DE1619795A1 - Verfahren zum Herstellen kleiner Kapseln - Google Patents

Verfahren zum Herstellen kleiner Kapseln

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DE1619795A1 DE19671619795 DE1619795A DE1619795A1 DE 1619795 A1 DE1619795 A1 DE 1619795A1 DE 19671619795 DE19671619795 DE 19671619795 DE 1619795 A DE1619795 A DE 1619795A DE 1619795 A1 DE1619795 A1 DE 1619795A1
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Description

ΪΗΒ HAfIONAL CASH REGISTER COHPAJfY Dayton, Ohio (V.st.A.)
Patentanmeldung ffr·*
Unser Aar» t 1005/Oeraany
ZJSiJi EBRÜgaLM EjffiJSM KAfSKM
Die Erfindung.betrifft ein Verfahren ζην Maßeenherstellung kleiner Kapseln in einer Heretelluiigsflüsaigkeit, wobei jede Kapsel aus einem oder mehreren 'Kernen und einer den kernbildenden Stoff umgebenden» nahtlosen? seibattragenden Wand besteht* Unter dem Segriff "kleine Kapseln11 ©der "Mikrokapseln" sind Kapseln mit einer Durchschnittsgröße von einigen pa bie zu mehreren tausend jam. au verstehen*
Bisher wurdea Kapseln dieser Größe durch Verfahren hergestellt, bei denen ein flUseiges, kapselwandbildendee Polymer um einen Kern zur Bildung einer sogenannten embryonalen Kapsel abgelagert und anschließend eine Behandlung der embryonalen Kapsel zur Härtung des kapselwandbildenden Stoffee durchgeführt wird· Sie embryonalen Kapseln worden dadurch erzeugt, daß die ülldung einer flüssigen, kap&elvandbildesden Polymerlöaung (Koazervat) in Gegenwart von kernbildenden Jäinheiten eingeleitet wird» wobei die Polymerlösung und die kernbildenden Einheiten in einer Heratellüngeflüsöigkeit diepergiert Bind· Die kapaelwandbildende Polymerlösung wird Üblicherweise ale Koazervat bezeichnetf während sie naoh Bispergierung in der ^leiohgewiohtsflüoelgkeit ala Koazervatphatte eines drei Phasen enthaltenden Systeme bezeichnet wird. Diese drei Phasen
00983S/0484
H. 7.1967
Gind der kernbildecd· Stofff dl· kapeelwandbiläende Polywerlöeung und die Hereto Uungeflüetigkelt. Die beiden treten Phaeen werden während der Alblagerung der kapselwandbildenden Polymerlösung um die Kerneinheiten durch HUhren oder dgl, in der Heretellungsflüssigkeit In Dispersion gehalten.
Bei diesen Verfahren» insbesondere dann, wenn die kernbildenden Einheiten einen Durchmaßeer von 100 um oder darunter aufweisen, besteht eine Neigung zur Sraubenbildung, d.h. einseine Kapeeleinheiten enthalten dann eine größere Anzahl Kern« einhalten. Bei bestimmten Anwendungsarten der Kapaelelnhelten ist diese Traubenbildung jedooh aus technischen und wirteohaftliohen Gründen unerwüneoirfc.
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Maasenhar-Bteilung von Mikrokapseln, bei den die überwiegends Anzahl der Kapeeleinheiten nur eine Kerneinholt oder eine geringe Anzahl (im allgemeinen nicht mehr als drei) solcher Kerneinheiten enthält, und bei dem dsr kritische Schritt der Ablagerung der kapeelwandbildenden Polymerlösung auf der Kerneinheit so durchgeführt wird» daß sieh keine nennenswerten Mengen "freien Koazervatee11 bilden, d.h. wUhrend der Ablagerung wird das Entstehen der Koazerratphase so gesteuert, daß während der Bildung der embryonalen Kapseln jeweile nur so viel Koazervat vorhanden IBt9 wie relativ schnell an den Kerneinheiten haften bleibt, d.h. während oder nach der Ablagerung der kapselwand» bildenden Polymerlösung ist in dem System keine nennenswerte Menge "freier" oder ungebundener Koaeervatteilöaem oder «kltijapohen vorhanden· Am günstigsten let es, wenn dl® Ablagerungsge*
009835/0484
•ohwindigkeit etwa der Jjtatetehungegeechwindigkeit der Koazervatphaee in den System entspricht.
Gegenstand dtr Erfindung ist ein Verfahren zur Massenheretellung kleiner Kapseln durch Koazervierung einer in Bewe-. guild gehaltenen lösung von kapeelwandbildendem Polymer, in der kleine bewegliche Teilchen von kernbildendem Stoff diaper giert Bind, wobei die so gebildeten Kapselwand© verfestigt werden, so daß sioh selbsttragende Kapseln ergeben.
Dae erfindungsgemäße Verfahren ist dadurch gekennzeichnet, daß die Koazervierung mit gesteuerter Geschwindigkeit durchgeführt wird, bo dafi die Geschwindigkeit dee Austreten? dee Koazervats aus der Lösung praktisch gleich der Ablagerungsgeschwindigkeit des Koazervats auf den Kernteilchen ist, wodurch dae Vorhandensein nennenswerter Mengen freien, nicht abgelagerten Koaeervats in dem in Bewegung gehaltenen flüssigen System vermieden wird.
Das erfindungsgemäfie Kapselherstellungsverfahren besteht aus folgenden Schritten»
Schritt A
ErrlohtBn eines Systems aus den drei im folgenden beschriebenen Phasen, die sich gegenseitig nicht lösen und nicht miteinander reagieren dürfent
1«. Eine EeratellungsflUBsigkeit in Form einer zusammen* hängenden flüssigen Phase, die mengenmäßig den größten Teil der drei Phasen ausmacht und vor dem Einführen dee Mittels zum Einleiten der Koazervatphaeentrennung aus einer iösung eines oder mehrerer Polymerer besteht, äio sich schrittweise als Koaservatlösimg vom kapselwand-
:,, , 00 9835/048 4
•■ν- < « BAD
bildenden Polymer bei JSinführung des die Koaservat-Phasentrennung einleitenden Mitteln abzuscheiden vermag;
2« eine unzueammennängende Phase kleiner beweglicher ϊβϋ-chea auB kernbildendem Ötoff in feetsr oder flüssiger Perm, die in der Heretellungsflüssigkeit diepergiert Bind lind mengenmäßig einen kleineren Teil dee Systems darstelleηj
3« eine unsueammenhängende Phase kleiner beweglicher Teilohen von in der HeretellungsflUseigkeit dieperglertem kapeelwandbildendem Polymer, die duroh eine Koazervatlöeung dee kapeelwandbildenden Polymere dargestellt «erden. Die Koazervatlösung ist in der Lage, den kernbildenden Stoff zu benetzen und die Kinführungsgepchwindigkeit für die Einheiten der Koazervatltfsung in das System let so, daß dieee Koazervateinheiten oioh praktisch sofort um die Kerneinheiten herum ablagern» wodurch die Bildung nennenswerter Mengen von nicht an Kerneinheiten gebundenen Koazervateinheiten in der Herstellungs« flüesigkeit vermieden wird, iäs handelt sich also um ein System, bei dem sich der größte ioil dee in der Heretellungsflüssigkeit vorhandenen Polymere auf den Kerneinheiten ablagert*
Dae beschriebene Syetem führt ohne weiteres zu einer Ablagerung der Koazervatlö8ung um einseine Einheiten des kernbildenden Stoffes ohne wesentliche Zusammenballung oder Traubenbildung der so umhüllten Kerneinheiten.
• OO9835/OA8A
Schritt 3
Die gemäß Schritt A hergestellte Masse wird einen dor zahlreichen bekannten Verfahren sum Verfestigen der flüssigen Polymerwände unterzogen (b*B, im Falle von durch iemperatureenkung gelatinierbaren Polymeren durch Abkühlen unter die Gelatinierungetemperatur),
Schritt 0
Falls erforderlich, werden die mittels Schritt B erhaltenen Kapseln dann gehärtet*
tfie bereits ausgeführt, soll die Zugabe dos Mittela zur Einleitung der Phasen trennung mengenmäßig begrenzt sein.» so daß die Bildung überschüssiger Koazervatphase vermieden wird, d.h. ea soll keine Koazervatlöaung vorhanden sein„ die nicht an den kernbildenden ütoff gebunden ist und daher im System wandern kann· Die beobachtete« jedoch noch nicht vollständig erklärte Erscheinung besteht darin* daß das Vorhandensein wesentlicher Mengen überschüssigen Koazarvatsf Insbesondere während der AnfangsPeriode der Ablagerung von Soazervat um den kernbildenden Stoff? ssu starker Zusammanballung oder Klumpenbild ung der Kerneinheiten führt, während durch das Fehlen über« schussigen Koazervats ein Kapselherstellungesystem entsteht, bei dem der größte leil der Kapseln nur einen einzigen Kern besitzt.
Der hier verwendete Begriff "Mittel zur Einleitung der Phasentrennung" betrifft einen oder mehrere beliebige Stoffe oder eine oder mehrere Bedingungen» die bei Zugabe in bssw, Einwirkung auf ein die weiteren für die Koazervatphasenbildung
009835/0484
BAD CRiGIfVfAL
wesentlichen Komponenten enthaltendeβ System die Bildung der Koazervatphase bewirkt«
im Sys tee Bio Menge des kapselwandblldenden Stoffes/kann durch
Verändern der Menge des in das System eingeführten, zur Kapselwandblldung bestimmten Stoffes und der Intensität und dor Art dee Bewegeno des Systems verändert werden, wobei die isuiaaeigen Veränderungen gewöhnlich davon abhängen« inwieweit der kern·* bildende Stoff geschützt worden nuß und welolie Schutseigentjchaften der für a&n betreffenden Zweak ausgewählte kapeelwandbildende Stoff hat.
Je nach der Art des kernbildenden Stoffes und der doa kapselraandbildenden. Stoffes eind die embryonalen Kapseln aehr oder weniger beständig« Es können zum Härten der Kapselwände verschiedene zusätzliche Behandlungen dar eo gebildeten. Kapseln durchgeführt werden« wodurch diese unter anderem die gewünschte Beständigkeit und die gewünschte Undurchläsaigkeit für den kern-« bildenden Stoff bzw. das die Kapseln umgebende Medium erhalten« De a Fachmann sind verschiedene Verfahren zum Härten der embryonalen Kapseln bekannt»
Die Wahl des kapselwandbildenden polymeren Stoffes und seines Lösungsmittels und ferner die Wahl der Tragarfluepigkait;, falls diese nicht aus einem Lösungsmittel besteht oder ein Lösungsmittel enthält, das auch als Lösungsmittel für das kapsel« wandbildende Polymer verwendet wird, hängt in erster Linie yon der Wahl dee kernbildenden Stoffes ab. Diee ist der Fall, da die Verfahrenebedingungen normalerweise in Hinblick auf die Verkapaelung eines bestimmten kernbildenden Stoffes gewählt werden» Demzufolge dürfen dae Polymer und sein Lösungsmittel
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nioht mit den kernbildenden Stoff ndeohbar sein, während βie jedoch In der Iiage sein nttseen, feilohen des Umbildenden Stoffee zu benetzen und sich um aie herum abzulagern.
Unter Zugrundelegung dieser Auswahlkriterien laonen sioh die zur Bildung der Träge rf lüsaigkeit geeigneten Stoffe sowie die für die Erfindung geeignete Koacßri'at lösung des kapeelwandbildenden Polymere anhand der bereits vorhandenen Kenntnisse und Auowahlmögliohkeiten für Polymere und Lösungamittel in ba~ zug auf die folgenden Eigeneohaften erm:lttelnf näialich 1., Löslichkeit dee Polymere in rereohiedenen
kapsel-2<, Fähigkeit der Koazervatlöeung de.Vwondbildenden Polymers t
den gegebenen flüßsigen oder kexiibildendan Stoff au benetzen;
?5< Fähigkeit, in der Träger- oder Heratellungeflüasigkeitö«·
phase als selbständige Lösungephaße zu bestehon. Auf dieee Weise auegewählte Stoffe eignen Bich zur VerkapBelung jeder: beliebigen flüeslgen oder festen kernbildenden Stoff«:?, der mit der Polymerlösung nicht mißohbn?t Jedooii ifos diseer benetsbar ist/
Zu den eich ale Kerne fur die ein sa Ine π Kapseln iiignenden Stoffß:i zählen natürliche öle, Mineralöl*?, tierische und pflanzliche öle εowie Fraktionen oder Kiechungen von solchen« Typische Beispiele fUr Mineralöle aind Petroleum und aeine Fraktionen, «.Β. Schmieröl, Kerosin* Gasolin, Nayhta und Paraffincil. Unter die tierisohen Öle fallen Speraöl, Lebertran und andere 2?iBohöler gesciimolzenss Butterfett, Speoköl und Klauenöl. Zur Verkapselung göeii;r«ate T'flanzliche und Fruchtöle sirsc unter zahlreichen anderen
BAD
Zitronenöl, Erdnußöl, Le ins amen J51, Sojabonnenöl, Rizinusöl, Haisöl und TungBl, Ale pflaneliohe öle Bind ferner einige bekannte, mit Wasser nicht mischbare Flüssigkeiten, z.B. Terpentin und Tallöl, anzusehen. Von den als öle eingestuften synthetischen Flüssigkeiten eeien Mathylsalinylat, Benzol, Toluol, Vitamin-Α-Palmetat, ohloriertes Diphenyl» Benssyl-Benzoat, Styrolmonomer, geschmolzene hydrierte öle und andere modifiziert Gj natürliche mit Wasser nicht mischbare fluss ige Stoffe erwähnt«
Zu den zahlreichen, zur Verkapselung zur Verfügung stehenden pharmazeutischen festen Stoffen aählen Riboflavin, Salicylamid, in Wasser lösliohes Tetraoyclinhydrochlorid, Tetraoyclinphoephat, Phonaglycodol? Chlortrlanisin, Cholesterin, Meprobamat, Erythroayoinpropionat, Benzathinpenioillin G und Vitamin K. .
Nioht auedrUoklioh genannt, jedoch für eine Verkapselung sehr gut geeignet sind zahlreiche Duftstoffe, Aromen und Parfüms, die als feste Stoffe oder in lösung in festen oder flüssigen Stoffen vorhanden sind, z.B. Kokosbutter, Eaffeeöl, Pfefferminzölj Speermlnzöl (Kraueeminzöl), äfoßohuaf Oitronellöl und Palmöl.
Die Zahl der Stoffe, die eich zur Verkapselung mittels
dee βrfindungBgemäßen Verfahrens eignen, ist eo groß, daß die
genannten im vorangegangenen/Stoffe lediglich ein© kleine Auswahl von Beispielen darstellen« Die duroh das erfindungegemäOe Verfahren hergestellten Kapseln können leiohtflüohtige oder oxydierende
14,7.1967 009835/0484 BA0
Stoff· al« Kapeelkerne enthaltan, die duroh den Bineohlufi in die Kapselwände gegen Verflüchtigung und Oxydieren geschützt werden.
Im allgemeinen besteht eine typinehe Kombination von das erfindungsgoaäfle System bildenden Komponenten aus einem hydrophilen, kapselwandbildenden Polymer, einer wässerigen Irägerflüeaigkeit und einen in Waeaer nicht lösHohen kernbildenden Stoff oder aus einem hydrophoben kapselwandbildenden Polymer, einer organischen. löaungeflüeeigkeit und einest in Wasser löslichen kernbiidenden Stoff«
Die Erfidnung wird im folgenden anhand der Beispiele und 2 näher erläutert und zwar in Beispiel 1 unter Verwendung eines in Wasear nicht löslichen kernbildenden Stoffes und eines wässerigen Lösungsmittels als Irägerflüeeigkeit (HerstellungsflüsBigkeit) sowie einem trihydrophilen Polymerkomplex, wobei die Koazervatlöeung des trihydrophilen PolymerkomplexeB die erste Ablagerung um den kernbildenden Stoff bildet«
trgpfohen enth^^ltendei^ g
Die l^findüng betrifft die Varkapaelung eines Öltröpfehe ns, in dem ein farbloser !Farbstoff gelöst IBt11 wobei die Kapselwand aus einem Mischpolymerisat» beistehend aus Gelatine«, öummi-arabicum und Polyvinylniethylä-fcher-Maloinsäuröanliydrid (F/M-MA), gebildet wird» Das Syateio wurde wie folgt bereitet! (Z) gelatinelösungt 110 g säur©extrahierte Sohwainohaubgelatine beeter Qualität (Bloomstärke 285 bis 305 g» iaoelektrieoher Punkt bei pH 8 bis 9) wurden in Θ90 g 009835/Q484 bad original
destilliertem fässer bei einer !Temperatur von 55 0C gelöst* Der pH-Wert der Lösung wurde durch Zugabe von 20gewtigern Hatriumhydroxyd in destilliertem Wasser auf 6,3 bis 6,7 erhöht.
(II) GuMmi^aJabitO.uB^IfÖBungt 110 g Gurami-arabioum bester Qualität wurdan in 890 g destilliertem Wasser gelöst. (Ill) garbs tot f-öl-Lösunft 22*5 g Kristallvioletfclacton und 18,75 g Benzoylleucomethylenblau wurden in 972,5 g chloriertem Diphenyl (Diphenyl mit einem Gehalt von 42Gew«# substituiertem Chlor) und 486,25 g raffiniertem, im wesentlichen paraffinartigem Öl mit einem Anfangssiedepunkt von 187 bis 204 0C und einem Endsiedepunkt vonJ232 bis 260 0C gelöst» Um eine Lösung der Farbstoffe zu erzielen, wurde das System auf 90 0C erwärmt« (IV) Polyyinylmethyläther»Malein8äureanhydrid (PVM-MA)-His clv» po lyme r is at IB a mig ι 23 S PVM-MA mit einer Viskosität von 1,0 bis 1,4 in einer 1gew»#igen Äthylmethylketonlösung bei 25 0O, einem Erweiohungspunkt von 200 bis 225 0C und einem spezifischen Gewicht von 1,37 wurden in 460 g destilliertem Wasser gelöst und bei einer Temperatur von 90 0C so lange gerührt, bis die ^Flüssigkeit klar war*.
(V) Hatrlufflsalg von PVH-MAt Der Lösung von (IV) wurden 47 g einer 20gew«j£igen wässerigen Hatriumhydroxydlösung zugesetzt α
(VI) Se la t ine-i3l-Emul3 lon; in einem 5 Liter-tfaring-Miseher. wurden 925 g der Lösung (I) und 507 & destilliertes Wasser mit einer Temperatur von 55 0C bei geringer 6s~ 0 0 9 8 3 5 / 0 U 8 k ßAD
eohwlndigkeit Kit 142$ g der lösung (III) gemischt,, Die Zugabe von (IIX) dauerte etwa 20 Sekunden. Ee wurde nooh 2 bis 3 Minuten lang weitergemieaht,, bis dio Baul~ eionströpfohen einen DurchechnittßdurchmQsser von 3 biß 5 um hatten«
417 g dieser üaulsion wurden 136 g der lösung (II) und 447 g destilliertes Wasser in einem 1300 com-Beeher zugesetzt. Sämtliche Beetandteile wurden auf einer Temperatur τοη 55 0C gehalten, und der Beoher wurde in ein Bad mit einer konstanten Temperatur von 57 0O gestellt. Der pH-Wert des flüssigen Syatema wurde durch Zusetzen von 20gew.V»iger wässeriger Hatriumhydroxyd« lösung unter Rühren oder dgl» auf 9*0 gebracht.
Die Phasentrennung wurde durch Zusetzen von 13r 5 com einer aue 9 com dor Lösung (IV) und 4,5 ecm I4,7gew.}jiger wässeriger Lösung von Essigsäure mit konstanter Geeohv/indigkeit während einer Zeitspanne von über 10 bis 15 Minuten eingeleitet* Der Pht-eentrennungaschritt wurde durch Zusetzen von weiteren 3 ccd: !4,7gew.?eiger wässeriger Essigsäure und annchlioHendOE Abkühle», in einem Eiabad auf unter 12 0C au Ende gef'lhrl;. Während sich das System auf einer Temperatur unter 12 0C befand, wurden 7» 5 com 25gew «i&Lgee wasseri&oo Glutaraldehyd (Peatandiol) «ugegaben. Das System wurde dann 12 otunden lang unter allmählicher Erwärmung auf 25 0O gerührt, wonach 24 coia der Lösung (V) tropfenweise zugesetzt wurden« Danach wurde das Syβtem noohmale eine Stunde lang gerührt, und der pH-Wert wurde duroh Zugabe von 20gew.#iger waeeeriger Hatriumhydroxydlösung auf 9.8 bis 10*2 erhöht.-
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Ton den erhaltenen Kapseln sind Kapseln mit einer Groß« Ton 3,25 um am häufigsten, wobei 83,β£ der frilohen Durchmesser τοη 5» 17 pm oder weniger hatten· Bsi Prüfung der Kapetin erwieeen eioh solche alt Einseikernen vorherrschend·
Ferner hat ee eich gezeigt» daß Kapseln mit vorwiegend einenInen Kerneinheiten in einem System herstellbar sind, bei den der Fes te toff gehalt des kapselvrandbildenden Polymers wesentlich erhöht werden kanng wodurch eine wesentliche Erhöhung der Kapselproduktion pro Raumeinheit des Gesamtsystems erzielt wird« Das Beispiel 2 veranschaulicht die Herstellung von Einzslkerneinheiten mit "hoher" Festetoffkonzentration, d.h. 2f4# Gelatine im Vergleich zu 1,93* Gelatine gemäß Beispiel 1.
Sämtliche Lösungen und Emulsionen für dieses Beispiel wurden wie für Beispiel 1 hergestellt« In einen 1500 oom-Beoher wurden folgende Stoffe eingewogen t
417 g Emuleionelösung (YI), 55 0C 91 g 1i£ige Gummi-arabicum-Lonung (II)» 55 0C
327 g Waseer, 55 0C,
Die Mischung wurde in ein Wasserbad (57 0O) gestellt und mit einem Laboratoriumsmisoher gerührt* der pH-Wert wurde durch Zugabe τοη 20gew.£iger HatriumhydroxydloBung auf 9,0 gebracht»
Die Plmaentronnung und die endgültige Kapsölbehandlung wurden in der gleichen Weise wie in Beispiel 1 ausgeführt»
Die Mikrokapseln mit einzelnen Kernen eignen sieh besondere zur Verwendung in dem sogenannten "kohlefreien Durchschreibepapier". Im allgemeinen sollte für diesen Verwendungen '
.·'- 009835/0484
BAD
ewe ok die KapaelgrBfie nicht mehr ale 12 bia 14- pi betragen. Enthält die Kapeel nicht eine eineeine Kerneinheit sondern ein Aggregat von Kerneinheiten» dann wird die Übertragungawirkung bei des kohlefreien Durohachreibepapier abgeschwächt. Das Merkaal des "hohen " Gehalte an feeten Stoffen ist auch für die Bereitung von Kapseln mit mehreren Kernen anwendbar, die allgemein als "Aggregateyatem" bezeiohnet werden·
14.7.1967
009835/0 4-8 4 BAD original

Claims (2)

  1. Patentane prüohet
    1· Verfahren zur Jlaaaeahera te llung kleiner Kapseln durch Koazervierung einer in Bewegung gehaltenen Lösung von kapsel» wandbildendem Polymer, in der kleine bewegliche Teilchen von kernbildendem Stoff diepergiert Bind, wobei die so gebildeten Kapsolwände verfestigt werden, eo daß eich selbsttragende Kap* eeln ergeben, daduroh gekennzeichnet« daß die Koazervlerung alt gesteuerter Geschwindigkeit durchgeführt wird, ao daß die Geschwindigkeit dee Auetrβtena dee Koazervats aue der Lösung praktlsoh gleioh der Ablagerungageeohwindigkeit des Koazervats auf den KerntβHohen ist, wodurch das Vorhandensein nennenswerter Mengen freien, nicht abgelagerten Koazervats in dem in Bewegung gehaltenen flüssigen System vermieden wird.
  2. 2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet» daß die koazervierbare Lösung eine wässerige £ösung von hydrophilem filmbildendem Polymer let und daß die Koaservlerungsgeschwindig" keit durch die gesteuerte Zugabe eines Mittels zur Einleitung der Phasentrennung zu der Löaung gesteuert wird*
    3« Verfahren nach Anspruch 2» dadurch gokennzeichnet, daß > das hydrophile Polymer Gelatine und Gummi-arabioum ist und daß der Stoff zur Einleitung der Phasentrennung eine wäeaerige I»ö-Bung von Sesigsäure iat, In der ein Mischpolymerisat von Methyl« vlnylather«Maleinsäureanhydrid gelöst ist».
    009835/04
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