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Dokumentenidentifikation DE3490348C2 15.02.1990
Titel Verfahren zur Herstellung von Mikrokapseln und Mikrokapselaufschlämmung
Anmelder Mitsui Toatsu Chemicals, Inc., Tokio/Tokyo, JP
Erfinder Asano, Makoto, Yokohama, Kanagawa, JP;
Hasegawa, Kiyoharu, Kamakura, Kanagawa, JP;
Tamura, Yukio, Miyagi, JP;
Oono, Yoshihiro, Shiroishi, Miyagi, JP
Vertreter Assmann, E., Dipl.-Chem. Dr.rer.nat.; Klingseisen, F., Dipl.-Ing.; Zumstein, F., Dipl.-Chem. Dr.rer.nat., Pat.-Anwälte, 8000 München
DE-Anmeldedatum 27.07.1984
DE-Aktenzeichen 3490348
WO-Anmeldetag 27.07.1984
PCT-Aktenzeichen JP8400382
WO-Veröffentlichungsnummer 8500535
WO-Veröffentlichungsdatum 14.02.1985
Date of publication of WO application in German translation 22.08.1985
Veröffentlichungstag der Patenterteilung 15.02.1990
Veröffentlichungstag im Patentblatt 15.02.1990
Free division/divided out on the grounds of lack of unity 34481133
IPC-Hauptklasse B01J 13/18
IPC-Nebenklasse B41M 5/165   

Beschreibung[de]
Technisches Gebiet

Die Erfindung betrifft ein Herstellungsverfahren für Mikrokapseln und insbesondere ein Herstellungsverfahren für Mikrokapseln mit Aminoaldehydharz-Wandungen, erhalten nach einem in-situ-Polymerisationsverfahren.

Stand der Technik

Die Mikroeinkapselung wurde auf verschiedenen Gebieten untersucht, einschließlich Aufzeichnungsmaterialien, wie druckempfindliche Aufzeichnungspapiere, Arzneimittel, Duftstoffe, landwirtschaftliche Chemikalien, Klebstoffe, Nahrungsmittel, Farbstoffe, Lösungsmitel, Rostinhibitoren, Flüssigkristalle und gesundheitsfördernde Nahrungsmittel. Es wurden bereits verschiedene Mikrokapseln zur praktischen Verwendung gebracht oder werden gegenwärtig nach ihren gewerblichen Anwendungsmöglichkeiten getestet.

Es wurden bereits verschiedene Techniken empfohlen, insbesondere für die Mikroeinkapselung von hydrophoben Materialien (sowohl öligen als auch festen Materialien). Unter derartigen Techniken wird gegenwärtig die Koazervationstechnik (Phasentrennungstechnik) unter Verwendung von Gelatine im gewerblichen Maßstab, hauptsächlich für druckempfindliches Kopierpapier, verwendet.

Jedoch ergeben Mikrokapseln, die durch die Koazervationstechnik unter Verwendung von Gelatine und einem anionischen Polyelektrolyten gebildet werden, unter anderem folgende Probleme:

  • (1) Da die komplexe Koazervationstechnik schwierig durchzuführen ist, um im Prinzip eine Mikrokapselaufschlämmung mit einer derart hohen Feststoffkonzentrationen wie 20% oder mehr zu ergeben, erfordern die resultierenden Mikrokapseln hohe Transportkosten und die Verdampfung eines großen Teiles an Wasser, das für ihren Auftrag in druckempfindlichem Kopierpapier unerläßlich ist. Es ist daher noch viel Raum bereit für Verbesserungen vom Gesichtspunkt der Arbeitsgeschwindigkeit und der Energiekosten her gesehen.
  • (2) Die Mikrokapseln unterliegen starken Veränderungen sowohl hinsichtlich ihrer Qualität als auch hinsichtlich ihres Preises, da ihre Wandungen aus Naturmaterialien erzeugt sind.
  • (3) Die Mikrokapseln können nicht während längerer Zeiträume gelagert werden, da sie der Fäulnis und der Koagulation unterliegen.


Es bestand daher ein starkes Bedürfnis nach der Entwicklung von verbesserten Mikrokapseln hinsichtlich der Qualität und der Herstellungskosten von druckempfindlichem Kopierpapier.

Als verbesserte Techniken, die den Anschein erwecken, derartigen Bedürfnissen zu entsprechen, wurden in den JP-OSn 9079/1976, 84881/1978, usw. Herstellungsverfahren für hochkonzentrierte Mikrokapselaufschlämmungen empfohlen, wobei jedes Verfahren Harnstoff-Formaldehyd-Harz oder Melamin- Formaldehyd-Harz verwendet, das durch in-situ-Polymerisationsverfahren als filmbildendes Material erhalten wird. Es wurden auch verschiedene Verbesserungen zusätzlich zu den vorstehend erwähnten Verfahren empfohlen.

In einem Verfahren unter Verwendung von Melamin-Formaldehyd-Harz als filmbildendes Material wurde beispielsweise in der JP-OS 84881/1978 vorgeschlagen, als anionische Polyelektrolyten Ethylen-Maleinsäureanhydrid-Copolymeres, Methylvinylether-Maleinsäureanhydrid-Copolymeres, Propylen- Maleinsäureanhydrid-Copolymeres, Butadien-Maleinsäureanhydrid-Copolymeres und Polyacrylsäure zu verwenden. Diese Copolymeren ergeben jedoch Probleme, da sie hohe Temperaturen und eine lange Zeit für ihre Auflösung erfordern und da sie aufgrund der hohen Viskositäten der resultierenden Mikrokapselaufschlämmungen kaum zu Mikrokapselaufschlämmungen mit hohem Feststoffgehalt führen können.

Andererseits beschreiben die JP-OSn 49 984/1979 und 47 139/1980 einige Beispiele für die Mikroeinkapselung in einem System aus einem Styrol-Maleinsäure-Copolymeren oder in einem System aus einer Kombination eines Styrol-Maleinsäure-Copolymeren und eines anderen Maleinsäurecopolymeren. Jedoch weist das Styrol-Maleinsäure-Copolymere eine schlechte Löslichkeit in Wasser auf. Somit muß seine Auflösung bei einer hohen Temperatur während eines langen Zeitraumes in Abwesenheit eines alkalischen Materials erfolgen. Bei einem pH-Wert von 4 oder darunter wird die Viskosität des Systems erhöht und sein Dispersionszustand wird durch Abscheidung des Polymeren zerstört. Es ist daher schwierig, Formaldehyd im sauren Bereich zu entfernen. Darüber hinaus ergeben die vorstehenden Mikroeinkapselungsverfahren Mikrokapselaufschlämmungen mit relativ hohen Viskositäten.

Die JP-OS 58 536/1981 empfiehlt das Emulgieren und Dispergieren eines Kernmaterials, das in Mikrokapseln eingeschlossen werden soll, in einer wäßrigen Lösung des Homopolymeren aus einer Verbindung, die weder Phenylgruppen noch Sulfophenylgruppen enthält, die jedoch eine Sulfogruppe enthält, insbesondere Sulfoethylacrylat oder -methacrylat, Sulfopropylacrylat oder -methacrylat, Maleinimido-N-ethansulfonsäure oder 2-Acrylamido-2-methylpropansulfonsäure, oder ein Copolymeres einer derartigen Verbindung und eines Alkylacrylates, Hydroxyalkylacrylats oder N-Vinylpyrrolidon; und den anschließenden Zusatz eines Melamin-Formaldehyd-Präkondensats in einer Menge, die mit dem Kondensationsgrad abgestimmt ist, entweder kontinuierlich oder nach und nach. Das vorstehend vorgeschlagene Mikroeinkapselungsverfahren ist jedoch vom Standpunkt der Durchführbarkeit her gesehen aus folgenden Gründen nicht bevorzugt. Das Dispersionssystem verbleibt nämlich nach Zusatz des Melamin-Formaldehyd-Präkondensats jedoch vor der Bildung der Mikrokapselwandungen, während sich das Kernmaterial in öliger Form befindet, instabil. Daher neigen die resultierenden Öltröpfchen stark zur Agglomeratbildung zu größeren Tröpfchen, wenn das Dispersionssystem nicht unter sehr starken Rührbedingungen gehalten wird. Dementsprechend ist es schwierig, die Durchmesser der emulgierten Tröpfchen auf gewünschte Größen zu steuern. Darüber hinaus kann das System völlig geliert werden oder kann koagulierte Teilchen des Melamin-Formaldehyd-Präkondensates bilden, wenn das Präkondensat nicht nach und nach unter besonderer Sorgfalt während eines langen Zeitraumes zugesetzt wird. Darüber hinaus ist das Mikroeinkapselungsverfahren ungeeignet, eine Mikrokapselaufschlämmung mit hohem Eststoffgehalt von über 50 Gew.-% zu liefern.

In der JP-OS 1 55 636/1981 wurde auch empfohlen, Filme als Mikrokapselwandungen herzustellen durch Bereiten eines wäßrigen Mediums, das ein Polymeres enthält, das nicht selbst dispersionsstabil für ein flüssiges Material als Kernmaterial bei sauren pH-Werten ist, das jedoch eine Wechselwirkung mit einem Melamin-Formaldehyd-Ausgangskondensationsprodukt eingehen kann unter Bildung eines Materials, das dem flüssigen Material und dem Melamin-Formaldehyd- Ausgangskondensationsprodukt Dispersionsstabilität verleihen kann, das Kernmaterial zur Bildung einer stabilen Dispersion nach Bildung des dispersionsstabilisierenden Materials zuzusetzen und anschließend das Melamin-Formaldehyd-Ausgangskondensationsprodukt mit einem sauren Katalysator zu kondensieren.

Für das vorstehende Mikroeinkapselungsverfahren ist es jedoch unerläßlich, eine Teilkondensation zwischen dem Melamin-Formaldehyd-Ausgangskondensationsprodukt und dem Polymeren bei einer niedrigen Temperatur und während eines langen Zeitraumes vor der Einarbeitung des Kernmaterials zu bewirken, um das dispersionsstabilisierende Material für das Kernmaterial zu bilden. Das Kernmaterial wird anschließend emulgiert und dispergiert und das System wird dann zur Bewirkung der Kondensation erwärmt. Wenn die Bedingungen für die Teilkondensation des Melamin-Formaldehyd-Ausgangskondensationsprodukts in Anwesenheit des Polymeren nicht genau gesteuert werden, so weist die resultierende Emulsion eine derart schlechte Stabilität auf, daß die resultierenden Mikrokapseln unregelmäßige Größen haben und die Viskosität der Mikrokapselaufschlämmung neigt zu einer starken Vergrößerung. Das vorstehende Mikroeinkapselungsverfahren bringt ein weiteres Problem vom Gesichtspunkt der Steuerung der Verfahrensstufen her gesehen mit sich. Darüber hinaus kann es nicht zu einer Mikrokapselaufschlämmung mit einem Feststoffgehalt von 55 Gew.-% oder höher führen.

Andererseits wird die Verwendung von Harnstoff-Formaldehyd-Harz als Wandungsbildungsmaterial für Mikrokapseln als Mikroeinkapselungsverfahren unter Verwendung von hydrophoben Materialien, die in einem in situ-Polymerisationsverfahren erhalten werden, in den JP-OS 9079/1976, 84 882/1978, 84 883/1978, 53 679/1979, 85 185/1979, 47 139/1980, usw., beschrieben.

Das Herstellungsverfahren, das in den vorstehenden Veröffentlichungen beschrieben wird, ergibt auch verschiedene Probleme. In der JP-OS 9 079/1976 wird ein Mikroeinkapselungsverfahren für ein hydrophobes Material beschrieben, das durch Kondensation von Harnstoff und Formaldehyd gebildet wird, wobei ein Ethylen-Maleinsäureanhydrid-Copolymeres; Methylvinylether-Maleinsäureanhydrid-Copolymeres oder Polyacrylsäure als anionisches wasserlösliches Polymeres verwendet wird. Dieses Verfahren ergibt jedoch Probleme, da es eine lange Zeit bei hohen Temperaturen erfordert, um ein derartiges Polymeres in Wasser aufzulösen und die so hergestellte Mikrokapselaufschlämmung weist eine äußerst hohe Viskosität auf. Andererseits beschreibt die JP-OS 84 883/1978 die Herstellung von Mikrokapseln durch Kondensieren eines Harnstoff-Formaldehyd-Ausgangskondensationsproduktes, wie Dimethylolharnstoff, methylierter Dimethylolharnstoff oder dergleichen, in Anwesenheit des vorstehend erwähnten wasserlöslichen Polymeren. Dieses Mikroeinkapselungsverfahren weist jedoch die gleichen Nachteile auf, wie das in der JP-OS 9 079/1976 beschriebene.

Es sei auch auf die JP-OS 53 679/1979 hingewiesen, wo ein Verfahren zur Herstellung von Mikrokapseln Harnstoff- Formaldehydharzwandungen in Anwesenheit eines Styrol-Maleinsäureanhydrid-Copolymeren vorgeschlagen wird. Mikrokapseln werden jedoch bei einem pH-Wert von 4 oder weniger abgeschieden, wenn ein derartiges Styrol-Maleinsäureanhydrid- Copolymeres verwendet wird. Daher weist dieses Mikroeinkapselungsverfahren große Nachteile auf, da genaue Bedingungen für die Herstellung von Mikrokapseln und die Auflösung eines derartigen Polymeren in Wasser nicht nur hohe Temperatur und lange Zeiten erfordern, sondern auch den Zusatz eines alkalischen Materials.

Darüber hinaus beschreibt die JP-OS 51 238/1981 die Verwendung eines Polymeren von Styrolsulfonsäuretyp bei der Herstellung von Melamin-Formaldehyd-Harzwandungen. Wenn dieses Verfahren auf Mikrokapseln mit Wandungen aus einem Harnstoff-Formaldehydharz angewendet wurde, so war es schwierig, dichte Kapselwandungen zu erzielen, und das gesamte System neigte bei leichten Änderungen der Bedingungen zur Koagulation oder zur Gelbildung. Daher konnte dieses Verfahren kein stabiles Verfahren zur Herstellung von Mikrokapseln werden, das gut durchführbar ist. Andererseits beschreibt die JP-OS 14 942/1973 die Verwendung eines copolymerisierten anionischen Polymeren, das aus drei oder mehreren Monomeren besteht, einschließlich mindestens (A) Acrylsäure, (B) einem Hydroxyalkylacrylat oder Hydroxyalkylmethacrylat und (C) von Styrolsulfonsäure bei der Herstellung von Mikrokapseln mit Wandungen, die aus einem Melamin-Aldehyd- oder Harnstoff-Aldehyd-Polykondensationsprodukt hergestellt wurden in Anwesenheit eines anionischen wasserlöslichen Polymeren. Es wird jedoch nichts über das Herstellungsverfahren des copolymerisierten wasserlöslichen Polymeren beschrieben, und bei einer Nachprüfung durch die vorliegenden Erfinder ergab dieses Copolymere bei der Polymerisation eine Gelbildung, oder copolymerisierte nicht in ausreichendem Ausmaß und enthielt daher noch nicht umgesetzte Monomere. Daher waren zahlreiche derartige Copolymere für die praktische Anwendung ungeeignet und waren niemals zufriedenstellend.

Beschreibung der Erfindung

Das erste Ziel der Erfindung ist die Bereitstellung eines Herstellungsverfahrens für Mikrokapseln, wobei dieses Verfahren geeignet ist, eine Mikrokapselaufschlämmung mit einem hohen Feststoffgehalt und einer geringen Viskosität zu ergeben.

Das zweite Ziel der Erfindung ist die Bereitstellung eines Herstellungsverfahrens für Mikrokapseln, die eine scharfe Teilchengrößenverteilung aufweisen und mit sehr dichten Wandungen aus einem Aminoaldehydharz ausgerüstet sind.

Das dritte Ziel der Erfindung ist die Bereitstellung einer stabilen Mikrokapselaufschlämmung, die über einen weiten pH-Wert-Bereich geringe Änderungen der Viskosität erfährt und keine Neigung zur Zerstörung der Dispersion und zur Koagulation entwickelt.

Diese Ziele können erreicht werden durch Bildung von Mikrokapseln, die mit Wandungen ausgerüstet sind, die aus einem Aminoaldehydharz in Anwesenheit eines Mehrkomponentencopolymeren ausgebildet wurden, das als wesentliche Monomerbestandteile mindestens drei Arten von Acrylmonomeren enthält, die mindestens ein Acrylmonomeres sind, ausgewählt aus (A) 20-70 Mol.-% Acrylsäure und Methacrylsäure, mindestens ein Acrylmonomeres, ausgewählt aus (B) 20-70 Mol.-% Acrylnitril und Methacrylnitril bzw. mindestens ein Acrylmonomeres ausgewählt aus (C) 0,5-30 Mol-% Acrylamidoalkylsulfonsäuren und Sulfoalkylacrylaten sind, oder ein Salz des Copolymeren, als ein anionisches wasserlösliches Polymeres in einem System, in dem ein hydrophobes Material (entweder ölig oder fest) emulgiert und dispergiert wurde.

Das erfindungsgemäße Verfahren kann zu Mikrokapseln mit Wandungen führen, die aus einem Aminoaldehydpolykondensationsprodukt gemacht sind und eine ausgezeichnete Dichte und Flexibilität aufweisen. Es liefert auch eine Mikrokapselaufschlämmung mit einem ultrahohen Feststoffgehalt von über 60 Gew.-% an festen Anteilen, wobei dieser Feststoffgehalt bisher niemals trotz eines großen Bedürfnisses danach erzielt wurde, und einer geringen Viskosität über einen breiten Feststoffgehaltsbereich (bis zu 65 Gew.-% oder höher). Die resultierenden Mikrokapselaufschlämmungen zeigen keine Koagulationsneigung und haben niedrige und stabile Viskositätswerte über einen weiten pH-Wert-Bereich und zeigen ausgezeichnete Wärmestabilität.

Aufgrund der vorstehend erwähnten Eigenschaften der erfindungsgemäß erhaltenen Mikrokapselaufschlämmungen kann die Erfindung folgende zusätzliche Vorteile mit sich bringen:

  • (1) Es kann eine Vielzahl von Behandlungsbedingungen leicht angewendet werden, wenn Formaldehyd aus jeder Aufschlämmung nach der Herstellung der Mikrokapseln entfernt wird.
  • (2) Mikrokapselaufschlämmungen mit Eigenschaften, wie vorstehend beschrieben, können im industriellen Maßstab hergestellt werden, aufgrund der Volumenwirksamkeit der Mikrokapselherstellung können die Einrichtungen bis zu einem beträchtlichen Ausmaß verbessert werden und die Produktionskosten der Mikrokapseln können beträchtlich verringert werden. Darüber hinaus erfreut sich das Herstellungsverfahren einer wesentlich besseren Durchführbarkeit im Vergleich mit den verschiedenen Verfahren, die bisher empfohlen wurden. Zusätzlich können die Transportkosten ebenfalls beträchtlich verringert werden.
  • (3) Die Erfindung kann auch einen großen Vorteil hinsichtlich der Brauchbarkeit der Mikrokapseln erzielen. Wenn das erfindungsgemäße Verfahren auf die Herstellung von beispielsweise einer Mikrokapselaufschlämmung angewendet wird, die als Kernmaterial einen Farbstoff enthält, der für Kopier- oder Aufzeichnungspapier brauchbar ist, so weist die Mikrokapselaufschlämmung eine hohe Konzentration jedoch eine niedrige Viskosität auf. Es ist daher möglich, eine Mikrokapselaufschlämmung mit einem höheren Feststoffgehalt im Vergleich mit üblichen Mikrokapselaufschlämmungen aufzuschichten. Als Ergebnis wird die zur Entfernung von Wasser beim Trocknen der so beschichteten Folie auf ein beträchliches Ausmaß verringert, wodurch eine Beschichtung mit hoher Geschwindigkeit ermöglicht wird.
  • Darüber hinaus variiert die Viskosität einer Mikrokapseldispersion gemäß der Erfindung nicht, selbst unter milden alkalischen Bedingungen, denen die Mikrokapseldispersion unterzogen wird, beim Vermischen mit einem Bindemittel oder dergleichen und beim Auftrag auf eine Basis, wie eine Papierbahn oder dergleichen. Daher ist die Wirksamkeit der Beschichtungsbearbeitung sehr gut.
  • Die erfindungsgemäße Mikrokapseldispersion kann nicht nur durch ein Überzugsverfahren aufgetragen werden, das bisher weit verbreitet Anwendung gefunden hat und von einer Luftrakel- Beschichtungseinrichtung oder einem Stabbeschichter Gebrauch macht, sondern auch nach einer Überzugsmethode, die geeignet ist, eine hochkonzentrierte Überzugsformulierung aufzutragen, und ein Klingen- bzw. Rakelbeschichtungsgerät, einen Tiefdruckbeschichter oder dergleichen verwendet. Die Erfindung kann auch zu wäßrigen flexographischen Druckfarben mit hohen Konzentrationen führen. Daher kann sie vollständig bedruckte oder teilweise bedruckte CB-Bögen für die praktische Anwendung nach derartigen Drucktechniken liefern, obwohl derartige CB-Bögen bisher nicht erhältlich waren.
  • (4) Da jede resultierende Mikrokapselaufschlämmung eine ausgezeichnete Wärmebeständigkeit aufweist, ist es möglich, die für die Trocknungsstufe erforderliche thermische Energie zu verringern, beispielsweise die Sprühtrocknungsstufe für die Mikrokapselaufschlämmung, um sie als Mikrokapselpulver handzugaben, und gleichzeitig eine derartige Trocknungsverfahrensweise wirksam zu machen, gekoppelt mit einer im üblichen nicht erreichbaren hohen Konzentration.

Beste Durchführungsform der Erfindung

Durch die Erfindung wird ein Verfahren zur Herstellung von Mikrokapseln bereitgestellt, wobei dieses Verfahren die Bildung von Wandungsfilmen bzw. Folien um ein hydrophobes Material herum umfaßt, die im wesentlichen aus einem Aminoaldehydharz bestehen, in Anwesenheit einer sauren wäßrigen Lösung eines Mehrkomponentencopolymeren, das als wesentliche Monomerkomponenten mindestens drei Arten von Acrylmonomeren enthält, ausgewählt aus (A) 20-70 Mol-% Acrylsäure und/oder Methacrylsäure, (B) 20-70 Mol-% Acrylnitril und/oder Methacrylnitril, und (C) 0,5-30 Mol-% Acrylamidoalkylsulfonsäuren und/oder Sulfoalkylacrylaten, oder ein Salz des Copolymeren.

Nach dem erfindungsgemäßen Verfahren zur Herstellung von Mikrokapseln werden Harnstoff und Formaldehyd, Melamin und Formaldehyd, ein Harnstoff-Formaldehyd-Ausgangskondensationsprodukt oder sein modifiziertes Produkt, ein Melamin-Formaldehyd- Ausgangskondensationsprodukt oder sein modifiziertes Produkt, ein Harnstoff-Melamin-Formaldehyd-Ausgangskondensationsprodukt oder sein modifiziertes Produkt oder dergleichen um ein hydrophobes Kernmaterial herum in einer sauren wäßrigen Lösung des vorstehend beschriebenen anionischen wasserlöslichen Polymeren polykondensiert, so daß das Kernmaterial mit dichten Filmen bzw. Folien aus einem Aminoaldehydharz bedeckt ist.

Das anionische wasserlösliche Polymere, das für die Durchführung der Erfindung geeignet ist, ist ein anionisches wasserlösliches Polymeres aus einem Mehrkomponentenpolymeren, das aus mindestens drei Vinylmonomerkomponenten besteht, die mindestens ein Monomeres sind, ausgewählt aus (A) 20-70 Mol-% Acrylsäure und Methacrylsäure, mindestens ein Monomeres ausgewählt aus (B) 20-70 Mol-% Acrylnitril und Methacrylnitril und mindestens ein Monomeres ausgewählt aus (C) 0,5-30 Mol-% Acrylamidoalkylsulfonsäuren und Sulfoalkylacrylaten oder ein Salz des Multikomponentenpolymeren.

Die Acrylamidoalkylsulfonsäuren (C) sind Verbindungen, dargestellt durch die allgemeine Formel (I)



worin R Alkylengruppen bedeutet. Als spezielle Beispiele für die Acrylamidoalkylsulfonsäuren (C) können Acrylamidomethansulfonsäure, Acrylamidoethansulfonsäure, Acrylamidopropansulfonsäure, 2-Acrylamido-2-methylpropansulfonsäure, 2-Acrylamido-n-butansulfonsäure und so weiter genannt werden.

Andererseits sind die Sulfoalkylacrylate, die ebenfalls in die Klasse (C) fallen, Verbindungen, die dargestellt werden durch die allgemeine Formel (II):



worin R Alkylengruppen bedeutet. Beispiele für die Sulfoalkylacrylate sind Sulfomethylacrylat, Sulfoethylacrylat, Sulfopropylacrylat, Sulfobutylacrylat, usw.

Es ist auch möglich, neben den vorstehenden drei Komponenten Hydroxyethylacrylat oder -methacrylat, Hydroxypropylacrylat, ein Niedrigalkylacrylat, Acrylamid, Methacrylamid, Methylolacrylamid, ein N-alkylsubstituiertes Acrylamid und/oder dergleichen, wann immer notwendig, zuzusetzen.

Die Anteile der vorstehend beschriebenen drei Komponenten liegen im Bereich von 20-70 Mol-% für die Komponente (A), von 20-70 Mol-% für die Komponente (B) bzw. 0,5-30 Mol-% für die Komponente (C).

Vom Standpunkt der Verfügbarkeit der Ausgangsmaterialien, der Leichtigkeit der Copolymerisation und der Wirkung als ein oberflächenaktives Mittel her gesehen, ist es bevorzugt, ein Terpolymeres zu verwenden, das aus 20-70 Mol-% Acrylsäure (A), 20-60 Mol-% Acrylnitril (B) und 0,5-30 Mol-% 2-Acrylamido-2-methylpropansulfonsäure (C) besteht.

Als ein Polymerisationsverfahren zur Erzielung eines derartigen Copolymeren können genannt werden die Ionenpolymerisation, die Radikalpolymerisation, die thermische Polymerisation, die Strahlungspolymerisation oder dergleichen. Bevorzugt ist die Radikalpolymerisation. Allgemein gesprochen wird die Radikalpolymerisation häufig in einem System angewendet, in dem die vorstehend erwähnten mindestens drei Arten von Monomeren gleichmäßig in Wasser gelöst wurden.

Als Beispiele für Polymerisationskatalysatoren können solche Radikalpolymerisationsinitiatoren genannt werden, wie verschiedene organische Peroxide (z. B. Benzoylperoxid), organische Hydroperoxide, aliphatische Azobisverbindungen (z. B. Azobis-isobutyronitril) und wasserlösliche Persäuresalze (z. B. Persulfate). Da das anionische wasserlösliche Polymere, das erfindungsgemäß verwendet wird, vorzugsweise ein relativ niedriges Molekulargewicht hat (d. h. daß es bei Bildung zu einer wäßrigen Lösung eine niedrige Viskosität ergibt), können ein radikalbildender Redoxkatalysator, der in Kombination mit einer wasserlöslichen Persäure (beispielsweise Ammoniumsulfat oder Kaliumpersulfat) und einem wasserlöslichen Reduktionsmittel (beispielsweise einem Sulfit) gebildet wird, am bevorzugtesten verwendet werden. Ein derartiger radikalbildender Redoxkatalysator wird gewöhnlich als wäßrige Lösung zu dem Reaktionssystem gefügt. Der Katalysator, nämlich jedes der wasserlöslichen Persäure und des wasserlöslichen Reduktionsmittels, können in einer Menge von 0,01-10 Teilen pro jede 100 Teile der Monomerkomponenten zugesetzt werden.

Um das Molekulargewicht eines zu erhaltenden Polymeren zu steuern, kann die Reaktion durchgeführt werden durch Einarbeiten einer geringen Menge einer von verschiedenen Verbindungen, die als Kettenübertragungsmittel bekannt sind, beispielsweise eines Alkylmercaptans oder dergleichen, in das Reaktionssystem.

Bei der Polymerisation der Vinylmonomeren in der wäßrigen Lösung können Monomere, die saure Gruppen aufweisen, als freie Säuren oder teilweise oder gänzliche Salze der Polymerisation unterworfen werden. Wenn derartige Monomere als Salze verwendet werden, können sie in den Formen von Alkalimetallsalzen, Erdalkalisalzen, Ammoniumsalzen, Niedrigaminsalzen, Hydroxyalkylaminsalzen oder dergleichen verwendet werden.

Bei der Herstellung des anionischen wasserlöslichen Polymeren in einem wäßrigen System gemäß dem Radikalpolymerisationsverfahren wird die Temperatur des Systems adiabatisch angehoben, durch plötzliche Erzeugung von Polymerisationswärme nach der Zugabe des Katalysators, und die Polymerisationsreaktion wird daher in einem relativ kurzen Zeitraum zur Vervollständigung gebracht. Wegen der von den Monomeren abgegebenen Polymerisationswärme wird die Polymerisationsreaktion im allgemeinen unter Verwendung jedes Monomeren als eine 5-30 Gew.-% wäßrige Lösung durchgeführt, um ein Sieden des Systems zu verhindern.

Das so erhaltene anionische wasserlösliche Polymere weist ein Molekulargewicht von 1000 bis 10 000 000, gemessen mit einem Gelpermeationschromatographen (geeicht unter Verwendung von Dextran als ein Standardmolekulargewicht) auf. Durch die Begrenzung der Anteile der drei Ausgangsmaterial-Komponenten auf die vorstehend erwähnten Bereiche, bleibt es in Wasser über einen weiten pH-Wert-Bereich löslich. Es ist bevorzugt, ein derartiges anionisches wasserlösliches Polymeres zu verwenden, daß seine wäßrige Lösung, die 20 Gew.-% nicht-flüchtige Komponenten enthält, eine Viskosität von 3-100 000 mPa s oder vorzugsweise 5-10 000 mPa s (gemessen bei 25°C und einem pH-Wert von 4,0, mit einem Brookfield- Viskosimeter) aufweist. Jegliche Viskositätswerte unter 5 mPa s führen zu Mikrokapseln mit einer weiten Teilchengrößenverteilung, da die entsprechenden anionischen wasserlöslichen Polymeren ein etwas unzureichendes Emulgiervermögen und eine etwas unzureichende Emulsionsstabilität aufweisen. Wenn die Viskosität 10 000 mPa s überschreitet, so ist die Viskosität jeder resultierenden Mikrokapselaufschlämmung hoch, und es wird somit schwierig, Mikrokapseln mit hohem Feststoffgehalt herzustellen und handzuhaben.

Ein derartiges anionisches wasserlösliches Polymeres wird im allgemeinen als eine wäßrige Lösung aus der Polymerisationsstufe der sie bildenden Monomeren gehandhabt. Dementsprechend kann sie als ein oberflächenaktives Mittel in der Form einer derartigen wäßrigen Lösung verwendet werden. In diesem Falle ist es nicht notwendig, das Polymere erneut in Wasser zu lösen. Es ist somit sehr zweckmäßig, das Polymere als solches in wäßriger Lösung zu verwenden. Es muß nicht gesagt werden, daß es auch möglich ist, ein anionisches wasserlösliches Polymeres zu verwenden, das als trockenes Pulver erhalten wurde.

Die Viskosität einer wäßrigen Lösung des anionischen wasserlöslichen Polymeren, die erfindungsgemäß verwendet wird, variiert äußerst wenig mit dem pH-Wert über einen pH-Wert-Bereich von 2-14, ohne eine Abscheidung des Polymeren zu bewirken, und daher die Lösung in dem vorstehend erwähnten pH-Wert-Bereich trüb zu machen. Daher erfahren weder die wäßrige Lösung, noch die resultierende Mikrokapselaufschlämmung so wesentliche Änderungen, daß eine Viskositätssteigerung auftreten würde, selbst wenn ihr pH-Wert angehoben würde. Dementsprechend kann die wäßrige Lösung leicht gehandhabt werden. Die vorstehend erwähnte geringe Neigung zur Vergrößerung der Viskosität durch eine Erhöhung des pH-Wertes ist auch besonders geeignet vom Gesichtspunkt der Wirksamkeit und der Bereitschaft der Beschichtungsarbeit, da sie gewöhnlich im alkalischen Gebiet auf eine Basispapierbahn aufgebracht wird, wenn sie verwendet wird, um druckempfindliches Kopierpapier herzustellen, was ein geeignetes Anwendungsgebiet für die erfindungsgemäßen Mikrokapseln ist.

Bei der Herstellung der Mikrokapseln gemäß der Erfindung wird ein Aminoaldehyd-Polykondensationsharz als Material, das zur Bildung von Wandungsfilmen zum Einschluß eines Kernmaterials geeignet ist, verwendet. Spezielle Beispiele für ein derartiges Aminoaldehyd-Polykondensationsharz können ein Harnstoff-Formaldehydharz, Melamin-Formaldehydharz, Harnstoff-Melamin-Formaldehydharz usw., umfassen. Als Ausgangsmaterialien, die für die Bildung derartiger Wandungsfilme geeignet sind, können erwähnt werden:

  • (A) Harnstoff und Formaldehyd;
  • (B) ein wasserlösliches Harnstoff-Formaldehyd-Ausgangskondensationsprodukt (beispielsweise Methylolharnstoff, niedrigalkylierter Methylolharnstoff, oder ein wasserlösliches geringgradiges Kondensationsprodukt davon);
  • (C) ein Harnstoff-Formaldehyd-Ausgangskondensationsprodukt, modifiziert durch ein Phenol, Melamin, Benzoguanamin, Sulfamidsäure, ein Amin, ein quaternäres Ammoniumsalz oder dergleichen;
  • (D) Melamin und Formaldehyd;
  • (E) ein wasserlösliches Melamin-Formaldehyd-Ausgangskondensationsprodukt (Methylolmelamin, methyliertes Methylolmelamin, butyliertes Methylolmelamin oder ein niedriggradiges Kondensationsprodukt davon); und
  • (F) ein Melamin-Formaldehyd-Ausgangskondensationsprodukt, modifiziert durch ein Phenol, Benzguanamin, Sulfamidsäure, ein Amin, Harnstoff, ein quaternäres Ammoniumsalz oder dergleichen.


Es kann auch möglich sein, im Hinblick auf die Steuerung der Dichten und der Steifigkeit der Wandungsfilme der Mikrokapseln, eine oder mehrere verschiedene aromatische Polyhydroxyverbindungen und ihre Derivate, in einer Gesamtmenge von 1 bis 30 Teilen, basierend auf je 100 Teile Harnstoff- oder Harnstoff-Formaldehyd-Ausgangskondensationsprodukt; zu verwenden. Als Beispiele für solche Verbindungen können genannt werden Resorcin, Orcin, meta-Methoxyphenol, Pyrogallol, usw., wobei Resorcin eine bevorzugte Verbindung aufgrund seiner guten Zugänglichkeit ist.

Eine derartige aromatische Polyhydroxyverbindung wird im allgemeinen verwendet durch Mischen und Auflösen zusammen mit Harnstoff oder dem Harnstoff-Formaldehyd-Ausgangskondensationsprodukt in der wäßrigen Lösung des anionischen Polymeren, vor dem Dispergieren und Emulgieren des Kernmaterials.

Im Hinblick auf die Dichten der resultierenden Filme und die Bereitschaft zur Reaktion, ist es am bevorzugtesten, Mikrokapseln aus einem wasserlöslichen Melamin-Formaldehyd- Ausgangskondensationsprodukt, insbesondere einem wasserlöslichen methylierten Methylolmelamin oder seiner wäßrigen Lösung unter Mikrokapseln, die mit Wandungen ausgerüstet sind, die aus den vorstehend erwähnten Aminoaldehydharzen hergestellt sind, zu bilden.

Die Menge des anionischen wasserlöslichen Polymeren, das erfindungsgemäß verwendet werden soll, kann je nach dem Typ des wasserlöslichen Polymeren, den Typen der Ausgangsmaterialien, die zur Bildung der Mikrokapseln verwendet werden sollen, dem Typ des einzukapselnden Kernmaterials, den für die Herstellung der Mikrokapseln verwendeten Bedingungen, usw., variieren. Sie kann jedoch 0,5-10 Gew.-% oder vorzugsweise 1-5 Gew.-% des Mikrokapsel-Produktionssystems betragen. Zusätzlich zu dem erfindungsgemäßen anionischen, wasserlöslichen Polymeren ist es auch möglich, andere anionische wasserlösliche Polymere zu verwenden, beispielsweise Ethylen-Maleinsäureanhydrid-Copolymeres, Methylvinylether-Maleinsäureanhydrid-Copolymeres, Polyacrylsäure, Vinylacetat-Maleinsäureanhydrid-Copolymeres, Styrolsulfonsäurepolymeres oder -copolymeres, Anion-modifizierte Polyvinylalkohole, Gummi arabicum, Cellulosederivate und dergleichen, in geiegneter Kombination, je nach Bedürfnis.

Das Verhältnis des wandungsbildenden Materials zum Kernmaterial, das beim erfindungsgemäßen Verfahren verwendet wird, kann allgemein im Bereich von 1 : 3 bis 1 : 20 [Gew/Gew) liegen. Dieses Verhältnis kann jedoch je nach Art des als Kernmaterial zu verwendenden Materials oder nach dem Endzweck der resultierenden Mikrokapseln variieren.

Das Mikrokapselkernmaterial, das für das erfindungsgemäße Verfahren geeignet ist, ist eine mit Wasser nicht mischbare Flüssigkeit oder Feststoff. Hydrophobe Flüssigkeiten können als geeignete Kernmaterialien genannt werden. Spezielle Beispiele für derartige hydrophobe Flüssigkeiten können teilweise hydriertes Terphenyl, chloriertes Paraffin, Diallylalkane, Alkylnaphthaline, Dibenzylbenzolderivate, Alkylbenzole, Paraffin, Cycloparaffin, verschiedene Ester, beispielsweise Ester von Phthalsäure, Adipinsäure, Citronensäure, Myristinsäure, Trimellitsäure, Sebacinsäure, Stearinsäure, Benzoesäure, Phosphorsäure und dergleichen, Stickstoff enthaltende Verbindungen, z. B. Nitrobenzol, Dimethylanilin, Dimethyl-p-toluidin, verschiedene Duftstoffe, Flüssigkristallverbindungen, usw., sein. Es ist auch möglich, als ein Kernmaterial eine hydrophobe wäßrige Flüssigkeit zu verwenden, die erhalten wurde durch Auflösen eines wasserunlöslichen festen Materials.

Eine mikrokapselaufschlämmung, die für druckempfindliches Kopierpapier geeignet ist, kann durch Anwendung des erfindungsgemäßen Verfahrens hergestellt werden. Für derartige Mikrokapseln kann als Kernmaterial eine Lösung verwendet werden, die erhalten wird durch Auflösen eines Farbstoffvorläufers, wie eines Phthalidderivats, Fluoranderivats, Acylleucophenothiazinderivats, Leucotriarylmethanderivats, Leucoindolylmethanderivats, Spiropyranderivats oder Phthalimidderivats in einem hydrophoben Lösungsmittel mit hohem Siedepunkt, wie ein Alkylnaphthalin, Diallylalkan, teilweise hydriertes Terphenyl oder dergleichen.

Das erfindungsgemäße Verfahren kann roh gesprochen durchgeführt werden durch folgende Stufen:

  • (1) Herstellung einer wäßrigen Lösung aus einem anionischen wasserlöslichen Polymeren;
  • (2) Emulgieren oder Dispergieren eines Kernmaterials in der wäßrigen Lösung des anionischen wasserlöslichen Polymeren;
  • (3) anschließender Zusatz eines Materials, das zur Bildung von Aminoaldehydwandlungsfilmen bzw. -folien geeignet ist;
  • (4) pH-Einstellungsstufe (gegebenenfalls);
  • (5) Einkapselungsstufe durch Bildung von Filmen bzw. Folien aus dem Aminoaldehydharz; und
  • (6) Behandlungsstufe für jeglichen verbleibenden Formaldehyd (wahlfrei).


Die vorstehenden Verfahrensstufen können selbstverständlich je nach Bedürfnis in verschiedener Reihenfolge durchgeführt werden.

Die wäßrige Lösung des anionischen wasserlöslichen Polymeren, die beim erfindungsgemäßen Verfahren brauchbar ist, ist äußerst gut handhabbar, da sie eine stabile Emulsion oder Dispersion für ein Kernmaterial über weite pH- und Temperaturbereiche ergeben kann, und selbst wenn ein Melamin-Formaldehyd-filmbildendes Material eingearbeitet wird, neigt sie nicht zu einer temporären Viskositätssteigerung oder zur Ermöglichung der Bildung riesiger Tröpfchen oder Teilchen durch Agglomeration oder Koagulation von Tröpfchen oder Teilchen des Kernmaterials.

Das Emulgieren oder Dispergieren des Kernmaterials wird durch einen Homomischer, Homogenisator, Strömungsstrahlmischer, statischen Mischer, Reihenmischer, oder dergleichen durchgeführt. Die geeignete Tröpfchengröße des Kernmaterials in einer derartigen Emulsion oder Dispersion kann in Abhängigkeit vom beabsichtigten Endzweck der resultierenden Mikrokapseln variieren. Jedoch kann die durchschnittliche Tröpfchengröße etwa 2-10 Mikrometer oder dergl. betragen, wenn die resultierenden Mikrokapseln beispielsweise in druckempfindlichem Kopierpapier verwendet werden. Der Einschluß zahlreicher grober Tröpfchen, die 15 Mikrometer überschreiten, ist nicht bevorzugt, da sie zu einer Hintergrundverschmutzung selbst unter milden Drücken führen.

Die Bildungsreaktion für die Mikrokapselwandung kann im allgemeinen bei 40-80°C oder vorzugsweise 50-60°C und bei einem pH-Wert im Bereich von 2,5-6,5 oder vorzugsweise 4,0-5,5 durchgeführt werden.

Die Reaktion bei der Wandungsfilme bzw. Wandungsfolien mit einem Aminoaldehydharz gebildet werden, kann im allgemeinen bei höheren Temperaturen beschleunigt werden, wenn der pH-Wert niedrig bleibt. In einem pH-Bereich von unter 2,5 erfährt jede Mikrokapselaufschlämmung eine beträchtliche Färbung, durch Entwicklung der Farbe des Farbstoffvorläufers unter derart sauren Bedingungen. Daher ist ein derart niedriger pH-Wert-Bereich für die Herstellung von druckempfindlichem Kopierpapier nicht geeignet. Wenn der pH-Wert andererseits 6,5 überschreiten sollte, so wird die Reaktion zur Bildung der Wandung in ungeeigneter Weise verlangsamt und die Einkapselung erfordert eine hohe Temperatur und einen langen Zeitraum. Daher ist ein derartiger hoher pH-Wert-Bereich unzweckmäßig. Allgemein gesprochen kann die Reaktion in einigen Stunden unter Reaktionsbedingungen, wie 50-100°C und pH 3,0-5,5 zu Ende gebracht werden.

Es kann auch möglich sein, wann immer notwendig, die Dichten und die Anti-Lösungsmittelstabilität von Filmen bzw. Folien beträchtlich zu verbessern, wenn man die Polykondensationsreaktion stufenweise bei zwei oder mehreren verschiedenen pH- und Temperaturwerten durchführt, und so das Ausmaß der Vernetzung des resultierenden Aminoaldehydharzes weiter verstärkt.

Außerdem tritt kein Problem auf, wenn das Ammoniumsalz (beispielsweise Ammoniumchlorid) einer Säure oder dergleichen als Reaktionsbeschleuniger verwendet wird. Wenn es aus hygienischen Gründen notwendig ist, noch verbleibenden freien Formaldehyd nach der Bildung der Wandungsfilme der Mikrokapseln zu entfernen oder zu verringern, kann der verbleibende Formaldehyd entfernt werden durch Umwandeln in eine harmlose Form unter geeigneten Bedingungen, mit Harnstoff, Ethylenharnstoff, einem Sulfit, einem Zucker, Ammoniak, einem Amin, einem Hydroxyaminsalz (Chlorwasserstoffsäuresalz, Schwefelsäuresalz oder Phosphorsäuresalz), Melamin, einer Verbindung, die eine aktive Methylengruppe enthält, einem Hydroxyalkylamin, einem Acrylamid-Basis-Polymeren oder dergleichen.

Das erfindungsgemäße Verfahren zur Herstellung von Mikrokapseln wird im folgenden genauer in den nachstehenden Beispielen und Vergleichsbeispielen beschrieben.

Beispiel 1

In einer Stickstoffatmosphäre wurden 0,08 Mol (16,58 Teile) 2-Acrylamido-2-methylpropansulfonsäure in 313 Teilen entionisiertem Wasser gelöst und der pH-Wert der resultierenden Lösung wurde dann mit 20% wäßriger Natriumhydrioxidlösung auf 7,5 eingestellt. Anschließend wurden 0,58 Mol (42,64 Teile) 98% Acrylsäure und 0,36 Mol (19,10 Teile) Acrylnitril zugesetzt. Das so erhaltene Gemisch wurde gerührt und in eine homogene wäßrige Lösung gemischt.

Nach dem Erwärmen des Systems auf 30°C und Einhalten dieser Temperatur, wurden 40 Teile einer 20% wäßrigen Ammoniumpersulfatlösung zugesetzt und 5 min später wurden 16 Teile einer 20% wäßrigen Natriumhydrogensulfitlösung weiter zugefügt. Anschließend wurde die Polymerisation in einem adiabatischen Zustand gestartet. Die Temperatur des Systems stieg auf 75°C während 30 min durch die Polymerisationswärme an. Nach dem Halten des Systems 1 h bei 75°C wurde das System gekühlt und sein pH-Wert wurde mit einer 20% wäßrigen Natriumhydroxidlösung auf 4,0 eingestellt, wobei man eine 20% wäßrige Lösung (A) eines anionischen wasserlöslichen Polymeren erhielt. Die wäßrige Lösung hatte eine Viskosität von 190 mPa s bei 25°C.

Die Mikroeinkapselung erfolgte auf folgende Weise, unter Verwendung der vorstehend hergestellten wäßrigen Lösung (A). Zu einer wäßrigen Lösung (pH 4,0), erhalten durch Verdünnen von 30 Teilen der wäßrigen Lösung (A) auf 92,4 Teile mit Wasser, wurden als Kernmaterial 130 Teile Alkylnaphthaline mit einem Gehalt von 3,0 Gew.-% Kristallviolettlacton und 0,8 Gew.-% Benzoylleucomethylenblau, beide gelöst in den Alkylnaphthalinen, gefügt. Das resultierende Gemisch wurde dann vermischt und bei 11 000 Upm mit einem Homomixer vermischt. 10 min später wurde eine stabile Emulsion vom Öl/Wasser-Typ mit einer durchschnittlichen Tröpfchengröße von 3,5 Mikrometer erhalten, zu der 24,4 Teile einer wäßrigen Lösung eines methylierten Methylolmelaminharzes (nicht-flüchtige Komponenten: 80 Gew.-%) unter Rühren gefügt. Anschließend wurde das System auf 60°C erwärmt, wobei die Reaktionskomponenten 2 h kondensiert wurden. Das Reaktionsgemisch wurde dann zur Vervollständigung der Mikroeinkapselung gekühlt.

Die resultierende Mikrokapselaufschlämmung hatte einen sehr hohen Feststoffgehalt von 63 gew.-% und ihre Viskosität betrug 320 mPa s bei 25°C.

Um noch verbleibenden Formaldehyd zu entfernen, wurde eine 28% wäßrige Ammoniaklösung zugesetzt, um den pH-Wert der Mikrokapselaufschlämmung auf 8,5 anzuheben. Die Mikrokapselaufschlämmung wurde dann vom Formalingeruch befreit, wodurch man eine gute Mikrokapselaufschlämmung mit keiner Koagulationsneigung und einer Viskosität von 290 mPa s erhielt.

Die durchschnittliche Teilchengröße der resultierenden Mikrokapseln betrug 3,6 Mikrometer. Es traten keine groben Teilchen von über 10 Mikrometer auf.

Beispiel 2

Die Mikrokapselaufschlämmung, die im Beispiel 1 erhalten wurde, wurde mit Wasser verdünnt, um die Beziehung zwischen ihrem festen Anteil und der Viskosität zu untersuchen. Die Viskositäten wurden jeweils unter Verwendung eines Brookfield Viskosimeters bei 25°C gemessen.

Beispiel 3

36 Teile der 20% wäßrigen Lösung (A) des anionischen wasserlöslichen Polymeren, hergestellt im Beispiel 1, wurden mit 84 Teilen Wasser verdünnt, der pH-Wert der verdünnten Lösung wurde auf 4,1 eingestellt, worauf weitere 36 Teile einer wäßrigen Lösung eines methylierten Methylolamins (nicht-flüchtige Bestandteile: 80%) zugesetzt wurden. Das resultierende Gemisch wurde zur Bereitung einer homogenen wäßrigen Lösung gerührt, zu der 114 Teile Phenylxylylethan, die 4,0 Gew.-% 3-Diethylamino-6-methyl-7-anilinofluoran und 0,5 Gew.-% Kristallviolettlacton, beide gelöst in dem Phenylxylylethan, enthielt, gefügt. Die resultierende Mischung wurde bei 11 000 Upm mit einem Homomixer emulgiert, wobei man eine stabile Emulsion von Öl/Wasser-Typ mit einer durchschnittlichen Tröpfchengröße von 3,5 Mikrometer in 3 min erhielt. Die Emulsion hatte eine niedrige Viskosität und eine sehr gute Emulsionsstabilität.

Die vorstehenden Stufen wurden durchgeführt während das System bei 25°C gehalten wurde.

Anschließend wurde der Homomixer entfernt, und das so hergestellte System wurde allmählich unter sanftem Rühren auf 70°C erwärmt. Bei 70°C erfolgte die Bildung der Kapselwandungen während 1 h. Anschließend wurden 50% Essigsäure zur Einstellung des pH-Werts auf 4,5 zugesetzt. Die Reaktion konnte eine weitere Stunde fortschreiten. Das System wurde dann zur Vervollständigung der Mikrokapselung gekühlt. Die resultierende Mikrokapselaufschlämmung hatte einen hohen Feststoffgehalt von 60 Gew.-% und eine geringe Viskosität von 90 mPa s. 100 Teile der so erhaltenen Mikrokapselaufschlämmung wurden abgetrennt, es wurde Harnstoff in einer Menge von einem Zehntel der des vorstehend verwendeten methylierten Methylolmelamins zugesetzt. Der pH-Wert des resultierenden Gemischs wurde mit Essigsäure auf 3,0 eingestellt, worauf erhitzt wurde. Das Gemisch wurde bei 70°C 1 h umgesetzt, und der verbleibende Formaldehyd wurde entfernt. Schließlich wurde der pH-Wert des so hergestellten Gemischs auf 9,5 mit einer 20% wäßrigen Natriumhydroxidlösung angehoben, unter Bildung einer Mikrokapselaufschlämmung, die keinen Formalingeruch aufwies. In der Stufe der Entfernung des Formalins zeigte sich keine Tendenz zu einer Zunahme der Viskosität oder Koagulation.

Beispiel 4

Nach den Arbeitsweisen für das anionische wasserlösliche Polymere des Beispiels 1 erhielt man eine 20% wäßrige Lösung (B) eines anionischen wasserlöslichen Polymeren mit Monomeranteilen von 60 Mol.-% Acrylsäure, 30 Mol.-% Acrylnitril und 10 Mol.-% 2-Acrylamido-2-methylpropansulfonsäure. Die wäßrige Lösung hatte eine Viskosität von 130 mPa s bei 25°C.

Anschließend wurde eine Lösung aus einem Gemisch aus 50 Teilen der vorstehenden wäßrigen Lösung und 156 Teilen Wasser bereitet, zu der eine 20% wäßrige Lösung von Natriumhydroxid gefügt wurde, um den pH-Wert der Lösung auf 4,5 anzuheben. 200 g des gleichen Kernmaterials, wie im Beispiel 1 verwendet, wurden zu der resultierenden Lösung gefügt. Das so erhaltene Gemisch wurde 15 min mit einem Homomixer emulgiert, unter Erzielung einer stabilen Emulsion vom Öl/Wasser-Typ, mit einer durchschnittlichen Tröpfchengröße von 2,8 Mikrometer. Anschließend wurde zu der vorstehend bereiteten Emulsion eine wäßrige Lösung eines Melaminharz-Vorläufers gefügt, wobei die Lösung vorausgehend hergestellt wurde durch Erwärmen und Auflösen eines Gemischs von 26,5 Teilen 37% Formaldehyd und 20 Teilen Melamin. Das resultierende Gemisch wurde unter Rühren bei 60°C während 3 h zur Fertigstellung der Mikroeinkapselung zur Reaktion gebracht. Die so erhaltene Mikrokapselaufschlämmung wies einen Feststoffgehalt von 53 Gew.-% auf und ihre Viskosität betrug 42 mPa s (bei 25°C).

Beispiel 5

Nach der Arbeitsweise von Beispiel 1 wurde eine 20% wäßrige Lösung (C) eines anionischen wasserlöslichen Polymeren mit einer Monomerzusammensetzung von 15 Mol-% Sulfopropylacrylat, 50 Mol-% Methacrylsäure und 35 Mol-% Acrylnitril aus Methacrylsäure, Acrylnitril und einer 50% wäßrigen Sulfopropylacrylatlösung hergestellt. Die wäßrige Lösung (C) wies einen pH-Wert von 4,0 und bei 25°C eine Viskosität von 240 mPa s auf.

Anschließend wurden 50 Teile einer 20% wäßrigen Lösung des Copolymeren gerührt und mit 162 Teilen Wasser vermischt, und der pH-Wert wurde auf 4,3 eingestellt, und es wurden als Kernmaterial 260 Teile teilweise hydriertes Terphenyl mit einem Gehalt von 3,5 Gew.-% Kristallviolettlacton, darin gelöst, zugesetzt. Das resultierende Gemisch wurde 20 min mit einem Homomixer emulgiert, unter Erzielung einer Emulsion vom Öl/Wasser-Typ, mit einer durchschnittlichen Tröpfchengröße von 4,2 Mikrometern. Anschließend wurden 208 Teile einer wäßrigen Lösung von methyliertem Methylolmelamin zu der vorstehend erhaltenen Emulsion gefügt. Die Temperatur des Systems wurde auf 55°C gesteigert, wobei die Reaktionskomponenten einer Kondensation während 3 h unterworfen wurden. Anschließend wurde eine geringe Menge 50% Essigsäure zugesetzt und die Konzentration konnte kontinuierlich weitere 2 h fortschreiten, um die Mikroeinkapselung zu vervollständigen.

Die so hergestellte Mikrokapselaufschlämmung wies einen Feststoffgehalt von 55 Gew.-% auf und ihre Viskosität war sehr niedrig, 75 mPa s bei 25°C.

Vergleichsbeispiel 1

50 Teile eines Ethylen-Maleinsäureanhydrid-Copolymeren wurden unter Erwärmen in 450 Teilen Wasser gelöst, unter Erzielung einer 10% wäßrigen Lösung (D). Anschließend wurden 100 Teile der wäßrigen Lösung (D) und 200 Teile Wasser miteinander vermischt, und der pH-Wert des resultierenden Gemischs wurde mit einer 10% wäßrigen Natriumhydroxidlösung auf 4,0 angehoben. 200 Teile des gleichen Kernmaterials, wie im Beispiel 1 verwendet, wurden mit einem Homomixer in dem vorstehend hergestellten Gemisch, unter Erzielung einer stabilen Emulsion vom Öl/Wasser-Typ, emulgiert.

Unter weiterem Rühren wurden zu der vorstehenden Emulsion 60 Teile methyliertes Methylolmelamin mit einem Feststoffgehalt von 50% gefügt. Das resultierende Gemisch wurde dann 2 h gerührt, wobei es bei 55°C gehalten wurde, wodurch die Mikroeinkapselung vollständig wurde.

Die so erhaltene Mikrokapselaufschlämmung wies einen Feststoffgehalt von 42,9 Gew.-% auf. Die Viskosität des Systems nahm jedoch plötzlich zu, da sich Wandungsfilme durch Kondensation des ursprünglichen Melamin-Formaldehyd-Kondensationsprodukts bildeten. Eine Mikrokapselaufschlämmung, erhalten durch Kühlen des Reaktionsgemischs nach der Filmbildung, zeigte keine wesentliche Koagulationstendenz, sie wies jedoch eine hohe Viskosität von 7400 mPa s auf und verlor ihre Fließfähigkeit fast vollständig.

Vergleichsbeispiel 2

Eine Mikroeinkapselung wurde in gleicher Weise wie im Vergleichsbeispiel 1 durchgeführt, wobei jedoch die Wassermenge so eingestellt wurde, daß der Feststoffgehalt der resultierenden Mikrokapselaufschlämmung 35 Gew.-% betrug. Nach dem Kühlen hatte die resultierende Mikrokapselaufschlämmung einen pH-Wert von 4,8 und eine Viskosität von 250 mPa s.

Um verbleibendes Formalin zu entfernen, wurde eine 28% wäßrige Ammoniaklösung zugesetzt, um den pH-Wert der Mikrokapselaufschlämmung auf 8,5 einzustellen. Der Formaldehydgeruch wurde vollständig entfernt, jedoch nahm die Viskosität der resultierenden Mikrokapselaufschlämmung auf einen Wert von 670 mPa s zu. Es zeigte sich daher, daß die Viskosität stark von dem pH-Wert abhing. Es war somit notwendig der Steuerung des pH-Werts während der Beschichtung der Mikrokapselaufschlämmung große Aufmerksamkeit zu widmen.

Vergleichsbeispiel 3

Es wurden 2,5 Teile Styrol-Maleinsäureanhydrid-Copolymeres, 2,5 Teile eines Vinylacetat-Maleinsäureanhydrid-Copolymeren (nichtneutralisiert) und eine verdünnte wäßrige Lösung von Natriumhydroxid verwendet. Die Copolymeren wurden in Wasser unter Erwärmen gelöst, wobei der pH-Wert der resultierenden Lösung bei 5,0 gesteuert wurde, unter Erzielung von 100 Teilen einer wäßrigen Lösung. Man benötigte 4 h bei 90°C bis die Copolymeren völlig aufgelöst waren. Anschließend erfolgte die Mikroeinkapselung in einem Wasserbehälter mit konstanter Temperatur von 55°C.

Zu einem gemisch von 100 Teilen der wäßrigen Lösung des Styrol-Maleinsäureanhydrid-Copolymeren und Vinylacetat- Maleinsäureanhydrid-Copolymeren und 17,5 Teilen Wasser wurden 100 Teile des gleichen Kernmaterials, wie im Beispiel 1 verwendet, mit einem Homomixer emulgiert oder dispergiert, worauf 12,5 Teile einer wäßrigen Lösung von methyliertem Methylolmelamin zugesetzt wurden. Das resultierende Gemisch wurde 2 h kondensiert und dann zur Vervollständigung der Bildung der Mikrokapselfilme gekühlt. Die so erhaltene Mikrokapselaufschlämmung wies einen Feststoffgehalt von 50 Gew.-% und eine Viskosität von 620 mPa s auf.

Um verbleibendes Formalin zu entfernen, wurde die Aufschlämmung erneut auf 60°C erhitzt, worauf 3 Teile einer 40% wäßrigen Harnstofflösung zugesetzt wurden. Der pH-Wert der Aufschlämmung wurde dann auf 4,0 eingestellt. Die Aufschlämmung wurde dann völlig viskos und es konnte nicht mehr weitergerührt werden. Dementsprechend war es nicht möglich den verbleibenden Formaldehyd aus der sauren Stufe, beispielsweise durch Zusatz von Harnstoff, zu entfernen.

Vergleichsbeispiel 4

40 Teile 2-Acrylamido-2-methylpropansulfonsäure wurden unter Rühren in 160 Teilen Wasser gelöst, worauf mit einer 20% wäßrigen Natriumhydroxidlösung auf den pH-Wert 5,0 eingestellt wurde. Dann wurden 3,7 Teile einer 10% wäßrigen Ammoniumpersulfatlösung und 0,8 Teile einer 10% Natriumhydrogensulfitlösung zugesetzt. Das resultierende Gemisch wurde adiabatisch polymerisiert, unter Erzielung einer 20 Gew.-% wäßrigen Lösung (D) von Natriumpoly- (2-acrylamido-2-methylpropansulfonat). Die Viskosität der wäßrigen Lösung (D) betrug bei 25°C 430 mPa s.

(4-1) Mikroeinkapselung

25 Teile der wäßrigen Lösung (D) und 85 Teile Wasser wurden unter Rühren vermischt. Der pH-Wert der resultierenden Mischung wurde auf 4,0 eingestellt. 100 Teile des gleichen Kernmaterials, wie im Beispiel 1 verwendet, wurden zu dem vorstehend hergestellten System gefügt. Das resultierende Gemisch wurde 20 min mit einem Homomixer bei 60°C emulgiert oder dispergiert. Die resultierende Emulsion vom Öl/Wasser-Typ wies eine schlechte Emulsionsstabilität auf, und es erfolgte eine Agglomeration der Öltröpfchen unmittelbar nach dem Beenden des Rührens. Es war somit notwendig, stärkere Scherkärfte immer auf die Emulsion anzuwenden, um die Öltröpfchen in kleinen Größen zu halten. Es war daher schwierig, die Größe der emulgierten Tröpfchen zu steuern. Wenn 30 Teile einer 50% wäßrigen Lösung von methyliertem Methylolmelamin unter kräftigem Rühren zugesetzt wurden, so wurde das System sofort stark viskos und 5 min später koagulierte und gelierte das System vollständig.

(4-2)

Die Verfahrensweisen der vorstehenden Mikroeinkapselung (4-1) wurden durchgeführt, mit der Ausnahme, daß methyliertes Methylolmelamin sorgfältig unter kräftigem Rühren während 2 h zugetropft wurde, so daß die Gelbildung des Systems verhindert wurde und die Reaktion konnte dann 2 weitere Stunden zur Vervollständigung der Mikroeinkapselung fortschreiten. Durch die schlechte Emulsionsstabilität für das Öl ließen sich zahlreiche grobe Tröpfchen und koagulierte Tröpfchen in der so hergestellten Mikrokapselaufschlämmung feststellen. Die Mikrokapselaufschlämmung war ungeeignet zur Verwendung bei der Herstellung von druckempfindlichem Kopierpapier, falls derartige grobe Tröpfchen und koagulierte Tröpfchen nicht durch ein Sieb abfiltriert wurden.

Übrigens lag die durchschnittliche Tröpfchengröße bei 7,4 Mikrometer. Der Feststoffgehalt und die Viskosität der Aufschlämmung betrugen 50 Gew.-% bzw. 350 mPa s.

Vergleichsbeispiel 5

Nach dem Auflösen von 8,4 Teilen Natrium-styrolsulfonat (Reinheit: 85%) in 161,3 Teilen Wasser, wurden 29,9 Teile 98% Acrylsäure und 6,5 Teile Hydroxyethylmethacrylat zugefügt. Das resultierende Gemisch wurde zu einer homogenen wäßrigen Lösung gerührt, die dann bei 40°C warmgehalten wurde. Dann wurden 12,9 Teile einer 10% wäßrigen Ammoniumpersulfatlösung und 4,0 Teile einer 10% wäßrigen Natriumhydrogensulfitlösung zur Initiierung der Radikalpolymerisation zugefügt. Die Innentemperatur stieg in 30 min auf 65°C an. Das Polymerisationssystem wurde bei 70°C während weiterer 30 min warmgehalten, um die Polymerisation zu beenden, wodurch man eine wäßrige Lösung (E) des anionischen wasserlöslichen Polymeren erhielt. Die wäßrige Lösung (E) wies einen Feststoffgehalt von 20 Gew.-% auf. Ihre Viskosität betrug bei 25°C 4800 mPa s.

(5-1)

32,5 Teile der wäßrigen Lösung (E) des Polymeren und 125,1 Teile Wasser wurden unter Rühren vermischt. Der pH-Wert des resultierenden Gemischs wurde mit einer 10% wäßrigen Natriumhydroxidlösung von 2,4 auf 4,0 angehoben, worauf 130 Teile des gleichen Kernmaterials, wie im Beispiel 1 verwendet, zugesetzt wurden. Das resultierende Gemisch wurde 20 min bei 60°C mit einem Homomixer zur Erzielung einer Emulsion vom Öl/Wasser-Typ emulgiert. Seine Emulsionsstabilität war etwas unzureichend, so daß die Tröpfchengröße beim Stehenlassen zu einer Vergrößerung durch Agglomeration der Tröpfchen neigte. Anschließend wurden 16,25 Teile einer 80% wäßrigen Lösung von methyliertem Methylolamin unter Rühren zu der vorstehenden Emulsion gefügt. Der Inhalt wurde einer Kondensation bei 60°C unterworfen. 10 min später wurde das System insgesamt geliert und man erhielt so keine Mikrokapseln daraus.

(5-2)

19,88 Teile der wäßrigen Lösung (E) des Polymeren und 138,33 Teile Wasser wurden unter Rühren vermischt. Dann wurden 6,63 Teile Harnstoff und 0,93 Teile Resorcin zugesetzt und in dem resultierenden Gemisch gelöst. Der pH-Wert der so zubereiteten Mischung wurde mit einer 10% wäßrigen Natriumhydroxidlösung von 2,75 auf 3,40 angehoben, worauf 117 Teile des gleichen Kernmaterials, wie im Beispiel 1 verwendet, zugesetzt wurden. Das resultierende Gemisch wurde 20 min bei 60°C mit einem Homomixer emulgiert, unter Erzielung einer Emulsion vom Öl/Wasser-Typ. Die mikroskopische Untersuchung der Emulsion zeigte, daß die Tröpfchen eine durchschnittliche Tröpfchengröße von etwa 4 Mikrometern aufwiesen. Durch die stark saure Natur war die Emulsion mit einer dunklen rötlich-purpurnen Farbe getönt. Anschließend wurden 17,2 Teile 37% Formalin unter Rühren zugesetzt. Die Reaktion konnte 3 h bei 60°C zur Vervollständigung der Mikroeinkapselung fortschreiten. Das Reaktionsgemisch wurde dann gekühlt. Die resultierende Mikrokapselaufschlämmung wies einen Feststoffgehalt von 45 Gew.-% und eine Viskosität von 250 mPa s auf.

Jedoch war die rötlich-purpurne Färbung der Aufschlämmung so stark, daß die Färbung nicht verschwand, selbst wenn die Aufschlämmung mit Natriumhydroxid oder dergleichen alkalisch gemacht wurde. Die Oberfläche jedes druckempfindlichen Papiers, das mit den so erhaltenen Mikrokapseln beschichtet war, war so stark getönt, daß das druckempfindliche Papier für die praktische Verwendung nicht geeignet war.

Beispiele 6-8 und Vergleichsbeispiele 6-9

Zu 69 Teilen von jeweils 20 Gew.-% wäßrigen Lösungen der anionischen wasserlöslichen Polymeren der Tabelle 1, wurden 199 Teile entionisiertes Wasser gefügt. Der pH-Wert der resultierenden flüssigen Mischung wurde mit einer 10% wäßrigen Natriumhydroxidlösung auf 4,0 eingestellt.

Anschließend wurden 270 Teile Phenylxylylethan, enthaltend 3,0 Gew.-% Kristallviolettlacton, als Kernmaterial zugesetzt. Das resultierende Gemisch wurde 30 min mit einem Homomixer vermischt. Nach dem Zusatz von 67,5 Teilen einer 80% wäßrigen Lösung von methyliertem Methylolmelamin zu der Emulsion, wurde das System auf 60°C erwärmt, um den Inhalt 2 h lang zu kondensieren. Anschließend wurde das System zur Vervollständigung der Mikroeinkapselung gekühlt. Aus jedem der anionischen Polymeren erhielt man eine Mikrokapselaufschlämmung mit einem Feststoffgehalt von 55 Gew.-%.

Die Ergebnisse sind in der Tabelle 1 aufgeführt.

Beispiel 9

Zu 69 Teilen der 20 Gew.-% wäßrigen Lösung des anionischen wasserlöslichen Polymeren der Tabelle 1, wurden 175 Teile entionisiertes Wasser gefügt. Der pH-Wert des resultierenden flüssigen Gemischs wurde mit 10% wäßriger Natriumhydroxidlösung auf 4,3 eingestellt.

Anschließend wurden 67,5 Teile einer 80% wäßrigen Lösung von methyliertem Methylolmelamin zugesetzt, worauf 270 Teile eines Kernmaterials zugesetzt wurden, das eine Zusammensetzung war, die erhalten wurde durch Erhitzen und Schmelzen von 1 Gew.-Teil Kristallviolettlacton, 2 Gew.-Teilen Bisphenol A und 30 Gew.-Teilen Laurinsäure. Das resultierende flüssige Gemisch wurde 10 min mit einem Homomixer emulgiert. Anschließend wurde das System auf 60°C erwärmt, um den Inhalt 2 h zu kondensieren. Dann wurde das System zur Vervollständigung der Mikroeinkapselung gekühlt.

Die Ergebnisse sind in der Tabelle 1 aufgeführt.

Beispiele 10-11

Es wurden Mikroeinkapselungsversuche in gleicher Weise wie im Beispiel 9 vorgenommen, jedoch wurden die anionischen wasserlöslichen Polymeren der Tabelle 1 verwendet und N,N-Dimethyl-p-toluidin und die gleichen Verbindungen wie die im Beispiel 1 verwendeten wurden als Kernmaterialien eingesetzt. Die Ergebnisse sind in der Tabelle 1 aufgeführt.

Vergleichsbeispiel 10

20 Teile mit Säure behandelte Gelatine wurden unter Erwärmen in 200 Teilen Wasser gelöst. Der pH-Wert der resultierenden Lösung wurde mit einer 10% wäßrigen Natriumhydroxidlösung auf 10,0 angehoben, und es wurden 100 Teile Phenylxylylethan mit einem Gehalt von 3 Gew.-% gelöstem Kristallviolettlacton zugesetzt. Das resultierende Gemisch wurde gerührt und mit hoher Geschwindigkeit bei 55°C mit einem Homomixer emulgiert. Unter weiterem Rühren wurden 50 Teile einer 10% wäßrigen Lösung von Carboxymethylcellulose (durchschnittlicher Polymerisationsgrad: 160; Veretherungsgrad: 0,70) zugesetzt. Es wurde anschließend durch Zusatz von 1030 Teilen warmem Wasser verdünnt, und der pH-Wert wurde auf 4,3 eingestellt, um die Koacervation einzuleiten. Anschließend wurde die Temperatur des flüssigen Gemischs auf 8°C gesenkt, wobei weiter gerührt wurde, wobei die resultierenden Koacervatfilme gelierten.

Nach dem Zusatz von 1,75 Teilen Formalin wurde der PH-Wert des resultierenden Gemischs, unter Zusatz von 10% wäßriger Natriumhydroxidlösung, allmählich auf 10,5 angehoben. Die Koacervatfilme wurden zur Erzielung einer Mikrokapselaufschlämmung nach der Gelatine-Carboxymethylcellulose- Komplex-Koacervationsmethode gehärtet.

Vergleichsbeispiel 11

60 Teile Phenylxylylethan, enthaltend 4,5 Gew.-% Kristallviolettlacton gelöst, und 30 Teile Phenylxylylethan, enthaltend 9,78 Teile Terephthaloylchlorid gelöst, wurden vermischt. Das Gemisch wurde zu 300 Teilen einer 2 Gew.-% wäßrigen Lösung von Polyvinylalkohol gefügt. Das resultierende Gemisch wurde mit einem Homomixer emulgiert, unter Erzielung einer Emulsion vom Öl/Wasser-Typ, mit einer durchschnittlichen Tröpfchengröße von 4-5 Mikrometer. Anschließend wurde eine Lösung, die 5,58 Teile Diethylentriamin und 2,88 Teile Natriumcarbonat enthielt, in 60 Teilen Wasser gelöst und tropfenweise zu der Emulsion unter Kühlen und Rühren der Emulsion gefügt. Das resultierende Gemisch wurde 24 h bei Raumtemperatur gerührt, unter Erzielung einer Aufschlämmung von Mikrokapseln mit einer Polyamidwandung, die ihrerseits durch Grenzflächenpolykondensation von Diethylentriamin und Terephthaloylchlorid gebildet wurde.

Beispiel 12

In 98 Teilen Wasser wurden unter Rühren 40 Teile der 20% wäßrigen Lösung des anionischen wasserlöslichen Polymeren, wobei die Lösung im Beispiel 3 erhalten wurde, und 2,1 Teile einer 40% wäßrigen Lösung von Natriumdiethylentriaminpentaacetat vermischt. Essigsäure wurde zu dem resultierenden Gemisch zur Einstellung des pH-Werts auf 4,1 gefügt.

Anschließend wurden 130 Teile Dioctylphthalat, enthaltend 2,5 Gew.-% 4,4&min;,4&sec;-Tris-dimethylamino-triphenylmethan und 0,7 Gew.-% 4,4&min;-Bis-dimethylamino-3&min;-methyl- 4&sec;-ethoxytriphenylmethan, beide gelöst in dem Dioctylphthalat, zugefügt. Das resultierende Gemisch wurde mit einem Homomixer vermischt, unter Erzielung einer stabilen Öl/Wasser-Emulsion, mit einer durchschnittlichen Teilchengröße von etwa 4 Mikrometer. Anschließend wurden 32,5 Teile eines ursprünglichen Melamin-Formaldehyd-Ausgangskondensationsprodukts mit einem Feststoffgehalt von 20 Gew.-% zugesetzt. Das resultierende Gemisch wurde 4 h bei 55°C zur Kondensation der Reaktionskomponenten erwärmt. Eine 28% wäßrige Ammoniaklösung wurde zu der resultierenden Mikrokapselaufschlämmung gefügt, bis ihr pH-Wert 8,0 erreichte, um verbleibenden Formaldehyd zu entfernen, worauf 6 Teile Triethanolamin weiter zur Vervollständigung der Mikrokapselung zugesetzt wurden.

Die so erhaltene Mikrokapselaufschlämmung wies einen Feststoffgehalt von 55 Gew.-% und eine Viskosität von 180 mPa s auf.

Die Bewertung der Materialien für druckempfindliches Kopierpapier erfolgte in folgender Weise, unter Bezugnahme auf die Beispiele und Vergleichsbeispiele, die innerhalb der vorstehenden Beispiele und Vergleichsbeispiele auf Mikrokapseln mit Kernmaterialien für druckempfindliches Kopierpapier gerichtet sind. Die Ergebnisse sind in der Tabelle 2 aufgeführt.

(A) Herstellung von druckempfindlichem Kopierpapier

Jeweils 100 Teile, bezogen auf die Feststoffe, der resultierenden Mikrokapseln, wurden sorgfältig mit 50 Teilen Weizenstärke (durchschnittliche Teilchengrößen: 18 Mikrometer) und 70 Teilen einer 20% wäßrigen Lösung von phosphatierter Stärke (gekochtes Produkt) vermischt. Der pH-Wert des resultierenden Gemischs wurde mit einer wäßrigen Natriumhydroxidlösung auf 9,0 eingestellt. Das so hergestellte Gemisch wurde mit Wasser verdünnt, unter Erzielung einer wäßrigen Überzugsformulierung mit einem Feststoffgehalt von 30 Gew.-%. Die wäßrige Überzugsformulierung wurde auf eine Basispapierbahn mit einem Basisgewicht von 50 g/m² zur Erzielung eines Trockenüberzugsgewichts von 4,0 g/m² aufgetragen. Die so beschichtete Papierbahn wurde dann getrocknet, unter Erzielung von CB-Bögen für druckempfindliche Kopierpapierbögen.

(B) Bestimmung der Verschmutzungstendenz unter Druck

Der vorstehend hergestellte CB-Bogen wurde in aneinandergrenzender Weise mit einem handelsüblichen CF-Bogen zusammengebracht, der ein Farbentwicklungsmittel des Phenolharztyps verwendet und zur Verwendung in druckempfindlichen Kopierpapier geeignet war. Beide Bögen wurden dann 30 sek unter einem Druck von 9,8 bar auf einer Stahlplatte gepreßt. Das Verfärbungsausmaß der beschichteten Oberfläche des CF-Bogens wurde durch das Reflektionsvermögen sowohl vor als auch nach dem vorstehenden Test mittels eines Colorimeters (ausgerüstet mit einem Bernsteinfilter) gemessen. Je geringer der Unterschied zwischen dem Reflektionsvermögen vor dem Test und nach dem Test ist, um so besser ist die Beständigkeit gegen milden statischen Druck (beispielsweise das Eigengewicht von gestapelten Bögen).

(C) Dichte der Filme

Der im vorstehenden Test (A) hergestellte CB-Bogen wurde 20 h in einem Ofen stehengelassen, der bei 105°C gehalten wurde. Der so erwärmte CB-Bogen wurde in aneinandergrenzende Beziehung mit dem vorstehend genannten CF-Bogen gebracht. Beide Bögen wurden mit konstanter Schreibmaschinenintensität mittels einer elektrischen Schreibmaschine zur Erzielung einer Farbmarkierung betippt. 1 h später wurde die Intensität der Farbmarkierung durch das Reflexionsvermögen mittels eines Colorimeters (ausgerüstet mit einem Bernsteinfilter) gemessen. Außerdem wurde ein entsprechender CB-Bogen, der in dem Ofen nicht erwärmt worden war, ebenfalls in aneinandergrenzende Beziehung mit dem vorstehenden CF-Bogen gebracht. Sie wurden mit der elektrischen Schreibmaschine zur Erzielung einer Farbmarkierung betippt. Die Farbmarkierung wurde ebenfalls bezüglich ihres Reflexionsvermögens gemessen. Ein geringerer Unterschied zwischen der Farbintensität des im Ofen behandelten CB-Bogens und des nicht im Ofen behandelten CB-Bogens zeigt bessere Dichten für die Mikrokapselfilme, und daher eine geringere Neigung zur Freisetzung des Inhalts auf, wenn eine Lagerung bei erhöhter Temperatur erfolgt.

(D) Wasserbeständigkeit

10 Teile der Mikrokapselaufschlämmung jedes der Beispiele und Vergleichsbeispiele wurden mit 50 Teilen einer Dispersion vermischt, die erhalten wurde durch Verdünnen einer 40% Dispersion von p-Phenylphenolharz (die bereits praktisch als Farbentwicklungsmittel für druckempfindliches Kopierpapier verwendet wird), mit Wasser in zweifacher Menge der 40% Dispersion, vermischt. Das Färbungsausmaß der resultierenden flüssigen Mischung wurde 1 h später visuell bewertet. Mikrokapseln mit schlechter Wasserbeständigkeit ergaben eine Farbe bei Kontakt mit dem Farbentwicklungsmittel in den flüssigen Gemischen. Die Verwendung derart schlechter Mikrokapseln ist stark begrenzt, wenn selbst-enthaltende druckempfindliche Kopierpapierbögen, in denen Mikrokapseln und ein Farbentwicklungsmittel in übereinanderliegender oder gemischter Weise auf die gleiche Oberfläche einer Basis aufgeschichtet werden sollen, hergestellt werden sollen. Tabelle 2

Beispiel 13

50 Teile eines anionischen wasserlöslichen Polymeren (20 Gew.-% wäßrige Lösung; Viskosität: 300 mPa s) mit einer Monomerzusammensetzung von 55 Mol.-% Acrylsäure, 40 Mol.-% Acrylnitril und 5 Mol-% 2-Acrylamido-2-methylpropansulfonsäure, erhalten durch Radikalpolymerisation der Monomeren in einem wäßrigen System, 10 Teile Harnstoff, 1 Teil Resorcin und 250 Teile Wasser wurden sorgfältig vermischt. Der pH-Wert des resultierenden Gemischs wurde mit einer 20% wäßrigen NaOH-Lösung auf 3,3 eingestellt. Anschließend wurden als Kernmaterialien 200 Teile Phenylxylylethan mit einem Gehalt von 3 Gew.-% Kristallviolettlacton und 0,8 Gew.-% Benzoylleucomethylenblau, beide gelöst in dem Phenylxylylethan, zugesetzt. Das resultierende Gemisch wurde unter Verwendung eines Homomixers bei 9000 Upm emulgiert. 3 min später erhielt man eine stabile Emulsion vom Öl/Wasser-Typ mit einer durchschnittlichen Tröpfchengröße von 4,0 Mikrometer. 25 Teile Formalin (eine 37% wäßrige Formaldehydlösung) wurden dann zu dem vorstehenden System gefügt. Das System wurde unter Rühren auf 60°C erwärmt. Unter Fortsetzen des Rührens wurde das System 4 h bei dieser Temperatur gehalten, um Mikrokapseln mit dichten Wandungsfilmen um das Kernmaterial herum zu ergeben, die aus einem Harnstoff-Formaldehydharz bestanden. Das System wurde dann gekühlt, und eine 28% wäßrige Ammoniaklösung wurde nach und nach unter Rühren zugesetzt, um den pH-Wert des Systems auf 8,5 zu steigern. Der Geruch des Formaldehyds wurde so vollständig aus dem System entfernt. Die so erhaltene Mikrokapselaufschlämmung wies einen Feststoffgehalt von 43 Gew.-% und eine geringe Viskosität von 85 mPa s auf. Es wurden an der Aufschlämmung in einem pH-Wert-Bereich von pH 3,3 (zum Zeitpunkt der Kondensation) bis 8,5 (nach Entfernen des Formaldehyds) keine wesentlichen Viskositätsänderung festgestellt.

Beispiel 14

Nach Vermischen von 25 Teilen einer 20 Gew.-% wäßrigen Lösung (pH 2,8; Viskosität: 130 mPa s eines Radikalcopolymeren mit einer Monomerzusammensetzung von 40 Mol-% Acrylsäure, 20 Mol-% Methacrylsäure, 25 Mol-% Acrylnitril und 15 Mol-% Sulfopropylacrylat, 0,5 Teilen Resorcin und 84,4 Teilen Wasser zu einer gleichmäßigen Lösung, wurden 21,0 Teile einer wäßrigen Lösung von methyliertem Methylolharnstoff mit einem Gehalt an nichtflüchtigen Anteilen von 47,5% zur Bildung einer Lösung vermischt. Der pH-Wert der Lösung war 3,5. 100 Teile des gleichen Kernmaterials, wie im Beispiel 13 verwendet, wurden zugesetzt, und das resultierende Gemisch wurde mit einem Homomixer zu einer stabilen Emulsion vom Öl/Wasser-Typ mit einer durchschnittlichen Tröpfchengröße von 3,4 Mikrometer vermischt. Unter Rühren der Emulsion wurde ihre Temperatur auf 55°C angehoben, wobei die Emulsion 10 h gehalten wurde, so daß die Bildung der Mikrokapseln, ausgerüstet mit Filmwandungen aus einem Harnstoff-Formaldehydharz, vollständig wurde. Die so erhaltene Mikrokapselaufschlämmung wies einen Feststoffgehalt von 50 Gew.-% und eine Viskosität von 250 mPa s (bei 25°C) auf.

Beispiel 15

In 50 Teile einer 20% wäßrigen Lösung (pH 2,4; Viskosität: 700 mPa s bei 25°C) eines anionischen wasserlöslichen Polymeren, erhalten durch Radikalpolymerisation von Acrylsäure, Acrylnitril, 2-Acrylamido-2-methylpropansulfonsäure und Hydroxyethylacrylat in jeweiligen Anteilen von 45 Mol.-%, 40 Mol.-%, 10 Mol.-% und 5 Mol.-%, wurden 105,2 Teile Wasser, 2,0 Teile Resorcin und 60 Teile einer wäßrigen Lösung mit einem nicht-flüchtigen Anteil von 50% und einem Gehalt von Methylolharnstoff, vermischt und gelöst. Auf diese Weise wurde eine homogene wäßrige Lösung vom pH-Wert 3,3 hergestellt, zu der als ein Kernmaterial 200 Teile Isopropyldiphenyl mit einem Gehalt von 4,5 Gew.-% 3-Dimethylamino-6-methyl-7- anilinofluoran und 0,5 Teile Kristallviolettlacton, jeweils gelöst in dem Isopropyldiphenyl, gefügt wurde. Das resultierende Gemisch wurde in einem Mischer emulgiert, zur Erzielung einer stabilen Emulsion vom Öl/Wasser-Typ, mit einer durchschnittlichen Tröpfchengröße von 4,5 Mikrometer. Das System wurde unter Rühren auf 55°C erwärmt, und es wurde dabei 5 h zur Vervollständigung der Mikroeinkapselung gehalten.

Die so erhaltene Mikrokapselaufschlämmung wies einen Feststoffgehalt von 58 Gew.-% und eine Viskosität von 320 mPa s (bei 25°C) auf.

Vergleichsbeispiel 12

20 Teile eines weißen Pulvers eines Ethylen-Maleinsäureanhydrids wurden in 180 Teilen Wasser suspendiert. Die resultierende Suspension wurde unter Rühren auf 95°C erwärmt. Das weiße Pulver war 1 h später vollständig gelöst, wodurch man eine 10% wäßrige viskose Lösung eines Hydrolysats des Ethylen-Maleinsäureanhydrid-Copolymeren erhielt.

Anschließend wurden 100 Teile der 10% wäßrigen Lösung, 10 Teile Harnstoff, 1 Teil Resorcin und 200 Teile Wasser miteinander vermischt. Der pH-Wert des Gemischs wurde mit einer 20% wäßrigen NaOH-Lösung auf 3,5 eingestellt, und es wurden 200 Teile des gleichen Kernmaterials, wie im Beispiel 13 verwendet, zugesetzt. Unter Verwendung eines Homomixers (9000 Upm) wurde das resultierende Gemisch in eine stabile Emulsion vom Öl/Wasser-Typ, mit einer durchschnittlichen Tröpfchengröße von 4,0 Mikrometer umgewandelt.

Die Emulgierung erforderte 7 min, was das Doppelte der im Beispiel 13 benötigten Zeit betrug. Formalin (eine 37% wäßrige Lösung von Formaldehyd) wurde zu dem System gefügt. Das System wurde unter Rühren auf 60°C erwärmt, und unter weiterem Rühren wurde das System bei der gleichen Temperatur während 4 h gehalten, so daß Mikrokapseln mit dichten Wandungsfilmen, hergestellt aus einem Harnstoff-Formaldehydharz, um das Kernmaterial herum, gebildet wurden. Nach dem Kühlen des Systems wurde eine 28% wäßrige Ammoniaklösung langsam unter Rühren zur Einstellung des pH-Werts auf 8,5 zugesetzt, wodurch der Geruch des Formaldehyds aus dem System entfernt wurde.

Die so erhaltene Mikrokapselaufschlämmung wies einen Feststoffgehalt von 43 Gew.-% auf, der der Gleiche wie der im Beispiel 13 erzielte war, hatte jedoch eine Viskosität von 230 mPa s. Diese Mikrokapselaufschlämmung zeigte eine Neigung zur Steigerung der Viskosität bei der Entfernungsstufe des Formaldehyds mit einer wäßrigen Ammoniaklösung.

Aus den vorstehenden Beispielen und Vergleichsbeispielen ist ersichtlich, daß Mikrokapseln und Mikrokapselaufschlämmungen, die beide beim erfindungsgemäßen Verfahren erhalten werden, folgende Vorteile im Hinblick sowohl auf das Herstellungsverfahren als auch auf die Eigenschaften aufweisen:

  • (1) extrem hohe Konzentration und niedrige Viskosität;
  • (2) ausgezeichnete Wasserbeständigkeit;
  • (3) ausgezeichnete und dichte Filme;
  • (4) leichte Steuerung der Teilchengrößen durch die gute Emulsionsstabilität;
  • (5) eine stabile Viskosität und Emulsionsstabilität über einen breiten pH-Wert-Bereich von dem alkalischen Gebiet bis zum sauren Gebiet, wodurch die Anwendung verschiedener Methoden zur Entfernung von Formaldehyd möglich wird; und
  • (6) extrem einfache Mikroeinkapselungsstufe im Vergleich mit üblichen Verfahren.


Vom industriellen Standpunkt her gesehen hat die Erfindung große Vorteile erbracht:

  • (1) eine beträchtliche Verringerung sowohl der Produktionskosten als auch der Transportkosten; und
  • (2) bei der Anwendung auf druckempfindliches Kopierpapier kann jede Überzugsformulierung der resultierenden Mikrokapseln mit hoher Konzentration angewendet werden, und es ergibt sich ein beträchtlicher Kostenvorteil durch die Verbesserung der Wirksamkeit der Überzugsarbeit (d. h. erhöhte Überzugsgeschwindigkeit), sowie eine beträchtliche Verringerung der Kosten für die Überzugsenergie.


Anspruch[de]
  1. 1. Verfahren zur Herstellung von Mikrokapseln durch Bedecken eines hydrophoben Materials mit einem Aminoaldehyd-Polykondensationsprodukt als wandungsbildendes Material in einem sauren wäßrigen Medium, das ein anionisches wasserlösliches Polymeres enthält, dadurch gekennzeichnet, daß ein Mehrkomponenten-Copolymeres, das als wesentliche Monomerkomponenten mindestens drei Typen von acrylischen Monomeren enthält, die ausgewählt sind aus (A) 20-70 Mol.-% Acrylsäure und/oder Methacrylsäure, (B) 20-70 Mol.-% Acrylnitril und/oder Methacrylnitril bzw. (C) 0,5-30 Mol-% einer Acrylamidoalkylsulfonsäure und/oder einem Sulfoalkylacrylat, als das anionische wasserlösliche Polymere verwendet wird.
  2. 2. Verfahren nach Anspruch 1, bei dem das Aminoaldehyd-Polykondensationsprodukt ein Melamin-Formaldehyd-Polykondensationsprodukt ist.
  3. 3. Verfahren nach Anspruch 1, bei dem das Aminoaldehyd-Polykondensationsprodukt gebildet wurde unter Verwendung eines wasserlöslichen Melamin-Formaldehyd-Ausgangskondensationsproduktes als ein Ausgangsmaterial.
  4. 4. Verfahren nach Anspruch 1, bei dem das Aminoaldehyd- Polykondensationsprodukt gebildet wurde unter Verwendung eines wasserlöslichen methylierten Methylolmelamin als ein Ausgangsmaterial.
  5. 5. Verfahren nach Anspruch 1, bei dem das anionische wasserlösliche Polymere ein Copolymeres ist, zusammengesetzt aus Monomerkomponenten, bestehend aus (A) 20-70 Mol.-% Acrylsäure, (B) 20-60 Mol-% Acrylnitril und (C) 0,5-30 Mol-% 2-Acrylamido-2-methylpropansulfonsäure oder einem Salz davon.
  6. 6. Verfahren nach Anspruch 1, bei dem das anionische wasserlösliche Polymere als eine wäßrige Lösung mit 20 Gew.-% nicht-flüchtigen Anteilen eine Viskosität von 3-100 000 mPa s bei einem pH-Wert von 4,0 und 25°C hat.
  7. 7. Mikrokapselaufschlämmung, erhalten durch Bedecken eines hydrophoben Materials mit einem Aminoaldehyd-Polykondensationsprodukt als wandungsbildendes Material in einem sauren wäßrigen Medium, das ein anionisches wasserlösliches Polymeres enthält, dadurch gekennzeichnet, daß das anionische wasserlösliche Polymere ein Mehrkomponenten-Copolymeres ist, das als wesentliche Monomerkomponenten mindestens drei Typen von acrylischen Monomeren enthält, die ausgewählt sind aus (A) 20-70 Mol.-% Acrylsäure und/oder Methacrylsäure, (B) 20-70 Mol.-% Acrylnitril und/oder Methacrylnitril bzw. (C) 0,5-30 Mol.-% einer Acrylamidoalkylsulfonsäure und/oder Sulfoalkylacrylat.






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