JP6214635B2 - カプセル化粒子 - Google Patents

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Description

関連出願の相互参照
本出願は、その全体が本願明細書に援用される2012年5月18日に出願された米国仮特許出願第61/648697号の優先権を主張する。
本出願は、同じ譲受人に譲渡され、それぞれ、その全体が本願明細書に援用される以下の米国非仮特許出願に関連するものである:2013年5月17日に出願された”A DUST SUPPRESSING AGGREGATE”との標題の米国特許出願第***号、代理人整理番号PF−71487/065333.00460、発明者としてRaymond Neff、Alexander Gershanovich及びDonald C. Mente;及び2013年5月17日に出願された”AN ENCAPSULATED PARTICLE”との標題の米国特許出願第***号、代理人整理番号PF−72715/065333.00462号、発明者としてRaymond Neff、Alexander Gershanovich及びDonald C. Mente。
本出願はまた、2012年5月18日に出願された、米国仮特許出願第61/648,766号を、その全体を援用し、且つこれに関連するものである。
発明の属する技術分野
本発明は、概してカプセル化粒子に関するものである。更に詳細には、本発明は、コア粒子及び該コア粒子の周りに配置されたポリウレタンを含むカプセル化粒子に関する。
発明の背景
制御放出肥料などのカプセル化粒子は、農業分野で知られている。これらのカプセル化粒子は、通常、コア粒子の周りに配置された1種以上のポリウレタンを含む。ポリウレタンの厚さ及び結集性は、コア粒子の土壌中への溶解速度を制限する。残念ながら、従来のカプセル化粒子の多くは、脆く、通常の取り扱い中に破損することもあり、その結果、コア粒子の土壌中への予測不可能で且つ急速な溶解を引き起こす。これらの加速された溶解速度は、浪費と薬害につながる。従って、改善されたカプセル化粒子を開発する機会が残されている。
本発明の概要及び利点
カプセル化粒子は、コア粒子と該コア粒子の周りに配置されたポリウレタンを含む。ポリウレタンは、少なくとも2の公称官能価を有する芳香族イソシアネート成分とポリオール成分との反応生成物を含む。芳香族イソシアネート成分は、芳香族イソシアネート成分とポリオール成分の全質量を基準として、約20〜60質量%の量で利用される。ポリオール成分は、芳香族イソシアネート成分とポリオール成分の全質量を基準として、約40〜80質量%の量で利用される。ポリオール成分は、4の公称官能価を有する芳香族アミン系開始剤及び2〜4の公称官能価を有する脂肪族ポリエーテルから誘導されたポリオールを含む。芳香族アミン系開始剤から誘導体されたポリオールと脂肪族ポリエーテルポリオールとの質量比は、約1:2〜2:1である。
芳香族アミン系開始剤から誘導されたポリオールと脂肪族ポリエーテルポリオールとの組み合わせは、改善された芳香族イソシアネート成分との相容性を提供し、その結果、改善された可撓性と耐久性を有するポリウレタンがもたらされる。更に、前述のポリウレタンを含むカプセル化粒子は、ポリオール成分と芳香族イソシアネート成分との相互作用のために、改善された水分バリア特性、並びに延長された及び予測可能な溶解速度を有する。
発明の詳細な説明
カプセル化粒子はコア粒子を含む。コア粒子は、様々な形態で、例えば、様々なサイズ及び形状で、利用され得る。特定の実施態様では、コア粒子は肥料を含む。当業者は、様々な肥料が本発明のカプセル化粒子と組み合わせて使用され得ることを理解している。通常、肥料としては、窒素、リン、炭酸カリウム、硫黄、及び/又はそれらの組み合わせが挙げられる。
一実施態様では、肥料としては窒素が挙げられる。好適な肥料の非限定的な例は、尿素、硝酸アンモニウム、尿素硝酸アンモニウム、カルシウム硝酸アンモニウム、及びそれらの組み合わせである。別の実施態様では、肥料としてはリンが挙げられる。リンを含む好適な肥料の非限定的な例は、リン酸、リン酸モノアンモニウム、リン酸二アンモニウム、ポリリン酸アンモニウム、リン酸硫酸アンモニウム、及び/又はそれらの組み合わせである。更に別の実施態様では、肥料としては炭酸カリウムが挙げられる。炭酸カリウム、又はその誘導体を含む好適な肥料の例は、硝酸カリウム、塩化カリウム、硫酸カリウム、及び/又はそれらの組合せである。更なる実施態様では、肥料としては、硫黄が挙げられる。硫黄を含む好適な肥料の非限定的な例は、硫酸アンモニウム、硫黄、及び/又はそれらの組み合わせである。
他の実施態様では、コア粒子は殺生剤を含む。殺生剤の例としては、除草剤、殺虫剤、殺菌剤、及びそれらの組み合わせが挙げられる。コア粒子の代替形態、即ち、肥料又は殺生剤ではないコア粒子、例えば、難燃剤も使用され得ることが理解されるべきである。本発明の目的に適した他のコア粒子としては、限定されずに、球根及び種子、例えば、草の種子及び花の種が挙げられる。特別な一実施態様では、コア粒子は、硫酸アンモニウムを含む。
カプセル化粒子が、2種以上の前述のコア粒子の任意の組み合わせを含み得ることが理解されるべきである。かかる実施態様では、コア粒子は、限定されずに、コア粒子のブレンド、コア粒子の個々のサブ粒子、及び/又は異なるコア粒子組成物の層を含み得る。例えば、コア粒子は、尿素を含む内側コア及び該内側コアの周りに配置され且つ硫黄を含む外側コアを含み得る。通常、コア粒子は、カプセル化粒子の製造及び/又は貯蔵の間の早期反応及び/又は分解を最小限にするために、無水であるか、又は少なくともその最表面上で無水である(即ち、コア粒子は乾燥している)。更に、コア粒子は、前述のオプションのいずれかで構成され得る又は実質的に構成され得る。
コア粒子の量は、特に限定されていないが、コア粒子は、カプセル化粒子の質量を基準として、約75〜99質量%、又は約90〜99質量%、又は約96〜98質量%の量でカプセル化粒子中で利用され得る。
コア粒子は様々サイズと形状を有し得る。通常、コア粒子は実質的に球状であり、0.1〜5mm、又は1.5〜2.5mm、又は1.8〜2mmの平均直径の分布を有する。平均直径の分布とは、本発明者らは、篩分析により測定されるように、試料の50質量%が粗く、50質量%が微細であるミリメートル単位での粒子サイズとして定義されたサイズガイドナンバーを意味している。他のサイズ及び/又は形状のコア粒子、例えば、不規則な、長方形の又は小板状のコア粒子も使用され得ることが理解されるべきである。一実施態様では、コア粒子は、上記の実施態様に記載されたものよりも大きく、通常のツリースパイクのような形状とサイズであるため、カプセル化粒子は、カプセル化ツリースパイクとして更に定義される(図示せず)。
カプセル化粒子は、様々なサイズと形状であってよい。通常、カプセル化粒子は、実質的に球状であり、約0.5〜7.5mm、約0.5〜3mm、又は約1〜2mmの平均直径を有する。カプセル化粒子が、他の形状、例えば、不規則な、あばた状の、楕円形の又は小板形のカプセル化粒子であってよいことも考えられる。
カプセル化粒子は、コア粒子の周りに配置されたポリウレタンを更に含む。本発明の目的のために、「周りに配置された」との用語が、ポリウレタンによる部分的な及び完全なコア粒子の被覆及びコーティングの両方を包含することが理解されるべきである。通常、コア粒子は、完全に又は実質的にポリウレタンによって被覆されており、それによって環境条件への曝露から、例えば、湿気に対する早期の曝露からコア粒子を保護する。例えば、ポリウレタンは、コア粒子の表面積の約50%、約60%、約70%、約80%、約90%、約95%、約96%、約97%、約98%、約99%で、又は99%を超えて配置され得る。あるいは、ポリウレタンは、コア粒子の表面積の約100%で配置され得る。
ポリウレタンは、更にポリウレタン層として定義され得る。当業者には明らかなように、複数の異なるポリウレタンの層がコア粒子の周りに設けられてもよい。これらのポリウレタン層は、同一でも互いに異なっていてもよい。ポリウレタンは、更にポリウレタン層として定義され得る。当業者には明らかなように、複数の異なるポリウレタンの層がコア粒子の周りに設けられてもよい。これらのポリウレタン層は、同一でも互いに異なっていてもよい。一実施態様では、カプセル化粒子は第1のコーティング層を含み得る。別の実施態様では、カプセル化粒子は、第1のコーティング層と少なくとも1つの追加のコーティング層を含み得る。例えば、カプセル化粒子は、第1のコーティング層の周りに配置された1つ、2つ、3つ、4つ、5つ、6つ、又はそれ以上のコーティング層を含み得る。
それぞれのポリウレタン層は、通常、約5〜50ミクロン、約10〜40ミクロン、又は約15〜35ミクロンの平均厚さを有する。ポリウレタン層は、カプセル化粒子の溶解速度などの1つ以上の所望の特性に応じて、様々な厚さで利用できることが理解されるべきである。
一実施態様では、ポリウレタン層は、更にコア粒子の周りに配置された第1のコーティング層及び第1のコーティング層の周りの第2のコーティング層として定義される。しかしながら、他のポリウレタン層構造も考えられる。
一実施態様では、ポリウレタンは、カプセル化粒子の約1〜10質量%の量で、又は約2〜8質量%の量で利用され得る。あるいは、ポリウレタンは、カプセル化粒子の約3〜7質量%の量で利用され得る。あるいは更に、ポリウレタンは、カプセル化粒子の約4〜5質量%の量で利用される。特定の他の実施態様では、ポリウレタンは、カプセル化粒子の約1質量%未満の量で利用され得る。
カプセル化粒子中に存在するポリウレタン層の量は、通常、直ぐ後に述べる試験手順を用いて測定される。最初に、20gのカプセル化粒子と500gの水、例えば、脱イオン水を、標準的な家庭用ブレンダーに注ぐ。ブレンダーを起動して、ブレンダーの内容物を、コア粒子、例えば、尿素が完全に溶解するまで混合する。ブレンダーの内容物は、次いで予め秤量した濾紙とブフナー漏斗を用いて固体に対して濾過する。次に、濾取物(filtrand)を約100℃で乾燥させて、濾取物と共に存在する残留水を実質的に除去する。通常、濾取物は、100℃(オーブン内)で約30分間乾燥される。乾燥後、濾取物を秤量する。カプセル化粒子中に存在するポリウレタン層の量(カプセル化粒子の全質量を基準として質量%)を、濾取物(X)の量(グラム)及びカプセル化粒子(Y)の量(グラム)を用いて以下の式で計算する:
ポリウレタン層(質量%)=100×(X/Y)
X=乾燥後の濾取物の量(グラム)
Y=20(カプセル化粒子の初期量)−X。
ポリウレタンは、芳香族イソシアネート成分とポリオール成分との反応生成物を含む。芳香族イソシアネート成分は、芳香族イソシアネート成分とポリオール成分の全質量を基準として約20〜60質量%の量で利用される。あるいは、芳香族イソシアネート成分は、芳香族イソシアネート成分とポリオール成分の全質量を基準として約30〜50質量%の量で利用され得る。ポリオール成分は、芳香族イソシアネート成分とポリオール成分の全質量を基準として約40〜80質量%の量で利用され得る。あるいは、ポリオール成分は、芳香族イソシアネート成分とポリオール成分の全質量を基準として約30〜70質量%の量で利用され得る。しかしながら、当業者には明らかなように、芳香族イソシアネート成分とポリオール成分は様々な他の量で含まれてよい。
芳香族イソシアネート成分とポリオール成分は、ポリオール成分のOH官能価に対する芳香族イソシアネート成分の官能価の比が1.5〜1、約1.25〜1、又は約1.1〜1の範囲であるような量で提供され得る。
芳香族イソシアネート成分は、少なくとも2の官能価を有し、通常、2つ以上のイソシアネート官能性(NCO)基を有するポリイソシアネートを含む。好ましくは、芳香族イソシアネート成分としては、モノマー及びポリマーのメチレンジフェニルジイソシアネート、モノマー及びポリマーのトルエンジイソシアネート、並びにそれらの混合物が挙げられるが、これらに限定されない。特別な一実施態様では、イソシアネート成分は、Lupranate(登録商標)M10の商品名でミシガン州ワイアンドットのBASF社から市販されている。あるいは、イソシアネート成分は、Lupranate(登録商標)M20の商品名でミシガン州ワイアンドットのBASF社から市販され得る。
Lupranate(登録商標)M10などのポリマーのメチレンジフェニルジイソシアネートは、高い架橋密度と適度な粘度を提供している。あるいは、モノマーのメチレンジフェニルジイソシアネート、例えば、Lupranate(登録商標)Mイソシアネートは、低い公称官能価と共に低い粘度と高いNCO含有率を提供する。同様に、Lupranate(登録商標)TDIなどのトルエンジイソシアネートも、低い公称官能価と共に低い粘度と高いNCO含有率を提供する。当業者は、適切なイソシアネート成分を選択する。
芳香族イソシアネート成分は、特に限定された粘度ではなく、全て25℃で、約1〜3000cP、又は約20〜700cP、又は約50〜300cPの粘度を有し得る。芳香族イソシアネート成分は、少なくとも2、又は2〜4、又は2.2〜2.7の公称官能価を有する。好ましくは、芳香族イソシアネート成分は、イソシアネート成分の全質量を基準として、約20〜50質量%、又は約25〜40質量%、又は約30〜33質量%のNCO含有率を有する。
振り返ってみると、ポリオール成分は、芳香族アミン系開始剤から誘導され且つ4の公称官能価を有するポリオールを含む。ポリオール成分は、2〜4の公称官能価を有する脂肪族ポリエーテルポリオールも含む。
芳香族アミン系開始剤は、特に限定された構造を有していないが、以下の式
Figure 0006214635
(式中、Rはアルキル基、アミン基、及び水素原子のうちの1つを含み、R〜Rのそれぞれは独立して、R〜Rのうち少なくとも1つがアミン基である限り、アミン基及び水素原子のうちの1つを含む)
の構造であってよい。従って、Rが、アルキル基、アミン基、又は水素のうちいずれか1つであってよいか、又はそれらの組み合わせを含む任意の化合物であってよいことが理解されるべきである。また、R〜Rが同一である必要はなく、それぞれがアミン基又は水素原子を含み得ることも理解されるべきである。「アミン基」との用語が、全体を通して、R−N−H、R−NH、R−NR(H)、又はR−N−R’(R’’)(式中、Rはアルキル基、アリール基、又はアルケニル基である)を意味することも理解されるべきである。
芳香族アミン系開始剤としては、トルエンジアミンが挙げられるが、これに限定されない。トルエンジアミンとしては、好ましくは、2,3−トルエンジアミン、2,4−トルエンジアミン;2,5−トルエンジアミン;2,6−トルエンジアミン;3,4−トルエンジアミン;3,5−トルエンジアミン及びそれらの混合物が挙げられるが、これらに限定されない。
芳香族アミン系開始剤から誘導されたポリオールは、ジプロピレングリコールで共開始され得る。特定の一実施態様では、芳香族アミン系開始剤から誘導されたポリオールは、Pluracol(登録商標)ポリオール1578の商品名で、ミシガン州ワイアンドットのBASF社から市販されている。
芳香族アミン系開始剤から誘導されたポリオールは、通常、芳香族アミン系開始剤及び複数のアルキレンオキシド単位から形成される。好適なアルキレンオキシド単位の例としては、エチレンオキシド単位、プロピレンオキシド単位、ブチレンオキシド単位、アミレンオキシド単位、アルキレンオキシド−テトラヒドロフラン群の混合物、エピハロヒドリンの混合物、アラルキレンスチレン単位、及びこれらの混合物が挙げられる。
芳香族アミン系開始剤から誘導されたポリオールは、特に限定されないが、25℃で、約4,000〜30,000cP、又は約10,000〜25,000cP、又は約16,000〜21,000cPの粘度を有し得る。芳香族アミン系開始剤から誘導されたポリオールは、4の公称官能価を有し得る。芳香族アミン系開始剤から誘導されたポリオールのOH数は、特定限定されないが、これは約300〜600、又は約350〜500、最も好ましくは380〜410mgのKOH当量を有し得る。
芳香族アミン系開始剤から誘導されたポリオールは、通常、約180〜5,000、又は約300〜1,000g/モル、又は約400〜700g/モルの分子量(Mw)を有する。特別な一実施態様では、芳香族アミン系開始剤から誘導されたポリオールの分子量は約550g/モルである。
一実施態様では、芳香族アミン系開始剤から誘導されたポリオールの粘度は、コア粒子上に吹き付けられるべき芳香族アミン系開始剤から誘導されたポリオールの吹き付けを促進するために、25℃で約10,000〜15,000cPであってよい。別の実施態様では、ポリオールの公称官能価は、芳香族アミン系開始剤から誘導されたポリオールと芳香族イソシアネートとの効果的な反応を促進するために約4であり、それによって更に硬質のポリウレタンを生成し易くなる。芳香族アミン系開始剤から誘導されたポリオールのOH数は、ポリウレタンの架橋密度を最大にするために約380〜410であってよい。
芳香族アミン系開始剤から誘導されたポリオールは、芳香族イソシアネート成分と実質的に又は完全に混和する傾向にある。芳香族イソシアネート成分と芳香族アミン系開始剤から誘導されたポリオールとの混和性は、2つの主な効果の結果であり得る。第1に、混和性は、芳香族アミン系開始剤から誘導されたポリオール及び芳香族イソシアネート成分の類似の芳香族部分の間に一時的に誘起された双極子を作り出すロンドン力によって促進されると考えられる。一時的に誘起された双極子は、芳香族イソシアネート成分と、芳香族アミン系開始剤から誘導されたポリオールとを効果的に混合させる。第2に、混和性は、芳香族アミン系開始剤から誘導されたポリオールと芳香族イソシアネート成分の芳香族部分の平面形状によって促進され、これは芳香族アミン系開始剤から誘導されたポリオールと芳香族イソシアネート成分との相補的なスタッキングを可能にする。芳香族部分の相補的なスタッキングも、芳香族イソシアネート成分と芳香族アミン系開始剤から誘導されたポリオールが効果的に混合することを可能にする。
上記のように、ポリオール成分は脂肪族ポリエーテルポリオールも含む。脂肪族ポリエーテルポリオールは、通常、開始剤と複数のアルキレンオキシド単位から形成される。開始剤は、グリセリン、トリメチロールプロパン、プロピレングリコール、及びそれらの組み合わせから選択され得る。特別な一実施態様では、脂肪族ポリエーテルポリオールは、プロピレングリコール開始剤から形成される。好適なアルキレンオキシド単位の例としては、エチレンオキシド単位、プロピレンオキシド単位、ブチレンオキシド単位、アミレンオキシド単位、アルキレンオキシド−テトラヒドロフラン群の混合物、エピハロヒドリン混合物、アラルキレンスチレン単位、及びこれらの混合物が挙げられる。
特別な実施態様では、複数のアルキレンオキシド単位は、複数のアルキレンオキシド単位の全質量を基準として少なくとも50質量%のプロピレンオキシド単位を含む。あるいは、複数のアルキレンオキシド単位は、複数のアルキレンオキシド単位の全質量を基準として、少なくとも50質量%、60質量%、70質量%、80質量%、90質量%、95質量%又は99質量%のプロピレンオキシド単位を含む。あるいは更に、複数のアルキレンオキシド単位は、複数のアルキレンオキシド単位の全質量を基準として100質量%のプロピレンオキシド単位を含み得る。特別な一実施態様では、脂肪族ポリエーテルポリオールは、Pluracol(登録商標)ポリオールP2010の商品名でミシガン州ワイアンドットのBASF社から市販されている。
脂肪族ポリエーテルポリオールは、特に限定されていないが、全て25℃で、約100〜500cP、又は約150〜350cP、又は約200〜300cPの粘度を有し得る。脂肪族ポリエーテルポリオールは、2〜4、又は2〜3、又は2の公称官能価を有し得る。芳香族アミン系開始剤から誘導されたポリオールのOH数は特に限定されていないが、20〜500mg、又は約25〜300mg、又は約40〜70mgのKOH当量を有し得る。
脂肪族ポリエーテルポリオールは、200〜5,000g/モル、又は約500〜3,000g/モル、又は約1,500〜2,500g/モルの分子量(M)を有し得る。特別な一実施態様では、脂肪族ポリエーテルポリオールの分子量は約2,000g/モルである。
特定の実施態様では、脂肪族ポリエーテルポリオールは、相乗的な方法で、カプセル化粒子内で他の成分と相互作用する。一実施態様では、脂肪族ポリエーテルポリオールの公称官能価は、脂肪族ポリエーテルポリオールと芳香族イソシアネート成分との効果的な反応を促進するために2である。別の実施態様では、プロピレンオキシド単位は、ポリウレタンに対して改善された防湿性能を提供する。
脂肪族ポリエーテルポリオールの量対芳香族アミン系開始剤から誘導されたポリオールの量の比は、芳香族イソシアネート成分によって提供される混和性と得られるポリウレタンの特性に基づいて選択され得る。一実施態様では、芳香族アミン系開始剤から誘導されたポリオール対脂肪族ポリエーテルポリオールの質量比は、約1:2〜2:1である。あるいは、芳香族アミン系開始剤から誘導されたポリオール対脂肪族ポリエーテルポリオールの質量比は、約1:1.5〜1.5:1である。しかしながら、当業者には明らかなように、芳香族アミン系開始剤から誘導されたポリオールと脂肪族ポリエーテルポリオールは、特別に上記されたもの以外の質量比でポリオール成分中に提供されてもよい。
本発明のポリウレタンを形成するために使用されるポリオール成分は、ポリウレタンに対して改善された強度と可撓性及び改善された防湿性能を付与する。ポリオール成分は、ポリウレタンの改善された反応と形成時間にも寄与する。
脂肪族ポリエーテルポリオールと芳香族アミン系開始剤から誘導されたポリオールとの混合物は、53℃で約100〜2,000cP、又は約100〜400cPの粘度を有し得る。あるいは、脂肪族ポリエーテルポリオールと芳香族アミン系開始剤から誘導されたポリオールとの混合物は、53℃で約150〜250cPの粘度を有し得る。
上記のポリオールの他に、反応生成物及び/又はポリウレタンは、1種以上の添加剤を更に含んでよい。1種以上の添加剤は、離型剤、触媒、充填剤、可塑剤、安定剤、架橋剤、連鎖延長剤、連鎖停止剤、空気放出剤、湿潤剤、表面改質剤、水分捕捉剤、乾燥剤、粘度低下剤、補強剤、着色剤、酸化防止剤、相溶性剤、紫外線安定剤、チキソトロピー剤、老化防止剤、潤滑剤、結合剤、溶媒、レオロジー促進剤、増粘剤、帯電防止剤、及びそれらの組み合わせから選択される。1種以上の添加剤は、様々な量でポリウレタン中で使用され得る。1種以上の添加剤が、利用される場合、前述のオプションの任意の組み合わせを含み得ることが理解されるべきである。
特定の実施態様では、カプセル化粒子は、触媒成分を含む。一実施態様では、触媒成分は、錫を含む。触媒成分の好適な例としては、有機カルボン酸の錫(II)塩、例えば、酢酸錫(II)、オクタン酸錫(II)、エチルヘキサン酸錫(II)及びラウリン酸錫(II)が挙げられるが、これらに限定されない。一実施態様では、触媒成分は、有機カルボン酸のジアルキル錫(IV)塩である、ジラウリン酸ジブチル錫である。ジラウリン酸ジブチル錫は、DABCO(登録商標)の商品名で、ペンシルベニア州、アレンタウンのエアプロダクツアンドケミカルズ(Air Products and Chemicals)社から市販されている。触媒成分は、有機カルボン酸の他のジアルキル錫(IV)塩、例えば、ジブチル錫ジアセテート、ジブチル錫マレエート及びジオクチル錫ジアセテートも含み得る。触媒成分の更なる例としては、当業者によって理解されるように、ジルコニウムを含む触媒、チタンを含む触媒、及び銅を含む触媒が挙げられ得る。
触媒成分の更なる例としては、塩化鉄(II);塩化亜鉛;オクタン酸鉛;トリス(ジアルキルアミノアルキル)−s−ヘキサヒドロトリアジン、例えば、トリス(N,N−ジメチルアミノプロピル)−s−ヘキサヒドロトリアジン;水酸化テトラアルキルアンモニウム、例えば、水酸化テトラメチルアンモニウム;アルカリ金属水酸化物、例えば、水酸化ナトリウム及び水酸化カリウム;アルカリ金属アルコキシド、例えば、ナトリウムメトキシド及びカリウムイソプロポキシド;及び10〜20個の炭素原子及び/又はOH側基を有する長鎖脂肪酸のアルカリ金属塩が挙げられるが、これらに限定されない。
触媒成分の更なる例としては、特に、本発明の目的のために、三量化触媒、例えば、N,N,N−ジメチルアミノプロピルヘキサヒドロトリアジン、カリウム、酢酸カリウム、N,N,N−トリメチルイソプロピルアミン/ホルメート、及びそれらの組み合わせが挙げられるが、これらに限定されない。
触媒成分の更なる例としては、第4級アミン触媒、例えば、ジメチルアミノエタノール、ジメチルアミノエトキシエタノール、トリエチルアミン、N,N,N’,N’−テトラメチルエチレンジアミン、N,N−ジメチルアミノプロピルアミン、N,N,N’,N’,N’’−ペンタメチルジプロピレントリアミン、トリス(ジメチルアミノプロピル)アミン、N,N−ジメチルピペラジン、テトラメチルイミノ−ビス(プロピルアミン)、ジメチルベンジルアミン、トリメチルアミン、トリエタノールアミン、N,N−ジエチルエタノールアミン、N−メチルモルホリン、N−エチルモルホリン、ビス(2−ジメチルアミノ−エチル)エーテル、N,N−ジメチルシクロヘキシルアミン(DMCHA)、N,N,N’,N’,N’’−ペンタメチルジエチレントリアミン、1,2−ジメチルイミダゾール、3−(ジメチルアミノ)プロピルイミダゾール、及びこれらの組み合わせが挙げられる。好適な第4級アミン触媒の特別な例は、POLYCAT(登録商標)の商品名でエアプロダクツアンドケミカルズ社から市販されている。
利用される場合、触媒成分は様々な量で利用され得る。一実施態様では、触媒成分は、ポリオール成分と芳香族イソシアネート成分の全質量を基準として約0.01〜2質量%の量でポリウレタン中で利用される。更に好ましくは、触媒成分は、芳香族イソシアネート成分とポリオール成分の全質量を基準として約0.1〜1質量%の量でポリウレタン中で利用される。触媒成分が、前述の例示の化合物の任意の組み合わせを含み得ることが理解されるべきである。特定の実施態様では、カプセル化粒子が触媒成分の不在下で形成され得ることも理解されるべきである。
別の実施態様では、ポリオール成分又は芳香族イソシアネート成分は油を含む。1つ以上の実施態様では、油は、ポリオール成分(例えば、脂肪族ポリエーテルポリオール及び芳香族アミン系開始剤から誘導されたポリオール)に可溶性である。油の添加は、コーティング及び硬化プロセス中の粒子の凝集を最小限にする。油は、ポリウレタンの硬化中に、芳香族イソシアネート成分、ポリオール成分、又は他の存在する液体と殆ど化学的に反応しない。換言すれば、油は、ヒドロキシル基及びアミン基などのポリオール成分及び/又は芳香族イソシアネート成分と反応することが知られている置換基を実質的に含まない。特定の実施態様では、存在する油の全量の10質量%未満、5質量%未満、1質量%未満、0.5質量%未満、又は0.1質量%未満が、硬化中に、ポリオール成分、芳香族イソシアネート成分、及び/又は他の存在する液体と反応する。あるいは更に、特別な一実施態様では、油は、硬化中に、ポリオール成分、芳香族イソシアネート成分、及び/又は他の存在する液体と全く反応しない。
油は、ポリオール成分、芳香族イソシアネート成分に添加され得るか、又はポリオール成分と芳香族イソシアネート成分との混合物に添加されてよい。特に限定されるものではないが、油は、大豆油、キャノーラ油、ピーナッツ油、ヒマワリ種子油、綿実油、植物油から誘導されたメチルエステル、及びこれらの組み合わせを含み得る。特別な一実施態様では、油は、植物油から誘導されたメチルエステルを含む。
利用される場合、油は通常、芳香族イソシアネート成分とポリオール成分の全質量を基準として約1〜30質量%、又は約5〜25質量%の量でポリウレタン中で利用される。更に好ましくは、油は、芳香族イソシアネート成分とポリオール成分の全質量を基準として約10〜20質量%の量でポリウレタン中で利用される。しかしながら、当業者によって理解されるように、他の油の量も、カプセル化粒子の用途に応じて使用され得る。
別の実施態様では、ポリウレタン層は、シリコーン界面活性剤の存在下で形成される。通常、シリコーン界面活性剤は、ポリオルガノシロキサンを含む。好適なポリオルガノシロキサンの非限定的例は、ポリシロキサン主鎖とポリエーテル側鎖を含むアルキルペンダント有機シリコン分子である。この例のアルキルペンダント有機シリコン分子は、櫛構造であるか又はデンドリマー構造であってよい。
特定の理論に縛られる又は限定されることなく、シリコーン界面活性剤が、ポリオール成分とイソシアネート成分のコア粒子上での湿潤を改善していることが考えられる。従って、シリコーン界面活性剤も湿潤剤として記載され得る。シリコーン界面活性剤が、ポリウレタン層のコア粒子への付着を更に改善することも考えられる。更に、シリコーン界面活性剤が、カプセル化プロセスの間及びその後にカプセル化粒子の凝集及び凝塊形成を更に低減することも考えられる。しかしながら、シリコーン界面活性剤が必要とされないことも理解されるべきである。
一般に、カプセル化粒子の収量は、4mmのメッシュを有する篩いを通過し且つその辺りに配置された一貫したポリウレタン層を有するカプセル化粒子の量の目安である。シリコーン界面活性剤は、コア粒子の凝塊形成を減少させ、それによってカプセル化粒子の収量を増加させている。カプセル化プロセスは、通常、個々に形成され且つ自由に流動するカプセル化粒子の量を最大にし、凝塊形成されるカプセル化粒子の量を最小にするので、より高い全収量のカプセル化粒子が得られる。
一実施態様では、シリコーン界面活性剤は液体であり且つ25℃で、100〜1500センチストーク、あるいは200〜1,000センチストーク、あるいは650〜850センチストーク(cSt)の粘度を有する。シリコーン界面活性剤の粘度は、上記の範囲外で変化し得るが、通常、これらの範囲内で全体値及び部分値の両方である。
好適なシリコーン界面活性剤の特別な例としては、独国、エッセンのゴールドシュミットAGから市販されているTEGOSTAB(登録商標)BF2370、ペンシルベニア州、アレンタウンのエアプロダクツアンドケミカルズ社から市販されているDABCO(登録商標)DC5043、及びニューヨーク州、アルバニーのモメンティブパフォーマンスマテリアルズ(Momentive Performance Materials)社から市販されているNIAX(登録商標)シリコーンL−5340及びL−620が挙げられるが、これらに限定されない。特に適したシリコーン界面活性剤は、NIAX(登録商標)シリコーンL−620、ポリアルキレンオキシドメチルシロキサンコポリマーである。シリコーン界面活性剤は、100質量部のポリウレタン層を基準として、0.01〜10質量部、あるいは0.05〜5質量部、あるいは0.1〜3質量部の量でポリウレタン層中に存在し得る。シリコーン界面活性剤の質量部は、上記の範囲外で変化し得るが、通常、これらの範囲内で全体値及び部分値の両方である。
カプセル化粒子は、任意に、1つ以上の実施態様においてポリウレタンの周りに配置されたシーラントを含み得る。シーラントは、層(即ち、「シーラント層」)の形でポリウレタン上に提供され得る。シーラントは、ポリウレタン層の欠陥を封止し、カプセル化粒子の流動特性を改善し、そして水分バリア特性を改善し得る。シーラントは、有機ワックス、熱可塑性ポリマー、鉱物油、石油系ワックス又はこれらの組み合わせを含み得る。更に詳細には、シーラントは、パラフィン系オイル、パラフィン系ワックス、植物系ワックス、トリグリセリド、マイクロクリスタリンワックス、ペトロラタム、オレフィン、ポリエチレン、及びこれらの組み合わせを含み得る。シーラントは、米国特許第5,538,531号;同第5,698,002号;同第5,984,994号;同第5,466,274号;同第5,478,375号;同第5,300,135号;及び同第5,423,897号に更に記載されており、それぞれの内容は本願明細書に援用されている。更に、当業者によって理解されるように、シーラントは、上記のもの以外の他の材料も含み得る。シーラントは、当業者によって理解されるように、様々な添加剤を含み得る。例えば、シーラントは、耐摩耗性及びバリア特性を改善するための種々のポリマー、取扱い特性を改善するための抗ブロッキング補助剤、染料、及び他の公知の補助剤を含み得る。
一般的に、シーラントは、コア粒子及びポリウレタンの融点を下回る融点を有する。1つ以上の実施態様では、シーラントは、80℃未満の融点を有し且つ適用プロセスの温度で流動し得る。シーラントは、60℃、50℃、又は40℃未満の温度でポリウレタンへの適用後に非粘着性であり得る。更に、シーラントは、コア粒子上での良好な流動性を可能にするために、適用温度で約1500cP未満又は約1000cP未満の溶融粘度を有し得る。
カプセル化粒子は、カプセル化粒子の所望の放出速度に応じて種々の量でシーラントを含み得る。一実施態様では、カプセル化粒子は、カプセル化粒子の全質量を基準として約0.1〜10質量%、又は約0.1〜5質量%の量のシーラント層を含み得る。あるいは、カプセル化粒子は、カプセル化粒子の全質量を基準として、約0.2〜1.5質量%の量のシーラントを含み得る。
カプセル化粒子の形成
カプセル化粒子の形成方法を以下に記載する。カプセル化粒子を形成するために、コア粒子を提供する。イソシアネート成分とポリオール成分を次いでコア粒子に適用する。接触時に(及びポリウレタン分野で理解されている反応条件下で)、イソシアネート成分とポリオール成分とを反応させ始めて、コア粒子の周りに配置されたポリウレタンを形成し、カプセル化粒子を形成する。
一実施態様では、芳香族イソシアネート成分をコア粒子に適用する前にポリオール成分をコア粒子に適用する。別の実施態様では、コア粒子にポリオール成分を適用する前に芳香族イソシアネート成分をコア粒子に適用する。従って、芳香族イソシアネート成分とポリオール成分を順次適用することが考えられる。あるいは更に、芳香族イソシアネート成分とポリオール成分を、ポリオール成分と芳香族イソシアネート成分の混合した源から又はポリオール成分と芳香族イソシアネート成分の別個の源から、同時に又は実質的に同時に適用してもよい。
更に、本方法は、第1のコーティング層と少なくとも1つの追加のコーティング層の形成を含んでよい。これらのポリウレタン層は、互いに同じか又は異なってよく且つ芳香族イソシアネート成分とポリオール成分の繰り返される適用を通して形成されてよい。
一実施態様では、芳香族アミン系開始剤から誘導されたポリオール及び脂肪族ポリエーテルポリオールは、予めブレンドされて混合物を形成する。混合物は任意に上記の油を含んでよい。混合物は、通常、次に単一のまとまった成分としてコア粒子に適用される。あるいは、芳香族アミン系開始剤から誘導されたポリオールと脂肪族ポリエーテルポリオールがコア粒子に別々に適用され得る。
これらの成分は、当該技術分野で知られた種々の方法によって適用され得る。カプセル化の好適な方法の例としては、バルクコーティング、タンブリング及びローラドラム、シートコーティング、パンコーティング、流動床コーティング、共押出、吹き付け及び回転ディスクカプセル化が挙げられるが、これらに限定されない。使用に適した更なるカプセル化法は、ポリウレタン及び化学技術分野の当業者によく知られている。特定の実施態様では、コア粒子を好適な装置内で撹拌する間に、成分をコア粒子上に吹き付け、噴霧及び/又は霜降りする。通常、成分をコア粒子上に吹き付け、噴霧、及び/又は霜降りすることで、実質的に均一で、完全で、且つ欠陥のない、コア粒子の周りに配置されたポリウレタンが得られる。また、成分を吹き付け、噴霧、及び/又は霜降りすることで、より薄くて安価な、コア粒子の周りに配置されたポリウレタンも得られやすい。しかしながら、複数の適用工程が、必要であれば、ポリウレタンの厚さを増加するために使用され得る。例えば、ポリウレタンの第1のコーティング層(即ち、芳香族イソシアネート成分とポリオール成分)を、コア粒子に適用し、第2のコーティング層の適用前に硬化させることができる。また、適用の必要性に応じて、ポリウレタンの層を幾つでもコア粒子に適用することができることも理解されている。
成分の吹き付け、噴霧及び霜降りは、ノズル、例えば、そこに供給されるそれぞれの成分に対して1つのノズル、又は予め混合されてそこに供給される2つ以上の成分を有するノズルの使用を介して起こり得る。一般に、少なくとも1つのノズルを使用して芳香族イソシアネート成分を適用することができ、少なくとも1つのノズルを使用してポリオール成分をコア粒子に適用することができる。上記に記載し且つ例示したように、ポリウレタンを形成するために様々な適用の順序を利用することができる。
被覆面積を最大限にするために、ポリオール成分と芳香族イソシアネート成分は、通常、コア粒子が回転ブレンダー又は類似の装置内でタンブルされるので、コア粒子上に液滴を吹き付けるか又は成分を霧吹き又は噴霧することによってコア粒子に適用される。別の例として、コア粒子は、典型的には、少なくとも1つの、通常、少なくとも2つの回転ディスクアトマイザーを備えた回転ドラムブレンダー内でこれらの成分を用いて被覆することができる。当該技術分野で理解されるように、バッフルを含むタンブラー、ドラム、又はローラーを使用することもできる。あるいは、コア粒子は、キャリア、例えば、スクリーニングコンベアベルトに直接付与することができ、これらの成分は、例えば、吹き付け又はシーティングによって、コンベアベルト上のコア粒子に適用されて、カプセル化された粒子を形成することができる。更に、少なくとも1種の成分、例えば、ポリオール成分は、反応生成物の残留成分、例えば、芳香族イソシアネート成分の適用前にコア粒子上に存在し得る。ポリウレタンの完全硬化の前に、カプセル化粒子は、通常、凝塊形成を避けるために動き続けるか又は撹拌される。
コア粒子に適用されて混合される成分の量は、使用される特定の成分、使用されるコア粒子のサイズ及び種類、カプセル化粒子の意図する用途、ポリウレタンの望ましい厚さ、及びカプセル化粒子の望ましい特性などの複数の変数に応じて変化する傾向がある。
様々な種類のカプセル化粒子、例えば、様々なコア粒子を有するカプセル化粒子、例えば、様々な種類の肥料、例えば、窒素及び炭酸カリウム、窒素及び硫黄等をブレンドして消費者に供給できることは評価されるべきである。カプセル化粒子はまた、様々な物理的特性、例えば、様々なサイズ及び形状、様々な溶解速度、様々な硬度等も有し得る。かかる特性は以下に記載されている。一般に、カプセル化粒子は、凝塊形成しないか又はごくわずかしか凝塊形成しないため、カプセル化粒子は使いやすさのために注入可能である。一実施態様では、コア粒子は、自由流動性であり、それによって、カプセル化された粒子の供給及び/又は拡散に使用される装置(例えば、肥料散布機)を詰まらせない。
カプセル化粒子は、特定の成分及びそれらの利用される量、コア粒子のサイズ及び形状、カプセル化粒子のサイズ及び形状、並びにポリウレタンの厚さなどの複数の変数に応じて、様々な硬度特性(又は「クラッシュ」強度)を有し得る。カプセル化粒子の硬度は、より長い寿命のカプセル化粒子を提供するため、カプセル化粒子は優れた取り扱い及び保存/賞味期間を有する。特に、本発明のポリウレタンは、増大したレジリエンスのカプセル化粒子を提供する傾向がある。
本発明のカプセル化粒子はまた、コア粒子、例えば、肥料を、持続放出方式(time-released manner)で、提供するためにも有用である。持続放出、即ち、コア粒子が周囲環境に放出できるように、ポリウレタンに孔をあけるのに必要な時間は、通常、複数の変数、例えば、限定されずに、特定の成分及びそれらの利用される量、コア粒子のサイズ及び形状、カプセル化粒子のサイズ及び形状、並びにポリウレタンの厚さ及び組成に応じて変化する。
カプセル化粒子の持続放出は、カプセル化粒子の溶解速度とも関係する。当該技術分野で理解されるように、溶解速度は、いくらのコア粒子が、時間当たりに周囲環境中に分散されるかの目安である。例えば、溶解速度とは、カプセル化粒子が、例えば、雨又は洗浄からの水分に曝された時の、経時的に周囲の汚れに放出された肥料の量を意味する。
溶解速度は、90gの蒸留水を4オンスのプラスチックボトル中に秤量することによって測定する。それぞれに試験に対して、10gのそれぞれのカプセル化粒子をプラスチックボトルの水に添加し、内容物を、穏やかに渦を巻いて分散させる。プラスチックボトルの水の内容物は、次の測定間隔まで残す。次の測定を行う前に、プラスチックボトルの水の内容物を、穏やかに渦を巻いて、カプセル化粒子を均一に分散させる。渦を巻いた直後に、水溶液の屈折率を、ミルトンロイモデル33.46.10屈折計を用いて測定する。それぞれの種類のカプセル化粒子の屈折率を、硫酸アンモニウムの濃度の標準曲線に対してプロットする。これらの曲線から、溶解速度を計算する(水に溶解した硫酸アンモニウムのパーセンテージ)。
一実施態様では、カプセル化粒子は、約6質量%未満のポリウレタンを含み、その際、約5〜50質量%のコア粒子が24時間以内に溶解する。一実施態様では、カプセル化粒子は、約6質量%未満のポリウレタンを含み、その際、約10〜30質量%のコア粒子が24時間以内に溶解する。別の実施態様では、カプセル化粒子は、約6質量%未満のポリウレタンを含み、その際、約15〜25質量%のコア粒子が24時間以内に溶解する。しかしながら、当業者が理解するように、他の溶解速度は、特定の用途の必要性に応じて予想される。溶解速度は、カプセル化粒子10が、そこに形成されたコーティングの耐久性を試験するために摩耗された後に測定することもできる。
一般的に、本発明のカプセル化粒子は、均一な溶解速度、即ち、一定の期間にわたるコア粒子のほぼ定常状態の放出を有する。あるいは、又はその他に、本発明のカプセル化粒子は、時間遅延放出し得る、例えば、カプセル化粒子が最初に十分な量の水分に曝されてポリウレタンを貫通してから、コア粒子が溶解し始めて、一定期間放出する。
本発明のカプセル化粒子を例示する、以下の実施例は、例示することを意図しており、本発明を限定するものではない。
実施例
3種のポリウレタンを、それらのそれぞれの成分をビーカー内で一緒に混合することによって調製する。3種それぞれのポリウレタンを形成するために使用される反応物を、以下の表1に示す。組成物Aは、本発明の組成物の一実施態様に従って、芳香族イソシアネート成分、芳香族アミン系開始剤から誘導されたポリオール、及び脂肪族ポリエーテルポリオールを含む。組成物Bは、芳香族イソシアネート成分と芳香族アミン系開始剤から誘導されたポリオールを含むが脂肪族ポリエーテルポリオールを含まない比較例である。組成物Cは、芳香族イソシアネート成分及び脂肪族ポリエーテルポリオールを含むが、芳香族アミン系ポリエーテルポリオールから誘導されたポリオールを含まない比較例である。
Figure 0006214635
イソシアネートAは、Lupranate(登録商標)M10の商品名で、ニュージャージー州、フローラムパークのBASF社から市販されている。
ポリオールAは、Pluracol(登録商標)1578の商品名でニュージャージー州、フローラムパークのBASF社から市販されている。
ポリオールBは、Pluracol(登録商標)2010の商品名でニュージャージー州、フローラムパークのBASF社から市販されている。
触媒Aは、Polycat(登録商標)9の商品名でペンシルベニア州、アレンタウンのエアプロダクツ社から市販されている。
ポリウレタンA、B、及びCのフィルムは、それぞれのポリウレタンをアルミニウム箔シート上に広げ、別のアルミニウム箔シートをポリウレタンの上に置き、アルミニウム箔シートの上面をプレスして約0.5mmの均一な厚さを有するポリウレタン層を形成し、そしてオーブン内でポリウレタンを55℃で硬化してフィルムを形成することによって調製される。組成物A及びBは、均一なポリウレタンフィルムを形成する一方で、組成物Cの成分は、これらの条件下で分離して硬化せず、従って、ポリウレタンを形成しなかった。当業者に理解されるように、組成物Aは、組成物Cよりも優れた硬化特性を示す。
上記で形成されたフィルムの可撓性を測定するために、上のアルミニウム箔シートを、フィルムから剥がして、それぞれのフィルムを1.2cmの隙間で水平面で吊り下げた。ブレードアタッチメントを備えた万能試験機(ティニアスオルセンH5KS型)を使用して、フィルムを隙間に通すのに必要な力を測定する。ブレードアタッチメントは0.09cmの厚さを有する。万能試験機を1分当たり4cmの速度で下降するように設定する。
以下の表2に示されるように、組成物Bから形成されたフィルムは、組成物Aから形成されたフィルムよりも遙かに低い可撓性であるため、フィルムが隙間を通るのに必要な力は、比較組成物Bから形成されたフィルムよりも本発明の組成物Aから形成されたフィルムの方が遙かに低い。従って、組成物Aから形成されたポリウレタンを利用するカプセル化粒子は、組成物B又はCから形成されたカプセル化粒子と比較した場合、優れた耐久性とレジリエンスを有する。
Figure 0006214635
組成物A、B、及びCから形成されたポリウレタンもカプセル化粒子を形成するために使用される。これらの実施例のポリウレタン層は、第1のコーティング層と第2のコーティング層を含む。
それぞれのポリウレタンは、以下の手順を用いて硫酸アンモニウム顆粒に適用される:200gの硫酸アンモニウム顆粒を、恒温水槽内に含まれたステンレス鋼パン内で55℃まで加熱する。硫酸アンモニウム顆粒は1.9mmの平均直径を有する。加熱後、ポリオール成分を、任意に触媒と一緒に、硫酸アンモニウム顆粒に添加し、手で混合してポリオール成分を硫酸アンモニウム顆粒の表面上に広げることによって、4gの第1のコーティング層を形成する。硫酸アンモニウム顆粒をポリオール成分で被覆した直後に、芳香族イソシアネート成分を、混合し続ける間に添加する。ポリオール成分はイソシアネート成分と反応して第1のコーティング層を形成する。第1のコーティング層は、第2のコーティング層の適用前に硬化される。第2のコーティング層は、第1のコーティング層と同じ方法で形成される。第1及び第2の両方のコーティング層の適用により、カプセル化粒子の全質量を基準として約4質量%の全質量を有するポリウレタン層が得られる。ポリウレタン層は約22ミクロンの全厚さを有する。
組成物Aから形成されたそれぞれのコーティング層は約6分以内に硬化する。組成物Bから形成されたそれぞれのコーティング層は約4分以内に硬化する。組成物Cから形成されたそれぞれのコーティング層は、適切な硬化のために、約94℃の硬化温度を必要とする。更に、加熱後でも、組成物Cから形成されたそれぞれのコーティング層は約30分以内に硬化する。従って、カプセル化粒子Aは、組成物Aから形成されたポリウレタンを含み、カプセル化粒子Bは組成物Bから形成されたポリウレタンを含み、カプセル化粒子Cは組成物Cから形成されたポリウレタンを含む。
カプセル化粒子A、B、及びCの溶解速度を以下の表3に示す。
Figure 0006214635
以下の表4は、シーラント層を有する及び有していないカプセル化粒子の溶解速度の比較を提供する。表4の全ての組成物について、4質量%のポリウレタンが硫酸アンモニウムのコア粒子に適用される。ポリウレタンは、31.7質量%の脂肪族ポリエーテルポリオール、31.7質量%の芳香族アミン系開始剤から誘導されたポリオール、及び36.7質量%の芳香族イソシアネート成分を含んでいた。シーラント1は、50質量%のパラフィンワックスと50質量%の抗ブロッキング補助剤を含んでいた。シーラント2は、バリア特性を改善するために75質量%のパラフィンワックスと25質量%の補助剤を含んでいた。シーラント3は100質量%のワセリンを含んでいた。
Figure 0006214635
これらの結果から、シーラント層を含まなかったカプセル化粒子が、シーラント層を含んでいたカプセル化粒子の2倍を超える硫酸アンモニウムを放出したので、シーラント層1〜3は、最初の7日間以内に低いパーセンテージの硫酸アンモニウムが放出されたことが明らかである。
添付の特許請求の範囲は、詳細な説明に記載された表現及び特定の化合物、組成物、又は方法に限定されず、これらは添付の特許請求の範囲内に入る特定の実施態様の間で変化し得ることが理解されるべきである。種々の実施態様の特定の特徴又は態様を記載するための本願明細書に依存するマーカッシュ群に関しては、様々な、特別な、及び/又は予期しない結果が、全ての他のマーカッシュ要素から独立してそれぞれのマーカッシュ群の各要素から得られ得ることが理解されるべきである。マーカッシュ群のそれぞれの要素は、個々に及び/又は組み合わせて依存し、添付の特許請求の範囲内の特別な実施態様に適切な根拠を提供する。
本発明の様々な実施態様を記載する際に依存する任意の範囲及び部分範囲は、独立して及びまとめて添付の特許請求の範囲内に入り、かかる値が明確にそこに記載されていない場合でも、そこにある整数値及び/又は小数値を含む、全ての範囲を記載し且つ考慮することも理解されるべきである。当業者は、列挙された範囲及び部分範囲が本発明の様々な実施態様を十分に記載し且つ可能にすることを容易に理解し、かかる範囲及び部分範囲が、更に半分、3分の1、4分の1、5分の1等に線引きできることを理解している。ほんの一例として、「0.1から0.9までの」範囲は、下3分の1、即ち、0.1〜0.3、中3分の1、即ち、0.4〜0.6、及び上3分の1、即ち、0.7〜0.9に更に線引きされてよく、これらは個々に且つまとめて添付の特許請求の範囲内であり、添付の特許請求の範囲内の特定の実施態様のための適切な根拠に個々に及び/又はまとめて依存し且つこれを提供し得る。
更に、「少なくとも」、「それより高い」、「未満」、「わずか」などの範囲を規定するか又は変更する用語に関しては、かかる用語が部分範囲及び/又は上限又は下限を含むことが理解されるべきである。別の例として、「少なくとも10」の範囲は、固有に少なくとも10から35までの部分範囲、少なくとも10から25までの部分範囲、25から35までの部分範囲などの部分範囲を含み、それぞれの部分範囲は、添付の特許請求の範囲内の特別な実施態様に個別に及び/又はまとめて依存し且つこれに適切な根拠を提供する。最終的に、開示された範囲内の個別の数は、添付の特許請求の範囲内の特別な実施態様のための適切な根拠に依存し且つこれを提供し得る。例えば、「1から9までの」範囲は、様々な個々の整数、例えば、3、並びに小数点(又は小数部)を含む個々の数、例えば、4.1を含み、これは添付の特許請求の範囲内の特別な実施態様のための適切な根拠に依存し且つこれを提供し得る。
本発明は例示的に記載されており、使用された用語は限定ではなく説明の用語の範疇に入ることが意図されていることが理解されるべきである。本発明の多くの改変及び変更が、上記の教示に照らして可能であり、本発明は、具体的に記載されたもの以外の方法でも実施され得る。

Claims (12)

  1. コア粒子;及び
    前記コア粒子の周りに配置され且つ少なくとも2の公称官能価を有する芳香族イソシアネート成分とポリオール成分との反応生成物を含むポリウレタン
    を含むカプセル化粒子であって、
    その際、前記芳香族イソシアネート成分が、前記芳香族イソシアネート成分と前記ポリオール成分の全質量を基準として20〜60質量%の量で利用され、且つ
    前記ポリオール成分が、前記芳香族イソシアネート成分と前記ポリオール成分の全質量を基準として40〜80質量%の量で利用され、且つ
    前記ポリオール成分が、
    芳香族アミン系開始剤から誘導され且つ4の公称官能価を有するポリオール、及び
    2〜4の公称官能価を有する脂肪族ポリエーテルポリオール
    を含み、
    前記芳香族アミン系開始剤から誘導された前記ポリオール対前記脂肪族ポリエーテルポリオールの質量比が1:2〜2:1である、前記カプセル化粒子。
  2. 前記ポリオール成分が、前記ポリオール成分の全質量を基準として30〜70質量%の前記芳香族アミン系開始剤から誘導されたポリオールを含み、且つ
    前記ポリオール成分が、前記ポリオール成分の全質量を基準として30〜70質量%の前記脂肪族ポリエーテルポリオールを含む、請求項1に記載のカプセル化粒子。
  3. 前記カプセル化粒子の全質量を基準として6質量%未満の前記ポリウレタンを含む、請求項1又は2に記載のカプセル化粒子であって、
    〜50質量%の前記コア粒子が25℃で24時間以内に水に溶解する、前記カプセル化粒子。
  4. 前記コア粒子が硫酸アンモニウムを含む、請求項1から3までのいずれか1項に記載のカプセル化粒子。
  5. 請求項1から4までのいずれか1項に記載のカプセル化粒子であって、前記芳香族アミン系開始剤が、以下の式
    Figure 0006214635
    (式中、Rがアルキル基、アミン基、又は水素原子であり、
    、R3、、R、及びRがそれぞれ独立してアミン基又は水素原子であり、且つ
    前記R〜Rのうち少なくとも1つが前記アミン基である)
    のものを含む、前記カプセル化粒子。
  6. 前記脂肪族ポリエーテルポリオールが、プロピレングリコール開始剤及び複数のアルキレンオキシド単位から形成され、
    前記複数のアルキレンオキシド単位が、前記複数のアルキレンオキシド単位の全質量を基準として少なくとも50質量%のプロピレンオキシド単位を含む、請求項1から5までのいずれか1項に記載のカプセル化粒子。
  7. 前記ポリオール成分が、前記芳香族イソシアネート成分と前記ポリオール成分の全質量を基準として、5〜25質量%の、前記ポリオール成分に溶解する油を更に含む、請求項1から6までのいずれか1項に記載のカプセル化粒子。
  8. 前記ポリウレタンの周りに配置されたシーラントを更に含む請求項1から7までのいずれか1項に記載のカプセル化粒子であって、前記シーラントが、有機ワックス、熱可塑性ポリマー、鉱物油及びこれらの組み合わせから選択される、前記カプセル化粒子。
  9. コア粒子を提供する工程;
    少なくとも2の公称官能価を有する芳香族イソシアネート成分を提供する工程;
    芳香族アミン系開始剤から誘導され且つ4の公称官能価を有するポリオール、及び
    2〜4の公称官能価を有する脂肪族ポリエーテルポリオール
    を含むポリオール成分を提供する工程;
    芳香族イソシアネート成分をコア粒子に適用する工程;及び
    ポリオール成分をコア粒子に適用する工程
    を含む、カプセル化粒子の形成方法であって、
    ポリオール成分と芳香族イソシアネート成分が反応してコア粒子の周りに配置されたポリウレタンを形成し;
    ポリオール成分は、芳香族イソシアネート成分とポリオール成分の全質量を基準として、40〜80質量%の量で利用され
    前記芳香族イソシアネート成分が、前記芳香族イソシアネート成分と前記ポリオール成分の全質量を基準として20〜60質量%の量で利用され、
    ;且つ
    芳香族アミン系開始剤から誘導されたポリオール対脂肪族ポリエーテルポリオールの質量比が1:2〜2:1である、前記方法。
  10. コア粒子の周りに第1のコーティング層を形成し且つ第1のコーティング層の周りに少なくとも1つの追加のコーティング層を形成することを更に含む、請求項9に記載の方法。
  11. ポリオール成分が53℃で100〜300cPの粘度を有する、請求項9又は10に記載の方法。
  12. 前記ポリオール成分が、芳香族アミン系開始剤から誘導されたポリオールと脂肪族ポリエーテルポリオールとを質量比1:1.5〜1.5:1で含む、請求項1に記載のカプセル化粒子。
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