WO2017016971A1 - Process for producing a microcapsule composition - Google Patents
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Definitions
- the present invention relates to a process for the preparation of a microcapsule composition comprising microcapsules having an average particle diameter of D [4,3] of 0.5 to 5 ⁇ comprising the steps
- monomers I selected from C 1 -C 24 -alkyl esters of acrylic and / or methacrylic acid, acrylic acid and methacrylic acid,
- microcapsules by means of polymerizing the monomers in the oil-in-water emulsion obtained in step a) and
- the present invention relates to the microcapsule composition obtainable by this process and its use for the production of thermoplastic moldings.
- PCMs phase change materials
- the functioning of the PCMs is based on the conversion enthalpy occurring during the solid / liquid phase transition, which means an energy absorption or energy release to the environment, so that they are used for the storage of heat as so-called latent heat storage.
- Another effect is described in WO2009 / 080232. The difference of
- thermotropic plastics are suitable for sun protection.
- Muehling Seeboth, Haeusler, Ruhmann, Potechius, cousin; Solar Energy Materials & Solar Cells "93 (2009) 1510-1517, describes microcapsules based on crosslinked Methyl methacrylate, which are obtained by means of miniemulsion polymerization with polyvinyl alcohol as a nonionic surfactant.
- the microcapsules described herein have a thermotropic effect embedded in a polymeric matrix.
- microcapsules have a broad particle distribution.
- WO 2012/069976 teaches the preparation of a thermoplastic molding composition containing microencapsulated latent heat storage materials. According to this doctrine, the
- Microcapsules in order to minimize the thermal load, fed late in the plasticizing zone of the extruder.
- the polymer blends obtainable in this way can be used to produce fibers, films and shaped articles.
- thermoplastic polymer If one wants to process a microcapsule powder together with a thermoplastic polymer, an important requirement is the uniform distribution of the microcapsules in thermoplastics.
- WO 2014/127951 teaches that the use of emulsion polymers as spray aids leads to aggregates of microcapsules which can then be separated in the melt of the thermoplastic polymer.
- the microcapsules used for this purpose have an average particle size of 5 ⁇ .
- Microcapsules with average particle diameters ⁇ 2 ⁇ m are generally known and are described, for example, in WO 01/54809. According to this teaching, they are prepared by means of polyvinyl alcohol as a protective colloid.
- the microcapsules obtained according to this teaching are tried to be spray-dried and extruded with a thermoplastic polymer, it is found that the extrudates obtained thereafter hardly receive isolated microcapsules. Therefore, the object of the present invention to provide a method which makes it possible to produce microcapsules of average particle size D [4,3] from 0.7 to 5 ⁇ whose dispersion can be spray-dried and the aggregates obtained thereafter process well in with a thermoplastic polymer and let it separate uniformly in the thermoplastic polymer.
- the moldings produced in this way should show a good thermotropic effect.
- thermoplastic moldings containing microcapsules which have a temperature-dependent change in the radiation permeability. Accordingly, the process defined at the beginning, as well as the microcapsule composition obtainable hereinafter, has been found, its use for the production of thermoplastic moldings and the resulting thermoplastic moldings.
- microcapsule composition prepared according to the invention comprises microcapsules (primary particles) having an average particle diameter D [4,3] of 0.5 to 5 ⁇ m, preferably of 0.7 to 2 ⁇ m (volume-weighted average, determined by means of light scattering).
- the microcapsules are composed of a capsule core of hydrophobic core material and a capsule wall polymer.
- the capsule core consists predominantly, to more than 90 wt .-%, of hydrophobic core material.
- the capsule core can be both solid and liquid, depending on the temperature.
- the weight ratio of capsule core to capsule wall is generally from 50:50 to 95: 5.
- Preferred is a core / wall ratio of 70:30 to 93: 7. Since the microcapsules are prepared by free-radical polymerization in an oil-in-water emulsion, an aqueous microcapsule dispersion is obtained. If this microcapsule dispersion is dehydrated, for example by means of spray drying, then aggregates (secondary particles) of the microcapsules are obtained. Such secondary particles are often referred to as granules or agglomerate.
- the shape of the aggregates can be uneven or spherical or egg-shaped.
- an inorganic protective colloid is used. It has been observed that this protective colloid is also part of the capsule wall. In general, the surface of the capsule wall polymer in particular has the protective colloid. Thus, up to 20% by weight protective colloid, based on the total weight of the microcapsules, may be part of the microcapsule.
- Hydrophobic core materials are, for example, aliphatic hydrocarbon compounds such as saturated or unsaturated C 10 -C 40 -hydrocarbons which are branched or preferably linear, aromatic hydrocarbon compounds, saturated or unsaturated C 6 -C 30 -fatty acids, fatty alcohols and the so-called oxo alcohols which are obtained by hydroformylation of ⁇ - Olefins and further reactions are obtained, ethers of fatty alcohols, C6-C3o-fatty amines, esters such as Ci-Cio-alkyl esters of fatty acids such as propyl palmitate, methyl stearate or methyl palmitate and preferably their eutectic mixtures or methyl cinnamate, natural and synthetic see waxes and halogenated hydrocarbons , as listed in WO 2009/077525, the disclosure of which is expressly incorporated by reference.
- aliphatic hydrocarbon compounds such as saturated or unsaturated C 10 -C 40 -hydrocarbons which are
- Suitable substances may be mentioned by way of example:
- aliphatic hydrocarbon compounds such as saturated or unsaturated
- Cio-C4o hydrocarbons which are branched or preferably linear, such as n-tetradecane, n-pentadecane, n-hexadecane, n-heptadecane, n-octadecane, n-nonadecane, n-eicosane, n-heneicosane, n-docosan, n-tricosane, n-tetracosane, n-pentacosane, n-hexacosane, n-heptacosane, n-octacosane and cyclic hydrocarbons, for example cyclohexane, cyclooctane, cyclodecane;
- aromatic hydrocarbon compounds such as benzene, naphthalene, biphenyl, o- or n-terphenyl, C 1 -C 4 -alkyl-substituted aromatic hydrocarbons such as dodecylbenzene, tetradecylbenzene, hexadecylbenzene, hexylnaphthalene or decylnaphthalene;
- saturated or unsaturated C6-C30 fatty acids such as lauric, stearic, oleic or behenic acid, preferably eutectic mixtures of decanoic acid with e.g. Myristic, palmitic or lauric acid;
- Fatty alcohols such as lauryl, stearyl, oleyl, myristyl, cetyl alcohol, mixtures such as coconut fatty alcohol and the so-called oxo alcohols, which are obtained by hydroformylation of ⁇ -olefins and further reactions;
- C6-C3o fatty amines such as decylamine, dodecylamine, tetradecylamine or hexadecylamine
- Esters such as C 1 -C 10 -alkyl esters of fatty acids such as propyl palmitate, methyl stearate or methyl palmitate, and preferably their eutectic mixtures or methyl cinnamate;
- waxes such as montanic acid waxes, montan ester waxes,
- Carnauba wax polyethylene wax, oxidized waxes, polyvinyl ether wax, ethylene vinyl acetate wax or Fischer-Tropsch hard waxes;
- halogenated hydrocarbons such as chlorinated paraffin, bromoctadecane, bromopentadecane, bromononadecane, bromeicosane, bromodocosane.
- n-alkanes n-alkanes having a purity of greater than 90% or of alkane mixtures, as obtained as a technical distillate and are commercially available as such.
- Preferred hydrophobic core materials are aliphatic hydrocarbons, particularly preferably those enumerated above by way of example. In particular, aliphatic hydrocarbons having 14 to 20 carbon atoms and mixtures thereof are preferred.
- soluble compounds may be added to the hydrophobic core material so as to prevent the crystallization retardation which sometimes occurs with the nonpolar core materials. It is advantageous to use, as described in US Pat. No. 5,456,852, compounds having a melting point 20 to 120 K higher than the actual core material. Suitable compounds are the fatty acids mentioned above as hydrophobic core materials, fatty alcohols, fatty amides and aliphatic hydrocarbon compounds and chlorinated paraffin. They are added in amounts of from 0.1 to 10% by weight, based on the capsule core. As hydrocarbon compounds having a melting point of 20 to 120 K, suitable compounds include Sasolwax 6805, British Wax 1357 and, as fatty acid, stearic acid by way of example.
- the polymers of the capsule wall generally contain at least 40% by weight, preferably at least 50% by weight, in particular at least 55% by weight, very preferably at least 70% by weight and in general up to 90% by weight. %, preferably at most 85 Wt .-%, in particular at most 85 wt .-% and most preferably at most 80 wt .-%, based on the total weight of the monomers, of at least one monomer selected from Ci-C24-alkyl esters of acrylic and / or methacrylic acid, acrylic acid and Methacrylic acid (monomers I), copolymerized.
- the polymers of the capsule wall contain at least 10 wt .-%, preferably at least 15 wt .-%, preferably at least 20 wt .-% and generally at most 60 wt .-% and in a preferred form at most 50 wt .-%, in particular at most
- the polymers of the capsule wall preferably comprise, as monomers II, monomers having three, four or more ethylenically unsaturated radicals in copolymerized form.
- the polymers may contain up to 40% by weight, preferably up to 30% by weight, in particular up to 20% by weight, of other monomers III in copolymerized form.
- the capsule wall is composed only of monomers of groups I and II.
- Suitable monomers I are C 1 -C 24 -alkyl esters of acrylic and / or methacrylic acid and the unsaturated C 3 - and C 4 -carboxylic acids, such as acrylic acid and methacrylic acid.
- Suitable monomers I are isopropyl, isobutyl, sec-butyl and tert-butyl acrylate and the corresponding methacrylates, and particularly preferred methyl, ethyl, n-propyl and n-butyl acrylate and the corresponding methacrylates.
- the methacrylates and methacrylic acid are preferred.
- Suitable monomers II are ethylenically unsaturated monomers having two, three, four or more ethylenically unsaturated radicals.
- Ethylenically unsaturated monomers having two, three, four or more ethylenically unsaturated radicals are understood as meaning those which have non-conjugated ethylenic double bonds. They cause a crosslinking of the capsule wall during the polymerization.
- One or more monomers having two non-conjugated ethylenic double bonds (divinyl monomers) and / or one or more monomers having three, four or more non-conjugated ethylenic double bonds may be copolymerized.
- Low solubility is to be understood as meaning a solubility of less than 60 g / l at 20 ° C.
- Suitable divinyl monomers are divinylbenzene and divinylcyclohexane.
- Preferred divinyl monomers are the diesters of diols with acrylic acid or methacrylic acid, furthermore the diallyl and divinyl ethers of these diols. Examples which may be mentioned are ethanediol diacrylate, ethylene glycol dimethacrylate, 1,3-butylene glycol dimethacrylate, methallyl methacrylamide, allyl acrylate and allyl methacrylate. Particular preference is given to propanediol, butanediol, pentanediol and hexanediol diacrylate and the corresponding methacrylates.
- Preferred monomers having three, four or more nonconjugated ethylenic double bonds are the esters of polyhydric alcohols with acrylic acid and / or methacrylic acid, furthermore the allyl and vinyl ethers of these polyhydric alcohols, trivinylbenzene and trivinylcyclohexane.
- trimethylol and pentaerythritol are mentioned as polyhydric alcohols.
- pentaerythritol tetraacrylate is generally present in industrial blends mixed with pentaerythritol triacrylate and minor amounts of oligomerization products.
- those combinations are preferred in which at least 80 wt .-% based on the monomer II, one or more monomers having three, four or more ethylenically unsaturated radicals.
- Suitable monomers III are other monomers which are different from the monomers I and II, such as vinyl acetate, vinyl propionate, vinylpyridine and styrene or .alpha.-methylstyrene and particularly preferred monomers itaconic acid, vinylphosphonic acid, maleic anhydride, 2-hydroxyethyl acrylate and methacrylate , Acrylamido-2-methylpropanesulfonic acid, methacrylonitrile, acrylonitrile, methacrylamide, N-vinylpyrrolidone, N-methylolacrylamide, N-methylol-methacrylamide, dimethylaminoethyl methacrylate and diethylaminoethyl methacrylate.
- microcapsules are selected whose capsule wall is built up
- microcapsules are selected whose capsule wall is built up
- Ci-C24-alkyl esters of acrylic and / or methacrylic acid (monomers 30 to 50 wt .-% of one or more ethylenically unsaturated monomers having three, four or more ethylenically unsaturated radicals (monomers II), and
- microcapsules used according to the invention can be prepared by a so-called in situ polymerization.
- the principle of microcapsule formation is based on preparing from the monomers, radical initiator, inorganic protective colloid, polyalkylene glycol ethers and the hydrophobic core material to be encapsulated an oil-in-water emulsion in which the monomers and the hydrophobic core material are in the form of a disperse phase.
- the polymerization of the monomers is initiated by heating and optionally controlled by further increase in temperature, wherein the resulting polymers form the capsule wall, which encloses the hydrophobic core material.
- radical starter is part of the oil phase of the oil-in-water emulsion and there triggers the polymerization.
- Preferred free-radical initiators are tert-butyl peroxoneodecanoate, tert-amyl peroxypivalate, dilauroyl peroxide, tert-amyl peroxy-2-ethylhexanoate, 2,2'-azobis (2,4-dimethyl) valeronitrile, 2,2'-azobis (2 methyl butyronitrile), dibenzoyl peroxide, tert-butyl per-2-ethylhexanoate, di-tert-butyl peroxide, 2,5-dimethyl-2,5-di- (tert-butylperoxy) hexane and cumene hydroperoxide.
- radical initiators are di (3,5,5-trimethylhexanoyl) peroxide, 4,4'-azobisisobutyronitrile, tert-butyl perpivalate, dilauroyl peroxide, tert-butyl peroxoneodecanoate and dimethyl 2,2-azobisisobutyrate. These have a half-life of 10 hours in a temperature range of 30 to 100 ° C.
- the microcapsules are prepared in the presence of at least one inorganic protective colloid.
- Inorganic protective colloids are inorganic solid particles, so-called Pickering systems.
- Pickering systems can consist of the solid particles alone or in addition of auxiliaries.
- auxiliaries improve the dispersibility of the inorganic solid particles or the wetting of the inorganic solid particles by the oil phase.
- the mode of action and its use is described in EP-A-1 029 018 and EP-A-1 321 182, to the contents of which reference is expressly made.
- the inorganic solid particles may be metal salts, such as salts, oxides and hydroxides of calcium, magnesium, iron, zinc, nickel, titanium, aluminum, silicon, barium and manganese.
- metal salts such as salts, oxides and hydroxides of calcium, magnesium, iron, zinc, nickel, titanium, aluminum, silicon, barium and manganese.
- These include magnesium hydroxide, magnesium carbonate, magnesium oxide, calcium oxalate, calcium carbonate, barium carbonate, barium sulfate, titanium dioxide, aluminum oxide, aluminum hydroxide and zinc sulfide.
- Silicates, bentonite, hydroxyapatite and hydrotalcites are also mentioned. Particular preference is given to SiO 2 -based silicas, magnesium pyrophosphate and tricalcium phosphate.
- Suitable SiO 2 -based protective colloids are finely divided silicas. They can be dispersed as fine, solid particles in water. But it is also possible to use so-called colloidal dispersions of silica in water. Such colloidal dispersions are alkaline, aqueous mixtures of silica. In the alkaline pH range, the particles are swollen and stable in water. For use of these dispersions as protective colloid, it is advantageous if the pH of the oil-in-water emulsion is adjusted to pH 2 to 7 with an acid. Preferred colloidal dispersions of silica at pH 9.3 have a specific surface area in the range of 70 to 90 m 2 / g.
- SiO 2 -based protective colloids preference is given to highly disperse silicas whose mean particle diameters are in the range from 40 to 150 nm at pH values in the range from 8 to 11. Examples include Levasil® ® 50/50 (HC Starck), Köstrosol ® 3550 (CWK Bad Köstritz), and Bindzil ® mentioned 50/80 (Akzo Nobel Chemicals).
- SiO 2 -based protective colloids are highly disperse silicas whose average particle diameters are in the range from 5 to 40 nm at pH values in the range from 8 to 11.
- One example is Ludox ® mentioned HS-40 (Grace Davison).
- the inorganic protective colloid is preferably present in an amount of 10 to 30,
- polyalkylene glycol ether is added according to the invention.
- Polyalkylene glycol ethers are nonionic surfactants of a C6 to C3o fatty alcohol and a polyethylene glycol or polypropylene glycol.
- Preferred aliphatic, primary alcohols, so-called fatty alcohols are 1-hexanol, 1-heptanol, 1-octanol, 1-decanol, 1-dodecanol (lauryl alcohol), 1-tetradecanol (myristyl alcohol), 1-hexadecanol (cetyl alcohol), 1-heptade- canol (margaryl alcohol), 1-octadecanol (stearyl alcohol), 1-eicosanol (arachidyl alcohol), 1-doscosanol (behenyl alcohol), 1-tetracosanol (lignoceryl alcohol), 1-hexacosanol (ceryl alcohol), 1-octacosanol (montanyl alcohol), 1 Triacontanol (melissy
- the number of ethoxylation or propoxylation units is generally from 1 to 100. Particular preference is given to ethoxylated hexadecanols having an average of from 10 to 80 ethylene oxide units, very particularly preferably ethoxylated hexane-cananols having on average from 18 to 80 ethylene oxide units.
- Lutensol® AT25 BASF SE
- the HLB values refer to Griffin's HLB scale whose maximum value is 20.
- polyoxyethylene (10) cetyl ether examples which may be mentioned are polyoxyethylene (10) cetyl ether, polyoxyethylene (10) stearyl ether, polyoxyethylene (10) oleyl ether, polyoxyethylene (23) lauryl ether, polyoxyethylene (20) cetyl ether, polyoxyethylene (25) cetyl stearyl ether,
- the polyalkylene glycol ether is preferably used in an amount of 0.01 to 1 wt .-%, preferably 0.1 to 0.5 wt .-%, based on the sum of hydrophobic core materials and monomers.
- the polyalkylene glycol ether can be added together with the inorganic protective colloid or individually to the mixture. It is preferably added to the water phase.
- step b) The polymerization of the monomers (step b) in the oil-in-water emulsion obtained in step a) is generally known and described, for example, in DE-A-10 139 171 and application WO 201 1/004006 and WO 2012/1 10443 to which reference is expressly made.
- microcapsules primary particles
- D [4,3] average particle diameter of D [4,3] of from 0.5 to 5 ⁇ m
- the present invention relates to the microcapsule compositions thus obtainable. Furthermore, it relates to microcapsule compositions containing microcapsules and water, such as are obtainable, for example, according to the above-described method as an aqueous dispersion. Furthermore, the present invention relates to microcapsule compositions which are present as powders. This powdery microcapsule composition is obtainable by dehydrating the microcapsule dispersion obtained from b). By dewatering, it is to be understood below that the microcapsule composition has a water content of ⁇ 5% by weight, preferably ⁇ 3% by weight, based on the weight of the microcapsule composition (determined by means of Karl Fischer titration).
- the dehydration can be carried out by methods known to the person skilled in the art, for example by means of spray drying, freeze drying or drying in an oven. Preference is given to a process for preparing the microcapsule composition in which the dehydration of the microcapsule dispersion obtained from b) takes place by means of spray-drying.
- the spray drying of the microcapsule dispersion can be carried out in the usual way.
- the procedure is that the inlet temperature of the drying gas, usually nitrogen or air, in the range of 100 to 200 ° C, preferably 120 to 160 ° C, and the starting temperature of the drying gas in the range of 30 to 90 ° C, preferably 60 to 80 ° C is located.
- the spraying of the aqueous microcapsule dispersion in the drying gas stream can take place, for example, by means of single-component or multi-component nozzles or via a rotating disk.
- the droplet size on exit is chosen so as to produce a microcapsule powder having the desired particle diameter.
- the person skilled in the art will choose the diameter of the nozzle and the precursor pressure of the material stream. The higher the form, the smaller the droplets are produced.
- the microcapsule dispersion is fed in the range of 2-200 bar.
- a single-fluid nozzle with swirl generator is used. By selecting the swirl generator, droplet size and spray angle can be additionally influenced.
- single-substance nozzles from Delavan, which have a typical structure consisting of swirl chamber, which influences the spray angle, and perforated plate, which influences the throughput.
- the deposition of the powdered microcapsule composition is usually carried out using cyclones or filter separators.
- the sprayed aqueous microcapsule dispersion and the drying gas stream are preferably conducted in parallel.
- the drying gas stream is blown in cocurrent with the microcapsule dispersion from above into the tower.
- Spray-drying fluidized-bed drying is preferred because it results in a micro-capsule composition having a lower fines content.
- a spray tower for example, dryers Anhydro, Miro or Nubilosa can be used, the tower heights of 12-30 meters and widths of 3 to 8 meters have.
- the throughput of drying gas is typically in the range of 20-30 t h for such spray towers.
- the throughput of microcapsule dispersion is then usually at 1 to 1, 5 t / h.
- spraying aids are added for spray-drying in order to facilitate spray-drying or to adjust certain powder properties.
- an emulsion polymer in the form of an aqueous dispersion is used as spraying assistant, the emulsion polymer
- esters of acrylic and / or methacrylic acid with 1 to 12 carbon atoms aufwei send alkanols and / or styrene, or
- the total amount of emulsion polymer (calculated as solids), which is added to the aqueous microcapsule dispersion before or during, but especially before spray drying, for example, 1 to 40 parts by weight, often 1 to 25 parts by weight and often 5 to 25 wt ., Each based on 100 parts by weight of microcapsules.
- Emulsion polymers are familiar to the person skilled in the art and are prepared, for example, in the form of an aqueous polymer dispersion by free-radically initiated aqueous emulsion polymerization of ethylenically unsaturated monomers. This method has been described many times and is therefore well known to the person skilled in the art.
- Aqueous polymer dispersions are also commercially available, eg under the brands ACRONAL® ®, STYRONAL® ®, Butofan ®, Styrofan ® and Kollicoat ® of BASF SE, Ludwigshafen, Germany, VINNOFIL ® and VINNAPAS ® from. Wacker Chemie GmbH, Burghausen, and RHODIMAX ® from. Rhodia SA
- the preferred aqueous vinyl acetate-ethylene dispersions have an ethylene content of from 5 to 40% by weight, based on the polymer. If other monomers are used in addition to vinyl acetate and ethylene, the polymer advantageously has a vinyl acetate content of more than 45% by weight.
- Suitable monomers are olefinically unsaturated monomers, such as vinyl ethers of straight-chain or branched carboxylic acids having 3-18 C atoms, acrylic, methacrylic, maleic or fumaric acid esters of aliphatic alcohols having 1-18 C atoms, vinyl chloride, furthermore isobutylene or higher ⁇ -olefins with 4 to 12 C atoms.
- vinyl ethers of straight-chain or branched carboxylic acids having 3-18 C atoms acrylic, methacrylic, maleic or fumaric acid esters of aliphatic alcohols having 1-18 C atoms, vinyl chloride, furthermore isobutylene or higher ⁇ -olefins with 4 to 12 C atoms.
- vinyl acetate and ethylene are suitable monomer combinations z.
- vinyl acetate / vinyl pivalate / E-thy-len vinyl acetate 2-ethylhexanoic acid vinyl ester / ethylene, vinyl acetate / methyl methacrylate ethylene and vinyl acetate / vinyl chloride / ethylene, from the group of so-called terpolymers.
- Advantageous are monomer combinations with a minimum film-forming temperature of the corresponding dispersions of> 16 ° C.
- stabilizing monomers such as the sodium salt of vinylsulfonic acid, monomers containing carboxyl groups, such as acrylic, methacrylic, crotonic or itaconic acid or monoesters of maleic acid, whose alcohol component has 1 to 18 carbon atoms, to be incorporated in copolymerized form, in a concentration of up to 5% by weight, based on the emulsion polymer.
- the aqueous emulsion polymer dispersion can be used directly as a spray aid in the form of its aqueous dispersion resulting from the synthesis.
- they are used as 45 to 65 wt .-% dispersions.
- an emulsion polymer described above is used in the form of an aqueous dispersion as a spray aid, this is preferably done with the addition of a release agent.
- Suitable release agents are those which are usually used in the isolation of these emulsion polymers as a solid, such as kaolin or silica.
- the powdery microcapsule compositions obtained by spray-drying are particles which usually consist of 2 to several thousand individual capsules which are together are connected.
- the powder particles (secondary particles) are aggregates of microcapsules (primary particles).
- Preference is given to average particle diameter of the microcapsule powder whose particle diameter is at least twice the primary particle.
- Particle diameters D [4,3] of the powder particles up to 200 ⁇ m, in particular up to 150 ⁇ m, are preferred.
- Particular preference is given to mean particle diameters of the powder particles with D [4,3] of 1 to 50 ⁇ m, in particular of 5 to 20 ⁇ m. Larger mean particle diameters are possible, but can be singularly worse when extruded in moldings usually. Similarly, smaller average particle diameters are possible, but these tend to dust more.
- microcapsule compositions of the invention are non-dusting powders. They are further distinguished by the fact that they can be incorporated advantageously into thermoplastic polymers and thereby isolated.
- microcapsule compositions of the invention can be incorporated advantageously into thermoplastic polymers.
- the microcapsule compositions according to the invention are particularly preferably incorporated into thermoplastic polymers in an extruder or in an injection molding machine for the production of thermoplastic moldings. If the melt-processable molding material is not to be obtained as granules, but is to be used further directly, also the further processing in the hot state or the direct extrusion of plates, films, pipes and profiles or the direct production of plastic components is advantageous.
- film is often used by a person skilled in the art synonymous with film.
- the particulate microcapsule compositions can be processed advantageously. It is a good, uniform distribution of the individual microcapsules in the thermoplastic polymer to observe, since the preferably used emulsion polymer of the composition in the thermoplastic polymer evenly distributed and thus the microcapsules are isolated.
- thermoplastic materials in which the microcapsule compositions according to the invention can be incorporated are:
- Polyolefins such as polyethylene (PE) and polypropylene (PP),
- Styrene polymers such as polystyrene (impact-resistant or not impact-modified),
- ABS acrylonitrile-butadiene-styrene
- ASA acrylonitrile-styrene-acrylate
- MABS transparent ABS containing methacrylate units
- SBS Styrene-butadiene block copolymers
- S-TPE thermoplastic elastomers based on styrene
- Polyesters such as polyethylene terephthalate (PET), polyethylene terephthalate glycol (PETG) and polybutylene terephthalate (PBT),
- thermoplastic polyurethanes TPU
- PIB Polyisobutylene
- the thermoplastic polymer is a polyolefin, polymethyl methacrylate, polyvinyl butyral or polyolefin copolymer such as ethylene-vinyl acetate copolymers.
- ethylene-vinyl acetate copolymers are preferred.
- thermoplastic polymer With the microcapsules obtained according to the invention, the properties of a thermoplastic polymer can be modified. Utilized is the solid-liquid phase transition of the hydrophobic core material associated with a change in refractive index.
- the hydrophobic core material is, depending on the desired temperature at which the radiation transmission is to be changed, chosen so that it has its phase transition at this temperature.
- one of the two phases of the hydrophobic core material must have a refractive index similar to the thermoplastic polymer of the shaped body. If, for example, shading is desired when the temperature is raised, then the solid phase and the thermoplastic polymer have a similar refractive index. A film made from this is translucent as long as the core material is solid.
- the hydrophobic core material melts and its refractive index changes. Due to the now different refractive index of thermoplastic polymer and hydrophobic core material, the film becomes cloudier or cloudier than before. This change of radiation transmission can cause heat regulation.
- irradiation can also be intensified if the liquid phase and the thermoplastic polymer of the shaped body have a similar refractive index.
- a hydrophobic core material is selected such that the refractive indices have a maximum difference of 0 at a temperature of 25 ° C and the wavelength 589 nm (sodium D-line) of the solid phase of the hydrophobic core material and the thermoplastic polymer , 05 preferably has 0.03, in particular 0.01.
- the refractive indices of the hydrophobic core materials or of the polymers are usually to be taken from tables or determined by a simple experiment.
- microcapsule compositions according to the invention are suitable as additives in polymeric moldings or polymeric coating compositions. These are thermoplastic materials.
- the films according to the invention can be obtained by extrusion through a flat die or preferably as blown films.
- the films have a good temperature-dependent change in the radiation transmission.
- the films according to the invention can be used as sunscreen films,
- the particle diameter of the microcapsule dispersion is determined with a Malvern Mastersizer 2000, Sample Dispersing Unit Hydro 2000S according to a standard measuring method documented in the literature.
- the value D [4,3] stands for the volume-weighted average.
- demineralised water (VE demineralized) 175 g of a 40 wt .-% dispersion of a colloidal silica having a particle diameter of 12 nm
- the water phase was initially introduced at 25.degree. C. and heated to 45.degree. Feeds 1 and 2 were added and the mixture was dispersed for 40 minutes at 45 ° C and 6000 revolutions per minute. After addition of feed 3, the emulsion was heated to a temperature of 67 ° C. over a period of 60 minutes and then heated to a temperature of 90 ° C. over a period of 60 minutes. The mixture was then held at this temperature for 150 minutes, and fed to feed 4. Following was cooled to room temperature. A dispersion having a solids content of 40.1% by weight and a mean particle diameter D [4.3] of 1.10 ⁇ m, determined by means of light scattering, was obtained.
- Example 2 (according to the invention)
- microcapsule dispersion was prepared as in Example 1. The resulting microcapsule dispersion was further added after cooling to room temperature:
- a dispersion having a solids content of 32.2% by weight and a mean particle diameter D [4.3] of 1.75 ⁇ m was obtained, determined by means of light scattering.
- Example 3 (not according to the invention) water phase
- the dispersion was then spray-dried to remove the water. A white powder was obtained.
- microcapsule dispersion was prepared as in Example 1. However, different monomer compositions were used, which are shown in Table 1.
- aqueous microcapsule dispersion (685.28 g) was 643.27 g Vi- acetate-ethylene dispersion (Vinnapas ® (Fa. Wacker polymer) and eluted with 671, filled 45 g of demineralized water.
- Vi- acetate-ethylene dispersion Vi- acetate-ethylene dispersion (Vinnapas ® (Fa. Wacker polymer) and eluted with 671, filled 45 g of demineralized water.
- the dispersion thus obtained was dried to obtain a powder with a laboratory spray dryer (cylinder diameter 250 mm, cylinder length 500 mm).
- the dispersion was atomized with a two-fluid nozzle (nozzle 1, 4 mm, nozzle pressure 3 bar).
- the drying gas nitrogen
- the drying gas had an inlet temperature of 150 ° C and an outlet temperature of 80 ° C.
- a particulate microcapsule composition (cyclone discharge) was obtained.
- Particle diameter 1 1, 65 ⁇
- Example 2 The aqueous microcapsule dispersion obtained from Example 2 was spray-dried directly without further addition. The spray drying was otherwise as described above.
- a particulate microcapsule composition was obtained.
- the particles were not agglomerated.
- the particle diameter was unchanged.
- the aqueous microcapsule dispersion obtained from Example 3 was spray-dried directly without further addition. The spray drying was otherwise as described above.
- Example of foil 2 10 parts by weight of the particulate microcapsule composition of Example B1 was added to 90 parts by weight of an ethylene vinyl acetate copolymer (Exxon Mobil - Escorene Ultra UL00014). mixed and refluxed in a mini extruder (DSM Micro 15) at 180 ° C for 3 minutes. Subsequently, the melt is extruded through a 200 ⁇ m nozzle and drawn up manually as a film.
- Example of foil 2 10 parts by weight of the particulate microcapsule composition of Example B1 was added to 90 parts by weight of an ethylene vinyl acetate copolymer (Exxon Mobil - Escorene Ultra UL00014). mixed and refluxed in a mini extruder (DSM Micro 15) at 180 ° C for 3 minutes. Subsequently, the melt is extruded through a 200 ⁇ m nozzle and drawn up manually as a film.
- Example of foil 2 10 parts by weight of the particulate microcapsule composition of
- Example B1 5 parts by weight of the particulate microcapsule composition of Example B1 were mixed with 95 parts by weight of an ethylene vinyl acetate copolymer (Exxon Mobil - Escorene Ultra UL00014) and refluxed in a mini extruder (DSM Micro 15) at 180 ° C. for 3 minutes. Subsequently, the melt is extruded through a 200 ⁇ m nozzle and drawn up manually as a film.
- an ethylene vinyl acetate copolymer Exxon Mobil - Escorene Ultra UL00014
- DSM Micro 15 mini extruder
- Example B3 10 parts by weight of the particulate microcapsule composition of Example B3 was blended with 90 parts by weight of an ethylene vinyl acetate copolymer (Exxon Mobil - Escorene Ultra UL00014) and refluxed in a mini extruder (DSM Micro 15) at 180 ° C for 3 minutes. Subsequently, the melt is extruded through a 200 ⁇ m nozzle and drawn up manually as a film.
- an ethylene vinyl acetate copolymer Exxon Mobil - Escorene Ultra UL00014
- DSM Micro 15 mini extruder
- the resulting film is broken up in liquid nitrogen and the fracture edge is examined with the aid of a scanning electron microscope.
- the degree of singulation and distribution of the capsules in the polymer film is detected optically.
- Both film 1 and film 2 showed isolated microcapsules.
- Only aggregates of the capsules were present in film 3.
- Film 1 and film 2 had at a temperature of 40 ° C a significantly higher compared to 20 ° C turbidity. There was no difference in film 3, which is due to the lack of separation of the capsules.
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Abstract
The present invention relates to a process for producing a microcapsule composition comprising microcapsules with an average particle diameter of D4,3 of from 0.5 to 5 µm, comprising the steps of a) preparation of an oil-in-water emulsion comprising a monomer composition, hydrophobic core material, water, radical starter, inorganic protective colloid and polyalkylene glycol ether, where the monomer composition comprises 40 to 90% by weight of one or more monomers (monomers I) selected from C1-C24-alkyl esters of acrylic acid and/or methacrylic acid, acrylic acid and methacrylic acid, 10 to 60% by weight of one or more ethylenically unsaturated monomers which has two, three, four or more ethylenically unsaturated radicals (monomers II) and 0 to 40% by weight of one or more other monomers (monomers III), in each case based on the total weight of the monomers, b) formation of the microcapsules by means of polymerization of the monomers in the oil-in-water emulsion obtained in step a) and c) optionally dewatering of the microcapsule dispersion obtained from b), the microcapsule composition obtainable according to this process, and also its use for producing thermoplastic moldings.
Description
Verfahren zur Herstellung einer Mikrokapselzusammensetzung Process for the preparation of a microcapsule composition
Beschreibung Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung einer Mikrokapselzusammensetzung umfassend Mikrokapseln mit einem mittleren Teilchendurchmesser von D[4,3] von 0,5 bis 5 μηη umfassend die Schritte The present invention relates to a process for the preparation of a microcapsule composition comprising microcapsules having an average particle diameter of D [4,3] of 0.5 to 5 μηη comprising the steps
Herstellen einer OI-in-Wasser-Emulsion enthaltend eine Monomerzusammensetzung, hydrophobes Kernmaterial, Wasser, Radikalstarter, anorganisches Schutzkolloid und Po- lyalkylenglykolether, Preparation of an OI-in-water emulsion comprising a monomer composition, hydrophobic core material, water, radical initiator, inorganic protective colloid and polyalkylene glycol ether,
wobei die Monomerzusammensetzung wherein the monomer composition
40 bis 90 Gew.-% eines oder mehrerer Monomere (Monomere I) ausgewählt unter Ci- C24-Alkylester der Acryl- und/oder Methacrylsäure, Acrylsäure und Methacrylsäure, From 40 to 90% by weight of one or more monomers (monomers I) selected from C 1 -C 24 -alkyl esters of acrylic and / or methacrylic acid, acrylic acid and methacrylic acid,
10 bis 60 Gew.-% eines oder mehrerer ethylenisch ungesättigter Monomere, das zwei, drei, vier oder mehr ethylenisch ungesättigte Reste aufweist (Monomere II) und 10 to 60 wt .-% of one or more ethylenically unsaturated monomers having two, three, four or more ethylenically unsaturated radicals (monomers II) and
0 bis 40 Gew.-% eines oder mehrerer sonstiger Monomere (Monomere III), jeweils bezogen auf das Gesamtgewicht der Monomere, umfasst 0 to 40 wt .-% of one or more other monomers (monomers III), each based on the total weight of the monomers comprises
bilden der Mikrokapseln mittels Polymerisieren der Monomere in der in Schritt a) erhaltenen ÖI-in-Wasser-Emulsion und forming the microcapsules by means of polymerizing the monomers in the oil-in-water emulsion obtained in step a) and
gegebenenfalls Entwässern der aus b) erhaltenen Mikrokapseldispersion. Weiterhin betrifft die vorliegende Erfindung die gemäß diesem Verfahren erhältliche Mikrokapselzusammensetzung sowie ihre Verwendung zur Herstellung von thermoplastischen Formkörpern. optionally dewatering the microcapsule dispersion obtained from b). Furthermore, the present invention relates to the microcapsule composition obtainable by this process and its use for the production of thermoplastic moldings.
In den letzten Jahren hat es vielfältige Entwicklungen auf dem Gebiet der mikroverkapselten PCMs (phase change materials) gegeben. Die Funktionsweise der PCMs beruht auf der beim fest/flüssig-Phasenübergang auftretenden Umwandlungsenthalpie, die eine Energieaufnahme oder Energieabgabe an die Umgebung bedeutet, so dass sie zur Speicherung von Wärme als sogenannte Latentwärmespeicher eingesetzt werden. Ein weiterer Effekt wird in der WO2009/080232 geschildert. Der Unterschied des In recent years, there have been many developments in the field of microencapsulated PCMs (phase change materials). The functioning of the PCMs is based on the conversion enthalpy occurring during the solid / liquid phase transition, which means an energy absorption or energy release to the environment, so that they are used for the storage of heat as so-called latent heat storage. Another effect is described in WO2009 / 080232. The difference of
Brechungsindex zwischen festem und verflüssigtem Kernmaterial, wie er bei PCMs beobachtet wird, kann im Zusammenwirken mit dem polymeren Trägermaterialien wie thermoplastischen Polymeren für optische Effekte genutzt werden. Dieser Wechsel der Strahlungsdurchlässigkeit kann ebenfalls zur Wärmeregulierung genutzt werden. Der hierbei genutzte Effekt wird als thermotroper Effekt bezeichnet. Die hiernach erhaltenen thermotropen Kunststoffe sind für den Sonnenschutz geeignet. Refractive index between solid and liquefied core material, as observed in PCMs, can be exploited in conjunction with the polymeric support materials such as thermoplastic polymers for optical effects. This change of radiation transmission can also be used for heat regulation. The effect used here is called a thermotropic effect. The thereafter obtained thermotropic plastics are suitable for sun protection.
Muehling, Seeboth, Haeusler, Ruhmann, Potechius, Vetter; Solar Energy Materials & Solar Cells" 93 (2009) 1510-1517, beschreibt Mikrokapseln auf Basis von vernetzten
Methylmethacrylat, die mittels Miniemulsionspolymerisation mit Polyvinylalkohol als nichtionischem Tensid erhalten werden. Die hierin beschriebenen Mikrokapseln zeigen eingebetet in eine polymere Matrix einen thermotropen Effekt. Hiernach hergestellte Muehling, Seeboth, Haeusler, Ruhmann, Potechius, cousin; Solar Energy Materials & Solar Cells "93 (2009) 1510-1517, describes microcapsules based on crosslinked Methyl methacrylate, which are obtained by means of miniemulsion polymerization with polyvinyl alcohol as a nonionic surfactant. The microcapsules described herein have a thermotropic effect embedded in a polymeric matrix. Hereafter produced
Mikrokapseln weisen jedoch eine breite Teilchenverteilung auf. However, microcapsules have a broad particle distribution.
Die WO 2012/069976 lehrt die Herstellung einer thermoplastischen Formmasse enthaltend mikroverkapselte Latentwärmespeichermaterialien. Gemäß dieser Lehre werden die WO 2012/069976 teaches the preparation of a thermoplastic molding composition containing microencapsulated latent heat storage materials. According to this doctrine, the
Mikrokapseln, um die thermische Belastung möglichst gering zu halten, zu einem späten Zeitpunkt in der Plastifizierzone des Extruders zugeführt. Mit den so erhältlichen Polymerblends lassen sich Fasern, Folien und Formkörper herstellen. Microcapsules, in order to minimize the thermal load, fed late in the plasticizing zone of the extruder. The polymer blends obtainable in this way can be used to produce fibers, films and shaped articles.
Möchte man ein Mikrokapselpulver zusammen mit einem thermoplastischen Polymer verarbeiten, so ist eine wichtige Anforderung die gleichmäßige Verteilung der Mikrokapseln in Thermoplasten. So lehrt die WO 2014/127951 , dass die Verwendung von Emulsionspolymerisaten als Sprühhilfsmittel zu Aggregaten von Mikrokapseln führt, die sich anschließend in der Schmelze des thermoplastischen Polymers vereinzeln lassen. Die hierfür eingesetzten Mikrokapseln haben eine mittlere Teilchengröße von 5 μηη. If one wants to process a microcapsule powder together with a thermoplastic polymer, an important requirement is the uniform distribution of the microcapsules in thermoplastics. Thus, WO 2014/127951 teaches that the use of emulsion polymers as spray aids leads to aggregates of microcapsules which can then be separated in the melt of the thermoplastic polymer. The microcapsules used for this purpose have an average particle size of 5 μηη.
Mikrokapseln mit mittleren Teilchendurchmessern <2 μηη sind allgemein bekannt und werden beispielsweise in der WO 01/54809 beschrieben. Gemäß dieser Lehre werden sie mittels Polyvinylalkohol als Schutzkolloid hergestellt. Versucht man die gemäß dieser Lehre erhaltenen Mikrokapseln zu sprühtrocknen und mit einem thermoplastischen Polymer zu extrudieren, stellt man fest, dass die hiernach erhaltenen Extrudate kaum vereinzelte Mikrokapseln erhalten. Daher war die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Verfahren zur Verfügung zu stellen, welches es ermöglicht, Mikrokapseln der mittleren Teilchengröße D[4,3] vom 0,7 bis 5 μηη herzustellen, deren Dispersion sich sprühtrocknen lässt und die hiernach erhaltenen Aggregate sich anschließend gut in mit einem thermoplastischen Polymer verarbeiten lassen und gleichmäßig im thermoplastischen Polymer vereinzeln lassen. Microcapsules with average particle diameters <2 μm are generally known and are described, for example, in WO 01/54809. According to this teaching, they are prepared by means of polyvinyl alcohol as a protective colloid. When the microcapsules obtained according to this teaching are tried to be spray-dried and extruded with a thermoplastic polymer, it is found that the extrudates obtained thereafter hardly receive isolated microcapsules. Therefore, the object of the present invention to provide a method which makes it possible to produce microcapsules of average particle size D [4,3] from 0.7 to 5 μηη whose dispersion can be spray-dried and the aggregates obtained thereafter process well in with a thermoplastic polymer and let it separate uniformly in the thermoplastic polymer.
Es war eine weitere Aufgabe, ein Verfahren zur Verfügung zu stellen, welches es ermöglicht, Mikrokapseln mit einem mittleren Teilchendurchmesser von D[4,3] von 0,7 bis 2 μηη, herzustellen, die sich anschließend gut in einem thermoplastischen Polymer vereinzeln lassen. Die so hergestellten Formkörper sollen einen guten thermotrope Effekt zeigen. It was a further object to provide a process which makes it possible to produce microcapsules having an average particle diameter of D [4,3] of 0.7 to 2 μm, which can then be separated well in a thermoplastic polymer. The moldings produced in this way should show a good thermotropic effect.
Darüber hinaus war es für die Ausführungsform des Einsatzes eines Pulvers gewünscht, dass sich dieses nichtstaubend verarbeiten lässt und sich andererseits vorteilhaft in thermoplastischen Polymer einarbeiten lässt. Weiterhin war es eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, thermoplastische Formkörper enthaltend Mikrokapseln zur Verfügung zu stellen, die eine temperaturabhängige Änderung der Strahlungsdurchlässigkeit aufweisen.
Demgemäß wurde das eingangs definierte Verfahren, sowie die hiernach erhältliche Mikrokap- selzusammensetzung gefunden, ihre Verwendung zur Herstellung von thermoplastischen Formkörpern sowie die erhaltenen thermoplastischen Formkörper. Die erfindungsgemäß hergestellte Mikrokapselzusammensetzung umfasst Mikrokapseln (Primärteilchen) mit einem mittleren Teilchendurchmesser D[4,3] von 0,5 bis 5 μηη bevorzugt von 0,7 bis 2 μηη (volumengewichtetes Mittel, bestimmt mittels Lichtstreuung). Moreover, it has been desired for the embodiment of the use of a powder that it can be processed non-dustingly and, on the other hand, can be advantageously incorporated into thermoplastic polymer. Furthermore, it was an object of the present invention to provide thermoplastic moldings containing microcapsules which have a temperature-dependent change in the radiation permeability. Accordingly, the process defined at the beginning, as well as the microcapsule composition obtainable hereinafter, has been found, its use for the production of thermoplastic moldings and the resulting thermoplastic moldings. The microcapsule composition prepared according to the invention comprises microcapsules (primary particles) having an average particle diameter D [4,3] of 0.5 to 5 μm, preferably of 0.7 to 2 μm (volume-weighted average, determined by means of light scattering).
Die Mikrokapseln sind aufgebaut aus einem Kapselkern aus hydrophoben Kernmaterial und ei- nem Kapselwandpolymer. Der Kapselkern besteht überwiegend, zu mehr als 90 Gew.-%, aus hydrophoben Kernmaterial. Der Kapselkern kann dabei, abhängig von der Temperatur, sowohl fest als auch flüssig sein. Das Gewichtsverhältnis von Kapselkern zu Kapselwand beträgt im Allgemeinen von 50:50 bis 95:5. Bevorzugt wird ein Kern/Wand-Verhältnis von 70:30 bis 93:7. Da die Mikrokapseln durch radikalische Polymerisation in einer ÖI-in-Wasser-Emulsion hergestellt werden, erhält man eine wässrige Mikrokapseldispersion. Entwässert man diese Mikrokapseldispersion beispielsweise mittels Sprühtrocknung, so erhält man Aggregate (Sekundärteilchen) der Mikrokapseln. Solche Sekundärteilchen werden oft auch als Granulat oder Agglomerat bezeichnet. Die Form der Aggregate kann dabei uneben oder auch kugel- bzw. eiförmig sein. The microcapsules are composed of a capsule core of hydrophobic core material and a capsule wall polymer. The capsule core consists predominantly, to more than 90 wt .-%, of hydrophobic core material. The capsule core can be both solid and liquid, depending on the temperature. The weight ratio of capsule core to capsule wall is generally from 50:50 to 95: 5. Preferred is a core / wall ratio of 70:30 to 93: 7. Since the microcapsules are prepared by free-radical polymerization in an oil-in-water emulsion, an aqueous microcapsule dispersion is obtained. If this microcapsule dispersion is dehydrated, for example by means of spray drying, then aggregates (secondary particles) of the microcapsules are obtained. Such secondary particles are often referred to as granules or agglomerate. The shape of the aggregates can be uneven or spherical or egg-shaped.
Erfindungsgemäß wird ein anorganisches Schutzkolloid eingesetzt. Es wurde beobachtet, dass dieses Schutzkolloid ebenfalls Bestandteil der Kapselwand ist. In der Regel weist insbesondere die Oberfläche des Kapselwandpolymers das Schutzkolloid auf. So können bis zu 20 Gew.-% Schutzkolloid, bezogen auf das Gesamtgewicht der Mikrokapseln, Bestandteil der Mikrokapsel sein. According to the invention, an inorganic protective colloid is used. It has been observed that this protective colloid is also part of the capsule wall. In general, the surface of the capsule wall polymer in particular has the protective colloid. Thus, up to 20% by weight protective colloid, based on the total weight of the microcapsules, may be part of the microcapsule.
Hydrophobe Kernmaterialien sind beispielsweise aliphatische Kohlenwasserstoffverbindungen wie gesättigte oder ungesättigte Cio-C4o-Kohlenwasserstoffe, die verzweigt oder bevorzugt li- near sind, aromatische Kohlenwasserstoffverbindungen, gesättigte oder ungesättigte C6-C30- Fettsäuren, Fettalkohole sowie die sogenannten Oxoalkohole, die man durch Hydroformylierung von α-Olefinen und weiteren Umsetzungen erhält, Ether von Fettalkoholen, C6-C3o-Fettamine, Ester wie Ci-Cio-Alkylester von Fettsäuren wie Propylpalmitat, Methylstearat oder Methylpalmi- tat sowie bevorzugt ihre eutektischen Gemische oder Methylcinnamat, natürliche und syntheti- sehe Wachse und halogenierte Kohlenwasserstoffe, wie sie in der WO 2009/077525 aufgeführt sind, auf deren Offenbarung ausdrücklich Bezug genommen wird. Hydrophobic core materials are, for example, aliphatic hydrocarbon compounds such as saturated or unsaturated C 10 -C 40 -hydrocarbons which are branched or preferably linear, aromatic hydrocarbon compounds, saturated or unsaturated C 6 -C 30 -fatty acids, fatty alcohols and the so-called oxo alcohols which are obtained by hydroformylation of α- Olefins and further reactions are obtained, ethers of fatty alcohols, C6-C3o-fatty amines, esters such as Ci-Cio-alkyl esters of fatty acids such as propyl palmitate, methyl stearate or methyl palmitate and preferably their eutectic mixtures or methyl cinnamate, natural and synthetic see waxes and halogenated hydrocarbons , as listed in WO 2009/077525, the disclosure of which is expressly incorporated by reference.
Als geeignete Substanzen sind beispielhaft zu nennen: Suitable substances may be mentioned by way of example:
aliphatische Kohlenwasserstoffverbindungen wie gesättigte oder ungesättigte aliphatic hydrocarbon compounds such as saturated or unsaturated
Cio-C4o-Kohlenwasserstoffe, die verzweigt oder bevorzugt linear sind, wie n-Tetradecan, n-Pentadecan, n-Hexadecan, n-Heptadecan, n-Octadecan, n-Nonadecan, n-Eicosan, n-Heneicosan, n-Docosan, n-Tricosan, n-Tetracosan, n-Pentacosan, n-Hexacosan,
n-Heptacosan, n-Octacosan sowie cyclische Kohlenwasserstoffe, z.B. Cyclohexan, Cyc- looctan, Cyclodecan; Cio-C4o hydrocarbons which are branched or preferably linear, such as n-tetradecane, n-pentadecane, n-hexadecane, n-heptadecane, n-octadecane, n-nonadecane, n-eicosane, n-heneicosane, n-docosan, n-tricosane, n-tetracosane, n-pentacosane, n-hexacosane, n-heptacosane, n-octacosane and cyclic hydrocarbons, for example cyclohexane, cyclooctane, cyclodecane;
aromatische Kohlenwasserstoffverbindungen wie Benzol, Naphthalin, Biphenyl, o- oder n-Terphenyl, Ci-C4o-alkylsubstituierte aromatische Kohlenwasserstoffe wie Dodecylben- zol, Tetradecylbenzol, Hexadecylbenzol, Hexylnaphthalin oder Decylnaphthalin; aromatic hydrocarbon compounds such as benzene, naphthalene, biphenyl, o- or n-terphenyl, C 1 -C 4 -alkyl-substituted aromatic hydrocarbons such as dodecylbenzene, tetradecylbenzene, hexadecylbenzene, hexylnaphthalene or decylnaphthalene;
gesättigte oder ungesättigte C6-C3o-Fettsäuren wie Laurin-, Stearin-, Öl- oder Behen- säure, bevorzugt eutektische Gemische aus Decansäure mit z.B. Myristin-, Palmitin- oder Laurinsäure; saturated or unsaturated C6-C30 fatty acids such as lauric, stearic, oleic or behenic acid, preferably eutectic mixtures of decanoic acid with e.g. Myristic, palmitic or lauric acid;
Fettalkohole wie Lauryl-, Stearyl-, Oleyl-, Myristyl-, Cetylalkohol, Gemische wie Kokos- fettalkohol sowie die sogenannten Oxoalkohole, die man durch Hydroformylierung von α-Olefinen und weiteren Umsetzungen erhält; Fatty alcohols such as lauryl, stearyl, oleyl, myristyl, cetyl alcohol, mixtures such as coconut fatty alcohol and the so-called oxo alcohols, which are obtained by hydroformylation of α-olefins and further reactions;
C6-C3o-Fettamine, wie Decylamin, Dodecylamin, Tetradecylamin oder Hexadecylamin; Ester wie Ci-Cio-Alkylester von Fettsäuren wie Propylpalmitat, Methylstearat oder Me- thylpalmitat sowie bevorzugt ihre eutektischen Gemische oder Methylcinnamat; C6-C3o fatty amines, such as decylamine, dodecylamine, tetradecylamine or hexadecylamine; Esters such as C 1 -C 10 -alkyl esters of fatty acids such as propyl palmitate, methyl stearate or methyl palmitate, and preferably their eutectic mixtures or methyl cinnamate;
- natürliche und synthetische Wachse wie Montansäurewachse, Montanesterwachse, natural and synthetic waxes such as montanic acid waxes, montan ester waxes,
Carnaubawachs, Polyethylenwachs, oxidierte Wachse, Polyvinyletherwachs, Ethylenvi- nylacetatwachs oder Hartwachse nach Fischer-Tropsch-Verfahren; Carnauba wax, polyethylene wax, oxidized waxes, polyvinyl ether wax, ethylene vinyl acetate wax or Fischer-Tropsch hard waxes;
halogenierte Kohlenwasserstoffe wie Chlorparaffin, Bromoctadecan, Brompentadecan, Bromnonadecan, Bromeicosan, Bromdocosan. halogenated hydrocarbons such as chlorinated paraffin, bromoctadecane, bromopentadecane, bromononadecane, bromeicosane, bromodocosane.
Vorteilhaft ist beispielsweise die Verwendung von reinen n-Alkanen, n-Alkanen mit einer Reinheit von größer als 90% oder von Alkangemischen, wie sie als technisches Destillat anfallen und als solche handelsüblich sind. Bevorzugte hydrophobe Kernmaterialien sind aliphatische Kohlenwasserstoffe besonders bevorzugt die oben beispielhaft aufgezählten. Insbesondere werden aliphatische Kohlenwasserstoffe mit 14 bis 20 Kohlenstoffatomen sowie deren Gemische bevorzugt. It is advantageous, for example, the use of pure n-alkanes, n-alkanes having a purity of greater than 90% or of alkane mixtures, as obtained as a technical distillate and are commercially available as such. Preferred hydrophobic core materials are aliphatic hydrocarbons, particularly preferably those enumerated above by way of example. In particular, aliphatic hydrocarbons having 14 to 20 carbon atoms and mixtures thereof are preferred.
Weiterhin kann es vorteilhaft sein, dem hydrophoben Kernmaterial in ihm lösliche Verbindungen zuzugeben, um so die zum Teil bei den unpolaren Kernmaterialien auftretende Kristallisationsverzögerung zu verhindern. Vorteilhaft verwendet man, wie in der US-A 5 456 852 beschrieben, Verbindungen mit einem 20 bis 120 K höheren Schmelzpunkt als das eigentliche Kernmaterial. Geeignete Verbindungen sind die oben als hydrophobe Kernmaterialien erwähnten Fettsäuren, Fettalkohole, Fettamide sowie aliphatischen Kohlenwasserstoffverbindungen und Chlorparaf- fine. Sie werden in Mengen von 0,1 bis 10 Gew.-% bezogen auf den Kapselkern zugesetzt. Als Kohlenwasserstoffverbindungen mit einem 20 bis 120 K höheren Schmelzpunkt sind als geeignete Verbindungen Sasolwax 6805, British Wax 1357 und, als Fettsäure die Stearinsäure beispielhaft zu nennen. Furthermore, it may be advantageous to add soluble compounds to the hydrophobic core material so as to prevent the crystallization retardation which sometimes occurs with the nonpolar core materials. It is advantageous to use, as described in US Pat. No. 5,456,852, compounds having a melting point 20 to 120 K higher than the actual core material. Suitable compounds are the fatty acids mentioned above as hydrophobic core materials, fatty alcohols, fatty amides and aliphatic hydrocarbon compounds and chlorinated paraffin. They are added in amounts of from 0.1 to 10% by weight, based on the capsule core. As hydrocarbon compounds having a melting point of 20 to 120 K, suitable compounds include Sasolwax 6805, British Wax 1357 and, as fatty acid, stearic acid by way of example.
Die Polymere der Kapselwand enthalten im Allgemeinen mindestens 40 Gew.-%, in bevorzugter Form mindestens 50 Gew.-%, insbesondere mindestens 55 Gew.-%, ganz besonders bevorzugt mindestens 70 Gew.-% sowie im Allgemeinen bis zu 90 Gew.-%, bevorzugt höchstens 85
Gew.-%, insbesondere höchstens 85 Gew.-% und ganz besonders bevorzugt höchstens 80 Gew.-%, bezogen auf das Gesamtgewicht der Monomere, mindestens eines Monomers ausgewählt unter Ci-C24-Alkylestern der Acryl- und/oder Methacrylsaure, Acrylsäure und Methacrylsaure (Monomere I), einpolymerisiert. The polymers of the capsule wall generally contain at least 40% by weight, preferably at least 50% by weight, in particular at least 55% by weight, very preferably at least 70% by weight and in general up to 90% by weight. %, preferably at most 85 Wt .-%, in particular at most 85 wt .-% and most preferably at most 80 wt .-%, based on the total weight of the monomers, of at least one monomer selected from Ci-C24-alkyl esters of acrylic and / or methacrylic acid, acrylic acid and Methacrylic acid (monomers I), copolymerized.
Weiterhin enthalten die Polymere der Kapselwand mindestens 10 Gew.-%, bevorzugt mindestens 15 Gew.-%, vorzugsweise mindestens 20 Gew.-% sowie im Allgemeinen höchstens 60 Gew.-% und in bevorzugter Form höchstens 50 Gew.-%, insbesondere höchstens Furthermore, the polymers of the capsule wall contain at least 10 wt .-%, preferably at least 15 wt .-%, preferably at least 20 wt .-% and generally at most 60 wt .-% and in a preferred form at most 50 wt .-%, in particular at most
45 Gew.-% eines oder mehrerer ethylenisch ungesättigter Monomere, das zwei, drei, vier oder mehr ethylenisch ungesättigte Reste aufweist, (Monomere II) einpolymerisiert, bezogen auf das Gesamtgewicht der Monomere. Bevorzugt enthalten die Polymere der Kapselwand als Monomere II Monomere mit drei, vier oder mehr ethylenisch ungesättigten Resten einpolymerisiert. 45 wt .-% of one or more ethylenically unsaturated monomers having two, three, four or more ethylenically unsaturated groups, (monomers II) copolymerized, based on the total weight of the monomers. The polymers of the capsule wall preferably comprise, as monomers II, monomers having three, four or more ethylenically unsaturated radicals in copolymerized form.
Daneben können die Polymere bis zu 40 Gew.-%, vorzugsweise bis zu 30 Gew.-%, insbeson- dere bis zu 20 Gew.-% sonstige Monomere III einpolymerisiert enthalten. Vorzugsweise ist die Kapselwand nur aus Monomeren der Gruppen I und II aufgebaut. In addition, the polymers may contain up to 40% by weight, preferably up to 30% by weight, in particular up to 20% by weight, of other monomers III in copolymerized form. Preferably, the capsule wall is composed only of monomers of groups I and II.
Als Monomere I eignen sich Ci-C24-Alkylester der Acryl- und/oder Methacrylsäure sowie die ungesättigten C3- und C4-Carbonsäuren wie Acrylsäure und Methacrylsäure. Geeignete Mono- mere I sind iso-Propyl-, iso-Butyl-, sec.-Butyl- und tert.-Butylacrylat und die entsprechenden Methacrylate, sowie besonders bevorzugte Methyl-, Ethyl-, n-Propyl- und n-Butylacrylat und die entsprechenden Methacrylate. Generell werden die Methacrylate und Methacrylsäure bevorzugt. Geeignete Monomere II sind ethylenisch ungesättigte Monomere, die zwei, drei, vier oder mehr ethylenisch ungesättigte Reste aufweisen. Unter ethylenisch ungesättigten Monomere, die zwei, drei, vier oder mehr ethylenisch ungesättigte Reste aufweisen, sind solche zu verstehen, die nichtkonjugierte ethylenische Doppelbindungen haben. Sie bewirken eine Vernetzung der Kapselwand während der Polymerisation. Es können ein oder mehrere Monomere mit zwei nicht- konjugierten ethylenischen Doppelbindungen (Divinylmonomere) und/oder ein oder mehrere Monomere mit drei, vier oder mehr nichtkonjugierten ethylenischen Doppelbindungen einpolymerisiert werden. Bevorzugt werden Monomere mit Vinyl-, Allyl-, Acryl- und/oder Methacrylgrup- pen verwendet. Bevorzugt werden Monomere, welche in Wasser nicht löslich oder schwer löslich sind, aber eine gute bis begrenzte Löslichkeit in dem hydrophoben Kernmaterial haben. Un- ter Schwerlöslichkeit ist eine Löslichkeit kleiner 60 g/l bei 20°C zu verstehen. Suitable monomers I are C 1 -C 24 -alkyl esters of acrylic and / or methacrylic acid and the unsaturated C 3 - and C 4 -carboxylic acids, such as acrylic acid and methacrylic acid. Suitable monomers I are isopropyl, isobutyl, sec-butyl and tert-butyl acrylate and the corresponding methacrylates, and particularly preferred methyl, ethyl, n-propyl and n-butyl acrylate and the corresponding methacrylates. Generally, the methacrylates and methacrylic acid are preferred. Suitable monomers II are ethylenically unsaturated monomers having two, three, four or more ethylenically unsaturated radicals. Ethylenically unsaturated monomers having two, three, four or more ethylenically unsaturated radicals are understood as meaning those which have non-conjugated ethylenic double bonds. They cause a crosslinking of the capsule wall during the polymerization. One or more monomers having two non-conjugated ethylenic double bonds (divinyl monomers) and / or one or more monomers having three, four or more non-conjugated ethylenic double bonds may be copolymerized. Preference is given to using monomers having vinyl, allyl, acrylic and / or methacrylic groups. Preferred are monomers which are insoluble or sparingly soluble in water but have good to limited solubility in the hydrophobic core material. Low solubility is to be understood as meaning a solubility of less than 60 g / l at 20 ° C.
Geeignete Divinylmonomere sind Divinylbenzol und Divinylcyclohexan. Bevorzugte Divinylmonomere sind die Diester von Diolen mit Acrylsäure oder Methacrylsäure, ferner die Diallyl- und Divinylether dieser Diole. Beispielhaft seien Ethandioldiacrylat, Ethylenglykoldimethacrylat, 1 ,3-Butylenglykoldimethacrylat, Methallylmethacrylamid, Allylacrylat und Allylmethacrylat genannt. Besonders bevorzugt sind Propandiol-, Butandiol-, Pentandiol- und Hexan- dioldiacrylat und die entsprechenden Methacrylate.
Bevorzugte Monomere mit drei, vier oder mehr nichtkonjugierten ethylenischen Doppelbindungen sind die Ester von Mehrfachalkoholen mit Acrylsäure und/oder Methacrylsäure, ferner die Allyl- und Vinylether dieser Mehrfachalkohole, Trivinylbenzol und Trivinylcyclohexan. Als Mehrfachalkohole seien dabei insbesondere Trimethylol und Pentaerythrit genannt. Besonders be- vorzugt werden Trimethylolpropantriacrylat und -methacrylat, Pentaerythrittriallylether, Pen- taerythrittetraallylether, Pentaerythrittriacrylat und Pentaerythrittetraacrylat sowie ihre technischen Mischungen. So liegt Pentaerythrittetraacrylat in der Regel in technischen Mischungen im Gemisch mit Pentaerythrittriacrylat und geringeren Mengen Oligomerisierungsprodukten vor. Bevorzugt werden die Kombinationen aus Divinylmonomeren und Monomeren mit drei, vier o- der mehr nichtkonjugierten ethylenischen Doppelbindungen wie aus Butandioldiacrylat und Pentaeritrittetraacrylat, Hexandioldiacrylat und Pentaeritrittetraacrylat, Butandioldiacrylat und Trimethylolpropantriacrylat sowie Hexandioldiacrylat und Trimethylolpropantriacrylat. Insbesondere werden solche Kombinationen bevorzugt, bei denen mindestens 80 Gew.-% bezogen auf die Monomer II, ein oder mehrere Monomere mit drei, vier oder mehr ethylenisch ungesättigten Resten sind. Suitable divinyl monomers are divinylbenzene and divinylcyclohexane. Preferred divinyl monomers are the diesters of diols with acrylic acid or methacrylic acid, furthermore the diallyl and divinyl ethers of these diols. Examples which may be mentioned are ethanediol diacrylate, ethylene glycol dimethacrylate, 1,3-butylene glycol dimethacrylate, methallyl methacrylamide, allyl acrylate and allyl methacrylate. Particular preference is given to propanediol, butanediol, pentanediol and hexanediol diacrylate and the corresponding methacrylates. Preferred monomers having three, four or more nonconjugated ethylenic double bonds are the esters of polyhydric alcohols with acrylic acid and / or methacrylic acid, furthermore the allyl and vinyl ethers of these polyhydric alcohols, trivinylbenzene and trivinylcyclohexane. In particular, trimethylol and pentaerythritol are mentioned as polyhydric alcohols. Particularly preferred are trimethylolpropane triacrylate and methacrylate, pentaerythritol triallyl ether, pentaerythritol tetraallyl ether, pentaerythritol triacrylate and pentaerythritol tetraacrylate and their technical mixtures. Thus, pentaerythritol tetraacrylate is generally present in industrial blends mixed with pentaerythritol triacrylate and minor amounts of oligomerization products. Preference is given to the combinations of divinyl monomers and monomers having three, four or more nonconjugated ethylenic double bonds, such as butanediol diacrylate and pentaerythritol tetraacrylate, hexanediol diacrylate and pentaerythritol tetraacrylate, butanediol diacrylate and trimethylolpropane triacrylate, and hexanediol diacrylate and trimethylolpropane triacrylate. In particular, those combinations are preferred in which at least 80 wt .-% based on the monomer II, one or more monomers having three, four or more ethylenically unsaturated radicals.
Als Monomere III kommen sonstige Monomere, die von den Monomeren I und II verschieden sind, wie Vinylacetat, Vinylpropionat, Vinylpyridin und Styrol oder α-Methylstyrol in Betracht so- wie als besonders bevorzugte Monomere Itaconsaure, Vinylphosphonsaure, Maleinsäureanhydrid, 2-Hydroxyethylacrylat und -methacrylat, Acrylamido-2-methylpropansulfonsäure, Methac- rylnitril, Acrylnitril, Methacrylamid, N-Vinylpyrrolidon, N-Methylolacrylamid, N-Methylol-methac- rylamid, Dimethylaminoethylmethacrylat und Diethylaminoethylmethacrylat. Bevorzugt werden Mikrokapseln gewählt, deren Kapselwand, aufgebaut wird aus Suitable monomers III are other monomers which are different from the monomers I and II, such as vinyl acetate, vinyl propionate, vinylpyridine and styrene or .alpha.-methylstyrene and particularly preferred monomers itaconic acid, vinylphosphonic acid, maleic anhydride, 2-hydroxyethyl acrylate and methacrylate , Acrylamido-2-methylpropanesulfonic acid, methacrylonitrile, acrylonitrile, methacrylamide, N-vinylpyrrolidone, N-methylolacrylamide, N-methylol-methacrylamide, dimethylaminoethyl methacrylate and diethylaminoethyl methacrylate. Preferably, microcapsules are selected whose capsule wall is built up
40 bis 90 Gew.-% eines oder mehrerer Ci-C24-Alkylester der Acryl- und/oder Methacryl- säure (Monomere I), From 40 to 90% by weight of one or more C 1 -C 24 -alkyl esters of acrylic and / or methacrylic acid (monomers I),
10 bis 60 Gew.-% eines oder mehrerer ethylenisch ungesättigter Monomere, das zwei, drei, vier oder mehr ethylenisch ungesättigte Reste aufweist (Monomere II), wobei mindestens 40 Gew.-%, insbesondere mindestens 60 Gew.- %, bezogen auf Monomer II, ein oder mehrere Monomere mit drei, vier oder mehr ethylenisch ungesättigten Resten sind, sowie 10 to 60 wt .-% of one or more ethylenically unsaturated monomers having two, three, four or more ethylenically unsaturated radicals (monomers II), wherein at least 40 wt .-%, in particular at least 60% by weight, based on monomer II, one or more monomers having three, four or more ethylenically unsaturated radicals, and
0 bis 30 Gew.-% eines oder mehrerer einfach ethylenisch ungesättigter Monomere (Monomer III), die von den Monomeren I verschieden sind, 0 to 30% by weight of one or more monoethylenically unsaturated monomers (monomer III) other than the monomers I,
jeweils bezogen auf das Gesamtgewicht der Monomere. in each case based on the total weight of the monomers.
Bevorzugt werden Mikrokapseln gewählt, deren Kapselwand, aufgebaut wird aus Preferably, microcapsules are selected whose capsule wall is built up
50 bis 70 Gew.-% eines oder mehrerer Ci-C24-Alkylester der Acryl- und/oder Methacryl- säure (Monomere
30 bis 50 Gew.-% eines oder mehrerer ethylenisch ungesättigter Monomere, das drei, vier oder mehr ethylenisch ungesättigte Reste aufweist (Monomere II), sowie 50 to 70 wt .-% of one or more Ci-C24-alkyl esters of acrylic and / or methacrylic acid (monomers 30 to 50 wt .-% of one or more ethylenically unsaturated monomers having three, four or more ethylenically unsaturated radicals (monomers II), and
0 bis 20 Gew.-% eines oder mehrerer einfach ethylenisch ungesättigter Monomere (Monomer III), die von den Monomeren I verschieden sind, 0 to 20% by weight of one or more monoethylenically unsaturated monomers (monomer III) other than the monomers I,
jeweils bezogen auf das Gesamtgewicht der Monomere. in each case based on the total weight of the monomers.
Die erfindungsgemäß eingesetzten Mikrokapseln lassen sich durch eine sogenannte in— situ— Polymerisation herstellen. Das Prinzip der Mikrokapselbildung basiert darauf, dass man aus den Monomeren, Radikalstarter, anorganischem Schutzkolloid, Polyalkylenglykolether und dem einzukapselnden hydrophoben Kernmaterial eine ÖI-in-Wasser-Emulsion herstellt, in der die Monomere, und das hydrophoben Kernmaterial als disperse Phase vorliegen. Gemäß einer Ausführungsform ist es möglich, den Radikalstarter erst nach der Dispergierung zuzugeben. Anschließend löst man die Polymerisation der Monomere durch Erwärmung aus und steuert sie gegebenenfalls durch weitere Temperaturerhöhung, wobei die entstehenden Polymere die Kapselwand bilden, welche das hydrophobe Kernmaterial umschließt. Dieses allgemeine Prinzip wird beispielsweise in der DE-A-10 139 171 beschrieben, auf deren Inhalt ausdrücklich Bezug genommen wird. Als Radikalstarter für die radikalisch ablaufende Polymerisationsreaktion können die üblichen öllöslichen Peroxo- und Azoverbindungen, zweckmäßigerweise in Mengen von 0,2 bis The microcapsules used according to the invention can be prepared by a so-called in situ polymerization. The principle of microcapsule formation is based on preparing from the monomers, radical initiator, inorganic protective colloid, polyalkylene glycol ethers and the hydrophobic core material to be encapsulated an oil-in-water emulsion in which the monomers and the hydrophobic core material are in the form of a disperse phase. According to one embodiment, it is possible to add the radical initiator only after the dispersion. Subsequently, the polymerization of the monomers is initiated by heating and optionally controlled by further increase in temperature, wherein the resulting polymers form the capsule wall, which encloses the hydrophobic core material. This general principle is described, for example, in DE-A-10 139 171, to the contents of which reference is expressly made. As free-radical initiators for the free-radical polymerization reaction, the usual oil-soluble peroxo and azo compounds, preferably in amounts of from 0.2 to
5 Gew.-%, bezogen auf das Gewicht der Monomere, eingesetzt werden. Unter öllöslich ist dabei zu verstehen, dass sich der Radikalstarter Bestandteil der Ölphase der ÖI-in-Wasser-Emulsion ist und dort die Polymerisation auslöst. 5 wt .-%, based on the weight of the monomers used. Under oil-soluble is to be understood that the radical starter is part of the oil phase of the oil-in-water emulsion and there triggers the polymerization.
Als bevorzugte Radikalstarter sind tert.-Butylperoxoneodecanoat, tert.-Amylperoxypivalat, Dilauroylperoxid, tert.-Amylperoxy-2-ethylhexanoat, 2,2'-Azobis-(2,4-dimethyl)valeronitril, 2,2'-Azobis-(2-methylbutyronitril), Dibenzoylperoxid, tert.-Butylper-2-ethylhexanoat, Di-tert.- butylperoxid, 2,5-Dimethyl-2,5-di-(tert.-butylperoxy)hexan und Cumolhydroperoxid zu nennen. Preferred free-radical initiators are tert-butyl peroxoneodecanoate, tert-amyl peroxypivalate, dilauroyl peroxide, tert-amyl peroxy-2-ethylhexanoate, 2,2'-azobis (2,4-dimethyl) valeronitrile, 2,2'-azobis (2 methyl butyronitrile), dibenzoyl peroxide, tert-butyl per-2-ethylhexanoate, di-tert-butyl peroxide, 2,5-dimethyl-2,5-di- (tert-butylperoxy) hexane and cumene hydroperoxide.
Besonders bevorzugte Radikalstarter sind Di-(3,5,5-trimethylhexanoyl)-peroxid, 4,4'-Azobi- sisobutyronitril, tert.-Butylperpivalat, Dilauroylperoxid, tert.-Butylperoxoneodecanoat und Dime- thyl-2,2-azobisisobutyrat. Diese weisen eine Halbwertzeit von 10 Stunden in einem Temperaturbereich von 30 bis 100°C auf. Particularly preferred radical initiators are di (3,5,5-trimethylhexanoyl) peroxide, 4,4'-azobisisobutyronitrile, tert-butyl perpivalate, dilauroyl peroxide, tert-butyl peroxoneodecanoate and dimethyl 2,2-azobisisobutyrate. These have a half-life of 10 hours in a temperature range of 30 to 100 ° C.
Erfindungsgemäß werden die Mikrokapseln in Gegenwart wenigstens eines anorganischen Schutzkolloids hergestellt. Anorganische Schutzkolloide sind anorganische feste Partikel, sogenannte Pickering-Systeme. Ein solches Pickering-System kann dabei aus den festen Teilchen allein oder zusätzlich aus Hilfsstoffen bestehen. Die Hilfsstoffe verbessern die Dispergierbarkeit der anorganischen festen Partikel oder die Benetzung der anorganisch festen Partikel durch die Ölphase.
Die Wirkweise und ihr Einsatz ist in der EP-A-1 029 018 sowie der EP-A-1 321 182 beschrieben, auf deren Inhalte ausdrücklich Bezug genommen wird. According to the invention, the microcapsules are prepared in the presence of at least one inorganic protective colloid. Inorganic protective colloids are inorganic solid particles, so-called Pickering systems. Such a Pickering system can consist of the solid particles alone or in addition of auxiliaries. The auxiliaries improve the dispersibility of the inorganic solid particles or the wetting of the inorganic solid particles by the oil phase. The mode of action and its use is described in EP-A-1 029 018 and EP-A-1 321 182, to the contents of which reference is expressly made.
Die anorganischen festen Partikel können Metallsalze sein, wie Salze, Oxide und Hydroxide von Calcium, Magnesium, Eisen, Zink, Nickel, Titan, Aluminium, Silicium, Barium und Mangan. Zu nennen sind Magnesiumhydroxid, Magnesiumcarbonat, Magnesiumoxid, Calciumoxalat, Calciumcarbonat, Bariumcarbonat, Bariumsulfat, Titandioxid, Aluminiumoxid, Aluminiumhydroxid und Zinksulfid. Silikate, Bentonit, Hydroxyapatit und Hydrotalcite seien ebenfalls genannt. Besonders bevorzugt sind auf Si02-basierende Kieselsäuren, Magnesiumpyrophosphat und Tri- calciumphosphat. The inorganic solid particles may be metal salts, such as salts, oxides and hydroxides of calcium, magnesium, iron, zinc, nickel, titanium, aluminum, silicon, barium and manganese. These include magnesium hydroxide, magnesium carbonate, magnesium oxide, calcium oxalate, calcium carbonate, barium carbonate, barium sulfate, titanium dioxide, aluminum oxide, aluminum hydroxide and zinc sulfide. Silicates, bentonite, hydroxyapatite and hydrotalcites are also mentioned. Particular preference is given to SiO 2 -based silicas, magnesium pyrophosphate and tricalcium phosphate.
Geeignete auf Si02-basierende Schutzkolloide sind hochdisperse Kieselsäuren. Sie können als feine, feste Teilchen in Wasser dispergiert werden. Es ist aber auch möglich, sogenannte kolloidale Dispersionen von Kieselsäure in Wasser zu verwenden. Solch kolloidale Dispersionen sind alkalische, wässrige Mischungen von Kieselsäure. Im alkalischen pH-Bereich sind die Partikel gequollen und in Wasser stabil. Für eine Verwendung dieser Dispersionen als Schutzkolloid ist es vorteilhaft, wenn der pH-Wert der Öl-in-Wasser Emulsion mit einer Säure auf pH 2 bis 7 eingestellt wird. Bevorzugte kolloidale Dispersionen von Kieselsäure haben bei pH 9,3 eine spezifische Oberfläche im Bereich von 70 bis 90 m2/g. Suitable SiO 2 -based protective colloids are finely divided silicas. They can be dispersed as fine, solid particles in water. But it is also possible to use so-called colloidal dispersions of silica in water. Such colloidal dispersions are alkaline, aqueous mixtures of silica. In the alkaline pH range, the particles are swollen and stable in water. For use of these dispersions as protective colloid, it is advantageous if the pH of the oil-in-water emulsion is adjusted to pH 2 to 7 with an acid. Preferred colloidal dispersions of silica at pH 9.3 have a specific surface area in the range of 70 to 90 m 2 / g.
Bevorzugt werden als Si02-basierende Schutzkolloide hochdisperse Kieselsäuren, deren mittlere Teilchendurchmesser im Bereich von 40 bis 150 nm bei pH-Werten im Bereich von 8 - 1 1 liegen. Beispielhaft seien Levasil® 50/50 (H.C.Starck), Köstrosol® 3550 (CWK Bad Köstritz), und Bindzil® 50/80 (Akzo Nobel Chemicals) erwähnt. As SiO 2 -based protective colloids, preference is given to highly disperse silicas whose mean particle diameters are in the range from 40 to 150 nm at pH values in the range from 8 to 11. Examples include Levasil® ® 50/50 (HC Starck), Köstrosol ® 3550 (CWK Bad Köstritz), and Bindzil ® mentioned 50/80 (Akzo Nobel Chemicals).
Ebenfalls bevorzugt werden als Si02-basierende Schutzkolloide hochdisperse Kieselsäuren, deren mittlere Teilchendurchmesser im Bereich von 5 bis 40 nm bei pH-Werten im Bereich von 8 - 1 1 liegen. Beispielhaft sei Ludox® HS-40 (Grace Davison) erwähnt. Das anorganische Schutzkolloid wird dabei bevorzugt in einer Menge von 10 bis 30, Likewise preferred as SiO 2 -based protective colloids are highly disperse silicas whose average particle diameters are in the range from 5 to 40 nm at pH values in the range from 8 to 11. One example is Ludox ® mentioned HS-40 (Grace Davison). The inorganic protective colloid is preferably present in an amount of 10 to 30,
vorzugsweise 15 bis 25 Gew.-% bezogen auf die Summe aus hydrophobem Kernmaterialien und Monomere, eingesetzt. preferably 15 to 25 wt .-% based on the sum of hydrophobic core materials and monomers used.
Weiterhin wird erfindungsgemäß ein Polyalkylenglycolether zugesetzt. Furthermore, a polyalkylene glycol ether is added according to the invention.
Polyalkylenglycolether sind nichtionische Tenside aus einem C6- bis C3o-Fettalkolhol und einem Polyethylenglycole oder Polypropylenglycol. Bevorzugte aliphatische, primäre Alkohole, sogenannte Fettalkohole sind 1 - Hexanol, 1 - Heptanol, 1 -Octanol, 1 -Decanol, 1 -Dodecanol (Laurylalkohol), 1 -Tetradecanol (Myristylalkohol), 1 -Hexadecanol (Cetylalkohol), 1 -Heptade- canol (Margarylalkohol), 1 -Octadecanol (Stearylalkohol), 1 -Eicosanol (Arachidylalhohol), 1 -Do- cosanol (Behenylalkohol), 1 -Tetracosanol (Lignocerylalkohol), 1 -Hexacosanol (Cerylalkohol), 1 -Octacosanol (Montanylalkohol), 1 -Triacontanol (Melissylalkohol), cis-9-Hexadecen-1 -ol (Pal-
mitoleylalkohol), cis-9-Octadecen-1 -ol (Oleylalkohol), trans-9-Octadecen-1 -ol (Elaidylalkohol), cis-1 1 -Octadecen-1 -ol, 6,9,12-Octadecatrien-1 -ol (γ-Linolenylalkohol) Polyalkylene glycol ethers are nonionic surfactants of a C6 to C3o fatty alcohol and a polyethylene glycol or polypropylene glycol. Preferred aliphatic, primary alcohols, so-called fatty alcohols, are 1-hexanol, 1-heptanol, 1-octanol, 1-decanol, 1-dodecanol (lauryl alcohol), 1-tetradecanol (myristyl alcohol), 1-hexadecanol (cetyl alcohol), 1-heptade- canol (margaryl alcohol), 1-octadecanol (stearyl alcohol), 1-eicosanol (arachidyl alcohol), 1-doscosanol (behenyl alcohol), 1-tetracosanol (lignoceryl alcohol), 1-hexacosanol (ceryl alcohol), 1-octacosanol (montanyl alcohol), 1 Triacontanol (melissyl alcohol), cis-9-hexadecene-1-ol (palmitic acid) mitoleyl alcohol), cis-9-octadecene-1-ol (oleyl alcohol), trans-9-octadecene-1-ol (elaidyl alcohol), cis-1 1-octadecene-1-ol, 6,9,12-octadecatriene-1 - ol (γ-linolenyl alcohol)
Die Anzahl der Ethoxylierungs- bzw. Propoxylierungseinheiten beträgt in der Regel 1 bis 100. Besonders bevorzugt werden ethoxylierte Hexadecanole, die durchschnittlich 10 bis 80 Ethy- lenoxid-Einheiten aufweisen, ganz besonders bevorzugt ethoxylierte Hexandecanole, die durchschnittlich 18 bis 80 Ethylenoxid-Einheiten aufweisen. Beispielhaft sei Lutensol® AT25 (BASF SE) erwähnt. Bevorzugt werden Polyalkylenglycolether mit einem HLB-Wert (hydrophilic-lipophilic-balance) zwischen 12 und 20, besonders bevorzugt zwischen 15 und 20. Die HLB-Werte beziehen sich auf die HLB-Skala nach Griffin, deren Maximalwert 20 ist. Beispielhaft seien Polyoxyethylen (10) cetylether, Polyoxyethylen (10) stearylether, Polyoxyethylen (10) oleylether, Polyoxyethylen (23) laurylether, Polyoxyethylen (20) cetylether, Polyoxyethylen (25) cetylstearylether, The number of ethoxylation or propoxylation units is generally from 1 to 100. Particular preference is given to ethoxylated hexadecanols having an average of from 10 to 80 ethylene oxide units, very particularly preferably ethoxylated hexane-cananols having on average from 18 to 80 ethylene oxide units. By way of example, Lutensol® AT25 (BASF SE) may be mentioned. Preference is given to polyalkylene glycol ethers having an HLB value (hydrophilic-lipophilic-balance) between 12 and 20, particularly preferably between 15 and 20. The HLB values refer to Griffin's HLB scale whose maximum value is 20. Examples which may be mentioned are polyoxyethylene (10) cetyl ether, polyoxyethylene (10) stearyl ether, polyoxyethylene (10) oleyl ether, polyoxyethylene (23) lauryl ether, polyoxyethylene (20) cetyl ether, polyoxyethylene (25) cetyl stearyl ether,
Polyoxyethylen (20) stearylether und Polyoxyethylen (20) oleylether genannt. Polyoxyethylene (20) stearyl ether and polyoxyethylene (20) called oleyl ether.
Der Polyalkylenglycolether wird dabei bevorzugt in einer Menge von 0,01 bis 1 Gew.-%, vorzugsweise 0,1 bis 0,5 Gew.-%, bezogen auf die Summe aus hydrophoben Kernmaterialien und Monomeren, eingesetzt. The polyalkylene glycol ether is preferably used in an amount of 0.01 to 1 wt .-%, preferably 0.1 to 0.5 wt .-%, based on the sum of hydrophobic core materials and monomers.
Der Polyalkylenglycolether kann zusammen mit dem anorganischen Schutzkolloid oder einzeln der Mischung zudosiert werden. Bevorzugt wird er der Wasserphase zugesetzt. The polyalkylene glycol ether can be added together with the inorganic protective colloid or individually to the mixture. It is preferably added to the water phase.
Das Durchführen der Polymerisation der Monomere (Schritt b) in der in Schritt a) erhaltenen Öl- in-Wasser-Emulsion ist allgemein bekannt und beispielsweise in der DE-A-10 139 171 und Anmeldung WO 201 1/004006 und WO 2012/1 10443 beschrieben auf die ausdrücklich Bezug genommen wird. The polymerization of the monomers (step b) in the oil-in-water emulsion obtained in step a) is generally known and described, for example, in DE-A-10 139 171 and application WO 201 1/004006 and WO 2012/1 10443 to which reference is expressly made.
Man kann auf diese Weise die erfindungsgemäßen Mikrokapseln (Primärteilchen) mit einem mittleren Teilchendurchmesser von D[4,3] vom 0,5 bis 5 μηη herstellen, wobei der Teilchendurchmesser in an sich bekannter Weise über die Scherkraft und die Rührgeschwindigkeit eingestellt werden kann. Bevorzugt werden Mikrokapseln mit einem mittleren Teilchendurchmesser im Bereich von 0,7 bis 2 μηη, (Volumengewichtetes Mittel D[4,3], bestimmt mittels Lichtstreuung)). In this way it is possible to produce the microcapsules (primary particles) according to the invention having an average particle diameter of D [4,3] of from 0.5 to 5 μm, it being possible to adjust the particle diameter in a manner known per se via the shearing force and the stirring speed. Preference is given to microcapsules having an average particle diameter in the range from 0.7 to 2 μm, (volume-weighted average D [4,3], determined by means of light scattering)).
Die vorliegende Erfindung betrifft die so erhältlichen Mikrokapselzusammensetzungen. Weiterhin betrifft sie Mikrokapselzusammensetzungen, die Mikrokapseln und Wasser enthalten, wie sie beispielsweise gemäß dem oben geschilderten Verfahren als wässrige Dispersion erhältlich sind.
Weiterhin betrifft die vorliegende Erfindung Mikrokapselzusammensetzungen, die als Pulver vorliegen. Diese pulverförmige Mikrokapselzusammensetzung ist erhältlich, durch Entwässern der aus b) erhaltenen Mikrokapseldispersion. Unter Entwässerung ist dabei nachfolgend zu verstehen, dass die Mikrokapselzusammensetzung einen Wassergehalt von <5 Gew.-%, bevorzugt <3 Gew.-% erhält, bezogen auf das Gewicht der Mikrokapselzusammensetzung (bestimmt mittels Titration nach Karl Fischer). The present invention relates to the microcapsule compositions thus obtainable. Furthermore, it relates to microcapsule compositions containing microcapsules and water, such as are obtainable, for example, according to the above-described method as an aqueous dispersion. Furthermore, the present invention relates to microcapsule compositions which are present as powders. This powdery microcapsule composition is obtainable by dehydrating the microcapsule dispersion obtained from b). By dewatering, it is to be understood below that the microcapsule composition has a water content of <5% by weight, preferably <3% by weight, based on the weight of the microcapsule composition (determined by means of Karl Fischer titration).
Die Entwässerung kann dabei nach dem Fachmann bekannten Methoden erfolgen, beispiels- weise mittels Sprühtrocknung, Gefriertrocknung oder Trocknung in einem Ofen. Bevorzugt wird ein Verfahren zu Herstellung der Mikrokapselzusammensetzung, bei dem die Entwässerung der aus b) erhaltenen Mikrokapseldispersion mittels Sprühtrocknung erfolgt. The dehydration can be carried out by methods known to the person skilled in the art, for example by means of spray drying, freeze drying or drying in an oven. Preference is given to a process for preparing the microcapsule composition in which the dehydration of the microcapsule dispersion obtained from b) takes place by means of spray-drying.
Die Sprühtrocknung der Mikrokapseldispersion kann in üblicher weise erfolgen. Im Allgemeinen wird so vorgegangen, dass die Eingangstemperatur des Trocknungsgases, in der Regel Stickstoff oder Luft, im Bereich von 100 bis 200°C, vorzugsweise 120 bis 160°C, und die Ausgangstemperatur des Trocknungsgases im Bereich von 30 bis 90°C, vorzugsweise 60 bis 80°C liegt. Das Versprühen der wässrigen Mikrokapseldispersion im Trocknungsgasstrom kann beispielsweise mittels Ein- oder Mehrstoffdüsen oder über eine rotierende Scheibe erfolgen. Die Tröpfchengröße bei Austritt wird so gewählt, dass ein Mikrokapselpulver entsteht, dass den gewünschten Teilchendurchmesser aufweist. The spray drying of the microcapsule dispersion can be carried out in the usual way. In general, the procedure is that the inlet temperature of the drying gas, usually nitrogen or air, in the range of 100 to 200 ° C, preferably 120 to 160 ° C, and the starting temperature of the drying gas in the range of 30 to 90 ° C, preferably 60 to 80 ° C is located. The spraying of the aqueous microcapsule dispersion in the drying gas stream can take place, for example, by means of single-component or multi-component nozzles or via a rotating disk. The droplet size on exit is chosen so as to produce a microcapsule powder having the desired particle diameter.
Abhängig von der Viskosität der Mikrokapseldispersion wählt der Fachmann den Durchmesser der Düse und den Vordruck des Stoffstroms. Je höher der Vordruck, desto kleinere Tröpfchen werden erzeugt. Üblicherweise wird die Mikrokapseldispersion im Bereich von 2-200 bar eingespeist. Vorteilhaft wird eine Einstoffdüse mit Drallerzeuger verwendet. Über die Auswahl des Drallerzeugers können Tropfengröße und Sprühwinkel zusätzlich beeinflusst werden. Depending on the viscosity of the microcapsule dispersion, the person skilled in the art will choose the diameter of the nozzle and the precursor pressure of the material stream. The higher the form, the smaller the droplets are produced. Usually, the microcapsule dispersion is fed in the range of 2-200 bar. Advantageously, a single-fluid nozzle with swirl generator is used. By selecting the swirl generator, droplet size and spray angle can be additionally influenced.
Beispielsweise kann man Einstoffdüsen der Firma Delavan verwenden, die einen typischen Aufbau bestehend aus Drallkammer, welche den Sprühwinkel beeinflusst, und Lochplatte haben, welche den Durchsatz beeinflusst. For example, it is possible to use single-substance nozzles from Delavan, which have a typical structure consisting of swirl chamber, which influences the spray angle, and perforated plate, which influences the throughput.
Die Abscheidung der pulverförmigen Mikrokapselzusammensetzung erfolgt normalerweise unter Verwendung von Zyklonen oder Filterabscheidern. Die versprühte wässrige Mikrokapseldispersion und der Trocknungsgasstrom werden vorzugsweise parallel geführt. Bevorzugt wird der Trocknungsgasstrom im Gleichstrom mit der Mikrokapseldispersion von oben in den Turm geblasen. The deposition of the powdered microcapsule composition is usually carried out using cyclones or filter separators. The sprayed aqueous microcapsule dispersion and the drying gas stream are preferably conducted in parallel. Preferably, the drying gas stream is blown in cocurrent with the microcapsule dispersion from above into the tower.
Nach einer Verfahrensvariante ist es möglich, nachgeschaltet an den Trockner, ein Wirbelbett zu schalten, um gegebenenfalls Restfeuchte auszutragen. Verfahren, bei denen an die According to a variant of the method, it is possible, downstream of the dryer, to switch a fluidized bed to possibly discharge residual moisture. Process in which the
Sprühtrocknung eine Wirbelbetttrocknung angeschlossen ist, werden bevorzugt, da sie zu einer Mikrokapselzusammensetzung mit einem geringeren Feinanteil führen.
Als Sprühturm lassen sich beispielsweise Trockner der Firmen Anhydro, Miro oder Nubilosa verwenden, die Turmhöhen von 12-30 Metern und Breiten von 3 bis 8 Metern haben. Der Durchsatz an Trocknungsgas liegt für solche Sprühtürme typischer Weise im Bereich von 20-30 t h. Der Durchsatz an Mikrokapseldispersion liegt dann in der Regel bei 1 bis 1 ,5 t/h. Spray-drying fluidized-bed drying is preferred because it results in a micro-capsule composition having a lower fines content. As a spray tower, for example, dryers Anhydro, Miro or Nubilosa can be used, the tower heights of 12-30 meters and widths of 3 to 8 meters have. The throughput of drying gas is typically in the range of 20-30 t h for such spray towers. The throughput of microcapsule dispersion is then usually at 1 to 1, 5 t / h.
Gegebenenfalls setzt man zur Sprühtrocknung Sprühhilfsmittel zu, um die Sprühtrocknung zu erleichtern, oder bestimmte Pulvereigenschaften einzustellen. Optionally, spraying aids are added for spray-drying in order to facilitate spray-drying or to adjust certain powder properties.
Gemäß einer bevorzugten Variante arbeitet man ohne Zusatz von Sprühhilfsmitteln. According to a preferred variant, it works without the addition of spraying aids.
Gemäß einer weiteren bevorzugten Variante setzt man als Sprühhilfsmittel ein Emulsionspolymerisat in Form einer wässrigen Dispersion ein, wobei das Emulsionspolymerisat According to a further preferred variant, an emulsion polymer in the form of an aqueous dispersion is used as spraying assistant, the emulsion polymer
50 bis 99,9 Gew.-% Ester der Acryl- und/oder Methacrylsäure mit 1 bis 12 C-Atome aufwei senden Alkanolen und/oder Styrol, oder 50 to 99.9 wt .-% esters of acrylic and / or methacrylic acid with 1 to 12 carbon atoms aufwei send alkanols and / or styrene, or
50 bis 99,9 Gew.-% Styrol und/oder Butadien, oder From 50 to 99.9% by weight of styrene and / or butadiene, or
50 bis 99,9 Gew.-% Vinylchlorid und/oder Vinylidenchlorid, oder From 50 to 99.9% by weight of vinyl chloride and / or vinylidene chloride, or
50 bis 99,9 Gew.-% Vinylacetat, Vinylpropionat, Vinylester der Versatiesäure, Vinylester langkettiger Fettsäuren und/oder Ethylen in einpolymerisierter Form enthält. Contains 50 to 99.9 wt .-% vinyl acetate, vinyl propionate, vinyl ester of Versatiesäure, vinyl esters of long-chain fatty acids and / or ethylene in copolymerized form.
Die Gesamtmenge an Emulsionspolymerisat (gerechnet als Feststoff), welches der wässrigen Mikrokapseldispersion vor oder während, insbesondere jedoch vor der Sprühtrocknung zugegeben wird, beträgt beispielsweise 1 bis 40 Gew.-Teile, häufig 1 bis 25 Gew.-Teile und oft 5 bis 25 Gew.-Teile, jeweils bezogen auf 100 Gew.-Teile Mikrokapseln. The total amount of emulsion polymer (calculated as solids), which is added to the aqueous microcapsule dispersion before or during, but especially before spray drying, for example, 1 to 40 parts by weight, often 1 to 25 parts by weight and often 5 to 25 wt ., Each based on 100 parts by weight of microcapsules.
Emulsionspolymerisate sind dem Fachmann geläufig und werden beispielsweise in Form einer wässrigen Polymerisatdispersion durch radikalisch initiierte wässrige Emulsionspolymerisation von ethylenisch ungesättigten Monomeren hergestellt. Diese Methode ist vielfach vorbeschrieben und dem Fachmann daher hinreichend bekannt. Wässrige Polymerdispersionen sind überdies kommerziell erhältlich, z.B. unter den Marken ACRONAL®, STYRONAL®, BUTOFAN®, STYROFAN® und KOLLICOAT® der BASF-SE, Ludwigshafen, Deutschland, VINNOFIL® und VINNAPAS® der Fa. Wacker Chemie-GmbH, Burghausen, und RHODIMAX® der Fa. Rhodia S.A. Emulsion polymers are familiar to the person skilled in the art and are prepared, for example, in the form of an aqueous polymer dispersion by free-radically initiated aqueous emulsion polymerization of ethylenically unsaturated monomers. This method has been described many times and is therefore well known to the person skilled in the art. Aqueous polymer dispersions are also commercially available, eg under the brands ACRONAL® ®, STYRONAL® ®, Butofan ®, Styrofan ® and Kollicoat ® of BASF SE, Ludwigshafen, Germany, VINNOFIL ® and VINNAPAS ® from. Wacker Chemie GmbH, Burghausen, and RHODIMAX ® from. Rhodia SA
Die Herstellung solcher als Sprühhilfsmittel einzusetzenden Emulsionspolymerisate sowie bevorzugte Emulsionspolymerisate werden in der WO 2014/127951 sowie der DE 2214410 beschrieben, auf die ausdrücklich Bezug genommen wird.
Bevorzugt werden insbesondere solche in wässriger Dispersion vorliegende Emulsionspolymerisate eingesetzt, welche 50 bis 99,9 Gew.-% Vinylacetat und/oder Ethylen in einpolymensierter Form enthalten. The preparation of such emulsion polymers to be used as spraying aids and also preferred emulsion polymers are described in WO 2014/127951 and DE 2214410, to which reference is expressly made. Preference is given in particular to those emulsion polymers present in aqueous dispersion which contain from 50 to 99.9% by weight of vinyl acetate and / or ethylene in a polymerized form.
Ganz besonders bevorzugt sind solche in wässriger Dispersion vorliegende Emulsionspolymerisate, welche Very particular preference is given to those emulsion polymers present in aqueous dispersion which
0,1 bis 5 Gew.-% wenigstens eine 3 bis 6 C-Atome aufweisende α,β-monoethylenisch un- gesättigte Mono- und/oder Dicarbonsäure und/oder deren Amid und0.1 to 5% by weight of at least one α, β-monoethylenically unsaturated mono- and / or dicarboxylic acid having 3 to 6 C atoms and / or its amide and
50 bis 99,9 Gew.-% Vinylacetat, und/oder Ethylen in einpolymerisierter Form enthalten. Die bevorzugten wässrigen Vinylacetat-Ethylen-Dispersionen weisen einen Ethylengehalt von 5 bis 40 Gew.-% bezogen auf das Polymerisat auf. Werden neben Vinyacetat und Ethylen weitere Monomere verwendet, so weist das Polymer vorteilhaft einen Vinylacetatgehalt von über 45 Gew.-% auf. Als weitere Monomere kommen in Frage olefinisch ungesättigte Monomere, wie Vinylether geradkettiger oder verzweigter Carbonsäuren mit 3-18 C-Atomen, Acryl-, Methacryl-, Malein- oder Fumarsäureester von aliphatischen Alkoholen mit 1 - 18 C-Atomen, Vinylchlorid, ferner Isobutylen oder höhere a-Olefine mit 4 bis 12 C-Atomen. Außer der Kombination Vinylacetat und Ethylen sind geeignete Monomerkombinationen z. B. Vinylacetat/Vinylpivalat/E-thy- len, Vinylacetat 2-Ethylhexansäurevinylester/Ethylen, Vinylacetat/Methylmethacrylat Ethylen und Vinylacetat/Vinylchlorid/Ethylen, aus der Gruppe der sogenannten Terpolymere. Vorteilhaft sind Monomerkombinationen mit einer Mindestfilmbildungstemperatur der entsprechenden Dispersionen von > 16°C. Außer den erwähnten Monomeren können auch andere stabilisierend wirkende Monomere, wie das Natriumsalz der Vinylsulfonsäure, Carboxylgruppenhaltige Monomere, wie Acryl-, Methacryl-, Croton- oder Itaconsäure oder Monoester der Maleinsäure, deren Alkoholkomponente 1 bis 18 Kohlenstoffatome hat, in einpolymerisierter Form enthalten sein, in einer Konzentration bis 5 Gew.-% bezogen auf Emulsionspolymerisat. 50 to 99.9 wt .-% vinyl acetate, and / or ethylene in polymerized form. The preferred aqueous vinyl acetate-ethylene dispersions have an ethylene content of from 5 to 40% by weight, based on the polymer. If other monomers are used in addition to vinyl acetate and ethylene, the polymer advantageously has a vinyl acetate content of more than 45% by weight. Other suitable monomers are olefinically unsaturated monomers, such as vinyl ethers of straight-chain or branched carboxylic acids having 3-18 C atoms, acrylic, methacrylic, maleic or fumaric acid esters of aliphatic alcohols having 1-18 C atoms, vinyl chloride, furthermore isobutylene or higher α-olefins with 4 to 12 C atoms. In addition to the combination of vinyl acetate and ethylene are suitable monomer combinations z. As vinyl acetate / vinyl pivalate / E-thy-len, vinyl acetate 2-ethylhexanoic acid vinyl ester / ethylene, vinyl acetate / methyl methacrylate ethylene and vinyl acetate / vinyl chloride / ethylene, from the group of so-called terpolymers. Advantageous are monomer combinations with a minimum film-forming temperature of the corresponding dispersions of> 16 ° C. In addition to the monomers mentioned, it is also possible for other stabilizing monomers, such as the sodium salt of vinylsulfonic acid, monomers containing carboxyl groups, such as acrylic, methacrylic, crotonic or itaconic acid or monoesters of maleic acid, whose alcohol component has 1 to 18 carbon atoms, to be incorporated in copolymerized form, in a concentration of up to 5% by weight, based on the emulsion polymer.
Die wässrige Emulsionspolymerisatdispersion kann direkt in Form ihrer aus der Synthese resultierenden wässrigen Dispersion als Sprühhilfsmittel eingesetzt werden. Vorteilhafterweise werden sie als 45 bis 65 gew.-%ige Dispersionen eingesetzt. The aqueous emulsion polymer dispersion can be used directly as a spray aid in the form of its aqueous dispersion resulting from the synthesis. Advantageously, they are used as 45 to 65 wt .-% dispersions.
Wird ein oben beschriebenes Emulsionspolymerisat in Form einer wässrigen Dispersion als Sprühhilfsmittel eingesetzt, so wird dies bevorzugt unter Zusatz eines Trennmittels getan. Geeignete Trennmittel sind solche, die üblicherweise bei der Isolierung dieser Emulsionspolymerisate als Feststoff eingesetzt werden, wie Kaolin oder Kieselsäure. If an emulsion polymer described above is used in the form of an aqueous dispersion as a spray aid, this is preferably done with the addition of a release agent. Suitable release agents are those which are usually used in the isolation of these emulsion polymers as a solid, such as kaolin or silica.
Die durch Sprühtrocknung erhaltenen pulverförmigen Mikrokapselzusammensetzungen sind Teilchen, die in der Regel aus 2 bis mehreren tausend Einzelkapseln bestehen, die miteinander
verbunden sind. Die Pulverteilchen (Sekundärteilchen) sind Aggregate aus Mikrokapseln (Primärteilchen). Bevorzugt werden mittlere Teilchendurchmesser des Mikrokapselpulvers, deren Teilchendurchmesser mindestens das 2fache der Primärteilchen beträgt. Es werden Teilchendurchmesser D[4,3] der Pulverteilchen bis zu 200 μηη, insbesondere bis zu 150 μηη, bevorzugt. Besonders bevorzugt werden mittlere Teilchendurchmesser der Pulverteilchen mit D[4,3] von 1 bis 50 μηη, insbesondere von 5 bis 20 μηη. Größere mittlere Teilchendurchmesser sind möglich, lassen sich jedoch bei Extrudieren in Formkörpern in der Regel schlechter vereinzeln. Ebenso sind kleinere mittlere Teilchendurchmesser möglich, allerdings neigen diese dazu stärker zu stauben. The powdery microcapsule compositions obtained by spray-drying are particles which usually consist of 2 to several thousand individual capsules which are together are connected. The powder particles (secondary particles) are aggregates of microcapsules (primary particles). Preference is given to average particle diameter of the microcapsule powder whose particle diameter is at least twice the primary particle. Particle diameters D [4,3] of the powder particles up to 200 μm, in particular up to 150 μm, are preferred. Particular preference is given to mean particle diameters of the powder particles with D [4,3] of 1 to 50 μm, in particular of 5 to 20 μm. Larger mean particle diameters are possible, but can be singularly worse when extruded in moldings usually. Similarly, smaller average particle diameters are possible, but these tend to dust more.
Die erfindungsgemäßen Mikrokapselzusammensetzungen sind nichtstaubende Pulver. Sie zeichnen sich weiterhin dadurch aus, dass sie sich vorteilhaft in thermoplastische Polymere einarbeiten und dabei vereinzeln lassen. The microcapsule compositions of the invention are non-dusting powders. They are further distinguished by the fact that they can be incorporated advantageously into thermoplastic polymers and thereby isolated.
Die erfindungsgemäßen Mikrokapselzusammensetzungen lassen sich vorteilhaft in thermoplas- tische Polymere einarbeiten. Besonders bevorzugt werden die erfindungsgemäßen Mikrokapselzusammensetzungen in thermoplastische Polymere in einem Extruder oder in einer Spritzgussmaschine eingearbeitet zur Herstellung von thermoplastischen Formkörpern. Sofern die thermoplastisch verarbeitbare Formmasse nicht erst als Granulat erhalten werden soll, sondern direkt weiterverwendet werden soll, ist auch die Weiterverarbeitung im heißen Zustand oder die Direktextrusion von Platten, Folien, Rohren und Profilen oder die Direktherstellung von Kunststoffbauteilen vorteilhaft. Der Begriff Folie wird vom Fachmann oft auch gleichbedeutend mit Film verwendet. The microcapsule compositions of the invention can be incorporated advantageously into thermoplastic polymers. The microcapsule compositions according to the invention are particularly preferably incorporated into thermoplastic polymers in an extruder or in an injection molding machine for the production of thermoplastic moldings. If the melt-processable molding material is not to be obtained as granules, but is to be used further directly, also the further processing in the hot state or the direct extrusion of plates, films, pipes and profiles or the direct production of plastic components is advantageous. The term film is often used by a person skilled in the art synonymous with film.
Unter den Verarbeitungsbedingungen der thermoplastischen Polymere, die in der Regel bei Temperaturen oberhalb von 105°C geschieht, lassen sich die partikelförmigen Mikrokapselzusammensetzungen vorteilhaft verarbeiten. Es ist eine gute, gleichmäßige Verteilung der einzelnen Mikrokapseln im thermoplastischen Polymer zu beobachten, da sich das bevorzugt eingesetzte Emulsionspolymerisat der Zusammensetzung im thermoplastischen Polymer gleichmäßig verteilt und damit die Mikrokapseln vereinzelt vorliegen. Under the processing conditions of the thermoplastic polymers, which is usually done at temperatures above 105 ° C, the particulate microcapsule compositions can be processed advantageously. It is a good, uniform distribution of the individual microcapsules in the thermoplastic polymer to observe, since the preferably used emulsion polymer of the composition in the thermoplastic polymer evenly distributed and thus the microcapsules are isolated.
Beispielhafte thermoplastische Materialien, in die sich die erfindungsgemäßen Mikrokapselzusammensetzungen einarbeiten lassen, sind: Exemplary thermoplastic materials in which the microcapsule compositions according to the invention can be incorporated are:
- Polyolefine wie Polyethylen (PE) und Polypropylen (PP), Polyolefins such as polyethylene (PE) and polypropylene (PP),
- Polyoxymethylen (POM), - polyoxymethylene (POM),
- Polyvinylchlorid (PVC), - polyvinyl chloride (PVC),
- Styrolpolymere wie Polystyrol (schlagfest oder nicht schlagfest modifiziert), Styrene polymers such as polystyrene (impact-resistant or not impact-modified),
- schlagzähmodifizierte vinylaromatische Copolymere wie ABS (Acrylnitril-Butadien-Styrol), ASA (Acrylnitril-Styrol-Acrylat) und MABS (transparentes ABS, enthaltend Methacrylat-Einheiten), Impact modified vinyl aromatic copolymers such as ABS (acrylonitrile-butadiene-styrene), ASA (acrylonitrile-styrene-acrylate) and MABS (transparent ABS containing methacrylate units),
- Styrol-Butadien-Blockcopolymere ("SBS"), insbesondere thermoplastische Elastomere auf Ba- sis von Styrol ("S-TPE"), Styrene-butadiene block copolymers ("SBS"), in particular thermoplastic elastomers based on styrene ("S-TPE"),
- Polyamide,
- Polyester wie Polyethylenterephthalat (PET), Polyethylenterephthalat-Glycol (PETG) und Po- lybutylenterephthalat (PBT), - polyamides, Polyesters such as polyethylene terephthalate (PET), polyethylene terephthalate glycol (PETG) and polybutylene terephthalate (PBT),
- Polycarbonat, - polycarbonate,
- Polymethylmethacrylat (PMMA), Polymethylmethacrylate (PMMA),
- Poly(ether)sulfone, - poly (ether) sulfones,
- Polyphenylenoxid (PPO) - polyphenylene oxide (PPO)
- thermoplastische Polyurethane (TPU) - thermoplastic polyurethanes (TPU)
- Ethylen-Butylacrylat (E/BA) und Ethylen-Ethylacrylat (E/EA) Ethylene-butyl acrylate (E / BA) and ethylene-ethyl acrylate (E / EA)
- Ethylen-Vinylacetat-Copolymere (EA/A) Ethylene-vinyl acetate copolymers (EA / A)
- Polyvinylacetat (PVAc) - polyvinyl acetate (PVAc)
- Polyvinylbutyral (PVB), Polyvinyl butyral (PVB),
- Polyvinylformal (PVF) und Polyvinylformal (PVF) and
- Polyisobutylen (PIB). Dabei ist insbesondere dann eine besonders gute Verteilung der Mikrokapseln zu finden, wenn das Emulsionspolymerisat und das thermoplastische Material, in das die Mikrokapseln eingearbeitet werden sollen, dieselben Hauptmonomere aufweisen. - Polyisobutylene (PIB). In particular, a particularly good distribution of the microcapsules can be found when the emulsion polymer and the thermoplastic material into which the microcapsules are to be incorporated have the same main monomers.
Besonders bevorzugt handelt es sich bei dem thermoplastischen Polymer um ein Polyolefin, Polymethylmethacrylat, Polyvinylbutyral oder Polyolefincopolymer wie Ethylen-Vinylacetat-Copolymere. Insbesondere werden Ethylen-Vinylacetat-Copolymere bevorzugt. Particularly preferably, the thermoplastic polymer is a polyolefin, polymethyl methacrylate, polyvinyl butyral or polyolefin copolymer such as ethylene-vinyl acetate copolymers. In particular, ethylene-vinyl acetate copolymers are preferred.
Mit den erfindungsgemäß erhaltenen Mikrokapseln können die Eigenschaften eines thermoplastischen Polymers modifiziert werden. Genutzt wird der fest/flüssig-Phasenübergang des hydrophoben Kernmaterials, der mit einer Veränderung des Brechungsindex verbunden ist. Das hydrophobe Kernmaterial wird, je nach gewünschter Temperatur bei der die Strahlungsdurchlässigkeit verändert werden soll, so gewählt, dass es bei dieser Temperatur seinen Phasenübergang aufweist. Um einen thermotropen Effekt in einem Formkörper, beispielsweise einer Folie zu erzielen, muss eine der beiden Phasen des hydrophoben Kernmaterials einen dem thermoplastischen Polymer des Formkörpers ähnlichen Brechungsindex aufweisen. Ist beispielsweise eine Beschattung bei Temperaturerhöhung gewünscht, so weisen die feste Phase und das thermoplastische Polymer einen ähnlichen Brechungsindex haben. Eine hieraus gefertigte Folie ist durch- scheinend, solange das Kernmaterial fest ist. Erhöht sich nun die Umgebungstemperatur, so schmilzt das hydrophobe Kernmaterial und sein Brechungsindex ändert sich. Durch den nunmehr unterschiedlichen Brechungsindex von thermoplastischem Polymer und hydrophoben Kernmaterial trübt sich die Folie bzw. wird trüber als zuvor. Dieser Wechsel der Strahlungsdurchlässigkeit kann eine Wärmeregulierung bewirken. With the microcapsules obtained according to the invention, the properties of a thermoplastic polymer can be modified. Utilized is the solid-liquid phase transition of the hydrophobic core material associated with a change in refractive index. The hydrophobic core material is, depending on the desired temperature at which the radiation transmission is to be changed, chosen so that it has its phase transition at this temperature. In order to achieve a thermotropic effect in a shaped body, for example a foil, one of the two phases of the hydrophobic core material must have a refractive index similar to the thermoplastic polymer of the shaped body. If, for example, shading is desired when the temperature is raised, then the solid phase and the thermoplastic polymer have a similar refractive index. A film made from this is translucent as long as the core material is solid. As the ambient temperature increases, the hydrophobic core material melts and its refractive index changes. Due to the now different refractive index of thermoplastic polymer and hydrophobic core material, the film becomes cloudier or cloudier than before. This change of radiation transmission can cause heat regulation.
In Analogie hierzu kann auch eine Bestrahlung verstärkt werden, wenn die flüssige Phase und das thermoplastische Polymer des Formkörpers einen ähnlichen Brechungsindex aufweisen.
Ausgehend vom Brechungsindex des thermoplastischen Polymers wird ein hydrophobes Kernmaterial derart gewählt, dass die Brechungsindices bei einer Temperatur von 25°C und der Wellenlänge 589 nm (Natrium-D-Linie) der festen Phase des hydrophoben Kernmaterials und des thermoplastischen Polymers eine maximale Differenz von 0,05 bevorzugt 0,03 insbesondere 0,01 aufweist. By analogy with this, irradiation can also be intensified if the liquid phase and the thermoplastic polymer of the shaped body have a similar refractive index. Based on the refractive index of the thermoplastic polymer, a hydrophobic core material is selected such that the refractive indices have a maximum difference of 0 at a temperature of 25 ° C and the wavelength 589 nm (sodium D-line) of the solid phase of the hydrophobic core material and the thermoplastic polymer , 05 preferably has 0.03, in particular 0.01.
Die Brechungsindices der hydrophoben Kernmaterialien bzw. der Polymere sind üblicherweise Tabellenwerken zu entnehmen bzw. durch ein einfaches Experiment zu ermitteln. The refractive indices of the hydrophobic core materials or of the polymers are usually to be taken from tables or determined by a simple experiment.
Ferner eignen sich die erfindungsgemäßen Mikrokapselzusammensetzungen als Zusatz in po- lymeren Formkörpern oder polymeren Beschichtungsmassen. Hierunter sind thermoplastische Kunststoffe zu verstehen. Die erfindungsgemäßen Folien können durch Extrusion durch eine Flachdüse oder vorzugsweise als Blasfolien erhalten werden. Furthermore, the microcapsule compositions according to the invention are suitable as additives in polymeric moldings or polymeric coating compositions. These are thermoplastic materials. The films according to the invention can be obtained by extrusion through a flat die or preferably as blown films.
Die Folien weisen eine gute temperaturabhängige Änderung der Strahlungsdurchlässigkeit auf. Die erfindungsgemäßen Folien können als Sonnenschutzfolien eingesetzt werden, The films have a good temperature-dependent change in the radiation transmission. The films according to the invention can be used as sunscreen films,
beispielsweise in Bauanwendungn zur Schattierung von Fenstern, transparenten Dächern und Oberlichtern und Wänden aus Glas oder Kunstoff, transparenter Wärmedämmung, for example in building applications for shading windows, transparent roofs and skylights and walls made of glass or plastic, transparent thermal insulation,
Sonnenkollektoren und zur Schattierung von Kraftfahrzeugen. Solar panels and shading of motor vehicles.
Beispiele Examples
Die nachfolgenden Beispiele sollen die Erfindung näher erläutern. Bei den Prozentangaben in den Beispielen handelt es sich um Gewichtsprozent sofern nicht anders angegeben. The following examples are intended to explain the invention in more detail. The percentages in the examples are by weight unless otherwise specified.
Der Teilchendurchmesser der Mikrokapseldispersion wird mit einem Malvern Mastersizer 2000, Probendispergiereinheit Hydro 2000S gemäß einer Standardmessmethode bestimmt, die in der Literatur dokumentiert ist. Der Wert D[4,3] steht für den volumengewichteten Mittelwert. The particle diameter of the microcapsule dispersion is determined with a Malvern Mastersizer 2000, Sample Dispersing Unit Hydro 2000S according to a standard measuring method documented in the literature. The value D [4,3] stands for the volume-weighted average.
Bestimmung des Wassergehaltes der Mikrokapselzusammensetzung Determination of the water content of the microcapsule composition
Titration nach Karl Fischer: Hierzu werden ca. 2 g Pulver exakt eingewogen und mit einem 799 GPT Titrino nach Karl Fischer titriert. Titration according to Karl Fischer: For this, approx. 2 g of powder are weighed exactly and titrated with a 799 GPT Titrino according to Karl Fischer.
A Herstellung der Mikrokapseldispersion A Preparation of the microcapsule dispersion
Beispiel 1 (erfindungsgemäß) Example 1 (according to the invention)
Wasserphase water phase
475 g VE-Wasser (VE = vollentsalzt)
175 g einer 40 gew.-%igen Dispersion eines kolloidalen Silicas mit einem Teilchendurchmesser von 12 nm 475 g demineralised water (VE = demineralized) 175 g of a 40 wt .-% dispersion of a colloidal silica having a particle diameter of 12 nm
7 g einer 5 gew.-%igen wässrigen Lösung von Methylhydroxypropylcellulose mit einem mittleren Molekulargewicht von 26000 g/mol 7 g of a 5 wt .-% aqueous solution of methyl hydroxypropyl cellulose having an average molecular weight of 26000 g / mol
1 ,4 g einer 2,5 gew.-%igen wässrigen Natriumnitritlösung 1.4 g of a 2.5% strength by weight aqueous sodium nitrite solution
8,75 g einer 10% wässerigen Lösung eines Alkylpolyethylenglykolethers mit der allgemeinen Formel RO(CH2CH2O)50H wobei R ein linearer, gesättigter Fettalkohol ist (Lutensol AT 50) 6 g einer 20 gew.-%igen wässrigen Salpetersäure 8.75 g of a 10% aqueous solution of an alkylpolyethylene glycol ether having the general formula RO (CH 2 CH 2 O) 50H where R is a linear, saturated fatty alcohol (Lutensol AT 50) 6 g of a 20% strength by weight aqueous nitric acid
Zulauf 1 Inlet 1
226,63 g n-Octadecan 226.63 g of n-octadecane
18,38 g Paraffinmischung mit einem Schmelzpunkt von 57-58°C 18.38 g paraffin mixture with a melting point of 57-58 ° C
Zulauf 2 Inlet 2
26,25 g 1 ,4-Butanedioldiacrylat 26.25 g of 1,4-butanediol diacrylate
52,5 g Methylmethacrylat 52.5 g of methyl methacrylate
26,25 g Pentaerythritolmethacrylat 26.25 g of pentaerythritol methacrylate
Zulauf 3: Feed 3:
0,93 g einer 75 gew.-%igen Lösung von tert-Butylperpivalat in aliphatischen Kohlenwasserstoffen 0.93 g of a 75 wt .-% solution of tert-butyl perpivalate in aliphatic hydrocarbons
Zulauf 4: Inlet 4:
35 g einer 2 gew.-%igen wässrigen Lösung von Natriumperoxodisulfat 35 g of a 2 wt .-% aqueous solution of sodium peroxodisulfate
Die Wasserphase wurde bei 25°C vorlegt und auf 45°C erwärmt. Zulauf 1 und 2 wurden zugegeben und die Mischung wurde 40 Minuten lang bei 45°C und 6000 Umdrehungen pro Minute dispergiert. Nach Zugabe von Zulauf 3 wurde die Emulsion über einen Zeitraum von 60 Minuten auf eine Temperatur von 67°C erwärmt und anschließend über einen Zeitraum von 60 Minuten auf eine Temperatur von 90°C erwärmt. Anschließend wurde 150 Minuten bei dieser Temperatur gehalten, und Zulauf 4 zugeführt. Im Anschluss wurde auf Raumtemperatur abgekühlt. Erhalten wurde eine Dispersion mit dem Feststoffgehalt von 40,1 Gew.-% bei einem mittleren Teilchendurchmesser D[4,3] von 1 ,10 μηη, bestimmt mittels Lichtstreuung. The water phase was initially introduced at 25.degree. C. and heated to 45.degree. Feeds 1 and 2 were added and the mixture was dispersed for 40 minutes at 45 ° C and 6000 revolutions per minute. After addition of feed 3, the emulsion was heated to a temperature of 67 ° C. over a period of 60 minutes and then heated to a temperature of 90 ° C. over a period of 60 minutes. The mixture was then held at this temperature for 150 minutes, and fed to feed 4. Following was cooled to room temperature. A dispersion having a solids content of 40.1% by weight and a mean particle diameter D [4.3] of 1.10 μm, determined by means of light scattering, was obtained.
Im Anschluss wurde die Dispersion sprühgetrocknet. Es wurde ein weißes Pulver erhalten.
Beispiel 2 (erfindungsgemäß) Subsequently, the dispersion was spray-dried. A white powder was obtained. Example 2 (according to the invention)
Es wurde wie in Beispiel 1 die Mikrokapseldispersion hergestellt. Der erhaltenen Mikrokapseldispersion wurde nach dem Abkühlen auf Raumtemperatur weiterhin zugesetzt: The microcapsule dispersion was prepared as in Example 1. The resulting microcapsule dispersion was further added after cooling to room temperature:
29,75 g einer 26 gew.-%igen wässrigen Lösung von Densodrin BA (Sprühhilfsmittel, Maleinsäure /C2o-a-Olefin-Copolymer) 29.75 g of a 26% strength by weight aqueous solution of Densodrin BA (spraying assistant, maleic acid / C 2 O-α-olefin copolymer)
154,7 g einer 5 gew.-%igen wässrigen Lösung von Methylhydroxypropylcellulose mit einem mittleren Molekulargewicht von 26 kg/mol 154.7 g of a 5 wt .-% aqueous solution of methyl hydroxypropyl cellulose having an average molecular weight of 26 kg / mol
220 g VE-Wasser 220 g of deionised water
Erhalten wurde eine Dispersion mit dem Feststoffgehalt von 32,2 Gew.-% bei einem mittleren Teilchendurchmesser D[4,3] von 1 ,75 μηη, bestimmt mittels Lichtstreuung. A dispersion having a solids content of 32.2% by weight and a mean particle diameter D [4.3] of 1.75 μm was obtained, determined by means of light scattering.
Anschluss wurde die Dispersion sprühgetrocknet. Es wurde ein weißes Pulver erhalten. After connection, the dispersion was spray-dried. A white powder was obtained.
Beispiel 3 (nicht erfindungsgemäß) Wasserphase Example 3 (not according to the invention) water phase
800 g VE-Wasser 800 g of deionised water
1200 g einer 10 gew.-%igen wässrigen Lösung von Polyvinylalkoholpulver (Mowiol 18/88 von Kuraray Europe GmbH, Viskosität einer 4 gew.-%igen wässrigen Lösung bei 20°C: 18 mPas gemäß DIN 53015; Hydrolysegrad von 88%) 1200 g of a 10% strength by weight aqueous solution of polyvinyl alcohol powder (Mowiol 18/88 from Kuraray Europe GmbH, viscosity of a 4% strength by weight aqueous solution at 20 ° C.: 18 mPas in accordance with DIN 53015, degree of hydrolysis of 88%)
4,8 g einer 2,5% wässrigen Natriumnitritlösung 4.8 g of a 2.5% aqueous sodium nitrite solution
Zulauf 1 Inlet 1
777 g n-Octadecan 777 g of n-octadecane
63 g Paraffinmischung mit einem Schmelzpunkt von 57-58°C 63 g paraffin mixture with a melting point of 57-58 ° C.
Zulauf 2 Inlet 2
18 g 1 ,4-Butanedioldiacrylat 18 g of 1,4-butanediol diacrylate
234 g Methylmethacrylat 234 g of methyl methacrylate
72 g Pentaerythritolmethacrylat 72 g of pentaerythritol methacrylate
36 g Methacrylsäure 36 g of methacrylic acid
Zulauf 3: Feed 3:
3,2 g einer 75 gew.-%igen Lösung von tert.-Butylperpivalat in aliphatischen Kohlenwasserstoffen 3.2 g of a 75% strength by weight solution of tert-butyl perpivalate in aliphatic hydrocarbons
Zulauf 4: Inlet 4:
24 g einer 10 gew.-%igen wässrigen Lösung von tert.-Butylhydroperoxid
Zulauf 5: 24 g of a 10 wt .-% aqueous solution of tert-butyl hydroperoxide Feed 5:
101 ,44 g einer 1 ,42 gew.-%igen wässrigen Lösung von Ascorbinsäure Die Wasserphase wurde bei 25°C vorgelegt und auf 70°C erwärmt. Zulauf 1 und 2 wurden zugegeben und die Mischung wurde 40 Minuten lang bei 70°C und 3500 Umdrehungen pro Minute dispergiert. Nach Zugabe von Zulauf 3 wurde die Emulsion über einen Zeitraum von 60 Minuten bei Temperatur von 70°C gehalten und anschließend über einen Zeitraum von 60 Minuten auf eine Temperatur von 85°C erwärmt. Anschließend wurde die Mischung 60 Minuten bei 85°C gehalten. Im Anschluss wurde Zulauf 4 zugegeben. Dann wurde Zulauf 5 über einen Zeitraum von 30 Minuten zudosiert und während dieses Zeitraums auf 20°C gekühlt. Bei dieser Temperatur wurde dann Zulauf 6 zugegeben. 101, 44 g of a 1, 42 wt .-% aqueous solution of ascorbic acid The water phase was initially charged at 25 ° C and heated to 70 ° C. Feeds 1 and 2 were added and the mixture was dispersed for 40 minutes at 70 ° C and 3500 revolutions per minute. After addition of feed 3, the emulsion was held at a temperature of 70 ° C. over a period of 60 minutes and then heated to a temperature of 85 ° C. over a period of 60 minutes. Subsequently, the mixture was kept at 85 ° C for 60 minutes. Subsequently, feed 4 was added. Then feed 5 was metered in over a period of 30 minutes and cooled to 20 ° C. during this period. Feed 6 was then added at this temperature.
Erhalten wurde eine Dispersion mit dem Feststoffgehalt von 39,5 Gew.-% bei einem mittleren Teilchendurchmesser D[4,3] von 1 ,80 μηη, bestimmt mittels Lichtstreuung. A dispersion having a solids content of 39.5% by weight and an average particle diameter D [4.3] of 1.880 μm, determined by means of light scattering, was obtained.
Im Anschluss wurde die Dispersion sprühgetrocknet um das Wasser zu entfernen. Es wurde ein weißes Pulver erhalten. The dispersion was then spray-dried to remove the water. A white powder was obtained.
Beispiele 4 bis 9 Examples 4 to 9
Es wurde wie in Beispiel 1 die Mikrokapseldispersion hergestellt. Allerdings wurden von unterschiedlichen Monomerzusammensetzungen ausgegangen, die Tabelle 1 zu entnehmen sind. The microcapsule dispersion was prepared as in Example 1. However, different monomer compositions were used, which are shown in Table 1.
Tabelle 1 : Monomerzusammensetzung der Mikrokapselwand Table 1: Monomer composition of the microcapsule wall
Bsp. MMA PETIA BDA2 MAS n-Butyl- MAA AS D[4, FGEx. MMA PETIA BDA 2 MAS n-butyl-MAA AS D [4, FG
[Gew.% [Gew.%] [Gew. [Gew. acrylat [Gew.%] [Gew.%] 3] [% By weight [% by weight] [wt. [Wt. acrylate [wt.%] [wt.%] 3]
] -%] %] [Gew.-%] [μπΊ] ] -%]%] [% by weight] [μπΊ]
1 50 25 25 0 0 0 0 1 ,10 40,11 50 25 25 0 0 0 0 1, 10 40.1
4 75 25 0 0 0 0 0 0,91 38,94 75 25 0 0 0 0 0 0.91 38.9
5 75 0 25 0 0 0 0 2,10 35,75 75 0 25 0 0 0 0 2,10 35,7
6 50 20 20 10 0 0 0 1 ,17 39,96 50 20 20 10 0 0 0 1, 17 39,9
7 50 20 20 0 10 0 0 1 ,36 39,17 50 20 20 0 10 0 0 1, 36 39.1
8 50 20 20 0 0 10 0 1 ,23 39,68 50 20 20 0 0 10 0 1, 23 39.6
9 50 20 20 0 0 0 10 1 ,07 39,6
PETIA Pentaerythritolmethacrylat 9 50 20 20 0 0 0 10 1, 07 39.6 PETIA pentaerythritol methacrylate
MMA Methylmethacrylat MMA methylmethacrylate
MAS Methacrylsäure MAS methacrylic acid
MAA Methacrylsäureanhydrid MAA methacrylic anhydride
AS: Acrylsäure AS: acrylic acid
FG: Feststoffgehalt FG: solids content
B) Herstellung der partikelförmigen Mikrokapselzusammensetzung B) Preparation of the particulate microcapsule composition
Beispiel B1 Example B1
Zu aus Beispiel 1 erhaltene wassrige Mikrokapseldispersion (685,28 g) wurde 643,27 g Vi- nylacetat-Ethylen-Dispersion (Vinnapas® (Fa. Wacker Polymers) gegeben und mit 671 ,45 g VE-Wasser aufgefüllt. At obtained from Example 1 aqueous microcapsule dispersion (685.28 g) was 643.27 g Vi- acetate-ethylene dispersion (Vinnapas ® (Fa. Wacker polymer) and eluted with 671, filled 45 g of demineralized water.
Die so erhaltene Dispersion wurde zum Erhalt eines Pulvers mit einem Laborsprühtrockner (Zy- linderdurchmesser 250 mm, Zylinderlänge 500 mm) getrocknet. Hierfür wurde die Dispersion mit einer Zweistoffdüse (Düse 1 ,4 mm, Düsendruck 3 bar) zerstäubt. Das Trocknungsgas (Stickstoff) wurde im Gleichstrom mit der versprühten Mikrokapseldispersion von oben in den Sprühzylinder geführt. Das Trocknungsgas hatte eine Eingangstemperatur von 150°C und eine Ausgangstemperatur von 80°C. Es wurde eine partikelförmige Mikrokapselzusammensetzung (Zyklonaustrag) erhalten. The dispersion thus obtained was dried to obtain a powder with a laboratory spray dryer (cylinder diameter 250 mm, cylinder length 500 mm). For this purpose, the dispersion was atomized with a two-fluid nozzle (nozzle 1, 4 mm, nozzle pressure 3 bar). The drying gas (nitrogen) was passed in cocurrent with the sprayed microcapsule dispersion from above into the spray cylinder. The drying gas had an inlet temperature of 150 ° C and an outlet temperature of 80 ° C. A particulate microcapsule composition (cyclone discharge) was obtained.
Teilchendurchmesser: 1 1 ,65 μηη; Particle diameter: 1 1, 65 μηη;
Wassergehalt: Kleiner 2% Water content: less than 2%
Beispiel B2 Example B2
Die aus Beispiel 2 erhaltene wässrige Mikrokapseldispersion wurde direkt ohne weiteren Zusatz sprühgetrocknet. Die Sprühtrocknung erfolgte ansonsten wie oben beschrieben. The aqueous microcapsule dispersion obtained from Example 2 was spray-dried directly without further addition. The spray drying was otherwise as described above.
Es wurde eine partikelförmige Mikrokapselzusammensetzung erhalten. Die Teilchen waren nicht agglomeriert. Der Teilchendurchmesser war unverändert. A particulate microcapsule composition was obtained. The particles were not agglomerated. The particle diameter was unchanged.
Wassergehalt: Kleiner 2% Water content: less than 2%
Beispiel B3 Example B3
Die aus Beispiel 3 erhaltene wässrige Mikrokapseldispersion wurde direkt ohne weiteren Zusatz sprühgetrocknet. Die Sprühtrocknung erfolgte ansonsten wie oben beschrieben. The aqueous microcapsule dispersion obtained from Example 3 was spray-dried directly without further addition. The spray drying was otherwise as described above.
Es wurden Aggregate von Mikrokapseln erhalten, der Teilchendurchmesser D[4,3] lag bei 181 ,27 m. Aggregates of microcapsules were obtained, the particle diameter D [4,3] was 181, 27 m.
Wassergehalt: Kleiner 2% Water content: less than 2%
Anwendungstechnisches Beispiel Beispiel Folie 1 Application Example Example Film 1
10 Gewichtsteile der partikelförmige Mikrokapselzusammensetzung des Beispiel B1 wurden it 90 Gewichtsteilen eines Ethylenvinylacetat Copolymer (Exxon Mobil - Escorene Ultra UL00014)
vermengt und in einem Miniextruder (DSM Micro 15) bei 180°C für 3 Minuten rückströmend vermischt. Anschließen wird die Schmelze durch eine 200 μηη Düse extrudiert und als Film manuell aufgezogen. Beispiel Folie 2 10 parts by weight of the particulate microcapsule composition of Example B1 was added to 90 parts by weight of an ethylene vinyl acetate copolymer (Exxon Mobil - Escorene Ultra UL00014). mixed and refluxed in a mini extruder (DSM Micro 15) at 180 ° C for 3 minutes. Subsequently, the melt is extruded through a 200 μm nozzle and drawn up manually as a film. Example of foil 2
In einem weiteren Beispiel wurden 5 Gewichtsteile der partikelförmige Mikrokapselzusammen- setzung des Beispiel B1 mit 95 Gewichtsteilen eines Ethylenvinylacetat Copolymer (Exxon Mobil - Escorene Ultra UL00014) vermengt und in einem Miniextruder (DSM Micro 15) bei 180°C für 3 Minuten rückströmend vermischt. Anschließen wird die Schmelze durch eine 200 μηη Düse extrudiert und als Film manuell aufgezogen. In a further example, 5 parts by weight of the particulate microcapsule composition of Example B1 were mixed with 95 parts by weight of an ethylene vinyl acetate copolymer (Exxon Mobil - Escorene Ultra UL00014) and refluxed in a mini extruder (DSM Micro 15) at 180 ° C. for 3 minutes. Subsequently, the melt is extruded through a 200 μm nozzle and drawn up manually as a film.
Beispiel Folie 3: Example slide 3:
10 Gewichtsteile der partikelförmige Mikrokapselzusammensetzung des Beispiel B3 wurden mit 90 Gewichtsteilen eines Ethylenvinylacetat Copolymer (Exxon Mobil - Escorene Ultra UL00014) vermengt und in einem Miniextruder (DSM Micro 15) bei 180°C für 3 Minuten rückströmend vermischt. Anschließen wird die Schmelze durch eine 200 μηη Düse extrudiert und als Film manuell aufgezogen. 10 parts by weight of the particulate microcapsule composition of Example B3 was blended with 90 parts by weight of an ethylene vinyl acetate copolymer (Exxon Mobil - Escorene Ultra UL00014) and refluxed in a mini extruder (DSM Micro 15) at 180 ° C for 3 minutes. Subsequently, the melt is extruded through a 200 μm nozzle and drawn up manually as a film.
Zur Analyse, ob die Kapseln einzeln vorliegen wird die erhaltene Folie wird in flüssigem Stick- stoff gebrochen und die Bruchkante mit Hilfe eines Rasterelektronenmikroskops untersucht. Der Grad der Vereinzelung und Verteilung der Kapseln im Polymerfilm wird optisch festgestellt. Sowohl Folie 1 wie auch Folie 2 zeigte vereinzelte Mikrokapseln. Hingegen lagen bei Folie 3 nur Aggregate der Kapseln vor. Folie 1 und Folie 2 wiesen bei einer Temperatur von 40°C eine im Vergleich zu 20°C deutlich erhöhte Trübung auf. Bei Folie 3 war kein Unterschied festzustellen, was auf die fehlende Vereinzelung der Kapseln zurückzuführen ist.
To analyze whether the capsules are present individually, the resulting film is broken up in liquid nitrogen and the fracture edge is examined with the aid of a scanning electron microscope. The degree of singulation and distribution of the capsules in the polymer film is detected optically. Both film 1 and film 2 showed isolated microcapsules. By contrast, only aggregates of the capsules were present in film 3. Film 1 and film 2 had at a temperature of 40 ° C a significantly higher compared to 20 ° C turbidity. There was no difference in film 3, which is due to the lack of separation of the capsules.
Claims
Patentansprüche claims
Verfahren zur Herstellung einer Mikrokapselzusammensetzung umfassend Mikrokapseln mit einem mittleren Teilchendurchmesser von D[4,3] von 0,5 bis 5 μηη umfassend die Schritte a) Herstellen einer ÖI-in-Wasser-Emulsion enthaltend eine Monomerzusammensetzung, hydrophobes Kernmaterial, Wasser, Radikalstarter, anorganisches Schutzkolloid und Polyalkylenglykolether, A process for preparing a microcapsule composition comprising microcapsules having an average particle diameter of D [4,3] of 0.5 to 5 μm comprising the steps of a) preparing an oil-in-water emulsion comprising a monomer composition, hydrophobic core material, water, radical initiator, inorganic protective colloid and polyalkylene glycol ether,
wobei die Monomerzusammensetzung wherein the monomer composition
40 bis 90 Gew.-% eines oder mehrerer Monomere (Monomere I) ausgewählt unter 40 to 90 wt .-% of one or more monomers (monomers I) selected from
Ci-C24-Alkylester der Acryl- und/oder Methacrylsäure, Acrylsäure und Methacrylsäure, C 1 -C 24 -alkyl esters of acrylic and / or methacrylic acid, acrylic acid and methacrylic acid,
10 bis 60 Gew.-% eines oder mehrerer ethylenisch ungesättigter Monomere, das zwei, drei, vier oder mehr ethylenisch ungesättigte Reste aufweist (Monomere II) und 10 to 60 wt .-% of one or more ethylenically unsaturated monomers having two, three, four or more ethylenically unsaturated radicals (monomers II) and
0 bis 40 Gew.-% eines oder mehrerer sonstiger Monomere (Monomere III), jeweils bezogen auf das Gesamtgewicht der Monomere, umfasst 0 to 40 wt .-% of one or more other monomers (monomers III), each based on the total weight of the monomers comprises
b) bilden der Mikrokapseln mittels Polymerisieren der Monomere in der in Schritt a) erhaltenen ÖI-in-Wasser-Emulsion und b) forming the microcapsules by means of polymerizing the monomers in the oil-in-water emulsion obtained in step a) and
c) gegebenenfalls Entwässern der aus b) erhaltenen Mikrokapseldispersion. c) optionally dewatering the microcapsule dispersion obtained from b).
Verfahren zur Herstellung einer Mikrokapselzusammensetzung nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichet, dass eine Mikrokapselzusammensetzung hergestellt wird mit Mikrokapseln mit einem mittleren Teilchendurchmesser von D[4,3] von 0,7 bis 2 μηη. A process for producing a microcapsule composition according to claim 1, characterized in that a microcapsule composition having microcapsules having an average particle diameter of D [4,3] of 0.7 to 2 μm is prepared.
Verfahren zur Herstellung einer Mikrokapselzusammensetzung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das hydrophobe Kernmaterial ausgewählt wird unter aliphatischen Kohlenwasserstoffverbindungen, aromatischen Kohlenwasserstoffverbindungen, gesättigten oder ungesättigten C6-C3o-Fettsäuren, Fettalkoholen, Oxoalkoholen, die man durch Hydroformylierung von α-Olefinen und weiteren Umsetzungen erhält, Ethern von Fettalkoholen, C6-C3o-Fettaminen, Ci-Cio-Alkylestern von Fettsäuren, natürlichen und synthetischen Wachsen und halogenierten Kohlenwasserstoffen. A process for preparing a microcapsule composition according to claim 1 or 2, characterized in that the hydrophobic core material is selected from aliphatic hydrocarbon compounds, aromatic hydrocarbon compounds, saturated or unsaturated C6-C30 fatty acids, fatty alcohols, oxoalcohols obtained by hydroformylating α-olefins and others Reactions obtained, ethers of fatty alcohols, C6-C3o-fatty amines, Ci-Cio-alkyl esters of fatty acids, natural and synthetic waxes and halogenated hydrocarbons.
Verfahren zur Herstellung einer Mikrokapselzusammensetzung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass das anorganische Schutzkolloid auswählt wird unter Si02-basierende Kieselsäuren, Magnesiumpyrophosphat und Tricalciumphosphat. A process for preparing a microcapsule composition according to any one of claims 1 to 3, characterized in that the inorganic protective colloid is selected from SiO 2 -based silicas, magnesium pyrophosphate and tricalcium phosphate.
Verfahren zur Herstellung einer Mikrokapselzusammensetzung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Polyalkylenglycolether ein ethoxylierter oder propoxylierter C6- bis C3o-Fettalkolhol ist.
A process for preparing a microcapsule composition according to any one of claims 1 to 4, characterized in that the polyalkylene glycol ether is an ethoxylated or propoxylated C6 to C30 fatty alcohol.
6. Verfahren zur Herstellung einer Mikrokapselzusammensetzung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die aus b) erhaltene Mikrokapseldispersion mittels Sprühtrocknung entwässert wird. 6. A process for preparing a microcapsule composition according to any one of claims 1 to 5, characterized in that the microcapsule dispersion obtained from b) is dehydrated by spray drying.
7. Verfahren zur Herstellung einer Mikrokapselzusammensetzung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass das Entwässern der aus b) erhaltenen Mikrokapseldispersion durch Sprühtrocknung durchgeführt wird und als Sprühhilfsmittel eine wässrige Dispersion eines Emulsionspolymerisats eingesetzt wird, welches 50 bis7. A process for the preparation of a microcapsule composition according to any one of claims 1 to 5, characterized in that the dewatering of the microcapsule dispersion obtained from b) is carried out by spray drying and spray additive is an aqueous dispersion of an emulsion polymer is used, which 50 bis
99,9 Gew.-% Vinylacetat und/oder Ethylen in einpolymerisierter Form enthält. 99.9 wt .-% vinyl acetate and / or ethylene in polymerized form.
8. Mikrokapselzusammensetzung erhältlich nach einem der Ansprüche 1 bis 7. 8. A microcapsule composition obtainable according to any one of claims 1 to 7.
9. Mikrokapselzusammensetzung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, das sie Mikro- kapseln und Wasser umfasst. 9. Microcapsule composition according to claim 8, characterized in that it comprises microcapsules and water.
10. Verwendung der Mikrokapselzusammensetzung gemäß einem der Ansprüche 8 oder 9 zur Einarbeitung zusammen mit einem thermoplastischen Polymer im Extruder oder in einer Spritzgussmaschine zur Herstellung eines thermoplastischen Formkörpers. 1 1 . Verwendung nach Anspruch 10 wobei das thermoplastische Polymer ausgewählt wird unter Polyolefin, Polymethylmethacrylat, Polyvinylbutyral oder Polyolefincopolymer. 10. Use of the microcapsule composition according to any one of claims 8 or 9 for incorporation together with a thermoplastic polymer in the extruder or in an injection molding machine for producing a thermoplastic molding. 1 1. Use according to claim 10 wherein the thermoplastic polymer is selected from polyolefin, polymethyl methacrylate, polyvinyl butyral or polyolefin copolymer.
12. Verwendung nach Anspruch 10 oder 1 1 wobei es sich bei dem thermoplastischen Formkörpern um Granulate, Platten, Folien, Rohre, Profile oder Kunststoffbauteile handelt. 12. Use according to claim 10 or 1 1 wherein it is the thermoplastic moldings are granules, sheets, films, tubes, profiles or plastic components.
13. Thermoplastische Formkörper enthaltend Mikrokapseln mit einem mittleren Teilchendurchmesser von D[4,3] von 0,7 bis 2 μηη wobei die Mikrokapseln erhältlich sind nach einem Verfahren gemäß den Ansprüche 1 bis 7.
13. Thermoplastic molded bodies containing microcapsules having an average particle diameter of D [4,3] of 0.7 to 2 μηη wherein the microcapsules are obtainable by a process according to claims 1 to 7.
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