Negro de carbono, procedimiento para la fabricación de negro de carbono y dispositivo para la realización del procedimiento.

Negro de carbono, caracterizado porque la distribución del tamaño de agregado tiene una proporción (d90-d10)/d50 inferior o igual a 1,1.

Negro de carbono, procedimiento para la fabricación de negro de carbono y dispositivo para la realización del procedimiento La invención se refiere a un negro de carbono, a un procedimiento para la fabricación de negro de carbono así como a un dispositivo para la realización del procedimiento.

Por el documento DE 2404536 se conoce un procedimiento para la fabricación de negros de gas con bajo contenido en extractos, en el que se usa como gas de sustentación para el vapor de aceite de negro de carbono mezclas ricas en hidrógeno y se acumula el negro de carbono separado en el cilindro de enfriamiento. Estos negros de gas tienen un contenido en extractos inferior al 0, 100 % en peso.

Además se conocen negros de carbono que no se han tratado, ni se han separado por el documento WO 2005/033217 con un valor de pH menor o igual a 6, 0, un residuo seco menor o igual al 0, 1 % y un residuo de criba de 5 !m menor o igual a 200 ppm. Estos negros de carbono se preparan mediante las etapas de procedimiento extraer el calor de la llama mediante conducción de calor y/o radiación térmica, formar una capa límite de gas delgada y acelerar o prolongar el flujo formado por la llama y la capa límite.

La desventaja de los negros de carbono conocidos es la mala aportación de tono de color en aplicaciones de laca.

El objetivo de la invención es facilitar un negro de carbono que presente una alta aportación de tono de color positiva en aplicaciones de laca. Otro objetivo de la invención es facilitar un procedimiento que extraiga a ser posible mucho calor de la llama sin que se acumule el negro de carbono así formado sobre la superficie fría.

El objeto de la invención es un negro de carbono que se caracteriza porque la distribución del tamaño de agregado tiene una proporción (d90-d10) /d50 inferior o igual a 1, 1, preferentemente inferior a 0, 8, de manera especialmente preferente inferior a 0, 65.

El negro de carbono según la invención puede tener un contenido de óxidos de superficie superior a 50 mmol/kg, preferentemente superior a 100 mmol/kg, de manera especialmente preferente superior a 120 mmol/kg.

El negro de carbono según la invención puede tener una distribución del tamaño de agregado con una proporción de semianchura (FWHM) con respecto a Dmode inferior o igual a 0, 6, preferentemente inferior a 0, 58, de manera especialmente preferente inferior a 0, 56.

El negro de carbono según la invención puede ser un negro de gas.

El valor de pH de los negros de carbono según la invención puede ser < 7, 0, preferentemente < 6, 0, de manera especialmente preferente < 5, 0.

El negro de carbono según la invención puede tener un valor de STSA de 20-300 m2/g, preferentemente de 50-220 m2/g, de manera especialmente preferente de 70-200 m2/g.

El negro de carbono según la invención puede tener un contenido de componentes volátiles del 2, 0-20, 0 %, preferentemente del 3, 0-12 %, de manera especialmente preferente del 4, 0-9, 0 %.

El negro de carbono según la invención puede tener un tono de color del 90-180 %, preferentemente del 105-160 %, de manera especialmente preferente del 120-150 %.

Otro objeto de la invención es un procedimiento para la fabricación del negro de carbono según la invención, que se caracteriza porque se mezcla una mezcla de gas, que contiene un gas de sustentación y una sustancia bruta de negro de carbono, eventualmente con aire caliente, se conduce la mezcla de gas a un tubo quemador, la mezcla de gas se quema en los orificios del tubo quemador y las llamas junto con el aire ambiente extraído por succión libremente desde el exterior se extraen por succión a través de una hendidura que se estrecha, refrigerada y se enfrían, en el que la hendidura que se estrecha, refrigerada tiene una proporción de alturas (h) con respecto a anchuras (b) de 1-100, preferentemente 5-50, de manera especialmente preferente 10-40, en el que la anchura se refiere al borde superior de la hendidura, la anchura (b) es de 0, 5 mm a 10 mm, preferentemente de 1 mm a 5 mm, y la velocidad de flujo en el punto más estrecho de la hendidura es de 10 - 200 m/s, preferentemente de 15 - 150 m/s, de manera especialmente preferente de 20 - 100 m/s.

La velocidad de flujo puede calcularse a partir del cociente de cantidad de gas de procedimiento con respecto a superficie de la hendidura. La cantidad de gas de procedimiento es el volumen extraído por succión a través del ventilador. La superficie de la hendidura se obtiene a partir del producto de la anchura de la hendidura b y el borde superior A1A2 de la hendidura que se estrecha, refrigerada.

Como refrigerante para la hendidura que se estrecha puede usarse agua, aire, vapor y aceite portador del calor.

En un evaporador de película delgada habitual en el comercio puede calentarse y evaporarse la sustancia bruta de negro de carbono. El vapor de sustancia bruta de negro de carbono se alimenta por un flujo de gas de sustentación a un tubo quemador. Inmediatamente antes del tubo quemador (por ejemplo descrito en el documento DE-PS 671739) puede añadirse mezclando a la mezcla de gas aire caliente con temperaturas de hasta 400 ºC y puede alimentarse a las llamas. El negro de carbono generado puede separarse en instalaciones de filtro habituales en el comercio.

Como sustancia bruta de negro de carbono pueden usarse gases que contienen carbono o líquidos que contienen carbono que pueden evaporarse. Como sustancia bruta de negro de carbono puede usarse hidrocarburos, por ejemplo acetileno, metano, etileno, etano, propano, butano o pentano, o aceite de negro de carbono. El aceite de negro de carbono puede ser de origen petroquímico o carboquímico. Como sustancia bruta de negro de carbono puede usarse una mezcla de hidrocarburos y/o aceites de negro de carbono.

La sustancia bruta de negro de carbono gaseosa o evaporada puede tener una temperatura de hasta 400 ºC, preferentemente 250 - 400 ºC, de manera especialmente preferente 250 – 350 ºC.

Como gas de sustentación pueden usarse gases combustibles, preferentemente mezclas de gas con una proporción de hidrógeno >50 % en volumen, de manera especialmente preferente >60 % en volumen.

La temperatura del gas de sustentación y la temperatura del aire caliente puede corresponder al menos a la temperatura de la sustancia bruta de negro de carbono gaseosa o evaporada para impedir condensaciones.

La figura 1 muestra la estructura esquemática del aparato en la que significan:

A1A2, A1’A2’ borde superior de la hendidura que se estrecha, refrigerada,

B1B2, B1’B2’ borde inferior de la hendidura que se estrecha, refrigerada,

A1’A1, A2’A2 punto más estrecho de la hendidura que se estrecha, refrigerada,

b anchura de la hendidura de refrigeración = A1’A1 ó A2’A2, B1’B1, B2’B2 punto más ancho, de la hendidura que se estrecha, refrigerada, h altura de la hendidura que se estrecha, refrigerada en la zona superior, h’ altura de las paredes laterales que discurren de manera oblicua, eventualmente refrigeradas, C1B1B2C2 pared lateral que discurre de manera oblicua, eventualmente refrigerada

C1’B1’B2’C2’

pared lateral que discurre de manera oblicua, eventualmente refrigerada D1’D1

anchura del aparato dispuesto verticalmente,

E tubo quemador que puede ajustarse en altura.

E, A1A1’ distancia del quemador

El ángulo a puede ser de 70º a 89º, preferentemente de 80º a 89º, de manera especialmente preferente de 83º a 88º.

La altura h’ puede ser de 0 mm a 250 mm, preferentemente de 100 mm a 250 mm, de manera especialmente preferente de 140 mm a 180 mm.

La anchura del aparato dispuesto verticalmente (C1’C1 = D1’D1) puede ascender a de 100 mm a 500 mm, preferentemente de 150 mm a 210 mm.

La campana de extracción de gases puede estar acoplada directamente con la hendidura y puede estar conectada con un ventilador de extracción.

El aparato puede estar fabricado de acero inoxidable para evitar las impurezas típicas (material abrasivo) . Con el procedimiento según la invención puede prescindirse de un cilindro de refrigeración giratorio. Las llamas del tubo quemador pueden extraerse por succión a través de una hendidura refrigerada con agua, que se estrecha y pueden enfriarse.

Tal como se muestra en la vista seccional del aparato según la invención (figura 1) , puede extenderse la hendidura por toda la longitud del aparato y puede discurrir paralelamente al tubo quemador, es decir puede estar dispuesta de manera preferentemente centrada por encima del tubo quemador. Las paredes... [Seguir leyendo]

1. Negro de carbono, caracterizado porque la distribución del tamaño de agregado tiene una proporción (d90d10) /d50 inferior o igual a 1, 1.

2. Negro de carbono según la reivindicación 1, caracterizado porque la distribución del tamaño de agregado tiene una proporción de la semianchura (FWHM) con respecto a Dmode inferior o igual a 0, 6.

3. Negro de carbono según la reivindicación 1 y 2, caracterizado porque el contenido de óxidos de superficie es superior a 50 mmol/kg.

4. Procedimiento para la fabricación de negro de carbono según la reivindicación 1, caracterizado porque una mezcla de gas que contiene un gas de sustentación y una sustancia bruta de negro de carbono se mezcla dado el caso con aire caliente, la mezcla de gas se conduce a un tubo quemador, la mezcla de gas se quema en los orificios del tubo quemador y las llamas junto con el aire ambiente extraído por succión libremente desde el exterior se extraen por succión a través de una hendidura que se estrecha refrigerada y se enfrían, en el que la hendidura que se estrecha refrigerada tiene una proporción de alturas (h) con respecto a anchuras (b) de 1-100, en el que la anchura se refiere al borde superior de la hendidura, la anchura (b) es de 0, 5 mm a 10 mm y la velocidad de flujo en el punto más estrecho de la hendidura es d.

10. 200 m/s.

5. Dispositivo para la realización del procedimiento según la reivindicación 4 con un quemador y una superficie refrigerante contra la que está dirigida la llama, caracterizado porque la hendidura que se estrecha refrigerada tiene una proporción de alturas (h) con respecto a anchuras (b) de 1-100, en el que la anchura se refiere al borde superior de la hendidura, la anchura (b) es de 0, 5 mm a 10 mm y la velocidad de flujo en el punto más estrecho de la hendidura es d.

10. 200 m/s.

6. Uso de los negros de carbono según la reivindicación 1 como carga, carga de refuerzo, estabilizador UV, negro de carbono conductor, pigmento o agente de reducción.

7. Uso de los negros de carbono según la reivindicación 1 en caucho, plástico, tintas de impresión, tintas, tintas para impresión por chorro de tinta, tóner, lacas, pinturas, papel, asfalto, hormigón y otros materiales de construcción.