飽和アルコール分散媒を含むポリウレアマイクロカプセルの製造方法及びこれによって製造されたマイクロカプセル
【課題】飽和アルコール分散媒を含むポリウレアマイクロカプセルの製造方法及びこれによって製造されたマイクロカプセルを提供する。
【解決手段】本発明は、飽和アルコール分散媒を含むポリウレアマイクロカプセルの製造方法及びこれによって製造されたマイクロカプセルに関することであって、この方法によると、微粒子を飽和アルコール分散媒に分散させた懸濁物を芯物質とするマイクロカプセルを製造する。これをディスプレイ分野に適用すると、応答特性をより多様にして、多様で細密な色相発現を具現することができる。また、本発明のマイクロカプセルは、ポリウレアを壁物質として使用して、熱安定性、耐溶媒性、及び化学的安定性優秀で、より加工性が優秀である。
【解決手段】本発明は、飽和アルコール分散媒を含むポリウレアマイクロカプセルの製造方法及びこれによって製造されたマイクロカプセルに関することであって、この方法によると、微粒子を飽和アルコール分散媒に分散させた懸濁物を芯物質とするマイクロカプセルを製造する。これをディスプレイ分野に適用すると、応答特性をより多様にして、多様で細密な色相発現を具現することができる。また、本発明のマイクロカプセルは、ポリウレアを壁物質として使用して、熱安定性、耐溶媒性、及び化学的安定性優秀で、より加工性が優秀である。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、マイクロカプセル製造方法に関し、より詳細には、飽和アルコール分散媒を含むポリウレアマイクロカプセルの製造方法及びこれによって製造されたマイクロカプセルに関する。
【背景技術】
【０００２】
マイクロカプセルという用語は、数百マイクロメートル程度まで微細な容器(セル）中への液体、固体または気体の分子の封入を意味する。マイクロカプセルの重要な機能のは、その貯蔵性または加工性であり、たとえば、封印された内容物を損傷、或いは変化させないように保護する、或いは異なる物質と反応しないように隔離する。
【０００３】
マイクロカプセル化は、望みの多様な液体、固体、及び気体を、或いはその混合物を芯物質(Ｃｏｒｅ ｍａｔｅｒｉａｌ）にして、ディスプレイ製品、接着剤、殺虫剤、芳香剤、各種化粧品及び薬剤などの多様な産業分野に適用されている。
【０００４】
特に、伝導性高分子などを水、或いは油などの分散媒に分散させた懸濁物を芯物質に適用したマイクロカプセル化は、電子ペーパー（Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃ Ｐａｐｅｒ）、液晶、透過度可変ガラスなどの多様なディスプレイ分野に適用されることができる。このようなディスプレイ分野では、マイクロカプセルの芯物質内の分散媒の種類によって分散粒子の応答特性が変わり、これによってディスプレイ装備から放出される光の波長も変わるようになる。
【０００５】
一方、ディスプレイ分野に使われる従来のマイクロカプセルは、芯物質の分散媒で、主に無極性有機溶媒に限定されて、分散粒子の応答特性が多様ではなくて限定される傾向があった。これは、主に互いに混合できない水と無極性有機溶媒とが攪拌されてエマルジョンになる際、マイクロカプセルが作られるためである。即ち、マイクロカプセルを作るためには、互いに混合できない二つの相（Ｐｈａｓｅ）の流体を必要として、互いに混合できない二つの相の流体に水および油(無極性有機溶媒）が代表的であるためである。このような理由に、分散媒の種類が多様ではなくて分散粒子の応答特性が限定的であり、これはディスプレイ装置で多様で細密な色相発現に支障を与えることもありうる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】韓国特許公開第１０−１９９４−００１１１７３号公報
【特許文献２】韓国特許公開第１０−２００６−００３１６０２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
本発明は、上述の問題点に鑑みてなされたもので、その目的は、水と無極性有機溶媒ではない新しい物質を分散媒として用いて、多様な波長特性を提供することができるマイクロカプセルの製造方法及びこれによって製造されたマイクロカプセルを提供することである。
【０００８】
また、本発明は、熱的および化学的に安定性が高いマイクロカプセルの製造方法及びこれによって製造されたマイクロカプセルを提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上述の目的を達成するため、本発明によるマイクロカプセルの製造方法は、微粒子を飽和アルコールに分散させて懸濁物(ｓｕｓｐｅｎｓｉｏｎ）を製造する段階と、前記懸濁物にアミン系単量体を溶解させる段階と、植物性油およびディーゼル油から選択される少なくとも一つと前記懸濁物を混合および攪拌してエマルジョン(ｅｍｕｌｓｉｏｎ）を作る段階と、前記エマルジョンに無極性イソシアネート化合物を溶解させて前記懸濁物を芯物質にするマイクロカプセルを製造する段階と、を含む。
【００１０】
前記微粒子は、伝導性粒子と、金属粒子と、有機金属粒子と、金属酸化物粒子と、磁性粒子と、疎水性高分子粒子とからなる群から選択される少なくとも一つでありうる。
【００１１】
前記飽和アルコールは、メタノールと、エタノールと、プロパルギル(ｐｒｏｐａｒｇｙｌ)アルコールＣ3Ｈ4Ｏと、アリルアルコールＣ3Ｈ6Ｏと、プロパノールＣ3Ｈ8Ｏと、グリセロールと、ブタノールと、１７〜３３の範囲の誘電率を有するアルコール類とからなる群から選択される少なくとも一つでありうる。
【００１２】
微粒子を飽和アルコールに分散させて懸濁物を製造する段階は、前記飽和アルコールに分散安定剤を添加する段階を含むことができる。
【００１３】
前記分散安定剤は、界面活性制または親水性高分子物質でありうる。
【００１４】
前記アミン系単量体は、エチレンジアミンＨ2ＮＣＨ2ＣＨ2ＮＨ2と、トリエチレンテトラミンＮＨ2ＣＨ2ＣＨ2（ＮＨＣＨ2ＣＨ2）2ＮＨ2と、ピペラジン(ｐｉｐｅｒａｚｉｎｅ)と、１、６−ヘキサメチレンジアミンＨ2Ｎ−（ＣＨ2）6−ＮＨ2と、ジエチレンテトラミン（ＮＨ2ＣＨ2ＣＨ2）2ＮＨと、ポリエチレンイミンＨ（ＮＨＣＨ2ＣＨ2）nＮＨ2とからなる群から選択される少なくとも一つでありうる。
【００１５】
前記植物性油は、カノーラ油と、とうもろこし油と、ひまわり種油と、葡萄種油と、オリーブ油とからなる群から選択される少なくとも一つでありうる。
【００１６】
前記無極性イソシアネート化合物は、２、４−トリレンジイソシアネート(２、４−ｔｏｌｙｌｅｎｅ ｄｉｉｓｏｃｙａｎａｔｅ、ＴＤＩ)及び４、４'−ジフェニルメタンジイソシアネート(４、４'−ｄｉｐｈｅｎｙｌｍｅｔａｎｅ ｄｉｉｓｏｃｙａｎａｔｅ、ＭＤＩ)と、ヘキサメチレンジイソシアネート(ｈｅｘａｍｅｔｈｙｌｅｎｅ ｄｉｉｓｏｃｙｎａｔｅ、ＨＤＩ)と、メチレンビス(ｐ-シクロヘキシルイソシアネート)(ｍｅｔｈｙｌｅｎｅ ｂｉｓ(ｐ−ｃｙｃｌｏｈｅｘｙｌ ｉｓｏｃｙａｎａｔｅ）、Ｈ12ＭＤＩ)とからなる群から選択される少なくとも一つでありうる。
【００１７】
植物性油およびディーゼル油から選択される少なくとも一つと前記懸濁物とを混合および攪拌してエマルジョン(ｅｍｕｌｓｉｏｎ）を作る段階で、前記植物性油およびディーゼル油から選択される少なくとも一つは、前記懸濁物の体積の５〜１０倍の体積に前記懸濁物と混ざることができる。
【００１８】
前記他の課題を達成するための本発明によるマイクロカプセルは、微粒子が飽和アルコールに分散された懸濁物を芯物質として含み、ポリウレアを壁物質として含む。
【発明の効果】
【００１９】
本発明の一実施形態によるマイクロカプセルの製造方法によると、微粒子を飽和アルコール分散媒に分散させた懸濁物を芯物質とするマイクロカプセルを製造することができる。これによって、水、或いは油ではない新しい物質である飽和アルコールを分散媒に使用するので、分散媒の種類をより多様化させることができ、上記のマイクロカプセルをディスプレイ分野に応用すると、応答特性をより多様にすることができる。これによって、ディスプレイ分野で、多様で細密な色相発現を具現することができる。
【００２０】
また、本発明の一実施形態によるマイクロカプセルは、ポリウレアを壁物質(Ｗａｌｌ ｍａｔｅｒｉａｌ）として使用して、熱安定性、耐溶媒性、及び化学的安定性が優秀で、より加工性が優秀である。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】本発明の一実施形態によって飽和アルコール分散媒を含むポリウレアマイクロカプセルの製造方法を示すフローチャートである。
【図２】本発明の一実施形態によって製造されるマイクロカプセルの断面図である。
【図３】本発明の一実験形態で製造されたマイクロカプセルの光学顕微鏡写真である。
【発明を実施するための形態】
【００２２】
以下では、添付された図面を参照して本発明をより詳細に説明する。しかし、以下の実施形態は、当該技術分野で通常の知識を有する者に本発明が十分に理解されるように提供されることで、多様な形態に変形することができ、本発明の範囲が後述される実施形態に限定されることではない。
【００２３】
図１は、本発明の一実施形態によって飽和アルコール分散媒を含むポリウレアマイクロカプセルの製造方法を示すフローチャートである。
【００２４】
図１を参照すると、本実施形態によるマイクロカプセルの製造方法は、先ず、微粒子を飽和アルコールに分散させて懸濁物(ｓｕｓｐｅｎｓｉｏｎ）を製造し、懸濁物にアミン系単量体Ｘを溶解させる（ステップ１０）。微粒子は、伝導性粒子と、金属粒子と、有機金属粒子と、金属酸化物粒子と、磁性粒子と、疎水性高分子粒子とからなる群から選択される少なくとも一つでありうる。微粒子は、分散媒に対して０．１〜１０体積％の量に分散されることができる。飽和アルコールは、メタノールと、エタノールと、プロパルギル(ｐｒｏｐａｒｇｙｌ)アルコールＣ3Ｈ4Ｏと、アリルアルコールＣ3Ｈ6Ｏと、プロパノールＣ3Ｈ8Ｏと、グリセロールと、ブタノールと、１７〜３３の範囲の誘電率を有するアルコール類とからなる群から選択される少なくとも一つでありうる。アミン系単量体Ｘは、エチレンジアミンＨ2ＮＣＨ2ＣＨ2ＮＨ2と、トリエチレンテトラミンＮＨ2ＣＨ2ＣＨ2（ＮＨＣＨ2ＣＨ2）2ＮＨ2と、ピペラジン(ｐｉｐｅｒａｚｉｎｅ)と、１、６−ヘキサメチレンジアミンＨ2Ｎ−（ＣＨ2）6−ＮＨ2と、ジエチレンテトラミン（ＮＨ2ＣＨ2ＣＨ2）2ＮＨと、ポリエチレンイミンＨ（ＮＨＣＨ2ＣＨ2）nＮＨ2とからなる群から選択される少なくとも一つでありうる。懸濁物に分散安定剤をさらに添加することができる。分散安定剤には、界面活性制、或いは親水性高分子物質を使うことができる。懸濁物は、超音波分散器、或いはホモジナイザ(ｈｏｍｏｇｅｎｉｚｅｒ)を利用して製造されることができる。
【００２５】
続いて、植物性油およびディーゼル油から選択される少なくとも一つ（ステップ２０）と懸濁物（ステップ１０）とを混合および攪拌してエマルジョンを形成する（ステップ３０）。植物性油およびディーゼル油から選択される少なくとも一つと懸濁物とを混合および攪拌してエマルジョン(ｅｍｕｌｓｉｏｎ）を作る段階で、植物性油およびディーゼル油から選択される少なくとも一つは、懸濁物の体積の５〜１０倍の体積で懸濁物と混合することができる。エマルジョンに乳化安定剤をさらに添加することができる。乳化安定剤には、例えばスパン(Ｓｐａｎ)８５を使うことができる。エマルジョンで、植物性油およびディーゼル油から選択される少なくとも一つ（ステップ２０）は連続相(ｃｏｎｔｉｎｕｏｕｓ ｐｈａｓｅ）になり、懸濁物１０は分散相(ｄｉｓｐｅｒｓｅ ｐｈａｓｅ）になることができる。本段階では、懸濁物を前記連続相に徐々に添加して気泡の生成を最小限にしながらエマルジョンを形成し、エマルジョンの形成時間は、望ましくは５分以内にすることができる。植物性油は、カノーラ油と、とうもろこし油と、ひまわり種油と、葡萄種油と、オリーブ油とからなる群から選択される少なくとも一つでありうる。植物性油は、粘度が５００ｍＰａ以下の高粘性流体であり、水のような一般溶媒を連続相として用いてエマルジョンを生成させる場合よりも乳化(エマルジョン形成する際)により多くの投入エネルギー量を必要とする。乳化において生成されるエマルジョンの直径(結果的にマイクロカプセルの直径）を調節するために、植物性油に対して、粘度調節剤としてディーゼル油を前記添加することができる。連続相の粘度が減少するほど、エマルジョンの直径は増加することができる。
【００２６】
続いて、連続相に無極性イソシアネート化合物Ｙを徐々に添加（ステップ４０）、及び溶解させて、設定された反応温度で望ましくは３０分〜１時間の間、攪拌してアミン系単量体Ｘと無極性イソシアネート化合物Ｙの界面重合反応を開始させる。これによって、懸濁物（ステップ１０）を芯物質として、ポリウレアを壁物質とするマイクロカプセルを製造する（ステップ５０）。無極性イソシアネート化合物Ｙは、２、４−トリレンジイソシアネート(２、４−ｔｏｌｙｌｅｎｅ ｄｉｉｓｏｃｙａｎａｔｅ、ＴＤＩ)及び４、４'−ジフェニルメタンジイソシアネート(４、４'−ｄｉｐｈｅｎｙｌｍｅｔａｎｅ ｄｉｉｓｏｃｙａｎａｔｅ、ＭＤＩ)と、ヘキサメチレンジイソシアネート(ｈｅｘａｍｅｔｈｙｌｅｎｅ ｄｉｉｓｏｃｙｎａｔｅ、ＨＤＩ)と、メチレンビス(ｐ-シクロヘキシルイソシアネート)(ｍｅｔｈｙｌｅｎｅ ｂｉｓ(ｐ−ｃｙｃｌｏｈｅｘｙｌ ｉｓｏｃｙａｎａｔｅ）、Ｈ12ＭＤＩ)とをからなる群から選択される少なくとも一つでありうる。界面重合反応を終了した後、濾過或いは遠心分離などの方法を用いて、マクロカプセルを分離及び回収する（ステップ６０）。そして、植物性油およびディーゼル油の混合油を用いてカプセルを洗浄して、カプセル壁面に付いている未反応の無極性単量体を除去する。
【００２７】
図１に開示された方法に製造されたマイクロカプセル１００は、図２のように説明されることができる。図２を参照すると、本実施形態で製造されたマイクロカプセル１００は、ポリウレアカプセル壁１０１内に微粒子１０５が分散された飽和アルコール１０３が芯物質として入っている。マイクロカプセル１００は、例えば、３０μｍ〜２００μｍの有効直径を有することができる。
【００２８】
＜実験例１:シリカ粒子をエタノールに分散させた懸濁物を用いて製造されるマイクロカプセルの調製＞
４５ｍｌのエタノール中に、平均直径が１００ｎｍ以下のシリカ粒子を比率が１０質量％になるまで添加して、該混合物を１０分間にわたって超音波ホモジナイザー中で撹拌して、アルコール粒子が分散された懸濁物を製造した。シリカ粒子分散後に、分子量が１０００であるポリエチレンイミンＰＥＩ５ｇを懸濁物に添加し、溶解させてマイクロカプセルの内部芯物質を製造した。連続相を製造するために、１０００ｍｌの二重ジャケット反応器に対して、カノーラ油とディーゼル油とを９:１に混合した無極性連続相を３００ｍｌ注入して、反応温度は常温に維持しながら、乳化安定剤として０．６ｍｌのスパン(Ｓｐａｎ)８５を添加した。連続相に対して懸濁物をゆっくり添加し、２００ｒｐｍで撹拌して、極性有機溶媒の一種であるエタノールと、無極性有機溶媒の一種であるカノーラ油とディーゼル油とを含有するエマルジョンを形成した。攪拌を５分間維持して生成されたエマルジョンが安定化した後、攪拌状態を維持しながら、反応系に５ｍｌのＴＤＩを注入してエマルジョンの界面で重合反応を開始させた。カプセル化反応を３０分間維持した後、ディーゼル油を５００ｍｌ添加して、反応を停止させた。マイクロカプセルを回収し、次いでカノーラ油/ディーゼル油(５０/５０体積％)の混合物を用いて３回洗浄して、最終マイクロカプセルを得た。図３は、その中にシリカが分散されたアルコール懸濁物を用いて、このように精製されたマイクロカプセルの光学顕微鏡写真である。
【００２９】
＜実験例２:エタノール中にシリカ粒子を分散させた懸濁物、および反応混合物としてカノーラ油を用いるマイクロカプセルの調製>
実施形態１と同一の方法に分極した粒子の懸濁物を調製した。４５ｍｌのエタノールに対して、平均直径が１００ｎｍ以下のシリカ粒子を比率が１０質量％になるまで添加して、該混合物を１０分間にわたって超音波ホモジナイザー中で撹拌して、アルコール粒子が分散された懸濁物を製造した。シリカ粒子の分散後に、分子量が１０００であるポリエチレンイミンＰＥＩ５ｇを懸濁物に添加し、溶解させて、マイクロカプセルの内部芯物質を製造した。連続相を製造するために、反応温度を常温に維持しながら、１０００ｍｌ入りの二重ジャケット反応器にカノーラ油を３００ｍｌ注入して、乳化安定剤として０．６ｍｌのスパン(Ｓｐａｎ)８５を添加した。連続相に対して懸濁物をゆっくりと添加し、２００ｒｐｍで撹拌して、極性有機溶媒の一種であるエタノールと、無極性有機溶媒の一種であるカノーラ油とを含有するエマルジョンを形成した。攪拌を５分間維持して生成されたエマルジョンが安定化した後、攪拌状態を維持しながら反応系に５ｍｌのＴＤＩを注入して、エマルジョンの界面で重合反応を開始させた。カプセル化反応を３０分間維持した後、ディーゼル油を５００ｍｌ添加して反応を停止させた。マイクロカプセルを回収し、次いでカノーラ油/ディーゼル油(５０/５０体積％)の混合物を用いて３回洗浄して、最終マイクロカプセルを得た。
【００３０】
以上で説明したように、本発明では、飽和アルコールを分散媒に含むポリウレアマイクロカプセルを製造することができた。また、飽和アルコールが極性有機溶媒であり、植物性油およびディーゼル油が無極性有機溶媒であることを考慮すると、本発明は、オイル−イン−オイル(ｏｉｌ−ｉｎ−ｏｉｌ)エマルジョンの可能性及び多様性を提示し、マイクロカプセル化の多様性を提示する。また、本発明は、触媒や感光性顔料などの極性粒子を分散させた懸濁物などの活用の段階を極大化させることができる手段を提供することができる。また、本発明にアルコール系のみではなく誘電率が比較的高い流体及びこれを分散媒にする懸濁物をマイクロカプセル化することができる方案を提示する。
【符号の説明】
【００３１】
１００ マイクロカプセル
１０１ ポリウレアカプセル壁
１０３ 飽和アルコール
１０５ 微粒子
【技術分野】
【０００１】
本発明は、マイクロカプセル製造方法に関し、より詳細には、飽和アルコール分散媒を含むポリウレアマイクロカプセルの製造方法及びこれによって製造されたマイクロカプセルに関する。
【背景技術】
【０００２】
マイクロカプセルという用語は、数百マイクロメートル程度まで微細な容器(セル）中への液体、固体または気体の分子の封入を意味する。マイクロカプセルの重要な機能のは、その貯蔵性または加工性であり、たとえば、封印された内容物を損傷、或いは変化させないように保護する、或いは異なる物質と反応しないように隔離する。
【０００３】
マイクロカプセル化は、望みの多様な液体、固体、及び気体を、或いはその混合物を芯物質(Ｃｏｒｅ ｍａｔｅｒｉａｌ）にして、ディスプレイ製品、接着剤、殺虫剤、芳香剤、各種化粧品及び薬剤などの多様な産業分野に適用されている。
【０００４】
特に、伝導性高分子などを水、或いは油などの分散媒に分散させた懸濁物を芯物質に適用したマイクロカプセル化は、電子ペーパー（Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃ Ｐａｐｅｒ）、液晶、透過度可変ガラスなどの多様なディスプレイ分野に適用されることができる。このようなディスプレイ分野では、マイクロカプセルの芯物質内の分散媒の種類によって分散粒子の応答特性が変わり、これによってディスプレイ装備から放出される光の波長も変わるようになる。
【０００５】
一方、ディスプレイ分野に使われる従来のマイクロカプセルは、芯物質の分散媒で、主に無極性有機溶媒に限定されて、分散粒子の応答特性が多様ではなくて限定される傾向があった。これは、主に互いに混合できない水と無極性有機溶媒とが攪拌されてエマルジョンになる際、マイクロカプセルが作られるためである。即ち、マイクロカプセルを作るためには、互いに混合できない二つの相（Ｐｈａｓｅ）の流体を必要として、互いに混合できない二つの相の流体に水および油(無極性有機溶媒）が代表的であるためである。このような理由に、分散媒の種類が多様ではなくて分散粒子の応答特性が限定的であり、これはディスプレイ装置で多様で細密な色相発現に支障を与えることもありうる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】韓国特許公開第１０−１９９４−００１１１７３号公報
【特許文献２】韓国特許公開第１０−２００６−００３１６０２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
本発明は、上述の問題点に鑑みてなされたもので、その目的は、水と無極性有機溶媒ではない新しい物質を分散媒として用いて、多様な波長特性を提供することができるマイクロカプセルの製造方法及びこれによって製造されたマイクロカプセルを提供することである。
【０００８】
また、本発明は、熱的および化学的に安定性が高いマイクロカプセルの製造方法及びこれによって製造されたマイクロカプセルを提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上述の目的を達成するため、本発明によるマイクロカプセルの製造方法は、微粒子を飽和アルコールに分散させて懸濁物(ｓｕｓｐｅｎｓｉｏｎ）を製造する段階と、前記懸濁物にアミン系単量体を溶解させる段階と、植物性油およびディーゼル油から選択される少なくとも一つと前記懸濁物を混合および攪拌してエマルジョン(ｅｍｕｌｓｉｏｎ）を作る段階と、前記エマルジョンに無極性イソシアネート化合物を溶解させて前記懸濁物を芯物質にするマイクロカプセルを製造する段階と、を含む。
【００１０】
前記微粒子は、伝導性粒子と、金属粒子と、有機金属粒子と、金属酸化物粒子と、磁性粒子と、疎水性高分子粒子とからなる群から選択される少なくとも一つでありうる。
【００１１】
前記飽和アルコールは、メタノールと、エタノールと、プロパルギル(ｐｒｏｐａｒｇｙｌ)アルコールＣ3Ｈ4Ｏと、アリルアルコールＣ3Ｈ6Ｏと、プロパノールＣ3Ｈ8Ｏと、グリセロールと、ブタノールと、１７〜３３の範囲の誘電率を有するアルコール類とからなる群から選択される少なくとも一つでありうる。
【００１２】
微粒子を飽和アルコールに分散させて懸濁物を製造する段階は、前記飽和アルコールに分散安定剤を添加する段階を含むことができる。
【００１３】
前記分散安定剤は、界面活性制または親水性高分子物質でありうる。
【００１４】
前記アミン系単量体は、エチレンジアミンＨ2ＮＣＨ2ＣＨ2ＮＨ2と、トリエチレンテトラミンＮＨ2ＣＨ2ＣＨ2（ＮＨＣＨ2ＣＨ2）2ＮＨ2と、ピペラジン(ｐｉｐｅｒａｚｉｎｅ)と、１、６−ヘキサメチレンジアミンＨ2Ｎ−（ＣＨ2）6−ＮＨ2と、ジエチレンテトラミン（ＮＨ2ＣＨ2ＣＨ2）2ＮＨと、ポリエチレンイミンＨ（ＮＨＣＨ2ＣＨ2）nＮＨ2とからなる群から選択される少なくとも一つでありうる。
【００１５】
前記植物性油は、カノーラ油と、とうもろこし油と、ひまわり種油と、葡萄種油と、オリーブ油とからなる群から選択される少なくとも一つでありうる。
【００１６】
前記無極性イソシアネート化合物は、２、４−トリレンジイソシアネート(２、４−ｔｏｌｙｌｅｎｅ ｄｉｉｓｏｃｙａｎａｔｅ、ＴＤＩ)及び４、４'−ジフェニルメタンジイソシアネート(４、４'−ｄｉｐｈｅｎｙｌｍｅｔａｎｅ ｄｉｉｓｏｃｙａｎａｔｅ、ＭＤＩ)と、ヘキサメチレンジイソシアネート(ｈｅｘａｍｅｔｈｙｌｅｎｅ ｄｉｉｓｏｃｙｎａｔｅ、ＨＤＩ)と、メチレンビス(ｐ-シクロヘキシルイソシアネート)(ｍｅｔｈｙｌｅｎｅ ｂｉｓ(ｐ−ｃｙｃｌｏｈｅｘｙｌ ｉｓｏｃｙａｎａｔｅ）、Ｈ12ＭＤＩ)とからなる群から選択される少なくとも一つでありうる。
【００１７】
植物性油およびディーゼル油から選択される少なくとも一つと前記懸濁物とを混合および攪拌してエマルジョン(ｅｍｕｌｓｉｏｎ）を作る段階で、前記植物性油およびディーゼル油から選択される少なくとも一つは、前記懸濁物の体積の５〜１０倍の体積に前記懸濁物と混ざることができる。
【００１８】
前記他の課題を達成するための本発明によるマイクロカプセルは、微粒子が飽和アルコールに分散された懸濁物を芯物質として含み、ポリウレアを壁物質として含む。
【発明の効果】
【００１９】
本発明の一実施形態によるマイクロカプセルの製造方法によると、微粒子を飽和アルコール分散媒に分散させた懸濁物を芯物質とするマイクロカプセルを製造することができる。これによって、水、或いは油ではない新しい物質である飽和アルコールを分散媒に使用するので、分散媒の種類をより多様化させることができ、上記のマイクロカプセルをディスプレイ分野に応用すると、応答特性をより多様にすることができる。これによって、ディスプレイ分野で、多様で細密な色相発現を具現することができる。
【００２０】
また、本発明の一実施形態によるマイクロカプセルは、ポリウレアを壁物質(Ｗａｌｌ ｍａｔｅｒｉａｌ）として使用して、熱安定性、耐溶媒性、及び化学的安定性が優秀で、より加工性が優秀である。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】本発明の一実施形態によって飽和アルコール分散媒を含むポリウレアマイクロカプセルの製造方法を示すフローチャートである。
【図２】本発明の一実施形態によって製造されるマイクロカプセルの断面図である。
【図３】本発明の一実験形態で製造されたマイクロカプセルの光学顕微鏡写真である。
【発明を実施するための形態】
【００２２】
以下では、添付された図面を参照して本発明をより詳細に説明する。しかし、以下の実施形態は、当該技術分野で通常の知識を有する者に本発明が十分に理解されるように提供されることで、多様な形態に変形することができ、本発明の範囲が後述される実施形態に限定されることではない。
【００２３】
図１は、本発明の一実施形態によって飽和アルコール分散媒を含むポリウレアマイクロカプセルの製造方法を示すフローチャートである。
【００２４】
図１を参照すると、本実施形態によるマイクロカプセルの製造方法は、先ず、微粒子を飽和アルコールに分散させて懸濁物(ｓｕｓｐｅｎｓｉｏｎ）を製造し、懸濁物にアミン系単量体Ｘを溶解させる（ステップ１０）。微粒子は、伝導性粒子と、金属粒子と、有機金属粒子と、金属酸化物粒子と、磁性粒子と、疎水性高分子粒子とからなる群から選択される少なくとも一つでありうる。微粒子は、分散媒に対して０．１〜１０体積％の量に分散されることができる。飽和アルコールは、メタノールと、エタノールと、プロパルギル(ｐｒｏｐａｒｇｙｌ)アルコールＣ3Ｈ4Ｏと、アリルアルコールＣ3Ｈ6Ｏと、プロパノールＣ3Ｈ8Ｏと、グリセロールと、ブタノールと、１７〜３３の範囲の誘電率を有するアルコール類とからなる群から選択される少なくとも一つでありうる。アミン系単量体Ｘは、エチレンジアミンＨ2ＮＣＨ2ＣＨ2ＮＨ2と、トリエチレンテトラミンＮＨ2ＣＨ2ＣＨ2（ＮＨＣＨ2ＣＨ2）2ＮＨ2と、ピペラジン(ｐｉｐｅｒａｚｉｎｅ)と、１、６−ヘキサメチレンジアミンＨ2Ｎ−（ＣＨ2）6−ＮＨ2と、ジエチレンテトラミン（ＮＨ2ＣＨ2ＣＨ2）2ＮＨと、ポリエチレンイミンＨ（ＮＨＣＨ2ＣＨ2）nＮＨ2とからなる群から選択される少なくとも一つでありうる。懸濁物に分散安定剤をさらに添加することができる。分散安定剤には、界面活性制、或いは親水性高分子物質を使うことができる。懸濁物は、超音波分散器、或いはホモジナイザ(ｈｏｍｏｇｅｎｉｚｅｒ)を利用して製造されることができる。
【００２５】
続いて、植物性油およびディーゼル油から選択される少なくとも一つ（ステップ２０）と懸濁物（ステップ１０）とを混合および攪拌してエマルジョンを形成する（ステップ３０）。植物性油およびディーゼル油から選択される少なくとも一つと懸濁物とを混合および攪拌してエマルジョン(ｅｍｕｌｓｉｏｎ）を作る段階で、植物性油およびディーゼル油から選択される少なくとも一つは、懸濁物の体積の５〜１０倍の体積で懸濁物と混合することができる。エマルジョンに乳化安定剤をさらに添加することができる。乳化安定剤には、例えばスパン(Ｓｐａｎ)８５を使うことができる。エマルジョンで、植物性油およびディーゼル油から選択される少なくとも一つ（ステップ２０）は連続相(ｃｏｎｔｉｎｕｏｕｓ ｐｈａｓｅ）になり、懸濁物１０は分散相(ｄｉｓｐｅｒｓｅ ｐｈａｓｅ）になることができる。本段階では、懸濁物を前記連続相に徐々に添加して気泡の生成を最小限にしながらエマルジョンを形成し、エマルジョンの形成時間は、望ましくは５分以内にすることができる。植物性油は、カノーラ油と、とうもろこし油と、ひまわり種油と、葡萄種油と、オリーブ油とからなる群から選択される少なくとも一つでありうる。植物性油は、粘度が５００ｍＰａ以下の高粘性流体であり、水のような一般溶媒を連続相として用いてエマルジョンを生成させる場合よりも乳化(エマルジョン形成する際)により多くの投入エネルギー量を必要とする。乳化において生成されるエマルジョンの直径(結果的にマイクロカプセルの直径）を調節するために、植物性油に対して、粘度調節剤としてディーゼル油を前記添加することができる。連続相の粘度が減少するほど、エマルジョンの直径は増加することができる。
【００２６】
続いて、連続相に無極性イソシアネート化合物Ｙを徐々に添加（ステップ４０）、及び溶解させて、設定された反応温度で望ましくは３０分〜１時間の間、攪拌してアミン系単量体Ｘと無極性イソシアネート化合物Ｙの界面重合反応を開始させる。これによって、懸濁物（ステップ１０）を芯物質として、ポリウレアを壁物質とするマイクロカプセルを製造する（ステップ５０）。無極性イソシアネート化合物Ｙは、２、４−トリレンジイソシアネート(２、４−ｔｏｌｙｌｅｎｅ ｄｉｉｓｏｃｙａｎａｔｅ、ＴＤＩ)及び４、４'−ジフェニルメタンジイソシアネート(４、４'−ｄｉｐｈｅｎｙｌｍｅｔａｎｅ ｄｉｉｓｏｃｙａｎａｔｅ、ＭＤＩ)と、ヘキサメチレンジイソシアネート(ｈｅｘａｍｅｔｈｙｌｅｎｅ ｄｉｉｓｏｃｙｎａｔｅ、ＨＤＩ)と、メチレンビス(ｐ-シクロヘキシルイソシアネート)(ｍｅｔｈｙｌｅｎｅ ｂｉｓ(ｐ−ｃｙｃｌｏｈｅｘｙｌ ｉｓｏｃｙａｎａｔｅ）、Ｈ12ＭＤＩ)とをからなる群から選択される少なくとも一つでありうる。界面重合反応を終了した後、濾過或いは遠心分離などの方法を用いて、マクロカプセルを分離及び回収する（ステップ６０）。そして、植物性油およびディーゼル油の混合油を用いてカプセルを洗浄して、カプセル壁面に付いている未反応の無極性単量体を除去する。
【００２７】
図１に開示された方法に製造されたマイクロカプセル１００は、図２のように説明されることができる。図２を参照すると、本実施形態で製造されたマイクロカプセル１００は、ポリウレアカプセル壁１０１内に微粒子１０５が分散された飽和アルコール１０３が芯物質として入っている。マイクロカプセル１００は、例えば、３０μｍ〜２００μｍの有効直径を有することができる。
【００２８】
＜実験例１:シリカ粒子をエタノールに分散させた懸濁物を用いて製造されるマイクロカプセルの調製＞
４５ｍｌのエタノール中に、平均直径が１００ｎｍ以下のシリカ粒子を比率が１０質量％になるまで添加して、該混合物を１０分間にわたって超音波ホモジナイザー中で撹拌して、アルコール粒子が分散された懸濁物を製造した。シリカ粒子分散後に、分子量が１０００であるポリエチレンイミンＰＥＩ５ｇを懸濁物に添加し、溶解させてマイクロカプセルの内部芯物質を製造した。連続相を製造するために、１０００ｍｌの二重ジャケット反応器に対して、カノーラ油とディーゼル油とを９:１に混合した無極性連続相を３００ｍｌ注入して、反応温度は常温に維持しながら、乳化安定剤として０．６ｍｌのスパン(Ｓｐａｎ)８５を添加した。連続相に対して懸濁物をゆっくり添加し、２００ｒｐｍで撹拌して、極性有機溶媒の一種であるエタノールと、無極性有機溶媒の一種であるカノーラ油とディーゼル油とを含有するエマルジョンを形成した。攪拌を５分間維持して生成されたエマルジョンが安定化した後、攪拌状態を維持しながら、反応系に５ｍｌのＴＤＩを注入してエマルジョンの界面で重合反応を開始させた。カプセル化反応を３０分間維持した後、ディーゼル油を５００ｍｌ添加して、反応を停止させた。マイクロカプセルを回収し、次いでカノーラ油/ディーゼル油(５０/５０体積％)の混合物を用いて３回洗浄して、最終マイクロカプセルを得た。図３は、その中にシリカが分散されたアルコール懸濁物を用いて、このように精製されたマイクロカプセルの光学顕微鏡写真である。
【００２９】
＜実験例２:エタノール中にシリカ粒子を分散させた懸濁物、および反応混合物としてカノーラ油を用いるマイクロカプセルの調製>
実施形態１と同一の方法に分極した粒子の懸濁物を調製した。４５ｍｌのエタノールに対して、平均直径が１００ｎｍ以下のシリカ粒子を比率が１０質量％になるまで添加して、該混合物を１０分間にわたって超音波ホモジナイザー中で撹拌して、アルコール粒子が分散された懸濁物を製造した。シリカ粒子の分散後に、分子量が１０００であるポリエチレンイミンＰＥＩ５ｇを懸濁物に添加し、溶解させて、マイクロカプセルの内部芯物質を製造した。連続相を製造するために、反応温度を常温に維持しながら、１０００ｍｌ入りの二重ジャケット反応器にカノーラ油を３００ｍｌ注入して、乳化安定剤として０．６ｍｌのスパン(Ｓｐａｎ)８５を添加した。連続相に対して懸濁物をゆっくりと添加し、２００ｒｐｍで撹拌して、極性有機溶媒の一種であるエタノールと、無極性有機溶媒の一種であるカノーラ油とを含有するエマルジョンを形成した。攪拌を５分間維持して生成されたエマルジョンが安定化した後、攪拌状態を維持しながら反応系に５ｍｌのＴＤＩを注入して、エマルジョンの界面で重合反応を開始させた。カプセル化反応を３０分間維持した後、ディーゼル油を５００ｍｌ添加して反応を停止させた。マイクロカプセルを回収し、次いでカノーラ油/ディーゼル油(５０/５０体積％)の混合物を用いて３回洗浄して、最終マイクロカプセルを得た。
【００３０】
以上で説明したように、本発明では、飽和アルコールを分散媒に含むポリウレアマイクロカプセルを製造することができた。また、飽和アルコールが極性有機溶媒であり、植物性油およびディーゼル油が無極性有機溶媒であることを考慮すると、本発明は、オイル−イン−オイル(ｏｉｌ−ｉｎ−ｏｉｌ)エマルジョンの可能性及び多様性を提示し、マイクロカプセル化の多様性を提示する。また、本発明は、触媒や感光性顔料などの極性粒子を分散させた懸濁物などの活用の段階を極大化させることができる手段を提供することができる。また、本発明にアルコール系のみではなく誘電率が比較的高い流体及びこれを分散媒にする懸濁物をマイクロカプセル化することができる方案を提示する。
【符号の説明】
【００３１】
１００ マイクロカプセル
１０１ ポリウレアカプセル壁
１０３ 飽和アルコール
１０５ 微粒子
【特許請求の範囲】
【請求項１】
微粒子を飽和アルコールに分散させて懸濁物を製造する段階と、
前記懸濁物にアミン系単量体を溶解させる段階と、
植物性油およびディーゼル油から選択される少なくとも一つと前記懸濁物を混合および攪拌してエマルジョンを作る段階と、
前記エマルジョンに無極性イソシアネート化合物を溶解させて前記懸濁物を芯物質にするマイクロカプセルを製造する段階と、
を含むことを特徴とするポリウレアマイクロカプセルの製造方法。
【請求項２】
前記微粒子は、伝導性粒子と、金属粒子と、有機金属粒子と、金属酸化物粒子と、磁性粒子と、疎水性高分子粒子とからなる群から選択される少なくとも一つであることを特徴とする請求項１に記載のポリウレアマイクロカプセル製造方法。
【請求項３】
前記飽和アルコールは、メタノールと、エタノール、プロパルギル(ｐｒｏｐａｒｇｙｌ)アルコール（Ｃ3Ｈ4Ｏ）と、アリルアルコール（Ｃ3Ｈ6Ｏ）と、プロパノール（Ｃ3Ｈ8Ｏ）と、グリセロールと、ブタノールと、１７〜３３の範囲の誘電率を有するアルコール類とからなる群から選択される少なくとも一つであることを特徴とする請求項１に記載のポリウレアマイクロカプセル製造方法。
【請求項４】
微粒子を飽和アルコールに分散させて懸濁物を製造する段階は、前記飽和アルコールに分散安定剤を添加する段階を含むことを特徴とする請求項１に記載のポリウレアマイクロカプセル製造方法。
【請求項５】
前記分散安定剤は、界面活性制または親水性高分子物質であることを特徴とする請求項４に記載のポリウレアマイクロカプセル製造方法。
【請求項６】
前記アミン系単量体は、エチレンジアミンと、トリエチレンテトラミンと、ピペラジンと、１、６−ヘキサメチレンジアミンと、ジエチレンテトラミンと、ポリエチレンイミンとからなる群から選択される少なくとも一つであることを特徴とする請求項１に記載のポリウレアマイクロカプセル製造方法。
【請求項７】
前記植物性油は、カノーラ油と、とうもろこし油と、ひまわり種油と、葡萄種油と、オリーブ油とからなる群から選択される少なくとも一つであることを特徴とする請求項１に記載のポリウレアマイクロカプセル製造方法。
【請求項８】
前記無極性イソシアネート化合物は、２、４−トリレンジイソシアネート及び４、４'−ジフェニルメタンジイソシアネートと、ヘキサメチレンジイソシアネートと、メチレンビス(ｐ-シクロヘキシルイソシアネート)とからなる群から選択される少なくとも一つであることを特徴とする請求項１に記載のポリウレアマイクロカプセル製造方法。
【請求項９】
植物性油およびディーゼル油から選択される少なくとも一つと前記懸濁物を混合および攪拌してエマルジョンを作る段階で、前記植物性油およびディーゼル油から選択される少なくとも一つは、前記懸濁物の体積の５〜１０倍の体積で、前記懸濁物と混合されることを特徴とする請求項１に記載のポリウレアマイクロカプセル製造方法。
【請求項１０】
微粒子が飽和アルコールに分散された懸濁物を芯物質として含み、ポリウレアを壁物質として含むことを特徴とするマイクロカプセル。
【請求項１１】
前記微粒子は、伝導性粒子と、金属粒子と、有機金属粒子と、金属酸化物粒子と、磁性粒子と、疎水性高分子粒子とからなる群から選択される少なくとも一つであることを特徴とする請求項１０に記載のマイクロカプセル。
【請求項１２】
前記飽和アルコールは、メタノールと、エタノールと、プロパルギルアルコール（Ｃ3Ｈ4Ｏ）と、アリルアルコール（Ｃ3Ｈ6Ｏ）と、プロパノール（Ｃ3Ｈ8Ｏ）と、グリセロールと、ブタノールと、１７〜３３の範囲の誘電率を有するアルコール類とからなる群から選択される少なくとも一つであることを特徴とする請求項１０に記載のマイクロカプセル。
【請求項１】
微粒子を飽和アルコールに分散させて懸濁物を製造する段階と、
前記懸濁物にアミン系単量体を溶解させる段階と、
植物性油およびディーゼル油から選択される少なくとも一つと前記懸濁物を混合および攪拌してエマルジョンを作る段階と、
前記エマルジョンに無極性イソシアネート化合物を溶解させて前記懸濁物を芯物質にするマイクロカプセルを製造する段階と、
を含むことを特徴とするポリウレアマイクロカプセルの製造方法。
【請求項２】
前記微粒子は、伝導性粒子と、金属粒子と、有機金属粒子と、金属酸化物粒子と、磁性粒子と、疎水性高分子粒子とからなる群から選択される少なくとも一つであることを特徴とする請求項１に記載のポリウレアマイクロカプセル製造方法。
【請求項３】
前記飽和アルコールは、メタノールと、エタノール、プロパルギル(ｐｒｏｐａｒｇｙｌ)アルコール（Ｃ3Ｈ4Ｏ）と、アリルアルコール（Ｃ3Ｈ6Ｏ）と、プロパノール（Ｃ3Ｈ8Ｏ）と、グリセロールと、ブタノールと、１７〜３３の範囲の誘電率を有するアルコール類とからなる群から選択される少なくとも一つであることを特徴とする請求項１に記載のポリウレアマイクロカプセル製造方法。
【請求項４】
微粒子を飽和アルコールに分散させて懸濁物を製造する段階は、前記飽和アルコールに分散安定剤を添加する段階を含むことを特徴とする請求項１に記載のポリウレアマイクロカプセル製造方法。
【請求項５】
前記分散安定剤は、界面活性制または親水性高分子物質であることを特徴とする請求項４に記載のポリウレアマイクロカプセル製造方法。
【請求項６】
前記アミン系単量体は、エチレンジアミンと、トリエチレンテトラミンと、ピペラジンと、１、６−ヘキサメチレンジアミンと、ジエチレンテトラミンと、ポリエチレンイミンとからなる群から選択される少なくとも一つであることを特徴とする請求項１に記載のポリウレアマイクロカプセル製造方法。
【請求項７】
前記植物性油は、カノーラ油と、とうもろこし油と、ひまわり種油と、葡萄種油と、オリーブ油とからなる群から選択される少なくとも一つであることを特徴とする請求項１に記載のポリウレアマイクロカプセル製造方法。
【請求項８】
前記無極性イソシアネート化合物は、２、４−トリレンジイソシアネート及び４、４'−ジフェニルメタンジイソシアネートと、ヘキサメチレンジイソシアネートと、メチレンビス(ｐ-シクロヘキシルイソシアネート)とからなる群から選択される少なくとも一つであることを特徴とする請求項１に記載のポリウレアマイクロカプセル製造方法。
【請求項９】
植物性油およびディーゼル油から選択される少なくとも一つと前記懸濁物を混合および攪拌してエマルジョンを作る段階で、前記植物性油およびディーゼル油から選択される少なくとも一つは、前記懸濁物の体積の５〜１０倍の体積で、前記懸濁物と混合されることを特徴とする請求項１に記載のポリウレアマイクロカプセル製造方法。
【請求項１０】
微粒子が飽和アルコールに分散された懸濁物を芯物質として含み、ポリウレアを壁物質として含むことを特徴とするマイクロカプセル。
【請求項１１】
前記微粒子は、伝導性粒子と、金属粒子と、有機金属粒子と、金属酸化物粒子と、磁性粒子と、疎水性高分子粒子とからなる群から選択される少なくとも一つであることを特徴とする請求項１０に記載のマイクロカプセル。
【請求項１２】
前記飽和アルコールは、メタノールと、エタノールと、プロパルギルアルコール（Ｃ3Ｈ4Ｏ）と、アリルアルコール（Ｃ3Ｈ6Ｏ）と、プロパノール（Ｃ3Ｈ8Ｏ）と、グリセロールと、ブタノールと、１７〜３３の範囲の誘電率を有するアルコール類とからなる群から選択される少なくとも一つであることを特徴とする請求項１０に記載のマイクロカプセル。
【図１】
【図２】
【図３】
【図２】
【図３】
【公開番号】特開２０１０−１２５４５０（Ｐ２０１０−１２５４５０Ａ）
【公開日】平成２２年６月１０日（２０１０．６．１０）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００９−１４８７５０（Ｐ２００９−１４８７５０）
【出願日】平成２１年６月２３日（２００９．６．２３）
【出願人】（５９６１８００７６）韓國電子通信研究院 (733)
【氏名又は名称原語表記】Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃｓ ａｎｄ Ｔｅｌｅｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎｓ Ｒｅｓｅａｒｃｈ Ｉｎｓｔｉｔｕｔｅ
【住所又は居所原語表記】１６１ Ｋａｊｏｎｇ−ｄｏｎｇ， Ｙｕｓｏｎｇ−ｇｕ， Ｔａｅｊｏｎ ｋｏｒｅａ
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２２年６月１０日（２０１０．６．１０）
【国際特許分類】
【出願日】平成２１年６月２３日（２００９．６．２３）
【出願人】（５９６１８００７６）韓國電子通信研究院 (733)
【氏名又は名称原語表記】Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃｓ ａｎｄ Ｔｅｌｅｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎｓ Ｒｅｓｅａｒｃｈ Ｉｎｓｔｉｔｕｔｅ
【住所又は居所原語表記】１６１ Ｋａｊｏｎｇ−ｄｏｎｇ， Ｙｕｓｏｎｇ−ｇｕ， Ｔａｅｊｏｎ ｋｏｒｅａ
【Ｆターム（参考）】
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