DE19711393C1 - Verfahren zum Mikroverkapseln von Partikeln - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Mikroverkapseln von Substraten in Partikelform < 100 µm in einer Wirbel­ schicht, indem das in einem Lösungsmittel gelöste Kapsel­ wandmaterial in feinen Tropfen oder Partikeln in die das partikelförmige Substrat enthaltende Wirbelschicht einge­ düst wird.

Beschichtete Partikel werden bei einer Vielzahl von Produkten, z. B. Pharmazeutika, Düngemittel, Treib- und Explosivstoffen und dergleichen eingesetzt. Eine solche Beschichtung (Coating) wird auch als Mikroverkapselung bezeichnet.

Die Beschichtung erfüllt je nach Substanz unterschiedli­ che Zwecke. Bei Pharmazeutika und auch Düngemitteln wird durch die Beschichtung eine verzögerte Freisetzung (Re­ tardierung) des Partikelmaterials erreicht. In der chemi­ schen Verfahrenstechnik werden Substrate mit einem Kata­ lysatormaterial verkapselt, um gegenüber der Verwendung des reinen Katalysators große Oberflächen bei verringer­ tem Einsatz an Katalysatormaterial bereitzustellen. Umgekehrt werden auch teure, katalytisch aktive Substan­ zen durch Mikroverkapselung mit einem inerten Material immobilisiert.

In allen Fällen ist eine gute Haftung des Kapselwandma­ terials auf dem Substrat erwünscht. In vielen Fällen müssen zusätzlich Haftvermittler eingesetzt werden, um die gewünschten mechanischen Eigenschaften zwischen Substrat und Kapselwandmaterial zu erhalten. Konventio­ nelle Verfahren der Beschichtung arbeiten mit einem Wirbelschichtreaktor, der mit einer Düse ausgestattet ist. Hierbei wird das in einem herkömmlichen Lösungsmit­ tel, z. B. Ether, Tetrahydrofuran oder auch Wasser, ge­ löste Beschichtungsmaterial in die aus den Substrat-Par­ tikeln gebildete Wirbelschicht eingedüst. Die Partikel werden von den Tröpfchen der eingedüsten Lösung benetzt. Sind die Partikel sehr klein, beispielsweise im Bereich unter 100 µm, kann es in der Wirbelschicht aufgrund der eingedüsten Tröpfchen zu Agglomerationen kommen. Die Agglomerate sinken aus der Wirbelschicht ab, so daß diese gestört wird oder gar zusammenbricht. Dies geschieht insbesondere dann, wenn sich überzählige Tröpfchen in der Wirbelschicht befinden oder das Lösungsmittel zu langsam verdampft. Auch läßt sich die Schichtdicke nur unzuläng­ lich steuern, insbesondere nicht minimieren.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, Partikeln <100 µm in einer Wirbelschicht einwandfrei und mit geringer Schichtdicke zu beschichten.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß als Lösungsmittel ein überkritisches Fluid verwendet wird.

Die Verwendung überkritischer Lösungsmittel ist zwar bei der Herstellung dünner Flächenbeschichtungen (Ind. Eng. Chem. Res. 1987, 26, 2298-2306) und bei anderen Verfahren zur Mikroverkapselung bekannt (EP 0 706 821 A1), hat jedoch bisher keinen Eingang in die Partikelbeschichtung in einem Wirbelbett gefunden. Die erfindungsgemäße Ver­ wendung eines überkritischen Fluids als Lösungsmittel ermöglicht es, Partikel mit einer Schichtdicke <1 µm bis zu einigen µm zu verkapseln. Dabei kommt es insbesondere nicht zu unliebsamen Agglomerationen im Wirbelbett, was auf die gegenüber herkömmlichen Lösungsmitteln geringeren Kohhäsions- und Adhäsionskräfte (Kapillarkräfte) des überkritischen Fluids zurückzuführen sein dürfte.

Vorzugsweise wird die Lösung aus dem Kapselwandmaterial und dem überkritischen Fluid in das unter überkritischen Bedingungen gehaltene Wirbelbett eingedüst.

Als überkritisches Fluid hat sich insbesondere überkriti­ sches Kohlendioxid aufgrund seiner preiswerten Verfügbar­ keit erwiesen. Der weitere Vorteil liegt darin, daß sich auch solche Substrate, die gegenüber herkömmlichen orga­ nischen Lösungsmitteln empfindlich sind, verarbeiten lassen. Weiterhin ist von großem Vorteil, daß sich auf diese Weise lösungsmittelfreie Substanzen herstellen lassen, wie dies beispielsweise bei Pharmazeutika oder auch Explosivstoffen gewünscht und gefordert wird. Das erfindungsgemäße Verfahren hinterläßt keine Lösungsmit­ telrückstände auf dem Substrat und es entfallen die im Fertigungsprozeß bei organischen Lösungsmitteln notwendi­ gen sicherheits- und umwelttechnischen Vorkehrungen.

Bei Verwendung von überkritischem Kohlendioxid wird das Kapselwandmaterial beispielsweise bei einem Druck von 150 bis 200 bar und einer Temperatur von 70 bis 100°C gelöst und wird die Wirbelschicht unter einem Druck und einer Temperatur in den vorgenannten Grenzen gehalten.

Es ist weiterhin vorzugsweise vorgesehen, daß die Lösung in Tropfen oder Partikeln mit einem Durchmesser eingedüst wird, der wesentlich kleiner als der Durchmesser der Substratpartikel ist. Aufgrund der Verwendung eines überkritischen Fluids kann die Tropfen- oder Partikel­ größe bis in den Bereich von 0,01 Am und darunter redu­ ziert werden, wodurch sich ein sehr günstiger Abscheide­ grad ergibt.

Beispiel 1

Quarzpartikel mit einem mittleren Durchmesser von 40 µm werden in einem Wirbelschichtreaktor mikroverkapselt. Das als Lösungsmittel eingesetzte überkritische Kohlendioxid wird bei Drücken von 150 bis 200 bar und Temperaturen von 70 bis 150°C in einem Autoklaven mit Stearylstearat bela­ den und anschließend über Diamantdüsen mit einem Durch­ messer von 25 bis 150 µm in die Wirbelschicht eingedüst.

Am Endprodukt konnte keine Änderung der Korngrößenvertei­ lung festgestellt werden. Es sind somit keine Agglomera­ tionen eingetreten. Die mittlere Schichtdicke der Mikro­ verkapselung beträgt 3 µm.

Beispiel 2

Entsprechend Beispiel 1 wurden Hexogen-Partikel mit einem mittleren Durchmesser von 25 µm mit PETN (Pentaerythrit­ tetranitrat) und TNT (Trinitrotuol) in überkritischem Kohlendioxid beschichtet. Die Schichtdicke betrug zwi­ schen 0,3 und 7 µm.

Claims (7)

1. Verfahren zum Mikroverkapseln von Substraten in Partikelform < 100 µm in einer Wirbelschicht, indem das in einem Lösungsmittel gelöste Kapselwandmate­ rial in feinen Tropfen oder Partikeln in die das partikelförmige Substrat enthaltende Wirbelschicht eingedüst wird, dadurch gekennzeichnet, daß als Lösungsmittel ein überkritisches Fluid verwendet wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Lösung aus dem Kapselwandmaterial und dem überkritischen Fluid in die unter überkritischen Bedingungen gehaltene Wirbelschicht eingedüst wird.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekenn­ zeichnet, daß als überkritisches Fluid überkriti­ sches Kohlendioxid verwendet wird.

4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Kapselwandmaterial in dem überkritischen Kohlendioxid bei einem Druck von 150 bis 200 bar und einer Temperatur von 70 bis 100°C gelöst und die Wirbelschicht unter einem Druck und einer Temperatur in den vorgenannten Grenzen gehal­ ten wird.

5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Lösung in Tröpfchen oder Partikeln mit einem Durchmesser eingedüst wird, der wesentlich kleiner als der Durchmesser der Substrat­ partikel ist.

6. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Lösung in Tröpfchen oder Partikeln mit einem Durchmesser im Bereich von 0,01 µm eingedüst wird.

7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6 zur Mikroverkapselung von Substraten in Partikelform, die gegenüber herkömmlichen Lösungsmitteln empfindlich sind.