MX2014013978A - Particula encapsulada. - Google Patents

Abstract

Una partícula encapsulada consiste en una partícula núcleo, una capa de poliuretano y una cera. La capa de poliuretano está colocada alrededor de la partícula núcleo, y la cera está colocada alrededor de la capa de poliuretano. La capa de poliuretano consiste en el producto de la reacción de un isocianato y un componente poliol. El componente poliol consiste en un poliol catalítico obtenido de un iniciador a base de amina aromática y un poliol de poliéter diferente del poliol catalítico en una relación en peso desde aproximadamente 1:2 a aproximadamente 10:1. Un método para encapsular la partícula núcleo comprende los pasos de proporcionar la partícula núcleo, el isocianato, el componente poliol y la cera. El método también incluye los pasos de mezclar y hacer reaccionar el componente isocianato y el poliol para formar un poliuretano, encapsular la partícula núcleo con la capa de poliuretano que contiene el poliuretano y encapsular la capa de poliuretano con la cera.

Description

PARTICULA ENCAPSULADA REFERENCIA CRUZADA A LAS SOLICITUDES RELACIONADAS Esta solicitud reclama el beneficio de y prioridad ante la Solicitud de Patente Provisional U.S. No. 61/648,707, presentada el 18 de mayo de 2012, 61/648,766, presentada el 18 de mayo de 2012 y 61/648,884, presentada el 18 de mayo de 2012, las cuales se incorporan en la presente para referencia en su totalidad.

Esta solicitud está relacionada con la siguiente Solicitud de Patente No Provisional U.S. asignada al mismo cesionario, cada una de las cuales se incorpora en la presente para referencia en su totalidad: Solicitud de Patente U.S. No. ***, presentada el 17 de mayo de 2013, titulada "PARTÍCULA ENCAPSULADA", reclamando prioridad ante la Solicitud de Patente Provisional U.S. No. 61/648,697, teniendo el No. de expediente PF-72188/065322.00185, con Alice Hudson, Lillian Senior, Bernard Senchercy, y Víctor Granquist como inventores.

CAMPO DE LA DIVULGACIÓN La presente divulgación en general se refiere a una partícula encapsulada. Más específicamente, la presente divulgación se refiere a una partícula encapsulada que incluye una partícula núcleo, una capa de poliuretano y una cera.

ANTECEDENTE Las partículas encapsuladas que incluyen capas, como pueden ser una capa de azufre, y partículas núcleo son conocidas en la teenica. El espesor y la integridad externa de la capa de azufre limitan una velocidad a la cual se libera las partículas núcleo, p. ej., se disuelven. Las partículas encapsuladas de la técnica anterior tienden a requerir una gran cantidad de azufre, p. ej., más del 15% en peso de azufre, con base en el peso total de la partícula encapsulada, disminuyendo con ello la cantidad total de la partícula núcleo presente en la partícula encapsulada. Además, una capa consistente en azufre tiende a presentar fragilidad y es objeto de fragmentación durante el manejo. Cuando la capa de azufre se rompe o se agrieta, una parte de la partícula núcleo se libera rápidamente y el resto de la partícula núcleo se queda parcialmente expuesta al agua y otros líquidos que pueden disolver rápidamente la partícula núcleo, impidiendo por tanto una liberación controlada. La disolución rápida de la partícula núcleo por lo regular es no deseable porque al menos un objetivo de encapsular la partícula núcleo es conseguir una liberación controlada de la partícula núcleo durante el tiempo.

Otras partículas encapsuladas de la téenica anterior incluyen capas de poliuretano contrario a las capas de azufre. Sin embargo, estas partículas encapsuladas tienden a presentar defectos superficiales y problemas con integridad externa inconsistente, como puede ser encapsulación parcial de la partícula núcleo mediante la capa de poliuretano, espesor inconsistente de la capa de poliuretano y fosos y depresiones en la capa de poliuretano. Al igual de lo que se describe en lo anterior, cuando las capas de poliuretano con defectos superficiales se forman alrededor de las partículas núcleo, una parte de la partícula núcleo puede quedar parcialmente expuesta o una .sección delgada de la capa de poliuretano de espesor inconsistente con el resto de la capa de poliuretano puede dar lugar a que el agua y otros líquidos permeen rápidamente a la capa de poliuretano. Cualquiera de los escenarios antes descritos normalmente ocasionará una rápida disolución de la partícula núcleo, impidiendo con ello la liberación controlada de la partícula núcleo, lo que normalmente es no deseable.

Además, algunas partículas encapsuladas que tienen capas de poliuretano se aglomeran durante el proceso de encapsulación causando un rendimiento disminuido de las partículas encapsuladas. La aglomeración por lo regular sucede durante la encapsulación de las partículas núcleo. La aglomeración de las partículas núcleo durante el proceso de encapsulación tiende a reducir la eficiencia de la encapsulación, impide la encapsulación completa de las partículas núcleo con la capa de poliuretano, restringe la formación de la capa de poliuretano que tiene espesor consistente, aumenta la cantidad de la capa de poliuretano requerida respecto a la cantidad de partículas núcleo necesaria para encapsular la partícula núcleo, disminuye el rendimiento de las partículas encapsuladas y ocasiona fosos y depresiones en la capa de poliuretano de las partículas encapsuladas. Por consiguiente, sigue habiendo una necesidad de desarrollar una partícula encapsulada mejorada y un método para encapsular las partículas núcleo.

COMPENDIO DE LA DIVULGACIÓN Y VENTAJAS Se describe una partícula encapsulada. La partícula encapsulada consiste en una partícula núcleo, una capa de poliuretano formada alrededor de la partícula núcleo y cera colocada alrededor de la capa de poliuretano. La capa de poliuretano consiste en el producto de la reacción de un isocianato y un componente poliol. El componente poliol consiste en un poliol catalítico obtenido a partir de un iniciador a base de amina aromática y un poliol de poliéter que es diferente del poliol catalítico, en una relación en peso desde aproximadamente 1:2 hasta aproximadamente 10:1. La partícula núcleo se encapsula en un método que comprende los pasos de: proporcionar la partícula núcleo, proporcionar el isocianato, proporcionar el componente poliol y proporcionar la cera. El método también incluye los pasos de mezclar y hacer reaccionar el isocianato y el componente poliol para formar un poliuretano, y encapsular la partícula núcleo con la capa de poliuretano que contiene el poliuretano así como encapsular la capa de poliuretano con la cera. Además, se proporciona un sistema para encapsular la partícula núcleo con la capa de poliuretano. El sistema incluye el isocianato y el componente poliol.

El poliol catalítico imparte propiedades de elasticidad, resistencia a la abrasión y liberación controlada a la capa de poliuretano. Además, el método de encapsular la partícula núcleo favorece la encapsulación más completa de la partícula núcleo, espesor consistente y mínimo de la capa de poliuretano, mayor rendimiento de las partículas encapsuladas y minimiza los defectos de la capa de poliuretano. Al aumentar el rendimiento y mejorar la calidad de la partícula encapsulada se reduce el tiempo y el costo necesario para formar las partículas encapsuladas. Además, las propiedades mejoradas de la capa de poliuretano permiten que la partícula encapsulada resista a la permeación rápida del agua y proporciona una liberación controlada, por ejemplo, disolución, de la partícula núcleo.

DESCRIPCIÓN DETALLADA Una partícula encapsulada incluye una partícula núcleo, una capa de poliuretano colocada alrededor de la partícula núcleo y una cera colocada alrededor de la capa de poliuretano. La partícula núcleo normalmente incluye un fertilizante que puede incluir calcio, magnesio, nitrógeno, fosfato, potasio, azufre, y combinaciones de estos. El fertilizante puede ser seleccionado del grupo de fertilizantes nitrogenados, fertilizantes fosfóricos, fertilizantes potásicos, fertilizantes sulfúricos y combinaciones de estos, p. ej., fertilizantes mixtos. Los fertilizantes adecuados incluyen, más no se limitan a amoniaco anhidro, urea, nitrato de amonio, nitrato de urea amonio, nitrato amonio calcio, ácido fosfórico, fosfato de mono-amonio, polifosfato de amonio, sulfato de fosfato amonio, potasa, nitrato de amonio, sulfato de amonio y ácido sulfúrico, y combinaciones de estos. En una modalidad, el fertilizante es un fertilizante nitrogenado, como urea. En otra modalidad, el fertilizante es sulfato de amonio.

En las modalidades en donde la partícula núcleo incluye un fertilizante, la partícula núcleo también puede incluir componentes que no sean fertilizantes. Estos otros componentes incluyen, más no se limitan a, herbicidas, insecticidas, fungicidas, y otros componentes para su uso en aplicaciones agrícolas. Sin embargo, la partícula encapsulada no se limita al uso en aplicaciones agrícolas y la partícula núcleo de la presente divulgación no está limitada al fertilizante u otros componentes descritos inmediatamente antes.

Aunque no es crucial la forma de la partícula núcleo, son comunes las partículas núcleo que tienen una forma esférica. Por consiguiente, la partícula núcleo normalmente es redonda o más o menos esférica. La partícula núcleo puede ser de cualquier tamaño. En una modalidad la partícula núcleo normalmente tiene un tamaño desde la malla No. 170 hasta 5/16 de pulg., más comúnmente desde el No. 35 hasta No. 3 1/2, y más comúnmente desde la No.18 hasta la No.5, como se mide de acuerdo con las téenicas normalizadas para la determinación del tamaño utilizando la Serie de Tamices de Estados Unidos. En otra modalidad, la partícula núcleo normalmente tiene un tamaño de partícula desde 0.1 hasta 7, de otro modo desde 0.5 hasta 5, y de otro modo desde 1 hasta 4 (mm). Las Partículas núcleo que son redondas o más o menos esféricas y que tienen tales tamaños de partícula como se describe en lo anterior por lo regular permiten formar capas de poliuretano más delgadas y más uniformes en comparación con las partículas núcleo que tienen otros tamaños de partícula.

Con referencia nuevamente a la capa de poliuretano, la capa de poliuretano puede ser parcial o completamente formada alrededor de la partícula núcleo. En una modalidad, la capa de poliuretano se coloca sobre al menos 75, de otro modo al menos 95 y de otro modo al menos 95% de la partícula núcleo. Además, debe apreciarse que la capa de poliuretano debe consistir en una sola capa de poliuretano o en múltiples capas de poliuretano. En una modalidad, la capa de poliuretano consiste en al menos dos capas de poliuretano, de otro modo, al menos tres capas de poliuretano, de otro modo, al menos cuatro capas de poliuretano, de otro modo, al menos cinco y de otro modo, al menos seis capas de poliuretano. Se considera que la partícula núcleo puede ser encapsulada con al menos una capa de poliuretano y una o más capas adicionales que incluyan un material que no sea poliuretano.

Por lo regular cada capa de poliuretano tiene un espesor promedio desde aproximadamente 5 hasta 50, de otro modo, desde 10 hasta 40 y de otro modo desde 15 hasta 35 pm. Debe apreciarse que la capa de poliuretano puede utilizarse en diversos espesores, dependiendo de una o más propiedades deseadas, como puede ser la velocidad de disolución de la partícula encapsulada.

La capa de poliuretano consiste en el producto de reacción de un isocianato y un componente poliol. El isocianato puede consistir en uno o más isocianatos. Por lo regular, el isocianato es un isocianato aromático. En una modalidad, el isocianato consiste en, más no se imita a, difenil diisocianato de metileno monomérico y polimérico, diisocianato de tolueno monomérico y polimérico y mezclas de estos. En otra modalidad, el isocianato es LUPRANATE® M20 disponible en el comercio de BASF Corporation de Florham Park, NJ.

Los difenil diisocianatos de metileno poliméricos, como LUPRANATE® M20, ofrecen alta densidad de reticulación y viscosidad moderada. De otro modo, los difenil metileno diisocianatos monoméricos como LUPRANATE® M Isocyanate ofrecen baja viscosidad y alto contenido de NCO con funcionalidad nominal baja. Del mismo modo, los diisocianatos de tolueno como LUPRANATE® MP 102 también ofrece baja viscosidad y alto contenido de NCO con baja funcionalidad nominal. Los expertos en la téenica elegirán un isocianato adecuado con base en las propiedades deseadas de la capa de poliuretano formada a partir de esta.

Normalmente, el isocianato tiene una viscosidad de 1 a 3,000, de otro modo desde 20 hasta 1000, de otro modo desde 50 hasta 300 y de otro modo desde 600 hasta 800 centipoise (cP) a 25°C. Los isocianatos que tienen viscosidades baja a moderada facilitan la pulverización del isocianato sobre la partícula núcleo. El isocianato por lo regular tiene una funcionalidad nominal desde 1 hasta 5, de otro modo desde 1.5 hasta 4, y de otro modo desde 2.0 hasta 2.7, lo cual permite la reacción eficaz del isocianato con el componente poliol y mejora la relación costo-eficiencia. Por lo regular, el isocianato tiene un contenido de NCO de 20 a 50, de otro modo desde 25 hasta 40, de otro modo desde 30 hasta 33, de otro modo desde 20 hasta 30 y de otro modo desde 21 hasta 25% en peso. El contenido de NCO proporciona una alta densidad de reticulación molecular que ayuda en la formación de la capa de poliuretano. El contenido de NCO también proporciona más enlaces químicos por unidad de masa para mejorar la eficiencia en el costo. La viscosidad, la funcionalidad nominal, y el contenido de NCO del isocianato pueden variar fuera de los intervalos antes mencionados, pero normalmente los valores enteros y fraccionarios están dentro de estos intervalos. En una modalidad, el isocianato se utiliza en una cantidad desde 40 hasta 60, de otro modo desde 45 hasta 55 y de otro modo desde 48 hasta 52% en peso, con base en el peso total del isocianato y el componente poliol.

Con referencia otra vez al componente poliol, el componente poliol incluye un poliol catalítico obtenido a partir de un iniciador a base de amina aromática y un poliol de poliéter que sea diferente del poliol catalítico. En una modalidad, el componente poliol incluye uno o más polioles diferentes del poliol catalítico y el poliol de poliéter. El componente poliol por lo regular incluye polioles que tienen al menos dos grupos funcionales OH. Además de los grupos funcionales OH, el componente poliol puede incluir polioles que tengan uno o más grupos funcionales NH.

En su conjunto, el componente poliol tiene diversas propiedades físicas y químicas diferentes de, pero dependientes de, las propiedades de cada uno de los polioles incluidos en el componente poliol, por lo regular el componente poliol tiene una viscosidad desde 100 hasta 5,000, de otro modo desde 150 hasta 3,000, y de otro modo desde 200 hasta 2,000 CPS a 25°C. Normalmente, el componente poliol tiene una funcionalidad nominal de más de 2, de otro modo desde 2 hasta 6, de otro modo desde 2.5 hasta 4, y de otro modo desde 3 hasta 3.5. Normalmente, el componente poliol tiene un índice de OH desde 50 hasta 600, de otro modo desde 100 hasta 400, y de otro modo desde 100 hasta 300 mg KOH/g. La viscosidad, funcionalidad nominal, e índice OH del componente poliol puede ser cualquier valor fuera de los intervalos anteriores, pero normalmente son valores enteros o fraccionarios dentro de estos intervalos. En una modalidad, el componente poliol se utiliza en una cantidad desde 40 hasta 60, de otro modo, desde 45 hasta 55 y de otro modo desde 48 hasta 52% en peso, con base en el peso total del isocianato y el componente poliol.

El poliol catalítico se conoce como un poliol "catalítico" porque puede utilizarse el poliol catalítico en lugar de un catalizador para facilitar la reacción química del isocianato con el componente poliol. Dicho de otro modo, el componente poliol que incluye el poliol catalítico por lo regular reaccionará químicamente con el isocianato a menores temperaturas en presencia de menos catalizador (aún sin catalizador) comparado con el componente poliol que no contiene el poliol catalítico. Como se menciona en lo anterior, el poliol catalítico se obtiene a partir de un iniciador a base de amina. Sin embargo, el poliol catalítico puede formarse con más de un iniciador. En una modalidad, el poliol catalítico se co-inicia con el iniciador a base de amina y dipropilen glicol. Sin apegarse o limitarse por alguna teoría en particular, se piensa que el contenido de amina del poliol catalítico facilita la reacción del isocianato con el componente poliol.

El poliol catalítico normalmente incluye sustituyentes óxido de alquileno. Los ejemplos de los sustituyentes óxidos de alquileno apropiados pueden ser, óxido de etileno, óxido de propileno, óxido de butileno, óxido de amileno, mezclas de estos, mezclas de óxido de alquileno-tetrahidrofurano y epihalohidrinas.

Como ya se describió anteriormente, el poliol catalítico se forma a partir de un iniciador a base de amina aromática. En un modalidad, el iniciador a base de amina aromática es de la fórmula: en donde R1 incluye uno de un grupo alquilo, un grupo amina y un hidrógeno y cada uno de R2-R6 independientemente incluye uno de un grupo amina y un hidrógeno, siempre que al menos uno de R1-R6 es un grupo amina. Por tanto, se entenderá que Rx puede ser cualquiera de un grupo alquilo, un grupo amina, o un hidrógeno, o cualquier compuesto incluyendo combinaciones de éstos. También se entenderá que R2-R6 no tienen que ser idénticos y cada uno puede incluir un grupo amina o un hidrógeno. También se entenderá que la terminología "un grupo amina" puede referirse a grupos R-N-H o grupos NH2 perfectamente.

El iniciador a base de amina aromática puede ser, no limitarse a, una toluen diamina. Los ejemplos adecuados de toluen diamina incluye, más no se limita a, las siguientes fórmulas y mezclas de estas: 2,3 -toluen diamina 2,4-toluen diamina 2,5-toluen diamina ! 3,5-toluen diamina 2,6-toluen diamina 3,4-toluen diamina Sin estar apegado o limitado por cualquier teoría en particular, se piensa que la miscibilidad entre el isocianato y el poliol minimiza la formación de defectos superficiales en la capa de poliuretano de la partícula encapsulada. Por ejemplo, cuando un poliol no aromático se combina con un isocianato como puede ser un isocianato aromático, la miscibilidad puede estar comprometida. El poliol no aromático puede reaccionar con el isocianato aromático en una forma parcial solamente en una interfaz resultante en defectos superficiales, como pueden ser los fosos y depresiones en las capas de poliuretano formadas a partir de éstos. El iniciador a base de amina aromática, como ya se describió, tiende a producir un poliol catalítico que es miscible con el isocianato, p. ej., completamente miscible. Se piensa que la miscibilidad del isocianato y el poliol catalítico que se obtiene de un iniciador a base de amina aromática tienden a dar como resultado dos efectos primarios. Primero, se piensa que la miscibilidad se ve afectada por las Fuerzas de London que crean dipolos inducidos momentáneamente entre las porciones aromáticas similares del poliol catalítico y el isocianato. Los dipolos inducidos momentáneamente permiten que el poliol catalítico y el isocianato se mezclen eficazmente. En segundo lugar, se considera que la miscibilidad se ve afectada por la geometría plana de las porciones aromáticas del poliol catalítico y el isocianato que permite un apilamiento complementario del poliol catalítico y el isocianato. Como tal, el isocianato y el poliol catalítico se mezclan eficazmente.

Por lo regular el poliol catalítico formado a partir de un iniciador a base de amina aromática tiene una viscosidad de 400 o a 25,000, más comúnmente desde 450 hasta 20,000 cP a 25°C. En una modalidad, el poliol catalítico tiene una viscosidad desde 500 hasta 2500, de otro modo desde 1000 hasta 200, de otro modo desde 1500 hasta 2500 y de otro modo desde 1800 hasta 200 cP a 25°C. En otra modalidad, el poliol catalítico tiene una viscosidad desde 1000 hasta 10,000, de otro modo desde 3000 hasta 8000 y de otro modo desde 4500 hasta 600 cP a 25°C. En todavía otra modalidad, el poliol catalítico tiene una viscosidad desde 15000 hasta 25,000, de otro modo desde 16000 hasta 20000 y de otro modo desde 17500 hasta 19000 cP a 25°C. Por lo regular el poliol catalítico tiene una funcionalidad nominal mayor de 2.5, más comúnmente desde 2.5 hasta 8, más comúnmente desde 2.5 hasta 4.5 y de otro modo desde 3.5 hasta 4.5. El poliol catalítico por lo regular tiene un índice OH desde 100 hasta 700, más comúnmente desde 200 hasta 500, y más comúnmente desde 250 hasta 350 mg KOH/g. En otra modalidad, el poliol catalítico tiene un índice de OH desde 350 hasta 450 mg KOH/g. En todavía otra modalidad, el poliol catalítico tiene un índice de OH desde 400 hasta 500 mg KOH/g. Por lo regular, el poliol catalítico tiene un peso molecular promedio numérico desde 240 hasta 2250, más comúnmente desde 330 hasta 1120 y más comúnmente desde 370 hasta 900 g/mol. La viscosidad, funcionalidad nominal, índice de OH y peso molecular promedio numérico del poliol catalítico de esta modalidad pueden variar fuera de los intervalos anteriores, pero normalmente son valores enteros y fraccionarios dentro de estos intervalos. Los ejemplos de los polioles catalíticos apropiados están disponibles en el comercio de BASF Corporation de Florham Park, NJ con los nombres comerciales de PLURACOL® 1168, PLURACOL® 735 y PLURACOL® 1578.

Las propiedades del poliol catalítico afectan las propiedades de la capa de poliuretano. La viscosidad del poliol catalítico afecta la pulverización del componente poliol sobre la partícula núcleo. La funcionalidad nominal del poliol catalítico afecta a la reacción del componente poliol y el isocianato. El índice de hidroxilo del poliol catalítico afecta la densidad de reticulación de la capa de poliuretano.

El poliol catalítico normalmente está presente en el componente poliol en una cantidad desde 1 hasta 95, más comúnmente en una cantidad desde 10 hasta 65, más comúnmente en una cantidad desde 10 hasta 45, más comúnmente en una cantidad desde 45 hasta 55, más comúnmente en una cantidad desde 15 hasta 35 y más comúnmente desde 5 hasta 25, partes en peso con base en 100 partes en peso del componente poliol. La cantidad del poliol catalítico puede variar fuera de los intervalos anteriores, pero normalmente son valores enteros y fraccionarios dentro de estos intervalos.

Como se describe en lo anterior, el componente poliol también incluye el poliol de poliéter. El poliol de poliéter normalmente se forma a partir de un iniciador y una pluralidad de unidades óxido de alquileno. En una modalidad, la pluralidad de unidades óxido de alquileno comprende al menos 50% en peso de unidades óxido de propileno, con base en el peso total de la pluralidad de unidades óxido de alquileno. De otro modo, la pluralidad de unidades de óxido de alquileno consiste en al menos 50, 60, 70, 80, 90, 95 ó 99% en peso de unidades óxido de propileno, con base en el peso total de la pluralidad de unidades óxido de alquileno. De otro modo todavía, la pluralidad de unidades óxido de alquileno puede comprender 100% en peso de las unidades de óxido de propileno, con base en el peso total de la pluralidad de unidades de óxido de alquileno. El poliol de poliéter por lo regular tiene un peso molecular promedio numérico mayor de 400 g/mol porque tal peso molecular promedio numérico tiende a mejorar las propiedades de desempeño de la capa de poliuretano. Más específicamente, el poliol de poliéter que tiene un peso molecular promedio numérico mayor de 400 g/mol tiende a impartir propiedades de elasticidad, resistencia a la abrasión y liberación controlada a la capa de poliuretano. En una modalidad, el poliol de poliéter tiene un peso molecular promedio numérico desde 400 hasta 15000, de otro modo, desde 500 hasta 7000 y de otro modo desde 500 hasta 5000 g/mol. Normalmente, el poliol de poliéter tiene una viscosidad desde 100 hasta 10000, y de otro modo desde 100 hasta 5000 cP a 25°C. El poliol de poliéter normalmente tiene una funcionalidad nominal de al menos 2.5, de otro modo desde 2.5 hasta 5 y de otro modo desde 2.5 hasta 3.2. Por lo regular, el poliol de poliéter tiene un índice de OH desde 20 hasta 300, de otro modo desde 23 hasta 275 y de otro modo desde 25 hasta 250 mg de KOH/g. El peso molecular promedio numérico, la viscosidad, funcionalidad nominal e índice de OH del poliol de poliéter pueden ser cualquier valor fuera de los intervalos anteriores, pero normalmente ambos son valores enteros y fraccionarios dentro de estos intervalos.

En una modalidad, el poliol de poliéter es un poliol terminado en hidroxilo secundario, de peso molecular intermedio. En esta modalidad, el poliol de poliéter normalmente se inicia con al menos un iniciador trifuncional no basado en amina. Los iniciadores apropiados para iniciar el poliol de poliéter de esta modalidad pueden ser glicerina, trimetilolpropano, propilen glicol, dipropilen glicol, isopropilen glicol, sorbitol, sacarosa y similares. En esta modalidad, el poliol de poliéter por lo regular tiene un peso molecular promedio numérico desde 450 hasta 1400, de otro modo desde 500 hasta 1200, de otro modo desde 600 hasta 1000, y de otro modo desde 600 hasta 800 g/ol. Normalmente, el poliol de poliéter de esta modalidad tiene una viscosidad desde 150 hasta 700, y de otro modo desde 160 hasta 600 y de otro modo desde 170 hasta 370 cP a 25°C. El poliol de poliéter de esta modalidad por lo regular tiene una funcionalidad nominal mayor de 2.5, de otro modo desde 2.75 hasta 5 y de otro modo desde 2.8 hasta 3.2. Por lo regular, el poliol de poliéter de esta modalidad tiene un indice de OH desde 100 hasta 300, de otro modo desde 180 hasta 280 y de otro modo desde 220 hasta 240 mg KOH/g. El peso molecular promedio numérico, la viscosidad, funcionalidad nominal e indice de OH del poliol de poliéter de esta modalidad puede ser cualquier valor fuera de los intervalos anteriores, pero normalmente son valores enteros y fraccionarios dentro de estos intervalos. Un poliol de poliéter apropiado para esta modalidad está disponible en el comercio de BASF Corporation de Florham Park, NJ, con la marca de PLURACOL® GP730.

En otra modalidad, el poliol de poliéter es un triol de poliéter. En esta modalidad, el poliol de poliéter normalmente se inicia con al menos un iniciador trifuncional no basado en amina. Los iniciadores apropiados para iniciar el poliol de poliéter de esta modalidad pueden ser glicerina, trimetilolpropano, propilen glicol, dipropilen glicol, isopropilen glicol, sorbitol, sacarosa y similares. En esta modalidad, el poliol de poliéter por lo regular tiene un peso molecular promedio numérico desde 500 hasta 5500, de otro modo desde 1000 hasta 5000, de otro modo desde 2000 hasta 4000, y de otro modo desde 2500 hasta 3500 g/mol. Normalmente, el poliol de poliéter de esta modalidad tiene una viscosidad desde 100 hasta 1000, de otro modo desde 250 hasta 750 y de otro modo desde 450 hasta 650 cP a 25°C. El poliol de poliéter de esta modalidad por lo regular tiene una funcionalidad nominal de al menos 2.5, de otro modo desde 2.75 hasta 5 y de otro modo desde 2.8 hasta 3.2. Por lo regular, el poliol de poliéter de esta modalidad tiene un indice de OH desde 10 hasta 100, de otro modo desde 25 hasta 75, de otro modo desde 45 hasta 65 y de otro modo, desde 50 hasta 60 mg KOH/g. El peso molecular promedio numérico, la viscosidad, funcionalidad nominal e indice de OH del poliol de poliéter de esta modalidad puede ser cualquier valor fuera de los intervalos anteriores, pero normalmente son valores enteros y fraccionarios dentro de estos intervalos. Un poliol de poliéter apropiado para esta modalidad está disponible en el comercio de BASF Corporation de Florham Park, NJ, con la marca de PLURACOL® 4156.

En todavía otra modalidad, el poliol de poliéter es un triol de poliéter injerto terminado en hidroxilo secundario. En esta modalidad, el poliol de poliéter normalmente se inicia con al menos un iniciador trifuncional no basado en amina. Los iniciadores apropiados para iniciar el poliol de poliéter de esta modalidad pueden ser glicerina, trimetilolpropano, propilen glicol, dipropilen glicol, isopropilen glicol, sorbitol, sacarosa y similares. En esta modalidad, el poliol de poliéter por lo regular tiene un peso molecular promedio numérico desde 1000 hasta 10000, de otro modo desde 4000 hasta 7000 y de otro modo desde 5000 hasta 6000 g/mol. Normalmente, el poliol de poliéter de esta modalidad tiene una viscosidad desde 1000 hasta 10000, de otro modo desde 3000 hasta 6000, de otro modo desde 3000 hasta 5000 y de otro modo desde 4000 hasta 5000 cP a 25°C. El poliol de poliéter de esta modalidad por lo regular tiene una funcionalidad nominal de al menos 2.5, de otro modo desde 2.75 hasta 5 y de otro modo desde 2.8 hasta 3.2. Por lo regular, el poliol de poliéter de esta modalidad tiene un indice de OH desde 10 hasta 100, de otro modo desde 10 hasta 75, de otro modo desde 10 hasta t 50, de otro modo, desde 20 hasta 50, de otro modo, desde 20 hasta 40 y de otro modo, desde 25 hasta 35 mg KOH/g. El peso molecular promedio numérico, la viscosidad, funcionalidad nominal e indice de OH del poliol de poliéter de esta modalidad puede ser cualquier valor fuera de los intervalos anteriores, pero normalmente son valores enteros y fraccionarios dentro de estos intervalos. Un poliol de poliéter apropiado para esta modalidad está disponible en el comercio de BASF Corporation de Florham Park, NJ, con la marca de PLURACOL® 4600.

El poliol de poliéter por lo regular estará presente en el componente poliol en una cantidad desde 10 hasta 100, de otro modo, en una cantidad desde 40 hasta 90, de otro modo desde 40 hasta 60, de otro modo, en una cantidad desde 65 hasta 85 y de otro modo, desde 75 hasta 95 partes en peso, con base en 100 partes en peso del componente poliol. La cantidad del poliol de poliéter puede variar fuera de los intervalos anteriores, pero normalmente son valores enteros y fraccionarios dentro de estos intervalos.

El poliol de poliéter normalmente está presente en el componente poliol en una cantidad que es mayor que la cantidad del poliol catalítico. Una relación en peso del poliol de poliéter al poliol catalítico en el componente poliol normalmente es desde 1:2 hasta 10:1, de otro modo, desde 2:1 hasta 10:1, de otro modo, desde 2:1 hasta 8:1, de otro modo, desde 2.5:1 hasta 6:1, de otro modo, desde 5:1 hasta 6:1, de otro modo desde 2:1 hasta 4:1, de otro modo desde 2.5:1 hasta 3.5:1 y de otro modo desde 1:2 hasta 2:1. La relación en peso del poliol de poliéter al poliol catalítico puede variar fuera de los intervalos anteriores, pero normalmente son valores enteros y fraccionarios dentro de estos intervalos.

Sin apegarse o limitarse por alguna teoría particular, se considera que las diferentes propiedades, relaciones y cantidades del isocianato y el componente poliol descritas en la presente, llevan al mínimo la aglomeración y formación de defectos superficiales en la capa de poliuretano de la partícula encapsulada. Más específicamente, se piensas que la relación del poliol de poliéter al poliol catalítico, en parte, afecta en el paso de encapsulación de la partícula núcleo con la capa de poliuretano, así como en las propiedades de funcionamiento de la capa de poliuretano. Durante el paso de encapsulación, esta relación contribuye a las condiciones óptimas del proceso, como pueden ser viscosidad, velocidad de reacción y no aglomeración. Más aún, la relación contribuye a una densidad de reticulación y estructura molecular necesarias para formar una capa de poliuretano apropiada, es decir, una capa de poliuretano que tenga excelente resistencia a la abrasión y velocidad de disolución.

En una modalidad, el componente poliol o el isocianato consisten en un aceite. En una modalidad, el aceite es soluble en el componente poliol que incluye el poliol catalítico obtenido a partir de un iniciador a base de amina aromática y el poliol de poliéter que es diferente del poliol catalítico. En esta modalidad, el aceite puede además llevar al mínimo la aglomeración de la partícula encapsulada durante los procesos de recubrimiento y curado. El aceite prácticamente no da reacción química con el isocianato, el componente poliol u otros líquidos presentes durante el curado del poliuretano. En otras palabras, el aceite está considerablemente libre de grupos sustituyentes que se conozcan por reaccionar con el componente poliol y/o el isocianato, como pueden ser los grupos hidroxilo y los grupos amino. En ciertas modalidades, menos de 10, 5, 1, 0.5 ó 0.1% en peso de la cantidad total del aceite presente reacciona con el componente poliol, el isocianato y/o los otros líquidos presentes durante el curado. De otro modo todavía, en una modalidad especifica, nada del aceite reacciona con el componente poliol, el isocianato y/o los otros líquidos presentes durante el curado.

El aceite puede ser adicionado al isocianato, el componente poliol, o puede ser adicionado a una mezcla de isocianato y el componente poliol. Aunque no se limita particularmente, el aceite puede contener aceite de soya, aceite de cañóla, aceite de cacahuate, aceite de semilla de girasol, aceite de semilla de algodón, metil ásteres obtenidos de aceite vegetales y combinaciones de estos. En una modalidad específica, el aceite comprende metil ésteres obtenidos de aceites vegetales.

Si se utiliza, el aceite normalmente está presente en una cantidad desde 1 hasta 30, de otro modo desde 5 hasta 25, y de otro modo desde aproximadamente 10 hasta 20% en peso con base en el peso total del isocianato y el componente poliol. Sin embargo, como lo apreciará un experto en la téenica, también pueden utilizarse otras cantidades del aceite dependiendo de la aplicación de la partícula encapsulada.

En otra modalidad, la capa de poliuretano es formada en presencia de uno o más catalizadores. En esta modalidad, el componente poliol o el isocianato pueden incluir el uno o más catalizadores. Si se incluye, el catalizador normalmente está incluido en el componente poliol. El catalizador normalmente está presente en el componente poliol para catalizar la reacción entre el componente poliol y el isocianato. Es de apreciarse que el catalizador normalmente no se consume en la reacción entre el componente poliol y el isocianato. Los ejemplos de catalizadores adecuados incluyen, más no se limitan a, catalizadores de amina (p. ej., catalizadores de gelificación como pueden ser catalizadores de amina en dipropilen glicol, catalizadores de soplado como puede ser bis (dimetilaminoetil)éter en dipropilen glicol), catalizadores metálicos, p. ej., estaño, bismuto, plomo, potasio, etc., y catalizadores organometálicos, p. ej., octoatos, naftanatos, lauratos, acetatos, etc., con base en, más no limitado a, zinc, bismuto, estaño, hierro, plomo, mercurio, zirconio calcio, manganeso, potasio y sodio. Los ejemplos no limitativos, específicos de catalizadores adecuados incluyen 33% de trietilendiamina en dipropilen glicol, dilaurato de dibutilestaño, 70% de octato de potasio en dietilen glicol, acetato de potasio en dietilen glicol, acetato de potasio, 1,2-dimetilimidizol [sic], y dilaurato de dimetilestaño.

En todavía otra modalidad, la capa de poliuretano se forma en presencia de un tensoactivo de silicona. Por lo regular, el tensoactivo de silicona comprende un poliorganosiloxano. Un ejemplo no limitativo de un poliorganosiloxano típico es una molécula de organosilicona con grupo alquilo pendiente que contiene una cadena principal polisiloxano y cadenas laterales poliéter. La molécula organosilicona con grupo alquilo pendiente de este ejemplo puede ser de estructura en forma de peine o estructura dendrimérica.

Sin estar apegado o limitado por cualquier teoría en particular, se piensa que el tensoactivo de silicona mejora la humectación del componente poliol y el isocianato en la partícula núcleo. Por consiguiente, el tensoactivo de silicona también puede ser descrito como un agente humectante. También se piensa que el tensoactivo de silicona además mejora la adhesión de la capa de poliuretano a la partícula núcleo. Además, también se piensa que el tensoactivo de silicona además reduce la aglutinación y aglomeración de la partícula encapsulada durante y después del proceso de encapsulación. Sin embargo, se apreciará que no es necesario el tensoactivo de silicona.

En general, el rendimiento de las partículas encapsuladas es una medición de la cantidad de partículas encapsuladas que pasan a través del tamiz que tiene malla de 4 mm y tiene una capa de poliuretano constante dispuesta alrededor de la misma. El tensoactivo de silicona disminuye la aglomeración de las partículas núcleo aumentando con ello el rendimiento de las partículas encapsuladas. El proceso de encapsulación normalmente maximiza la cantidad de partículas encapsuladas que se forman individualmente y de flujo libre, y minimiza la cantidad de partículas encapsuladas que se aglomeran, dando como resultado, por tanto, en mayores rendimientos totales de las partículas encapsuladas.

En una modalidad, el tensoactivo de silicona es un líquido y tiene una viscosidad desde 100 hasta 1500, de otro modo, desde 200 hasta 1000 y de otro modo, desde 650 hasta 850 cP a 25°C. La viscosidad del tensoactivo de silicona puede variar fuera de los intervalos anteriores, pero son normalmente valores enteros y fraccionarios dentro de estos intervalos.

Los ejemplos específicos de tensoactivos de silicona adecuados incluyen, más no se limitan a, TEGOSTAB® BF 2370, disponible en el comercio de Goldschmidt AG de Essen, DE, DABCO®) DC5043 disponible en el comercio de Air Products and Chemicals, Inc. de Allentown, PA, y NIAX® Silicone L-5340 y L-620, ambos disponibles en el comercio de Momentive Performance Materials of Albany, NY. Un tensoactivo de silicona particularmente adecuado es NIAX® Silicone L-620, un copolimero polialquilenoxidemetilsiloxano. El tensoactivo de silicona puede estar presente en la capa de poliuretano en una cantidad desde 0.01 hasta 10, de otro modo desde 0.05 hasta 5, y de otro modo, desde 0.1 hasta 3 partes en peso con base en 100 partes en peso de la capa de poliuretano. Las partes en peso del tensoactivo de silicona pueden variar fuera de los intervalos anteriores, pero normalmente los valores enteros y fraccionarios están dentro de estos intervalos.

La capa de poliuretano opcionalmente puede incluir uno o más aditivos. Los aditivos adecuados para los propósitos de la presente divulgación incluyen, más no se limitan a, extensores de cadena, reticuladores, terminadores de cadena, aditivos de procesamiento, promotores de la adhesión, anti-oxidantes, desespumantes, retardantes de llama, catalizadores, agentes anti espumantes, depuradores de agua, tamices moleculares, sílices de pirólisis, tensoactivos, estabilizadores de luz ultravioleta, materiales de carga, agentes tixotrópicos, siliconas, colorantes, pigmentos, diluyentes inertes y combinaciones de estos. Por ejemplo, un pigmento puede estar incluido en la capa de poliuretano. Si se incluye, los aditivos pueden estar incluidos en la capa de poliuretano en varias cantidades.

En una modalidad, la capa de poliuretano está presente en la partícula encapsulada en una cantidad desde 1.0 a 30.0, de otro modo, desde 1.0 hasta 20.0, de otro modo, desde 1.0 hasta 15.0, de otro modo desde 1.0 hasta 10.0, de otro modo, desde 1.0 hasta 5.0, y de otro modo, desde 2.0 hasta 5.0% en peso con base en el peso total de la partícula núcleo. La cantidad de capa de poliuretano presente en la partícula encapsulada puede variar fuera de los intervalos anteriores, pero normalmente los valores enteros y fraccionarios están dentro de estos intervalos.

La cantidad de la capa de poliuretano presente en la partícula encapsulada se determina utilizando el procedimiento analítico que se describe inmediatamente a continuación. Inicialmente, 20 g de la partícula encapsulada y 500 g de agua, p. ej., agua deionizada, se vierten en una licuadora doméstica normal. La licuadora se activa y el contenido de la licuadora se mezcla hasta que la partícula núcleo, p. ej., urea, se disuelve completamente. El contenido de la licuadora es luego filtrado para sólidos utilizando papel filtro previamente pesado y un embudo Buchner. El filtrado luego se seca a aproximadamente 100°C para eliminar considerablemente el agua residual presente con el filtrado. Normalmente, el filtrado se seca a 100°C (en un horno) durante aproximadamente 30 minutos. Después del secado, el filtrado se pesa. La cantidad (% en peso con base en el peso total de la partícula núcleo) de la capa de poliuretano presente en la partícula encapsulada se calcula utilizando la cantidad (en gramos) del filtrado (X) y la cantidad (en gramos) de la partícula núcleo (Y) en la siguiente fórmula: Capa de poliuretano (% en peso) = 100 · (X / Y) X — la cantidad del filtrado (en gramos) después de secado Y = 20 (cantidad inicial de la partícula encapsulada) - X.

Además de la capa de poliuretano, la partícula encapsulada incluye una cera colocada alrededor de la partícula núcleo. Más específicamente, la cera está colocada en la capa de poliuretano y la capa de poliuretano está colocada sobre la partícula núcleo. Los ejemplos adecuados de ceras que pueden utilizarse incluyen, más no se limitan a, ceras orgánicas, polímeros termoplásticos, aceites minerales o combinaciones de estos. Más particularmente, la cera puede comprender aceite parafínico, cera parafínica, cera vegetal, triglícéridos, cera microcristalina, vaselina, d efina, polietileno, cera de petróleo y combinaciones de estos. En una modalidad, la cera consiste en una cera de petróleo. En otra modalidad, la cera consiste en una cera de petróleo y al menos otra cera. En una modalidad, la cera está presente en la partícula encapsulada en una cantidad desde 0.1 hasta 10.0, de otro modo, desde 0.1 hasta 5.0, y de otro modo, desde 0.5 hasta 3.0% en peso con base en el peso total de la partícula núcleo. La cantidad de cera presente en la partícula encapsulada puede variar fuera de los intervalos anteriores, pero normalmente ambos valores enteros y fraccionarios están dentro de estos intervalos. Un ejemplo no limitativo, específico de una cera adecuada es EVACOTE® 7089A, disponible en el comercio de The International Group, Inc. de Toronto, CA.

La partícula encapsulada, que incluye la partícula núcleo, la capa de poliuretano y la cera, normalmente es redonda o más o menos esférica. Normalmente una pluralidad de partículas encapsuladas tiene una distribución de tamaño reportada como D[4,3], d(0.1), d(0.5) y/o d(0.9), como se definirá y apreciará en la téenica. En varias modalidades, las partículas encapsuladas tienen una distribución de tamaño D[4,3] desde 0.5 hasta 5 m , desde 1 hasta 4 mm, o desde 1 hasta 3 mm, con un intervalo de tamaño de partícula global de 0.1 a 10 mm. En otras modalidades, las partículas encapsuladas tienen una distribución de tamaño d(0.1) desde 0.2 hasta 2 mm, desde 0.4 hasta 1.7 mm, o desde 0.5 hasta 1.5 mm, con un intervalo de tamaño de partícula global de 0.1 a 10 mm. En otras modalidades, las partículas encapsuladas tienen una distribución de tamaño d(0.5) desde 0.5 hasta 5 mm, desde 1 hasta 4 mm, o desde 1 hasta 3 mm, con un intervalo de tamaño de partícula global desde 0.1 hasta 10 mm. En todavía otras modalidades, las partículas encapsuladas tienen una distribución de tamaño d(0.9) desde 0.7 hasta 7 mm, desde 0.8 hasta 5 mm, o desde 1 hasta 4 mm, con un intervalo de tamaño de partícula global desde 0.1 hasta 10 mm. Las distribuciones de tamaño D[4,3], d(0.1), d(0.5) y d(0.9) de las partículas encapsuladas pueden variar fuera de los intervalos anteriores, pero normalmente los valores enteros y fraccionarios están dentro de estos intervalos.

La capa de poliuretano y la cera de la partícula encapsulada afectan la velocidad de disolución de la partícula núcleo. La velocidad de disolución es la velocidad a la cual la partícula núcleo, p. ej., urea, se disuelve en agua. Para calcular la velocidad de disolución, se determina la disolución (%). Más específicamente, la disolución (%) se determina utilizando el procedimiento analítico que se describe inmediatamente a continuación. Inicialmente, 50 g de la partícula encapsulada y 235 g de agua se vierten en una botella de plástico de boca ancha de 250 mL (botella). La botella se coloca en un horno a 38°C. Se toma una muestra del líquido de la botella después de 7 días de envejecimiento a 38°C. El índice de refracción de cada muestra se mide utilizando un refractómetro. Una cantidad (en gramos) de la partícula núcleo disuelta en la muestra se calcula utilizando el índice de refracción y una curva patrón con temperatura corregida. La cantidad de la partícula núcleo disuelta se utiliza para calcular la disolución (%) (por ciento de la partícula núcleo disuelta) con la siguiente fórmula: Disolución (%) = X / (50 - (% revestimiento / 2)) X = la cantidad de la partícula núcleo (gramos) disuelta en la muestra. % revestimiento = 100% x peso del revestimiento aplicado/peso de la partícula núcleo recubierta Comúnmente, la partícula núcleo tiene una disolución de menos de 60, de otro modo, menos de 50, de otro modo, menos de 40, de otro modo, menos de 30, de otro modo, menos de 20 y de otro modo menos de 10% en peso después de 7 días de envejecimiento de la partícula encapsulada en agua a 38°C.

La disolución también puede ser determinada después de que la partícula encapsulada se desgasta para probar la durabilidad del recubrimiento formado en ésta. Para desgastar una muestra de la partícula encapsulada, la partícula encapsulada se vierte a través de un tubo. Más específicamente, la muestra de la partícula encapsulada con un peso de 75 gramos se vierte en un extremo superior del tubo que es de 6 pies de largo y 6 pulg. de diámetro y colocado en sentido vertical. La muestra se recolecta en un extremo inferior del tubo. La muestra se vierte a través del tubo 5 veces. Después de la abrasión, la disolución de la partícula núcleo se prueba para determinar si la disolución cambió después de la abrasión como se describe inmediatamente antes. Después de la abrasión, la partícula núcleo tiene una disolución de menos de 70, de otro modo, menos de 50 y de otro modo, menos de 25% en peso después de 7 días de envejecimiento en agua a 38°C.

Además de la partícula encapsulada, la presente divulgación se refiere a un sistema para formar la partícula encapsulada y un método para encapsular la partícula núcleo con la capa de poliuretano. El sistema para encapsular la partícula núcleo con la capa de poliuretano incluye el isocianato y el componente poliol. El método incluye los pasos de proporcionar la partícula núcleo, el isocianato, el componente poliol y la cera. El método también incluye los pasos de mezclar y hacer reaccionar el isocianato y el componente poliol para formar un poliuretano y encapsular la partícula núcleo con una capa de poliuretano que consiste en el poliuretano, el cual se describe con más detalle a continuación. Además, el método además incluye el paso de encapsular la capa de poliuretano con la cera, la cual también se describe con más detalle a continuación.

El método incluye el paso de mezclar y hacer reaccionar el isocianato y el componente poliol. El isocianato y el componente poliol se mezclan y el isocianato y el componente poliol reaccionan químicamente para formar un poliuretano. El paso de mezclar y hacer reaccionar el isocianato y el componente poliol puede llevarse a cabo antes del paso de encapsular la partícula núcleo con la capa de poliuretano. De otro modo, el paso de mezclar y hacer reaccionar el isocianato y el componente poliol puede llevase a cabo al mismo tiempo con el paso de encapsular la partícula núcleo con la capa de poliuretano que contiene el poliuretano.

El isocianato y el componente poliol pueden combinarse utilizando una o más téenicas como puede ser, pero no se limitan a, vaciado, recubrimiento en recipiente, recubrimiento de lecho fluidizado, co extrusión, mezclado, pulverización y encapsulación en disco giratorio. En una modalidad, el isocianato y el componente poliol se mezclan mediante pulverización en o por encima del recipiente de reacción como puede ser un barril, un tambor, mezclador o similar. El isocianato y el componente poliol pueden ser mezclados y pulverizados en o por encima del recipiente de reacción con una pistola de pulverización o múltiples pistolas de pulverización. En una modalidad, el isocianato y el componente poliol se mezclan por choque en una tobera de pulverización. El isocianato y el componente poliol pueden ser pulverizados en secuencia en o por encima del recipiente de reacción con una sola pistola de pulverización y se mezclan en el recipiente de reacción. De forma alterna, el isocianato y el componente poliol pueden ser pulverizados al mismo tiempo o en secuencia en o por encima del recipiente de reacción con diferentes pistolas de pulverización. La pulverización del isocianato y el componente poliol tiende a reducir la aglomeración de la partícula núcleo y da como resultado rendimiento mejorado de la partícula encapsulada.

El mezclado opcionalmente incluye los pasos de pulverizar el isocianato sobre la partícula núcleo y pulverizando el componente poliol sobre la partícula núcleo. El paso de pulverizar el isocianato sobre la partícula núcleo puede llevarse a cabo antes del paso de pulverizar el componente poliol sobre la partícula núcleo. De otro modo, el paso de pulverización del isocianato sobre la partícula núcleo puede llevarse a cabo posteriormente al paso de pulverización del componente poliol sobre la partícula núcleo. El paso de pulverización del isocianato sobre la partícula núcleo también puede llevarse a cabo antes del paso de pulverización del componente poliol sobre la partícula núcleo y repetirse después del paso de pulverización del componente poliol sobre la partícula núcleo. También se contempla que el isocianato y el componente poliol pueden ser pulverizados al mismo tiempo y/o en secuencia varias veces en varias secuencias sobre la partícula núcleo y entre sí.

Sólo como un ejemplo no limitativo, el isocianato y el componente poliol pueden ser pulverizados sobre la partícula núcleo en la siguiente secuencia: (1) una parte del isocianato se pulveriza sobre la partícula núcleo; (2) una parte del componente poliol se pulveriza sobre la partícula núcleo; (3) una parte restante del isocianato se pulveriza sobre la partícula núcleo; y, (4) una parte restante del componente poliol se pulveriza sobre la partícula núcleo. Como otro ejemplo, el isocianato y el componente poliol pueden ser pulverizados sobre la partícula núcleo en la siguiente secuencia: (1) una parte del isocianato se pulveriza sobre la partícula núcleo; (2) una parte del componente poliol se pulveriza sobre la partícula núcleo y una porción restante del isocianato se pulveriza sobre la partícula núcleo al mismo tiempo; y (3) una porción restante del componente poliol se pulveriza sobre la partícula núcleo.

En otra modalidad, el tensoactivo de silicona se proporciona con el isocianato, se proporciona con el componente poliol, y/o se proporciona de manera independiente. En otra modalidad, el tensoactivo de silicona puede ser utilizado para tratar previamente la superficie de la partícula núcleo antes del paso de encapsulación. En todavía otra modalidad, el tensoactivo de silicona se proporciona con el componente poliol, p. ej., se mezcla con el componente poliol antes del paso de mezclado del isocianato y el componente poliol. En otras palabras, el tensoactivo de silicona puede proporcionarse en múltiples formas.

El método opcionalmente incluye el(los) paso(s) de calentar el isocianato, el componente poliol, el tensoactivo de silicona y/o las partículas núcleo antes de, o al mismo tiempo con, el paso de mezclar el isocianato y el componente poliol. El isocianato, el componente poliol, el tensoactivo de silicona y/o las partículas núcleo pueden ser calentados en forma individual o calentados en combinación con uno o más o entre sí. El isocianato, el componente poliol, y la partícula núcleo normalmente son calentados antes de o al miso tiempo con el paso de encapsular la partícula núcleo. En una modalidad, el isocianato, el componente poliol, y la partícula núcleo se calientan a una temperatura de más de 20, de otro modo, a una temperatura desde 20 hasta 100, de otro modo, desde 40 hasta 90 y de otro modo, desde 50 hasta 80°C.

Como ya se mencionó, cuando el isocianato y el componente poliol se mezclan, el isocianato y el componente poliol reaccionan químicamente para formar el poliuretano y más específicamente, la capa de poliuretano que contiene el poliuretano. En una modalidad, el isocianato y el componente poliol se hacen reaccionar en un índice de isocianato de más de 80, de otro modo, desde 80 hasta 200, de otro modo, desde 110 hasta 190, y de otro modo, desde 120 hasta 180. En diversas modalidades, el isocianato y el componente poliol se hacen reaccionar a índices de isocianato desde 125 hasta 180; de otro modo, desde 130 hasta 180; de otro modo, desde 135 hasta 180; de otro modo, desde 140 hasta 180; de otro modo, desde 145 hasta 180; de otro modo, desde 150 hasta 180; de otro modo, desde 155 hasta 180; de otro modo, desde 160 hasta 180; de otro modo, desde 165 hasta 180; y de otro modo, desde 170 hasta 180. El índice de isocianato puede variar fuera de los intervalos anteriores, pero normalmente ambos valores enteros y fraccionarios están dentro de 80 a 200. Como es bien conocido en la téenica, el índice de isocianato es una relación de una cantidad molar real del (los) isocianato(s) que reacciona con el(los) poliol(es) a una cantidad molar estequiometria del(los) isocianato(s) necesarios para reaccionar con una cantidad molar equivalente del(los) poliol(es).

El paso de encapsulación puede ocurrir una vez o puede repetirse. Si se repite, el paso no tiene que ser el mismo cada periodo individual. La partícula núcleo puede ser encapsulada una vez con una sola capa de poliuretano o múltiples veces con múltiples capas de poliuretano. Se contempla que la partícula núcleo puede ser encapsulada con al menos una capa de poliuretano y una o más capas adicionales que incluyen un material diferente de poliuretano. En una modalidad, la capa de poliuretano está colocada alrededor de al menos 75, de otro modo, al menos 95 y de otro modo, al menos 99% de la partícula núcleo. Dicho de otra manera, la partícula núcleo puede ser parcial o totalmente encapsulada por la capa de poliuretano.

El método opcionalmente incluye el paso de calentar y/o agitar la partícula encapsulada para reducir la aglomeración, después el componente poliol y el isocianato se mezclan para encapsular la partícula núcleo. La partícula encapsulada puede ser calentada y/o agitada en un recipiente de reacción o en cualquier envase. En una modalidad, la partícula encapsulada se calienta en un sistema de chaqueta y se agita en un mezclador mecánico como puede ser, un mezclador de listón, un mezclador horizontal tipo arado, un mezclador de procesamiento, un mezclador de choque, un mezclador de tambor rotatorio, y combinaciones de estos. En eta modalidad, la partícula encapsulada normalmente se calienta a una temperatura desde 20 hasta 200, de otro modo, desde 150 hasta 200, de otro modo desde 170 hasta 190, de otro modo, desde 40 hasta 90, y de otro modo desde 50 hasta 80°C. En una modalidad preferida, la partícula encapsulada normalmente se calienta a una temperatura desde 170 hasta 190°C. Además, la partícula encapsulada en esta modalidad normalmente se calienta durante un tiempo desde 0.5 hasta 60, de otro modo, desde 2 hasta 30 y de otro modo, desde 4 hasta 20 minutos.

El paso de agitar la partícula encapsulada puede incluir, más no se limita a, agitar la partícula encapsulada, mezclar la partícula encapsulada, agitando con la mano la partícula encapsulada, y combinaciones de estas. En una modalidad, la partícula encapsulada se agita durante un tiempo desde 0.5 hasta 60, de otro modo, desde 2 hasta 30 y de otro modo, desde 4 hasta 20 minutos.

El método además incluye el paso de encapsular la capa de poliuretano con la cera. En una modalidad, se proporciona la cera y se funde. La cera fundida es entonces adicionada a la partícula núcleo que tiene la capa de poliuretano colocada en ésta para formar la partícula encapsulada. Normalmente, después de que la cera fundida ha sido adicionada a la partícula núcleo que tiene la capa de poliuretano dispuesta en ésta, la partícula núcleo se agita hasta que la cera se enfría y solidifica para formar la partícula encapsulada.

En una modalidad particular, la partícula núcleo incluye fertilizante nitrogenado como puede ser urea. En esta modalidad, la partícula núcleo se calienta previamente a una temperatura de 150°F y luego se carga en un tambor rotatorio. El poliol catalítico y el poliéter poliol se mezclan previamente para formar el componente poliol, y el componente poliol, aditivos (si están presentes), y el tensoactivo de silicona (si está presente) se mezclan previamente para formar el componente poliol. Si está presente, el tensoactivo de silicona se adiciona al componente poliol en una cantidad de 1 parte en peso con base en 100 partes en peso del componente poliol. El isocianato y el componente poliol también se calientan previamente a una temperatura de 150°F. El isocianato y el componente poliol se pulverizan en secuencia sobre la partícula núcleo a un índice de isocianato de 130 a 150 y la formación de la capa de poliuretano ocurre sin calentamiento adicional, es decir, a temperaturas ambiente. En esta modalidad, una mitad del isocianato es pulverizada sobre la partícula núcleo y el contenido del tambor se agita durante desde 1 hasta 5 minutos. Posteriormente, todo el componente poliol se pulveriza sobre la partícula núcleo y el contenido del tambor se agita durante desde 1 hasta 5 minutos. Una porción restante del isocianato se pulveriza sobre la partícula núcleo y el contenido del tambor se agita durante desde 5 hasta 10 minutos, Por último, el contenido del tambor se retira, se adiciona a un recipiente y se calienta previamente a 180°F. La cera fundida es entonces adicionada al recipiente. El contenido del recipiente se agita hasta enfriar a temperatura ambiente y la cera fundida solidifica formando con ello la partícula encapsulada.

Los siguientes ejemplos ilustran la naturaleza de la presente divulgación y no se deben interpretar como limitantes de la presente divulgación. A menos que se indique de otro modo, todas las partes se dan como partes en peso.

EJEMPLOS Las partículas encapsuladas de la invención 1-30 están descritas en la presentes. Las Partículas encapsuladas de la invención 1-30 son partículas encapsuladas formadas de acuerdo con la presente divulgación.

Para formar las Partículas encapsuladas inventivas 1-30, una capa de poliuretano y una cera se colocan alrededor de una Partícula núcleo. Las composiciones utilizadas para formar las Partículas encapsuladas inventivas 1-30, en gramos y en por ciento en peso, se indican a continuación en la Tabla 1. Un componente poliol se prepara mezclando, en un primer recipiente, un poliol catalítico obtenido de un iniciador a base de amina aromática y un poliéter poliol que es diferente del poliol catalítico, como se indica en la Tabla 1 siguiente. El componente poliol, en el primer envase, se calienta previamente a una temperatura de 150°F. Un Isocianato, como se indica en la Tabla 1 siguiente, se calienta previamente a una temperatura de 150°F en un segundo recipiente. La Partícula núcleo, como se indica en la Tabla 1 siguiente, se calienta previamente a una temperatura de 150°F en un tercer recipiente. Una vez precalentada, la Partícula núcleo se adiciona al recipiente de reacción que tiene una velocidad de rodillo de 26 rpm. El recipiente de reacción no se calienta. Posteriormente, una mitad del peso total del isocianato, que es precalentado, se adiciona al recipiente de reacción y se agita durante 2 minutos con la Partícula núcleo. A continuación, todo el componente poliol, que es previamente calentado, se adiciona al reciente de reacción y se agita con el isocianato y la partícula núcleo adicionada anteriormente, durante 10 minutos. El isocianato restante, es decir, la otra mitad del isocianato se adiciona al recipiente de reacción y se agita, con el componente poliol, una mitad del isocianato, y la partícula núcleo adicionada anteriormente, durante 10 minutos. Durante la agitación, el componente poliol y el isocianato reaccionan para formar la capa de poliuretano colocada alrededor de la partícula núcleo. Una parte de las partículas núcleo recubiertas con poliuretano se colocan en un vaso de precipitados y se calienta previamente a 180°F. La cera fundida se adiciona al vaso de precipitados y el contenido del cual se agita a mano utilizando un abatelenguas. La mezcla se enfría a temperatura ambiente y la cera fundida solidifica para formar una cera y las partículas encapsuladas inventivas 1-30.

Las partículas encapsuladas inventivas 1-30 se evalúan para determinar las propiedades de desempeño incluso la aglomeración (aglutinación) y disolución (%). Además, las Partículas encapsuladas inventivas 25-30 se evalúan para determinar la durabilidad mediante pruebas de abrasión. Los resultados de las evaluaciones también se indican en la Tabla 1 siguiente.

TABLA 1 TABLA 1 Cont.

TABLA 1 Cont.

TABLA 1 Cont.

TABLA 1 Cont.

* Las Partículas encapsuladas inventivas 25-30 se evalúan para determinar la durabilidad mediante el vaciado de las muestras de las partículas encapsuladas 25-30 a través de un tubo antes de la disolución. Más específicamente, una muestra de las partículas encapsuladas inventivas con un peso de 75 gramos se vacían en un extremo superior del tubo que es de 10 pies de largo y 6 pulgadas de diámetro y colocado en el sentido vertical. La muestra se recolecta en el extremo inferior del tubo. La muestra se vierte a través del tubo 5 veces y se marca "abradida".

El Poliol catalítico A es PLURACOL® 1168, un poliol iniciado con amina aromática disponible en el comercio de BASF Corporation de Florham Park, NJ.

El Poliol catalítico B es PLURACOL® 735, un poliol iniciado con amina aromática disponible en el comercio de BASF Corporation de Florham Park, NJ.

El Poliol catalítico C es PLURACOL® 1578, un poliol iniciado con amina aromática disponible en el comercio de BASF Corporation de Florham Park, NJ.

El Poliol de poliéter A es PLURACOL® GP730, un poliol de poliéter disponible en el comercio de BASF Corporation de Florham Park, NJ.

El Poliol de poliéter B es PLURACOL® 4156, un poliol de poliéter disponible en el comercio de BASF Corporation de Florham Park, NJ.

El Poliol de poliéter C es PLURACOL® 4600, un poliol de poliéter disponible en el comercio de BASF Corporation de Florham Park, NJ.

El Isocianato es LUPRANATE® M20, un difenil diisocianato de metileno polimérico disponible en el comercio de BASF Corporation de Florham Park, NJ.

La Partícula núcleo son esferas de urea malla +5/-16, número guía del tamaño 225-255, índice de uniformidad 45-55.

La aglomeración se determina con base en una observación objetiva de las Partículas encapsuladas a medida que pasan a través de un tamiz que tiene malla de 4 m . Cuando las Partículas encapsuladas se aglomeran o forman grumos entre sí y no pasan a través del tamiz, se registra una observación de "grumos". De otro modo, cuando las Partículas encapsuladas pasan a través del tamiz libremente, se registra una observación de "bueno". La aglomeración normalmente es indicativa de rendimiento reducido de la partícula encapsulada y mayores velocidades de disolución de la Partícula núcleo.

La disolución (%) se determina utilizando el procedimiento descrito inmediatamente a continuación. Inicialmente, 50 g de partículas de urea recubiertas y 235 g de agua se vierten en una botella de plástico de boca ancha de 250 mL (botella). La botella se coloca en un horno ajustado a 38°C. Se toma una muestra de líquido de la solución de la botella después de 7 días de envejecimiento a 38°C. El índice de refracción de la muestra se mide utilizando un refractómetro. La cantidad (en gramos) de urea disuelta en cada muestra se calcula utilizando la lectura del índice de refracción y una curva patrón con temperatura corregida. La cantidad de urea disuelta se utiliza para calcular la disolución (%) (por ciento de urea disuelta) con la siguiente fórmula: Disolución (%) = X / (50 - (% recubrimiento / 2)) X — la cantidad de urea (gramos) disuelto en la muestra. % recubrimiento = 100% x peso del recubrimiento aplicado/peso de la urea recubierta Con referencia ahora a los datos de la Tabla 1, las partículas encapsuladas inventivas 1-30 tienen excelentes propiedades de desempeño. Más específicamente, las partículas encapsuladas inventivas 1-30 no se aglomeran y tienen velocidades de disolución lenta, es decir, excelentes propiedades de liberación controlada. Más aún, las muestras de las partículas encapsulada inventivas 25-30 que son "abradidas", como se describe en lo anterior, muestran excelente durabilidad.

Se entenderá que las reivindicaciones adjuntas no se limitan a los compuestos, composiciones, o métodos explícitos y específicos mencionados descritos en la descripción detallada, los cuales pueden variar entre modalidades particulares que están incluidas en el alcance de las reivindicaciones anexas. Con respecto a cualquier grupo Markush mencionado en la presente para describir características o aspectos particulares de diversas modalidades, se apreciará que pueden obtenerse resultados diferentes, especiales y/o inesperados de cada miembro del grupo Markush respectivo independientemente de los demás miembros de los grupos Markush. Cada miembro de un grupo Markush puede mencionarse en forma individual o combinado y proporcionar el soporte adecuado para las modalidades específicas dentro del alcance de las reivindicaciones anexas.

También se entenderá que cualquier intervalo y subintervalo mencionados para describir las diversas modalidades de la presente divulgación de manera independiente o colectiva entran dentro de las reivindicaciones anexas, y se entiende que describen y contemplan todos los intervalos, incluidos los valores enteros y/o fraccionarios mencionados en la presente, incluso si tales valores no están expresamente escritos en la presente. Un experto en la téenica reconocerá fácilmente que los intervalos y subintervalos enumerados describen suficientemente y permiten diversas modalidades de la presente divulgación, y tales intervalos y subintervalos además pueden ser mencionados en las mitades, terceras partes, cuartas partes, quintas partes pertinentes y así sucesivamente. Sólo como un ejemplo, un intervalo "desde 0.1 hasta 0.9" además puede ser definido en una tercera parte inferior, es decir, desde 0.1 hasta 0.3, una tercera parte media, es decir, desde 0.4 hasta 0.6, y una tercera parte superior, es decir, desde 0.7 hasta 0.9, los cuales, en forma individual o colectiva están dentro del alcance de las reivindicaciones anexas, y pueden mencionarse de manera individual y/o colectiva y proporcionan el soporte adecuado para las modalidades especificas dentro del alcance de las reivindicaciones anexas. Además, con respecto a los términos que definen o modifica un intervalo, como puede ser "al menos", "mayor que", "menor que", "no más que" y similares, se entenderá que tales términos incluyen subintervalos y/o un limite superior o inferior. Como otro ejemplo, un intervalo de "al menos 10" incluye en si mismo un subintervalo desde al menos 10 hasta 35, un subintervalo de al menos 10 a 25, un subintervalo de 25 a 35, y asi sucesivamente, y otro subintervalo puede mencionarse de manera individual y/o colectiva y proporciona soporte adecuado para modalidades especificas dentro del alcance de las reivindicaciones anexas. Por último, puede mencionarse cada número dentro de un intervalo descrito y proporcionar soporte adecuado para las modalidades especificas dentro del alcance de las reivindicaciones anexas. Por ejemplo, un intervalo "desde 1 hasta 9" incluye cada uno de los diferentes enteros, como puede ser 3, asi como cada uno de los números que incluyen un punto decimal (o fracción), como puede ser 4.1, los cuales pueden mencionarse y proporcionar soporte adecuado para modalidades especificas dentro del alcance de las reivindicaciones anexas.

La presente divulgación ha sido descrita en una forma ilustrativa, y se entenderá que la terminología que ha sido utilizada está destinada a estar en la naturaleza de palabras de la descripción más que de limitación. Obviamente, muchas modificaciones y variaciones de la presente divulgación son posibles a la luz de las enseñanzas anteriores. Por tanto, se entenderá que dentro de las reivindicaciones anexas, la presente divulgación se puede practicar de otra manera que como se describe específicamente.

Claims (1)

1. REIVINDICACIONES 1. Una partícula encapsulada que consiste en: A. una partícula núcleo; y B. una capa de poliuretano formada alrededor de la partícula núcleo y que consiste en el producto de reacción de; (i) un isocianato, y (ii) un componente poliol que consiste en: a. un poliol catalítico obtenido de un iniciador a base de amina aromática, y b. un poliol de poliéter que sea diferente de dicho poliol catalítico; y C. una cera colocada alrededor de la capa de poliuretano; en donde la relación en peso de dicho poliol catalítico a dicho poliol de poliéter en dicho componente poliol es desde aproximadamente 1:2 hasta aproximadamente 10:1; y en donde dicha partícula núcleo tiene una disolución de menos de 60% en peso, después de 7 días de envejecimiento de dicha partícula encapsulada, en agua a 38°C. 2. La partícula encapsulada como se menciona en la reivindicación 1, en donde el iniciador a base de amina aromática tiene la fórmula: en donde Ri contiene uno de los siguientes: un grupo alquilo, un grupo amina, o un grupo hidrógeno; y en donde cada uno de R2-R6 independientemente contiene uno de los siguientes: un grupo amina o un grupo hidrógeno, siempre y cuando al menos uno de los radicales Ri—Rg sea un grupo amina. 3. La partícula encapsulada como se menciona en la reivindicación 1, en donde dicho poliol catalítico tiene una funcionalidad nominal desde aproximadamente 2.5 hasta aproximadamente 8. 4. La partícula encapsulada como se menciona en la reivindicación 1, en donde dicho poliol catalítico tiene una viscosidad a 25°C desde aproximadamente 400 hasta aproximadamente 25,000 cP. 5. La partícula encapsulada como se menciona en la reivindicación 1, en donde dicho poliol de poliéter tiene una funcionalidad nominal desde aproximadamente 2.5 hasta aproximadamente 5 6. La partícula encapsulada como se menciona en la reivindicación 1, en donde dicho poliol de poliéter tiene un peso molecular promedio numérico desde aproximadamente 400 hasta aproximadamente 15,000 g/mol. 7. La partícula encapsulada como se menciona en cualquiera de las reivindicaciones 1-6 y 20-23, en donde dicha cera consiste en una cera de petróleo. 8. La partícula encapsulada como se menciona en cualquiera de las reivindicaciones 1-6 y 20-23, en donde dicha partícula núcleo consiste en urea. 9. La partícula encapsulada como se menciona en cualquiera de las reivindicaciones 1-6 y 20-23, en donde dicha capa de poliuretano además se define como el producto de la reacción de dicho isocianato y dicho componente poliol que reaccionan en presencia de un poliorganosiloxano. 10. La partícula encapsulada como se menciona en cualquiera de las reivindicaciones 1-6 y 20-23, en donde dicha partícula núcleo tiene una disolución de menos de 25% en peso, después de 7 días de envejecimiento de dicha partícula encapsulada, en agua a 38°C. 11. Un método para encapsular una partícula núcleo, dicho método comprende los pasos de: A. proporcionar una partícula núcleo; B. proporcionar un isocianato; C. proporcionar un componente poliol que consiste en: a. un poliol catalítico obtenido a partir de un iniciador a base de amina aromática; y b. un poliol de poliéter que sea diferente del poliol catalítico; D. proporcionar una cera; E. mezclar y hacer reaccionar el isocianato y el componente poliol para formar un poliuretano; F. encapsular la partícula núcleo con una capa de poliuretano que contenga el poliuretano; y G. encapsular la capa de poliuretano con la cera; en donde la relación en peso del poliol catalítico al poliol de poliéter del componente poliol es desde aproximadamente 1:2 hasta aproximadamente 10:1; y en donde la partícula núcleo tiene una disolución de menos de 60% en peso, después de 7 días de envejecimiento de la partícula encapsulada, en agua a 38°C. 12. El método como se menciona en la reivindicación 11, en donde la cera consiste en una cera de petróleo. 13. El método como se menciona en la reivindicación 11, en donde el paso de mezclar y hacer reaccionar el isocianato y el componente poliol para formar un poliuretano se hace en presencia de un poliorganosiloxano. 14. El método como se menciona en la reivindicación 11, además comprende el paso de calentar al menos uno de las siguientes; la partícula núcleo, el isocianato o el componente poliol a una temperatura mayor de 40°C antes o al mismo tiempo con el paso de mezclar el isocianato y el componente poliol. 15. El método como se menciona en la reivindicación 11, en donde el paso de mezclar el isocianato y el componente poliol se hace antes del paso de encapsular las partícula núcleo con la capa de poliuretano. 16. El método como se menciona en la reivindicación 11, en donde el paso de mezclar el isocianato y el componente poliol se hace al mismo tiempo con el paso de encapsular la partícula núcleo con la capa de poliuretano. 17. El método como se menciona en cualquiera de las reivindicaciones 11 a 16, además consiste en el paso de pulverizar el isocianato sobre la partícula núcleo y el paso de pulverizar el componente poliol sobre la partícula núcleo. 18. El método como se menciona en cualquiera de las reivindicaciones 11 a 16, en donde el paso de pulverizar el isocianato sobre la partícula núcleo se hace antes del paso de pulverizar el componente polioil sobre la partícula núcleo. 19. Un sistema para encapsular una partícula núcleo con una capa de poliuretano, dicho sistema consiste en: a) un isocianato, y (b) un componente poliol que consiste en: i. un poliol catalítico obtenido de un iniciador a base de amina aromática que tiene la fórmula: en donde Ri consiste en uno de los siguientes: un grupo alquilo, un grupo amina, o un grupo hidrógeno; y en donde cada uno de R2-R6 independientemente consisten en uno de los siguientes: un grupo amina o un grupo hidrógeno, siempre y cuando al menos uno de los radicales R1-R6 sea un grupo amina, y ii. un poliol de poliéter que sea diferente de dicho poliol catalítico; y en donde la relación en peso de dicho poliol catalítico a dicho poliol de poliéter de dicho componente poliol es desde aproximadamente 1:2 hasta aproximadamente 10:1. 20. La partícula encapsulada como se menciona en la reivindicación 1, en donde dicho poliol catalítico tiene un índice de hidroxilo desde aproximadamente 100 hasta aproximadamente 700 mg KOH/g. 21. La partícula encapsulada como se menciona en la reivindicación 1, en donde dicho poliol catalítico tiene un peso molecular promedio numérico desde aproximadamente 240 hasta aproximadamente 2250 g/mol. 22. La partícula encapsulada como se menciona en la reivindicación 1, en donde dicho poliol de poliéter tiene un índice de hidroxilo desde aproximadamente 20 hasta aproximadamente 300 mg KOH/g. 232. La partícula encapsulada como se menciona en la reivindicación 1, en donde dicho poliol de poliéter tiene una viscosidad a 25°C desde aproximadamente 100 hasta aproximadamente 10,000 cP.