ES2710791T3 - Procesos para recuperar caucho de briquetas envejecidas y briquetas envejecidas que contienen materia vegetal procedente de plantas que no son Hevea - Google Patents
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Abstract
Un método para recuperar caucho de briquetas que contienen caucho que comprende: a. utilizar briquetas envejecidas que comprenden al menos un antioxidante y materia vegetal troceada que contiene bagazo, caucho, resina, y menos de 5% en peso de hojas de una planta de guayule, en donde las briquetas se han envejecido durante aproximadamente 21-200 días tras la formación; b. mezclar las briquetas con (i) al menos un disolvente orgánico no polar y (ii) al menos un disolvente orgánico polar para producir una suspensión donde la cantidad total de (i) y (ii) es 50-90% en peso de la suspensión, las briquetas comprenden 10-50% en peso de la suspensión, y la suspensión contiene 0,5-10% en peso de agua; c. retirar una mayoría del bagazo de la suspensión para producir una micela y una primera parte de bagazo; d. opcionalmente, añadir más cantidad de disolvente orgánico polar, disolvente no polar o una combinación de los mismos a la micela para formar una micela de viscosidad reducida, en donde cualquier disolvente orgánico polar y disolvente orgánico no polar adicional que se añade es igual o diferente de los utilizados en (a) y la cantidad de cualquier disolvente orgánico polar adicional añadida es inferior a la cantidad que produce la coagulación del caucho presente en la micela de viscosidad reducida; e. retirar un 80-95% en peso de bagazo (con respecto al peso total del bagazo presente en la micela de viscosidad reducida) de la micela producida en (c) o (d) formando así una micela purificada y una segunda fracción de bagazo, en donde una mayoría del bagazo que se retira tiene un tamaño de partícula inferior a 105 micrómetros; f. tratar opcionalmente la micela purificada para retirar bagazo adicional produciendo de este modo una solución de caucho clarificada que contiene 0,01-1% en peso de bagazo (con respecto al peso total de bagazo presente en la suspensión) produciendo de esta manera una solución de caucho clarificada; g. aumentar la cantidad relativa de disolvente polar en comparación con el disolvente no polar en la micela purificada o en la solución de caucho clarificada de tal forma que el caucho coagule; y h. producir caucho sólido purificado a partir del caucho coagulado donde, cuando dicho caucho sólido purificado contiene 0,8% de materia volátil, también contiene 0,05-0,5% en peso de polvo, 0,2-1,5% en peso de ceniza y 0,1-4% en peso de resina, en donde al menos (b)-(f) se llevan a cabo a una temperatura o temperaturas de 10-80ºC y una presión de 35 a 1000 kPa.
Description
DESCRIPCION
Procesos para recuperar caucho de briquetas envejecidas y briquetas envejecidas que contienen materia vegetal procedente de plantas que no son Hevea
Referencia cruzada con solicitudes relacionadas
Esta solicitud reivindica prioridad con respecto a cualquier otra ventaja de la solicitud de patente provisional de EE. UU. con numero de serie 61/607.448, presentada el 6 de marzo de 2012 y titulada “ PROCESSES FOR THE REMOVAL OF RUBBER FROM NON-HEVEA PLANTS” (Procesos para la retirada de caucho de plantas no Hevea), cuya descripcion completa se ha incorporado como referencia en la presente memoria; la solicitud de patente provisional de EE. UU. con numero de serie 61/607.460, presentada el 6 de marzo de 2012, y titulada “ PROCESSES FOR THE PURIFICATION OF GUAYULE-CONTAINING SOLUTIONS” (Procesos para la purificacion de soluciones que contienen guayule), cuya descripcion completa se ha incorporado como referencia en la presente memoria; La solicitud de patente provisional de EE. UU. con numero de serie 61/607.469, presentada el 6 de marzo de 2012, y titulada “ PROCESSES FOR THE REMOVAL OF BAGASSE FROM A GUAYULE-RUBBER CONTAINING SOLUTION” (Procesos para la retirada de bagazo de una solucion que contiene goma de guayule), cuya descripcion completa se ha incorporado como referencia en la presente memoria; La solicitud de patente provisional de EE. UU. con numero de serie 61/607.475, presentada el 6 de marzo de 2012, y titulada “ PROCESSES FOR RECOVERING RUBBER FROM NON-HEVEA P l A n T S USING BRIQUETTES” (Procesos para la recuperacion de caucho de plantas no Hevea utilizando briquetas), cuya descripcion completa se ha incorporado como referencia en la presente memoria; La solicitud de patente provisional de EE. U u . con numero de serie 61/607.483, presentada el 6 de marzo de 2012, y titulada “AGED BRIQUETTES CONTAINING PLANT MATTER FROM NON-HEVEA PLANTS AND PROCESSES RELATING THERETO” (Briquetas envejecidas que contienen materia vegetal de plantas no Hevea y procesos relacionados con las mismas), cuya descripcion completa se ha incorporado como referencia en la presente memoria; La solicitud de patente provisional de EE. UU. con numero de serie 61/660.991, presentada el 18 de junio de 2012, y titulada “AGED BRIQUETTES CONTAINING PLANT MATTER FROM NON-HEVEA PLANTS AND PROCESSES RELATING THERETO” (Briquetas envejecidas que contienen materia vegetal de plantas no Hevea y procesos relacionados con las mismas), cuya descripcion completa se ha incorporado como referencia en la presente memoria; La solicitud de patente provisional US. con numero de serie 61/661.064, presentada el 18 de junio de 2012, y titulada “ PROCESSES FOR THE REMOVAL OF RUBBER FROM NON-HEVEA PLANTS” (Procesos para la retirada de caucho de plantas no Hevea), cuya descripcion completa se ha incorporado como referencia en la presente memoria; La solicitud de patente provisional de EE. UU. con numero de serie 61/661.052, y titulada “ PROCESSES FOR THE REMOVAL OF RUBBER FROM NON-HEVEA PLANTS” (Procesos para la retirada de caucho de plantas no Hevea), cuya descripcion completa se ha incorporado como referencia en la presente memoria.
Antecedentes
La planta o arbol Hevea (denominada tambien Hevea brasiliensis o arbol del caucho) es una fuente bien conocida de caucho natural (denominado tambien poliisopreno). Las fuentes de caucho tal como Hevea brasiliensis, Ficus elastica (arbol del caucho de la India) y Cryptostegia grandiflora (enredadera del caucho de Madagascar) producen caucho natural en forma de una savia donde el caucho se suspende en una solucion acuosa que fluye libremente y que se puede recuperar golpeando la planta. Se conocen tambien varias plantas que no son Hevea que contienen caucho natural, pero su caucho se almacena en el interior de celulas individuales de la planta (p. ej., tallos, rafces u hojas) y no se puede acceder al mismo golpeandolas, sino que solo se puede acceder rompiendo las paredes celulares a traves de medios ffsicos u otros medios. De esta manera, los procesos para la extraccion del caucho de plantas que no son Hevea resultan generalmente mas complicados y laboriosos que los procesos para recoger caucho a partir de arboles de Hevea. Adicionalmente, debido al porcentaje de caucho relativamente bajo presente en las plantas que no son Hevea, se puede atribuir un gasto considerable a la recogida y transporte de las plantas recolectadas hasta una instalacion donde se pueda recuperar el caucho natural presente en las celulas vegetales.
El documento US-2006/106183A1 describe un proceso para la separacion de resina y caucho de guayule utilizando extraccion con disolvente supercntico o subcntico.
El documento US-4591631A describe un proceso para utilizar agua para separar bagazo de guayule de una mezcla guayule-disolvente.
El documento US-4591631A describe un proceso para extraer por separado caucho y resina de guayule triturado.
El documento EP-0164137A2 describe un proceso para extraer conjuntamente caucho y resina de arbusto guayule utilizando solamente hexano como disolvente.
El documento WO2009/129249A2 describe procesos para recuperar caucho natural de un latex que contiene agua.
Sumario
En la presente memoria se proporciona un metodo para recuperar caucho de briquetas que contienen caucho que comprende:
a. utilizar briquetas envejecidas que comprenden al menos un antioxidante y materia vegetal picada que contiene bagazo, caucho, resina, y menos de 5% en peso de hojas de una planta guayule, en donde las briquetas se han envejecido durante aproximadamente 21-200 dfas tras la formacion;
b. mezclar las briquetas con (i) al menos un disolvente organico apolar y (ii) al menos un disolvente organico polar para producir una suspension acuosa donde la cantidad total de (i) y (ii) es 50-90% en peso de la suspension acuosa, las briquetas comprenden 10-50% en peso de la suspension acuosa, y la suspension acuosa contiene 0,5-10% en peso de agua;
c. retirar una mayor parte del bagazo de la suspension acuosa para producir una micela y una primera parte de bagazo;
d. opcionalmente, anadir mas cantidad de disolvente organico polar, disolvente apolar o una combinacion de los mismos a la micela para formar una micela de viscosidad reducida, en donde cualquier disolvente organico polar y disolvente organico apolar adicional que se anade es igual o diferente de los utilizados en (a) y la cantidad anadida de cualquier disolvente organico polar adicional es inferior a la cantidad que produce la coagulacion del caucho contenido con la micela de viscosidad reducida;
e. retirar un 80-95% en peso de bagazo (con respecto al peso total del bagazo presente en la micela de viscosidad reducida) de la micela producida en (c) o (d) formando de este modo una micela purificada y una segunda fraccion de bagazo, en donde una mayor parte del bagazo que se retira tiene un tamano de partfculas inferior a 105 micrometros;
f. tratar opcionalmente la micela purificada para retirar bagazo adicional produciendo de este modo una solucion de caucho clarificada que contiene 0,01-1% en peso de bagazo (con respecto al peso total de bagazo presente en la suspension acuosa) produciendo de este modo una solucion de caucho clarificada;
g. aumentar la cantidad relativa de disolvente polar con respecto al disolvente apolar en la micela purificada o en la solucion de caucho clarificada de modo que el caucho coagule; y
h. producir caucho solido purificado a partir del caucho coagulado de modo que, si dicho caucho solido purificado contiene 0,8% de materia volatil, tambien contiene 0,05-0,5% en peso de polvo, 0,2-1,5% en peso de cenizas y 0,1 4% en peso de resina,
en donde al menos (b)-(f) se llevan a cabo a una temperatura o temperaturas de 10-80°C y una presion de 35 a 1000 kPa.
Descripcion detallada
En la presente memoria se proporcionan metodos para la recuperacion de caucho de formas de briqueta envejecidas de materia vegetal comprimida, especialmente de plantas de guayule. Para facilitar la descripcion de determinadas secciones, los metodos y las briquetas envejecidas se describen como realizaciones; el uso de esta terminologfa es solo para facilitar la descripcion y no debe interpretarse como una limitacion.
Definiciones
La terminologfa que se define en la presente memoria es solo para la descripcion de las realizaciones y no debe considerarse como limitante de la invencion en su totalidad.
En la presente memoria, se pretende que la expresion “ planta que no es Hevea” abarque plantas que contienen caucho natural en las celulas individuales de la planta.
En la presente memoria, el termino “ bagazo” se usa para referirse a aquella parte de la materia vegetal molida o troceada de una planta que no es Hevea que es insoluble y, por tanto, se suspende en lugar de disolverse en disolventes organicos. En la presente memoria, debe entenderse que bagazo incluye polvo y ceniza, a no ser que se especifique otra cosa.
En la presente memoria, la expresion “ materia vegetal” significa material obtenido de una planta que no es Hevea. Salvo que se indique lo contrario, la materia vegetal puede incluir rafces, tallos, corteza, material lenoso, medula y hojas.
En la presente memoria, la expresion “ material lenoso” significa el tejido vascular y el material meristematico obtenido de una planta que no es Hevea. A no ser que se especifique otra cosa, el material lenoso no incluye corteza.
En la presente memoria, el termino “ medula” es la region mas interna del material lenoso de una planta que no es Hevea.
En la presente memoria, el termino “ corteza” se refiere a la fuerte cubierta exterior presente en los tallos y rafces de determinadas plantas que no son Hevea (particularmente de tipos lenoso o arbustivo) y debe entenderse que incluye todos los tejidos del exterior del cambium vascular. No todas las plantas que no son Hevea tienen corteza.
En la presente memoria, el termino “ resina” significa las entidades qmmicas que no son caucho de origen natural presentes en una materia vegetal que no es Hevea, incluyendo, pero no de forma limitativa resinas (tales como terpenos), acidos grasos, protemas y materiales inorganicos.
En la presente memoria, el termino “ polvo” (tal como se usa junto con el caucho solido purificado producido mediante los procesos divulgados en la presente memoria) significa material no vegetal que puede estar asociado a plantas que no son Hevea, particularmente tras la recoleccion, tal como suelo, arena, arcilla y piedrecitas. Se puede determinar el contenido de polvo del caucho solido purificado volviendo a disolver por completo el caucho solido y vertiendo la solucion a traves de un tamiz de 45 micrometros. A continuacion se enjuaga el tamiz con disolvente adicional y se seca. El peso del material retenido en el tamiz representa el contenido de “ polvo” del caucho solido purificado.
En la presente memoria, el termino “ ceniza” (tal como se usa junto con el caucho solido purificado producido por los procesos divulgados en la presente memoria) significa el material inorganico (es decir, exento de carbono) que permanece tras incinerar el caucho a 550°C ± 25°C.
En la presente memoria, el termino “ mayona” significa mas del 50% pero menos del 100%. En determinadas realizaciones, el termino significa 51-60% y en otras realizaciones 60-95%.
En la presente memoria, la frase “ materia volatil” se refiere a materia que no es caucho que puede estar presente en una muestra de caucho solido purificado, pero que se volatiliza a 100 /- 5°C (o 160 /- 5°C si se sospecha que la muestra de caucho contiene aceites de hidrocarburos volatiles). Un ensayo normalizado para determinar la materia volatil que esta presente en una muestra de caucho es el ASTM D1278-91 (1997).
Detalles
Se proporcionan metodos para recuperar caucho de briquetas que contienen caucho. Los metodos comprenden:
a. utilizar briquetas envejecidas que comprenden al menos un antioxidante y materia vegetal picada que contiene bagazo, caucho, resina, y menos de 5% en peso de hojas de una planta guayule, en donde las briquetas se han envejecido durante aproximadamente 21-200 dfas tras la formacion;
b. mezclar las briquetas con (i) al menos un disolvente organico apolar y (ii) al menos un disolvente organico polar para producir una suspension acuosa donde la cantidad total de (i) y (ii) es de 50-90% en peso de la suspension acuosa, las briquetas comprenden 10-50% en peso de la suspension acuosa, y la suspension acuosa contiene 0,5 10% en peso de agua;
c. retirar una mayor parte del bagazo de la suspension acuosa para producir una micela y una primera parte de bagazo;
d. opcionalmente, anadir mas cantidad de disolvente organico polar, disolvente apolar o una combinacion de los mismos a la micela para formar una micela de viscosidad reducida, en donde cualquier disolvente organico polar y disolvente organico apolar adicional que se anade es igual o diferente de los utilizados en (a) y la cantidad anadida de cualquier disolvente organico polar adicional es inferior a la cantidad que produce la coagulacion del caucho contenido con la micela de viscosidad reducida;
e. retirar un 80-95% en peso de bagazo (con respecto al peso total del bagazo presente en la micela de viscosidad reducida) de la micela producida en (c) o (d) formando de este modo una micela purificada y una segunda fraccion de bagazo, en donde una mayor parte del bagazo que se retira tiene un tamano de partfculas inferior a 105 micrometros;
f. tratar opcionalmente la micela purificada para retirar bagazo adicional produciendo de este modo una solucion de caucho clarificada que contiene 0,01-1% en peso de bagazo (con respecto al peso total de bagazo presente en la suspension acuosa) produciendo de este modo una solucion de caucho clarificada;
g. aumentar la cantidad relativa de disolvente polar en comparacion con el disolvente apolar en la micela purificada o en la solucion de caucho clarificada de modo que el caucho coagule; y
h. producir caucho solido purificado a partir del caucho coagulado de modo que, si dicho caucho solido purificado contiene 0,8% de materia volatil, tambien contiene 0,05-0,5% en peso de polvo, 0,2-1,5% en peso de cenizas y 0,1 4% en peso de resina,
en donde al menos (b)-(f) se llevan a cabo a una temperatura o temperaturas de 10-80°C y una presion de 35 a 1000 kPa.
Almacenamiento de las briquetas
La siguiente descripcion de almacenamiento de las briquetas se debe entender como aplicable a los metodos descritos en la presente memoria en terminos de almacenamiento de briquetas que se utilizaran en ultima instancia en dichos metodos. En determinadas realizaciones descritas en la presente memoria, puede ser util almacenar las briquetas en un entorno controlado donde la temperatura de las briquetas se mantenga a una temperatura inferior a 70°C,
preferiblemente menos de 50°C. En determinadas realizaciones, la temperatura de las briquetas se puede mantener a una temperatura de 20-75°C, 20-50°C o 20-25°C. En general, la temperatura de las briquetas se mantiene controlando la temperatura del aire que rodea las briquetas.
En determinadas realizaciones, puede ser de utilidad almacenar las briquetas en un ambiente controlado donde la humedad relativa del aire que rodea las briquetas se mantiene en un 50 de humedad o superior. En determinadas realizaciones, la humedad relativa del aire se puede mantener en 40-60%. En general, un aumento en la humedad puede ayudar a mantener el peso molecular del caucho presente en el interior de las briquetas. Pueden utilizarse otros metodos para mantener las briquetas en un entorno de mayor humedad, tal como la pulverizacion o nebulizacion periodica de las briquetas con agua. En determinadas realizaciones, la pulverizacion o nebulizacion se utiliza semanalmente o en semanas alternas y se aplica una cantidad suficiente de agua para mantener el contenido de agua promedio de las briquetas en un 10% en peso o superior (p. ej., 10-20% en peso), preferiblemente 15% en peso o superior (p. ej., 15-20% en peso). En determinadas realizaciones, puede ser de utilidad almacenar las briquetas bajo un gas inerte (p. ej., nitrogeno) para evitar la oxidacion del caucho. En determinadas realizaciones, las briquetas se almacenan en un ambiente controlado, donde tanto la temperatura como la humedad relativa del aire que rodea las briquetas se mantiene segun se describe con anterioridad. En otras realizaciones, las briquetas se almacenan en un entorno controlado, donde tanto la temperatura como la atmosfera (es decir, el gas inerte) del aire que rodea las briquetas se mantiene segun se describe con anterioridad. En otras realizaciones adicionales, las briquetas se almacenan en un entorno controlado, donde tanto la atmosfera (es decir, el gas inerte) como la humedad relativa del aire que rodea las briquetas se mantiene segun se describe con anterioridad. En otras realizaciones adicionales, las briquetas se almacenan en un entorno controlado donde la temperatura, la atmosfera y la humedad relativa se mantienen segun se describe con anterioridad.
En determinadas realizaciones segun los metodos descritos en la presente memoria, las briquetas se han envejecido durante 18-24 dfas tras la formacion y antes de la preparacion de una suspension acuosa que utiliza las briquetas. En determinadas realizaciones adicionales de los metodos descritos en la presente memoria, las briquetas se envejecen durante otros penodos de tiempo tales como 30 dfas o menos, 60 dfas o menos, o 90 dfas o menos; en dichas determinadas realizaciones, el periodo de envejecimiento es de 10-30 dfas, 10-60 dfas, 10-90 dfas, o 18-30 dfas, 18 60 dfas o 18-90 dfas.
En determinadas realizaciones, las briquetas tienen una densidad que es 150-325% mayor que la densidad de la materia vegetal picada no comprimida. Densidades relativamente mas altas de las briquetas pueden llevar a una disminucion en los costes de envfo y transporte, ya que relativamente mas briquetas (y, por tanto, mas caucho) se pueden transportar o almacenar dentro del mismo volumen del contenedor de envfo o almacenamiento. En otras realizaciones adicionales, las briquetas tienen una densidad que es 40-100% superior a la densidad de la materia vegetal picada no comprimida. Las briquetas con este tipo de densidades pueden proporcionar ventajas en terminos de ser mas faciles de producir y mas faciles de triturar y de disolver en un disolvente organico. En determinadas realizaciones descritas en la presente memoria, las briquetas tienen una densidad de 400 a 1000 kg/metro cubico (0,4 a 1 kg/litro (de 3 a 8,5 libras/galon)). Esta densidad es la densidad verdadera de las briquetas (excluyendo el volumen de poros) y no la densidad aparente. Existen varios metodos (p. ej., opticos, expansion de gas y empapamiento de lfquido) para determinar la densidad verdadera de un solido poroso y son conocidos por el experto en la tecnica, pero por lo general, todos conllevas la medicion del volumen de poros existente en el interior del solido poroso, de tal forma que este volumen se puede excluir del volumen que se utiliza para calcular la densidad verdadera.
Materia vegetal para las briquetas
Como se ha mencionado anteriormente, las briquetas utilizadas en los metodos descritos en la presente memoria comprenden materia vegetal picada de Parthenium argentatum (arbusto guayule) que se ha comprimido.
Preparacion de la materia vegetal
En determinadas realizaciones de los metodos descritos en la presente memoria, las briquetas se preparan a partir de materia vegetal de guayule que se ha picado o troceado en piezas con un tamano medio de 25,4 mm (1 pulg) o menos. Generalmente, el troceado o picado de la materia vegetal hasta un tamano de 38,1 mm (1,5 pulg) o inferior, o 25,4 mm (1 pulg) o inferior puede tener lugar en una o en mas etapas. Por ejemplo, la planta guayule que se utiliza se puede picar en grueso en la ubicacion de cosechado formando piezas con una longitud media inferior a 50,8 mm (2 pulg) de longitud. El picado en grueso puede tener lugar antes o despues de la eliminacion opcional de las hojas y tierra (tal como agitando la planta o sometiendola a corrientes de aire fuertes), pero es preferiblemente despues de la eliminacion de una gran mayona de hojas y tierra de la materia vegetal cosechada. El troceado o el picado en piezas con un tamano medio de 38,1 mm (1,5 pulg) o inferior o 25,4 mm (1 pulg) o inferior puede lograrse utilizando diversos medios ffsicos. Un modo ilustrativo de obtencion de materia vegetal picada con un tamano medio de 38,1 mm (1,5 pulg) o inferior o 25,4 mm (1 pulg) o inferior es alimentar material vegetal bruto (u opcionalmente materia vegetal picada en grueso) a una desfribradora, un granulador, un molino de martillos o un molino de rodillos. Una granuladora es una maquina bien conocida disenada para picar o moler el material en diversos tamanos. La mayona de granuladoras contienen multiples cuchillas (tfpicamente cuchillas de acero) y una o mas cribas (algunas veces de forma indistinta) con orificios de diversos diametros para determinar el tamano del producto final. Existen granuladores de diversos tamanos y pueden ser utiles para picar la materia vegetal, tales como los que tienen aberturas de 9,53
mm, 6,4 mm y 3,18 mm (3/8 pulg, % pulg y 1/8 pulg). Un molino de martillos se puede describir generalmente como un tambor de acero que contiene un eje o tambor de giro vertical u horizontal sobre el cual se montan los martillos; los martillos “ golpean” el material que se hace pasar a traves del molino. Existen molinos de martillo de diversos tamanos y pueden ser utiles para picar la materia vegetal, tales como los que tienen aberturas de 9,53 mm, 6,4 mm y 3,18 mm (3/8 pulg, % pulg y 1/8 pulg). Un molino de rodillos/molino de rallado puede describirse generalmente como un dispositivo con dos o mas rodillos conteniendo cada uno ranuras longitudinales que ayudan en la reduccion de tamano adicional del material alimentado a traves del molino. Existen molinos de rodillos de diversos tamanos y pueden ser utiles para picar la materia vegetal, tales como los que tienen aberturas de 9,53 mm, 6,4 mm y 3,18 mm (3/8 pulg, % pulg y 1/8 pulg). En determinadas realizaciones segun los metodos descritos en la presente memoria, la materia vegetal se somete al menos a uno de un granulador, una desfribradora, un molino de martillos, un molino de rodillos y un molino de escamacion para producir materia vegetal picada que tiene un tamano medio de 25,4 mm (1 pulg) o inferior. En otras realizaciones segun los metodos descritos en la presente memoria, la materia vegetal se somete al menos a dos de una desfribradora, un granulador, un molino de martillos, un molino de rodillos y un molino escamador para producir materia vegetal picada que tiene un tamano medio de 25,4 mm (1 pulg) o inferior.
En determinadas realizaciones segun los procesos descritos en la presente memoria, la materia vegetal de guayule utilizada en la suspension acuosa no solo se ha picado o desfibrado (tal como mediante tratamiento en una desfribradora, un molino de rodillos, un molino de martillos y/o un granulador) sino que se ha sometido tambien a un molino de escamacion/escamadora y/u otro tratamiento mecanico capaz de romper las paredes celulares de las celulas que contienen el caucho natural despues del briqueteado pero antes del mezclado en la suspension acuosa. Un molino escamador o escamadora generalmente puede describirse como un dispositivo con dos o mas rodillos que tienen, cada uno de ellos, una superficie lisa, que generalmente funciona a diferentes velocidades, con una separacion definida y ajustable entre rodillos que ayuda principalmente a proporcionar una ruptura adicional de paredes celulares de plantas. Dichos tipos de tratamiento mecanico tienden a aumentar la cantidad de caucho natural que puede recuperarse en ultima instancia de la materia vegetal. En determinadas realizaciones preferidas de los metodos descritos en la presente memoria, la materia vegetal del arbusto guayule (materia vegetal picada) se somete tanto a molienda con rodillos como a molienda de escamacion. En otras realizaciones de los metodos descritos en la presente memoria, la materia vegetal troceada del arbusto guayule se usa para las briquetas, y la materia vegetal picada se somete al menos a uno de molienda con rodillos, una desfribradora, un granulador y una molienda con martillos antes de comprimirla a modo de briqueta y la molienda de escamacion despues del briqueteado (durante pero antes de la preparacion de la suspension acuosa). En aquellas realizaciones donde se usan al menos una molienda con rodillos, o una molienda con martillos, una desfibradora, una granuladora y una molienda de trituracion de la materia vegetal picada, la materia vegetal picada se trata preferiblemente con al menos un antioxidante antes de comprimirse en una briqueta (estando la cantidad del antioxidante de acuerdo con la descripcion previa del antioxidante).
En determinadas realizaciones segun los metodos descritos en la presente memoria, puede ser util tratar la materia vegetal picada con un tamano medio de 38,1 mm (1,5 pulg) o inferior o 25,4 mm (1 pulg) o inferior (tal como sale de un granulador) para retirar el material de tamano inferior antes del briqueteado. La cantidad de material de tamano inferior que se genera puede variar dependiendo de diversos factores, incluyendo el metodo utilizado para picar o trocear el material vegetal y la velocidad a la cual tiene lugar el picado o la molienda. Un modo ilustrativo de retirada de material de tamano pequeno es hacer pasar la materia vegetal picada sobre una criba de malla que se somete a vibracion para permitir que el material de tamano pequeno caiga a traves de la malla. Pueden utilizarse diversos tipos de tamiz de malla, dependiendo del tamano del material que se clasifica como “ demasiado pequeno” . En determinadas realizaciones, se utiliza un tamiz de 595 micrometros, 707 micrometres, 841 micrometres, 1000 micrometres o 1.190 micrometres (30mesh, 25mesh, 20mesh, 18mesh o 16mesh). La puntuacion mesh del tamiz corresponde al numero de aberturas por centfmetro cuadrado (aberturas por pulgada cuadrada). Asf, un tamiz de 841 micrometros (20 mesh) tendra 20 aberturas en un centimetre cuadrado (una pulgada cuadrada). Los tamanos de las aberturas en los tamices de malla mostrados son los siguientes: 595 micrometros (aberturas de 0,0232 pulg o aberturas de 30 mesh); 707 micrometros (aberturas de 0,0280 pulg o aberturas de 25 mesh); 841 micrometros (aberturas de 0,0331 pulg o aberturas de 20 mesh); 1000 micrometros (aberturas de 0,0394 pulg o aberturas de 18 mesh); y 1190 micrometros (aberturas de 0,0469 pulg o aberturas de malla 16). Otra manera ilustrativa de eliminar el material demasiado pequeno es utilizando un separador de aire que funciona soplando para alejar o expeler las particulas demasiadas pequenas (y, por tanto, mas ligeras). Preferiblemente, cuando se elimina el material demasiado pequeno (tal como mediante un tamiz de malla), se elimina al menos 90% en peso, incluso aun mas preferiblemente al menos 95% en peso del material demasiado pequeno. En determinadas realizaciones, el material vegetal al que se ha dado forma de briquetas tiene un tamano de 1,59 mm a 38,1 mm (de 1/16 pulg a 1,5 pulg), preferiblemente de 1,59 mm a 25,4 mm (de 1/16 a 1 pulg), incluso mas preferiblemente de 3,18 mm a 12,7 mm (de 1/8 pulg a A pulg); en algunas de esas realizaciones, el material vegetal se ha sometido a un proceso tal como granulacion en el que se utiliza un tamiz que tiene una abertura de 1,59 mm, 3,18 mm, 6,4 mm o 12,7 mm (1/16 pulg 1/8 pulg, % pulg o A pulg), produciendo de este modo material que tiene un tamano maximo no superior al de las aberturas.
En determinadas realizaciones segun los metodos descritos en la presente memoria, la materia vegetal de guayule que se comprime a modo de briquetas no solamente se ha troceado, sino que se ha sometido tambien a un molino de rodillos/molino desintegrador, molino escamador/escamadora, molino de martillos y/u otro tratamiento mecanico capaz de romper las paredes celulares de las celulas que contienen el caucho natural. Un molino de rodillos/molino de rallado puede describirse generalmente como un dispositivo con dos o mas rodillos conteniendo cada uno ranuras
longitudinales que ayudan en la reduccion de tamano adicional del material alimentado a traves del molino. Un molino escamador o escamadora generalmente puede describirse como un dispositivo con dos o mas rodillos que tienen, cada uno de ellos, una superficie lisa, que generalmente funciona a diferentes velocidades, con una separacion definida y ajustable entre rodillos que ayuda principalmente a proporcionar una ruptura adicional de paredes celulares de plantas. Un molino de martillos se puede describir generalmente como un tambor de acero que contiene un eje o tambor de giro vertical u horizontal sobre el cual se montan los martillos; los martillos “ golpean” el material que se hace pasar a traves del molino. Dichos tipos de tratamiento mecanico tienden a aumentar la cantidad de caucho natural que puede recuperarse en ultima instancia de la materia vegetal. En determinadas realizaciones de los metodos descritos en la presente memoria, se utiliza materia vegetal troceada de arbusto guayule para las briquetas y la materia vegetal troceada se somete a al menos un proceso de molienda con rodillos, molienda escamadora y molienda con martillos antes de comprimirla a modo de briqueta. En las realizaciones en las que la materia vegetal troceada se somete al menos a uno de los molinos de rodillo, molinos escamadores o molinos de martillo, la materia vegetal troceada se trata preferiblemente con al menos un antioxidante antes de comprimirla en una briqueta (siendo la cantidad del antioxidante conforme a la descripcion del antioxidante de la presente memoria).
Las briquetas que se utilizan en los metodos descritos en la presente memoria pueden contener una determinada cantidad de agua. En determinadas realizaciones de los metodos descritos en la presente memoria, las briquetas contienen 2-20% en peso de agua (con respecto al peso total de la briqueta). En otras realizaciones, las briquetas contienen 5-15% en peso de agua. El agua que esta dentro de las briquetas tiene como fuente principal agua residual de la materia vegetal. La cantidad de agua presente en las briquetas se puede ajustar, por ejemplo, secando la materia vegetal troceada antes de compactarla para formar briquetas. En determinadas realizaciones de los metodos descritos en la presente memoria, la materia vegetal troceada se seca para reducir su contenido de humedad en al menos un 2% en peso, en al menos un 4% en peso o incluso en al menos un 6% en peso, antes de compactar la materia vegetal a modo de briquetas. Se pueden utilizar diversos metodos para lograr el secado de la materia vegetal picada incluidos, aunque no de forma limitativa, secado al sol, secado con aire forzado (aire seco y/o calentado). En determinadas realizaciones, la materia vegetal se puede secar antes de trocearla. Otra fuente potencial de agua que puede estar presente en las briquetas son aditivos anadidos a la planta despues de la cosecha. Como se indica mas detalladamente mas adelante en la presente memoria, estos aditivos pueden incluir antioxidantes y/o aglutinantes que se pueden aplicar de forma opcional mediante soluciones acuosas de los ingredientes activos.
Segun los metodos descritos en la presente memoria que hacen uso de briquetas de materia vegetal de un arbusto guayule, la materia vegetal que se utiliza puede adoptar diversas formas como se describe mas detalladamente en la presente memoria. En determinadas realizaciones, la materia vegetal comprende arbusto guayule picado, incluida la corteza y el tejido lenoso del arbusto, pero no mas de 5% en peso, preferiblemente no mas de 4% en peso o no mas de 3% en peso, o incluso preferiblemente no mas de 1% en peso de la materia vegetal que comprende hojas del arbusto guayule. En algunas de las anteriores realizaciones, el arbusto guayule usado para la materia vegetal comprende inicialmente tanto porciones exteriores como porciones subterraneas del arbusto (es decir, los tallos (con la corteza, tejido lenoso y medula) y las rafces). En otras de las realizaciones anteriores, el arbusto guayule usado para la materia vegetal comprende inicialmente solo las porciones exteriores del arbusto (en otras palabras, las rafces no estan incluidas en la materia vegetal). Las hojas del arbusto guayule pueden retirarse utilizando diversos metodos tales como secado de campo seguido de agitacion. A los expertos en la tecnica se les pueden ocurrir otros metodos de retirada de las hojas de la materia vegetal del arbusto guayule antes de incorporar la materia vegetal a las briquetas y se pueden utilizar dichos metodos, ya que el metodo espedfico de retirada de las hojas no se considera una limitacion significativa de los procesos descritos en la presente memoria.
En determinadas realizaciones segun los metodos descritos en la presente memoria, la materia vegetal de guayule utilizada en las briquetas contiene bagazo, caucho y resina. En determinadas realizaciones segun los metodos descritos en la presente memoria, la materia vegetal de guayule utilizada en las briquetas incluye corteza, material amaderado, caucho y resina. En determinadas realizaciones segun los metodos descritos en la presente memoria, el material amaderado comprende al menos 70% en peso, 80% en peso, al menos 85% en peso, o incluso al menos 90% en peso de la briqueta y la cantidad restante de la briqueta comprende corteza y hojas. Para lograr la composicion anterior de materia vegetal dentro de la briqueta puede ser necesario retirar o limitar la cantidad de corteza y hojas que se utiliza dentro de la materia vegetal y compactarla formando briquetas. En otras realizaciones adicionales segun los metodos descritos en la presente memoria, la corteza comprende al menos 50% en peso, al menos 60% en peso, al menos 70% en peso o incluso al menos 80% en peso de las briquetas y la cantidad restante de las briquetas comprende material amaderado y hojas. Para lograr la composicion anterior de materia vegetal dentro de las briquetas, sera probablemente necesario retirar o limitar la cantidad de material lenoso y hojas que se utiliza dentro de la materia vegetal y compactarla formando briquetas. En determinadas realizaciones de los metodos descritos en la presente memoria, las briquetas comprenden al menos 80% en peso de corteza, menos de 20% en peso de material amaderado y menos de 1% en peso de hojas. Para lograr la composicion anterior de materia vegetal dentro de las briquetas, sera probablemente necesario retirar o limitar la cantidad de material lenoso y hojas que se utiliza dentro de la materia vegetal y compactarla formando briquetas. En otras realizaciones adicionales de los metodos descritos en la presente memoria, las briquetas contienen menos de 5% en peso o inferior de material amaderado, comprendiendo la cantidad restante de las briquetas hasta 95% en peso de corteza y preferiblemente menos de 2% en peso de hojas, aun mas preferiblemente menos de 1% en peso de hojas. Cada porcion de la materia vegetal (es decir, corteza, material lenoso y hojas) utilizada dentro de las briquetas contendra cantidades variables de bagazo, caucho, resina y agua.
Briqueteado
Como se ha descrito anteriormente, los metodos descritos en la presente memoria hacen uso de materia vegetal comprimida en forma de briquetas. El termino briqueta engloba diversas formas o geometnas incluidas, aunque no de forma limitativa: granulos, cubos, solidos rectangulares, solidos esfericos, solidos ovalados, formas de ladrillo y de tarta. Existen diversos metodos para la compactacion de la materia vegetal para formar briquetas. Un metodo de preparacion de briquetas a partir de la materia vegetal es utilizando una maquina de briqueteado comercial para preparar las briquetas. Estas maquinas son fabricadas por diversas empresas y son comercializadas con diversas formas y caractensticas tecnicas. Maquinas de briqueteado ilustrativas incluyen las fabricadas por K.R. Komarek, Inc. (Wood Dale, IL), incluidas las maquinas de briqueteado de tipo rodillo con num. de modelo B100R y BR200QC. Generalmente, una maquina de briqueteado utiliza un sistema de tipo rodillo para compactar material, con o son la adicion de un aglutinante al material que se esta comprimiendo. La maquina puede aplicar presion en cantidades diversas, dependiendo de la maquina utilizada, las propiedades de la materia vegetal troceada y las propiedades deseadas en las briquetas. En determinadas realizaciones, se obtienen briquetas de materia vegetal a partir de un arbusto de guayule utilizando una maquina de briquetado. En algunas de las realizaciones anteriores, se aplica un aglutinante a la materia vegetal troceada antes de comprimirla para formar briquetas. A los expertos en la tecnica se les pueden ocurrir otros metodos de preparacion de briquetas de materia vegetal troceada de plantas distintas de Hevea y los pueden utilizar dentro del ambito de los procesos descritos en la presente memoria.
En determinadas realizaciones segun los metodos descritos en la presente memoria, las briquetas se obtienen de materia vegetal troceada que se ha tratado con uno o mas aglutinantes antes de comprimirla a modo de briquetas. Se pueden utilizar diversos tipos de aglutinantes incluidos, aunque no de forma limitativa, aglutinantes organicos (tales como productos de madera, arcilla, almidones y ceniza), aglutinantes basados en productos qmmicos (tales como sulfonato, cal y bentonita de sodio y lfquidos como agua. La cantidad de aglutinante utilizado con la materia vegetal troceada puede variar dependiendo del tipo de briqueta formada. En determinadas realizaciones, la cantidad de aglutinante utilizado con la briqueta es del 0,1-5% en peso (con respecto al peso total de la briqueta).
En determinadas realizaciones segun los metodos descritos en la presente memoria, las briquetas se obtienen de materia vegetal troceada que se ha tratado con uno o mas aglutinantes antes de comprimirla a modo de briquetas. Los compuestos adecuados para usar como el o los antioxidantes son bien conocidas por los expertos en la tecnica e incluyen, aunque no de forma limitativa, 2,6-di-t-butil-4-metilfenol (tambien conocido como 2,6-di-t-butil-p-cresol); N-(1,3-dimetilbutil)-N'-fenil-1,4-bencenodiamina; octadecil-3-(3,5-di-terc.butil-4-hidroxifenil)-propionato (comercializado como Irganox® 1076); 4,6-bis(octiltiometil)-o-cresol (comercializado como Irganox® 1520), fenoles impedidos monohidratados tales como 6-t-butil-2,4-xilenol, fenoles estirenados, octilfenoles butilados; bisfenoles, por ejemplo, 4,4'-butilidenbis(6-t-butil-m-cresol), bisfenol A polibutilado, hidroquinonas impedidas, tales como 2,4-di-tamilhidroquinona; polifenoles, tales como copolfmero de p-cresol-diciclopentadieno butilado; sulfuros fenolicos, tales como 4,4'-tiobis(6-t-butil-3-metil-fenol), bisfenol fosfitos alquilados-arilados tales como tris(nonilfenil)fosfito, triazinatrionas tales como hidroxicinnamato triester alquilado de tris(2-hidroxietil)-triazinatriona, tris(alquilhidroxibencil)-triazinatriona; esteres de pentaeritritol tales como tetrakis(metilen-3,5-di-t-butil-4-hidroxihidrocinnamato)-metano; difenilaminas sustituidas tales como difenilaminas octiladas, p-(p-toluensulfonamido)-di-fenilamina, difenilamina nonilada, productos de reaccion de diisobutilen-difenilamina; dihidroquinolinas, tales como 6-dodecil-1,2-dihidro-2,2,4-trimetilquinolina; polfmeros de dihidroquinolina, tales como polfmero de 1,2-dihidro-2,2,4-trimetilquinolina; mercaptobencimidazoles tales como 2-mercaptobencimidazol; ditiocarbamatos de metal, tales como dibutilditiocarbamato de mquel, diisobutilditiocarbamato de mquel, dimetilditiocarbamato de mquel; productos de reaccion de cetona/aldehndo-arilamina tales como productos de condensacion de anilina-butiraldehndo, productos de reaccion de diarilamina-cetona-aldehndo; y p-fenilendiaminas sustituidas, tales como di-b-naftil-p-fenilenfenilendiamina y N-fenil-N'-ciclohexil-p-fenilendiamina. La cantidad total del antioxidante empleado en estas realizaciones en las que se utiliza al menos un antioxidante puede estar en el intervalo de 0,2% a 2% en peso del caucho solido purificado producido al final del proceso (con respecto al peso del caucho solido purificado que contiene 0,8% en peso de materia volatil).
En determinadas realizaciones segun los metodos descritos en la presente memoria, las briquetas se almacenan durante al menos 90 dfas despues de compactarlas, manteniendo el caucho aun contenido dentro de las briquetas un peso molecular de al menos 800.000, preferiblemente al menos 1.000.000. En determinadas realizaciones preferidas, las briquetas se obtienen de materia vegetal troceada de un arbusto guayule y las briquetas se pueden almacenar durante al menos 90 dfas tras compactarlas, manteniendo el caucho aun contenido en las briquetas un peso molecular de al menos 800.000, preferiblemente al menos 1.000.000. En otras realizaciones, las briquetas se pueden almacenar durante al menos 7 meses (210 dfas) tras compactarlas, con el caucho aun contenido en las briquetas, reteniendo un peso molecular de al menos 800.000, preferiblemente al menos 1.000.000. En determinadas realizaciones, las briquetas estan hechas de materia vegetal desmenuzada de un arbusto de guayale y las briquetas se pueden almacenar durante al menos 7 meses (210 dfas) tras compactarlas, con el caucho aun contenido en las briquetas, reteniendo un peso molecular de al menos 800.000, preferiblemente al menos 1.000.000.
Recuperacion de caucho de la materia vegetal en forma de briquetas
La siguiente descripcion de metodos de recuperacion de caucho de briquetas debe entenderse como aplicable de modo general a los metodos descritos en la presente memoria, en donde se prepara una suspension acuosa a partir
de materia vegetal de guayule briqueteada. Debe entenderse que todas las descripciones de la materia vegetal (o briquetas) realizadas en la presente seccion abarcan el uso de materia vegetal de guayule (es decir, de arbustos de guayule), incluso aunque la explicacion concreta no defina explfcitamente que se esta haciendo referencia a materia vegetal de guayule.
Retirada de bagazo de la suspension
Segun los procesos divulgados en la presente memoria, se retira inicialmente la mayor parte del bagazo de la suspension para producir una micela (la suspension que se ha producido a partir de las briquetas, segun se describe anteriormente). (Los porcentajes en peso de bagazo a los que se hace referencia en la presente memoria se refieren a pesos en seco de bagazo (es decir, sin disolventes organicos ni agua). Como se indica mas detalladamente a continuacion en la presente memoria, la mayor parte del bagazo que se retira inicialmente en algunas realizaciones es del 60-95% en peso del bagazo presente en la suspension y, en otras realizaciones, del 51-60% en peso, 60-80% en peso, 70-95% en peso, o del 75-95% en peso. La cantidad total de bagazo presente en la suspension se puede determinartomando una muestra representativa de la suspension (con cuidado de que no se produzca sedimentacion del bagazo dentro de la suspension antes de tomar la muestra) y extrayendo los materiales insolubles mediante aclarado y centrifugado repetidos. En otras palabras, aclarado y centrifugado repetidos de sedimentos seguido de centrifugado repetido de cada sobrenadante resultante para garantizar una retirada completa de los materiales de bagazo insolubles. Pueden ser necesarias tres o mas tandas de aclarado y centrifugado. Despues de condensar y secar los materiales insolubles para retirar disolventes organicos, se puede determinar el peso total de los materiales insolubles. Se puede calcular la cantidad de bagazo presente en la muestra y por extension se puede calcular el peso total de bagazo presente en total en la suspension. La micela contiene una determinada cantidad de bagazo (es decir, la parte no retirada de la suspension), caucho solubilizado, resina solubilizada, al menos un disolvente organico polar y al menos un disolvente organico no polar. En determinadas realizaciones de los procesos divulgados en la presente memoria, se retira de la suspension un 60-95% en peso del bagazo, 60-80% en peso, 70-95% en peso o 75-95% en peso del bagazo para formar la micela. En determinadas realizaciones preferidas de los procesos divulgados en la presente memoria, se retira al menos un 70% en peso o al menos un 75% en peso del bagazo de la suspension para formar la micela.
La retirada del bagazo de la suspension se puede llevar a cabo utilizando equipos y/o procesos diversos y/o sustancias qmmicas diversas. La parte de bagazo que se retira de la suspension se denomina en la presente memoria primera parte de bagazo. En determinadas realizaciones preferidas de los procesos divulgados en la presente memoria, la retirada del bagazo de la suspension para producir una micela se logra utilizando una centnfuga, de forma opcional, una centnfuga decantadora. En determinadas realizaciones de los procesos divulgados en la presente memoria, la retirada del bagazo de la suspension para producir una micela se logra utilizando un decantador de extraccion o una prensa de tornillo. En otras realizaciones adicionales de los procesos divulgados en la presente memoria, la retirada del bagazo de la suspension para producir una micela se logra utilizando un extractor en contra-corriente. En determinadas realizaciones de los procesos divulgados en la presente memoria, una parteo toda la primera parte de bagazo se envfa de nuevo a la suspension para permitir la transferencia de la resina o el caucho solubilizado adicional que se asocia con el bagazo humedo de disolvente en la parte lfquida de la suspension (es decir, la micela). En otras realizaciones de los procesos divulgados en la presente memoria, no se envfa nada de la primera parte de bagazo de nuevo a la suspension. En determinadas realizaciones de los procesos divulgados en la presente memoria, al menos una parte de la micela (que contiene disolventes, caucho, resina y bagazo) que se produce a partir de la suspension se envfa de nuevo a la suspension. En otras realizaciones de los procesos divulgados en la presente memoria, no se envfa de nuevo nada de la micela a la suspension.
En determinadas realizaciones, cuando se utiliza una centnfuga decantadora para retirar bagazo de la suspension, se trabaja a una velocidad suficiente para generar una fuerza g de 500 a 3.500, preferiblemente de 1.000 a 3.000 o de 1.000 a 2.500. (Como entenderan los expertos en la tecnica, la fuerza g es una medida de la cantidad de aceleracion aplicada a una muestra y es una funcion de rotaciones por minuto y el radio de rotacion). Tambien esta comprendido en el ambito de los procesos divulgados en la presente memoria el uso de mas de una centnfuga para retirar la mayor parte del bagazo de la suspension. En determinadas realizaciones de los procesos divulgados en la presente memoria, el contenido en solidos de la micela que se obtiene retirando bagazo de la suspension es del 5-20% en peso, preferiblemente del 7-18% en peso (con respecto al peso total de la micela), considerandose los solidos bagazo, caucho y resina. En determinadas realizaciones segun los procesos divulgados en la presente memoria, la micela contiene del 1-10% en peso de caucho y del 1-10% en peso de resina; en otras realizaciones, la micela contiene del 3-7% en peso de caucho y del 3-9% en peso de resina.
Segun se describe previamente, en determinadas realizaciones espedficas de los procesos divulgados en la presente memoria, la suspension se somete a un proceso de centrifugacion para retirar el 70-95% en peso de bagazo (con respecto al peso total de bagazo en la suspension) para producir una micela. La micela contiene bagazo, caucho solubilizado, resina solubilizada, al menos un disolvente organico polar y al menos un disolvente organico no polar. En determinadas realizaciones, la suspension se somete a un proceso de centrifugacion para retirar el menos un 75% en peso del bagazo; en dichas determinadas realizaciones, del 75-95% en peso del bagazo. En determinadas realizaciones, la centnfuga es una centnfuga decantadora y, en dichas determinadas realizaciones, funciona a una velocidad suficiente para generar 500-3.500 g, preferiblemente de 1.000 a 3.000 g. Tambien esta comprendido en el ambito de los procesos divulgados en la presente memoria el uso de mas de una centnfuga para retirar al menos un
70% en peso (p. ej., 70-95% en peso) o al menos 75% en peso (p. ej., 75-95% en peso) de bagazo de la suspension. En determinadas realizaciones de los procesos divulgados en la presente memoria, el contenido en solidos de la micela que se produce retirando bagazo de la suspension es del 5-20% en peso, preferiblemente del 7-18% en peso (con respecto al peso total de la micela), considerandose los solidos bagazo, resina y caucho. En determinadas realizaciones de los procesos divulgados en la presente memoria, la micela contiene del 1-10% en peso de caucho y del 1-10% en peso de resina o; en otras realizaciones de los procesos divulgados en la presente memoria, la micela contiene del 3-7% en peso de caucho y del 3-9% en peso de resina.
Segun se describe previamente, en determinadas realizaciones espedficas de los procesos divulgados en la presente memoria, la suspension se somete a un proceso de extraccion para retirar del 60-95% en peso de bagazo (con respecto al peso total de bagazo presente en la suspension), produciendo asf una micela. El proceso de extraccion puede comprender el uso de un decantador de extraccion. Un decantador de extraccion puede ser una centnfuga de tipo espiral (a menudo horizontal) con un recipiente de pared solida conica cilmdrica. Dentro del recipiente se coloca una espiral que esta adaptada a la pared del recipiente y que gira dentro del mismo. La suspension o pasta acuosa a extraer se alimenta a la maquina (a menudo a traves de ranuras distribuidoras en la espiral del recipiente). La pasta acuosa o suspension entra entonces en la zona de extraccion en contra-corriente del recipiente y fluye hasta el extremo conico del recipiente mediante un disco separador en sentido contrario al flujo de un agente de extraccion que se anade (es decir, efecto de contra-corriente). El uso de determinados decantadores de extraccion puede permitir la adicion de disolvente adicional durante el proceso de extraccion, y se puede hacer funcionar de modo continuo o semicontinuo. Existen diferentes tipos de decantadores de extraccion, incluidos los que utilizan extracciones en contracorriente, decantadores de tipo espiral, y de tipo de recipiente solido. Preferiblemente, el decantador de extraccion utilizado es un extractor en contra-corriente. En la presente memoria, debe entenderse que la expresion decantador de extraccion incluye diferentes tipos de decantadores de extraccion, incluidos los decantadores en contracorriente, los decantadores de tipo espiral, los de tipo de recipiente con criba y los de tipo de recipiente solido. En determinadas realizaciones, la suspension se somete a un proceso de extraccion suficiente para retirar el menos un 70% en peso de bagazo. En determinadas realizaciones, el proceso de extraccion consiste en un decantador de extraccion. Un decantador de extraccion se puede operar con diversos ajustes, dependiendo del tamano y parametros de la maquina espedfica y de la cantidad de bagazo a retirar. Tambien esta comprendido en el ambito de los procesos divulgados en la presente memoria el uso de mas de un decantador de extraccion para retirar al menos un 70% en peso o al menos un 75% en peso de bagazo de la suspension. En determinadas realizaciones, el contenido en solidos de la micela que sale del decantador de extraccion es del 5-20% en peso, preferiblemente del 7-18% en peso (con respecto al peso total de la micela), considerandose los solidos bagazo, resina y caucho. En determinadas realizaciones de los procesos divulgados en la presente memoria, la micela que sale del decantador de extraccion contiene del 1-10% en peso de caucho y del 1-10% en peso de resina. En otras realizaciones de los procesos divulgados en la presente memoria, la micela contiene del 3-7% en peso de caucho y del 3-9% en peso de resina. Se contempla tambien de forma espedfica que la etapa del proceso de extraccion (p. ej., que utiliza un decantador de extraccion) con su retirada de una parte del bagazo presente en la suspension se puede usar en combinacion con la adicion de un disolvente adicional (es decir, disolvente organico polar, disolvente organico no polar o una combinacion de los mismos) para proporcionar una micela modificada que contiene relativamente menos bagazo y, por lo tanto, tiene un contenido en solidos apropiado para el procesado mediante la siguiente etapa de retirada de bagazo (que, en determinadas realizaciones, conlleva el uso de una centnfuga de disco). Se entendera que cuando el contenido en solidos del material que entra en la centnfuga de disco es relativamente menor (p. ej., en el intervalo del 5-10% en peso), se puede utilizar una centnfuga de disco relativamente mas pequena.
Segun se describe previamente, en determinadas realizaciones espedficas de los procesos divulgados en la presente memoria, la suspension se somete a un proceso de prensado para retirar al menos un 60% en peso de bagazo (con respecto al peso total de bagazo presente en la suspension), produciendo asf una micela. El proceso de prensado puede comprender el uso de una prensa de tornillo. Una prensa de tornillo es un tipo de maquina que contiene un tornillo dentro de una camara cuya longitud esta rodeada por un material cilmdrico de tipo criba. El tornillo se hace girar, lo que hace que el material dentro de la camara sea comprimido a traves de la camara y hacia arriba contra la criba. El eje del tornillo puede tener un diametro mayor hacia el extremo del eje de modo que el diametro creciente comprime el material solido contrala criba, de manera que el lfquido es expulsado a traves de la criba. Generalmente el material solido es empujado a lo largo del tornillo y puede comprimirse contra la criba pero no pasa a traves de la misma. Conforme continua girando el tornillo, se va acumulando material solido en el extremo de la camara. Este material solido se denomina a menudo torta de prensado. En el extremo de la camara se encuentra situado un tapon o puerta (el tapon o puerta se llama a menudo cono). Normalmente el cono se mantiene cerrado mediante aire a presion y cuanto mayor es la presion del aire, mayor es la fuerza con la que el tornillo debe comprimir la torta de prensado para abrirlo y mayor es la cantidad de lfquido expulsado desde la torta de prensado. La mayona de las prensas de tornillo pueden funcionar en continuo. En determinadas realizaciones de los procesos divulgados en la presente memoria, la suspension se somete a un proceso de prensado suficiente para retirar el menos un 70% en peso de bagazo. En determinadas realizaciones, el proceso de prensado se logra mediante una prensa de tornillo. En realizaciones en las que se utiliza una prensa de tornillo, se puede trabajar en diferentes condiciones, dependiendo del tamano y los parametros de operacion de la prensa de tornillo que se utilice en cada caso. Existen diversas prensas de tornillo comerciales, incluidas, aunque no de forma limitativa, las comercializadas por Vincent Corporation (Tampa, Florida).
En determinadas realizaciones de los procesos divulgados en la presente memoria en las que se utiliza una prensa de tornillo, se trabaja con un ajuste de 20-100 rpm y a una contrapresion de 0,03-0,10 MPa (5-15 psi) (preferiblemente de 0,03-0,07 MPa (5-10 psi)). Tambien esta comprendido en el ambito de los procesos divulgados en la presente memoria el uso de mas de una prensa de tornillo o el paso del bagazo a traves de la prensa de tornillo mas de una vez (anadiendo co-disolvente adicional a la torta de compresion de bagazo antes de llevar a cabo el segundo prensado) para retirar al menos un 70% en peso o al menos un 75% en peso de bagazo de la suspension. En determinadas realizaciones de los procesos divulgados en la presente memoria, el contenido en solidos de la micela que sale de la prensa es del 5-20% en peso, preferiblemente del 5-10% en peso (con respecto al peso total de la micela), considerandose los solidos bagazo, resina y caucho. En determinadas realizaciones de los procesos divulgados en la presente memoria, la micela (licor) que sale de la prensa contiene del 1-10% en peso de caucho y del 1-10% en peso de resina; en otras realizaciones, la micela contiene del 3-7% en peso de caucho y del 3-9% en peso de resina.
En determinadas realizaciones de los procesos divulgados en la presente memoria, la retirada del bagazo de la suspension para producir una micela se logra utilizando un extractor en contra-corriente. En determinadas realizaciones, el bagazo retirado por el extractor en contra-corriente comprende de 60-95% en peso del bagazo que esta presente en la suspension; en otras realizaciones del 70-95% o incluso del 75-95%. En determinadas realizaciones que utilizan el extractor en contra-corriente, la mezcla de bagazo y disolventes (es decir, la suspension) se homogenefza en un extractor aparte durante un penodo de tiempo previo al uso del extractor en contra-corriente, con un tiempo adicional para permitir que el disolvente entre en contacto con la materia vegetal y solubilice el caucho y las resinas contenidas en las celulas rotas de la materia vegetal. En otras realizaciones, la mezcla de bagazo y disolventes (es decir, la suspension) no se mezcla previamente antes de anadirla al extractor en contra-corriente o solo se mezcla previamente antes de anadirla al extractor en contra-corriente. El extractor en contra-corriente funciona segun el principio general de circulacion o movimiento de solidos en un sentido, mientras se produce una circulacion o movimiento de lfquido (p. ej., disolventes) en sentido opuesto, aumentando asf la cantidad de contacto entre solidos y lfquido. Son posibles y adecuadas para su uso en los procesos divulgados en la presente memoria diversas configuraciones espedficas de extractores en contra-corriente.
En determinadas realizaciones en las que se utiliza un extractor en contra-corriente, la materia vegetal que se mezcla con los disolventes para formar la suspension se deja en contacto con los disolventes durante un penodo de tiempo suficiente para permitir la solubilizacion del caucho y de la resina que esta presente en las celulas vegetales rotas de la materia vegetal, antes de retirar la mayor parte del bagazo del extractor en contra-corriente. En algunas de dichas realizaciones, la materia vegetal se deja en contacto con los disolventes durante 0,3-3 horas antes de retirar la mayor parte del bagazo del extractor en contra-corriente; en otras realizaciones 0,5 horas-1,5 horas. Debena entenderse que la materia vegetal se puede dejar en contacto con los disolventes durante un penodo de tiempo mayor como, por ejemplo, 1 -8 horas o 3-8 horas antes de retirar la mayor parte del bagazo del extractor en contra-corriente. Los penodos de tiempo de contacto indicados incluyen el tiempo (promedio) en que la materia esta en contacto con los disolventes en el extractor en contra-corriente, asf como el tiempo en que la materia vegetal este en contacto con los disolventes en el extractor por separado, si se utiliza dicho extractor por separado.
En determinadas realizaciones en las que se utiliza un extractor en contra-corriente, el extractor en contra-corriente esta configurado de modo que contiene multiples niveles o etapas, conteniendo cada nivel o etapa bagazo que se ha sometido a los disolventes para modificar y aumentar la cantidad de tiempo. En estas etapas, el bagazo se desplaza a traves del extractor en contra-corriente con una cinta transportadora, tornillo transportador u otro tipo de sistema transportador. En lo que se puede considerar el nivel o etapa final, que es donde el bagazo ha estado en contacto con el disolvente durante el penodo de tiempo mas largo, se retira el bagazo del extractor en contra-corriente (por ejemplo, utilizando una cinta transportadora, tornillo transportador u otro tipo de sistema transportador). En determinadas realizaciones, el bagazo que se esta retirando del extractor en contra-corriente se somete a aclarado con disolvente nuevo(es decir, la mezcla de disolvente organico no polar y disolvente organico polar) para retirar al menos parte del caucho que se puede solubilizar pero que esta asociado al bagazo humedo de disolvente.
En determinadas realizaciones en las que se utiliza un extractor en contra-corriente, el bagazo que se retira del extractor en contra-corriente contiene una mezcla tanto de bagazo como de disolvente en cantidades relativas del 40 80% en peso de disolvente; en otras realizaciones, el bagazo que se retira contiene un 40-60% en peso de disolvente o un 40-50% en peso de disolvente. En determinadas realizaciones en las que se utiliza un extractor en contracorriente, el bagazo que se retira del extractor en contra-corriente se comprime o aprieta para retirar disolvente adicional. Esta accion de apretado o compresion se pueden realizar mediante uno o mas metodos que incluyen, aunque no de forma limitativa, una prensa de tornillo, un secadorde bandejas, extrusion, desvolatilizacion, etc.
Adicion de disolventes organicos adicionales
Como se ha descrito anteriormente, en determinadas realizaciones de los procesos descritos en la presente memoria, se anade a la miscela disolvente organico polar adicional, disolvente organico no polar o una combinacion de estos (pudiendo ser cada uno de estos identicos o diferentes con respecto a los disolventes presentes en la suspension) para formar una miscela de viscosidad reducida. La miscela de viscosidad reducida contiene bagazo, caucho solubilizado y resina, asf como disolventes organicos. En determinadas realizaciones preferidas, los disolventes organicos adicionales anadidos son los mismos que los contenidos en la suspension para simplificar el proceso. La cantidad de disolvente organico polar adicional que se anada es inferior a la cantidad que hace que el caucho contenido
en la miscela de viscosidad reducida se coagule ya que el caucho debena permanecer solubilizado en la miscela de viscosidad reducida. Como podran apreciar los expertos en la tecnica, la cantidad espedfica del disolvente o disolventes adicionales anadidos dependera del volumen de la miscela y de las cantidades relativas de disolventes polares y no polares contenidos en la miscela, asf como del procesamiento posterior espedfico al que se someta la miscela para retirar bagazo adicional. En determinadas realizaciones de los procesos descritos en la presente memoria, la cantidad de disolvente o disolventes adicionales anadidos es una cantidad suficiente para producir una micela de viscosidad reducida con una viscosidad inferior a 300 milipascal segundo (inferior a 300 centipoise) (p. ej., 10-300 milipascal segundo (10-300 centipoise)) y en otras realizaciones inferior a 200 milipascal segundo (inferior a 200 centipoise) (p. ej., 10-200 milipascal segundo (10-200 centipoise)). En determinadas realizaciones, la etapa de adicion de disolvente organico polar adicional, disolvente organico no polar adicional o una combinacion de los mismos se lleva a cabo dentro de la etapa de retirada de bagazo previa y la viscosidad de la miscela es tal que no requiere una reduccion posterior. El proposito general detras de la reduccion de la viscosidad de la miscela es facilitar la retirada de bagazo de menor tamano (p. ej., bagazo fino de tamano inferior a 105 micrometros y bagazo fino de tamano superior a 45 micrometros) en las etapas posteriores del proceso. Como entenderan los expertos en la tecnica, la cantidad a la que se reduce la viscosidad de la miscela de viscosidad reducida (y, por lo tanto, la cantidad del disolvente o disolventes organicos anadidos) estara regida en gran medida por los parametros del resto de etapas del proceso, incluida especialmente la velocidad y/o numero de etapas de retirada de bagazo de menor tamano para producir en ultima instancia el caucho coagulado y el caucho purificado solido a partir de este.
En determinadas realizaciones de los procesos descritos en la presente memoria, el contenido en solidos de la miscela de viscosidad reducida o de la miscela/material lfquido que entra en el siguiente proceso de retirada de bagazo es del 2-18% en peso, preferiblemente del 5-15% en peso (con respecto al peso total de la miscela de viscosidad reducida o de la miscela/material lfquido), incluyendo los solidos bagazo, caucho y resina. En determinadas realizaciones segun los procesos descritos en la presente memoria, la miscela de viscosidad reducida (o la miscela) contiene del 0,5-7% en peso de caucho y del 0,5-8% en peso de resina (con respecto al peso total de la miscela de viscosidad reducida o de la miscela).
Como se ha descrito anteriormente, en determinadas realizaciones de los procesos descritos en la presente memoria, se anade a la micela disolvente organico polar adicional, disolvente organico apolar o una combinacion de los mismos (pudiendo ser cada uno de estos identicos o diferentes con respecto a los disolventes organicos presentes en la suspension acuosa) para formar una micela de viscosidad reducida con una viscosidad inferior a 200 milipascal segundo (inferior a 200 centipoise) (p. ej., 10-200 milipascal segundo (10-200 centipoise)). En otras realizaciones, se anade mas disolvente organico polar, disolvente organico apolar u otra combinacion de los mismos a la micela para formar una micela de viscosidad reducida con una viscosidad inferior a 300 milipascal segundo (inferior a 300 centipoise) (p. ej., 10-300 milipascal segundo (10-300 centipoise)). Se puede anadir un disolvente organico o mas de uno. Se puede anadir un disolvente organico polar o mas de uno. Se puede anadir un disolvente organico no polar o mas de uno. La micela de viscosidad reducida contiene bagazo, caucho solubilizado y resina, asf como disolventes organicos. En determinadas realizaciones preferidas, se anade disolvente organico polar adicional a la micela para formar la micela de viscosidad reducida. En determinadas realizaciones preferidas, cualquier disolvente organico adicional que se anade es el mismo que al menos un disolvente organico polar presente en la suspension para simplificar el proceso. La cantidad de disolvente organico polar adicional que se anade es inferior a la cantidad que hace que el caucho presente en la micela de viscosidad reducida se coagule ya que el caucho debena permanecer solubilizado en la micela de viscosidad reducida. Como podran apreciar los expertos en la tecnica, la cantidad espedfica de disolvente(s)organico(s) adicional(es) anadido(s) dependera del volumen de la micela y las cantidades relativas de disolventes organicos polares y no polares presentes en la micela. El proposito general de la reduccion de la viscosidad de la micela es facilitar la retirada de bagazo de menor tamano (p. ej., bagazo fino de tamano inferior a 105 micrometres y bagazo fino de tamano superior a 45 micrometres) en las etapas posteriores del proceso. Como entenderan los expertos en la tecnica, la cantidad a la que se reduce la viscosidad de la micela de viscosidad reducida (y, por lo tanto, la cantidad de disolvente(s)organico(s) adicional(es) anadido(s)) estara regida en gran medida por los parametros del resto de etapas del proceso, incluyendo especialmente la velocidad y/o numero de etapas de retirada de bagazo de menor tamano para producir en ultima instancia el caucho coagulado y el caucho purificado solido a partir de este. En determinadas realizaciones segun los procesos divulgados en la presente memoria, el contenido en solidos de la micela de viscosidad reducida o del material lfquido que entra en el siguiente proceso de retirada de bagazo es del 2-18% en peso, preferiblemente del 5-15% en peso (con respecto al peso total de la micela de viscosidad reducida), incluyendo los solidos bagazo, caucho y resina. En determinadas realizaciones segun los procesos divulgados en la presente memoria, la micela de viscosidad reducida contiene 0,5-7% en peso de caucho y 0,5-8% en peso de resina (con respecto al peso total de la micela de viscosidad reducida).
Segunda retirada de bagazo
Como debena resultar evidente a partir de la discusion previa de los procesos divulgados en la presente memoria, una vez obtenida la micela retirando la mayor parte del bagazo de la suspension, queda bagazo adicional en la micela, una parte del cual se debe retirar para obtener un producto de caucho final comercialmente aceptable. Segun se describe previamente, en determinadas realizaciones de los procesos divulgados en la presente memoria, se retira de la micela de viscosidad reducida o de la micela un 80-95% en peso de bagazo (con respecto al peso total de bagazo presente en la micela de viscosidad reducida o la micela de la que se ha retirado la mayor parte del bagazo) para formar una micela purificada. La mayor parte del bagazo que se retira para formar la micela purificada tiene un tamano
de partfculas inferior a 105 micrometros. (En otras palabras, al menos un 50% en peso del bagazo que se retira tiene un tamano de partfcula inferior a 105 micrometros y, en determinadas realizaciones, al menos el 90% o el 95% en peso del bagazo que se retira tiene un tamano de partfculas inferior a 105 micrometros. El intervalo de tamano de partfcula del bagazo que se retira se puede determinar secando el bagazo para retirar disolventes organicos y, a continuacion, sometiendo la masa seca a analisis de tamano de partfculas, por ejemplo, mediante analisis con tamiz. Diversos metodos de analisis del tamano de partfculas son bien conocidos por el experto en la tecnica. La micela purificada contiene caucho solubilizado y resina, asf como disolventes organicos. En determinadas realizaciones de los procesos divulgados en la presente memoria, se retira al menos un 85% en peso (p. ej., 85-95% en peso) o al menos un 90% en peso (p. ej., un 90-95% en peso) del bagazo para formar la para formar una micela purificada. En determinadas realizaciones preferidas segun los procesos divulgados en la presente memoria, la retirada de bagazo adicional para producir la micela adicionalmente purificada se logra utilizando una centnfuga, de forma opcional, una centnfuga de disco. En determinadas realizaciones, cuando se utiliza una centnfuga de disco, se opera a una velocidad suficiente para generar una fuerza g de 4.000 a 12.000, preferiblemente de 7.000 a 10.000. Tambien esta comprendido en el ambito de determinadas realizaciones de los procesos divulgados en la presente memoria el uso de mas de una centnfuga o mas de un metodo de tratamiento para retirar el bagazo adicional para obtener la micela purificada. En determinadas realizaciones de los procesos divulgados en la presente memoria, el contenido en solidos de la micela purificada es de 2-16% en peso, preferiblemente de 3-12% en peso (con respecto al peso total de la micela purificada), incluyendo los solidos caucho, resina y bagazo. En determinadas realizaciones segun los procesos divulgados en la presente memoria, la micela purificada contiene un 0,5-7% en peso de caucho y un 0,5-8% en peso de resina (con respecto al peso total de la micela purificada).
Purificacion adicional de la miscela purificada
Segun se describe previamente, en determinadas realizaciones adicionales de los procesos divulgados en la presente memoria se trata la micela purificada para retirar bagazo adicional, obteniendose asf una solucion de caucho clarificada que contiene 0,01-1% de bagazo (con respecto al peso total de bagazo presente en la suspension). En dichas determinadas realizaciones, un 0,01-0,5% de bagazo o incluso un 0,01-0,1% de bagazo (con respecto al peso total de bagazo presente en la suspension) permanece en la solucion de caucho clarificado. Un 90-99% (en peso) del bagazo adicional que se retira (de la micela purificada) tiene un tamano de partfcula superior a 45 micrometros y, en otras realizaciones, un 95-99% en peso del bagazo adicional que se retira tiene un tamano de partfcula superior a 45 micrometros. La solucion de caucho clarificado contiene caucho solubilizado y resina solubilizada (procedente de la materia vegetal) asf como disolvente organico polar y no polar. En determinadas realizaciones preferidas, la retirada de bagazo adicional de la micela purificada se logra filtrando, de forma opcional utilizando un filtro de tipo elemento barra-criba que contiene aberturas de 45 micrometres o menos, continuamente rascado por una hoja rotatoria. Los filtros de tipo elemento de criba-barra se caracterizan por un filtro de criba con abertura de un tamano espedfico a traves del cual se hace pasar fluido. Los solidos de mayor tamano que las aberturas son atrapados por el filtro de criba y retirados del filtro de criba mediante rascado, por ejemplo, mediante una hoja rotatoria. Los solidos pueden caer entonces al fondo del equipo de filtracion, de donde se pueden recoger y/o descargar de forma periodica. Se pueden utilizar otros procesos, incluyendo, aunque no de forma limitativa, otros metodos de filtracion, para retirar bagazo adicional de la micela purificada para obtener una solucion de caucho clarificado que contiene 0,01-1% de bagazo (con respecto al peso total de bagazo presente en la suspension). Tambien esta comprendido en el ambito de los procesos divulgados en la presente memoria el uso de mas de un filtro o mas de un metodo de tratamiento para retirar el bagazo adicional obteniendose asf una solucion de caucho clarificada que contiene un 0,01-1% de bagazo (con respecto al peso total de bagazo presente en la suspension).
Disolventes organicos
En cualquiera de las realizaciones de los procesos divulgados en la presente memoria, los disolventes organicos presentes en la suspension y los disolventes organicos adicionales (disolvente organico polar, disolvente organico no polar, o una combinacion de los mismos) anadidos a la micela para formar una micela de viscosidad reducida o en cualquier otra etapa del proceso pueden ser identicos o diferentes (es decir, en general se puede utilizar un disolvente organico no polar y en general un disolvente organico polar o, de forma alternativa, se puede utilizar mas de uno de cada tipo). Preferiblemente, todo el disolvente organico no polar utilizado en el proceso es el mismo ytodo el disolvente organico polar utilizado en el proceso es el mismo.
En cualquiera de las realizaciones anteriores de los procesos divulgados en la presente memoria, el al menos un disolvente organico polar de la suspension y el disolvente organico polar adicional que se hayan anadido a la micela para formar una micela de viscosidad reducida o se hayan anadido en cualquier otra etapa del proceso se puede seleccionar entre el grupo que consiste en alcoholes que tienen de 1 a 8 atomos de carbono (p. ej., etanol, isopropanol, etanol y similares); eteres y esteres que tienen de 2 a 8 atomos de carbono; eteres dclicos que tienen de 4 a 8 atomos de carbono; y cetonas que tienen de 3 a 8 atomos de carbono (p. ej., acetona, metiletilcetona y similares); y combinaciones de los mismos. En determinadas realizaciones preferidas de los procesos divulgados en la presente memoria, el al menos un disolvente organico no polar y cualquier disolvente organico no polar adicional son, cada uno, hexano o ciclohexano, siendo el al menos un disolvente organico polar y el disolvente organico polar adicional, de forma opcional, acetona. En realizaciones de los procesos divulgados en la presente memoria se pueden usar otros disolventes organicos polares (de forma individual o combinada) siempre y cuando el disolvente organico polar disuelva preferiblemente una parte de los materiales extrafbles de tipo no caucho (p. ej., resinas) y actue (a una
concentracion determinada) coagulando el caucho natural. En cualquiera de las realizaciones de los procesos divulgados en la presente memoria, se pueden utilizar mezclas de dos o mas disolventes organicos polares.
En cualquiera de las realizaciones anteriores de los procesos divulgados en la presente memoria, el al menos un disolvente organico no polar que esta contenido en la suspension y cualquier disolvente organico no polar adicional anadido a la micela para formar una micela de viscosidad reducida o en otra parte en el proceso, se puede seleccionar entre el grupo que consiste en alcanos que tienen de 4 a 9 atomos de carbono (p. ej., pentano, hexano, heptanos, nonano y similares); cicloalcanos y alquil cicloalcanos que tienen entre 5 y 10 atomos de carbono (p. ej., ciclohexano, ciclopentano y similares); compuestos aromaticos y compuestos aromaticos sustituidos con alquilo que tienen de 6 a 12 atomos de carbono (p. ej., benceno, tolueno, xileno y similares); y combinaciones de los mismos. En determinadas realizaciones preferidas segun los procesos divulgados en la presente memoria, el al menos un disolvente organico polar de la suspension y cualquier disolvente organico polar adicional son cada uno acetona, y el al menos un disolvente organico no polar de la suspension y cualquier disolvente organico no polar adicional son opcionalmente hexano o ciclohexano. Se pueden utilizar otros disolventes organicos no polares (individualmente o en combinacion) en las realizaciones de los procesos divulgados en la presente memoria siempre que el disolvente organico no polar preferiblemente forme un solvato con el caucho natural. En cualquiera de las realizaciones de los procesos divulgados en la presente memoria, se pueden utilizar las mezclas de dos o mas disolventes organicos no polares.
Segun se describe previamente, en determinadas realizaciones de los procesos descritos en la presente memoria, la cantidad relativa de al menos un disolvente organico no polar y al menos un disolvente organico polar contenidos en la suspension es de 50-90% en peso y de 10-50% en peso, respectivamente, con respecto a la cantidad total de disolvente organico. En determinadas realizaciones preferidas, la cantidad del al menos un disolvente organico no polar es de 60-85% en peso y la cantidad del al menos un disolvente organico polar es de 15-40% en peso. En determinadas realizaciones de los procesos descritos en la presente memoria, es ventajoso controlar o ajustar la viscosidad de la mezcla disolvente organica combinada (es decir, el al menos un disolvente organico apolar y el al menos un disolvente organico polar) a 10-1000 milipascal segundo (10-1000 centipoise), especialmente para determinadas partes del proceso, tales como la parte de suspension acuosa donde el caucho y la resina se disuelven a partir de las celulas rotas de la planta. En algunas de esas realizaciones, la viscosidad de la mezcla disolvente organica combinada se controla o ajusta a 35-800 milipascal segundo (35-800 centipoise). Seran utiles viscosidades relativamente mayores en los intervalos anteriores para una parte del proceso donde la solubilizacion del caucho y la resina procedente de las celulas rotas de la planta se produce a fin de maximizar la solubilizacion y minimizar la sedimentacion de las partfculas de bagazo. Por el contrario, una viscosidad relativamente menor en los anteriores intervalos sera util para la parte del proceso donde el caucho y la resina ya se hayan solubilizado, pero el bagazo se esta lavando para asegurar que el caucho y la resina solubilizados se retienen con el lfquido/disolvente en vez de con el disolvente-bagazo humedo.
Aspectos generales
En diversas realizaciones segun los procesos divulgados en la presente memoria, se pueden usar opcionalmente uno o mas antioxidantes junto con la materia vegetal, la suspension o en otra parte en el proceso de retirada el caucho de la materia vegetal. En realizaciones preferidas de los procesos divulgados en la presente memoria, se anaden uno o mas antioxidantes a la solucion de caucho clarificada antes de aumentar la cantidad relativa de disolvente organico polar en comparacion con el disolvente organico no polar. Sin embargo, en otras realizaciones de los procesos divulgados en la presente memoria, se pueden anadir uno o mas antioxidantes en uno o mas puntos diferentes durante el proceso. Preferiblemente, cuando se anaden uno o mas antioxidantes, se anaden despues de retirar al menos 80%, al menos 85% o al menos 90% del bagazo de la micela con viscosidad reducida. Alternativamente, en determinadas realizaciones de los procesos divulgados en la presente memoria, se pueden anadir uno o mas antioxidantes a la materia vegetal antes de su incorporacion a la suspension. Los compuestos adecuados para su uso como el uno o mas antioxidantes en los procesos divulgados en la presente memoria incluyen, aunque no de forma limitativa, 2,6-dit-butil-4-metilfenol (conocido tambien como 2,6-di-t-butil-p-cresol); N-(1,3-dimetilbutil)-N'-fenil-1,4-bencenodiamina; octadecil-3-(3,5-di-terc.butil-4-hidroxifenil)-propionato (comercializado como Irganox® 1076); 4,6-bis(octiltiometil)-ocresol (comercializado como Irganox® 1520), fenoles monohidratados con impedimento esterico tales como 6-t-butil-2,4-xilenol, fenoles estirenados, octilfenoles butilados; bisfenoles, por ejemplo 4,4'-butilidenbis(6-t-butil-m-cresol), bisfenol A polibutilado, hidroquinonas con impedimento esterico, tales como 2,4-di-t-amilhidroquinona; polifenoles, tales como copolfmero de p-cresol-diciclopentadieno butilado; sulfuros fenolicos, tales como 4,4'-tiobis(6-t-butil-3-metilfenol), bisfenol fosfitos alquilados-arilados tales como tris(nonilfenil)fosfito, triazintrionas tales como hidroxicinnamato triester alquilado de tris(2-hidroxietil)-triazintriona, tris(alquilhidroxibencil)-triazintriona; esteres de pentaeritritol tales como tetrakis(metilen-3,5-di-t-butil-4-hidroxihidrocinnamato)-metano; difenilaminas sustituidas tales como difenilaminas octiladas, p-(p-toluensulfonamido)-di-fenilamina, difenilamina nonilada, productos de reaccion de diisobutilen-difenilamina; dihidroquinolinas, tales como 6-dodecil-1,2-dihidro-2,2,4-trimetilquinolina; polfmeros de dihidroquinolina, tales como polfmero de 1,2-dihidro-2,2,4-trimetilquinolina; mercaptobencimidazoles tales como 2-mercaptobencimidazol; ditiocarbamatos de metal, tales como dibutilditiocarbamato de mquel, diisobutilditiocarbamato de mquel, dimetilditiocarbamato de mquel; productos de reaccion de cetona/aldehudo-arilamina tales como productos de condensacion de anilina-butiraldehudo, productos de reaccion de diarilamina-cetona-aldehndo; y p-fenilendiaminas sustituidas tales como di-b-naftil-p-fenilenfenilendiamina y N-fenil-N'-ciclohexil-p-fenilendiamina. La cantidad total del antioxidante empleada en aquellas realizaciones de los procesos divulgados que utilizan al menos un antioxidante en la presente memoria puede estar en el intervalo de 0,2% a 2% en peso del caucho solido purificado producido en
ultima instancia mediante el proceso (con respecto al peso del caucho solido purificado que contiene menos de 0,5% en peso de disolvente).
Segun se describe previamente, la cantidad relativa de disolvente organico polar en comparacion con el disolvente organico no polar en la solucion de caucho clarificada se aumenta con el fin de coagular el caucho que se solubiliza en la solucion de caucho clarificada. En determinadas realizaciones, se aumenta la cantidad de disolvente organico polar anadiendo disolvente organico polar adicional. En otras realizaciones, se aumenta la cantidad relativa de disolvente organico polar eliminando el disolvente organico no polar. Se aumenta la cantidad relativa de disolvente organico polar en una medida que da lugar a que el caucho presente en la solucion de caucho clarificada comience a coagularse. La cantidad concreta de disolvente organico polar adicional que se anade y/o la cantidad concreta de disolvente organico no polar que se retira dependera del volumen de la micela y las cantidades relativas de disolventes organicos polares y no polares presentes en la micela y la cantidad deseada de coagulacion del caucho. El caucho de mayor peso molecular (que es generalmente mas deseable en terminos de un producto final) coagulara en primer lugar. En determinadas realizaciones, se controla la coagulacion de tal manera que el caucho de mayor peso molecular (preferiblemente el caucho con un peso molecular de al menos 800.000 (p. ej., 800.000-1.500.000) aun mas preferiblemente, al menos 1.000.000 (p. ej., 1.000.000-1.500.000)) coagula y el caucho de menor peso molecular permanece en solucion. Los pesos moleculares del caucho a los que se hace referencia en la presente memoria se determinan mediante GPC, utilizando un patron de poliestireno.
En determinadas realizaciones de los procesos divulgados en la presente memoria, puede ser util permitir cierta duracion de tiempo de sedimentacion de tal manera que la fraccion que contiene el caucho de mayor peso molecular pueda separarse de la fraccion mas ligera que contiene el caucho de menor peso molecular y tambien la resina. En determinadas realizaciones de los procesos divulgados en la presente memoria, se puede utilizar un separador (opcionalmente con forma de cono) para contribuir a la separacion, por medio de la cual la fraccion de caucho de mayor peso molecular mas pesada sedimenta en la parte inferior de los separadores y se puede retirar (tal como mediante bombeo) de la parte inferior. En determinadas realizaciones de los procesos divulgados en la presente memoria, la retirada de la fraccion de caucho de mayor peso molecular es continua para mantener una interfase de fase constante o relativamente constante en el separador. La fase superior (que contiene caucho y resina de menor peso molecular) puede separarse y recircularse o reutilizarse de diversas maneras. En determinadas realizaciones, la cantidad relativa de disolvente organico polar en comparacion con el disolvente organico no polar puede aumentarse anadiendo disolvente organico polar adicional y retirando el disolvente organico no polar. En determinadas realizaciones, se puede anadir uno o mas de un disolvente organico polar adicional a la solucion de caucho clarificada en una cantidad total a fin de coagular el caucho solubilizado en el interior. En realizaciones preferidas, cuando se anade disolvente organico polar adicional, es el mismo disolvente organico polar que esta presente en la suspension. En otras realizaciones, cuando se anade disolvente organico polar adicional, puede ser un disolvente organico polar diferente del incluido en la suspension.
Segun se describe previamente, segun los procesos divulgados en la presente memoria, se puede producir caucho solido purificado a partir del caucho coagulado que coagula en la solucion de caucho clarificada. Se pueden utilizar diversos procesos para aislar el caucho solido purificado. Estos procesos comprenden normalmente la retirada del disolvente (principalmente el disolvente organico no polar, pero tambien algo del disolvente organico polar) asociado con el caucho coagulado. Se puede retirar el disolvente residual procedente del caucho coagulado evaporando el disolvente tal como con la aplicacion de calor y/o vacfo. En determinadas realizaciones de los procesos divulgados en la presente memoria, el disolvente residual se retira en una o en multiples fases (dos, tres, cuatro, cinco o mas) que incluyen el uso de calor y vacfo. En determinadas realizaciones, el calor que se aplica preferiblemente aumenta la temperatura del caucho coagulado por encima del punto de ebullicion de los disolventes organicos residuales asociados con el caucho coagulado. En determinadas realizaciones, esta temperatura es de40°C a 100°C para facilitar la retirada del disolvente. En determinadas realizaciones, la presion se reduce a 10-100 kPa (3-30 pulgadas de Hg) para facilitar la retirada del disolvente. El disolvente que se retira puede condensarse y recuperarse para uso adicional. En realizaciones preferidas, el caucho solido purificado que se produce tiene un peso molecular de al menos 800.000 (p. ej., 800.000-1.500.000), aun mas preferiblemente al menos 1.000.000 (p. ej., 800.000-1.500.000), basandose el peso molecular en un patron de poliestireno. La cantidad de disolvente que se retira del caucho coagulado variara de acuerdo con el uso deseado y el metodo de envfo. En determinadas realizaciones, el caucho solido purificado puede recogerse en fardos. En realizaciones preferidas, no mas de un 2% en peso, preferiblemente no mas de un 1% en peso y aun mas preferiblemente no mas de un 0,8% en peso de materia volatil (con respecto al peso total del caucho solido purificado) permanece en el caucho solido purificado despues de que se haya sometido a una o mas etapas de eliminacion del disolvente. Segun se describe previamente, segun determinadas realizaciones de los procesos divulgados en la presente memoria, cuando el caucho solido purificado contiene un 0,8% en peso de materia volatil, contendra tambien un 0,05-0,5% en peso de polvo, un 0,2-1,5% en peso de cenizas, y un 0,1-4% en peso de resina. (Debe entenderse que el caucho solido purificado producido segun los procesos divulgados en la presente memoria puede contener relativamente mas o menos disolvente organico, y que se proporciona el 0,8% en peso de materia volatil como un contenido ilustrativo para determinar si se ha conseguido una retirada suficiente del polvo, la ceniza y la resina. En determinadas realizaciones preferidas, el caucho solido purificado contiene 0,8% en peso o menos de materia volatil.
En determinadas realizaciones de los procesos divulgados en la presente memoria, la cantidad de caucho que se extrae de la suspension representa al menos un 95% en peso (p. ej., 95-99% o 95-98% en peso) del caucho que esta
presente en la suspension que contiene materia vegetal. Preferiblemente, en dichas realizaciones, la materia vegetal es de arbustos guayule. En determinadas realizaciones mas preferidas de los procesos divulgados en la presente memoria, la cantidad de caucho que se extrae de la suspension representa al menos un 96% en peso (p. ej., 96-99% en peso o 96-98% en peso) del caucho que esta presente en la suspension que contiene la materia vegetal. Preferiblemente, en dichas realizaciones, la materia vegetal es de arbustos guayule. En realizaciones preferidas de los procesos divulgados en la presente memoria, la cantidad de caucho que se retira de la suspension representa al menos un 98% en peso del caucho que esta presente en la suspension que contiene la materia vegetal. Preferiblemente, en dichas realizaciones, la materia vegetal es de arbustos guayule. Se puede determinar el caucho total presente en la suspension que contiene la materia vegetal siguiendo un metodo similar al utilizado para determinar el bagazo total presente en la suspension, como se ha comentado anteriormente, excepto que centrandose en los sobrenadantes obtenidos a partir de centrifugaciones y enjuagues repetidos. Una vez que todo el bagazo se ha retirado de la muestra de la suspension (usando el procedimiento repetido de centrifugacion y aclarado anteriormente descrito), las partes del sobrenadante se recogieron juntas y el caucho presente en las mismas se coagula mediante adicion de mas disolvente polar (la resina permanecera solubilizada). El disolvente polar se debena agregar hasta mas alla del punto en el que se inicia la coagulacion para garantizar la coagulacion del caucho de peso molecular mas bajo, asf como la del caucho de peso molecular mas alto. El caucho coagulado se puede separar por filtracion de los disolventes, se puede enjuagar con varias fracciones adicionales de disolvente polar puro (anadiendose la fraccion de enjuague a la parte del disolvente que contiene la resina). Tras secar (para eliminar cualquier disolvente residual), el caucho se pesa, y se puede calcular la cantidad total de caucho en la suspension original que contiene materia vegetal. La resina total presente en la suspension que contiene materia vegetal se puede determinar secando el disolvente que queda una vez que el caucho coagula (anadiendo todas las fracciones de enjuague de disolvente polar adicional usadas para enjuagar el caucho coagulado).
Temperatura
Segun se describe previamente, multiples aspectos de los procesos de acuerdo con la invencion se llevan a cabo a una temperatura o temperaturas de l0-80°C, y diferentes aspectos del proceso se pueden llevar a cabo a la misma temperatura o a diferentes temperaturas) y una presion de 35 a 1000 kPa. En determinadas realizaciones segun los procesos divulgados en la presente memoria, multiples aspectos del proceso se llevan a cabo a una temperatura o temperaturas de 10-50°C (preferiblemente aquellos aspectos del proceso indicados como (a)-(e) en varias realizaciones de la presente memoria y/o que cumplen la descripcion de estar antes de la etapa en la que el disolvente organico se retira del caucho coagulado). Como entenderan los expertos en la tecnica, la temperatura o temperaturas particulares a las que se llevan a cabo los aspectos individuales de los procesos pueden variar dependiendo de la identidad del al menos un disolvente organico polar y al menos un disolvente organico no polar utilizados. Sin embargo, se pretende que dichos aspectos de los procesos divulgados en la presente memoria que se dirigen a la retirada del bagazo de la suspension para producir una micela; adicion de disolvente organico polar adicional para producir una micela de viscosidad reducida; retirada de 80-95% en peso de bagazo de la micela de viscosidad reducida (o la micela) para formar una micela purificada; y opcionalmente tratamiento de la micela purificada para retirar bagazo adicional, produciendo de esta forma una solucion de caucho clarificada que contiene un 0,01-1% en peso de bagazo, se llevaran a cabo a una temperatura o temperaturas por debajo del punto de ebullicion de la mezcla de al menos un disolvente organico polar y al menos un disolvente organico no polar utilizados. Aspectos siguientes o posteriores de los procesos (es decir, aumentar la cantidad relativa de disolvente organico polar en comparacion con el disolvente organico no polar en la solucion de caucho clarificada de manera que coagule el caucho y se produzca un caucho solido purificado a partir del caucho coagulado) se llevan a cabo preferiblemente a una temperatura o temperaturas superiores al punto de ebullicion del al menos un disolvente organico polar y/o por encima del punto de ebullicion de la mezcla del al menos un disolvente organico polar y al menos un disolvente organico no polar.
Multiples etapas en cada uno de los metodos descritos en la presente memoria se llevan a cabo preferiblemente de modo continuo. En determinadas realizaciones de los metodos descritos en la presente memoria, (a)-(g) se llevan a cabo de modo continuo.
Ejemplos
Los siguientes ejemplos tienen solamente fines ilustrativos, y no estan destinados a limitar el alcance de las reivindicaciones que se adjuntan a la presente memoria.
Salvo que se defina lo contrario, todos los terminos tecnicos y cientfficos usados en la presente memoria tienen el mismo significado que entiende normalmente el experto en la tecnica a la que pertenece la tecnologfa de la presente solicitud. Aunque la presente solicitud se ha ilustrado mediante la descripcion de realizaciones de la misma, y aunque las realizaciones se han descrito con bastante detalle, no es intencion de los solicitantes restringir o limitar de ninguna manera el alcance de las reivindicaciones adjuntas a dicho detalle. Los expertos en la tecnica podran apreciar facilmente ventajas y modificaciones adicionales. Por consiguiente, la solicitud, en sus aspectos mas amplios, no se limita a los detalles especificados, las realizaciones representativas y los ejemplos ilustrativos mostrados y descritos. Portanto, se pueden realizar variaciones de dichos detalles sin abandonar el esprntu o el ambito del concepto inventivo general del solicitante.
Ejemplo 1: Preparacion de las briquetas
Se recogieron aproximadamente 68 kilogramos (150 libras) de arbustos de guayule de 6 anos de edad. El arbusto era una variedad premium (designada AZ-2) obtenida de la U.S.D.A. en Maricopa, Arizona. La cosecha se realizo recogiendo la porcion del arbusto de guayule que creda por encima del suelo (es decir, las rafces se dejaron). A continuacion, se dejo secar los arbustos en el campo durante 15 dfas tras el corte (las condiciones ambientales fueron una temperature maxima diaria media de aproximadamente 24°C (aproximadamente 75°F) y una minima diaria media de aproximadamente 9°C (aproximadamente 49°F) con muy poca o ninguna precipitacion (menos de 25,4 mm (menos de 1 pulg)). Tras secado en el campo, se realizo la eliminacion de hojas y tierra en el campo sacudiendo manualmente los arbustos. Posteriormente, el arbusto se troceo en grueso en piezas de menos de 50,8 mm (menos de 2 pulg) de longitud (los trozos ternan un diametro aproximado de 6,35 cm a 3,18 mm (de 0,25 pulg a 0,125 pulg)). Cierta cantidad de “ partfculas finas” de tamano inferior tambien estaban presentes en la mezcla troceada grosera.
Una semana despues de la preparacion del troceado basto, se introdujeron en un granulador (B&J Modelo BPV68-2) con una criba que terna aberturas de 6,4 mm (1/4 pulgadas). Los trozos mas pequenos a la salida del granulador se hicieron pasar a traves de una criba vibratoria de 841 micrometros (malla metalica de 20) para retirar el material de tamano inferior. Los trozos que permanecieron sobre la criba de 841 micrometros (malla de 20) se utilizaron para la formacion de briquetas (que se describe a continuacion). La preparacion de las briquetas se realizo el mismo dfa que el cribado de los trozos en malla metalica.
El analisis del material troceado basto mostro un contenido de humedad de 15,5% en peso, un contenido en caucho extrafble de 1,6% en peso y un contenido en resina extrafble de 5,8% en peso. El analisis de los trozos mas pequenos (antes del cribado de 841 micrometres (malla metalica de 20)) mostro un contenido de humedad de 15,5% en peso, un contenido de caucho extrafble de 2,1% en peso y un contenido de resina extrafble de 7,6% en peso con una densidad de 199 kilogramos/metro cubico (2 libras/galon). El analisis de los trozos mas pequenos despues del cribado de 841 micrometres (malla metalica de 20) mostro un contenido de humedad de 15,8%, un contenido en caucho extrafble de 2,1% en peso de un contenido en resina extrafble de 6,3% en peso. El analisis del nivel de humedad de los trozos mas pequenos (tanto antes como despues del cribado de 841 micrometres (malla metalica de 20)) se realizo directamente una vez que los trozos mas gruesos habfan pasado a traves del granulador. El analisis del contenido de caucho y resina del material troceado basto, del material granulado y del material cribado se realizo 2 semanas antes del troceado basto/1 semana despues de la granulacion (donde el material troceado basto se reservo para el analisis). El contenido de humedad de las muestras se determino secando el material en un horno de aire formado a 110°C durante 5 horas. La determinacion del % de caucho y resina en las muestras se realizo usando muestras de 9-10 gramos de material de guayule, extraccion Soxhlet durante 6 horas con co-disolvente (31 ml de acetona, 170 ml de pentano) para solubilizar el caucho y la resina. El caucho solubilizado (presente en la fase de pentano) se aislo usando coagulacion con metanol, centrifugado y secado. De forma mas espedfica, se transfirieron 20 ml del extracto de la extraccion Soxhlet a un tubo de centnfuga y se anadieron 20 ml de metanol para coagular el caucho. El tubo y su contenido se centrifugaron a 1500 rpm durante 20 minutos para separar el caucho coagulado del disolvente. El sobrenadante del tubo se decanto a un matraz y se reservo para determinar el % de resina. El tubo y sus contenidos de caucho coagulado se enjuagaron con una alfcuota de acetona (10 ml) y la acetona se vertio fuera del tubo en el matraz que conterna el sobrenadante decantado. El caucho coagulado remanente en el interior del tubo se introdujo a continuacion en un horno de vado que se habfa precalentado a 60°C y se seco a vado durante 30 minutos. Tras enfriar a temperatura ambiente, el tubo se peso, y se calculo la cantidad de caucho de su interior. El contenido de resina (presente en la fase de acetona) se determino mediante el uso del matraz que conterna el sobrenadante y la acetona decantada. El disolvente se evaporo del matraz en una campana extractora hasta casi sequedad. Los contenidos restantes se secaron adicionalmente introduciendo el matraz en un horno a 110°C durante 30 minutos. Tras enfriar, el matraz se peso, y se calculo la cantidad de resina que quedaba en el matraz.
Para la operacion de formacion de briquetas, se prepararon 7 lotes diferentes de material. Cada lote conterna el material de guayule en trozos pequenos (despues del cribado de 841 micrometres (malla metalica de 20)), y algunos lotes conternan ingredientes adicionales (como se muestra en la Tabla 1 siguiente). Como se indica en la Tabla 1, se utilizaron dos tipos diferentes de maquinas de formacion de briquetas comerciales. Cada una esta fabricada por K.R. Komarek, Inc. (Wood Dale, IL) y es una maquina de formacion de briquetas de tipo rodillo. La maquina B100R tiene un diametro de rodillo de 130 mm y una anchura de 51 mm con 18 orificios(corrugaciones) sobre la superficie del rodillo. La maquina se configure para una distancia de separacion inicial entre rodillos de 0,6 mm. La maquina BR200QC tiene un diametro de rodillo de 305 mm y una anchura de 51 mm con 36 orificios(corrugaciones) sobre la superficie del rodillo. La maquina se configure para una distancia de separacion inicial entre rodillos de 0,4 mm.
El analisis de los porcentajes de humedad, resina y caucho en las briquetas se realizo 7 dfas antes del formacion de briquetas, y los resultados para el lote numero 2 de briquetas fueron: 14,3% en peso de humedad y 4,0% en peso de caucho y 10,5% en peso de resina. Las muestras de briquetas de los lotes numeros 2, 3 y 5 tambien se sometieron a un proceso de molienda manual con un mortero y mano de mortero y a continuacion se analizaron. Las briquetas del lote numero 2 con molienda manual proporcionaron 13,9% en peso de humedad, 4,2% en peso de caucho y 10,2% en peso de resina y una densidad de 698 kilogramo/metro cubico (7 libras/galon). Las briquetas del lote numero 3 con molienda manual proporcionaron 11,7% en peso de humedad, 4,2% en peso de caucho y 10,9% en peso de resina. Las briquetas del lote numero 5 con molienda manual proporcionaron 5,5% en peso de humedad, 4,3% en peso de caucho y 11,2% en peso de resina.
Tabla 1
Ejemplo 2: Procesado de las briquetas (para recuperar el caucho)
El material triturado de las briquetas se sumergio en co-disolvente (20% en volumen de acetona y 80% en volumen de hexano) con agitacion suave. A continuacion, el material (con el disolvente) se sometio a varias rondas de centrifugacion (usando una centnfuga de sobremesa con canjilones basculantes) para obtener una micela transparente. El caucho contenido en la micela se precipito por adicion de acetona (la acetona se anadio gradualmente hasta el momento de comenzar la coagulacion y, a continuacion, se un 10% mas de acetona en volumen). El añadió caucho precipitado (coagulado) se seco a 40-100°C y a vado (10-100 kPa) y se midio mediante GPC el peso molecular del caucho seco. Para la determinacion por GPC, el caucho se disolvio en THF y se usaron 2 columnas Tosoh TSK Gel GMHx1. La calibracion se realizo con patrones de poliestireno y los valores de poliisopreno se calcularon usando los coeficientes de Mark-Houwink.
Ejemplo 3: Envejecimiento de las briquetas
Las briquetas fabricadas usando el material de guayule tratado segun los diferentes procedimientos de los numeros de lote (los procedimientos de tratamiento son los descritos en la Tabla 1 anterior). Las briquetas resultantes, como se indica en la Tabla 2 siguiente (con n.° BB correspondiente al procedimiento del numero de lote de la Tabla 1) se envejecieron durante varios periodos de tiempo comprendidos entre 7-91 dfas como se indica en la Tabla 2 y se sometieron a ensayo segun el procedimiento anterior (molienda manual, extraccion con hexano/acetona, coagulacion y determinacion de PM mediante GPC) para determinar el PM del caucho coagulado obtenido en cada formacion de briquetas tras varios dfas de envejecimiento. El envejecimiento de las briquetas se realizo almacenando las briquetas en bolsas de plastico poco cerradas. Las bolsas de plastico se almacenaron a continuacion en un tambor de plastico a temperatura ambiente. No se proporciono ningun tipo de luz directa al contenido del tambor ni circulacion de aire. Como se puede apreciar a partir de los datos de evaluacion de la Tabla 2, el tratamiento del material de guayule con antioxidante antes de la formacion de briquetas (BB4, BB6 y BB7) proporciono ventajas significativas en terminos de retencion del peso molecular tras el envejecimiento. Solamente aquellas briquetas que contienen material de guayule que se ha tratado con antioxidante antes de la formacion de briquetas pudieron mantener un PM superior a 1 x 106 durante la totalidad de los 91 dfas. Las briquetas BB7 retuvieron un PM superior a 1 x 106 durante 200 dfas y las briquetas BB6 retuvieron un PM superior a 800.000 durante 200 dfas. (Los aumentos aparentes del peso molecular con el envejecimiento se pueden atribuir al pequeno tamano de la muestra (solamente 2 briquetas se trituraron para cada medicion, y los valores promediados se notifican en la Tabla 2), y las variaciones en la cantidad de acetona usada para coagular el caucho pueden variar la cantidad relativa de caucho de alto peso molecular que coagula en comparacion con la cantidad de caucho de bajo peso molecular que coagula).
Tabla 2
Ejemplo 4 (Uso de una centnfuga de decantacion para eliminar el bagazo/partfculas finas de una suspension acuosa)
Para estimular la retirada de caucho de una fuente guayule o no Hevea, se prepararon suspensiones acuosas de concentracion variable. Cada suspension utilizo una mezcla de codisolvente del 80% en peso de hexano y un 20% en peso de acetona. Se anadieron solidos a cada suspension acuosa (que consistfan principalmente en partfculas finas insolubles, principalmente bagazo y polvo/tierra, procedentes de caucho anteriormente cosechado de arbusto guayule), caucho (obtenido a partir de la coagulacion de un latex de caucho natural procedente de arbustos guayule), y resina (resina soluble mezclada mas caucho degradado de un cosechado anterior de arbustos guayule) en cantidades suficientes para proporcionar las composiciones de suspension acuosa resumidas en la Tabla 3.
Tabla 3 (composicion de la suspension acuosa de guayule)
Cada suspension se alimento individualmente a una centnfuga de tipo decantador (separador Westfalia Modelo CA-225-21-000, disponible de GEA Westfalia Separator Group, Elgin, Illinois). Se utilizaron varios caudales para cada suspension, comprendidos entre 0,2 metros cubicos/hora hasta 1,2 metros cubicos/hora (1,0 galones/minuto a 5.5 galones/minuto), como se muestra en la Tabla 4. La centnfuga con decantacion utilizada se denomina normalmente centnfuga de tipo cuenco porque tiene aspecto de cuenco, donde el cuenco permite que los solidos se separen del lfquido. La suspension entra en el decantador a traves de un tubo de alimentacion central y fluye hacia la camara del distribuidor. Desde la camara del distribuidor, la suspension se mueve a traves de los puertos hacia el espacio de centrifugacion del cuenco, donde se acelera hasta la velocidad de funcionamiento. La centnfuga se configuro con una velocidad diferencial ajustada a 24 rpm y la presa anular se ajusto a 130 milfmetros; la velocidad de funcionamiento del cuenco fue de 4750 rpm, que es igual a una fuerza g de 2500. Durante el funcionamiento, los materiales solidos se adhieren a la pared del cuenco mediante fuerza centnfuga. Dentro del cuenco hay un rodillo que funciona ligeramente mas rapido que el propio cuenco, transportando de esta forma de manera continua los solidos separados hacia el extremo del cuenco. Los solidos se descargan de la centnfuga a traves de puertos en la propia pared del cuenco, hacia la camara de captacion del alojamiento, y se expulsan por un conducto de solidos.
Se tomaron muestras de la fraccion central (micela) y la descarga de solidos para cada suspension alimentada y caudal. La fraccion central y los solidos se analizaron para determinar el % de partfculas finas y % de disolvente, respectivamente. Una parte de la fraccion central de cada una de las suspensiones a cada caudal indicado en la Tabla 6 se trato adicionalmente para aislar el contenido de caucho del mismo anadiendo mas cantidad de acetona hasta que el caucho coagulo (por lo general, la coagulacion del caucho se produce a una relacion en peso de aproximadamente 1,2:1 hexano/acetona). El disolvente se decanto del caucho coagulado y se elimino el disolvente del caucho humedo restante por medio de secado en un horno de vacfo a 70°C. Las concentraciones de cenizas y polvo en las muestras de caucho seco se analizaron segun la norma ASTM D1278-91. Los resultados se resumen en la Tabla 4. La centnfuga
con decantacion pudo eliminar mas del 90% del bagazo contenido en cada mezcla de suspension original, independientemente del caudal, y tambien fue posible producir un contenido de solidos (indicado como % de partfculas finas en la Tabla 4) de menos del 1% para cada mezcla de suspension original, independientemente del caudal. En muchos casos, especialmente, el contenido en solidos de la micela fue inferior a 0,5% en peso o incluso inferior a 0,3% en peso. Los cambios en los caudales no produjeron ningun impacto coherente sobre el contenido de disolvente en la descarga de solidos.
Tabla 4
Ejemplo 5 - Molienda con molino de martillos, molino de rodillos/agrietamiento y escamacion (molienda de escamacion)
Arbustos de guayule aproximadamente de 8-36 meses de edad se cosecharon y se ataron en fardos. Se midio el contenido de humedad de los fardos, que fue de aproximadamente 20-25%. Los bultos se alimentaron a una troceadora de madera convencional para reducir el material de guayule obteniendose palotes de aproximadamente 25,4 mm (1 pulg). Los palitos desfibrados de guayule se alimentaron a un molino de martillos a mano para una reduccion de tamano adicional. El molino de martillos a continuacion transporto por aire el arbusto molido mediante una soplante hasta un separador ciclonico. Se utilizaron diversos tamanos de tamiz para el molino de martillos (25,4 mm, 12,7 mm, 3,18 mm y 1,59 mm (1 pulg, A pulg, 1/8 pulg y 1/16 pulg)). El arbusto molido se recogio en contenedores y se peso a medida que se produda.
Todos los arbustos se procesaron a traves de una criba Sweco con una criba de 841 micrometros (malla metalica 20). La criba se uso para eliminar partfculas finas del arbusto. Se probo antes y/o despues de la molienda.
El arbusto molido se proceso en un molino de rallado (tambien conocido como molino de rodillos) configurado para tener una diferencia de velocidad de los rodillos de 1:1,1. La separacion entre los rodillos del molino de rallado era ajustable. El molino de rallado se alimento usando un alimentador de criba vibratoria, y el material rallado se recogio en contenedores.
El material rallado se transfirio a un triturador. El triturador tiene su propio alimentador de rodillo, una diferencia de velocidad de los rodillos de 1:1,25 y la separacion de los rodillos se configuro a 0,305 mm (0,012 pulgadas). Setomaron muestras del material triturado, que se conservaron para el analisis de ruptura celulary para determinar el contenido de caucho inicial del arbusto. Parte del material triturado quedo retenido para pasar por el triturador una segunda y
una tercera vez. El material triturado se recogio en contenedores y se peso. El material triturado final se refrigero hasta que estuvo listo para su extraccion.
La determinacion del % de caucho y resina en las muestras se realizo usando muestras de 9-10 gramos de material de guayule, extraccion Soxhlet durante 6 horas con co-disolvente (31 ml de acetona, 170 ml de pentano) para solubilizar el caucho y la resina. El caucho solubilizado (contenido en la fase de pentano) se aislo usando coagulacion con metanol, centrifugado y secado. De forma mas espedfica, 20 ml del extracto de la extraccion Soxhlet se transfirieron a un tubo de centnfuga y se anadieron 20 ml de metanol para coagular el caucho. El tubo y su contenido se centrifugaron a 1500 rpm durante 20 minutos para separar el caucho coagulado del disolvente. El sobrenadante del tubo se decanto a un matraz y se reservo para determinar el % de resina. El tubo y sus contenidos de caucho coagulado se enjuagaron con una alfcuota de acetona (10 ml) y la acetona se vertio del tubo en el matraz que contema el sobrenadante decantado. El caucho coagulado remanente en el interior del tubo se introdujo a continuacion en un horno de vado que se habfa precalentado a 60°C y se seco a vado durante 30 minutos. Tras enfriar a temperatura ambiente, el tubo se peso, y se calculo la cantidad de caucho de su interior. El contenido de resina (presente en la fase de acetona) se determino mediante el uso del matraz que contema el sobrenadante y la acetona decantada. El disolvente se evaporo del matraz en una campana extractora hasta casi sequedad. Los contenidos restantes se secaron adicionalmente introduciendo el matraz en un horno a 110°C durante 30 minutos. Tras enfriar, el matraz se peso, y se calculo la cantidad de resina que quedaba en el matraz. Los resultados se proporcionan en la Tabla 5 siguiente.
Tabla 5
En la medida en la que se utiliza el termino “ incluye” o “ incluir” en la memoria descriptiva o en las reivindicaciones, esta destinado a que sea inclusivo, de manera similar al termino “ comprender” como se interpreta cuando se utiliza como termino introductorio en una reivindicacion. Asimismo, cuando se utiliza el termino “ o” (p. ej., A o B) tiene el significado de “A o B, o ambos” . Cuando los solicitantes pretenden indicar “ solo A o B, pero no ambos” , se utiliza la expresion “ solo A o B, pero no ambos” . Por consiguiente, el uso del termino “ o” en la presente memoria es inclusivo, y no exclusivo. Vease Bryan A. Garner, A Dictionary of Modern Legal Usage 624 (2.a Ed. 1995). Ademas, cuando los terminos “ en” o la expresion “ en el interior de” se utilizan en la memoria descriptiva o en las reivindicaciones, tienen ademas el significado de “ en” o “ sobre” . Asimismo, cuando se utiliza el termino “ conectar” en la memoria descriptiva o en las reivindicaciones, significa no solo “ directamente conectado a” , sino tambien “ indirectamente conectado a” , por ejemplo, conectado a traves de otro u otros componentes.
Aunque la presente solicitud se ha ilustrado mediante la descripcion de realizaciones de la misma, y aunque las realizaciones se han descrito con bastante detalle, no es intencion de los solicitantes restringir o limitar de ninguna manera el alcance de las reivindicaciones adjuntas a dicho detalle. Los expertos en la tecnica podran apreciar facilmente ventajas y modificaciones adicionales. Por consiguiente, la solicitud, en sus aspectos mas amplios, no se limita a los detalles especificados, el sistema representativo y los ejemplos ilustrativos mostrados y descritos. Por tanto, se pueden realizar variaciones de dichos detalles sin desviarse del esprntu o alcance del concepto inventivo general del solicitante.
Claims (14)
1. Un metodo para recuperar caucho de briquetas que contienen caucho que comprende:
a. utilizar briquetas envejecidas que comprenden al menos un antioxidante y materia vegetal troceada que contiene bagazo, caucho, resina, y menos de 5% en peso de hojas de una planta de guayule, en donde las briquetas se han envejecido durante aproximadamente 21-200 d^as tras la formacion;
b. mezclar las briquetas con (i) al menos un disolvente organico no polar y (ii) al menos un disolvente organico polar para producir una suspension donde la cantidad total de (i) y (ii) es 50-90% en peso de la suspension, las briquetas comprenden 10-50% en peso de la suspension, y la suspension contiene 0,5-10% en peso de agua;
c. retirar una mayona del bagazo de la suspension para producir una micela y una primera parte de bagazo;
d. opcionalmente, anadir mas cantidad de disolvente organico polar, disolvente no polar o una combinacion de los mismos a la micela para formar una micela de viscosidad reducida, en donde cualquier disolvente organico polar y disolvente organico no polar adicional que se anade es igual o diferente de los utilizados en (a) y la cantidad de cualquier disolvente organico polar adicional anadida es inferior a la cantidad que produce la coagulacion del caucho presente en la micela de viscosidad reducida;
e. retirar un 80-95% en peso de bagazo (con respecto al peso total del bagazo presente en la micela de viscosidad reducida) de la micela producida en (c) o (d) formando asf una micela purificada y una segunda fraccion de bagazo, en donde una mayona del bagazo que se retira tiene un tamano de partfcula inferior a 105 micrometros;
f. tratar opcionalmente la micela purificada para retirar bagazo adicional produciendo de este modo una solucion de caucho clarificada que contiene 0,01-1% en peso de bagazo (con respecto al peso total de bagazo presente en la suspension) produciendo de esta manera una solucion de caucho clarificada;
g. aumentar la cantidad relativa de disolvente polar en comparacion con el disolvente no polar en la micela purificada o en la solucion de caucho clarificada de tal forma que el caucho coagule; y
h. producir caucho solido purificado a partir del caucho coagulado donde, cuando dicho caucho solido purificado contiene 0,8% de materia volatil, tambien contiene 0,05-0,5% en peso de polvo, 0,2-1,5% en peso de ceniza y 0,1-4% en peso de resina,
en donde al menos (b)-(f) se llevan a cabo a una temperatura o temperaturas de 10-80°C y una presion de 35 a 1000 kPa.
2. El metodo de la reivindicacion 1, en donde:
el al menos un disolvente organico polar y el disolvente organico polar adicional se seleccionan entre el grupo que consiste en alcoholes que tienen de 1 a 8 atomos de carbono; eteres y esteres que tienen de 2 a 8 atomos de carbono; eteres dclicos que tienen de 4 a 8 atomos de carbono; cetonas que tienen de 3 a 8 atomos de carbono; y combinaciones de los mismos; y
el al menos un disolvente organico no polar se selecciona entre el grupo que consiste en alcanos que tienen de 4 a 9 atomos de carbono; cicloalcanos y alquilcicloalcanos que tienen de 5 a 10 atomos de carbono; aromaticos y aromaticos con sustitucion de alquilo que tienen de 6 a 12 atomos de carbono; y combinaciones de los mismos.
3. El metodo de la reivindicacion 1 o la reivindicacion 2, en donde la suspension acuosa en la etapa (a) contiene 25-50% en peso de material de las briquetas y 50-75% en peso de disolvente organico apolary de disolvente organico polar.
4. El metodo de una cualquiera de la reivindicaciones 1-3, en donde el (i) al menos un disolvente organico apolar de (b); y el (ii) al menos un disolvente organico polar de (b) estan presentes en cantidades en peso relativas de 50 90% y 10-50%, respectivamente.
5. El metodo de una cualquiera de las reivindicaciones 1-4, en donde el al menos un disolvente organico polar y disolvente organico polar adicional comprenden cetonas que tienen 3 atomos de carbono, y el al menos un disolvente organico apolar comprende alcanos que tienen 6 atomos de carbono, cicloalcanos que tienen 6 atomos de carbono, y combinaciones de los mismos.
6. El metodo de una cualquiera de las reivindicaciones 1-5, en donde al menos 90% en peso del material de tamano inferior a 595 micrometros (30 mesh) se ha retirado de la materia vegetal picada antes de conformar la briqueta.
7. Un metodo segun se proporciona en una cualquiera de las reivindicaciones 1-6, en donde la cantidad de bagazo que se retira de la suspension acuosa en (c) es de 60-95% en peso del bagazo contenido dentro de la suspension acuosa.
8. El metodo de una cualquiera de las reivindicaciones 1-6, en donde al menos (b)-(f) se llevan a cabo a una temperatura o temperaturas de 10-50°C.
9. El metodo de una cualquiera de las reivindicaciones 1-6, en donde al menos uno de (c) o (e) comprende el uso de una centnfuga.
10. El metodo de la reivindicacion 9, en donde la centnfuga comprende una centnfuga de decantacion.
11. El metodo de la reivindicacion 9, en donde (e) comprende una centnfuga de disco.
12. El metodo de una cualquiera de las reivindicaciones 1-6, en donde la suspension acuosa de (c) se somete a un proceso de centrifugacion para retirar 70-95% en peso de bagazo (con respecto al peso total de bagazo en la suspension acuosa) para producir una micela.
13. El metodo de una cualquiera de las reivindicaciones 1-6, en donde (b) comprende el uso de un extractor de flujo a contracorriente.
14. El metodo de una cualquiera de las reivindicaciones 1-6, en donde la coagulacion de (g) se controla de modo que se coagula el caucho de alto peso molecular que tiene un peso molecular de al menos 1.000.000 y el caucho de bajo peso molecular permanece en solucion.
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