JPH0775666B2 - カプセル化粒子の製造方法 - Google Patents

カプセル化粒子の製造方法

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JPH0775666B2
JPH0775666B2 JP62111975A JP11197587A JPH0775666B2 JP H0775666 B2 JPH0775666 B2 JP H0775666B2 JP 62111975 A JP62111975 A JP 62111975A JP 11197587 A JP11197587 A JP 11197587A JP H0775666 B2 JPH0775666 B2 JP H0775666B2
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雅幸 服部
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    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01JCHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J13/00Colloid chemistry, e.g. the production of colloidal materials or their solutions, not otherwise provided for; Making microcapsules or microballoons
    • B01J13/02Making microcapsules or microballoons
    • B01J13/04Making microcapsules or microballoons by physical processes, e.g. drying, spraying

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  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Dispersion Chemistry (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Manufacturing Of Micro-Capsules (AREA)
  • Compositions Of Macromolecular Compounds (AREA)
  • Developing Agents For Electrophotography (AREA)
  • Processes Of Treating Macromolecular Substances (AREA)
  • Glanulating (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 (産業上の利用分野) 本発明はカプセル化粒子の製造方法、詳しくは例えばポ
リマー粒子表面を他の有機または無機物質で被覆してポ
リマー粒子表面を変性もしくは改質する方法に関する。
(従来の技術) 粒子表面を他の物質で被覆する、いわゆるカプセル化方
法としては、界面重合法、in situ重合法、液中硬化被
覆法などの化学的方法、水溶液系からの相分離法、有機
溶媒系からの相分離法、液中乾燥法などの物理化学的方
法、および流動気床法、スプレードライ法などの機械的
方法があることはよく知られているところである。しか
しながら、これら従来のカプセル化方法では個々の粒子
を均一に被覆することは困難で、凝集体が生成しやすい
ことがら、工業的に生産する場合には微妙な反応条件の
コントロールが必要とされるなどの問題があった。
そこで、最近ではメカノケミカル効果を利用して粒子表
面の他の物質で被覆する方法が提案されている(化学装
置、1986年3月号、p.27−33)。しかし、この方法では
母粒子と子粒子との混合撹拌を好適な条件下で行えば、
良好はカプセル化を達成できるが、上記混合撹拌を粒子
濃度の低い気流中で行わなければならないので、工業的
に実施するには生産性が劣るという問題がある。
(発明が解決しようとする問題点) 上述のとおり、従来のカプセル化方法には、反応条件の
コントロール、生産性などに問題があることから、実用
的で有効なカプセル化方法が望まれていた。
従って、本発明は上記従来方法の問題点を解決し、実用
的で有効なカプセル化粒子の製造方法を提供することを
目的とするものである。
(問題点を解決するための手段) 本発明者らは鋭意検討を重ねた結果、母粒子と子粒子と
を特定条件下にホモジナイザー処理すると上記目的が達
成できることを知り、この知見に基づいて本発明を完成
するに至った。
即ち、本発明は数平均粒子径0.1〜100μmの母粒子と数
平均粒子径が母粒子の数平均粒子径の1/5以下である子
粒子とを噴射圧力300kg/cm2以上でホモジナイザー処理
して、母粒子表面を子粒子で被覆することを特徴とする
カプセル化粒子の製造方法に関する。
以下、本発明を詳細に説明する。
本発明で使用する母粒子の数平均粒子径は0.1〜100μ
m、好ましくは1〜50μm、さらに好ましくは2〜50μ
mである。母粒子の数平均粒子径が0.1μm未満では十
分な衝突エネルギーが得られず、母粒子の子粒子による
被覆ができなくなる。一方、100μmを超えるとホモジ
ナイザー処理の際に、高圧保持間隙またはノズルに詰ま
りが生じ易くなり、操作上の支障が生じる。
母粒子としては、無機物質、有機物質のいずれでもよ
く、例えばポリスチレン、スチレン共重合体、ポリメチ
ルメタクリレート、ベンゾグアナミン樹脂、フェノール
樹脂、ナイロン樹脂などのポリマー粒子、再乳化ワック
ス分散体粒子、炭酸カルシウム粒子、マグネタイト粒
子、酸化ケイ素粒子などを挙げることができる。これら
のうち、ポリマー粒子が子粒子の付着もしくは融着が良
好であり、また粒子径および粒子径分布のコントロール
が容易であることから特に好ましく使用される。また、
母粒子としては、カプセル化粒子の特性を均質化するた
め、粒子径分布の狭い均一粒子径の粒子を使用するのが
好ましい。
本発明で使用する子粒子の数平均粒子径は、母粒子の数
平均粒子径の1/5以下、好ましくは1/100〜1/10である。
子粒子の数平均粒子径が母粒子の数平均粒子径の1/5を
超えると、ホモジナイザー処理において母粒子表面への
子粒子の十分な付着もしくは融着が行われない。
子粒子としては、上記粒子径に関する要件を満たす限
り、無機物質、有機物質のいずれでもよい。例えば、有
機系子粒子としては、ポリスチレン、スチレン共重合
体、ポリメチルメタクリレートなどのビニル系熱可塑性
ポリマー粒子、再乳化ポリマー分散体粒子、架橋化ポリ
マー粒子などを、また無機系子粒子としては、カーボン
ブラック、各種顔料粒子、マグネタイト粒子、酸化チタ
ン粒子などを使用することができる。また、子粒子は2
種以上の有機系粒子または無機系粒子からなる混合粒子
でも、また有機系粒子と無機系粒子との混合粒子であっ
てもよい。
なお、本発明においては、カプセル化粒子としての形状
を保持するために、母粒子および子粒子として使用する
粒子の少なくとも1種が熱可塑性ポリマー粒子であるの
が好ましい。
本発明における数平均粒子径は、電子顕微鏡写真上にて
100個の粒子の粒子を無作意に測定して求めた。なお、
染料のように針状粒子の場合には、長径と短径との平均
値をもって粒子径とし、また無定形粒子の場合には、最
大径と最小径との平均値をもって粒子径とした。
本発明の方法によれば、上記母粒子と子粒子とを噴射圧
力300kg/cm2以上でホモジナイザーに導入してホモジナ
イザー処理を施して、母粒子表面を子粒子で被覆してカ
プセル化粒子を製造する。
このホモジナイザー処理において、母粒子と子粒子とは
不活性媒体中に分散させた分散体としてホモジナイザー
に導入する。ここで使用する「不活性媒体」とは、母粒
子および子粒子が実質的に不溶の分散媒を意味し、例え
ば水、メタノール、エタノールなどの低級アルコール、
および母粒子、子粒子の組成にもよるがアセトン、メチ
ルエチルケトンなどのケトン類、ヘキサン、石油などの
炭化水素化合物などを挙げることができる。特に、母粒
子または子粒子が熱可塑性ポリマー粒子の場合、不活性
媒体としては水または水/アルコール混合物が好適に使
用される。
上記不活性媒体への母粒子および子粒子の分散方法には
特に制限はなく、この種分散体の調製に一般に使用され
ている方法、例えば超音波処理方法などを用いることが
できる。なお、例えば不活性媒体としての水に粒子を分
散する際、分散性を向上させるため界面活性剤あるいは
分散剤を使用することができるが、あまり多量に使用す
るとホモジナイザー処理を行っても母粒子への子粒子の
付着もしくは融着が妨げられるので注意する必要があ
る。界面活性剤あるいは分散剤の使用量は使用粒子の粒
子径にもよるが、通常、限界ミセル形成濃度(CMC)の
約1/5以下であり、1/20以下が好ましい。
母粒子の分散に使用する不活性媒体と子粒子の分散に使
用する不活性媒体とは同一でも異なっていてもよいが、
カプセル化の後の分離などの操作の都合などから同一の
不活性媒体を使用するのが好ましい。特に、母粒子と子
粒子とを、それぞれ同一不活性媒体中に分散した後、こ
れを混合して使用するか、あるいは母粒子と子粒子とを
同一不活性媒体中に分散して使用するのが好ましい。
不活性分散媒体中の母粒子または子粒子の濃度は、ホモ
ジナイザー処理ができる範囲内で出来る限り高い濃度で
行うのが好ましい。使用粒子および分散媒体の種類にも
よるが、粒子の濃度は通常1〜60重量%、好ましくは5
〜40重量%である。1重量%未満ではカプセル化の効率
が低く、実用上問題が生じる。同様に、あまり高濃度に
するとカプセル化が十分に達成されない。
なお、子粒子の使用量は母粒子100重量部当り3〜30重
量部程度が好ましい。
本発明のホモジナイザー処理に使用するホモジナイザー
は、母粒子の分散体と子粒子のとの分散体あるいは混合
分散体を、同一または異なる導入口から高い圧力で噴射
導入して高い剪断力をかけながら混和し得るものであれ
ばよく、市販のホモジナイザーをそのまま使用可能であ
り、例えば高圧の分散体を互いに衝突させる形式のホモ
ジナイザーあるいは高圧の分散体を内壁に衝突させる形
式のホモジナイザーが好適に使用することができる。例
えば、前者の形式としてはマイクロフルイダイザー、後
者の形式としてはマントンガウリンホモジナイザーを挙
げることができる。
本発明の方法によれば、上記母粒子の分散体と子粒子の
分散体とをホモジナイザー中に噴射圧力300kg/cm2
上、好ましくは500kg/cm2以上で導入して、ホモジナイ
ザー処理を施す。このホモジナイザー処理によって、母
粒子表面に子粒子が付着もしくは融着され、最終的には
母粒子表面に子粒子の被覆層が形成され、母粒子を芯物
質とするカプセル化粒子が得られる。
母粒子の分散体と子粒子の分散体との噴射圧力が300kg/
cm2未満では、ホモジナイザー処理が十分に行われず、
目的とするカプセル化粒子を得ることができない。
上記ホモジナイザー処理における温度は高いほうが好ま
しいが、粒子の融着温度以上になると粒子同士の融着お
よび粗大化が生じるため粒子の融着温度を超えない温度
で行うのがよい。
なお、上記ホモジナイザー処理は1回でもよいが均一か
つ十分な強度を有する子粒子の被覆層が得られるように
ホモジナイザー処理を複数回繰り返して実施することが
できる。
(実施例) 以下、実施例を挙げて本発明を詳細に説明するが、本発
明はこれら実施例によって制約を受けるものではない。
実施例1 特公昭57−24369号公報記載の方法により数平均粒子径1
0.0μmの粒子径の揃ったポリスチレン粒子を製造し
た。このポリスチレン粒子をろ過し、十分に洗浄した
後、乾燥して乳化剤、分散剤などを除いて、母粒子とし
て使用した。この母粒子100gを水500gおよびメタノール
50gからなる媒体中に添加し、十分に撹拌した後、超音
波処理を施して母粒子の分散体を調製した。
メチルメタクリレート(MMA)100g、t−ドデシルメル
カプタン1.0g、水500gおよび過硫酸カリウム1.0gを用い
て重合温度80℃でソープフリー重合を行い、数平均粒子
径0.65μmのポリメチルメタクリレート(p−MMA)の
分散体を得、これを子粒子の分散体として使用した。
母粒子分散体500g(固形分76.9g)および子粒子分散体7
0g(固形分11.8g)を混合した後、2液衝突型高圧ホモ
ジナイザー(マイクロフルイダイザーM−110型、マイ
クロフルイディクス社製)に噴射圧力559kg/cm2で導入
し、ホモジナイザー処理を施した。その後、ホモジナイ
ザー処理を上記と同一の条件で2回繰り返し、都合3回
ホモジナイザー処理を行った。この際、ホモジナイザー
処理を1回行う毎に約15℃の温度上昇があり、3回目の
ホモジナイザー処理における温度は60℃であった。
処理後の分散体を光学顕微鏡で観察したところ、粒子径
が10μm程度の大粒子のみが存在し、小粒子は全く存在
していないことが判明した。また、走査型電子顕微鏡
(SEM)で観察したところ、粒子は10.5μmのほぼ均一
な粒子径を有し、なめらかな表面を有していることが判
明した。
処理後の分散体をろ過、乾燥して得られた粒子を用いて
走査熱分析(DSC)を行ったところ、115℃と100℃とに
2つのガラス転移温度ピークが観察された。また、この
粒子を用いてX線表面分析(ESCA)を行ったところ、粒
子表面はポリメチルメタクリレートであることが判明し
た。
以上の分析結果から、得られた粒子は、ポリスチレン粒
子を芯物質として、この芯物質表面にポリメチルメタク
リレートの被覆層が形成されたカプセル化粒子であるこ
とが確認された。
実施例2 母粒子と子粒子との混合分散体を噴射圧力350kg/cm2
導入した以外は実施例1と同様にしてホモジナイザー処
理を行った。
処理後の分散体を光学顕微鏡で観察したところ、大粒子
のみが存在し、小粒子は存在しないことが判明した。ま
た、走査型電子顕微鏡で観察したところ、粒状の小粒子
が半溶融状態で融着している大粒子が存在していた。従
って、子粒子による被覆層の形成が十分でないものもあ
るが、カプセル化粒子が得られていることが判明した。
比較例1 母粒子と子粒子との混合分散体を噴射圧力250kg/cm2
導入した以外は実施例1と同様にしてホモジナイザー処
理を行った。
処理後の分散体を光学顕微鏡で観察したところ、小粒子
が多数存在し、カプセル化が行われていないことが判明
した。
比較例2 子粒子として数平均粒子径3μmのポリメチルメタクリ
レート粒子を用いた以外は実施例1と同様にしてホモジ
ナイザー処理を行った。
処理後の分散体を光学顕微鏡で観察したところ、子粒子
は母粒子に全く付着していないことが判明した。
実施例3 母粒子として数平均粒子径7μmで粒子径が揃ったスチ
レン/n−ブチルアクリレート共重合体粒子(ガラス転移
温度65℃)を、また子粒子として数平均粒子径0.015μ
mのカーボンブラック(ダイヤブラック#40、三菱化成
(株)製)と数平均粒子径0.2μmのポリスチレン粒子
を使用した。
母粒子1000gおよび子粒子としてのカーボンブラック80g
とポルスチレン粒子80gとを水6に均一に分散した。得
られた分散体を高圧ピストンポンプ型ホモジナイザー
(マントンガウリン社製15−M型)に噴射圧力700kg/cm
2で導入して、ホモジナイザー処理を都合3回行った。
処理後の温度は80℃まで上昇した。
処理後の分散体を光学顕微鏡で観察したところ、小粒子
は存在せず、子粒子は母粒子の表面に融着されて被覆層
を形成し、カプセル化粒子が得られていることが判明し
た。
実施例4 実施例3で得られたカプセル化粒子の分散体に、数平均
粒子径が0.25μmのスチレン/n−ブチルアクリレート共
重合体(ガラス転移温度60℃)の水分散体(固形分150
g)を添加し、得られた混合分散体に実施例3と同様に
してホモジナイザー処理を施した。
処理後の分散体を光学顕微鏡で観察したところ、小粒子
は存在せず、子粒子は母粒子の表面に融着されて被覆層
を形成し、カプセル化粒子が得られていることが判明し
た。
この粒子を乾燥した後、その電気抵抗を測定したところ
3x1016Ω・cmであり、カーボンブラックは粒子内部に包
まれていることが判明した。この粒子を電子写真複写機
のトナーとして使用したところ良好な濃度のコピーが得
られた。
(発明の効果) 本発明の主たる効果を挙げれば次の通りである。
(1)本発明によれば、ホモジナイザーを使用して湿式
にてカプセル化を行うため、従来のカプセル化方法のよ
うな微妙な反応条件のコントロールを必要としない。
(2)本発明によれば、母粒子と子粒子とを高濃度にて
ホモジナイザー処理を行うことができるので、従来のメ
カノケミカル反応を利用した乾式のカプセル化方法に比
べて、生産性が一段と向上される。
(3)本発明によって得られたカプセル化粒子において
は、母粒子を芯物質として子粒子の被覆層が均一かつ強
固に形成されているので、被覆層の剥離あるいは脱落な
どはない。従って、本発明は母粒子の変性あるいは改質
に有効であり、また得られるカプセル化粒子は種々の用
途に使用することができる。
従って、本発明のカプセル化粒子の製造方法は工業的に
極めて有用なものである。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 庁内整理番号 FI 技術表示箇所 G03G 9/08 311

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】数平均粒子径0.1〜100μmの母粒子と数平
    均粒子径が母粒子の数平均粒子径の1/5以下である子粒
    子とを噴射圧力300kg/cm2以上でホモジナイザー処理し
    て、母粒子表面を子粒子で被覆することを特徴とするカ
    プセル化粒子の製造方法。
  2. 【請求項2】母粒子と子粒子とを不活性媒体中に分散さ
    せた分散体としてホモジナイザーに導入することを特徴
    とする特許請求の範囲第1項記載のカプセル化粒子の製
    造方法。
JP62111975A 1987-05-08 1987-05-08 カプセル化粒子の製造方法 Expired - Lifetime JPH0775666B2 (ja)

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