ES2258465T3 - Medios de filtrado. - Google Patents
Medios de filtrado.Info
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Abstract
Filtro, que comprende: un armazón que tiene un material de filtro no tejido acoplado de manera fija al mismo; dicho material de filtro no tejido comprende (i) una primera capa de macrofibras de polímero policondensado termoplástico, que tienen un tamaño de fibras promedio menor de unas 8 micras y (ii) una segunda capa que comprende fibras de un polímero policondensado termoplástico con fibras de más de 12 micras, y en el que dicha segunda capa está unida de forma autógena a la primera capa.
Description
Medios de filtrado.
La presente invención se refiere a medios de
filtración y a filtros que los incorporan.
Las telas no tejidas de poliéster y en particular
las telas no tejidas de soplado en fusión se han utilizado en una
amplia variedad de aplicaciones de filtración y/o barrera. Como
ejemplo, se han utilizado elementos laminares no tejidos de
poliéster en filtros de bolsa y en filtros de aspiradores de
limpieza, tales como se dan a conocer, por ejemplo, en la Patente
USA Nº 5.080.702 de Bosses, Patente USA Nº 5.205.938 de Fiumano y
otros y Patente USA Nº 5.586.997 de Pall y otros. A este respecto,
también se conocen elementos mixtos de papel/material soplado en
fusión para aplicaciones de filtración, tales como, por ejemplo, las
que se describen en la Patente USA Nº 5.437.910 de Raabe y otros.
Además, también se han utilizado elementos laminares no tejidos de
poliéster para filtrar fluidos biológicos tal como se describe en la
Patente USA Nº 5.652.050 de Pall y otros.
Es conocido de modo general en esta técnica que
los elementos laminares no tejidos de fibras de soplado en fusión
carecen frecuentemente de la resistencia de las fibras y/o tenacidad
requerida para ciertas utilizaciones o aplicaciones. A este
respecto es conocido el aplicar como laminado uno o varios géneros
duraderos a un elemento laminar no tejido de fibras sopladas en
fusión a efectos de proporcionar una estructura laminada con
características generales mejoradas. Por ejemplo, la Patente USA Nº
4.041.203 de Brock y otros, Patente USA Nº 5.445.110 de Connors y
Patente USA Nº 5.667.562 de Midkiff describen una estructura de
varias láminas no tejidas de tipo duradero de materiales de fibras
extrusionadas ("spunbond") fibras de soplado en fusión
("meltblown") que aprovecha la ventaja de las características
de filtrado o características de barrera del género de soplado en
fusión y la resistencia y duración mejoradas de las telas de fibras
extrusionadas. El laminado no tejido de tipo duradero de fibras
extrusionadas/fibras de soplado en fusión/fibras extrusionadas que
se describe en la Patente de Brock y otros es particularmente
adecuado para diferentes utilizaciones que requieren una
resistencia mejorada del laminado y resistencia a la abrasión, tal
como por ejemplo, su utilización como material envolvente de
esterilización. Si bien muchas telas de poliéster no tejido muestran
excelente resistencia y duración, los géneros no tejidos de fibras
de soplado en fusión de poliéster no muestran elevada resistencia
ni duración, dado que el proceso de soplado en fusión no estira de
manera adecuada las fibras a efectos de promover de manera
significativa cristalización del polímero. Por lo tanto, es conocido
en esta técnica mejorar la resistencia y duración de los materiales
de poliéster de soplado en fusión laminando una tela duradera
separada a los mismos, por ejemplo, un elemento laminar de fibras
extrusionadas u otra tela de soporte adecuada. Como ejemplo
específico, elementos laminares no tejidos de poliéster de soplado
en fusión pueden ser aplicados por laminado con telas duraderas,
tales como las que comprenden filamentos de poliéster de elevada
resistencia tales como, por ejemplo, los que se describen en la
solicitud de Patente japonesa Kokai Nº Hei 7-207566.
Los filamentos de poliéster tienen una resistencia mejorada dado
que han sido sometidos a etapas de estirado separadas que orientan
el polímero mejorando de esta manera la resistencia y tenacidad de
las fibras y de la tela fabricada a base de las mismas. El elemento
laminar de fibras de soplado en fusión y las fibras sometidas a
estirado se pueden unir térmicamente por puntos entre si. Además,
se observará que utilizando una o varias capas de soporte se puede
incrementar significativamente el coste global de los laminados,
dado que la necesidad del material de soporte requiere etapas de
proceso adicionales para llevar los materiales uno junto a otro y
asimismo una etapa de unión. Además, la formación de materiales de
calidad de filtrado y materiales de alta resistencia requiere
frecuentemente inversiones significativamente incrementadas que
requieren equipos de producción separados y especializados.
Si bien existen laminados de capas múltiples que
tienen excelente resistencia y duración, frecuentemente los medios
para unir de forma permanente las capas individuales entre si pueden
tener un impacto negativo en la eficacia y duración del filtro.
Como ejemplo de ello, los elementos laminares de fibras
extrusionadas y de fibras de soplado en fusión frecuentemente se
unen entre si térmicamente por puntos. Las áreas unidas son áreas
muy fusionadas que permiten poca o ninguna penetración del fluido a
filtrar. Por lo tanto, las áreas de unión reducen el área efectiva
del filtro e incrementan la caída de presión a través del medio de
filtrado. Además, la utilización de adhesivos y otros métodos de
unión puede tener de igual manera un impacto negativo en la
eficacia de filtrado y/o en su duración. Por lo tanto, la
resistencia mejorada a la abrasión y/o la integridad del laminado
conseguida de esta manera tiene lugar frecuentemente a expensas de
la permeabilidad general y/o eficacia de filtrado de la tela. Como
consecuencia, la capacidad de conseguir estas características
mejoradas sin sacrificar otras características deseables de los
materiales de filtro se ha demostrado difícil.
Como resultado, existe la necesidad de medios de
filtrado que tengan resistencia y/o duración mejoradas. Además,
existe la necesidad de medios de filtración que se pueden fabricar
de manera más eficaz y con mayor efectividad de costes que lo
conocido hasta el momento. De modo adicional, existe la necesidad de
medios de filtrado que puedan resistir las exigencias de su
manipulación y su utilización.
Los requerimientos antes mencionados se consiguen
y los problemas experimentados por los técnicos en la materia se
superan mediante los medios de filtro de la presente invención, que
comprenden una primera capa de microfibras que tienen un diámetro
promedio de fibras menor de unas 8 micras y una segunda capa de
macrofibras que comprende fibras y tiene un diámetro superior a
unas 15 micras. La capa de macrofibras está unida de forma antógena
a la capa de micro fibras de manera que el filtro de capas múltiples
tiene, en virtud de la capa de macrofibras, mayor resistencia
mecánica y/o a la abrasión. De manera deseable las fibras comprenden
un policondensado termoplástico tal como, por ejemplo, un
poliéster. En otro aspecto, la primera capa de microfibras puede
comprender fibras de soplado en fusión que tiene un promedio de
fibras menor de unas 8 micras, y la segunda capa puede comprender
fibras de soplado en fusión que tienen un número significativo de
fibras con un diámetro comprendido aproximadamente entre 12 micras
y 80 micras. En un aspecto, la capa de microfibras puede tener un
peso base comprendido aproximadamente entre 12 g/m^{2} y 350
g/m^{2} y la capa de macrofibras puede tener un peso base menor de
100 g/m^{2} aproximadamente. Según otro aspecto adicional de la
invención, el material de capas múltiples puede ser laminado sobre
un material de filtro de papel.
La figura 1 es una vista parcial en alzado de un
material de dos capas según la presente invención mostrando una
sección parcial.
La figura 2 es una vista en sección de un
material de tres capas según la presente invención.
La figura 3 es una vista en sección de un
laminado de papel/género no tejido según la presente invención.
La figura 4 es una representación esquemática de
un conjunto de filtro que utiliza un material de filtrado según la
presente invención.
Tal como se utiliza en esta descripción, el
término "comprende" tiene un significado amplio o abierto, y no
excluye elementos adicionales no citados, elementos de composición
o etapas de método.
Tal como se utiliza en esta descripción, el
término tela o elemento laminar "no tejido" significa un
elemento laminar que tiene una estructura de fibras o hilos
individuales que están entrelazados pero no de manera identificable
tal como un género tejido o tricotado. Las telas o elementos
laminares no tejidos han sido formados por muchos procesos tales
como, por ejemplo, procesos de soplado en fusión, procesos de
extrusionado de fibras, hidroentrelazado, colocación neumática,
procesos de elementos laminares cardados y otros.
Tal como se utiliza en esta descripción, el
término "dirección máquina" o " MD" significa la longitud
de una tela en la dirección en la que ésta es fabricada. El término
"dirección transversal de la máquina" o bien "CD"
significa la anchura de una tela, es decir, una dirección que en
general es perpendicular a la MD.
Tal como se utiliza en esta descripción, el
término "fluido" comprende todos los fluidos tanto gases como
líquidos.
Tal como se utiliza en esta descripción, el
término "líquido" se refiere a líquidos en general con
independencia de su composición e incluye soluciones, emulsiones,
suspensiones y otros.
Tal como se utiliza en esta descripción, el
término "polímero" incluye en general, sin que ello sirva de
limitación, polímeros, copolímeros tales como, por ejemplo,
copolímeros bloque, por injerto, al azar y alternados, terpolímeros,
etc y mezclas y modificaciones de los mismos. Además, si no se
limita específicamente de otro modo, el término "polímero"
incluye todas las configuraciones espaciales posibles de la
molécula. Estas configuraciones incluyen sin que ello sirva de
limitación, configuración isotáctica, sindiotáctica y simetrías al
azar. Además, se debe comprender que la referencia a un polímero de
cualquier unidad monómera comprende la presencia de uno o varios
componentes adicionales además del monómero citado.
Tal como se utiliza en la descripción, el término
"unión autógena" se refiere a unión entre fibras, entre partes
individuales y/o superficies independientemente de dispositivos de
fijación mecánicos o aditivos externos, tales como adhesivos,
materiales de soldadura y similares.
Haciendo referencia a la figura 1, el filtro (10)
comprende como mínimo dos capas que incluyen una primera capa (12)
de fibras finas o micro fibras y una segunda capa (14) de fibras más
grandes o macrofibras. La primera capa es de manera deseable una
capa relativamente más gruesa que tiene un tamaño de poros
relativamente pequeño y buenas características de filtrado y/o
características barrera. El material de filtro está realizado
típicamente en forma de una hoja y puede ser almacenado fácilmente
en forma de rollo. Por lo tanto, el material de filtro puede ser
convertido posteriormente de la forma deseada para conseguir un
filtro específicamente adecuado para cumplir con las necesidades
del usuario final. No obstante, el material de filtro puede ser
también cortado en las dimensiones y/o formas deseadas según sea
necesario mediante métodos en línea. Los métodos de filtrado de la
presente invención dan a conocer un elemento laminar no tejido de
fibras de soplado en fusión que muestra buena resistencia a la
abrasión sin degradar significativamente las características de
resistencia y/o filtrado del mismo.
La primera capa comprende de modo deseable un
elemento laminar no tejido realizado en fibras finas o microfibras
que tienen un diámetro promedio de fibras menor de unas 8 micras y,
de manera más deseable un diámetro promedio de fibras comprendido
entre 0,5 y 6 micras, y todavía de modo más deseable entre 3 micras
y 5 micras aproximadamente. La primera capa tiene de manera
deseable un peso base mínimo de unos 12 g/m^{2} y de manera más
deseable un peso base comprendido aproximadamente entre 17
g/m^{2} y 175 g/m^{2}, y todavía de modo más preferente
comprendido aproximadamente entre 34 g/m^{2} y 100 g/m^{2}. Las
fibras finas pueden ser fabricadas por diferentes métodos conocidos
en la técnica. De manera deseable, la primera capa comprende un
elemento laminar no tejido de fibras finas de soplado en fusión.
Las fibras de soplado en fusión están formadas de manera general
extrusionando un material termoplástico fundido por una serie de
capilares de la matriz en forma de hilos o filamentos fundidos que
pasan a corrientes de aires convergentes de alta velocidad, que
atenúan los filamentos de material termoplástico fundido para
reducir su diámetro.
Posteriormente, las fibras de soplado en fusión
pueden ser transportadas por la corriente de gas a alta velocidad y
son depositadas sobre una superficie colectora para formar un
elemento laminar de fibras de soplado en fusión colocadas al azar.
Los procesos de soplado en fusión se dan a conocer, por ejemplo, en
los informes Naval Research Laboratory Report Nº 4364,
"Manufacture of Super-fine Organic Fibers" by
V. A. Wendt, E. L. Boon, y C. D. Fluharty; Naval Research
Laboratory Report Nº 5265, "An Improved Device for the Formation
of Super-fine Thermoplastic Fibers" de K. D.
Lawrence, R. T. Lukas, y J. A. Young; Patente U.S.A. Nº 3.849.241 de
Butin y otros; Patente U.S.A. Nº 4.100.324 de Anderson y otros;
Patente U.S.A. Nº 3.959.421 de Weber y otros; Patente U.S.A Nº
5.652.048 de Haynes y otros; y Patente U.S.A. Nº 4.526.733 de Lau y
otros. La capa de fibras de soplado en fusión puede ser formada por
una sola matriz de soplado en fusión o por alineaciones consecutivas
de matrices de fibras de soplado en fusión, depositando
consecutivamente las fibras una sobre otra sobre una superficie de
formación móvil. Por lo tanto, si bien se utiliza el término
"capa", una capa puede comprender en realidad varias subcapas
dispuestas para obtener el grosor y/o peso base deseados.
Los polímeros termoplásticos adecuados para la
formación de la primera capa de fibras finas y también la segunda
capa de fibras más grandes incluyen, solamente a título de ejemplo,
policondensados (por ejemplo, poliamidas, poliésteres,
policarbonatos, y poliarilatos), polidienos, poliuretanos,
poliéteres, poliacrilatos y otros. De forma deseable los medios de
filtro comprenden un poliéster termoplástico tal como, por ejemplo,
polietilén tereftalato (PET), polibutilén tereftalato (PBT),
politrimetilén tereftalato (PTT) y otros. Los polímeros PBT y PET
se pueden conseguir comercialmente por numerosos vendedores y un
ejemplo de polímero PBT se puede conseguir de la firma Ticona
Corporation con la designación de marca CELANEX 2008 poliéster
termoplástico. Los polímeros PTT se pueden conseguir de la empresa
Shell Chemical con la marca CORTERRA POLYMERS. La selección del
polímero o polímeros específicos variará con la aplicación deseada
del filtro y también con otros factores conocidos por los técnicos
en la materia. Además, si bien la correspondiente capa de fibras
finas y capa de macrofibras puede comprender diferentes polímeros,
de manera deseable la capa de macrofibras comprende un polímero
sustancialmente similar y/o idéntico al polímero que comprende la
capa de fibras más finas.
La capa de macrofibras comprende fibras grandes
de suficiente número y dimensiones a efectos de crear una
estructura abierta que tiene una resistencia mejorada con respecto a
la primera capa de fibras finas. De manera deseable, la capa de
macrofibras tiene un número significativo de fibras que superan
aproximadamente 15 micras, y todavía de modo más deseable un número
sustancial de fibras que superan aproximadamente las 25 micras. A
este respecto, se observará que las fibras groseras pueden
comprender una serie de fibras más pequeñas con diámetros
comprendidos aproximadamente entre 10 y 35 micras, y todavía de modo
más deseable un diámetro promedio de fibras comprendido entre 12
micras y 25 micras aproximadamente, de manera que las fibras
individuales forman "cuerda" o quedan unidas de otro modo en
sentido longitudinal a efectos de formar colectivamente fibras o
filamentos grandes de tipo unitario. En el cálculo de las
dimensiones de fibras promedio, las fibras unidas longitudinalmente
son tratadas como fibra única. La capa de macrofibras tiene de
manera deseable un peso base menor de 100 g/m^{2}
aproximadamente, y de manera más deseable tiene un peso base
comprendido aproximadamente entre 10 g/m^{2} y 70 g/m^{2}, y
todavía más deseable entre unos 15 g/m^{2} y 35 g/m^{2}. En otro
aspecto, la proporción de peso base de la primera capa de fibras
finas con respecto a la segunda capa de macrofibras está
comprendida de manera deseable desde aproximadamente 2:1 a 10:1, y
en una realización preferente la proporción de la primera capa de
fibras finas con respecto a la segunda capa de fibras groseras es
aproximadamente de 3,3:1.
La segunda capa de macrofibras puede ser
realizada por procesos de soplado en fusión y, de manera deseable
las macrofibras pueden ser depositadas directamente sobre el
elemento laminar de fibras finas en estado semifundido, de manera
que las macrofibras se unan directamente y de forma autógena al
elemento laminar de fibras finas. El depósito de macrofibras es tal
que tienen suficiente calor latente para unirse de manera efectiva
entre sí y también con las fibras finas previamente depositadas,
creando de esta manera un medio filtrante que tiene una mejora
general de la resistencia y/o de la resistencia a la abrasión. Se
pueden utilizar equipos convencionales de soplado en fusión para
producir fibras groseras más grandes al equilibrar de manera
apropiada la producción de polímero, diámetro del orificio de la
tobera, altura de formación (es decir, distancia entre la punta de
la matriz y la superficie de formación), temperatura de fusión y/o
temperatura del aire de arrastre. Como ejemplo específico, la
última alineación de una serie de alineaciones de fibras de soplado
en fusión se puede ajustar de manera que la última alineación de
soplado en fusión forme y deposite una capa de macrofibras sobre el
elemento laminar no tejido de fibras finas que se acaba de formar.
En lo que respecta a la fabricación de fibras de poliéster
termoplástico más grande reduciendo la temperatura del aire primario
y/o reduciendo la altura de formación, se consigue la formación de
fibras groseras más grandes. El grosor o peso base de la capa de
macrofibras se puede incrementar de modo deseado incrementado el
número de alineaciones de soplado en fusión consecutivas alteradas
para proporcionar fibras groseras más grandes. Se observará que la
alteración de otros parámetros solamente o en combinación con los
parámetros antes mencionados se puede utilizar también para
conseguir capas de macrofibras y/o elementos laminares de
macrofibras. Se describen métodos para la fabricación de dichas
fibras más grandes, groseras de manera detallada en la Patente
U.S.A. Nº 4.659.609 de Lamers y otros y en la Patente U.S.A. Nº
5.639.541 de Adam, cuyos contenidos se incorporan por completo a la
presente descripción a título de referencia. De manera deseable, la
capa de macrofibras es depositada de forma coextensiva con la capa
de fibras finas y se adhiere directamente a la misma. A este
respecto, se apreciará que las macrofibras no son estiradas y/o
orientadas sustancialmente. No obstante, dado que las macrofibras
son depositadas sobre las fibras finas en estado semifundido,
forman buenas uniones entre fibras con las fibras más finas y
también con las fibras groseras y, por lo tanto, proporcionan una
estructura compuesta que tiene resistencia mecánica y resistencia a
la aglomeración mejoradas durante la manipulación, conversión y/o
utilización. Además, a pesar de la formación de una capa que tiene
mayor irregularidad, glóbulos polímeros y/o granalla, la capa de
macrofibras forma una estructura abierta que no disminuye de manera
significativa la eficacia de la filtración y/o creación de borras u
otras partículas perjudiciales para su utilización en las mismas
aplicaciones de filtrado. En otro aspecto, es posible depositar más
de una capa de macrofibras sobre la capa de fibras finas. Como
ejemplo y en referencia a la figura 2, las capas de macrofibras
(14), (16) pueden ser formadas sobre ambas caras de la primera capa
de fibras finas (12) a efectos de formar el material de filtro que
comprende la primera capa de fibras finas (12) dispuestas entre una
segunda capa (14) de macrofibras y una tercera capa (16) de
macrofibras. A este respecto, se puede desenrollar un laminado de
dos capas que comprende una primera capa de fibras finas y una
segunda capa de macrofibras a partir de un rollo de suministro,
dirigiéndolo debajo de una matriz de soplado en fusión con la capa
de fibras más finas dirigida hacia arriba. De este modo, una capa de
microfibras es depositada directamente en la cara expuesta de la
capa de fibras finas uniéndose a la misma y formando un laminado de
tres capas unido de forma autógena.
El género no tejido de capas múltiples, según la
presente invención, se une de manera autógena y no requiere
necesariamente métodos de unión adicional. No obstante, después del
depósito de las capas, éstas pueden ser unidas adicionalmente, de
forma opcional, para mejorar la integridad general de la estructura
de capas múltiples y/o para conseguir la rigidez de la misma.
Siempre que se desee una unión adicional es preferible utilizar un
modelo de unión que afecte a un área superficial mínima del material
dado que la eficacia de filtración disminuye de manera típica al
aumentar el área de unión. Por lo tanto, de forma deseable, el
modelo de unión utilizado no efectúa la unión de más de 10%
aproximadamente del área superficial de la hoja y todavía de manera
más deseable el área de unión comprende entre 0,5% y 5% del área
superficial de la tela. El laminado de capas múltiples puede ser
unido mediante costuras continuas o sustancialmente continuas y/o
zonas unidas de forma discontinua. Preferentemente, los materiales
de capas múltiples de los medios filtrantes están unidos por
puntos. Tal como se utiliza en esta descripción, la "unión por
puntos" o "unido por puntos" se refiere a la unión de una o
varias capas de una tela en numerosos puntos separados de pequeñas
dimensiones. Por ejemplo, la unión por puntos de tipo térmico
comporta de manera general el paso de una o varias capas a unir
entre rodillos calientes tales como, por ejemplo, un rodillo de
embutición según un dibujo y/o un rodillo de soporte o yunque. El
rodillo con grabado tiene un determinado dibujo, de manera que la
totalidad de la tela no queda unida en la totalidad de su
superficie y el rodillo de soporte o yunque es habitualmente liso.
Se han desarrollado numerosos dibujos o modelos de unión a efectos
de conseguir diferentes características funcionales y/o estéticas,
y la naturaleza específica del dibujo no se interpreta como crítica
en la presente invención. Se describen modelos de unión, a título
de ejemplo, en la Patente U.S.A. Nº 3.855.046 de Hansen y otros,
Patente de diseño U.S.A. Nº 356.688 de Uitenbroek y otros y en la
Patente U.S.A. Nº 5.620.779 de Levy y otros. Éstos y otros dibujos
pueden ser modificados, según sea necesario, para conseguir el área
deseada de unión y la frecuencia deseada.
Los laminados de filtro de soplado en fusión,
según la presente invención, son adecuados para el filtrado de
fluidos incluyendo aplicaciones de filtrado de líquidos. El material
de filtro se ha utilizado de manera habitual como parte de un
conjunto de filtro que puede comprender el medio de filtrado, un
armazón de soporte y un cuerpo envolvente. Tal como se utiliza en
esta descripción, el término armazón se utiliza en su sentido más
amplio y comprende sin limitación armazones de borde, soportes de
rejilla, cartuchos y otras formas de elementos de filtro. Los
medios de filtrados serán fijados habitualmente y/o serán soportados
por el armazón. Frecuentemente, el armazón está montado de manera
deslizante dentro del cuerpo envolvente. El armazón puede ser
diseñado a efectos de ser capaz de ser acoplado de manera
desmontable en el elemento del cuerpo envolvente, de manera tal que
dicho armazón y los medios de filtro correspondientes pueden ser
sustituidos fácilmente según sea necesario. Como ejemplos, el
armazón y/o cuerpo envolvente pueden ser adaptados de manera que el
armazón puede ser obligado a girar manualmente o puede ser
atornillado, fijado por pernos, montado a presión, acoplado por
deslizamiento o fijado en posición de otra manera. Por ejemplo, y
con referencia a la figura 4, el conjunto del filtro (40) puede
contener un canal (42) para dirigir fluido y filtrado en la
dirección de las flechas asociadas con el mismo y puede contener
además un cuerpo envolvente de filtro (44), de manera tal que el
armazón (46) y el material de filtro (48) pueden ser colocados en
posición por deslizamiento, de manera que atraviesan el canal (42)
y la trayectoria del fluido.
El material de filtrado no tejido puede ser
utilizado solo o como parte de una estructura de laminado en
combinación con materiales adicionales. Como ejemplo específico, la
tela no tejida puede ser laminada con un material de filtro
adicional tal como, por ejemplo, papel, membranas, guatas,
materiales no tejidos, telas tejidas, materiales esponjosos
celulares y otros materiales de filtro y/o de refuerzo del filtro.
Los materiales de papel para filtro se tienen a disposición en una
amplia variedad de calidades y formas. Por ejemplo, el papel de
filtro puede comprender un papel basado en celulosa que contiene una
resina de fenolformaldehído. La eficacia de filtrado del papel de
filtro se puede modificar de la forma deseada seleccionando la
cantidad y tipo de materiales de aglomeración de resinas, apresto
de fibras celulósicas o recubrimientos, parámetros de proceso y
otros factores conocidos por los técnicos en la materia. El material
adicional de filtrado puede ser acoplado de manera fija al medio de
filtro no tejido con intermedio de uno o varios métodos conocidos
por los técnicos en la materia. De forma deseable, el papel de
filtro es laminado al material de filtro no tejido con intermedio
de un adhesivo. A este respecto, el material no tejido puede ser
pulverizado con un adhesivo y a continuación el papel de filtro y
el filtro no tejido pueden ser superpuestos y prensados
conjuntamente, de manera que se fijen permanentemente entre sí.
Aplicando el adhesivo al género no tejido, la eficacia de filtrado
del material de filtro de papel no se degrada sustancialmente, dado
que solamente el adhesivo sobre la superficie de fibras establecerá
contacto con el material de filtrado de papel minimizando, de esta
manera, cualesquiera pérdidas de eficacia de filtrado. De manera
alternativa, el adhesivo puede ser rociado sobre el papel de filtro
y a continuación el lado tratado del papel de filtro y el género no
tejido pueden ser acoplados permanentemente entre sí. En un aspecto
particular de la invención, dependiendo de la calidad del papel de
filtro, el laminado de género no tejido/papel puede tener un
rendimiento de filtrado mínimo de 98% para partículas de 10 \mu y
según otro aspecto puede tener un rendimiento de filtrado mínimo de
98% para partículas de 2 \mu.
Haciendo referencia a la figura 3, el medio de
filtro deseable (20) comprende una capa de fibras finas (22)
dispuesta entre una capa de macrofibras (24) y una hoja de papel de
filtro (26). Como ejemplo específico, la hoja de papel de filtro
puede ser laminada de forma adhesiva a una capa de 65 g/m^{2} de
fibras finas, comprendiendo fibras de soplado en fusión de PBT, de
manera tal que el filtro de papel se adhiere directamente a una
cara de la capa de fibras finas y la capa de macrofibras se adhiere
a la segunda cara o cara opuesta de la capa de fibras finas. La
capa de macrofibras de manera igualmente deseable comprende el
polímero PBT y puede tener un peso base aproximado de 20 g/m^{2}.
El material de filtro con esta configuración es especialmente
adecuado para su utilización como filtro coalescente, tal como los
utilizados en motores diesel y aplicaciones marinas. El laminado
impide el paso de agua y de partículas, si bien permite el paso del
combustible. La tela no tejida de poliéster impide sustancialmente
el paso de agua por los medios de filtrado y también el paso de
partículas grandes. Los medios de filtrado de papel filtran, además,
las partículas finas del combustible. Los medios de filtrado
coalescentes se utilizan habitualmente dentro de un armazón y un
cuerpo envolvente situados más arriba o más abajo de la bomba para
el hidrocarburo líquido.
Además, el material de filtro de la presente
invención puede incluir opcionalmente varios aditivos internos y/o
tratamientos aplicados de forma tópica a efectos de impartir
características adicionales o características mejoradas al género
no tejido. Estos aditivos y/o tratamientos son conocidos en la
técnica y comprenden, por ejemplo, tratamientos repelentes de
alcohol, tratamientos antiestáticos, productos químicos humectantes
(es decir, compuestos que mejoran el carácter hidrofílico o hacen
hidrofílica una superficie), antioxidantes, estabilizantes,
retardantes de la llama, desinfectantes, agentes antibacterianos,
antifúngicos, germicidas, virucidas, detergentes, limpiadores y
otros.
Prueba de reventamiento Mullen: Este método mide
la resistencia de las telas textiles al reventamiento cuando son
sometidas a una fuerza de ensanchamiento, es decir, una presión
hidráulica aplicada a través de un diafragma de goma en ángulo
recto al plano de la tela. La prueba de reventamiento Mullen o
prueba de resistencia al reventamiento fue llevada a cabo de
acuerdo con las especificaciones de la norma TAPPI T 403
os-76 excepto que las dimensiones de la muestra
utilizada eran de 5'' x 5'' y que se probaron diez probetas de cada
muestra.
Prueba de permeabilidad al aire Frazier: Esta
prueba determina el caudal de flujo de aire que atraviesa una
probeta para unas dimensiones de área y presión determinadas. Cuanto
mayor es el caudal de aire para un área y presión determinadas, más
abierto es el material permitiendo, por lo tanto, un paso mayor de
fluido a través del mismo. La permeabilidad al aire que se ha
indicado ha sido obtenida utilizando un comprobador de permeabilidad
al aire TEXTEST FX 3300.
Un elemento laminar de fibras de soplado en
fusión de 88 g/m^{2} fue realizado utilizando dos capas
separadas; el elemento laminar de fibras de soplado en fusión
comprendía una primera capa de fibras finas de soplado en fusión de
68 g/m^{2} y una segunda capa de fibras groseras de soplado en
fusión de 20 g/m^{2}. Ambas fibras tanto finas como groseras
comprendían PBT con una viscosidad intrínseca de 0,65 dl/g, que se
puede conseguir de la empresa Ticona Corporation con la designación
CELANEX 2008 poliéster termoplástico. La capa de fibras finas se
preparó utilizando una temperatura primaria de aire de 501ºF, una
presión primaria de aire de 9,3 psi y una velocidad de conducción
de 46 pies/minuto, mientras que la capa de fibras groseras fue
preparada utilizando la temperatura de aire primario de 489ºF, una
presión de aire primaria de 2,1 psi y una velocidad de línea de 125
pies/minuto. La capa de fibras finas comprendía fibras con
dimensiones promedio de las fibras de aproximadamente
3-5 micras y la capa de fibras groseras tenía un
tamaño de fibras promedio aproximadamente de 20 micras, y
comprendía un número significativo de fibras unidas
longitudinalmente que formaban colectivamente filamentos grandes.
La capa de fibras groseras comprendía numerosas fibras grandes. Las
fibras groseras de soplado en fusión eran depositadas de forma
coextensiva con una capa de fibras finas y se adherían directamente
a las mismas. El elemento laminar resultante de fibras de soplado en
fusión tenía mejor resistencia a la abrasión, teniendo asimismo
simultáneamente una resistencia Mullen al reventamiento de 23
libras/pulgada cuadrada (psi) (diafragma de la cara de la rejilla) y
una permeabilidad al aire de 46 pies^{3}/minuto/pie^{2} con una
columna de agua de ½ pulgada.
Si bien se han incorporado a esta descripción a
título de referencia diferentes patentes y otros materiales de
referencia, en la medida en que exista alguna falta de coherencia
entre el material incorporado y el de la descripción, prevalecerá
el de la descripción escrita. Además, si bien la invención ha sido
descrita en detalle, con respecto a realizaciones específicas de
la misma y, particularmente, con los ejemplos que se han incluido,
será evidente para los técnicos en la materia que se pueden
introducir diferentes alteraciones, modificaciones y otros cambios
sin salir del ámbito de la presente invención. Se desea, por lo
tanto, que la totalidad de dichas alteraciones, modificaciones y
otros cambios queden comprendidos dentro de las
reivindicaciones.
Claims (20)
1. Filtro, que comprende:
un armazón que tiene un material de filtro no
tejido acoplado de manera fija al mismo;
dicho material de filtro no tejido comprende (i)
una primera capa de macrofibras de polímero policondensado
termoplástico, que tienen un tamaño de fibras promedio menor de unas
8 micras y (ii) una segunda capa que comprende fibras de un
polímero policondensado termoplástico con fibras de más de 12
micras, y en el que dicha segunda capa está unida de forma autógena
a la primera capa.
2. Filtro, según la reivindicación 1, en el que
dicha segunda capa comprende fibras de soplado en fusión y tiene un
peso base menor de unos 100 g/m^{2}.
3. Filtro, según la reivindicación 1, en el que
dicha segunda capa comprende fibras unidas longitudinalmente.
4. Filtro, según la reivindicación 1, en el que
dicha primera capa de microfibras comprende fibras de soplado en
fusión con un peso base comprendido entre 17 g/m^{2} y 300
g/m^{2} y en el que, además, dichas fibras tienen un diámetro
promedio comprendido aproximadamente entre 0,5 y 6 micras.
5. Filtro, según la reivindicación 1, en el que
dichas primera y segunda capas comprenden un poliéster
termoplástico.
6. Filtro, según la reivindicación 5, en el que
la proporción de peso base de la primera capa respecto a la segunda
capa está comprendida entre 2:1 y 10:1.
7. Filtro, según la reivindicación 5, en el que
la primera y segunda capas comprenden polibutilén tereftalato.
8. Filtro, según la reivindicación 5, en el que
la segunda capa tiene un peso base menor de 70 g/m^{2}.
9. Filtro, según la reivindicación 1, que
comprende además una hoja de papel de filtro laminada al material
de filtro no tejido.
10. Filtro, según la reivindicación 9, en el que
una hoja de papel de filtro es aplicada por laminado a la primera
capa del material de filtro no tejido.
11. Filtro, según la reivindicación 8, que
comprende, además, una hoja de papel de filtro aplicada por laminado
al material de filtro no tejido.
12. Filtro, según la reivindicación 11, en el que
se aplica por laminado papel de filtro a la primera capa del
material de filtro no tejido.
13. Filtro, según la reivindicación 1, en el que
dichas primera y segunda capas del material de filtro no tejido
comprenden fibras de poliéster termoplástico de soplado en fusión y
en el que la segunda capa tiene un peso base menor de 34 g/m^{2}
y en el que dicha primera capa tiene un peso base comprendido entre
34 g/m^{2} y aproximadamente 175 g/m^{2}.
14. Filtro, según la reivindicación 13, en el que
dicho poliéster comprende polibutilén tereftalato.
15. Filtro, según la reivindicación 14, que
comprende además una hoja de papel de filtro aplicada por laminado
al material de filtro no tejido.
16. Filtro, según la reivindicación 15, en el que
dicha hoja de papel de filtro es aplicada por laminado a la primera
capa del material de filtro no tejido.
17. Filtro, según la reivindicación 2, en el que
dicho material de filtro no tejido comprende una tercera capa que
comprende un polímero termoplástico en forma de fibras de soplado en
fusión que tienen fibras que superan aproximadamente las 12 micras
y en el que dicha segunda capa está unida de forma autógena a dicha
primera capa.
18. Filtro, según la reivindicación 17, en el que
dicha segunda y tercera capas tienen cada una de ellas un peso base
menor de 34 g/m^{2}.
19. Filtro, según la reivindicación 18, en el que
dicha primera capa tiene un peso base comprendido aproximadamente
entre 34 g/m^{2} y 150 g/m^{2}, y en el que además, dichas
primera, segunda y tercera capas comprenden fibras de
poliéster.
20. Filtro, según la reivindicación 19, en el que
una hoja de papel de filtro es aplicada por laminado al material de
filtro no tejido.
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