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HINTERGRUND
DER ERFINDUNG
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Gebiet der Erfindung
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Die vorliegende Erfindung betrifft
eine Zusammensetzung zur Herstellung von Phasenwechselmaterial-Mikrokapseln
und ein Verfahren zur Herstellung der Mikrokapseln. Insbesondere
betrifft die vorliegende Erfindung die Herstellung von Phasenwechselmaterial-Mikrokapseln,
welche für
textile Stoffe verwendet werden.
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Beschreibung
des verwandten Gebiets
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Materialien zur Wärmespeicherung (Wärmeabgabe),
d.h. Phasenwechselmaterialien (phase-change materials (PCMS)), unterliegen
in einem spezifischen Temperaturbereich physikalischen Phasenübergängen, z.B.
von fester Phase zu flüssiger Phase
oder von flüssiger
Phase zu fester Phase. Tatsächlich
können
viele Materialien in einem speziellen Temperaturbereich als PCMS
angesehen werden. Im Temperaturbereich von ungefähr 0°C kann zum Beispiel Wasser-Eis
als PCMS verwendet werden.
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Für
die Wahl von PCMS müssen
zwei Faktoren berücksichtigt
werden, welche den Temperaturbereich, bei dem PCMS anwendbar sind,
und den Betrag (Ausmaß)
an latenter wärme,
der während
der Phasenänderung
von PCMS absorbiert oder freigesetzt wird, einschließen. Grundsätzlich werden PCMS
gewählt,
die basierend auf den Umgebungstemperaturanforderungen den geeigneten
Temperaturbereich besitzen. Vorzugsweise werden PCMS mit größeren Latentwärmeänderungen
verwendet. Da eine größere Latentwärmeänderung
es ermöglicht, daß während des
Phasenübergangs
mehr Wärme absorbiert/freigesetzt
wird, können
PCMS über
einen längeren
Zeitraum im Phasenübergangstemperaturbereich
bleiben.
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Während
des Erwärmungsprozesses
erhöht sich
die Temperatur von PCMS, bis der Schmelzpunkt erreicht ist. Während des
Prozesses des Phasenübergangs
bleiben die Temperaturen der PCMS und der Umgebung konstant, bis
der Prozeß des Phasenübergangs
vollendet ist. wenn PCMS weiter erwärmt werden, wird die Temperatur
der PCMS ansteigen.
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Wenn PCMS auf die Phasenübergangskristallisationstemperatur
abgekühlt
werden, wird Latentwärme
freigesetzt werden. Wenn PCMS von einer flüssigen Phase zu einer festen
Phase übergehen, bleibt
die Temperatur der PCMS konstant, bis der Prozeß des Phasenübergangs
vollendet ist. Danach wird die Temperatur der PCMS weiter abnehmen, wenn
sie weiter abgekühlt
werden.
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Im allgemeinen gehen PCMS in realen
Anwendungen zwischen einer Flüssigphase
und einer festen Phase über
PCMS müssen
von einer Deckschicht umhüllt
sein, um Verluste zu vermeiden, insbesondere bei PCMS in flüssiger Phase.
Daher wurde vor kurzem eine Technologie entwickelt, um PCMS mit
Mikrokapseln zu umhüllen,
um keine PCMS in flüssiger
Phase zu verlieren.
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Ein Verfahren zur Herstellung der
Mikrokapseln umfaßt
ein chemisches Syntheseverfahren, ein physikalisch-chemisches Syntheseverfahren
und ein physikalisch-mechanisches Syntheseverfahren. Das chemische
Syntheseverfahren umfaßt ein
Grenzflächenkondensationspolymerisationsverfahren,
In-situ-Polymerisationsverfahren und Form-Loch-Kondensationsbadverfahren
(shape-hole condensed bath method). Das Grenzflächenkondensationspolymerisationsverfahren
besitzt mehrere Vorteile wie eine hohe Reaktionsrate, milde Reaktionsbedingung; geringere
Anforderung an die Reinheit des Ausgangsmaterials und hohe Toleranz
hinsichtlich des Verhältnisses
des Ausgangsmaterials in der Zusammensetzung. Daher beschränkt sich
das Interesse auf dem Gebiet vorzugsweise immer auf die Verwendung
des Grenzflächenkondensationspolymerisationsverfahrens.
Typischerweise ist das Material der Hüllen der Mikrokapseln ein Polymer.
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Bei dem Grenzflächenkondensationspolymerisationsverfahren
werden eine Ölphase
und eine Wasserphase verwendet. Das in der Wasserphase verwendete
Lösungsmittel
ist Wasser, und das in der Ölphase
verwendete Lösungsmittel
umfaßt
Dichlormethan, Chloroform, Trichlorethan, Tetrachlordifluorethan,
Kohlenstofftetrachlorid, Benzol, Toluol, Xylol, Kohlenstoffdisulfid,
Pentan, Cyclohexan, Mineralöl und
eine Kombination davon. Das Phasenwechselmaterial und ein lipophiles
Monomer zur Ausbildung der Hülle
der Mikrokapsel werden in der Ölphase
gelöst.
Mindestens ein hydrophiles Monomer zur Ausbildung der Hülle der
Mikrokapsel wird in der Wasserphase gelöst. Zusätzlich ist in der Wasserphase
ein oberflächenaktives
Mittel enthalten.
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Das oberflächenaktive Mittel ist sehr
wichtig bei dem Grenzflächenkondensationspolymerisationsverfahren.
Durch das oberflächenaktive
Mittel, welches die Ölphase
umgibt, werden Mizellen gebildet und durch das oberflächenaktive
Mittel in die Wasserphase gebracht. Es findet an der Grenzfläche der
Mizellen eine Polymerisationsreaktion statt. Die Hülle der
Mikrokapsel wird durch die Polymerisation des lipophilen Monomers
und des hydrophilen Mono mers an der Grenzfläche der Mizelle gebildet. Die Hülle umhüllt das
Phasenwechselmaterial, welches in der Mizelle gelöst ist,
und es wird die Phasenwechselmaterial-Mikrokapsel gebildet. Das
in dem Grenzflächenkondensationspolymerisationsverfahren
verwendete oberflächenaktive
Mittel umfaßt
Polyethylenalkohol, Glutin, Methylcellulose oder andere oberflächenaktive
Mittel.
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Typischerweise ist das in dem bisherigen Grenzflächenkondensationspolymerisationsverfahren
verwendete Phasenwechselmaterial eine nichtpolare Verbindung oder
eine Verbindung mit geringer Polarität wie ein Alkylalkan oder Arylalkan.
Mit dem Phasenwechselmaterial und dem lipophilen Monomer ist es
schwierig, eine homogene Phase zu erhalten, da das lipophile Monomer
wie Phenylethen, Isocyanatsalz eine polare oder hochpolare Verbindung ist.
Daher muß mindestens
ein organisches Lösungsmittel
der Ölphase
zugegeben werden, um eine homogene Ölphase zu bilden.
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Der Nachteil der Verwendung eines
organischen Lösungsmittels
ist es, daß das
organische Lösungsmittel
im Inneren der Mikrokapsel verbleiben könnte. Das verbleibende organische
Lösungsmittel im
Inneren der Mikrokapsel beeinflußt die thermische Eigenschaft
der Mikrokapsel, und es wird der beabsichtigte Phasenübergangstemperaturbereich
verändert.
Im bisherigen Grenzflächenkondensationspolymerisationsverfahren
zur Herstellung der Mikrokapsel wird ein Erwärmungsprozeß verwendet, um das organische
Lösungsmittel
zu entfernen, jedoch verbleibt dennoch ein Rückstand im Inneren der Mikrokapsel.
Darüber
hinaus werden die durch das bisherige Grenzflächenkondensationspolymerisationsverfahren
hergestellten Mikrokapseln aufgrund der lipophilen Hülle in einem
organischen Lösungsmittel
dispergiert. Die Lösung
zur Beschichtung von textilen Stoffen mit darin suspendierten Mikrokapseln ist
eine wäßrige Lösung, wobei
daher das organische Lösungsmittel
entfernt werden muß.
In dem Lösungsmittelentfernungsprozeß könnte eine
hohe Temperatur die Polymerhülle
der Mikrokapsel beschädigen. Dieser
Nachteil bewirkt, daß die
Mikrokapsel in späteren
Prozessen aufbricht und das Phasenwechselmaterial austritt.
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ZUSAMMENFASSUNG
DER ERFINDUNG
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Anhand der Analysen der Nachteile
des bisherigen Grenzflächenkondensationspolymerisationsverfahrens
wird deutlich, daß der
Schlüssel
zur Lösung
dieser Probleme beim organischen Lösungsmittel liegt. Wenn ein
neues Grenzflächenkondensationspolymerisationsverfahren
ohne eine Verwendung eines organischen Lösungsmittels bereitgestellt wird,
werden alle oben beschriebenen Probleme gelöst. Wenn einfach nur das organische
Lösungsmittel aus
dem bisherigen Grenzflächenkondensationspolymerisationsverfahren
entfernt wird, kann das Verfahren nicht mehr funktionieren, da das
lipophile Monomer nicht in dem Phasenwechselmaterial gelöst werden
kann.
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Es ist daher eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung,
eine Zusammensetzung zur Verfügung
zu stellen für
eine Verwendung in einem Grenzflächenkondensationspolymerisationsverfahren
zur Herstellung von Phasenwechselmaterial-Mikrokapseln, in welchem
das organische Lösungsmittel
nicht notwendig ist.
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Es ist eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung,
eine Zusammensetzung zur Verfügung
zu stellen für
eine Verwendung in einem Grenzflächenkondensationspolymerisationsverfahren
zur Herstellung von Phasenwechselmaterial-Mikrokapseln, in welchem
Mikrokapseln mit einer hydrophilen Hülle hergestellt werden und
die Mikrokapseln in einer Wasserphase dispergiert werden.
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Es ist noch eine weitere Aufgabe
der vorliegenden Erfindung, eine Zusammensetzung zur Verfügung zu
stellen für
eine Verwendung in einem Grenzflächenkondensationspolymerisationsverfahren
zur Herstellung von Phasenwechselmaterial-Mikrokapseln, in welchem
ein polares Phasenwechselmaterial als Ölphase zum Auflösen des
lipophilen Monomers verwendet wird, wobei daher das organische Lösungsmittel
aus dieser Zusammensetzung ausgeschlossen werden könnte.
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Es ist die vierte Aufgabe der vorliegenden
Erfindung, eine Zusammensetzung zur Verfügung zu stellen für eine Verwendung
in einem Grenzflächenkondensationspolymerisationsverfahren
zur Herstellung von Phasenwechselmaterial-Mikrokapseln, in welchem
das oberflächenaktive
Mittel in der Zusammensetzung nicht notwendig ist.
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Entsprechend den vorherigen und anderen Aufgaben
der vorliegenden Erfindung umfaßt
eine Zusammensetzung für
eine Verwendung in einem Grenzflächenkondensationspolymerisationsverfahren
zur Herstellung von Phasenwechselmaterial-Mikrokapseln zwei verschiedene
Phasen, eine Wasserphase und eine Ölphase. Das Lösungsmittel
in der Wasserphase ist Wasser, welches zumindest wassergetragenes
Polyurethan umfaßt,
wobei das wassergetragene Polyurethan aus einer Gruppe ausgewählt ist,
bestehend aus wassergetragenem Polyurethan, 2,2-Bis(hydroxymethyl)propionsäure-Triethylaminsalz,
Diamin-enthaltendem Sulfonatsalz und einer Kombination davon. Eine
prozentuale gewichtsbezogene Konzentration an wassergetragenem Polyurethan
in der Wasserphase beträgt
5% bis 40%. Eine bevorzugte prozentuale gewichtsbezogene Konzentration
einer wäßrigen Lö sung von
wassergetragenem Polyurethan liegt zwischen ungefähr 15% und
35%.
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Die Ölphase umfaßt mindestens ein Phasenwechselmaterial,
ein lipophiles Monomer und ein festes Wachs. Das Phasenwechselmaterial
ist eine organische Verbindung mit einer Polarität wie Carbonsäureester.
Der Carbonsäureester
mit höherer
Polarität
als eine Kohlenwasserstoffverbindung kann mehr lipophiles Monomer
lösen.
Ein Carboxylat des Carbonsäureesters
wird ausgewählt
aus einer Gruppe von Formiat, Acetat und Propionat, und die Kohlenstoffanzahl
eines Alkoxyls des Carbonsäureesters liegt
zwischen 10 und 18. Die Phasenübergangstemperatur
des Carbonsäureesters
liegt zwischen ungefähr –20 Grad
Celsius und 40 Grad Celsius. Verständlicherweise ist eine längere Alkoxylkette
geeignet für
eine Verwendung bei höherer
Temperatur, so ist der Carbonsäureester
mit einer Alkoxylgruppe mit 20 Kohlenstoffen bis 28 Kohlenstoffen
geeignet für eine
Verwendung zwischen ungefähr
45 Grad Celsius und 80 Grad Celsius.
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Das lipophile Monomer und das wassergetragene
Polyurethan polymerisieren unter Ausbildung der Hülle der
Mikrokapseln in dem Grenzflächenkondensationspolymerisationsverfahren.
Das lipophile Monomer ist ein Melaminoder Isocyanatsalz. Das lipophile
Monomer löst
sich in dem Phasenwechselmaterial und der prozentuale Gewichtsanteil
liegt zwischen ungefähr
3% und 12%, und der bevorzugte prozentuale Gewichtsanteil des lipophilen
Monomers, basierend auf dem Phasenwechselmaterial, liegt zwischen
ungefähr
5% und 10%. Das Gewichtsverhältnis
von lipophilem Monomer und wassergetragenem Polyurethan liegt zwischen
ungefähr
25% und 50%, und das bevorzugte Gewichtsverhältnis liegt zwischen ungefähr 30% und
45%. Das Phasenwechselmaterial und das feste Wachs werden durch
eine hydrophile Hülle überdeckt,
und es werden die Mikrokap seln hergestellt. Der Schmelzpunkt des
festen Wachses ist sehr hoch, die Phase des Zusatzes an festem Wachs
verändert
sich nicht innerhalb des Betriebstemperaturbereichs der Mikrokapseln,
so daß daher
das feste Wachs als ein Keim verwendet wird, wenn das Phasenwechselmaterial
von einer Flüssigkeit
zu einem Feststoff übergeht.
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Die Wasserphase und die Ölphase werden
in einen Reaktor gegeben. Ein Homogenisator wie ein mechanischer
Rührer
wird verwendet, um einen Emulgierprozeß durchzuführen. Die Rührgeschwindigkeit des mechanischen
Rührers
liegt zwischen ungefähr
4000 UPM und 9000 UPM, und der Rührprozeß dauert
2 Minuten bis 5 Minuten. Nachdem der Emulgierprozeß beendet
ist, wird ein Erwärmungsprozeß durchgeführt. Der
Erwärmungsprozeß ist ein Temperaturerhöhungsprozeß mit mindestens
zwei Stufen, wobei bei jeder Stufe die Temperatur während ungefähr 1 Stunde
bis 5 Stunden gehalten wird, und der in dem Prozeß verwendete
Temperaturbereich liegt zwischen ungefähr 20 Grad Celsius und 90 Grad
Celsius. In dem Erwärmungsprozeß wird zum Beispiel
zuerst eine erste Temperatur zwischen ungefähr 20 Grad Celsius und 40 Grad
Celsius bereitgestellt, welche während
ungefähr
2 Stunden bis 5 Stunden beibehalten wird. Dann wird die Temperatur auf
eine zweite Temperatur erhöht,
welche zwischen ungefähr
40 Grad Celsius und 60 Grad Celsius liegt. Die zweite Temperatur
wird während
ungefähr
1 Stunde bis 3 Stunden beibehalten. Dann wird die Temperatur auf
eine dritte Temperatur erhöht,
welche zwischen ungefähr
60 Grad Celsius und 90 Grad Celsius liegt. Die dritte Temperatur
wird während
ungefähr
30 Minuten bis 2 Stunden beibehalten. Die Gesamtzeit des Erwärmungsprozesses
liegt zwischen ungefähr
3,5 Stunden und 10 Stunden, und es werden Mikrokapseln gebildet.
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Das in dem Grenzflächenkondensationspolymerisationsverfahren
in der vorliegenden Erfindung verwendete was sergetragene Polyurethan
ist nicht nur ein Monomer für
einen Polymerisationsprozeß, sondern
wird auch als ein oberflächenaktives
Mittel verwendet. Durch das wassergetragene Polyurethan, welches
die Ölphase
umgibt, werden Mizellen gebildet und durch das wassergetragene Polyurethan
in die Wasserphase gebracht. Es findet eine Polymerisationsreaktion
an der Grenzfläche
der Mizellen statt. Die Hülle
der Mikrokapsel wird gebildet durch die Polymerisation des wassergetragenen
Polyurethans und des hydrophilen Monomers an der Grenzfläche der
Mizelle. Die Hülle
umhüllt
das in der Mizelle gelöste
Phasenwechselmaterial, und es wird die Phasenwechselmaterial-Mikrokapsel
gebildet. Daher ist das oberflächenaktive
Mittel in dem Grenzflächenkondensationspolymerisationsverfahren,
das in der vorliegenden Erfindung bereitgestellt wird, nicht notwendig.
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Obwohl das organische Lösungsmittel
in dem in der vorliegenden Erfindung bereitgestellten Grenzflächenkondensationspolymerisationsverfahren
ausgeschlossen werden kann, kann dennoch ein organisches Lösungsmittel
in dem Verfahren verwendet werden, da die Mikrokapseln mit hydrophiler
Hülle in
der Wasserphase dispergieren. Das restliche organische Lösungsmittel
kann durch Destillation unter reduziertem Druck von der Wasserphase
abgetrennt werden. In der Zusammensetzung mit organischem Lösungsmittel
der vorliegenden Erfindung ist das oberflächenaktive Mittel dennoch nicht
notwendig.
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Diese und andere Merkmale, Aspekte
und Vorteile der vorliegenden Erfindung werden unter Bezug auf die
folgende Beschreibung und die anhängenden Ansprüche besser
verständlich
werden.
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Es ist zu verstehen, daß sowohl
die vorhergehende allgemeine Beschreibung als auch die folgende
ausführli che
Beschreibung lediglich beispielhaft sind und beabsichtigen, eine
weitergehendere Erläuterung
der Erfindung, wie sie beansprucht ist, zur Verfügung zu stellen.
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BESCHREIBUNG
DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORMEN
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Die Zusammensetzung zur Herstellung
von Phasenwechselmaterial-Mikrokapseln und ein Verfahren zur Herstellung
der Mikrokapseln der vorliegenden Erfindung können umfassender verstanden werden
durch Lesen der folgenden ausführlichen
Beschreibung der bevorzugten Beispiele, die wie folgt durchgeführt werden:
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Beispiel 1
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Eine Zusammensetzung mit 69 Gramm
an wassergetragenem Polyurethan, 300 Gramm an Wasser, 11 Gramm an
Isocyanurat von 1,6-Hexamethylendiisocyanat, 207 Gramm
an Hexadecanylformiat und 11 Gramm an festem Wachs wird in einen Reaktor
gegeben, in dem eine Wasserphase wassergetragenes Polyurethan und
Wasser umfaßt.
Die Ölphase
umfaßt
Isocyanurat, Hexadecanylformiat und festes Wachs.
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Ein Homogenisator rührt die
Zusammensetzung während
3 Minuten bei 7000 UPM. Nach dem Rührprozeß wird die Temperatur der Zusammensetzung
auf 40 Grad Celsius erhöht
und die Temperatur während
1 Stunde beibehalten. Danach wird die Temperatur der Zusammensetzung
nun mit einer Rate von 10 Grad pro Stunde erhöht, bis die Temperatur 90 Grad
Celsius beträgt.
Die Temperatur von 90 Grad Celsius wird während 1 Stunde beibehalten. Schließlich werden
7,7 Gramm an Natriumdodecylsulfat zur Zusammensetzung gegeben. Das
Natriumdodecylsulfat ist ein Stabilisator, und es wird eine wäßrige Lösung erhalten,
die 30% an Feststoff enthält,
in der die Teilchengröße der Mikrokapseln zwischen
ungefähr
1 Mikrometer und 2 Mikrometer liegt und die Phasenübergangstemperatur
bei ungefähr 28
Grad Celsius liegt.
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Beispiel 2
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Eine Zusammensetzung mit 91 Gramm
an wassergetragenem Polyurethan, 300 Gramm an Wasser, 15 Gramm an
Isocyanurat von 1,6-Hexamethylendiisocyanat, 195 Gramm an Octadecanylacetat und
10 Gramm an festem Wachs wird in einen Reaktor gegeben, in dem eine
Wasserphase wassergetragenes Polyurethan und Wasser umfaßt. Die Ölphase umfaßt Isocyanurat,
Octadecanylacetat und festes Wachs.
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Ein Homogenisator rührt die
Zusammensetzung während
3 Minuten bei 6500 UPM. Nach dem Rührprozeß wird die Temperatur der Zusammensetzung
auf 60 Grad Celsius erhöht
und die Temperatur während
3 Stunden beibehalten. Danach wird die Temperatur der Zusammensetzung
auf 80 Grad Celsius erhöht.
Die Temperatur von 80 Grad Celsius wird während 3 Stunden beibehalten.
Schließlich
werden 4 Gramm an Natriumdodecylsulfat zur Zusammensetzung gegeben.
Das Natriumdodecylsulfat ist ein Stabilisator, und es wird eine
wäßrige Lösung erhalten,
die 40% an Feststoff enthält,
in der die Teilchengröße der Mikrokapseln
zwischen ungefähr
1,5 Mikrometer und 2,5 Mikrometer liegt und die Phasenübergangstemperatur
bei ungefähr
30 Grad Celsius liegt.
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Beispiel 3
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Eine Zusammensetzung mit 115 Gramm
an wassergetragenem Polyurethan, 300 Gramm an Wasser, 18 Gramm an
Isocyanurat von 1,6-Hexamethylendiisocyanat, 182 Gramm an Hexa decanylacetat
und 10 Gramm an festem Wachs wird in einen Reaktor gegeben, in dem
eine Wasserphase wassergetragenes Polyurethan und Wasser umfaßt. Die Ölphase umfaßt Isocyanurat,
Hexadecanylacetat und festes Wachs.
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Ein Homogenisator rührt die
Zusammensetzung während
4 Minuten bei 5000 UPM. Nach dem Rührprozeß wird die Temperatur der Zusammensetzung
auf 40 Grad Celsius erhöht
und die Temperatur während
3 Stunden beibehalten. Danach wird die Temperatur der Zusammensetzung
auf 60 Grad Celsius erhöht
und die Temperatur während
2 Stunden beibehalten. Die Temperatur wird dann auf 80 Grad Celsius
erhöht
und die Temperatur während
1 Stunde beibehalten. Schließlich
werden 6,4 Gramm an Natriumdodecylsulfat zur Zusammensetzung gegeben. Das
Natriumdodecylsulfat ist ein Stabilisator, und es wird eine wäßrige Lösung erhalten,
die 45% an Feststoff enthält,
in der die Teilchengröße der Mikrokapseln
zwischen ungefähr
2 Mikrometer und 3,5-Mikrometer
liegt und die Phasenübergangstemperatur
bei ungefähr
24 Grad Celsius liegt.
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Beispiel 4
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Eine Zusammensetzung mit 83 Gramm
an wassergetragenem Polyurethan, 300 Gramm an Wasser, 13 Gramm an
Isocyanurat von 1,6-Hexamethylendiisocyanat, 100 Gramm an Octadecanylacetat,
100 Gramm an Hexadecanylacetat und 10 Gramm an festem Wachs wird
in einen Reaktor gegeben, in dem eine Wasserphase wassergetragenes Polyurethan
und Wasser umfaßt.
Die Ölphase
umfaßt
Isocyanurat, Octadecanylacetat, Hexadecanylacetat und festes Wachs.
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Ein Homogenisator rührt die
Zusammensetzung während
3 Minuten bei 6000 UPM. Nach dem Rührprozeß wird die Temperatur der Zusammensetzung
auf 45 Grad Celsius erhöht und
die Temperatur während
3 Stunden beibehalten. Danach wird die Temperatur der Zusammensetzung
auf 65 Grad Celsius erhöht
und die Temperatur während
2 Stunden beibehalten. Die Temperatur wird dann auf 85 Grad Celsius
erhöht
und die Temperatur während
1 Stunde beibehalten. Schließlich
werden 6 Gramm an Natriumdodecylsulfat zur Zusammensetzung gegeben. Das
Natriumdodecylsulfat ist ein Stabilisator, und es wird eine wäßrige Lösung erhalten,
die 35% an Feststoff enthält,
in der die Teilchengröße der Mikrokapseln
zwischen ungefähr
1,5 Mikrometer und 2,5 Mikrometer liegt und die Phasenübergangstemperatur bei
ungefähr
28 Grad Celsius liegt.
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Beispiel 5
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Eine Zusammensetzung mit 124 Gramm
an wassergetragenem Polyurethan, 300 Gramm an Wasser, 20 Gramm an
Isocyanurat von 1,6-Hexamethylendiisocyanat, 89 Gramm an Octadecanylacetat, 89
Gramm an Octadecanylpropionat und 9 Gramm an festem Wachs wird in
einen Reaktor gegeben, in dem eine Wasserphase wassergetragenes
Polyurethan und Wasser umfaßt.
Die Ölphase
umfaßt
Isocyanurat, Octadecanylacetat, Octadecanylpropionat und festes
Wachs.
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Ein Homogenisator rührt die
Zusammensetzung während
2,5 Minuten bei 7500 UPM. Nach dem Rührprozeß wird die Temperatur der Zusammensetzung
auf 45 Grad Celsius erhöht
und die Temperatur während
3 Stunden beibehalten. Danach wird die Temperatur der Zusammensetzung
auf 60 Grad Celsius erhöht
und die Temperatur während
1 Stunde beibehalten. Danach wird die Temperatur auf 75 Grad Celsius
erhöht
und die Temperatur während
1 Stunde beibehalten. Die Temperatur wird dann auf 90 Grad Celsius
erhöht
und die Temperatur während
1 Stunde beibehalten. Schließlich
werden 6,4 Gramm an Natriumdodecylsulfat zur Zusammensetzung gegeben.
Das Natriumdodecylsulfat ist ein Stabilisator, und es wird eine
wäßrige Lösung erhalten,
die 45% an Feststoff enthält,
in der die Teilchengröße der Mikrokapseln
zwischen ungefähr
0,5 Mikrometer und 1,5 Mikrometer liegt und die Phasenübergangstemperatur
bei ungefähr
29 Grad Celsius liegt.
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Beispiel 6
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Eine Zusammensetzung mit 110 Gramm
an wassergetragenem Polyurethan, 300 Gramm an Wasser, 16 Gramm an
Isocyanurat von 1,6-Hexamethylendiisocyanat, 185 Gramm an Octadecanylpropionat
und 10 Gramm an festem Wachs wird in einen Reaktor gegeben, in dem
eine Wasserphase wassergetragenes Polyurethan und Wasser umfaßt. Die Ölphase umfaßt Isocyanurat,
Octadecanylpropionat und festes Wachs.
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Ein Homogenisator rührt die
Zusammensetzung während
2 Minuten bei 8000 UPM. Nach dem Rührprozeß wird die Temperatur der Zusammensetzung
auf 40 Grad Celsius erhöht
und die Temperatur während
1 Stunde beibehalten. Danach wird die Temperatur der Zusammensetzung
nun mit einer Rate von 10 Grad pro Stunde erhöht, bis die Temperatur 90 Grad
Celsius beträgt.
Die Temperatur von 90 Grad Celsius wird während 1 Stunde beibehalten. Schließlich werden
3 Gramm an Sorbitanmonooleat zur Zusammensetzung gegeben. Das Sorbitanmonooleat
ist ein Stabilisator, und es wird eine wäßrige Lösung erhalten, die 45% an Feststoff
enthält,
in der die Teilchengröße der Mikrokapseln
zwischen ungefähr 0,5
Mikrometer und 1,5 Mikrometer liegt und die Phasenübergangstemperatur
bei ungefähr
27 Grad Celsius liegt.
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Beispiel 7
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Eine Zusammensetzung mit 85 Gramm
an wassergetragenem Polyurethan, 300 Gramm an Wasser, 13 Gramm an
Isocyanurat von 1,6-Hexamethylendiisocyanat, 200 Gramm an Decanylacetat
und 11 Gramm an festem Wachs wird in einen Reaktor gegeben, in dem
eine Wasserphase wassergetragenes Polyurethan und Wasser umfaßt. Die Ölphase umfaßt Isocyanurat,
Decanylacetat und festes Wachs.
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Ein Homogenisator rührt die
Zusammensetzung während
3 Minuten bei 6000 UPM. Nach dem Rührprozeß wird die Temperatur der Zusammensetzung
auf 45 Grad Celsius erhöht
und die Temperatur während
3 Stunden beibehalten. Danach wird die Temperatur der Zusammensetzung
auf 65 Grad Celsius erhöht
und die Temperatur während
2 Stunden beibe- halten. Die Temperatur wird dann auf 85 Grad Celsius
erhöht
und die Temperatur während
1 Stunde beibehalten. Schließlich
werden 6 Gramm an Natriumdodecylsulfat zur Zusammensetzung gegeben. Das
Natriumdodecylsulfat ist ein Stabilisator, und es wird eine wäßrige Lösung erhalten,
die 38% an Feststoff enthält,
in der die Teilchengröße der Mikrokapseln
zwischen ungefähr
1,5 Mikrometer und 2,5 Mikrometer liegt und die Phasenübergangstemperatur bei
ungefähr –13 Grad
Celsius liegt.
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Die oben offenbarten Beispiele zeigen
auf, daß durch
Verwendung der Zusammensetzung zum Herstellen von Phasenwechselmaterial-Mikrokapseln
und des Verfahrens zur Herstellung der Mikrokapseln, die in der
vorliegenden Erfindung bereitgestellt werden, hydrophile Mikrokapseln
hergestellt werden können,
in denen das Phasenwechselmaterial, das Carbonsäureester mit Formiat, Acetat
und Propionat umfaßt,
mit einer Hülle
umhüllt
ist, die hergestellt ist aus wassergetragenem Polyurethan, und die
Zahl der Kohlenstoffatome eines Alkoxyls des Carbonsäureesters zwischen
10 und 18 ist. Das organische Lösungsmittel
ist nicht notwendig, da das polare Phasenwechselmaterial das lipophile
Monomer lösen
kann und das hydrophile Monomer oder Vorpolymer die Funktion des
oberflächenaktiven
Mittels besitzt, wobei das oberflächenaktive Mittel aus der Zusammensetzung
der vorliegenden Erfindung ausgeschlossen wird. Die Mikrokapseln,
die hergestellt werden durch die Zusammensetzung und das Verfahren,
welche in der vorliegenden Erfindung bereitgestellt werden, besitzen
eine hydrophile Hülle, weshalb
die Mikrokapsel in der Wasserphase dispergiert ist und der Erwärmungsprozeß zum Entfernen des
Lösungsmittels,
der die Mikrokapseln beschädigt,
vermieden wird.
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Bei den beiden nachfolgend offenbarten
Beispiele wird das organische Lösungsmittel
zu der Zusammensetzung der vorliegenden Erfindung gegeben. Die Beispiele
zeigen, daß die
Mikrokapseln hergestellt werden können, während die Zusammensetzung organisches
Lösungsmittel
beinhaltet, und das hydrophile Monomer oder Vorpolymer dennoch als ein
oberflächenaktives
Mittel verwendet werden können.
Die hervorragende Wirksamkeit des wassergetragenen Polyurethans
ist offensichtlicher.
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Beispiel 8
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Eine Zusammensetzung mit 48 Gramm
an wassergetragenem Polyurethan, 300 Gramm an Wasser, 7 Gramm an
Isocyanurat von 1,6-Hexamethylendiisocyanat, 120 Gramm an Ethylacetat,
217 Gramm an Octadecanylformiat und 17 Gramm an festem Wachs wird
in einen Reaktor gegeben, in dem eine Wasserphase wassergetragenes
Polyurethan und Wasser umfaßt.
Die Ölphase
umfaßt
Isocyanurat, Ethylacetat, Octadecanylformiat und festes Wachs.
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Ein Homogenisator rührt die
Zusammensetzung während
3 Minuten bei 7000 UPM. Nach dem Rührprozeß wird die Temperatur der Zusammensetzung
auf 40 Grad Celsius erhöht
und die Temperatur während
3 Stunden beibehalten. Danach wird die Temperatur der Zusammensetzung
auf 60 Grad Celsius erhöht
und die Temperatur während
2 Stunden beibehalten. Die Temperatur wird dann auf 80 Grad Celsius
erhöht
und die Temperatur während
1 Stunde beibehalten. Schließlich
werden 2,6 Gramm an Natriumdodecylsulfat zur Zusammensetzung gegeben. Das
Natriumdodecylsulfat ist ein Stabilisator und es wird eine wäßrige Lösung erhalten,
die 20% an Feststoff enthält,
in der die Teilchengröße der Mikrokapseln
zwischen ungefähr
1 Mikrometer und 2 Mikrometer liegt und die Phasenübergangstemperatur
bei ungefähr
37 Grad Celsius liegt.
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Beispiel 9
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Eine Zusammensetzung mit 143 Gramm
an wassergetragenem Polyurethan, 300 Gramm an Wasser, 21 Gramm an
Isocyanurat von 1,6-Hexamethylendiisocyanat, 120 Gramm an Ethylacetat,
169 Gramm an Octadecanylacetat und 13 Gramm an festem Wachs wird
in einen Reaktor gegeben, in dem eine Wasserphase wassergetragenes
Polyurethan und Wasser umfaßt.
Die Ölphase
umfaßt
Isocyanurat, Ethylacetat, Octadecanylacetat und festes Wachs.
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Ein Homogenisator rührt die
Zusammensetzung während
3 Minuten bei 6500 UPM. Nach dem Rührprozeß wird die Temperatur der Zusammensetzung
auf 60 Grad Celsius erhöht
und die Temperatur während
3 Stunden beibehalten. Danach wird die Temperatur der Zusammensetzung
auf 80 Grad Celsius erhöht
und die Temperatur während
3 Stunden beibehalten. Schließlich
werden 5 Gramm an Natriumdodecylsulfat zur Zusammensetzung gegeben. Das
Natriumdodecylsulfat ist ein Stabilisator und es wird eine wäßrige Lösung erhalten,
die 25 % an Feststoff enthält,
in der die Teilchengröße der Mikrokapseln
zwischen ungefähr
1,5 Mikrometer und 2,5 Mikrometer liegt und die Phasenübergangstemperatur bei
ungefähr
30 Grad Celsius liegt.
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Obwohl die vorliegende Erfindung
ausführlich
unter Bezug auf bestimmte bevorzugte Ausführungsformen beschrieben worden
ist, sind andere Ausführungsformen
möglich.
Zum Beispiel jegliches Material, das zur Bildung einer hydrophile
Hülle der Mikrokapsel
verwendet wird, und die Verwendung irgendeiner polaren organischen
Verbindung als Phasenwechselmaterial, die das lipophile Monomer
löst, um
die Verwendung des organischen Lösungsmittels auszuschließen. Deswegen
sollte der Geist und Umfang der anhängenden Ansprüche nicht
auf die Beschreibung der hierin enthaltenen bevorzugten Ausführungsformen
beschränkt
werden.
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Es wird dem Durchschnittsfachmann
auf diesem Gebiet offensichtlich erscheinen, daß verschiedene Modifikationen
und Variationen hinsichtlich der Struktur der vorliegenden Erfindung
gemacht werden können,
ohne vom Umfang oder Geist der Erfindung abzuweichen. Im Hinblick
auf das zuvor Erläuterte
ist es beabsichtigt, daß die
vorliegende Erfindung Modifikationen und Variationen dieser Erfindung
abdeckt, vorausgesetzt, daß sie
innerhalb des Umfanges der folgenden Ansprüchen und deren Äquivalente
fallen.