MX2011004812A - Granulado de negro de carbon, metodo para producir granulado de negro de carbon, y uso del mismo. - Google Patents

Abstract

La invención se refiere a granulados de negro de carbón que tiene un valor de APC, medido a una velocidad de transporte de 8 m/s y una carga de sólidos de 27 g/kg, menor que o igual a 20 y un valor de filtro de presión de 25 µm de menos de 5 bar cm2/g. El granulado de negro de carbón se produce por polvo de negro de carbón que se pre-granula en un primer granulados de mezclado con la adición de un líquido de granulación con o sin aglutinantes y que se granula a un estado terminado en un segundo granulador de mezclado sin adición adicional del líquido de granulación. El granulado de negro de carbón se puede usar como un agente de relleno, agente de relleno de refuerzo, estabilizador UV, negro de carbón conductor, pigmento, o agente reductor.

Description

GRANULADO DE NEGRO DE CARBON, METODO PARA PRODUCIR GRANULADO DE NEGRO DE CARBON, Y USO DEL MISMO Descripción de la Invención La invención se refiere a granulado de negro de carbón, a un proceso para producir granulado de negro de carbón y a su uso .

Se conoce que el negro de carbón se obtiene en una forma en polvo finamente dividido en su producción. Usualmente no sólo es útil sino también extremadamente deseable convertir el polvo de negro de carbón en una forma granulada a fin de mejorar las propiedades de manejo del producto, (Donnet, J. -B. et al. Carbón Black Science and Technology, 2nd Edition, Marcel Dekker, Inc. Nueva York 1993, pp. 27-31) . Estas propiedades de manejo incluyen, por ejemplo : - propiedades de almacenamiento, por ejemplo en una tolva; resistencia a caídas, resistencia a abrasión, capacidad de flujo, vinculación, consolidación con el paso del tiempo, etc., - propiedades de transporte, por ejemplo en un vehículo de mercancías o durante el transporte pneumático: tiempo de carga, contaminación con polvo, resistencia a la abrasión, capacidad de flujo, vinculación, etc., - procesabilidad, por ejemplo durante la REF: 219462 dosificación o dispersión: contaminación con polvo, capacidad de flujo, tiempos de dispersión, poder dispersante requerido, calidad de dispersión, etc., - propiedades físicas y de uso, por ejemplo en el caso de pigmentos negros para pinturas y revestimientos superficiales. Riqueza de color, profundidad de color, motas, etc .

Se conocen varios procesos por medio de los cuales se puede convertir polvo de negro de carbón en forma granulada bajo condiciones secas o húmedas (Pietsch, W., Agglomeration Processes, Wiley-VCH Verlag GmbH, einheim, 2002, S. 133-227). Como se conoce, industrialmente se usan dos diferentes procesos para la granulación de negro de carbón. Estos son granulación seca en tambores giratorios (DE 1262238, US 2,422,989, EP 0360236, EP 0814133) y granulación húmeda en granuladores de mezclado de giro rápido. En el último proceso, el negro de carbón polvoriento se mezcla intensivamente con agua si es apropiado con la adición de un aglutinante, en el granulador de mezclado. Los granulos húmedos se secan subsiguientemente en un paso adicional de proceso. En general, se usan granuladores de mezclado que tienen un árbol claveteado. Comprenden un tubo fijo horizontal (estator) , que tienen un árbol claveteado que gira en el mismo. Entre el eje del árbol claveteado y la pared del tubo está el espacio de granulación disponible para la granulación. En el espacio de granulación, el negro de carbón se transporta desde la entrada en un extremo del tubo a la salida del otro extremo del tubo por el árbol claveteado, giratorio. Se efectúa la granulación por el negro de carbón que gira hacia abajo a lo largo de la pared del tubo estacionario (DE 1264412, US 3,607,086, US 3,787,161, US 4,222, 727, EP 1464681) .

La granulación seca se limita en su aplicación. En general, da productos fácilmente dispersables que tienen propiedades de transporte comparativamente pobres. Los negros de horno altamente estructurados, requieren en particular, granulación húmeda a fin de obtener negros de carbón granulados de suficiente resistencia y estabilidad.

Puesto que a la fecha se ha logrado una mejora significativa en las propiedades de transporte sólo mediante la adición de aglutinantes durante la granulación, pero esto conduce a un deterioro significativo en la dispersabilidad. Además, la adición de aglutinante f ecuentemente no es posible puesto que representa una impureza en el producto y no se permite para numerosas aplicaciones.

Aunque están disponibles varios procesos de granulación húmeda, la producción de negro de carbón granulado que tenga excelentes propiedades de manejo aún es insatisfactori .

Por ejemplo, US 2,828,191 describe un proceso para producir negro de carbón granulado, en el cual se granulan polvo de negro de carbón y agua a una proporción en masa de agua de 35-45 % en un aparato que tiene una pluralidad de árboles mezcladores de espiga que se arreglan uno por arriba del otro y giran a velocidades en el intervalo de 300 a 400 rpm. Sin embargo, a velocidades rotacionales por arriba de 400 rpm, se obtienen negros de carbón que no se dispersan fácilmente y están presentes en una forma insuficientemente dispersada en las mezclas de caucho.

La US 2,872,336 describe un proceso para producir negro de carbón, granulado, estable en el transporte, en el cual se adiciona tetraborato de sodio al negro de carbón en una proporción en más de 0.1-0.7 %, en base al producto final seco, durante la formación del granulado. El negro de carbón, granulado, resultante presenta dureza de granulado, individual y total, incrementada.

Adicionalmente , DE 2255637 describe un proceso de granulación húmeda para producir negro de carbón granulado, en el cual en dos etapas se adiciona agua. En un primer paso, el negro de carbón se mezcla con 3-75 % del agua requerida de granulación a muy altas velocidad de corte, por ejemplo en un molino de martillos o aparato de micropulverizacion. Aquí, se eligen velocidades rotacionales en los aparatos de 3500-6500 rpm. En el segundo paso, se mezcla finalmente el agua restantes. El negro de carbón, granulado, resultante tiene la desventaja que tiene resistencia significativamente incrementadas .

Los procesos conocidos permiten ya sea la producción de productos comparativamente dispersables de forma fácil que tienen pobres propiedades de transferencia o la producción de productos estables en el transporte que tienen una dispersabilidad moderada a pobre.

Es un objeto de la invención proporcionar negro de carbón granulado que al mismo tiempo tenga excelentes propiedades de transporte y excelente dispersabilidad.

La invención proporciona un negro de carbón granulado que se caracteriza en que el valor de APC, medido a una velocidad de transporte de 8 m/s y una carga de sólidos de 27 g/kg, es menos que o igual a 20 % en peso, de manera preferente menos que o igual a 15 % en peso, de manera particularmente preferente menos que o igual a 12 % en peso, de manera muy particularmente preferente menos que o igual a 8 % en peso, y el valor de filtro de presión de 25 \i es menor que o igual a 5.0 bar.cm2/g, de manera preferente menor que o igual a 2.0 bar.cm /g, de manera particularmente preferente, menor que o igual a 0.7 bar.cm2/g, de manera muy particularmente preferente menor que o igual a 0.3 bar.cm2/g.

El valor de APC caracteriza la abrasión y comportamiento de fractura de negro de carbón granulado durante el transporte con presión pneumática. Las distribuciones de tamaño de partícula de negro de carbón granulado se determinan antes y después del transporte sobre una sección de prueba. El incremento en la proporción de polvo en el negro de carbón granulado durante el transporte pneumático permite conclusiones con respecto al comportamiento de transporte de los granulos granulados de negro de carbón usados para ser extraídos . El valor de APC se determina usando un aparato de prueba de transporte pneumático [Káferstein P., órl L. , Dalichau J., Behns w. , Appendix to the final report of the AiF project "Zerfallsverhalten von Partikeln in Wirbelschichten" , Research project No. 11151 B, Magdeburg, 1999, S. 17 - 21] , con la muestra de material granulado que se introduce, como una desviación de este método, mediante un inyector Venturi . El aparato de prueba de transporte con presión pneumática, usado, se describe en DE 102007025928. El aparato de prueba de transporte con presión pneumática consiste esencialmente de - dos canales de alimentación, - una válvula reguladora de flujo de aire, - un inyector Venturi, - una sección de transporte ("asa + vuelta"), - instrumento medidor de dispersión de luz láser, - una caja de aire de escape, y - una caja de proyección de ruido.

La figura 1 muestra la estructura de un aparato de transporte . 1. - sección tensora de canal vibrador, 2. - medición de referencia de canal vibrador, 3. - inyector Venturi, 4. - espectrómetro de dispersión de luz láser, 5. - válvula reguladora de flujo de aire, 6. - caja de aire de escape, 7. - sección tensora.

La caja de protección de ruido tiene las dimensiones 1.9 * 1.3 * 1.0 m (L/H/B) . Los tubos de acero inoxidable tienen un diámetro interno de 44 mm. La asa tienen una circunferencia de 1.5 m. La vuelta tienen una longitud de 0.5 m. El aire y la presión de transporte requerida se derivan de una red de suministro de aire comprimido (6 bar) . El flujo de aire o la velocidad de aire se ajusta mediante la válvula reguladora de flujo de aire, con el aparato que se diseña para un flujo máximo de aire de 180 m3/h. La velocidad de aire se ajusta a 8 m/s, en base a la sección transversal del tubo de 44 mm. Los negros de carbón granulados se alimentan en el tubo de bajada por medio de un canal vibrador. El canal vibrador y la abertura del tubo de bajado se cierran para los propósitos de aislamiento acústico. Para rellenar la tolva, se puede operar una tapa de plástico transparente. La velocidad de alimentación en el canal vibrador se selecciona de modo que se obtenga una carga de sólidos de 27 g/kg de aire. Para introducir el negro de carbón en la sección de transporte, se requiere un inyector Venturi . El inyector tiene un diámetro en la constricción de 22 mm y una distancia de aceleración de 50 mm (distancia desde la introducción del negro de carbón granulado mediante una tolva al extremo del difusor) . El inyector se sigue por la sección de transporte (asa + vuelta) , en la cual los negros de carbón granulados se someten a tensión. El negro de carbón va subsiguientemente mediante una tolva al haz ensanchado del láser del instrumento medidor de dispersión de luz láser. Se registra la distribución del tamaño de partícula. La corriente de aire/partículas va mediante la caja de aire de escape a la línea de extracción y de esta manera al sistema de extracción de la construcción. El segundo canal vibrador está disponible para una medición de referencia sin la tensión del negro de carbón granulado. Aquí, el correspondiente tubo de bajada conduce directamente a la tolva y la zona de medición de la dispersión de luz láser e igualmente de forma subsiguiente a la línea de extracción. El valor de APC es la diferencia entre la proporción de partículas que tiene un tamaño de <125µp\ en el % en peso después del transporte pneumático de los negros de carbón granulados y la proporción de partículas que tiene un tamaño de <125 m en el % en peso en los negros de carbón, granulados, no tensados (sin transporte pneumático) .

El valor de filtro de presión de 25 µp? se determina por un método basado en DIN EN 13900-5 que usa un tamiz de 25 ym del tipo disco de filtro de 4 capas con la capa más fina = aberturas cuadradas de 25 µp\ de GKD-Gebr. Kufferath.

El negro de carbón granulado puede ser un negro de horno, negro de flama, negro térmico, negro de canal, negro de gas, negro de plasma, negro de arco eléctrico, negro de acetileno, negro de inversión, conocido de DE 19521565, negro de carbón que contiene Si, conocido de WO 98/45361 o PE 196113796, negro de carbón que contiene metal conocido de WO 98/42778, o negro de carbón que contiene metales pesados como se obtiene por ejemplo, como subproducto en la producción de gas de síntesis.

El negro de carbón granulado puede tener un área superficial específica, medido por el método de Brunauer, Emmett y Teller (BET de acuerdo con ASTM 6556 -Ola) usando adsorción de nitrógeno, de 10-1200 m2/g, de manera preferente 15-600 m2/g, de manera particularmente preferente 18-400 m2/g, de manera muy particularmente preferente 40-300 m2/g.

El negro de carbón granulado puede tener un área superficial específica, medida por el método STSA (ASTM D-5816-99) , de 15-400 m2/g, de manera preferente 20-300 m2/g, de manera particularmente preferente 50-250 m2/g.

El negro de carbón granulado puede tener un número de adsorción de aceite (OAN de acuerdo · con ASTM D-2414-01 usando aceite de parafina Marcol 82) de 20-200 ml/100g, de manera preferente 30-160 ml/100g, de manera particularmente preferente 40-140 ml/lOOg, de manera muy particularmente preferente 80-135 ml/100g.

El negro de carbón granulado puede tener una dureza de granulado individual, medida en la fracción de tamaño de 0.5-0.71 mm, de 0.1-8.0 g, de manera preferente 1.0-6.0 g, de manera particularmente preferente 1.5-3.5 g. La dureza de granulado individual se mide por un método basado en ASTM 5230, con la diferencia que los gránulos de la fracción de tamaño de 0.5-0.71 mm se miden usando un aparato medidor manualmente operable GFP (manual) de ETEWE GmbH en Karlsruhe.

El negro de carbón granulado puede tener un contenido de finos de 5 min (ASTM D-1508-01) de , menos de 20 % en peso, de manera preferente de menos de 5 % en peso, de manera particularmente preferente de menos de 2 % en peso, de manera muy particularmente preferente de menos de 1 % en peso.

El negro de carbón granulado puede tener una abrasión de 18 min de menos de 10 %, de manera preferente menos de 5 % en peso, de manera particularmente preferente menos de 2 % en peso, de manera muy particularmente preferente menos de l % en peso. La abrasión de 18 min se mide por un método basado en ASTM D 1508, con la diferencia que la fracción de finos de < 125 µp? se separa después de un tiempo de tamizado de 2 min en lugar de 5 min, y la muestra retenida se tensa subsiguientemente en el tamiz durante 18 min adicionales en lugar de 15 min.

El negro de carbón . granulado puede tener una densidad aparente (ASTM D-1513-05) de 100-800 g/1, de manera preferente 200-650 g/1, de manera particularmente preferente 300-500 g/1, de manera muy particularmente preferente 340-430 g/i.

El negro de carbón granulado puede tener un tamaño promedio de granulado Q3:50 % de 150-1500 µ??, de manera preferente 250-900 µ??, de manera particularmente preferente 400-750 µp, de manera muy particularmente preferente 450-700 µp? El tamaño promedio de granulado Q3:50 % se determina de la distribución de tamaño de granulado. La distribución Q3 acumulativa volumétrica se determina usando un instrumento CAMSIZER comercial de Retsch GmbH en Haan, equipado con una fuente de luz de área y dos cámaras CCD para grabar la imagen y que tiene un canal de alimentación DR 100-45 y una tolva para introducir productos. Los tamaños de granulado con los valores de distribución acumulativa 10 % (=Q3:10 %) , 50 % (=Q3:50 %) y 90 % (=Q3:90 %) se emplean como parámetros característicos .

El negro de carbón granulado puede tener un valor de NSP de menos de 100 % en peso, de manera preferente menos de 50 % en peso, de manera particularmente preferente menos de 35 % en peso, de manera muy particularmente preferente menos de 25 % en peso. El valor de NSP es la proporción de gránulos no esféricos. El valor de NSP se determina usando un instrumento CAMSIZER comercial de Retsch GmbH en Haan. Este calcula la esfericidad (cuadrado de área proyectada: circunferencia) de cada granulado medido ópticamente. El valor de NSP caracteriza el porcentaje de gránulos (por número), cuya esfericidad es menor de 0.9 (esfera = 1).

El negro de carbón granulado puede tener un valor de filtro de presión de 5 µp? de menos de 100 bar cm2/g, de manera preferente menos de 50 bar cm2/g, de manera particularmente preferente menos de 20 bar cm2/g, de manera muy particularmente preferente menos de 10 bar cm2/g. La prueba de filtro de presión de 5 µp? se lleva a cabo por un método basado en DIN EN 13900-5 usando un tamiz Porostar de 5 m de Haver & Boeker.

El negro de carbón granulado puede tener un área de defecto total en la prueba de película plana de menos de 500 ppnt, de manera preferente menos de 100 ppm, de manera particularmente preferente menos de 50 ppm, de manera muy particularmente preferente menos de 30 ppm. El área de defecto total se determina en una prueba de película plana. La prueba de película plana tiene la finalidad de obtener información cuantitativa en las propiedades de redilución y distribución de negro de carbón de los concentrados de negro de carbón/polímero . Se lleva a cabo por un método basado en la norma redactada DIN EN 13900-6 usando un sistema de análisis automático de calidad de película de OCS (optical control Systems) en Witten. La evaluación cuantitativa se lleva a cabo por medio de análisis de imagen electrónica (Software winfs5 de OCS) en luz transmitida. Para este propósito, los concentrado de negro de carbón/polímero que se van a probar se diluyen con un polímero de prueba adecuado a una concentración de negro de carbón de 1 % por medio de un extrusor de tornillo individual y se procesan para producir películas planas . Las películas planas producidas se evalúan de manera cuantitativa en línea por medio de análisis de imágenes electrónicas en luz transmitida. En esta prueba, se evalúan películas de 7.5 m2 en cada experimento. La reducción en la transmisión de luz provocada por los aglomerados de negro de carbón y contaminante se utiliza por el sistema de cámaras para detectar estos como defectos . Para valorar la calidad de película, los defectos por arriba de un área que corresponde al tamaño de una sección transversal circular de 50 ]ira se determinan y clasifican en 10 clases de tamaño. Además, el área de defecto total de la película se calcula en ppm. El valor de umbral en la evaluación microscópica y el sistema de análisis de película se ajusta a nivel 35. El valor de umbral de nivel 35 significa que los defectos sólo se reconocen como tales cuando la transmisión de luz se reduce por abajo de 35 % del valor previo. Puesto que los valores de transmisión de luz de la película se someten a algunas fluctuaciones en el ancho y la longitud, el valor de umbral absoluto se recalcula de manera continua. El valor de grises, que regula el tiempo de iluminación de la película, se ajusta de forma automática. Si la película llega a ser demasiado oscura durante la medición y el valor de grises ajustado no se puede restaurar, la medición se termina automáticamente. En el caso de duda, la medición entonces se debe repetir. El valor de grises se da a un valor de 170.

El negro de carbón granulado puede tener una dureza de dispersión (DIN EN 13900-2) de menos de 200, de manera preferente menos de 50, de manera particularmente preferente menos de 30, de manera muy particularmente preferente menos de 20.

El negro de carbón granulado puede estar libre de aglutinante o contener aglutinante.

La invención proporciona además un proceso para producir negro de carbón granulado, que se caracteriza en que se pre-granula el polvo de negro de carbón a una velocidad constante de alimentación en un primer granulador de mezclado con la adición de un líquido de granulación y se granula a término en un segundo granulador de mezclado sin adición adicional del líquido de granulación.

El primer granulador de mezclado puede girar de manera preferente a una alta velocidad. La velocidad del rotor puede ser 300-1000 rmp, de manera preferente 450-900 rpm, de manera particularmente preferente 600-800 rpm.

El segundo granulador de mezclado puede girar de manera preferente a una alta velocidad. La velocidad de rotor puede ser 300-1000 rpm, de manera preferente 450-900 rpm, de manera particularmente preferente 600-800 rpm.

El polvo de negro de carbón se puede alimentar en la entrada del primer granulador de mezclado por medio de un dispositivo dosificador de masa o volumen. Para este propósito, es posible usar alimentadores tipo estrella, tornillos, balanzas de medición de flujo másico, tornillos de dosificación, balanzas giratorias de dosificación, etc. El flujo másico se puede medir por medio de un sistema de placa de choque . El rendimiento de negro de carbón a través del granulador de mezclado por lo tanto puede ser igual a la velocidad de alimentación del dispositivo de dosificación y de esta manera se puede ajustar dentro de límites amplios.

El polvo de negro de carbón puede ser un negro de horno, negro de flama, negro térmico, negro de canal, negro de gas, negro de plasma, negro de arco eléctrico, negro de acetileno, negro de inversión, conocido de DE 19521565, negro de carbón que contiene Si, conocido de WO 98/45361 o DE 196113796, negro de carbón que contiene metal, conocido de WO 98/42778, o negro de carbón que contiene metal pesado como se obtiene, por ejemplo, como el subproducto en la producción de gas de síntesis.

El polvo de negro de carbón puede tener un área superficial específica, medida por el método de Brunauer, Emmett y Teller (BET) usando adsorción de nitrógeno, de 10-1200 m2/g, de manera preferente de 15-600 m2/g, de manera particularmente preferente de 18-400 m2/g, de manera muy particularmente preferente de 40-300 m /g.

El polvo de negro de carbón puede tener un área superficial específica, medida por el método de STSA, de 15-400 m2/g, de manera preferente de 20-300 m2/g, de manera particularmente preferente 50-250 m2/g.

El polvo de negro de carbón puede tener un número de adsorción de aceite (valor de OAN) de 20-200 ml/100g, de manera preferente 30-160 ml/100g, de manera particularmente preferente 40-140 ml/100g, de manera muy particularmente preferente 80-135 ml/100g.

El líquido de granulación se puede introducir muy cerca a la entrada del primer granulador de mezclado. Se puede introducir a una presión de 3 a 7 bar mediante una pluralidad de boquillas de aspersión que se pueden montar en una pluralidad de soportes de boquilla de aspersión.

Como el líquido de granulación, es posible usar agua o hidroc rburos, por ejemplo, alcohol de petróleo o ciclohexano, con o sin adición de aglutinantes, por ejemplo, melasas, azúcar, lignosulfonatos y también numerosos materiales diferentes ya sea solos o en combinación entre sí.

El negro de carbón granulado del granulador de mezclado se puede secar de manera subsiguiente. La temperatura del secador puede estar en el intervalo de 100° a 300°C, de manera preferente de 140° a 200°C.

La temperatura del negro de carbón granulado a la salida del secador puede estar en el intervalo de 30° a 140°C, de manera preferente de 40° a 70°C.

El estator del granulador de mezclado se puede calentar a una temperatura en el intervalo de 20 a 150 °C, de manera preferente de 80 a 120°C, durante la granulación a fin de impedir en su mayor parte la adhesividad del negro de carbón a la pared del estator.

El tiempo de residencia del negro de carbón en los granuladores de mezclado de giro rápido, conectados en serie, que se da por el cociente (volumen de granulación del granulador de mezclado) / (flujo de volumen del polvo de negro de carbón) puede ser 50-500 segundos, de manera preferente 100-350 segundos, de manera particularmente preferente 150-250 segundos.

El grado de relleno y tiempo de residencia se puede incrementar al aumentar la salida en comparación a la entrada. El ángulo resultante entre el eje del granulador y la horizontal se puede cambiar entre 0 y 15°.

La temperatura del negro de carbón en los granuladores de mezclado puede ser 10-100°C, de manera preferente 30-90°C, de manera particularmente preferente 50-80°C.

La velocidad circunferencial máxima de las herramientas de mezclado en los granuladores de mezclado de giro rápido puede ser 10-50 m/s, de manera preferente 12-30 m/s, de manera particularmente preferente 15-25 m/s.

Como granuladores de mezclado de giro rápido, es posible usar granuladores de mezclado de capa anular, por ejemplo, de Ruberg-Mischtechnik o Lódige en Paderborn, u otros granuladores de mezclado continuos equipados con un árbol de espigas o árbol claveteado u otras herramientas de mezclado que se montan en el árbol mezclador de giro rápido, por ejemplo, espigas, paletas o aspas.

Los clavos se pueden arreglar en tres hélices alrededor del árbol claveteado. La distancia entre los clavos y la pared puede ser de 4 mm a 15 mm, de manera preferente de 4 mm a 6 mm.

El primer granulador de mezclado puede ser un granulador de mezclado de capa anular como se conoce de EP 1464681.

El segundo granulador de mezclado igualmente puede ser un granulador de mezclado de capa anular como se conocer de EP 1464681, con la diferencia que no son necesarias instalaciones para la adición de líquido de granulación.

El proceso de la invención se puede llevar a cabo usando dos granuladores de mezclado de capa anular que están equipados con árboles claveteados y se conectan en serie. La estructura de este arreglo en serie (AMP 1 (A) y AMP 2 (B) ) y de un granulador de mezclado de capa anular se muestran esquemáticamente en la Figura 2.

El granulador puede comprender en cada caso un tubo o barril 1 fijo, horizontal, a saber, el estator, y el árbol claveteado giratorio 2 que se arregla axialmente en el mismo y tiene clavos helicoidalmente arreglados 3. El árbol claveteado se impulsa por un motor impulsor 4. Entre el árbol claveteado 2 y el estator 1 está el espacio de granulación del granulador. El polvo de negro de carbón se puede alimentar en el granulador de mezclado de capa anular en la entrada 5. Un tornillo 6 de alimentación puede estar presente en el árbol claveteado en la región de la entrada a fin de transportar el negro de carbón en la dirección axial a la salida 7. El estator 1 puede tener una construcción de doble pared para permitir que la pared del estator se caliente por medio de un líquido 8. Los agujeros 9 pueden estar presentes a lo largo del estator para permitir las boquillas de aspersión para la introducción del líquido granulador que se va a insertar.

Los negros de carbón granulados de la invención se pueden usar como agente de relleno, agente de relleno de refuerzo, estabilizador de UV, negro de carbón conductor, o pigmento. Los negros de carbón de la invención se pueden usar en caucho, plástico, tintas de impresión, tintas, tintas para impresión por inyección, tóneres, revestimientos superficiales, pinturas, papel, betún, concreto y otros materiales de construcción. Los negros de carbón de la invención se pueden emplear como el agente reductor en metalurgia.

Los negros de carbón granulados de la invención tienen la ventaja que son muy estables en el transporte y al mismo tiempo son fácilmente dispersables .

El proceso de la invención tiene la ventaja que se puede lograr muy altos rendimientos .

Ej emplos Los polvos de negro de carbón usados en los Ejemplos 1 a 8 se producen como se describe en DE 19521565.

Los polvos de negro de carbón usados en los Ejemplos 9 a 10 se producen como se describe en US 2002/0156177.

Producción de Negros de Carbón Granulados.- ejemplos comparativos Los negros de carbón comparativos se producen en un granulador de mezclado, de capa anular, de árbol claveteado (RMG 800 de Ruberg Mischtechnik KG) que tiene una longitud de barril de 1950 mm y un diámetro interno del barril de 620 mm. El diámetro de árbol es de 150 mm. Los clavos se arreglan en tres hélices alrededor del árbol claveteado y tienen un diámetro de 15-16 mm. La distancia entre los clavos y la pared es de 4 a 10 mm. El granulador se calienta por agua a 95°C. El líquido de granulación se alimenta mediante dos soportes de boquilla que tienen cada una dos boquillas de aspersión a una presión del líquido de granulación en las boquillas de aspersión de 3.5 bar constantes. La dirección de aspersión de las boquillas tienen un ángulo de 45° hacia y en la dirección de flujo del negro de carbón. Las boquillas de aspersión se colocan muy cerca a la entrada de negro de carbón en el RMG 800 a fin de obtener acción granuladora óptima sobre la longitud restante del RMG 800. Como el aglutinante, se adiciona lignosulfonato de sodio en una concentración de 0-2000 ppm al líquido granulador. Los granulos de negro de carbón se secan subsiguientemente a 180°C en un secador de tambor.

Producción de los Negros de Carbón Granulados.- ejemplos de acuerdo a la invención Varios grados de negro de carbón de acuerdo a la invención se granulan usando dos granuladores de mezclado de capa anular conectados en serie como se muestra en la Figura 2. El primer granulador de mezclado de capa anular (RMG 800 de Ruberg Mischtechnik KG) tiene una longitud de barril de 1950 mm y un diámetro interno de* 620 mm. El diámetro de árbol es de 150 mm. El segundo granulador de mezclado de capa anular (R G 600 de Ruberg Mischtechnik KG) tiene una longitud de barril de 2180 mm y un diámetro interno del barril de 515 mm. El diámetro de árbol es de 290 mm. Los clavos en los dos granuladores de mezclado de capa anular se arreglan en tres hélices alrededor del árbol claveteado y tienen un diámetro de 15-16 mm. La distancia entre los clavos y la pared es de 4 a 10 mm. El granulador se calienta por medio de agua a 95°C. En el primer granulador de mezclado de capa anular, el líquido de granulación se alimenta mediante dos soportes de boquilla cada uno provisto con dos boquillas de aspersión a una presión de líquido de granulación en las boquillas de aspersión de 3.5 bar constantes. La dirección de aspersión de las boquillas tiene un ángulo de 45° hacia y en la dirección de flujo del negro de carbón. Las boquillas de expresión se colocan muy cerca a la entrada de negro de carbón en el RMG 800 a fin de obtener acción de granulación óptima sobre la longitud restante del RMG 800. El aglutinante, se adiciona lignosulfonato de sodio en una concentración de 0-2000 ppm al líquido de granulación. Los gránulos de negro de carbón se secan de manera subsiguiente a 180°C en un secador de tambor.

Los negros de carbón comparativos y los negros de carbón granulados de acuerdo con la invención se producen usando los parámetros de proceso indicados en la Tabla 1.

Las propiedades analíticas y de uso de los negros de carbón granulados, secos, se muestran en las Tablas 2a y 2b.

Tabla 1 5 15 Tabla 2a Tabla 2b 5 10 Método de Determinación: Los datos analíticos y de uso para los negros de carbón granulados se determinan de acuerdo con las siguientes normas o por un método en base a las siguientes normas: Área superficial BET: De acuerdo con ASTM 6556-Ola. Área superficial STSA: de acuerdo con ASTM D-5816-99.

Número de absorción de aceite: de acuerdo con ASTM D-2414-01.

El aceite de parafina marcó Marcol 82, de Exxon se usa para determinar el número de absorción de aceite.

Dureza de granulado individual : por un método basado en ASTM 5230, con la diferencia de que los gránulos de la fracción de tamaño de 0.5-0.71 mm se miden usando un aparato medidor manualmente operable GFP (manual) de ETEWE GmbH en Karlsruhe .

Contenido de finos < 125 µp?: por un método basado en ASTM D-1508-01, con la diferencia que, además del contenido de finos después de un tiempo de tamizado de 5 min el contenido de finos también se determina después de un tiempo de tamizado de 2 min y 10 min.

Abrasión 18 min: en un método basado en ASTM D 1508, con la diferencia que la fracción < 125 µp? se separa después de un tiempo de tamizado de 2 min en lugar de 5 min y la muestra retenida se tensa subsiguientemente en el tamiz durante 18 min adicionales en lugar de 15 min.

Valor de APC: El valor de APC caracteriza la abrasión y comportamiento de' fractura del negro de carbón granulado durante el transporte con presión pneumática. Las distribuciones de tamaño de partícula de negro de carbón granulado se determinan antes y después del transporte sobre una distancia de prueba. El incremento en la producción de polvo de negro de carbón granulado durante el transporte pneumático permite conclusiones con respecto al comportamiento de transporte de los tipos de negro de carbón granulado usados para ser extraídos .

El valor de APC se determina usando un aparato de prueba de transporte pneumático [K ferstein P., Mórl L. , Dalichau J., Behns W., Appendix to the final report of the AiF project "Zerfallsverhalten von Partikeln in Wirbelschichten" , Research project No. 11151 B, Magdeburg, 1999, S. 17-21], con, como una diferencia de esto, la muestra del material granulado que se introduce en mediante un inyector Venturi . El aparato de prueba de transporte de presión pneumática, usado se describe en DE 102007025928.1. El aparato de prueba de transporte de presión pneumática consiste esencialmente de - dos canales de alimentación, - una válvula de regulación de flujo de aire, - un inyector Venturi, - una sección de transporte ("asa + vuelta"), un instrumento medidor de dispersión de luz láser, - una caja de aire de escape, y - una caja de protección de ruido.

Un dibujo del aparato de prueba de transporte con presión pneumática, usado, se muestra en la Figura 1.

La caja de producción de ruido tienen las dimensiones 1.9 * 1.3 * 1.0 m (L/H/B) . Los tubos de acero inoxidable tienen un diámetro interno de 44 mm. La asa tiene una circunferencia de 1.5 m. La vuelta tiene una longitud de 0.5 m.

El aire y la presión de transporte requeridas se derivan de una red de suministro de aire comprimido (6 bar) . El flujo de aire o la velocidad de aire se ajusta mediante la válvula reguladora de flujo de aire, con el aparato que se diseña para un flujo máximo de aire de 180 m3/h. Los experimentos, se ajusta a una velocidad de aire de 8 m/s, en base a la sección transversal de tubos de 44 mm.

Los negros de carbón granulados se alimentan en el tubo de bajada por medio de un canal vibrador. El canal vibrador y la abertura del tubo de bajada se cierran para los propósitos de aislamiento acústico. Para rellenar la tolva, se puede abrir una tapa de plástico transparente . En los presentes experimentos, la velocidad de alimentación en el canal vibrador se selecciona de modo que se obtiene una carga de sólidos de 27 g/kg de aire.

Para introducir el negro de carbón en una sección de transporte, se requiere un inyector Venturi. El inyector tiene un diámetro en la contricción de 22 mm y una distancia de aceleración de 50 mm (distancia desde la introducción del negro de carbón granulado mediante una tolva al final del difusor) .

El inyector se sigue por la sección de transporte (asa + vuelta) , en la cual los negros de carbón granulados se someten a tensión. El negro de carbón va subsiguientemente mediante una tolva al haz ensanchado de láser del instrumento medidor de dispersión de luz de láser. La distribución de tamaño de partícula se registra. La corriente de aire/partículas va mediante la caja de aire de escape a la línea de extracción y de esta manera al sistema de extracción de la construcción.

El segundo canal vibrador está disponible para una medición de referencia mediante el tensado del negro de carbón granulado. Aquí, el tubo de bajada correspondiente conduce directamente a la tolva y a la zona de medición de la dispersión de luz láser e igualmente de manera subsiguiente a la línea de extracción.

El valor de APC es la diferencia entre la proporción de partículas que tiene un tamaño de < 125 µp? en % en peso después del transporte pneumático de los negros de carbón granulados y la proporción de partículas que tiene un tamaño de < 125 µ?? en el % en peso en los negros de carbón, granulados, no tensados (sin transporte pneumático) .

Distribución de tamaño de granulado: La distribución acumulativa volumétrica Q3 se determina usando un instrumento CAMSIZER comercial de Retsch GmbH en Haan, equipado con una fuente de luz diaria y dos cámaras CCD para grabar la imagen y que tiene un canal de alimentación DR 100-45 y una tolva para introducir productos. Los tamaños de granulado con los valores de distribución acumulativa 10 % (=Q3:10 %) , 50 % (=Q3:50 %) y 90 % (=Q3 : 90 %) se emplean como parámetros característicos.

Proporción de gránulos no esféricos (NSP) : el valor de NSP se determina usando un instrumento CAMSIZER comercial de Retsch GmbH en Haan. Esto calcula la esfericidad (cuadrado de área proyectado: circunferencia) de cada granulado medido ópticamente. El valor de NSP caracteriza el porcentaje de gránulos (por número), cuya esfericidad es menos de 0.9 (esfera = 1) .

Dureza de granulado total (resistencia de masa) : de acuerdo con ASTM D-1937-05.

Densidad aparente: de acuerdo con D-1513 -05.

Prueba de filtro de presión, 25 µp? / 5 µp?: por un método basado en DIN EN 13900-5 usando un tamiz de 25 µp? del tipo de disco de filtro de 4 capas con capas más finas = aberturas cuadradas de 25 µp? de GKD-Gebr. Kufferath o un tamiz Porostar de 5 µ?? de Haver & Boeker.

Prueba de película plana: La prueba de película plana tiene la finalidad de obtener información cuantitativa en la distribución de negro de carbón y propiedades de redilución de los concentrados de negro de carbón/polímer . Se lleva a cabo por un método basado en la norma redactada DIN EN 13900-6 usando un sistema de análisis automático de calidad de película de OCS (Sistemas de Control Óptico) en Witten. La evaluación cuantitativa se lleva a cabo por medio de análisis de imágenes electrónicas (Software winfs5 de OCS) en la luz transmitida.

Para este propósito, los concentrados de negro de carbón/polímero que se van a probar se diluyen con un polímero adecuado de prueba a una concentración de negro de carbón de 1 % por medio de un extrusor de tornillo de individual y se procesan para producir películas planas. Las películas planas producidas se evalúan de manera cuantitativa en línea por medio de análisis de imágenes electrónicas en la luz transmitida.

En esta prueba, se evalúan películas de 7.5 m2 en cada experimento. La reducción en la transmisión de luz provocada por los aglomerados de negro de carbón y contaminantes se utiliza por el sistema de cámaras para detectar estos como defectos .

Para valorar la calidad de película, los defectos por arriba de un área que corresponde al tamaño de una sección transversal circular de 50 µ?? se determinan y clasifican en 10 clases de tamaño. Además, el área de defecto total de la película se calcula en ppm.

El número de defectos encontrados depende muy sustancialmente del valor de sensibilidad/umbral ajustado en el software. La comparación de las evaluaciones por microscopía óptica con el sistema de análisis de película ha mostrado que un valor de umbral designado como nivel 35 da resultados comparables. El valor de umbral de nivel 35 significa que los defectos sólo se reconocen como tales cundo la transmisión de luz se reduce por abajo de 35 % del valor previo. Puesto que los valores de transmisión de luz de la película se someten a algunas fluctuaciones en el ancho y la longitud, continuamente se recalcula el valor de umbral absoluto. El valor de grises, que regula el tiempo de iluminación de la película, se ajusta de manera automática. Si la película llega a ser demasiado oscura durante la medición y no se puede restaurar el valor de grises ajustado, se termina automáticamente la medición. En el caso de duda, la medición entonces se debe repetir. El valor de grises se da a un valor de 170.

Dureza de dispersión: de acuerdo con DIN EN 13900-2.

La ventaja de los negros de carbón granulados de la invención (Ejemplos 4-10) es que son muy estables en el transporte y al mismo tiempo se pueden expresar fácilmente. Esto se refleja en un valor de APC (velocidad de transporte de 8 m/s, carga de sólidos de 27 g por kg de aire) de menos de 20 % en peso, en tanto que el valor de APC de los ejemplos comparativos (Ejemplos 1-3) es mayor de 25 % en peso. Los negros de carbón granulados de la invención también presentan ventajas significativas con respecto a la abrasión. En términos de las propiedades de dispersión, caracterizadas por el valor de filtro de presión, la dureza de granulado individual, la dureza de dispersión y el área de defecto total en la prueba de película plana, los negros de carbón granulados de la invención (Ejemplos 4-10) presentan propiedades de dispersión que son tan buenas como aquellas de los ejemplos comparativos (Ejemplos 1-3) . Por ejemplo, el valor de filtro de presión 25 pm es todos los casos menor que o igual a 2 bar cm2/g. El valor de filtro de presión de 5 µp? para los Ejemplos 4-8 es menor que o igual a 30 bar cm2/g- Se pueden lograr estas excelentes propiedades de granulados aún a rendimientos comparativamente altos en el proceso de la invención, como lo muestra la comparación del Ejemplo 1 con el Ejemplo 6.

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.

Claims (4)

REIVINDICACIONES Habiéndose descrito la invención como antecede, se reclama como propiedad lo contenido en las siguientes reivindicaciones : 5

1. Negro de carbón granulado, caracterizado porque el valor de APC, medido a una velocidad de transporte de 8 m/s y una carga de sólidos de 27 g/kg, es menor que o igual a 20 % en peso y el valor de filtro de presión de 25 ym es menor de 5 bar cm2/g. 0

2. Proceso para producir negro de carbón granulado de conformidad con la reivindicación 1, caracterizado porque el polvo de negro de carbón se pre- granuliza en un primer granulador de mezclado con adición de un líquido de granulación con o sin aglutinante y se granula a término en un segundo granulador de mezclado sin adición 5 adicional del líquido de granulación.

3. Uso de los negros de carbón de conformidad con la reivindicación 1 como agente de relleno, agente de relleno de refuerzo, estabilizador de UV, negro de carbón conductor, q pigmento o agente reductor.

4. Uso de los negros de carbón de conformidad a la reivindicación 1, en caucho, plástico, tintas de impresión, tintas, tintas para impresión por inyección de tinta, tóneres, revestimientos superficiales, pinturas, papel, betún, concreto y otros materiales de construcción.