SE453263B - Sett att inkapsla en flyktig organisk vetska med partiklar av kiseldioxid och produkt framstelld enligt settet - Google Patents

Description

20 25 453 263 man tillsätter en flyktig organisk vätska till partiklarna, vilken vätska har en viskositet av 50 centipoise eller mindre vid 25°C; och att man blandar kiseldioxiden och vätskan under icke-skjuvande beting- elser.

Uppfinningen kommer att beskrivas närmare med hänvisning till rit- ningarna och i samband med föredragna utföringsfonner av densane ma.

Figur 1 är en grafisk framställning av förhållandet mellan vätske- fyllning och vilovinkel som erhålles för kompositioner enligt upp- finningen i jämförelse med andra kapselkompositioner.

Figur 2 är en förstorad bild (schematisk) av en komposition enligt uppfinningen.

Sättet enligt uppfinningen genomföras genom att man under icke- -skjuvande betingelser blandar en amorf kiseldioxid med den flyk- tiga organiska vätskan som skall inkapslas däri.

Sättet kan användas för att inkapsla vilken som helst organisk vätska, som har en viskositet av inte mer än omkring 50 centipoise (vid 25°C). Om en mer viskös vätska användes, har den resulterande kompositionen en tendens att förlora fluiditet, även vid låga fyllningsnivåer. Med undantag för viskositeten finns det emeller- tid inte någon begränsning med avseende på den natur den vätska har som skall inkapslas. En blandning av fast material och vätska kan också inkapslas så länge som blandningen har en viskositet som inte överstiger omkring 50 centipoise vid 25°C.

Sättet är fördelaktigt för att inkapsla flyktiga organiska väts- kor eller blandningar, som innehåller flyktiga organiska vätskor, 10 15 20 25 30 453 263 dvs vätskor som normalt förângas vid omgivningstemperaturer och vid atmosfär-, under- eller övertryck. Dessa organiska vätskor kommer att förånga och frigöras långsamt (reglerat) ur kapselkom- positionerna enligt uppfinningen.

Den kiseldioxid som användes för att inkapsla de ovannämnda orga- niska vätskorna i överensstämmelse med sättet enligt uppfinningen är en amorf kiseldioxid och företrädesvis är den av geltyp som er- hålles antingen genom våt- eller torrframställningstekniken, var- vid kiseldioxiden dessutom kännetecknas av att den har en medel- partikelstorlek av inte mer än omkring 300 mikron. Mest föredraget har den använda kiseldioxiden en medelpartikelstorlek av 300 mik- ron eller mindre och en mikroporfördelning som kännetecknas av att 50% av hela volymen av nämnda mikroporer är fördelade till de mik- roporer som har en radie av upp till 1000 Ångström, mest föredra- get upp till 500 Ångström.

Proportionerna av organisk vätska och kiseldioxid som blandas sam- man för att inkapsla vätskorna kan varieras inom ett brett område beroende på den fyllning eller inneslutning som skall uppnås. I allmänhet användes ett överskott av kiseldioxid utöver den mängd som önskas för en förutbestämd fyllning.

Vid genomförandet av sättet enligt uppfinningen kan man använda en blandningsutrustning av satstyp eller kontinuerlig typ. Exempelvis kan man använda blandningskärl, som antingen är av vertikal eller horisontell typ med bandliknande blad och blandningskärl av verti- kal typ som har en skruvomrörare, så länge som bladen eller en om- rörare roterar med en hastighet som är mindre än 100 varv per mi- nut. Den mest lämpliga blandningsutrustningen som kan användas för att genomföra föreliggande uppfinning är ett blandningskärl, som inte har några omrörningsorgan utan roterar själv. Exempelvis är det bäst att använda en V-formad blandare, en blandare av dubbel- kontyp och en typ av blandare med lutande roterande cylinder. 10 15 20 25 30 453 263 Blandaren av den typ som har en lutande roterande cylinder använ- des med fördel för kontinuerlig drift. Samtliga de utrustningar som beskrivits ovan blandar inte under betingelser med hög skjuv- pâkänning.

Om kiseldioxiden och vätskan blandas under betingelser med en stark skjuvpåkänning, blir produktblandningen en våt massa som in- te har någon fluiditet. Skälet antas vara det följande. Då det är fråga om en komposition enligt föreliggande uppfinning, uppdelas vätskan i små droppar, som täcks av kiseldioxiden och skiljs från varandra såsom visas i figur 2 på ritningarna. Det finns inte nå- gon vätska mellan sådana kapslar utan bara luft. kompositionen en- ligt figur 2 kan därför rinna fritt. Då det är fråga om en bland- ning som framställes under blandningsbetingelser med stark skjuv- påkänning, dispergeras emellertid kiseldioxiden i vätskan och bil- dar en våt massa, som inte kan rinna lika fritt som kompositionen enligt föreliggande uppfinning. När kompositionen framställes un- der betingelser med stark skjuvpåkänning ändrar den sig irreversi- belt till den våta massan.

En annan viktig faktor för genomförande av sättet enligt uppfin- ningen är ordningsföljden för att blanda kiseldioxiden och väts- kan. Kiseldioxiden skall satsas i blandningsutrustningen först, och sedan skall vätskan tillsättas till kiseldioxiden under bland- ning. Om kiseldioxiden tillföres ovanpå vätskan, uppnås inte syf- tet med föreliggande uppfinning. Ifråga om tekniken att tillsätta vätskan finns det inte någon speciell begränsning. Bättre resultat kan emellertid uppnås genom att tillsätta vätskan i form av små droppar eller som en sprayad dimma, särskilt när viskositeten på vätskan är relativt hög.

Vid blandningen finns det inte några speciella begränsningar vad avser temperatur, tryck och tid. Sättet enligt uppfinningen genom- föres med fördel vid temperaturer eller tryck, som ligger under de värden, vid vilka väsentliga mängder av den organiska vätskan inte 10 15 20 25 30 453 263 komner att förångas. Vid vanliga omgivningstemperaturer och tryck kan sättet enligt uppfinningen genomföras på det mest ekonomiska sättet. Blandningstiden beror på den typ och storleken på den ut- rustning som användes, men normalt erfordras mindr än en timma.

Sättet enligt uppfinningen tillhandahåller således en process för framställning av en pulverformig komposition, som innehåller en relativt stor mängd organiska vätskor, såsom etylalkohol, som an- vändes som ett konserveringsmedel för livsmedel i ångform; vätska- formiga luktämnen eller aromämnen; pesticider; fungicider eller könsferomoner, vilka samtliga användes i ångform och fortfarande har god fluiditet så att de kan hanteras lätt inom industrin. Sät- tet enligt uppfinningen är särskilt fördelaktigt för att inkapsla biologiskt aktiva organiska vätskor, såsom pesticider och feromo- ner, vilka skall regleras med avseende på deras frigöring under tidsperioder. _ Följande exempel beskriver tillvägagångssättet för att utföra och tillämpa uppfinningen och anger den bästa utföringsformen som av- ses enligt uppfinningen för att genomföra densamma. Där så anges är vilovinkeln för en komposition bestämd genom mätning av den vinkel som finns mellan ytan av den lösa, granulformiga eller pul- verformiga kompositionen och horisontalen efter rotation under två minuter vid 2 varv per minut i glaskärlet hos en testapparat med beteckningen "Miwa's Rotary Cylinder Type Repose Angle Tester".

Exempel 1 60 kg kiseldioxid av geltyp, som har en medelpartikelstorlek av 100 mikron och en porstorleksfördelning, där 50% av partiklarna har en medelpordiameter av upp till 500 Ångström (Tokusil PR, som framställes av Tokuyama Soda Co., Ltd.), satsas till ett 5000 li- ter stort blandningskärl av den typ som har en dubbelkon och som har ett duschmunstycke på insidan och är roterbart i vertikal riktning. 110 kg 98%-ig etylalkohol tillföres ovan på kisel- dioxiden i kärlet under rotering av detta med en hastighet av 20 10 15 20 25 30 453 263 varv per minut under 30 minuter. Efter tillsättningen av alkoholen roteras kärlet under ytterligare 10 minuter. Omkring 170 kg av en pulverformig komposition, som innehåller omkring 180 delar alkohol per 100 delar kiseldioxid, erhålles. Vilovinkeln för den erhållna kompositionen är 43°. Kompositionen rinner fritt. Vid en upprep- ning av den ovan beskrivna proceduren ett flertal gånger, men un- der variering av den mängd etylalkohol som tillsättes, erhålles kompositioner med varierande vilovinklar. Proportionerna mellan etylalkohol som användes (uttryckt som fyllning i procent) och de vilovinklar som erhållits anges i figur 1 av ritningarna, varvid värdena är utritade med cirkelsymboler längs den sammanhängande linjen.

Exempel 2 En del av kompositionen som framställts i exempel 1 ovan och som har en vilovinkel av 43° uppdelas i portioner om 1 g vardera och förpackas i små polyetylenpåsar, som har många små ytporer, varvid påsarna värmeförseglas helt automatiskt under användning av en automatisk förpackningsmaskin. Det uppkomner inga problem under förpackningen tack vare den goda fluiditeten. Omkring 100 g av en nybakad kaka och en påse av 1.0 g förpackas tillsammans i en poly- vinylidenkloridbelagd nylonpåse och värmeförseglas. Den bakade ka- kan skyddas mot mögel under en månad vid 25°C, medan en annan del av den bakade kakan, som förpackats för sig på samma sätt som be- 'skrivits ovan som en kontroll, möglade inom en vecka.

Exempel 3 Exempel 3 är inte ett exempel enligt uppfinningen, utan har ut- förts i jämförande syften. 20 kg av samma kiseldioxid som användes i exempel 1 ovan tillsät- tes till ett 1500 liter stort vertikalt blandningskärl, som har en i riktning uppåt sig utvidgande konisk del och är försett med en skruvomrörare. Den övre änden av omrörarens axel går runt under 10 15 20 25 30 453 263 omrörning. 36 kg 98%-ig etylalkohol duschas ovanpå kiseldioxiden i kärlet under cirkulering och rotation av skruvaxeln under 20 minu- ter. Efter tillsättning av etylalkoholen fortsätter skruvaxeln att gå runt och rotera under ytterligare 20 minuter. Rotationshastig- heten på skruvaxeln är 120 varv per minut (skjuvbetingelser) och cirkulationen är 3 gånger per minut. Innehållet blir vått och bil- dar en klibbig massa utan fluiditet.

Exempel 4 20 kg av samma kiseldioxid som användes i det jämförande exemplet 3 ovan och 36 kg etylalkohol behandlas under användning av samma blandningsutrustning som utnyttjades vid det jämförande exemplet 3 med undantag av att rotationshastigheten är 60 varv per minut (icke-skjuvande betingelser) och cirkulationen är 1.5 gånger per minut. Efter blandningen erhålles omkring 56 kg av en pulverformig komposition, som har en vilovinkel av 46°. Uppdelad i portioner om 0.6 gram vardera, förpackad och värmeförseglad såsom i exempel 1, användes den som ett konserveringsmedel för livsmedel som i exem- pel 1 ovan.

Exempel 5 20 kg amorf kiseldioxid av geltyp, som har en medelpartikelstorlek av 80 mikron och där 50% av hela mikroporvolymen är fördelad till 'mikroporer som har en radie av upp till 1000 mikron (Tokusil NR, Tokuyama Soda Co., Ltd.) satsas till en 2000 liter stor V-formad blandare. Blandaren roteras med en hastighet av 10 varv per minut. 30 kg doftämne av bouquet-typ duschas sedan ovanpå kiseldioxiden under rotation under en tid av 30 minuter. Efter denna åtgärd ro- teras blandaren under ytterligare 5 minuter. Omkring 50 kg pulver- formig komposition erhålles (vilovinkeln är 49°). Pulvret uppdelas i portioner om 6 gram vardera, förpackas och värmeförseglas enligt exempel 1 ovan utan svårighet. Förpackningarna är användbara som luktpåsar. I 10 15 20 25 453 263 vid en upprepning av den ovan beskrivna proceduren ett flertal gånger, men under variering av proportionen etylalkohol som till- sättes, erhålles kompositioner med varierande vilovinklar. Den mängd etylalkohol som användes (uttryckt som fyllning i procent) och den uppmätta vilovinkeln anges i figur 1 av ritningarna, var- vid värdena utritats med fyrkantig symbol på den streckade lin- jen.

Exempel 6 Exempel 6 är inte ett exempel enligt uppfinningen, utan utföres i jämförande syften.

Vid en upprepning av proceduren enligt exempel 5 ovan, men under ersättning av kiseldioxiden med aluminiumoxid ($umitomo Chemical Co., Ltd.) och variering av mängden etylalkohol, erhålles komposi- tioner som har otillfredsställande fyllningar och/eller vilovink- lar såsom visas i figur 1 av ritningarna (värden utritade med svarta prickar på den sammanhängande linjen).

Exempel 7 ' Genom att följa tillvägagångssättet enligt exempel 5 ovan, men un- der ersättning av doftämnet av bouquet-typ med Z-9-hexadecenyl- acetat, erhålles en fririnnande pulverformig komposition, som är sammansatt av Z-9-hexadecenylacetat inkapslat i kiseldioxid, var- vid kompositionen förpackas i polyetylenpåsar. Påsen frigör ånga av Z-9-hexadecenylacetat långsamt och jämnt med en konstant has- tighet under omkring 2 månader. Den är mycket användbar för att kontrollera “Tea tortrix“ i en teträdgård genom metoden med av- brott eller störningar i insektskommunikationen, eftersom ångorna av Z-9-hexadecenylacetat är könsferomonet hos nämnda “Tea tortrix".

Typiska förhållanden mellan vätskefyllning och vilovinkel, som Ia 10 15 20 25 455 263 allmänt betraktas som en standard för fluiditeten hos pulverfor- miga material, visas i figur 1. I denna figur användes etylalkohol som vätska, och kiseldioxid A (Tokusil NR, som framställes av Tokuyama Soda Co., Ltd.). kiseldioxid B (Tokusil PR, som också tillverkas av Tokuyama Soda Co., Ltd.) och aluminiumoxid C (som tillverkas av Sumitomo Chemical Co., Ltd.) användes som pulverfor- miga fasta material. För att uppnå god fluiditet, bör vilovinkeln vara mindre än omkring 50°. Av figur 1 framgår att kiseldioxid B (medelpartikelstorlek 100 mikron, varvid 50% av hela volymen av mikroporerna är fördelade till mikroporer som har en radie upp till 500 Ångström) kan innesluta eller fyllas med 180% etylalkohol under bibehållande av en vilovinkel av 40° (som betyder mycket god fluiditet). Kiseldioxid A (som har en medelpartikelstorlek av 50 mikron, varvid 50% av hela volymen av mikroporerna är fördelade till mikroporer som har en radie av upp till 1000 Ångström) kan innesluta eller fyllas med 190% etylalkohol under bibehållande av en vilovinkel vid 55°, vilket betyder att den har sämre fluiditet än kiseldioxid B, som fyllts med etylalkohol, men den har fort- farande en användbar fluiditet. I motsats härtill uppvisar alumi- niumoxid, som fyllts med endast 20% etylalkohol en nycket hög vi- lovinkel (80°), vilket betyder att den är mycket resistent mot att rinna och följaktligen är den svår att hantera.

De förhållanden som visas i figur 1 blev i det närmaste desamma när etylalkohol ersattes med cis-3-hexenol, som är en komponent i doft- eller aromkompositioner.

Claims (2)

10 15 20 25 4ssg2es 10 P Å T E N T K R Å V

1. Sätt att inkapsla en flyktig organisk vätska med partiklar av kiseldioxid, k ä n~n e t e c k n a t a v I att man till ett blandningskärl tillför partiklar av amorf kisel- dioxid, som har en medelpartikelstorlek av mindre än 300 mikron och en mikroporfördelning som utmärkes av att 50% av hela volymen av nämnda mikroporer är fördelade till mikroporer som har en radie av upp till 1000 Ångström; tillsätter en flyktig organisk vätska till partiklarna, vilken vätska har en viskositet av 50 centipoise eller mindre vid 25°C, varvid kiseldioxiden tillföres i ett överskott utöver den mängd som erfordras för en förutbestämd mängd vätska som skall inkapslas; och blandar kiseldioxiden och vätskan under icke-skjuvande betingelser.

2. Produkt bestående av en flyktig organisk vätska och partiklar av kiseldioxid, som inkapslar nämnda vätska, vilken produkt fram- ställts genom sättet enligt krav 1, k ä n n e t e c k n a d a v att den framställes genom att man till ett blandningskärl tillför partiklar av amorf kiseldioxid, som har en medelpartikelstorlek av mindre än 300 mikron och en mikroporfördelning som utmärkes av att 50% av hela volymen av nämnda mikroporer är fördelade till mikroporer som har en radie av upp till 1000 Ångström; tillsätter en flyktig organisk vätska till partiklarna, vilken vätska har en viskositet av 50 centipoise eller mindre vid 2500, varvid kiseldioxiden tillföres i ett överskott utöver den mängd som erfordras för en förutbestämd mängd vätska som skall inkapslas; och blandar kiseldioxiden och vätskan under icke-skjuvande betingelser. p