ES2613705T3

ES2613705T3 - Método para producir partículas electrostáticamente

Info

Publication number: ES2613705T3
Application number: ES09714946.2T
Authority: ES
Inventors: Kaj Backfolk; Isto Heiskanen; Ali Harlin
Original assignee: Stora Enso Oyj
Current assignee: Stora Enso Oyj
Priority date: 2008-02-29
Filing date: 2009-02-26
Publication date: 2017-05-25
Anticipated expiration: 2029-02-26
Also published as: EP2271437A2; JP5629216B2; CN102015121A; JP2011514452A; EP2271437A4; US20110000847A1; WO2009106968A3; BRPI0908200A2; US9273428B2; WO2009106968A2; SE0800490L; SE533092C2; EP2271437B1; BRPI0908200B1

Abstract

Un método para formar partículas o gotas de al menos una sustancia que comprende las etapas de; i) proporcionar un medio espumado, comprendiendo dicho medio espumado dicha sustancia, y proporcionándose dicho medio espumado al dispersar un gas en un líquido o en un sólido, comprendiendo dicho líquido o sólido dicha sustancia, o proporcionándose dicho medio espumado al dispersar un gas en un líquido o en un sólido por lo cual se forma una dispersión de un gas en un líquido o sólido, tras lo cual al menos una sustancia se incorpora en dicha dispersión, en la que el gas se dispersa en el líquido o en el sólido en una cantidad de 50-99% en volumen del total del medio espumado; ii) formar partículas o gotas de nano-tamaño de dicha sustancia por electrohilado o electropulverización de dicho medio espumado.

Description

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DESCRIPCION

Metodo para producir partfculas electrostaticamente Campo de la invencion

La invencion se refiere a un metodo para formar partfculas o gotas mediante un procedimiento electrostatico. Ademas se refiere a un medio para la formacion electrostatica de partfculas, un metodo para formar papel o carton, un papel o carton, un metodo para formar un filtro, un filtro y un metodo para retirar o eliminar espuma de un medio.

Antecedentes de la invencion

Las tecnicas electrostaticas, como el electrohilado y electropulverizacion, se usan para la produccion de partfculas sub-micrometricas en muchos campos. En la electropulverizacion, se aplica un campo electrico de alto voltaje a una superficie de un lfquido provocando la emision de pequenas gotas cargadas. La tecnica de electrohilado es similar a la tecnica de electropulverizacion. Sin embargo, en el electrohilado, se forman fibras a partir del lfquido en lugar de gotas debido a las fuerzas viscoelasticas.

Un sistema de electropulverizacion o electrohilado comprende tfpicamente boquillas, que alimentan un medio lfquido que comprende la sustancia que va a formar partfculas sub-micrometricas, y un plato colector. El medio de electropulverizacion o electrohilado es tfpicamente un polfmero que contiene lfquido, como una solucion de polfmero o una masa fundida. Se aplica una diferencia de potencial electrico entre las boquillas y el plato. El campo electrostatico creado entre las boquillas y el plato colector provoca que el medio venza las fuerzas cohesivas que mantiene junto el medio, de modo que se produce el chorro en direccion al plato colector. El campo electrostatico alarga el chorro y, dependiendo de las propiedades del medio lfquido, como la viscosidad, energfa superficial, concentracion del polfmero, y la fuerza del campo electrico, se forman fibras (electrohilado) o gotas (electropulverizacion) que se depositan en el plato colector. Las fibras o gotas formadas pueden recogerse tal cual o depositarse como un recubrimiento sobre un sustrato que recubre el colector. El principio del recubrimiento electrostatico esta, p.ej., recogido en la bibliograffa por Ramakrishna et al. [An Introduction to Electrospinning and nanofibers, World Scientific Publishing co. Pte. Ltd., 2005]. Las aplicaciones de la tecnica en la industria del papel y carton han sido limitadas, sin embargo, y no han sido ampliamente publicadas.

El documento US2007/0148365 describe un metodo para formar papel o carton sobre el cual se aplica un recubrimiento de nanofibras sobre la superficie del papel usando un dispositivo de electrohilado. El dispositivo de electrohilado usado en el documento US2007/0148365 comprende una pluralidad de iniciadores de menisco que forman areas de carga concentrada en la composicion que forma las fibras. Sin embargo, el sistema descrito en el documento US2007/0148365 se limita a aplicaciones en las cuales la formacion de fibras se dirige hacia arriba. Ademas, el funcionamiento de tal dispositivo de electrohilado depende del numero, geometna, posicion y caractensticas de dichos iniciadores de menisco.

El documento US2006/0266485 describe un metodo para aplicar nanofibras a una banda de papel por electrohilado. Segun el metodo descrito en el documento US2006/0266485, las fibras se aplican sobre la banda de papel en ciertas zonas en las cuales la sequedad de la banda de papel es favorable para la aplicacion de nanofibras.

En la tecnica, se han observado problemas con un deposito uniforme de las partfculas o gotas formadas mediante las tecnicas de electropulverizacion/electrohilado. Esto puede deberse a las boquillas de alimentacion que producen lmeas de fibras o gotas torcidas.

Ademas, la salida del chorro de una boquilla de alimentacion es inestable con frecuencia, ya que puede arrancar y pararse aleatoriamente y la velocidad de produccion puede variar. Otro factor que limita el uso de las tecnicas de electropulverizacion/electrohilado es la baja velocidad de produccion relacionada con estas tecnicas. Los intentos de aumentar la velocidad de produccion mediante el uso de campos electricos mayores son habitualmente infructuosos, ya que cargas demasiado altas pueden causar una descarga electrostatica. Ademas, las boquillas de pulverizacion con el diametro de los orificios pequenos, usados tfpicamente en los sistemas descritos en la tecnica anterior, son susceptibles de obstruirse y puede suceder que los compuestos qrnmicos en el medio de electropulverizacion/electrohilado se sequen. Esto puede empeorar la velocidad de produccion aun mas todavfa.

Sumario de la invencion

Un objetivo de la presente invencion es proporcionar un metodo para formar partfculas o gotas que no implique los problemas de la tecnica anterior.

Otro objetivo de la presente invencion es proporcionar un metodo para formar partfculas o gotas sub-micrometricas, permitiendo este metodo la produccion a alta velocidad.

Otro objetivo mas de la presente invencion es lograr un deposito uniforme de partfculas o gotas electropulverizadas o electrohiladas sobre una superficie.

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Los objetivos mencionados anteriormente, al igual que otras ventajas, se consiguen mediante el metodo se la invencion. La invencion se refiere a un metodo para formar partfculas o gotas de al menos una sustancia que comprende, en dicho orden, las etapas de; proporcionar un medio espumado, comprendiendo el medio espumado dicha sustancia, y formar partfculas o gotas de nano-tamano de dicha sustancia mediante electrohilado o electropulverizacion.

Tal como se usa en este texto, el termino “partfculas” incluye partfculas de cualquier forma, incluyendo, sin ser limitante, fibras.

Por la expresion “medio espumado” o “espuma” tal como se usa en este texto significa una dispersion de gas en un solido o en un lfquido. Los globulos de gas pueden ser de cualquier tamano, p.ej. de coloidal a macroscopico.

Sorprendentemente, se ha demostrado que el uso de un medio espumado en un procedimiento electrostatico permite mayores velocidades de produccion y aumenta la uniformidad de una capa de recubrimiento formada electrohilando o electropulverizando las partfculas o gotas sobre un sustrato. Ademas, los problemas con la descarga electrostatica entre el sistema que alimenta el medio, p.ej. boquillas, y la superficie del deposito puede evitarse.

La invencion se refiere ademas a un metodo para formar un papel o carton que comprende las etapas de; formar una banda de papel o carton, proporcionar un medio espumado que comprende al menos una sustancia a depositar sobre dicha banda de papel o carton, formar partfculas o gotas de nano-tamano de dicha sustancia por electropulverizacion o electrohilado, y depositar dichas partfculas o gotas sobre dicha banda de papel o carton. Ademas, la invencion se refiere a un papel o carton formado mediante dicho metodo para formar un papel o carton.

Dicho metodo para formar papel o carton permite recubrir y dar tamano al papel o carton a altas velocidades de recubrimiento. Ademas, se obtienen capas lisas y uniformes del recubrimiento aplicado y/o dimensionado del papel o carton.

Ademas la invencion se refiere a un metodo para formar un filtro que comprende una capa de sustrato y una capa de fibras electrohiladas, comprendiendo dicho metodo la etapa de electrohilado de fibras a partir de un medio espumado sobre dicho sustrato.

El metodo para producir un filtro segun la invencion da lugar a una distribucion estrecha y uniforme de las fibras sobre el sustrato, por lo que se pueden producir filtros con altas eficiencias de filtracion.

Breve descripcion de los dibujos

La Fig.la muestra una foto tomada bajo luz UV de un carton recubierto con partfculas que han sido electrohiladas a partir de un lfquido de acuerdo con un ejemplo comparativo (ejemplo comparativo 1), representando la tecnica anterior.

La Fig.lb muestra una foto tomada bajo luz UV de un carton recubierto con partfculas que han sido electrohiladas a partir de un medio espumado de acuerdo con un ejemplo (ejemplo 1) de la presente invencion.

Descripcion detallada de la invencion

La presente invencion se refiere a la formacion de partfculas o gotas de al menos una sustancia por medios electrostaticos, en la cual el medio que comprende la sustancia que va a formar las partfculas o gotas esta en forma de espuma. Dicho medio puede referirse tambien como un medio espumado. Las partfculas formadas son de tamano. Segun la invencion, la formacion de partfculas o gotas tiene lugar desde la superficie de la espuma y/o de las superficies de las burbujas incorporadas en la espuma. En una realizacion preferida, las partfculas o gotas formadas siguiendo el metodo segun la invencion no contiene ningun gas. De este modo, la espuma no se transfiere o se deposita sobre un colector como espuma, sino como partfculas o gotas.

El uso de un medio espumado para la formacion de partfculas mediante un procedimiento electrostatico hace posible utilizar fuerzas mayores de campo electrico sin producirse la descarga electrostatica entre el sistema de alimentacion y el plato colector. Sin querer estar limitado por ninguna teona, probablemente se debe a las propiedades dielectricas de la espuma. La aplicacion de mayores fuerzas de campo electrico aumenta la velocidad de produccion. Ademas, el sistema de alimentacion, p.ej. boquillas que llevan el medio espumado, puede colocarse cerca del colector o del sustrato a depositar por medio de las partfculas formadas, sin ocasionar un deposito irregular. Ademas esto contribuye a una mayor velocidad de produccion.

Ademas, se ha demostrado que se necesita menos energfa con el fin de iniciar la formacion de partfculas a partir de una superficie espumada que a partir de un lfquido no espumado. La produccion de partfculas o gotas a partir de una superficie espumada puede iniciarse o “activarse” por un aumento instantaneo en voltaje puntual, es decir al aplicar un voltaje en un punto o localizacion unico. Segun se acciona la formacion del chorro en este punto espedfico, se impregna rapidamente y se expande sobre la superficie total de la espuma libre. El sistema puede activarse incluso en un unico punto usando un interruptor, despues de lo cual, a partir de este punto, el

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procedimiento de hilado se reparte a lo largo de toda la superficie espumada. Despues de esto, no se necesita mas el punto de ignicion y el voltaje aplicado puede disminuir. De este modo, se necesita una pequena cantidad de energfa proporcionada como electricidad para vencer la tension superficial e inducir la formacion de una fibra o gota cuando se usa una espuma como un medio.

Aun otra ventaja con el uso de un medio espumado como medio para e-hilado o e-pulverizado es que el contenido solido del medio puede ser alto, comparado a cuando se usa un medio lfquido. En consecuencia, los materiales de fibra de madera, p.ej. material de celulosa finamente triturado o nano fibras de celulosa, pueden mezclarse con un gas para formar espuma y luego formar partfculas o gotas por medios electrostaticos.

El medio espumado usado en la presente invencion se proporciona al dispersar un gas en un lfquido o en un solido, comprendiendo dicho lfquido o solido el sustrato que va a formar partfculas o gotas o primero al dispersar un gas en un lfquido o en un solido, tras lo cual se incorpora la sustancia, p.ej. impregnada o difundida, en la dispersion formada.

Cuando se forman partfculas o gotas electrostaticamente a partir del medio espumado, el medio espumado puede consumirse en el proceso. Segun esta realizacion, el medio espumado puede consistir en la sustancia que va a formar las partfculas o gotas, disolvente que se evapora en el proceso y gas. Alternativamente, el medio espumado puede actuar como un soporte para la sustancia que va a formar las partfculas. Segun esta realizacion, el medio espumado no se consume en el proceso. Por ejemplo, una solucion de polfmero, comprendiendo dicha solucion el polfmero que va a formar las partfculas o gotas y el disolvente que se evapora en el proceso, pueden incorporarse en la espuma.

El medio espumado de la presente invencion puede comprender un gas disperso en un lfquido o en un solido en una cantidad de 50-99% en volumen y mas preferiblemente en una cantidad de 75-99% en volumen del total del medio. Una alta cantidad de gas en la espuma da lugar a pequenas burbujas de distribucion de tamano uniforme dispersas en el lfquido o solido. En consecuencia, el area total de las superficies de las burbujas aumenta, desde donde se forman las partfculas o gotas. Ademas, la distribucion de tamano uniforme de las burbujas contribuye a un procedimiento mas uniforme. El medio espumado tambien puede describirse como un material compuesto de tipo esponja elastica de gas y lfquido viscoso, comprendiendo dicho material compuesto aire en burbujas en un lfquido. Es esencial que la cantidad de gas presente en el medio espumado sea suficiente para vencer el poder del disolvente del lfquido. De este modo, que al menos parte del gas forma burbujas en el lfquido. Las burbujas de gas presentes en la fase lfquida pueden ser de cualquier tamano, de coloidal a macroscopica.

El medio espumado de la invencion puede prepararse biologicamente, qmmicamente, mecanicamente o acusticamente. Con frecuencia, es mas practico preparar la espuma por medios mecanicos.

El componente gaseoso del medio espumado puede seleccionarse entre el grupo que consiste en aire, dioxido de carbono (CO2), vapor de agua (H2O), gas nitrogeno (N2), gas hidrogeno (H2) y una de sus mezclas. En una realizacion preferida, el componente gaseoso es aire. El aire es con frecuencia la eleccion mas conveniente cuando se incorpora el gas en el lfquido, p.ej., por medios mecanicos.

La fase lfquida del medio espumado puede ser una solucion, una dispersion o una masa fundida de la sustancia que va a formar las partfculas o gotas. Preferiblemente, la fase lfquida comprende ademas un vefuculo. Un vefuculo se refiere a un lfquido que tiene el proposito de participar en el transporte, mantenimiento, conduccion y opcionalmente disolucion de la sustancia que va a formar partfculas o gotas. El vefuculo puede, p.ej., ser agua, alcoholes o disolventes organicos o mezclas de disolventes.

La sustancia o sustancias que van a formar partfculas o gotas pueden ser polfmeros o una mezcla de polfmeros. Los polfmeros adecuados pueden seleccionarse entre p.ej. poliolefinas, polivinilos, poliamidas, poliimidas, poliacrilatos, poliesteres, y sus mezclas.

Ademas la fase lfquida puede comprender al menos un adyuvante del proceso que contribuya a un efecto seleccionado entre la formacion de espuma, mejorar de campo electrico estatico e intensificar la formacion de partfculas. Preferiblemente, el adyuvante del proceso es un agente activo de superficie (un tensioactivo), p.ej. un polfmero activo de superficie. En una realizacion preferida, el adyuvante del proceso es una agente de formacion de espuma, p.ej., una azida.

Ademas el medio espumado puede comprender agentes estabilizantes para asegurar la retencion aceptable de la fase gas en la fase lfquida. En una realizacion preferida de la presente invencion, el medio espumado puede comprender partfculas finas. La presencia de partfculas finas en el medio espumado intensifica la formacion de partfculas y mejora la estabilidad del medio espumado. Tal como se usa en este texto, “partfculas finas” se refiere a aditivos solidos. Las partfculas finas presentes en el medio espumado pueden tener, p.ej., un diametro esferico de 11000 nm. Las partfculas finas pueden ser p.ej. protemas, polfmeros originados biologicamente, como almidon; partfculas minerales, como arcillas, sflices, carbonatos de calcio, oxidos de titanio, talco; intensificadores organicos, aglutinantes de latex sinteticos, sales; y sus derivados.

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En una realizacion de la invencion, la formacion de partfculas se lleva a cabo por electrohilado, por lo cual se forman fibras ultrafinas. El diametro de las fibras sencillas pueden ser p.ej., inferior a 5 pm o incluso menos de 400 nm. La formacion de partfculas puede llevarse a cabo tambien por electropulverizacion, mediante la cual se forman gotas.

La presente invencion es aplicable a cualquier campo de aplicacion en el cual hoy en dfa se usa el electrohilado y/o electropulverizacion, p.ej. para recubrimiento electrostatico o impregnacion de un sustrato o para la produccion de tejidos que sean de lana. Las partfculas formadas por el metodo de la invencion pueden depositarse sobre una superficie colectora. La superficie colectora puede ser una sustancia como una pelfcula, una red de fibras, papel, papel de aluminio, o cualquier otro sustrato adecuado.

En una realizacion de la invencion, las partfculas o gotas formadas mediante el metodo se depositan sobre un sustrato papel o carton. Las partfculas o gotas pueden aplicarse, p.ej., a una banda en movimiento de papel o carton durante el proceso de fabricacion de papel. De este modo, el metodo de la invencion puede usarse p.ej. para recubrir o dimensionar papel o carton. El metodo puede usarse para incorporar varios tipos de fibras polimericas, directamente sobre o incorporada en la superficie del papel o carton. Una ventaja remarcable de la presente invencion es que la velocidad de recubrimiento, en g/[m2 x min], puede aumentarse hasta un nivel no alcanzado usando configuraciones segun el estado de la tecnica. Con el metodo segun la invencion, se puede producir una gran cantidad de recubrimiento en un corto tiempo. Ademas, el uso de un medio espumado impide el problema con una boquilla de recubrimiento que interfiere la magnitud del campo electrico de una boquilla adyacente. En consecuencia, las boquillas de recubrimiento pueden colocarse cerca de otra, por lo cual se pueden usar sistemas de recubrimiento compactos.

Ademas el metodo segun la invencion puede usarse para producir filtros que comprenden una capa de sustrato y una capa fibrosa electrohilada. Esta realizacion incluye la formacion de fibras a partir de un medio espumado en un campo electrostatico, depositandose dichas fibras sobre una capa de sustrato. La capa de sustrato esta hecha ventajosamente de un tejido producido convencionalmente que tiene una estructura relativamente porosa. Un filtro preparado mediante el metodo segun la invencion da lugar a propiedades de filtracion mejoradas ya que las fibras electrohiladas se depositan uniformemente sobre la superficie del sustrato.

Segun otra realizacion de la presente invencion, se producen pequenas partfculas a partir del medio espumado, colectandose dichas pequenas partfculas tal cual. Dichas pequenas partfculas pueden estar en forma de fibras discontinuas o bolas irregulares o mezclas, aglomerados o sus combinaciones. Dichas partfculas tienen al menos una dimension de escala sub-micrometrica. Preferiblemente las partfculas son fibras que tienen diametros por debajo de 10 pm, mas preferiblemente por debajo de 1 pm. Las partfculas formadas pueden depositarse primero sobre una superficie colectora, donde se producen las partfculas. Se puede evitar que las partfculas se adhieran a la superficie colectora. El sistema puede disenarse ademas, de modo que las partfculas producidas se retiren continuamente de la superficie colectora. Con el metodo de la invencion, se pueden conseguir altos rendimientos de partfculas.

Ademas el metodo de la invencion puede usarse para producir fibrillas o celulosa microfibriladas, es decir, aproximadamente hilos gruesos de 50 nm de celulosa. Segun la invencion, las fibrillas pueden producirse al disolver la celulosa, formar un medio espumado de la celulosa disuelta y electrohilar dicho medio espumado. Las fibrillas producidas segun la invencion pueden usarse, p.ej., para reforzar plasticos, papeles de alta resistencia y embalajes ecologicos.

La formacion de partfculas electrostaticas de la presente invencion puede llevarse a cabo por medio de un aparato convencional adecuado para la electropulverizacion o electrohilado. El aparato puede comprender un colector, una seccion de alimentacion y una fuente de voltaje adaptada para proporcionar una diferencia de potencial electrico entre el colector y la seccion de alimentacion. La seccion de alimentacion puede comprender ademas un sistema de reparticion de espuma o alimentacion de espuma. El colector puede ser un plato metalico para soportar el sustrato, aunque tambien es posible usar un plato, un rollo, un tambor, un cilindro o similar. El voltaje electrostatico esta preferiblemente entre 10 y 100 kV, mas preferiblemente entre 40 y 60 kV, y la distancia entre la espuma y el sustrato esta preferiblemente entre 10 y 300 mm, mas preferiblemente aproximadamente 50 mm.

El procedimiento electrostatico, p.ej. electropulverizacion o electrohilado, de las partfculas o gotas puede llevarse a cabo usando ambos voltajes directos y/o alternos. En una realizacion de la invencion, el procedimiento electrostatico se lleva a cabo en presencia de un campo electrico de corriente alterna (AC). Esto puede conseguirse al aplicar un potencial electrico alterno sobre cualquiera de los electrodos que forman el campo electrico, p.ej. se puede aplicar un potencial electrico alterno bien sobre la seccion de alimentacion o sobre el colector. El uso de potenciales AC da lugar a una cobertura mejorada de la superficie depositada por las partfculas o gotas formadas. El medio espumado facilita el uso de potenciales AC debido a las propiedades dielectricas de la espuma.

El procedimiento electrostatico puede llevarse a cabo tambien usando tanto corriente alterna o como corriente directa simultaneamente. De este modo, la forma de las partfculas producidas en el procedimiento puede variar. Segun una realizacion, se aplica un potencial electrico alterno al colector y se aplica un potencial electrico directo a la seccion de alimentacion, por lo cual se pueden producir partfculas en forma de fibras bastante grandes. En otra

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realizacion, se aplica un potencial electrico alterno a la seccion de alimentacion y se aplica un potencial electrico directo al colector, por lo cual se pueden producir mas partfculas finas.

La seccion de alimentacion del aparato adecuado puede ser, p.ej. un plato liso, sobre el que se puede dejar que el medio espumado descienda lentamente hacia una ranura de descarga. En la ranura de descarga, el medio que forma las partfculas es atrafdo hacia el colector por el campo electrostatico. Los chorros formados se alargan directamente desde varias localizaciones aleatorias de la superficie de la espuma. Las propiedades viscosas de la espuma son beneficiosas para tal sistema de alimentacion,

En otra realizacion, la espuma puede ser alimentada a traves de una apertura, p.ej. una rendija con una anchura de rendija variable. Opcionalmente, la tension superficial y la anchura de la rendija pueden ajustarse de modo que la espuma no se salga sino que proporcione un area superficial libre suficiente para la produccion de chorros.

Aun en otra realizacion, el sistema de alimentacion puede comprender una o una cantidad de boquillas. El uso de un medio espumoso evita el problema con una boquilla que interfiere la magnitud del campo electrico en una boquilla adyacente. En consecuencia, las boquillas pueden colocarse cerca una de otra, por lo cual se pueden usar sistemas de alimentacion compactos.

Segun una realizacion preferida, la formacion de partfculas se lleva a cabo a partir de una superficie libre, preferiblemente plana, del medio espumado, es decir sin el uso de ninguna boquilla o similar. El medio espumado facilita la formacion de partfculas o gotas desde una superficie libre ya que los picos altos de cargas en el medio, que pueden causar la descarga, se evitan. La formacion de partfculas o gotas desde una superficie libre de un medio espumado por medios electrostaticos da lugar a una velocidad de produccion sorprendentemente alta. Ademas, la posibilidad de usar una superficie libre del medio espumado da lugar a un aumento de la flexibilidad cuando se disena el sistema de alimentacion. Segun esta realizacion, el sistema de alimentacion puede comprender una superficie plana, p.ej. un plato metalico, o puede comprender una superficie curva.

La formacion de partfculas o gotas segun la invencion puede llevarse a cabo usando medios electrostaticos en combinacion con otras fuerzas, p.ej. en combinacion con el uso de medios mecanicos. Asf, el uso de un campo electrostatico puede combinarse, p.ej. con el uso de sistemas de boquillas rotatorias o sistemas de alimentacion presurizados para mejorar mas el chorro.

Ademas la invencion puede usarse para retirar o eliminar espuma de un medio, comprendiendo dicho medio espuma. La formacion de espuma en el medio fluyente es un problema en muchos procesos industriales, p.ej. en la industria del papel, en la industria de la alimentacion, en la industria farmaceutica y en la industria de tintas. En la tecnica, la formacion de espumas se previene tfpicamente con el uso de agentes antiespumantes o, alternativamente, se elimina el gas mediante el uso de dispositivos desgasificantes mecanicos como aparatos centnfugos. Sin embargo, los dispositivos desgasificantes tradicionales frecuentemente necesitan mucho espacio y son costosos.

Segun la invencion, el medio que comprende gas en forma de espuma se somete a un campo electrostatico, es decir se aplica una diferencia de potencial entre el medio y un colector. De esta manera, las partfculas o gotas se forman electrostaticamente desde la superficie de la espuma y/o desde la superficie de las burbujas incorporadas en la espuma por lo cual las burbujas de la espuma se rompen. En consecuencia, el gas se libera y asf se retira del medio. Las partfculas formadas por el metodo se depositan sobre el colector y pueden reciclarse.

Dicho metodo para eliminar o retirar la espuma es aplicable a tratamientos de medios de procesos fluidos de varias industrias, p.ej. el proceso de fabricacion de papel, la industria alimentaria, industria farmaceutica, la industria de las pinturas y la industria de los tintes. El medio fluido puede ser a base de agua, alcoholes o disolventes organicos o mezclas de disolventes. El medio fluido puede estar en forma de una masa fundida. Alternativamente, el medio fluido puede ser una suspension, como una suspension de fibras, p.ej. una suspension de fibras celulosicas para la fabricacion de papel (denominada pulpa de papel) o agua efluyente de la maquina de fabricacion de papel. Cuando se trata el papel blanco mediante el metodo segun la invencion, se pueden generar pequenas partfculas hidrofobas y depositarse sobre el plato colector, como ceras, almidones y protemas. Estas partfculas pueden reciclarse a la suspension de fibras.

El metodo para retirar la espuma puede usarse ventajosamente como una etapa en el procedimiento de flotacion, p.ej. en el blanqueamiento de una pasta de pulpa reciclada. En el procedimiento de flotacion, se inyecta aire en un medio fluido (p.ej. en una pasta de pulpa reciclada) que forma burbujas a las que se unen las partfculas hidrofobas (p.ej. partfculas de tinta de impresion). Las burbujas se mueven hacia la superficie de la suspension donde forman una capa de espuma. En la tecnica anterior, esta capa de espuma se retira por medios mecanicos. Segun la invencion, esta capa de espuma puede retirarse sometiendola a un campo electrostatico. Asf, se puede aplicar una diferencia de potencial electrico entre el medio y un colector, por lo cual las partfculas (p.ej. partfculas de tinta) se forman electrostaticamente y se depositan sobre el colector, simultaneamente segun se destruyen las burbujas de aire. De este modo, la espuma puede retirarse y las partfculas de tinta pueden recuperarse.

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Experimental

La invencion se describe ademas con referencia a algunos ejemplos a continuacion. Se debe entender que la invencion no esta limitada a las etapas del procedimiento y materiales particulares descritos en este texto.

Para destacar la diferencia, se lleva a cabo tambien un experimento comparativo siguiendo el procedimiento representando el estado de la tecnica.

Ejemplo comparativo 1

Se preparo una composicion intermedia que comprende una mezcla de dioxido de titanio, alcohol polivimlico, oxido de polietileno (TiO2+PVA+PEO), como compuestos para formar partmulas; sulfato de dodecilo de sodio (SDS) como ayudante del procedimiento y agua como vehmulo. Las concentraciones de los ingredientes en un lote de 500 g, fueron PVA 6,4%, PEO 1,0%, SDS 3 gotas y agua para ajustar. Esta composicion intermedia se electrohilo desde boquillas (distancia entre boquillas aproximadamente 50 mm, voltaje aproximadamente 40kV). Las partmulas se depositaron sobre un carton de 240 g/m2.

Los resultados se evaluaron visualmente y tambien se tomaron fotograffas bajo luz UV. La Fig.1 a muestra una foto del carton recubierto tomada bajo luz UV. El TiO2 se uso como un marcador de la uniformidad de la extension, porque absorbe la luz UV y asf el recubrimiento puede verse como lmeas oscuras. Durante el hilado solamente se observo un chorro saliendo de una boquilla. Se observo el efecto piel en las boquillas. Como se puede observar en la fig.la, se pueden ver lmeas de hilado claras desde cada boquilla sobre el carton. Estas lmeas de hilado son un smtoma de un recubrimiento no uniforme.

Ejemplo 1

La misma composicion intermedia tal como se uso en el ejemplo comparativo 1 se espumo mecanicamente usando un mezclador. El volumen aumento al doble, segun iba incorporandose el aire en la fase lfquida. Asf, el medio espumado formado comprendfa gas en una cantidad de aproximadamente 50% - 60% en volumen del total del medio. Este medio espumado fue electrohilado desde las boquillas usadas en el ejemplo comparativo 1 (distancia aproximadamente 50 mm, voltaje aproximadamente 40 kV). El peso recubierto se mantuvo incluso en ambos experimentos. Las partmulas formadas se depositaron sobre un carton de 240 g/m2.

La extension resultante se evaluo de nuevo visualmente y tomando fotograffas bajo luz UV. La Fig. 1b muestra una foto de un carton recubierto tomada bajo la luz UV. Como se puede ver en la fig.1b, la uniformidad de la extension se evidencio porque no era visible ninguna lmea de hilado desde las boquillas sobre el carton. Desde cada boquilla, se expulsaron varios filamentos hacia el colector. La espuma fue mas facil de bombear tambien y alimentar las boquillas, lo que contribuyo a dosificar mas facilmente. Como resultado, el recubrimiento del producto final fue mas homogeneo y distribuido uniformemente.

Ejemplo 2

Se preparo una composicion intermedia que comprendfa una mezcla de dioxido de titanio, alcohol polivimlico, oxido de polietileno (TO2+PVA+PEO), como compuestos a formar en partmulas; sulfato de dodecilo de sodio (SDS) como ayudante del procedimiento y agua como vehmulo. Las concentraciones de los ingredientes en un lote de 500 g, fueron PVA 6,4%, PEO 1,0%, SDS 3 gotas y agua para ajustar. La composicion intermedia se espumo mecanicamente usando una mezcla. Se extendieron 9 g del medio espumado sobre un plato metalico de un area de 10 cm x 10 cm y se electrohilo (distancia aproximadamente 50 mm, voltaje aproximadamente 40 kV) desde la superficie de la espuma. De nuevo, las partmulas formadas se depositaron sobre un sustrato de carton (240 g/m2).

Las partmulas (aqrn fibras) se formaron directamente de la superficie libre de la espuma, es decir, sin ninguna boquilla o similar. La densidad de fibras que abandona la superficie de la espuma fue alta. Segun el experimento llegaba a su fin, toda la espuma se consumio y se electrohilo en fibras sin ninguna perdida sustancial de reactivo. La concentracion parecio permanecer estable cuando se espumo sin gradientes que entorpecieran el procedimiento. La capacidad de hilado no decrecio en funcion del tiempo. De nuevo, se observo una extension uniforme. Ademas, la velocidad de deposicion fue sorprendentemente alta. La velocidad de deposicion fue significativamente mas alta que cuando se usaron las boquillas.

Claims

5

10

15

20

25

30

REIVINDICACIONES

1. Un metodo para formar partfculas o gotas de al menos una sustancia que comprende las etapas de;

i) proporcionar un medio espumado, comprendiendo dicho medio espumado dicha sustancia, y proporcionandose dicho medio espumado al dispersar un gas en un Ifquido o en un solido, comprendiendo dicho lfquido o solido dicha sustancia, o proporcionandose dicho medio espumado al dispersar un gas en un lfquido o en un solido por lo cual se forma una dispersion de un gas en un lfquido o solido, tras lo cual al menos una sustancia se incorpora en dicha dispersion, en la que el gas se dispersa en el lfquido o en el solido en una cantidad de 50-99% en volumen del total del medio espumado;

ii) formar partfculas o gotas de nano-tamano de dicha sustancia por electrohilado o electropulverizacion de dicho medio espumado.
2. Un metodo segun la reivindicacion 1, en el el gas esta disperso en el lfquido o en el solido en una cantidad de 75-99% en volumen del total del medio espumado.
3. Un metodo segun una cualquiera de las reivindicaciones 1-2, en el que dicho lfquido se proporciona al dispersar y/o disolver dicha sustancia en un disolvente.
4. Un metodo segun una cualquiera de las reivindicaciones 1-2, en el que dicho lfquido es una masa fundida de dicha sustancia.
5. Un metodo segun una cualquiera de las reivindicaciones 1-4, en el que dicho gas se selecciona entre el grupo que consiste en aire, dioxido de carbono (CO2), vapor de agua (H2O), gas nitrogeno (N2), gas hidrogeno (H2) y/o una mezcla de cualquiera de dichos gases.
6. Un metodo segun una cualquiera de las reivindicaciones 1-5, en el que la formacion de partfculas o gotas en la etapa ii) se lleva a cabo desde una superficie libre del medio espumado.
7. Un metodo segun una cualquiera de las reivindicaciones 1-6, que comprende ademas la etapa de depositar las partfculas o gotas formadas sobre un sustrato.
8. Un metodo segun la reivindicacion 7, en el que dicho sustrato es papel o carton.
9. Un metodo segun una cualquiera de las reivindicaciones 1-8, en el que la etapa ii) de formar partfculas o gotas de dicha sustancia por un procedimiento electrostatico se lleva a cabo en presencia de un campo electrico de corriente alterna (AC).
10. Un metodo para formar un papel o un carton que comprende el metodo de formar partfculas o gotas segun la reivindicacion 1.
11. Un metodo para producir un filtro que comprende el metodo de formar partfculas o gotas segun la reivindicacion 1.