MXPA99009993A - Metodo para granular aerogeles - Google Patents

Abstract

La presente invención se refiere a:Relaciona con un método para aglomerar partículas de aerogel- De acuerdo con este método, las partículas de aerogel se colocan en un dispositivo mezclador y se mezcla muy bien, se agrega también un agente aglutinante en este dispositivo para mezclar.

Description

El objeto de la presente invención es un método para compactar aerogeles. Los aerogeles, particularmente los que tienen una porosidad superior a 60% y una densidad de menos de 0.6g/cm3 exhiben una conductividad térmica extremadamente baja y por lo tanto-son usados como un material aislante de calor, de acuerdo a su descripción en EP-A-0 171 722, como catalítico o como conductor catalítico y también como material de adsorción. Además, en virtud de su muy bajo índice de refracción para las substancias sólidas, también se sabe que se usar para los detectores Cernkov.

Adicionalmente, debido a su particular impedancia acústica, la literatura describe un posible uso como un elemento de adaptación de impedancia, por ejemplo en el rango del ultrasonido. También es posible usarlos como conductores para substancias efectivas farmacéuticas o en la agricultura . Los aerogeles en el sentido más amplio, por ejemplo en el sentido de un "gel con aire como el agente de dispersión" son producidos a través de secar un gel adecuado. El término "aerogel" en este sentido abarca los aerogeles en el sentido más estrecho, los xerogeles y los criogeles . En este respecto, un gel secado es denominado como aerogel en el sentido más estrecho cuando el líquido del gel es eliminado arriba de la temperatura crítica y empezando desde las presiones arriba de la presión crítica. Por otro lado, si el líquido es eliminado del gel bajo condiciones sub-críticas, por ejemplo con la formación interfásica de líquido/vapor, entonces el gel resultante es referido frecuentemente también como un xerogel . Cuando el término aerogel es usado en la presente invención, estos son aerogeles en el sentido más amplio, es decir en el sentido de "gel con aire como medio de dispersión" . El término no incluye los aerogeles conocidos desde la literatura anterior en la que son obtenidos por ejemplo, a través de la precipitación del ácido silícico (por ejemplo DE 3025437, DD 296 898) o que ocurre como ácido silícico pirogénico, por ejemplo Aerosil™. En estos casos durante la fabricación no se desarrolla una celosía tridimensional la cual es homogénea sobre relativamente grandes distancias. En lo que concierne a los aerogeles, es posible básicamente diferenciar entre los aerogeles orgánicos e inorgánicos . Los aerogeles fueron conocidos desde 1931 (S.S.

Kistler, Nature 1931, 127, 741) . Desde entonces, los aerogeles han aparecido a partir de varios materiales de partida. En este respecto, por ejemplo los aerogeles Si02-. A1202, Ti02-, Zr02-, Sn02, Li20-, Ce02-, V206- y las mezclas fueron producidos (H.D. Gesser, O.C. Bos ami, Chem. Rev. 1989, 89, 765 et seq.) Durante algunos años, también se conoció que los aerogeles orgánicos que eran derivados de los más amplios y diversos materiales de partida, por ejemplo melamina formaldehído (R.W. Pekala, J. Mater, Sci. 1989, 24, 3221) . Por lo tanto los aerogeles pueden ser producidos en diferentes maneras. Por un lado, los aerogeles Si02 por ejemplo pueden ser producidos por hidrólisis acida y condensación de tetra-etilo ortosilicato en etanol. Durante este proceso, un gel es producido cuando se puede secar a través de secado suprecrítico mientras su estructura es mantenida. Los métodos de producción basados en esta técnica de secado son conocidos por ejemplo a partir de EP-A-0 396 076, WO 92/03378 ó WO 95/06617. La técnica de alta presión involucrada en el secado supercrítico de aerogeles es, sin embargo, un proceso caro que envuelve un alto riesgo de seguridad.

Además, sin embargo, el secado supercrítico de los aerogeles es un método de producción intenso en costos. Una alternativa para el secado supercrítico es asequible a través de un método de secado subcrítico de geles SÍO2. Los costos involucrados en el secado subcrítico son substancialmente menores debido a que la tecnología es más simple, los costos de energía son más bajos y el riesgo de seguridad es menor. Los geles SÍO2 por ejemplo se obtienen por hidrólisis acida de tetra-alcoxi silanos en un solvente orgánico adecuado por medio de agua. Una vez que el solvente ha sido intercambiado por un solvente orgánico adecuado, el gel obtenido en un paso posterior es reaccionado con un agente sililante. El gel SÍO2 resultante de esto puede entonces, a partir de un solvente orgánico, ser secado en aire. Es así como, los aerogeles con densidades de menos de 0.4 g/cm2 y porosidad de más de 60% pueden ser logradas. El método de producción basado en estas técnicas de secado se describe en detalle en WO 94/25149. Además, los geles antes descritos, antes de secarse y en la solución acuosa de alcohol, pueden ser mezclados con tetra-alcoxi silanos y curados, con el fin de aumentar la resistencia de celosía del gel, como se revela en WO 92/20623. Los tetra-alcoxi silanos usados como materiales de partida en los procesos antes descritos representan por lo tanto igualmente un factor extremadamente alto en costo . Se puede lograr una reducción en costo considerable que puede lograrse a través de usar vidrio soluble como un material de partida para la producción de geles Si02. En este extremo, es posible, por ejemplo, producir un ácido silícico a partir de una solución acuosa de vidrio soluble con ayuda de una resina con intercambio de iones, el ácido silícico entonces es policondensado a través de la adición de una base para producir un gel Si02. Después del intercambio de un medio acuoso por un solvente orgánico adecuado, es posible entonces en un paso posterior reaccionar el gel resultante con un agente sililante que contenga cloro. El gel Si02 que es una superficie modificada por ejemplo con grupos de metilo sililo pueden entonces y de igual manera ser secados en aire a partir de un solvente orgánico. El método de producción basado en esta técnica es conocido a partir de DE-A-43 42 548. Los métodos alternativos con respecto a la producción de un aerogel SÍO2 sobre una base de vidrio soluble con un secado subcrítico subsecuente se describen en la Solicitud de Patente alemana 195 41 715.1 y 195 41 992 8. Además, en DE-A-195 02 453 se describe un uso de agentes sililantes libres de cloro durante la producción de aerogeles secados subcríticamente . Adicionalmente, una organofuncionalización por medio de organofuncionalizar los agentes sililantes en la producción de aerogeles secos subcriticamente es descrita en DE-A-195 34 198. Sin embargo, en el terreno de la tecnología de procedimiento y en los costos de fabricación, la producción de partículas de aerogel en una escala industrial mayor está limitada al tamaño de las partículas de menos de 5 mm y preferentemente de menos de 2 mm. De acuerdo con una manera particular de producir aerogeles, para que en principio se requiera una pluralidad de etapas de lavado y de intercambio de solventes. Ya que estos son dependientes de difusión, el tiempo requerido incrementa a través del cuadrado del radio de las partículas de gel. Consecuentemente, a parte del método de secado, los costos de producción del aerogel también se incrementa considerablemente a partir de subir el tamaño de las partículas. En los terrenos de costo, el resultado es un intento para producir las partículas de aerogel tan pequeñas como sea posible. Por otro lado, el manejo de partículas tan pequeñas es muy complicado y de esta forma igualmente los costos relativos son desfavorables y no todas las aplicaciones industriales de aerogeles son independientes del tamaño de la partícula. Por lo tanto, desde el punto de vista de manejo y para muchas aplicaciones, se necesitan partículas de aerogel más grandes o por lo menos más ventajosas. Por lo tanto, el objetivo de la presente invención es el de proveer un método a través del cual las partículas de aerogel más pequeñas a 2 mm pueden formarse en partículas de aerogel más grandes. Este problema se resuelve a través de un método en el cual las partículas de aerogel son llevadas a un aparato de moldeo donde son comprimidas. De esta manera, es particularmente simple formar partículas pequeñas de aerogel en partículas de aerogel más grandes. Ventajosamente, con el fin de lograr propiedades deseadas específicas de las partículas de aerogel, los aditivos, los rellenadores y/o los aglomerantes son añadidos a las partículas de aerogel y puede de esta forma estar en forma de partículas y/o fibras o pueden posiblemente también estar en forma líquida o en pasta. De acuerdo con una forma de realización de preferencia, el material de partida es desgasificado antes de moldearlo. Esto es particularmente ventajoso cuando el material de partida se encuentra en una forma a granel suelta, ya que entonces una cierta proporción del gas presente entre las partículas de aerogel ha sido retirado antes de compactarlo. Expedientemente, el material de partida está sujeto a una presión negativa para la desgasificación, donde de acuerdo con otra forma de realización, la desgasificación también puede llevarse a cabo durante el moldeo . Las partículas de aerogel en el material de partida pueden ser moldeadas hacia una forma de granulado, después de lo cual pueden ser separadas ventajosamente de acuerdo a su tamaño. Por ejemplo, esto puede suceder a través de cribar los rangos deseados del tamaño granular con el fin de llegar a la fracción meta deseada. Los granulados que son menores al rango granular deseado ventajosamente se recicla en el aparato de moldeo mientras que los granulados que están por debajo del rango deseado son idealmente pulverizados para que lleguen al rango granular deseado. Sin embargo, después de la pulverización éste también puede ser alimentado nuevamente de forma directa al aparato de moldeo para ser compactado una vez más. Antes de un procesamiento posterior, el granulado, de acuerdo con otra forma de realización, es secado con el fin de retirar cualquier humedad residual que sea indeseable o dañina para un proceso posterior. Sin embargo, el material de partida también puede ser moldeado para producir una costra, en cuyo caso es entonces igualmente y de acuerdo con una forma de realización posterior, secada antes de cualquier paso adicional del procedimiento. El moldeo de las partículas de aerogel o partículas de aerogel con posibles aditivos puede llevarse a cabo usando un aparato de moldeo convencional y adecuado. De acuerdo con una forma de realización posterior, el material de partida fue moldeado en un dado hembra a través de un dado macho. Los moldes producidos de esta forma pueden posiblemente ser cortados con un cuchillo, un raspador o algo similar para reducirlos al tamaño deseado. Otra forma de realización vislumbra que el material de partida que va a ser moldeado entre un dado hembra y un rodillo que se desliza o rueda sobre esto, En este caso, el dado hembra puede ser perforado, en cuyo caso, los moldes producidos son ventajosamente, en el costado de salida, cortados al tamaño deseado por medio de un cuchillo, un raspador o algo similar. De acuerdo con una forma de realización preferida, el material de partida se moldea entre dos rodillos de los cuales por lo menos uno pero preferentemente ambos rotan. Expedientemente, el material de partida es presionado en el intervalo del rodillo a través de un tornillo apisonador. De acuerdo con un desarrollo posterior de esta forma de realización, por lo menos uno de los rodillos está construido como un rodillo hueco perforado. Los moldes producidos en este caso a través de moldeo son cortados ventajosamente al tamaño deseado en el costado de salida a través de algún dispositivo adecuado, por ejemplo un cuchillo o un raspador. Otro desarrollo adicional vislumbra que por lo menos uno de los rodillos sea perfilado. A través de una selección adecuada de los perfiles, el material de partida puede ser moldeado entonces directamente en forma de granulos o en alguna tira de producto cohesivo, llamado costra.

Claims (19)

1. REIVINDICACIONES 1. Un método para compactar partículas de aerogel, caracterizado porque las partículas de aerogel se alimentan a un aparato moldeador y se moldean. 2. Un aparato de acuerdo con la
2. Reivindicación 1, caracterizado porque los aditivos, rellenadores y/o aglomerantes se añaden a las partículas de aerogel.
3. 3. Un método de acuerdo con la Reivindicación 2, caracterizado porque los componentes se encuentran en forma de partículas o de fibra.
4. 4. Un método de acuerdo con la Reivindicación 2, caracterizado porque los componentes son líquidos o pastosos .
5. 5. Un método de acuerdo con por lo menos una de las Reivindicaciones precedentes, caracterizado porque el material de partida es desgasificado antes y/o durante el moldeo.
6. 6. Un método de acuerdo con la Reivindicación 5, caracterizado porque el material de partida se somete a presión negativa.
7. 7. Un método de acuerdo con por lo menos una de las Reivindicaciones precedentes, caracterizado porque el material de partida está moldeado en granulos .
8. 8. Un método de acuerdo con la Reivindicación 7, caracterizado porque los granulados son clasificados de acuerdo con su tamaño.
9. 9. Un método de acuerdo con la Reivindicación 8, caracterizado porque los granulos que se encuentra abajo del rango granular deseado son regresados al aparato moldeador.
10. 10. Un método de acuerdo con la Reivindicación 8, caracterizado porque los granulados que se encuentran arriba del rango granular deseado son pulverizados.
11. 11. Un método de acuerdo con por lo menos una de las Reivindicaciones 7 a 10, caracterizado porque los granulos son secados antes de realizar un procedimiento adicional .
12. 12. Un método de acuerdo con por lo menos una de las Reivindicaciones 1 a 6, caracterizado porque el material de partida es moldeado formando una costra.
13. 13. El método de acuerdo con la Reivindicación 12, caracterizado porque la costra es secada antes de un procesamiento adicional.
14. 14. Un método de acuerdo con por lo menos una de las Reivindicaciones precedentes, caracterizado porque un dado macho moldea el material de partida dentro de un dado hembra.
15. 15. Un método de acuerdo con por lo menos una de las Reivindicaciones 1 a 13, caracterizado porque el material de partida es moldeado entre un rodillo y un dado hembra.
16. 16. Un método de acuerdo con la Reivindicación 5, caracterizado porque el dado hembra es perforado y en que los moldes son cortados en el costado de salida.
17. 17. Un método de acuerdo con por lo menos una de las Reivindicaciones 1 a 13, caracterizado porque el material de partida es moldeado entre dos rodillos.
18. 18. Un método de acuerdo con la Reivindicación 17, caracterizado porque por lo menos uno de los rodillos es un rodillo hueco perforado, el molde es cortado en el costado de salida.
19. 19. Un método de acuerdo con por lo menos una de las Reivindicaciones 1 a 13, caracterizado porque el material de partida es moldeado entre dos rodillos, de los cuales por lo menos uno está perfilado.