PT1867668E - Procedimento de condensação de pulverização para o fabrico de resina - Google Patents

Description

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DESCRIÇÃO

"PROCEDIMENTO DE CONDENSAÇÃO DE PULVERIZAÇÃO PARA O FABRICO DE RESINA" A presente invenção consiste num procedimento de condensação de pulverização para o fabrico de resinas secas de ureia e/ou de melamina e pelo menos um aldeido, através de gotejamento, sob a forma de pó, caracterizado por a mistura propicia à reação de ureia e/ou melamina e pelo menos um aldeido, ser adicionada in situ num reator de pulverização e a mistura propicia à reação ter um valor de pH, situado entre -0,75 e 0,75. O fabrico de produtos de condensação aldeido-ureia sob a forma de pó a partir de reagentes líquidos ou solubilizáveis é atualmente executado por norma e em larga medida, através de um processo com vários passos. Os passos do procedimento da reação química envolvem a maior parte das vezes a operação descontínua ou contínua de um tanque de agitação. O produto de reação permanece em seguida na sua forma solúvel antes do necessário processo de secagem e decomposição em partículas de pequena dimensão, que necessita de muita energia, para que tome a forma desejada e o solvente possa ser preparado. O processo de secagem pode por exemplo ter lugar numa coluna de pulverização. Uma secagem de pulverização do condensado melamina-formaldeído reagido está descrita por exemplo nos documentos DE-B-2502168, DD 259 409, GB 2 178 749 ou US 4,814,422.

Uma grande dificuldade reside na manipulação das soluções altamente viscosas ou geis condensados nos tanques de agitação. Os condensados pulverizados de melamina-formaldeído são mais vantajosos face a soluções, uma vez 2 que são essencialmente mais estáveis no armazenamento a longo prazo e poder ser poupado o transporte da água no envio. A DE-A-22 33 428 descreve um procedimento para a encapsulação de uma substância finamente dispersa num liquido propicio à reação através de um procedimento de condensação do vaporizado. Durante a condensação do vaporizado é polimerizado o sistema propicio à reação com a formação de uma parede da cápsula e são assim obtidas cápsulas poliméricas secas. Como sistema propicio à reação são referidos pré condensados de ureia ou de melamina com formaldeido. A GB 94 9 968 descreve um procedimento para o fabrico de material polimérico orgânico, sendo que o material orgânico ou reagentes adequados são pulverizados num gás quente, cuja temperatura é suficientemente elevada para se iniciar a formação de espuma ou expansão. É apresentado que a resina de ureia-formaldeido, a qual é usada como reagente, endurece neste fluxo quente.

As reações de polimerização de pulverização, as quais permitem a sobreposição, no procedimento, do passo de polimerização com um passo de secagem, são já conhecidas desde há vários anos. Nesse âmbito são incluidas uma grande variedade de reações de polimerização (ver p. e. WO 96/40427 e US 5,269,980). No geral, são obtidas partículas de polímeros em forma de esferas com uma dimensão de partícula definida e controlável e uma distribuição monodispersa ou polidispersa. É descrito em DE 1 034 358 que os produtos de condensação de pulverização, podem ser produzidos a partir de soluções de compostos que formem aminoplastos e de aldeido ou 3 compostos de metilol que formem aminoplastos através da adição de um ácido que aja como agente de condensação a um valor de pH de 5 ou que o reduz abaixo deste valor e os quais podem ser pulverizados a uma temperatura mais elevada. Nos exemplos apresentados o valor de pH das soluções situa-se nos 3,5, 4,5 e 5.

Em WO 2004/085050 é descrito o fabrico de resinas secas sob a forma de pó através da condensação de pulverização, na qual a condensação de pelo menos um reagente solubilizado num liquido ou numa fase liquida, com pelo menos um aldeido, ocorre num reator de pulverização. É apresentado que a mistura dos reagentes pode ser executada a diferentes valores de pH. Para a condensação de melamina-formaldeido é preferível um valor de pH de 6,5 a 12, enquanto que para a condensação de ureia-formaldeido é preferível um valor de 2 a 7,5. A condensação de fenol-aldeído pode ter lugar a condições acídicas, neutras ou básicas. É descrito em WO 2006/027210 que a morfologia das partículas de resinas obtidas sob a forma do pó obtido pode ser influenciada nos seus parâmetros de partículas, através da execução da condensação de pulverização através de gotejamento. É descrita a obtenção de uma partícula de espuma, principalmente em forma de esfera com ou sem uma secção lisa da superfície. É apresentado que o valor de pH das misturas propícias à reação depende dos componentes de partida. Para uma condensação melamina-formaldeido é preferível um valor de pH de 6,5 a 12, enquanto que para uma condensação ureia-formaldeido é vantajoso um valor de pH de 1 a 7,5.

As receitas referidas no estado da técnica para o fabrico de resinas secas têm a desvantagem que as resinas desejadas só podem ser produzidas em torres de pulverização com uma 4 altura de coluna de pelo menos 10 metros e a uma temperatura de pelo menos 140 °C. Adicionalmente, as partículas das resinas produzidas de acordo com o estado da técnica exibem uma espessura de parede superior a 5 ym. Para uma manipulação térmica subsequente para formação de espuma a partir das partículas de resina é em todo o caso desejável uma mais reduzida espessura de parede. O objetivo da presente invenção é por isso, a definição de receitas para o fabrico de resinas secas, as quais sejam adequadas à formação de espuma, e que permitam a formação de resinas secas com o recurso a um tempo de queda e/ou a temperaturas mais reduzidas que o descrito no estado da técnica. Adicionalmente, estas resinas devem exibir um tamanho de partícula comparável ao das do estado da técnica. Um outro objetivo da presente invenção é a preparação de partículas de resina, as quais exibam uma espessura de parede inferior a 5 ym. A solução destes objetivos foi obtida através de procedimentos conhecidos de condensação de pulverização para o fabrico de resinas sob a forma de pó, a partir de melamina, ureia ou uma mistura que as contenha e pelo menos um aldeído. 0 procedimento de acordo com a presente invenção é assim caracterizado por a mistura propícia à reação de ureia e/ou melamina e pelo menos um aldeído ser introduzida in situ num reator de pulverização e a mistura propícia à reação exibir um valor de pH que se situa entre -0,75 e 0,75. A melamina é adicionada sob a sua forma sólida. A ureia é adicionada sob a sua forma sólida, derretida ou sob a forma de uma solução aquosa. 5 0 aldeído, preferencialmente formaldeído, é adicionado de uma forma vantajosa sob a forma de uma solução aquosa de 30 a 70 % massa/peso ou sob a forma de paraformaldeído.

Podem ser adicionadas todas as proporções de misturas conhecidas do especialista. São usadas em particular misturas com 1,2 a 6 mol de aldeído, preferencialmente formaldeído, por 1 mol de melamina e 1,3 a 3 mol de aldeído, preferencialmente de formaldeído, por 1 mol de ureia. Podem igualmente ser adicionadas 0,01 a 0,9 mol, preferencialmente de 0,01 a 0,5 mol, em particular 0,01 a 0,3 mol de compostos adicionais por 1 mol de melamina e/ou ureia, os quais sejam adequados para a reação com aldeídos numa reação de policondensação.

Os reagentes podem ser previamente preparados num solvente. É preferível que o solvente seja água. Como gás de transporte pode ser usado ar ou um possível gás inerte como azoto.

De acordo com cada campo de aplicação, as partículas de resina obtidas podem ser adequadamente influenciadas através de reagentes adjuvantes e adicionais e/ou reagentes funcionais e ativos, como: - álcoois mono ou multifuncionais, p. e. metanol, etanol, 1-propanol, 2-propanol, 2-butanol, tert.-butanol, etilenoglicol, dietilenoglicol, trietilenoglicol, polietilenoglicois, butanodiois, pentanodiois, hexanodiois, trimetilolpropano, neopentiloglicol e sorbitol - aminoálcoois, p. e. etanolamina, dietanolamina e trietanolamina 6 - substâncias tensioativas (tensioativos) - acetona, tetrahidrofurano (agente propulsor) - cloreto de lítio, ε-caprolactame É vantajosa a adição de 0 a 50 % massa/peso, sendo preferível 10 a 25 % massa/peso, de acetona como aditivo, em relação à mistura propícia à reação. A acetona pode ser preparada sob a forma de solvente para um dos reagentes ou ser adicionada diretamente na mistura propícia à reação in situ no reator de pulverização.

Através da adição de princípios ativos ou funcionais no decurso do processo de formação das partículas de resina as correspondentes partículas de resinas obtidas são finamente divididas e fixadas, de forma a se produzir eficientemente uma partícula de resina funcional. Adicionalmente os reagentes correspondentes permanecem durante a policondensação nas partículas de resina finamente distribuídas e podem, com a adição de partículas de resina secas, exibir a sua atividade correspondente, o que no caso de formaldeído, a título de exemplo, exibe atividade biocida. A reação é executada preferencialmente numa montagem, a qual é igualmente adequada para a secagem da pulverização. Os reatores deste género são descritos por exemplo em K. Masters, Spray Drying Handbook, 5a Edição, Longman, 1991, páginas 23 a 66. A título de exemplo a torre de pulverização exibe uma altura de tipicamente 2 a 20 metros, preferencialmende de 5 a 10 metros e um diâmetro de tipicamente 0,5 a 5 metros, preferencialmente de 1 a 3 metros. O reator pode conter 7 várias secções de reator, sendo preferível que a parte superior, na qual decorre o gotejamento, seja cilíndrica, enquanto que a parte inferior seja convenientemente cónica. É preferível que a porção cónica seja maior que a cilíndrica. A produção de uma mistura propícia à reação a partir dos reagentes referidos é vantajosamente conseguida in situ diretamente num reator de pulverização. Os componentes de reação são misturados imediatamente antes do gotejamento, de forma a que a reação tenha lugar em seguida no gotejamento, durante o tempo de queda, ou seja, durante a permanência na torre de pulverização. A título de exemplo, pode encontrar-se diretamente sobre a abertura de gotejamento um reator de mistura, no qual os reagentes sejam misturados imediatamente antes do gotejamento, ou seja, com um reduzido tempo de permanência no reator de mistura, por exemplo de um segundo. A montagem especial do reator de mistura pode ser executada pelo especialista, com base no conhecimento geral de acordo com a reação e a torre de pulverização usada. É também possível que uma parte da mistura, ou a mistura completa, seja adicionada na torre de pulverização. A torre de pulverização será neste caso dividida em várias zonas de temperatura. Neste caso a primeira zona através da qual o gotejamento decorre, exibe uma temperatura inferior por exemplo à temperatura ambiente e define a zona de mistura. Nesta zona de mistura é adicionada uma zona de reação com uma temperatura mais elevada, de por exemplo, 50 a 250 °C. A mistura propícia à reação de ureia e/ou melamina e aldeído exibe um valor de pH de -0,75 a 0,75, em particular de -0,5 a 0,5.

Foi descoberto que, através da definição do valor de pH escolhido, se podem obter partículas de resina com uma concha fina de forma estável e um núcleo de espuma de crescimento suave, através da ação de um aquecimento súbito. Foi descoberto que a concha é tanto mais fina quanto mais reduzido for o valor de pH da solução de reação. A concha exibe vantajosamente uma espessura de parede de 0,01 a 50 ym, em particular 0,1 a 20 ym, preferencialmente 0,5 a 5 ym e particularmente preferível de 0,5 a 2 ym. A presente invenção inclui por isso adicionalmente partículas de resina, as quais são obtidas através do procedimento de acordo com a presente invenção e exibem uma espessura de parede de 0,01 a 5 ym, preferencialmente de 0,1 a 2 ym, em particular 0,01 a 1 ym.

De forma a se evitar uma condensação antecipada antes da pulverização, pode ser necessário que os reagentes sejam arrefecidos, tanto aquando da sua mistura no reator de mistura descrito como também nas suas linhas de admissão. As temperaturas preferenciais situam-se entre -40 °C e 30 °C. Da mesma forma pode ser necessário, que o circuito seja operado através de uma pressão mais elevada nas linhas de admissão. A condensação é executada através da introdução de aditivos e/ou catalizadores, pouco antes do gotejamento, por exemplo adicionados diretamente na mistura de reação.

Os reagentes, ou a mistura preparada propicia à reação é gotejada num reator de pulverização. O gotejamento é executado preferencialmente através de um gotejador de vibração. Sob a designação "gotejamento" é entendida, de acordo com a presente invenção, a passagem de um aerossol através de uma única abertura, sendo que o diâmetro das gotas correspondentes exibe a dimensão do diâmetro da 9 abertura. Por gotejador de vibração é entendido um gotejador monodisperso ativo.

Através do gotejamento obtido do feixe de liquido passado através de constrições, obtêm-se parcialmente goticulas satélite, devido ao perímetro da superfície de cada gota ser quase da mesma dimensão que as constrições. 0 comprimento do feixe de liquido obtido traduz-se em poucas vezes o seu diâmetro. A energia cinética das gotas em comparação com as gotas, obtidas através do doseamento é reduzida. Por isso, as gotas exibem apenas um deslocamento ou bloqueio por rotação marginal e formam uma concha hidrodinâmica estacionária, em redor das gotas. É assim que se forma, à superfície das gotas, uma concha, desde que os materiais incluídos na gota possibilitem esta formação de concha. Uma das formas de melhor se obter a formação da concha é possibilitada através de tanto superfícies de forma estável bem como pelo doseamento de líquidos (ver abaixo). Estas conchas estabilizadas são uma condição prévia para o processo de produção de espuma, uma vez que com a formação de uma concha definida se obtém igualmente um núcleo definido. As características de um núcleo deste género permitem ainda assim uma reduzida rotação, de forma a se formar uma concha estável. Os materiais que permitem a formação de conchas ou os necessários para a formação destas conchas, encontram-se numa superfície calma e relativamente estacionária, e não em grandes quantidades no núcleo, como em gotas em rotação. 0 núcleo ainda assim roda e contém, durante a formação da concha, alguma reatividade residual, a qual pode ser usada na formação de espuma no final ou durante o processo de formação das partículas de acordo com a presente invenção.

No caso de um gotejamento vibratório, o jato em queda pode ser adicionalmente homogeneizado, na medida em que a forma 10 do diâmetro da abertura usada pelo feixe de líquido poder ser ajustada mecanicamente por vibração. A frequência de excitação necessária para esta vibração é obtida a partir do fluxo de volume do líquido, da expansão da superfície do líquido e do diâmetro da abertura. A frequência de excitação situa-se tipicamente a 10 kHz a 35000 kHz, sendo possível que a frequência esteja fora do intervalo referido, de acordo com o diâmetro do buraco da abertura, da viscosidade e do fluxo de volume. A decomposição do feixe de líquido é desta forma protegida, de forma a que a superfície da gota permaneça funcional e inibe a oscilação das gotas recentemente formadas. As gotas em queda exibem uma muito reduzida vibração de superfície. É menos preferível o doseamento dos reagentes, no qual os líquidos são introduzidos, sob pressão elevada, numa câmara de gás e assim convertidos em aerossois. As gotas correspondentes exibem uma grande distribuição de tamanhos polidispersa, o que espalha os tamanhos de gotas grandes sobre os médios. No processo de doseamento é introduzido o líquido com uma maior velocidade na câmara de gás, de forma a que as gotas sejam fortemente travadas através das moléculas de gás e assim induzidas em rotação. Esta rotação tem uma grande influência na formação de uma concha hidrodinâmica estacionária, a qual é menos bem definida sob estas condições. Esta tem como vantagem facilitar a redução do volume das gotas, no entanto dificulta a formação de uma concha de gás hidrodinâmica estacionária - em redor das gotas introduzidas. O gotejar pode ser executado através de um ou mais doseadores. A unidade de gotejamento com os doseadores encontra-se de forma adequada na secção superior do reator. A abertura do doseador tem tipicamente um diâmetro de 1 ym a 10 mm, preferencialmente de 500 ym a 3 mm. No geral são 11 adicionados vários doseadores de forma simétrica e da mesma capacidade e distribuidos sobre o canto da câmara do reator. Preferencialmente são dispostos sob a forma de anel e são preenchidos recorrendo a uma linha de admissão comum com a mistura propicia à reação. Do ponto de vista técnico são usados possivelmente 5 a 50 doseadores por anel de linha de admissão, frequentemente 10 a 30. São usados até 20 aneis de doseadores deste género. São adequados todos os doseadores conhecidos do especialista. O rendimento por doseador situa-se tipicamente até 1500 kg/h, preferencialmente 100 a 500 kg/h. A pressão antes da pulverização pode ser definida num intervalo adicional. O gotejar pode ser executado à pressão atmosférica ou também a uma pressão mais elevada, de por exemplo 2 a 100 bar. Esta pressão mais elevada especial pode ser definida pelo especialista com base nos seus conhecimentos gerais, para cada reação e para cada coluna de pulverização usada. 0 gotejamento através da decomposição do feixe laminar é descrito por exemplo em Rev. Sei. Instr. Vol 38 (1966), páginas 502 a 506. É benéfico que a obtenção das gotas seja através de um gotejamento por vibração. Através de um gotejamento por vibração obtém-se um diâmetro de gotas de cerca de 1,9 vezes o diâmetro do doseador. 0 gotejamento da solução de reagentes conduz a gotas com uma dimensão controlável. As gotas têm tipicamente um diâmetro de 1 ym a 2 mm, preferencialmente de 5 ym a 1 mm. A dimensão das gotas é definida de acordo com o diâmetro da abertura do doseador. Adicionalmente a dimensão das gotas depende da pressão da mistura propicia à reação. A pressão antes do gotejamento pode ser definida num intervalo posterior. 0 gotejamento pode ter lugar à pressão atmosférica, pode no entanto também ser executado a uma 12 pressão mais elevada, de por exemplo 2 a 100 bar, preferencialmente de 2 a 5 bar.

Os reagentes propícios à reação condensam, ou seja, reagem entre si no interior de uma gota sob uma atmosfera de reação correspondente. A atmosfera de reação e o tempo de permanência da gota são controlados de forma a se obter as condições de condensação e o produto final desejado. 0 tempo de permanência deve ser suficientemente longo para que se atinja o grau de condensação desejado. A velocidade da reação permanece sob a disposição maior da velocidade do processo de pulverização e do tempo de permanência no reator. O tempo de permanência é determinado através de, entre outros, da escolha das condições do fluxo no reator. Assim, a mistura de reação gotejada pode cair com ou sem um fluxo de gás. Através da correspondente montagem técnica do procedimento, p. e. através de um fluxo reverso do gás de suporte ou de admissão adicionado, pode ser reduzida a velocidade de queda, de forma a que a direção do fluxo possa ser reciprocamente ajustada, ou quando possível, manter o gotejar em equilíbrio. É desta forma que o tempo de permanência é melhor definido. Preferencialmente o fluxo do gás é na direcção da queda. A velocidade do gás é definida de forma a que o fluxo no reator seja dirigido de forma a que nenhuma direção geral do fluxo encontre uma convexão oposta. Os tempos de permanência são vantajosamente definidos entre 5 a 150 segundos, preferencialmente de 30 a 120 segundos. O gás propulsor ou de introdução conduz o solvente e reagentes não condensados. Pode ser usado ar ou outros gases inertes ou gases, os quais influenciem cataliticamente a reação (como dióxido de carbono ou 13 enxofre ou gases de combustão), ou misturas dos gases referidos. É vantajoso o uso de ar seco aquecido a uma temperatura de 100 °C a 200 °C, preferencialmente de 130 °C a 170 °C. O calor de reação pode ser removido dos gases recolhidos do reator e a proporção liquida contendo o solvente e os reagentes obtida desta forma pode ser de novo introduzida na mistura propicia à reação.

Preferencialmente a pressão absoluta do reator permanece entre 0,001 e 20 bar, em especial entre 0,1 e 10 bar. A condensação decorre possivelmente à temperatura atmosférica. A temperatura no reator situa-se preferencialmente entre 0 °C e 300 °C, em especial entre 20 °C e 200 °C. Os reatores podem ser adicionalmente aquecidos, de forma a impedir a condensação na parede do reator. A temperatura da parede situa-se vantajosamente pelo menos 5 °C acima da temperatura do interior do reator. A temperatura durante a condensação de pulverização é possivelmente constante. De acordo com os dois exemplos de utilização pode fazer sentido, que o perfil de temperatura seja decidido no interior do reator.

Por norma, o produto de uma condensação de pulverização é uma partícula sólida em forma de esfera, a qual pode ser separada a partir da fase gasosa. O produto de reação pode ser possivelmente removido do reator, preferencialmente na base através de um parafuso transportador ou através de um ciclone ou filtro, que removem o produto final do fluxo gasoso. Subsequentemente, o pó precipitado pode ser transportado através de uma unidade de recolha ou parafuso de transporte. O diâmetro obtido da partícula de resina situa-se tipicamente entre 1 ym e 2 mm, preferencialmente entre 5 ym e 1 mm, sendo especialmente preferível entre 30 ym e 500 ym. 14

De forma a se definir a morfologia desejada da particula de resina, têm de ser conseguidas condições (definições) as quais permitam a conversão do interior da particula de resina, a qual durante o processo de policondensação a partir de uma gota resulta no geral endurecimento e formação de uma esfera completa. A conversão da morfologia é iniciada através da execução do processo correspondente, em particular a uma temperatura de execução durante a condensação de pulverização no reator de pulverização, através de um manuseamento térmico posterior num passo do procedimento adicional e/ou através da adição de substâncias adicionais no ou nas soluções de reagentes. Substâncias adicionais preferíveis são agentes voláteis, como por exemplo solventes orgânicos em particular acetona, ou compostos decomponíveis termicamente como por exemplo compostos azo, os quais possam gerar produtos de decomposição sob a forma de gás nas condições de reação definidas, o que conduza a uma expansão das partículas de resina. Outras substâncias adicionais preferíveis são substâncias tensioativas (tensioativos), as quais possam influenciar a estrutura da espuma de forma desejada. A influência desejada pode ser conseguida através da variação de parâmetros do processo, p. e. diâmetro da abertura, pressão, valor de pH, concentração e proporção molar dos monómeros, conteúdo em sólido da solução de reagentes bem como o tipo das substâncias adicionais. Os parâmetros adicionais do processo dizem respeito à execução do processo, como temperatura e tempo de permanência, e à montagem preparativa para a execução do procedimento. 0 diâmetro de partícula pode ser definido através do diâmetro da abertura e do volume do fluxo, a distribuição 15 da dimensão das partículas é influenciada através da frequência de vibração e possivelmente através da pressão do gás de vaporização, adicionalmente a porosidade e através dela a espessura é definida através da concentração de ácido, do conteúdo em sólido e da proporção de monómeros.

No primeiro passo do processo da condensação de pulverização é formada uma concha de diferente espessura, dependente do conteúdo de ácido na mistura propícia à reação e das condições do processo, para que o núcleo mantenha uma determinada humidade e reatividade residual. Num passo de secagem seguinte, as partículas são transformadas em espuma e expandidas, dependendo do conteúdo de ácido. Para um conteúdo de ácido reduzido não é observada qualquer diferença da esfera completa. Apenas com o aumento do conteúdo em ácido é que se inicia a ver que as partículas de resina formam espuma, a qual irrompe através da superfície lisa, explodindo-a e o que pode conduzir até uma total remoção e consequente deposição de um corpo oco poroso. É preferível que uma partícula de resina com uma proporção conhecida de humidade residual ou edutos não reagidos ou um solvente não totalmente reagido à saída do reator de pulverização sejam introduzidos no aparelho montado em série, no qual são executadas as modificações físicas ou químicas do produto. A humidade absoluta residual nas partículas de resina obtidas situa-se antes da conversão da morfologia em particular no intervalo de 0 a 30 % e reatividade residual entre 0 e 80 %, preferencialmente

entre 20 a 80 %, em particular 50 a 70 %, dos valores de partida. Sob a designação reatividade residual deve aqui ser entendida por exemplo como o calor de reação da partícula de resina especificamente medida através de DSC 16 (calorimetria de rastreio diferencial) em relação ao calor da reação especifico da solução de reagentes. É preferível uma manipulação térmica posterior num processo separado, em particular num passo de secagem. A manipulação posterior é executada, dependendo da entrada de energia e da estrutura da espuma alvo, com um tempo de permanência de 0,1 segundos a até 1 hora. A manipulação térmica é benéfica se executada de forma súbita, ou seja, para um tempo de reação inferior a um segundo. A manipulação térmica posterior conduz à formação de espuma a partir das partículas de resina. A manipulação térmica posterior é beneficamente executada a temperaturas no intervalo entre 100 e 250 °C, preferencialmente a temperaturas de 130 a 180 °C. Na formação de espuma a partir de resinas de ureia, a temperatura ótima da manipulação posterior situa-se a cerca de 130 °C, enquanto que a temperatura ótima para a formação de espuma a partir de resinas de melamina se situa a 160 °C.

Adicionalmente são igualmente objeto da presente invenção espumas a partir de partículas de resinas, as quais tenham sido produzidas de acordo com o procedimento de acordo com a presente invenção, sendo que as partículas de resina exibem um diâmetro de partícula de 30 a 500 ym e uma proporção de secções de superfície de poros fechados para secções de superfície de poros abertos de 1:1 a 1:0, preferencialmente de 1:0,4 a 1:0,2. A modificação do produto é executada num aparelho adequado à secagem térmica, o qual pode ser montado e apresentar diferenças na construção conhecidas do especialista. As variações do procedimento adequadas são uma secagem por diluição, por contacto ou radiação ou através de secagem de alta frequência. 17

As morfologias definidas das partículas de resina são esferas completas ou uma partícula com uma superfície de manto fechada, por exemplo uma concha, cuja espessura se situa vantajosamente entre 1 % e 20 % do diâmetro da partícula. O diâmetro da partícula situa-se preferencialmente entre 30 ym e 500 ym. Preferencialmente é obtida uma espuma a partir de uma partícula de resina com ou sem uma secção de superfície lisa, sendo que a secção lisa da superfície pode ser alargada para toda a superfície ou perfazer apenas uma pequena parte da superfície. A superfície exibe vantajosamente uma proporção de secções de superfície de poros fechados face a secções de superfície de poros abertos de 1:1 a 1:0, preferencialmente 1:0,4 a 1:0,2. Na falta de uma secção de superfície lisa, permanece uma partícula porosa, a qual assume uma forma de esfera ou uma outra forma.

Uma outra morfologia possível de ser produzida é uma concha com um diâmetro de 30 ym a 500 ym, na qual podem estar contidas partículas de resina mais pequenas com uma distribuição de tamanhos entre 10 ym e 50 ym. A espuma resultante das partículas de resina pode exibir ums estrutura de células fechadas e/ou abertas (e. g. barra de espuma), cuja estrutura espacial (e. g. poros, células, comprimento das barras) exibe tipicamente medidas entre 0,1 ym e 200 ym.

Foi descoberto que a temperatura, o conteúdo em ácido, o tempo de permanência e a proporção molar de aldeído face a ureia e/ou melamina influenciam a espessura da parede das partículas de resina. A espessura da parede aumenta com o aumento da temperatura, com um mais longo tempo de permanência e com uma mais elevada proporção de aldeído face a ureia e/ou melamina. A espessura da parede é 18 reduzida com uma maior proporção de ácido. Através de uma maior espessura de parede obtém-se uma dimensão de poro mais reduzida.

As temperaturas baixas, p. e. de 0 a -100 °C durante os passos de manipulação posterior resultam numa descamação da concha lisa de superfície adicionada à partícula, de forma a se libertar um corpo oco poroso. A partícula de resina pode ser adicionalmente manipulada para a formação de aglomerados de partículas, com o recurso a procedimentos conhecidos do especialista (integrados no reator de pulverização ou em unidades ligadas posteriormente).

As partículas de resina cortadas a diferentes dimensões têm largas aplicações. Preferencialmente as resinas em forma de pó são usadas como pigmentos orgânicos. No entanto, é necessário o controlo da formação de espuma a partir das partículas de resina para se obter um pigmento funcional forte, devido à maior refração da luz nos poros.

Adicionalmente, resinas de ureia, de melamina ou melaminureia ou misturas destas, de acordo com a presente invenção, podem ser usadas como material de enchimento para materiais de extrusão ou de injeção muito frágeis, através do controlo da formação de espuma e assim serem usados para a redução desejada da espessura. Através da diferença do índice de refração nos poros da espuma formada a partir da partícula de resina face ao polímero da matriz (por exemplo poliestirol ou poliacrilato), o material de enchimento funciona simultaneamente como pigmento.

As substâncias ativas, componentes das soluções de reagentes, são fixadas e finamente distribuídas na 19 correspondente matriz de resina resultante, durante o processo de condensação. De acordo com o caráter dos princípios ativos do material de enchimento funcional ou material de cobertura funcional, podem ser utilizados por exemplo no fabrico de papel enquanto material de enchimento, retenção ou pigmento (p. e. pigmento branco com clareamento por UV).

Os princípios ativos adicionados às soluções de reagentes podem ser libertados posteriormente através de difusão ou decomposição das partículas de resina. Os gases existentes nos espaços ocos e poros, os quais resultam do processo de condensação, conferem por exemplo no caso do formaldeído uma ação biocida. A espuma resultante de partículas de resina é adequada como material de isolamento, por exemplo para o isolamento térmico ou como aditivo em agentes de coesão para o fabrico de materiais à base de madeira frágil. É vantajoso que a definição da conversão controlada da morfologia seja feita numa manipulação posterior, e que esta tenha lugar no local da manipulação posterior da partícula de resina, por exemplo na adição da resina a materiais de injeção ou extrusão como materiais de enchimento. A partícula de resina, preferencialmente espuma resultante de partículas de resina podem ser adicionadas de forma vantajosa como agentes de limpeza. A aplicação pode ser executada sob a forma de um pó, um granulado, uma suspensão, como cobertura de um molde ou embebida numa matriz. 20 A obtenção da partícula de resina sob a forma de pó através de uma condensação de pulverização é conseguida através da redução do composto através dos necessários passos técnicos do procedimento nas operações básicas da policondensação com secagem. As partículas de resina podem ser preparadas com uma morfologia especial desejada através ou de um passo integrado no procedimento ou num passo adicional ou através de uma combinação de ambos. A morfologia assim definida alarga essencialmente o alcance do âmbito de aplicação das partículas de resina assim obtidas e confere uma vantagem essencial através da pré definição das características do produto. A vantagem da presente invenção consiste adicionalmente numa poupança dos custos de investimento e custos de energia. Através da nova receita podem ser poupados os custos de investimento, uma vez que as resinas desejadas podem ser obtidas num reator de pulverização com uma altura mais reduzida, em comparação com os do estado da técnica. Adicionalmente, é possível a poupança de custos de energia, uma vez que a temperatura de reação pode ser reduzida, em comparação com a do estado da técnica.

Para além disso, o procedimento de acordo com a presente invenção permite o fabrico de partículas de resina com uma espessura de parede muito fina, o que se adequa particularmente muito bem à formação de espuma.

Exemplos: a) Fabrico de resinas de ureia-formaldeído de acordo com a presente invenção: A mistura propícia à reação de 9 % massa/peso de ácido fórmico com formaldeído e ureia a um conteúdo molar de 1,35 com um conteúdo sólido de 30 % massa/peso é adicionada gota 21 a gota, numa coluna de pulverização com uma altura de 3 m e um diâmetro de 2 0 cm, através de uma abertura com um diâmetro de 75 ym. O valor de pH da mistura propicia à reação é de 0,7. A resina de ureia-formaldeido é produzida sob a ação de um fluxo gasoso de arrastamento a 10 L/min, a uma pressão de gás atomizador de 0,3 bar e a uma temperatura de pulverização de 150 °C (uma descrição detalhada da montagem do aparelho pode ser encontrada na página 61 e seguintes da tese de licenciatura de Asif Karim "Untersuchungen zur Entwicklung eines Spruhpolykondensationsverfahrens zur Herstellung von Harnstoff-Formaldehyd Vorkondensaten", 2003, Universitát Hamburg). A execução continua da reação de condensação é medida através de um perfil de temperatura. Após se ter atingido uma queda de 1,5 metros de altura a mistura de condensação é fechada. A manipulação térmica posterior é executada a uma temperatura de 130 °C. É obtida uma partícula de espuma de acordo com a mostrada na figura 1. A espessura da parede da partícula de espuma traduz-se em 0,2 ym. b) Fabrico de resinas de ureia-formaldeído de acordo com o estado da técnica: A mistura propícia à reação de 2,0 % massa/peso de ácido fórmico com formaldeido e ureia a um conteúdo molar de 1,35 com conteúdo em sólido de 30 % massa/peso, é adicionada gota a gota, numa coluna de pulverização com uma altura de 10 m e um diâmetro de 2 m, através de uma abertura com um diâmetro de 75 ym. O valor de pH da mistura propícia à reação é 1,5. A resina de ureia-formaldeído é produzida sob a ação de um fluxo gasoso de arrastamento a 10 L/min, a uma 22 pressão de gás atomizador de 0,1 bar e a uma temperatura de pulverização de 150 °C. A execução contínua da reação de condensação é medida através de um perfil de temperatura. Após se ter atingido uma queda de metros de altura a mistura de condensação é fechada. A manipulação térmica posterior é executada a uma temperatura de 130 °C. É obtida uma partícula de espuma de acordo com a ilustrada na figura 2. A espessura da parede da partícula de espuma traduz-se em 7 ym.

Nas figuras 1 e 2, as barras brancas e pretas têm um distanciamento de 100 ym.

Lisboa, 27 de Julho de 2012

Claims (6)

1 REIVINDICAÇÕES 1. Procedimento de condensação de pulverização para o fabrico de resinas secas sob a forma de pó de ureia e/ou melamina e pelo menos um aldeído, através de gotejamento, caracterizado por a mistura adequada à reação de ureia e/ou melamina e pelo menos um aldeído ser adicionada in situ num reator de pulverização e a mistura de reação exibir um valor de pH que se situa entre -0,75 e 0,75.

2. Procedimento de acordo com a reivindicação 1, caracterizado por o aldeído utilizado ser formaldeído.

3. Procedimento de acordo com a reivindicação 1 a 2, caracterizado por a mistura adequada à reação conter agentes propulsores ou compostos decompostos termicamente.

4. Procedimento de acordo com a reivindicação 3, caracterizado por a mistura adequada à reação conter acetona.

5. Procedimento de acordo com as reivindicações 1 a 4, caracterizado por as partículas de resina obtidas serem sujeitas a um tratamento térmico após a condensação de pulverização, a uma temperatura de 100 a 250 °C.

6. Procedimento de acordo com a reinvindicação 5, caracterizado por o tempo de permanência das partículas de resina no tratamento térmico ser inferior a um segundo. Lisboa, 27 de Julho de 2012