Óxido de cinc en forma de polvo con colabilidad mejorada, procedimiento de preparación del mismo y su utilización en polímeros.

Compuesto oxigenado de cinc en forma de microesferulas constituidas por particulas unitarias mas pequenas y que presentan un indice Flodex inferior a 15,

presentando las microesferulas un D 50 (tamano correspondiente al 50% de la curva de reparto granulometrico acumulado) comprendido entre 50 y 200 !m.

Oxido de cinc en forma de polvo con colabilidad mejorada, procedimiento de preparacion del mismo y su utilizacion en polimeros.

La presente invencion se refiere a compuestos oxigenados de cinc en forma de polvo, con colabilidad mejorada, a su procedimiento de fabricacion y a su utilizacion en los sectores de los polimeros, en particular de los elastomeros.

En el conjunto del texto siguiente, por compuestos oxigenados de cinc se entienden los oxidos, hidroxidos, carbonatos o hidroxicarbonatos de cinc y sus derivados.

El oxido de cinc se utiliza en sectores muy variados, tales como los de los esmaltes, varistores, aceites, pinturas, reactivos diversos para los polimeros, tanto plasticos como elastomeros, e incluso en la alimentacion animal. Para estas multiples aplicaciones se presenta bajo diferentes formas, generalmente bajo el aspecto de polvo.

En el sector especifico de los elastomeros, el oxido de cinc se emplea especialmente como catalizador complejante de la reaccion de vulcanizacion durante la reticulacion de los elastomeros, o como carga semireforzante:

como catalizador de la reaccion de reticulacion (es decir creacion de una red en forma de puente tridimensional gracias a un agente de vulcanizacion, tal como azufre) , el oxido de cinc se combina con el acido estearico para formar un complejo activador soluble en la goma, el cual se une al agente de vulcanizacion para permitir la fijacion de las cadenas macromoleculares del elastomero; los mecanismos de accion son fugaces (complejos poco estables) y/o mal definidos en el caso de variaciones de ciertos parametros (tipo de oxido de cinc, superficie especifica, etc.) ;

como cargas, del mismo modo que otros productos pulverulentos (negro de carbon, greda, caolines, talco, etc.) permite conferir al producto propiedades especificas (conductibilidad, mejora de la resiliencia, etc.) .

Los parametros fisico quimicos del oxido de cinc permiten influir sobre el comportamiento del producto en la mayoria de las aplicaciones. Con el fin de cuantificar las diferencias entre los diversos oxidos de cinc, los productores utilizan corrientemente parametros fisico quimicos que permiten su clasificacion, especialmente:

LA BET expresada en m2/g de producto (indicativo de la superficie especifica)

Los contenidos residuales en metales pesados (indicativos de la pureza) .

El valor de la superficie especifica BET medida corresponde a la superficie accesible del producto para un compuesto quimico dado. Esta superficie varia segun la naturaleza (gas o liquido) del disolvente utilizado para la medicion y es, por tanto, un valor indicativo. En general, se admite que los productos con BET elevada tienen una actividad quimica de superficie, mejorada (reactividad) , pero una dispersion dificil. Comercialmente, existen actualmente oxidos de cinc cuya superficie especifica BET varia en un amplio margen de valores, entre 0, 5 m2/g y 100 m2/g aproximadamente.

Considerandose la superficie especifica como una variable particularmente influyente en la reactividad del ZnO, los fabricantes utilizan diferentes metodos de sintesis que permiten obtener oxidos de naturalezas fisicas diferentes, en funcion de su ulterior aplicacion.

Uno de los procedimientos de fabricacion es el procedimiento denominado "humedo" (wet process) . Abarca dos fases principales:

Fase 1: la reaccion de SO2 sobre cinc metalico, en presencia de agua, produce ZnS2O4 y va seguida de una precipitacion por medio de un agente alcalino (NaOH) para dar un precipitado de oxido de cinc o de hidroxido de cinc, que a continuacion se filtra y despues se lava.

Es durante la reaccion de precipitacion cuando en un primer tiempo es posible dominar la BET del producto (especialmente en funcion de la velocidad de precipitacion, de la naturaleza del agente alcalino, de la concentracion de los productos, etc) . En efecto, las condiciones de obtencion de la torta de oxido de cinc o de hidroxido de cinc rigen la naturaleza final del producto (forma de las particulas, superficie especifica, etc.) . Estos parametros se podran modificar todavia durante los tratamientos ulteriores, pero lo esencial de las caracteristicas especificas clasicas proceden de esta primera fase reactiva compleja.

Fase 2: en esta fase se efectua la calcinacion del hidroxido de cinc o del oxido de cinc, o el secado del oxido procedente de la torta de filtracion, oxido que a continuacion se acondiciona en sacos o en tolvas.

El secado se puede efectuar:

o bien en hornos rotativos, en donde el producto esta en contacto directo con la llama o con las paredes calientes del horno dando lugar a granulados gruesos muy duros, que requieren ser triturados a continuacion, antes de su utilizacion. El oxido de cinc asi obtenido presenta frecuentemente una baja superficie especifica.

o bien aspirando la torta de filtracion, densa y compacta, en una corriente de aire caliente, segun un procedimiento denominado "flash". El producto obtenido es un polvo muy fino que presenta a veces aglomerados que requieren un triturado antes de la dispersion.

La eleccion del procedimiento de secado y de sus parametros (temperaturas, velocidad de los fluidos, tipo de instalacion, etc.) permiten la obtencion de productos especificos.

Sin embargo, estas tecnicas de secado conducen a oxidos de cinc que poseen una colabilidad mediocre, presentando f recuentemente agl omerados, asi co mo un aum ento d e peso d urante su al macenamiento. E stos aglomerados son, ademas, perjudiciales para una buena incorporacion de dichos oxidos en los elastomeros, pero tambien durante su transporte, en donde atascan frecuentemente las canalizaciones.

Se co noce t ambien u n pr ocedimiento de f abricacion d e o xido de c inc y d e ca rbonato de ci nc en polvo q ue comprende un secado por pulverizacion del polvo en un gas caliente, con ayuda de un disco rotativo (vease documento FR A 2641268) , lo que da lugar a un polvo con particulas extremadamente finas, que presentan una colabilidad mediocre.

De manera sorprendente, los inventores han descubierto que utilizando para el secado de compuestos oxigenados de cinc y, en particular del oxido de cinc, un procedimiento de atomizacion, y regulando con precision ciertos parametros de funcionamiento, se podia obtener un compuesto oxigenado de cinc con colabilidad y dispersabilidad mejoradas y con buena reactividad, sin alterar su superficie especifica.

La pr esenta i nvencion se r efiere p or t anto a un co mpuesto o xigenado de ci nc en f orma de m icroesferulas, caracterizado porque presenta un indice Flodex inferior a 15, preferentemente inferior a 10, presentando las microesferulas un D50 (tamano que co rresponde a 50% de l a cu rva d e r eparto granulometrico acu mulado) comprendido entre aproximadamente 50 y 200 !m.

El indice Flodex es un ensayo que permite medir la facilidad de fluencia de los polvos. El aparato utilizado es un recipiente, en el cual se coloca el polvo a ensayar y cuya base consiste en un diafragma de abertura calibrada, a traves del cual se observa si dicho polvo presenta fluencia. Mediante ensayos sucesivos se determina el diametro minimo para el cual este polvo fluye libremente. Este diametro (en milimetros) corresponde al indice Flodex.

Un indice muy bajo (inferior a 15, incluso inferior a 10) indica por tanto un producto con colabilidad muy elevada, denominado aqui "Free Flowing" (fluencia libre) . Las notables ventajas que se derivan de ello son especialmente:

una introduccion en sacos, facilitada;

una m ejora de l as co ndiciones de d osificacion e n l os sistemas semiautomaticos y aut omaticos, principalmente en lo referente a la reproductibilidad, las velocidades de dosificacion, la supresion de atascos y de efectos de formacion de terrones;

la supresion de estancamientos de polvo en los codos de canalizacion, por ejemplo durante su transporte neumatico;

la limitacion de la emision de finos durante diversas manipulaciones (por ejemplo durante la dosificacion, el llenado de recipientes, etc.) lo que reduce notablemente los problemas ligados a la seguridad, al medio ambiente, asi como a las perdidas de producto.

De manera preferida, la densidad aparente de los compuestos oxigenados de cinc en polvo segun la invencion es superior a aproximadamente 0, 8. A demas, pr esentan v entajosamente un i ndice de compresibilidad [ (densidad tasada - densidad aparente) x 100 / densidad... [Seguir leyendo]

1. Compuesto oxigenado de cinc en forma de microesferulas constituidas por particulas unitarias mas pequenas y q ue pr esentan un i ndice F lodex i nferior a 15, pr esentando l as microesferulas un D 50 (tamano correspondiente al 50% de la curva de reparto granulometrico acumulado) comprendido entre 50 y 200 !m.

2. Compuesto oxigenado de cincsegun la reivindicacion 1, caracterizado porque presenta un indice Flodex inferior a 10.

3. Compuesto oxigenado decinc segun lareivindicacion 1 o 2, caracterizado porque presenta unindicede compresibilidad