DE3918141A1 - Mikrokapseln mit einer polymeren kapselwand - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft Mikrokapseln mit einer polymeren Kapsel­ wand.

Derartige Mikrokapseln, Verfahren zu ihrer Herstellung und ver­ schiedene Verwendungsmöglichkeiten sind aus "Angewandte Chemie", 1975, Nr. 16, Seiten 556 bis 567 bekannt. Danach sind unter Mikrokapseln Teilchen in der Größenordnung von 1 bis 5000 Mikrometern zu verstehen, die aus einem Kern und einer festen Kapselwand bestehen. Der Kern enthält entsprechend dem Verwendungszweck der Mikrokapseln eine Wirksubstanz, die durch die Kapselwand gegenüber der Kapselumgebung isoliert ist und an diese durch Zerstören der Kapselwand oder durch Permeation gezielt freigegeben werden kann. Die Kapselwand besteht vor allem aus natürlichen oder synthetischen Polymeren, deren Art und die Dicke der Kapselwand zum einen die äußere Gestalt der Mikrokapseln als Kugeln, traubenförmige Aggregate oder unregel­ mäßige Gebilde und zum anderen die Fähigkeit der Kapselwand zur Isolierung und gezielten Freisetzung des Kapselinhalts bestimmen. Die Kapselöffnung kann mechanisch von außen, also durch Scheren oder Zerdrücken, oder von innen, z. B. durch Er­ hitzen über den Siedepunkt des Kapselinhalts, sowie durch Auf­ lösen, Schmelzen oder Verbrennen der Kapselwand erfolgen.

Für die Mikroverkapselung sind mechanisch-physikalische und chemische Verfahren bekannt. Zu den letzteren gehört die Grenzflächen-Polykondensation, bei der ein erstes Monomer, gelöst in einem mit Wasser nicht mischbaren Lösungsmittel, in einer Wasser-Schutzkolloid-Lösung unter kräftigem Rühren dispergiert wird; bei Zugabe eines zweiten in Wasser gelösten Monomers reagieren die beiden Monomere an der Grenzfläche des Lösungsmittels zum Wasser zu einem festen Polymer (Polykondensat) in Form von das Lösungsmittel beinhaltenden Mikrokapseln.

Eine bekannte Verwendung von Mikrokapseln ist die bei Reaktionsschreibpapieren beispielsweise nach dem "self-contained-Typ", die einseitig mit einen Farbbildner beinhaltenden Mikrokapseln und einer Entwicklersubstanz be­ schichtet sind; dort wo die Mikrokapseln durch den Druck eines Schreibgerätes zerstört werden, tritt sofort eine sichtbare Markierung durch den sich entwickelnden Farbbildner auf.

Eine weitere Verwendung von Mikrokapseln ist aus der GB-A-21 73 452 in Verbindung mit einem Bildaufzeichnungsverfahren bekannt, bei dem die Tinte beinhaltende Mikrokapseln auf einem Aufzeichnungs­ träger aufgebracht werden und entsprechend dem aufzuzeichnenden Bild durch einen Laserstrahl aufgebrochen oder zumindest für die Tinte durchlässig gemacht werden sollen, so daß die Tinte entsprechend dem aufzuzeichnenden Bild auf das Aufzeichnungs­ papier gelangt. Wie dies tatsächlich erreicht wird und welche Kapselwandmaterialien hierfür geeignet sein könnten, geht aus der GB-A-21 73 452 nicht hervor.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, Mikrokapseln mit thermolabiler Kapselwand anzugeben, deren Kapselwand unter Wärmeeinwirkung aufbricht.

Gemäß der Erfindung wird diese Aufgabe dadurch gelöst, daß bei den Mikrokapseln der eingangs angegebenen Art das Polymer der Kapselwand thermolabile Sollbruchstellen in Form von Hexamethylentetramin- oder Acetaldehydammoniak-Derivaten enthält.

Vorteilhafte Ausführungsformen der Mikrokapseln sind in den Unteransprüchen gekennzeichnet.

Die erfindungsgemäßen Mikrokapseln weisen eine vernetzte polymere Kapselwand mit thermolabilen Sollbruchstellen an den Netzknoten auf, die allein durch Wärme gezielt aufge­ brochen werden können, um den Kapselinhalt freizugeben. Darüber hinaus sind die Mikrokapseln einfach und sicher handhabbar, weil sie aufgrund der vernetzten Kapselwandstruktur mechanisch belastbar sind und ihre Kapselwand für den Kapselinhalt undurchlässig ist. Ein weiterer Vorteil ist darin zu sehen, daß die Sollbruchstellen exotherm und unter Freigabe von Treibgas (u.a. Stickstoff) zerfallen, so daß bei der thermischen Zersetzung die zur Auslösung der Zersetzung erforderliche Wärmeenergie durch die freiwerdende Wärme verringert wird und die Frei­ setzung des Kapselinhalts durch das Treibgas beschleunigt wird. Dabei kann die Wirkung des Treibgases zusätzlich durch eine leicht siedende Flüssigkeit als Kapselinhalt unterstützt werden. Die erfindungsgemäßen Mikrokapseln sind daher in hervorragender Weise geeignet, um Wirksubstanzen, wie z. B. Farbstoffe, Farbbildner, Medikamente, Lebensmittel, Pestizide, Entwickler, Härter, Flammschutzmittel u.v.m. zum gewünschten Zeitpunkt durch Einwirkung von Temperatur und/oder Licht frei­ zusetzen.

Für die Kapselwand-Polymere nach Anspruch 2 und 3 werden Zer­ setzungstemperaturen um 140°C bzw. um 268°C erreicht, so daß keine Gefahr aufgrund einer vorzeitigen Zersetzung beispiels­ weise bei Raumtemperatur besteht. Darüber hinaus ist die Zersetzungstemperatur in Abhängigkeit von den Ausgangsmonomeren bei der Bildung der Kapselwand in einem größeren Bereich ein­ stellbar.

Im folgenden wird die Erfindung anhand von 2 Ausführungsbei­ spielen noch näher erläutert:

Beispiel 1

Zur Mikroverkapselung eines Wirkstoffes, z. B. des Farbbildners Kristallviolettlacton werden folgende Ansätze hergestellt:

Lösung (1):
Der Wirkstoff wird in einem organischen Lösungsmittel, z.B. Toluol unter Rühren gelöst,
Lösung (2):	als monomerer Ausgangsstoff wird eine difunktionelle Säure oder Säurederivat, z.B. Terephthalsäuredichlorid in dem oben angegebenen Lösungsmittel Toluol unter Rühren gelöst,
Lösung (3):	niedermolekularer Polyvinylalkohol, der als Dispergierhilfsmittel und Schutzkolloid dient, wird unter Rühren in destilliertem Wasser gelöst,
Lösung (4):	als Vernetzerkomponente wird Hexamethylentetramin (Urotropin) und NaOH in destilliertem Wasser gelöst.

Die Lösungen (1) und (2) werden vereinigt und in Lösung (3) dispergiert. Die so erhaltene Emulsion wird mit der Lösung (4) bei hohen Rührgeschwindigkeiten (< 1000 U/min) langsam und unter Kühlen versetzt, wobei sich durch Grenzflächenpolykonden­ sation Mikrokapseln mit einem Kapselinhalt aus Toluol, Kristallviolettlacton und Terephthalsäuredichlorid und einer Kapselwand aus dem folgenden vernetzten Polyamid bilden:

Zur Vervollständigung der Grenzflächen-Polykondensation wird die Mikrokapselsuspension nachgerührt. Die so erhaltenen Mikro­ kapseln sind mechanisch stabil und lassen sich bei Temperaturen um 268°C zur Freigabe des Kapselinhalts thermolytisch aufbrechen.

Beispiel 2

Mit Acetaldehydammoniak als Vernetzerkomponente erhält man Mikrokapseln mit einer Kapselwand aus dem folgenden vernetzten Polyamid:

Die erhaltenen Mikrokapseln sind mechanisch stabil und lassen sich bei Temperaturen um 140°C thermolytisch aufbrechen, wobei der Kapselinhalt freigegeben wird.

Claims (3)

1. Mikrokapseln mit einer polymeren Kapselwand, dadurch gekennzeichnet, daß das Polymer der Kapselwand thermolabile Sollbruchstellen in Form von Hexamethylentetramin- oder Acetaldehydammoniak-Derivaten enthält.

2. Mikrokapseln nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch das folgende Kapselwand-Polymer: wobei R′ für cyclische oder acyclische Kohlenwasserstoffe steht.

3. Mikrokapseln nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch das folgende Kapselwand-Polymer: wobei R′ für cyclische oder acyclische Kohlenwasserstoffe steht.