(57)【要約】  本発明は、上記の要求のうちの１つ以上を満足し、複数のカプセルを含む組成物であって、前記カプセルが、１種以上の高極性液体；１種以上の高極性液体中に溶解または分散した１種以上の極性活性物質；１種以上のポリマーと１種以上の高極性液体との混合物；または１種以上のポリマーと１種以上の高極性液体と１種以上の極性活性物質との混合物を含むコアと、ポリマーマトリックス中の粒子を含むかまたは粒子を含むシェルを含み、前記１種以上のポリマーが前記コア、前記シェルまたはそれらの両方の中に位置してよいことを条件として、前記シェルの厚さが、前記高極性液体もしくは活性物質がシェルを通過するのを妨げるのにまたは前記高極性液体もしくは活性物質がシェルを通過する速度を調節するのに十分なものである、複数のカプセルを含む組成物である。
2014518201.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数のカプセルを含む組成物であって、前記カプセルが、
１種以上の高極性液体；１種以上の高極性液体中に溶解または分散された１種以上の極性活性物質；１種以上のポリマーと１種以上の高極性液体との混合物；または１種以上のポリマーと１種以上の高極性液体と１種以上の極性活性物質との混合物のコアと、
ポリマーマトリックス中の粒子を含むかまたは粒子を含むシェル；
を含み、前記１種以上のポリマーが前記コア中、前記シェル中またはそれらの両方の中に位置してよいことを条件として、前記シェルの厚さが、前記高極性液体もしくは活性物質がシェルを通過するのを妨げるのにまたは前記高極性液体もしくは活性物質がシェルを通過する速度を調節するのに十分なものである、複数のカプセルを含む組成物。
【請求項２】
前記コアが、１種以上の高極性液体または１種以上の高極性液体中に溶解もしくは分散された１種以上の高極性活性物質を含み、前記シェルがポリマーマトリックス中の粒子を含む、請求項１に記載の組成物。
【請求項３】
前記コアが、１種以上のポリマーと１種以上の高極性液体との混合物、または１種以上のポリマーと１種以上の高極性液体と１種以上の極性活性物質との混合物を含み、前記シェルが粒子を含む、請求項１に記載の組成物。
【請求項４】
前記カプセルが界面活性剤を実質的に含まない、請求項１〜３のいずれか一項に記載の組成物。
【請求項５】
前記ポリマーが、界面重合、コアセルべーション、アニオン重合または現場重合により形成される、請求項１〜４のいずれか一項に記載の組成物。
【請求項６】
前記ポリマーが界面重合により形成されたものであり、ポリウレア、ポリウレタン、ポリウレア−ウレタン、またはそれらの混合物である、請求項１〜５のいずれか一項に記載の組成物。
【請求項７】
前記粒子が固体粒子であり、当該固体粒子は、非極性液体中の高極性液体のエマルジョンまたはサスペンションの界面の界面への移行を促進する表面エネルギーを有する、請求項１〜６のいずれか一項に記載の組成物。
【請求項８】
ａ）非極性液体中の粒子の分散体を高極性液体に接触させる工程、ここで、前記粒子は、非極性液体中の高極性液体のエマルジョンまたはサスペンションの界面への移行を促進する表面エネルギーを有する；
ｂ）接触した両液体を乳化させて非極性液体中の高極性液体のエマルジョンまたはサスペンションを形成する工程、ここで、高極性液体の離散液滴が形成され、高極性液体の液滴の表面上に前記粒子の一部を有する；および
ｃ）ポリマーを形成する工程であって、当該ポリマーは、前記粒子の一部を含むポリマーシェルを高極性液体の液滴の周りに形成するか、当該ポリマーと高極性液体と必要に応じて活性物質との混合物をコア中に形成するか、または両方を形成する、ポリマーを形成する工程；
を含む方法。
【請求項９】
工程ｃ）が、高極性液体の液滴の周りにポリマーシェルを形成することを含み、前記ポリマーシェルが前記粒子の一部を含む、請求項８に記載の方法。
【請求項１０】
前記高極性液体がポリマー形成成分である、請求項８または９に記載の方法。
【請求項１１】
前記高極性液体が、１種以上の活性物質、ポリマー形成成分、またはそれらの混合物を含む、請求項８〜１０のいずれか一項に記載の方法。
【請求項１２】
前記高極性液体がポリマー形成成分および活性物質を含む、請求項８〜１１のいずれか一項に記載の方法。
【請求項１３】
前記ポリマーが界面重合により形成され、前記ポリマーが非極性ポリマー形成成分と極性ポリマー形成成分から調製され、前記極性ポリマー形成成分が前記高極性液体中に溶解または分散され、前記非極性ポリマー形成成分が非極性成分を介して導入される、請求項８〜１２のいずれか一項に記載の方法。
【請求項１４】
前記非極性ポリマー形成成分が１種以上のポリイソシアネートを含み、前記極性ポリマー形成成分が１個より多くのイソシアネート反応性基を含む１種以上の成分を含む、請求項８〜１３のいずれか一項に記載の方法。
【請求項１５】
前記ポリマーが現場重合により形成され、前記非極性液体が、フリーラジカル重合性モノマー、オリゴマーまたはプレポリマーを含む１種以上のポリマー形成成分と１種以上のフリーラジカル開始剤を含む、請求項８に記載の方法。
【請求項１６】
前記ポリマーがシアノアクリレートを含むモノマーから形成される方法。
【請求項１７】
前記ポリマーがコアセルベーションにより形成される、請求項８に記載の方法。
【請求項１８】
前記方法が界面活性剤の実質的に不在下で実施される、請求項８〜１７のいずれか一項に記載の方法。
【請求項１９】
前記粒子が、非極性液体中の高極性液体のエマルジョンまたはサスペンションの界面への移行を促進する表面エネルギーを有する固体粒子である、請求項８〜１８のいずれか一項に記載の方法。
【請求項２０】
前記活性物質が、プレポリマーまたは樹脂のための硬化剤、医薬的活性剤、殺生物剤、殺虫剤、除草剤、反応のための触媒、吸収剤、染料、着色剤、光活性剤、安定剤、促進剤、香料、反応性中間体、細胞、ＲＮＡ、ＤＮＡ、タンパク質または糖を含む、請求項１〜７のいずれか一項に記載のカプセル。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本願は、引用によりその全体を本明細書に援用する２０１１年６月３日に出願された米国仮出願第６１／４９３，０７０号からの優先権を主張する。
【０００２】
本発明は、コアに極性材料を含み、シェルに粒子を含み、シェルとコアの一方または両方にポリマーを含むカプセル、カプセルの製造方法、およびかかるカプセルの使用に関する。
【背景技術】
【０００３】
ある機能を奏するために活性化学配合剤（active chemical ingredients）を利用する多くの系では、１種以上の活性化学配合剤とその系の他の成分との接触を制御する必要がある。活性化学配合剤は接触によって反応するため、適切な時点で当該配合剤が反応するように、所望の反応が必要になるまで別々にしておく必要がある。１つの一般的な手法は、活性配合剤が使用直前に接触する２つ以上の部分系（part system）で系を構成することであり、例としては、２部分（two part）エポキシおよびポリウレタン系が挙げられる。幾つかの系では、２部分送達系（two part delivery system）は、複雑すぎるか、かさばりすぎるか、または、反応系、例えばノーカーボン紙系および接着剤系のスケールに適合しない。他の反応系では、活性配合剤は、反応系、例えば人間、動物、植物または害虫の外側にある環境に対して作用する。これらの系では、活性配合剤は正確な時間でその環境に接触するか、またはその環境に徐々に放出されなければならず、例としては、薬剤、農薬、殺虫剤などが挙げられる。幾つかの系では、送達系のサイズは非常に小さくなくてはならず、有効であるにはナノメートルまたはミクロンスケールでなければならず、例としては、ノーカーボン紙、薬剤、および農薬が挙げられる。カプセル化は、一般的に、極性または非極性溶剤中に活性配合剤を分散または溶解させて、それぞれ非極性または極性である不混和性溶剤によりエマルジョンまたはサスペンションを形成することを含む。活性配合剤を含む成分は、好ましくは、不連続相中に存在し、連続相中に離散液滴を形成する。ポリマー形成成分は、２つの相中に含まれるか、または、エマルジョンもしくはサスペンションの形成後に加えられる。活性配合剤を含む液滴の形成後、液滴の表面においてポリマーが形成される。引用により本明細書に援用するＪａｈｎｓらの米国特許第７，５７２，３９７号；Ｗｕｌｆｆらの米国特許第６，８９０，６５３号、およびＫａｗａｉらの米国特許第７，１４７，９１５号を参照されたい。ポリマーは、界面重合、現場（in-situ）重合、コアセルベーションの結果として静電堆積（electrostatic deposition）、析出などにより形成できる。得られる構造は、溶剤または分散剤中に活性配合剤を含むコアとポリマーのシェルを有するコアシェル形態を有する粒子である。
【０００４】
従来のカプセル化方法は、コア−シェル形態を有する小さな粒子を生成させることは、処理条件および化学物質の特別な調整を必要とし、シード膨潤（seed-swell）、高剪断均質化、および超音波処理を含む。シェルを形成する合成法としては、静電堆積（交互積層（layer-by-layer）およびコアセルベーション）、界面重合（重縮合）、析出沈殿（ウレア−ホルムアルデヒド、メラミン−ホルムアルデヒドなど）、およびフリーラジカル重合が挙げられる。この合成法は、シェルの形成に続いて、粒子中に活性配合剤を閉じ込めた後にシェルを形成するように設計されているが、粒子生成技術（シード膨潤、高せん断または超音波処理など）は、カプセル化の程度に影響を与えうる。文献で知られている従来の技術は、多くの場合、粒子の生成を助けるために界面張力を減少させる界面活性剤を必要とする。臨界ミセル濃度を超えた場合、粒子生成およびシェル形成中に低い水溶性を有する活性配合剤はミセルに部分的に分配されることがあり、活性分子の一部がカプセル化粒子の外側に残ることがある。従来の界面活性剤の使用を回避するカプセル化技術が有利であろう。「ピッカリング（Pickering）」エマルジョン安定化として知られている技術は、エマルジョンまたはサスペンションの不連続相を安定化するために使用でき、従来の界面活性剤を必要としない。この技術は、油／水界面での界面張力を減少させるために小さな固体粒子を使用する。
【０００５】
従来のカプセル化技術は他の欠点を示す。１つの欠点は、活性配合剤が、シェルを通って移行し、カプセル化粒子が含まれる環境に接触しうることである。これは、粒子が小さく、シェルが非常に薄い場合に問題である。また、かかる小さな粒子のシェルは、わずかな圧力の適用により破れうる。これは、意図する使用の前に系が取り扱いまたは圧力にさらされる場合、例えばノーカーボン紙、農薬またはオンデマンド硬化接着剤で問題である。ピッカリングエマルジョンは、これらの問題に対処するために水中油（極性溶剤中非極性溶剤）系で使用されてきた。Ｊａｈｎｓらの米国特許第７，５７２，３９７号；Ｋａｗａｉらの米国特許第７，１４７，９１５号を参照されたい。これらの系は、比較的疎水性（非極性）の活性物質と一緒であればうまく機能するが、比較的親水性（極性）の活性物質と一緒であればうまく機能しない。McElroy et al. Macromolecules 2010, 43, 1855-1859, “Microencapsulation of a Reactive Liquid-Phase Amine for Self-Healing Epoxy Composites”には、非極性液体中の比較的疎水性のアミンをカプセル化することが開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】米国特許第７，５７２，３９７号明細書
【特許文献２】米国特許第６，８９０，６５３号明細書
【特許文献３】米国特許第７，１４７，９１５号明細書
【非特許文献】
【０００７】
【非特許文献１】McElroy et al. Macromolecules 2010, 43, 1855-1859, “Microencapsulation of a Reactive Liquid-Phase Amine for Self-Healing Epoxy Composites”
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
比較的極性の活性物質を含むコア−シェル構造を有し、比較的高いシェル強度を示し、シェルが制御された活性剤透過性を有する安定なカプセル化された粒子が必要とされている。粒子サイズの制御を容易にする粒子の製造方法、および界面活性剤を含まない粒子が必要とされている。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明は、複数のカプセルを含む組成物であって、カプセルが、１種以上の高極性液体；１種以上の高極性液体に溶解または分散された１種以上の極性活性物質；１種以上のポリマーと１種以上の高極性液体の混合物；または１種以上のポリマーと１種以上の高極性液体と１種以上の極性活性物質の混合物のコアと、ポリマーマトリックス中の粒子を含むかまたは粒子を含むシェルを含み、１種以上のポリマーがコア、シェルまたはそれらの両方の中に位置してよいことを条件として、シェルの厚さが、高極性液体もしくは活性物質がシェルを通過するのを妨げるのにまたは高極性液体もしくは活性物質がシェルを通過する速度を調節するのに十分なものである、複数のカプセルを含む組成物である。好ましくは、カプセルの直径は、所望の用途に応じて活性配合剤をカプセル化するのに好適なサイズを有する。コアは、１種以上の高極性液体、あるいは、１種以上の高極性液体中に溶解または分散された１種以上の極性活性物質を含むことができ、シェルはポリマーマトリックス中に粒子を含む。コアが１種以上のポリマーと１種以上の高極性液体との混合物、または１種以上のポリマーと１種以上の高極性液体と１種以上の極性活性物質との混合物を含む実施形態では、シェルは粒子を含むことができる。コアは、１種以上の高極性液体を含むことができる。コアは、１種以上の高極性液体中に溶解または分散された１種以上の活性物質を含むことができる。好ましくは、粒子は固体粒子であって、非極性液体中の高極性液体のエマルジョンまたはサスペンションの界面へのそれらの移行を促進する表面エネルギーを有する固体粒子である。カプセルは、約５０ナノメートル以上のサイズを示すことができる、カプセルは、約５００，０００ナノメートル以下のサイズを示すことができる。
【００１０】
別の実施形態において、本発明は、ａ）１種以上の非極性液体中の粒子の分散体を１種以上の高極性液体に接触させる工程、ここで、粒子は、非極性液体中の高極性液体のエマルジョンまたはサスペンションの界面への移行を促進する表面エネルギーを有する；ｂ）接触した両液体を乳化させて非極性液体中の高極性液体のエマルジョンまたはサスペンションを形成する工程、ここで、高極性液体の離散液滴が形成され、高極性液体の液滴の表面上に粒子の一部を有する；ポリマーを形成する工程であって、当該ポリマーは、前記粒子の一部を含むポリマーシェルを高極性液体の液滴の周りに形成するか、当該ポリマーと高極性液体と必要に応じて活性物質との混合物をコア中に形成するか、または両方を形成する、ポリマーを形成する工程を含む方法である。好ましい一実施形態において、工程ｃ）は、高極性液体の液滴の周りにポリマーシェルを形成することを含み、ポリマーシェルが粒子の一部を含む。高極性液体は、ポリマー形成成分であることができる。高極性液体は、１種以上のポリマー形成成分と１種以上の活性物質を含むことができる。高極性液体は、１種以上の活性物質を含むことができる。ポリマーは、非極性液体と高極性液体の界面において、液滴上にポリマーを付着させるのを容易にする任意の公知のポリマー製造方法、例えば界面重合、現場（in-situ）重合、非極性または極性相からのポリマーの析出、アニオン重合、および例えばコアセルベーションなどによる静電堆積、または交互積層（layer-by-layer deposition）により形成することができる。界面重合において、ポリマー形成成分は、好ましくは、非極性相中に位置する１種以上の比較的非極性のポリマー形成成分と極性相中の１種以上の極性ポリマー形成成分を含む。
【００１１】
本発明のカプセルは、時期尚早のカプセルの破裂を防止するのに十分な強度を示し、比較的極性の活性物質のカプセル化を促進し、残留界面活性剤を含まない。カプセルを破裂せずに活性配合剤の放出を妨げるためまたは活性配合剤の放出を制御するために、望ましい活性成分透過性を有するようにカプセルを設計することができる。シェル中に含まれる粒子の選択によって、シェル表面に制御された表面電荷を付与することができる。カプセルのサイズは、粒子の選択および量により制御することができる。本発明のカプセルは、液晶、生物活性の小さな分子（殺生物剤、殺虫剤、除草剤など）、香料、薬剤、染料／顔料、融合助剤、反応性中間体（エポキシおよび他の２Ｋ反応性システム（2K reactive system）のための硬化剤、促進剤および触媒）、光活性剤、フレーバリング、肥料、化粧品活性配合剤、ＤＮＡ、ＲＮＡ、タンパク質、細胞材料、糖類、細胞（例えば赤血球細胞、白血球細胞）などの比較的極性（親水性）の活性成分を利用するいかなる組成物でも使用できる。カプセルは、乾燥フィルムの保護、船舶の防汚、油／ガス処理、農業処理、薬物送達、触媒、選択的吸収（クロマトグラフィー）、水処理、オンデマンド硬化重合、パーソナルケア、および耐腐食性に使用することができる。当業者は、本特許出願の発明を学習することによって、本発明のカプセル中に他の材料を封入することができることを認識するであろう。活性物質のカプセルは、当業者に知られている方法で使用できる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】図１は、本発明のカプセルの一実施形態のいずれかを描いた図である。
【図２】図２は、本発明のカプセルの一実施形態を示す図である。
【図３】図３は、本発明のカプセルの第３の実施形態を示す図である。
【図４】図４は、形成されたカプセルの光学顕微鏡写真を示す。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
本明細書に示す説明や例示は、本発明、その原理およびその実際的な用途を当業者に知らせることを意図する。当業者は、本発明を、特定用途の要件に最も適するであろう多くの形態で本発明を適合および適用することができる。記載した本発明の具体的な実施形態は、本発明を網羅または限定することを意図していない。本発明の範囲は、上記記載を参照して決定されるべきではなく、添付の特許請求の範囲を参照して、かかる特許請求の範囲に含まれる均等物の全範囲とともに決定されるべきであり、特許出願および刊行物を含む全ての論文および参考文献の開示は、あらゆる目的のために引用により援用される。以下の特許請求の範囲から分かるように、他の組み合わせも可能であり、引用により本明細書に援用する。
【００１４】
本発明は、固体粒子を含むシェルと極性活性物質を含むコアを有するシェルを有するカプセル化されたカプセルと、それらの製造方法に関し、かかるカプセルを利用した組成物に関し、かかる粒子を使用するための方法に関する。本明細書において極性とは、電気陰性度にかなりの差がある結合を含み、結合中での電子電荷の分離があり、化合物中の電子吸引性基がこの差を示す化合物を意味する。好ましくは、極性化合物相は、非極性液体から分離し、非極性液体中にまたは非極性液体を含むエマルジョンもしくはサスペンション中に可溶性でなく、極性液体は極性相に優先的に移行する。非極性化合物は、互いに結合した原子間に同様な電子電荷を有するその共有結合の全てを有する化合物であり、かかる化合物は電子吸引性基を含まない。非極性液体は、好ましくは極性液体から相分離するか、または極性液体中に可溶性でない。極性液体と非極性液体の相分離は、極性液体と非極性液体の対の相対的極性に基づく。本発明の目的のために、非極性液体および高極性液体は、特定の対の液体が相分離することを意味し、最も高い極性を有する液体が高極性であると見なし、より低い極性を有する液体が非極性であると見なす。好ましくは、一対の液体は、それぞれの他方への溶解度が、主成分中に溶解した材料の質量を基準として約５質量％以下、より好ましくは約１質量％以下である不混和性の対であると考えられる。２種の液体の極性の差は、それらが互いに不溶性であるように選択される。本明細書において、極性活性物質または極性重合性成分とは、非極性液体と高極性液体が接触した場合に、非極性相中に不溶性であるか、または高極性液体相に優先的に移行する化合物を意味する。幾つかの極性活性物質は、非極性液体中にある程度のレベルで可溶性であってもよいが、非極性液体が高極性液体と接触した場合には、活性物質は、高極性相に移行し、高極性相中に優先的に位置する。本明細書において、不溶性とは、物質が特定の液体中に可溶性でないことを意味し、好ましくは、これは、当該特定の液体中に溶解した物質の質量を基準としてその物質が、約５質量％以下、最も好ましくは約１質量％以下の量で可溶であることを意味する。活性物質とは、本明細書において、別の化学種と反応するか、または、カプセルから放出されたら所定の機能を発揮するのに適合した化学種を意味する。重合性成分は、別の重合性成分と接触し、重合条件にさらされたらポリマーの形成に参加する反応性化合物であるか、または、特定の条件にさらされた場合に、ポリマー、例えば非極性液体を含むエマルジョンもしくはサスペンション中に含まれる高極性液体の液滴の周りにシェルを形成する成分である。１種以上とは、本明細書において、少なくとも１種または１種よりも多くの記載した成分を開示したように使用できることを意味する。官能価について使用する場合の名目上とは、理論官能価を意味し、これは、一般的に、使用された成分の化学量論量から計算できる。一般的に、実際の官能価は、原料の不完全さ、反応物の不完全な変換、および、副生成物の形成のために異なる。ある成分についての残留含量とは、フリーフォームで存在するか、または別の物質、例えば本明細書に記載の付加物またはプレポリマーと反応した、当該成分の量を意味する。ある成分についての残留含量は、当該成分または組成物を製造するのに使用した成分から計算することができる。あるいは、この残留含量は、公知の分析法を使用して決定することができる。ある成分、例えば界面活性剤の不存在について使用する場合の実質的とは、１質量％以下の記載した成分が存在すること、より好ましくは約０．１質量％以下が存在することを意味する。
【００１５】
本発明のカプセルのコアは、１種以上の高極性液体を含む。コアは、本質的に、非極性液体中の高極性液体の乳化または懸濁中に形成された液滴である。高極性液体は、極性溶剤または分散剤、活性物質、重合性成分、安定化剤（ポリマーなど）またはそれらの混合物であってもよい。高極性液体は、活性物質の機能と重合性成分の機能のうちの１つ以上を奏することができる。いくつかの実施形態では、高極性液体は、１種以上の活性物質および／または１種以上の極性重合性成分のための溶剤または分散剤である。好ましくは、活性物質は、プレポリマーまたは樹脂（例えばエポキシ樹脂、ポリウレタン、ポリウレア、アミノプラスト、チオウレア、シアノアクリレートなど）のための硬化剤、医薬活性剤、殺生物剤、殺虫剤、除草剤、反応のための触媒、吸収剤、染料、着色剤、光活性剤、安定剤、促進剤、香料、反応性中間体、細胞（例えば赤血球細胞および白血球細胞）、ＲＮＡ、ＤＮＡ、タンパク質、糖類などである。好ましい一実施形態において、活性物質は、エポキシ樹脂のための１種以上の硬化剤であり、高極性液体中に位置するのに十分に極性である、エポキシ樹脂用の任意の公知の硬化剤を本発明において使用できる。好ましくは、活性物質は、１種以上のポリイソシアネートまたはシアノアクリレートのための硬化剤である。代表的な高極性液体としては、１つ以上の活性水素原子含有基を含む液体、エーテル類、チオエーテル類、スルホキシド類、オキシラン類、酸無水物、エステル類などが挙げられる。好ましい高極性液体としては、水、アミン類、ポリアミン類、アルコール類、グリコールエーテル類、アミノアルコール類、アミド類、硫黄酸化物などが挙げられる。よりいっそう好ましい高極性液体は、水、メタノール、グリセロール、エチレングリコール、ジメチルホルムアミド、ジメチルスルホキシド等である。コアはポリマーを含んでもよい。ポリマーは、ポリマー形成成分から形成することができ、高極性液体相に分配されてもよい。ポリマー形成成分の選択の結果として、高極性相中にポリマーを形成することができる。ポリマーの幾らかまたは全てが高極性相中に位置していてもよい。ポリマーは、コア中に位置する場合に、高極性液体と混合されていてもよく、必要に応じて活性物質と混合されていてもよい。ポリマーは、かかる物質をコア中に封入することができる。
【００１６】
シェルは粒子を含む。好ましくは、カプセルのシェルはポリマー含有粒子を含む。カプセルは、カプセルの最終的な使用に十分な平均サイズ、最大直径を有することができ、所望の用途に対して十分な量の活性物質を含む。カプセルのサイズは、粒子のサイズ、粒子の量、分散条件、および当業者に知られている他の技術を調整することによって、種々の用途に応じて設計することができる。好ましくは、カプセルのサイズは、約５０ナノメートル以上、より好ましくは約５００ナノメートル以上、最も好ましくは約５，０００ナノメートル以上である。好ましくは、カプセルのサイズは、約５００，０００ナノメートル以下、より好ましくは５０，０００ナノメートル以下であり、最も好ましくは約１０，０００ナノメートル以下である。シェルは、カプセルの所望の強度を提供し、しかも、活性物質および／または高極性液体が粒子から漏れ出ることを防止するかまたは活性物質もしくは高極性液体の所望の放出速度を達成する所望の高極性液体および／または活性剤の透過特性を提供するのに十分な厚さおよび弾性率を有するものである。シェルは、高極性液体または活性物質がシェルを通過することを防止するのに十分な厚さを有することができる。シェルは、高極性液体または活性物質がシェルを望ましい速度で通過するのを制御するのに十分な厚さおよび十分低い自由体積を有することができ、これにより高極性液体または活性物質の制御された放出がもたらされる。好ましくは、シェルの厚さは約１０ミクロン以下、より好ましくは約１ミクロン以下である。
【００１７】
上記ポリマーは、任意のポリマーを含むことができるが、乳化後に高極性液体および非旭志液体の液滴の界面に形成することができる任意のポリマーを含んでもよい。ポリマーは、例えば、界面重合、現場（in-situ）重合、非極性相からのポリマーの析出、アニオン重合、および例えばコアセルベーションなどによる静電堆積、または交互積層などの方法により形成することができる任意のポリマーに基づいたものであることができる。界面重合において、ポリマー形成成分は、好ましくは、非極性相中に位置する比較的非極性のポリマー形成成分と極性相中に極性ポリマー形成成分を含み、これらは当該技術分野でよく知られている。より好ましい実施形態において、界面重合により製造されるポリマーとしては、ポリウレタン、ポリウレア、ポリウレタン−ウレア、ポリエステル、アミノプラスト、チオウレア、ポリビニル付加ポリマー、ホルムアルデヒド縮合物などが挙げられる。好ましくは、シェルは、１種以上のポリウレアを含む。好ましくは、ポリウレアは、極性（親水性）ポリアミンと非極性ポリイソシアネートの縮合生成物である。これらの材料は、本発明のカプセルの製造を説明する欄において詳しく説明する。アニオン重合において、１種以上のアニオン重合性モノマーはエマルジョン中のポリマーを形成するために使用できる。
【００１８】
シェルは粒子を含む。粒子は、極性液体中の高極性液体の液滴を安定化し、所望の強度と、活性物質がシェルを透過することに対するバリヤー性を付与する任意の粒子であることができる。好ましくは、粒子は固体である。粒子は、無機成分であるか、有機成分であるか、または有機成分と無機成分の両方を有するものであることができる。典型的な無機粒子としては、金属塩、金属、金属合金、金属酸化物、金属硫化物、合成鉱物および天然に産出する鉱物、それらの混合物、クレイなどが挙げられる。粒子の形状およびアスペクト比は、シェルに所望の特性を与える任意の形状またはアスペクト比であることができ、例えば板状、針状（針様）、立方体形または球状粒子が挙げられる。例えば合成のおよび天然に産出するクレイなどの合成のおよび天然に産出する鉱物は、一般的に、２種以上の金属塩、金属、金属合金、金属酸化物、金属硫化物等の混合物を含む。特に、好ましい鉱物は、ケイ素系鉱物、例えばシリケート、コロイドシリカ、クレイ、変性クレイなどである。典型的な金属に基づく粒子としては、カルシウム、マグネシウム、鉄、亜鉛、ニッケル、チタン、アルミニウム、ケイ素、バリウムおよびマンガンの塩、酸化物および水酸化物が挙げられる。好ましい金属塩としては、水酸化マグネシウム、炭酸マグネシウム、酸化マグネシウム、シュウ酸カルシウム、炭酸カルシウム、炭酸バリウム、硫酸バリウム、二酸化チタン、酸化アルミニウム、水酸化アルミニウム、および硫化亜鉛が挙げられる。典型的な鉱物としては、シリケート、ベントナイト、ヒドロキシアパタイト、アルミナシリケート、ラポナイト、モンモリロナイトおよびハイドロタルサイトが挙げられる。粒子は、有機粒子、例えばポリマー粒子などを含んでもよい。シェルおよび／または活性物質および／高極性液体の強度を改善する適切なサイズを有する任意のポリマー粒子を使用できる。典型的なポリマー粒子としては、架橋ラテックス、ポリスチレン、疎水性に変性されたセルロース系ポリマー、フッ素化ポリオレフィン、およびポリフッ化ビニリデン粒子などが挙げられる。典型的な疎水性変性セルロースとしては、セルロース系ポリマーのアセチル化ナノファイバー、セルロース系ポリマーのシリル化ミクロフィブリル、カルボキシメチル化セルロースポリマーなどが挙げられる。粒子は、金属、金属塩などを含む有機ポリマーを含むことができる。粒子は、粒子の特性を向上させるための有機材料により変性された無機粒子を含むことができる。粒子は、鉱物、例えば、有機化合物により変性されたナノクレイを含むことができる。かかる変性無機粒子の一例としては、疎水性基を有する少なくとも１つの配位子を有する有機化合物によりそれらの表面で変性されたナノクレイが挙げられる。オニウムは、窒素、リン、硫黄などを有する正の電荷を帯びた塩である。疎水性基は、一般的に、長鎖炭化水素基であり、好ましくは炭素数５以上、最も好ましくは炭素数８以上である。好ましくは、オニウムは第４級アンモニウム塩である。中でも、好ましいオニウム変性ナノクレイは、疎水性基を含む１個以上の塩化アンモニウムにより変性されたモンモリロナイトおよびフルオロマイカオルガノクレイであり、これらは、サザン・クレイ・プロダクツ（Southern Clay products）からCLOISITE 20A、CLOISITE 30B、CLOISITE 10A、CLOISITE 93Aナノクレイの商標名および名称で市販されている。
【００１９】
上記粒子は、導電性粒子および／または熱伝導性粒子を含むことができる。かかる粒子の使用は、電気的および／または熱的に伝導性であり、熱または電荷を伝導または散逸させるための通路として機能することができる固体粒子の網目構造の生成をもたらすことができる。導電性粒子の例としては、特定の金属酸化物の粒子、例えば、酸化錫、アンチモンドープ酸化錫、フッ素ドープ酸化錫、インジウムドープ酸化錫、リンドープ酸化錫、亜アンチモン酸亜鉛、インジウムドープ酸化亜鉛、酸化ルテニウム、酸化レニウム、酸化銀、酸化ニッケル、酸化銅など；カーボンブラック、グラファイト、グラフェン、銅、銀、金、ニッケル、タンタル、クロム、ジルコニウム、バナジウム、およびニオブの粒子；ならびに、非導電性粒子、例えば二酸化チタンなど、導電性材料、例えば酸化錫などにより被覆された表面；および上記粒子の任意の混合物が挙げられる。熱伝導性粒子の例としては、酸化アルミニウム、窒化アルミニウム、窒化ホウ素、炭化ホウ素、炭化ケイ素、窒化ケイ素、酸化ケイ素、酸化マグネシウム、窒化マグネシウム、二酸化チタン、酸化亜鉛、銀、金、銅、カーボン（ダイヤモンドを包含する）、および金属被覆材料、例えば銀被覆銅または銀被覆アルミニウム、ならびにこれらの混合物が挙げられる。
【００２０】
粒子、例えばシリカおよび／またはアルミナ粒子などを、コロイド分散体の形態にあるエマルジョン中に導入することができ、微細な固体粒子は、容易に濾過されるか急速に沈降するのを防止するように連続媒体中に分散される。かかる分散体は、市販されており、一例はＳＮＯＷＴＥＸ−Ｏであり、これは、２〜４のｐＨを有する水性コロイドシリカゾルであり、水中に分散された２０〜２１質量％のナノサイズ（１０〜２０ナノメートル）のシリカ粒子を含むと考えられている。
【００２１】
粒子は、一般的に、カプセルの所望の特性が達成されるようなサイズを有する。粒子の平均粒子サイズは、安定なカプセル、所望の強度およびバリヤー性を提供するように選択される。使用される粒子の平均粒子サイズは、好ましくは約３０００ｎｍ以下、より好ましくは約１０００ｎｍ以下である。使用される粒子の平均粒子サイズは、好ましくは約１０ｎｍ以上、より好ましくは約５０ｎｍ以上、最も好ましくは約７５ｎｍ以上である。好ましくは、粒子サイズは、Ｍａｌｖｅｒ製のナノサイザーＺＳを使用してフォトン相関分光法により１７３°後方散乱で平均ハイドロダイナミック等価直径として測定した各場合に、約１０ｎｍ〜８００ｎｍ、特に好ましくは約５０ｎｍ〜５００ｎｍ、最も好ましくは約７５ｎｍ〜３００ｎｍである。
【００２２】
粒子は、部分的にまたは完全にポリマー中に封入することができる。好ましくは、粒子は、ポリマーシェル全体に均一に分配される。図１は、本発明のカプセルの一実施形態を示す。活性物質１１のコア、ポリマーシェル１２および粒子１３を含むカプセル１０が図示されており、ここで、粒子１３は、シェル１２中に封入されている。図２は、カプセル１０の第２の実施形態を示し、コアの周りにポリマーシェル１２を有する活性物質１１のコアと、ポリマーシェル１２中に部分的に封入された粒子１３を示す。図３は、粒子のシェル２１と、ポリマーと活性物質の相互貫入網目構造のコア２２を有するカプセル２０を示す。
【００２３】
カプセルは、カプセル形成中にエマルジョンまたは分散体中に存在する任意の他の物質であって、活性物質またはカプセルの機能に影響を及ぼさない物質、例えば乳化剤、界面活性剤、安定剤などを含むことができる。カプセルは、ａ）１種以上の非極性液体中の粒子の分散体を、１種以上の不混和性の高極性液体に接触させる工程、ここで、粒子は、非極性液体連続相中の高極性液体の分散体の界面への移行を促進する表面エネルギーを有する；ｂ）接触した両液体を乳化させて非極性液体中の高極性液体のエマルジョンまたはサスペンションを形成する工程、ここで、高極性液体の離散液滴が形成され、高極性液体の液滴の表面上に前記粒子の一部を有する；ｃ）高極性液体の液滴の周りにポリマー、好ましくはポリマーシェルを形成する工程、ここで、ポリマーシェルは粒子の一部を含む；を含む方法により製造することができる。好ましくは、粒子は、エマルジョンまたはサスペンション中の液滴を安定化することができる。好ましくは、当該方法は、界面活性剤を必要とせずに実施される。粒子は、１種以上の非極性液体中に分散される。高極性液体から相分離する任意の非極性液体を使用できる。中でも、好ましい部類の非極性液体は芳香族炭化水素、脂肪族炭化水素などである。所望のサイズのカプセルおよび所望の特性のカプセルのシェルをもたらすのに十分な量の粒子を与えるように粒子の濃度が選択される。粒子の濃度がより高いほど、より小さなカプセルが製造され、粒子の濃度がより低いほど、より大きなカプセルが製造される。好ましくは、非極性液体中の粒子の濃度は、非極性液体と粒子の質量を基準にして、約０．１質量％以上、より好ましくは約１．０質量％以上である。好ましくは、非極性液体中の粒子の濃度は、非極性液体と粒子の質量を基準にして、約５．０質量％以下、より好ましくは約２．０質量％以下である。粒子は、撹拌により非極性液体中に分散させることができる。任意の公知の撹拌形態、例えば超音波照射、高剪断混合などを使用できる。非極性液体は、カプセル化を妨げない１種以上の高分子安定剤を含んでもよく、高分子安定剤の例としては、ポリイソブチレン、ポリスチレン、任意の可溶性ポリマーなどが挙げられる。ポリマーが非極性重合性成分から誘導される実施形態において、かかる成分を高極性液体と接触させる前に、かかる成分を非極性液体中に分散または溶解させることができる。活性物質および／または極性重合性成分は１種以上の高極性液体中に溶解、懸濁または分散される。これは、液体中に複数の成分を溶解または分散させるための標準的な方法を使用して達成することができる。好ましくは、これは、公知の撹拌手段を使用して達成される。
【００２４】
非極性液体と高極性液体とを接触させ、エマルジョンまたはサスペンションが調製されるような条件にさらす。非極性液体は連続相を形成し、高極性液体は不連続相を形成する。これは逆エマルジョンまたはサスペンションとして知られている。接触した両液体は、１つ以上の撹拌および／または剪断形態にさらされ、所望のエマルションまたはサスペンションを形成する。撹拌および剪断は、インペラー、超音波照射、ローター−ステーターミキサーなどの使用により導入することができる。エマルジョンまたはサスペンションの工業的規模の製造の場合、非極性液体と高極性液体の混合物を、所望の液滴サイズに達するまで、溜め／重合容器の外側に位置する剪断場（shear field）に数回通過させることが望ましい。剪断場を生成させるための典型的な装置は、ローター−ステーター原理に従って動作する微粉砕機、例えば、歯付リング分散機（toothed ring dispersion machines）、コロイドミルおよびコランダムディスクミル、並びに高圧および超音波ホモジナイザーである。液滴サイズを調節するために、エマルジョンまたはサスペンションが循環する回路にポンプおよび／または流量制限器をさらに取り付けることが都合よい。
【００２５】
安定なエマルジョンまたはサスペンションが形成されたら、高極性液体の液滴の周りにポリマー、好ましくはポリマーシェルを形成するために、そのエマルジョンまたはサスペンションを重合条件にさらす。重合条件は、使用されるポリマーの選択に基づく。ポリマーを形成するまたは液滴の周りにシェルとしてポリマーを付着させるもしくは形成するいかなるポリマー系および関連する製造方法も使用できる。典型的な方法としては、界面重合、現場（in-situ）重合、アニオン重合、極性または非極性相からのポリマーの析出、および、例えばコアセルベーションなどによる静電堆積、または交互積層が挙げられる。かかるポリマーを得るための典型的な出発物質としては、コアセルベーション法を使用する場合、アニオン性物質（例えば、アラビアガム、アルギン酸ナトリウム、スチレン−無水マレイン酸コポリマー、ビニルメチルエーテル−無水マレイン酸コポリマー、スターチのフタル酸エステル、およびポリ（アクリル酸））；アニオン重合の場合、シアノアクリレート類、アルケン置換芳香族化合物およびアルカジエン類など；現場（in-situ）重合法を使用する場合、ウレア−ホルムアルデヒド樹脂、メラミン−ホルムアルデヒド樹脂（メラミン−ホルムアルデヒドプレポリマー）、およびラジカル重合性モノマー；並びに、界面重合法を使用する場合、好ましくは、縮合ポリマー、例えば、親水性モノマー（例えば、ポリアミン、グリコール、およびポリフェノール）と疎水性モノマー（例えば、多塩基酸ハロゲン化物、ビスハロホルマート、およびポリイソシアネート）の組み合わせが挙げられ、これらから、例えばポリアミド、エポキシ樹脂、ポリウレタン、ポリウレア−ウレタンおよびポリウレアのカプセルシェルが形成される。
【００２６】
ポリマーは、界面重合により形成することができる。典型的には、界面重合では、極性（または親水性）ポリマー形成成分は高極性液体相中に位置し、非極性（疎水性）ポリマー形成成分は非極性液体中に位置する。重合に影響を及ぼすか重合を促進する他の成分は、成分の相対的な極性（親水性または疎水性）に基づいて高極性液体または非極性液体のいずれか一方に加えることができ、かかる添加剤の例としては、触媒、促進剤、開始剤、充填剤、架橋剤、連鎖延長剤、ゲル化剤などが挙げられる。重合は、エマルジョンまたはサスペンションを、重合が進行する条件にさらすことにより開始される。これの例としては、成分、触媒、開始剤、促進剤などを加えること；エマルションまたはサスペンションを重合が妥当な速度で進行する温度にさらすことなどが挙げられる。かかる温度は、周囲温度未満、周囲温度、周囲温度超であることができる。重合が室温で進行する実施形態では、例えば、ポリイソシアネートと１個より多くの活性水素含有基を含む化合物との反応の場合、成分のうちの１つは、好ましくは、乳化後に加えられる。この実施形態において、安定なエマルジョンまたはサスペンションを形成した後に非極性（親水性）成分を加えることが好ましい。これは、連続相が非極性であるからである。一般敵意、界面重合は、重合性成分が互いに接触できなくなったときに停止する。幾つかの実施形態において、これは、ポリマーシェルが、液滴の周りにバリヤーを有効に形成する場合に起こる。
【００２７】
界面重合により製造されるポリマーとしては、好ましくは、ポリウレア、ポリウレタンおよびポリウレア−ウレタンが挙げられ、これらは、一般的に、ポリイソシアネートと、１個よりも多くのイソシアネート反応性化合物を含む化合物とから製造される。ポリイソシアネートは、一般的に、非極性であり、非極性溶剤中に溶解または分散される。ポリイソシアネートとは、本明細書において、１分子当り１個よりも多くのイソシアネート基、好ましくは１分子当り２個以上のイソシアネート基を有する任意のポリイソシアネートを意味する。好ましくは、ポリイソシアネートは、１分子当り４個以下のイソシアネート基を有し、より好ましくは１分子当り３個以下のイソシアネート基を有する。この優先性は、完璧な反応を想定し、副生成物の形成を無視しており、かかる化合物の形成の化学量論両から導き出すことができるイソシアネート基の理論的な数に基づく。ポリイソシアネートは、モノマーの形態、かかるモノマーから製造されるオリゴマーまたはプレポリマーの形成にあることができる。プレポリマーを製造する際に使用するためのポリイソシアネートとしては、任意の脂肪族、脂環式、芳香族脂肪族、複素環式または芳香族ポリイソシアネートまたはそれらの混合物が挙げられる。好ましくは、使用されるポリイソシアネートは、約２．０以上の平均イソシアネート官能価、および約８０以上の当量を有する。好ましくは、ポリイソシアネートのイソシアネート官能価は、約２．４以上であり、好ましくは約４．０以下である。より高い官能価を使用してもよい。好ましくは、ポリイソシアネートの当量は約１１０以上であり、好ましくは、約３００以下である。好ましいポリイソシアネートの例としては、引用により本明細書に援用するＷｕにより米国特許第６，５１２，０３３号の第３欄、第３〜４９行に開示されているものが挙げられる。より好ましいイソシアネートは、芳香族イソシアネート、脂環式イソシアネート、およびそれらの誘導体である。好ましくは、芳香族イソシアネートは、芳香環に直接結合したイソシアネート基を有する。よりいっそう好ましいポリイソシアネートとしては、ジフェニルメタンジイソシアネートおよびそれらのオリゴマーまたはポリマー誘導体、イソホロンジイソシアネート、テトラメチルキシレンジイソシアネート、１，６−ヘキサメチレンジイソシアネート、およびそれらのポリマー誘導体、ビス（４−イソシアナトシクロヘキシル）メタン、並びにトリメチルヘキサメチレンジイソシアネートが挙げられる。最も好ましいイソシアネートとしては、ジフェニルメタンジイソシアネートおよびそれらのオリゴマーまたはポリマー誘導体が挙げられる。プレポリマーを製造するために使用されるイソシアネート含有化合物の量は、所望の特性、例えば所望のシェルの厚さおよび形態を与える量である。好ましくは、イソシアネート官能性プレポリマーは、１種以上のポリイソシアネートと１種以上のイソシアネート反応性化合物との反応生成物であり、当量基準で過剰のポリイソシアネートが存在する。
【００２８】
ポリイソシアネートと反応するその他の重合性成分はイソシアネート反応性化合物である。好ましくは、それらは、極性の重合性成分である。すなわち、それらは、高極性液体中に優先的に溶解または分散する。本明細書において、極性の重合性成分に関してイソシアネート反応性化合物という用語は、名目上、少なくとも２個のイソシアネート反応性部分を有する任意の有機化合物を包含する。本発明のために、イソシアネート反応性部分、活性水素含有部分は、分子内でのその位置のために、WohlerによりJournal of the American Chemical Society, Vol. 49, p. 3181 (1927)に記載されたZerewitinoff試験に従って有意な活性を示す水素原子を含む部分を指す。かかる活性水素部分の例は、−ＣＯＯＨ、−ＯＨ、−ＮＨ２、−ＮＨ−、−ＣＯＮＨ２、−ＳＨ、および−ＣＯＮＨ−である。好ましいイソシアネート反応性化合物、極性の重合性成分としては、水、ポリオール、ポリアミン、ポリメルカプタンおよびポリ酸が挙げられる。より好ましくは、イソシアネート反応性化合物は、１種以上のポリアミンである。好ましくは、１種以上のポリアミンは、高極性液体を含むか、または高極性液体中に優先的に分配される。典型的なポリアミンとしては、脂肪族アミン、例えばエチレンジアミン、ジエチレントリアミン、トリエチレンテトラアミン、テトラエチレンペンタアミン、１，３−プロピレンジアミンおよびヘキサメチレンジアミン；脂肪族ポリアミンからのエポキシ化合物付加生成物、例えばポリ（Ｃ１−５）アルキレン（Ｃ２−６）ポリアミン−アルキレン（Ｃ２−１８）酸化付加生成物；芳香族ポリアミン、例えばフェニレンジアミン、ジアミノナフタレンおよびキシレンジアミン；脂肪族ポリアミン、例えばピペラジン；並びに複素環式ジアミン、例えば３，９−ビス−アミノプロピル−２，４，８，１０−テトラオキサスピロ−［５．５］ウンデカンが挙げられる。中でも、好ましいポリアミンは、ポリエチレンイミン、テトラエチレンペンタアミン、ジエチレントリアミン、２−アミノエチルエタノールアミン、エチレンジアミン、トリエチレンテトラアミン、ピペラジン、アミノエチルピペラジンなどが挙げられる。好ましくは、ポリアミンは、電子吸引性基を含まない疎水性基、例えば脂環式基、芳香族基、または炭素数６以上の炭素鎖を含まない。公知の触媒、開始剤、ゲル化剤、架橋剤、または連鎖延長剤が、非極性相または高極性相のいずれかに含まれてもよい。
【００２９】
別の実施形態において、ポリマーは、現場（in-situ）重合により形成することができる。非極性液体中に分散された高極性液体の液滴の周りにポリマー、好ましくはポリマーシェルを形成することが可能な任意の現場（in-situ）重合法を使用することができる。好ましい実施形態において、ポリマーシェルは、１種以上のフリーラジカル重合性モノマーから形成される。好ましくは、モノマーはオレフィン系不飽和を含む。モノマーと開始剤および／または光触媒は非極性相中に分散または溶解される。安定なエマルジョンまたはサスペンションを調製したら、エマルジョンまたはサスペンションを、重合が進行するような条件にさらす。エマルジョンまたはサスペンションを、フリーラジカルの形成が起こって、重合が進行するような条件にさらす。エマルジョンまたはサスペンションを、フリーラジカルが形成され、重合が進行するような温度または紫外線にさらすことができる。代わりに、エマルジョンまたはサスペンションに開始剤を加えることができ、これによってフリーラジカルの形成が開始する。フリーラジカル重合を開始するための任意の他の公知の手段を使用してよい。現場（in-situ）重合に有用な典型的なモノマーおよび条件は、引用により本明細書に援用する米国特許第７，５７２，３９７号に記載されている。
【００３０】
ポリマーがコア中に位置する場合、これは、高極性であり、高極性相に分配されるポリマーを選択することによるか、または、高極性相中にポリマーを形成する成分を選択することにより達成される。
【００３１】
コアセルベーションによるポリマーシェルの形成は当業者に知られており、一例は、引用により本明細書に援用する米国特許第３，５３９，４６５号に記載されている。交互積層、例えば析出沈殿によるポリマーの形成は当該技術分野で知られている。アニオン重合により製造される上記ポリマーは、アニオン重合により形成することができる任意のポリマーであることができる。アニオン性ポリマーを調製するために使用することのできるモノマーの部類としては、シアノアクリレート、アルカジエン、アルケン置換芳香族化合物およびそれらの混合物が挙げられる。シアノアクリレートのポリマー、およびシアノアクリレートとアニオン重合により重合可能な他のモノマーとのコポリマーが好ましい。好ましいアルカジエンは、共役ジエン、例えばブタジエンおよびイソプレンである。好ましいアルケニル芳香族化合物としては、スチレンおよびその置換体が挙げられる。好ましい部類のシアノアクリレートとしては、アルキルシアノアクリレート、アルコキシアルキルシアノアクリレートおよびアルケニルシアノアクリレートが挙げられる。Ｃ１−Ｃ１０アルキルシアノアクリレート、（Ｃ１−Ｃ４）アルコキシ（Ｃ１−Ｃ１０）アルキルシアノアクリレート、またはＣ２−Ｃ１０アルケニルシアノアクリレートが好ましい。典型的なシアノアクリレートとしては、エチル２−シアノアクリレート、メチル２−シアノアクリレート、ｎ−プロピル２−シアノアクリレート、イソプロピル２−シアノアクリレート、ｔｅｒｔ−ブチル２−シアノアクリレート、ｎ−ブチル２−シアノアクリレート、イソブチル２−シアノアクリレート、３−メトキシブチルシアノアクリレート、ｎ−デシルシアノアクリレート、ヘキシル２−シアノアクリレート、２−エトキシエチル２−シアノアクリレート、２−メトキシエチル２−シアノアクリレート、２−オクチル２−シアノアクリレート、２−プロポキシエチル２−シアノアクリレート、ｎ−オクチル２−シアノアクリレート、アリル２−シアノアクリレート、メトキシプロピル２−シアノアクリレートおよびイソアミルシアノアクリレートが挙げられる。アニオン性ポリマーは、必要に応じて１種以上の界面活性剤を含み、好ましくは界面活性剤を含まない高極性（水）相を、非極性溶剤とその中に分散または溶解したアニオン性ポリマーとを含む疎水性相に接触させることにより製造できる。疎水性相は、引用により本明細書に援用する米国特許出願公開第２００７／０２５９３０号の段落０１９８〜０２００に開示されているように、重合を開始させるために造核剤を含んでもよい。水相のｐＨは、好ましくは、酸、塩基または緩衝剤、例えばリン酸塩緩衝剤およびFischer Scientificから入手可能な緩衝剤により調節される。好ましくは、ｐＨは約４〜１０，最も好ましくは約７〜８に調節される。この方法において有用な溶剤および界面活性剤は、引用により本明細書に援用する米国特許出願公開第２００７／０２５９３０号の段落００１２〜００２２および００４０〜００４３に開示されている。コポリマーがアニオン重合により調製される場合、モノマーの好ましくは５０質量％以上、より好ましくは７０質量％以上がシアノアクリレートである。これらの溶液および／または分散液が接触したら、反応が進行する。一般的に、反応は室温で進行するが、重合速度を調節するためにより高いまたはより低い温度を使用できる。
【００３２】
ポリマーシェルが液滴上に形成された後、カプセルを実質的に損なわない任意の公知の方法によりカプセルを回収することができる。カプセルを回収するために典型的な方法としては、連続相からのカプセルの濾過、沈殿、噴霧乾燥、デカンテーション、遠心分離、フラッシュ乾燥、凍結乾燥、蒸発、蒸留などが挙げられる。マイクロカプセルに対する機械的損傷およびマイクロカプセルの破壊を最低限に抑えつつ迅速かつ有効な分離を実行するように分離方法が選択される。
【実施例】
【００３３】
以下の実施例により本発明を説明するが、本発明の範囲を限定するものではない。特に断らない限り、全ての部および百分率は質量基準である。
【００３４】
実施例１〜２３
カプセル製造手順
磁気攪拌棒を含む１２０ｍＬ（ミリリットル）平底ジャーに、キシレン（３０ｇ）中の１．３ｐｐｈ（百分率）のポリイソブチレン（質量平均分子量５００，０００ダルトン）、キシレン（０．６ｇ）中の５ｐｐｈの第四級アミン変性ナノクレイ、ジエチレントリアミン（３ｇ）と水（６ｇ）の予め混合した溶液を加えた。十分に混合し、次に５０％出力（４×５秒間）で超音波照射（Ｓｏｎｉｃｓ  ＶＣＸ  ５００ワットモデル）した。調製したエマルジョンを１５００ｒｐｍで２分間撹拌した。大きなピペットを使用して、５．５ｇのキシレン中の０．５ｇのポリマーメチレンジイソシアネートの溶液を添加した。この添加は、迅速（３秒間未満）に行い、その間、急速撹拌を続けた。次に、撹拌速度を５００ｒｐｍに減少させた。１０分後、フレッシュなキシレン（３０ｍＬ）により希釈し、撹拌を停止した。カプセルが沈降したら、上澄みを、ＡＴＲ−ＩＲによりイソシアネートピーク（約２２７５ｃｍ−１）について試験することができる。このピークが一晩安定であることは、イソシアネートとアミンとの間でバリヤーが形成されたことを意味する。カプセルをワークアップするために、ＡＴＲ−ＩＲによりイソシアネートピークが見えなくなるまで、サンプルを繰り返しデカントし、フレッシュなキシレンで処理した。図４は、形成されたカプセル３０の光学顕微鏡写真を示す。ナノクレイサスペンションは、キシレン中の５ｐｐｈサスペンションとして調製した。サスペンションは、撹拌中のキシレンにナノクレイ粉末を徐々に添加した後に、５分おきに簡単に撹拌する超音波処理を１時間行うことにより調製した。ストックサスペンションを、次に、膨潤を最大限に高めるために超音波処理した（５０％出力で３×５秒間）。
【００３５】
本発明のカプセルを製造するために、様々な他の極性活性物質を使用した。これらの活性物質を表１に示す。これらの実施例における活性物質は、ザ・ダウ・ケミカル・カンパニー（The Dow Chemical Company）（ミシガン州ミッドランド）からＰＡＰＩ（登録商標）２７で入手可能な１モル当たり平均２．７当量を有するポリマーメチレンジフェニルジイソシアネートＭＤＩを使用してポリウレアシェル中に封入された。本発明のカプセルを製造するために表２に記載されている様々な粒子を使用した。
【００３６】
【表１】
2014518201.tif 000003
【００３７】
【表２】
2014518201.tif 000004
【００３８】
【化１】
2014518201.tif 000005
【００３９】
上記の手順および表３に記載した成分を使用して幾つかのカプセルを製造した。
【００４０】
【表３】
2014518201.tif 000006
【００４１】
実施例１において、５．５ｇのキシレン中０．５ｇとしてイソシアネートを用意した。実施例２０および２１では、反応混合物の上で溶液の小さなバイアルを反転することにより５ｇのキシレン中０．２ｇとしてイソシアネートを用意した。実施例２２では、反応混合物の上で溶液の小さなバイアルを反転することにより５ｇのキシレン中１．２ｇとしてイソシアネートを用意した。
【００４２】
実施例２３〜２８  シアノアクリレートポリマー
本発明のカプセルを、表４に記載の成分および下記の手順を使用してシアノアクリレートモノマーから製造した。
【００４３】
【表４】
2014518201.tif 000007
【００４４】
溶媒を秤量して６０ミリリットルの瓶に入れ、撹拌棒を加えた。水中の緩衝剤を加え、攪拌棒を５００ｒｐｍで撹拌して緩衝剤を溶解または分散させた。粒子を加え、混合物に５０％出力で超音波照射した（４×５秒、瓶を密閉し、サイクル間で振盪した）。混合物を超音波処理した後、５００ｒｐｍで撹拌した。モノマーを加えた。混合物を、光学顕微鏡を使用して調査し、カプセル形態は全ての例で目に見えた。
【００４５】
本明細書において、質量部とは、具体的に言及した組成物の１００質量部を指す。ほとんどの場合に、これは、本発明の組成物を指す。本発明の好ましい実施形態を開示した。しかし、当業者は、ある実施形態が本発明の教示の範囲内に入るかを理解することができるであろう。従って、以下の特許請求の範囲は、本発明の実際の範囲および内容を決定するために検討されるべきである。
【００４６】
本願に記載したいずれの数値も、下限値と上限値との間が少なくとも２単位離れている場合に、下限値から上限値まで１単位の増分で全ての値を含む。例として、成分の量またはプロセス変量、例えば温度、圧力などの値が、例えば１〜９０、好ましくは２０〜８０、より好ましくは３０〜７０であると記載されている場合には、１５〜８５、２２〜６８、４３〜５１、３０〜３２などの値を本明細書中で明示的に示すことを意図する。１未満である値の場合、１単位は、必要に応じて、０．０００１、０．００１、０．０１、または０．１であると見なされる。これらは具体的に意図しているもののただの例であり、列挙した最小値と最大値の間の可能性のある数値の組合せは全て、同様に本願に明示的に記載したものと見なされるべきである。特に断らない限り、全ての範囲は、端点と端点の間の全ての数を含む。ある範囲に関して「約」または「およそ」の使用は、その範囲の端点の両方に当てはまる。そのため、「約２０〜３０」は、「約２０〜約３０」を包含することを意図し、特定した端点を少なくとも含む。質量部は、本明細書において、１００質量部を含む組成物を指す。全ての論文と、特許出願および公報を含む引用文献の開示を、あらゆる目的のために引用により援用する。組み合わせを記述するための用語「から実質的になる」の使用は、特定した要素、配合剤、成分または工程と、他の要素、配合剤、成分または工程の組み合わせであって、当該他の要素、配合剤、成分または工程が当該組み合わせの基本的かつ新規な特徴に実質的に影響を及ぼさない組み合わせを指す。本明細書において、要素、配合剤、成分または工程の組み合わせを記述するために使用する用語「含む」または「包含する」は、要素、配合剤、成分または工程から実質的に実施形態も意図する。複数の要素、配合剤、成分または工程は、単一の統合された要素、配合剤、成分または工程により提供することができる。代わりに、単一の統合された要素、配合剤、成分または工程は、幾つかの複数の要素、配合剤、成分または工程に分割することができる。単数または「１」という開示は、要素、配合剤、成分または工程が、さらなる要素、配合剤、成分または工程を除外することを意図していない。
【図１】
2014518201.tif 000008
【図２】
2014518201.tif 000009
【図３】
2014518201.tif 000010
【図４】
2014518201.tif 000011
【手続補正書】
【提出日】平成26年2月3日(2014.2.3)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数のカプセルを含む組成物であって、前記カプセルが、
１種以上の高極性液体；１種以上の高極性液体中に溶解または分散された１種以上の極性活性物質；１種以上のポリマーと１種以上の高極性液体との混合物；または１種以上のポリマーと１種以上の高極性液体と１種以上の極性活性物質との混合物を含むコアと、
ポリマーマトリックス中の粒子を含むかまたは粒子を含むシェル；
を含み、前記１種以上のポリマーが前記コア中、前記シェル中またはそれらの両方の中に位置してよいことを条件として、前記シェルの厚さが、前記高極性液体もしくは活性物質がシェルを通過するのを妨げるのにまたは前記高極性液体もしくは活性物質がシェルを通過する速度を調節するのに十分なものである、複数のカプセルを含む組成物。
【請求項２】
前記カプセルが界面活性剤を実質的に含まない、請求項１に記載の組成物。
【請求項３】
ａ）非極性液体中の粒子の分散体を高極性液体に接触させる工程、ここで、前記粒子は、非極性液体中の高極性液体のエマルジョンまたはサスペンションの界面への移行を促進する表面エネルギーを有する；
ｂ）接触した両液体を乳化させて非極性液体中の高極性液体のエマルジョンまたはサスペンションを形成する工程、ここで、高極性液体の離散液滴が形成され、高極性液体の液滴の表面上に前記粒子の一部を有する；および
ｃ）ポリマーを形成する工程であって、当該ポリマーは、前記粒子の一部を含むポリマーシェルを高極性液体の液滴の周りに形成するか、当該ポリマーと高極性液体と必要に応じて活性物質との混合物をコア中に形成するか、または両方を形成する、ポリマーを形成する工程；
を含む方法。
【請求項４】
工程ｃ）が、高極性液体の液滴の周りにポリマーシェルを形成することを含み、前記ポリマーシェルが前記粒子の一部を含む、請求項３に記載の方法。
【請求項５】
前記高極性液体が、１種以上の活性物質、ポリマー形成成分、またはそれらの混合物を含む、請求項３または４に記載の方法。
【請求項６】
前記ポリマーが界面重合により形成され、前記ポリマーが非極性ポリマー形成成分と極性ポリマー形成成分から調製され、前記極性ポリマー形成成分が前記高極性液体中に溶解または分散され、前記非極性ポリマー形成成分が非極性成分を介して導入される、請求項３または４に記載の方法。
【請求項７】
前記非極性ポリマー形成成分が１種以上のポリイソシアネートを含み、前記極性ポリマー形成成分が１個より多くのイソシアネート反応性基を含む１種以上の成分を含む、請求項３または４に記載の方法。
【請求項８】
前記ポリマーが現場重合により形成され、前記非極性液体が、フリーラジカル重合性モノマー、オリゴマーまたはプレポリマーを含む１種以上のポリマー形成成分と１種以上のフリーラジカル開始剤を含む、請求項３に記載の方法。
【請求項９】
前記ポリマーがシアノアクリレートを含むモノマーから形成される請求項８に記載の方法。
【請求項１０】
前記ポリマーがコアセルベーションにより形成される、請求項３に記載の方法。
【請求項１１】
前記方法が界面活性剤の実質的に不在下で実施される、請求項３または４に記載の方法。
【請求項１２】
前記粒子が、非極性液体中の高極性液体のエマルジョンまたはサスペンションの界面への移行を促進する表面エネルギーを有する固体粒子である、請求項３または４に記載の方法。
【国際調査報告】
2014518201.tif 000012
2014518201.tif 000013
2014518201.tif 000014
2014518201.tif 000015
2014518201.tif 000016
2014518201.tif 000017