DE1444406B2 - Mikrokapseln und verfahren zu ihrer herstellung - Google Patents

Description

wie Benzol, Xylol), ihrer außerordentlichen Vertrag- oder Perchloräthylen verwendet werden. Benzol kann

lichkeit und ihrer Stabilität gegen Licht, Wärme und zur Ausfällung von Polyvinylchlorid aus einer Lösung

chemische Einwirkung von Basen besonders zufrieden- in Chlorbenzol verwendet werden,

stellend. Selbstverständlich eignen sich für spezielle Die Kapseln können gebildet werden, indem man

Zwecke gewisse Polymere besser als andere. So hydro- 5 zu der äußeren Phase ein mischbares Lösungsmittel,

lysiert Polymethylmethacrylat bekanntlich in Gegen- in dem das Einkapselungspolymere wenig löslich ist,

wart starker Säuren, während Polyäthylen gegen solche zur Ausfällung des Polymeren zusetzt und dann eine

Hydrolyse praktisch unempfindlich ist. Vernetzung oder Komplexbildung des Polymeren vor-

In der ersten Stufe des erfindungsgemäßen Verfah- nimmt. Wenn die Kapseln gebildet sind, so kann das

rens wird aus den in den Gelzustand überführbaren io die äußere Phase bildende Lösungsmittel abdekantiert

Polymeren und polaren Lösungsmitteln eine Lösung werden, und die Kapseln können lyophilisiert werden,

oder Emulsion gebildet, die ein weiteres Mittel, bei- Die um die Tröpfchen der dispergierten Phase herum

spielsweise einen Farbstoff, ein farbbildendes Reagens ausgefällten Polymeren können auch vernetzt und die

und eine Säure oder Base, enthalten kann. Zu Bei- Kapseln dann sprühgetrocknet werden. Sind die

spielen solcher Systeme gehören Natriumhydroxyd 15 Mikrokapseln ausgefällt, so können sie gemäß der

und Polyvinylalkohol in Wasser, Alkali und Natrium- deutschen Patentschrift 1 209 999 aufbereitet werden,

alginat in Wasser, Polyvinylpyrrolidon in Wasser, Die folgenden Beispiele erläutern die Erfindung,

Glykogen in Formamid, Albumin in Wasser und ohne sie zu beschränken.

Äthylhydroxyäthylcellulose in Wasser. Vorzugsweise .

sind die in den Gelzustand überführbaren Polymeren 20 Beispiel 1

eher faserig als sphäroid. Es wurden die folgenden Lösungen hergestellt:

Diese Lösungen oder Emulsionen werden in einer

Lösung eines lipophilen Polymeren in einem nicht- Losung A:

polaren Lösungsmittel emulgiert. Zu solchen Systemen Polyäthylenglykol (durchschnittliches

der äußeren Phase gehören insbesondere Polymethyl- 25 Molekulargewicht: 200) 1,0 g

methacrylat in Benzol, Polystyrol in Benzol, Poly- Borax (Na₂B₄O₇ · 10 H₂O) 0,5 g

vinylchlorid in Chlorbenzol, Kautschuk in Benzol, Harnstoff 1,5 g

ein Copolymeres aus Polyvinylchlorid-Polyvinyliden- Wasser 12,0 g _

chlorid in Dioxan, Äthylcellulose in Petroläther und Ti~0~e

Polyäthylen in Perchloräthylen. Farbstoffe können 30 '

ebenfalls in die äußere Phase eingebracht oder auf das Losung a.

Polymere der äußeren Phase aufgepfropft werden, um Trinatriumphosphat

farbige Kapseln zu erhalten. Im allgemeinen sind zur (Na₃PO₄ · 12 H₂O) 0,7 g

Erzielung der gewünschten Umkapselung von Tropf- Polyvinylalkohol (Hydrolysegrad:52,

chen mit einem Durchmesser von etwa 2 bis etwa 35 Viskosität in 4%iger wäßriger Lö-

20 Mikron Gewichtsverhältnisse der inneren Phase zu sung bei 2O⁰C: 22 cP) 0,25 g

Einkapselungsmaterial von etwa 2 bis 4: 1 erforderlich. Polyäthylenglykol (durchschnittliches

Die Überführung der inneren Phase in den Gel- Molekulargewicht: 400) 12,80 g

zustand kann durch Abkühlen oder durch Zugabe von Wasser 21,25 g

Gelbildungsmitteln, wie beispielsweise anorganischen 4° 35 00 2

Salzen oder organischen Verbindungen, zu der Emul- '

sion, die in der inneren Phase löslicher als in der Lösung A wurde in 30 g 10°/< >iger Äthylcellulose in

äußeren Phase sind und die äußere Phase nicht aus- Xylol mit einem Gehalt von 0,15 g eines thixotropen

fällen, erzielt werden. Diese Zugabe kann durch Wirkstoffs (ein Ricinusölester) emulgiert, und die

Bildung von zwei Emulsionen, von denen die eine das 45 Emulsion wurde mit 40 g Tetrachlorkohlenstoff ver-

in den Gelzustand überführbare Polymere und die dünnt.

andere das Ausfällungsmittel enthält, aus einer Lösung Lösung B wurde in 70 g 10%iger Äthylcellulose in

der äußeren Phase und Vereinigung der beiden Emul- Xylol mit einem Gehalt von 0,35 g eines thixotropen

sionen unter Rühren erfolgen. Es können jedoch zur Wirkstoffs (ein Ricinusölester) emulgiert, und die

Einführung der Gelbildungsmittel in die innere Phase 50 Emulsion wurde mit 70 g Tetrachlorkohlenstoff ver-

! auch Gegenstrommischverfahren angewendet werden. dünnt.

! Zur Bildung der gewünschten Gele können mit Vorteil Die beiden Emulsionen wurden dann allmählich

! auch Wärme und »Altern« angewendet werden. Die vermischt (Emulsion aus Lösung A wurde zu der

Beispiele spezieller Systeme schließen die Zugabe von Emulsion aus Lösung B zugegeben) und bei Zimmer-

Natriumsulfat zu einer inneren Phase unter Verwen- 55 temperatur gerührt, bis die gegenseitige Einwirkung

dung von Polysacchariden als Gelbildungsmittel oder zwischen den wäßrigen Lösungen vollständig war. Es

j die Zugabe von Polyäthylenmaleinsäureanhydrid zu wurde so eine einheitliche Emulsion von in den GeI-

einer wäßrigen Lösung von Polyvinylpyrrolidon ein. zustand überführten Teilchen von _Polyvinylalkohol

; Polymere, die mehrere Carboxylreste enthalten, wie (die wäßrige Phase enthaltend) in Äthylcellulose er-

beispielsweise Polyacrylsäure, können ebenfalls für 60 halten. Nach Stehen über Nacht bei Zimmertempe-

■diesen Zweck verwendet werden. ratur wurde die Emulsion der feinen Teilchen mit

Ist das Gel einmal gebildet, so wird das Polymere in Petroläther (Siedebereich 65 bis HO⁰C) behandelt, um

j der äußeren Phase durch Zugabe eines Komplex- die fortschreitende Abscheidung der Äthylcellulose auf bildungs-, Vernetzungs- oder Fällungsmittels zu der dem gequollenen Polyvinylalkohol^ zu bewirken. In

j äußeren Phase ausgefällt. Beispielsweise können Hexan 65 einen Teil des zur Ausfällung der Äthylcellulose ver-

I oder niedrigmolekulare Polymere, wie beispielsweise wendeten Petroläthers wurden 2 g mikrokristallines j Polybuten oder Polyisobutylen, zur Ausfällung von Wachs eingebracht. Wenn eine befriedigende Ab-Polymethylmethacrylat aus einer Lösung in Benzol scheidung der Äthylcellulose erzielt war, wurde das

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Gemisch auf 10⁰C abgekühlt, und es wurden sprüh- (65 bis 110° C) gewaschen und mit einer Lösung von

getrocknete Überzüge durch Aufsprühen der Mikro- 2 g eines mikrokristallinen Wachses in 25 ml Petrol-

kapselsuspension auf das Substrat zusammen mit äther und 5 ml Mineralöl behandelt. Nach 30minü-

einem Strom warmer Luft hergestellt. Die erhaltenen tigern Rühren ließ man die Suspension über Nacht

Überzüge gaben befriedigende Abdrucke auf Papier : 5 bei Zimmertemperatur stehen. Die Kapseln wurden

mit Phloroglucin und Diazoverbindung enthaltender dann durch Filtrieren isoliert, mit niedersiedendem

Beschichtung. Petroläther (Siedebereich 30 bis 60° C) gewaschen und

Beisüiel 2 ^an ^^er ^uIt getrocknet. Die pulverähnlichen Kapseln

_: ■ ■ . ■ ■ ergaben gute Abdrucke auf Diazotypiepapieren.

Es wurde die folgende Lösung hergestellt: io Die Struktur des Polymeren sowie die Einzel-

12,5 g 4<y₀iges Natriumsilicat in Wasser, ' bestandteile und die chemische Zusammensetzung des

0,2 g Phloroglucindihydrat, Polymeren bestimmen seine Brauchbarkeit als Mikro-

012 Glucose emkapselungsmittel. So verhindert der Einschluß

^: U,5 g l%iges Natriumalginat in Wasser. ^k.^lei°^{er Men}^ⁿ, ^von verzweigtkettigen Polymeren in

15 ein lineares Polymeres einen unerwünschten Zeriall

Die obige Lösung wurde in 45 g 10°/₀iger Äthyl- der Tröpfchen der dispergierten Phase während der cellulose in Xylol mit einem Gehalt von 0,2 g thixo- Arbeitsgänge der Sprühtrocknungsabtrennung. Zur tropem Wirkstoff (ein Ricinusölester) emulgiert, und Erzielung einer höheren Ausbeute an besseren Mikrodie Emulsion wurde mit 40 g Xylol verdünnt und mit kapseln werden daher bis herab zu 0,01 bis 0,02 GeEmulsion A bezeichnet. 20 wichtsprozent des Einkapselungspolymeren an einem Eine weitere Emulsion wurde durch Emulgieren von verzweigtkettigen Polymeren, wie beispielsweise ver-1 ml Wasser, das 0,04 g Calciumchloriddihydrat ent- zweigtem Polystyrol, zu einer äußeren Phase, die hielt, in 5 g 10%iger Äthylcellulose in Xylol her- lineares Polyäthylen als Umkapselungspolymeres entgestellt. Diese Emulsion wurde mit 8 g Xylol verdünnt hält, zugesetzt. Wenn keine Mehrf äch-Polymeren- und dann allmählich zu Emulsion A zugegeben. Das 25 Systeme verwendet werden, so erleichtert die Zugabe Gemisch wurde bei Zimmertemperatur gerührt und kleiner Mengen von hochmolekularem Polymeren zu mit 100 g Trichloräthylen verdünnt. Es wurde weiter- dem niedermolekularen Umkapselungspolymeren im gerührt, bis das gesamte Natriumalginat durch Ein- allgemeinen die Bildung besserer Kapseln. Vorzugswirkung der Calciumchloridlösung in den Gelzustand weise werden beispielsweise zu einem niedermoleübergeführt war. Die Emulsion wurde dann über Nacht 30 kularen Polyäthylen etwa 0,1 °/o eines hochmolekularen in einem Kühlschrank aufbewahrt. Dann wurde Petrol- Polyäthylens zugesetzt. Obgleich kleine Mengen von äther (Siedebereich 65 bis HO⁰C) allmählich unter hochmolekularen Polymeren die Mikrokapselbildung Rühren bei Zimmertemperatur zugesetzt, um die Ab- und die strukturelle Stabilität verbessern, bewirken scheidung von Äthylcellulose auf dem Calciumalginat- größere Mengen von hochmolekularen Einkapselungsgel zu bewirken. Nach Kühlen auf etwa 10° C ließ man 35 polymeren eher die Bildung ungleichmäßiger Massen die Mikrokapselsuspension in einem Kühlschrank ab- von Umkapselungspolymeren um die Tröpfchen der setzen. Die Gleichgewichtsflüssigkeit wurde abdekan- .dispergierten Phase herum als regelmäßige sphäroide tiert, und die Mikrokapseln wurden mit Petroläther Kapseln.

Claims (3)

1 2 Polymeren und mit den verschiedenen Vernetzungs-Patentansprüche: oder komplexbildenden Katalysatoren oder Mitteln praktisch nicht reagieren. Zur Erzielung einer guten

1. Mikrokapseln mit einer Kapselwand aus lipo- Tröpfchengröße sollte die äußere Phase viskoser als philem Polymerem, die in ihrem Innern eine polare 5 die dispergierte Phase sein. Aus stabileren Emulsionen Flüssigkeit enthalten, dadurch gekenn- erhält man bessere Qualität der Mikrokapseln und zeichnet, daß sie im Innern ein die polare höhere Ausbauten.

Flüssigkeit enthaltendes, in den Gelzustand über- Zu Beispielen brauchbarer polarer Lösungsmittel

geführtes lipophobes Polymeres enthalten. gehören Methanol, Äthanol, Aceton, Glycerin, niedrig-

2. Verfahren zum Herstellen von Mikrokapseln io molekulare Polyäthylenglykole, Aminoalkohole, beinach Anspruch 1 durch Einemulgieren einer Lö- spielsweise Äthanolamin, und Amide, wie Formamid sung in eine Lösung eines Polymeren und Aus- und Äthanolacetamid. Gemische von polaren Lösungsfällen des Polymeren, dadurch gekennzeichnet, daß mitteln können erforderlichenfalls ebenfalls verwendet in eine unpolare Lösung eines Hpophilen Polymeren werden.

eine polare Lösung einemulgiert wird, die ein in 15 Die unpolare Phase kann jedes beliebige nichtpolare

den Gelzustand überführbares lipophobes Poly- Lösungsmittel sein, das mit der polaren Phase prak-

meres enthält, das vor dem Ausfällen des lipophilen tisch nicht mischbar ist. Zu Beispielen derartiger Lö-

Polymeren in den Gelzustand übergeführt wird. sungsmittel gehören Hexan, Octan, Toluol, Xylol,

3. Verfahren nach Anspruch 2 zur Herstellung halogenierte Biphenyle, Trichlorbenzol, Chlorbenzol, von Mikrokapseln mit einem Durchmesser von 20 Perchloräthylen, a-Bromoctan.

etwa 2 bis etwa 20 Mikron, dadurch gekennzeich- Übliche kationische, anionische und nichtionische

net, daß die innere Phase, die in den Gelzustand Emulgiermittel können mit Vorteil in dem erfindungsüberführbare lipophobe Polymere enthält, in einem gemäßen Verfahren verwendet werden. Zu Beispielen Gewichtsverhältnis zu dem Einkapselungsmaterial derartiger Emulgatoren gehören Lecithin, Glycerinvon 2:1 bis 4:1 verwendet wird. 25 lactopalmitat, Morpholinoleat, 2-Amino-2-methylpro-

panololeat, Natriumlaurylsulfonat, N-Methyltaurinstearat und tris-(Hydroxymethyl)-aminomethanoleat.

Die Emulgierung kann bei Temperaturen bis zu etwa

70 bis 80° C durchgeführt werden, doch wird sie 30 vorzugsweise bei Temperaturen von etwa 20 bis 50⁰C Bisher wurden Mikrokapseln aus in den Gelzustand vorgenommen.

überführbaren hydrophilen Kolloiden, wie Gelatine, Sowohl natürliche als auch synthetische lipophobe

hergestellt. Diese Mikrokapseln enthalten nur ölige Polymere können zur Gelbildung in dem erfindungsnichtpolare Substanzen, sind strukturell schwach und gemäßen Verfahren verwendet werden. Zu Beispielen werden durch Wasser angegriffen. 35 natürlicher Polymerer gehören Casein, Zein, Johannis-

Es wurde auch bereits ein Verfahren zur Herstellung brotgummi (locust bean gum), Carrageen, Gummivon Mikrokapseln, die im Innern eine polare Lösung arabikum, Agar-Agar, Pectine und Stärke. Zu in den enthalten, vorgeschlagen. Dieses Verfahren besteht Gelzustand überführbaren synthetischen Polymeren darin, die polare Lösung in einer unpolaren Lösung gehören Polymere, wie Hydroxyäthylcellulose, Äthylhydrophober Polymerer zu dispergieren, eine unpolare 4° hydroxyäthylcellulose, Polyvinylpyrrolidon und SiIi-Flüssigkeit, in der das Polymere unlöslich ist, unter cone. Bevorzugte lipophobe Polymere sind Polyvinyl-Rühren zuzugeben und die gebildeten Mikrokapseln alkohol, Alginsäure, Salze der Alginsäure und Gelatine, zu härten und von der Suspension abzutrennen. Die in der äußeren (geschlossen zusammenhängen-

Die Mikrokapseln mit einer Kapselwand aus lipo- den) Phase verwendeten Polymeren sind beliebige philem Polymerem, die in ihrem Innern eine polare 45 Polymerzusammensetzungen, die in dem nichtpolaren Flüssigkeit enthalten, besitzen jedoch eine verbesserte Lösungsmittel unter Bildung der geschlossen zustrukturelle Stabilität und sind wasserbeständig, wenn sammenhängenden Phase gelöst werden können und sie erfindungsgemäß im Innern ein die polare Flüssig- die als Einkapselungsmaterial gewünschten Eigenkeit enthaltendes, in den Gelzustand übergeführtes schäften besitzen. Die bevorzugten Polymeren sind lipophobes Polymeres enthalten. 5° diejenigen, die ausgezeichnete chemische Beständigkeit

Diese Mikrokapseln werden hergestellt, indem er- und Formbeständigkeit besitzen, die wärmebeständig findungsgemäß in eine unpolare Lösung eines lipo- sind und die geeignete Flexibilität und Zähigkeit bei philen Polymeren eine polare Lösung einemulgiert verschiedenen Temperaturbedingungen beibehalten, wird, die ein in den Gelzustand überführbares lipo- Zu Beispielen geeigneter Polymerer gehören Polymere phobes Polymeres enthält, das vor dem Ausfällen des 55 auf der Basis von Cellulose, wie beispielsweise Äthyllipophilen Polymeren in den Gelzustand übergeführt cellulose, Nitrocellulose, Polystyrol und Polystyrolwird. Copolymere (lipophile), Vinylacetat-Vinylchlorid-Co-Das eingekapselte Material wird dann von der polymere, Polyvinylchlorid, Polyvinylidenchlorid, Poäußeren Phase abgetrennt. lyäthylen, Polypropylen, Polybuten, Polyisobutylen, Mit besonderem Vorteil verwendet man zur Her- 60 natürliche und synthetische Kautschuke, Polyvinylstellung von Mikrokapseln mit einem Durchmesser fluorid und Polyester, wie Styrolgruppen enthaltende von etwa 2 bis etwa 20 Mikron die das in den Gel- Polyester. Harze, beispielsweise Alkydharze, und Gezustand überführbare lipophobe Polymere enthaltende mische dieser Polymerer und Harze sind ebenfalls in innere Phase in einem Gewichtsverhältnis zu dem dem erfindungsgemäßen Verfahren brauchbar. Äthyl-Einkapselungsmaterial von etwa 2:1 bis etwa 4:1. 65 cellulose ist auf Grund ihrer hohen Löslichkeit in Die verschiedenen gelösten Stoffe und Lösungs- billigen Lösungsmitteln (z. B. chlorierten Kohlenmittel sollten miteinander, mit dem in den Gelzustand Wasserstoffen, wie Tetrachlorkohlenstoff und Meüberführbaren Polymeren, mit dem einkapselnden thylenchlorid, oder aromatischen Kohlenwasserstoffen,