DD239951A5 - Verfahren und vorrichtung zum ueberziehen von teilchen oder fluessigkeitstroepfchen - Google Patents

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Ueberziehen oder Mikroverkapseln von festen Teilchen oder viskosen Fluessigkeitstroepfchen. Die erfindungsgemaesse Lehre laesst sich bei Arzneimitteln, Pestiziden, Farbstoffen, Duengemitteln, Lebensmitteln u. ae. verwenden. Ziel der Erfindung ist es, zumindest die Mehrzahl der Teilchen einzeln zu ueberziehen und eine gute Abtrennung des ueberschuessigen Ueberzugsmaterials von den ueberzogenen Teilchen zu erreichen. Erfindungsgemaess wird durch die rotierende Flaeche die Suspension zentrifugal in relativ grosse ueberzogene Teilchen und relativ kleine Troepfchen von ueberschuessigem Ueberzugsmaterial aufgetrennt. Nur die Troepfchengroesse des unverbrauchten Ueberzugsmaterials haengt von der Rotationsgeschwindigkeit der Flaeche ab. Die Groesse der ueberzogenen Teilchen haengt von der Groesse der nicht ueberzogenen Teilchen ab und ist viel weniger abhaengig von den Zerstaeubungsmerkmalen der rotierenden Flaeche. Beim Abwerfen oder Herunterfallen von der rotierenden Flaeche verfestigen sich die Troepfchen und die ueberzogenen Teilchen durch Beruehrung mit der Luft und werden durch Sieben oder aehnliches getrennt. Die verfestigten Troepfchen von reinem Ueberzugsmaterial koennen in die Suspension zurueckgefuehrt werden. Ein Ueberziehen aller Teilchen wird erreicht, indem die einzelnen Teilchen des zu ueberziehenden Materials in dem Ueberzugsmaterial dispergiert werden, bevor die entstehende Suspension auf die rotierende Flaeche gegeben wird.

Description

Hierzu 4 Seiten Zeichnungen

Anwendungsgebiet der Erfindung

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Überziehen oder Mikroverkapseln von festen Teilchen oder viskosen Flussigkeitstropfchen Speziell betrifft die Erfindung Verbesserungen solcher Verfahren und Vorrichtungen, die bisher nicht dagewesene Verkapselungstechniken und Effekte erreichen

Charakteristik der bekannten technischen Losungen

Das Überziehen oder Mikroverkapseln von festen Teilchen oder Flussigkeitstropfchen wird ausgiebig angewendet, um die überzogenen Substanzen vor Umwelteffekten zu schützen und/oder ihre Freisetzungszeit zu regulieren und/oder ihnen eine bessere Handhabbarkeit zu verleihen Typische Produkte, die überzogen oder mikroverkapselt werden, sind Arzneimittel, Pestizide, Farbstoffe usw

Es sind zahlreiche Überzugs- oder Mikroverkapselungsverfahren bekannt, von denen viele in der Encyclopedia of Chemical Technology, 3 Ausgabe, Band 15, S 470-493 (1981), John Wiley Sons, beschrieben ,ind Meistens leiden diese Verfahren an einem oder mehreren entscheidenden Nachteilen, wie hohe Kosten, Nichtanwendbarkeit zum Überziehen von Teilchen mit einem Durchmesser unter 200 Mikrometer, Kompliziertheit, lange Kontaktzeit zwischen dem Wirkstoff und dem Uberzugsmatenal vor dem Erstarren desselben, Nichtbenetzbarkeit und Nichtuberziehbarkeit der Wirkstoffteilchen mit dem gewünschten Überzugsmatenal, uneffektive Trennung überzogener Teilchen von unverbrauchtem Überzugsmatenal und uneffektiver Verbrauch und Vergeudung von Überzugsmatenal

Bei vielen Verfahren ist auch die Tendenz der überzogenen Teilchen zum Verklumpen und die begrenzte Auswahl der Clberzugsmaterialien auffalend Viele Verfahren haben erhebliche Kostennachteile, weil sie Chargenverfahren sind, die im kommerziellen Maßstab schwer zu handhaben sind, und weil sie ein Losungsmittel fur das Clberzugsmaterial benotigen und bei ihnen keine geschmolzenen Uberzugsmatenalien verwendet werden können, fur die Einrichtungen zum Abtrennen und zur Behandlung der Losungsmittel nicht benotigt werden

Es gab bisher eine Reihe von Versuchen, Überzugsverfahren zu entwickeln, die die vorgenannten Nachteile nicht haben Beispielsweise wird in der US-PS 4 386 895 ein Rotationsapparat mit radialen Zuleitungen, von denen Hohlnadeln radial nach außen in einen Behalter mit gelierendem Material fuhren, vorgestellt Wenn sich der Apparat dreht, wird der flussige zu überziehende Stoff durch Zentrifugalkraft durch die Zuleitungen und Nadeln gedruckt Der flussige zu überziehende Stoff bildet am äußeren Ende der Nadeln Tropfchen, die durch Zentrifugalkraft in eine Schicht des gelierenden Materials gedruckt werden, welche sich an der äußeren Behalterwand auf Grund der durch die Rotation verursachten Zentrifugalkraft bildet Die Tropfchen des flussigen zu überziehenden Materials werden so von dem gelierenden Material umschlossen Dieses Verfahren funktioniert gut fur den beabsichtigten Zweck Es ist jedoch auf eine Flüssigkeit als zu überziehendes Material beschrankt (d h es kann nicht zum Mikroverkapseln von festen Teilchen verwendet werden), und die minimale Große der uberziehbaren Tropfchen hangt vom Innendurchmesser der Nadeln ab Fur den Innendurchmesser der Nadeln gibt es praktische Begrenzungen, insbesondere wenn viskose zu überziehende Flüssigkeiten durchgeleitet werden müssen In der US-PS 2 955 956 befindet sich eine rotierende Scheibe oder ein rotierender Tisch unterhalb eines Zuleitungsrohres, durch das eine Aufschlämmung des Uberzugsmaterials zugeführt wird Die Aufschlämmung wird über die rotierende Tischoberflache verteilt und bildet darauf einen dünnen Film des Uberzugsmaterials Em ringförmiger Fluß fester Kornchen wird mit dem Film auf der Tischoberflache in Berührung gebracht, wobei die Kornchen mit dem Überzugsmaterial überzogen werden Die überzogenen Kornchen werden von der rotierenden Scheibe geworfen oder fallengelassen und werden durch auf die fallenden Kornchen gerichtetes trockenes warmes Gas verfestigt Um den unverbrauchten Film von der Scheibe zu entfernen und zu sichern, daß der gesamte Film verbraucht wird, wird ein zweiter ringförmiger Fluß von Kornchen auf den rotierenden Film geleitet Auch dieses Verfahren ist fur einen begrenzten Zweck befriedigend, nämlich zum Überziehen von Kornchen wie Salz mit Zuschlagen, jedoch kann es nicht zum Überziehen von Flussigkeitstropfchen benutzt werden Da die Kornchen in dem äußeren ringförmigen Reinigungsstrom eventuell nicht in demselben Maße überzogen werden wie die Kornchen in dem inneren Strom, ist es daher bei diesem Verfahren nicht möglich, einen gleichmäßigen Überzug auf allen Kornchen zu erzielen Daher ist das Verfahren mehr zur Verteilung von Zuschlagen auf der Oberflache von Körnchen als für das Überziehen von Teilchen geeignet

In der GB-PS 1 090 971 wird ein Verfahren zum Mikroverkapseln fester Teilchen durch Bildung einer verdünnten Suspension der Teilchen in einer verdünnten Losung des harzartigen Uberzugsmaterials in einer fluchtigen Flüssigkeit, Aufgeben auf eine rotierende Scheibe, wobei die verdünnte Suspension als Spray aus feinverteilter Uberzugslosung und mikroverkapselten Teilchentropfen verteilt und das Tropfchenspray dann mit Dampf behandelt wird, dessen Temperatur oberhalb des Siedepunktes des Losungsmittels des Überzuges liegt, wodurch das unerwünschte flussige Losungsmittel verdampft und überzogene Teilchen sowie Teilchen aus reinem Überzugsmaterial von derselben Große zurückbleiben, beschrieben Dieses Verfahren erfordert jedoch eine Vorratslosung mit einem sehr geringen Anteil zu überziehender Teilchen und schließt die Entfernung einer großen Menge unverbrauchter Vorratslosung durch Verdampfen ein und ermöglicht nicht die Abtrennung überzogener Teilchen von Teilchen aus reinem Überzugsmaterial durch Klassieren

Ziel der Erfindung

Es ist das Ziel der Erfindung, ein verbessertes Verfahren und eine Vorrichtung zum Überziehen oder Mikroverkapseln sowohl fester Teilchen als auch viskoser Flussigkeitstropfchen zu finden, das mit einer größeren Leistung und bei niedrigeren Kosten durchgeführt wird, als es bei den meisten bekannten Verfahren möglich ist, und bei der das Problem der Verklumpung der zu überziehenden Teilchen vermieden wird

Darlegung des Wesens der Erfindung

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein kontinuierliches Verfahren und eine Vorrichtung zum Mikroverkapseln von Teilchen vorzulegen, die es gestatten, zumindest die Mehrzahl der Teilchen einzeln und nicht in Klumpen zu überziehen und gleichzeitig eine Abtrennung unerwünschter und unverbrauchter flussiger Uberzugsmatenalien von den überzogenen Teilchen zu ermöglichen, wobei eine kontrollierte mechanische oder physikalische Abtrennung überzogener Teilchen von unverbrauchtem flussigem Überzugsmaterial durch Trennung nach dem Durchmesser der Teilchen eingeschlossen ist, wodurch das Verfahren gleichermaßen zum Überziehen fester oder viskoser flussiger Teilchen entweder mit Materialien, die ein flussiges Losungsmittel enthalten, oder mit geschmolzenen Überzugsflussigkeiten anwendbar ist und die Benetzbarkeit der zu überziehenden Teilchen oder Tropfchen durch das Überzugsmaterial relativ unerheblich ist

Gleichzeitig soll es möglich sein, daß das Überzugsmaterial leicht in den Prozeß zurückgeführt werden kann, wenn es im ersten Schritt des Verfahrens nicht verbraucht wird, und die Kontaktzeit zwischen dem Wirkstoff und dem Überzugsmaterial vor dem Erstarren des letzteren ausreichend kurz zu halten, um eine Zersetzung gewisser unbeständiger Materialien zu verhindern oder um ihre Losung ineinander zu vermeiden, falls sie teilweise oder vollständig mischbar sind Die Aufgabe wird erfindungsgemaß gelost, daß beim Überziehen der Teilchen mit einem flussigen Überzug einzelne überzogene Teilchen erhalten werden, wahrend gleichzeitig die Abtrennung der überzogenen Teilchen von überschüssiger Uberzugsflussigkeit, mit der die Teilchen in einer Suspension gemischt sind, ermöglicht wird Die Zufuhrung der Si »pension erfolgt auf eine rotierende Flache, wodurch die Suspension in überzogene Teilchen und zerstaubte Flussigkeitstropfchen getrennt wird, die peripher von der Flache weggetrieben werden, wobei die Rotationsgeschwindigkeit der Flache so gewählt wird, daß Tropfchen unerwünschten Uberzugsmaterials mit vorher festgelegter Große, die unterhalb derjenigen der überzogenen Teilchen liegt, vorherrschen So werden gemäß der vorliegenden Erfindung feste Teilchen oder Flussigkeitstropfchen des zu überziehenden Materials zunächst in geschmolzenem oder gelöstem Überzugsmaterial verteilt, so daß sie eine Suspension bilden Die Suspension der beiden Materialien wird dann auf die Oberflache einer rotierenden Scheibe, eines rotierenden Tisches oder eines anderen Rotationselements gegeben

Die Prozeßparameter, insbesondere die Rotationsgeschwindigkeit der Scheibe oder eines anderen Rotationselements werden so reguliert, daß die durch die Scheibe usw auf die Suspension ausgeübten Zentrifugalkräfte die Suspension in Richtung der Peripherie der Scheibe treiben, wobei die Flüssigkeit sich fortwahrend verdünnt und überschüssiges Überzugsmaterial von den überzogenen Teilchen abgetrennt wird, wobei sich die Suspension in große überzogene Teilchen einerseits und bedeutend kleinere zerstaubte Tropfchen von überschüssigem Überzugsmaterial andererseits trennt, die durch Zerstäubung des dünnen Films des flussigen Überzugs an der Peripherie der Scheibe oder ähnlicher Anordnung gebildet werden So dient gemäß der Erfindung die Scheibe als Mittel zur mechanischen oder physikalischen Trennung der überschüssigen Überzugsflussigkeit von den einzelnen Teilchen und zur Verteilung der abgetrennten Flüssigkeit als zerstaubte Tropfchen mit bedeutend kleinerem Durchmesser als die überzogenen Teilchen Um die geforderte Trennung und Dispersion zu erreichen, umfaßt die Erfindung als äußerst wichtigen Bestandteil die Einstellung der Rotationsgeschwindigkeit der Scheibe auf die geforderte Tropfchengroße des zerstaubten überschüssigen flussigen Uberzugsmaterials, die von der Scheibe zu erzeugen ist, und nicht auf die zu erhaltende Große der überzogenen Teilchen Das stellt eine deutliche Abkehr von bekannten Verfahren dar, bei denen ein rotierendes Rad oder ähnliches zur Erzeugung einer Dispersion überzogener Teilchen verwendet wird und bei denen die Geschwindigkeit des Rades auf die geforderte Große der überzogenen Teilchen eingestellt wird Praktisch bedeutet das, daß bei vergleichbarer Große der überzogenen Teilchen die Erfindung mit erheblich höheren Rotationsgeschwindigkeiten der Scheibe arbeitet als bei den bisher bekannten Verfahren

Die fur die zerstaubten Tropfchen der überschüssigen Überzugsflussigkeit geforderte Durchschnittsgroße wird sich in der Praxis durch die Menge der Beimengung, d h des überschüssigen unverbrauchten Uberzugsmaterials bestimmen, das in dem Endprodukt der überzogenen Teilchen zulassig ist Diese Bestimmung erfolgt nach bekannten Verfahren, bei denen die relative Große der überzogenen Teilchen und die Teilchengroßenverteilungskenngroßen der unverbrauchten Überzugsflussigkeit mit der Rotationsgeschwindigkeit, der Geschwindigkeit der Flussigkeitszugabe, der Lange der benetzten Peripherie und der Viskosität in der Rotationszerstauberausrustung in Beziehung gesetzt werden Typisch im Sinne der Erfindung ist eine durchschnittliche Große der zerstaubten Tropfchen von 20 bis 75% der Große der überzogenen Teilchen

Da die zu überziehenden Materialien fest oder viskose Flüssigkeiten sind, werden sie nicht zerstaubt, sondern einfach als relativ große Teilchen, die einen Überzug der Flüssigkeit, in die sie eingetaucht waren, erhalten, von der Scheibe geworfen Die Steuerung der Prozeßparameter in der Weise, daß durch die rotierende Scheibe eine Trennung der Suspension in einzeln überzogene Teilchen und bedeutend kleinere Tropfchen von überschüssigem Überzugsmaterial erfolgt, unterscheidet das Verfahren der vorliegenden Erfindung vollständig von früheren Verfahren, wie Spruhverfestigung, bei der eine Aufschlämmung dispergierter Festkörper als Flüssigkeit zerstaubt wird, wobei das feste Produkt sich innerhalb der zerstaubten Tropfchen befindet Bei der Spruhverfestigung sind die dispergierten Festkörper so fein verteilt, daß sich in den meisten der zerstaubten Tropfchen mehrere feste Teilchen befinden, und die Größenverteilung des gesamten Produkts annähernd der durch die Zerstaubungsbedingungen bestimmten entspricht Wenn sich die Suspension wahrend der Zerstäubung als Flüssigkeit verhalten soll und anschließend kein Losungsmittel entfernt wird, hat bei der aus dem Stand der Technik bekannten Spruhverfestigung der Volumenanteil der Festkörper in der Suspension und folglich auch in den gebildeten erstarrten Tropfchen eine Obergrenze nahe 30%, wahrend bie der vorliegenden Erfindung der Volumenanteil der überzogenen Festkörper in dem Produkt durch die Abtrennung der unverbrauchten Überzugsflussigkeit auf der rotierenden Scheibe und ihre Zerstäubung in kleinere, leicht abtrennbare Teilchen bis zu 90% betragt Bei der vorliegenden Erfindung sind fast alle Festkörper der zugefuhrten Aufschlämmung und alle Festkörper des überzogenen Produkts großer als die durch die Zerstaubungskenngroßen fur die jeweils angewendeten Arbeitsbedingungen vorhergesagten Teilchengroßen Ein Beispiel fur die Größenverteilung der zugefuhrten Festkörper, der Festkörper des Produkts und des zerstaubten Uberzugsmaterials ist in Beispiel VII angeführt

Die Erfindung unterscheidet sich weiterhin klar von dem bekannten Verfahren der Spruhkuhlung, bei dem eine Suspension zerstaubt wird und die Tropfchen anschließend durch Kühlung verfestigt werden, und von der Sprühtrocknung, bei der in der ursprünglichen Suspension oder Losung ein Losungsmittel vorhanden ist, das anschließend entfernt wird Bei diesen beiden bekannten Verfahren wird die zugefuhrte Suspension oder Losung als Flüssigkeit zerstaubt Die Produkte der Verfahren sind die verfestigten Tropfchen, und es findet keine Trennung zwischen den Teilchen, die Festkörper enthalten, und den Teilchen, die keine Festkörper enthalten, statt Im Prinzip kann jede Zerstäubungsvorrichtung benutzt werden, die die gewünschten Tropfchen liefert Bei der vorliegenden Erfindung werden die Prozeßvanablen so gewählt, daß ein ganz anderes Ergebnis entsteht und Produkte erhalten werden können, die in allgemeinen Spruhkuhlungs- oder Spruhtrocknungsanlagen nicht erhalten werden können Mit dem Verfahren der Erfindung istesz B möglich, dünne wachsartige Überzuge (z B von 100 Mikrometern) auf Teilchen von 2 mm Durchmesser aufzubringen Beim Spruhkuhlen wurde es nicht möglich sein, die Ausgangsaufschlammung durch eine Druckduse oder Zweiweg Düse fur unterschiedliche Flüssigkeiten zu leiten, weil die festen Teilchen die Öffnungen der Düsen blockieren oder verstopfen wurden Wenn eine Düse mit sehr großer Öffnung benutzt wird, um die Teilchen durchzulassen, wurde das entstehende grobe Spray viele Produktteilchen enthalten, die keinen Inhalt enthalten, große Tropfen des Uberzugsmaterials, einige feste Teilchen hatten einen dünnen Überzug, viele hatten einen dicken Überzug und viele wurden in Klumpen und nicht als einzelne überzogene Teilchen vorliegen Dieses wurde geschehen, weil die Teilchenbildung bei diesen Dusenapparaten durch Zerstäubung der gesamten Aufschlämmung gleich einer Flüssigkeit erfolgt, die zufallig einige feste Teilchen enthalt Eine solche Aufschlämmung großer Teilchen konnte natürlich über einen Zerstäuber mit rotierender Scheibe ohne Verstopfen oder Unterbrechung des Flusses geleitet werden Jedoch wurde die Scheibe so laufen, daß die Aufschlämmung als einfache Flüssigkeit behandelt wird und alle zerstaubten Tropfchen im gleichen Großenbereich liegen Dieses bedeutet wiederum, daß ein Teil des Überzugsmaterials in Form von Teilchen vorliegen wurde, die so groß sind wie die überzogenen Teilchen, und daß viele Teilchen in Form von Klumpen vorliegen In keinem dieser Falle konnte die große Menge des unverbrauchten Uberzugsmatenals von den überzogenen Teilchen durch einfache Methoden, wie Sieben, abgetrennt werden, und das Produkt wurde einen großen Anteil großer unwirksamer Teilchen von Überzugsmaterial enthalten Das kann in den meisten praktischen Fallen nicht akzeptiert werden Bei der vorliegenden Erfindung wird dagegen bei einer zugefuhrten Aufschlämmung von Festkörpern mit beispielsweise 500 Mikron Durchmesser und einer gewünschten Teilchengröße des überzogenen Produkts von durchschnittlich 600 Mikron Durchmesser die Scheibengroße, Rotationsgeschwindigkeit, Zugabegeschwindigkeit der Aufschlämmung und Viskosität des Uberzugsmaterials so eingestellt, daß alles unverbrauchte Überzugsmaterial in die Form viel kleinerer Tropfchen gebracht wird, ζ B mit einem mittleren Durchmesser um 250 Mikrometer, so daß der größte Teil davon leicht von dem Produkt getrennt werden kann, und die Produktteilchen fast alle in der Form einzelner überzogener Wirkstoffteilchen anfallen, die nahezu alle eine durchschnittliche

Uberzugsdicke von 50 Mikron haben Wenn es gewünscht wird, kann man bei der Herstellung des gewünschten Produkts die unverbrauchten Uberzugsteilchen auch kleiner oder etwas großer machen

Ein wesentlicher Punkt der Erfindung besteht dann, daß der Prozeß ganz anders als ein typisches Spruhkuhlungsverfahren durchgeführt wird Erfindungsgemaß werden alle Parameter so eingestellt, daß aus dem Film von reinem überschüssigem Uberzugsmatenal durch Zerstäubung unbenutzte Teilchen relativ kleiner Große entstehen, wahrend die großen Wirkstoffteilchen mit einem Mantel gewünschter Menge von Restflussigkeit, die sich anschließend als Überzug verfestigt, von der Scheibe geschleudert werden

Die kleinen Tropfchen des reinen Überzugsmaterials und die mit Uberzugsmatenal benetzten Wirkstoffteilchen werden von der Oberflache der rotierenden Scheibe geschleudert oder fallen herunter und verfestigen sich durch die Trocken oder Kuhlwirkung der umgebenden Luft oder Gases Sieben oder andere Verfahren zur Teilchentrennung nach Korngröße können leicht zur Abtrennung der überzogenen Teilchen von den viel kleineren Teilchen unverbrauchten Überzugsmaterials angewendet werden Die Abtrennung ist wegen des durch das Verfahren der Erfindung verursachten großen Unterschiedes der Korngroße zwischen den überzogenen Teilchen und den kleineren Teilchen des überschüssigen Überzugsmaterials erleichtert Die anfallenden Teilchen des Überzugsmaterials können in den Prozeß zurückgeführt werden Die Mindestgroße der zu überziehenden festen Teilchen oder Flussigkeitstropfchen beim erfmdungsgemaßen Verfahren wird nur durch die Große der Teilchen oder Tropfchen selbst und durch die Untergrenze der Tropfchengroße der überschüssigen Uberzugsflussigkeit, die mit einer rotierenden Scheibe erhalten werden kann, bestimmt Bei hohen Rotationsgeschwindigkeiten der Scheibe können feste Teilchen mit 1 bis 5 Mikrometer Durchmesser mit Überzugsmatenalien von geringer Viskosität behandelt werden Wenn die zu überziehenden Teilchen oder Tropfchen vor dem Aufgeben des Materials auf die rotierende Oberflache vollständig in dem geschmolzenen Uberzugsmatenal dispergiert werden, werden alle Teilchen oder Tropfchen in ähnlicher Weise überzogen Je gleichmaßiger die Große der dispergierten Teilchen ist, desto gleichmäßiger sind die überzogenen Teilchen geformt, ohne großen Einfluß auf die Teilchengroßenverteilung der kleineren, zerstaubten Teilchen des überschüssigen Überzugsmaterials

Die Erfindung ist zum Überziehen von Teilchen praktisch jeder Form geeignet, jedoch wird der gleichmaßigste Überzug bei kugelförmigen Teilchen erreicht Die Teilchengroße kann im allgemeinen von 10 Mikrometer bis 10 Millimeter variieren Spezielle Auslegungen oder Bedingungen erlauben jedoch auch Verwendung von Teilchen außerhalb dieses Bereichs Nahezu kugelförmige Teilchen können nach bekannten Verfahren leicht erhalten werden, ζ B durch Sprühtrocknung oder Prillen, durch Pressen oder Verdichten in Formen oder durch Agglomeration feiner Pulver in rotierenden Trommeln unter Verwendung eines flussigen Bindemittels und/oder Hitze

Ebenso können bekanntlich kompakte Kristalle mit nahezu kugelförmiger Gestalt durch Abrieb bei der Kristallisation erhalten werden

Das bevorzugte Uberzugsmatenal, das die geringsten Produktionskosten verursacht, sollte bei der Uberzugstemperatur flussig sein und beim Kuhlen fest werden, ohne daß ein Losungsmittel verdampft werden muß oder eine chemische Reaktion erforderlich ist Die Viskosität des Überzugsmaterials kann von 0,5 bis 100000 Zentipoise reichen, mit bevorzugten Viskositatswerten zwischen 1 bis 5000 Zentipoise Bevorzugte Uberzugsflussigkeiten sind verschiedene Gemische von Polyolefinen, Ethylen-Vinylacetat Copolymere und Wachse Eine typische Zusammensetzung einer Uberzugsflussigkeit besteht aus 50 Gew % Polyethylen mit einer Dichte von 0,92 und einem Schmelzindex von 250 und 50 Gew % Paraffinwachs mit einem Schmelzpunkt von 60°C Es ist vorzuziehen, daß das zu überziehende Material bei der Uberzugstemperatur in der Uberzugsflussigkeit unlöslich ist, obwohl auch lösliche Materialien überzogen werden können, wenn die Kontaktzeit mit dem Uberzugsmatenal vor dem Versprühen und Erstarren genügend kurz ist, so daß keine Auflosung erfolgen kann

Bei einer typischen Operation, wie oben beschrieben, können die zu überziehenden Teilchen bis zu 45 VoI % der gesamten Suspension ausmachen, obwohl im allgemeinen der Volumenanteil im Bereich von 20 bis 35% hegt Die Temperatur im Bereich der Oberseite der Scheibe muß oberhalb des Schmelzpunktes des Überzugsmaterials hegen Diese Temperatur liegt typischerweise fur reine Wachse zwischen 60 und 90⁰C und fur Polymer Wachs-Gemische zwischen 120 und 160⁰C Die Rotationsgeschwindigkeit der Scheibe wird so gewählt, daß das überschüssige Überzugsmatenal viel kleinere Kugeln bildet als die überzogenen Teilchen Wenn die Scheibe einfach als Zerstäuber fur die Uberzugsflussigkeit benutzt wurde, wurden sich ebendieselben kleinen Kugeln bilden Da das überschüssige flussige Uberzugsmatenal kleinere Tropfchen bildet, sind die aerodynamischen Widerstandskräfte je Masseneinheit viel hoher als fur die großen überzogenen Teilchen Ferner werden diese kleineren Tropfchen beim Erstarren durch die Widerstandskraft viel starker gebremst, wenn sie die rotierende Scheibe verlassen Diese Tropfchen fallen deshalb viel dichter bei der rotierenden Scheibe nieder Nahe der Scheibe kann eine Aufnahmevorrichtung angebracht werden, die diese kleinen unverbrauchten Uberzugsteilchen zur Rückführung in den Überzugsmittelbehalter auffangt Alternativ können die unverbrauchten Überzugsteilchen im inneren Teil des Bodenkegels zum Sieben und Ruckfuhren abgefangen werden

Wenn der Durchmesser der unverbrauchten Uberzugsteilchen sich teilweise mit dem Durchmesser der überzogenen Teilchen überlappt, können die Teilchen nicht vollständig durch Sieben getrennt werden In diesem Falle bewirkt eine Erhöhung der Rotationsgeschwindigkeit der Scheibe eine Trennung, indem die überzogenen Teilchen weiter weggeschleudert werden und die Große der unverbrauchten Uberzugsteilchen vermindert wird, so daß sie naher zur Scheibe niederfallen Wenn die Produktteilchen einen Durchmesser unter 100 Mikron haben, fallen sowohl das Produkt als auch die kleineren Teilchen des überschüssigen Überzugsmaterials innerhalb einiger Zentimeter von der Scheibe und werden beide stark von der Luft beeinflußt, die längs des Radius der Scheibe nach außen geblasen wird Daher trennen sie sich nicht deutlich in verschiedene Durchmesser Sie lassen sich jedoch leicht durch Sieben, Zentrifugalkraft usw trennen

Fur Teilchen in der Größenordnung von 0,5 mm Durchmesser und mit einer Dichte von 1,2 liefert eine Rotationsgeschwindigkeit von 1000 bis 1500 UpM fur eine Scheibe von 20 cm Durchmesser eine gute räumliche Trennung der feinen Teilchen von überschüssigem Wachs von den viel größeren überzogenen Teilchen, so daß die überschüssigen Wachsteilchen separat aufgefangen werden ко inen, so daß keine besondere Sieboperation erforderlich ist

Die zu überziehenden Teilchen können mit dem geschmolzenen Uberzugsmatenal gemischt werden unmittelbar bevor die entstandene Suspension auf die Scheibe gegeben wird Die Zugabegeschwindigkeiten fur eine Scheibe von 20 cm Durchmesser hegen vorzugsweise in der Größenordnung von 100 ml/min bis 5 I/min, können jedoch auch noch den Bereich von 10 ml/min bis 100 I/min mit umfassen Fur Überzugsmatenalien mit einem Schmelzpunkt, der wesentlich oberhalb der Raumtemperatur liegt (ζ Β oberhalb 5O⁰C), erstarren die überzogenen Teilchen rasch, nachdem sie die Scheibenoberflache verlassen haben, und können

unmittelbar danach aufgefangen werden. Wenn als Überzug eine Lösung verwendet wird, muß das Lösungsmittel verdampft werden, bevor die fast trockenen Teilchen gesammelt werden können.

Die oben beschriebenen Vorrichtungen enthalten eine Scheibe mit einer gerillten Oberfläche, eine Scheibe mit einer ebenen glatten Oberfläche, einer ausgehöhlten oder kegelförmigen Oberfläche und gewinkelte Siebe oder perforierte Platten, die sich oberhalb eines rotierenden oder nicht rotierenden Reservoirs befinden. Es ist ebenfalls möglich, eine gerippte Scheibe zu verwenden, wobei die Scheibe eine Vielzahl von gewinkelt angeordneten Rippen mit Zwischenräumen umfaßt. Es kann praktisch jede rotierende Vorrichtung verwendet werden, die bei der vorliegenden Anwendung eine Zerstäubung ermöglicht, solange die Aufschlämmung nicht durch feine Öffnungen gehen muß, die verstopfen können.

Andere Alternativen sind ein umgedrehter Kegel aus rostfreiem Stahlsieb und eine gerippte Scheibe, bei der die Rippen im Winkel zum Scheibendurchmesser stehen.

Unter Anwendung der Erfindung wurden die folgenden Substanzen überzogen: Phosphate (12-16 Mikrometer), kristalline Kaliumchloridteilchen (25-300 Mikrometer), Kaliumchlorid (annähernd kugelförmige Teilchen 500-860, 250-500,120-250 Mikrometer), mit Carboxymethylcellulose verdicktes Wasser, Saccharosekristalle (1—1,5 mm), Saccharosekugeln (1,4-2 mm), Aspirinpulver, zusammengehalten mit Carboxymethylcelluloselösung, kugelförmiges Acetaminophen (180-320 Mikrometer) usw.

Die Überzugsflüssigkeiten waren reines Wachs, Wachs mit Lösungsmitteln, z. B. Paraffinwachs 20%, Polywax 500 30%, 1,1,2-Trichlorethan 50%, Wachsgemische, Polywax 500 16%, Ethylen-Vinylacetat-Copolymer, Elvax420,18% Vinylacetat, Du Pont de Nemours Inc.) 24% und Paraffinwachs 60%, oder Paraffinwachs 17%, Polywax 500 33% und Elvax 420 50%, Polyethylenwachs, Wachs und Polyethylen mit niedriger Dichte (Paraffin 50% und Polyethylen 50%), Woodsches Metall (50% Wismut, 25% Blei, 12,5% Cadmium und 12,5 % Zinn), in einem Lösungsmittel gelöstes Cellulosepolymer und Lösungen von Mischungen aus Wachsen, Polyethylen und Ethylen-Vinylacetat-Copolymer in aromatischen und aliphatischen Kohlenwasserstoffen. Es wurden auch Überzugsmaterialien in Form von Aufschlämmungen mit bis zu 37 Gew.-% suspendierten unlöslichen Festkörpern, die sowohl kleiner als auch größer als die durchschnittliche Wandstärke des Endproduktes waren, verwendet.

Das erfindungsgemäße Verfahren und die Vorrichtung zum Überziehen oder Mikroverkapseln fester Teilchen oder viskoser Flüssigkeitströpfchen lassen sich auf einen weiten Größenbereich anwenden. Das Überzugsverfahren funktioniert gut zum Überziehen von Festkörpern in der Größenordnung von 20 bis 300 Mikrometer, wo frühere Verfahren des Aufsprühens des Überzuges auf fluidisierte Teilchen schlecht oder gar nicht funktionieren. Im allgemeinen ist die Methode weniger teuer als bekannte Verfahren, weil sie sehr schnell arbeitet und weniger Energie und Prozeßsteuerung erfordert. Die Kontaktzeit zwischen dem Überzugsmaterial und dem zu überziehenden Material kann äußerst kurz gehalten werden. Außerdem müssen die Teilchen die Vorrichtung nur einmal durchlaufen, im Gegensatz zu mehreren Durchläufen durch die Sprühregion bei bekannten Sprüh-Überzugsverfahren.

Die vorliegende Erfindung kann auch eine Reihe anderer Verfahren zur Bildung von Mikrokapseln ersetzen. Die Methode der vorliegenden Erfindung macht z. B. die sorgfältige Regelung und zeitabgestimmte Änderung der Bedingungen, wie sie bei manchen Koazervations- und Lösungsverdampfungsverfahren zur Mikroverkapselung erforderlich sind, überflüssig. Das erfindungsgemäße Verfahren vermeidet die Schwierigkeiten der Verklumpung der Mikrokapseln, was ein häufiges Problem bei bekannten Verfahren

Das Verfahren der vorliegenden Erfindung ist auch zum Überziehen dispergierter Flüssigkeitströpfchen geeignet, deren Viskosität höher als die der Überzugsflüssigkeit sein muß, damit die Sprüh- und Zerstäubungsvorgänge auf das weniger viskose Überzugsmaterial beschränkt bleiben. In dieser Weise kann das Verfahren der vorliegenden Erfindung benutzt werden, um Mikrokapseln ähnlich wie bei der Ringstrahlmethode zu erhalten.

Ausführungsbeispiel

Die Erfindung soll nachfolgend anhand der Zeichnungen näher erläutert werden. Es zeigen

Fig. 1: eine Diagrammdarstellung der Apparatur,

Fig. 2: eine Diagrammdarstellung einer weiteren Vorrichtung der vorliegenden Erfindung,

Fig. 3: eine Diagrammdarstellung einer weiteren Verkörperung der vorliegenden Erfindung,

Fig. 4: eine Diagrammdarstellung noch einer weiteren Verkörperung der vorliegenden Erfindung,

Fig. 5: eine Diagrammdarstellung einer weiteren Verkörperung der vorliegenden Erfindung,

Fig. 6: die Seitenansicht eines rotierenden Trennelements,

Fig. 7: den Grundriß des in Fig. 6 dargestellten Elements,

Fig. 8: eine Ansicht ähnlich wie Fig. 7, jedoch einen anderen Typ eines rotierenden Trennelements,

Fig. 9, 10 u. 11: Diagrammansichten von Produkten aus Verfahren des Standes der Technik (aus einem Sprühtrocknungsprozeß)

mit überzogenen Teilchen. Die Figuren geben aufeinanderfolgende Stadien eines Überzugsverfahrens wider,

Fig. 12: eine Ansicht ähnlich Fig. 9, die ein Zwischenprodukt gemäß der Erfindung vor der endgültigen Abtrennung der

überzogenen Teilchen von Tröpfchen von überschüssiger Überzugsflüssigkeit zeigt,

Fig. 13 bis 15: Diagrammansichten anderer erfindungsgemäßer rotierender Trennvorrichtungen.

In Fig. 1 ist eine geschlossene Sprühkammer 10, von der in Fig. 1 nur die obere Wand 12 dargestellt ist, zur Ausführung des erfindungsgemäßen Verfahrens vorgesehen. Innerhalb der Kammer 10 befindet sich eine rotierende Scheibe oder ein rotierender Tisch 11, dessen Oberseite 13 horizontal angeordnet werden kann. Die rotierende Scheibe 11 wird durch den Antriebsmotor 17 mit variabler Geschwindigkeit über die Antriebswelle 15 um ihre zentrale senkrechte Achse in Rotation versetzt. Eine Vorrichtung zur Geschwindigkeitsregulierung 19 ermöglicht die Regulierung der Rotationsgeschwindigkeit der Scheibe 11.

Die Geschwindigkeitsregulier-Anordnung 19 und der Motor 17 können innerhalb oder außerhalb der Kammer 10 installiert sein, je nach der speziellen Anwendung. Die Scheibe kann oberhalb des Motors angeordnet sein oder unterhalb des Motors aufgehängt sein, wobei die Zuleitungen, Stützen usw. entsprechend modifiziert werden.

Ein Behälter 20 enthält das geschmolzene oder gelöste Überzugsmaterial 21. Der Behälter 20 wird beispielsweise durch eine Heizschlange 23 erhitzt, die um den Behälter gewickelt ist, durch die das Überzugsmaterial 21 in geschmolzener oder gelöster Form

gehalten wird Dementsprechend kann das Überzugsmatenal 21 dem Behalter 20 in geschmolzener Form zugeführt werden und mit Hilfe der Heizschlange in diesem Zustand gehalten werden Andererseits kann auch das Überzugsmatenal in den Behalter in fester Form eingefüllt werden und mit Hilfe der von der Heizschlange 23 abgegebenen Warme geschmolzen werden In jedem Falle befindet sich das geschmolzene Überzugsmatenal 21 in dem Behalter in einem fließbaren Zustand Ein Speisetrichter 25 fuhrt durch eine Öffnung in die Kammer 10, durch den die Komponenten 27 des zu überziehenden Materials, ζ B feste Teilchen, in den Behalter 20 eingegeben werden Wenn das zu überziehende Material in Form von Tropfchen einer viskosen Flüssigkeit vorliegt, kann der Trichter 25 durch ein Tropfchenbildungsrohr, eine Zufuhrungsvorrtchtung fur eine Emulsion oder ähnliches ersetzt werden Ein Ruhrmechanismus erstreckt sich in die Kammer 10 und den Behalter 20 und wird durch einen Ruhrmotor 30 mit variabler Geschwindigkeit, der sich außerhalb der Kammer 10 befindet, angetrieben Der Ruhrer 22 wird durch den Ruhrmotor 30 angetrieben und dispergiert die festen Teilchen oder Flussigkeitstropfchen 27 des zu überziehenden Materials in dem geschmolzenen Überzugsmatenal 21 Es bildet sich eine Aufschlämmung oder Suspension der beiden im Behalter 20 befindlichen Materialien Diese Aufschlämmung oder Suspension wird durch einen Schwerkraft-Durchlaß 31 geleitet, der vom Boden des Behalters 20 zu einem Kugelventilmechanismus 33 fuhrt, das Kugelventil 33 kann von außerhalb der Kammer 10 über einen Bedienungsstab 35 selektiv bedient werden, um die Fließgeschwindigkeit des Suspensionsmaterials durch das Kugelventil 33 zu regulieren Die Heizschlange 23 ist so angeordnet, daß die Suspension beim Durchgang durch den Durchlaß 31 und das Kugelventil 33 geheizt wird, wodurch das Überzugsmatenal beim Durchgang durch diese Anlagenteile im geschmolzenen Zustand verbleibt Der Auslaß 37 vom Kugelventil 33 ist direkt oberhalb des axialen Zentrums der Flache 33 angeordnet, so daß das Suspensionsmatenal längs der Rotationsachse der Scheibe 11 austritt

Der Raum oberhalb der Flache 13 wird ζ B mit einer industriellen Heizpistole 39 geheizt, um die Temperatur der Flache 13 genügend hoch zu halten, so daß das Überzugsmaterial in der Suspension geschmolzen bleibt Von der Unterseite der Scheibe 11 wird zusätzlich Warme zugeführt, ζ B durch Infrarotheizlampen 40 Die Heizung kann auch durch andere Methoden erfolgen, ζ Β durch vorgeheizte Luft, Dampf, Strahlungsenergie, Induktionsheizung usw

Die Oberseite 13 der Scheibe 11 kann entweder glatt oder mit einer Vielzahl von radialen Rillen 24 versehen sein oder über Rippen verfugen, so daß Bewegungsrichtungen fur das aus dem Kugelventil 33 auf die Flache 13 gegebene Material vorgegeben sind Gerillte oder gerippte Oberflachen sind vorteilhaft, wenn die zu überziehenden Teilchen klein sind, etwa unter 200 Mikrometer im Durchmesser, und das Überzugsmatenal viskos ist, weil dabei feinere Teilchen des unverbrauchten flussigen Uberzugsmatenals als auf glatten Scheiben bei der gleichen Rotationsgeschwindigkeit gebildet werden Beim Betrieb der Anlage befindet sich das Überzugsmaterial 21 in flussiger oder Suspensionsform im Behalter 20 Ist das Überzugsmatenal 21 ein Wachs, so wird dieses durch Erhitzen geschmolzen Wird ein polymeres Überzugsmatenal verwendet, so kann dieses bei Bedarf in einem Losungsmittel gelost werden Die Uberzugsflussigkeit kann emulgierte oder suspendierte Teilchen enthalten, wenn diese in dem Überzug auf den Wirkstoffteilchen gewünscht werden Das zu überziehende Material muß aus festen Teilchen, granulierten Aggregaten feiner Teilchen oder Tropfchen einer Flüssigkeit bestehen, die viskoser ist als das flussige Überzugsmaterial 21 Diese Teilchen oder Tropfchen sollten vorzugsweise, jedoch nicht notwendig, eine relativ enge Korngrößenverteilung haben Wenn die Tropfchen oder Teilchen In die Aufschlämmung des Überzugsmaterials 21 gegeben werden, wird der Ruhrer 29 durch den Ruhrmotor 30 zur Verteilung der Teilchen 27 im Material 21 in Gang gesetzt Wenn die Teilchen ausreichend dispergiert sind, wird der Antriebsmotor 17 der Scheibe in Bewegung gesetzt und durch die Geschwindigkeitsregulier Anordnung 19 auf die entsprechende Geschwindigkeit eingestellt Die erforderliche Geschwindigkeit hangt hauptsächlich von der Große der zu erzeugenden kleineren Teilchen des überschüssigen Uberzugsmatenals ab, wie weiter unten beschrieben Das Kugelventil 33 wird dann über den Bedienstab 39 betätigt, um die Suspension auf die Oberseite 13 der Scheibe 11 fließen zu lassen Das Ventil 33 wird langsam geöffnet, bis die gewünschte Fließgeschwindigkeit erreicht ist Die Zentrifugalkraft, die auf das Suspensionsmaterial wirkt, wenn es auf die Flache 13 trifft, wirft es auf der Oberflache oder in den Rillen 24 radial nach außen Dabei wird die Suspension in mit der Uberzugsflussigkeit benetzte Teilchen 27 und kleinere Tropfchen der reinen Uberzugsflussigkeit zerteilt Das Erhitzen des Gebietes um die Scheibe 11 halt das Überzugsmaterial auf der Flache 13 im flussigen Zustand Wenn das Überzugsmaterial dann von der Scheibe 11 geschleudert wird bzw herunterfallt, fallt es durch trockene Kuhlluft, die das Überzugsmaterial durch Kühlung oder Trocknung verfestigt Die verfestigten kleinen Tropfchen von überschüssigem Überzugsmatenal und das mit dem verfestigten Uberzugsmaterial überzogene Wirkstoffmaterial fallt wahrend des Verfestigungsprozesses auf den Boden der Kammer Durch Sieben oder andere Trennverfahren konnen die überzogenen Teilchen von den kleineren Teilchen des reinen Uberzugsmatenals getrennt werden Die kleineren Überzugsmatenalteilchen konnen dann durch Einleiten in den Behalter 20 in den Prozeß zurückgeführt werden Die Mehrzahl der ursprünglich suspendierten Teilchen wird einzeln und gleichartig überzogen, da die Teilchen 27 vor der Aufgabe der Suspension auf die rotierende Scheibe sorgfaltig in dem Überzugsmaterial dispergiert werden Die*Dicke des Überzugs wird durch Veränderung der Viskosität der Überzugsflussigkeit variiert, kann jedoch auch durch Regulierung der Zugabegeschwindigkeit der Suspension auf die Scheibe, durch Variation der Rotationsgeschwindigkeit der Scheibe, durch Variation des Durchmessers der Scheibe oder durch Variation der Anzahl der Rillen oder Rippen erfolgen

Das Verfahren der Erfindung kann als kontinuierlicher Prozeß durchgeführt werden, indem die Uberzugsflussigkeit 21 und die Teilchen 27 kontinuierlich in den Behalter 20 zugegeben werden Ein endloses Forderband am Boden der Kammer 10 sammelt die Teilchen und fuhrt sie einem Siebwerk zu, das die überzogenen Teilchen von den kleineren Teilchen aus reinem Überzugsmatenal trennt Letztere konnen direkt dem Behalter 20 zugeführt werden, wahrend die überzogenen Teilchen in gewünschter Weise weiter verarbeitet werden Alternativ konnen auch alle Teilchen pneumatisch zu einem Zyklon, Sieb oder Sackfilter zur Abtrennung der ruckzufuhrenden kleineren Teilchen überschüssigen Uberzugsmatenals zugeführt werden Wie bereits oben bemerkt, werden die Prozeßparameter in einer noch zu beschreibenden Weise spezifisch gesteuert, so daß mit Hilfe der Scheibe eine Trennung der flussigen Suspension in überzogene Teilchen - es werden im allgemeinen einzeln überzogene Teilchen sein, wenn nicht der Prozeß bei zu geringer Geschwindigkeit gefahren wird oder wenn eine weitere Korngrößenverteilung der Wirkstoffteilchen vorliegt - und Tropfchen von überschüssiger Uberzugsflussigkeit mit deutlich kleine er Große als die überzogenen Teilchen erfolgt Die Wirkung der rotierenden Scheibe auf die zugefuhrte Suspension wird anschaulich in den Figuren 6 bis 8 gezeigt Man erkennt, daß die Uberzugsflussigkeit 21 in der Suspension schrittweise von den Wirkstoffteilchen 27 abgezogen wird und einen Flussigkeitsfilm auf der Scheibe bildet wahrend die Suspension vom Zentrum zur Peripherie der Scheibe wandert, wobei die Dicke des Flussigkeitsfilms oder der Flussigkeitsschicht standig abnimmt und schließlich eine Trennung der überschüssigen Flüssigkeit von den Teilchen 27 erfolgt, wobei eine Überzugsschicht 27a auf den Teilchen verbleibt und die

überschüssige Überzugsflussigkeit zu einem Spray kleiner Tropfchen 21 a dispergiert wird, die sich aus dem dünnen Uberzugsfilm bilden Die Figuren 6 und 7 zeigen diesen Effekt fur eine Scheibe mit glatter Oberseite, wahrend Figur 8 den Effekt fur eine Scheibe mit glatter Oberseite, wahrend Figur 8 den Effekt bei einer gerillten Scheibe zeigt Die Große der zerstaubten Tropfchen von überschüssigem Uberzugsmatenal hat wenig Beziehungen zur Große der festen überzogenen Teilchen, sondern hangt nur von den Ausbreitungs und Spruheigenschaften des flussigen Uberzugsfilms allein ab Die Wirkstoffteilchen bewegen sich dagegen nach einem völlig anderen Mechanismus Sie werden nicht zu einem Film ausgebreitet, sondern einfach durch den Film oder längs des Films von Uberzugsmatenal geschleudert und verlassen die Peripherie der Scheibe mit einer kleinen Menge von anhaftendem Überzugsmaterial

Figur 12 zeigt ein typisches Produkt gemäß der Erfindung, das von einer rotierenden Flache versprüht oder abgeworfen wird Es ist erkennbar, daß das Produkt aus Wirkstoffteilchen 27 mit einer flussigen Uberzugsschicht 27a, die alle von wesentlich gleicher Große sind, und Tropfchen 21 a von überschüssigem unverbrauchtem Uberzugsmatenal 21 besteht, die von deutlich geringerer Große als die überzogenen Teilchen sind und eine Größenverteilung haben, die typisch fur die der zerstaubten reinen Überzugsflussigkeit ist Das in Figur 12 gezeigte Produkt unterscheidet sich deutlich von typischen Produkten bekannter Verfahren, bei denen ein rotierendes Rad oder ähnliches zur Erzeugung einer Dispersion der suspendierten Teilchen diente So zeigen die Figuren 9 bis 11 das Produkt eines typischen bekannten Verfahrens (Sprühtrocknung), bei dem die Teilchen in Tropfchen einer losungsmittelhaltigen Flüssigkeit durch Bildung einer Aufschlämmung der Teilchen in der Flüssigkeit und Bildung von Tropfchen der Aufschlämmung durch Aufgabe der Aufschlämmung auf ein rotierendes Rad oder ähnliches eingebettet werden Wie in Figur 9 gezeigt, enthalt das Produkt beim Verlassen des Rades Teilchen 127 mit einem flussigen Überzug 127 a und separate Tropfchen 121 von überschüssigem Überzugsmaterial Es ist jedoch erkennbar, daß es keine deutlichen Großenunterschiede zwischen den überzogenen Teilchen, die gewohnlich in Klumpen überzogen sind und nur einige Teilchen sind auch einzeln überzogen, und den Tropfchen von überschüssigem Überzugsmaterial gibt, wie bei den Produkten der vorliegenden Erfindung So gibt es eine erhebliche Anzahl von Tropfchen 121, die von vergleichbarer Große sind wie die überzogenen Teilchen, im Gegensatz zu Produkten der vorliegenden Erfindung, wo die Tropfchen vorwiegend deutlich kleiner sind als die überzogenen Teilchen und die großen Teilchen einzeln überzogen sind Dementsprechend ist die nachfolgende Abtrennung überschüssiger Tropfchen von Überzugsmatenalien durch Sieben, Zentrifugieren oder ahnliches bei Produkten nach der vorliegenden Erfindung leichter als bei Produkten aus bekannten Verfahren

Figur 10 zeigt das Produkt nach bekanntem Verfahren aus Figur 9 nach Verdampfen des Losungsmittels, und Figur 11 zeigt das Produkt nach Entfernung der kleineren Tropfchen von überschüssigem Uberzugsmatenal, ζ B durch Sieben, und laßt den ziemlich hohen Anteil unverbrauchten Uberzugsmatenals 21 in Form der größeren Tropfchen, das nicht von dem überzogenen Produkt abgetrennt wurde, erkennen Nach den bekannten Verfahren ist es praktisch unmöglich, Produktteilchen mit einem Inhaltsanteil von über 50% herzustellen, überschüssiges Überzugsmaterial 21 zu entfernen und eine hohe Gleichförmigkeit der Teilchen zu erreichen Demgegenüber liefert das erfindungsgemaße Verfahren ein Produkt, das aus relativ großen, vorwiegend einzeln überzogenen Teilchen und Überzugstropfchen, die vorwiegend bedeutend kleiner sind als die überzogenen Teilchen, besteht, wahrend die Produkte der bekannten Verfahren vorwiegend ein Gemisch der einzelnen Massenkomponenten von überzogenen Teilchen und Überzugstropfchen mit ähnlichen Abmessungen darstellen, wobei die Inhaltsteilchen selbst im Vergleich zu den Produktteilchen relativ klein sind

Um ein Produkt zu erhalten, das einen scharfen Großenunterschied zwischen den überzogenen Teilchen und den Tropfchen von überschüssiger Überzugsflussigkeit zeigt, werden die Prozeßparameter gemäß der Erfindung in besonderer Weise gesteuert Im einzelnen wird gemäß der Erfindung die Rotationsgeschwindigkeit der Scheibe 11 usw auf die erforderliche Durchschnittsgroße der überzogenen Teilchen eingestellt Bei der vorliegenden Erfindung rotiert die Scheibe 11 oder ähnliches mit höheren Geschwindigkeiten als bei den bekannten Verfahren, wenn überzogene Teilchen ähnlicher Große hergestellt werden sollen Die Rotationsgeschwindigkeit der Scheibe wird erfindungsgemaß auf die erforderliche mittlere Tropfchengroße des überschüssigen Uberzugsmatenals und nicht auf die erforderliche Große der überzogenen Teilchen eingestellt Deshalb haben Veränderungen der Scheibengeschwindigkeit bedeutend weniger Einfluß auf die Dicke des Überzuges auf den großen Wirkstoffteilchen Von industriellen Spruhtrockenverfahren und Spruhkuhlverfahren mit rotierenden Scheiben als Zerstaubungselementen ist es bekannt, daß es mathematische Beziehungen zwischen der Scheibengeschwindigkeit und der von der Scheibe abgehenden durchschnittlichen Tropfchengroße gibt, siehe ζ B „Spray Drying Handbook" von K Masters, 3 Ausgabe, John Wiley & Sons, New York (1979), S 179-184) Diese Beziehungen können auf die vorliegende Erfindung benutzt werden, um die ungefähr erforderliche Scheibengeschwindigkeit festzulegen (eventuell mit einem Korrekturfaktor in der Korrelation fur die Viskosität, zum Ausgleich des Effekts des Heißluftstroms wie in den Figuren 3 und 4), wenn die gewünschte durchschnittliche Tropfchengroße der überschüssigen Überzugsflussigkeit feststeht Diese Tropfchengroße kann aus bekannten Tropfchengroßenverteilungskurven entnommen werden, ζ B mit logarithmischen Wahrscheinlichkeitskurven, wobei die ungefähre Tropfchengroßenverteilung mit der zulassigen prozentualen Beimengung im Endprodukt, d h dem Prozentsatz der zulassigen Tropfchen von überschüssigem Uberzugsmatenal mit einer Große, auf Grund derer sie nicht leicht von den überzogenen Teilchen abgetrennt werden können, in Beziehung gesetzt wird Es soll noch einmal betont werden, daß Methoden zur Festlegung der Scheibengeschwindigkeit im Verhältnis zur geforderten Tropfchengroße und zur ungefähren Tropfchengroßenverteilung zwar bekannt sind, jedoch bisher nicht in der erfindungsgemaßen Weise benutzt wurden Die Praxis kann es notwendig machen, die Scheibengeschwindigkeit empirisch etwas zu regulieren Um den deutlichen Unterschied in den Rotationsgeschwindigkeiten bei Verfahren gemäß der vorliegenden Erfindung gegenüber bekannten Verfahren zu illustrieren, sollen die Parameter eines bekannten Spruhtrockenverfahrens zur Einbettung von Teilchen mit dem Verfahren gemäß der vorliegenden Erfindung verglichen werden So wird ζ B fur das Überziehen von lonenaustauscherharzperlen mit einer Siebfraktion von 53 bis 106 Mikron mit einem Wandmatenal von 9/1 Paraffinwachs/Elvax 420 Gemisch (Ethylen Vinylacetat Copolymer Dupont, Schmelzindex 150) in einem Spruhkuhlverfahren nach einem typischen bekannten Verfahren die Rotationsgeschwindigkeit einer Scheibe von 20 cm Durchmesser eines Scheibenzerstaubers etwa auf 3000 UpM bei einer Zufuhrungsgeschwindigkeit einer Aufschlämmung von Überzugsmat зпаі und Wirkstoffteilchen im Gewichtsverhaltnis 2 1 von 4,5 kg/h und einer Viskosität des Überzugsmaterials von 50 cp festgelegt In der zerstaubten Aufschlämmung entsteht eine durchschnittliche Flussigkeitstropfchengroße, die der Tropfchengroße nahekommt, die die größten Wirkstoffteilchen aufweisen Fur die größten einzelnen Wirkstoffteilchen wurde diese Tropfengroße bei einem Kernanteil der fertigen Mikrokapsel von 70% 120 Mikron betragen, und eine Rotationsgeschwindigkeit von 3000 UpM wurde eine durchschnittliche Tropfchengroße von etwa 118 Mikron gemäß den oben erwähnten Korrelationen liefern Diese Große wurde jedoch die durchschnittliche Teilchengröße sowohl der wirkstoffhaltigen Teilchen als auch der Tropfchen des reinen überschüssigen

Uberzugsmatenals in der zerstaubten Aufschlämmung sein, so daß eine Trennung nach der Große nicht zweckmäßig ist Beim Verfahren gemäß der vorliegenden Erfindung dagegen wird, unter der Voraussetzung, daß das kleinste mikroverkapselte Produkt von lonenaustauscherperlen bei einem Gehalt von etwa 50 % mit einem Durchmesser der Perlen von 53 Mikron einen Durchmesser von 67 Mikron hat, die Rotationsgeschwindigkeit der Scheibe beispielsweise auf 8000 UpM festgelegt, wobei durchschnittlich ein Teilchendurchmesser der unverbrauchten Uberzugsmatenaltropfchen von etwa 40 Mikron entsteht Zur Abschätzung der Menge von Tropfchen unverbrauchten Uberzugsmatenals, die im mikroverkapselten Produkt vorhanden sein können, kann eine logarithmische Wahrscheinlichkeitskurve, wie oben beschrieben, verwendet werden Bei einem Produkt, das bei 67 Mikron gesiebt wird, ergibt sich eine Beimengungsrate von etwa 10% Der Versuch wurde wiederholt, jedoch dazu eine gerippte Scheibe mit einem Durchmesser von 0,2 m benutzt, die etwa feinere Tropfchen von überschüssigem Überzugsmatenal liefert Nach Sieben bei 53 Mikron betrug die Beimengung an reinem Überzugsmaterial etwa 7% Die zitierte Korrelation zwischen Viskosität und der sich über die Oberflache bewegenden heißen Luft wird durch die Formel

X =

(1,4 χ IQ⁴HM₁)⁰'²⁴ (Hd)°>⁸3(rd)⁰·¹²

worin χ durchschnittlicher Tropfchendurchmesser (in Mikron)

M_L Geschwindigkeit der Flussigkeitszugabe (in kg/h)

N Rotationsgeschwindigkeit (in UpM)

d Scheibendurchmesser (in m)

V Viskosität (in Zentipoise)

nd benetzte Peripherie (in m)

bedeutet, darstellt Fur Scheiben mit η Rillen oder Rippen mit einer Hohe von h Metern ist nh zu benutzen Wie oben angegeben, ist einer der Parameter, der zur Variation der Dicke des Uberzugsmatenals auf den überzogenen Endproduktteilchen variiert werden kann, die Viskosität der Uberzugsflussigkeit Wenn Wachs als Überzugsmaterial verwendet wird, kann zur Erzielung dünnerer Überzugsschichten auf den überzogenen Endproduktteilchen die Viskosität leicht durch Zugabe von Losungsmitteln zum geschmolzenen Überzugsmaterial erniedrigt werden Wenn ein polymeres Material, ζ Β Polyethylen, Bestandteil des Überzuges sein soll, kann die Viskosität durch Zugabe kompatibler Materialien mit deutlich niedrigerer Viskosität, ζ B Wachsen, erheblich erniedrigt werden Im allgemeinen sollten die festen Teilchen des Wirkstoffmatenals in dem flussigen Überzugsmaterial unlöslich sein, ansonsten muß die Kontaktzeit zwischen dem zu überziehenden Material und dem Überzugsmaterial vor dem Erstarren des Uberzugsmatenals genügend kurz sein So konnen auch wasserlösliche oder wasserempfindliche Teilchen mit einer wäßrigen Losung überzogen werden Ebenso konnen Tropfchen viskoser Flüssigkeiten, d h mit deutlich größerer Viskosität als das Überzugsmatenal, überzogen werden

Bei einigen Anwendungen konnen die Materialien so gewählt werden, daß das feste zu überziehende Material mit der Uberzugsflussigkeit reagiert, so daß sich zuerst eine feste Wand an der Beruhrungsstelle bildet, bevor sich das Überzugsmaterial wahrend des Prozesses verfestigt So konnte das Innenmaterial ein polyfunktionelles Saurechlond enthalten oder ein Isocyanat, und die Flüssigkeit konnte ein Polyamin oder Polyol enthalten Dieses Verfahren ist auch fur das Überziehen einer Flüssigkeit brauchbar, da die durch die chemische Reaktion zwischen den beiden Materialien anfanglich gebildete Wand oder Schale eine Absorption oder Dispersion des Innenmaterials im Überzugsmaterial oder eine Verklumpung der Innenteilchen vor der Erstarrung des Uberzugsmatenals verhindert

Überzuge von Aufschlammungen konnen gebildet werden, indem die in der Uberzugsflussigkeit gewünschten Feststoffe vor oder gleichzeitig mit der Zugabe der zu überziehenden Teilchen in der Uberzugsflussigkeit suspendiert werden Die suspendierten Festkörper in dem Überzug konnen in dem Überzug löslich sein, wenn ihre Kontaktzeit mit dem Überzugsmatenal nicht zur völligen Auflosung ausreicht

Flüssigkeiten konnen auch überzogen werden, indem sie in der Uberzugsflussigkeit dispergiert werden und eine Suspension oder Emulsion bilden Die zu überziehende Flüssigkeit sollte eine höhere Viskosität haben als die Uberzugsflussigkeit, so daß die Ausbreitung der Flüssigkeit und ihre anschließende Zerstäubung in kleine Tropfchen vorzugsweise in der Uberzugsflussigkeit erfolgt Flussige zu überziehende Materialien konnen auch überzogen werden, nachdem sie auf oder in Festkörpern absorbiert worden sind

Es ist auch möglich, die überzogenen Teilchen auf einer Puderschicht oder in einem Harte- oder Extraktionsbad aufzufangen, in dem noch vorhandenes Losungsmittel durch Extraktion entfernt wird oder eine chemische Hartungsreaktion erfolgt Ein Beispiel fur letzteres ware die Bildung gelatineuberzogener Teilchen, die in einem Bad, welches Glutaraldehyd enthalt, aufgefangen werden, worin die Wandung oder das Überzugsmatenal gehartet wird und die Durchlässigkeit der Wandung stark reduziert wird Die Erfindung kann zur Erzeugung von Polymerwandungen verwendet werden, die in allen oder nahezu allen Losungsmitteln unlöslich sind, wenn die Polymere in der Form wäßriger Latexsuspensionen verfugbar sind Beispiele sind Acrylpolymere, Kautschuk, synthetischer Kautschuk, Polyvinylidenchlorid u a Die festen oder tropfchenformigen zu überziehenden Teilchen werden im Latex suspendiert und auf das Rotationselement gegeben Über die Scheibenoberseite muß dabei feuchte Luft geblasen werden, oder es müssen andere Vorkehrungen getroffen werden, damit die Latices nicht auf der Scheibe trocknen und koagulieren konnen Nachdem die überzogenen Teilchen und die kleineren Teilchen des überschüssigen reinen Latex die Scheibe verlassen haben, werden sie getrocknet, ζ B durch heiße ungesättigte Luft oder Gas Wenn das Wasser zum Latex entfernt wird, koagulieren die Latexteilchen zu einem unlöslichen Film Nach dem Trocknen ist der Ftlmuberzug eine dicht¹ Barriere, die nur durch Losungsmittel fur das Polymer angegriffen wird

Eine andere Variante der vorliegenden Erfindung ist in Figur 2 dargestellt, auf die im folgenden Bezug genommen wird Eine rotierende Scheibe 11 mit einer gerillten Oberflache 13 und ihr Antriebsmotor 17 gleichen den entsprechenden Teilen in Figur 1 Zur Heizung des Raumes zwischen der Scheibe 11 und dem Ruhrmotor 30, dessen Geschwindigkeit durch ein VARIAC 41 reguliert wird und der das Überzugsmatenal und das zu überziehende Material zur Erzeugung der notwendigen Suspension rührt, dienen Infrarotheizlampen 40 Ein geheizter Trichter 45 wird an drei senkrechten Tragerstaben 49 mit Gewinde, von denen in Figur 2 nur

zwei dargestellt sind, selektiv auf und ab bewegt, innerhalb des Trichters 45 befindet sich der Rührer 50, der durch die mit dem Rührmotor 30 verbundene Antriebswelle 47 betrieben wird. Das vordere Ende der Welle 47 hat die Form eines Stopfens 51, welcher je nach Stellung des Trichters 45 in das Trichterrohr hineinragt und so den Ausfluß aus dem Trichter auf die Scheibe 11 unterbrechen kann. Dies macht das Kugelventil 33 unnötig und ermöglicht die Durchflußregulierung durch Heben und Senken des Trichters oder des Motors. Weitere Möglichkeiten der Durchflußregulierung sind denkbar.

Eine weitere Variante der erfindungsgemäßen Lehre ist in Figur 3 dargestellt. Eine rotierende Scheibe 55 mit einer glatten ebenen Oberfläche 57 ist waagerecht zwischen zwei waagerechten Wänden 59 und 60 angeordnet. Der Trichter 61 enthält einen Rührer 63, der so angeordnet ist, daß er die festen Teilchen im flüssigen Überzugsmaterial suspendiert, die beide gleichzeitig in den Trichter gegeben werden. Das untere Ende des Trichters 61 reicht durch eine entsprechende Öffnung 65 in der oberen Wand 59, wodurch der Trichterinhalt auf die Scheibenoberfläche 57 längs der Rotationsachse der Scheibe fällt. Ein Verteilerkegel 67 ist konzentrisch unter dem Trichterauslauf angeordnet, der ein Spritzen des Aufschlämmungsmaterials verhindert. Im Raum zwischen den Platten und 60, sowohl oberhalb als auch unterhalb der Scheibe 55, wird mit Hilfe von Heißluftleitungen 69, die in entsprechende Öffnungen in den Platten 59 und 60 münden, heiße Luft geleitet. Die Temperatur der eingeleiteten Luft reicht aus, um das Überzugsmaterial in geschmolzenem Zustand zu halten. Die Platten, die zur Regulierung des Luftstromes beitragen, müssen nicht parallel sein. Es können z. B. am Außenrand der rotierenden Scheibe höhere Geschwindigkeiten der heißen Luft erreicht werden, wenn der Spalt zwischen Platte und rotierender Scheibe mit wachsendem Radius abnimmt. Ebenso können die Platten gemeinsam mit der Scheibe rotieren.

In Figur 3 dient der Trichter 61 als das Gefäß, in dem die festen Teilchen oder FlüssigkeitströpTchen des zu überziehenden Materials in der Überzugsflüssigkeit dispergiert werden. Außerdem wird die Aufgabegeschwindigkeit der entstehenden Suspension aus dem Trichter auf die Scheibenoberfläche 57 durch den im Trichter gehaltenen Flüssigkeitsspiegel der Suspension und nicht durch ein Auslaßventil reguliert.

Die Anordnung gemäß Figur 4 ähnelt in vielen Details der Anordnung gemäß Figur 3, mit Ausnahme des Zugabemechanismus der Suspension und der Tatsache, daß die Scheibe in einem Winkel geneigt ist, z. B. 45° gegen die Horizontale. Die Suspension aus Überzugsmaterial und Wirkstoff befindet sich in einem Gefäß 70 mit einem Rührer 71. Ein unterer Eckteil des Behälters 70 läßt sich selektiv öffnen, um eine kontrollierte Zuführung der Suspension auf die Oberfläche 57 der Scheibe 55 zu ermöglichen. Figur 5 zeigt als Diagramm die Verwendung eines im allgemeinen konischen Maschensiebes 77, das sich oberhalb der Oberseite einer Scheibe 75 befindet und zu einer Stelle zwischen der Scheibe 75 und dem unteren Ende eines Trichters 73 zusammenläuft. Der Trichter 73 leitet das Suspensionsmaterial zu der Scheibe 75 in derselben Weise wie oben für die Vorrichtungen der Figuren 1 bis 3 beschrieben. Das Maschensieb 77, das mit der Scheibe 75 rotiert, soll jedoch durch Ableiten eines Teils des Überzugsmaterials durch das Sieb zur Regulierung der durchschnittlichen Überzugsdicke beitragen. In den Figuren 13 bis 15 sind weitere Formen rotierender Scheiben 90, 92 und 94 dargestellt, die für die Erfindung benutzt werden können. Darüber hinaus können mehrstufige rotierende Scheiben, gerippte Räder, gerillte Scheiben und radiale Röhren benutzt werden. Die vorliegende Erfindung wird durch die folgenden Anwendungsbeispiele weiter illustriert.

Beispiel I

Bei diesem Beispiel werden nahezu kugelförmige Kaliumchloridteilchen verwendet, die aus einer Siebfraktion von 20 bis 32 mesh (500 bis 863 Mikrometer) stammen. Die Apparatur war praktisch die in Figur 1 dargestellte, bei der die Oberseite der Scheibe 11 glatt und nicht gerillt war. Die Auslaßöffnung 37 des Kugelventils befand sich etwa 3,2 mm über der Oberseite 13 der Scheibe. Der ganze Behälter wurde durch ein elektrisches Heizband geheizt und war mit einem Thermopaar ausgerüstet. Die Scheibe war um etwa 45° gegen die Waagerechte geneigt (wie in Figur 4), um den Weg der aufwärts gerichteten Teilchen in der Luft zu verlängern, so daß sie erstarren konnten, bevor sie auf eine feste Oberfläche trafen. Die abwärts gerichteten Teilchen wurden nicht aufgefangen. Die Scheibenanordnung war außerdem mit zwei Heizlampen und drei Heizpistolen oberhalb und zwei Heizpistolen unterhalb der Scheibe ausgerüstet.

38 g Paraffinwachs (Fisher P-22), 38 g Polywax-500 (Hersteller Bareco Division of Petrolite Inc.) und 24 g 'clvax 420 (DuPont) wurden geschmolzen und in einem Becherglas gemischt. Das geschmolzene Wachs und 38 g Kaliumchloridteilchen wurden in den geheizten Mischbehälter gegeben und gemischt. Nach Einschalten aller Heizpistolen wurde die Scheibe auf eine Rotationsgeschwindigkeit von 700 UpM gebracht. Das Ventil wurde geöffnet, um die Suspension auf die Mitte der Scheibe fließen zu lassen, von wo sie dispergiert wurde. Das überzogene Kaliumchlorid wurde auf Grund der Neigung der Scheibe in einer aufwärts gerichteten Kurve abgeworfen und landete etwa 1,8 m von der Scheibe entfernt am Boden. Die kleineren Teilchen aus reinem Wachs beschrieben eine Kurve, die viel näher der Scheibe verlief, und waren um 0,3 bis 0,6 m von den überzogenen Kaliumchloridteilchen getrennt.

Die größeren Teilchen wurden durch Sieben in drei Fraktionen getrennt. 28% hatten einen Durchmesser über 860 Mikrometer, 68% hatten einen Durchmesser von 590 bis 860 Mikrometer, und 4% hatten einen Durchmesser unter 590 Mikrometer. Die kleinen Wachsteilchen unmittelbar um die Scheibe herum wurden nicht aufgefangen.

Der mittlere Durchmesser der nicht überzogenen Teilchen, gemessen an einer kleinen Anzahl (n = 15), betrug 521 ± 44 Mikrometer.

Die überzogenen Teilchen hatten einen mittleren Durchmesser von 759 + 74 Mikrometer (n = 15). Auf Grund dieser Messungen betrug die mittlere Wanddicke daher 119 Mikrometer.

In der Fraktion mit einem Durchmesser über 860 Mikrometer sanken alle Teilchen in einer Flüssigkeit Diethylsuccinat mit einer Dichte von 1,047 g/cm³ unter, deren Dichte etwa 10% über der des Wachses lag. Das bedeutet, daß alle diese Teilchen Kaliumchlorid enthielten. Bei den Teilchen mit einem Durchmesser von 590 bis 860 Mikrometern schwammen drei von 20 zufällig ausgewählten Teilchen auf, was darauf hinwies, daß diese aus reinem Wachs bestanden. Die Fraktion reiner Wachsteilchen in diesem Größenbereich könnte durch höhere Scheibengeschwindigkeit oder niedrigere Viskosität des Überzugsmaterials vermindert werden. Eine Extraktion mit Wasser zeigte, daß die Fraktion mit einem Durchmesser über 860 Mikrometern 54,7% Kaliumchlorid und 45,3% Wachs enthielt. Die Fraktion mit einem Durchmesser von 590 bis 860 Mikrometern Durchmesser enthielt 65% Kaliumchlorid und 35% Wachs.

Während das freie Kaliumchlorid sich in Wasser innerhalb von Sekunden löste, lösten sich weniger als 3% des überzogenen Kaliumchlorids jeder Größenfraktion innerhalb von 10 Minuten. Aus der Fraktion von 590 bis 860 Mikrometern lösten sich nur 16,2% innerhalb von 70 Minuten. 30,9% lösten sich innerhalb von 70 Minuten aus der Fraktion mit einem Durchmesser über 860

Mikrometer Nach 266 Minuten waren aus der Fraktion mit einem Durchmesser von 590 bis 860 Mikrometer 39% und aus der Fraktion mit einem Durchmesser über 860 Mikrometer 62% gelost Dies zeigt an, daß die löslichen Kaliumchlondteilchen gut überzogen waren

Bei diesem Beispiel war das Kaliumchlorid durch den polymeren Wachsuberzug gut überzogen Bei Verfahren wie Fließbettuberzugsverfahren ist das schwierig, weil die wachsartigen Tropfchen die Kaliumchlondoberflache nicht gut benetzen Dadurch verbreitet sich der Überzug mangelhaft über die Oberflache Bei der vorliegenden Erfindung sind die Teilchen zunächst vollständig in die Überzugsflussigkeit eingetaucht, und der Prozeß verlauft so rasch daß der Überzug nicht genügend Zeit hat, vor dem Erstarren die Oberflache wieder freizulegen

Beispiel Il

Nonpareille Zuckerkugeln mit Durchmessern zwischen 1,2 und 2 mm wurden in einem Wachs Gemisch der folgenden Zusammensetzung verkapselt Gulfwax (Haushaltsparaffinwachs) 38 g, Polywax 500 (Bareco) 38 g und Elvax 420 (DuPont) 24 g Wahrend das Wachs bei 104⁰C im Mischgefaß gerührt wurde, wurden 40 g Nonpareille Kugeln zugegeben, gut gemischt und die Dispersion auf die Scheibe gegeben, die mit 1140 UpM rotierte Der entstehende Wachsuberzug auf den überzogenen Nonpareille Kugeln reicht von 17 bis 25 Gew %, wie durch Extraktion gemessen wurde Nicht überzogene Nonpareille-Kugeln gaben 73,6% ihres Inhaltes in 10 Minuten und 91 % in 30 Minuten ab Die überzogenen Kugeln gaben nach 10 Minuten keine nachweisbare Menge (d h unter 1 %) ab Nach 30 Minuten waren 1,1 % freigesetzt und nach einer Stunde 2,6% Damit war der Zucker gut überzogen

Beispiel III

20 g Celluloseacetatbutyrat (Eastman CAB 381 2) wurden in einem Gemisch von 100 ml Dichlormethan und 10 ml Aceton gelost und in den Behalter 20 gegeben Kristalle von rotem Zucker in Gesamtgewicht von 28 g, die durch ein 500 Mikron Sieb durchgingen, jedoch von einem 250 Mikron Sieb zurückgehalten wurden, wurden mit der CAB Losung gemischt und die Suspension ohne Erhitzen auf die mit 1170 UpM rotierende Scheibe gegeben Wahrend des Überziehens trennten sich die roten Teilchen deutlich von den kleineren, ungefärbten Polymertropfchen Die Fraktion des überzogenen Produkts, die durch ein 1 mm Sieb durchging, jedoch von 860 Mikrometer Offnungen zurückgehalten wurde (überzogene Teilchen, die sich auf der Aufnahmeflache agglomerierten, weil nicht das gesamte Losungsmittel in der Laboratoriumsluft verdampft werden konnte), bestanden zu 68% aus Zucker und zu 32% als Celluloseacetatbutyrat Überzug Beim Einbringen in Wasser losten sich innerhalb von 10 Minuten 33% des Zuckers und innerhalb von 90 Minuten 65%

Beispiel IV

Um Überzuge aus Polymermischungen mit höherer Schmelzviskositat, ζ B Polyethylen herzustellen, muß die Lufttemperatur in der Umgebung der rotierenden Scheibe reguliert werden Das erfolgte hauptsachlich unter Verwendung der Vorrichtungen von Figur 3 und 4 worin die Abdeckplatten 59 und 60 verwendet werden Heiße Luft (z B aus Heizpistolen) wird direkt durch die Leitungen 69 auf die Scheibe geleitet

100 g Polyethylen (Schmelzindex 250) wurden in einem Becherglas geschmolzen 34 g kugelförmige Korner einer schwach wasserlöslichen organischen Saure mit einem mittleren Korndurchmesser von 0,740 mm wurden mit dem geschmolzenen Polyethylen gemischt Die Temperatur des Gemisches betrug 154"C Dieses Gemisch wurde auf die Scheibe gegeben, die mit 1140 UpM rotierte Die Temperatur der Platten oberhalb und unterhalb der Scheibe schwankte zwischen 130 und 170⁰C an verschiedenen Punkten Die viskose Suspension wurde innerhalb eines Zeitraumes von 5 Minuten auf die Platte gegeben Es wurden 46 g Material aufgefangen, die das zu überziehende Material kaum berührt hatten Diese verteilten sich wie folgt

Durchmesser	% der Ge	Inhalt
(Mikrometer)	samtmenge	reines Polyethylen
500	7,8	reines Polyethylen
500- 590	0,9	überzogene organische Saure
590- 860	7,3	überzogene organische Saure
860-1 000	14,5	überzogene organische Saure
1 000-1 180	9,1	einzelne Kugeln
1 180 teilchenformig	3,7	„Faden" und „Spinnweben",
nicht teilchenformig	56,7	Polyethylen, das keine
		organische Saure enthalt

Das nicht teilchenformige Material wird nicht bei niedrigerer Viskosität des Überzugsmaterials beobachtet, jedoch konnte wegen der thermischen Instabilität der Inhaltsteilchen bei diesem Beispiel keine höhere Temperatur zur Erniedrigung der Viskosität angewendet werden Zum Vergleich ist die Teilchengroßenverteilung der nicht überzogenen Korper der organischen Saure angegeben

Durchmesser	Gew %
(Mikrometer)	0,4
500	1,2
500- 590	79,2
590- 860	19,0
860-1 000	0,3
1 000

Die Teilchen in der Großenfraktion von 590-1 000 Mikrometer enthielten 49% organische Säure. In deionisiertem Wasser wurden innerhalb 16 Stunden 2,4% und innerhalb 72 Stunden 7,1 % der organischen Säure freigesetzt. Bei den nicht überzogenen Kontrollversuchen löste sich die organische Säure vollständig in etwa 30 Minuten.

Beispiel V

400 g Woodsches Metall (bezogen von Federated Metal Corp. of Newark, N. J.) wurden in einem Becherglas geschmolzen. 50 g nahezu kugelförmige KCI-Korner, die durch ein Sieb mit 860 Mikron Durchmesser durchgingen, jedoch von einem 500-Mikron-Sieb zurückgehalten wurden, wurden in einem Ofen auf 85⁰C erhitzt. Eine 20 cm-Scheibe mit 24 Rillen von 3,2 mm Breite und 1,6 mm Tiefe, die bei 6O⁰C und einer Neigung von 28° gegenüber der Waagerechten gehalten wurde, rotierte mit 6300 UpM. Eine Suspension der KCI-Teilchen in dem flüssigen Woodschen Metall wurde hergestellt und auf die Scheibe gegossen. Die Teilchengrößenverteilung war wie folgt:

Durchmesser	Gewicht	Inhalt
(Mikrometer)	(g)	Metallstaub
unter 500	26,3	Kugeln
500-590	21,8	Kugeln und flache Stücken
590-860	10,0	Agglomerate
über 860	37,1

Nach visueller Beobachtung waren die Kugeln mit dem Metall überzogen, jedoch löste sich das Kaliumchlorid schnell, woraus hervorging, daß der Überzug porös war. Unter dem Mikroskop war erkennbar, daß der Überzug aus vielen kleinen Metallkristallen bestand, der an den Kristallgrenzen undicht war.

Beispiel Vl

50 g Polyethylen USI (Dichte 0,927, Schmelzindex 250) wurden in 50 g Gulfwax-Paraffin bei 150°C gelöst. Die ungerillte gerade 20 cm-Scheibe wurde bei 130°C und 1 800 UpM gehalten. 50 g nahezu kugelförmiger Acetaminophen-Teilchen von 177 bis 250 Mikrometer wurden mit der Polymer-Wachs-Lösung gemischt. Die Produktfraktion von 177 bis 300 Mikrometer enthielt hauptsächlich überzogene Einzelteilchen.

Beispiel VII

Die Vorrichtung von Figur 5 mit kegelförmigem Sieb wurde zum Überziehen von nahezu kugelförmigen KCI-Teilchen verwendet. Der Prozentanteil des Inhaltsmaterials, bezogen auf die Gesamtpartikel (d. h. die Nutzmasse) stieg bei dem Produkt gegenüber einem Lauf mit einer glatten Scheibe unter den gleichen Bedingungen. Dieses zeigt, daß der poröse Kegel eine andere Möglichkeit zur Regulierung der Wandstärke darstellt, indem die Menge der Überzugsflüssigkeit, die von den zu überziehenden Teilchen abgezogen wird, erhöht wird und gleichzeitig der Anteil des überschüssigen Überzugsmaterials, das von der Kante der rotierenden Vorrichtung zerstäubt wird, vermindert wird. Dabei sinkt allerdings die Anzahl der einzeln überzogenen Teilchen. Die Überzugsmischung bestand aus 38 Gew.-% Paraffinwachs (GuIf), 38 Gew.-% Polywax 500 (Bareco) und 24% Elvax 420 (DuPont). Die ursprüngliche Teilchengröße betrug 0,50 bis 0,86 mm. Die Aufschlämmung wurde bei 116°C auf die Scheibe oder den Rotor gegeben, wobei die Luft zwischen den Platten bei 129 bis 133 ⁰C gehalten wurde.

% Nutzmasse 500-590 590-850

Mikrometer Mikrometer

glatte Scheibe 75,8 57,3

Kegelsieb 88 82,8

Bei der glatten Scheibe war unter den gleichen Bedingungen die Größenverteilung der nicht überzogenen Teilchen, der überzogenen Teilchen und des zerstäubten überschüssigen Überzugsmaterials wie folgt:

Nicht überzogenes	KCI	%	2,5
Durchmesser			14,0
(Mikrometer)	Gewicht	0,418	78,6
	(g)	2,354	3,9
unter 420		13,187	1,0
420-500		0,654	100,0
500-590		0,172
590-860		16,785
über 860
	gesamt

Produkt (in zwei Ringen um die rotierende Vorrichtung abgeworfen) Überzogene KCI-Teilchen (äußerer Ring)

Durchmesser	Gewicht %	0,3	1,8	Gewicht %	1,0	5,5
(Mikrometer)	(g)	0,6	3,6	(g)	0,9	5,0
	12,1	73,4	1,5	8,3
unter 500	2,6	15,8	3,3	18,3
500- 590	0,5	3,0	7,3	40,6
590- 860	0,4	2,4	1,3	7,2
860-1 000	gesamt 16,5	100,0	2,7	15,1
1 000-1 180		Zerstäubtes überschüssiges Überzugsmaterial (innerer Ring)	gesamt 18,0	100,0
über 1 180		Durchmesser
		(Mikrometer)
unter 149
149-177
177-250
250-297
297-420
420-500
über 500

Es gibt nur eine geringe Überschneidung in der Größenverteilung der großen überzogenen KCI-Teilchen, hauptsächlich als einzeln überzogene Teilchen und den kleinen Tröpfchen, die hauptsächlich aus zerstäubtem reinem Überzugsmaterial bestehen. Da festes KCI eine höhere Dichte hat, befinden sich nahezu alle überzogenen KCI-Teilchen in dem äußeren Ring. Wenn die Scheibe bei höherer Geschwindigkeit arbeitet oder die Viskosität des Überzugsmaterials erniedrigt wird, sinkt der Durchmesser der zerstäubten Tröpfchen im inneren Ring. Bei steigender Rotationsgeschwindigkeit steigt der Durchmesser des Abwurfringes, der die großen überzogenen Teilchen enthält. Wird die Geschwindigkeit beibehalten und die Viskosität vermindert, sinkt der Durchmesser des äußeren Abwurfringes geringfügig, weil die Teilchen einen dünneren Überzug erhalten.

Claims (1)

1. Erfindungsanspruch:

   Verfahren zum Überziehen oder Verkapseln einzelner Massenteilchen, bei dem das zu überziehende Material in Form fester Teilchen, durch Granulation gebildeter Aggregate oder Flussigkeitstropfchen vorliegt, mit einem Überzug eines Materials, das weniger viskos ist als das zu überziehende Material und bei Raumtemperatur fest und bei erhöhten Temperaturen flussig ist oder wahrend des Überzugsprozesses in Form einer Losung vorliegt, gekennzeichnet dadurch, daß die einzelnen Massenteilchen des zu überziehenden Materials in dem gesamten flussigen Überzugsmatenal zu einer Suspension verteilt werden, die Suspension auf eine rotierende Flache aufgegeben wird, die Suspension zentrifugal in Tropfchen von reinem Überzugsmatenal und einzelne Teilchen des zu überziehenden Materials, die mit dem Überzugsmatenal überzogen sind, aufgetrennt und dispergiert werden, die überzogenen einzelnen Massenteilchen abgekühlt oder das Losungsmittel zur Verfestigung des Überzugsmatenals entfernt wird und die Tropfchen des überschüssigen flussigen Überzugsmatenals einen vorherbestimmten Durchmesser aufweisen, der unterhalb des Durchmessers der überzogenen einzelnen Massenteilchen liegt Verfahren gemäß Punkt 1, gekennzeichnet dadurch, daß die Rotationsgeschwindigkeit der rotierenden Flache auf den vorherbestimmten Durchmesser der Tropfchen abgestimmt wird

   Verfahren gemäß Punkt 1, gekennzeichnet dadurch, daß die überzogenen einzelnen Massenteilchen von den Tropfchen reinen Überzugsmaterials abgetrennt werden

   Verfahren gemäß Punkt 3, gekennzeichnet dadurch, daß die Abtrennung durch Sieben oder die Anwendung der Zentrifugalkraft erfolgt

   Verfahren gemäß Punkt 3, gekennzeichnet dadurch, daß die Abtrennung bei hoher Geschwindigkeit der rotierenden Flache erfolgt, so daß die Tropfchen des Überzugsmatenals bedeutend kleiner als die überzogenen einzelnen Massenteilchen sind und die rotierende Flache in einer Zone verlassen, die radial innerhalb der abgetrennten überzogenen einzelnen Massenteilchen liegt Verfahren gemäß Punkt 1, gekennzeichnet dadurch, daß die Kühlung oder Entfernung des Losungsmittels unmittelbar nnch Verlassen der rotierenden Flache durch geheizte oder ungeheizte Luft oder Gas erfolgt Verfahren gemäß Punkt 1, gekennzeichnet dadurch, daß die Umgebung der rotierenden Flache erwärmt wird, um das Überzugsmatenal auf der rotierenden Flache in flussiger Form zu halten

   Verfahren gemäß Punkt 7, gekennzeichnet dadurch, daß die Heizung durch Leiten von heißer Luft über eine oder mehrere Platten oder Anlegen einer Induktion an die Platte oder Platten erfolgt, die sich in geringem Abstand oberhalb und unterhalb der rotierenden Flache befinden

   Verfahren gemäß Punkt 1, gekennzeichnet dadurch, daß das Überzugsmatenal in einem Gefäß auf genügend hohe Temperatur erhitzt wird, um das Überzugsmatenal in flussiger Form zu halten, die einzelnen Massenteilchen des zu überziehenden Materials dem flussigen Überzugsmatenal zugegeben und unter Ruhren im Überzugsmatenal verteilt werden Verfahren gemäß Punkt 1, gekennzeichnet dadurch, daß die rotierende Flache einen spitzen Winkel gegen die Horizontale aufweist

   Verfahren gemäß Punkt 1, gekennzeichnet dadurch, daß die Regulierung der Dicke des Überzugsmatenals auf dem zu überziehenden Material durch Regulierung der Rotationsgeschwindigkeit der Flache erfolgt Verfahren gemäß Punkt 1, gekennzeichnet dadurch, daß die Regulierung der Dicke des Überzugsmaterials auf dem zu überziehenden Material durch Regulierung der Viskosität des flussigen Überzugsmaterials erfolgt Verfahren gemäß Punkt 1, gekennzeichnet dadurch, daß die Regulierung der Dicke des Überzugsmatenals auf dem zu überziehenden Material durch Regulierung der Geschwindigkeit, mit der die Suspension auf die rotierende Flache aufgegeben wird, erfolgt

   Verfahren gemäß Punkt 1, gekennzeichnet dadurch, daß die Regulierung der Dicke des Überzugsmaterials auf dem zu überziehenden Material durch Regulierung der benetzten Oberflache der rotierenden Vorrichtung erfolgt Verfahren gemäß Punkt 1, gekennzeichnet dadurch, daß ein Teil des Überzugsmaterials, das als Bestandteil der Suspension auf die rotierende Flache aufgegeben wird, wobei die rotierende Flache eine Porosität aufweist, ζ B aus einem Sieb, porösem Material oder gelochtem Material besteht, das in Form eines Kegels oder einer Schale im gewissen Abstand über einer zweiten aufnehmenden Flache angeordnet ist, und die überzogenen Massenteilchen, die großer als die Zwischenräume oder Locher der porösen Flache sind, längs der porösen Flache zentrifugal verteilt werden durch Schwerkraft und/oder Zentrifugalkraft, und die Zwischenräume oder Locher der porösen Flache teilweise abgeleitet und zum Vorratsbehälter des Überzugsmatenals zurückgeführt wird

   Verfahren gemäß Punkt 1, gekennzeichnet dadurch, daß die Verfestigung der Tropfchen der Uberzugsflussigkeit durch zentrifugales Abschleudern von der rotierenden Flache durch geheizte oder ungeheizte umgebende Luft oder Gas erfolgt und die verfestigten Tropfchen des Überzugsmatenals gesammelt und zurückgeführt werden Verfahren gemäß Punkt 1, gekennzeichnet dadurch, daß die Tropfchen des Überzugsmaterials verfestigt und in die Suspension ruckgeleitet werden

   Verfahren gemäß Punkt 1, gekennzeichnet dadurch, daß die Zugabe eines Losungsmittels fur das Überzugsmatenal vor oder wahrend der Bildung der Suspension erfolgt, damit das Überziehen überhaupt oder eine Verminderung der Dicke des Überzugsmatenals auf den überzogenen Massenteilchen möglich wird

   Verfahren gemäß Punkt 1, gekennzeichnet dadurch, daß das zu überziehende Material im Überzugsmatenal unlöslich ist Verfahren gemäß Punkt 1, gekennzeichnet dadurch, daß das zu überziehende Material im Überzugsmatenal mindestens teilweise löslich ist und die Zeit vom ersten Kontakt bis zur Verfestigung des Überzugsmaterials genügend kurz ist, um eine merkliche Auflosung des zu überziehenden Materials im Überzugsmatenal zu verhindern Verfahren gemäß Punkt 1, gekennzeichnet dadurch, daß das zu überziehende Material oder eine dann enthaltene Komponente mit dem Überzugsmatenal oder einer dann enthaltenen Komponente reagiert und anfänglich eine feste Wand an der Peripherie jedes einzelnen Massenteilchens bildet, bevor sich das Überzugsmatenal verfestigt Verfahren gemäß Punkt 1, gekennzeichnet dadurch, daß das zu überziehende Material in der Form von Flussigkeitstropfchen vorliegt, die eine höhere Viskosität als das Überzugsmatenal haben

   Verfahren gemäß Punkt 1, gekennzeichnet dadurch, daß die Härtung der überzogenen Massenteilchen durch Überfuhrung in ein chemisches Härtebad erfolgt

   Verfahren gemäß Punkt 23, gekennzeichnet dadurch, daß das Überzugsmatenal eine Gelatine ist und das Härtebad Glutaraldehyd enthalt

   Verfahren gemäß Punkt 23, gekennzeichnet dadurch, daß der Überzug aus Gelatine besteht, die durch heißes Gas, heiße Luft oder eine heiße Flüssigkeit, die kein Losungsmittel ist, vernetzt und unlöslich gemacht wird Verfahren gemäß Punkt 22, gekennzeichnet dadurch, daß die einzelnen Massenteilchen im allgemeinen kugelförmige Teilchen mit einem Durchmesser zwischen 10 Mikrometern und 10 mm sind

   Verfahren gemäß Punkt 1 gekennzeichnet dadurch, daß die Uberzugsflussigkeit eine Suspension ist, die feine unlösliche Teilchen enthalt, die Teil des Überzugs der zu überziehenden Teile werden und die in gleicher Weise in der überschüssigen Uberzugsflussigkeit verteilt sind

   Verfahren gemäß Punkt 1, gekennzeichnet dadurch, daß die Suspension entlang der Scheibenoberflache in radial verlaufenden, zueinander im Winkel stehenden Rillen, die sich in der Oberflache befinden, radial nach außen geschleudert werden Verfahren zum Überziehen von Teilchen mit einem flussigen Überzug zum Erhalten einzelner überzogener Teilchen unter gleichzeitiger Abtrennung der überzogenen Teilchen von der überschüssigen Uberzugsflussigkeit, die mit den Teilchen in einer Suspension gemischt vorliegen, gekennzeichnet dadurch, daß die Suspension zur Trennung der Suspension in überzogene Teilchen und zerstaubte Überzugsflussigkeitstropfchen auf eine rotierende Flache aufgegeben wird, deren Rotationsgeschwindigkeit so ist, daß sich die Tropfchen von überschüssigem reinem Überzugsmatenal vorwiegend in einer vorherbestimmten Große bilden, die kleiner ist als die Große der überzogenen Teilchen Verfahren gemäß Punkt 29, gekennzeichnet dadurch, daß der Volumenanteil der zu überziehenden Teilchen in der Suspension im Bereich von 10 bis 35%, vorzugsweise 20 bis 35% liegt

   Verfahren gemäß Punkt 29, gekennzeichnet dadurch, daß die überzogenen Teilchen von temperaturlabilem Material (Chemikalien, Enzyme, biologische Zellen) unter gleichzeitiger Bildung kleinerer Tropfchen von überschussigem Überzugsmatenal so schnell gebildet werden, daß wenig oder kein Abbau oder Denaturierung eintritt Verfahren gemäß Punkt 29, gekennzeichnet dadurch, daß die zu überziehenden Massenteilchen in die Suspension vollständig eingetaucht werden und das Überziehen mit der Flüssigkeit, das Eintauchen der Teilchen in die Flüssigkeit und die Verfestigung schnell erfolgen, so daß trotz unzureichender Benetzung ein Aufreißen des Überzuges nicht erfolgt, also die Teilchen vollständig überzogen werden

   Produkt, hergestellt nach Verfahren gemäß Punkt 1 bis 32, gekennzeichnet dadurch, daß es aus einzelnen Massenteilchen von zu überziehendem Material in Form fester Teilchen, durch Granulation gebildeter Aggregate oder aus Flussigkeitstropfchen, die mit einem flussigen Überzugsmatenal überzogen oder eingekapselt sind, und Tropfchen aus reinem flussigem Überzugsmatenal von deutlich kleinerer Große als die überzogenen Massenteilchen besteht

   Vorrichtung zum Überziehen oder Verkapseln einzelner Massenteilchen von zu überziehendem Material in Form fester Teilchen, durch Granulation gebildeter Aggregate oder aus Flussigkeitstropfchen mit einem Material, das weniger viskos ist als das zu überziehende Material und bei normaler Raumtemperatur fest wahrend des Überzugsprozesses in Form einer Losung oder verflüssigt vorliegt, gekennzeichnet dadurch, daß sie aus Behaltern fur die Aufnahme der einzelnen Massenkomponenten des zu überziehenden Materials und des flussigen Uberzugsmatenals in Form einer Suspension, Aufgabevorrichtungen fur die Suspension aus den Behaltern auf eine rotierende Flache zur zentrifugalen Trennung und Dispersion der Suspension in Tropfchen aus reinem Überzugsmatenal und einzelne mit dem Überzugsmatenal überzogene Teilchen des zu überziehenden Materials, Kuhlvorrichtungen zur Kühlung der überzogenen einzelnen Massenteilchen oder Heizvorrichtungen zur Entfernung des Losungsmittels, um das Überzugsmaterial zu verfestigen, und Mittel zur Regulierung der Vorrichtung, damit überschüssiges Überzugsmaterial vorwiegend als Tropfchen von vorherbestimmter Große anfallt, die kleiner ist als die Große der überzogenen einzelnen Massenteilchen, besteht

   Vorrichtung nach Punkt 34, gekennzeichnet dadurch, daß das Regulierungsmittel in einem Mittel zur Einstellung der Rotationsgeschwindigkeit der Flache auf die vorherbestimmte Tropfchengroße besteht Vorrichtung nach Punkt 34, gekennzeichnet dadurch, daß Mittel zur Trennung der überzogenen einzelnen Massenteilchen von den Tropfchen aus reinem Überzugsmatenal vorgesehen sind

   Vorrichtung nach Punkt 34, gekennzeichnet dadurch, daß Heizvorrichtungen zur Heizung der Umgebung der rotierenden Flache vorgesehen sind, um das Überzugsmaterial auf der rotierenden Flache in flussiger Form zu halten