WO2015194823A1 - 마이크로캡슐 제조방법 - Google Patents
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- B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
- B01J13/00—Colloid chemistry, e.g. the production of colloidal materials or their solutions, not otherwise provided for; Making microcapsules or microballoons
- B01J13/02—Making microcapsules or microballoons
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- B01J13/06—Making microcapsules or microballoons by phase separation
- B01J13/14—Polymerisation; cross-linking
Definitions
- the present invention relates to a method for manufacturing a microcapsule, and more particularly, to reduce the dispersion and scatter of the outer diameter of the spherical thin film shell in which the contents such as a magnetic therapeutic agent are stored therein, to increase the yield of the microcapsules,
- the present invention relates to a microcapsule manufacturing method capable of manufacturing microcapsules while controlling the outer diameter of the shell.
- microcapsule means microcapsule particles having a diameter in micrometers ( ⁇ m).
- the microcapsule is composed of a shell having an approximately spherical thin thickness and a core encapsulated inside the shell.
- the material forming the outer shell is called a wall material, and the core enclosed therein is called a core material.
- the core material of the core and the wall material of the shell may be a variety of materials.
- the core material may be a solvent, a plasticizer, a colorant, a colorant, a catalyst, an adhesive, an incense burner, a recording material,
- Various materials such as fuels, pesticides, biomaterials, swelling agents, pharmaceuticals, foods, cosmetics, stationery, building materials, and acid-bases can be used in various ways depending on the use of the microcapsules.
- the wall material various materials such as protein, plant gum, cellulose, polymer, inorganic material, organic matter, etc. may be selectively used.
- microcracks are well formed in the structure and the microcracks may be combined with time to cause fatal damage to the structure.
- a self-healing agent such as dicyclopentadiene is prepared by including the microcapsules stored in the shell in a predetermined amount to produce a structure of the composite material.
- the external force caused by the microcracks breaks the shell, which is the outer wall of the microcapsules, and the self-healing agent filled inside the shell flows along the crack.
- the catalyst contained in the composite structure and the magnetic therapeutic agent are brought into contact with each other, and a polymerization reaction begins to occur. It ensures safety.
- the microcracks generated in the structure of the composite material break the shell of the microcapsule containing the self-healing agent, and the crack surface is converted into the self-healing agent by the polymerization reaction due to the contact between the self-healing agent flowing through the broken shell and the catalyst. It will be repaired by filling.
- Patent Document 1 KR10-2013-0005393 A
- Patent Document 2 KR10-2013-0103004 A
- Patent Literature 1 and Patent Literature 2 disclose a method of manufacturing a microcapsule containing a magnetic therapeutic agent inside the shell, but it is difficult to control the amount of the magnetic therapeutic agent filled inside the shell by adjusting the outer diameter size of the microcapsule. Since the outer diameter size dispersion degree and the scattering degree of the microcapsules to be prepared are high, there was a limit in increasing the yield when preparing the microcapsules having a constant outer diameter size.
- the present invention is to solve the problems as described above, the object is to reduce the dispersion and scattering on the outer diameter size of the spherical thin-film shell in which the contents such as the remedy is stored therein to reduce the yield when manufacturing microcapsules It is intended to provide a microcapsule manufacturing method capable of manufacturing microcapsules while increasing the outer diameter of the thin film shell.
- the present invention comprises the steps of preparing a primary mixed solution in a reaction tank of a predetermined size by adding a predetermined amount of a primary additive to an aqueous solution mixed with distilled water and an emulsifier; Rotating the impeller disposed in the reactor to first stir the primary mixed solution; Rotating the impeller so as to emulsify the secondary mixed solution in which a predetermined amount of the self-treatment agent is mixed with the primary mixed solution to stir the secondary mixed solution for the second time; Adding a secondary additive to the emulsified secondary mixed solution in the reactor, and then heating the emulsified secondary mixed solution to a predetermined reaction temperature at a constant temperature increase rate; While maintaining the reaction temperature to generate a preliminary microcapsules in which a spherical thin film is formed on the surface of the emulsified secondary mixed solution, the preliminary microcapsules are disposed between the inner surface of the reactor and the outermost side of the impeller wing. It provides a
- the third stirring step is prepared in the reactor by varying the size of the through-holes of the porous body while maintaining any one of the angle to the rotary blades of the impeller and the rotational speed of the impeller.
- the outer diameter of the obtained microcapsules can be adjusted to be small or large.
- the tertiary stirring step is a microcapsule manufactured by being manufactured in the reactor by varying the angle of rotation of the impeller in the state of maintaining one of the rotational speed of the impeller and the through-hole size of the porous body constant
- the outer diameter of the can be adjusted to be smaller or larger.
- the tertiary stirring step is a microcapsule manufactured by being manufactured in the reactor by varying the rotational speed of the impeller while maintaining one of the size of the through-hole of the porous body and the angle of the rotary blade of the impeller
- the outer diameter of the can be adjusted to be smaller or larger.
- the third stirring step is to increase the distance between the porous body and the impeller while maintaining any one of the rotational speed of the impeller, the rotor blade angle of the impeller and the through-hole size of the porous body constant
- the outer diameter of the microcapsules produced and manufactured in the reactor can be adjusted to be small or large.
- a predetermined amount of an aqueous sodium hydroxide solution may be added to the secondary mixed solution to have a hydrogen ion concentration before the second stirring step.
- the preliminary microcapsules are passed through the through holes of the porous body disposed outside the impeller.
- the outer diameter of the microcapsules prepared while the preliminary microcapsules pass through the through-holes of the porous body by varying the size of the through-holes of the porous body through which the preliminary microcapsules pass and varying the blade angle of the impeller to stir the mixed liquid. It is possible to make the micronization process smaller in size, and to produce microcapsules having various sizes in accordance with the demand for use.
- microcapsules having various sizes can be manufactured according to the user's usage because the outer diameter of the microcapsules that are micronized can be easily adjusted by varying the porosity of the porous body through which the preliminary microcapsules pass or by varying the gap between the porous body and the impeller. can do.
- 1 is a block diagram showing a general microcapsules.
- Figure 2 is a process chart showing a microcapsules manufacturing method according to a preferred embodiment of the present invention.
- Figure 3 is a schematic diagram showing a manufacturing apparatus to which a microcapsule manufacturing method according to a preferred embodiment of the present invention is applied.
- FIGS. 4A and 4B are schematic diagrams illustrating a process of micronizing preliminarily produced preliminary microcapsules in a method of preparing microcapsules according to a preferred embodiment of the present invention.
- 5A to 5D are state diagrams illustrating the inner flow state of the mixed solution and the outer diameter size of the microcapsules according to the change in the size of the through-hole of the porous body in the method of manufacturing a microcapsules according to the present invention.
- 6A to 6D are schematic diagrams illustrating an internal flow state of the mixed solution according to the change in the size of the through-hole of the porous body in the method of manufacturing microcapsules according to the preferred embodiment of the present invention.
- FIGS. 7A to 7D are front views illustrating an internal flow state of a mixed solution according to a change in the size of a through hole of a porous body in a method of manufacturing a microcapsules according to a preferred embodiment of the present invention.
- FIGS. 8A to 8D are side views illustrating an internal flow state of a mixed solution according to a change in the size of a through hole of a porous body in a method of manufacturing a microcapsules according to a preferred embodiment of the present invention.
- FIG. 9 is a graph showing the particle size change of the microcapsules according to the change in the size of the through-holes of the porous body when the porous body is used in the method for preparing microcapsules according to the present invention.
- FIG. 10 is a graph showing the particle size change of the microcapsules according to the change in the blade angle size of the rotary blade while using the porous body in the method of manufacturing a microcapsules according to the present invention.
- 11A to 11C are enlarged photographs of the microcapsules manufactured according to the change in the blade angle size of the rotary blade while using the porous body in the method of manufacturing the microcapsules according to the present invention.
- FIG. 12 is a graph showing the particle size change of the microcapsules according to the change in the through-hole size and the blade angle size of the porous body in the method of manufacturing a microcapsules according to the present invention.
- Microcapsules manufacturing method preparing a first mixed solution (S1), the first stirring step (S2), the second stirring step ( S3), the step of heating the emulsified secondary mixture (S4) and the third step of stirring (S4).
- a spherical thin film shell 110 made of a resin thin film and a microcracked portion are adhered to each other so as to be broken by an external force transmitted by microcracks generated in the structure of the composite material. It is made of a microcapsule 100 comprising a core 120 that is a core material accommodated in the thin film shell.
- the preparing of the primary mixed solution (S1) comprises preparing an aqueous solution in which a predetermined amount of distilled water and an emulsifier are mixed, and adding a predetermined amount of a primary additive to the aqueous solution to mix the primary mixed solution with a predetermined size reaction tank ( Prepare to fill in 1).
- the emulsifier may be used an EMA copolymer (ethylene methacrylic acrylate copolymer), the primary additive is an element for forming the thin film shell 110, and a resorsis for imparting rigidity to the thin film shell 110 Nols and ammonium chloride can optionally be used.
- EMA copolymer ethylene methacrylic acrylate copolymer
- the primary additive is an element for forming the thin film shell 110
- a resorsis for imparting rigidity to the thin film shell 110
- Nols and ammonium chloride can optionally be used.
- the primary stirring step (S2) is to rotate the impeller 2 disposed in the reaction tank 1 in one direction at a constant speed for a predetermined time so that the primary additive is uniformly mixed in the aqueous solution. To stir.
- the impeller 2 may be formed of at least two rotary blades provided at the end of the rotating shaft rotated in one direction by the rotation driving force of the driving motor (not shown).
- the secondary stirring step (S3) is to add a core of a certain amount of self-healing agent to the first stirred primary mixed solution by the impeller 2 to prepare a secondary mixed solution, the secondary mixed solution is impeller in the reaction tank By stirring, the secondary mixed solution is subjected to secondary stirring to emulsify it.
- the impeller (2) is rotated in the reactor for a constant speed of approximately 450rpm and a predetermined time of approximately 10 minutes to agitate and emulsify the secondary mixture mixed with the magnetic therapy agent, the rotational speed of the impeller Measured by the measuring device 8 to control the rotational speed and time of the rotary blade.
- the core may be optionally used as a magnetic therapy agent, and such a magnetic therapy agent may be a dicyclopentadiene (DCDP; dicyclopentadiene) as a polymer precursor.
- DCDP dicyclopentadiene
- a predetermined amount of an aqueous sodium hydroxide solution is added to the secondary mixed solution so as to have an appropriate hydrogen ion concentration before the step of emulsifying the secondary mixed solution in which the core, which is a magnetic therapeutic agent, is mixed in the reactor, and mixed.
- This hydrogen ion concentration can be confirmed by measuring by the hydrogen ion concentration meter 6 which has a probe immersed in the secondary liquid mixture in a reaction tank.
- a second amount of a secondary additive for forming a spherical thin film shell is added to the emulsified secondary mixed solution in the reactor 1, and then, at a predetermined temperature increase rate.
- the temperature is increased by heating the emulsified secondary mixed solution for a predetermined time until the reaction temperature set in.
- a secondary additive such as formaldehyde to the emulsified mixture, and then raise the secondary mixture to a reaction temperature of 55 ° C. at a temperature rise rate of 1 ° C. per minute (1 ° C./min).
- the reaction tank 1 is disposed in the inner space of the water tank 4 filled with a predetermined amount of water, and then the water filled in the water tank is heated at a high temperature by using a heater provided in the water tank to generate electrical resistance when the power is applied.
- the secondary mixture in the reactor is indirectly heated by the heated water, and the temperature of the heated water is measured by the temperature measuring device 7 to control the temperature of heating the secondary mixed solution.
- reaction tank 1 disposed in the inner space of the tank 4 is preferably fixed to the horizontal support (5) so as not to enter the water in the tank while being spaced from the bottom surface in the tank.
- the third stirring step (S5) is made of a resin thin film in the reaction tank, while maintaining a constant reaction temperature for forming a spherical thin film shell 110 accommodated in the core 120 inside the outer diameter of a certain size While generating the preliminary microcapsules 100a having the preliminary microcapsules, the preliminary microcapsules force the through-holes of the porous body 3 disposed between the inner surface of the reactor 1 and the outermost side of the rotor blade of the impeller 2. The impeller 2 is rotated so as to be micronized while passing, and the third stirring is performed.
- the porous body 3 is illustrated and described as being provided with a hollow cylindrical wire mesh having a mesh of a predetermined size, but is not limited thereto, and is a hollow cylindrical body having a through hole of circular, elliptical and polygonal having a through area of 1 to 8 mm 2. Can be done.
- the porous body is formed.
- the preliminary microcapsules generated inside (3) are micronized into microcapsules 100 whose outer diameter is relatively small while forcibly passing through the through holes formed in the porous body 3.
- the preliminarily prepared microcapsules 100a are formed to form a shell, which is a thin film formed to surround the emulsified magnetotherapy agent inside the porous body 30. Forced through the through hole of the porous body 3 from the inside to the outside by the rotational force of the impeller 2, the preliminary microcapsules 100a to pass through the through hole is generated between the inner peripheral surface of the through hole It is possible to produce micronized microcapsules by dividing into smaller sizes by the shear stress and the rising pressure.
- FIGS. 6A to 6D are state diagrams illustrating the inner flow state of the mixed solution and the outer diameter size of the microcapsules according to the change in the through-hole size of the porous body in the method of manufacturing microcapsules according to the present invention
- FIGS. 6A to 6D are In the microcapsules manufacturing method according to a preferred embodiment of the present invention is a schematic diagram showing the internal flow state of the mixed liquid according to the change in the through-hole size of the porous body.
- the porous body is not placed inside the reaction tank or the porous body having the size of the through-holes 1 mm 2, 4 mm 2 and 8 mm 2 is placed inside the reactor, and the rotational speed of the impeller is maintained at 500 rpm for a predetermined time,
- the inner flow state of the mixed liquid stirred by the rotation of the impeller disposed inside the reactor and the outer diameter size of the microcapsules while maintaining an impeller having three rotary blades inclined at about 32 ° at a rotational speed of 500 rpm. was observed.
- the size of the through hole is 4
- the cavity is a cavity at the surface of the mixed liquid that meets the rotating shaft
- the angle of the blade formed on the rotary blades of the impeller disposed in the porous body of which the size of the through hole is variable was kept constant at 32 °.
- FIG. 7a to 7d is a front view showing the internal flow state of the mixed liquid according to the change in the size of the through-holes of the porous body in the method of manufacturing microcapsules according to the preferred embodiment of the present invention
- Figures 8a to 8d is a preferred embodiment of the present invention
- the microcapsule manufacturing method according to the present invention is a side view showing the internal flow state of the mixed solution according to the change in the through-hole size of the porous body.
- the porous body is not placed inside the reaction tank or the porous body having the size of the through-holes 1 mm 2, 4 mm 2 and 8 mm 2 is placed inside the reactor, and the rotational speed of the impeller is maintained at 500 rpm for a predetermined time, In the state where the impeller having three rotary blades inclined at about 32 ° was maintained at a constant rotation speed of 500 rpm, the vortex and the internal flow state occurring at the blade end of the rotary blade of the impeller rotated in the reactor were observed. .
- the speed of the vortex and the internal flow occurring in does not differ much from each other in the region where the impeller passes through and does not pass, and thus the outer diameter of the microcapsules manufactured when the porous body is used. It can be seen that the size becomes uniform and the scatter of the size distribution is low.
- FIG. 9 is a graph showing the change in the particle size of the microcapsules according to the change in the size of the through-holes of the porous body when using the porous body in the method for producing microcapsules according to the present invention.
- the angle of the blade formed on the rotary blades of the impeller is 32 °
- the conventional example (BA32-NM) without using a porous body while maintaining the rotational speed of the impeller at 500 rpm, of the through hole formed in the porous body
- Microcapsules prepared in -M8) were collected and their outer diameters were measured using a Particle Size Analyzer (PSA) (Mastersizer 2000, Malvern Instrument, UK).
- PSA Particle Size Analyzer
- the micrometers were changed by changing the size of the porous body through the through-holes while the angle and the rotational speed of the impeller were kept constant. It can be seen that the outer diameter of the capsule is changed, the outer diameter can be adjusted small.
- Example 1 is the most produced at the maximum peak of the measurement graph.
- the outer diameter of the microcapsules is 92 ⁇ m
- Example 2 is the outer diameter size of the microcapsules produced most at the maximum peak of the measurement graph is 122 ⁇ m
- Example 3 is measured As the outer diameter size of the microcapsules produced most at the maximum apex of the graph is 140 ⁇ m, it can be seen that as the size of the through-hole formed in the porous body decreases, the outer diameter size of the microcapsules manufactured therethrough also decreases.
- the outer diameter size deviation (maximum size-minimum size) of the microcapsules measured at the position of 50% of the maximum vertex of the measurement graph was 149 ⁇ m
- Example 1 (BA32-M1) The outer diameter size deviation of the microcapsules was 65 ⁇ m
- Example 2 (BA32-M4) had an outer diameter size deviation of the microcapsules was 72 ⁇ m
- the third embodiment (BA32-M8) had the outer diameter size deviation of the microcapsules 113 ⁇ m.
- the yield can be increased.
- the friction between the blade and the mixed liquid by adjusting the blade angle of the rotary blade provided in the impeller to increase with respect to the horizontal plane of the reactor Since the resistance can be increased and the turbulent kinetic energy of the mixed liquid can be raised in the reaction tank, the micronization of the microcapsules can be made smaller by increasing the shear stress transmitted to the preliminary microcapsules passing through the through holes of the porous body. It becomes possible.
- FIG. 10 is a graph showing the particle size change of the microcapsules according to the change in the blade angle size of the rotary blade while using the porous body in the method for manufacturing a microcapsules according to the present invention
- Figures 11a to 11c is a present invention
- the microcapsules manufacturing method according to the preferred embodiment is a magnified photograph of the microcapsules produced according to the change in the blade angle size of the rotary blade while using the porous body.
- Example 4 the rotor blade of which the blade angle of the rotor blade is 26 ° while maintaining the rotation speed of the impeller at 500 rpm and maintaining the size of the through hole formed in the porous body at 1 mm 2.
- the microcapsules prepared in Example 5 (BA32-M1) having a blade angle of 32 ° and Example 6 (BA43-M1) having a blade angle of 43 ° of a rotor blade were collected, respectively, and their outer diameters were measured by a particle size analyzer (Particle). Size Analyzer; PSA) (Mastersizer 2000, Malvern Instrument, UK).
- Example 4 is the outer diameter size of the microcapsules most produced at the maximum peak of the measurement graph is 101 ⁇ m
- Example 5 (BA32-M1) is the most produced at the maximum peak of the measurement graph
- the outer diameter size of the microcapsules was 93 ⁇ m
- Example 6 (BA43-M1) confirmed that the outer diameter size of the microcapsules produced most at the maximum apex of the measurement graph was 77 ⁇ m. As it increases, it can be seen that the outer diameter of the microcapsules produced through the porous body also decreases.
- FIG. 12 is a graph showing the particle size change of the microcapsules according to the change in the size of the through-hole and the angle of the blade in the microcapsules manufacturing method according to an embodiment of the present invention.
- the blade angle of the rotary blade is 32 °
- the conventional example without using a porous body BA32-NM
- the size of the through hole formed in the porous body is 8mm2
- Example 7 (BA26-M8) having a blade angle of 26 °, the size of the through hole formed in the porous body was 8 mm2
- the microcapsules produced in Example 9 (BA32-M8) having a size of 1 mm 2 and a through hole formed in the porous body having a blade angle of 32 ° and a blade angle of 43 ° were collected and collected respectively.
- Outer diameter size was measured using a Particle Size Analyzer (PSA) (Mastersizer 2000, Malvern Instrument, UK).
- the microcapsules by changing the size and angle of the blade with respect to the through-hole of the porous body while maintaining the constant rotation speed of the impeller While controlling the size of the outer diameter of the microcapsules having a smaller outer diameter compared to the conventional mass production while maintaining the outer diameter size is to increase the yield.
- the micronized microcapsules are sucked by the intake apparatus and separated from the aqueous solution.
- microcapsules collected and separated in the reactor may be washed with deionized water and then dried in a vacuum oven to prepare micronized microcapsules.
Abstract
마이크로캡슐 제조방법을 제공한다. 본 발명은 증류수와 에멀션화제가 혼합된 수용액에 일정량의 1차 첨가제를 첨가하여 일정크기의 반응조에 1차 혼합액을 준비하는 단계; 상기 반응조에 배치된 임펠러를 회전시켜 상기 1차 혼합액을 1차 교반하는 단계; 상기 1차 혼합액에 일정량의 자기치료제를 혼합한 2차 혼합액이 에멀션화되도록 상기 임펠러를 회전시켜 상기 2차 혼합액을 2차 교반하는 단계; 상기 반응조에서 에멀션화된 2차 혼합액에 2차 첨가제를 첨가한 다음, 일정온도 상승률로 사전에 설정된 반응온도까지 에멀션화된 2차 혼합액을 가열하는 단계; 상기 반응온도를 유지하여 에멀션화된 2차 혼합액의 표면에 구형의 박막이 형성된 예비 마이크로캡슐을 생성하는 동안, 상기 예비 마이크로캡슐이 상기 반응조의 내면과 상기 임펠러의 날개 최외측사이에 배치된 다공체의 관통공을 통과하면서 미소화되도록 상기 임펠러를 회전시켜 3차 교반하는 단계를 포함한다.
Description
본 발명은 마이크로캡슐을 제조하는 방법에 관한 것으로, 더욱 상세히는 자기치료제와 같은 내용물이 내부에 저장되는 구형의 박막 쉘의 외경크기에 대한 분산 및 산포도를 줄여 마이크로캡슐 제조시 그 수율을 높이고, 박막 쉘의 외경크기를 조절하면서 마이크로캡슐을 제조할 수 있는 마이크로캡슐 제조방법에 관한 것이다.
일반적으로 마이크로캡슐(Microcapsule)은 마이크로미터(㎛) 단위의 직경을 갖는 미세 캡슐 입자를 의미한다.
이러한 마이크로캡슐은 대략 구형의 얇은 두께를 갖는 쉘과, 쉘의 내부에 봉입되어 채워지는 코어로 이루어지며, 외벽인 쉘을 형성하는 재료를 벽물질, 그 속에 봉입되는 코어를 심물질이라고 한다.
여기서, 상기 코어를 이루는 심물질과 쉘을 이루는 벽물질로는 다양한 물질이 사용될 수 있으며, 대표적으로 예를 들면, 심물질로는 용제, 가소제, 색재, 착색제, 촉매, 접착제, 향로, 기록재료, 연료, 농약, 생체재료, 팽창제, 의약품, 식품, 화장품, 문방구, 건축재료, 산-염기와 같은 다양한 물질이 마이크로캡슐의 용도에 따라 다양하게 사용될 수 있다.
상기 벽물질로는 단백질/식물검/셀루로즈/폴리머/무기물/유기물 등과 같은 다양한 물질이 선택적으로 사용될 수 있다.
한편, 전 산업분야의 에너지 절감 및 경량화 추세로 인하여 무게를 더욱 줄이고 강성을 부여하기 위해서, 탄소나노섬유 또는 폴리머나노 섬유와 같은 복합재료의 사용이 점차 증가하는 추세이다.
그러나, 이러한 복합재료의 단점은 미소균열이 구조체에 잘 생기고 시간이 지나면서 미소균열들이 결합되어 구조체의 치명적인 손상을 일으킬 수 있는 것이다.
이에 따라, 이러한 복합재료의 미소균열에 기인하는 단점을 보완하기 위해서 다이싸이클로펜타디엔과 같은 자기치료제가 쉘 내부에 일정량 저장된 마이크로캡슐을 포함하여 복합재료의 구조체를 제조함으로써, 복합재료의 구조체에 미소균열이 발생하게 되어 구조체 전체에 퍼지게 되면, 미소균열에 기인하는 외력에 의해 마이크로캡슐의 외벽인 쉘을 깨트리게 되어 자연스럽게 쉘 내부에 채워진 자기치료제가 균열부위를 따라 흘러나오게 된다.
이때, 상기 복합재료 구조체에 포함되어 있던 촉매와 자기치료제가 접촉하게 되어 중합반응이 일어나기 시작하고, 이러한 중합반응을 통해 균열 부위를 접착하여 보수할 수 있기 때문에 미소균열이 확대되는 것을 방지하여 구조적인 안전성을 보장하게 된다.
즉, 복합재료의 구조체에 발생되는 미소균열이 자기치료제를 내장한 마이크로캡슐의 쉘을 깨트리고, 깨진 쉘을 통해 흘러나오는 자기치료제와 촉매 간의 접촉에 기인하는 중합반응에 의해 균열면을 자기치료제로 채워 접착보수하는 것이다.
(특허문헌 1) KR10-2013-0005393 A
(특허문헌 2) KR10-2013-0103004 A
특허문헌 1과 특허문헌 2에는 자기치료제를 쉘 내부에 수용하는 마이크로캡슐을 제조하는 방법이 개시되어 있으나 마이크로캡슐의 외경 크기를 조절하여 쉘 내부에 채워지는 자기치료제의 함량을 조절하는 것이 곤란할 뿐만 아니라 제조되는 마이크로캡슐에 대한 외경 크기 분산도가 크고, 산포도가 높기 때문에 일정한 외경 크기를 갖는 마이크로캡슐의 제조 시 그 수율을 높이는데 한계가 있었다.
따라서, 본 발명은 전술한 바와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로, 그 목적은 기치료제와 같은 내용물이 내부에 저장되는 구형의 박막 쉘의 외경 크기에 대한 분산 및 산포도를 줄여 마이크로캡슐 제조 시 그 수율을 높이고, 박막 쉘의 외경 크기를 조절하면서 마이크로캡슐을 제조할 수 있는 마이크로캡슐 제조방법을 제공하고자 한다.
본 발명에서 이루고자 하는 기술적 과제들은 이상에서 언급한 기술적 과제들로 제한되지 않으며, 언급하지 않은 또 다른 기술적 과제들은 아래의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
상기한 목적을 달성하기 위한 구체적인 수단으로서 본 발명은, 증류수와 에멀션화제가 혼합된 수용액에 일정량의 1차 첨가제를 첨가하여 일정 크기의 반응조에 1차 혼합액을 준비하는 단계 ; 상기 반응조에 배치된 임펠러를 회전시켜 상기 1차 혼합액을 1차 교반하는 단계 ; 상기 1차 혼합액에 일정량의 자기치료제를 혼합한 2차 혼합액이 에멀션화 되도록 상기 임펠러를 회전시켜 상기 2차 혼합액을 2차 교반하는 단계 ; 상기 반응조에서 에멀션화된 2차 혼합액에 2차 첨가제를 첨가한 다음, 일정온도 상승률로 사전에 설정된 반응온도까지 에멀션화된 2차 혼합액을 가열하는 단계 ; 상기 반응온도를 유지하여 에멀션화된 2차 혼합액의 표면에 구형의 박막이 형성된 예비 마이크로캡슐을 생성하는 동안, 상기 예비 마이크로캡슐이 상기 반응조의 내면과 상기 임펠러의 날개 최외측 사이에 배치된 다공체의 관통공을 통과하면서 미소화되도록 상기 임펠러를 회전시켜 3차 교반하는 단계를 포함하는 마이크로캡슐 제조방법을 제공한다.
바람직하게, 상기 3차 교반하는 단계는 상기 임펠러의 회전날개에 대한 각도와 상기 임펠러의 회전속도 중 어느 하나를 일정하게 유지한 상태에서, 상기 다공체의 관통공에 대한 크기를 가변시켜 상기 반응조에 제조되어 얻어지는 마이크로캡슐의 외경 크기를 작거나 크게 조절할 수 있다.
바람직하게, 상기 3차 교반하는 단계는 상기 임펠러의 회전속도와 상기 다공체의 관통공 크기 중 어느 하나를 일정하게 유지한 상태에서, 상기 임펠러의 회전날개 각도를 가변시켜 상기 반응조에서 제조되어 얻어지는 마이크로캡슐의 외경 크기를 작거나 크게 조절할 수 있다.
바람직하게, 상기 3차 교반하는 단계는 상기 다공체의 관통공 크기와 상기 임펠러의 회전날개의 각도 중 어느 하나를 일정하게 유지한 상태에서 상기 임펠러의 회전속도를 가변시켜 상기 반응조에서 제조되어 얻어지는 마이크로캡슐의 외경 크기를 작거나 크게 조절할 수 있다.
바람직하게, 상기 3차 교반하는 단계는 상기 임펠러의 회전속도, 상기 임펠러의 회전날개 각도 및 상기 다공체의 관통공 크기 중 어느 하나를 일정하게 유지한 상태에서, 상기 다공체와 임펠러사이의 간격을 넓히거나 좁히도록 가변시켜 상기 반응조에서 제조되어 얻어지는 마이크로캡슐의 외경 크기를 작거나 크게 조절할 수 있다.
바람직하게, 상기 2차 교반하는 단계이전에 상기 2차 혼합액에 수소이온농도를 갖도록 일정량의 수산화나트륨 수용액을 일정량 첨가할 수 있다.
상기한 바와 같은 본 발명에 의하면 다음과 같은 효과가 있다.
반응조 내에서 에멀션화된 자기치료제의 표면에 박막이 형성된 예비 마이크로캡슐을 생성하는 과정에서 임펠러의 외측에 배치된 다공체의 관통공을 통해 예비 마이크로캡슐을 통과시킴으로써 임펠러의 회전축과 만나는 혼합액의 수면에서의 캐비테이션의 발생을 최소화여 혼합액의 유동성을 안정적으로 확보한 상태에서 다공체를 통과하여 제조되는 마이크로캡슐의 외경 크기를 균일화할 수 있고, 균일한 외경 크기를 갖는 마이크로캡슐을 대량 생산할 수 있어 수율을 높일 수 있다.
임펠러의 외측에 배치되어 예비 마이크로캡슐이 통과하는 다공체의 관통공 크기를 가변시키고, 혼합액을 교반시키는 임펠러의 블레이드 각도를 가변시킴으로써, 예비 마이크로캡슐이 다공체의 관통공을 통과하면서 제조되는 마이크로캡슐의 외경 크기를 보다 작게 하는 미소화 공정을 가능하게 하고, 수요가의 사용용도에 맞추어 다양한 크기를 갖는 마이크로캡슐을 제조할 수 있다.
예비 마이크로캡슐이 통과하는 다공체의 개공율을 가변시키거나 다공체와 임펠러 간의 간격을 가변시켜 미소화되는 마이크로캡슐의 외경 크기를 간편하게 조절할 수 있기 때문에 수요자의 사용용도에 맞추어 다양한 크기를 갖는 마이크로캡슐을 제조할 수 있다.
도 1은 일반적인 마이크로캡슐을 도시한 구성도이다.
도 2는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 마이크로캡슐 제조방법을 도시한 공정도이다.
도 3은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 마이크로캡슐 제조방법이 적용되는 제조장치를 도시한 개략도이다.
도 4a 와 도 4b 는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 마이크로캡슐 제조방법에서 1차 생성된 예비 마이크로캡슐을 미소화하는 공정을 도시한 개략도이다.
도 5a 내지 도 5d 는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 마이크로캡슐 제조방법에서 다공체의 관통공 크기변화에 따른 혼합액의 내부유동상태 및 마이크로캡슐의 외경 크기를 도시한 상태도이다.
도 6a 내지 도 6d 는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 마이크로캡슐 제조방법에서 다공체의 관통공 크기 변화에 따른 혼합액의 내부유동상태를 도시한 모식도이다.
도 7a 내지 도 7d 는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 마이크로캡슐 제조방법에서 다공체의 관통공 크기 변화에 따른 혼합액의 내부유동상태를 도시한 정면도이다.
도 8a 내지 도 8d 는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 마이크로캡슐 제조방법에서 다공체의 관통공 크기 변화에 따른 혼합액의 내부유동상태를 도시한 측면도이다.
도 9는 본 발명에 바람직한 실시예에 따른 마이크로캡슐 제조방법에서 다공체를 사용하는 경우, 다공체의 관통공 크기의 변화에 따른 마이크로캡슐의 입자 크기 변화를 도시한 그래프이다.
도 10은 본 발명에 바람직한 실시예에 따른 마이크로캡슐 제조방법에서 다공체를 사용하면서 회전날개의 블레이드 각도 크기의 변화에 따른 마이크로캡슐의 입자 크기 변화를 도시한 그래프이다.
도 11a 내지 도 11c 는 본 발명에 바람직한 실시예에 따른 마이크로캡슐 제조방법에서 다공체를 사용하면서 회전날개의 블레이드 각도 크기의 변화에 따라 제조된 마이크로캡슐을 촬영한 확대사진이다.
도 12는 본 발명에 바람직한 실시예에 따른 마이크로캡슐 제조방법에서 다공체의 관통공 크기와 블레이드 각도 크기의 변화에 따른 마이크로캡슐의 입자 크기 변화를 도시한 그래프이다.
이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명을 용이하게 실시할 수 있는 바람직한 실시 예를 상세히 설명한다. 다만, 본 발명의 바람직한 실시 예에 대한 구조 원리를 상세하게 설명함에 있어 관련된 공지 기능 또는 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명을 생략한다.
또한, 도면 전체에 걸쳐 유사한 기능 및 작용을 하는 부분에 대해서는 동일한 도면 부호를 사용한다.
덧붙여, 명세서 전체에서, 어떤 부분이 다른 부분과 '연결'되어 있다고 할때, 이는 '직접적으로 연결'되어 있는 경우뿐만 아니라, 그 중간에 다른 소자를 사이에 두고 '간접적으로 연결'되어 있는 경우도 포함한다. 또한 어떤 구성 요소를 '포함'한다는 것은, 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라, 다른 구성요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다.
본 발명의 바람직 실시예에 따른 마이크로캡슐 제조방법은 도 1 내지 도 3에 도시한 바와 같이, 1차 혼합액을 준비하는 단계(S1), 1차 교반하는 단계(S2), 2차 교반하는 단계(S3), 에멀션화된 2차 혼합액을 가열하는 단계(S4) 및 3차 교반하는 단계(S4)를 포함한다.
이러한 제조방법에 의해서 복합재료의 구조체에서 발생된 미소균열에 의해서 전달되는 외력에 의해 깨지도록 수지 박막으로 이루어지는 벽물질인 구형의 박막쉘(110)과, 미소균열부위를 접착하도록 자기치료제와 같은 소재로 이루어져 상기 박막쉘의 내부에 수용되는 심물질인 코어(120)를 포함하는 마이크로캡슐(100)을 제조하는 것이다.
먼저, 상기 1차 혼합액을 준비하는 단계(S1)는 일정량의 증류수와 에멀션화제가 혼합된 수용액을 준비하고, 이러한 수용액에 일정량의 1차 첨가제를 첨가하여 혼합한 1차 혼합액을 일정크기의 반응조(1)에 채워 준비한다.
상기 에멀션화제는 EMA 코폴리머(ethylene methacrylic acrylate copolymer)가 사용될 수 있으며, 상기 1차 첨가제는 상기 박막쉘(110)을 형성하기 위한 요소와, 상기 박막쉘(110)에 강성을 부여하기 위한 레소시놀 및 염화암모늄이 선택적으로 사용될 수 있다.
상기 1차 교반하는 단계(S2)는 상기 반응조(1)에 채워진 1차 혼합액을 상기 반응조 내에 배치된 임펠러(2)를 일정속도로 일정시간 동안 일방향 회전시킴으로써 1차 첨가제가 수용액에 균일하게 혼합되도록 교반하는 것이다.
여기서, 상기 임펠러(2)는 미도시된 구동모터의 회전구동력에 의해서 일방향으로 회전되는 회전축의 단부에 구비되는 적어도 2개 이상의 회전날개로 이루어질 수 있다.
상기 2차 교반하는 단계(S3)는 상기 임펠러(2)에 의해서 1차 교반된 1차 혼합액에 일정량의 자기치료제인 코어를 첨가하여 2차 혼합액을 제조한 다음, 상기 2차 혼합액은 반응조에서 임펠러를 회전시킴으로써 상기 2차 혼합액이 에멀션화되도록 2차 교반하는 것이다.
상기 임펠러(2)는 대략 450rpm 의 일정속도 및 대략 10분의 일정시간 동안 상기 반응조 내에서 회전되어 상기 자기치료제가 혼합된 2차 혼합액을 교반시켜 에멀션화할 수 있도록 하며, 이러한 임펠러의 회전속도는 속도측정기(8)에 의해서 측정되어 회전날개의 회전속도 및 시간을 제어하게 된다.
여기서, 상기 코어는 자기치료제가 선택적으로 사용될 수 있으며, 이러한 자기치료제는 폴리머 전구체인 다이싸이클로펜타디엔(DCDP ; dicyclopentadiene)이 사용될 수 있다.
한편, 상기 반응조 내에 자기치료제인 코어를 혼합한 2차 혼합액을 2차 교반하여 에멀션화하는 공정 이전에 상기 2차 혼합액에 적절한 수소이온농도를 갖도록 일정량의 수산화나트륨 수용액을 일정량 첨가하여 혼합한다.
이러한 수소이온농도는 반응조 내의 2차 혼합액에 침지되는 탐침을 갖는 수소이온농도측정기(6)에 의해서 측정하여 확인할 수 있다.
상기 에멀션화된 2차 혼합액을 가열하는 단계(S4)는 상기 반응조(1)에서 에멀션화된 2차 혼합액에 구형의 박막쉘을 형성하기 위한 2차 첨가제를 일정량 첨가한 다음, 일정온도 상승률로 사전에 설정된 반응온도까지 일정시간 동안 에멀션화된 2차 혼합액을 가열하여 승온시키는 것이다.
즉, 포름알데이드와 같은 2차 첨가제를 에멀션화된 혼합액에 첨가한 다음, 분당 1℃ 의 온도상승율(1℃/min)로 상기 2차 혼합액을 55℃ 의 반응온도까지 상승시키는 것이 바람직하다.
이러한 가열공정은 일정량의 물이 채워진 수조(4)의 내부공간에 반응조(1)를 배치한 다음, 상기 수조에 구비되어 전원인가 시 전기저항을 발생시키는 가열기를 이용하여 상기 수조에 채워진 물을 고온으로 가열하고, 가열된 물에 의해서 상기 반응조 내의 2차 혼합물을 간접적으로 가열하게 되며, 가열되는 물의 온도는 온도측정기(7)에 의해서 측정되어 상기 2차 혼합액을 가열하는 온도를 제어하게 된다.
여기서, 상기 수조(4)의 내부공간에 배치되는 반응조(1)는 상기 수조 내의 바닥면으로부터 이격되면서 상기 수조 내의 물이 유입되지 않도록 수평한 지지대(5)에 고정설치되는 것이 바람직하다.
상기 3차 교반하는 단계(S5)는 상기 반응조 내에서 수지박막으로 이루어지고, 내부에 코어(120)가 수용된 구형의 박막쉘(110)을 형성하기 위한 반응온도를 일정하게 유지하면서 일정크기의 외경을 갖는 예비 마이크로캡슐(100a)을 생성하는 동안, 상기 예비 마이크로캡슐이 상기 반응조(1)의 내면과 상기 임펠러(2)의 회전날개 최외측 사이에 배치된 다공체(3)의 관통공을 강제로 통과하면서 미소화되도록 상기 임펠러(2)를 회전시켜 3차 교반하는 것이다.
상기 다공체(3)는 일정크기의 메쉬를 갖는 중공 원통형 철망으로 구비되는 것으로 도시하고 설명하였지만 이에 한정되는 것은 아니며 1 내지 8 ㎟이 관통면적을 갖는 원형, 타원형 및 다각형의 관통공을 갖는 중공 원통체로 이루어질 수 있다.
즉, 자기치료제인 코어(120)의 외부면에 에멀션화된 요소-포름알데이드 수지가 도포되어 감싸는 구형의 박막쉘(110)을 형성한 예비 마이크로캡슐(100a)을 생성하는 과정에서, 상기 다공체(3)의 내측에서 생성된 예비 마이크로캡슐은 다공체(3)에 형성된 관통공을 통해 강제로 통과하면서 외경 크기가 상대적으로 작아진 마이크로캡슐(100)로 미소화되는 것이다.
즉, 상기 다공체(30)의 내측에서 에멀션화된 자기치료제를 에워싸도록 형성되는 박막인 쉘을 형성하기 위해서 1차 생성된 예비 마이크로캡슐(100a)은 도 4a 와 도 4b 에 도시한 바와 같이, 상기 임펠러(2)의 회전력에 의해 내측에서 외측으로 상기 다공체(3)의 관통공을 강제 통과하게 되며, 상기 관통공을 통과하게 되는 예비 마이크로캡슐(100a)은 관통공의 내주면과의 사이에서 발생되는 전단응력 및 상승되는 압력에 의해서 보다 작은 크기로 분할되어 미소화된 마이크로캡슐을 제조할 수 있는 것이다.
도 5a 내지 도 5d 는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 마이크로캡슐 제조방법에서 다공체의 관통공 크기 변화에 따른 혼합액의 내부유동상태 및 마이크로캡슐의 외경 크기를 도시한 상태도이고, 도 6a 내지 도 6d 는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 마이크로캡슐 제조방법에서 다공체의 관통공 크기 변화에 따른 혼합액의 내부유동상태를 도시한 모식도이다.
즉, 반응조의 내부에 다공체를 배치하지 않지 않거나 반응조의 내부에 관통공의 크기가 1㎟, 4㎟ 및 8㎟인 다공체를 배치하고, 상기 임펠러의 회전속도를 500rpm 으로 일정시간 유지하고, 수평면에 대하여 32°로 경사진 3개의 회전날개를 갖는 임펠러를 500rpm 의 회전속도로 일정하게 유지하는 상태에서 상기 반응조의 내부에 배치된 임펠러의 회전에 의해 교반되는 혼합액의 내부유동상태 및 마이크로캡슐의 외경 크기를 관찰하였다.
도 5a 와 도 6a에 도시한 바와 같이, 상기 반응조의 내부에 다공체를 사용하지 않은 경우, 임펠러의 회전축을 기준으로 하여 수면의 경사도가 반응조측으로 높아져 상기 회전축과 만나는 혼합액의 수면에서 공동부인 캐비테이션(cavitation)이 발생함을 확인할 수 있다.
그러나, 도 5b 내지 도 5d 및 도 6b 내지 도 6d 에 도시한 바와 같이, 반응조의 내부에 관통공의 크기가 1㎟ 인 다공체를 배치하는 경우(도 5b 와 도 6b), 관통공의 크기가 4㎟ 인 다공체를 배치하는 경우(도 5c 와 도 6c) 및 관통공의 크기가 8㎟ 인 다공체를 배치하는 사용하는 경우(도 5d 와 도 6d)에는 상기 회전축과 만나는 혼합액의 수면에서 공동부인 캐비테이션(cavitation)의 발생이 현저히 감소하게 됨은 물론, 반응조 내에서 제조되는 마이크로캡슐의 외경 크기가 작아지면서 외경 크기의 균일해짐을 확인할 수 있다.
이때, 상기 관통공의 크기가 가변되는 다공체의 내에 배치되는 임펠러의 회전날개에 형성되는 블레이드의 각도는 32°로 일정하게 유지하였다.
도 7a 내지 도 7d 는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 마이크로캡슐 제조방법에서 다공체의 관통공 크기 변화에 따른 혼합액의 내부유동상태를 도시한 정면도이고, 도 8a 내지 도 8d 는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 마이크로캡슐 제조방법에서 다공체의 관통공 크기 변화에 따른 혼합액의 내부유동상태를 도시한 측면도이다.
즉, 반응조의 내부에 다공체를 배치하지 않지 않거나 반응조의 내부에 관통공의 크기가 1㎟, 4㎟ 및 8㎟인 다공체를 배치하고, 상기 임펠러의 회전속도를 500rpm 으로 일정시간 유지하고, 수평면에 대하여 32°로 경사진 3개의 회전날개를 갖는 임펠러를 500rpm 의 회전속도로 일정하게 유지하는 상태에서 상기 반응조의 내부에서 회전되는 임펠러의 회전날개인 블레이드 단부에서 발생하는 와류 및 내부유동상태를 관찰하였다.
도 7a 와 도 8a에 도시한 바와 같이, 상기 반응조의 내부에서 회전되는 임펠러의 회전날개인 블레이드 단부에서 발생하는 와류 및 내부유동의 속도가 상기 임펠러의 회전날개가 통과하는 영역과 통과하지 않는 영역에서 서로 차이가 많이 발생함을 확인할 수 있고, 이로 인하여 다공체를 사용하지 않는 경우 제조되는 마이크로캡슐의 외경 크기가 불균일해지고, 크기 분포의 산포도가 높아짐을 알 수 있다.
그러나, 도 7b 내지 도 7d 및 도 8b 내지 도 8d 에 도시한 바와 같이, 반응조의 내부에 관통공의 크기가 1㎟ 인 다공체를 배치하는 경우(도 7b 와 도 7b), 관통공의 크기가 4㎟ 인 다공체를 배치하는 경우(도 7c 와 도 8c) 및 관통공의 크기가 8㎟ 인 다공체를 배치하는 경우(도 7d 와 도 8d)에는 상기 반응조의 내부에서 회전되는 임펠러의 회전날개인 블레이드 단부에서 발생하는 와류 및 내부유동의 속도가 상기 임펠러의 회전날개가 통과하는 영역과 통과하지 않는 영역에서 서로 차이가 많이 발생하지 않음을 확인할 수 있고, 이로 인하여 다공체를 사용하는 경우 제조되는 마이크로캡슐의 외경 크기가 균일해지고, 크기 분포의 산포도가 낮아짐을 알 수 있다.
도 9는 본 발명에 바람직한 실시예에 따른 마이크로캡슐 제조방법에서 다공체를 사용하는 경우, 다공체의 관통공 크기의 변화에 따른 마이크로캡슐의 입자크기 변화를 도시한 그래프이다.
즉, 상기 임펠러의 회전날개에 형성되는 블레이드의 각도는 32°이고, 상기 임펠러의 회전속도를 500rpm 으로 유지한 상태에서, 다공체를 사용하지 않는 종래예(BA32-NM), 다공체에 형성된 관통공의 크기가 1㎟ 인 실시예 1(BA32-M1), 다공체에 형성된 관통공의 크기가 4㎟ 인 실시예 2(BA32-M4) 및 다공체에 형성된 관통공의 크기가 8㎟ 인 실시예 3(BA32-M8)에서 제조된 마이크로캡슐을 각각 수거하여 그 외경크기를 입도분석기(Particle Size Analyzer ; PSA )(Mastersizer 2000, Malvern Instrument, 영국)를 이용하여 측정하였다.
이러한 종래예 및 실시예 1 내지 실시예 3에 대한 표 1과 같은 측정결과, 임펠러의 회전날개에 대한 각도 및 회전속도를 일정하게 유지한 상태에서, 상기 다공체의 관통공에 대한 크기를 변화시킴으로써 마이크로캡슐의 외경 크기가 변화되고, 외경 크기를 작게 조절할 수 있음을 알 수 있다.
표 1 
또한, 종래예(BA32-NM)는 측정그래프의 최대 정점에서 가장 많이 제조되는 마이크로캡슐의 외경 크기가 221 ㎛ 인 반면에, 실시예 1(BA32-M1)는 측정그래프의 최대 정점에서 가장 많이 제조되는 마이크로캡슐의 외경크기가 92 ㎛ 이고, 실시예 2(BA32-M4)는 측정그래프의 최대 정점에서 가장 많이 제조되는 마이크로캡슐의 외경 크기가 122 ㎛이고, 실시예 3(BA32-M8)은 측정그래프의 최대 정점에서 가장 많이 제조되는 마이크로캡슐의 외경 크기가 140 ㎛ 인 것으로 확인됨에 따라 다공체에 형성된 관통공의 크기가 작아짐에 따라 이를 통과하여 제조되는 마이크로캡슐의 외경 크기도 작아짐을 알 수 있다.
그리고, 종래예(BA32-NM)는 측정그래프의 최대 정점 50% 위치에서 측정되는 마이크로캡슐의 외경 크기 편차(최대크기-최소크기)가 149 ㎛ 인 반면에, 실시예 1(BA32-M1)는 마이크로캡슐의 외경 크기 편차가 65 ㎛ 이고, 실시예 2(BA32-M4)는 마이크로캡슐의 외경 크기 편차가 72 ㎛이고, 실시예 3(BA32-M8)은 마이크로캡슐의 외경 크기 편차가 113 ㎛ 인 것으로 확인됨에 따라 다공체에 형성된 관통공의 크기가 작아지면서 마이크로캡슐의 외경 크기도 작아짐은 물론 외경 크기 편차가 줄어들고, 이로 인하여 제조되는 마이크로캡슐의 산포도가 낮아져서 균일한 외경 크기를 갖는 마이크로캡슐을 대량생산함과 동시에 그 수율을 높일 수 있는 것이다.
즉, 상기 마이크로캡슐의 외경 크기를 균일하게 하면서 그 외경 크기를 조절하는 공정은 상기 임펠러의 회전속도를 일정하게 유지한 상태에서 상기 다공체의 관통공 크기를 가변시켜 마이크로캡슐의 외경 크기를 조절할 수 있는 것이다.
한편, 상기 임펠러의 회전속도 및 상기 다공체에 형성된 관통공의 크기를 일정하게 유지한 상태에서, 상기 임펠러에 구비되는 회전날개의 블레이드 각도를 반응조의 수평면에 대하여 커지도록 조절함으로써 상기 블레이드와 혼합액 간의 마찰저항을 상승시킴과 동시에 반응조 내에서 혼합액의 난류 운동에너지를 상승시킬 수 있기 때문에 상기 다공체의 관통공을 통과하는 예비 마이크로캡슐에 전달되는 전단응력을 상승시켜 마이크로캡슐의 외경 크기를 보다 작게 하는 미소화가 가능해지게 된다.
도 10은 본 발명에 바람직한 실시예에 따른 마이크로캡슐 제조방법에서 다공체를 사용하면서 회전날개의 블레이드 각도 크기의 변화에 따른 마이크로캡슐의 입자크기 변화를 도시한 그래프이고, 도 11a 내지 도 11c 는 본 발명에 바람직한 실시예에 따른 마이크로캡슐 제조방법에서 다공체를 사용하면서 회전날개의 블레이드 각도 크기의 변화에 따라 제조된 마이크로캡슐을 촬영한 확대사진이다.
즉, 상기 임펠러의 회전속도를 500rpm 으로 유지하고, 상기 다공체에 형성된 관통공의 크기를 1㎟ 로 유지한 상태에서, 회전날개의 블레이드 각도가 26°인 실시예 4(BA26-M1), 회전날개의 블레이드 각도가 32°인 실시예 5(BA32-M1) 및 회전날개의 블레이드 각도가 43°인 실시예 6(BA43-M1)에서 제조된 마이크로캡슐을 각각 수거하여 그 외경 크기를 입도분석기(Particle Size Analyzer ; PSA )(Mastersizer 2000, Malvern Instrument, 영국)를 이용하여 측정하였다.
이러한 실시예 4 내지 실시예 6에 대한 하기 표 2와 같은 측정결과, 임펠러의 회전속도 및 다공체의 관통공 크기를 일정하게 유지한 상태에서, 상기 임펠러의 회전날개 블레이드 각도 크기를 변화시킴으로써 마이크로캡슐의 외경 크기가 변화되고, 외경 크기를 작게 조절할 수 있음을 알 수 있다.
표 2 
즉, 실시예 4(BA26-M1)는 측정그래프의 최대 정점에서 가장 많이 제조되는 마이크로캡슐의 외경 크기가 101 ㎛ 이고, 실시예 5(BA32-M1)는 측정그래프의 최대 정점에서 가장 많이 제조되는 마이크로캡슐의 외경 크기가 93 ㎛이고, 실시예 6(BA43-M1)은 측정그래프의 최대 정점에서 가장 많이 제조되는 마이크로캡슐의 외경 크기가 77 ㎛ 인 것으로 확인됨에 따라 상기 회전날개의 블레이드 각도 크기가 커짐에 따라 다공체를 통과하여 제조되는 마이크로캡슐의 외경 크기도 작아짐을 알 수 있다.
도 12는 본 발명에 바람직한 실시예에 따른 마이크로캡슐 제조방법에서 다공체의 관통공 크기와 블레이드의 각도 크기 변화에 따른 마이크로캡슐의 입자크기 변화를 도시한 그래프이다.
즉, 상기 임펠러의 회전속도를 500rpm 으로 유지한 상태에서, 회전날개의 블레이드 각도가 32°이고, 다공체를 사용하지 않는 종래예(BA32-NM), 다공체에 형성된 관통공의 크기가 8㎟ 이고, 블레이드 각도가 26°인 실시예 7(BA26-M8), 다공체에 형성된 관통공의 크기가 8㎟ 이고, 블레이드 각도가 32°인 실시예 8(BA32-M4), 다공체에 형성된 관통공의 크기가 1㎟ 이고, 블레이드 각도가 32°인 실시예 9 및 다공체에 형성된 관통공의 크기가 1㎟ 이고, 블레이드 각도가 43°인 실시예 10(BA32-M8)에서 제조된 마이크로캡슐을 각각 수거하여 그 외경 크기를 입도분석기(Particle Size Analyzer ; PSA )(Mastersizer 2000, Malvern Instrument, 영국)를 이용하여 측정하였다.
이러한 종래예 및 실시예 7 내지 실시예 10에 대한 하기 표 3과 같은 측정결과, 임펠러의 회전속도를 일정하게 유지한 상태에서, 상기 다공체의 관통공에 대한 크기 및 블레이드의 각도를 변화시킴으로써 마이크로캡슐의 외경 크기를 작게 조절하면서 종래에 비하여 작은 외경 크기를 갖는 마이크로캡슐을 대량생산함과 동시에 그 외경 크기를 일정하게 유지하여 수율을 높일 수 있는 것이다.
표 3 
또한, 상기 임펠러의 회전속도 및 회전날개의 블레이드 각도를 일정하게 유지하고, 상기 다공체의 관통공 크기를 일정하게 유지한 상태에서, 상기 다공체와 임펠러 사이의 간격을 넓히거나 좁히도록 가변하여 조절함으로써 상기 블레이드와 예비 마이크로캡슐 간의 마찰저항을 높이거나 낮춤과 동시에 반응조 내에서 예비 마이크로캡슐을 포함하는 혼합액의 난류 운동에너지를 높이거나 낮출 수 있기 때문에 상기 다공체의 관통공을 통과하는 예비 마이크로캡슐에 전달되는 전단응력을 조절하여 마이크로캡슐의 외경 크기를 보다 작게 하는 미소화 조절이 가능해지게 된다.
최종적으로, 상기 반응조의 다공체 내측에서 제조된 예비 마이크로캡슐이 다공체를 통과하면서 미소화된 마이크로캡슐은 흡기장치에 의해서 흡입되어 수용액으로부터 분리한다.
이어서, 상기 반응조에 수거분리된 마이크로캡슐은 탈이온수로 세척한 다음, 진공오븐에서 건조하여 최종적으로 미소화된 마이크로캡슐을 제조할 수 있는 것이다.
이상에서 설명한 본 발명은 전술한 실시예 및 첨부된 도면에 의해 한정되는 것이 아니고, 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 여러 가지 치환, 변형 및 변경이 가능함은 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명백할 것이다.
Claims (6)
- 증류수와 에멀션화제가 혼합된 수용액에 일정량의 1차 첨가제를 첨가하여 일정크기의 반응조에 1차 혼합액을 준비하는 단계 ;상기 반응조에 배치된 임펠러를 회전시켜 상기 1차 혼합액을 1차 교반하는 단계 ;상기 1차 혼합액에 일정량의 자기치료제를 혼합한 2차 혼합액이 에멀션화되도록 상기 임펠러를 회전시켜 상기 2차 혼합액을 2차 교반하는 단계 ;상기 반응조에서 에멀션화된 2차 혼합액에 2차 첨가제를 첨가한 다음, 일정온도 상승률로 사전에 설정된 반응온도까지 에멀션화된 2차 혼합액을 가열하는 단계 ;상기 반응온도를 유지하여 에멀션화된 2차 혼합액의 표면에 구형의 박막이 형성된 예비 마이크로캡슐을 생성하는 동안, 상기 예비 마이크로캡슐이 상기 반응조의 내면과 상기 임펠러의 날개 최외측사이에 배치된 다공체의 관통공을 통과하면서 미소화되도록 상기 임펠러를 회전시켜 3차 교반하는 단계를 포함하는 마이크로캡슐 제조방법.
- 제1항에 있어서,상기 3차 교반하는 단계는 상기 임펠러의 회전날개에 대한 각도와 상기 임펠러의 회전속도 중 어느 하나를 일정하게 유지한 상태에서, 상기 다공체의 관통공에 대한 크기를 가변시켜 상기 반응조에 제조되어 얻어지는 마이크로캡슐의 외경크기를 작거나 크게 조절하는 것을 특징으로 하는 마이크로캡슐 제조방법.
- 제1항에 있어서,상기 3차 교반하는 단계는 상기 임펠러의 회전속도와 상기 다공체의 관통공 크기 중 어느 하나를 일정하게 유지한 상태에서, 상기 임펠러의 회전날개 각도를 가변시켜 상기 반응조에서 제조되어 얻어지는 마이크로캡슐의 외경크기를 작거나 크게 조절하는 것을 특징으로 하는 마이크로캡슐 제조방법.
- 제1항에 있어서,상기 3차 교반하는 단계는 상기 다공체의 관통공 크기와 상기 임펠러의 회전날개의 각도 중 어느 하나를 일정하게 유지한 상태에서 상기 임펠러의 회전속도를 가변시켜 상기 반응조에서 제조되어 얻어지는 마이크로캡슐의 외경크기를 작거나 크게 조절하는 것을 특징으로 하는 마이크로캡슐 제조방법.
- 제1항에 있어서,상기 3차 교반하는 단계는 상기 임펠러의 회전속도, 상기 임펠러의 회전날개 각도 및 상기 다공체의 관통공 크기 중 어느 하나를 일정하게 유지한 상태에서, 상기 다공체와 임펠러사이의 간격을 넓히거나 좁히도록 가변시켜 상기 반응조에서 제조되어 얻어지는 마이크로캡슐의 외경크기를 작거나 크게 조절하는 것을 특징으로 하는 마이크로캡슐 제조방법.
- 제1항 내지 제5항 중 어느 한항에 있어서,상기 2차 교반하는 단계 이전에 상기 2차 혼합액에 수소이온농도를 갖도록 일정량의 수산화나트륨 수용액을 일정량 첨가하는 것을 특징으로 하는 마이크로캡슐 제조방법.
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