ES2608331T3

ES2608331T3 - Aparato para separar partículas y métodos para usarlo

Info

Publication number: ES2608331T3
Application number: ES11726286.5T
Authority: ES
Inventors: Christopher Michael Young; Hasan Eroglu; John Ferney Mckibben; Steven Lee Barnholtz
Original assignee: Procter and Gamble Co
Current assignee: Procter and Gamble Co
Priority date: 2010-06-09
Filing date: 2011-06-07
Publication date: 2017-04-07
Anticipated expiration: 2031-06-07
Also published as: MX2012014466A; EP2580380A1; CA2930245C; US9623445B2; CA2930245A1; PL2580380T3; US8545675B2; US20110303373A1; CA2802158C; US20130337713A1; EP2580380B1; WO2011156300A1; CA2802158A1

Abstract

Un aparato (10a) para separar partículas, comprendiendo el aparato (10a) una carcasa (18) a través de la cual una pluralidad de partículas (12a, 12b) pueden desplazarse y un componente separador (14) que separa la pluralidad de partículas (12a, 12b) en dos o más grupos de partículas (12a, 12b) mientras la pluralidad de partículas (12a, 12b) se desplaza a través del aparato durante el funcionamiento del aparato (10a), en donde el componente separador (14) comprende un molinete (16); y en donde la carcasa (18) define un volumen (20) hueco interior que comprende un ángulo α formado por la intersección de superficies imaginarias normales a la entrada (22) de las partículas y la salida (24) de las partículas superior a 20° e inferior a 160°, preferiblemente en donde el ángulo α es superior a 45° e inferior a 110°.

Description

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DESCRIPCION

Aparato para separar particulas y metodos para usarlo Campo de la invencion

La presente invencion se refiere a un aparato adecuado para separar particulas y metodos para usar dicho aparato. Mas especialmente, la presente invencion se refiere a un aparato que utiliza las diferencias de las caracteristicas inerciales y/o aerodinamicas (por ejemplo, resistencia aerodinamica) en las particulas para separar particulas en dos o mas grupos.

Antecedentes de la invencion

Los aparatos para transportar particulas, tal como fibras de pasta, son conocidos en la tecnica. Por ejemplo, hay muchos cabezales de conformacion por deposicion por aire que utilizan molinetes y/o tamices y/o cribas a traves de los cuales pasan todas las particulas que se desplazan a traves de los aparatos, veanse, por ejemplo, WO 87/03626 y US- 2005/0098910. Estos aparatos conocidos no separan una parte de las particulas de las otras particulas mientras las particulas se desplazan a traves de los aparatos. Como se puede ver en las Figs. 1 -4, los aparatos del estado de la tecnica comprenden multiples molinetes y uno o mas tamices o cribas, un solo molinete y un tamiz o criba o multiples molinetes sin tamices ni cribas. Ninguno de estos aparatos del estado de la tecnica separa las particulas que se desplazan a traves del aparato en dos o mas grupos distintos. Es decir, ningun aparato del estado de la tecnica desvia ni retira solamente una parte de las particulas de la corriente de particulas que se desplazan a traves del aparato, sobre todo empleando las diferencias en las caracteristicas inerciales y/o aerodinamicas de las particulas para hacer la separacion.

La Fig. 5 es otro aparato del estado de la tecnica. A primera vista, da la impresion de que el aparato funcione para separar particulas en dos o mas grupos. Sin embargo, tras una inspeccion y una modelizacion mas exhaustivas, el aparato no consigue separar particulas en dos o mas grupos mientras se desplazan a traves del aparato. Las particulas que pasan a traves del aparato descrito rozaran, al pasar, la superficie de las paredes, como se muestra en la Fig. 5, y continuaran bajando a lo largo de la las paredes de la curva en S. El rotor (rueda de paletas) en el medio del aparato funciona para proporcionar un mezclado axial adicional del aire y las particulas (fibras) para proporcionar una distribucion mas uniforme de las particulas, no para separar las particulas en dos o mas grupos, sobre todo segun las diferencias en las caracteristicas inerciales y/o aerodinamicas entre las particulas. DE-18 02 131 tambien describe un aparato para separar particulas en dos fracciones por fuerza centrifuga gracias a la forma concava del aparato.

Como resultado de los disenos de los aparatos del estado de la tecnica, ninguno de ellos ensena ni funciona para separar las particulas que se desplazan a traves de ellos en dos o mas grupos de particulas, sobre todo cuando la separacion se basa en las diferencias en las caracteristicas inerciales y/o aerodinamicas entre las particulas que se desplazan a traves de los aparatos.

Los fabricantes de compuestos quimicos desean un aparato de alto rendimiento que no utilice cribas ni tamices ni presenten otras obstrucciones en el flujo cruzado y que sea capaz, al mismo tiempo, de producir una distribucion mas uniforme de las particulas, en funcion del tamano, la densidad, la relacion dimensional y otras propiedades asociadas a las particulas.

Por tanto, existe la necesidad de un aparato que sea capaz de separar una parte de las particulas que se desplazan a traves del aparato de otras particulas que se desplazan a traves del aparato y metodos para usar dicho aparato.

Sumario de la invencion

La presente invencion satisface la necesidad descrita arriba al proporcionar un aparato capaz de separar las particulas que se desplazan a traves del aparato en dos o mas grupos y metodos para usar dicho aparato.

En un ejemplo de la presente invencion se proporciona un aparato para separar particulas, comprendiendo el aparato una carcasa a traves de la cual una pluralidad de particulas puede desplazarse, y un componente separador que separa la pluralidad de particulas en dos o mas grupos de particulas mientras la pluralidad de particulas se desplaza a traves del aparato durante su funcionamiento, en donde se proporciona el componente separador que comprende un molinete y en donde la carcasa define un volumen hueco interior que comprende un angulo a formado por la interseccion de unas superficies imaginarias normales a la entrada de particulas y la salida de particulas de mas de 20° y menos de 160°, preferiblemente, en donde el angulo a es mayor de 45° y menor de 110°.

En otro ejemplo de la presente invencion, se proporciona un aparato para separar particulas, en donde las particulas que se desplazan a traves del aparato se separan en dos o mas grupos en funcion de las diferencias en las caracteristicas inerciales y/o aerodinamicas entre las particulas.

En otro ejemplo mas de la presente invencion, se proporciona un aparato para separar particulas, donde el aparato presenta una relacion de numero de particulas aceptadas con respecto al numero de particulas atrapadas superior a 2, medido segun el metodo de ensayo de la dinamica de fluidos computacional (CFD) descrito en la presente memoria.

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En otro ejemplo mas de la presente invencion, se proporciona un aparato para separar particulas, donde el aparato presenta una relacion de numero de particulas aceptadas con respecto al numero de particulas atrapadas inferior a 0,5, medido segun el metodo de ensayo de la dinamica de fluidos computacional (CFD) descrito en la presente memoria.

En otro ejemplo mas de la presente invencion se proporciona un metodo de fabricacion de un articulo manufacturado, comprendiendo el metodo las etapas de:

a. proporcionar un aparato para separar particulas;

b. suministrar una pluralidad de particulas al aparato, de tal manera que las particulas se separan en dos o mas grupos de particulas mientras las particulas se desplazan a traves del aparato durante su funcionamiento;

c. recoger las particulas que salen del aparato en un dispositivo de recogida para formar un articulo manufacturado.

En otro ejemplo mas de la presente invencion, se proporciona un articulo manufacturado fabricado mediante un metodo segun la presente invencion.

En aun otro ejemplo mas de la presente invencion, se proporciona un metodo de fabricacion de una estructura fibrosa, comprendiendo el metodo las etapas de:

a. proporcionar un aparato para separar particulas;

b. suministrar una pluralidad de particulas al aparato, de tal manera que las particulas se separan en dos o mas grupos de particulas mientras las particulas se desplazan a traves del aparato durante su funcionamiento; y

c. mezclar al menos uno de los dos o mas grupos de particulas con uno o mas elementos fibrosos para formar una estructura fibrosa; y

d. opcionalmente, conformar la estructura fibrosa en una cinta.

En aun otro ejemplo mas de la presente invencion, se proporciona una estructura fibrosa fabricada mediante un metodo segun la presente invencion.

Por tanto, la presente invencion proporciona un aparato y metodos para separar particulas, articulos manufacturados y estructuras fibrosas fabricados usando dicho aparato y metodos para fabricar articulos manufacturados y/o estructuras fibrosas.

Breve descripcion de los dibujos

La Fig. 1 es una representacion de un aparato del estado de la tecnica a traves del cual se desplazan las particulas;

la Fig. 2 es una representacion de otro aparato del estado de la tecnica a traves del cual se desplazan las particulas;

la Fig. 3 es una representacion de otro aparato mas del estado de la tecnica a traves del cual se desplazan las particulas;

la Fig. 4 es una representacion de aun otro aparato mas del estado de la tecnica a traves del cual se desplazan las particulas;

la Fig. 5 es una representacion de otro aparato mas del estado de la tecnica a traves del cual se desplazan las particulas;

la Fig. 6 es una representacion esquematica en seccion transversal de un ejemplo de un aparato para separar particulas segun la presente invencion;

la Fig. 7 es una representacion esquematica en perspectiva de un ejemplo de un molinete adecuado para usar en un aparato segun la presente invencion;

la Fig. 8A es una representacion esquematica en vista frontal de un ejemplo de un molinete y una disposicion de aletas adecuados para usar en un aparato segun la presente invencion;

la Fig. 8B es una representacion esquematica lateral del molinete y la disposicion de aletas mostrados en la Fig. 8A;

la Fig. 9 es una representacion esquematica en seccion transversal de otro ejemplo de un aparato para separar particulas segun la presente invencion;

La Fig. 10 es una representacion esquematica de un ejemplo de un metodo para producir una estructura fibrosa segun la presente invencion;

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la Fig. 11A es una representacion isometrica del volumen hueco de un aparato para separar particulas segun la presente invencion; y

la Fig. 11B es una representacion lateral del volumen hueco de la Fig. 11 A.

Descripcion detallada de la invencion

Definiciones

En la presente memoria, “componente separador” significa una parte de un aparato para separar particulas que es capaz de desviar una parte (menos de todas) de las particulas que se desplazan a traves del aparato, de tal manera que las particulas que se desvian se separan de las otras particulas que continuan desplazandose a traves del aparato. El componente separador es aquella parte del aparato entre una superficie imaginaria S1 normal a la entrada del aparato y una superficie imaginaria S2 normal a la salida del aparato, como se muestra en la Fig. 6. El angulo en el que las superficies imaginarias S1 y S2 se cortan es el angulo a. El componente separador puede usar las diferencias en las caracteristicas inerciales y/o aerodinamicas entre las particulas que se desplazan a traves del aparato para facilitar la separacion de las particulas en dos o mas grupos distintos.

El componente separador comprende un componente activo, tal como un molinete giratorio, con el que contactan las particulas desviadas. El componente separador puede comprender un componente pasivo, tal como un tamiz, a traves del cual pasan las particulas desviadas. En un ejemplo, el componente separador comprende tanto un molinete giratorio como un tamiz. En otro ejemplo, el componente separador comprende una abertura en una pared de la carcasa del aparato, a traves de la cual pasa una parte (menos de todas) de las particulas como resultado de la separacion de las particulas de las otras particulas que se desplazan a traves del aparato. La abertura puede conducir a una unidad de recogida que almacena las particulas desviadas y/o puede conducir a un bucle de recirculacion para inyectar las particulas desviadas, de forma directa o indirecta, de nuevo al aparato. Esta caracteristica de recirculacion puede aplicarse a cualquiera de las particulas desviadas/separadas. Por ejemplo, las particulas desviadas al molinete giratorio pueden quedar reducidas en su tamano por el molinete giratorio y luego volver a inyectarse a las particulas que se estan desplazando a traves del aparato. En otras palabras, las particulas desviadas pueden separarse temporalmente de las otras particulas que continuan desplazandose a traves del aparato y pueden reintroducirse en las particulas que se estan desplazando a traves del aparato una vez que se hayan alterado sus caracteristicas, como el tamano, de manera que sean sustancialmente similares a aquellas particulas que no son desviadas por el componente separador.

El componente separador puede comprender un unico dispositivo mecanico que imparte energia mecanica a las particulas.

En un ejemplo, el aparato de la presente invencion puede carecer de un tamiz y/o criba.

El componente separador es capaz de separar las particulas que se desplazan a traves del aparato en funcion de sus diferencias en las caracteristicas inerciales y/o aerodinamicas. Por ejemplo, las particulas con inercia relativamente alta y baja resistencia aerodinamica se separaran mediante el componente separador del aparato de la presente invencion de las particulas con inercia relativamente baja y resistencia aerodinamica relativamente alta.

En la presente memoria, “inercia” o “inercial” significa la tendencia de una particula a continuar moviendose en su direccion actual con independencia de lo que hagan los vectores de velocidad del aire alrededor. Como se ha definido, una particula que tenga una inercia elevada continuara a lo largo de una trayectoria en linea recta a traves de la curva (vuelta) en angulo a de la Fig. 6 y en el componente separador. Una particula con baja inercia sera mas susceptible a los vectores de la velocidad del aire alrededor de ella y sera mas facil que siga la curva (vuelta) en angulo a de la Fig. 6 y se desvie y/o separe de las otras particulas que continuan moviendose a traves del aparato hasta la salida. Esto podria describirse como una relacion de Fuerza = Masa x Aceleracion o Fuerza = (Volumen x Densidad) x Aceleracion o Energia cinetica = / (Masa) x (Velocidad)2 o Energia cinetica = 1/2 (Volumen x Densidad) x (Velocidad)2. La masa de la particula puede aumentarse aumentando la densidad a un volumen constante, el volumen a una densidad constante (a traves del tamano o la relacion dimensional de la particula) o aumentando el volumen y la densidad.

“Caracteristicas aerodinamicas” segun se usa, significa principalmente resistencia aerodinamica o significa solamente resistencia aerodinamica. El aumento de la resistencia aerodinamica de una particula la hara mas susceptible a lo que le hagan los vectores de velocidad del aire. Esto depende de la superficie especifica de la particula, que son las unidades de m2/g. El aumento de la superficie especifica de una particula, bien aumentando la superficie especifica a una masa dada o superficie especifica constante o disminuyendo la masa, dara como resultado que la particula pueda seguir la curva (vuelta) en angulo a de la Fig. 6 con mayor facilidad, ya que seguira mas de cerca el flujo de aire a traves del aparato. Ademas, el aumento de la densidad reduce la superficie especifica, el aumento de la relacion dimensional reduce la superficie especifica y la reduccion del tamano de particula aumenta la superficie especifica.

En la presente memoria “estructura fibrosa” significa una estructura que comprende uno o mas filamentos y/o fibras. En un ejemplo, una estructura fibrosa segun la presente invencion significa una disposicion ordenada de

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filamentos y/o fibras dentro de una estructura para realizar una funcion. Ejemplos no limitativos de estructuras fibrosas de la presente invencion incluyen papel, tejidos (incluidos tejidos tejidos, tejidos anudados y tejidos no tejidos), y almohadillas absorbentes (por ejemplo, para panales o productos de higiene femenina).

Los ejemplos no limitativos de procesos para fabricar estructuras fibrosas incluyen procesos conocidos de fabricacion de papel por suspension y deposicion al agua o al aire. Tales procesos incluyen de forma tipica las etapas de preparar una composicion de fibra en forma de suspension en un medio, ya sea humedo, mas especificamente un medio acuoso, o seco, mas especificamente gaseoso, es decir, con aire como medio. El medio acuoso usado en los procesos de suspension y deposicion en humedo se designa a menudo como una suspension acuosa de fibras. La suspension acuosa de fibras se utiliza a continuacion para depositar una pluralidad de fibras sobre un cable o cinta de conformacion de manera que se forma una estructura fibrosa embrionaria, tras lo cual, el secado y/o la union de las fibras entre si da como resultado una estructura fibrosa. Ademas, el procesamiento de la estructura fibrosa puede llevarse a cabo de manera que se forma una estructura fibrosa acabada. Por ejemplo, en procesos tipicos para fabricar papel, la estructura fibrosa acabada es la estructura fibrosa que se enrolla en el carrete al final de la fabricacion de papel y puede posteriormente convertirse en un producto acabado, por ejemplo, un producto higienico de papel tisu.

Las estructuras fibrosas de la presente invencion pueden ser homogeneas o pueden estar dispuestas en laminas. Si estan dispuestas en laminas, las estructuras fibrosas pueden comprender al menos dos y/o al menos tres y/o al menos cuatro y/o al menos cinco laminas.

Las estructuras fibrosas de la presente invencion pueden ser estructuras fibrosas formadas de manera conjunta.

En la presente memoria, “estructura fibrosa formada de manera conjunta” significa que la estructura fibrosa comprende una mezcla de al menos dos materiales distintos, en donde al menos uno de los materiales comprende un filamento, como un filamento de polipropileno, y al menos otro material, distinto del primer material, que comprende una particula, como una fibra y/o una sustancia granulada y/o polvo. En un ejemplo, una estructura fibrosa co-formada comprende particulas, tales como fibras, tales como fibras de pasta de madera y filamentos, tales como filamentos de polipropileno.

En la presente memoria, “particula” significa una fibra, una sustancia granulada y/o un polvo.

En la presente memoria “relacion dimensional” significa, cuando se refiere a una particula, especialmente a una fibra, el diametro/la longitud de la particula.

En la presente memoria, “elemento fibroso” significa una fibra y/o un filamento.

En la presente memoria, “fibra” y/o “filamento” significa una particula alargada que tiene una longitud aparente que excede enormemente su anchura aparente, es decir, una relacion de al menos aproximadamente 10 entre longitud y diametro. Para los propositos de la presente invencion, una “fibra” es una particula alargada, como se ha descrito anteriormente, que presenta una longitud de menos de 5,08 cm (2 pulg) y un “filamento” es una particula alargada, como se ha descrito anteriormente, que muestra una longitud superior o igual a 5,08 cm (2 pulg).

Las fibras se consideran de forma tipica como de naturaleza discontinua. Los ejemplos no limitativos de fibras incluyen fibras de pasta, tales como las fibras de pasta de madera y fibras cortadas sinteticas, tales como las fibras de poliester. Las fibras pueden ser monocomponentes o multicomponentes, como las fibras bicomponentes.

Los filamentos se consideran de forma tipica como de naturaleza continua o sustancialmente continua. Los filamentos son relativamente mas largos que las fibras. Los ejemplos no limitativos de filamentos incluyen filamentos obtenidos por fundido y soplado y/o ligados por hilado. Ejemplos no limitativos de materiales que se pueden hilar en filamentos incluyen polimeros naturales, tales como almidon, derivados de almidon, celulosa y derivados de celulosa, hemicelulosa, derivados de hemicelulosa, y polimeros sinteticos incluidos, aunque no de forma limitativa, filamentos de poli(alcohol vinilico) y/o filamentos derivados de poli(alcohol vinilico), y filamentos de polimeros termoplasticos tales como poliesteres, nylon, poliolefinas tales como filamentos de polipropileno, filamentos de polietileno, y fibras termoplasticas biodegradables o transformables en abono organico tales como filamentos de acido polilactico, filamentos de polihidroxialcanoato y filamentos de policaprolactona. Los filamentos pueden ser monocomponentes o multicomponentes, como los filamentos bicomponentes.

En un ejemplo de la presente invencion, “fibra” se refiere a fibras para la fabricacion de papel. Las fibras para la fabricacion de papel utiles en la presente invencion incluyen fibras celulosicas comunmente conocidas como fibras de pasta de madera. Las pastas de madera utilizables incluyen pastas de sustancias quimicas, como pastas Kraft, pastas de sulfito, de sosa y de sulfato, asi como pastas mecanicas que incluyen, por ejemplo, pasta de madera triturada, pasta termomecanica y pasta termomecanica modificada quimicamente. No obstante, pueden resultar preferibles las pastas quimicas, puesto que transmiten a las hojas de papel tisu hechas de las mismas una sensacion tactil de suavidad superior. Se pueden utilizar pastas derivadas de arboles de hoja caduca (en adelante, designados tambien como “madera dura”) y de coniferas (en adelante, designados tambien como “madera blanda”). Las fibras de madera dura y de madera blanda pueden estar mezcladas o, de forma

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alternativa, depositadas en laminas para obtener una banda estratificada. US-4.300.981; y US-3.994.771 se han incorporado a la presente memoria a modo de referencia con el fin de describir la disposicion de las laminas de fibras de madera dura y de madera blanda. Tambien se pueden aplicar a la presente invencion fibras derivadas de papel reciclado que pueden contener cualquiera o todas las categorias anteriores, asi como otros materiales no fibrosos, como cargas y adhesivos utilizados para facilitar la elaboracion de papel inicial.

Ademas de las diferentes fibras de pasta de madera, tambien se pueden utilizar otras fibras celulosicas, como linter de algodon, rayon, lyocell y bagazo en esta invencion. Otras fuentes de celulosa en forma de fibras o que se pueden hilar para convertirse en fibras incluyen hierbas y gramineas.

El “producto higienico de papel tisu” en la presente memoria significa una banda suave de baja densidad (es decir < aproximadamente 0,15 g/cm3) de utilidad como utensilio limpiador para limpieza post-urinaria y post- deposicion intestinal (papel higienico), para descargas otorrinolaringologicas (tejido facial) y para usos limpiadores y absorbentes multifuncionales (toallitas absorbentes). El producto higienico de papel tisu se puede enrollar sobre si mismo alrededor de un nucleo o sin un nucleo para formar un cilindro de producto higienico de papel tisu.

En un ejemplo, el producto higienico de papel tisu de la presente invencion comprende una estructura fibrosa segun la presente invencion.

Los producto higienicos de papel tisu de la presente invencion pueden presentar un peso por unidad de superficie de entre aproximadamente 10 g/m2 a aproximadamente 120 g/m2 y/o de aproximadamente 15 g/m2 a aproximadamente

110 g/m2 y/o de aproximadamente 20 g/m2

a aproximadamente 100 g/m2 y/o de aproximadamente 30 g/m2 a 90 g/m2

Ademas, el producto higienico de papel tisu de la presente invencion puede presentar un peso por unidad de superficie de entre aproximadamente 40 g/m2 a aproximadamente 120 g/m2 y/o de aproximadamente 50 g/m2 a aproximadamente 110 g/m2 y/o de aproximadamente 55 g/m2 a aproximadamente 105 g/m2 y/o de aproximadamente 60 g/m2 a 100 g/m2.

Los productos higienicos de papel tisu de la presente invencion pueden estar en forma de rollos de producto higienico de papel tisu. Dichos rollos de producto higienico de papel tisu pueden comprender una pluralidad de hojas conectadas y perforadas de estructura fibrosa que se pueden dispensar de forma independiente a las hojas adyacentes. En un ejemplo, uno o mas extremos del rollo de producto higienico de papel tisu puede comprender un adhesivo y/o agente de resistencia en seco para reducir la perdida de fibras, especialmente de fibras de pasta de madera en los extremos del rollo de producto higienico de papel tisu.

Los productos higienicos de papel tisu de la presente invencion pueden comprender aditivos como agentes suavizantes, agentes temporales de resistencia en humedo, agentes permanentes de resistencia en humedo, agentes suavizantes voluminosos, lociones, siliconas, agentes humectantes, latex, especialmente latex aplicados con un diseno en la superficie, agentes para resistencia en seco, como carboximetilcelulosa y almidon, y otros tipos de aditivos adecuados para su inclusion en y/o sobre los productos higienicos de papel tisu.

En la presente memoria, “peso molecular promedio en peso” significa el peso molecular promedio en peso determinado mediante el uso de cromatografia de filtracion en gel segun el protocolo descubierto en Colloids and Surfaces A. Physico Chemical & Engineering Aspects, Vol. 162, 2000, pags. 107-121.

“Gramaje” en la presente memoria es el peso por unidad de superficie de una muestra indicado en libras/3000 pies2 o g/m2.

En la presente memoria, “direccion de la maquina” o “DM” significa la direccion paralela al flujo de la estructura fibrosa a traves de la maquina para elaborar la estructura fibrosa y/o del equipo para la fabricacion del producto higienico de papel tisu.

En la presente memoria, “direccion transversal a la maquina” o “DTM” significa la direccion paralela a la anchura de la maquina para elaborar la estructura fibrosa y/o el producto higienico de papel tisu, y que es perpendicular a la direccion de la maquina.

En la presente memoria, “capa” significa una estructura fibrosa integral individual.

En la presente memoria, “capas” significa dos o mas estructuras fibrosas integrales e individuales dispuestas en una relacion practicamente contigua frente a frente entre si, que forman una estructura fibrosa multicapa y/o un producto higienico de papel tisu multicapa. Tambien se contempla que una estructura fibrosa integral individual pueda formar de manera eficaz una estructura fibrosa multicapa, por ejemplo, al plegarse sobre si misma.

En la presente memoria, se entiende que los articulos “una” y “uno” cuando se utilizan en la presente memoria, por ejemplo, “un tensioactivo anionico” o “una fibra”, indican una cantidad de uno o mas del material que se reivindica o describe.

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Todos los porcentajes y relaciones se calculan en peso, a menos que se indique de cualquier otra manera. Todos los porcentajes y relaciones se calculan sobre la base de la composicion total a menos que se indique de cualquier otra manera.

Salvo que se indique lo contrario, todos los niveles de componentes o composiciones se indican en referencia al nivel activo de dicho componente o composicion, y se encuentran exentos de impurezas, por ejemplo, disolventes o subproductos residuales que puedan estar presentes en fuentes comerciales.

Aparato para separar particulas

En un ejemplo de la presente invencion, un aparato para separar particulas comprende una carcasa, a traves de la cual una pluralidad de particulas puede desplazarse, y un componente separador, a traves del cual solo se desplaza una parte de las particulas durante el funcionamiento del aparato.

La Fig. 6 muestra un aparato 10a para separar particulas segun la presente invencion. El aparato 10a es adecuado para separar particulas, por ejemplo particulas 12a y particulas 12b, que presentan distintas diferencias en las caracteristicas inerciales y/o aerodinamicas. En el presente ejemplo, las particulas 12b pueden ser agregados de las particulas 12a. Al menos una parte de las particulas 12b se separa de las otras particulas, es decir, las particulas 12a, mediante un componente separador 14. Esta separacion de particulas puede manifestarse por una mayor concentracion de una determinada particula dentro de un grupo y una mayor concentracion de otra particula en el otro grupo. Por ejemplo, como algunas de las particulas 12b se separan del grupo de particulas 12a y 12b que entran en el aparato 10a, el grupo de particulas del que se separan las particulas 12b presenta una mayor concentracion de particulas 12a y el grupo de particulas formado por las particulas 12b desviadas y/o separadas presenta una mayor concentracion de particulas 12b. En otras palabras, las particulas 12b se retiran, preferiblemente, del grupo de particulas 12a y 12b que entran en el aparato 10a, a pesar de que algunas de las particulas 12a pueden separarse junto con las particulas 12b y/o algunas de las particulas 12b pueden permanecer con las particulas 12a del grupo original de particulas 12a y 12b que entro en el aparato 10a. Las particulas 12b pueden presentar diferencias en las caracteristicas inerciales y/o aerodinamicas distintas de las de las particulas 12a.

El componente separador 14 del aparato 10a comprende un molinete 16 como se muestra en detalle en la Fig. 7. En un ejemplo, el molinete 16 es un molinete giratorio. Por ejemplo, el molinete puede girar a una velocidad de al menos 1000 rpm durante el funcionamiento del aparato 10a. En un ejemplo, el componente separador 14 comprende una parte de la carcasa 18 del aparato. Ademas del molinete 16, el componente separador 14 puede comprender aletas 17, tal como aletas fijas que se extienden desde la carcasa 18 y que ayudan a dirigir las particulas desviadas y/o separadas, por ejemplo, las particulas 12b, al molinete 16. Ademas de las aletas 17, el componente separador 14 tambien puede comprender una fuente de fluido 19, tal como aire comprimido, que asegura que las particulas desviadas y/o separadas, por ejemplo las particulas 12b, contacten el molinete 16. El aparato 10a se disena de tal manera que una parte del grupo de particulas 12a y 12b, por ejemplo las particulas 12b, sea desviada por el componente separador 14, de tal manera que se separe de las otras particulas del grupo, por ejemplo las particulas 12a, que continuan desplazandose sin obstaculos a traves del aparato 10a.

Ademas del componente separador 14, el aparato 10a ademas comprende una carcasa 18 que define un volumen 20 hueco interior a traves del cual las particulas 12a, 12b se desplazan, al menos parcialmente, a lo largo de un paso de flujo de las particulas como representan las flechas en la Fig. 6. La carcasa 18 comprende una entrada 22 de particulas a traves de la cual el grupo de particulas 12a y 12b se introducen en el aparato 10a. La entrada 22 de particulas se coloca antes del componente separador 14. La carcasa 18 tambien comprende una salida 24 de particulas a traves de la cual las particulas que no se han desviado y/o separado, es decir, el grupo de particulas que muestra una concentracion superior de particulas 12a (pues las particulas 12b se han desviado y/o separado, preferiblemente, del grupo de particulas 12a y 12b que se introdujo en el aparato) salen del aparato 10a. La salida 24 de particulas se coloca despues del componente separador 14. Una pluralidad de particulas 12a y 12b entra en el aparato 10a a traves de la entrada 22 de particulas y sale del aparato 10a a traves de la salida 24 de particulas. En un ejemplo, las particulas 12b comprenden agregados de particulas 12a, que despues de separarse de las otras particulas 12a se alteran, de tal manera que los agregados se rompen en particulas 12a individuales y pueden reintroducirse en el grupo de particulas 12a que se esta desplazando a traves del aparato 10a hacia la salida 24 de particulas.

El volumen 20 hueco interior definido por la carcasa 18 del aparato 10a entre la entrada 22 de particulas y la salida 24 de particulas comprende un angulo a, formado por la interseccion de las superficies imaginarias normales a la entrada 22 de particulas y la salida 24 de particulas, de mas de 20° y menos de 160° y/o mas de 45° y menos de 110°. En un ejemplo, las particulas 12a se desplazan dentro del volumen 20 hueco interior desde la entrada 22 de particulas a traves del angulo a hasta la salida 24 de particulas, de tal manera que no son desviadas ni separadas del grupo de particulas 12a y 12b por el componente separador 14. En un ejemplo, las particulas 12b se desplazan dentro del volumen 20 hueco interior desde la entrada 22 de particulas y son desviadas y/o separadas del grupo de particulas 12a y 12b por el componente separador 14. Las particulas 12b pueden reintroducirse en la corriente de particulas que no han sido desviadas ni separadas por el componente separador 14, que continuan desplazandose a traves del aparato 10a hasta la salida 24 de particulas.

Como se muestra en la Fig. 7, el molinete 16 comprende un arbol 26 alrededor del cual gira el molinete 16.

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Las Figs. 8A y 8B ilustran un ejemplo de una disposicion de molinete 16 y aleta 17 adecuados para usar en el aparato 10a de la Fig. 6.

La Fig. 9 ilustra otro ejemplo de un aparato para separar particulas 10b que no es segun la presente invencion. El aparato 10b es adecuado para separar particulas, por ejemplo particulas 12a y particulas 12b, que presentan distintas diferencias en las caracteristicas inerciales y/o aerodinamicas. En el presente ejemplo, las particulas 12b pueden ser agregados de las particulas 12a. Al menos una parte de las particulas 12b se separa de las otras particulas; a saber, las particulas 12a, mediante un componente separador 14. Esta separacion de particulas puede manifestarse por una mayor concentracion de una determinada particula dentro de un grupo y una mayor concentracion de otra particula en el otro grupo. Por ejemplo, como algunas de las particulas 12b se separan del grupo de particulas 12a y 12b que entran en el aparato 10b, el grupo de particulas 12a y 12b del que se separan las particulas 12b presenta una mayor concentracion de particulas 12a y el grupo de particulas formado por las particulas 12b desviadas y/o separadas presenta una mayor concentracion de particulas 12b. En otras palabras, las particulas 12b se retiran, preferentemente, del grupo de particulas 12a y 12b que entran en el aparato 10b, a pesar de que algunas de las particulas 12a pueden separarse junto con las particulas 12b y/o algunas de las particulas 12b pueden permanecer con las particulas 12a del grupo original de particulas 12a y 12b que entro en el aparato 10b. Las particulas 12b pueden presentar diferencias en las caracteristicas inerciales y/o aerodinamicas distintas de las de las particulas 12a.

El componente separador 14 del aparato 10b puede comprender una abertura 28 dentro de la carcasa 18, a traves de la cual una parte del grupo de particulas 12a y 12b, por ejemplo las particulas 12b, pasa y se separa de las otras particulas, por ejemplo las particulas 12a. La abertura 28 puede conectarse a un dispositivo de recogida (no mostrado). El aparato 10b se disena de tal manera que una parte del grupo de particulas 12a y 12b, por ejemplo las particulas 12b, sea desviada por el componente separador 14, de tal manera que se separe de las otras particulas del grupo, por ejemplo las particulas 12a, que continuan desplazandose sin obstaculos a traves del aparato 10b.

Ademas del componente separador 14, el aparato 10b ademas comprende una carcasa 18 que define un volumen 20 hueco interior a traves del cual las particulas 12a, 12b se desplazan, al menos parcialmente, a lo largo de un paso de flujo de las particulas como representan las flechas en la Fig. 9. La carcasa 18 comprende una entrada 22 de particulas a traves de la cual el grupo de particulas 12a y 12b se introducen en el aparato 10a. La entrada 22 de particulas se coloca antes del componente separador 14. La carcasa 18 tambien comprende una salida 24 de particulas a traves de la cual las particulas que no se han desviado y/o separado, es decir, el grupo de particulas que muestra una concentracion superior de particulas 12a (pues las particulas 12b se han desviado y/o desviado, preferentemente, del grupo de particulas 12a y 12b que se introdujo en el aparato) salen del aparato 10b. La salida 24 de particulas se coloca despues del componente separador 14. Una pluralidad de particulas 12a y 12b entra en el aparato 10b a traves de la entrada 22 de particulas y sale del aparato 10b a traves de la salida 24 de particulas. En un ejemplo, las particulas 12b comprenden agregados de particulas 12a, que despues de separarse de las otras particulas 12a se alteran, de tal manera que los agregados se rompen en particulas 12a individuales y pueden reintroducirse en el grupo de particulas 12a que se estan desplazando a traves del aparato 10b hacia la salida 24 de particulas.

El volumen 20 hueco interior definido por la carcasa 18 del aparato 10b entre la entrada 22 de particulas y la salida 24 de particulas comprende un angulo a, formado por la interseccion de las superficies imaginarias normales a la entrada 22 de particulas y la salida 24 de particulas, superior a 20° e inferior a 160° y/o superior a 45° e inferior a 110°. En un ejemplo, las particulas 12a se desplazan dentro del volumen 20 hueco interior desde la entrada 22 de particulas a traves del angulo a hasta la salida 24 de particulas, de tal manera que no son desviadas ni separadas del grupo de particulas 12a y 12b por el componente separador 14. En un ejemplo, las particulas 12b se desplazan dentro del volumen 20 hueco interior desde la entrada 22 de particulas y son desviadas y/o separadas del grupo de particulas 12a y 12b por el componente separador 14. Las particulas 12b pueden reintroducirse en la corriente de particulas que no han sido desviadas ni separadas por el componente separador 14, que continuan desplazandose a traves del aparato 10a hasta la salida 24 de particulas.

Aunque la descripcion anterior ha ilustrado particulas 12b como agregados de particulas 12a, se pueden separar particulas diferentes (diferentes en tamano, diferentes en composicion) haciendo pasar las particulas a traves de un aparato segun la presente invencion.

En otro ejemplo de la presente invencion, un aparato para separar particulas utiliza las diferencias en las caracteristicas inerciales y/o aerodinamicas entre las particulas que se desplazan a traves del aparato para separar espacialmente las particulas en dos o mas grupos en funcion de sus inercias. Las particulas de al menos uno de los dos o mas grupos de particulas formados se trataran entonces de manera diferente que las particulas de al menos uno de los otros dos o mas grupos de particulas. El aparato puede disenarse como se describe en la presente memoria.

En otro ejemplo de la presente invencion, un aparato para separar particulas presenta una relacion de numero de particulas aceptadas con respecto al numero de particulas atrapadas superior a 2 y/o superior a 3 y/o superior a 4 y/o superior a 5 y/o inferior a 0,5 y/o inferior a 0,3 y/o inferior a 0,25 y/o inferior a 0,2 y/o inferior a 0,05, medido segun el metodo de ensayo CFD descrito en la presente memoria en cualquier condicion indicada en el metodo de ensayo. El aparato puede disenarse como se describe en la presente memoria. El aparato esta disenado para separar particulas en funcion de las diferencias en las caracteristicas inerciales y/o aerodinamicas de las particulas.

La Tabla 1 abajo establece un intervalo de relaciones de numero de particulas aceptadas con respecto al numero de particulas atrapadas a una densidad dada (22, 86 y 150 kg/m3), un tamano dado (0,001, 0,0045 y 0,008 m) y una relacion dimensional dada (0,01; 0,4; 0,8 y 1,0).

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#Aceptadas #Atrapadas: Tamano (m) Relacion dimensional Densidad (kg/m3

9,17: 0,001 0,01 22

4,25: 0,0045 0,01 22

3,02: 0,008 0,01 22

1,21: 0,001 0,4 22

0,10: 0,0045 0,4 22

0,01: 0,008 0,4 22

0,11: 0,001 0,8 22

0,01: 0,0045 0,8 22

0,06: 0,008 0,8 22

0,01: 0,001 1,0 22

0,36: 0,0045 1,0 22

0,21: 0,008 1,0 22

4,74: 0,001 0,01 86

1,58: 0,0045 0,01 86

0,90: 0,008 0,01 86

0,13: 0,001 0,4 86

0,00: 0,0045 0,4 86

0,06: 0,008 0,4 86

0,00: 0,001 0,8 86

0,23: 0,0045 0,8 86

0,13: 0,008 0,8 86

0,19: 0,001 1,0 86

0,14: 0,0045 1,0 86

0,13: 0,008 1,0 86

3,18: 0,001 0,01 150

0,92: 0,0045 0,01 150

0,45: 0,008 0,01 150

0,01: 0,001 0,4 150

0,06: 0,0045 0,4 150

0,33: 0,008 0,4 150

0,04: 0,001 0,8 150

0,12: 0,0045 0,8 150

0,13: 0,008 0,8 150

0,18: 0,001 1,0 150

0,12: 0,0045 1,0 150

0,13: 0,008 1,0 150

Tabla 1

Las particulas que se desplazan a traves del aparato de la presente invencion pueden presentar una densidad de 10 150 kg/m3 o menos y/o 86 kg/m3 o menos y/o 22 kg/m3 o menos. Las particulas pueden presentar una relacion

dimensional de 1,0 o menos y/o 0,8 o menos y/o 0,4 o menos y/o 0,01 o menos. Las particulas pueden presentar un tamano de 0,008 m o menos y/o 0,0045 m o menos y/o 0,001 o menos.

El aparato para separar particulas de la presente invencion y/o sus componentes pueden hacerse de cualquier 15 material adecuado conocido en la tecnica. Los ejemplos no limitativos de materiales adecuados incluyen aluminio, acero, acero inoxidable, laton, bronce, policarbonato y mezclas de los mismos.

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Metodo para separar particulas

En un ejemplo de la presente invencion, un metodo para separar una pluralidad de particulas segun la presente invencion comprende las etapas de:

a. proporcionar un aparato para separar particulas segun la presente invencion, y

b. suministrar una pluralidad de particulas al aparato, de tal manera que las particulas se separan en dos o mas grupos de particulas mientras las particulas se desplazan a traves del aparato durante su funcionamiento.

El aparato puede separar las particulas por las diferencias en las caracteristicas inerciales y/o aerodinamicas entre las particulas.

En un ejemplo, el aparato para separar particulas comprende una carcasa a traves de la cual una pluralidad de particulas puede desplazarse y un componente separador que es capaz de separar las particulas en dos o mas grupos durante su funcionamiento.

En un ejemplo, la pluralidad de particulas se suministra al aparato mediante un disociador, tal como un molino triturador.

Las particulas pueden presentar una densidad de menos de 500 kg/m3 y/o menos de 300 kg/m3 y/o 150 kg/m3 o menos y/o 86 kg/m3 o menos y/o 22 kg/m3 o menos.

Las particulas pueden presentar un tamano de 0,0254 m o menos y/o 0,008 m o menos y/o 0,0045 m o menos y/o 0,001 o menos.

Las particulas pueden presentar una relacion dimensional (diametro/longitud) de 1,0 o menos y/o 0,8 o menos y/o 0,4 o menos y/o 0,01 o menos.

Metodo de fabricacion de un producto manufacturado

En un ejemplo de la presente invencion, un metodo de fabricacion de un articulo manufacturado comprende las etapas de:

a. proporcionar un aparato para separar particulas segun la presente invencion;

c. mezclar al menos uno de los dos o mas grupos de particulas con uno o mas elementos fibrosos para formar un articulo manufacturado; y

d. opcionalmente, formar el articulo manufacturado sobre una cinta, tal como una cinta con un diseno.

En un ejemplo, la etapa de mezclado comprende recoger las particulas y los elementos fibrosos en un dispositivo de recogida, tal como una cinta, por ejemplo, una cinta con un diseno.

En un ejemplo, las particulas comprenden fibras de pasta. En otro ejemplo, los elementos fibrosos comprenden filamentos, tal como filamentos de polipropileno.

El articulo manufacturado puede ser una estructura fibrosa.

En otro ejemplo de la presente invencion, se proporciona un metodo de fabricacion de una estructura fibrosa que comprende las etapas de:

a. proporcionar un aparato para separar particulas segun la presente invencion;

c. combinar las particulas que salen del aparato con una pluralidad de filamentos, tal como filamentos hilados por fundido y soplado; y

d. recoger la combinacion de particulas y filamentos en un dispositivo de recogida para formar una estructura fibrosa.

En un ejemplo, la etapa de combinar las particulas con los filamentos sucede en el espacio antes de recogerlos en el dispositivo de recogida.

Las particulas pueden comprender fibras de pasta y los filamentos pueden comprender filamentos de polipropileno hilados por fundido y soplado.

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Ejemplo no limitativo de un metodo para fabricar una estructura fibrosa

Un ejemplo no limitativo de un metodo/proceso para fabricar una estructura fibrosa segun la presente invencion se representa en la Fig. 10. El proceso mostrado en la Fig. 10 comprende la etapa de mezclar una pluralidad de particulas 12a, 12b, tal como fibras, con una pluralidad de filamentos 30. En un ejemplo, las particulas 12a, 12b son fibras de pasta de madera, tales como fibras SSK y/o fibras de Eucalyptus, y los filamentos 30 son filamentos de polipropileno. Las particulas 12a, 12b, pueden combinarse con los filamentos 30, de tal manera que se suministren a una corriente de filamentos 30 desde un molino triturador 32 a traves de un aparato para separar particulas 10a segun la presente invencion para formar una mezcla de filamentos 30 y particulas 12a, 12b, (preferiblemente particulas 12a). Los filamentos 30 pueden crearse mediante fusion y soplado a traves de una matriz 34 de fusion y soplado. La mezcla de particulas 12a, 12b y de filamentos 30 se recoge en un dispositivo de recogida, como una cinta 36 para formar una estructura fibrosa 38. El dispositivo de recogida puede ser una cinta disenada y/o moldeada que da por resultado la estructura fibrosa que presenta un diseno superficial, tal como un diseno repetitivo no al azar. La cinta moldeada puede tener sobre ella un diseno tridimensional que se transmita a la estructura fibrosa 38 durante el proceso.

En un ejemplo de la presente invencion, la estructura fibrosa se fabrica usando una matriz que comprende al menos un orificio para formar filamentos y/o 2 o mas y/o 3 o mas filas de orificios para formar filamentos a partir de los que se hilan los filamentos. Al menos una fila de orificios contiene 2 o mas y/o 3 o mas y/o 10 o mas orificios para formar filamentos. Ademas de los orificios para formar filamentos, la matriz comprende orificios para administrar fluidos, como orificios para administrar gases, en un ejemplo, orificios para administrar aire, lo que proporciona atenuacion a los filamentos formados mediante los orificios para formar filamentos. Se pueden asociar uno o mas orificios para administrar fluidos con un orificio para formar filamentos, de forma que el fluido que sale por el orificio para administrar fluidos sea paralelo o sustancialmente paralelo (en lugar de en angulo, como una matriz con borde de cuchilla) a una superficie exterior de un filamento que sale del orificio para formar filamentos. En un ejemplo, el fluido que sale del orificio para administrar fluidos entra en contacto con la superficie exterior de un filamento formado a partir de un orificio para formar filamentos en un angulo de menos de 30° y/o menos de 20° y/o menos de 10° y/o menos de 5° y/o aproximadamente 0°. Uno o mas orificios para administrar fluidos pueden disponerse alrededor de un orificio para formar filamentos. En un ejemplo, uno o mas orificios para administrar fluido se asocian a un unico orificio para formar filamentos, de manera que el fluido que sale por el o los orificios para administrar fluido entra en contacto con la superficie exterior de un unico filamento formado a partir de un unico orificio para formar filamentos. En un ejemplo, el orificio para administrar fluido permite que un fluido, como un gas, por ejemplo aire, entre en contacto con la superficie exterior de un filamento formado a partir de un orificio para formar filamentos en lugar de entrar en contacto con la superficie interna de un filamento, como sucede cuando se forma un filamento hueco.

Una vez que la estructura fibrosa 38 se ha formado sobre el dispositivo de recogida, la estructura fibrosa 38 se puede someter a operaciones de procesado posterior, tales como estampado en relieve, union termica, operaciones de generacion de deshilachaduras, operaciones para impartir humedad, y operaciones de tratamiento superficial para formar una estructura fibrosa terminada. Un ejemplo de operacion de tratamiento superficial a la que puede someterse la estructura fibrosa es la aplicacion superficial de un aglutinante elastomerico, tal como etileno vinilo acetato (EVA), latex, y otros aglutinantes elastomericos. Dicho aglutinante elastomerico puede ayudar a reducir las pelusas creadas por la estructura fibrosa durante el uso realizado por los consumidores. El aglutinante elastomerico se puede aplicar a una o mas superficies de la estructura fibrosa con un diseno, especialmente un diseno repetitivo no al azar, o de manera que cubra o cubra esencialmente la(s) superficie(s) completas de la estructura fibrosa.

En un ejemplo, la estructura fibrosa 38 y/o la estructura fibrosa acabada se puede combinar con una o mas estructuras fibrosas diferentes. Por ejemplo, otra estructura fibrosa, como una estructura fibrosa que contenga filamentos, tal como una estructura fibrosa con filamentos de polipropileno, se puede asociar a la superficie de la estructura fibrosa 38 y/o la estructura fibrosa terminada. La estructura fibrosa de filamentos de polipropileno se puede formar mediante fusion y soplado de filamentos de polipropileno (filamentos que comprenden un segundo polimero que puede ser el mismo o diferente del polimero de los filamentos de la estructura fibrosa 38) sobre una superficie de la estructura fibrosa 38 y/o de la estructura fibrosa terminada. En otro ejemplo, la estructura fibrosa de filamentos de polipropileno se puede formar mediante fusion y soplado de filamentos que comprenden un segundo polimero que puede ser el mismo o diferente del polimero de los filamentos de la estructura fibrosa 38 sobre un dispositivo de recogida para formar la estructura fibrosa de filamentos de polipropileno. La estructura fibrosa de filamentos de polipropileno se puede combinar a continuacion con la estructura fibrosa 38 o la estructura fibrosa terminada para formar una estructura fibrosa de dos capas, o de tres capas si la estructura fibrosa 38 o la estructura fibrosa terminada se coloca entre dos capas de la estructura fibrosa de filamentos de polipropileno. La estructura fibrosa de filamentos de polipropileno se puede unir termicamente a la estructura fibrosa 38 o a la estructura fibrosa terminada mediante una operacion de union termica.

El proceso para fabricar la estructura fibrosa 38 puede estar estrechamente acoplado (si la estructura fibrosa esta enrollada en un rollo antes de proceder a la operacion de conversion) o bien acoplado directamente (si la estructura fibrosa no esta enrollada en un rollo antes de proceder a la operacion de conversion) a una operacion de estampado en relieve, impresion, deformacion, tratamiento superficial u otras operaciones de postconformacion conocidas por los expertos en la tecnica. A efectos de la presente invencion, acoplamiento directo significa que la estructura fibrosa 38 puede pasar directamente a una operacion de conversion en lugar de, por ejemplo, enrollarse en un rollo y posteriormente desenrollarse para proceder a la operacion de conversion.

Metodos de ensayo

A. Metodo de ensayo de dinamica de fluidos computacional (CFD)

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La dinamica de fluidos computacional (CFD) se usa para evaluar el destino de las partfculas dentro de un aparato para separar partfculas. El software Fluent 12.1.4, comercializado por ANSYS, Inc. de Ann Arbor, MI, EE. UU., se usa para la modelizacion de la CFD. Se usan los datos de entrada de la Tabla 2 en el sofware Fluent 12.1.4:

Modelo

Espacio

Tiempo

Viscoso

Tratamiento de las paredes

Opcion de efectos de reflexion de las paredes por el

modelo de tensiones de Reynolds

Condicion de contorno kmite de las paredes por el

modelo de tensiones de Reynolds Opcion (solucion k)

Opcion Presion-Tension cuadratica

Transferencia de calor

Solidificacion y fusion

Radiacion

Transporte de especies Fase dispersa acoplada Contaminantes Negro de humo

Configuracion

3D

Estable

Modelo de tensiones de Reynolds Funciones normales de las paredes Activado

Activado

Desactivado

Activado

Desactivado

Ninguno

Desactivado

10 Tabla 2

Las propiedades de los materiales usadas para la modelizacion de la CFD con el software Fluent 12.1.4 son gas idealmente incompresible para el fluido de aire movil, mientras que el diametro de las partfculas, la densidad y las relaciones dimensionales varfan segun la Tabla 3.

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Caractenstica de las partfculas Valores

Relacion dimensional (diametro/longitud) 0,01; 0,4; 0,8; 1,0

Densidad (kg/m3) 22, 86, 150

Tamano (m) 0,001; 0,0045; 0,008

Tabla 3

En la Tabla 4 se indica informacion adicional sobre las caractensticas del fluido de aire para la modelizacion de la 20 CFD con el software Fluent 12.1.4.

Propiedad: Unidades Metodo Valor(es)

Densidad: kg/m3 gas idealmente incompresible Variable

Cp (Calor especffico): j/kg-k constante 1006,43

Conductividad termica: w/m-k constante 0,0242

Viscosidad: kg/m-s constante 1,7894001 x 10-

Peso molecular Dilatacion termica: kg/kgmol constante 28,966

Coeficiente: l/k constante 0

Velocidad de sonido: m/s ninguno Variable

Tabla 4

25 Se supone que la mayorfa del espacio de las paredes, que forma los contornos lfmites del volumen hueco de un aparato para separar partfculas que este siendo evaluado por la modelizacion de la CFD con el software Fluent 12.1.4 que no tengan un flujo moviendose dentro o fuera de ellos estan hechos de aluminio. Se supone que las partfculas usadas en la modelizacion de la CFD con el software Fluent 12.1.4 tienen un coeficiente de restitucion normal de 0,3, un coeficiente de restitucion tangente de 0,3 y una condicion de contorno kmite de reflexion para las partfculas. Las 30 superficies de las paredes cerca del componente separador del aparato para separar partfculas tienen las mismas

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caracteristicas que las otras paredes, con la excepcion de que tienen una condicion de contorno limite de “atrapado”, de tal manera que si una particula choca contra estas superficies de las paredes dejara de moverse por el dominio.

La condicion de contorno limite de entrada puede ser especifica del flujo de masa o especifica de la velocidad, siempre que sea representativa de los flujos que se espera que se muevan a traves del aparato para separar particulas que se esten evaluando. La inyeccion de particulas se produce en la condicion de contorno limite como una inyeccion superficial. Las caracteristicas de las particulas para las inyecciones se muestran en la Tabla 3 arriba. Las relaciones dimensionales de las particulas se definen en el modelo discreto. Las condiciones de contorno limite de la salida se especifican en la salida de la presion.

Se resuelven las ecuaciones de energia, tensiones de Reynolds, flujo y turbulencia hasta llegar a un valor residual de 1 x 10-3 o menor si hay flujo en estado estacionario, de lo contrario, deberia realizarse un analisis del estado no estacionario con incrementos de tiempo suficientemente pequenos para llegar a los valores residuales indicados arriba. Se usa el esquema simple de acoplamiento de presion-velocidad.

Para evaluar un aparato para separar particulas segun este metodo de ensayo de la CFD, se usa el software Gambit, comercializado por ANSYS, Inc. de Ann Arbor, MI, EE. UU., u otro programa de geometria adecuado para introducir los datos del volumen hueco interior (espacio hueco a traves del cual las particulas fluyen durante el funcionamiento) del aparato para separar particulas. Las superficies de las paredes del aparato para separar particulas, cuyo unico proposito es contener el flujo, son tratadas por las particulas como una condicion de contorno limite de reflexion, mientras que aquellas, cuyo proposito es macerar y/o impartir energia mecanica de otro modo con la intencion de reducir aun mas el tamano de las particulas o con el proposito de cribar o tamizar las particulas tendrian una condicion de contorno limite para las particulas. Si el aparato tiene una o mas salidas adicionales para el tratamiento adicional de las particulas separadas, entonces la salida adicional tiene una condicion de contorno limite de atrapado de las particulas. Las inyecciones de particulas se introducen entonces en el volumen hueco en la condicion de contorno limite como una inyeccion superficial y se dejan pasar a traves del volumen hueco. Al final de la secuencia de inyecciones de particulas se crea un informe resumido que describe el numero de particulas que se atrapan en el volumen hueco (“numero de particulas atrapadas”) y el numero de particulas que escapan del volumen hueco (“numero de particulas aceptadas”).

Las dimensiones y valores divulgados en la presente memoria no deben entenderse como limitados estrictamente a los valores numericos exactos citados. No obstante, a menos que este especificado de otra manera, se pretende que cada una de tales dimensiones signifique tanto el valor citado como un intervalo funcionalmente equivalente alrededor de ese valor. Por ejemplo, una dimension descrita como “40 mm” significa “aproximadamente 40 mm”.

Cada documento citado en la presente memoria, incluida cualquier referencia cruzada o patente o solicitud relacionada, se ha incorporado como referencia en la presente memoria en su totalidad salvo que se excluya expresamente o quede limitado de otro modo. La mencion de cualquier documento no supone admitir que el mismo forme parte del estado de la tecnica con respecto a cualquier invencion descrita o reivindicada en la presente memoria, o que el mismo, unicamente o en cualquier combinacion con cualquier otra referencia o referencias, ensene, sugiera o describa tal invencion. Ademas, en la medida en que cualquier significado o definicion de un termino en este documento entre en conflicto con cualquier significado o definicion del mismo termino en un documento incorporado por referencia, prevalecera el significado o la definicion asignado a dicho termino en este documento.

Si bien se han ilustrado y descrito modalidades especificas de la presente invencion, sera evidente para los expertos en la materia que pueden hacerse otros diversos cambios y modificaciones sin desviarse del espiritu y alcance de la invencion. Por consiguiente, las reivindicaciones siguientes pretenden cubrir todos esos cambios y modificaciones contemplados dentro del ambito de esta invencion.

Claims

10
2.

15
3.
4.

20
5.

25
6.

30
7.

35

40 8.
9.

45
10.

50

55
11.
12.

REIVINDICACIONES

Un aparato (10a) para separar particulas, comprendiendo el aparato (10a) una carcasa (18) a traves de la cual una pluralidad de particulas (12a, 12b) pueden desplazarse y un componente separador (14) que separa la pluralidad de particulas (12a, 12b) en dos o mas grupos de particulas (12a, 12b) mientras la pluralidad de particulas (12a, 12b) se desplaza a traves del aparato durante el funcionamiento del aparato (10a), en donde el componente separador (14) comprende un molinete (16); y

en donde la carcasa (18) define un volumen (20) hueco interior que comprende un angulo a formado por la interseccion de superficies imaginarias normales a la entrada (22) de las particulas y la salida (24) de las particulas superior a 20° e inferior a 160°, preferiblemente en donde el angulo a es superior a 45° e inferior a 110°.

El aparato (10a) segun la reivindicacion 1 en donde el componente separador comprende una abertura en la carcasa a traves de la cual pasa el grupo separado de particulas.

El aparato (10a) segun cualquiera de las reivindicaciones anteriores en donde el molinete (16) reduce el tamano del grupo separado de particulas (12b) durante su funcionamiento.

El aparato (10a) segun cualquiera de las reivindicaciones anteriores en donde la carcasa (18) comprende una entrada (22) de particulas anterior al componente separador (14) y una salida (24) de particulas posterior al componente separador (14), en donde la pluralidad de particulas (12a, 12b) entra en la carcasa (18) a traves de la entrada (22) de particulas y sale de la carcasa (18) a traves de la salida (24) de particulas.

El aparato (10a) segun cualquiera de las reivindicaciones anteriores en donde las particulas (12a, 12b) se seleccionan del grupo que consiste en: fibras, sustancias granuladas, polvos y mezclas de los mismos.

El aparato (10a) segun cualquiera de las reivindicaciones anteriores en donde las particulas (12a, 12b) comprenden fibras, preferiblemente en donde las fibras comprenden fibras de pasta.

Un metodo para separar una pluralidad de particulas (12a, 12b), comprendiendo el metodo las etapas de:

a. proporcionar un aparato (10a) para separar particulas (12a, 12b) segun cualquiera de las reivindicaciones 1-6; y

b. suministrar una pluralidad de particulas (12a, 12b) al aparato (10a), de tal manera que las particulas (12a, 12b) se separan en dos o mas grupos de particulas (12a, 12b) mientras las particulas (12a, 12b) se desplazan a traves del aparato (10a) durante el funcionamiento del aparato (10a).

El metodo segun la reivindicacion 7 en donde las particulas solidas (12a, 12b) comprenden fibras de pasta.

El metodo segun la reivindicacion 7 en donde las particulas solidas (12a, 12b) se suministran al aparato (10a) mediante un disociador de particulas solidas, preferiblemente en donde el disociador de particulas solidas comprende un molino triturador.

Un metodo para fabricar una estructura fibrosa, comprendiendo el metodo las etapas de:

a. proporcionar un aparato (10a) para separar particulas segun cualquiera de las reivindicaciones 1 -6;

b. suministrar una pluralidad de particulas (10a, 10b) comprendiendo fibras de pasta al aparato, de tal manera que las particulas (10a, 10b) se separan en dos o mas grupos de particulas (10a, 10b) mientras las particulas (10a, 10b) se desplazan a traves del aparato (10a) durante el funcionamiento del aparato; y

c. mezclar al menos uno de los dos o mas grupos de particulas (12a) con uno o mas elementos fibrosos para formar una estructura fibrosa (38); y

d. opcionalmente, formar la estructura fibrosa (38) sobre una cinta (36).

El metodo segun la reivindicacion 10 en donde el uno o mas elementos fibrosos comprenden filamentos (30) hilados por fundido y soplado, preferiblemente en donde los filamentos (30) hilados por fundido y soplado comprenden filamentos de polipropileno.

El metodo segun la reivindicacion 10 en donde las particulas (12a, 12b) comprenden fibras de pasta.