ES2271224T3

ES2271224T3 - Medios de filtracion enmarañados por via hidraulica y procedimiento.

Info

Publication number: ES2271224T3
Application number: ES02709078T
Authority: ES
Inventors: Charles Eric Pearce; Sergio Diaz De Leon; Michael Putnam; Cheryl Carlson; Ping Hao
Original assignee: Polymer Group Inc
Current assignee: Avintiv Specialty Materials Inc
Priority date: 2001-01-17
Filing date: 2002-01-16
Publication date: 2007-04-16
Anticipated expiration: 2022-01-16
Also published as: WO2002068081A2; US7015158B2; EP1427500A2; EP1427500A4; ATE338580T1; WO2002068081A3; US20060111004A1; EP1427500B1; CA2435288A1; DE60214570D1; US20020187703A1; DE60214570T2; MXPA03006384A; AU2002243583B2; CA2435288C; US7381669B2

Abstract

Procedimiento para fabricar unos medios de filtración que comprende las etapas siguientes: proporcionar una tela precursora (P) que comprende el 100%, en peso, de fibras cortadas de poliéster en ausencia de fibras fusibles particulares; proporcionar una superficie foraminada, y posicionar dicha tela precursora (P) en dicha superficie foraminada; enmarañar por vía hidráulica dicha tela precursora (P) para formar dichos medios de filtración; y termofijar dichos medios de filtración; presentando dichos medios de filtración un peso básico de no más de aproximadamente 40, 6 mg/cm2 (12 oz/yd2), y presentando una fuerza de rotura de Mullen de por lo menos aproximadamente 27, 8 Bar (395 psi), y una contracción en la dirección de la máquina y en la dirección transversal inferior al 3% a aproximadamente 176, 7 ºC, y presentando una tensión de rotura en la dirección de la máquina de por lo menos

Description

Medios de filtración enmarañados por vía hidráulica y procedimiento.

Campo de la técnica

La presente invención se refiere en general a una tela no tejida apta para ser utilizada como medios de filtración, y más particularmente a unos medios de filtración formados por una tela no tejida enmarañada por vía hidráulica, y a un procedimiento para fabricar unos medios de filtración utilizando una superficie foraminada.

Antecedentes de la invención

Para filtrar fluidos como los gases es necesario separar las habituales partículas o las diversas impurezas de la corriente gaseosa para reducir la emisión de impurezas al medio ambiente, o la recirculación en el proceso asociado. Habitualmente es preferible maximizar la superficie de la zona prevista para realizar el filtrado para de este modo separar una gran cantidad de elementos contaminantes no deseados de la corriente de fluido, manteniendo el diferencial de presión de trabajo inducido por el filtro tan reducido como sea posible para asegurar una vida útil prolongada y minimizar la resistencia superficial.

Es conocido un modo de filtrado que habitualmente se denomina de intercepción, es decir, un modo en el que el elemento filtro trabaja como un tamiz que atrapa mecánicamente las partículas de mayor tamaño que el poro inherente a dicho elemento. Las partículas mayores son separadas de la corriente del fluido por las aberturas que presenta el elemento filtro, de modo que las partículas se acumulan una sobre otra formando una costra en el filtro que separa progresivamente cada vez partículas más pequeñas.

Más particularmente, en los denominados "filtros de depuración", las partículas son separadas de la corriente gaseosa cuando la corriente pasa a través de los medios de filtración. En un tipo de aplicación habitual, los medios de filtración presentan una configuración aproximadamente tubular similar a una manga, de modo que la corriente de gas se organiza de modo conveniente para que las partículas que se van filtrando se depositen en la parte exterior de la camisa. En este tipo de aplicación los medios de filtración se limpian periódicamente aplicando al elemento un pulso de flujo inverso, que actúa de modo conveniente para sacar las partículas del exterior de la manga recogiéndolas en la parte inferior del dispositivo filtro de depuración. La patente US nº 4.983.434, describe un dispositivo filtro de depuración y unos filtros de laminación según el anterior estado de la técnica.

En el anterior estado de la técnica, se utilizan ventajosamente telas no tejidas para fabricar los medios de filtración. Habitualmente, los telas no tejidas utilizadas para este tipo de aplicaciones se forman y enmarañan mediante un punzonado mecánico, denominado habitualmente "punzonado de fieltro", que consta de la inserción y extracción repetitiva de unas agujas con púas a través de la estructura de la tela. A pesar que este tipo de procedimiento se realiza para formar una estructura de fibras y dejarla formada en sí misma, las agujas con púas inevitablemente cortan una gran cantidad de fibras que la forman, y forman unas indeseables perforaciones en la estructura de fibras, que comprometen la integridad del filtro y que pueden llegar a impedir el filtrado eficiente. Del punzonado con agujas puede resultar también un detrimento de la resistencia del tejido formado, por lo que resulta que para que la tela no tejida sea apta es necesario que presente un peso básico más elevado para poder presentar una resistencia suficiente para las aplicaciones de filtrado.

La patente US nº 4.556.601 de Kirayoglu divulga una tela no tejida enmarañada por vía hidráulica, que se puede utilizar como filtro de gases en servicio intensivo. No obstante, este material de filtro, no es apto para ser sometido a una operación de contracción. Aplicar a dicho tejido a una operación de contracción puede suponer un efecto negativo en el rendimiento físico del material de filtro.

La presente invención se refiere a unos medios de filtración, y a un procedimiento para fabricarlo, que se forma por un enmarañado por vía hidráulica, de tal modo que se evitan los efectos perjudiciales del punzonado mecánico, proporcionando asimismo unos medios de filtración que presentan las características de resistencia necesarias, sin que presente un factor que limite el rendimiento. Los medios de filtración de la presente invención se ha comprobado que asimismo presentan un equilibrio muy favorable en cuanto coste y efectividad de utilización.

Sumario de la invención

La presente invención se refiere a unos medios de filtración tal como se define en la reivindicación independiente 3 y a un procedimiento para fabricar unos medios de filtración tal como se define en la reivindicación independiente 1. Unas formas de realización preferidas se reivindican en las reivindicaciones independientes 2 y 4
a 7.

Otras características y ventajas de la presente invención resultarán evidentes a partir de la siguiente descripción detallada, de los dibujos adjuntos, y de las reivindicaciones adjuntas.

Breve descripción de los dibujos

La Figura 1 es una vista esquemática de un aparato para fabricar medios de filtración que incorporan los principios de la presente invención; y

la Figura 2 es una vista esquemática de una disposición filtro de depuración en el que los medios de filtro de depuración de la presente invención resultan ser particularmente aptos.

Descripción detallada

A pesar que la presente invención es susceptible de presentar diversas formas de realización, a continuación se describe y representa en los dibujos, una forma de realización preferida, de modo que dicha exposición debe considerarse a título de ejemplo de la invención, y no pretende limitar la invención a la forma particular de realización que se describe.

La presenta invención tal como se describe a continuación incluye la utilización de telas no tejidas enmarañadas por vía hidráulica como se ha descrito anteriormente, en sustitución directa de los fieltros punzonados en todos los tipos de aplicaciones en las que habitualmente se utilizan dicho tipo de materiales. Estas aplicaciones incluyen el filtrado del aire en una lámina que presenta una forma tubular, que se utiliza para el tratamiento del aire, en las estaciones de filtrado de depuración, en los sistemas de filtrado de líquidos, y en los filtros de fluidos de transmisión automática, y en otras aplicaciones especiales en las que se utilizan fieltros punzonados.

En particular en referencia a la Figura 1, en la que se representa un aparato para poner en práctica el procedimiento de la presente invención para la fabricación de una tela no tejida. El tejido se forma a partir de una matriz de fibras, formada por fibras seleccionadas para proporcionar un producto económico. La matriz de fibras preferentemente se carda y a continuación se trama transversalmente para formar una tela precursora, designada por P.

La Figura 1 representa un aparato de enmarañar por vía hidráulica para formar telas no tejidas según la presente invención. El aparato incluye una superficie de formar gravados que presenta la forma de un lecho plano de enmarañar 12 sobre el cual se posiciona la tela precursora P previamente enmarañada. La tela precursora P a continuación se hace pasar secuencialmente bajo unas toberas de enmarañar 14, de modo que a la tela precursora se le aplican unos chorros de agua a elevada presión 16. Este procedimiento es bien conocido por los expertos en la materia y fue divulgado por la patente US nº 3.485.706, de Evans.

El aparato de enmarañar de la Figura 1 también incluye un tambor de formar figuras y diseños 18 que consta de una superficie foraminada para formar figuras y diseños en la tela precursora en el momento de enmarañarla. Después del enmarañado previo la tela precursora es guiada por el rodillo de guiado 20 y dirigida hacia el dispositivo de transferencia de figuras 18, en donde una figura y/o un diseño se aplica al tejido sobre la superficie del dispositivo de formar gravados. La tela de fibras es yuxtapuesta a la superficie de gravar 18, y se dirige agua a alta presión desde las toberas 22 contra la superficie orientada hacia el exterior procedente de unos chorros separados radialmente hacia el exterior desde la superficie de gravar 18. La superficie de gravar 18, y las toberas 22, pueden estar formadas y controladas conforme las técnicas dadas a conocer por las patentes US nº 5.098.764, nº 5.244.711, nº 5.822.823, y nº 5.827.597. Es preferible que a la tela precursora P se le aplique una figura o diseño apto para proporcionar un control de los fluidos, como se describirá a continuación, para proporcionar la utilización de dicha tela no tejida como medios de filtración. El tejido enmarañado puede ser deshidratado al vacío 24, y secado a elevada temperatura en unos tanques de secado 26.

En referencia a la Figura 2, en la que se representa esquemáticamente una forma de realización de una estructura de filtro de depuración para utilizar con los medios de filtración de la presente invención. Este tipo de estructura de filtro de depuración se utiliza habitualmente en aplicaciones industriales en las que es necesario filtrar partículas de la corriente de un fluido. En la representación la corriente de fluido entra en una cámara de filtro, en la que, están montadas una o más bolsas de filtro que presentan una forma tubular, similar a una manga. El gas fluye a través de la superficie exterior de las bolsas de filtro creando un diferencial de presión a través de los medios de filtración, de modo que las partículas separadas de la corriente gaseosa forman unos depósitos en los medios de filtración. Habitualmente, las partículas se desalojan de la parte exterior de la bolsa de filtro aplicando periódicamente a cada bolsa de filtro un impulso de fluido de flujo inverso, de modo que las partículas, que habitualmente se denominan costra del filtro, son arrancadas del exterior de cada una de las bolsas de filtro, y recogidas en la parte inferior del
dispositivo.

El elemento filtro de depuración que incorpora la principios de la presente invención puede estar configurado formando una bolsa de filtro como se representa en la Figura 2. En este tipo de aplicaciones, los medios de filtración pueden estar formados por una lámina plana, con los bordes opuestos unidos formando un tubo abierto por los extremos. El tubo puede, a continuación, ser cerrado por uno de sus extremos para formar una bolsa similar a una manga, como se representa en la Figura 2. En otras aplicaciones, los medios de filtración se pueden utilizar presentando una forma plana, o presentando la forma de un tubo abierto por los extremos.

Otras formas potenciales de aplicación del filtro además de la aplicación en el filtro de depuración incluyen el filtro HVAC, en el que un armazón con unos medios de filtración se posiciona en la trayectoria de la corriente de aire para separar partículas como el polvo del aire antes que el aire circule por una habitación. El filtrado de comida y bebida es otro tipo de aplicación, en donde el filtro se puede montar antes o después que el fluido entre en contacto con las sustancias que forman la bebida para separar los elementos contaminantes del fluido. El filtrado de fusión es otro tipo de aplicación, que se utiliza en los motores diesel y en aplicaciones marinas. El filtro de fusión habitualmente se utiliza con un armazón y una caja montados ambos corriente arriba o corriente abajo de la bomba de hidrocarburos líquidos. Otras posibles aplicaciones del filtro incluyen los equipos de filtrado de vacío, los de eliminación de vaho, los de filtro de entrada de una turbina, los filtros del aire de entrada y de transmisión de automoción y de camiones, los filtros de refrigeración, los filtros químicos, incluyendo los filtros de aplicaciones médicas y farmacéuticas, los filtro de los generadores de energía, los filtros de los equipos de oficina, los filtros de la máquinas papeleras de fieltros y los filtros de sumideros, así como otras aplicaciones de filtrado.

El elemento filtro que incorpora los principios de la presente invención se forma enmarañando por vía hidráulica sobre una superficie foraminada, tal como la que se describe en la patente US nº 5.244.711, de Drelich et al. Dependiendo de la configuración particular de la superficie foraminada, el material de fibras puede presentar un diseño repetido aplicado en el plano del tejido o un diseño repetido que puede sobresalir del plano del tejido. La superficie foraminada para poner en práctica la presente invención habitualmente incluye una superficie dentada como un cedazo, o un dispositivo de transferencia de imágenes que presente una topografía marcadamente tridimensional en la que las corrientes de líquido a alta presión (agua) dirigidas contra el elemento de fibras para enmarañarlo por vía hidráulica pueden pasar a través de la superficie foraminada.

La formación de unos medios de filtración según la presente invención se realiza proporcionando una tela precursora formada por un 100% en peso de fibras cortadas de poliéster, sin fibras fusibles específicas, seleccionadas por presentar un peso básico correspondiente al peso básico de los medios de filtración a fabricar. Según la presente invención, dichos medios de filtración preferentemente presentan un peso específico inferior a 40,6 mg/cm^{2} (12 oz/yd^{2}), facilitando de ese modo la eficiente fabricación por enmarañado hidráulico y una conveniente relación coste-efectividad del material de fibras a partir del cual se forma el elemento.

Se ha comprobado que en ausencia de fibras de fusión específicas, el termofijado del material puede mejorar convenientemente la resistencia y la porosidad de la tela no tejida mejorando las características del filtro.

Mediante la configuración de la superficie foraminada que se utilice en el enmarañado hidráulico para aplicar un diseño con una configuración particular a los medios de filtración, asimismo se pueden mejorar las características de los medios de filtración, incluyendo un aumento de la zona de superficie efectiva, mejorando la eficacia de la limpieza del filtro, y modificando considerablemente el rendimiento del filtro. Como resulta evidente, esta es una ventaja bien definida en relación a los tejidos punzonados convencionales, en los que habitualmente no es posible de modo significativo formar figuras con el enmarañado mecánico.

Se prevé la utilización de fibras cortadas de poliéster continuo 100%. El peso del tejido se selecciona para no superar los 40,6 mg/m^{2} (10 oz/yd^{2}), preferentemente del orden de 33,9 mg/cm^{2} (10 oz/yd^{2}).

Particularmente, se ha comprobado que fabricando los medios de filtración de la presente invención mediante un enmarañado hidráulico se proporciona unos medios de filtración con las características de solidez necesarias, y de resistencia a las contracción. Los medios de filtración formados conforme a la presente invención son aptos para ser utilizados en industrias del tipo de minería, de cemento, químicas, hierro y acero, de servicio público, y para trabajar con carbón negro. Los medios de filtración descritos en la presente invención preferentemente presentan una rotura de Mullen de por lo menos 27,8 Bar (395 psi), con una contracción en la dirección de la máquina y en la dirección transversal de menos del 3% y preferentemente, de menos del 2%. Los medios de filtración preferentemente presentan una resistencia a la tracción en la dirección de la máquina de por lo menos aproximadamente 183,6 N/cm (105 lb/in) y una resistencia a la tracción en dirección transversal de por lo menos aproximadamente 192,5 N/cm (110 lb/In), según ASTM D461-93, Sección 12.

En la tabla adjunta se exponen las características del rendimiento de unos medios de filtración fabricados según la presente invención en comparación con una tela no tejida convencional punzonada que presenta un peso básico de 54,2 mg/cm^{2} (16 oz/yd^{2}), diseñado y comercializado por Menardi 50-575. Como indican los resultados de las pruebas, los medios de filtración fabricados según la presente invención presentan unos rendimientos comparables con los alcanzados con el tejido punzonado, a pesar de la significativa diferencia entre los pesos básicos de los
tejidos.

En las formas de realización anteriormente descritas, se pueden realizar diversas modificaciones y variaciones sin apartarse del alcance del nuevo concepto de la presente invención. Debe considerarse que las formas de realización particulares descritas anteriormente no pretenden ni deben considerarse a título limitativo. La exposición pretende cubrir, mediante las reivindicaciones adjuntas, todo tipo de modificaciones comprendidas dentro del alcance de las reivindicaciones.

100

Claims

1. Procedimiento para fabricar unos medios de filtración que comprende las etapas siguientes:

proporcionar una tela precursora (P) que comprende el 100%, en peso, de fibras cortadas de poliéster en ausencia de fibras fusibles particulares;

proporcionar una superficie foraminada, y posicionar dicha tela precursora (P) en dicha superficie foraminada;

enmarañar por vía hidráulica dicha tela precursora (P) para formar dichos medios de filtración; y

termofijar dichos medios de filtración;

presentando dichos medios de filtración un peso básico de no más de aproximadamente 40,6 mg/cm^{2} (12 oz/yd^{2}), y presentando una fuerza de rotura de Mullen de por lo menos aproximadamente 27,8 Bar (395 psi), y una contracción en la dirección de la máquina y en la dirección transversal inferior al 3% a aproximadamente 176,7ºC, y presentando una tensión de rotura en la dirección de la máquina de por lo menos aproximadamente 6,3 N/cm por miligramo/centímetro^{2} (12.2 lb/in por onza/yarda^{2}) de peso básico, y una tensión de rotura en dirección transversal de por lo menos aproximadamente 4,4 N/cm por miligramo/centímetro^{2} (8,5 lb/in por onza/yarda^{2}) de peso básico, siendo ambas mediciones realizadas según ASTMD 461-93, Sección 12.

2. Procedimiento para fabricar unos medios de filtración según la reivindicación 1, en el que dicha superficie foraminada es un dispositivo de transferencia de imágenes tridimensional.

3. Medios de filtración que comprenden 100% en peso de fibras cortadas de poliéster enmarañadas por vía hidráulica en ausencia de fibras fusibles particulares presentando un peso básico no superior a 40,6 mg/cm^{2} (12 oz/yd^{2}), una fuerza de rotura de Mullen de por lo menos aproximadamente 27,8 Bar (395 psi), y una contracción en la dirección de la máquina y en la dirección transversal inferior a aproximadamente 3% a 176,7ºC (350ºF), siendo tratados dichos medios de filtración térmicamente mediante un termofijado, y presentando una tensión de rotura en la dirección de la máquina de por lo menos aproximadamente 6,3 N/cm por miligramo/centímetro^{2} (12,2 lb/in por onza/yarda^{2}) de peso básico, y una tensión de rotura en la dirección transversal de por lo menos aproximadamente 4,4 N/cm por miligramo/centímetro^{2} (8,5 lb/in por onza/yarda^{2}) de peso básico, siendo ambas mediciones realizadas según ASTM D-461-93, Sección 12.

4. Medios de filtración según la reivindicación 3, en los que dichos medios de filtración presentan una contracción en la dirección de la máquina y en la dirección transversal de menos de aproximadamente 2%.

5. Medios de filtración según la reivindicación 3 ó 4, en los que dichos medios de filtración son un filtro de gases.

6. Medios de filtración según la reivindicación 3 ó 4, en los que dichos medios de filtración son un filtro de aire.

7. Medios de filtración según la reivindicación 3 ó 4, en los que dichos medios de filtración son un filtro de líquidos.