DISPOSITIVO DE SUMINISTRO DE SUSTANCIA
MEMORIA DESCRIPTIVA
La presente invención se refiere a un dispositivo de suministro de sustancia que comprende una tira de cartón, la cual incluye al menos una sustancia tóxica para insectos o un perfume. La presente invención también se refiere a un método para fabricar dicho dispositivo, más en particular, pero no de manera exclusiva, la presente invención se refiere a un rollo para mosquitos que comprende un rollo de cartón impregnado con una sustancia tóxica para mosquitos y un método para fabricar el mismo. El documento US-5447713 describe un rollo para mosquitos fabricado a partir de fibras de madera y/o trozos de madera y un aglutinante. La mezcla de ingredientes se prensa para formar un cartón a partir del cual se perforan los rollos. Las fibras de madera o trozos de madera permanecen pequeños y separados y se mantienen juntos mediante el aglutinante. El uso de un aglutinante para dar estabilidad mecánica al rollo quiere decir que el rollo tiende a ser quebradizo. Una proporción significante de rollos fabricados a partir de dichos cartones unidos mediante resina se daña ya sea durante la distribución o el manejo subsecuente por el consumidor. En un primer aspecto, la presente invención provee un dispositivo de suministro de sustancia que comprende una tira de cartón combustible y al menos una sustancia tóxica para insectos y un perfume.
El término cartón se refiere a estructuras fibrosas que están hechas mediante fibras de fieltro a partir de una suspensión fluida. El procedimiento de formación de fieltro resulta en que las fibras se enredan una con otra como para proveer una matriz continua. La presencia de fibras entretejidas tales como las que resultan de un procedimiento de formación de fieltro se pueden detectar mediante inspección visual del producto, opcionalmente utilizando un aparato amplificador tal como un microscopio. E! cartón resultante es más flexible (y por lo tanto menos quebradizo) que los cartones unidos mediante aglutinante. Un dispositivo de suministro fabricado a partir de dicho cartón es menos probable que se dañe durante el empaque, el transito o el manejo subsecuente, que los dispositivos elaborados mediante procedimientos que implican la compresión de fibras con un aglutinante de resina. Los dispositivos de suministro conocidos unidos mediante resina también tienden a "formar polvo" en que partículas pequeñas tienden a desprenderse del rollo durante el manejo. Esto deja un polvo fino sobre las manos del usuario y sobre cualquier otra superficie con la cual el rollo ha estado en contacto. Una masa significante del rollo también se puede perder durante el tránsito por medio de formación de polvo que conduce a una reducción en el rendimiento del rollo. El dispositivo de suministro de la invención tiene la ventaja de que tiene una tendencia reducida a "formar polvo".
El dispositivo de suministro de la invención también puede ser significativamente más ligero que los dispositivos conocidos en los cuales fibras de celulosa están unidas juntas por medio de una resina, mientras aún se incineran durante la misma cantidad de tiempo. Esto puede reducir costos de distribución. El uso de un material de cartón en el dispositivo de suministro de la invención quiere decir que el dispositivo se puede producir en una amplia escala de colores seleccionando un material en el cual se pueden formar imágenes, por ejemplo utilizando tintas, por ejemplo mediante impresión u otras técnicas. Los dispositivos conocidos elaborados de materiales diferentes al cartón tienden únicamente a ser producidos en una gama limitada de colores, típicamente verde o negro, en algunos casos debido a las dificultades asociadas con imprimir sobre materiales de resina. Preferiblemente, las fibras comprenden materiales que son conocidos por utilizarse en la elaboración de papel, especialmente fibras celulósicas, más preferiblemente fibras de papel de desperdicio, especialmente pulpa Kraft. La fibra de elaboración de papel puede ser fibra de elaboración de papel primaria o secundaria. Esto hace al dispositivo de suministro resultante relativamente barato de producir. Las fibras pueden comprender fibras libres de madera, preferiblemente al menos unas de bagazo, paja, o bambú. Esto mejora la flexibilidad de la tira de cartón resultante.
Las fibras que se utilizan para formar el cartón necesitan ser suficientemente largas de manera que se puedan unir juntas para formar una estructura estable mecánicamente en la cual las fibras están principalmente retenidas sin el uso de un aglutinante adicional tal como material de resina. Las características de fibras adecuadas que pueden formar dicha estructura estable son conocidas dentro de la industria de papel. Preferentemente, la longitud de las fibras que se utilizan en el dispositivo de la presente invención es de al menos aproximadamente 0.1 mm, más preferiblemente al menos aproximadamente 0.3 mm, especialmente al menos aproximadamente 1.0 mm. La longitud de las fibras puede ser más grande que esto para algunas aplicaciones, por ejemplo de hasta aproximadamente 6.0 mm. El fluido a partir del cual las fibras son formadas en fieltro puede ser de base acuosa; el agua se prefiere en particular. Preferiblemente, la tira está en forma de un rollo. El rollo estará normalmente en hélice de manera que la tira se quema a lo largo de una trayectoria en hélice. Una tira se puede formar con una configuración en hélice mediante estampado a partir de una lámina. El dispositivo de suministro puede incluir una lámina de respaldo flexible para soportar la tira de cartón combustible. Para una amplia gama de anchos de tira, longitudes y grosores, la tira de cartón puede no ser de autosoporte. La inclusión de dicha lámina de respaldo permite que las tiras que no son de autosoporte, pero que de otra manera tienen características físicas y de incineración satisfactorias, se utilicen. También mejora la estabilidad mecánica del dispositivo. El material de la lámina de respaldo flexible se puede seleccionar de manera que no sea capaz de autocombustión sostenida. Esto evita que la lámina de respaldo se queme más rápido que la tira de cartón. Los materiales preferidos son a base de papel, tratados opcionalmente con un agente retardante de flama. Los agentes retardadores de flama adecuados son conocidos. Sin embargo, se ha descubierto de manera sorpresiva que no es necesario aplicar poco o ningún agente retardador de flama a una lámina de respaldo a base de papel, para evitar que se queme más rápido que la tira de cartón, si la flamabilidad de la tira de cartón se controla de manera adecuada, por ejemplo mediante control de la densidad de la tira y mediante el uso de promotores de combustión e inhibidores de flama. La tira de cartón puede incluir uno o más promotores de combustión. El promotor puede ser un material inherentemente combustible, especialmente un material orgánico, por ejemplo un polvo de carbón. El promotor puede promover la combustión de otras maneras, tales como por ejemplo en el caso de un agente oxidante que puede liberar oxígeno, un ejemplo de dicho agente oxidante es nitrato de potasio. El polvo de cartón u otro promotor de combustión está presente preferiblemente en el cartón en una cantidad de 0.25 a 10% en peso de la tira de cartón seca, más preferiblemente de 0.5 a aproximadamente 5%, por ejemplo de aproximadamente 1 a aproximadamente 2%.
La tira de cartón puede incluir una tinta, preferiblemente una tinta orgánica. La tinta puede funcionar como un promotor de combustión también así como tener efecto sobre la apariencia visual de la tira. La tinta puede comprender preferiblemente de 0.01 % a 10%, más preferiblemente de 0.5% a 2% en peso de la tira de cartón seco. La adición de la tinta hace que la combustión de la tira de cartón sea resistente a extinguirse por factores externos tales como una brisa. También hace a la combustión insensible a variaciones en propiedades internas de la tira de cartón. El colorante u otro promotor de combustión debe estar distribuido preferiblemente de manera uniforme a través de todo el volumen de la tira de cartón. La distribución del colorante tiene un impacto en las propiedades de combustión del cartón. El cartón puede incluir uno o más agentes inhibidores de flama. Estos serán en general materiales en partículas que son de manera inherente no combustibles a temperaturas que se encuentran cuando el dispositivo de la invención está en uso. Ejemplos de agentes inhibidores adecuados incluyen materiales inorgánicos en partículas tales como carbonato de calcio. Las propiedades inhibidoras de flama del agente se pueden afectar por el tamaño de las partículas. En muchos casos, las partículas más pequeñas mejorarán el efecto inhibidor de flama. Preferiblemente, al menos 90% de las partículas pasan a través de una malla de tamaño de 150 µ?t? de abertura, más preferiblemente a través de una malla de 100 µ?t?, especialmente una malla de 75 µ??. La cantidad del agente inhibidor de flama que se incorpora en el cartón dependerá de propiedades tales como sus tamaños de partícula, la densidad del cartón, la velocidad de incineración deseada, y la presencia y efecto de cualquier promotor de combustión. Preferiblemente, el agente inhibidor de flama está presente en una cantidad de al menos 1 % en peso basado en el peso de la fibra seca en el cartón, más preferiblemente al menos 3%, por ejemplo 5%. La cantidad del agente inhibidor de flama será generalmente de menos de 30% en peso basado en el peso de la fibra seca en el cartón. La tira de cartón puede tener una sección transversal sustancialmente rectangular, el grosor de la tira siendo preferiblemente en la escala de 0.2 a 1.9 mm, más preferiblemente en la escala de 0.6 a 1.8 mm, el ancho de la tira siendo preferiblemente en la escala de 2 a 6 mm, más preferiblemente en la escala de 5 a 6 mm. Dichas tiras de cartón pueden exhibir una velocidad de incinerado sustancialmente uniforme y no son propensas a auto extinguirse. Preferiblemente la densidad de la tira de cartón es de ai menos
400 kg»m"3, más preferiblemente al menos 550 kg*m"3. Preferiblemente su densidad es de no más de 1000 kg*m3", más preferiblemente no más de 850 kg»m"3, especialmente no más de 750 kg»m"3, por ejemplo no más de 650 kg«m"3. La densidad se puede controlar durante la fabricación del cartón, por ejemplo, mediante procedimientos tales como calandrado. Las propiedades que se afectan mediante la densidad del cartón incluyen el peso total, velocidad de incineración, flexibilidad y estabilidad mecánica de la estructura. Una densidad relativamente alta se puede preferir para muchas aplicaciones debido a la estabilidad mecánica de la estructura que permite que se flexione sin perder material fibroso. Una alta densidad también resulta en una velocidad de incineración reducida. Sin embargo, la densidad no se debe incrementar a tal grado que una flama tienda a auto-extinguirse, por ejemplo cuando se expone a corrientes. Es un aspecto adicional de la invención se provee un método para fabricar un dispositivo de suministro de sustancia que comprende los pasos de: Añadir un acabado que comprende una estructura fibrosa a un fluido para formar una suspensión fluida; Formar en fieltro las estructuras fibrosas a partir de la suspensión fluida para formar una estructura que comprende una malla de fibras entrelazadas; Secar la malla para formar un cartón; y Añadir al menos una sustancia tóxica para insectos o un perfume al cartón. El dispositivo de suministro resultante es flexible y de esta manera es menos probable que se dañe menos que los dispositivos conocidos ya sea durante el tránsito o mientras se esta manejando por el consumidor. La invención incluye dispositivos de suministro de sustancias elaborados mediante este método. El método de la invención debe resultar preferiblemente en un dispositivo con una densidad relativamente baja, y la presión que se aplica a las fibras durante el método, y las otras condiciones durante la fabricación del dispositivo, se deben seleccionar de acuerdo con esto. Generalmente, el método incluirá un paso de calandrado de las fibras para reducir el grosor del dispositivo. Preferiblemente, la densidad del dispositivo terminado, después de que se ha secado, es de no más de 1000 kg*m"3, más preferiblemente no más de 850 kg*m"3, especialmente no más de 750 kg*m"3, por ejemplo no más de 650 kg*m"3. Preferiblemente el método incluye un paso de corte de cartón para formar una tira, más preferiblemente un rollo, especialmente un rollo en hélice. Preferiblemente, el método incluye un paso de adherir el cartón a una lámina de respaldo flexible, especialmente por medio de un adhesivo. El paso de asegurar el cartón a la lámina de respaldo debe tener lugar preferiblemente después de que la malla de estructuras fibrosas entrelazadas se ha formado, más preferiblemente después de que la malla ha sido al menos parcialmente seca para formar un cartón. El método también incluye un paso de secar el adhesivo mientras se sostienen el cartón y la lámina de respaldo para evitar distorsión del cartón. El acabado puede comprender papel de desperdicio, preferiblemente al menos pulpa Kraft o desperdicio de periódico. Esto hace al dispositivo de suministro resultante relativamente barato de producir. También reduce el peso del dispositivo.
El acabado puede comprender fibras libres de madera, preferiblemente al menos una de bagazo, paja o bambú. El uso de fibras libres de madera en vez de pulpa de madera es mejor para el medio ambiente. El método puede incluir un paso de añadir al menos uno de polvo de carbón o un colorante preferiblemente un colorante orgánico, a la suspensión fluida. Preferiblemente el colorante se satura o se impregna en el cartón. Esto mejora las propiedades de combustión del rollo resultante. El método puede incluir el paso de añadir un colorante al cartón, preferiblemente mediante saturación. La presente invención se describirá enseguida a manera de ejemplo únicamente, con referencia a los dibujos que se anexan en los cuales: La figura 1 muestra un rollo para mosquitos de conformidad con la invención en vista en planta. Las figuras 2(a) a 2(d) muestran modalidades adicionales de rollos para mosquitos de acuerdo con la invención en vista en planta. La figura 3 ilustra la variación en velocidad de incineración con grosores para una tira de cartón rectangular de un rollo para mosquitos de acuerdo con la invención. La figura 4 ilustra la variación en velocidad de incineración con ancho para una tira de cartón rectangular de un rollo para mosquitos de acuerdo con la invención.
La figura 5 muestra la variación en velocidad de incineración con densidad para una tira de cartón de un rollo para mosquitos de acuerdo con la invención. La figura 1 muestra un rollo para mosquitos de acuerdo con la invención. El rollo para mosquitos comprende una lámina de respaldo 1 y un rollo de cartón 2. La lámina de respaldo 1 es una lámina de papel flexible. El papel de la lámina de respaldo 1 es triple: primero, provee refuerzo para el rollo de cartón 2 produciendo un rollo estable de manera dimensional, plano, fácil de manejar; segundo, mejora el rendimiento del rollo cortando el suministro de aire a un lado del rollo de cartón 2 desde un lado. Esto puede reducir la velocidad de incineración del rollo de cartón 2 por tanto como 20%; tercero, sirve como un medio para poner marca u otra información de producto que es llevada por el producto. La lámina de respaldo de papel 1 puede tratarse con un aditivo retardante de flama para hacerla incapaz de combustión autosostenida. Dicho aditivo se puede aplicar como un líquido mediante aspersión. Cuando el rollo de cartón 2 se enciende entonces la porción de la lámina de respaldo 1 cercana al extremo de incineración del rollo de cartón 1 se puede quemar. Sin embargo, debido a que la lámina de respaldo 1 no puede sostener la combustión en sí, la combustión de la lamina de respaldo 1 no se extenderá a áreas de la lámina de respaldo más allá del extremo de incineración del rollo de cartón 2. La combustión de la lámina de respaldo 1 seguirá por lo tanto de cerca al rollo de cartón 2, y no seguirá a través de la lámina de respaldo 1 lejos del rollo de cartón 2. Por lo tanto se puede quemar a la misma velocidad que el rollo de cartón 2. La lámina de respaldo de papel 1 se fabrica de papel de abastecimiento de periódico. Esto tiene la ventaja de que se puede colorear fácilmente, por ejemplo utilizando tintas mediante técnicas de impresión. También combina una buena rigidez con características de bajo peso. El bajo peso de la lámina de respaldo 1 reduce significantemente los costos asociados con la distribución del rollo para mosquitos. El peso unitario de la lámina de respaldo de papel 1 se selecciona para ya ser dentro de la escala de 30 a 300 g.m"2, por ejemplo aproximadamente 55 g.m'2. Con el fin de fabricar un rollo de cartón, se toma un acabado que consiste principalmente de papel de desperdicio y se embarra a todo lo largo con una pulpa kraft sin blanquear y desperdicio de periódico. El papel de desperdicio que contiene fibras predominantemente libres de madera se utiliza, por ejemplo fibras de bagazo, paja o de bambú. Dichas fibras dan al cartón resultante una fuerza y densidad adecuada. Las fibras libres de madera también son relativamente baratas. Una composición típica del acabado es:
Acabado Peso seco (%) Papel de desperdicio (alto % de fibra libre de madera) 75 Pulpa de madera sin blanquear 10 Desperdicio de periódico 15 El embarrado se hace en agua a una consistencia de 2.5% en una hidroformadora de pulpa, de acuerdo con técnicas establecidas que se utilizan en la industria de fabricación de papel. Después de desintegrar el acabado de manera que se obtenga una suspensión mezclada de manera uniforme de las fibras, un llenador inorgánico (por ejemplo carbonato de calcio) se añade y se dispersa de manera uniforme mediante métodos conocidos. Inmediatamente después de esto el pH de la mezcla se eleva a entre 7 y 8 mediante, por ejemplo, la adición de aluminato de sodio. La suspensión se hace pasar entonces a través de un procedimiento de refinado moderado bien conocido en la elaboración de papel que resulta en una fibra bien dispersa. Después de refinar una solución de un auxiliar de retención catiónico (por ejemplo Sursolan™ K12L de BASF), se añade, lo cual tiene el efecto de fijar el llenador inorgánico a la fibra. Opcionalmente se puede añadir un colorante orgánico a la suspensión, o preferiblemente impregnarse en el cartón para mejorar las características de color y de incineración del cartón final. Los cartones que tienen una concentración de colorante orgánico en la región de 0.01 a 10% del peso del cartón son los preferidos ya que esto hace la combustión del cartón mucho más resistente a extinguirse mediante factores externos tales como brisa. También hace a la combustión más insensible a propiedades internas del cartón. Opcionalmente, se puede añadir un polvo de carbón a la suspensión durante la fabricación del cartón, para funcionar como un promotor de combustión, por ejemplo en una cantidad de 2 a 5% en peso del cartón seco. La suspensión se diluye entonces a aproximadamente 0.6% de consistencia y se bombea al cabezal de la máquina de fabricación de papel. Las fibras se forman en fieltro entonces a partir de solución para formar una malla. La malla se seca finalmente sobre cilindros convencionales de elaboración de papel para formar cartón y se forma en láminas al final del procedimiento. Mediante técnicas de elaboración de papel conocidas la densidad del cartón producido mediante la máquina de fabricación de papel se controla a una densidad objetivo de 0.55 g.cm"2 y a un grosor de 1.5 mm. Otros grosores y densidades son posibles como se discute enseguida. Un rollo de la forma deseada se perfora entonces a partir de la lámina de cartón y se recubre con un repelente para insectos. El recubrimiento se puede hacer mediante técnicas de recubrimiento o de impresión conocidas. Un ejemplo de dicha técnica es asperjar el rollo con repelente para insectos y después permitir que se seque. El rollo resultante tiene un contenido de ceniza de 3.4x10"5 kg»m"1 (0.00034 g*cm"1) y una velocidad de incineración de aproximadamente 6.6x10"5 nrs" (0.4 cnrmin"1). Ejemplos de materiales repelentes para insectos adecuados incluyen insecticidas de piretroide tales como piretrum, resmetrin, bioaletrin, aletrin y mezclas de los mismos; ejemplos específicos incluyen pinamin forte, esbiotrin y piretrin natural. Otros ejemplos de materiales repelentes para insectos incluyen toronjil, aceite de hoja de limón, aceite de lavanda, aceite de canela, aceite de clavo, aceite de sándalo y el hidropreno regulador de crecimiento de insectos. Los perfumes también se pueden incorporar en el cartón, por ejemplo, con el repelente para insectos. El rollo de cartón 2 se adhiere a la lámina de respaldo 1 mediante un adhesivo acuoso tal como un adhesivo de almidón o de dextrina, típicamente con un contenido de sólidos en la escala de 5% a 10%. El secado del adhesivo provocará que la lámina de respaldo 1 se encoja y que el rollo de cartón 2 se distorsione. Para evitar esto el rollo de cartón 2 y la lámina de respaldo 1 se mantienen bajo presión entre dos placas en forma de un transportador movible y la placa de fondo se calienta ligeramente para secar el adhesivo. Se pueden utilizar otros tipos de adhesivos. El rollo de cartón 2 que se muestra en la figura 1 tiene una longitud total de 1.8 m, un ancho de tira de 5 mm y una velocidad de incineración de 6.6x10'5 nrs"1 (0.4 cnrmin"1). El cartón por lo tanto se quemará durante aproximadamente 7.5 horas. En las figuras 2 (a) a 2 (d) se muestra un número de otras modalidades de rollos para mosquito de acuerdo con la invención. El rollo de cartón 2 del rollo para mosquitos que se muestra en la figura 1 tiene una sección transversal rectangular. El ancho, grosor y densidad del rollo de cartón 2 influyen enormemente la velocidad de incineración. En la figura 3 se muestra una gráfica de (velocidad de incineración) ~1 vs grosores de rollo de cartón a un ancho de rollo constante de 5 mm y una densidad de 570 kg»m"2 (0.57 g*cm"3). Conforme el grosor del rollo de cartón se incrementa hacia 1.8 mm, la (velocidad de incineración)-1 se incrementa de 6000 s«m"1 a 15000 s«m'1 (1 min./cm a 2.5 min/cm). A grosores más grandes que esto el rendimiento de incineración se vuelve incierto con una tendencia marcada para que la flama se extinga en sí. Los rollos para mosquitos de la invención tienen rollos de cartón 2 que tienen un grosor óptimo de 1.5 mm, aunque los rollos de cartón que tienen grosores en la escala de 0.2 a 1.9 mm (más preferiblemente en la escala de 0.6 a 1.8 mm) funcionan bien. En la figura 4 se muestra una gráfica de (velocidad de incineración) ~1 vs ancho de rollo de cartón a un grosor constante de 1.54 mm y una densidad de 570 kg«m"3 (0.57 g*cm"3). Como se puede observar, la velocidad de incineración cae conforme el ancho del rollo aumenta, con el ancho óptimo siendo alcanzado a 5 a 6 mm. A partir de allí la velocidad de incineración se vuelve incierta con una tendencia marcada de la flama a extinguirse en sí. Los anchos de rollo en la escala de 2 a 6 mm (más preferiblemente en la escala de 5 a 6 mm) funcionan bien. En la figura 4 se muestra una gráfica de (velocidad de incineración) ~1 vs densidad de rollo de cartón. Conforme se incrementa la densidad la porosidad del cartón se reduce provocando que la velocidad de incineración disminuya a un punto en que la flama se extingue. Como se muestra en la figura 4 la velocidad de incineración se hace más lenta incrementando la densidad hasta que se optimiza a una densidad de aproximadamente 550 kg*m"3 (0.55 g*cm"3). A partir de ahí el incremento en densidad de cartón tiene únicamente un impacto desde muy pequeño a insignificante sobre la velocidad de incineración hasta una densidad de 740 kg*m'2 (0.74 g»cm"3). Los rollos de cartón de acuerdo con la invención tienen típicamente densidades en la escala de 400 a 700 kg»m'3 (0.4 a 0.75 g»cm"3). Las densidades en la escala de 550 a 650 kg«m"3 (0.55 a 0.65 gecm"3) se deben preferir. Aunque la descripción anterior a hecho referencia únicamente a un dispositivo que incluye un repelente para insectos, se debe entender que el repelente para insectos se puede aplicar mediante o incluirse junto con un perfume.