Bandas de electreto con aditivos mejoradores de la carga eléctrica.

Un medio de filtro de electreto que comprende:

una banda de microfibra no tejida que comprende una mezcla de:

una resina termoplástica; y

un aditivo de carga que comprende un material de trianilino triazina sustituido con éster y/o amida.

Bandas de electreto con aditivos mejoradores de la carga eléctrica.

Campo de la descripción La presente descripción se refiere a bandas de electreto, incluidas bandas de fibra no tejida tales como bandas de 5 microfibra termoplástica no tejida, que contienen aditivos mejoradores de carga, y a sus usos.

Antecedentes El electreto es un material dieléctrico que exhibe una carga eléctrica cuasi-permanente. Los electretos son útiles en una diversidad de dispositivos que incluyen, por ejemplo, películas adherentes, filtros de aire, máscaras faciales de filtrado y respiradores, y como elementos electroestáticos en dispositivos electroacústicos tales como micrófonos,

auriculares y grabadores electroestáticos.

El desempeño de las bandas de microfibra utilizadas para la filtración de aerosol puede mejorarse impartiendo una carga eléctrica a las fibras, formando un material de electreto. En particular, los electretos son eficaces para mejorar la captura de partículas en filtros de aerosol. Se conocen varios métodos para formar materiales de electreto en bandas de microfibra. Dichos métodos incluyen, por ejemplo, bombardear fibras fundidas a medida que se emiten 15 desde los orificios de la boquilla, a medida que se forman las fibras, con partículas eléctricamente cargadas tales como electrones o iones. Otros métodos incluyen, por ejemplo, cargar las fibras después de formar la banda, mediante una descarga corona DC, o impartiendo una carga a la fibra mediante cardado y/o costura con aguja (tribocarga) . Hace poco se describió un método en el que chorros de agua o una corriente de gotitas de agua golpean contra una banda no tejida a una presión suficiente para proveer una carga del electreto que mejora la filtración (hidrocarga) .

Sumario Permanece la necesidad de bandas de electreto con mejores propiedades. En esta descripción se presentan bandas de electreto que contienen aditivos mejoradores de la carga. Estos aditivos mejoradores de la carga proporcionan bandas de electreto fáciles de cargar mediante una diversidad de mecanismos de carga distintos tales como descarga corona DC, hidrocarga o sus combinaciones. Además, las bandas de electreto que contienen aditivos mejoradores de la carga tienen capacidad de retención de la carga relativamente larga.

La descripción incluye un medio de filtro de electreto que comprende una banda de microfibra no tejida que comprende una mezcla de una resina termoplástica y un aditivo de carga que comprende un material de trianilino traizina sustituido con éster y/o con amida. El medio de filtro de electreto puede comprender el filtro de un respirador,

el filtro de un sistema de ventilación de ambientes, el filtro de un sistema de ventilación de vehículos, el filtro de un aire acondicionado, el filtro de un horno, el filtro de un purificador de aire para ambientes, el filtro de una aspiradora o el filtro del disco de un ordenador.

También se describen métodos para preparar una banda de electreto que comprenden proveer un material termoplástico, proveer un aditivo de carga procesable por termofusión que comprenda un material de trianilino triazina sustituido con éster y/o con amida, termofundir mezclando el material termoplástico y el aditivo de carga, y soplar el material termoplástico mixto y el aditivo de carga para formar una banda de microfibra, y cargar la banda.

Descripción detallada Las bandas de electreto útiles en la presente descripción incluyen una mezcla de una resina termoplástica y un aditivo de carga. Las bandas preparadas a partir de dichas mezclas exhiben mejores propiedades que las bandas preparadas con las resinas termoplásticas solas. Los aditivos de carga útiles son materiales de trianilino triazina sustituidos con éster y amida.

Las bandas de electreto pueden adoptar una diversidad de formas. Por ejemplo, la banda puede ser una película continua o discontinua, o una banda de fibra. Las bandas de fibras son particularmente útiles para la formación de medios de filtración. En algunas realizaciones, la banda es una banda de microfibra no tejida. Típicamente, las 45 microfibras tienen un diámetro de 1-100 micrómetros.

Los términos "un", "uno", "una" y "el/la" se utilizan de modo intercambiable con "por lo menos un/o/a" para significar uno o más de los elementos que se están describiendo.

El término "alquilo" se refiere a un grupo monovalente que es un radical de un alcano, que es un hidrocarburo saturado. El alquilo puede ser lineal, ramificado, cíclico o sus combinaciones, y típicamente posee 1 a 20 átomos de 50 carbono. En algunas realizaciones, el grupo alquilo contiene 1 a 18, 1 a 12, 1 a 10, 1 a 8, 1 a 6 o 1 a 4 átomos de carbono. Los ejemplos de grupos alquilo incluyen, aunque sin limitarse a ello, metilo, etilo, n-propilo, isopropilo, nbutilo, isobutilo, terc-butilo (t-butilo) , n-pentilo, n-hexilo, ciclohexilo, n-heptilo, n-octilo y etilhexilo.

El término "heteroalquilo" se refiere a un grupo alquilo que contiene heteroátomos. Estos heteroátomos pueden ser halógenos tales como flúor, cloro, bromo o yodo, u otros átomos tales como nitrógeno, oxígeno o azufre. Un ejemplo de un grupo heteroalquilo es un grupo polioxialquilo tal como -CH2CH2 (OCH2CH2) nOCH2CH2.

La expresión "alquilo sustituido" se refiere a un grupo alquilo que contiene sustituyentes junto con la cadena principal 5 de hidrocarburo. Estos sustituyentes pueden ser grupos alquilo, grupos heteroalquilo o grupos arilo. Un ejemplo de un grupo alquilo sustituido es un grupo bencilo.

El término "arilo" se refiere a un grupo carbocíclico aromático que es un radical que contiene 1 a 5 anillos que pueden estar conectados o condensados. El grupo arilo puede estar sustituido con grupos alquilo o heteroalquilo. Un ejemplo de un grupo arilo es un grupo fenilo.

La expresión "trianilino triazina sustituida" se refiere a un material en el que 3 anillos anilina sustituidos están unidos a un anillo triazina como se indica en la Fórmula I en la que R1, R2 y R3 son los sustituyentes en el material de trianilino triazina. Cuando las expresiones "sustituido con éster" y "sustituido con amida" se usan junto con "trianilino triazina sustituida", esto significa que los grupos R1, R2 y R3 están cada uno independientemente unido al anillo anilina mediante un enlace de éster (-C (O) -O-) o amida (-C (O) NR-) , donde R en este caso es un átomo de hidrógeno o un grupo alquilo:

El término "polímero" y la expresión "material polimérico" se refieren a ambos materiales preparados a partir de un monómero tal como un homopolímero o a materiales preparados a partir de dos o más monómeros tales como un copolímero, terpolímero o similares. Asimismo, el término "polimerizar" se refiere al proceso de elaborar un material

polimérico que puede ser un homopolímero, copolímero, terpolímero o similar. El término "copolímero" y la expresión "material copolimérico" se refieren a un material polimérico preparado a partir de por lo menos dos monómeros.

La expresión "temperatura ambiente" se usa para indicar temperaturas en el intervalo de 20 °C a 25 °C.

La expresión "procesable por termofusión", como se emplea en esta memoria, se refiere a una composición que puede transformarse, por ejemplo, por calor y presión de un sólido a un fluido viscoso. La composición debe ser

capaz de procesarse por termofusión sin transformarse ni degradarse químicamente, ni tornarse inutilizable para la aplicación que se tiene como fin.

Las resinas termoplásticas útiles en la presente invención incluyen cualquier polímero termoplástico no conductor capaz de tener una gran cantidad de carga electrostática atrapada cuando se forma en una banda y se carga. Típicamente, dichas resinas tienen una resistividad a la corriente directa o DC mayor que 1014 ohm-cm a la temperatura de uso que se tiene como propósito. Los polímeros capaces de adquirir una carga atrapada incluyen poliolefinas tales como polipropileno, polietileno y poli-4-metil-1-penteno; cloruro de polivinilo; poliestireno; policarbonatos; y poliésteres. Los materiales particularmente útiles incluyen polipropileno, poli-4-metil-1-penteno, sus mezclas, o copolímeros formados a partir de por lo menos uno de propileno y 4-metil-1-penteno.

Los aditivos de carga útiles son materiales de trianilino triazina sustituidos con éster y/o amida. Se ha observado que los materiales con sustituyentes de éster y/o amida en los anillos anilina proporcionan retención de carga de electreto superior que los sustituyentes que son, por ejemplo, simples grupos alquilo. Típicamente, los aditivos de carga no son materiales procesables por termofusión. Los aditivos de carga particularmente útiles incluyen los materiales... [Seguir leyendo]

1. Un medio de filtro de electreto que comprende: una banda de microfibra no tejida que comprende una mezcla de: una resina termoplástica; y un aditivo de carga que comprende un material de trianilino triazina sustituido con éster y/o amida.

2. El medio de filtro de electreto según la reivindicación 1, en el que el material de trianilino triazina sustituido con éster y/o amida comprende la estructura (a) :

donde Z1, Z2 y Z3 son cada uno independientemente -OR4 o -NR5R6,

donde R4 es independientemente un grupo alquilo lineal o ramificado, un grupo alquilo sustituido, un grupo heteroalquilo o un grupo arilo;

donde R5 es independientemente H o un grupo alquilo lineal o ramificado, un grupo alquilo sustituido, un grupo heteroalquilo o un grupo arilo;

cada R6 es independientemente un grupo alquilo lineal o ramificado, un grupo alquilo sustituido, un grupo 15 heteroalquilo o un grupo arilo.

3. La banda de electreto según la reivindicación 1, en la que cada Z1 y Z2 es independientemente -OR4 donde cada R4 es independientemente un grupo alquilo lineal o ramificado que contiene entre 1 y 20 átomos de carbono y Z3 es -OR4 donde R4 es un grupo alquilo lineal o ramificado que contiene entre 1 y 20 átomos de carbono o -NR5R6 donde R5 es H o un grupo alquilo lineal o ramificado que contiene entre 1 y 20 átomos de carbono y R6 es un grupo alquilo lineal o ramificado que contiene entre 1 y 20 átomos de carbono.

4. El medio de filtro de electreto según la reivindicación 1, en el que el material de trianilino triazina sustituido con éster y/o amida comprende las estructuras (b) - (e) :

o sus combinaciones.

5. El medio de filtro de electreto según la reivindicación 1, en el que las microfibras termoplásticas comprenden:

poliolefina; cloruro de polivinilo; poliestireno; policarbonato; o poliéster; polipropileno; poli (4-metil-1-penteno) ; copolímeros de propileno y 4-metil-1-penteno; o sus mezclas.

6. El medio de filtro de electreto según la reivindicación 1, en el que el material de trianilino triazina sustituido con éster y/o amida comprende 0, 1-5, 0% en peso de la banda.

7. El medio de filtro de electreto según la reivindicación 1, en el que la banda contiene una carga, en donde la carga 10 se imparte a través de hidrocarga, tratamiento corona DC o una combinación de ambos.

8. Un método para preparar una banda de electreto que comprende: proveer un material termoplástico; proveer un aditivo de carga procesable por termofusión que comprende un material de trianilino tiazina sustituido con

éster y/o amida;

mezclar termofundiendo el material termoplástico y el aditivo de carga; soplar por fusión el material termoplástico y el aditivo de carga mixtos para formar una banda de microfibra; y cargar la banda de forma electrostática.

9. El método según la reivindicación 8, en el que el material de trianilino triazina sustituido con éster y/o amida se representa con la estructura (a) :

donde Z1, Z2 y Z3 son cada uno independientemente -OR4 o -NR5R6,

donde cada R4 es independientemente un grupo alquilo lineal o ramificado, un grupo alquilo sustituido, un grupo heteroalquilo o un grupo arilo;

cada R5 es independientemente Ho un grupo alquilo lineal o ramificado, un grupo alquilo sustituido, un grupo heteroalquilo o un grupo arilo;

cada R6 es independientemente un grupo alquilo lineal o ramificado, un grupo alquilo sustituido, un grupo heteroalquilo o un grupo arilo.

10. El método según la reivindicación 8, en el que el aditivo de carga procesable por termofusión comprende 0, 1-5, 0 % en peso de la banda de microfibra formada.