CH458295A - Procédé de fabrication de microcapsules - Google Patents

Description

  
 



  Procédé de fabrication de microcapsules
 La présente invention a pour objet un procédé destiné à la fabrication en masse de capsules, dites microcapsules dans un véhicule engendrant un liquide et elle a trait également aux capsules obtenues par ce procédé. Ces capsules comprennent chacune un noyau et une paroi     sans    couture   qui entoure le noyau. On entend par microcapsules celles dont les dimensions sont comprises entre 1,5 et 1000 microns.



   Le procédé englobe l'établissement d'un ensemble ou système qui se trouve à l'état d'agitation et qui comprend trois phases réciproquement inertes et non miscibles, à savoir: a) un véhicule en phase liquide continue; b) une phase discontinue d'entités minuscules mobiles
 du matériau formant noyau dispersées dans le véhi
 cule, et c) une phase discontinue d'entités minuscules mobiles de
 la substance formant paroi, dispersées dans le véhi   cule et aptes à   mouiller y par contact la matière   
 formant noyau.



   Cette solution présente une solubilité décroissante dans le véhicule pour une augmentation de température, un polyélectrolyte étant présent dans le système en quantité suffisante pour aider à maintenir la solution polymère formant paroi comme phase séparée.



   Le critère indiqué que la matière formant noyau, la solution polymère et le véhicule sont réciproquement inertes et non miscibles doit se comprendre dans le sens que leur existence séparée dans l'ensemble, ne doit pas être altérée par une réactivité réciproque ou une miscibilité mutuelle.



   La ou les substances polymères ont une viscosité de 200 à 4000 centipoises de préférence et constituent de préférence environ 5 à 20 % en volume du total des trois phases.



   Etant donné la propriété qu'a la substance polymère de mouiller le noyau, elle est capable de se déposer autour des entités dispersées de matière formant noyau et également, après ce dépôt, de se maintenir par ellemême comme une paroi résistant aux forces de cisaillement qui s'exercent incidemment au cours de l'agitation du système. Les dépôts s'accumulent sur une épaisseur maximale donnée qui peut varier par une modification de la quantité de la matière formant paroi, du degré et du genre d'agitation utilisée, laquelle peut à son tour varier selon la nécessité de protection du noyau et selon les caractéristiques de protection de la matière formant paroi choisie pour une application déterminée.



   Après le dépôt de la solution liquide de la matière polymère formant paroi, on élève la température de l'ensemble ou système, de préférence au-dessus de la température de gélation du polymère afin de durcir les parois des capsules, de les rendre plus denses et de leur donner une plus grande durabilité, ainsi qu'une plus grande imperméabilité entre autres, par rapport à la substance formant noyau et au milieu ambiant.



   Après durcissement des parois par élévation de température, il y a lieu de séparer les capsules ainsi durcies au-dessus de la température à laquelle la matière polymère de paroi serait dissoute par le véhicule. Si toutefois les capsules durcies sont traitées de façon qu'elles soient insolubilisées de manière permanente dans le véhicule, il n'est naturellement pas nécessaire de séparer les capsules et le système peut être ramené à la température ambiante sans qu'il y ait lieu de se préoccuper d'une redissolution de la substance de paroi dans le véhicule.



   En conséquence, le procédé selon la présente invention consiste à établir un système en agitation constitué par un véhicule liquide formant une première phase continue, puis une deuxième phase dispersée consistant en des entités mobiles minuscules de matière formant noyau et enfin une troisième phase dispersée d'entités mobiles minuscules d'une substance polymère présentant une solubilité décroissante pour un accroissement de tempé  rature du véhicule et apte à mouiller la matière formant noyau, ces trois phases étant réciproquement inertes et non miscibles, lesdites entités de substance polymère se déposant et formant une paroi liquide autour des entités de noyau, dans quel procédé la formation de la troisième phase est effectuée ou aidée par une élévation de température, ou la troisième phase déjà formée est maintenue dans le véhicule comme phase séparée, ou ce maintien est aidé,

   par l'élévation de température, et dans lequel le durcissement des parois est effectué par une élévation de température au-dessus du point de gélation du polymère avec séparation des capsules durcies, le procédé étant caractérisé en ce que la troisième phase est maintenue comme telle, tout au moins partiellement, par la présence d'un polyélectrolyte polymère dissous dans le véhicule.



   Suivant une forme de réalisation du procédé, le système de trois phases est établi par une séparation de la substance polymère de paroi d'une solution de cette dernière. La substance polymère de paroi possède une solubilité décroissante dans le solvant pour un accroissement de température et, après chauffage et agitation de la masse, une solution coacervée de la substance polymère se sépare et se dépose autour de la matière de noyau dispersée dans la solution et forme des capsules embryonnaires. On continue à chauffer à la même température ou à une température supérieure, pour obtenir un durcissement du dépôt. On procède ensuite à la séparation des capsules à des températures plus élevées encore et, enfin, les capsules séparées sont séchées.



   Selon une variante du procédé, ce dernier implique une adjonction de composantes susceptibles de constituer le système de trois phases sans qu'il soit nécessaire de partir d'une solution de substance polymère formant paroi pour aboutir au coacervat de cette substance; en d'autres termes, si   l'on    connaît les diverses concentrations des composantes et les conditions qui permettent d'obtenir un coacervat, il suffit de prévoir ces composantes dans des proportions appropriées et dans des conditions telles que   l'on    réalise la solution de coacervat du polymère.

   Par exemple, lesdites composantes, à l'exception du polymère formant paroi, peuvent être amenées à une température pour laquelle on sait que la coacervation se forme et la substance polymère est ajoutée ensuite pour produire la solution du coacervat, avec pour résultat, un enveloppement du noyau par une sorte de coquille de substance polymère formant paroi.



   Suivant une autre variante, on peut établir le système de trois phases en utilisant une solution de coacervat de la substance polymère tout d'abord formée, puis séparée de son équilibre liquide. La solution de coacervat séparée est dispersée dans un véhicule liquide (autre que l'équilibre liquide de coacervat), à condition que ce véhicule réponde au critère d'inertie et de non miscibilité exposé dans ce qui précède.



   Le procédé nouveau vise donc également un procédé dans lequel la substance polymère de paroi possède de préférence une solubilité notable dans un solvant, par exemple l'eau, à la température ambiante ou au-dessous, ce qui donne un matériau encapsulé qui peut être libéré dans un milieu liquide à basse température, par dissolution de la paroi de capsule. Un autre avantage consiste en ce que les matières formant noyau possédant cette propriété d'une solubilité décroissante pour un accroissement de température, peuvent être avantageusement encapsulées par ce procédé.



   L'action de mouillage des substances polymères en solution, en ce qui concerne une matière de noyau particulière, peut être mesurée par des méthodes classiques d'angle et contact, ou par adsorption, etc., et   l'on    peut faire des sélections appropriées avec les méthodes connues en soi. Le solvant de la ou des substances polymères peut, dans certains cas, être sélectionné en vue d'activer l'action de mouillage d'une solution polymère donnée par rapport à la matière formant noyau.



   Que la solution liquide de substance polymère de paroi soit préparée selon une phase de séparation ou par addition de composantes en proportions appropriées pour former la solution sans phase de la séparation, la cause qui produit ou maintient la séparation de la solution polymère de paroi peut être une ou plusieurs   conditions   changeantes) y,    y compris, comme condition essentielle, la présence en quantité suffisante d'un polyélectrolyte.

   Dans les cas habituels, la solubilité de la substance polymère de paroi, sous accroissement de température, est considérée comme une   a    condition changeante    .    Autres   conditions        qui peuvent être utilisées en combinaison avec l'adjonction de polyélectrolyte à la masse, sont la présence d'un non-solvant pour le polymère de paroi qui soit compatible avec le véhicule ou encore d'autres   a    conditions changeantes   susceptibles d'effectuer ou de maintenir une séparation de la solution polymère formant paroi, par exemple le changement de la concentration en micro-ions (sel ou pH).



   La nature de la matière formant noyau est un premier critère pour la sélection de la substance polymère formant paroi et de son solvant polaire et également pour la sélection du véhicule liquide, s'il n'est pas déjà compris dans la substance utilisée comme solvant du polymère de paroi. Cela tient à ce que les conditions du procédé sont généralement choisies dans le but d'encapsuler quelque matériau formant noyau. La substance polymère formant paroi peut être hydrophile ou hydrophobe; la nature de la matière à noyau et la nécessité d'être inerte vis-à-vis, ou non miscible avec, la substance formant paroi dicte le choix de la substance polymère non polaire.



  Dans la réalisation préférée, parmi les classes de polymères et de solvants utilisables sous réserve du critère en question, le choix peut être dicté ensuite par les couples   polymèreslsolvants    qui peuvent donner une solution polymère formant paroi. Si le véhicule est fait principalement ou totalement du même matériau que le solvant du polymère, le seul choix dicté dépend alors de la matière complémentaire (polyélectrolyte polymère) qui, elle aussi, doit répondre à ce critère de non-réactivité. Cette matière complémentaire doit être inerte par rapport à la matière formant noyau et doit faire en sorte que la solution polymère formant paroi soit encore moins miscible avec le véhicule.



   Comme exemples de substances polymères dont la propriété est une solubilité décroissante pour un accroissement de température, on peut citer: la méthyl cellulose; le polyvinyl-méthyl-éther;   l'éthyl-hydroxy-éthyl-    cellulose.



   A titre d'exemples d'électrolytes polymères, qui sont complémentaires du polymère formant paroi et qui activent la formation de la solution polymère de paroi, on peut citer: la carboxy-méthyl-cellulose, le sel de sodium de carboxy-méthyl-cellulose et également la gomme arabique.



   On peut utiliser l'eau comme solvant de la solution formant paroi dans le cas où le polymère est hydrophile et d'autres solvants organiques quand la substance poly  mère est hydrophobe. Naturellement, le choix du solvant dépend de la solubilité du polymère dans ce solvant. De   pséférence,    lorsque l'encapsulation implique une phase de séparation, le solvant doit être   l'un    de ceux dans lesquels le polymère est raisonnablement soluble à la température ambiante, de façon que lors de l'élévation de   celie-ci,    il y ait suffisamment de substance polymère disponible pour la phase de séparation et pour le dépôt autour de la matière formant noyau.



   En général, la solubilité décroissante pour un accroissement de température, pour la substance polymère formant paroi, peut être affectée par un choix approprié du polymère et du solvant. La faculté solvante varie avec la dimension et la forme des molécules du solvant. En règle générale, les petites molécules sont de meilleurs solvants à des températures plus élevées qu'aux basses températures, alors que pour des grosses molécules, c'est l'inverse qui est vrai.



   Les matériaux formant noyau peuvent être toutes les substances aptes à exister séparément dans le système, mais celles qui sont particulièrement aptes à être appliquées avec le présent procédé, sont par exemple, comme on l'a vu, les substances insolubles dans le véhicule; par exemple: le chloroforme, le biphényl chloré, le kérosène,
I'huile de citron, les résines, les pigments et les colorants.



      Exemple 1   
 1. On agite vigoureusement, dans 100 grammes d'une solution aqueuse à 2 % de méthyl-cellulose, 10 grammes d'une substance à encapsuler formant noyau insoluble dans l'eau, soit sous forme de poudre, soit sous forme de liquide et dans ce cas, le mélange est remué jusqu'à ce que la matière soit complètement émulsifiée à la dimension voulue des gouttelettes.



   2. On mélange à cette solution, toujours sous agitation, 100 grammes d'une solution aqueuse à 2 % de carboxy-méthyl-cellulose.



   3. La solution est alors chauffée à environ 600 C.



   4. On ajoute, à n'importe quel moment durant ce chauffage, 300   cm5    d'une solution à 20 % de chlorure ou sulfate de sodium ou de chlorure ou sulfate d'ammonium.



   5. On continue à chauffer pendant environ une heure et les polymères se séparent sous forme de couches homogènes et continues déposées séparément autour des noyaux, préformant en quelque sorte les capsules.



   6. Alors que le système est encore chaud, la phase de séparation est effectuée par décantation du liquide surnageant ou par filtration.



   7. La phase séparée est alors séchée au four ou dans un courant d'air chaud pour éliminer l'eau restante dans les parois de capsules, ce qui donne un résidu poudreux s'écoulant librement et composé de capsules individuelles consistant en deux polymères dans un mélange complexe.



  Les parois peuvent être durcies ou plastifiées.
  

Claims (1)

1. REVENDICATION I Procédé de fabrication en masse de microcapsules dans lequel est établi un système consistant en un véhicule liquide formant une première phase continue, une deuxième phase dispersée dans la première et consistant en des entités minuscules mobiles de matériau formant noyau et une troisième phase dispersée d'entités minuscules mobiles d'une substance polymère présentant une solubilité décroissant pour un accroissement de température du véhicule et apte à mouiller le matériau formant noyau, ces trois phases étant réciproquement inertes et non miscibles, lesdites entités de substance polymère se déposant et formant une paroi liquide autour des entités de noyau, dans quel procédé la formation de la troisième phase est effectuée ou aidée par une élévation de température, ou la troisième phase déjà formée est maintenue dans le véhicule comme phase séparée,

   ou ce maintien est aidé, par l'élévation de température, et dans lequel le durcissement des parois est effectué par une élévation de température au-dessus du point de gélation du polymère, avec séparation des capsules durcies, procédé caractérisé en ce que la troisième phase est maintenue comme telle, tout au moins partiellement, par la présence d'un polyélectrolyte polymère dissous dans le véhicule.

   REVENDICATION Il Microcapsule polymère obtenue à l'aide du procédé selon la revendication I.

   SOUS-REVENDICATIONS 1. Procédé selon la revendication I, caractérisé par le fait que la troisième phase est formée par une élévation de température de l'ensemble à un degré où se réalise et apparaît une phase de coacervation du polymère formant paroi, à partir de sa solution liquide.

   2. Procédé selon la revendication I et la sous-revendication 1, caractérisé par le fait qu'au cours de la formation de la troisième phase, l'ensemble est chauffé à une température supérieure à la température ambiante, mais inférieure au point de gélation du polymère formant paroi, en vue d'activer la formation de la troisième phase par la création d'une phase de coacervation dans la solution du polymère de formation de paroi.