JPH07275689A - マイクロカプセルの製造方法 - Google Patents

マイクロカプセルの製造方法

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JPH07275689A
JPH07275689A JP6070883A JP7088394A JPH07275689A JP H07275689 A JPH07275689 A JP H07275689A JP 6070883 A JP6070883 A JP 6070883A JP 7088394 A JP7088394 A JP 7088394A JP H07275689 A JPH07275689 A JP H07275689A
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護 粟野
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 ホルムアルデヒドの発生がなく、耐溶剤性、
耐熱性および耐圧性に優れるマイクロカプセルの製造方
法を提供する。 【構成】 多価イソシアネートを溶解した疎水性液体
を、乳化剤を含有する水溶液中に乳化させた後、疎水性
液体・水界面に皮膜を形成させるマイクロカプセルの製
造方法において、前記乳化剤の主成分としてアクリル
酸、メタクリル酸、(メタ)アクリロニトリル、ヒドロ
キシエチル(メタ)アクリレート、および(メタ)アク
リルアミドの多元共重合体を用いることを特徴とするマ
イクロカプセルの製造方法。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、ポリウレタンおよび/
またはポリウレアよりなる壁を有する、耐溶剤性、耐熱
性および耐圧性に優れたマイクロカプセルの製造方法に
関する。
【0002】
【従来の技術】マイクロカプセルは、感圧記録紙等の記
録材料、香料、医薬品、農薬、接着剤、粘着剤、食品、
染料、溶剤、液晶等の分野で検討され、種々のものが実
用化あるいは実用化段階に至っている。
【0003】一般にマイクロカプセルの製造方法には、
物理的方法、機械的方法、物理化学的方法および化学的
方法が知られており、これらの方法はマイクロカプセル
の用途に応じて適宜選択して使われている。物理的方法
および機械的方法では得られるカプセルの粒径が大き
く、壁膜の緻密性が不十分であることから、これらの方
法で製造したマイクロカプセルの用途は限られている。
これに対し、物理化学的方法および化学的方法では、カ
プセル粒径を任意にコントロールし、数μ程度の小さい
ものも容易に製造でき、壁膜の緻密性の高いカプセルが
得られることから、広い範囲で使用されている。
【0004】物理化学的方法としては、ゼラチンを使用
したコアセルベーション法(相分離法)が知られる。こ
の方法は、広い分野で応用されているが、膜材として、
天然物のゼラチンを使用するため、品質面および価格面
での変動が大きいこと、また、腐敗、凝集の傾向を有す
るため長期間の保存に耐えられないこと、そしてカプセ
ルの耐水性に劣ること、加えて高濃度のカプセルスラリ
ーが得難いこと、しかも、カプセル化工程が複雑である
等の欠点を有している。
【0005】また、化学的方法としては、連続相の水相
より反応が進行し芯物質の周囲にアミノ樹脂等の壁膜を
形成させるin−situ重合法の他、水相、油相の双
方に反応原料を存在させ両者の界面、すなわち芯物質の
表面において重合または縮合反応を行なわせポリマーの
マイクロカプセル壁膜を形成させる界面重合法がある。
【0006】in−situ重合法(例えば、特公平5
−27452号公報、特公平5−51339号公報、特
公平5−53538号公報、特公平5−53539号公
報等)は、安価なアミノ樹脂を利用でき、また耐熱性に
も優れているものの、壁膜が脆く、マイクロカプセルの
粒子径を大きくするには限界があること、またホルムア
ルデヒドの発生等の欠点を有している。これに対し、界
面重合法は膜材として、弾性体を形成するポリアミド、
ポリエステルあるいはポリウレタン等を利用でき、強度
的に優れたマイクロカプセルを調製できる等の利点を有
している(例えば、特公昭63−33474号公報、特
開昭63−107741号公報、特開昭64−7288
6号公報、特開平2−2057号公報等)。特に多価イ
ソシアネートと水、多価アミン類もしくは多価アルコー
ル類とを反応させたポリウレタンまたはポリウレアを利
用する方法は、濃度の高いマイクロカプセル液が得られ
ること、得られるマイクロカプセルの耐水性に優れるこ
と、マイクロカプセル化が短時間でできること等の特徴
を有している。しかし、上記多価イソシアネートを利用
したマイクロカプセルは、有機溶剤が存在する雰囲気下
では、次第に内包される油状物質が抽出されること、ま
た高温下ではマイクロカプセルの芯物質が漏れること、
そして比較的弱い圧力によって破壊されるという欠点を
有している。
【0007】
【発明が解決しようとする課題】本発明は、上記従来の
マイクロカプセルの製造方法の欠点を克服し、ホルムア
ルデヒドの発生がなく、耐溶剤性、耐熱性および耐圧性
に優れたマイクロカプセルの製造方法を提供することを
目的とする。
【0008】
【課題を解決するための手段】本発明者らは、種々検討
を重ねた結果、多価イソシアネートを溶解した疎水性液
体を、アクリル酸、メタクリル酸、(メタ)アクリロニ
トリル、ヒドロキシエチル(メタ)アクリレート、およ
び(メタ)アクリルアミドの多元共重合体を主成分とす
る水溶性高分子を含有する水溶液中で乳化させた後、反
応させてマイクロカプセル化させるとホルムアルデヒド
の発生がなく、得られるマイクロカプセルの耐溶剤性、
耐熱性および耐圧性が著しく改良されることを見出し、
本発明の目的を達成した。
【0009】即ち、本発明は、多価イソシアネートを溶
解した疎水性液体を、乳化剤を含有する水溶液中に乳化
させた後、疎水性液体・水界面に皮膜を形成させるマイ
クロカプセルの製造方法において、前記乳化剤の主成分
としてアクリル酸、メタクリル酸、(メタ)アクリロニ
トリル、ヒドロキシエチル(メタ)アクリレート、およ
び(メタ)アクリルアミドの多元共重合体を用いること
を特徴とするマイクロカプセルの製造方法に関する。
【0010】本発明のマイクロカプセルは、ポリウレタ
ンおよび/またはポリウレア壁からなるマイクロカプセ
ルであって、マイクロカプセル化に際して、乳化剤とし
てアクリル酸、メタクリル酸、(メタ)アクリロニトリ
ル、ヒドロキシエチル(メタ)アクリレート、および
(メタ)アクリルアミドからなる多元共重合体を主成分
とする水溶性高分子を使用することを特徴とする。
【0011】本発明に使用する、アクリル酸、メタクリ
ル酸、(メタ)アクリロニトリル、ヒドロキシエチル
(メタ)アクリレート、および(メタ)アクリルアミド
の多元共重合体は、水溶液の粘度で表わすと50〜2
0,000cpsのものが良く、好ましくは100〜10,
000cpsのものが良い。但し、ここで言う粘度は、固
形分21重量%、pHが2〜4の多元共重合体水溶液を
30℃,B型粘度計を用いて測定した値である。粘度が
50cps 未満では、乳化分散力およびカプセル形成中の
保護作用が不足し、20,000cpsより大では取扱いが
困難となり、得られるカプセルスラリーも高粘度となる
ために好ましくない。
【0012】多元共重合体の共重合比は、アクリル酸が
21〜48モル%、メタクリル酸が9〜27モル%、
(メタ)アクリロニトリルが2〜28モル%、ヒドロキ
シエチル(メタ)アクリレートが15〜32モル%、お
よび(メタ)アクリルアミドが5〜32モル%が好まし
く、さらに好ましくは、アクリル酸が25〜40モル
%、メタクリル酸が15〜25モル%、(メタ)アクリ
ロニトリルが10〜20モル%、ヒドロキシエチル(メ
タ)アクリレートが20〜28モル%、および(メタ)
アクリルアミドが10〜25モル%である。
【0013】多元共重合体中のアクリル酸の共重合比が
21モル%未満では、乳化分散力および乳化粒子の安定
性に欠け、48モル%より大では、得られるカプセルス
ラリーが高粘度となってしまう。(メタ)アクリロニト
リルが2モル%未満では、乳化分散力および乳化粒子の
安定性に欠け、28モル%より大では、多元共重合体が
水に不溶となる。メタクリル酸が9モル%未満では、生
成したカプセルの耐熱性に欠け、27モル%を超える場
合は、得られるカプセルスラリーが高粘度となる。ヒド
ロキシエチル(メタ)アクリレートが15モル%未満で
は、乳化分散力および乳化粒子の安定性に欠け、32モ
ル%を超える場合は、カプセルスラリーが高粘度とな
る。また、(メタ)アクリルアミドが5モル%未満で
は、カプセルの耐熱性に欠け、32モル%より多くて
は、得られるカプセルスラリーが高粘度となる。
【0014】アクリル酸およびメタクリル酸は、遊離酸
のままであっても良く、分子中のカルボキシル基の一部
が塩を形成していても良い。塩の代表的なものとして
は、例えばナトリウム塩、カリウム塩、アンモニウム塩
等があげられる。
【0015】本発明に用いるアクリル酸、メタクリル
酸、(メタ)アクリロニトリル、ヒドロキシエチル(メ
タ)アクリレートおよび(メタ)アクリルアミドの多元
共重合体は、例えばこれらの単量体を水中で、過酸化水
素、過硫酸カリウム、過硫酸アンモニウム、過酸化ベン
ゾイル、キュメンハイドロパ−オキサイド、メチルエチ
ルケトンパ−オキサイド、アゾビスイソブチロニトリル
等の如き、開始剤により、ラジカル重合させる公知の方
法で製造される。なお、(メタ)アクリロニトリルの共
重合比が高い場合は、時には水溶液が白濁するが、マイ
クロカプセルの製造にはなんら問題なく使用でき、所期
の効果が得られる。また、多元共重合体は水との任意の
割合で混合できる。
【0016】親水性のカプセル化媒体中における多元共
重合体の使用量は、疎水性液体100重量部に対して1
〜30重量部が一般的であるが、生成するカプセルスラ
リーの濃度、粘度、カプセルの粒径等によって適宜選択
する。しかし、使用量が少ないとカプセル化工程中に凝
集が生じたり、逆に使用量が多いと得られるカプセルス
ラリーの粘度が高くなる等、良好なカプセルが得難くな
るため、使用量は3〜25重量部が好ましい。
【0017】本発明では、上記の多元共重合体に他の乳
化剤を併用することもできる。他の乳化剤(界面活性
剤)の具体例としては、アルキルベンゼンスルホン酸
塩、ポリオキシエチレン硫酸塩、ロート油等のイオン性
のもの、ポリオキシエチレンアルキルエーテル、ポリオ
キシエチレンソルビタン脂肪酸エステル等のノニオン性
のものがあげられる。他の乳化剤の使用量は、全乳化剤
中多くとも50重量%、好ましくは多くとも10重量%
である。
【0018】本発明で使用する多価イソシアネートは、
特に限定されるものではなく、芳香族多価イソシアネー
ト、脂肪族多価イソシアネートおよびこれらの併用物を
使用することができる。
【0019】芳香族多価イソシアネートとしては、例え
ば、2,4−トリレンジイソシアネート、2,6−トリ
レンジイソシアネート、1,5−ナフタレンジイソシア
ネート、トリジンジイソシアネート、4,4′−ジフェ
ニルメタンジイソシアネート、1,3−キシレンジイソ
シアネート、トリフェニルメタントリイソシアネート、
ポリメチレンポリフェニルイソシアネート等があげられ
る。
【0020】脂肪族多価イソシアネートの例としては、
ヘキサメチレンジイソシアネート、プロピレン−1,2
−ジイソシアネート、ブチレン−1,2−ジイソシアネ
ート、エチリジンジイソシアネート、イソホロンジイソ
シアネート、ヘキサメチレンジイソシアネートのビウレ
ット体、ヘキサメチレンジイソシアネートのイソシアヌ
レート体等をあげることができる。
【0021】多価イソシアネートの使用量は、疎水性液
体100重量部に対し、10〜50重量部、好ましくは
20〜40重量部である。多価イソシアネートの使用量
が10重量部未満では、生成カプセル膜が薄く、カプセ
ル強度が弱く使用に耐えない。50重量部より多い場合
は、系がゲル化し、安全なカプセルが得られない。
【0022】カプセル化されるべき疎水性液体として
は、例えば、魚油、ラード油の如き動物油類、また大豆
油、ひまし油、亜麻仁油の如き植物性油、石油、ケロシ
ン、パラフィン油、トルエン、キシレン等の如き鉱物油
類、アルキル化ナフタレン、ジフェニルエタン、フタル
酸ジブチル等の如き合成油類等の疎水性液体を使用す
る。これらの疎水性液体は、マイクロカプセルの用途、
目的に応じて医薬、農薬、香料、食品、染料、触媒等を
適宜混合溶解して使用することができる。
【0023】本発明のマイクロカプセルは、上記多価イ
ソシアネートを溶解した疎水性液体を、上記多元共重合
体を含有する水溶液に微粒子状に乳化させた後、疎水性
液体・水界面にポリウレタンおよび/またはポウレアの
ポリマー皮膜を形成させることにより容易に製造するこ
とができる。なお、疎水性液体を乳化する時のpHは、
2〜7の酸性範囲であれば良い。このために必要ならば
適当な酸またはアルカリを用いてpHを調整する。
【0024】
【実施例】以下、本発明を実施例により更に詳述する。
実施例はマイクロカプセルの利用の最も多いノーカーボ
ン紙の場合について記すが、本発明は実施例のみに限定
されるものではなく、他の用途のカプセルについても同
様に製造することができる。例中の部および%は各々重
量基準である。
【0025】実施例15元共重合体水溶液の製造 撹拌機、温度計、還流冷却器を備えた5つ口フラスコに
水529部を入れ、80℃に昇温した。次に、アクリル
酸水溶液(80%)109部、アクリロニトリル23
部、メタクリル酸39部、ヒドロキシエチルアクリレー
ト57部およびアクリルアミド水溶液(40%)57部
に水209部を加え、均一とした単量体水溶液の20%
をフラスコに投入した。続いて、過硫酸カリウムの3%
水溶液39部を加えた。フラスコの内温の上昇が起り、
84℃に至った時点で前記単量体水溶液の残部(全体の
80%)を2時間にわたってフラスコへ連続的に滴下し
た。滴下が終了した時点、およびその30分後に、過硫
酸カリウムの3%水溶液を各々15部ずつフラスコヘ投
入した。フラスコ内温を82〜85℃に保った。その後
冷却し、20%カセイソーダ水溶液を13部加えた。
【0026】得られたアクリル酸、アクリロニトリル、
メタクリル酸、ヒドロキシエチルアクリレート、および
アクリルアミド5元共重合体水溶液の分析値は、固形分
が21.0%、粘度が210cps(30℃,B型粘度
計)、pHが3.20であった。このようにして得られ
た、アクリル酸38部、アクリロニトリル10部、メタ
クリル酸17部、ヒドロキシエチルアクリレート25
部、およびアクリルアミド10部からなる5元共重合体
水溶性高分子(共重合比はモル%で40.5:14.
5:15.2:19.1:10.7)水溶液30部を水
70部に撹拌しながら加え、pHを4.3に調整し、カ
プセル化親水性媒体を得た。
【0027】一方、クリスタルバイオレットラクトン
(CVL)4部をジイソプロピルナフタレン100部に
加え、撹拌下に90℃で2時間加熱溶解し、常温まで冷
却した油性溶液に、脂肪族多価イソシアネートとしてヘ
キサメチレンジイソシアネート17部を混合溶解させ
た。この油性芯物質100部と前記カプセル化親水性媒
体100部を混合し、ホモミキサー(特殊機化(株)
製、T.K.オートホモミキサー)を用いて、10,0
00rpm の条件で10分間乳化したところ、平均粒径が
8.0μmの粒子を含むo/w型乳化液を得た。この乳
化液を80℃まで昇温させ、この温度を2時間保ってマ
イクロカプセル化させた。
【0028】実施例2 実施例1と同様の方法で製造したアクリル酸40部、ア
クリロニトリル5部、メタクリル酸17部、ヒドロキシ
エチルアクリレート25部、およびアクリルアミド13
部からなり、固形分が20.9%、粘度が250cps(3
0℃,B型粘度計)、pHが3.18の5元共重合体水
溶性高分子(共重合比はモル%で43.4:7.4:1
5.4:19.5:14.3)水溶液を用いたこと以外
は、実施例1と同様の方法でカプセル化反応を行ない、
カプセルスラリーを得た。
【0029】実施例3 実施例1と同様の方法で製造したアクリル酸30部、ア
クリロニトリル10部、メタクリル酸30部、ヒドロキ
シエチルアクリレート20部、およびアクリルアミド1
0部からなり、固形分が21.0%、粘度が200cps
(30℃,B型粘度計)、pHが3.42の5元共重合
体水溶性高分子(共重合比はモル%で32.2:14.
6:26.9:15.4:10.9)水溶液を用いたこ
と以外は、実施例1と同様の方法でカプセル化反応を行
ない、カプセルスラリーを得た。
【0030】実施例4 実施例1と同様の方法で製造したアクリル酸25部、ア
クリロニトリル10部、メタクリル酸20部、ヒドロキ
シエチルアクリレート35部、およびアクリルアミド1
0部からなり、固形分が20.5%、粘度が175cp
s、pHが3.55の5元共重合体水溶性高分子(共重合
比はモル%で28.7:15.6:19.3:24.
8:11.6)水溶液を用いたこと以外は、実施例1と
同様の方法でカプセル化反応を行ない、カプセルスラリ
ーを得た。
【0031】実施例5 実施例1と同様の方法で製造したアクリル酸28部、ア
クリロニトリル10部、メタクリル酸17部、ヒドロキ
シエチルアクリレート25部、およびアクリルアミド2
0部よりなり、固形分が20.6%、粘度が335cps、
pHが3.50の5元共重合体水溶性高分子(共重合比
はモル%で29.7:14.4:15.1:19.1:
21.6)水溶液を用いたこと以外は、実施例1と同様
の方法でカプセル化反応を行ない、カプセルスラリーを
得た。
【0032】実施例6 実施例2において、ヘキサメチレンジイソシアネートの
代りに2,4−トリレンジイソシアネートを用いたこと
以外は、実施例2と同様の方法でカプセル化反応を行な
い、カプセルスラリーを得た。
【0033】実施例7 実施例5において、ヘキサメチレンジイソシアネートの
代りに2,4−トリレンジイソシアネートを用いたこと
以外は、実施例5と同様の方法でカプセル化反応を行な
い、カプセルスラリーを得た。
【0034】比較例1 実施例1と同様の方法で製造したアクリル酸48部、ア
クリロニトリル10部、メタクリル酸17部、およびヒ
ドロキシエチルアクリレート25部からなる、固形分が
20.5%、粘度が75cps 、pHが2.86の4元共
重合体水溶性高分子を用いたこと以外は、実施例1と同
様の方法でカプセル化反応を行なったが、異常増粘し、
カプセルスラリーを得ることができなかった。
【0035】比較例2 実施例1において、カプセル化親水性媒体100部中に
含まれる5元共重合体(アクリル酸−アクリロニトリル
−メタクリル酸−ヒドロキシエチルアクリレート−アク
リルアミド)10.7部の代りに、ポリビニルアルコー
ル6.2部、およびカルボキシメチルセルロース4.5
部を用いたこと、および油性芯物質100部中に含まれ
るヘキサメチレンジイソシアネート14.1部の代り
に、カルボジイミド変性ジフェニルメタンジイソシアネ
ート5.8部、ヘキサメチレンジイソシアネートのビウ
レット体5.8部およびエチレンジアミンのブチレンオ
キサイド付加物(エチレンジアミンに対するブチレンオ
キサイドの付加モル16.8モル、分子量1267)
2.5部を用いたこと以外は実施例1と同様の方法でカ
プセル化反応を行ない、カプセルスラリーを得た。平均
粒径は7.0μmであった。
【0036】比較例3 比較例2のポリビニルアルコールおよびカルボキシメチ
ルセルロースの代りに、カルボキシ変性ポリビニルアル
コール(10.7部)を用いたこと以外は比較例2と同
様の方法でカプセル化反応を行ない、カプセルスラリー
を得た。
【0037】上記実施例および比較例で得たカプセルに
ついて下記の項目に関し、その諸特性を評価した。 (1)粒子径:マイクロトラック粒度分析計(9240
型、日機装(株)製)にて測定したカプセルの平均粒径
を、50%体積点の粒径で示した。 (2)粘度:30℃におけるカプセルスラリーの粘度を
B型粘度計にて測定した。 (3)発色性:カプセルスラリー50部に水50部を加
え、更にセルロースパウダー5部と10%酸化でんぷん
水溶液10部を混合分散し、カプセル塗工液を調整し
た。このカプセル塗工液を60g/m2 の原紙に、乾燥塗
布量が4g/m2 になるようワイヤーバーにて塗布し、乾
燥し、感圧複写紙用上用紙を作製した。この上用紙を市
販の下用紙と重ね合せて、電動タイプライターで印字
し、発色性を評価した。 (4)耐圧性:上記(3)と同様の方法で上用紙を作製
し、市販の下用紙と重ね合せ、IGT試験機にて、設定
条件30kgにて圧力を加え、下用紙顕色剤面の発色汚れ
を比較した。カプセルの膜強度が弱い場合、あるいはカ
プセル粒径の分布が悪く、粗大な粒子があればカプセル
が壊れ、下用紙顕色剤塗工面が青く発色し、耐圧性が悪
いことを示している。 (5)耐熱性:ノーカーボン紙下用紙にカプセルスラリ
ーを塗布し、乾燥させた後、これを140℃の乾燥器に
2時間放置し、その後の発色の度合いを評価するもので
ある。即ち、得られたカプセルスラリーを0.05mmの
アプリケーターで下用紙に塗布、乾燥、140℃、2時
間後の塗布面の色を比較した。塗布面が白くあれば、芯
物質は、外に漏れることなく、カプセル膜の耐熱性は良
好と評価されるが、若干でも青くなれば芯物質が若干漏
れていることになり、耐熱性は悪いことになる。以上の
評価の結果を表1に示す。
【0038】
【表1】
【0039】表1から明らかなように、本発明によるカ
プセルは、いずれも約8μmの平均粒子径を有し、カプ
セルスラリーの粘度も300〜500cps と低いもので
あった。また、カプセルの発色性と耐圧性および耐熱性
も良好であった。これに対し、比較例2,3によるカプ
セルは、発色性、耐圧性は良好なるも、耐熱性に劣り、
良好とはいえなかった。比較例1に至っては良好なカプ
セルスラリーさえ得られなかった。
【0040】
【発明の効果】本発明によれば、安定な疎水性液体の乳
化物が得られ、更に短時間に効率良く、しかも緻密性の
高いカプセル壁膜の形成を促し、耐溶剤性、耐圧性およ
び耐熱性に優れたカプセルを得ることができ、産業上極
めて有用である。このように優れた効果は、本発明のア
クリル酸、メタクリル酸、(メタ)アクリロニトリル、
ヒドロキシエチル(メタ)アクリレート、(メタ)アク
リルアミド多元共重合体自身が高い乳化分散力を有し、
また保護コロイド能力に優れ、しかも多価イソシアネー
トとの架橋皮膜を芯物質表面に形成させる能力を有して
いるためと考えられる。

Claims (5)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 多価イソシアネートを溶解した疎水性液
    体を、乳化剤を含有する水溶液中に乳化させた後、疎水
    性液体・水界面に皮膜を形成させるマイクロカプセルの
    製造方法において、前記乳化剤の主成分としてアクリル
    酸、メタクリ酸、(メタ)アクリロニトリル、ヒドロキ
    シエチル(メタ)アクリレート、および(メタ)アクリ
    ルアミドの多元共重合体を用いることを特徴とするマイ
    クロカプセルの製造方法。
  2. 【請求項2】 前記多元共重合体が、アクリル酸を21
    〜48モル%、メタクリル酸を9〜27モル%、(メ
    タ)アクリロニトリルを2〜28モル%、ヒドロキシエ
    チル(メタ)アクリレートを15〜32モル%、および
    (メタ)アクリルアミドを5〜32モル%含むものであ
    る請求項1記載のマイクロカプセルの製造方法。
  3. 【請求項3】 前記多元共重合体の使用量が、疎水性液
    体100重量部に対し、1〜30重量部である請求項1
    または2記載のマイクロカプセルの製造方法。
  4. 【請求項4】 前記多元共重合体水溶液の粘度(固形分
    21重量%)が、50〜20,000cps(30℃,B型
    粘度計)である請求項1〜3のいずれか1項に記載のマ
    イクロカプセルの製造方法。
  5. 【請求項5】 多価イソシアネートが芳香族系多価イソ
    シアネートまたは脂肪族系多価イソシアネートである請
    求項1〜4のいずれか1項に記載のマイクロカプセルの
    製造方法。
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