ES2221900T3 - Sulfato de bario micronizado. - Google Patents

Abstract

Procedimiento para la preparación de sulfato de bario en forma de partículas, en el que al menos un 90 % de las partículas muestran un diámetro de grano primario menor que 0, 1 ìm, reuniendo una disolución de una sal de bario con una disolución de una sal de sulfato alcalino para formar una mezcla de reacción en un reactor de mezcla que funciona de forma continua, en el cual, fuerzas de cizalla, empuje y rozamiento de herramientas que trabajan conjuntamente en el proceso de moldeo, actúan con una velocidad relativa alta sobre la mezcla de reacción formada y el sulfato de bario formado, se separa y se seca de la mezcla de reacción después del paso por el reactor, con la condición de que la concentración de la sal de bario o sulfato, corresponde al menos a un 80 %, preferiblemente al menos a un 90 % de la máxima concentración posible.

Description

Sulfato de bario micronizado.

El invento se refiere a un sulfato de bario en forma de partículas, a su preparación y a su uso.

El sulfato de bario puede emplearse, por ejemplo, como pigmento en la fabricación de papel. Otros fines de aplicación, por ejemplo como aditivo para cosméticos tales como cremas para la piel o cremas para la protección solar, o como aditivo (cargas) en pinturas, pegamentos o artículos de caucho, presuponen sin embargo, la extrema división fina del BaSO_{4}.

El cometido del presente invento consiste en proporcionar un procedimiento efectivo para la preparación de un sulfato de bario finamente dividido, en forma de partículas y micronizado, que pueda emplearse como aditivo para cosméticos o como carga para pinturas, pegamentos o artículos de caucho. Dicho cometido se resuelve por medio del procedimiento de acuerdo con el invento y el producto que se puede obtener por medio del mismo.

El procedimiento de acuerdo con el invento para la preparación de sulfato de bario en forma de partículas, prevé reunir una disolución de una sal de bario con una disolución de una sal sulfatada en un reactor de mezcla continuo, en el cual, fuerzas de cizalla, empuje y rozamiento de herramientas que trabajan conjuntamente en el proceso de moldeo, actúan con una velocidad relativa alta sobre la mezcla de reacción según el principio de rotor-estator, y el sulfato de bario formado se separa y se seca de la mezcla de reacción una vez ésta abandona el reactor, con la condición de que la concentración de la sal de bario o del sulfato corresponda como mínimo al 80%, y preferiblemente como mínimo al 90% de la máxima concentración posible. Las fuerzas de cizalla, empuje y rozamiento en el reactor determinan que el sulfato de bario se constituya en una forma extremadamente fina. En principio pueden añadirse cualesquiera disoluciones de sales de bario acuosas y de relativamente alta concentración. En el marco de este invento se entiende por hidróxido de bario también como sal que puede emplearse. La disolución técnicamente más idónea es una disolución de BaCl_{2}. De manera ventajosa la concentración de la sal de Ba en la disolución corresponde al menos al 95% de la máxima concentración posible. En el caso de BaCl_{2}, dicha concentración a 60ºC es de aproximadamente al menos 0,9 mol/l.

La expresión "disolución sulfatada" abarca cualesquiera disoluciones de sales de sulfato acuosas. En el marco del presente invento también se considera el ácido sulfúrico como "disolución sulfatada". La concentración se sitúa preferiblemente en al menos el 95% de la máxima concentración posible hasta el límite de saturación. Preferiblemente se emplea una disolución acuosa de sulfato alcalino. Metal alcalino representa preferiblemente sodio. La concentración de Na_{2}SO_{4} se sitúa preferiblemente (a 40ºC) en un valor igual o superior a 0,5 mol/l, hasta la concentración de saturación.

En la realización del procedimiento de acuerdo con el invento se forma sulfato de bario micronizado, en el que al menos el 90%, preferiblemente al menos el 95%, y muy preferiblemente el 100% de la partículas muestran un diámetro granulométrico medio menor de 0,1 \mum %.

Son muy apropiados dispositivos en los que el rotor gira a un número de revoluciones elevado. El número de revoluciones del rotor asciende preferiblemente a 2.000 y hasta 8.000 revoluciones/segundo. El tiempo de permanencia de la mezcla de reacción en el dispositivo de mezcla y homogeneización se sitúa preferiblemente en valores de milisegundos.

El tamaño del grano se enjuició por medio de fotografías microscópicas.

Antes del secado, que se realiza de forma conveniente en el intervalo de 100 a 120ºC, se puede, después del paso por el reactor, lavar el BaSO_{4} separado una o más veces con agua. La utilización de hidróxido de bario/ácido sulfúrico tiene la ventaja de que no resulta ninguna sal extraña (por ejemplo NaCl).

La precipitación de sulfato de bario se lleva a cabo de forma conveniente a una temperatura en el intervalo de 0 y 100ºC, y preferiblemente de 20ºC a 50ºC.

Dependiendo de la finalidad de aplicación, puede ser ventajoso un ligero exceso de sulfato (hasta un 5%).

De acuerdo con una forma de realización, no se añade ningún agente que influya en la cristalización o en las propiedades superficiales.

Un objeto adicional del invento es el sulfato de bario en forma de partículas, que se puede obtener según el procedimiento de acuerdo con el presente invento, por medio del cual al menos un 90% de las partículas de grano primario muestran un diámetro en el intervalo de menor que 0,1 \mum y que está libre de coadyuvantes de la precipitación.

El BaSO_{4} que se puede obtener de este modo de acuerdo con el invento puede ser empleado para todas aquellas aplicaciones para las que se utiliza generalmente el BaSO_{4}.Es especialmente bueno como aditivo para cosméticos (también produce efectos reflectantes, dispersantes y opacos). Por dicho motivo se emplea en las formulaciones correspondientes, por ejemplo como crema. Las formulaciones, así obtenidas, que por ejemplo pueden ser empleadas como agentes de protección solar, son superiores con respecto a formulaciones con TiO_{2} como pigmento (material de protección para los rayos ultravioleta), que no dejan residuos visibles después de su aplicación en la piel. En caso de así desearlo, se puede incluir un agente de protección solar; con ello, y dependiendo de su cantidad, se puede ajustar individualmente el factor de protección solar, y la crema, o la formulación, puede emplearse como agente protector solar.

El BaSO_{4} obtenible de acuerdo con el invento se distingue también por una significativa mejora en la sensación de la piel.

De acuerdo con otra forma de realización, se añade un agente reticulante o dispersante. Dicha adición puede llevarse a cabo durante la precipitación, después de la precipitación, o durante y después de la precipitación. El agente reticulante o dispersante tiene como finalidad la formación de cristales pequeños, que, a ser posible, se aglomeren poco. Los agentes reticulantes o dispersantes influyen también en las propiedades superficiales del sulfato de bario; a saber se trata de un producto revestido. Se pueden emplear agentes dispersantes o agentes reticulantes para sistemas acuosos o no acuosos. Se escoge el agente dispersante de forma que sea compatible con relación a la finalidad de aplicación. Se añaden de forma ventajosa agentes dispersantes hidrófilos cuando se desea esta propiedad, en la medida que los materiales de base del pegamento, de la pintura o del cosmético sean asimismo hidrófilos. En caso contrario, se escogen los agentes dispersantes hidrófobos correspondientes. Por medio de las partículas revestidas de acuerdo con el invento con propiedades superficiales ajustables, puede conseguirse, por consiguiente, una adaptación a medida de las propiedades deseadas para las técnicas de aplicación.

Agentes dispersantes que pueden usarse apropiadamente son poliacrilatos (de cadena corta), normalmente en forma de la sal de sodio; poliéteres tal como el poliglicoléter; étersulfonatos tal como lauril-étersulfonato en forma de la sal de sodio; ésteres del ácido ftálico y sus derivados; ésteres de la poliglicerina; aminas tal como trietanolamina; y ésteres de ácidos grasos tal como éster del ácido esteárico.

La cantidad de agente dispersante es flexible. Un producto muy finamente dividido con una superficie muy elevada se alcanza con un contenido de hasta un 3% en peso del agente dispersante, en lo que se refiere al peso total del producto seco. El sulfato de bario con un contenido de un 3% en peso de poliacrilato de sodio tenía, por ejemplo, una superficie de 48 m^{2}/g; el diámetro medio de partículas, determinado por medio de difractometría con un patrón de radiografías de acuerdo al análisis modificado de Warren-Averbach, ascendió a 30 nm en el grano primario. Sin la adición del agente dispersante se consiguieron superficies de 20 m^{2}/g. Ventajosamente, el contenido en el producto acabado es de 1 hasta 3% en peso (masa seca).

Es asimismo objeto del invento un sulfato de bario obtenido al utilizar un agente reticulante o de dispersante.

En caso de que el agente reticulante o dispersante se añada después de la precipitación, se recomienda que se mezcle con la "pasta" de sulfato de bario recién precipitada, por ejemplo por medio de los correspondientes aparatos de amasado o extrusoras con vías de mezcla o similares.

También se aplica el mismo criterio si se debe incorporar agentes dispersantes durante y después de la precipitación.

El sulfato de bario revestido obtenido de esta forma, redispersable en partículas de un tamaño está debajo de 100, preferiblemente por debajo de 50 nm, se adecua especialmente bien como aditivo (carga) para pegamentos (por ejemplo pegamentos reactivos, de fusión y de dispersión), para artículos de caucho, para pinturas (por ejemplo barnices de recubrimiento, barnices base o cebadores), así como para cosméticos (por ejemplo con la finalidad de absorción de rayos ultravioleta, o para productos para el cuidado de la piel o de los labios).

El sulfato de bario recubierto es inerte, transparente y proporciona propiedades reológicas ventajosas a la matriz de aplicación. Se puede redispersar en disolventes, o en los materiales base para pegamentos, pinturas, artículos cosméticos o de caucho. Es también compatible con los materiales empleados por medio de la elección del agente dispersante apropiado. También es factible la adecuación del revestimiento a las especificaciones hechas a medida.

Los siguientes ejemplos deben explicar con más detalle el invento, sin por ello limitar su alcance.

Ejemplo 1 Preparación de BaSO_{4} submicronizado sin agente dispersante

Se empleó un reactor de mezcla con un rotor con un número de revoluciones de 6.650 rpm; el rotor ejerció las correspondientes fuerzas de cizalla, empuje y rozamiento a la mezcla de los reaccionantes.

La disolución de sulfato de sodio (40ºC, 0,96 mol/l, 400 l/h) y la disolución de cloruro de bario (15ºC, 0,96 mol/l, alrededor de 400 l/h) se alimentaron con una bomba de dosificación a un reactor de mezcla. La suspensión efluente del reactor de mezcla se separó por filtración, se lavó con agua desmineralizada y se secó y desaglomeró en una estufa de secado a 110ºC. Casi el 100% de las partículas mostró un diámetro de grano primario <0,1 \mum.

Ejemplo 2 Producción de una crema de uso diario con un 5% en peso de BaSO_{4} añadido 2.1. Preparación del material de base de la crema de uso diario (tipo aceite/agua)

a)	Lannette N^{R}	3,0%
	Estearina	9,0%
	Éster etílico de Vitamina F	3,0%
	Aceite de caroteno	3,0%
	Aceite de árnica	3,0%
	Agentes conservantes	0,5%
	(Phenonip^{R})
b)	H_{2}O destilada	74,5%
	Miglyol^{R}	4,0%
	Trietanolamina	0,5%

Fundir la parte a) se calienta a unos 80ºC.

Calentar la parte b) a unos 80ºC y añadir a la parte a) mientras se agita. Seguir agitando con Dissolver (un agitador rápido) hasta que la emulsión se enfríe hasta unos 40ºC (aproximadamente 1 h, 15 min). La crema de uso diario es cremosa y desaparece de la piel sin dejar residuos.

2.2. Adición del BaSO_{4}

Después de que los componentes calentados mencionados, en 2.1. b) se añadieron a los componentes mencionados en 2.1. a), se añadió bajo agitación Blanc fixe (BasO_{4}) preparado de acuerdo con el Ejemplo 1. La cantidad añadida correspondió a 5% en peso de BaSO_{4}, referido al 100% en peso del material de base añadido en el Ejemplo 1.

Esta crema, con contenido en BaSO_{4}, también era cremosa y desapareció de la piel sin dejar residuos. No se detectó la formación de aglomerados de ningún tipo.

Por medio de la adición de una cantidad calculada exactamente de un agente de protección solar se puede ajustar de forma individual el factor de protección solar. La crema puede, por lo tanto, utilizarse también como agente de protección solar.

Ejemplo 3 Preparación de BaSO_{4} revestido

Se repitió el Ejemplo 1. A la disolución de Na_{2}SO_{4} se añadió, sin embargo, poliacrilato de sodio (producto Dispex N40, Ciba). La cantidad se midió de forma que, en el producto seco final, el contenido del agente dispersante fue del 3% en peso.

El sulfato de bario revestido obtenido poseía una superficie específica de 48 m^{2}/g (método BET) y un diámetro medio de partícula de 30 nm (difractometría con un patrón de radiografías de acuerdo al método modificado de Warren-Averbach) en su grano
primario (medición sin redispersión).

Este producto es particularmente bien apropiado como aditivo para pinturas, artículos de caucho y pegamentos, porque el agente dispersante actúa como inductor de la unión.

Claims (12)

1. Procedimiento para la preparación de sulfato de bario en forma de partículas, en el que al menos un 90% de las partículas muestran un diámetro de grano primario menor que 0,1 \mum, reuniendo una disolución de una sal de bario con una disolución de una sal de sulfato alcalino para formar una mezcla de reacción en un reactor de mezcla que funciona de forma continua, en el cual, fuerzas de cizalla, empuje y rozamiento de herramientas que trabajan conjuntamente en el proceso de moldeo, actúan con una velocidad relativa alta sobre la mezcla de reacción formada y el sulfato de bario formado, se separa y se seca de la mezcla de reacción después del paso por el reactor, con la condición de que la concentración de la sal de bario o sulfato, corresponde al menos a un 80%, preferiblemente al menos a un 90% de la máxima concentración posible.

2. Procedimiento de acuerdo con la reivindicación 1, caracterizado porque el sulfato de bario separado, antes del secado, se lava una o más veces con agua.

3. Procedimiento de acuerdo con la reivindicación 1, caracterizado porque la precipitación del sulfato de bario se lleva a cabo a una temperatura en el intervalo de 0ºC a 100ºC, preferiblemente de 20ºC a 50ºC.

4. Procedimiento de acuerdo con la reivindicación 1, caracterizado porque el número de revoluciones del rotor es de 2.000 a 8.000 rpm.

5. Procedimiento de acuerdo con la reivindicación 1, caracterizado porque el tiempo de permanencia de la mezcla de reacción en el reactor de mezcla está en el intervalo de milisegundos.

6. Procedimiento de acuerdo con la reivindicación 1, caracterizado porque se emplean disoluciones acuosas.

7. Procedimiento de acuerdo con la reivindicación 1, caracterizado porque se emplea una disolución de BaCl_{2}.

8. Procedimiento de acuerdo con la reivindicación 1, caracterizado porque la concentración de BaCl_{2} es de al menos 0,9 mol/l.

9. Procedimiento de acuerdo con la reivindicación 1, caracterizado porque como disolución de sulfato alcalino se emplea una disolución de sulfato de sodio.

10. Procedimiento de acuerdo con la reivindicación 1, caracterizado porque la disolución de sulfato de sodio presenta, una concentración de Na_{2}SO_{4} de al menos 0,9 mol/l.

11. Procedimiento de acuerdo con la reivindicación 1, caracterizado porque durante y/o después de la precipitación se emplea un agente reticulante o un agente dispersante.

12. BaSO_{4} revestido en forma de partículas, en el que al menos un 95%, preferiblemente al menos un 99%, en especial un 100% de las partículas muestran un diámetro de grano primario < = 0,1 \mum, de acuerdo con el procedimiento de la reivindicación 11.