ES2693982T3 - Carga tratada y proceso para su producción - Google Patents

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Charles R. Coleman
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Abstract

Un proceso para la producción de carga tratada, que comprende: a. tratar una suspensión que comprende carga sin tratar, en donde dicha carga sin tratar no ha sido secada previamente, con material de tratamiento elegido entre tensioactivos catiónicos, aniónicos, no iónicos y anfóteros y las mezclas de los mismos, en donde el material de tratamiento está presente en una cantidad de más de un 1 % a un 25 % en peso de carga sin tratar, para producir una suspensión de carga tratada; y b. secar dicha suspensión de carga tratada.

Description

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DESCRIPCION
Carga tratada y proceso para su produccion Campo de la invencion
La presente invencion se refiere a carga tratada y a procesos mediante los que se puede producir. La suspension de carga sin tratar se puede tratar con un material de tratamiento y/o un material de acoplamiento y a continuacion someterse a un metodo o metodos de secado convencionales, para producir la carga tratada de la invencion. La carga tratada tiene una amplia diversidad de aplicaciones que incluyen, pero no se limitan a, separadores de baterla y en composiciones polimericas, por ejemplo composiciones de caucho tales como neumaticos.
Antecedentes de la invencion
Como se ha mencionado anteriormente, en una realizacion de la invencion la carga tratada se puede usar en la fabricacion de separadores de baterla. Los separadores de baterla son laminas microporosas que se pueden insertar entre placas de electrodos cargadas de forma opuesta en una baterla de plomo/acido sulfurico. Estos separadores microporosos pueden prevenir el contacto directo de las placas de electrodo cargadas de forma opuesta y tienen suficiente porosidad para permitir la conductividad ionica a traves del electrolito (baja resistencia electrica). El separador deberla tener suficiente resistencia a la perforation para prevenir la creation de orificios a traves de perforaciones de bordes afilados u otros elementos de la baterla tales como rejillas. Los orificios en un separador pueden conducir al contacto directo con el tiempo. La disminucion de la resistividad electrica o la reduction del riesgo de perforacion de orificios en el separador de baterla entre las placas de electrodo puede mejorar la fiabilidad y la flexibilidad en el diseno y la fabricacion de baterlas. Se desvelan metodos de fabricacion de separadores de baterla, por ejemplo, en los documentos de Patente de Estados Unidos con numeros 3.351.495 y 4.237.083.
En la produccion de composiciones polimericas, es habitual incorporar cargas para mejorar las propiedades flsicas de la composition polimerica. Las superficies de tales cargas se modifican a menudo para aumentar la reactividad y por lo tanto el acoplamiento bidimensional y tridimensional de la carga en la composicion polimerica. En la industria del caucho, es habitual incorporar negro de humo u otras cargas de refuerzo al caucho natural y sintetico para aumentar las propiedades flsicas del vulcanizado de caucho curado. Las cargas que se usan para reforzar tales composiciones polimericas incluyen cargas naturales y sinteticas.
El documento de Patente US 3.902.915 desvela un proceso para la produccion de una carga tratada que comprende las etapas de tratar una suspension de sllice sin tratar con un tensioactivo y secar dicha solution de sllice tratada.
Una de las principales cargas que no son negro de humo usadas en la industria del caucho es sllice precipitada amorfa. Esta carga sllicea se usa para impartir una mejora de resistencia a la traction, resistencia al desgarro y resistencia a la abrasion al vulcanizado de caucho. Las cargas de sllice tambien se usan en combination con negros de humo para obtener la duration maxima en los neumaticos de vehlculos de pasajeros y los neumaticos de vehlculos todoterreno, por ejemplo, neumaticos para operaciones de minerla y tala y para equipo de construction de carreteras. Tales aplicaciones han llegado a estar bien establecidas. Cuando se usa como unica carga de refuerzo, las cargas de sllice que no estan bien dispersas ni/o acopladas en el caucho no proporcionan la mejora de rendimiento global que se obtiene mediante el uso de los negros de humo solos. Esto se observa con mayor facilidad en los vulcanizados de caucho que se usan para neumaticos, por ejemplo, bandas de rodamiento.
Se han sugerido diversos materiales de acoplamiento, por ejemplo, titanatos, circonatos y silanos para su uso con cargas de sllice cuando tales cargas se incorporan a composiciones polimericas, por ejemplo, caucho, con el fin de mejorar el rendimiento del vulcanizado de caucho. Entre los diversos materiales de acoplamiento de organosilano sugeridos para tal uso se encuentran los mercaptoalquiltrialcoxisilanos, por ejemplo, mercaptopropiltrimetoxisilano, y los bis(alcoxisililalquil)polisulfuros, por ejemplo 3,3'-bis(trietoxisililpropil)tetrasulfuro. El uso de cantidades apropiadas de tales materiales de acoplamiento en cauchos sinteticos reforzados con fibra sillcea puede proporcionar al menos un rendimiento equivalente a los cauchos sinteticos reforzados con negro de humo en diversas propiedades flsicas clave tales como un 300 % de modulo, resistencia a la traccion y resistencia a la abrasion.
El alto coste de los diversos organosilanos, los olores irritantes asociados a algunos de estos materiales, el tiempo y la energla para mezclarlos y hacer que reaccionen con la carga en el caucho y el alcohol generado por algunos de estos materiales pueden desalentar el uso mas general de las cargas sillceas como principal carga de refuerzo en aplicaciones de caucho de gran volumen.
Una desventaja en el uso de alcoxisilanos como materiales de acoplamiento para cargas de sllice es su tendencia a producir desprendimiento de gases. En particular, la hidrolisis del grupo o grupos alcoxi puede dar como resultado la liberation de alcohol. En algunos casos, el alcoxisilano y la carga de sllice se pueden anadir por separado directamente a la composicion de caucho. En otros casos, el alcoxisilano se puede anadir en primer lugar a una carga sillcea que se puede anadir posteriormente a la composicion de caucho. En cualquier caso, la hidrolisis de los
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grupos alcoxi disponibles puede dar como resultado la liberacion de alcohol y cierta cantidad del mismo puede quedar retenida en la matriz de elastomero circundante. La parte del alcohol retenida en la matriz de elastomero circundante puede dar como resultado zonas porosas o ampollas que pueden formar defectos superficiales en los artlculos de caucho formados resultantes y/o pueden perjudicar la estabilidad dimensional de las hebras durante la extrusion y la construccion del neumatico. Como resultado, se mantendrla una baja velocidad de estirado de hebra de acuerdo con las especificaciones, que puede dar como resultado una disminucion en la produccion y un aumento concomitante en los costes. La parte del alcohol no retenida en la matriz de elastomero circundante puede crear un problema en lo que respecta a la liberacion de compuestos organicos volatiles (VOC). Este desprendimiento y liberacion de gas de alcohol puede continuar a lo largo de la vida de un producto fabricado a partir de un compuesto de elastomero con materiales de acoplamiento de alcoxisilano.
Los bis(alcoxisililalquil)polisulfuros se usan en ocasiones en lugar de los mercaptoalquiltrialcoxisilanos para reducir sustancialmente o minimizar los olores irritantes asociados y los problemas de prevulcanizacion. La preparacion de composiciones de caucho cargadas con sllice que usan bis(alcoxisililalquil)polisulfuros se lleva a cabo generalmente dentro de intervalos operativos de temperatura reducidos. La temperatura de mezcla deberla ser lo bastante elevada para permitir que tenga lugar rapidamente la reaccion sllice-silano pero lo bastante baja para impedir basicamente una degradacion termica irreversible de la funcion polisulfano del material de acoplamiento y el curado prematuro (prevulcanizacion) de la mezcla de caucho. Estas limitaciones pueden dar como resultado una disminucion de la produccion y un aumento de los gastos para conseguir la dispersion deseada de sllice en la matriz de caucho. Estas limitaciones tambien pueden dar como resultado la retencion en la mezcla de caucho de grupos alcoxisililo que no hayan reaccionado que pueden estar disponibles para reaccionar adicionalmente durante etapas posteriores que puede dar como resultado un aumento indeseable en la viscosidad del compuesto, y un acortamiento de la vida en anaquel. Ademas, la reaccion continuada en el compuesto puede desprender mas alcohol (sin evaporar), y puede dar como resultado los problemas relacionados con el alcohol que se han discutido en el parrafo previo.
Para los fines de la presente solicitud, a menos que se indique de otro modo, todos los numeros que expresan cantidades de ingredientes, condiciones de reaccion, y similares, que se usan en la memoria descriptiva y las reivindicaciones se ha de entender que estan modificados en todos los casos con el termino "aproximadamente". Por lo tanto, a menos que se indique lo contrario, los parametros numericos que se exponen en la siguiente memoria descriptiva y las reivindicaciones anexas son aproximaciones que pueden variar dependiendo de las propiedades deseadas que busca obtener la presente invention. En el mejor de los casos, y no como un intento de limitar la aplicacion de la doctrina de equivalentes al ambito de las reivindicaciones, cada parametro se deberla interpretar al menos en vista del numero de cifras significativas informadas y por aplicacion de las tecnicas de redondeo habituales.
A pesar de que los intervalos numericos y los parametros que se exponen en el ambito amplio de la invencion son aproximaciones, los valores numericos que se exponen en los ejemplos especlficos se informan de forma tan precisa como es posible. Sin embargo, cualquier valor numerico contiene inherentemente ciertos errores que resultan necesariamente de la desviacion estandar que se encuentra en sus respectivas mediciones de ensayo.
Sumario de la invencion
La presente invencion incluye un proceso para la produccion de carga tratada que comprende tratar una suspension que comprende carga sin tratar en la que dicha carga sin tratar no se ha secado previamente, con un material de tratamiento seleccionado entre tensioactivos cationicos, anionicos, no ionicos y anfoteros y las mezclas de los mismos, en el que el material de tratamiento esta presente en una cantidad de mas de un 1 % a un 25 % en peso de carga sin tratar, para producir una suspension de carga tratada; y secar la suspension de carga tratada, por lo general usando tecnicas de secado convencionales.
La invencion tambien se refiere a cargas tratadas producidas mediante dicho proceso, a separadores de baterla que comprenden las cargas tratadas, y a compuestos de caucho y neumaticos que comprenden las cargas tratadas.
Descripcion detallada de la invencion
Como se usa en el presente documento y en las reivindicaciones por referencia a una carga (es decir, tratada y/o sin tratar), la expresion "no se ha secado previamente" significa una carga que no se ha secado hasta un contenido de humedad de menos de un 20 por ciento en peso. En una realization no limitante, la carga sin tratar para su uso en la presente invencion no incluye carga que se haya secado previamente hasta un contenido de humedad de menos de un 20 por ciento en peso. En otra realizacion no limitante, la carga sin tratar para su uso en la presente invencion no incluye carga que se haya secado previamente hasta un contenido de humedad de menos de un 20 por ciento en peso y rehidratado.
Como se usa en el presente documento y en las reivindicaciones, el termino "carga" significa un oxido inorganico que se puede usar en un pollmero para mejorar basicamente al menos una propiedad de dicho pollmero tal como, pero no limitada a, resistencia electrica (ER10) y resistencia a la perforation. Los valores de resistencia electrica que se usan en el presente documento y en las reivindicaciones se midieron de acuerdo con el procedimiento que se
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expone en los Ejemplos para determinar ER10. Los valores de resistencia a la perforacion que se usan en el presente documento y en las reivindicaciones se midieron de acuerdo con el procedimiento que se expone en los Ejemplos. Como se usa en el presente documento y en las reivindicaciones, la expresion "carga sin tratar" significa una carga que no se ha tratado con un material de tratamiento que comprende tensioactivos cationicos, anionicos, no ionicos y anfoteros y las mezclas de los mismos en una cantidad de mas de un 1 % en peso de la carga. Como se usa en el presente documento y en las reivindicaciones, el termino "suspension" significa una mezcla que incluye al menos una carga y agua.
En la presente invencion, se puede combinar silicato de metal alcalino con acido para formar suspension de carga sin tratar; la suspension de carga sin tratar se puede tratar con un material de tratamiento para producir suspension de carga tratada; y la suspension de carga tratada se puede secar a continuacion usando tecnicas de secado convencionales conocidas en la tecnica para producir la carga tratada de la presente invencion. En una realizacion no limitante, la suspension de carga sin tratar puede incluir carga sin tratar que no se haya secado previamente. En otra realizacion no limitante mas, la suspension de carga sin tratar puede incluir carga sin tratar que no se haya secado previamente y a continuacion rehidratado.
Las cargas sin tratar adecuadas para su uso en la preparation de la carga tratada de la presente invencion pueden incluir una amplia diversidad de materiales conocidos por el experto habitual en la materia. Algunos ejemplos no limitantes pueden incluir oxidos inorganicos tales como materiales inorganicos u formados por partlculas y amorfos que poseen oxlgeno (quimisorbido o unido covalentemente) o hidroxilo (unido o libre) en una superficie expuesta tales como, pero no limitados a, oxidos de los metales de los perlodos 2, 3, 4, 5 y 6 de los grupos Ib, Ilb, Ilia, Illb, IVa, IVb (excepto carbono), Va, VIa, VII a y VIII de la tabla periodica de los elementos de Advanced Inorganic Chemistry: A Comprehensive Text de F. Albert Cotton et al., cuarta edition, John Wiley and Sons, 1980. Algunos ejemplos no limitantes de oxidos inorganicos adecuados pueden incluir, pero no se limitan a, silicatos de aluminio, sllice tal como gel de sllice, sllice coloidal, sllice precipitada, y las mezclas de los mismos.
En una realizacion no limitante, el oxido inorganico puede ser sllice. En realizaciones no limitantes alternativas, la sllice puede ser sllice precipitada, sllice coloidal, y las mezclas de las mismas. En realizaciones no limitantes alternativas adicionales, la sllice puede tener un tamano medio de partlcula final de menos de 0,1 micrometres, o mayor de 0,001 micrometres, o de 0,01 a 0,05 micrometres, o de 0,015 a 0,02 micrometres, segun se mide mediante un microscopio electronico. En realizaciones no limitantes alternativas, la sllice puede tener un area superficial de 25 a 1000 metros cuadrados por gramo, o de 75 a 250 metros cuadrados por gramo, o de 100 a 200 metros cuadrados por gramo. El area superficial se puede medir usando tecnicas convencionales conocidas en la tecnica. Como se usa en el presente documento y en las reivindicaciones, el area superficial se determina mediante el metodo de Brunauer, Emmett, y Teller (BET) de acuerdo con la norma ASTM D1993-91. El area superficial BET se puede determinar ajustando cinco puntos de presion relativa de una medicion de isoterma de adsorcion de nitrogeno realizada con un instrumento Micromeritics TriStar 3000™. Una estacion FlowPrep-060™ proporciona calor y un flujo de gas continuo para preparar las muestras de analisis. Antes de la adsorcion de nitrogeno, las muestras de sllice se secan por calentamiento a una temperatura de 160 °C en un flujo de nitrogeno (calidad P5) durante al menos una (1) hora.
La carga sin tratar para su uso en la presente invencion se puede preparar usando diversos metodos conocidos por los expertos habituales en la materia. En una realizacion no limitante, la sllice para su uso como carga sin tratar se puede preparar por combination de una solution acuosa de silicato metalico soluble con acido para formar una suspension de sllice; la suspension de sllice se puede dejar envejecer opcionalmente; se puede anadir acido o base a la suspension de sllice envejecida opcional; la suspension de sllice se puede filtrar, opcionalmente se puede lavar, y a continuacion se puede secar usando tecnicas convencionales conocidas por el experto en la materia.
Los silicatos metalicos adecuados pueden incluir una amplia diversidad de materiales conocidos en la tecnica. Algunos ejemplos no limitantes pueden incluir, pero no se limitan a, silicato de alumina, litio, sodio, y potasio, y las mezclas de los mismos. En realizaciones no limitantes alternativas, el silicato metalico se puede representar mediante la siguiente formula estructural: M2O(SiO2)x en la que M puede ser alumina, litio, sodio, o potasio, y x puede ser un numero entero de 2 a 4.
Los acidos adecuados se pueden seleccionar entre una amplia diversidad de acidos conocidos en la tecnica. Algunos ejemplos no limitantes pueden incluir, pero no se limitan a, acidos minerales, acidos organicos, dioxido de carbono y las mezclas de los mismos.
La suspension de sllice que se forma por combinacion de silicato metalico y acido se puede tratar con un "material de tratamiento" o "material de no acoplamiento". Se ha de entender que, para los fines de la presente invencion, las expresiones "material de tratamiento" y "material de no acoplamiento" se pueden usar de forma intercambiable en la parte de la description escrita y en las reivindicaciones. Ademas, como se usa en el presente documento y en las reivindicaciones, la expresion "material de no acoplamiento" significa un material que basicamente no se une covalentemente a la composition polimerica en la que se usa. Los materiales de tratamiento o los materiales de no acoplamiento adecuados para su uso en la presente invencion pueden incluir tensioactivos cationicos, anionicos, no ionicos y anfoteros, y las mezclas de los mismos.
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Algunos ejemplos no limitantes de tensioactivos cationicos puede incluir, pero no se limitan a, tensioactivos de amonio cuaternario de formula general
RN+(R')(R")(R"')X-
en la que R puede representar un alquilo C6 a C22 de cadena lineal o ramificado; R', R" y R''' pueden representar cada uno independientemente H o alquilo C1 a C4, y X puede representar OH, CI, Br, I, o HSO4.
En realizaciones no limitantes alternativas, el tensioactivo cationico se puede seleccionar entre bromuro de octadeciltrimetilamonio, bromuro de dodeciletildimetilamonio, bromuro de dodeciltrimetilamonio, bromuro de hexadeciltrimetilamonio, bromuro de nonilfeniltrimetilamonio, cloruro de octadeciltrimetilamonio, cloruro de dodeciletildimetilamonio, cloruro de dodeciltrimetilamonio, cloruro de hexadeciltrimetilamonio, cloruro de nonilfeniltrimetilamonio, y las mezclas de los mismos.
Algunos ejemplos no limitantes de tensioactivos anionicos pueden incluir, pero no se limitan a, acidos grasos y sales de acidos grasos que pueden ser basicamente solubles o basicamente emulsionables en agua y que tienen la formula general,
Z+-O-CO-R,
en la que Z puede representar H, Na, K, Li o NH4, y R puede representar alquilo C5 a C22 de cadena lineal o ramificado; acidos alquil sarcoslnicos y sales de acidos alquil sarcoslnicos que tienen la formula general,
Z+-O-CO-CH2-NC-CO-R,
en la que Z puede representar H, Na, K, Li o NH4; y R puede representar alquilo C5 a C22 de cadena lineal o ramificado.
Algunos ejemplos no limitantes adicionales de tensioactivos anionicos adecuados para su uso en la presente invention pueden incluir estearato de sodio, estearato de amonio, cocoato de amonio, laurato de sodio, cocoil sarcosinato de sodio, lauroil sarcosinato de sodio, jabon de sebo de sodio, jabon de coco de sodio, miristoil sarcosinato de sodio, acido estearoil sarcoslnico, y las mezclas de los mismos.
Algunos ejemplos no limitantes de tensioactivos anfoteros pueden incluir, pero no se limitan a, anfoacetato glicinas que tienen la siguiente formula general,
imagen1
en la que R puede representar alquilo C5 a C22 de cadena lineal o ramificado; alquil betalnas que tienen la siguiente formula general,
rHa
> c-ixoo"
imagen2
en la que R puede representar alquilo C5 a C22 de cadena lineal o ramificado; alquilamido betalnas que tienen la siguiente formula general,
imagen3
en la que R puede representar alquilo C5 a C22 de cadena lineal o ramificado; sulfo-betalnas que tienen la siguiente formula general,
imagen4
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en la que R puede representar alquilo C5 a C22 de cadena lineal o ramificado; fosfo-betainas que tienen la siguiente formula general,
imagen5
en la que R puede representar alquilo C5 a C22 de cadena lineal o ramificado; anfopropionatos que tienen la siguiente formula general,
rn+h2ch2ch2coo-
en la que R puede representar alquilo C5 a C22 de cadena lineal o ramificado; y las mezclas de los mismos.
En realizaciones no limitantes alternativas, el tensioactivo anfotero se puede seleccionar entre sal interna de 3- (decildimetilamonio)propanosulfonato, sal interna de 3-(dodecildimetilamonio)propanosulfonato, sal interna de 3- (N,N-dimetilmiristilamonio)propanosulfonato, sal interna de 3-(N,N-dimetiloctadecilamonio)propanosulfonato, sal interna de 3-(N,N-dimetiloctadecilamonio)propanosulfonato, sal interna de 3-(N,N- dimetilpalmitoilamonio)propanosulfonato, y las mezclas de los mismos.
Algunos ejemplos no limitantes de tensioactivos no ionicos para su uso en la presente invention pueden incluir, pero no se limitan a, oxido de polietileno alquil eteres en los que el grupo alquilo puede ser de cadena lineal o ramificado teniendo una longitud de cadena de C6 a C22; esteres de alquilo de oxido de polietileno en los que el grupo alquilo puede ser de cadena lineal o ramificado teniendo una longitud de cadena de C6 a C22; aminas organicas con cadenas de carbono lineales o ramificadas de C6 a C22 que tienen la formula general RN R'R" en la que R puede ser alquilo de C6 a C22 y R' y R" pueden ser independientemente H o alquilo Ci a C4 de un modo tal que la molecula puede ser basicamente soluble o basicamente emulsionable en agua tal como, pero no limitada a, octadecilamina; aminas terciarias con cadenas de carbono de C6 a C22; polietileniminas; poliacrilamidas; glicoles y alcoholes con alquilo de cadena lineal o ramificado de C6 a C22 que pueden formar una union ester (-SiOC-), alcohol polivinflico, y las mezclas de los mismos.
En realizaciones no limitantes alternativas, el tensioactivo no ionico se puede seleccionar entre eteres de oxido de polietileno tales como, pero no limitados a hexaetilenglicol monododecil eter, hexaetilenglicol monohexadecil eter, hexaetilenglicol monotetradecil eter, hexaetilenglicol monooctadecil eter, heptaetilenglicol monododecil eter, heptaetilenglicol monohexadecil eter, heptaetilenglicol monotetradecil eter, heptaetilenglicol monooctadecil eter, nonaetilenglicol monododecil eter, octaetilenglicol monododecil eter; esteres de oxido de polietileno tales como, pero no limitados a, ester de monododecilo de hexaetilenglicol, ester de monohexadecilo de hexaetilenglicol, ester de monotetradecilo de hexaetilenglicol, ester de monooctadecilo de hexaetilenglicol, ester de monododecilo de heptaetilenglicol, ester de monohexadecilo de heptaetilenglicol, ester de monotetradecilo de heptaetilenglicol, ester de monooctadecilo de heptaetilenglicol, ester de monododecilo de nonaetilenglicol, ester de monododecilo de octaetilenglicol; esteres de polisorbato tales como esteres de monoacido graso de polioxietileno sorbitan que incluyen, pero no se limitan a, monopalmitato de polioxietileno sorbitan, monooleato de polioxietileno sorbitan, monoestearato de polioxietileno sorbitan, esteres de diacido graso de polioxietileno sorbitan tales como dipalmitato de polioxietileno sorbitan, dioleato de polioxietileno sorbitan, diestearato de polioxietileno sorbitan, monopalmitato monooleato de polioxietileno sorbitan, esteres de triacidos grasos tales como, pero no limitados a, triestearato de polioxietileno sorbitan; y las mezclas de los mismos.
En realizaciones no limitantes alternativas, el material de tratamiento (es decir, el material de no acoplamiento) puede tener un peso molecular de menos de 10.000 gramos/mol, o menos de 5000, o menos de 2000, o menos de 1000, o menos de 100.
La cantidad de material de tratamiento (es decir, material de no acoplamiento) que se usa en la presente invencion puede variar ampliamente y puede depender del material de tratamiento particular seleccionado. En realizaciones no limitantes alternativas, la cantidad de material de tratamiento puede ser mayor de un 1 % basado en el peso de la carga sin tratar, o de un 1,1 % a un 25 %, o de un 1,2 % a un 20 %, o de un 2 % a un 15 %.
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En una realizacion, la presente invencion se refiere a un proceso para la production de carga tratada que comprende: (a) tratar una suspension de carga sin tratar en la que la carga sin tratar no se ha secado previamente, con un material de no acoplamiento (es decir, material de tratamiento) como se ha descrito anteriormente) y un material de acoplamiento (como se describe posteriormente) para producir una suspension de carga tratada; y (b) secar la suspension de carga tratada.
Como se usa en el presente documento y en las reivindicaciones, la expresion "material de acoplamiento" significa un material que se puede unir covalentemente a la composition polimerica en la que se puede usar la carga tratada. Algunos ejemplos no limitantes de materiales de acoplamiento pueden incluir, pero no se limitan a, organosilanos de formula general:
Ra R b SiX4-a-b
en la que cada R puede ser independientemente un radical hidrocarburo organofuncional que comprende de 1 a 12 atomos de carbono, en la que el grupo organofuncional puede ser vinilo, alilo, hexenilo, epoxi, glicidoxi, (met)acriloxi, sulfuro, isocianato, polisulfuro o mercapto; cada R' puede ser independientemente un grupo hidrocarburo que tiene de 1 a 18 atomos de carbono o hidrogeno; cada X puede ser independientemente halogeno o un radical alcoxi que comprende de 1 a 12 atomos de carbono, a puede ser 0, 1, 2, 3, b puede ser 0, 1, 2, y a + b puede ser 1, 2, o 3, con la condition de que cuando b es 1 entonces a + b es 2 o 3. Los grupos R y R' se pueden seleccionar de un modo tal que puedan reaccionar con la composicion polimerica en la que se puede usar la carga tratada. En realizaciones no limitantes alternativas, el material de acoplamiento puede ser un organosilano especlfico con un R, R', X, a y b especlfico o puede ser una mezcla de organosilanos con R, R', X, a y b iguales o diferentes.
En realizaciones no limitantes alternativas, el material de acoplamiento puede incluir bis(alcoxisililalquil)polisulfuros representados por la formula I
Z-alq-Sn-alq-Z, I
en la que alq puede ser un radical hidrocarburo divalente que tiene de 1 a 18 atomos de carbono; n' puede ser un numero entero de 2 a 12; y Z puede ser:
imagen6
en las que R puede ser un grupo alquilo que tiene de 1 a 4 atomos de carbono o fenilo, y R' puede ser un grupo alcoxi que tiene de 1 a 8 atomos de carbono, un grupo cicloalcoxi con 5 a 8 atomos de carbono, o un grupo alquilmercapto de cadena lineal o ramificada con 1 a 8 atomos de carbono. En realizaciones no limitantes alternativas, los grupos R y R' pueden ser iguales o diferentes. En realizaciones no limitantes alternativas adicionales, el grupo alq divalente puede ser de cadena lineal o ramificada, un grupo hidrocarburo alifatico saturado o insaturado o un grupo hidrocarburo clclico.
Algunos ejemplos no limitantes de bis(alcoxisililalquil)-polisulfuros pueden incluir bis(2-trialcoxisililetil)-polisulfuros en los que el grupo trialcoxi puede ser trimetoxi, trietoxi, tri(metiletoxi), tripropoxi, tributoxi, etc. hasta trioctiloxi y el polisulfuro puede ser di-, tri-, tetra-, penta-, o hexasulfuro, o las mezclas de los mismos. Algunos ejemplos no limitantes adicionales pueden incluir los correspondientes bis(3-trialcoxisililpropil)-, bis(3-trialcoxisililisobutil), -bis(4- trialcoxisililbutil)-, etc., hasta bis(6-trialcoxisililhexil)-polisulfuros.
Algunos ejemplos no limitantes adicionales de bis(alcoxisililalquil)-polisulfuros se describen en la columna 6, llneas 5-55 del documento de patente de Estados Unidos n.° 3.873.489 mencionado anteriormente y en la columna 11, llneas 11-41 del documento de Patente de Estados Unidos n.° 5.580.919. Algunos ejemplos no limitantes de tales compuestos son: 3,3'-bis(trimetoxisililpropil)disulfuro, 3,3'-bis(trietoxisililpropil)tetrasulfuro, 3,3'-
bis(trimetoxisililpropil)tetrasulfuro, 2,2'-bis(trietoxisililetil)tetrasulfuro, 3,3'-bis(trimetoxisililpropil)trisulfuro, 3,3'- bis(trietoxisililpropil)trisulfuro, 3,3'-bis(tributoxisililpropil)disulfuro, 3,3'-bis(trimetoxisililpropil)hexasulfuro, y 3,3'- bis(trioctoxisililpropil)tetrasulfuro y las mezclas de los mismos.
En una realizacion no limitante alternativa adicional, el material de acoplamiento puede ser bis(alcoxisililalquil)polisulfuro disponible con el nombre comercial Si-69 en Degussa Corp., que se identifica como una mezcla de 3,3'-bis(trietoxisililpropil)monosulfuro, 3,3'-bis(trietoxisililpropil)disulfuro, 3,3'- bis(trietoxisililpropil)trisulfuro, 3,3'-bis(trietoxisililpropil)tetrasulfuro y homologos de sulfuro superiores que tienen un promedio de sulfuro de 3,5.
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En realizaciones no limitantes alternativas adicionales, el material de acoplamiento puede ser un compuesto mercaptoorganometalico representado por la siguiente formula II:
HS-----R6
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G(3-n) n
en la que M puede ser silicio, L puede ser halogeno o -OR7, Q puede ser hidrogeno, alquilo C1-C12 o alquilo C1-C12 halosustituido, R6 puede ser alquileno C1-C12, R7 puede ser alquilo C1-C12 o alcoxi alquilo que contiene de 2 a 12 atomos de carbono, siendo dichos halogenos o grupos (halo) cloro, bromo, yodo o fluoro, y n puede ser 1, 2 o 3. En una realizacion no limitante, se pueden usar reactivos mercaptoorganometalicos que tienen dos grupos mercapto.
Algunos ejemplos no limitantes del compuesto o compuestos mercaptoorganometalicos pueden incluir, pero no se limitan a, mercaptometiltrimetoxisilano, mercaptoetiltrimetoxisilano, mercaptopropiltrimetoxisilano, mercaptometiltrietoxisilano, mercaptoetiltripropoxisilano, mercaptopropiltrietoxisilano,
(mercaptometil)dimetiletoxisilano, (mercaptometil)metildietoxisilano, 3-mercaptopropil-metildimetoxisilano, y las mezclas de los mismos.
En realizaciones no limitantes alternativas adicionales, el material de acoplamiento puede ser un compuesto mercaptoorganometalico tal como mercaptopropiltrimetoxisilano o mercaptometiltrietoxisilano o las mezclas de los mismos.
En una realizacion no limitante alternativa, el material de acoplamiento puede ser un compuesto mercaptoorganometalico en el que el grupo mercapto esta bloqueado, es decir, el atomo de hidrogeno del mercapto esta reemplazado con otro grupo. Los compuestos mercaptoorganometalicos bloqueados pueden tener un heteroatomo o carbono insaturado unido directamente al azufre a traves de un enlace individual. Algunos ejemplos no limitantes de grupos bloqueantes especlficos pueden incluir ester de tiocarboxilato, ester de ditiocarbamato, ester de tiosulfonato, ester de tiosulfato, ester de tiofosfato, ester de tiofosfonato, ester de tiofosfinato, etc. En una realizacion no limitante en la que se usa un compuesto mercaptoorganometalico bloqueado como material de acoplamiento, se puede anadir un agente desbloqueante a la mezcla de compuesto polimerico para desbloquear el compuesto mercaptoorganometalico bloqueado. En una realizacion no limitante en la que estan presentes agua y/o alcohol en la mezcla, se puede usar un catalizador, por ejemplo, aminas terciarias, acidos de Lewis o tioles, para iniciar y promover la perdida del grupo bloqueante mediante hidrolisis o alcoholisis para liberar los correspondientes compuestos mercaptoorganometalicos. Algunos ejemplos no limitantes de mercaptosilanos bloqueados pueden incluir, pero no se limitan a, tioacetato de 2-trietoxisilil-1 -etilo, tiooctoato de 3-trimetoxi-silil-1 -propilo, ditiofosfonato de bis-(3-trietoxisilil-1-propil)-metilo, tiofosfinato de 3-trietoxisilil-1-propildimetilo, tiosulfato de 3-tri etoxisilil-1-propilmetilo, toluenotiosulfonato de 3-trietoxisilil-1-propilo, y las mezclas de los mismos.
La cantidad de material de acoplamiento que se usa en la presente invencion puede variar ampliamente y puede depender del material de acoplamiento particular seleccionado. La cantidad de material de acoplamiento puede ser mayor de un 0,1 % basado en el peso de carga sin tratar. En realizaciones no limitantes alternativas adicionales, la cantidad puede ser de un 0,5 % a un 25 % basado en el peso de carga sin tratar, o de un 1 % a un 20 %, o de un 2 % a un 15 %.
En la presente invencion, la carga sin tratar se puede tratar en diversas etapas a lo largo del proceso de preparacion. En una realizacion no limitante de la presente invencion, el tratamiento de la suspension de carga sin tratar con un material de tratamiento (es decir, material de no acoplamiento) puede producirse antes de la formacion inicial de la carga sin tratar. En otra realizacion no limitante, el tratamiento de la suspension de carga sin tratar con el material de tratamiento (es decir, material de no acoplamiento) se puede producir basicamente inmediatamente despues de la formacion inicial de la carga sin tratar. En otra realizacion no limitante mas, el tratamiento de la suspension de carga sin tratar con el material de tratamiento (es decir, material de no acoplamiento) se puede producir en cualquier momento despues de la formacion inicial de carga sin tratar y antes del secado. En general, la formacion inicial de carga se puede observar y/o determinar mediante diversos metodos convencionales conocidos en la tecnica. En otra realizacion no limitante, la formacion inicial de carga se puede producir basicamente inmediatamente despues de la adicion de acido a la solucion de silicato de metal alcalino. En otra realizacion no limitante, la formacion inicial de carga se puede producir cuando estan presentes partlculas de 5 nm o mayores. En otra realizacion no limitante mas, la formacion inicial de carga se puede determinar mediante la medicion del tamano de partlcula usando tecnicas de dispersion de luz conocidas. En una realizacion no limitante adicional, se puede usar dispersion de luz por laser para determinar la formacion inicial de carga mediante la presencia de partlculas que tienen diametros mayores de 40 nm.
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En una realizacion no limitante de la presente invencion, el tratamiento de la suspension de carga sin tratar con un material de tratamiento (es decir, material de no acoplamiento) se puede producir antes del secado de la suspension de carga. Ademas, antes del secado, la suspension de carga sin tratar se puede tratar con al menos un material de no acoplamiento y al menos un material de acoplamiento para producir la carga tratada. Alternativamente, el tratamiento con el material de no acoplamiento no se produce antes de la formacion inicial de la carga sin tratar.
En otra realizacion no limitante, el tratamiento de la suspension de carga sin tratar o la suspension de carga con el material de no acoplamiento se puede producir basicamente inmediatamente despues de la formacion inicial de la carga sin tratar o inmediatamente despues de la formacion de la carga tratada con material de acoplamiento y antes del secado.
En otra realizacion no limitante mas, el tratamiento de la suspension de carga sin tratar o la suspension de carga formada con material de tratamiento (es decir, material de no acoplamiento) con material de acoplamiento se puede producir en cualquier momento despues de la formacion inicial de carga sin tratar o basicamente inmediatamente despues de la formacion de carga tratada con material de no acoplamiento y antes del secado.
En otra realizacion no limitante, el tratamiento de la suspension de carga sin tratar con material de no acoplamiento y material de acoplamiento se puede producir simultaneamente, basicamente inmediatamente despues de la formacion inicial de la carga sin tratar o en cualquier momento despues de eso y antes del secado. En realizaciones no limitantes alternativas, el material de tratamiento (es decir, material de no acoplamiento) se puede anadir de forma basicamente simultanea con el acido o inmediatamente despues de la adicion de acido a la solucion de silicato de metal alcalino. En realizaciones no limitantes alternativas adicionales, el material de tratamiento (es decir, material de no acoplamiento) puede no estar presente en la solucion de silicato de metal alcalino antes de la formacion inicial de la carga sin tratar o la adicion inicial de acido. En otra realizacion no limitante mas, el tratamiento de la suspension de carga sin tratar con un material de tratamiento (es decir, material de no acoplamiento) puede resultar de un tiempo tal que no esten presentes estructuras mesoporosas de plantilla. Las estructuras mesoporosas de plantilla pueden resultar de un proceso mediante el cual se forma una red alrededor de una molecula de plantilla de un modo tal que la retirada de la molecula de plantilla crea una estructura mesoporosa con caracterlsticas morfologicas y/o estereoqulmicas relacionadas con las de la molecula de plantilla. Tal proceso se describe en "Template Based Approaches to the Preparation of Amorphous, Nanoporous Silicas", Chemistry of Materials, (agosto de 1996) vol. 8, n.° 8, pag. 1682.
En una realizacion no limitante de la presente invencion, el tratamiento de la suspension de carga sin tratar o la suspension de carga de acoplamiento con el material de no acoplamiento se puede producir antes del secado.
En una realizacion no limitante de la presente invencion, el tratamiento de la suspension de carga sin tratar o la suspension de carga de no acoplamiento con el material de acoplamiento se puede producir antes del secado.
En otra realizacion no limitante, los materiales de no acoplamiento y/o acoplamiento se pueden anadir simultaneamente con la adicion de acido o inmediatamente despues de la adicion de acido.
En una realizacion no limitante adicional, el material de no acoplamiento puede no estar presente en la solucion de silicato de metal alcalino antes de la formacion inicial de carga sin tratar o la adicion inicial de acido. En otra realizacion no limitante mas, el tratamiento de la suspension de carga sin tratar con un material de no acoplamiento y/o acoplamiento se puede producir en un momento tal que basicamente no esten presentes estructuras mesoporosas de plantilla. Las estructuras mesoporosas de plantilla pueden resultar de un proceso en el que se forma una red alrededor de una molecula de plantilla de un modo tal que la retirada de la molecula de plantilla puede crear una estructura mesoporosa con caracterlsticas morfologicas y/o estereoqulmicas relacionadas con las de la molecula de plantilla.
En realizaciones no limitantes alternativas, el tratamiento de la suspension de carga sin tratar con el material de no acoplamiento puede ser en la misma etapa que el material de acoplamiento o en cualquier etapa antes o despues del tratamiento con el material de acoplamiento siempre que el material de no acoplamiento no este presente antes de la formacion inicial de carga sin tratar.
En una realizacion no limitante, la carga tratada de la presente invencion se puede preparar de acuerdo con el siguiente proceso.
Se puede preparar suspension de sllice por combination de silicato de metal alcalino con acido. Se puede disolver una forma solida de silicato de metal alcalino en agua para producir una solucion de "aditivo". En otra realizacion no limitante, la solucion de "aditivo" se puede preparar por dilution de una solucion concentrada de un silicato de metal alcalino acuoso hasta una concentration deseada de metal alcalino. En el presente documento, la cantidad en peso de metal alcalino se informa como "M2O". En realizaciones no limitantes alternativas, la solucion de "aditivo" puede contener de un 1 a un 50 por ciento en peso de SiO2, o de un 10 a un 25 por ciento en peso, o de un 15 a un 20 por ciento en peso. En realizaciones no limitantes alternativas adicionales, la solucion de "aditivo" puede tener una proportion molar de SiO2:M2O de 0,1 a 3,9, o de 2,9 a 3,5, o de 3,1 a 3,4.
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Una parte de la solucion de silicato de metal alcalino acuosa de "aditivo" se puede diluir con agua para preparar una solucion de silicato de metal alcalino acuosa "inicial". En realizaciones no limitantes alternativas, esta solucion "inicial" puede contener de un 0,1 a un 20 por ciento en peso de SiO2, o de un 0,2 a un 15 por ciento en peso, o de un 0,3 a un 10 por ciento en peso. En realizaciones no limitantes alternativas adicionales, esta solucion "inicial" puede tener una proportion molar de SiO2: M2O de 0,1 a 3,9, o de 1,6 a 3,9, o de 2,9 a 3,5, o de 3,1 a 3,4.
En una realization no limitante, esta solucion de silicato "inicial" puede contener una sal de metal alcalino de un acido fuerte. Algunos ejemplos no limitantes de sales adecuadas pueden incluir, pero no se limitan a, cloruro de sodio, sulfato de sodio, sulfato de potasio o cloruro de potasio, y otras sales basicamente neutras similares. En una realizacion no limitante, la cantidad de sal anadida puede ser de 5 a 80 gramos por litro. En otra realizacion no limitante, en la que la tasa de adicion de acido puede ser mas de 30 minutos, la cantidad de sal de metal alcalino puede estar en el intervalo de 5 a 50 gramos por litro.
Se puede anadir acido a la solucion de silicato de metal alcalino acuosa "inicial" con agitation para neutralizar el M2O presente para formar una primera suspension de sllice. En realizaciones no limitantes alternativas, al menos un 10 por ciento del M2O presente en la solucion de silicato de metal alcalino acuosa "inicial" se puede neutralizar, o de un 20 a un 50 por ciento, o tanto como un 100 por ciento. El porcentaje de neutralization se puede calcular usando tecnicas convencionales conocidas en la tecnica. En una realizacion no limitante, el porcentaje de neutralizacion se puede calcular suponiendo que un (1) equivalente de acido fuerte neutraliza un (1) equivalente de M2O. Por ejemplo, 1 mol (2 equivalentes) de acido sulfurico puede neutralizar 1 mol (2 equivalentes) de M2O. Ademas, el pH de la mezcla de reaction puede variar. En realizaciones no limitantes alternativas, el pH se puede ajustar a menos de 9,5, o mas de 2,6, o menos de 9,0, u 8,5 o menos. El pH se puede medir usando diversas tecnicas convencionales conocidas por el experto en la materia. Los valores de pH que se registran en el presente documento y las reivindicaciones se miden de acuerdo con el procedimiento que se describe en la section de Ejemplos del presente documento.
En general, tanto el periodo de tiempo durante el que se anade el acido a la solucion como la temperatura de la mezcla de reaccion durante la adicion de acido pueden variar ampliamente. En realizaciones no limitantes alternativas, el acido se puede anadir durante un periodo de tiempo de al menos diez (10) minutos, o menos de seis horas, o de 0,5 horas a 5 horas, o de 2 horas a 4 horas. En realizaciones no limitantes alternativas, la temperatura de la mezcla de reaccion durante la adicion de acido puede ser al menos 20 °C, o menos de 100 °C, o de 30 °C a 100 °C, o de 40 °C a 88 °C.
Los acidos adecuados para neutralizacion pueden variar ampliamente. La selection del acido depende tanto de la tasa a la que se anade el acido a la solucion como de la temperatura de la solucion durante la adicion del acido. En general, los acidos adecuados pueden incluir cualquier acido o material acido que pueda ser basicamente soluble en agua y pueda reaccionar con el silicato de metal alcalino para neutralizar el alcali del mismo. Algunos ejemplos no limitantes pueden incluir, pero no se limitan a, acidos minerales y otras sales acidas, tales como acido clorhldrico, acido sulfurico, acido fosforico, acido sulfuroso, acido nltrico, acido formico, acido acetico, y las mezclas de los mismos. En una realizacion no limitante, se puede usar acido sulfurico.
En una realizacion no limitante, se puede usar acido debil gaseoso para neutralizar la solucion de silicato de metal alcalino. Algunos ejemplos no limitantes de tales acidos gaseosos pueden incluir, pero no se limitan a, dioxido de carbono, dioxido de azufre, sulfuro de hidrogeno, cloro y las mezclas de los mismos. En una realizacion no limitante, se puede usar dioxido de carbono.
En una realizacion no limitante, la primera suspension de sllice se puede dejar que decante durante un periodo de tiempo. La cantidad de tiempo puede variar ampliamente. En realizaciones no limitantes alternativas, el periodo de tiempo puede ser de 0,5 a 50 horas, o de 5 a 36 horas, o de 12 a 24 horas. En una realizacion no limitante, la primera suspension de sllice se puede lavar durante la decantation para retirar sales en la primera suspension de sllice.
En una realizacion no limitante, el material de tratamiento (es decir, material de no acoplamiento) y/o el material de acoplamiento se pueden anadir a la primera suspension de sllice. En realizaciones no limitantes alternativas, el material de tratamiento (es decir, material de no acoplamiento) y/o el material de acoplamiento se pueden anadir antes de la decantacion, durante la decantacion o despues de la decantacion para producir suspension de sllice tratada.
En una realizacion no limitante adicional, el lavado se puede conseguir por dilution de la primera suspension de sllice con agua para formar una segunda suspension de sllice. En general, la cantidad de agua que se usa puede variar ampliamente. En realizaciones no limitantes alternativas, la cantidad de agua anadida puede ser suficiente para reducir la concentration de sllice en la solucion de un modo tal que la segunda suspension de sllice pueda contener menos de un 15 por ciento en peso de SiO2, o menos de un 10 por ciento en peso, o de un 0,5 a un 8 por ciento en peso, o de un 1 a un 7 por ciento en peso. En realizaciones no limitantes alternativas, la cantidad de agua anadida puede ser suficiente para reducir la concentracion de sal en la solucion de un modo tal que la segunda suspension de sllice pueda contener menos de un 10 por ciento en peso de sal, o menos de un 5 por ciento en peso,
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o de un 0,1 a un 3 por ciento en peso, o de un 0,3 a un 1 por ciento en peso.
En una realizacion no limitante, se puede anadir floculante a la segunda suspension de sliice. Los floculantes adecuados para su uso en la presente invention se pueden seleccionar entre una amplia diversidad de materiales conocidos en la tecnica. En un ejemplo no limitante, el floculante puede ser un floculante cationico tal como, pero no limitado a, cloruro de polidimetildialilamonio. La cantidad de floculante anadida puede valer ampliamente. En realizaciones no limitantes alternativas, el floculante puede estar presente en una cantidad de un 0,005 a un 0,5 % en peso de la sllice en la segunda suspension de sllice, o de un 0,05 un 0,25 % en peso, o de un 0,1 un 0,2 % en peso.
En realizaciones no limitantes adicionales, la etapa de dilution se puede repetir al menos una vez mas.
La temperatura de la segunda suspension de sllice puede variar. En realizaciones no limitantes alternativas, puede ser al menos 25 °C, o de 45 °C a 97 °C.
En una realizacion no limitante, el material de tratamiento (es decir, material de no acoplamiento) y/o el material de acoplamiento se pueden anadir a la segunda suspension de sllice para producir suspension de sllice tratada. En realizaciones no limitantes alternativas adicionales, el material de tratamiento (es decir, material de no acoplamiento) y/o el material de acoplamiento se pueden anadir antes de anadir floculante, de forma basicamente simultanea con la adicion de floculante, o despues de la adicion de floculante.
En una realizacion no limitante, se puede anadir otra parte de la solution de silicato de metal alcalino acuosa de "aditivo" y el acido a la segunda suspension de sllice durante un periodo de tiempo para formar una tercera suspension de sllice. En una realizacion no limitante, la solucion de "aditivo" y el acido se anaden simultaneamente a la segunda suspension de sllice. En realizaciones no limitantes alternativas, la adicion se puede completar en un periodo de 5 a 400 minutos, o de 30 a 360 minutos, o de 45 a 240 minutos. La cantidad de solucion de "aditivo" usada puede variar. En realizaciones no limitantes alternativas, la cantidad de solucion de "aditivo" puede ser tal que la cantidad de SiO2 anadida puede ser de 0,1 a 50 veces la cantidad de SiO2 presente en la solucion de silicato de metal alcalino acuosa "inicial", o de 0,5 a 30 veces. Los acidos adecuados para su uso en esta etapa de neutralization pueden variar ampliamente. Como se ha mencionado anteriormente, el acido puede ser lo suficientemente fuerte para neutralizar el silicato de metal alcalino. Algunos ejemplos no limitantes de tales acidos pueden incluir los que se han desvelado anteriormente en el presente documento. Ademas, la cantidad de acido o material acido usada puede variar.
En realizaciones no limitantes alternativas, la cantidad de acido anadida puede ser tal que al menos un 20 por ciento del M2O contenido en la solucion de "aditivo" anadido durante la adicion se puede neutralizar, o al menos un 50 por ciento, o un 100 por ciento del M2O.
En realizaciones no limitantes alternativas, el pH se puede mantener en menos de 10, o menos de 9,5, o 9,0 o menos de 8,5.
En una realizacion no limitante, se puede dejar que la tercera suspension de sllice decante durante un periodo de tiempo. En una realizacion no limitante adicional, se puede anadir agua para diluir la tercera suspension. Las etapas de decantation y dilucion que se han descrito anteriormente en el presente documento para la segunda suspension de sllice son aplicables a la tercera suspension de sllice.
En una realizacion no limitante, el material de tratamiento (es decir, material de no acoplamiento) y/o el material de acoplamiento se pueden anadir a la tercera suspension de sllice para producir suspension de sllice tratada. En realizaciones no limitantes adicionales, el material de tratamiento se puede anadir antes, durante o despues de la decantacion.
En realizaciones no limitantes alternativas de la presente invencion, la primera, la segunda, la tercera suspensiones de sllice o suspensiones de sllice posteriores se pueden tratar con material de tratamiento (es decir, material de no acoplamiento) y/o material de acoplamiento elegidos entre los que se han enumerado anteriormente en el presente documento, en una cantidad elegida entre los intervalos que se han desvelado anteriormente en el presente documento. En realizaciones no limitantes alternativas, el material de tratamiento (es decir, material de no acoplamiento) y/o el material de acoplamiento se pueden anadir durante o despues de etapas posteriores de filtration, o lavado de la primera, la segunda, la tercera suspensiones de sllice o suspensiones de sllice posteriores producidas en la description del proceso anterior.
Despues del tratamiento con material de no acoplamiento y/o material de acoplamiento, a continuation se puede anadir acido a la suspension de sllice tratada con agitation para ajustar el pH de la suspension de sllice tratada. En realizaciones no limitantes alternativas, la cantidad de acido anadida puede ser tal que el pH puede ser menos de 7,0 o mayor que 2,6, o de 3,0 a 6,0, o de 4 a 5. Los acidos adecuados para su uso en esta etapa pueden variar ampliamente. Como se ha indicado anteriormente, en general el acido puede ser bastante fuerte para reducir el pH de la mezcla a los intervalos que se han desvelado anteriormente. Algunos ejemplos no limitantes de tales acidos
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pueden incluir los que se han descrito anteriormente en el presente documento.
En otra realizacion no limitante, la carga tratada de la presente invencion se puede preparar de acuerdo con el siguiente proceso. Se puede preparar una solucion de "aditivo" y una solucion "inicial" como se ha descrito en el proceso anterior. Ademas, se puede anadir acido a la solucion de silicato de metal alcalino acuosa "inicial" como se ha descrito anteriormente para neutralizar al menos parcialmente el M2O presente para formar una primera suspension de sllice. La solucion "inicial", con o sin la adicion de acido, se denomina "fondo de precipitacion". En una realizacion no limitante, el fondo de precipitacion no contiene ningun silicato de metal alcalino. La temperatura del fondo de precipitacion puede variar. En realizaciones no limitantes, la temperatura puede ser de 20 °C al punto de ebullicion de la suspension, de 25 °C a 100 °C, o de 30 °C a 98 °C.
Despues de la formacion del "fondo de precipitacion", puede comenzar una etapa adicional simultanea en la que el silicato metalico acuoso y el acido se pueden anadir de forma basicamente simultanea al "fondo de precipitacion". La suspension resultante se denomina "suspension de adicion simultanea". El tiempo para completar la etapa de adicion simultanea puede variar con la cantidad de reactivos anadidos. En realizaciones no limitantes alternativas, el periodo de tiempo puede ser de 10-360 minutos, o de 20-240 minutos, o de 30-180 minutos. El silicato metalico acuoso se puede elegir entre una amplia diversidad de silicatos. En una realizacion no limitante, el silicato que se usa en la etapa de adicion simultanea puede ser el mismo que el silicato inicial. En realizaciones no limitantes alternativas, la cantidad de silicato metalico que se anade durante la etapa de adicion simultanea puede ser de 1 a 100 veces la cantidad anadida durante la etapa de formacion del fondo de precipitacion, o de 2 a 50 veces, o de 3 a 30 veces.
En otra realizacion no limitante, en la que no esta presente ninguna solucion de silicato de metal alcalino acuosa en el fondo de precipitacion, la cantidad de silicato metalico que se anade durante la etapa de adicion simultanea puede ser tal que se alcance una concentration de sllice objetivo al final de la etapa de adicion simultanea. En realizaciones no limitantes alternativas, la concentracion de sllice objetivo puede ser de 1 a 150 g/l, o de 10 a 120 g/l, o de 50 a 100 g/l.
En realizaciones no limitantes alternativas, durante la etapa de adicion simultanea, se puede anadir acido en una cantidad tal que se mantenga una concentracion deseada de oxido metalico sin reaccionar, o se mantenga un nivel de pH deseado, o se mantenga un cambio deseado en la concentracion de oxido metalico o de nivel de pH con respecto al tiempo durante toda la etapa de adicion simultanea. En una realizacion no limitante adicional, se puede anadir acido durante la etapa de adicion simultanea a una tasa tal que la cantidad de concentracion de oxido metalico sin reaccionar calculada en la "suspension de adicion simultanea" sea basicamente la misma que la cantidad de concentracion de oxido metalico sin reaccionar medida en el "fondo de precipitacion". En realizaciones no limitantes alternativas adicionales, el pH objetivo para la "suspension de adicion simultanea" puede ser al menos 6, o no mas de 12, o de 7 a 10. En una realizacion no limitante, durante la etapa de adicion simultanea, el flujo de silicato metalico y el flujo de acido se pueden iniciar basicamente al mismo tiempo. En realizaciones no limitantes alternativas, uno del flujo de acido o el flujo de silicato metalico puede comenzar primero para conseguir un pH objetivo antes de la adicion tanto de acido como de silicato metalico de forma basicamente simultanea. El pH se puede mantener usando diversas tecnicas convencionales conocidas por el experto en la materia. Los valores de pH que se registran en el presente documento y las reivindicaciones se miden de acuerdo con el procedimiento que se describe en la section de Ejemplos del presente documento.
La temperatura de la etapa de adicion simultanea puede variar en los intervalos que se han identificado anteriormente en el presente documento para la etapa de formacion del fondo de precipitacion. En una realizacion no limitante, la temperatura puede ser basicamente la misma que para la etapa de formacion del fondo de precipitacion. En otra realizacion no limitante, la temperatura objetivo puede ser diferente de la etapa de formacion del fondo de precipitacion.
En una realizacion no limitante, el material de tratamiento se puede anadir a la suspension de sllice durante la etapa de adicion simultanea para producir suspension de sllice tratada.
En una realizacion no limitante, los flujos de reactivo se pueden detener y la suspension de adicion simultanea se puede dejar que envejezca. La etapa de envejecimiento se puede implementar en cualquier momento durante la etapa de adicion simultanea. La temperatura y el tiempo de la etapa de envejecimiento pueden variar ampliamente. En realizaciones no limitantes alternativas, el periodo de tiempo puede ser de 1 minuto a 24 horas, o de 3 horas a 8 horas, o de 10 minutos a 1 hora. En realizaciones no limitantes alternativas, la temperatura de la suspension de adicion simultanea puede ser de 20 °C al punto de ebullicion de la suspension, o de 40 °C a 100 °C.
En una realizacion no limitante, se puede anadir basicamente la totalidad del silicato metalico acuoso durante la etapa de formacion del fondo de precipitacion y solo se puede anadir el acido durante la etapa de adicion simultanea. En esta realizacion, la concentracion o el pH del oxido metalico sin reaccionar basicamente constante pueden no mantenerse durante la etapa de adicion simultanea.
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La etapa de adicion simultanea se puede repetir mas veces segun se desee. Las suspensiones resultantes se pueden denominar "segunda suspension de adicion simultanea", "tercera suspension de adicion simultanea", etc. En realizaciones no limitantes alternativas, las cantidades de silicato metalico acuoso y acido pueden ser diferentes de la adicion simultanea inicial y pueden variar de un 0,1 a un 100 % del material usado en la primera adicion simultanea.
En realizaciones no limitantes alternativas, el material de tratamiento se puede anadir durante la segunda suspension de adicion simultanea, o la tercera suspension de adicion simultanea, o una suspension de adicion simultanea posterior para producir suspension de sllice tratada.
En una realization no limitante alternativa, despues de la finalization de la etapa o etapas de adicion simultanea, se puede llevar a cabo una "etapa de envejecimiento de adicion simultanea posterior".
En una realizacion no limitante con el envejecimiento de adicion simultanea posterior, todos los flujos de reactivo se pueden detener basicamente y la suspension de sllice, denominada "suspension de envejecimiento", se puede dejar que repose y envejezca. En realizaciones no alternativas, con el envejecimiento de adicion simultanea posterior, se puede permitir que el acido y/o el silicato metalico continuen influyendo a la suspension de envejecimiento hasta que se consiga un pH de envejecimiento objetivo; a continuation todos los flujos de reactivos se pueden detener basicamente y se puede dejar que envejezca la suspension de envejecimiento, opcionalmente con agitation durante un periodo de tiempo. El pH de la etapa de envejecimiento de adicion simultanea posterior puede variar ampliamente. En realizaciones no limitantes alternativas, el pH de la etapa de envejecimiento simultanea posterior puede ser basicamente el mismo que el pH al final de la etapa de adicion simultanea, o el pH puede ser al menos 6, o no mayor de 10, o de 8 a 9. En realizaciones no limitantes alternativas, el tiempo de envejecimiento puede ser de 5 minutos a varios dlas, o de 15 minutos a 10 horas, o de 30 a 180 minutos. La temperatura de envejecimiento puede variar ampliamente. En realizaciones no limitantes alternativas, la temperatura de envejecimiento puede ser basicamente la misma que la temperatura al final de la etapa de adicion simultanea, o la temperatura puede ser mayor que la temperatura de la etapa de adicion simultanea, o la temperatura puede ser tan alta como el punto de ebullition de la suspension de envejecimiento.
En una realizacion no limitante, la suspension de envejecimiento se puede tratar con el material de tratamiento para producir suspension de sllice tratada.
Al final de la etapa de envejecimiento simultanea posterior, o al final de la etapa de adicion simultanea cuando no se lleva a cabo ninguna etapa de envejecimiento de adicion simultanea posterior, puede tener lugar una etapa de ajuste de pH de suspension final. La suspension se denomina "suspension de ajuste de pH". En una realizacion no limitante, la temperatura para el ajuste de pH final puede ser basicamente la misma que la temperatura al final de la etapa previa; es decir, la etapa de adicion simultanea o la etapa de envejecimiento de adicion simultanea posterior. En otra realizacion no limitante, la temperatura se puede ajustar a una temperatura diana que puede variar. En realizaciones no limitantes alternativas, la temperatura puede ser de 40 °C al punto de ebullicion, o de 60 °C a 100 °C. En realizaciones no limitantes alternativas, el ajuste de pH final puede incluir adicion de acido, silicato metalico o base a la suspension de ajuste de pH en una cantidad tal que se alcance un pH objetivo. Cuando se alcanza el valor de pH objetivo, la suspension se denomina "suspension ajustada de pH final". El pH diana para la suspension ajustada de pH final puede variar ampliamente. En realizaciones no limitantes, el pH diana puede ser basicamente el mismo que el pH de envejecimiento simultaneo posterior, o al menos 2, o no mayor de 9, o de 3 a 7, o de 4 a 6.
Los acidos adecuados para la neutralization en las etapas que se han descrito anteriormente pueden variar ampliamente. La selection del acido puede depender de la tasa a la que se anade el acido a la solution y la temperatura de la solucion durante la adicion de acido. Los acidos adecuados pueden incluir cualquier acido o material acido que pueda ser basicamente soluble en agua y pueda reaccionar con silicato de metal alcalino para neutralizar el alcali de los mismos. Algunos ejemplos no limitantes pueden incluir, pero no se limitan a, acidos minerales y sus sales acidas, tales como acido clorhldrico, acido sulfurico, acido fosforico, acido sulfuroso, acido nltrico, acido formico, acido acetico. En una realizacion no limitante, se puede usar acido sulfurico.
En una realizacion no limitante, la suspension de ajuste de pH se puede tratar con material de tratamiento (es decir, material de no acoplamiento) y/o material de acoplamiento para producir suspension de sllice tratada.
En otra realizacion no limitante, se puede anadir floculante a la suspension de envejecimiento de adicion simultanea posterior. Los floculantes adecuados y la cantidad anadida se pueden seleccionar entre los que se han descrito anteriormente en el presente documento.
En realizaciones no limitantes alternativas de la presente invention, la suspension de sllice de la etapa de adicion simultanea, la etapa de envejecimiento simultaneo posterior, la etapa de ajuste de pH o la etapa de suspension ajustada de pH final se pueden tratar con material de tratamiento (es decir, material de no acoplamiento) y/o material de acoplamiento seleccionados entre los que se han enumerado anteriormente en el presente documento, en una cantidad seleccionada entre los intervalos que se han desvelado anteriormente en el presente documento. En
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realizaciones no limitantes alternativas, el material de tratamiento (es decir, material de no acoplamiento) y/o el material de acoplamiento se pueden anadir durante o despues de etapas posteriores de filtracion, o lavado de la suspension de sllice de la etapa de adicion simultanea, la etapa de envejecimiento simultaneo posterior, la etapa de ajuste de pH y la etapa de suspension ajustada de pH final.
En general, para los metodos de preparation de carga que se han descrito anteriormente, el grado de agitation usado en las diversas etapas puede variar considerablemente. La agitacion que se emplea durante la adicion de uno o mas reactivos serla al menos suficiente para proporcionar una dispersion exhaustiva de los reactivos y la mezcla de reaction de modo que se minimicen o se eviten basicamente mas de lo trivial concentraciones de reactivos localmente altas y se asegure que la deposition de sllice se produce de forma basicamente uniforme.
Para los metodos de preparacion de sllice que se han descrito anteriormente, la suspension de sllice se puede separar usando tecnicas convencionales para separar basicamente solidos de al menos una parte del llquido. Algunos ejemplos no limitantes de tecnicas de separation pueden incluir, pero no se limitan a, filtracion, centrifugation, decantation, y similares.
En una realization no limitante, despues de la separacion, la suspension de sllice se puede lavar usando diversos procedimientos conocidos para el lavado de solidos. En una realizacion no limitante adicional, se puede hacer pasar agua a traves de una torta de filtro de suspension de sllice tratada o sin tratar. En realizaciones no limitantes alternativas, se pueden emplear uno o mas ciclos de lavado, segun se desee. Un fin del lavado de la suspension de sllice puede ser retirar la sal formada por la etapa o etapas de neutralization hasta niveles deseablemente bajos. Las etapas de separacion y lavado se pueden llevar a cabo un numero de veces sucesivas hasta que la sal se haya retirado basicamente. En realizaciones no limitantes alternativas, la suspension de sllice tratada o sin tratar se puede lavar de un modo tal que la concentration de sal en la carga tratada seca sea menor o igual que un 2 por ciento en peso, o menor o igual que un 1 por ciento en peso.
En general, la suspension de sllice se puede secar usando una o mas tecnicas conocidas por el experto en la materia. Algunos ejemplos no limitantes pueden incluir, pero no se limitan a, secado de la suspension de sllice en un horno de aire, horno de vaclo, secadora giratoria, o secado por pulverization en una columna de aire caliente, o secadora instantanea giratoria. Algunos ejemplos de secadoras de pulverizacion pueden incluir atomizadores giratorios y secadoras de pulverizacion con boquilla. La temperatura a la que se consigue el secado puede variar ampliamente. En una realizacion no limitante, la temperatura de secado puede estar por debajo de la temperatura de fusion de la carga tratada. En realizaciones no limitantes alternativas, la temperatura de secado puede ser menor de 700 °C o mayor de 100 °C, o de 200 °C a 500 °C, o de 100 °C a 350 °C. En realizaciones no limitantes alternativas, el proceso de secado puede continuar hasta que la carga tratada tenga propiedades caracterlsticas de un polvo o un microgranulo.
En una realizacion no limitante de la presente invention, la suspension de carga tratada se puede tratar con el material de tratamiento antes de iniciar el proceso de secado indicado anteriormente.
Despues del secado, la carga tratada puede contener agua de hidratacion. La cantidad de agua presente en la carga tratada puede variar. En realizaciones no limitantes alternativas, el agua puede estar presente en una cantidad de un 0,5 % a un 20 % en peso de la carga tratada. Al menos una parte de esta agua puede ser agua libre. Como se usa en el presente documento y en las reivindicaciones, "agua libre" indica el agua que se puede desprender al menos parcialmente por secado a una temperatura de 100 °C a 200 °C. En una realizacion no limitante, el agua libre puede constituir de un 1 % a un 10 % en peso del agua presente en la carga tratada. En otra realizacion no limitante, el agua libre se puede desprender al menos parcialmente mediante el calentamiento de la carga tratada durante al menos 24 horas a una temperatura de al menos 105 °C. Como se usa en el presente documento y en las reivindicaciones, cualquier cantidad de agua remanente en la carga tratada despues de tal proceso o procesos de secado se puede denominar "agua unida". En una realizacion no limitante, el agua unida se puede retirar al menos parcialmente mediante el calentamiento adicional de la carga tratada a temperaturas de calcination tales como, por ejemplo, de 1000 a 1200 °C. En realizaciones no limitantes alternativas, el agua unida puede constituir de un 2 a un 10 % en peso, o de un 6 a un 8 % en peso de la carga tratada.
En una realizacion no limitante, la carga tratada de la presente invencion se puede someter a tecnicas de reduction de tamano convencionales. Tales tecnicas se conocen en la tecnica y se pueden mostrar a modo de ejemplo mediante molienda y pulverizacion. En una realizacion no limitante adicional, se puede emplear molienda accionada por fluidos usando aire o vapor supercalentado como fluido de trabajo. Los molinos accionados por fluidos se conocen en la tecnica. En una realizacion no limitante, se pueden suspender las partlculas solidas en los molinos accionados por fluidos en una corriente de gas y transportarlas a alta velocidad en una ruta circular o ellptica. Se produce cierta reduccion cuanto las partlculas golpean o se rozan contra las paredes de la camara de confinamiento, pero una parte significativa de la reduccion se cree que esta causada por el desgaste entre partlculas.
En otra realizacion no limitante, la carga tratada de la presente invencion se puede modificar con uno o mas materiales que revisten, revisten parcialmente, impregnan, y/o impregnan parcialmente la carga. Se puede usar una amplia diversidad de materiales conocidos para este fin. En general, el tipo de material usado depende del efecto
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deseado. Algunos ejemplos no limitantes de tales materiales adecuados para su uso pueden incluir, pero no se limitan a, polimeros organicos, tales como pero no limitados a, aceites de hidrocarburo, poliesteres, poliamidas, poliolefinas, resinas fenolicas, resinas de aminoplast, polisiloxanos, polisilanos, y las mezclas de los mismos. La etapa de modificacion se puede conseguir basicamente en cualquier momento durante o despues de la formacion de la carga tratada.
La carga tratada de la presente invencion puede tener un area superficial BET que puede variar ampliamente. En realizaciones no limitantes alternativas, el area superficial BET puede ser de 25 a 1000 m2/g, o de 75 a 250 m2/g. Ademas, la carga tratada de la presente invencion puede tener un area superficial especifica CTAB que varia ampliamente. En realizaciones no limitantes alternativas, el area superficial especifica CTAB puede ser de 5 a 750 m2/g, o de 25 a 500 m2/g, o de 75 a 250 m2/g. CTAB es una medida del area superficial externa de la carga tratada y se puede determinar usando diversos metodos convencionales conocidos en la tecnica. Los valores CTAB que se indican en el presente documento y en las reivindicaciones se miden de acuerdo con el Metodo Estandar Frances (norma francesa NFT 45-007, Primary Materials for the Rubber Industry: Precipitated Hydrated Silica, Seccion 5.12, Metodo A, pag. 64-71, noviembre de 1987) que mide el area superficial especifica externa mediante la determinacion de la cantidad de CTAB (bromuro de cetiltrimetilamonio) antes y despues de adsorcion a un pH de 9,0 a 9,5, usando una solucion del tensioactivo anionico Aerosol OT® como patron. A diferencia de otros metodos CTAB conocidos que usan filtracion para separar la carga, el Metodo Estandar Frances usa centrifugacion. La cantidad de CTAB adsorbida para un peso dado de carga tratada y el espacio ocupado por la molecula de CTAB se usan para calcular el area superficial especifica externa de la carga tratada. El valor del area superficial especifica externa se expresa en metros cuadrados por gramo. El procedimiento detallado usado para determinar los valores CTAB que se indican en el presente documento y en las reivindicaciones se expone en los Ejemplos.
En una realizacion no limitante de la presente invencion, la carga tratada puede tener un area superficial BET menor que una carga comparable sin tratamiento. En otra realizacion no limitante, la carga tratada de la presente invencion puede tener un valor de area superficial BET menor que su area superficial CTAB.
La carga tratada de la presente invencion tambien se puede usar en diversas aplicaciones tales como en separadores de bateria. Ademas, la carga tratada de la presente invencion se puede incluir en una amplia diversidad de composiciones polimericas organicas tales como, pero no limitadas a, resinas plasticas, termoplasticas y termoestables, elastomeros y cauchos. Algunos ejemplos no limitantes de tales composiciones polimericas se describen en Kirk Othmer Encyclopedia of Chemical Technology, cuarta edicion, 1996, volumen 19, pag. 881-904, cuya descripcion se incorpora en el presente documento por referencia. En realizaciones no limitantes alternativas, la carga tratada se puede mezclar con el polimero o los componentes polimerizables del mismo mientras que la forma fisica del polimero o los componentes polimerizables puede ser una forma solida o un liquido para formacion de compuestos tal como una solucion, suspension, latex, dispersion, y similar. Las composiciones polimericas que contienen la carga tratada se pueden moler, mezclar, moldear y opcionalmente curar de una forma conocida en la tecnica, para formar un articulo polimerico. En realizaciones no limitantes alternativas, el articulo polimerico puede tener dispersas en el mismo de 10 a 150 partes por 100 partes de polimero de carga tratada.
La presente invencion se describe mas particularmente en los siguientes ejemplos, que se pretende que sean unicamente ilustrativos, dado que seran evidentes numerosas modificaciones y variaciones en los mismos para los expertos en la materia. A menos que se especifique de otro modo, todas las partes y todos los porcentajes son en peso.
Ejemplos
El siguiente metodo de area superficial usa una solucion de CTAB para analizar el area superficial especifica externa de la carga tratada de acuerdo con la presente invencion. El analisis se llevo a cabo usando un valorador automatico Metrohm 751 Titrino, equipado con una bureta de 50 mililitros intercambiable Metrohm "Snap-In" y un colorimetro de sonda Brinkmann modelo PC 910 equipado con un filtro de 550 nm. Ademas, se uso un equipo Mettler Toledo HB43 o equivalente para determinar la perdida de humedad de la carga y una centrifuga Fisher Scientific Centrific™ modelo 225 para la separacion de la carga y la solucion de CTAB residual. El exceso de CTAB se determino por autovaloracion con una solucion de Aerosol OT® hasta que se obtuvo la turbidez maxima que se detecta con el colorimetro de sonda. El punto de turbidez maxima se tomo como correspondiente a una lectura en milivoltios de 150. Conociendo la cantidad de CTAB adsorbida para un peso dado de carga y el espacio ocupado por la molecula de CTAB, se calcula el area superficial especifica externa de la carga tratada y se informa en metros cuadrados por gramo basado en el peso seco.
Las soluciones requeridas para el ensayo y la preparacion incluyeron un tampon de pH 9,6, bromuro de hexadecil- trimetilamonio (CTAB), sulfosuccinato de dioctilo de sodio (Aerosol OT) e hidroxido de sodio 1 N. La solucion tampon de pH 9,6 se preparo por disolucion de 3,101 g de acido ortoborico (99 %; Fisher Scientific, Inc., calidad tecnica, cristalino) en un matraz volumetrico de un litro, que contenia 500 mililitros de agua desionizada y 3,708 g de solidos de cloruro de potasio (Fisher Scientific, Inc., calidad tecnica, cristalino). Usando una bureta, se anadieron 36,85 mililitros de la solucion de hidroxido de sodio 1 N. La solucion se mezclo y se diluyo hasta el volumen. Se preparo la solucion de CTAB usando 11,0 g ± 0,005 g de CTAB en polvo (bromuro de cetiltrimetilamonio, tambien
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conocido como bromuro de hexadecil-trimetilamonio, Fisher Scientific Inc., calidad tecnica) en un plato para pesar. El polvo de CTAB se transfirio a un vaso de precipitados de 2 litros, aclarando el plato para pesar con agua desionizada. Se anadieron aproximadamente 700 mililitros de la solucion tampon de pH 9,6 y 1000 mililitros de agua destilada o desionizada al vaso de precipitados de 2 litros y se agitaron con un agitador magnetico. Se puso un vidrio de reloj grande sobre el vaso de precipitados y el vaso de precipitados se agito a temperatura ambiente hasta que se disolvio totalmente el CTAB. La solucion se transfirio a un matraz volumetrico de 2 litros aclarando el vaso de precipitados y el agitador con agua desionizada. Se dejo que se disiparan las burbujas, y se diluyo hasta el volumen con agua desionizada. Se anadio un agitador grande y se mezclo sobre un agitador magnetico durante aproximadamente 10 horas. La solucion de CTAB se puede usar despues de 24 horas y durante solo 15 dlas. La solucion de Aerosol OT® (sulfosuccinato de dioctilo de sodio, Fisher Scientific Inc., 100 % solido) se preparo usando 3,46 g ± 0,005 g en un plato para pesar. El Aerosol OT se aclaro en un vaso de precipitados de 2 litros que contenla aproximadamente 1500 mililitros de agua desionizada y un agitador grande. La solucion de Aerosol OT se disolvio y se aclaro en un matraz volumetrico de 2 litros. La solucion se diluyo hasta la marca de volumen de 2 litros en el matraz volumetrico. La solucion de Aerosol OT® se dejo envejecer durante un mlnimo de 12 dlas antes de su uso. El Aerosol OT caduca a los 2 meses despues de la fecha de preparacion.
Antes de la preparacion de la muestra de area superficial, se verifico el pH de la solucion de CTAB y se ajusto a un pH de 9,6 ± 0,1 usando una solucion 1 N de hidroxido de sodio. Para los calculos del ensayo se preparo una muestra de blanco y se analizo. Se pipetearon 5 mililitros de solucion de CTAB y se anadieron 55 mililitros de agua desionizada a un vaso de precipitados de 150 mililitros y se analizo en un valorador automatico Metrohm 751 Titrino. El valorador automatico se programo para la determinacion del blanco y de las muestras con los siguientes parametros: densidad de puntos de medicion = 2, deriva de senal = 20, tiempo de equilibrio = 20 segundos, volumen de inicio = 0 ml, volumen de parada = 35 ml, y punto final fijo = 150 mV. La punta de la bureta y la sonda del colorlmetro se pusieron justo debajo de la superficie de la solucion, situadas de un modo tal que la punta y la longitud de la trayectoria de la foto sonda estuvieran completamente sumergidas. Tanto la punta como la foto sonda estuvieron basicamente equidistantes del fondo del vaso de precipitado y no se tocaron entre si. Con agitacion minima (ajustada a 1 en el agitador Metrohm 728, el colorlmetro se ajusto a un 100 % de T antes de la determinacion de cada blanco y cada muestra y se inicio la valoracion con la solucion de Aerosol OT®. El punto final se registro como el volumen (ml) de patron a 150 mV.
Para la preparacion de la muestra de ensayo, se pesaron aproximadamente 0,30 gramos de la carga en polvo en un recipiente de 50 mililitros con un agitador. Las muestras de carga granuladas se dividieron (antes de molienda y pesada) para obtener una submuestra representativa. Se uso una trituradora de tipo molino de cafe para moler los materiales granulados. A continuacion, se pipetearon 30 mililitros de la solucion de CTAB de pH ajustado al recipiente de muestra con los 0,30 gramos de la carga en polvo. A continuacion se mezclaron la carga y la solucion de CTAB en un agitador durante 35 minutos. Cuando se completo la mezcla, la carga y la solucion de CTAB se centrifugaron durante 20 minutos para separar la carga y el exceso de solucion de CTAB. Cuando se completo la centrifugacion, la solucion de CTAB se pipeteo en un recipiente limpio menos los solidos separados, denominados "centrifugado". Para la muestra de analisis, se pusieron 50 mililitros de agua desionizada en un vaso de precipitados de 150 mililitros con un agitador. A continuacion, se pipetearon 10 mililitros del centrifugado de la muestra para analisis en el mismo vaso de precipitados. La muestra se analizo usando la misma tecnica y el mismo procedimiento programado que se uso para la solucion de blanco.
Para la determinacion del contenido de humedad, se pesaron aproximadamente 0,2 gramos de sllice en el equipo Mettler Toledo HB43 mientras se determinaba el valor de CTAB. El analizador de humedad se programo a 105 °C con un corte de criterio de secado de 5. Se registro la perdida de humedad en el punto mas cercano a ± 0,1 %.
El area superficial externa se calculo usando la siguiente ecuacion,
, 2 (2Vo-V)x (4774)
Area superficial CTAB (base seca)) [m /g] = ------------------------------—
(VoW)x(lOO-Vol)
en la que,
Vo = volumen en ml de Aerosol OT® que se usa en la valoracion del blanco.
V = volumen en ml de Aerosol OT® que se usa en la valoracion de la muestra. W = peso de la muestra en gramos.
Vol = % de perdida de humedad (Vol representa "volatiles").
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En los siguientes Ejemplos, se midio la densidad aparente compactada (ATD) de acuerdo con el metodo de ensayo de densidad aparente compactada de la norma ISO 787/11, "General Method of Tests for Pigments and Extenders - Part 11: Determination of Tamped Volume and Apparent Density After Tamping", primera edicion, 1981-10-1, con las siguientes excepciones: (1) la muestra no se seco antes de la medicion de ATD, y (2) la muestra no se tamizo antes de la medicion de ATD.
En los Ejemplos, se midio el area superficial BET de acuerdo con la norma ASTMD 1993-91.
El pH de la suspension de carga se midio usando un medidor Oakton pH 100 Series o un equipo Orion Ross Combination pH Electrode con conector BNC fabricado por Thermo Electron Corporation y adquirido en Fisher Scientific. El electrodo en la preparacion para analisis tiene el orificio de carga de electrodo abierto, y para mantener un caudal adecuado, se anadio solucion Ross pH Electrode Fill (numero de producto de Orion 8100073) solucion de cloruro de potasio molar (KCl) para cubrir el extremo del alambre. El medidor de pH se preparo para analisis mediante la recalibracion del medidor con tampones de pH de 4, 7 y 10 que son trazables por NIST o una agencia equivalente. Antes de la medicion del pH de reaccion, la temperatura de la reaccion se introdujo manualmente en el medidor de pH Oakton. El electrodo se aclaro con agua desionizada y se sumergio en la mezcla de reaccion dejando de 2 a 3 minutos para que el electrodo entrara en equilibrio. Se registro el valor de pH presentado. El electrodo se retiro y se aclaro exhaustivamente con agua desionizada y se seco suavemente con un tejido absorbente antes de la siguiente medicion de pH.
El pH de la carga sin tratar y tratada se midio utilizando un medidor de pH Fisher Scientific Accumet AR50 que tiene una resolucion de medicion de 0,01 unidades de pH equipado con un electrodo de pH Orion Ross Combination con un conector BNC fabricado por Thermo Electron Corporation y adquirido en Fisher Scientific. El medidor de pH Accumet AR50 uso una sonda de compensacion automatica de temperatura (ATC) para la medicion de la temperatura de solucion. El electrodo en la preparacion para analisis tenia el orificio de carga de electrodo abierto, y para mantener un caudal adecuado, se anadio solucion Ross pH Electrode Fill (numero de producto de Orion 8100073), solucion de cloruro de potasio molar (KCl) para cubrir el extremo del alambre y estuvo al menos 2,54 cm (una pulgada) por encima del nivel de la muestra cuando se sumergio. Despues de abrir el orificio de llenado y tras la adicion de la solucion de llenado de KCl, se dejo que el electrodo se equilibrara durante al menos 15 minutos en tampon de pH 7 antes de la recalibracion y el analisis de pH. Para proteger al agitador del calentamiento del vaso de precipitado durante las mediciones, se inserto una pieza de material aislante entre el agitador magnetico y el vaso de precipitados. El medidor de pH se preparo para analisis mediante la recalibracion del medidor con tampones de pH 4, 7 y 10 que son trazables por NIST o una agencia equivalente.
Se puso una muestra de carga que pesaba aproximadamente 5,0 g +/- 0,1 g en un vaso de precipitados de 150 ml que contenla una barra de agitacion redonda de teflon magnetica, que tenia unas dimensiones de 3,175 cm (1,25 pulgadas) de longitud y 0,795 cm (0,313 pulgadas) de diametro. La muestra de carga para la determinacion de pH se molio hasta polvo con mortero y almirez antes de la medicion. Se anadieron aproximadamente 100 ml de agua desionizada al vaso de precipitados que contenia la muestra de carga de 5,0 g +/- 0,1 g. La mezcla se mezclo usando un agitador Fisher Thermix modelo 120MR usando ajustes de intervalo doble entre 2 y 3. El electrodo se aclaro con agua desionizada y se seco suavemente con un tejido absorbente antes de sumergirlo en la solucion de muestra con agitacion. El valor de pH se registro en el punto mas cercano a 0,01 unidades de pH cuando el medidor de pH obtuvo una lectura de valor de pH estable. El electrodo se retiro y se aclaro exhaustivamente con agua desionizada y se seco suavemente con un tejido absorbente antes del siguiente analisis.
Ensayo de dispersion CM10:
El siguiente procedimiento, conocido como ensayo de dispersion CM10, se uso para medir particulas sin dispersar en un compuesto de caucho como se describe a continuacion. La medicion de no dispersion se expreso en forma de un recuento de CM10 que fue la suma de todos los aglomerados sin dispersar mayores o iguales que una rejilla de 0,3 mm. Por ejemplo, si hay dos aglomerados en la rejilla de 0,3 mm y un aglomerado en la rejilla de 0,6 mm, entonces el recuento de CM10 fue igual a 3.
Se uso el siguiente compuesto de caucho en el ensayo de dispersion de CM10 para medir el recuento de CM10. El compuesto de caucho se muestra en la Tabla 1.
Tabla 1
Tiempo, min
Velocidad del rotor de la mezcladora, RPM Ingredientes Peso, gramos
0
35 Polimero, SBR 1778 (100 phr de SBR y 37,5 phr de aceite naftalenico; Ameripol Synpol Corp.) 668
Mezcla maestra de oxido de hierro rojo (Butil 365, 50 % de Rojo IQ MB 18255; Poly One, Inc.) 24,3
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35 Carga tratada/sin tratar en ejemplos 243
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Calsol 510 (R. E. Carrol Inc.) mezclado con 50 g de sllice 63,2
4
Descargar - Adquirir temperatura de trabajo
Los ingredientes anteriores se introdujeron y se mezclaron en una mezcladora interna Kobelco Stewart Boiling modelo "00M" en el orden y con los pesos que se dan en la Tabla 1. La mezcladora se precalento usando una unidad de control de temperatura automatica hasta una temperatura de 37,7 °C antes de que se introdujeran los ingredientes. Se anadieron SBR 1778 y el oxido de hierro rojo y se mezclaron a 35 rpm durante 1,5 minutos comenzada la secuencia de mezcla. A esta mezcla se anadio la carga preparada de acuerdo con la presente invencion y se mezclo durante otros 0,5 minutos a 35 rpm. A continuacion, se introdujo el Calsol 510, mezclado con 50 gramos de sllice preparada de acuerdo con la presente invencion, a la mezcla previa y se mezclo durante un periodo adicional de 2 minutos a 35 rpm. La solucion de trabajo se descargo de la mezcladora al final de la secuencia de mezcla. La temperatura interna de la mezcladora al final de la secuencia de mezcla estuvo entre 70 y 85 °C.
Despues de la finalizacion de la secuencia de mezcla en la mezcladora, la solucion de trabajo se transfirio a un molino de dos rodillos (molino Ferrel 10") y se inicio la operacion de molienda. La materia prima de la secuencia de mezcla se situo en un molino de 2 rodillos enfriado a una temperatura de 15 a 20 °C. El espesor de la separacion de los rodillos del molino se ajusto entre 0,20" y 0,25" (0,508 cm y 0,635 cm). Una vez estuvo la materia prima de las bandas de mezcladora interna en el molino, se llevaron a cabo dos cortes laterales de cada lado y cuatro rodillos finales en el caucho, respectivamente, mientras se molieron. Despues de la molienda, la lamina de caucho se retiro del molino.
Se cortaron dos secciones de 2' x 10' (5,08 cm x 25,4 cm) usando una plantilla de metal de 2' x 10' (5,08 cm x 25,4 cm) de cada extremo de la lamina. Usando unas tijeras, se corto una tira de 25,4 cm (10 pulgadas) de aproximadamente 0,635 cm (un cuarto de pulgada) de ancho de cada lado de las dos placas de ensayo de caucho de 5,08 cm (2") x 25,4 cm (10"). Resultaron cuatro tiras de 64,5 cm2 (10 pulgadas cuadradas) de lamina total. El lado recien cortado de cada tira se examino con un microscopio Unitron MSL. El campo de vision tuvo un aumento de 10x (W10X).
El aditivo de mezcla maestra de oxido de hierro rojo en este compuesto sirvio como colorante para ayudar en el analisis de dispersion. El fondo de color de caucho rojo resalto la carga no dispersa. Dado que solo se uso un aditivo seco en este compuesto (carga) no hubo ninguna interferencia en los resultados de la dispersion de otros aditivos secos similares. Una lente del microscopio tenia una rejilla de 0,3 mm en el ocular. El area de cada cuadrado en esta rejilla fue de 0,30 mm y correspondio a 300 micrometros, y de ese modo dos rejillas correspondieron a 0,60 mm o 600 micrometros.
Los criterios para la observacion de aglomerados de carga no dispersa en el intervalo de 300 a 600 micrometros fueron los que siguen a continuacion: si un aglomerado de carga toco dos llneas opuestas de un cuadrado en la rejilla o llena el cuadrado (area de 0,3 mm), este se conto como un aglomerado no disperso que tenia 300 pm de tamano. Cualquier aglomerado que toca dos llneas opuestas de dos cuadrados adyacentes en la rejilla o llena dos cuadrados de la rejilla (area de 0,6 mm) se conto como un aglomerado no disperso que tenia 600 micrometros de tamano. Si se observo un aglomerado de carga no dispersa mayor que un cuadrado en la rejilla pero no tan grande como dos cuadrados de la rejilla entonces su tamano se conto considerando que estaba en el intervalo de 300 a 600 micrometros y el recuento/observacion se puso en el recuento de carga no dispersa de 300 micrometros. Se uso un procedimiento similar para contar aglomerados de carga no dispersa que eran mayores que dos cuadrados de la rejilla. Estos datos se registraron en el intervalo de aglomerado no disperso de 600 micrometros y mayor.
La viscosidad de Mooney se midio usando un viscoslmetro automatizado de Mooney (MV 2000) con un rotor grande, fabricado por Alpha Technologies, Inc. Se cortaron dos piezas de caucho sin curar, cada una con unas dimensiones de 4 cm x 4 cm x 0,635 cm (un cuarto de pulgada) de grueso de la muestra maestra de caucho. Se corto un orificio en una de las piezas para acelerar la carga del rotor. La pieza con el orificio se situo en una lamina de pellcula de Mylar (0,05 mm (2 mil) de grosor, cortada en cuadrados de 4 cm por 4 cm) para prevenir que el compuesto se pegara a la cavidad de la boquilla. A continuacion se puso el rotor grande entre las boquillas del viscoslmetro de Mooney. A continuacion se calento la prensa de platina hasta una temperatura de 100 °C y se dejo que la temperatura se estabilizara. Cuando el viscoslmetro de Mooney estuvo listo para el ensayo, se ilumino una luz de color verde. En ese momento, las platinas se abrieron y el brazo del rotor se inserto a traves de la pieza de caucho con el orificio en ella. La segunda pieza de caucho se situo en la parte superior del rotor y el rotor se situo de nuevo en la cavidad de boquilla calentada y se cerraron las platinas. La proteccion y las platinas se abrieron cuando se completo el ensayo.
Se uso el siguiente procedimiento de ultrasonidos de sonda para el analisis de la friabilidad de un microgranulo de carga. Se uso un equipo Fisher Scientific Sonic Dismembrator, modelo 550 con un cuerno ahusado y una punta
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plana (sonda) para la descomposicion de los aglomerados en funcion del tiempo. El tamano de partlcula resultante se midio mediante un instrumento de tamano de partlcula por difraccion laser, LS 230 fabricado por Beckman Coulter, capaz de medir diametros de partlcula tan pequenos como 0,04 micrometros. Aproximadamente 2 g de equivalente de carga, ajustada para humedad, se pesaron en una botella de boca ancha de 59,14 ml (2 oz) que contenla una barra de agitacion de 1" (2,54 cm), y a continuacion se anadieron 50 ml de agua a la botella usando un cilindro graduado. Despues de la agitacion durante un minuto, la botella se puso en un bano de hielo y la sonda de ultrasonidos se inserto en la botella de un modo tal que hubiera una inmersion de sonda de 4 cm en la suspension. La amplitud de los ultrasonidos se ajusto para la intensidad deseada de 6. La amplitud de ultrasonidos se relaciono con la energla de ultrasonidos en vatios y se calculo de acuerdo con el procedimiento que se describe en "Method 3051: Microwave Assisted Acid Digestion of Sediments, Sludges, Soils and Oils," en la Seccion 7: Calibration of Microwave Equipment, U.S. Environmental Protection Agency, SW-846, version 2, diciembre de 1997.
El aparato de ultrasonidos se utilizo en el modo continuo en incrementos de 60 segundos hasta que se alcanzaron 420 segundos. Se retiro una allcuota de muestra y se midio el tamano de partlcula mediante dispersion de luz usando un equipo LS 230 (fabricado por Beckman Coulter, Inc.). Se considero que un microgranulo de carga era mas friable si tenia un diametro de aglomerado medio menor despues de someterse a ultrasonidos con un ajuste de amplitud y una duracion de tiempo dados que antes de someterse a ultrasonidos. La friabilidad se define como el diametro medio de partlcula (micrometres) despues de someter a ultrasonidos durante 420 segundos.
Ejemplo 1
En un reactor de acero inoxidable de 185.485 l (49.000 galones) con un agitador central, se mezclaron 52.996 l (14.000 galones) de silicato de sodio con una concentracion de Na2O de 89 g/l con 102.206 l (27.000 galones) de agua para dar 155.201 l (41.000 galones) de solucion de silicato de sodio que contenia 30,4 g/l de Na2O. El agitador central se hizo girar a 45 rpm durante toda la reaccion. Se uso vapor vivo para aumentar la temperatura de la mezcla a 142 °F (61 °C). La solucion se carbonato durante 4 horas usando un ciclo de carbonatacion rapido-lento-rapido o hasta que el pH de la suspension del reactor alcanzo 9,3. Se introdujo CO2 gaseoso al 100 % por debajo de la cuchilla de la turbina a traves de un tubo de 6" (15,24 cm) y el flujo de CO2 se controlo usando un medidor de flujo de masa. Los caudales de CO2 y la cantidad total de CO2 que se usaron en la reaccion se muestran a continuacion en la Tabla 2.
Tabla 2
Ciclo de carbonatacion
Tiempo, horas Caudales de CO2, m3 (ft3) STP/min
Rapido
0 310
Rapido
1 310
Lento
2 241
Rapido
3 400
Final
4 Detener el flujo de CO2
Consumo total de CO2 2142,5 m3 (75.660 ft3) STP
La temperatura en el reactor se aumento gradualmente a 153 °F (67 °C) despues de 3,5 horas del inicio de la precipitacion. En ese momento, los serpentines de vapor se abrieron completamente para aumentar la temperatura de la suspension del reactor a 210 °F (99 °C). La temperatura de la suspension alcanzo 99 °C (210 °F) despues de 4,5 horas desde el inicio de la precipitacion. La suspension se dejo envejecer durante 5 minutos a 99 °C (210 °F). A continuacion la suspension se bombeo a un tanque de almacenamiento de suspension en bruto (RST) con una capacidad de 567.810 l (150.000 galones). Esta precipitacion se repitio de forma continua. La temperatura de la suspension en el tanque de almacenamiento de suspension en bruto fue por lo general aproximadamente 180 °F (82,2 °C).
Se bombearon 1135 l (300 galones)/min de suspension desde el tanque de almacenamiento de suspension en bruto, tambien conocido como suspension de RST, se bombearon hasta una serie de tanques de decantacion, a 125150 °C (51,6-65,5 °C) para retirar el carbonato y el bicarbonato como productos formados en los precipitadores. El primer tanque de decantacion tenia 5,7 millones de litros (1,5 millones de galones) de capacidad y estaba equipado con una rasqueta de tanque que realizo una revolution cada 45 minutos. La suspension se introdujo cerca de la parte superior del primer tanque de decantacion y la silice en la suspension tardo aproximadamente 8 horas en sedimentar en el fondo del tanque. El flujo superior del segundo tanque de decantacion se mezclo con una solucion de floculante cationico (WT-40P con un 40 % en peso de floculante activo, adquirido en Ciba Specialty Chemicals), un 0,25 % en peso de silice, y se introdujo en la parte superior del primer tanque de decantacion. El contenido de solidos de la suspension sedimentada desde el fondo del tanque, tambien denominada suspension de primer flujo inferior (1UF), fue de un 3,5 % en peso y su pH fue de aproximadamente 9,6. El agua de lavado de la parte superior de la primera decantacion, 5564 l (1470 galones)/min, tambien denominada agua de primer flujo superior (1OF) se
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bombeo al desague.
Se bombearon 3104 l (820 galones)/min de la suspension de flujo inferior del primer tanque de decantacion al segundo tanque de decantacion con 5,7 millones de litros (1,5 millones de galones) de capacidad. La suspension se introdujo cerca de la parte superior del tanque y la sllice en la suspension tardo aproximadamente 8 horas en sedimentar en el fondo del tanque. El contenido de solidos de la suspension sedimentada del fondo del tanque, tambien denominada suspension de segundo flujo inferior, fue de un 2,5 % en peso y su pH fue de aproximadamente 9,1. El agua de lavado de la parte superior de la segunda decantacion, 7571 l (2000 galones)/min, tambien denominada agua de segundo flujo superior (2OF) se bombeo a la parte superior del primer tanque de decantacion.
Se bombearon 4921 l (1300 galones)/min de la suspension de segundo flujo inferior (2UF) desde el segundo tanque de decantacion hasta un tanque de acidificacion y se neutralizo con HCl 6 N. Por lo general, se usaron 30,3-37,9 l (810 galones)/min de HCl para neutralizar la suspension de segundo flujo inferior. El pH en el tanque de acidificacion fue de 3,5. La suspension del tanque de acidificacion se introdujo en el tercer tanque de decantacion, tambien de
5,7 millones de litros (1,5 millones de galones) de capacidad. La suspension se introdujo cerca de la parte superior del tanque, y la sllice en la suspension tardo aproximadamente 8 horas en sedimentar en el fondo del tanque. El contenido de solidos de la suspension sedimentada del fondo del tanque, tambien denominada suspension de tercer flujo inferior (3UF), fue de un 6,5 % en peso y su pH fue de aproximadamente 5,1. El agua de lavado de la parte superior del tercer tanque de decantacion, 9350 l (2470 galones)/min, tambien denominada agua de tercer flujo superior (3OF) se bombeo a la parte superior del segundo tanque de decantacion. Se introdujo agua reciente, con un caudal de 5867 l (1550 galones)/min en la parte superior del tanque para completar el ciclo de decantacion.
Se hicieron pasar 1438 l (380 galones)/min de la suspension de tercer flujo inferior (3UF) a traves de un tamiz de Kason con una abertura de malla 120 (125 micrometres de diametro) para retirar los aglomerados de sllice mayores de 125 micrometres de diametro. La parte de la suspension con aglomerados de sllice mayores de 125 micrometres, tambien denominada suspension de tamano superior de Kason, se reciclo de vuelta al segundo tanque de decantacion. La parte de la suspension que paso a traves del tamiz de Kason, tambien denominada suspension de tamano inferior de Kason, tenia un 5,5 % en peso de sllice. El pH de la suspension fue de aproximadamente 5,3. Esta precipitacion se repitio de forma continua.
Ejemplo 1a
Se usaron 681 l (180 galones) de la suspension de tamano inferior de Kason para preparar la muestra de control (carga sin tratar) que se usa en el Ejemplo 1. Estos 681 l (180 galones) de suspension se dividieron en tres lotes de 227 l (60 galones). Cada 227 l (60 galones) de suspension se filtraron usando una prensa de filtro de Perrin Pilot con 5 placas (modelo n.°: Perrin n.° 200; camaras: 76,2 cm (30 pulgadas) x 19 placas). La presion de llenado de la prensa de filtro fue de 138 kPa (20 psi). La cantidad de agua de lavado que se uso fue de aproximadamente 946 l (250 galones). El % en peso de sllice en la torta de filtro resultante fue de un 16,5 %. La torta de filtro se introdujo directamente en una secadora giratoria oscilante de construccion a medida (dimensiones - 121,9 cm (48 pulgadas), longitud - 19 cm (7,5 pulgadas, flujo de aire - 20 LPM) que giraba a una velocidad de 35 rpm. Se uso una temperatura de 300 °F (149 °C) para secar la torta de filtro y se uso un flujo de aire para retirar el agua evaporada de la secadora. Despues de aproximadamente 3 horas, se descargaron microgranulos de sllice secos con menos de un 1 % de humedad de la secadora giratoria. Los microgranulos secos se tamizaron a continuacion a traves de tamices de malla -7 a malla +28 para obtener una fraccion de microgranulos entre 2800 y 600 micrometres. Los microgranulos de sllice secos se acondicionaron en una sala de humedad controlada mantenida a una temperatura de 22 °C y una humedad relativa de un 50 % para aumentar el contenido de humedad a aproximadamente un 5-6 % en peso.
La suspension de tamano inferior de Kason se hizo reaccionar con una emulsion de estearato de amonio (AMS) para obtener los valores objetivo deseados de AMS en el producto final. Se uso una emulsion de AMS que contenla un 27 por ciento en peso de estearato de amonio activo (Geo Specialty Chemicals, Inc.) o un 33 por ciento en peso de estearato de amonio activo (Bradford Soaps, Inc.).
Ejemplo 1b
La carga tratada con AMS al 1 % en peso se prepare haciendo reaccionar 151 litros de la suspension de tamano inferior de Kason con 170 gramos de la emulsion de AMS al 27 % a 150 °F (65,5 °C). Despues de la finalizacion de la adicion del AMS, la suspension que habla reaccionado se dejo envejecer durante 15 minutos. Despues del envejecimiento, la suspension se neutralizo hasta un pH de 5,5 con acido sulfurico concentrado. La suspension tratada se filtro en la prensa de filtro con 4 placas como se ha descrito anteriormente. El % en peso de sllice de la torta de filtro resultante fue de un 16,3 %. La torta de filtro se seco por rotacion como se ha descrito anteriormente. Los microgranulos secos se tamizaron a continuacion a traves de tamices de malla -7 a malla +28 para obtener una fraccion de microgranulos entre 2800 y 600 micrometres. Los microgranulos de sllice secos se acondicionaron en una sala de humedad controlada mantenida a una humedad relativa de un 50 % para aumentar el contenido de humedad a aproximadamente un 5-6 % en peso.
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La carga tratada con AMS al 3 % en peso se prepare haciendo reaccionar 151 litros de la suspension de tamano inferior de Kason con 1023 gramos de emulsion de AMS al 27 % como se ha descrito en el parrafo previo. Despues del tratamiento, la suspension se filtro en la prensa de filtro con 4 placas como se ha descrito anteriormente. El % en peso de sllice de la torta de filtro resultante fue de un 16,3 %. La torta de filtro se seco por rotacion como se ha descrito anteriormente. Los microgranulos secos se tamizaron a continuacion a traves de tamices de malla -7 a malla +28 para obtener una fraccion de microgranulos entre 2800 y 600 micrometros. Los microgranulos de sllice secos se acondicionaron en una sala de humedad controlada mantenida a una humedad relativa de un 50 % para aumentar el contenido de humedad a aproximadamente un 5-6 % en peso.
Preparacion de microgranulo comparativo:
La descarga de la secadora giratoria de la carga sin tratar se molio en un molino de martillos (tipo: SH, Mikro Pulverizer Company) para obtener un polvo con un diametro de partlcula mediana de 30 micrometros. El polvo molido en el molino de martillos se alimento a una mezcladora de varilla de tipo formacion de microgranulos (modelo 8D32L, Woodward Inc.). El polvo de sllice molido con el molino de martillos se alimento a la mezcladora de varillas usando un alimentador de tornillo (tornillo de Tecweigh). Se uso una tasa de alimentacion de 7,5 libras por minuto. El porcentaje de humedad de la torta de filtro deseado en el producto fijo la cantidad de agua usada para convertir en microgranulos el polvo en la mezcladora de varillas. La presion de pulverizacion de agua y la velocidad del motor se ajustaron entre 55-207 kPa (8-30 libras por pulgada cuadrada) y 1400-1700 revoluciones por minuto, respectivamente, para obtener una torta humeda formada por microgranulos con una buena consistencia, es decir basicamente el mismo % de humedad en peso. La cantidad de estearato de amonio anadida en peso de sllice en la mezcladora de varillas se vario mediante la adicion de diferentes cantidades de emulsion de estearato de amonio al agua de la mezcladora de varillas. Se uso una bomba de recirculacion para mantener el estearato de amonio de forma basicamente uniforme disperso en el agua de la mezcladora de varillas.
Ejemplo 1d
Para esta muestra comparativa sin tratar, se usaron 4,5 kg (10 libras) de agua para la formacion de microgranulos del polvo en la mezcladora de varillas con una tasa de alimentacion de polvo de 3,4 kg (7,5 libras) por minuto.
Ejemplo 1e
Para el tratamiento con AMS al 1 % en peso, se anadieron 0,14 kg (0,3 libras) de emulsion de AMS al 27 % en peso a 4,4 kg (9,7 libras) de agua usadas para la formacion de microgranulos del polvo en la mezcladora de varillas con una tasa de alimentacion de polvo de 3,4 kg (7,5 libras) por minuto.
Ejemplo 1f
Para el tratamiento con AMS al 3 % en peso, se anadieron 0,27 kg (0,6 libras) de emulsion de AMS al 27 % en peso a 4,3 kg (9,4 libras) de agua usadas para la formacion de microgranulos del polvo en la mezcladora de varillas con una tasa de alimentacion de polvo de 3,4 kg (7,5 libras) por minuto.
Para los Ejemplos 1d, 1e y 1f, la torta humeda de la mezcladora de varillas se seco en un horno de conveccion de Despatch (modelo: LAC1-38B, Despatch Industries, Inc., Box 1320, Minneapolis, MN 55440) a una temperatura de 125 °C durante 8 horas para obtener microgranulos secos. Los microgranulos secos se tamizaron a continuacion a traves de tamices de microgranulo de malla -7 a malla +28 para obtener una fraccion de microgranulos entre 2800 y 600 micrometres.
Los Ejemplos 1a a 1f se sometieron a ensayo para area superficial BET de 5 puntos, area superficial CTAB, ATD, recuento de CM10, y viscosidad de Mooney de acuerdo con los metodos que se han descrito anteriormente. Los datos se enumeran en la Tabla 3.
Tabla 3
Description
BET de 5 puntos CTAB ATD Recuento de CM10 Mooney
Ejemplo 1a
157 134 240 29 85
Ejemplo 1b
139 136 231 16 85
Ejemplo 1c
111 146 201 5 76
Ejemplo 1d
130 130 316 86 93
Ejemplo 1e
124 130 325 158 94,5
5
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60
Ejemplo 1f
108 138 345 294 93
Cada punto de datos de recuento de CM10 y Mooney representa el promedio de dos lotes de caucho.
La comparacion de los datos de ATD de las cargas tratadas (1b, 1c) de acuerdo con la presente invencion con ATD de los microgranulos comparativos (1e, 1f) realizada por reaccion de la carga sin tratar secada por rotacion y molida en molino de martillos con AMS en una mezcladora de varillas y a continuation secado en horno y tamizado de la descarga de la mezcladora de varillas (mostrado en la Tabla 3) indica que las cargas tratadas de acuerdo con la presente invencion tienen menor ATD que los microgranulos comparativos tratados. Ademas, ATD de las cargas tratadas de acuerdo con la presente invencion disminuyo con el aumento de nivel de tratamiento en comparacion con los microgranulos comparativos cuando ATD aumento con el aumento de nivel de tratamiento.
Los resultados de la Tabla 3 demuestran que las cargas tratadas de acuerdo con la presente invencion tienen menores recuentos de CM10 en comparacion con los microgranulos preparados por reaccion de carga sin tratar secada por rotacion y molida en molino de martillos con AMS en una mezcladora de varillas y a continuacion secado en horno y tamizado de la descarga de la mezcladora de varillas. Ademas, el recuento de CM10 de la carga tratada de acuerdo con la presente invencion disminuyo con el aumento de nivel de tratamiento en comparacion con los microgranulos donde el recuento de CM10 aumento con el aumento de nivel de tratamiento.
La viscosidad de Mooney de las cargas tratadas de acuerdo con la presente invencion fue menor que los microgranulos comparativos preparados por reaccion de carga sin tratar secada por rotacion y molida en molino de martillos con AMS en una mezcladora de varillas y a continuacion secado en horno y tamizado de la descarga de la mezcladora de varillas.
Ejemplo 2
Los Ejemplos 2a y 2b se secaron por rotacion; los Ejemplos 2c y 2d se secaron por pulverization y se granularon; y los Ejemplos 2e y 2f se secaron en un horno.
Ejemplo 2a
Se hicieron reaccionar 20 litros de suspension RST de un proceso de precipitation llevado a cabo como en el Ejemplo 1 con 5 gramos de floculante cationico (WT-40P) y se neutralizaron con acido sulfurico concentrado hasta un pH de 5,1. La suspension neutralizada se filtro en dos embudos de Buchner. La torta de filtro de cada embudo se lavo a continuacion con 10 litros de agua. La torta de filtro resultante, que tenia un 17 % en peso de sllice, se seco por rotacion, se tamizo, y se acondiciono en una sala de control de humedad como se ha descrito anteriormente en el Ejemplo 1.
Ejemplo 2b
Se hicieron reaccionar otros 20 litros de suspension RST de un proceso de precipitacion llevado a cabo como en el Ejemplo 1 con 5 gramos de floculante cationico (WT-40P) y 68 gramos de solution de AMS al 33 % y a continuacion se neutralizaron con acido sulfurico concentrado hasta un pH de 5,3. La suspension neutralizada se filtro en dos embudos de Buchner. La torta de filtro de cada embudo se lavo a continuacion con 10 litros de agua. La torta de filtro resultante, que tenia un 16,4 % en peso de sllice, se seco por rotacion, se tamizo, y se acondiciono en una sala de control de humedad como se ha descrito anteriormente en el Ejemplo 1.
Ejemplo 2c
Se neutralizaron 50 litros de suspension RST de un proceso de precipitacion llevado a cabo como en el Ejemplo 1 con acido sulfurico concentrado hasta un pH de 6,0 y se diluyeron con 100 litros de agua en un reactor de 150 litros de acero inoxidable y se calentaron hasta 150 °F (65,5 °C) con agitation. La agitation y el calentamiento se detuvieron y se dejo que la suspension sedimentara durante una noche. El sobrenadante transparente se retiro por sifonado y se recogieron 80 litros de suspension sedimentada.
Se filtraron 20 litros de los 80 litros de la suspension sedimentada de la etapa previa usando dos embudos de Buchner. La torta de cada uno de los embudos se lavo con 10 litros de agua. La torta de filtro resultante, que tenia un 16,4 % en peso de sllice, se suspendio nuevamente con la cantidad de agua justo suficiente y con agitacion para producir una suspension bombeable que a continuacion se seco por pulverizacion en una secadora de pulverizacion Niro (Utility modelo 5 con atomizador rotatorio de tipo FU-11, Niro Inc.).
Se prepararon granulos de las muestras de polvo secadas por pulverizacion mediante compactacion usando el granulador Alexanderwerck, Roller Compactor WP 120/40 (diametro de rodillo de 120 mm, altura de rodillo de 40 mm, velocidad de rotacion de los rodillos de 4-15 rpm). La presion de granulation aplicada por los rodillos del granulador fue de 25 bar.
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Se trataron otros 20 litros de los 80 litros de la suspension sedimentada del Ejemplo 2c con 143 gramos de solucion de AMS al 33 % a 150 °F (65,5 °C), se dejaron envejecer durante 15 minutos, y se neutralizaron con acido sulfurico hasta un pH de 5,0. La suspension tratada se filtro usando dos embudos de Buchner. La torta de filtro de cada uno de los embudos se lavo con 10 litros de agua. La torta de filtro resultante, que tenia un 16,10 % en peso de sllice, se suspendio nuevamente con la cantidad de agua justo suficiente y con agitacion para producir una suspension bombeable que a continuacion se seco por pulverizacion en una secadora de pulverizacion Niro con un atomizador rotatorio. El polvo secado por pulverizacion se granulo en las condiciones que se han descrito en el Ejemplo 2c.
Ejemplo 2e
Se filtraron 20 litros de los 80 litros de la suspension sedimentada del Ejemplo 2c usando dos embudos de Buchner. La torta de filtro de cada uno de los embudos se lavo con 10 litros de agua. La torta de filtro resultante, que tenia un
16,7 % en peso de sllice, se seco en un horno de conveccion Despatch (Modelo: LAC1-38B, Despatch Industries, Inc., Box 1320, Minneapolis, MN 55440)) a una temperatura de 257 °F (125 °C) durante 12 horas para obtener microgranulos secos. Los microgranulos secos se tamizaron a continuacion y se acondicionaron en una sala de control de humedad como se ha descrito anteriormente en el Ejemplo 1.
Ejemplo 2f
Se trataron 20 litros de los 80 litros de la suspension sedimentada del Ejemplo 2c con 143 gramos de solucion de AMS al 33 % a 66 °C (150 °F), se dejaron envejecer durante 15 minutos, y se neutralizaron con acido sulfurico hasta un pH de 5,0. La suspension tratada se filtro usando dos embudos de Buchner. La torta de filtro de cada uno de los embudos se lavo con 10 litros de agua. La torta de filtro resultante, que tenia un 16,10 % en peso de sllice, se seco en un horno de conveccion como se ha descrito en el parrafo previo. Los microgranulos secos se tamizaron a continuacion y se equilibraron en una sala de control de humedad como se ha descrito anteriormente en el Ejemplo
1.
Los Ejemplos 2a a 2f se sometieron a ensayo para area superficial BET de 5 puntos, area superficial CTAB, ATD, recuento de CM10, y viscosidad de Mooney de acuerdo con los metodos que se han descrito anteriormente.
Tabla 4
Ejemplo
SA de 5 puntos CTAB ATD Recuento de CM10 Mooney
Ejemplo 2a
133 134 258 13 79
Ejemplo 2b
121 137 194 3 75
Ejemplo 2c
147 138 287 36 76
Ejemplo 2d
129 147 277 3 73,5
Ejemplo 2e
140 138 266 64 83
Ejemplo 2f
122 144 167 1 74
Los resultados de la Tabla 4 demuestran que las cargas tratadas (2b, 2d, 2f) de acuerdo con la invencion exhibieron menor ATD que las carga sin tratar (2a, 2c, 2e) independientemente del metodo de secado empleado. Ademas, las cargas tratadas (2b, 2d, 2f) de acuerdo con la invencion tuvieron un recuento de CM10 considerablemente menor y una viscosidad de Mooney menor en comparacion con las cargas sin tratar (2a, 2c, 2e). Estos resultados indican que las cargas tratadas de acuerdo con la invencion fueron mas dispersables en comparacion con las cargas sin tratar independientemente del metodo de secado empleado para preparar la carga tratada.
Ejemplo 3
Ejemplo 3 a
Se neutralizaron 50 litros de suspension 2UF de un proceso de precipitacion llevado cabo como en el Ejemplo 1 con acido sulfurico concentrado hasta un pH de 6,0 y se tamizaron a traves de un tamiz de malla 100 (Fisher Scientific Company, especificacion de la norma ASTM E-11), y se diluyeron con 100 litros de agua y se decantaron. El sobrenadante transparente se retiro por sifonado y la suspension sedimentada con un 6,5 % en peso de sllice se filtro en cinco embudos de Buchner. La torta de filtro de cada embudo se lavo con 5 litros de agua. La torta de filtro resultante se seco por rotacion, se tamizo, y se acondiciono en una sala de control de humedad como se ha descrito anteriormente en el Ejemplo 1.
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Se neutralizaron otros 50 litros de suspension 2UF de un proceso de precipitacion llevado cabo como en el Ejemplo 1 con acido sulfurico concentrado hasta un pH de 6,0 y se tamizaron a traves de un tamiz de 149 pm (malla 100) (Fisher Scientific Company, especificacion de la norma ASTM E-11), y se diluyeron con 100 litros de agua y se decantaron. El sobrenadante transparente se retiro por sifonado y la suspension sedimentada que peso 49,4 kg (109 libras) y tenia un 6,5 % en peso de sllice, se hizo reaccionar con 109 gramos de solucion de AMS al 33 % y se neutralizo con acido sulfurico concentrado hasta un pH de 5,5. La suspension neutralizada se filtro en cinco embudos de Buchner. La torta de filtro de cada embudo se lavo con 7,5 litros de agua. La torta de filtro resultante se seco por rotacion, se tamizo, y se acondiciono en una sala de control de humedad como se ha descrito en el Ejemplo 1.
Los Ejemplos 3a y 3b se sometieron a ensayo para area superficial BET de 5 puntos, area superficial CTAB, ATD, recuento de CM10, viscosidad de Mooney, y friabilidad de acuerdo con los metodos que se han descrito anteriormente.
Tabla 5
Ejemplo
SA de 5 puntos CTAB ATD Recuento de CM10 Mooney Friabilidad
Ejemplo 3a
148 138 260 26 78,98 7,5
Ejemplo 3b
115 141 236 9,5 76,28 3,6
Los resultados de la Tabla 5 demuestran que la carga tratada (3b) de acuerdo con la invencion exhibieron menor ATD, tuvieron un recuento de CM10 considerablemente menor, y una viscosidad de Mooney menor que la carga sin tratar (3a). Ademas, la carga tratada (3b) de acuerdo con la invencion fue mas friable en comparacion con la carga sin tratar (3 a) como se demuestra mediante el menor valor de friabilidad de la carga tratada (3b).
Ejemplos de separador de bateria
En los Ejemplos 4-11, se incorporaron diversas cargas tratadas de la presente invencion a separadores de bateria. El material de separador resultante se evaluo para resistencia electrica y resistencia a la perforacion. La disminucion de la resistencia electrica del separador puede ser una mejora deseada. El aumento de la resistencia a la perforacion puede ser otra mejora deseada. Cualquier mejora, sola o en combinacion, puede permitir una mayor flexibilidad en la fabricacion del separador o un mayor nivel de rendimiento.
Procedimientos de evaluacion de separador de bateria para los Ejemplos 4-11:
Se usaron las formulaciones de separador de bateria que se enumeran en la Tabla 6 para evaluar el rendimiento de los separadores de bateria preparados con las cargas tratadas de la presente invencion y cargas sin tratar.
Tabla 6 - Formulaciones de separador de bateria usadas en los Ejemplos
Formula 1 Formula 2
Ingrediente
Fabricante (g) (g)
Sllice con un 5,0 % de humedad
5 PPG 2270 2270
UHMWPEGUR4150
Ticona 1081 841
Poliblak 3723
A. Schulman, Inc 108 84
Irganox B-215
Ciba Specialty Chemicals 18,38 14,3
Synpro 1580
Ferro Corporation 18,38 14,3
Aceite Calsol 580
Calumet Lubricants Co. 4634 —
Shellflex 3681
Shell Oil Company — 4268
Los ingredientes secos se pesaron en una mezcladora de palas de arado Littleford con una pala de mezcla de estilo picadora de alta intensidad. El n.° de modelo de la mezcladora fue FM-130D. Los ingredientes secos se mezclaron previamente durante 15 segundos usando solo las palas de arado. El aceite de proceso, Calsol 580 o Shellflex 3681, se bombeo a continuacion a traves de una bomba de mano a traves de una boquilla de pulverizacion en la parte superior de la mezcladora, solo con las palas de arado funcionando. El tiempo de bombeo para los ejemplos vario entre 45-60 segundos. Se conecto la pala de picadora de alta intensidad, junto con las palas de arado, y la mezcla se mezclo durante 30 segundos. La mezcladora se desconecto y los lados internos de la mezcladora se rasparon para asegurar que todos los ingredientes se mezclaran uniformemente. La mezcladora se conecto de nuevo con la
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picadora de alta intensidad y las palas de arado conectadas, y la mezcla se mezclo durante un periodo adicional de 30 segundos. La mezcladora se desconecto y la mezcla se vertio en un recipiente de almacenamiento.
Las formulas mezcladas se extruyeron y se calandraron en laminas de separador de baterla. El sistema de extrusion consistio en el sistema de alimentacion, extrusion y calandrado que se describe a continuacion.
Se uso una perdida gravimetrica en el sistema de alimentacion de peso (K-tron modelo n.° K2MLT35D5) para alimentar la mezcla a la extrusora. La extrusora era una extrusora de doble husillo de 27 mm. El n.° de modelo fue Leistritz Micro-27gg. El barril de la extrusora comprendla ocho zonas de temperatura y un adaptador calentado para la boquilla de lamina. El puerto de alimentacion de mezcla de extrusion estaba situado justo antes de la primera zona de temperatura. Una purga atmosferica estaba situada en la tercera zona de temperatura. Una purga de vaclo estaba situada en la septima zona de temperatura.
El calandrado se consiguio usando un apilamiento de calandrado vertical de tres rodillos con un punto de separacion entre rodillos y un rodillo de refrigeracion. Las dimensiones de los rodillos fueron de aproximadamente 41 cm de longitud y 14 cm de diametro. La temperatura del rodillo superior se mantuvo entre 140 °C y 145 °C y giro a una tasa nominal de 4 rpm. La temperatura del rodillo medio se mantuvo entre 150 °C y 152 °C y giro a una tasa nominal de 7 rpm. El rodillo inferior fue un rodillo de refrigeracion en el que la temperatura se mantuvo entre 10-21 °C y la velocidad rotacion fue nominalmente 7 rpm. Los rodillos tenlan una superficie de cromo.
La mezcla se alimento a la extrusora a una tasa nominal de 100 g/minuto. Tambien se inyecto aceite de procesamiento Calsol® 580 adicional a la primera zona de temperatura durante la extrusion para llevar el contenido de aceite total en el producto extruido a un 65,5-66,5 por ciento en peso.
El extrudato del barril se descargo en una boquilla Masterflex® de lamina de 15 centlmetros de ancho que tenia una abertura de descarga de 1,5 millmetros. La temperatura de fusion de extrusion fue de 203-210 °C. La produccion fue de 7,5 kilogramos por hora. El extrudato se calandro en una lamina de 0,19-0,23 mm de grosor y 125 mm de ancho. La lamina extruida se hizo pasar a traves de un rodillo enfriado con agua, se enrollo y se aparto como muestra.
Preparacion de la muestra:
Se troquelaron muestras individuales (127 x 114 mm) de la muestra mayor, situada en una mezcla de un 12 por ciento en peso de aceite de procesamiento Calsol 580 y un 88 por ciento en peso de triclorometano, durante una hora, y a continuacion se secaron al aire durante al menos 30 minutos a temperatura ambiente. Estas muestras se usaron para medir la resistencia electrica y la resistencia a la perforacion de la lamina de separador de baterla.
Ensayo de resistencia electrica:
Dos de las muestras extraldas y secas se cocieron en agua durante diez minutos, se empaparon en acido sulfurico (gravedad especlfica = 1,281 ± 0,005 @ 26,7 °C) durante 20 minutos, y se sometieron a ensayo para resistencia electrica usando un sistema de medicion de baja resistencia Palico modelo 9100-2 (Palico Instrument Laboratories, Circle Pines, Minnesota) como sigue a continuacion: la celda de ensayo de Palico se llevo a una temperatura de
26,7 °C. Dos de los separadores que se cocieron en agua y se empaparon en acido sulfurico se situaron en la rejilla abierta de la celda de ensayo de Palico en forma de una pareja. Todas las burbujas de aire que estaban pegadas a los separadores se retiraron dando unos golpecitos con una varilla de vidrio y se comprobaron los separadores para asegurar que estaban situados contra el fondo de la celda. Las mordazas de la celda de ensayo de Palico se cerraron exactamente contra los separadores y se puso a cero la resistencia de la celda. Los separadores se retiraron sin mover las mordazas de la celda y se leyo de nuevo la resistencia electrica. Este valor se diseno como resistencia electrica en bruto (ERraw). La celda de ensayo tuvo una abertura de 5 in2. El valor de resistencia electrica ER10 se calculo usando la formula ER10 = (ERraw (mohm) *5 in2)/(2* grosor medio del separador (mils)) para dar el valor de ER10 final con unas unidades de mohm*in2 estandarizado para un grosor de 10 mil. Para unidades metricas, el valor de ER10 calculado se puede multiplicar por 6,45 para convertir los resultados en las unidades metricas de mohm*cm2 estandarizadas para un grosor de 0,0254 cm. El resultado es una resistencia electrica con coccion de diez minutos estandar, abreviado "ER10". Dado que este valor se obtiene en condiciones estandar, es una caracterlstica de la carga usada en la formulacion de separador de baterla.
Ensayo de resistencia a la perforacion:
En los Ejemplos 8 y 9, una de las muestras secas extraidas se midio para grosor (con 5 cifras decimales) en tres ubicaciones diferentes cerca del centro de cada muestra. Se calculo el grosor medio de las tres lecturas. Se uso un calibre de grosor electronico Ono Sokki, modelo EG225, para medir el grosor. A continuacion, esta muestra se sometio a ensayo de resistencia a la perforacion en tres ubicaciones diferentes cerca de donde se tomaron las mediciones de grosor y los tres valores se promediaron para dar un valor medio de la resistencia a la perforacion. En los Ejemplos 6 a 11, se midieron tres de las muestras secas extraidas para grosor en tres ubicaciones diferentes cerca del centro de cada muestra. Se calculo el grosor medio de las tres lecturas de cada muestra. Se uso un calibre de grosor electronico Ono Sokki, modelo EG225, para medir el grosor.
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Se uso un calibre de fuerza digital Chatillion, modelo TCD200, para medir la resistencia a la perforacion. Se monto una sonda de metal inferior redondeada con un diametro de 1,9 mm en el calibre de fuerza y se desplazo a 500 mm/min hasta que se perforo la muestra de separador. La fuerza requerida para perforar el separador se registro en libras y este valor de fuerza se dividio a continuacion por el grosor de la muestra para dar la resistencia a la perforacion en fuerza por unidades de grosor: onzas por mil, por ejemplo.
Cada muestra se sometio a ensayo para resistencia a la perforacion en tres ubicaciones diferentes cerca de donde se tomaron las mediciones de grosor y los tres valores se promediaron para dar un valor medio de la resistencia a la perforacion para cada una de las tres laminas. Estos tres valores se promediaron a continuacion para dar un valor medio combinado para las tres muestras (es decir, resistencia a la perforacion).
Metodos de valoracion usados en los Ejemplos 4 a 10:
En la preparacion de los Ejemplos 4 a 10, se usaron los siguientes metodos para determinar la concentracion de Na2O del fondo de precipitacion y el Indice de acido del fondo de precipitacion y de la suspension durante la etapa de adicion simultanea.
Valoracion de Na2O:
1. Pipetear 20 ml de la muestra que se va a someter a ensayo.
2. Descargar los contenidos de la pipeta en un vaso de precipitados equipado con una barra de agitacion magnetica.
2. Diluir la muestra en el vaso de precipitados con aproximadamente 100 ml de agua desionizada.
3. Poner el vaso de precipitados en una placa de agitacion magnetica y agitar la muestra moderadamente.
4. Anadir aproximadamente 10 gotas de indicador Metil Naranja de Xileno Cianol.
5. Valorar con HCl 0,645 N desde una bureta de 50 ml. El final de la valoracion vendra indicado cuando el color de la solucion se vuelva purpura.
6. Leer los mililitros de HCl 0,645 N anadidos. Este valor es los gramos por litro de Na2O en la muestra. Valoracion del indice de acido:
1. Pipetear 50 ml de los contenidos del reactor.
2. Descargar los contenidos de la pipeta en un vaso de precipitados equipado con una barra de agitacion magnetica.
3. Diluir la muestra en el vaso de precipitados con aproximadamente 100 ml de agua desionizada.
4. Poner la muestra en una placa de agitacion magnetica y agitar moderadamente.
5. Anadir aproximadamente 6 gotas de indicador de fenolftalelna. El color de la solucion en el vaso de precipitados se volvera rosa.
6. Valorar con HCl 0,645 N desde una bureta de 50 ml. El final de la valoracion vendra indicado cuando el color de la solucion se vuelva transparente.
7. Leer los mililitros de HCl 0,645 N anadidos.
8. Indice de acido = (ml de HCl 0,645 N) * (64,5) / 50
Equipo de precipitacion usado en los Ejemplos 4 a 10:
El reactor fue un tanque de acero inoxidable de 150 litros de fondo redondo. El tanque tenia dos deflectores de 5 cm situados verticalmente en lados opuestos del interior del tanque para la mezcla anadida. El calentamiento fue a traves de serpentines de vapor situados 46,4 cm por debajo de la parte superior del tanque. El tanque tenia dos agitadores. La agitacion principal se consiguio a traves de una pala de estilo Ekato MIG y se uso un agitador de alta velocidad secundario para la adicion de acido con una pala de estilo Cowles que giraba a 1750 rpm. El agitador de alta velocidad secundario se utilizo solo cuando se fue a anadir el acido al tanque.
Materiales de partida habituales usados en los Ejemplos 4-10:
Silicato de sodio - 70 g/l de Na2O con una proporcion de SiO2/Na2O de 3,2 Acido sulfurico - 96 %, 36 N
Ejemplo 4
Ejemplo 4a - (muestra tratada con estearato de amonio al 1 %):
Se anadieron 67,8 litros de agua al tanque de reactor de 150 litros y se calentaron a 82 °C a traves de calor de serpentin de vapor indirecto. Se anadieron 2,2 litros de silicato de sodio a una tasa de 440,4 ml/min para conseguir una concentracion objetivo de Na2O de 2,2 g/l de Na2O y un indice de acido de 6,7. La concentracion de Na2O y el indice de acido se confirmaron por valoracion de la mezcla de silicato de sodio/agua usando el metodo de valoracion de Na2O y el metodo de valoracion del indice de acido que se han descrito anteriormente. La temperatura se ajusto,
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si fue necesario, a 82 °C a traves de calentamiento indirecto mediante serpentln de vapor y se inicio la etapa de precipitacion. El reactor de 150 litros se agito a traves del agitador principal del tanque.
El agitador principal se mantuvo conectado y se inicio la etapa de precipitacion de adicion simultanea. Se anadieron
30,8 litros de silicato de sodio y 1,8 litros de acido sulfurico de forma simultanea durante un periodo de 70 minutos. El silicato de sodio se anadio a traves de un tubo abierto cerca de la parte inferior del tanque a una tasa de 440 ml/min y el acido sulfurico se anadio directamente por encima de las palas de mezcla secundarias de alta velocidad. La tasa de adicion de acido promedio 25,7 ml/min durante el curso de la etapa de adicion simultanea de 90 min.
Al final de la etapa de adicion simultanea, se comenzo una etapa de envejecimiento de 90 minutos. Se midio un pH de lote de 9,0. Se anadieron 0,18 g de Agefloc, una solucion de floculante cationico (WT-40P con un 40 % en peso de floculante activo, adquirida en Ciba Specialty Chemicals), por litro de suspension en el reactor. El agitador de alta velocidad secundario se desconecto despues de la finalizacion de la adicion del floculante, y se completo el resto de la etapa de envejecimiento de 90 minutos. Durante esta etapa de envejecimiento el agitador principal se mantuvo conectado y la temperatura se mantuvo en 82 °C.
Despues de que se hubiera completado la etapa de envejecimiento, se anadieron 240 ml de acido sulfurico a una tasa de 25,7 ml/min para alcanzar un pH de lote final de 4,2. Despues de alcanzar el pH de lote final, se vertieron 225 g de estearato de amonio, una emulsion de AMS activo y agua al 33 % de Bradford Soap Works (AMS), en la parte superior del reactor.
Se retiraron 50 litros de suspension del reactor y se pusieron en cinco embudos de Buchner de 50 cm de ancho, 10 litros de suspension por embudo y cada embudo se lavo con cuatro lavados de agua de 2,5 litros. Despues de la filtracion y el lavado de la suspension en los embudos de Buchner, la suspension estaba en forma de torta y se denomino torta de filtro. La torta de filtro resultante tenia un contenido de solidos de un 16,9 % en peso.
Ejemplo 4b (muestra tratada con estearato de amonio al 3 %)
La muestra 4b se prepare usando el procedimiento que se ha descrito anteriormente para el Ejemplo 4a, con las siguientes excepciones. Durante la etapa de adicion simultanea, el silicato de sodio se anadio a una tasa de 449 ml/min en lugar de 440 ml/min; el pH del lote medido al final de la etapa de adicion simultanea fue de 9,1 en lugar de 9,0; y se anadieron 20 ml de acido sulfurico para llevar el pH a 9,0; despues de que se ajustara el pH de lote final a 4,2, la cantidad de emulsion de estearato de amonio anadida fue de 686 g en lugar de 225 g para dar un nivel de tratamiento de un 3 % para el lote en lugar de un 1 %.
La torta de filtro de los Ejemplos 4a y 4b se seco de forma discontinua en una secadora rotatoria hecha a medida con unas dimensiones interiores de 122 cm de longitud y 19 cm de diametro. Se pusieron 8 kg de la torta de filtro en la secadora por cada lote. La secadora se calento electricamente, la temperatura objetivo de la carcasa interior fue de 150 °C durante el secado y la velocidad rotacion fue de 5 rpm. Hubo una corriente de aire de 20 litros por minuto para retirar la humedad. El material se seco hasta que el contenido de humedad de carga alcanzo < 6,0 % en peso.
Despues del secado, ambas muestras se molieron con un molino de martillos hasta un tamano de partlcula mediana en el intervalo de 19-20 micrometres. Las muestras de carga tratada molidas con un molino de martillos secas (4a y 4b) se extruyeron en separadores de baterla usando la formulacion n.° 2 enumerada en la Tabla 6 y los separadores de baterla resultantes se sometieron a ensayo para resistencia electrica y resistencia a la perforacion usando los procedimientos que se han descrito anteriormente. Los resultados se dan en la Tabla 7.
Las muestras de carga tratada molidas con un molino de martillos secas (4a y 4b) se sometieron a ensayo para el area superficial BET de 5 puntos y el area superficial CTAB. El ensayo de ATD de ambos ejemplos se realizo en muestras de microgranulos. Los resultados se muestran en la Tabla 8.
Ejemplo 5
Se anadieron 67,5 litros de agua al tanque de reactor de 150 litros y se calentaron a 84 °C a traves de calor de serpentln de vapor indirecto. Se anadieron 2,5 litros de silicato de sodio a una tasa de 391 ml/min para conseguir una concentracion objetivo de Na2O de 2,5 g/l de Na2O y un Indice de acido de 7,5. La concentracion de Na2O y el Indice de acido se confirmaron por valoracion de la mezcla de silicato de sodio/agua usando el metodo de valoracion de Na2O y el metodo de valoracion del Indice de acido que se han descrito anteriormente. La temperatura se ajusto, si fue necesario, a 84 °C a traves de calentamiento indirecto mediante serpentln de vapor y se inicio la etapa de precipitacion. El reactor de 150 litros se agito a traves del agitador principal del tanque.
El agitador principal se mantuvo conectado y se inicio la etapa de precipitacion de adicion simultanea. Se anadieron
35,2 litros de silicato de sodio y 2,04 litros de acido sulfurico de forma simultanea durante un periodo de 90 minutos. El silicato de sodio se anadio a traves de un tubo abierto cerca de la parte inferior del tanque a una tasa de 391 ml/min y el acido sulfurico se anadio directamente por encima de las palas de mezcla secundarias de alta
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velocidad. La tasa de adicion de acido promedio 22,7 ml/min durante el curso de la etapa de adicion simultanea de 90 min.
Al final de la etapa de adicion simultanea, se comenzo una etapa de envejecimiento de 90 minutos. Se midio un pH de lote de 9,1 y se anadio una cantidad adicional de 19 ml de acido sulfurico a una tasa de 22,7 ml/min para alcanzar un pH de 9,0. El agitador de alta velocidad secundaria se desconecto. Se diluyeron 21 g de Agefloc, una solucion de floculante cationico (WT-40P con un 40 % en peso de floculante activo, adquirida en Ciba Specialty Chemicals), con 100 ml de agua y se vertieron en la suspension de envejecimiento. A continuacion se completo la etapa de envejecimiento de 90 minutos. Durante esta etapa de envejecimiento el agitador principal se mantuvo conectado y la temperatura se mantuvo a 84 °C.
Despues de que se completara la etapa de envejecimiento, se anadieron 251 ml de acido sulfurico a una tasa de 22,7 ml/min para alcanzar un pH de lote final de 4,2.
Ejemplo 5a (control sin tratar):
Se retiraron 50 litros de suspension del reactor (Ejemplo 5) y se pusieron en cinco embudos de Buchner de 50 cm de ancho, 10 litros de suspension por embudo y cada embudo se lavo con cuatro lavados de 2,5 litros de agua. Despues de la filtracion y el lavado de la suspension en los embudos de Buchner, la suspension estaba en forma de torta y se denomino torta de filtro.
Ejemplo 5b (muestra tratada con 3-(N,N-dimetilmiristilamonio)propano sulfonato)
La suspension restante del Ejemplo 5 se trato con un 3 % en peso de 3-(N,N-dimetilmiristilamonio)propano sulfonato obtenido en Sigma Aldrich (pureza > 98 %) basado en el peso de los solidos de sllice. Se disolvieron 126 g de 3- (N,N-dimetilmiristilamonio)propano sulfonato en 1,2 litros de agua y se vertieron en la parte superior del reactor con el agitador principal conectado. El lote se dejo que se mezclara durante 10 minutos y el pH de lote se midio en 4,2. Se transfirieron 50 litros de la suspension tratada a cinco embudos de Buchner de 50 cm, 10 litros por embudo, y cada embudo se lavo tres veces con 2,5 litros de agua. Despues de la filtracion y el lavado de la suspension en los embudos de Buchner, la suspension estaba en forma de torta y se denomino torta de filtro.
La torta de filtro de los Ejemplos 5a y 5b se seco en una secadora rotatoria hecha a medida. Se pusieron 19 kg de la torta de filtro en la secadora para cada lote. La secadora se calento electricamente, el punto de ajuste de temperatura de la carcasa interior fue de 177 °C durante el secado y la velocidad de rotacion fue de 8 rpm. Hubo una corriente de aire de 40 pies cubicos estandar por hora (SCFH) para retirar la humedad. El material se seco hasta que el contenido de humedad de la carga alcanzo < 6,0 % en peso.
Despues del secado, ambas muestras se molieron en un molino de martillos hasta un tamano de partlcula mediana dentro del intervalo de 15-18 micrometres. La muestra de carga tratada molida en un molino de martillos seca (5b) y la muestra de control sin tratar (5a) se extruyeron en separadores de baterla usando la formulacion n.° 1 enumerada en la Tabla 6 y las muestras resultantes se sometieron a ensayo para resistencia electrica y resistencia a la perforacion usando los procedimientos que se han descrito anteriormente. Los resultados se dan en la Tabla 7.
La muestra de carga tratada molida en un molino de martillos seca (5b) y la muestra de control sin tratar (5a) se sometieron a ensayo para el area superficial BET de 5 puntos y el area superficial CTAB. El ensayo de ATD de ambos ejemplos se realizo en muestras de microgranulos. Los resultados se muestran en la Tabla 8.
Ejemplo 6
Se anadieron 67,5 litros de agua al tanque de reactor de 150 litros y se calentaron a 84 °C a traves de calor de serpentln de vapor indirecto. Se anadieron 2,5 litros de silicato de sodio a una tasa de 391 ml/min para conseguir una concentracion objetivo de Na2O de 2,5 g/l de Na2O y un Indice de acido de 7,6. La concentracion de Na2O y el Indice de acido se confirmaron por valoracion de la mezcla de silicato de sodio/agua usando el metodo de valoracion de Na2O y el metodo de valoracion del Indice de acido que se han descrito anteriormente. La temperatura se ajusto, si fue necesario, a 84 °C a traves de calentamiento indirecto mediante serpentln de vapor y se inicio la etapa de precipitacion. El reactor de 150 litros se agito a traves del agitador principal del tanque.
El agitador principal se mantuvo conectado y se inicio la etapa de precipitacion de adicion simultanea. Se anadieron
35,3 litros de silicato de sodio y 2,01 litros de acido sulfurico de forma simultanea durante un periodo de 90 minutos. El silicato de sodio se anadio a traves de un tubo abierto cerca de la parte inferior del tanque a una tasa de 392 ml/min y el acido sulfurico se anadio directamente por encima de las palas de mezcla secundarias de alta velocidad. La tasa de adicion de acido promedio 22,3 ml/min durante el curso de la etapa de adicion simultanea de 90 min.
Al final de la etapa de adicion simultanea, se comenzo una etapa de envejecimiento de 90 minutos. Se midio un pH de lote de 9,3 y se anadio una cantidad adicional de 60 ml de acido sulfurico a una tasa de 22,3 ml/min para alcanzar
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un pH de 9,0. El agitador de alta velocidad secundario se desconecto. Se diluyeron 21 g de Agefloc, una solucion de floculante cationico (WT-40P con un 40 % en peso de floculante activo, adquirida en Ciba Specialty Chemicals) con 100 ml de agua y se vertieron en la suspension de envejecimiento. A continuacion se completo la etapa de envejecimiento de 90 minutos. Durante esta etapa de envejecimiento el agitador principal se mantuvo conectado y la temperatura se mantuvo a 84 °C.
Despues de que se completara la etapa de envejecimiento, se anadieron 290 ml de acido sulfurico a una tasa de
22.3 ml/min para alcanzar un pH de lote final de 4,2.
Ejemplo 6a (control sin tratar):
Se retiraron 50 litros de suspension del reactor (Ejemplo 6) y se pusieron en cinco embudos de Buchner de 50 cm de ancho, 10 litros de suspension por embudo y cada embudo se lavo con cuatro lavados de 2,5 litros de agua. Despues de la filtracion y el lavado de la suspension en los embudos de Buchner, la suspension estaba en forma de torta y se denomino torta de filtro.
Ejemplo 6b (muestra tratada con bromuro de hexadeciltrimetilamonio, tambien denominado bromuro de cetiltrimetilamonio (CTAB))
La suspension resultante del Ejemplo 6 se trato con un 3 % en peso de CTAB (Fisher Scientific Inc., calidad tecnica) basado en el peso de solidos de sllice. Se vertieron 15 litros de solucion de CTAB al 0,55 % en peso en la parte superior del reactor con el agitador principal conectado. El lote se dejo que se mezclara durante cinco minutos y el pH de lote se midio en 4,6.
Se transfirieron 60 litros de la suspension tratada a seis embudos de Buchner de 50 cm, 10 litros por embudo, y cada embudo se lavo tres veces con 2,5 litros de agua. Despues de la filtracion y el lavado de la suspension en los embudos de Buchner, la suspension estaba en forma de torta y se denomino torta de filtro.
La torta de filtro de los Ejemplos 6a y 6b se seco en una secadora de rotacion hecha a medida. Se pusieron 19 kg de la torta de filtro en la secadora para cada lote. La secadora se calento electricamente, el punto de ajuste de la temperatura de la carcasa interior fue de 177 °C durante el secado y la velocidad rotacion fue de 8 rpm. Hubo una corriente de aire de 40 pies cubicos estandar por hora (SCFH) para retirar la humedad. El material se seco hasta que el contenido de humedad de la carga alcanzo < 6,0 % en peso.
Despues del secado, ambas muestras se molieron en un molino de martillos hasta un tamano de partlcula mediana dentro del intervalo de de 16-19 micrometres. La muestra de carga tratada molida en un molino de martillos seca (6b) y la muestra de control sin tratar (6a) se extruyeron en separadores de baterla usando la formulacion n.° 1 enumerada en la Tabla 6 y las muestras resultantes se sometieron a ensayo para resistencia electrica y resistencia a la perforacion usando los procedimientos que se han descrito anteriormente. Los resultados se dan en la Tabla 7.
La muestra de carga tratada molida en un molino de martillos seca (6b) y la muestra de control sin tratar (6a) se sometieron a ensayo para el area superficial BET de 5 puntos y el area superficial CTAB. El ensayo de ATD de ambos ejemplos se realizo en muestras de microgranulos. Los resultados se muestran en la Tabla 8.
Ejemplo 7
Se anadieron 67,5 litros de agua a un tanque de reactor de 150 litros y se calentaron a 84 °C a traves de calor de serpentln de vapor indirecto. Se anadieron 2,5 litros de silicato de sodio a una tasa de 393 ml/min para conseguir una concentracion objetivo de Na2O de 2,5 g/l de Na2O y un Indice de acido de 7,5. La concentracion de Na2O y el Indice de acido se confirmaron por valoracion de la mezcla de silicato de sodio/agua usando el metodo de valoracion de Na2O y el metodo de valoracion del Indice de acido que se han descrito al principio de la seccion de ejemplos. La temperatura se ajusto, si fue necesario, a 84 °C a traves de calentamiento indirecto mediante serpentln de vapor y se inicio la etapa de precipitacion. El reactor de 150 litros se agito a traves del agitador principal del tanque.
El agitador principal se mantuvo conectado y se inicio la etapa de precipitacion de adicion simultanea. Se anadieron
35.4 litros de silicato de sodio y 2,04 litros de acido sulfurico de forma simultanea durante un periodo de 90 minutos. El silicato de sodio se anadio a traves de un tubo abierto cerca de la parte inferior del tanque a una tasa de 393 ml/min y el acido sulfurico se anadio directamente por encima de las palas de mezcla secundarias de alta velocidad. La tasa de adicion de acido promedio 22,7 ml/min durante el curso de la etapa de adicion simultanea de 90 min.
Al final de la etapa de adicion simultanea, se comenzo una etapa de envejecimiento de 90 minutos. Se midio un pH de lote de 9,3 y se anadio una cantidad adicional de 40 ml de acido sulfurico a una tasa de 22,7 ml/min para alcanzar un pH de 9,0. El agitador de alta velocidad secundario se desconecto. Se disolvieron 21 g de Agefloc, una solucion de floculante cationico (WT-40P con un 40 % en peso de floculante activo, adquirida en Ciba Specialty Chemicals) con 100 ml de agua y se vertieron en la suspension de envejecimiento. A continuacion se completo la etapa de
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envejecimiento de 90 minutos. Durante esta etapa de envejecimiento el agitador principal se mantuvo conectado y la temperatura se mantuvo a 84 °C.
Despues de que se completara la etapa de envejecimiento, se anadieron 280 ml de acido sulfurico a una tasa de 22,7 ml/min para alcanzar un pH de lote final de 4,2.
Ejemplo 7a (control sin tratar):
Se retiraron 50 litros de suspension del reactor (Ejemplo 7) y se pusieron en cinco embudos de Buchner de 50 cm de ancho, 10 litros de suspension por embudo y cada embudo se lavo con cuatro lavados de 2,5 litros de agua. Despues de la filtracion y el lavado de la suspension en los embudos de Buchner, la suspension estaba en forma de torta y se denomino torta de filtro. Los solidos de la torta de filtro resultante fueron de un 16,6 % en peso.
Ejemplo 7b (muestra tratada con monoestearato de polioxietileno (40))
Los 53,5 litros restantes de suspension del Ejemplo 7 se trataron con un 3 % en peso de monoestearato de polioxietileno (40) basado en el peso de solidos de sllice. Monoestearato de polioxietileno (40) se obtuvo en Sigma Aldrich, n.° CAS 9004-99-3. Se mezclaron 126 g de monoestearato de polioxietileno (40) 1,2 litros de agua a 60 °C y se vertieron en la parte superior del reactor con el agitador principal conectado. El lote se dejo que se mezclara durante cinco minutos y el pH de lote se midio en 4,1.
Se transfirieron 50 litros de suspension tratada a cinco embudos de Buchner de 50 cm, 10 litros por embudo, y cada embudo se lavo tres veces con cuatro lavados de 2,5 litros de agua. Despues de la filtracion y el lavado de la suspension en los embudos de Buchner, la suspension estaba en forma de torta y se denomino torta de filtro.
La torta de filtro de los Ejemplos 7a y 7b se seco en una secadora de rotacion hecha a medida. Se pusieron 19 kg de torta de filtro en la secadora para cada lote. La secadora se calento electricamente, la temperatura del punto de ajuste de la carcasa interior fue de 177 °C durante el secado y la velocidad rotacion fue de 8 rpm. Hubo una corriente de aire de 40 pies cubicos estandar por hora (SCFH) para retirar la humedad. El material se seco hasta que el contenido de humedad de la carga alcanzo < 6,0 % en peso.
Despues del secado, ambas muestras se molieron en un molino de martillos hasta un tamano de partlcula mediana dentro del intervalo de 15-16 micrometres. La muestra de carga tratada molida en un molino de martillos seca (7b) y la muestra de control sin tratar (7a) se extruyeron en separadores de baterla usando la formulacion n.° 1 enumerada en la Tabla 6 y las muestras resultantes se sometieron a ensayo para resistencia electrica y resistencia a la perforacion usando los procedimientos que se han descrito anteriormente. Los resultados se dan en la Tabla 7.
La muestra de carga tratada molida en un molino de martillos seca (7b) y la muestra de control sin tratar (7a) se sometieron a ensayo para el area superficial BET de 5 puntos y el area superficial CTAB. El ensayo de ATD de ambos ejemplos se realizo en muestras de microgranulos. Los resultados se muestran en la Tabla 8.
Ejemplo 8
Se anadieron 67,5 litros de agua al tanque de reactor de 150 litros y se calentaron a 80 °C a traves de calor de serpentln de vapor indirecto. Se anadieron 2,4 litros de silicato de sodio a una tasa de 444,4 ml/min para conseguir una concentracion objetivo de Na2O de 2,5 g/l de Na2O y un Indice de acido de 7,5. La concentracion de Na2O y el Indice de acido se confirmaron por valoracion de la mezcla de silicato de sodio/agua usando el metodo de valoracion de Na2O y el metodo de valoracion del Indice de acido que se han descrito anteriormente. La temperatura se ajusto, si fue necesario, a 80 °C a traves de calentamiento indirecto mediante serpentln de vapor y se inicio la etapa de precipitacion. El reactor de 150 litros se agito a traves del agitador principal del tanque.
El agitador principal se mantuvo conectado y se inicio la etapa de precipitacion de adicion simultanea. Se anadieron 39,1 litros de silicato de sodio y 2,38 litros de acido sulfurico de forma simultanea durante un periodo de 90 minutos. El silicato de sodio se anadio a traves de un tubo abierto cerca de la parte inferior del tanque a una tasa de
434,4 ml/min y el acido sulfurico se anadio directamente por encima de las palas de mezcla secundarias de alta velocidad. La tasa de adicion de acido promedio 26,4 ml/min durante el curso de la etapa de adicion simultanea de 90 min.
Al final de la etapa de adicion simultanea, se comenzo una etapa de envejecimiento de 48 horas. Se midio un pH de lote de 8,7 y se anadio una cantidad adicional de 40 ml de acido sulfurico a una tasa de 26,4 ml/min para alcanzar un pH de 8,5. El agitador de alta velocidad secundario se desconecto despues del ajuste de pH y se completo el resto de la etapa de envejecimiento de 48 horas. Durante esta etapa de envejecimiento el agitador principal se mantuvo conectado y la temperatura se mantuvo a 80 °C. Despues de que se completara la etapa de envejecimiento, el contenido de solidos de la suspension fue de un 14,0 % en peso.
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Ejemplo 8a (control sin tratar):
Se retiraron 48 litros de suspension del reactor (Ejemplo 8) y se pusieron en cuatro embudos de Buchner de 50 cm, 12 litros de suspension por embudo y cada embudo se lavo con cuatro lavados de agua de 2,5 litros. Despues de la filtracion y el lavado de la suspension en los embudos de Buchner, la suspension estaba en forma de torta y se denomino torta de filtro. La torta de filtro resultante tenia un contenido de solidos de un 18,0 % en peso.
Ejemplo 8b (muestra tratada con estearato de amonio)
Los 54 litros resultantes de suspension del Ejemplo 8 se trataron con un 3 % en peso de estearato de amonio (AMS) basado en el peso de solidos de sllice. El AMS se obtuvo en Bradford Soap Works en forma de una emulsion de AMS activo en agua al 33 %. Se vertieron 687 g de emulsion de AMS en la parte superior del reactor con el agitador principal conectado. El lote se dejo que se mezclara durante 10 minutos y el pH del lote se midio en 8,8. Se anadieron 30 ml de acido sulfurico a 26,4 ml/min, usando la mezcladora secundaria de alta velocidad, para llevar el pH a 6,1. Se transfirieron 48 litros de suspension tratada a cuatro embudos de Buchner de 50 cm, 12 litros por embudo, y la suspension de cada embudo se lavo cuatro veces con 2,5 litros de agua. Despues de la filtracion y el lavado de la suspension en los embudos de Buchner, la suspension estaba en forma de torta y se denomino torta de filtro. La torta de filtro resultante tenia un contenido de solidos de un 16,5 % en peso.
La torta de filtro de los Ejemplos 8a y 8b se seco de forma discontinua en una secadora de rotacion hecha a medida con dimensiones interiores de 122 cm de longitud y 19 cm de diametro. Se pusieron 8 kg de torta de filtro en la secadora para cada lote. La secadora se calento electricamente, el punto de ajuste de la temperatura de la carcasa interior fue de 150 °C durante el secado y la velocidad rotacion fue de 5 rpm. Hubo una corriente de aire de 20 litros por minuto para retirar la humedad. El material se seco hasta que el contenido de humedad de la carga alcanzo < 6,0 % en peso.
Despues del secado, ambas muestras se molieron en un molino de martillos hasta un tamano de particula mediana dentro del intervalo de de 22-24 micrometres.
La muestra de carga tratada molida en un molino de martillos seca (8b) y la muestra de control sin tratar (8a) se extruyeron en separadores de bateria que se sometieron a ensayo para resistencia electrica y resistencia a la perforacion usando los procedimientos que se han descrito anteriormente. El separador de bateria hecho a partir de la carga del Ejemplo 8a uso la formulacion n.° 2 enumerada en la Tabla 6, y el separador de bateria hecho partir de la carga del Ejemplo 8b uso la misma formula, con la excepcion de que se anadio mas aceite (5490 g frente a 4668 g). Como resultado, se anadio menos aceite a la extrusora dando como resultado la consecucion del % en peso de aceite objetivo de la muestra en el material extruido, un 65-67 % peso. Los resultados se dan en la Tabla 7.
La muestra de carga tratada molida en un molino de martillos seca (8b) y la muestra de control sin tratar (8a) se sometieron a ensayo para el area superficial BET de 5 puntos y el area superficial CTAB. El ensayo de ATD de ambos ejemplos se realizo en muestras de microgranulos. Los resultados se muestran en la Tabla 8.
Ejemplo 9
Se anadieron 67,5 litros de agua al tanque de reactor de 150 litros y se calentaron a 80 °C a traves de calor de serpentin de vapor indirecto. Se anadieron 2,4 litros de silicato de sodio a una tasa de 444,4 ml/min para conseguir una concentracion objetivo de Na2O de 2,5 g/l de Na2O y un indice de acido de 7,4. La concentracion de Na2O y el indice de acido se confirmaron por valoracion de la mezcla de silicato de sodio/agua usando el metodo de valoracion de Na2O y el metodo de valoracion del indice de acido que se han descrito anteriormente. La temperatura se ajusto, si fue necesario, a 80 °C a traves de calentamiento indirecto mediante serpentin de vapor y se inicio la etapa de precipitacion. El reactor de 150 litros se agito a traves del agitador principal del tanque.
El agitador principal se mantuvo conectado y se inicio una etapa de precipitacion de adicion simultanea. Se anadieron 40 litros de silicato de sodio y 2,44 litros de acido sulfurico de forma simultanea durante un periodo de 90 minutos. El silicato de sodio se anadio a traves de un tubo abierto cerca de la parte inferior del tanque a una tasa de 444,4 ml/min y el acido sulfurico se anadio directamente por encima de las palas de mezcla secundarias de alta velocidad. La tasa de adicion de acido promedio 27,1 ml/min durante la etapa de adicion simultanea de 90 min.
Al final de la etapa de adicion simultanea, se comenzo una etapa de envejecimiento de 100 minutos. Se midio un pH de lote de 8,8 y se anadio una cantidad adicional de 60 ml de acido sulfurico a una tasa de 27,1 ml/min para alcanzar un pH de 8,5. El agitador de alta velocidad secundario se desconecto al final del ajuste de pH y el resto de la etapa de envejecimiento de 100 minutos se completo. Durante esta etapa de envejecimiento el agitador principal se mantuvo conectado y la temperatura se mantuvo a 80 °C.
Despues de que se completara la etapa de envejecimiento, se anadieron 220 ml de acido sulfurico a una tasa de
26,4 ml/min para alcanzar un pH de lote final de 4,5. Los solidos de la suspension final fueron de un 13,1 % en peso.
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Ejemplo 9a (control sin tratar):
Se retiraron 40 litros de suspension del reactor (Ejemplo 9) y se pusieron en cuatro embudos de Buchner de 50 cm, 10 litros de suspension por embudo y cada embudo se lavo con cuatro lavados de agua de 2,5 litros. Despues de la filtracion y el lavado de la suspension en los embudos de Buchner, la suspension estaba en forma de torta y se denomino torta de filtro. La torta de filtro resultante tenia un contenido de solidos de un 16,9 % en peso.
Ejemplo 9b (muestra tratada con estearato de amonio)
La suspension resultante del Ejemplo 9 se trato con un 3 % en peso de estearato de amonio (AMS) basado en el peso de solidos de sllice. El AINE se obtuvo en Bradford Soap Works en forma de una emulsion de AMS activo en agua al 33 %. Se vertieron 858 g de la emulsion de AMS en la parte superior del reactor con el agitador principal conectado. El lote se dejo que se mezclara durante 10 minutos y el pH de lote se midio en 6,4. Se anadieron 20 ml de acido sulfurico a una tasa de 26,4 ml/min, usando la mezcladora secundaria de alta velocidad, para llevar el pH a 5,9.
Se transfirieron 60 litros de la suspension tratada a cuatro embudos de Buchner de 50 cm, 15 litros de suspension tratada por embudo, y cada embudo se lavo cuatro veces con 2,5 litros de agua. Despues de la filtracion y el lavado de la suspension en los embudos de Buchner, la suspension estaba en forma de torta y se denomino torta de filtro. La torta de filtro resultante tuvo unos solidos de un 17,5 % en peso.
La torta de filtro de los Ejemplos 9a y 9b se seco de forma discontinua en una secadora de rotacion hecha a medida con unas dimensiones interiores de 122 cm de longitud y 19 cm de diametro. Se pusieron 8 kg de la torta de filtro en la secadora para cada lote. La secadora se calento electricamente, el objetivo de temperatura de la carcasa interior fue de 150 °C durante el secado y la velocidad rotacion fue de 5 rpm. Hubo una corriente de aire de 20 litros por minuto para retirar la humedad. El material se seco hasta que el contenido de humedad de la carga alcanzo < 6,0 % en peso.
Despues del secado, ambas muestras se molieron en un molino de martillos hasta un tamano de partlcula mediana dentro del intervalo de de 17-21 micrometres.
La muestra de carga tratada molida en un molino de martillos seca (9b) y la muestra de control sin tratar (9a) se extruyeron en separadores de baterla usando la formulacion n.° 2 enumerada en la Tabla 6 y las muestras resultantes se sometieron a ensayo para resistencia electrica y resistencia a la perforacion usando los procedimientos que se han descrito anteriormente. Los resultados se dan en la Tabla 7.
La muestra de carga tratada molida en un molino de martillos seca (9b) y la muestra de control sin tratar (9a) se sometieron a ensayo para el area superficial BET de 5 puntos y el area superficial CTAB. El ensayo de ATD de ambos ejemplos se realizo en muestras de microgranulos. Los resultados se muestran en la Tabla 8.
Ejemplo 10
Se anadieron 67,5 litros de agua a un tanque de reactor de 150 litros y se calentaron a 84 °C a traves de calor de serpentln de vapor indirecto. Se anadieron 2,5 litros de silicato de sodio a una tasa de 394 ml/min para conseguir una concentracion objetivo de Na2O de 2,5 g/l de Na2O y un Indice de acido de 7,5. La concentracion de Na2O y el Indice de acido se confirmaron por valoracion de la mezcla de silicato de sodio/agua usando el metodo de valoracion de Na2O y el metodo de valoracion del indice de acido que se han descrito anteriormente. La temperatura se ajusto, si fue necesario, a 84 °C a traves de calentamiento indirecto mediante serpentin de vapor y se inicio la etapa de precipitacion. El reactor de 150 litros se agito a traves del agitador principal del tanque.
El agitador principal se mantuvo conectado y se inicio la etapa de precipitacion de adicion simultanea. Se anadieron
35,5 litros de silicato de sodio y 2,1 litros de acido sulfurico de forma simultanea durante un periodo de 90 minutos. El silicato de sodio se anadio a traves de un tubo abierto cerca de la parte inferior del tanque a una tasa de 394 ml/min y el acido sulfurico se anadio directamente por encima de las palas de mezcla secundarias de alta velocidad. La tasa de adicion de acido promedio 23,3 ml/min durante el curso de la etapa de adicion simultanea de 90 min.
Al final de la etapa de adicion simultanea, se comenzo una etapa de envejecimiento de 90 minutos. Se midio un pH de lote de 9,1 y se anadio una cantidad adicional de 40 ml de acido sulfurico a una tasa de 23,3 ml/min para alcanzar un pH de 9,0. El agitador de alta velocidad secundario se desconecto. Se diluyeron 21 g de Agefloc, una solucion de floculante cationico (WT-40P con un 40 % en peso de floculante activo, adquirida en Ciba Specialty Chemicals) con 100 ml de agua se vertieron en la suspension de envejecimiento. La etapa de envejecimiento de 90 minutos se completo a continuation. Durante esta etapa de envejecimiento el agitador principal se mantuvo conectado y la temperatura se mantuvo a 84 °C.
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Despues de que se completara la etapa de envejecimiento, se anadieron 280 ml de acido sulfurico a una tasa de 23,3 ml/min para alcanzar un pH de lote final de 4,2.
Ejemplo 10a (control sin tratar):
Se retiraron 50 litros de suspension del reactor (Ejemplo 10) y se pusieron en cinco embudos de Buchner de 50 cm de ancho, 10 litros de suspension por embudo y cada embudo se lavo con cuatro lavados de 2,5 litros de agua. Despues de la filtracion y el lavado de la suspension en los embudos de Buchner, la suspension estaba en forma de torta y se denomino torta de filtro. Los solidos de la torta de filtro resultante fueron de un 17,4 % en peso.
Ejemplo 10b - (muestra tratada con Prisavon 1866).
La suspension resultante del Ejemplo 10 se trato con un 12 % en peso de Prisavon 1866 basado en el peso de solidos de sllice. Prisavon 1866 fue un jabon de sebo/coco de sodio obtenido en Uniqema Inc. y fue una mezcla de sales de acidos grasos de sodio con grupos alquilo C12-C18 (n.° CAS 67701-10-4 y 67701-11-5). El Prisavon 1866 contenla menos de un 1 % de grupos alquilo por debajo de C12 y aproximadamente un 1 % por encima de C18. Se mezclaron 504 g de Prisavon 1866 con 2,5 litros de agua y se vertieron en la parte superior del reactor con el agitador principal conectado. El lote se dejo que se mezclara durante cinco minutos y el pH de lote se midio en 6,6.
Se transfirieron 50 litros de la suspension tratada a cinco embudos de Buchner de 50 cm, 10 litros por embudo, y cada embudo se lavo tres veces con cuatro lavados de 2,5 litros de agua. Despues de la filtracion y el lavado de la suspension en los embudos de Buchner, la suspension estaba en forma de torta y se denomino torta de filtro.
La torta de filtro de los Ejemplos 10a y 10b se seco en una secadora de rotacion hecha a medida. Se pusieron 19 kg de la torta de filtro en la secadora para cada lote. La secadora se calento electricamente, el punto de ajuste de la temperatura de la carcasa interior fue de 177 °C durante el secado y la velocidad rotacion fue de 8 rpm. Hubo una corriente de aire de 40 pies cubicos estandar por hora (SCFH) para retirar la humedad. El material se seco hasta que el contenido de humedad de la carga alcanzo < 6,0 % en peso.
Despues del secado, ambas muestras se molieron en un molino de martillos hasta un tamano de partlcula mediana dentro del intervalo de de 17-20 micrometres.
La muestra de carga tratada molida en un molino de martillos seca (10b) y la muestra de control sin tratar (10a) se extruyeron en separadores de baterla usando la formulacion n.° 1 enumerada en la Tabla 6 y las muestras resultantes se sometieron a ensayo para resistencia electrica y resistencia a la perforacion usando los procedimientos que se han descrito anteriormente. Los resultados se dan en la Tabla 7.
La muestra de carga tratada molida en un molino de martillos seca (10b) y la muestra de control sin tratar (10a) se sometieron a ensayo para el area superficial BET de 5 puntos y el area superficial CTAB. El ensayo de ATD de ambos ejemplos se realizo en muestras de microgranulos. Los resultados se muestran en la Tabla 8.
Tabla 7 - Propiedades de los separadores de baterla hechos a partir de las cargas de los Ejemplos 4-10 N.° de
Ejemplo de % de Perforacion
carga
Tratamiento tratamiento Formulacion (Tabla 6) ER10* oz/mil
4a
Estearato de amonio 1,0 1 16,3 4,1
4b
Estearato de amonio 3,0 1 13,5 4,0
5a
Ninguno 0,0 1 17,7 4,4
5b
3-(N,N-dimetilmiristilamino))propano sufonato 3,0 1 16,0 4,8
6a
Ninguno 0,0 1 19,2 4,3
6b
CTAB 3,0 1 24,0 4,5
7a
Ninguno 0,0 1 18,9 4,3
7b
Monoestearato de polioxietileno (40) 3,0 1 20,3 4,6
8a
Ninguno 0,0 2 14,1 2,9
8b
Estearato de amonio 3,0 2 8,7 3,1
9a
Ninguno 0,0 2 9,8 3,0
9b
Estearato de amonio 3,0 2 8,8 3,2
5
10
15
20
25
30
10a
Ninguno 0,0 1 17,2 4,1
10b
Prisavon 1866 12,0 1 9,2 3,9
* Nota - los valores de ER10 se dan en unidades de mohm*in2 y estan normalizados para un grosor de 10 mil.
Tabla 8 - Propiedades fisicas de la carga tratada de los Ejemplos 4-10
Densidad
aparente
Area superficial Area compactada del
Ejemplo % de BET de superficial microgranulo
de carga Tratamiento tratamiento 5 puntos (m2/g) CTAB (m2/g) (g/l)
4a
Estearato de amonio 1,0 137 148 250
4b
Estearato de amonio 3,0 121 151 203
5a
Ninguno 0,0 146 130 268
5b
3-(N,N-dimetilmiristilamino))propano sufonato 3,0 109 123 222
6a
Ninguno 0,0 148 124 240
6b
CTAB 3,0 110 116 211
7a
Ninguno 0,0 139 123 228
7b
Monoestearato de polioxietileno (40) 3,0 114 123 223
8a
Ninguno 0,0 111 123 283
8b
Estearato de amonio 3,0 103 143 212
9a
Ninguno 0,0 169 149 287
9b
Estearato de amonio 3,0 125 155 216
10a
Ninguno 0,0 150 129 244
10b
Prisavon 1866 12,0 77 144 209
Ejemplo 11 (Ejemplos de diversos tratamientos con tensioactivo anionico)
Eiemplo 11a
Se neutralizaron 80 litros de 1UF de un proceso de precipitacion llevado a cabo como en el Ejemplo 1 con acido sulfurico concentrado hasta un pH de 6,0 y se tamizaron a traves de un tamiz de malla 100 y se diluyeron con 200 litros de agua en un reactor de acero inoxidable. Despues de agitacion, la suspension se calento a 70 °C (158 °F). Despues de 15 minutos, la agitacion y el calentamiento se desconectaron y la suspension se dejo que decantara durante una noche. A la manana siguiente, el sobrenadante transparente se retiro por sifonado y la suspension sedimentada, que tenia un 5,3 % en peso de silice, se recogio y se trato con un 2 % en peso de silice con OP-100, un estearato de sodio de CPH Solutions Corporation. El material de tratamiento se disolvio en 2 litros de agua a 93,3 °C.
Ejemplos 11b-11f
Para los Ejemplos 11b a 11f, se uso el proceso del Ejemplo 11a con las siguientes excepciones; se usaron 90 litros de suspension 1UF; se usaron 225 litros de agua para la dilucion y los tratamientos fueron diferentes y se indican a continuacion. Para las muestras 11c y 11d las soluciones no se diluyeron, sino que se calentaron a 70 °C y se anadieron a mano como tales.
El Ejemplo 11b se trato con OP-100, un estearato de sodio de CPH Solutions Corporation, hasta un nivel de tratamiento de un 6 % en peso de silice.
El Ejemplo 11e se trato con un 2 % en peso de cocoato de amonio sobre silice con Octosol 730, una solucion al 15 % de cocoato de amonio suministrada por Tiarco Chemicals.
El Ejemplo 11d se trato con un 6 % en peso de cocoato de amonio sobre silice con Octosol 730, una solucion al 15 % de cocoato de amonio suministrada por Tiarco Chemicals.
El Ejemplo 11e se trato con Prisavon 1866, un jabon de sodio de acidos grasos de sebo/coco (en su mayor parte
5
10
15
20
25
30
35
40
C12-C18) suministrada por Uniqema, Inc., hasta un nivel de tratamiento de un 2 % en peso de sliice.
El Ejemplo 11f se trato con Prisavon 1866, un jabon de sodio de acidos grasos de sebo/coco (en su mayor parte C12-C18) suministrada por Uniqema, Inc., hasta un nivel de tratamiento de un 2 % en peso de sliice.
Ejemplos 11g - 11j
Se neutralizaron 90 litros de 2UF de un proceso de precipitacion llevado a cabo como en el Ejemplo 1 con acido sulfurico concentrado hasta un pH de 6,0, se tamizaron a traves de un tamiz de malla 100 y se diluyeron con 225 litros de agua en un reactor de acero inoxidable. Despues de agitacion, la suspension se calento a 70 °C (158 °F). Despues de 15 minutos, la agitacion y el calentamiento se desconectaron y la suspension se dejo que decantara durante una noche. A la manana siguiente, el sobrenadante transparente se retiro por sifonado y se recogio la suspension sedimentada, que tenia un 5,3 % en peso de sllice. Para los Ejemplos 11g a 11j, el material de tratamiento se disolvio en 2 litros de agua a 93 °C (200 °F). Os tratamientos para los Ejemplos 11g a 11k se indican a continuation.
El Ejemplo 11g se trato con Perlastan C-30, que fue un cocoil sarcosinato de sodio de Stucktol Company,
Ohio, hasta un nivel tratamiento de un 4 % en peso de sllice.
El Ejemplo 11h se trato con Perlastan L-30, que fue un lauroil sarcosinato de sodio de Stucktol Company,
Ohio, hasta un nivel tratamiento de un 4 % en peso de sllice.
El Ejemplo 11 i se trato con Perlastan M-30, que es un miristoil sarcosinato de sodio de Stucktol Company,
Ohio, hasta un nivel tratamiento de un 4 % en peso de sllice.
El Ejemplo 11j se trato con Perlastan SCV, que es acido estearoil sarcosinico de Stucktol Company, Stow, hasta un nivel tratamiento de un 12 % en peso de sllice.
Las suspensiones tratadas en los Ejemplos 11a a 11j se neutralizaron con acido sulfurico concentrado hasta un pH de 6,0. La suspension neutralizada se filtro en embudos de Buchner. El embudo de Buchner tenia una capacidad de
10 litros. La torta de filtro en cada embudo se lavo con 5 litros de agua. La torta de filtro resultante tenia un 16-17 %
de solidos y se seco por rotation, se tamizo, y se acondiciono en una sala de control de humedad como se ha descrito anteriormente en el Ejemplo 1.
Los resultados para los separadores de baterla hechos a partir de las cargas tratadas en el Ejemplo 11 se muestran en la Tabla 9. Las propiedades fisicas determinadas de acuerdo con los metodos que se han descrito anteriormente para las cargas tratadas detalladas en el Ejemplo 11 se muestran en la Tabla 10.
Tabla 9 Propiedades de los separadores de baterla hechos a partir de las cargas del Ejemplo 11 N.° de
Ejemplo % de Formulation Perforation
de carga Tratamiento tratamiento (Tabla 6) ER10* oz/mil
11a
Estearato de sodio 2,0 1 13,3 4,0
11b
Estearato de sodio 6,0 1 13,6 4,3
11c
Cocoato de amonio 2,0 1 14,8 4,0
11d
Cocoato de amonio 6,0 1 13,1 4,3
11e
Prisavon 1866 2,0 1 13,7 4,2
11f
Prisavon 1866 6,0 1 12,5 4,3
11g
Perlastan C30 4,0 1 13,8 4,3
11h
Perlastan L30 4,0 1 13,6 4,3
11i
Perlastan M30 4,0 1 12,2 4,4
11j
Perlastan SCV 12,3 1 9,6 4,9
* Nota - los valores de ER10 se dan en unidades de mohm*in2 y estan normalizados para un grosor de 10 mil.
Stow,
Stow,
Stow,
Ohio,
5
10
15
20
25
30
35
40
45
Ejemplo de patente
Tabla 10 - Propiedades flsicas de la carga tratada para el Ejemplo 11 Area superficial Area Densidad aparente % de BET de superficial compactada del Tratamiento tratamiento 5 puntos (m2/g) CTAB (m2/g) microgranulo (g/l)
11a
Estearato de sodio 2,0 118 140 203
11b
Estearato de sodio 6,0 101 151 165
11c
Cocoato de amonio 2,0 120 138 188
11d
Cocoato de amonio 6,0 109 153 161
11e
Prisavon 1866 2,0 118 144 185
11f
Prisavon 1866 6,0 102 156 183
11g
Perlastan C30 4,0 118 141 174
11h
Perlastan L30 4,0 127 143 187
11i
Perlastan M30 4,0 116 144 167
11j
Perlastan SCV 12,3 92 160 166
Ejemplos 12-18
En los Ejemplos 12 a 18 se uso el siguiente equipo para la slntesis de las cargas tratadas, de acoplamiento, y sin tratar. Se usaron los siguientes metodos de valoracion para determinar la concentration de Na2O en el fondo de precipitation y el Indice de acido en el fondo de precipitation y durante la adicion simultanea.
Equipo: tanque del reactor
Se construyo el tanque de reactor a partir de acero inoxidable 304 y tenia un volumen de 757 litros. El tanque tenia tres deflectores de 9 cm situados verticalmente alrededor del interior del tanque para la mezcla anadida. El calentamiento fue a traves de una serie de calentadores de banda electrica situados a 5 cm desde el fondo del tanque hasta 53 cm del fondo del tanque. El tanque tenia dos agitadores. La agitation principal se consiguio a traves de dos palas de estilo Ekato MIG de 60 cm de diametro que giraban a 100 rpm y un agitador secundario de alta velocidad usado para la adicion de acido con una pala de estilo turbina de disco plano individual de 10 cm de diametro que giraba a 1725 rpm. El agitador secundario de alta velocidad solo se conecto cuando se tuvo que anadir acido al tanque. Ambas palas principales del agitador se unieron en un unico eje con la pala inferior situada a 12 cm desde el fondo y la pala superior situada a 37 cm desde el fondo del tanque. El eje se situo en el centro del tanque. La pala del agitador secundario se situo a 78 cm desde la parte superior y a 8 cm desde el fondo.
Metodos de valoracion
Valoracion de Na2O: se usaron los metodos de valoracion que se han descrito para los ejemplos 4 a 10 que se describen en el presente documento.
Ejemplo 12
Precipitacion
Se anadieron 492 litros (l) de agua al tanque de reactor que se ha descrito anteriormente y se calentaron a 171 °F (77 °C) con agitacion a traves del agitador del tanque principal. Mientras se agitaban, se anadieron 7,22 l de una solution de silicato de sodio que tenia una concentracion Na2O de 75 g/l y una proportion de SiO2/Na2O de 3,2 a una tasa de 2,09 l/min para conseguir una concentracion objetivo de Na2O de 1,09 g/l de Na2O y un Indice de acido objetivo de 3,5. A concentracion de Na2O y el Indice de acido se confirmaron por valoracion de la mezcla de silicato de sodio/agua usando los metodos de valoracion de Na2O y el Indice de acido que se han descrito anteriormente.
A esta solucion, mientras se mantenla la agitacion a traves del agitador del tanque principal y a una temperatura de 171 °F (77 °C), se anadieron simultaneamente 187,78 l de una solucion de silicato de sodio que tenia una concentracion de Na2O de 75 g/l y una proporcion de SiO2/Na2O de 3,2 y 12,35 l de acido sulfurico concentrado (96 %, 36 N). Esta adicion simultanea tuvo lugar durante un periodo de 90 minutos. Silicato de sodio se anadio a una tasa media de 2,09 l/min a traves de un tubo abierto en la parte superior del tanque y el acido sulfurico se anadio a una tasa media de 0,137 l/min justo por encima de la pala de la mezcladora secundaria de alta velocidad que se ha descrito anteriormente. La mezcladora secundaria de alta velocidad se conecta solo durante la adicion del acido sulfurico. Se tomaron muestras de forma periodica durante los primeros 60 minutos de la adicion simultanea para confirmar que se mantenla el Indice de acido objetivo de 3,5, segun se mide mediante el metodo de valoracion del
5
10
15
20
25
30
35
40
45
50
55
60
Indice de acido que se ha descrito anteriormente. Se realizaron pequenos ajustes (+/- 0,005 l/min) en la tasa de adicion de acido sulfurico para compensar cualquier desviacion del valor de acido objetivo de 3,5. La adicion de acido sulfurico se ajusto despues de este periodo de 60 minutos a la tasa requerida para mantener el Indice de acido objetivo de 3,5.
Al final de esta adicion simultanea se detuvo la adicion de silicato de sodio y el punto de ajuste de temperatura de solucion se aumento a 208 °F (97,8 °C). La adicion de acido sulfurico concentrado se continuo a la tasa usada durante la adicion simultanea para disminuir el pH de la suspension a 8,5. A un pH de 8,5 se detuvieron tanto la adicion de acido sulfurico como la mezcladora secundaria de alta velocidad. La suspension se dejo envejecer durante un periodo total de 80 minutos despues de que se detuviera la adicion de silicato de sodio. La suspension se agito de forma continua durante todo este periodo de envejecimiento a traves del agitador principal del tanque.
Al final de este periodo de envejecimiento de 80 minutos se reanudaron tanto la adicion de acido sulfurico concentrado como el agitador de alta velocidad. La adicion de acido sulfurico fue por encima de la pala de la mezcladora secundaria de alta velocidad. El acido sulfurico concentrado adicional se anadio a una tasa de 0,137 l/min para disminuir el pH a 4,2. La suspension de carga sin tratar se agito de forma continua durante toda la etapa de ajuste de pH final a traves del agitador principal del tanque. A un pH de 4,2 se detuvieron tanto la adicion de acido sulfurico concentrado como el agitador secundario de alta velocidad. Se procesaron adicionalmente 30 l de la suspension de carga sin tratar como se indica posteriormente para formar el Ejemplo 13a. Se procesaron adicionalmente otros 40 l de esta suspension de carga sin tratar como se indica posteriormente para formar el Ejemplo 13b. Se procesaron adicionalmente otros 40 l de esta suspension de carga sin tratar como se indica posteriormente para formar el Ejemplo 14a. Se procesaron adicionalmente otros 40 l de esta suspension de carga sin tratar como se indica posteriormente para formar el Ejemplo 14b.
Ejemplos 13-18
La evaluation de caucho de las cargas tratadas, de acoplamiento, y sin tratar en los Ejemplos 13 a 18 usaron los ingredientes de formation de compuestos, el procedimiento y el ensayo que se describen a continuation.
Ingredientes de formation de compuestos
Se usaron los siguientes ingredientes de formacion de compuestos en el procedimiento de formacion de compuestos que se describe posteriormente.
Solflex® 1216: solucion de caucho de estireno-butadieno (sSBR), obtenida comercialmente en The Goodyear Tire & Rubber Co.
Budene® 1207: caucho de butadieno (BR), obtenido comercialmente en The Goodyear Tire & Rubber Co.
Kadox®: oxido de cinc tratado superficialmente, obtenido comercialmente en Zinc Corporation de America.
Sundex® 8125: aceite de procesamiento de hidrocarburo aromatico, obtenido comercialmente en Sun Company, Inc., Refining and Marketing Division.
Wingstay® 100: antiozonante, una mezcla de diaril p-fenilendiaminas, obtenido comercialmente en The Goodyear Tire & Rubber Co.
Acido estearico de calidad de caucho, obtenido comercialmente en C. P. Hall.
Santo flex® 13: antiozonante, descrito como N-(1,3-dimetilbutil)-N'-fenil-p-fenilendiamina, obtenido comercialmente en Flexsys.
Okerin® 7240: mezcla de cera microcristalina/cera de parafina, obtenida comercialmente en Astor Corporation.
Azufre Rubber Makers (RM), 100 % activo, obtenido comercialmente en Taber, Inc. N-terc-butil-2-benzotiazolsufenamida (TBBS), obtenida comercialmente en Monsanto.
Difenilguanidina (DPG), obtenida comercialmente en Monsanto.
Procedimiento de formacion de compuestos y ensayo
Las composiciones de caucho se prepararon usando los ingredientes que se muestran en la Hoja de Formulation n.° 1 y el procedimiento que se describe posteriormente en el presente documento.
Preparation de la Parte A (una mezcla de ingredientes) que se usa en la preparation de la Parte B
Se anadieron los siguientes ingredientes en las cantidades de partes por 100 partes de caucho en peso (phr) en el orden que se enumera a una bolsa de polietileno mantenida vertical en una taza de plastico de 500 mililitros (ml) para crear la Parte A:
Material____________________Cantidad (phr)
Sundex 8125
30,0
Oxido de cinc
2,5
Wingstay 100
2,0
Acido estearico
1,0
Carga
12,5
5
10
15
20
25
30
35
40
Preparacion de la Parte B (HOJA DE FORMULACION 1)
Se uso una mezcladora Farrel B Banbury (Modelo "BR") de 1,89 litros (l) para la mezcla de los ingredientes durante el primer paso (Hoja de formulacion 1 - primer paso de Banbury). Inmediatamente antes de la adicion de los ingredientes del lote a la mezcladora, se pusieron 800 gramos (g) de caucho natural de calidad CV-60 a traves de la mezcladora para limpiarla de cualquier residuo de procesos previos y aumentar la temperatura a 93 °C (200 °F). Despues de la retirada del caucho, la mezcla se enfrio a 65 °C (150 °F) antes de que se anadieran los ingredientes para producir las muestras de ensayo de caucho.
El primer paso se inicio mediante la adicion del caucho, a saber, sSBR y BR, a la mezcladora y mediante la mezcla durante 0,5 minutos a 116 rpm. La velocidad del rotor se mantuvo a 116 rpm y se anadieron 57,5 phr de carga tratada o de acoplamiento o 52,5 phr de la carga sin tratar. Despues de un periodo adicional de 1,5 minutos, la tapa se elevo y el canal de dosificacion se barrio, es decir, la cubierta en la entrada del canal de dosificacion se elevo y cualquier material que se descubrio en el canal de dosificacion se barrio de vuelta hacia la mezcladora. Despues de un minuto se anadio la Parte A. La adicion inicial de carga tratada o de acoplamiento y la cantidad de carga tratada o de acoplamiento contenida en la parte A es igual a 70 phr. La adicion inicial de carga sin tratar y la cantidad de carga sin tratar contenida en la parte A son iguales a 65 phr. Despues de otro minuto, la tapa se subio y se barrio el canal de dosificacion. Los contenidos en la mezcladora se mezclaron durante un periodo adicional de 2 minutos y se alcanzo una temperatura de 150 °C para completar el primer paso la mezcladora. La velocidad del rotor de la mezcladora se aumento o se disminuyo para conseguir la temperatura maxima (150 °C) dentro del periodo de mezcla especificado.
El material retirado se peso y se convirtio en laminas en un molino de caucho de dos rodillos de 30,5 cm (12 pulgadas) Farrel a 2,032 mm ± 0,127 mm (0,080 pulgadas ± 0,005 pulgadas). La mezcla de trabajo molida resultante se corto en tiras en la preparacion para el segundo paso en la mezcladora.
Transcurrio un mlnimo de una hora entre la finalizacion del primer paso en la mezcladora y el comienzo del segundo paso para permitir que la mezcla de trabajo molida se enfriara. Segun fue necesario, se completo el procedimiento de limpieza y calentamiento que se ha descrito anteriormente usando caucho natural de calidad CV-60 antes del inicio del segundo paso. La temperatura de la mezcladora se ajusto a 49 °C (120 °F). Con el agua de refrigeracion corriendo, el segundo paso se inicio por adicion de las tiras de el material de trabajo del primer paso a la mezcladora operando a 77 rpm y la combinacion pesada previamente de antiozonante Santo flex 13 y mezcla de cera microcristalina/cera de parafina Okerin® 7240. Despues de 0,5 minutos, se anadio la combinacion de azufre RM, TBBS y DPG. Despues de un periodo adicional de 1,5 minutos, se levanto la tapa y se barrio el canal de dosificacion. El segundo paso se completo mediante la mezcla del material de trabajo durante un periodo adicional de 2,0 minutos mientras se mantenla una temperatura objetivo de 125 °C (257 °F). Despues de que se completara el segundo paso, la temperatura del material se determino con un termopar para verificar que no habla excedido de 125 °C.
HOJA DE FORMULACION 1
Min
Temp Banbury (1er paso) phr
0
Solflex 1216 70,0
"
Budene1207 30,0
0,5
Carga tratada o de acoplamiento 57,5 o 0
"
Carga sin tratar 0 o 52,5
3
Parte A 48
5
150 °C Vertido
MB TOTAL: 205,5
Min
Temp BANBURY (2° paso) phr
0
MEZCLA MAESTRA (MB) 205,5
"
Santo flex 13 2,0
"
Okerin 7240 1,5
0,5
Azufre RM 2,0
"
TBBS 3,0
"
DPG 0,5
5
10
15
20
25
30
35
40
45
50
55
60
4
125 °C Vertido
SUBTOTAL: 9,0
PARTES TOTALES: 214,5
Parte C (molienda y formacion de laminas de la Parte B)
Se calento un molino de caucho de dos rodillos de 30,5 cm (12 pulgadas) Farrel a 60 °C (140 °F). A mezcla de trabajo del segundo paso de la Parte B se alimento al molino en funcionamiento con un ajuste de distancia entre rodillos de 2,032 mm ± 0,127 mm (0,080 pulgadas ± 0,005 pulgadas). La lamina resultante se puso en una superficie plana hasta que la temperatura de la lamina alcanzo la temperatura ambiente. Despues de eso, la lamina molida se alimento al molino de caucho con un ajuste de distancia entre rodillos de 3,81 mm ± 0,51 mm (0,15 pulgadas ± 0,02 pulgadas). El banco de laminacion se ajusto, segun fue necesario, para mantener un grosor uniforme. El material resultante se sometio a 16 cortes laterales y a continuation a 8 pasos finales. La distancia entre rodillos del molino de caucho se ajusto para producir un grosor de lamina de 2,032 mm ± 0,127 mm (0,080 pulgadas ± 0,005 pulgadas). El material de trabajo de lamina recogido del molino se puso en una superficie limpia plana. Usando una plantilla, se corto una muestra rectangular de 203,2 mm x 152,4 mm (8 pulgadas x 6 pulgadas) del material de trabajo de lamina. La muestra se acondiciono, es decir, se almaceno entre laminas de polietileno limpias y se mantuvo durante 15 a 18 horas a una temperatura de 23° ± 2° C, y a una humedad relativa de un 50 % ± 5 %.
Parte D (curado de la Parte C para preparar laminas delgadas)
Despues de condicionamiento, una parte de la parte C se puso en un molde de compresion de acero de maquina de marco convencional de 203,2 mm x 152,4 mm x 2,286 mm (8 pulgadas x 6 pulgadas x 0,09 pulgadas) que tenia una superficie pulida. La muestra se curo en una prensa de compresion calentada electricamente de 4 postes de 890 kilonewtons (100 ton) de 61 cm x 61 cm (24 pulgadas x 24 pulgadas), durante T90 (es decir, el tiempo que tarda para que se produzca un 90 por ciento de la cura de acuerdo con la norma ASTM D-2084) mas 5 minutos a 150 °C (302 °F) a una presion de 13,79 megapascales (2000 libras por pulgada cuadrada). La lamina de caucho curada resultante se retiro del molde y se mantuvo durante un periodo mlnimo de 15 horas a una temperatura de 23 °C ± 2 °C (73,4 ± 3,6 °F), y una humedad relativa de un 50 % ± 5 %.
Parte E (curado de la Parte C para preparar botones gruesos)
Una parte de la Parte C se molio nuevamente en el molino de caucho de dos rodillos de 30,5 cm (12 pulgadas) Farrel. Se prepararon botones de acuerdo con la norma ASTM D 1054-91 (2000). Los botones se curaron en una prensa de compresion calentada electricamente de 4 postes de 890 kilonewtons (100 ton) de 61 cm x 61 cm (24 pulgadas x 24 pulgadas), durante T90 (es decir, el tiempo que tarda para que se produzca un 90 por ciento de la cura de acuerdo con la norma ASTM D-2084) mas 5 minutos a 150 °C (302 °F) a una presion de 13,79 megapascales (2000 libras por pulgada cuadrada). Los botones de caucho curados resultantes se retiraron del molde y se mantuvieron durante un periodo mlnimo de 15 horas a una temperatura de 23 °C ± 2 °C (73,4 ± 3,6 °F), y una humedad relativa de un 50 % ± 5 %.
Parte F (ensayo de las Partes C, D, E)
La Parte C se uso para determinar viscosidad de Mooney, los datos dinamicos de reometrla, y TS2 y TS50.
La viscosidad de Mooney (ML 1+4) se determina usando un viscoslmetro de Mooney (MV 2000) con un rotor grande de acuerdo con la norma AsTM D 1646-00 parte A.
Los datos relacionados con MDR 2000 (TS2 y TC50) se determinaron usando un reometro Moving Die Rheometer (MDR 2000) de acuerdo con la norma aStM D 5289-95 (2001).
Los datos dinamicos de reometrla (barrido de temperatura y de formacion) se determinaron en condiciones de placa paralela en un equipo Rheometrics Dynamic Spectrometer 2 (RDS 2). Una muestra de elastomero compuesta, que se curo entre dos placas paralelas, se sometio a una deformation oscilatoria para evaluar las propiedades viscoelasticas tales como el modulo elastico (G'), el modulo viscoso (G"), y la amortiguacion (tangente delta = G'/G'). Los barridos de temperatura se realizaron entre - 45 °C y 75 °C a 1 Hz y 2 % de deformacion. Los barridos de deformacion se realizaron entre 0,1 - 20 % de deformacion a 1 Hz y 30 °C.
La muestra para los datos dinamicos de reometria se prepararon a partir de una parte de la Parte C que se molio nuevamente a un grosor de 1,14 cm (0,450 pulgadas). Se corto un bloque de 5 cm (dos pulgadas) por 5 cm (dos pulgadas) de la lamina. A continuacion se cortaron dos muestras cilindricas, de 11 mm de diametro, del bloque usando un punzon de 11 mm y un regulador de boquilla. Las especies de caucho perforadas se recortaron a 0,86 ± 0,01 gramos. Las muestras se pusieron en una cavidad de 11 mm de diametro en un molde de compresion entre placas paralelas que fueron cilindros de aluminio mecanizado con una plataforma cilindrica elevada. Las placas
5
10
15
20
25
30
35
40
45
50
55
60
paralelas tenlan un grosor total de 0,478 cm (0,188 pulgadas) y un diametro de 2,50 cm (0,985 pulgadas). La parte de la plataforma cillndrica elevada de las placas paralelas tenia un grosor de 0,318 cm (0,125 pulgadas) y un diametro de 2,01 cm (0,793 pulgadas). Las placas se hablan limpiado previamente con acetona y se hablan imprimado con Chemlok 205. Las muestras se curaron a 150 °C durante T90 mas 10 minutos a una presion de 15 toneladas.
La parte D se uso para el ensayo de esfuerzo/deformacion. El ensayo de esfuerzo/deformacion se llevo a cabo de acuerdo con la norma ASTM D 412-98a - Metodo de ensayo A. Se prepararon muestras de ensayo de mancuerna usando el troquel C. Se uso un equipo Instron modelo 4204 con un extensiometro de contacto automatizado para medir la elongacion. La velocidad del cabezal cruzado fue de 508 mm/min. Todos los calculos que se realizaron usando el software Series IX Automated Materials Testing suministrado por el fabricante.
La parte E se uso para someter a ensayo el rebote de Zwick, la abrasion de DIN, y el area blanca de DisperGrader. El rebote de Zwick se determino usando un equipo de ensayo de resilencia de rebote Zwick 5109 de acuerdo con la norma ASTM D 1054-91 (2000). El Indice de DIN (resistencia a la abrasion) se determino siguiendo el metodo B de acuerdo con la norma AsTm n.° D 5963-97A (2001).
El % de area blanca de DisperGrader se determina usando un equipo DisperGrader 1000 NT+ (100X). Un instrumento optico controlado por ordenador capturo las imagenes de la topografla de la superficie de una muestra de caucho curada cortada recientemente. Las partlculas de carga sin tratar o tratadas o de acoplamiento sin dispersar se manifiestan como "bultos" o "terrones" en la topografla. El software de analisis de imagen midio el tamano de cada rasgo con un campo de vision de 40 micrometros x 35 micrometros con un aumento de 100 x. Los diametros y los numeros de particulas se agruparon en distintos intervalos de tamano y se calculo el % de area. El software permitio la comparacion de la dispersion de carga tratada o de acoplamiento o sin tratar en bibliotecas internas de fotografias de referencia.
Preparacion de los Ejemplos 13a y 13b
El Ejemplo 13a se produjo por calentamiento de 30 l de la suspension producida en el Ejemplo 12 a 175 °F (79 °C) y filtracion en tres embudos de Buchner. La torta de filtro de cada embudo se lavo con 10 litros de agua. La torta de filtro resultante se seco por rotacion, se tamizo, y se equilibro en una sala de control de humedad como se ha descrito anteriormente en el Ejemplo 1.
El Ejemplo 13b se produjo por calentamiento de 40 l de la suspension producida en el Ejemplo 12 a 79 °C (175 °F) y se trato con 320 gramos de la emulsion que contenia un 33 por ciento en peso de estearato de amonio (Bradford Soaps, Inc.) con agitacion. La suspension de carga de no acoplamiento se dejo envejecer durante 10 min y se trato con 118,8 gramos de mercaptopropiltrimetoxisilano. La suspension de carga tratada se dejo envejecer durante un periodo adicional de 15 min y se neutralizo a un pH de 4,6 usando acido sulfurico concentrado. Se filtraron 36 litros de la suspension neutralizada en tres embudos de Buchner. La torta de filtro en cada embudo se lavo con 10 litros de agua. La torta de filtro resultante se seco por rotacion, se tamizo, y se equilibro en una sala de control de humedad como se ha descrito anteriormente en el Ejemplo 1.
La carga sin tratar del Ejemplo 13a y la carga tratada del Ejemplo 13b, se sometieron a formation de compuestos en caucho y se sometieron a ensayo para las propiedades que se enumeran en la Tabla 11 usando los ingredientes y los procedimientos que se han descrito anteriormente. Los resultados de formacion de compuestos no curados y curados se resumen en la Tabla 11. Para el compuesto 6.2 se anadio el mercaptosilano liquido directamente a la mezcladora Banbury en el marco de 3' del primer paso (basicamente al mismo tiempo que la parte A que se ha descrito anteriormente). La cantidad del mercaptosilano liquido anadido directamente a la mezcladora Banbury para el compuesto 6.2 fue de un 4,5 % de la silice anadida que fue igual a 3,15 phr.
La Tabla 11 compara el rendimiento de compuesto de una carga tratada producida mediante el proceso de la invention (compuesto 6.3) con respecto tanto a una carga sin tratar (compuesto 6.1) como a la practica actual de la adicion de cargas sin tratar y el mercaptosilano (MPS) por separado a la formula de compuesto (compuesto 6.2). Los resultados indican que un compuesto de caucho preparado con la carga tratada producida mediante el proceso de la invencion proporciono mejoras en viscosidad de Mooney, tiempo de prevulcanizacion, tiempo de curado, rebote, esfuerzo/deformacion, dispersion (area blanca de Dispergrader), propiedades dinamicas, y abrasion de DIN en comparacion con un compuesto de caucho preparado con la carga sin tratar o la practica actual de la adicion de la carga sin tratar y el MPS por separado a la formula de compuesto. Ademas, en la practica habitual de la adicion de la carga sin tratar y el MPS por separado a la formula de compuesto se produce un olor molesto distintivo que esta generado por el mPs. El compuesto que usa el proceso de la invencion no tuvo este olor molesto.
Tabla 11
N.° de compuesto
6.1 6.2 6.3
Carga sin tratar Practica conocida Ejemplo de la invencion
Ejemplo
Ejemplo 13a Ejemplo 13a Ejemplo 13b
Viscosidad de Mooney
ML 1+ 4 MU
142 90 94
MDR 2000
Tiempo de prevulcanizacion (TS 2), minutos
2,3 2,1 3,4
Tiempo de curado (TC 50), minutos
13,3 8,9 8,0
Resiliometro de Zwick
Rebote a 23 °C
45 53 52
Rebote a 100 °C
58 69 70
REBDIFF
14 16 17
Esfu erzo/deformacion
Esfuerzo de ruptura, MPa
20,5 19,3 21,5
Elongacion en la ruptura, %
850 571 575
Proporcion 300 %/100 %
2,5 3,7 4,0
Dispergrader
% De area blanca
5,4 8,1 2,7
Datos dinamicos de reometrla
Barrido de temperatura, 1 Hz, 2 % de deformacion
Tangente delta a 60 °C
0,103 0,097 0,075
Tangente delta a 0 °C
0,168 0,180 0,152
Delta Tangente d (0-60 °C)
0,065 0,083 0,077
Barrido de deformacion, 30 °C, 1 Hz
G* a 0,5 %, MPa
8,782 2,666 4,097
Delta G*, 0,5 %-16 %
5,678 0,965 2,092
Indice DIN
94 167 124
Ejemplo 14
5 El Ejemplo 14a se produjo por calentamiento de 40 litros de la suspension producida en el Ejemplo 12 a 79 °C (175 °F) y tratamiento con 118,8 gramos de mercaptopropiltrimetoxisilano. La suspension de carga de acoplamiento se dejo envejecer durante 15 min. El pH de la suspension de carga de acoplamiento se aumento a 5 usando una solucion de hidroxido de sodio al 50 %. La suspension neutralizada se filtro en cuatro embudos de Buchner. La torta del filtro en cada embudo se lavo con 10 litros de agua. La torta de filtro resultante, que tenia un 15,6 % en peso de 10 carga de acoplamiento, se seco por rotacion, se tamizo, y se equilibro en una sala de control de humedad como se ha descrito anteriormente en el Ejemplo 1.
El Ejemplo 14b se produjo por calentamiento de 40 litros de la suspension producida en el Ejemplo 12 a 79 °C (175 °F) y tratamiento con 320 gramos de una emulsion que contenla un 33 por ciento en peso de estearato de 15 amonio (Bradford Soaps, Inc.) con agitacion. La suspension de carga de no acoplamiento se dejo envejecer durante 10 min y se trato con 118,8 gramos de mercaptopropiltrimetoxisilano. La suspension de carga tratada se dejo envejecer durante un periodo adicional de 15 min y se neutralizo a un pH de 4,7 usando acido sulfurico concentrado. Se filtraron 36 litros de la suspension neutralizada en tres embudos de Buchner. La torta del filtro en cada embudo se lavo con 10 litros de agua. La torta de filtro resultante, que tenia un 15,2 % en peso de la carga tratada, se 20 suspendio nuevamente con agua para formar una suspension bombeable y se seco por pulverizacion usando una secadora de pulverizacion Niro (Utility Modelo 5 con atomizador giratorio de tipo FU-11, Niro Inc.). El polvo secado por pulverizacion se granulo usando un compactador Alexanderwerk WP120X40 Roller con las siguientes condiciones: velocidad de husillo = 55 rpm, velocidad de rodillos = 4,5 rpm, velocidad de trituracion = 55 rpm, presion
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hidraulica = 2,5 MPa (25 bar) y tamano de tamiz = 2830 |jm (malla 7).
La carga de acoplamiento del Ejemplo 14a y la carga tratada del Ejemplo 14b, se sometieron a formacion de compuestos en caucho y se sometieron a ensayo para las propiedades que se enumeran en la Tabla 12 usando los ingredientes y los procedimientos que se han descrito para los Ejemplos 13 a 18. Los resultados de formacion de compuestos no curados y curados se resumen en la Tabla 12. La Tabla 12 muestra que un compuesto de caucho preparado con la carga tratada producida mediante el proceso de la invention usando una combination de estearato de amonio (AMS) y mercaptosilano (MPS) (compuesto 7.2) proporciono mejoras en viscosidad de Mooney, tiempo de prevulcanizacion, rebote, propiedades dinamicas, y abrasion DIN en comparacion con un compuesto de caucho preparado con carga de acoplamiento que no se ha tratado con un material de no acoplamiento (compuesto 7.1).
Tabla 12
Tabla de resumen de datos
7.1 7.2
Comparacion Ejemplo de la invencion
Ejemplo
Ejemplo 14a Ejemplo 14b
Mooney
ML 1+ 4 MU
130 97
MDR 2000
Tiempo de prevulcanizacion (TS 2), minutos
3,2 3,9
Tiempo de curado (TC 50), minutos
9,3 9,9
Resiliometro de Zwick
Rebote a 23 °C
47 51
Rebote a 100 °C
62 68
REBDIFF
15 16
Datos dinamicos de reometria
Barrido de temperatura, 1 Hz, 2 % de deformation
Tangente delta, 60 °C
0,099 0,093
Tangente delta, 0 °C
0,169 0,166
Delta Tangente delta (0-60 °C)
0,071 0,074
RDS -barrido de deformacion, 30 °C,
1 Hz
Delta G', 0,5 %-16 %
3,607 2,230
Indice DIN:
131 140
Ejemplo 15
El Ejemplo 15a se produjo por neutralization de 90 litros de 2UF de un proceso de precipitation llevado a cabo como en el Ejemplo 1 con acido sulfurico concentrado hasta a pH de 6,0, se tamizo a traves de un tamiz de 149 jm (malla 100), y se diluyo con 225 litros de agua. Despues de agitation, la suspension se calento a 70 °C (158 °F). Despues de 15 minutos, la agitacion y el calor se desconectaron y la suspension se dejo decantar durante una noche. A la manana siguiente, el sobrenadante trasparente se retiro por sifonado y la suspension sedimentada, que tenia un 5,3 % en peso de sllice, se filtro en embudos de Buchner. Cada embudo de Buchner contenla 10 litros de suspension. La torta de filtro en cada embudo se lavo con 5 litros de agua. La torta de filtro resultante, que tenia un 16 % en peso de sllice, se seco por rotation, se tamizo, y se equilibro en una sala de control de humedad como se ha descrito anteriormente en el Ejemplo 1.
El Ejemplo 15b se produjo por neutralizacion de 90 litros de 2UF de un proceso de precipitacion llevado a cabo como en el Ejemplo 1 con acido sulfurico concentrado hasta a pH de 6,0, se tamizo a traves de un tamiz de 149 jm (malla 100), y se diluyo con 225 litros de agua en un reactor de acero inoxidable. Despues de agitacion, la suspension se calento a 70 °C (158 °F). Despues de 15 minutos, la agitacion y el calor se desconectaron y la suspension se dejo decantar durante una noche. A la manana siguiente, el sobrenadante trasparente se retiro por sifonado y la suspension sedimentada, que tenia un 5,3 % en peso de sllice, se recogio.
Se calentaron 40,4 kg (89,1 libras) de esta suspension a 70 °C (158 °F) y su pH se disminuyo a 5 por adicion de acido sulfurico concentrado. Se anadieron 485,4 gramos de Octosol 730 a la suspension de carga sin tratar con
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agitacion. La suspension de carga de no acoplamiento se dejo envejecer durante 15 minutos. A esta suspension de carga de no acoplamiento, se anadieron 81,9 gramos de mercaptopropiltrimetoxisilano. La suspension de carga tratada se dejo envejecer durante 15 minutos y su pH se ajusto a 5,6 mediante la adicion de acido sulfurico concentrado. La suspension neutralizada se filtro en embudos de Buchner. Cada embudo de Buchner contenla 10 litros de suspension tratada. La torta de filtro en cada embudo se lavo con 5 litros de agua. La torta de filtro resultante, que tenia un 17,5 % en peso de carga tratada, se seco por rotacion, se tamizo, y se equilibro en una sala de control de humedad como se ha descrito anteriormente en el Ejemplo 1.
El Ejemplo 15c se produjo por neutralizacion de 90 litros de 2UF de un proceso de precipitacion llevado a cabo como en el Ejemplo 1 con acido sulfurico concentrado hasta a pH de 6,0, se tamizo a traves de un tamiz de 149 pm (malla 100), y se diluyo con 225 litros de agua. Despues de agitacion, la suspension se calento a 70 °C (158 °F). Despues de 15 minutos, la agitacion y el calor se desconectaron y la suspension se dejo decantar durante una noche. A la manana siguiente, el sobrenadante trasparente se retiro por sifonado y la suspension sedimentada, que tenia un 5,3 % en peso de sllice, se recogio.
Se calentaron 40,7 kg (89,7 libras) de esta suspension a 70 °C (158 °F) y su pH se disminuyo a 5,3 por adicion de acido sulfurico concentrado. Se disolvieron 485,4 gramos de Prisavon 1866 en 1500 ml de agua a 93 °C (200 °F) y a continuacion se anadieron a la suspension de carga sin tratar con agitacion. La suspension de carga de no acoplamiento se dejo envejecer durante 15 minutos. A esta suspension de carga de no acoplamiento, se anadieron
82.5 gramos de mercaptopropiltrimetoxisilano con agitacion. La suspension de carga tratada se dejo envejecer durante 15 minutos y su pH se ajusto a 6,0 mediante la adicion de acido sulfurico concentrado. La suspension neutralizada se filtro en embudos de Buchner. Cada embudo de Buchner contenla 10 litros de suspension de carga tratada. La torta de filtro en cada embudo se lavo con 5 litros de agua. La torta de filtro resultante, que tenia un
17.5 % en peso de carga tratada, se seco por rotacion, se tamizo, y se equilibro en una sala de control de humedad como se ha descrito anteriormente en el Ejemplo 1.
El Ejemplo 15d se produjo usando 10 litros de suspension de tamano inferior de Kason como se ha descrito en el Ejemplo 1. La suspension se calento a 93 °C (200 °F) y se trato con 32,4 gramos de estearato de sodio disuelto en 200 ml de agua a 203 °F (95 °C) con agitacion. Despues de envejecimiento durante 10 min, se anadieron 36,4 gramos de mercaptopropiltrimetoxisilano con agitacion. La suspension de carga tratada se dejo envejecer durante 10 minutos. El pH de la suspension de carga tratada se disminuyo a 5,0 mediante la adicion de acido sulfurico. La suspension neutralizada se filtro en un embudo de Buchner. La torta de filtro en el embudo se lavo con 10 litros de agua. La torta de filtro resultante, que tenia un 23 % en peso de carga tratada, se suspendio de nuevo con agua para formar una suspension bombeable que se seco por pulverizacion usando una secadora de pulverizacion Niro como se ha descrito anteriormente. El polvo secado por pulverizacion se granulo usando un compactador Alexanderwerk WP120X40 Roller con las siguientes condiciones: velocidad de husillo = 55 rpm, velocidad de rodillo = 4,5 rpm, velocidad de trituracion = 55 rpm, presion hidraulica = 2,5 MPa (25 bar) y tamano de tamiz = 2830 pm (malla 7).
Ejemplo 15e
Se realizo otra precipitacion usando el mismo procedimiento y las mismas cantidades que se han indicado en el Ejemplo 12. Al final del ajuste de pH final (de 8,5 a 4,2 en el Ejemplo 12), se mezclaron conjuntamente 600 kg de esta suspension con 12,9 kg de una solucion que era una mezcla de monometiltriclorosilano (11,0 kg) y mercaptopropiltrimetoxisilano (1,9 kg). La temperatura fue de 65 °C al principio de la mezcla conjunta y de 85 °C al final de este periodo de mezcla conjunta. La mezcla de suspension y silano se mezclo conjuntamente en un proceso de flujo libre continuo usando una mezcladora dinamica (IKA® -Werke gmbh & Co., maquina piloto de proceso de tipo 2000/4). La mezcladora dinamica contenla dos generadores 2P y 2G apilados en un eje central. La velocidad de eje fue de 7900 rpm. La suspension se alimento a la mezcladora dinamica a una tasa de 8000 g/minuto. La mezcla de silano se inyecto a esta corriente de suspension antes de los generadores a 173 g/minuto. La suspension modificada con mezcla de silano se alimento a un tanque de almacenamiento donde se dejo envejecer con agitacion baja durante 15 minutos despues de la ultima adicion de suspension modificada con mezcla de silano. El pH de esta suspension fue < 1,0. Despues del envejecimiento, el pH se ajusto a 3,5 por adicion de 16,2 kg de NaOH al 50 % durante 75 minutos. La suspension se filtro usando una prensa de filtro Perrin Pilot con 20 placas (modelo n.°: Perrin n.° 200; camaras: 76,2 cm (30 pulgadas) x 20 placas). La torta de filtro se lavo hasta que la conductividad del agua de descarga fue < 1000 microohms. La torta de filtro se diluyo hasta un 13 % de solidos y se licuo y se ajusto a un pH de 6,8 con caustica 2 N. La torta del filtro licuada se seco por pulverizacion usando una secadora de pulverizacion de tipo boquilla disenada por Spray Dry Systems Inc. Esta secadora tenia un diametro de 4' y una altura de 40'. Se centro una boquilla individual en la parte superior de la secadora. La boquilla tenia un orificio de 0,030 pulgadas (0,0762 cm) y contenla una camara de agitacion con un orificio de 0,078 pulgadas (0,1981 cm). La suspension se seco usando una temperatura de entrada en el intervalo de 800 °F a 1000 °F (427 °C a 538 °C) y una temperatura de salida de 240 °F (116 °C). El polvo secado por pulverizacion se compacto usando un granulador Alexanderwerk que tenia las siguientes condiciones: velocidad de trituracion = 50 rpm, velocidad de rodillo = 9,0 rpm, velocidad de tamiz = 50 rpm y una presion hidraulica = 1,5 MPa (15 bar). El tamiz se retiro del granulador y el producto granulado se llevo a traves de una unidad de clasificacion que contenla un tamiz de 841 pm (malla 20).
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La carga sin tratar del Ejemplo 15a y las cargas tratadas de los Ejemplos 15b a 15d, y el Ejemplo 13b, y el oxido inorganico modificado con una practica conocida del Ejemplo 15e, se formaron en compuestos en caucho y se sometieron a ensayo para las propiedades que se enumeran en la Tabla 13 usando los ingredientes y los procedimientos que se han descrito para los Ejemplos 13 a 18. Los resultados de formacion de compuesto no curados y curados se resumen en la Tabla 13. Para el compuesto 8.1 se anadio el mercaptosilano llquido directamente a la mezcladora Banbury en la marca de 3' del primer paso (basicamente en el mismo momento que la parte A que se describe en el Ejemplo 17). La cantidad de mercaptosilano llquido anadido directamente a la mezcladora Banbury para el compuesto 8.1 fue de un 4,4 % de la sllice anadida que equivale a 3,8 phr.
La Tabla 13 compara el rendimiento de compuesto de las cargas tratadas producidas mediante el proceso de la invencion (compuestos 8.2 a 8.5) con practicas conocidas (compuestos 8.1 y 8.6). Estos resultados indican que los compuestos de caucho preparados con cargas tratadas producidas mediante el proceso de la invencion usando diversas sales de acido graso en combination con mercaptosilano proporcionan mejoras en la viscosidad de Mooney, el tiempo de prevulcanizacion, el rebote, el esfuerzo/deformacion, y la dispersion (area blanca de Dispergrader) en comparacion con el compuesto de caucho preparado mediante la practica conocida de la adicion de carga sin tratar y el MPS por separado a la formula de compuesto (compuesto 8.1). Estos resultados tambien indican que los compuestos de caucho preparados con las cargas tratadas producidas mediante el proceso de la invencion proporcionan mejoras en el tiempo de curado, el esfuerzo/deformacion, y la dispersion (area blanca de Dispergrader) en comparacion con un compuesto de caucho preparado con oxido inorganico modificado mediante una practica conocida (compuesto 8.6).
Tabla 13
N.° de compuesto
8.1 8.2 8.3 8.4 8.5 8.6
Practica conocida Ejemplos de la invencion Practica conocida
Ejemplo Ejemplo Ejemplo Ejemplo Ejemplo Ejemplo
Ejemplo
15a 13b 15b 15c 15d 15e
Viscosidad de Mooney
ML 1+ 4 MU
109 94 86 91 73 80
MDR 2000
Tiempo de prevulcanizacion (TS 2), minutos
1,9 3,4 4,6 5,2 4,7 7,1
Tiempo de curado (TC 50), minutos
5,4 8,0 9,2 8,1 9,4 9,7
Resiliometro de Zwick
Rebote a 23 °C
58 52 52 50 58 55
REBDIFF
16 17 19 17 15 20
Esfu erzo/deformacion
Esfuerzo de ruptura, MPa
16,3 21,5 19,2 20,6 19,5 16,2
Elongation en la ruptura, %
342 575 412 507 537 382
Proporcion 300 %/100 %
3,7 4,0 4,9 4,4 4,5 4,3
Dispergrader
% De area blanca
5,4 2,7 1,2 1,3 1,9 6,1
Ejemplo 16
Se anadieron 473 l de agua al tanque de reactor que se ha descrito en el Ejemplo 12 y se calentaron a 175 °F (79 °C) con agitation a traves del agitador del tanque principal. Mientras se encontraban en agitation, se anadieron 7,69 l de una solution de silicato de sodio que tenia una concentration de Na2O de 75 g/l y una proportion de SiO2/Na2O de 3,2 a una tasa de 2,22 l/min para conseguir una concentracion objetivo de Na2O de 1,20 g/l de Na2O. El Indice de acido se registro y se uso como se describe posteriormente durante la adicion simultanea. La concentracion de Na2O y el Indice de acido se comprobaron mediante la valoracion de la mezcla de silicato de sodio/agua usando los metodos de valoracion de Na2O e Indice de acido que se han descrito en el Ejemplo 12.
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A esta solucion, mientras se mantenla la agitacion a traves del agitador principal del tanque y a una temperatura de 175 °F (79 °C) a traves de calentamiento electrico, se anadieron simultaneamente 199,97 l de una solucion de silicato de sodio que tenia una concentracion de Na2O de 75 g/l y una proportion de SiO2/Na2O de 3,2 y 12,64 l de acido sulfurico concentrado (96 %, 36 N). Esta adicion simultanea tuvo lugar durante un periodo de 90 minutos. El silicato de sodio se anadio a una tasa media de 2,22 l/min a traves de un tubo abierto en la parte superior del tanque y el acido sulfurico se anadio a una tasa media de 0,140 l/min por encima de la pala de la mezcladora secundaria de alta velocidad que se ha descrito en el Ejemplo 12. Esta mezcladora secundaria de alta velocidad solo se utilizo durante la adicion de acido sulfurico. Se tomaron muestras periodicamente durante los primeros 60 minutos de la adicion simultanea para confirmar que el Indice del acido estaba dentro de +/- 0,5 unidades del valor inicial determinado antes de esta etapa de adicion simultanea. El Indice de acido se midio mediante el metodo de valoracion del indice de acido que se ha descrito en el Ejemplo 12. Se realizaron pequenos ajustes (+/- 0,005 l/min) en la tasa de adicion de acido sulfurico para compensar cualquier desviacion. La adicion de acido sulfurico se ajusto despues de este periodo de 60 minutos a la tasa requerida para mantener el indice de acido dentro de +/- 0,5 unidades del valor inicial determinado antes de esta etapa de adicion simultanea.
Al final de esta adicion simultanea se detuvo la adicion de silicato de sodio y el punto de ajuste de temperatura de la solucion se aumento a 203 °F (95 °C). La adicion de acido sulfurico concentrado se continuo a la tasa usada durante la adicion simultanea para disminuir el pH de la solucion a 8,5. A un pH de 8,5 se detuvieron tanto la adicion de acido sulfurico como la mezcladora secundaria de alta velocidad. La suspension se dejo envejecer durante un total de 80 minutos despues de que se detuviera la adicion de silicato de sodio. La suspension se agito de forma continua en todo este periodo de envejecimiento completo a traves del agitador principal del tanque.
Al final de este periodo de envejecimiento de 80 minutos se reanudaron tanto la adicion de acido sulfurico concentrado como la agitacion de alta velocidad. La adicion de acido sulfurico concentrado fue por encima de la pala de la mezcladora secundaria de alta velocidad. El acido sulfurico concentrado adicional se anadio a una tasa de 0,140 l/min para disminuir al pH objetivo final de 4,5. La suspension se agito de forma continua durante toda esta etapa de ajuste del pH final completa a traves del agitador principal del tanque. A un pH de 4,5 se detuvieron tanto la adicion de acido sulfurico concentrado como el agitador secundario de alta velocidad. Esta suspension se proceso adicionalmente para preparar los Ejemplos 17a a 17c posteriores.
Ejemplo 17a, 17b, y 17c
El Ejemplo 17a se produjo por calentamiento de 10 litros de la suspension producida en el Ejemplo 16 a 180 °F (82 °C) y tratamiento con 78,8 gramos de una emulsion que contenia un 33 por ciento en peso de estearato de amonio (Bradford Soaps, Inc.) con agitacion. La suspension de carga de no acoplamiento se dejo envejecer durante 10 min y a continuation se trato con 26 gramos de mercaptopropiltrimetoxisilano. La suspension de carga tratada se dejo envejecer durante un periodo adicional de 10 min y se neutralizo a un pH de 5,5 usando acido sulfurico concentrado. La suspension neutralizada se filtro en un embudo de Buchner. La torta del filtro en el embudo se lavo con 10 litros de agua. La torta de filtro resultante se volvio a suspender con suficiente agua para formar una suspension bombeable que se seco por pulverization usando una secadora de pulverization Niro como se ha descrito anteriormente. El polvo secado por pulverizacion se granulo usando un compactador Alexanderwerk WP120X40 Roller con las siguientes condiciones: velocidad de husillo = 55 rpm, velocidad de rodillo = 4,5 rpm, velocidad de trituration = 55 rpm, presion hidraulica = 2,5 MPa (25 bar) y tamano de tamiz = 2830 pm (malla 7).
El Ejemplo 17b se produjo por calentamiento de 20 litros de la suspension producida en el Ejemplo 16 a 82 °C (180 °F) y tratamiento con 236,4 gramos de una emulsion que contenia un 33 por ciento en peso de estearato de amonio (Bradford Soaps, Inc.) con agitacion. La suspension de carga de no acoplamiento se dejo envejecer durante 10 min y a continuacion se trato con 52 gramos de mercaptopropiltrimetoxisilano. La suspension de carga tratada se dejo envejecer durante un periodo adicional de 10 min y se neutralizo a un pH de 5,5 usando acido sulfurico concentrado. La suspension neutralizada se filtro en un embudo de Buchner. La torta del filtro en el embudo se lavo con 10 litros de agua. La torta de filtro resultante se volvio a suspender con suficiente agua para formar una suspension bombeable que se seco por pulverizacion usando una secadora de pulverizacion Niro como se ha descrito anteriormente. El polvo secado por pulverizacion se granulo usando un compactador Alexanderwerk WP120X40 Roller con las siguientes condiciones: velocidad de husillo = 55 rpm, velocidad de rodillo = 4,5 rpm, velocidad de trituracion = 55 rpm, presion hidraulica = 2,5 MPa (25 bar) y tamano de tamiz = 2830 pm (malla 7).
El Ejemplo 17c se produjo por calentamiento de 20 litros de la suspension producida en el Ejemplo 16 a 82 °C (180 °F) y tratamiento con 472,8 gramos de una emulsion que contenia un 33 por ciento en peso de estearato de amonio (Bradford Soaps, Inc.) con agitacion. La suspension de carga de no acoplamiento se dejo envejecer durante 10 min y a continuacion se trato con 52 gramos de mercaptopropiltrimetoxisilano. La suspension de carga tratada se dejo envejecer durante un periodo adicional de 10 min y se neutralizo a un pH de 5,5 usando acido sulfurico concentrado. La suspension neutralizada se filtro en un embudo de Buchner. La torta del filtro en el embudo se lavo con 10 litros de agua. La torta de filtro resultante se volvio a suspender con suficiente agua para formar una suspension bombeable que se seco por pulverizacion usando una secadora de pulverizacion Niro como se ha descrito anteriormente. El polvo secado por pulverizacion se granulo usando un compactador Alexanderwerk WP120X40 Roller con las siguientes condiciones: velocidad de husillo = 55 rpm, velocidad de rodillo = 4,5 rpm,
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velocidad de trituracion = 55 rpm, presion hidraulica = 2,5 MPa (25 bar) y tamano de tamiz = 2830 pm (malla 7).
Las cargas tratadas de los Ejemplos 17a a 17c y el oxido inorganico modificado mediante una practica conocida del Ejemplo 15e se sometieron a formacion de compuesto en caucho y se sometieron a ensayo para las propiedades que se enumeran en la Tabla 14 usando los ingredientes y los procedimientos que se han descrito en el Ejemplo 13. Los resultados de la formacion de compuestos no curados y curados se resumen en la Tabla 14.
La Tabla 14 compara el rendimiento de compuesto de compuestos de caucho preparados con las cargas tratadas producidas mediante el proceso de la invencion usando diversas cantidades de estearato de amonio (compuestos 9.2 a 9.4) con respecto las propiedades del compuesto de caucho preparado con oxido inorganico modificado mediante una practica conocida (compuesto 9.1). Estos resultados indican que las cargas tratadas de la invencion producidas usando un intervalo de un 4 % de AMS/SiO2 a un 12 % de AMS/SiO2 produjeron mejoras en la dispersion (area blanca de Dispergrader), delta G', y abrasion de DIN en comparacion con el oxido inorganico modificado
mediante una practica conocida.
Tabla 14
N.° de compuesto
9.1 9.2 9.3 9.4
Practica conocida Ejemplos de la invencion
Ejemplo
Ejemplo 15e Ejemplo 17a Ejemplo 17b Ejemplo 17c
Dispergrader
% de area blanca
7,5 1,8 2,1 3,4
Datos dinamicos de reometria (RDS),
barrido de deformacion, 30 °C, 1 Hz
Delta G* (0,5 - 16 %), MPa
1,456 1,003 0,701 1,104
Indice DIN:
114 140 149 126
Ejemplo 18
Se anadieron 473 l de agua al tanque de reactor que se ha descrito en el Ejemplo 12 y se calentaron a 179 °F (82 °C) con agitacion a traves del agitador principal del tanque. Mientras se mantenlan en agitacion, se anadieron 7,69 l de una solucion de silicato de sodio que tenia una concentracion de Na2O de 75 g/l y una proporcion de SiO2/Na2O de 3,2 a una tasa de 2,22 l/min para conseguir una concentracion objetivo de Na2O de 1,20 g/l de Na2O. El Indice de acido se registro y se uso como se describe posteriormente durante la adicion simultanea. El Indice de acido fue de 4,1. La concentracion de Na2O y el indice de acido se comprobaron mediante la valoracion de la mezcla de silicato de sodio/agua usando los metodos de valoracion de Na2O e indice de acido que se han descrito en el Ejemplo 12.
A esta solucion, mientras se mantenia la agitacion a traves del agitador principal del tanque y a una temperatura de 1759 °F (82 °C), se anadieron simultaneamente 199,97 l de una solucion de silicato de sodio que tenia una concentracion de Na2O de 75 g/l y una proporcion de SiO2/Na2O de 3,2 y 12,64 l de acido sulfurico concentrado (96 %, 36 N). Esta adicion simultanea tuvo lugar durante un periodo de 90 minutos. El silicato de sodio se anadio a una tasa media de 2,22 l/min a traves de un tubo abierto en la parte superior del tanque y el acido sulfurico se anadio a una tasa media de 0,140 l/min por encima de la pala de la mezcladora secundaria de alta velocidad que se ha descrito en el Ejemplo 12. La mezcladora secundaria de alta velocidad solo se utilizo durante la adicion de acido sulfurico. Se tomaron muestras periodicamente durante los primeros 60 minutos de la adicion simultanea y el indice de acido se midio mediante el metodo de valoracion del indice de acido que se ha descrito en el Ejemplo 12. El intervalo del indice de acido derivo a la baja de 4,1 a 3,3 durante este periodo. Se realizaron pequenos ajustes (+/- 0,005 l/min) en la tasa de adicion de acido sulfurico para minimizar la deriva del indice de acido. La tasa de adicion de acido sulfurico se ajusto despues de este periodo de 60 minutos.
Al final de esta adicion simultanea se detuvo la adicion de silicato de sodio. La temperatura de la suspension se mantuvo a 179 °F (82 °C). La adicion de acido sulfurico concentrado se continuo a la tasa usada durante la adicion simultanea para disminuir el pH de la solucion a 8,5. A un pH de 8,5 se detuvieron tanto la adicion de acido sulfurico como la mezcladora secundaria de alta velocidad. La suspension se dejo envejecer durante un total de 80 minutos despues de que se detuviera la adicion de silicato de sodio. La suspension se agito de forma continua en todo este periodo de envejecimiento completo a traves del agitador principal del tanque.
Al final de este periodo de envejecimiento de 80 minutos se reanudaron tanto la adicion de acido sulfurico concentrado como la agitacion de alta velocidad. La adicion de acido sulfurico concentrado fue por encima de la pala de la mezcladora secundaria de alta velocidad. El acido sulfurico concentrado adicional se anadio a una tasa de 0,140 l/min para disminuir al pH objetivo final de 4,2. La suspension se agito de forma continua durante toda esta
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etapa de ajuste del pH final completa a traves del agitador principal del tanque. A un pH de 4,2 se detuvieron tanto la adicion de acido sulfurico concentrado como el agitador secundario de alta velocidad. Esta suspension se retiro por bombeado y se almaceno en tambores para su uso posterior.
Se bombearon 379 litros de la suspension anterior de vuelta al tanque de reactor que se ha descrito en el Ejemplo 12 y se calentaron a 160 °F (71 °C) con agitacion a traves del agitador principal del tanque. Tras reposo, el pH habla aumentado a 4,7. El pH se redujo a 4,2 mediante la adicion de acido sulfurico concentrado (96 %, 36 N). Se anadieron 3211,5 gramos de una emulsion que contenla un 33 por ciento en peso de estearato de amonio (Bradford Soaps, Inc.) a esta suspension mientras se mantenla la agitacion. La emulsion de estearato de amonio se anadio por vertido en la parte superior de la suspension durante 5 minutos. El pH era ahora de 6,6. La suspension de carga de no acoplamiento se dejo envejecer durante 10 minutos mientras se mantenla la agitacion. Se conecto la mezcladora secundaria de alta velocidad que se ha descrito en el Ejemplo 12 y se bombearon 1192,3 gramos de mercaptopropiltrimetoxisilano a la suspension de carga de no acoplamiento por encima de la pala de la mezcladora secundaria de alta velocidad. El mercaptopropiltrimetoxisilano se bombeo a una tasa de 100 ml por minuto. Se tardaron 12 minutos en anadir el mercaptopropiltrimetoxisilano. Se desconecto la mezcladora secundaria de alta velocidad tras la finalizacion de la adicion del mercaptopropiltrimetoxisilano. La suspension de carga tratada se dejo envejecer durante 10 minutos mientras se mantenla la agitacion. Se volvio a comprobar el pH y se descubrio que era de 6,6. El pH se redujo a 5,0 a traves de la adicion de acido sulfurico concentrado (96 %, 36 N). Esta suspension tratada se filtro usando una prensa de filtro Perrin Pilot con 10 placas (modelo n.°: Perrin n.° 200; camaras: 76,2 cm (30 pulgadas) x 20 placas). La torta de filtro se lavo hasta que la conductividad del agua de descarga fue < 1000 microohms. La torta de filtro se diluyo hasta un 13 % de solidos y se licuo y se ajusto a un pH de 6,0 con caustica 2 N. La torta del filtro licuada se seco por pulverizacion usando una secadora de pulverizacion de tipo boquilla disenada por Spray Dry Systems Inc. Esta secadora tenia un diametro de 4' y una altura de 40'. Se centro una boquilla individual en la parte superior de la secadora. La boquilla tenia un orificio de 0,030 pulgadas (0,0762 cm) y contenia una camara de agitacion con un orificio de 0,078 pulgadas (0,1981 cm). La suspension tratada se seco usando una temperatura de entrada en el intervalo de 800 °F a 1000 °F (427 °C a 538 °C) y una temperatura de salida de 240 °F (116 °C). El polvo tratado secado por pulverizacion se granulo usando un compactador Alexanderwerk WP120X40 Roller con las siguientes condiciones: velocidad de husillo = 55 rpm, velocidad de rodillo = 4,5 rpm, velocidad de trituracion = 55 rpm, y una presion hidraulica = 2,4 MPa (15 bar) y tamano de tamiz = 2830 pm (malla 7). Este polvo tratado granulado fue el Ejemplo 18.
La carga tratada del Ejemplo 18 y el oxido inorganico modificado mediante una practica conocida del Ejemplo 15e se sometieron a formacion de compuesto en caucho y se sometieron a ensayo para las propiedades que se enumeran en la Tabla 15 usando los ingredientes y los procedimientos que se han descrito en el Ejemplo 13. Los resultados de la formacion de compuesto no curado y curado se resumen en la Tabla 15.
La Tabla 15 compara el rendimiento de un compuesto de caucho preparado con la carga tratada producida mediante el proceso de la invencion (compuesto 10.2) con el rendimiento de un compuesto de caucho preparado con oxido inorganico modificado mediante una practica conocida (compuesto 10.1). Los resultados indican que la carga de la invencion proporciona mejoras en la Tangente de Delta a -30 °C, lo que podria predecir una traccion en hielo mejorada, para propiedades de esfuerzo/deformacion equivalentes.
N.° de compuesto Ejemplo
Tabla 15 10.1 Practica conocida Ejemplo 15e 10.2 Ejemplo de la invencion Ejemplo 18
Esfuerzo/deformacion
Esfuerzo de ruptura, MPa
16,6 16,3
Elongacion en la ruptura, %
442 429
Modulo al 300 %, MPa
9,2 9,1
Proporcion 300 %/100 %
4,7 4,8
Datos dinamicos de reometria,
barrido de temperatura, 1 Hz, 2 % de deformacion
Tangente delta, -30 °C
0,488 0,520
Ejemplo 19
El Ejemplo 19a fue una silice precipitada comercial comercializada con el nombre comercial Hi-Sil® 170 G-M.
El Ejemplo 19b se preparo mezclando fisicamente una silice precipitada amorfa comercial, Hi-Sil® 170G-D, con Si- 69®. La cantidad de Si-69® usada fue de un 8 % en peso de la cantidad de silice usada. Si-69® es el nombre
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comercial para el producto comercializado por Degussa Corporation que se informa que es una mezcla de 3,3'- bis(trietoxisililpropil)monosulfuro, 3,3'-bis(trietoxisililpropil)disulfuro, 3,3'-bis(trietoxisililpropil)trisulfuro, 3,3'- bis(trietoxisililpropil)tetrasulfuro y homologos de sulfuro superiores que tienen un promedio de sulfuro de 3,5. Una carga de un 8 % en peso, en peso de sllice, es una cantidad habitual de Si-69® anadida a un compuesto de caucho junto con sllice precipitada amorfa en otra practica conocida actual para conseguir una mejora de rendimiento.
El Ejemplo 19c se preparo mezclando flsicamente una sllice precipitada amorfa comercial, Hi-Sil® 170G-D, con mercaptopropiltrimetoxisilano. La cantidad de mercaptopropiltrimetoxisilano usada fue de un 3 % en peso de la cantidad de sllice usada.
Se analizaron cantidades iguales de la carga tratada del Ejemplo 18, el oxido inorganico modificado mediante una practica conocida del Ejemplo 15e, la carga sin tratar del Ejemplo 19a, y los materiales mezclados flsicamente de los Ejemplos 19b y 19c mediante analisis de camara de aire por GC/MS usando las siguientes condiciones: horno de camara de aire: 150 °C, tiempo de equilibrado del vial: 20 minutos, columna: 30M x 0,53 mm ID DB-Wax (pellcula de 1,0 mm), programa de temperatura: 35 °C - 5 minutos -10 °C/min - 220 °C - 8,5 minutos. Temperatura del puerto de inyeccion = 200 °C. Los resultados se resumen en la Tabla 16.
Los resultados indicaron que la carga tratada producida mediante el proceso de la invencion, el Ejemplo 18, desprende una cantidad de alcohol considerablemente menor que las practicas conocidas de mezclar flsicamente silano y sllice, los Ejemplos 19b y 19c, respectivamente. Estos resultados tambien indican que la carga tratada producida mediante el proceso de la invencion, el Ejemplo 18, desprende basicamente la misma cantidad de alcohol que una sllice sin tratar, el Ejemplo 19a. Finalmente, estos resultados indican que la carga tratada producida mediante el proceso de la invencion, el Ejemplo 18, desprende la misma cantidad de alcohol que un oxido inorganico modificado mediante una practica conocida, el Ejemplo 15e.
Tabla 16: Resultados de GC/MS de camara de aire
Ejemplo
Description Metanol (ppm) Etanol (ppm) Total (ppm)
18
Proceso de la invencion 16 2
18
19a
Sllice sin tratar 1 6 7
19b
Proceso conocido 0 27204 27204
19c
Proceso conocido 12779 42 12821
15e
Proceso conocido 9 16 25

Claims (18)

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    REIVINDICACIONES
    1. Un proceso para la produccion de carga tratada, que comprende:
    a. tratar una suspension que comprende carga sin tratar, en donde dicha carga sin tratar no ha sido secada previamente, con material de tratamiento elegido entre tensioactivos cationicos, anionicos, no ionicos y anfoteros y las mezclas de los mismos, en donde el material de tratamiento esta presente en una cantidad de mas de un 1 % a un 25 % en peso de carga sin tratar, para producir una suspension de carga tratada; y
    b. secar dicha suspension de carga tratada.
  2. 2. El proceso de la reivindicacion 1, en el que la carga sin tratar en (a) se trata ademas con un material de acoplamiento.
  3. 3. El proceso de la reivindicacion 1 en el que dicha carga sin tratar se elige entre silicato de aluminio, gel de sllice, sllice coloidal, sllice precipitada y las mezclas de los mismos.
  4. 4. El proceso de la reivindicacion 1 en el que dicha carga sin tratar es sllice preparada por combinacion de una solucion acuosa de silicato metalico soluble con acido para formar una suspension de sllice.
  5. 5. El proceso de la reivindicacion 1 en el que dicho material de tratamiento se elige entre sales de acidos grasos, acidos alquil sarcoslnicos, sales de acidos alquil sarcoslnicos y las mezclas de los mismos.
  6. 6. El proceso de la reivindicacion 2, en el que el material de acoplamiento comprende un organosilano de formula general
    Ra R b SiX4-a-b
    en la que R es cada uno independientemente un radical hidrocarburo organofuncional que comprende de 1 a 12 atomos de carbono, en donde el grupo organofuncional es vinilo, alilo, hexenilo, epoxi, glicidoxi, (met)acriloxi, sulfuro, isocianato, polisulfuro o mercapto; R' es cada uno independientemente un grupo hidrocarburo que tiene de 1 a 18 atomos de carbono o hidrogeno, X es cada uno independientemente halogeno o un radical alcoxi que comprende de 1 a 12 atomos de carbono, a es 0, 1, 2, o 3; b es 0, 1, o 2; a + b es 1, 2 o 3; con la condition de que cuando b es 1, a + b es 2 o 3.
  7. 7. El proceso de la reivindicacion 4 en el que dicho silicato metalico comprende silicato de aluminio, silicato de litio, silicato de sodio, silicato de potasio, y/o las mezclas de los mismos.
  8. 8. El proceso de la reivindicacion 4 en el que dicho acido comprende acidos minerales, acidos gaseosos o las mezclas de los mismos.
  9. 9. El proceso de la reivindicacion 8 en el que dicho acido comprende acido clorhldrico, acido sulfurico, acido fosforico, acido sulfuroso, acido nltrico, acido formico, acido acetico, dioxido de carbono, dioxido de azufre, sulfuro de hidrogeno, cloro o las mezclas de los mismos.
  10. 10. El proceso de la reivindicacion 1 en el que dicha carga sin tratar es sllice precipitada.
  11. 11. El proceso de la reivindicacion 1 en el que dicha carga tratada se caracteriza por un area superficial CTAB mayor
    que su area superficial BET de 5 puntos.
  12. 12. El proceso de la reivindicacion 1 en el que dicho material de tratamiento esta presente en una cantidad de un 2 a un 12 % en peso de dicha carga sin tratar.
  13. 13. El proceso de la reivindicacion 1 en el que dicha carga tratada es secada por rotation.
  14. 14. El proceso de la reivindicacion 5 en el que la ATD (densidad aparente compactada) de dicha suspension de
    carga tratada es menor que la ATD de dicha carga sin tratar.
  15. 15. Un material de carga tratada producido mediante el proceso de cualquiera de las reivindicaciones 1 a 14.
  16. 16. Un compuesto de caucho que comprende la carga tratada de la reivindicacion 15.
  17. 17. El compuesto de caucho de la reivindicacion 16 que es un neumatico.
  18. 18. Un separador de baterla que comprende la carga tratada de la reivindicacion 15.
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Families Citing this family (32)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB2425506B (en) * 2005-04-26 2010-11-10 Pvaxx Res & Dev Ltd Load carrying apparatus and method of manufacture
US20080070146A1 (en) 2006-09-15 2008-03-20 Cabot Corporation Hydrophobic-treated metal oxide
US8202502B2 (en) * 2006-09-15 2012-06-19 Cabot Corporation Method of preparing hydrophobic silica
US8435474B2 (en) 2006-09-15 2013-05-07 Cabot Corporation Surface-treated metal oxide particles
US8455165B2 (en) 2006-09-15 2013-06-04 Cabot Corporation Cyclic-treated metal oxide
US10023723B2 (en) * 2007-06-05 2018-07-17 Momentive Performance Materials Inc. Process for preparing rubber compositions and articles made therefrom
ITTO20070874A1 (it) * 2007-12-03 2009-06-04 Bridgestone Corp Mescola adesiva a base acquosa per la produzione di pneumatici
US20100261029A1 (en) 2008-12-18 2010-10-14 Ppg Industries Ohio, Inc. Multi-phase particulates, method of making, and composition containing same
US8258180B2 (en) * 2008-12-30 2012-09-04 Nip Raymond L Methods for making organozinc salts and compositions containing the same
US8003724B2 (en) 2009-07-07 2011-08-23 The Goodyear Tire & Rubber Company Specialized silica, rubber composition containing specialized silica and products with component thereof
US8440750B2 (en) 2009-07-07 2013-05-14 The Goodyear Tire & Rubber Company Specialized silica, rubber composition containing specialized silica and products with component thereof
BRPI1002041A2 (pt) * 2009-07-07 2011-07-05 Goodyear Tire & Rubber sìlica especializada, composição de borracha contendo sìlica especializada e produtos com componentes da mesma
WO2011059981A1 (en) * 2009-11-11 2011-05-19 Amtek Research International Llc Composite battery separator
US8349940B2 (en) 2010-04-19 2013-01-08 The Goodyear Tire & Rubber Company Rubber composition containing treated silica and products with component thereof
US8846806B2 (en) * 2011-09-23 2014-09-30 Ppg Industries Ohio, Inc. Treated fillers, compositions containing same, and articles prepared therefrom
WO2013168424A1 (ja) * 2012-05-08 2013-11-14 株式会社ブリヂストン ゴム組成物、架橋ゴム組成物及びタイヤ
US10280355B2 (en) 2012-07-09 2019-05-07 M-I L.L.C. Reservoir wellbore fluid
US10400155B2 (en) 2012-07-09 2019-09-03 M-I L.L.C. Insulating annular fluid
WO2014011546A1 (en) 2012-07-09 2014-01-16 M-I L.L.C. Wellbore fluid used with oil-swellable elements
US8772374B2 (en) * 2012-10-22 2014-07-08 The Goodyear Tire & Rubber Company Preparation of silica reinforced rubber composition and tire with component thereof
US10273400B2 (en) 2012-11-29 2019-04-30 M-I L.L.C. Colloidal silica and polymer system for insulating packer fluids
US9238729B2 (en) * 2013-02-12 2016-01-19 Cooper Tire & Rubber Company Functionalized silica with elastomer binder
KR101739298B1 (ko) * 2013-02-20 2017-05-24 삼성에스디아이 주식회사 전지용 바인더, 이를 채용한 음극과 리튬전지
PL3055360T3 (pl) 2013-10-07 2021-10-11 Ppg Industries Ohio, Inc. Poddane obróbce wypełniacze, zawierające je kompozycje oraz wytworzone z nich wyroby
EP3124530A1 (en) 2015-07-28 2017-02-01 The Goodyear Tire & Rubber Company Rubber composition with precipitated silica partially pre-hydrophobated with alkylsilane coupled to an elastomer in situ within the rubber composition and tire with component
JP7129764B2 (ja) * 2016-07-29 2022-09-02 株式会社ブリヂストン 更生タイヤ及び更生タイヤの製造方法
CN109046382B (zh) * 2018-07-09 2021-01-01 湖南师范大学 一种生物质碳基固体超强酸制备方法
CN110428982B (zh) * 2019-07-31 2021-03-02 太仓碧奇新材料研发有限公司 一种超级电容器隔膜的制备方法
IT201900019795A1 (it) 2019-10-25 2021-04-25 Pirelli Composizione elastomerica per mescole di pneumatici per ruote di veicoli e pneumatici che la comprendono
FR3129399B1 (fr) 2021-11-22 2023-11-10 Michelin & Cie Composition de caoutchouc
FR3129396B1 (fr) 2021-11-22 2023-11-10 Michelin & Cie Composition de caoutchouc
CN115287943B (zh) * 2022-09-04 2023-07-28 文安县创博科技有限公司 一种抗菌型耐磨装饰纸及其制备方法

Family Cites Families (27)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3351495A (en) 1966-11-22 1967-11-07 Grace W R & Co Battery separator
US3686219A (en) 1970-07-16 1972-08-22 Burke Oliver W Jun Silica pigments and elastomer-silica pigment masterbatches and production processes relating thereto
US3873489A (en) 1971-08-17 1975-03-25 Degussa Rubber compositions containing silica and an organosilane
US3902915A (en) 1972-06-30 1975-09-02 Ppg Industries Inc Dispersible silica pigment
US3867326A (en) * 1973-03-05 1975-02-18 Cabot Corp Precipitated silica reinforcing agents and rubber compositions containing same
US4237083A (en) 1979-02-13 1980-12-02 Evans Products Company Process of manufacturing a microporous sheet material
US4310444A (en) * 1979-09-14 1982-01-12 Toray Silicone Company, Ltd. Flame retardant silicone rubber compositions
US4336219A (en) 1980-08-11 1982-06-22 J. M. Huber Corporation Method for pelletizing silica
US4925894A (en) 1983-04-27 1990-05-15 Bridgestone/Firestone, Inc. Elastomer compositions for tire treads having low rolling resistance and good wet and dry grip traction
US4530959A (en) 1984-03-08 1985-07-23 The Goodyear Tire & Rubber Company Pneumatic tire with tread of medium vinyl polybutadiene/rubber blend
JPS60215403A (ja) 1984-04-10 1985-10-28 Bridgestone Corp 全天候性能を有する低燃費タイヤ
JPS61203145A (ja) 1985-03-05 1986-09-09 Bridgestone Corp 競技用タイヤ
US4616065A (en) 1985-04-15 1986-10-07 Gencorp Inc. High trans butadiene based elastomeric block copolymers and blends
DE3815670A1 (de) 1988-05-07 1990-01-25 Degussa Feinteilige faellungskieselsaeure mit hoher struktur, verfahren zu seiner herstellung und verwendung
US4894420A (en) 1988-09-14 1990-01-16 The Goodyear Tire & Rubber Company Tire with tread of selective rubber blend
US5082901A (en) 1990-09-24 1992-01-21 The Goodyear Tire & Rubber Company Tire with tread
US5162409B1 (en) 1991-08-02 1997-08-26 Pirelli Armstrong Tire Corp Tire tread rubber composition
US5580919A (en) 1995-03-14 1996-12-03 The Goodyear Tire & Rubber Company Silica reinforced rubber composition and use in tires
US5763388A (en) * 1996-12-18 1998-06-09 Dsm Copolymer, Inc. Process for producing improved silica-reinforced masterbatch of polymers prepared in latex form
DE19740440A1 (de) * 1997-09-15 1999-03-18 Degussa Leicht dispergierbare Fällungskieselsäure
DE19841142A1 (de) 1998-09-09 2000-03-23 Degussa Kieselsäuren und Metallsilikate mit regelmäßiger Mesoporenstruktur
EP1048697A3 (en) 1999-04-28 2001-02-07 Dow Corning Corporation Preparation of hydrophobic precipitated silica
DE10062449A1 (de) 2000-12-14 2002-06-20 Degussa Dotierte Fällungskieselsäure
US6845797B2 (en) * 2001-10-12 2005-01-25 Bridgestone Corporation Tire compositions comprising epoxidized natural rubber and a functionalized polyolefin
PL202602B1 (pl) * 2002-08-03 2009-07-31 Degussa Strąceniowy kwas krzemowy, sposób jego wytwarzania oraz zastosowanie
US7259204B2 (en) * 2004-03-01 2007-08-21 Bridgestone Corporation Tire compositions comprising surface-modified silica
US7138011B2 (en) 2004-09-07 2006-11-21 Tronox Llc Surface treated pigments

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