PARTICULAS DE HIDROXIDO DE ALUMINIO REVESTIDAS PRODUCIDAS POR SECADO POR MOLIDO
Campo de la invención La presente invención se refiere a nuevos retardantes de flama de hidróxido de aluminio revestido, a métodos para elaborarlos y a su uso. Antecedentes de la invención El hidróxido de aluminio tiene una variedad de nombres alternativos tales como hidrato de aluminio, trihidrato de aluminio, trihidróxido de aluminio, etc., pero comúnmente se conoce como ATH. El hidróxido de aluminio en partículas, en adelante ATH, encuentra muchos usos como un rellenador en muchos materiales tales como, por ejemplo, papeles resinas, caucho, plásticos, etc. Uno de los usos más prevalentes de ATH es como un retardante de flama en resinas sintéticas tales como plásticos y alambre y cable. La aplicabilidad industrial del hidróxido de aluminio se ha conocido por cierto tiempo. En el área de retardantes de flama, el hidróxido de aluminio se usa en resinas sintéticas tales como plásticos y en aplicaciones de cables y alambres para impartir propiedades retardantes de flama . En un esfuerzo por proporcionar mejor compatibilidad con resinas, partículas de ATH han sido revestidas con una REF. : 198052
variedad de materiales tensoactivos incluyendo silanos, ácidos grasos, etc. Típicamente, el tratamiento de tensoactivo es depositado sobre las partículas de ATH de manera no uniforme, lo cual lleva a que el agente de acoplamiento o revestimiento de tensoactivo trabaje como un aglutinante para coagular fuertemente las partículas de ATH entre sí. Esta coagulación deteriora la capacidad de dispersión de las partículas de ATH en la resina, una propiedad no deseada. Sin embargo, cuando un tratamiento tensoactivo uniforme puede obtenerse, el agente de acoplamiento o revestimiento tensoactivo no funciona como un aglutinante, y_ una adecuada capacidad de dispersión en la resina seleccionada puede mantenerse. De esta manera, ya que se incrementa la demanda por partículas de ATH revestidas, se incrementa también la demanda por procesos que puedan producir partículas de ATH revestidas uniformemente. Breve descripción de la invención En una modalidad, la presente invención se refiere a partículas de ATH que comprenden un agente de revestimiento de superficie seleccionado de al menos uno de i) silanos; ii) titanatos orgánicos y iii) zirconatos orgánicos. Las partículas de ATH se producen por secado por molido de una pasta aguada que comprende aproximadamente 1 a aproximadamente 85% en peso de partículas de ATH, con base en la pasta aguada, en presencia de un agente de revestimiento de superficie. En otra modalidad, la presente invención se refiere
a un proceso para producir partículas de ATH molidas en seco, revestidas, que comprende secado por molido de una pasta aguada que comprende en el intervalo de aproximadamente 1 a aproximadamente 85% en peso de partículas de ATH, con base en la pasta aguada, en presencia de un agente de revestimiento de superficie, produciendo así partículas de ATH molidas en seco, revestidas. El agente de revestimiento de superficie puede ser seleccionado adecuadamente de al menos uno de i) silanos; ii) titanatos orgánicos y iii) zirconatos orgánicos. En otra modalidad, la presente invención se refiere a un proceso para producir partículas de ATH molidas en seco, revestidas, que comprende: a) combinar una pasta aguada que comprende en el intervalo de aproximadamente 1 a aproximadamente 85% en peso de partículas de ATH, con base en la pasta aguada, con un agente de revestimiento de superficie seleccionado de al menos uno de i) silanos; ii) titanatos orgánicos y iii) zirconatos orgánicos, produciendo así una mezcla que comprende la pasta aguada y agente de revestimiento de superficie; b) permitir que la pasta aguada y el agente de revestimiento de superficie en la mezcla reaccionen durante un periodo de tiempo en el intervalo de aproximadamente 1 segundo a aproximadamente 30 minutos y c) secado por molido de la mezcla produciendo así partículas de ATH molidas en seco, revestidas.
En modalidades preferidas, la pasta aguada se calienta hasta una temperatura en el intervalo de aproximadamente 20 hasta aproximadamente 95°C, de preferencia en el intervalo de aproximadamente 80 a aproximadamente 95 °C antes de ser combinada con por lo menos un agente de revestimiento de superficie. En otra modalidad, si el agente de revestimiento de superficie es un silano, la presente invención se refiere a un proceso para producir partículas de ATH revestidas que comprende: a) mezclar al menos uno, de preferencia sólo uno, silano con agua, de preferencia agua desionizada, para formar una solución de silano que comprende el intervalo de aproximadamente 1% en peso a aproximadamente 99% en peso, de preferencia en el intervalo de aproximadamente 5% a aproximadamente 90% en peso, muy preferiblemente en el intervalo de aproximadamente 20% en peso a aproximadamente 80% en peso, más preferiblemente en el intervalo de aproximadamente 40% en peso a 60% en peso, todo con base en el peso total de la solución de silano; b) calentar una pasta aguada que comprende en el intervalo de aproximadamente 1 a aproximadamente 85% en peso de partículas de ATH, con base en el peso total de la pasta aguada hasta una temperatura en el intervalo de aproximadamente 20 a aproximadamente 95 °C, de preferencia en
el intervalo de aproximadamente 80 a aproximadamente 95°C formando asi una pasta aguada calentada; c) combinar la pasta aguada calentada con la solución de silano formando entonces una pasta aguada que contenga silano/ATH; d) mantener, bajo agitación mecánica, la pasta aguada que contiene silano/ATH a una temperatura en el intervalo de aproximadamente 20 a aproximadamente 95 °C, de preferencia en el intervalo de aproximadamente 80 hasta aproximadamente 95°C, durante un periodo en el intervalo de aproximadamente 1 segundo a aproximadamente 30 minutos, de preferencia en el intervalo de aproximadamente 1 segundo hasta aproximadamente 20 minutos, muy preferiblemente en el intervalo de aproximadamente 1 minuto hasta aproximadamente 15 minutos, más preferiblemente en el intervalo de aproximadamente 5 minutos a aproximadamente 10 minutos formando asi una mezcla y e) ' secado por molido de la mezcla produciendo asi partículas de ATH molidas en seco, revestidas. En algunas modalidades, si se requiere dejar que el silano se someta a hidrólisis, por lo menos uno, en algunas modalidades sólo un, ácido mineral y/u orgánico, de preferencia por lo menos uno, en algunas modalidades sólo un, ácido orgánico, se mezcla con el silano junto con el agua en a) . Cualquier ácido orgánico usado comúnmente para la
hidrólisis de silano puede ser usado, y se prefiere que se use ácido fórmico y/o ácido acético. En esta modalidad menos de 10% en peso, de preferencia menos de 1% en peso, muy preferiblemente menos de 0.1% en peso, con base en el peso del silano, de un ácido mineral u orgánico se añade en el a) . En modalidades particularmente preferidas, en el intervalo de aproximadamente 0.05% en peso hasta aproximadamente 10% en peso, de preferencia en el intervalo de aproximadamente 0.05% en peso hasta aproximadamente 1% en peso, muy preferiblemente en el intervalo de aproximadamente 0.05% en peso hasta aproximadamente 0.1% en peso, todo con base en el peso del silano, de un ácido mineral u orgánico se añaden en a) . Luego de la adición del agua y ácido orgánico, la solución de silano se agita continuamente durante el intervalo de aproximadamente 2 a aproximadamente 240 minutos, de preferencia en el intervalo de aproximadamente 10 hasta aproximadamente 120 minutos, muy preferiblemente en el intervalo de aproximadamente 30 a aproximadamente 60% minutos. Esta solución de silano puede ser después combinada con la pasta aguada de ,c) . Descripción detallada de la invención ATH como se usa en la presente, intenta referirse a hidróxido de aluminio y -los diferentes nombres usados comúnmente en la. técnica para referirse a este retardante de flama mineral tales como hidrato de aluminio, trihidrato de
aluminio, trihidróxido de aluminio, etc. La presente invención incluye producir partículas de ATH molidas en seco, revestidas. Estas partículas de ATH molidas en seco, revestidas, pueden ser producidas adecuadamente por secado por molido de una pasta aguada que contenga partículas de ATH en presencia de un agente de revestimiento de superficie. Pasta aguada La pasta aguada usada en la práctica de la presente invención contiene típicamente en el intervalo de aproximadamente 1 a aproximadamente 85% en peso de partículas de ATH, con base en el peso total de la pasta aguada. En modalidades preferidas, la pasta aguada contiene en el intervalo de aproximadamente 25 hasta aproximadamente 70% en peso de partículas de ATH, muy preferiblemente en el intervalo de aproximadamente 55 a aproximadamente 65% en peso de partículas de ATH, ambas sobre la misma base. En otras modalidades preferidas, la pasta aguada contiene en el intervalo de aproximadamente 40 hasta aproximadamente 60% en peso de partículas ATH, muy preferiblemente en el intervalo de aproximadamente 45 a aproximadamente 55% en peso de partículas de ATH, ambas sobre la misma base. En otras modalidades preferidas, la pasta aguada contiene en el intervalo de aproximadamente 25 a aproximadamente 50% en peso de partículas de ATH, muy preferiblemente en el intervalo de aproximadamente
30 a aproximadamente 45% en peso de partículas de ATH, ambas sobre la misma base. La pasta aguada usada en la práctica de la presente invención puede obtenerse a partir de cualquier proceso usado para producir partículas de ATH. De preferencia la pasta aguada se obtiene a partir de un proceso que incluye producir partículas de ATH a través de precipitación y filtración. En una modalidad ejemplar, la pasta aguada se obtiene de un proceso que comprende disolver hidróxido de aluminio crudo en sosa cáustica para formar un licor de aluminato de sodio, el cual es enfriado y filtrado formando entonces un licor de aluminato de sodio útil en esta modalidad ejemplar. El licor de aluminato de sodio producido de esta manera tiene típicamente una relación molar de Na20 a AI2O3 en el intervalo de aproximadamente 1.4 a 2.1 hasta aproximadamente 1.55 a 2.1. Para precipitar partículas de ATH del licor de aluminato de sodio, las partículas de siembra de ATH se añaden al licor de aluminato de sodio en una cantidad en el intervalo de aproximadamente lg de partículas de semilla de ATH por litro de licor de aluminato de sodio hasta aproximadamente 3 g de partículas de semilla de ATH por litro de licor de aluminato de sodio formando entonces una mezcla de proceso. Las partículas de semilla de ATH se añaden al líquido de aluminato de sodio cuando el licor de aluminato de sodio está a una temperatura de licor de aproximadamente 45 hasta
aproximadamente 80°C. Luego de la adición de las partículas de semilla de ATH, la mezcla de proceso se agita durante aproximadamente 100 horas o como alternativa hasta que la relación molar de Na20 a A1203 está en el intervalo de aproximadamente 2.2:1 hasta aproximadamente 3.5:1, formando así una suspensión de ATH. La suspensión de ATH obtenida que comprende típicamente aproximadamente 80 a aproximadamente 160 g/1 de ATH, con base en la suspensión. Sin embargo, la concentración de ATH puede variar para estar dentro de los intervalos descritos anteriormente. La suspensión de ATH obtenida es luego filtrada y lavada para remover impurezas de la misma, formando así una torta de filtro. La torta de filtro puede ser lavada una, o en algunas modalidades más de una vez con agua, de preferencia con agua sin sal. La torta de filtro puede ser vuelta nuevamente en pasta aguada con agua para formar una pasta aguada, o en otra modalidad preferida, por lo menos uno, de preferencia sólo un, agente de dispersión se añade a la torta de filtro para formar una pasta aguada que tenga una concentración de ATH en los intervalos descritos anteriormente. Se debe notar que está también dentro del alcance de la presente invención volver nuevamente en pasta aguada la torta de filtro con una combinación de agua y un agente de dispersión. Ejemplos no limitantes de agentes de dispersión adecuados para usarse en la presente incluyen poliacrilatos , ácidos orgánicos, condensado de
naftalensulfonato/formaldehido, éter poliglicólico de alcohol graso, óxido de polipropileno-etileno, éster poliglicólico, poliamina, óxido de etileno, fosfato, alcohol polivinilico . Si la pasta aguada comprende un agente de dispersión, la pasta aguada puede contener hasta aproximadamente 85% en peso de ATH, con base en el peso total de la pasta aguada, gracias a los efectos del agente de dispersión. En esta modalidad, el resto de la pasta aguada (es decir, no incluyendo las partículas de ATH y los agentes de dispersión es típicamente agua, aunque algunos reactivos, contaminantes, etc., pueden estar presentes de la precipitación. En algunas modalidades, las partículas de ATH en la pasta aguada se caracterizan en general, por tener un BET en el intervalo de aproximadamente 1.0 hasta aproximadamente 30 m2/g. En modalidades preferidas, las partículas de ATH en la pasta aguada tienen un BET en el intervalo de aproximadamente 1.0 a aproximadamente 4.0 m2/g, de preferencia en el intervalo de aproximadamente 1.5 a aproximadamente 2.5 m2/g. Las partículas de ATH en la pasta aguada pueden caracterizarse además por tener una dso en el intervalo de aproximadamente 1.8 a aproximadamente 3.5 µp?. En modalidades preferidas, las partículas de ATH en la pasta aguada tienen una d50 en el intervalo de aproximadamente 1.8 hasta aproximadamente 2.5 µp?. En otras modalidades, las partículas de ATH en la pasta aguada se caracterizan por tener un BET en el intervalo
de aproximadamente 4.0 a aproximadamente 8.0 m2/g. En modalidades preferidas, las partículas de ATH en la pasta aguada tienen un BET en el intervalo de aproximadamente 5 hasta aproximadamente 7 m2/g. Las partículas de ATH en la pasta aguada pueden caracterizarse además por tener una dso en el intervalo de aproximadamente 1.5 a aproximadamente 2.5 µp?. En modalidades preferidas, las partículas de ATH en la pasta aguada tienen una dso en el intervalo de aproximadamente 1.6 hasta aproximadamente 2.0 µ?t?. En otras modalidades más, las partículas de ATH en la pasta aguada se caracterizan por tener un BET en el intervalo de aproximadamente 8.0 hasta aproximadamente 14 m2/g. En modalidades preferidas, las partículas de ATH en la pasta aguada tienen un BET en el intervalo de aproximadamente 9 hasta aproximadamente 12 m2/g. Las partículas de ATH en la pasta aguada pueden caracterizarse además por tener una dso en el intervalo de aproximadamente 0.5 hasta aproximadamente 1.6 µ??. En modalidades preferidas, las partículas de ATH en la pasta aguada tienen una d50 en el intervalo de aproximadamente 0.8 hasta aproximadamente 1.4 µp. Agente de revestimiento de superficie El agente de revestimiento de superficie usado en la presente puede seleccionarse de al menos uno de i) silanos;
ii) titanatos orgánicos y iii) zirconatos orgánicos. En algunas modalidades, el agente de revestimiento de superficie se selecciona de silanos, titanatos, zirconatos y mezclas de los mismos. En otras modalidades, el agente de revestimiento de superficie es un silano o un titanato o un zirconato. Silano como se usa en la presente se usa en su sentido más amplio e intenta incluir silanos de alquilo, silanos de vinilo, epoxi silanos y similares. Ejemplos no limitantes de silanos adecuados para usarse en la presente incluyen aquellos descritos, por ejemplo, en los folletos técnicos de DEGUSSA AG con el nombre comercial Dynasylan®, por ejemplo, los silanos de vinilo VTMO, VTEO, VTMOEO, DS 6498, amino silanos tales como AMEO, DA O, silanos de alquilo tales como OCTEO, y similares, y silanos epóxicos tales como GLYMO, etc. En algunas modalidades, el silano de alquilo es uno que tiene al menos un grupo alquilo con por lo menos 3 átomos de carbono. Grupo alquilo, como se usa en la presente, y a menos que se indique lo contrario, intenta referirse a grupos alquilo primarios, secundarios o terciarios lineales o ramificados. Ejemplos no limitantes de grupos alquilo incluyen metilo, etilo, propilo, isopropilo, butilo, isobutilo, hexilo, octilo, isooctilo ( 6-metilheptilo) , 2-etilhexilo, dodecilo, tetradecilo, hexadecilo, octadecilo y similares.
En algunas modalidades, los alquilsilanos usados en la presente se describen por la fórmula R1Si(OR2)3, en donde R1 es un grupo alquilo lineal o ramificado que tiene de aproximadamente 3 hasta aproximadamente 30 átomos de carbono, y R2 es un grupo alquilo lineal o ramificado que tiene aproximadamente 1 a aproximadamente 6 átomos de carbono. Más preferiblemente, los alquilsilanos adecuados para usarse en la presente son aquellos en los que R1 es un grupo alquilo lineal
0 ramificado que tiene aproximadamente 8 a aproximadamente 18 átomos de carbono, muy . preferiblemente 12 a 14 átomos de carbono, y R2 es un grupo alquilo lineal o ramificado que tiene de aproximadamente 1 a aproximadamente 4 átomos de carbono . Los titanatos orgánicos y zirconatos orgánicos adecuados para usarse en la presente también se conocen en la técnica y están disponibles fácilmente comercialmente . Por ejemplo, los titanatos orgánicos y zirconatos orgánicos pueden obtenerse fácilmente con el nombre comercial TYZOR® de Dupont . De preferencia, los titanatos orgánicos usados en la presente son aquellos que tienen la fórmula R3Oti (OR ) 3, en donde R3 es un grupo alquilo lineal o ramificado que tiene aproximadamente
1 a aproximadamente 14 átomos de carbono, y R4 es un grupo alquilo lineal o ramificado que tiene aproximadamente 6 a aproximadamente 12 átomos de carbono o un grupo acilo que tiene aproximadamente 8 hasta aproximadamente 30 átomos de
carbono. En algunas modalidades preferidas, los titanatos orgánicos usados en la presente son aquellos en los que R3 es isopropilo y R4 es isoestearoilo, mientras que en otras modalidades preferidas el titanato orgánico es uno en el que R3 y R4 son iguales y se seleccionan de isooctilo y 2-etilhexilo . De preferencia, los zirconatos orgánicos usados en la presente son aquellos que tienen la fórmula R5OZr(OR6)3, en donde R5 es un grupo alquilo lineal o ramificado ' que tiene aproximadamente 1 a aproximadamente 12 átomos de carbono, y R6 es un grupo alquilo lineal o ramificado que tiene aproximadamente 6 a aproximadamente 12 átomos de carbono o un grupo acilo que tiene de aproximadamente 8 a aproximadamente 30 átomos de carbono. Típicamente, la cantidad de agente de revestimiento de superficie introducida en la unidad de secado por molido es la cantidad efectiva para producir partículas de ATH molidas en seco, revestidas, que comprenden en el intervalo de aproximadamente 0.05 hasta aproximadamente 5.0% en peso del agente de revestimiento de superficie, con base en el peso del ATH no revestido. Por ejemplo, un nivel de revestimiento de 1% como se usa en la presente significa que 0.1 kg del agente de revestimiento de superficie, por ejemplo, un silano, se añade a una pasta aguada que contiene 10 kg de ATH, y, de esta manera 10.1 kg de ATH revestido se produce. Así, producir ATH
secado por molido y revestido a partir de una pasta aguada que contiene 55% en peso de ATH con 1% en peso de un silano significaría que 0.55% en peso del silano se añaden a la pasta aguada. En otras palabras, se añadirían 0.55 kg de un silano a 100 kg de una pasta aguada que contenga 55 kg de ATH no revestido para producir partículas de ATH molidas en seco, revestidas que comprenden 1% en peso de un silano. Generalmente, la cantidad de agente de revestimiento de superficie usada en la presente varía de aproximadamente 0.25 hasta aproximadamente 3% en peso, con base en el peso del ATH no revestido en la pasta aguada, de preferencia en el intervalo de aproximadamente 0.5 hasta aproximadamente 2.0% en peso, sobre la misma base. Combinación de la pasta aguada y agente de revestimiento de superficie En la práctica de la presente invención, la pasta aguada y el agente de revestimiento de superficie se combinan antes del secado por molido. En modalidades preferidas, la pasta aguada se calienta hasta una temperatura en el intervalo de aproximadamente 20 hasta aproximadamente 95 °C, de preferencia en el intervalo de aproximadamente 80 a aproximadamente 95 °C antes de ser combinada con por lo menos un agente de revestimiento de superficie. Los medios mediante los cuales la pasta aguada y agente de revestimiento de superficie se combinan no son críticos para la presente
invención, y puede usarse cualquier técnica adecuada siempre y cuando se logre un mezclado adecuado. Ejemplos no limitantes de técnicas adecuadas para combinar la pasta aguada y agente de revestimiento de superficie incluyen el uso de un recipiente de almacenamiento, un recipiente de almacenamiento agitado, una "válvula en t" simple, cualquier válvula adecuada para introducir una corriente en otra corriente, el uso de una "válvula en t" seguido por una mezcla en linea, o cualquier otro aparato de mezclado conocido en la técnica que proporcione una mezcla sustancialmente homogénea que comprenda la pasta aguada y agente de revestimiento de superficie. En modalidades preferidas, la pasta aguada y agente de revestimiento de superficie se combinan mediante cualquier técnica descrita arriba y luego se conducen a través de un mezclador en linea adecuado para asegurar un mezclado intenso y turbulento adicional de la pasta aguada y el agente de revestimiento de superficie. Luego de que se forma la mezcla, mientras se mantiene la temperatura de la mezcla cerca de, de preferencia dentro del intervalo descrito anteriormente, la temperatura de la pasta aguada precalentada, la pasta aguada y el agente de revestimiento de superficie en la mezcla se dejan reaccionar durante un periodo de tiempo en el intervalo de aproximadamente 1 segundo hasta aproximadamente 30 minutos, de preferencia en el intervalo de- aproximadamente 1 minuto a
aproximadamente 20 minutos, muy preferiblemente en el intervalo de aproximadamente 1 minuto a aproximadamente 15 minutos, más preferiblemente, en el intervalo de aproximadamente 5 minutos hasta aproximadamente 15 minutos, antes de que la mezcla sea molida en seco. En una modalidad ejemplar de la presente invención, la pasta aguada y el agente de revestimiento de superficie en la mezcla se dejan reaccionar durante un periodo de tiempo en el intervalo de aproximadamente 5 segundos hasta aproximadamente 10 minutos. Secado por molido "Secado por molido" y "molido en seco" como se usa en la presente, intenta decir que las partículas de ATH en la pasta aguada y/o mezcla se muelen y secan simultáneamente en una corriente de aire caliente turbulenta en una unidad de secado por molido en presencia del agente de revestimiento de superficie. La unidad de secado por molido comprende un rotor que está montado firmemente sobre un eje sólido que gira a una alta velocidad circunferencial. El movimiento rotacional en relación con un alto paso de aire convierte al aire caliente que fluye a través en vórtices de aire extremadamente rápidos que recogen la pasta aguada que será secada, la aceleran y distribuyen y secan la pasta aguada para producir partículas de ATH molidas en seco, revestidas. Después de haber sido secadas completamente, las partículas de ATH molidas en seco, revestidas, son transportadas por medio del aire turbulento
fuera del molino y separadas del aire caliente y los vapores mediante el uso de sistemas de filtro convencionales. En otra modalidad de la presente invención, después de haber sido secadas completamente, las partículas de ATH molidas en seco, revestidas, son transportadas por medio del aire turbulento a través de un clasificador de aire que está integrado en el molino, y después son transportadas por medio del aire turbulento fuera del molino y separadas del aire caliente y vapores usando sistemas de filtro convencionales. La salida del aire caliente usado en la unidad de secado por molido es típicamente mayor que aproximadamente 3,000 Bm3/h, de preferencia mayor que aproximadamente 5,000 Bm3/h, muy preferiblemente aproximadamente 3,000 Bm3/h a aproximadamente 40,000 Bm3/h, y más preferiblemente aproximadamente 5,000 Bm3/h a aproximadamente 30,000 Bm3/h. Para lograr producciones tan altas, el rotor de la unidad de secado por molido típicamente tiene una velocidad circunferencial de más de aproximadamente 40 m/seg., de preferencia mayor que aproximadamente 60 m/seg., muy preferiblemente de más de 70 m/seg., y más preferiblemente en un intervalo de aproximadamente 70 m/seg. hasta aproximadamente 140 m/seg. La alta velocidad rotacional del motor y alto rendimiento de aire caliente da como resultado que la corriente de aire caliente tenga un número de Reynolds mayor que aproximadamente 3,000.
La temperatura del aire caliente usado en la unidad de secado por molido es generalmente mayor de. aproximadamente 150°C, de preferencia mayor que aproximadamente 270°C. En una modalidad preferida más, la temperatura de la corriente de aire caliente está en el intervalo de aproximadamente 150°C hasta aproximadamente 550°C, muy preferiblemente en el intervalo de aproximadamente 270 °C hasta aproximadamente 500°C. Partículas de ATH molidas en seco y revestidas Como se indicó arriba, el secado por molido de la mezcla y/o la pasta aguada en presencia del agente de revestimiento de superficie, da como resultado partículas de ATH molidas en seco, revestidas. Así, en una modalidad, la presente invención se refiere a partículas de ATH molidas en seco, revestidas, caracterizadas por tener una d50 de menos de aproximadamente 15 µp?. Las partículas de ATH molidas en seco, revestidas producidas por la presente invención también ¦ se pueden caracterizar por tener una d50 en el intervalo de aproximadamente 0.5 a 2.5 µp?. En modalidades preferidas, las partículas de ATH molidas en seco producidas por la presente invención tienen una dso en el intervalo de aproximadamente 1.5 hasta aproximadamente 2.5 µp, muy preferiblemente en el intervalo de aproximadamente 1.8 a aproximadamente 2.2 µ??. En otras modalidades preferidas, las partículas de ATH molidas en
seco producidas por la presente invención tienen una d¾o en el intervalo de aproximadamente 1.3 hasta aproximadamente 2.0 µ??, muy preferiblemente en el intervalo de aproximadamente 1.4 hasta aproximadamente 1.8 µ??. En otras modalidades preferidas más, las partículas de ATH molidas en seco producidas por la presente invención tienen una d50 en el intervalo de aproximadamente 0.5 hasta aproximadamente 1.8 µ?t?, muy preferiblemente en el intervalo de aproximadamente 0.8 hasta aproximadamente 1.4 µp?. Se debe notar que todas las mediciones de diámetro de partícula, es decir, d5o, descritas en la presente se midieron mediante difracción láser usando un espectrómetro láser Cilas 1064 L de Quantachrome . Generalmente, el procedimiento usado en la presente para medir la d50, puede llevarse a la práctica al introducir primero una solución dispersante de agua adecuada (véase preparación abajo) en el recipiente de preparación de muestra del aparato. La medición estándar llamada "Partícula Experta" es luego seleccionada, el modelo de medición "Intervalo 1" también se selecciona, y los parámetros internos del aparato, los cuales aplican a la distribución de tamaño de partícula esperada, son después seleccionados. Se debe notar que durante las mediciones la muestra es típicamente expuesta a ultrasonido durante aproximadamente 60 segundos durante la dispersión y durante la medición. Después de que ha tenido lugar una medición
antecedente, aproximadamente 75 hasta aproximadamente 100 mg de la muestra que será analizada se pone en el recipiente de muestra con la solución de agua/dispersante y se inicia la medición. La solución de agua/dispersante puede prepararse al preparar primero un concentrado de 500 g de Calgon, disponible de KMF Laborchemie, con 3 litros de CAL Polysalt, disponible de BASF. Esta solución está constituida a 10 litros con agua desionizada. Se toman 100 mi de estos 10 litros originales y se diluyen a su vez más a 10 litros con agua desionizada, y esta solución final se usa como la solución dispersante en agua descrita anteriormente. Las partículas de ATH molidas en seco, revestidas de acuerdo con la presente invención también se caracterizan por tener en el intervalo de aproximadamente 0.05 a aproximadamente 5.0% en peso, de preferencia en el intervalo de aproximadamente 0.25 hasta aproximadamente 2.0% en peso, del agente de revestimiento de superficie, con base en el peso total de las partículas de ATH molidas en seco y no revestidas . Las partículas de ATH molidas en seco y no revestidas de acuerdo con la presente invención también se pueden caracterizar por el área de superficie específica BET, como la determinada por DIN-66132, de las partículas de ATH no revestidas, es decir, el substrato de ATH no revestido, es generalmente en el intervalo de aproximadamente 30 m2/g. En
algunas modalidades, la superficie especifica BET está en el intervalo de aproximadamente 3 hasta aproximadamente 6 m2/g, muy preferiblemente en el intervalo de aproximadamente 3.5 hasta aproximadamente 5.5 m2/g. En otras modalidades, la superficie especifica BET está en el intervalo de aproximadamente 6 hasta aproximadamente 9 m2/g, muy preferiblemente en el intervalo de aproximadamente 6.5 hasta aproximadamente 8.5 m2/g. En otras modalidades, la superficie especifica BET está en el intervalo de aproximadamente 9 hasta aproximadamente 15 m2/g, muy preferiblemente en el intervalo de aproximadamente 10.5 a aproximadamente 12.5 m2/g. Uso de las partículas de ATH molidas en seco, revestidas Las partículas de ATH de acuerdo con la presente invención pueden usarse como un retardante de flama en una variedad de resinas sintéticas. Así, en una modalidad, la presente invención se refiere a una formulación de polímero retardante de flama que comprende al menos una resina sintética, en algunas modalidades sólo una, y una cantidad retardante de flama de partículas de ATH molidas en seco, revestidas de acuerdo con la presente invención y artículos moldeados y/o extruídos hechos a partir de la formulación de polímero retardante de flama. Por una cantidad retardante de flama de las partículas de ATH molidas en seco, revestidas, se intenta
decir generalmente en el intervalo de aproximadamente 5% en peso hasta aproximadamente 90% en peso, con base en el peso de la formulación de polímero retardante de flama, de preferencia en el intervalo de aproximadamente 20% en peso hasta aproximadamente 70% en peso sobre la misma base. En una modalidad que se prefiere más, una cantidad retardante de flama está en el intervalo de aproximadamente 30% en peso hasta aproximadamente 65% en peso de las partículas de ATH molidas en seco, revestidas, sobre la misma base. Así, la formulación de polímero retardante de flama típicamente comprende en el intervalo de aproximadamente 10 hasta aproximadamente 95% en peso de al menos una resina sintética, con base en el peso de la formulación de polímero retardante de flama, de preferencia en el intervalo de aproximadamente 30 hasta aproximadamente 40% en peso dé la formulación de polímero retardante de flama, muy preferiblemente en el intervalo de aproximadamente 35 hasta aproximadamente 70% en peso de la formulación de polímero retardante de flama, todo sobre la misma base. Ejemplos no limitantes de resinas termoplásticas en las que encuentran uso las partículas ATH incluyen polietileno, copolímero de etileno-propileno, polímeros y copolímeros de olefinas de C2 a Cs (a-olefina) tales como polibuteno, poli ( -metilpenten-l ) o similares, copolímeros de estas olefinas y dieno, copolímero de etileno-acrilato,
poliestireno, resina ABS, resina AAS, resina AS, resina MBS, resina de copolimero de etileno-cloruro de vinilo, resina de copolimero de etileno-acetato de vinilo, resina de polímero de injerto de etileno-cloruro de vinilo-acetato de vinilo, cloruro de vinilideno, cloruro de polivinilo, polietileno clorado, copolimero de cloruro de vinilo-propileno, resina de acetato de vinilo, resina fenoxi y similares. Ejemplos adicionales de resinas sintéticas adecuadas incluyen resinas termoendurecidas tales como resina epóxica, resina fenólica, resina de melamina, resina de poliéster insaturada, resina alquídica y resina de urea y cauchos naturales o sintéticos tales como EPDM, caucho de butilo, caucho de isopreno, SBR, NIR, caucho de uretano, caucho de polibutadieno, caucho acrílico, caucho en silicón, fluoro-elastómero, NBR y polietileno cloro-sulfonato también están incluidos. Se incluyen además las suspensiones poliméricas (retículas). De preferencia, la resina sintética es una resina a base de polietileno tal como polietileno de alta densidad, polietileno de baja densidad, polietileno de baja densidad lineal, polietileno de ultra baja densidad, EVA (resina de acetato de etilen vinilo) , EEA (resina de acrilato de etilenetilo) , EMA (resina de copolimero de etileno-acrilato de metilo) , EAA (resina de copolimero de etileno-ácido acrílico) y polietileno de ultra alto peso molecular; y polímeros y copolímeros de olefinas de C2 a Cs (ot-olefina) tal como
polibuteno y poli ( -metilpenten-l ) , cloruro de polivinilo y cauchos. En una modalidad más preferida, la resina sintética es una resina a base de polietileno. La formulación de polímero retardante de flama también puede contener otros aditivos usados comúnmente en la técnica. Ejemplos no limitantes de otros aditivos que son adecuados para usarse en las formulaciones de polímero retardadas en llama de la presente invención incluyen auxiliares de extrusión tales como ceras de polietileno, auxiliares de extrusión a base de Si, ácidos grasos; agentes de acoplamiento tales como amino-, vinil- o alquil silanos o polímeros injertados con ácido maleico; estearato de bario o estearato de calcio; organoperóxidos ; colorantes; pigmentos; rellenadores ; agentes de soplado, desodorantes; estabilizadores térmicos; antioxidantes; agentes antiestática; agentes de refuerzo; depuradores o desactivadores de metales; modificadores de impacto; auxiliares de procesamiento; auxiliares de liberación de molde; lubricantes; agentes antibloqueo; otros retardantes de flama; estabilizadores UV; plastificantes; auxiliares de flujo y similares. Si se desea, agentes de nucleación tales como silicato de calcio o índigo pueden incluirse en las formulaciones de polímero retardante de flama también. Las proporciones de los demás aditivos opcionales son convencionales y pueden variar para adecuarse a las necesidades de cualquier situación dada.
Los métodos de incorporación y adición de los componentes de la formulación de polímero retardante de flama y el método mediante el cual el moldeo se lleva a cabo no es crítico para la presente invención y pueden ser cualquier conocido en la técnica siempre y cuando el método seleccionado incluya mezclado y moldeo uniformes. Por ejemplo, cada uno de los componentes anteriores, y aditivos opcionales si se usan, pueden mezclarse usando un amasador Buss Ko, mezcladores internos, mezcladores continuos Farrel o extrusores de tornillo doble o en algunos casos también extrusores de un solo tornillo o molinos de dos rodillos, y luego la formulación de polímero retardante de flama moldearse en una etapa de procesamiento subsecuente. Además, el artículo moldeado de la formulación de polímero retardante de flama puede usarse después de la fabricación para aplicaciones tales como procesamiento por estiramiento, procesamiento por grabado, revestimiento, impresión, enchapado, perforación o corte. La mezcla amasada también puede ser moldeada por inflado, moldeada por inyección, moldeada por extrusión, moldeada por soplado, moldeada por prensado, moldeada por rotación o moldeada por calandrado. En el caso de un artículo extruído, cualquier técnica de extrusión conocida como efectiva con las resinas sintéticas usadas en la formulación de polímero retardante de flama puede ser empleada. En una técnica ejemplar, la resina
sintética, partículas de ATH molidas en seco, revestidas y componentes opcionales, si se seleccionan, se mezclan en una máquina mezcladora para formar la formulación de resina retardante de flama. La formulación de resina retardante de flama es luego calentada hasta un estado fundido en un extrusor, y la formulación de resina retardante de flama fundida es luego extruída a través de un solo troquel para formar un artículo extruído o para revestir por ejemplo un alambre metálico o una fibra de vidrio usada para transmisión de datos. La descripción anterior está dirigida a varias modalidades de la presente invención. Los expertos en la técnica reconocerán que otros medios, los cuales son igualmente efectivos, podrían contemplarse para llevar a cabo el espíritu de esta invención. También se debe notar que las modalidades preferidas de la presente invención contemplan que todas los intervalos descritos en la presente, incluyen intervalos de cualquier cantidad más baja hasta cualquier cantidad más alta. Los siguientes ejemplos ilustrarán la presente invención, pero no intentan ser limitantes de ninguna manera. Ejemplos Todas las dso, BET, absorción de aceite, etc., a menos que se indique lo contrario se midieron de acuerdo con las técnicas descritas arriba. "phr" se usa en la presente
como una abreviatura de "partes por ciento de resina". Ejemplo 1 1, 000 kg de una pasta aguada que comprendía 510 kg de ATH no revestido se calentó a una temperatura de 80°C. El ATH en la pasta aguada tenía un área superficial específica BET de 3.6 m2/kg y un tamaño de partícula medio de 1.92 µp?. Una solución al 50% en peso del vinil silano Dynasylan® de Degussa se preparó en agua desionizada. 0.2% en peso con base en el silano, de una solución al 10% de ácido fórmico se añadieron a la solución de agua/silano bajo agitación. 1,000 kg de la pasta aguada calentada, que contenía entonces 510 kg de ATH no revestido se combinaron con 10.2 kg de la solución silano/agua/ácido fórmico bajo agitación mecánica durante 8 minutos. La solución ATH/agua/silano/ácido fórmico se alimentó a un molino de secado a una velocidad de alimentación de 400 1/h. El molino se operó bajo condiciones que incluyeron una velocidad de flujo de aire de entre 4100-4200 Bm3/h, una temperatura de 290-320°C y una velocidad de rotor de 80 m/s. Partículas de hidróxido de aluminio molidas en seco y revestidas fueron recogidas de la corriente de aire caliente por medio de un sistema de filtro de aire. Ejemplo 2 80 phr (aproximadamente 295.8 g) de acetato de etilen vinilo (EVA) Escorene™ ML2518 de ExxonMobil junto con
20 phr (aproximadamente 73.9 g) de Exceed™ ML2518 de Exxon obil y 0.07 phr (aproximadamente 0.26 g) de Perkadox BC de Akzo Nobel se mezclaron durante aproximadamente 20 minutos en un molino de doble rodillo W150M de la compañía Collin con 170 phr (aproximadamente 628.5 g) del grado de hidróxido de aluminio de la invención producido en el ejemplo 1 de una manera usual familiar para una persona capacitada en la técnica, y 0.4 phr (aproximadamente 1.5 g) del antioxidante Ethanox® 310 de Albemarle Corporation. La temperatura de los dos rodillos se puso en 170°C. El compuesto listo se retiró del molino, y después de enfriar a la temperatura ambiente, se redujo más en tamaño para obtener gránulos adecuados para moldeo por compresión en una prensa de dos placas o para alimentar un extrusor de laboratorio para obtener tiras extruídas para evaluación adicional. Para determinar las propiedades mecánicas de la formulación de resina retardante de flama, los gránulos fueron extruídos en cintas de 2 mm de grosor usando un Haake Polylab System con un extrusor Haake Rheomex. Barras de prueba de acuerdo con DIN 53504 fueron perforadas de la cinta. Los resultados de este experimento están contenidos en la tabla 1 abajo. Ejemplo 3 - Comparativo 1 80 phr (aproximadamente 295.8 g) de acetato de etilen vinilo (EVA) Escorene™ Ultra UL00328 de Exxon obil junto con 20 phr (aproximadamente 73.9 g) de Exceed™ L2518 de
Exxon obil y 0.07 phr (aproximadamente 0.26 g) de Perkadox BC de Akzo Nobel se mezclaron durante aproximadamente 20 minutos en un molino de doble rodillo 150M de la compañía Collin con 170 phr (aproximadamente 628.5 g) de un ATH no revestido. El ATH no revestido usado en este ejemplo comparativo tuvo el mismo BET y valores d50 que en el ejemplo 1 antes del revestimiento, es decir, 3.6 m2/g y 1.92 pm respectivamente. La mezcla en el molino de doble rodillo se llevó a cabo de una manera usual familiar para una persona capacitada en la técnica, junto con 0.4 phr (aproximadamente 1.5 g) del antioxidante Ethanox® 310 de Albemarle Corporation. La temperatura de los dos rodillos se puso a 170°C. El compuesto listo se retiró del molino, y después de enfriar a la temperatura ambiente, se redujo más el tamaño para obtener gránulos adecuados para moldeo por compresión en una prensa de dos placas o para alimentar un extrusor de laboratorio para obtener tiras extruídas para evaluación adicional. Para determinar las propiedades mecánicas de la formulación de resina de retardante de flama, los gránulos fueron extruídos en cintas de 2 mm de espesor usando un Haake Plylab System con un extrusor Haake Rheomex. Barras de prueba de acuerdo con DIN 53504 fueron perforadas fuera de la cinta. Los resultados de este experimento están contenidos en la tabla 1 abajo. Ejemplo 4 - Comparativo 2 80 phr (aproximadamente 295.8 g) de acetato de
etilen vinilo (EVA) Escorene™ Ultra UL00328 de ExxonMobil junto con 20 phr (aproximadamente 73.9 g) de Exceed™ ML2518 de ExxonMobil y 0.07 phr (aproximadamente 0.26 g) de Perkadox BC de Akzo Nobel se mezclaron durante aproximadamente 20 minutos en un molino de doble rodillo W150M de la compañía Collin con 170 phr (aproximadamente 628.5 g) de ATH revestida. El revestimiento de este ATH no inventivo se llevó a cabo de una manera convencional usando los mismos agentes de revestimiento y niveles que en el ejemplo 1, pero de acuerdo con la descripción de la patente E.U.A. 5,827,906. El ATH usado en este ejemplo comparativo tuvo los mismos valores BET y d50 que en el ejemplo 1 antes del revestimiento, es decir, 3.6 m2/g y 1.92 pm respectivamente. La mezcla en el molino de doble rodillo se llevó a cabo de la manera usual familiar para una persona capacitada en la técnica, junto con 0.4 phr (aproximadamente 1.5 g) del antioxidante Ethanox™ 310 de Albermarle Corporation. La mezcla de los dos rodillos se puso a 170°C. El compuesto listo se removió del molino, y después se enfrió a la temperatura ambiente, se redujo más en tamaño para obtener gránulos adecuados para moldeo por compresión en una prensa de dos placas o para alimentar un extrusor de laboratorio para obtener tiras extruidas para evaluación adicional. Para determinar las propiedades mecánicas de la formulación de resina retardante de flama, los gránulos fueron extruidos en cintas de 2 mm de espesor usando un Haake Plylab
System con un extrusor Haake Rheomex. Las barras de prueba de acuerdo con DIN 53504 fueron punzadas fuera de la cinta. Los resultados de este experimento están contenidos en la siguiente tabla 1.
Como se puede ver en la tabla 1, gracias al revestimiento más uniforme, el hidróxido de aluminio de la invención de acuerdo con la presente invención, proporciona las mejores propiedades reológicas y mecánicas. El índice de Flujo de Fusión (MFI) se midió de acuerdo con DIN-ISO 1133, la resistencia de tensión y elongamiento a la ruptura de acuerdo con DIN 53504 y EN ISO
527, el LOI de índice de oxígeno de acuerdo con ISO 4589-2 en muestras de 150 x 6 x 3 ram3. Se hace constar que con relación a esta fecha, el mejor método conocido por la solicitante para llevar a la práctica la citada invención, es el que resulta claro de la presente descripción de la invención.