BRPI0709247A2 - tubo, recipiente de armazenagem, e, usos de um tubo, e do recipiente de armazenagem - Google Patents

Abstract

TUBO, RECIPIENTE DE ARMAZENAGEM, E, USOS DE UM TUBO, E DO RECIPIENTE DE ARMAZENAGEM A invenção refere-se a um tubo que tem sido cheio com uma espuma de célula aberta baseada em aminoplastos, especialmente um produto de condensação de melamina-formaldeido, e ao seu uso, especialmente como um filtro ou misturador estático.

Description

"TUBO, RECIPIENTE DE ARMAZENAGEM, E, USOS DE UM TUBO, E DO RECIPIENTE DE ARMAZENAGEM"

Descrição

A invenção refere-se a um tubo que tem sido cheio com uma espuma de célula aberta baseada em um plástico aminado, e também ao seu uso.

Espumas de célula aberta baseadas em um condensado de melamina-formaldeído são conhecidas para várias aplicações de isolamento térmico e à prova de som em construções e veículos, e também como material de embalagem absorvedor de choque e isolante. EP-A 683.349 descreve revestimento de tubo composto de uma espuma de melamina-formaldeído de célula aberta, onde a resistência térmica do revestimento previne que ele se retraia quando os tubos isolados com o mesmo são aquecidos.

EP-A 1.498.680 descreve uma caixa de congelador e caixa de retenção térmica compostas de espuma de melamina-formaldeído cujos poros de célula têm sido inteiramente cheios ou em alguma extensão com um meio de transferência de calor fluido, no qual podem possuir um revestimento que pode ser por meio de exemplo composto de uma folha de poliolefina.

Um objetivo da presente invenção foi encontrar uma aparelhagem simples que possa filtrar ou misturar líquidos e que é em particular adequada para volumes pequenos.

Conseqüentemente, tem sido encontrado um tubo que tem sido cheio com uma espuma de célula aberta baseada em um plástico aminado.

Espumas de célula aberta preferidas usadas são espumas elásticas baseadas em um condensado de melamina-formaldeído cuja densidade é de 3 a 100 g/l, em particular de 5 a 20 g/l. O número de células está normalmente dentro da faixa de 50 a 300 células/25 mm. A resistência à tração está preferivelmente dentro da faixa de 100 a 150 kPa, e a deformação de tração na ruptura está normalmente dentro da faixa de 8 a 20%.Para vários setores de aplicação, pode ser vantajoso que a espuma de célula aberta possua distribuição de tamanhos de poros diferentes em várias seções de tubo, por exemplo na forma de um gradiente linear ou exponencial dos poros grandes para os poros pequenos. Por meio de exemplo, o número de células pode estar dentro da faixa de 50 a 120 células/25 mm em uma extremidade do tubo e dentro da faixa de 150 a 300 células/25 mm na outra extremidade.

Para sua produção, de acordo com EP-A 071.672 ou EP-A 037.470, uma dispersão ou solução contendo agente de expansão elevadamente concentrada de um pré-condensado de melamina-formaldeído pode ser espumada e endurecida usando ar quente, vapor de água, ou irradiação de microondas. Espumas deste tipo estão comercialmente disponíveis como Basotect® da BASF Aktiengesellschaft.

A razão molar de melamina-formaldeído está geralmente dentro da faixa de 1:1 a 1:5. Para produção de espumas particularmente baixas em formaldeído, a razão molar é selecionada dentro da faixa de 1:1.3 a 1:1.8, e um pré-condensado livre de grupos sulfito é usado, e.g. como descrito em WO 01/94436.

Com o objetivo de melhorar o desempenho, as espumas podem ser então termicamente condicionadas e prensadas. Esta etapa de processamento pode alterar a natureza da superfície, o nível de propriedades hidrofílicas, a densidade, e o tamanho de poro da espuma. Um processo comumente usado para termoformação do material usa saturação com um adesivo e endurecimento do adesivo durante uma etapa na qual a espuma saturada sofre formação. Também é possível gerar um material termoformável sem a adição de qualquer outro auxiliar, como descrito em EP 1505105.

Controle da estrutura de poro da espuma via o processo de termoformação pode ocorrer via extensões diferentes de prensagem de váriasregiões da espuma. O espécime deformado pode ser fixado na forma nova via aquecimento. É possível produzir um espécime com um gradiente de densidade e gradiente de tamanho de poro. Por meio de exemplo, um espécime moldado em cunha pode ser deformado usando uma prensa planar, ou um espécime planar pode ser deformado usando uma prensa de molde de cunha, e a estrutura de gradiente destes pode ser fixada. Também é possível combinar dois ou mais produtos individuais com vários graus de compressão. A estrutura integral ou estrutura de gradiente resultante também pode ser vantajosa com respeito às propriedades mecânicas.

As espumas podem ser cortadas na forma e na espessura desejadas. Corte perfilado também é possível e pode, por meio de exemplo, dar produtos de espuma com área superficial aumentada.

As espumas de melamina-formaldeído podem ser proporcionadas com propriedades hidrofóbicas e/ou oleofóbicas, como descrito por meio de exemplo em DElOOl 1388. Processos de separação de líquido-líquido podem ser realizados via combinação de espumas não modificadas e transformadas em hidrofóbicas. Pode ser vantajosa a combinação de dois ou mais elementos deste tipo com o objetivo de amplificar o efeito.

O tubo, a tubulação, e recipientes de armazenagem são em geral compostos de um material possuindo rigidez torsional, e.g. vidro, metal, ou plástico, em particular de aço, alumínio, ou de plástico reforçado com fibras. Plásticos adequados são polietileno, polipropileno, resinas epoxídicas, ou resinas de poliéster, que podem ser apropriado, possuir reforço de fibras, materiais têxteis, ou esteiras, em cada caso composto de carbono ou de vidro.

O tubo é geralmente alongado, e.g. cilíndrico, e possui uma seção transversal circular, oval, ou poligonal. O diâmetro do tubo está preferivelmente dentro da faixa de 1 a 100 mm, particularmente preferivelmente de 5 a 50 mm. O comprimento do tubo ou, respectivamente, aseção do tubo cheio com a espuma de célula aberta está preferivelmente dentro da faixa de 5 a 500 mm, particularmente preferivelmente de 10 a 100 mm. Como uma função da aplicação pretendida, um exemplo sendo aplicações de filtração, o tubo serve como um suporte ou armação usando os materiais, dimensões, e conformações convencionais para a aplicação pretendida respectiva, exemplos sendo armações quadradas ou retangulares feitas de metal, de plástico, ou de madeira.

Devido ao fato de a espuma de célula aberta ser elástica na faixa de temperatura de cerca de -180°C a + 200°C, ela pode ser facilmente introduzida em partes de recipiente ou tubos pré-fabricados. Até mesmo em temperaturas baixas, por exemplo abaixo de -80°C, a espuma permanece elástica. Não ocorre dano resultante de fragilização. Em virtude da elasticidade, resistência térmica, e resistência química, o tubo da invenção pode ser contatado sobre uma faixa ampla de temperaturas com vários compostos químicos ou até mesmo com líquidos criogênicos. Líquidos criogênicos possuem um ponto de ebulição abaixo de - 80°C na pressão atmosférica. Preferência particular é dada ao ar líquido, nitrogênio, argônio, neônio, hélio, ou combustíveis de motor liqüefeitos, tais como propileno ou gás natural, que é composto principalmente de metano.

A espuma de célula aberta é geralmente cunhada ou cortada para proporcionar um encaixe exato e é introduzida dentro do tubo. Contudo, também é possível inserir uma seção de espuma com seção transversal desigual dentro de um tubo com seção transversal uniforme. Isto altera o tamanho das células e o número de células por unidade de volume ao longo do tubo. Por meio de exemplo, uma seção de espuma cônica pode ser inserida dentro de um tubo cilíndrico em uma tal maneira que o tamanho de célula diminui continuamente de uma extremidade para a outra extremidade.

A espuma também pode ser encaixada sobre uma extremidade aberta do tubo e segura externamente no tubo, sem projeção para o interior.Também pode ser vantajoso o uso da espuma como embutido no interior de um tampão roscado perfurado. Neste caso, a espuma pode ser aplicada e segura firmemente por uma ação de aparafusamento.

A espuma de célula aberta pode ser segura no tubo via uma ligação adesiva ou um prendedor mecânico. Materiais de vedação (e.g. baseados em silicone) podem ser usados para compensar o encaixe inexato.

O tubo cheio de acordo com a invenção com a espuma de célula aberta pode ser conectado diretamente ou por meio de uma outra seção conectora de mangueira ou de tubo em um recipiente de armazenagem. Como uma função da aplicação, também pode ser combinado com outros tubos cheios ou não-cheios para dar um tubo compósito.

O tubo da invenção é particularmente adequado como um misturador estático para líquidos. Um exemplo de um tubo adequado aqui é um tubo na forma de Y cuja parte interior ou cuja forquilha tem sido cheia com a espuma de célula aberta como elemento misturador ativo. O tamanho de poro e o fluxo turbulento através dos poros de célula aberta permitem a manufatura de microrreatores, via dimensionamento apropriado. Misturação melhorada de outra maneira, fluxo laminar de dois ou mais componentes na espuma de célula aberta pode ser alcançada pelo uso de ultra-som. Se tubos finos e elásticos são usados para a aplicação como misturador estático, a misturação também pode ser melhorada por compressão por oscilação.

Uma outra modalidade consiste de um tubo principal para dentro do qual são alimentadas uma ou mais porções de tubo. Tanto o tubo principal, ou as seções de tubo individuais, quanto os tubos laterais podem possuir um enchimento de espuma de célula aberta. Este método permite, por meio de exemplo, que dois ou mais componentes químicos sejam introduzidos por intermédio dos tubos laterais ao longo do tubo principal, e misturados e reagidos. As distâncias entre os pontos de alimentação de seção tubular, e o diâmetro do tubo, podem ser aqui adaptadas à cinética da reação.O tubo da invenção também é adequado para a filtração de líquidos ou de aerossóis, por exemplo para a remoção de material suspenso de sucos ou de misturas de pré-fermentação. Um exemplo de equipamento para isto é um funil dentro de cuja saída tubular a espuma de célula aberta tem sido introduzida. O tubo de acordo com a invenção é também adequado para filtração em medicina e tecnologia ambiental, por exemplo, como filtro renal ou filtro de sangue, ou para a filtração de suspensões aquosas. O tubo de acordo com a invenção também pode ser usado em cromatografia, por exemplo, cromatografia em gel, via modificação química de paredes celulares de espuma de célula aberta. Por fim, por meio de exemplo, acrilamida pode ser polimerizada na espuma de célula aberta. O efeito de separação é amplificado devido ao fluxo de substâncias ser altamente laminar.

Em outro método preferido, um tubo dentro do qual uma seção cônica de espuma tem sido introduzida sob pressão e dentro da qual a estrutura de célula da espuma de célula aberta inserida continuamente muda de célula grossa para célula fina pode ser usado para o processo de filtração. O fluido a ser filtrado é então aplicado na extremidade de célula grossa, depois do que o material suspenso grosso é preferivelmente absorvido nos poros da espuma, finalmente o material suspenso fino é absorvido. Este efeito reduz a queda de pressão no material de filtro quando comparação é feita com um filtro composto de apenas poros pequenos. A estrutura de gradiente permite distribuição das partículas movidas pela filtração dentro do material inteiro, e evita bolo de filtro que é formado apenas sobre a superfície e acarreta uma queda de pressão grande. Filtração de partículas grossas que não penetram na estrutura de espuma pode ser melhorada pelo aumento da área superficial do produto de espuma.

O tubo de acordo com a invenção é também adequado para a filtração e separação de substâncias gasosas, de líquidos ou de aerossóis, por exemplo para remoção de material suspenso de sucos ou de misturas de pré-formação, ou como removedor de fuligem para veículos a diesel. Um exemplo de equipamento para isso é um funil cuja saída tubular da espuma de célula aberta foi introduzida.

O tubo de acordo com a invenção é também adequado para a proteção de explosão, por inibição de formação ou ignição de misturas gasosa explosivas ou poeiras.

O tubo da invenção também pode ser utilizado para o transporte ou combustão controlada de combustíveis líquidos. Forças capilares fazem com que a espuma absorva o combustível líquido, que é ignizado sobre a superfície da espuma. O efeito de pavio transporta o combustível líquido na direção do sítio de combustão, onde ele queima em uma maneira lenta e controlada, mas a espuma não queima ou carboniza. A espuma previne qualquer aquecimento marcante do combustível, que seria consumido mais rapidamente devido à evaporação aumentada. Visto que a espuma de melamina-formaldeído possui inflamabilidade baixa, uma vez o combustível tendo sido consumido a própria espuma não continua a queimar, mas é em alguma extensão carbonizada. Devido ao fato de a estrutura da resina de melamina-formaldeído possuir um grau de reticulação alto, combustíveis convencionais não causam inchamento da estrutura de polímero que poderia acarretar um efeito desvantajoso sobre as propriedades mecânicas e as propriedades de fogo.

Exemplos

Exemplo da invenção 1:

Uma espuma de melamina-formaldeído de célula aberta cuja densidade foi cerca de 10 kg/m (Basotect® da BASF Aktiengesellschaft) foi posicionada dentro de um prato de alumínio cilíndrico cujo diâmetro era cerca de 1,5 cm. 15 mL de etanol foram adicionados no prato compreendendo a espuma e foram ignizados.

O lado de baixo do prato com a espuma de melamina-formaldeído de célula aberta não sofreu qualquer aquecimento significativo e pôde ser facilmente seguro com a mão, sem queimar. No final do processo de combustão, ocorreu carbonização ligeira da camada de espuma mais superior. Após a queima ter cessado espontaneamente, mais 15 mL de etanol foram carregados no mesmo prato contendo a espuma e foram ignizados. O tempo de queima diminuiu um pouco para 10 min. Etanol foi carregado duas vezes mais no mesmo prato e ignizado, depois do qual a espuma permaneceu substancialmente intacta. Um aumento em crosta da superfície, e uma redução no tempo de queima, foram os únicos fenômenos observados.

Exemplo 2 (Basotect® como pavio)

Exemplo da invenção 1 foi repetido, exceto quando uma cobertura de alumínio foi usada para cobrir o prato de alumínio recheado com etanol. O centro da cobertura foi perfurado. Uma tira de Basotect® foi inserida através da abertura e estendida no prato recheado com etanol, e ficando saturado com o líquido. A tira saturada com etanol foi ignizada, e o álcool foi consumido por combustão controlada. O tempo de combustão foi várias vezes maior do que no exemplo da invenção 1.

Exemplo comparativo 1:

Por analogia com o exemplo 1, 15 mL de etanol foram adicionados em um prato sem espuma e foram ignizados. Durante o processo de combustão, o prato sem espuma, incluindo seu lado inferior, sofreu aquecimento marcante, e todo o etanol havia sido consumido após um tempo de queima de 6,5 min.

Exemplo 3:

Uma prensa de placa usando vapor de água superaquecido foiusada para comprimir um espécime de espuma de melamina-formaldeído termoformável, retangular como em exemplo 1 e EP1505105 para 50% de sua espessura inicial. O espécime comprimido foi termicamente condicionado a 200°C por 2 min e assim fixado na forma comprimida.O diâmetro de poro médio volumar de intrusão de mercúrio do espécime termoformado é de 117m. O diâmetro de poro médio de um espécime comparativo não comprimido é de 170 μm.

Exemplo 4:

Um segundo espécime de A espuma de melamina-formaldeído termoformável como em exemplo de EPl505105 foi cortado para uma forma de cunha em uma tal maneira que seu comprimento fosse de 150 mm e sua largura fosse de 45 mm, sua altura aumentando uniformemente de 28 mm para 88 mm. Este espécime foi então prensado para uma altura uniforme de 28 mm por meio de uma prensa de placa usando vapor de água superaquecido. O espécime foi termicamente condicionado a 200°C por 2 min assim fixado na forma comprimida.

O espécime termicamente condicionado possui uma estrutura de gradiente. Densidade e resistência compressiva aumentam continuamente com o aumento do grau de compressão. O espécime termicamente condicionado possui uma estrutura de gradiente. O diâmetro de poro médio volumar de intrusão de mercúrio do espécime termoformado é de 170 μm no final com uma altura inicial de 28 mm. O diâmetro de poro médio de um espécime comparativo da região do espécime cuja altura inicial foi 88 mm é de 110 μm.

Exemplo da invenção 3 mostra que a densidade e o tamanho de poro da espuma, que são muito importantes para filtração e forças capilares, podem ser ajustados em uma maneira simples, e que estruturas de gradiente também são possíveis.

Exemplo 5:

Um disco de espuma de melamina-formaldeído de célula aberta cuja densidade foi de cerca de 10 kg/m3 (Basotect® de BASF Aktiengesellschaft) foi posicionado na extremidade inferior de uma seringa de blister/ferimento de 100 ml (seringa de uso único). A espessura do disco foide cerca de 20 mm, e o diâmetro correspondeu àquele da seringa.

30 ml de cada um de dois componentes de PU foram adicionados de cima na seringa de uso único, cujo topo havia sido aberto. O pistão de sucção da seringa foi posto no lugar e os componentes previamente não misturados foram pressionados através do disco de espuma. A misturação dos componentes de PU reativos foi suficientemente intensiva para fazer com que reagissem uns com os outros e causasse a formação de uma espuma de poliuretano rígida homogênea após injeção da mistura reacional da seringa.

Em um procedimento similar mas sem o uso de espuma, praticamente não houve a misturação dos componentes, e portanto foi possível apenas uma espumação limitada, e a espuma teve uma estrutura muito heterogênea.

Sistema de poliuretano usado:

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Exemplo da invenção 5 mostra que a espuma da invenção pode ser usada como um elemento de misturação estática simples.

Exemplo da invenção 6

10 Espécimes cúbicos (10 mm *10 mm *10mm) de umaespuma de melamina-formaldeído de célula aberta cuja densidade foi 9 kg/m (Basotect BASF AG) foram adicionados em um frasco de vidro esaturados com uma solução de 17,5 g de estearil-isocianato em 332,5 g de tolueno na qual 5 gotas de um catalisador (Lupragen N 201, BASF AG, solução de concentração de 33% de trietileno-diamina em dipropileno-glicol) haviam sido adicionadas. A solução com os cubos de espuma saturados foi aquecida sob refluxo a 80°C por 8 h. A solução de tolueno foi então removida por decantação. Os cubos de espuma foram secos até peso constante, sendo comprimidos para remover o máximo de líquido absorvido. A densidade dos espécimes de espuma hidrofobicamente modificados é de 18,5 kg/m3. A espuma modificada flutua sobre a superfície de água e não é notavelmente umectada pela água, e a absorção de água é menor do que 5% em volume.

Um tubo de vidro de forma de Y cujo diâmetro foi cerca de 1 cm foi seguro em uma tal maneira que duas aberturas facearam para baixo e uma abertura faceou para cima. Aquela parte dos tubos orientada para baixo foi cheia com espuma de melamina-formaldeído não-modificada. A outra parte dos tubos foi cheia com espuma hidrofobicamente modificada. Ambos os enchimentos de espuma se estendem para além daquela parte do tubo na forma de Y na qual todos os três tubos constituintes se encontram.

Um pouco de água foi primeiro adicionado através da abertura superior. Esta foi absorvida pela espuma não modificada. Um pouco de tolueno foi então adicionado no tubo de vidro via os tubos superiores e foi absorvido pela espuma hidrofobicamente modificada.

Agua seletivamente colorida (corante, complexo de ftalocianina-Cu, Basantol Blue 762 liquid, BASF AG) e cerca de a mesma quantidade de tolueno foram adicionados em um bécher de vidro. Clorofórmio foi adicionado em etapas na mistura até que a densidade da fase orgânica incolor e a da fase aquosa colorida se tornassem suficientemente próximas que pelo menos 5 segundos foram requeridos para a completa separação da mistura em duas fases após a mistura ter sido agitada. A mistura líquida foi de novo agitada no tubo de vidro. A fase aquosa colorida fluiu parafora por meio da parte preenchida com a espuma não-modificada, enquanto que a fase orgânica incolor fluiu para fora por meio da parte do tubo com espuma hidrofobicamente modificada.

Exemplo 7

Calcário em pó com um diâmetro de partícula médio de 1 a 2μm foi passado através de uma tela Basotect® por meio de uma corrente de ar, e concentração de poeira foi determinada a montante e a jusante do filtro.

Exemplo Comparativo 1

Exemplo da invenção 7 foi repetido, exceto quando um filtro padrão composto de feltro de agulha foi usado ao invés de tela de Basotect®.

Tabela 1 verifica os resultados do exemplo da invenção 7 e do exemplo comparativo 1. Uma elevação de pressão marcadamente inferior foi observada para tela Basotect®, com somente um nível levemente inferior de remoção.

Tabela 1:

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Claims (10)

1. Tubo, caracterizado pelo fato de estar cheio com uma espuma de célula aberta baseada em um aminoplasto.

2. Tubo de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que a densidade do tubo da espuma de célula aberta está dentro da faixa de 3-100 g/l.

3. Tubo de acordo com a reivindicação 1 ou 2, caracterizado pelo fato de que a espuma de célula aberta é composta de uma resina de melamina/formaldeído.

4. Tubo de acordo com qualquer uma das reivindicações de 1 a-3, caracterizado pelo fato de que a espuma de célula aberta possui uma distribuição de tamanho de poro diferente em várias seções de tubo.

5. Tubo de acordo com qualquer uma das reivindicações de 1 a-4, caracterizado pelo fato de que a sua parede é composta de vidro, metal ou plástico.

6. Tubo de acordo com qualquer uma das reivindicações de 1 a-5, caracterizado pelo fato de que o seu diâmetro está dentro da faixa de 1 a 100 mm, no qual o comprimento da seção de tubo cheia com a espuma de célula aberta está dentro da faixa de 5 a 500 mm.

7. Recipiente de armazenagem, caracterizado pelo fato de ter sido conectado em uma seção tubular como definido em qualquer uma das reivindicações 1 a 6.

8. Uso de um tubo como definido em qualquer uma das reivindicações de 1 a 6, caracterizado pelo fato de ser como um misturador estático para líquidos.

9. Uso do tubo de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 5, caracterizado pelo fato de ser para a filtração de líquidos ou gases.

10. Uso do recipiente de armazenagem como definido nareivindicação 7, caracterizado pelo fato de ser para a combustão de combustíveis líquidos.