BR112017012216B1 - Aparelho para impregnar um meio poroso com pó - Google Patents

Abstract

Aparelho (2, 2?, 2?, 2??) para impregnar um meio poroso (16) com pó (17), incluindo um dispositivo (6) capaz de gerar um campo elétrico alternado através do meio poroso, o dispositivo incluindo um primeiro eletrodo (4A, 4A?, 4A?, 4A??) e um segundo eletrodo (4B, 4B?, 4B?, 4B??), que são colocados de cada lado do meio poroso, o aparelho sendo distinguido por: o primeiro eletrodo (4A) ser coberto com uma tela (8A) que faz contato com o eletrodo (4A), a referida tela tendo uma resistência dielétrica maior que 6 kV/mm; e o segundo eletrodo (4B) é coberto com uma camada protetora (10B), a referida camada protetora tendo uma resistividade superficial maior que 1 x 1012 o/m.

Description

CAMPO DE INVENÇÃO

[001] A invenção refere-se a um aparelho para impregnar um meio poroso com pó, por aplicação de um campo elétrico. Refere-se mais particularmente a um aparelho que torna possível impregnar um meio poroso, por exemplo, uma espuma não tecida ou tecida, de papel ou mesmo de células abertas.

DESCRIÇÃO DA TÉCNICA ANTERIOR

[002] Diferentes tipos de métodos são conhecidos na técnica anterior para impregnar um meio poroso com pó. Eles permitem a funcionalização do meio, dependendo do seu uso. Exemplos incluem a impregnação de um artigo têxtil com pó hidrofóbico, tornando possível produzir vestuário mais impermeável ou impregnação de um pano não tecido cosido com um pó do tipo de ligação térmica, de modo a promover a coesão das suas fibras componentes após um tratamento térmico apropriado do pano. É claro que as técnicas de impregnação são usadas em muitos outros campos técnicos, tais como, de automóveis, de saúde, de meio ambiente, etc.

[003] O documento WO 99/22920 descreve um aparelho exemplificativo para impregnar um meio poroso, aplicando um campo elétrico alternado. O aparelho compreende duas placas de metal posicionadas voltadas uma para a outra, de modo a formar uma passagem para o meio poroso. Este último foi previamente pulverizado com pó antes de passar entre as placas. Um gerador de tensão é conectado às placas de modo a gerar um campo elétrico alternado entre as referidas placas para permitir que o pó se mova entre os eletrodos do sistema e, se aplicável, no meio. As superfícies das placas confrontantes são cobertas com uma tela de vidro de modo a evitar a formação de arcos elétricos entre os eletrodos. Rapidamente após a partida do aparelho, observou-se a aparência abrupta de pontos de ruptura nas telas, causando a ruptura ou ruptura dielétrica das mesmas. É então necessário alterar as telas de vidro com relativa frequência para evitar este fenômeno de ruptura. Esta frequência é ainda maior quando a amplitude do campo elétrico entre as placas de metal é alta.

[004] Para retardar este fenômeno de envelhecimento e, por conseguinte, diminuir as operações no aparelho, o documento FR 2 933 327 propõe a substituição de cada placa de metal por tiras condutoras, arranjadas sucessivamente e separadas por facas pneumáticas. Observou-se que as telas de vidro se deterioram mais lentamente para idênticas condições de uso. Esta resistência melhorada ao envelhecimento parece estar relacionada com a menor tensão elétrica exercida pelos arcos elétricos nas telas de vidro. Em contrapartida, o campo elétrico é menos intenso nas superfícies das telas de vidro não cobertas com as tiras condutoras. Como resultado, o campo elétrico entre as telas de vidro não é homogêneo. É então necessário estender o comprimento dos eletrodos para compensar esta falta de homogeneidade e/ou reduzir a velocidade de passagem de um meio poroso entre as telas de vidro para obter a impregnação de um pó no referido meio, comparável a uma impregnação obtida sob as mesmas condições com um aparelho descrito acima.

[005] Alguns meios porosos têm uma condutividade elétrica crítica e/ou uma umidade relativa alta, por exemplo, artigos têxteis com uma base de fibras naturais ou celulósicas. Eles então exigem o uso de campos elétricos com uma amplitude maior para contrariar a atenuação do campo elétrico neste tipo de material. Observou-se que, como resultado, a falta de homogeneidade do campo elétrico entre os eletrodos e o fenômeno de ruptura das telas de vidro acima mencionadas são maiores, em particular, sob alta umidade.

[006] Em outras palavras, parece que a umidade aumentada é prejudicial à boa qualidade, e em particular, à homogeneidade, do campo elétrico entre os eletrodos. Esta aplicação tem por objetivo propor um aparelho para impregnar um meio poroso com pó, tendo uma melhor resistência ao envelhecimento e permitindo a formação de um campo elétrico mais homogêneo para promover uma impregnação mais regular do pó no meio poroso.

DESCRIÇÃO DA INVENÇÃO

[007] Esta invenção propõe um aparelho de impregnação que torna possível resolver os problemas técnicos acima mencionados quando o campo elétrico tem uma amplitude alta e, mais particularmente, quando esta amplitude atinge um nível que permite a ionização do ar ou de um gás presente entre os eletrodos, visível na forma de um plasma.

[008] Para esta finalidade, o aparelho compreende um dispositivo capaz de gerar um campo elétrico alternado através de um meio poroso, o dispositivo incluindo pelo menos um primeiro eletrodo e um segundo eletrodo que são colocados de cada lado do referido meio ou da direção do referido meio.

[009] A invenção é caracterizada pelo fato de que: - o primeiro eletrodo é coberto com uma tela que entra em contato com o eletrodo, a referida tela tendo uma resistência dielétrica maior que 6 kV/mm, e, de preferência, maior que 9 kV/mm; - o segundo eletrodo é coberto, direta ou indiretamente, com uma camada protetora, a referida camada protetora sendo presa a este segundo eletrodo e tendo uma resistividade superficial maior que 1x1012 H/o, independentemente do nível de umidade relativa e, em particular, além de 70%.

[0010] Deste modo, a invenção consiste em cobrir cada eletrodo com pelo menos uma camada que tem propriedades complementares. Esta combinação permite a formação de um campo elétrico homogêneo entre os eletrodos, em particular, quando a amplitude do campo elétrico é alta e/ou a umidade relativa entre os eletrodos é alta.

[0011] De modo a tornar possível estabelecer um campo elétrico com uma alta amplitude entre os eletrodos, o primeiro eletrodo é coberto com uma tela compreendendo uma alta resistência dielétrica, isto é, acima de 6 kV/mm, ou mesmo de 9 kV/mm.

[0012] A tela em contato com o primeiro eletrodo pode ser feita a partir de um material dielétrico, tal como, vidro, quartzo, alumina, mullita, esteatita, mica, etc.

[0013] Para melhorar a homogeneidade do campo elétrico entre os eletrodos, uma camada protetora cobre o segundo eletrodo. Deve-se lembrar que a resistividade superficial corresponde à resistência superficial medida entre dois eletrodos com um comprimento igual ao espaço entre os mesmos. Como a resistividade superficial corresponde a uma resistência, ela é expressa na mesma unidade que uma resistência. No entanto, para evitar qualquer confusão, a unidade usada é a Q.cm/cm, ou, como no resto deste pedido, em ohms por quadrado, ou Q/o, tendo lembrado que isso envolve a resistência medida entre dois lados opostos de um quadrado. Devido à sua maior resistividade superficial elétrica, que é maior que 1x1012 Q/o, a diferença de tensão entre os eletrodos pode ser reproduzida mais fielmente, uma vez que as cargas elétricas têm mais dificuldade em se mover sobre a superfície da camada protetora. Eles são, portanto, distribuídos de acordo com a geometria do segundo eletrodo. É assim possível gerar um campo elétrico homogêneo entre os primeiro e segundo eletrodos, mais facilmente, especialmente quando o campo elétrico tem uma amplitude alta.

[0014] Observou-se um deslocamento limitado das cargas elétricas na superfície da camada protetora quando este último tem uma resistividade superficial maior que 1x1012 Q/o. Dado que a capacidade de homogeneizar o campo elétrico depende da resistividade superficial da camada protetora, a espessura deste último tem pouca influência e pode variar desde vários centésimos a vários milímetros.

[0015] Uma outra vantagem relacionada com a camada protetora reside na preservação da integridade do aparelho durante mais tempo limitando o movimento das cargas elétricas sobre a superfície da camada protetora. As cargas elétricas são, portanto, menos prováveis de se agregar e promover a formação de descargas elétricas entre os referidos eletrodos. “Descargas elétricas” referem-se a descargas elétricas ocasionais que ocorrem entre os eletrodos e que aparecem visualmente na forma de um filamento luminoso mais intenso. Estas descargas elétricas têm a desvantagem de tensionar eletricamente e termicamente as camadas que cobrem os eletrodos, formando pontos quentes na sua superfície que promovem um envelhecimento mais rápido das referidas camadas.

[0016] A camada protetora torna assim possível estabelecer um campo elétrico homogêneo no aparelho, promovendo a formação de um plasma homogêneo quando a amplitude do campo elétrico é suficiente para ionizar o ar entre o primeiro e o segundo eletrodos. A presença deste plasma também é influenciada por diferentes parâmetros, por exemplo, o tipo de gás, a sua pressão, a frequência e a amplitude do campo elétrico entre os eletrodos.

[0017] Identificou-se também que a camada superficial dos eletrodos pode estar sujeita a aumentos ocasionais de temperatura, devido a concentrações de carga, criadas pela presença de singularidades no material a ser tratado. Isto pode, por exemplo, envolver variações de espessura, ou a presença de impurezas no material fibroso sujeito ao campo elétrico. Estes aumentos de temperatura podem ser inibidos usando materiais, em particular, para a camada protetora, tendo uma boa estabilidade térmica, isto é, que retêm as suas propriedades estruturais e, por conseguinte, elétricas além de um limiar de temperatura, tipicamente de cerca de 250°C. Naturalmente, as propriedades elétricas, em particular, a resistência dielétrica, das camadas características devem estar acima de um limiar predefinido de 6 kV/mm.

[0018] Em relação aos aparelhos da técnica anterior, esta homogeneidade melhorada do campo elétrico entre os eletrodos permite o uso de tensões com amplitudes mais altas permitindo vantajosamente a realização de impregnações mais rápidas e mais profundas, sem provocar o envelhecimento precoce das camadas que cobrem os eletrodos, e mais particularmente, a tela que cobre o primeiro eletrodo. De fato, nos aparelhos conhecidos na técnica anterior, nos quais os eletrodos são cobertos com materiais, tais como vidro, ou mesmo cerâmica, a resistividade superficial é conhecida a cair abaixo de 1010 Q/o, ou mesmo de 109 Q/o, quando o nível de umidade relativa exceder 70% ou 80%.

[0019] A camada protetora pode ser formada de materiais poliméricos, tais como, um material pertencente à família de poliimidas, cetonas de poliéter, silicones ou fluoropolímeros. Estes materiais podem ser usados sozinhos, em misturas ou reforçados, e podem assumir a forma de uma película pré-existente ou de uma sobreposição depositada no segundo eletrodo.

[0020] O valor do campo elétrico entre o primeiro e o segundo eletrodos pode estar compreendido entre 0,1 e 50 kV/mm, de preferência, entre 0,5 e 30 kV/mm. Nesta faixa de valores, a frequência do campo elétrico pode ser compreendida entre 1 e 1000 Hz, de preferência, entre 10 e 300 Hz.

[0021] Opcionalmente, a fim de reforçar a natureza homogênea do campo elétrico entre o primeiro e segundo eletrodos, é possível considerar cobrir a tela em contato com o primeiro eletrodo com uma camada protetora como descrito acima. Em outras palavras, a tela pode ser coberta com uma camada protetora de modo que as faces opostas da tela estejam em contato com o eletrodo e a camada protetora. O primeiro eletrodo pode, por isso, ser coberto com uma multicamada compreendendo uma tela e uma camada protetora.

[0022] De acordo com uma modalidade alternativa, para aumentar a resistência dielétrica do segundo eletrodo e assim tornar possível aumentar a amplitude do campo elétrico entre os referidos eletrodos devido a melhor isolamento elétrico, é possível considerar a inserção de uma tela como descrito acima entre o segundo eletrodo e a camada protetora. Em outras palavras, o segundo eletrodo pode ser coberto com uma multicamada compreendendo uma tela e uma camada protetora para formar um conjunto compacto, livre de qualquer faca pneumática dentro da qual um ambiente altamente iônico, comparável a um plasma, poderia formar devido à umidade residual.

[0023] De modo semelhante, para melhorar a homogeneidade do campo elétrico entre os eletrodos, uma camada protetora como descrita acima pode cobrir as telas em contato com o primeiro e segundo eletrodos. Em outras palavras, o primeiro e segundo eletrodos podem ser cobertos com uma mesma multicamada como descrito acima, e formar duas pilhas de camadas presas mecanicamente uma à outra e sem faca pneumática, de modo a formar um ambiente contínuo livre de qualquer faca pneumática, sem a possibilidade do aparecimento de fenômenos de ionização de gás dentro da própria pilha de camadas.

[0024] Opcionalmente, um aparelho de impregnação descrito acima pode compreender um dispositivo específico que permite reduzir o nível de umidade entre o primeiro e o segundo eletrodos. Vantajosamente, verifica-se uma melhoria na homogeneidade do campo elétrico quando o nível de umidade é reduzido no aparelho. Esta melhoria é notável abaixo de 60% de umidade relativa e se torna significativa abaixo de 50% de umidade relativa. Foi por exemplo observado que um plasma homogêneo obtido com um nível de umidade relativa de 45% em um aparelho de acordo com a técnica anterior pode ser obtido com um nível de umidade relativa de 65% em um aparelho de acordo com a invenção. A camada protetora permite vantajosamente estabelecer um campo elétrico homogêneo e estável entre o primeiro e o segundo eletrodos, mesmo quando o nível é maior ou igual a 60% de umidade relativa no aparelho. No entanto, deve ser notado que os aparelhos devem ser capazes de funcionar corretamente sob uma umidade mais alta, dependendo da sua localização geográfica e variações nas condições meteorológicas.

[0025] Na prática, uma medição do nível de umidade relativa é preferencialmente realizada após um período de tempo permitindo que os eletrodos alcancem uma temperatura estabilizada, e para que o ambiente presente entre os eletrodos se encontre em um estado estável em relação aos parâmetros de temperatura e pressão.

[0026] O aparelho pode compreender um dispositivo para acionar o meio poroso, permitindo que o referido meio passe entre os eletrodos do aparelho. A presença de uma camada protetora sobre um eletrodo do aparelho permite gerar um campo elétrico mais homogêneo entre os eletrodos quando a amplitude do campo elétrico aumenta. Como resultado, o tempo de presença de um meio poroso no aparelho pode ser reduzido aumentando o valor do campo elétrico, sem deteriorar a homogeneidade da sua impregnação. Assim, os tempos de tratamento do meio poroso podem ser reduzidos a várias dezenas de segundos para a impregnação de papel higiênico ou não tecidos, por exemplo, enquanto que são atualmente vários segundos. Como resultado, a velocidade de movimento de um meio poroso pode ser maior em um aparelho de acordo com a presente invenção do que em um aparelho de acordo com a técnica anterior, para uma impregnação idêntica ou semelhante do meio poroso.

[0027] Opcionalmente, o aparelho pode compreender um dispositivo para pré-tratamento do meio poroso antes de ser introduzido entre o primeiro e o segundo eletrodos, de modo que o referido meio tenha uma resistividade elétrica aumentada. Para este fim, o dispositivo de pré-tratamento pode incorporar um dispositivo de secagem e/ou um dispositivo de aquecimento que permita tratar um meio poroso antes de ser inserido no aparelho, promovendo a descarga e/ou a evaporação da umidade residual presente na referida médio. Por exemplo, a secagem de uma fibra hidrofílica, tal como o algodão, torna possível aumentar a sua resistividade elétrica e, portanto, limitar os riscos de formação de descargas elétricas entre os eletrodos, quando impregnado com um pó de polipropileno. Do mesmo modo, a passagem de um pano feito de fibras de poliéster em um invólucro climatizado com um nível de umidade relativa abaixo de 40% torna possível aumentar a sua resistividade elétrica, o que torna possível melhorar a qualidade de impregnação e a velocidade do pano com pó de epóxido, por exemplo.

[0028] Em geral, o aparelho compreende um dispositivo de deposição de pó que permite depositar o referido pó em contato com um meio poroso antes de passar entre os primeiro e segundo eletrodos do aparelho. O dispositivo de deposição é, de preferência, arranjado entre o dispositivo de pré-tratamento acima mencionado e os eletrodos. No entanto, a configuração da invenção também pode ser usada quando o pó é pré-depositado na superfície do meio antes do dispositivo de pré-tratamento.

[0029] Este pedido também se refere a um método para impregnar um meio poroso usando um aparelho como descrito acima, que pode compreender, antes da aplicação de um campo elétrico alternado através do meio poroso, uma etapa prévia para secar o referido meio por secagem ao ar ou secagem por calor. Esta etapa é preferencialmente: - aquecer quando o meio compreende fibras hidrófilas, tais como, fibras naturais ou celulósicas; - secar ao ar quando o meio compreende fibras hidrofóbicas, tais como, fibras sintéticas cobertas com um excesso de pulverização antiestática sensível à umidade.

DESCRIÇÃO DAS figuras

[0030] A invenção será melhor compreendida na leitura da descrição a seguir, dada apenas como exemplo indicativo e não limitativo, e com referência às figuras anexas, nas quais as mesmas referências designam elementos idênticos ou semelhantes e em que: - a figura 1A é um diagrama de vista longitudinal de uma modalidade exemplificativa de um aparelho de impregnação de acordo com a invenção; - a figura 1B é um diagrama de vista longitudinal de uma outra modalidade exemplificativa de um aparelho de impregnação de acordo com a invenção; - a figura 1C é um diagrama de vista longitudinal de outra modalidade exemplificativa de um aparelho de impregnação de acordo com a invenção; - a figura 1D é um diagrama de vista longitudinal de outra modalidade exemplificativa de um aparelho de impregnação de acordo com a invenção; - a figura 2 mostra a variação como uma função do tempo da temperatura dos componentes em contato com os eletrodos de um aparelho de acordo com a técnica anterior e os eletrodos de um aparelho ilustrado na figura 1; - a figura 3 mostra uma modalidade alternativa do aparelho ilustrado na figura 1A; - a figura 4 mostra uma modalidade alternativa do aparelho ilustrado na figura 3; - as figuras 5A e 5B são vistas longitudinais de um aparelho que gera um plasma, mostrando a distribuição do plasma entre os eletrodos, de acordo com a técnica anterior e de acordo com uma modalidade da invenção, respectivamente; - a figura 6 mostra uma modalidade alternativa do aparelho ilustrado na figura 4; - as figuras 7A e 8A são vistas longitudinais de um aparelho de acordo com a invenção gerando um plasma, mostrando a distribuição do plasma entre os eletrodos em função do nível de umidade de um meio poroso presente entre os referidos eletrodos; - as figuras 7B e 8B são vistas de topo dos meios porosos mostrados nas figuras 7A e 8A, respectivamente, depois de terem passado entre os eletrodos e terem sido impregnados com pó.

EXEMPLOS DE MODALIDADES DA INVENÇÃO

[0031] Como uma advertência, este pedido pretende propor um aparelho para impregnar um meio poroso com pó, tendo uma melhor resistência ao envelhecimento e permitindo a formação de um campo elétrico mais homogêneo para promover uma impregnação mais regular do pó no meio poroso.

[0032] Uma modalidade exemplificativa de um aparelho de impregnação 2 de acordo com a invenção é mostrada esquematicamente na figura 1A. De acordo com este exemplo, o aparelho inclui dois eletrodos 4A e 4B voltados e substancialmente paralelos entre si. Um primeiro eletrodo 4A está em contato com uma tela 8A caracterizada por uma resistência dielétrica maior que 6 kV/mm.

[0033] A tela 8A torna possível isolar eletricamente os eletrodos uns dos outros. A espessura D8 da tela pode ser adaptada para suportar o eletrodo 4A. Para esta finalidade, a sua espessura pode estar compreendida entre 1 e 20 mm. Neste caso, a tela 8A é uma placa de quartzo cuja espessura é igual a 5 mm.

[0034] Um segundo eletrodo 4B do aparelho é coberto com uma camada protetora 10B caracterizada por uma resistividade superficial elétrica maior que 1x1012 Q/o. A resistividade superficial elétrica ou resistividade superficial caracteriza a capacidade de um material para retardar a circulação de uma corrente em sua superfície na presença de uma diferença de tensão. A resistividade superficial elétrica é medida de acordo com a norma “ASTM D 257 - 99” usando eletrodos concêntricos descritos na figura 4 da norma. O valor da resistividade superficial elétrica é expresso em Ohm ou Ohm/o para indicar se envolve uma resistividade superficial. Em outras palavras, uma superfície com uma alta resistividade superficial é caracterizada por uma baixa mobilidade dos elétrons na sua superfície.

[0035] A camada protetora 10B em contato com o segundo eletrodo 4B permite, assim, vantajosamente limitar o movimento das cargas elétricas sobre a sua superfície, de modo a evitar localmente concentrações de cargas que poderiam formar pontos com alta tensão promovendo o estabelecimento de descargas elétricas entre os eletrodos 4A e 4B. Como resultado, as cargas elétricas presentes na sua superfície têm maiores dificuldades de agregação para formar pontos locais com alta tensão, em relação às cargas elétricas presentes na superfície de uma tela de quartzo, por exemplo.

[0036] A espessura D10 da camada protetora 10B pode ser compreendida entre vários centésimos e vários milímetros. De acordo com este exemplo, a camada protetora é feita de silicone, cuja espessura é igual a cerca de 1 mm.

[0037] Os eletrodos 4A e 4B são arranjados de modo a definir uma passagem 14 para um meio poroso 16. O aparelho pode compreender um dispositivo ajustável da cremalheira ou outro tipo (não mostrado nas figuras), tornando possível controlar a distância D14 que separa as camadas protetoras. Esta distância pode ser compreendida entre 1 e 50 mm. No exemplo aqui considerado, a distância D14 é igual a 15 mm.

[0038] Os eletrodos 4A e 4B são, de preferência, placas condutoras uniformes, de modo a promover o estabelecimento de um campo elétrico homogêneo entre as mesmas. Estes eletrodos condutores podem, por exemplo, ser constituídos por placas de cobre ou de alumínio, deposições de metal sob vácuo, verniz de prata ou quaisquer outros condutores apropriados.

[0039] A invenção não se limita a uma forma e um arranjo particulares de eletrodos. Os eletrodos podem ser sólidos ou abertos, e têm múltiplas formas, tais como côncavos ou convexos ou tubulares, e opcionalmente compreendem vários elementos condutores conectados entre si. Por exemplo, a invenção pode compreender eletrodos descontínuos constituídos por uma faixa de tiras condutoras, como descrito no documento FR 2 933 327 nas páginas 5 e 6.

[0040] De acordo com uma outra modalidade da invenção não mostrada nas figuras, o primeiro eletrodo e/ou o segundo eletrodo podem ser substituídos por uma série de eletrodos tubulares com diferentes seções, tornando possível aplicar um campo elétrico através de um meio poroso que passa entre os referidos eletrodos. Neste caso, uma primeira série de eletrodos pode ser coberta com uma tela tendo uma resistência dielétrica maior que 6 kV/mm, e a segunda série de eletrodos pode ser coberta com uma camada protetora tendo uma resistividade superficial maior que 1x1012 Q/o. Tal como para as figuras 1A a 1D, a primeira série de eletrodos pode ter opcionalmente, além da sua tela, uma camada protetora tendo uma resistividade superficial maior que 1x1012 Q/o, e a segunda série de eletrodos pode ter uma tela inserida entre os eletrodos e a camada protetora, a tela tendo uma resistência dielétrica maior que 6 kV/mm. A primeira e segunda séries de eletrodos podem ser invertidas.

[0041] De acordo com uma outra modalidade da invenção não mostrada nas figuras, o primeiro eletrodo 4A pode ser cilíndrico e girar em torno do seu eixo de revolução, o segundo eletrodo 4B pode ser constituído de vários eletrodos tubulares compreendendo uma tela de vidro com uma seção retangular, para dentro metalizada, e posicionada através do primeiro eletrodo 4A. O cilindro que constitui o primeiro eletrodo 4A é coberto com uma camada de silicone que serve como uma camada protetora 10A. A camada protetora e/ou a tela de vidro podem ter asperezas ou um alívio na sua superfície de modo a poder armazenar o pó temporariamente antes de liberar o referido pó em um espaço formado entre os primeiro e segundo eletrodos 4A e 4B.

[0042] Para permitir a geração de um campo elétrico E entre os eletrodos, são conectados a um mesmo gerador de tensão alternada 6, capaz de dispensar uma tensão compreendida entre 1 e 100 kV, a uma frequência compreendida entre 1 e 1.000 Hz.

[0043] A figura 1B ilustra outra modalidade de um aparelho de impregnação 2’ de acordo com a invenção, incluindo dois eletrodos 4A’ e 4B’ voltados e substancialmente paralelos entre si. Um primeiro eletrodo 4a’ está em contato com uma tela 8A’ com características semelhantes à tela 8A descrita acima. Um segundo eletrodo 4B’ e a tela 8A' são respectivamente cobertos com uma camada protetora 10B’ e uma camada protetora 10A’. As camadas protetoras são semelhantes à camada protetora 10B. Vantajosamente, uma camada protetora é depositada em cada eletrodo para reforçar a homogeneidade do campo elétrico gerado entre os referidos eletrodos.

[0044] A figura 1C ilustra outra modalidade de um aparelho de impregnação 2” de acordo com a invenção, incluindo dois eletrodos 4A” e 4B” voltados e substancialmente paralelos entre si. Um primeiro eletrodo 4A” e um segundo eletrodo 4B” estão respectivamente em contato com uma tela 8A” e 8B” com características semelhantes à tela 8A descrita acima. A tela 8B” em contato com o segundo eletrodo 4B” é coberta com uma camada protetora 10B” semelhante à camada protetora 10B. Vantajosamente, as telas 8A” e 8B” em contato com cada eletrodo tornam possível gerar, entre os referidos eletrodos, um campo elétrico com uma amplitude maior em relação ao aparelho de impregnação 2’ mostrado na figura 1B.

[0045] A figura 1D ilustra outra modalidade de um aparelho de impregnação 2”’ de acordo com a invenção, incluindo dois eletrodos 4A”’ e 4B”’ voltados e substancialmente paralelos entre si. Cada eletrodo está em contato com uma tela 8A”’ e 8B”’, as telas sendo respectivamente cobertas com uma camada protetora 10A”’ e 10B”’. As telas e as camadas protetoras têm características semelhantes às descritas acima. De acordo com esta modalidade exemplificativa, cada eletrodo está em contato com uma tela de modo a melhorar o isolamento elétrico entre os referidos eletrodos para permitir aumentar a amplitude do campo elétrico entre os eletrodos. Estas duas telas estão cada uma coberta com uma camada protetora 10A”’ e 10B”’ para permitir homogeneizar o campo elétrico entre os eletrodos 4A”’ e 4B”’.

[0046] O meio poroso 16 que passa entre os eletrodos que constituem os aparelhos acima descritos pode ser, por exemplo, um arranjo de fibras sintéticas e/ou naturais, uma espuma não tecida ou tecida, de papel ou mesmo de células abertas. O meio poroso pode, por exemplo, ser um pano agulhado constituído de poliéster ou fibras naturais, tais como, algodão, cânhamo, lã ou semelhantes.

[0047] O pó 17 que impregna o meio poroso 16 pode ser um pó do tipo termoplástico ou termofixável, tal como, um pó de poliamida ou um pó de epóxido. O termo “pó” pode designar uma mistura de pós de diferentes tipos e com diferentes tamanhos de partícula.

[0048] A figura 2 ilustra uma vantagem relacionada com o uso das camadas protetoras descritas acima em um aparelho de impregnação. Mais especificamente, a figura 2 mostra as curvas de variação de temperatura medidas em telas de um aparelho de acordo com a técnica anterior sem incluir camadas protetoras, e um aparelho de acordo com a invenção ilustrada na figura 1D. Naturalmente, as medições de temperatura são feitas sob as mesmas condições de uso e os mesmos arranjos para ambos os tipos de aparelhos. Mais especificamente, as placas de vidro em contato com os eletrodos têm uma espessura de 3 mm e são afastadas por uma distância de 20 mm. Uma tensão de 45 kV a 50 Hz é aplicada entre os eletrodos. A figura 2 mostra um aumento repentino na temperatura das telas de vidro após 15 minutos de uso do aparelho quando não são cobertas com camadas protetoras como descrito acima (curva 1), até uma temperatura acima de 90°C, em que a ruptura das referidas telas é observada. Inversamente, quando as telas de vidro 8A”’ e 8B”’ são respectivamente cobertas com uma camada protetora 10A”’ e 10B”’, a temperatura das telas de vidro não excede 60°C (curva 2) e nenhuma descarga elétrica é observada entre os eletrodos 4A”’ e 4B”’. As camadas protetoras tornam assim possível limitar o risco de ruptura do aparelho ao longo do tempo. Mais especificamente, quanto maior a resistividade das camadas protetoras, menor este risco é, de modo que o aparelho de acordo com a invenção tenha uma melhor resistência ao envelhecimento.

[0049] Outra vantagem relacionada com o valor de resistividade superficial elétrica das camadas protetoras consiste em permitir o estabelecimento de um campo elétrico E mais homogêneo na passagem 14 formada entre o primeiro e segundo eletrodos do aparelho. De fato, o campo elétrico é mais fiel ao arranjo dos eletrodos, uma vez que as cargas elétricas criadas pelos eletrodos se movem apenas ligeiramente sobre a superfície da(s) camada(s) protetora(s). Assim, a distribuição das cargas geradas, por exemplo, na superfície do eletrodo 4B na figura 1A é substancialmente a mesma na superfície da camada protetora 10B definindo a passagem 14. A impregnação de um material poroso pode assim ser melhor controlada.

[0050] Como mostrado na figura 5B, um campo elétrico de 4 kV/mm é gerado que é mais homogêneo entre o primeiro e segundo eletrodos na configuração da figura 1C, em comparação com uma configuração da técnica anterior, na qual os eletrodos são apenas cobertos com uma tela dielétrica do tipo de camada de vidro, como ilustrado na figura 5A. Pode ser visto, de fato, que entre os eletrodos, formam-se menos descargas elétricas, incorporadas pelas tiras verticais leves na figura 5B correspondentes à configuração da invenção, em relação à figura 5A ilustrando a técnica anterior. As figuras 5A e 5B foram feitas para configurações com os seguintes parâmetros: - eletrodos de metal 4A, 4B que têm 5 mm de espessura; - camada de tela dielétrica 8A, 8B feita de vidro de 5 mm de espessura; - camada protetora 10B feita de politetrafluoroetileno (PTFE) de 2 mm de espessura (presente apenas na figura 5B); - faca pneumática 14 entre as faces dos eletrodos: 10 mm; - campo elétrico aplicado entre os eletrodos: 4 kV/mm AC senoidal a 50 Hz; - umidade ambiente relativa: 75%; - temperatura ambiente: 19°C.

[0051] De acordo com uma alternativa de um aparelho de impregnação 2 como mostrado na figura 1A, o aparelho pode compreender um dispositivo de acionamento 18 para acionar o meio poroso 16 como ilustrado na figura 3. Por exemplo, este dispositivo pode compreender uma correia transportadora na qual um meio poroso pode ser depositado, de modo a permitir que o referido meio passe entre os eletrodos na direção do avanço F. O dispositivo de acionamento pode, por exemplo, deslocar o meio poroso em velocidades compreendidas entre 20 e 500 m/min, que são maiores que as velocidades de impregnação da técnica anterior.

[0052] De acordo com uma alternativa do aparelho mostrado na figura 3, o aparelho de impregnação pode incluir um dispositivo específico 20 conhecido na técnica anterior como mostrado na figura 4, do tipo câmara de confinamento, que permite monitorar as características do gás presente na passagem 14. O dispositivo específico pode, por exemplo, controlar o nível de umidade relativa e mantê-lo entre 30% e 60%, de preferência, entre 30% e 50%.

[0053] A composição do gás na passagem 14 também pode ser controlada pelo dispositivo específico 20 e, por exemplo, compreender um dos seguintes gases: argônio, nitrogênio, oxigênio. A pressão do gás pode também ser ajustada pelo referido dispositivo em uma faixa de valores compreendida entre 10-7 e 1.000 hPa (10-7 e 1.000 mbar), preferencialmente entre 10-3 e 1.000 hPa (10-3 e 1.000 mbar).

[0054] Deve também ser notado que, dependendo das condições de amplitude e tempo de aplicação do campo elétrico e do gás presente na passagem 14, a presença de um plasma pode provocar alterações na tensão superficial dos materiais presentes entre o primeiro e o segundo eletrodos (mudança fisicoquímica dos materiais). Esta alteração das tensões superficiais pode, por exemplo, tornar possível aumentar a natureza hidrofílica ou hidrofóbica de um material.

[0055] De acordo com uma alternativa do aparelho mostrado na figura 6, o aparelho de impregnação 2 pode compreender um dispositivo de pré- tratamento 22 que permite preparar o meio poroso 16 antes de ser impregnado. O dispositivo de pré-tratamento pode preparar o meio poroso de modo a controlar o valor da sua resistividade volumétrica a um valor acima de 109 Q.cm, para promover o estabelecimento de um campo elétrico homogêneo entre os eletrodos. Por exemplo, o dispositivo de pré-tratamento pode pré-aquecer o meio poroso para baixar o seu nível de umidade e/ou difundir o ar seco através do meio poroso. Também é possível considerar aquecer os eletrodos para elevar o valor de resistividade superficial.

[0056] O aparelho de impregnação pode compreender um dispositivo 24 para depositar o pó 17, tornando possível depositar o pó em contato com o meio poroso 16 antes de passar entre os eletrodos 4A e 4B. O dispositivo de deposição é, de preferência, arranjado entre o dispositivo de pré-tratamento acima mencionado e os eletrodos.

[0057] Este pedido também se refere a um método para impregnar um meio poroso com pó, consistindo na aplicação de um campo elétrico compreendido entre 0,1 e 50 kV/mm a um meio poroso 16 coberto com pó 17.

[0058] O meio poroso 16 pode ser um arranjo fibroso, por exemplo, uma espuma não tecida ou tecida, de papel ou de células abertas.

[0059] O pó pode incorporar diferentes componentes em termos de composição química ou tamanho de partícula e aditivos ou outros compostos complementares destinados a conferir propriedades específicas ao pó.

[0060] O método de impregnação pode compreender uma etapa preliminar para o pré-tratamento do meio poroso 16 por aquecimento ou secagem por sopro de ar seco através do meio, para permitir limitar a atenuação do campo elétrico que atravessa o referido meio. Esta etapa pode consistir em baixar o nível de umidade do meio quando se sabe que um destes componentes tem um determinado nível de absorção de umidade, tal como excesso de pulverização de fibras naturais, poliamida ou antiestética sensível à umidade. Esta etapa de aquecimento e/ou secagem permite vantajosamente aumentar a resistividade volumétrica do meio poroso de modo a romper o campo elétrico o menos possível, para promover a impregnação homogênea do pó no meio poroso. Por exemplo, para aumentar a resistividade volumétrica das fibras naturais que compõem o meio até um valor acima de 109 Q.cm, o meio pode ser previamente secado. No caso em que o meio inclui fibras sintéticas previamente cobertas com um excesso de pulverização, tendo características antiestáticas na presença de umidade no ar, um pré-tratamento com ar seco torna possível aumentar a sua resistividade de volume acima de 1x109 Q.cm.

[0061] As figuras 7A e 8A respectivamente ilustram a distribuição de um campo elétrico que engloba um meio poroso 16 com um nível de umidade relativa de cerca de 70% a 20°C e um meio semelhante condicionado de modo que o seu nível seja igual a 32% de umidade relativa a 21°C. A figura 8A mostra uma distribuição mais homogênea do campo elétrico em torno do meio pré-condicionado em relação à figura 7A. Como mostrado pelas figuras 7B e 8B ilustrando a distribuição do pó acima do meio das figuras 7A e 8A, respectivamente, o pó é impregnado mais homogeneamente no meio 16 quando o seu nível de umidade é reduzido.

[0062] Evidentemente, os métodos de impregnação descritos aqui podem ser implementados por um ou vários aparelhos de impregnação 2, 2’, 2”, 2”’ descritos acima.

[0063] Em conclusão, este pedido propõe um aparelho para impregnar um meio poroso usando um campo elétrico. O aparelho compreende vantajosamente uma ou duas camadas protetoras, bem como uma ou duas telas dielétricas que protegem os eletrodos do aparelho. As camadas protetoras limitam o movimento das cargas elétricas sobre a sua superfície, permitindo assim um controle preciso da distribuição do campo elétrico entre as referidas camadas ao longo do espaço e do tempo. Como resultado, os fenômenos elétricos que deterioram o aparelho, tais como a formação de descargas elétricas entre os eletrodos, são limitados. O aparelho assim mantém-se melhor ao longo do tempo. A invenção também permite a formação de um campo elétrico mais homogêneo entre os eletrodos de modo a promover uma impregnação mais regular de um meio poroso coberto com pó passando entre os referidos eletrodos.

Claims (8)

1. Aparelho (2, 2’, 2”, 2”’) para impregnar um meio poroso (16) com pó (17), incluindo um dispositivo (6) capaz de gerar um campo elétrico alternado através do meio poroso, o dispositivo incluindo um primeiro eletrodo (4A, 4A’, 4A”, 4A”’) e um segundo eletrodo (4B, 4B’, 4B”, 4B”’) que são colocados em cada lado do meio poroso, caracterizado pelo fato de que: - o primeiro eletrodo (4A) é coberto com uma tela (8A) que entra em contato com o eletrodo (4A), a referida tela tendo uma resistência dielétrica maior que 6 kV/mm, e de preferência maior que 9 kV/mm; - o segundo eletrodo (4B) é revestido com uma camada protetora (10B), a referida camada protetora sendo presa ao segundo eletrodo e tendo uma resistividade superficial maior que 1x1012 Q/o, independentemente do nível de umidade relativa.

2. Aparelho (2’) de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que a camada protetora (10B) tem uma estabilidade estrutural acima de 250°C.

3. Aparelho (2’) de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que a tela (8A’) em contato com o primeiro eletrodo (4A’) é coberta com uma camada protetora (10A') que entra em contato com a tela (8A’), a referida camada protetora tendo uma resistividade superficial acima de 1x1012 Q/o.

4. Aparelho (2”, 2”’) de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que uma tela (8B”, 8B”’) é inserida entre o segundo eletrodo (4B”, 4B”’) e a camada protetora (10B”, 10B”’), a referida tela tendo uma resistência dielétrica maior que 6 kV/mm.

5. Aparelho (2”’) de acordo com a reivindicação 4, caracterizado pelo fato de que a tela (8A' '') é coberta com uma camada protetora (10A”’), a referida camada de proteção tendo uma resistividade superficial acima de 1x1012 Q/o.

6. Aparelho de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 5, caracterizado pelo fato de que o campo elétrico gerado entre os referidos eletrodos é compreendido entre 0,1 e 50 kV/mm.

7. Aparelho de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 6, caracterizado pelo fato de que um dispositivo específico (20) mantém o nível de umidade relativa a menos de 60% entre os referidos eletrodos, quando os eletrodos são ligados.

8. Aparelho de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 7, caracterizado pelo fato de que compreende um dispositivo de acionamento (18) para acionar o meio poroso entre os referidos eletrodos.

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