DESECANTE A BASE DE ZEOLITA LIGADA A ARCILLA, PROCEDIMIENTO PARA SU PREPARACIÓN Y SU EMPLEO.

Desecante a base de partículas de zeolita ligada a arcilla, que comprende sal higroscópica,

en donde la sal higroscópica es inmovilizada entre las partículas de la zeolita ligada a arcilla, en donde la zeolita comprende zeolita conteniendo sodio de la estructura tipo A, zeolita conteniendo potasio de la estructura tipo A o una mezcla de éstas, y en donde la sal higroscópica se elige entre cloruro de magnesio, sulfato de magnesio y polifosfato de magnesio

El presente invento se refiere a un desecante a base zeolita ligada a arcilla, un procedimiento para su preparación, su empleo para la producción de ventanas de vidrio aislante, y también ventanas de vidrio aislante y espaciadores para ventanas de vidrio aislante que comprenden el desecante de conformidad con el invento.

En las ventanas dobles (ventanas compuestas) y ventanas aislantes con dos o mas vidrios, existen espaciadores entre los vidrios (por ejemplo hechos de aluminio o aleaciones de aluminio), en cuyas cavidades se incorporan usualmente como depósito para un desecante que tiene por objeto impedir la acumulación de humedad en el espacio entre los vidrios.

Se han generalizado tamices moleculares (zeolitas) y/o gel de sílice como desecantes para aislar ventanas de vidrio, utilizándose solos o en combinación con carbón activo, arcilla, materiales de porcelana y tejidos de vidrio o fibra mineral.

Las zeolitas utilizadas frecuentemente son tamices moleculares de tipo 3 Å o sus combinaciones con gel de sílice o tamices moleculares de tipo 10 Å. Los tamices moleculares de tipo 4 Å han dejado de utilizarse normalmente a pesar de su capacidad de absorción de agua algo superior, ya que estos adsorben o desorben nitrógeno (o aire) u otros gases de relleno que se sitúan en el espacio entre los vidrios, lo que conduce a una distorsión aumentada de la ventana cuando cambia la temperatura ambiente. En casos extremos el estrés que ejerce una distorsión de esta índole sobre el cristal y el material de sellado puede conducir a una fractura del vidrio o una mayor difusión de agua a través del material sellante, que se asocia con una vida mas corta de la ventana aislante. Para impedir este comportamiento indeseado la mayoría de los desecantes previamente utilizados en el sector de vidrios aislantes se basan en productos con aberturas de poro de 3 Å.

Para utilizar desecantes en la construcción de ventanas de vidrios aislantes su capacidad de absorción de agua por volumen es uno de los parámetros de calidad mas importantes, ya que el potencial de absorción de agua del desecante codetermina la capacidad de adsorción y así la vida de la ventana aislante. La densidad de masa (o sea el peso por volumen de un material en masa) es asimismo de gran importancia, ya que es de importancia decisiva, por motivos económicos, o para aumentar la vida de la ventana, poder alojar una cantidad de desecante tan grande como sea posible en las estrechas cavidades de un espaciador.

Con los desecantes actualmente utilizados pueden alcanzarse capacidades de absorción de agua en el rango de 135 g de H2O/l de desecante a 145 g de H2O/l de desecante. Estos son zeolita conteniendo potasio enlazado a arcilla del tipo estructural A, zeolita conteniendo sodio enlazado a arcilla del tipo estructural A o una zeolita A de sodio enlazado a vidrio acuoso con poros encogidos que pueden utilizarse cada uno solo o en combinación con gel de sílice o una zeolita del tipo de estructura de la faujasita. Por motivos ya citados antes de adsorción y desorción de gas no se utilizan normalmente zeolitas de sodio enlazado a arcilla de 4 Å o zeolitas de sodio puro de 4 Å.

Ejemplos típicos de zeolita conteniendo potasio enlazado a arcilla del tipo de estructura A son los productos corrientemente comercializados por Grace Davison con las marcas Phonosorb® 551, 555 o 558, cada una de las cuales contiene aproximadamente de 80 a 85% en peso de zeolita de potasio 3 Å y 15 a 20% en peso de arcilla como ligante. El valor "% en p" se refiere a continuación en cada caso al peso del desecante acabado. Después de activación estos productos tienen una densidad de masa de aproximadamente 750 g/l y una capacidad de absorción de agua (medido a humedad relativa del 10%, h.r., y 25ºC) de aproximadamente 18,5% en peso (respecto al peso del desecante), que corresponde a una capacidad de absorción de agua por volumen de 139 g de H2O/l de desecante.

Ejemplos de zeolitas de sodio ligadas a vidrio soluble 4 Å con poros reducidos son los productos del mercado MS W 551 y MS 558 (Grace Division), siendo producido y comercializado el último previamente con el nombre MS 330 de Degussa-Hüls AG. Estos desecantes contienen del 85 al 90% en peso de zeolita de sodio A que se enlaza a entre 10 y 15% en peso de silicato sódico, y tienen una densidad de masa de 700 g/l con una capacidad de absorción de agua (medido a 10% de h.r. y 25ºC) del 21% en peso (respecto al peso del desecante). Esto corresponde a una capacidad de absorción de agua por volumen de 147 g de H2O/l de desecante.

Si bien los productos previamente citados tienen un potencial de absorción de agua relativamente satisfactorio, es también de interés una mejora con respecto a un aumento en la densidad de masa. Los expertos en el arte son también familiares con desecantes de zeolita con densidades de masa superiores, por ejemplo desecantes que se utilizan predominantemente en refrigeradores. Sin embargo su adsorción de agua tendría todavía que aumentarse para alcanzar el rango del potencial de absorción de agua de productos estandard utilizados en la industria de aislamiento de ventanas. Un ejemplo que puede citarse de estos desecantes altamente comprimidos es el tamiz molecular MS 594 (Grace Davison) que contiene una zeolita de potasio enlazado a arcilla de 3 Å con una densidad de masa de 820 g/l y una capacidad de absorción de agua relativamente baja (medido al 10% de h.r. y 25ºC) de Otros desecantes se conocen por la DE-A-3711156 y JP-A-02144121.

El objeto del presente invento es, por consiguiente, proporcionar, un desecante que no muestre las desventajas antes citadas de los productos descritos en el estado del arte, y en particular que tenga una capacidad de absorción de agua mejorada con una densidad de masa simultáneamente superior.

Este objeto se obtiene con el presente invento por cuanto que proporciona un desecante a base de partículas de zeolita enlazada a arcilla como se ha definido en la reivindicación 1.

Otro objeto del invento es un procedimiento para la preparación del desecante de conformidad con el invento.

Otro objeto del invento es el empleo del desecante de conformidad con el invento es ventanas de vidrio aislantes, ventanas compuestas, espaciadores para ventanas de vidrio aislantes o ventanas compuestas, envasadas en bolsas de papel o plástico, en tapones de tubos de comprimidos o en secadores de gas, en particular secadores de aire.

El invento se refiere finalmente a ventanas de vidrio aislantes o ventanas compuestas y espaciadores para ventanas de vidrio aislantes o ventanas compuestas que comprenden el desecante de conformidad con el invento.

Modalidades preferidas constituyen el objeto de las reivindicaciones dependientes.

El desecante de conformidad con el invento comprende los componentes (a) zeolita, (b) arcilla, (c) sal higroscópica y opcionalmente como componente adicional (d) aditivos convencionales.

El desecante de conformidad con el invento está presente en formas sólidas en partículas usuales, o sea como gránulos, pellas o extruidos, provistos con las propiedades requeridas para uso como desecante, asegurándose por ejemplo capacidad de formar volumen y capacidad de absorción de agua. Los gránulos son agregados de polvos en partículas de fácil fluidez que están compuestos de varias partículas granulares de diversa configuración con suficiente resistencia mecánica, y se preparan mediante agregación o conformado de partículas de polvo mas finas. Así pues las partículas granulares son agregados mas o menos porosos de sustancias de partida en polvo. Con la formación de gránulos, con un rango de tamaño de partícula tan reducido como sea posible, con una forma geométrica uniforme se ha previsto, por ejemplo la preparación de pellas que son partículas granulares esféricas de rango de tamaño de partícula muy reducido.

En una modalidad preferida, el desecante de conformidad con el invento está presente como gránulos. De preferencia la sal higroscópica/sales higroscópicas (componente (c) se dispone(n) en los poros de las partículas granulares. Los microporos de la zeolita (componente (a)) están por tanto de preferencia exentos de sal higroscópica.

De conformidad con el invento el desecante puede estar constituido meramente por los componentes (a), (b), (c) y opcionalmente (d).

Las proporciones de los componentes citados dados en "% en p." se refieren en la descripción global y en las reivindicaciones, de no indicarse de otro modo,... [Seguir leyendo]

1. Desecante a base de partículas de zeolita ligada a arcilla, que comprende sal higroscópica, en donde la sal higroscópica es inmovilizada entre las partículas de la zeolita ligada a arcilla, en donde la zeolita comprende zeolita conteniendo sodio de la estructura tipo A, zeolita conteniendo potasio de la estructura tipo A o una mezcla de éstas, y en donde la sal higroscópica se elige entre cloruro de magnesio, sulfato de magnesio y polifosfato de magnesio.

2. Desecante, de conformidad con la reivindicación 1, en donde la zeolita comprende zeolita conteniendo potasio de la estructura tipo A.

3. Desecante, de conformidad con la reivindicación 1 ó 2, en donde la zeolita conteniendo potasio de la estructura tipo A tiene un contenido de potasio de 9 a 18 % en p, respecto al peso de la zeolita.

4. Desecante, de conformidad con cualquiera de las reivindicaciones 1 a 3, en donde la arcilla comprende montmorillonita, caolinita, bentonita, esmectita, atapulgita, sepiolita o una mezcla de éstas.

5. Desecante, de conformidad con cualquiera de las reivindicaciones 1 a 4, en donde la sal higroscópica es sulfato de magnesio.

6. Desecante, de conformidad con cualquiera de las reivindicaciones 1 a 5, que comprende de 50 a 90% en peso de zeolita, 5 a 40% en peso de arcilla y 2 a 30% en peso de sal higroscópica.

7. Desecante, de conformidad con cualquiera de las reivindicaciones 1 a 6, que está presente como gránulos y se dispone en los poros de las partículas granulares sal higroscópica.

8. Desecante, de conformidad con cualquiera de las reivindicaciones 1 a 7, que tiene una capacidad de absorción de agua medido a 10% de humedad relativa y 25ºC de 18% en peso o superior, mas preferentemente de 18% en peso a 22% en peso, cada una relativo al peso del desecante, una densidad de masa de 800 g/l o superior, mas preferentemente 800 a 1000 g/l, y una capacidad de absorción de agua por volumen de 160 g de H2O/l de desecante o superior, mas preferentemente de 160 a 180 g de H2O/l de desecante.

9. Procedimiento para la preparación de un desecante de conformidad con cualquiera de las reivindicaciones 1 a 8, en donde una mezcla de partida que comprende los componentes (a) zeolita, (b) arcilla y (c) sal higroscópica se mezcla, agrega y el producto obtenido mediante agregación se activa, opcionalmente después de secado y/o cribado.

10. Procedimiento, de conformidad con la reivindicación 9, en donde una mezcla de partida se agrega mediante granulación utilizando líquido de granulación (granulación en húmedo).

11. Procedimiento, de conformidad con la reivindicación 10, en donde un disolvente o mezcla de disolvente, de preferencia agua, se utiliza como líquido de granulación.

12. Procedimiento, de conformidad con la reivindicación 11, en donde se utiliza como líquido de granulación un disolvente o suspensión de parte o todo del componente de sal higroscópica (c) de la mezcla de partida en el disolvente o mezcla de disolventes.

13. Procedimiento, de conformidad con la reivindicación 12, en donde la mezcla de partida que comprende los componentes zeolita y arcilla se granula en húmedo utilizando una solución o suspensión de sal higroscópica en un disolvente o mezcla de disolventes, de preferencia agua, y luego se activan los gránulos obtenidos, opcionalmente después de secado y/o cribado.

14. Procedimiento, de conformidad con la reivindicación 13, en donde se utiliza como líquido de granulación una solución acuosa de una o mas sales higroscópicas, de preferencia sulfato de magnesio.

15. Procedimiento, de conformidad con la reivindicación 14, caracterizado porque la solución acuosa de una o mas sales higroscópicas tiene una concentración del 10 al 50 % en peso, respecto al peso de la solución y/o comprende una solución acuosa saturada de una o mas sales higroscópicas.

16. Procedimiento, de conformidad con la reivindicación 15, en donde se utiliza como líquido de granulación una solución de sulfato de magnesio acuosa saturada.

17. Uso de un desecante, de conformidad con cualquiera de las reivindicaciones 1 a 8, o preparado de conformidad con cualquiera de las reivindicaciones 9 a 16, en ventanas de vidrio aislante, ventanas compuestas, espaciadores para ventanas de vidrio aislantes o ventanas compuestas, envasado en bolsas de papel o plástico, en tapones de tubos de comprimidos o en secadores de aire.

18. Ventana o ventana compuesta de vidrio aislante, que comprende desecante de conformidad con una de las reivindicaciones 1 a 8 o preparada de conformidad con cualquiera de las reivindicaciones 9 a 16.