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Competencia en microencapsulado. Desde 1962.
Como especialista con muchos años de experiencia en el área del microencapsulado para la fabricación de papeles autocopiantes, Koehler también está familiarizada con la adaptación de esta tecnología para otras industrias, en especial para la fabricación de cápsulas de aromas.
Desde el inicio de la producción de microcápsulas propias, la tecnología ha ido evolucionando y se han adaptado de manera adecuada las instalaciones de producción propias. Con este conocimiento del desarrollo de procesos y de la producción a gran escala, nos concentramos en lo que es viable para apoyar también a clientes externos como maquiladores.
En el proceso de microencapsulado se recubren de manera uniforme unas pequeñísimas gotas de aceite o partículas sólidas con un material polimérico. La mayoría de las veces, el contenido de la cápsula se vuelve a liberar con un objetivo determinado mediante la destrucción mecánica de la pared de la cápsula. Las sustancias activas se protegen con la gruesa cubierta de la cápsula. La estabilidad de los materiales del contenido encapsulado se mejora y el desempeño del producto puede ampliarse de manera específica mediante una liberación controlada del material del núcleo.
En caso de interés por parte de clientes externos, Koehler está disponible como interlocutor para realizar una fabricación por contrato o una licencia de la tecnología.
Después de aclarar la posibilidad de aplicar por principio las tecnologías disponibles en Koehler a la aplicación del cliente, y una evaluación económica del potencial de aplicación, típicamente se llevan a cabo los siguientes pasos:
ÁREA DE APLICACIÓN DEL MICROENCAPSULADO
El microencapsulado es una tecnología con usos muy variados. Ofrece soluciones para numerosas innovaciones: desde la industria papelera hasta los productos para el cuidado del hogar, el microencapsulado incrementa la funcionalidad de las más diversas sustancias activas. Las sustancias activas encapsuladas pueden utilizarse de manera más económica, y mejoran la sustentabilidad y el impacto medioambiental de muchos productos. En los siguientes ejemplos de aplicación encontrará las áreas de utilización de estos funcionales productos.
Además del aprovechamiento de las microcápsulas en el sector papelero, innovadores conceptos de marketing apuestan por sustancias aromáticas microencapsuladas en tintas aromáticas para ganar clientes de manera específica.
Productos para el cuidado del hogar
Las microcápsulas forman parte de la vida cotidiana desde hace mucho tiempo, sin que seamos conscientes de ello de forma inmediata: entre otras, como cápsulas de aromas en los suavizantes y detergentes.
Estas abarcan, entre otras cosas, materiales de cambio de fase (acumuladores de calor latente), p. ej., para la química de la construcción, adhesivos 2K para fijadores de tornillos, y el encapsulado de agentes curativos para pinturas autocurantes.
El microencapsulado es un concepto general para diferentes procesos para recubrir sustancias en el rango de micrómetros con una cubierta. Muchas veces, el objetivo es proteger los ingredientes activos y liberarlos de manera específica en un momento determinado en la aplicación.
Las cápsulas, química y mecánicamente estables, se basan, por ejemplo, en resinas aminoplásticas. Además de la alta densidad de la cubierta de la cápsula, la pared es muy resistente ante químicos reactivos. Mediante presión y cizallamiento puede volverse a liberar el líquido del núcleo de manera específica. Pero las microcápsulas también pueden producirse de biopolímeros, los cuales garantizan una biodegradabilidad después de su aplicación.
Estructura de las cápsulas
Representación de la formación de paredes y el material del núcleo
Esquema general para microencapsulado mediante polimerización in situ
1. Emulsionado del material del núcleo en la fase acuosa
Material del núcleo hidrófobo
2. Agregado del agente formador de paredes
Condensación y separación de fases mediante reducción del pH
3. Formación de paredes
Recubrimiento de las gotas de emulsión con el agente formador de paredes
4. Interconexión del material de la pared
Agregado de agente interconector para endurecimiento
FUNCIONALIDAD DE LAS MICROCÁPSULAS
Perfiles de liberación de diferentes cápsulas
Las propiedades de la corteza de polímero de una microcápsula pueden definirse mediante el grosor y el grado de interconexión. De esta manera puede influirse en la liberación, controlada por difusión, del material del núcleo. En la agroquímica se aprovecha la liberación lenta de sustancias nutritivas para fertilizantes de largo plazo con efecto de depósito. La liberación diferida de biocidas microencapsulados como principios activos antidescomposición tiene aplicaciones en muchos productos técnicos, como pinturas para fachadas exteriores o pinturas para barcos.
La liberación selectiva de una sustancia mediante un activador, que abre la corteza en un momento definido en la aplicación para liberar el material del núcleo, es una tarea muy compleja. Este principio encuentra una aplicación industrial en el fijador de tornillos aplicado de antemano. El adhesivo se aplica junto con un iniciador microencapsulado sobre la rosca del tornillo. Al atornillarlo, se destruyen las cápsulas, y el tornillo se pega a la rosca y al mismo tiempo queda sellado.
Según la estructura de la cápsula son posibles diferentes mecanismos de apertura, como temperatura, luz UV, actividad enzimática, o cambios en el valor pH. La mayor parte de las veces, la adaptación específica del material de las paredes y el mecanismo de apertura es una solución individual personalizada para un cliente que puede realizarse en el marco de un proyecto de desarrollo.
Liberación según se requiera
La presión y la fricción son los mecanismos de apertura usados con más frecuencia en la aplicación industrial de microcápsulas.
El suavizante con aroma de frescura de larga duración representa ahora el "state of the art" en la industria de productos para lavado y limpieza. Unas microcápsulas de un diámetro de 20-30 µm, llenas de aceite aromático, se distribuyen uniformemente sobre la ropa, y se adhieren al tejido. Al utilizar la ropa, las cápsulas revientan por la fricción ejercida, y liberan la sustancia aromática de una vez. Este proceso se repite con cada movimiento adicional y con ello se consigue un aroma a frescura que permanece por mucho tiempo.
Cápsulas de núcleo/corteza permanente
Los PCM (Phase Change Materials, materiales de cambio de fase) acumulan el calor latente, el cual causa un cambio de fase de sólido a líquido. Al enfriarse el entorno, se vuelve a entregar la energía térmica acumulada. La corteza permanente de las microcápsulas, optimizada para ello, tiene que ser hermética, pero flexible, para garantizar el cambio de fase duradero de la cera encapsulada y la función de la cápsula.
Para el desarrollo de una microcápsula adecuada, el primer paso es la descripción exacta de las aplicaciones, y de las exigencias que de ello resultan a las propiedades de la cápsula. La liberación, el tamaño de la cápsula, y características específicas del material del núcleo son solamente algunos parámetros que influyen en la formulación y el desarrollo de procesos.
En las primeras pruebas de factibilidad se evalúa la adecuación del material del núcleo para el microencapsulado y, a continuación, se prueba en los primeros tests de laboratorio. Si se puede recurrir a un sistema de cápsulas existente, el material del núcleo y de las paredes tiene que probarse para ver si son adecuados para producir cápsulas, una exigencia manejable. Pero si el objetivo es desarrollar una cápsula específica para un cliente, con nuevas funcionalidades y materiales de las paredes, esto requiere un contrato de cooperación con fases de desarrollo definidas y ciertos hitos.
Para proporcionar muestras para pruebas de aplicación para los clientes se realizan a escala de laboratorio planteamientos desde 0.5 kg hasta 1 kg.
Escala piloto y escalado
Después de determinar la formulación y el proceso, sigue el escalado a las instalaciones piloto en el Technikum. Los largos años de experiencia de nuestros empleados realizando experimentos de laboratorio y pilotos garantiza una rápida adaptación del proceso en la transferencia a las instalaciones más grandes siguientes. En esta fase de prueba se incluyen ya en la consideración opciones para optimizar el proceso.
Las cantidades de muestras producidas a escala piloto de 100 kg hasta 300 kg por lote pueden utilizarse para pruebas mayores de aplicación o marketing.
Para la producción de microcápsulas, Koehler opera instalaciones de producción de diferentes tamaños. Las cantidades de producción medianas las producimos en tamaños de lotes de 1.8 hasta 3.6 toneladas, y con una producción anual de unas 2000 toneladas. Para productos de gran volumen pueden producirse hasta 13 500 toneladas de dispersión de cápsulas. Con ello, en una comparación mundial, Koehler se cuenta entre los más grandes proveedores en el negocio de encapsulado. Con estas capacidades podemos responder de manera flexible a las solicitudes de nuestros clientes.
Una entrega a tiempo y una calidad invariable de las microcápsulas son para nosotros la más alta prioridad. En nuestro laboratorio de control de calidad realizamos los análisis más diversos de manera específica para cada cliente.
Como parámetros físicos de especificación se determinan de manera estándar el contenido de sólidos, la viscosidad y la distribución de tamaño de las cápsulas. Esta última se realiza mediante difracción láser. Pero las cápsulas también pueden evaluarse ópticamente en imágenes de microscopios electrónicos de barrido. Para análisis químicos están disponibles métodos de química húmeda, pero también diversos métodos espectroscópicos y cromatográficos.
Si tiene preguntas sobre el producto, con gusto está a su disposición el equipo de ventas de Koehler. Simplemente envíe sus consultas con nuestro formulario de contacto.
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