DE1419650A1

DE1419650A1 - Verfahren zur Herstellung sehr kleiner,feste Teilchen enthaltender Kapseln

Info

Publication number: DE1419650A1
Application number: DE19611419650
Authority: DE
Inventors: Auf Nichtnennung Antrag
Original assignee: NCR Corp
Current assignee: NCR Voyix Corp
Priority date: 1960-03-09
Filing date: 1961-03-07
Publication date: 1969-01-30
Also published as: DK109032C; BE631722A; DE1234190B; NL292320A; CH419064A; NL128442C; GB907284A; BR6126164D0; CH390883A; NL262195A; GB967618A

Description

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THE NATIONAL CASH REGISTER COMPANY Dayton, Ohio (V.St.A.)

Patentanmeldung P 14 19 650.0 Unser Az.: 669/Garrnany

VERFAHREN ZUR HERSTELLUNG SEHR KLEINER, FESTE TEILCHEN EIITHALTENDER KAPSELN

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung sehr kleiner Kapseln, deren Wände feste Teilchen schützend umgeben.

Bekannt ist es, verschiedene Stoffe einzukapseln, die vor schädlichen Umgebungseinflüssen geschützt werden sollen. In der deutschen Patentanmeldung N 9117 IVc/12c wird z.B. beschrieben, wie ein mit Wasser nicht mischbarer Stoff, beispielsweise öl, in dem Teilchen eines festen Stoffes dispergiert sind, in einem hydrophilen kolloidalen Stoff eingekapselt wird. Zur Erreichung dieses Zwecks wird in der genannten Patentanmeldung ein Verfahren angewandt, in dem in einer wässerigen Lösung eines solchen kolloidalen Stoffes, in der der einzukapselnde Stoff dispergiert ist, die Koacervierung eingeleitet wird.

Bei der Einkapselung eines wasserlöslichen Stoffes kann die KoaceivLerung einer wässerigen Trägerflüssigkeit nicht angewandt werden, da sich hierbei der wasserempfindliche Stoff auflösen würde und nicht in Form fester Teilchen eingekapselt werden könnte.

In dem Verfahren nach der Erfindung wird ein nichtwässeri- ·*? Medium verwendet, in dem das zur Bildung der Kapselwände dienende, mit Wasser nicht mischbare Polymer gelöst und durch Zusatz eines anderen, mit ihm nicht verträglichen Polymers dazu gebracht wird, sich abzuscheiden. Diese Erscheinung ist

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in der Literatur bekannt und wird in einem Artikel in dem " ' ^;; "Journal of Polymer Science", Band 2, Nr. 1 (1957), Seiten 90-100, unter dem Titel "Phase Separation in a Polymer Solution"^: beschrieben. Dieser Artikel zeigt, daß eine Lösung von zwei verschiedenen, langen Kettenpolymeren bestrebt ist., sich in Form von zwei getrennten Lösungen mit einem gemeinsamen Lösungsmüjtel abzuscheiden. Ist eines dieser Polymere ein fUmbildender, in Wasser nicht löslicher Stoff, und wurden vor der ' ^: genannten Abscheidung und unter Rühren der gewünschten Lösung des filmbildenden Polymers kleine Teilchen eines einzukapselnden festen Stoffes in die Lösung des Polymers eingeführt, dann scheidet sich beim Zusetzen der sweiten Polymerlösung die filmbildende Polymerphase ab und bildet kleine Einheiten, die sich JeMIs auf den festen Teilchen als ein polymerreicher, flüssiger überzug ablagern, der später durch Härtung in einen festen Zustand gebracht werden kann. Die sich so ergebenden Kapseln können durch Dekantieren, Filtrieren und andere bekannte Verfahren von den restlichen Bestandteilen getrennt und* falls erwünscht, getrocknet werden.

Es ergibt sich aus dem vorangehenden, daß das Verfahren sich dadurch auszeichnet, daß auch wasserlösliche Stoffe eingekapselt werden können^ weiterhin kann das Verfahren von Anfang bis nach der Härtung der Kapseln bei Zimmertemperatur ablaufen und.die für die Herstellung einer großen Menge Kapseln erforderliche Zeit beträgt höchstens 1/2 Stunde, gerechnet vom Zeltpunkt der Herstellung der Lösung an.

Das Verfahren eignet sich'zur Herstellung von mehr oder weniger kugelförmigen Kapseln in der Größenordnung von mehreren /U bis mehreren Hundert /α.

Die Erfindung befaßt sich mit einem Verfahren zur Herstellung sehr kleiner Kapseln mit jeweils einer Wand aus einem wasserunlöslichen Polymer, die ein Teilchen eines festen Stoffes einschließt; es ist dadurch gekennzeichnet, daß ein erstes Polymer gelöst, darin kleinste Teilchen eines festen Stoffes dispergiert, ein zweites, mit dem ersten nicht

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vertrMgliches Polymer unter Rühren zugesetzt,, so daß sich das erste kapselwandbilden.de Polymer aus der Losging abscheidet ■und durch .Ablagerung jedes feste Teilehen mit einer flüssigen Wand umgibt, und daß der wandbildende Stoff sodann gehärtet wird,

Als Beispiel wird die Einkapselung von Ammoniumnitrat einer Durchschnittsteilchengröße von 200 /ti beschrieben. Hierbei wird je nach der Dicke der abgelagerten Kapselwand eine Kapselgröße von entsprechend mehr als 200 /a erhalten. Die genannte Kapselwanddicke hängt weitgehend von der Größe der in dem System während des Hührens vorhandenen Seherkräfte und von dem Verhältnis der Menge des einzukapselnden festen Stoffes zu der des kapselwandbildenden Polymers in dem System ab. Bei den in dem bevorzugten Beispiel angegebenen Mengenverhältnissen der einzelnen Bestandteile ist bei mäßigem Rühren eine Kapselwanddicke von etwa 10 ax um jedes Teilchen zu erwarten .

In diesem Ausführungsbeispiel wird ein fester Kern, nämlich ein Teilchen Ammoniumnitrat in einer Schutzwand aus A'thylcellulose eingekapselt. Das Verfahren wird bei einer Temperatur zwischen 25 und 50 ⁰C durchgeführt. In einem 200 ccm-Becher werden 50 g einer 2$igen Lösung von Ithyleellulose in einem aus 80 Teilen Toluol und 20 Teilen Äthanol bestehenden Lösungsmittel gegeben. Die verwendete A'thylcellulose hat eine Viskosität von 0,22 Poise und einen Äthoxylgehalt von 47,5 Gewichtsprozent. Die Viskosität wird bestimmt, wenn die A'thylcellulose trocken in einer 5gewichtsprozentigen Konzentration in einem aus 80 Teilen Toluol und 20 Teilen Äthanol bestehenden Bad bei einer Temperatur von 25 ⁰C dispergiert wird. In diese Athylcelluloselösung werden 4 g der 200 Ai großen Ammoniumnitratteilchen eingeführt. Anschließend werden 25 g Polybutadien mit einem Molekulargewicht von 8000 bis 10 000 zugesetzt. Die Einführung des flüssigen Polybutadiene erfolgt langsam innerhalb 15 his j50 Minuten,, während denen sich die Ä'thylcellübse von dem übrigen System in Form kleiner flüssiger

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Einheiten abscheidet, die sich auf Jedem einzelnen Ammoniumnitratteilchen ablagern und dieses umschließen. Das garas Verfahren wird unter ständigem Rühren durchgeführt. Während der Phasentrennung der Äthylcelluloselösung wird der größte Teil des Äthanols und ein Teil des Toluols des ursprünglichen Lösungsmittels in der flüssigen Ablagerung der Äthylcellulose auf den Ammoniumnitratteilchen gebunden. Die Härtung wird dann durch Einführung von 15 g Toluoldiisocyanat herbeigeführt. Dieses wird innerhalb etwa einer Minute schnell eingerührt und reagiert mit dem Äthanol der Äthylcelluloselösung. Es bildet sich eine Kapselwand, die fest und im wesentlichen wasserunlöslich wird und die eingeschlossenen Teilchen gegen die Einwirkungen jeglicher wässeriger Mittel schützt.

Solche eingekapselten Ammoniumnitratteilchen eignen sich als Bestandteil von Düngemitteln oder Sprengstoffen. Andere wasserempfindliche Stoffe, die bereits mittels des in dem soeben beschriebenen Ausführungsbeispiel geoffenbarten Verfahrens eingekapselt worden sind, sind Kaliumdlchromat, Metallhydride und Zinnfluorid. Obwohl die Erfindung für den Schutz von wasserempfindlichen Stoffen sehr wertvoll ist, kann sie auch für die Schutzeinkapselung von wasserunempfindlichen Stoffen, beispielsweise Metallstaub, der gegen Oxydierung oder andere schädliche Einflüsse geschützt werden soll, dienen.

Das erfindungsgemäße Verfahren soll nicht auf die Einkapselung der genannten festen Stoffe in Äthylcellulose beschränkt werden, da auch andere fil'bildende, mit Wasser nicht mischbare Polymere, wie Cellulosenitrat, Polymethylmethacrylat und ähnliche Stoffe zur Verwendung kommen können, wobei das Kriterium für die praktische Verwendbarkeit solcher Stoffe darin zu sehen ist, ob sie in gelöster Form fähig sind, den einzukapselnden, aus festen Teilchen bestehenden Stoff zu benetzen, und ob sie in einem nichtwässerigen Lösungsmittel löslich sind.

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Obwohl das genannte Lösungsmittel für die. Kthylcellulose eine Kombination.aus Toluol und Äthanol ist, können auch einzelne Lösungsmittel,.wie Benzol, Toluol oder jedes.andere geeignete Lösungsmittel, das in der, Lage ist, das bestimmte zur Verwendung kommende.kapselwandbildende.Polymer aufzulösen, verwendet werden. ■ . -, .

Ist kein Äthanol In dem Lösungsmittel vorhanden, kann die Härtung des abgelagerten flüssigen kapselwandhiIdenden Stoffes durch Verwendung einer organischen Verbindung, die für den Stoff kein Lösungsmittel darstellt, in. einem Lösungsmittelaustauschverfahren, durch das das, Lösungsmittel,, aus dem abgelagerten Polymer, entfernt wird, erreicht werden. Für- ■ Polymere, die vernetzbar sind,.kann zur Härtung ein Vernetzungsmittel verwendet werden.,

Sollen die ,Polymerwande, weichgemacht werden,- dann werden zwischen J5Q und 50 Gewichts teile eines geeigneten Weichmachers, wie Dimethylphthalat,. Dibutylphthalat, Dioctylphthalat, Rizinusöl.und nitrierte Glycole.auf fester Polymerbasis vor der Phasentrennung in.die.Lösung,des kapselwandbildenden . Polymers eingeführt« Durch die Erwähnung der vorgenannten sollen Jedoch andere, ebenfalls geeignäte Weichmacher nicht- . ausgeschlossen werden.» Auch soll durch die angegebene Menge , der Weichmacher die Erfindung nicht eingeschränkt werden, da die gewünschte .Wirkung..durch ,eine, größere oder kleinera Menge Weichmacher ebenfalls erreicht werden "kann. . . ...,.■■ ■, .

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Claims

Patentansprüche:

1. Verfahren zur Herstellung sehr kleiner Kapseln, mit jeweils einer Wand aus einem wasserunlöslichen Polymer, die ein Teilchen eines festen Stoffes einschließt, dadurch gekennzeichnet, daß ein erstes Polymer gelöst, darin kleinste Teilchen eines festen Stoffes dispergiert, ein zweites, mit dem ersten nicht verträgliches. Pdymer unter Rühren zugesetzt, so daß sich das erste kapselwandbildende Polymer aus der Lösung abscheidet und durch Ablagerung jedes feste Teilchen mit einer flüssigen Wand umgibt, und daß der wandbildende Stoff sodann gehärtet wird.

2. Verfahren zur Herstellung sehr kleiner Kapseln nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß vor Einleitung des Phasentrennungsschrittes ein Weichmacher in die Lösung des ersten Polymers eingeführt wird.

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