MX2011010269A - Material de filtro para limpiar aire y gases. - Google Patents

Abstract

La invención es concerniente con un material de filtro para limpiar aire y gases, que comprende una capa de fibras (2) fabricada de fibras de celulosa pegadas entre sí en segmentos mediante prensado, compactando así las fibras de celulosa en las áreas prensadas (4).

Description

MATERIAL DE FILTRO PARA LIMPIAR AIRE Y GASES DESCRIPCIÓN DE LA INVENCIÓN La presente invención es concerniente con un material de filtro para limpiar aire y gases, un filtro para limpiar aire y gases, también como el uso del material de filtro en filtros de cigarrillos y dispositivos de desempolvado y limpieza de gases.

Los materiales de filtro para limpiar aire y gases, en breve denominados como filtros de gas, son usados con el fin de remover partículas suspendidas indeseables tales como gérmenes patógenos, polen, polvo o gases extraños del aire o gas. Campos importantes de uso son: industrias emisoras de polvo, tales como la industria de papel e industria de cemento, uso en dispositivos de ventilación con el fin de alejar contaminantes de espacios de estar y de trabajo, en dispositivos de limpieza al vacío con el fin de filtrar el aire de salida.

Un campo de aplicación adicional es el uso filtros en productos de tabaco, por ejemplo, en cigarrillos. El filtro de cigarrillo está diseñado para reducir la proporción de sustancias peligrosas a la salud tales como condensado y gases en el humo del cigarrillo. Además, por medio del filtro, el humo se vuelve un tanto más suave, de tal manera que algunos fumadores lo retiran o acortan para un sabor más REF.:223986 intenso. En un cigarrillo de filtro clásico, el filtro está envuelto por una boquilla de color de corcho, con el fin de impedir que la decoloración café del filtro se haga visible. La mayoría de los cigarrillos manufacturados industrialmente son provistos con un filtro; los fumadores que hacen sus propios cigarrillos puedan comprarlos en una tienda de tabaco .

El material básico para producir filtros de cigarrillo del arte previo es acetato de celulosa. El acetato de celulosa está existente en forma de hilos que tienen un diámetro de entre 30 y 50 mieras. Son combinados/enfardados a una banda sin fin y son encolados por puntos con triacetina. Tal filtro de cigarrillo puede retener partículas de hasta un diámetro de 0.2 mieras.

El acetato de celulosa que es empleado en filtros de cigarrillo es obtenido mediante modificación química de celulosa. Es un material no caro que también es fácil de procesar. Mediante la modificación química de la celulosa a acetato de celulosa, las fibras ya no son utilizables como una base de alimento para microorganismos, esto es, es resistente con respecto a mildiú, hongos o ataque de bacterias, pero al mismo tiempo es también difícil de descomponer biológicamente. La resistencia química es una desventaja en relación con los filtros de cigarrillo debido a que se descompondrán o degradarán solo lentamente. Las colillas de cigarrillo que son desechadas, esto es, arrojadas, por natural permanecen sin cambio por un período de tiempo largo y son visibles como basura.

La patente europea EP 1 032 283 revela un cigarrillo con filtro con un filtro que se puede descomponer biológicamente. El filtro contenido en este cigarrillo con filtro contiene un no tejido de celulosa sin rizar, producido por el proceso de "tendido por aire", con desempeño de retención normal y una zona de ventilación de filtro que se extiende en dirección circunferencial. Se supone que este cigarrillo proporciona la impresión de gusto típica del acetato y también la apariencia visual típica de acetato. Con el fin de obtener estos objetivos, el cigarrillo debe tener una configuración específica como se revela en EP 1 032 283.

Los materiales de filtro son sin embargo no solamente importantes con respecto a los productos de tabaco. En la industria y en el hogar, siempre hay necesidad de nuevos y no caros materiales de filtro con los cuales partículas suspendidas indeseables tales como gérmenes patógenos, polen, polvo o gases van a ser removidos del aire del escape o como en el caso del dispositivos de ventilación de espacios de estar y de negocios, con el fin de impedir que los contaminantes entren a estos espacios.

Por consiguiente, la invención tiene por objeto proveer un material de filtro que combine las ventajas de una buena acción de filtro con la ventaja de ser biológicamente degradable .

Como una solución de este objeto, se propone un material de filtro que comprende una capa de fibra de fibra de pulpa que, a través de áreas parciales de las mismas, mediante una acción de prensado con compresión de fibras de pulpa son unidas entre sí en las áreas prensadas. Debido a esta acción de prensado sobre las fibras de pulpa, la celulosa/pulpa es impartida con una cierta resistencia sin reducir la permeabilidad por sustancias gaseosas en las áreas no sometidas a la acción de prensado. Se observó una acción de filtro mejorada. La celulosa o las fibras de celulosa a partir de las cuales el material de filtro es producido son no caras y son materiales disponibles comercialmente . También pueden ser procesadas fácilmente.

El material de filtro de acuerdo con la invención contiene como ingrediente importante un material natural, celulosa o pulpa, que es sustancialmente existente en forma de fibras arregladas no uniformemente. Preferiblemente, las fibras de celulosa son usadas que están presentes en forma de un material no tejido, en particular como no tejidos tendidos por aire. Los materiales no tejidos o no tejidos pertenecen a los materiales compuestos textiles; son estructuras de tela plana porosa flexibles que son producidas mediante trensado y/o unión cohesiva y/o adhesiva de las fibras. Los no tejidos son materiales holgados de fibras cuya cohesión es en general provista por la adhesión inherente de las fibras. Los no tejidos pueden ser reforzados, como se necesite, en donde para el uso en la presente invención el reforzamiento mecánico con omisión de agentes de enlace es preferido.

Que se puede descomponer biológicamente significa en el contexto de la presente invención que los ingredientes individuales pueden ser descompuestos por microorganismos, en presencia de oxígeno, en dióxido de carbono, agua y sales de otros elementos que están presentes (mineralización) con formación de nueva biomasa o en ausencia de oxígeno, a dióxido de carbono, metano, sales minerales y nueva biomasa, en donde el material debe cumplir con el estándar europeo EN 13432 "Requirements for packagings recoverable through composting and biodegradation" . De acuerdo con este estándar, después de la composta por una duración de a lo más 12 semanas máximamente, 10% del peso seco original del material probado, esto es, el material de partida, debe ser encontrado en una fracción de tamizado > 2 mm.

En una modalidad posible, el material de filtro, además de la capa de fibra de fibras de pulpa comprimidas, tiene una capa adicional por lo menos sobre un lado plano. También es posible que el material de filtro sobre ambos lados planos tenga capas adicionales en donde estas capas adicionales pueden ser del mismo material o materiales que son diferentes entre sí. Los materiales que pueden ser usados para estas capas adicionales pueden ser, por ejemplo tejido, textil, materiales semejantes a no tejido y/o materiales semejantes a película. Preferiblemente, el material para la capa adicional o las capas adicionales es también fabricado de celulosa o un material de plástico que se puede descomponer biológicamente bien. La(s) capa(s) adicional (es) incrementa (n) la resistencia del material de filtro y facilita así el procesamiento en las máquinas de alta velocidad.

En una modalidad de la presente invención, se propone que las fibras de pulpa y la(s) capa(s) adicional (es) existente (s) en las áreas prensadas sean prensados con aplicación de calor.

En una modalidad posible, la capa de fibras y la capa adicional son también unidas entre sí solo a través de áreas parciales de las mismas mediante acción de prensado con aplicación de calor. La producción de tales fibras de pulpa y capas de fibra o telas unidas entre sí es revelada de manera ejemplar en las solicitudes de patente alemanas DE 19824825, DE 19803837, DE 19750890 y patente europea EP 1032342.

Se ha encontrado que mediante el uso de las fibras de pulpa, prensada solamente a través de áreas parciales de las mismas, como un material de filtro una acción de filtro excelente, esto es, acción de retención para las partículas suspendidas y gases a ser removidos, puede ser obtenida. Se supone que esta acción es obtenida en que las áreas prensadas individuales cambian la superficie o el flujo pasante del gas o aire a ser purificado, de tal manera que las partículas suspendidas son retenidas. Una razón adicional podría ser aquella mediante la acción de prensado de una estructura de superficie diferente, particularmente ventajosa es obtenida sobre el lado plano del material de filtro.

En una configuración posible de la presente invención, la estructura superficial del material de filtro se puede hacer variar por, esto es, la estructura de tela plana puede ser plegada, tendida y/o rizada, de tal manera que se le imparte una apariencia rizada o corrugada, esto es, en la dirección de plegado/tendido/rizado se acorta la extensión de la estructura plana. Este rizado o plegado se puede hacer uniforme o no uniformemente. Este tipo de cambio estructural es denominado también en algunos casos acresponamiento o rizamiento.

El material de filtro de acuerdo con la invención es usualmente existente como una capa casi bidimensional cuya acción de filtro puede ser utilizada de varias maneras. Para uso como filtro de aire o gas, se ha encontrado que es especialmente apropiado cuando la estructura de tela plana bidimensional de la capa de fibra y una capa adicional opcionalmente existente está presente en forma de una tela de fibra que puede ser opcionalmente rizada y que es enrollada y alternativamente tendida con formación de pasajes que se extienden en dirección longitudinal de la corriente de aire/gas a ser purificada. El aire a ser purificado o el gas a ser purificado en tal modalidad, puede entrar en un lado del material de filtro y pasa así a través de los pasajes formados y también el área de la capas de fibra que no son prensadas . En base al plegado o tendido del material de filtro, el tamaño (diámetro) de los pasajes que son así formados puede ser ajustado. El ajuste del tamaño de estos pasajes es el más simple mientras más delgada es la capa del material de filtro. Por otra parte, el espesor de las fibras de pulpa que son solamente prensadas parcialmente no debe ser demasiado pequeño debido a que entonces la resistencia del material de filtro es insuficiente para procesamiento a un filtro. El espesor de capa del material de filtro es preferiblemente de 0.3 a 1.8 mm.

Se supone que la buena acción del filtro es producida en que las corrientes de aire o gas a ser purificadas pasan a través de diferentes espacios de filtro. Un efecto adicional sobre la acción de filtro parece ser provocado por las áreas gofradas debido a que en estas áreas la estructura de superficie de la capa de fibra cambia. El material de filtro de acuerdo con la invención es así apropiado también para uso en dispositivos de desempolvado y de limpieza de gas y también como material de filtro en productos de tabaco.

El material de filtro usado de acuerdo con la invención tiene usualmente un peso por área superficial de 15 g/m2 y 600 g/m2, preferiblemente entre 20 g/m2 y 200 g/m2. La eficiencia de filtro del filtro de acuerdo con la invención puede ser incrementada mediante aditivos. Estos aditivos pueden ser, por ejemplo, agentes de absorción o también aditivos de sabor, aditivos de aroma o sustancias auxiliares adicionales. Los agentes de absorción pueden por ejemplo ser seleccionados de carbón activado, zeolitas, silicatos y/o Si02. Los agentes de absorción están caracterizados por una alta área superficial y una alta eficiencia de absorción. Como aditivos adicionales con una acción de retención para contaminantes, ácidos orgánicos y su sales, metales u óxidos de metal, componentes de nitrógeno, sistemas de intercambio iónico, alcoholes polifenilos y derivados de porfirina pueden ser usados.

Dependiendo del campo de aplicación, además de los agentes de absorción también aditivos de perfume, aditivos del sabor y aditivos de aroma, también como sustancias auxiliares adicionales que mejoran el gusto y la tolerancia del cigarrillo tales como mentol, aceite de clavos, vanilla y sustancias comparables pueden estar contenidas.

La adición de aditivos puede ser realizada mediante esparcimiento o atomización sobre los materiales de filtro, por ejemplo, sobre las fibras, antes o después de la acción de prensado, pero también mediante inyección directa a la hebra de filtro.

Un objeto adicional de la presente invención es un filtro para la limpieza gases y/o aire que comprende el material de filtro descrito anteriormente.

Un objeto adicional de la presente invención es un filtro para cigarrillos que comprende el material de filtro descrito anteriormente.

Para uso en filtros de cigarrillo, el material de filtro que es en general existente en forma de un material de tela plano, puede ser traído, como es conocido en el arte, a una forma preferiblemente cilindrica. En una modalidad posible, el material de filtro es rodeado por una capa de envolvente. Esta capa de envolvente puede servir para asegurar el material de filtro en su forma pero puede también ser usada un papel de cigarrillo convencional.

En la modalidad, como filtro de cigarrillo, el material de filtro se puede unir directamente al área de tabaco del cigarrillo. En una modalidad posible, el filtro, en un extremo, en donde el humo entrará procedente del lado del tabaco, puede ser provisto con un material de filtro adicional. Este material de filtro adicional puede consistir de materiales convencionales que son usados en cigarrillos con filtro, por ejemplo, carbón activado, acetato de celulosa u otros materiales de filtro conocidos en el arte.

En una modalidad adicional posible, el filtro de cigarrillo contiene, además del material de filtro de acuerdo con la invención, también un material complementario que es dispuesto en el extremo en donde sale el humo, esto es, en el extremo de boquilla. Puede ser, por ejemplo, material de filtro adicional o un material que se supone que influencie la apariencia visual del filtro en el extremo del lado del filtro del cigarrillo.

En una modalidad posible, la capa de envolvente contiene agujeros de ventilación. La producción de agujeros de ventilación es conocida para la persona de habilidad en el arte .

La invención es descrita en las figuras adjuntas con la ayuda de una modalidad en más detalle. En las figuras: La Figura 1 una ilustración en perspectiva del material de filtro con dos capas; La Figura 2 una sección del material de filtro en estado rizado; La Figura 3 una vista en perspectiva de un filtro con la remoción parcial de la capa de envolvente; La Figura 4 una sección del filtro a lo largo de la línea seccional A-A de la Figura 3.

La Figura 1 muestra una ilustración ampliada en perspectiva del material de filtro de acuerdo con la invención. El espesor es ilustrado excesivamente grande. El material de filtro 1 comprende en la modalidad ilustrada dos capas, una capa de fibras 2 y una capa adicional 3.

La capa inferior significativamente más gruesa es una capa de fibras 2 de fibras de pulpa, que contiene opcionalmente aditivos. La capa 2 es preferiblemente producida mediante un método de tendido por aire a partir de material de celulosa. Tal material de celulosa está disponible de manera no cara como material producido en masa. En la producción mediante un proceso de tendido de aire continuo, el material de tela de fibra es producido de un material colocado holgadamente de fibras de pulpa de pulpa (pulpa esponjosa) estratificada en una corriente de aire y opcionalmente esparcida en materiales absorbedores. Para producir un producto estandarizado, una materia prima de madera renovable disponible en el mercado puede ser usado.

El proceso de estratificación de pulpa en una corriente de aire como un material de partida para la capa de fibras 1 permite el procesamiento en seco de las fibras de pulpa y así después de conexión subsecuente con la capa adicional una compresión excelente de las fibras de pulpa en áreas individuales, esto es, gofradas discretas 4. Al exterior de tales áreas gofradas 4, las fibras están reposando holgadamente entre sí; esto es, en estas zonas, se mejora la capacidad de absorción/acción de filtro y la flexibilidad de la capa 1.

La capa adicional 3 es significativamente más delgada que la capa de fibras 2. La capa 3 puede por ejemplo ser formada de una tela de material textil, material semejante a no tejido o material semejante a película.

La unión de las dos capas 2, 3 es realizada, por ejemplo, mediante un método de gofrado. Esto provee una acción de prensado contra áreas parciales provocando la compresión de las fibras de pulpa de la capa de fibras 2.

La acción de prensado no es uniforme a través de áreas superficiales grandes sino que una acción de prensado es realizada principalmente en las áreas gofradas 4 de tal manera que se forman las depresiones 5 en la capa de fibra 2. Las depresiones 5 en las áreas gofradas 4 pueden ser redondas o poligonales. En la modalidad ilustrada, tiene la forma de pirámides truncadas o conos truncados .

Debido a la estructura de pared delgada de la capa adicional 3, el patrón de gofrado que es producido por la acción de prensado es también visible sobre el lado exterior de la capa 3.

El gofrado es realizado por medio de dos rodillos de los cuales uno es provisto con una estructura que forma las depresiones 5. De esta manera, en las áreas gofradas discretas 4 se obtiene una compresión de las fibras de pulpa.

Al exterior de las arreas gofradas 4, las fibras están reposando holgadamente una sobre la otra, lo que mejora la capacidad de absorción y flexibilidad del material. Cuando se produce el material de fibra de este ejemplo, ni adhesivos ni otros agentes de enlace tales como látex son requeridos. En lugar de esto, la unión es puramente termomecánica . Por medio del arreglo apuntado también como el número y tamaño de las áreas gofradas, el flujo pasante de los gases y así también parcialmente la acción de filtro pueden ser controlados.

El peso por área superficial de la capa de fibras 2 puede ser de entre 15 g/m2 y 600 g/m2. Preferiblemente, el peso por área superficial es de entre 20 g/m2 y 200 g/m2. El peso por área superficial de la capa adicional 3 es en general un tanto menor que el peso por área superficial de la capa de fibras 2 y es preferiblemente de entre 15 y 30 g/m2.

La Figura 2 muestra una sección de la tela de material 1 en el estado rizado. Las capas individuales no son ilustradas aquí. En la modalidad ilustrada, el material es plegado a un patrón irregular en pliegues. Se obtiene un material de filtro que además de las áreas gofradas 4 tiene una estructura superficial con proyecciones 6 y depresiones adicionales 7. Con estas proyecciones y depresiones se obtiene una ampliación del área superficial.

En la Figura 3, se ilustra un filtro 8 de acuerdo con la invención que consiste del material de filtro, ilustrado en la Figura 1 y existente como un material de tela plano y una envolvente capa 9 que está removida parcialmente en la ilustración. El material de filtro 1 en la modalidad ilustrada en la presente es alternativamente tendido o plegado, de tal manera que se forman pasajes 11 que se extienden en dirección longitudinal del filtro. La colocación alternante puede ser uniforme o no uniforme. El gas a ser limpiado puede pasar a través de los pasajes 11 y la capa de fibras del material de filtro 1. El gas a ser limpiado fluye así preferiblemente a lo largo de las capas plegadas 2, 3 y no transversalmente a las mismas y si lo hay, solo a una extensión mínima a través de las capas. Por consiguiente, las pérdidas de presión son mínimas.

En la modalidad ilustrada en la presente, el filtro es encerrado por una capa de capa 9.

En el caso del uso del filtro 8 como filtro de cigarrillo, la capa de envolvente 9 puede ser un papel de envoltura simple que, como una pieza, puede rodear la hebra de tabaco del cigarrillo (no ilustrado) también como el filtro de cigarrillo. También es posible que la capa de envolvente 9 solamente rodee el filtro 8.

La superficie 10 del material de filtro 1 forma la superficie interna de los pasajes 11. Debido de las depresiones 5 y el rizado opcional del material de filtro 1 se forma una estructura superficial desigual de los pasajes 11 que tiene un efecto positivo sobre la acción de filtro del filtro de acuerdo con la invención.

La Figura 4 muestra una sección del filtro de acuerdo con la invención a lo largo de la línea seccional A-A. El material de filtro 1, como se ilustra, es tendido alternativamente, de tal manera que se forman pasajes 11 en dirección longitudinal del filtro. El material de filtro tendido alternantemente 1 puede ser dispuesto dentro del filtro 8 simétrica o asimétricamente. En la modalidad ilustrada en la presente, las capas de material de filtro tendidas alternativamente 1 forman segmentos de círculo individuales. El arreglo de las capas del material de filtro puede también ser no uniforme.

El material de filtro de acuerdo con la invención puede también ser usado en dispositivos para limpiar aire y gases. El tendido del material de filtro 1, como se ilustra en las Figuras 3 y 4 , también se puede hacer en forma de un cilindro; incidentalmente , la forma del filtro a ser usado en el dispositivo puede ser escogido como se desee, por ejemplo, una forma de caja u otras formas concebibles.

Lista de Números de referencia: 1 material de filtro 2 capa de fibras 3 capa adicional 4 área gofrada 5 depresiones 6 proyecciones 7 depresiones adicionales 8 filtro 9 capa de envolvente 10 superficie del material de filtro 1 11 pasajes Se hace constar que, con relación a esta fecha, el mejor método conocido por la solicitante para llevar a la práctica la citada invención, es el que resulta claro de la presente descripción de la invención.

Claims (19)

REIVINDICACIONES Habiéndose descrito la invención como antecede, se reclama como propiedad lo contenido en las siguientes reivindicaciones:

1. Un material de filtro para limpiar aire y gases, caracterizado porque comprende una capa de fibras de fibras de pulpa que, a través de áreas parciales, son unidas entre sí mediante una acción de prensado, con compresión de las fibras de pulpa en las áreas comprimidas.

2. El material de filtro de conformidad con la reivindicación 1, caracterizado porque las fibras de pulpa en las áreas comprimidas son prensadas con aplicación de calor.

3. El material de filtro de conformidad con cualquiera de las reivindicaciones 1 ó 2, caracterizado porque para la producción del material de filtro no se usan ni adhesivos ni agentes aglutinantes.

4. El material de filtro de conformidad con las reivindicaciones 1 a 3, caracterizado porque la capa de fibras sobre un lado plano tiene una capa adicional .

5. El material de filtro de conformidad con la reivindicación 4, caracterizado porque la capa de fibras sobre ambos lados tiene capas adicionales, en donde las capas adicionales pueden ser del mismo material o de materiales que difieren entre sí.

6. El material de filtro de conformidad con cualquiera de las reivindicaciones 4 ó 5, caracterizado porque la capa adicional es seleccionada independiente de cada tejido, textil, material semejante a no tejido o material semejante a película.

7. El material de filtro de conformidad con cualquiera de las reivindicaciones 1 a 6, caracterizado porque tiene un peso por área superficial de entre 15 g/m2 y 600 g/m2, preferiblemente entre 20 g/m2 y 200 g/m2.

8. El material de filtro de conformidad con cualquiera de las reivindicaciones 1 a 7, caracterizado porque contiene uno o varios aditivos seleccionados de agentes de adsorción y/o aditivos de sabor y/o sustancias auxiliares adicionales.

9. El material de filtro de conformidad con la reivindicación 8, caracterizado porque los agentes de adsorción son seleccionados de carbón activado, zeolitas, silicatos, y/o Si02.

10. El material de filtro de conformidad con cualquiera de las reivindicaciones 1 a 9, caracterizado porque la capa de fibras y las capas adicionales opcionalmente existentes son existentes en forma de una tela de fibras que es tendida' con formación de pasajes que se extienden en la región longitudinal de la corriente de aire a ser limpiada.

11. El uso del filtro de conformidad con cualquiera de las reivindicaciones 1 a 10, en dispositivos de desenpolvamiento y dispositivos de limpieza de gas.

12. El uso del filtro de conformidad con cualquiera de las reivindicaciones 1 a 10, en productos de tabaco.

13. Un filtro para limpiar gases y/o aire, caracterizado porque comprende un material de filtro de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones 1 a 10.

14. Un filtro de cigarrillo caracterizado porque comprende un material de filtro de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones 1 a 10.

15. El filtro de cigarrillo de conformidad con la reivindicación 14, caracterizado porque el material de filtro es envuelto por una capa de envolvente.

16. El filtro de cigarrillo de conformidad con cualquiera de las reivindicaciones 14 ó 15, caracterizado porque el material de filtro tiene un material de filtro adicional en el extremo en donde entra el humo.

17. El filtro de cigarrillo de conformidad con cualquiera de las reivindicaciones 14 a 16, caracterizado porque el material de filtro adicional es seleccionado de carbón activado, acetato de celulosa, papel u otros materiales de filtro conocidos en el arte.

18. El filtro de cigarrillo de conformidad con cualquiera de las reivindicaciones 14 a 17, caracterizado porque el material de filtro es unido en el extremo en donde sale el humo por un material adicional como una terminación visual.

19. El filtro de cigarrillo de conformidad con cualquiera de las reivindicaciones 14 a 18, caracterizado porque después de la composta por una duración de 12 semanas máximo el 10% del peso seco original del material de partida está contenido en una fracción de tamizado de >2 mm.