BRPI0710429A2

BRPI0710429A2 - artigo laminado poroso, processo para fabricação de um artigo laminado poroso dispositivo respiratório e elemento filtrante

Info

Publication number: BRPI0710429A2
Application number: BRPI0710429-4A
Authority: BR
Inventors: John E Trend; Philip G Martin; Larry A Brey; Marvin E Jones; Larry A Schumann; Duane D Fansler; Britton G Billingsley; Thomas I Insley
Original assignee: 3M Innovative Properties Co
Priority date: 2006-05-08
Filing date: 2007-04-24
Publication date: 2011-08-09
Also published as: EP2015936A2; JP5469452B2; WO2007133903A2; AU2007249618A1; JP2009536697A; CN101437679A; EP2015936B1; AU2007249618B2; KR20090025202A; CA2650177C; CN101437679B; CA2650177A1; PL2015936T3; KR101379171B1; WO2007133903A3; US20060254427A1; EP2015936A4

Abstract

ARTIGO LAMINADO POROSO, PROCESSO PARA FABRICAçãO DE UM ARTIGO LAMINADO POROSO, DISPOSITIVO RESPIRATóRIO E ELEMENTO FILTRANTE. A presente invenção refere-se a um artigo laminado poroso, que inclui uma manta de não-tecido auto-suportada com menos de 20%, em peso, de fibras poliméricas exibindo não mais que cerca de 1%, em peso, de absorção de dimetil metil fosfonato e pelo menos 80%, em peso, de partículas absorventes enredadas na manta, com as partículas absorventes sendo suficientemente distribuídas de maneira uniforme na manta e com a(s) fibra(s) polimérica(s) sendo tais que a manta tem um fator de adsorção A de pelo menos 1,6 X 10^ 4^/mm de água. Os artigos têm baixa queda de pressão e podem fornecer elementos filtrantes e outros dispositivos de proteção individuais ou coletivos contendo vidas úteis longas e um fator de adsorção próximo e, em alguns casos, maior que a de um leito de carbono compactado.

Description

"ARTIGO LAMINADO POROSO, PROCESSO PARA FABRICAÇÃO DE UMARTIGO LAMINADO POROSO, DISPOSITIVO RESPIRATÓRIO EELEMENTO FILTRANTE"

Referência Remissiva aos Pedidos de Depósito Correlatos

Esta pedido é a continuação-em-parte do Pedido Pendente N0Serial 10/983.770, depositado em 8 de Novembro de 2004, com a descrição domesmo aqui incorporada, por referência.

Campo Técnico

Esta invenção refere-se a mantas fibrosas contendo partículas e afiltração.

Antecedentes

Os dispositivos respiratórios para uso na presença de solventes eoutras substâncias perigosas transportadas por ar empregam, às vezes, umelemento de filtração contendo partículas absorventes. O elemento de filtraçãopode ser um cartucho contendo um leito de partículas absorventes, ou umacamada ou elemento de inserção de material de filtração impregnado ourevestido com as partículas absorventes. O modelo do elemento de filtraçãopode envolver um balanço de fatores que às vezes competem entre si, comoqueda de pressão, resistência à oscilação de corrente, vida útil como um todo,peso, espessura, tamanho geral, resistência à forças potencialmente danosascomo vibração ou abrasão, e variabilidade de amostra para amostra.

Os leitos compactados de partículas absorventes fornecem,tipicamente, uma vida útil mais longa num volume geral menor. Os leitoscompactados são tipicamente formados pela colocação de partículasabsorventes em um compartimento rígido, entre camadas de talagarçadelgadas, e compressão do conjunto resultante de modo que as partículasabsorventes formem um leito devidamente compactado. A etapa decompressão ajuda à evitar que o gás alvo ou vapor componente ultrapasse("sejam canalizados") o leito, mas o compartimento rígido aumenta o pesodo elemento de filtração, e a natureza friável de alguns absorventes (porexemplo, partículas de carbono) pode causar a formação de partículas finasque podem, indesejavelmente, escapar do leito durante fabricação,armazenamento ou uso. O compartimento rígido, camadas de talagarça eetapa de compressão podem, também, aumentar a queda de pressão portodo o leito, aumentando assim a resistência à respiração. Mantas fibrosascarregadas com partículas absorventes têm, freqüentemente, uma queda depressão mais baixa que um leito compactado, mas podem, também, ter vidaútil mais curta, volume maior ou maior variabilidade de amostra paraamostra.

Referências relacionadas à mantas fibrosas contendo partículasincluem as patentes U.S. N0 2.988.469 (Watson), 3.971.373 (Braun),4.429.001 (Kolpin et al.), 4.681.801 (Eian et al.), 4.741.949 (Morman et ai.),4.797.318 (Brooker et al. '318), 4.948.639 (Brooker et al. '639), 5.035.240(Braun et al. '240), 5.328.758 (Markell et al.), 5.720.832 (Minto et al.),5.972.427 (Mühlfeld et al.), 5.885.696 (Groeger), 5.952.092 (Groeger et al.092), 5.972.808 (Groeger et al. '808), 6.024.782 (Freund et al.), 6.024.813(Groeger et al. '813), 6.077.588 (Koslow et al. '588), 6.102.039 (Springett etal.) e os Pedidos Publicados PCT N0 WO 00/39379 e WO 00/39380.Referências relacionadas à outras estruturas filtrantes contendo partículasincluem as patentes U.S. N0 3.217.715 (Berger wt al.), 3.474.600 (Tobias),3.538.020 (Heskett et al.), 3.919.369 (Holden), 4.665.050 (Degen et al.),4.790.306 (Braun et al. '306), 5.033.465 (Braun et al. '465), 5.078.132(Braun et al. Ί32), 5.147.722 (Koslow), 5.332.426 (Tang et al.), 5.665.148(Mühlfeld et al.), 6.391.429 (Senkus et al.) e 6.840.986 B1 (Koslow). Outrasreferências relacionadas à mantas fibrosas incluem a patente U.S. N04.657.802 (Morman).Sumário da Invenção

Apesar do fato de que mantas de não-tecido produzidas porextrusão em blocos com passagem de ar quente em alta velocidade(meltblown) contendo partículas de carbono ativado podem ser usadas pararemover gases e vapores do ar, pode ser difícil usar tais mantas em cartuchosde filtro substituíveis para respiradores de gás e vapor. Por exemplo, quandomantas são formadas a partir de polipropileno meltblown e partículas decarbono ativado, o nível de carregamento de carbono prontamente atingível é,geralmente, de cerca de 100 a 200 g/m2. Se tais mantas são cortadas em umformato adequado e inseridas em compartimentos de cartucho substituível, oscartuchos podem não conter carbono ativado suficiente para alcançar osrequisitos de capacidade estabelecidos pelos padrões de produção deestrutura adequados. Apesar do fato de que níveis mais altos de carregamentode carbono podem ser tentados, as partículas de carbono podem sedesprender da manta, fazendo com que seja difícil manusear a manta em umambiente de produção e que seja difícil se alcançar, de maneira confiável, umacapacidade final desejada. Operações de pós-formação como formação avácuo podem, também, ser empregadas para densificar a manta, mas issoexige equipamento de produção adicional e manuseio adicional da manta.

Nosso Pedido N0 Serial 10/983.770 acima mencionado descrevemantas de não-tecido contendo partículas altamente carregadas, fabricadas apartir de polímeros, com tais fibras sendo suficientemente elásticas ousuficientemente propensas a encolhimento, e a partir de partículas absorventesque são suficientemente distribuídas de maneira uniforme na manta, de modoque a manta tem um fator de adsorção A de pelo menos 1,6 X 104/mm de água(isto é, pelo menos 1,6 X 104 (mm de água)"1). As mantas apresentadas podemser formadas em artigos de lâmina porosa (por exemplo, elementos filtrantessubstituíveis para respiradores de gás e vapor) contendo uma combinaçãoextremamente desejável de vida útil alta, baixa queda de pressão e tendênciasrelativamente baixas de queda de carbono. Os elementos filtrantesapresentados são especialmente úteis para produção em massa de cartuchosde filtro subtituíveis através do uso de equipamentos automatizados.

O fator de adsorção A é afetado por vários fatores discutidos commais detalhes abaixo. Em geral, para um dado material de filtração queabsorve vapor, um fator de adsorção A maior irá corresponder a umacombinação desejável de cinética de absorção de vapor de ciclohexano, longavida útil antes da passagem de níveis de vapor desagradáveis, e baixa quedade pressão do filtro favoráveis. Observamos valores de fator de adsorção Aespecialmente altos para mantas produzidas a partir de poliuretanostermoplásticos e cerca de 86%, em peso, ou mais, de partículas de carbono.Várias destas tais mantas exibiram, inesperadamente, um fator de adsorção Amaior que aquele do leito de carbono compactado de alta qualidade (isto é,maior que cerca de 3,16 X 104/mm de água).

Nossas medições de fator de adsorção A foram feitas através douso de ciclohexano. Também preparamos mantas absorventes filtrantesproduzidas a partir de fibras de poliuretano termoplástico e cerca de 86 a 91%,em peso, de partículas de carbono, expostas a um certo número de outrosmateriais orgânicos, e obtivemos resultados geralmente favoráveis. Um destestais materiais orgânicos, especificamente o dimetil metil fosfonato ("DMMP"),também foi absorvido de maneira eficaz. Entretanto, ao invés de ser apenasabsorvido pelas partículas de carbono, o DMMP também pareceu ser absorvidopelas fibras da manta de poliuretano. Tal absorção pelas fibras pode causarenfraquecimento ou outra degradação da estrutura da manta.

O polipropileno foi anteriormente considerado como um materialespecialmente bom para produção de mantas carregadas de carbono. ODMMP não é absorvido de maneira apreciável pelas fibras da manta depolipropileno, e não foi um problema anterior em tais mantas, mesmo comníveis altos de carregamento de carbono.

A presente invenção fornece, em um aspecto, um artigo laminadoporoso que compreende uma manta de não-tecido auto-suportada com menosde 20%, em peso, de fibras poliméricas exibindo não mais que cerca de 1%,em peso, de absorção de dimetil metil fosfonato e pelo menos 80%, em peso,de partículas absorventes enredadas à manta, com as partículas absorventessendo suficientemente distribuídas de maneira uniforme na manta e com a(s)fibra(s) polimérica(s) sendo de tais que a manta têm um fator de adsorção A depelo menos 1,6 X 104/mm de água.

Em outro aspecto, a invenção fornece um processo parafabricação de um artigo de lâmina porosa que compreende uma manta de não-tecido auto-suportada de fibras poliméricas e partículas absorventes, com oprocesso compreendendo:

a) fluxo de polímero fundido através de uma pluralidade deorifícios para formar filamentos;

b) atenuação dos filamentos em fibras;

c) direcionar uma corrente de partículas absorventes dentreos filamentos ou fibras; e

d) coletar as fibras e partículas absorventes como uma mantade não-tecido que compreende menos de 20%, em peso, de fibras poliméricasexibindo não mais que cerca de 1%, em peso, de absorção de dimetil metilfosfonato e pelo menos 80%, em peso, de partículas absorventes enredadasna manta

sendo que as partículas absorventes são suficientemente distribuídas demaneira uniforme na manta, e o polímero é tal que a manta tem um fator deadsorção A de pelo menos 1,6 X 104/mm de água.

Em outro aspecto, a invenção apresenta um dispositivorespiratório contendo uma porção interna que geralmente cobre pelo menos onariz e a boca de um usuário, uma trajetória de admissão de ar para suprir arambiente à porção interna, e um artigo laminado poroso disposto através datrajetória de admissão de ar para filtrar tal ar suprido, com o artigo laminadoporoso compreendendo um manta de não-tecido auto-suportada com menosde 20%, em peso, de fibras poliméricas exibindo não mais que cerca de 1%,em peso, de absorção de dimetil metil fosfonato e pelo menos 80%, em peso,de partículas absorventes enredadas na manta, com as partículas absorventessendo suficientemente distribuídas de maneira uniforme na manta e com a(s)fibra(s) polimérica(s) sendo tais que o artigo tem um fator de adsorção de pelomenos 1,6 X 104/mm de água.

Em ainda outro aspecto, a invenção apresenta um elementofiltrante substituível para um dispositivo respiratório, com o elementocompreendendo uma estrutura de suporte para montagem do elemento nodispositivo, um compartimento e um artigo laminado poroso disposto nocompartimento, de modo que o elemento pode filtrar o ar que passa pelodispositivo, com o artigo compreendendo uma manta de não-tecido auto-suportada com menos de 20%, em peso, de fibras poliméricas exibindo nãomais que cerca de 1%, em peso, de absorção de dimetil metil fosfonato e pelomenos 80%, em peso, de partículas absorventes enredadas na manta, com aspartículas absorventes sendo suficientemente distribuídas de maneira uniformena manta e com a(s) fibra(s) polimérica(s) sendo tais que o artigo tem um fatorde adsorção de pelo menos 1,6 X 104/mm de água.

Estes e outros aspectos da invenção serão aparentes a partir dadescrição detalhada abaixo. Entretanto, sob nenhuma hipótese, os sumáriosacima deverão ser interpretados como limitações do assunto, pois tal assunto édefinido única e exclusivamente nas reivindicações em anexo e nas alteraçõesque porventura ocorram durante um eventual litígio.Breve Descrição dos Desenhos

A figura 1 é uma vista esquemática em seção transversal de umartigo laminado poroso apresentado;

A figura 2 é uma vista esquemática em seção transversal de umartigo laminado poroso multicamada apresentado;

A figura 3 é uma vista esquemática, parcialmente em seçãotransversal, de um elemento filtrante substituível apresentado;

A figura 4 é uma vista em perspectiva de um dispositivorespiratório apresentado, utilizando o elemento da figura 3;

A figura 5 é uma vista em perspectiva, parcialmente recortada, deum dispositivo respiratório descartável apresentado, utilizando o artigolaminado poroso da figura 1;

A figura 6 é uma vista esquemática em seção transversal de umaparelho de fiação via sopro para produção de artigos laminados porosos.

A figura 7 é uma vista esquemática em seção transversal de umaparelho para processo de fiação contínua para produção de artigos laminadosporosos.

A figura 8 é uma vista esquemática em seção transversal deoutro aparelho de extrusão em blocos com passagem de ar quente em altavelocidade para produção de artigos laminados porosos.

A figura 9 e a figura 10 são gráficos mostrando comparações devida útil.

Os símbolos de referência similares nas diversas figuras dosdesenhos indicam elementos similares. Os elementos no desenho não devemser representados em escala.

Descrição Detalhada

Conforme usado neste relatório descritivo, em relação ao artigolaminado, a expressão "poroso" refere-se a um artigo que é suficientementepermeável à gases, de modo a ser usável em um elemento filtrante de umdispositivo respiratório pessoal.

A frase "manta de não-tecido" re fere-se a uma manta fibrosacaracterizada pelo entrelaçamento ou ligação por pontos de fibras.

O termo "auto-suportada" refere-se a uma manta contendocoerência e força suficiente, de modo a ser coberta e manuseada semrasgamento ou ruptura substancial.

A frase "atenuação dos filamentos em fibras" refere-se àconversão de um segmento de um filamento em um segmento de comprimentomaior e diâmetro menor.

A expressão "extrusão em blocos com passagem de ar quente emalta velocidade" significa um método para formação de uma manta de não-tecido através de extrusão de um material formador de fibras através de umapluralidade de orifícios para formar filamentos, enquanto se coloca osfilamentos em contato com o ar ou outro fluído atenuante para atenuar osfilamentos em fibras e, conseqüentemente, coletar uma camada de fibrasatenuadas.

A frase "fibras produzidas por extrusão em blocos com passagemde ar quente em alta velocidade (meltblown)" refere-se a fibras feitas usando-se extrusão em blocos com passagem de ar quente em alta velocidade. Arazão de aspecto (razão entre o comprimento e o diâmetro) das fibrasproduzidas por "meltblown" é essencialmente infinita (por exemplo, geralmentepelo menos cerca de 10.000 ou mais), apesar do fato de que fibras produzidaspor fiação via sopro têm se mostrado como sendo descontínuas. As fibras sãolongas e entrelaçadas o suficiente, de modo que, geralmente, não é possívelremover uma fibra produzida por fiação via sopro completa a partir de umamassa de tais fibras ou traçar uma fibra produzida por fiação via sopro docomeço ao fim.A frase "processo de fiação contínua" significa um método paraformação de uma manta de não-tecido através da extrusão de um materialfundido de baixa viscosidade através de uma pluralidade de orifícios paraformar filamentos, arrefecendo os filamentos com ar ou outro fluido para solidificar pelo menos as superfícies dos filamentos, colocando os filamentossolidificados, ao menos parcialmente, em contato com ar ou outro fluido paraatenuar os filamentos em fibras e coletar, e opcionalmente calandrar, umacamada de fibras atenuadas.

A frase "fibras de fiação contínua" refere-se a fibras feitas usando- se um processo de fiação contínua. Tais fibras são geralmente contínuas e sãosuficientemente entrelaçadas ou ligadas por ponto para que, geralmente, nãoseja possível remover uma fibra de fiação contínua completa a partir de umamassa de tais fibras.

A frase "matriz não-tecida" refere-se a uma matriz para uso em processos de fiação via sopro ou de fiação contínua.

O termo "enredado", quando usado em relação a partículas emuma manta de não-tecido, refere-se à partículas que são suficientementeligadas a ou aprisionadas dentro da manta de modo a se manterem dentro ouna manta quando a manta é submetida a manuseio delicado, como pendurar a manta sobre uma haste horizontal.

A frase "exibe não mais que cerca de 1%, em peso, de absorçãode DMMP", quando usada em relação a fibras poliméricas, refere-se àalteração de peso em uma manta descarregada de tais fibras (v/z., uma mantaisenta de absorvente produzida a partir de outras fibras poliméricas similares) depois que a manta descarregada foi colocada em contato com ar saturadocom vapor de DMMP, à temperatura ambiente, por seis dias. Isto pode serexecutado colocando-se a manta descarregada em um dessecador lacradocontendo DMMP líquido. A manta não pode entrar em contato com o DMMPlíquido.

A frase "limite elástico", quando usada em relação ao polímero,refere-se à distorção máxima pela qual um corpo formado a partir do polímeropode passar e retornar a sua forma original quando liberado da tensão.

As palavras "elástico" ou "elasticidade", quando usadas emrelação ao polímero, referem-se a um material que tem um alongamento emseu limite elástico superior a cerca de 10%, conforme medido utilizando-se oASTM D638 - 03, Método de Teste Padrão para Propriedades de Tração dePlásticos.

A frase "encolhimento da cristalização" refere-se a mudançairreversível no comprimento de uma fibra não-constrita que pode ocorrerquando a fibra passa de um estado menos ordenado, menos cristalino para umestado mais ordenado, mais cristalino, por exemplo devido à flexão da cadeiade polímero ou reorganização da cadeia de polímero.

Com referência à figura 1, um artigo laminado porosoapresentado 10 é mostrado, esquematicamente, em seção transversal. O artigo10 tem uma espessura T e um comprimento e largura de qualquer dimensãodesejada. O artigo 10 é uma manta de não-tecido contendo fibras poliméricas12 entrelaçadas e partículas de carbono absorventes 14 enredadas na manta.

Pequenos poros conectados (não identificados na figura 1) no artigo 10permitem que ar ambiente ou outros fluidos passem (por exemplo, fluam)através da dimensão da espessura do artigo 10. As partículas 14 absorvemsolventes e outras substâncias potencialmente perigosas presentes em taisfluidos. As fibras 12, desejavelmente, não absorvem, adsorvem, solvatam ou,de outro modo, exibem absorção de tais substâncias.

A figura 2 mostra uma vista em seção transversal de um artigomulticamadas apresentado 20 contendo duas camadas em não-tecido 22 e 24.As camadas 22 e 24 contém fibras e partículas absorventes (não identificadasna figura 2). As camadas 22 e 24 podem ser iguais ou diferentes uma da outrae podem ser iguais ao ou diferentes do artigo 10 na figura 1. Por exemplo,quando as partículas absorventes nas camadas 22 e 24 são produzidas a partirde substâncias diferentes, então substâncias potencialmente perigosasdiferentes podem ser removidas dos fluidos que passam através do artigo 20.Quando as partículas absorventes nas camadas 22 e 24 são produzidas apartir das mesmas substâncias, então substâncias potencialmente perigosaspodem ser removidas de maneira mais eficaz ou durante períodos de trabalhosmais longos, a partir dos fluidos que passam através da dimensão daespessura do artigo 20, do que um artigo de camada única de composição eespessura gerais equivalentes. Os artigos multicamadas como o artigo 20podem, caso se deseje, conter mais de duas camadas em não-tecido, porexemplo três ou mais, quatro ou mais, cinco ou mais ou mesmo 10 ou maiscamadas.

A figura 3 mostra uma vista em seção transversal do elementofiltrante apresentado 30. O interior do elemento 30 pode ser preenchido comum artigo laminado poroso 31 como aqueles mostrados na figura 1 ou figura2. O compartimento 32 e a cobertura perfurada 33 cercam o artigo laminado31. O ar ambiente entra no elemento filtrante 30 através de aberturas 36, passaatravés do artigo laminado 31 (onde substâncias potencialmente perigosas emtal ar ambiente são absorvidas por partículas do artigo laminado 31) e sai doelemento 30 através de uma válvula para admissão de ar 35 montada nosuporte 37. A torneira 38 e a flange baioneta 39 permitem que o elementofiltrante 30 seja ligado de maneira substituível a um dispositivo respiratóriocomo o dispositivo 40 apresentado na figura 4. O dispositivo 40 é uma assimchamada meia máscara, como aquela mostrada na patente U.S. N0 5.062.421(Burns et al.). O dispositivo 40 inclui uma peça facial 42 macia e maleável quepode ser moldada por inserção ao longo de um membro estrutural ou elementorígido 44 relativamente delgado. O elemento de inserção 44 inclui uma válvulade exalação 45 e aberturas embutidas, do tipo baioneta, rosqueadas (nãomostradas na figura 4) para ligar de maneira removível os elementos filtrantes30 nas regiões da bochecha do dispositivo 40. Uma faixa para a cabeça 46 efaixas para o pescoço 48 ajustáveis permitem que o dispositivo 40 sejacolocado de forma segura sobre o nariz e a boca de um usuário. Detalhesadicionais em relação á construção de tal dispositivo será familiar aos versadosna técnica.

A figura 5 mostra um dispositivo respiratório 50 apresentado emseção transversal parcial. O dispositivo 50 é uma máscara descartável comoaquela mostrada na patente U.S. N0 6.234.171 B1 (Springett et al.). Odispositivo 50 tem um envoltório geralmente em formato de bojo ou corporespirador 51 produzidos a partir de uma manta revestimento exterior 52, umamanta de não-tecido 53 contendo partículas absorventes como aquelasmostradas na figura 1 ou figura 2, e uma manta de revestimento interno 54.Um borda soldada 55 segura estas camadas juntas e fornece uma região delacre facial que reduz o vazamento através da borda do dispositivo 50. Odispositivo 50 inclui faixas de cabeça e pescoço ajustáveis 56, ligadas aodispositivo 50 por abas 57, uma cobertura para o nariz de metal de baixocarbono maleável 58 e um metal como alumínio, e uma válvula de exalação 59.Os detalhes adicionais em relação à construção de tal dispositivo será familiaraos versados na técnica.

A figura 6 mostra um aparelho 60 apresentado para a fabricaçãode mantas de não-tecido carregadas de partículas, através do uso de fiação viasopro. O material polimérico fundido formador de fibras entra na matriz de não-tecido 62 por meio de uma entrada 63, flui através de uma fenda 64 dacavidade da matriz 66 (todas mostradas em linha tracejada), e sai da cavidadeda matriz 66 através de orifícios, como o orifício 67, como uma série defilamentos 68. Um fluído de atenuação (tipicamente ar) conduzido através detubulações de ar 70 atenua os filamentos 68 em fibras 98. Enquanto isso,partículas absorventes 74 passam através de uma tremonha 76 anterior aocilindro de alimentação 78 e à lâmina raspadora 80. Um cilindro de escovamotorizado 82 roda o cilindro de alimentação 78. Um ajustador com rosca 84pode ser movido para otimizar a uniformidade da manta transversal e a taxa devazamento de partícula além do cilindro de alimentação 78. A taxa de fluxo departículas como um todo pode ser ajustada alterando-se a taxa rotacional docilindro de alimentação 78. A superfície do cilindro de alimentação 78 pode sermudada para otimizar a performance de alimentação para diferentes partículas.Uma cascata 86 de partículas absorventes 74 cai do cilindro de alimentação 78através de uma calha de escoamento 88. O ar ou outro fluido passa através datubulação 90 e da cavidade 92 e direciona as partículas 74 que caem atravésde um canal 94 em um fluxo 96 dentre os filamentos 68 e fibras 98. A misturade partículas 74 e fibras 98 aterrissa contra um coletor poroso 100 e forma umamanta 102 de não-tecido auto-suportada, produzida por fiação via sopro,carregada de partículas. Detalhes adicionais com relação à maneira em que aextrusão em blocos com passagem de ar quente em alta velocidade seráexecutada usando-se tal aparelho será familiar aos versados na técnica.

A figura 7 mostra um aparelho 106 apresentado para a produçãode mantas de não-tecido carregadas de partículas que usa um processo defiação contínua. Material polimérico fundido formador de fibras entra,geralmente, na matriz de não-tecido vertical 110 por meio de uma entrada 111,flui para baixo através de uma tubulação 112 e uma matriz de fenda 113 dacavidade da matriz 114 (todas mostradas em linha tracejada), e sai dacavidade da matriz 114 através de orifícios, como o orifício 118, na ponta damatriz 117, como uma série de filamentos 140 que se estendem para baixo.Um fluido de arrefecimento (tipicamente ar), conduzido por meio dos dutos 130e 132, solidifica pelo menos as superfícies dos filamentos 140. Os filamentos140 ao menos parcialmente solidificados são extraídos próximos ao coletor142, enquanto são atenuados em fibras 141 por correntes geralmente opostasde fluído de atenuação (tipicamente ar), suprido sob pressão por meio dosdutos 134 e 136. Enquanto isso, partículas absorventes 74 passam através deuma tremonha 76 anterior ao cilindro de alimentação 78 e à lâmina raspadora80, em um aparelho semelhante aquele mostrado pelos componentes 76 a 94na figura 6. O fluxo 96 de partículas 74 é direcionado através de um bocal 94entre as fibras 141. A mistura de partículas 74 e fibras 141 aterrissa contra umcoletor poroso 142 carregado nos cilindros 143 e 144, e forma uma manta denão-tecido auto-suportada de fiação contínua, carregada de partículas 146. Ocilindro de calandragem 148 e um cilindro oposto 144 comprimem e ligam porponto as fibras na manta 146 para produzir uma manta 150 calandrada de não-tecido de fiação contínua, carregada de partículas. Os detalhes adicionais emrelação à maneira em que a fiação contínua será executada usando-se talaparelho será familiar aos versados na técnica.

A figura 8 mostra um aparelho 160 apresentado para produçãode mantas de não-tecido carregadas de partículas através do uso de extrusãoem blocos com passagem de ar quente em alta velocidade. Este aparelhoemprega duas matrizes de não-tecido 66 geralmente verticais, dispostas deforma oblíqua, que projetam correntes de filamentos 162, 164, geralmenteopostas, em direção ao coletor 100. Enquanto isso, partículas absorventes 74passam através da tremonha 166 e vão para o conduto 168. Uma hélice deimpulsão de ar 170 impulsiona ar através de um segundo conduto 172 e,conseqüentemente, extrai partículas do conduto 168 até um segundo conduto172. As partículas são ejetadas através de um bocal 174 como o fluxo departícula 176, onde elas se misturam com as correntes de filamento 162 e 164,ou com as fibras atenuadas 78 resultantes. A mistura de partículas 74 e fibras178 aterrissa contra um coletor poroso 100 e forma uma manta 180 de não-tecido auto-suportada, carregada de partículas. Os detalhes adicionais comrelação à maneira que a extrusão em blocos com passagem de ar quente emalta velocidade deve ser executada, usando-se o aparelho da figura 8, serãofamiliares aos versados na técnica.

Uma variedade de materiais poliméricos formadores de fibraspodem ser empregados, incluindo termoplásticos e, especialmente,termoplásticos extensíveis como polietileno linear de baixa densidade (porexemplo, aqueles disponíveis sob a designação comercial DOWLEX™,disponível junto à Dow Chemical Company), elastômeros de poliolefina (porexemplo, aqueles disponíveis sob a designação comercial ENGAGE™,disponível junto à Dow Chemical Company e VISTAMAXX™, disponível junto àExxonMobiI Chemical Company), copolímero de alfa-olefina de etileno (porexemplo, copolímeros de etileno buteno, etileno hexeno ou etileno octeno,disponíveis sob a designação comercial EXACT™, disponível junto àExxonMobiI Chemical Company e ENGAGE™, disponível junto à DowChemical Company), polímeros de etileno-acetato de vinila (por exemplo,aqueles disponíveis sob a designação comercial ELVAX™, disponível junto àΕ. I. DuPont de Nemours & Co.), elastômeros de polibutileno (por exemplo,aqueles disponíveis sob a designação comercial CRASTIN™, disponível juntoà Ε. I. DuPont de Nemours & Co. e POLYBUTENE-1™, disponível junto àBasell Polyolefins), copolímeros elastoméricos de bloco estirênico (porexemplo, aqueles disponíveis sob a designação comercial KRATON™,disponível junto à Kraton Polymers e SOLPRENE™, disponível junto à DynasolElastomers) e materiais elastoméricos de copoliamida de bloco de poliéter (porexemplo, aqueles disponíveis sob a designação comercial PEBAX™,disponível junto à Atofina Chemicals, Inc.). Elastômeros de poliolefina sãoespecialmente preferenciais. O material polimérico pode, caso se deseje, serproduzido a partir de comonômeros ou modificado com espécies reativas quealteram a cadeia principal do material polimérico. Entretanto, desejavelmente, omaterial polimérico não é modificado com espécies reativas que possam fazercom que as mantas apresentadas apresentem níveis desagradáveis deabsorção de DMMP ou que apresentem um fator de adsorção A com valoresbaixos. Por exemplo, mantas não-carregadas à base de polímero EVA ELVAX3174 parecem exibir menos que 1%, em peso, de absorção de DMMP.Entretanto, testes realizados através da exposição de um disco sólido depolímero EVA BYNEL 3022, modificado com anidrido, a ar saturado com vaporde DMMP, indicou que uma manta não-carregada produzida a partir de EVABYNEL 3022 pode absorver quantidades consideravelmente maiores deDMMP.

As mantas apresentadas podem ser feitas com mesclas demateriais poliméricos, por exemplo, mesclas de elastômeros de poliolefina ecopolímeros elastoméricos de bloco estirênico. Caso se deseje, uma porção damanta apresentada pode representar polímeros ou outros materiais fibrosos ouformadores de fibra, que não poderiam exibir sozinhos resistência adequada àabsorção de DMMP ou que não poderiam fornecer sozinhos uma manta com ofator de adsorção A desejado. Por exemplo, mantas adequadamentecarregadas produzidas a partir de polietileno linear de baixa densidadeDOWLEX 2517 são mostradas abaixo como tendo um fator de adsorção A decerca de 2,1 X 104Anm de água, considerando que uma manta carregada demaneira similar produzida a partir de polietileno linear de baixa densidadeDOWLEX 2503 é mostrada abaixo como tendo um fator de adsorção A decerca de 1,0 X 104/mm de água. Além disso, mantas não-carregadasproduzidas a partir de mesclas de 90:10 e 50:50 de elastômero de poliolefinaENGAGE 8402 e de copolímero de bloco estirênico KRATON G1657 sãomostradas abaixo como tendo uma absorção muito baixa de DMMP, e umamanta carregada com 91%, em peso, de carbono, em que o material poliméricoé apenas o ENGAGE 8402, é mostrada abaixo como tendo um fator deadsorção A de cerca de 2,6 X 104/mm de água, considerando que uma mantacarregada com 88%, em peso, de carbono, em que o material polimérico éapenas o KRATON G1657, é mostrada abaixo como tendo um fator deadsorção A de cerca de 1,4 X 104/mm de água.

As mantas apresentadas podem, também, ou além disso, seremformadas a partir de fibras multicomponentes como fibras de núcleo envolvido,fibras divisíveis ou fibras bicomponentes do tipo lado a lado, ou assimchamadas fibras de "ilhas no mar", com um ou mais, mas não necessariamentetodos, dos componentes poliméricos sendo materiais, como aqueles descritosacima. Além disso, as mantas apresentadas podem ser formadas usando-seoutros materiais poliméricos como um ou mais dos componentes, ou pelaadição de outros materiais fibrosos ou formadores de fibra, incluindo fibrastêxteis (por exemplo, de materiais naturais ou sintéticos) e similares.Entretanto, de preferência, quantidades relativamente baixas destes materiaisfibrosos ou formadores de fibra são empregados nas mantas apresentadas demodo a não prejudicar indevidamente o nível de carregamento de partículaabsorvente desejado e as propriedades finais da manta.

As fibras poliméricas, conforme observado acima, exibem nãomais que cerca de 1%, em peso, de absorção de DMMP, depois que a mantacarregada com tais fibras foi exposta a ar saturado com vapor de DMMP, àtemperatura ambiente, por seis dias. As fibras poliméricas podem, sob essascondições, exibir não mais que cerca de 0,5%, em peso, de absorção deDMMP, não mais que cerca de 0,3%, em peso, de absorção de DMMP ou nãomais que cerca de 0,2%, em peso, de absorção de DMMP. As medições maiscorretas de absorção de DMMP podem ser obtidas usando-se amostrasmaiores, e, deste modo, é desejável se empregar uma amostra de manta não-carregada pesando pelo menos 0,4 g, com mais preferência, pelo menos 0,5 ge, com mais preferência ainda, pelo menos 1 g ou mesmo 10 g.

O polímero pode, sob a forma de fibra, ter (mas não é necessárioque tenha) maior elasticidade que fibras de polipropileno de calibre similar. Opolímero pode ser, também, mas não é necessário que ele seja, elastomérico,wz., um material que pode ser estendido até pelo menos 125 por cento de seucomprimento relaxado inicial e que irá se recuperar, substancialmente, até seucomprimento relaxado inicial sob liberação da força de alteração. O polímeropode, sob a forma de fibra, ter (mas não é necessário que tenha) maiorencolhimento de cristalização que fibras de polipropileno de calibre similar.Sem ater-se à teoria, acreditamos que fibras contendo tais características deelasticidade ou encolhimento de cristalização podem promover auto-consolidação ou densificação das mantas apresentadas, redução do volumedos poros da manta ou redução das rotas através da qual gases podem passarsem encontrar uma partícula absorvente disponível. Densificação pode serpromovida, em alguns casos, através do resfriamento forçado da manta,mediante o uso de, por exemplo, aspersão de água ou outro fluído deresfriamento, ou mediante o recozimento da manta coletada de uma maneiracontida ou não contida. As vezes de recozimento e as temperaturaspreferenciais irão depender de vários fatores, incluindo as fibras poliméricasempregadas e o nível de carregamento de partícula absorvente.

Uma variedade de partículas absorventes pode ser empregada.Desejavelmente, as partículas absorventes serão capazes de absorver ouadsorver gases, aerossóis ou líquidos que se esperam estar presentes sob ascondições de uso pretendidas. As partículas absorventes podem ter qualquerforma usual, incluindo cápsulas, flocos, grânulos ou aglomerados. Partículasabsorventes preferenciais incluem carbono ativado; alumina e outros óxidosmetálicos; bicarbonato de sódio; partículas de metal (por exemplo, partículasde prata) que podem remover um componente de um fluido através deadsorção, reação química, ou amalgamação; agentes catalisadoresparticulados como hopcalita (que pode catalisar a oxidação de monóxido decarbono); argila e outros minerais tratados com soluções ácidas como ácidoacético ou soluções alcalinas como hidróxido de sódio aquoso; resinas de trocaiônica; peneiras moleculares e outros zeólitos; sílica; biocidas; fungicidas evirucidas. Carbono ativado e alumina são partículas absorventesparticularmente preferenciais. As misturas de partículas absorventes podem serempregadas, por exemplo, para absorver misturas de gases, apesar do fato deque, na prática de se lidar com misturas de gases, pode ser melhor fabricar umartigo laminado multicamada empregando partículas absorventes separadasnas camadas individuais. O tamanho desejado da partícula absorvente podevariar muito, e geralmente será escolhido baseado, em parte, nas condições deuso desejadas. Como um guia geral, as partículas absorventes podem variarem tamanho de cerca de 5 a 3.000 micrômetros de diâmetro médio. Depreferência, as partículas absorventes têm menos que cerca de1.500 micrômetros de diâmetro médio, com mais preferência, entre cerca de 30e cerca de 800 micrômetros de diâmetro médio, e, mais preferencialmente,entre cerca de 100 e cerca de 300 micrômetros de diâmetro médio. As misturas(por exemplo, misturas bimodais) de partículas absorventes contendo faixas detamanho diferentes podem, também, ser empregadas, apesar do fato de que,na prática, pode ser melhor fabricar um artigo laminado multicamada queemprega partículas absorventes maiores em uma camada a montante epartículas absorventes menores em uma camada a jusante. Pelo menos 80%,em peso, das partículas absorventes, com mais preferência, pelo menos 84%,em peso, e, com a máxima preferência, pelo menos 90%, em peso, daspartículas absorventes são enredadas na manta. Expresso em termos dagramatura da manta, o nível de carregamento da partícula absorvente pode,por exemplo, ser de pelo menos cerca de 500 g/m2 (g/m2) para partículasabsorventes relativamente finas (viz., de diâmetro pequeno), e de pelo menoscerca de 2.000 g/m2 para partículas absorventes relativamente grossas.

Em algumas modalidades, a vida útil pode ser afetada tanto se olado do coletor da manta apresentada estiver orientado a montante quanto ajusante, em relação a direção esperada do fluxo de fluidos. Às vezesdependendo da partícula absorvente em particular empregada, vidas úteisaprimoradas podem ser observadas usando-se ambas orientações. Conformeobservado acima, a vida útil pode, também, ser afetada pelo uso de camadasde mantas contendo partículas absorventes de diferentes tamanhos.

A manta de não-tecido ou elemento filtrante apresentados têm umfator de adsorção A de pelo menos 1,6 X 104/mm de água. O fator de adsorçãoA pode ser calculado usando-se parâmetros ou medições similares aquelasdescrito em Wood, Journal of the American Industrial Hygiene Association,55(1): 11-15 (1994), onde:

kv = coeficiente da taxa de adsorção eficaz (min1) para a capturade vapor de CeH^ pelo absorvente, de acordo com a equação

C6H12 vapor de -> C6H12 absorvido no absorvente.

We = capacidade de adsorção eficaz (gC6Hi2/gAbsorvente) paraum leito absorvente compactado ou manta absorvente carregada exposta à1.000 ppm C6H12 de vapor fluindo a 30 L/min (velocidade de face 4,9 cm/s) econdições normais de temperatura e pressão, determinadas usando-se umacurva iterativa adequada para uma curva de adsorção plotada de 0 a 50 ppm(5%) de ultrapassagem de CeH12.

SL = vida útil (min) de um leito absorvente compactado ou mantaabsorvente carregada, exposto à 1.000 ppm de vapor de CeH12, fluindo a30 L/min (velocidade de face de 4,9 cm/s) e condições normais de temperaturae pressão, com base no tempo necessário para se alcançar 10 ppm (1%) deultrapassagem de C6H12.

ΔΡ = queda de pressão (mm de água) para um leito absorventecompactado ou manta absorvente carregada expostos a um fluxo de ar de85 L/min (velocidade de face de 13,8 cm/s) e condições normais detemperatura e pressão.

O parâmetro kv, geralmente, não é medido diretamente. Ao invésdisso, ele pode ser determinado através da resolução de kv, usando-se umacurva multivariada que se encaixa na equação:

<formula>formula see original document page 22</formula>

onde

Q = taxa de fluxo exigida (L/min)

Cx = concentração de saída de C6H12 (g/L).

Co = concentração de entrada de C6H12 (g/L).

W = peso do absorvente (g).

t = tempo de exposição.

ρβ = densidade de um leito absorvente compactado ou adensidade eficaz de uma manta absorvente carregada, onde gAbsorvente é opeso do material absorvente (excluindo o peso da manta, caso estejapresente), cm3Absorvente é o volume, como um todo, do absorvente, Cm3Manta é ovolume, como um todo, da manta absorvente carregada, e ρβ tem as unidadesgAbsorvente/cm3Absorvente para um leito Compactado OU gAbsorvente/cm3Manta para Umamanta absorvente carregada.

O fator de adsorção A pode, então, ser determinado através douso da equação:

A= (kv X SL)/ ΔΡ.

O fator de adsorção pode ser, por exemplo, de pelo menos 2 Xágua ou pelo menos 5 X 104/mm de água. Surpreendentemente, algumasmodalidades da invenção têm fatores de adsorção acima daquelesencontrados em leitos de carbono compactados de alta qualidade, o qual,conforme mostrado no exemplo comparativo 1 abaixo, é de cerca de 3,16 X104/mm de água.

Um fator adicional AVOi, que relaciona o fator de adsorção A aovolume total do produto, pode, também, ser calculado. AVOi tem as unidadesgAbsorvente/cm3Manta-mm de água, e pode ser calculado mediante o uso da equação:

Avoi = A X Ρβ

De preferência, AVOi tem pelo menos cerca de 3 X103 gAbsorvente/cm3Manta-mm de água, com mais preferência, pelo menos cerca de6 X 103 gAbsorvente/cm3Manta-mm de água, e, com mais preferencia, pelo menoscerca de 9 X 103 gAbsorvente/cm3Manta-mm de água.

Os materiais Iaminares porosos apresentados podem ser usadospara capturar ou adsorver uma ampla variedade de materiais químicos,incluindo solventes orgânicos, vapores inorgânicos e outros materiais queserão familiares aos versados na técnica. Como será familiar aos versados natécnica, uma ou mais camadas adicionais como manta(s) de revestimento,camada(s) de enrijecimento, camada(s) de filtragem de particulados comomantas de não-tecido carregadas ou outras camadas funcionais ou decorativaspodem, também, ser empregadas. Os materiais Iaminares porososapresentados são especialmente úteis para fabricação de cartuchossubstituíveis para respiradores pessoais planejados para uso em atmosferascontendo solventes. Entretanto, os materiais Iaminares porosos apresentadostêm uma variedade de usos adicionais. Por exemplo, eles podem serempregados em equipamentos de proteção pessoais ou coletivos como trajesde proteção química, capuzes, invólucros individuais (por exemplo, câmaras deisolamento), abrigos (por exemplo, tendas ou outras estruturas portáteis ouisolamento), abrigos (por exemplo, tendas ou outras estruturas portáteis oupermanentes) e outros dispositivos de proteção pessoais ou coletivos onde o aré filtrado através do artigo laminado poroso. Os materiais Iaminares porososapresentados podem, também, ser suportados por um compartimentoadequado, para fornecer um filtro para o condicionamento dos gases queentram ou circulam em uma área fechada, como uma edificação ou veículo. Osmateriais Iaminares porosos apresentados também podem ser usados parafornecer um pré-filtro ou pós-filtro, que podem ser combinados com umaestrutura de filtragem adicional (por exemplo, uma estrutura existente). Usosadicionais serão familiares aos versados na técnica.

A invenção não será descrita em relação aos exemplos não-Iimitadores a seguir, em que todas as partes e porcentagens são em peso,exceto onde indicado em contrário.

Exemplo 1

Usando um aparelho de extrusão em blocos com passagem de arquente em alta velocidade com uma corrente única horizontal de filamentos,como aquele mostrado na figura 6, uma temperatura de massa fundida depolímero entre 230-300°C (dependendo do polímero e do tamanho da fibradesejada), uma matriz de orifício perfurada e uma distância entre a matriz e ocoletor de 32 cm, uma série de mantas de não-tecido carregadas de carbonoproduzidas por fiação via sopro foi preparada mediante o uso de váriosmateriais poliméricos formadores de fibra, extrudados a cerca de300 g/hora/cm da largura da matriz para o poliuretano termoplástico usado naPassagem N0 2 (vide a Tabela 1, apresentada abaixo) e cerca de230 g/hora/cm da largura da matriz para o restante dos materiais poliméricosmostrados na Tabela 1. A temperatura da extrusora e a velocidade do ar (e,conforme necessário, outros parâmetros de processamento) foram ajustadospara se obter mantas contendo um diâmetro eficaz da fibra ("DEF") de cerca decerca de 20 a 29 micrômetros. Os valores de DEF foram determinadosmediante o uso de uma taxa de fluxo de ar de 32 LVmin (correspondente àvelocidade de face de 5,3 cm/s), de acordo com o método demonstrado emDavies, C. N., "The Separation of Airborne Dust and Particles", Institution ofMechanical Engineers1 London, Proceedings 1B, 1952, através da análise deamostras de uma manta não-carregada feita antes que as partículasabsorventes fossem deixadas cair do cilindro de alimentação 78 (vide figura 6)na manta. Algumas das mantas foram temperadas, conforme indicado abaixo.

As mantas completas foram avaliadas para determinar o nível de carregamentode carbono e os parâmetros DEF, kv, SL1 ΔΡ, ρβ, A e AVOi. Para algumasmantas, os dados foram obtidos mediante o uso de uma seqüência de 2-4mantas. Para essas mantas, a razão entre SL/ΔΡ forneceu uma medição umtanto quanto mais útil que os valores individuais de SL e ΔΡ. Para outrasmantas, os dados foram obtidos mediante o uso de uma manta de camadaúnica e registro do SL, ΔΡ e SL/ΔΡ. Dados comparativos foram coletados deum leito de carbono compactado de 104 cm3 produzido a partir de carbonoativado Kuraray Tipo GG 12 χ 20 e de mantas produzidas a partir depolipropileno. Apresentados abaixo na tabela 1 estão o número de passagem,material polimérico, tamanho de peneira de carbono, nível de carregamento decarbono, diâmetro eficaz da fibra (DEF), e os parâmetros DEF, SL (quandonotado), kv, SL/ΔΡ, ρβ, A e Αν0ι· Os registros na tabela 1 são classificados emordem decrescente, de acordo com o valor do fator de adsorção A.

Tabela 1

<table>table see original document page 25</column></row><table><table>table see original document page 26</column></row><table><table>table see original document page 27</column></row><table><table>table see original document page 28</column></row><table>

(1) EXACT 3040 é um copolímero de etileno hexeno ou etileno octeno,disponível sob a designação comercial EXACT™, disponível junto àExxonMobiI Chemical Company.

(2) PS440-200 é um elastômero de poliuretano termoplástico, disponível sob adesignação comercial IROGRAN™, disponível junto à Huntsman LLC.(3)VISTAMAXX VM2125 é um elastômero de poliolefina, disponível sob adesignação comercial VISTAMAXX™, disponível junto à ExxonMobiIChemical Company.

(4) ENGAGE 8402 é um elastômero de poliolefina, disponível sob a designaçãocomercial ENGAGE™, disponível junto à Dow Chemical Company.

(5) FINA 3846 é um homopolímero de polipropileno, disponível sob adesignação comercial FINA™, disponível junto à Atofina Chemicals, Inc.

(6) PB 0400 é um elastômero de polibutileno termoplástico do tipo GradePB 0400, disponível junto à Basell Polyolefins.

(7) DOWLEX 2517 é um polietileno linear de baixa densidade, disponívelsob a designação comercial DOWLEX™, disponível junto à Dow ChemicalCompany.

(8) VISTAMAXX VM2330 é um elastômero de poliolefina, disponível sob adesignação comercial VISTAMAXX™, disponível junto à ExxonMobiI ChemicalCompany.

(9) FINA 3960 é um homopolímero de polipropileno, disponível sob adesignação comercial FINA™, disponível junto à Atofina Chemicals, Inc.

(10) KRATON G1657 é um copolímero di-/tribloco estirênico, disponível sob adesignação comercial KRATON™, disponível junto à Kraton Polymers.

(11) E-1200 é um copolímero de propileno-etileno amorfo, disponível sob adesignação comercial EASTOFLEX™, disponível junto à Eastman Chemicals.(12) DOWLEX 2503 é uma resina de polietileno de baixa densidade linear ebaixo peso molecular, outrora disponível sob a designação comercialDOWLEX™, disponível junto à Dow Plastics.

Os dados na tabela 1 mostram que valores muito altos de fator deadsorção A podem ser obtidos. Surpreendentemente, a manta da PassagemN0 1 apresentou um fator de adsorção A maior que o leito de carbonocompactado da Passagem N0 2. A manta da Passagem N0 2 tambémapresentou um fator de adsorção A maior que o leito de carbono compactadoda Passagem N0 2, mas, conforme mostrado abaixo, uma manta não-carregada produzida a partir do mesmo poliuretano termoplástico não teveresistência à DMMP. Mantas produzidas a partir de polipropileno (PassagensN0 17, 19, 20, 23, 24, 26 e 27) poderiam ser resistentes à DMMP, mas,conforme mostrado acima, tinham valores de fator de adsorção A menores que1,5 X 104/mm de água.

Versões absorventes e isentas de partículas (isto é, nãocarregadas) das mantas produzidas a partir do material polimérico dasPassagens N0 1, 2, 4, 5, 8, 10 e 14 foram preparadas usando-se um aparelhocomo aquele mostrado na figura 6, em que partículas absorventes 74 nãoforam deixadas cair do cilindro de alimentação 78 na manta. O materialpolimérico da Passagem N0 2 foi usado para formar um manta não-carregadade 192 g/m2 a partir de duas camadas de manta não-carregada de 96 g/m2. Osoutros materiais poliméricos (isto é, aqueles das Passagens N0 1, 2, 4, 5, 8, 10e 14) foram usados para formar mantas de camada única com uma gramaturade aproximadamente 200 g/m2. As amostras foram cortadas das mantas não-carregadas resultantes, pesadas, expostas a ar saturado com vapor de DMMPpor 6 e, na maioria dos casos, 23 dias e pesadas novamente para determinar amassa da amostra e a porcentagem de absorção de DMMP expresso comouma porcentagem da massa da amostra inicial. A manta não-carregadaproduzida a partir do poliuretano termoplástico da Passagem N0 2 (consulte aPassagem N0 33, abaixo) foi suficientemente degradada após 6 dias deexposição para evitar ganho de peso adicional nas medições. Registradosabaixo na tabela 2 estão o número de passagem, material polimérico,gramatura da manta não-carregada, massa da amostra inicial, e a massa eporcentagem de absorção de DMMP (expressa como uma porcentagem damassa da amostra inicial) para cada amostra após 6 ou 23 dias. Os registrosna tabela 2 são classificados de modo crescente, de acordo com aporcentagem de absorção de DMMP1 após o período mais longo de mediçãoempregado.

Tabela 2

<table>table see original document page 31</column></row><table>

Os dados na Tabela 2 mostram que mantas não-carregadasproduzidas a partir de vários polímeros e que exibem valores muito altos defator de adsorção A na Tabela 1 também poderiam resistir à exposição a vaporde DMMP. A manta não-carregada produzida a partir de poliuretanotermoplástico (Passagem Nc 33) não resistiu a exposição a vapor de DMMP, eseu teste de exposição foi descontinuado após 6 dias.

Usando o método empregado para a Tabela 2, duas mantas não-carregadas adicionais foram preparadas usando-se mesclas de materiaispoliméricos. As mantas foram produzidas a partir da combinação de misturas90:10 ou 50:50 de elastômero de poliolefina ENGAGE 8402 (consulte aPassagem N0 5 da Tabela 1) e copolímero de bloco estirênico KRATON G1657(consulte a Passagem N° 21 da Tabela 1) em uma extrusora e, então, fiaçãovia sopro da mistura extrudada para formar uma manta não-carregada decamada única. Pequenas amostras da manta não-carregada foram pesadas,expostas a vapor de DMMP por 11 dias e pesadas novamente. Registradosabaixo na Tabela 3 estão o Número de Passagem, materiais poliméricos namistura, gramatura da manta não-carregada, massa da amostra inicial, e amassa e porcentagem de absorção de DMMP (expresso como umaporcentagem da massa da amostra inicial) após 11 dias.

Tabela 3

<table>table see original document page 32</column></row><table>

Os dados na Tabela 3 mostram que mantas não-carregadas,produzidas a partir das misturas poliméricas, exibiram uma resistênciarazoavelmente boa a DMMP. Expor a manta por 11 dias representa um testemais severo que uma exposição de 6 dias, e os tamanhos de amostra forammenores que aqueles usados na tabela 2 e, deste modo, um tanto quanto maispropensos a erros de pesagem. Expondo-se a mistura da Passagem N° 35 porapenas 6 dias (ou ajustando-se levemente a razão da mistura ou componentespoliméricos), a mesma pode exibir não mais que cerca de 1%, em peso, deabsorção de DMMP. Isto também poderia ser feito de outra forma, para que, no11 dia do período de exposição, se pudesse ter uma amostra de exemplo maiorpara ser empregada.

Exemplo 2

Uma variedade de polímeros termoplásticos foram formados emdiscos através da prensagem de peletes extrudados, conforme recebido dofabricante do polímero, em uma prensa hidráulica aquecida em laboratório(disponível junto à Carver, Inc.). A prensa foi equipada com rolos de impressãode aço inoxidável cobertos com um foro de politetrafluoro etileno. Umasaliência de interrupção, produzida a partir de um cabo de 0,5 mm de calibre,foi empregada para regular a espessura do disco. A temperatura da prensavariou, dependendo do polímero em particular sendo prensado, mas foigeralmente ajustada a cerca de 200 a 250°C. As pressões de cerca de 207 kPae tempos de prensagem de cerca de 15 segundos foram empregados. Asplacas de resina resultantes foram dobradas e prensadas até que lacunas de are outras imperfeições fossem removidas, para fornecer discos com dimensõesfinais de cerca de 50 mm de diâmetro e 0,5 mm de espessura. Os discos foramcolocados em um dessecador e dispostos para exposição equilibrada àatmosfera interna do dessecador. DMMP suficiente para fornecer umaatmosfera interna saturada também foi colocado no dessecador. Os discosforam pesados inicialmente e em vários intervalos de tempo, para determinar amassa do disco e a porcentagem de absorção de DMMP, expressa como umaporcentagem da massa inicial do disco. O estado físico de cada disco e aocorrência de degradação visível também foram registrados. Registradosabaixo na tabela 4 estão o N0 de Passagem, material polimérico, massa inicialdo disco, e a porcentagem de absorção de DMMP após 13 horas e 4 dias. Osregistros na tabela 4 foram classificados em ordem decrescente, de acordocom a porcentagem de absorção de DMMP após 13 horas.

Tabela 4

<table>table see original document page 34</column></row><table>

(1) PS455-20A é um elastômero de poliuretano termoplástico, disponívelsob a designação comercial IROGRAN™, disponível junto à Huntsman LLC.

(2) PS440-200 é um elastômero de poliuretano termoplástico, disponívelsob a designação comercial IROGRAN™, disponível junto à Huntsman LLC.

(3) PS164-400 é um elastômero de poliuretano termoplástico, disponívelsob a designação comercial IROGRAN™, disponível junto à Huntsman LLC.

(4) Liga de poliolefina é um produto de N° FM 060105-4, disponível junto àNoveon1 Inc.

(5) HYTREL 4556 é um poliéster termoplástico, disponível sob a designaçãocomercial HYTREL™, disponível junto à Ε. I. DuPont de Nemours & Co.

(6) CA 100-200 é um elastômero de poliuretano termoplástico, disponívelsob a designação comercial IROGRAN™, disponível junto à Huntsman LLC.

(7) BYNEL 3022 é um poliéster de etileno vinil acetato modificado comanidrido, disponível sob a designação comercial HYTREL™, disponível junto àΕ. I. DuPont de Nemours & Co.

(8) PE90-208 é um elastômero de poliuretano termoplástico, disponível soba designação comercial IROGRAN™, disponível junto à Huntsman LLC.

(9) THV 220G é um terpolímero de fluorotermoplástico, disponível sob adesignação comercial THV™, disponível junto à Dyneon1 LLC.

(10) SOLTEX PVDF é uma resina termoplástica de fluoreto de polivinilideno,disponível sob a designação comercial SOLTEX™, disponível junto à SolvaySolexis.

(11) ELVAX 3174 é um polímero de etileno vinil acetato, disponível sob adesignação comercial ELVAX™, disponível junto à Ε. I. DuPont de Nemours &Co.

(12) THV 500G é um terpolímero de fluorotermoplástico, disponível sob adesignação comercial THV™, disponível junto à Dyneon, LLC.

(13) ENGAGE 8401 é um elastômero de poliolefina, disponível sob adesignação comercial ENGAGE™, disponível junto à Dow Chemical Company.

(14) VlSTAMAXX VM3000 é um elastômero de poliolefina, disponível sob adesignação comercial VISTAMAXX™, disponível junto à ExxonMobiI ChemicalCompany.

(15) ENGAGE 8411 é um elastômero de poliolefina, disponível sob adesignação comercial ENGAGE™, disponível junto à Dow Chemical Company.

(16) A amostra era maleável, e saturada com DMMP.(17) A amostra exibiu grave distorção e urdidura.

(18) A amostra exibiu distorção moderada.

Os dados na tabela 4 mostram a resistência relativa de absorçãode DMMP dos discos produzidos a partir de uma variedade de materiais poliméricos. Expor o disco por algumas horas ou mesmo alguns dias a vaporde DMMP pode representar um teste menos rigoroso que a exposição de umamanta não-carregada produzida a partir do mesmo polímero por 6 dias.Entretanto, a preparação de amostras de discos poliméricos é mais fácil emenos dispendiosa que a fabricação de uma manta, e pode proporcionar umpreditor útil para a resistência à absorção de DMMP de uma manta produzida apartir de um material polimérico similar ou igual.

Exemplo Comparativo

Usando o método geral do exemplo 1, uma manta de camadaúnica foi produzida a partir de poliuretano termoplástico IROGRAN PS440-200 e grânulos de carbono de 40x140. A manta completa continha 0,202 g/cm2 decarbono (91%, em peso, de carbono) e tinha um diâmetro eficaz da fibra de15 micrômetros. Uma amostra de 81 cm2 desta manta, contendo 16,4 g decarbono, foi exposta à <35% de umidade relativa, em um fluxo de ar de14 L/min contendo 250 ppm de vapor de tolueno. A figura 9 mostra um plano da concentração a justante de tolueno para esta manta (Curva B) e para umamanta (Curva A) produzida de acordo com o Exemplo 19 da patente U.S. N03.971.373 (Braun). A manta do Exemplo 19 de Braun continha fibras depolipropileno e 17,4 g de carbono (89%, em peso, de carbono). Conformemostrado na figura 9, a manta do Exemplo 19 de Braun exibiu, substancialmente, menos capacidade de adsorção, apesar do fato de que umamanta à base de poliuretano acima descrita continha menos carbono. Acredita-se que a performance melhorada da manta à base de poliuretano se deve aofato de seu fator de adsorção A maior.Uma manta de duas camadas à base de poliuretano foi produzidade acordo com o método geral do Exemplo 1, usando-se poliuretanotermoplástico IROGRAN PS440-200, grânulos de carbono de 12x20 naprimeira camada e grânulos de carbono de 40x140 na segunda camada. Aprimeira camada continha 0,154 g/cm2 de carbono (91%, em peso, de carbono)e tinha um diâmetro eficaz da fibra de 26 micrômetros. A segunda camadacontinha 0,051 g/cm2 de carbono (91%, em peso, de carbono) e tinha umdiâmetro eficaz da fibra de 15 micrômetros. Uma amostra de 81 cm2 destamanta de duas camadas à base de poliuretano, contendo 16,6 g de carbono,foi exposta à <35% de umidade relativa, umidade relativa, em um fluxo de ar de14 L/min contendo 350 ppm de vapor de tolueno. A figura 10 mostra um planoda concentração a justante de tolueno para esta manta de duas camadas àbase de poliuretano (Curva B) e para uma manta (Curva A) produzida deacordo com o Exemplo 20 de Braun. A manta do Exemplo 20 de Brauncontinha fibras de polipropileno e 18,9 g de carbono (85%, em peso, decarbono). Conforme mostrado na figura 10, a manta do Exemplo 20 de Braunexibiu, substancialmente, menos capacidade de adsorção, apesar do fato deque a manta de duas camadas à base de poliuretano acima descrita continhamenos carbono. Acredita-se, novamente, que a performance melhorada damanta de duas camadas à base de poliuretano se deve ao fato de seu fator deadsorção A maior.

Várias modificações e alterações desta invenção serão evidentesaos versados na técnica e informados pelo presente relatório descritivo, sem seafastar desta invenção. Esta invenção não deve ser restrita ao que foi aquiapresentado apenas para propósitos ilustrativos.

Claims

1. ARTIGO LAMINADO POROSO, caracterizado porcompreender uma manta de não-tecido auto-suportada com menos de 20% empeso de fibras poliméricas exibindo não mais que cerca de 1% em peso deabsorção de dimetil metil fosfonato e pelo menos 80% em peso de partículasabsorventes enredadas na manta, com as partículas absorventes sendosuficientemente distribuídas de maneira uniforme na manta e com a(s) fibra(s)polimérica(s) sendo tais que a manta tem um fator de adsorção A de pelomenos 1,6 X 104/mm de água.

2. ARTIGO, de acordo com a reivindicação 1, caracterizadopor compreender uma pluralidade de camadas de manta de não-tecido, em queas fibras compreendem etileno hexeno termoplástico ou copolímero de etilenoocteno, em que as partículas absorventes compreendem carbono ativado oualuminam, e em que pelo menos 84% em peso de partículas absorventes estãoenredadas na manta.

3. ARTIGO, de acordo com a reivindicação 2, caracterizadopor compreender um fator de adsorção A de pelo menos 2 X 104/mm de água.

4. ARTIGO, de acordo com a reivindicação 1, caracterizadopor compreender um filtro que compreende um compartimento que suporta oartigo laminado poroso.

5. ARTIGO, de acordo com a reivindicação 1, caracterizadopor compreender um traje de proteção química, um capuz, um invólucroindividual ou outro equipamento ou dispositivo de proteção individual, onde o aré filtrado através do artigo laminado poroso ou compreender um abrigo ououtro equipamento ou dispositivo de proteção coletivo, onde o ar é filtradoatravés do artigo laminado poroso.

6. PROCESSO PARA FABRICAÇÃO DE UM ARTIGOLAMINADO POROSO, caracterizado por compreender uma manta de não-tecido auto-suportada de fibras poliméricas e partículas absorventes, oprocesso compreendendo:a) fluxo de polímero fundido através de uma pluralidade deorifícios para formar filamentos;b) atenuação dos filamentos em fibras;c) direcionar uma corrente de partículas absorventes dentreos filamentos ou fibras; ed) coletar as fibras e partículas absorventes como uma mantade não-tecido que compreende menos de 20% em peso de fibras poliméricasexibindo não mais que cerca de 1% em peso de absorção de dimetil metilfosfonato e pelo menos 80% em peso de partículas absorventes enredadas namantasendo que as partículas absorventes são suficientemente distribuídas demaneira uniforme na manta, e o polímero é tal que a manta tem um fator deadsorção A de pelo menos 1,6 X 104/mm de água.

7. PROCESSO, de acordo com a reivindicação 6,caracterizado por compreender extrusão em blocos com passagem de arquente em alta velocidade dos filamentos, em que o polímero fundidocompreende etileno hexeno termoplástico ou copolímero de etileno octeno, eem que as partículas absorventes compreendem carbono ativado ou alumina.

8. DISPOSITIVO RESPIRATÓRIO, caracterizado porcompreender uma porção interna que geralmente cobre pelo menos o nariz e aboca de um usuário, uma trajetória de admissão de ar para suprir ar ambiente àporção interna, e um artigo laminado poroso disposto através da trajetória deadmissão de ar para filtrar tal ar suprido, com o artigo laminado porosocompreendendo uma manta de não-tecido auto-suportada com menos de 20%em peso de fibras poliméricas exibindo não mais que cerca de 1% em peso deabsorção de dimetil metil fosfonato e pelo menos 80% em peso de partículasabsorventes enredadas na manta, com as partículas absorventes sendosuficientemente distribuídas de maneira uniforme na manta e com a(s) fibra(s)polimérica(s) sendo tais que o artigo tem um fator de adsorção de pelo menos-1,6 X 10^4/mm de água.

9. ELEMENTO FILTRANTE substituível para um dispositivorespiratório, caracterizado por compreender uma estrutura de suporte para semontar o elemento no dispositivo, um compartimento e um artigo laminadoporoso disposto no compartimento, de modo que o elemento pode filtrar o arque passa pelo dispositivo, com o artigo compreendendo uma manta de não-tecido auto-suportada com menos de 20% em peso de fibras poliméricasexibindo não mais que cerca de 1% em peso de absorção de dimetil metilfosfonato e pelo menos 80% em peso de partículas absorventes enredadas namanta, com as partículas absorventes sendo suficientemente distribuídas demaneira uniforme na manta e com a(s) fibra(s) polimérica(s) sendo tais que oartigo tem um fator de adsorção de pelo menos 1,6 X 104/mm de água.

10. ELEMENTO FILTRANTE, de acordo com a reivindicação-9, caracterizado pelo fato de que as fibras poliméricas compreendem etilenohexeno termoplástico ou copolímero de etileno octeno, em que as partículasabsorventes compreendem carbono ativado ou alumina, em que pelo menos-84% em peso de partículas absorventes estão enredadas na manta, e em quea manta tem um fator de adsorção A de pelo menos 2 X 104/mm de água.