CZ310499A3 - Porous composite and use thereof - Google Patents
Porous composite and use thereof Download PDFInfo
- Publication number
- CZ310499A3 CZ310499A3 CZ19993104A CZ310499A CZ310499A3 CZ 310499 A3 CZ310499 A3 CZ 310499A3 CZ 19993104 A CZ19993104 A CZ 19993104A CZ 310499 A CZ310499 A CZ 310499A CZ 310499 A3 CZ310499 A3 CZ 310499A3
- Authority
- CZ
- Czechia
- Prior art keywords
- fibers
- composite
- meltblown
- staple fibers
- particles
- Prior art date
Links
Landscapes
- Filtering Materials (AREA)
- Nonwoven Fabrics (AREA)
Abstract
Porézní korrpizitse vstupnímavýstupnímpovrchem, ktetý zahrnuje navzájempropletenámeltblown vlákna astaplová vlákna. Kompozit má zvýšenou filtrační účinnost, kde navzájem propletenámeltblown vlákna definují hustotní gradient od hrubých pórů na vstupnímpovrchu kjemnýmpórůmna výstupnímpovrchu. Způsob výroby porézního kompozitu spočívá vtom, že se tavenina vláken strhávádo horkého vzduchu ado něj se injektují staplová vlákna. Porézní kompozitje vhodný pro filtraci tekutin.The porous corpuscity with the input / output surface, which includes interspan-fiber-fiber fibers of astaple fibers. The composite has increased filtration efficiency where each other propletenámeltblown fibers define the density gradient from of coarse pores at the entry surface of the soft pores output surface. The method for producing a porous composite rests in that the melt of fibers is entrained in the hot air and thereafter staple fibers are injected. Porous Composite is suitable for fluid filtration.
Description
Porézní kompozit a jeho použitíPorous composite and its use
Oblast technikyTechnical field
Vynález se týká nových kompozitů z vláken, získávaných metodou „meltblown“ („meltblown vlákna“, „MB vlákna“), v nichž jsou s MB vlákny důkladně propletena staplová vlákna, jako je polypropylen, polyethylen, polyestery, nylony, bavlna, vlna, skleněná vlákna a/nebo ěásticové materiály, způsobem regulovaným tak, aby bylo dosaženo požadovaného gradientu hustoty napříč získaným kompozitním rounem z MB. Vynález se také týká uvedených kompozitů, které jsou výhodně za studená opatřeny elektrostatickým nábojem, způsobu takovéhoto opatřování nábojem, způsobu použití kompozitu a způsobu výroby kompozitu.The invention relates to novel meltblown fibers (MB fibers) in which staple fibers such as polypropylene, polyethylene, polyesters, nylons, cotton, wool, glass fibers and / or particulate materials, in a manner controlled to achieve the desired density gradient across the obtained MB composite web. The invention also relates to said composites, which are preferably cold-electrostatically charged, to a method of such charging, to a method of using the composite, and to a method of making the composite.
Dosavadní stav technikyBACKGROUND OF THE INVENTION
Netkané textilie z MB vláken se používají pro vzduchové filtry, protože jejich ultrajemná vlákna poskytují velkou povrchovou plochu. Jejich vysoká sypná hustota však způsobuje vysoký odpor vzduchu a u většiny velikostí částic je k dispozici pouze povrchová filtrace. Tato skutečnost značně omezuje jejich použití na jednorázové respirátory, chirurgické masky a operační oděvy pro jedno použití.MB fiber nonwovens are used for air filters because their ultrafine fibers provide a large surface area. However, their high bulk density results in high air resistance and only surface filtration is available for most particle sizes. This considerably limits their use to disposable respirators, surgical masks and disposable surgical clothing.
K řešení nevýhod známého stavu přispívá tento vynález.The present invention contributes to solving the disadvantages of the prior art.
Podstata vynálezuSUMMARY OF THE INVENTION
Předmětem vynálezu jsou vysoce porézní kompozity z vláken, získávaných metodou meltblown (MB), s kontrolovatelnou hustotou napříč tloušťkou filtru, získané uložením staplových vláken do proudu roztavených vláken. Tyto kompozity mají objem a nízký pokles tlaku, a proto mají zvýšenou schopnost udržovat částice a delší životnost bez snížení účinnosti tSUMMARY OF THE INVENTION The present invention provides highly porous meltblown (MB) fiber composites with controllable density across the filter thickness obtained by depositing staple fibers in a stream of molten fibers. These composites have a volume and a low pressure drop and therefore have an increased ability to maintain particles and a longer life without reducing the efficiency t
filtrace. Účinnost filtrace je možno ještě výrazněji zvýšit elektrostatickým nábojem, dodaným kompozitu.filtration. The efficiency of filtration can be further enhanced by the electrostatic charge supplied to the composite.
Vynález se týká kompozitních roun, obsahujících vlákna získaná metodou meltblown (MB vlákna), propletená se staplovými vlákny, která zvyšují objem a snižují hustotu.The invention relates to composite webs containing meltblown (MB fibers) intertwined with staple fibers which increase the volume and decrease the density.
to ·to ·
Kompozit vykazuje mezi oběma povrchy hustotní gradient, takže hustota je nejvyšší v blízkosti jedné strany kompozitu a nejnižší v blízkosti druhé strany kompozitu.The composite exhibits a density gradient between the two surfaces so that the density is highest near one side of the composite and lowest near the other side of the composite.
Klíčovým znakem vynálezu je skutečnost, že koncentrace injektovaných vláken (poměr míšení injektovaných vláken a MB vláken) může být regulována tak, aby se podle potřeby měnila napříč tloušťkou kompozitního rouna. Obecně je více žádoucí, má-li filtr napříč tloušťkou filtru nebo filtrační sestavy různé stupně filtrace. Hloubkový filtr může být například na otevřené straně, odkud přichází aerosol (nebo filtrovaná tekutina), hrubší, takže se větší částice zachytí ve větších pórech a otvorech rouna, kde je více místa pro jejich zachycení, aniž by výrazně omezovaly průtok vzduchu (nebo kapaliny) filtrem a tak zvětšovaly pokles tlaku. Aerosol obsahující jemnější částice pak putuje hustší stranou filtru, kde je více velmi jemných MB vláken pro zachycení částic na větším povrchu vláken. Protože většina větších částic byla zachycena na méně husté straně filtru, dojde k ucpání pórů na hustší straně částicemi za delší dobu. Filtr s gradientem probíhajícím ve směru od hrubšího (méně hustého) k jemnějšímu (hustšímu) může tedy filtrovat aerosol obsahující směs hrubých a jemných částic a přitom probíhá filtrace velmi jemných částic s velmi vysokým stupněm účinnosti, doprovázená nízkým poklesem tlaku a vysokou životností filtru. Aerosolem může být jakýkoli typ plynu a kapalinou může být voda nebo jiná kapalina.A key feature of the invention is that the concentration of injected fibers (mixing ratio of injected fibers to MB fibers) can be controlled to vary across the thickness of the composite web as needed. In general, it is more desirable if the filter has different degrees of filtration across the thickness of the filter or filter assembly. For example, the depth filter may be coarser on the open side where the aerosol (or filtered fluid) comes, so that larger particles get trapped in larger pores and openings of the web, with more space to catch them without significantly restricting air (or liquid) flow. filter, thus increasing the pressure drop. The aerosol containing the finer particles then travels through the denser side of the filter, where there are more very fine MB fibers to trap the particles on the larger fiber surface. Since most of the larger particles were trapped on the less dense side of the filter, the pores on the dense side would clog the particles over a longer period of time. Thus, a filter with a gradient running from coarser (less dense) to finer (denser) can filter an aerosol containing a mixture of coarse and fine particles while filtering very fine particles with a very high degree of efficiency, accompanied by low pressure drop and high filter life. The aerosol may be any type of gas and the liquid may be water or other liquid.
Filtrem s hustotním gradientem probíhajícím od hrubšího (méně hustého) k jemnějšímu (hustšímu) lze dále filtrovat aerosol z většinou velmi jemných částic s výbornou filtrační účinností a větší životností, protože na poréznější straně je více místa pro zachycení částic, které by jinak měly tendenci ucpávat tu stranu filtru, kudy se přivádí aerosol.A density gradient filter running from coarser (less dense) to finer (denser) can further filter the aerosol from mostly very fine particles with excellent filtration efficiency and longer lifetime, as there is more space on the more porous side to trap particles that would otherwise tend to clog the side of the filter where the aerosol is delivered.
Proces MB a výhody použití MB vláken pro filtry popsal Hassenboehler (1994). Filtrační účinnost (FE) kontrolních a MB roun elektrostaticky nabitých koronovým výbojem popsali Tsai a Wadsworth (1994a). Vysoká FE MB vláken je způsobena jejich ultrajemnými vlákny. MB vlákna v MB rounech filtrační jakosti se pohybují od 0,5 to 10 pm s průměrnou hodnotou průměru vláken typicky v rozmezí 2 až 4 pm. Přestože patenty a publikace na téma meltblown procesu, které se datují více než 10 let zpět, uvádějí, že během procesu MB dochází k popraskání MB vláken a dosahuje se délek pouze několika cm, ukázaly nedávné studie, že MB vlákna jsou převážně kontinuální (Milligan a Utsman, 1995x: Milligan, M.W. a Utsman, F., „An investigation of the Meltblown Web Defect known as Shot“, International Nonwovens Research Journal 7, č. 2, 65-68, 1995; Milligan a spol., 1992y: Milligan, M.W., Lu, F., Buntin, R.R. a Wadsworth, L.C., „The Use of Crossflow to Improve Nonwoven Melt99 99 • 9 9 9The MB process and the advantages of using MB fibers for filters are described by Hassenboehler (1994). The filtration efficiency (FE) of control and MB corona discharge electrostatically charged webs has been described by Tsai and Wadsworth (1994a). High FE MB fibers are caused by their ultrafine fibers. MB fibers in MB filter-grade nonwovens range from 0.5 to 10 µm, with an average fiber diameter value typically in the range of 2 to 4 µm. Although patents and publications on the meltblown process dating back more than 10 years indicate that MB fibers are cracking and only few cm in length, recent studies have shown that MB fibers are predominantly continuous (Milligan and Utsman, 1995x: Milligan, MW and Utsman, F., "An Investigation of the Meltblown Web Defect Known as Shot," International Nonwovens Research Journal 7, No. 2, 65-68, 1995; Milligan et al., 1992y: Milligan , MW, Lu, F., Buntin, RR, and Wadsworth, LC, “The Use of Crossflow to Improve Nonwoven Melt99 99 • 9 9 9
9 9 99 9 9
999 999999 999
9 • 9 999 • 9 99
99 999 9
999999
Blown Fibers“, Journal of Applied Polymer Science 44, 279-288, 1992). V každém případě je však prakticky nemožné zjistit z rouna skutečnou délku (pokud došlo k přetrhání filamentu) MB vláken v důsledku intenzivního propletení vláken, které je procesu MB vlastní.Blown Fibers, Journal of Applied Polymer Science 44, 279-288 (1992). In any case, however, it is virtually impossible to detect the actual length (if the filament has broken) of the webs of MB fibers due to the intense entanglement of the fibers inherent in the MB process.
Velmi jemná vlákna však také přispívají k vysokému odporu vzduchu, který je zaznamenán jako vysoký pokles tlaku napříč rounem, pokud se nějakým způsobem nesníží sypná hustota rouna. Pokles tlaku v MB rouně je možno snížit zvětšením vzdálenosti (DCD) mezi tryskou a sběračem nebo zvětšením velikosti vláken změnou podmínek procesu. Bylo demonstrováno (Wadsworth, 1990), že u MB média se při zvýšení DCD za účelem výroby objemnějšího rouna sníží FE. To má za následek méně rovnoměrné rozvržení MB vláken na sběrači a také to umožňuje vzájemné zakroucení více filamentů. Toto objemnější méně pravidelné rouno má větší póry a v důsledku toho nižší pokles tlaku, ale nižší FE.However, the very fine fibers also contribute to the high air resistance, which is recorded as a high pressure drop across the web if the bulk density of the web is not reduced in some way. The pressure drop in the MB web can be reduced by increasing the distance (DCD) between the nozzle and the collector or by increasing the fiber size by changing the process conditions. It has been demonstrated (Wadsworth, 1990) that MB media decreases FE as the DCD increases to produce a larger fleece. This results in a less uniform distribution of MB fibers on the collector and also allows multiple filaments to twist together. This bulkier, less regular fleece has larger pores and as a result a lower pressure drop but a lower FE.
Poněvadž zvyšování DCD nebo velikosti vlákna není dobrou metodou snižování odporu vzduchu uvnitř rouna, umožňuje tento vynález snížení poklesu tlaku a zvýšení schopnosti zachycovat částice bez nepříznivého ovlivnění FE u MB roun tím, že se do proudu MB vláken zamíchávají staplová vlákna, jako je polypropylen (PP), polyethylen (PE), polyestery, nylony, bavlna, vlna, skleněná vlákna a/nebo částicové materiály, mezi něž patří aktivní uhlí, práškové superabsorbenty a vlákna a drcené textilní materiály. Průměr vláken, jejichž průřez se pohybuje od plochého (bavlněné vlákno má tvar ploché zkroucené pásky) do okrouhlého (u syntetických vláken je možno měněním tvaru zvlákňovací hubice dosáhnout téměř jakéhokoli typu tvaru průřezu), se pohybuje obecně od 12 do 60 pm a jejich délka od 12,7 do 76,2 mm (0,5 až 3,0“; syntetická staplová vlákna se obvykle sekají z kontinuálních filamentů na délku 25,4 až 50,8 mm, tj. 1 až 2“). Vlněná vlákna mají velmi různou délku a jsou spíše značně delší, až 50,8 až 152,4 mm (2 až 6“). U drceného textilu se tloušťka, délka a šířka mění podle podmínek drcení, ale největší rozměr částic drceného textilu může být v rozmezí 1,59 až 12,7 mm (1/16 až 1/2“). Částice aktivního uhlí a superabsorbentů mohou mít průměr 1 až 300 pm.Since increasing DCD or fiber size is not a good method of reducing air resistance within a web, the present invention allows reducing pressure drop and increasing the ability to trap particles without adversely affecting FE in MB nonwovens by mixing staple fibers such as polypropylene (PP) into the MB fiber stream. ), polyethylene (PE), polyesters, nylons, cotton, wool, glass fibers and / or particulate materials including activated carbon, superabsorbent powders and fibers and crushed textile materials. The diameter of the fibers whose cross-section varies from flat (cotton fiber is in the form of a flat twisted ribbon) to circular (in the case of synthetic fibers, almost any type of cross-sectional shape can be achieved by varying the spinner shape) generally ranges from 12 to 60. 12.7 to 76.2 mm (0.5 to 3.0 "; synthetic staple fibers are usually chopped from continuous filaments to a length of 25.4 to 50.8 mm, i.e. 1 to 2"). The wool fibers have very different lengths and are rather considerably longer, up to 50.8 to 152.4 mm (2 to 6 inches). For shredded textile, the thickness, length and width vary according to the shredding conditions, but the largest particle size of the shredded textile may be in the range of 1.59 to 12.7 mm (1/16 to 1/2 "). The activated carbon and superabsorbent particles may have a diameter of 1 to 300 µm.
MB vlákna mohou být kterákoli vlákna zpracovatelná metodou meltblown, obvykle syntetická. Může se jednat o jednosložková nebo dvousložková vlákna z polyolefinů, polypropylenu (PP), polyethylenu (PE), polyamidů (nylon 6, nylon 6,6 atd.), polyesterů, polyethylentereftalátu (PET), polycyklohexantereftalátu (PCT), polybutylentereftalátu (PBT), polytrimethylentereftalátu (PTT) nebo o jakákoli MB vlákna nebo směsi MB vláken, která mohou být zpracována metodou meltblown. Pro kompozity podle vynálezu, které mají být • ·« · »·· • * ·· »· ·· ·· · · · · • » » · · · • « · ··· ··· ♦ · · · ··· »99 99 99 opatřeny elektrostatickým nábojem pro zvýšení FE, ukázali Wadsworth a Tsai (1997x: Wadsworth, L.C.. a Tsai, P.P., 1997, „Recent advances and applications for Electrostatically Charged Filters“, Proceedings of Second International Conference on Nonwovens in Filtration, Stuttgart, 80-85, 18.-19.3.), že PP, PE a polyestery PCT lze snadněji nabíjet za účelem vyšší FE a mnohem větší trvanlivosti FE po nabití koronou. Nicméně je vhodný každý typ MB vláken, která mohou být elektrostaticky nabíjena. Bylo prokázáno, že pokud je možno MB vlákna elektrostaticky nabíjet, není nutno pro získání dobrých hodnot FE elektrostaticky nabíjet injektovaná vlákna (Wadsworth a Tsai, 1997x).MB fibers can be any meltblown processable fibers, usually synthetic. They may be mono-component or bi-component fibers of polyolefins, polypropylene (PP), polyethylene (PE), polyamides (nylon 6, nylon 6,6, etc.), polyesters, polyethylene terephthalate (PET), polycyclohexane terephthalate (PCT), polybutylene terephthalate (PBT) , polytrimethylene terephthalate (PTT) or any MB fibers or mixtures of MB fibers that can be processed by meltblown. For the composites according to the invention, which are intended to be: " ", ", " · 99 99 99 electrostatically charged to increase FE, shown by Wadsworth and Tsai (1997x: Wadsworth, LC. And Tsai, PP, 1997, "Recent advances and applications for Electrostatically Charged Filters", Proceedings of the Second International Conference on Nonwovens in Filtration) , Stuttgart, 80-85, 18-19 March) that PP, PE and PCT polyesters can be charged more easily for higher FE and much longer FE life after corona charging. However, any type of MB fiber that can be electrostatically charged is suitable. It has been shown that, if MB fibers can be electrostatically charged, injected fibers are not electrostatically charged to obtain good FE values (Wadsworth and Tsai, 1997x).
Charakter MB vláknitého materiálu není podstatný do té míry, že pro provádění vynálezu je vhodný jakýkoli materiál, který je schopný vytvářet vlákna metodou meltblown. Podobně není rozhodující ani charakter staplových vláken a vhodný je jakýkoli materiál, který je schopný důkladného propletení s MB vláknem, definujícího v získaném kompozitu hustotní gradient.The nature of the MB fiber material is not essential to the extent that any material capable of forming fibers by the meltblown method is suitable for practicing the invention. Similarly, the nature of the staple fibers is not critical, and any material capable of thoroughly interweaving with the MB fiber defining a density gradient in the composite obtained is suitable.
V dalším textu zahrnuje výraz „staplová vlákna“, pokud nejsou uvedena konkrétní staplová vlákna nebo textilní materiály, jako jsou PP staplová vlákna, všechny výše uvedená staplová vlákna a textilní materiály. Protože nejvíce rozšířeným polymerem pro metodu meltblown je PP, implikuje výraz MB zde v popisu MB PP, ačkoli je možno použít i jiných zde popsaných typů MB vláken.In the following, the term "staple fibers" includes, unless specific staple fibers or textile materials such as PP staple fibers, all the aforementioned staple fibers and textile materials are mentioned. Since PP is the most widespread polymer for the meltblown method, the term MB here in the description of MB implies PP, although other types of MB fibers described herein may also be used.
V úvahu by měly být vzaty tyto skutečnosti:The following should be taken into account:
FE (η) vláknitého rouna z teorie účinnosti jediného vlákna se vyjadřuje rovnicí (Liu,The FE (η) of a fibrous web from a single fiber efficiency theory is expressed by the equation (Liu,
1986) η = l-e^ (1) kde S/je faktor filtrační plochy η5 je účinnost jediného vlákna a1986) η = le ^ (1) where S / is the filter area factor η 5 is the single fiber efficiency a
S/= D/Z/ (2) kde Z/je specifická délka nebo délka vlákna na jednotku filtrační plochy D/= průměr vlákna.S / = D / Z / (2) where Z / is the specific length or length of fiber per unit of filter area D / = fiber diameter.
Faktor filtrační plochy se zvýší pomocíThe filter area factor is increased by
S* - Obh (3)S * - Obh
Σ ·· · « 9 ······ · · · 9 99 ·· · 9 9 ······ · · · 9 9
999 999 999 999 99 99 kde h = specifická délka uložených vláken Dz, = velikost uložených vláken.999 999 999 999 99 99 where h = specific length of deposited fibers Dz, = size of deposited fibers.
Celková filtrační účinnost s příměsí staplových vláken je pak η - (4) kde η o ~ účinnost jediného vlákna po přimíšení vláken.The total filtration efficiency with the addition of staple fibers is then η - (4) where η o ~ the efficiency of a single fiber after mixing the fibers.
Celková účinnost jediného vlákna (ηo) po přimíšení vláken se sníží v důsledku snížení sypné hustoty a existence hrubých staplových vláken. Celková filtrační účinnost může stoupat nebo klesat v závislosti na velikosti snížení účinnosti jediného vlákna a velikosti zvýšení faktoru filtrační plochy.The overall efficiency of a single fiber (ηo) after admixing of fibers decreases due to a decrease in bulk density and the existence of coarse staple fibers. The total filtration efficiency may increase or decrease depending on the magnitude of the decrease in single fiber efficiency and the magnitude of the increase in the filter area factor.
Podle Daviese (1973), je-li průtok vzduchu rounem laminámí, je pokles tlaku v rounu přímo úměrný funkci sypné hustoty rouna a nepřímo úměrný čtverci průměrného průměru vláken, tj.According to Davies (1973), when the air flow through the web is a laminar, the pressure drop in the web is directly proportional to the bulk density function of the web and inversely proportional to the square of the average fiber diameter, i.e., the fiber diameter.
4? = tvuftti) d/ (5) kde Δρ = pokles tlaku napříč rounem t = tloušťka rouna v = rychlost na vstupu μ = viskozita vzduchu d/= průměrný průměr vlákna a = sypná hustota4? = tvuftti) d / (5) where Δρ = pressure drop across the web t = fleece thickness v = inlet velocity μ = air viscosity d / = average fiber diameter a = bulk density
Pro sypnou hustotu v rozmezí mezi 0,006 a 0,3 byla funkce sypné hustoty experimentálně stanovena jakoFor a bulk density in the range between 0.006 and 0.3, the bulk density function was experimentally determined as
Λα) = 64α1’5 (1+56α3) (6)Λα) = 64α 1 5 5 (1 + 56 3 3 ) (6)
To znamená, že funkce sypné hustoty klesá rychleji než klesá sypná hustota. Při míšení MB vláken s hrubými staplovými vlákny spolu s růstem průměrného průměru vláken klesá tlakový pokles.This means that the bulk density function decreases faster than the bulk density decreases. When mixing MB fibers with coarse staple fibers together with an increase in the average fiber diameter, the pressure drop decreases.
Při stejných ostatních parametrech je tlakový pokles uvnitř rouna přímo úměrný zvýšení tloušťky rouna. Tato tloušťka je pak úměrná faktoru filtrační plochy. Filtrační účinnost rouna lze proto vyjádřit pomocí poklesu tlaku napříč rounem, tj.At the same other parameters, the pressure drop inside the web is directly proportional to the increase in web thickness. This thickness is then proportional to the filter area factor. Therefore, the filtration efficiency of the web can be expressed by the pressure drop across the web, ie.
99·99 ·
999999
999 • · · · • · · · 9 · · • 9 9 9 ·999 9 9 9 9 9
99 99999 999
9 9 99 9 9
999 999 99 99 η = l-e^” (7) kde ψ-se označuje jako filtrační kvalita a je funkcí vlastností rouna a aerosolu (Hinds, 1982).999 999 99 99 η = l-e ^ ”(7) where ψ-is referred to as filter quality and is a function of fleece and aerosol properties (Hinds, 1982).
Životnost je definována jako FE a tlakový pokles by neměl překročit předem stanovené hodnoty. V některých aerosolech, jako jsou částice chloridu sodného, FE vzrůstá se zatížením částicemi, dobu životnosti filtru tedy určuje tlakový pokles. Tlakový pokles u rouna roste v důsledku zatížení částicemi. Zatížitelnost filtru částicemi je maximální množství prachu, které může filtr zadržet, než tlakový pokles překročí předem stanovenou hodnotu. Je důležité vztahovat životnost jak na tlakový pokles, tak na zatížitelnost. Po získání křivky vztahu tlakového poklesu a zatížení částicemi je možno ze zatížitelnosti filtru vypočítat životnost, tj.The service life is defined as FE and the pressure drop should not exceed predetermined values. In some aerosols, such as sodium chloride particles, FE increases with particulate loading, so the filter lifetime is determined by the pressure drop. The pressure drop in the fleece increases due to particulate loading. The particulate capacity of the filter is the maximum amount of dust that the filter can retain before the pressure drop exceeds a predetermined value. It is important to relate lifetime to both pressure drop and load capacity. After obtaining the curve of pressure drop and particle load, the service life of the filter can be calculated, ie.
τ = M riCQ (8) kde τ = doba životnosti (h)τ = M riCQ (8) where τ = lifetime (h)
M = zatížitelnost (g/m2) η= filtrační účinnost (%100)M = load capacity (g / m 2 ) η = filtration efficiency (% 100)
C = koncentrace aerosolu (g/m )C = aerosol concentration (g / m)
Q= průtok aerosolu (m3/h-m2)Q = aerosol flow rate (m 3 / hm 2 )
Přehled obrázků na výkresechBRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS
Obr. IA představuje snímek MB rouna z elektronového mikroskopu (SEM) při zvětšení 500x.Giant. IA is an electron microscope (SEM) MB image of the web at a magnification of 500x.
Obr. IB je SEM snímek MB rouna z obr. 1 A, do něhož byla uložena polypropylenová vlákna.Giant. IB is an SEM image of the MB web of FIG. 1A in which polypropylene fibers were embedded.
Obr. 2 graficky znázorňuje závislost poklesu tlaku na zatížení částicemi u nenabitých vzorků 1 a 2 z tabulky II.Giant. 2 graphically depicts the pressure drop dependence on the particulate load of unloaded samples 1 and 2 of Table II.
Obr. 3 graficky znázorňuje závislost účinnosti filtrace na zatížení částicemi u nenabitých vzorků 1 a 2 z tabulky II.Giant. 3 graphically illustrates the dependence of filtration efficiency on particulate loading of unloaded samples 1 and 2 of Table II.
Obr. 4 graficky znázorňuje závislost poklesu tlaku na zatížení částicemi u nabitých vzorků 1 a 2 z tabulky II.Giant. 4 is a graphical representation of the pressure drop dependence on the particulate loading of charged samples 1 and 2 of Table II.
• ···· • · ·• ····
999 * · • · ·· ·· • · · · • · · 9999 * 9 9
999 999999 999
99
99 9999 99
Obr. 5 graficky znázorňuje závislost účinnosti filtrace na zatížení částicemi u nabitých vzorků 1 a 2 z tabulky II.Giant. 5 graphically depicts the dependence of filtration efficiency on particulate loading of charged Samples 1 and 2 of Table II.
Obr. 6 schematicky znázorňuje výhodné provedení zařízení vhodného pro výrobu nového kompozitu podle vynálezu.Giant. 6 schematically illustrates a preferred embodiment of a device suitable for producing a novel composite according to the invention.
Obr. 7 schematicky znázorňuje jiné výhodné provedení zařízení vhodného pro výrobu nového kompozitu podle vynálezu.Giant. 7 schematically illustrates another preferred embodiment of a device suitable for manufacturing a novel composite according to the invention.
Jak je znázorněno na obr. 6, vynález spojuje metodu meltblowing i, injektování 2 jiných vláken ze strany do proudu vzduchu obsahujícího MB vlákna 3. MB vlákna a jiná staplová vlákna se v proudu vzájemně intenzivně mísí a proplétají a jsou vrhána na okraj vytvářeného rouna. Míra, do jaké jsou injektovaná staplová vlákna koncentrována na jedné straně rouna, závisí jak na vertikální, tak na horizontální vzdálenosti výstupní trysky jednotky dodávající vlákna, měřené od otvorů zvlákňovací hubice MB na výstupu z MB trysky. Tak je možno regulovat hustotní gradient kompozitu posunováním polohy výstupní trysky jednotky dodávající staplová vlákna směrem k čelu MB trysky a od něho a směrem ke středové čáře a od středové čáry otvorů zvlákňovací hubice. Dále je možno hustotu regulovat změnou množství injektovaných staplových vláken vzhledem k velikosti proudu MB vláken. Obecně budou MB vlákna, která jsou umístěna nejblíže výstupu trysky, mít nejvyšší podíl staplových vláken, zatímco vlákna vzdálenější budou obsahovat méně staplových vláken. Podobně se poměr staplových vláken v kompozitu zvýší zvýšením rychlosti proudu staplových vláken se zvýšením nebo bez zvýšení množství vláken dodávaných do proudu MB vláken.As shown in Fig. 6, the invention combines the meltblowing method 1 by injecting 2 other fibers from the side into an air stream containing MB fibers 3. The MB fibers and other staple fibers are intensively mixed and intertwined in the stream and thrown at the edge of the formed web. The extent to which the injected staple fibers are concentrated on one side of the web depends on both the vertical and horizontal distances of the exit nozzle of the fiber delivery unit measured from the orifices of the MB spinner at the exit of the MB nozzle. Thus, it is possible to control the density gradient of the composite by shifting the position of the outlet nozzle of the staple fiber feed unit towards and away from the MB face of the nozzle and towards the center line and the center line of the spinneret orifices. Further, the density can be controlled by varying the amount of staple fibers injected relative to the MB fiber size. In general, the MB fibers closest to the nozzle outlet will have the highest proportion of staple fibers, while the farther fibers will contain fewer staple fibers. Similarly, the ratio of staple fibers in the composite is increased by increasing the speed of the staple fiber stream with or without increasing the amount of fibers supplied to the MB fiber stream.
Typická sestava, znázorněná na obr. 7, je tvořena jednotkou 1 dodávající vlákna s výstupní tryskou 2 ve svislé vzdálenosti 76,2 mm (3“) směrem dolů od výstupního okraje řady otvorů 5 zvlákňovací hubice MB (typicky 20 až 35 otvorů na 25,4 mm, tj. 1“ trysky v jedné přímé řadě otvorů napříč šířkou trysky) a ve vodorovné vzdálenosti 203,2 mm (8“), tlumící vytlačované MB filamenty, vedené štěrbinami 4 s volnými noži, umístěnými uvnitř trysky na obou stranách koncovky, pro názornost je znázorněn i sběrač vláken a dopravník 6 rouna. Používá se buď rotační sítový válec nebo sítem pokrytý dopravní pás (obvykle s odsáváním vzduchu pod povrchem válce nebo dopravního pásu, napomáhajícím sbírání MB vláken z rouna a odvádění horkého vzduchu). Jak je zřejmé z obr. 6, kompozitní rouno 4 je unášeno dopravním pásem a kompozitní rouno může být v prostoru mezi dopravním pásem a navíječem, který jej navíjí, elektrostaticky nabíjeno. I když to v těchto schématech není znázorněno, je možno úhel, pod nímž jednotka dodávající vlákna vysílá do proudu MB vláken ·« « ·» ·« ♦ · · · * ··· · · » » · · • · * · · . »·· ···The typical assembly shown in Figure 7 consists of a fiber delivery unit 1 with an outlet nozzle 2 at a vertical distance of 76.2 mm (3 ") downward from the exit edge of a row of apertures 5 of the spinneret MB (typically 20 to 35 apertures per 25, 4 mm (1 ”nozzles in one straight line of holes across the nozzle width) and at a horizontal distance of 203.2 mm (8”), damping extruded MB filaments, guided by slots 4 with loose knives located inside the nozzle on both sides of the nozzle, the fiber collector and the web conveyor 6 are shown for illustration. Either a rotary screen roller or a screen-coated conveyor belt is used (usually with suction of air below the surface of the roller or conveyor belt to assist in collecting MB fibers from the web and removing hot air). As can be seen from FIG. 6, the composite web 4 is carried by the conveyor belt and the composite web can be electrostatically charged in the space between the conveyor belt and the winder winding it. Although not shown in these schemes, the angle at which the fiber delivery unit transmits to the MB fiber stream is possible. »·· ···
8» · » · · · • t' ··* ··· »·♦ ·♦ ·· staplová vlákna, sklápěním jednotky směrem dolů od trysky měnit z 90 °, jak je znázorněno, do polohy, kdy se vlákna dodávají ve více tangenciální poloze, například na 10 ° nebo méně, je-li to žádoucí.8 staple fibers, by tilting the unit down from the nozzle to change from 90 ° as shown to the position where the fibers are delivered in more a tangential position, for example at 10 ° or less, if desired.
Příklad provedení vynálezuDETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Vynález je blíže popsán na příkladu provedení, který však slouží pouze pro jeho osvětlení, nikoli omezení.The invention is described in more detail by way of example, but it is intended only to illuminate it, not to limit it.
Vertikálně orientovaná MB linka 50 cm z J & M Laboratories, Dawsonville, Georgia, USA, byla na The University of Tennessee použita pro výrobu roun a přidávání staplových vláken. Přidávání vláken bylo prováděno s použitím popsaného injekčního systému. Silná (tloušťka přibližně 4 cm s plošnou hmotností 460 g/m2) rohož ze staplových vláken polypropylenu (PP) o šířce 50,8 cm (20“) byla zaváděna do injekčního systému, který používal kombinaci rotujících válců se zuby z kovového drátu a vzduchového pohonu k ukládání jednotlivých vláken nebo malých zakroucených pramenů vláken do proudu napůl roztavených meltblown vláken a zpomalovacího vzduchu ve vzdálenosti přibližně 4 cm od koncového výstupu MB trysky. S MB PP vlákny byla tímto způsobem rovněž míšena bavlněná vlákna za vzniku kompozitních roun o nízké hustotě. Mísící poměr a plošná hmotnost jsou uvedeny v tabulce I. Koronové nabíjení roun pro zlepšení jejich hodnot FE bylo prováděno technologií elektrostatického nabíjení Tantret™, Technika II, kterou vyvinuli Tsai a Wadsworth (1995a), US patent č. 5,401.446.A vertically oriented MB 50 cm line from J&M Laboratories, Dawsonville, Georgia, USA, was used at The University of Tennessee to manufacture nonwoven and staple fibers. Fiber addition was performed using the injection system described. A thick (approximately 4 cm thick with a basis weight of 460 g / m 2 ) a 50.8 cm (20 ") polypropylene (PP) staple fiber mat was introduced into an injection system that used a combination of rotating rollers with metal wire teeth and an air drive to receive individual fibers or small twisted strands of fibers into a stream of half-melted meltblown fibers and retardant air at a distance of about 4 cm from the final exit MB of the nozzle. Cotton fibers were also mixed with MB PP fibers to form low density composite webs. The mixing ratio and basis weight are shown in Table I. Corona charging of the nonwovens to improve their FE values was performed by Tantret ™ electrostatic charging technology, Technique II, developed by Tsai and Wadsworth (1995a), US Patent No. 5,401,446.
Hodnoty FE byly zjišťovány pomocí zařízení TSI 8110 Automated Filter Tester a modifikované metody ASTM F1215 (Davis, 1993). Jako testovací částice pro TSI 8110 byl použit chlorid sodný o průměrné velikosti částic 0,1 pm. Aerosol měl koncentraci 15 mg/m3 při povrchové rychlosti 5,3 cm/s. Pro modifikovaný test ASTM F1215 byly použity polystyrénové mikrosféry nominálních velikostí 0,6, 1,2 a 3 pm. Skutečná velikost kuliček byla 0,62,1,07, 2,04 a 2,93 pm při filtrační rychlosti 30 cm/s.FE values were determined using TSI 8110 Automated Filter Tester and modified ASTM F1215 (Davis, 1993). Sodium chloride with an average particle size of 0.1 µm was used as the test particle for TSI 8110. The aerosol had a concentration of 15 mg / m 3 at a surface speed of 5.3 cm / s. Polystyrene microspheres of nominal sizes 0.6, 1.2 and 3 µm were used for the modified ASTM F1215 test. The actual bead size was 0.62, 1.07, 2.04 and 2.93 µm at a filtration rate of 30 cm / s.
Mikrofotografie z elektronového mikroskopu, zobrazené na obr. IA a 1B, ukazují, že MB vlákna jsou oddělena hrubými staplovými vlákny za vzniku porézního kompozitu, zatímco MB vlákna bez příměsi jsou navzájem natěsnána. Fyzikální vlastnosti MB tkanin s příměsí a bez příměsi jsou popsány v tabulce I. Mykaná rohož PP, tvořící vzorek 8 v tabulkách I a II, je složena ze staplových vláken použitých k uložení do proudu MB vláken.The electron micrographs shown in Figures IA and 1B show that MB fibers are separated by coarse staple fibers to form a porous composite, while MB fibers without admixture are sealed together. The physical properties of the blended and blended MB fabrics are described in Table I. The carded PP, forming Sample 8 in Tables I and II, is composed of staple fibers used to be embedded in the MB fiber stream.
e· 99e · 99
9 99 9
9 99 9
9 9 9 9 «9 9 9 9
9* 999 * 99
Rouna s příměsí PP staplových vláken měla vyšší hodnoty FE než rouna bez příměsi, a to jak u nabitých, tak nenabitých roun, jak je patrné z tabulky II, s výjimkou nenabitého vzorku 2, který má patrně změněnou pravidelnost rouna. Jak je z této tabulky patrné, ukládání bavlněných vláken do MB roun vykazovalo stejný trend. Tlakový pokles se snížil z 1,9 mm H2O pro rouno 34 g/m2 bez příměsi (vzorek 1 v tabulce II) na 1,4 mm H2O pro příměs PP staplových vláken (vzorky 1 a 2 v tabulce II). Snížení tlakového poklesu přídavkem staplových vláken bylo připsáno zvýšení velikosti pórů nebo snížení sypné hustoty. Zmenšení natěsnání snižuje hodnotu FE podle teorie účinnosti jediného vlákna (Davies, 1973). FE je exponenciální funkce součinu faktoru filtrační plochy a účinnosti jediného vlákna. Mírná změna FE (vzorky 2 a 3 v porovnání se vzorkem 1 v tabulce II) po přimíšení znamená, že se faktor filtrační plochy zvýšil o stejnou hodnotu jako pokles účinnosti jediného vlákna. Tlakový pokles se nesnížil uložením 80 % PP staplových vláken do rouna 20 g/m2, jak ukazuje vzorek 5 v tabulce II, a uložením 17 a 40 % bavlněných vláken do roun 34 g/m2, jak ukazují vzorky 6 a 7 ve stejné tabulce. MB rouno s nízkou plošnou hmotností, například 20 g/m2, nebylo vhodné pro uložení vysokého podílu PP staplových vláken z toho důvodu, že vysoká hodnota tlakového poklesu není kompenzována zvýšením FE. Tato skutečnost byla zjištěna porovnáním jejich hodnot kvality filtru. Bavlna měla vyšší schopnost propletení s MB vlákny PP, protože má jemnější okraj vláken, která jsou v důsledku spirálové struktury zkroucena.The PP staple fiber webs had higher FE values than the unmixed webs for both the charged and uncharged webs as shown in Table II, except for the uncharged sample 2, which appears to have changed the regularity of the web. As can be seen from this table, the deposition of cotton fibers in MB fleeces showed the same trend. The pressure drop decreased from 1.9 mm H 2 O for 34 g / m 2 non-admixture (sample 1 in Table II) to 1.4 mm H 2 O for PP staple fiber admixture (samples 1 and 2 in Table II) . The decrease in pressure drop by the addition of staple fibers was attributed to an increase in pore size or a decrease in bulk density. Reducing the seal decreases the FE value according to the single fiber efficiency theory (Davies, 1973). FE is the exponential function of the product of the filter area factor and the single fiber efficiency. A slight change in FE (samples 2 and 3 compared to sample 1 in Table II) after admixing means that the filter area factor increased by the same value as the decrease in single fiber efficiency. The pressure drop was not reduced by depositing 80% PP staple fibers in a 20 g / m 2 fleece, as shown in Sample 5 in Table II, and by depositing 17 and 40% cotton fibers in 34 g / m 2 nonwoven as samples 6 and 7 in the same. table. MB of a low basis weight web, for example 20 g / m 2 , was not suitable for depositing a high proportion of PP staple fibers because the high pressure drop value is not compensated by an increase in FE. This was ascertained by comparing their filter quality values. Cotton had a higher ability to interweave with MB PP fibers because it has a finer fiber edge that is twisted due to the spiral structure.
Rouna se stejnou hodnotou FE při nižším tlakovým poklesem mají lepší kvalitu filtru. U všech MB roun s příměsí staplových vláken se filtrační kvalita zvýšila, jak je patrné z tabulky II. Přídavek bavlněných vláken však vykazoval menší vzrůst filtrační kvality. Vzorek 8 v tabulkách I a II představoval rohož ze staplových PP vláken, použitou pro přimíšení do proudu MB vláken. Je uveden pro srovnání, že jeho hodnota FE je oproti MB rounům nízká.Fleeces with the same FE value at lower pressure drop have better filter quality. For all MB staple fibers, the filtration quality improved as shown in Table II. However, the addition of cotton fibers showed less increase in filtration quality. Sample 8 in Tables I and II was a staple PP fiber mat used to blend into the MB fiber stream. It is given for comparison that its FE value is low compared to MB nonwovens.
U filtračních médií, která mají malou velikost pórů ve srovnání s velkou velikostí částic, dochází k většímu cupávání. Pokud by aerosol měl širší distribuci velikostí částic, malé částice by vyplnily póry v koláči a tudíž by vzrostla jak hodnota FE, tak tlakový pokles. Tato skutečnost je patrná na hodnotách FE a tlakového poklesu rouna bez příměsi (MB1) na obr. 2, 3, 4 a 5, kde NaCI měl průměrnou velikost částic 0,1 pm a standardní odchylku 1,9. Krychlový tvar částic NaCI je rovněž faktorem ucpávání.Filter media having a small pore size as compared to a large particle size exhibits greater bumping. If the aerosol had a wider particle size distribution, the small particles would fill the cake pores and thus both the FE value and the pressure drop would increase. This is apparent from the FE values and the additive pressure drop (MB1) of Figures 2, 3, 4 and 5, where NaCl had an average particle size of 0.1 µm and a standard deviation of 1.9. The cubic shape of NaCl particles is also a clogging factor.
• · V 99 999 999 • · · · · »*· «·» ··• V 99 999 999 • · · ·
Částice pronikají do hloubky rouna, pokud je jejich velikost malá v porovnání s velikostí pórů rouna. Částice se usazují na povrchu vláken a hromaděním částic se tvoří dendrity. Toto hromadění zvyšuje v důsledku zvýšení plochy povrchu ve filtračním médiu hodnotu FE, jak je patrné z obr. 3 a 5 pro rouno s příměsí. Tento druh zatížení však zvyšoval tlakový pokles mnohem pomaleji než ucpávání rouna bez příměsi, znázorněné na obr. 2 a 4.The particles penetrate into the web if their size is small compared to the pore size of the web. The particles are deposited on the surface of the fibers and dendrites are formed by the accumulation of the particles. This build-up increases the FE value due to the increase of the surface area in the filter medium, as shown in Figures 3 and 5 for the admixture fleece. However, this type of load increased the pressure drop much more slowly than the non-adherent fleece blocking shown in Figures 2 and 4.
Životnost roun s příměsí se díky pomalejšímu zvyšování tlakového poklesu napříč rounem zvýšila. Dobu životnosti je možno získat z křivky závislosti tlakového poklesu na čase, znázorněné na obr. 2 a 4. Byl-li konkrétní tlakový pokles například 3 mm H2O, byla doba životnosti pomocí aproximace křivky u nezměněného rouna bez příměsi 73 min, u nenabitého rouna s příměsí 211 min, u nabitého rouna bez příměsi 32 min a u nabitého rouna s příměsí 72 min.The service life of the non-woven fleece has increased due to the slower increase in pressure drop across the non-woven. The service life can be obtained from the pressure drop over time depicted in FIGS. 2 and 4. If a particular pressure drop was, for example, 3 mm H 2 O, the service life by the curve approximation for unchanged non-webs was 73 min; fleece with admixture 211 min, for charged fleece without admixture 32 min and for charged fleece with admixture 72 min.
U nabitých roun došlo v počátečním filtračním procesu ke snížení hodnoty FE, jak ukazuje obr. 5 pro rouna s příměsí i bez příměsi. Hodnota FE klesala se zatížením částicemi, protože na samém počátku filtrace byl náboj neutralizován a filtrace elektrostatickými mechanismy byla omezena. Po zatížení se hodnota FE zvýšila, protože nad elektrostatickými mechanismy převážily mechanické. Jedná se o typický efekt zatížení elektrostaticky nabitého filtru, který je dobře dokumentován (Hinds, 1982). K omezení elektrostatické filtrace se zátěží NaCl došlo spíše pomyslnou neutralizací náboje částicemi NaCl než disipací náboje. Bylo prokázáno (Tsai, 1993), že PP materiál má malou disipaci náboje s dobou skladování. Nabité tkaniny PP proto mají dobrou životnost.For the charged webs, the FE value was reduced in the initial filtration process, as shown in Fig. 5 for both non-doped and non-doped webs. The FE value decreased with particulate loading, because at the very beginning of filtration the charge was neutralized and filtration by electrostatic mechanisms was limited. After loading, the FE value increased because mechanical override electrostatic mechanisms. This is a typical load effect of an electrostatically charged filter, which is well documented (Hinds, 1982). The electrostatic filtration with NaCl load was reduced by the notional neutralization of the charge by NaCl particles rather than by the dissipation of the charge. It has been shown (Tsai, 1993) that PP material has low charge dissipation with storage time. Charged PP fabrics therefore have good durability.
Bylo prokázáno, že tok vzduchu MB rounem je ve velkém rozmezí plošných hmotností rouna filtračních rychlostí laminámí (Tsai, 1993). Když se na rouno působilo polystyrénovými kuličkami s povrchovou rychlostí 30 cm/s, byla splněna rovnice (5), jak ukazují tlakové poklesy v tabulkách III a IV. Vzorky v těchto dvou tabulkách jsou vzorky z tabulky II s odpovídajícími čísly vzorků. Tlakový pokles každého rouna byl stejný, byl-li tlakový pokles při rychlosti 30 cm/s normalizován na rychlost 5,3 cm/s.It has been shown that the air flow through the MB fleece is within a wide range of basis weights of the fleece at filtration rates of laminaments (Tsai, 1993). When the web was treated with polystyrene beads with a surface velocity of 30 cm / s, equation (5) was fulfilled, as shown by the pressure drops in Tables III and IV. The samples in the two tables are those of Table II with the corresponding sample numbers. The pressure drop of each web was the same if the pressure drop at 30 cm / s was normalized to 5.3 cm / s.
Je známo (Hinds, 1982), že FE se zvyšuje se zvětšováním velikosti částic od bodu mechanické filtrace, kdy je velikost částic větší než velikost největší penetrace, dejme tomu 0,1 až 0,3 pm, v závislosti na velikosti vlákna a filtrační rychlosti atd. Tento efekt je demonstrován v tabulce IV pro nenabitá rouna. Totéž platilo pro nabitá rouna, jak je uvedeno v tabulce III. Zvýšení hodnoty FE pro nabité rouno s velikostí částic však nebylo tak patrné jako pro nenabité rouno. Elektrostatické mechanismy nemají účinnou přitažlivost vůči • 9 99 • 9 · 9It is known (Hinds, 1982) that FE increases with increasing particle size from the mechanical filtration point where the particle size is larger than the largest penetration size, say 0.1 to 0.3 µm, depending on the fiber size and filtration rate etc. This effect is demonstrated in Table IV for uncharged webs. The same was true for the charged fleece as shown in Table III. However, an increase in the FE value for a charged web with a particle size was not as apparent as for the uncharged web. Electrostatic mechanisms do not have effective attraction to • 9 99 • 9 · 9
9 9 99 9 9
999 999999 999
99
9999
částicím o velké velikosti pohybujícím se vysokou rychlostí (Brown, 1993). Neexistuje teorie pro odhad vztahu mezi hodnotou FE a velikostí částic u nabitých roun, protože je obtížné charakterizovat náboj v rounu po elektrostatickém nabití. Elektrostatická sílá má velký příspěvek k účinnosti filtru pro malé částice při nízké rychlosti filtrace. Tato skutečnost je ilustrována v tabulkách III a IV.large size particles moving at high speed (Brown, 1993). There is no theory to estimate the relationship between the FE value and the particle size of a charged web because it is difficult to characterize the charge in the web after electrostatic charging. Electrostatic strength has a large contribution to the efficiency of the small particle filter at low filtration rates. This is illustrated in Tables III and IV.
Konečně, příměsí 110 % staplových PP vláken do MB rouna 34 g/m2 (vzorek 3 v tabulce II) se nedosáhlo lepší hodnoty FE a nižšího tlakového poklesu než příměsí 50 % PP staplových vláken. Příměs do MB rouna s plošnou hmotností 20 g/m2 (vzorek 4) nesnížila tlakový pokles, ale zvýšila FE. Příměs bavlněných vláken vedla k vyšší hodnotě FE a tlakového poklesu než odpovídající poměr míšení s PP staplovými vlákny. Přestože má PP vysokou dielektrickou bariéru, nemohla být tato šarže PP staplových vláken nabita koronou, zřejmě v důsledku použití antistatického prostředku při úpravě vlákna (Tsai, 1996). V některých případech tito výzkumní pracovníci zjistili, že zahřívání staplových PP vláken a/nebo jejich praní a sušení minimalizuje schopnost antistatické úpravy interferovat s účinným elektrostatickým nabíjením vláken. Bavlna má vysokou navlhavost, která snadno odvádí náboj z vláken, takže je neutralizován ionty přirozeně přítomnými ve vzduchu. Avšak pokud byla kPP MB rounům přidána jak PP staplová, tak bavlněná vlákna, bylo možno vzniklé kompozitní tkaniny snadno elektrostaticky nabít pomocí technologie, kterou vyvinuli Tsai a Wadsworth (1995a).Finally, an admixture of 110% staple fiber PP into a 34 g / m 2 MB fleece (sample 3 in Table II) did not achieve a better FE value and a lower pressure drop than an admixture of 50% staple fiber PP. Addition to MB fleece with a basis weight of 20 g / m 2 (sample 4) did not reduce the pressure drop but increased the FE. The admixture of cotton fibers resulted in a higher FE value and pressure drop than the corresponding blend ratio with PP staple fibers. Although PP has a high dielectric barrier, this batch of PP staple fibers could not be corona loaded, possibly due to the use of an antistatic agent in fiber treatment (Tsai, 1996). In some cases, these researchers have found that heating the staple PP fibers and / or washing and drying them minimizes the ability of the antistatic treatment to interfere with efficient electrostatic charging of the fibers. Cotton has a high wettability that easily dissipates charge from the fibers so that it is neutralized by ions naturally present in the air. However, when both PP staple and cotton fibers were added to the PP MB nonwovens, the resulting composite fabrics could be easily electrostatically charged using the technology developed by Tsai and Wadsworth (1995a).
Kompozitní tkaniny, získávané injektováním hrubých staplových vláken do proudu MB vláken snižovaly pokles tlaku aerosolu, proudícího tkaninou, aniž by snižovaly hodnotu FE tkaniny. Velikost snížení tlakového poklesu a zvýšení hodnoty FE závisí na plošné hmotnosti MB a procentickém podílu uložených staplových vláken a rovněž na strukturních vlastnostech staplových vláken. Kompozity s příměsí bylo možno elektrostaticky nabíjet na optimální hodnotu FE metodami vyvinutými na The University of Tennessee.The composite fabrics obtained by injecting coarse staple fibers into the MB fiber stream reduced the pressure drop of the aerosol flowing through the fabric without decreasing the FE value of the fabric. The magnitude of the pressure drop reduction and the FE increase depends on the MB basis weight and the percentage of staple fibers deposited, as well as on the structural properties of the staple fibers. The admixed composites could be electrostatically charged to the optimum FE value by methods developed at The University of Tennessee.
• · · · ·· · ·· · • · ·· ··• · · · ···
Tlakový pokles (mm H2O)Pressure drop (mm H 2 O)
Tabulka III. Filtrační účinnost nabitých roun na polystyrénové kuličkyTable III. Filtration efficiency of charged fleece on polystyrene beads
VzorekSample
Filtrační účinnost na polystyrénovou kuličku (5)Filter efficiency on polystyrene ball (5)
v Accurate Products Laboratoryat Accurate Products Laboratory
»· * » »»
» · ·»· ·
Tabulka VI. Filtrační účinnost NaCl a filtrační kvalita MB roun na bázi PP s přídavkem PET staplových vláken v Accurate Products LaboratoryTable VI. NaCl filtration efficiency and filtration quality of PP-based MB nonwovens with the addition of PET staple fibers at Accurate Products Laboratory
Vzorek Filtrační účinnost, tlakový pokles a kvalita filtru nenabitý nabitýSample Filter efficiency, pressure drop and filter quality uncharged charged
Literatura:Literature:
Patent US č. 4,100.324 (Anderson a spol.)U.S. Patent No. 4,100,324 to Anderson et al.
Patent US č. 4,118.531 (Hauser)US Patent No. 4,118,531 (Hauser)
Assoc. of the Nonwoven Fabrics Industry, „The Nonwovens Handbook“, str. 53-55.Assoc. of the Nonwoven Fabrics Industry, The Nonwovens Handbook, pp. 53-55.
Brown, R.C., (1970), Air Filtration, Pergamon Press.Brown, R.C., (1970), Air Filtration, Pergamon Press.
Davies, C.N., (1973), Air Filtration, Academie Press.Davies, C.N., (1973), Air Filtration, Academic Press.
Davis, W.T., (1993), „Air Filtration Efficiency Testing Using ASTM F1215“, Proceedings, TAPPI Nonwovens Conference.Davis, W.T., (1993), " Air Filtration Efficiency Testing Using ASTM F1215 ", Proceedings, TAPPI Nonwovens Conference.
Hassenboehler, C.B. a Wadsworth, L.C., (1994), „Melt Blown Webs Products for Filtration“, Fluid/Particle Separation Journal, 7(1), 31M-32M.Hassenboehler, C.B. and Wadsworth, L.C., (1994), "Melt Blown Webs Products for Filtration," Fluid / Particle Separation Journal, 7 (1), 31M-32M.
Hinds, W.C., (1982), Aerosol Technology, John Wiley & Sons.Hinds, W.C., (1982), Aerosol Technology, John Wiley & Sons.
Tsai, P.P., a Wadsworth, L.C., (1993), „Measurement of Melt Blown Geometrie Properties by Air Flow Techniques“, Book of Papers, 3rd TANDEC Conference, The University of Tennessee.Tsai, P.P., and Wadsworth, L.C., (1993), "Measurement of Melt Blown Geometry Properties by Air Flow Techniques," Book of Papers, 3rd TANDEC Conference, The University of Tennessee.
Tsai, P.P., a Wadsworth, L.C., (1994a), „Air Filtration Improved by Electrostatically Charging Fibrous Materials“, Particulate Science and Technology, An International Journal, 12(4), 323-332.Tsai, P.P., and Wadsworth, L.C., (1994a), "Air Filtration Improved by Electrostatically Charging Fibrous Materials," Particulate Science and Technology, An International Journal, 12 (4), 323-332.
Tsai, P.P., a Wadsworth, L.C., (1994b), „Effect of Aerosol Properties on the Filtration Efficiency of Melt Blown Webs and their Electrets“, Book of Papers, 4th TANDEC Conference, The University of Tennessee * ·Tsai, P.P., and Wadsworth, L.C., (1994b), "Effect of Aerosol Properties on the Filtration Efficiency of Melt Blown Webs and Their Electrets", Book of Papers, 4th TANDEC Conference, The University of Tennessee * ·
Tsai, P.P., a Wadsworth, L.C., (1995a), „Method and Apparatus for the Electrostatic Charging of a Web or Film“, US patent 5,401.446.Tsai, P.P., and Wadsworth, L.C., (1995a), "Method and Apparatus for Electrostatic Charging of a Web or Film," U.S. Patent 5,401,446.
Tsai, P.P a Wadsworth, L.C., (1995b), „Effect of Polymers and Additives on the Electrostatic Charging of Different Filter Structures“, 5th TANDEC Conference.Tsai, P.P and Wadsworth, L.C., (1995b), "Effect of Polymers and Additives on Electrostatic Charging of Different Filter Structures," 5th TANDEC Conference.
Wadsworth, L.C., a Lee, L. (1990), „Relationship Among Melt Blown Web Structure, Air Permeability and Filtration Efficiency“, INDA Journal ofNomvovens Research, 2(1), 4348.Wadsworth, L.C., and Lee, L. (1990), "Relationship Among Melt Blown Web Structure, Air Permeability and Filtration Efficiency," INDA Journal of New Research Research, 2 (1), 4348.
Liu, B.Y.H. a Rubow, K.L. (1986), „Air Filtration by Fibrous Media“, ASTM STP,Liu, B.Y.H. and Rubow, K.L. (1986), "Air Filtration by Fibrous Media," ASTM STP,
Claims (21)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
CZ19993104A CZ310499A3 (en) | 1998-03-11 | 1998-03-11 | Porous composite and use thereof |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
CZ19993104A CZ310499A3 (en) | 1998-03-11 | 1998-03-11 | Porous composite and use thereof |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
CZ310499A3 true CZ310499A3 (en) | 2000-02-16 |
Family
ID=5466153
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
CZ19993104A CZ310499A3 (en) | 1998-03-11 | 1998-03-11 | Porous composite and use thereof |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
CZ (1) | CZ310499A3 (en) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CZ303268B6 (en) * | 2011-05-02 | 2012-07-04 | Royal Natural Medicine, S.R.O. | Filtration and/or sorption element |
-
1998
- 1998-03-11 CZ CZ19993104A patent/CZ310499A3/en unknown
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CZ303268B6 (en) * | 2011-05-02 | 2012-07-04 | Royal Natural Medicine, S.R.O. | Filtration and/or sorption element |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
SK118599A3 (en) | Meltblown composites and uses thereof | |
KR101679899B1 (en) | High loft spunbonded web | |
KR101453591B1 (en) | Meltblown fiber web with staple fibers | |
KR101471230B1 (en) | Molded respirator comprising meltblown fiber web with staple fibers | |
EP2726659B1 (en) | Non-woven electret fibrous webs and methods of making same | |
KR101504768B1 (en) | Pleated filter with bimodal monolayer monocomponent media | |
EP2231912B1 (en) | Composite nonwoven fibrous webs and methods of making and using the same | |
US7981177B2 (en) | Filtration media having a slit-film layer | |
KR101432325B1 (en) | Fibrous web comprising microfibers dispersed among bonded meltspun fibers | |
CN103781956A (en) | Non-woven electret fibrous webs and methods of making same | |
WO2012006338A2 (en) | Patterned air-laid nonwoven electret fibrous webs and methods of making and using same | |
JP6816268B2 (en) | Methods for Producing Pleated Fibers with Electrostatically Charged Fibers and Pleated Fibers | |
CN112888492A (en) | Air filtration media including a re-fluff spunbond web and methods of making and using | |
KR20220116146A (en) | Filter media layer comprising mixed diameter fine fibers | |
CZ310499A3 (en) | Porous composite and use thereof | |
WO2023196639A1 (en) | Systems and methods for continuous production of fibrous materials and nanoparticles | |
Karabulut | Melt-Blown Fibres vs Electrospun Nanofibres as Filtration Media | |
AU2023250563A1 (en) | Systems and methods for retaining nanoparticles within fibrous material | |
WO2023196626A1 (en) | Nonwoven materials and products containing nonwoven materials | |
WO2023196635A1 (en) | Filtration media incorporating nanoparticles and large linear density fibers |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
PD00 | Pending as of 2000-06-30 in czech republic |