ES2325476T3 - Sulfato de bario, procedimiento de fabricacion y uso. - Google Patents

Sulfato de bario, procedimiento de fabricacion y uso. Download PDF

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Abstract

Procedimiento para la producción de sulfato de bario en forma de partículas que presentan un tamaño medio d 50 de 0,1 a 10 mim, precipitado por entremezclado de una solución que contiene bario y sulfato, caracterizado porque la torta de filtro separada se suspende en agua, la suspensión se mezcla con aditivo orgánico y seguidamente se la seca en una secadora de rociado o en un molino secador, seleccionándose el aditivo orgánico entre uno o varios de los siguientes materiales o grupos de materiales: ácidos carboxílicos, alcoholes, alcoholes polivalentes como pentaeritritol, neopentilglicol y trimetilpropanol, polialcoholes como polipropilenglicol y polietilenglicol, ésteres orgánicos como neopentil-glicol-dibenzoato, sulfonas orgánicas con la fórmula RSO2R, cetonas orgánicas [R-(=O)-R], nitrilos orgánicos (RCN), sulfóxidos orgánicos (R2-SO), amidas orgánicas (R-(C=O)-N''R o R-(S=O)-ONR''R).

Description

Sulfato de bario, procedimiento de fabricación y uso.
La invención se refiere a un procedimiento para la producción de sulfato de bario en forma de partículas con un diámetro medio d_{50} de 0,1 a 50 \mum, precipitado por entremezclado de una solución que contiene bario o sulfato, y a su uso.
Este sulfato de bario se emplea en especial para la producción de papeles fotográficos, barnices y materiales sintéticos, así como en el diagnóstico médico y en materiales sintéticos médicos. Para el campo de aplicación médico deben respetarse, además de los elevados requisitos de pureza, también los requisitos legalmente establecidos para productos farmacéuticos. El sulfato de bario es un material de relleno o de carga de alta calidad, de una blancura llamativa, inerte, resistente a ácidos y álcalis, y que presenta una resistencia absoluta a la intemperie.
El sulfato de bario en forma de finísimas partículas hace que los colores sean estables en los papeles fotográficos, y confiere un brillo a éstos. En el caso de su aplicación en barnices, el sulfato de bario en forma de finísimas partículas tiene un efecto estabilizador sobre la floculación de pigmentos orgánicos e inorgánicos, por lo que se impiden ampliamente los fenómenos de desmezclado, se eleva la intensidad los colores y la pureza de los mismos, y se mejora el brillo y el velo. Además de ello, en virtud de la acción nucleizante del sulfato de bario en forma de polvo, se mejoran las propiedades mecánicas de los materiales sintéticos.
En los foils (hojas delgadas) hechos de materiales sintéticos termoplásticos, en especial polímeros con finísimas partículas de sulfato de bario incluidas, las mismas cumplen una función de pigmento blanco gracias a la dispersión de la luz en las superficies límite de las partículas de sulfato de bario con el aire, por lo que los foils poseen un tinte opaco y un elevado brillo. En calidad de material sintético termoplástico se tiene especialmente en cuenta poliéster, durante cuya policondensación se incluye por lo general una suspensión de glicol que contiene sulfato de bario. En este caso, una dispersión suficiente de las partículas de sulfato de bario en el poliéster es un requisito previo esencial para la opacidad y elevado brillo de las películas estiradas. En el caso de una insuficiente dispersión de las partículas de sulfato de bario en el polímero, después del estiramiento se forman nódulos, es decir, aglomeraciones de partículas de sulfato de bario, que pueden influir considerablemente sobre la aptitud o calidad superficial del foil.
En el documento DE-A-26 47 713 se describe un portador opaco simple en forma de película termoplástica, consistente en una película orientada molecularmente de un poliéster lineal sintético, en el que se hallan dispersas de 5 a 50% en peso, referido al peso del poliéster, de partículas de sulfato de bario en forma de partículas con un tamaño promedio de 0,5 a 10 \mum, con la condición de que el tamaño real del 99,9% de las partículas no supere 50 \mum y se halle dispuesta por lo menos una capa de reproducción sensible a la luz sobre por lo menos una de las caras del portador en forma de película.
Estos portadores en forma de película son muy impermeables a la humedad y por ello son adecuados para su aplicación como portadores para pruebas y copias fotográficos, para los que es posible evitar una parte considerable del proceso de lavado, que normalmente debe emplearse para el tratamiento de pruebas y copias sobre papeles portadores.
Del documento DE-C-44 31 735 se conoce revestir partículas de sulfato de bario con pentóxido de fósforo, óxido de aluminio y óxido de silicio a efectos de lograr una excelente adherencia entre las partículas de sulfato de bario que sirven como material de relleno y el polímero, de manera que no haya una dispersión luminosa.
En el documento DE-A-22 46 818 se prevé un procedimiento continuo para la producción de sulfato de bario en forma de polvo cristalino, consistente en partículas de un tamaño medio d_{50} > 2 \mum a 50 \mum por precipitación de sulfato de bario a partir de una solución de cloruro de bario con ácido sulfúrico, en el que las partículas de sulfato de bario se sedimentan con la granulometría deseada en la descarga del recipiente de precipitación y las partículas de sulfato de bario más pequeñas permanecen en la región superior del recipiente de precipitación.
El objeto del documento DE-A-36 35 050 es un procedimiento para la producción continua de sulfato de bario con un espectro granulométrico definido, en el que en una primera etapa se precipita sulfato de bario por reacción de iones bario con iones sulfato, se extrae la suspensión que contiene sulfato de bario y se la transfiere a una etapa de molienda en húmedo de una o varias etapas en la que tiene lugar la molienda final de manera de obtener el espectro granulométrico deseado. Seguidamente se separan el sulfato de bario y la lejía madre.
El polvo de sulfato de bario precipitado químicamente de acuerdo con procedimientos conocidos tiende a formar aglomerados que impiden una dispersión homogénea de las partículas de sulfato de bario como pigmento blanco y/o como material de relleno en materiales sintéticos termoplásticos, lo que es desventajoso.
El objetivo de la presente invención consiste en poner a disposición sulfato de bario en forma de partículas con un tamaño medio d_{50} de 0,1 a 10 \mum, precipitado por entremezclado de una solución que contiene bario y sulfato, que no presente ninguna tendencia a la formación de aglomerados y que por lo tanto presente destacadas propiedades en cuanto a dispersabilidad y ausencia de nódulos, además de permitir la obtención de un foil con una superficie óptima.
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Este objetivo se logra mediante un procedimiento para la producción de sulfato de bario cuyas partículas tienen un tamaño medio d_{50} de 0,1 a 10 \mum, en el que se entremezcla una solución que contiene bario y sulfato, se suspende la torta de filtrado en agua, se entremezcla la suspensión con aditivo orgánico y seguidamente se la seca en un secadora de rociado o en un molino secador, seleccionándose el aditivo orgánico entre uno o más de los siguientes materiales o grupos de materiales: ácidos carboxílicos, alcoholes, alcoholes polivalentes como pentaeritritol, neopentilglicol y trimetilpropanol, polialcoholes como polipropilenglicol y polietilenglicol, ésteres orgánicos como neopentil-glicol-dibenzoato, sulfonas orgánicas con la fórmula RSO_{2}R, cetonas orgánicas [R-(=O)-R], nitrilos orgánicos (RCN), sulfóxidos orgánicos (R_{2}-SO), amidas orgánicas (R-(C=O)-NR'R o R-(S=O)-ONR'R).
La proporción de aditivo orgánico representa 0,1 a 30% en peso, preferentemente 0,1 a 10% en peso, referido a la proporción en sulfato de bario.
Los aditivos orgánicos pueden emplearse en forma tanto líquida como también sólida. El sulfato de bario seco, recubierto de aditivo orgánico, puede ser expuesta a una molienda muy fina, preferentemente mediante un molino de impacto o un molino de chorro.
El sulfato de bario puede precipitarse mediante entremezclado de una solución de BaCl_{2} o de Ba(OH)_{2} con una solución de Na_{2}SO_{4} o de H_{2}SO_{4}.
A efectos de lograr una distribución óptima de aditivos orgánicos líquidos sobre la superficie de las partículas de sulfato de bario, se añade la solución que contiene el aditivo orgánico a la suspensión de BaSO_{4}, y se homogeneiza la mezcla mediante un aparato de dispersión.
Es especialmente ventajoso que mediante las partículas de sulfato de bario post-tratado conforme a la invención sea posible producir mezclas madre (masterbatchs) (concentrados de pigmentos y materiales inertes) y los compuestos (mezclas) de materiales sintéticos termoplásticos en los que las partículas de sulfato de bario están dispersas de manera tan excelente que a partir de de los mismos es posible producir productos de alta calidad sin un trabajo adicional especial. La excelente dispersabilidad de las partículas de sulfato de bario posttratadas conforme a la invención en los materiales sintéticos, se pone de manifiesto ya que en estos materiales sintéticos que contienen sulfato de bario no se presentan nódulos, y en un ensayo de filtrado bajo presión el filtro no se tapona.
Las partículas de sulfato de bario conformes a la invención son especialmente adecuadas para su dispersión en masas de materiales sintéticos como materiales termoplásticos, materiales duroplásticos y elastómeros. Los materiales sintéticos así tratados encuentran una aplicación en la producción de fibras, materiales de revestimiento, adhesivos, foils, películas portadoras y similares.
El objeto de la invención se explica con mayor detenimiento con ayuda de los siguientes ejemplos: se empezó por preparar una suspensión de BaSO_{4}. A esto se le hizo llegar simultáneamente una solución acuosa de Na_{2}SO_{4} y una solución acuosa de BaCl_{2} en una relación molar de 1:0,98, simultáneamente en un aparato de precipitación. Las condiciones de precipitación se regularon o ajustaron conforme al estado de la técnica de manera que el BaSO_{4} precipitado de la solución acuosa consistía en partículas con un tamaño medio d_{50} \approx 0,52 \mum. Seguidamente se filtró el BaSO_{4} precipitado, y se lavó varias veces con agua completamente desalinizada. Se dispersó en agua la torta de filtro obtenida. La suspensión de sulfato de bario tenía un contenido de sólidos de aproximadamente 250 g/L y se le dio un tratamiento final como sigue.
Ejemplo de Comparación A
Se secó una parte de la suspensión en una secadora de rociado. El polvo de BaSO_{4} obtenido tenía un d_{50} de 0,52 \mum y se utilizó como Muestra de Comparación (Muestra A).
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Ejemplo 1
Se mezcló una parte de la suspensión con 1% en peso (referido a BaSO_{4}) de neopentilglicol, y seguidamente se la secó como se describió en el Ejemplo de Comparación A. El BaSO_{4} blanco obtenido en forma de polvo obtenido tenía un d_{50} de 0,51 \mum (Muestra 1) y un contenido de carbono de 0,1% en peso.
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Ejemplo 2
Se mezcló una parte de la suspensión con 1% en peso (referido a BaSO_{4}) de 2,2-dihidroximetilbutanol-1, y seguidamente se la secó como se describió en el Ejemplo de Comparación A. El BaSO_{4} en forma de polvo tenía un d_{50} de 0,51 \mum (Muestra 2) y un contenido de carbono de 0,17% en peso.
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Ejemplo 3
Se mezcló una parte de la suspensión con 1% en peso (referido a BaSO_{4}) de polietilenglicol 2000, y seguidamente se la secó como se describió en el Ejemplo de Comparación A.
El sulfato de bario en forma de polvo tenía un d_{50} de 0,51 \mum (Muestra 3) y un contenido de carbono de 0,48% en peso.
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Ejemplo 4
Se mezcló una parte de la suspensión con 5% en peso (referido a BaSO_{4}) de polietilenglicol 2000, y seguidamente se la secó como se describió en el Ejemplo de Comparación A. El sulfato de bario en forma de polvo tenía un d_{50} de 4,9 \mum (Muestra 4) y un contenido de carbono de 2,5% en peso.
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Ejemplo 5 Producción de mezclas madres, y sus propiedades
En una extrusora de doble tornillo se extrudieron las Muestras A y 1 a 4 con PETP (polietilentereftalato) a una temperatura de aproximadamente 270ºC con una relación de masas de 30:70 (BaSO_{4}: PETP). Se preparó para cada muestra una mezcla madre al 30%. Se sometió esta mezcla madre a un ensayo de filtro de presión. Durante la filtración de la masa polimérica fundida en un paquete de criba (consistente en tobera, empaquetadura de sellado, placa perforada, criba de 14 \mum con criba de apoyo), los pigmentos aglomerados y/o impurezas, eventualmente presentes, originan un aumento de la presión antes del filtro. Este incremento de la presión es una medida de la calidad de la masa polimérica fundida. Cuanto más pequeña sea el incremento de la presión, tanto mejor es la dispersión del pigmento en el polímero.
Los resultados del ensayo de filtrado a presión se han representado en la Tabla 1.
TABLA 1
1
Como puede observarse en la Tabla, un BaSO_{4} orgánico no tratado (Muestra de Comparación A) muestra un valor de filtrado bajo presión muy elevado. La comparación entre BaSO_{4} no tratado y tratado conforme a la invención (Muestras 1 a 4) muestra que el BaSO_{4} tratado presenta una dispersabilidad significativamente mejor, y que por ello contiene poco material (aglomerados) que queda adherido en los filtros y que conduciría a un bloqueo de los filtros.
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Ejemplo 6 Producción de foils que contienen 18% de polietilentereftalato (foils de PETP)
La mezcla madre de muestra de comparación A y la mezcla madre de la muestra 1 (con neopentilglicol), ambas al 30%, se diluyeron hasta un contenido de sólidos de 18%, y se extrudieron directamente en forma de foils.
El foil de PETP producido en base a BaSO_{4} no tratado (Muestra A) contenía partículas muy visiblemente no dispersables, que se encontraban presentes como aglomerados (denominados nódulos). En cambio, el foil de PETP producido en base a BaSO_{4} tratado (Muestra 1) apenas presentaba nódulos de este tipo, lo que debe atribuirse a la dispersabilidad, manifiestamente mejor, del BaSO_{4} tratado conforme a la invención.

Claims (7)

1. Procedimiento para la producción de sulfato de bario en forma de partículas que presentan un tamaño medio d_{50} de 0,1 a 10 \mum, precipitado por entremezclado de una solución que contiene bario y sulfato, caracterizado porque la torta de filtro separada se suspende en agua, la suspensión se mezcla con aditivo orgánico y seguidamente se la seca en una secadora de rociado o en un molino secador, seleccionándose el aditivo orgánico entre uno o varios de los siguientes materiales o grupos de materiales: ácidos carboxílicos, alcoholes, alcoholes polivalentes como pentaeritritol, neopentilglicol y trimetilpropanol, polialcoholes como polipropilenglicol y polietilenglicol, ésteres orgánicos como neopentil-glicol-dibenzoato, sulfonas orgánicas con la fórmula RSO_{2}R, cetonas orgánicas [R-(=O)-R], nitrilos orgánicos (RCN), sulfóxidos orgánicos (R_{2}-SO), amidas orgánicas (R-(C=O)-NR'R o R-(S=O)-ONR'R).
2. Procedimiento conforme a la reivindicación 1, caracterizado porque la proporción de aditivos orgánicos, referida a la proporción de sulfato de bario, es de 0,1 a 30% en peso.
3. Procedimiento conforme a la reivindicación 2, caracterizado porque la proporción de aditivos orgánicos, referida a la proporción de sulfato de bario, es de 0,1 a 10% en peso.
4. Procedimiento conforme a una de las reivindicaciones 1 a 3, caracterizado porque el sulfato de bario seco recubierto de aditivo orgánico se somete a una molienda muy fina, preferentemente mediante un molino de impacto o de chorro.
5. Procedimiento conforme a una de las reivindicaciones 1 a 4, caracterizado porque se precipita el sulfato de bario mediante entremezclado de solución de BaCl_{2} o de BaOH)_{2} con solución de Na_{2}SO_{4} o de H_{2}SO_{4}.
6. Uso del sulfato de bario producido conforme a una de las reivindicaciones 1 a 5, para la producción de composiciones de materiales sintéticos termoplásticos, en las que las partículas de sulfato de bario están dispersas.
7. Uso del sulfato de bario producido conforme a una de las reivindicaciones 1 a 5, para su dispersión en masas de material sintético para la producción de foils o de películas portadoras.
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