METODO PARA CARGAR MEDIOS FILTRANTES DE ELECTRETOS.

SE FACILITA UN MEDIO PARA CARGAR UNA RED DE MICROFIBRAS TERMOPLASTICAS SIN ENTRELAZAR PARA PRODUCIR UN MEDIO DE FILTRADO DE ELECTRETOS.

EL METODO INCLUYE EL GOLPEAR CON CHORROS DE AGUA O CON UNA CORRIENTE DE GOTITAS DE AGUA, UNA RED SIN TEJER DE MICROFIBRAS TERMOPLASTICAS NO CONDUCTORAS DE LA ELECTRICDAD CAPACES DE TENER ATRAPADA UNA ELEVADA CANTIDAD DE CARGA, A UNA PRESION SUFICIENTE PARA QUE LA RED ADQUIERA UNA CARGA DE ELECTRETOS QUE MEJORE SU CAPACIDAD DE FILTRADO Y PARA QUE LA ANTEDICHA RED QUEDE SECA

Método para cargar medios filtrantes de electretos.

La presente invención concierne a medios filtrantes intensificados con electretos (más simplemente llamados filtros de electretos) fabricados de fibras tales como microfibras obtenidas por extrusión por soplado de la masa fundida. La invención concierne a un método mejorado para fabricar filtros fibrosos de electretos para separar materia en partículas del aire. La invención está especialmente relacionada con equipos de respiración y con la mejora de la cantidad de cargas electrostáticas del medio filtrante que intensifican la filtración.

Durante muchos años, las telas no tejidas para filtros fibrosos se han fabricado de polipropileno usando aparatos de extrusión por soplado de la masa fundida del tipo descrito en el Report No. 4364 de los Naval Research Laboratories, publicado el 25 de mayo de 1954, titulado Manufacture of Super Fine Organic Fibers de Van A. Wente et al. Tales telas de microfibras fabricadas mediante extrusión por soplado de la masa fundida continúan siendo de uso general para filtrar contaminantes en partículas, por ejemplo, como máscaras faciales y como filtros de agua, y para otros fines, por ejemplo, como una tela adsorbente para separar aceites del agua, aislamiento acústico y aislamiento térmico.

La calidad de filtración de una tela de microfibras fabricada mediante extrusión por soplado de la masa fundida puede mejorarse por un factor de dos o más cuando las fibras fabricadas mediante extrusión por soplado de la masa fundida son bombardeadas con partículas eléctricamente cargadas, tales como electrones o iones, conforme salen de los orificios de la matriz, haciendo así que la tela fibrosa se convierta en un electreto. Similarmente, la tela puede convertirse en un electreto por exposición a una descarga corona después de que se recoja. Son especialmente útiles las microfibras de polipropileno fabricadas mediante extrusión por soplado de la masa fundida, aunque también pueden usarse otros polímeros, tales como policarbonatos y polihalocarbonatos, que puedan someterse a un proceso de extrusión por soplado de la masa fundida y tengan resistividades volumétricas apropiadas en las condiciones ambientales esperadas.

Los filtros fibrosos para separar contaminantes en partículas del aire también se fabrican a partir de películas de polipropileno fibriladas. La intensificación de la filtración mediante electretos puede proporcionarse cargando electrostáticamente la película antes de que sea transformada en fibras.

Pueden tratarse polímeros comunes, tales como poliésteres, policarbonatos, etc., para producir electretos muy cargados pero estas cargas son usualmente de corta vida, especialmente en condiciones de humedad. Las estructuras de los electretos pueden ser películas o láminas que encuentran aplicación como elementos electrostáticos en dispositivos electro-acústicos tales como micrófonos, auriculares y altavoces, en el control de partículas de polvo, generadores electrostáticos de alto voltaje, registradores electrostáticos y otras aplicaciones.

El documento EP-A-0325854 describe un filtro de electretos fabricado de fibras que contienen polipropileno y poli(4-metil-1-penteno). El filtro consiste en microfibras fabricadas mediante extrusión por soplado de la masa fundida o fibras fibriladas que se cargan sometiendo el material a una descarga corona o a un alto voltaje pulsado.

El objeto subyacente en la presente invención es proporcionar un método para cargar una tela no tejida, una tela no tejida a la que se ha impartido una carga eléctrica, y varios productos que comprenden una tela no tejida que tiene carga retenida, en el que la carga puede impartirse fácil y/o fiablemente a la tela y/o la tela y los productos obtienen propiedades mejoradas tales como un mejor rendimiento de filtración.

Este objeto se consigue con las características según las respectivas reivindicaciones.

En un aspecto, la presente invención proporciona una tela no tejida según la reivindicación 1, obtenible mediante un método para cargar una tela no tejida de microfibras termoplásticas para proporcionar medios filtrantes de electretos que comprende impactar chorros de agua o una corriente de gotitas de agua sobre una tela no tejida de microfibras termoplásticas no conductoras capaces de tener una alta cantidad de carga retenida a una presión suficiente para proporcionar a la tela una carga eléctrica que intensifique la filtración, y secar dicha tela. Sorprendentemente, se ha encontrado que simplemente impactando estos chorros de agua o una corriente de gotitas de agua sobre la tela no tejida de microfibras, la tela desarrolla una carga de electretos que intensifica la filtración. La carga puede además intensificarse sometiendo la tela a un tratamiento de descarga corona antes del impacto del agua. Preferiblemente, la tela se forma a partir de microfibras de polipropileno fabricadas mediante extrusión por soplado de la masa fundida, microfibras de poli(4-metil-1-penteno) o mezclas de las mismas. Para describir este método, en la presente memoria se usará el término hidrocarga.

Parece que las telas son cargadas después del impacto de los chorros de agua o de una corriente de gotitas de agua porque cuando una tela hidrocargada se expone a radiación de rayos X no filtrada, la eficiencia de la filtración se reduce apreciablemente.

El filtro fibroso de electretos producido por el método de la presente invención es especialmente útil como un elemento filtrante de aire de un equipo de respiración tal como una máscara facial o para fines tales como sistemas industriales y domésticos acondicionadores de aire, limpiadores de aire, limpiadores a vacío, filtros de aire médicos revestidos y sistemas acondicionadores de aire para vehículos y equipos normales tales como ordenadores, unidades de discos de ordenadores y equipos eléctricos. En usos respiratorios, los filtros de electretos pueden estar en forma de máscaras de media cara moldeadas o plegadas, cartuchos o botes reemplazables, o prefiltros. En tales usos, un elemento filtrante de aire producido mediante el método de la presente invención es sorprendentemente efectivo para separar aerosoles en partículas. Cuando se usa como un filtro de aire, tal como en un equipo de respiración, el medio filtrante de electretos tiene sorprendentemente una mejor eficacia filtrante que la que tiene un filtro de electretos comparable cargado mediante los métodos conocidos.

La fig. 1 es una vista lateral de un aparato útil en la fabricación de la tela de microfibras no tejida usada en el método de la presente invención.

La fig. 2 es una vista en perspectiva de un aparato para pulverizar un chorro de agua útil en la presente invención.

La fig. 3 es una vista en perspectiva de un nebulizador útil en la presente invención.

La fig. 4 es una vista en perspectiva de un pulverizador accionado por una bomba útil en la presente invención.

Las microfibras fabricadas mediante extrusión por soplado de la masa fundida útiles en la presente invención pueden prepararse como se describe en Van A. Wente, Superfine Thermoplastic Fibers, Industrial Engineering Chemistry, vol. 48, pp. 1342-1346 y en el Report No. 4364 de los Naval Research Laboratories, publicado el 25 de mayo de 1954, titulado Manufacture of Super Fine Organic Fibers de Van A. Wente et al.

La resina usada para formar las microfibras fabricadas mediante extrusión por soplado de la masa fundida es una resina termoplástica no conductora, es decir, que tiene una resistividad mayor que 10¹⁴ ohmio.cm, capaz de tener una alta cantidad de carga retenida. Las resinas preferidas incluyen polipropileno, poli(4-metil-1-penteno) y mezclas de las mismas. La resina debe estar sustancialmente exenta de materiales, tales como agentes antiestáticos, que pudieran aumentar la conductividad eléctrica o de otra forma interferir con la capacidad de las fibras de aceptar y retener cargas electrostáticas. Las microfibras fabricadas mediante extrusión por soplado de la masa fundida pueden ser de una única resina, formadas por una mezcla de resinas, por ejemplo polipropileno y poli(4-metil-1-penteno) o formadas por dos resinas en configuraciones estratificadas o núcleo/vaina. Cuando se usan polipropileno y poli(4-metil-1-penteno) en configuraciones estratificadas o núcleo/vaina, el poli(4-metil-1-penteno) está preferiblemente en la superficie externa.

Las microfibras formadas por extrusión por soplado para filtros fibrosos de electretos de la invención...

1. Una tela no tejida, que comprende microfibras termoplásticas y a la que se ha impartido una carga eléctrica y que es obtenible mediante las etapas que comprenden: (i) impactar chorros de agua o una corriente de gotitas de agua sobre la tela no tejida (10) que comprende microfibras termoplásticas no conductoras a una presión suficiente para dotar a la tela no tejida (10) con una carga de electretos que intensifique la filtración, y a continuación (ii) secar la tela no tejida.

2. La tela no tejida según la reivindicación 1, en la que las microfibras termoplásticas de la tela no tejida (10) tienen esencialmente la misma composición.

3. La tela no tejida según la reivindicación 1 ó 2, en la que las microfibras termoplásticas son microfibras de polipropileno, microfibras de poli(4-metil-1-penteno), o mezclas de las mismas.

4. La tela no tejida según una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 3, en la que las microfibras termoplásticas comprenden polipropileno y poli(4-metil-1-penteno).

5. La tela no tejida según una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 4, que además comprende: (iii) someter a la tela no tejida (10) a un tratamiento por descarga corona antes de la etapa (i).

6. Un respirador, que comprende un filtro que comprende la tela no tejida (10) según una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 5.

7. Un medio filtrante con electretos, que comprende una tela no tejida (10) de microfibras termoplásticas no conductoras que tienen carga retenida, dicha carga proporcionada mediante: (i) el impacto sobre la tela (10) de chorros (12) de agua o de una corriente de gotitas de agua a una presión suficiente para dotar a la tela (10) con una carga de electretos que intensifique la filtración y (ii) el secado de la tela (10).

8. Una máscara facial de filtración resiliente con forma de copa adaptada para cubrir la nariz y la boca del portador de la máscara, que comprende una tela no tejida (10) de microfibras termoplásticas no conductoras que tienen carga retenida, dicha carga proporcionada mediante: (i) el impacto sobre la tela (10) de chorros (12) de agua o de una corriente de gotitas de agua a una presión suficiente para dotar a la tela (10) con una carga de electretos que intensifique la filtración y (ii) el secado de la tela (10).

9. Un ensamblaje en forma de máscara para respirar, que comprende una pieza facial que al menos comprende un orificio de inhalación, una válvula de inhalación y un filtro de inhalación y al menos un orificio de exhalación y una válvula de exhalación, un cierre facial soportado por la pieza facial y un arnés para soportar la pieza facial en la cabeza del portador, comprendiendo dicho filtro de inhalación una tela no tejida (10) de microfibras termoplásticas no conductoras que tienen carga retenida, dicha carga proporcionada mediante: (i) el impacto sobre la tela (10) de chorros (12) de agua o de una corriente de gotitas de agua a una presión suficiente para dotar a la tela (10) con una carga de electretos que intensifique la filtración y (ii) el secado de la tela (10).