BR112012019501B1

BR112012019501B1 - Procedimento para a preparação de peletes de negro-de-fumo

Info

Publication number: BR112012019501B1
Application number: BR112012019501-8A
Authority: BR
Inventors: Mayur Prabhu; Vijay Agaweal; Ranjan Ghosal; S. Rajamohamed
Original assignee: Aditya Birla Nuvo Limited; Aditya Birla Science And Technology Company Limited
Priority date: 2010-02-03
Filing date: 2011-01-31
Publication date: 2019-09-24
Also published as: BR112012019501A2; CN102791807A; RU2569091C2; RU2012136825A; EP2531564B1; KR101790805B1; WO2011095986A2; EP2531564A2; CN102791807B; EP2531564A4; US9156992B2; KR20130006605A; ES2563804T3; JP2013518967A; JP5734315B2; US20120292794A1; HUE031235T2; WO2011095986A3

Abstract

procedimento para a preparação de peletes de negro-de-fumo. a presente invenção visa um procedimento para a peletização de negro-de-fumo, misturando negro-de-fumo em pó e água numa proporção na faixa de 0,1: 2 até 2: 1 com um agente de ligação e um agente dispersante. o agente dispersante é adicionado na faixa de 0,005% até 0,1% do total da mistura. a mistura peletizada num peletizador e posteriormente os pellets primários ficam na secagem durante um período de tempo entre 20 e 60 minutos, numa temperatura entre 150<198>c e 250<198>c, para obter os referidos pellets de negro-de-fumo. o procedimento da presente invenção proporciona uma distribuição uniforme da água na superfície dos pellets, produzindo uma qualidade uniforme dos mesmos, reduzido consumo de água, poupança de energia, e o aumento da taxa de produção.

Description

PROCEDIMENTO PARA A PREPARAÇÃO DE PELETES DE NEGRO-DE-FUMO CAMPO DE INVENÇÃO

A presente invenção refere-se a um procedimento para a peletização do negro-de-fumo.

CONTEXTO

Na indústria, o negro-de-fumo solto é geralmente produzido na forma de pellets, a través de um procedimento de peletização; já que o negro-de-fumo nessa forma permite o aumento da densidade, e é de fácil manuseio e transporte. Além disso, o negro-de-fumo na forma de pellets é mais fácil de utilizar em vários equipamentos de processado. Assim, a maioria das aplicações industriais que envolve a requerida peletização negro-de-fumo. Em geral, um procedimento de peletização envolve a adição de uma solução de água e um agente de ligação para o negro-de-fumo em pó e assim se obter uma mistura; a mistura é peletizada num tambor peletizador ou num peletizador de pino. Mais tarde, é levado ao processamento térmico, para a secagem dos pellets obtidos a partir do peletizador, e assim remover a umidade.

Uma desvantagem importante do método convencional de peletização é a distribuição inadequada da água e do agente de ligação na mistura com o negro-de-fumo. Para superar esse inconveniente e cumprir os requerimentos de qualidade do pellet, é adicionada água em excesso. Mais tarde, durante o processamento térmico, a água é removida com quentura; em geral, num secador de tambor rotativo. O excesso de água tem como resultado um aumento da carga sobre o secador e uma queda de produção na saída do procedimento. Além disso, a energia necessária para a secagem, e o tempo que leva a mesma, aumenta devido ao excesso de água. Assim, a

2/13 distribuição uniforme da água e do agente de ligação na mistura com negro-de-fumo é decisivo no procedimento de peletização. Além disso, devido à distribuição inadequada dos componentes de peletização, a qualidade dos pellets do negrode-fumo assim produzidos não é uniforme.

O uso de agentes de dispersão tem sido estudada no passado, para levar a cabo uma dispersão mais uniforme do negro-de-fumo na aplicação final; por exemplo: em borracha ou plástico. No entanto, há ainda a sensação da necessidade de fornecer um procedimento de peletização melhorado para garantir uma distribuição uniforme da água e do agente de ligação na mistura com negro-de-fumo, e assim obter pellets de negro-de-fumo com qualidade uniforme.

Têm sido feitas várias tentativas para fornecer um procedimento de peletização do negro-de-fumo que supere uma ou mais das desvantagens acima referidas. Algumas das pesquisas estão listadas no artigo anterior abaixo:

A Patente dos EUA No. 3776750 expõe um procedimento para peletização do negro-de-fumo em duas fases. A primeira fase compreende a formação de uma primeira mistura do negrode-fumo e uma emulsão de óleo e água, e a segunda fase envolve a adição de água à mistura primeiro para obter uma segunda mistura. A segunda mistura é então agitada para formar pellets de negro-de-fumo. O procedimento tal como exposto na US3776750 visa fornecer pellets macios, que podem ser facilmente desintegrados e espalhados na borracha.

A Patente dos EUA No. 3956445 expõe um método melhorado de peletização de negro-de-fumo que produz pellets em camadas com densidade relativamente elevada. O método compreende as etapas na combinação de um liquido de

3/13 peletização aquoso e resíduo de negro-de-fumo numa proporção em peso que varia de 2/3 a 2, e agitando a mistura resultante num moinho de peletização para formar pellets. 0 negro-defumo complementar é adicionado numa série de incrementos, e finalmente é adicionada água. Os pellets são dispostos em camadas a través de controlar as quantidades relativas do negro-de-fumo, do revestimento líquido, e o tempo de adição dos aumentos do negro-de-fumo.

A patente dos EUA No. 4102967 expõe um método para a peletização do negro-de-fumo para produzir pellets de negro-de-fumo, em camadas, com uma capa exterior endurecida. O método compreende as etapas de: introduzir um líquido de peletização aquoso e negro-de-fumo solto, numa proporção em peso que varia de 2:3 a 2:1, agitando-se a mistura num moinho de sedimento para formar pellets; introduzir negro-de-fumo adicional no moinho; e, finalmente, introduzir no moinho um líquido adicional, contendo sulfonato de lignina amônio ou óleo de hidrocarboneto, para obter os pellets em camadas. Os pellets em camadas assim obtidos reduzem os problemas de dispersão e os problemas relacionados com a poeira durante o manuseio.

A presente invenção visa fornecer um procedimento melhorado para a peletização do negro-de-fumo; tal procedimento essencialmente visa fornecer uma distribuição uniforme da água e do agente de ligação sobre a superfície dos pellets do negro-de-fumo, proporcionando assim uma dispersão uniforme do negro-de-fumo para sua utilização em aplicações finais. Além disso, a presente invenção visa reduzir o consumo de água e a conservação de energia,

4/13 aumentando a produtividade e a melhoria da qualidade do pellet.

OBJETOS DA INVENÇÃO

O objeto da presente invenção é fornecer um procedimento para a peletização do negro-de-fumo.

Outro objeto da presente invenção é fornecer um procedimento para a peletização do negro-de-fumo que permita uma distribuição uniforme da água sobre a superfície dos pellets.

Ainda outro objeto da presente invenção é fornecer um procedimento para a peletização do negro-de-fumo que permita a poupança de energia.

Um objeto mais da presente invenção é fornecer um procedimento para a peletização que reduz a quantidade de água requerida na peletização do negro-de-fumo em pó.

Ainda outro objeto da presente invenção é fornecer um procedimento para a peletização do negro-de-fumo que permita reduzir o tempo que leva a secagem dos pellets.

Ainda outro objeto da presente invenção é fornecer um procedimento para a peletização do negro-de-fumo que permita um aumento da proporção de produção.

SUMÁRIO DA INVENÇÃO

Em conformidade com a presente invenção, é exposto um procedimento para a peletização do negro-de-fumo, compreendendo tal procedimento as etapas seguintes:

a obtenção de uma mistura homogênea de negro-defumo em pó, água, um agente de ligação, e um agente dispersante; no qual, a proporção do negro-de-fumo

5/13 e água varia de 0,1 : 2,0 até 2 : 1 e referido agente dispersante é um agente tensioativo baseado em amina compreendendo uma amina e um poliéster, o referido agente dispersante varia de 0,005 a 0,1% da tal mistura;

a peletização da referida mistura homogênea num peletizador para obter pellets primários de negrode-fumo; e a secagem dos referidos pellets primários de negrode-fumo durante um periodo de tempo entre 20 e 60 minutos numa temperatura entre 150° C e 250° C, para obter os referidos pellets de negro-de-fumo. Em geral, em conformidade com a presente invenção, o procedimento para a peletização do negro-de-fumo inclui a etapa da seleção da referida amina a partir do grupo de aminas composto por diaminas e triaminas, aliciclicos, aromáticos, e cicloalifáticos, primários, secundários e terciários.

De preferencia, em conformidade com a presente invenção, o procedimento para a peletização do negro-de-fumo inclui a etapa da seleção do referido poliéster, fazendo parte no mínimo de um composto escolhido entre o grupo composto por óxido de etileno e óxido de propileno.

Além disso, em conformidade com a presente invenção, o procedimento para a peletização do negro-de-fumo inclui a etapa de seleção de referido poliéster fazendo parte, no mínimo, de um grupo escolhido entre um conjunto de grupos composto por alifáticos, olefínicos, cíclicos e aromáticos; sendo o referido grupo pelo menos um tipo selecionado entre os tipos linear e ramificado.

6/13

Em geral, em conformidade com a presente invenção, o procedimento para a peletização do negro-de-fumo inclui a etapa da seleção de referido agente dispersante; no qual, a proporção de amina e poliéster varia de 0,1 : 10 até 10 : 0,1.

De preferencia, em conformidade com a presente invenção, o procedimento para a peletização do negro-de-fumo inclui a etapa da seleção de referido poliéster; no qual, a proporção de óxido de etileno e óxido de propileno não é menor do que 1

Em conformidade com a presente invenção, o procedimento para a peletização do negro-de-fumo inclui a etapa da seleção de referido agente de ligação; cuja proporção na mistura varia entre 5% e 15%.

DESCRIPÇÃO DETALHADA DA INVENÇÃO

A presente invenção visa um procedimento para a peletização do negro-de-fumo que proporciona pellets do negro-de-fumo com qualidade uniforme; nos quais, um agente dispersante, em geral, com base numa amina tensioativa composta por uma amina e um poliéster, é adicionada simultaneamente água e um agente de ligação, numa proporção que varia de 0,005 até 0,1% da mistura total. A adição do agente de dispersão durante resultados de peletização na distribuição uniforme da água na superfície dos pellets negro-de-fumo, o qual, por sua vez, tem os benefícios de um pellet de qualidade uniforme, a redução do consumo, a poupança de energia, e o aumento da proporção de produção.

procedimento para a peletização do negro-de-fumo, em conformidade com a presente invenção, no inicio compreende a etapa de: a obtenção de uma mistura homogênea de negro-de

7/13 fumo em pó, água, um agente de ligação, e um agente dispersante; no qual, a proporção do negro-de-fumo e água, na mistura homogênea, varia de 0,1 : 2,0 até 2 : 1, o agente de dispersão, que é normalmente um tensioativo com base em amina composto de uma amina e uma cadeia polimérica em geral poliéster, na faixa de 0,005% até 0,1% da mistura homogênea; o agente de ligação é na faixa de 5% até 15% da mistura homogênea. A mistura homogênea é então peletizada num peletizador para obter pellets primários do negro-de-fumo úmido. A adição do agente de dispersão durante o procedimento de peletização ajuda a reduzir a quantidade de água necessária que será adicionada para formar a mistura homogênea. Por conseguinte, o teor de umidade dos pellets primários de negro-de-fumo assim formados é menor, quando comparado, se o agente de dispersão não for adicionado. Os pellets primários de negro-de-fumo são submetidos à secagem durante um período de tempo entre 20 e 60 minutos, numa temperatura entre 150° C e 250° C, para obter os referidos pellets de negro-de-fumo. Devido ao teor de umidade reduzido nos pellets primários, o tempo necessário para a secagem dos mesmos é menor, economizando assim de 2% a 10% de energia. O teor de umidade dos pellets pode ser intermitentemente verificado, retirando amostras de pellets a partir das zonas seletivas no secador e a medição do teor de umidade.

O agente tensioativo, usado como agente de dispersão, baseado em amina, é composto principalmente de amina e de uma cadeia de poliéster; no qual, a amina, sendo o grupo de ancoragem, é selecionada entre o grupo composto por aminas, diaminas e triaminas, aromáticos, alicíclicos, cicloalifáticos primários, secundários e terciários; e a

8/13 cadeia de poliéster compreende, pelo menos, um composto selecionado a partir de óxido de etileno e óxido de propileno. O agente tensioativo da presente invenção pode incluir um ou mais óxidos orgânicos, sendo essencialmente poliésteres da cadeia polimérica. Além disso, a cadeia de poliéster é composta de, pelo menos, um conjunto selecionado entre um grupo alifático, um olefinico, um cíclico e um grupo aromático; tal que é linear e/ou ramificado, e está ligado ao enlace éter, juntamente com o óxido de etileno e/ou óxido de propileno. A proporção de amina com relação ao poliéster no agente dispersante é na faixa de 0,1 : 10 até 10 : 0,1; mesmo que, é preferível uma proporção de amina com relação ao poliéster de 0,5 : 2,0. Para se obterem as condições ótimas do procedimento, o agente dispersante é adicionado na faixa de 0,005% até 0,1% da mistura de peletização total. Além disso, de preferência, de acordo com a presente invenção, o poliéster é composto de óxido de etileno e óxido de propileno, numa proporção igual a ou menor do que 1.

Numa forma de realização preferida da presente invenção, o negro-de-fumo em pó e a água são misturados numa proporção de 1 : 1, e os pellets primários de negro-de-fumo úmidos são submetidos à secagem a uma temperatura na faixa de 180° C a 220° C, durante 30 a 45 minutos. Na medida que, em comparação com os métodos convencionais de peletização, o tempo necessário para a secagem dos pellets úmidos é reduzido de 3% a 10%; a proporção de produção de pellets aumenta significativamente, e o consumo de energia diminui substancialmente . Além disso, devido à incorporação do agente de dispersão, a distribuição uniforme da água e do agente de ligação, na mistura com negro-de-fumo, resulta numa

9/13 secagem uniforme, e assim produz pellets de qualidade e propriedades uniformes. O procedimento de peletização da presente invenção pode ser contínuo ou descontínuo; de tal forma, em ambos os casos, a proporção de produção de pellets é aumentada em termos de unidade de tempo, e diminuída para cada ciclo de peletização, produzindo assim um aumento na quantidade de de ciclos. Além disso, a redução na quantidade de água adicionada ao do negro—de-fumo em pó, contribui para fornecer uma distribuição de tamanho uniforme dos pellets do negro-de-fumo úmido. O procedimento da presente invenção é aplicável a todas as variedades de negro-de-fumo, e pode ser utilizado de forma adequada com o dispositivo de peletização convencional.

RESULTADOS DO TESTE

A invenção será agora descrita no que respeita aos seguintes exemplos, os quais não limitam o escopo e o âmbito da invenção, em qualquer forma, e apenas exemplifica a invenção.

EXEMPLO 1:

Uma primeira mistura (A) do negro de fumo em pó, e água na proporção 1 : 1, foi peletizada sem qualquer agente de dispersão, e uma segunda mistura (B) contendo 0,01% do agente de dispersão, de negro-de-fumo em pó e água, foi peletizada de forma semelhante. A quantidade de água utilizada na segunda mistura (B) foi 5% menor do que na primeira mistura (A) . Os pellets úmidos, assim formados a partir do peletizador, foram submetidos a secagem durante 30 a 45 minutos, a uma temperatura na faixa de 150° C a 250° C, na qual, todos os pellets foram submetidos a secagem sob condições essencialmente idênticas. Os pellets do negro de

10/13 fumo assim obtidos foram analisados, nas suas propriedades finais e diversos parâmetros dos pellets; os resultados são ilustrados na TABELA 1.

TABELA 1: Análise comparativa das propriedades finais e 5 parâmetros da pellet de procedimento dos pellets obtidos na primeira mistura (A) e a mistura segunda (B).

PROPRIEDADES	UNIDADES DE	PELLETS DE NEGRO-DE- FUMO DE (A)	PELLETS DE NEGRO-DEFUMO DE (B)
Parâmetros do procedimento de peletização
Carga da Mistura Úmida	KW	60	50
Taxa do Caudal de Água	LPM	98	95
Consumo de energia (durante o ciclo de secagem)	Nm^J/hr	9700	9330
Propriedades dos pellets de negro-de-fumo
Finos	Q. O	4,02	3, 6
Dureza do Pellet	g. força	19, 6	19,5

Observa-se na Tabela 1 que os pellets do negro de fumo obtidos pelo procedimento da presente invenção tiveram 10 reforçada a qualidade do mesmo. Além disso, observa-se que o consumo de água é reduzido. Ainda mais, a energia é conservada durante o ciclo de mistura e de secagem.

EXEMPLO 2:

Os pellets de negro-de-fumo foram peletizados num 15 peletizador, a través da aplicação do procedimento convencional de mistura, e utilizando o procedimento da presente invenção, em que o negro-de-fumo em pó foi combinado

11/13 com uma solução de água, tensioativo de amina de poliéster, e um agente de ligação na proporção 1 : 0,0001 : 0,1, respectivamente. Os pellets de negro-de-fumo resultantes foram forçados a ficar enxutos apenas em 35 minutos, para obter os pellets do negro-de-fumo com a qualidade desejada. VANTAGENS TÉCNICAS

O procedimento para a peletização do negro-de-fumo compreendendo as etapas de: misturar negro de fumo em pó e água, numa proporção na faixa de 0,1 : 2 até 2 : 1, juntamente com um agente de ligação, numa proporção na faixa de 5% a 15% da mistura, e um agente dispersante numa proporção na faixa de 0,005 a 0,1% da mistura, peletização da mistura, e secagem dos pellets primários durante 20 a 60 minutos, a uma temperatura entre 150° C - 250° C, para obter os pellets de negro-de-fumo; o procedimento, tal como descrito na presente invenção, tem várias vantagens técnicas, inclusive mas não limitado à realização de:

• o procedimento para a peletização do negro-de-fumo envolve a adição do agente de dispersão, que é um tensioativo baseado em amina compreendendo de uma amina e um poliéster, com água e um agente de ligação, para obter uma distribuição uniforme da água na superfície dos pellets, e assim, garantir a qualidade uniforme do pellet;

• o procedimento para peletização do negro de fumo, a través do fornecimento de uma distribuição uniforme da água sobre a de superfície do pellet, também ajuda na diminuição da quantidade de água requerida que vai ser adicionada durante o procedimento da peletização; desse modo, não apenas reduzindo o consumo de água,

12/13 mas também produzindo entre 2% e 10% de poupança de energia, durante o ciclos de secagem; e • o procedimento para a peletização do negro-de-fumo poupa tempo durante os ciclos de secagem e, por conseguinte, permite uma proporção de aumento da produção.

Os valores numéricos mencionados para os diversos parâmetros físicos, dimensões ou quantidades são apenas aproximações e prevê-se que os valores superiores ou inferiores aos valores numéricos, atribuídos aos parâmetros, dimensões ou quantidades, fiquem dentro do escopo da invenção, a menos que houver, na especificação, uma instrução especial em contrário. Onde quer que um intervalo de valores é especificado, está incluído no âmbito da invenção até 10% abaixo e acima do menor e maior valor numérico, respectivamente, da faixa especificado.

Tendo em vista a grande variedade de formas de realização em que os princípios da presente invenção podem ser levados a cabo, deve ser entendido que as formas de realização ilustradas são apenas exemplos. Enquanto foi colocado aqui um ênfase considerável nas características particulares da invenção, serão apreciadas as várias modificações que possam ser feitas; e que muitas outras mudanças podem ser feitas nas formas de materialização preferidas, sem se afastar dos princípios da invenção. Essas e outras modificações na natureza da invenção ou nas formas de materialização preferidas vão a ser evidentes para os peritos na fabricação, a partir da presente exposição; portanto, é para ser entendido, em destaque, que o assunto

13/13 descritivo exposto deve ser interpretado como ilustrativo da invenção e não como uma limitação.

meramente

Claims

REIVINDICAÇÕES

1. Processo para peletização de negro-de-fumo, caracterizado por compreender as seguintes etapas:

- obter uma mistura homogênea de negro-de-fumo em pó, água, um agente de ligação e um agente dispersante; em que a razão de negro-de-fumo e água varia de 0,1:2,0 a
2:1 e o dito agente dispersante é um agente tensoativo à base de amina compreendendo uma amina e um poliéter, o dito agente dispersante estando na faixa de 0,005% a 0,1% da dita mistura;

- peletizar a dita mistura homogênea em um peletizador para obter pellets primários de negro-de-fumo; e

- secar os ditos pellets primários de negro-de-fumo durante um período de tempo de 2 0 a 60 minutos a uma temperatura entre 150°C e 250°C para obter pellets de negro-de-fumo.

2. Processo, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado por incluir a etapa de selecionar a dita amina a partir do grupo de aminas que consiste em diaminas, triaminas, aminas primárias, secundárias e terciárias, aminas aromáticas, alicíclicas e cicloalifáticas.
3. Processo, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado por incluir a etapa de selecionar o dito poliéter, de forma a compreender pelo menos um composto selecionado do grupo de compostos que consiste em óxido de etileno e óxido de propileno.
4. Processo, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado por incluir a etapa de selecionar o dito poliéter, de forma a compreender pelo menos um grupo selecionado do conjunto de grupos que consiste em alifáticos,

Petição 870190037588, de 18/04/2019, pág. 11/12

2/2 olefínicos, cíclicos e aromáticos; sendo o dito grupo pelo menos um tipo selecionado dentre os tipos linear e ramificado.
5. Processo, de acordo com a reivindicação 1,

5 caracterizado por incluir a etapa de selecionar o dito agente dispersante, em que a razão de amina para poliéter está na faixa de 0,1:10 a 10:0,1.
6. Processo, de acordo com a reivindicação 3, caracterizado por incluir a etapa de selecionar o dito

10 poliéter, em que a razão de óxido de etileno para óxido de propileno não é inferior a 1.
7. Processo, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado por incluir a etapa de adicionar o dito agente de ligação na faixa de 5% a 15% da dita mistura.