Tela que comprende una pluralidad de fibras (F) que comprenden al menos un material polímero (P),

caracterizada porque el material polímero (P) es un polímero (P3) que comprende grupos sulfona, grupos cetona y grupos arileno

CAMPO DE LA INVENCIÓN

La presente invención se refiere a telas que exhiben propiedades mejoradas, útiles en muchas aplicaciones, y en particular en aplicaciones industriales, médicas y de limpieza. La presente invención se refiere también a ensamblajes de filtros y sistemas de filtración que incorporan dichas telas.

DESCRIPCIÓN DE LA TÉCNICA AFÍN

Hay necesidad por parte de industrias exigentes tales como las industrias aeroespaciales, de automoción, médicas, militares y de seguridad de telas de alta eficiencia que exhiban propiedades específicas.

En varias aplicaciones del campo médico, en particular en salas limpias, las telas están en contacto repetido con diversos productos farmacéuticos y/o químicos y se ven expuestas a condiciones severas, tal como se requiere, v.g., por procesos de esterilización; por esta razón, las telas deberían exhibir deseablemente alta dureza, alta resistencia a la abrasión, alta tenacidad, alta estabilidad térmica, y alta resistencia química, con inclusión de alta resistencia a la hidrólisis.

Requerimientos similares son exigidos en muchas industrias tales como la industria química en la cual las telas están en contacto repetido con diversos productos químicos que incluyen disolventes orgánicos tales como acetona, metil-etil-cetona, tolueno y acetato de etilo, o ácidos tales como ácido sulfúrico o ácido nítrico.

Además, otra aplicación específica y exigente de dichas telas es la filtración de partículas procedentes de la emisión de gases de chimenea de las centrales eléctricas térmicas. Las organizaciones mundiales y las agencias internacionales tales como la Agencia Internacional de la Energía están preocupadas por el impacto ambiental de la quema de combustibles fósiles. La quema de combustibles fósiles contribuye a la lluvia ácida, el calentamiento global y la contaminación atmosférica debido a las impurezas y composición química de los combustibles. Uno de los subproductos principales de la operación de las centrales eléctricas que queman carbón, a saber el gas de chimenea procedente de la combustión del carbón, se descarga al aire a través de una chimenea de gas de combustión. El gas de chimenea producido durante la combustión del carbón se emite a temperaturas elevadas, típicamente superiores a 125ºC y a menudo superiores a 160ºC. El gas de chimenea contiene típicamente dióxido de carbono, nitrógeno, oxígeno, cenizas volantes y vapor de agua, así como otras sustancias tales como óxidos de nitrógeno, óxidos de azufre, ácido fluorhídrico (HF), ácido clorhídrico (HCl), ácido sulfuroso, ácido nítrico, ácido sulfúrico, mercurio, nitrato de azufre (SNO3), niveles bajos de uranio, torio, y otros isótopos radiactivos existentes naturalmente y muchas otras sustancias tóxicas más. El gas de chimenea contiene típicamente contenidos muy superiores a 5% en volumen de CO2, muy a menudo superiores a 10% en volumen de CO2, y frecuentemente 12,5% en volumen de CO2 o más. El gas de chimenea tiene típicamente contenidos muy superiores a 150 ppm de óxidos de nitrógeno (NOx), en muchos casos superiores a 300 ppm de NOx y a menudo al menos 400 ppm de NOx; el mismo puede comprender también más de 400 ppm, más de 600 ppm, más de 800 ppm, más de 1000 ppm, más de 1200 ppm o incluso más de 1400 ppm de óxidos de azufre (SOx), dependiendo de la naturaleza de la composición del carbón. "SOx" es un término general asignado a una mixtura de óxidos de azufre, cuyos dos componentes principales son dióxido de azufre (SO2) y trióxido de azufre (SO3). Por su parte, "NOx" es un término general asignado a una mixtura de óxidos de nitrógeno, cuyos dos componentes principales son óxido nítrico (NO) y dióxido de nitrógeno (NO2). La carga de partículas sólidas del gas de chimenea es típicamente muy superior a un 1 mg/m03 (m03 = m3 a 273 K y 101,3 kPa), muy a menudo superior a 5 mg/m03 y con frecuencia superior a 15 mg/m03; la misma puede ser algunas veces al menos 20, o incluso al menos 25 mg/m03. Uno de los riesgos principales relacionados con la combustión del carbón es la emisión de materias sólidas particuladas arrastradas en el gas de chimenea químicamente agresivo arriba descrito. Ejemplos de dicho material sólido que son peligrosos para la salud pública incluyen cenizas volantes, partículas finas de tipo humo, diversos tipos de humo, polvo fino, etc. que no son separadas fácilmente del gas de chimenea por la fuerza de la gravedad. Las centrales eléctricas eliminan generalmente el material particulado del gas de chimenea con el uso de diversos materiales de filtración de tela, conocidos comúnmente como cámaras de bolsas. Los gases fluyen al interior y a través de la tela, dejando en su interior los materiales particulados sólidos. Los costes de capital de la operación de las cámaras de bolsas son elevados pero su eficiencia es excelente y por consiguiente se han hecho muy populares. Sin embargo, la selección específica de la tela utilizada para la fabricación de las cámaras de bolsas puede afectar notablemente a la eficiencia y los costes implicados.

Dado que las cámaras de bolsas se ven expuestas durante periodos de tiempo prolongados al ambiente caliente, abrasivo y químicamente agresivo del gas de chimenea producido por las centrales que queman carbón, sería sumamente deseable que las telas utilizadas para su fabricación soporten dicho ambiente.

Las fábricas de cemento causan impactos ambientales similares a los asociados con las centrales eléctricas térmicas que queman carbón, dado que utilizan también generalmente carbón como combustible primario.

Telas hechas de fibras de polietileno (PE), fibras de poliimida (PI), fibras de politetrafluoretileno (PTFE), fibras de poliamidas aromáticas y fibras de vidrio han sido utilizadas en diversas aplicaciones, que incluyen sistemas de control de la contaminación industrial y atmosférica. Telas hechas de otros materiales polímeros se han utilizado para diferentes aplicaciones, dependiendo del ambiente, con inclusión de los niveles de temperatura y acidez de la aplicación. Las telas hechas de fibras de poli(sulfuro de fenileno) (PPS) han sido utilizadas ampliamente hasta ahora como parte de sistemas de filtración en la industria de generación de energía eléctrica alimentada por carbón.

Lamentablemente, sin embargo, las telas disponibles en el mercado presentan cierto número de inconvenientes. Por ejemplo, el suministro de ciertas fibras de polímero se ve severamente limitado, de tal modo que los fabricantes de filtros se verían beneficiados por una fuente de fibras de polímero alternativa y más eficiente técnicamente. Adicionalmente, ciertas telas hechas de fibras, tales como las fibras PPS, se degradan por oxidación en ambientes ácidos. Cuando dichas telas se incorporan en filtros, la descomposición por oxidación puede conducir finalmente a la obstrucción de los poros de los filtros, flujo de aire reducido y mayor frecuencia de limpieza hasta que se requiere el reemplazamiento del filtro. Otras telas exhiben baja resistencia a temperaturas elevadas o a tratamiento químicos repetidos.

Existe por tanto necesidad de telas mejoradas, adecuadas particularmente para aplicaciones industriales, médicas o de limpieza del aire como se han descrito arriba, que exhiban propiedades elevadas de tracción, alta estabilidad a la hidrólisis y resistencia térmica elevada, y que presenten al mismo tiempo también resistencia química excelente, incluso a temperaturas altas. Dichas telas deberían estar hechas adicionalmente de un material fácilmente conformable en fibras. La selección específica de dicho material es tan difícil como crucial para las aplicaciones consideradas.

US-A-5.149.581 describe copolímeros de poliéter que comprenden unidades repetidas representadas por la fórmula general siguiente:

**(Ver fórmula)**

y las unidades repetidas representadas por la fórmula

**(Ver fórmula)**

en una ratio molar comprendida entre 0,1 y 0,8. Dicho documento describe también composiciones de resina que comprenden el copolímero de poliéter anterior y una resina termoplástica térmicamente resistente, tal como una polietersulfona o polieteretercetona. De acuerdo con US-A-5.149.581, el mismo copolímero de poliéter es adecuado también como material para la fabricación de fibras, que serían excelentes en resistencia térmica y en propiedades mecánicas, y que tendrían también otras ventajas tales como resistencia a los disolventes y resistencia química excelentes. US-A-5.149.581 expone también... [Seguir leyendo]

1. Tela que comprende una pluralidad de fibras (F) que comprenden al menos un material polímero (P), caracterizada porque el material polímero (P) es un polímero (P3) que comprende grupos sulfona, grupos cetona y grupos arileno.

2. Tela de acuerdo con la reivindicación 1, caracterizada porque:

los grupos sulfona del polímero (P3) se originan a partir de monómeros que contienen sulfona, en donde los monómeros que contienen sulfona se seleccionan del grupo constituido por:

**(Ver fórmula)**

25 donde X es un halógeno o un grupo nitro, hidroxilo o tiol, y donde Y es un grupo alquilo, arilo, cetona, -O-, o -S-; y

los grupos cetona del polímero (P3) se originan de monómeros que contienen cetona, en donde los monómeros que contienen cetona se seleccionan del grupo constituido por:

**(Ver fórmula)**

**(Ver fórmula)**

15 donde X es un halógeno o un grupo nitro, hidroxilo o tiol, y donde Y es un grupo alquilo, arilo, cetona, -O-, o -S-.

3. Tela de acuerdo con la reivindicación 1 ó 2, caracterizada porque el polímero (P3) comprende grupos pbifenileno.

4. Tela de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizada porque el polímero (P3) es un copolímero que comprende unidades recurrentes de al menos dos fórmulas distintas seleccionadas del grupo constituido por:

5. Tela de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizada porque el polímero (P3) comprende grupos poliarileno, y la ratio del número de moles de grupos sulfona a número de moles de grupos cetona es mayor que 1.

6. Tela de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizada porque el polímero (P3) es un polímero que comprende la estructura siguiente:

**(Ver fórmula)**

**(Ver fórmula)**

**(Ver fórmula)**

o

**(Ver fórmula)**

en donde "a" y "c" representan desde 10% molar a 60% molar del polímero total, y "b" y "d" representan desde 40% molar a 90% molar del polímero total.

7. Tela de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizada porque las fibras (F) se obtienen por un proceso de hilado en fusión.

8. Uso de la tela de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 7 en aplicaciones aeroespaciales, de automoción, médicas, militares, y de seguridad.

9. Dispositivo de filtros que comprende la tela de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 7.

10. Ensamblaje de filtros que comprende un bastidor y una tela montada sobre dicho bastidor, caracterizado porque dicha tela es la tela de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 7.

11. Sistema de filtración que comprende una pluralidad de ensamblajes de filtros, al menos uno de los cuales es el ensamblaje de filtros de acuerdo con la reivindicación 10.

12. Sistema de filtración de acuerdo con la reivindicación 11, que comprende adicionalmente una entrada de gas configurada para recibir, y que recibe un gas procedente de una central de generación de energía eléctrica que quema carbón o una fábrica de cemento.

13. Uso de la tela de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 7 o el dispositivo de filtros de acuerdo con la reivindicación 9 o el ensamblaje de filtros de acuerdo con la reivindicación 10 o el sistema de filtración de acuerdo con la reivindicación 11 ó 12 para la eliminación de partículas sólidas de un gas ácido.

14. Uso de acuerdo con la reivindicación 13, en donde el gas ácido contiene dióxido de carbono, excediendo el contenido de dióxido de carbono de dicho gas ácido de 10% en volumen y excediendo la carga de partículas sólidas de dicho gas ácido de 1000 μg/m03.