JP2012040513A - マイクロカプセルおよびその製造方法 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】マイクロカプセルは、アミノ樹脂で構成される殻体を有し、カプセル強度が3MPa以上、8MPa以下であり、かつ、100℃から200℃の温度に加熱した場合の減量値が1質量%以下である。その製造方法においては、アミノ樹脂で構成される殻体を有するマイクロカプセルを20℃以上、80℃以下の温度で乾燥させて、マイクロカプセルの水分量を5質量%以下に調整する。
【選択図】なし
Description
本発明のマイクロカプセル(以下、単に「マイクロカプセル」ということがある)は、アミノ樹脂で構成される殻体を有するマイクロカプセルであって、カプセル強度が3MPa以上、8MPa以下であり、かつ、100℃から200℃の温度に加熱した場合の減量値が1質量%以下であることを特徴とする。
本発明のマイクロカプセルは、ある程度の柔軟性を有しており、その形状は、外部圧力により変化するので、特に限定されるものではないが、外部圧力がない場合には、真球状などの粒子状であることが好ましい。
本発明のマイクロカプセルは、アミノ樹脂で構成される殻体を有する。一般に、殻体を構成するアミノ樹脂は不浸透性が高いが、所定の温度で乾燥させて水分量を所定の値以下に調整することにより、殻体を構成するアミノ樹脂がより緻密な構造を有するように変化する。それゆえ、本発明のマイクロカプセルは、内容物の不浸透性に優れると共に、高いカプセル強度に加えて、高い耐熱性および高い耐溶剤性を有する。
本発明のマイクロカプセルは、疎水性の内容物が殻体に内包されている。疎水性の内容物としては、マイクロカプセルの用途に応じて適宜選択すればよく、特に限定されるものではないが、例えば、電子ペーパー用マイクロカプセル、熱線吸収剤、接着剤または粘着剤、可塑剤または可塑剤および粘着付与剤、化粧品、磁性体、蓄熱剤などが挙げられる。なお、疎水性の内容物は、マイクロカプセルを製造する際に、水系媒体中に充分に分散させる必要があるので、液状物質であることが好ましい。
本発明のマイクロカプセルは、例えば、電子ペーパーなどの表示デバイスに好適に用いられるが、それ以外にも、マイクロカプセル型熱線吸収剤、マイクロカプセル型接着剤または粘着剤、マイクロカプセル型可塑剤、マイクロカプセル型化粧品、マイクロカプセル型磁性体、マイクロカプセル型蓄熱剤などの各種用途や製品に好適であるが、これらに限定されることはない。
本発明によるマイクロカプセルの製造方法(以下「本発明の製造方法」ということがある)は、上記のようなマイクロカプセルを製造する方法であって、アミノ樹脂で構成される殻体を有するマイクロカプセルを20℃以上、80℃以下の温度で乾燥させて、マイクロカプセルの水分量を5質量%以下に調整することを特徴とする。
本発明の製造方法において、マイクロカプセルの調製法は、疎水性の内容物の表面にアミノ樹脂で構成される殻体を形成できる限り、従来公知の調製法を用いればよく、特に限定されるものではない。
本発明の製造方法では、アミノ樹脂で構成される殻体を有するマイクロカプセルを、20℃以上、80℃以下の温度で、マイクロカプセルの水分量が5質量%以下になるように乾燥させる。
乾燥前のマイクロカプセルを水に分散させた後、粒度分布測定装置(製品名:Multisizer4、ベックマン・コールター株式会社製)を用いて、体積平均粒子径を測定し、得られた測定値をカプセル粒子径とした。同時に、マイクロカプセルの粒子径の変動係数(CV値)を測定した。なお、実施例および比較例における測定の際には、直径200μmのアパチャーを用いた。
熱分析装置(製品名:差動型高温示差熱天秤TG−DTA2020SA、ブルカー・エイエックス株式会社製)を用いて、温度25℃から110℃までの減量値を測定し、得られた測定値をカプセル水分量とした。なお、測定条件は、昇温速度:10℃/分、雰囲気ガス:N2、雰囲気ガス流量:50mL/分であった。
微小圧縮試験機(製品名:MCT−W500、株式会社島津製作所製)を用いて、圧縮強度を測定し、得られた測定値をカプセル強度とした。なお、測定条件は、試験力9.8mN、負荷速度0.446mN/秒、保持時間0秒、圧子の直径100μmであった。
熱分析装置(製品名:差動型高温示差熱天秤TG−DTA2020SA、ブルカー・エイエックス株式会社製)を用いて、100℃から200℃の温度に加熱した場合の減量値を測定し、得られた測定値からカプセル耐熱性を評価した。なお、測定条件は、昇温速度:10℃/分、雰囲気ガス:N2、雰囲気ガス流量:50mL/分であった。また、減量値が小さいほど、耐熱性が高く、減量値が大きいほど、耐熱性が低いと評価する。
マイクロカプセルを有機溶剤(エタノール、アセトン、酢酸エチル、トルエン)に別々に浸漬し、有機溶剤を蒸発させながら、マイクロカプセルの状態変化を光学顕微鏡(製品名:デジタルマイクロスコープVHX−500、株式会社キーエンス製;倍率500倍)で観察し、下記の基準で、カプセル耐溶剤性を評価した。
◎:有機溶剤に浸漬中および有機溶剤の蒸発後もマイクロカプセルに変化が全く認められない;
○:有機溶剤に浸漬中のマイクロカプセルに有機溶剤の侵入がわずかに認められるが、有機溶剤の蒸発後にマイクロカプセルの異常は認められない;
△:有機溶剤に浸漬中のマイクロカプセルに膨張などの異常は認められるが、有機溶剤の蒸発後にマイクロカプセル内包物の溶出は認められない;
×:有機溶剤に浸漬中または有機溶剤の蒸発後にマイクロカプセル内包物の溶出が認められる(マイクロカプセルが破壊されている)。
マイクロカプセルをエタノールに添加し、振動攪拌機(製品名:試験管ミキサーTRIO HM−1F、アズワン株式会社製)で1分間分散させ、マイクロカプセルの分散状態を光学顕微鏡(製品名:デジタルマイクロスコープVHX−500、株式会社キーエンス製;倍率500倍)で観察し、下記の基準で、カプセル分散性を評価した。
◎:凝集したマイクロカプセルが全く認められない;
○:2〜3個のマイクロカプセルが凝集した小さい凝集物が1視野に3個以下しか認められない;
△:4個以上のマイクロカプセルが凝集した大きい凝集物が1視野に1個以下認められるか、あるいは、2〜3個のマイクロカプセルが凝集した小さい凝集物が1視野に3〜5個認められる;
×:4個以上のマイクロカプセルが凝集した大きい凝集物が1視野に1個より多く認められるか、あるいは、2〜3個のマイクロカプセルが凝集した小さい凝集物が1視野に5個より多く認められる。
無色透明の溶媒を内包したマイクロカプセル10gを、アクリル系ポリマー(アクリル酸2−エチルヘキシル、メタクリル酸2−ヒドロキシエチル、アクリル酸ブチル、メタクリル酸メチルおよびアクリル酸の共重合体(組成比45:1:44:9:1;質量平均分子量75,000))の25質量%酢酸エチル溶液15gと、混錬機(商品名:あわとり錬太郎(登録商標)AR−100、株式会社シンキー製)で混合して塗料化した。この塗料を、透明導電性フィルム(商品名:テトライトTCF(登録商標)KB−500、尾池工業株式会社製)の導電層上に、アプリケーターで塗布し、温度50℃の熱風乾燥機で30分間乾燥させて、塗布したマイクロカプセルがほぼ一層に密充填されたシートを作製した。得られたシートの全光線透過率をヘイズメーター(商品名:NDH5000、日本電色工業株式会社製)で測定し、カプセル透明性を評価した。なお、本発明では、上記のようにして作製されたシートの全光線透過率をマイクロカプセルの全光線透過率とみなすことにする。
容量100mLのセパラブルフラスコに、メラミン8g、尿素8g、37質量%ホルムアルデヒド水溶液40g、25質量%アンモニア水2gを仕込み、攪拌しながら、70℃まで昇温した。同温度で1時間保持した後、30℃まで冷却し、メラミン・尿素・ホルムアルデヒド初期縮合物を含有する固形分53.1質量%の水溶液(A1)を得た。
容量300mLのセパラブルフラスコに、エポキシ化合物としてポリグリセロールポリグリシジルエーテル(商品名:デナコールEX−521(重量平均分子量732、水に対する溶解率100質量%)、ナガセケムテックス(株)製)125g、水125gを仕込み、攪拌して溶解した。この溶液に50質量%尿素水溶液50gを添加し、40℃で1時間反応させて、エポキシ化合物と尿素とを反応させて得られる化合物を含有する固形分50質量%の水溶液(B1)を得た。
まず、フェニルキシリルエタン系溶剤(商品名:ハイゾールSAS296、JX日鉱日石エネルギー株式会社製)261gに、熱線吸収剤としてオクタキス(アニリノ)−オクタキス(フェニルチオ)バナジルフタロシアニン2gを溶解させて、熱線吸収剤溶液を調製した。
実施例1と同様にして得られたマイクロカプセル濾過ケーキを乾燥せずに用いて、マイクロカプセルの物性を測定し、特性を評価した。その結果を表1および2に示す。
実施例1と同様にして得られたマイクロカプセル濾過ケーキを温度50℃の熱風乾燥機で乾燥させた。このとき、カプセル水分量が5質量%になる前に乾燥を中止した。このようにして、粉体状のマイクロカプセルが得られた。マイクロカプセルの物性を測定し、特性を評価した。その結果を表1および2に示す。
実施例1と同様にして得られたマイクロカプセル濾過ケーキを温度110℃の熱風乾燥機で乾燥させた。このとき、カプセル水分量が5質量%になる前に乾燥を中止するか(比較例3−1);あるいは、カプセル水分量を5質量%以下に調整した(比較例3−2)。このようにして、粉体状のマイクロカプセルが得られた。マイクロカプセルの物性を測定し、特性を評価した。その結果を表1および2に示す。
まず、特許文献5の実施例に記載された方法に準拠して、アクリル系ポリマー(メタクリル酸ドデシル、アクリル酸2−エチルヘキシルおよびメタクリル酸グリシジルの共重合体(組成比80:15:5;重量平均分子量3,300))で表面処理されたカーボンブラック(商品名:MA−100R、三菱化学株式会社製)3g、アクリル系ポリマー(メタクリル酸ドデシル、アクリル酸2−エチルヘキシルおよびγ―メタクリロキシプロピルトリメトキシシランの共重合体(組成比80:15:5;重量平均分子量6,800))で表面処理された酸化チタン(商品名:GTR−100、堺化学工業株式会社製)30gを、イソパラフィン系溶剤(商品名:アイソパーM、エクソン・モービル・コーポレイション製)67gに分散させて、顔料分散液を調製した。
実施例2−1および2−2と同様にして得られたマイクロカプセル濾過ケーキを温度25℃のドライルーム(水分露天温度−45℃)に48時間放置して乾燥させた。このとき、マイクロカプセルの水分量を5質量%以下に調整した。このようにして、粉体状のマイクロカプセルが得られた。マイクロカプセルの物性を測定し、特性を評価した。その結果を表1および2に示す。
実施例2−1および2−2と同様にして得られたマイクロカプセル濾過ケーキを乾燥せずに用いて、物性および特性を評価した。その結果を表1および2に示す。
実施例2−1および2−2と同様にして得られたマイクロカプセル濾過ケーキを温度25℃のドライルーム(水分露天温度−45℃)に24時間放置して乾燥させた。このとき、カプセル水分量が5質量%になる前に乾燥を中止した。このようにして、粉体状のマイクロカプセルが得られた。マイクロカプセルの物性を測定し、特性を評価した。その結果を表1および2に示す。
実施例2−1および2−2と同様にして得られたマイクロカプセル濾過ケーキを温度110℃の熱風乾燥機で乾燥させた。このとき、カプセル水分量が5質量%になる前に乾燥を中止するか(比較例6−1);あるいは、カプセル水分量を5質量%以下に調整するか(比較例6−2);あるいは、カプセル水分量を1質量%以下に調整した(比較例6−3)。このようにして、粉体状のマイクロカプセルが得られた。マイクロカプセルの物性を測定し、特性を評価した。その結果を表1および2に示す。
実施例2−1および2−2と同様にして得られたマイクロカプセル濾過ケーキを、温度50℃、真空度10mmHg(1.333kPa)の真空乾燥機に入れ、24時間乾燥させた。このマイクロカプセル濾過ケーキを取り出し、マイクロスコープで確認したところ、大多数のマイクロカプセルに凹みが確認された。これは、おそらくマイクロカプセルの内容物に含まれる溶剤が蒸発したためであると考えられる。
実施例2−1および2−2において、大豆多糖類(商品名:ソヤファイブ(登録商標)−S−LN、不二製油株式会社製)の使用量を13gから17gに変更したこと、ならびに、40℃で2時間反応を行い、さらに80℃で5時間反応を行ったこと以外は、実施例2−1および2−2と同様にして、マイクロカプセル濾過ケーキを得た。マイクロカプセルの粒子径およびCV値を測定したところ、それぞれ、37.3μmおよび15.6%であった。
実施例2−1および2−2において、顔料分散液100gを無色透明のトルエン100gに変更したこと、ならびに、ディスパー(製品名:T.K.ロボミックス、プライミクス株式会社製)の攪拌速度を実施例5−1、5−2および5−3でそれぞれ変更してマイクロカプセルの粒子径が異なる懸濁液を得たこと以外は、実施例2−1および2−2と同様にして、マイクロカプセルの分散液を得た。
実施例5−2と同様にして得られたマイクロカプセルペーストを乾燥せずに用いて、部性および特性を評価した。その結果を表1および2に示す。
実施例5−1、5−2および5−3において、顔料分散液100gを無色透明のトルエン92gにトリレンジイソシアネート・トリメチロールプロパン付加物(商品名:コルネート(登録商標)L、日本ポリウレタン工業株式会社製)8gを添加した混合物に変更したこと、ならびに、ディスパー(製品名:T.K.ロボミックス(登録商標)、プライミクス株式会社製)の攪拌速度を比較例9−1、9−2および9−3でそれぞれ変更してマイクロカプセルの粒子径が異なる懸濁液を得たこと以外は、実施例5−1、5−2および5−3と同様にして、マイクロカプセルの分散液を得た。
実施例3で得られたマイクロカプセル10gを、25質量%のアクリル系ポリマー(アクリル酸2−エチルヘキシル、メタクリル酸2−ヒドロキシエチル、アクリル酸ブチル、メタクリル酸メチルおよびアクリル酸の共重合体(組成比45:1:44:9:1;質量平均分子量75,000))を含有する酢酸エチル溶液15gに添加し、混錬機(商品名:あわとり錬太郎(登録商標)AR−100、株式会社シンキー製)で混合して塗料化した。この塗料を、透明導電性フィルム(商品名:テトライトTCF(登録商標)KB−500、尾池工業株式会社製)の導電層上に、アプリケーターで塗布した後、温度50℃の熱風乾燥機で30分間乾燥させて、実施例3で得られたマイクロカプセルを塗布したシート(S1)を作製した。
Claims (9)
- アミノ樹脂で構成される殻体を有し、カプセル強度が3MPa以上、8MPa以下であり、かつ、100℃から200℃の温度に加熱した場合の減量値が1質量%以下であることを特徴とするマイクロカプセル。
- アルコール系、ケトン系、エステル系および芳香族系の有機溶剤に対して耐性を有する請求項1に記載のマイクロカプセル。
- 前記殻体が水溶性高分子を含有する請求項1または2に記載のマイクロカプセル。
- 無色透明の溶媒を内包した場合の全光線透過率が80%以上である請求項1〜3のいずれか1項に記載のマイクロカプセル。
- 電子ペーパー用である請求項1〜4のいずれか1項に記載のマイクロカプセル。
- 請求項1に記載のマイクロカプセルを製造する方法であって、アミノ樹脂で構成される殻体を有するマイクロカプセルを20℃以上、80℃以下の温度で乾燥させて、前記マイクロカプセルの水分量を5質量%以下に調整することを特徴とする製造方法。
- 前記マイクロカプセルは、疎水性の内容物を水系媒体中に分散させた後、尿素、チオ尿素、メラミン、ベンゾグアナミン、アセトグアナミンおよびシクロヘキシルグアナミンよりなる群から選択される少なくとも1種のアミノ化合物とホルムアルデヒドとを反応させて得られる初期縮合物を用いて、縮合反応を行うことにより、前記疎水性の内容物の表面にアミノ樹脂で構成される殻体を形成して調製する請求項6に記載の製造方法。
- 前記疎水性の内容物を水系媒体中に分散させる際には、前記初期縮合物1質量部に対して、0.4質量部以上、1質量部以下の分散剤を用いる請求項7に記載の製造方法。
- 前記分散剤が水溶性高分子である請求項8に記載の製造方法。
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