BRPI0714114A2 - respirador individual de dobra plana e processo para fabricação de um respirador individual de dobra plana - Google Patents

Abstract

RESPIRADOR INDIVIDUAL DE DOBRA PLANA E PROCESSO PARA FABRICAçãO DE UM RESPIRADOR INDIVIDUAL DE DOBRA PLANA A presente invenção refere-se a um respirador de dobra plana que é produzido a partir de um painel de filtração rígido unido ao restante do respirador através de pelo menos uma linha de demarcação. O painel contém uma manta de não-tecido de camada única monocomponente porosa, que contém fibras poliméricas carregadas monocomponentes continuas e entrelaçadas de mesma composição polimérica, e que tem uma gramatura ou ligação entre fibras suficiente, de modo que a manta apresenta uma rigidez Gurley maior que 200 mg e o respirador apresenta uma queda de pressao menor que 0,19 kPa (20 mm H~ 2~O). O respirador pode ser formado sem a necessidade de camadas de enrijecimento adicionais, fibras bicomponentes, ou outro reforço, e pode ser dobrado de forma plana para armazenamento. Restos do processo de fabricação podem ser reciclados para se produzir um painel de manta de filtração rígida adicional.

Description

"RESPIRADOR INDIVIDUAL DE DOBRA PLANA E PROCESSO PARA FABRICAÇÃO DE UM RESPIRADOR INDIVIDUAL DE DOBRA PLANA" Esta invenção refere-se à respiradores de dobra plana que são usados por pessoas para protegê-las contra inalação de contaminantes transportados pelo ar.

Antecedentcs

Os respiradores pessoais são comumente usados para proteger um usuário contra inalação de partículas suspensas no ar ou contra respiração de gases desagradáveis ou nocivos. Os respiradores geralmente vêm em um de dois tipos - um formato moldado em formato de bojo ou em formato de dobra plana. O formato de dobra plana tem vantagens pois ele pode ser carregado no bolso do usuário até ser necessário, desdobrado para utilização, e redobrado em forma plana para armazenamento. Respiradores de dobra plana comercialmente disponíveis usam, tipicamente, um elemento de enrijecimento (por exemplo, uma estrutura resiliente de suporte ou outro elemento de suporte, vide, por exemplo, a patente U.S. N0 4.300.549 (Parker)) ou uma camada de enrijecimento (por exemplo, uma manta de não-tecido de alta gramatura que contém fibras de diâmetro largo de alto módulo, como fibras de poliéster, vide, por exemplo, a patente U.S. N0 6.123.077 (Bostock et al.)) para dar maior estabilidade estrutural ao respirador desdobrado. O elemento de enrijecimento ou camada de enrijecimento pode ajudar o respirador a resistir a deflexão durante ciclos de respiração para desencorajar ou evitar que os lábios e narinas do usuário entrem em contato com a superfície interna do respirador.

Sumário da Invenção Apesar do fato de que os elementos de enrijecimento e camadas de

enrijecimento são benéficos, uma vez que eles otimizam a integridade estrutural de um respirador, o uso de tais componentes pode aumentar de forma indesejada o peso, o volume e o custo do respirador como um todo. Devido ao fato de que os elementos de enrijecimento e camadas de enrijecimento não fornecem capacidades de filtração significativas, e limitam a extensão a qual resíduos de fabricação podem ser reciclados, os requerentes procuraram eliminar esses componentes de um respirador de dobra plana. Algumas patentes dizem que o elemento de enrijecimento ou camada de enrijecimento é meramente opcional ou preferencial (vide, por exemplo, a patente U.S. N0 6.123.077 e a patente U.S. N0 4.920.960 (Hubbard et al.) mencionadas acima). É difícil, na prática, eliminar esses componentes, pois sua remoção faz com que o respirador fique indesejavelmente frágil quando desdobrado e usado. Os requerentes agora encontraram um meio para fornecer tanto

enrijecimento como capacidades de filtração em uma única camada, de modo que um respirador de dobra plana pode ser feito como tendo um peso, volume ou custo de fabricação reduzido.

A invenção fornece, em um aspecto, um respirador individual de dobra plana que compreende pelo menos um painel de filtração rígido unido ao restante do respirador através de pelo menos uma linha de demarcação, com o painel compreendendo uma manta de não-tecido de camada única monocomponente porosa, que contém fibras poliméricas carregadas monocomponentes contínuas e entrelaçadas de mesma composição polimérica, e que tem gramatura ou ligação entre as fibras suficiente de modo que a manta apresenta uma Rigidez Gurley maior que 200 mg e o respirador apresenta uma queda de pressão menor que 0,19 kPa (20 mm H2O). O respirador é capaz de ser dobrado até uma configuração dobrada substancialmente plana e desdobrado até uma configuração aberta convexa. Em outro aspecto a invenção apresenta um processo para fabricação

de um respirador individual de dobra plana, com o processo compreendendo:

a) obtenção de uma manta de não-tecido de camada única monocomponente, que contém fibras poliméricas monocomponentes eletricamente carregadas, contínuas e entrelaçadas de mesma composição polimérica, com a manta contendo uma gramatura ou ligação entre fibras suficiente, a fim de apresentar uma Rigidez Gurley maior que 200 mg;

b) formação de pelo menos uma linha de demarcação na manta carregada, para fornecer pelo menos um painel que é definido, pelo menos em

parte, pela linha de demarcação; e

c) adaptação da manta para fornecer um corpo da máscara que exibe uma queda de pressão menor que 0,19 kPa (20 mm H2O) e que é capaz de ser dobrado até uma configuração dobrada substancialmente plana e

desdobrado a uma configuração aberta convexa.

Em ainda outro aspecto, a invenção apresenta um processo para fabricação de um respirador individual de dobra plana, com o processo compreendendo:

a) formação de uma manta de não-tecido de camada única monocomponente, a partir de fibras poliméricas monocomponentes eletricamente carregadas, contínuas e entrelaçadas de mesma composição polimérica, e carregamento da manta, com a manta contendo uma gramatura ou ligação entre fibras suficiente, a fim de apresentar uma Rigidez Gurley maior que 200 mg;

b) formação de pelo menos uma linha de demarcação na manta

carregada, para fornecer pelo menos um painel que é definido, pelo menos em parte, pela linha de demarcação; e

c) adaptação da manta para fornecer um corpo da máscara que exibe uma queda de pressão menor que 0,19 kPa (20 mm H2O) e que é capaz de ser dobrado até uma configuração dobrada substancialmente plana e desdobrado a uma configuração aberta convexa.

A complexidade do produto e o desperdício podem ser reduzidos através da eliminação de uma camada de enrijecimento separada e pela eliminação potencial de outras camadas como uma camada de revestimento exterior de tecido. Além disso, se as fibras da camada de enrijecimento e as fibras de qualquer outra camada (como uma camada de revestimento interna ou externa de tecido) no respirador tem a mesma composição polimérica e materiais de ligação externos não são empregados, restos não usados podem ser recuperados e totalmente reciclados para produzir material de partida adicional.

Estes e outros aspectos da invenção serão aparentes a partir da descrição detalhada abaixo. Entretanto, sob nenhuma hipótese, os sumários acima deverão ser interpretados como limitações do assunto, pois tal assunto é definido única e exclusivamente nas reivindicações em anexo e nas alterações que porventura ocorram durante um eventual litígio.

Breve Descrição dos Desenhos

A figura 1 é uma vista lateral de um respirador de dobra plana 10, de acordo com a presente invenção;

A figura 2 é uma vista frontal de um respirador de dobra plana 10 da figura 1, mostrado em uma configuração aberta, pronta para uso;

A figura 3 é uma ilustração esquemática de um processo de fabricação exemplificador para fabricação de respiradores de dobra plana, de acordo com a presente invenção;

A figura 4 é uma ilustração esquemática de uma pré-forma 146 feita usando-se o processo da figura 3, de acordo com a presente invenção;

A figura 5 é uma vista frontal de uma outra modalidade do um respirador de dobra plana 160, de acordo com a presente invenção, em sua configuração de dobra plana;

A figura 6 é uma vista frontal do respirador de dobra plana 160 da figura 5 em sua configuração aberta, pronta para uso, de acordo com a presente invenção;

A figura 7 é uma vista esquemática em seção transversal de um processo exemplificador para fabricação de uma manta monocomponente rígida de camada única 264, de acordo com a presente invenção, mediante o uso de matriz de meitbiowing 202 cujos orifícios 246 e 248 são supridos com polímeros de mesma composição polimérica fluindo a taxas diferentes ou com viscosidades diferentes;

A figura 8 é uma vista da extremidade de salda de uma matriz de meitbiowing exemplificadora, para uso no processo da figura 7;

A figura 9 é uma vista esquemática em seção transversal de um processo exemplificador para fabricação de uma manta monocomponente rígida de camada única 320, de acordo com a presente invenção, mediante o uso de uma matriz de meitbiowing contendo uma pluralidade de orifícios maiores e menores;

A figura 10 é uma vista em perspectiva da extremidade de saída de uma matriz de meitbiowing exemplificadora para uso no processo da figura 9; A figura 11 é uma vista lateral esquemática de um processo

exemplificador para fabricação de uma manta monocomponente rígida de camada única, mediante o uso de fiação por fusão e um aquecedor de fluxo forçado arrefecido;

A figura 12 é uma vista em perspectiva de uma parte de tratamento por calor do aparelho mostrado na figura 11; e

A figura 13 é uma vista esquemático ampliada e expandida do aparelho da figura 12.

Os símbolos de referência similares nas diversas figuras dos desenhos indicam elementos similares. Os elementos no desenho não devem ser representados em escala.

Descrição Detalhada

Conforme usado nesse documento, os termos fornecidos abaixo terão os seguintes significados: uAtenuamento dos filamentos em fibras" significa a conversão de um segmento de um filamento em um segmento de comprimento maior e tamanho menor.

"Mistura bimodal de tamanho da fibra/fração da massa" significa uma coleção de fibras tendo um histograma de fração da massa versus tamanho da fibra em pm, apresentando pelo menos dois modos. Uma mistura de tamanho da fibra/fração da massa bimodal pode incluir mais de dois modos, por exemplo, ela pode ser uma mistura de tamanho da fibra/fração da massa trimodal ou de modal mais alta. "Mistura bimodal de contagem de fibras/tamanho da fibra" significa

uma coleção de fibras contendo um histograma de contagem de fibras (freqüência) versus tamanho da fibra em μπι, apresentando pelo menos dois modos cujos tamanhos de fibra correspondentes diferem pelo menos 50% do tamanho da fibra menor. Uma mistura bimodal de contagem de fibras/tamanho da fibra pode incluir mais de dois modos, por exemplo pode ser uma mistura de contagem de fibras/tamanho da fibra trimodal ou maior.

"Ligação", quando usado em relação a uma fibra ou coleção de fibras, significa aderir firmemente uma às outras; fibras ligadas geralmente não se separam quando uma manta é submetida a manuseio normal. "Carregada", quando usado em relação a uma coleção de fibras,

significa fibras que apresentam uma perda no Fato de Qualidade FQ de pelo menos 50% (discutido abaixo) após serem expostas a uma dose absorvida de Gray de raios X de 80 KVp filtrados com uma lâmina de berílio de 1 mm com, quando avaliados para porcentagem de penetração de ftalato de dioctila (% de DOP), a uma velocidade de face de 7 cm/s.

"Contínuo", quando usado em relação a uma fibra ou coleção de fibras, significa fibras contendo uma razão de aspecto essencialmente infinita (isto é, uma razão de comprimento do tamanho de, por exemplo, pelo menos cerca de 10.000 ou mais).

"Diâmetro Eficaz da Fibra" (DEF)1 quando usado em relação a uma coleção de fibras, significa o valor determinado, de acordo com o método demonstrado em uThe Separation of Airborne Dust and Particles", de Davies, C.

N., 1952, da Institution of Mechanical Engineers1 Londres, Procedimento 1B, para uma manta de fibras de qualquer formato em seção transversal, seja ela circular ou não-circular.

"Painel de filtração" significa uma porção de um respirador de dobra plana contendo capacidades de filtração suficientes para remover uma ou mais partículas contaminantes pequenas transportadas pelo ar e contendo um ou mais limites discemíveis quando o respirador é desdobrado pra uso.

"Respirador de dobra plana" significa um dispositivo que pode ser dobrado de forma plana para armazenamento, pode ser desdobrado até um formato que se ajusta sobre pelo menos o nariz e a boca de uma pessoa e remove um ou mais contaminantes transportados pelo ar quando usado por tal pessoa.

"Linha de demarcação" significa uma dobra, junção, solda, ligação ou outra característica visível que fornece um limite discernível e, opcionalmente, uma região de articulação para um painel de filtração do respirador. "Produzido por sopro fundido", quando usado em relação a uma

manta de não-tecido, significa uma manta formada pela extrusão de um material formador de fibras através de uma pluralidade de orifícios para formar filamentos, enquanto se coloca os filamentos em contato com o ar ou outro fluído atenuante para atenuar os filamentos em fibras e, consequentemente, coletar uma camada de fibras atenuadas.

"Fibras produzidas por sopro fundido" significa fibras preparadas pela extrusão de material formador de fibras fundido através de orifícios em uma matriz, em uma corrente gasosa de alta velocidade, onde o material extrudado é primeiramente atenuado e, então, solidificado como uma massa de fibras. Fibras produzidas por sopro fundido geralmente não são orientadas. Apesar do fato de que, às vezes, foi registrado que fibras produzidas por sopro fundido são descontínuas, as fibras são geralmente longas e entrelaçadas suficientemente para que geralmente não seja possível remover uma fibra produzida por meltblown de uma massa de tais fibras ou traçar uma fibra produzida por meltblown do começo ao fim.

"Fiação por fusão", quando usado em relação a uma manta de não- tecido, significa uma manta formada pela extrusão de um material fundido de baixa viscosidade através de uma pluralidade de orifícios para formar filamentos, arrefecendo os filamentos com ar ou outro fluido para solidificar pelo menos as superfícies dos filamentos, colocando os filamentos solidificados, pelo menos parcialmente, em contato com ar ou outro fluido para atenuar os filamentos em fibras e coletar uma camada de fibras atenuadas.

uFibras de fiação por fusão" significa fibras que saem de uma matriz e passam através de uma estação de processamento onde as fibras são permanentemente extraídas e moléculas de polímero dentro das fibras são permanentemente orientadas em alinhamento com o eixo longitudinal das fibras. Tais fibras são essencialmente contínuas e são suficientemente entrelaçadas para que genericamente não seja possível remover uma fibra de fiação por fusão completa a partir de uma massa de tais fibras.

"Microfibras" significa fibras contendo um tamanho médio (conforme determinado mediante o uso de um microscopia) de 10 pm ou menos; "microfibras ultrafinas" significa microfibras contendo um tamanho médio de dois pm ou menos; e "microfibras submícron" significa microfibras contendo um tamanho médio de um pm ou menos. Quando referência é feita aqui a um lote, grupo, conjunto, etc. de um tipo particular de microfibra, por exemplo, "um conjunto de microfibras de submícron", isso significa a população completa de microfibras naquele conjunto, ou a população completa de um único lote de microfibras, e não apenas aquela porção do conjunto ou lote que têm dimensões submícron.

"Modo", quando usado em relação a um histograma da mistura de tamanho da fibra/fração da massa em pm ou um histograma da contagem de fibras (freqüência) versus tamanho da fibra em pm, significa um pico local cuja altura é maior que aquela para os tamanhos de fibra 1 e 2 μιπ menores e 1 e 2 μηι maiores que o pico local.

"Monocomponente", quando usado em relação a uma fibra ou coleção de fibras, significa fibras contendo, essencialmente, a mesma composição ao longo de sua seção transversal; monocomponente inclui blendas (isto é, ligas de polímero) ou materiais contendo aditivo, em que uma fase contínua de composição uniforme se estende ao longo da seção transversal e sobre o comprimento da fibra. "Camada única", quando usado em relação a uma manta de não-tecido,

significa meios contendo (exceto com relação ao tamanho da fibra) uma distribuição geralmente uniforme de fibras similares através da seção transversal da manta, e contendo (em relação ao tamanho da fibra) fibras representando cada população modal presente ao longo de uma seção transversal da manta. Tal manta de camada única pode ter uma distribuição geralmente uniforme de tamanhos de fibra ao longo da seção transversal da manta ou pode, por exemplo, ter um gradiente de profundidade de tamanhos de fibra como um predomínio de fibras de tamanho maior adjacentes a uma face principal da manta e um predomínio de fibras de tamanho menor adjacentes e outra face principal da manta.

"Ponto de Fusão Nominal" significa o pico máximo de uma curva de fluxo de calor total de um segundo aquecimento, a partir de calorimetria de varredura diferencial (CVD) da região de fusão de um polímero, se há apenas um máximo nessa região; e, se há mais de um máximo indicando mais de um ponto de fusão (por exemplo, devido a presença de duas fases cristalinas distintas), como a temperatura onde o pico de fusão de maior amplitude ocorre.

"Manta de não-tecido" significa uma manta fibrosa caracterizada pelo entrelaçamento ou ligação por pontos de fibras.

"De mesma composição polimérica" significa polímeros que têm essencialmente a mesma unidade molecular em repetição, mas que podem ser diferentes em peso molecular, índice de fluidez, método de produção, forma comercial, etc., e que podem, opcionalmente, conter pequenas quantidades (por exemplo, menos que cerca de 3%, em peso) de um aditivo de carregamento de eletreto.

Orientado", quando usado em relação a uma fibra polimérica ou coleção de tais fibras, significa que pelo menos porções das moléculas poliméricas das fibras são alinhadas no sentido longitudinal das fibras, como resultado da passagem das fibras através de um equipamento como uma câmara de atenuação ou máquina de extração mecânica. A presença da orientação nas fibras pode ser detectada por vários meios, incluindo medições de birrefringência e difração de raios X de ângulo obtuso.

"Poroso" significa permeável ao ar. "Fibras de tamanho menor preparadas separadamente" significa um fluxo

de fibras de tamanho menor produzidas a partir de um aparelho formador de fibras (por exemplo, uma matriz) posicionada de tal modo que o fluxo de microfibras é inicialmente separado de maneira espacial (por exemplo, sobre uma distância de cerca de 25 mm (1 pol) ou mais, mas que irá se misturar em fuga e se dispersar em um fluxo de fibras de fiação contínua de tamanho maior.

"Auto-suportado", quando usado em relação a uma manta de nao-tecido ou painel, significa que a manta ou painel não inclui uma camada de reforço contígua de fio, rede, ou outro material de enrijecimento contendo uma composição diferente daquela da manta ou do painel, e fornecendo rigidez aumentada a uma ou mais porções da manta ou do painel.

"Tamanho", quando usado em relação a uma fibra, significa o diâmetro da fibra para uma fibra contendo uma seção transversal circular, ou o comprimento da corda com a maior em seção transversal que pode ser construída ao longo de uma fibra contendo uma seção transversal não- circular.

Na prática da presente invenção, uma variedade de respiradores de dobra plana individuais podem ser feitos usando-se painéis de filtração rígidos aqui descritos. Um desses respiradores de dobra plana é mostrado na figura 1, que ilustra um respirador 10 contendo uma primeira e uma segunda linha de demarcação A e Β. A figura 2 mostra uma vista anterior do dispositivo 10 em uma configuração aberta, pronta para uso. O dispositivo 10 inclui um corpo principal 12 que contém seis painéis de filtração. Três desses painéis são mostrados na figura 1 como o painel superior direito 14, o painel central direito 16 e o painel inferior direito 18 (usando-se os termos esquerda, direita, superior e inferior no sentido do usuário). Os três painéis restantes são mostrados na figura 2 como o painel superior esquerdo 20, o painel central esquerdo 22 e o painel inferior esquerdo 24. Uma linha de divisão vertical 26 divide as metades esquerda e direita do dispositivo 10. Os painéis 14 e 20 são conectados através de uma junção soldada 28. Os painéis 16 e 22 são conectados através de uma dobra vertical central 30. Os painéis 18 e 24 são conectados através de uma junção soldada 32. Os painéis 14 e 16 são conectados através de uma linha de ligação soldada A, que, nesta modalidade, se estende sobre uma parte mas não toda a região entre os painéis 14 e 16. De maneira similar, os painéis 16 e 18 são conectados através de uma linha de ligação soldada B, os painéis 20 e 22 são conectados através de uma linha de ligação soldada A' e os painéis 22 e 24 são conectados através de uma linha de ligação soldada B'. Um ou mais dos painéis 14, 16, 18, 20, 22 e 24 podem ser fornecidos como componentes separados, e pelo menos um, com mais preferência, pelo menos dois, e, com a máxima preferência, todos os painéis de filtração 14, 16, 18, 20, 22 e 24 são painéis de filtração rígidos, conforme descrito com mais detalhes, a s eguir.

Quando cada um dos painéis de filtração 14, 16, 18, 20, 22 e 24 é um painel de filtração rígido, eles, de preferência, são formados em uma única pré-forma produzida a partir da manta de não-tecido de camada única monocomponente apresentada. O painel de filtração rígido apresentado fornece tanto filtração de contaminantes transportados pelo ar como propriedades de enrijecimento do respirador em uma camada em não-tecido única exclusiva de quaisquer camadas de manta de revestimento internas ou externas que podem, também, estar presentes. O dispositivo 10 pode ser dobrado no meio (por exemplo, para armazenamento em uma embalagem antes do uso ou no bolso de um usuário) ao longo da linha 26 que, nesta modalidade, corresponde a dobra 30. A borda facial 34 é moldada para fornecer um lacre adequado contra as bochechas, queixo e nariz de um usuário. O dispositivo 10 também inclui, de preferência, componentes adicionais como um prendedor nasal de reforço 36 e ligações como elásticos para as orelhas 38. Alguns usuários irão preferir um dispositivo fixado por meio de uma ou duas faixas (não mostradas na figura 1 e na figura 2) no lugar dos elásticos para orelha 38. O formato e o tamanho do dispositivo pode ser convenientemente variado alterando-se o formato ou orientação das junções 28 e 32. As junções 28 e 32 podem, por exemplo, ser lineares ou curvilíneas, conforme se deseje, para se alcançar uma boa conformidade com a face do usuário. A orientação das junções 28 e 32 pode ser convenientemente definida em relação ao primeiro ângulo 40 e o segundo ângulo 42, que são respectivamente extraídos em relação a dobra 30 e o primeiro ponto de origem 44 ou a dobra 30 e o segundo ponto de origem 46. O primeiro ângulo 40 pode, por exemplo, ser de cerca de 110 graus a cerca de 175 graus ou de cerca de 140 graus a cerca de 155 graus. O segundo ângulo 42 pode, por exemplo, ser de cerca de 100 graus a cerca de 165 graus, ou de cerca de 135 graus a cerca de 150 graus. Através da variação no formato das junções 28 e 32, o primeiro ângulo 40, ou o segundo ângulo 42, a conformidade do dispositivo 10 à face do usuário pode ser facilmente alterada para acomodar vários tamanhos e formatos de face. Os versados na técnica irão apreciar que, através da variação do primeiro ângulo 40 ou do segundo ângulo 42, o comprimento das junções 28 e 32 e o tamanho do dispositivo 1 soldado, costurado ou, de outro modo, unido 0 podem, consequentemente, mudar. As junções 28 e 32 podem, por exemplo, ter um comprimento de cerca de 40 mm a cerca de 80 mm, e não precisam ter necessariamente os mesmos comprimentos. Com a exceção dos painéis de filtração rígidos, detalhes adicionais com relação aos respiradores, como o dispositivo 10 e sua fabricação, podem ser encontrados na patente U.S. N° 6.394.090 B1 (Chen et al.). A figura 3 mostra uma ilustração esquemática de um processo de

produção 120 para fabricação de um dispositivo respiratório de dobra plana, como aquele mostrado na figura 1 e na figura 2. Uma manta de revestimento interna 124 opcional e uma camada de filtração rigida 126 são, de preferência, supridas sob a forma de rolo para um processo substancialmente continuo. Para facilitar a reciclagem de restos não utilizados, a manta de revestimento interna 124 é, desejavelmente, uma manta monocomponente de mesma composição polimérica que a camada de filtração rígida 126. Por exemplo, a manta de revestimento interna 124 e a camada de filtração rígida 126 podem ser ambas mantas de polipropileno. A camada de filtração rigida 126 pode, opcionalmente, ser coberta por uma manta de revestimento externa 132. Se usada, a manta de revestimento externa 132 é desejavelmente uma manta monocomponente de mesma composição polimérica que a manta de revestimento interna 124 e a camada de fiitração rígida 126. DesejaveImente, pelo menos a superfície externa eventual (isto é, a superfície que irá ficar na direção oposta ao usuário no respirador completo) da camada de fiitração rígida 126 é calandrada, uma vez que isso pode desencorajar descascamento de forma suficiente, de modo que a manta de revestimento externa 132 pode ser omitida. Se ambas as superfícies principais da camada de fiitração rígida 126 são suficientemente calandradas, o descascamento pode ser desencorajado de forma suficiente, de modo que tanto a manta de revestimento interna 124 como a manta de revestimento externa 132 podem ser omitidas. O conjunto 134 de uma-, duas- ou três-camadas de manta resultante

pode ser unido por forças de superfície, forças eletrostáticas, termossoida, adesivo ou outros meios adequados que serão familiares aos versados na técnica. O conjunto de manta 134 pode ser, em seguida, soldado e aparado em uma estação de soldagem 136 para formar uma pré-forma parcial 138. A pré-forma 138 é, de preferência, substancialmente plana, de modo que o respirador desejado pode ser formado a graus relativamente altos de velocidade e a um custo relativamente baixo, sem a necessidade de equipamento de fabricação especializado como moldes de estrutura acoplada. A pré-forma parcial 138 passa, em seguida, através de uma estação de demarcação 140 onde pelo menos uma linha de demarcação é formada na pré-forma parcial 138 para criar uma pré-forma demarcada 142. A linha ou linhas de demarcação desejadas podem ser formadas através de uma variedade de técnicas, incluindo soldagem ultra-sônica, aplicação de pressão (com ou sem a presença de calor), sutura, aplicação de faixas adesivas, e similares. A pré-forma demarcada 142 mostrada na figura 3 inclui quatro linhas de demarcação identificadas como A, A', B e B'. A linha ou linhas de demarcação podem ajudar a evitar ou desencorajar delaminação das camadas na pré-forma, podem aumentar a rigidez de um ou mais painéis de fiitração durante o uso, e podem otimizar a flexibilidade nos limites entre os painéis de fiitração quando o respirador é desdobrado para uso ou dobrado para armazenamento. As pré- formas demarcadas 142 podem, em seguida, ir para uma estação de corte 144 onde as pré-formas completas 146 são removidas do conjunto de manta 134 deixando uma porção perfurada restante 148 que pode ser enrolada em um carretei de recolhimento 150. Se as várias camadas na porção restante 148 são mantas contendo a mesma composição polimérica, então a porção restante 148 pode imediatamente, ou em qualquer estágio posterior conveniente, ser recuperado e reciclado (usando-se, por exemplo, dispositivos de pulverização, extrusoras ou outro equipamento de reciclagem que será familiar aos versados na técnica} de modo que ele pode ser feito em um novo material de partida. O material de partida pode, por exemplo, ser usado para produzir a manta de revestimento 124 e/ou a camada de filtraçâo rígida 126, com o ajuste adequado sendo feito para a quantidade de aditivo de carregamento de eletreto, caso o mesmo seja utilizado, para se produzir a camada de filtraçâo 126.

Agora com referência à figura 4, a pré-forma 146 pode, em seguida, ser dobrada ao longo da dobra bifurcada 18, e então soldada, costurada ou, de outro modo, unida ao longo das linhas CeD nos ângulos predeterminados 40 e 42 para formar as junções 28 e 32 (mostradas na figura 1 e na figura 2) que irão afetar a tamanho eventual do dispositivo 10. A pré-forma 142 pode, também (por exemplo, antes, durante ou após as junções 28 e 32 serem formadas) ser aparada para remover as porções residuais 152 e 154. Se as várias camadas nas porções de sobra 152 e 154 têm a mesma composição polimérica, então as porções residuais 152 e 154 podem ser recicladas e feitas em um novo material de partida, conforme descrito acima. Quaisquer outras ligações adicionais podem ser fixadas, e o respirador completo pode ser embalado em qualquer forma conveniente, incluindo empacotamento individual e empacotamento a granel. Os versados na técnica irão apreciar que ligações como o prendedor nasal 36 podem ser mais convenientemente fixados em outros estágios do processo de fabricação. Por exemplo, um prendedor nasal pode ser posicionado " em uma superfície externa ou interna da manta de revestimento interna 124 ou da camada de filtração rígida 126 antes que as mantas sejam colocadas juntas, ou em uma superfície interna ou externa da pré-forma 138 antes da pré-forma ser separada da porção residual 148, ou na ou dentro da pré-forma 142, antes ou depois que as junções 28 e 32 são formadas.

Outro respirador de dobra plana que pode ser formado a partir do painel de filtração rígido descrito é apresentado na figura 5 e na figura 6, que mostram, respectivamente, um dispositivo 160 em suas configurações de dobra plana e em sua configuração desdobrada, aberta e pronta para uso. O dispositivo 160 inclui um painel central 162 que é feito, de preferência, a partir da manta de filtração rígida apresentada. O dispositivo 160 inclui, também, um painel superior 164 e um painel inferior 166 que podem, também, ser produzidos a partir da manta de filtração rígida apresentada, mas desejável mente são produzidos a partir de uma manta convencional ao invés de uma manta de filtração rígida. O painel 162 é unido, respectivamente, aos painéis 164 e 166 através das junções 168 e 170. O painel 162 tem, de preferência, um formato substancialmente eliptico e as junções 168 e 170 são, de preferência, curvas ou curviííneas a fim de se fornecer um respirador contendo características de ajuste confortáveis incluindo uma configuração de respirador afastado da face. Na modalidade mostrada na figura 5 e na figura 6, o painel central 162, o painel superior 164 e o painel inferior 166 não são pregueados. O dispositivo 160 podé incluir, também, pontos de fixação 172, uma faixa para a cabeça 174 e um grampo nasal 176. Detalhes adicionais com relação a respiradores iguais ao dispositivo 160 podem ser encontrados na patente U.S. Ne 6.123.077 (Bostock et al.). Outra modalidade exemplificadora de tal dispositivo inclui um painel central produzido a partir da manta de filtração rígida apresentada e que contém uma largura de cerca de 160 a 220 mm e uma altura de cerca de 30 a 110 mm, com o dispositivo sendo capaz de ser dobrado de forma plana para armazenamento, 1 com o painel superior ou painel inferior em contato frente a frente, pelo menos parcialmente, com uma superfície do painel central e em contato com uma porção do painel inferior ou painel superior.

Uma variedade de outros respiradores de dobra plana pode ser

formado a partir da manta de filtração apresentada. Tais respiradores exemplificadores incluem aqueles mostrados nas patentes U.S. Nc 2.007.867 (Le Duc), 2.265.529 (Kemp), 2.565.124 (Durborow), 2.634.724 (Burns), 2.752.916 (Haliczer), 3.664.335 (Boucher et ai ), 3.736.928 (Andersson et al.), 3.971.369 (Aspelin et al.), 4.248.220 (White), 4.300.549 (Parker), 4.417.575 (Hilton et al.), 4.419.993 (Peterson), 4.419.994 (Hilton), 4.600.002 (Maryyanek et al.), 4.920.960 (Hubbard et al.), 5.322.061 (Brunson), 5.701.892 (Bledstein), 5.717.991 (Nozaki et al.), 5.724.964 (Brunson et al.), 5.735.270 (Bayer) e 6.474.336 B1 (WoIfe)1 e o Pedido de Patente do Reino Unido N° GB 2 103 491 (American Optical Corporation).

Os respiradores apresentados pode ser pregueados ou não-pregueados e, desejavelmente, não são pregueados. Os respiradores apresentados podem incluir, também, uma ou mais porções ou painéis moldados, mas desejavelmente são feitos sem o uso de modelagem. O painel de filtração rígido apresentado pode representar uma minoria, maioria ou mesmo toda a área de filtração disponível do respirador. As dobras, junções, soldas, ligações ou outras linhas de demarcação apresentadas podem ser lineares, curvas ou curvilíneas. Em algumas modalidades contendo múltiplas linhas de demarcação, uma linha ou linhas de demarcação podem se cruzar com uma outra linha ou linhas de demarcação. Em outras modalidades, nenhuma linha de demarcação irá cruzar com outra linha de demarcação. Os respiradores apresentados podem ter uma queda de pressão menor que 0,19 kPa (20 mm H2O), quando expostos a um aerossol de 1%, em peso, de cloreto de sódio fluindo a 95 L/min. Por exemplo, eles podem ter uma queda de pressão menor que 0,09 kPa (10 mm H2O). Os 'respiradores apresentados podem, também, ter uma penetração máxima menor que 20%, quando expostos a um aerossol de 1 %, em peso, de cloreto de sódio fluindo a 95 L/min. Por exemplo, eles podem ter uma penetração de carga máxima menor que 5% ou uma penetração de carga máxima menor que 1% quando expostos a um aerossol de 2% de cloreto de sódio com 0,075 pm de diâmetro, fluindo a 85 L/min.

Uma variedade de materiais formadores de fibra polimérica podem ser usados para preparar as mantas de filtração rígidas apresentadas. O polímero pode ser essencialmente qualquer material formador de fibra termoplástico semi-cristalino, que pode ser submetido a um processo de formação de fibra e manta escolhido e que é capaz de fornecer uma manta de não-tecido carregada que irá manter propriedades de eletreto ou separação de cargas satisfatória. Materiais formadores de fibra polimérica preferenciais são resinas semi-cristalinas não-condutivas que contém uma resistividade volumétrica de 10140hm-centímetros ou mais, á temperatura ambiente (22°C). De preferência, a resistividade volumétrica é de cerca de 1016 Ohm-centlmetros ou mais. A resistividade do material formador de fibra polimérica pode ser medida de acordo com o teste padronizado ASTM D 257-93. O material formador de fibra polimérica é também, de preferência, substancialmente isento de componentes como agentes antiestática, que poderiam aumentar significativamente a condutividade elétrica ou, de outro modo, interferir na habilidade das fibras de aceitar e manter cargas eletrostáticas. Alguns exemplos de polímeros que podem ser usados em mantas carregáveis incluem polímeros termoplásticos contendo poliolefinas como polietileno, polipropileno, polibutileno, poli(4-metil-1-penteno) e copolimeros de olefina cíclica, e combinações de tais polímeros. Outros polímeros que podem ser usados mas que podem ser difíceis de se carregar ou que podem perder carga rapidamente incluem policarbonatos, copolímeros de bloco como ? estireno-butadieno-estireno e estireno-isopreno-estireno, poliésteres como tereftalato de polietileno, poliamidas, poliuretanos, e outros polímeros que serão familiares aos versados na técnica. As mantas de filtração rígidas apresentadas são, de preferência, preparadas a partir de poli-4-metil-1- penteno ou polipropileno. Com a máxima preferência, as mantas são preparadas a partir de homopolímero de polipropileno, devido a sua habilidade de reter carga elétrica, particularmente em ambientes úmidos.

Aditivos podem ser adicionados ao polímero para melhorar o desempenho, a capacidade de carregamento de eletreto, as propriedades mecânicas, as propriedades de envelhecimento, o tingimento, as propriedades de superfície ou outras características de interesse da manta de filtração. Aditivos representativos incluem cargas, agentes nucleantes (por exemplo, dibenzilideno sorbitol MILLAD™ 3988, disponível comercialmente junto à Milliken Chemical), aditivos de aperfeiçoamento de carregamento de eletreto (por exemplo, melanina tristearila, e vários estabilizantes de luz como CHIMASSORB™ 119 e CHIMASSORB 944, disponíveis junto à Ciba Specialty Chemicals), iniciadores de cura, agentes de enrijecimento (por exemplo, poii(4- metil-1-penteno)), agentes ativos de superfície e tratamentos de superfície (por exemplo, tratamentos através de átomo de flúor para melhorar o desempenho de filtração em um ambiente de névoa oleosa, conforme descrito nas Patentes U.S. Nd 6.398.847 B1, 6.397.458 B1 e 6.409.806 B1, atribuídas a Jones et aí.)- Os tipos e quantidades de tais aditivos serão familiares aos versados na técnica. Por exemplo, aditivos aperfeiçoados de carregamento de eletreto estão geralmente presentes em uma quantidade de menos que cerca de 5%, em peso, e, mais tipicamente, menos que cerca de 2%, em peso.

A manta de filtração rígida apresentada pode ter uma variedade de valores de Diâmetro Eficaz da Fibra, por exemplo, um DEF de cerca de 5 a cerca de 40 μιτι, ou de cerca de 6 a cerca de 35 μπι. A manta pode, também, ter uma * variedade de gramaturas, por exemplo uma gramatura de cerca de 100 a cerca de 500 g/m2 (g/m2) ou cerca de 150 a cerca de 250 g/m2. A manta apresentada pode ter um valor de Rigidez Gurley de pelo menos cerca de 200 mg, pelo menos cerca de 300 mg, pelo menos cerca de 400 mg, pelo menos cerca de 500 mg, pelo menos cerca de 1.000 mg ou pelo menos cerca de 2.000 mg.

A manta de filtração rígida apresentada pode, convenientemente, ser formada como uma manta contendo uma mistura de tamanho da fibra/fração da massa bimodal de microfibras e fibras de tamanho maior, como as mantas descritas nos Pedidos de Patente U.S. de Ne Serial 11/461.136 e 11/461.145, depositados em 31 de Julho de 2006, e no Pedido de Patente co-pendente U.S. N0 11/693.017, depositado em 29 de Março de 2007. O processo de fabricação descrito no pedido mencionado em segundo lugar é exemplificador e pode ser sumarizado conforme exposto a seguir. A figura 7 e a figura 8 ilustram um aparelho 200 para fabricação de uma manta de não-tecido monocomponente porosa, contendo uma mistura bimodal de contagem de fibras/tamanho da fibra de microfibras contínuas e fibras de tamanho maior entrelaçadas de mesma composição poiimérica. A matriz de meltblowing 202 é suprida com um primeiro material formador de fibras liqüefeito, alimentado a partir de uma tremonha 204, uma extrusora 206 e um conduto 208 a uma primeira taxa de fluxo ou primeira viscosidade. A matriz 202 é suprida separadamente com um segundo material formador de fibras liqüefeito de mesma composição poiimérica, alimentado a partir de uma tremonha 212, uma extrusora 214 e um conduto 216 a uma segunda taxa de fluxo ou viscosidade diferente. Os condutos 208 e 216 estão em comunicação fluida respectiva com a primeira e a segunda cavidade da matriz 218 e 220, situadas na primeira e segunda partes genericamente simétricas 222 e 224, que formam as paredes externas 218 e 220 das cavidades da matriz. A primeira e a segunda parte , genericamente simétrica 226 e 228 formam as paredes internas 218 e 220 das cavidades da matriz, e se encontram na junção 230. As partes 226 e 228 podem ser separadas ao longo de quase todo o seu comprimento através de isolamento 232. As placas defletoras 240 e 242 direcionam correntes de fluido de atenuação (por exemplo, ar aquecido), de modo que eles convergem em um conjunto de filamentos 252 resultantes da matriz de meltblowing 202 e atenuam os filamentos 252 em fibras 254. As fibras 254 aterrissam contra um coletor poroso 256 e formam uma manta de não-tecido produzida por meltblown auto- suportada 258. A manta 258 pode, opcionalmente, ser calandrada usando-se, por exemplo, os cilindros 260 e 262, para fornecer mantas calandradas 264. As taxas em que o polímero é fornecido a partir das tremonhas 204 e 212, a taxa em que o coletor 256 é operado ou as temperaturas empregadas quando se opera o aparelho 200 podem ser ajustadas para fornecer uma manta coletada contendo o grau desejado de Rigidez Gurley. Afigura 8 m ostra a matriz de meltblowing 202 e m uma vista em

perspectiva da extremidade de saída, com as placas defletoras 240 e 242 de gás de atenuação removidas. As partes 222 e 224 se encontram ao longo da junção 244, onde está situado um primeiro conjunto de orifícios 246 e um segundo conjunto de orifícios 248 e através dos quais o conjunto de filamentos 252 irá emergir. As cavidades da matriz 218 e 220 estão em comunicação fluida respectiva, por meio das passagens 234, 236 e 238, com o primeiro conjunto de orificios 246 e o segundo conjunto de orifícios 248.

O aparelho mostrado na figura 7 e na figura 8 pode ser operado de vários modos ou modificado de várias maneiras para fornecer um fluxo de fibras de tamanho maior a partir de uma cavidade da matriz e fibras de tamanho menor a partir de uma outra cavidade da matriz e, por meio disso, formar uma manta de não-tecido contendo uma mistura de tamanho da fibra/fração da massa bimodal de fibras de tamanho maior e fibras de tamanho menor entrelaçadas de mesma composição polimérica. Por exemplo, um spolimero idêntico pode ser suprido a partir das extrusoras 206 e 214 (ou, caso se deseje, a partir de uma única extrusora com duas saídas, não mostrada na figura 7) através de um conduto de tamanho maior 208 até uma cavidade da matriz 218 e através de um conduto de tamanho menor 216 na cavidade da matriz 220, a fim de se produzir fibras de tamanho menor a partir dos orifícios 246 e fibras de tamanho maior a partir dos orifícios 248. Um polímero idêntico pode ser suprido a partir da extrusora 206 até a cavidade da matriz 218 e a partir da extrusora 214 até a cavidade da matriz 220, com a extrusora 206 contendo um diâmetro maior ou uma temperatura de operação maior que a da extrusora 214, a fim de se suprir o polímero a uma taxa de fluxo mais alta ou uma viscosidade mais baixa a cavidade da matriz 218 e a uma taxa de fluxo mais baixa ou viscosidade mais alta a cavidade da matriz 220, e para produzir fibras de tamanho menor a partir dos orifícios 246 e fibras de tamanho maior a partir dos orifícios 248. A cavidade da matriz 218 pode ser operada a uma alta temperatura e a cavidade da matriz 220 pode ser operada a uma baixa temperatura, a fim de se produzir fibras de tamanho menor a partir dos orifícios 246 e fibras de tamanho maior a partir dos orifícios 248. Os polímeros de mesma composição polimérica mas com índices de fusão diferentes podem ser supridos a partir da extrusora 206 até a cavidade da matriz 218 e a partir da extrusora 214 até a cavidade da matriz 220 (usando-se, por exemplo, uma versão com baixo índice de fluidez do polímero na extrusora 206 a uma versão de alto índice de fluidez do mesmo polímero na extrusora 214, a fim de se produzir fibras de tamanho menor a partir dos orifícios 246 e fibras de tamanho maior a partir dos orifícios 248). Os versados na técnica irão apreciar que outras técnicas (por exemplo, a inclusão de um solvente no fluxo de material formador de fibras liqüefeito fluindo até a cavidade da matriz 218, ou o uso de uma trajetória de fluxo mais curta através da cavidade da matriz 218 e uma trajetória de fluxo mais longa através da cavidade da matriz 220) e •í combinações de tais técnicas e os vários modos de operação discutidos acima possam, também, ser empregados.

Para a modalidade mostrada na figura 8, os orifícios 246 e 248 são dispostos em uma ordem alternada em uma fileira única ao longo da extremidade de saída da matriz 202, e em comunicação fluida respectiva a uma razão de 1:1 com as cavidades da matriz 218 e 220. Outras disposições dos orifícios e outras razões dos números de orifícios 246 e 248 podem ser empregadas para fornecer mantas de não-tecido com distribuições alteradas do tamanho da fibra. Por exemplo, os orifícios podem ser dispostos em uma pluralidade de fileiras (por exemplo, 2, 3, 4 ou mais fileiras) entre as saídas de fluxo de ar de atenuação. Padrões além de fileiras podem ser empregados, caso se deseje, por exemplo, orifícios dispostos de modo aleatório. Se dispostos em uma pluralidade de fileiras, cada fileira pode conter orifícios de apenas um conjunto ou tanto do primeiro como do segundo conjunto. O número de orifícios no primeiro e no segundo conjunto podem estar em uma variedade de razões, por exemplo, 10:90, 20:80, 30:70, 40:60, 50:50, 60:40, 70:30, 80:20, 90:10 e outras razões, dependendo da estrutura de manta desejada. Quando orifícios tanto do primeiro como do segundo conjunto são dispostos em uma fileira ou fileiras, o primeiro e o segundo conjunto de orifícios não precisam ser alternados e, ao invés disso, podem ser disposto de qualquer forma desejada, por exemplo, 1221, 1122211, 11112221111 e outras disposições, dependendo da estrutura de manta desejada. A ponta da matriz pode conter mais de um conjunto de orifícios, por exemplo, um primeiro, um segundo, um terceiro e, caso seja necessário, conjuntos adicionais de orifícios em comunicação fluida respectiva com o primeiro, o segundo, o terceiro e, caso seja necessário, cavidades de matriz adicionais dentro da matriz de meltblowing, a fim de se obter uma manta com uma distribuição trimoda! ou de modaf maior dos tamanhos de fibra. As porções restantes do aparelho de meltblowing associado serão ^familiares aos versados na técnica. Por exemplo, detalhes adicionais com relação a meltblowing podem ser encontrados em "Superfine Thermoplastic Fibers", em Industrial Engineering Chemistry, de Wente, Van A., Volume 48, páginas 1.342 e seguintes (1956), ou no Relatório N° 4364 da Naval Research Laboratories, publicado em 25 de Maio de 1954, intitulado "Manufacture of Superfine Organic Fibers", de Wente, V. A.; Boone, C. D.; e Fluharty1 E. L.; e na patente U.S. N" 5.993.943 (Bodaghi et al.).

A manta de filtração rígida apresentada pode, também, ser formada usando-se meltblowing e um aparelho 270 como aquele mostrado na figura 9. Material polimérico formador de fibras liqüefeito alimentado a partir de uma tremonha 272 e uma extrusora 274 entra na matriz de meltblowing 276 por meio de uma entrada 278, flui através da cavidade da matriz 280, e sai da cavidade da matriz 280 através de uma fileira (discutida abaixo em conexão com a figura 10) com orifícios de tamanho maior e menor dispostos em linha ao longo da saída frontal da cavidade da matriz 280, e através da qual o material formador de fibras é extrudado como um conjunto de filamentos 282. Um conjunto de orifícios cooperativos de gás, através do qual um gás, tipicamente ar aquecido, é forçado a uma alta velocidade, atenua os filamentos 282 em fibras 284. As fibras 284 aterrissam contra um coletor poroso 286 e formam uma manta de nao-tecido produzida por meltblown auto-suportada 288. A manta pode, opcionalmente, ser calandrada usado-se, por exemplo, os cilindros 260 e 262 para fornecer uma manta calandrada 289. As taxas em que o polímero é fornecido a tremonha 272, a taxa em que o coletor 286 é operado ou as temperaturas empregadas quando se opera o aparelho 270 podem ser ajustadas para fornecer uma manta coletada contendo o grau desejado de Rigidez Gurley.

A figura 10 mostra a matriz de meltblowing 276 em uma vista em , perspectiva da extremidade de saída, com as placas defletoras de gás de «-atenuação removidas. A matriz 276 inclui uma porção de ponta projetada 290 com uma fileira 292 de orifícios maiores 294 e orifícios menores 296, que definem uma pluralidade de passagens de fluxo através da qual material formador de fibra liqüefeito sai da matriz 276 e forma os filamentos 282. Os orifícios 298 recebem parafusos auxiliares (não mostrados na figura 10) que seguram as várias partes da matriz juntas. Na modalidade mostrada na figura 10, os orifícios maiores 294 e orifícios menores 296 tem uma razão de tamanho de 2:1 e há 9 orifícios menores 296 para cada orifício maior 294. Outras razões de tamanhos de orifício maiormenor podem ser usadas, por exemplo, razões de 1,5:1 ou maior, 2:1 ou maior, 2,5:1 ou maior, 3:1 ou maior, ou 3,5:1 ou maior. Outras razões do número de orifícios menores por orifício maior também podem ser usadas, por exemplo, razões de 5:1 ou maior, 6:1 ou maior, 10:1 ou maior, 12:1 ou maior, 15:1 ou maior, 20:1 ou maior ou 30:1 ou maior. Tipicamente, haverá uma correspondência direta entre o número de orifícios menores por orifício maior e o número de fibras de diâmetro menor (por exemplo, microfibras sob condições de operação apropriadas) por fibra de tamanho maior. Conforme será apreciado pelos versados na técnica, taxas de fluxo de polímero, temperaturas de operação da matriz e taxas de fluxo de ar de atenuação adequadas devem ser escolhidas de modo que fibras de tamanho maior sejam produzidas a partir de filamentos atenuados formados pelos orifícios maiores, microfibras sejam produzidas a partir de filamentos atenuados formados pelos orifícios menores, e a manta completa tenha uma estrutura, rigidez e outras propriedades físicas desejadas. As mantas bimodais descritas podem ser feitas de outras formas,

incluindo o uso de fiação por fusão para formar as fibras de tamanho maior e usando-se meltbiowing para formar fibras de tamanho menor (por exemplo, microfibras) preparadas separadamente de mesma composição polimérica. Um fluxo de fibras de tamanho maior da matriz de fiação por fusão e um f uxo de fibras .de tamanho menor da matriz de meítblowing podem ser posicionados de modo que os dois fluxos se unam em vôo para fornecer um fluxo combinado de fibras maiores e fibras menores entrelaçadas, que podem, então, pousar em um coietor adequado para fornecer uma manta de não-tecido contendo uma mistura bimodal de fração da massaAamanho da fibra das fibras de tamanho maior e menor. Detalhes adicionais relacionados a esse processo e as mantas de não-tecido feitas sâo mostrados nos Pedidos de Patente U.S. de N° Serial 11/457.906, 11/481.145 e 11/461.192. depositados em 31 de Julho de 2006. A manta de filtração rigida apresentada pode, também, ser

convenientemente formada como uma manta de nâo-tecido de camada única monocomponente de fibras poliméricas monocomponentes contínuas, feitas através da fiação por fusão, coleta, aquecimento e arrefecimento das fibras poliméricas monocomponentes, sob condições térmicas suficientes para formar uma manta de fibras de fiação por fusão orientadas parcialmente cristalinas e parcialmente amorfas de mesma composição polimérica, que são ligadas para formar uma manta coerente e manuseável que pode ser ainda mais amaciada enquanto mantém sua orientação e estrutura de fibra, como as mantas descritas nos Pedidos de Patente U.S. de N° Seriai 11/457.899, 11/461.128 e 11/461.201, depositados em 31 de Julho de 2006. O processo de fabricação descrito nesses pedidos é exemplificador e pode ser sumarizado conforme exposto a seguir. Uma manta coletada de fibras de fiação por fusão semi- cristalinas orientadas que inclui uma fase caracterizada por amorfismo é submetida a uma operação controlada de aquecimento e arrefecimento que inclui a) passagem forçada, através da manta, de um fluido aquecido a uma temperatura alta o suficiente para amaciar a fase caracterizada por amorfismo das fibras (que é geralmente maior que a temperatura inicial de fusão do material de tais fibras) por um tempo muito curto para fundir todas as fibras (isto é, fazendo com que tais fibras percam sua natureza fibrosa distinta; de preferência, o tempo de aquecimento é muito curto para causar distorção significativa da seção transversal da fibra), e b) arrefecimento imediato da manta através da passagem forçada, através da manta, de um fluido contendo capacidade de calor suficiente para solidificar as fibras amaciadas (feto é, para solidificar a fase caracterizada por amorfismo das fibras amaciadas durante o tratamento por calor). De preferência os fluidos que passam através da manta são correntes gasosas, e, de preferência, eles são ar. Neste contexto passagem "forçada" de um fluido ou corrente gasosa através de uma manta significa que uma força em adição a pressão ambiente normal é aplicada ao fluido para impulsionar o fluido através da manta. Em uma modalidade preferencial, a etapa de arrefecimento apresentada inclui passagem da manta em uma esteira transportadora através de um dispositivo (que pode ser chamado de aquecedor de fluxo arrefecido, conforme discutido subseqüentemente) que fornece uma corrente gasosa aquecida focalizada (tipicamente ar) saindo de um aquecedor sob pressão e se unindo a um lado da manta, com um dispositivo de remoção de gás do outro lado da manta para auxiliar na remoção do gás aquecido através da manta; geralmente, a corrente aquecida é em forma de faca ou de cortina (como a emanada a partir de uma fenda alongada ou retangular), se estende ao longo da largura da manta e é uniforme (isto é, tem uma uniformidade na temperatura e flui de modo a aquecer as fibras da manta com um grau conveniente de uniformidade). A corrente aquecida é, em alguns aspectos, similar à corrente aquecida de um ■conector a ar" ou "lâmina de ar quente", apesar do fato de que ela pode ser submetida à controles especiais que modulam o fluxo, fazendo com que o gás aquecido seja distribuído uniformemente e uma taxa controlada, através da largura da manta para aquecer e amaciar totalmente, uniformemente e rapidamente as fibras de fiação por fusão até uma temperatura alta útil. . Arrefecimento forçado segue imediatamente o aquecimento para congelar , rapidamente as fibras de uma forma morfolôgica purificada ("imediatamente" significa parte da mesma operação, isto é, sem um tempo de intervalo de armazenamento, como o que ocorre quando uma manta é enrolada em uma bobina antes da próxima etapa de processamento). Em uma modalidade preferencial, o aparelho de remoção de gás está posicionado na parte inferior da manta a partir da corrente gasosa aquecida, de modo a extrair um gás ou outro fluido de resfriamento, por exemplo, ar ambiente, através da manta prontamente após ela ser aquecida e, por meio disso, arrefecendo rapidamente as fibras. O tempo do aquecimento é controlado, por exemplo, pelo comprimento da região de aquecimento ao longo da trajetória que a manta atravessa e pela velocidade em que a manta é movida através da região de aquecimento até a região de resfriamento, para causar fusão/amaciamento desejado da fase caracterizada por amorfismo, sem fundir toda a fibra. Com referência à figura 11, o material formador de fibras é trazido até

um cabeçote de extrusão 310 - nesse aparelho ilustrativo, através da introdução de um material formador de fibra polimérica em uma tremonha 311, fusão do material em uma extrusora 312, e bombeamento do material fundido em um cabeçote de extrusSo 310 através de uma bomba 313. Material polimérico sólido em pélete ou outra forma particulada é mais comumente usado e fundido até um estado líquido, bombeável. O cabeçote de extrusão 310 pode ser uma fiandeira ou conjunto de fiandeiras convencional, que geralmente incluem múltiplos orifícios dispostos em um padrão regular, por exemplo, fileiras de linhas retas. Filamentos 315 de líquido formador de fibras são extrudados do cabeçote de extrusão e transmitidos até uma câmara de processamento ou atenuador 316. O atenuador pode, por exemplo, ser um atenuador de parede móvel como aquele mostrado na Patente U.S. N0 8.607.624 B2 (Berrigan et ai ). A distância 317 através da qual os filamentos 315 extrudados viajam antes de chegarem ao atenuador 316 pode variar, assim como as condições as quais eles são expostos. Correntes de arrefecimento de ar ou outro gás 318 Sio apresentadas aos filamentos extrudados para reduzir a temperatura dos filamentos extrudados 315. Alternativamente, correntes de ar ou outro gás podem ser aquecidas para facilitar o estiramento das fibras. Pode haver uma OU mais correntes de ar ou outro fluido -- por exemplo, uma primeira corrente de ar 318a que passa de maneira transversal à corrente de filamento, que pode remover materiais gasosos indesejados ou vapores liberados durante a extrusão; e uma segunda corrente de ar de arrefecimento 318b que alcança uma redução de temperatura desejada. Ainda mais correntes de arrefecimento podem ser usadas; por exemplo, a corrente 318b pode, por si só, incluir mais de uma corrente para alcançar um nivel desejado de arrefecimento. Dependendo do processo sendo usado ou a forma desejada do produto final, o ar de arrefecimento pode ser suficiente para solidificar os filamentos extrudados 315 antes que eles alcancem o atenuador 316. Em outros casos, os filamentos extrudados ainda estão em uma condiçáo amaciada ou fundida quando eles entram no atenuador. Alternativamente, nenhuma corrente de arrefecimento é usada; nesse caso, ar ambiente ou outro fluido entre o cabeçote de extrusão 310 e o atenuador 316 pode ser um meio para qualquer mudança nos filamentos extrudados antes deles entrarem no atenuador.

Os filamentos 315 passam através do atenuador 316, conforme discutido com mais detalhes abaixo, e, então, saem para um coletor 319 onde eles são coletados como uma massa de fibras 320. No atenuador, os filamentos são alongados e reduzidos em diâmetro e as moléculas de polímero nos filamentos se tornam orientadas, e pelo menos porções das moléculas de polímero dentro das fibras se alinham ao eixo longitudinal das fibras. No caso , de polímeros semi-cristalinos, a orientação é geralmente suficiente para , desenvolver cristalinidade induzida por alongamento, que reforça e muito as fibras resultantes. O coletor 319 é, geralmente, poroso e um dispositivo de remoção de gás 414 pode ser posicionado abaixo do coletor para ajudar na deposição das fibras no coletor. A distância 321 entre a saída do atenuador e o coletor pode variar para se obter diferentes efeitos. Além disso, antes da coleta, os filamentos extrudados ou fibras podem estar sujeitos a inúmeras etapas adicionais de processamento nâo ilustradas na figura 11, como, por exemplo, estiramento adicional, aspersâo, etc. Após a coleta, a massa coletada 320 é, geralmente, aquecida e arrefecida, conforme descrito com mais detalhes, a seguir; mas a massa pode ser enrolada em um cilindro de armazenamento para aquecimento e arrefecimento posterior, caso se deseje. Geralmente, uma vez que a massa 320 foi aquecida e arrefecida ela pode ser transmitida a outro aparelho como os cilindros de calandra opcionais 322 e 323, ou ela pode ser enrolada em um cilindro de armazenamento 323 para uso posterior.

Em um método preferencial de formação da manta, a massa 320 de fibras é carregada pelo coletor 319 através de uma operação de aquecimento e arrefecimento, conforme ilustrado na figura 12 e na figura 13. Para propósitos de abreviação, freqüentemente nos referimos ao aparelho representado, particularmente na figura 12 e na figura 13, como um aquecedor de fluxo arrefecido, ou, mais simplesmente, um aquecedor arrefecido. A massa 320 coletada é passada primeiro sob um dispositivo de aquecimento controlado 400 montado acima do coletor 319. O dispositivo de aquecimento exemplificador 400 compreende um compartimento 401 que é dividido em um espaço cheio superior 402 e um espaço cheio inferior 403. Os espaços cheios superior e inferior são separados por uma placa 404 perfurada com uma série de orifícios 405, que são tipicamente uniformes em tamanho e espaçamento. Um gás, tipicamente ar, é alimentado ao espaço cheio superior 402 através das aberturas 406 dos condutos 407, e a placa .404 funciona como um meio de distribuição de fluxo para fazer com que o ar alimentado ao espaço cheio superior seja distribuído de maneira relativamente uniforme quando passado através da placa no espaço cheio inferior 403. Outros meios de distribuição de fluxo úteis incluem aletas, defletores, tubulações, represas de ar, telas ou placas sinterizadas, isto é, dispositivos que nivelam a distribuição de ar.

No dispositivo de aquecimento ilustrativo 400, a parede de fundo 408 do espaço cheio inferior 403 é formado com uma fenda alongada, retangular 409, através da qual uma corrente em forma de cortina 410 de ar aquecido do espaço cheio inferior é soprada na massa 320 que passa através do coletor 319 abaixo do dispositivo de aquecimento 400 (a massa 320 e o coletor 319 são mostrados parcialmente transparentes na figura 12). O dispositivo de exaustão de ar 414 se estende, de preferência, o suficiente para se estender abaixo da fenda 409 do dispositivo de aquecimento 400 (bem como estende-se ao longo da parte inferior da manta a uma distância 418 além da corrente aquecida 410 e através da área marcada 420, como será discutido abaixo). O ar aquecido no espaço cheio está, desse modo, sob uma pressão interna dentro do espaço cheio 403, e na fenda 409 ele está ainda mais abaixo do vácuo de exaustão do dispositivo de liberação de gás 414. Para controlar ainda mais a força de exaustão, uma placa perfurada 411 pode ser posicionada sob o coletor 319 para impor um tipo de contrapressão ou um meio de restrição de fluxo que garante que a corrente 410 de ar aquecido irá se espalhar até uma extensão desejada através da largura ou área aquecida da massa 320 coletada, e que será inibida na passagem através de possíveis porções de baixa densidade da massa coletada. Outros meios de restrição de fluxo úteis incluem telas ou placas sinterizadas.

O número, tamanho e densidade das aberturas na placa 411 podem variar em diferentes áreas para se alcançar o controle desejado. Grandes quantidades de ar passam através do aparelho formador de fibra e devem ser descartadas na região 415, conforme as fibras alcançam o coletor na região 415. Ar suficiente passa através da manta e do coletor na região 416 para segurar a manta no lugar sob as várias correntes de processamento de ar. Abertura suficiente é necessária na placa sob a região de tratamento por calor 417 e a região de arrefecimento 418, para permitir que o ar de tratamento passe através da manta, enquanto resistência suficiente permanece para assegurar que o ar é distribuído de maneira uniforme. A quantidade e temperatura do ar aquecido que passa através da massa 320 são escolhidas para guiar uma modificação apropriada da morfologia das fibras. Particularmente, a quantidade e temperatura são escolhidas de modo que as fibras são aquecidas para a) causar fusão/amaciamento de porções moleculares significativas dentro de uma seção transversal da fibra, por exemplo, a fase caracterizada por amorfismo da fibra, mas b) sem causar fusão completa de outra fase significativa, por exemplo, a fase caracterizada por cristalitos. Usamos o termo "fusão/amaciamento" pois materiais poliméricos amorfos tipicamente se amaciam ou invés de se fundir, enquanto material cristalino, que pode estar presente em algum grau na fase caracterizada por amorfismo, tipicamente se funde. Isso pode, também, ser verificado, sem referência às fases, simplesmente por aquecimento para causar fusão de cristalitos de ordem inferior dentro da fibra. As fibras, como um todo, permanecem não-fundidas, por exemplo, as fibras geralmente mantém o mesmo formato e dimensões de fibra que elas tinham antes do tratamento. Entende-se que porções substanciais da fase caracterizada por cristalitos retém sua estrutura cristalina pré-existente após o tratamento por calor. Uma estrutura cristalina pode ter sido adicionada à estrutura cristalina existente; ou, no caso de fibras altamente ordenadas, a estrutura cristalina pode ter sido removida para criar uma fase caracterizada por amorfismo e uma fase caracterizada por cristaiitos distinguíveis.

Para se alcançar a mudança de morfologia da fibra desejada através da massa coletada 320, as condições de temperatura-tempo devem ser controladas sobre toda a área aquecida da massa. Resultados desejáveis foram obtidos quando a temperatura do fluxo 410 de ar aquecido que passa através da manta estava dentro de uma faixa de 5 0Cp e, de preferência, dentro de 2 ou mesmo 1 0C1 ao longo da largura da massa sendo tratada (a temperatura do ar aquecido é freqüentemente medido para controle conveniente da operação no ponto de entrada do ar aquecido no compartimento 401, mas isso também pode ser medido de modo adjacente a manta coletada através de termopares). Além disso, o aparelho de aquecimento é operado para manter uma temperatura estável no fluxo ao longo do tempo, por exemplo, circulando-se rapidamente o aquecedor ligado e desligado, para evitar aquecer demais ou de menos. Para controlar ainda mais o aquecimento para completar a formação da

morfologia desejada das fibras da massa coletada 320, a massa é submetida a arrefecimento imediatamente após a aplicação do fluxo 410 de ar aquecido. Tal arrefecimento pode geralmente ser obtido através da passagem de ar ambiente sobre e através da massa 320, conforme a massa deixa o fluxo controlado de ar quente 410. O número 420 na figura 13 representa uma área em que ar ambiente é passado através da manta pelo dispositivo de remoção de gás através da manta. O dispositivo de remoção de gás 414 se estende ao longo do coletor por uma distância 418 além do dispositivo de aquecimento 400, para assegurar resfriamento e arrefecimento completo de toda a massa 320 na área 420. Ar pode passar sob a base do compartimento 401, por exemplo, na área 420a marcada na figura 13, de modo que ele alcança a manta diretamente depois que a manta deixa o fluxo de ar quente 410. Um resultado desejado do arrefecimento é remover rapidamente o calor da manta e das fibras e limitando, por meio disso, a extensão e a natureza da cristalização ou ordenação molecular que irá ocorrer subseqüentemente nas fibras. Geralmente, a operação de aquecimento e arrefecimento apresentada é realizada enquanto a manta se move através da operação em uma esteira transportadora, e o arrefecimento é realizado antes da manta ser enrolada em um cilindro de armazenamento no fim da operação. O tempo de tratamento depende da velocidade em que a manta se move através da operação, mas, geralmente, a operação de aquecimento e arrefecimento é totalmente realizada em um minuto ou menos e, de preferência, em menos de 15 segundos. Através de arrefecimento rápido do seu estado fundido/amaciado até um estado solidificado, entende-se que a fase caracterizada por amorfismo deve ser congelada em uma forma cristalina mais purificada, com redução do material molecular que pode interferir no amaciamento, ou amaciamento repetível, das fibras. Desejavelmente, a massa é resfriada por um gás a uma temperatura pelo menos 50°C menor que o Ponto de Fusão Nominal; além disso, o gás ou outro fluido de arrefecimento é aplicado, desejavelmente, para um tempo da ordem de pelo menos um segundo, desejavelmente para um tempo de pelo menos duas ou três vezes tão longo quanto o fluxo aquecido unido à manta. De qualquer forma, o gás de arrefecimento ou outro fluido tem capacidade de calor suficiente para solidificar rapidamente as fibras. Outros fluidos que podem ser usados incluem água aspergida sobre as fibras, por exemplo, água aquecida ou vapor para aquecer as fibras, e água relativamente fria para arrefecer as fibras.

O sucesso em se alcançar o tratamento por calor e morfoiogia desejados da fase caracterizada por amorfismo freqüentemente pode ser confirmado com um teste de CVD de fibras representativas de uma manta tratada; e as condições de tratamento podem ser ajustadas de acordo com informações apresentadas pelo teste de CVD, conforme discutido com mais detalhes no Pedido de N° Serial 11/457.899 mencionado acima. Desejavelmente, a aplicação de ar aquecido e arrefecimento são controlados a fim de se fornecer uma manta cujas propriedades facilitam a formação de uma matriz moldada adequada. Se aquecimento inadequado é empregado, a manta pode ficar difícil de se modelar. Se aquecimento excessivo ou arrefecimento insuficiente são empregados, a manta pode se fundir ou se tornar frágil e também pode não alcançar a carga desejada.

Quando uma manta de filtração rígida bimodal é empregada, as microfibras podem, por exemplo, ter uma faixa de tamanho de cerca de 0,1 a cerca de 10 pm, de cerca de 0,1 a cerca de 5 pm ou de cerca de 0,1 a cerca de 1 pm. As fibras de tamanho maior podem, por exemplo, ter uma faixa de tamanho de cerca de 10 a cerca de 70 pm, de cerca de 10 a cerca de 50 pm ou de cerca de 15 a cerca de 50 pm. Um histograma da fração da massa versus tamanho da fibra em pm pode, por exemplo, ter um modo de microfibra de cerca de 0,1 a cerca de 10 pm, de cerca de 0,5 a cerca de 8 pm ou de cerca de 1 a cerca de 5 pm, e um modo de fibra de tamanho maior de mais de 10 pm, de cerca de 10 a cerca de 50 pm, de cerca de 10 a cerca de 40 pm ou de cerca de 12 a cerca de 30 pm. As mantas bimodais apresentadas podem, também, ter uma mistura de tamanho da fibra /contagem de fibras bimodal cujo histograma da contagem de fibras (freqüência) versus tamanho da fibra em pm apresenta pelo menos dois modos, cujos tamanhos de fibra correspondentes diferem pelo menos 50%, pelo menos 100%, ou pelo menos 200% das fibras de tamanho menor. As microfibras podem também, por exemplo, fornecer pelo menos 20%, pelo menos 40% ou pelo menos 60% da área superficial fibrosa da manta. Quando uma manta de fibras de fiação por fusão orientadas parcialmente cristalinas e parcialmente amorfas é empregada, as fibras podem, por exemplo, ter uma faixa de tamanho de cerca de 5 a cerca de 70 pm, de cerca de 10 a cerca de 50 μηι ou de cerca de 10 a cerca de 30 pm, conforme medido utilizando-se microscopia óptica. Fibras de fiação por fusão maiores geralmente produzem mantas completas mais rígidas.

Dependendo do processo e condições de processamento usados para produzir a manta de fiitração rígida apresentada, alguma ligação pode ocorrer entre as fibras durante a formação da manta, e, desse modo, a manta completa pode conter fibras ligadas uma à outra em pelo menos alguns pontos de intersecção da fibra. Ligação adicional entre as fibras na manta coletada pode ser necessária para fornecer uma manta contendo o grau desejado de rigidez. Entretanto, ligação excessiva pode precisar, também, ser evitada, a fim de se limitar a queda de pressão ou outras propriedades da manta ou do réspirador completo.

Após a formação, a manta de fiitração rígida é, em seguida, submetida à carregamento e calandragem opcional. Apesar do fato de que carregamento e calandragem podem ser realizados em qualquer ordem, o carregamento é, de preferência, realizado primeiro, de modo que a carga será distribuída através de toda a espessura da manta. A carga pode ser conferida às mantas de não-tecido apresentadas em uma variedade de meios. O carregamento pode ser executado, por exemplo, colocando-se a manta em contato com água, conforme apresentado na Patente U.S. N0 5.496.507 (Angadjivand et al. '507), através de tratamento por corona, conforme apresentado na Patente U.S. N° 4.588.537 (Kiasse et al.), por hidrocarga, conforme apresentado, por exemplo, na Patente U.S. N0 5.908.598 (Rousseau et al.), através de tratamento por plasma, conforme apresentado na Patente U.S. N0 6.562.112 B2 (Jones et al.) e na Publicação de Pedido de Patente U.S. N0 US2003/0134515 A1 (David et al.), ou combinações dos mesmos.

Calandragem pode ser realizada em uma variedade de maneiras que serão familiares aos versados na técnica. Calandragem geralmente é realizada usando-se aquecimento e pressão opcional (por exemplo, a uma temperatura entre o ponto de amolecimento e ponto de fusão aplicável do polímero a uma pressão aplicável) e um processo de ligação por ponto ou cilindros de calandra lisos. Calandragem por cilindros é especialmente útil e pode ser realizada em uma variedade de maneiras. Por exemplo, a manta pode ser passada uma ou mais vezes éntrè dois cilindros de metal acoplados aquecidos, para fornecer uma manta calandrada contendo dois lados lisos. A manta pode, também, ser passada uma ou mais vezes entre um cilindro de metal aquecido e um cilindro de acoplamento resiliente, para fornecer uma manta calandrada contendo um lado liso. O uso de lacunas de cilindro mais estreitas, maior pressão na linha de contato, temperaturas mais elevadas ou passagens adicionais geralmente irá aumentar a extensão em que a manta é enrijecida. Entretanto, calandragem, se executada por muito tempo, pode aumentar de forma indesejada a queda de pressão ou comprometer o desempenho de filtração no respirador completo. Tipicamente, a calandragem também fará com que a superfície calandrada se torne mais densa e menos porosa. A calandragem de um ou ambos os lados da camada de filtração rígida pode desencorajar descascamento suficientemente, de modo que uma ou ambas mantas de revestimento não serão necessárias no respirador terminado. Consequentemente, uma manta de filtração rígida calandrada fornece vantagens particulares para que se possa habilitar a eliminação de uma camada de enrijecimento e uma ou ambas camadas de revestimento no respirador completo, eliminando, por meio disso, de uma a três camadas de uma construção de quatro camadas convencional.

A manta de filtração rígida apresentada pode ser formada em uma variedade de outras formas. Por exemplo, a manta de filtração rígida pode incluir uma camada ou camadas de revestimento permeáveis formadas por fibras fundidas em e imediatamente adjacentes a uma ou ambas superfícies principais de uma manta de não-tecido, como aquelas mostradas nas patentes U.S. N0 6.217.691 B1 e 6.358.592 Β2 (ambas atribuídas à Vair et al.).

O respirador completo pode incluir, opcionalmente, uma manta de revestimento interna de construção de baixo peso. A manta de revestimento interna apresenta uma superfície lisa oposta à face do usuário e pode aumentar o conforto do respirador. Uma manta de revestimento externa pode, também, ser empregada, caso sé deseje. Conforme mencionado acima, a manta de revestimento interna ou externa ou ambas mantas de revestimento se tornam, de preferência, desnecessárias através do uso de uma manta de filtraçâo rígida calandrada adequadamente. As mantas de revestimento internas e externas podem ter qualquer construção e composição adequadas. Por exemplo, as mantas de revestimento internas e externas podem ser mantas de fiação contínua, ou mantas de BMF lisas feitas conforme descrito na Patente U.S. N° 6.041.782 (Angadjivand et al. '782). A fim de se otimizar a reciclabilidade as mantas de revestimento internas e externas têm, de preferência, a mesma composição polimérica da manta de filtraçâo rígida. O respirador pode, caso se deseje, incluir uma ou mais camadas adicionais além daquelas discutidas acima. Por exemplo, uma ou mais camadas porosas contendo partículas absorventes podem ser empregadas para capturar vapores de interesse, como as camadas porosas descritas no Pedido de Patente U.S. N° 11/431.152, depositado em 8 de Maio de 2006, Intitulado PARTICLE-CONTAINING FIBROUS WEB.

Tipicamente, durante a formação da manta de filtraçâo rígida apresentada, será útil monitorar as propriedades da manta coma gramatura, espessura da manta, solidez e Rigidez Gurley. Também pode ser útil monitorar as propriedades adicionais da manta como DEF e Rigidez Taber1 ou as propriedades do respirador completo como queda de pressão, % inicial de penetração de NaCI1 % de penetração de DOP ou o fator de qualidade FQ. Quando exposto a um aerossol de 1%, em peso, de cloreto de sódio fluindo a 95 L/min, o respirador completo pode ter, por exemplo, não mais que 20% de ^ penetração máxima de NaCI. Em outra modalidade, o respirador, se exposto a um aerossol de 2% de cloreto de sódio com 0,075 μηι de diâmetro, fluindo a 85 L/min, pode ter uma queda de pressão menor que 0,19 kPa (20 mm H2O) ou menor que 0,09 kPa (10 mm H2O), e pode ter uma % de penetração da carga máxima de NaCI menor que cerca de 5% ou menor que cerca de 1 %.

A gramatura pode ser determinado gravimetricamente, mediante o uso de amostras tiradas de vários (por exemplo, 3 ou mais) locais espaçados de maneira uniforme ao longo da direção no sentido da largura da manta. Amostragem similar pode ser usada para determinar a espessura da manta. A soíidez pode ser calculada a partir da gramatura e da medição de espessura da manta.

A Rigidez Gurley pode ser determinada usando-se um Equipamento para Teste de Resistência à Flexão GURLEY™ Modelo 4171E, disponível junto à Gurley Precision Instruments. Amostras retangulares (3,8 cm χ 5,1 cm, exceto onde indicado em contrário) são cortadas por matriz a partir das mantas com o lado longo da amostra alinhado com a direção transversal da manta. As amostras são carregadas em um Equipamento para Teste de Resistência à Flexão com o lado longo da manta de amostra sendo seguro por uma garra. As amostras são flexionadas em ambas as direções, isto é, com o braço de teste pressionado contra a primeira face principal da amostra e, então, contra a segunda face principal da amostra, e a média das duas medições é registrada como a rigidez, em miligramas. O teste é tratado como um teste destrutivo e, se medições adicionais forem necessárias, novas amostras são empregadas.

O DEF pode ser determinado (exceto onde especificado em contrário) usando-se uma taxa de fluxo de ar de 32 L/min (correspondente a uma velocidade de face de 5,3 cm/s), mediante o uso do método demonstrado em "The Separation Of Airborne Dust and Particies", de Davies, C. N., do Institution ofMechanioai Engineers, Londres, Procedimento 1B, 1952.

A Rigidez Taber pode ser determinada mediante o uso de um equipamento para teste de rigidez TABER™ Modelo 150-B (disponível comercialmente junto à Taber Industries). Seções quadradas de 3,8 cm χ 3,8 cm são cuidadosamente extraídas das mantas usando-se uma lâmina de navalha afiada para evitar fusão da fibra, e avaliadas para determinar sua rigidez na direção da máquina e na direção transversal, mediante o uso de 3 a 4 amostras e uma deflexão da amostra de 15°. A queda de pressão, porcentagem de penetração e o fator de qualidade

FQ de filtração podem ser determinados usando-se um aerossol de teste contendo partículas de NaCI ou DOP, liberado (exceto onde indicado em contrário) a uma taxa de fluxo de 95 ou 85 L/min, e avaliados usando-se um equipamento para teste de filtros automatizado de alta-velocidade TSI™ Modelo 8130 (disponível comercialmente junto à TSI Inc.). Um transdutor de pressão MKS (disponível comercialmente junto à MKS Instruments) pode ser empregado para medir a queda de pressão (ΔΡ, mm H2O) através do filtro. Para o teste de NaCI a 95 L/min, as partículas podem ser geradas a partir de uma solução de 1% de NaCI1 e o Equipamento para Teste de Filtros Automatizado pode ser operado enquanto o aquecedor e o neutralizador de partícula estão ligados. Para o teste de NaCI a 85 Umin e usando-se partículas de 0,075 pm de diâmetro, as partículas podem ser geradas a partir de uma solução de 2% de NaCI para fornecer um aerossol contendo partículas a uma concentração transportada pelo ar de cerca de 16 a 23 mg/m3, e o Equipamento para Teste de Filtros Automatizado pode ser operado enquanto o aquecedor e o neutralizador de partícula estão ligados. Para o teste de DOP, o aerossol pode conter partículas com um diâmetro de cerca de 0,185 pm a uma concentração de cerca de 100 mg/m3, e o Equipamento para Teste de Filtros Automatizado pode ser operado enquanto o aquecedor e o neutratizador de partícula estão desligados.

As amostras podem ser carregadas até a penetração máxima de partículas de

NaCI ou DOP e fotômetros calibrados podem ser empregados na entrada e na

saída do filtro para medir a concentração de partícula e a % de penetração de

partículas através do filtro. A equação:

(% de Penetração de Partículas)

pode ser usada para calcular o FQ. Os parâmetros que podem ser medidos ou calculados para o aerossol de teste escolhido incluem a penetração de partículas inicial, a queda de pressão inicial, o fator de qualidade FQ inicial, a penetração máxima das partículas, a queda de pressão na penetração máxima, e as miligramas do carregamento de partícula na penetração máxima (o peso de teste total do filtro até o tempo de penetração máxima). O valor do fator de qualidade FQ inicial geralmente fornece um indicador confiável do desempenho geral, com valores de FQ inicial maiores indicando melhor desempenho de fittração e valores de FQ inicial menores indicando desempenho de fiitração reduzido.

A invenção é ilustrada de maneira adicional nos seguintes exemplos ilustrativos, onde todas as partes e porcentagens estão em peso, exceto onde indicado em contrário.

Exemplo 1

Usando-se um aparelho como aquele mostrado na figura 7 e na

figura 8 e procedimentos como aqueles descrito em "superfine Thermoplastic Fiber", de Wente, Van A., da Industrial and Engineering Chemistry1 volume 48, N0 8, 1956, páginas 1342 a 1346 e no Naval Research Laboratory Report 111437, de 15 de Abril de 1954, uma manta produzida por meltblown de camada única monocomponente foi formada a partir de fibras de tamanho maior e fibras de tamanho menor de mesma composição polimérica. As fibras de tamanho maior foram formadas usando-se um polipropileno TOTAL 3960 (um polímero com um índice de fluidez de 350) ao qual se adicionou 0,8% de um estabilizador de luz de amina impedida CHIMASSORB 944 como um aditivo de carregamento de eletreto e 1% de pigmento azul POLYONE™ N° CC10054018WE, disponível junto à PoIyOne Corp., para auxiliar no acesso a distribuição de fibras de tamanho maior na manta. A bienda polimérica azul resultante foi alimentada a uma extrusora de rosca única DAVIS STANDARD™ Modelo 20 de 50,8 mm (2 pol), disponível junto à Davis Standard Division da Crompton & Knowies Corp. A extrusora tinha 152 cm (60 pol) de comprimento e uma razão de 30/1 de comprimento/diâmetro. As fibras de tamanho menor foram formadas usando-se polipropileno EXXON PP3746 (um polímero com um índice de fluidez 1,475) disponível junto à Exxon Mobil Corporation, ao qual se adicionou 0,8% de um estabilizador de luz de amina impedida CHIMASSORB 944. Esse segundo polímero tinha cor branca e foi alimentado a uma extrusora de rosca única KILLION™ de 19 mm (0,75 pol), disponível junto à Davis Standard Division da Crompton & Knowies Corp. Usando-se bombas de material fundido ZENITH ™ de 10cc/rev da Zenith Pumps, o fluxo de cada polímero foi medido para separar as cavidades da matriz em uma matriz de meltblowing de 50,8 cm (20 pol) de largura com orifícios perfurados, empregando-se orifícios de 0,38 mm (0,015 pol) de diâmetro a um espaçamento de 10 orifícios/cm (25 orifícios/pol), com orifícios alternados sendo alimentados por cada cavidade da matriz. Ar aquecido atenuou as fibras na ponta da matriz. A faca de ar empregou um atraso positivo de 0,25 mm (0,010 pol) e uma lacuna de ar de 0,76 mm (0,030 pol). Um vácuo moderado foi puxado através de uma tela coletora de rede média no ponto de formação da manta, e uma DMC (distância da matriz ao coletor) de 57,2 cm (22,5 pol) foi empregada. Ajustando-se a taxa de polímero a partir de cada extrusora, mantas com 75% de fibras de tamanho maior e 25% de fibras de tamanho menor foram produzidas. A velocidade do coletor foi ajustada conforme necessário para fornecer mantas com cerca de 200 g/m2 de gramatura. As temperaturas de extrusâo e a pressão do ar aquecido foram ajustadas conforme necessário para se fornecer mantas com um valor de DEF de cerca de 20 pm. A manta foi hidrocarregada com água destilada, de acordo com a técnica mostrada na Patente U.S. N" 5.496.507 (Angadjivand et al. '507) e foi deixada para secar, e então calandrada entre cilindros de metal lisos com brechas de 0,76 mm, que foram aquecidos a 140"C e operados a 3,05 m/min. Expostos abaixo na tabela 1A estão o número de passagem, a gramatura, o DEF e a rigidez Gurley para a manta de filtração calandrada.

TABELAI A

N* de série Gramatura, g/m2 DE F, em «m Rigidez Gurley, mg 1-1F 208 20.3 889

A manta de filtração calandrada foi combinada a uma manta de revestimento interna de fiação continua de polipropileno de 17 g/m2 e a uma manta de revestimento externa de fiação continua de polipropileno de 17 g/m2 em um aparelho como aquele mostrado na figura 3e feita em respiradores de dobra plana como o dispositivo mostrado na figura 1 e na figura 2. Os respiradores completos foram dobrados e desdobrados, e descobriu-se que eles tinham boas propriedades de armazenamento quando dobrados em forma plana, e um ajuste confortável e uma configuração desejável, quando afastado da face, durante o uso. A penetração inicial de partículas de NaCI para o respirador da invenção em comparação com um respirador de dobra plana de quatro camadas produzido através de camadas de filtração e de enrijecimento separadas também foi avaliada. Expostos abaixo na tabela 1B estão o número de passagem, a identidade do respirador, a queda de pressão inicial e a penetração inicial de NaCI1 mediante o uso de um aerossol contendo partículas de NaCI de 0,075 pm de diâmetro fluindo a 85 L/min.

Tabela 1B _

N9 de série Identidade do Respirador Queda de Pressão inicial, Pa (mm H1O) % de Penetração Inicial 1-1R Respirador de 3-camadas Produzido a partir das Mantas 1-1F 66.7 (6,8) 1,19 1-1C Respirador de Comparação de 4- camadas 98,1 (10) 6,01

Os dados na tabela 1B mostram que o respirador de N° de série 1-1R

tinha uma queda de pressão inicial menor e uma penetração inicial de NaCI menor que a do respirador de comparação de 4-camadas.

Exemplo 2

Usando-se o método do Exemplo 1, uma manta produzida por meltblown de camada única monocomponente foi formada a partir de fibras de tamanho maior e fibras de tamanho menor de mesma composição polimérica. As fibras de tamanho maior foram formadas usando-se polipropileno EXXON PP3155 (um polímero com um (ndice de fluidez de 36), disponível junto à Exxon Mobil Corporation, ao qual se adicionou 0,8% de estabilizador de luz de amina impedida CHIMASSORB 944 como um aditivo de carregamento de eletreto e 2% de pigmento azul POLYONE N0 CC10054018WE. A blenda polimérica azul resultante foi alimentada a uma extrusora DAVIS PADRÃO Modelo 20, como aquela usada no Exemplo 1. As fibras de tamanho menor foram formadas mediante o uso de polipropileno EXXON PP3746, ao qual se adicionou 0,8% de estabilizador de luz de amina impedida CHIMASSORB 944 e 2% de pigmento azul POLYONE N° CC10054018WE. O segundo polímero foi alimentado a uma extrusora KILLION, como aquela usada no exemplo 1. Usando-se uma DMC de 34,3 cm (13,5 pol) e ajustando-se a taxa de polímero de cada extrusora, mantas com 65% de fibras de tamanho maior e 35% fibras de tamanho menor foram produzidas. A velocidade do coletor foi ajustada " conforme necessário para fornecer mantas com gramaturas de cerca de 200 a cerca de 250 g/m2, e as temperaturas de extrusSo e pressões de ar aquecido foram ajustadas conforme necessário para fornecer mantas com valores de DEF de cerca de 16 a cerca de 18 pm. As mantas foram hidrocarregadas com água destilada, de acordo com a técnica mostrada na Patente U.S. Ne 5.496.507 (Angadjivand et al. '507) e foram deixadas para secar. As mantas resultantes foram feitas em respiradores de dobra plana, como o dispositivo mostrado na figura 1 e na figura 2, e foram avaliadas usando-se um aerossol com partículas de NaCI de 0,075 pm de diâmetro fluindo a 85 L/min. Expostos abaixo na tabela 2A estão o número de série, a gramatura, o DEF, a espessura e a rigidez Gurley das mantas de filtração calandrada; e a queda de pressão inicial e penetração inicial de NaCI dos respiradores terminados. Tabela 2A_

N° de série Gramatura, em g/m 2 DEF, Espessura, Rigidez Guriey. em mg Queda de Pressão Inicial, em Pa (mm HtO) % de Penetração Inicial 2-1 202 16,8 0,325 1,012 37,3 (3,8) 3,45 2-2 224 16,7 0,394 991 37,3 (3,8) 3,46 2-3 251 16,3 0,470 1,315 45,1 (4,6) 2,75 2-4 206 17,0 0,325 1,350 31,4 (3,2) 4,96 2-5 226 18,3 0,345 1,325 34,3 (3,5) 4,45 2-6 248 18.4 0,378 1,623 44,1 (4,5) 2,93

Os resultados na tabela 2A mostram que cada respirador deve alcançar os requisitos europeus de peça facial de fiitração FFP1 (consulte EN149:2001, "Respiratory protective devices; Filtering half masks to protect against particles"). Exemplo 3

Usando-se um aparelho como aquele mostrado na figura 9 e na figura 10, e procedimentos como aqueles descritos em "superfine Thermoplastic Fiber", de Wente, Van A, da Industrial and Engineering Chemistry, volume 48. N0 8, 1956, páginas 1342 a 1346, e no Naval Research Laboratory Report 111437, de 15 de Abril de 1954, quatro mantas produzidas por meltblown de camada única monocomponentes foram formadas a partir de polipropileno TOTAL 3960, ao qual se adicionou 0,8% de melamina tristearila como um aditivo de carregamento de eletreto. O polímero foi alimentado a uma extrusora de rosca única DAVIS PADRÃO Modelo 20 de 50,8 mm (2 pol), com uma razão de 20/1 de comprimento/diâmetro e uma razão de 3/1 de compactação. Uma bomba de material fundido ZENITH de 10 cc/rev mediu o fluxo do polímero em uma matriz de meltblowing de 25,4 cm (IOpoI) de largura com orifícios perfurados, cujos orifícios originais de 0,3 mm (0,012 pol) foram modificados perfurando-se cada nono orifício a 0,6 mm (0,025 pol), resultando, assim, em uma razão de 9:1 entre o número de orifícios de tamanho menor e o número de orifícios de tamanho maior e uma razão de 60:40 entre o tamanho maior dos orifícios e o tamanho menor dos orifícios. A linha de orifícios tinha um espaçamento de 10 orifícios/cm (25 orifícios/polegada). Ar aquecido atenuou as fibras na ponta da matriz. A faca de ar empregou um atraso positivo de 0,25 mm (0,010 pol) e uma lacuna de ar de 0,76 mm (0,030 pol). Vácuo não moderado foi puxado através de uma tela coletora de rede média no ponto de formação da manta. A taxa de saída do polímero da extrusora variou conforme necessário de um ponto de partida de 0,36 kg/cm/h (2,0 Ib/pol/h), a DMC variou de 29,21 cm (11,50 pol) até 41,73 cm (16,25 pol) e a pressão do ar foi ajustada conforme necessário para fornecer mantas com uma gramatura e um DEF conforme mostrado abaixo na tabela 3A. As mantas foram hidrocarregadas com água destilada, de acordo com a técnica mostrada na Patente U.S. N0 5.496.507 (Angadjivand et al. '507) e foram .deixadas para secar. Expostos abaixo na tabela 3A estão o número da Amostra, a gramatura, o DEF1 a espessura da manta, a queda de pressão inicial, a penetração inicial de NaCI e o fator de qualidade FQ para cada manta a uma velocidade de face de 13,8 cm/s.

Tabela 3A

N* da Amostra Gramatura, em g/m2 DEF.em Queda de Pressão, em Pa {mm H2O) % de Penetração Inicial Fator de Qualidade FQ, em 1/mm HiO 3-1 173 13 50.0 (5,10) 0,71 0.97 3-2 200 13 62.8 (6,40) 0,54 0,81 3-3 222 13 66,7 (6,80) 0,44 0,80 3-4 254 13 69,6 (7.10) 0,21 0,87 3-5 175 15 43,1 (4,40) 1,44 0,96 3-6 197 15 49.0 (5.00) 0,97 0,93 3-7 229 15 54.9 (5,60) 0,95 0,83 3-8 243 15 60,8 (6,20) 0.53 0,84

As mantas foram, em seguida, levemente calandradas por uma ou duas passagens entre cilindros aquecidos a 141°C e operando a uma velocidade de linha de 3,05 m/min. Lacunas de calandragem de cerca de 1,5 a 2,2 mm foram empregadas. As lacunas de calandragem e as espessuras da manta para cada amostra são mostradas abaixo na tabela 3B: Tabela 3B

N* da Amostra

Lacuna da Calandra, em

Nto Calandrada

Calandrada Uma Vez

Calandrada Duas Vezes Ν* da Amostra

Lacuna da Catandra, em

NSo Calandrada

Calandrada Uma Vez

Calandrada Ouas Vezes

Os valores de rigidez Gurley (medidos usando-se as amostras de 25,4 χ 38,1 mm) e os valores da queda de pressão (medidos usando-se uma taxa de fluxo de 32 L/min) para cada amostra são mostrados abaixo na tabela 3C: Os resultados na tabela 3C mostram, entre outras coisas, que a queda de pressão nâo foi afetada significativamente de modo adverso pela calandragem. As mantas foram feitas em respiradores de dobra plana, como o dispositivo mostrado na figura 1 e na figura 2, e foram avaliadas usando-se um aerossol com partículas de NaCI de 0,075 μτη de diâmetro fluindo a 85 UminOs respiradores feitos usando-se as mantas de filtração rígidas não calandradas também empregaram mantas de revestimento internas e externas, como aquelas usadas no exemplo 2, e tinham uma construção de 3 camadas. Os respiradores feitos usando-se mantas de filtração rígidas calandradas em um lado também empregaram uma manta de revestimento interna como a manta usada no exemplo 2, e tinha uma construção de 2 camadas. Os respiradores feitos usando-se mantas de filtração rígidas calandradas nos dois lados não empregaram mantas de revestimento, e tinham uma construção de 1 camada. Expostos abaixo na tabela 3D estão o número de passagem, a porcentagem de penetração e o fator de qualidade FQ para os respiradores terminados. Os resultados na tabela 3D mostram, entre outras coisas, que a % de penetração e o fator de qualidade FQ não foram afetados significativamente * de modo adverso pela calandragem.

Expostos abaixo na tabela 3E estão o número de série, a queda de pressão inicial, a % de penetração inicial, a queda de pressão na penetração máxima, a % máxima de penetração, oposição na penetração máxima e o total de aerossol de teste para os respiradores de 3 camadas produzidos a partir de amostras de manta não-caIandradas:

Tabela 3E

Mantas Não-Calandraoas _

N°da Queda de Pressão %de Queda de Pressão % de Oposição na Total de Afnostra Inicial, em Pa (mm Penetração na Penetração Penetração Penetração Aerossolde H2O) Inidal Máxima, em kPa (mm HjO) Máxima Máxima, em mg Teste, em mg 3-1 37,3(3,8) 0,069 0,815(83,1) 3,720 127,3 185,0 3-2 41,2(4,2) 0,071 0,144(14,7) 1,640 111,2 130,1 3-3 45,1 (4,6) 0,069 0,135 (13,8) 0,919 117,9 121.6 3-4 50,0(5,1) 0,000 0,269 (27,4) 0,250 102,7 138,5 3-5 33,3 (3,4) 0,216 0,177 (18,0) 6,720 99,7 123,6 3-6 34,3 (3,5) 0,143 0,146(14,9) 4,980 103,9 126,9 3-7 41,2(4,2) 0,084 0,280 (28,6) 2,800 127,8 149,9 3-8 44,1 (4,4) 0,000 0,136(13,9) 1,620 117,2 129,1

Os resultados na tabela 3E mostram que os respiradores de 3 camadas feitos a partir de mantas não calandradas de N0 da Amostra 3-1 a 3- 4, 3-7 e 3-8 devem passar pelo teste de carregamento de NaCI N95, de acordo com a C.F.R. 42, Parte 84.

Expostos abaixo na tabela 3F estão o número de série, a queda de

pressão inicial, a % de penetração inicial, a queda de pressão na penetração máxima, a % de penetração máxima, a oposição na penetração máxima e o ,total de aerossol de teste para os respiradores de 2 camadas produzidos a partir das amostras de manta que foram calandradas em um lado:

Tabela 3F Mantas Calandradas em Um Lado

N0da Queda de % de Queda de Pressão na % de Oposição na Total de Amostra PressSo Inicial, Penetração Penetração Máxima, Penetração Penetração Aerossol de em Pa (mm HiO) Inicial em Pa (mm HjO) Máxima Máxima, em mg Teste, em mg 3-1 31.4 (3,2) 0,016 58,8 (6,0) 4,040 106,8 107.8 3-2 33,3 (3,4) 0,029 52,9 (5,4) 1.680 106,2 106,6 3-3 41,2 (4,2) 0,006 69,6(7,1) 0.589 105,9 106,0 3-4 46,1 (4,7) 0,009 74,5 (7,6) 0,312 105,4 105,5 3-5 26,5 (2,7) 0,183 50.0 (5,1) 10.000 108,1 108,2 3-6 28,4 (2.9) 0,133 51.9 (5.3) 10,500 147,5 148,2 3-7 32,4 (3,3) 0,106 50,9 (5.2) 5,510 105,2 105,5 3-8 33,3 (3,4) 0,052 56.9 (5.8) 4,990 133,5 135,1

Os resultados na tabela 3F mostram que os respiradores de 2 camadas

feitos a partir de mantas calandradas de lado único das amostras N° 3-1 a 3-4 e 3-8 devem passar no teste de carregamento de NaCI N95, de acordo com a C.F.R. 42, Parte 84.

Expostos abaixo na tabela 3G estão o número de passagem, a queda de pressão inicial, a % de penetração inicial, a queda de pressão na penetração máxima, a % de penetração máxima, a oposição na penetração máxima e o total de aerossol de teste para os respiradores de 1 camada produzidos a partir de amostras de manta que foram calandradas em ambos os lados: Tabela 3G Mantas Calandradas em Ambos os Lados

N0 da Quedacte % de Queda de Pressão % de Oposição na Totalde Amostra Pressão Penetração na Penetração Penetração Penetração Aerossol de Inicial, em Pa Inicial Máxima, em Pa (mm Máxima Máxima, em Teste, em mg (mm HiO) HjO) mg 3-1 27,5 (2.8) 0,484 65,7 (6,7) 4,670 114,9 115,0 3-2 30,4 (3,1) 0,016 50,9 (5,2) 2,100 106,7 107,1 3-3 37,3 (3,8) 0,012 71,6(7,3) 0,736 119,1 121,6 3-4 41,2 (4,2) 0,000 67,7 (6,9) 0,253 103,6 103,6 3-5 21,6(2,2) 0,216 43,1 (4,4) 12,500 120,4 123,2 3-6 24,5 (2,5) 0,111 72,6 (7,4) 10,700 160,1 201,0 3-7 29,4 (3,0) 0,153 48,1 (4,9) 4,920 105,1 106.2 3-8 30,4 (3,1) 0,064 70,6 (7,2) 6,410 198,2 211,0

Os resultados na tabela 3G mostram que os respiradores de 2 camadas

produzidos a partir das mantas de N° da amostra 3-1 a 3-4 e 3-7 calandradas em ambos os lados devem passar pelo teste de carregamento de NaCI N95, de acordo com a C.F.R. 42, Parte 84.

_________________________ - .. _ . EXEMPLO-4 - .-.. - ----------------

Usando-se um aparelho como aquele mostrado na figura 11 até a figura 13, uma manta de camada única monocomponente (manta 4-1) foi formada a partir de polipropileno FINA 3860, contendo um índice de fluidez de 70, disponível junto ã Total Petrochemicals. O cabeçote de extrusão 10 tinha 488 orifícios de 0,020 pol (0,5 mm) de diâmetro dispostos em um padrão desalinhado de 8 pol (203 mm) de largura. O polímero foi alimentado ao cabeçote de extrusão a 0,2 g/orifício/min, onde o polímero foi aquecido até uma temperatura de 205°C (401 eF). Duas correntes de ar de arrefecimento (318b, na figura 11; a corrente 318a não foi empregada) foram supridas como uma corrente superior a partir de caixas de arrefecimento de 406 mm (16 pol) de altura, a uma velocidade de face de aproximadamente 0,37 m/s (73 pés/min) e a uma temperatura de 1,7eC (35°F), e como uma corrente inferior a partir de caixas de arrefecimento de * 197 mm (7,75 pol) de altura, a uma velocidade de face de aproximadamente de 0,11 m/s (22 pés/min) e a temperatura ambiente. Um atenuador de parede móvel como aquele mostrado em Berrigan et al. foi empregado, usando-se uma lacuna de faca de ar (30 em Berrigan et al.) de 0,76 mm (0,030 pol), com ar sendo alimentado a faca de ar a uma pressão de 0,096 MPa (14 psig), com uma lacuna no topo do atenuador de 5,1 mm (0,20 pol) de largura, com uma lacuna no fundo do atenuador de 4,7 mm (0,185 pol) de largura, e com os lados do atenuador tendo 152 mm (6 poi) de comprimento (36 em Berrigan et al.). A distância (317 na figura 11) do cabeçote de extrusâo 310 até o atenuador 316 foi de 78,7 cm (31 poi), e a distância (321 na figura 11) do atenuador 316 até a esteira coletora 319 foi de 68,6 cm (27 pol). A corrente de fibras de fiação por fusão foi depositada na esteira coletora 319 a uma largura de cerca de 51 cm (cerca de 20 pol). A esteira coletora 319 se moveu a uma taxa de cerca de 1,8 m/min (6 pés/min). O vácuo sob a esteira coletora 319 foi estimado como estando na faixa de cerca de 1,5 kPa (6 pol H2O) - 3,0 kPa (12 pol H2O). A região 415 da placa 411 tinha aberturas de 1,6 mm (0,062 polegadas) de diâmetro e um espaçamento desalinhado, resultando em uma área aberta de 23%; a região presa da manta 416 tinha aberturas de 1,6 mm (0,062 pol) de diâmetro em um espaçamento desalinhado, resultando em uma área aberta de 30%; e a região de aquecimento/ligação 417 e a região de arrefecimento 418 tinham aberturas de 4,0 mm (0,156 pol) de diâmetro em um espaçamento desalinhado, resultando em uma área aberta de 63%. Ar foi suprido através de condutos 407 a uma taxa suficiente para liberar cerca de 14,2 m3/min (cerca de 500 pés3/min) de ar à fenda 409, que tinha 3,8 cm por 85,3 cm (1,5 pol por 26 pol). O fundo da placa 408 tinha 3,175 cm (1,25 pol) de uma manta coletada 320 no coletor 319. A temperatura do ar que passou através da fenda 409 do aquecedor de fluxo arrefecido foi de 157°C (315°F), conforme medido rio ponto de entrada do ar aquecido no compartimento 401.

A manta que saiu da área de arrefecimento 420 foi ligada com integridade suficiente para ser auto-suportada e manuseávei usando-se processos e equipamentos normais; a manta poderia ser enrolada por enrolamento normal em um cilindro de armazenamento ou poderia ser submetida a várias operações como aquecimento e compressão da manta sobre um molde hemisférico para formar um respirador moldado. A manta foi hidrocarregada com água destilada, de acordo com a técnica mostrada na Patente U.S. N0 5.496.507 (Angadjivand et al. '507) e foi deixada para secar.

Uma segunda manta de camada única monocomponente (manta 4-2) foi produzida de maneira similar a partir de polipropileno FINA 3860, ao qual se adicionou 0,5%, em peso, de estabilizador de luz de amina impedida CHIMASSORB 944, disponível junto à Ciba Specialty Chemicals. As condições foram as mesmas para a manta 4-1, exceto pelo fato de que o cabeçote de extrusão 10 tinha 512 orifícios dispostos em um padrão de 10 απ por 20 cm (4 pol por 8 pol), com um espaçamento entre os orifícios de 0,64 cm (0,25 pol) e com a dimensão de comprimento do padrão disposto ao longo da manta. A corrente de arrefecimento superior tinha uma velocidade de face de aproximadamente 0,32 m/s (63 pés/min). A lacuna inferior do atenuador tinha 4,8 mm (0,19 pol) de largura. A corrente de fibras de fiação por fusão foi depositada na esteira coletora 319 a uma largura de cerca de 46 cm (cerca de 18 pol). A esteira coletora 319 se moveu a uma taxa de cerca de 1,77 m/min (5,8 pés/min). O fundo da placa 408 tinha 4,1 cm (1,6 pol) da manta coletada 320 no coletor 319. A manta foi hidrocarregada com água destilada, de acordo com a técnica mostrada em Rousseau et al. e foi deixada para secar.

As mantas carregadas foram avaliadas para determinar as propriedades da manta plana mostradas abaixo na tabela 4A: Tabela 4A

Propriedade Manta N° 4-1 Manta N' 4-2 Gramatura, em g/m2 125 128 OEF1 em μιη 12,4 12 Rigidez Guiiey, em mg 1.181 405 % de Penetração de DOP a uma velocidade de face de 14 cm/s 18 2 % de Fator de Qualidade, FQ, a uma velocidade de face de 14 cm/s 0.31 0,69

As mantas foram feitas em respiradores de dobra plana, como o dispositivo mostrado na figura 1 e na figura 2, e foram avaliadas usando-se um aerossol com partículas de NaCI de 0,075 pm de diâmetro fluindo a 85 L/min. Os resultados são mostrados abaixo na tabela 4B: Tabela 4B

Propriedade Manta Ne 4-1 Manta N* 4-2 Queda de Pressão Inicial, em Pa (mm H2O) 39,2 (4,0) 46,1 (4,7) % de Penetração inicial 2.1 0,37 % de Penetração Máxima 10,2 12. Oposição na Penetração Máxima, em mg 47 58

Diversas modalidades da invenção foram descritas. Todavia, deve-se compreender que várias modificações podem ser feitas sem se afastar do espírito da invenção. Consequentemente, outras modalidades estão no escopo das reivindicações apresentadas a seguir.

Claims (10)

1. RESPIRADOR INDIVIDUAL DE DOBRA PLANA, caracterizado * por compreender pelo menos um painel de filtração rígido unido ao restante do respirador através de pelo menos uma linha de demarcação, o painel compreendendo uma manta de não-tecido de camada única monocomponente porosa que contém fibras poliméricas carregadas monocomponentes contínuas e entrelaçadas de mesma composição polimérica, e que tem uma gramatura ou ligação entre fibras suficiente, de modo que a manta apresenta uma rigidez Gurley maior que 200 mg e o respirador apresenta uma queda de pressão menor que 0,19 kPa (20 mm H2O).

2. RESPIRADOR, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que a manta de não-tecido contém uma mistura bimodal de tamanho da fibra/fração da massa de microfibras poliméricas monocomponentes contínuas entrelaçadas e fibras de tamanho maior.

3. RESPIRADOR, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que a manta de não-tecido contém fibras de fiação por fusão orientadas parcialmente cristalinas e parcialmente amorfas.

4. RESPIRADOR, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que a manta de não-tecido tem uma gramatura de cerca de 100 a cerca de 500 g/m2.

5. RESPIRADOR, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que a manta de não-tecido tem uma gramatura de cerca de 150 a cerca de 250 g/m2.

6. RESPIRADOR, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que a manta de não-tecido é calandrada.

7. RESPIRADOR, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado peto fato de que a manta de não-tecido tem uma rigidez Gurley de pelo menos cerca de 300 mg.

8. RESPIRADOR, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado " pelo fato de que compreende adicionalmente uma manta de revestimento interna.

9. PROCESSO PARA FABRICAÇÃO DE UM RESPIRADOR INDIVIDUAL DE DOBRA PLANA, caracterizado pelo fato dê que compreende: a) obtenção de uma manta de não-tecido de camada única monocomponente, que contém fibras poliméricas monocomponentes eletricamente carregadas, contínuas e entrelaçadas de mesma composição polimérica, com a manta contendo uma gramatura ou ligação entre fibras suficiente, a fim de apresentar uma rigidez Gurley maior que 200 mg; b) formação de pelo menos uma linha de demarcação na manta carregada, para fornecer pelo menos um painel que é definido, pelo menos em parte, pela linha de demarcação; e c) adaptação da manta para fornecer um corpo da máscara que exibe uma queda de pressão menor que 0,19 kPa (20 mm H2O) e que é capaz de ser dobrado até uma configuração dobrada substancialmente plana e desdobrado a uma configuração aberta convexa.

10. PROCESSO, de acordo com a reivindicação 9, caracterizado pelo fato de que compreende adicionalmente a recuperação dos restos aparados da manta e reciclagem dos restos para se produzir uma manta de filtração rígida adicional.