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Die
Erfindung betrifft Mikrokapseln, die niedrigschmelzende Salze bzw.
Salzhydrate oder wässrige
Salzlösungen
enthalten, und ein Verfahren zu ihrer Herstellung mit nichtschmelzbaren
polymeren Wandmaterialien aus einem Reaktivharz. Die Partikelparameter
sowie die thermische und mechanische Stabilität der Mikrokapseln lassen sich über polymerspezifische,
wie z. B. Netzwerkdichte und Polymerstruktur, und/oder technologische
Parameter der Partikelbildung, wie z. B. Scherung und Reaktionsbedingungen
für die
Wandbildung, gezielt einstellen. Salzhydrathaltige Mikrokapseln
mit einfach oder komplex aufgebauter Partikelwand sind vor allem
zur latenten Wärmespeicherung
einsetzbar. Mikroverkapseltes Wasser ist Ausgangsstufe für die einfache Herstellung
polymerbasierter Mikrohohlkugeln.
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Für die in
allen volkswirtschaftlichen und privaten Bereichen angestrebte Reduktion
des Energieverbrauchs stehen eine Vielzahl von technischen, technologischen
und materialwirtschaftlichen Lösungen
zur Verfügung,
wobei häufig
die Kombination verschiedener Varianten die höchsten Effekte zeigt. Latentwärmespeicher
in Form von Salzen, Salzhydraten oder langkettigen Paraffinen werden
als Speichermedium zum Ausgleich von unerwünschten Temperaturschwankungen
oder auch als Hitzeschutz genutzt. Latentwärmespeicher nutzen die Thermodynamik
von Phasenumwandlungen, um Wärmeenergie
kostengünstig
zu speichern und bei Bedarf wieder freizusetzen. Diese werden als „Phase
Change Material” (PCM)
bezeichnet (J. Heckenkamp, H. Baumann, Nachr. Chem. Tech. Lab. 45
(1997) 1075).
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Der
Einsatz von Latentwärmespeichern
erfordert aus verschiedensten Gründen,
wie Stabilität der
Speicherkapazität,
Schutz des Speichermediums vor Umgebungseinflüssen bzw. Schutz der Umgebung
vor dem Speichermedium, ihre Separierung von anderen Bauwerks- bzw.
Bauteilkomponenten in Behältern
unterschiedlichster Ausführungsform.
Besonders flexibel ist die Anwendung von mikroverkapselten PCM's. Sie können als
Dispersion oder frei fließendes
Pulver nicht nur in festen und flüssigen Materialien als Bulkkomponenten,
sondern auch in oberflächennahen
Bereichen eingesetzt werden. Die Verkapselung verhindert den makroskopischen
und molekularen Transport der PCM's aus der Anwendungsform bzw. vom Anwendungsort.
Mikroverkapselte Paraffine und ihre Anwendung in Gipsplatten werden in
der
DE 101 391 71 und
DE 102 212 22 beschrieben.
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Das
Einsatzpotenzial mikroverkapselter Paraffine ist aus Gründen der
Speicherkapazität,
wählbaren
Temperaturbereichen sowie der Brennbarkeit organischer Materialien
erheblich eingegrenzt. Anorganische Salze bzw. Salzhydrate sind
nicht nur nichtbrennbar, sondern sie weisen auch ein breiteres Speicherkapazitäts- und
Schmelztemperaturspektrum auf. So liegt die Speicherkapazität für Paraffine im
Bereich von 197 bis 258 J/g, das Schmelztemperaturspektrum von –32 bis
65°C, für Salzhydrate
hingegen von 132 bis 296 J/g bzw. 8 bis 117°C (E. Jahns, ZAE Symposium,
Würzburg,
März 2004
und J. Heckenkamp, H. Baumann, Nachr. Chem. Tech. Lab. 45 (1997)
1075).
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Im
Gegensatz zu den Paraffinen sind analoge technische Lösungen in
Form mikroverkapselter Salzhydrate nicht bekannt. Um die Speicherkapazität von Salzhydraten
trotzdem nutzen zu können,
wurden beispielsweise für
den Bausektor zur Separierung der Salzhydrate von anderen Baumaterialien Makrocontainerlösungen erarbeitet.
Diesen Entwicklungen fehlt jedoch die flexible Applikation von mikroverkapselten
Latentwärmespeichern
und sie können nur
begrenzt im Wohn- und Arbeitsbereich eingesetzt werden.
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Verfahren
zur Herstellung von polymerbasierten Mikropartikeln mittels reaktiver
und nichtreaktiver Partikelbildungsprozesse sind vielfach beschrieben.
Bei der reaktiven Partikelbildung erfolgt die Bildung der Wand parallel
zu einem Polymerisations-, Polykondensations- oder Polyadditionsprozess.
Bei den nichtreaktiven Verfahren werden filmbildende Polymere direkt
eingesetzt, die auf thermodynamische Weise zur Phasenseparation
und zur Partikelbildung gebracht werden (M. Jobmann, G. Rafler, Pharm.
Ind. 60 (1998) 979).
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Für reaktive
Verfahren zur Verkapselung fester oder flüssiger Kernmaterialien werden
sehr häufig Melamin-Formaldehyd-Harze
eingesetzt (
DE 199 23 202 ),
aber auch Isocyanat/Amin-Systeme werden beschrieben (
DE 101 56 672 ). Melamin-Formaldehyd-Harze
sind zur Umhüllung
hydrophober Kernmaterialien breit und problemlos einsetzbar und
sie können
zur Partikelbildung aus wässriger
Phase appliziert werden. Reaktivverfahren erfordern Kernmaterialien,
die inert gegenüber
den wandbildenden Monomeren oder Oligomeren sind, d. h. dass sie
keine Reaktion mit anderen beteiligten Komponenten eingehen. Ausgenommen
die Melamin-Formaldehyd-Harze sind bei diesen Reaktivverfahren häufig lange
Reaktionszeiten von bis zu 24 h erforderlich. Die Mikrokapselgröße kann
in Abhängigkeit
von den Reaktionsbedingungen, z. B. Emulgatorzusatz, Dispergiermethode,
von 1 bis 150 μm
liegen. Für
eine Monomerkonzentration unter 10 Masse-% und bei Einsatz von hochscherenden
Dispergierwerkzeugen können auch
Größen um 1 μm erreicht
werden (
EP 0 653 444 ).
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In
der Regel werden mittels Reaktivprozessen vorrangig hydrophobe,
flüssige
Komponenten bzw. Feststoffe mikroverkapselt, da das Wandmaterial
aus der wässrigen
Phase abgeschieden wird. Dies trifft im Besonderen auf die in der
praktischen Anwendung dominierenden Aminoharze zu. Wasserfreie Anwendungen
dieser Harze für
die in situ-Verkapselung sind bisher nicht bekannt. Es gibt nur
einige wenige Angaben zum Einsatz wässrig-organischer Mischphasen
für die
Verkapselung wassersensitiver Kernmaterialien.
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So
wird für
die Mikroverkapselung partikulärer
Feststoffe, die in wässrigen
Umgebungsbedingungen partiell in Lösung gehen, zur Wasseraufnahme
neigen bzw. durch Wasseraufnahme quellen oder mit Wasser reagieren
können,
in der
DE 10 2004 004 107 ein
Verfahren beschrieben, bei dem in Mischlösungsmitteln organophile Aminoharze
als Verkapselungsmaterialien eingesetzt werden. Auch in den Patentschriften
EP 0 492 793 und
US 5,401,577 werden wässrig-organische
Mischphasen als Lösungsmittel für organophile
Aminoharze angewandt und diese Lösungen
zur Mikroverkapselungen eingesetzt. Unter diesen Mischphasenbedingungen
ist die sauer katalysierte Aminoharzkondensation nicht nur schwer
steuerbar, sondern sie führt
auch zu unvollständigen
Reaktionsumsätzen
mit der Folge, dass die geringe Netzwerkdichte der Aminoharzwand
zu Verklebungen der Partikel, Artefakten in der Partikelwand, Bildung
großer
Partikel sowie mechanisch und thermisch nur wenig stabilen Partikelwänden führt.
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Organische
Phasen als Lösungsmittel
für die polymeren
Wandmaterialien werden überwiegend bei
den nichtreaktiven Verkapselungsverfahren mit linearkettigen, löslichen
Polymeren angewandt. Dabei wird aus vorzugsweise organischer Lösung durch Dispergier-,
Vertropfungs- oder Sprühprozesse
bzw. über
Verfahren, die auf dem Prinzip der Flüssig-Flüssig-Phasentrennung basieren,
ein Wirkstoff/Polymer-System in eine partikuläre Form überführt. Dispergier-, Vertropfungs-
und Sprühverfahren
umfassen eine Lösungsmittelverdampfung;
Phasentrennverfahren dagegen basieren auf dem Prinzip der Ausfällung des
Wandmaterials, z. B. durch Zugabe einer inkompatiblen Komponente
zur Polymerlösung.
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Für technische
Anwendungen verkapselter Systeme werden nahezu ausschließlich Aminoharze als
Wandmaterialien eingesetzt, da die ausgehärteten Harze unschmelzbar sowie
thermisch und chemisch stabil sind. Nichtreaktive Verkapselungsprozesse
mit löslichen
Polymeren sind aus wirtschaftlichen, technologischen und applikativen
Gründen
auf Anwendungen im Life Sciences Bereich begrenzt.
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Aus
der
US 5,456,852 sind
Mikrokapseln für wärmespeichernde
Materialien bekannt, die ein Material, das in der Lage ist, einen
Phasenübergang
zu vollziehen, beinhalten, wobei die Mikrokapseln eine Komponente
mit einem um 20 bis 110°C
höher gelegenen
Schmelzpunkt als die Komponente, die in er Lage ist, einen Phasenübergang
zu vollziehen, aufweisen.
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Aus
der
US 4,708,812 ist
die Verkapselung von Phasenübergangsmaterialien
(phase change materials, PCM) in organischen Lösungsmitteln mit Aminoharzen
beschrieben. Dabei entstehen relativ große Partikel mit einem Durchmesser
zwischen 50 μm
und 10 mm.
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Die
US 4,504,402 beschreibt
ein Pellet-förmiges
Produkt zur Speicherung von thermischer Energie mit einem Durchmesser
von 1/8 Inch bis 1 Inch (ca. 0,32 cm bis ca. 2,54 cm), wobei ein
Material, das einen Phasenübergang
vollziehen kann, in den Kapseln eingeschlossen vorliegt.
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Aus
der
JP 2002 038136 sind
zudem Mikrokapseln bekannt, die ein Melamin-Formaldehydharz oder
ein Harnstoff-Formaldehydharz als Wandmaterialien verwenden.
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Ausgehend
hiervon war es Aufgabe der vorliegenden Erfindung, mikroverkapselte
Systeme mit hoher mechanischer Stabilität bereitzustellen, die als Latentwärmespeicher
geeignet sind und unter den Verarbeitungs- und Einsatzbedingungen für Latentwärmespeicher
nach einem effizienten und sicheren in situ-Verkapselungsprozess
herstellbar sind.
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Diese
Aufgabe wird durch die Mikrokapseln mit den Merkmalen des Anspruchs
1, sowie das Verfahren zu deren Herstellung mit den Merkmalen des Anspruchs
15 gelöst.
Die weiteren abhängigen
Ansprüche
zeigen vorteilhafte Weiterbildungen auf. In Anspruch 23 wird die
Verwendung der erfindungsgemäßen Mikrokapseln
beschrieben.
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Erfindungsgemäß werden
Mikrokapseln bereitgestellt, die als Kernmaterial mindestens ein
anorganisches Salz, dessen Salzhydrat und/oder Wasser enthalten,
wobei das Kernmaterial von einer Kapselwand aus mindestens einem
Duromer umhüllt
ist. Wesentlich bei den erfindungsgemäßen Mikrokapseln ist, dass
das Kernmaterial einen Schmelzpunkt im Bereich von 0 bis 100°C aufweist,
wobei in diesem Temperaturbereich das umhüllte Duromer nicht schmelzbar
ist.
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Erfindungsgemäß wird somit
das Kernmaterial, das sog. PCM, mit einem duromeren Polymer verkapselt,
das die Partikelwand für
den Partikelkern aus dem eigentlichen latentwärmespeichernden Material bildet.
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Erfindungsgemäß werden
hierbei unmodifizierte oder modifizierte organophile Melamin-Formaldehyd-Harze als
Kapselwand-Materialien verwendet. Es können auch speziell modifizierte,
nicht kommerziell verfügbare
Festharze mit Modifizierungskomponenten, die die Hydrophobie der
Harze erhöhen
und ihre Löslichkeit
in organischen Phasen verbessern. Bevorzugte Modifizierungskomponenten
sind hierbei 1,3-Diamino-s-triazine, wie Benzoguanamin, oder 1,3-Diamino-5-chlor-triazin,
Fettamine sowie Fettsäureamide.
Ebenso ist es möglich,
dass die Modifizierungskomponente ketogruppenhaltig ist, wobei diese
dann besonders bevorzugt ausgewählt
ist aus der Gruppe bestehend aus Acetaldehyd, Glutardialdehyd und
Glyoxal. In einer besonders bevorzugten Variante der Mikrokapseln
besteht die Kapselwand aus einem Phenol-/Melamin-Mischharz.
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In
Abhängigkeit
vom Anforderungsprofil an die Mikrokapseln kann die Partikelwand
einfach oder komplex aufgebaut sein. Unter einem komplexen Partikelwandaufbau
versteht man hierbei einen mehrschichtigen Aufbau der Kapselwand.
Im Falle des komplexen Wandaufbaus können die einzelnen Schichten
sowohl aus dem gleichen Material als auch aus verschiedenen Materialien
hergestellt werden. Für
strukturdifferente Materialien werden neben den zuvor genannten
Duromeren vorzugsweise Schichten aus linearkettigen Polymeren oder
aus niedermolekularen organischen bzw. anorganischen Substanzen
gewählt.
Als linearkettige Polymere sind hierbei insbesondere Polyacrylate,
Polyacrylnitrile, Polyethylenglykole, Ethylcellulosen, Stärke-Fettsäureester und
Stärkecarbamate
langkettiger Isocyanate bevorzugt. Als niedermolekulare Substanzen
sind Wachse, Fettsäurederivate,
Silikone, Siloxane oder Silikate bevorzugt.
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Als
Kernmaterial für
die Mikrokapseln eignen sich vorzugsweise Alkali-, Erdalkali- oder
Aluminiumsalze.
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Ebenso
sind deren Hydrate bevorzugt. Als Kernmaterial besonders bevorzugt
sind Calciumchlorid-Hexahydrat, Mangansulfat-Tetrahydrat, Mangansulfat-Pentahydrat,
Natrium-Aluminiumsulfat-Dodekahydrat, Natriumhydrogenphosphat-Dodekahydrat, Lithiumnitrat-Trihydrat
und Kalium-Magnesiumchlorid-Hexahydrat.
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Vorzugsweise
weisen die Mikrokapseln eine mittlere Partikelgröße im Bereich von 3 bis 30 μm, besonders
bevorzugt von 5 bis 20 μm
auf. Die Dicke der Kapselwand liegt dabei im Bereich von 20 bis
300 nm, besonders bevorzugt von 50 bis 200 nm. Der Anteil des Kernmaterials
in der Mikrokapsel beträgt
vorzugsweise 75 bis 98 Gew.-%, bezogen auf die Mikrokapsel.
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Erfindungsgemäß wird ebenso
ein Verfahren zur Herstellung der erfindungsgemäßen Mikrokapseln bereitgestellt,
bei dem ein unmodifiziertes oder modifiziertes organophiles Melamin-Formaldehydharz
in einem Lösungsmittel,
das unter den Reaktionsbedingungen mit Wasser nicht mischbar ist,
in einem für
dieses geeigneten Lösungsmittel
unter Ausbildung einer kontinuierlichen Phase zunächst gelöst wird.
Das verwendete Lösungsmittel
ist dabei unter den herrschenden Reaktionsbedingungen mit Wasser
nicht mischbar. In dieser kontinuierlichen Phase wird dann das Kernmaterial
dispergiert, wobei an der Phasengrenzfläche zwischen Kernmaterial und
kontinuierlicher Phase durch thermisch und/oder katalytisch initiierte
Polymerisation, Polykondensation und/oder Polyaddition die Kapselwand
ausgebildet wird. Die Reaktionstemperatur bei der Herstellung liegt
dabei oberhalb des Schmelzpunktes des Kernmaterials.
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Die
Herstellung der Mikrokapseln wird somit dadurch gelöst, dass
für den
Mikroverkapselungsprozess relevante thermodynamische und kinetisch
gesteuerte Prozesse der Kapselwandbildung kombiniert werden.
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Entscheidend
für eine
erfolgreiche Mikroverkapselung mit Herstellung von artefaktfreien
Kapselwänden
ist, dass die angewandten organischen Lösungsmittel mit Wasser in dem
prozessrelevanten Konzentrationsbereich nicht mischbar sind. Nach dem
erfindungsgemäßen Verfahren
wird die Ausbildung der Partikelwand auf der schmelzflüssigen PCM-Oberfläche durch
die Kinetik der Aminoharzkondensation und die Thermodynamik der
Aminoharzabscheidung durch folgende Parallel- und Folgeprozesse
kontrolliert:
- • Partielle Hydrolyse des veretherten
Melaminharzes an der Phasengrenze „organische Melaminharzlösung/geschmolzenes
bzw. gelöstes
PCM” mit
parallel ablaufender Kondensation im organischen Medium in Gegenwart
des aciden Katalysators
- • Anreicherung
kolloidaler Primärkolloide
des kondensierenden Aminoharzes an der Phasengrenze ”organische
Melaminharzlösung/geschmolzenes bzw.
gelöstes
PCM” durch
abnehmende Löslichkeit
in der organischen Phase mit Reduktion der Accessibilität des Kernmaterials
- • Belegung
der Oberfläche
des dispergierten PCM mit dem Melaminharz
- • Thermisch
und sauer katalysierte Polykondensation der auf den PCM-Kernen abgeschiedenen Aminoharze
und Bildung des wandbildenden polymeren Netzwerks.
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Durch
die partielle Hydrolyse wird das Harz hydrophiler und in Kombination
mit der parallel ablaufenden Kondensation reduziert sich seine Löslichkeit in
organischen Phasen. Mit fortschreitender Kondensation an der Grenzfläche der
lyophilen PCM-Phase erfolgt zunehmende Abscheidung der Primärkolloide auf
der Oberfläche
der Partikel mit Ausbildung dichter, dünnwandiger Filme.
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Partikelgeometrie
sowie Partikelgröße und ihre
Verteilung sind eine Funktion der Dispergierung des PCM-Materials in der
organischen Phase sowie der eingesetzten Menge an Harz. Die Dicke
der Kapselwand ist damit in relativ weiten Grenzen von 20 bis 300
nm steuerbar.
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Vorzugsweise
wird für
das Duromer ein polares approtisches organisches Lösungsmittel
verwendet. Dieses ist besonders bevorzugt ausgewählt aus der Gruppe bestehend
aus Triphenylphosphat, halogenierte Benzolderivate, Ester aromatischer
Carbonsäuren
und anorganische Säuren,
insbesondere Phosphor, Phosphorig- und Schwefelsäure.
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In
Abhängigkeit
vom chemischen Verhalten des kernbildenden Materials und der Polarität der kontinuierlichen
Phase sind saure Katalysatoren für die
Kapselwandbildung zuzufügen,
die entweder in beiden und/oder vorzugsweise an der Phasengrenzfläche wirken
müssen.
Als Katalysator sind saure Katalysatoren bevorzugt, besonders bevorzugt
sind hierbei organische Säuren,
wie z. B. p-Toluolsulfonsäure
und Trichloressigsäure
oder anorganische Säuren,
wie Salzsäure.
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Die
verwendete Menge an kapselwandbildendem Duromer richtet sich nach
dem Anteil des Kernmaterials sowie der durch die Dispergierung erzeugten
spezifischen Oberfläche
dieses Materials. Je feiner die Partikel- bzw. Tröpfchenpopulation ist, desto
höher muss
die Einsatzmenge an Duromer gewählt
werden. Vorzugsweise liegt der Anteil des Duromers, bezogen auf
das Kernmaterial, von 0,1 bis 30 Gew.-%, bevorzugt von 2 bis 10
Gew.-%, und besonders bevorzugt bei 5 Gew.-%.
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Bevorzugt
beträgt
die mittlere Partikelgröße 3 bis
30 μm bei
PCM-Gehalten von 75 bis 98%. Zur Vermeidung von Agglomeratbildung
im Kapselkern kann die primäre
Verkapselung zusätzlich
unter Ultraschallbehandlung durchgeführt werden.
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In
Abhängigkeit
vom eingesetzten Kernmaterial und dem organischen Lösungsmittel
ist eine Reaktionstemperatur zu wählen, die oberhalb der Schmelztemperatur
der Kernmaterialien liegt. In der Regel ist dies im Bereich von
50 bis 100°C,
besonders bevorzugt sind Prozesstemperaturen zwischen 65 und 80°C.
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Vorzugsweise
können
die Mikrokapseln im Anschluss aus der kontinuierlichen Phase separiert und
mit mindestens einer äußeren weiteren
Kapselwand mittels Wasch-, Sprüh-
oder Dispersionsprozessen versehen werden. Es sind aber auch alle
gängigen
Beschichtungsverfahren für
feinteilige Feststoffe mit organischen oder hybriden Materialien möglich, da
die verkapselten Kernmaterialien im Gegensatz zu den Kernmaterialien
selbst rieselfähige Pulver
sind und keine Hygroskopie aufweisen. Besonders geeignet sind reaktive
Verkapselungsprozesse für
Feststoffe, wie sie beispielsweise in der
DE 100 49 777 und der
WO 02/30556 beschrieben werden. Auch
Spray-Coating-Prozesse mit geeigneten organischen oder hybriden
Polymeren sind für
diese Sekundärbeschichtung
gut geeignet.
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Die
Effizienz der erfindungsgemäßen Verfahrensweise
zur Umhüllung
von anorganischen PCM's
wird durch analytische und morphologische Untersuchungen nachgewiesen.
Lichtmikroskopisch lässt
sich zeigen, dass die Kapseln in Wasser auch unter Druck mechanisch
stabil sind sowie ein Austritt des Kernmaterials bei Raumtemperatur
nicht beobachtet wird. Die mittlere Teilchengröße und ihre Verteilung, ermittelt
mittels Laserbeugung, lässt
sich in weiten Bereichen über
die Scherintensität
und die Viskosität
der kontinuierlichen Phase steuern. Hinsichtlich Handling, Stabilität und Speichereffekt
liegen optimale Partikelgrößen im Bereich
von 5 bis 20 μm.
Die Wandstärken
sind bei diesen Partikeln in einem Bereich von 50 bis 200 nm.
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Bei
anorganischen Kernmaterialien kann der Anteil des Kernmaterials
einfach und sicher elementaranalytisch durch Bestimmung der Anionenkonzentration
(zumeist Chlorid, Sulfat, Phosphat oder Nitrat) ermittelt werden.
Zur Sicherheit erfolgte – ausgenommen
bei Nitraten – auch
eine Stickstoffbestimmung für
den Anteil der Primärwand.
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Mittels
differentialthermoanalytischer Untersuchungen (DSC) werden die applikationsrelevanten thermischen
Informationen zu Schmelzbereich und Schmelzenthalpie erhalten.
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Zusammenfassend
gliedert sich das Verfahren der Herstellung der Mikrokapseln somit
in folgende Verfahrensschritte:
- • Mikroverkapselung
der flüssigen
PCM's mit dem Reaktivharz
unter hoher Scherung des Systems
- • Reifeprozess
(Nachhärtung
zur Ausbildung einer mechanisch stabilen Primärkapsel)
- • Separation
der PCM-haltigen Primärpartikel
- • Gegebenenfalls
materialspezifische Aufbringung einer Sekundärbeschichtung durch reaktive oder
nichtreaktive Verkapselungsprozesse für Polymere bzw. Wäsche oder
Besprühen
mit der Lösung
oder Dispersion einer niedermolekularen Substanz
- • Isolierung
der PCM-haltigen Mikrokomposite durch übliche Trennverfahren, wie
Filtration oder Zentrifugation
- • Aufbereitung
und Regenerierung der kontinuierlichen Medien von Primär- und Sekundärverkapselung
bzw. Nachbehandlung im Falle niedermolekularer Zweitbeschichtungsmittel
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Erfindungsgemäß verkapselte
PCM's mit einfacher
oder Mehrschichtwand können
in verschiedenen Anwendungsformen als Latentwärmespeicher eingesetzt werden.
Die Applikation von mikroverkapselten PCM's kann sowohl als feinteilige Dispersion in
Wärmeträgern oder
in Oberflächenbeschichtungssystemen,
als auch als Feststoff in Baustoffen erfolgen.
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Anhand
der nachfolgenden Figur und der Beispiele soll der erfindungsgemäße Gegenstand näher erläutert werden,
ohne diesen auf die hier gezeigten speziellen Ausführungsformen
einschränken zu
wollen.
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Die
Figur zeigt eine Rasterelektronenmikroskop-Aufnahme einer erfindungsgemäßen Mikrokapsel
gemäß Beispiel
2.
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Beispiel 1
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Zu
500 g Triphenylphosphat werden 60 g Calciumchlorid-Hexahydrat gegeben.
Die Lösung wird
2 min mit 2 Tropfen PEG 300 bei 9500 U/min mittels eines Ultra-Turrax bei 80°C dispergiert.
Nach Zugabe von 19,25 g eines methylveretherten Melaminharzes (Cymel
301) und weiteren 2 min. intensiven Dispergierens werden 10,5 ml
einer 2n Toluolsulfonsäurelösung in
Ethanol zugegeben und Melaminharzabscheidung und Kapselwandbildung
innerhalb von 10 min unter gleichen hochscherenden Dispergierbedingungen
durchgeführt.
Zur voll ständigen Aushärtung der
Kapselwand wird noch 2 h bei 80°C mit
einem Ankerrührer
gerührt.
Zur Abtrennung der Mikrokapseln wird mit 100 ml Toluol versetzt
und über Nacht
stehengelassen. Nach Absaugen wird der Filterkuchen 2 mal mit Toluol
gewaschen und die Kapseln bei 60 bis 80°C getrocknet.
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Die
Primärteilchen
neigen zur Agglomerisation.
- Ausbeute: 69,9 g
- Kernanteil: 62,7 g
- Mittlere Teilchengröße. 13 μm
- Schmelzbereich des Kerns: 38 bis 41°C
- Schmelzenthalpie zwischen 25 und 40°C: 97,8 J/g
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Beispiel 2
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Analog
Beispiel 1 werden 60 g Calciumchlorid-Hexahydrat mit Melaminharz
Cymel 301 bei 90°C verkapselt.
Die Aufarbeitung des Mikrokapselansatzes erfolgt durch Zugabe von
500 ml Methylenchlorid mit anschließender Filtration und Waschen
des verkapselten PCM's
mit Methylenchlorid und Vakuumtrocknung bei Raumtemperatur.
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Der
Halogenkohlenwasserstoff wird abdestilliert und das derart aufgereinigte
Triphenylphosphat für
weitere Verkapselungen eingesetzt.
- Ausbeute: 61,1 g
- Kernanteil: 52,0 g
- Mittlere Teilchengröße: 15 μm
- Schmelzbereich des Kerns: 38 bis 41°C
- Schmelzenthalpie zwischen 25 und 40°C: 53,2 J/g
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In
der Figur ist eine rasterelektronenmikroskopische Aufnahme des mikroverkapselten
Calcium-Chloridhexahydrats dargestellt.
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Beispiel 3
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Analog
Beispiel 1 werden 60 g Calciumchlorid-Hexahydrat bei 95°C verkapselt
- Ausbeute: 58,4 g
- Kernanteil: 45,5 g
- Mittlere Teilchengröße: 15 μm
- Schmelzbereich des Kerns: 38 bis 41°C
- Schmelzenthalpie zwischen 25 und 40°C: 4,9 J/g