ES2223166T3 - Dispositivo de activacion de la conductividad para estructuras porosas. - Google Patents

Abstract

Dispositivo químico de depósito de polímero conductor sobre estructuras porosas complejas de tipo espuma reticulada, fieltro o tejido, que permite proporcionar a las citadas estructuras una conductividad eléctrica, caracterizado porque comprende uno o varios reactores donde se llevan a cabo las diversas etapas del tratamiento de activación de la conductividad en el interior de las citadas estructuras a través de todo el espesor de las mismas, en la superficie de cada una de sus fibras o mallas, sin obstruir su porosidad, para proporcionarles una conductividad eléctrica continua sobre la totalidad de su superficie desarrollada, y que permite el tratamiento de estructuras de espesores y formas diversas, particularmente en forma de bloques o rodillos (cilindros formados por una banda arrollada), a través de sus volúmenes y sin operación de desenrollado, siendo conducidas las diversas soluciones de tratamiento a través de los citados bloques o rodillos, incluyendo este dispositivo al menos un reactor equipado con un mandril hueco, perforado y giratorio, sobre el cual se acopla el bloque o rodillo de estructura porosa a tratar, usándose dicho mandril para inyectar en el interior del bloque o rodillo y/o para aspirar del mismo las soluciones de tratamiento utilizadas, y/o para hacer girar el bloque o rodillo sobre sí mismo con el fin de homogeneizar la difusión de los fluidos en su interior y/o con el fin de expulsar dichos fluidos por centrifugado.

Description

Dispositivo de activación de la conductividad para estructuras porosas.

La invención hace referencia, en su forma general, al campo del tratamiento de estructuras porosas con el fin de hacerlas conductoras de la electricidad.

Más en particular, la invención hace referencia al campo de la preparación de estructuras complejas de elevada porosidad, eventualmente metalizadas o metálicas, para su aplicación como electrodos para la electrolisis de efluentes líquidos, como detectores y colectores de moléculas orgánicas y biológicas, soportes de electrodos para generadores electroquímicos, soportes de catálisis, medios filtrantes, aislantes acústicos, estructuras de protección electromagnética y nuclear y antiestáticas, intercambiadores térmicos, u otros.

Las estructuras según la invención son de tipo espuma, fieltro o tejido, con un elevado nivel de porosidad abierta, ofreciendo el aspecto de una red densa de fibras o de mallas de estructura tridimensional, definiendo una pluralidad de espacios abiertos en comunicación los unos con los otros, así como con el exterior de las estructuras.

Las espumas son estructuras alveolares reticuladas de gran porosidad (superior al 80%, y pudiendo llegar aproximadamente al 98%) y con una porosidad abierta por retirada de los opérculos, dentro de las cuales las mallas de la red se comunican entre sí en su totalidad o al menos en una proporción importante.

Los fieltros son enredamientos aleatorios de fibras no tejidas (si bien en lo esencial posicionadas entre ellas sensiblemente en el plano de la "capa" constituida), definiendo entre ellas espacios entre las fibras de formas y dimensiones variables que se comunican entre sí. Sus fibras pueden o no estar unidas por un agente aglutinante.

Los tejidos son estructuras constituidas por el ensamblaje de hilos o fibras textiles entrelazadas, bien tejidas, o bien tricotadas. Pueden presentarse en forma de estructuras estrechas y complejas, específicamente cuando se hallan formadas por dos capas tejidas externas unidas por tricotado de hilos que las mantienen espaciadas e interconectadas a la vez, como por ejemplo las que permiten realizar los trabajos de telar de tipo Raschel.

Estas diversas estructuras porosas complejas, que pueden destinarse, según la invención, a ser metalizadas en todo su espesor, sobre la totalidad de su superficie desarrollada y sin obstruir su porosidad, pueden proporcionarse en diversos materiales de base.

Para las espumas, se trata de materias orgánicas o minerales, naturales o sintéticas, y en particular de polímeros tales como la poliamida, el poliuretano (poliéster o poliéter) o el polipropileno.

Para los fieltros y tejidos, se trata igualmente de materias orgánicas o minerales tales como los polímeros anteriormente citados, las fibras de vidrio, de roca o de carbono, o las fibras naturales tales como el algodón, la lana o similares.

Se han propuesto ya diversos procedimientos de activación que hacen posible la metalización galvánica de dichas estructuras, entre los cuales se encuentran:

el depósito químico de metal, seguido de uno o varios depósitos electroquímicos,

el depósito de partículas de carbono o grafito, particularmente en forma de laca o pintura conductora, seguido de uno o varios depósitos electroquímicos,

el depósito metálico en vacío, particularmente por pulverización catódica, difusión gaseosa o depósito iónico, seguido de uno o varios depósitos electroquímicos,

el depósito por descomposición térmica de una sal o un compuesto metálico en fase de vapor,

el depósito químico de un polímero conductor, seguido de uno o varios depósitos electroquímicos de metal.

En todos los casos en que se desea proceder a uno o varios depósitos electroquímicos, conviene previamente hacer conductora eléctrica la superficie que se desea metalizar por vía galvánica. Ésta es la función de la etapa de "reactivación de la conductividad" que aparece en la mayoría de los procedimientos citados (depósito químico de metal o de polímeros, depósito de partículas de carbono, depósito en vacío).

Los procedimientos de activación descritos anteriormente de cara a la realización posterior de uno o varios depósitos electrolíticos, y puestos en marcha de manera industrial hasta hoy, no se han aplicado a las estructuras porosas complejas más que para un tratamiento en forma de hojas (o bandas) de espesores reducidos (del orden de un milímetro) que debían ser transportadas y desfilar a través de uno o varios depósitos de tratamiento (baños químicos, baños de laca de carbono, recipientes de depósito en vacío). Esto se ha convertido en una de las principales limitaciones de estos procedimientos, tanto desde un punto de vista técnico como económico.

Son por lo tanto las estructuras porosas complejas de capa fina (hojas o bandas) las que se han activado en la industria. Con la excepción de los procedimientos de depósito químico, estas capas finas están limitadas a espesores del orden de un milímetro o de varios milímetros, según la porosidad del producto tratado, la dimensión de sus poros o intersticios y el poder de penetración del procedimiento de activación.

Así, las espumas de calidad denominada "100 ppi" (100 poros por pulgada lineal), es decir, que presentan alrededor de 40 poros por centímetro lineal en su superficie, sólo pueden ser activadas industrialmente de un modo satisfactorio en espesores inferiores a aproximadamente 5 milímetros mediante depósitos en vacío, y en espesores inferiores a aproximadamente 3 milímetros mediante depósito de polvo de carbono o grafito.

La solicitud de Patente francesa número 98.03375, titulada "Estructuras porosas complejas delgadas convertidas en conductoras eléctricas, y procedimiento de activación de la conductividad correspondiente" ("Structures poreuses complexes épaisses rendues électriquement conductrices, et procédé d'activation conductrice correspondant"), ha aportado, en lo que respecta al procedimiento de activación de la conductividad, una evolución considerable. Se trata del primer procedimiento de activación que permite tratar a través de todo su volumen estructuras porosas complejas que pueden presentarse en espesores y formas diversas, particularmente forma de bloques o rodillos, sin necesidad de una operación de desenrollado. Esto constituye una verdadera ruptura en relación con todas las prácticas anteriores. Este procedimiento adopta el principio del depósito químico de un polímero conductor.

Tanto aquí como las siguientes páginas, se entiende por "rodillo" un cilindro formado por una banda arrollada de estructura porosa.

La presente invención tiene como objetivo un tipo de dispositivo concebido para la puesta en práctica del procedimiento descrito en el documento 98.03375 anteriormente mencionado.

El dispositivo según la invención está destinado especialmente al tratamiento de rodillos y bloques de espumas reticuladas, así como rodillos de materiales tejidos y no tejidos.

En la aplicación del procedimiento del documento 98.03375, son las soluciones de tratamiento las que se conducen a través de la estructura, y no ésta la que debe desfilar sucesivamente a través de cada baño de una cadena tradicionalmente en fila.

El tratamiento de activación de la conductividad funciona de esta manera por impregnación completa del rodillo o bloque de estructura porosa a tratar en las diferentes soluciones, inyectadas en el interior de la masa de estructura porosa y empleadas para realizar:

el pretratamiento de preparación de la estructura porosa, particularmente por oxidación,

el depósito o fijación del monómero,

la oxidación, que da como resultado la polimerización y, simultáneamente, el dopaje del monómero.

Las etapas intermedias de drenajes por goteo, enjuagues y secados se realizan igualmente a través del conjunto del rodillo (sin desenrollar) o del bloque.

El encadenamiento típico de las etapas de tratamiento a realizar para llevar a cabo la activación es el siguiente:

a) pretratamiento preparatorio de la superficie de la estructura de base,

b) enjuague, eventualmente completado con un drenaje por goteo y un secado,

c) depósito de un monómero,

d) drenaje por goteo,

e) polimerización del monómero, por oxidación-dopaje, sobre un polímero conductor de la electricidad,

f) enjuague y drenaje por goteo,

g) eventual secado,

realizándose estas diversas etapas las unas tras las otras, a través de todo el volumen de la estructura a tratar.

El pretratamiento preparatorio puede, naturalmente, variar según el material constitutivo de la estructura, la densidad del mismo, el tipo de estructura porosa tratada y la naturaleza del monómero que se desea depositar.

Cuando, por ejemplo, se desea llevar a cabo la activación de la conductividad mediante polipirrol sobre una espuma de poliuretano, resulta ventajoso, antes de efectuar el depósito del monómero correspondiente, el pirrol, someter a la estructura a un pretratamiento oxidante de la superficie de las mallas, que se puede comparar, en su principio básico, con el mordentado de la tintura de la industria textil.

Para facilitar la descripción, se describirá a continuación el dispositivo según la invención a partir de figuras proporcionadas como ilustración de posibilidades de realización del citado dispositivo, sin que la invención se halle limitada o restringida de cualquier manera por las configuraciones propuestas como ejemplos.

Así, la figura 1 presenta una vista parcial de perfil de un dispositivo según la invención, donde el reactor aparece referenciado como (1). La figura 2 propone un esquema del plan de implantación de los diversos componentes principales del dispositivo, en una vista en planta.

Según la presente invención, la instalación de tratamiento está organizada alrededor de un reactor químico (1) en el interior del cual se introduce, por la puerta (2) , la estructura porosa que se desea hacer conductora de la electricidad.

La estructura a tratar se presenta bien en forma de rodillo o bobina realizada por arrollamiento sobre sí misma de una banda de espuma reticulada, de fieltro o de tejido, o bien en forma de un bloque de espuma reticulada. Si bien la forma general de los rodillos o bobinas es, tradicionalmente, sensiblemente cilíndrica, los bloques pueden presentar formas diversas, en función específicamente de las formas que se desea obtener tras la activación o, eventualmente, tras la metalización. No obstante, de manera habitual, aunque no limitativa de la invención, los bloques tratados tienen una forma sensiblemente cilíndrica. El tipo preponderante de adopción de forma posterior es en efecto el corte del bloque en bandas de espesores diversos, pudiéndose llevar a cabo la operación fácilmente mediante el pelado de un bloque cilíndrico que se hace girar alrededor de su eje.

Ya se trate de bloques o de rodillos (4), éstos se preparan de tal manera que presentan un eje central hueco o cubo atravesándolos de un extremo a otro, por el cual se introduce un mandril (3), que es parte integral del reactor.

Este mandril, inmóvil o no, que se halla perforado por orificios (5) en la parte de su superficie destinada a hallarse en contacto con el bloque o rodillo de estructura porosa, ejerce o puede ejercer varias funciones dentro del dispositivo de tratamiento:

modo de fijación del rodillo o bloque en el reactor,

eje-soporte para la puesta en rotación del bloque o rodillo,

vía de inyección de las soluciones de tratamiento,

vía de aspiración de las soluciones de tratamiento,

Los rodillos o bloques de estructura porosa a activar se introducen en el reactor alrededor del mandril, tal y como se muestra en la figura 1. Pueden mantenerse de manera complementaria mediante una rejilla (6) colocada alrededor del bloque o rodillo, y adoptando sensiblemente la forma exterior, así como mediante bridas (7) , las cuales igualmente mantienen solidarios entre sí la rejilla (6) y el mandril (3) .

En el caso de rodillos o bloques cilíndricos, la rejilla (6) se presentará ella misma en forma de un cilindro o tubo hueco, en el interior del cual se coloca la estructura porosa (4) a tratar, acoplada sobre el mandril. La rejilla (6) está constituida ventajosamente por una placa perforada, un desplegado o un enrejado. Las bridas (7) de las extremidades de la rejilla (6) pueden presentarse en forma perforada, aunque pueden igualmente ser sólidas.

El mandril (3) está conectado, al menos por una de sus extremidades, a un eje hueco (8) por el cual se hacen circular las soluciones de tratamiento bajo el efecto de una bomba (9) de inyección y/o de aspiración. Esta bomba conecta el eje (8) y el mandril (3) con conductos (10) que van hasta los depósitos de almacenamiento (11) de las soluciones de tratamiento.

El eje (8) puede, por otra parte, ser accionado por un motor (12) para efectuar un movimiento de rotación sobre sí mismo. Cuando el motor (12) pone el eje (8) en movimiento, éste arrastra en el mismo movimiento el mandril (3) y al bloque o rodillo (4). Según las etapas del tratamiento, resulta ventajoso provocar o no un movimiento de rotación, pudiendo, por otra parte, variar en gran medida la velocidad del mismo.

El reactor (1) está equipado en su pared con conductos (13) de entrada y/o evacuación de las soluciones de tratamiento.

Según la invención, se puede escoger entre inyectar las soluciones, o determinadas de entre ellas, a través del mandril (3) y reenviar las citadas soluciones a sus depósitos de almacenaje respectivos (11) por los conductos (13), o proceder en el sentido inverso, es decir, inyectándolas por los conductos (13) y recuperándolas mediante bombeo a través del mandril (3), y a continuación por el eje (8), la bomba (9) y los conductos (10).

Es igualmente posible, en una misma etapa del tratamiento, invertir una o varias veces el sentido de las inyecciones/recuperaciones de las soluciones, con el fin de favorecer en el interior del bloque o rodillo a tratar, una difusión lo más homogénea posible de las citadas soluciones en todos los puntos de la estructura.

Según un modo preferente del dispositivo según la invención, los fluidos se introducen a través del bloque o rodillo (4) por el mandril perforado (3). Los conductos (13) se utilizan para el retorno de las soluciones hacia los depósitos (11). Durante las fases de tratamiento por difusión de la solución a través de la estructura a tratar, los conductos (13) situados en la parte superior del reactor (1) se mantienen abiertos para permitir una evacuación por el rebosadero, mientras que los conductos (13) conectados a la parte inferior del reactor se hallan cerrados mediante válvulas o electroválvulas, a fin de que el reactor se llene con la solución y que de este modo el bloque o rodillo (4) quede mayoritariamente o totalmente sumergido.

Según un modo igualmente preferente de empleo del dispositivo según la invención, resulta ventajoso, durante las diferentes fases de tratamiento de las estructuras porosas con las soluciones apropiadas, que el bloque o rodillo sea sometido a un movimiento de rotación a velocidad moderada, a fin de contribuir a la difusión óptima del fluido en su interior.

El dispositivo según la invención está concebido para un empleo óptimo del procedimiento de activación de la conductividad mediante un depósito de polímero conductor, tal y como se describe en el documento 98.03375.

A tal efecto, está especialmente destinado a la obtención de las siguientes características de funcionamiento:

gran homogeneidad del tratamiento en cada una de las etapas principales (pretratamiento preparatorio de las superficies, depósito o fijación del monómero, polimerización del monómero por oxidación-dopaje), mediante difusión de las soluciones a través de la totalidad de la masa de la estructura a tratar, en contacto con todos los puntos de su superficie desarrollada;

eliminación eficaz de las soluciones de tratamiento (y recuperación de las mismas), a fin de minimizar los consumos de productos activos, y de no generar un atasco la estructura con el riesgo de obstruirla completamente;

enjuagues eficaces en el interior del conjunto de la estructura porosa a activar;

separación de las soluciones cuya mezcla debe evitarse;

mantenimiento de los bloques o rodillos, a fin de limitar o evitar su deformación a lo largo de las etapas del procedimiento;

compacidad del reactor, a fin de limitar los volúmenes de las soluciones de tratamiento;

simplicidad de funcionamiento, simplicidad de mantenimiento y posibilidad de automatización;

posibilidad de secado de la estructura porosa;

realización compacta del conjunto del dispositivo, y concepción económica;

rapidez de encadenamiento de las operaciones, a fin de llevar a cabo un ciclo completo de tratamiento en el menor tiempo posible, por motivos de economía de procedimiento a escala industrial.

Para responder a estos múltiples requerimientos, el dispositivo según la invención aporta diversas soluciones y una gran flexibilidad de utilización, tal y como ya se ha hecho hincapié en mostrar. Los comentarios complementarios permiten demostrarlo con más amplitud.

Resulta indispensable, para una activación exitosa de la conductividad de las estructuras porosas, que la totalidad de su superficie desarrollada sea tratada por cada una de las soluciones.

A tal efecto, y tal y como se ha indicado anteriormente, las soluciones se inyectan a través del bloque o rodillo, desde el interior hacia el exterior del mismo, y/o inversamente según el sentido adoptado por la circulación de los fluidos. Resulta ventajoso imprimir al bloque o rodillo -y en particular cuando la inyección se lleva a cabo desde el mandril- un movimiento de rotación, por ejemplo a razón de aproximadamente 60 vueltas por minuto, a fin de que la fuerza centrífuga ejercida de este modo venga a reforzar la fuerza de inyección del líquido que sale del mandril, y contribuya a una difusión rápida en el interior del bloque o rodillo. El mismo movimiento de rotación alrededor de un eje horizontal permite evitar cualquier distorsión de la homogeneidad de la difusión, la cual resultaría previsible a través de un bloque o rodillo inmóvil, debido a la fuerza de la gravedad, cuyo efecto vendría además agravado por la pérdida de carga en el interior de la estructura porosa.

La ventaja de esta rotación se acentúa especialmente al comienzo de la fase de inyección de la solución, en tanto que el reactor no está todavía lleno de la citada solución.

Resulta importante, como se ha dicho, eliminar eficazmente de la estructura las soluciones de tratamiento ( y recuperarlas), a fin, por un parte, de minimizar los consumos de productos activos, y por otra parte de no generar un atasco en la estructura con el riesgo de obstruirla completamente.

Al finalizar una etapa de tratamiento, conviene vaciar el reactor reenviando la solución a su depósito de almacenamiento.

En una realización preferente del dispositivo según la invención, el vaciado del reactor se lleva a cabo a través de los conductos (13) que conectan con el fondo del reactor, o más precisamente a través de los conductos que conectan el fondo del reactor con el depósito de almacenamiento específico de la solución que acaba de ser utilizada. Este vaciado puede efectuarse por simple gravitación o ayudado por una bomba no representada en las figuras 1 y 2, preferentemente cercana a cada circuito de vaciado y por tanto a cada depósito de almacenamiento.

A fin de facilitar el vaciado completo del reactor, y por tanto una buena recuperación de las soluciones y una minimización de las mezclas entre soluciones sucesivas, resulta ventajosa la realización de un fondo del reactor que no sea horizontal sino inclinado o inferiormente cóncavo, y el posicionamiento de las aberturas de los conductos (13) inferiores en la línea de los puntos más bajos del reactor. Particularmente, resulta posible y ventajosa la realización de un reactor en forma de cilindro cuyas paredes planas se dispongan verticalmente. El eje del reactor cilíndrico es por tanto horizontal, y se halla materializado por el mandril (3), tal y como se representa en la figura 1.

El vaciado del reactor significa que debe darse asimismo una eliminación de la parte de la solución que ocupa el volumen libre situado en el interior de la estructura porosa a tratar. Se recordará aquí que estas estructuras pueden alcanzar niveles de porosidad muy elevados en el caso de las espumas reticuladas o de determinados tejidos complejos (alrededor del 98% para las espumas de calidad denominada "100 ppi" o 100 poros por pulgada lineal, es decir, que presentan alrededor de 40 poros por centímetro lineal en su superficie); tales espumas presentan un importante poder de retención de líquidos.

En el marco de la presente invención, resulta concebible comprimir las estructuras porosas, y en particular las espumas, tal y como se hace con una esponja, para expulsar los líquidos que éstas contienen. La rejilla (6) y/o las bridas (7) pueden ser concebidas a tal efecto (y particularmente ser articuladas), y llegar a comprimir el bloque o rodillo para escurrirlo antes de retomar a continuación su posición normal.

Sin embargo, se encuentran espumas de poliuretano que resultan deformadas tras dicha operación. Por otra parte, un vaciado muy rápido del reactor que deje la estructura porosa, y en particular una espuma, prácticamente llena de solución, puede conducir también a deformar la estructura si ésta no puede soportar sin "plegarse" el peso del líquido correspondiente a su volumen interior libre.

Para tales estructuras, el dispositivo según la invención permite responder de manera satisfactoria a estas limitaciones, procediendo a un vaciado "lento" del reactor, efectuado de tal manera que la estructura porosa no tenga que soportar su volumen líquido, y que, por el contrario, el nivel de líquido baje de manera casi homogénea en el reactor, alrededor y en el interior del bloque o rodillo de estructura porosa. Cuando el nivel general de líquido en el reactor deja el bloque o rodillo totalmente emergido, la estructura se encuentra prácticamente vacía de solución en su interior, debido al efecto de la gravedad. Una pequeña cantidad de líquido permanece en la estructura, retenida principalmente por efecto de capilaridad.

Esta cantidad residual puede entonces ser evacuada ventajosamente por centrifugado del bloque o rodillo, siendo accionado el mandril por el motor (12). Se revela interesante, siempre con el objetivo de evitar deformaciones de la estructura, aumentar progresivamente la velocidad de rotación, a medida que la solución se expulsa de la estructura por centrifugado. Puede obtenerse una eliminación excelente de la solución residual contenida en el bloque o rodillo en varias decenas de segundos o en algunos minutos, según la densidad de la estructura, el espesor del bloque o rodillo y la velocidad de centrifugado.

Para las estructuras del tipo de espumas reticuladas, más sensibles en general al riesgo de deformación que las tejidas y no tejidas, se puede limitar ventajosamente la velocidad de rotación al orden de entre 200 y 300 vueltas por minuto. Las velocidades pueden ser superiores a 500 ó 1.000 vueltas por minuto con estructuras más resistentes, y específicamente con fieltros.

Las soluciones eliminadas del bloque o rodillo por centrifugado se proyectan hacia las paredes del reactor y se recuperan en el conducto de vaciado (13) que lleva al depósito de almacenamiento correspondiente.

En una variante del dispositivo según la invención, es posible, para acelerar la recuperación por centrifugado en las paredes del reactor, disponerlo en vertical, situándose por lo tanto el propio mandril (3) asimismo en vertical.

El reactor puede ser posicionado de esta manera permanentemente, o bien únicamente durante las fases de centrifugado. En este último caso, el eje del reactor será entonces abatible, entre la horizontal y la vertical, sobre un chasis que le permite pivotar. Una variante tal, si bien complica la realización del dispositivo, puede ser juzgada interesante para reducir la duración del ciclo de operación, aunque evitando crear riesgos de heterogeneidad del tratamiento: estos riesgos pueden aparecer en el caso de un eje permanentemente vertical (irregularidad posible del tratamiento entre las partes superior e inferior del bloque o rodillo).

Al igual que la eliminación y la recuperación de las soluciones activas de tratamiento, los enjuagues requeridos deben poder llevarse a cabo en condiciones óptimas.

La configuración de principio del dispositivo según la invención permite llevar a cabo limpiezas y enjuagues, ya sea con agua corriente, con agua desmineralizada o con cualquier solución adaptada a la necesidad, por inyección y evacuación, tal y como se ha descrito para las soluciones activas de tratamiento. Particularmente, resulta posible llevar a cabo, antes del ciclo de operación descrito en el documento 98.03376, un enjuague o incluso una limpieza preliminar de la estructura, la cual puede por ejemplo permitir la eliminación, en las espumas de poliuretano, de las impurezas de fabricación, catalizadores de polimerización, grasas de corte,..., y de manera general todos aquellos productos volátiles, líquidos o sólidos residuales no deseados.

Resulta igualmente posible, en el marco de la presente invención, utilizar las vías de inyección y de evacuación de los fluidos para soplar a través del bloque o rodillo gases o mezclas gaseosas de tratamiento. Puede, particularmente, tratarse de aire utilizado para culminar la eliminación de cualquier resto de líquido en el interior de la estructura. El aire o el gas de soplado puede ser llevado ventajosamente a una temperatura que no afecte ni a la estructura de base ni a los tratamientos llevados a cabo y a los productos depositados, y de manera general, a una temperatura de varias decenas de grados centígrados, para participar en el secado rápido de la estructura.

Bajo el efecto de las diversas soluciones de tratamiento -en particular, de determinadas soluciones de depósito o fijación de monómeros-, y de las etapas intermedias de evacuación de fluidos, determinadas estructuras porosas a activar pueden presentar una tendencia natural a deformarse. Éste puede ser el caso de las espumas reticuladas de poliuretano. El dispositivo según la presente invención permite resolver esta posible dificultad: el mantenimiento del bloque o rodillo reviste entonces una especial importancia. La rejilla (6) y las bridas (7) se hallan concebidas para asegurar esta función.

En el caso de la activación de la conductividad de rodillos de materiales tejidos o no tejidos, podrá adaptarse ventajosamente la rejilla para que encierre en su interior, sin por tanto comprimirla, la estructura a tratar. Para el tratamiento de espumas de poliuretano, puede resultar ventajoso proceder de otra manera. En efecto, la etapa del depósito del monómero, particularmente cuando se trata de pirrol, puede provocar un reblandecimiento de la estructura y una dilatación de sus mallas. El bloque o rodillo se dilata por tanto en esta fase en las tres dimensiones, y puede sufrir deformaciones irregulares, como las que ya se han citado anteriormente.

Puede impedirse toda dilatación exterior del bloque o rodillo usando rejillas y bridas, pero esto no siempre constituye una solución óptima. Esto se debe a que la deformación, si queda contenida en el volumen inicial, puede no obstante desarrollarse en el interior del mismo, pudiendo provocar irregularidades de estructura (desviaciones de densidad y porosidad) y una "distorsión" de las mallas de poros. La espuma puede perder con ello su carácter isótropo y/o determinadas características mecánicas.

El dispositivo según la invención propone, para la resolución de este problema, no impedir, sino amortiguar el aumento de volumen de los bloques o rodillos de espuma reticulada susceptibles de verse dilatados.

Esta acción puede realizarse en el interior del reactor utilizando una rejilla (6) cuyo diámetro interior es sólo levemente superior al diámetro exterior del bloque o rodillo; el espacio intermedio se rellena entonces con una estructura que es también porosa, aunque compresible, y que contendrá parcialmente y homogeneizará la dilatación del producto tratado. Dicha estructura debe ser porosa, al igual que la rejilla perforada, con el fin de no incrementar sensiblemente las pérdidas de carga sufridas por los fluidos del centro hacia las paredes del reactor (e inversamente). Debe ser compresible y no estar sujeta, como la superficie a activar, a dilatación a lo largo del tratamiento, a fin de poder amortiguar, y de este modo limitar, el aumento de volumen del bloque o rodillo. El material utilizado para cumplir esta función de "colchón amortiguador" puede ser específicamente una estructura alveolar reticulada inerte o casi inerte en relación al proceso global del depósito de polímero conductor, y que no presenta un fenómeno de dilatación a lo largo del ciclo de operación.

Los bloques o rodillos de determinadas estructuras porosas a activar susceptibles de dilatación pueden verse marcados ligeramente en su superficie exterior, y específicamente durante las fases de centrifugado, por el aspecto de la superficie interna de la rejilla (perforaciones, formas de desplegado o de enrejado,...). La presencia de un "colchón amortiguador" flexible permite evitar este riesgo ventajosamente.

De la misma manera, pueden emplearse "colchones amortiguadores" entre el bloque o rodillo y las bridas (7) .

El dispositivo según la invención se halla destinado a la conversión en aplicación industrial de procedimientos de depósito químico de polímeros, y específicamente de polímeros conductores tales como el polipirrol, según el procedimiento descrito por el documento 98.03375.

Este tipo de ciclo de operación recurre a soluciones activas de tratamiento que contengan reactivos cuyas cantidades utilizadas conviene, por razones evidentes de economía de procedimiento, limitarlas al mínimo requerido.

Para responder a este objetivo, el dispositivo según la invención comprende un reactor cuya forma y dimensiones están preferentemente adaptadas a los bloques y rodillos a tratar, de manera que el volumen interno del citado reactor sólo sea levemente superior al volumen definido por la rejilla (6) y las bridas (7) . De este modo, resulta muy frecuentemente ventajoso que el reactor sea de forma sensiblemente cilíndrica, y de un diámetro interior superior en aproximadamente 4 a 10 centímetros al diámetro exterior de la rejilla (6) .

El dispositivo según la invención puede ser realizado en dimensiones diversas, que van desde el piloto de laboratorio hasta el equipo industrial de gran capacidad. Por tanto, puede, según la variante de realización, ser pilotado manualmente o ver su ciclo de operación gestionado de manera parcial o totalmente automatizada.

Para todos los tipos de utilización, y en particular para una producción en serie, se halla concebido para aportar una gran simplicidad tanto en su funcionamiento como en el mantenimiento.

Así, los materiales constitutivos de los reactores se escogen preferentemente con el fin de no reaccionar al contacto con las soluciones de tratamiento. Conviene por tanto que estos materiales no sean sensibles a la etapa inicial de pretratamiento oxidante de la estructura, no apoyando apenas o en absoluto el depósito del monómero, y en definitiva resistentes a la solución oxidante de polimerización del monómero.

Como ejemplos no limitativos de la invención, se puede también mencionar por una parte la utilización de las aleaciones "Uranus B6" y "Hastalloy", que presentan una buena resistencia a la agresividad de la solución de oxidación del monómero, y por otra parte la utilización específicamente del polietileno de alta densidad, del PVDF y del PTFE, que resultan poco sensibles, a lo largo del pretratamiento oxidante, a la fijación de bióxido de manganeso, y en consecuencia al depósito del monómero. Se evita de esta manera el desgaste prematuro del equipo, el gasto excesivo de materias activas y las operaciones de limpieza de penalización.

Sin salir del marco de la presente invención, el dispositivo puede incluir, como anexos al reactor, depósitos de almacenamiento (10) de las soluciones de tratamiento, eventualmente equipados con agitadores (14) , reguladores térmicos, respiraderos (15) , así como cualquier equipamiento que permita dosificar y/o reajustar, en continuo o de manera intermitente, las concentraciones de las soluciones.

Siempre sin salir del marco de la invención, es posible, para una misma instalación de tratamiento, emplear no solamente un reactor único en el cual se efectúan todas las etapas del tratamiento de activación, sino varios reactores especializados para cada etapa de tratamiento o para determinadas de ellas.

Esta disposición, de la que se propone una representación no limitativa de la invención en la figura 3, permite específicamente:

limitar, para cada reactor y sus componentes, los requerimientos de naturaleza de los materiales constitutivos a aquellos adecuados a la única etapa implicada;

aumentar la productividad del equipo, no estando inmovilizado cada reactor por un mismo bloque o rodillo más que a lo largo de la duración de una etapa, y no a lo largo del conjunto del ciclo; es asimismo posible tratar simultáneamente varios bloques y/o rodillos, situándose cada uno en un momento dado en una fase diferente del ciclo completo.

Dicho conjunto puede ser automatizado mediante un mecanismo de transferencia (16) de los bloques o rodillos situado entre los reactores, tal y como se muestra en la figura 3, o pudiendo asegurar la transferencia de los bloques o rodillos de un reactor a otro, estando situados estos últimos en línea.

En la figura 3, se ha representado un tipo particular de puerta o tapa de concepción ventajosa para una manipulación robotizada de los bloques o rodillos; se trata de tapas giratorias que se abren en la parte superior de los reactores, pudiendo integrar además piezas de enganche (17) del mandril portador del bloque o rodillo.

A título de ilustración no limitativa de realización según la invención, se describirán a continuación las características de funcionamiento obtenidas con un equipo de tratamiento semi-industrial.

Dicho equipo corresponde al tipo de montaje representado en las figuras 1 y 2.

El reactor, construido con "Uranus B6", ofrece una longitud interna de 1200 mm por un diámetro interno de 700 mm. El diámetro externo de la rejilla (6) es de 620 mm, siendo su espesor de 5 mm.

El bloque o rodillo a tratar es un cilindro de 1000 mm de longitud y de un diámetro exterior de 500 mm.

Se han practicado ensayos tanto sobre bloques como sobre rodillos de espumas de poliuretano del tipo "ppi 100" (alrededor de 40 poros por centímetro lineal).

La activación de la conductividad se ha llevado a cabo por depósito de polipirrol.

El ciclo de operación se ha realizado de la siguiente manera:

Etapas:	Duración:
1.- Carga de la estructura a tratar	05 minutos
2.- Pretratamiento oxidante	13 minutos
3.- Vaciado y centrifugado	05 minutos
4.- Enjuague y centrifugado	08 minutos
5.- Depósito/fijación del monómero	08 minutos
6.- Vaciado y centrifugado	05 minutos
7.- Polimerización por oxidación-dopaje	15 minutos
8.- Vaciado y centrifugado	10 minutos
9.- Enjuague y centrifugado	08 minutos
10.- Secado	05 minutos
11.- Descarga y limpieza	10 minutos
Es decir, un ciclo completo de:	92 minutos

El pretratamiento oxidante se ha llevado a cabo mediante una solución acuosa de permanganato potásico, la precipitación del monómero en una solución de pirrol mezclado con agua-potasio, la oxidación-dopaje por el empleo de una solución acuosa de cloruro férrico y de ácido fluorobórico.

Los rodillos tratados constaban de un bobinado de una banda de 1,7 mm de espesor y de 100 metros de longitud. Representaban por tanto una superficie aparente de estructura a activar de 100 metros cuadrados. Tras la activación, la banda se ha podido devanar sin dificultar, es decir, sin problemas significativos de adherencia entre las superficies enlazadas de la banda arrollada. El polímero conductor depositado, el polipirrol, había proporcionado en todos los puntos de la banda una conductividad eléctrica inferior a 30 ohmios/cuadrado.

Los bloques tratados han sido pelados en bandas de un espesor final de 1,7 mm, cuya conductividad eléctrica en todos los puntos era igualmente inferior a 30 ohmios/cuadrado.

La activación, directamente efectuada sobre bloques de espuma, conduce evidentemente a practicar el pelado en bandas, o cualquier otra forma de corte, tras la activación de la conductividad. Esto permite realizar un corte de precisión del espesor deseado.

Tanto en el caso de los rodillos como en el de los bloques, el tratamiento de activación de la conductividad en el interior de las estructuras porosas se ha obtenido a través de todo el espesor de las mismas, en la superficie de cada una de sus mallas, por un depósito continuo de polímero conductor aplicado sobre el conjunto de su superficie desarrollada, sin obstruir su porosidad.

Se han obtenido igualmente resultados similares a través de rodillos de diversos materiales tejidos y no tejidos, siendo éstos activados por un depósito continuo de polímero conductor en la superficie de cada uno de sus hilos o fibras, sin obstrucción de su porosidad.

Pueden realizarse dispositivos según la invención en dimensiones superiores o inferiores a las indicadas anteriormente. Por ejemplo, es posible realizar reactores que permitan tratar bloques o rodillos de 2 metros de longitud y 1 metro de diámetro.

Naturalmente, y como resultado en gran medida de lo que precede, la invención no se halla limitada a los modos de realización particulares que se han descrito aquí a título de ejemplo.

La invención no se limita a los ejemplos que se han proporcionado, sino que contiene todas las variantes.

Claims (8)

1. Dispositivo químico de depósito de polímero conductor sobre estructuras porosas complejas de tipo espuma reticulada, fieltro o tejido, que permite proporcionar a las citadas estructuras una conductividad eléctrica, caracterizado porque comprende uno o varios reactores donde se llevan a cabo las diversas etapas del tratamiento de activación de la conductividad en el interior de las citadas estructuras a través de todo el espesor de las mismas, en la superficie de cada una de sus fibras o mallas, sin obstruir su porosidad, para proporcionarles una conductividad eléctrica continua sobre la totalidad de su superficie desarrollada, y que permite el tratamiento de estructuras de espesores y formas diversas, particularmente en forma de bloques o rodillos (cilindros formados por una banda arrollada), a través de sus volúmenes y sin operación de desenrollado, siendo conducidas las diversas soluciones de tratamiento a través de los citados bloques o rodillos, incluyendo este dispositivo al menos un reactor equipado con un mandril hueco, perforado y giratorio, sobre el cual se acopla el bloque o rodillo de estructura porosa a tratar, usándose dicho mandril para inyectar en el interior del bloque o rodillo y/o para aspirar del mismo las soluciones de tratamiento utilizadas, y/o para hacer girar el bloque o rodillo sobre sí mismo con el fin de homogeneizar la difusión de los fluidos en su interior y/o con el fin de expulsar dichos fluidos por centrifugado.

2. Dispositivo, según la reivindicación 1, caracterizado porque comprende medios para la realización de las siguientes etapas del tratamiento de activación de la conductividad de los bloques o rodillos:

eventuales limpieza y/o enjuague de la estructura básica,

eventuales drenaje por goteo, escurrido, centrifugado y/o secado,

pretratamiento de preparación de la superficie,

eventuales enjuague, drenaje por goteo, escurrido, centrifugado y/o secado,

depósito de un monómero,

eventuales enjuague, drenaje por goteo, escurrido, centrifugado y/o secado,

oxidación del monómero, dando como resultado su polimerización en un polímero conductor eléctrico y el dopaje del mismo,

eventuales enjuague, drenaje por goteo, escurrido, centrifugado y/o secado,

realizándose estas etapas diversas una tras otra a través de todo el volumen de la estructura a tratar, y siendo conducidos los diversos fluidos del tratamiento a través los citados bloques o rodillos.

3. Dispositivo, según la reivindicación 1, caracterizado porque bridas y una rejilla perforada fijados al mandril contribuyen al mantenimiento del bloque o rodillo en torno al citado mandril.

4. Dispositivo, según una de las reivindicaciones precedentes, caracterizado porque se dispone un material poroso y compresible entre el bloque o rodillo de la estructura a tratar por una parte y la rejilla y/o las bridas por otra.

5. Dispositivo, según una de las reivindicaciones precedentes, caracterizado porque incluye depósitos para almacenar las soluciones utilizadas en el tratamiento, estando conectados dichos depósitos al reactor por conductos que permiten asegurar el paso de cada solución hacia el reactor y su retorno al depósito específico.

6. Dispositivo, según la reivindicación 5, caracterizado porque algunos o todos los depósitos de almacenamiento vienen equipados con sistemas de agitación, y/o de regulación de la temperatura, y/o de dosificación, y/o de mantenimiento continuo o no de las concentraciones de compuestos en las soluciones.

7. Dispositivo, según una de las reivindicaciones precedentes, caracterizado porque los circuitos de alimentación y evacuación de los fluidos pueden utilizarse para el paso forzado de gases o mezclas gaseosas de tratamiento, y específicamente para el paso de aire.

8. Dispositivo, según una de las reivindicaciones precedentes, caracterizado porque la rejilla y/o las bridas pueden utilizarse para comprimir el bloque o rodillo de la estructura a tratar con el fin de escurrirlo.