JPH0421513A - ポリマー組成物により被覆されたゲル状シリカビーズ - Google Patents

ポリマー組成物により被覆されたゲル状シリカビーズ

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JPH0421513A
JPH0421513A JP12232690A JP12232690A JPH0421513A JP H0421513 A JPH0421513 A JP H0421513A JP 12232690 A JP12232690 A JP 12232690A JP 12232690 A JP12232690 A JP 12232690A JP H0421513 A JPH0421513 A JP H0421513A
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JP
Japan
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water
beads
gel
silica
liquid
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JP12232690A
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English (en)
Inventor
Jiyunya Okada
岡田 惇也
Yoshio Hata
善夫 畑
Masanori Tanaka
正範 田中
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Mizusawa Industrial Chemicals Ltd
Takeda Pharmaceutical Co Ltd
Original Assignee
Mizusawa Industrial Chemicals Ltd
Takeda Chemical Industries Ltd
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Publication date
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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− 本発明はポリマー組成物により被覆されたゲル状ノリカ
ヒーズである。本発明のゲル状のノリ力は多孔質であり
、両親媒性有機溶剤を含浸してカプセル体を形成する。
本発明のゲル状ノリカヒーズは、両親媒性液体としてエ
タノールを内包し食品保存剤として用いられ、また燃料
アルコール類を内包して固体燃料として、あるいは両親
媒性もしくは両親媒性溶媒に溶解する香料、忌避剤を内
包して発番剤、害虫忌避剤として用いることができる。
[従来の技術] 従来、液状物質のカプセル化方法には、水溶液系からの
相分離法、有機溶剤系からの相分離法、液中乾燥法、界
面重合法、in 5itu重合法、液中硬化被覆法(オ
リフィス法)などがあるが、これらの方法では内包物が
両親媒性液体の場合には液滴が形成されないので適用が
困難である。
このような市Hw性4体であって空檗中へ揮散して有用
性を示す液体を見掛は上、あるいは取り扱い上で固体と
みなせるようにするには、ンクロデキストリン等をホス
ト化合物として用い包接化合物とする方法、あるいは多
孔質の粉体に含浸させる方法が一般に知られている。こ
のうち、前者は包接される液体が限定され、厳密にコン
トロールされた条件下に製造を行う必要があり操作が繁
雑である。また、後者は液体の含浸量が充分でなく、ま
た取扱い中に粉立ちが起こるなどの問題点があり、作業
性が悪い。また、ゲル形成物質を用いて有機液体をゲル
体とし取扱いを容易にするという提案 (特開平1−304053号)もあるが、ゲルは不定形
性であるため堅固な容器が必要であり、また小分は容器
に分注することはほとんど不可能である。
また、シリカのヒドロゲルビーズ(ゲル状シリカ)を有
機液体に浸漬して内部の水と置換して有機液体を内包し
たゲル状シリカのビーズを得る方法も知られている。こ
の方法は、液体の含浸量が多く、形状の揃った液体カプ
セル体を得ることはできるが、液体の揮散に伴ってビー
ズに亀裂、崩壊が生じて粉体となり、取り扱いの容易な
ビーズ状のシリカヒドロゲルの利点か生かせない。
さらに前記のカプセル体は、いずれも含浸、内包した液
体の揮散速度を制御することは困難である。
[発明が解決しようとする課題] 本発明の目的は、両親媒性液体を内包して、これを制御
しつつ揮散することのできるゲル状シリカのカプセル体
を提供するものである。また、本発明の他の目的は、形
状が自由に設計でき大きさの揃った取扱いが容易で、し
かも液体の揮散が終了した後も粒子の形状を維持するこ
とのできるゲル状シリカビーズを提供することにある。
[課題を解決するための手段] 本発明は、水不溶性アルギン酸塩を含有するポリマー組
成物により被覆されたゲル状シリカビーズを提供するも
のである。また、本発明のゲル状シリカビーズを被覆す
るポリマー組成物には、水不溶性アルギン酸塩のほか、
さらにこれ以外の水溶性高分子を併用するのが好ましい
本発明のゲル状のシリカは、第1図の模式的断面図に示
すように、水を含浸した例えば球状のゲル状シリカビー
ズ1をコア物質とし、これをポリマー組成物の壁膜2て
被覆したカプセルの形状を有する。このゲル状シリカビ
ーズを浸漬などの方法により両親媒性液体に接触させて
シリカビーズ内部の水を両親媒性液体と置換する。
本発明で用いられるコア物質であるゲル状シリカビーズ
は、いわゆる通常の粉体のシリカゲルとは異なる。従来
の粉体シリカゲル(S iOt・n Ht O)では、
水の含浸量がシリカ重量と同程度である。
これに対して本発明にて用いるゲル状のシリカビーズは
、シリカコロイド粒子が連結し、3次元の網目構造(ゲ
ル構造)を形成したものであって、内部に遥かに大きな
空隙を有し、シリカビーズ重量の5〜7倍の水を含浸し
た柔軟なヒドロゲルの形態をなす。さらに該シリカビー
ズは、水分が減少し空隙を有する網目構造のキセロゲル
の形態をなしていてしよい。本明細書ではかかるノリカ
ヒズをゲル状ノリプJビーズ、まj二はノリプJヒトロ
ケルビーズと称する。
本発明て用いられろゲル状シリカビーズの製造方法は、
特に限定されず従来この種のシリカビーズの製法を用い
てよい。例えば、水力ラスと硫酸なとの鉱酸を混合して
pH8,0〜85のノ1jカゾルを調製する。ついてこ
れをノズルから空気中へ噴出して水中に受け、さらに水
洗して中性の球状のゲル状ノリ力(ヒドロケル)ビーズ
か得らイ]る。
該シリカビーズの粒径は通常1〜5mmであるがそれ以
下であってもよい。
ゲル状シリカビーズを被覆するポリマー壁膜(被膜)は
、水不溶性のアルキン酸塩、例えばアルギン酸のアルカ
リ土類金属塩を含有する。かかるアルカリ土類金属塩と
しては、カルシウム塩、マグネシウム塩およびストロン
チウム塩などが挙げられる。
壁膜に用いられるポリマーとしては、さらに前記アルギ
ン酸塩以外の水溶性ポリマーで、有機溶媒に溶解しない
ポリマー、例えばポリビニルアルコール、ポリアクリル
酸ナトリウム、プルラン、メチルセルロースおよびペク
チン等をアルギン酸塩と混合して用いるのが好ましい。
これらポリマーは含浸させる液体によって硬化する性質
を有するものが選ばれる。
ゲル状シリカビーズに含浸させる両親媒性液体は、その
使用目的に応じて適宜選定され、両親媒性の有機溶剤が
用いられる。かかる有機溶剤としては、メタノール、エ
タノール、プロパツールなどの低級アルコール、アセト
ンなどの低級ケトン、テトラヒドロフラン、低級グリコ
ール類、低級グリコールエーテル類および低級セロソル
ブ類などが挙げられる。また、両親媒性の、あるいは前
記両親媒性液体に溶解する香料、忌避剤などを含浸させ
てもよい。
本発明のゲル状シリカビーズを製造するには、水を含浸
したゲル状シリカのビーズを水溶性のアルギン酸塩、ま
たは水溶性アルギン酸塩と水溶性高分子とを含む混合水
溶液に浸漬し、ゲル状シリカ粒子の周囲にポリマー組成
物の被膜を形成する。
かかる水溶性アルギン塩としては、アルギン酸ナトリウ
ムまたはアルギン酸カリウムなどが好ましい。ついで、
ポリマー被膜の被覆されたゲル状シリカの粒子を水溶性
アルカリ土類金属塩の水溶液に投入して被膜を硬化させ
る。
かかるアルカリ土類金属塩の水溶液としてはカルシウム
、マグネシウム、ストロンチウム塩の水溶液が挙げられ
るが、好ましくはカルシウム塩の水溶液であり、特に水
溶性塩である塩化カルシウム、臭化カルシウム、フッ化
カルシウム、ヨウ化カルシウムの水溶液を用いるのが好
ましい。
硬化し水不溶性となったポリマー被膜を有するゲル状シ
リカビーズは、水洗して余分の塩を除去する。
さらに、このゲル状シリカを含浸させるべき両親媒性液
体に投入して1〜48時間程度、好ましくは10〜20
時間静置してシリカヒドロゲル中の水を有機液体で置換
する。ポリマー被膜が水溶性高分子を含む場合は、これ
により被膜が一層硬化する。
前記ポリマー壁膜の付着量(厚さ)は特に制限されない
が、通常、乾燥シリカ100重量部に対して3〜60重
量部、好ましくは5〜50]i量部程度である。かかる
ポリマー壁厚の調整は、水溶性アルギン酸塩と水溶性高
分子の水溶液の濃度により行ってもよく、また被覆の繰
り返しにより調整してもよい。
アルギン酸塩によりシリカビーズの周囲にポリマー被覆
が形成され、含浸液体の揮散の抑制が行われる。さらに
、ポリマー被覆にアルギン酸塩以外の水溶性ポリマーを
併用することにより液体揮散後のゲル状シリカビーズの
周囲に均一な被膜が形成されビーズの割れが防止される
[実施例] つぎに本発明を実施例によりさらに具体的に説明する。
実施例1 エタノールを内包した本発明のポリマー組成物社!II
 W n仲S汀幽び一イナ纜小し−1−1−血り!1直
径約3mmのノリ力ヒドロゲルビーズを、アルギン酸ナ
トリウムおよびポリビニルアルコール(重合度、約15
00、分子量的66.000)の混合水溶液に浸漬し、
ビーズ表面にポリマー組成物(膜材)を−様に付着させ
た。用いた混合水溶液は、アルギン酸ナトリウム濃度を
1.3.5%として、各々に対してポリビニルアルコー
ルの濃度を1.3.5%とした9種の被覆用ポリマー水
溶液である。つぎにポリマー組成物を付着したシリカビ
ーズを撹拌しfこ塩化カルシウム20%水溶液に投入し
て、膜材中に含まれるアルギン酸ナトリウムをカルシウ
ム塩に変えポリマー壁膜をゲル化した。得られた被覆ビ
ーズを水洗して残留する塩化カルシウムを除去した後、
エタノールに浸漬して、含浸液をエタノールに置換した
これら9種類の被覆ビーズをエタノール中からアルミ皿
に取り出し室温で24時間放置した後、70℃で3時間
乾燥した。シリカ重量に対する被かなように、ポリマー
組成物の付着量は主にアルギン酸ナトリウムの濃度とと
もに増加する。なお、ポリビニルアルコール濃度は付着
量にはほとんど影響しないが、割れの防止に寄与する。
実施例2 アルギン酸ナトリウム濃度をO,I、2.3.4.5%
、そしてポリビニルアルコール(重合度、約1500)
濃度を0.1.2.3.4.5%とした35種の被覆溶
液を用い、実施例1の方法に従い、エタノールを内包し
たポリマー組成物被覆ビーズを得た。
被覆ビーズのエタノール保持量を第3図に示す。
ポリマー被覆を行っても、エタノール保持量に変化はな
い。被覆ビーズを室温開放下で放置し、1時間後のエタ
ノール残存量を第4図に示した。シリカビーズを被覆す
ることによりエタノールの徐放性が向上することがわか
る。なお、徐放効果はポリビニルアルコール濃度よりも
アルギン酸ナトリウム濃度に依存する。また放置1日後
、70°Cにて3時間乾燥した後のビーズの外観を第1
表に示す。ポリビニルアルコールだけでは壁膜が調製で
きず、またアルギン酸ナトリウムたけの場合、被覆は可
能であるが、溶液濃度を5%まで上げてもエタノール揮
散後のビーズの破裂は防げない。
エタノール湿潤下での被覆ビーズの圧縮破壊強度を島津
オートグラフAC−5000B形を用い5kgのロード
セルを用いて測定した。結果を第5図に示す。ポリマー
組成物の被覆によりビーズの圧縮破壊強度が向上する。
第  1  表 注)O 変化がない、 またはビーズに小さなヒ ビが入るが砕けない。
△ ビーズに大きな割れ口ができるが砕けない。
×:ビーズが砕けて小片になる。
壁膜が調製できない。
実施例3 実施例1において、ポリビニルアルコールの分子量を種
々かえてポリマー被覆シリカビーズを得た。重合度50
0.1,500.2,618のポリビニルアルコールを
用い、各々濃度を1,3.5%、アルギン酸ナトリウム
濃度を3%とした9種の被覆用ポリマー組成物の水溶液
を用意し、実施例1と同様にして、エタノール内包被覆
ビーズを得た。これらの被覆ビーズをエタノール中から
アルミ皿に取り出し室温で24時間放置した後、70℃
にて3時間乾燥して形状保持性を観察した。
エタノール揮散後のビーズの形状保持性を第3表に示す
。ポリビニルアルコールの重合度が1゜500以上、濃
度5%の場合に良好な割れ防止効果が認められる。
第3表 注)アルギン酸ナトリウム濃度は3%(一定)実施例4 ポリマー被膜による被覆を複数回行つfこ。直径約3m
mのシリカヒトロゲルビーズをアルギン酸ナトリウム3
%、ポリビニルアルコール(重合度:約1500)5%
の混合水溶液に浸した後、撹拌した塩化カルシウム20
%水溶液に投入し、被膜をゲル化させた。次いで、水洗
して残留塩化カルシウムを除去した。この操作を繰り返
し、1回および5回被覆ビーズを調製した。これらをエ
タノールに浸漬して、含浸液を置換した。ビーズをエタ
ノール中からアルミ皿に取り出し室温で放置してエタノ
ールを揮散させた。
被覆ビーズの初期のエタノール保持量、被膜物質/シリ
カ比、および放置後1時間におけるエタノール残存量を
第4表に示す。
第4表 実施例5 アルギン酸ナトリウムと共に用いる水溶性ポリマーとし
て種々のものを用いシリカビーズの被覆を行った。アル
ギン酸ナトリウム3%に組み合わせる水溶性ポリマーと
その濃度を各々メチルセルロース400cp:1%、メ
チルセルロース4000cp:1%、ペクチン TSP
118(エステル化度、65%)=3%、ペクチン T
SP117(エステル化度、50%) 3%、プルラン
、5%、ポリアクリル酸ナトリウム、1%、ポリビニル
アルコール 5%とした被覆水溶液を調製した。
直径的3mmのシリカヒドロゲルビーズをこれらの水溶
液に浸した後、撹拌した塩化カルシウム20%水溶液に
投入し、被膜をゲル化させた。次いで、水洗して残留す
る塩化カルシウムを除去した。
これら被覆ビーズを水溶性有機媒体であるエタノール、
メタノール、イソプロパツール、テトラヒドロフランに
各々浸漬して含浸液との置換を行った。
被覆ビーズの初期の有機溶媒保持量と放置後1時間にお
ける有機溶媒残存量を後記第6表に示す。
未被覆ビ°−ズと被覆ビーズで初期溶媒保持量に差はな
く、また被覆に用いたポリマーが異なっても、溶媒保持
量に差はない。また、各有機媒体の残存量は、エタノー
ル、メタノール、イソプロパツールの場合、各被覆ビー
ズは未被覆ビーズに比べ溶媒揮散の遅延効果が大きいが
、テトラヒドロフランの場合は比較的少ない。
[発明の効果] ポリマー組成物により被覆された本発明のゲル状シリカ
ビーズは、両親媒性液体を内包し、これを制御しつつ揮
散することかできる。また、このゲル状シリカビーズは
、その形状が自由に設計でき大きさか揃っており、さら
に液体の揮散が終了した後も粒子の形状を維持しており
取り扱い性がよい。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明のゲル状シリカビーズを示す模式的断面
図、第2図は被膜の形成に用いたアルギン酸ナトリウム
濃度と被膜物質/シリカの関係を示すグラフ、第3.4
.5図は各々PVA−アルギン酸ナトリウム濃度と初期
エタノール保持量、エタノール残存量、ビーズの破壊強
度を示すグラフである。図中の符号はっぎのとおりであ
る。 トゲル状ンリカビーズ、2.ポリマー壁膜。

Claims (5)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)水不溶性アルギン酸塩を含有するポリマー組成物
    により被覆されたゲル状シリカビーズ。
  2. (2)水不溶性アルギン酸塩と、アルギン酸塩以外の水
    溶性高分子とを含有するポリマー組成物により被覆され
    たゲル状シリカビーズ。
  3. (3)アルギン酸塩がアルカリ土類金属塩である前記請
    求項1または2に記載のゲル状シリカビーズ。
  4. (4)水溶性高分子がポリビニルアルコール、ポリアク
    リル酸ナトリウム、プルラン、メチルセルロースおよび
    ペクチンから選ばれた少なくとも1種の水溶性高分子で
    ある前記請求項1、2または3に記載のゲル状シリカビ
    ーズ。
  5. (5)両親媒性有機溶媒を含浸した前記請求項1〜4の
    いずれかに記載のゲル状シリカビーズ。
JP12232690A 1990-05-11 1990-05-11 ポリマー組成物により被覆されたゲル状シリカビーズ Pending JPH0421513A (ja)

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