JPS6331534A - 水分散性有機化合物微粒子の製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 この発明は水分散性有機化合物微粒子の製造方法、特に
常温、常圧で固体の水不溶性有機化合物の水分散性微粒
子の製造方法に関するものである。

〔従来の技術〕

従来、水不溶性の有機物化合物の水中への分散法として
は、低融点物質の場合は、融解温度以上においてホモジ
ナイザー等により、補助的に界面活性剤を用いて水分散
系を製造している。高融点物質の場合は、溶媒に溶解し
て低融点物質の場合と同様に乳化後、溶剤をエバポレー
ター等で除去する方法が行われている。

〔発明が解決しようとする問題点〕

しかし、これらの従来の方法では、分散した有機化合物
の粒径が大きく（２０〜１００μｍ）、適切な界面活性
剤を選択しても有機化合物が再凝集し、均一かつ安定な
分散体が得られない。また親油性の強い有機化合物の場
合は、親木性−親油性バランス（ＨＬＢ）の値が小さく
て、水に溶解しにくい油性の界面活性剤を用いなければ
ならず、均一な分散が得にくいなどの問題点があった。

本発明は上記問題点を解決するためのもので、常温、常
圧で固体の水不溶性の有機化合物を１μｍ以下の微粒子
とし、その表面に界面活性剤を付着させることにより水
中分散性を改良し、水不溶性有機化合物を長期間安定か
つ均一に分散させることが可能な水分散性有機化合物微
粒子の製造方法を提案することを目的としている。

〔問題点を解決するための手段〕

この発明は、有機化合物を不活性ガスの存在下、かつ１
０−２〜１０００Ｔｏｒｒの圧力下で加熱して気化させ
、不活性ガス流中で凝集させて得た微粒子に、界面活性
剤を付着させることを特徴とする水分散性有機化合物微
粒子の製造方法である。

本発明において微粒子化を行う有機化合物としては水不
溶性の有機化合物であれば特に制限はないが、一般的に
は常温、常圧において固体で、加熱により分解しない物
質がその対象となり、加熱反応生成物が目的物である場
合も含まれる。このような有機化合物の例としては、長
鎖のアルカン、アルケン、アルキン、脂肪族アミン、ア
ミド、脂肪族アルコール、脂が酸およびその誘導体、芳
香環を有する色素、有機金属錯体などがあげられる。

不活性ガスはキャリアガスとなるもので、アルゴン、ネ
オン、窒素などの一般的な不活性ガスが使用できる。こ
の不活性ガスは密閉容器（ベルジャ）中に充満させ、酸
素を遮断した状態で有機化合物の気化を行う。不活性ガ
スを容器に充満させるためには、容器を１０−’Ｔｏｒ
ｒ以下、好ましくは１０−’　Ｔｏｒｒ以下の真空にし
た後、不活性ガスを導入する。

有機化合物の気化は融解、蒸発のほかに直接昇華によっ
てもよい。このような気化は、不活性ガスを充満した密
閉容器内に試料を挿入し、１０−２〜１０００Ｔｏｒｒ
の圧力下で加熱することにより行う。

例えば試料容器の下１〜５０嘗の位置に配置したヒータ
により試料容器に収容した有機化合物を加熱すると、ヒ
ータから生じる熱によりガスの対流が起こり、ガス流に
沿って温度勾配が生じる。そして、ヒータの加熱により
生じた熱ガスおよびヒータからの赤外線によって試料が
加熱されて、融解、蒸発または直接昇華により気化する
。

気化した試料分子はガス流に沿って上昇するが、移動中
に分子同士が衝突を行いながら凝集し、その際、分子の
会合、あるいは大きくなりすぎた分子凝集体の解離によ
り微粒子が生じる。そしてヒータから生じる熱により、
ガス流の方向に温度勾配が生じるため、試料容器からの
距離により、成長した微粒子の粒径が変化する。すなわ
ち分子の会合により粒径１０〜５０人前後の単結晶超微
粒子が生じ、高真空の場合、固体表面に付着させると薄
膜状に成長しやすいが、本発明ではキャリアガスが存在
しているので、超微粒子の状態で捕捉することができる
。試料から若干能れた領域では上記単結晶超微粒子が凝
集した１０００人前後の微粒子が生じ、固体表面に付着
させると煤状に付着する。

試料からさらに離れた領域では、１００人前後に成長し
た微粒子が集合してクラスタ状の微粒子会合体を形成す
る。

そこでガス流に沿って固体表面を配置すると、試料容器
から同距離の部分の固体表面に同じ粒径の微粒子が付着
する。この場合、それぞれの微粒子は不活性ガス（キャ
リアガス）によって隔離されているため、真空蒸着の場
合のように薄膜を形成せず、微粒子が集合状態で付着す
るため、これを掻取ることにより任意の粒径の微粒子を
得ることができる。

もちろん粒径は導入ガスのガス圧にも関係する。

すなわち圧力が低いと単結晶超微粒子の衝突する機会が
少なくなるため凝集が起こりにくく、粒径は小さくなる
。そして圧力が１０−”　Ｔｏｒｒより低いと分子が衝
突することなく直接固体表面に到達して蒸着膜を形成す
るため、微粒子化することはできない。加熱時の圧力は
試料の分子量および分子の構造により決定されるが、一
般的には１０４〜１０００Ｔｏｒｒである。

第１図は製造装置の一例を示す構成図、第２図はその一
部の断面図である。図において、１は容器で、弁２を有
する排気系３および弁４を有する不活性ガス導入系５が
接続している。６は線状の試料ホルダ（ボート）で、容
器１内に水平方向に配置され、その下に平行に線状のヒ
ータ７が配置されている。８は微粒子捕捉手段としての
固体表面で、金網によって板状に形成されている。

上記の装置において、試料ホルダ６に線状に試料９を入
れ、弁２を開き、弁４を閉じて排気系３から真空引きし
、容器１内を１０’−５Ｔｏｒｒ以下にしたのち、弁４
を開いて不活性ガス導入系５から不活性ガスを導入して
容器１内に充満させる。続いてヒータ７により加熱を行
うと、ヒータ７付近のガスは加熱されて上昇し、キャリ
アガスとなって試料ホルダ６および同体表面８を通って
対流が起こる。

このときのガス流１０は第２図に示すようになり、この
ガス流１０に沿った平面内にガス流１０の方向に温度勾
配が発生し、試料ホルダ６上の試料９からの距離に応じ
て高さ方向に同一温度域を形成する。

従って試料ホルダ６上の試料９は加熱により融解、蒸発
または昇華して気化し、キャリアガスに伴われて上昇す
る。この間分子の会合により単結晶超微粒子が析出し、
この超微粒子の会合、凝集などにより次第に粒径が大き
くなり、試料９からの距離に応じて同一粒径の微粒子と
して固体表面８に付着する。

試料ホルダ６およびヒータ７として線状のものを用いる
と、平面状にガス流１０を形成するとともに、試料９か
らの距離に応じて同一温度域を形成するため、その面内
において分子の凝集を促し、平面状の固体表面８により
微粒子を捕捉するのに便利である。固体表面８はガス流
１０内に配置される形状とすればよいが、平面状に形成
すると、空間利用率を高くすることができる。また固体
表面８は微粒子が付着するための捕捉面を提供するもの
であるから、金網のように表面積が大きいものが望まし
い。

ヒータ７による加熱温度は容器１内の真空度にもよるが
、試料９が蒸発または昇華する温度でよい、加熱反応に
よる生成物を微粒子化する場合は原料を試料ホルダ６に
入れて加熱する。また固体表面８は必要により冷却し、
微粒子の付着を容易にする。固体表面８に付着した微粒
子は掻取により採取できるが、ガスの対流を乱さないよ
うにすることが必要である。

得られる微粒子は試料の種類、圧力等により異なるが、
１００人ないし１μ■程度のものが得られ、圧力が高い
ほど粒径は小さい。こうして得られる微粒子は粒径が極
めて小さく水への均一分散が可能である。

本発明では、こうして得られる有機化合物微粒子に界面
活性剤を付着させることにより、安定かつ均一に分散さ
せることが可能な水分散性微粒子を製造する。

界面活性剤としては特に制限はなく、グリセリンモノま
たはジ脂肪酸エステル、エチレングリコールまたはプロ
ピレングリコールの脂肪酸エステル、ポリオキシエチレ
ンモノ脂肪酸エステル、ポリオキシエチレンアルキルフ
ェニルエーテル、ポリオキシエチレンアルキルエーテル
、シュガーエステルなど、一般に有機化合物の分散に用
いられている界面活性剤を用いることができる。

有機化合物微粒子に界面活性剤を付着させるためには、
微粒子と界面活性剤粉末とを混合する方法、あるいは液
状の界面活性剤または界面活性剤の水溶液に微粒子を含
浸させる方法などがある。

このほか微粒子を生成する際、試料ホルダ６に試料９お
よび界面活性剤を混合して、または別々に入れ、あるい
は別の試料ホルダ６に入れて、同時に気化させて析出さ
せ、または試料９を気化させて析出させた後、界面活性
剤を気化させて析出させ、それぞれ固体表面８に凝着さ
せると、界面活性剤は微粒子化して試料微粒子の表面に
均一に付着するので、これを水と混合、攪拌することも
できる。

有機化合物微粒子および界面活性剤の混合比は任意であ
り、目的に応じた分散液が得られるような比率とする。

こうして得られる微粒子は粒径１μｍ以下の有機化合物
微粒子に界面活性剤が付着しており、これを水に分散さ
せると、界面活性剤が水に溶解して有機化合物微粒子を
安定かつ均一に分散させ、長期にわたって均一な分散状
態を維持する。このような分散液は食用、医薬、化粧料
など広範囲の用途に用いることができる。

〔発明の効果〕

本発明によれば、有機化合物を不活性ガス存在下で気化
させ、不活性ガス流中で凝集させて得た微粒子に界面活
性剤を付着させるようにしたので。

１μｍ以下の有機化合物超微粒子を得、これを迅速、安
定かつ均一に水に分散させ、長期にわたって安定な分散
液とすることが可能な水分散性有機化合物微粒子を製造
することができる。

［実施例〕 次に本発明の実施例について説明する。

実施例１ 図面の装置を使用し、試料ホルダ６に試料９としてステ
アリルアルコールをのせ、固体表面８として試料ホルダ
６の上部１０．２０．３０および４０Ｉｌ１１１の距離
に厚さ数十人の非晶質カーボン膜を有する４００メツシ
ユの銅網をおき、容器１内を真空（１０−’Ｔｏｒｒ）
にした。その後、アルゴンガスを不活性ガス導入系５か
ら導入し、容器１の内圧を１０〜１００Ｔｏｒｒおよび
大気圧に調整して、試料ホルダ６を５０〜６０℃に加熱
し、カーボン膜上に微粒子を付着させた。薄膜上の微粒
子の粒径゛を電子顕微鏡で調べた結果を表１に示す０表
１中（）内は試料ホルダ６からの距離を示す。

表１ 得られた微粒子をそれぞれ２重量％となるように乳化剤
サンソフト５Ｅ−１１（商標、太陽化学製シュガーエス
テル、Ｉ（ＬＢ　１１）の０．３重量％水溶液に入れ、
ホモミキサーで攪拌して分散液とし、長期安定性を調べ
た。その結果、１００人の粒径の場合は１か月間、１０
００〜２０００人の粒径の場合は１週間安定であり、分
離を起こさなかった。

比較例として乳化剤を使用しないで水に分散させたもの
は、いずれも１〜２時間で分離した。

実施例２ 図面の装置に試料ホルダ６およびヒータ７をそれぞれ２
個並べて配置し、試料ホルダ６の一方にトリアコンタノ
ールを、他方にグリセリンモノカプリレートを入れ、容
器１内を真空とした後、窒素ガスを導入して圧力を１０
〜１００Ｔｏｒｒとした。トリアコンタノールを入れた
試料ホルダ６を５０〜６０℃に加熱し、試料ホルダ６よ
り３０！１１１上部に設けた４００メツシユの銅網に微
粒子を析出させた。その後、グリセリンモノカプリレー
トを入れた試料ホルダ６を４０〜５０℃に加熱し、トリ
アコンタノール微粒子の表面上に析出させた。電子顕微
鏡で粒径を測定すると、トリアコンタノールにグリセリ
ンモノカプリレートが付着した全体の粒径は２５００〜
３５００人であった。

得られた粒子を２重量％水溶液となるように水中に入れ
、攪拌機で分散させると、均一なトリアコンタノールの
分散液となった。この分散液を静置しておくと、３週間
後も分離せず安定であった。

【図面の簡単な説明】

第１図は製造装置の一例を示す構成図、第２図はその一
部の断面図である。 １・・・容器、３・・・排気系、５・・・不活性ガス導
入系、６・・試料ホルダ、７・・・ヒータ、８・・・固
体表面、９・・・試料、１０はガス流。 代理人　弁理士　柳　原　　　成 第１図 第２図

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. （１）有機化合物を不活性ガスの存在下、かつ１０＾−
   ＾２〜１０００Ｔｏｒｒの圧力下で加熱して気化させ、
   不活性ガス流中で凝集させて得た微粒子に、界面活性剤
   を付着させることを特徴とする水分散性有機化合物微粒
   子の製造方法。
2. （２）有機化合物が常温で固体のものである特許請求の
   範囲第１項記載の製造方法。
3. （３）気化が蒸発または昇華によるものである特許請求
   の範囲第１項または第２項記載の製造方法。