Material de filtro mono- o multicapa y procedimiento para fabricarlo.

Material de filtro mono o multicapa, en el que al menos una capa del mismo compuesta por celulosa,

fibras de vidrio, fibras sintéticas o una mezcla de las mismas está impregnada con un aglutinante, compuesto por una resina epoxi y un medio endurecedor,

caracterizado porque el medio endurecedor incluye un primer endurecedor de reticulación a baja temperatura y un segundo endurecedor de reticulación a una temperatura superior, con lo que la resina epoxi se endurece escalonadamente en función de la temperatura.

Material de filtro mono- o multicapa y procedimiento para fabricarlo.

Ámbito de la invención La invención se refiere a materiales de filtro impregnados, que no liberan fenol o formaldehído al entorno ni durante el procesamiento ni durante su utilización, elementos de filtro fabricados a partir de los mismos, así como a un procedimiento para fabricar un material de filtro.

Fondo de la invención Los materiales de filtro para el sector del automóvil y aplicaciones industriales están compuestos por lo general por celulosa y/o fibras sintéticas. Los mismos se utilizan principalmente para filtrar carburantes, aceites, gases, agua y mezclas de los mismos. Aquí se formulan elevadas exigencias a la resistencia a reventar y solidez en estado húmedo y estado seco. Además los mismos deben resistir condiciones de entornos agresivos y elevadas temperaturas.

Como material de base para estos filtros se utilizan bandas porosas de celulosa, fibras de vidrio, fibras sintéticas o una mezcla de las mismas. Puesto que la elección de los tipos de fibra adecuados se orienta principalmente a las exigencias relativas a porosidad, permeabilidad al aire y densidad del material de filtro generado, los tipos de fibra elegidos no son óptimos la mayoría de las veces en cuanto a resistencia.

Para lograr no obstante resistencia y rigidez requeridas, especialmente en estado húmedo, así como hacer que los materiales de filtro sean estables frente a influencias agresivas incluso a elevadas temperaturas, se tratan los mismos con un aglutinante. Como aglutinantes adecuados se han acreditado desde hace muchos años resinas de fenol-resol o resinas de fenol-novolac, estas últimas junto con hexametilentetramina u otros donantes de formaldehido (por ejemplo resol, polímeros que contienen grupos metilol) como endurecedores. Un ejemplo de un tal sistema de resinas fenólicas se describe en el documento EP 94165 A2.

Estos sistemas de resinas se utilizan como soluciones, con las que se impregnan las bandas porosas de celulosa y/o fibras sintéticas y a continuación se secan. Son disolventes adecuados alcoholes de bajo peso molecular y cetonas como por ejemplo metanol, etanol, isopropanol, acetona, pero también agua.

Durante el secado se produce un endurecimiento parcial de la resina, que se controla mediante el valor de la temperatura de secado y la duración del secado. Mediante el grado de dureza ajustado se logra una cierta resistencia inicial del material de filtro, que es necesaria para su procesamiento ulterior. Es especialmente importante la resistencia inicial cuando el material de filtro está estriado en dirección longitudinal. El mismo debe tener una rigidez suficiente para que se mantenga el estriado, pero tampoco debe ser tan quebradizo que se rompa durante el tratamiento posterior, por ejemplo al doblarlo. Desde luego la reacción de endurecimiento no puede controlarse fácilmente y la resina se endurece la mayoría de las veces demasiado. El material de filtro puede así volverse frágil. Para fabricar elementos de filtro se troquela el material del filtro la mayoría de las veces y se pliega para formar un fuelle. El material de filtro que presenta un grado de dureza demasiado elevado, es quebradizo y se rompe fácilmente durante esta etapa del tratamiento.

Tras el proceso de estampado y plegado se introduce el fuelle en un horno de endurecimiento, para endurecer por completo la resina. De esta manera se logra la resistencia y rigidez necesarias para la aplicación tanto en estado seco como también el estado húmedo y el material de filtro se vuelve resistente frente a influencias agresivas a elevadas temperaturas. Tanto durante el secado tras la impregnación de la banda porosa con la resina como también al endurecerse la resina tras la fabricación del fuelle, se liberan al entorno considerables cantidades de fenol y formaldehído nocivos para la salud. El fenol y una parte del formaldehído están contenidos en la propia resina como impureza. La mayor parte del formaldehído se libera desde luego en la reacción de reticulación como producto de la reacción.

Por lo tanto se realizaron esfuerzos en el pasado para sustituir resinas fenólicas por aglutinantes libres de fenol y formaldehído. Como sustitutivo para resinas fenólicas se utilizan en medida creciente dispersiones de resina sintética sobre base acuosa, la mayoría de las veces resinas de acrilato. Estas dispersiones no contienen desde el principio ningún fenol libre y a menudo ningún formaldehido ligado o libre. Desde luego deben endurecerse estos aglutinantes para alcanzar la resistencia y rigidez necesarias, especialmente en estado húmedo, y para la estabilidad frente a influencias agresivas, como por ejemplo aceite de motores en caliente. Este endurecimiento se realiza térmicamente la mayoría de las veces mediante grupos reactivos, que se encuentran en la estructura básica de los polímeros de resina sintética. Un grupo reactivo usual para la reticulación térmica es la n-metilol-acrilamida, que desde luego separa de nuevo formaldehído en la reacción de reticulación. Un inconveniente adicional cuando se utilizan dispersiones de resina sintética como aglutinante para materiales de filtro es la característica de estos aglutinantes de formar películas ya durante el secado. Las películas puentean como unas telas las distancias entre dos o más fibras y reducen así el diámetro de los poros y con ello la permeabilidad para el medio a filtrar. Esta característica negativa se hace perceptible tanto con más fuerza cuanto mayor es la proporción de aglutinante en el material del filtro. La resinas fenólicas por el contrario no forman al secarse películas, debido a la longitud de las cadenas de sus moléculas, claramente inferior y por lo tanto no reducen tampoco la permeabilidad para el medio a filtrar. La estabilidad química y mecánica de tales medios de filtro, previamente impregnados con tales dispersiones de resina sintética, son peores que en los medios de filtro impregnados con resina fenólica y la mayoría de las veces insuficientes para la aplicación en carburantes y aceites.

Otra posibilidad adicional de fabricar un material de filtro que no emite al entorno fenol ni formaldehído alguno es la utilización de resina epoxi. La resina epoxi no contiene igualmente, debido a su fabricación, fenol ni formaldehido libres. Tampoco en las diversas reacciones de reticulación se separa formaldehído alguno que pueda emitirse al entorno. No obstante, los sistemas de resina epoxi tienen durante la impregnación y el subsiguiente secado considerables inconvenientes frente a sistemas de resinas fenólicas. Las resinas epoxi necesitan siempre para el endurecimiento un endurecedor. Al respecto existen esencialmente los tipos: endurecedores de reticulación en frío y en caliente. Las impregnaciones de resina epoxi con exclusivamente endurecedores de reticulación en frío pueden no obstante reaccionar en determinadas condiciones tan rápidamente que el material de filtro tras el secado ya se ha endurecido por completo o bien a lo largo de varias horas se endurece a la temperatura ambiente. El material de filtro se vuelve así frágil y sólo puede ser trabajado bajo condiciones difíciles. El troquelado y plegado sólo es posible con más dificultades.

Las impregnaciones con resina epoxi con sólo endurecedores de reticulación en caliente reaccionan con bastante más lentitud que los sistemas de resinas fenólicas. Para alcanzar un grado de endurecimiento necesario para seguir trabajándolo, debe permanecer el medio de filtro con la impregnación de resina epoxi durante bastante más tiempo en el secador que un material de filtro impregnado con resina fenólica. Por estas razones se han utilizado hasta ahora impregnaciones de resina epoxi para materiales de filtro sólo muy raramente.

El documento US 2006/277877 A1 describe un procedimiento para fabricar un material de filtro en el que se impregnan fibras con un aglutinante de resina epoxi y un endurecedor y a continuación se realiza el endurecimiento calentando.

Resumen de la invención Es tarea de la invención por lo tanto proporcionar un material de filtro, en particular para filtros para vehículos y para la industria, que no emita fenol ni formaldehído alguno al entorno y que posea características excelentes en particular en cuanto a propiedades de filtrado, estabilidad frente a influencias agresivas, incluso a elevadas temperaturas, resistencia y rigidez en estado seco y estado húmedo, así como que presente buenas propiedades para trabajarlo. Además debe lograrse un elemento de filtro mejorado, así como un procedimiento de manejo fácil para fabricar el material de filtro.

Esta tarea se resuelve según la invención mediante las características de las reivindicaciones 1,... [Seguir leyendo]

1. Material de filtro mono o multicapa, en el que al menos una capa del mismo compuesta por celulosa, fibras de vidrio, fibras sintéticas o una mezcla de las mismas está impregnada con un aglutinante, compuesto por una resina epoxi y un medio endurecedor, caracterizado porque el medio endurecedor incluye un primer endurecedor de reticulación a baja temperatura y un segundo endurecedor de reticulación a una temperatura superior, con lo que la resina epoxi se endurece escalonadamente en función de la temperatura.

2. Material de filtro según la reivindicación 1, caracterizado porque el primer endurecedor es un endurecedor que comienza a reticular a partir de una temperatura de 0°C.

3. Material de filtro según la reivindicación 1, caracterizado porque el segundo endurecedor es un endurecedor que comienza a reticular a partir de una temperatura de 130°C.

4. Material de filtro según una de las reivindicaciones precedentes, caracterizado porque el primer endurecedor existe en una relación de u.

30. 80% de la relación estequiométrica referido a la resina epoxi en el aglutinante.

5. Material de filtro según una de las reivindicaciones precedentes, caracterizado porque el segundo endurecedor existe en una relación de u.

30. 80% de la relación estequiométrica referido a la resina epoxi en el aglutinante.

6. Material de filtro según una de las reivindicaciones precedentes, caracterizado porque el primer endurecedor es un endurecedor que procede de una serie de endurecedores amínicos alifáticos y/o cicloalifáticos.

7. Material de filtro según la reivindicación 6, caracterizado porque el primer endurecedor es una poliamidoamina.

8. Material de filtro según una de las reivindicaciones precedentes, caracterizado porque el segundo endurecedor es un endurecedor que contiene nitrógeno.

9. Material de filtro según la reivindicación 8, caracterizado porque el segundo endurecedor es una diciandiamida, guanamina o imidazol.

10. Material de filtro según la reivindicación 8, caracterizado porque el segundo endurecedor es un acelerador.

11. Elemento de filtro fabricado a partir de un material de filtro mono o multicapa según una de las reivindicaciones precedentes.

12. Elemento de filtro según la reivindicación 11, caracterizado porque el material de filtro está plisado.

13. Elemento de filtro según la reivindicación 11, caracterizado porque el material de filtro está ranurado en la dirección longitudinal.

14. Elemento de filtro según la reivindicación 11, caracterizado porque el material de filtro está troquelado.

15. Elemento del filtro según la reivindicación 11, caracterizado porque el material de filtro está ondulado en dirección transversal.

16. Procedimiento para fabricar un material de filtro mono o multicapa, presentando el procedimiento las siguientes etapas: a) fabricación de un aglutinante que puede endurecerse escalonadamente en función de la temperatura, compuesto por resina epoxi y un endurecedor, que incluye un primer endurecedor que reticula a partir de una temperatura más baja y un segundo endurecedor que reticula a partir una temperatura superior,

b) impregnación de al menos una capa de material de filtro, compuesta por celulosa, fibras de vidrio, fibras sintéticas o una mezcla de las mismas, con el aglutinante que puede endurecerse escalonadamente,

c) endurecimiento previo del material de filtro exponiendo el material de filtro a una temperatura que corresponde al menos a la temperatura más baja, pero que se encuentra por debajo de la temperatura más alta,

d) conformación de la capa, 5 e) endurecimiento del material de filtro sometiendo el material de filtro una temperatura que es igual o superior a la temperatura más alta.

17. Procedimiento según la reivindicación 16,

caracterizado porque el endurecimiento previo del material de filtro se realiza a una temperatura entre 0°C y10 120ºC, mientras que el endurecimiento se realiza a temperaturas a partir de 130ºC.