WO2019181988A1 - 中空粒子の製造方法、並びに、造孔材の製造方法、化粧料用粒子の製造方法、及び軽量化材の製造方法 - Google Patents
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Classifications
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- B01J13/00—Colloid chemistry, e.g. the production of colloidal materials or their solutions, not otherwise provided for; Making microcapsules or microballoons
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- B01J13/06—Making microcapsules or microballoons by phase separation
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- C08J—WORKING-UP; GENERAL PROCESSES OF COMPOUNDING; AFTER-TREATMENT NOT COVERED BY SUBCLASSES C08B, C08C, C08F, C08G or C08H
- C08J9/00—Working-up of macromolecular substances to porous or cellular articles or materials; After-treatment thereof
- C08J9/32—Working-up of macromolecular substances to porous or cellular articles or materials; After-treatment thereof from compositions containing microballoons, e.g. syntactic foams
Definitions
- the present disclosure relates to a method for producing hollow particles, a method for producing a pore former, a method for producing cosmetic particles, and a method for producing a weight reducing material.
- Hollow particles having a space formed therein have been used in various fields.
- Hollow particles are particles in which a gas is confined in an outer shell made of resin, so that heat and vibration are not easily transmitted, and they can be used for heat insulating materials, soundproofing materials, etc. For example, to reduce the weight of a molded product.
- hollow particles for such applications, for example, by mixing, kneading, or dispersing hollow particles into a desired material to prepare a coating liquid or a molding material, etc., coating or molding is performed, A material containing a hollow particle or a material including a space formed by heating and removing the hollow particle is manufactured.
- a thermally expandable capsule As an example of the hollow particles, a thermally expandable capsule has been widely used. Moreover, as materials for forming the walls of the hollow particles, melamine formaldehyde resin, acrylic resin, and inorganic materials such as silica are often used.
- a technique for forming a hollow microcapsule by vaporizing a volatile solvent such as toluene contained in the microcapsule during or after the formation of the microcapsule is disclosed (for example, Japanese Patent Application Laid-Open No. 2006-2006). -Ref. No. 326457).
- JP-A-2006-326457 an organic solvent having a relatively low boiling point such as toluene and xylene is used, and an attempt is made to encapsulate by including an organic solvent having a low boiling point as a core component. Then, it is presumed that it is difficult to stably obtain a microcapsule having a good hollow structure with a firm outer shape, in which the organic solvent is likely to volatilize during the encapsulation process. For this reason, the technique described in JP-A-2006-326457 has a problem inferior in productivity when producing hollow particles having a good single space.
- the present disclosure has been made in view of the above.
- the problem to be solved by an embodiment of the present invention is to provide a method for producing hollow particles, which can produce hollow particles having a single internal space with high productivity.
- Problems to be solved by other embodiments of the present invention include a method for producing a pore former capable of forming a space (hole) in a desired material, a method for producing cosmetic particles, and a production of a lightening material. It is to provide a method.
- a hollow particle having a single space by forming a wall part by polymerization reaction to obtain particles containing a compound having a boiling point of 150 ° C. or higher, and removing the compound having a boiling point of 150 ° C. or higher from the particle by heat treatment A process for forming hollow particles.
- ⁇ 2> The method for producing hollow particles according to ⁇ 1>, wherein the glass transition temperature of the resin that is the wall material of the wall of the particle is not higher than the boiling point of the compound having a boiling point of 150 ° C. or higher.
- ⁇ 3> The method for producing hollow particles according to ⁇ 1 or ⁇ 2, wherein the boiling point of the compound having a boiling point of 150 ° C. or higher is 200 ° C. or lower.
- ⁇ 4> The method for producing hollow particles according to any one of ⁇ 1> to ⁇ 3>, wherein the compound having a boiling point of 150 ° C. or higher has a distribution coefficient ClogP of 4 or more.
- ⁇ 5> The method for producing hollow particles according to any one of ⁇ 1> to ⁇ 4>, wherein the particle shape is spherical.
- ⁇ 6> The method for producing hollow particles according to any one of ⁇ 1> to ⁇ 5>, wherein the median diameter of the volume standard is 0.1 ⁇ m or more and 500 ⁇ m or less.
- ⁇ 7> The method for producing hollow particles according to any one of ⁇ 1> to ⁇ 6>, wherein the particles include polyurethane or polyurea as a wall material of the wall portion.
- ⁇ 8> The method for producing hollow particles according to any one of ⁇ 1> to ⁇ 7>, wherein the thickness of the wall portion of the particles is 0.01 ⁇ m or more and 10 ⁇ m or less.
- a pore former comprising a step of producing hollow particles by the method for producing hollow particles according to any one of ⁇ 1> to ⁇ 8>, and a step of mixing the produced hollow particles and raw materials. It is a manufacturing method.
- a method for producing oil-absorbing or water-absorbing cosmetic particles comprising a step of producing hollow particles by the method for producing hollow particles according to any one of ⁇ 1> to ⁇ 8>.
- ⁇ 12> A step of producing hollow particles by the method for producing hollow particles according to any one of ⁇ 1> to ⁇ 8>, a step of mixing the produced hollow particles and raw materials, and a step after mixing by heat treatment And a step of removing hollow particles from the mixture.
- a method for producing hollow particles which can produce hollow particles having a single internal space with high productivity.
- a method for producing a pore former capable of forming a space (hole) in a desired material a method for producing cosmetic particles, and a method for producing a weight reducing material.
- the hollow particles of the present disclosure the manufacturing method thereof, the pore former, the particles for cosmetics, and the weight reducing material will be described in detail.
- a numerical range indicated by using “to” means a range including numerical values described before and after “to” as a lower limit value and an upper limit value, respectively.
- an upper limit value or a lower limit value described in a numerical range may be replaced with an upper limit value or a lower limit value in another numerical range.
- the upper limit value or the lower limit value described in a certain numerical range may be replaced with the values shown in the examples.
- wall and shell refer to an outer shell that forms a hollow particle, and when the hollow particle is a microcapsule, it refers to a capsule wall.
- the “core part” or “core” refers to a part enclosed by a wall part (shell).
- a material for forming the wall portion (shell) is referred to as “wall material” or “shell material”, and a component contained in the core is referred to as “core material”.
- the “encapsulation” refers to a state in which the object is covered and confined by the wall (shell) of the hollow particles.
- the method for producing hollow particles according to the present disclosure includes a step (hereinafter, a dispersion step) of preparing a dispersion by dispersing an oil phase containing at least a polyfunctional isocyanate compound and a compound having a boiling point of 150 ° C. or higher in an aqueous phase, The liquid is subjected to a heat treatment to polymerize at least a polyfunctional isocyanate compound to form a wall portion and obtain particles containing a compound having a boiling point of 150 ° C. or higher (hereinafter, a granulating step); And removing a compound having a boiling point of 150 ° C. or higher to form hollow particles having a single space (hereinafter referred to as hollow particle forming step).
- a dispersion step of preparing a dispersion by dispersing an oil phase containing at least a polyfunctional isocyanate compound and a compound having a boiling point of 150 ° C. or higher in an aqueous phase.
- the liquid is
- hollow particles have been used in various fields.
- a volatile solvent such as toluene contained in the microcapsule is vaporized during or after the formation of the microcapsule.
- an organic solvent having a relatively low boiling point such as toluene and xylene is used as a core component to be included in the particles when the microcapsules are produced.
- the present disclosure includes a compound having a boiling point of 150 ° C. or higher in addition to the wall material in the encapsulated oil phase, and removing the compound having a boiling point of 150 ° C. or higher from the encapsulated particles.
- the hollow particles having a single internal space can be produced with high productivity.
- an oil phase containing a polyfunctional isocyanate compound and a compound having a boiling point of 150 ° C. or higher is dispersed in the aqueous phase to prepare a dispersion.
- An emulsion emulsified with an emulsifier may be prepared as a dispersion.
- it can be prepared by dispersing an oil phase containing at least a compound having a boiling point of 150 ° C. or higher and a polyfunctional isocyanate compound as a shell material in an aqueous phase containing an emulsifier.
- the oil phase in the present disclosure includes at least a polyfunctional isocyanate compound that is a shell material and a compound having a boiling point of 150 ° C. or more, and preferably includes at least one of a polyol and a polyamine.
- Other components such as co-solvents and additives may be included.
- the oil phase contains at least one compound having a boiling point of 150 ° C. or higher.
- the dispersion containing the dispersed particles that are the precursors of the hollow particles is heat-treated to obtain particles enclosing the “compound having a boiling point of 150 ° C. or higher”, and then further heat-treated to obtain hollow particles
- the boiling point of the compound in the core component is in the range of 150 ° C. or higher, the inside of the formed hollow particles can be made into a single space hollow structure.
- the boiling point of a compound having a boiling point of 150 ° C. or higher is a resin (preferably polyurethane or polyurea) that is a wall material of a wall portion of a particle formed in the particle forming step described later in that it easily forms a hollow structure having a single space. It is preferable that it is more than the glass transition temperature (Tg; ° C.).
- Tg glass transition temperature
- the upper limit of the boiling point of a compound having a boiling point of 150 ° C. or higher is preferably 200 ° C. or lower. For the same reason as above, the preferred boiling point is 160 ° C. to 190 ° C.
- the boiling point means a boiling point under 1 atm (101325 Pa).
- the boiling point can be determined by an ordinary method, for example, by an atmospheric pressure distillation test method defined in item 4 of JIS K2254: 1998.
- the boiling point can also be measured using a boiling point meter.
- BPM-2000 manufactured by Toa DKK Co., Ltd., atmospheric pressure distillation test method
- DosaTherm 300 manufactured by Dosatec GmbH
- a compound having a boiling point of 150 ° C. or higher preferably has a ClogP value of 4 or higher, which is a distribution coefficient.
- CLogP indicates that the larger the value, the lower the polarity of the compound. Therefore, in the present disclosure, when the ClogP value of the “compound having a boiling point of 150 ° C. or higher” contained in the oil phase is 4 or more, the polyfunctional isocyanate compound present in the same phase when the dispersed particles are prepared is It becomes easy to move to the oil / water interface, and the reaction of the polyfunctional isocyanate compound tends to proceed at the oil / water interface rather than in the oil phase. As a result, the formation of the wall portion proceeds preferentially, and the inside of the formed particles tends to have a hollow structure.
- CLogP is a value calculated using ChemBioDrawUltra13.0.
- the compound having a boiling point of 150 ° C. or higher may be a compound having no functional group reactive to a polyfunctional isocyanate compound from the viewpoint of easily forming hollow particles having a single-space hollow structure.
- the “functional group having reactivity with the polyfunctional isocyanate compound” refers to a group that can react with the isocyanate group of the polyfunctional isocyanate compound, and examples thereof include a hydroxyl group, an amino group, an aldehyde group, and an isocyanate group. included.
- a compound having no epoxy group is preferable.
- Examples of the compound having a boiling point of 150 ° C. or higher include fragrances and paraffin.
- the content of the compound having a boiling point of 150 ° C. or higher in the oil phase can be in the range of 10% by mass to 95% by mass with respect to the total mass of the oil phase. Is more preferable, and more preferably 50% by mass or more. Among these, from the viewpoint of achieving both porosity and deformation resistance in the case of hollow particles, the content of the compound having a boiling point of 150 ° C. to 190 ° C. is 30% by mass to 90% by mass with respect to the total mass of the oil phase. % Is more preferable, and 50% by mass to 90% by mass is still more preferable.
- polyfunctional isocyanate compounds By including a polyfunctional isocyanate compound in the oil phase, hollow particles having a wall (shell) containing polyurethane and polyurea can be obtained.
- the polyfunctional isocyanate compound (hereinafter sometimes referred to as “polyisocyanate”) includes aromatic polyisocyanates and aliphatic polyisocyanates, and the polyisocyanates are difunctional polyisocyanates and trifunctional or higher polyfunctional polyisocyanates. Any of isocyanates may be used.
- a polyfunctional isocyanate compound undergoes a polymerization reaction to form polyurethane and polyurea, and hollow particles containing polyurethane or polyurea are formed as a wall material of the wall portion. It is preferable.
- the hollow particles containing polyurethane or polyurea are stable even when the thickness of the wall portion is reduced, are less toxic to the environment, and adverse effects on the human body are suppressed.
- the polyurethane or polyurea may have a structure derived from a polyfunctional isocyanate compound.
- the hollow particles containing polyurethane or polyurea of the present disclosure include hollow particles containing polyurethane urea.
- hollow particles containing polyurethane or polyurea hollow particles having a wall portion containing polyurethane urea are preferable.
- the polyurethane and polyurea in the wall (shell) of the hollow particles are preferably polymers having a structure derived from an aromatic polyisocyanate and a structure derived from an aliphatic polyisocyanate, and easily form a high-strength wall. And more preferably a polymer having a structure derived from an aromatic polyisocyanate.
- the polyurethane and polyurea in the present disclosure are preferably polymers having a structure derived from a trifunctional or higher polyisocyanate from the viewpoint of easily forming a wall portion having high strength.
- aliphatic polyisocyanate examples include trimethylene diisocyanate, hexamethylene diisocyanate, propylene-1,2-diisocyanate, butylene-1,2-diisocyanate, cyclohexylene-1,2-diisocyanate, and cyclohexylene-1,3-diisocyanate.
- aromatic polyisocyanate examples include m-phenylene diisocyanate, p-phenylene diisocyanate, 2,6-tolylene diisocyanate, 2,4-tolylene diisocyanate, naphthalene-1,4-diisocyanate, diphenylmethane-4,4′-.
- diisocyanate compound which is bifunctional aliphatic polyisocyanate or aromatic polyisocyanate was illustrated, the trifunctional triisocyanate compound and the tetrafunctional diisocyanate compound analogized from diisocyanate compounds as aliphatic polyisocyanate and aromatic polyisocyanate. Tetraisocyanate compounds are also included.
- bifunctional alcohol such as an ethylene glycol type compound or a bisphenol type compound, or phenol is also mentioned.
- Examples of condensates, polymers, or adducts using polyisocyanates include biuret or isocyanurate bodies, which are trimers of the above bifunctional polyisocyanates, and polyols such as trimethylolpropane and bifunctional polyisocyanate compounds.
- Examples of the adduct include a polyfunctional compound, a formalin condensate of benzene isocyanate, a polymer of a polyisocyanate compound having a polymerizable group such as methacryloyloxyethyl isocyanate, and lysine triisocyanate.
- the polyisocyanate compound is described in “Polyurethane Resin Handbook” (edited by Keiji Iwata, published by Nikkan Kogyo Shimbun (1987)).
- the wall part (shell) of the hollow particle includes a polyfunctional polyisocyanate polymer.
- the trifunctional or higher polyisocyanate include a trifunctional or higher aromatic polyisocyanate compound, a trifunctional or higher aliphatic polyisocyanate compound, and the like.
- the trifunctional or higher polyisocyanate compound include a bifunctional polyisocyanate compound (a compound having two polyisocyanate groups in the molecule) and a compound having three or more active hydrogen groups in the molecule (a trifunctional or higher functional compound).
- adduct with, for example, polyol, polyamine, or polythiol
- a polyisocyanate compound having three or more functions (adduct type) or a trimer of bifunctional polyisocyanate compound (biuret type or isocyanurate type) is also available.
- the tri- or higher functional polyisocyanate compound include 2,6-tolylene diisocyanate, 2,4-tolylene diisocyanate or an adduct of hexamethylene diisocyanate and trimethylolpropane, biuret, isocyanurate, etc. It may be.
- adduct type tri- or higher functional polyisocyanate compound a commercially available product may be used.
- adduct-type trifunctional or higher polyisocyanate compounds Takenate (registered trademark) D-110N, D-120N, D-140N, D-160N manufactured by Mitsui Chemicals, Inc., and Bernock (registered by DIC Corporation) are registered. (Trademark) At least one selected from D-750 is more preferable.
- isocyanurate type tri- or higher functional polyisocyanate compound commercially available products may be used.
- biuret-type trifunctional or higher functional polyisocyanate compound commercially available products may be used.
- the content of the polyfunctional isocyanate compound in the oil phase can be appropriately adjusted according to the size of the hollow particles, the porosity, the thickness of the wall, and the like. Specifically, the content of the polyfunctional isocyanate compound in the oil phase can be in the range of 1% by mass to 90% by mass with respect to the total mass of the oil phase.
- the content of the polyfunctional isocyanate compound is preferably 5% by mass to 70% by mass, more preferably 8% by mass to 65% by mass, and more preferably 8% by mass to 50% by mass from the viewpoint of increasing the porosity.
- a polyol is a molecule having an arbitrary structure having two or more hydroxyl groups per molecule.
- the polyol preferably has 3 or more hydroxyl groups per molecule, and may have, for example, 4 or 8 hydroxyl groups.
- the polyol may be either a synthetic polyol or a natural polyol, and may be a molecule having a linear, branched or cyclic structure.
- polyol examples include ethylene glycol, polyethylene glycol (the polymerization degree may be 2, 3, 4, 5, or 6 or more), propylene glycol, polypropylene glycol (the polymerization degree is 2, 3, 4, 5, Or neopentyl glycol, 3-methyl-1,3-butanediol, 1,3-butylene glycol, isoprene glycol, 1,2-pentanediol, 1,2-hexanediol, glycerin , Polyglycerol (degree of polymerization may be 2, 3, 4, 5, or 6 or more), pentaerythritol, N, N, N ′, N′-tetrakis (2-hydroxypropyl) ethylenediamine, and the like.
- polystyrene resin As the polyol, commercially available products may be used. Examples of commercially available products include ADEKA polyether (P series, BPX series, G series, T series, EDP series, SC manufactured by ADEKA Corporation). Series, SP Series, AM Series, BM Series, CM Series, PR Series, GR Series, FC-450, NS-2400, YT-101, F7-67, # 50, F1212-29, YG-108, V14-90 Y65-55, etc.) can be used.
- ADEKA polyether P series, BPX series, G series, T series, EDP series, SC manufactured by ADEKA Corporation.
- Polyamines include diamines, triamines, tetraamines, and the like, and examples include triethanolamine, hexamethylenediamine, tetraethylenepentamine, and the like.
- polyamine commercially available products may be used. Examples of commercially available products include ethyleneamines manufactured by Tosoh Corporation (eg, ethylenediamine, diethylenetriamine, triethylenetetramine, tetraethylenepentamine, pentaethylenehexamine). Aminoethylpiperazine, piperazine, polyate, etc.) and the like.
- the total content of the polyol and polyamine in the oil phase is preferably in the range of 0.1% by mass to 20% by mass with respect to the total mass of the oil phase from the viewpoint of increasing the porosity, and preferably 0.1% by mass to The range of 10% by mass is more preferable, and the range of 0.1% by mass to 5% by mass is more preferable.
- the resin that is the wall material of the particle wall has a glass transition temperature (Tg; ° C.) of “boiling point 150. It is preferable that the boiling point of the “compound at or above” is below the boiling point.
- the glass transition temperature (Tg) of the resin on the wall is preferably 10 ° C. or more lower than the boiling point of the “compound having a boiling point of 150 ° C. or higher”, more preferably 30 ° C. or lower, for the same reason as above. More preferably, the temperature is lower by 50 ° C. or more.
- the glass transition temperature (Tg) of the resin on the wall is a value measured using a differential scanning calorimeter (DSC).
- the aqueous phase in the present disclosure preferably includes at least an aqueous solvent, and more preferably includes at least an aqueous solvent and an emulsifier.
- aqueous medium of the present disclosure examples include water, water, alcohol, and the like, and ion-exchanged water or the like can be used.
- the content of the aqueous medium in the aqueous phase is preferably 20% by mass to 80% by mass, and preferably 30% by mass to 70% by mass with respect to the total mass of the emulsion obtained by emulsifying and dispersing the oil phase in the aqueous phase. Is more preferable, and 40% by mass to 60% by mass is even more preferable.
- -emulsifier- Emulsifiers include dispersants or surfactants or combinations thereof.
- the dispersant include polyvinyl alcohol and modified products thereof (for example, anion-modified polyvinyl alcohol), polyacrylic acid amide and derivatives thereof, ethylene-vinyl acetate copolymer, styrene-maleic anhydride copolymer, and ethylene-maleic anhydride.
- Acid copolymer isobutylene-maleic anhydride copolymer, polyvinylpyrrolidone, ethylene-acrylic acid copolymer, vinyl acetate-acrylic acid copolymer, carboxymethylcellulose, methylcellulose, casein, gelatin, starch derivative, gum arabic and alginic acid Sodium etc.
- Polyvinyl alcohol is preferable.
- polyvinyl alcohol commercially available products may be used.
- Kuraray Poval registered trademark
- Kuraray Co., Ltd. eg, 3-98, 5-98, 28-98, 60-98, 27-96, 3-88, 5-88, 22-88, 44-88, 95-88, 48-80, L-10, 25-88KL, 32-97KL, 3-86SD, LM-20, LM- 10HD, 105-88KX, 200-88KX, etc.
- Granules J series JC-25, JC-33, JC-40, JF-02, JF-03, JF-04 manufactured by Nihon Vinegar Poval Co., Ltd.
- the dispersant does not react with the shell material or is extremely difficult to react.
- those having a reactive amino group in a molecular chain such as gelatin may be preliminarily treated to lose the reactivity. preferable.
- surfactant examples include nonionic surfactants, anionic surfactants, cationic surfactants, and amphoteric surfactants.
- Surfactant may be used individually by 1 type, and may be used in combination of 2 or more type.
- Nonionic surfactant is not particularly limited, and a conventionally known nonionic surfactant can be used.
- Nonionic surfactants include, for example, polyoxyethylene alkyl ether compounds, polyoxyethylene alkyl phenyl ether compounds, polyoxyethylene polystyryl phenyl ether compounds, polyoxyethylene polyoxypropylene alkyl ether compounds, glycerin fatty acid moieties.
- anionic surfactant is not specifically limited, A conventionally well-known thing can be used.
- examples of the anionic surfactant include fatty acid salts, abietic acid salts, hydroxyalkane sulfonates, alkane sulfonates, dialkyl sulfosuccinate esters, linear alkyl benzene sulfonates, branched alkyl benzene sulfonates, and alkyl naphthalenes.
- a cationic surfactant is not specifically limited, A conventionally well-known thing can be used.
- the cationic surfactant include alkylamine salts, quaternary ammonium salts (for example, hexadecyltrimethylammonium chloride), polyoxyethylene alkylamine salts, and polyethylene polyamine derivatives.
- amphoteric surfactant is not specifically limited, A conventionally well-known thing can be used.
- amphoteric surfactant include carboxybetaine, aminocarboxylic acid, sulfobetaine, aminosulfate, and imidazoline.
- the concentration of the emulsifier is preferably more than 0% by mass and 20% by mass or less, more preferably 0.005% by mass to 10% by mass, and more preferably 0.01% by mass to 10% by mass with respect to the total mass of the emulsion. Still more preferred is 1 to 5% by weight.
- the aqueous phase may contain other components such as an ultraviolet absorber, an antioxidant, and a preservative as necessary.
- the content is preferably more than 0% by mass and 20% by mass or less, more preferably more than 0.1% by mass and 15% by mass or less, more preferably more than 1% by mass with respect to the total mass of the aqueous phase. 10 mass% or less is still more preferable.
- Dispersion refers to dispersing the oil phase as oil droplets in the aqueous phase, and includes emulsifying the aqueous phase with an emulsifier (for example, a surfactant).
- the dispersion can be carried out by means usually used for dispersion of an oil phase and an aqueous phase, for example, a homogenizer, a Manton Gory, an ultrasonic disperser, a dissolver, a teddy mill, or other known dispersion devices.
- the mixing ratio of the oil phase to the water phase is preferably 0.1 to 1.5, more preferably 0.2 to 1.2, and 0.4 to 1.0. Further preferred. When the mixing ratio is in the range of 0.1 to 1.5, an appropriate viscosity can be maintained, the production suitability is excellent, and the dispersion stability is excellent.
- the dispersion obtained in the dispersing step is subjected to a heat treatment so that at least the polyfunctional isocyanate compound is subjected to a polymerization reaction to form a wall portion, and particles enclosing “compound having a boiling point of 150 ° C. or higher” Get.
- the polyfunctional isocyanate compound undergoes a polymerization reaction at the oil / water interface in the dispersion to form a wall portion, and “compound having a boiling point of 150 ° C. or higher” is included as a core component.
- a polyfunctional isocyanate compound is polymerized.
- the polymerization is performed by polymerizing the shell material contained in the oil phase in the dispersion at the interface with the aqueous phase. Thereby, a wall part (shell) is formed.
- a dispersion for example, an aqueous dispersion of microcapsules
- the dispersion is subjected to heat treatment.
- the temperature during the heat treatment is usually preferably 40 ° C. to 100 ° C., more preferably 50 ° C. to 80 ° C.
- the heating time depends on the heating temperature, and is usually preferably about 0.5 to 10 hours, more preferably about 1 to 5 hours.
- an aqueous solution for example, water, an aqueous acetic acid solution, etc.
- a dispersing agent for preventing aggregation may be added during the polymerization.
- a charge control agent such as nigrosine, or any other auxiliary agent can be added as necessary.
- the adjuvant can be added at the time of forming the wall or at any time.
- heat treatment is performed on the dispersion (for example, an aqueous dispersion of microcapsules) prepared in the particle formation step.
- the particles enclosing the core component taken out from the dispersion that is, the precursor particles of the hollow particles
- the “compound having a boiling point of 150 ° C. or higher” included in the particles passes through the wall of the particles. Efficiently discharged outside. Thereby, hollow particles can be formed.
- the heating temperature at the time of heat treatment in this step is not less than the boiling point of the “compound having a boiling point of 150 ° C. or higher” to be included from the viewpoint of easily removing the “compound having a boiling point of 150 ° C. or higher” efficiently. Is more preferable, 170 ° C or higher is more preferable, and 180 ° C or higher is more preferable. Moreover, the upper limit of heating temperature is not specifically limited, For example, it can be 250 degrees C or less.
- the heating time during the heat treatment depends on the heating temperature and the amount of particles, it may be appropriately selected according to conditions such as the heating temperature at the time of heating.
- the heating temperature ranges from 1 hour to 5 hours. It may be 1 hour to 3 hours.
- the heat treatment in this step can be performed using a known heater, and for example, a warm air heater (dryer), an oven, an infrared heater, or the like can be used.
- a warm air heater dryer
- an oven an infrared heater, or the like can be used.
- the aqueous medium in the dispersion when the aqueous medium in the dispersion is removed in advance before the heat treatment of the particles, the aqueous medium may be removed using a known drying apparatus, and for example, a spray dryer or the like is preferably used. Moreover, you may dehydrate with a filtration apparatus etc.
- hollow particles is a microcapsule having a wall (shell) and a core (core) included in the wall.
- shape There is no restriction
- the shape of the hollow particles can be confirmed by observing the particle surface with a scanning electron microscope (for example, JSM-7800F manufactured by JEOL Ltd.).
- the void ratio in the hollow particles is preferably as large as possible to ensure space, and is preferably in the range of 10% to 90%.
- the porosity is more preferably 20% or more, and further preferably 40% or more.
- the porosity is obtained by observing the sample cross section with a scanning electron microscope (SEM) and calculating the ratio of the area of the void portion to the total cross sectional area.
- SEM scanning electron microscope
- the volume standard median diameter (D50) of the hollow particles is preferably 0.1 ⁇ m to 500 ⁇ m, more preferably 1 ⁇ m or more from the viewpoint of void volume, and 200 ⁇ m or less from the viewpoint of visibility. It is more preferable that
- the volume standard median diameter of the hollow particles can be controlled by changing dispersion conditions or the like.
- the volume median diameter of the hollow particles is the volume of the particles on the large diameter side and the small diameter side when the entire hollow particles are divided into two with the particle diameter at which the cumulative volume is 50% as a threshold value.
- the diameter is the same as the total.
- the volume standard median diameter of the hollow particles is measured using Microtrac MT3300EXII (manufactured by Nikkiso Co., Ltd.).
- the thickness (wall thickness) of the wall portion of the hollow particles in the present disclosure is preferably in the range of 0.01 ⁇ m or more and 10 ⁇ m or less.
- the wall thickness of the hollow particles is 0.01 ⁇ m or more, the hollow particles are hardly deformed.
- the wall thickness of the hollow particles is 10 ⁇ m or less, there is an advantage that the porosity is increased.
- the wall thickness of the hollow particles is more preferably 0.05 ⁇ m to 5 ⁇ m, still more preferably 0.1 ⁇ m to 4 ⁇ m, and particularly preferably 0.5 ⁇ m to 4 ⁇ m.
- the wall thickness refers to an average value obtained by averaging individual wall thicknesses ( ⁇ m) of five hollow particles with a scanning electron microscope (SEM). Specifically, a liquid containing hollow particles is applied on an arbitrary support and dried to form a coating film. A cross section of the obtained coating film is prepared, the cross section is observed using an SEM, arbitrary five hollow particles are selected, the cross section of each individual hollow particle is observed, and the wall thickness is measured. And calculating the average value.
- SEM scanning electron microscope
- the hollow particles in the present disclosure are preferably highly monodispersed. “High monodispersity” means that the range of particle size distribution is narrow, that is, there is little variation in particle size. Conversely, “low monodispersity” means that the range of particle size distribution is wide, that is, there are many variations in particle size. More specifically, the level of monodispersity of the hollow particles can be expressed using a CV value (coefficient of variation).
- the volume average particle diameter and the standard deviation are calculated using Microtrac MT3300EXII (manufactured by Nikkiso Co., Ltd.).
- “highly monodispersed” of the hollow particles means that the CV value of the particle size distribution of the hollow particles is preferably 40% or less, more preferably 35% or less, even more preferably 30% or less, and most preferably It can also be said that it is 25% or less.
- the CV value is within the above range, the monodispersity of the particle size of the hollow particles is high, so that the handling of the hollow particles, the control of the function expression, and the like are facilitated.
- the form of the hollow particles examples include a hollow particle dispersion containing hollow particles dispersed therein, a powder of hollow particles, and the like.
- the hollow particles are in the form of powder.
- the core part (core) included in the wall part (shell) of the hollow particles of the present disclosure preferably exists as a space.
- the core material may be included in the core part according to the use or the like as long as the effects of the present disclosure are not significantly impaired and the formation of the hollow structure of the single space is not significantly impaired.
- the core material include a solvent other than the compound having a boiling point of 150 ° C. or higher, an auxiliary solvent, and an additive.
- the core material may contain a solvent other than the compound having a boiling point of 150 ° C. or higher.
- the solvent include 1,1,2,2, -tetrachloroethane, xylene, chlorobenzene, isobutyl acetate, butyl acetate, propyl acetate, styrene, tetrachloroethylene, toluene and the like.
- an auxiliary solvent may be included as an oil phase component for enhancing the solubility of the wall material (shell material) that forms the wall portion of the hollow particles in the oil phase, if necessary.
- the auxiliary solvent include ketone compounds such as methyl ethyl ketone, ester compounds such as ethyl acetate, alcohol compounds such as isopropyl alcohol, and the like.
- the auxiliary solvent has a boiling point of 130 ° C or lower. The auxiliary solvent does not include the above solvent.
- additives such as ultraviolet absorbers, light stabilizers, antioxidants, waxes, odor inhibitors and the like can be included in the microcapsules as necessary.
- the method for producing a pore former of the present disclosure includes a step of producing hollow particles by the above-described method for producing hollow particles of the present disclosure, a step of mixing the produced hollow particles and raw materials (hereinafter, mixing step), Is included. Production of the hollow particles by the method for producing hollow particles of the present disclosure is as described above, and detailed description thereof is omitted here.
- a mixing step for mixing the produced hollow particles and the raw material is provided.
- the mixing step for example, powdered hollow particles obtained by pulverization and a desired raw material are mixed.
- raw materials include ceramic raw materials, various resins, adhesives, cement, mortar, and concrete. Mixing can be easily performed by a known mixing method, for example, using a dry mixing method.
- the pore former which is a mixture obtained through the above-described mixing step, can be molded, for example, by molding and heat-treating to remove the hollow particles by pyrolysis or leaving the hollow particles in the molded product after molding. Pores can be formed in it.
- the pore former examples include a porous ceramic pore former for producing a porous ceramic, a porous resin pore former for producing a porous resin, a building concrete, and a civil engineering concrete (for example, road surface concrete).
- the porous ceramic pore former can be used, for example, as a ceramic filter or a ceramic artificial bone pore former.
- the pore former is, for example, a hollow microscopic material described in, for example, Japanese Patent Application Laid-Open No. 2016-17026 and Japanese Translation of PCT International Publication No. 2009-527451 for the purpose of freezing durability of civil engineering and building material concrete or stress relaxation due to freezing and thawing change. It can be used as a sphere.
- the pore former can be used, for example, as hollow particles described in JP-A-2015-137332 for the purpose of improving the grip strength of the tire. Further, the pore former can be used as a micro hollow element described in, for example, JP-A-2006-297497 for the purpose of improving the polishing rate of a polishing sheet such as a silicon wafer. In addition, the pore former can be used as a foamed body described in, for example, JP-A-2016-30394 for the purpose of improving the impact absorbing performance of the impact absorbing film. Furthermore, the pore former can be used, for example, as hollow particles described in JP 2010-275453 A for the purpose of improving the flexibility of the adhesive.
- the pore former of the present disclosure can be used by mixing with other raw materials.
- other raw materials include ceramic raw materials, various resins, adhesives, cement, mortar, and concrete.
- the method for producing cosmetic particles of the present disclosure includes a step of producing hollow particles by the above-described method for producing hollow particles of the present disclosure, whereby cosmetic particles that are oil-absorbing or water-absorbing are produced. .
- Production of the hollow particles by the method for producing hollow particles of the present disclosure is as described above, and detailed description thereof is omitted here.
- the cosmetic particle of the present disclosure has a wall portion formed of polyurethane or polyurea, and therefore has oil absorption or water absorption, and is suitable for cosmetic use.
- the manufacturing method of the lightening material of this indication includes the process of manufacturing a hollow particle by the manufacturing method of the hollow particle of this indication as stated above, and the process (mixing process) of mixing the manufactured hollow particle and raw material. And a step of removing the hollow particles from the mixture after mixing by heat treatment (hereinafter referred to as a removal step) as an optional step.
- a step of removing the hollow particles from the mixture after mixing by heat treatment hereinafter referred to as a removal step
- Production of the hollow particles by the method for producing hollow particles of the present disclosure is as described above, and detailed description thereof is omitted here.
- a mixing step for mixing the produced hollow particles and the raw material is provided.
- the mixing step for example, powdery hollow particles obtained by pulverization and a desired raw material to be reduced in weight are mixed.
- raw materials include resin materials and inorganic materials.
- Mixing can be easily performed by a known mixing method, for example, using a dry mixing method.
- an optional step of removing the hollow particles from the mixture obtained in the mixing step by heat treatment is provided.
- the walls of the hollow particles are removed by baking, so that voids are formed inside the mixture in which the hollow particles are mixed (for example, a molded body in which the mixture is molded).
- a material for example, a molded product
- Applications used as the weight reducing material include applications described in the above-mentioned pore former.
- microcapsules that are examples of hollow particles are produced will be mainly described.
- the hollow particles of the present disclosure are not limited to the microcapsules shown in the examples.
- the volume-based median diameter was measured with Microtrac MT3300EXII (manufactured by Nikkiso Co., Ltd.).
- the wall thickness was measured by observing a cross section of the hollow particles with a scanning electron microscope JSM-7800F (manufactured by JEOL Ltd.).
- the boiling point was measured using a boiling point meter (DosaTherm300, manufactured by Dosatec GmbH).
- Tg was measured using a differential scanning calorimeter (DSC-60A, manufactured by Shimadzu Corporation).
- the value of CLogP was calculated using ChemBioDrawUltra13.0.
- Example 1 50 parts by weight of limonene (boiling point 175 ° C .; compound having a boiling point of 150 ° C. or higher) and Barnock (registered trademark) D-750 (made by DIC Corporation, tolylene diisocyanate trimethylolpropane adduct) Polyfunctional isocyanate compound) 49.5 parts by mass, ADEKA polyether EPD-300 (manufactured by ADEKA Corporation, N, N, N ′, N′-tetrakis (2-hydroxypropyl) ethylenediamine; polyether polyol) 0 The oil phase was obtained by stirring and mixing 5 parts by mass.
- ADEKA polyether EPD-300 manufactured by ADEKA Corporation, N, N, N ′, N′-tetrakis (2-hydroxypropyl) ethylenediamine; polyether polyol
- a 5% by mass aqueous solution of Kuraray Poval (registered trademark) PVA-217E (manufactured by Kuraray Co., Ltd., polyvinyl alcohol (PVA); emulsifier) was prepared. 100 parts by mass of the oil phase was added to 100 parts by mass of this aqueous solution, and emulsified and dispersed at a rotational speed of 1400 rpm (revolutions per minute) to prepare an emulsion (emulsion dispersion) (dispersing step). After emulsification and dispersion, the prepared emulsion is heated to 70 ° C.
- Kuraray Poval registered trademark
- PVA-217E manufactured by Kuraray Co., Ltd., polyvinyl alcohol (PVA); emulsifier
- aqueous dispersion of microcapsules was obtained (particulation process).
- the volume-based median diameter (D50) of the microcapsules in the obtained aqueous dispersion was 15 ⁇ m.
- the microcapsule aqueous dispersion obtained above was pulverized with a spray dryer (Mini Spray Dryer B-290, manufactured by BUCHI), and further heat-treated in a dry oven at 200 ° C. for 3 hours.
- a hollow microcapsule was formed by removing limonene from the inside of the microcapsule (hollow particle forming step).
- the hollow microcapsules which are hollow particles had a wall thickness of 1.5 ⁇ m and a volume-based median diameter (D50) of 15 ⁇ m.
- the glass transition temperature (Tg) of the capsule wall (wall part) of the hollow microcapsule was measured using a differential scanning calorimeter (DSC-60A, manufactured by Shimadzu Corporation) and found to be 105 ° C. .
- the surface of the hollow microcapsule was observed with a scanning electron microscope JSM-7800F (manufactured by JEOL Ltd.) to confirm the particle shape (external shape) of the hollow microcapsule.
- the particle powder of the hollow microcapsule was attached to a PET film coated with a 5 mass% aqueous solution of PVA-217E (manufactured by Kuraray Co., Ltd., polyvinyl alcohol (PVA)) as an adhesive, and then the microtome (EM UC7, The cut surface was observed with a scanning electron microscope JSM-7800F (manufactured by JEOL Ltd.), and the state (internal shape) in the hollow microcapsule particles was confirmed.
- PVA-217E manufactured by Kuraray Co., Ltd., polyvinyl alcohol (PVA)
- the void of the hollow microcapsule is calculated. The rate (%) was calculated.
- Example 2 Example 3
- the contents of the polyfunctional polyisocyanate, polyol, and organic solvent used for the preparation of the oil phase, or the stirring rotation speed during emulsification were changed as shown in Table 1, respectively.
- Example 1 In the same manner as described above, a microcapsule aqueous dispersion was prepared, and after forming hollow microcapsules, the particle shape and the state in the particles were confirmed, and the porosity was calculated.
- Example 10 In Example 1, a microcapsule aqueous dispersion was prepared in the same manner as in Example 1 except that limonene was replaced with decane and the stirring rotation speed during emulsification was changed as shown in Table 1. After forming the hollow microcapsules, confirmation of the particle shape and the state in the particles and calculation of the porosity were performed.
- Example 11 After preparing a microcapsule aqueous dispersion and forming hollow microcapsules in the same manner as in Example 1, except that the polyol was replaced with polyamine (tetraethylenepentamine, manufactured by Tosoh Corporation) in Example 1. The particle shape and the state in the particles were confirmed, and the porosity was calculated.
- polyamine tetraethylenepentamine, manufactured by Tosoh Corporation
- Example 12 In Example 1, except that Barnock (registered trademark) D-750, which is an aromatic polyisocyanate, was changed to the same amount of Takenate (registered trademark) D-165N (manufactured by Mitsui Chemicals, Inc.), Similarly, after preparing a microcapsule aqueous dispersion and forming hollow microcapsules, confirmation of the particle shape and the state in the particles and calculation of the porosity were performed.
- Barnock registered trademark
- D-750 which is an aromatic polyisocyanate
- Example 1 a microcapsule aqueous dispersion was prepared in the same manner as in Example 1 except that the compound having a boiling point of 150 ° C. or higher and the stirring rotation speed during emulsification were changed as shown in Table 1, Further, it was pulverized and heat-treated in a dry oven at 150 ° C. for 3 hours. Thereafter, in the same manner as in Example 1, the particle shape and the state in the particles were confirmed, and the porosity was calculated.
- the hollow particles and the production method thereof of the present disclosure can be suitably used in any field where the hollow particles are used. Specifically, it is suitably used for materials that require various functions such as heat insulation, elasticity, sound insulation, vibration resistance, etc., utilizing the heat insulation function, elasticity, sound insulation function, etc. of the hollow particles. . Further, the hollow particles of the present disclosure are suitably used as a material for forming a space (for example, a pore former or a weight reducing material) because the wall portion is an organic substance containing polyurethane or polyurea. Furthermore, the hollow particles of the present disclosure are also suitable for uses such as cosmetics.
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Abstract
本発明の一実施形態は、水相に、少なくとも多官能イソシアネート化合物と沸点150℃以上の化合物とを含む油相を分散させて分散液を調製する工程と、分散液を加熱処理することで、少なくとも多官能イソシアネート化合物を重合反応させて壁部を形成し、沸点150℃以上の化合物を内包する粒子を得る工程と、加熱処理により粒子から沸点150℃以上の化合物を除去することで、単一空間を有する中空粒子を形成する工程と、を有する中空粒子の製造方法、並びに、造孔材の製造方法、化粧料用粒子の製造方法及び軽量化材の製造方法を提供する。
Description
本開示は、中空粒子の製造方法、並びに、造孔材の製造方法、化粧料用粒子の製造方法、及び軽量化材の製造方法に関する。
従来から、内部に空間が形成された中空粒子が、様々な分野で利用されている。
中空粒子は、樹脂で形成された外殻の中に気体が閉じ込められた粒子であるため、熱及び振動が伝達されにくい性質があり、断熱材、防音材等に利用したり、所望とする原材料に充填して例えば成形物を軽量化する等の用途に利用されている。
中空粒子は、樹脂で形成された外殻の中に気体が閉じ込められた粒子であるため、熱及び振動が伝達されにくい性質があり、断熱材、防音材等に利用したり、所望とする原材料に充填して例えば成形物を軽量化する等の用途に利用されている。
このような用途に中空粒子を用いる場合、例えば、中空粒子を所望とする材料に混合、混練、又は分散等させて塗布液又は成形材等を調製し、塗布又は成形等が行われることで、中空粒子が含有された材料又は中空粒子を加熱除去等して形成される空間を含む材料が製造される。
そして、中空粒子の例として、従来から熱膨張性のカプセルが広く使用されている。
また、中空粒子の壁部を形成する材料としては、メラミンホルムアルデヒド樹脂及びアクリル樹脂、並びに、シリカ等の無機材料が多く利用されている。
また、中空粒子の壁部を形成する材料としては、メラミンホルムアルデヒド樹脂及びアクリル樹脂、並びに、シリカ等の無機材料が多く利用されている。
具体的な例として、マイクロカプセルの形成中又は形成後に、マイクロカプセル中に含まれるトルエン等の揮発性溶媒を気化させることで中空マイクロカプセルを形成する技術が開示されている(例えば、特開2006-326457号公報参照)。
しかしながら、特開2006-326457号公報に記載の中空マイクロカプセルでは、トルエン及びキシレン等の比較的沸点の低い有機溶剤が用いられており、沸点の低い有機溶剤を芯成分として含めてカプセル化しようとすると、カプセル化の過程で有機溶剤が揮発しやすく、実際には、外郭形状がしっかりとした良好な中空構造を有するマイクロカプセルを安定的に得ることは難しいものと推察される。
そのため、特開2006-326457号公報に記載の技術には、良好な単一空間を有する中空粒子を生産する際の生産性に劣る課題がある。
そのため、特開2006-326457号公報に記載の技術には、良好な単一空間を有する中空粒子を生産する際の生産性に劣る課題がある。
本開示は、上記に鑑みたものである。
本発明の一実施形態が解決しようとする課題は、内部空間が単一である中空粒子を生産性良く製造することができる中空粒子の製造方法を提供することにある。
本発明の他の実施形態が解決しようとする課題は、所望材料中に空間(孔)を形成することができる造孔材の製造方法、化粧料用粒子の製造方法、及び軽量化材の製造方法を提供することにある。
本発明の一実施形態が解決しようとする課題は、内部空間が単一である中空粒子を生産性良く製造することができる中空粒子の製造方法を提供することにある。
本発明の他の実施形態が解決しようとする課題は、所望材料中に空間(孔)を形成することができる造孔材の製造方法、化粧料用粒子の製造方法、及び軽量化材の製造方法を提供することにある。
課題を解決するための具体的手段には、以下の態様が含まれる。
<1> 水相に、少なくとも多官能イソシアネート化合物と沸点150℃以上の化合物とを含む油相を分散させて分散液を調製する工程と、分散液を加熱処理することで、少なくとも多官能イソシアネート化合物を重合反応させて壁部を形成し、沸点150℃以上の化合物を内包する粒子を得る工程と、加熱処理により粒子から沸点150℃以上の化合物を除去することで、単一空間を有する中空粒子を形成する工程と、を有する中空粒子の製造方法である。
<2> 粒子の壁部の壁材である樹脂のガラス転移温度が、沸点150℃以上の化合物の沸点以下である、<1>に記載の中空粒子の製造方法である。
<3> 沸点150℃以上の化合物の沸点が、200℃以下である<1又は<2に記載の中空粒子の製造方法である。
<4> 沸点150℃以上の化合物の分配係数ClogPの値が、4以上である<1>~<3>のいずれか1つに記載の中空粒子の製造方法である。
<1> 水相に、少なくとも多官能イソシアネート化合物と沸点150℃以上の化合物とを含む油相を分散させて分散液を調製する工程と、分散液を加熱処理することで、少なくとも多官能イソシアネート化合物を重合反応させて壁部を形成し、沸点150℃以上の化合物を内包する粒子を得る工程と、加熱処理により粒子から沸点150℃以上の化合物を除去することで、単一空間を有する中空粒子を形成する工程と、を有する中空粒子の製造方法である。
<2> 粒子の壁部の壁材である樹脂のガラス転移温度が、沸点150℃以上の化合物の沸点以下である、<1>に記載の中空粒子の製造方法である。
<3> 沸点150℃以上の化合物の沸点が、200℃以下である<1又は<2に記載の中空粒子の製造方法である。
<4> 沸点150℃以上の化合物の分配係数ClogPの値が、4以上である<1>~<3>のいずれか1つに記載の中空粒子の製造方法である。
<5> 粒子形状が球状である<1>~<4>のいずれか1つに記載の中空粒子の製造方法である。
<6> 体積標準のメジアン径が、0.1μm以上500μm以下である<1>~<5>のいずれか1つに記載の中空粒子の製造方法である。
<7> 粒子は、壁部の壁材としてポリウレタン又はポリウレアを含む<1>~<6>のいずれか1つに記載の中空粒子の製造方法である。
<8> 粒子の壁部の厚みが、0.01μm以上10μm以下である<1>~<7>のいずれか1つに記載の中空粒子の製造方法である。
<6> 体積標準のメジアン径が、0.1μm以上500μm以下である<1>~<5>のいずれか1つに記載の中空粒子の製造方法である。
<7> 粒子は、壁部の壁材としてポリウレタン又はポリウレアを含む<1>~<6>のいずれか1つに記載の中空粒子の製造方法である。
<8> 粒子の壁部の厚みが、0.01μm以上10μm以下である<1>~<7>のいずれか1つに記載の中空粒子の製造方法である。
<9> <1>~<8>のいずれか1つに記載の中空粒子の製造方法により中空粒子を製造する工程と、製造した中空粒子と原材料とを混合する工程と、を含む造孔材の製造方法である。
<10> 多孔セラミックの製造又は多孔樹脂の製造に用いられる<9>に記載の造孔材の製造方法である。
<11> <1>~<8>のいずれか1つに記載の中空粒子の製造方法により中空粒子を製造する工程を有する、吸油性もしくは吸水性である化粧料用粒子の製造方法である。
<12> <1>~<8>のいずれか1つに記載の中空粒子の製造方法により中空粒子を製造する工程と、製造した中空粒子と原材料とを混合する工程と、熱処理により混合後の混合物中から中空粒子を除去する工程と、を含む軽量化材の製造方法である。
<10> 多孔セラミックの製造又は多孔樹脂の製造に用いられる<9>に記載の造孔材の製造方法である。
<11> <1>~<8>のいずれか1つに記載の中空粒子の製造方法により中空粒子を製造する工程を有する、吸油性もしくは吸水性である化粧料用粒子の製造方法である。
<12> <1>~<8>のいずれか1つに記載の中空粒子の製造方法により中空粒子を製造する工程と、製造した中空粒子と原材料とを混合する工程と、熱処理により混合後の混合物中から中空粒子を除去する工程と、を含む軽量化材の製造方法である。
本発明の一実施形態によれば、内部空間が単一である中空粒子を生産性良く製造することができる中空粒子の製造方法が提供される。
本発明の他の実施形態によれば、所望材料中に空間(孔)を形成することができる造孔材の製造方法、化粧料用粒子の製造方法、及び軽量化材の製造方法が提供される。
本発明の他の実施形態によれば、所望材料中に空間(孔)を形成することができる造孔材の製造方法、化粧料用粒子の製造方法、及び軽量化材の製造方法が提供される。
以下、本開示の中空粒子及びその製造方法、並びに、造孔材、化粧料用粒子及び軽量化材について詳細に説明する。
本明細書において、「~」を用いて示された数値範囲は、「~」の前後に記載される数値をそれぞれ下限値及び上限値として含む範囲を意味する。本開示に段階的に記載されている数値範囲において、ある数値範囲で記載された上限値又は下限値は、他の段階的な記載の数値範囲の上限値又は下限値に置き換えてもよい。また、本開示に記載されている数値範囲において、ある数値範囲で記載された上限値又は下限値は、実施例に示されている値に置き換えてもよい。
本明細書において、「壁部」及び「シェル」は、中空粒子を形づくる外殻を指し、中空粒子がマイクロカプセルの場合はカプセル壁のことをいう。また、「芯部」又は「コア」は、壁部(シェル)により内包された部分を指す。
また、本明細書において、壁部(シェル)を形成するための材料を「壁材」又は「シェル材」といい、コアに含まれる成分を「コア材」という。
本開示の中空粒子において、「内包」とは、目的物が中空粒子の壁部(シェル)に覆われて閉じ込められている状態を指す。
また、本明細書において、壁部(シェル)を形成するための材料を「壁材」又は「シェル材」といい、コアに含まれる成分を「コア材」という。
本開示の中空粒子において、「内包」とは、目的物が中空粒子の壁部(シェル)に覆われて閉じ込められている状態を指す。
<中空粒子の製造方法>
本開示の中空粒子の製造方法は、水相に、少なくとも多官能イソシアネート化合物と沸点150℃以上の化合物とを含む油相を分散させて分散液を調製する工程(以下、分散工程)と、分散液を加熱処理することで、少なくとも多官能イソシアネート化合物を重合反応させて壁部を形成し、沸点150℃以上の化合物を内包する粒子を得る工程(以下、粒子化工程)と、加熱処理により粒子から沸点150℃以上の化合物を除去することで、単一空間を有する中空粒子を形成する工程(以下、中空粒子形成工程)と、を有している。
本開示の中空粒子の製造方法は、水相に、少なくとも多官能イソシアネート化合物と沸点150℃以上の化合物とを含む油相を分散させて分散液を調製する工程(以下、分散工程)と、分散液を加熱処理することで、少なくとも多官能イソシアネート化合物を重合反応させて壁部を形成し、沸点150℃以上の化合物を内包する粒子を得る工程(以下、粒子化工程)と、加熱処理により粒子から沸点150℃以上の化合物を除去することで、単一空間を有する中空粒子を形成する工程(以下、中空粒子形成工程)と、を有している。
従来から、中空粒子は様々な分野で使用されており、例えば特開2006-326457号公報のように、マイクロカプセルの形成中又は形成後に、マイクロカプセル中に含まれるトルエン等の揮発性溶媒を気化させることにより中空のマイクロカプセルを得る技術が知られている。
しかしながら、特開2006-326457号公報に記載の技術では、マイクロカプセルの作製にあたり、粒子に内包させる芯成分としてトルエン及びキシレン等の比較的沸点の低い有機溶剤を用いている。沸点の低い有機溶剤を芯成分としてカプセル化しようとすると、カプセル化の過程で有機溶剤が揮発しやすく、カプセル内部で重合反応が進行しやすくなる。そうすると、特開2006-326457号公報に記載の技術では、実際には外郭のみならず内部にもポリマーが生成されることがあり、良好な単一空間の中空構造を安定的に得ることが難しいものと考えられる。
本開示は、上記に鑑み、内包される油相に壁材に加えて沸点が150℃以上の化合物を含ませ、カプセル化して得られた粒子から沸点が150℃以上の化合物を除去することで、内部空間が単一である中空粒子を生産性良く製造することができる。
しかしながら、特開2006-326457号公報に記載の技術では、マイクロカプセルの作製にあたり、粒子に内包させる芯成分としてトルエン及びキシレン等の比較的沸点の低い有機溶剤を用いている。沸点の低い有機溶剤を芯成分としてカプセル化しようとすると、カプセル化の過程で有機溶剤が揮発しやすく、カプセル内部で重合反応が進行しやすくなる。そうすると、特開2006-326457号公報に記載の技術では、実際には外郭のみならず内部にもポリマーが生成されることがあり、良好な単一空間の中空構造を安定的に得ることが難しいものと考えられる。
本開示は、上記に鑑み、内包される油相に壁材に加えて沸点が150℃以上の化合物を含ませ、カプセル化して得られた粒子から沸点が150℃以上の化合物を除去することで、内部空間が単一である中空粒子を生産性良く製造することができる。
以下、本開示の中空粒子の製造方法における各工程について詳細に説明する。
-分散工程-
分散工程では、水相に、多官能イソシアネート化合物と、沸点が150℃以上の化合物と、を含む油相を分散させて分散液を調製する。
分散液として、乳化剤を用いて乳化した乳化液を調製してもよい。乳化液を調製する場合、沸点が150℃以上の化合物とシェル材である多官能イソシアネート化合物とを少なくとも含む油相を、乳化剤を含む水相に分散させることにより調製することができる。
-分散工程-
分散工程では、水相に、多官能イソシアネート化合物と、沸点が150℃以上の化合物と、を含む油相を分散させて分散液を調製する。
分散液として、乳化剤を用いて乳化した乳化液を調製してもよい。乳化液を調製する場合、沸点が150℃以上の化合物とシェル材である多官能イソシアネート化合物とを少なくとも含む油相を、乳化剤を含む水相に分散させることにより調製することができる。
(油相)
本開示における油相は、少なくとも、シェル材である多官能イソシアネート化合物と、沸点が150℃以上の化合物と、を含み、ポリオール及びポリアミンの少なくとも一方を含むことが好ましく、必要に応じて、更に、補助溶媒、添加剤などの他の成分が含まれてもよい。
本開示における油相は、少なくとも、シェル材である多官能イソシアネート化合物と、沸点が150℃以上の化合物と、を含み、ポリオール及びポリアミンの少なくとも一方を含むことが好ましく、必要に応じて、更に、補助溶媒、添加剤などの他の成分が含まれてもよい。
-沸点が150℃以上の化合物-
油相には、沸点が150℃以上の化合物の少なくとも一種が含有される。
後述するように、中空粒子の前駆体である分散粒子が含まれる分散液を加熱処理して「沸点が150℃以上の化合物」を内包する粒子を得た後に更に加熱処理し中空粒子を得る場合に、芯成分中の化合物の沸点が150℃以上の範囲であることで、形成される中空粒子の粒子内部を単一空間の中空構造にすることができる。
油相には、沸点が150℃以上の化合物の少なくとも一種が含有される。
後述するように、中空粒子の前駆体である分散粒子が含まれる分散液を加熱処理して「沸点が150℃以上の化合物」を内包する粒子を得た後に更に加熱処理し中空粒子を得る場合に、芯成分中の化合物の沸点が150℃以上の範囲であることで、形成される中空粒子の粒子内部を単一空間の中空構造にすることができる。
沸点が150℃以上の化合物の沸点は、単一空間を有する中空構造を形成しやすい点で、後述する粒子化工程で形成される粒子の壁部の壁材である樹脂(好ましくはポリウレタン又はポリウレア)のガラス転移温度(Tg;℃)以上であることが好ましい。
沸点150℃以上の化合物の沸点の上限としては、200℃以下が好ましい。
上記と同様の理由から、好ましい沸点は、160℃~190℃である。
沸点150℃以上の化合物の沸点の上限としては、200℃以下が好ましい。
上記と同様の理由から、好ましい沸点は、160℃~190℃である。
沸点は、1気圧(101325Pa)下における沸点を意味する。
沸点は、定法によって求めることができ、例えばJIS K2254:1998の4項
に規定される常圧法蒸留試験方法によって求めることができる。沸点は、沸点計を用いて測定することもでき、沸点計としてはBPM-2000(東亜ディーケーケー株式会社製、常圧法蒸留試験方式)、DosaTherm300(Dosatec GmbH製)等
を用いることができる。
沸点は、定法によって求めることができ、例えばJIS K2254:1998の4項
に規定される常圧法蒸留試験方法によって求めることができる。沸点は、沸点計を用いて測定することもでき、沸点計としてはBPM-2000(東亜ディーケーケー株式会社製、常圧法蒸留試験方式)、DosaTherm300(Dosatec GmbH製)等
を用いることができる。
また、沸点が150℃以上の化合物は、分配係数であるClogPの値が4以上であることが好ましい。
CLogPは、値が大きいほど化合物の極性が低いことを示す。
したがって、本開示では、油相に含有される「沸点が150℃以上の化合物」のClogPの値が4以上であると、分散粒子を調製した際に同一相中に存在する多官能イソシアネート化合物が油水界面に移動しやすくなり、多官能イソシアネート化合物の反応は油相中よりむしろ油水界面で進行しやすくなる。結果、壁部の形成が優先的に進行し、形成される粒子の内部は中空構造になりやすい。
CLogPは、値が大きいほど化合物の極性が低いことを示す。
したがって、本開示では、油相に含有される「沸点が150℃以上の化合物」のClogPの値が4以上であると、分散粒子を調製した際に同一相中に存在する多官能イソシアネート化合物が油水界面に移動しやすくなり、多官能イソシアネート化合物の反応は油相中よりむしろ油水界面で進行しやすくなる。結果、壁部の形成が優先的に進行し、形成される粒子の内部は中空構造になりやすい。
CLogPの値は、ChemBioDrawUltra13.0を用いて算出される値
である。
である。
また、沸点が150℃以上の化合物は、単一空間の中空構造を有する中空粒子を容易に形成する観点から、多官能イソシアネート化合物に対して反応性を持つ官能基を有しない化合物であることが好ましい。ここで、「多官能イソシアネート化合物に対して反応性を持つ官能基」とは、多官能イソシアネート化合物のイソシアネート基と反応し得る基を指し、例えば、水酸基、アミノ基、アルデヒド基、イソシアネート基等が含まれる。また、油相内での重合反応性を有しないことが好ましい観点から、エポキシ基を有しない化合物であることが好ましい。
沸点が150℃以上の化合物としては、例えば、香料、パラフィンなどが挙げられる。
香料としては、例えば、ミルセン(167℃、ClogP=4.33)、リモネン(175℃、ClogP=4.35)、ベンズアルデヒド(179℃)、フェニルアセトアルデヒド(195℃)、酢酸cis-3-ヘキセニル(169℃)、カプロン酸エチル(167℃)、2,3-エポキシ-3-フェニル酪酸エチル(151℃)などが挙げられる。
パラフィンとしては、例えば、ノナン(151℃)、デカン(174℃、ClogP=5.98)、ウンデカン(196℃)などが挙げられる。
沸点が150℃以上の化合物の油相中における含有量としては、油相の全質量に対して、10質量%~95質量%の範囲とすることができ、空隙率を高める観点からは含有量は多いほど好ましく、50質量%以上がより好ましい。中でも、中空粒子とした場合の空隙率と耐変形性との両立の観点から、沸点が150℃~190℃の化合物の含有量が、油相の全質量に対して、30質量%~90質量%がより好ましく、50質量%~90質量%が更に好ましい。
-多官能イソシアネート化合物-
油相に多官能イソシアネート化合物を含めることで、ポリウレタン及びポリウレアを含む壁部(シェル)を有する中空粒子を得ることができる。
多官能イソシアネート化合物(以下、「ポリイソシアネート」と称することがある。)には、芳香族ポリイソシアネート及び脂肪族ポリイソシアネート等が含まれ、ポリイソシアネートは、2官能のポリイソシアネート及び3官能以上のポリイソシアネートのいずれを用いてもよい。
油相に多官能イソシアネート化合物を含めることで、ポリウレタン及びポリウレアを含む壁部(シェル)を有する中空粒子を得ることができる。
多官能イソシアネート化合物(以下、「ポリイソシアネート」と称することがある。)には、芳香族ポリイソシアネート及び脂肪族ポリイソシアネート等が含まれ、ポリイソシアネートは、2官能のポリイソシアネート及び3官能以上のポリイソシアネートのいずれを用いてもよい。
本開示の中空粒子の製造方法では、後述する粒子化工程において、多官能イソシアネート化合物が重合反応することでポリウレタン及びポリウレアが形成され、壁部の壁材としてポリウレタン又はポリウレアを含む中空粒子が形成されることが好ましい。
ポリウレタン又はポリウレアを含む中空粒子は、壁部の厚みを薄くしても安定であり、環境に対する毒性が少なく、人体への悪影響が抑制されている。
ポリウレタン又はポリウレアは、多官能イソシアネート化合物に由来する構造を有するものとすることができる。
ポリウレタン又はポリウレアを含む中空粒子は、壁部の厚みを薄くしても安定であり、環境に対する毒性が少なく、人体への悪影響が抑制されている。
ポリウレタン又はポリウレアは、多官能イソシアネート化合物に由来する構造を有するものとすることができる。
本開示の、ポリウレタン又はポリウレアを含む中空粒子には、ポリウレタンウレアを含む中空粒子が含まれる。また、ポリウレタン又はポリウレアを含む中空粒子の中でも、ポリウレタンウレアを含む壁部を有する中空粒子が好ましい。
中空粒子の壁部(シェル)におけるポリウレタン及びポリウレアは、芳香族ポリイソシアネートに由来する構造及び脂肪族ポリイソシアネートに由来する構造を有するポリマーであることが好ましく、強度の高い壁部を形成しやすい点で、芳香族ポリイソシアネートに由来する構造を有するポリマーであることがより好ましい。
また、本開示におけるポリウレタン及びポリウレアは、強度の高い壁部を形成しやすい点で、3官能以上のポリイソシアネートに由来する構造を有するポリマーであることが好ましい。
また、本開示におけるポリウレタン及びポリウレアは、強度の高い壁部を形成しやすい点で、3官能以上のポリイソシアネートに由来する構造を有するポリマーであることが好ましい。
脂肪族ポリイソシアネートとしては、例えば、トリメチレンジイソシアネート、ヘキサメチレンジイソシアネート、プロピレン-1,2-ジイソシアネート、ブチレン-1,2-ジイソシアネート、シクロヘキシレン-1,2-ジイソシアネート、シクロヘキシレン-1,3-ジイソシアネート、シクロヘキシレン-1,4-ジイソシアネート、ジシクロヘキシルメタン-4,4’-ジイソシアネート、1,4-ビス(イソシアネートメチル)シクロヘキサン及び1,3-ビス(イソシアネートメチル)シクロヘキサン、イソホロンジイソシアネート、リジンジイソシアネート、水素化キシリレンジイソシアネート等が挙げられる。
芳香族ポリイソシアネートとしては、例えば、m-フェニレンジイソシアネート、p-フェニレンジイソシアネート、2,6-トリレンジイソシアネート、2,4-トリレンジイソシアネート、ナフタレン-1,4-ジイソシアネート、ジフェニルメタン-4,4’-ジイソシアネート、3,3’-ジメトキシ-ビフェニルジイソシアネート、3,3’-ジメチルジフェニルメタン-4,4’-ジイソシアネート、キシリレン-1,4-ジイソシアネート、キシリレン-1,3-ジイソシアネート、4-クロロキシリレン-1,3-ジイソシアネート、2-メチルキシリレン-1,3-ジイソシアネート、4,4’-ジフェニルプロパンジイソシアネート、4,4’-ジフェニルヘキサフルオロプロパンジイソシアネート等が挙げられる。
以上では、2官能の脂肪族ポリイソシアネート又は芳香族ポリイソシアネートであるジイソシアネート化合物を例示したが、脂肪族ポリイソシアネート及び芳香族ポリイソシアネートとしてジイソシアネート化合物から類推される3官能のトリイソシアネート化合物及び4官能のテトライソシアネート化合物も含まれる。
また、上記ポリイソシアネートと、エチレングリコール系化合物もしくはビスフェノール系化合物等の2官能アルコール又はフェノールと、の付加物も挙げられる。
また、上記ポリイソシアネートと、エチレングリコール系化合物もしくはビスフェノール系化合物等の2官能アルコール又はフェノールと、の付加物も挙げられる。
ポリイソシアネートを用いた縮合体、重合体又は付加体の例としては、上記の2官能ポリイソシアネートの3量体であるビューレット体もしくはイソシアヌレート体、トリメチロールプロパン等のポリオールと2官能ポリイソシアネート化合物の付加体として多官能とした化合物、ベンゼンイソシアネートのホルマリン縮合物、メタクリロイルオキシエチルイソシアネート等の重合性基を有するポリイソシアネート化合物の重合体、リジントリイソシアネート等が挙げられる。
ポリイソシアネート化合物については「ポリウレタン樹脂ハンドブック」(岩田敬治編、日刊工業新聞社発行(1987))に記載されている。
ポリイソシアネート化合物については「ポリウレタン樹脂ハンドブック」(岩田敬治編、日刊工業新聞社発行(1987))に記載されている。
上記の中でも、中空粒子の壁部(シェル)は、3官能以上のポリイソシアネートの重合物を含む態様が好ましい。
3官能以上のポリイソシアネートとしては、例えば、3官能以上の芳香族ポリイソシアネート化合物、3官能以上の脂肪族ポリイソシアネート化合物等が挙げられる。3官能以上のポリイソシアネート化合物の例としては、2官能のポリイソシアネート化合物(分子中に2つのポリイソシアネート基を有する化合物)と分子中に3つ以上の活性水素基を有する化合物(3官能以上の例えばポリオール、ポリアミン、又はポリチオール等)とのアダクト体(付加物)として3官能以上としたポリイソシアネート化合物(アダクト型)、2官能のポリイソシアネート化合物の3量体(ビウレット型又はイソシアヌレート型)も好ましい。
3官能以上のポリイソシアネート化合物の具体的な例としては、2,6-トリレンジイソシアネート、2,4-トリレンジイソシアネート又はヘキサメチレンジイソシアネートとトリメチロールプロパンとの付加物、ビウレット体、イソシアヌレート体等であってもよい。
3官能以上のポリイソシアネートとしては、例えば、3官能以上の芳香族ポリイソシアネート化合物、3官能以上の脂肪族ポリイソシアネート化合物等が挙げられる。3官能以上のポリイソシアネート化合物の例としては、2官能のポリイソシアネート化合物(分子中に2つのポリイソシアネート基を有する化合物)と分子中に3つ以上の活性水素基を有する化合物(3官能以上の例えばポリオール、ポリアミン、又はポリチオール等)とのアダクト体(付加物)として3官能以上としたポリイソシアネート化合物(アダクト型)、2官能のポリイソシアネート化合物の3量体(ビウレット型又はイソシアヌレート型)も好ましい。
3官能以上のポリイソシアネート化合物の具体的な例としては、2,6-トリレンジイソシアネート、2,4-トリレンジイソシアネート又はヘキサメチレンジイソシアネートとトリメチロールプロパンとの付加物、ビウレット体、イソシアヌレート体等であってもよい。
アダクト型の3官能以上のポリイソシアネート化合物は、上市されている市販品を用いてもよく、市販品の例としては、タケネート(登録商標)D-102、D-103、D-103H、D-103M2、P49-75S、D-110N、D-120N(イソシアネート価=3.5 mmol/g;3官能以上の芳香族イソシアネート化合物)、D-140N、D-160N(以上、三井化学株式会社製)、デスモジュール(登録商標)L75、UL57SP(住化バイエルウレタン株式会社製)、コロネート(登録商標)HL、HX、L(日本ポリウレタン株式会社製)、P301-75E(旭化成株式会社製)、バーノック(登録商標)D-750(DIC株式会社製;3官能以上の芳香族イソシアネート化合物)等が挙げられる。
中でも、アダクト型の3官能以上のポリイソシアネート化合物として、三井化学株式会社製のタケネート(登録商標)D-110N、D-120N、D-140N、D-160N、及びDIC株式会社製のバーノック(登録商標)D-750から選ばれる少なくとも1種がより好ましい。
イソシアヌレート型の3官能以上のポリイソシアネート化合物は、上市されている市販品を用いてもよく、例えば、タケネート(登録商標)D-127N、D-170N、D-170HN、D-172N、D-177N、D-204(三井化学株式会社製)、スミジュールN3300、デスモジュール(登録商標)N3600、N3900、Z4470BA(住化バイエルウレタン)、コロネート(登録商標)HX、HK(日本ポリウレタン株式会社製)、デュラネート(登録商標)TPA-100、TKA-100、TSA-100、TSS-100、TLA-100、TSE-100(旭化成株式会社製)などが挙げられる。
ビウレット型の3官能以上のポリイソシアネート化合物は、上市されている市販品を用いてもよく、例えば、タケネート(登録商標)D-165N、NP1100(三井化学株式会社製)、デスモジュール(登録商標)N3200(住化バイエルウレタン)、デュラネート(登録商標)24A-100(旭化成株式会社製)などが挙げられる。
中でも、アダクト型の3官能以上のポリイソシアネート化合物として、三井化学株式会社製のタケネート(登録商標)D-110N、D-120N、D-140N、D-160N、及びDIC株式会社製のバーノック(登録商標)D-750から選ばれる少なくとも1種がより好ましい。
イソシアヌレート型の3官能以上のポリイソシアネート化合物は、上市されている市販品を用いてもよく、例えば、タケネート(登録商標)D-127N、D-170N、D-170HN、D-172N、D-177N、D-204(三井化学株式会社製)、スミジュールN3300、デスモジュール(登録商標)N3600、N3900、Z4470BA(住化バイエルウレタン)、コロネート(登録商標)HX、HK(日本ポリウレタン株式会社製)、デュラネート(登録商標)TPA-100、TKA-100、TSA-100、TSS-100、TLA-100、TSE-100(旭化成株式会社製)などが挙げられる。
ビウレット型の3官能以上のポリイソシアネート化合物は、上市されている市販品を用いてもよく、例えば、タケネート(登録商標)D-165N、NP1100(三井化学株式会社製)、デスモジュール(登録商標)N3200(住化バイエルウレタン)、デュラネート(登録商標)24A-100(旭化成株式会社製)などが挙げられる。
多官能イソシアネート化合物の油相中における含有量は、中空粒子の大きさ、空隙率、及び壁部の厚み等に応じて適宜調整することができる。
具体的には、多官能イソシアネート化合物の油相中における含有量としては、油相の全質量に対して、1質量%~90質量%の範囲とすることができる。また、多官能イソシアネート化合物の含有量は、空隙率を高める観点から、5質量%~70質量%が好ましく、8質量%~65質量%がより好ましく、8質量%~50質量%がより好ましい。
具体的には、多官能イソシアネート化合物の油相中における含有量としては、油相の全質量に対して、1質量%~90質量%の範囲とすることができる。また、多官能イソシアネート化合物の含有量は、空隙率を高める観点から、5質量%~70質量%が好ましく、8質量%~65質量%がより好ましく、8質量%~50質量%がより好ましい。
-ポリオール、ポリアミン-
油相には、ポリオール及びポリアミンを含有することができる。
ポリオールは、1分子あたり2個以上の水酸基を有する任意の構造を有する分子である。ポリオールは、1分子あたり3個以上の水酸基を有することが好ましく、例えば4個、8個の水酸基を有してよい。
ポリオールは、合成ポリオール又は天然ポリオールのいずれでもよく、直鎖状、分枝状又は環状の構造の分子であってもよい。
油相には、ポリオール及びポリアミンを含有することができる。
ポリオールは、1分子あたり2個以上の水酸基を有する任意の構造を有する分子である。ポリオールは、1分子あたり3個以上の水酸基を有することが好ましく、例えば4個、8個の水酸基を有してよい。
ポリオールは、合成ポリオール又は天然ポリオールのいずれでもよく、直鎖状、分枝状又は環状の構造の分子であってもよい。
ポリオールとしては、例えば、エチレングリコール、ポリエチレングリコール(重合度は2、3、4、5、又は6以上であってよい。)、プロピレングリコール、ポリプロピレングリコール(重合度は2、3、4、5、又は6以上であってよい。)、ネオペンチルグリコール、3-メチル-1,3-ブタンジオール、1,3-ブチレングリコール、イソプレングリコール、1,2-ペンタンジオール、1,2-ヘキサンジオール、グリセリン、ポリグリセリン(重合度は2、3、4、5、又は6以上であってよい。)、ペンタエリスリトール、N,N,N’,N’-テトラキス(2-ヒドロキシプロピル)エチレンジアミンなどが挙げられる。
また、ポリオールは、上市されている市販品を用いてもよく、市販品の例としては、株式会社ADEKA社製のアデカポリエーテル(Pシリーズ、BPXシリーズ、Gシリーズ、Tシリーズ、EDPシリーズ、SCシリーズ、SPシリーズ、AMシリーズ、BMシリーズ、CMシリーズ、PRシリーズ、GRシリーズ、FC-450、NS-2400、YT-101、F7-67、#50、F1212-29、YG-108、V14-90、Y65-55、等)などを用いることができる。
また、ポリオールは、上市されている市販品を用いてもよく、市販品の例としては、株式会社ADEKA社製のアデカポリエーテル(Pシリーズ、BPXシリーズ、Gシリーズ、Tシリーズ、EDPシリーズ、SCシリーズ、SPシリーズ、AMシリーズ、BMシリーズ、CMシリーズ、PRシリーズ、GRシリーズ、FC-450、NS-2400、YT-101、F7-67、#50、F1212-29、YG-108、V14-90、Y65-55、等)などを用いることができる。
ポリアミンには、ジアミン,トリアミン,テトラアミン等が含まれ、例えば、トリエタノールアミン、ヘキサメチレンジアミン、テトラエチレンペンタミン等が挙げられる。
また、ポリアミンは、上市されている市販品を用いてもよく、市販品の例としては、東ソー株式会社製のエチレンアミン(例:エチレンジアミン、ジエチレントリアミン、トリエチレンテトラミン、テトラエチレンペンタミン、ペンタエチレンヘキサミン、アミノエチルピぺラジン、ピぺラジン、ポリエイト、等)などを用いることができる。
また、ポリアミンは、上市されている市販品を用いてもよく、市販品の例としては、東ソー株式会社製のエチレンアミン(例:エチレンジアミン、ジエチレントリアミン、トリエチレンテトラミン、テトラエチレンペンタミン、ペンタエチレンヘキサミン、アミノエチルピぺラジン、ピぺラジン、ポリエイト、等)などを用いることができる。
ポリオール及びポリアミンの油相中における総含有量としては、空隙率を高める観点から、油相の全質量に対して、0.1質量%~20質量%の範囲が好ましく、0.1質量%~10質量%の範囲がより好ましく、0.1質量%~5質量%の範囲がより好ましい。
後述する粒子化工程において壁部が形成されることで、中空粒子の前駆体である、「沸点が150℃以上の化合物」を内包する粒子が得られる。その後の中空粒子形成工程で更に加熱処理を施した際に粒子内部を中空にしやすくする観点から、粒子の壁部の壁材である樹脂は、ガラス転移温度(Tg;℃)が「沸点が150℃以上の化合物」の沸点以下とされていることが好ましい。
中でも、壁部の樹脂のガラス転移温度(Tg)が、上記と同様の理由から、「沸点が150℃以上の化合物」の沸点より10℃以上低いことが好ましく、30℃以上低いことがより好ましく、50℃以上低いことが更に好ましい。
中でも、壁部の樹脂のガラス転移温度(Tg)が、上記と同様の理由から、「沸点が150℃以上の化合物」の沸点より10℃以上低いことが好ましく、30℃以上低いことがより好ましく、50℃以上低いことが更に好ましい。
なお、壁部の樹脂のガラス転移温度(Tg)は、示差走査型熱量計(DSC)を用いて測定される値である。
(水相)
本開示における水相は、少なくとも水系溶媒を含むことが好ましく、少なくとも水系溶媒及び乳化剤を含むことがより好ましい。
本開示における水相は、少なくとも水系溶媒を含むことが好ましく、少なくとも水系溶媒及び乳化剤を含むことがより好ましい。
-水系媒体-
本開示の水系媒体は、水、水及びアルコール等が挙げられ、イオン交換水等を用いることができる。
水系媒体の水相中における含有量としては、水相に油相を乳化分散して得られる乳化液の全質量に対して、20質量%~80質量%が好ましく、30質量%~70質量%がより好ましく、40質量%~60質量%が更に好ましい。
本開示の水系媒体は、水、水及びアルコール等が挙げられ、イオン交換水等を用いることができる。
水系媒体の水相中における含有量としては、水相に油相を乳化分散して得られる乳化液の全質量に対して、20質量%~80質量%が好ましく、30質量%~70質量%がより好ましく、40質量%~60質量%が更に好ましい。
-乳化剤-
乳化剤には、分散剤もしくは界面活性剤又はこれらの組み合わせが含まれる。
分散剤としては、例えば、ポリビニルアルコール及びその変性物(例えばアニオン変性ポリビニルアルコール)、ポリアクリル酸アミド及びその誘導体、エチレン-酢酸ビニル共重合体、スチレン-無水マレイン酸共重合体、エチレン-無水マレイン酸共重合体、イソブチレン-無水マレイン酸共重合体、ポリビニルピロリドン、エチレン-アクリル酸共重合体、酢酸ビニル-アクリル酸共重合体、カルボキシメチルセルロース、メチルセルロース、カゼイン、ゼラチン、澱粉誘導体、アラビアゴム及びアルギン酸ナトリウムなどを挙げることができ、ポリビニルアルコールが好ましい。
乳化剤には、分散剤もしくは界面活性剤又はこれらの組み合わせが含まれる。
分散剤としては、例えば、ポリビニルアルコール及びその変性物(例えばアニオン変性ポリビニルアルコール)、ポリアクリル酸アミド及びその誘導体、エチレン-酢酸ビニル共重合体、スチレン-無水マレイン酸共重合体、エチレン-無水マレイン酸共重合体、イソブチレン-無水マレイン酸共重合体、ポリビニルピロリドン、エチレン-アクリル酸共重合体、酢酸ビニル-アクリル酸共重合体、カルボキシメチルセルロース、メチルセルロース、カゼイン、ゼラチン、澱粉誘導体、アラビアゴム及びアルギン酸ナトリウムなどを挙げることができ、ポリビニルアルコールが好ましい。
ポリビニルアルコールとしては、上市されている市販品を用いてもよく、例えば、株式会社クラレ製のクラレポバール(登録商標)シリーズ(例:3-98、5-98、28-98、60-98、27-96、3-88、5-88、22-88、44-88、95-88、48-80、L-10、25-88KL、32-97KL、3-86SD、LM-20、LM-10HD、105-88KX、200-88KX、等)、日本酢ビ・ポバール株式会社製の顆粒品Jシリーズ(JC-25、JC-33、JC-40、JF-02、JF-03、JF-04、JF-05、JF-10、JF-17、JF-17L、JF-20、JM-17、JM-17L、JM-23、JM-26、JM-33、JT-05、JT-13Y、JP-03、JP-04、JP-05、JP-10、JP-15、JP-18、JP-20、JP-24、JP-33、JP-45、JP-24E、JL-05E、JL-18E、JL-22E、JL-25E、JR-05、JF-17S、JP-05S、JP-18S、JP-20S、JP-24S、等)、Vシリーズ(V、VC-10、VC-13、VC-20、VF-17、VF-20、VM-17、VT-13KY、VP-18、VP-20、等)、日本合成化学社製のゴーセノール(N-300、NL-05、A-300、AL-06R、GH-23、GH-22、GH-20、GH-20R、GH-17R、GM-14R、GM-14L、GL-05、GL-03、KH-20、KH-17、KL-05、KL-03、KP-08R、NK-05R、等)、ゴーセネックス(Z-100、Z-200、Z-205、Z-210、Z-220、Z-300、Z-320、Z-410、K-434、L-3266、CKS-50、T-330H、T-330、T-350、LW-100、LW-200、EG-05、EG-40、WO-320N、等)、デンカ社製のデンカポバール(K-05、K-17E、K-17C、H-12、H-17、H-24、B-05、B-17、B-20、B-24、B-33、K-177、NP-05F、EP-130、U-12、PC-1000、PC-2000、PC-5000F、PC-5500、W-100、D-100、F-3005、B-24N、W-20N、W-24N、MP-10、MP-10R、等)などを用いることができる。
分散剤は、シェル材と反応しないこと又は極めて反応し難いことが好ましく、例えばゼラチンなどの分子鎖中に反応性のアミノ基を有するものは、予め反応性を失わせる処理をしておくことが好ましい。
界面活性剤としては、ノニオン界面活性剤、アニオン界面活性剤、カチオン界面活性剤、両性界面活性剤等が挙げられる。界面活性剤は、一種単独で用いてもよく、二種以上を組み合わせて用いてもよい。
ノニオン界面活性剤は、特に制限されず、従来公知のものを用いることができる。
ノニオン界面活性剤としては、例えば、ポリオキシエチレンアルキルエーテル系化合物、ポリオキシエチレンアルキルフェニルエーテル系化合物、ポリオキシエチレンポリスチリルフェニルエーテル系化合物、ポリオキシエチレンポリオキシプロピレンアルキルエーテル系化合物、グリセリン脂肪酸部分エステル系化合物、ソルビタン脂肪酸部分エステル系化合物、ペンタエリスリトール脂肪酸部分エステル系化合物、プロピレングリコールモノ脂肪酸エステル系化合物、ショ糖脂肪酸部分エステル系化合物、ポリオキシエチレンソルビタン脂肪酸部分エステル系化合物、ポリオキシエチレンソルビトール脂肪酸部分エステル系化合物、ポリエチレングリコール脂肪酸エステル系化合物、ポリグリセリン脂肪酸部分エステル系化合物、ポリオキシエチレン化ひまし油系化合物、ポリオキシエチレングリセリン脂肪酸部分エステル系化合物、脂肪酸ジエタノールアミド系化合物、N,N-ビス-2-ヒドロキシアルキルアミン系化合物、ポリオキシエチレンアルキルアミン、トリエタノールアミン脂肪酸エステル、トリアルキルアミンオキシド、ポリエチレングリコール、ポリエチレングリコールとポリプロピレングリコールの共重合体が挙げられる。
ノニオン界面活性剤としては、例えば、ポリオキシエチレンアルキルエーテル系化合物、ポリオキシエチレンアルキルフェニルエーテル系化合物、ポリオキシエチレンポリスチリルフェニルエーテル系化合物、ポリオキシエチレンポリオキシプロピレンアルキルエーテル系化合物、グリセリン脂肪酸部分エステル系化合物、ソルビタン脂肪酸部分エステル系化合物、ペンタエリスリトール脂肪酸部分エステル系化合物、プロピレングリコールモノ脂肪酸エステル系化合物、ショ糖脂肪酸部分エステル系化合物、ポリオキシエチレンソルビタン脂肪酸部分エステル系化合物、ポリオキシエチレンソルビトール脂肪酸部分エステル系化合物、ポリエチレングリコール脂肪酸エステル系化合物、ポリグリセリン脂肪酸部分エステル系化合物、ポリオキシエチレン化ひまし油系化合物、ポリオキシエチレングリセリン脂肪酸部分エステル系化合物、脂肪酸ジエタノールアミド系化合物、N,N-ビス-2-ヒドロキシアルキルアミン系化合物、ポリオキシエチレンアルキルアミン、トリエタノールアミン脂肪酸エステル、トリアルキルアミンオキシド、ポリエチレングリコール、ポリエチレングリコールとポリプロピレングリコールの共重合体が挙げられる。
アニオン界面活性剤は、特に限定されず、従来公知のものを用いることができる。
アニオン界面活性剤としては、例えば、脂肪酸塩、アビエチン酸塩、ヒドロキシアルカンスルホン酸塩、アルカンスルホン酸塩、ジアルキルスルホ琥珀酸エステル塩、直鎖アルキルベンゼンスルホン酸塩、分岐鎖アルキルベンゼンスルホン酸塩、アルキルナフタレンスルホン酸塩、アルキルフェノキシポリオキシエチレンプロピルスルホン酸塩、ポリオキシエチレンアルキルスルホフェニルエーテル塩、N-メチル-N-オレイルタウリンナトリウム塩、N-アルキルスルホコハク酸モノアミド二ナトリウム塩、石油スルホン酸塩、硫酸化牛脂油、脂肪酸アルキルエステルの硫酸エステル塩、アルキル硫酸エステル塩、ポリオキシエチレンアルキルエーテル硫酸エステル塩、脂肪酸モノグリセリド硫酸エステル塩、ポリオキシエチレンアルキルフェニルエーテル硫酸エステル塩、ポリオキシエチレンスチリルフェニルエーテル硫酸エステル塩、アルキルリン酸エステル塩、ポリオキシエチレンアルキルエーテルリン酸エステル塩、ポリオキシエチレンアルキルフェニルエーテルリン酸エステル塩、スチレン-無水マレイン酸共重合物の部分けん化物、オレフィン-無水マレイン酸共重合物の部分けん化物、ナフタレンスルホン酸塩ホルマリン縮合物、アルキルポリオキシアルキレンスルホアルキルエーテルの塩、アルケニルポリオキシアルキレンスルホアルキルエーテルの塩などが挙げられる。
アニオン界面活性剤としては、例えば、脂肪酸塩、アビエチン酸塩、ヒドロキシアルカンスルホン酸塩、アルカンスルホン酸塩、ジアルキルスルホ琥珀酸エステル塩、直鎖アルキルベンゼンスルホン酸塩、分岐鎖アルキルベンゼンスルホン酸塩、アルキルナフタレンスルホン酸塩、アルキルフェノキシポリオキシエチレンプロピルスルホン酸塩、ポリオキシエチレンアルキルスルホフェニルエーテル塩、N-メチル-N-オレイルタウリンナトリウム塩、N-アルキルスルホコハク酸モノアミド二ナトリウム塩、石油スルホン酸塩、硫酸化牛脂油、脂肪酸アルキルエステルの硫酸エステル塩、アルキル硫酸エステル塩、ポリオキシエチレンアルキルエーテル硫酸エステル塩、脂肪酸モノグリセリド硫酸エステル塩、ポリオキシエチレンアルキルフェニルエーテル硫酸エステル塩、ポリオキシエチレンスチリルフェニルエーテル硫酸エステル塩、アルキルリン酸エステル塩、ポリオキシエチレンアルキルエーテルリン酸エステル塩、ポリオキシエチレンアルキルフェニルエーテルリン酸エステル塩、スチレン-無水マレイン酸共重合物の部分けん化物、オレフィン-無水マレイン酸共重合物の部分けん化物、ナフタレンスルホン酸塩ホルマリン縮合物、アルキルポリオキシアルキレンスルホアルキルエーテルの塩、アルケニルポリオキシアルキレンスルホアルキルエーテルの塩などが挙げられる。
カチオン界面活性剤は、特に限定されず、従来公知のものを用いることができる。
カチオン界面活性剤としては、例えば、アルキルアミン塩、第四級アンモニウム塩(例えば、ヘキサデシルトリメチルアンモニウムクロライド)、ポリオキシエチレンアルキルアミン塩、ポリエチレンポリアミン誘導体が挙げられる。
カチオン界面活性剤としては、例えば、アルキルアミン塩、第四級アンモニウム塩(例えば、ヘキサデシルトリメチルアンモニウムクロライド)、ポリオキシエチレンアルキルアミン塩、ポリエチレンポリアミン誘導体が挙げられる。
両性界面活性剤は、特に限定されず、従来公知のものを用いることができる。
両性界面活性剤としては、例えば、カルボキシベタイン、アミノカルボン酸、スルホベタイン、アミノ硫酸エステル、及びイミタゾリンが挙げられる。
両性界面活性剤としては、例えば、カルボキシベタイン、アミノカルボン酸、スルホベタイン、アミノ硫酸エステル、及びイミタゾリンが挙げられる。
乳化剤の濃度は、乳化液の全質量に対して、0質量%超20質量%以下が好ましく、0.005質量%以上10質量%以下がより好ましく、0.01質量%以上10質量%以下が更に更に好ましく、1質量%以上5質量%以下が更に好ましい。
水相は、必要に応じて、紫外線吸収剤、酸化防止剤、防腐剤などの他の成分を含有してもよい。他の成分を含有する場合の含有量は、水相の全質量に対して、0質量%超20質量%以下が好ましく、0.1質量%超15質量%以下がより好ましく、1質量%超10質量%以下が更に好ましい。
(分散)
分散は、油相を油滴として水相に分散させることをいい、水相に乳化剤(例えば界面活性剤)を含めて乳化させることも含まれる。
分散は、油相と水相との分散に通常用いられる手段、例えば、ホモジナイザー、マントンゴーリー、超音波分散機、ディゾルバー、ケディーミル、又はその他の公知の分散装置を用いて行うことができる。
分散は、油相を油滴として水相に分散させることをいい、水相に乳化剤(例えば界面活性剤)を含めて乳化させることも含まれる。
分散は、油相と水相との分散に通常用いられる手段、例えば、ホモジナイザー、マントンゴーリー、超音波分散機、ディゾルバー、ケディーミル、又はその他の公知の分散装置を用いて行うことができる。
水相に対する油相の混合比率(油相/水相;質量基準)としては、0.1~1.5が好ましく、0.2~1.2がより好ましく、0.4~1.0が更に好ましい。混合比率が0.1~1.5の範囲内であると、適度の粘度に保持でき、製造適性に優れ、分散液の安定性に優れる。
-粒子化工程-
粒子化工程では、分散工程で得た分散液を加熱処理することで、少なくとも上記の多官能イソシアネート化合物を重合反応させて壁部を形成し、「沸点が150℃以上の化合物」を内包する粒子を得る。
ここでの加熱処理により、分散液中における油水界面にて多官能イソシアネート化合物が重合反応して壁部が形成され、芯成分として「沸点が150℃以上の化合物」が内包される。
粒子化工程では、分散工程で得た分散液を加熱処理することで、少なくとも上記の多官能イソシアネート化合物を重合反応させて壁部を形成し、「沸点が150℃以上の化合物」を内包する粒子を得る。
ここでの加熱処理により、分散液中における油水界面にて多官能イソシアネート化合物が重合反応して壁部が形成され、芯成分として「沸点が150℃以上の化合物」が内包される。
本工程では、少なくとも多官能イソシアネート化合物を重合反応させる。重合は、分散液中の油相に含まれるシェル材を水相との界面で重合させることにより行われる。これにより、壁部(シェル)が形成される。この際、油相を内包する粒子が水相中に分散された分散液(例えば、マイクロカプセルの水分散液)が調製される。
壁部の形成にあたっては、分散液に加熱処理を施す。加熱処理する際の温度は、通常は40℃~100℃が好ましく、50℃~80℃がより好ましい。
また、加熱時間は、加熱温度にも依存し、通常は0.5時間~10時間程度が好ましく、1時間~5時間程度がより好ましい。加熱温度が高い程、重合時間を短くすることができるが、油水界面での多官能イソシアネートの重合反応を促進することで単一空間の中空構造が形成されやすくなる観点から、低温で長時間重合させることが望ましい。
壁部の形成にあたっては、分散液に加熱処理を施す。加熱処理する際の温度は、通常は40℃~100℃が好ましく、50℃~80℃がより好ましい。
また、加熱時間は、加熱温度にも依存し、通常は0.5時間~10時間程度が好ましく、1時間~5時間程度がより好ましい。加熱温度が高い程、重合時間を短くすることができるが、油水界面での多官能イソシアネートの重合反応を促進することで単一空間の中空構造が形成されやすくなる観点から、低温で長時間重合させることが望ましい。
重合中に粒子同士の凝集を防止するため、水性溶液(例えば、水、酢酸水溶液など)を更に加えて粒子同士の衝突確率を下げることが好ましく、充分な攪拌を行うことも好ましい。重合中にあらためて凝集防止用の分散剤を添加してもよい。
更に、必要に応じて、ニグロシン等の荷電調節剤、又はその他任意の補助剤を添加することができる。補助剤は、壁部の形成時又は任意の時点で添加することができる。
更に、必要に応じて、ニグロシン等の荷電調節剤、又はその他任意の補助剤を添加することができる。補助剤は、壁部の形成時又は任意の時点で添加することができる。
-中空粒子形成工程-
中空粒子形成工程では、粒子化工程での壁部の形成終了後に、更に加熱処理を行い、粒子化工程で形成された粒子から「沸点が150℃以上の化合物」を除去する。これにより、単一空間の中空構造を有する中空粒子が得られる。
中空粒子形成工程では、粒子化工程での壁部の形成終了後に、更に加熱処理を行い、粒子化工程で形成された粒子から「沸点が150℃以上の化合物」を除去する。これにより、単一空間の中空構造を有する中空粒子が得られる。
本工程では、上記の粒子化工程で調製された分散液(例えばマイクロカプセルの水分散液)に対して加熱処理が行われる。この場合、分散液中の水系媒体を予め除いた後、粒子を加熱処理することが好ましい。
具体的には、分散液に対して乾燥処理を施して水系媒体を粒子から分離して粉体化し、得られた粉体に対して加熱処理を行うことが好ましい。これにより、分散液から取り出された芯成分を内包する粒子(即ち、中空粒子の前駆体粒子)が加熱され、粒子に内包されている「沸点が150℃以上の化合物」が粒子の壁部を通じて効率良く外部へ放出される。これにより、内部中空の粒子を形成することができる。
具体的には、分散液に対して乾燥処理を施して水系媒体を粒子から分離して粉体化し、得られた粉体に対して加熱処理を行うことが好ましい。これにより、分散液から取り出された芯成分を内包する粒子(即ち、中空粒子の前駆体粒子)が加熱され、粒子に内包されている「沸点が150℃以上の化合物」が粒子の壁部を通じて効率良く外部へ放出される。これにより、内部中空の粒子を形成することができる。
本工程で加熱処理する際の加熱温度は、「沸点が150℃以上の化合物」を効率良く除去しやすい観点から、内包する「沸点が150℃以上の化合物」の沸点以上の温度以上であることが好ましく、170℃以上であることがより好ましく、180℃以上であることがより好ましい。また、加熱温度の上限は、特に制限されるものではなく、例えば250℃以下とすることができる。
加熱処理時の加熱時間は、加熱温度及び粒子の量に依存するため、加熱時における加熱温度等の条件に応じて適宜選択すればよく、例えば、上記の加熱温度の範囲で1時間~5時間とすることができ、1時間~3時間としてもよい。
本工程での加熱処理は、公知の加熱器を用いて行うことができ、例えば、温風器(ドライヤー)、オーブン、赤外線ヒーター等を用いることができる。
また、粒子の加熱処理前に予め分散液中の水系媒体を除く場合、水系媒体の除去は公知の乾燥装置を用いて行ってもよく、例えば、スプレードライヤー等が好適に用いられる。また、濾過装置等で脱水してもよい。
中空粒子の一例として、壁部(シェル)と壁部に内包された芯部(コア)とを有するマイクロカプセルが挙げられる。
~中空粒子の性状~
以下、本開示における中空粒子の諸性状(形状、空隙率、メジアン径、壁厚、単分散)について詳述する。
以下、本開示における中空粒子の諸性状(形状、空隙率、メジアン径、壁厚、単分散)について詳述する。
(形状)
中空粒子の形状には、特に制限はなく、用途又は目的等に応じて適宜選択することができ、例えば、球状、棒状、板状等のいずれでもよい。中でも、粒子形状は、球状であることが好ましく、真球であることがより好ましい。
中空粒子の形状は、粒子表面を走査型電子顕微鏡(例えば、日本電子株式会社製のJSM-7800F)により観察することにより確認することができる。
中空粒子の形状には、特に制限はなく、用途又は目的等に応じて適宜選択することができ、例えば、球状、棒状、板状等のいずれでもよい。中でも、粒子形状は、球状であることが好ましく、真球であることがより好ましい。
中空粒子の形状は、粒子表面を走査型電子顕微鏡(例えば、日本電子株式会社製のJSM-7800F)により観察することにより確認することができる。
(空隙率)
中空粒子における空隙率は、空間を確保する点で大きいほど好ましく、10%~90%の範囲であることが好ましい。中でも、中空粒子を用いて所望の領域又は材料中に一定以上の空間を確保する観点からは、空隙率は、20%以上がより好ましく、40%以上が更に好ましい。
中空粒子における空隙率は、空間を確保する点で大きいほど好ましく、10%~90%の範囲であることが好ましい。中でも、中空粒子を用いて所望の領域又は材料中に一定以上の空間を確保する観点からは、空隙率は、20%以上がより好ましく、40%以上が更に好ましい。
空隙率は、試料断面を走査型電子顕微鏡(SEM)で観察することで、全断面積に対する空隙部の面積の比率を算出することで求められる。
(メジアン径)
中空粒子の体積標準のメジアン径(D50)としては、0.1μm~500μmであることが好ましく、空隙量の観点からは、1μm以上であることがより好ましく、視認性の観点からは、200μm以下であることがより好ましい。
中空粒子の体積標準のメジアン径(D50)としては、0.1μm~500μmであることが好ましく、空隙量の観点からは、1μm以上であることがより好ましく、視認性の観点からは、200μm以下であることがより好ましい。
中空粒子の体積標準のメジアン径は、分散条件を変更すること等により制御することができる。
ここで、中空粒子の体積標準のメジアン径とは、中空粒子全体を体積累計が50%となる粒子径を閾値に2つに分けた場合に、大径側と小径側での粒子の体積の合計が等量となる径をいう。
本開示において、中空粒子の体積標準のメジアン径は、マイクロトラックMT3300EXII(日機装株式会社製)を用いて測定される。
ここで、中空粒子の体積標準のメジアン径とは、中空粒子全体を体積累計が50%となる粒子径を閾値に2つに分けた場合に、大径側と小径側での粒子の体積の合計が等量となる径をいう。
本開示において、中空粒子の体積標準のメジアン径は、マイクロトラックMT3300EXII(日機装株式会社製)を用いて測定される。
(壁厚)
本開示における中空粒子の壁部の厚み(壁厚)としては、0.01μm以上10μm以下の範囲であることが好ましい。中空粒子の壁厚が0.01μm以上であることで、中空粒子が変形し難くなる。中空粒子の壁厚が10μm以下であることで空隙率が高くなるという利点がある。
上記と同様の観点から、中空粒子の壁厚は、より好ましくは0.05μm~5μmであり、さらに好ましくは0.1μm~4μmであり、特に好ましくは0.5μm~4μmである。
本開示における中空粒子の壁部の厚み(壁厚)としては、0.01μm以上10μm以下の範囲であることが好ましい。中空粒子の壁厚が0.01μm以上であることで、中空粒子が変形し難くなる。中空粒子の壁厚が10μm以下であることで空隙率が高くなるという利点がある。
上記と同様の観点から、中空粒子の壁厚は、より好ましくは0.05μm~5μmであり、さらに好ましくは0.1μm~4μmであり、特に好ましくは0.5μm~4μmである。
壁厚は、5個の中空粒子の個々の壁厚(μm)を走査型電子顕微鏡(SEM)により求めて平均した平均値をいう。
具体的には、中空粒子を含有する液を任意の支持体上に塗布し、乾燥させて塗布膜を形成する。得られた塗布膜の断面切片を作製し、その断面をSEMを用いて観察し、任意の5個の中空粒子を選択して、それら個々の中空粒子の断面を観察して壁厚を測定して平均値を算出することにより求められる。
具体的には、中空粒子を含有する液を任意の支持体上に塗布し、乾燥させて塗布膜を形成する。得られた塗布膜の断面切片を作製し、その断面をSEMを用いて観察し、任意の5個の中空粒子を選択して、それら個々の中空粒子の断面を観察して壁厚を測定して平均値を算出することにより求められる。
(粒子の単分散)
本開示における中空粒子は、単分散性が高いものであることが好ましい。
「単分散性が高い」とは、粒径分布の範囲が狭いこと、即ち、粒径のバラツキが少ないことを意味する。逆に、「単分散性が低い」とは、粒径分布の範囲が広いこと、即ち、粒径のバラツキが多いことを意味する。
より具体的には、中空粒子の単分散性の高低は、CV値(coefficient of variation;変動係数)を用いて表すことができる。ここで、CV値とは、下記式で求められる値である。
CV値(%)=(標準偏差/体積平均粒径)×100
CV値が低いほど中空粒子の単分散性が高く、CV値が高いほど中空粒子の単分散性が低いことが表される。
本開示において、体積平均粒径及び標準偏差は、マイクロトラックMT3300EXII(日機装株式会社製)を用いて算出される。
本開示における中空粒子は、単分散性が高いものであることが好ましい。
「単分散性が高い」とは、粒径分布の範囲が狭いこと、即ち、粒径のバラツキが少ないことを意味する。逆に、「単分散性が低い」とは、粒径分布の範囲が広いこと、即ち、粒径のバラツキが多いことを意味する。
より具体的には、中空粒子の単分散性の高低は、CV値(coefficient of variation;変動係数)を用いて表すことができる。ここで、CV値とは、下記式で求められる値である。
CV値(%)=(標準偏差/体積平均粒径)×100
CV値が低いほど中空粒子の単分散性が高く、CV値が高いほど中空粒子の単分散性が低いことが表される。
本開示において、体積平均粒径及び標準偏差は、マイクロトラックMT3300EXII(日機装株式会社製)を用いて算出される。
例えば、中空粒子の「単分散性が高い」とは、中空粒子の粒径分布のCV値が、好ましくは40%以下、より好ましくは35%以下、更により好ましくは30%以下、最も好ましくは25%以下であることをいうこともできる。CV値が上記範囲である場合、中空粒子の粒径の単分散性が高いため、中空粒子の取扱い、機能発現の制御などが容易になる。
中空粒子の形態は、例えば、中空粒子を分散させて含む中空粒子分散液、中空粒子の粉体等が挙げられ、好ましくは、中空粒子が粉体の形態である。
本開示の中空粒子の、壁部(シェル)に内包された芯部(コア)は、空間として存在していることが好ましい。
なお、芯部には、本開示の効果を著しく損なわず、単一空間の中空構造の形成を著しく損なわない範囲で、用途等に応じて、コア材が内包されていてもよい。コア材としては、上記の沸点が150℃以上の化合物以外の溶媒、補助溶媒、添加剤等が挙げられる。
なお、芯部には、本開示の効果を著しく損なわず、単一空間の中空構造の形成を著しく損なわない範囲で、用途等に応じて、コア材が内包されていてもよい。コア材としては、上記の沸点が150℃以上の化合物以外の溶媒、補助溶媒、添加剤等が挙げられる。
(溶媒)
コア材は、沸点が150℃以上の化合物以外の溶媒を含有してもよい。
溶媒の例としては、1,1,2,2,-テトラクロルエタン、キシレン、クロルベンゼン、酢酸イソブチル、酢酸ブチル、酢酸プロピル、スチレン、テトラクロルエチレン、トルエンなどが挙げられる。
コア材は、沸点が150℃以上の化合物以外の溶媒を含有してもよい。
溶媒の例としては、1,1,2,2,-テトラクロルエタン、キシレン、クロルベンゼン、酢酸イソブチル、酢酸ブチル、酢酸プロピル、スチレン、テトラクロルエチレン、トルエンなどが挙げられる。
(補助溶媒)
コア材として、必要に応じて、中空粒子の壁部を形成する壁材(シェル材)の油相中への溶解性を高めるための油相成分として補助溶媒を含有してもよい。
補助溶媒としては、例えば、メチルエチルケトン等のケトン系化合物、酢酸エチル等のエステル系化合物、イソプロピルアルコール等のアルコール系化合物等が挙げられる。好ましくは、補助溶媒は、沸点が130℃以下である。補助溶媒には、上記の溶媒は含まれない。
コア材として、必要に応じて、中空粒子の壁部を形成する壁材(シェル材)の油相中への溶解性を高めるための油相成分として補助溶媒を含有してもよい。
補助溶媒としては、例えば、メチルエチルケトン等のケトン系化合物、酢酸エチル等のエステル系化合物、イソプロピルアルコール等のアルコール系化合物等が挙げられる。好ましくは、補助溶媒は、沸点が130℃以下である。補助溶媒には、上記の溶媒は含まれない。
(添加剤)
例えば、紫外線吸収剤、光安定化剤、酸化防止剤、ワックス、臭気抑制剤などの添加剤は、必要に応じて、マイクロカプセルに内包することができる。
例えば、紫外線吸収剤、光安定化剤、酸化防止剤、ワックス、臭気抑制剤などの添加剤は、必要に応じて、マイクロカプセルに内包することができる。
<造孔材の製造方法>
本開示の造孔材の製造方法は、既述の本開示の中空粒子の製造方法により中空粒子を製造する工程と、製造した中空粒子と原材料とを混合する工程(以下、混合工程)と、を含んでいる。
本開示の中空粒子の製造方法による中空粒子の製造については、既述の通りであり、ここでは詳細な説明を省略する。
本開示の造孔材の製造方法は、既述の本開示の中空粒子の製造方法により中空粒子を製造する工程と、製造した中空粒子と原材料とを混合する工程(以下、混合工程)と、を含んでいる。
本開示の中空粒子の製造方法による中空粒子の製造については、既述の通りであり、ここでは詳細な説明を省略する。
中空粒子の製造後は、製造した中空粒子と原材料とを混合する混合工程が設けられる。
混合工程では、例えば粉体化して得られた粉末状の中空粒子と、所望とする原材料と、を混合する。原材料としては、セラミック原料、各種樹脂、接着剤、セメント、モルタル、コンクリート等が挙げられる。
混合は、公知の混合方法により容易に行え、例えば、乾式の混合法を用いて行うことが可能である。
混合工程では、例えば粉体化して得られた粉末状の中空粒子と、所望とする原材料と、を混合する。原材料としては、セラミック原料、各種樹脂、接着剤、セメント、モルタル、コンクリート等が挙げられる。
混合は、公知の混合方法により容易に行え、例えば、乾式の混合法を用いて行うことが可能である。
上記の混合工程を経て得られた混合物である造孔材は、例えば成形し、熱処理を与えて中空粒子を熱分解除去したり、成形後の成型物に中空粒子をそのまま残すことで、成形物中に気孔を形成することができる。
造孔材としては、例えば、多孔セラミックを製造するための多孔セラミック用造孔材、多孔樹脂を製造するための多孔樹脂用造孔材、建材用コンクリート、土木用コンクリート(例えば道路面用コンクリート)等が挙げられる。
多孔セラミック用造孔材は、例えば、セラミックスフィルター又はセラミックス人工骨の造孔材として用いることができる。
造孔材は、例えば、土木用コンクリート及び建材用コンクリートの凍結耐久性もしくは凍結融解変化の応力緩和を目的として、例えば特開2016-17026号公報及び特表2009-527451号公報に記載の中空微小球として用いることができる。
また、造孔材は、タイヤのグリップ力向上を目的として、例えば特開2015-137332号公報に記載の中空粒子として用いることができる。また、造孔材は、シリコンウエハなどの研磨シートの研磨レート向上を目的として、例えば特開2006-297497号公報に記載の微小中空エレメントとして用いることができる。また、造孔材は、衝撃吸収フィルムの衝撃吸収性能向上を目的として、例えば特開2016-30394号公報に記載の発泡体の形成体として用いることができる。さらに、造孔材は、接着剤の柔軟性向上を目的として、例えば特開2010-275453号公報に記載の中空粒子として用いることができる。
本開示の造孔材は、他の原材料と混合して用いることもできる。混合する際は、例えば、粉体化して得られた粉末状の中空粒子と所望とする他の原材料とを混合する。他の原材料としては、セラミック原料、各種樹脂、接着剤、セメント、モルタル、コンクリート等が挙げられる。
多孔セラミック用造孔材は、例えば、セラミックスフィルター又はセラミックス人工骨の造孔材として用いることができる。
造孔材は、例えば、土木用コンクリート及び建材用コンクリートの凍結耐久性もしくは凍結融解変化の応力緩和を目的として、例えば特開2016-17026号公報及び特表2009-527451号公報に記載の中空微小球として用いることができる。
また、造孔材は、タイヤのグリップ力向上を目的として、例えば特開2015-137332号公報に記載の中空粒子として用いることができる。また、造孔材は、シリコンウエハなどの研磨シートの研磨レート向上を目的として、例えば特開2006-297497号公報に記載の微小中空エレメントとして用いることができる。また、造孔材は、衝撃吸収フィルムの衝撃吸収性能向上を目的として、例えば特開2016-30394号公報に記載の発泡体の形成体として用いることができる。さらに、造孔材は、接着剤の柔軟性向上を目的として、例えば特開2010-275453号公報に記載の中空粒子として用いることができる。
本開示の造孔材は、他の原材料と混合して用いることもできる。混合する際は、例えば、粉体化して得られた粉末状の中空粒子と所望とする他の原材料とを混合する。他の原材料としては、セラミック原料、各種樹脂、接着剤、セメント、モルタル、コンクリート等が挙げられる。
<化粧料用粒子の製造方法>
本開示の化粧料用粒子の製造方法は、既述の本開示の中空粒子の製造方法により中空粒子を製造する工程を含んでおり、吸油性もしくは吸水性である化粧料用粒子が製造される。
本開示の中空粒子の製造方法による中空粒子の製造については、既述の通りであり、ここでは詳細な説明を省略する。
本開示の化粧料用粒子は、ポリウレタン又はポリウレアで形成された壁部を有するので、吸油性もしくは吸水性を有しており、化粧料の用途に適している。
本開示の化粧料用粒子の製造方法は、既述の本開示の中空粒子の製造方法により中空粒子を製造する工程を含んでおり、吸油性もしくは吸水性である化粧料用粒子が製造される。
本開示の中空粒子の製造方法による中空粒子の製造については、既述の通りであり、ここでは詳細な説明を省略する。
本開示の化粧料用粒子は、ポリウレタン又はポリウレアで形成された壁部を有するので、吸油性もしくは吸水性を有しており、化粧料の用途に適している。
<軽量化材の製造方法>
本開示の軽量化材の製造方法は、既述の本開示の中空粒子の製造方法により中空粒子を製造する工程と、製造した中空粒子と原材料とを混合する工程(混合工程)とを含んでおり、任意の工程として熱処理により混合後の混合物中から中空粒子を除去する工程(以下、除去工程)と、を含んでいる。
本開示の中空粒子の製造方法による中空粒子の製造については、既述の通りであり、ここでは詳細な説明を省略する。
本開示の軽量化材の製造方法は、既述の本開示の中空粒子の製造方法により中空粒子を製造する工程と、製造した中空粒子と原材料とを混合する工程(混合工程)とを含んでおり、任意の工程として熱処理により混合後の混合物中から中空粒子を除去する工程(以下、除去工程)と、を含んでいる。
本開示の中空粒子の製造方法による中空粒子の製造については、既述の通りであり、ここでは詳細な説明を省略する。
中空粒子の製造後は、製造した中空粒子と原材料とを混合する混合工程が設けられる。
混合工程では、例えば粉体化して得られた粉末状の中空粒子と、軽量化しようとする所望の原材料と、を混合する。原材料としては、樹脂材料、無機材料等が挙げられる。
混合は、公知の混合方法により容易に行え、例えば、乾式の混合法を用いて行うことが可能である。
混合工程では、例えば粉体化して得られた粉末状の中空粒子と、軽量化しようとする所望の原材料と、を混合する。原材料としては、樹脂材料、無機材料等が挙げられる。
混合は、公知の混合方法により容易に行え、例えば、乾式の混合法を用いて行うことが可能である。
上記の混合工程の後には、任意の工程として、熱処理により混合工程で得た混合物中から中空粒子を除去する除去工程が設けられる。除去工程において、中空粒子の壁部が例えば焼成除去されることで、中空粒子が混入された混合物(例えば、混合物が成形された成形体)の内部に空隙部が形成される。中空粒子が材料内部に混合されるか、除去工程によって空隙部が形成された結果、空隙部を有して軽量化された材料(例えば、成形物)を製造することができる。軽量化材として用いられる用途としては、上記の造孔材の項に記載された用途が挙げられる。
以下、本発明を実施例により更に具体的に説明するが、本発明はその主旨を越えない限り、以下の実施例に限定されるものではない。なお、特に断りのない限り、「部」は質量基準である。
なお、本実施例では、中空粒子の一例であるマイクロカプセルを作製した場合を中心に説明する。但し、本開示の中空粒子は、実施例で示すマイクロカプセルに制限されるものではない。
また、本実施例において、体積基準のメジアン径は、マイクロトラックMT3300EXII(日機装株式会社製)により測定した。壁部の厚み(壁厚)は、中空粒子を切断した断面を走査型電子顕微鏡JSM-7800F(日本電子株式会社製)により観察して測定した。
沸点は、沸点計(DosaTherm300、Dosatec GmbH製)を用いて
測定した。
Tgは、示差走査型熱量計(DSC-60A、(株)島津製作所社製)を用いて測定した。
CLogPの値は、ChemBioDrawUltra13.0を用いて算出した。
沸点は、沸点計(DosaTherm300、Dosatec GmbH製)を用いて
測定した。
Tgは、示差走査型熱量計(DSC-60A、(株)島津製作所社製)を用いて測定した。
CLogPの値は、ChemBioDrawUltra13.0を用いて算出した。
(実施例1)
リモネン(沸点175℃;沸点が150℃以上の化合物)50質量部と、壁材として芳香族ポリイソシアネートであるバーノック(登録商標)D-750(DIC株式会社製、トリレンジイソシアネートトリメチロールプロパンアダクト体;多官能イソシアネート化合物)49.5質量部と、アデカポリエーテルEPD-300(株式会社ADEKA社製、N,N,N’,N’-テトラキス(2-ヒドロキシプロピル)エチレンジアミン;ポリエーテルポリオール)0.5質量部と、を撹拌混合して油相を得た。
次に、クラレポバール(登録商標)PVA-217E(株式会社クラレ製、ポリビニルアルコール(PVA);乳化剤)の5質量%水溶液を用意した。この水溶液100質量部に油相100質量部を加えて、1400rpm(revolutions per minute)の回転数で乳化分散して乳化液(エマルション分散液)を調製した(分散工程)。乳化分散後、調製した乳化液を70℃まで加温することにより油水界面で芳香族ポリイソシアネートを重合反応させて壁部(シェル)を形成し、シェルにより芯(コア)成分としてリモネンを内包したマイクロカプセルの水分散液を得た(粒子化工程)。
得られた水分散液中のマイクロカプセルの体積基準のメジアン径(D50)は、15μmであった。
リモネン(沸点175℃;沸点が150℃以上の化合物)50質量部と、壁材として芳香族ポリイソシアネートであるバーノック(登録商標)D-750(DIC株式会社製、トリレンジイソシアネートトリメチロールプロパンアダクト体;多官能イソシアネート化合物)49.5質量部と、アデカポリエーテルEPD-300(株式会社ADEKA社製、N,N,N’,N’-テトラキス(2-ヒドロキシプロピル)エチレンジアミン;ポリエーテルポリオール)0.5質量部と、を撹拌混合して油相を得た。
次に、クラレポバール(登録商標)PVA-217E(株式会社クラレ製、ポリビニルアルコール(PVA);乳化剤)の5質量%水溶液を用意した。この水溶液100質量部に油相100質量部を加えて、1400rpm(revolutions per minute)の回転数で乳化分散して乳化液(エマルション分散液)を調製した(分散工程)。乳化分散後、調製した乳化液を70℃まで加温することにより油水界面で芳香族ポリイソシアネートを重合反応させて壁部(シェル)を形成し、シェルにより芯(コア)成分としてリモネンを内包したマイクロカプセルの水分散液を得た(粒子化工程)。
得られた水分散液中のマイクロカプセルの体積基準のメジアン径(D50)は、15μmであった。
続いて、上記で得られたマイクロカプセルの水分散液を、スプレードライヤー(ミニスプレードライヤーB-290、BUCHI社製)によって粉体化し、更に200℃のドライオーブン内で3時間加熱処理を行い、マイクロカプセル内からリモネンを除去することにより、中空マイクロカプセルを形成した(中空粒子形成工程)。
中空粒子である中空マイクロカプセルは、壁厚が1.5μmであり、体積基準のメジアン径(D50)が15μmであった。また、中空マイクロカプセルのカプセル壁(壁部)のガラス転移温度(Tg)を示差走査型熱量計(DSC-60A、(株)島津製作所社製)を用いて測定したところ、105℃であった。
中空粒子である中空マイクロカプセルは、壁厚が1.5μmであり、体積基準のメジアン径(D50)が15μmであった。また、中空マイクロカプセルのカプセル壁(壁部)のガラス転移温度(Tg)を示差走査型熱量計(DSC-60A、(株)島津製作所社製)を用いて測定したところ、105℃であった。
中空マイクロカプセルの表面を走査型電子顕微鏡JSM-7800F(日本電子株式会社製)により観察することにより、中空マイクロカプセルの粒子形状(外部形状)を確認した。
また、中空マイクロカプセルの粒子粉体を、PVA-217E(株式会社クラレ製、ポリビニルアルコール(PVA))の5質量%水溶液を接着剤としてコーティングしたPETフィルムに付着させた後、ミクロトーム(EM UC7、Leica社製)で裁断して裁断面を走査型電子顕微鏡JSM-7800F(日本電子株式会社製)により観察し、中空マイクロカプセルの粒子内の状態(内部形状)を確認した。
中空マイクロカプセルの粒子を裁断した裁断面を走査型電子顕微鏡JSM-7800F(日本電子株式会社製)により観察し、全裁断面積に対する空隙部の面積の比率を算出することで、中空マイクロカプセルの空隙率(%)を算出した。
(実施例2~実施例9)
実施例1において、油相の調製に用いた多官能ポリイソシアネート、ポリオール、及び有機溶剤の含有量、又は乳化時の撹拌回転数をそれぞれ表1に示すように変更したこと以外は、実施例1と同様にして、マイクロカプセル水分散液を調製し、中空マイクロカプセルを形成した後、粒子形状及び粒子内の状態の確認、並びに空隙率の算出を行った。
実施例1において、油相の調製に用いた多官能ポリイソシアネート、ポリオール、及び有機溶剤の含有量、又は乳化時の撹拌回転数をそれぞれ表1に示すように変更したこと以外は、実施例1と同様にして、マイクロカプセル水分散液を調製し、中空マイクロカプセルを形成した後、粒子形状及び粒子内の状態の確認、並びに空隙率の算出を行った。
(実施例10)
実施例1において、リモネンをデカンに代えたこと、及び乳化時の撹拌回転数を表1に示すように変更したこと以外は、実施例1と同様にして、マイクロカプセル水分散液を調製し、中空マイクロカプセルを形成した後、粒子形状及び粒子内の状態の確認、並びに空隙率の算出を行った。
実施例1において、リモネンをデカンに代えたこと、及び乳化時の撹拌回転数を表1に示すように変更したこと以外は、実施例1と同様にして、マイクロカプセル水分散液を調製し、中空マイクロカプセルを形成した後、粒子形状及び粒子内の状態の確認、並びに空隙率の算出を行った。
(実施例11)
実施例1において、ポリオールをポリアミン(テトラエチレンペンタミン、東ソー株式会社製)に代えたこと以外は、実施例1と同様にして、マイクロカプセル水分散液を調製し、中空マイクロカプセルを形成した後、粒子形状及び粒子内の状態の確認、並びに空隙率の算出を行った。
実施例1において、ポリオールをポリアミン(テトラエチレンペンタミン、東ソー株式会社製)に代えたこと以外は、実施例1と同様にして、マイクロカプセル水分散液を調製し、中空マイクロカプセルを形成した後、粒子形状及び粒子内の状態の確認、並びに空隙率の算出を行った。
(実施例12)
実施例1において、芳香族ポリイソシアネートであるバーノック(登録商標)D-750を、同量のタケネート(登録商標)D-165N(三井化学株式会社製)に変更したこと以外は、実施例1と同様にして、マイクロカプセル水分散液を調製し、中空マイクロカプセルを形成した後、粒子形状及び粒子内の状態の確認、並びに空隙率の算出を行った。
実施例1において、芳香族ポリイソシアネートであるバーノック(登録商標)D-750を、同量のタケネート(登録商標)D-165N(三井化学株式会社製)に変更したこと以外は、実施例1と同様にして、マイクロカプセル水分散液を調製し、中空マイクロカプセルを形成した後、粒子形状及び粒子内の状態の確認、並びに空隙率の算出を行った。
(比較例1~2)
実施例1において、沸点が150℃以上の化合物、及び乳化時の撹拌回転数を表1に示ように変更したこと以外は、実施例1と同様にして、マイクロカプセル水分散液を調製し、更に粉体化し、150℃のドライオーブン内で3時間加熱処理を行った。その後、実施例1と同様の方法にて、粒子形状及び粒子内の状態の確認、並びに空隙率の算出を行った。
実施例1において、沸点が150℃以上の化合物、及び乳化時の撹拌回転数を表1に示ように変更したこと以外は、実施例1と同様にして、マイクロカプセル水分散液を調製し、更に粉体化し、150℃のドライオーブン内で3時間加熱処理を行った。その後、実施例1と同様の方法にて、粒子形状及び粒子内の状態の確認、並びに空隙率の算出を行った。
表1に示すように、実施例では、単一の中空構造を有する中空粒子を生産性良く作製することができた。
これに対して、実施例で用いた「沸点が150℃以上の化合物」に代えて沸点が100℃を下回る低沸点の有機溶剤を用いた比較例1では、内部中空の粒子を形成することができなかった。また、「沸点が150℃以上の化合物」に代え、沸点が100℃を超えるが150℃に満たない程度の有機溶剤を用いた比較例2では、中空の粒子は得られたものの、単一空間を有する中空構造の粒子を形成することは困難であった。
これに対して、実施例で用いた「沸点が150℃以上の化合物」に代えて沸点が100℃を下回る低沸点の有機溶剤を用いた比較例1では、内部中空の粒子を形成することができなかった。また、「沸点が150℃以上の化合物」に代え、沸点が100℃を超えるが150℃に満たない程度の有機溶剤を用いた比較例2では、中空の粒子は得られたものの、単一空間を有する中空構造の粒子を形成することは困難であった。
本開示の中空粒子及びその製造方法は、中空粒子が利用されるいずれの分野においても好適に利用することが可能である。
具体的には、中空粒子が有する断熱機能、弾性、防音機能等を利用して、例えば、断熱性、弾力性、防音性、耐振動性等の諸機能が要求される材料に好適に用いられる。また、本開示の中空粒子は、壁部がポリウレタン又はポリウレアを含む有機物であるので、空間形成用の材料(例えば、造孔材、軽量化材)に好適に用いられる。更に、本開示の中空粒子は、化粧料等の用途にも好適である。
具体的には、中空粒子が有する断熱機能、弾性、防音機能等を利用して、例えば、断熱性、弾力性、防音性、耐振動性等の諸機能が要求される材料に好適に用いられる。また、本開示の中空粒子は、壁部がポリウレタン又はポリウレアを含む有機物であるので、空間形成用の材料(例えば、造孔材、軽量化材)に好適に用いられる。更に、本開示の中空粒子は、化粧料等の用途にも好適である。
2018年3月23日に出願された日本出願特願2018-056910及び2018年10月26日に出願された日本出願特願2018-202216の開示はその全体が参照により本明細書に取り込まれる。
本明細書に記載された全ての文献、特許出願、及び技術規格は、個々の文献、特許出願、及び技術規格が参照により取り込まれることが具体的かつ個々に記された場合と同程度に、本明細書中に参照により取り込まれる。
本明細書に記載された全ての文献、特許出願、及び技術規格は、個々の文献、特許出願、及び技術規格が参照により取り込まれることが具体的かつ個々に記された場合と同程度に、本明細書中に参照により取り込まれる。
Claims (12)
- 水相に、少なくとも多官能イソシアネート化合物と沸点150℃以上の化合物とを含む油相を分散させて分散液を調製する工程と、
前記分散液を加熱処理することで、少なくとも前記多官能イソシアネート化合物を重合反応させて壁部を形成し、前記沸点150℃以上の化合物を内包する粒子を得る工程と、
加熱処理により前記粒子から前記沸点150℃以上の化合物を除去することで、単一空間を有する中空粒子を形成する工程と、
を有する中空粒子の製造方法。 - 前記粒子の壁部の壁材である樹脂のガラス転移温度が、前記沸点150℃以上の化合物の沸点以下である、請求項1に記載の中空粒子の製造方法。
- 前記沸点150℃以上の化合物の沸点が、200℃以下である請求項1又は請求項2に記載の中空粒子の製造方法。
- 前記沸点150℃以上の化合物の分配係数ClogPの値が、4以上である請求項1~請求項3のいずれか1項に記載の中空粒子の製造方法。
- 粒子形状が球状である請求項1~請求項4のいずれか1項に記載の中空粒子の製造方法。
- 体積標準のメジアン径が、0.1μm以上500μm以下である請求項1~請求項5のいずれか1項に記載の中空粒子の製造方法。
- 前記粒子は、壁部の壁材としてポリウレタン又はポリウレアを含む請求項1~請求項6のいずれか1項に記載の中空粒子の製造方法。
- 前記粒子の壁部の厚みが、0.01μm以上10μm以下である請求項1~請求項7のいずれか1項に記載の中空粒子の製造方法。
- 請求項1~請求項8のいずれか1項に記載の中空粒子の製造方法により中空粒子を製造する工程と、
製造した中空粒子と原材料とを混合する工程と、
を含む造孔材の製造方法。 - 多孔セラミックの製造又は多孔樹脂の製造に用いられる請求項9に記載の造孔材の製造方法。
- 請求項1~請求項8のいずれか1項に記載の中空粒子の製造方法により中空粒子を製造する工程を有する、吸油性もしくは吸水性である化粧料用粒子の製造方法。
- 請求項1~請求項8のいずれか1項に記載の中空粒子の製造方法により中空粒子を製造する工程と、
製造した中空粒子と原材料とを混合する工程と、
熱処理により混合後の混合物中から前記中空粒子を除去する工程と、
を含む軽量化材の製造方法。
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