縮機からの30psigの空気
圧で調整した。スプレーヘッドから１フィートのところを測定して約1インチ幅
、6インチ高の扇形パターンができるようにスプレーを調整した。
【００６０】 スプレー回収チャンバーを設置した。チャンバーは4フィートの最小径を有し
、有機フィルターに排出した。使用前に、噴霧口を除いたすべてのチャンバー進
入孔を密閉した。 オペレーターは保護手袋、保護ゴーグル、保護マスクおよび保護服を着用した
。マイクロPCMゾルをスプレーガンのカップに注いだ。スプレーガンノズルを回
収チャンバー噴霧口に挿入し、噴霧を開始した。チャンバー壁に噴霧しないよう
留意した。スプレーガンが空になれば、数分間、ガンから気流を噴霧し続け、チ
ャンバーからの揮発性化合物の除去を補助した。スプレーガンを外して噴霧口を
閉じた。ガンおよびその部品をアルコールで十分清浄し、ガン内部におけるゾル
の凝固を防いだ。被覆された粒子は、チャンバーを開いて生成物を回収する間の
4〜5時間にわたって静置した。柔らかいブラシ、リントフリー布または軟質プラ
スチックもしくはゴムスクレーパでブラッシングすることにより、チャンバー壁
から生成物を機械的に除去した。あるいは、生成物は、水によりチャンバーを洗
浄し、5μのフィルターまたは90%の生成物を取り除くためのより緻密なフィルタ
ーを用いて洗浄水を濾過することにより除去した。
【００６１】実施例3：火炎試験 マイクロPCMを含むフォームサンプルについての火炎試験を、Govmark VC-2垂
直火炎試験チャンバーにおけるFederal法5903（垂直火炎試験）に従って行った
。試験するマイクロPCMフォームをGovmark VC-2に乗せ、12秒間裸火に曝した。
炎を消した後に残炎（最初の炎を消した後に残る炎）時間を計った。2秒を超え
て残炎を維持したサンプルは、火炎試験に不合格とした。2秒以内の間だけ残炎
を維持したサンプルは火炎試験に合格とした。
【００６２】 ゲル被覆M-111マイクロPCMを含む連続気泡シリコーンフォーム(Magnafoam Tec
hnology, Inc., Ontario Canada)の予備試験では、ゲルによって被覆していない
マイクロPCMの2倍の耐燃性がもたらされることが示された（試験に合格したサン
プル数が2倍）。2重被覆したマイクロPCMでは、被覆していないマイクロPCMの6
倍の耐燃性がもたらされた（試験に合格したサンプル数が6倍）。
【００６３】 詳細な説明によって本発明を説明したが、前述の説明は例示のためのものであ
って、添付の請求の範囲によって定義される本発明の範囲を限定するものではな
いものと理解されるべきである。その他の態様、利点および改変も請求の範囲内
である。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (81)指定国 ＥＰ(ＡＴ，ＢＥ，ＣＨ，ＣＹ， ＤＥ，ＤＫ，ＥＳ，ＦＩ，ＦＲ，ＧＢ，ＧＲ，ＩＥ，Ｉ Ｔ，ＬＵ，ＭＣ，ＮＬ，ＰＴ，ＳＥ)，ＯＡ(ＢＦ，ＢＪ ，ＣＦ，ＣＧ，ＣＩ，ＣＭ，ＧＡ，ＧＮ，ＧＷ，ＭＬ， ＭＲ，ＮＥ，ＳＮ，ＴＤ，ＴＧ)，ＡＰ(ＧＨ，ＧＭ，Ｋ Ｅ，ＬＳ，ＭＷ，ＳＤ，ＳＬ，ＳＺ，ＵＧ，ＺＷ)，Ｅ Ａ(ＡＭ，ＡＺ，ＢＹ，ＫＧ，ＫＺ，ＭＤ，ＲＵ，ＴＪ ，ＴＭ)，ＡＥ，ＡＬ，ＡＭ，ＡＴ，ＡＵ，ＡＺ，ＢＡ ，ＢＢ，ＢＧ，ＢＲ，ＢＹ，ＣＡ，ＣＨ，ＣＮ，ＣＵ， ＣＺ，ＤＥ，ＤＫ，ＥＥ，ＥＳ，ＦＩ，ＧＢ，ＧＥ，Ｈ Ｕ，ＩＬ，ＩＮ，ＩＳ，ＪＰ，ＫＥ，ＫＧ，ＫＰ，ＫＲ ，ＫＺ，ＬＣ，ＬＫ，ＬＲ，ＬＳ，ＬＴ，ＬＵ，ＬＶ， ＭＤ，ＭＧ，ＭＫ，ＭＮ，ＭＷ，ＭＸ，ＮＯ，ＮＺ，Ｐ Ｌ，ＰＴ，ＲＯ，ＲＵ，ＳＤ，ＳＥ，ＳＧ，ＳＩ，ＳＫ ，ＴＪ，ＴＭ，ＴＲ，ＴＴ，ＵＡ，ＵＧ，ＵＳ，ＵＺ， ＶＮ，ＺＡ Ｆターム(参考） 4G005 AA01 AB02 AB25 BA14 BB25 DA01Y DA01Z DA05Y DA05Z DA12Y DA12Z DB01X DC26Y DC26Z DC58Y DC58Z EA01 EA03 EA05 EA08 EA09

Claims (36)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 金属酸化物ゲルの連続コーティングを有する、ポリマーシェ
    ル内に封入された非放出材料を含む被覆マイクロカプセル。
  2. 【請求項２】 マイクロカプセルの平均径が50ミクロン未満である、請求項
    １に記載のマイクロカプセル。
  3. 【請求項３】 非放出材料が可燃性であり、マイクロカプセルが不燃性であ
    る、請求項１に記載のマイクロカプセル。
  4. 【請求項４】 非放出材料が相転移物質である、請求項３に記載のマイクロ
    カプセル。
  5. 【請求項５】 相転移物質が少なくとも１種のパラフィン系炭化水素である
    、請求項４に記載のマイクロカプセル。
  6. 【請求項６】 金属酸化物ゲルの連続コーティングが酸化ケイ素ゲルを含む
    、請求項１に記載のマイクロカプセル。
  7. 【請求項７】 非放出材料が光学材料である、請求項１に記載のマイクロカ
    プセル。
  8. 【請求項８】 非放出材料が磁性材料である、請求項１に記載のマイクロカ
    プセル。
  9. 【請求項９】 ゲル被覆マイクロカプセルの製造方法であって、 (a)マイクロカプセルと水性ゾルの混合物を準備すること、ただし、該水性ゾ
    ルは少なくとも１種のゲル前駆体、触媒、アルコールおよび水の混合物を含むも
    のであること； (b)マイクロカプセルと水性ゾルの混合物を、該混合物がゲル化する前に噴霧
    乾燥すること； (c)噴霧乾燥した混合物をゲル化させること； を含んでなる上記方法。
  10. 【請求項１０】 ゲル前駆体が、チタン、ジルコニウム、ルテニウム、バナ
    ジウム、タングステン、トリウム、鉄、マグネシウム、イットリウム、ハフニウ
    ム、ニオビウム、ウラン、ベリリウム、クロム、コバルト、ニッケル、銅、亜鉛
    、インジウム、アンチモン、アルミニウム、錫、リチウム、ナトリウム、カリウ
    ム、カルシウム、ストロンチウム、バリウム、ケイ素、砒素、およびリンの酸化
    物からなる群より選択される金属酸化物である、請求項９に記載の方法。
  11. 【請求項１１】 ゲル前駆体がアルミノ珪酸塩、ホウ珪酸塩、およびチタノ
    珪酸塩からなる群より選択される混合金属酸化物である、請求項９に記載の方法
    。
  12. 【請求項１２】 ゲル前駆体が焼成により金属酸化物を形成しうる物質であ
    り、該物質が金属酢酸塩、金属ギ酸塩、金属シュウ酸塩、金属乳酸塩、金属プロ
    ピオン酸塩、金属クエン酸塩、金属アセチルアセトン酸塩、金属臭化物、金属塩
    化物、金属塩素酸塩、金属硝酸塩、金属硫酸塩および金属リン酸塩からなる群よ
    り選択される、請求項９に記載の方法。
  13. 【請求項１３】 ゲル前駆体が金属アルコキシドである、請求項９に記載の
    方法。
  14. 【請求項１４】 金属アルコキシドがテトラアルコキシシリコーンである、
    請求項１３に記載の方法。
  15. 【請求項１５】 テトラアルコキシシリコーンがテトラメトキシシリコーン
    、テトラエトキシシリコーン、およびテトラプロポキシシリコーンからなる群よ
    り選択される、請求項１４に記載の方法。
  16. 【請求項１６】 アルコールがエタノールである、請求項９に記載の方法。
  17. 【請求項１７】 触媒が酸性触媒である、請求項９に記載の方法。
  18. 【請求項１８】 ゲル前駆体、触媒、およびアルコールが水性ゾル中に以下
    の重量比： a)ゲル前駆体50〜90重量%、 b)触媒0.05〜5.0重量%、 c)アルコール5〜30重量%、 d)水 合計100重量%となるに十分な量、 で存在する、請求項９に記載の方法。
  19. 【請求項１９】 ゲル前駆体、触媒、およびアルコールが水性ゾル中に以下
    の重量比： a)ゲル前駆体60〜80重量%、 b)触媒0.1〜3.0重量%、 c)アルコール10〜20重量%、 d)水 合計100重量%となるに十分な量、 で存在する、請求項１８に記載の方法。
  20. 【請求項２０】 ゲル前駆体、触媒、およびアルコールが水性ゾル中に以下
    の重量比： a)ゲル前駆体65〜80重量%、 b)触媒0.5〜2.0重量%、 c)アルコール12〜20重量%、 d)水 合計100重量%となるに十分な量、 で存在する、請求項１９に記載の方法。
  21. 【請求項２１】 ゲル前駆体がテトラエトキシシリコーンであり、触媒が硝
    酸であり、アルコールがエタノールである、請求項９に記載の方法。
  22. 【請求項２２】 水性ゾルが、アルコールとゲル前駆体との第１混合物およ
    び触媒と水との第２混合物を調製し、第１および第２の混合物を攪拌しながら一
    緒に加えることにより製造される、請求項９に記載の方法。
  23. 【請求項２３】 マイクロカプセルの直径が1.0ミクロン〜2000ミクロンの
    範囲である、請求項９に記載の方法。
  24. 【請求項２４】 マイクロカプセルが相転移物質を含む、請求項９に記載の
    方法。
  25. 【請求項２５】 相転移物質がn-ヘキサトリアコンタン、n-ペンタトリアコ
    ンタン、n-テトラトリアコンタン、n-トリトリアコンタン、n-ドトリアコンタン
    、n-ネントリアコンタン、n-トリアコンタン、n-ノナコサン、n-オクタコサン、
    n-ヘプタコサン、n-ヘキサコサン、n-ペンタコサン、n-テトラコサン、n-トリコ
    サン、n-ドコサン、n-ヘンエイコサン、n-エイコサン、n-ノナデカン、n-オクタ
    デカン、n-ヘプタデカン、n-ヘキサデカン、n-ペンタデカン、n-テトラデカン、
    およびn-トリデカンからなる群より選択される少なくとも１種のパラフィン系炭
    化水素である、請求項２４に記載の方法。
  26. 【請求項２６】 マイクロカプセルが磁性材料を含む、請求項９に記載の方
    法。
  27. 【請求項２７】 マイクロカプセルが光学材料である、請求項９に記載の方
    法。
  28. 【請求項２８】 光学材料が吸光材、発光材、および光反射材からなる群よ
    り選択される、請求項２７に記載の方法。
  29. 【請求項２９】 熱源と放熱器との間に配置した場合に断熱層として用いら
    れる、熱エネルギー貯蔵性および断熱性を有する耐燃性温度制御材であって、 基材；および 基材と一体となり、基材全体に分散された複数の耐燃性ゲル被覆マイクロカプ
    セル； を含んでなり、該マイクロカプセルが基材内に封入されて包埋されており、かつ
    該マイクロカプセルが相転移物質を含むものである、上記温度制御材。
  30. 【請求項３０】 ゲル被覆マイクロカプセルが個々に基材内に周囲を取り囲
    むように封入され、包埋されている、請求項２９に記載の温度制御材。
  31. 【請求項３１】 実質的にすべてのマイクロカプセルが互いに離れて配置さ
    れており、隣接するマイクロカプセル間の空間が基材を含む、請求項３０に記載
    の温度制御材。
  32. 【請求項３２】 基材がフォームである、請求項２９に記載の温度制御材。
  33. 【請求項３３】 フォームが連続気泡フォーム、独立気泡フォーム、疎水性
    フォームおよび親水性フォームからなる群より選択される、請求項３２に記載の
    温度制御材。
  34. 【請求項３４】 フォーム内のマイクロカプセルに耐燃性温度安定化を付与
    する方法であって、 マイクロカプセルが基材内に包埋されるような様式で、相転移物質を含有する
    複数の耐燃性ゲル被覆マイクロカプセルと共に基材を有するタイプのフォームを
    準備すること、を含んでなる上記方法。
  35. 【請求項３５】 請求項４に記載のゲル被覆マイクロカプセルと、担体流体
    と、を含んでなる熱伝達流体。
  36. 【請求項３６】 熱力学的閉ループ系において、熱エネルギー源と熱エネル
    ギーシンクとの間で高い熱エネルギー伝達を得る方法であって、 a)２成分熱伝達流体、すなわち熱エネルギーを流体へ伝達する際に可逆的潜エ
    ネルギー遷移を受ける請求項３５に記載の熱伝達流体を、熱エネルギー源に近接
    して循環させて、熱エネルギーが該流体へ伝達されるようにすること； b)熱エネルギーシンクに近接して該熱伝達流体を循環させて、該流体から熱エ
    ネルギーが除去されるようにすること； c)熱力学的閉ループ系を調整して潜熱輸送を最大にすること； を含んでなる上記方法。
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