MXPA04012822A - Medios de filtro cargado con electreto, plegados y autosoportados. - Google Patents

Abstract

La presente invencion proporciona una tela no tejida carga con electreto que puede usarse en una variedad de aplicaciones. La tela no tejida es preparada de fibras continuas y una vez formada, es aplicada una composicion aglutinante de la tela no tejida. Generalmente, la composicion aglutinante es rociada sobre o impregnada en la tela no tejida y la composicion aglutinante es curada formando un material compuesto aglutinante/de tela no tejida. Despues de que la composicion aglutinante es curada, el compuesto es cargado con electreto. La aplicacion de la composicion aglutinante a la tela no tejida proporciona la tela no tejida con rigidez y con caracteristicas de manera que esta puede ser plegada y tales pliegues pueden ser retenidos sin el uso de un sustrato de soporte. Esto hace a la tela no tejida cargada con electrero altamente adecuada y de costo efectivo para los medios de filtro mediante el eliminar la necesidad para laminar los medios a un miembro de soporte.

Description

MEDIOS DE FILTRO CARGADO CON ELECRETO, PLEGADO Y AUTOSOPORTADOS Campo de la Invención La presente invención está relacionada con una tela no tejida cargada con elecreto la cual es altamente apropiada como un medio de filtro para filtrar corrientes gaseosas, tales como las corrientes de aire.

Antecedentes de la Invención I Muchos tipos diferentes de telas no tejidas han sido usados como medios de filtro para varias aplicaciones de filtración. Las telas no, tejidas 'las cuales han sido usadas como medios de filtración incluyen, por ejemplo, los tejidos de fibra sopladas con fusión, los tejidos de fibra enlazados con solución, los tejidos de fibra tendidos húmedos, los tejidos de fibra cardados, los tejidos de fibra tendidos con aire y los tejidos de fibra unidos con hilado. En la selección de un no tejido para una aplicación de filtro, deben de ser considerados los factores tales como la eficiencia y la permeabilidad.

De estos tejidos de fibra no tejidos, los tejidos de fibra soplados con fusión han sido ampliamente usados como medios de filtración de partículas finas, ya que las fibras están densamente empacadas y son relativamente fibras finas las cuales proporcionan estructuras de poros de entrefibras finas.

Estas estructuras de -poros de entrefibras finas son altamente apropiadas para mecánicamente atrapar o cernir partículas fibrás, por lo que proporcionan una eficiencia de filtro superior. Sin embargo, la estructura de poro fino de los tejidos de fibras soplados con fusión y otros tejidos similares tienen fibras finas densamente empacadas en una permeabilidad inferior, que crea una caída de presión superior a través de los tejidos. Consecuentemente, la permeabilidad inferior de los medios de filtro de fibra fina requiere la aplicación de una presión de impulso superior para establecer una adecuada tasa de rendimiento a través del medio de filtro. Adicionalmente, mientras los contaminantes se acumulan en la superficie del medio de filtro, los contaminantes tienden a tapar los poros de entrefibra pequeños, que adicionalmente reducen la permeabilidad del medio de filtro, por lo que se incrementa la caída de presión a través del medio y rápidamente acortan la vida de servicio del medio de filtro.

En contraste, los medios de filtro con poros de entrefibra grandes típicamente tienen fibras las cuales están usualmente escasamente empacadas y las cuales son relativamente gruesas. Las telas no tejidas de este tipo, generalmente tienen una permeabilidad superior, por lo que requieren de una presión de impulso relativamente inferior para proporcionar una adecuada tasa de rendimiento y una vida de servicio extendida. Sin embargo, los medios de filtro altamente permeables sufren de una eficiencia de filtro inferior en que las estructuras de poro de entrefibra grandes de los medios no proporcionan configuraciones intersticiales que son apropiadas para atrapar partículas contaminantes finas.

Actualmente, los filtros de aire acondicionado, que se ventilan y que se calientan (HVAC) son producidos usando medios de filtro de poliéster o de polipropileno que requieren el soporte de un refuerzo de metal expandido. El metal expandido, cuando es adherido al filtro no tejido, ayuda en la retención de pliegues siguiendo la deformación mecánica del proceso de plegado. Típicamente, el proceso de plegado es hecho a temperatura ambiente. Los medios de filtro no tejidos son típicamente flexibles, suaves y no retendrán una forma plegada sin el refuerzo de metal .expandido: Las desventajas de usar un metal expandido son: 1) longitudes de rodillo cortas, las cuales requieren cambios frecuentes y tiempo de detención de linea; 2) orillas afiladas; 3) un paso de laminación separado; y 4) costo adicional. Una manera para simplificar el proceso de plegado del filtro es la de producir un medio de filtro que tiene un pliegue autosoportado o que puede ser plegado sin el uso de un metal expandido.

Actualmente, hay algunos medios de filtro autosoportados disponibles comercialmente . Estos medios son formados de fibras cortas de poliéster que tienen un denier en el rango de 3.0 hasta alrededor de 6.0 denier por fibra o filamento. Adicionalmente, estos medios de fibras cortas de poliéster están unidos con resina. El tamaño de fibra grande de los medios de fibra corta de poliéster ofrece un rendimiento de eficiencia de filtración inferior.

Los medios de filtro unidos con hilado de dos componentes unidos con aire continuo, tales como aquellos descritos en la patente de los Estados Unidos de América No. 6,169, 045 otorgada a Pike y otros, se encontrado que son muy efectivos en filtrar partículas de corrientes gaseosas. Sin embargo los medios de esta patente tienen una rigidez inherentemente inferior la cual requiere un soporte a fin de mantener un pliegue. Por lo tanto, el material de esta patente debe de ser usado en conjunto con un metal expandido para formar un material plegado.

Ahí permanece una necesidad para medios de filtro plegados económicos que proporcionen una combinación "altamente deseable de eficiencia de filtración superior, caída de presión superior, alta capacidad y resistencia física superior sin necesitar ser laminados a un material de soporte a fin de mantener el pliegue. Dicho de otra manera, hay una necesidad para medios de filtro autosoportados que proporcionen combinaciones de propiedades de filtración deseables, incluyen eficiencia de filtración superior, permeabilidad superior, caída de presión inferior, alto rendimiento, larga vida de servicio y resistencia autosoportada.

Síntesis de la Invención La presente invención proporciona una tela no tejida' con electreto aprovechable en una variedad de aplicaciones. La tela no tejida es preparada de fibras continuas y una vez formada, una composición aglutinante es aplicada a la tela no tejida. Generalmente la composición aglutinante es rociada en o impregnada en la tela no tejida y la composición aglutinante es curada formando un material de tela no tejida/compuesto aglutinante. Después de que la composición aglutinante es curada, el compuesto es cargado con electreto. La aplicación de la composición aglutinante a la tela no tejida proporciona a la tela no tejida con rigidez y ' con características tales que puede ser plegada y tales pliegues pueden ser retenidos sin el uso de un substrato de soporte. Esto hace a la tela no tejida cargada con electreto altamente apropiada y costo de efectiva para medios de filtro mediante eliminar la necesidad para laminar los medios a un miembro de soporte.

La presente invención también proporciona un método para formar una tela no tejida con electreto y unos correspondientes medios de filtro plegados. En el proceso de la presente invención, se proporciona una tela no tejida de fibras continuas. Luego una composición de resina es aplicada a la tela no tejida y entonces curada, removiendo cualquier solvente usado para aplicar el aglutinante a la tela no tejida, por lo que se forma una tela no tejida/compuesto aglutinante. Una vez curada, la tela no tejida/compuesto aglutinante es cargada con electreto. Cuando es usado como un medio de filtro, es adicionalmente deseable plegar la tela no tejida.

Breve Descripción de los Dibujos La figura 1 muestra un proceso de ejemplo para producir una tela no tejida útil en la presente invención.

La figura 2 muestra un método de ejemplo para impartir un tratamiento con electreto a la tela no tejida.

Definiciones Como es usado aquí, el término "que comprende" es inclusive o de extremo abierto y no excluye elementos no descritos adicionales, los componentes de la composición, o los pasos del método.

Como es usado aquí, el término "polímero" generalmente incluye, pero no está limitado a, los homo olimeros , y los copolimeros, tales como por ejemplo, de bloque, de injerto, y los copolimeros que se alternan y al azar, los terpolímeros , etc. y las mezclas y las modificaciones de los mismos. Además, a menos que esté específicamente limitado, el término "polímero" deberá de incluir todas las posibles configuraciones geométricas de la molécula. Estas configuraciones incluyen, pero no están limitadas a las simetrías isotácticas, sindiotácticas y al azar.

Como es usado aquí, el término "fibra" incluye ambas las fibras básicas, por ejemplo, las fibras las cuales tienen una longitud definida entre alrededor de 19 milímetros y alrededor de 60 milímetros, las fibras más largas que las fibras cortas pero que no son continuas, y las fibras continuas, las cuales algunas veces son llamadas "filamentos substancialmente continuos" o simplemente "filamentos". El método .en el cual la fibra es preparada podrá determinar si la fibra es una fibra corta o un filamento continuo.

Como es usado aquí, el término "tela no tejida" significa un tejido que tiene una estructura de fibras o de hilos individuales los cuales están entrelazados, pero no en una manera identificable como en una tela tejida de punto. Las telas no tejidas han sido formadas de muchos procesos, tales como, por ejemplo los procesos de soplado con fusión, los procesos de unión con hilado, los procesos de tendido con aire, los procesos coform y los procesos de tejido cardado unido. El peso base de las telas no tejidas es usualmente expresado en onzas de material por yarda cuadrada (osy) o gramos por metro cuadrado (gsm) y los diámetros de las fibras son usualmente expresados en mieras, o en el caso del las fibras cortas, en denier. Se nota que para convertir de onzas por yarda cuadrada a gramos por metro cuadrado, se multiplica onzas por yarda cuadrada por 33.91.

Como es usado aquí, el término "fibras unidas con hilado" se refiere a las fibras de diámetro pequeño de un material polimérico jalado. Las fibras unidas con hilado pueden ser formadas mediante extrudir material termoplástico fundido como filamentos desde una pluralidad de vasos capilares usualmente circulares, finos de un órgano hilandero con el diámetro de los filamentos extrudidos entonces siendo rápidamente reducidos como en, por ejemplo, la patente de los Estados Unidos de América No. 4,340,563 otorgada a Appel y otros, y la patente de los Estados Unidos de América No. 3,692,618 otorgada a Dorschner y otros, la patente de los Estados Unidos de América No. 3,802,817 otorgada a Matsuki y otros, las patentes de los Estados Unidos de América Nos. 3,338,992 y 3,341,394 otorgadas a Kinney, la patente de los Estados Unidos de América No. 3,502,763 otorgada a Hartman, la patente de los Estados Unidos de América No. 3,542,615 otorgada a Dobo y otros, y la patente de los Estados Unidos de América No. 5,382,400 otorgada a Pike y otros, cada una aqui incorporada por referencia. Las fibras unidas con hilado son generalmente no pegajosas cuando éstas son depositadas en una superficie de recolección y son generalmente continuas. Las fibras unidas con hilado son a menudo de alrededor de 10 mieras o superior en diámetro. Sin embargo, los tejidos unidos con hilado de fibras finas (que tienen un diámetro de fibra promedio de menos de alrededor de 10 mieras) pueden ser logradas mediante varios métodos que incluyen, pero no están limitados a aquellos descritos en la comúnmente cedida patente de los Estados Unidos de América No. 6,200,669 otorgada a Marmon y otros, la patente de los Estados Unidos de América No. 5,759,926 otorgada a Pike y otros, y cada una está aquí incorporada por referencia en su totalidad.

Como es usado aquí', el término "fibras sopladas con fusión" significa las fibras formadas mediante extrudir un material ' termo plástico fundido a través de una pluralidad de vasos capilares, usualmente circulares, finos como filamentos o hilos fundidos en corrientes (por ejemplo aire) de gas, usualmente( caliente, a alfa velocidad que convergen las cuales atenúan los filamentos de material termo plástico fundido para reducir su diámetro, el cual puede ser a diámetro de microfibra. Después, las fibras sopladas con fusión son transportadas por la corriente de gas a alta velocidad y son depositadas en una superficie de recolección para formar un tejido de fibras sopladas con fusión dispersas al azar. Tal proceso está descrito, por ejemplo, en- la patente de los Estados Unidos de América No. 3,849,241 otorgada a Butin, la cual está aqui incorporada por referencia en.su totalidad. Las fibras sopladas con fusión son microfibras, las cuales pueden ser continuas o discontinuas, y son generalmente más pequeñas de alrededor de 10 mieras en diámetro promedio. El término "soplado con fusión" también tiene la intención de cubrir otros procesos en los cuales un gas a alta velocidad, (usualmente aire) es usado para ayudar en la formación de los filamentos, tal como el rociado fundido o el enlazado centrifugo.

Como es usado aquí, el término "tejido cardado unido" se refiere a los tejidos que son hechos de fibras cortas los cuales son enviados a través de una unidad de cardado o de peinado, el cual separa o rompe aparte y alinea las fibras cortas en la dirección de máquina para formar una tela no tejida fibrosa generalmente orientada en la dirección de máquina. Tales fibras son usualmente adquiridas en fardos los cuales son colocados en un recogedor o un abridor/mezclador el cual separa las fibras ¦ antes de la unidad de cardado. Una vez que el tejido es formado, es entonces unido mediante uno o más de varios métodos de unión conocidos. Uno de tales métodos de unión es la unión con polvo, en donde un adhesivo en polvo es distribuido a través del tejido y entonces activado, y usualmente mediante calentar el tejido y el adhesivo con aire caliente. Otro método de unión apropiado es la unión con patrón, en donde rodillos calandrados calientes o un equipo de unión ultrasónico son usados para unir las fibras juntas, usualmente en un patrón de unión localizado, aunque el tejido puede ser unido a través de su superficie completa si asi se desea. Otro método de unión muy conocido y apropiado, particularmente en cuando se usan fibras cortas de dos componentes, es la unión con aire continuó.

Como es usado aquí, el término "tender con aire" o "tendido con aire" es un proceso muy conocido mediante . el cual puede ser formada una capa no tejida fibrosa. En el proceso de tendido con aire,, fardos de fibras pequeñas que tienen longitudes típicas en el rango de alrededor de 3 hasta alrededor de 19 milímetros (mm) son separados y metidos en un suministro de aire y entonces depositados en una pantalla de formación, usualrnente con la asistencia de un suministro de vacío. Las fibras depositadas al azar son entonces unidas con una con la otra usando, por ejemplo, aire caliente o un adhesivo 'de rociado. , Como es usado aquí, el término "fibras de componentes múltiples" ge refier'e a las fibras · o a los filamentos los cuales han sido formados de por lo menos dos polímeros extrudidos de extrusores separados pero enlazados juntos para formar una fibra. Las fibras de componentes múltiples son algunas veces referidas como filamentos o fibras "conjugadas" o de "dos componentes". El término "dos componentes" significa que hay dos componentes polimétricos que conforman las fibras. Los polímeros son usualrnente diferentes uno del. otro aunque las fibras conjugadas pueden ser preparadas del mismo polímero, si el polímero en cada componente es diferente uno del otro en alguna propiedad física, tal como, por ejemplo, el punto de fundición o el punto de suavidad. En todos los casos, los polímeros están arreglados en zonas distintas substancialmente constantemente colocados en la sección transversal de los filamentos o de las fibras de componentes múltiples y continuamente extendidas a lo largo de la longitud de los filamentos o de las fibras de componentes múltiples. La configuración de tal fibra de componentes múltiples puede ser, por ejemplo, una arreglo vaina/núcleo, y en donde un polímero está rodeado por otro, un arreglo lado por lado, una arreglo de pastel o un arreglo "islas en el mar". Las fibras de componentes múltiples están enseñadas en la patente de los Estados Unidos de América No. 5,108,820 otorgada a Kaneko y otros; la patente de los Estados Unidos de América No. 5,336,552 otorgada a Strack y otros; y la patente de los Estados Unidos de América No. 5,382,400 otorgada a Pike y otros; el contenido completo de cada una está incorporado aquí por referencia. Para los filamentos o las fibras de dos componentes, los polímeros pueden estar presentes en proporciones de 75/25, 50/50, y 25/75 o cualesquier otra proporciones deseadas.

Como es usado aquí, el término "fibras de constituyentes múltiples" se refiere a las fibras las cuales han sido formadas de por lo menos dos polímeros extrudidos del mismo extrusor como una combinación o mezcla. Las fibras de constituyentes múltiples no tienen los varios componentes de polímero arreglados en relativamente constantemente colocadas zonas distintas a través del área de la sección transversal de la fibra y los varios polímeros usualmente no son continuos a lo largo de la longitud completa de la fibra, en vez de eso usualmente forman fibrillas ' o protofibrillas los cuales comienzan y terminan al azar. Las fibras de este tipo general están descritas en, por ejemplo, las patentes de los Estados Unidos' de América Nos. 5,108,827 y 5,294,482 otorgada a Gessner. ün como es usado aquí, la unión con aire continuo o "TAB" significa un proceso de unir una tela de fibra no tejida en el cual el aire, el cual está suficientemente caliente para fundir uno de los copolimeros de los cuales las fibras dél tejido son hechas, es forzado a través del tejido. La velocidad del aire es de entre 100 y 500 pies por minuto y el tiempo de espera puede ser tan largo como 10 segundos. La fundición y la resolidificación dél polímero proporcionan la unión. La unión con aire continuo tiene variabilidad relativamente restringida y ya que la unión con aire continuo requiere la fundición de por lo menos un componente para lograr la unión, está generalmente restringida a los tejidos con dos como fibras conjugadas o aquellos las cuales incluyen un adhesivo. En la unión con aire continuo, el aire y tiene una temperatura por arriba de la temperatura de fundición de un componente y abajo de la temperatura de fundición de otro componente es dirigida desde una tolva que rodea, a través de tejido, y un rodillo perforado que sostiene el tejido. Alternativamente, la unión con aire continuo puede ser un arreglo plano en donde el aire es verticalmente dirigido hacia abajo en el tejido. Las condiciones de operación de las dos configuraciones son similares, la diferencia principal es la geometría del tejido durante la unión. El aire caliente fundé el componente de polímero de fundición inferior y por lo tanto forma uniones entre los filamentos para integrar el tejido.

Como es usado aquí, el .término "unido con patrón" se refiere a un proceso de unir una tela no tejida en un patrón mediante la aplicación de calor y de presión u otros métodos, tales como la unión ultrasónica. La unión con patrón térmica típicamente es llevada acabo de a una temperatura en e.l rango de desde alrededor de 80°C hasta alrededor de 180°C y una presión en el rango de desde alrededor de 150 hasta alrededor de 1,000 libras por pulgada cuadrada (59 a 178 kilogramos por centímetro) . El patrón empleado típicamente podrá tener desde alrededor de 10 hasta alrededor de 250 uniones por pulgada cuadrada (1 a 40 uniones por centímetro cuadrado) que cubren desde alrededor de 5 hasta alrededor del 30% del área de superficie. Tal patrón de unión es logrado de acuerdo con procedimientos conocidos. Ver, por ejemplo, la patente de diseño de los Estados Unidos de América No. 239,566 otorgada a Vogt, la patente de diseño de los Estados Unidos de América No. 264,512 otorgada a Rogers, la patente de los Estados Unidos de América No. 3,855,046 otorgada a Hansen y otros, y la patente de los Estados Unidos de América No. 4,493,868, que anteriormente se mencionó, para la ilustración de patrones de unión y una descripción de los procedimientos de unión, cuyas patentes están incorporadas aquí por repelencia. La unión ultrasónica es efectuada, por ejemplo, mediante pasar el laminado de tela no tejida de capas múltiples entre un cuernos único y un rodillo de yunque como está ilustrado en la patente de los Estados Unidos de América No. 4,374,888 otorgada a Bornslaeger, la cual está agui incorporada por referencia en su totalidad.

Como es usado aqui el término "denier" se refiere a la comúnmente usada expresión del grosor de la fibra el cual es definido como gramos por 9, 000 metros. Un denier más inferior 'indica una fibra más fina y un denier superior indican una fibra más pesada o gruesa. El denier puede ser convertido a la medición internacional "dtex", la cual es definida como gramos por , 10 ,000 metros, .mediante dividir el denier por 0.9.

Como es usado aqui, el término "pliegue autosoportado" significa que el material puede ser plegado y mantener el pliegue sin el uso de un miembro de rigidez, tal como el anteriormente descrito metal expandido.

Descripción de los Métodos de Prueba Mediciones de Filtración ¦ de Aire: las deficiencias de filtración de aire de los substratos descritos abajo fueron evaluadas usando un Probador de Filtro Automatizado (AFT) modelo 8110 de TSI., Inc. (St. Paul, Minnesota) . El AFT modelo 8110 utiliza mide la caída de presión y las características de filtración de partícula para medios de filtración de aire. El AFT utiliza un atomizador para generar un aerosol de submicra de partículas de cloruro de sodio las cuales sirven como el aerosol de reto para medir el rendimiento del filtro. El tamaño característico de las partículas usadas en estas mediciones fue de 0.3 micrómetros. Las tasas de flujo de aire típicas fueron de entre 31 litros por minuto y 33 litros por minuto. La prueba AFT fue efectuada en un área demuestra que alrededor de 140 centímetros cuadrados. El rendimiento o la eficiencia de un medio de filtro son expresadas como el porcentaje de partículas de cloruro de sodio que penetran en el filtro. La penetración es definida como la transmisión de una partícula a través del medio de filtro. Las partículas transmitidas fueron detectadas corriente abajo del filtro. El porcentaje de penetración (%P) refleja la proporción de la cuenta de partículas corriente abajo a la cuenta de partículas corriente arriba. Un esparcido ligero fue usado para la detección y la cuenta de las partículas de cloruro de sodio.

El porcentaje de eficiencia (e) puede ser calculado del porcentaje de penetración de acuerdo con la fórmula: e = 100 - %P.

Descripción Detallada de la Invención La presente invención proporciona una tela no tejida cargada con electreto. La tela no tejida es preparada de fibras continuas y tiene una composición aglomerante aplicada a la misma. Típicamente, la composición aglomerante es rociada, en o impregnada en la tela no tejida. Después de la aplicación de la composición aglomerante a la tela no tejida, la composición aglomerante es curada, removiendo cualquier transportador presente en la composición aglomerante, por lo que forma una tela no tejida/compuesto aglomerante. Se ha descubierto que la tela no tejida con la composición aglomerante aplicada a la misma puede ser plegada y los pliegues son autosoportados, por ejemplo en donde el material mantiene el pliegue sin el uso de un miembro de rigidez . Sorpresivamente, se ha descubierto que la tela no tejida/compuesto aglomerante puede ser cargada con electreto, lo cual resulta en un medio de filtro que tiene una eficiencia de filtración superior. ' Las fibras de la tela no tejida pueden ser fibras de monocomponentes, de componentes múltiples o de constituyentes múltiples. También pueden ser usadas las mezclas de estos tipos de fibras. De estos tipos de fibras, es generalmente preferido que las fibras contengan fibras de componentes múltiples, especialmente en aplicaciones donde son deseadas telas no tejidas encumbradas. Adicionalmente, las fibras pueden ser plisadas o sin plisar. Además, las fibras de la tela no tejida de la presente invención pueden ser hechas de polímeros termoplásticos .

Los polímeros termoplásticos apropiados útiles en preparar las fibras terraoplásticas de la tela no tejida de la presénte invención incluyen las poliolefinas , los policarbonatos, el polivínilcloruro, el politetrafluoroetileno, los copolímeros de propileno de perfluoroetileno, el poliestireno, y los copolímeros y las mezclas de los mismos. Las poliolefinas apropiadas incluyen el polietileno, por ejemplo, el polietileno de alta densidad, el polietileno de densidad media, el polietileno de baja densidad y el polietileno de baja densidad lineal; el polipropileno, por ejemplo, el polipropileno isotáctico, el polipropileno sindiotáctico, las mezclas de polipropileno isotáctico y de polipropileno atáctico, y las mezclas de los mismos; el polibutileno, por ejemplo, el poli ( 1-buteno) y el poli (2-buteno) ; el polipenteno, por ejemplo, el poli (1-penteno) y el poli (2-penteno) ; el poli ( 3-metil-l-penteno) ; el poli (3-metil-l-penteno) ; el poli ( 4-metil-l-penteno) ; y los copolímeros y las mezclas de los mismos. Los copolímeros apropiados incluyen los copolímeros de bloque y al azar preparados de dos o más monómeros de olefina sin saturar diferentes, tales como los copolímeros de etileno/propileno y de etileno/butileno . Un ejemplo de un policarbonato aprovechable en la presente invención es el policarbonato bis-fenol-A.

Muchas poliolefinas están disponibles para la producción de fibra, por ejemplo los polietilenos tales como que el polietileno de baja densidad lineal ASPUN 6811A de Dow Chemical, el polietileno de baja densidad lineal 2553 y los polietilenos de alta densidad 12350 y 25355 son tales polímeros apropiados. Los polietilenos tienen tasas de flujo de fundición en gramos por 10 minutos a 190°F y una carga de 2.16 kilogramos, de alrededor de 26, 40, 25 y 12, respectivamente. Los polipropilenos que forman fibra incluyen, por ejemplo, el polipropileno PF-015 de Basell. Muchas otras poliolefinas están disponibles comercialmente y generalmente pueden ser usadas en la presente invención. Las ' poliolefinas particularmente preferida son el polipropileno y el polietileno.

Cuando son usadas como un medio de filtro, las fibras particularmente apropiadas para el medio de filtro incluyen fibras enlazadas por hilado plisadas y sin plisar. Como anteriormente se mencionó, estas fibras pueden ser fibras de monocomponentes o fibras conjugadas de componentes múltiples. Las fibras enlazadas por hilado apropiadas para la presente invención tienen un diámetro promedio de alrededor de 1 m hasta alrededor de 100 µp?, y en particular, en que alrededor de 10 µp? hasta alrededor de 50 µ?t?. De las fibras enlazadas por hilado plisadas y sin plisar, las fibras plisadas son particularmente fibras apropiadas para la presente invención. Las fibras de componentes múltiples plisadas son fibras que contienen dos o más componentes de polímeros, y más particularmente las fibras apropiadas son fibras conjugadas de componentes múltiples que contienen polímeros de diferentes puntos de fundición. Preferiblemente, la diferencia del punto de fundición que entre el polimero de fundición más superior y el polimero de fundición más inferior de las fibras conjugadas deberá de ser de por lo menos alrededor de 5°C, más preferiblemente alrededor de 30 °C, para que el polimero de punto de fundición más inferior pueda ser fundido sin afectar las integridades químicas y físicas del polímero de fundición más superior.

La tela no tejida preferida para las aplicaciones de filtro son las telas no tejidas unidas con aire continuo fabricadas de fibras conjugadas de componentes múltiples plisadas, y más particularmente las fibras conjugadas apropiadas son fibras conjugadas enlazadas por hilado. Para propósitos ilustrativos, la presente invención de aquí en adelante está dirigida a las fibras conjugadas enlazadas por hilado de dos componentes (de aquí en adelante referidas como fibras de dos componentes) y tejidos de fibra de dos componentes, y a un proceso de unión de aire continuo aunque otras fibras conjugadas enlazadas por hilado de más de dos polímeros y otros procesos de unión pueden ser utilizados para la presente invención, como anteriormente se describió.

De acuerdo con la presente invención, las fibras de dos componentes apropiadas tienen el polímero del componente de fundición inferior por lo menos parcialmente expuesto a la superficie a lo largo de la longitud completa de las fibras.

Las configuraciones apropiadas para las fibras de dos componentes incluyen las configuraciones lado por lado y las configuraciones vaina-núcleo, y las configuraciones vaina-núcleo' apropiadas incluyen la vaina-núcleo excéntricas, las configuraciones islas en el mar y las configuraciones vaina-núcleo concéntricas. De estas configuraciones de vaina-núcleo, las configuraciones vaina-núcleo excéntricas son particularmente útiles ya gue imparten plisados en las fibras de dos componentes vaina-núcleo excéntrica pueden ser más fácilmente realizadas. Si una configuración vaina-núcleo es empleada,' es altamente deseado tener el polímero de fundición inferior forme la vaina.

Las fibras de componéntes múltiples tienen desde alrededor de 20% hasta alrededor de 80%, preferiblemente desde alrededor de 40% hasta alrededor de 60%, por peso del polímero de fundición inferior y desde alrededor del 80% hasta alrededor del 20%, preferiblemente alrededor de 60% hasta alrededor de 40%, por peso del polímero de fundición superior.

Para ilustrar los procesos de la presente invención que usan la tela no tejida de fibras enlazadas por hilado de componentes múltiples, la atención está dirigida a la figura 1. En la figura 1, la línea de proceso 10 incluye un par de extrusores 12a y 12b para separadamente suministrar los componentes de polímero extrudidos, un polímero de fundición superior y un polímero de fundición inferior, a un órgano hilandero de dos componentes 18. Las tolvas 14 y 15 suministran el polímero de los extrusores 12a y, 12b, respectivamente. Los órganos hilanderos para producir fibras de dos componentes son muy conocidos en el arte y por lo tanto no están descritos aquí. En general, el órgano hilandero 18 incluye una caja que contiene un paquete de enlazado el cual incluye una pluralidad de placas que tienen un patrón de perforaciones arregladas para crear trayectorias de flujo para dirigir los polímeros de fundición superior y de fundición inferior a cada perforación para formar fibra en el órgano hilandero. El órgano hilandero 18 tiene perforaciones arregladas en una o más hileras, y las perforaciones forman una cortina que se extiende hacia abajo de fibras cuando los polímeros son extrudidos a través del órgano hilandero.

La línea 10 además incluye una salida de gas de sumergido 20 adyacentemente colocada a la cortina de fibras 16 que se extiende desde el órgano hilandero 18, y el gas desde la .salida 20 por lo menos parcialmente sumerge, por ejemplo, el polímero que forma las fibras ya no es capaz de libremente fluir, y desarrolla un plisado hélico latente en las fibras que se extienden 16. Como un ejemplo, una corriente de aire a una temperatura de entre alrededor de 45°F (7.2°C) y alrededor de 90°F (32°C) y la cuales dirigida substancialmente perpendicular a la longitud de las fibras a una velocidad desde alrededor de 100 hasta alrededor de 400 pies por minuto puede ser efectivamente usada como un gas de sumergido. Aunque el proceso de sumergido está ilustrado como un sistema de sumergido de una salida, pueden ser usadas más de una salida de gas . de sumergido .

Una unidad de jalado de fibra o un aspirador 22 está colocado abajo de la salida de gas de sumergido y recibir las fibras sumergidas. Los aspiradores o las unidades de jalado de fibra para uso en los polímeros de enlazado de fundición son muy conocidos en el arte, y las unidades de jalado de fibra de ejemplo apropiadas para la presente invención incluyen un aspirador de fibra l.ineal del tipo mostrado en la patente de los Estados Unidos de América No. 3,802,817 otorgada a atsuki y otros y las pistolas eductivas del tipo mostradas en la patente de( los Estados Unidos de América No. 3,692,618 otorgada a Dorschner y otros y la patente de los Estados Unidos de América No. 3,423,266 otorgada a Davies y otros.

La unidad de jalado de fibra 22, en general, tiene una trayectoria alargada a través de la cual las fibras son jaladas por el gas que aspira. El gas que aspira puede ser cualquier gas, tal como el aire, que adversamente no interactúa con el. polímero de las fibras. El gas que aspira puede ser calentado por arriba de la temperatura ambiente, a temperatura ambiente o por abajo de la temperatura ambiente. La temperatura real del gas que aspira no es crítica a la presente invención. A modo de un ejemplo, el gas que aspira puede ser calentado usando un calentador ajustable de temperatura 24. Se nota, sin embargo, que el gas que aspira no tiene que ser calentado en la presente invención.

Si el gas que aspira es calentado, el gas que aspira jala las fibras sumergidas y calienta las fibras a una temperatura que es requerida para activar el plisado latente en las mismas. La temperatura requerida para activar el plisado latente en las fibras está en el rango desde alrededor de 110°F (43.3°C) a una temperatura máxima la cual está ligeramente arriba del punto de fundición del polímero del componente de fundición inferior. Generalmente, una temperatura de aire superior produce un número superior de plisados. Una de las ventajas importantes de este proceso que forma el tejido de fibra es la densidad del plisado, por ejemplo, el número de plisados por longitud de unidad de una fibra, de las fibras y por lo tanto la densidad y la distribución del tamaño del poro de los tejidos que resultan pueden ser controlados mediante controlar la temperatura del gas que aspira, proporcionando una manera conveniente para construir telas no tejidas para acomodar diferentes necesidades de diferentes aplicaciones. Adicionalmente, y la densidad de plisado puede ser controlada hasta cierto punto mediante regular la cantidad de plisados latentes potenciales que pueden ser activados con calor, y la cantidad de plisados latentes potenciales pueden ser controlados mediante variar las condiciones del órgano hilandero, tal como la temperatura de fundición y la velocidad del gas que aspira. Por ejemplo, cantidades superiores de plisados latentes potenciales puede ser impartidas en las fibras de dos componentes de polietileno/polipropileno mediante suministrar velocidades del gas que aspira.

Si el gas que aspira no es calentado o está por abajo de la temperatura ambiente, el calentador 24 actúa como un soplador y suministra aire que aspira a la unidad de jalado de fibra 22. El aire que aspira jala los filamentos en aire del medio ambiente a través de la unidad de jalado de fibra. El aire que aspira en la formación de filamentos plisados de formación posterior no está caliente y está en o alrededor de la temperatura ambiente. La temperatura ambiente puede variar dependiendo en las condiciones que rodean al aparato usado en el proceso de la figura, 1. Generalmente, el aire · del medio ambiente esté en el rango de alrededor de 65°F (18°C) hasta alrededor de 85°F (29.4°C); sin embargo, la temperatura puede estar ligeramente por arriba o por abajo de este rango. Si las fibras son jaladas con temperatura ambiente o menos, el plisado de las fibras puede ser activado mediante brevemente calentar las fibras, tal como, una cuchilla de aire caliente ("HAK") 31, antes de la unión. La activación del plisado en el proceso de postformación será descrito en mayor detalle abajo.

Las fibras jaladas 17 son entonces depositadas en una superficie de formación continua 26 y las fibras jaladas son depositadas en el revestimiento en una manera al azar. La superficie de formación 26 es movida alrededor de los rodillos 28, de los cuales uno o más pueden ser activados mediante un motor (no mostrado) . El proceso para depositar fibra preferiblemente es asistido mediante un dispositivo de vacío de 30 colocado por abajo de la superficie de formación. La fuerza de vacío ampliamente elimina el esparcido no deseado de las fibras y guía las fibras en la superficie de formación para formar un tejido sin unir uniforme de fibras continuas. El tejido que resulta puede ser opcionalmente ligeramente comprimido mediante un rodillo de compresión de 32, si es deseada una compactación ligera del tejido para proporcionar integridad mejorada al tejido sino unir antes de que el tejido sea sometido a un proceso de unión. Generalmente, la compresión del tejido deberá de ser evitada si es deseada una estructura encumbrada. Opcionalmente, un segundo banco del aparato de jalado y de formación de fibra puede ser agregado al proceso de la figura 1, el cual podrá permitir para la formación de un producto en capas.

Si las fibras no tienen el plisado activado, entonces los filamentos de la tela no tejida son entonces opcionalmente calentados mediante por un abajo transversal de una cuchilla de aire caliente (HAK) o un difusor de aire caliente 31. Generalmente, es preferido que los filamentos de la tela no tejida sean tratados con calor. Una cuchilla de aire caliente convencional incluye un mandril con una ranura que sopla un chorro de aire caliente en la superficie de la tela no tejida. Tales cuchillas de aire caliente están enseñadas, por ejemplo, por la patente de los Estados Unidos de América No. 5,.707,468 otorgada a Arnold y otros. Un difusor de aire caliente es una alternativa a una cuchilla de aire caliente la cual opera en una manera similar pero con velocidad de aire inferior sobre un área de superficie mayor y por lo tanto usa correspondientemente temperaturas de aire inferiores . Dependiendo en las condiciones del difusor de aire caliente o de la cuchilla de aire caliente (la tasa de flujo de aire y la temperatura) los filamentos pueden recibir una fundición de piel externa o un grado pequeño de unión durante esta trayectoria a través . de la primera zona de calentamiento. Esta unión · es usualmente solamente suficiente solamente para mantener los filamentos en su lugar durante el procesamiento adicional; ( pero suficientemente ligera para no mantener las fibras juntas cuando éstas necesitan ser manualmente manipuladas. La compactación de la tela no tejida deberá de ser evitada tanto como sea posible. Si se desea, tal unión puede ser incidental o completamente eliminada.

El tejido sin unir es entonces unido a un unidor, tal como un unidor de aire continuo 36, para proporcionar coherencia y resistencia física. El uso de un unidor de aire continuo es particularmente útil para la presente invención en que el unidor produce una tela no tejida altamente unida sin aplicar una presión de compactación significativa. En el unidor de aire continuo 36, un flujo de aire caliente es aplicado a través del tejido, por ejemplo, de una tolva 40 a un rodillo perforado 38, para calentar el tejido a una temperatura por arriba del punto de fundición del polímero del componentes de fundición inferior pero por abajo del punto de fundición del polímero del componente de fundición superior. El proceso de unión puede ser asistido mediante un dispositivo de vacío que es colocado por abajo del rodillo perforado 38. Al calentarse, las partes del polímero de fundición inferior de las fibras del tejido son fundidas y las partes fundidas de las fibras se adhieren a las fibras adyacentes en los puntos de cruce mientras que las partes del polímero de fundición superior de las fibras tienden a mantener la integridad dimensional y física del tejido. Como tal, el proceso de unión de aire continuo convierte el tejido sin unir en una tela de fibra no tejida cohesiva sin significativamente cambiar su densidad de plisado, porosidad, densidad y las dimensiones del tejido originalmente concebidas.

La temperatura del aire de unión puede ampliamente variar para acomodar diferentes puntos de fundición de diferentes polímeros de componente y para acomodar la temperatura y las limitaciones de velocidad de diferentes unidores. Adicionalmente, el peso base del tejido debe de ser considerado al escoger la temperatura del aire. Deberá de notarse que la duración del proceso de unión no deberá de ser muy largo si se desea evitar el significativo encogimiento del tejido. Como un ejemplo, cuando el polipropileno y el polietileno son usados como los polímeros de componente para una tela de fibra conjugada, ' el aire que fluye a través del unidor de aire continuo puede tener una temperatura de entre alrededor de 230°F (110°C) y alrededor de 280°F (138°C) y una velocidad de alrededor de 100, hasta alrededor de 500 pies por minuto.

El proceso de unión de aire continuo anteriormente descrito es un proceso de unión altamente apropiado que puede ser usado no solamente para efectuar uniones de entrefibras de resistencia superior sin significátivamente compactar los tejidos, pero también para impartir un gradiente de densidad a través de' la profundidad de los tejidos, si se desea. Los medios de filtro que imparten gradiente de densidad que son producidos con los procesos de unión de aire continuo tienen la densidad de fibra más alta en la región donde las fibras contactan la superficie de soporte del tejido, por ejemplo, el rodillo perforado 38. Aunque no se desea estar unido por cualquier teoría, se cree que durante el proceso de unión de aire continuo, las fibras a través de la profundidad del tejido hacia las superficie de soporte del tejido son sometidas a presiones de compactación que aumentan del propio peso del tejido y de los flujos del vacío asistencia y del aire que une, y, por lo tanto, un gradiente de densidad de fibra deseable puede ser impartido en el tejido que resulta cuando son empleados ajustes adecuados en el unidor.

Una vez - unida en el unidor de aire continuo, la tela no tejida 42 puede tener la resina aplicada a la misma y el electreto cargado en linea (no mostrado) , o ser enredado en un rollo y tratado más tarde.

El medio de filtro producido de acuerdo con la presente invención es un medio de densidad inferior, encumbrado que puede retener una gran cantidad de contaminantes sin impedir el flujo de filtrado o causar una caída de presión superior a través del medio de filtro. El encumbrado tridimensional, altamente poroso del presente medio de filtro promueve el atrapado mecánico de contaminantes dentro de sus espacios intersticiales, mientras que proporciona canales alternos para que el filtrado fluya a través. Adicionalmente, el medio de filtro puede contener un gradiente de densidad de fibras a través de su profundidad, agregando a las ventajas del presente medio de filtro. Como anteriormente se mencionó, un gradiente de densidad de fibra en el medio de filtro mejora la eficiencia de filtro y la vida de servicio.

En otro aspecto de la presente invención, una tela no tejidas de densidad superior puede ser preparada de fibras las cuales están sin plisar cuando son depositadas en la superficie de formación y no poseen ningún plisado latente. Tales fibras pueden ser preparadas de una configuración de fibra conjugada simétrica, tal como una configuración de fibra vaina/núcleo. Otras configuraciones de fibras conjugadas pueden ser usadas informal las telas' no tejidas de densidad superior mediante cambiar el proceso descrito para la figura 1, tal como reducir la tasa de rendimiento del polímero e incrementar la fuerza' de jalado de la fibra. Tales telas no tejidas están descritas en la patente de los Estados Unidos de América No. 5,855,784, la cual está aquí incorporada por referencia.

Alternativamente, un medio de filtro que contiene un gradiente de densidad de fibra puede ser producido mediante laminar dos o más capas de medios de filtro que tienen diferentés densidades, de fibra o mediante usar dos o más bancos del aparato de jalado y de formación de fibra descrito en la figura 1. Tales medios de filtro diferentes densidades de fibra pueden ser preparados,, por ejemplo, mediante- impartir diferentes niveles de plisados en las fibras o utilizar fibras diferentes niveles de plisados y/o diferentes tamaños. Más convenientemente, si un proceso de enlazado por hilado es usado para producir el presente medio de filtro, un gradiente de densidad de fibra puede ser impartido mediante secuencialmente enlazar fibras de diferentes niveles de plisado y/o diferentes tamaños de fibra y secuencialmente depositar las fibras en una superficie de formación.

Los materiales no tejidos disponibles comercialmente aprovechables en la presente invención incluyen el INREPID 353H, el 355H, el 358H y el 411H disponibles de Kimberly-Clark Global Sales, Roswell Georgia, 30076.

Una vez- formada, una composición aglutinante es aplicada a la tela no tejida. Las resinas aglutinantes aplicadas a la tela no tejida incluyen las resinas las cuales tienen una temperatura de curado relativamente inferior o una propiedad de auto entrecruzado. Las composiciones aglutinantes de ejemplo contienen por lo menos una resina aglutinante que incluyen las resinas de fraguado térmico tales como las resinas acrílicas, las resinas fenólicas, las resinas de acetato de etileno-vinilo y las similares. Los ejemplos de resinas acrílicas incluyen, por ejemplo, el acrilato de 2-hidroxiletilo, el acrilato de hidroxipropilo, el copolímero de metal acrilato de ácido-metilo de etilacrilato-itacónico . Una resina acrílica particularmente preferida está disponible comercialmente de Rohm & Hass Co. bajo la designación de marca RHOPLEX TR-407. La resina puede ser aplicada en la forma de una emulsión o dispersión y es subsiguientemente curada seguido de la remoción del medio acuoso.

También pueden ser usadas las emulsiones de látex acrílico modificadas. La adición de aditivos, tales como los poliuretanos o las resinas de melanina-formaldehído pueden adicionalmente mejorar el plegado de la tela no tejida revestida con resina. Otros monómeros, tales como el estireno pueden ser copolimerizados con el acrilato en el aglutinante a fin de endurecer la resina aglutinante. Un tal polímero disponible comercialmente es el RHOPLEX GL-730 de Rhom & Haas Co. Se cree que el polímero RHOPLEX GL-73O de Rhom & Haas es un copolímero de estireno y un éster acrilico. Otros aditivos, que incluyen los látex acrilico no entrecruzado pueden ser agregados al látex de acrilico entrecruzado. Un látex acrilico no entrecruzado de ejemplo aprovechable en esta invención incluye el RHOPLEX AC-3001.

Se prefiere que la resina aglutinante impregne la tela no tejida. Cualquier técnica de revestimiento de resina convencional puede ser usada, tal como el revestimiento con cuchilla, el rociado, el sumergido y los similares, siempre y cuando la tela no tejida sea impregnada. Preferiblemente, la resina .es impregnada en la tela no tejida usando un proceso de rociado. A fin de mejorar la humectabilidad de la tela no tejida, y t por lo tanto la dispersión de la resina o de la emulsión para impregnar o para formar una película discontinua en la tela no tejida, un agente humedecedor externo puede ser aplicado al no tejido o un agente humedecedor interno puede ser agregado al polímero usado para preparar las fibras de la tela no tejida, como anteriormente se describió. Los agentes humedecedores externos de ejemplo incluyen, por ejemplo, los tratamientos aplicados con surfactante. Los surfactante útiles pueden ser seleccionados de, por ejemplo, los surfactantes aniónicos y los surfactantes catiónicos. Como, un ejemplo, puede ser usado el dioctiléster de sodio sulfosuccínico . La descripción de los agentes humedecedores externos se pueden encontrar en, por ejemplo, en las patentes de los Estados Unidos de América Nos. 4,426,417; 4,298,649 y 5,057, 361; los contenidos de las ¦ cuales están incorporados aquí por referencia.

Alternativamente y/o adicionalmente, la tela no tejida puede ser rendida hidrofílica mediante una técnica de modificación de superficie tal .como, por ejemplo, los tratamientos de descarga corona, los grabados químicos, los revestimientos, y los similares.

Aunque no se desea estar unido mediante la teoría, se cree que la habilidad para formar un plegado es determinado en gran medida por el comportamiento de tensión-tirón del material en tirones pequeños. A fin de que se forme un pliegue y que sea retenido mediante una estructura, la tensión inducida en el material debe de exceder la tensión cedida del material 'que lleva a una deformación permanente. Se cree que los sistemas aglutinantes de resina usados en la fabricación de los medios de filtración autosoportados incrementa el número de puntos de unión en la estructura mediante parcialmente o completamente encerrar las fibras en una resina curada. Deseablemente, el aglutinante forma islas discretas en la regiones del cruce de la fibra y de los puntos de unión. Después de que se completa el curado de la resina, la inducida tensión de doblado mediante los procesos de plegado es suficiente para exceder la tensión cedida de la fase de resina entrecruzada por lo que fija las fibras encerradas en la configuración plegada. En la presente invención, el compuesto aglutinante no tejido/resina exigible a una tensión cedida en tensiones de menos de 10% en un modo de doblado tal que. el compuesto doblado o torcido exhibe poca o ninguna recuperación plástica. Deseablemente, el compuesto exhibe una tensión cedida de tensiones de menos de 7%, y más deseablemente de menos de El agregado seco para la resina aglutinante está generalmente en el rango de alrededor del 10% hasta alrededor de 70%, basado en el peso de la tela no tejida tratada con aglutinante. Esto es, si la tela no tejida con el aglutinante curado ¦ aplicado pesa 100 gramos, y el agregado aglutinante es 50%, los 50 gramos de la tela no tejida tratada es de la tela no tejida ( y 50 gramos es del aglutinante. Deseablemente, el agregado para la resina está en el rango de 25 a 60% por peso.

De acuerdo con la presente invención, la tela no tejida con la resina aplicada a la misma está cargada con electreto. Son conocidos en el arte los procesos de tratamiento o de carga con electreto apropiados para la presente invención. Estos métodos incluyen los métodos térmicos, los de contacto con plasma, de descarga corona y de rayo de electrón. Por ejemplo, las patentes de los Estados Unidos de América Nos. 4,375,718 otorgada a Wadsworth y otros, la 5,401446 otorgada a Tsai y otros y la patente de los Estados Unidos de América No. 6,365,088 Bl otorgada a Knight y otros, cada una incorporadas por referencia describen los procesos de cargar con electreto para telas no tejidas.

Cada lado de la tela no tejida puede ser convenientemente cargada con electreto mediante secuencialmente someter al tejido a una serie de campos eléctricos tales que los campos eléctricos adyacentes tienen polaridades substancialmente opuestas con respecto una con la otra. Por ejemplo, un lado del tejido es inicialmente sometido a una carga positiva mientras que el otro lado es sometido a una carga negativa, y entonces el primer lado del tejido es sometido a una carga negativa y el otro lado del tejido es sometido a una carga positiva, que imparte cargas electrostáticas permanentes en el tejido. Un aparato apropiado para cargar con electreto la tela no tejida está ilustrado en la figura 2. Un aparato de carga con electreto 50 recibe una tela no tejida 42 que tiene un primer lado 52 y un segundo lado 54. El tejido 42 pasa en el aparato 50 con el segundo lado 54 en contacto con un rodillo guia 56. Entonces el primer lado 52 del tejido entra en contacto con un primer tambor de carga 58 el cual gira con el tejido 42 y trae al tejido 42 en una posición entre el primer tambor de carga 58 que tiene un potencial eléctrico negativo y un primer electrodo de carga 60 que tiene un potencial eléctrico positivo. Mientras el tejido 42 pasa entre el electrodo de carga 60 y el tambor de carga 58, las cargas electrostáticas son desarrolladas en el tejido 42. Una carga positiva relativa es desarrollada en el primer lado y una carga negativa relativa es desarrollada en el segundo lado. El tejido 42 es entonces pasado entre un segundo tambor negativamente cargado 72 y un segundo electrodo positivamente cargado 64, revirtiendo las polaridades de la carga electrostática previamente impartidas en el tejido y permanentemente imparte la recién desarrolladas carga electrostática en el tejido. El tejido cardado con electreto 65 es entonces pasado en otro rodillo guia 66 y removido del aparato de carga con electreto 50. Deberá de notarse que para propósitos de descripción, los tambores de carga y están ilustradós para tene.r potenciales eléctricos negativos y los electrodos de carga están ilustrados para tener potenciales eléctricos positivos. Sin embargo, las polaridades de los tambores y los electrodos, pueden ser revertidos y el potencial negativo puede ser reemplazado con tierra. De acuerdo con la' presente invención, los potenciales de carga útiles para los procesos de formación con electreto pueden variar con la geometría de campo de los procesos con electreto. Por ejemplo, los campos eléctricos para los procesos de carga con electreto anteriormente descritos pueden ser efectivamente operados entre alrededor de 1 KVDC por centímetro y alrededor de 30 KVDC por centímetro, deseablemente entre alrededor de 4 KVDC por centímetro y alrededor de 20 KVDC por centímetro, y todavía más particularmente alrededor de 7 KVDC por centímetro hasta alrededor de 12 KVDC por centímetro cuando la separación entre el tambor y los electrodos es de entre alrededor de 1.2 centímetros y alrededor de 5 centímetros. El proceso de carga con electreto apropiado anteriormente descrito está adicionalmente descrito en la anteriormente mencionada patente de los Estados Unidos de América No. 5,401,446, la cual en su totalidad está aquí incorporada por referencia.

La estabilidad de carga con electreto y puede ser adicionalmente mejorada mediante injertar grupos de extremo polar en los polímeros de las fibras de componentes múltiples. Adicionalmente, el titanato de bario y otros materiales polares pueden ser mezclados con los polímeros para mejorar el tratamiento con electreto. Las mezclas apropiadas están descritas en la patente de los Estados Unidos de América No. 6,162,535 otorgada a Turkevich y otros, y cedida al cedente de esta invención y en la patente de los Estados Unidos de América No. 6,573,205 Bl otorgada a Myers y otros, aquí incorporada por referencia .

Otros métodos de tratamiento con electreto son .conocidos en el arte tales como esos descritos en la patente de los Estados Unidos de América No. 4,375,718 otorgada a Wadsworth, en la patente de los Estados Unidos de América No. 4,592,815 otorgada a Nakao y en la patente de los Estados Unidos de América No. 4,074659 otorgada a Ando, cada una aquí incorporada en su totalidad por referencia.

Sorpresivamente, se descubrió que la tela no tejida tratada con resina puede ser cargada con electreto y que la carga con electreto es estable en la tela no tejida impregnada o tratada con resina. Se cree que la habilidad de. la tela no tejida impregnadas para aceptar la carga con electreto es debido en parte a la naturaleza discontinua del tratamiento con resina. En vez de formar un revestimiento de película continuo de los filamentos, la resina aglomerante sale como islas discretas predominantemente localizadas en los cruces de la fibra y en los puntos de unión. Por lo tanto, un porcentaje significativo del área de superficie original del filtro no es modificado y puede fácilmente aceptar y retener la carga eléctrica.

Puede ampliamente variar el peso base de la tela no tejida. ( Sin embargo, cuando es 'usado como medio de filtro, los pesos base particularmente apropiados son desde alrededor de 10 gramos por metro cuadrado hasta alrededor de 450 gramos por metro cuadrado, y más particularmente desde alrededor de 15 gramos por metro cuadrado hasta alrededor de 340 gramos por metro cuadrado .

Ejemplos Ejemplo 1 Una composición aglomerante con 20% de TR 407 + 80% de GL 730 (anteriormente descrita) fue aplicada a un medio de filtro enlazados con hilado altamente encumbrado de 3.25 onzas por yarda cuadrada, preparado de acuerdo con la patente de los Estados Unidos de América No. 6,169,045, usando una aplicación de apretado y sumergido. El agregado aglomerante fue de alrededor de 50% por peso. El medio tiene las siguientes propiedades físicas mostradas en la Tabla 1: TABLA 1 Las muestras del medio impregnado con resina TR 407/GL730 anteriormente descritas fueron cargadas con electreto de acuerdo con las enseñanzas de la patente de los Estados Unidos de América No. 6,365,088 Bl otorgada a Knight y otros. Las propiedades de filtración fueron entonces medidas usando un aire un aerosol de reto de cloruro de sodio que tiene un tamaño de partícula medio de 0.3 mieras . El rendimiento del medio como un filtro es medido como el porcentaje de penetración (%P) para las partículas NaCl a través del medio a una tasa de flujo de 32 L rnin-1 (velocidad principal de 5.3 centímetros s"1) . El medio impregnado con resina cargado sin electreto tenía una penetración del filtro de 95.9% ± 1.9%, después de la carga a +20 kilovoltios el medio de filtro impregnado con resina tenía una penetración de filtro de 47.6% + 1.9%. Esto representa más de 50% de disminución en el numero de partículas NaCl que son capaces de penetrar a través del medio de filtro. Notablemente, la hoja base no tejida antes del impregnado como anteriormente se describió, y seguido de la carga con electreto tenia una penetración de filtro de ca. 48%. Por lo tanto, el no tejido impregnado con resina y tiene propiedades de filtración equivalentes comparadas con la hoja base no tejida con el beneficio agregado de ser vuelto rígido para permitirle ser plegado sin la necesidad de cualquier estructura de soporte.

* Ejemplo 2 La composición aglutinante con 20% de AC 3001 + 80% de GL 730 fue aplicada a un medio encumbrado superior de 3.25 onzas por yarda cuadrada, preparada de acuerdo con la patente de los Estados Unidos de América No. 6,169,045, usando una aplicación de apretado y sumergido. El agregado aglutinante fue de aproximadamente 50% por peso. El medio tenía las siguientes propiedades físicas mostradas en la Tabla 2.

TABLA 2 Muestra Permeabilidad Rigidez Gurley al Aire Dirección Dirección Dirección Miligramos Cfm de de de Maquina Maquina Maquina Izquierda Derecha Promedio Ejemplo 289.6 4.76 4.34 4.55 1901.43 2 Las muestras del medio impregnado con AC 3001/GL 730 fueron cargadas con electreto , como se describe en el Ejemplo 1. Similarmente, el rendimiento de filtración fue elevado como se describe en el Ejemplo 1. La penetración del filtro del medio cargado sin electreto AC 3001/GL 730 fue de 96.1% ± 1.2%, seguido de la carga con electreto la penetración del filtro fue de 41.3% + 3.0%. Esto representa un 57% de disminución en la penetración de partículas NaCl de 3.0 mieras que pasan a través del medio de filtro.

La tela no tejida de la presente invención puede ser usada una variedad de aplicaciones diferentes, que incluyen, por ejemplo, como un medio de filtro, como un material trapeador y como un paño limpiador, entre otros usos . Adicionalmente, la tela no tejida puede ser usada en cualquier aplicación donde las telas no tejidas han sido previamente usadas para atrapar a tierra y otros detritos.

Aun cuando la invención ha sido descrita en detalle con respecto a incorporaciones específicas de la misma, y particularmente mediante el ejemplo descrito aquí, podrá ser evidente para aquellos con habilidad en el arte que varias alteraciones, modificaciones y otros cambios pueden ser hechos sin apartarse del espíritu y del alcance de la presente invención. Por lo tanto se tiene la intención de todas tales .odificaciones, alteraciones y' otros cambios sean abarcados as reivindicaciones.

Claims (17)

E I V I N D I C A C I O N E S
1. ' 1. Una tela no tejida carga con electreto que comprende : a. una tela no tejida de fibra continua; b. una composición aglutinante; en donde la composición aglutinante es aplicada a la tela no tejida de fibra continua, la composición aglutinante es curada para formar un compuesto aglutinante/tela no tejida, el compuesto es cargado con electreto.
2. 2. Un material de filtro que tiene un pliegue de autosoporte que comprende una tela no tejida cargada con electreto en donde la tela no tejida cargada con electreto comprende: a. una tela no tejida de fibra continua; b. una composición aglutinante; en donde la composición aglutinante es aplicada a la tela no tejida de fibra continua, la composición aglutinante es curada para formar un compuesto de aglutinante/tela no tejida, el compuesto es cargado con electreto y plegado.
3. 3. El material de filtro o tela no tejida cargada con electreto tal y como se reivindica en las cláusulas 1 ó 2, caracterizado porque la tela no tejida de fibra continúa comprende una tela no tejida de fibra unida con hilado.
4. 4. El material de filtro o tela no tejida cargada con electreto tal y como se reivindica en la cláusula 3, caracterizado porque la tela no tejida comprende fibras de monocomponentes, fibras de componentes múltiples y/o fibras de constituyentes múltiples .
5. 5. El material de filtro o tela no tejida cargada con electreto tal y como se reivindica en la cláusula 4, caracterizado porque la tela no tejida comprende fibras de componentes múltiples.
6. 6. El material de filtro o tela no tejida cargada con electreto tal y como se reivindica en la cláusula 5, caracterizado porque las fibras de componentes múltiples comprenden polipropileno como un primer componente y un polietileno como un segundo componente.
7. 7. El material de filtro o tela no tejida cargada con electreto tal y como se reivindica en la cláusula 1 6 2, caracterizado porque la composición aglutinante es impregnada en la tela no tejida.
8. 8. El material de filtro o tela no tejida cargada con 'electreto tal y como se reivindica en la cláusula 7, caracterizado porque la composición aglutinante comprende una resina acrilica.
9. 9. El material de filtro o tela no tejida cargada con electreto tal y como se reivindica en la cláusula 7, caracterizado porque el agregado de resina es de entre 10% y 70% basado sobre el peso del aglutinante y la tela no tejida.
10. 10. El material de filtro o tela no tejida cargada con electreto tal y como se reivindica en la cláusula 9, caracterizado porque el agrego de composición aglutinante es de entre 25 a 60% por peso.
11. 11. El material de filtro o tela no tejida cargada con electreto tal y como se reivindica en la cláusula 5, caracterizado porque la composición aglutinante es impregnada en espacios de intersticio o espacio hueco de la tela no tejida y el agregado de aglutinante está en el rango de 25% a 60% por peso, basado sobre el peso del aglutinante y de la tela no tejida.
12. 12. El material de filtro o tela no tejida cargada con electreto tal y como se reivindica en la cláusula 1 ó 2, caracterizado porque la composición aglutinante comprende una resina la cual refuerza la tela no tejida.
13. 13. El material de filtro o tela no tejida cargada con electreto tal y como se reivindica en la cláusula 2, caracterizado porque el compuesto exhibe un esfuerzo de rendimiento a tensiones de menos de 10% en el modo de doblado de manera que el compuesto de doblado exhibe poca o ninguna recuperación plástica.
14. ' 14. Un, proceso para formar una tela no tejida cargada con electreto que comprende: a. proporcionar una' tela no tejida 'de fibras' continuas; b. aplicar una composición aglutinante a la tela no tejida; c. curar la composición aglutinante para formar un material compuesto aglutinante/no tejido; cargar con electreto el compue
15. 15. El proceso tal y como se reivindica en la cláusula 14, caracterizado porque la composición aglutinante es impregnada en la tela no tejida.
16. 16. Un proceso para formar un material de filtro con un pliegue de autosoporte de un no tejido que comprende: a. proporcionar una tela no tejida de fibras continuas; b. aplicar una composición aglutinante a la tela no tejida; c. curar la composición aglutinante para formar un compuesto aglutinante/no tejido; d. cargar con electreto el compuesto para formar un compuesto cargado con electreto; y e. plegar el compuesto cargado con electreto.
17. 17. El proceso tal y como se reivindica en la cláusula 16, caracterizado porque la composición aglutinante es impregnada en la tela no tejida. R E S U M E La presente invención proporciona una tela no tejida' carga con electreto que puede usarse en una variedad de aplicaciones. La tela no tejida es preparada de fibras continuas y una vez formada, es aplicada una composición aglutinante de la tela no tejida. Generalmente, la composición aglutinante es rociada sobre o impregnada en la tela no tejida y la composición aglutinante es curada formando un material compuesto aglutinante/de tela no tejida. Después de que la composición aglutinante es curada, el compuesto es cargado con electreto. La aplicación de la composición aglutinante a la tela no tejida proporciona la tela no tejida con rigidez y con características de manera que ésta puede ser plegada y tales pliegues pueden ser retenidos sin el uso de un sustrato de soporte. Esto hace a la tela no tejida cargada con electreto altamente adecuada y de costo efectivo para los medios de filtro mediante el eliminar la necesidad para laminar los medios a un miembro de soporte.