DE2253050A1 - Verfahren zum herstellen kleiner polymerkapseln - Google Patents
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Description
THE NATIONAL CASH REGISTER COMPANY Dayton, Ohio (V.St.A.)
Patentanmeldung
Unser Az.: 1442/GER
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Herstellen
kleiner Polymerkapseln in einer Herstellungsflüssigkeit. Ein wesentlicher Schritt des erfi η dungs gemäßen Verfahrens
ist die -Flüssigkeit—-Flüssigkeitphasentrennung einer
relativ konzentrierten Lösung des zur Bildung der Kapselwände für die kleinen Kapseln verwendeten polymeren Materials.
Zur Erzielung verschiedener erwünschter oder erforderlicher physikalischer Eigenschaften der Kapselwände wurden
in der Vergangenheit verschiedene Kombinationen von Materialien verwendet. Für viele Produkte, bei denen Kapseln verwendet
werden, müssen die Kapselwände für flüchtige Lösungsmittel im wesentlichen undurchlässig sein und sollen außerdem
relativ flexibel und widerstandsfähig sein, um den bei der
normalen Handhabung auftretenden Kräften ohne aufzubrechen standzuhalten. Diese Forderungen sind insbesondere bei sehr
kleinen Kapseln schwer zu erfüllen. Mit abnehmender Kapselgröße nimmt auch die Kapselwanddicke entsprechend ab und
das Verhältnis von Kapselwandoberfläche zum Gewicht des 1n den Kapseln enthaltenen Materials steigt stark an. Durch
die abnehmende Kapselwanddicke werden die Kapselwände
flexibler, was einer der gewünschten Eigenschaften entspricht» jedoch wird durch das höhere Verhältnis von Kapseloberfläche zu Kapselinhalt die Neigung zum Verlust an
flüchtigem, in den Kapseln enthaltenen Lösungsmittel durch Diffusion erhöht, was der weiteren erwünschten Kapseleigenschaft, nämlich der Kapselwandimpermeabilität, entgegenläuft.
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In einer wässerigen Kapselherstellungsflüssigkeit
erzeugte Phenol-Formaldehyd-Polymere ergeben ziemlich spröde Filme des kapselwandbildenden Materials. Die
Reaktion 1st zwar bezüglich der Bildungsgeschwindigkeit des Polymers und der Ablagerungsgeschwindigkeit zur Bildung
der Kapselwände steuerbar,jedoch 1st der gebildete Film
aus noch nicht geklärten Gründen sehr spröde und brüchig und die aus diesen Filmen gebildeten Kapselwände brechen
selbst bei den bei der Handhabung auftretenden Kräften leicht auf. Es hat sich gezeigt, daß eine äquivalente
Polimerisation unter Verwendung von Resorcin oder anderen phenolischen Polyhydroxyverbindungen und einem Aldehyd
eine Reaktionsgeschwindigkeit ergibt, die für eine einwandfreie Kapselwandbildung zu schnell 1st. Die Polymerisation
von phenolischen Polyhydroxyverbindungen verläuft relativ unkontrollierbar und findet mit einer so hohen Geschwindigkeit statt, daß die abgeschiedene Phase sehr schnell vom
flüssigen in den festen Zustand umgewandelt wird und somit keine ausreichende Gelegenheit zur Bildung von Kapselwänden
hat.
Durch das erfindungsgemäße Verfahren wird eine kapselwandbildende Kondensationsreaktion geschaffen, die einen
phenolischen Polyhydroxy-Komplex verwendet, wobei die Reaktion In einem solchen Ausmaß gesteuert wird, daß die
abgeschiedene Phase des polymeren Stoffes so lange flüssig bleibt, um die kapsel kernbildenden Teilchen in der Weise
zu umhüllen, daß sich welche und gut aufgebaute Kapselwände
ergeben.
Durch das erfindungsgemäße Verfahren werden Kapseln erhalten, deren Wände, relativ impermeabel und flexibel
sind. Die durch das erfindungsgemäße Verfahren hergestellten
Kapselwände sind zäh und relativ flexibel und zwar in einem Ausmaß, daß die Kapsel den bei normaler Handhabung auf-
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tretenden Kräften ohne aufzubrechen standhalten. Das Verfahren ist insbesondere zur Herstellung sehr kleiner Kapseln geeignet.
Ein für die Verwendung in dem erfindungsgemäßen Verfahren
geeignetes Material, das sowohl für die Steuerung der Polykondensationsreaktion
als auch für die Verleihung der erforderlichen Flexibilität und Zähigkeit benötigt wird, ist Polyvinylalkohol mit einem hohen Hydrolysegrad.
Die Erfindung betrifft somit ein Verfahren zum Herstellen
kleiner Polymerkapseln aus einer Dispersion von Teilchen des kapselkernbiIdenden Stoffes in einer wässerigen Lösung eines
wandbildenden Materials, das dazu veranlaßt wird, sich in Form einer flüssigen Phase abzuscheiden und auf den Teilchen des
kernbildenden Stoffes zur Bildung flüssiger Kapsel wände abzulagern, wonach diese verfestigt und wasserunlöslich gemacht
werden.
Das erfindungsgemäße Verfahren ist dadurch gekennzeichnet, daß eine wässerige Lösung eines aldehydischen Materials und
ein Komplex eines stark hydrolisierten Poly.vinylalkohol und
zumindest einer phenol ischen/hyaroxyverbindung verwendet wird,
und daß die Phasentrennung durch eine Polymerisationsreaktion zwischen dem aldehydischen Material und der phenolischen
Polyhydroxyverbindung bewirkt wird, wobei die Reaktion so lange fortgesetzt wird, bis sich das Kapselwandmaterial verfestigt
hat. .
Es sind bereits Verfahren bekannt, bei denen phenolische Polyhydroxyverbindungen, wie beispielsweise Resorcin, in einer
Reaktion mit Polyvinylalkohol zur Herstellung von Kapselwänden verwendet wurden. Bei diesen bekannten Verfahren waren jedoch
immer Phasentrennungsmittel erforderlich. Es waren bisher keine Polykondensations-Kapselherstellungssysteme unter Verwendung
von Polyvinylalkohol bekannt, die ohne Verwendung eines Phasentrennungsmittels durchgeführt werden konnten. Im Gegenteil
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war man bisher der Auffassung, daß Phasentrennungsmittel von wesentlicher Bedeutung waren, um Polyvinylalkohol als
einen Hauptbestandteil der Kapselwandzusammensetzung beizubehalten.
Das erfindungsgemäße Verfahren verwendet als Ausgangsmaterial für die Polykondensationsreaktion einen Komplex
aus Polyvinylalkohol und einem Polyhydroxyphenol, wobei der Komplex in einer wässerigen Kapselherstellungsflüssigkeit
löslich ist.
Das in wässeriger Lösung vorliegende Ausgangsmaterial wird einer Reaktion mit einem Aldehyd unterworfen, wobei
das Polyhydroxyphenol mit dem Aldehyd kondensiert wird, wodurch man eine getrennte, flüssige Phase erhält, die
eine relativ hohe Konzentration des Phenol-Aldehyd-Kondensationspolymers und eine relativ geringe Polyvinylalkohoi-Konzentration aufweist. Das endgültige Kapselwandmaterial enthält nur etwa 2 bis 10 Gew.% Polyvinylalkohol.
Es wird angenommen, daß ein Grund für die verbesserte Qualität der Kapselwände darin zu sehen ist, daß der
Polyvinylalkohol die Polykondensationsreaktion zwischen der phenolischen Polyhydroxyverbindung und dem Aldehyd
beeinflußt. Es wird angenommen, daß eine Kondensationsreaktion zwischen phenolischen Stoffen und aldehydischen
Stoffen deshalb ein relativ sprödes PoVmerprodukt ergibt, weil die phenolischen Stoffe dazu neigen, in molekularen
Blöcken statt als einzelne Moleküle mit dem Aldehyd zu reagieren. Wenn der phenolische Stoff in Form eines
Komplexes mit Polyvinylalkohol vorliegt, dann kondensiert vermutlich der phenolische Stoff mit dem Aldehyd "molekülweise", statt mit großen Blöcken oder Molekültrauben des
monomeren phenolischen Stoffes zu kondensieren. Eine solche "molekülweise" Reaktion scheint ein zäheres und flexibleres
polymeres Material zu ergeben.
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Im Laufe der Polymerisation wird etwas Polyvinylalkohol von dem phenolischen Material eingeschlossen oder bleibt als
Komplex mit dem letzteren erhalten, wobei der Polyvinylalkohol als eine Art Füllstoff oder Verstärkungsmittel zur
Abwandlung und Verstärkung des Polymerisationsproduktes dient.
Die durch das erfindungsgemäße Verfahren erhaltenen Kapseln besitzen verbesserte Eigenschaften bezüglich der
Impermeabilität der Kapselwände, d.h. bezüglich der Freigabe
des Kapselinhalts infolge Permeation durch die Kapselwände hindurch. Obwohl die Gründe für diese verbesserten Eigenschaften noch nicht vollständig geklärt sind, wird angenommen, daß sich diese Verbesserungen unter anderem dadurch
ergeben, daß bei einer spontanen Phasentrennung unter Verwendung eines Phasentrennungsmittels und anschließender
Polymerisation des Kapselwandmaterials sich in den Kapselwänden ein Oberschuß an Polyvinylalkohol ergibt.
Für die Zwecke der Polymerisation, und Kapselwandherstellung bei der vorliegenden Erfindung ist es von Bedeutung,
daß der Polyvinylalkohol praktisch vollständig hydrolysiert oder in einer solchen Weise modifiziert ist, daß ein
Komplex aus Polyvinylalkohol und einer phenolischen PoIyhydroxyverbindung vor der Reaktion des phenolischen Stoffes
mit dem Aldehyd in der Herstellungsflüssigkeit löslich bleibt. Der Polyvinylalkohol und der phenolische Stoff scheinen schwach
aneinander gebunden sein zu müssen, so daß der Komplex bei der Polykondensation mit einem Aldehyd aufgebrochen wird.
Der hier verwendete Ausdruck "Polyvinylalkohol" soll
einen polymeren Stoff bezeichnen, in dem mindestens 50 Gew.% aus Vinylalkoholeinheiten bestehen. Der Ausdruck
bezieht sich sowohl auf solche polymere Stoffe, die vollständig aus Vinylalkohol-Bestandteilen bestehen sowie auch
auf polymere Stoffe, die nicht nur Vinylalkohol-Einheiten,
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sondern auch Vinylacetat-(und/oder Propionat und/oder Butyrat)-BestandteiIe enthalten, vorausgesetzt, daß die
Vinylalkohol-BestandteiIe mindestens 50 Gew.% des polymeren
Materials ausmachen. Der am häufigsten für das erfindungsgemäße Verfahren verwendete Polyvinylalkohol ist eine
beliebige im Handel erhältliche Abart, nämlich das Hydrolyseprodukt von Polyvinylacetat. Polyvinylalkohol, der aus bis
zu 96 bis 100 Gew.% hydrolysiertem Polyvinylacetat besteht, wird bevorzugt, obwohl in manchen Fällen auch Polyvinylalkohol
mit einem etwas niedrigeren Hydrolysegrad geeignet ist.
FUr das erfindungsgemäße Verfahren geeignete phenolische
Polyhydroxyverbindungen sind beispielsweise: substituierte und nichtsubstituierte aromatische Dihydroxyverbindungen ,
wie Catechol, Resorcin und 4-Hexylresorcin; substituierte
und unsubstituierte aromatische Trihydroxyverbindungen,
wie Pyrogallol, Phloroglucin und Gallussäure; und komplexe phenolische Polyhydroxyverbindungen mit mehr als drei
Hydroxylgruppen pro Molekül, wie beispielsweise Digallussäure
und Gerbsäure. Aus den obengenannten Stoffen können auch viele andere wasserlösliche aromatische Polyhydroxyverbindungen
fUr das erfindungsgemäße Verfahren verwendet werden. Beispiele solcher Stoffe sind unter anderem:
Hydrochinon; 2-Hydroxy-Hydrochinon; ft-Resorcylsäure
(2,4-Dihydroxybenzoesäure); Orcin; Bisphenol A; und Dihydroxynaphthaline, wie 1,3-Dihydroxynaphthalin.
Beispiele für geeignete aldehydische Stoffe sind: Formaldehyd, Furfurol, Glutaraldehyd und Glyoxal.
Die Art des in den Kapseln enthaltenen Materials, d.h. die Interne Kapselphase oder das Kapselkernmaterial,
1st von einer wesentlichen Bedeutung für das erfindungsgemäße Verfahren, d.h. es können beliebige feste, flüssige
oder gasförmige Stoffe verwendet werden, die in Wasser praktisch unlöslich sind und die mit dem verwendeten
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Kapselwandmaterial oder mit anderen im Einkapselungssystem
enthaltenen Komponenten nicht reagieren oder diese schädlich beeinflussen. Eine kleine Auswahl aus der Vielzahl von als
Kapselkernmaterial verwendbaren Stoffen sind folgende: wasserunlösliche oder annähernd wasserunlösliche Flüssigkeiten wie Olivenöl, Fischöl, Pflanzenöle, Spermöl, Mineralöl,
Xylol, Toluol, Kerosin und chloriertes Biphenyl, ähnliche, im wesentlichen wasserunlösliche feste, jedoch schmelzbare
Stoffe wie Naphthalin und Kokosbutter; wasserunlösliche Metalloxide und Salze; faserige Stoffe, wie Cellulose oder
Asbest; wasserunlösliche synthetische Polymere; Minerale; Pigmente; Gläser, Duft- und Aromastoffe; Reagenzien; und
Düngemittel.
Das erfindungsgemäße Verfahren umfaßt folgende Schritte:
Herstellen eines Komplexes in einer wässerigen Lösung aus Polyvinylalkohol und mindestens einer phenolischen PoIyhydroxyverbindung; Zusetzen eines wasserlöslichen Aldehyds
zu der wässerigen Lösung, um eine aus einer einzigen Phase bestehende wässerige Lösung des Komplexes und des Aldehyds
zu erhalten; Dispergieren des in der Lösung im wesentlichen nicht löslichen und chemisch nicht mit einem der Bestandteile reagierenden kapselkernbildenden Stoffes in der
eine einzige Phase bildenden wässerigen Lösung vor oder nach dem Zusetzen des Aldehyds; weiteres Einwirkenlassen der Dispergierungskräfte und Reaktion der phenolischen
Polyhydroxyverbindung mit dem Aldehyd, um ein polymeres
Kondensat zu erhalten, das in dem Lösungssystem als eine getrennte flüssige Phase vorhanden ist und die Teilchen
des dispergieren kapselkernbildenden Stoffes benetzt und
umhüllt; und Aufrechterhalten des Systems, um eine weitere Reaktion zur Bildung des Pdykondensationsproduktes zu
ermöglichen, so daß man schließlich feste und annähernd wasserunlösliche Kapselwände erhält.
1. die aus einer einzigen Phase bestehende
wässerige Lösung so lange aufrechterhalten 309821/0697
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bleibt, bis sich der polymere Stoff mit einer solchen Molekülgröße gebildet hat, daß eine
spontane Phasentrennung eintritt;
2. der Polyvinylalkohol in dem Lösungssystem als ein Komplex mit der phenolischen Polyhydroxy,-verbindung
vorhanden ist;
3. das Verfahren kein Phasentrennungsmittel zur Einleitung oder Aufrechterhaltung der Phasentrennung benötigt.
Die Polymerisationsreaktion ist eine Kondensation und erfolgt vorzugsweise in einem sauren Medium. Die Kondensation
kann in einem wässerigen System mit einem pH-Wert von etwa 0 bis etwa 7 durchgeführt werden, wobei die Zeit und die
Temperatur jeweils so variiert werden kann, um die besten
Bedingungen für die Polymerisationsreaktion zu schaffen. Es sei ferner darauf hingewiesen, daß normalerweise ein
Mol verhältnis von etwa 1 zu 3 von phenol ischer Polyhydroxyverbindung
zum Aldehyd bei dieser Reaktion verwendet wird, wobei jedoch auch Verhältniswerte von 1 zu 1,5 bis zu 1 zu
6 brauchbar sind. Die tatsächlichen Molverhältnis-Grenzen
ergeben sich aufgrund von Wirtschaftlichkeitsgesichtspunkten,
Nachdem die Reaktion bis zu dem Punkt fortgeschritten
1st, bei dem sich die Kapselwände verfestigt haben und somit
die Kapselherstellung beendet 1st, werden die Kapseln durch
Filtrieren aus der HersteilungsflUssigkeit entfernt und mit
Wasser gewaschen. Die Kapselwände können anschließend in einem Luftstrom getrocknet werden. Das Trocknen der Kapseln
bzw, das Entfernen der Kapseln aus der Herstel lungsfllissigkeit vor der Verwendung der Kapseln ist nicht unbedingt
erforderlich. Falls dies für einen bestimmten Änwendungszweck
erwünscht oder erforderlich ist, können die nach dem erfindungsgemäßen Verfahren hergestellten Kapseln als
Kapselbrei in einer Trägerflüssigkeit (beispielsweise der
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Herstellungsflüssigkeit) geliefert werden, wie beispielsweise bei der Verwendung als Papierbeschichtungszusammensetzung, als Farbe oder als Insektizid, wobei diese Verwendungsarten bekannt sind.
Die einzelnen, durch das erfindungsgemäße Verfahren
hergestellten Kapseln sind im wesentlichen Kugelförmig und können mit einem Durchmesser VdB weniger als einem ,um
bis zu etwa 100 ,um hergestellt werden, wobei der bevorzugte Durchmesserbereich zwischen etwa 1 und 50 ,um liegt.
Das durch das erfindungsgemäße Verfahren hergestellte Kapselprodukt kann wahlweise so beschaffen sein, daß es
entweder in Form einzelner Kapseln vorliegt, von denen jede ein einziges Teilchen oder Tröpfchen des kapsel kernbildenden Materials enthält, oder in Form von Aggregaten
einzelner Kapseln vorhanden 1st, wobei jedes Kapselaggregat eine Vielzahl von Teilchen oder Tröpfchen des
kernbildenden Materials enthält· Kapsel aggregate können In einer Größenordnung von wenigen, .um bis zu mehreren
hundert ,um Durchmesser hergestellt werden in Abhängigkeit von der Größe und den Zustand des darin enthaltenen Materials.
Iι folgenden werden zur näheren Erläuterung der Erfindung
einige Beispielt beschrieben.
In einen Waring-Mischbecher «1t einem Fassungsvermögen
von etwa einen Liter werden 150 cm Xylol(als einzukapselndes
Material), 200 cm3 Wasser, 160 cm3 einer 5 gew.«igen
wMsserigen Lösung von Polyvinylalkohol und 12 g Resorcin
gegeben· Der verwendete Polyvinylalkohol 1st zu etwa 99
bis IQO Ϊ hydrolysiert, besitzt ein Molekulargewicht von
etwa 86 000 und eine Viskosität von etwt 32 cP in einer
4 gew.Xfgen wässerigen Lösung bei 20 0C. Es werden ferner
2 bis 4 g Harnstoff ils Ait1aggrtgations«1tte1 für die
herzustellenden Kapseln zugesetzt. Der Mischbecher wird
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nunmehr eingeschaltet und das Xylol wird auf eine Tröpfchengröße Innerhalb eines Bereichs von etwa 1 bis 10 .um
enuigiert. Es sei darauf hingewiesen, daß die kontinuierliche Phase des Kapselherstellungssystems eine Lösung 1st,
die einen Polyvinylaikohol-Resordn-Komplex enthält und
1n der keine separate Phase erkennbar 1st· Der emulgierte Inhalt des Mischbechers wird 1n ein anderes Gefäß mit einer
Kapazität von einem Liter gegeben, das eine Heiz- und Rührvorrichtung enthält. Es wird mit RUhren begonnen und die
werden 10 cm einer 10 volumprozentigen Schwefelsäure zugesetzt· um einen pH von etwa 1,6 bis 1,8 zu erhalten. Nunmehr
wird kontinuierlich Über einen Zeltraum von etwa 2 Stunden
eine Lösung von 30 cm Formalin (eine 37 bis 38 gew.%1ge
wässerige Formaldehydlösung) 1n 60 cm3 Wasser zugesetzt.
Nach Zusetzen von etwa 20 cm der Aldehydlösung .(nach
etwa 15 bis 30 Minuten) zeigt eine mikroskopische Untersuchung des Kapselherstellungssystems eine abgeschiedene
flüssige Phase des flüssigen kapseiwandbiIdenden Materials,
das sich auf den Tröpfchen des kernbiIdenden Materials abgelagert hat. Die Polymerisation, die Phasentrennung
und die Ablagerung des Resorcin-Formaldehyd-Kondensationsproduktes erfolgt während des gesamten Zeltraumes, Innerhalb
den das Zusetzen des Fonnaldehyds erfolgt. Nach Beendigung dieses Schrittes wird die.Temperatur auf etwa 55 0C angehoben
und das System wird etwa 1 1/2 bis 3 Stunden zur Vervollständigung der Kondensation und zur chemischen Härtung der
Kapselwände weitergerUhrt. Anschließend wird das die Kapseln
enthaltende System auf Raumtemperatur abgekUhlt und der pH wird mittels einer wässerigen Natrium-Hydroxidlösung
auf etwa 4,5 eingestellt.
Die auf diese Meise hergestellten Kapseln können von
der Herstellungsflüssigkeit als frei fließendes, trockenes
Pulver flUssigkeitenthaltender Teilchen gewonnen oder
1n For» eines Kapselbreies 1n einer TrägerflUssigkeit
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verwendet werden. Beispielsweise kann der Kapselbrei auf,
Papierblätter beschichtet werden, die anschließend zur Erzielung einer trocken aussehenden und sich trocken anfühlenden Kapselbeschichtung getrocknet werden« Bei Einwirken
einer die Kapseln aufbrechenden Kraft wird von der Beschichtung dieses Beispiels Xylol freigegeben«,; Selbst*·
verständlich kaiin der Kapselbrei mit einem zusätzlichen Bindemittel und mit Füllstoffen,
>; wie beispielsweise^* ^ Holzcellulosefasern, kombiniert werden. Das den.Kapselkern
bildende Xylol kann auch;e=inen farbigen oder färbbaren
Farbstoff oder Farbbildner oder andere farbbildende Stoffe/die Verwendung; iri einem druckempfindlichen-Papier
enthalten. : . ■ . -
Untersuchungen habön ergebet, daß die Kapselwände
der durch das erfindungsgemäße Verfahren hergestellten Kapseln etwa 2 bis 10 GeW.% Polyvinylalkohol'enthalten.
Beispiel 2; „v
Als ein Alternativverfahrenzu dem,in Beispiel 1 .
beschriebenen Verfahren kann eine Aus gangsemulsion hergestellt werden» die alle Stoffe der in Beispiel 1
genannten Emulsion enthält, jedoch mit der Au.snahine.8
daß das Resorcin weggelassen wurde.. Bei diesem. Verfahren wird das Resorcin und der Formaldehyd gleichzeitig als
eine frisch hergestellte Lösung· zugesetzt. Die, Resprcin-
und Formaldehydlösung kann in zwei oder, mehr Teilen
zugesetzt werden. Jeder Teil wird unmittelbar vor dem
Zusetzen hergestellt9 um sicherzustellen, daß keine
Polymerisationsreaktion eintritti bevor das Resorcin .
mit dem Polyvinylalkohol einen Komplex bilden kann. Es sei darauf hingewiesen« daß dann, wenn das Resorcin und
der Formaldehyd in Abwesenheit von dem Polyvinylalkohol
polymerisieren können«, das aus der Lösung abgeschiedene
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Produkt ein Feststoff 1st, so daß es sich nicht mehr als
Kapselwandmaterial eignet. Wird die Lösung in zwei Teilen
zugesetzt, darin kann der erste Teil aus 10 cm Formalin
und 5 g Resorcin 1n 30 cm Wasser bestehen. Dieser Teil
kann auf einmal zugesetzt werden. Nach etwa 1/2- oder 1-stündigem Rühren kann der zweite Teil der Lösung Innerhalb
eines Zeitraumes von 20 bis 30 Minuten tropfenweise zugesetzt werden. Der zweite Teil kann aus 20 cm Formalin
und 7 g Resorcin in 30 cm Wasser bestehen· Als Ant1-aggregationsmittei
können ein bis zwei Gramm Harnstoff zugesetzt werden. Die Lösungen sollen keinesfalls mehr
als zwei Stunden vor der Verwendung hergestellt werden.
Es sei darauf hingewiesen, daß die nach diesem Beispiel
hergestellten Kapseln eine beige Farbe besitzen, die für
manche Anwendungsfälle unerwünscht 1st. Aus noch nicht
ganz geklärten Gründen kann diese beige Färbung dadurch vermieden werden, daß dem System eine geringe Menge Harnstoff
zugesetzt wird, und zwar bis zu etwa 40 Gew.X des Resorcins. Das Zusetzen kann zusammen mit oder vor
dem Zusetzen des Resorcins erfolgen.
In einen Waring-Mischbecher mit einer Kapazität von
etwa einem Liter werden 160 cm einer 5 gew.X1gen wässerigen
Lösung von Polyvinylalkohol der 1n Beispiel 1 beschriebenen Art, 100 cm3 Wasser und 150 cm3 einer 20 gew.%1gen Lösung
eines sauer reagierenden Phenol-Aldehyd-Harzes In Pseudocunol als interne Kapselphase zugesetzt. Der Rührbecher
wird eingeschaltet und die Interne Phase wird auf eine
Tröpfchengröße von etwa 1 bis 10 .um emulgiert. Der emulgierte
Inhalt des Mischbechers wird in ein anderes 1-Liter-Gefäß,
das eine Heiz- und Ruhrvorrichtung besitzt, gegeben. Die
Temperatur wird auf etwa 40 bis 45 0C eingestellt und
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es wird eine Lösung aus 5 g Resorcin und 2 g Harnstoff in
3 3 ■
70 cm Wasser zugesetzt, wonach 10 cm einer 10 volumprozentigen Schwefelsäure und 10 cm Formalin zugesetzt
werden. Eine halbe bis eine Stunde später wird eine Lösung
3
aus 7 g Resorcin, 1 g Harnstoff, 40 cm Wasser und 20 cnr
Formalin innerhalb eines Zeitraumes von einer halben bis zu einer Stunde tropfenweise zugesetzt. Nach Beendigung
dieses Schrittes wird die Temperatur des Systems auf etwa 55 0C angehoben und das System wird zur Vervollständigung
der Kondensation und zur chemischen Härtung der Kapselwände weitere 1 1/2 bis 3 Stunden gerührt. Der pH wird mittels
einer wässerigen' Natriumhydroxidlösung auf etwa 4,5
eingestellt.
Der Kapselbrei kann mit einem Bindemittel und mit
einem Füllstoff vermischt und auf Papier beschichtet werden.
Anschließend wird die Kapselbeschichtung getrocknet und das erhaltene Produkt kann in einem druckempfindlichen
Papiersystem, das einen Leucofarbstoff enthält, verwendet werden.
Die durch das erfindungsgemäße Verfahren hergestellten Kapseln können auch eine Lösung eines Gelatbildners, wie
2-Äthylhexyl-öülat enthalten, um eine Reaktion mit einem
Metall, wie Vanadium oder Eisen, unter Bildung eines farbigen Reaktionsproduktes herbeizuführen,
Die Herstellung erfolgt in diesem Beispiel in ähnlicher
Weise wie in den Beispielen 1 und 2, jedoch mit der Ausnahme, daß der dort verwendete Polyvinylalkohol durch folgende
Lösung ersetzt wird: 120 cm einer 5 gew.^igen wässerigen
Lösung von hochgradig hydrolysiertem Polyvinylalkohol,
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wie beispielsweise der in Beispiel 1 definierten Art, und 40 cm einer 5 gew.Siigen wässerigen Lösung eines teilweise
hydrolysierten Polyvinylalkohols, beispielsweise mit einem
Hydrolysierungsgrad von 87 bis 89 % und einem Molekulargewicht von etwa 125 000 und einer Viskosität von etwa 35
bis etwa 45 cP in einer 4 gew.%igen wässerigen Lösung bei 20 0C.
Obwohl in diesem Beispiel ein Teil teilweise hydro Iy-,
sierter Polyvinylalkohol verwendet wird, muß darauf geachtet werden, die Konzentration desselben unterhalb demjenigen
Wert zu halten, bei dem eine Phasentrennung in einem solchen
Ausmaß eintritt, daß ohne Polymerisation der einzelnen Komponenten spontan Isolierbare Kapseln entstehen. Die
Verwendung eines relativ großen Anteils teilweise hydrolysierten Polyvinylalkohol verursacht eine annähernd spontane
Phasentrennung und soll deshalb vermieden werden. Der durchschnittliche Durchmesser der in diesem Beispiel hergestellten
Kapseln liegt zwischen 15 und 100 .um.
In diesem Beispiel werden Kapseln entsprechend dem in den Beispielen 1 oder 2 beschriebenen Verfahren hergestellt,
jedoch mit der Ausnahme, daß eine andere Art des hochgradig
hydrolysierten Polyvinylalcohols verwendet wird, d.h. der
Polyvinylalkohol des Beispiels 1 wird 1n der gleichen Gewichtsmenge durch einen anderen ersetzt und statt Xylol als Interne
Kapselphase wird Cumol (Isopropylbenzol) verwendet. Der hler
verwendete Polyvinylalkohol 1st zu etwa 99,0 bis etwa 99,8 %
hydrolysiert und besitzt eine Viskosität von etwa4 bis 6 cP
in einer 4 Xigen wässerigen Lösung bei 20 0C. Das erhaltene
Kapselprodukt entspricht im wesentlichen den in den vorangehenden Beispielen hergestellten Kapselprodukten, jedoch
selbstverständlich mit der Ausnahme, daß die kapseln dieses
Beispiels Cumol enthalten.
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Beispiel 6:
In diesem Beispiel werden Kapseln im wesentlichen nach
dem in den Beispielen 1 oder 2 beschriebenen Verfahren hergestellt« jedoch mit der Ausnahme» daß der in Beispiel 1
definierte Polyvinylalkohol durch eine gleiche Menge eines
anderen Polyvinylalkohols ersetzt wird und als interne
Kapselphase das Xylol durch 100 cm Toluol ersetzt wird. In diesem Beispiel wird der hochgradig hydrolysierte Polyvinylalkohol , Resorcin und Formaldehyd in einer wässerigen
Kapseiherstellungsfliissigkeit zusammengebracht, um toluolenthaltende Mikrokapseln mit einem Durchmesser yon IO bis
40 ,um zu erhalten. Der hier verwendete Polyvinylalkohol
ist zu etwa 97,6 bis 98,4 % hydrolysiert und besitzt eine
Viskosität von etwa 46 bis 55 cP in einer 4 gew.%igen
wässerigen Lösung bei 20 0C, In diesem Beispiel werden
die Kapseln von der Herstellungsflüssigkeit durch Vakuumfiltration abgetrennt und der Filterkuchen wird getrocknet,
wonach man etwa 95 g frei fließende, toluolenthaltende Kapseln erhält.
Die obigen Beispiele werden wiederholt, indem ein Polyvinylalkohol verwendet wird, der zu etwa 99,0 bis 99,8 % hydrolysiert 1st und eine Viskosität von etwa 65 bis etwt 65 cP
1n einer 4 %1gen wässerigen Lösung bei 20 0C besitzt. Als
phenolIsche Polyhydroxyverbindung wird Catechol verwendet
und statt des Formaldehyd* der vorangehenden Beispiele wird Glutarildthyd verwendet.
IeISpI ti 8:
Die in diesen Beispiel hergestellten Kapseln werden
nach ie« in Beispiel I beschriebenen Verfahren hergtstellt,
jedoch mit der Ausnahme, daß die Dauer des für die Kapselwandbildung
festgelegten Zeitraumes so verkürzt wird, daß das gesamte Einkapselungsverfahren in etwa 2 Stunden
beendet ist. Außerdem werden weitere 4 g Harnstoff zu der ursprünglichen Lösung zugesetzt, um die Aggregationsneigung
weiter zu vermindern. Das Formalin wird über einen Zeitraum von etwa 40 Minuten zugesetzt und das Rühren bei erhöhter
Temperatur wird nach etwas mehr als einer Stunde beendet.
Das in Beispiel 1 beschriebene Verfahren wird in diesem Beispiel nochmals wiederholt, jedoch mit der Ausnahme, daß
der pH des Systems statt auf 1,6 bis 1,8 auf etwa 3,6 bis 4,Ü gehalten wird. Außerdem wird in diesem Beispiel die
Temperatur auf einem Wert von etwa 55 bis 60 0C gehalten
und die Gesamtmenge des Formalins wird zu Beginn zugesetzt. Die Periode des Rührens wird auf etwa 16 Stunden verlängert,
um den vollständigen Abschluß der Reaktion sicherzustellen.
Die Reaktion kann bei diesem Beispiel einem pH von bis zu etwa 7 durchgeführt werden, wobei allerdings die Reaktionszeit
und die Temperatur zur Sicherstel 1 ung einer vollständigen
Reaktion entsprechend erhöht werden müssen.
Bei spiel 10:
Beliebige der vorangehenden Beispiele können wiederholt werden, indem feste, kapselkernbiIdende Stoffe, wie feinverteilte
Feststoffe mit einer durchschnittlichen Teilchengröße
von etwa 1 bis 100 .um verwendet werden. Als feste Stoffe können beispielsweise Biphenyl oder Naphthalin
verwendet werden.
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25.10.1972
Claims (1)
- Patentansprüche:1. Verfahren zum Herstellen kleiner Polymerkapseln aus einer Dispersion von Teilchen des kapselkernbiIdemden Stoffes in einer wässerigen Lösung eines wandbildenden Materials, das dazu veranlaßt wird, sich in Form einer flüssigen Phase abzuschneiden und auf den Teilchen des kernbildenden Stoffes zur Bildung flüssiger Kapselwände abzulagern, wonach diese verfestigt und wasserunlöslich gemacht werden, dadurch gekennzeichnet, daß eine wässerige Lösung eines aldehydischen Materials und ein Komplex eines stark hydrolysieren Polyvinylalkohol und zumindest einer phenolischen Polyhydroxyverbindung verwendet wird, und daß die Phasentrennung durch eine Polymerisationsreaktion zwischen dem aldehydischen Material und der phenolischen Polyhydroxyverbindung bewirkt wird, wobei die Reaktion so lange fortgesetzt wird, bis sich das Kapselwandmaterial verfestigt hat.2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Polyvinylalkohol mindestens zu 96 % hydrolysiert ist.3. Verfahren nach den Ansprüchen 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die phenoüsche Polyhydroxyverbindung Catechol, Resorcin, Pyrogallol, Phloroglucin, Gallussäure oder Gerbsäure ist.4. Verfahren nach den Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß als Aldehyd Formaldehyd, Furfurol, Glutaraldehyd oder Glyoxal verwendet wird«309821/069725.10.1972
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
US19716071A | 1971-11-09 | 1971-11-09 |
Publications (3)
Publication Number | Publication Date |
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