MXPA01000565A - Articulos polimericos de electreto estab - Google Patents

Abstract

Es proporcionada una hoja polimérica porosa es proporcionada que tiene una carga electrostática y que comprende un compuesto cero-tres de un aglomerante polimérico y un material ferroe1éctrico disperso en el mismo. El componente polimérico comprende un polímero termoplástico no polar, tal como una poliolefina, y un segundo polímero termoplástico que tiene unidades funcionales polares, tal como un telómero. El material compuesto es formado en una hoja porosa y es polarizado corona o eléctricamente para crear un material de electreto el cual es muy apropiado para usarse en varias aplicaciones de paños limpiadores de polvo y enmascarado de aire, y de filtraci

Description

ARTÍCULOS POLIMERICOS DE ELECTRETO ESTABLES Campo de la invención La presente invención se relaciona con los materiales sometidos a electreto poliméricos, más particularmente, la presente invención se relaciona con los materiales de filtración electreto poliméricos.

Antecedentes de la invención Las telas no tejidas, las películas fribiladas, y otros materiales que comprenden las fibras poliméricas o las fibrillas han sido utilizados en una variedad de aplicaciones de tipo de enmascaramiento por aire y/o de filtración. Por ejemplo, la patente de los Estados nidos de América No. 5,460,007 otorgada a Midkiff y otros describe el uso de una tela no tejida para HVAC (calentamiento, ventilación y aire acondicionado) y otros medios de filtración de aire, la solicitud de patente de los Estados Unidos de América No. 94/12699 de PCT (publicación No. 095/13856) describe los tejidos de fibras de componentes múltiples de alta esponjosidad apropiados para usarse en una variedad de aplicaciones de filtración de aire. Adicionalmente, la patente de los Estados Unidos de América No. 5,855,784 otorgada a Pike y otros describe una variedad de telas no tejidas de fibras conjugadas apropiadas para usarse como medios de filtración de liquido y/o aire. Además, los laminados de capas múltiples han sido igualmente usados en una variedad de aplicaciones similares a la filtración y/o filtración, ver, por ejemplo, la patente de los Estados Unidos de América No. 5,721,180 otorgada a Pike y otros y la patente de los Estados Unidos de América No. 4,041,203 otorgada a Brock y otros.

Los materiales de filtración deseablemente exhiben la eficiencia de filtración ma's alta a la caída de presión más baja posible. En este aspecto, las eficiencias de filtración de muchos filtros pueden mejorar, sin un incremento correspondiente en la caída de presión, mediante el cargar electrostáticamente los materiales a fin de impartir una carga a los medios de filtro. El uso de electretos para las aplicaciones de filtración ha sido conocido por algún tiempo. La ventaja de los materiales de este tipo es el de que la carga en las fibras acrecenta considerablemente la eficiencia de la filtración sin hacer cualquier contribución a la resistencia al flujo del aire. La eficiencia de la filtración del aire varía "con la carga electrostática, sin embargo, no es una medida directa de la cantidad o de la magnitud de la carga en el medio.

Es conocido el que ciertos materiales pueden ser polarizados de manera electrostática permanente, tal como mediante el calentar el material, aplicar un campo eléctrico de alto voltaje, y enfriar el material mientras éste está bajo la influencia de un campo eléctrico. Un dieléctrico se vuelve un electreto cuando la proporción de deterioro de la polarización inducida de campo puede ser desacelerada tanto que una fracción significativa de la polarización es preservada mucho tiempo después de que el campo de polarización ha sido removido. Tales electretos pueden ser hechos por varios métodos, por ejemplo la carga corona, el cargado triboeléctrico (fricción) y así sucesivamente. Los métodos para tratar los varios materiales para impartir una carga electrostática están descritos en la patente de los Estados Unidos de América No. 4,215,682 otorgada a Kubic y otros, en la patente de los Estados Unidos de América No. 4,375,718 otorgada a Wasworth y otros, en la patente de los Estados Unidos de América No. 4,588,537 otorgada a Klaase y otros y en la patente de los Estados Unidos de América No. 5,401,446 otorgada a Tsai y otros. Sin embargo, la habilidad para impartir una carga o campo electrostático de una fuerza inicial suficiente y/o mantener el nivel deseado de carga electrostática con el tiempo ha probado el ser difícil para muchos materiales y, en particular, para los materiales no polares tales como las telas de poliolefina. Más aún, muchos materiales de polímero termoplástico a menudo experimentan una degradación acelerada o significativa en el nivel de carga electrostática al exponerse al calor y/o la humedad. En este aspecto, muchos materiales de filtración está expuestos al calor y/o a la humedad tales como, por ejemplo, el medio de filtración, calentamiento, ventilación y de acondicionamiento de aire, las envolturas de esterilización, los forros para bolsa de vacío, las máscaras para la cara y similares .

En un esfuerzo para mejorar la carga electrostática dentro de un electreto, varios tratamientos tópicos han sido usados como medios para mejorar la estabilidad de tales cargas electrostáticas. Adicionalmente han sido proporcionadas las tela son tejidas de electreto de materiales poliméricos no polares las cuales introducen grupos polares en las cadenas laterales y/o en la columna vertebral del monómero no polar o de otra manera injertan ácidos carboxílicos no saturados en la misma tal como, por ejemplo, como está descrito en la patente de los Estados Unidos de América No. 5,409,766 otorgada a Yuasa y otros. Además, la patente de los Estados Unidos de América No. 4,626,263 otorgada a Inoue y otros, describe una película tratada con electreto que comprende un polímero no polar y un polímero no polar modificado mediante el injerto o copolimerización con un ácido carboxílico, un monómero epóxico o un monómero de silano. Adicionalmente, la solicitud PCT de los Estados Unidos de América No. 97/08482 (publicación No. WO97/44509) describe la adición de las partículas ferroeléctricas adentro de los materiales termoplásticos extruídos derretidos a fin de incrementar el nivel de os campos eléctricos impartidos al material mediante métodos tales como la polarización corona o eléctrica.

Aunque los métodos anteriores pueden proporcionar un material de polímero termoplástico que tiene niveles mejorados de carga electrostática, todavía existe una necesidad de tales materiales poliméricos que tienen niveles altos de carga electrostática. Además, todavía existe una necesidad de tales materiales altamente cargados que son capaces de mantener sustancialmente su carga inicial con el tiempo. Todavía además, existe una necesidad de tal material que sea capaz de mantener un porciento sustancial de su carga inicial al exponerse al calor y/o a la humedad.

Síntesis de la invención La presente invención proporciona un material sometido a electreto mejorado que tiene campos eléctricos largos localmente los cuales son más estables que aquellos materiales de electreto preexistentes comparables. Por tanto, la eficiencia de la filtración de los materiales porosos de la presente invención es por tanto incrementada y además, de eficiencia de filtración incrementada puede ser mantenida mejor con el tiempo así como con la exposición al calor y/o a la humedad. Por lo tanto, los problemas experimentados por aquellos con una habilidad en el arte son superados por la presente invención la cual, en un aspecto, comprende una hoja de electreto porosa formada de un material compuesto que comprende un aglomerante y un material ferroeléctrico disperso en el mismo. La matriz polimérica puede comprender (i) un primer componente de polímero termoplástico y (ii) un segundo polímero termoplástico que tiene uno o más grupos funcionales polares. En un aspecto adicional, el segundo polímero termoplástico puede comprender un telómero. En todavía otro aspecto adicional, el segundo polímero termoplástico puede comprender un polímero no polar modificado al azar para incluir los grupos funcionales polares o un copolímero de dos o más monómeros etilinicamente no saturados, en donde uno o más de los monómeros posee un grupo funcional polar. En una incorporación, el primer componente de polímero termoplástico deseablemente comprende entre alrededor de 45 a alrededor de 99.9% por peso del compuesto, el segundo polímero termoplástico deseablemente comprende alrededor de 0.1 a alrededor de 25% por peso del compuesto, y el componente ferroeléctrico deseablemente comprende de alrededor de desde 0.01% a alrededor de 30% por peso del compuesto. En todavía otro aspecto, el primer componente de polímero termoplástico puede comprender una poliolefina semicristalina. Adicionalmente, el aglomerante polimérico puede comprender una mezcla sustancialmente homogénea o una mezcla de una poliolefina y un telómero. En todavía otro aspecto adicional de la presente invención, la hoja porosa puede comprender una tela no tejida de fibras de polímero termoplástico que tiene una carga sustancialmente permanente o estabilizada en la misma.

Breve descripción de los dibujos La figura 1 es un diagrama esquemático de una línea de proceso para los materiales poliméricos tratados con electreto .

La figura 2 es una gráfica que traza el porcentaje de penetración contra la caída de presión de varias telas de fibras sopladas con fusión sometidas a electreto de la presente invención.

Descripción de la invención Los artículos o materiales de electreto poliméricos de la presente invención comprenden un compuesto el cual incluye una matriz polimérica y un material ferroeléctrico distribuido en los mismos. Como es usado aquí una "matriz polimérica" significa un elemento impregnado o que rodea dentro del cual están contenidos el material o los materiales adicionales (por ejemplo el material ferroeléctrico) . La matriz polimérica puede comprender (a) un primer componente de polímero termoplástico y (b) un segundo componente de polímero termoplástico que comprende un polímero que tiene uno o más grupos polares funcionales. El compuesto polimérico es formado en un material poroso u hoja como se desee. Como es usado aquí, el término "hoja" es usado en el sentido más amplio e incluye, sin limitación, las películas, las espumas, las telas tejidas, las telas no tejidas, y así sucesivamente. El compuesto es tratado para impartirle una carga sustancialmente electrostática permanente al mismo. El material poroso u hoja por tanto exhibe campos eléctricos estables, localizados y es un electreto o material de electreto.

El primer componente de polímero termoplástico deseablemente comprende una parte mayor de la matriz aglomerante polimérica. Los polímeros termoplásticos apropiados incluyen, pero no están limitados, las poliolefinas (por ejemplo el polipropileno y el polietileno) , los policondensados (por ejemplo, las poliamidas, los poliésteres, los policarbonatos, y los poliarilatos) , los polioles, los polidienos, los poliuretanos, los poliéters, los poliacrilatos, los poliacetalos, las poliamidas, los esteres de celulosa, los poliestirenos, los fluoropolímeros, y los polifenilenosulfidos y así sucesivamente. Como es usado aquí y a través de la descripción el término "polímero" generalmente incluye pero no está limitado a los homopolímeros, los copolímeros, tales como por ejemplo, de bloque, de injerto, al azar y los copolímeros, terpolímeros alternantes, etc. y las mezclas y modificaciones de los mismos. Además, a menos que de otra manera se limite específicamente, el término "polímero" incluye todas las posibles configuraciones geométricas o espaciales de la molécula. Estas configuraciones incluyen, pero no están limitadas a las simetrías al azar, sindiotácticas e isotácticas. Deseablemente, el primer componente polimérico termoplástico comprende un polímero no polar tal como una poliolefina y, todavía más deseablemente, el polietileno, el polipropileno, el poli (1-buteno) , el poli (2 -buteno) , el poli(l-penteno) , el poli (2-penteno) , el poli (1-metilo-l-penteno) , el poli (3-metilo-l-penteno) , y el poli (4-metilo-l-penteno) y así sucesivamente. El primer componente de polímero termoplástico puede también comprender una unión o mezcla de dos o más polímeros. Como un ejemplo, el mayor componente principal de la matriz polimérica puede comprender las mezclas de polímero y, preferiblemente, las mezclas de polímero de poliolefina tales como por ejemplo, las mezclas de polipropileno/polibutileno descritas en la patente de los Estados Unidos de América No. 5,165,979 otorgada a atkins y otros y la patente de los Estados Unidos de América No. 5,204,174 otorgada a DaPonte y otros y las mezclas de polipropileno/poli-1-metilo-penteno .

El aglomerante polimérico también comprende un segundo componente de polímero termoplástico el cual tiene una o más unidades o grupos funcionales polares. Preferiblemente el polímero termoplástico del segundo componente polimérico comprende un telómero o polímero telequelico. Como es usado aquí el polímero "telequelico o "telómero" comprende polímeros que tiene uno o más grupos funcionales localizados en los extremo de cadena u otras composiciones. Sin embargo, con los copolímeros u otros polímeros con una pluralidad de unidades repetidas, los grupos funcionales de extremo o terminales de los telómeros no tienen la misma funcionalidad química que las unidades de repetición. Los telómeros pueden tener ya sea uno o una pluralidad de grupos de extremos funcionales y el número promedio de grupos de extremo funcionales para un telómero dado podrá variar con el método de formación, el grado de cadena que se ramifica y otros factores conocidos para aquellos con habilidad en el arte . El telómero esta deseablemente presente en una cantidad de alrededor de 0.1% a alrededor de 25% del peso total del compuesto y aun más deseable comprende de alrededor de 0.5% a alrededor de 15% del compuesto y todavía más deseable comprende de alrededor de 1% a alrededor de 10% del compuesto. En un aspecto adicional de la invención, los grupos de extremo funcionales deseablemente comprenden un porcentaje por peso de entre alrededor de 0.0004% y alrededor de 0.2% y aun más deseablemente entre 0.002% y 0.1% por peso de la parte polimérica total del compuesto. Además, el segundo componente de polímero termoplástico puede comprender uno o más polímeros distintos.

El telómero y/o otros polímeros usados en combinación con los polímeros anfitriones son deseablemente compatibles o sustancialmente compatibles con el primer componente de polímero termoplástico. Como es usado aquí "sustancialmente compatible" significa las mezclas o uniones de polímeros en donde la composición produce una curva fundida DSC sencilla (determinada mediante la evaluación de una composición mediante calorimetría de exploración diferencial (DSC) ) la cual es indicativa de la compatibilidad o miscibilidad suficiente para evitar la formación de sustancialmente dominios discretos dentro de la fase continua del polímero anfitrión. Deseablemente, el telómero tiene una cadena de columna vertebral la cual es sustancialmente similar a esa del polímero anfitrión y aun más deseablemente idéntica a esa de los polímeros anfitriones. Los grupos extremo funcionales son deseablemente grupos extremo capaces de la unión de hidrógeno o de experimentar una reacción, tal como una reacción de condensación, para formar una unión covalente. Generalmente, los grupos funcionales polares son deseables tales como, por ejemplo, un aldehido, un haluro ácido, el anhídridos ácidos, los ácidos carboxílicos, las aminas, las sales de amina, las amidas, las amidas de ácido sulfónico, el ácido sulfónico y las sales de los mismos, los tioles, los epóxidos, los alcoholes, los haluros de acilo, y los derivados de los mismos. Los telómeros preferidos particulares incluyen, pero no están limitados a el anhídrido ácido, al ácido carboxílico, a las amidas, a las aminas, y a los derivados de los mismos.

Los telómeros y los polímeros telequelicos son conocidos en el arte y varios telómeros y los métodos para hacer los mismos están descritos en la Enciclopedia de la Ciencia e Ingeniería del Polímero, vol. 16, pp. 494 a 554 (1989); el método particular utilizado para hacer el telómero no se cree que sea crítico para practicar la presente invención. En este aspecto, las cadenas de polímero deseados pueden estar rotas mediante el rajar el peróxido en la presencia del monómero de grupo extremo funcional seleccionado. El rajado del peróxido genera un extremo de la cadena de radical libre que reacciona con los grupos funcionales y por el cual se vuelve el grupo extremo o terminal de la cadena de polímero. Como ejemplos particulares, los telómeros de poliolefina-anhídrido (una poliolefina de polímero que tiene uno o más grupos extremo anhídrido) apropiados para uso con la presente invención están comercialmente disponibles de Exxon Chemical Company de Houston, TX bajo el nombre de marca EXXELOR y de la Uniroyal Chemical Company bajo el nombre de marca POLYBOND .

La composición de polímero deseada y la reología podrá ser seleccionada de acuerdo con el proceso de fabricación particular del material polimérico. El telómero deseablemente tiene una tasa de flujo de fundido (MFR) y/o el índice de fundido (MI) el cual es compatible con el proceso de formación seleccionado. Mediante el utilizar un telómero con propiedades reológicas similares, tal como el índice de fundido o la tasa de flujo de fundido, se cree que puede ser producida una mezcla más homogénea y el procesamiento podrá generalmente ser mejorado. Sin embargo, lo crítico para casar las tasas de flujo de fundido o para usar los telómeros con propiedades específicas podrá variar con el proceso particular empleado. Como un ejemplo, con respecto a la formación de fibras enlazadas por hilado de bicomponentes, deseablemente el telómero tiene un índice de fundido por los menos igual al del primer polímero termoplástico y aun más deseablemente tiene un índice de fundido mayor que ese del primer polímero termoplástico a fin de mejorar la formación de la fibra y el enredado. Sin embargo, con la formación de la fibra soplada con fusión el telómero puede tener una tasa de flujo de fundido por debajo de esa del polímero anfitrión.

Como ejemplos adicionales, se cree que el segundo componente de polímero termoplástico puede también comprender los copolímeros de bloque al azar de dos o más monómeros etilínicamente insaturados, en donde uno o más de los monómeros posee un grupo funcional polar. Como un ejemplo particular, el polímero termoplástico polar comprende los copolímeros de una olefina y una unidad polar repetida tal como, por ejemplo, los copolímeros de ácido acrílico/etileno como está descrito en la patente de los Estados Unidos de América No. 5,817,415 otorgada a Chou. Adicionalmente, se cree que el segundo componente de polímero termoplástico puede comprender un polímero no polar modificado para incluir un grupo funcional polar tal como, por ejemplo, un polímero de poliolefina injertado al azar para incluir un grupo funcional polar. Como ejemplos particulares, el segundo polímero de poliolefina puede comprender una columna de i polímero de polipropileno injertada al azar con un ácido carboxílico como se describe en la patente de los Estados Unidos de América No. 4,626,263 otorgada a Inoue y otros y la patente de los Estados Unidos de América No. 5,409,766 otorgada a Yuasa y otros. Los copolímeros o los polímeros injertados de columna vertebral, tal como aquellos descritos inmediatamente arriba, tienden a ser incompatibles con el primer polímero termoplástico debido al tamaño y a la naturaleza química de los grupos funcionales colocados a lo largo de la columna vertebral de polímero. Por tanto, los polímeros injertados de este tipo pueden formar fases discretas o regiones y están comparados a los polímeros biconstituyentes los cuales no tienen una sola fase o una fase sustancialmente homogénea y en vez de eso usualmente forman fibrillas o protofibrillas las cuales comienzan y terminan al azar. Por lo tanto, el aglomerante polimérico puede por sí solo comprender un material de fases múltiples que tienen dominios discretos del segundo componente de polímero distribuidos dentro de una fase continua del primer componente de polímero termoplástico. Deseablemente, sin embargo, el aglomerante polimérico comprende un homogéneo o una fase homogénea sustancialmente como puede lograrse por los polímeros primero y de segundo esencialmente compatibles.

El segundo componente de polímero termoplástico es deseablemente mezclado con el primer componente de polímero termoplástico en una manera diseñada para lograr una mezcla o unión sustancialmente homogénea. Como un ejemplo, los polímeros pueden ser mezclados usando una técnica de carga principal o de mezcla seca. En este aspecto, los polímeros respectivos son inicialmente mezclados para formar una carga principal , típicamente en la forma de granos, pepitas o polvo, que tienen un porcentaje de peso más alto que el del segundo componente de polímero termoplástico que finalmente se desea en el aglomerante polimérico. La remesa principal es entonces mezclada con granos que comprenden el primer componente de polímero termoplástico y es procesada a través de un extrusor de tornillo múltiple o de tornillo sencillo. La proporción de la carga principal del segundo polímero termoplástico en la carga principal, para lograr la proporción deseada del primero y del segundo polímeros. Otras técnicas de mezclado también se creen apropiadas para usarse con la presente invención.

La composición particular de cada uno de los componentes del aglomerante polimérico podrá variar con respecto a los procesos escogidos para hacer el sustrato o la hoja porosa.

Como un ejemplo, la reología de polímero deseada es diferente para aquellos usados para hacer películas en oposición a las fibras y demás, con respecto a los procesos formadores de fibra, la composición de polímero deseada y la reología difiere para los polímeros usados para hacer las fibras enlazadas por hilado y de aquellas para hacer las fibras sopladas con fusión. La composición de polímero deseada y/o la reología para un proceso de fabricación particular son conocidas por aquellos con una habilidad en el arte.

Adicionalmente, el compuesto polimérico también comprende un material ferroeléctrico. El término "material ferroeléctrico" es usado aquí para significar un material cristalino el cual posee una polarización espontánea la cual puede ser reorientada mediante la aplicación de un campo eléctrico externo. El término incluye cualquier fase o combinación de fases que exhiben una polarización espontánea, la magnitud y la orientación de la cual puede ser alterada como una función de la temperatura y de los campos eléctricos externamente aplicados. El término también significa que incluye un material ferroeléctrico sencillo y mezclas de dos o más materiales ferroeléctricos de la misma clase o de diferentes clases. El término incluye un material ferroeléctrico "drogado", por ejemplo, un material ferroeléctrico el cual contiene cantidades menores de sustituyentes elementales, así como soluciones sólidas para tales sustituyentes en el material ferroeléctrico anfitrión. Los materiales ferroeléctricos exhiben un "punto Curie" o "temperatura Curie", la cual se refiere a una temperatura crítica por arriba de la cual se desaparece la polarización espontánea. La temperatura Curie a menudo está indicada aquí como "Tc" .

Los ejemplos de los materiales ferroeléctricos incluyen, sin limitación, los perovskitos, los bronces de tungsteno, los materiales en capas de óxido de bismuto, los piroclores, los alumbres, las sales de Rochelle, los fosfatos de dihidrógeno, los arsenatos de dihidrógeno, el hexahidráto de sulfato de aluminio guanidina, el sulfato de triglicina, la colemanita, y la tiourea. Por tanto, los materiales ferroeléctricos pueden ser orgánicos o inorgánicos en naturaleza. Los materiales ferroeléctricos inorgánicos son deseables por su estabilidad térmica generalmente superior. Los ejemplos de varios materiales ferroeléctricos ejemplares están descritos abajo. Los perovskitos son un material ferroeléctrico particularmente deseable debido a su habilidad de formar una amplia variedad de soluciones sólidas de soluciones ternarias y binarias simples a soluciones de componentes múltiples muy complejas. Algunos ejemplos incluyen, pero no están limitados a, BaSrTi03, BaTi03, Pb (COO^M?O^ QJ) 03, y numerosas formas de titanato de bario y plomo de titanato drogado con óxido de niobio, óxido de antimonio, y óxido de lantano, por nombrar uno cuantos por medio de ilustración solamente. La habilidad de formar soluciones sólidas extensivas de compuestos de tipo perovskito permite a uno con habilidad en el arte el sistemáticamente alterar las propiedades eléctricas del material mediante la formación de una solución sólida o la adición de una fase estimulante. Adicionalmente, las estructuras octahedrales relacionadas al perovskito tienen una estructura similar a aquella de los perovskitos, y son materiales ferroeléctricos igualmente ejemplares, los ejemplos incluyen, pero no están limitados a, el niobato de litio (LiNb03) y al tantalato de litio (LiTa03) . Estos materiales tienen la intención de estar incluidos en el término "perovskitos". Adicionalmente, un ejemplo adicional de los materiales ferroeléctricos incluyen los materiales en capas de óxido de bismuto los cuales comprenden estructuras en capas complejas de capas de perovskitos entrecolocados con capas de óxido de bismuto. Un compuesto en capas de óxido de bismuto de ejemplo es el niobato de bismuto de plomo (PbBiNb209) . Una descripción más detallada de los materiales ferroeléctricos apropiados están proporcionados en la solicitud de patente comúnmente cedida de los Estados Unidos de América No. 08/762,203 presentada el 6 de diciembre de 1996 a nombre de Turkevich y otros, y cuyo contenido completo de la cual es incorporado aquí por esta mención.

La cantidad de material ferroeléctrico contenida en el material compuesto deseablemente . tiene un rango de alrededor de 0.01 a alrededor de 50 porciento por peso del compuesto. Deseablemente, la cantidad de material ferroeléctrico dentro del compuesto está entre alrededor de 0.05 a alrededor de 30 porciento por peso y más deseablemente en el rango de alrededor de 0.1 a alrededor de 20 porciento por peso del compuesto y, todavía más deseablemente, en el rango de alrededor de 0.5 a alrededor de 5 porciento por peso del compuesto. En un porciento de volumen base, la cantidad de material ferroeléctrico presente en el compuesto generalmente podrá estar en un rango de alrededor de 0.001 a alrededor de 13 porciento por volumen y deseablemente de alrededor de 0.01 a alrededor de 8 porciento por volumen y más deseablemente de alrededor de 0.1 a alrededor de 5 porciento por volumen y todavía más deseablemente de alrededor de 0.1 a alrededor de 2 porciento por volumen del compuesto. Deseablemente el material ferroeléctrico es dispersado dentro del compuesto o es aglomerado como está descrito aquí abajo.

El compuesto comprende una matriz polimérica con el material ferroeléctrico disperso en la misma. El material ferroeléctrico puede ser ubicado al azar a través de la matriz polimérica y, deseablemente, es distribuido sustancialmente uniformemente a través de la matriz polimérica. En este aspecto, el compuesto deseablemente comprende un compuesto cero/tres. Como es usado aquí un compuesto "cero/tres" se refiere a la conectividad dimensional del material ferroeléctrico y del polímero que comprende el compuesto. La conectividad es una medida macroscópica de la estructura del compuesto la cual considera las estructuras individuales (por ejemplo el material ferroeléctrico y el polímero) la continuidad en las dimensiones "x", "y", y "z". El primer número se refiere a la continuidad del material ferroeléctrico dentro del compuesto y una clasificación cero indica que las partículas ferroeléctricas forman fases discretas las cuales son discontinuas en las dimensiones "x", "y"/ y "z". El segundo número se refiere a la continuidad de la parte polimérica del compuesto y una clasificación de tres indica que la parte polimérica del compuesto está continua en cada una de las dimensiones "x", "y", y "x" .

Adicionalmente, el tamaño de partícula deseable del material ferroeléctrico podrá variar con respecto al proceso de fabricación particular (por ejemplo la película soplada con fusión, la enlazada por hilado y así sucesivamente) así como los atributos físicos deseados del artículo hechos del mismo. Por ejemplo, con respecto a las fibras o filamentos extruídos fundidos, la dimensión más grande de las partículas típicamente deberá de ser no mayor de alrededor de 50 porciento del diámetro del orificio a través del cual es extruido el compuesto. Deseablemente, el material ferroeléctrico tiene una dimensión más grande en un rango de alrededor de 10 nanómetros a alrededor de 10 micrómetros. Se ha encontrado que muchas fibras no tejidas forman procesos orientan inherentemente la partícula ferroeléctrica de manera tal que la dimensión más grande de la partícula es orientada sustancialmente paralela a la dirección de máquina de la tela (por ejemplo la dirección en la cual la tela es producida) y por lo tanto un rango amplio de los tamaños de partícula son apropiados para usarse en tales materiales. La dimensión más grande de la partícula ferroeléctrica promedio es deseablemente menor de alrededor de 2 micrómetros y/o deseablemente menor de alrededor de 50% del espesor de la fibra. Adicionalmente, el material ferroeléctrico puede comprender partículas de nano-tamaño. Los materiales ferroeléctricos apropiados pueden estar sintetizados para formar partículas del deseado y/o pueden ser destruidas para formar partículas del tamaño deseado. El término "desestructuradas" y las variaciones del mismo significan una reducción en tamaño de las partículas ferroeléctricas .

El compuesto puede ser formado y procesado por uno de varios métodos. Como un ejemplo, el material compuesto puede ser formado mediante el siguiente proceso (i) disolver el material ferroeléctrico en la presencia de un líquido y un surfactante para dar partículas desestructuradas, en donde el líquido es un solvente para el surfactante y el surfactante es escogido para estabilizar las partículas disueltas en contra de la aglomeración; (ii) formar un compuesto de las partículas de material ferroeléctrico disuelto, estabilizado y de los componentes poliméricos; y (iii) el extruir el material compuesto para formar las fibras, la película u otros materiales como se desee. Una mezcla de las partículas de material ferroeléctrico disuelto, estabilizado y un polímero termoplástico puede ser preparado por medio de una variedad de métodos. Como ejemplos específicos, los métodos para hacer tales materiales están descritos en la patente de los Estados Unidos de América No. 5,800,866 otorgada a Myers y otros y en la solicitud de patente Europea No. 0902851-A1.

Los componentes individuales del compuesto pueden ser procesados por medio de uno de varios métodos para formar la estructura deseada que incluye, pero no está limitada a la extrusión fundida, la solución de enlazado, el enredado por gel, las películas fundidas por extrusión, las películas sopladas, y así sucesivamente. Deseablemente, el compuesto está hecho en un sustrato u hoja porosa. Los ejemplos de los materiales poliméricos o del medio apropiados incluyen, pero no están limitados a las películas fibriladas o estriadas, a las telas tejidas, a las espumas reticuladas, a las telas no tejidas, a los materiales porosos aglutinados y similares. Varias telas no tejidas y los laminados de las mismas, tales como aquellos descritos abajo, son particularmente, muy apropiadas para uso como materiales de filtración y de paños limpiadores.

Como es usado aquí el término tejido o tela "no tejida" significa un tejido que tiene una estructura de fibras individuales o hilos los cuales están entrelazados, pero no en una manera identificable como en una tela tejida. Los tejidos o las telas no tejidas pueden ser formadas por medio de muchos procesos tales como por ejemplo, los procesos de soplado con fusión, los procesos de enlazado por hilado, el hidroenredado, la colocación por aire y los procesos de tejido cardado y unido. Las fibras que forman los tejidos o telas pueden tener formas geométricas, no geométricas y/o irregulares.

Como un ejemplo específico, los tejido de fibras sopladas con fusión han sido usados un varios artículos de enmascaramiento por aire y de filtración. Las fibras sopladas con fusión son generalmente formadas mediante el extruir un material termoplástico fundido a través de una pluralidad de vasos capilares finos, usualmente circulares, de matriz, como hilos o filamentos fundidos en corrientes de gas (por ejemplo aire) , usualmente calientes, a alta velocidad las cuales atenúan los filamentos de un material termoplástico fundido para reducir su diámetro. Después de esto, las fibras sopladas con fusión pueden ser llevadas por la corriente de gas a alta velocidad y ser depositadas en una superficie recolectora para formar un tejido de fibras sopladas con fusión dispersadas al azar. Los procesos de soplado con fusión están descritos, por ejemplo, en la patente de los Estados Unidos de América No. 3,849,241 otorgada a Butin y otros, en la patente de los Estados Unidos de América No. 5,721,883 otorgada a Timmons y otros, en la patente de los Estados Unidos de América No. 3,959,421 otorgada a Weber y otros, en la patente de los Estados Unidos de América No. 5,652,048 otorgada a Haynes y otros, y en la patente de los Estados Unidos de América No. 4,100,324 otorgada a Anderson y otros; y en la patente de los Estados Unidos de América No. 5,350,624 otorgada a Georger y otros; el contenido completo de las patentes antes mencionadas es incorporado aquí por referencia. Opcionalmente, la • tela no tejida puede ser enfriada inmediatamente después de la extrusión o de la formación de una superficie que se forma. Los tejidos de fibra soplados con fusión que tienen un peso base de alrededor de 14 a 170 gramos por metro cuadrado (g/m2) y aun más deseablemente de entre alrededor de 17 gramos por metro cuadrado y alrededor de 136 gramos por metro cuadrado son particularmente muy apropiados para uso como un medio de filtración. Adicionalmente, los tejidos de fibra soplados con fusión que tienen diámetro de fibra de promedio pequeño y un tamaño de poro pequeños, tales como aquellas descritos en la patente de los Estados Unidos de América No. 5,721,883 otorgada a Timmons y otros, son particularmente muy apropiados para usarse en las aplicaciones de filtración.

Adicionalmente, varios de los tejidos de fibras sopladas con fusión son también capaces de proporcionar buena filtración y/o medios de enmascarado por aire. Los métodos para hacer los tejidos de fibra enlazados con hilado apropiados incluyen, pero no están limitados a los de las patentes de los Estados Unidos de América No. 4,340,563 otorgada a Appel y otros, de la patente de los Estados Unidos de América No. 3,802,817 otorgado a Matsuki y otros, y la patente de los Estados unidos de América No. 5,382,400 otorgada a Pike y otros. Los tejidos de fibras enlazadas por hilado muy apropiados para usarse como medios de filtración están descritos en la patente de los Estados unidos de América No. 5,709,735 otorgada a Midkiff y otros, en la patente de los Estados Unidos de América No. 5,597,645 otorgada a Pike y otros, en la patente de los Estados Unidos de América No. 5,855,784 otorgada a Pike y otros, en la solicitud PCT No. US94/12699 (publicación No. 095/13856) y en la solicitud PCT No. US96/19852 (publicación No . 097/23246) ; el contenido completo de las referencias antes mencionadas es incorporado aquí por referencia. Con respecto a las fibras de componentes múltiples, el material compuesto puede comprender ya sea uno o más de los componentes dentro de la fibra. Los tejidos de fibra enlazados por hilado apropiados para usarse con la presente invención deseablemente tienen un peso base de entre alrededor de 14 gramos por metro cuadrado y alrededor de 170 gramos por metro cuadrado y más deseablemente de entre alrededor de 17 gramos por metro cuadrado y alrededor de 136 gramos por metro cuadrado.

Los tejidos de fibras básicas, tales como los tejidos cardados unidos o colocados por aire, son también apropiados para la formación de materiales de electreto polimérico de la invención. Un tejido de fibras básicas de ejemplo está descrito en la patente de los Estados unidos de América No. 4,315,881 otorgada a Nakaj ima y otros; el contenido completo de la cual es incorporado aquí por referencia. Las fibras básicas que comprenden la mezcla de polímero de telómero pueden comprender una parte de o todas las fibras básicas dentro del tejido de fibras básicas. Todavía como ejemplos adicionales, el medio polimérico adicional apropiado para usarse con la presente invención incluye los laminados de capas múltiples. Como es usado aquí el "laminado no tejido de capas múltiples" significa un laminado que comprende una o más capas no tejidas tales como, por ejemplo, en donde por lo menos una de las capas es un tejido de fibra enlazadas por hilado y/o por lo menos una de las capas es un tejido de fibras sopladas con fusión. Como un ejemplo particular, un laminado no tejido de capas múltiples comprende un laminado enlazado por hilado/soplado con fusión/ enlazado por hilado (SMS) . Tal laminado puede ser hecho mediante el depositar en secuencia en un movimiento que forma un cinturón una primera capa de tela enlazada por hilado, después una capa de tela soplada con fusión y una segunda capa enlazado con hilado. Las capas múltiples pueden entonces ser unidas, tal como mediante la unión de punto térmico, para formar un laminado cohesivo. Alternativamente, una o más de las capas de tela pueden ser hechas individualmente, recolectadas en rollos, y combinadas en un paso de unión separado. Los ejemplos de los laminados no tejidos de capas múltiples están descritas en la patente de los Estados Unidos de América No. 5,721,180 otorgada a Pike y otros, en la patente de los Estados Unidos de América No. 4,041,203 otorgada a Brock y otros, en la patente de los Estados Unidos de América No. 5,188,885 otorgada a Timmons y otros y en la patente de los Estados Unidos de América No. 5,482,765 otorgada a Bradley y otros; el contenido completo de las cuales está incorporado aquí por referencia. El compuesto puede comprender fibras en una o más de las capas de un laminado de capas múltiples. Otros medios apropiados para usarse con la presente invención incluyen, como ejemplo adicional, el medio de filtración descrito en las patentes de los Estados Unidos de América No. 4,588,537 y en la patente RE 32,171.

El material compuesto es deseablemente tratado para hacerse polarizados de manera electrostática, por ejemplo para exhibir una carga electrostática o campo y por lo tanto comprender un electreto. En este aspecto se nota que el cargar de manera electrostática el material puede mejorar la eficiencia del filtro del material . Varias técnicas de tratamiento de electreto son conocidos en el arte y no se cree que el método de tratamiento de electreto del medio sea crítico para la presente invención y que numerosos métodos de tratamiento de electreto son apropiados para usarse con la presente invención. Los procesos de tratamiento de electreto apropiados incluyen, pero no están limitados a el contacto de plasma, el rayo de electrón, la descarga de corona y otros . Los tratamientos polares de corona o eléctricos pueden ser aplicados ya sea durante y/o después de la formación de la película o de los procesos de enlazado de la fibra. Como ejemplos de los mismos, los métodos para tratar los materiales para formar los electretos están descritos en la patente de los Estados Unidos de América No. 4,215,682 otorgada a Kubic y otros, en la patente de los Estados Unidos de América No. 4,375,718 otorgada a adsworth y otros, en la patente de los Estados Unidos de América No. 4,588,537 otorgada a Klaase y otros, en la patente de los Estados Unidos de América No. * 4,592,815 otorgada a Makao, y en la patente de los Estados Unidos de América No. 5,401,446 otorgada a Tsai y otros; el contenido completo de las patentes antes mencionadas es incorporado aquí por referencia.

Como un ejemplo, un filtro o un medio de enmascaramiento por aire puede ser cargado o electretizado mediante el someter secuencialmente el material, tal como una tela no tejida, a una serie de campos eléctricos de tal manera que los campos de electreto adyacentes tengan polaridades opuestas una con respecto a la otra. Por ejemplo, un primer lado del tejido es inicialmente sometido a una carga opuesta mientras el segundo o lado opuesto es sometido a una carga negativa, y después el primer lado es sometido a una carga negativa y el segundo lado a una carga positiva por lo que imparte cargas electrostáticas permanentes al material. Un método apropiado para polarizar de manera electrostática un material polimérico tal como una tela no tejida está ilustrado en la figura 1. La hoja polimérica 12, que tiene un primer lado 14 y un segundo lado 16, es recibida mediante un aparato de tratamiento de electreto 20. La hoja polimérica 12 es deseablemente dirigida al aparato 20 con el segundo lado 16 en contacto con el rodillo guía 22. El primer lado 14 de la hoja 12 se pone en contacto con el primer tambor de carga 24, que tiene un potencial eléctrico negativo, mientras el segundo lado 16 de la hoja 12 está adyacente al primer electrodo de carga 26, que tiene un potencial eléctrico positivo. Al pasar la hoja 12 entre el primer tambor de carga 24 y el primer electrodo de carga 26, se desarrollan las cargas electrostáticas en el mismo. La hoja polimérica 12 es entonces pasada entre el segundo tambor de carga 28 y el segundo electrodo de carga 30. El segundo lado 16 de la hoja 12 se pone en contacto con el segundo tambor de carga 28, que tiene un potencial eléctrico negativo, mientras el primer lado 14 de la hoja 12 está a un lado del segundo electrodo de carga 30, que tiene un potencial eléctrico positivo. El segundo tratamiento invierte la polaridad de las cargas electrostáticas en el mismo. Las polaridades de los tambores de carga y de los electrodos pueden ser invertidas. La hoja electrizada 18 puede entonces ser pasada al segundo rodillo guía 32 y removerla del aparato de tratamiento de electreto 20. Adicionalmente, otros dispositivos o aparatos pueden ser utilizados en lugar de aquellos descritos en referencia a la figura 1.

Los materiales de electreto de la presente invención pueden ser usados para hacer una variedad de productos y/o artículos. Como es usado aquí el término medio de "filtración" o "filtro" puede referirse a las telas las cuales proporcionan un nivel deseado de propiedades de barrera y no está limitado a la definición estricta o estrecha de un filtro el cual requiere atrapar de partículas. Por lo tanto, los medios de filtro de la presente invención pueden ser usados en el medio de filtración de gas y de aire tales como, por ejemplo, aquellos usados en los filtros de calentador, ventilación y aire condicionado, las bolsas de limpieza al vacío, los respiradores, los filtros de aire para motores, los filtros de aire para la filtración de aire de cabina, los filtros de aire acondicionado y/o de calefacción, y así sucesivamente. Adicionalmente, el medio de filtro de la presente invención puede también ser utilizado en los productos de control de infecciones tales como, por ejemplo, los artículos orientados médicamente tales como los tapa bocas, las vendas para las heridas, los envoltorios de esterilización y similares. Como un ejemplo particular, las envolturas de esterilización ejemplares y los tapa bocas están descritos en la patente de los Estados Unidos de América No. 4,969,457 otorgada a Hubbard y otros, la patente de los Estados Unidos de América No. 5,649,925 otorgada a Reese y otros, y la patente de los Estados Unidos de América No. 5,635,134 otorgada a Bourne y otros, el contenido completo de las referencias antes mencionadas es incorporado aquí por referencia. Además, el medio de filtro de electreto puede ser utilizado en los paños limpiadores para las manos y otras aplicaciones similares. En este aspecto, el medio de electreto puede ser apto particularmente para recoger la pelusa, el polvo y otra materia de partículas finas. Los materiales de electreto polimérico pueden comprender o ser incorporados como un componente dentro de una amplia variedad de artículos .

En un aspecto adicional de la invención, los materiales de electreto porosos mejorados pueden comprender una mezcla de (a) un primer polímero termoplástico y (b) un segundo termoplástico que comprende un telómero el cual es compatible con el primer polímero termoplástico. El telómero está deseablemente presente en una cantidad de alrededor de 0.1% a alrededor de 25% del peso total de la parte polimérica del material y aun más deseablemente comprende de alrededor de 0.5% a alrededor de 15%. En una incorporación preferida, el material de electreto polimérico es de alrededor de 90% a alrededor de 99% de un primer polímero termoplástico y de alrededor de 1% a alrededor de 10% de un telómero. En un aspecto adicional de la invención, los grupos de extremo funcionales deseablemente comprenden entre alrededor de 0.0004% y alrededor de 0.2% por peso y aun más deseablemente entre 0.002% y 0.1% por peso de la mezcla. Deseablemente, el primer polímero termoplástico comprende un polímero no polar y el telómero tiene una cadena o columna la cual sea sustancialmente similar y/o idéntica a esa del primer polímero termoplásticó. En una incorporación, el primer polímero termoplástico puede comprender un polímero de poliolefina y el segundo polímero termoplástico puede comprender un telómero de poliolefina compatible. Como un ejemplo específico, el primer polímero termoplástico puede comprender un polímero que comprende una fracción significante de unidades repetidas de propileno y el segundo polímero comprende un telómero compatible que comprende una fracción significante de unidades repetidas de propileno. Estas mezclas de polímero pueden ser usadas con o sin la adición de los materiales ferroeléctricos y son también apropiados para usarse en los materiales y en los procesos descritos aquí arriba.

Pruebas Medidas de Filtración de Aire: Las eficiencias de la filtración de aire de los sustratos descritos abajo fueron evaluados usando un probador de filtro automatizado (ATF) modelo 8110 de TSI, Inc. (St. Paul, Minnesota) . El probador de filtro automatizado modelo 8110 mide la caída de presión y las características de filtración de partículas para un medio de filtración de aire. El probador de filtro automatizado utiliza un nebulizador de aire comprimido para generar un aerosol de submicron de partículas de cloruro de sodio el cual sirve como el aerosol de reto para medir el rendimiento del filtro. El tamaño característico de las partículas usadas en estas medidas fue de 0.1 micrómetro. Las proporciones de flujo de aire típicas fueron entre 31 litros por minuto y de 33 litros por minuto. La prueba del probador de filtro automatizado fue efectuada en un área de muestra de alrededor de 140 centímetros cuadrados. El rendimiento o eficiencia de un medio de filtro es expresado como el porcentaje de partículas de cloruro de sodio los cuales penetran en el filtro. La penetración está definida como una transmisión de una partícula a través del medio de filtro. Las partículas transmitidas fueron detectadas bajo corriente del filtro. El porcentaje de penetración (%P) refleja la proporción de la cuenta de partículas bajo corriente a la cuenta de partículas corriente arriba. Una dispersión ligera fue usada para la detección y el conteo de las partículas de cloruro de sodio. El porcentaje de eficiencia (e) puede ser calculado del porcentaje de penetración de acuerdo a la fórmula: e= 100-%P.

Ejemplos Los ejemplos discutidos aquí abajo con respecto a los ejemplos 1 a 3 fueron hechos y/o tratados como sigue. Los microcompuestos (por ejemplo la matriz polimérica y las partículas ferroeléctricas) descritas en los siguientes ejemplos fueron hechos usando un 20%, por peso, de concentrado de polipropileno/titanato de bario, y fueron preparados mediante el mezclado en seco convencional y técnicas de composición de fundido. La preparación del concentrado de propileno/de titanato de bario fue efectuado de acuerdo con la patente de los Estados Unidos de América No. 5,800,866 otorgada a Myers y otros, el contenido completo del c?al es incorporado aquí por referencia. Las mezclas de telómero/polipropileno fueron igualmente preparadas mediante el mezclado en seco convencional y las técnicas de compuesto de fundido. Los polímeros, las mezclas de polímero y/o los micro compuestos fueron hechos en tejidos de fibra soplados con fusión usando un equipo de soplado con fusión convencional. Los pesos bases de los respectivos materiales fueron variados mediante el alternar las velocidades de línea. Las telas sopladas con fusión fueron tratadas con electreto en línea de acuerdo con la patente de los Estados Unidos de América No. 5,401,446 otorgada a Tsai y otros, el contenido completo del cual está incorporado aquí por referencia. Las condiciones del tratamiento con electreto fueron mantenidas constantes para todos los materiales.

Ejemplo 1 El ejemplo 1A (comparativo) : las fibras sopladas con fusión consistieron de 100% por peso de polipropileno (PROFAX PF-015 disponible de Montel Polymers de Wilmington, DE) ; Ejemplo IB (comparativo) : las fibras sopladas con fusión consistieron de un micro compuesto de 99% por peso de polipropileno (PROFAX PF-015 disponible de Montel Polymers de Wilmington, DE) y 1% por peso de BaTi03 (TICON 5016 Titanato de Bario disponible de TAM Ceramics de Niágara Falls, NY) ; Ejemplo 1C: las fibras sopladas con fusión consistieron de un micro compuesto de 98% por peso de polipropileno (PROFAX PF-015 disponible de Montel Polymers de Wilmington, DE) , 1% por peso de telómero de anhídrido maléico (EXXELOR PO 1015 disponible de Exxon Chemical Company de Houston, TX) y 1% por peso de BaTi03 (TICON 5016 Titanato de Bario disponible de TAM Ceramics de Niágara Falls, NY) ; Ejemplo ID: las fibras sopladas con fusión consistieron de un microcompuesto de 98% por peso de polipropileno (PROFAX PF-015 disponible de Montel Polymers de Wilmington, DE) , 1% por peso de telómero de anhídrido maléico (POLYBOND 3200 disponible de Uniroyal Chemical Company, Middlebury, Connecticut) y 1% por peso de BaTi03 (TICON 5016 Titanato de Bario disponible de TAM Ceramics de Niágara Falls, NY) .

Las eficiencias de la filtración de aire para las telas no tejidas sopladas con fusión de los ejemplos 1A a ID están colocadas en las tablas 1A a ID. Los medios de filtración fueron evaluados en el tiempo de fabricación y entonces otra vez aproximadamente 1 mes después . Los materiales fueron todos envejecidos en rollos en una humedad y temperatura controlada a medio ambiente de laboratorio (humedad relativa ca. 40% y temperatura ca. 25 °C) .

Tabla 1A Penetraciones de filtro para el ejemplo 1A Porcentaje de Cambio= [ (Penetración Inicial-Penetración Envejecida) /Penetración Inicial xl00% Tabla IB Penetraciones de filtro para el Ejemplo IB Tabla 1C Penetraciones de filtro para el Ejemplo 1C Tabla ID Penetraciones de filtro para el Ejemplo ID Notablemente, el medio de filtro soplado con fusión preparado de 100% de polipropileno, del ejemplo 1A, experimento un incremento significante en la penetración en el filtro (por ejemplo la pérdida de la eficiencia) después de solamente un mes de añej amiento. Las penetraciones del medio añejado se incrementaron de 30 a 60% sobre el período de un mes de almacenamiento. El medio de fibra de microcompuesto, del ejemplo IB, que contenía 1% de titanato de bario muestra una mejora sobre este rendimiento, especialmente en los dos pesos base más altos. Sin embargo, la adición de 1% por peso del telómero y 1% por peso del titanato de bario, de los ejemplos 1C y ID, sustancialmente detiene la perdida de eficiencia de filtración que resulta del añej amiento y también cede al medio de filtro con penetraciones iniciales más bajas.

Ejemplo 2 Ejemplo 2A: las fibras sopladas con fusión consistieron de un microcompuesto de 99% por peso de polipropileno (Fina EOD97-18 disponible de Fina Oil and Chemical Company de Deer Park, TX) y 1% por peso de BaTi03 (TICON 5016 de Titanato de Bario disponible de TAM Ceramics de Niágara Falls,NY) ; Ejemplo 2B: las fibras sopladas con fusión consistieron de un microcompuesto de 98% por peso de polipropileno (Fina EOD97-18 disponible de Fina Oil and Chemical Company de Deer Park, TX) , 1% por peso de telómero de anhídrido maléico (EXXELOR PO 1015 disponible de Exxon Chemical Company de Houston, TX) y 1% por peso de BaTi03 (TICON 5016 de Titanato de Bario disponible de TAM Ceramics de Niágara Falls, NY) .

Como se evidencia por los datos colocados en las tablas 2A y 2B abajo, la combinación de telómero/micro compuesto da medios de filtro con eficiencia de filtración inicial más alta y mejor resistencia a la pérdida de eficiencia debido a los efectos del añejamiento. Los medios del microcompuesto de titanato de bario/polipropileno experimentaron un 9% de cambio en la eficiencia de filtración sobre este período de tiempo, mientras que los medios que combinaron ambos el titanato de bario y el telómero exhibieron un 3% de cambio de eficiencia.

Tabla 2A Eficiencia de filtración para el ejemplo 2A Tabla 2B Eficiencia de filtración para el ej emplo 2B osy = onzas por yarda cuadrada Porcentaje de cambio = [ (Eficiencia Inicial - Eficiencia Final) /Eficiencia Inicial] x 100% Ejemplo 3 Ejemplo 3A: las fibras sopladas con fusión consistieron de un microcompuesto de 91.3% por peso de polipropileno (PROFAX PF-015 disponible de Montel Polymers de Wilmington, DE) , 5% por peso de telómero de anhídrido maléico (EXXELOR PO 1015 disponible de Exxon Chemical Company de Houston, TX) y 3.7% por peso de BaTi03 (TICON 5016 de Titanato de Bario disponible de TAM Ceramics de Niágara Falls, NY) ; Ejemplo 3B : las fibras sopladas con fusión consistieron de un micro compuesto de 91.3% por peso de polipropileno (PROFAX PF-105 disponible de Montel Polymers de Wilmington, DE) , 5% por peso de telómero de anhídrido maléico (POLYBOND 3200 disponible de Uniroyal Chemical, Middlebury, Connecticut) y 3.7% por peso de BaTi03 (TICON 5016 de Titanato de Bario disponible de TAM Ceramics de Niágara Falls, NY) .

Las eficiencias de filtración de aire para las telas no tejidas sopladas con fusión preparadas de los ejemplos 3A y 3B mostrados están colocadas en las tablas 3A y 3B. Los medios de filtración fueron evaluados en el tiempo de fabricación y luego otra vez aproximadamente 13 días más tarde. Los materiales fueron envejecidos en rollos en una humedad y a una temperatura controlada a medio ambiente de laboratorio (humedad relativa ca. 40%, y temperatura 25CC) . Como se evidencia por las tablas 3A y 3B, del medio de filtración de la fibra soplada con fusión de polipropileno que incluye 5% por peso de telómero y d 3.7% por peso de titanato de bario sustancialmente detiene l pérdida de la eficiencia de filtración como un resultado del añejamiento y también cede el medio de filtro con penetraciones iniciales excelentes.

Tabla 3A Eficiencia de filtración para el ejemplo 3A Tabla 3B Eficiencia de Filtración para el ejemplo 3B osy = onzas por yarda cuadrada Ejemplo 4 Las mezclas de un polímero anfitrión termoplástico y un telómero termoplástico fueron preparadas mediante técnicas compuestas fundidas convencionales. Una mezcla fue preparada mediante primero unir en seco los granos o pepitas del polímero anfitrión termoplástico con los granos o pepitas del telómero. Un lote principal de 20% por peso del telómero de anhídrido maléico - polipropileno (EXXELOR PO 1015 de Exxon Chemical Company, Houston, TX) y polipropileno (Montel PROFAX PF-015 de Montel Plymers, Wilmington, Delaware) fue preparado mediante la mezcla amortiguada de 20 libras de EXXELOR PO 1015 con 80 libras de Montel PROFAX PF-015. La mezcla seca fue entonces compuest fundida usando un extrusor compuesto de tornillo sencillo. L mezcla compuesta fundida de 20% por peso fue granulada y usada e turno para fundir de compuesto una serie de mezclas de telómer de concentración baja descrita abajo. El componente poliméric del control comprende 100% por peso de polipropileno (Montel PROFAX PF-015) .

Las mezclas de polímero termoplástico/telómer fueron formadas en telas no tejidas en una línea de soplado co fusión. Típicamente, las mezclas de polipropileno/telómero de anhídrido maléico-polipropileno fueron sopladas con fusión para formar las telas no tejidas de aproximadamente 20 pulgadas (alrededor de 51 centímetros) de ancho. Las condiciones de soplado con fusión fueron mantenidas igual para todos los materiales hechos durante un período de producción particular. La velocidad de línea fue variada para alterar el peso base. Los pesos base de 0.5 onzas por yarda cuadrada o osy (alrededor de 17 gramos por metro cuadrado), 0.75 onzas por yarda cuadrad (alrededor de 25 gramos por metro cuadrado) , 1.0 onzas por yarda cuadrada (alrededor de 34 gramos por metro cuadrado) , y 1.5 onzas por yarda cuadrada (alrededor de 51 gramos por metro cuadrado) fueron enlazados de PROFAX PF-015 solamente (el control) y las mezclas de 1% por peso y 10% por peso EXXELOR PO 1015 y PROFA PF-015. Las telas no tejidas descritas arriba fueron tratadas de electreto en línea de acuerdo con las enseñanzas de la patente d los Estados Unidos de América No. 5,401,446 otorgada a Tsai y otros .

Las eficiencias de filtración de aire para las telas no tejidas sopladas con fusión de PROFAX PF-1015 de polipropileno solamente y el 1% por peso, y el 10% por peso, de las mezclas de EXXELOR PO 1015 y de PROFAX PF-1015 están mostrados en las tablas 4A, 4B, 4C y de la figura 2.

Tabla 4A Resultados de la filtración de aire para los tejidos de control de polipropileno Tabla 4B Resultados de la filtración de aire para 1% por peso de los tej idos/polipropileno Tabla 4C Resultados de la filtración de aire para 10% por peso de los tej idos/polipropileno osy = onzas por yarda cuadrada Los datos de las tablas 4A, 4B y 4C ilustran que la adición del telómero mejora significativamente la eficiencia de filtración de aire inicial del tratamiento de las telas no tejidas de electreto. Esto está además ilustrado mediante- -la gráfica en la figura 2. Notablemente, para cualesquier tejidos de caída de presión que contienen 1% o 10% por peso, las penetraciones de partícula de promedio bajo de evidencia de telómero comparadas al control. En otras palabras, la eficiencia de filtración de los tejidos que contienen 1% o 10%, por peso, del telómero es mayor que la eficiencia de filtración de los tejidos que contienen solamente polipropileno.

A fin de investigar la estabilidad térmica del medio de filtración de aire soplado con fusión del electreto tratado, varias muestras de los materiales fueron sujetadas al recocido a temperaturas elevadas. El recocido térmico o así llamado "añejamiento térmico", proporciona una medida de primera mano de la estabilidad de un medio de filtro de aire soplado co fusión de un electreto tratado. El recocido térmico fue conducido en un horno de convección de laboratorio de aire forzado (Fisher Scientific) . Las muestras del medio soplado con fusión del electreto tratado descrito arriba fueron recocidas a 130°F (alrededor de 54 °C) por 180 horas. Después del recocido térmico la eficiencia del filtro de aire del medio fue medida y comparada a su eficiencia inicial. Las tablas 4 a 6 contienen datos de eficiencia de filtración de aire para los tejidos soplados con fusión tratados con electreto recocido.

Tabla 4D Cambio en la Eficiencia de la Filtración para el Control de los Tejidos Soplados con Fusión de Polipropileno Después del Recocido Térmico a 130° Tabla 4E Cambio en la Eficiencia de la Filtración para 1% por Peso de los Tej idos Soplados con Fusión de Polipropileno/Telómero Después del Recocido Tabla 4F Cambio en la Eficiencia de la Filtración para 1% por Peso de los Tej idos Soplados con Fusión de Polipropileno/Telómero Después del Recocido osy = onzas por yar a cua ra a Los datos presentados en las tablas 4D, 4E y 4F ilustran que la adición del telómero al polipropileno para formar una mezcla que significativamente reduce el deterioro de la eficiencia de f iltración debido al recocido térmico a temperaturas elevadas . A cualesquier peso base dado el cambio de porcentaj e en la eficiencia después del recocido térmico es significativamente reducido mediante la adición de 1% por peso , o 10% por peso, del telómero. Notablemente, el porcentaje de cambio en la eficiencia varía dentro de un juego de tejidos soplados con fusión de diferentes pesos base. Esta dependencia en el peso base puede ser atribuida al hecho de que el recocido térmico causa una pérdida de cambio electrostático en el medio. La eficiencia de la filtración de aire varía con el cambio electrostático, sin embargo, no es una medida directa de la cantidad o de la magnitud del cambio en el medio. Mientras varias patentes y otros materiales de referencia han sido incorporados aquí por referencia, en la extensión de que no hay inconsistencia entre el material incorporado y de aquel de la especificación escrita, la especificación escrita deberá prevalecer. Adicionalmente, mientras la invención ha sido descrita en detalle con respecto a las incorporaciones específicas de la misma, podrá ser evidente para aquellos con una habilidad en el arte el que varias alteraciones, modificaciones y otros cambios pueden hacerse a la invención sin apartarse del espíritu y alcance de la presente invención. Es por lo tanto la intención de que las reivindicaciones cubran o abarquen todas esas modificaciones, alteraciones y/o cambios. Además, como es usado aquí, el término "comprende" o "que comprenden" es inclusivo o abierto y no excluye los elementos no citados adicionales, los componentes composicionales, o los pasos del método .

Claims (39)

1. REIVINDICACIONES I. Un material de electreto que comprende: un material poroso que tiene una carga electrostática y que comprende un compuesto: dicho compuesto comprende (i) una matriz polimérica que comprende un primer polímero termoplástico y un segundo polímero termoplástico, en donde dicho segundo polímero termoplástico comprende un polímero que tiene unidades polares, y (ii) de desde alrededor de 0.01% y alrededor de 50% por peso de un material ferroeléctrico colocado ahí .
2. 2. El material de electreto tal como se reivindica en la cláusula 1 caracterizado porque dicho primer polímero termoplástico comprende un polímero no polar.
3. 3. El material de electreto tal y como se reivindica en la cláusula 2 caracterizado porque dicho primer polímero termoplástico comprende una poliolefina.
4. 4. El material de electreto tal y como se reivindica en la cláusula 3 caracterizado porque dicho segundo polimérico comprende entre 0.5% y alrededor de 25% por peso de dicho compuesto y dicho material ferroeléctrico comprende de desde alrededor de 0.1% y alrededor de 30% por peso de dicho compuesto.
5. 5. El material de electreto tal y como se reivindica en la cláusula 4 caracterizado porque dicho segundo polímero termoplástico es un telómero.
6. 6. El material de electreto tal y como se reivindica en la cláusula 5 caracterizado porque dicho telómero tiene un grupo de extremo funcional seleccionado del grupo que consiste de aldehido, de ácido haluro y de anhídridos ácidos, ácidos carboxílicos, aminas, sales de amina, amidas, amidas de ácido sulfónico, ácido sulfónico y sales de los mismos, tioles, epóxidos, alcoholes, haluros de acilo, y derivados de los mismos.
7. 7. El material de electreto tal y como se reivindica en la cláusula 5 caracterizado porque dicho telómero comprende una poliolefina y en donde el grupo de extremo funcional es seleccionado del grupo que consiste de anhídridos ácidos, ácidos carboxílicos, amidas, aminas y derivados de los mismos .
8. 8. El material de electreto tal y como se reivindica en la cláusula 5 caracterizado porque dicho polímero termoplástico y dicho telómero comprenden cada uno un polímero que tiene una fracción significante de unidades de repetición de propileno.
9. 9. El material de electreto tal y como se reivindica en la cláusula 5 caracterizado porque dicho primer polímero termoplástico y dicho telómero comprenden un copolímero y propileno y etileno .
10. 10. El material de electreto tal y como se reivindica en la cláusula 5 caracterizado porque dicho primer polímero termoplástico comprende un polipropileno y en donde dicho telómero comprende un telómero de polipropileno que tiene un grupo funcional seleccionado de ácido acrílico, anhídridos ácidos, ácidos carboxílicos, y derivados de los mismos.
11. 11. El material de electreto tal y como se reivindica en la cláusula 4 caracterizado porque el material ferroeléctrico comprende una perovskita.
12. 12. El material de electreto tal y como se reivindica en la cláusula 5 caracterizado porque el material ferroeléctrico es seleccionado del grupo que consiste de titanato de vario, titanato de estroncio y de vario, titanatio de plomo y soluciones sólidas de los mismos.
13. 13. El material de electreto tal y como se reivindica en la cláusula 4 caracterizado porque dicho material poroso es seleccionado del grupo que consiste de películas fibriladas, películas interizadas, películas porosas, telas tejidas, espumas, telas no tejidas y laminados de capas múltiples de los mismos,
14. 14. El material de electreto tal y como se reivindica en la cláusula 5 caracterizado porque dicho material poroso es seleccionado del grupo que consiste de tejidos de fibra soplados con fusión, tejidos de fibra enlazados con hilado, tejidos hidroenredados, tejidos colocados por aire y cardados y unidos .
15. 15. El material de electreto tal y como se reivindica en la cláusula 11 caracterizado porque dicho material poroso comprende una tela no tej ida y en donde dicho material ferroeléctrico tiene un tamaño promedio de menos de alrededor de 2 micrometros .
16. 16. El material de electreto tal y como se reivindica en la cláusula 4 caracterizado porque dicho material poroso comprende un tejido de fibra enlazado con hilado.
17. 17. El material de electreto tal y como se reivindica en la cláusula 4 caracterizado porque dicho material poroso comprende un tejido de fibra soplada con fusión.
18. 18. El material de electreto tal y como se reivindica en la cláusula 5 caracterizado porgue dicho telómero comprende de desde alrededor de 1% y alrededor de 15% por peso de dicho compuesto y dicho material ferroeléctrico comprende d desde alrededor de 0.5% y alrededor de 30% por peso de dich compuesto.
19. 19. El material de electreto tal y como s reivindica en la cláusula 18 caracterizado porque los polímero termoplásticos primero y segundo comprenden poliolefina compatibles .
20. 20. Una máscara para la cara que comprende e material de electreto tal y como se reivindica en la cláusula 3.
21. 21. Una envoltura de esterilización que comprend el material de electreto tal y como se reivindica en la cláusul 2.
22. 22. Una envoltura de esterilización que comprend un laminado enlazado con hilado/soplado con fusión/enlazado co hilado en donde por lo menos una de dichas capas comprende e material de electreto tal y como se reivindica en la cláusula 2.
23. 23. Un limpiador de polvo que comprende e material de electreto tal y como se reivindica en la cláusula 3.
24. 24. Un material de filtro de aire que comprende e material de electreto tal y como se reivindica en la cláusula 3.
25. 25. El material de electreto tal y como se reivindica en la cláusula 3 caracterizado porque dicho segundo polímero termoplástico comprende un polímero no polar el cual se ha modificado para incluir una pluralidad de grupos funcionales polares.
26. 26. El material de electreto tal y como se reivindica en la cláusula 25 caracterizado porque dicho segundo polímero termoplástico comprende un polímero de poliolefina injertado al azar para incluir una pluralidad de grupos funcionales polares.
27. 27. El material de electreto tal y como se reivindica en la cláusula 26 caracterizado porque dicho segundo polímero termoplástico comprende de desde alrededor de 1% y alrededor de 25% por peso de dicho compuesto y dicho material ferroeléctrico comprende de desde alrededor de 0.5% y alrededor de 30% por peso de dicho compuesto y además en donde dicho material poroso comprende una tela no tejida.
28. 28. El material de electreto tal y como se reivindica en la cláusula 3 caracterizado porque dicho segundo polímero termoplástico comprende un copolímero de dos o más monómeros etilénicamente insaturados en donde por lo menos uno de los monómeros posee un grupo funcional polar.
29. 29. El material de electreto tal y como se reivindica en la cláusula 28 caracterizado porque dicho segundo polímero termoplástico comprende de desde alrededor de 1% y alrededor de 25% por peso de dicho compuesto y dicho material ferroeléctrico comprende de desde alrededor de 0.5% y alrededor de 30% por peso de dicho compuesto y además en donde dicho material poroso comprende una tela no tejida.
30. 30. Un material de electreto que comprende: una hoja polimérica porosa que tiene una carga electrostática : dicha hoja polimérica porosa comprende un primer polímero termoplástico y de desde alrededor de 0.1% por peso a alrededor de 25% por peso de un telómero termoplástico en donde dicho telómero es compatible con dicho primer polímero termoplástico .
31. 31. El material de electreto tal y como se reivindica en la cláusula 30 caracterizado porque dicho primer polímero termoplástico comprende un polímero no polar.
32. 32. El material de electreto tal y como se reivindica en la cláusula 31 caracterizado porque dicho telómero comprende de entre 0.5% y alrededor de 15% de dicha hoja polimérica.
33. 33. El material de electreto tal y como se reivindica en la cláusula 31 caracterizado porque dicho telómero tiene un grupo de extremo funcional seleccionado del grupo que consiste de aldehido, haluro ácido, anhídridos ácidos, ácidos carboxílicos, aminas, sales de amina, amidas, amidas de ácido sulfónico, ácido sulfónico y sales del mismo, tioles, epóxidos, alcoholes, haluros de acilo y derivados de los mismos.
34. 34. El material de electreto tal y como se reivindica en la cláusula 30 caracterizado porque dicho primer polímero termoplástico es seleccionado del grupo que consiste de poliolefinas y nylons.
35. 35. El material de electreto tal y como se reivindica en la cláusula 33 caracterizado porque dicho primer polímero termoplástico de dicho telómero cada uno comprenden un polímero que tiene una fracción significante de unidades de repetición de propileno.
36. 36. El material de electreto tal y como se reivindica en la cláusula 35 caracterizado porque dicha hoja porosa es seleccionada del grupo que consiste de películas fibriladas, películas sinterizadas, películas porosas, telas tejidas, espumas, telas no tejidas y laminados de capas múltiples de los mismos.
37. 37. El material de electreto tal y como se reivindica en la cláusula 34 caracterizado porque dicho material comprende una tela no tejida.
38. 38. El material de electreto tal y como se reivindica en la cláusula 35 caracterizado porque dicha tela no tejida comprende una tela de fibra soplada con fusión.
39. 39. El material de electreto tal y como se reivindica en la cláusula 37 caracterizado porque dicho telómero comprende un polímero de polipropileno que tiene grupos de extremo funcionales seleccionados del grupo que consiste de anhídridos ácidos, ácidos carboxílicos, amidas, aminas, y derivados de los mismos.