BR112020020184A2

BR112020020184A2 - Processo para produção de um produto têxtil com fibras e produto têxtil carregados eletrostaticamente

Info

Publication number: BR112020020184A2
Application number: BR112020020184-7A
Authority: BR
Inventors: Ralph Berkemann; Fabian Stauss; Frank Endriss
Original assignee: Groz-Beckert Kg
Priority date: 2018-04-06
Filing date: 2019-03-19
Publication date: 2021-01-05
Also published as: KR20200140234A; DE102018108228A1; US20210102318A1; CA3062606A1; EP3775346A1; WO2019192837A1; TW201945061A; MX2020009389A; CN111989429A; RU2019144035A; JP2021517063A

Abstract

processo para produção de um produto têxtil com fibras e produto têxtil carregados eletrostaticamente. a presente invenção refere-se a um processo para produção de um produto têxtil que apresenta fibras carregadas triboeletricamente, e a um produto têxtil. são usadas pelo menos duas barras de bocais separadas ou pelo menos uma barra de bocais de polímeros múltiplos, respectivamente, para a produção de fibras de diferentes polímeros, sendo que os polímeros têm um distanciamento grande adequado na fileira triboelétrica. as fibras produzidas dos polímeros são misturadas no processo, pelo menos em algumas regiões, e carregadas triboeletricamente. alternativa ou complementamente, as fibras são carregadas triboeletricamente através de um pós-tratamento não complicado. com o produto têxtil podem ser produzidos filtros com fatores de qualidade superiores a 0,2.

Description

Relatório Descritivo da Patente de Invenção para “PROCESSO PARA PRODUÇÃO DE UM PRODUTO TÊXTIL COM

FIBRAS E PRODUTO TÊXTIL CARREGADOS ELETROSTATICAMENTE”.

[001] Processo para produção de um produto têxtil com fibras carregadas eletrostaticamente.

[002] A presente invenção refere-se a um processo para produção comparativamente não complicada de um produto têxtil, preferivelmente plissável, o qual apresenta fibras carregadas eletrostaticamente, e um produto têxtil que preferivelmente é produzido com o processo de acordo com a invenção. O produto têxtil é usado principalmente como material de filtro profundo. Filtros em que esse material de filtro profundo é usado distinguem-se usualmente através de boas propriedades de filtração.

[003] Do estado da técnica são conhecidos métodos com os quais materiais de filtro com fibras carregadas eletrostaticamente podem ser produzidos. Através do carregamento eletrostático das fibras, a eficiência de filtração de materiais de filtração, especialmente em relação a partículas finas, pode ser nitidamente melhorada. Pois, partículas que apenas se aproximam das fibras carregadas eletrostaticamente podem ser atraídas pelo seu cambo elétrico e, consequentemente, retidas pelo filtro, enquanto que a partícula em questão não teria sido retida no caso de uma fibra não carregada. Assim se altera o princípio de filtração mecânica que diz que partículas finas só podem ser filtradas por meio de fibras finas. O fato é que partículas finas podem ser filtradas também por meio de fibras grosseiras, eletricamente carregadas.

[004] Um método conhecido para carregar eletronicamente as fibras de materiais de filtração é o carregamento das partículas em questão por meio de descarga em corona. Entretanto, com os processos conhecidos atualmente, os quais utilizam uma descarga em corona, não é possível um descarregamento eletroestático suficientemente potente/efetivo das fibras.

[005] Em outro método, fibras são carregadas por meio do efeito de Lenard (Hydrocharging; p. EP 2609238 B1) com o uso de gotículas de água. O método, porém, está ligado a um dispêndio relativamente grande, uma vez que a tela não tecida de fibras produzida usualmente tem que ser secada de maneira dispendiosa.

[006] O documento US 8.372.175 B2 apresenta um processo para produção de um material de filtro em que fibras mais grosseiras de um processo de tela ligada por fiação e fibras mais finas são produzidas por meio de um processo Meltblow e devem ser misturadas no processo de produção. Após a produção do material de tela não tecida, suas fibras podem ser carregadas eletrostaticamente, por exemplo, com o auxílio de descarga em corona ou por meio do chamado Hydrocharging (hidrocarregamento). As baixas velocidades de filamento usuais em processos de tela ligada por fiação distinguem-se nitidamente das altas velocidades de filamento em processos Meltblow, isto é, as velocidades de filamento diferem muito uma da outra. Além disso, as consideráveis velocidades de ar dos processos Meltblow podem influenciar de modo bastante negativo o conjunto de filamentos. Por isso, é de esperar que, quando da mistura das fibras, ocorram turbulências muito fortes e, em consequência, com o processo não possam ser produzidos materiais de tela não tecida uniformes, de alto valor com fibras carregadas eletrostaticamente.

[007] Além disso, dos documentos EP 0705931 A1, DE 102004036440 A1, WO 2006/049664 A1 e da publicação WO 2018/065014 A1 são conhecidos processos nos quais pelo menos dois tipos diferentes de polímeros são transformados em dois diferentes tipos de fibra. Os dois tipos de fibra são processados, no fim do processo de fiação, conjuntamente em um material de tela não tecida. Nesse caso, são inevitáveis processos de fricção entre os dois tipos de fibra e um carregamento triboelétrico ligado que ocorre por acaso. Sem uma condução de processo e escolha de material especificamente dirigida a um carregamento triboelétrico intensivo e duradouro, as fibras dos materiais de tela não tecida não podem ser carregadas triboleletricamente de modo intensivo e duradouro. Consequentemente, em todos os processos mostrados, não podem ser produzidos filtros de alto valor, especialmente filtros com fatores de qualidade superior a 0,2, somente através do efeito triboelétrico que ocorre por acaso.

[008] Finalmente é conhecido do documento EP 1208900 A1 um processo em que fibras dimensionadas, que consistem em pelo menos dois diferentes polímeros, são misturadas e em seguida cardadas ou perfuradas com agulha. Assim as fibras são carregadas triboeletricamente. Entretanto, antes da cardagem/perfuração com agulhas de fibras dimensionadas, é preciso remover os agentes de polimento com dispêndio comparativamente elevado. É desvantajoso também que nesse processo apenas fibras comparativamente grandes podem ser usadas. Acresce que através da cardagem e especialmente através da furação com agulha são formados canais de perfuração, os quais têm efeito desfavorável sobre as propriedades de filtro.

[009] O objetivo da invenção consiste, portanto, em encontrar um processo com o qual produtos têxteis, preferivelmente para uso como material de filtro para um filtro elétrico, podem ser produzidos, cujas fibras já podem ser carregadas eletrostaticamente de modo semipermanente quando da fabricação e/ou através de pós-tratamento não complicado adequado.

[0010] Para a realização do processo para produção de produtos têxteis, carregados eletricamente, emprega-se uma disposição de bocais, a qual apresenta pelo menos duas barras de bocais separadas.

Alternativamente pode-se empregar também pelo menos uma barra de bocais, com a qual pelo menos dois polímeros diferentes podem ser fiados (uma chamada “barra de bocais de múltiplos polímeros”). O processo é realizado preferivelmente com exatamente duas barras de bocais ou exatamente uma barra de bocais de múltiplos polímeros, com a qual exatamente dois polímeros podem ser fiados. Em aplicações especiais, porém, podem ser usadas também três ou várias barras de bocais ou uma barra de bocais de múltiplos polímeros e (quaisquer) outras barras de bocais.

[0011] Em princípio são conhecidas barras de bocais que estão equipadas com bocas com uma construção linear que estão providas de uma construção linear, as quais também são designadas como bocais Exxon (doravante: barras de bocais Exxon). Além disso são conhecidas também barras de bocais que apresentam bocais com uma construção concêntrica (doravante: barras de bocais com bocais concêntricos). Uma forma de construção especial dos bocais com construção concêntrica é designada como bocais Biax (assim chamados em homenagem à firma “Biax”, que produz esses bocais).

[0012] Com as barras de bocais é realizado um processo de fiação de massa fundida conhecido do estado da técnica, usualmente um processo de fiação Meltblow, por exemplo, um processo de fiação chamado processo Spun-Blow® ou BIAX, ou alternativamente um processo com solventes, como por exemplo, processo de sopro em solução, um processo de sopro elétrico, um processo de fiação elétrica ou um processo de fiação de centrífuga. Nesse caso podem ser realizados os mesmos tipos de processos de fiação com todas as barras de bocais ou diversos tipos de processos de fiação podem ser realizados nas barras de bocais.

[0013] Quando do uso de barras de bocais com as quais somente um polímero pode ser fiado, a primeira barra de bocais emprega preferivelmente bocais concêntricos, por exemplo, bocais Biax, mas pode apresentar também bocais com uma construção linear (Bocais Exxon). Como segunda viga de bocais (e eventualmente terceira/outas barras de bocais) pode-se empregar opcionalmente uma barra de bocais que esteja equipada com bocais com uma construção linear (bocais Exxon) ou bocais concêntricos, por exemplo, bocais Biax. Alternativamente, também para a primeira, segunda ou eventualmente outras barras de bocais, pode-se empregar uma barra de bocais para processos de fiação com solventes, como por exemplo, um processo de sopro em solução, um processo de sopro elétrico, um processo de fiação elétrico ou um processo de fiação com centrífuga (individualmente ou em combinação).

[0014] Em processos Meltblow (meltblowing) a massa fundida de um polímero a comprimida através das aberturas capilares de uma barra de bocais. Quando da saída do polímero das aberturas capilares o polímero chega a uma corrente de gás, usualmente em uma corrente de ar, com velocidade muito alta. O polímero que sai é arrastado pela corrente de gás e estirado, de modo que resultam fibras poliméricas, as quais têm diâmetros bem menores do que os diâmetros da massa fundida logo após a saída dos capilares. Em processos de fiação Meltblow surgem pedaços de fios mais longos (isto é, fibras mais longas), sendo que, porém, em comparação com processos de fiação de tela de fiação podem ocorrer mais rupturas de filamentos.

[0015] Alternativamente pode ser aplicado também um processo de fiação com uma barra de bocais sem perfurações, como isto está descrito, por exemplo, no documento US 7.628.941 B2 (Polymer Group, Inc. posteriormente Avintiv Specialty Materials Inc) nas figuras 3 a 5.

[0016] Em processos de fiação com solventes, em vez da massa fundida, é fiada uma solução de polímero em um solvente. O processo de sopro em solução, processo de eletrosopro, processo de eletrofiação e o processo de fiação com centrífuga é realizado de maneira bastante análoga aos processos de fiação Meltblow, com exceção desta diferença.

[0017] Para realização do processo, a massa fundida ou alternativamente a solução de um primeiro polímero é fundida, com o auxílio da primeira barra de bocais, para transformação de um primeiro polímero em fibras de um primeiro tipo. Com o auxílio de (pelo menos) uma segunda barra de bocais, a massa fundida ou alternativamente a solução de (pelo menos) um segundo polímero é transformada em fibras de (pelo menos) um segundo tipo. Eventualmente, por meio de uma terceira barra de bocais, um terceiro polímero é transformado em fibras de um terceiro tipo. Também por meio de outras barras de bocais, fibras de outros polímeros podem ser transformadas em outros tipos de fibras. Alternativamente emprega-se uma barra de bocais de múltiplos polímeros, com a qual dois ou mais polímeros diferentes podem ser fiados. Além disso, de maneira análoga, outras barras de bocais de múltiplos polímeros e/ou outras barras de bocais podem ser usadas, com as quais somente um polímero pode ser fiado.

[0018] A partir das fibras de todos os tipos de fibras, pelo menos de todas as fibras do primeiro tipo e das fibras do segundo tipo, o produto têxtil de acordo com a invenção é moldado por meio de um dispositivo coletor. De acordo com a invenção, o polímero para a produção do primeiro tipo de fibra e o polímero para a produção do segundo tipo de fibra, eventualmente os polímeros para a produção de outros tipos de fibras são escolhidos de tal modo, que as fibras fiadas a partir desses (pelo menos) dois polímeros diferentes podem ser bem carregadas por meio de efeitos triboelétricos entre os (pelo menos) dois diferentes tipos de fibra de tal modo, que com os produtos têxteis gerados podem ser produzidos filtros com fatores de qualidade superiores a 0, 2, quando os parâmetros de processo e eventualmente os métodos de pós-

tratamento são selecionados de maneira adequada. Nesse caso, usualmente é suficiente que exclusivamente métodos triboelétricos sejam utilizados para o acarregamento elétrico.

[0019] Além disso, como o primeiro polímero e/ou como o dito pelo menos um segundo polímero, emprega-se o qual contém pelo menos um aditivo que pode ligar radicais e/ou contém o dito pelo menos um aditivo que pode atuar como agente antigrimpante interno. Através dos dispositivos, individualmente ou preferivelmente em combinação, pode ser alcançado um carregamento triboelétrico mais intensivo e mais resistente, usualmente semipermanente, das fibras do produto têxtil. Na medida em que no produto têxtil produzido estejam presentes pelo menos dois tipos de fibras com diferentes diâmetros médios de fibra, para um tipo de fibra que apresenta um menor diâmetro médio de fibras do que o tipo de fibra com o maior diâmetro médio de fibras, em uma variante preferida emprega-se um polímero que contenha pelo menos um dos aditivos descritos acima (isto é, um aditivo que pode ligar radicais e/ou contém um aditivo que pode atuar como agente antigrimpante interno). De acordo com esta variante, o tipo de fibra em questão pode ser aquele com o menor diâmetro médio de fibras ou, caso haja mais de dois tipos, também cada outro tipo de fibra que não seja aquele como o maior diâmetro médio de fibras.

[0020] Por razões de simplicidade, a seguir são descritos sempre dois diferentes tipos de fibra, os quais podem ser carregados eletricamente em virtude de efeitos triboelétricos. De acordo com uma variante preferida, exatamente dois diferentes tipos de fibra são usados. No sentido da invenção, porém, não deve ser excluído que sejam usados também três ou mais tipos de fibra, por exemplo, consistindo em respectivos diferentes polímeros, os quais possam ser carregados de modo especialmente intensivo e/ou duradouro, preferivelmente na combinação, em virtude de efeitos triboelétricos.

[0021] Os processos de fricção através dos quais o carregamento triboelétrico deve ser alcançado podem ocorrer antes e/ou durante a confirmação do produto têxtil. O carregamento triboelétrico pode ocorrer durante o processo de fiação e/ou quando do depósito do produto têxtil em um dispositivo de captação /dispositivo de depósito adequado, como por exemplo, uma correia de captação ou um tambor de captação. Alternativa ou complementamente, os processos de fricção em questão podem ser utilizados através de pós-tratamento do produto têxtil já produzido. O pós-tratamento pode produzir inicialmente um carregamento triboelétrico significativo ou reforçar um carregamento triboelétrico já existente.

[0022] Além disso, preferivelmente, quando da fiação de um polímero (para transformação em fibras de um tipo de fibra) e de pelo menos mais um polímero (para transformação em pelo menos outro tipo de fibra), os parâmetros de processo são escolhidos de tal modo, que as fibras de um tipo de fibra têm um diâmetro médio de fibras maior do que as fibras do dito outro tipo de fibra.

[0023] Com um uso de um chamado material de tela não tecida bimodal como material de filtro, as fibras mais finas servem para separar sobretudo as partículas mais finas, isto é, para aumentar a eficiência de filtração em relação às partículas mais finas. As fibras grosseiras, por sua vez, servem para filtrar as partículas mais grosseiras, por outro lado as fibras mais grosseiras garantem uma estabilidade mecânica suficiente do material de tela não tecida bimodal. Isto inclui também que as fibras mais finas tenham um certo distanciamento umas das outras através de mistura com fibras grosseiras em tal material de tela não tecida. Em um material de tela não tecida que consistisse exclusivamente em fibras mais finas, as fibras finas ficariam estreitamente unidas, isto é, tal material de tela não tecida, quando usado em um filtro, provocaria uma grande perda de pressão e geralmente, no caso de um empoeiramento ou se ele for percorrido por um meio que contenha partículas, bloquearia muito rapidamente.

[0024] Nesse caso, o tipo de fibra e o dito pelo menos outro tipo de fibra, através dos quais a estrutura mecânica do produto têxtil é formada, e ou os tipos de fibra que são formados a partir do primeiro e do dito pelo menos um segundo polímero, através dos quais as propriedades triboelétricas do produto têxtil são determinadas, podem coincidir. Especialmente o primeiro tipo de fibra pode coincidir com um tipo de fibra e ao mesmo tempo o segundo tipo de fibra com o dito pelo menos outro tipo de fibra. Ou o primeiro tipo de fibra pode coincidir com o dito pelo menos outro tipo de fibra e, ao mesmo tempo, o dito pelo menos um segundo tipo de fibra com um tipo de fibra. Desta maneira, as propriedades mecânicas e as triboelétricas coincidem, isto é, as partículas grosseiras e as finas consistem em diferentes polímeros, as quais pode ser carregadas triboeletricamente também.

[0025] Alternativamente, os respectivos tipos de fibra podem diferir um do outro total ou parcialmente. Em uma variante alternativa, por exemplo, um tipo de fibra pode coincidir com o primeiro tipo de fibra, enquanto que o dito pelo menos um outro tipo de é transformado em outro (terceiro) tipo de fibra por meio de pelo menos uma outra (terceira) barra de bocais e distingue-se do segundo tipo de fibra. Desta maneira pode ser gerado um produto têxtil que consiste em uma estrutura de fibras grosseiras, em grande medida não carregadas eletricamente e dois tipos de fibras usualmente mais finos, os quais podem ser carregados tribologicamente.

[0026] Os respectivos tipos de fibra, alternativamente, podem diferir umas das outras, total ou parcialmente. Em uma variante alternativa, por exemplo, um tipo de fibra pode coincidir com o primeiro tipo de fibra, enquanto que o dito pelo menos outro tipo de fibra é fiado por meio de pelo menos mais uma (terceira) barra de bocais para transformação em outro (terceiro) tipo de fibra e distingue-se do segundo tipo de fibra. Desta maneira pode-se gerar um produto têxtil que consiste em um quadro de fibras grosseiras essencialmente não carregadas eletricamente e dois tipos de fibra usualmente finos, os quais podem ser bem carregados triboeletricamente.

[0027] Para que as fibras fiadas a partir dos dois polímeros possam ser bem carregadas ou pelo menos suficientemente bem carregadas, o primeiro polímero e o dito pelo menos um segundo polímero usualmente têm, em uma série triboelétrica, um distanciamento suficientemente maior um do outro. A maioria das séries triboelétricas, porém, não fazem indicações quantitativas em relação às propriedades triboelétricas dos materiais contidos, mas sim apenas sequências são fixadas através das séries triboelétricas em questão, isto é, apenas se faz uma seleção dos materiais em questão. Um distanciamento grande de duas substâncias em tal série triboelétrica é, portanto, uma indicação de que ocorre um carregamento notável quando os dois materiais friccionam um no outro. Porém, não é possível uma informação quantitativa.

[0028] Uma das poucas tabelas em que aos materiais contidos é atribuída uma grandeza quantitativa em relação às suas propriedades triboelétricas é a tabela representada abaixo (copyright 2009: AlphaLab. Inc.; Trifield.com). Na tabela a cada material é associado um valor numérico, o qual descreve quão forte ou com que polaridade o material correspondente se carrega, quando ele é friccionado em um material de referência com alimentação de energia definida. Um material com um valor positivo se carrega então positivamente e um material com valor negativo se carrega negativamente. O valor numérico é chamado de “charge affinity” (afinidade de carga) e é designado, a seguir, como “afinidade de carga”. A afinidade de carga tem a umidade nC/J e é indicada usualmente em Nanoampere-segundos/Watt-segundos.

[0029] A tabela contém uma outra linha em que um fator de correção está indicado: W (weak = fraco) significa que o carregamento triboelétrico resulta menor do que seria esperado de acordo com o valor da afinidade de carga, N (normal) significa que o carregamento resulta de acordo com a invenção.

Na tabela, no original, está contida outra linha que indica a condutividade do respectivo material.

Essa linha teve que ser omitida por razões de espaço.

As condições de medição exatas para determinação da afinidade de carga estão indicadas em http://www.trifield.com/content/tribo-electric-series/. Para materiais que não estão contidos na tabela, valem os valores de afinidade de carga que seriam determinados com o uso do processo de medição descrito detalhadamente na página www.trifiel.com, ou que seriam determinados alternativamente com o auxílio de um processo de medição semelhante, que fornece os mesmos valores no âmbito das tolerâncias de medição.

Tabela 1: Diversos materiais e suas afinidades de carga (copyright 209 AlphaLab, inc.) Espuma de poliuretano +60 +N Sorbotano +58 -W Fita para vedar caixas (BOPP) +55 +W

Cabelo, pele oleosa +45 +N Poliuretano sólido, enchido +40 +N

Fluoreto de magnésio (MgF2) +35 +N Náilon, pele oleosa +30 +N Óleo de máquina +29 +N Nylatron (náilon enchido com Mofo) +28 +N Vidro (soda) +25 +N Papel (cópia não revestida) +10 -W Madeira (pinho) +7 -W Silicone marca GE II (dureza no ar) +6 +N Algodão +5 +N Borracha nitrila +3 -W Lã 0 -W

Policarbonato -5 -W ABS -5 -N (metacrilato de polimetila)acrílico e lado adesivo de vedação -10 -N com papelão claro e fita durex

Epóxi(placa de circuito) -32 -N

Borracha de estireno-butadieno (SBR, Buna S) -35 -N Tintas spray à base de solvente -38 -N PET (mylar) pano -40 -W

PET (mylar) sólido -40 +W Borracha EVA para gaxetas, enchida -55 -N Borracha de goma -60 -N Cola fundida a quente -62 -N Poliestireno -70 -N Poliamida -70 -N Silicones (endurecimento do ar e termofixo, mas não GE ) -72 -N

Vinila: flexível (tubo claro) -75 -N Vita vedante de papelão (BOPP), tratada com areia -85 -N Olefinas (alquenos): LOPE, HOPE, PP -90 -N Nitrato de celulose -93 -N Apoio de fita durex (copolímero de finila?) -95 -N UHMWPE -95 -N Neopreno (policloropreno , não SBR) -98 -N PVC (vinil rígido) -100 -N Borracha Látex (natural) -105 -N Viton, e n c h i d o -117 -N Borracha de epicloroidrina, enchida -118 -N Borracha de Santopreno -120 -N Borracha Hypalon, enchida -130 - N Borracha butílica, enchida -135 -N Borracha EDPM, enchida -140 -N Tef lon -190 -N

[0030] Preferivelmente são escolhidos o primeiro polímero e o dito pelo menos um segundo polímero de tal modo, que a diferença entre a afinidade de carga das fibras do primeiro tipo de fibra formado a partir do primeiro polímero e a afinidade de carga das fibras do segundo tipo de fibra formado a partir do dito pelo menos um segundo é de pelo menos 15 nC/J, pelo menos 30 nC/J, pelo menos 50 nC/J, pelo menos 70 nC/J, pelo menos 85 nC/J, pelo menos 100 nC/J ou pelo menos 115 nC/J. Alternativamente o primeiro polímero e o dito pelo menos um segundo polímero são escolhidos de tal modo que, a diferença da afinidade de carga entre o primeiro e o dito pelo menos um segundo polímero é de pelo menos 15 nC/J, pelo menos 30 nC/J, pelo menos 50 nC/J, pelo menos 70 nC/J, pelo menos 85 nC/J, pelo menos 100 nC/J ou pelo menos 115 nC/J. Pois as afinidades de carga das fibras só podem ser determinadas com dificuldade, mas as afinidades de carga corresponderão, em boa aproximação, à afinidade de carga dos polímeros, dos quais elas estão produzidas. Por “diferença das afinidades de carga” sempre se deve entender um valor numérico positivo, isto é, o montante da diferença das duas afinidades de carga.

[0031] Para a produção de um dos tipos de fibra, preferivelmente para a produção de um tipo de fibra que não apresente o maior diâmetro de fibra médio, vantajosamente pode ser usado um dos polímeros polipropileno, poliactida, poliestireno, poli(cloreto de vinila) ou mistura desses polímeros. Esses polímeros distinguem-se através de valores comparativamente negativos (valores negativos com montante elevado) da afinidade de carga. O tipo de fibra produzido a partir dos polímeros mencionados anteriormente apresenta preferivelmente o menor diâmetro médio de fibra.

[0032] Para a produção de um dos tipos de fibra, preferivelmente para a produção de um tipo que não apresente o menor diâmetro médio de fibra, pode-se empregar uma poliamida (por exemplo, náilon),

poliuretano, celulose, policarbonato, uma resina sintética, tereftalato de polibutileno, tereftalado de polietileno, PVDF POM, PEEK, PAN, PMMA, melanina ou uma mistura desses polímeros. Esses polímeros distinguem-se através de valores comparativamente altos, positivos da afinidade de carga. O tipo de fibra produzido a partir dos polímeros mencionados anteriormente apresenta preferivelmente o maior diâmetro médio de fibra.

[0033] Em uma combinação adequada do primeiro polímero e do dito pelo menos um segundo polímero, por exemplo, quando os valores das afinidades de carga dos dois polímeros apresentam uma diferença comparativamente grande, assim como uma disposição adequada das barras de bocais, é possível alcançar um carregamento triboelétrico das fibras poliméricas já através de processos de fricção que ocorrem quando da produção do produto têxtil.

[0034] Em uma variante preferida, como o primeiro polímero polipropileno e como o segundo polímero, emprega-se uma poliamida. Nesse caso verificou-se ser vantajoso que pelo menos o polipropileno contenha um aditivo que possa ligar radicais e/ou contenha um aditivo que possa atuar como agente antigrimipante. Verificou-se ainda ser vantajoso que o tipo de fibra que foi fiado a partir do polipropileno tem um diâmetro médio de fibras menor do que o tipo de fibra fiado a partir da poliamida.

[0035] Uma razão para o carregamento triboelétrico quando da fiação das fibras pode ser visto no chamado efeito “Whiping” (chicotada), o qual em processos de fiação Meltblow ocorre praticamente sempre com altas velocidades de fio. O efeito “chicotada” distingue-se pelo fato de que as fibras, em um determinado distanciamento das respectivas barras de bocais, realizam uma espécie de oscilação/ou movimento de chicote, isto é, as fibras não se movimentam diretamente na direção para longe da respectiva barra de bocais e na direção do dispositivo coletor, mas sim realizam movimentos transversais adicionalmente rápidos e característicos. Se as barras de bocais forem dispostas de tal modo que as fibras do primeiro tipo (consistindo de um primeiro polímero), em distanciamento relativamente curto, isto é, muito antes que as fibras alcancem o dispositivo coletor, se misturem com as fibras do (dito pelo menos) um segundo tipo (consistindo em um segundo polímero), ocorrem intensivos processos de fricção entre os dois tipos de fibra em virtude do efeito “whipping”, já durante o processo de fiação e de deposição (in-situ, isto é, antes que as fibras do primeiro tipo e as fibras do (dito pelo menos um) segundo tipo alcancem o dispositivo coletor)).

[0036] Como distanciamento relativamente curto, em relação ao distanciamento em que os dois tipos de fibra se misturam, pelo menos parcialmente, a primeira vez, deve valer um distanciamento de no máximo 2 cm, no máximo 5 cm, no máximo 10 cm ou no máximo 15 cm entre o ponto em que os dois tipos de fibra se misturam, pelo menos parcialmente, a primeira vez, e a barra de bocais mais afastada desse ponto de mistura dentre as duas barras de bocais que são usados para fiação de um dos polímeros e do dito pelo menos outro polímero. Esta barra de bocais é designada, a seguir, como a barra de bocais mais afastada. De maneira análoga, pode-se considerar como distância relativamente curta um distanciamento entre o ponto de mistura e a barra de bocais mais afastada, a qual é de no máximo 5%, no máximo 10%, no máximo 20%, no máximo 30% ou no máximo 5% do distanciamento entre o dispositivo coletor e a barra de bocais mais afastada.

[0037] Alternativa ou complementarmente, após o processo de fiação e depósito, as propriedades de eletreto do produto têxtil também podem ser melhoradas (ou eventualmente ser ativadas), provocando-se uma fricção mecânica, online ou off-line, das fibras que consistem no primeiro polímero e das fibras que consistem no dito pelo menos um segundo polímero umas nas outras.

[0038] Alternativamente ou para elevar o carregamento in-situ descrito nos capítulos precedentes, os feixes livres de fibras podem ser excitados para isso, por exemplo, com frequência mais elevada, mecanicamente e/ou pneumaticamente e/ou através de um campo elétrico (pulsante). Para isto poderia ser usado, por exemplo, um fluxo de ar pulsante e/ou uma excitação através de ultrassom. Para isto podem ser usados métodos já conhecidos do estado da técnica, os quais são usados para alcançar uniformidades de tela não tecida mais elevadas.

[0039] Verificou-se que um reforço especialmente bom do carregamento triboelétrico pode ser alcançado pelo fato de que os produtos têxteis gerados são expostos a som/ultrassom de alta frequência posteriormente. Para isto o som pode ser usado com uma frequência superior a 1 kHz, superior a 10 kHz ou superior a 15 kHz. Pode ser usado som com uma frequência de 1 kHz a 100 kHz, com uma frequência de 5 kHz a 50 kHz ou com uma frequência de 15 kHz a 25 kHz para exposição a ondas ultrassônicas. Carregamentos triboelétricos especialmente bons puderam ser alcançados com frequências de cerca de 20 kHz. A duração de exposição a ondas ultrassônicas pode ficar na faixa de um segundo a 30 minutos, preferivelmente 10 segundos a 10 minutos, de modo especialmente preferido 30 segundos a 3 minutos. Resultados especialmente bons com dispêndio simultaneamente baixo puderam ser alcançados com uma duração de exposição de cerca de 1 minuto.

[0040] Para uma exposição preferivelmente posterior com som/ultrassom, produtos têxteis, preferivelmente materiais de tela não tecida, mostraram-se especialmente adequados, os quais apresentam integridade estrutural comparativamente pequena, isto é, nos quais as fibras, pelo menos as fibras mais finas, têm valores médios do diâmetro de fibra comparativamente pequenos. Pois fibras com diâmetros maiores esfriam mais lentamente, o que tem como consequência que elas colem mais fortemente (ou simplesmente colem) do que fibras com diâmetros menores, com a formação do produto têxtil, usualmente a formação de uma tela não tecida de fibras através de depósito sobre um dispositivo de captação. Para um bom carregamento triboelétrico do produto têxtil através de uma exposição subsequente é vantajoso que pelo menos uma parte das fibras ou pelo menos um dos tipos de fibra permaneça imóvel na medida do possível. Uma colagem fraca das fibras não tem importância, na medida em que as colagens em questão podem ser soltas de novo posteriormente através de um efeito de som/ultrassom.

[0041] Nesse caso, todos os tipos de fibra podem ser escolhidos tão finos que praticamente todas as fibras permanecem móveis, isto é, os processos de fricção ocorrem nos pontos principais entre fibras movimentadas. Alternativamente uma parte das fibras também pode ser escolhida mais grosseira, sendo que então as fibras mais grosseiras, pelo menos em grande parte, colam umas com as outras. Verificou-se que em tal constelação apenas as fibras grosseiras colam entre si, mas praticamente não não permanecem fibras grosseiras coladas. Neste caso, consequentemente, nos pontos principais, ocorrem os processos de fricção entre um a armação praticamente fixa de fibras grosseiras e fibras finas móveis.

[0042] Para produtos têxteis plissáveis isto significa que eles usualmente devem apresentar uma integridade estrutural suficiente para serem plissados. Os diâmetros médios de fibras do tipo de fibra mais grosseiro são tipicamente de 5 µm a 50 µm, preferivelmente 8 µm a 25 µm e de modo especialmente preferido 10 µm a 15 µm. No caso de produtos têxteis que tenham que ser plissados, os diâmetros médios de fibras do tipo de fibra mais grosseiro podem ser ainda menores, por exemplo, 0,2 µm a 10 µm, 0,5 µm a 5 µm ou 1 µm a 3 µm.

[0043] Para melhorar as qualidades de eletreto (ou eventualmente também ativar), o produto têxtil fabricado pode ser fulonado ou amassado, por exemplo, puxando-o através de um laço ou de um olhal. O produto têxtil pode ser estirado ou, por exemplo, comprimido por meio de um processo de feltro. Além disso, o produto têxtil pode ser distendido e/ou relaxado, por exemplo, em encolhimento/sanforização (prevenção de encolhimento) (preferivelmente a frio ou sem umidade). Outra possibilidade de fazer as fibras oscilarem ou então pôr em movimento e, consequentemente, iniciar processos de fricção, consistem em expor o produto têxtil a vibrações ou a ondas ultrassônicas, por exemplo, por meio de ultrassom. Para melhoria das qualidades de eletreto, além disso, o produto têxtil pode ser percorrido também por gases ou vapores.

[0044] Além disso, podem ser usados também processos conhecidos como apoio para carregamento elétrico de fibras in-situ, como por exemplo, hidrocarregamento ou uma descarga de corona.

[0045] É possível também que, em filtros produzidos a partir do produto têxtil de acordo com a invenção, durante a operação e/ou em pausas para manutenção, as fibras sejam postas em vibração ou movimentadas de outra maneira, de tal modo que, durante a operação e/ou durante as pausas para manutenção, as fibras contidas no filtro (especialmente em pares, as fibras de materiais diferentes) se esfreguem umas nas outras e, assim sejam recarregadas triboeletricamente. Para isto, durante a operação, uma condução de ar adequada (por exemplo, turbulenta) pode ser gerada e/ou pode-se empregar uma exposição a ondas ultrassônicas uma vibração. Em pausas para manutenção podem ser usados ainda todos os outros métodos para recarregamento triboelétrico das fibras, os quais estão descritos no parágrafo anterior em relação ao pós-tratamento do produto têxtil (recém-gerado).

[0046] Com o processo de acordo com a invenção, em um processo de um estágio, eventualmente em ligação com um pós-tratamento comparativamente simples, pode ser gerado um produto têxtil cujas fibras estejam carregadas eletrostaticamente e de modo potente/efetivo. O produto têxtil (plissável) de acordo com a invenção consiste, portanto, em fibras que estão produzidas com um processo de fiação de massa fundida ou com um processo de fiação de solvente. As fibras se compõem de um primeiro tipo de fibra, o qual consiste em fibras de um primeiro polímero e (pelo menos) um segundo tipo de fibra, o qual consiste em fibras de um segundo polímero. As fibras produzidas a partir do primeiro polímero e/ou as fibras produzidas a partir do dito pelo menos um segundo polímero podem ser carregadas eletroeletricamente através de processos de fricção que ocorrem antes/ou durante a conformação do produto têxtil e/ou através de processos de fricção durante um pós-tratamento, de modo tão forte que, com o uso do produto têxtil, podem ser produzidos filtros com fatores de qualidade superiores a 0,2. Nesse caso o primeiro polímero e/ou o dito pelo menos um segundo polímero contém pelo menos um aditivo, o qual pode ligar radicais, e/ou um aditivo que pode atuar como agente antigrimpante interno.

[0047] Com o uso do produto têxtil como material de filtro, podem ser produzidos filtros aperfeiçoados, os quais dispõem de uma alta eficiência de filtração e de uma alta capacidade de armazenar partículas (uma alta capacidade de armazenar pó no caso de filtros de ar). Além disso, o produto têxtil pode conter fibras com um diâmetro médio maior (fibras mais grosseiras) e com um diâmetro de fibras médio menor (fibras mais finas). Nesse caso o diâmetro das fibras mais grosseiras pode ser escolhido tão grande, que o material de filtro (material de tela não tecida) pode ser usado sem substrato, como por exemplo, tela não tecida de fiação. Especialmente estão alcançados fatores de qualidade superiores a 0,2. O fator de qualidade FQ/QF é definido como: FQ/QF = (-In(DEHS penetração/100))/perda de pressão em mmH2O).

[0048] A determinação exata do “In(DEHS penetração/100” (fator de penetração de um filtro não carregado) e também da perda de pressão pode ocorrer, por exemplo, com um Banco de Ensaio MFP 3000 da Firma Palas, a uma velocidade de fluxo de 0,1m/s.

[0049] O dispositivo coletor é preferivelmente uma correia transportadora equipada com um dispositivo de sução ou um tambor transportador. As fibras do primeiro e do (pelo menos) um segundo tipo de fibra são aspiradas pelo dispositivo de aspiração da correia transportadora ou do tambor transportador e depositadas juntas sobre a correia transportadora/o tambor transportador.

[0050] Usualmente o produto têxtil é conformado a partir das fibras de um primeiro tipo e das fibras do dito pelo menos outro tipo de fibra por meio do dispositivo coletor de tal modo que, antes e/ou durante a coleta das fibras, por exemplo, através de depósito das fibras sobre uma correia captadora ou um tambor captador, ocorre uma mistura dos dois (ou mais) tipos de fibra. Através da coleta das fibras o produto têxtil é configurado. No produto têxtil pronto, as fibras de um tipo de fibra estão misturadas com as fibras do dito pelo menos outro tipo de fibra, pelo menos em algumas regiões. A região, porém, pode ser tão pequena, que quase duas (ou três ou mais, no caso de serem usadas três ou mais barras de bocais) camadas discretas estão presentes, as quais são mantidas coesas apenas através de uma região de mistura muito fina.

[0051] Preferivelmente os parâmetros de processo, por exemplo, o ângulo entre as direções de saída das barras de bocais para um tipo de fibra e para o dito pelo menos outro tipo de fibra ou a disposição no espaço dessas barras de bocais e do respectivo dispositivo coletor, são escolhidos de tal modo que, no produto têxtil gerado, pelo menos em uma região parcial, a percentagem das fibras de um tipo de fibra e do dito pelo menos outro tipo de fibra apresenta uma linha graduada. Preferivelmente essa região parcial estende-se através de pelo menos 50%, 90% ou 98% do volume do produto têxtil.

[0052] Se o produto têxtil for um material de tela não tecida que deva ser produzida como material de filtro profundo para um meio de filtro carregado eletrostaticamente, então o gradiente preferivelmente está formado de tal modo que no lado do material de tela não tecida que deve ser disposto no lado de afluxo no filtro, a percentagem das fibras mais grosseiras é mais elevada do que a percentagem das fibras mais finas, e no lado que deve ser disposto no lado de escoamento, a percentagem das fibras mais finas é mais elevada do que a percentagem das fibras mais grosseiras. Assim se alcança que uma grande percentagem das partículas grosseiras já seja retida na região das fibras mais grosseiras, e as partículas mais finas são retidas mais fortemente nas regiões em que a percentagem das fibras mais finas é relativamente alta. Assim se evita que as regiões nas quais a percentagem das fibras mais finas é relativamente alta sejam ocupadas com partículas grosseiras. Através da linha graduada são evitadas ainda superfícies contíguas com grandes diferenças de diâmetro de fibra, as quais tendem a fazer com que partículas se acumulem nessas superfícies e finalmente provoquem bloqueios. Consequentemente, quase toda a seção transversal da estrutura é utilizada para filtração.

[0053] Se o material de tela não tecida de acordo com a invenção for usado para a produção de um filtro plissável, pode-se escolher como material de filtro profundo um material de tela não tecida mais fino, o qual, porém, tem as mesmas partículas ou capacidade de absorver pó, como um material de tela não tecida mais espesso, produzido convencionalmente. Em filtros plissados usualmente as cristas das dobras não contribuem para a filtração ou o fazem de maneira mínima. Consequentemente, o efeito de filtração de filtros produzidos a partir de materiais de tela não tecida finas, de acordo com a invenção, é melhor do que em filtros produzidos de materiais de tela não tecida mais espessos. Pois, no caso dos materiais de tela não tecida mais finos, a superfície das cristas das dobras ineficientes para a filtração é menor do que no caso dos materiais de tela não tecida mais espessos.

[0054] As fibras de um tipo de fibra, isto é, as fibras mais grosseiras, preferivelmente são fiadas de tal modo que o valor médio do diâmetro de fibras é superior a 10 µm, superior a 15 µm, superior a 25 µm, superior a 50 µm. O valor médio dos diâmetros de fibras pode ficar em uma faixa de, por exemplo, 2 µm a 200, 5 µm a 60 µm ou 10 µm a 30 µm. Preferivelmente o valor médio dos diâmetros fica na faixa de 5 µm a 60 µm.

[0055] As fibras do dito pelo menos um outro tipo de fibra, isto é, as fibras mais finas, preferivelmente são fiadas de tal modo, que o valor médio dos diâmetros de fibra é inferior a 11 µm, inferior a 5 µm ou inferior a 3 µm. Os diâmetros de fibra das fibras menores do segundo tipo de fibra podem alcançar então diâmetros mínimos de até 20 nm. As fibras em questão são produzidas preferivelmente com um processo de fiação de solvente.

[0056] Os valores médios dos diâmetros dos dois tipos de fibra devem ficar tão longe um do outro, que na distribuição total do diâmetro de fibra sejam perceptíveis nitidamente dois máximos. Tal distribuição de fibras é designada como “distribuição de fibras bimodal”.

[0057] Para alcançar tal distribuição bimodal dos diâmetros de fibras, pode ser usada uma barra de bocais que apresente bocais que tenham um diâmetro de uma faixa de 500 a 850 micrômetros, e ser usada uma outra barra de bocais que apresente bocais que tenham um diâmetro da faixa de 100 a 500 micrômetros. Quando da realização do processo de acordo com a invenção compensou (como um polímero e como pelo menos outro polímero para as fibras de um e do dito pelo menos outro tipo de fibra) empregar geralmente polímeros que tenham índices de massa fundida (doravante: MFI; melt flow index) inferior a 1000, inferior a 500 ou inferior a 300. A determinação do MFI, se possível, deve ocorrer de acordo com ISO

1133. Doutro modo deve-se proceder de acordo ASTM D1238. Na tabela apresentada abaixo estão relacionadas outras condições padrão para diferentes polímeros. Se nas duas normas e na tabela indicada não houver parâmetros padrão para a determinação do MFI do polímero em questão, deve-se recorrer aos valores de tabela existentes, como por exemplo, o livro DIN Taschenbuch “Thermoplastische Formmassen”, o CAMPUS-Datenbank ou as folhas de dados de materiais do Fabricante do polímero em questão. Como frequentemente para o mesmo polímero para a determinação do MFI estão indicados vários conjuntos de parâmetros, especialmente várias temperaturas de teste e/ou cargas de ensaio, nesse caso sempre se deve escolher o conjunto de parâmetros com a temperatura mais elevada e eventualmente o conjunto de parâmetros que, além das temperaturas mais elevadas, apresente a carga de ensaio mais elevada. Carga de ensaio/kg Temperatura de Ensaio 0,325 1,2 2,16 3,8 5 10 21,6 /°C 125 EVA 150 EVA

PE PE PE 190

EVA PP WPC

Carga de ensaio/kg Temperatura de Ensaio 0,325 1,2 2,16 3,8 5 10 21,6 /°C

POM 200 PS

ABS 220 SAN

ASA

PP 230 PP PMMA

PVDF PA-12 PA-12 235 PA-11 PA-11 PA-11 250 PBT 260 PBT PMP PMMI 275 PA

PET 280 PPE/PS PPE/PS PPE/PS PPE/PS PA-GF 300 PC PPE/PS PPE/PS PPE/PS 315 PPS 330 PC PA6T 340 PC PEI 343 PSU

PES 360

PPSU

Carga de ensaio/kg Temperatura de Ensaio 0,325 1,2 2,16 3,8 5 10 21,6 /°C

PSU

PES 400 PPSU

PEEK Tabela 2: Parâmetros padrão para medição do MFI de vários polímeros

[0058] Um carregamento estático especialmente intensivo e duradouro pode ser alcançado pelo fato de que como primeiro polímero e/ou como segundo polímero é usado um polímero que contenha pelo menos um aditivo que possa ligar radicais, isto é, um chamado capturador de radical. Como capturador de radical pode ser usado, por exemplo, um material do grupo das aminas inibidas esterilmente (chamadas HALS: Hindered-Amnine Light Stabilizers), como por exemplo, a conhecida pelo nome comercial Chimasorb® 944. Como alternativa para as HALs, porém, podem ser usados também materiais do grupo das piserazinas ou do grupo das oxazolidonas.

[0059] Verificou-se que vale a pena empregar pelo menos um polímero que contenha pelo menos um aditivo que possa atuar como agente antigrimpante interno (material auxiliar de migração), como por exemplo, um material do grupo das esteramidas. Mostrou-se especialmente adequada diamida de di-esteariletileno (chamada EBS: Ethylene bis(stearamide), também conhecida pelo nome comercial Crodamide® EBS).

[0060] Preferivelmente são usados polímeros que contenham um dos aditivos mencionados acima, o qual possa atuar como capturador de radical, e ao mesmo tempo pelo menos um dos aditivos descritos acima, o qual possa atuar como agente antigrimpante interno. Um efeito especialmente bom desses aditivos foi observado em ligação com polipropilenos.

[0061] Os materiais que atuam como capturadores de radical estão em condições de ligar cargas eletroestáticas comparativamente a longo prazo. Através dos agentes antigrimpantes internos faz-se com que materiais que estão em condições de ligar cargas a longo prazo possam movimentar-se em um polímero fundido mais facilmente na superfície do polímero. Como um carregamento eletrostático ocorre sempre acima da superfície, fica disponível uma maior percentagem desses materiais para a ligação das cargas eletrostáticas. Os materiais em questão praticamente não têm efeito quando eles se encontram no interior do polímero (da fibra polimérica).

[0062] Além disso, pode-se empregar pelo menos um polímero que contenha pelo menos um outro aditivo que esteja em condições, por exemplo, de ligar fisicamente cargas adicionais, como por exemplo, cerâmicas ferroelétricas (por exemplo, titanato de bário) ou alternativamente contenha outro aditivo que seja adequado para impedir que cargas que já se encontrem nas fibras em questão sejam depositadas rapidamente (isto é, que provocam quase uma proteção das cargas existentes). Para isso podem ser usados vantajosamente também substâncias químicas de flúor, como por exemplo, oxazolidinona contendo flúor, piperazina contendo flúor ou um éster de estearato de perfluorálcoois.

[0063] Para melhorar ainda mais o filtro, podem ser adicionados às fibras do primeiro tipo de fibra e/ou às fibras do segundo tipo de fibra as fibras mais finas (isto é, fibras com um diâmetro de fibra médio inferior a 1 micrômetro). Alternativa ou adicionalmente podem ser misturadas às fibras do primeiro tipo de fibra e/ou às fibras do segundo tipo de fibras também fibras cortadas, por exemplo, por meio de um chamado Rando

Webers, ou partículas, como por exemplo, partículas de carvão ativo, por exemplo, por meio de calha de dispersão.

[0064] A adição ocorre no processo de acordo com a invenção antes e/ou durante a confirmação do produto têxtil no dispositivo coletor. As fibras mais finas usualmente não são alimentadas como fibras/partículas prontas, mas sim por meio de um dispositivo de fiação separado, por exemplo, por meio de um dispositivo de fiação de sopro em solução, o qual gera as fibras mais finas imediatamente antes de sua adição.

[0065] A invenção é esclarecida mais detalhadamente a seguir com o auxílio de exemplos de realização. São mostrados:

[0066] Figura 1 – uma construção esquemática de uma instalação Meltblow com uma disposição de bocais que consiste em uma barra de bocais Exxon e uma barra de bocais Biax,

[0067] Figura 2 – uma construção esquemática de uma instalação Meltblow com uma disposição de bocais que consiste em duas barras de bocais Biax,

[0068] Figura 3 – uma construção esquemática de uma instalação com uma disposição de bocais que consiste em uma barra de bocais de sopro em solução e uma barra de bocais Biax,

[0069] Figura 4 – uma representação esquemática da geometria de uma instalação Meltblow com duas barras de bocais,

[0070] Figura 5 – uma construção esquemática da instalação usada no experimento para produção e pós-tratamento com ultrassom de uma tela não tecida de fibras.

[0071] Como se pode depreender da figura 1, na barra de bocais Biax 1 de fileiras múltiplas (com uma construção concêntrica) é introduzido um primeiro polímero 2 líquido na linha de alimentação de polímero 4 e o mesmo sai na extremidade do tubo de bocal 5. Nos bocais Biax da barra de bocais Biax 1 é introduzido ainda ar quente 6 comprimido, o qual sai na abertura de saída 7 como ar de estiragem 8. O primeiro polímero 2 que sai é captado pelo ar de estiragem 8, pelo que é provocada uma estiragem das fibras poliméricas formadas pelo polímero 2 que sai. As fibras poliméricas do polímero 2 são depositadas no tambor coletor 9.

[0072] Com o auxílio da barra de bocais Exxon 10 um segundo polímero 3, o qual apresenta um valor da afinidade de carregamento, o qual se distingue muito do valor da afinidade de carregamento do primeiro polímero 2, é fiado para transformação em fibras poliméricas. O processo de fiação realizado por meio da barra de bocais Exxon 10 decorre de modo semelhante ao processo de fiação realizado por meio da barra de bocais Biax 1. A barra de bocais Exxon 10, porém, ao contrário da barra de bocais Biax 1, apresenta uma construção linear.

[0073] As fibras poliméricas do primeiro polímero 2 e do segundo polímero 3 misturam-se em seu caminho para o tambor coletor 9 pela primeira vez, pelo menos parcialmente, no ponto de mistura 11. O distanciamento do ponto de mistura 11 em relação às duas barras de bocais 1, 10 não está desenhado em escala e, no processo real, usualmente fica mais próximo às duas barras de bocais 1, 10 do que nas figuras representadas. Os processos de fricção que ocorrem quando da mistura já levam in-situ a um certo carregamento triboelétrico das fibras poliméricas. Na medida em que esse carregamento triboelétrico não for suficiente, as fibras poliméricas da tela não tecida de fibras gerada poderão ser ainda mais carregadas através de um pós- tratamento, através dos processos de fricção intensivos entre as fibras poliméricas (em pares entre as fibras poliméricas que consistem no primeiro polímero 2 e as que consistem no segundo polímero 3).

[0074] Na figura 2 está mostrada uma construção semelhante, na qual, porém, são usadas duas barras de bocais Biax 1, sendo que com uma barra de bocais Biax 1 o primeiro polímero 2 e com a outra barra de bocais Biax 1 o segundo polímero 3 são fiados para transformação em fibras poliméricas. A figura 3 mostra uma construção análoga, na qual uma barra de bocais de sopro em solução 12 é usada em combinação com uma barra de bocais Biax.

[0075] Na figura 4 está representado esquematicamente como, em princípio, a geometria de uma instalação Meltblow, a qual apresenta uma primeira barra de bocais 13 e uma segunda barra de bocais 14 pode ser ajustada. Para alcançar primeiramente um carregamento triboelétrico intensivo das fibras e para, em segundo lugar, ajustar objetivamente a construção de camadas da tela não tecida de fibras gerada com a instalação, primeiramente o eixo A, B ou C da segunda barra de bocais 14 é basculhado em um ângulo θ em relação ao eixo D da primeira barra de bocais 13 e/ou o distanciamento da primeira barra de bocais 13 é variado em relação ao tambor coletor 9. Tipicamente ocorre um basculamento de 15 graus até 60 graus. Além disso o comprimento do eixo D, isto é, o distanciamento da primeira barra de bocais 13 em relação ao tambor coletor 9, pode ser variado.

[0076] Para obter telas não tecidas de fibra de alto valor, os diâmetros dos capilares dos bocais e o número dos bocais, o respectivo rendimento de polímero e as quantidades de ar de estiragem estão escolhidos de tal modo que um número suficiente de fibras, usualmente finas e grosseiras, é fiado e, ao mesmo tempo, é girada uma tela não tecida tão homogênea quanto possível. Para alcançar um carregamento triboelétrico intensivo das fibras poliméricas, o ponto de mistura 11 deve ficar tão afastado quanto possível do tambor coletor 9, mas o ponto de mistura 11, por outro lado, pode ser escolhido não muito longe do tambor coletor 9, uma vez que, do contrário, a qualidade, especialmente a velocidade de deslizamento, da tela não tecida de fibra gerada piora.

[0077] Através de uma escolha adequada dos parâmetros geralmente respectivas telas não tecidas de fibras podem ser produzidas com fibras carregadas triboeletricamente e com uma construção de camadas, com uma mistura parcial (com estrutura de gradiente) dos dois tipos de fibra ou com uma mistura completa (bastante homogênea, apenas pequena estrutura de gradiente) dos dois tipos de fibra.

[0078] Como exposto mais detalhadamente a seguir, seguindo a ideia inventiva, já puderam ser produzidos materiais de tela não tecida, com os quais podiam ser produzidos filtros com o auxílio de carregamento triboelétrico dos materiais de tela não tecida, os quais apresentaram os coeficientes de filtração e fatores de qualidade bem mais elevados do que filtros que foram produzidos com materiais de fibra eletricamente não carregados, mas iguais quanto à construção. Especialmente, com os filtros em questão, foram alcançados fatores de qualidade bem superiores a 0,2.

[0079] Em princípio, foi usada uma instalação Meltblow, como está mostrada na figura 1, isto é, uma instalação com uma disposição de bocais que consiste em uma barra de bocais Exxon 10 e uma barra de bocais Biax 1. A geometria exata da disposição de bocais usada está mostrada na figura 5. Cada uma das barras de bocais dispunha de um abastecimento de massa fundida polimérica separado, em que granulado do respectivo polímero foi aberto por fundição em uma extrusora. A massa fundida polimérica foi transportada, em seguida, para a respectiva barra de bocais. A tabela 3 mostra as configurações de instalação de experimento usadas e os parâmetros de processo usados.

[0080] Como é usual em processos Melt-Blown, as fibras geradas seguiram uma corrente de ar orientada (em direção de fiação) na direção da correia de captura, a qual estava equipada com um dispositivo coletor. As fibras reunidas transformaram-se em um material de tela não tecida, o qual foi retirado seguindo a direção de movimento da correia e enroladas.

Nesse caso prestou-se atenção para que os materiais de tela não tecida gerados tivessem uma integridade ainda suficiente.

Assim foi garantido que uma percentagem tão alta quanto possível das fibras não colasse umas às outras, ou pelo menos não fixamente, mas sim permanecesse movimentável, ou as fibras em questão estavam apenas coladas de modo tal fraco que elas podiam ser soltas facilmente através de efeito de ultrassom.

Além disso, quando da mistura das partículas grosseiras e finas, teve-se o cuidado de que resultasse uma estrutura com uma relação favorável de eficiência para perda de pressão.

Na tabela 4 estão relacionadas as propriedades básicas dos materiais de tela não tecida assim gerados.

Tipo de bocal No. 1: tipo EXXON No. 2: tipo concêntrico (BIAX) 500 mm Largura 500 mm 25,4 Furos/polegada 7,16 0,2 mm Caplar-Ø 0,4 mm 2 Capilar filerias através da 1 largura

Polímero Poliamida Polipropileno PA 6 Ultramid B24 N03 PP HL504FB (Borealis) (BASF)

Viscosidade em RV (ISO RV 2,43 ± 0,03 MFR 400 307) / MFR (ISO 1133) [g/10min]

Aditivos 1 -- Chimassorb® 944 (BASF) Quantidade no polímero -- 1,6% Aditivos 2 -- Crodamide™ EBS (Croda) Quantidade no polímero -- 1,6%

Temperatura cabaeça de 270 230 fiação [°C] Emperatura insuflação de 300 250 ar [°C] 200 730 Volume de ar [Nm³/h] Tabela 3 Tipo de bocal No. 1: tipo EXXON No. 2: Tipo concêntrico Massa por área de unidade / bocal 14,4 10,5 [g/m²] Diâmetro de fibra (medio) [μm] 12 1,5 Massa por parea de unidade [g/m²] 24,9+/--,9 ISO 9073-1 Espessura [mm] 0,28 +/- 0,04 ISO 9073-2 Tabela 4

[0081] Através do processo de fiação puro, pelo menos com os parâmetros de processo escolhidos, não se alcançou nenhum carregamento triboelétrico significativo dos materiais de tela não tecida gerados. Porém, provavelmente é possível escolher os parâmetros de processo de tal modo, que já no processo de fiação (isto é, online) ocorra um carregamento triboelétrico significativo. Alternativa ou complementarmente, para alcançar um carregamento triboelétrico já no processo de fiação, pode ser realizado um tratamento com ultrassom durante o processo de fiação e depósito (otimizado em relação à intensidade de ultrassom e à duração de exposição a ultrassom).

[0082] O tratamento com ultrassom dos materiais de tela não tecida foi realizado após sua produção, no presente exemplo de realização. Para isto os materiais de tela não tecida foram solicitados por meio de uma calota de alto som Visaton G20SC, a qual foi disposta em um distanciamento de cerca de 520 mm do material de tela não tecida em questão, durante 1 minuto com ultrassom com uma frequência de 20 kHz. O controle da calota de alto som ocorreu com um gerador de som Grundig TG4. É possível também empregar tal exposição a ultrassom não apenas diretamente na produção de tela não tecida, mas também para regeneração de filtros, nos quais os materiais de tela não tecida de acordo com a invenção são utilizados, caso sua eficiência de filtração tenha diminuído no uso. A perda de pressão e a eficiência de filtração foi medida a 0,1 m/s com um banco de ensaio MFP 3000 da Firma Palas. A superfície de medição foi de 100 cm², como aerossol foi usado DEHS. O fator de qualidade foi calculado, de acordo com a fórmula: Fator de qualidade = -In(% DEHS penetração/100))/perda de pressão em mmH2O.

[0083] As medições foram realizadas nos mesmos materiais de tela não tecida com e sem pós-tratamento de ultrassom (excitação sonora som). Através do pós-tratamento com ultrassom os fatores de qualidade puderam ser elevados em um fator de 50 a 100 em ligação com todos os materiais de tela não tecida examinados. Amostra Perda de Eficiência de Fator de Eficiência de Fator de no. pressão filtração (@0,4 qualidade** filtração (@0,4 μm) qualidade** [mm H2O] μm) [%] sem Sem [%] Após sonicação tratamento tratamento após sonicação 1 4,4 50,1 0,009 94,5 0,66 2 5,1 62,5 0,007 96,1 0,64 3 4,9 59,2 0,008 96,8 0,70 4 4,2 48,0 0,009 91,7 0,59 5 4,8 65,1 0,007 87,0 0,43 6 5,0 63,7 0,007 97,4 0,73 Média 4,7 58,1 0,008 93,4 0,62

Tabela 5 Lista de números de referência

1 Bocal multifileira Biax

2 Primeiro polímero

3 Segundo polímero

4 Alimentação de polímero

5 Tubo de bocal com capilar

6 Ar comprimido quente

7 Saída para ar de insuflação de alta velocidade

8 Ar de insuflação de alta velocidade (coaxial)

9 Tambor coletor

10 Barra de bocais Exxon

11 Ponto de mistura

12 Barra de bocais de sopro em solução

13 Primeira Barra de bocais

14 Segunda barra de bocais

A, B, C Eixos da segunda barra de bocais

D Eixo da primeira barra de bocais q Ângulo de inclinação entre o eixo da primeira barra de bocais e os eixos da segunda barra de bocais

Claims

REIVINDICAÇÕES

1. Processo para produção de um produto têxtil com fibras carregadas eletrostaticamente, preferivelmente para uso como material de filtro para um filtro de eletreto, sendo que no processo é usada uma disposição de bocais que apresenta pelo menos duas barras de bocais separadas ou apresenta pelo menos uma barra de bocais de polímeros múltiplos, com a qual pelo menos dois diferentes polímeros podem ser fiados, e por meio a primeira barra de bocais um primeiro polímero é fiado para transformação em fibras de um primeiro tipo de fibra e por meio da pelo menos uma segunda barra de bocais pelo menos um segundo polímero é fiado para transformação em fibras de um segundo tipo, ou por meio de uma terceira barra de bocais de polímeros múltiplos um primeiro polímero é fiado para transformação em fibras de um primeiro tipo de fibra e um segundo polímero é fiado para transformação em fibras de um segundo tipo, sendo que as fibras são fiadas por meio de um processo de fiação de massa fundida e/ou por meio de um processo de fiação com solvente, e o primeiro polímero e o dito pelo menos um segundo polímero são escolhidos de tal modo, que fibras produzidas a partir do primeiro polímero podem ser carregadas triboeletricamente através de processos de fricção com as fibras produzidas a partir do dito pelo menos um segundo polímero de maneira tão forte que, com o uso do produto têxtil, podem ser produzidos filtros com fatores de qualidade superiores a 0,2, sendo que os processos de fricção ocorrem antes e/ou durante a conformação do produto têxtil e/ou os processos de fricção são realizados durante o pós-tratamento, sendo que, como o primeiro polímero e/ou como o dito pelo menos um segundo polímero, é usado um polímero que contenha pelo menos um aditivo que possa ligar radicais e/ou que contenha pelo menos um aditivo que possa atuar como agente antigrimpante interno.

2. Processo de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que as fibras de um tipo de fibra e as fibras de pelo menos um outro tipo de fibra são fiadas de tal modo que as fibras de um tipo de fibra têm diâmetros de fibra médios maiores do que as fibras do dito pelo menos outro tipo de fibra.

3. Processo de acordo com qualquer uma das reivindicações precedentes, caracterizado pelo fato de que para um tipo de fibra, que apresenta um diâmetro de fibra médio menor do que o tipo de fibra com o diâmetro de fibra médio maior, é usado um polímero que contenha um aditivo que possa ligar radicais e/ou que contenha um aditivo que passa a atuar como agente antigrimpante interno.

4. Processo de acordo com qualquer uma das reivindicações precedentes, caracterizado pelo fato de que as fibras do primeiro tipo de fibra e as fibras do dito pelo menos um segundo tipo de fibra são fiadas de tal modo que as fibras do primeiro tipo de fibra têm um diâmetro de fibra médio maior do que as fibras do dito pelo menos um segundo tipo de fibra.

5. Processo de acordo com qualquer uma das reivindicações precedentes, caracterizado pelo fato de que pelo menos a primeira barra de bocais apresenta bocais concêntricos.

6. Processo de acordo com qualquer uma das reivindicações precedentes, caracterizado pelo fato de que o produto têxtil, após ter sido conformado, é tratado mecanicamente de tal modo que as fibras do produto têxtil atritam entre si.

7. Processo de acordo com qualquer uma das reivindicações precedentes, caracterizado pelo fato de que o produto têxtil, após ter sido conformado, é solicitado com som ou ultrassom, para carregar o mesmo triboeletricamente.

8. Processo de acordo com a reivindicação 7, caracterizado pelo fato de que o produto têxtil, após ter sido conformado, é solicitado com som ou ultrassom, o qual contém pelo menos uma frequência da faixa de 1 kHz a 100 kHz.

9. Processo de acordo com qualquer uma das reivindicações precedentes, caracterizado pelo fato de que o produto têxtil, após ter sido conformado, é percorrido com gases ou vapores, para carregar o mesmo triboeletricamente.

10. Processo de acordo com qualquer uma das reivindicações 2 a 9, caracterizado pelo fato de que, antes e/ou durante a conformação do produto têxtil, as fibras de um tipo de fibra são misturadas com as fibras do dito pelo menos outro tipo de fibras de tal modo que, pelo menos em um volume parcial do produto têxtil, as percentagens das fibras do primeiro tipo de fibra e as fibras do tipo pelo menos um outro tipo de fibra apresentam uma linha de gradiente através da seção transversal do produto têxtil.

11. Processo de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 10, caracterizado pelo fato de que como um polímero para a produção das fibras de um primeiro tipo é usado um polímero com índice de massa fundida inferior a 800.

12. Processo de acordo com qualquer uma das reivindicações 2 a 11, caracterizado pelo fato de que a produção das fibras do tipo pelo menos um outro tipo de fibra é usada uma barra de bocais com bocais concêntricos, e como o dito pelo menos outro polímero é usado um polímero com um índice de massa fundida inferior a 2000 ou é fiada uma solução polimérica.

13. Processo de acordo com qualquer uma das reivindicações 2 a 11, caracterizado pelo fato de que para a produção das fibras do dito pelo menos um outro tipo de fibra é usada uma barra de bocais que apresenta bocais Exxon, e como o dito pelo menos outro polímero é usado um polímero com um índice de massa fundida superior a 300.

14. Processo de acordo com qualquer uma das reivindicações precedentes, caracterizado pelo fato de que para um dos tipos de fibra emprega-se pelo menos um dos polímeros polipropileno, poliamactida, poliamida, poliestireno, poli(cloreto de vinila) ou uma mistura desses polímeros.

15. Processo de acordo com qualquer uma das reivindicações precedentes, caracterizado pelo fato de que para um dos tipos de fibra emprega-se pelo menos um dos polímeros náilon, poliuretano, celulose, policarbonato, uma resina sintética, tereftalado de polibutileno, teraftalado de polietileno, PVDF, POM, PEEK, PAN, PMMA, melanina ou uma mistura desses polímeros.

16. Processo de acordo com qualquer uma das reivindicações precedentes, caracterizado pelo fato de que às fibras do primeiro tipo e às fibras do dito pelo menos um segundo tipo são adicionadas fibras mais finas com um diâmetro de fibra médio inferior a 1µm por meio do dispositivo coletor, antes e/ou durante a conformação do produto têxtil.

17. Produto têxtil consistindo de fibras que se compõem de um primeiro tipo de fibra que consiste em um primeiro polímero, e de pelo menos um segundo tipo de fibra que consiste no dito pelo menos um segundo polímero, que se distingue do primeiro polímero, sendo que as fibras estão fiadas por meio de um processo de fiação de massa fundida e/ou por meio de um processo de fiação com solvente, sendo que as fibras produzidas a partir do primeiro polímero e/ou as fibras produzidas a partir do dito pelo menos um segundo polímero estão carregadas triboeletricamente através de processos que ocorrem antes e/ou durante a conformação do produto têxtil, e/ou através de processos de fricção durante um pós-tratamento, de modo tão forte que, com o uso do produto têxtil, podem ser produzidos filtros com fatores de qualidade superiores a 0,2, sendo que o primeiro polímero e/ou o dito pelo menos um segundo polímero contenha pelo menos um aditivo que possa ligar radicais, e/ou contenha um aditivo que possa atuar como agente antigrimpante interno.

18. Produto têxtil de acordo com a reivindicação 17, caracterizado pelo fato de que as fibras de um tipo de fibra estão fiadas de tal modo que o valor médio de seus diâmetros de fibra é superior a 7 µm.

19. Produto têxtil de acordo com a reivindicação 17 ou 18, caracterizado pelo fato de que as fibras de pelo menos mais um tipo de fibra estão fiadas de tal modo que o valor médio de seus diâmetros de fibra é inferior a 7 µm.

20. Elemento de filtro construído com um produto têxtil que foi produzido com o processo como definido na reivindicação 1.