DE2225274B2 - Verfahren zur Herstellung von Mikrokapseln - Google Patents
Verfahren zur Herstellung von MikrokapselnInfo
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Description
CH2 h I -H-H
SO3Xjn,
SO3X
worin Ri und R2 ein Wasserstoffatom oder eine
Alkylgruppe mit 1 bis 18 Kohlenstoffatomen darstellen, X ein Wasserstoffatom oder ein Alkaliatom
bedeutet und π zwischen 1 und 9 liegt, zugegeben werden.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Kondensat in einer Menge von
weniger als Vs der Menge an gelierbaren Kolloiden, bezogen auf das Gewicht, zugegeben wird.
30
Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Herstellung von Mikrokapseln, bei dem ein hydrophobes
öl oder Pulver als Kernmaterial in der wäßrigen Lösung von mindestens zwei hydrophilen gelierbaren
Kolloiden mit entgegengesetzter elektrischer Ladung emulgiert bzw. suspendiert wird, in der Emulsion bzw.
Suspension die Abscheidung einer Koazervatphase und deren Ablagerung auf dem Kernmaterial in Form
flüssiger Kapselwände herbeigeführt wird und die Kapselwände geliert und nach Zugabe eines Härtungsmittels gehärtet werden.
Der Ausdruck »Härtungsvorbehandlung«, wie er in dieser Beschreibung verwendet wird, bezeichnet eine
Arbeitsweise, gemäß welcher die Reaktion zwischen Gelatine und Aldehyden beschleunigt wird, das heißt,
bei der der pH-Wert des Systems auf die alkalische Seite in Gegenwart von Aldehyden gebracht wird, oder bei
der dem System, in dem der pH-Wert vorher alkalisch bo
gemacht wurde, Aldehyde hinzugefügt werden.
Der Ausdruck »Schock« soll die Erscheinung umfassen, daß sich, wenn die Vorhärtungsbehandlung
der Koazervatwandmembran ausgeführt wird, die Viskosität des Systems rasch erhöht und die Koagulierung
des Systems auftritt, was zur Bildung der aggregierten Kapseln führt. Außerdem soll der Ausdruck
»Schockverhiitungsmittel« eine Verbindung einschließen, die die Funktion, einen Schock zu verhindern,
ausübt
Es sind viele Verfahren zur Herstellung von hydrophobes öl enthaltenden Mikrokapseln bekannt
(z. B. US-Patentschrift 28 OO 457, japanische Patentveröffentlichung 3875/62 etc.).
Das in der obengenannten US-Patentschrift beschriebene Verfahren umfaßt folgende Stufen: (A) Emulgieren
eines mit Wasser nicht mischbaren Öles in einer wäßrigen Lösung eines hydrophilen Kolloides (ein
erstes Sol), das in Wasser ionisierbar ist (Emulgierstufen),
(2) Mischen der sich ergebenden Emulsion (1) mit einer wäßrigen Lösung eines hydrophilen Kolloides (ein
zweites Sol), das in Wasser ionisierbar ist und eine derjenigen des ersten Solkolloides entgegengesetzte
Ladung besitzt, mit anschließendem Herbeiführen der Koazervation durch Verdünnen mit Wasser und
Einstellung des pH-Wertes zur Ablagerung eines komplexen Kolloides um jedes öltröpfchen, wobei ein
Öl enthaltendes Koazervat erhalten wird (Koazervationsstufe), (3) Abkühlen des sich ergebenden Koazervates
zur Gelierung der Koazervatwand (Gelierstufe) und (4) Bringen des pH-Wertes auf die alkalische Seite und
Zufügen eines Härtungsmittels oder Bringen des pH-Wertes auf die alkalische Seite in Gegenwart eines
Härtungsmittels (Härtungsvorbehandlung).
Das in der obenerwähnten japanischen Patentveröffentlichung 3875/62 beschriebene Verfahren ist ein
Verfahren, bei dem in Stufe (1) des in der obengenannten US-Patentschrift beschriebenen Verfahrens Verdikkungsmittel,
wie Akaziengummi, Tragantgummi, Methylcellulose, Carboxymethylcellulose, Polyglycol oder
Calciummagnesiumsilicat, zugegeben, werden, um das hydrophile Kolloid in zufriedenstellender Weise abzulagern.
Derartige Verdickungsmittel verändern die Oberflächeneigenschaften der einzukapselnden Emulsion.
Die gemäß diesen Verfahren hergestellten, öl enthaltenden Mikrokapseln bilden jedoch vielkernige
Kapseln in Traubenform und außerdem war es unmöglich, die Stufe der Beschleunigung der Härtung
der hergestellten Koazervatwandmembran, nämlich die Härtungsvorbehandlungsstufe, in kurzer Zeit durchzuführen.
Das heißt, es ist notwendig, über einen längeren Zeitraum (mehr als 24 Stunden) in Gegenwart eines
Härtungsmittels bei einer Temperatur, bei der die Kapselwandmembran in geliertem Zustand bleibt, unter
sauren Bedingungen zu rühren oder mehrprozentige Alkali lösungen über einen längeren Zeitraum nach einer
weitgehenden Verdünnung der Lösung tropfenweise zuzufügen. Deshalb wird die meiste Zeit in dem
Verfahren zur Herstellung von Mikrokapseln für diese Stufe aufgewendet.
Wenn Alkali ohne Verdünnung der Kapsellösung zugegeben wird, erhöht sich deren Viskosität, wenn der
pH-Wert über 6 ansteigt und schließlich werden die Kapseln unter Bildung von Kapseln koagulieren, die
hinsichtlich ihrer Größe unregelmäßig sind und Durchmesser haben, die im Bereich von mehreren
hundert Mikron bis zu einigen Millimetern liegen. Je höher überdies die Kolloidkonzentration für die
Koazervation ist, desto höher ist die Abweichung vom für die Koazervation optimalen pH-Wert, und je
schneller der pH-Wert alkalisch gemacht wird, desto heftiger wird die Koagulierung.
Demzufolge ist es erforderlich, daß die Gelatinekonzentration zur Bildung der Koazervatphase so geregelt
wird, daß 1 g Gelatine in mehr als 50 cm3 Wasser
enthalten ist
Es ist auch bekannt, daß durch Zugabe eines Schockverhütungsmittels, wie Carboxymethylcellulose,
zu einem öl enthaltenden Koazervat, das der Härtungsvorbehandlung bei einer Temperatur, die niedriger als r>
der Gelpunkt von Gelatine ist, unterworfen werden soll, die obenerwähnten Nachteile weitgehend vermieden
werden können (vgl. deutsche Offenlegungsschrift 19 39 624).
Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist die ι ο Schaffung eines Verfahrens zur Herstellung von
Mikrokapseln, in dem die Schockverhütungswirkung weiter beschleunigt wird und bei dem die Menge an
eingesetztem Schockverhütungsmittel weiter herabgesetzt wird. ι
Gemäß der Erfindung wird ein Verfahren zur Herstellung von Mikrokapseln geschaffen, bei dem ein
hydrophobes öl oder Pulver als Kernmaterial in der wäßrigen Lösung von mindestens zwei hydrophilen
gelierbaren Kolloiden mit entgegengesetzter elektrischer Ladung emulgiert bzw. suspendiert wird, in der
Emulsion bzw. Suspension die Abscheidung einer Koazervatphase und deren Ablagerung auf dem
Kernmaterial in Form flüssiger Kapselwände herbeigeführt wird und die Kapselwände geliert und nach r>
Zugabe eines Härtungsmittels gehärtet werden, das dadurch gekennzeichnet ist, daß nach dem Gelieren der
Kapselwände die wäßrige Lösung eines hochmolekularen Elektrolyten mit einer anionischen funktionellen
Gruppe und ein Kondensat der allgemeinen Formel j<>
SO3X
r;
so.,x
worin Ri und R2 ein Wasserstoffatom oder eine
Alkylgruppe mit 1 bis 18 Kohlenstoffatomen darstellen, X ein Wasserstoffatom oder ein Alkaliatom bedeutet
und π zwischen 1 und 9 liegt, zugegeben werden.
Vorteilhaft wird dieses Kondensat in einer Menge von weniger als '/5 der Menge an gelierbaren Kolloiden,
bezogen auf das Gewicht, zugegeben. 4r>
Als Alkaliatome werden im Kondensat Natrium- und Kaliumatome bevorzugt.
Insbesondere wird durch die Erfindung ein Verfahren zur Herstellung stabiler Mikrokapseln erreicht, bei dem
die Abweichungen, die durch Veränderung der Mengen w der Ausgangsmaterialien verursacht werden, vermindert
werden. Darüber hinaus wird erreicht, daß der pH-Wert des Systems innerhalb kurzer Zeit ohne
Erhöhung der Viskosität in der Härtungsvorbehandlung auf die alkalische Seite gebracht wird. 5r>
Die durch die obenangegebene allgemeine Formel dargestellten Kondensate sind wohlbekannte Verbindungen,
die leicht hergestellt werden können und im Handel erhältlich sind. Ganz besonders bevorzugte
Kondensate sind jene, bei denen η zwischen 1 und 9 bo
liegt.
Das Verfahren gemäß der vorliegenden Erfindung umfaßt allgemein folgende Stufen:
(1) Eine Stufe, in der ein hydrophobes feines Pulver oder ein hydrophobes öl in einer wäßrigen
Kolloidlösung suspendiert bzw. emulgiert wird (Suspendier- oder Emulgierstufe);
(2) eine Stufe, in der die Dispersion bzw. die Emulsion verdünnt und/oder deren pH-Wert eingeregelt
wird (Koazervationsstufe). Zu diesem Zeitpunkt wird eine wäßrige Lösung eines Elektrolytkolloides
von hohem Molekulargewicht je nach Sachlage hinzugegeben;
(3) eine Stufe, in der das Koazervat zum Gelieren gekühlt wird (Kühlstufe);
(4) eine Stufe, in der das Härtungsmittel zugegeben wird;
(5) eine Stufe, in der ein Schockverhütungsmittel (hochmolekularer Elektrolyt, mit einer anionischen
funktionellen Gruppe, lind eine Verbindung der vorstehend angegebenen allgemeinen Formel zugegeben
werden; . r
(6) eine Stufe, in der der pH-Wert des Systems auf die alkalische Seite gebracht wird (die Stufen (4) bis (6)
sind die Vorhärtungsbehandlungsstufen);
(7) eine Stufe, in der die Temperatur des Systems angehoben wird (Härtungsstufe).
Die Vorhärtungsstufen können auch folgende Reihenfolge haben: (5), (4), (6); (4), (5), (6); (6), (5), (4); oder
(5), (6), (4). Dies bedeutet, daß eine willkürliche Reihenfolge von (4), (5), (6) wirksam ist solange ein
Härtungsmittel und ein Alkali nicht zur gleichen Zeit in dem gleichen System vorliegen.
Mit Ausnahme der Zugabe eines Schockverhütungsmittels und einer Verbindung der vorstehend angegebenen
allgemeinen Formel sind die oben beschriebenen Stufen bekannt.
Was die Schockverhütungsmittel betrifft, so sind Verbindungen wie Cellulosederivate mit einer anionischen
funktionellen Gruppe
(z. B. Carboxymethylcellulose,
Carboxyäthylcellulose und deren Metallsalze,
Cellulosesulfate, Cellulosephosphate und
deren Metallsalze), anionische Polysaccharide
(z. B. Pektinsäure), Polyvinylbenzolsulfonsäurecopolymer (z. B. Vinylbenzolsulfonat-Acryloylmorpholincopolymer, Vinylbenzolsulfonat-Morpholinmethylacrylamidcopolymer,
Vinylbenzolsulfonat-Acrylamidcopolymer,
Vinylbenzolsulfonat-Vinylpyrolidoncopolymer,
Vinylbenzolsulfonat-Methoxymethylacrylamid),
Polyacrylsäurecopolymer (z. B. Acrylsäu/e-Acryloylmorpholincopolymer, Acrylsäure-Morpholinmethylacrylamidcopolymer,
Acrylsäureamidcopolymer, Acrylsäure-Vinylpyrolidoncopolymer, Acrylsäure-Methoxymethylacrylamid), anionische Stärkederivate
(z. B. Carboxymethylstärke, Carboxyäthylstärke, Stärkesulfate, Stärkephosphate,
Stärkexanthate)
Carboxyäthylcellulose und deren Metallsalze,
Cellulosesulfate, Cellulosephosphate und
deren Metallsalze), anionische Polysaccharide
(z. B. Pektinsäure), Polyvinylbenzolsulfonsäurecopolymer (z. B. Vinylbenzolsulfonat-Acryloylmorpholincopolymer, Vinylbenzolsulfonat-Morpholinmethylacrylamidcopolymer,
Vinylbenzolsulfonat-Acrylamidcopolymer,
Vinylbenzolsulfonat-Vinylpyrolidoncopolymer,
Vinylbenzolsulfonat-Methoxymethylacrylamid),
Polyacrylsäurecopolymer (z. B. Acrylsäu/e-Acryloylmorpholincopolymer, Acrylsäure-Morpholinmethylacrylamidcopolymer,
Acrylsäureamidcopolymer, Acrylsäure-Vinylpyrolidoncopolymer, Acrylsäure-Methoxymethylacrylamid), anionische Stärkederivate
(z. B. Carboxymethylstärke, Carboxyäthylstärke, Stärkesulfate, Stärkephosphate,
Stärkexanthate)
geeignet.
Die Menge des zugegebenen Schockverhütungsmittels ändert sich im allgemeinen je nach den Koazervationsbedingungen
(besonders die Kolloidkonzentration und dessen pH-Wert), und die Menge des Schockverhütungsmittels,
bezogen auf getrocknete Gelatine, nimmt mit der Erhöhung der Kolloidkonzentration oder mit
der Abweichung des pH-Wertes vom optimalen Wert zu. Beispielsweise muß in einem Gelatine-Gummiarabicumsystem,
wenn das Verhältnis von Gelatine zu Gummiarabicum eingeregelt und der pH-Wert des
Systems auf 4,3 eingestellt wird, das Schockverhütungs-
mittel in einer Menge von mehr als Ve, bezogen auf das
Gewicht der getrockneten Gelatine bei einer Gelatinekonzentration von 2,4% (4,8% in der gesamten
Kolloidkonzentration) vorliegen, und die Koagulation tritt ein, wenn das Schockverhüiungsmittel in einer ->
Menge zugefügt wird, die geringer als diese ist. Wenn jedoch die Gelatinekonzentration auf 1,9% herabgesetzt
wird (3,8% in der gesamten Kolloidkonzentration), muß die Menge an Schockverhütungsmittel größer als
'/ίο, bezogen auf das Gewicht der getrockneten
Gelatine, sein. Sogar bei niedrigeren Gelatinekonzentrationen wird die Menge an Schockverhütungsmittel,
bezogen auf die Gelatine, reduziert.
Die Elektrolylmenge von hohem Molekulargewicht
beträgt wenigstens '/20, vorzugsweise '/15, bezogen auf
die Menge an gelierbarem Material.
Die Menge an in Kombination mit dem Schockverhütungsmittel zu verwendendem Naphthalinsulfonsäure-Formalinkondensat
hängt von der Art und Menge des eingesetzten Schockverhütungsmittels ab, aber im 2η
allgemeinen wird eine Menge, die geringer ist als V5, bezogen auf die Menge an gelierbarem Material,
bevorzugt.
Wenn beispielsweise eine 2%ige wäßrige Lösung des Natriumsalzes von Carboxymethylcellulose (im Nachstehenden
als »CMC« bezeichnet) (15 cp Viskosität bei 25° C und einem Verätherungsgrad von 0,70) als
Schockverhütungsmittel verwendet wird, liegt die Menge an Naphthalinsulfonsäure-Formalinkondensat
zwischen '/« bis Vs, bezogen auf die Gelatinemenge, j<
> wenn die Menge an CMC 1Ao, bezogen auf die
Gelatinemenge, beträgt, und sie liegt zwischen Vioo bis Vio, wenn die Menge an CMC Vs, bezogen auf die
Gelatine, beträgt.
Das Koazervationskolioid muß wenigstens 2 hydro- j-5
phile Kolloide mit entgegengesetzer Ladung enthalten, wenigstens eines der Kolloide muß gelierbar sein, wie
Gelatine, Gelatinederivate (z. B. Gelatinephthalat, Gelatinesuccinat).
Beispiele für die Kolloide mit entgegengesetzer Ladung mit Bezug auf gelierbare Kolloide sind
Gummiarabicum, Styrol-Maleinsäurecopolymer, PoIyäthylen-Maleinsäurecopolymer,
Methylvinyläther-Maleinsäurecopolymer, Vinylacetat-Maleinsäurecopolymer,
Polyacrylsäure und Polyacrylsäurecopolymer.
Geeignete hydrophile Kolloide sind beispielsweise Gelatine, Casein, Alginat, Gummi-arabicum, Karageen
undStyrol-Maleinanhydridcopolymer.
Geeignete Materialien, die als Kerne für die einzelnen Kapseln verwendet werden, sind natürliche Mineralöle,
tierische öle, pflanzliche Öle, synthetische öle, hydrophober
feiner Staub. Um die ölige Flüssigkeit, die die Kernsubstanz werden soll, zu emulgieren bzw. zu
suspendieren, ist es erwünscht, ein anionisches oder kationisches oberflächenaktives Mittel zu verwenden,
das die Bildung einer Wasser-in-öl-Emulsion verhindert.
Die Emulsion wird verdünnt und/oder ihr pH-Wert wird zur Ablagerung eines Koazervates rund um die
emulgierten Tröpfchen in Form einer Wandmembran bo eingestellt.
LJm die einkernigen Kapseln herzustellen, sollten die Koazervationsbedingungen zu diesem Zeitpunkt zur
Beendigung der Koazervation unzureichend gemacht werden. Um dies zu bewerkstelligen, müssen Arbeits- b5
weisen, wie (a) Herabsetzung der bei der Verdünnung verwendeten Wassermenge, (b) Verschiebung des
pH-Wertes von dem Wert, bei dem eine maximale Koazervatausbeute erhalten wird, (c) Veränderung der
Kolloidverhältnisse und/oder (d) Zugabe eines organischen oder anorganischen Metallsalzes durchgeführt
werden. Es genügt gewöhnlich, die Arbeitsweise (a)oder {b) anzuwenden, um einkernige Kapseln herzustellen.
Außerdem kann die Größe der gebildeten Kapseln stufenweise verändert werden, indem man Koazervationsbedingungen
schafft, die zwischen der optimalen Bedingung und zwischen den vorstehend beschriebenen
Bedingungen zur Herstellung einkerniger Kapseln liegen.
Das auf der Oberfläche der Öltröpfchen abgelagerte Koazervat wird nach der Koazervationsstufe von außen
zur Herbeiführung der Verfestigung gekühlt, wobei die Wandmembran geliert. Um die Wandmembran zu
härten, wird z. B. Formaldehyd zugegeben. Der pH-Wert des Systems wird dann auf die alkalische Seite
eingeregelt. Bei dieser Vorhärtungsbehandlung koagulieren die Kapseln unter den ungenügenden Koazervationsbedingungen,
unter denen einkernige Kapseln gebildet werden, wenn kein Schockverhütungsmittel
vorliegt. In der alkalisch gemachten Lösung schreitet die Härtung der Kapselwand unter Erhitzen fort
Die Zugabe eines Schockverhütungsmitteis und eines Naphthalinsulfonsäure-Formalinkondensats wird bei
einer Temperatur ausgeführt, die niedriger als der Gelpunkt der bei der Bildung der koazervierten
Waiümembran verwendeten Gelatine ist.
Diese Substanzen können in Form einer wäßrigen Lösung gleichzeitig oder getrennt zugegeben werden.
Gemäß der Erfindung können stabile einkernige Kapseln rasch erhalten werden, wenn als eines der
Koazervationskolloide wenigstens Gelatine verwendet wird. Die Menge an Schockverhütungsmittel, die
verwendet wird, wird durch die Zugabe von einer Verbindung gemäß der vorstehend angegebenen
allgemeinen Formel um etwa 50% reduziert
Die Anwendungsbereiche für Mikrokapseln wurden durch die vorliegende Erfindung erheblich erweitert.
Wenn gemäß der Erfindung hergestellte Mikrokapseln auf einem druckempfindlichen Kopierpapier zur
Herstellung eines kapselbeschichteten Papieres verwendet werden, kann die Zahl der Flecken, die sich bei
der Überlagerung auf die Oberfläche eines Tonpapieres bilden, reduziert werden im Vergleich zur Verwendung
von gewöhnlichen mehrkernigen Kapseln, und außerdem werden die Konturen der Buchstaben verbessert,
wenn sie gleichzeitig unter Verwendung von vielen Papierbögen kopiert werden.
Beim Beschichten mittels eines Rakels wird die Beschichtungsfähigkeit der Flüssigkeit verbessert, und
ein schnelles Beschichten wird auf Grund der Möglichkeit der Klassifikation der kleinen Kapseln unter
Anwendung von Druckluft ermöglicht.
Die Naphthalinsulfonsäure-Formalinkondensate, die in den Beispielen eingesetzt wurden, wurden wie folgt
hergestellt.
Synthese-Beispiel 1
(Natriumsalz des «-Naphthalinsulfonsäure-Formalinkondensates)
57 g (0,25 Mol Reingehalt) «-Naphthalinsulfonsäure,
7,5 (0,08 Mol) 95%iger Schwefelsäure und 12 g Wasser wurden in einen Dreihalskolben, der mit einem Rührer
versehen war, eingebracht.
Nachdem der größte Teil der «-Naphthalinsulfonsäure bei einer TemDeratur von 80 bis 85°C gelöst worden
war, wurden 4,3 g 35,8%igem gereinigten Formalins zugegeben; überdies wurden nach jeweils einer Stunde
dreimal bei Einhaltung der Temperatur von 80 bis 850C 4,3 g Formalin hinzugefügt, und somit wurden insgesamt
17,2 g (0,21 Mol) Formalin hinzugegeben.
Nach der Zugabe des Formalins wurde die Tempera-'tur innerhalb eines Zeitraumes von 20 min auf 95 bis
100°C erhöht, und die Reaktion wurde 7'/2 Stunden lang
ausgeführt. Danach wurde mit Kalk gelöscht, indem man mit Wasser verdünntes Calciumcarbonat hinzufügte;
dem heißen Filtrat wurde Natriumcarbonat zugegeben, so daß es in das Natriumsalz übergeführt wurde.
Um so viele freie Ionen wie möglich, beispielsweise Ca2+, Na+, SO -, zu entfernen, wurde eine Dialyse
ausgeführt, wobei man die Lösung in einen Cellophanbeutel einbrachte. Unlösliche Präzipitate wurden
abfiltriert und das Filtrat wurde zur Trockene zum Erhalt des Endproduktes abgedampft.
Synthese-Beispiel 2
(Natriumsalz des j3-Naphthalinsulfonsäure-Formalinkondensates)
Die in Synthese-Beispiel 1 beschriebene Arbeitsweise wurde wiederholt, wobei statt oc-Naphthalinsulfonsäure
0-Naphthalinsulfonsäure verwendet wurde.
Synthese-Beispiel 3
(Natriumsalz des Methylnaphthalinsulfonsäure-Formalinkondensats)
Die in Synthese-Beispiel 1 beschriebene Arbeitsweise wurde wiederholt, wobei Methylnaphthalinsulfonsäure,
die durch Isolieren, Reinigen und Sulfonieren von durch Methylieren von Naphthalin hergestelltem Methylnaphthalin
erhalten wurde, anstelle von a-Naphthalinsulfonsäure
verwendet wurde.
Synthese-Beispiel 4
(Natriumsalz des Propylnaphthalinsulfonsäure-Formalinkondensats)
50 g Isopropylalkohol und 43,3 g Naphthalin wurden gemischt, und 91 g 98%iger Schwefelsäure und 120 g
rauchende Schwefelsäure wurde unter Aufrechterhaltung der Temperatur von 25° C zugegeben.
Nachdem alle Säuren hinzugefügt waren, wurde die erhaltene Mischung 30 min lang gerührt, dann auf 45 bis
55°C erhitzt und 2 Stunden lang bei dieser Temperatur umgesetzt. Gegen Ende der Reaktion trennte sich die
Mischung in zwei Schichten. Nach zusätzlichem Rühren von 4 Stunden wurde die untere Säureschicht entfernt
und die obere Schicht aus Schwefelsäure wurde verdünnt, neutralisiert, gebleicht und abfiltriert. Zur
Normalisierung wurde eine geeignete Menge an Glaubersäure zugegeben und die sich ergebende
Lösung wurde unter Verwendung eines Trockners zur Gewinnung von Propylnaphthalinsulfonsäure getrocknet.
Die in Synthese-Beispiel 1 beschriebene Arbeitsweise wurde wiederholt, wobei anstelle von a-Naphthalinsulfonsäure
die so erhaltene Propylnaphthalinsulfonsäure verwendet wurde.
Synthese-Beispiel 5
(Natriumsalz des Butylnaphthalinsulfonsäure-Formalinkondensates)
Die Arbeitsweise gemäß Synthese-Beispiel 4 wurde durchgeführt, wobei anstelle von Isopropylalkohol
wasserfreies Butanol zur Herstellung von Butylnaphthalinsulfonsäurc verwendet wurde, welches dann eingesetzt
wurde, um das Endprodukt in der gleichen Weise, wie in Synthese-Beispiel 1 beschrieben, zu erhalten.
Die oben beschriebenen Kondensate sind bekannt.
Die Erfindung wird an Hand der nachstehenden Beispiele näher erläutert. In den folgenden Beispielen
beziehen sich alle Teile auf das Gewicht.
In den Beispielen wurde die Hitzebeständigkeit der Kapseln dadurch bestimmt, daß man ein kapselbeschichtetes
Papier einem Hitzebeständigkeitstest in ίο einem Trocknungsheißluftgehäuse aussetzte und außerdem
beobachtete, ob sich die Oberfläche eines Tonpapieres verfärbte, wenn die kapselbeschichtete
Oberfläche daraufgelegt wurde, wobei das kapselbeschichtete Papier hergestellt wurde, indem man 2%
Γ) (bezogen auf das öl) eines basischen Farbstoffes in
Öltröpfchen löste und die sich ergebenden Kapseln auf ein Trägerpapier aufbrachte.
Das Tonpapier wurde wie folgt hergestellt.
100 Teile aktivierten Tones wurden in 300 Teilen Wasser dispergiert, das 5 Teile einer 40%igen wäßrigen
Natriumhydroxidlösung enthielt. Danach wurden 40 Teile eines Styrol-Butadienlatex zugegeben und auf ein
Trägerpapier von 50 g/m2 Gewicht aufgetragen; die Feststoffkomponenten wurden in einer Dicke von
12 g/m2 aufgetragen. Das so hergestellte Tonpapier wurde verwendet.
6 Teile säurebehandelter Gelatine mit einem isoelek-
K) trischen Punkt bei 8,2 und 6 Teile Gummi arabicum
wurden in 30 Teilen auf 35° C erwärmten Wassers gelöst. In dieser Lösung wurden 25 Teile chloriertes
Diphenyl, das 2% Kristallviolettlacton enthielt (im Nachstehenden als »CVL« bezeichnet), unter kräftigem
r, Rühren emulgiert und es wurde eine Öl-in-Wasser-Emulsion
erhalten; das Rühren wurde unterbrochen, wenn die Öltröpfchen eine Größe von 10 bis 15 Mikron
hatten. Damit war das Emulgieren beendet. Anschließend wurde die sich ergebende Emulsion in 190 Teile auf
35° C erwärmtes Wasser gegossen und 5 min lang gerührt. Der pH-Wert wurde dann durch tropfenweise
Zugabe von 50%iger Essigsäure bei fortgesetztem Rühren auf 4,4 eingestellt. Das Gefäß wurde äußerlich
gekühlt, damit das um die Öltröpfchen herum abgelagerte Kolloid verfestigt wurde, während man das
Rühren fortsetzte. Als die Temperatur der Lösung bis auf 8°C abgenommen hatte, wurden 3,8 Teile 37%iger
Formalinlösung unter fortgesetztem Rühren zugegeben. Dann wurden 30 Teile einer 5%igen wäßrigen Lösung
des Natriumsalzes von Carboxymethylcellulose (im Nachstehenden als »CMC-Lösung« bezeichnet) (Verätherungsgrad
0,75, Viskosität 16cp in einer 2%igen wäßrigen Lösung bei 25°C) und 2 Teile einer 10%igen
wäßrigen Lösung des Natriumsalzes des 0-Naphthalinsulfonsäure-Formalinkondensates,
hergestellt in Synthese-Beispiel 2, wurden zugegeben. Nach Abtrennen von 3 min Dauer wurde tropfenweise eine 10%ige
wäßrige Natriumhydroxidlösung zugegeben, um den pH-Wert auf die alkalische Seite zu bringen; dabei
W) wurde weiter gerührt und somit wurde der pH-Wert in
5 min auf 10,5 eingestellt. Dann wurde die Temperatur der Lösung während eines Zeitraumes von 20 min auf
40°C angehoben; es wurden Kapseln, die CVL enthaltendes, chloriertes Diphenyl einkapselten, mit
h5 hoher Hitzebeständigkeit erhalten.
Um zu beweisen, daß das Einkapselungsverfahrcn gemäß der Erfindung vom Verfahrensstandpunkt aus
gesehen stabil ist, werden in der nachstehenden Tabelle
das Verhalten der Viskosität während der Änderung des pH-Wertes und die Größe der sich ergebenden Kapseln
in dem System, in dem CMC und das Natriumsalz von /f-Naphthalinsulfonsäure-Formalinkondensat, die in
Beispiel 1 zugegeben wurden, nicht zugegeben werden (Vergleichsbeispiel 1) und in dem System, in dem nur
CMC zugegeben wird (Vergleichsbeispiel 2), angegeben. Wenn ein kapselbeschichtetes Papier, das durch
Beschichten der in diesem Beispiel erhaltenen Mikrokapseln in der Weise erhalten wurde, daß das chlorierte
Biphenyl auf ein 40 g/m2-Trägerpapier in einer Dicke von 4 g/m! aufgebracht wurde, auf ein Tonpapier
II)
10
aufgelegt wurde und darauf mit einer Maschine geschrieben wurde, wurde ein deutliches blaues Farbbild
erhalten.
Zusätzlich wurde das oben beschriebene kapselbeschichtete Papier nach dem Hitzetest in einem
Lufttrocknungsgehäuse (1000C) während 10 Stunden auf ein Tonpapier aufgelegt und mit einer Maschine
beschrieben. Im Vergleich zu der Dichte vor dem Hitzetest wurde jedoch die Dichte des Farbbildes
überhaupt nicht verringert. Daraus geht hervor, daß die sich ergebenden Kapseln eine ausgezeichnete Hitzebeständigkeit
aufweisen.
Vergleich zwischen dem Viskositätsverhalten und der Größe der erhaltenen Kapseln
Beispiel 1 | Vcrgleichs- beispicl 1 |
Vcrgleichs- beispiel 2 |
|
Viskosität bei IOC | 75 cp*)1 | 75 cp | 75 cp |
Viskosität nach Zugabe von Schockverhütungsmitteln |
Anmerkung 1 34 cp |
Anmerkung 2 68 cp |
Anmerkung 3 52 cp |
Viskosität bei pH 6,0 | 38 cp | 345 cp | 64 cp |
Viskosität bei pH 8,0 | 42 cp | einige Tausend cp (Aggregate) |
164 cp |
Viskosität bei pH 10,0 | 37 cp | - | 60 cp |
Größe der erhaltenen Kapseln | 10-20 Mikron | 50 Mikron - einige Tausend |
10-20 Mikron |
Mikron
Anmerkung 1: In dem System, zu dem CMC und ./f-NaphthalensuHOnsüurcromialinkondcn.sat zugegeben
wurden.
Anmerkung2: Es wurde dieselbe Menge Wasser, wie sie zur Aullösung des CMC in lieispicl I
verwendet wurde, zugegeben.
Anmerkung3: Es wurde nur CMC-Lösung zugegeben.
*)' cp (centipoise) ist eine Viskositiitseinhcit, die unler Verwendung eines Rotationsviskosimeters
Typ B gemessen wird.
' Der Anstieg der Viskosität während der Veränderung des pH-Wertes ist in Beispiel 1 im Vergleich zu den
Ergebnissen in Vergleichsbeispiel 1 und 2 klein, wie aus den Ergebnissen des Vergleichstests ersichtlich ist. π
6 Teile säurebehandelter Gelatine mit einem isoelektrischen Punkt bei 8,5 wurden in 30 Teilen, auf 35°C in
erwärmten Wassers gelöst. In dieser Lösung wurden unter kräftigem Rühren 30 Teile lsopropyldiphenyl
enthaltendes 2%iges 3,3-Bis(p-dimethylaminophenyl)phthalid (im allgemeinen als Malachitgrünlacton
bezeichnet) unter heftigem Rühren emulgiert, um eine τ> Öl-in-Wasser-Emulsion herzustellen. Als das öl eine
Tröpfchengröße von 15 bis 20 Mikron hatte, wurde das Rühren unterbrochen. Darauf wurde die sich ergebende
Emulsion in eine wäßrige Lösung gegossen, die durch Auflösen von 4 Teilen Gummi arabicum in 160 Teilen, wi
auf 35°C erwärmten Wassers hergestellt wurde, und dann wurde der pH-Wert auf 4,4 eingestellt, indem unter
Rühren tropfenweise 10%ige Salzsäure zugegeben wurde.
Die folgenden Stufen wurden alle unter Rühren μ
ausgeführt.
Zur Verfestigung des rund um die Oltröpfchcn abgelagerten Kolloids wurde das Gefäß äußerlich
abgekühlt. Als die Temperatur der Lösung auf 17°C
abgesunken war, wurden 2,5 Teile 37%iger Formalinlösung zugegeben. Das Abkühlen wurde fortgesetzt; als
die Temperatur auf 8°C abgesunken war, wurden 20 Teile einer 5%igen wäßrigen Lösung von Carboxymethylhydroxyäthylcellulose
(CMHEC) (Verätherungsgrad 0,89, Viskosität 125cp in einer l%igen wäßrigen
Lösung bei 25°C) und 20 Teile einer 10%igen wäßrigen Lösung des Natriumsalzes des im Synthese-Beispiel 1
erhaltenen «-Naphthalinsulfonsäure-Formalinkondensats zugefügt.
Nach Rühren von 2 min Dauer wurde der pH-Wert unter tropfenweiser Zugabe einer 25°/oigen Natriuinhydroxidlösung
auf 9,5 eingestellt. Die Zugabe war nach 3 min beendet. Zur Härtung der Wandrnembran wurde
die Temperatur anschließend auf 4O0C erhöht.
Wenn ein kapselbeschichtctcs Papier, das durch Beschichten der sich ergebenden Kapseln auf ein
Trügerpapier von 40 g/m2 Gewicht in einer Dicke von 6,5 g/m2, bezogen auf das Gewicht der festen Bestandteile,
hergestellt wurde, auf ein Tonpapier gelegt und darauf mit einem Bleistift geschrieben wurde, wurde ein
deutliches hellblaues Farbbild erhalten. Es wurde keine Verschlechterung der Farbdichte beobachtet, sogar
nachdem das kapselbenchichtelc Papier 10 Stunden lang
bei 1000C in einer Trocknungskammer gelassen wurde.
Um die Stabilität des Viskositätsverhultcns in dem
Verfahren, das Viskositätsverhalten in dem System, in dem CMHEC und das Natriumsalz von a-Naphthalinsulfonsäure-Formalinkondensat,
das in diesem Beispiel
hinzugefügt wurde, nicht zugefügt wurden, zu vergleichen, werden in der nachstehenden Tabelle die
Vergleichsbeispiele 3 und 4 angegeben.
Beispiel 2 | Vergleichs- bcispiel 3 (keine Zugabe) |
Verglcichs- beispiel 4 (CMHEC- System) |
|
Viskosität bei IOC | 36 ep | 36 ep | 36 ep |
Viskosität nach Zugabe des Schockverhütungsmittels |
20 ep | 32 ep | 30 ep |
Viskosität bei pH 6,0 | 24 ep | 243 ep | 84 ep |
Viskosität bei pH 8,0 | 35 ep | Aggregate | 228 ep |
Viskosität bei pH 10,0 | 27 ep · | — | 145 ep |
wendet wurde, zugegeben.
Die in Beispiel 1 beschriebene Arbeitsweise wurde wiederholt, wobei 1,2 Teile Cellulosesulfat (Veresterungsgrad
0,62, Viskosität 24 cp in einer 2%igen wäßrigen Lösung bei 25°C) und 0,4 Teile des
Natriumsalzes von Methylnaphthalinsulfonsäure-Formalinkondensats,
das in Synthese-Beispiel 3 hergestellt wurde und in 20 Teilen Wasser gelöst war, wurden als
Schockverhinderungsmittel verwendet. Die Viskosität des Systems, in dem nur Cellulosesulfat als Schockverhinderungsmittel
verwendet wurde, ist als Vergleichsbeispiel 5 angegeben.
Verglcichsbeispiel 6
Viskosität nach Zugabe 42 ep 65 ep
des Schockvcrhinde-
rungsmittcls
Viskosität bei pH-Wert 54 ep 84 ep
von 6,0
Viskosität bei pH-Wert 61 ep 130 ep
von 8,0
Viskosität bei pH-Wert 47 ep 74 ep
von 10,0
Vergleiehsbuispiel 5
Viskosität naeh Zugabe 39 ep 64 ep
des Schockvcrhinde-
rungsmittels
Viskosität bei pi I-Wcrt 42 ep l)5 ep
von 6,0
Viskosität bei pH-Weit 58 ep 195 ep
von 8,0
Viskosität bei pl I-Wert 40 ep 75 «:p
von 10,0
Das in Beispiel I beschriebene Verfahren wurde wiederholt, wobei I Teil Carboxymethylstürkc Verätherungsgrad
0,72, Viskosität 38 cp in einer 2%igcn wäßrigen Lösung bei 200C) und 0,5 Teile des
Natriumsulzcs von in Synthese-Beispiel 4 hergestelltem
Propylnaphthalinsulfonsäure-Formulinkondensat, gelöst
in 20 Teilen Wasser, als Sehockvcrhinderungsmittel verwendet wurden,
Die Viskosität des Systems, in dem nur CnrboxymethylstUrke
zugefügt wurde, ist in der nachstehenden Tabelle als Vcrgleichsbeispiel 6 angegeben.
Das in Beispiel 2 beschriebene Verfahren wurde wiederholt, wobei 25 Teile eines 5%igen Kaliumvinylbenzolsulfonat-Acryloylmorpholincopolymcrs
(63,9 Mol-% an Kaliumvinylbenzolsulfonatgehalt in dem
Copolymer und 0,740 Eigenviskosität einer In-NaNOi-LösungO
g/100 ml) bei 30"C) und 15Teile einer 2%igen
wäßrigen Lösung des Nalriumsalzes von in Synthese-Beispiel 5 hergestelltem Butylnaphlalinsulfonsäure-Formalinkondensat,
anstelle von CMHEC als Schockverhütungsmittel verwendet wurden.
Die Viskosität des Systems, in dem K.aliumvinylbenzolsulfonatacryloylmorpholineopolymer
allein als Sehockvcrhinderungsmittel verwendet wurde, isl in der nachstehenden Tabelle als Vcrgleichsbeispiel 7 angegeben.
l!eis|iiel 5 Vuryk'iclisbeispiel
7
Viskosität naeh /iigahu 35 ep
dos Schoekverhinde-
rungsmitlcls
Viskosität bei pl I-Wcrt 38 ep
von 6,0
54 cp
74 ep
Fortsetzung
Vcrglcichsboispicl 7
Viskosität bei pH-Wert 45 ep 146 ep
von 8,0
Viskosität bei pH-Wert 39 ep 59 ep
von 10,0
6 Teile säurebehandelter Gelatine mit einem isoelektrischen Punkt bei 7,8, 3 Teile Gummi arabicum und
2 Teile Karrageen wurden in 30 Teilen, auf 350C
erwärmten Wassers gelöst. In dieser Lösung wurden 30 Teile Citronenöl unter heftigem Rühren emulgiert, um
eine Öl-in-Wasser-Emulsion zu erhalten, die Öltröpfchen mit einer Größe von 20 bis 30 Mikron enthielt.
Danach wurde die sich ergebende Emulsion in 180 Teile,
auf 300C erwärmten Wassers gegossen, und der
pH-Wert wurde unter fortgesetztem Rühren durch tropfenweise Zugabe 50%iger Citronensäure auf 4,0
eingestellt. Das Gefäß wurde äußerlich gekühlt, während das Rühren fortgesetzt wurde, um das um die
Öltröpfchen herum abgelagerte Kolloid zu verfestigen. Als die Temperatur der Lösung auf 15°C abgesunken
war, wurden 12 Teile einer 1O°/oigen wäßrigen Pectinlösung zugegeben. Das Abkühlen wurde fortgeführt,
und als eine Temperatur von 12°C erreicht war, wurden 2 Teile einer 37%igen Formalinlösung hinzugefügt,
und bei einer Temperatur von 8°C wurden 4 Teile einer 15%igen wäßrigen Lösung des Natriumsalzes
eines Naphthalinsulfonsäure-Formalinkondensats zugegeben.
Nach Rühren von 2 min Dauer wurde der pH-Wert durch tropfenweise Zugabe einer 10%igen wäßrigen
Natriumhydroxydlösung während 5 min auf 9,0 eingestellt. Zur Härtung der Wandmembran wurde dann die
Temperatur auf 40°C angehoben. Auf diese Weise erhielt man Citronenöl enthaltende Mikrokapseln, von
denen mehr als 95% einkernig waren.
Die Viskosität während der tropfenweisen Zugabe des Alkalis wurde mit der des Systems, dem kein
Kondensat zugegeben wurde,, verglichen, was als Vergleichsbeispiel 8 in der nachstehenden Tabelle
angegeben ist.
6 Teile einer säurebehandelten Gelatine mit einem isoelektrischen Punkt bei 7,8 und 4 Teile Gummi
arabicum wurden in 25 Teilen, auf 35°C erwärmten Wassers gelöst. In dieser Lösung wurden 30 Teile
Di-isopropylnaphthalin mit einem Gehalt an 6% 3-N,N-diäthylamino-7-(N,N-dibenzyl-amino)fluoran unter
heftigem Rühren zur Herstellung einer Öl-in-Wasser-Emulsion emulgiert. Wenn die Öltröpfchen eine
Größe von 15 bis 20 Mikron bekamen, wurde das Rühren unterbrochen. Dann wurden 165TeUCaUfSO0C
erwärmten Wassers in die sich ergebende Emulsion gegossen und zur Einstellung des pH-Wertes auf 4,2
wurde unter Rühren 20%ige Weinsäure zugegeben.
Alle folgenden Stufen wurden unter Rühren ausgeführt.
Das Gefäß wurde dann zur Verfestigung des um die Öltröpfchen herum abgelagerten Kolloids von außen
gekühlt. Als die Temperatur der Lösung auf 8°C abgesunken war, wurden 0,8 Teile Carboxymethylstärke
(Verätherungsgrad 0,60, Viskosität 25 cp in einer wäßrigen 2% igen Lösung bei 25° C und 0,7 Teile
Natriumsalz von Methylnaphthalinsulfonsäure-Formalinkondensat,
gelöst in 20 Teilen Wasser, zugegeben. Nachdem 5 min lang gerührt wurde, wurden zur
Einstellung des pH-Wertes auf 9,0 10% Natriumhydroxyd
zugegeben. Zusätzlich wurden 2 Teile 25%igen Glutaraldehyds tropfenweise zugegeben und dann
wurde zur Einstellung des zeitweilig erniedrigten pH-Wertes auf 10 10%iges Natriumhydroxid zugegeben.
Zur Härtung der Wandmembran wurde die Temperatur auf 400C erhöht.
Wenn das kapselbeschichtete Papier, das durch Auftragen der sich ergebenden Kapseln auf ein
Trägerpapier mit einem Gewicht von 40 g/m2 in einer Dicke von 6,0 g/m2, bezogen auf das Gewicht der festen
Bestandteile, hergestellt wurde, auf ein Tonpapier aufgelegt und mit einem Bleistift darauf geschrieben
wurde, wurde ein deutliches grünes Farbbild erhalten. Die Hitzebeständigkeit der Kapseln war ebenfalls gut.
Es wurde keine Verschlechterung der Farbdichte bei Ausführung des Hitzetestes für 10 Stunden bei 1000C
beobachtet.
Die Viskosität während des Verfahrens wurde mit der des Systems, in dem nur Carboxymethylstärke verwendet
wurde, verglichen, wie in Verglcichsbeispiel 9 angegeben ist.
Beispiel 6 | Verglcichs | Viskosilät bei 8"C | Beispiel 7 | Verglcichs- | |
beispiel 8 | Viskosität nach Zugabe | bcispicl 9 | |||
des Schockvcrhindc- | |||||
rungsmittcls | 32 cp | 32 cp | |||
69 cp | 85 cp | wi Viskosität bei pH-Wert | 18 cp | 25 cp | |
Viskosität nach Zugabe | von 9,0 | ||||
des Schockvcrhindc- | Viskosität nach Zugabe | ||||
rungsmittcls | 71 cp | 98 cp | des Glutaraldehyds | 16 cp | 22 cp |
Viskosität bei pH-Wert | |||||
von 6,0 | 85 cp | 170 cp | 48 cp | 96 cp | |
Viskosität bei pH-Wert | |||||
von 8,0 | 63 cp | 89 cp | |||
Viskosität bei pH-Wert | |||||
von 10.0 | |||||
Claims (1)
1. Verfahren zur Herstellung von Mikrokapseln, bei dem ein hydrophobes öl oder Pulver als
Kernmaterial in der wäßrigen Lösung von mindestens zwei hydrophilen gelierbaren Kolloiden mit
entgegengesetzter elektrischer Ladung emulgiert bzw. suspendiert wird, in der Emulsion bzw.
Suspension die Abscheidung einer Koazervatphase und deren Ablagerung auf dem Kernmaterial in
Form flüssiger Kapselwände herbeigeführt wird und die Kapselwände geliert und nach Zugabe eines
Härtungsmittels gehärtet werden, dadurch gekennzeichnet, daß nach dem Gelieren der
Kapselwände die wäßrige Lösung eines hochmolekularen Elektrolyten mit einer anionischen funktionellen
Gruppe und ein Kondensat der allgemeinen Formel
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