(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
連続エマルション送入装置、エマルション送入本管、複数の反応器、複数の３方バルブ、洗浄液送入装置及び洗浄液送入本管を備え、エマルション送入本管と個々の反応器との連結管を洗浄液送入本管とそれぞれ連結し、それらの各々の連結管両端の分岐部を３方バルブで連結して成ることを特徴とするマイクロカプセル又は微粒子の半連続製造装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明が属する技術分野】
本発明はマイクロカプセル又は微粒子の半連続製造装置に関し、更に詳しくはエマルション送入本管及び洗浄液送入本管等に取り付けた複数の３方バルブの開閉を系統的に行なうことによって、複数の反応器へ順次連続的に反応液を送入し、長時間に渉って半連続的に一様な特性のマイクロカプセル又は微粒子を製造することができるようにした装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、マイクロカプセル又は微粒子の製造では、これらを連続的に製造するか（特開平６−６３３８８）、又はこれらを半連続的に製造することが行なわれており（特開平５−２４７１０７）、これらを半連続的に製造する場合には、半連続的乳化物供給法又は半連続的モノマー供給法が行なわれている。半連続的乳化物供給法は、最初に一部の乳化剤を反応器に導入し、そして乳化重合の過程でラジカル重合性モノマー、重合開始剤及び残りの乳化剤を反応器に順次導入するというものであり、また半連続的モノマー供給法は、最初に全部の乳化剤を反応器に導入し、そして乳化重合の過程でラジカル重合性モノマーや重合開始剤を反応器に順次導入するというものである。共に操作の多くは回分的であり、１）反応溶液を反応器に仕込み、２）撹拌を続けて骨格物質形成反応が完了するまで反応を行ない、３）ｉｎ  ｓｉｔｕ重合又は溶媒蒸発によりポリマーを析出させて微粒子を形成し、４）形成した微粒子を反応器より取り出して洗浄する、といった一連の操作を繰り返すようになっている。
【０００３】
しかし、マイクロカプセル又は微粒子を回分的な操作で半連続的に製造する前記した従来の手段には、原料の調製、仕込み量の調整、運搬・仕込み作業、温度設定、撹拌条件の設定、製品の反応器からの取り出し、製品の運搬操作等の個々の作業を組み合わせた操作で製品を製造するため、作業種及びその数が多くて誠に煩わしいという問題があり、また多くの異なった操作を一様な条件下で繰り返し遂行することは容易でなく、したがって一様な特性もった製品を大量に製造することが難しいという問題がある。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
本発明が解決しようとする課題は、簡単なバルブ操作によって流系を制御しつつ、一様な特性を持ったエマルションを各反応器へ順次一定量送入し、各反応器内で一定時間反応させて、一様な特性を持ったマイクロカプセル又は微粒子を半連続的に多量に製造できるようにした装置を提供する処にある。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
前記の課題を解決する本発明は、連続エマルション送入装置、エマルション送入本管、複数の反応器、複数の３方バルブ、洗浄液送入装置及び洗浄液送入本管を備え、エマルション送入本管と個々の反応器との連結管を洗浄液送入本管とそれぞれ連結し、それらの各々の連結管両端の分岐部を３方バルブで連結して成ることを特徴とするマイクロカプセル又は微粒子の半連続製造装置に係る。
【０００６】
本発明に係るマイクロカプセル又は微粒子の半連続製造装置（以下、単に本発明の製造装置という）は、連続エマルション送入装置、エマルション送入本管、複数の反応器、複数の３方バルブ、洗浄液送入装置及び洗浄液送入本管を備えている。反応液を送入するエマルション送入本管と洗浄液を送入する洗浄液送入本管は並列に配置されており、複数の反応器はかかるエマルション送入本管に並列で連結されている。エマルション送入本管から個々の反応器への連結管はエマルション送入本管からの分岐部において３方バルブで連結されており、またエマルション送入本管と個々の反応器との連結管は洗浄液送入本管とそれぞれ連結されていて、かかる洗浄液送入本管への各々の連結管はそれらの両端の分岐部において３方バルブで連結されている。
【０００７】
本発明の製造装置では前記した３方バルブの開閉を調節して以下のような操作を行なう。エマルション送入本管から連結管を介して初段の反応器へ反応液を送入する。反応液送入後、送入路である連結管内の残留反応液を洗浄液で置換する。この操作を初段の反応器から順次に繰り返す。最終の一段前の反応器への反応液送入後、初段の反応器より生成物である製品を抜き出す。そして最終の反応器への反応液送入後、反応液の送入を初段反応器へと戻して循環する。かかる循環操作によって、反応液は連続的に複数の反応器に送入し、洗浄液で間欠的に洗浄・置換し、製品を半連続的に反応系から抜き出す。
【０００８】
本発明の製造装置における操作を更に詳述する。エマルション送入本管にｎ基の反応器を並列で連結して操作する場合、反応液を初段の反応器１に送入開始後時間ｔ分で、反応器１が反応溶液によって満たされるとする。（ｎ−１）基の反応器に順次反応液が満たされる総時間は（ｎ−１）ｔ分である。この時、反応器１では反応液が（ｎ−２）ｔ分以上滞留していることになる。（ｎ−２）ｔ分で固形化が完了する骨格物質を用いると、反応器（ｎ−１）に反応溶液を満たし終わった時点で反応器１における固形化が終了する。この時点から反応器１の生成物である製品を系外へ抜き出す。最終の反応器ｎへ反応液を送入する時間で反応器１の生成物は完全に系外へ抜き出される。反応器ｎへの反応液の送入が終了した後、反応器１への反応溶液の送入を開始し、同時に反応器２から生成物を抜き出す。反応液の送入速度を調節して反応時間の調節を行なう。
【０００９】
以上の操作を反応器１，２，３，・・・ｎ、反応器１，２，３，・・・ｎと循環的に繰り返す。かかる操作によって反応液を連続的に送入し、また反応器を切り替えた時点から洗浄液を間欠的に送入して連結管内を洗浄する。反応器への反応液の送入の一周目の操作が終わった時点から、半連続的に反応器から生成物を抜き取る。
【００１０】
本発明の製造装置では、以上説明したように運転操作を連続的操作に変えることができる。エマルション送入本管及び洗浄液送入本管に取り付けた３方バルブの開閉を系統的に行なうことによって、複数の反応器へ順次連続的に反応液を送入し、長時間に渉って半連続的に一様な特性のマイクロカプセル又は微粒子を製造することができるのである。
【００１１】
本発明の製造装置では、調製された（Ｗ／Ｏ）又は（Ｏ／Ｗ）エマルションを連続エマルション送入装置でエマルション送入本管から送入するに際し、３方バルブの開閉を調節して数基の反応器へ初段の反応器から順次最終段の反応器まで送入することができる。かかる半連続製造では、エマルションを各反応器内で反応させ、時間をずらして反応を終了させてマイクロカプセル又は微粒子を製造することができる。また反応器がエマルションで満たされた後、３方バルブの開閉を制御して洗浄液を送入し、配管内を洗浄して、洗浄液で満たすことができる。
【００１２】
また本発明の製造装置では、エマルション送入本管の入口側に骨格物質となるポリマー（又はモノマー）を含んだ油相（又は水相）を水相（又は油相）に分散させる（（Ｏ／Ｗ）エマルション又は（Ｗ／Ｏ）エマルションと称する）ための連続エマルション送入装置を連結することができる。また洗浄液送入本管の入口側に洗浄液送入装置を連結することができ、洗浄液送入本管には製造したマイクロカプセル又は微粒子を排出するための３方バルブを取り付けてその開閉を制御することにより洗浄液送入本管から順次取り出すようにすることができる。更に液中乾燥法をもちいて固形化する場合には、各反応器に脱気用配管を連結し、３方バルブを介して脱気経路から脱気するようにすることができる。
【００１３】
本発明の製造装置において、回分操作とは、反応を利用してマイクロカプセル又は微粒子（以下、単に製品ともいう）を製造する場合に、反応原料の仕込み→反応進行→反応終了→製品の取り出しといった一連の操作によって反応生成物である製品を取り出す操作をいう。また連続操作とは、反応を利用して製品を製造する場合に、ポンプ等を使って反応原料を複数の反応器へ順次連続的に送入し、各反応器中で一定時間連続的に反応させて、反応終了後に反応生成物である製品を連続的に反応器から取り出す操作をいう。更に半連続操作とは、回分操作と連続操作とを組み込んだ操作をいう。更にまた振動型反応器とは、反応器内に設置した撹拌翼の振動によって反応器内の混合を行なう反応器をいう。そして回転型反応器とは、反応器内に設置した撹拌翼を回転して反応器内の混合を行なう反応器をいう。
【００１４】
また本発明の製造装置において、（Ｏ／Ｗ）エマルションとは、油中水系エマルションともいい、油相の中に水滴が分散した状態のエマルションをいう。また（Ｗ／Ｏ）エマルションとは、水中油系エマルションともいい、水相の中に油滴が分散した状態（牛乳等）のエマルションをいう。更に（Ｗ／Ｏ／Ｗ）とは、複合エマルション（（水中油系）／水系）エマルションともいい、水相の中に、油中に水滴エマルションが分散したエマルションをいう。
【００１５】
【発明の実施の形態】
図１は本発明の製造装置を略示する全体図である。連続エマルション送入装置Ｅから反応液を送入するエマルション送入本管ＥＴと洗浄液送入装置Ｗから洗浄液を送入する洗浄液送入本管ＷＴが並列に配置されており、エマルション送入本管ＥＴには合計５基の反応器Ｒ１〜Ｒ５が並列で連結されている。エマルション送入本管ＥＴから個々の反応液Ｒ１〜Ｒ５への連結管はエマルション送入本管ＥＴからの分岐部において３方バルブＥ１〜Ｅ５で連結されており、またエマルション送入本管ＥＴと個々の反応器Ｒ１〜Ｒ５との連結管は洗浄液送入本管ＷＴとそれぞれ連結されていて、かかる洗浄液送入本管ＷＴへの各々の連結管はそれらの両端の分岐部において３方バルブＭ１〜Ｍ５，Ｗ１〜Ｗ５で連結されている。合計５基の個々の反応器Ｒ１〜Ｒ５の他方側はそれぞれ脱気用配管及び３方バルブＶ１〜Ｖ５を介して脱気系路に連結されており、また洗浄液送入本管ＷＴには反応器Ｒ１〜Ｒ５で製造したマイクロカプセル又は微粒子を系外へ排出するための３方バルブＯ１〜Ｏ５が取り付けられている。
【００１６】
図１の製造装置における操作例を挙げると、内部及び寸法を図２に示した内容積３５mlの５基並列に連結した反応器に、反応液（スチレンモノマー（２０〜８０ｗｔ％）、ジビニルベンゼン（２０〜８０ｗｔ％）、界面活性剤（０．５〜２．０％）、アドビスバレロニトリル（０．５〜１．０％）のトルエン溶液（以下、単にＯと略記する）と分散安定剤（リン酸３カルシュム（１０〜３０ｗｔ％）、界面活性剤（ＳＤＳ）（０．１〜１．０％））の水溶液（以下、単にＷと略記する）からなるＯの分散体積分率０．０５〜０．５のＯ／Ｗエマルション）を送入後、流路内に残留する反応液の固化を防止するため、流路内に残留している反応液を洗浄水で置換する。この洗浄操作を実施することによって、長時間連続運転が可能となる。またかかるＯ／Ｗエマルションを反応器に満たしながら、反応器内の撹拌翼を２５０〜４５０ｓｐｍで振動させて、反応器内における粒子の凝縮を防止し、反応を進行させる。
【００１７】
図１の製造装置の操作について更に詳細に説明する。１）連続エマルション送入装置Ｅよりエマルション送入本管ＥＴを通って反応液（エマルション）を３方バルブＥ１及び３方バルブＭ１の経路で反応器Ｒ１へ送入し、反応器Ｒ１に反応液を充満する。２）３方バルブＥ１を切り替え、反応液（エマルション）を３方バルブＥ２及び３方バルブＭ２の経路で反応器Ｒ２へ送入する。３）前記２）と同時に、洗浄液送入本管ＷＴを通して洗浄水を３方バルブＯ１、３方バルブＷ１及び３方バルブＭ１の経路で反応器Ｒ１へと送入し、反応器Ｒ１までの経路中の反応液を洗浄水で置換した後、３方バルブＭ１を切り替える。４）反応器Ｒ２に反応液が充満した後、反応液を３方バルブＥ３及び３方バルブＭ３の経路で反応器Ｒ３へ送入する。５）前記４）と同時に、前記３）と同様にして、３方バルブＯ２、３方バルブＷ２及び３方バルブＭ２の経路で反応器Ｒ２へと洗浄水を送入して、反応器Ｒ２までの経路中の反応液を洗浄水で置換した後、３方バルブＭ２を切り替える。６）前記の２）及び４）と同様に、反応器Ｒ３が反応液で満たされた後、反応液を３方バルブＥ４及び３方バルブＭ４の経路で反応器Ｒ４へ送入する。７）前記の６）と同時に、３方バルブＯ３、３方バルブＷ３及び３方バルブＭ３の経路で反応器Ｒ３へと洗浄水を送入し、反応器Ｒ３までの経路中の反応液を洗浄水で置換した後、３方バルブＭ３を切り替える。８）前記の２）、４）及び６）と同様に、反応器Ｒ４が反応液で満たされた後、反応液を３方バルブＥ５及び３方バルブＭ５の経路で反応器Ｒ５へ送入する。９）前記の８）と同時に、３方バルブＯ４、３方バルブＷ４及び３方バルブＭ４の経路で反応器Ｒ４へと洗浄水を送入し、反応器Ｒ４までの経路中の反応液を洗浄水で置換した後、３方バルブＭ４を切り替える。１０）前記の２）、４）、６）及び８）と同様に、反応器Ｒ５が反応液で満たされた後、３方バルブＯ５、３方バルブＷ５及び３方バルブＭ５の経路で反応器Ｒ５へと洗浄水を送入し、反応器Ｒ５までの経路中の反応液を洗浄水で置換した後、３方バルブＭ５を切り替える。
【００１８】
以上の時点で反応器Ｒ１〜Ｒ５には全て反応液が満たされ、振動（又は撹拌）を続けながら重合（又は液中乾燥）によって製品が製造される。反応器Ｒ１に反応液が満たされた後、所要時間を経過すると、反応器Ｒ１では完全な固形物が形成される。形成されたマイクロカプセル溶液は３方バルブＭ１、３方バルブＷ１及び３方バルブＯ１の経路で系外へ排出する。
【００１９】
製造試験
図１の製造装置における反応器は内径２０．０mm、外径４０．０mm、長さ３５０．０mm（内容積約３５ml）の二重円筒ガラス管である。反応器内には直径２９．０〜２９．５mmのステンレス製円盤２５枚を等間隔に同一軸で連結した撹拌翼を取り付けた。かかる製造装置を用い、スチレン／ジビニルベンゼンのｉｎ  ｓｉｔｕ重合によって、スチレンポリマーを骨格とした微粒子を製造した。反応器の外管には所定温度の恒温水を送入して反応器の温度を一定に保持した。撹拌翼は５０から１５００ｓｐｍで振動数を変化することができる。スチレン（３２．６ｗｔ％）及びジビニルベンゼン（４０．９２ｗｔ％）を含むトルエン溶液（油相）と、分散安定剤（リン酸３カルシューム、商標名ＴＣＰ１０）（３０ｗｔ％）及び界面活性剤（ＳＤＳ、０．２５ｗｔ％）を含む水溶液（水相）とを、油相：水相＝１：９で連続エマルション送入装置Ｅへ送入して調製した粒径２０〜５０μｍの（Ｏ／Ｗ）エマルションを反応器に連続的に送入し、微粒子を製造した。
【００２０】
試験例１
反応器を５基並列に連結した図１の製造装置を用い、また前記のような反応液を用いたときの、製造した微粒子の粒径と反応器種（段数）との関係を図３に示した。粒径は、反応器によって、また繰り返し操作回数によってほとんど変化していない。反応器が変わっても、繰り返し操作回数を変化しても、粒径の変化みられず一様な製品が製造されている。
【００２１】
試験例２
試験例１と同様に行ない、製造した微粒子の収量と反応器種（段数）との関係を図４に示した。収量は、反応器および繰り返し操作の回数によって変化していない。反応器が変わっても、繰り返し操作回数を変化させても一様な質の製品が製造される。
【００２２】
試験例３
試験例１と同様に行ない、製造した微粒子の粒径に及ぼす振動数の影響を図５に示す。粒径は振動数の変化によって殆ど変化せずほぼ一定値を示した。また微粒子の収量と反応器振動数の関係を図６に示す。収量は振動数に関係なく一定となった。
【００２３】
試験例４
試験例１と同様に行ない、製造した微粒子の粒径と、連続エマルション送入装置として用いた乳化器の振動数との関係を図７に示す。微粒子の粒径は乳化器の振動数が増加するほど減少しており、平均粒径が乳化器の振動数によって影響されることが解る。平均粒径はエマルションの平均粒径とほぼ等しくなった。
【００２４】
【発明の効果】
本発明の製造装置によると、簡単な３方バルブの切り替え操作によって流系を制御しつつ、一様な特性を持ったエマルションを各反応器へ順次一定量送入し、各反応器内で一定時間反応させることにより、一様な特性を持ったマイクロカプセル又は微粒子を半連続的に多量に製造できるという効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本発明の製造装置を略示する全体図。
【図２】  反応器の内部を示す斜視図。
【図３】  本発明の製造装置を用いて試験をしたときの結果を例示するグラフ。
【図４】  本発明の製造装置を用いて他の試験をしたときの結果を例示するグラフ。
【図５】  本発明の製造装置を用いて他の試験をしたときの結果を例示するグラフ。
【図６】  本発明の製造装置を用いて他の試験をしたときの結果を例示するグラフ。
【図７】  本発明の製造装置を用いて他の試験をしたときの結果を例示するグラフ。
【符号の説明】
Ｒ１〜Ｒ５          反応器
Ｍ１〜Ｍ５          ３方バルブ
Ｅ１〜Ｅ５，ＥＥ    ３方バルブ
Ｗ１〜Ｗ５，ＷＥ    ３方バルブ
Ｏ１〜Ｏ５          ３方バルブ
Ｖ１〜Ｖ５          ３方バルブ
Ｅ                  連続エマルション送入装置
Ｗ                  洗浄液送入装置
ＥＴ                エマルション送入本管
ＷＴ                洗浄液送入本管
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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