Procedimiento y aparato para producir partículas recubiertas.

Un procedimiento para producir una partícula compuesta que comprende una partícula anfitriona que tiene adherida a su superficie una o más partículas huéspedes más pequeñas,

cuyo procedimiento comprende las operaciones de:

(i) llevar dicha partícula anfitriona a una corriente de gas y permitirla hacer contacto con una o más partículas de tribocarga móviles, proporcionando así una partícula anfitriona cargada;

(ii) separar dicha partícula anfitriona cargada de dichas partículas de tribocarga; y

(iii) transportar las partículas cargadas a una zona de electropulverización mediante arrastre de dichas partículas con el flujo de gas y someter dicha partícula anfitriona cargada a una operación de electropulverización, en la que dichas partículas huéspedes son provistas de una carga que es opuesta a la carga de dichas partículas anfitrionas cargadas, seguido por la puestas en contacto de dichas partículas huéspedes con dichas partículas anfitrionas, por lo que dichas partículas huéspedes se adhieren a dicha partícula anfitriona, formando así dicha partícula compuesta, en el que la operación (i) es llevada a cabo en un lecho fluidificado en el que está suspendida dicha partícula anfitriona, en el que dicha corriente de gas es alimentada a la parte inferior de dicho lecho fluidificado, y en el que dichas partículas de tribocarga son movidas por el flujo de dicho gas.

Tipo: Patente Internacional (Tratado de Cooperación de Patentes). Resumen de patente/invención. Número de Solicitud: PCT/NL2010/050155.

Solicitante: TECHNISCHE UNIVERSITEIT DELFT.

Nacionalidad solicitante: Países Bajos.

Dirección: STEVINWEG 1 2628 CN DELFT PAISES BAJOS.

Inventor/es: MARIJNISSEN,JOHANNES,CORNELIS,MARIA, VAN OMMEN,JAN RUDOLF, ELLIS,NAOKO, YURTERI,CANER.

Fecha de Publicación: .

Clasificación Internacional de Patentes:

  • B01J2/00 SECCION B — TECNICAS INDUSTRIALES DIVERSAS; TRANSPORTES.B01 PROCEDIMIENTOS O APARATOS FISICOS O QUIMICOS EN GENERAL.B01J PROCEDIMIENTOS QUIMICOS O FISICOS, p. ej. CATALISIS, QUIMICA DE LOS COLOIDES; APARATOS ADECUADOS (procedimientos o aparatos para usos específicos, ver las clases correspondientes a los procedimientos o al equipo, p. ej. F26B 3/08). › Procedimientos o dispositivos para la granulación de sustancias, en general (granulación de metales B22F 9/00, de escorias C04B 5/02, de minerales o de desechos metálicos C22B 1/14; aspectos mecánicos del trabajo de plásticos o de sustancias en estado plástico para fabricación de gránulos B29B 9/00; procedimientos para la granulación de fertilizantes caracterizados por su constitución química, ver los grupos relevantes en C05B - C05G; aspectos químicos de la pulverización o granulación de sustancias macromoleculares C08J 3/12 ); Tratamiento de materiales particulares para permitirles fluir libremente, en general, p. ej. volviéndolos hidrófobos.
  • B01J2/04 B01J […] › B01J 2/00 Procedimientos o dispositivos para la granulación de sustancias, en general (granulación de metales B22F 9/00, de escorias C04B 5/02, de minerales o de desechos metálicos C22B 1/14; aspectos mecánicos del trabajo de plásticos o de sustancias en estado plástico para fabricación de gránulos B29B 9/00; procedimientos para la granulación de fertilizantes caracterizados por su constitución química, ver los grupos relevantes en C05B - C05G; aspectos químicos de la pulverización o granulación de sustancias macromoleculares C08J 3/12 ); Tratamiento de materiales particulares para permitirles fluir libremente, en general, p. ej. volviéndolos hidrófobos. › en un medio gaseoso.
  • B01J2/16 B01J 2/00 […] › mediante la suspensión de la sustancia en polvo en un gas, p. ej. en forma de "lechos fluidificados" o de cortina.

PDF original: ES-2533527_T3.pdf

 


Fragmento de la descripción:

Procedimiento y aparato para producir partículas recubiertas

El invento está dirigido a un procedimiento y aparato para preparar partículas recubiertas, en particular un procedimiento para preparar partículas que son recubiertas con pequeñas partículas, que son dispersadas utilizando electropulverización. Las partículas recubiertas producidas de acuerdo con el presente invento encuentran utilización por ejemplo como catalizadores o como sustancias farmacéuticas.

En la técnica, partículas compuestas que comprenden una partícula anfitriona sobre la superficie de la cual son adheridas partículas huéspedes menores son producidas corrientemente poniendo en contacto las partículas anfitrlonas en la fase líquida con partículas huéspedes. Basándose en la interacción química y/o física entre las partículas anfitrionas y huéspedes, las últimas son unidas a las primeras. Por ejemplo catalizadores que comprenden un portador y un material activo son producidos corrientemente de este modo.

El documento WO 98/56894 describe un procedimiento para producir una partícula compuesta a partir de partículas anfitrlonas cargadas sobre una placa.

De este modo pueden ser obtenidas partículas anfitrionas recubiertas con partículas huéspedes, sin embargo en la práctica utilizar dispersiones en base líquida dan como resultado fácilmente en la contaminación de la dispersión y así de las partículas (partículas anfitrionas y/o huéspedes). Esto es debido a que los líquidos tienden a absorber impurezas de los alrededores. Para ciertas aplicaciones, tales como para aplicaciones farmacéuticas, esto no es aceptable. También el uso de dispersiones en base líquida requiere que el líquido sea evaporado en alguna etapa. Esto da como resultado elevados costes o bien para medios para capturar y recircular el líquido evaporado o bien para reponer el líquido evaporado. También los procesos comunes son usualmente procesos por lotes, entre otras cosas debido a que es difícil controlar la concentración de suspensión en sistemas de base líquida.

Dabkowski y col., (Partee 27 - CD Actas, págs. 1-4, Nuernberg Messe GmbH) describen un procedimiento para recubrir partículas del tamaño micrométrico ("partículas anfitrionas") con partículas de poliestireno de nano tamaño ("partículas huéspedes") utilizando una técnica de electropulverización. En este procedimiento partículas de alúmina son cargadas en primer lugar por un fenómeno denominado como tribocarga. La tribocarga está basada en el efecto triboeléctrico. Debido a este efecto los materiales resultan cargados eléctricamente después de ser puestos en contacto con un material diferente y posteriormente separados. Así, la tribocarga está basada en cargar un cuerpo por contactos superficiales, tales como frotamiento, con un segundo cuerpo de un tipo de material diferente. El mecanismo de carga se cree que está basado en la transferencia de electrones de acuerdo con el modelo de función de trabajo. La función de trabajo es definida como la energía mínima requerida para transferir el electrón de enlace más débil desde un cuerpo al infinito. La efectividad de esta transferencia depende de la diferencia en la función de trabajo entre los dos materiales elegidos. Dabkowski y col., concluyeron que el Teflon (PTFE) era el material más efectivo para cargar polvo de alúmina. El PTFE carga la alúmina con una polaridad positiva neta.

De acuerdo con el procedimiento de Dabkowski y col., las partículas de alúmina cargadas son transportadas sobre una cinta transportadora y pasan por un área de electropulverización. En el área de electropulverización las partículas anfitrionas son expuestas a una pulverización de partículas huéspedes cargadas negativamente, cuya pulverización es obtenida por electropulverización de una dispersión en etanol principalmente de dichas partículas

huéspedes.

Como resultado, las partículas huéspedes cargadas negativamente son atraídas a las partículas anfitrionas cargadas positivamente y se adhieren a ellas.

En la práctica, el uso de una cinta transportadora en este procedimiento conocido da como resultado una carga y recubrimiento ineficientes de las partículas anfitrionas. Además, es difícil escalar este procedimiento conocido basado en la electropulverización de una dispersión en base líquida.

Es un objeto del presente invento proporcionar un procedimiento que está al menos en parte perfeccionado con respecto a los inconvenientes antes mencionados. Los actuales inventores han encontrado que este objeto puede ser conseguido cargando las partículas anfitrionas antes de la operación de electropulverización poniéndolas en contacto en una corriente gaseosa con un material diferente, por lo que las partículas anfitrionas son cargadas. Así, en un primer aspecto, el presente invento está dirigido a un procedimiento para producir una partícula compuesta que comprende una partícula anfitriona que tiene adheridas a su superficie una o más partículas huéspedes menores, cuyo procedimiento comprende las operaciones subsiguientes descritas en la reivindicación 1.

Sorprendentemente, se ha encontrado que mediante este método se obtiene un modo muy eficaz de recubrir partículas anfitrionas con partículas huéspedes. Las partículas huéspedes y las partículas anfitrionas se atraen entre sí como resultado de su carga opuesta. Las partículas huéspedes se mueven a la superficie de la partícula anfitrión donde se unen. La unión entre las partículas anfitrionas y las huéspedes es excelente. Aunque inicialmente está unión depende de la diferencia en carga electroestática entre los dos tipos de partículas, se ha encontrado que incluso si se permitieran las diferencias de carga para equilibrar la unión sería todavía muy elevada. Sin desear estar limitados por la teoría, se ha creído que la unión final de las partículas está basada en las fuerzas de Van der Waals.

Como se ha utilizado aquí, electropulverización se refiere a un procedimiento en el que un chorro de liquido se rompe bajo la influencia de fuerzas eléctricas. Con este fin, el líquido es bombeado a través de una boquilla con un caudal relativamente bajo. Un campo eléctrico es aplicado sobre el líquido aplicando una diferencia de potencial entre la boquilla y un electrodo contrario. Cuando los esfuerzos eléctricos superan los esfuerzos de la tensión superficial, el menisco que emerge desde la punta de la boquilla se transforma en una forma cónica. Desde el vértice del cono emerge un chorro que se rompe en gotitas, que son considerados generalmente como -monodisperso o aproximadamente monodisperso. Este modo de pulverización se conoce como el modo de cono-chorro. Debido a que las gotitas tienen la misma de polaridad (unipolaridad) se impide la coagulación y se mejora la dispersión. El tamaño de las gotitas es típicamente del orden de nanómetros a varias mieras.

Unas configuraciones adecuadas para la operación de electropulverización de acuerdo con el presente invento son por ejemplo las descritas por Dabkowski y col. y las referencias citadas aquí.

La fig. 1 muestra esquemáticamente un aparato para llevar a la práctica el presente invento. El aparato de la fig. 1 comprende un contactor (1) de lecho fluidificado, que típicamente es un recipiente que tiene una forma cilindrica hueca. El contactor (1) de lecho fluidificado está equipado con una primera placa de tamiz (2) y una segunda placa de tamiz (3) opcional. El contactor (1) de lecho fluidificado está conectado en su extremo superior al canal (4), desde el que se permite que las partículas entren en la zona de electropulverización, que está equipada con uno o más dispositivos de electropulverización (tres se han representado aquí, numerados 5, 5 y 5").

La configuración es realizada alimentando una corriente de gas (6) a la parte inferior del contactor (1) de lecho fluidificado. La corriente de gas pasa a través de la placa de tamiz (2) y transfiere el momento a las partículas anfitrionas (7) y a las partículas de tribocarga (8) que se moverán como resultado de lo anterior. Así, las partículas anfitrionas son sometidas a interacciones multi-puntuales con las partículas de tribocarga, lo que proporciona una distribución de carga uniforme entre las partículas, en particular cuando se compara con la carga por contacto directo de métodos convencionales. Opcionalmente, las partículas huéspedes recientes (9) pueden ser alimentadas, continuamente o de forma a modo de lotes, a través de la abertura de alimentación (1).

Las partículas anfitrionas cargadas (7) dejan el contactor (1) en la parte superior. La placa de tamiz opcional (3) puede ser utilizada para detener las partículas de tribocarga (8) si tienen un tamaño... [Seguir leyendo]

 


Reivindicaciones:

1. Un procedimiento para producir una partícula compuesta que comprende una partícula anfitriona que tiene adherida a su superficie una o más partículas huéspedes más pequeñas, cuyo procedimiento comprende las operaciones de:

(i) llevar dicha partícula anfitriona a una corriente de gas y permitirla hacer contacto con una o más partículas de tribocarga móviles, proporcionando así una partícula anfitriona cargada;

(¡i) separar dicha partícula anfitriona cargada de dichas partículas de tribocarga; y

(iii) transportar las partículas cargadas a una zona de electropulverización mediante arrastre de dichas partículas con el flujo de gas y someter dicha partícula anfitriona cargada a una operación de electropulverización, en la que dichas partículas huéspedes son provistas de una carga que es opuesta a la carga de dichas partículas anfitrionas cargadas, seguido por la puestas en contacto de dichas partículas huéspedes con dichas partículas anfitrionas, por lo que dichas partículas huéspedes se adhieren a dicha partícula anfitriona, formando así dicha partícula compuesta, en el que la operación (i) es llevada a cabo en un lecho fluidificado en el que está suspendida dicha partícula anfitriona, en el que dicha corriente de gas es alimentada a la parte inferior de dicho lecho fluidificado, y en el que dichas partículas de tribocarga son movidas por el flujo de dicho gas.

2. Un procedimiento según cualquiera de las reivindicaciones precedentes, en el que la operación (ii) es llevada a cabo aplicando un tamiz en el flujo de gas, cuyo tamiz permite que dichas partículas anfitrionas pasen y que se detengan dichas partículas de tribocarga.

3. Un procedimiento según cualquiera de las reivindicaciones precedentes, en el que la operación (iii) comprende someter la partícula anfitrión a dos o más operaciones de electropulverización.

4. Un procedimiento según la reivindicación 3, en el que se han utilizado electropulverizaciones que tienen cargas opuestas.

5. Un procedimiento según cualquiera de las reivindicaciones precedentes, en el que se recubre una multitud de partículas anfitrionas.

6. Un procedimiento según cualquiera de las reivindicaciones precedentes, que es llevado a cabo de manera continua.

7. Un aparato para producir una partícula compuesta, que comprende un contactor (1) de lecho fluidificado, que está provisto con una primer placa de tamiz (2) y una segunda placa de tamiz opcional (3), en el que dicho contactor (1) de lecho fluidificado está conectado en su extremo superior al canal (4), que termina en una zona de electropulverización, que está equipada con uno o más dispositivos de electropulverización (5, 5, 5"), en el que dicho contactor (1) de lecho fluidificado está provisto con una entrada de alimentación para alimentar gas (6) y una entrada de alimentación opcional (1) para alimentar partículas anfitrionas.


 

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