JP2021533982A - マイクロカプセルの製造方法 - Google Patents
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Abstract
Description
本出願は2018年8月24日付韓国特許出願第10−2018−0099491号および2019年8月22日付韓国特許出願第10−2019−0103288号に基づいた優先権の利益を主張し、当該韓国特許出願の文献に開示されたすべての内容は本明細書の一部として含まれる。
本発明は、マイクロカプセルの製造方法に関するものである。
前記有/無機複合粒子の水分散液に、オイルを添加して水中油型ピッカリングエマルション(O/W Pickering emulsion)を形成する第2段階;および
前記水中油型ピッカリングエマルションにメラミン−ホルムアルデヒドプレ縮合物(precondensate)を添加し、縮重合反応させる第3段階;を含む、マイクロカプセルの製造方法を提供する。
前記水中油型ピッカリングエマルションにメラミン−ホルムアルデヒドプレ縮合物(precondensate)を添加し、縮重合反応させる第3段階を含む。
本発明において、平均粒径(D50)は、レーザー光回折散乱式粒度分析計で測定した体積積算値から求めることができる。
親水性無機ナノ粒子としてシリカナノ粒子を水に分散させた後、希塩酸水溶液(0.1N)を投入してpHを5.0に調節してシリカナノ粒子の水分散液を準備した(分散したシリカナノ粒子の平均粒径(D50):25nm、水分散液中のシリカナノ粒子の含量:0.1重量%)。これと別途に、メラミンを水中に溶解させた後、希塩酸水溶液(0.1N)を投入してpHを5.0に調節してメラミン水溶液を準備した(メラミン水溶液中のメラミン含量:1.0重量%)。前記で準備したシリカナノ粒子の水分散液とメラミン水溶液を、シリカナノ粒子:メラミンの重量比=1:5になるようにシリカナノ粒子0.02gとメラミン0.10gを混合して、シリカナノ粒子の表面にメラミン分子が静電気的引力によって結合された有/無機ナノ複合体含み分散液を製造した。前記有/無機ナノ複合体含み分散液25mlに、香オイルとしてゼラニオールを3.0g添加し混合して、水中油型ピッカリングエマルションを製造した。
シリカナノ粒子を水に分散させた後、希塩酸水溶液(0.1N)を投入してpHを5.0に調節してシリカナノ粒子の水分散液を準備した(分散したシリカナノ粒子の平均粒径(D50):25nm、水分散液中のシリカナノ粒子の含量:0.1重量%)。これと別途に、メラミンを水中に溶解させた後、希塩酸水溶液(0.1N)を投入してpHを5.0に調節してメラミン水溶液を準備した(メラミン水溶液中のメラミン含量:1.0重量%)。実施例1と同様な方法でシリカナノ複合体含み分散液を製造した。前記で有/無機複合シリカナノ複合体含み分散液25mlに、香オイルとしてゼラニオールを3.0g添加し混合して、水中油型ピッカリングエマルションを製造した。結果の水中油型ピッカリングエマルションにメラミン−ホルムアルデヒドプレ縮合物(MF)0.5g(水中油型ピッカリングエマルションでのメラミン:メラミンホルムアルデヒドプレ縮合物の重量比1:5、メラミン−ホルムアルデヒドプレ縮合物でのホルムアルデヒド/メラミンのモル比=6)を水に希釈した溶液10.0g(pH6.0)を徐々に入れて、50℃および600rpmの条件で加熱攪拌してマイクロカプセルを製造した。マイクロカプセル総重量に対して、シリカナノ粒子含量が0.55重量%、メラミン含量が2.8重量%、メラミン−ホルムアルデヒド樹脂の含量が14重量%、そして香オイル含量が82.65重量%であった。
チタニアナノ粒子を水に分散させた後、希水酸化ナトリウム水溶液(0.1N)を投入してpHを7.0に調節してチタニアナノ粒子の水分散液を準備した(分散したTiO2ナノ粒子の平均粒径(D50):20nm、水分散液中のチタニアナノ粒子の含量:1.0重量%)。これと別途に、メラミンを水中に溶解させた後、希塩酸水溶液(0.1N)を投入してpHを5.0に調節してメラミン水溶液を準備した(メラミン水溶液中のメラミン含量:1.0重量%)。実施例1と同様な方法でチタニアナノ複合体含み分散液を製造した。前記で有/無機複合チタニアナノ複合体含み分散液25mlに、香オイルとしてゼラニオールを5.0g添加し混合して、水中油型ピッカリングエマルションを製造した。結果の水中油型ピッカリングエマルションにメラミン−ホルムアルデヒドプレ縮合物(MF)0.5g(水中油型ピッカリングエマルションでのメラミン:メラミンホルムアルデヒドプレ縮合物の重量比1:5、メラミン−ホルムアルデヒドプレ縮合物でのホルムアルデヒド/メラミンのモル比=6)を水に希釈した溶液10.0g(pH6.0)を徐々に入れて、50℃および600rpmの条件で加熱攪拌してマイクロカプセルを製造した。マイクロカプセル総重量に対して、チタニアナノ粒子含量が1.67重量%、メラミン含量が2.5重量%、メラミン−ホルムアルデヒド樹脂の含量が12.5重量%、そして香オイル含量が83.33重量%であった。
シリカナノ粒子を水に分散させた後、希塩酸水溶液(0.1N)を投入してpHを5.0に調節してシリカナノ粒子の水分散液を準備した(分散したシリカナノ粒子の平均粒径(D50):25nm、水分散液中のシリカナノ粒子の含量:0.1重量%)。これと別途に、メラミンを水中に溶解させた後、希塩酸水溶液(0.1N)を投入してpHを5.0に調節してメラミン水溶液を準備した(メラミン水溶液中のメラミン含量:1.0重量%)。実施例1と同様な方法でシリカナノ複合体含み分散液を製造した。前記で有/無機複合シリカナノ複合体含み分散液25mlに、1%ナイルレッド(Nile red)が分散したn−hexadecaneを3.0g添加し混合して、水中油型ピッカリングエマルションを製造した。結果の水中油型ピッカリングエマルションにメラミン−ホルムアルデヒドプレ縮合物(MF)0.5g(水中油型ピッカリングエマルションでのメラミン:メラミンホルムアルデヒドプレ縮合物の重量比1:5、メラミン−ホルムアルデヒドプレ縮合物でのホルムアルデヒド/メラミンのモル比=6)を水に希釈した溶液10.0g(pH6.0)を徐々に入れて、50℃および600rpmの条件で加熱攪拌してマイクロカプセルを製造した。マイクロカプセル総重量に対して、シリカナノ粒子含量が0.55重量%、メラミン含量が2.8重量%、メラミン−ホルムアルデヒド樹脂の含量が14重量%、そして発色オイル含量が82.65重量%であった。
SMA(styrene maleic anhydride)1.6gを含む水溶液100mLに、香オイルとしてゼラニオール20gを入れ混合してエマルションを製造した。前記エマルションにメラミン−ホルムアルデヒドプレ縮合物5.0gを入れて50〜70℃の温度範囲で600rpmの攪拌速度で加熱攪拌してマイクロカプセルを製造した。
シリカナノ粒子を含む水分散液(シリカナノ粒子の平均粒径(D50):25nm、水分散液中のシリカナノ粒子の含量:0.1重量%)100mLに、香オイルとしてゼラニオール20gを入れ混合してオイル相のピッカリングエマルションを製造した。前記エマルションに界面活性剤としてSMA(styrene maleic anhydride copolymer)1.6gを添加し混合して安定なコロイド溶液を準備した。
シリカナノ粒子を水に分散させた後、希塩酸水溶液(0.1N)を投入してpHを5.0に調節してシリカナノ粒子の水分散液を準備した(分散したシリカナノ粒子の平均粒径(D50):25nm、水分散液中のシリカナノ粒子の含量:0.1重量%)。これと別途に、メラミン−ホルムアルデヒドプレ縮合物(メラミン−ホルムアルデヒドプレ縮合物でのホルムアルデヒド/メラミンのモル比=6)を水中に溶解させた後、希塩酸水溶液(0.1N)を投入してpHを6.0に調節して水溶液を準備した(メラミン−ホルムアルデヒドプレ縮合物含量:0.2重量%)。前記で準備したシリカナノ粒子の水分散液とメラミン−ホルムアルデヒドプレ縮合物水溶液を、シリカナノ粒子:メラミン−ホルムアルデヒドプレ縮合物の重量比=1:2.5になるようにシリカナノ粒子0.02gとメラミン−ホルムアルデヒドプレ縮合物0.05gを混合して、シリカナノ粒子の表面にメラミン−ホルムアルデヒドプレ縮合物が静電気的引力によって結合された有/無機複合シリカナノ複合体含み分散液を製造した。前記で有/無機複合シリカナノ複合体含み分散液25mlに、香オイルとしてゼラニオール3.0gを添加して混合し、水中油型ピッカリングエマルションを製造した。
シリカナノ粒子を水に分散させた後、希塩酸水溶液(0.1N)を投入してpHを7.0に調節してシリカナノ粒子の水分散液を準備した(分散したシリカナノ粒子の平均粒径(D50):25nm、水分散液中のシリカナノ粒子の含量:0.1重量%)。この溶液にホルムアルデヒド(formaldehyde)を追加して(シリカ:ホルムアルデヒド水溶液=1:25)シリカ粒子の表面反応性を確保した。これと別途に、メラミンを水中に溶解させた後(メラミン水溶液中のメラミン含量:1.0重量%)。混合液に投与して改質されたシリカ粒子の表面とメラミン分子の反応を誘導して、シリカ粒子表面にメラミンが化学結合されたメラミン層を形成した。前記で有/無機複合シリカナノ複合体含み分散液25mlに、香オイルとしてゼラニオールを3.0g添加し混合して、水中油型ピッカリングエマルションを製造した。結果の水中油型ピッカリングエマルションにメラミン−ホルムアルデヒドプレ縮合物(MF)0.5g(水中油型ピッカリングエマルションでのメラミン:メラミンホルムアルデヒドプレ縮合物の重量比1:5、メラミン−ホルムアルデヒドプレ縮合物でのホルムアルデヒド/メラミンのモル比=6)を水に希釈した溶液10.0g(pH6.0)を追加的に徐々に入れて、50℃および600rpmの条件で加熱攪拌してマイクロカプセル製造工程を行った。しかし、粒子が形成されず、無定形の凝集体(amorphous aggregation)が形成された。
シリカナノ粒子(平均粒径(D50):25nm)0.4gを水50mLに分散させてシリカコロイダル溶液を製造した後、水に対する溶解度が25g/L程度であるジエチレングリコールジアクリレート3gを添加して氷槽で20分間超音波分散処理して、シリカ表面にアクリレートモノマーを静電気的引力で結合させた。
前記実施例1で製造したマイクロカプセルを光学顕微鏡で観察し、その結果を図1に示した。
前記実施例1、3および比較例3で製造した水中油型ピッカリングエマルションを光学顕微鏡で観察し、その結果を図2〜4にそれぞれ示した。
前記実施例、比較例および参考例で製造したマイクロカプセルに対して下記方法によって粒子特性を評価した。
(1)形状:電子顕微鏡を用いてカプセル形状を観察し、その結果を図5〜図12にそれぞれ示した。
(2)平均粒径(D50):レーザー光回折散乱式粒度分析計で2回以上測定し、体積積算値から計算した。その結果を平均±標準偏差(standard deviation)で示した。
(3)圧搾形態:1N/cm2力を垂直に加え圧搾してカプセルの壊れる程度と形態(HITACHI社製のS−4800)を観察し、下記のように分類した。
ア:破れる
イ:裂ける
ウ:押される
(4)シェル厚さ:電子顕微鏡(HITACHI S−4800)を用いて測定した。
また下記のような方法で、下記のような残香評価方法で洗濯耐久性を評価した。
(5)粒子繊維付着能評価:
各香りカプセルの香り担持量と担持効率が同一であると仮定した時、洗濯後繊維での残香評価で香りカプセルの繊維付置力を評価した。
試験試片は市販される100%綿タオル(30×20cm)、混紡残香評価布(30×20cm)試片を準備した後、一般洗濯洗剤を標準使用量使用し洗濯機で5回反復洗濯した後に脱水したものを使用した。
カプセル当りローディング(loading)された香オイル量が多ければ、繊維付着能が優れていなくても残香性が優れることがある。よって、マイクロカプセル内にローディングされた香オイル量の比較のために、乾燥後に残香性評価を行った。
図13に示されているように、香オイルの代わりに発色オイルを含む場合にも実施例1および3と同様に、水中油型ピッカリングエマルションが形成され、メラミン分子がシリカナノ粒子表面に静電気的引力によって結合された有/無機複合粒子の大きさが均一であった。
Claims (20)
- 親水性無機ナノ粒子の水分散液とメラミン系単分子化合物の水溶液を混合して、親水性無機ナノ粒子表面にメラミンが静電気的引力によって結合された有/無機複合粒子の水分散液を製造する第1段階;
前記有/無機複合粒子の水分散液に、オイルを添加して水中油型ピッカリングエマルションを形成する第2段階;および
前記水中油型ピッカリングエマルションにメラミン−ホルムアルデヒドプレ縮合物を添加し、縮重合反応させる第3段階;を含む、マイクロカプセルの製造方法。 - 前記親水性無機ナノ粒子の水分散液のpHが4〜9である、請求項1に記載のマイクロカプセルの製造方法。
- 前記親水性無機ナノ粒子は、シリカ、チタニア、金属酸化物、貴金属、燐灰石および石灰石からなる群より選択されるいずれか一つまたは二つ以上を含む、請求項1に記載のマイクロカプセルの製造方法。
- 前記親水性無機ナノ粒子は、平均粒径(D50)が1〜300nmである、請求項1に記載のマイクロカプセルの製造方法。
- 前記メラミン系単分子化合物の水溶液は、pHが4〜7である、請求項1に記載のマイクロカプセルの製造方法。
- 前記親水性無機ナノ粒子の水分散液とメラミン系単分子化合物の水溶液との混合は、親水性無機ナノ粒子1重量部に対してメラミン系単分子化合物の含量が1〜100重量部になるようにする量で混合される、請求項1に記載のマイクロカプセルの製造方法。
- 前記オイルは、香オイル、発色オイルまたはこれらの混合物である、請求項1に記載のマイクロカプセルの製造方法。
- 前記香オイルは、エッセンシャルオイル、ミネラルオイル、または植物性オイルである、請求項7に記載のマイクロカプセルの製造方法。
- 前記発色オイルは、油分酸着色剤および非極性炭化水素系オイルを含む、請求項7に記載のマイクロカプセルの製造方法。
- 前記油分酸着色剤は、ナイルレッド、フルオレセイン、ローダミン、ボロン−ジピロメテン、シアニン系有機化合物、量子ドットまたはこれらの混合物を含む、請求項9に記載のマイクロカプセルの製造方法。
- 前記オイルは、最終製造されるマイクロカプセルの総重量に対して35〜90重量%になるようにする含量で添加される、請求項1に記載のマイクロカプセルの製造方法。
- 前記メラミン−ホルムアルデヒドプレ縮合物は、最終製造されるマイクロカプセルの総重量に対してメラミン−ホルムアルデヒド樹脂の含量が10〜60重量%になるようにする量で添加される、請求項1に記載のマイクロカプセルの製造方法。
- 前記メラミン−ホルムアルデヒドプレ縮合物でのメラミンに対するホルムアルデヒドのモル比(ホルムアルデヒド/メラミンのモル比)が2〜8である、請求項1に記載のマイクロカプセルの製造方法。
- 前記重縮合反応は、50〜90℃の温度条件で行われる、請求項1に記載のマイクロカプセルの製造方法。
- メラミンが静電気的引力によって表面結合された親水性無機ナノ粒子によって囲まれたオイルを含むコア;および
前記コアを囲み、メラミン−ホルムアルデヒド樹脂を含むシェル;を含むコア−シェル構造を有する、マイクロカプセル。 - 前記マイクロカプセルは、平均粒径(D50)が5μm〜50μmであり、シェルの平均厚さが50nm以上である、請求項15に記載のマイクロカプセル。
- 前記マイクロカプセルは、平均粒径(D50)が5μm〜30μmであり、シェルの平均厚さが60〜1000nmである、請求項15に記載のマイクロカプセル。
- 前記マイクロカプセルは、マイクロカプセルの総重量に対して、親水性無機ナノ粒子0.1〜2重量%、メラミン1〜4重量%、メラミン−ホルムアルデヒド樹脂5〜60重量%およびオイル35〜90重量%を含む、請求項15に記載のマイクロカプセル。
- 前記親水性無機ナノ粒子は、シリカ、チタニア、金属酸化物、貴金属、燐灰石および石灰石からなる群より選択されるいずれか一つまたは二つ以上を含む、請求項15に記載のマイクロカプセル。
- 前記オイルは、香オイル、発色オイルまたはこれらの混合物を含む、請求項15に記載のマイクロカプセル。
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