PT84906B

PT84906B - Processo para a preparacao de uma folha homogenea

Info

Publication number: PT84906B
Application number: PT84906A
Authority: PT
Inventors: Ian Stedaman Biggs; Bronislaw Radvan
Original assignee: Wiggins Teape Group Ltd
Priority date: 1986-05-27
Filing date: 1987-05-19
Publication date: 1990-02-08
Also published as: EP0247784A3; ATE82605T1; NO175296B; JP2666137B2; NO872194L; NO175296C; JPS636189A; EP0247784B1; KR870011310A; IE61059B1; DE3782682T2; DK169630B1; US4969975A; AU606340B2; FI872308L; KR950000079B1; NO872194D0; CA1282912C; DK266287D0; AU7345987A

Description

A presente invenção refere-se a um processo de preparação de material/particulas , e especialmente fibrosa, numa camada para formar uma folha em que elas estão bem distribuí das na direcção planar e ao longo da espessura. lais particularmente, a invenção diz respeite à preparação dessas cana das a partir de dispersães fluidas,

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Verificou-se agora inesperadamente que uma dispersão espumificada possui uma integridade e resistência mecânica suficientes, se for oorrectamente formulada, para reter na sua estrutura partículas ou fibras relativamente pesadas ou leves que teriam tendência a depositarem-se ou a flutuarem numa dispersão aquosa. Este facto não apenas conduz a uma formação desigual da folha depositada no fio de Fourdrinier, mas, como é frequentemente c caso, o fornecimentc ê compreendido por partículas e fibras com mobilidades verticais ine rentes diferentes, e conduz à formação de uma estrutura de felha homogénea. Qualquer tentativa para produzir uma felha desse fornecimento usando uma dispersão aquosa não espumificada resulta no movimento vertical relativo dos componentes □articulados e fibrosos dependendo das suas caracteristicas particulares de deposição ou flutuação, e conduz à formação de camadas em vez de uma felha homogénea.

A invenção apresenta assim um processo de preparação de uma folha homogénea a partir de elementos particulados (como aqui definidos), em que pelo menos alguns dos quais possuem uma mobilidade vertical inerente (como aqui definida), em água, à temperatura e pressão normais, de cerca de 1 a cerca de 21 cm/s, compreendendo os passos de se preparar uma dispersão espumificada dos referidos elementos partícula, dos, e depesitar-se e drenar-se a referida dispersão num suporte foraminoso. 0 processo da invenção é particularmente eficaz para partículas com mobilidades verticais entre 5 e 13 cm/s.

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-4Os elementos particulados são definidos como partícula, agregados particulados, fibras, flocos fibrosos ou mistu ras destes e seus diferentes tipos.

termo mobilidade vertical inerente é aqui utiliza do para definir a velocidade a que um elemento particulado se move numa direcção descendente ou ascendente, em água, e dependerá do peso e área superficial dos elementos partícula dos e da extensão em que o ar è retido nos elementos ou é aderente a eles.

Num processo preferido os elementos particulados são partículas metálicas.

Se desejado podem incluir-se vários tipos da elementos particulados e que possuem diferentes mobilidades verticais inerentes, e assim os elementos particulados podem compreender uma mistura de elementos que flutuam e elementos que se depositam em água.

A dispersão é de preferência aquosa e tem uma viscosi. dade de pelo menos 22 segundos quando medida pelo Copo Ford Tipo B-4 a 209C de acordo com a Norma Britânica Ne. BS1733 ou uma viscosidade equivalente determinada de acordo com a Norma Britânica BS3900-A6. Ainda com maior preferência, a dispersão espumificada tem um teor de ar de pelo menos 55% e compreende bolhas com um tamanho médio de 0,2 mm. SSo especialmente preferidos teores de ar de, pelo menos, cerca de 65 /□.

A invenção também inclui uma folha produzida pelo pro cesso apresentado.

A invenção é ilustrada pelas experiências e exemplos seguintes.

Utilizaram-se vários materiais para avaliar o conceito da invenção, incluindo esferas de chumbo, varão metálico, ara me, e fibras em aparas de vários diâmetros, e granalha para se exemplificar materiais que tendem a depositar-se em água. Como exemplo de um material leve que flutua na água, utilizou-se espuma de poliestireno com uma densidade de 0,023

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-5gcm*^ que foi partida com uma escova de arame em partículas com um tamanho na gama de 2 a 5 mm. Como outro exemplo, utilizaram-se partículas de rocha vulcânica tratada térmicamente expandidas comercializadas com a marca registada Perlite.

A velocidade de deposição de cada partícula foi detej? minada medindo o tempo do movimento vertical de uma partícula numa distância de 25 cm numa coluna de água com 45 cm de altura após um movimento inicial de 18 cm. Para partículas filamentares registou-se a velocidade de deposição das partí cuias (a maioria substancial) que assumiam uma orientação substancialmente horizontal durante a deposição.

Um dispositivo adequado para produzir espuma com as propriedades necessárias é uma célula de flutuação de espuma, modificada, do tipo produzido por Denver Equipment Co. de Denver, Colorado, Estados Unidos da América. Essa célula compreende uma caixa com meios de admissão de ar e com uma turbina nela montada para rotação, sendo a distância entre a turbina e uma superfície interna da caixa determinada de foj? ma a submeter-se um líquido contendo um agente tensioactivo dentro da caixa, a uma vigorosa acção de corte entre a hélice, quando em rotação em relação à caixa, e a superfície interna da caixa, sendo a acção tal que se formam bolhas do ta manho pretendido. Durante o funcionamento, produz-se um vójç tex nessa célula, formando bolhas do tamanho pretendido na base do vórtex e bolhas maiores na parte superior do vórtex, sendo as bolhas maiores sugadas para a base do vórtex juntamente com ar admitido na câmara, e modificadas aí em bolhas do tamanho pretendido. Durante a formação da espuma na célu la, podem adicionar-se as fibras ou partículas a utilizar à espuma de forma a tornarem-se bem dispersas na espuma por aç ção da célula. Contudo, o uso dessa célula produtora de espuma não é essencial, e pode utilizar-se qualquer outro dispositivo adequado.

Produziram-se dispersões espumifiçadas na célula de Denver usando 7 litros de água, Para fibras e partículas me

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-6tálicas adicionaram-se 20 ml de um agente tensioactivo Triton X-100 (um octilfenoxipolietoxietanol solúvel em água coji tendo uma média de 10 moles de óxido de etileno) produzido por Rohm e Haas, e para partículas de granalha adicionaram-se 15 ml do mesmo agente tensioactivo. No caso de partículas de poliestireno, adicionaram-se 25 ml de um agente tensioactivo comercializado sob a marca regi.stada Nansa (uma sjç lução a 30/ de dodecilbenzenossulfonato de sódio) comerciali. zado por Albright e Wilson.

Obtiveram-se.em seguida várias formulações usando como base pó de nylon e fibras de vidro a que se adiciona ram partículas ou fibras metálicas específicas, poliestireno expandido , granalha ou partículas de rocha vulcânica expaji dida. Após produção de uma dispersão espumifiçada, incluindo cada formulação, numa célula de Denver, transferiu-se em seguida cada dispersão, no caso dos Exemplos 1 a 19, para um aparelho de produção de folhas de laboratório. Após drenagem, examinaram-se o aparelho de produção de folhas e a folha para determinar a proporção de partículas metálicas ou de granalha que foram arrastadas pela espuma para a folha. Examinou-se também a folha para determinar a extensão em que se dispersaram uniformemente ou homogeneamente os três compo. nentes da formulação quer na direcção planar quer na espessjj ca.

No caso dos Exemplos 20 e 21 formaram-se as folhas nu ma máquina de papel à escala piloto de terminal húmido de 0,35 m de largura e a uma velocidade de 5 metros por minuto.

No caso do poliestireno expandido, o material foi todo arrastado devido à sua tendência para flutuar e a uniformidade e grau de integração da dispersão de partícula na folha foram as características particularmente avaliadas.

A Tabela I apresenta os resultados para partículas me tálicas e pode ver-se que, embora as partículas muito pesadas não pudessem ser satisfatoriamente incorporadas na folha, conseguiu-se um surpreendentemente elevado nível de transferência com partículas tão grandes como 550 h m de diâmetro e

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-7até 12 mm de comprimento. Na Tabela 2 pode ver-ss que se conseguiu mais de 90% de transferência, para a folha, de pajç tículas de granalha com até 2,8 mm de diâmetro. Em adição, as partículas de poliestireno e de rocha vulcânica expandida foram retidas com sucesso na dispersão de espuma e transferi das de modo a produzir uma folha em que se distribuíram uniformemente materiais com velocidades de deposição variáveis, como se mostra na Tabela 3.

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Tabela 2 - Dispersão de partículas de granalha pesada na espuma

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Ref: AJB3/SPY/W.106

3504 - W.106

-12EXEMPLO 20

Carregou-se numa célula de flutuação de espuma de Denver da tipo acima descrito, a seguinte formulação

3,0 kg de fibras de latão com 90 yx-m de diâmetro e 12,5 mm de comprimento e com uma velocidade de deposição de 5 c m/ s.

4,2 kg de fibras de vidro com 11 de diâmetro e 13 mm de comprimento.

11,3 kg de pó de poliprapileno comercializado por ICI do tipo PXC81604.

450 1 de água.

450 ml de agente tensioactivo comercializado sob a marca registada Triton X-100 por Rohm e Haas.

Após obtenção de uma suspensão espumificada do modo atrás descrito, transferiu-se a suspensão para a câmara do terminal húmido da máquina de papel da instalação piloto onde se produziu uma tela. Após secagem, a tela pesava 1040 g/m e apresentava uma distribuição uniforme das fibras.

Consolidou-se em seguida a tela, a quente e sob pressão, para produzir após arrefecimento, uma folha reforçada rígida em que se via claramente que as fibras de latão estavam homogeneamente e uniformemente distribuídas.

EXEMPLO 21

Produziu-se uma folha consclidade de modo idêntico ao descrito no Exemplo 20 mas utilizando a seguinte formulação

4.2 kg de fibras de Bronze com uma secção crescente, com um diâmetro efectivo de 40 yvm, de 3 mm de comprimento e com uma velocidade de deposição de 1,5 cm/s.

5.3 kg de fibras de vidro com 11 de diâmetro, 13 mm de comprimento.

11,9 kg de pó de polipropileno comercializado pela ICI como tipo PXC81604.

212

Ref: A3B3/SPY/W.106

3504 - Μ.106

-13450 1 de água.

1,3 1 de um agente tensioactivo com o nome comercial de Nansa, comercializado por Albright e Wilson Ltd.

A tela obtida no terminal húmido da instalação piloto pesava, após secagem, 330 gramas por metro quadrado. Ouan do se consolidou a tela a quente e sob pressão, produziu-se, por arrefecimento, uma folha reforçada rígida em que as fibras de bronze se podiam claramente ver como distribuídas ho mogeneamente e uniformemente.

Claims

1 - Processo de preparação de uma folha homogénea a partir de elementos particulados (partículas, agregados particulados, fibras, flocos fibrosos ou misturas destes e outros tipos diferentes), em que pele menos alguns deles poss_u em uma mobilidade vertical inerente (velocidade à qual se mo ve na água um elemento particulado numa direcção descendente ou ascendente), em água à temperatura e pressão normais, de cerca de 1 a cerca de 21 cm/s, caracterizado por compreender os passos de se preparar uma dispersão espumificada dos refje ridos elementos particulados, e se depositar e drenar a refe rida dispersão num suporte foraminoso.

2 - Processo de acordo com a reivindicação 1, caracte rizado por as referidas partículas possuírem mobilidades ver ticais entre 5 e 13 cm/s.

3 - Processo de acorda com a reivindicação 1, caracte rizado por os referidos elementos particulados compreenderem partículas metálicas.

4 - Processo de acordo com as reivindicações 1, 2 ou 3 caracterizado por se incluírem vários tipos de elementos particulados que possuem diferentes mobilidades verticais inerentes.

έ6 212

Ref: AJBB/SPY/W.106

3504 - 'd. 106

5 - Processo de acordo cor. a reivindicação 4, caracte rizado por os elementos particulados compreenderem uma mistu ra de elementos que flutuam e elementos que se depositam em água.

6 - Processo de acordo com qualquer das reivindicações anteriores, caracterizado por a dispersão espumificada ser aquosa e ter uma viscosidade de pelo menos 22 segundos quando medida pelo copo Ford tipo B-4 a 20Θ0 de acordo com a Norma Britânica N9. BS1733 ou uma viscosidade equivalente quando determinada ds acordo com a Norma Britânica BS3900-A6,

7 - Processo de acordo com qualquer das reivindicações anteriores, caracterizado por a dispersão espumificada possuir um teor de ar de pelo menos 55 a e ser constituída por bolhas com um tamanho médio de 0,2 mm.

8 - Processo de acordo com a reivindicação 7, caracte rizado por a dispersão espumificada ter um teor de ar de pelo menos cerca de 65/>.