Umhüllen von Treibmitteln
Als Umhüllen von Treibmitteln bezeichnet man das Beschichten oder Einkapseln gasbildender Stoffe mit einer Hüllschicht. Dadurch wird das Treibmittel vor Feuchtigkeit, Sauerstoff und vorzeitiger Reaktion geschützt. Die Hülle ermöglicht zudem eine definierte Freisetzung des Treibmittels während des Prozesses.
Umhüllte Treibmittel werden in Form von mikroverkapselten oder beschichteten Partikeln eingesetzt. Die Hüllschicht kann aus Polymeren, Wachsen, Fetten, Salzen oder anorganischen Materialien bestehen. Sie wird durch Sprühbeschichtung, Wirbelschicht-Coating, Koazervation oder Schmelzbeschichtung aufgebracht.
Der Anteil der Hüllschicht wird häufig über den Massenanteil beschrieben.
w(coat) = m(coat) / m(total)
- wcoat ist der Massenanteil der Beschichtung
- mcoat ist die Masse der Hüllschicht
- mtotal ist die Gesamtmasse des umhüllten Partikels
Die Wirksamkeit der Einkapselung wird mit der Einkapselungseffizienz beschrieben
ηenc = mactive,enc / mactive,total
- ηenc ist die Einkapselungseffizienz
- mactive,enc ist die eingekapselte aktive Treibmittelmasse
- mactive,total ist die gesamte eingesetzte Treibmittelmasse
Die Freisetzung des Treibmittels erfolgt häufig temperaturabhängig. Die charakteristische Freisetzungstemperatur wird als Trelease bezeichnet; sie hängt von den Eigenschaften des Hüllmaterials (z. B. Schmelz‑ oder Glasübergangstemperatur) und von der Schichtdicke ab.
Das Umhüllen verbessert die Lagerstabilität, Dosierbarkeit und Prozesssicherheit, da es unkontrollierte Gasentwicklung, Staubexplosionen und unerwünschte Reaktionen mit anderen Komponenten verringert. In Backmischungen ermöglicht die Hülle eine temperatur- oder pH-abhängige Gasfreisetzung. Dadurch können Volumenentwicklung und Porenstruktur gezielt gesteuert werden. In Kunststoffen steuert sie die Schaumstruktur und Porenbildung, beispielsweise durch expandierende Mikrosphären.
Das Umhüllen von Treibmitteln kommt in der Kunststoff-, Lebensmittel-, Chemie- und Waschmittelindustrie zum Einsatz und ist ein wichtiger Schritt der Stoffveredelung sowie der Herstellung funktionalisierter Partikel.