JPS5855811B2 - マイクロカプセル及びその製造方法 - Google Patents

マイクロカプセル及びその製造方法

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JPS5855811B2
JPS5855811B2 JP52144073A JP14407377A JPS5855811B2 JP S5855811 B2 JPS5855811 B2 JP S5855811B2 JP 52144073 A JP52144073 A JP 52144073A JP 14407377 A JP14407377 A JP 14407377A JP S5855811 B2 JPS5855811 B2 JP S5855811B2
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Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、外殻が成膜性変性脂肪族ポリイソシアナート
と連鎖延長剤との反応生成物であるマイクロカプセル、
およびその製造方法に関するものである。
有機および無機物質のマイクロカプセル化は、基本的に
公知である。
この技術は、たとえば、J、E、パンデゲール(Van
degaer )による11マイクロカプセル化、方法
および応用“、プレナムフレス、ニューヨーク、ロンド
ン(1974)中に記されている。
マイクロカプセル化の1方法は、界面重付加を用いてい
るが、この方法では、重付加によって相互に反応せしめ
ることができる2成分を、相互に混合しない異なる液体
中に溶解し、相界面において重付加重合体を形成せしめ
る(アメリカ合衆国特許3575882号:35775
15号および3607776号参照)。
実際的な実施形態においては、先ず、分散相がカプセル
内に包含せしめるべき材料および、場合によっては付加
的な溶剤中に溶解または乳化せしめた、第一の成分から
成っており、且つ連続相は分散相と混合しない液体によ
って形成せしめである、安定な乳濁液を調製する。
そのためには、一般に、乳化助剤を使用しなげればなら
ない。
この乳濁液に連続相中に可溶な第二の反応成分を加える
次いで、カプセル内に含有せしめるべき材料の分散粒子
の周りに、重付9日または重縮合によって、重合体の殻
を、長時間(時によると数時間に達する)かげて、形成
せしめる。
この方法に対して適する成分の組合わせは、たとえば、
ジイソシアナート/ジオール、ジイソシアナート/ジア
ミン、ジカルボン酸クロリド/ジアミン、ジスルホニル
クロリド/ジアミンまたはホスゲン/ジアミンである。
この種のカプセル形成方法は、いくつかの決定的な欠点
を有している。
すなわち、第二の成分を加えるときにすら、壊変しない
安定な乳濁液を調製する必要がある。
実際に使用できる適当な反応成分はきわめて僅かしかな
いから、この方法は、著しい程度に変更することができ
ない。
実用に対しては、僅かな且つきわめて類似する重合体を
、上記の方法によって製造することができるに過ぎない
その上、低分子量の反応成分は実質的に非成膜性である
かくして、大量の殻形成材料中に僅かなコア材料を封入
せしめることができるに過ぎない。
これらの難点を克服し且つ成膜性を有効に利用するため
に、非成膜性のポリイソシアナートの代りに、400〜
10000の範囲の分子量を有するジオールまたはポリ
オールによるそれらのポリイソシアナートの末端NCO
基での反応生成物(以下においては”NCO−プレポリ
マー1+とも呼ぶ)を使用する試みが行なわれた(西ド
イツ特許2811712号参照)。
これらのNCO−プレポリマーは、その分子構造を修飾
することによって、自己乳化性とし且つその成膜性を維
持させることができる。
それによって、安定な乳濁液の調製は容易になるけれど
も、重大な欠点もまた生ずる。
たとえば、完成したマイクロカプセルの殻中の架橋密度
が低下する。
短鎖低分子量のNGOプレポリマーの使用によって再び
架橋密度を高めることができるが、それによって成膜能
力が可成り低下するか、または全く消失してしまう。
NGO−プレポリマーの生成のために使用するジオール
またはポリオールの分子量が400よりも低いときには
、成膜能力は全く消失する。
NCO−プレポリマーのもう一つの欠点は、高度に反応
性であり且つ乳化させることが困難であるために重付加
反応を妨害する可能性がある遊離の単量体状のジイソシ
アナートまたはポリイソシアナートを、NGO−プレポ
リマーが含有していることにより生ずる。
それらの有する揮発性は、取扱いの間において注意を必
要とする。
NGOプレポリマーから成るカプセル壁は、特に、たと
エバクロロホルム、パークロルエチレンまたは酢酸ブチ
ルのような、容易に揮発するコア材料に対して、著るし
く高い透過性を有している。
本発明は、少なくとも1のビウレット基を含有する成膜
性脂肪族ポリイソシアナートと連鎖延長剤との反応生成
物から戒る壁を有するマイクロカプセルを提供するもの
である。
また本発明は、ビウレット基を含有する成膜性脂肪族ポ
リイソシアナートまたは不活性溶剤中におけるその溶液
を、カプセル内に封入せしめるべき材料中に溶解または
乳化せしめ、生成する溶液または乳濁液を水中に分散せ
しめ、NCO−反応性連鎖延長剤を加え、取得する反応
混合物をマイクロカプセルが生成するまで攪拌すること
から成る、マイクロカプセル製造方法をも提供する。
′少なくとも1のビウレット基を含有する成膜性脂肪族
ポリイソシアナート″は、低分子量脂肪族ジイソシアナ
ートから、ビウレット基を生成せしめるべきイソシアナ
ート基に対する反応によって、生成せしめる。
本発明に従って使用するポリイソシアナートにおいては
、インシアナート基の一部を、三量化または三量化によ
って、あるいはカルボジイミド基への転化によって、変
性せしめることができ、且つ一部を、たとえば、水、第
三ブタノール、ギ酸またはアミン類との反応によって、
ビウレット基に転化せしめることができる。
このようにして変性した脂肪族ポリインシアナートは、
通常は25℃において8000〜40000センチポア
ズの粘度を有している。
マイクロカプセル化工程の間におけるこれらの変性ポリ
イソシアナートに対する反応剤は、アミン類のような、
低分子量連鎖延長剤である。
本発明によるマイクロカプセルは、適当な架橋密度を示
し、それ故、大きな揮発性を有するカプセル内封人材料
に対して、僅かな透過性を示すに過ぎない。
本発明の方法は決定的な利点を有している。
変性したインシアナートと反応剤(reactant
)との反応は、連続的な操作を行なうのに充分なほど迅
速である。
高い容積/時間収率を達成することができる。
本発明において使用するポリイソシアナートは、良好な
成膜能力を有し且つ高い架橋密度を与える。
反応物の反応性および官能性を適当に選ぶことによって
、壁形成反応の間に、架橋度を調節することができる。
反応剤の化学組成を適当に選ぶことによって、生成する
膜の性質を、ある範囲内で、変化させることができる。
たとえば、与えられたカプセル内封人材料に対する透過
性を著しく高めることなしに、殻材料の改良した靭性お
よび適度な架橋を達成することができる。
与えられたカプセル内含有材料に対する透過性は、複雑
な様相で、物理的および化学的要因に依存する。
カプセル膜の本質および構造のほかに、その他の外的要
因が、重要な役割を演する。
化学的構造に関して且つまた反応が行なわれる仕方に関
して(たとえば架橋度に関して)の両方で、多様的な部
類の物質を使用することができるということは、本発明
の顕著な利点である。
驚くべきことに、たとえばクロロホルムおよびパークロ
ルエチレンのようなハロゲン化した揮発上炭化水素に対
して不透過性のカプセル膜を製造することすら、可能で
ある。
殻重合体は光に対して安定であるので、カプセルが黄化
することはない。
実際上の不揮発性のために、ビウレット基を含有する変
性したポリイソシアナートは取扱いが容易であり、且つ
反応性の成分を触れさせないようにする限りは、無期限
に保存することができる。
分散液中の有機相界面における重付加反応によるカプセ
ル化方法である本発明の方法を遂行するためには、壁を
形成するポリイソシアナートを、そのままで、または不
活性溶剤あるいは溶剤混合物中の溶液の形態として、カ
プセル内含有材料中に溶解または乳化せしめる。
小さなミキサーまたは混合機を用いる激しい混合によっ
て生せしめることが好ましい剪断勾配中で、有機相は、
それと混合せず且つイソシアナート反応性ポリアミン、
または接触的に活性な第三アミン、あるいは類似の活性
化合物を含有している相、たとえば水相、中に分散せし
めることができる。
アミンはその後に加えてもよい。
少なくとも1のビウレット基を含有する好適ポリイソシ
アナートは、1分子当り少なくとも2の官能性イソシア
ナート基を含有するヘキサメチレン−1・6−ジイソシ
アナート、m−キシレンジイソシアナート、4・4′−
ジイソシアナトジシクロヘキシルメタンおよびインホロ
ンジイソシアナートに基づくものである。
特に適当な化合物は、特にビウレット構造を有するヘキ
サメチレン−1・6−ジイソシアナートの誘導体に基づ
くポリインシアナートであり、その製造については西ド
イツ特許出願公開明細書1568017号および193
1055号に記されている。
これらは、ジアミンのような低分子量連鎖延長剤との反
応によって、優れた皮膜を形成する。
本発明によって使用するポリイソシアナートは、ミクロ
カプセル化に対して使用する前に、イソシアナート1当
量当りに0.01〜0.5モルの割合にある、2官能お
よび3官能連鎖延長剤、たとえば、水、エタンジオール
、グリセリンまたはトリメチロールフロパンのような多
官能アルコール、あるいはコハク酸、アジピン酸、セパ
チン酸のようなカルボン酸との反応によって、更に変性
せしめることができる。
連鎖延長剤としてイソシアナート反応性アミンを用いる
カプセル形成のほうが接触的に活性な化合物の使用より
も好適であるが、その理由は、このようにして形成せし
めたカプセル殻は一般に、インシアナート基の反応を接
触的に促進することによって取得する殻よりも、高度に
架橋し且つより不透過性であるからである。
しかしながら、接触的に活性な化合物は、反応性アミン
(一般に分散媒(disparsant )に対して0
.1〜0.5重量%の量)よりもかなり少ない量で使用
するから、それらの使用は、たとえば、カプセル形成後
に中和したカプセルスラリー中に、望ましくないアミン
塩がほとんど存在しないというような、利点をも与える
インシアナート基に対して反応性を有する連鎖延長ポリ
アミンの例は、ヒドラジン、ヒドラジノ−2−エタノー
ル、1・2−エチレンジアミン、ビス−(3−アミノプ
ロピル)−アミン、ビス(2−メチルアミノエチル)−
メチルアミン、■・4−ジアミノベンゼン、4・4′−
ジアミノジフェニルメタン、1・4−ジアミノシクロへ
キサン1−アミノメチル−5−アミノート3・3−トリ
メチルシクロヘキサン、3−アミノ−1−メチルアミノ
プロパン、N−ヒドロキシエチルエチレンジアミン、N
−メチル−ビス−(3−アミノプロピル)−7ミン 1
−アミノエチル−1・2エチレンジアミン、ビス−(N
−N’−アミノエチル)−1・2−エチレンジアミン
、1・4−ジアミノ−n−ブタン、1・6−ノアミツ−
n−ヘキサンおよび1・2−エチレンジアミン−N−エ
タンスルホン酸(アルカリ金属塩として)である。
マイクロカプセルの製造に対して適する接触的に活性な
第三アミンまたは同様に働らく化合物は、インシアナー
ト反応に対する触媒として公知の種類の、任意の化合物
である。
その例は、トリエチルアミン、N−メチルモルホリン、
N−エチルモルホリン、N−メチル−N’−ジメチルア
ミノエチルピペラジン、N−N−N′・N′−テトラメ
チルエチレンジアミン、ビス−(ジメチルアミノエチル
)−エーテル、■・4−ジアザビシクロ−(2・2・2
)−オクタン、1・2ジメチル−イミダゾール、2−メ
チルイミダゾール、N−ジエチルエタノールアミン;炭
素−珪素結合を有するシラーアミン類(たとえば、西ド
イツ特許1229290号による)、好ましくは2・2
・4−トリメチル−2−シラモルホリンおよびこれらの
触媒の混合物である。
同様に働らく化合物は、たとえば2・4・6−ドリスー
(ジメチルアミノメチル)−フェノール、アルコキシド
、アルカリ金属ギ酸塩、炭酸塩および水素化ホウ素塩の
ようなイソシアナート基の3量化の触媒となる種類のも
のである(イギリス特許837120号およびウルリツ
ヒ(H,U 1rich )、11ヘテロクムレン類の
シクロ付加反応11アカデミツクプレス、ニューヨーク
、1967年参照)。
水または水溶液と混和しない親有機物質を、本発明に従
って、カプセル中に包含せしめることができる。
カプセル中に包含せしめるべきコア材料は、インシアナ
ート基に対して不活性でなげればならない。
壁を形成する変性したポリイソシアナートは、それと混
合できるかまたは少なくともその中に容易に乳化させる
ことができなげればならない。
しかしながら、変性したポリインシアナートは、溶液と
しても、コア材料に加えることができる。
多くの場合に、これは、壁形成重合反応の間に蒸発せし
めることができる、80℃よりも低い沸点を有する溶解
促進剤または溶剤混合物を加えることによっても、達成
することもできる。
適当なコア材料の例は、脂肪族および芳香族炭化水素な
らびに塩素化炭化水素、たとえば芳香族溶剤中のクリス
タルバイオレットラクトンおよびN−ベンゾイルロイコ
メチレンブルーのような、無カーボン複写紙用の色形成
溶液、脂肪族および芳香脂肪族エステルならびにエーテ
ル、香油、チオ燐酸エステルに基づく殺虫剤および有機
燐化合物ならびに塩素または臭素化合物に基づ(防炎剤
である。
本発明による方法を遂行するためには、ポリイソシアナ
ートを、カプセル中に包含せしめるべきコア材料中に溶
解または乳化せしめるか、あるいは前記のように、コア
材料と混和する溶液の形態で、有機相に加える。
ポリイソシアナートをコア材料中に容易に乳化せしめる
ことができる場合には、その乳濁液を直接にカプセル形
成のために使用することができる。
小さなミキサーまたは混合機による厳しい混合によって
生ぜることか好ましい剪断勾配下に、有機相を、それと
混合せず且つインシアナートと反応性のジアミンまたは
トリアミンあるいは接触的に活性な成分を含有する液相
、たとえば水相、中に導入する。
アミンは分散の直後に水相に加えることもできる。
分散液のより良い乳化および安定化を得るためには、水
相に乳化助剤を加えることが好ましい。
その例は、たとえばポリビニルアルコール、ゼラチン、
カルボキシメチルセルロースおよびポリアクリレートの
ような保護コロイドである。
カプセル形成は、連続的にまたはバッチ式で、行なうこ
とができる。
混合の間に生ずる乱流の程度が取得されるマイクロカプ
セルの直径を決定する。
マイクロカプセルの直径は、混合条件に従って約5〜約
2000μmとすることができる。
仕上ったマイクロカプセル中におけるコア材料の殻材料
に対する重量比は、通常は60〜90対40〜10であ
る。
実施例 1 (a)インシアナート成分(ビウレットポリイソシアナ
ート)の製造: 1000重量部のへキサメチレン−1・6ジイソシアナ
ー)(5,952モル)と50重量部の第三−ブチルア
ルコール(0,676モル)を室温において混合する。
モル比は、8.8モルのジイソシアナート:1モルの第
三−ブタノールに相当する。
反応混合物の温度を、約30分かげて160℃まで上げ
る。
この温度において、二酸化炭素とイソブチレンの激しい
発生が始まる。
温度を、更に30分にわたって、185℃まで徐々に上
げる。
185℃で約3時間の後に、ガスの発生が止み、かくし
て反応が終了する。
次いで、0.2トルの圧力および160 ’Cの温度に
おいて、薄層蒸発器中で単量体状のへキサメチレンジイ
ソシアナートを反応生成物から除去する。
約284重量部の粘稠なビウレットポリイソシアナート
を取得する。
NGO含量:21.3重量%。
生成物は20℃において10500 cp の粘度を有
する。
(b) カプセルの形成 25m1の燐酸トリクロロエチルを、ウルトラツラツク
ス型の試験用分散機(ヤングおよびクンケルAG製)を
用いて、1(a)に記した51のビウレットポリイソシ
アナートと混合する。
溶液としての1zのポリビニルアルコール(モビオール
50/98、ヘキストAG製品)を含有する300m1
の水を先ず導入し且つ、その中に、燐酸トリクロロエチ
ルとビウレットポリイソシアナートの混合物を、調製後
直ちに、レナートーラピッド型(500回転/分)試験
用攪拌機を用いて、乳化させる。
約1分後に、501の水中の1=lのエチレンジアミン
の溶液を、乳濁液に加える。
次いで混合物を60℃に加熱し且つ同じ条件下に約1時
間攪拌してカプセルを硬化させたのち、中和する。
生成するカプセルの直径は、300〜1200μmであ
る。
実施例 2 ■(a)に記した3zのビウレットポリインシアナート
を、ボラトンの商品名下にバイエルAGによって市販さ
れているチオ燐酸トリエステル(ブタノール中の85%
溶液)251中に溶解する。
この溶液を、1zのポリビニルアルコール(モビオール
50/98、ヘキスト製品)を含有する300r/ll
の水中で、乳化させる。
MSI−CAAIIG型のコットホフ混合サイレンを、
乳化のために使用する(4500回転/分で1分)。
有機相を加え終った約40秒後に、生成する乳濁液に、
67グの水中の31のヒドラジン水和物の溶液を加え、
且つ1分の乳化後に、混合サイレンをレナートーラビッ
ド型の試験用攪拌機(500回転/分)に変える。
生成するマイクロカプセルを硬化させるために、生ずる
カプセル分散液を、同一の攪拌条件下に、60℃におい
て約1時間、後処理する。
次いでバッチを半濃縮酢酸を用いて中和する。
マイクロカプセルの直径は20〜30μmである。
実施例 3 ■(a)に記したビウレットポリイソシアナート5グを
、250S’のフタル酸ジ−n−ブチルエステル中に溶
解する。
この溶液を、■、51のモビオール50/98を含有す
る300m1の水中で乳化させる。
乳化のためにはコットホフ混合サイレンを用いる(89
00回転/分で1分)。
乳化樺程の間に、43グの水中の27S’の1アミノエ
チル−1・2−エチレンジアミン(ジエチレントリアミ
ン)の溶液を、バッチに加える。
後反応のために、生ずるカプセル分散液を、レナートー
ラピツド型の試験用攪拌機(500回転/分)を用いて
、60℃で約1時間攪拌する。
生成するマイクロカプセルは、1〜20μmの範囲の直
径を有する。
このカプセル分散液を中和するか、または実験用遠心分
離機を用いて遠心分離しく2000回転し分において約
10〜20分)且つ水相を傾瀉することによって、過剰
のアミンを除去する。
実施例 4 1zのクリスタルバイオレットラクトン(無カーボン複
写紙中の着色成分)を、25グのソルベントナフサ(B
Vアラール製の芳香族炭化水素の混合物)中に溶解する
5′?の1(a)に記したビウレットポリ1ソシアナー
トをこの溶液に加え且つウルトラーツラツクス型の試験
用分散機(ヤーンケおよびクンケル社製)を用いて、混
合する。
■、5zのモビオール50/98を含有する300rr
Llの水を最初に導入し且つ、その中でコア材料と壁形
成ビウレットポリイソシアナートの混合物を、その調製
後直ちに、乳化させる。
乳化は、実施例3に記すと同様にして行なう。
乳化工程の間に、有機相の添加の約40秒後に、641
の水中の51’のペンタエチレンへキサミンの溶液を、
バッチに加える。
約1分間の混合後に、乳化のために使用した混合サイレ
ンを、レナートーラピツド型の試験用攪拌機(500回
転回転子に変えて、マイクロカプセル分散液を60℃で
1時間攪拌する。
生成するマイクロカプセルは、4〜30μmの範囲の直
径を有している。
実施例 5 (a) インシアナート成分(ウレタン化ビウレット
ポリインシアナート)の製造: 1(a)に記した手順に従がい、下記データを有するビ
ウレットポリイソシアナートを、ヘキサメチレン−ドロ
ージイソシアナートの反応物に対する割合を、1モルの
第三−ブチルアルコールニ対して11モルのへキサメチ
レン−1・6−ジイツシアナートという比に高めること
によって、調製する: 20’Cにおける粘度: 2800cp 、NCO含量
:23.3重量%。
約670の反応生成物の平均分子量に相当して、このビ
ウレットポリイソシアナートを、1モル当り0.05モ
ルのグリセリンによる連鎖延長によって、変性すること
ができる。
この反応物は、下記のデータを有する120℃における
粘度:8300cp、NCO−含量:21.2重量%。
(b) カプセル形成: カプセルの形成のために、11のモビオール50/98
を含有する300rulの水の溶液を、先ず外相として
導入する。
25Pのパークロルエチレンと5Zの実施例5aに記し
たポリインシアナートを、実施例4に記すと同様にして
、ウルトラツラツクス型の試験用分散機を用いて混合し
、且つ外相(水系の連続相)への乳化の間に、アミンと
して水58グ中のヒドラジン水和物12Pを加えるとい
う相違のもとで、同様して更に処理する。
60℃における1時間の後反応(500回転。
分で回転するレナートーラピツド型の試験用攪拌機)の
のちに、5〜35μmの範囲の直径を有するマイクロカ
プセルを取得する。
得られたマイクロカプセルは極めて揮発性の強い封入パ
ークロルエチレンに対して不透過性であった。
実施例 6 実施例1(a)に記したビウレットポリイノシアナ−)
5Pを、25fのフタル酸ジ−n−ブチルエステル中に
溶解する。
この溶液を、1.51のモビオール50/98を含有す
る300rILlの水中で乳化させる。
乳化のためにはコットホフ混合サイレンを使用する(8
900回転/回転釦いて1分)。
乳化工程の開始において、701の水中の0.51ON
−メチル−N′−ジメチルアミノエチルピペラジンの溶
液を、水相に加える。
約1分後に、混合サイレンをレナートーラピツド型の試
験用攪拌機に変え、それによって、バッチを500回転
回転子1時間にわたり、温度を60℃に上げて、攪拌す
る。
生成するマイクロカプセルは、4〜16μmの範囲の直
径を有する。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1 ヘキサメチレン−1・6−ジイソシアナート、m−
    キシレンジイソシアナート、4・4′ジイソシアナート
    ジシクロヘキシルメタンまたはインホロンジイソシアナ
    ートを水、第三ブタノールまたは蟻酸と反応させインシ
    アナート基の一部をビウレット基に変えることによって
    得られる少くとも一つのビウレット基を含有し、随意二
    又は三官能性連鎖延長剤との反応で変性されてもよい、
    成膜性脂肪族ポリインシアナートの自己重縮合物または
    該脂肪族ポリイソシアナートとポリアミン連鎖延長剤と
    の重付加物を含んでなる壁と水または水溶液と混和しな
    い親有機物質を含んでなるコアとを有するマイクロカプ
    セル。 2 ポリイソシアナートがヘキサメチレン−1・6−ジ
    イソシアナートと水、第三−ブタノール、またはギ酸と
    のビウレット基含有反応生成物である。 特許請求の範囲第1項記載のマイクロカプセル。 3 ヘキサメチレン−1・6−ジイソシアナート、m−
    キシレンジインシアナート、4・4′ジイソシアナート
    ジシクロヘキシルメタンまたはインホロンジイソシアナ
    ートを水、第三ブタノールまたは蟻酸と反応させイソシ
    アナート基の一部をビウレット基に変えることによって
    得られる少くとも一つのビウレット基を含有し、随意二
    又は三官能性連鎖延長剤との反応で変性されてもよい、
    成膜性脂肪族ポリイソシアナートまたは不活性溶剤中に
    おけるその溶液を、水または水溶液と混合しない親有機
    物質を含んでなるコア材料中に溶解または分散せしめ、
    生成する溶液または分散液を水中に乳化せしめ、重縮合
    反応を開始させる第三アミン若しくは塩基的に働らく化
    合物またはポリアミン連鎖延長剤を加え、取得する反応
    混合物をマイクロカプセルが生成するまで混和し、且つ
    マイクロカプセルを単離することを特徴とする、マイク
    ロカプセルの製造方法。 4 ビウレット基を含有するポリイソシアナ・−トがへ
    キサメチレン−1・6−ジイソシアナートと水、第三−
    ブタノール、またはギ酸との反応生成物である、特許請
    求の範囲第3項記載の方法。 5 第三アミンまたは塩基的に働らく化合物が接触的に
    活性である、特許請求の範囲第3項記載の方法。
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