Ob als Säureschutz für Medikamente oder als Umhüllung von Saatgut bieten Mikroverkapselungen einen Schutz vor Umweltbedingungen und führen zu einer kontrollierten Freisetzung von Wirkstoffen. Auch für die Funktionalisierung energetischer Materialien beispielsweise zur Verbesserung der Verarbeitbarkeit oder zur Optimierung der Abbrandeigenschaften wird das Verfahren eingesetzt.
Die Beschichtung von Saatgütern zum Schutz gegen Umwelteinflüsse ist seit vielen Jahren Stand der Technik. Aufgrund der in Europa zunehmenden Trockenperioden im Frühjahr, werden im Fraunhofer-internen Projekt SeedPlus zwei Funktionen in die das Saatgut umschließende Mantelstruktur eingebaut. Zum einen wird eine Wasserspeicherfunktion integriert, welche die Keimphase insbesondere dann unterstützt, wenn es zu wenig regnet, beziehungsweise um der zunehmenden Wasserknappheit zu begegnen. Dabei kommen ausschließlich biologisch abbaubare Stoffe infrage, die den agrartechnischen Regularien der EU entsprechen, z.B. biologisch abbaubare und stark quellfähige Polymere. Zum anderen ist es für viele Anwendungen sinnvoll, in die Hülle eine Schutzfunktion gegen verwendete Herbizide zu integrieren.
Die Sprühtrocknung ist aus dem Lebensmittel- und Pharmabereich bekannt und dient unter anderem dazu, dass Wirkstoffe kontrolliert über einen längeren Zeitraum abgegeben werden. Diese Technologie wurde auf energetische Materialien übertragen. Mittels Sprühtrocknung können zum Beispiel 3 µm feine, sphärische Partikel des Sprengstoffs Oktogen erzeugt werden. Dieser sorgt bei Hohlladungen für eine vergleichbare Leistung im Vergleich zum „traditionellen“ Hexogen. Die neuen, feinen sphärischen Partikel sind jedoch besser verarbeitbar und durch ihre größere spezifische Oberfläche lässt sich die Performance des Systems steigern. Zur Regulierung eines gewünschten unter anderem sehr gleichmäßig ablaufenden Abbrandverhaltens, werden mittels Sprühtrocknung energetische Materialien mit funktionellen Additiven zu Kompositpartikel zusammengefügt. Beispielsweise werden energetische Co‑Kristalle erzeugt, welche die gewünschten Eigenschaften der Einzelkomponenten auf molekularer Ebene kombinieren.
Ammoniumdinitramid (ADN) ist ein neuer, leistungsstarker und umweltfreundlicher - da chlorfreier - Oxidator, und damit einer der Hauptbestandteile für Raketenfesttreibstoffe. Um einen gefahrlosen Einsatz dieser Festtreibstoffe zu garantieren, müssen bestimmte mechanische Kennwerte in Bezug auf die maximal mögliche Spannung und Dehnung des Materials erreicht werden. Mit Kunststoffen umhüllte sphärische ADN-Partikel, sog. ADN-Prills, stellen eine Schlüsseltechnologie zur Erreichung dieser Kennwerte dar, weil die Polymerbeschichtung als Haftvermittler zwischen den ADN-Prills und dem polymeren Bindersystem des Treibstoffs wirkt und damit die geforderten mechanischen Kennwerte erreichbar macht.
Mit unserem Material- und Verfahrens-Knowhow können wir Partikel nach Kundenwunsch designen, auch in der Formgebung. Mittels Zerkleinerungs-, Kristallisations-, Zerstäubungs-, Wirbelschicht- sowie Beschichtungsverfahren stellen wir die Partikel in der gewünschten Konfigurierung bereit und veredeln diese mit einer individuell angepassten, funktionellen Coatingschicht.
Fraunhofer-Institut für Chemische Technologie ICT
