MX2007009408A - Negro de humo, metodo para producir negro de humo y dispositivo para implementar el metodo. - Google Patents

Abstract

La invención se relaciona con un negro de humo que tiene una distribución del tamaño del agregado la cual tiene una relación de (d90-d10)/d50 de menos de o igual a 1.1. Los negros de humo son producidos mezclando aire caliente si se desea con una mezcla de gas que comprende un gas de transporte y una alimentación de negro de humo, haciendo pasar la mezcla de gas hacia un tubo quemador, quemando la mezcla de gas en las aberturas del tubo quemador, y extrayendo las llamas bajo succión junto con el aire jalado del ambiente libremente bajo succión desde el exterior, a través de un espacio estrecho, frío y llevando a cabo el enfriamiento, teniendo el espacio estrecho, frío, una relación de altura (h) a ancho (b) de 1-100, siendo el ancho (b) de 0.5 a 10 mm, y siendo la velocidad de flujo en el punto más estrecho del espacio 10-200 m/s. Los negros de humo de la invención pueden ser usados como carga no reforzante, carga reforzante, estabilizador de UV, negro conductor, pigmento o agente reductor.

Description

NEGRO DE HUMO, METO PARA PRODUCIR NEGRO DE HUMO Y DISPOSITIVO PARA IMPLEMENTAR EL METODO DESCRIPCION DE LA INVENCION La invención e relaciona con negro de humo, un método para producir nágro de humo y un dispositivo para implementar el método. La DE 2404536 describe un método para producir negros de gas que tienen un bajo contenido de extraíbles, donde son usadas mezclas ricas en hidrógeno como gas transporte para el vapo-f de aceit|e de negro de humo, y el negro de humo depositado sobre el rodillo de enfriamiento es recolectado. Esos negrojs de gas tienen un contenido de extraíbles de menos del 0 100% en peso. Además , la WO 12005 / 033217 describe negros de humo no tratados, no tamizados, que tienen un pH de menos de o igual a 6 . 0 , un residuo tras la ignición de menos o igual a 0 . 1% , y un residuo de tamizado de 5 µ?p de menos de o igual a 200 ppm. Esos negros son producidos por los pasos del método de remover el calor de a llama por conducción térmica y/o radiación, formar una ca; a límite ce gas delgada, y acelerar o expandir el flujo formado por la llama y la capa límite. Una desventaja de los negros conocidos es la pobre contribución del tono en aplicaciones de recubrimiento. Un objetivo de la invesnci .oon es proporcionar un I Ref: 183744 negro de humo que presenta una contribución de tono positiva alta en aplicaciones recubrimientos. Un objetivo invención es proporciona- un método el cual remueve tanto calor como es posible la llama, sin permitir que el negro resultante se acumule sobre la superficie fría invención proporciona negro de humo el cual caracteriza porque distribución de tamaño del agregado tiene una relación (dgo-d10) /d5o de menos o igual a 1.1 preferiblemente menor de (j).8, de manera más preferible menor de 0.65. El negro de hundo de la invención puede tener un contenido de óxido superficial de más de 50 mmol/kg, de manera preferible mayor de 100 inmol/kg, de manera más preferible mayor de 120 mmbl/kg, El negro de humo de la invención puede tener una distribución de tamaño de agregados con un ancho completo a una relación de semimáximc- (F HM) a| Dmodo de menos o igual a 0.6, preferiblemente menor de 0.58, de manera más preferible menor de 0.56. El negro de humo de la invención puede ser un negro de gas. El pH de los neglros de humo de la invención puede ser de <7.0, preferiblemente <6.0, de manera más preferible menor que <5.0. El negro de humlo de la ilnvención puede tener un valor de STSA de 20-300 d /g, prefe iblemente de 50-220 m /g, de manera más preferible ele 70-200 m /g El negro de huipo de la invención puede tener contenido de volátiles de| 2.0-20.0% , preferiblemente de 3 12%, de manera más preferible de 4.0|-9.0%. El negro de huno de la ¡invención puede tener tinte de 90-180%, preferiblemente de 105-106%, de manera más preferible de 120-150% La invención p además un método para producir negro de humo de la invención, el cual se caracteriza porque una meácía de gas que comprende un gas de transporte y una alimentacp.ón de negro de humo es si se desea mezclada con aire caliente mezclla de gas se hace pasar a un tubo quemador, la mezcl gas se quema en las aberturas del tubo quemador, y las llamas junto con el aire del ambiente extraído libremente bajo| al succión desde el exterior, son succionados a través de un espacio estrecho, frío y enfriados, teniendo el espacio estrecho, frío, una relación de altura ancho (b) de 1-100, de manera preferible de 5-50, manera mas; preferible de 10-40, basándose el ancho en el borde supe::ior del espacio, siendo el ancho (b) de 0.5 a 10 mm, preferiblemente de 1 a 5 mm, y la velocidad de flujo en 3l punto más estrecho del espacio siendo 10-200 m/s preferib|lemente -150 m/s, de manera más preferible 20-100 m/s. carboquímico . La alimentación de negro de humo usada puede ser una mezcla de hidrocarburos y/o aceites de negro de humo. alimentación de negro de humo gaseosa evaporada puede tener una temperatura de hasta 400C°, preferiblemente de 250-4 0°C, de manera más preferible de 250-350°C. Como gas de transporte es posible usar gases combustibles, preferiblem nte mezcljas de gas que tengan una fracción de hidrógeno da >50% enj volumen, de manera más preferible >60% en volumer.. ¡ I La temperatura del gas de transporte y la temperatura del aire cali pueden corresponder a al menos la temperatura de la alimentación de negro de humo gaseosa o evaporada, para evitar la condensación . La Figura 1 muestra una construcción esquemática del aparato, donde los ¡símbolos de referencia tienen los siguientes significados: A1A2 , A1', A2': borde Il superior del espacio estrecho, frío, B½2, ?^,?2*: bordel inferior djel espacio estrecho, frío, A^-'A1, A2', A2 í|>unto más) estrecho del espacio estrecho, frío b: ancho del espacio de enfriamiento = A1'A1 ó A2', A2 B1'B1, B2',B2: punto más ancho del espacio estrecho, frío, h: altura de espacio estrecho, frío en la región superior, La altura (h' ) del espacfLo y los siguientes ejemplos es de 159 mm. El ángulo a es de 87° .

Métodos de determinación PH El pH se determiijó de acuerdo con DIN EN ISO 787-9 20 Volátiles Los volátiles sle determinaron a 950°C de acuerdo con DIN 53552.

Area superficial BET El área superficial de BET se determinó de acuerdo con ASTM D-6556-00.

Area superficial de STSA El área s ;uperficfcial STSA se determinó de acuerdo con la especificación ASTM D-6556-00 Tinte La fuerza del tipte se determinó de acuerdo con la especificación ASTM D-3265 La distribución dlel tamaño ¡de los agregados Las curvas de distribución de tamaño de los agregados se midieron usando una centrífuga de disco Brookhaven BI-DCP con un diodo de uz roja. Este instrumento se desarrollo específicamente para determinar curvas de distribución de tamaño agregados de sólidos finamente divididos a partir de mediciones absorbancia, y está equipado con un programa <ie medicióih y evaluación automáticas para determinar la distribución de tiamaño de agregados Para llevar a c¿.bo las medidas , primero que todo se prepara una solución dispersión en 200 mi de etanol, 5 gotas de solución de amoniaco y 0.5 g de Tritón X-100, aforando hasta 1000 mi con agua desmineralizada, Adicionalmente se preparó un fluido de centrifugación de 0.5 g de Tritón X-100 y 5 gotas de solución de amoniaco, aforando hasta 1000 mi con agua desmineralizada. Posteriormente s|e agregaron 20 mi de solución en dispersión a 20 mg de negio humo, los cuales se suspendieron en la solución durante un periodo de 4.5 minutos en un baño de enfriamiento con 100' watts de ultrasonido (80% de impulso) . Antes de comen! mediciones reales, centrífuga se operó durante 30 minutos a una velocidad 11000 min"1. Con el disco g:.rando, se inyectó 1 mi de etanol y entonces se colocó debajo uidadosamente una capa inferior de 15 mi de fluido de centrifugación. Después de aproximadamente 1 minuto, se inyectaron 250 µ? de la suspensión de negro, se i comenzó el programa de medición del instrumento, y el fluido de centrifugación en la ¡centrífuga se recubrió con 50 µ? de dodecano . Se efectuó una determinación por duplicado por cada muestra para la medición La curva de losi datos sin tratar se evaluó entonces usando el programa aritmético del instrumento, con corrección para la luz difractada y :on adaptación basal automática. El valor de AD5K (FWH ) efe el ancho de la curva de distribución de tamaño qe los agregados a la mitad de la altura del pico. El valor de Dmo(jo valor modal) es el tamaño de agregado que tiene la frecuencia más grande (pico máximo de la curva de distribución de tamaño de agregados) . Los valores de di0, d50 y d90 son tamaños de agregado determinados de la curva acumulat con una fracción en volumen del 10%, 50% y 90¾, respectivamente Oxidos superficiales Con respecto a la caracterización y cuantificación de los óxidos superficiales sobre l† superficie del negro de humo, es decir, aquí, los: grupos funcionales que contienen oxígeno, como los grupos c rboxilo, liactol y fenol: La masa inicial peí negro de humo mi( es guiada por el número de óxidos superf!iciales anticipados . Como un punto de partida para la masa inicial, puede emplearse el contenido de volátiles de negro de humo (Tabla 1) . i5 ; Bl3: Cantidad de 5 hidróxic o de sodio consumida, en 1, para la titulación de.' . valor del blanco .

Valor relativo c el negro y y contribución absoluta =1 tono dM Descripción/Proc edimiento 1. Preparación c e reactivos Fórmula del diluyente Ingredientes en g en % en peso Xileno 1125 68.20 Etoxipropanol 225 13.63 Butanol 150 9.09 Baysilon OL 17, al 10% e n xileno 75 4.54 Butil glicol 75 4.54 Total 1650 100.0 1 i Fórmula del Bays :.lon Ingredientes en g en % en peso Baysilon OL 17 10 10 Xileno í 90 90 Total 100 100 Componente A Ingrediente en g en % en peso Alkydal F 310, 60% 770 77 Diluente 230 23 Total 1000 100 Componente B Ingrediente en g en % en peso Maprenal MF800, 55% 770 77 Diluente 230 23 Total 1000 100 Los ingredientes de las 4 fórmulas son mezclados y mantenidos en un recipientk adecuado 2. Preparación dkl recubrimiento negro Fórmula del recubrimiento negro para determinar valor del negro My: Ingrediente en g en % en peso Componente de recubrimien|to claro 27.3 65.3 estándar A Componente de recubrimien|to claro 12.7 30.4 estándar B Pigmento de negro de humo 4.3 Total 41.8 100 Primero que todo, los componentes de recubrimiento A y B son pesados en un vaso de precipitados de PTFE, entonces el pigmento de negro de humo, secado a 105°C, es pesado, y se agregan 275 g de perlas de acero (0=3 mm) como medios de trituración. Finalmente la mezcla es dispersada en un mezclador Skandex durante 30 minutos Después del procedimiento de dispersión, se toman aproximadamente 1-2 mi de recubrimiento negro para la aplicación hacia abajo y aplican a una placa de soporte en una tira de 5 cm de lohgitud de aproximadamente 1 cm de ancho. Debe tenerse cuicado para asegurar que no existan burbujas de aire en la uira de recubrimiento. La barra estiramiento de la pelicbla es colocada sobre la tira de recubrimiento y estira ligeramente a través de la placa. Se produce un estiramiento1 hacia abajo el cual es de aproximadamente 10 cm de longitud! y 6 cm de ancho. El estiramiento hacia abajo debe ser secado (en una campana de i extracción) durante al men< s 10 minutos. Posteriormente la muestra es horneada a 130°C en un secador durante 30 minutos Las muestras pueden ser sometidas medición inmediatamente después de enfriar o posteriormente. Las medie .ones pueden ser llevadas a cabo usando un instrumento Pausch Q-Color 35 con el programa WinQC+. La medición toma lugar a través del vidrio. (3) dM=Mc-My Ejemplos 1-10 Los parámetros para la producción de los ejemplos para los negros de humo de la invención, y del Ejemplo Comparativo 6, se listan en la Tabla 2. Se usa un dispositivo como para la Figura 1 Para los ejemplds de la invención y para el Ejemplo Comparativo 6 la temperatura del aire caliente es de 310°C y el contenido de hidrógeno | del gas de transporte es de 92-99' en volumen La separación del quemador reportada en la Tabla 2 es la distancia desde el borde superior del tubo quemador, en otras palabras el punto en el cual la mezcla de vapor de aceite-gas de transporte emerge, hasta el borde superior del espacio de enfriamiento trecho, frío En la tabla siguiente, T bla 3, se muestran los datos analíticos de negros de humo de la invención y un negro de comparación. El negro de comparación usado (Ejemplo 7) es el del Ejemplo 3 de la WO 2005/033217).

Tabla 2: (Ejemplo Tabla 3 : Los resultados nuestran que los negros de humo de la invención (ejemplos l-í>) tienen una distribución de tamaño de agregados con una relación de (dg3-dio) /dso de menos o igual a 1.1. La ventaja de los negros de humo de la invención se manifiesta en un valor <jie dM de >0.5 y en un tono azul superior resultante. Se hace constar que con relación a esta fecha, el mejor método conocido poi la solicitante para llevar a la práctica la citada invención que resulta claro de la presente descripción de la invención i

Claims (1)

1. REIVINDICACIONES Habiéndose descrito la invención como antecede, reclama como propiedad contenido en las siguientes reivindicaciones . 1. Un negro de humo caracterizado porque distribución del tamaño del agregajdo tiene una relación de (dgo-dio) /dso de menos o igijtal a 1.1. 2. El negro de humo de conformidad con reivindicación 1, caract rizado porque la distribución tamaño de agregado tiene una relación semimáximo (FWHM) Dmodo de menos de o igual a 0.6. 3. El negro Üe humo de conformidad con la reivindicación 1 y 2, caracterizado porque el contenido de óxido superficial es mayor de 50 mmol/kg. Método pana producir negro de humo conformidad con la reivindjicación 1, caracterizado porque una mezcla de gas que comprfende un gas de transporte y una alimentación de negro de humo es, si se desea mezclada con aire caliente, la mezcla de gas sje hace pasar a un tubo quemador, la mezcla de gas se quema en las aberturas del tubo quemador, y las llamas junto con el aire del ambiente extraído libremente bajo succión desde el exterior, son succionados a través d¿ un espacio estrecho, frío y enfriados, teniendo el espacio estrecho, frío, una relación de altura (h) a ancho (b) de 1-100, basándose el ancho en el borde superior del espacio siendo ancho (b) de 0.5 a 10 mm, y siendo la velocidad de flujo el punto más estrecho del espacio 10-200 m/s 5. Un dispositivo para implementar el método de conformidad con la reivindicación 4, que tiene un quemador y una superficie de enfriam ento contra la cual es dirigida la llama, caracterizado porque el espacio estrecho, frió, tiene una relación de altura (h) a ancho (b) de 1-100, basándose el ancho en el borde supericjr del espacio, el ancho (b) es de 0.5 a 10 mm, y la velocidad de flujo en el punto más estrecho del espacio es de 10-200 m 6. El uso de negros de humo de conformidad con la reivindicación 1 como carga no reforzante, carga reforzante, estabilidazor de UV, negro conductor, pigmento o agente reductor . 7. El uso de negros de humo de conformidad con la reivindicación 1 en cauch , plástico, tintas de impresión, tintas liquidas, tintas de chorro de tinta, pigmentos orgánicos, materiales de recubrimiento, pinturas, papel, bitumen, concreto y otros materiales de construcción.