DE2103528A1 - Kleine Kapseln - Google Patents

Description

TUK NATIONAL CASJi REGISTKK COMPANY 2103528

Djiyton, Ohio (V₁St .A . )

Patentanmeldung Nr.
Unser Az.: 1268/Germany

KLEINE KAPSELN

Die Erfindung betrifft kleine Kapseln, in denen in Wasser praktisch nichtlösliche Stoffe eingeschlossen sind, und ein Verfahren zur Herstellung derartiger Kapseln.

Bekannt sind bereits viele Arten kleiner Kapseln, beispielsweise solche, bei denen die Kapselwand aus einem Gelatine-Gummi arabicum-Komplex, Äthylzellulose. Zein, Harnsäure-Formaldehydharz oder Polyvinylalkohol besteht.

Bei bekannten Verfahren zur Herstellung derartiger Kapseln wird beispielsweise eine Flüssigkeits-Flüssigkeits-Phasentrennung in einer Lösung des Kapselwandmaterials bewirkt, um eine abgetrennte flüssige Phase zu erzeugen, die sich um die in der Lösung dispergierte^ einzuschließenden Teilchen ablagern und Kapseln mit flüssigen Wänden bilden. Die flüssigen Wände werden durch Temperaturgelatinierung oder andere Mittel verfestigt; sie können chemisch behandelt werden, um sie zu härten oder ihre Eigenschaften in anderer Weise zu verändern.

Die Erfindung geht aus von einer kleinen Kapsel mit einer eine in Wasser praktisch unlösliche Flüssigkeit oder einen feßten Stoff umgebenden Kapselwand mit einer inneren und einer äußeren Schicht und ist dadurch gekennzeichnet, daß die innere Schicht vorwiegend aus einer ersten Art von hydrophilem Polymeren und die äußere Schicht vorwiegend aus einer zweiten Art von hydrophilem Polymeren besteht, wobei die chemische Zusammensetzung des hydrophilen Polymeren erster Ajrt von derjenigen des hydrophilen Polymeren zweiter Art verschieden ist.

Die Erfindung kann besonders dann Anwendung finden,

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. wenn ein sonst bevorzugtes hydrophiles Kapselwaudmaterial nicht direkt zur Einkapselung eines gegebenen Stolies verwendet werden kann, da beide miteinander unverträglich sind. In einem derartigen Fall kann ein besser verträgliches Polymeres als innere Schicht der erfindungsgemäßen Kapsel verwendet werden, während eine äußere Schicht aus dem bevorzugten Wandmaterial hergestellt wird, wodurch den fertigen Kapseln ihre gewünschten Eigenschaften erteilt werden, ohne daß das bevorzugte Wandmaterial mit ihrem Inhalt reagiert.

Gelatine wird beispielsweise sehr oft zur Herstellung wasserlöslicher Kapseln verwendet und anderen Stoflen vorgezogen, weil /sie billig ist, ein rationelles Verfahren gestattet und Kapselwände liefert, die gewünschte Behandlungsund Bearbeitungseigenschaften besitzen. Sind Aldehyde in Gelatine einzukapseln, dann verlieren die Kapselwände allmählich ihre Wasserlöslichkeit infolge der chemischen Einwirkung der Aldehyde auf die Gelatine. Polyvinylalkoholwähde leiden nicht unter einer derartigen Reaktion; Polyvinylalkoholkapselη neigen ,jedoch dazu, sich während der Herstellung zusammenzuballen und sie haben nicht die bevorzugten Eigenschaften der Gelatinekapseln. Derartige Schwierigkeiten können durch die erfindungsgemäße Verwendung von Polyvinylalkohol und Gelatine als zwei chemisch unterschiedliche Polymere beseitigt werden; eine innere Schicht aus Polyvinylalkohol verhindert die Reaktion des Aldehyds mit der äußeren Gelatineschicht, so daß die Wasserlöslichkeit der Kapselwand erhalten bleibt.

Obwohl sich dem Fachmann verschiedene Verfahren zur Herstellung von Kapseln gemäß der Erfindung anbieten, wird ein Verfahren zur Herstellung der Kapseln bevorzugt, bei dem in einer wässerigen Lösung der Polymeren erster und zweiter Art eine Flüssigkeits-Flüssigkeits-Phasentrennung unter Bedingungen durchgeführt wird, unter denen eine erste abgetrennte flüssige Phase gebildet wird, die überwiegend nur Polymeres der ersten Art enthält ,und daß dann eine weitere Flüssigkeits-Flüssigkeits-Phasentrennung durchgegaführt wird, um eine zweite abgetrennte flüssige Phase

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zu bilden, die Polymeres der zweiten Art enthält, wobei sich die ersten und zweiten abgetrennjen Phasen nacheinander auf Teilchen des in der Lösung dispergierten Kernmaterials ablagern, um die Kapselwände zu bilden. Ein Vorteil dieses Verfahrens besteht darin, daß die Bildung einer Zwischenschicht, zwischen dei* inneren und der äußeren Schicht möglich ist, die aus einer Mischung von Polymeren der ersten und zweiten Art besteht, welche undurchlässiger ist oder andere lügenschatten besitzt, die besser sind als diejenigen eines der Polymeren allein.

Die zur Erzeugung einer au fei nanderJ olgenden Phasen-·

t renmmgt/kann der Fachmann leicht anhand seines Wissens

j abhängig von den verwendeten Polymeren bestimmen. Bekannte m

Verfahren eine Phasentrennung einzuleiten,sind beispielsweise Zusetzen von Salz, pH-Einstellung und Verdünnung und Zusetzen eines Nichtlösungsmitfels für das Wandmaterial: jedes dieser Verfahren kann ohne weiteres durch bekannte Maßnahmen reguliert werden, beispielsweise durch die mikroskopische Beobachtung von Proben der bearbeiteten Lösung, Andere Stoffe zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens ergeben sich für den Fachmann von selbst. Beispielsweise können verschiedene Gelatinetypen, einschließlich chemisch modifizierter Stoffe, wie succinyl ierte Gelatine; verwendet werden. Die Wandmaterialien sind vorzugsweise

durch Temperaturveränderung gelierbar, wie dies bekannt \

ist, und es können theoretisch beliebige Paare.derartiger Stoffe gemäß den spezifischen Erfordernissen des jeweiligen Falles verwendet werden, die unter unterschiedlichen Bedingungen einer Phasentrennung unterliegen.

Der Ausdruck "Polyvinylalkohol", wie er in dieser Beschreibung verwendet wird, bedeutet einen polymeren Stoff. bei dem zumindest 5OGew.% von Vinylalkohol abgeleitet sind. Dies bedeutet, daß der Ausdruck einen polymeren Stoff umfaßt, der vollständig aus Vinylalkohol besteht und andererseits einen Stoff, der nicht nur aus Vinylalkohol besteht, sondern auch andere Bestandteile beispielsweise Vinylazetat ,-propionat

notwendigenBedingungen
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und /oder -bu lyra 1 enthält , wobei jedo< Ii der AnI oil an Vinylalkohol zumindest 50Gew.'i des polymeren Materials ausmacht. Dei' im Handel erhältliche lür die Durch! ührung der KrI i nduin· bevorzugte Polyvinylalkohol ist ein Hydrolyseprodukt von Polyvinylacetat vorzugsweise 75 bis 99 und mein- dew.', hydrolysiert obwohl auch ein Polyvinylalkohol mit einer niedrigeren Hydrolyse verwendet werden kanu.

Bei dem bevorzugten Aus! iihi ungsbe ispio 1 der Kr f ι iiduu-! ist Polyvinylalkohol der erste aus der Lösung abzuscheidende St oJ J und die Phasen!rennung wird durch Zugabe eines SaI.'es /.um Ki nkapselimgssyst om erreicht . Salze zur Einleitung der Phasen!rennung sind beispielsweise wasserlösliche Su11 ate. Zi trat e, Azetate, sowie Chloridisa 1/e von Ammonium, Natrium und Magnesium, obgleich .jedes andere Salz mit entsprechender Wasser lös 1ichkeit verwendet werden kann, das chemisch inert gegenüber den anderen Bestandteilen des Kapsolherst e 1 Iun<\ssvHt ems ist. Nach der Phasen! reunnn.·; des Polyvinylalkohol¹ durch Zugabe eines Salzes erfolgt eine Phasent rennung der (.elatino durch I.i nst el lung des pH Wei !es des .'iysi eins üei pH-Wort wird dui'ch Zugabe einer geeigneten Saure oder Hase eingestellt . etwa Schwel el sä'ui e oder Na t r i Piiihydroxyd . Pie I'hasent renmiiij der Gelatine \vii"d im a 1 1 genie i nen durcli l.'in -((■llung des pH-Wiii'tes in KiHitiuii¹. ;iul den i y<a· Ick I ν ι s< heu !¹Mi)IU (¹IVJt¹Il . bei dem die Wasserlöslichkeil der de IaI ine πι ;\ I 1 gerne i nen ihr Minimum hat .

Nach der Ablagerung können beide Kapselwandstöl Ic durch i emporat ursenkuii!-· im System verlest ij;l odei* gelatiniert wei'dei·. l:j' gelierien j)o lymei en SIoIIe kann man auch chemisch harten, v, ihi-i (>ii!p der» ι·1 i i,e Härtung f-owoh J m einer oder in beiden I- a j se 1 wandle h ich t cn bewirkt worden kann. Ik¹JSpIeIe \ on c'ow ischou linri uniis- und Vernet : ungsmi 1 t ν 1 η sind Aldeliyde. Borate und rber^angsmet a 1 Is a 1/e . die in bekannter V<\- i se abhängig von dor \\·\ des zn Ii ή j't CUtI(Mi Wn ndina t er ia 1 s ausgewählt werden. Der Kapsel inhalt kann ein beliebiger StoII sein, f.\vv überwiegend wasserui löslich ist und -lei nicht ι η einem IuM rächt liehen MaHi· mit den Kai»«¹ Iwan»; tollen wnlTiMid des l.i nkapsul ungsvor J ahi ens reagieri .

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Sinkapselb&r« Stoffe sind beispielsweise wasserunlösliche oder Überwiegenet wasserunlösliche Flüssigkeiten, wie Olivenöl, FischÖl, Pflanzenöl, Samenöl, Mineralöl, Xylol, Toluol, Kerosin, öhloriertes Biphenyl, Methylsalizylat, wasserunlösliche Met ft lioxy de und -salze, Fasermaterial, wie Zellulose oder Asbest, wasserunlösliche synthetische polymere Stoffe, Minerale, Pigmente, Gläser, elementare Stoffe in fester, flüssiger oder gasförmiger Form, Aromastoffe, Duftstoffe, chemische Reagenzien, biozide Bestandteile und physiologische Bestandteile, sowie Bestandteile von Düngemitteln.

•Z>. Gemäß dem erfindungsgemäßen Verfahren hergestellte Kapseln haben einen durchschnittlichen Durchmesser in der Größenordnung von wenige« /um bis zu einigen 1000 /Um . vorzugsweise einen Größenbereich von 100 um bis zu 1500 ,um, wobei Kapseln im Bereich von 300 bis 1000 vum am meisten verwendet werden.

Die Kapseln enthalten zwischen weniger als 50 bis mehr als 95Gew.^ff eingekapselten Stoff je nach speziellen Erfordernissen, Auch die relativen Anteile der beidon Kapselwandsiloffe zueinander können je nach Wunach verändert werden. Gewichtstferhältnisse von Gelatine ?.u Polyvinylalkohol zwischen 1:1 bis 3:1 werden hei dem bevorzugten Auafiihrungsbfiispiei verwendet.

Das orfindungsgemäßü Vorfahren wird nun ausführlicher anhand der nachfolgenden Beispiele erläutort, in donen organische Flüssigkeiten einzukapseln sind,

Beispiel Γ

Du rc Ii Auflösen von U,S u Polyvinylalkohol in Ii 20 g WaHfWV bereit«! man eine wässrig« Lösung von Poly/uiy iaikohol. Dor Polyvinylalkohol ist. «in Polyviny la*:tita,>:. &λά mit BB bis 89% hyUroli <> Ißrt ist und θ tue Viskosität v-m i hit: ti t;P in

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Napht hare in iger zugesetzt, ein in Wasser praktisch unlösliches relativ niedrig siedendes Petroleumdetit i Hat, das gewöhnlich zu zirka 50% bei 175 °C destillierbar ist. Das Bewegen der Flüssigkeit wird derart eingestellt, daß sich disperglerte Naphthatropfen von einem Durchmesser zwischen 300 und 500 ,um ergeben.

Nun erhitzt man das System auf 50 ⁰C und stellt den pH-Wert auf 4,9 ein. Bei diesem Punkt ist noch keine Phasentrennung des Kapselwandmateriais erfolgt. Dem System setzt man nun langsam 100 ecm 20gew.^f|>iger wässeriger Natriumsulfatlösung zu, die als Phasentrennungseinleitungsmittel dient un-d die Bildung einer getrennten flüssigen Phase mit einer hohen Konzentration von Polyvinylalkohol bewirkt, das die einzelnen Naphthatropfen umgibt. Da.s ;>ysl an enthält nun embryonale Kapseln mit einei" einzigen ί lüssi ι,¹ ι* Kapselwandschicht, die reich an Polyvinylalkohol ist, ab*>r nur einen geringen Anteil an Gelatine enthält, der sich während dieser Verfahrensstufe abgesondert hat.

Als nächstes stellt man allmählich den pH-Wert des Systems auf 1,3 ein, so daß die Gelatine aus der. Lösung als getrennte flüssige Phase ausscheidet, die die bereits gebildeten embryonalen KapseLn umgibt. Im laute der pH-Wert-Änderung scheidet ein immer gerinp-e>r werdender Anteil L von Polyvinylalkohol und ein immer größer werdende' AnteLl an Gelatine aus der Lösung aus, so daß Mich am Ende eine aus Schichten bestehende i'Lüssiiif; Kapselwand t*rgibt mit einer inneren Schicht, die überwiegend aus Polyvinylalkohol besteht, einer äußeren Schicht, die überwifi^ond aus Gelatine besteht und einer Zwischenschicht aus einer Mischung von Polyvinylalkohol und Golatnif»

Zur Verfestigung d«r bezieh ichtff en Kapselwand .viii das System abgekühlt. Die Kap.sol vand.stoi IV L^untm ( ht>misrh durch Zugabt) von \-er not "/,utuv-iiii 11 t ti 1 >ι gehärtet wtsrdr-i.

c h.iinl viuii i »* · i«; ρ i f· ί 1. ■· ι r I ,uistt-lli' rlt¹ ■ nec* ■ i:y 1 i ort en Ufilai iJiit f i JlU Sau j «* tixtuihituif » hwn in»·!) λί t g*ilai i i.n mit «inf«r Hlimn.'» ifUi» von 2t'·') bis JOii (.·, un.l flnen laniⁱ1 ■ l;tr iu<'htm Punl. >

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von pH 8 bis 9 verwendet , wobei der zuletzt eingestellte pH-Wert des Systems höher ist als im Beispiel T; dies bedeutet, daß der pH-Wert in Richtung des isoelektrischen Punktes der Gelatine eingestellt wird.

Beispiel III

Folgende Zutaten werden in einem Gefäß geeigneter Größe zusammengebracht: 15 g Gelatine gemäß Beispiel II, 7.5 g Polyvinylalkohol gemäß Beispiel I₁ 150 g Wasser und 50 g Toluol. Die Kombinat ion dieser Stoffe wird auf etwa 50 C unter Rühren erwärmt und das Rühren wird fortgesetzt, bis sich dor Polyvinylalkohol und die Gelatine vollständig aufgelöst, und das Toluol derart dispergieri hat, daß Tropien mit einem Durchmesser zwischen 500 und 1000 ,um entstanden sind. '<

110 g 20gew.'iige wässerige Natriumsuliat lösung wird dem Gefäß allmählich zugesetzt und der Polyvinylalkohol scheidet sich aus der Lösung in Form einer getrennten ilüssigen Phase aus, die sich auf den Toluoltröpfchen ablagert, so daß sich eine embryonale einzige Schicht einer flüssigen Kapselwand um die Kapseln ergibt. Der pH-Wert des Systems (aniangs bei 4-4,5) wird dann erhöht, um eine Phasentrennung der Gelatine und eine darauffolgende Ablagerung der die Gelatine ent haltenden Phase auf die Kapselwand aus bereits abgelagertem Polyvinylalkohol und Polyvinylalkohol/Gelatine zu erzielen. Hi<; Kapselwände werden dann verfestigt und falls erwünscht chemisch gehärtet.

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Claims (1)

1. Kleine Kapsel mit einer einen überwiegend wasserunlöslichen flüssigen oder festen Stoff umschließenden Kapselwand aus einer inneren und einer äußeren Schicht, dadurch gekennzeichnet, daß die innere Schicht überwiegend aus einem hydrophilen polymeren Stoff erster Art und einer äußeren Schicht überwiegend aus einem hydrophilen polymeren Stoff zweiter Art zusammengesetzt ist, wobei die chemische Zusammensetzung der beiden polymeren Stolle verschieden ist.

2. Eine Kapsel nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Kapselwand zwischen der inneren und der äußeren Schicht eine Zwischenschicht besitzt, die aus einer Mischung der polymeren Stoffe erster und zweiter Art zusammengesetzt ist.

3. Kapsel nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der polymere Stoff erster Art Polyvinylalkohol und der polymere Stoff zweiter Art Gelatine ist.

4. Kapsel nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Gewichtsverhältnis von Gelatine zu Polyvinylalkohol im Bereich zwischen 1:1 bis 3:1 liegt.

5. Kapsel nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß der eingekapselte Stoff ein Aldehyd ist oder enthält.

6. Verfahren zum Herstellen der Kapsel nach einem der Ansprüche 1 bis 5. dadurch gekennzeichnet, daß die Flüssigkeits-Flüssigkeits-Phasentrennung in einer wässerigen Lösung der polymeren Stoffe erster und zweiter Art unter derartigen Bedingungen erfolgt, daß zuerst eine erste überwiegend nur polymeren Stoff erster Art enthaltende getrennte flüssige Phase gebildet wird, wonach eine weitere Flüssigkeits-Flüssigkeits-Phasentrennung durchgeführt wird, bei der eine den polymeren Stoff zweiter Art enthalt ende get renni <· ,

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flüssige Phase gebildet wird.

7. Verfahren nach Anspruch 6, bei dem der polymere Stoff erster Art Polyvinylalkohol und der polymere Stolf /weiter Art Gelatine ist, dadurch gekennzeichnet, daß zur t'liasentrennung" des ersteren ein wasserlösliches Salz der Lösung zugesetzt wird, und daß zur Phasen!.rennung des lot /t f-ren ■der pH-Wert der Lösung' verändert wird.

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