ES2270534T3 - Aditivo de caucho microencapsulado. - Google Patents
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Abstract
Composición de aditivos de caucho que comprende por lo menos un aditivo de caucho (a), estando envuelto dicho por lo menos un aditivo (a), con un material de recubrimiento (b) con la formación de microcápsulas, caracterizada porque el material de recubrimiento (b) es insoluble en el caucho o en las mezclas de caucho hasta temperaturas comprendidas entre 120 y 140ºC y se ha seleccionado de entre el grupo constituido por ceras, parafinas, polietileno, copolímeros de etileno y acetato de vinilo, alcoholes polivinílicos, y mezclas de los mismos y las microcápsulas presentan un tamaño comprendido entre 1 y 75 µm, manteniéndose las cápsulas unidas por medio de una sustancia de tipo cera con bajo punto de fusión con la formación de perlas con un tamaño comprendido entre 0, 1 y 10 mm.
Description
Aditivo de caucho microencapsulado.
La presente invención se refiere a una
composición que contiene por lo menos un aditivo de caucho
microencapsulado, a un procedimiento para su preparación, a su
utilización para la preparación de caucho y mezclas de caucho y a
las mezclas y productos de caucho generados con la misma.
Entre los ejemplos de aditivos de caucho se
incluyen productos químicos de vulcanización, tales como agentes de
vulcanización, aceleradores de vulcanización y retardantes así como
activadores de aceleración.
Para la preparación de la mayoría de los
compuestos de caucho, se utilizan, por ejemplo con respecto al
aditivo azufre, compuestos orgánicos que contienen el azufre en
forma térmicamente lábil, o el azufre elemental, con el fin de
reticular las moléculas poliméricas durante una etapa de
vulcanización a alta temperatura (normalmente comprendido entre
aproximadamente 150 y 190ºC). Durante un proceso de mezclado,
durante el cual la temperatura normalmente no supera los 110ºC, el
azufre viene a ser mezclado con la mezcla de caucho.
El azufre existe en varias formas alotrópicas.
Las modificaciones de azufre utilizadas más frecuentemente en la
industria del caucho son cristalinas (azufre rómbico o monoclínico)
y funden a 124 y 129ºC, respectivamente. El azufre cristalino es
barato. Es completamente soluble en caucho a las temperaturas de
mezclado de aproximadamente 100ºC, pero presenta una solubilidad
sólo limitada a temperatura ambiente. Su solubilidad a temperatura
ambiente depende del tipo de caucho polimérico y en un cierto grado
de los otros componentes de la mezcla presentes, pero se sitúa por
lo general en el orden de magnitud de 1% en peso, relativo al
polímero.
El azufre se adiciona a las mezclas de caucho
normalmente en concentraciones comprendidas entre aproximadamente un
0,4% y un 5% en peso, de forma más preferida entre 1,0 y un 4% en
peso, y frecuentemente entre un 1,5 y un 3% en peso, relativo al
polímero de caucho. Un tipo de mezcla de caucho de mayor importancia
en la industria de los neumáticos es el que se utiliza para el
recubrimiento de neumáticos reforzados con hilos de acero. Dicha
mezcla contiene por lo general un 4 a un 5% en peso de azufre.
Debido a la solubilidad de azufre limitada,
descrita anteriormente, cualquier azufre disuelto en la mezcla de
caucho de aproximadamente 10 a 110ºC en exceso de la cantidad
soluble a temperatura ambiente viene a ser precipitado de la
mezcla, al enfriarse la misma tras el mezclado o las etapas de
procesamiento, tal como la extrusión o el calandrado. Al producirse
dicho cambio, el azufre que ha quedado insoluble en el caucho es
precipitado y aflora en la superficie del caucho, es decir, migra a
la superficie del caucho. Allí se produce entonces una capa
cristalina que destruye la pegajosidad natural y adhesión del
caucho, lo cual hace prácticamente imposible conseguir cualquier
adhesión de dicho tipo de caucho a otros componentes de caucho de un
artículo complejo, tal como por ejemplo un
neumático.
neumático.
En el estado de la técnica, dicho problema se
soluciona utilizando otras formas alotrópicas del azufre, es decir,
el azufre amorfo insoluble. Dicho tipo de azufre es completamente
insoluble en el caucho a todas las temperaturas por debajo de
aproximadamente 105ºC y por tanto se comporta como una carga inerte.
Las partículas de azufre dispersados en la mezcla de caucho durante
el mezclado se quedan donde están, al descender la temperatura de
la mezcla tras el mezclado o el procesamiento, con lo cual la
pegajosidad superficial/adhesión de la mezcla ya no se ve afectada
adversamente.
Sin embargo, el azufre amorfo, insoluble adolece
de una serie de inconvenientes importantes. Así, resulta muy costoso
y es muy difícil dispersarlo uniformemente en la mezcla de caucho.
Además, es instable al ser almacenado como tal o en la mezcla de
caucho y puede transformarse fácilmente en la forma cristalina
soluble.
Su capacidad de almacenaje limitada es un
problema que es también conocido de los otros aditivos de caucho
utilizados para la vulcanización. Por ejemplo, los productos
químicos de vulcanización, tales como silanos sulfurados, son muy
sensibles a la humedad. Lo mismo puede decirse de los aceleradores
de vulcanización, tal como
benzotiazil-2-ciclohexilsulfenamida
(CBS), que puede almacenarse durante algunos meses, como máximo.
Al intentar superar los inconvenientes citados,
se utiliza el azufre amorfo, insoluble a menudo en forma de una
mezcla con aceites u otros auxiliares de la dispersión, en la cual,
sin embargo, el contenido en azufre insoluble puede ser tan bajo
como un 60% en peso. Esto encarece aún más la utilización de azufre
amorfo, insoluble.
La inestabilidad de azufre amorfo, insoluble
aumenta a altas temperaturas y en presencia de aminas o compuestos
que contienen grupos amino. Así, una temperatura por encima de 100ºC
induce el inicio de la transformación en azufre cristalino. Otro
aumento de la temperatura acelera la transformación. Por tanto, la
preparación de la mezcla de caucho y su procesamiento deben ser
controlados estrictamente, con el fin de minimizar dicha
transformación.
La mayoría de los aceleradores orgánicos
utilizados en mezclas de caucho presentan grupos amino, que
catalizan la transformación de azufre amorfo, insoluble en azufre
cristalino, soluble. Muchos agentes protectores contra el
envejecimiento/la degradación utilizados en las mezclas de caucho
presentan grupos amino o son aminas que catalizan igualmente la
transformación de azufre amorfo, insoluble. Dicha transformación
puede tener lugar incluso en el almacén de las materias primas en
caso de almacenar el azufre amorfo, insoluble en la proximidad de
productos químicos de dicho tipo.
Problemas similares con relación a la
estabilidad y al comportamiento en los cauchos, también con relación
a los coaditivos y durante el procesamiento, existen también en una
multitud de otros aditivos de caucho, tales como por ejemplo los
aceleradores de vulcanización y retardantes así como los activadores
de aceleración.
Por el documento JP-52069454 y
el resumen Derwent correspondiente, se conoce una composición de
caucho vulcanizable que comprende de 1 a 7 partes en peso de un
agente de vulcanización y 100 partes en peso de caucho natural o
sintético. El agente de vulcanización comprende por lo menos un 80%
en peso de azufre insoluble de un peso molecular promedio
comprendido entre 100.000 y 300.000, el cual se encuentra
microencapsulado en una resina de alcohol polivinílico.
Además, por el documento
JP-61098751 y el resumen Derwent correspondiente, se
conoce un agente de vulcanización que comprende microcápsulas de
azufre envuelto de una resina de epoxi, que presentan un diámetro de
partícula comprendido entre 50 y 200 \mum.
Además, por el documento
US-A-2 623 079, se conoce un
procedimiento para el procesamiento mecánico de caucho con azufre,
en el que el azufre está presente en forma de partículas discretas,
que se han recubierto individualmente con una resina formadora de
una película, en el que el material de resina protege al azufre
durante el procesamiento mecánico, pero que más tarde permite una
reacción del azufre con el caucho en condiciones de
vulcanización.
Por tanto, el objetivo de la presente invención
es proporcionar aditivos de caucho en forma de una composición que
sea apta para ser utilizada en caucho o en mezclas de caucho. Los
aditivos, en particular los productos químicos de vulcanización,
deben ser fácilmente incorporables en el caucho y presentar buena
compatibilidad con el material de caucho, una alta eficacia en el
caucho o en la mezcla de caucho y distinguirse por buena dispersión
en el material de caucho. Además, las composiciones deben
distinguirse por presentar una buena estabilidad durante el
almacenaje en la proximidad de sustancias básicas o en el caucho o
por estabilidad durante el procesamiento del caucho a temperaturas
por debajo de aproximadamente 130ºC.
Otro objetivo de la presente invención es
proporcionar un procedimiento para la preparación de dicha
composición de aditivos de caucho.
Finalmente, el objetivo de la invención es
proporcionar mezclas y productos de caucho obtenidos utilizando la
composición de aditivos.
Dicho objetivo se alcanza por medio de una
composición de aditivos de caucho que contiene por lo menos un
aditivo de caucho (a), en la que el aditivo (a), que es por lo menos
uno, se ha envuelto con un material de recubrimiento (b) con la
formación de microcápsulas, caracterizada porque que el material de
recubrimiento (b) es insoluble en caucho o mezclas de caucho hasta
temperaturas comprendidas entre 120 y 140ºC y se ha seleccionado de
entre el grupo constituido por ceras, parafinas, polietileno,
copolímeros de etileno y acetato de vinilo, alcoholes polivinílicos,
y mezclas de los mismos y las microcápsulas presentan un tamaño
comprendido entre 1 y 75 \mum, manteniéndose las cápsulas unidas
por medio de una sustancia en forma de cera con bajo punto de fusión
con la formación de perlas con un tamaño comprendido entre 0,1 y 10
mm.
Las formas de realización preferidas forman el
objeto de las reivindicaciones subordinadas.
Los aditivos de caucho, que pueden utilizarse
según la invención para la preparación del caucho en forma de
microcápsulas, comprenden en particular productos químicos de
vulcanización, tales como agentes de vulcanización, aceleradores de
vulcanización y activadores de aceleración.
Los agentes de vulcanización apropiados
comprenden el azufre en sus varias formas alotrópicas, donores de
azufre, tales como disulfuro de dimorfolilo (DTDM),
2-morfolinoditiobenzotiazola (MBSS), disulfuro de
tetrametiltiurama (TMTD), disulfuro de caprolactama, disulfuro de
dipentametiltiurama y peróxidos.
Aceleradores de vulcanización apropiados
comprenden xantogenatos, ditiocarbamatos, disulfuro de
tetrametiltiurama y otros tiuramas, tiazolas, sulfenamidas, en
particular
benzotiazil-2-ciclohexilsulfenamida
(CBS),
benzotiazil-2-terc.-butilsulfenamida
(TBBS), guanidinas, derivados de tiourea y derivados de aminas.
Otros aceleradores de vulcanización apropiados
son 2-mercaptobenzotiazola (MBT), sal de cinc de
2-mercaptobenzotiazola (ZMBT),
benzotiazil-2-sulfenomorfolida
(MBS), benzotiazildiciclohexilsulfenamida (DCBS), difenilguanidina
(DPG), diortotolilguanidina (DOTG), o-tolilbiguanida
(OTBG), monosulfuro de tetrametiltiurama (TMTM),
N-dimetilditiocarbamato de cinc (ZDMC),
N-dietilditiocarbamato de cinc (ZDEC),
N-dibutilditiocarbamato de cinc (ZDBC),
N-etilfenilditiocarbamato de cinc (ZEBC),
N-pentametilenditiocarbamato de cinc
(ZPMC), etilentiourea (ETU), dietiltiourea (DETU), difeniltiourea
(DPTU).
Los aceleradores se utilizan en la mayoría de
los casos en combinación con activadores, tales como óxido de cinc,
sulfuro de antimonio y litargirio, y ácidos grasos, tal como ácido
esteárico.
Otros productos químicos de vulcanización a los
que puede aplicarse la presente invención son silanos sulfurados,
tal como
bis(trietoxisilil-propil)tetrasulfano
(Si 69, denominación de producto comercial de la empresa
Degussa).
Un aditivo particularmente preferido es el
azufre cristalino, siendo aplicable la presente invención, sin
embargo, también a azufre amorfo.
Los materiales de recubrimiento según la
invención se distinguen por su buena compatibilidad con los
componentes de las mezclas de caucho. Los materiales de
recubrimiento utilizados son ceras, parafinas, polietileno (PE),
copolímero de etileno y acetato de vinilo, alcoholes polivinílicos
(PVA) y mezclas de los mismos, de los cuales son particularmente
aptos alcoholes polivinílicos, tal como Mowiol® 8-88
(un producto comercial de la empresa Clariant,
D-65926 Frankfurt, Alemania), un PVA a base de
acetato polivinílico con un contenido residual de acetilo, y ceras
de polietileno, tal como Vestowax® A 616 (un producto comercial de
la empresa Hüls AG, Marl, Alemania).
Los materiales de recubrimiento tienen en común
que, por lo general, funden en el intervalo de temperaturas que es
importante para la vulcanización del caucho, es decir, entre
aproximadamente 100 y 260ºC. Preferentemente, funden por debajo de
150ºC y preferentemente presentan un punto de fusión comprendido
entre 120 y 140ºC, en particular de aproximadamente 130ºC. Dichos
materiales de recubrimiento son insolubles en el caucho o las
mezclas de caucho antes de su fusión, preferentemente hasta
temperaturas comprendidas entre 120 y 140ºC, en particular hasta
aproximadamente 130ºC. Los materiales de recubrimiento no llegan a
ser solubles en el caucho hasta llegar a temperaturas por encima da
la temperatura de fusión, por ejemplo entre 120 y 140ºC, en
particular aproximadamente 130ºC.
Debido a dicho comportamiento de fusión y
solubilidad de los materiales de recubrimiento que envuelven los
aditivos de caucho según la invención en forma de microcápsulas, el
comportamiento de la composición de aditivos de caucho en el caucho
o en las mezclas de caucho se parece al de los propios materiales de
recubrimiento. Esto tiene la ventaja, relativa por ejemplo al azufre
cristalino, soluble como aditivo, de que no tiene lugar un
afloramiento/una precipitación de azufre a temperaturas hasta
aproximadamente 130ºC. La envoltura de la microcápsula formada por
el material de recubrimiento actúa como barrera física a todas las
temperaturas desde la temperatura ambiente hasta 130ºC y de esta
forma confiere estabilidad a la mezcla de caucho durante su
almacenaje y durante todas las etapas de procesamiento por debajo de
dicha temperatura. Con esto se mantiene, entre otros, la pegajosidad
superficial/adhesión.
Se aumenta también la durabilidad de los propios
aditivos al ser almacenados en forma de la composición según la
invención en forma microencapsulada. Así, por ejemplo, se suprime o
se reduce sustancialmente la sensibilidad de azufre amorfo,
insoluble a la transformación en azufre cristalino o la sensibilidad
de CBS a la humedad durante su almacenaje en forma
microencapsulada.
Adicionalmente, el material de recubrimiento
permite una dispersión mejor y más rápida de las partículas,
conduciendo de esta manera a una distribución más uniforme en la
mezcla. Puesto que las partículas se comportan igual a los
materiales de recubrimiento correspondientes, se evitan también las
evoluciones de polvo, tal como es conocido de azufre. Además,
presenta el efecto ventajoso de que el riesgo de explosiones de
polvo, que constituye un gran problema del procesamiento del
azufre, es sustancialmente reducido o ya no tiene lugar.
Las microcápsulas de las composiciones de
aditivos de caucho según la invención presentan en promedio
(promedio en peso) un tamaño comprendido entre 1 y 75 \mum,
preferentemente entre 3 y 30 \mum, y en particular entre 5
y 8 \mum.
y 8 \mum.
Las microcápsulas pueden contener el aditivo,
que es por lo menos uno, en forma líquida y/o sólida.
Las microcápsulas presentan en particular la
siguiente composición:
a) de 99 a 40% en peso, más
preferentemente de 80 a 50% en peso, y de forma más preferida
aproximadamente de 70 a 60% en peso y
b) de 1 a 60% en peso, más
preferentemente de 20 a 50% en peso, y de forma más preferida
aproximadamente de 30 a 40% en peso del material de
recubrimiento.
Las microcápsulas pueden prepararse de
diferentes maneras. Lo esencial del procedimiento es que se obtenga
un aditivo completamente envuelto en forma de microcápsulas del tipo
y tamaño descritos anteriormente.
Preferentemente, las composiciones de aditivos
de caucho según la invención se preparan haciendo fluir una mezcla
que contiene por lo menos un aditivo, un material de recubrimiento
fundido y, si se desea, otros auxiliares, tales como tensioactivos
o dispersantes, en una torre de refrigeración sobre un dispositivo
de rápida rotación, tal como un plato giratorio, obligando a la
mezcla a trasladarse hacia el exterior a consecuencia de la alta
fuerza centrífuga. Debido al mayor diámetro en el borde, las
partículas vienen a ser separadas, y se evita la formación de
aglomerados. Tras ser expulsadas del borde del dispositivo
giratorio, las partículas vuelan una por una hacia el exterior,
enfriándose en el proceso, con lo cual el recubrimiento queda
solidificado. Un procedimiento de este tipo puede realizarse de
forma continua y por tanto resulta muy eficaz.
Sin embargo, según la invención, además de dicho
procedimiento, son aptos también otros procedimientos, en los que se
transforma una mezcla que contiene por lo menos un aditivo y un
material de recubrimiento en forma líquida, disuelta, suspendida o
emulsionada en microcápsulas de una composición y un tamaño tal como
se ha descrito anteriormente.
Por tanto, para la preparación de las
microcápsulas según la invención, son aptos también procedimientos
tales como secado por pulverización, recubrimiento en lecho
fluidizado, procedimiento en emulsión o suspensión y precipitación.
Por ejemplo, las microcápsulas pueden ser formadas también por
enfriamiento y sedimemtación de una mezcla que contiene por lo
menos un aditivo y un material de recubrimiento en un disolvente
apropiado.
Por ejemplo, el azufre como aditivo puede
emulsionarse a temperaturas y presiones elevadas, por ejemplo a
aproximadamente 130ºC y aproximadamente 2,6 kPa (bar), en un reactor
apropiado y envolverse con un material de recubrimiento fundido o
finamente emulsionado con la adición de tensioactivos aniónicos,
catiónicos o no iónicos. Entre los ejemplos de tenisoactivos
aniónicos aptos se incluyen bencenosulfonatos, en particular
n-C_{10}- a
n-C_{13}-alquilbencenosulfonatos
en forma de sus sales sódicos, cálcicos o de tetrametilamonio. Según
la invención, son aptos también, por ejemplo, productos de
condensación de los ácidos naftalin- y fenolsulfónico. Dichos
productos están disponibles de la empresa BASF AG como los productos
comerciales marcas N de Tamol® y Tamol® PP. El Tamol® NN 9104
resulta particularmente apto.
El material de recubrimiento puede introducirse
en el reactor junto con el aditivo. Sin embargo, puede adicionarse
también sólo poco antes de la descarga. La envoltura puede
realizarse o bien en el reactor eliminando el disolvente por
destilación, lo cual da lugar a la precipitación de la composición
según la invención, o bien por secado por pulverización de la
mezcla. Si el recubrimiento final no se realiza hasta efectuar el
secado por pulverización, es posible adicionar el material de
recubrimiento sólo en dicha etapa del procedimiento, tras descargar
la mezcla del reactor.
Por tanto, en el procedimiento según la
invención, también es posible producir envolturas de cápsula de
varias capas, realizando las etapas de recubrimiento varias veces
una tras otra o bien combinando varios procedimientos preferidos uno
con otro.
Tras su preparación, las microcápsulas se
mantienen unidas por medio de una sustancia en forma de cera con un
bajo punto de fusión con la formación de perlas con un tamaño
comprendido entre 0,1 y 10 mm. Dichas perlas liberan las
microcápsulas en su forma original al ser incorporadas en las
mezclas de caucho.
Las composiciones de los aditivos de caucho
según la invención así preparadas pueden utilizarse de forma
ventajosa para la preparación de caucho o de mezclas de caucho, en
particular las para la preparación de goma.
El comportamiento ventajoso del material de
recubrimiento en el caucho da lugar, tal como se ha descrito
anteriormente, a una dispersión mejor y más rápida del aditivo y de
este modo a una distribución más uniforme en la mezcla de
caucho.
Además, la barrera física del material de
recubrimiento asegura que, por ejemplo por debajo de aproximadamente
130ºC, se evita una precipitación de azufre cuando se utiliza azufre
como el aditivo microencapsulado. Sin embargo, se evitan, además de
dicho comportamiento desventajoso, también otras reacciones químicas
del azufre o de otros aditivos contenidos en las microcápsulas según
la invención con cualquier otro componente de la mezcla de
caucho.
caucho.
Esto permite evitar en particular el problema de
la vulcanización inicial, iniciada a temperaturas de aproximadamente
110ºC por reacción de azufre como agente de vulcanización y
aceleradores de vulcanización orgánicos.
Así, otra ventaja de la presente invención
radica en que la incorporación de agentes de vulcanización en
microcápsulas que son estables en el caucho, es decir impermeables,
hasta 130ºC evita la utilización de retardantes caros, que sirven
para suprimir la vulcanización inicial. En particular, de esta
manera se obtiene un control más sencillo del procedimiento para la
preparación de artículos de goma, tales como neumáticos, etc. El
aditivo encapsulado no se libera hasta que funda el material de
recubrimiento y disuelva en el caucho.
La presente invención se refiere también a
cauchos, mezclas de caucho o productos de caucho preparados
utilizando las composiciones de aditivos según la invención.
A continuación, la invención se ilustrará
haciendo referencia a formas de realización ejemplificativas.
En primer lugar, se molió polvo de MBT
disponible en el mercado en un molino por impacto hasta obtener una
granulometría media de 5 \mum. El polvo fino obtenido se fundió en
una relación en peso de 7:3 junto con cera de polietileno de un
peso molecular de 1600 g/mol (Vestowax A 616, producto comercial de
la empresa Hüls AG) con un punto de fusión de aproximadamente 125ºC,
y la mezcla resultante se trasladó a 135ºC a un plato giratorio,
que pulverizó el material en una torre de refrigeración. Este método
dio, además de las microcápsulas deseadas de un tamaño de
aproximadamente 5 \mum de diámetro, también partículas más finas
de cera de polietileno, que se separaron por medio de un ciclón y se
alimentaron otra vez al proceso.
Se calentó 1,0 kg de polvo de MBTS disponible en
el mercado de la empresa Flexsys, Bruselas, con una granulometría
media de 5,3 \mum en un reactor agitado V4A equipado con un
agitador de ancla a 70ºC con la adición de 0,05 kg de un
alquilbencenosulfonato como tensioactivo (Marlon A 365, tensioactivo
aniónico de la empresa Hüls AG) y 2,0 kg de agua con agitación, y se
adicionó 1,0 kg de una solución calentada a 70ºC de 0,28 kg de cera
de polietileno de un peso molecular de aproximadamente 1600 g/mol
(Vestowax A 616, polietileno de baja presión de bajo peso molecular
de la empresa Hüls AG, punto de fusión 125ºC) en ciclohexano. Como
alternativa a ciclohexano, también es posible utilizar
n-heptano.
La dispersión obtenida se enfrió a 20ºC con
fuerte agitación, formándose las microcápsulas según la invención
alrededor de los cristales del acelerador individuales. El
aislamiento del producto final se realizó por secado por
pulverización en un secador de lecho fluidizado habitual, del tipo
ofrecido por ejemplo por la empresa Glatt AG,
D-79589 Binzen. Se obtuvieron 1,24 kg de un
acelerador microencapsulado, lo cual corresponde a un rendimiento de
un 93%. El contenido en acelerador era de un 75,1% en peso.
Los aceleradores y agentes de vulcanización que
no pueden prepararse por métodos de precipitación en suspensión
acuosa pueden trasladarse en microcápsulas de forma ventajosa según
el siguiente método.
Las partículas molidas a una granulometría media
de 5 \mum por medio de una molienda adecuada, por ejemplo en
molinos por impacto, si se desea, en presencia de un gas inerte, tal
como nitrógeno, se suspendieron en una solución saturada de cera de
PE con un punto de fusión de 125ºC en n-heptano, y
la mezcla resultante, tras mezclarla intensamente, se sometió a un
secado por pulverización, formándose las microcápsulas según la
invención. Dicho método es apto para todos los aceleradores y
agentes de vulcanización que, debido a su estructura química polar,
no disuelven o sólo disuelven en grado mínimo en
n-heptano. También es ventajoso trabajar con
ciclohexano.
Un reactor presurizado de 10 l de acero V4A se
cargó con 3,00 kg de azufre molido disponible en el mercado, 6,55 kg
de agua de grifo, 0,15 kg de un alquilbencenosulfonato (Marlon A365,
tensioactivo aniónico de la empresa Hüls AG), 0,15 kg de un
producto de condensación de ácido naftalinsulfónico (Tamol® NN 9104,
tensioactivo compatible con caucho o auxiliar de dispersión de la
empresa BASF AG) y 0,30 kg de alcohol polivinílico (Mowiol
8-88, producto comercial de la empresa Clariant,
D-65926 Frankfurt), y la mezcla resultante se
homogeneizó agitándola con el agitador de ancla incorporado. Al
mismo tiempo, el reactor se calentó a una temperatura de 128ºC con
vapor de agua. Por la mirilla, podía observarse que el azufre había
quedado fundido tras aproximadamente 30 minutos a una presión de
vapor medido en el reactor de 2,6 bar. Tras otros 10 minutos de
agitación y trasvase por bomba a través de un mezclador de
rotor/stator (Dispax), la emulsión formada se pulverizó en un
secador por pulverización a través de una línea calentada, operado
en un sistema de circulación con nitrógeno calentado a 70ºC. Tras
aproximadamente 50 minutos, el proceso de pulverización se terminó.
Debido a la evaporación del agua, la temperatura del aire de escape
disminuyó a 58 - 60ºC. El producto obtenido era un polvo fino
amarillo-marrón. El rendimiento era de 2,37 kg, lo
cual corresponde a un 66%. El contenido en azufre del producto era
de un 81% en peso.
Un reactor presurizado de 10 l de acero V4A se
cargó con 3,00 kg de azufre molido disponible en el mercado, 6,55 kg
de agua de grifo, 0,15 kg de un alquilbencenosulfonato (Marlon A
365, tensioactivo aniónico de la empresa Hüls AG), 0,15 kg de un
producto de condensación de ácido naftalinsulfónico (Tamol® NN 9104,
tensioactivo compatible con caucho o auxiliar de dispersión de la
empresa BASF AG) y 0,30 kg de cera de polietileno de un peso
molecular de aproximadamente 1600 g/mol (Vestowax A 616, polietileno
de baja presión de bajo peso molecular de la empresa Hüls AG) con
un punto de fusión de aproximadamente 125ºC, y la mezcla resultante
se homogeneizó agitándola con el agitador de ancla incorporado. Al
mismo tiempo, el reactor se calentó a una temperatura de 128ºC con
vapor de agua. Por la mirilla, podía observarse que el azufre había
quedado fundido tras aproximadamente 30 minutos a una presión de
vapor medido en el reactor de 2,6 bar. Tras otros 10 minutos de
agitación y trasvaso por bomba a través de un mezclador de
rotor/stator (Dispax), la emulsión formada se pulverizó en un
secador por pulverización a través de una línea calentada, operado
en un sistema de circulación con nitrógeno calentado a 70ºC. Tras
aproximadamente 50 minutos, el proceso de pulverización se terminó.
Debido a la evaporación del agua, la temperatura del aire de escape
disminuyó a 58 - 60ºC. El producto obtenido era un polvo fino
amarillo-marrón. El rendimiento era de 2,27 kg, lo
cual corresponde a un 63%. El contenido en azufre del producto era
de un 82% en peso.
Las microcápsulas preparadas según cualquiera de
los ejemplos anteriores se transformaron en una etapa del
procedimiento posterior en perlas con un tamaño comprendido entre
0,1 y 10 mm, aplicando al polvo de microcápsulas inicialmente
obtenido (2,27 kg de aditivo microencapsulado) en un reactor de
lecho fluidizado por pulverización 0,227 kg de una sustancia en
forma de cera con un bajo punto de fusión, tal como tetraestearato
de pentaeritritol. Dichas perlas ya no contenían prácticamente
polvo alguno, fluían libremente y por tanto podían pesarse
automáticamente.
Debido al bajo punto de fusión de la sustancia
en forma de cera que mantiene las perlas unidas, las microcápsulas
vuelven a ser liberadas en su forma original cuando son incorporadas
posteriormente en mezclas de caucho.
Claims (13)
1. Composición de aditivos de caucho que
comprende por lo menos un aditivo de caucho (a), estando envuelto
dicho por lo menos un aditivo (a), con un material de recubrimiento
(b) con la formación de microcápsulas, caracterizada porque
el material de recubrimiento (b) es insoluble en el caucho o en las
mezclas de caucho hasta temperaturas comprendidas entre 120 y 140ºC
y se ha seleccionado de entre el grupo constituido por ceras,
parafinas, polietileno, copolímeros de etileno y acetato de vinilo,
alcoholes polivinílicos, y mezclas de los mismos y las microcápsulas
presentan un tamaño comprendido entre 1 y 75 \mum, manteniéndose
las cápsulas unidas por medio de una sustancia de tipo cera con
bajo punto de fusión con la formación de perlas con un tamaño
comprendido entre 0,1 y 10 mm.
2. Composición según la reivindicación 1,
caracterizada porque el aditivo (a) se ha seleccionado de
entre productos químicos de vulcanización, en particular agentes de
vulcanización, aceleradores de vulcanización y activadores de
aceleración.
3. Composición según la reivindicación 1 ó 2,
caracterizada porque el aditivo (a) es azufre, en particular
azufre cristalino.
4. Composición según una de las
reivindicaciones anteriores, caracterizada porque el
acelerador de vulcanización se ha seleccionado de entre el grupo
constituido por xantogenatos, ditiocarbamatos, disulfuro de
tetrametiltiurama y otros tiuramas, tiazolas, sulfenamidas,
guanidinas, derivados de tiourea y derivados de aminas.
5. Composición según una de las
reivindicaciones anteriores, caracterizada porque hasta
temperaturas comprendidas entre 120 y aproximadamente 130ºC, el
material de recubrimiento (b) es insoluble en el caucho o en las
mezclas de caucho.
6. Composición según una de las
reivindicaciones anteriores, caracterizada porque a
temperaturas por encima de 120 a 140ºC, en particular por encima de
130ºC, el material de recubrimiento (b) es soluble en el caucho o en
las mezclas de caucho o se funde.
7. Composición según una de las
reivindicaciones anteriores, caracterizada porque las
microcápsulas presentan un tamaño comprendido entre 3 y 30 \mum y
más preferentemente entre 5 y 8 \mum.
8. Composición según una de las
reivindicaciones anteriores, caracterizada porque el aditivo
contenido en la cápsula es líquido y/o sólido.
9. Composición según una de las
reivindicaciones anteriores, caracterizada porque
contiene
- a)
- de 99 a 40% en peso, más preferentemente de 80 a 50% en peso, y de forma más preferida aproximadamente de 70 a 60% en peso y
- b)
- de 1 a un 60% en peso, más preferentemente de 20 a 50% en peso, y más preferentemente de 30 a 40% en peso del material de recubrimiento.
10. Procedimiento para la preparación de una
composición de aditivos de caucho según una de las reivindicaciones
anteriores, caracterizado porque una mezcla que contiene por
lo menos un aditivo y un material de recubrimiento en forma
líquida, disuelta, suspendida o emulsionada se solidifica en
microcápsulas según una de las reivindicaciones anteriores, y las
microcápsulas solidificadas se transforman en perlas con un tamaño
comprendido entre 0,1 y 10 mm aplicando a las mismas por
pulverización una sustancia en forma de cera con un bajo punto de
fusión.
11. Procedimiento según la reivindicación 10,
caracterizado porque la mezcla se dosifica sobre un
dispositivo giratorio y se solidifica durante su traslado hacia el
exterior, formando microcápsulas.
12. Procedimiento según la reivindicación 10,
caracterizado porque la mezcla forma microcápsulas en un
lecho fluidizado, en una emulsión o suspensión por secado por
pulverización, por precipitación o por enfriamiento y
sedimentación.
13. Utilización de la composición de aditivos
de caucho según una de las reivindicaciones 1 a 9 o preparada según
una de las reivindicaciones 10 a 12 para la preparación de caucho o
mezclas de caucho, en particular las destinadas a la preparación de
goma.
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