Mikroverkapselung

Beim Prozess der Mikroverkapselung werden kleinste Öltropfen oder feste Partikel gleichmäßig mit einem polymeren Material umhüllt. Der Kapselinhalt wird durch die mechanische Zerstörung der Kapselwand oder andere Öffnungsmechanismen wie pH, Temperatur oder Strahlung wieder freigesetzt.

zu den Anwendungen

zur Technologie 

zur Funktionalität

1. Emulgieren des Kernmaterials in der wässrigen Phase:

• Wasser
• Hydrophobes Kernmaterial
• Schutzkolloid

2. Zugabe des Wandbildners

• Kondensation und Phasentrennung durch pH-Absenkung
  

3. Wandbildung

• Umhüllen der Emulsionstropfen mit Wandmaterial

4. Vernetzung des Wandmaterials

• Melaminzugabe
• Aushärtung durch Termperatur-erhöhung

Verzögerte Freisetzung

Die Eigenschaften der Polymerschale einer Mikrokapsel können über die Dicke und den Vernetzungsgrad definiert werden. Die diffusionsgesteuerte Freisetzung des Kernmaterials kann so beeinflusst werden. In der Agrochemie nutzt man die langsame Abgabe von Nährstoffen für Langzeitdünger mit Depotwirkung. Die verzögerte Freisetzung von mikroverkapselten Bioziden als Antifoulingwirkstoffe findet Anwendungen in vielen technischen Produkten wie Farben für Außenfassaden oder Schiffslacken.

Gezielte Freisetzung

Die gezielte Freisetzung eines Stoffes durch einen Trigger, der zu einem definierten Zeitpunkt in der Anwendung die Schale öffnet, um das Kernmaterial freizusetzen, ist eine sehr komplexe Aufgabenstellung. Eine industrielle Anwendung findet dieses Prinzip bei der vorapplizierten Schraubensicherung. Der Klebstoff wird zusammen mit einem mikroverkapselten Initiator auf das Schraubengewinde aufgetragen. Beim Eindrehen werden die Kapseln zerstört und die Schraube mit dem Gewinde verklebt und gleichzeitig abgedichtet.
Je nach Kapselaufbau sind verschiedene Öffnungsmechanismen wie Temperatur, UV-Licht, enzymatische Aktivität oder pH Wertänderungen denkbar. Die spezifische Anpassung von Wandmaterial und Öffnungsmechanismus ist meistens eine kundenspezifische Einzellösung, die im Rahmen eines Entwicklungsprojektes realisiert werden können.

Freisetzung nach Bedarf

Druck und Reibung sind die am häufigsten in der industriellen Anwendung von Mikrokapseln genutzten Öffnungsmechanismen.

Weichspüler mit langanhaltendem Frischeduft ist heute „State of the Art“ in der Wasch- und Reinigungsmittelindustrie. Mikrokapseln mit einem Durchmesser von 20-30 µm, gefüllt mit Duftöl, verteilen sich gleichmäßig auf der Wäsche und haften am Gewebe. Beim Tragen der Kleidung zerplatzen die Kapseln durch die auftretende Reibung und geben den Duftstoff auf einmal frei. Mit jeder weiteren Bewegung wiederholt sich dieser Vorgang und sorgt für langanhaltenden Frischeduft.

Für grifftrocknende Schmierstofflösungen ist der Einsatz von Mikrokapseln eine elegante Lösung. Die Freisetzung von verkapselten Ölen bei Bedarf sorgt für eine effiziente Schmierung und damit eine längere Lebensdauer des Gleitlackes.
Selbstheilende Lacke können auf Basis von Mikrokapselsystemen für verschiedene Anwendungen genutzt werden. Bei jeder Verletzung der Lackschicht werden reaktive Monomere aus dem Kapselinneren freigesetzt, die den Untergrund wieder autonom versiegeln. Zusammen mit Korrosionsinhibitoren und –indikatoren lässt sich der Korrosionsschutz erhöhen und die Standzeiten von technischem Gerät deutlich verlängern.

Mikroverkapselung macht aus konventionellen Lacken Smart Coatings.

Permanente Kern/Schale-Kapseln

PCM`s (Phase Change Materials) speichern die latente Wärme, die einen Phasenwechsel von fest zu flüssig bewirken. Bei Abkühlung der Umgebung wird die gespeicherte Wärmeenergie wieder abgegeben. Die dafür optimierte permanente Schale der Mikrokapseln muss dicht aber trotzdem flexibel sein, um den dauerhaften Phasenwechsel des eingekapselten Wachses und die Funktion der Kapsel zu garantieren.