DE2515426B2 - Verfahren zur Herstellung von Mikrokapseln aus einem komplexen, hydrophilen Kolloidmaterial - Google Patents
Verfahren zur Herstellung von Mikrokapseln aus einem komplexen, hydrophilen KolloidmaterialInfo
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Description
tor oder eüj Schockverhinderungsmittel verwendet
werden muß. Die Herstellung kann mit einer bereits vorhandenen Apparatur auf einfache Weise unter
Verwendung einer mit einer Säure behandelten Gelatine als einem der hydrophilen Kolloidmaterialien
und einem carboxylmodifizierten Cellulosederivat als dem anderen hydrophilen Kolloidmaterial erfolgen.
Das erfindungsgemäße Verfahren wird wie folgt praktisch durchgeführt:
Zuerst wird die mit Säure behandelte Gelatine auf bekannte Weise in Wasser gelöst unter Bildung einer
wäßrigen Lösung davon. Das Wasser kann auf eine Temperatur erwärmt werden, die oberhalb des Gelierungspunktes
der Gelatine liegt, um eine Lösung mit einer höheren Konzentration zu erhalten. Bei der
verwendeten, mit einer Säure behandelten Gelatine handelt es sich um irgendeine der bisher für die
Herstellung von Mikrokapseln verwendeten Arten. Eine solche Gelatine wird in der Regel hergestellt durch
Behandeln von Kollagen mit einer anorganischen Säure, wie Schwefelsäure oder Chlorwasserstoffsäure, und
Extrahieren des behandelten Kollagens mit lauwarmem Wasser. Unter den dabei erhaltenen, mit Säure
behandelten Gelatinearten sind diejenigen bevorzugt, die einen isoelektrischen Punkt von etwa 7 bis etwa 9
und eine Gelfestigkeit von etwa 70 bis etwa 250 g. Bloom, insbesondere von 90 bis 200 g. Bloom, bestimmt
mittels der Gelfestigkeitsmeßvorrichtung vom Bloom-Typ gemäß dem PAGl-Verfahren, aufweisen.
Die Konzentration der wäßrigen Gelatinelösung, die sich von derjenigen gemäß dem Stand der Technik nicht
wesentlich unterscheidet, beträgt in der Regel 0,25 bis 10, vorzugsweise 1 bis 5 Gew.-%. Anschließend wird die
einzukapselnde hydrophobe Substanz in der wäßrigen Gelatinelösung emulgiert. Beispiele für solche Substanzen
sind Fischöl, Speck, Waltran, Rindstalg und ähnliche tierische öle, Olivenöl, Erdnußöl, Leinsamenöl, Sojabohnenöl,
Rizinusöl und ähnliche pflanzliche öle, Erdöl, Kerosin, Xylol, Toluol und ähnliche Mineralöle,
alkylsubstituiertes Diphenylalkan, alkylsubstituiertes Naphthalin, Diphenyläthan, Methylsalicylat und ähnliche
synthetische öle, die in Wasser unlöslich oder praktisch unlöslich sind. Weitere Beispiele neben diesen
Flüssigkeiten sind in Wasser unlösliche Metallsalze und Metalloxide, wie Bariumsulfat, Fasermaterialien, wie
Asbest, Cellulose, in Wasser unlösliche synthetische polymere Materialien, Mineralien, Pigmente, Gläser,
Parfüms, Gewürze, Sterilisatorzusammensetzungen, physiologische Zusammensetzungen, Düngemittelzusammensetzungen.
Wenn die Mikrokapseln beispielsweise für ein druckempfindliches Kopierpapier verwendet
werden, wird die oben genannte flüssige Substanz zusammen mit einem Farbbildner, z. B. Kristallviolettlacton,
der darin gelöst oder dispergiert ist, verwendet.
Dann wird der dabei erhaltenen Emulsion eine wäßrige Lösung des carboxylmodifizierten Cellulosederivate
zugegeben und die Mischung wird gleichmäßig gerührt.
Beispiele für verwendbare carboxylmodifizierte Cellulosederivate sind Carboxymethylcellulose, Carboxyäthylcellulose,
«,jJ-Dicarboxyäthylcellulose, die durch
Umsetzung von OH-, ONa-, CH2OH- oder CH2ONa-Gruppen
an den Glucoseringen der Cellulose mit einer halogenierten niederen aliphatischen Carbonsäure, wie
Monochloressigsäure, Monobromessigsäure, Monofluoressigsäure, Monochlorpropionsäure Monochlorbernsteinsäure
erhalten werden. Ebenfalls geeignet sind ^UI ILfISSVJrIIII-I)IJIlIjIUI Vs Λ Jr M ti I JlW V, MiIIVS JV,, V.UI LJU Λ * I I IV, Il IJf I
hydroxypropylcelluIose.Carboxymethylmethylcellulose.
Carboxyäthyimethyleellulose, die erhalten werden, wenn man einige der unsubstituierten Hydroxylgruppen
der oben genannten Verbindungen durch Methyl, Äthyl, Propyl, Butyl oder ein ähnliches Cn-Alkyl, Hydroxyätbyl,
Hydroxypropyl oder ein ähnliches C2-* Hydroxyalkyl
oder Benzyl substituiert, wobei der Substitutionsgrad so ist, daß die erhaltenen Verbindungen noch die
Eigenschaften der carboxylmodifizierten Cellulosederivate behalten. Unter diesen Verbindungen ist die
Carboxymethylcellulose für die Herstellung von nichtagglomerierten
(nicht in Form von Büscheln vorliegenden) Kapseln bevorzugt Die Menge des Cellulosederivates
beträgt, bezogen auf das Gewicht, Vz bis '/40,
vorzugsweise' Is bis' /20, der Menge der Gelatine.
Die verwendeten carboxyirnodifizierten Cellulosederivate
müssen einen Carboxylsubstitutionsgrad (nachfolgend als »Substitutionsgrad« bezeichnet) von 0,4 bis
1,5, vorzugsweise von 0,6 bis 1,2, aufweisen. Bei Substitutionsgraden oberhalb 1,5 liegt das System
elektrostatisch außerhalb des Gleichgewichts, so daß keine nichtagglomerierten (nicht in Form von Büscheln
vorliegenden) Kapseln, wie gewünscht, erhalten werden, während dann, wenn der Substitutionsgrad unterhalb 0,4
.?r) liegt, das Cellulosederivat eine sehr geringe Löslichkeit
in Wasser aufweist. Außerdem müssen brauchbare Cellulosederivat einen durchschnittlichen Polymerisationsgrad
von 50 bis 1000, vorzugsweise von 70 bis 500, aufweisen, weil dann, wenn der durchschnittliche
ίο Polymerisationsgrad unterhalb 50 liegt, es schwierig ist,
die Koazervation durchzuführen und keine nichtagglomerierten Kapseln erhalten werden können, während
dann, wenn der Substitutionsgrad den Wert 1000 übersteigt, die ausfallende Phase die feinen Teilchen aus
r> der hydrophoben Substanz nicht, wie gewünscht,
vollständig umschließen (einkapseln) kann. Dabei entstehen dann unvollständige Kapseln. In der Regel
werden die Cellulosederivate in Form einer wäßrigen Lösung eines Alkalimetall- oder Ammoniumsalzes
verwendet. Wie bereits angegeben, wird das carboxylmodifizierte Cellulosederivat in einer Menge von V7 bis
'/•to, vorzugsweise Ve bis V20, der Menge der mit einer
Säure behandelten Gelatine, bezogen auf das Gewicht, verwendet. Alternativ kann die hydrophobe Substanz,
Vi die eingekapselt werden soll, zuerst in der wäßrigen
Lösung des carboxylmodifizierten Cellulosederivate emulgiert werden und die wäßrige Lösung der mit Säure
behandelten Gelatine kann dann zu der dabei erhaltenen Emulsion zugegeben werden oder es kann
■so zuerst eine Lösung mit der darin gelösten carboxylmodifizierten
Cellulose und der mit Säure behandelten Gelatine hergestellt und dann die hydrophobe Substanz
in der erhaltenen Lösung emulgiert werden. Die beschriebenen Stufen werden in der Regel oberhalb des
Yi Gelierungspunktes der verwendeten, mit Säure behandelten
Gelatine durchgeführt.
Die dabei erhaltene Mischung aus den beiden Arten von Kolloidmaterialien wird dann auf einen pH-Wert
von 4,8 bis 6,0 eingestellt und anschließend auf eine
bii Temperatur unterhalb des Gelierungspunktes der
verwendeten, mit Säure behandelten Gelatine abgekühlt. Alternativ kann die hydrophobe Substanz,
nachdem die Lösung mit der darin gelösten carboxylmodifizierten Cellulose und der mit Säure behandelten
b'j Gelatine für die Koazervation auf einen pH-Wert von
4,8 bis 6,0 eingestellt worden ist, zugegeben werden. Die Einstellung des pH-Wertes der Lösung kann auf an sich
bekannte Weise erfolgen.
Zu dem dabei erhaltenen System wird außerdem beispielsweise eine wäßrige Lösung von Formaldehyd,
Glyoxal oder Glutaraldehyd nach dem üblichen Verfahren zugegeben, um das gelierte Koazervat zu
härten. Vor oder nach der Zugabe der Formaldehydlösung
zu dem System kann der pH-Wert des Systems durch Zugabe einer Base auf einen höheren Wert
eingestellt werden, um die Härte des Koazervats zu verbessern.
Alle in den nachfolgenden Beispielen und Vergleichsbeispielen angegebenen Teile und Prozentsätze beziehen
sich, wenn nichts anderes angegeben ist, auf das Gewicht In den Beispielen und Vergleichsbeispielen
wurden die hergestellten Mikrokapseln und druckempfindlichen Kopierpapiere bewertet durch Bestimmung
der Defekte und Bestimmung ihrer Eigenschaften, wie. nachfolgend angegeben:
1. Agglomerierte
(in Form von Büscheln vorliegende)
Mikrokapseln in der Mikrokapseldispersion
Mikrokapseln in der Mikrokapseldispersion
Der Durchmesser des größten Büschels (Druse) der Mikrokapseln und die Anzahl der Büschel (Drusen) pro
100 gebildeten Kapseln wurden mikroskopisch bestimmt.
2. Prüfung der Mikrokapseln bei der Verwendung
in einem druckempfindlichen Kopierpapier
in einem druckempfindlichen Kopierpapier
Zu der in jedem der Beispiele und Vergleichsbeispiele erhaltenen Mikrokapseldispersion wurden 100 Teile
einer 20%igen wäßrigen Lösung von oxydierter Stärke und 15 Teilen Cellulosepulver zugegeben zur Herstellung
einer Farbbildnerbeschichtungsmasse, die in einer Menge entsprechend einer Trockenschichtmenge von
5 g/m2 auf ein Papiersubstrat mit einem Gewjcht von 40 g/m2 aufgebracht wurde unter Bildung von Übertragungsblättern
(Deckblättern). Getrennt davon wurde eine Farbakzeptorbeschichtungsmasse hergestellt aus
100 Teilen saurem Ton, 10 Teilen einer 20%igen wäßrigen Natriumhydroxidlösung, 40 Teilen eines
50%igen Styrol/Butadien-Mischpolymerisatlatex (Styrol/Butadien
= 60/40), 50 Teilen einer l%igen wäßrigen Natriumalginatlösung und 200 Teilen Wasser. Die
Farbakzeptorbeschichtungsmasse wurde dann in einer Menge entsprechend einer Trockenschichtmenge von
6 g/m2 auf eir: Papiersubstrat mit einem Gewicht von 40 g/m2 aufgebracht unter Bildung von Kopierblättern
(Unterlagenblättern). Die gleiche Farbbildnerbeschichtungsmasse wie oben wurde in einer Menge entsprechend
einer Trockenbeschichtungsmenge von 5 g/m2 auf die rückwärtige Oberfläche von Kooierblättem
aufgebracht, die auf die gleiche Weise wie oben hergestellt wurden, unter Bildung von Zwischenblättern.
Die auf diese Weise hergestellten drei Arten von Blättern wurden wie folgl getestet:
Auflösungsvermögen
7 Zwischenblätter wurden in Schichten jeweils so zusammengelegt, daß die Farbbildnerüberzüge den
Farbakzeptorüberzügen jeweils gegenüberlagen und der Satz (Stapel) Blätter wurde mittels einer elektrischen
Schreibmaschine zusammengepreßt Die Schärfe der auf dem Farbakzeptorüberzug auf dem untersten
Blatt erzeugten Farbbuchstaben wurde mit dem bloßen Auge geprüft und nach den folgenden Kriterien
bewertet:
10
15
A ausgezeichnet
B = gut
C = annehmbar
D = unbrauchbar
20
25
30
35
40
45
50
55
Farbbildungsvermögen
Das Übertragungsblatt wurde mit einander gegenüberliegenden Überzügen auf das Kopierblatt gelegt
und der Satz von Blättern wurde einem Druck von 600 kg/cm2 ausgesetzt zur Erzeugung einer Farbmarkierung
auf dem Kopierblatt. Die Dichte der Markierung wurde mittels eines Spektrophotometers, bei einer
Lichtwellenlänge von 600 ηιμ gemessen. Das dabei erhaltene Ergebnis wurde durch die Extinktion (Dt)
ausgedrückt.
Druckbeständigkei t
Das Übertragungsblau wurde mit einander gegenüberliegenden Überzügen auf das Kopierblatt gelegt
und der Satz aus den Blättern wurde einem Druck von 40 kg/cm2 ausgesetzt zur Erzeugung einer Farbmarkierung
auf dem Kopierblatt Die Dichte der Markierung wurde mit dem Spektrophometer bei einer Lichtweilenlänge
von 610 ιτιμ gemessen. Das dabei erhaltene
Ergebnis wurde durch die Extinktion (Eh) ausgedrückt, die das Schmieren zum Ausdruck bringt, das beim
Beschichten und Aufwickeln bei der Herstellung der Zwischenfolie oder beim Zerschneiden oder Bedrucken
der Folie auftrat. Je niedriger der Wert ist, um so geringer ist die Neigung des Kopierpapieres zum
Schmieren.
Beständigkeit gegen Schmieren durch Reiben
Das Übertragungsblatt wurde so auf das Kopierblatt gelegt, daß die beschichteten Oberflächen einander
gegenüberlagen, und das Übertragungsblatt wurde fünfmal über eine Strecke von 5 cm mit einer
Geschwindigkeit von 450 cm/Min, hin- und herbewegt, während ein Druck von 55 g/cm2 auf die unbeschichtete
Oberfläche des Übertragungspapieres ausgeübt wurde. Die auf dem Kopierblatt entstandene Farbverschmierung
wurde mit dem bloßen Auge betrachtet und nach den folgenden Kriterien bewertet:
A = ausgezeichnet
B = gut
C = annehmbar
D = unbrauchbar
Verschleierungseigenschaften
Sie wird durch die Formel Lh)D\ χ 100, nämlich das
Verhältnis der bei einem Druck von 40 kg/cm2 gebildeten Farbdichte zu der bei einem Druck von
600 kg/cm2 gebildeten Farbdichte, ausgedrückt. Je höher der Wert ist, um so stärker ist die Neigung des
Kopierpapieres zur Verschleierung und urn so geringer ist seine Verwendbarkeit bzw. Verarbeitbarkeit.
Zu 225 Teilen Wasser wurden 25 Teile einer mit Säure behandelten Gelatine (isoelektrischer Punkt 8, Gelfesügkeit
180g.Bloom) zugegeben und nachdem man die
Mischung eine Stunde lang bei 10°C sich selbst überlassen hatte, wurden 530 Teile Wasser zugegeben.
Dann wurde die Mischung zur Herstellung einer Lösung auf 60° C erwärmt. Getrennt davon wurden 2 Teile
Kristallviolettlacton und 1 Teil Benzoylleukomelhylenbiau in 30 Teilen Kerosin und 70 Teilen IsoDroDvlnaDh-
thalin gelöst und die Lösung wurde auf 60°C erwärmt und dann zu der Gelatinelösung zugegeben. Die
Mischung wurde gerührt unter Bildung einer Emulsion, die ölige Tröpfchen mit einer mittleren Größe von 5 bis
10 μ enthielt. Außerdem wurde getrennt davon eine 5%ige wäßrige Lösung von Carboxymethylcellulose
(durchschnittlicher Polymerisationsgrad 150, Substitutionsgrad 0,6) hergestellt und 50 Teile der Lösung
(Menge der Carboxymethylcellulose: '/io der Menge der
Gelatine, bezogen auf das Gewicht) wurden unter Rühren zu der Emulsion zugegeben, wobei ein System
mit einem pH-Wert von 4,3 erhalten wurde. Das System wurde mit einer 5%igen wäßrigen Natriumhydroxidlösung
auf einen pH-Wert von 5,5 eingestellt und dann auf 10° C abgekühlt. Nach der Zugabe von 25 Teilen einer
lO°/oigen wäßrigen Formaldehydlösung zu dem System wurde die Mischung 5 Minuten lang stehengelassen.
Nach der Einstellung der Mischung auf einen pH-Wert von 10 durch Zutropfen einer 10%igen wäßrigen
Natriumhydroxidlösung erhielt man eine Dispersion aus stark gehärteten Kapseln. Die mikroskopische Untersuchung
der Dispersion zeigte, daß sie einzelne und nicht in Form von Büscheln (Drusen) vorliegende Kapseln mit
einer gleichmäßigen Teilchengrößenverteilung enthielt und völlig frei von Büscheln (Drusen) war.
Ein unter Verwendung dieser Kapseldispersion hergestelltes druckempfindliches Kopierpapier lieferte
ein Farbbild mit einer gleichmäßigen und hohen Dichte und schmierte nicht, wenn es längere Zeit aufbewahrt
wurde.
Die weiter unten folgende Tabelle I zeigt die Eigenschaften der Mikrokapseldispersion und die
Eigenschaften des unter Verwendung dieser Dispersion hergestellten Kopierpapieres sowie die in den nachfolgend
beschriebenen Beispielen 2 bis 7 und Vergleichsbeispielen 1 und 2 erhaltenen Ergebnisse.
In 530 Teilen Wasser wurden 2,5 Teile Carboxymethylcellulose (Polymerisationsgrad 150, Substitutionsgrad 0,6) gelöst und die Lösung wurde auf 60° C
erwärmt. Zu der Lösung wurde eine Mischung aus 30 Teilen Kerosin und 70 Teilen Isopropylnaphthalin mit 2
Teilen darin gelöstem Kristallviolettlacton und 1 Teil Benzoylleukomethylenblau zugegeben unter Bildung
einer Emulsion, deren pH-Wert dann durch Zutropfen einer 10%igen wäßrigen Natriumhydroxidlösung auf
etwa 7 eingestellt wurde. Zu der Emulsion wurden anschließend 250 Teile einer 10%igen wäßrigen Lösung
einer mit Säure behandelten Gelatine (isoelektrischer Punkt 8, Gelfestigkeit 150g.Bloom) von 60° C zugegeben.
Die Einstellung des pH-Wertes des dabei erhaltenen Systems auf 5,5 mit einer 10%igen
Essigsäure, das Abkühlen des Systems und die Zugabe einer Formaldehydlösung wurden nach dem gleichen
Verfahren wie in Beispiel 1 durchgeführt, wobei eine Kapseldispersion erhalten wurde.
Zu 700 Teilen Wasser wurden 25 Teile einer mit Säure behandelten Gelatine (isoelektrischer Punkt 8, Gelfestigkeit
130 g.Bloom) und 2,5 Teile Carboxymethylcellulose (durchschnittlicher Polymerisationsgrad 150, Substitutionsgrad
0,6) zugegeben und die Mischung wurde auf 60° C erwärmt unter Bildung einer Lösung mit einem
pH-Wert von 4,7. Zu der Lösung, die danach mit einer 5%igen wäßrigen Natriumhydroxidlösung auf pH 5,5
eingestellt wurde, wurde eine Mischung aus 30 Teilen Kerosin, 70 Teilen Isopropylnaphthalir·, 2 Teilen
Kristallviolettlacton und 1 Teil Benzoylleukomethylenblau zugegeben unter Bildung einer Emulsion, die auf
10°C abgekühlt und dann auf die gleiche Weise wie in
Beispiel 1 behandelt wurde, wobei eine Kapseldispersion erhalten wurde.
Beispiele4bis6
Nach dem erfindungsgemäßen Verfahren wurden verschiedene Kapseldispersionen auf die in Beispiel 1
angegebene Art und Weise hergestellt, wobei diesmal jedoch die mit Säure behandelte Gelatine und die
Carboxymethylcellulose in den in der folgenden Tabelle I angegebenen Mengenverhältnissen verwendet wurden.
Vergleichsbeispiele 1 und 2
Auf die in Beispiel 1 angegebene Weise wurden 2 Arten von Kapseldispersionen hergestellt, wobei
diesmal jedoch die mit Säure behandelte Gelatine und die Carboxymethylcellulose in den in der folgenden
Tabelle I angegebenen Mengenverhältnissen verwendet wurden.
Tabelle I | Mengen | Kapseldispersion | Anzahl | Druckempfindliches Kopierpapier | Auflö | Druck | Beständig | Verschleie |
anteil der | Maximaler | der | Farbbil | sungsver | bestän | keit gegen | rungseigen | |
Carboxy | Durch | Büschel**) | dungsver | mögen | digkeit | t Schmieren beim |
schaften | |
methyl cellulose*) |
messer der Büschel |
mögen | Reiben | |||||
(μ) | 0 | A | 0,05 | A | 5,2 | |||
1/10 | - | 0 | 0,96 | A | 0,05 | A | 5,2 | |
Beispiel 1 | 1/10 | - | 0 | 0,96 | A | 0,05 | A | 5,3 |
Beispiel 2 | 1/10 | - | 15 | 0,95 | D | 0,23 | D | 23,7 |
Beispiel 3 | 1/6 | 50 | 1 | 0,97 | A | 0,08 | B | 8,4 |
VgLBsp. 1 | 1/7 | 15 | 0 | 0,95 | A | 0,05 | A | 5,2 |
Beispiel 4 | 1/15 | - | 0 | 0,97 | A | 0,05 | A | 5,2 |
Beispiel 5 | 1/20 | - | 3 | 0,96 | B | 0,09 | B | 9,4 |
Beispiel 6 | 1/40 | 15 | 20 | 0,96 | D | 0,27 | D | 28,4 |
Beispiel 7 | 1/50 | 60 | 0,95 | |||||
VgLBsp. 2 | Kapseln. | |||||||
*) Pro 100 | ||||||||
**) Bezogen auf das Gewicht der mit Säure behandelten Gelatine.
Aus der vorstehenden Tabelle I geht hervor, daß die in den Beispielen hergestellten Dispersionen einzelne
und nicht in Form von Büscheln vorliegende Kapseln mit einer gleichmäßigen Teilchengrößenverteilung
enthielten und fast frei von Büscheln (Drusen) waren. Die daraus hergestellten Kopierpapiere waren in bezug
auf verschiedene Eigenschaften ebenfalls zufriedenstellend. Bei den Vergleichsbeispielen enthielten die
Dispersionen viele Büschel von Kapseln und es war unmöglich, nicht in Form von Büscheln vorliegende
Kapsel mit einer gleichmäßigen Teilchengrößenverteilung herzustellen. Die unter Verwendung solcher
Dispersionen hergestellten Kopierpapiere waren bei ihrer Verwendung nicht zufriedenstellend.
Auf die gleiche Weise wie in Beispiel 1 wurde eine Kapseldispersion hergestellt, wobei diesmal eine mit
Säure behandelte Gelatine (isoelektrischer Punkt 7,8, Gelfestigkeit 180 g.Bloom) und Carboxymethylcellulose
(durchschnittlicher Polymerisationsgrad 500, Substitutionsgrad 0,7) verwendet wurden. Die weiter unten
folgende Tabelle Il zeigt die Eigenschaften der Kapseldispersion und die Eigenschaften des unter
Verwendung dieser Dispersion hergestellten Kopierpapieres zusammen mit den in den Beispielen 8 bis 11 und
in den Vergleichsbeispielen 3 bis 5 erzielten Ergebnissen.
B e i s ρ i e 1 e 8 bis 11
Auf die in Beispiel 7 angegebene Weise wurden ίο verschiedene Kapseldispersionen hergestellt, wobei
diesmal jedoch Carboxymethylcellulosen mit variierenden durchschnittlichen Polymerisationsgraden und
Substitutionsgraden wie in der folgenden Tabelle Il angegeben verwendet wurden.
Vergleichsbeispiele 3 bis 5
Auf die gleiche Weise wie in Beispiel 1 wurden verschiedene Kapseldispersionen hergestellt, wobei
diesmal Carboxymethylcellulosen mit variierenden durchschnittlichen Polymerisationsgraden und Substitutionsgraden
wie in der folgenden Tabelle II angegeben verwendet wurden.
Carboxymethyl | Sub | Kapseldispersion | Anzahl | Druckempfinliches | Auflö- | Kopierpapier | Bestän | Verschleie |
cellulose | stitu | der | sungs- | digkeit | rungseigen | |||
Durch | tions- | Maxi | Büschel*) | Farbbil- | ver- | Druck- | gegen | schaften |
schnitt | grad | maler | dungs- | mögen | be- | Schmie | ||
licher | Durch | ver- | stän- | ren beim | ||||
Polyme- | messer | mögen | dig- | Reiben | ||||
risa- | der | keit | ||||||
tions- | Büschel | |||||||
grad | (μ) | |||||||
Beispiel 7
Vgl.-Bsp. 3
Beispiel 8
Beispiel 9
Beispiel 10
Vgl.-Bsp. 4
Beispiel 11
Vgl.-Bsp. 5
Vgl.-Bsp. 3
Beispiel 8
Beispiel 9
Beispiel 10
Vgl.-Bsp. 4
Beispiel 11
Vgl.-Bsp. 5
500
300
200
200
50
150
800
1200
0,7
0,3
0,4
1,0
1,5
2,0
1,2
0,9
0,3
0,4
1,0
1,5
2,0
1,2
0,9
80
15
15
15
40
20
100
0
50
I
0
1
50
I
0
1
20
80
0,96 | A |
0,97 | D |
0,97 | B |
0,96 | A |
0,96 | B |
0,97 | D |
0,95 | B |
0,98 | D |
0,05
0,30
0,08
0,04
0,08
0,19
0,09
0,32
0,30
0,08
0,04
0,08
0,19
0,09
0,32
A
D
B
A
B
D
B
D
D
B
A
B
D
B
D
5,2
30,9
8,3
4,2
8,3
19,6
9,5
32,7
*) Pro 100 Kapseln.
Aus der vorstehenden Tabelle II geht hervor, daß die in den Beispielen hergestellten Dispersionen einzelne
und nicht in Form von Büscheln vorliegende Kapseln mit einer gleichmäßigen Teilchengrößenverteilung
enthielten und frei von Büscheln (Drusen) waren. Die
unter Verwendung dieser Dispersionen hergestellten Kopierpapiere waren bei ihrer praktischen Verwendung
ebenfalls vollständig gebrauchsfähig. Die in den Vergleichsbeispielen erhaltenen Dispersionen enthielten
alle viele Büschel von Kapseln und es war unmöglich, nicht in Form von Büscheln vorliegende
Kapseln mit einer gleichmäßigen Teilchengrößenverteilung herzustellen. Die unter Verwendung dieser
Dispersionen hergestellten Kopierpapiere waren in jedem Falle nicht gebrauchsfähig.
Beispielel2und 13
Auf die· in Beispiel 1 angegebene Weise wurden Kapseldispersionen hergestellt, wobei diesmal die
Koazervation bei den in der folgenden Tabelle III angegebenen variierenden pH-Werten durchgeführt
wurde. Die Kapseldispersionen wurden mikroskopisch untersucht und unter Verwendung der Dispersionen
wurden, druckempfindliche Kopierpapiere hergestellt und dann getestet Die nachfolgend angegebene Tabelle
III zeigt auch die dabei erhaltenen Ergebnisse sowie die entsprechenden Ergebnisse, die in den folgenden
Vergleichsbeispielen 6 und 7 erzielt wurden.
Vergleichsbeispiele 6 und 7
Auf die in Beispiel 1 angegebene Weise wurden Kapseldispersionen hergestellt, wobei diesmal die
Koazervation außerhalb der erfindungsgemäß angegebenen pH-Wertbereiche durchgeführt wurde.
Wie aus der folgenden Tabelle III hervorgeht, enthielten die in den Beispielen erhaltenen Dispersionen
einzelne (lose) und nicht in Form von Büscheln vorliegende Kapseln mit einer gleichmäßigen Teilchen-
größenverteilung und sie waren frei von Büscheln (Drusen), während die Dispersionen der Vergleichsbeispiele
beide viele Büschel von Kapseln enthieltenjjnd es
war unmöglich, nichi in Form von Büscheln vorliegende
(nichtagglomerierte) Kapseln mit einer gleichmäßigen Teilchengrößenverteilung herzustellen.
Kapseldispersion | Druckempfindliches | Auflö- | Kopierpapier | Beständig | Verschleie | |
pH- | Maxi- Anzahl | Farbbil | sungs- | Druck- | keit gegen | rungseigen |
Wert | maler der | dungs | ver- | be- | Schmieren | schaften |
Durch- Büschel*) | vermögen | mögen | stän- | beim | ||
messer | dig- | Reiben | ||||
der Büschel | keit | |||||
(μ) | ||||||
Vgl.-Bsp. 6 4,5 150 100 0,98 D
Beispiel 12 4,8 12 1 0,97 B
Beispiel 13 6,0 12 1 0,95 B
Vgl.-Bsp. 7 6,5 200 70 0,98 D *) Pro 100 Kapseln.
0,35
0,07
0,07
0,34
0,07
0,07
0,34
D
B B D
B B D
35,7
7,2
7,4
7,2
7,4
34,5
Beispie Ie 14bis 19
Auf die in Beispiel 1 angegebene Weise wurden Kapseldispersionen hergestellt, wobei diesmal anstelle
der Carboxymethylcellulose verschiedene carboxylmodifizierte Cellulosederivate in den in der folgenden
Tabelle IV angegebenen Mengenverhältnissen in bezug auf die mit Säure behandelte Gelatine verwendet
wurden und die Koazervation bei den in der folgenden Tabelle IV angegebenen variierenden pH-Werten
durchgeführt wurde. Die folgende Tabelle IV zeigt die Ergebnisse der mikroskopischen Untersuchung der
dabei erhaltenen Kapseldispersionen und die darauffolgende Tabelle V zeigt die Ergebnisse von Tests, die mit
unter Verwendung dieser Dispersionen hergestellten druckempfindlichen Kopierpapieren durchgeführt wurden.
Wie aus der folgenden Tabelle IV hervorgeht, enthielten die Dispersionen der Beispiele einzelne und
nicht in Form von Büscheln vorliegende Kapseln mit einer gleichmäßigen Teilchengrößenverteilung und sie
waren fast frei von in Form von Büscheln vorliegenden Kapseln.
Tabelle | IV | Carboxylmodifiziertes Cellulosederivat | Durch- | Substitu | Mengen | pH- | Kapseldispersion | Anzahl der |
Art | schnitt- | tionsgrad | verhält | Wert | Maximaler | Büschel*) | ||
Iicher | nis**) | Durchmesser | ||||||
Polymeri- | der Büschel | |||||||
sations- | (μ) | |||||||
grad | ||||||||
100 | 1,2 | 1/18 | 5,2 | 1 | ||||
Carboxyäthyl- | 15 | |||||||
Beispiel | 14 | cellulose | 150 | 0,4 | 1/10 | 4,9 | 2 | |
Carboxymethyl- | 18 | |||||||
Beispiel | 15 | |||||||
100
500
1,5
0,7
hydroxyäthylcellulose
Beispiel 16 Carboxymethylhydroxyäthylcellulose
Beispiel 17 Carboxymethylhydroxypropylcellulose
Beispiel 18 Methylcarboxymethylcellulose
Beispiel 19 Carboxymethylbenzylcellulosc
*) Pro 100 Kapseln.
**) Bezoeen auf das Gewicht der mit Säure behandelten Gelatine. 1/15
*) Pro 100 Kapseln.
**) Bezoeen auf das Gewicht der mit Säure behandelten Gelatine. 1/15
1/10
5,8
5,5
200 | 1,3 | 1/15 | 5,3 | 18 | 1 |
100 | 1,5 | 1/10 | 4,8 | 18 | 2 |
Druckempfindliches Kopierpapier
Farbbildungs- Auflösungs
vermögen
vermögen | ve | |
Beispiel 14 | 0,90 | B |
Beispiel 15 | 0,88 | A |
Beispiel 16 | 0,89 | B |
Beispiel 17 | 0,89 | B |
Beispiel 18 | 0,87 | B |
Beispiel 19 | 0,91 | B |
Beispiel 20 |
Druckbeständig
keit
keit
Beständigkeit gegen Schmieren beim Reiben |
Verschleierungs eigenschaften |
B | 7,8 |
B | 9,1 |
B | 9,0 |
B | 7,9 |
B | 9,2 |
B | 9,9 |
Im 100 ml Wasser wurden 20 g einer mit Säure behandelten Gelatine (isoelektrischer Punkt 8, Gelfestigkeit
90 g.Bloom) gelöst. Es wurden 5 1 Türkischrotöl und 160 g Bariumsulfat zugegeben dann wurde gerührt
zur Herstellung einer Suspension, die in 1,7 1 einer wäßrigen Lösung von 2 g Carboxymethylcellulose
(durchschnittlicher Polymerisationsgrad 150, Substitutionsgrad 0,6) bei 6O0C unter Rühren dispergiert wurde.
Anschließend wurde die Dispersion auf einen pH-Wert von 5,3 eingestellt und dann auf 10" C abgekühlt. Dann
wurden 10 ml einer wäßrigen Formaldehydlösung zu der Dispersion zugegeben. Die Mischung wurde 5
Minuten stehengelassen und anschließend durch Zu-0,07
0,08
0,08
0,07
0,09
0,08
0,08
0,08
0,07
0,09
0,08
tropfen einer 10%igen wäßrigen Natriumhydroxidlösung auf pH 9 eingestellt. Das System wurde auf 400C
20 erwärmt, um die Koazervatform vollständig auszuhärten. Die erhaltenen Mikrokapseln wiesen eine gleichmäßige
Teilchengrößenverteilung auf, die praktisch mit derjenigen des Bariumsulfats zusammenfiel, wenn die
Inkremente der den Filmdicken der Kapseln entspre-
25 chenden Teilchengrößen ausgeschlossen wurden.
Die Kapseln wurden abgetrennt, gewaschen und dann auf übliche Weise zu einer wäßrigen Dispersion
verarbeitet, die als ein Röntgenbild bildendes Mittel verwendet wurde. Die Dispersion wies eine hohe
30 Beständigkeit auf und es setzte sich auch dann nichts ab, wenn sie über einen langen Zeitraum hinweg aufbewahrt
wurde.
Claims (2)
1. Verfahren zur Herstellung von Mikrokapseln aus einem komplexen, hydrophilen Kolloidmaterial
aus einer mis Säure behandelten Gelatine und mindestens einem carboxylmodifizierten Cellulosederivat,
dadurch gekennzeichnet, daß die Menge des Cellulosederivates 1Ii bis '/ίο der
Menge der Gelatine, bezogen auf das Gewicht, beträgt, und das Cellulosederivat einen durchschnittlichen
Polymerisationsgrad von 50—1000 und einen Carboxylsubstitutionsgrad von 0,4 — 1,5 aufweist,
und daß man die Koazervation der Kolloidmateriallösung bei einem pH-Wert von 4,8 - 6,0 durchführt
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß man als carboxylmodifiziertes Cellulosederivat
Carboxymethylcellulose verwendet
>n
Verfahren zur Herstellung von Mikrokapseln aus einem komplexen hydrophilen Kolloidmaterial, die eine
hydrophobe Substanz umgeben, sind bereits bekannt. So umfaßt beispielsweise das in der US-Patentschrift
28 00 457 beschriebene Verfahren zur Herstellung solcher Mikrokapseln das Emulgieren und Dispergieren
einer hydrophoben Substanz in einer wäßrigen Lösung eines hydrophilen Kolloidmaterials, das Mischen einer w
wäßrigen Lösung eines anderen hydrophilen Kolloidmaterials mit der Dispersion, die anschließende
Einleitung der Koazervation zur Abscheidung der Kolloidmaterialien um die hydrophobe Substanz herum
durch Einstellung des pH-Wertes der dabei erhaltenen r> Dispersion und/oder durch Verdünnen der Dispersion
mit Wasser, das Gelieren der Kolloidmaterialien durch Abkühlen der Dispersion unter Bildung von Mikrokapseln
und das Härten der erhaltenen Mikrokapsel;; durch Einstellung des pH-Wertes der Dispersion und durch 4«
Zugabe von Formaldehyd zu der Dispersion. Das in der US-Patentschrift 33 41466 beschriebene Verfahren
umfaßt das Emulgieren und Dispergieren einer hydrophoben Substanz in einer wäßrigen Lösung von zwei
hydrophilen Kolloidmaterialien, die nachfolgende BiI- 4r>
dung eines Koazervats und das Gelieren desselben auf die gleiche Weise wie oben. Bei der Herstellung von
Mikrokapseln, bei der zwei Arten von hydrophilen Kolloidmaterialien in Form einer komplexen Koazervat-Phase
ausgeschieden werden, können sich jedoch in r><>
dem instabilen System die einzelnen Kapseln während der Gelierung und Härtung zu Büscheln (Trauben)
agglomerieren und man erhält keine lockeren oder nicht in Form von Büscheln vorliegenden Kapseln und man
kann daher die Bildung von Drusen (Büscheln) von μ Kapseln in dem Endprodukt nicht verhindern. Bei der
Verwendung von in Form von Büscheln agglomerierten Kapseln ergeben sich jedoch Störungen, beispielsweise
beider Herstellung von Kopierpapieren.
In einem solchen Kopierpapier ist der Farbbildner in w)
Mikrokapseln eingeschlossen, die auf der Papieroberfläche in Form eines Überzugs vorgesehen sind. Wenn der
Überzug Kapselbüschel (Kapseldrusen) enthält, ergibt sich eine ungleichmäßige Verteilung des Farbbildners,
was zu dem Nachteil führt, daß das Kopierpapier ein br>
dunkles Farbbild ergibt, wenn es verwendet wird, oder daß es während der Lagerung stark verschmiert wird.
Außerdem werden dann, wenn eine in Torrn eines
Büschels vorliegende Mikrokapseln enthaltende Beschichtungsmasse mittels einer Luftmesserbeschichtungsvorrichtung
zur Herstellung eines druckempfindlichen Kopierpapiers auf ein Substrat aufgebracht wird,
die Kapseln durch den Luftdruck der Beschichtungsvorrichtung klassiert unter Bildung eines unregelmäßigen
Überzugs. Wenn das dabei erhaltene Kopierpapier verwendet oder gelagert wird, tritt der gleiche Nachteil
wie oben auf.
Es wurden bereits viele Vorschläge gemacht, um zu verhindern, daß sich die Kapseln zu Büscheln (Drusen)
vereinigen. So ist beispielsweise in der japanischen Patentschrift 3 15171 ein Verfahren beschrieben, bei
dem ein Eindickungsmittel, z. B. Magnesiumsilikat, Tragant oder Glycerin, bei der Emulgierung verwendet
wird, um in ausreichendem Maße ein hydrophiles Kolloidmaterial um die feinen Teilchen des hydrophoben
Materials herum abzulagern. Mit diesem Verfahren ist es jedoch nicht möglich, das Auftreten von
Kapselbüscheln (Kapseldrusen) vollständig zu verhindern und Kapseln zu erhalten, die einzeln (nicht in Form
von Büscheln) vorliegen. Es ist auch bekannt, ein Vinylmethyläther/Maleinsäureanhydrid-Mischpolymerisat,
das als Agglometationsinhibitor dient, zu zwei Arten von hydrophilen Kolloidmaterialien zuzugeben
zur Herstellung von Mikrokapseln (japanische Patentschrift 2 88 452) oder in entsprechender Weise Pectin,
Pectinsäure oder Pectinstoff als Schockverhinderungsmittel zu verwenden (japanische Pateistpublikation Nr.
16168/1972). Obwohl dadurch eine sehr wirksame Unterdrückung der Büschelbildung der Mikrokapseln
erzielt werden kann, umfassen diese Verfahren eine zusätzliche Stufe der Einarbeitung der oben erwähnten
Substanzen und führen damit zu einer Erhöhung der Investitionskosten durch die Modifizierung der bereits
vorhandenen apparativen Ausrüstung oder durch die Installierung einer neuen Apparatur sowie zu einer
beträchtlichen Erhöhung der Verfahrenskosten für das Verfahren.
Aus der DD-PS 78 996 ist ein Verfahren zur Herstellung von Mikrokapseln mit einer Hülle aus
einem Komplexkoazervat aus Gelatine und einem carboxylmodifizierten Polymeren bekannt, wobei beide
Komponenten in einem ausgewogenen Gewichtsverhältnis zueinander, jeweils in Form von l°/oigen bis
10°/oigen Lösungen eingesetzt werden. Die so erhaltenen Kapseln haben ebenfalls den Nachteil, daß sie sich
zu Büscheln vereinigen.
Ziel der vorliegenden Erfindung ist es daher, ein Verfahren zur Herstellung von Mikrokapseln, die im
wesentlichen frei von in Form von Büscheln (Drusen) angeordneten Kapseln sind, bereitzustellen, welches
leicht durchgeführt werden kann.
Dieses Ziel wird beim Verfahren zur Herstellung von Mikrokapseln aus einem komplexen, hydrophilen
Kolloidmaterial aus einer mit Säure behandelten Gelatine und mindestens einem carboxylmodifizierten
Cellulosederivat dadurch erreicht, daß die Menge des Cellulosederivates Ui bis 1Ao der Menge der Gelatine,
bezogen auf das Gewicht, beträgt, und das Cellulosederivat einen durchschnittlichen Polymerisalionsgrad von
50—1000 und einen Carboxylsubstitutionsgrad von 0,4—1,5 aufweist, und daß man die Koazervation der
Kolloidmateriallösung bei einem pH-Wert von 4,8-6,0 durchführt.
Mit dem erfindungsgemäßen Verfahren können die Mikrokapseln einzeln (nicht in Form von Büscheln)
hergestellt werden, ohne daß ein Agglornerationsinhibi-
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
8235 | Patent refused |