BR112017006511B1 - Método para produção de uma manta de espuma - Google Patents
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Abstract
Trata-se de um método para produção de uma manta de espuma esterilizada, em que o método compreende as etapas de preparar uma espuma úmida (1),carregar a espuma úmida (1) a uma caixa de entrada (2, 11), distribuir a espuma úmida pela caixa de entrada (2, 11), tratar a espuma úmida (1) com radiação por feixe de elétrons (3a, 3b, 3c) para imobilizar e esterilizar a espuma úmida (1), receber a espuma tratada com feixe de elétrons e um fio em movimento (4) para formar uma manta de espuma (6, 13), pressionar a manta de espuma (6, 13), e secar manta de espuma (6, 13).
Description
[0001] A presente invenção refere-se a um método para produção de uma manta de espuma esterilizada.
[0002] A invenção se refere, ainda, a uma manta de espuma esterilizada.
[0003] Finalmente, a invenção se refere a um produto de espuma.
[0004] Atualmente, existem métodos para produzir várias mantas de espumas em uma máquina de papel permitindo-se que uma manta úmida passe através de uma caixa de entrada a um fio em movimento e, então, secar a manta de espuma, conforme nos documentos DE19857096, US55711383, DE19917809, US4686006 e US4285767.
[0005] No entanto, não é fácil secar a manta de espuma com o uso de uma máquina de papel convencional, e de equipamentos de secagem, tal como secagem de contato por laminação a quente ou IR, sem colapsar, ou densificar, a camada de espuma. Ademais, a espuma úmida tende a se colapsar quando a espuma úmida se chocar com o fio.
[0006] Um objetivo da presente invenção consiste em proporcionar um método inovador para produzir uma manta de espuma, em uma máquina de papel, que elimina, ou atenua, pelo menos algumas das desvantagens supramencionadas. Ainda outro objetivo consiste em proporcionar uma manta de espuma, que compreende uma ou várias camadas, utilizando-se uma caixa de entrada que permite a obtenção de uma manta de espuma em 3D com alto volume.
[0007] Na descrição a seguir da invenção, utiliza-se o termo “fibras naturais”. Nesse contexto, o termo compreende fibras de madeira, fibras botânicas e/ou seus derivados e misturas.
[0008] Ademais, o termo “espuma” ou “espuma úmida” serão frequentemente usados. A espuma úmida compreende uma mistura de fibras naturais, líquido e pelo menos um aditivo. Pelo menos um dos aditivos é adequado para que seja estabilizado/enrijecido por radiação por feixe de elétrons (vide abaixo). O líquido da espuma pode ser água ou blendas de água com vários solventes voláteis. Ademais, o líquido pode ser um líquido totalmente à base de solvente, tal como metanol, etanol, tolueno etc.
[0009] A descrição envolve, ainda o termo “manta de espuma esterilizada”. Nesse contexto, o termo compreende uma manta de espuma formada plana ou em 3D feita a partir de espuma úmida. A manta de espuma é adequadamente usada para fabricar produtos de espuma, tais como recipientes para alimentos, bandejas, taças, filtros de gás, filtros de ar, filtros de líquido, máscaras bucais, isolantes, absorventes e tampões higiênicos etc. No entanto, esses são meramente exemplos e fica óbvio que outros produtos de espuma feitos a partir da manta de espuma inventiva são possíveis.
[0010] Ademais, a descrição compreende o termo “radiação por feixe de elétrons”. A radiação por feixe de elétrons é um processo que envolve o uso de elétrons, geralmente de alta energia, para tratar um objeto para uma variedade de propósitos. Os usos possíveis para radiação por elétrons incluem esterilização e reticular polímeros. Tipicamente, as energias de elétrons variam em uma faixa de keV a MeV, dependendo da profundidade de penetração exigida. A dose de radiação geralmente é medida em Gray (Gy). O método inventivo é caracterizado pelo fato de compreender as etapas de: - preparar uma espuma úmida, - carregar a espuma úmida a uma caixa de entrada, - distribuir a espuma úmida pela caixa de entrada, - tratar a espuma úmida com radiação por feixe de elétrons para imobilizar e esterilizar a espuma úmida, - receber a espuma tratada com feixe de elétrons em um fio em movimento para formar uma manta de espuma, - pressionar a manta de espuma, e - secar a manta de espuma.
[0011] A manta de espuma esterilizada é caracterizada pelo fato de ser obtida pelo método supramencionado.
[0012] O produto de espuma é caracterizado pelo fato de ser pelo menos parcialmente fabricado a partir da manta de espuma anterior.
[0013] A seguir, a invenção será descrita com referência aos desenhos, em que: A Figura 1 mostra uma ilustração esquemática de uma disposição de aparelho em uma máquina de papel para formar uma camada única de uma manta de espuma esterilizada. A Figura 2 mostra uma ilustração esquemática de uma disposição de aparelho em uma máquina de papel para formar uma camada múltipla de uma manta de espuma esterilizada.
[0014] A disposição de aparelho na Figura 1 compreende um reator de mistura 7 que serve para misturar a espuma úmida 1. A disposição compreende, ainda, uma seção de formação 2, 3a, 3b, 3c, 4, 5, 12 para formar uma manta de espuma esterilizada 6, 13 a partir da espuma úmida 1.
[0015] O reator de mistura 7 compreende meios de alimentação 8, 9, 10 para adicionar fibras naturais 8, líquido 9 e aditivos 10 ao reator de mistura 7. O reator compreende meios de mistura (não mostrados na Figura 1) para misturar as fibras naturais 8, líquido 9 e aditivos 10 para formar a espuma úmida 1. A espuma úmida 1 é, então, transportada a uma caixa de entrada 2, 11.
[0016] The caixa de entrada 2, 11 distribui uniformemente a espuma úmida 1 a um fio em movimento 4, de modo que uma manta de espuma 6, 13 seja formada no fio em movimento 4. No fio 4, a espuma se torna desidratada/densificada. O fio 4 pode ser um fio único 4, ou um fio duplo 4 onde a espuma fica localizada entre o fio duplo 4. A seção do fio 4 pode envolver uma caixa de sucção a fim de densificar adicionalmente a espuma.
[0017] A caixa de entrada 2 pode ser uma caixa de entrada de camada única 2, Figura 1, ou uma caixa de entrada de camada múltipla 11, Figura 2. Uma caixa de entrada de camada única 2 distribui uma manta de espuma de camada única 6 ao fio em movimento 4, em que a manta de espuma 6 compreende a espuma úmida 1. Uma caixa de entrada de camada múltipla 11 distribui uma manta de espuma de camada múltipla 13 no fio em movimento 4, e que pelo menos uma dentre as camadas compreende a espuma úmida 1. As outras camadas na manta de camada múltipla podem se originar a partir da suspensão de espuma 14 com a mesma composição que a espuma úmida 1 ou uma suspensão de espuma 14 com outra composição tendo outras propriedades em relação à espuma úmida 1. As outras camadas também podem se originar a partir de uma suspensão de não espuma, tal como, por exemplo, uma suspensão de fibra 14 que compreende fibras naturais e líquido, ou outras suspensões 14 que compreendem fibras sintéticas ou naturais, como acrílicas, poliéster, raiom, náilon etc.
[0018] A caixa de entrada de camada múltipla 11 na Figura 2 compreende uma configuração para fabricar uma manta de espuma de camada múltipla com três camadas, em que pelo menos uma das camadas compreende uma camada de espuma. No entanto, fica óbvio que mais de três camadas são possíveis e, naturalmente, também uma camada múltipla que compreende duas camadas.
[0019] Antes e/ou durante e/ou após a espuma úmida 1 se chocar contra o fio 4, a espuma úmida 1 é submetida à radiação por feixe de elétrons 3a, 3b, 3c. A radiação por feixe de elétrons imobiliza e esteriliza a espuma úmida 1, de modo que a espuma úmida 1 se torne mais estável e evite que a espuma úmida 1 colapse quando se chocar contra o fio 4 e forme a manta de espuma 6, 13. Isso fornecerá uma manta de espuma esterilizada 6, 13 estável e rígida com alto volume ou uma estrutura bem definida.
[0020] Em uma primeira modalidade, o tratamento com radiação por feixe de elétrons 3a submetido à espuma úmida fica localizado na caixa de entrada 2, 11.
[0021] Em uma segunda modalidade, o tratamento com radiação por feixe de elétrons 3b submetido à espuma úmida fica localizado após a caixa de entrada 2, 11.
[0022] Em uma terceira modalidade, o tratamento com radiação por feixe de elétrons 3c submetido à espuma úmida fica localizado antes da caixa de entrada 2, 11.
[0023] A radiação por feixe de elétrons é ajustada a um determinado nível, de modo que, os elétrons gerados passem e criem a espuma na rigidez necessária e a estrutura antes da secagem. Utilizando-se várias velocidades de manta, e ajustes na caixa de entrada 2, 11 (teor de sólidos, produtos químicos, proporção de gás), várias propriedades e espessuras de espuma podem ser criadas e serem enrijecidas usando um equipamento de feixe de elétrons. Utilizando-se vários aditivos de reticulação e várias quantidades de radiação por feixe de elétrons, é possível criar vários tipos de propriedades na manta de espuma a partir de estruturas macias tipo borracha e estruturas duras e frágeis para várias aplicações, por exemplo, estruturas de fibra que possam transportar carga em condições de alta umidade. Da mesma forma, os materiais com várias propriedades de absorção e adsorção podem ser criados, isto é, induzindo, por exemplo, propriedades hidrofóbicas e/ou hidrofílicas para vários materiais anfotéricos em combinações com polímeros escolhidos.
[0024] A manta de espuma tratada com feixe de elétrons 6, 13 é transportada pelo fio 4 à seção de pressão 12. A seção de pressão 12 compreende pelo menos uma prensa 12, que pressiona o líquido para fora da manta de espuma 6, 13. A manta pressionada 6, 13 é, então, transportada à seção de secagem 5 para secar a manta de espuma. A seção de secagem 5 pode compreender um cilindro de secagem a quente 5, um aquecedor IR (infravermelho) 5, e/ou secadores de sopro de ar quente 5.
[0025] A invenção pode criar vários tipos de manta de espuma rápida e precisamente que consistem em vários componentes e contêm minerais naturais e, caso seja necessário, materiais não orgânicos para proporcionar novos tipos de materiais na embalagem necessária (material leve macio/duro para transportar vários produtos durante o transporte e vendas) e necessidades em construção, tais como isolamento, tratamento à prova de som, materiais retardadores de calor/fogo etc.
[0026] Ademais, escolhendo-se o nível adequado de radiação por feixe de elétrons, é possível endurecer a superfície da espuma, enquanto mais profundo no material, obtém-se um material compressível tipo mola.
[0027] A radiação por feixe de elétrons não é prejudicial ao ambiente de trabalho porque a mesma pode ser direcionada precisamente e a quantidade que passa pelo material pode ser capturada através de um rolo ou uma caixa coletora localizada abaixo do feixe de elétrons.
[0028] Um benefício principal da invenção é que toda a mistura de espuma úmida 1 que compreende fibras naturais 8, líquido 9 e aditivos 10 (também ativadores de feixe de elétrons) é preparada no reator de mistura logo antes de a espuma úmida ser distribuída através da caixa de entrada. Logo, a espuma úmida tem uma vida útil muito curta. Isso significa que toda a espuma úmida é usada na produção da manta de espuma. O princípio principal é uma espuma rápida, um uso rápido e uma fixação simultaneamente rápida da espuma úmida por tratamento com feixe de elétrons para formar a espuma estrutura da em 3D. Isso permite que nenhum retorno às circulações seja necessário, visto que toda a espuma úmida é usada. A fixação rápida da espuma garantirá uma produção em alta velocidade da manta de espuma.
[0029] Logo, quando a espuma úmida com vida útil curta for formada e carregada para fora da caixa de entrada, a flexibilidade da espuma será imediatamente travada uma vez que se utiliza radiação por feixe de elétrons. A radiação por feixe de elétrons atua com os componentes ativos de radiação por feixe de elétrons e resulta em uma rede rígida de fibras.
[0030] Essa rigidez da estrutura pode ser ajustada utilizando-se diferentes níveis de energia de radiação de feixe eletrônico. Portanto, é possível obter mantas de espuma a partir de uma rede rígida flexível à dura. A manta de espuma fica imediatamente disponível para continuar a converter o processo em um produto de espuma.
[0031] Anteriormente, descreveu-se a invenção com base em algumas modalidades específicas. No entanto, avalia-se que outras modalidades e variantes são possíveis dentro do escopo das reivindicações a seguir. Por exemplo, o tratamento com radiação por feixe de elétrons pode estar localizado antes da caixa de entrada, na caixa de entrada, após a caixa de entrada ou uma combinação dos mesmos.
Claims (10)
1. Método para produção de uma manta de espuma esterilizada, caracterizado pelo fato de que compreender as etapas de: - preparar uma espuma úmida (1) em um reator de mistura, em que a espuma úmida compreende uma mistura de fibras naturais, líquido e pelo menos um aditivo adequado para que seja estabilizado através de radiação por feixe de elétrons; - carregar a espuma úmida (1) a uma caixa de entrada (2, 11); - distribuir a espuma úmida pela caixa de entrada (2, 11); - tratar a espuma úmida (1) com radiação por feixe de elétrons (3a, 3b, 3c) para imobilizar e esterilizar a espuma úmida (1) depois do reator de mistura e antes de a espuma úmida se chocar contra um fio (4); - receber a espuma tratada por feixes de elétrons no fio em movimento (4) para formar uma manta de espuma (6, 13); - pressionar a manta de espuma (6, 13); e - secar a manta de espuma (6, 13).
2. Método, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que a radiação por feixe de elétrons (3a) é submetida à espuma úmida (1) na caixa de entrada (2, 11).
3. Método, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que a radiação por feixe de elétrons (3b) é submetida à espuma úmida (1) antes da caixa de entrada (2, 11).
4. Método, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que a radiação por feixe de elétrons (3c) é submetida à espuma úmida (1) após a caixa de entrada (2, 11).
5. Método, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que a caixa de entrada é uma caixa de entrada de camada única (2), em que a caixa de entrada (2) distribui a espuma úmida para formar uma manta de espuma de camada única (6) no fio em movimento (4).
6. Método, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que a caixa de entrada é uma caixa de entrada de camada múltipla (11), em que a caixa de entrada (11) distribui a espuma úmida (1) e pelo menos outra suspensão adicional (14) para formar uma manta de espuma de camada múltipla (13) no fio em movimento (4).
7. Método, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que a secagem compreende um cilindro quente que serve para secar a manta de espuma (6, 13).
8. Método, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que a secagem compreende radiação IR para secar a manta de espuma (6, 13).
9. Método para produção de uma manta de espuma esterilizada, caracterizado pelo fato de que compreender as etapas de: - preparar uma espuma úmida (1) em um reator de mistura, em que a espuma úmida compreende uma mistura de fibras naturais, líquido e pelo menos um aditivo adequado para que seja estabilizado através de radiação por feixe de elétrons; - carregar a espuma úmida (1) a uma caixa de entrada (2, 11); - distribuir a espuma úmida pela caixa de entrada (2, 11); - tratar a espuma úmida (1) com radiação por feixe de elétrons (3a, 3b, 3c) para imobilizar e esterilizar a espuma úmida (1) depois da caixa de entrada e antes de a espuma úmida se chocar contra um fio (4); - receber a espuma tratada por feixes de elétrons no fio em movimento (4) para formar uma manta de espuma (6, 13); - pressionar a manta de espuma (6, 13); e - secar a manta de espuma (6, 13).
10. Método para produção de uma manta de espuma esterilizada, caracterizado pelo fato de que compreender as etapas de: preparar uma espuma úmida (1) em um reator de mistura, em que a espuma úmida compreende uma mistura de fibras naturais, líquido e pelo menos um aditivo adequado para que seja estabilizado através de radiação por feixe de elétrons; carregar a espuma úmida (1) a uma caixa de entrada (2, 11); distribuir a espuma úmida pela caixa de entrada (2, 11); tratar a espuma úmida (1) com radiação por feixe de elétrons (3a, 3b, 3c) para imobilizar e esterilizar a espuma úmida (1) na caixa de entrada e antes de a espuma úmida se chocar contra um fio (4); receber a espuma tratada por feixes de elétrons no fio em movimento (4) para formar uma manta de espuma (6, 13); pressionar a manta de espuma (6, 13); e secar a manta de espuma (6, 13).
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