ES2604587T3

ES2604587T3 - Bolsa filtrante para aspirador de polvo

Info

Publication number: ES2604587T3
Application number: ES06819022.2T
Authority: ES
Inventors: Jan Schultink; Ralf Sauer
Original assignee: Eurofilters NV
Current assignee: Eurofilters NV
Priority date: 2005-12-12
Filing date: 2006-12-12
Publication date: 2017-03-07
Anticipated expiration: 2026-12-12
Also published as: DE102005059214B4; EP1960083B1; ATE501775T1; ES2359738T3; DE502006009126D1; DE102005059214A1; AU2006326316A1; AU2006326368B2; CN101330959B; NO341603B1; DE502006005502D1; US20090031683A1; RU2429047C2; EP1960084B1; WO2007068408A1; NO20083107L; ES2337385T3; WO2007068444A1; CN101330959A; RU2008124143A

Abstract

Bolsa filtrante para aspirador de polvo a base de un material filtrante que comprende al menos tres capas, con al menos dos de una capa de tela no tejida a base de un polímero termoplástico, y al menos una capa de una capa de napa de fibras a base de fibras y/o filamentos, en donde las al menos dos capas de tela no tejida y la al menos una capa de napa de fibras están unidas entre sí por una unión soldada.

Description

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DESCRIPCION

Bolsa filtrante para aspirador de polvo

La presente invencion se refiere a una bolsa filtrante para aspirador de polvo con un medio filtrante que comprende al menos tres capas, en donde al menos dos capas estan constituidas por una capa de tela no tejida.

En los ultimos anos se han conocido numerosos desarrollos destinados a mejorar las bolsas filtrantes para aspirador de polvo de una o de varias capas hechas de papel o de papel y tisu, conocidas desde hace tiempo en el estado de la tecnica. El documento EP 0 388 479 A1 de la Gessner & Co. GmbH describe bolsas filtrantes para polvo con una capa externa de papel filtrante y una tela no tejida de microfibra hilada por fusion (tela no tejida soplada en estado fundido, en ingles "melt-blown").

Por ejemplo, los documentos US 4,589,894 y US 5,647,881 de la Minnesota Mining and Manufacturing Company (3M) describen sacas filtrantes de varias capas a base de telas no tejidas (SMS). Estas invenciones se ocupan principalmente de la mejora de la separacion de polvo.

En los documentos EP 0 960 645 A1 y EP 1 258 277 A1 de la Airflo Europa N.V. se describen combinaciones de capas de telas no tejidas que poseen una duracion de servicio y una capacidad de separacion de polvo especialmente elevadas.

El documento EP 1 362 627 A1 de la Branofilter GmbH describe sacas filtrantes con una construccion en varias capas, donde las distribuciones de diametros de fibra en la capa filtrante para polvo grueso y en la capa filtrante para polvo fino son diferentes.

En el documento EP 1 254 693 A2 de la Carl Freudenberg KG se describe una bolsa para aspirador de polvo en la que, delante de una capa filtrante, esta presente una capa de prefiltro a base de una tela no tejida depositada en seco, cargada electrostaticamente.

Ademas, en el documento EP 1 197 252 A1 de la 3M Innovative Properties Company se describe un medio filtrante a base de una tela no tejida de fibras laminares que se compone de fibras fibriladas, depositadas en seco y cargadas electrostaticamente, que se unen entre sf mediante soldadura por ultrasonidos, para conseguir una suficiente resistencia de la tela no tejida. Aqu es esencial que existan al menos dos puntos de soldadura por ultrasonidos por cada cm2. Con ello se consigue que las fibras individuales se unan entre sf mediante uniones de soldadura por ultrasonidos. Se cita como ventaja de un medio filtrante de este tipo que la velocidad de fabricacion es mayor en comparacion con el punzonado del velo de fibras con una muselina y, puesto que en este procedimiento no se necesita utilizar muselina, se puede evitar la adicional resistencia al aire ocasionada por la muselina. Ademas, se puede unir la tela no tejida de fibra laminar a otras capas de tela no tejida. El documento EP 1 197 252 A1 describe ademas el empleo de este medio filtrante para filtros de aire. Sin embargo, la capacidad de almacenamiento de polvo de este material es insuficiente para la aplicacion como medio filtrante en una bolsa para aspirador de polvo.

Partiendo del estado de la tecnica antes mencionado, el objetivo de la presente invencion es proporcionar una bolsa filtrante cuyo material filtrante, comparado con los descritos en el estado de la tecnica, presente una densidad aparente especialmente baja para conseguir una capacidad de almacenamiento de polvo superior. Ademas, la bolsa filtrante debera tener una construccion en la cual se conserve en la mayor medida posible la estructura de la capa de fibras no consolidadas y, por lo tanto, sus propiedades ventajosas asociadas.

Este objetivo se consigue mediante una bolsa filtrante para aspirador de polvo a base de un material filtrante que comprende al menos tres capas con al menos dos capas de una capa de tela no tejida, y al menos una capa de una capa de napa de fibras a base de fibras y/o filamentos, en donde las al menos dos capas de tela no tejida y la al menos una capa de napa de fibras estan unidas entre sf mediante una union soldada.

En la presente memoria, las expresiones "napa de fibras" y "tela no tejida", estan delimitadas respectivamente como sigue, dentro del campo de la fabricacion de telas no tejidas, y tambien deben entenderse asf en el contexto de la presente invencion. Para fabricar una napa de fibras, primeramente se depositan sobre un soporte fibras y/o filamentos. Los metodos de deposicion para esto son conocidos en el estado de la tecnica. A estas fibras y/o filamentos depositados, sueltos y todavfa no cohesionados se los denomina napa de fibras (en ingles, "web"). Mediante un paso denominado "cohesionamiento de la napa", a partir de una napa de fibras de este tipo se produce finalmente una tela no tejida, que presenta una resistencia suficiente para ser arrollada en bobinas, por ejemplo. Por lo tanto, en la fabricacion de la capa de napa de fibras segun la invencion no se efectua este paso de cohesionamiento de la napa recien mencionado, sino que en lugar de ello se agrega la napa de fibras a una capa de tela no tejida o bien entre dos telas no tejidas (se pueden extraer detalles sobre el uso de las anteriores definiciones y los metodos descritos en lo que antecede de la obra de referencia "Vliesstoffe", W. Albrecht, H. Fuchs, W. Kittelmann, Wiley-VCH, 2000.)

Segun una forma de realizacion preferida de la invencion, en la union por soldadura se trabaja con el menor numero de uniones posible, referidas al area total permeable de la bolsa filtrante. Segun la presente invencion, esto se consigue haciendo que, referidas al area total permeable de la bolsa filtrante, existan por termino medio 19 uniones

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soldadas, como maximo, por cada 10 cm2, preferiblemente 10 uniones soldadas como maximo y, de manera particularmente preferible, 5 uniones soldadas como maximo. La porcion de superficie prensada del patron de soldadura asciende en este caso a 5% como maximo, preferiblemente 2% como maximo y, de manera particularmente preferible, 1% como maximo de la superficie permeable de la bolsa filtrante.

En una forma de realizacion ventajosa, la bolsa filtrante tiene la caractenstica adicional de que la porosidad total media es al menos 65%, preferiblemente al menos 80%, de manera muy particularmente preferible al menos 95%.

En otra forma de realizacion ventajosa, la mediana promedio de los diametros de poro es al menos 120 pm, de manera mas particularmente preferible al menos 150 pm, de manera mas particularmente preferible al menos 180 pm y, de manera particularmente preferible, al menos 200 pm. Se entiende por mediana promedio el valor medio aritmetico de varias mediciones de la mediana de las muestras examinadas.

El procedimiento de medida para determinar la porosidad total media y la mediana promedio de los diametros de poro segun la presente invencion se describe con mas detalle por medio de las Figuras 15 a 17.

De este modo, dado que existe un pequeno numero de uniones soldadas, con la misma masa por unidad de superficie se incrementa claramente el grosor del material y, con ello, su voluminosidad. Gracias a la baja densidad aparente del conjunto, el material presenta una elevada capacidad de almacenamiento de polvo.

En cuanto a la geometna, es decir, la distribucion de las uniones soldadas sobre la superficie permeable de la bolsa filtrante, la presente invencion no esta sujeta a restricciones, a condicion de que existan como maximo 19 uniones soldadas por cada 10 cm2, referidas al area permeable de la bolsa filtrante. Las uniones soldadas pueden estar distribuidas basicamente de manera uniforme, es decir, a igual distancia, por toda la superficie, o tambien estar distribuidas de manera desigual. Por lo tanto, la invencion tambien comprende formas de realizacion en donde solamente en determinadas zonas existen uniones soldadas en mayor numero, en las que entonces se originan superficies libres mas extensas que, a su vez, estan separadas de una extensa superficie libre vecina por un elevado numero de uniones soldadas. Siempre es un criterio esencial que no se supere el numero maximo de uniones soldadas que se ha indicado.

En este caso, las propias uniones soldadas pueden estar configuradas con distintas geometnas. Asf, se pueden emplear uniones soldadas puntiformes, lineales, con forma de estrella o tambien con forma de barra. En cuanto a la configuracion exacta de las uniones soldadas, aparte del numero de uniones soldadas como criterio limitante, solo se debe cuidar que la porcion de superficie prensada del patron de soldadura debe ascender, como ya se ha mencionado, a 5% como maximo, preferiblemente 2% como maximo y, de manera particularmente preferible, a solamente 1%, como maximo.

En lo que atane al material, la capa de napa de fibras de la invencion, que esta presente formando un conjunto con la capa de tela no tejida, comprende todas las fibras en sf conocidas en el estado de la tecnica, en particular fibras cortadas y/o filamentos. Tambien se entienden por "fibras cortadas", en el contexto de la invencion, fibras laminares fibriladas (fibras divididas) y fibras rizadas, y las fibras cortadas, en el contexto de la invencion, preferiblemente tambien pueden estar ademas cargadas electrostaticamente. Las fibras pueden tener una longitud entre 1 y 100 mm, preferiblemente entre 3 y 70 mm.

Como fibras rizadas, han resultado particularmente ventajosas las que presentan una estructura espacial, por ejemplo una estructura en zigzag, ondulada y/o en espiral. La ventaja de tales fibras es que incrementan aun mas la voluminosidad del medio.

Ademas, la fibra rizada puede ser una fibra mecanicamente rizada, una fibra autorrizada y/o una fibra rizada bicomponente. Se describen fibras autorrizadas, por ejemplo, en la patente EP 0 854 943 A1, asf como en el documento PCT/GB00/02998. Por ejemplo, a traves de la Chisso Corporation, de Japon, se pueden obtener fibras rizadas bicomponente, y a traves de Gepeco, de EE.UU., fibras cortadas de poliester rizadas, de tipo espiral.

En la invencion se pueden emplear fibras cortadas que se seleccionan de entre fibras naturales y/o fibras qmmicas. Son ejemplos de fibras qmmicas, en particular, poliolefinas y poliesteres. Son ejemplos de fibras naturales la celulosa, fibras madereras, miraguano, lino.

La bolsa filtrante conforme a la invencion no esta sometida a restricciones en lo referente a la disposicion de las capas y al numero de las mismas, a condicion de estar constituida en cada caso por al menos dos capas de una capa de tela no tejida y al menos una capa de napa de fibras, estando estas dos capas unidas entre sf de forma continua mediante una union soldada, preferiblemente mediante una union de soldadura por ultrasonidos, como se ha descrito mas arriba.

Asf, la capa de tela no tejida del conjunto antes descrito es, preferiblemente, una capa de apoyo o de soporte, y presenta una masa por unidad de superficie de al menos 5 g/m2. Como capa de tela no tejida se utiliza convenientemente una muselina. Se entiende aqm por "muselina" cualquier material permeable al aire que pueda servir como capa de soporte o de refuerzo. Puede ser una tela no tejida, un material tejido o un torzal. Preferiblemente, esta constituida por un polfmero termoplastico, a fin de facilitar la soldabilidad con la capa de napa

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de fibras.

En la bolsa filtrante, la capa de tela no tejida puede ser una muselina, preferiblemente una napa hilada o una capa de napa hilada por fusion.

Son ejemplos de muselinas telas no tejidas hiladas (obtenidas por extrusion/calandrado, en ingles "spunbond"). No obstante, tambien pueden ser telas no tejidas depositadas en seco o en humedo que posean una suficiente estabilidad mecanica. La masa por unidad de superficie de una capa de tela no tejida de este tipo, conforme a la presente invencion, se situa preferiblemente entre 10 y 200 g/m2, de manera particularmente preferible entre 20 y 100 g/m2. En este caso, la masa por superficie, en g/m2, se determino segun la norma DIN EN 29073-1. Con respecto a la masa por unidad de superficie de la capa de napa de fibras, se mencionara que debe determinarse indirectamente a traves del conjunto de capas de tela no tejida y capa de napa de fibras, ya que no es posible la determinacion de la masa por superficie de la capa de napa de fibras sola, debido a su estructura suelta. Por esta razon, el calculo se hizo por un procedimiento de sustraccion, es decir, se calculo la masa por unidad de superficie de todo el conjunto, es decir, del conjunto de capas de tela no tejida y capa de napa de fibras, y luego se resto la masa por unidad de superficie de las capas de tela no tejida, que se pueden determinar por separado.

El grosor del conjunto antes descrito de capas de tela no tejida y capa de napa de fibras se situa entre 1 y 7 mm, preferiblemente entre 2 y 4 mm. La determinacion del grosor se realizo en este caso conforme a la norma EDANA 30.5-99, apartado 4.2. El aparato utilizado en este caso fue un VDM 01, que se puede obtener de Karl Schroder KG, de Weinheim. Como las mediciones segun los metodos 4.1, 4.2 o 4.3 condujeron a resultados muy diferentes, las mediciones de los conjuntos de la invencion, es decir, los materiales compuestos, se realizaron principalmente segun el metodo 4.2.

En la bolsa filtrante puede estar prevista una capa adicional de napa hilada, para filtracion fina. Las capas de napa hilada para filtracion fina pueden presentar propiedades filtrantes diferentes.

En la bolsa filtrante pueden estar previstas otras capas, constituidas por papel, material de napa y/o nanofibras.

Evidentemente, como se ha descrito mas arriba, la bolsa filtrante segun la invencion puede comprender otras capas ademas del conjunto de las dos capas de tela no tejida y la capa de napa de fibras. Preferiblemente, la bolsa filtrante segun la invencion puede comprender ademas, segun se requiera, otras capas para filtracion fina con diferentes propiedades filtrantes. Como capas para filtracion fina se utilizan aqrn capas de napa hilada para filtracion fina. Son capas de napa hilada para filtracion fina, en el contexto de la invencion, capas correspondientes que son adecuadas para separar partfculas finas. Las capas de napa hilada para filtracion fina convencionales se fabrican por el procedimiento de napa hilada con soplado en estado fundido (procedimiento "melt-blowing", en ingles), el procedimiento de napa hilada por vaporizacion (procedimiento "flash-spinning) o el procedimiento de napa hilada electrostaticamente ("electrostatic spunbonding"). Se remite al contenido de la obra de referencia "Vliesstoffe" de W. Albrecht, H. Fuchs, W. Kittelmann, Wiley-VCH 2000, capftulo 4. En el contexto de la invencion, las capas para filtracion fina tambien pueden consistir en telas no tejidas, depositadas en seco, a base de fibras cargadas electrostaticamente.

Ademas, la bolsa filtrante segun la invencion esta unida preferiblemente mediante una union de soldadura por ultrasonidos continua, a traves de todas sus capas, es decir, a traves de las capas de tela no tejida y la capa de napa de fibras, asf como las capas adicionales. No obstante, la bolsa filtrante segun la invencion tambien comprende formas de realizacion en las que solamente existen uniones soldadas de las capas de tela no tejida con la capa de napa de fibras, y las capas adicionales estan unidas al conjunto de las capas de tela no tejida y la capa de napa de fibras mediante encolado u otro metodo de union.

A continuacion se ilustrara con mas detalle la invencion por medio de las Figuras 1 a 14.

Las Figuras 1 a 9 muestran esquematicamente en seccion la manera en que puede estar construido el material filtrante de la bolsa filtrante segun la invencion.

La Figura 1 muestra en este caso una construccion en dos capas, a base de una capa 1 en forma de capa de tela no tejida, que en la Figura 1 es una muselina. Esta capa 1 de muselina esta unida a una capa 2 de napa de fibras mediante uniones de soldadura por ultrasonidos. En la Figura 1 no esta dibujada la otra capa requerida segun la invencion.

La estructura de la construccion de la forma de realizacion representada en la Figura 2 corresponde esencialmente a la de la Figura 1, pero con una capa adicional de un medio 3 para filtracion fina, que en este caso constituye la tercera capa. El lado preferido de entrada del flujo se indica con flechas. En este caso, la capa para filtracion fina 3 se compone, por ejemplo, de una tela no tejida hilada por fusion.

La Figura 3 muestra a su vez otro ejemplo, basado en la Figura 2, con una capa protectora adicional 4 que aqrn esta dispuesta en el lado de salida del flujo. Esta capa protectora 4 puede ser una muselina, preferiblemente una napa hilada.

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La forma de realizacion que se muestra en la Figura 4 esta constituida por una capa de una tela no tejida 1 unida a una capa de napa de fibras 2 fijada a la misma mediante soldadura, como se ha descrito mas arriba, estando aqu dispuesta delante, ademas, en el lado de entrada del flujo, una capa de una tela no tejida protectora 4. En este caso, la tela no tejida 1 es en particular una tela no tejida hilada por fusion.

La Figura 5 difiere de la Figura 4 por una capa adicional 3 de tela no tejida de microfibra dispuesta en el lado de salida del flujo.

El ejemplo de la estructura segun la invencion que se muestra en la Figura 6 se basa en la construccion segun la Figura 5, pero presenta aqu una capa protectora adicional 4 en el lado de salida del flujo.

La Figura 7 muestra un estratificado a base de dos capas de tela no tejida 1 unidas entre sf mediante puntos de soldadura por ultrasonidos, entre las cuales se encuentra la capa de napa de fibras 2.

La Figura 8 reproduce una forma de realizacion de la estructura segun la invencion, que se basa en la Figura 7, pero en este caso con una capa de un medio filtrante 3 dispuesta en el lado de salida del flujo.

La Figura 9 muestra una estructura que tiene su origen en la Figura 8, con una capa adicional 4 en el lado de salida del flujo. En las Figuras 1 a 9 descritas en lo que antecede, las respectivas estructuras se describen solamente de manera esquematica, siguiendo la secuencia de las capas. Preferiblemente, despues se unen entre sf las estructuras descritas en lo que antecede, mediante uniones de soldadura por ultrasonidos.

En las Tablas 1 a 11 (Figuras 10 a 12) se resumen los resultados de mediciones que se han obtenido por medio de las formas de realizacion descritas en lo que antecede segun las Figuras 1, 3 y 4, comparados con una forma de realizacion segun el documento EP 1 197 252 A1. En los ejemplos segun las Figuras 1, 3 y 4 se empleo un conjunto que presentaba 0,2 puntos de soldadura por cm2. En los ejemplos comparativos se eligieron 2,5 puntos de soldadura por cm2. Como se desprende de las Tablas 1 a 11, los materiales segun la invencion se distinguen, en particular, por que son de 15 a 42% mas gruesos que los materiales de comparacion. Se debe recalcar particularmente, ademas, que esto conlleva que la voluminosidad de los materiales segun la invencion es asimismo mas alta en su proporcion correspondiente, concretamente de 15 a 42%, que la de los ejemplos comparativos. En esta voluminosidad extremadamente alta se basa, pues, el efecto superior de los materiales segun la invencion, que de este modo poseen una capacidad de almacenamiento de polvo superior a la media (vease tambien la Figura 14).

La Figura 13a muestra ahora, en forma de un grafico tridimensional, como el escaso numero de puntos de soldadura repercute en la estructura del material. En la Figura 13a se muestra un material que se corresponde con la construccion de la Figura 7, es decir, es un material que se compone de una capa de napa de fibras que esta unida mediante uniones de soldadura por ultrasonidos entre dos capas de napa hilada. En el caso ilustrativo segun la Figura 13a se utilizaron aproximadamente 0,2 puntos de soldadura por cm2. La Figura 13a ilustra claramente la configuracion a modo de almohadilla que conduce a la alta voluminosidad descrita mas arriba. En el caso ilustrativo segun la Figura 13a, como capa de napa de fibras se utilizaron 100% de fibras divididas de polipropileno. La napa hilada tambien se compone de polipropileno. La construccion del medio filtrante representado en la Figura 13b corresponde de forma analoga a lo que ya se ha descrito en la Figura 13a, pero con la diferencia de que en este caso existen 2,5 puntos de soldadura por cm2. Esto evidencia que, mediante la construccion segun la invencion en forma de un pequeno numero de uniones soldadas, se consigue un claro beneficio en cuanto a voluminosidad del material.

Tal como se representa ahora en la Figura 14, la configuracion segun la invencion conduce a un claro incremento de la capacidad de almacenamiento de polvo en comparacion con los medios filtrantes descritos en el estado de la tecnica, que presentan 2,5 puntos de soldadura por cm2. Los resultados de la medicion representados en la Figura 14 se han obtenido de la manera siguiente:

Aspirador de polvo utilizado: Miele Performance 2300

Tipo: HS 05

Modelo: S749

n.°: 71683038

Posicion de potencia: maxima

Tamano de las sacas filtrantes: 295 mm x 270 mm

Polvo para la prueba:

DMT tipo 8

Desarrollo de la prueba: se coloca en el aparato la bolsa de polvo a ensayar despues de haber precalentado durante 10 minutos el aparato. Se lee el caudal volumetrico sin carga de polvo tras 1 minuto de funcionamiento del aparato. A continuacion se aspira la primera porcion de 50 g de polvo en el transcurso de 30 segundos. Despues de 1 minuto se lee el caudal volumetrico resultante (en m3/h). Se repite este paso de manera analoga para las siguientes cargas

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Medio filtrante: Napa hilada de 17 g/m2, napa de fibras de 50 g/m2,

napa de fibras de 17 g/m2

Patron de soldadura: 1. 2,5 puntos/cm2, uniformemente repartidos

2. 0,2 puntos/cm2, uniformemente repartidos

Los valores de medida reproducidos en los ejemplos se han calculado mediante los siguientes metodos de determinacion:

Grosor:

Norma 30.5-99, apartado 4.2, aparato: VDM 01, disponible de Karl Schroder KG, Weinheim.

Como las mediciones segun los metodos 4.1, 4.2 o 4.3 condujeron a resultados muy distintos, las mediciones de los estratificados segun la invencion se llevaron a cabo principalmente segun el metodo 4.2 (para textiles no tejidos voluminosos con un grosor maximo de 20 mm).

Masa por unidad de superficie [g/cm2]: DIN EN 29073-1

Voluminosidad [cm3/g]:

Grosor (EDANA 30.5-99, apartado 4.2)/masa por unidad de superficie (DIN EN 29073-1)

Densidad aparente [g/cm3]:

Masa por unidad de superficie (DIN EN 29073-1)

Grosor (EDANA 30.5-99, apartado 4.2)

En la Figura 15 se ilustra esquematicamente el principio de medida para el calculo de la porosidad total media y la mediana promedio de los diametros de poro.

La Figura 16 muestra un dispositivo que se emplea en la determinacion de la porosidad total media y la mediana promedio de los diametros de poro.

La Tabla 9 (Figura 17) reproduce los valores medidos en cuanto a la porosidad total media y la mediana promedio de los diametros de poro.

En este caso, los valores medidos se han calculado segun el metodo que se indica a continuacion.

Para determinar la porosidad total media y la mediana promedio de los diametros de poro, se empleo la metodologfa de extrusion de un lfquido humectante. Las mediciones se realizaron por medio de un porosfmetro de extrusion de lfquido PMI. En lo que sigue, se remitira para ello a las Figuras 15 y 16.

1. Principio de medida

Al ser la energfa superficial libre del sistema lfquido humectante 20/muestra 12 menor que la energfa superficial libre del sistema aire/muestra 12, los poros de la muestra se llenan espontaneamente con lfquido humectante 20. Despues, se puede expulsar de los poros el lfquido humectante 20 si se incrementa la presion diferencial 22 de un gas inerte 18 sobre la muestra 12. Se ha demostrado que la presion diferencial 22 requerida para desplazar el lfquido humectante 20 de un poro la determina el tamano del poro (Akshaya Jena, Krishna Gupta, "Characterization of Pore Structure of Filtration Media", Fluid Particle Separation Journal, 2002, 4 (3), pags. 227-241). La correlacion entre la presion diferencial 22 del gas inerte 18 y el tamano de poro se representa por la ecuacion 1.

p = 4 y cos 0/D (1)

en donde p es la presion diferencial 22 de un gas inerte sobre la muestra, y es la tension superficial del lfquido humectante 20, 0 es el angulo de contacto del lfquido humectante 20 sobre la superficie del poro y D es el diametro del poro, cuya definicion para una seccion transversal irregular se representa por la siguiente ecuacion (2).

D = 4 (area de seccion transversal)/(penmetro de la seccion transversal) (2)

Si la muestra 12 esta aplicada sobre una membrana 25 y los poros de la muestra 12 y de la membrana 25 estan llenos de un lfquido humectante 20, la aplicacion de una presion 23 sobre la muestra 12 origina un desplazamiento 23 del lfquido fuera de los poros de la muestra 12 y un flujo 24 de salida del lfquido 20 a traves de la membrana 25. Si el poro mas grande de la membrana 25 es menor que el poro mas pequeno en cuestion de la muestra 12,

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ciertamente el Ifquido 20 sera desplazado de los poros en cuestion de la muestra 12 y fluira saliendo de la membrana 25, pero la presion 22 no sera suficiente para eliminar por completo el lfquido 20 de los poros de la membrana 25 y el gas no podra fluir a traves de los poros de la membrana 25 llenos de lfquido, para salir de la misma. Por lo tanto, a partir de la presion diferencial 22 y el volumen de lfquido 20 que fluye saliendo, se puede determinar el diametro o el volumen de los poros, respectivamente (A. Jena y K. Gupta, "A Novel Technique for Pore Structure Characterization without the Use of Any Toxic Material", Nondestructive Characterization of Materials XI, compilado por: Robert E. Green, Jr., B. Boro Djordjevic, Manfred P. Hentschel, Springer-Verlag, 2002, pags. 813-821).

2. Configuracion experimental

La metodologfa de extrusion de lfquido se basa en el porosfmetro de extrusion de lfquido PMI 5 (Figura 16). La camara 6 de muestras del porosfmetro 5 consiste para ello en un recipiente cilmdrico de PVC cuyo diametro es 45 mm y su profundidad 45 mm. Una reticula 7 abierta, de malla relativamente ancha, construida de alambre de acero inoxidable, se apoya sobre un liston en el fondo de la camara 6 de muestras. Por debajo de la reticula 7, la camara 6 de muestras esta conectada con la parte inferior de un recipiente acnlico cilmdrico cuyo diametro es 40 mm y su profundidad 40 mm, por medio de un tubo flexible 8 que tiene solo unos pocos mm de diametro. Ademas, el recipiente 9 y su tapa 10 estan colocados sobre una balanza 11 (fabricante: Mettler, resolucion de pesada 0,0001 g). Se coloca un inserto cilmdrico 13 (40 mm de diametro, 40 mm de altura) sobre la muestra 12 dentro de la camara 6 de muestras. La cara superior del inserto 13 presenta una ranura para una junta torica 14. Se monta sobre la camara 6 de muestras un dispositivo 15 accionado neumaticamente que comprende un piston 16 guiado en un cilindro. El piston 16 es hueco, para garantizar el paso del gas de prueba 18 a la camara 6 de muestras. Un disco plano 17 de acero inoxidable, que esta soldado a la parte inferior del piston 16, presiona el inserto 13 contra la junta torica 14 de la cara superior del inserto 13 y evita asf que el gas de prueba 18 se escape. El control del piston 16 se realiza neumaticamente. De este modo, el aporte del gas de prueba 18 y el del gas 19 para accionamiento del piston 16 se realizan por separado.

3. Lfquido humectante

En todos los experimentos se utilizo como lfquido humectante Galwick, un polfmero perfluorado (1,1,2,3,3,3- hexafluoropropeno oxidado y polimerizado). El tiquido es inerte y su tension superficial es 16 dinas/cm. Debido a la bajfsima tension superficial del tiquido de prueba, el angulo de contacto se situa cercano a 0° (Vibhor Gupta y A.K. Jena, "Substitution of Alcohol in Porometers for Bubble Point Determination", Advances in Filtration and Separation Technology, American Filtration and Separation Society, 1999, 13b, pags. 833-844).

4. Gas de prueba

En todos los experimentos se utilizo aire comprimido seco y purificado. Se filtro el aire para eliminar las particulas solidas y se elimino la humedad mediante los metodos convencionales de secado conocidos por el experto en el estado de la tecnica.

5. Ejecucion automatizada de la prueba, adquisicion y gestion de datos

La ejecucion de la prueba, la adquisicion de datos y la reduccion de datos se llevaron a cabo de una manera completamente automatizada utilizando un ordenador y un software apropiados. La ejecucion del procedimiento de prueba tras cargar la camara 6 de muestras con una muestra 12 se realizo automaticamente, de manera que se pudieron obtener resultados precisos y reproducibles.

6. Procedimiento de ensayo

a) Preparacion del instrumento de medida

Para eliminar impurezas, se limpiaron con alcohol la camara 6 de muestras, el recipiente 9 situado sobre la balanza 11, la reticula 7 del fondo de la camara 6 de muestras y el inserto 13. Tambien se limpiaron y engrasaron las juntas toricas 14. Se coloco sobre la reticula 7 una membrana Millipore 25 con un diametro maximo de poro de 0,45 pm. Aqu debe prestarse atencion a que la membrana 25 este en buen estado, es decir, no presente defectos, grietas u otras alteraciones, ya que en caso contrario podnan originarse resultados de medicion erroneos. A continuacion se vertio en el recipiente 9 tiquido humectante 20, que fluyo a la camara 6 de muestras a traves del tubo 8. En este caso se anadio la cantidad de tiquido humectante 20 suficiente para alcanzar en la camara 6 de muestras un nivel de tiquido tal que el tiquido 20 justamente cubriese por completo la reticula 7. Asf se garantiza una humectacion completa de la membrana. Despues de cierto tiempo, se alcanzo una constancia en el indicador de la balanza 11, de lo que se pudo deducir que se habfa alcanzado un estado estacionario.

b) Preparacion de las muestras

Para la medicion se utilizaron bolsas filtrantes fabricadas de un material de bolsa filtrante constituido por un conjunto de una capa de napa de fibras encerrado entre dos capas de tela no tejida. Las capas no tela tejida (capas de tela no tejida hilada) estan constituidas por fibras de polipropileno. La capa de napa de fibras se compone de fibras

5

10

15

20

25

30

35

40

45

50

55

cortadas de polipropileno (fibras divididas, de 60 mm de longitud). En este caso, el material filtrante esta sujeto mediante uniones soldadas puntuales, aplicadas mediante soldadura por ultrasonidos. Se examinaron tres muestras que teman distinto numero de puntos de soldadura, en concreto 16, 70 y 95, en cada caso referidos a 100 cm2, que estaban repartidos uniformemente por la superficie. Entonces se recortaron con troquel muestras circulares 12, de 45 mm de diametro, de las bolsas filtrantes. Se pesaron las muestras 12 y se determino su grosor segun la norma EDANA 30.5-99, apartado 4.2 (vease para esto la pagina 8, lmeas 3-13), aunque solo con dificultad se pudieron realizar afirmaciones sobre el grosor, lo que se debe achacar a la naturaleza blanda y la superficie irregular de la muestra 12. Se calculo la densidad aparente pb. Esta densidad aparente corresponde a la de la muestra seca. Se rayo con una cuchilla (cuchilla Stanley) la capa superior de la muestra 12. Cada corte tema 10 mm de longitud y 1 mm de ancho y, para averiguar el numero ideal de cortes, se examinaron muestras 12 con distinto numero de cortes. Basandose en los resultados obtenidos con estas muestras 12, se encontro que lo ideal eran cinco cortes en cada muestra 12; por lo que todos los experimentos se realizaron con cinco cortes en cada muestra 12. En este caso la disposicion de los cinco cortes era analoga a la disposicion de las marcas de la cara del cinco en un dado.

c) Humectacion y carga de la muestra

Se introdujo la muestra en un recipiente que contema lfquido humectante 20. De este modo, la muestra 12 absorbio el lfquido humectante 20 y mostro una tendencia a hincharse. Se tuvo cuidado aqu de no sumergir por completo la muestra 12 en el lfquido 20, para evitar inclusiones de aire en la muestra 12. A continuacion se coloco la muestra 12 humedecida sobre la membrana 25 en el interior de la camara 6 de muestras. Se colocaron la junta torica 14 sobre la muestra 12 y el inserto 13 sobre la junta torica 14.

d) Ejecucion de la prueba

Toda la informacion relativa a la muestra 12, incluido el numero de identificacion, se almaceno en un ordenador. Tambien se introdujeron las unidades, asf como las distintas funciones que se iban a medir. A continuacion se llevo a cabo la prueba.

Se hizo bajar el piston 16, de manera controlada por ordenador, para presionar el inserto 13 sobre la junta torica 14. Para evitar fugas, se aplico sobre la junta torica 14 una presion predeterminada. Se taro la balanza 11. A continuacion, se introdujo lentamente el gas de prueba 18, a traves del piston 16, hacia la superficie de la muestra 12. Se fue elevando en pequenos incrementos la presion gaseosa 22, de manera controlada por ordenador, con lo que se logro ajustar el equilibrio del sistema antes de que registrar los datos. El ordenador almaceno los datos de presion y de variacion de peso del lfquido por medio de la balanza 11. Tambien se representaron graficamente los resultados, para seguir el progreso de la prueba. Para obtener los resultados al final de la prueba, se expresaron los datos de diversas formas.

7. Resultados

El dispositivo de medida 5 registro, por medio de la balanza 11, el aumento de peso de lfquido humectante 20 que era desplazado de la muestra 12 y convirtio el peso de lfquido 20, utilizando su densidad, en el volumen correspondiente. Este resultado representa el volumen acumulado de poros. Del mismo modo, a partir de la presion gaseosa del gas de prueba 18 empleado para desplazar el lfquido humectante 20 de los poros de la muestra 12, determinada mediante el dispositivo de medida 5, se calculo el diametro de poro. Con ello se pudo representar el volumen acumulado de poros como funcion del diametro de poro. La porosidad P (en %) se calculo a partir de la densidad aparente pb y el volumen total de poros V segun la ecuacion (3).

P = (Vpb) x 100 (3)

Tambien mediante el dispositivo de medida 5 se pudo calcular la mediana de los diametros de poro. La mediana de los diametros de poro se define de manera que 50% del volumen total de poros proviene de poros que son mayores que el poro medio, y 50% del volumen total de poros proviene de poros que son menores que el poro medio. En la Tabla 9 (Figura 17) se reproduce la media aritmetica de varias mediciones de las muestras utilizadas, como mediana promedio de los diametros de poro. Como se desprende de la Tabla 9, el material filtrante de la bolsa segun la invencion tiene una porosidad total media extremadamente alta, de hasta 96,8%. A medida que aumenta el numero de uniones soldadas, la porosidad total cae a un valor de 67,4%. En correspondencia, la mediana promedio de los diametros de poro se reduce de 201,8 pm a 129,1 pm. Como indican los resultados, las bolsas filtrantes segun la invencion presentan una porosidad extremadamente alta, lo que en ultimo termino conduce a una capacidad de almacenamiento de polvo superior a la media.

8. Discusion del metodo de medida

Con la metodologfa de medicion utilizada, el diametro de poro y el volumen de poros de una muestra se calculan a partir de la presion gaseosa medida que se necesita para desplazar de los poros el lfquido humectante, y tambien a partir del volumen medido de lfquido desplazado fuera de los poros. Los poros de las capas de tela no tejida (capas hiladas) de la muestra aplicadas por encima y por debajo tienen un tamano mucho menor que los poros de la capa de napa de fibras de la capa central. En la ecuacion 1 se puede apreciar que la presion gaseosa que se necesita para desplazar un lfquido fuera de las capas aplicadas por encima y por debajo debe ser mucho mayor que la

necesaria para la capa de napa de fibras. En el examen de las bolsas filtrantes, el desplazamiento del Ifquido 20 fuera de los poros de la capa central de napa de fibras solamente se producira despues de que se produzca el del lfquido fuera de los poros de la capa de tela no tejida hilada, aplicada encima. La alta presion que se necesita para desplazar el lfquido fuera de los poros pequenos de la capa de tela no tejida hilada, aplicada encima, tambien 5 desplazara lfquido fuera de los poros de mayor tamano de la capa central de napa de fibras; por ello, el diametro de los poros pequenos de la capa de tela no tejida hilada, aplicada encima, se mide como diametro de los poros de la capa de napa de fibras dispuesta como capa central. El volumen de poros determinado estara proximo al volumen de poros de la capa central, ya que el volumen de los poros pequenos de las capas muy delgadas aplicadas encima y debajo es despreciable en comparacion con el gran volumen de los poros grandes de la gruesa capa central.

10 El procedimiento de ensayo utilizado en este experimento incluye tambien infligir varios cortes a la capa superior. Con dichos cortes se efectuaron grandes aberturas en la capa superior, para que el gas de prueba pudiera pasar a los poros pequenos de la capa superior. Por ello, no se realizo ninguna medida del diametro ni el volumen de los poros pequenos de la capa superior. En consecuencia, el desplazamiento del lfquido fuera de la capa central tuvo lugar a presiones pequenas, que se correlacionan con los poros de gran tamano de la capa de napa de fibras. No

15 influyo en la prueba la capa de tela no tejida hilada, aplicada como capa inferior, ya que la presion gaseosa desplazo fuera de los poros de la capa de napa de fibras el lfquido, que simplemente fluyo a traves de la capa inferior de tela no tejida hilada, y por lo tanto la presion gaseosa no era adecuada para desplazar el lfquido fuera de la capa inferior. Asf, con esta prueba se determinaron el diametro y el volumen de los poros de la capa de napa de fibras.

Claims

5

10

15

20

25

30

35

40

REIVINDICACIONES

1. Bolsa filtrante para aspirador de polvo a base de un material filtrante que comprende al menos tres capas, con al menos dos de una capa de tela no tejida a base de un polfmero termoplastico, y

al menos una capa de una capa de napa de fibras a base de fibras y/o filamentos, en donde

las al menos dos capas de tela no tejida y la al menos una capa de napa de fibras estan unidas entre sf por una union soldada.
2. Bolsa filtrante segun la reivindicacion 1, en donde la porcion de superficie prensada del patron de soldadura asciende a 5% como maximo del area de la superficie permeable de la bolsa filtrante, referida a la superficie permeable total de la bolsa filtrante, y existen en promedio, como maximo, 19 uniones soldadas por cada 10 cm2.
3. Bolsa filtrante segun la reivindicacion 1 o 2, en donde la porosidad total media es al menos 65%, preferiblemente al menos 80%, lo mas preferiblemente al menos 95%.
4. Bolsa filtrante segun una de las reivindicaciones precedentes, en donde la mediana promedio de los diametros de poro es al menos 120 pm, preferiblemente al menos 150 pm, lo mas preferible al menos 180 pm y, lo mas preferible de todo, al menos 200 pm.
5. Bolsa filtrante segun una de las reivindicaciones precedentes, en donde por termino medio existen como maximo 10, preferiblemente como maximo 5, uniones soldadas por cada 10 cm2.
6. Bolsa filtrante segun una de las reivindicaciones precedentes, en donde la union soldada esta configurada con forma de estrella, puntiforme, con forma de barra y/o lineal.
7. Bolsa filtrante segun una de las reivindicaciones precedentes, en donde la porcion de superficie prensada del patron de soldadura es 2% como maximo, preferiblemente 1% como maximo.
8. Bolsa filtrante segun una de las reivindicaciones precedentes, en donde las fibras estan presentes en forma de fibras cortadas, preferiblemente fibras divididas y/o fibras rizadas.
9. Bolsa filtrante segun la reivindicacion 8, en donde las fibras rizadas tienen distintas estructuras espaciales, preferiblemente de tipo en zigzag, onduladas o de tipo espiral.
10. Bolsa filtrante segun una de las reivindicaciones 8 y 9, en donde las fibras rizadas estan presentes en forma de fibras rizadas mecanicamente y/o fibras autorrizadas y/o fibras bicomponente.
11. Bolsa filtrante segun una de las reivindicaciones 8 a 10, en donde las fibras estan cargadas electrostaticamente.
12. Bolsa filtrante segun una de las reivindicaciones 8 a 11, en donde las fibras cortadas estan presentes en forma de fibras naturales y/o fibras qmmicas.
13. Bolsa filtrante segun una de las reivindicaciones precedentes, en donde la masa por unidad de superficie de la capa de napa de fibras se situa entre 10 y 200 g/m2, preferiblemente entre 20 y 100 g/m2.
14. Bolsa filtrante segun una de las reivindicaciones precedentes, en donde la capa de napa de fibras tiene una masa por unidad de superficie de al menos 5 g/m2.
15. Bolsa filtrante segun una de las reivindicaciones precedentes, que comprende dos capas de tela no tejida entre las cuales esta dispuesta la capa de napa de fibras.
16. Bolsa filtrante segun la reivindicacion 15, en donde esta prevista una capa de tela no tejida en forma de una capa de napa hilada para filtracion fina.
17. Bolsa filtrante segun una de las reivindicaciones precedentes, en donde estan previstas una capa o capas adicionales de napa hilada para filtracion fina.