MXPA05000745A - Elemento de filtro moldeado que contiene fibras cortadas termicamente unidas y microfibras electricamente cargadas. - Google Patents

Abstract

La presente invencion se refiere a un elemento de filtro que comprende una tela moldeada porosa 10' que contiene fibras cortadas termicamente unidas 12 y microfibras electricamente cargadas no termicamente unidas 14. La tela moldeada es retenida en su configuracion moldeada, al menos en parte, por las uniones entre las fibras cortadas 12 en los puntos de interseccion de fibras 13. La tela se puede moldear, por ejemplo, en la forma de mascarilla facial de filtracion 16.

Description

ELEMENTO DE FILTRO MOLDEADO QUE CONTIENE FIBRAS CORTADAS TERMICAMENTE UNIDAS Y MICROFIBRAS ELECTRICAMENTE CARGADAS Campo de la Invención La presente invención pertenece a un elemento de filtro moldeado que incluye fibras cortadas térmicamente unidas y microfibras eléctricamente cargadas no térmicamente unidas. Los elementos de filtro de esta invención se pueden usar en mascarillas faciales que protegen al usuario y otros de la exposición a contaminantes.

Antecedentes de la Invención Los elementos de filtro que usan microfibras para capturar particulados en el aire se han conocido y usado por muchos años. Los elementos de filtro que contienen microfibras comúnmente se usan en respiradores para suministrar aire filtrado limpio al usuario - véase, por ejemplo, Patente U.S. 5,656,368 de Braun et al., Patente U.S. 5,307,796 de Kronzer et al., y Patente U.S. 4,729,371 de Krueger et al. Una carga eléctrica típicamente se coloca en las microfibras para mejorar su eficiencia de captura. En 1980, Kubik et al. describió un método para introducir una carga eléctrica continua en las microfibras sopladas en fusión durante la formación de fibras (véase Patente U.S. 4,215,682) . Después del desarrollo de Kubik et al., otras Ref. 161082 técnicas de carga se desarrollaron para hacer microfibras de electreto - véase, por ejemplo, Patentes U.S. 4,588,537 de laase et al., 5,227,172 de Deeds et al., y 5,496,507 de Angadj ivand et al . Cuando se usa como un elemento de filtro, las telas de microfibras eléctricamente cargadas comúnmente se han soportado por otra estructura. Aunque las telas típicamente poseen suficiente integridad para ser manejables por si mismas como una estera, las mismas no poseen suficiente rigidez estructural para exhibir más retención de forma transitoria. Por consiguiente, en respiradores, las telas de filtro que contienen microfibras regularmente se soportan por una capa de conformación permanentemente moldeada. La tela de filtro se coloca sobre la capa de conformación y se asegura a esta para adoptar su configuración moldeada. Los ejemplos de patentes que describen el uso de una capa de conformación separada para soportar una capa de filtro que contiene microfibras en un respirador incluyen las Patentes U.S. 4,536,440 de Berg, 4,807,619 de Dyrud et al., y 4,850,347 de Skov. En las patentes Berg y Dyrud et al., la capa de conformación comprende fibras que se unen entre si y a otras fibras en los puntos de intersección de fibras en toda la tela moldeada. Las fibras que se usan para lograr la configuración moldeada deseada de la capa de conformación preferiblemente son fibras de bicomponente térmicamente unibles que son más bien de tamaño largo o recorrido, es decir, 10 denier o mayor. En Skov, la capa de conformación toma la forma de una malla de plástico moldeada, calada. Además de estas estructuras, las telas de filtrado de microfibras poliméricas también han sido retenidas en una configuración formada a través del uso de tejidos, bandas espaciadas, filamentos, o fibras - véase Patente U.S. 5,656,368 de Braun et al., la cual describe colocar estos elementos de retención de forma a través de las partes superiores de las corrugaciones en una tela no tejida para mantener su condición corrugada. Braun et al. también explica que las telas no tejidas de microfibras poliméricas necesitarán ser mantenidas en una condición esponjada para obtener el funcionamiento de filtración óptimo. Los parámetros de filtración tal como caída de presión y vida útil pueden ser negativamente impactados cuando las telas de microfibras poliméricas se compactan. En todavía otro procedimiento para mantener la forma de una tela no tejida de microfibras, la retención de forma se proporciona no por una estructura externa tal como una capa de conformación sino en su lugar por las microfibras mismas. En este procedimiento, que se describe en la Patente U.S. 6,057,256 de Krueger et al., las microfibras se hacen de dos componentes: el primero es un componente de soporte de fibra, y el segundo es un componente de unión o de termo-ablandamiento. Durante el moldeo, la tela se caliente a una temperatura mayor de la temperatura de ablandamiento del segundo componente para crear uniones entre las fibras adyacentes. Las uniones ocurren donde los componentes ablandados se acoplan entre si en los puntos de intersección de fibras. Por consiguiente, mientras que el primer componente proporciona el soporte fibroso a la tela, lo cual previene que se colapse o junte, el segundo componente permite que se moldee en una forma particular. El producto también puede incluir fibras cortadas para abrir o aflojar la tela. Con la excepción del producto de microfibras de bicomponente descrito por Krueger et al., los medios para soportar y proporcionar la forma a una tela de filtro que contiene microfibras se logran por una estructura de soporte no integral o separada. Estos productos, por lo tanto, requieren que la tela que contiene microfibras se manufacture separada de la estructura de soporte y también requieren que exista un aparato para unir los dos elementos conjuntamente para crear el artículo compuesto resultante. El uso de estas etapas de fabricación adicionales, y la necesidad del equipo de fabricación adicional para realizar estar etapas, se adiciona al costo final del producto. Además, necesita que se tome cuidado cuando se manejan las telas que contienen microfibras de modo que las telas no lleguen a dañarse y sufrir una pérdida en el funcionamiento de filtración como se enseña por Braun et al. Aunque Krueger et al . fueron capaces de lograr un elemento de filtro que contiene microfibras, moldeado sin usar una estructura de soporte separada, su producto, sin embargo, depende de las microfibras mismas para otorgar la estructura a la mascarilla. Cuando las microfibras llegan a unirse conjuntamente para este propósito, tienen una tendencia a no servir completamente para su misión primaria de filtrar partículas de la corriente de aire que pasa a través de la tela.

Breve Descripción de la Invención La presente invención proporciona, en breve resumen, un nuevo elemento de filtro que puede adecuadamente comprender o consistir esencialmente de una tela moldeada porosa que contiene fibras cortadas térmicamente unidas y microfibras eléctricamente cargadas no térmicamente unidas. La tela moldeada es retenida en su configuración moldeada, al menos en parte, por las uniones entre las fibras cortadas en los puntos de intersección de fibras. El elemento de filtro de la invención permite que una estructura conformada sea creada sin usar una estructura de soporte separada. El elemento de filtro de la invención también no necesita unir las microfibras conjuntamente para propósitos de mantener la forma moldeada de la tela no tejida. Debido a que las fibras cortadas térmicamente unidas y las microfibras eléctricamente cargadas no térmicamente unidas están presentes en la misma capa, la tela se puede moldear en una variedad de configuraciones sin usar microfibras de bicomponente térmicamente unidas. También no existe necesidad de una estructura de soporte separada o una necesidad de unir la capa de microfibras a la estructura adicional . Los elementos de filtro de la presente invención pueden producir una combinación deseable de buen funcionamiento de filtración y buena integridad estructural, aún aunque los elementos de filtro se pueden someter a compresión durante la operación de moldeo. El buen funcionamiento y características estructurales son capaces de ser logradas a pesar de antes considerar que los parámetros de filtración tal como caída de presión y vida útil podrán ser negativamente impactados cuando una tela no tejida o microfibras poliméricas se somete al manejo adicional tal como de una operación de moldeo. Las estructuras de filtración previamente conocidas, tales como aquellas descritas en la patente '368 de Braun et al., necesitan mantener una condición de tela esponjada para obtener funcionamiento de filtración óptimo. La presente invención, sin embargo, es capaz de demostrar buenas propiedades mecánicas y de filtración, en conjunto con una operación simplificada para crear un elemento de filtro conformado. La presente invención, por lo tanto, puede producir un elemento de filtro moldeado que es un buen candidato para el uso en una mascarilla respiratoria moldeada.

Glosario En referencia a la invención, los siguientes términos se definen como se describe posteriormente: "denier" significa el peso en gramos de 9,000 metros de filamento; "eléctricamente cargada" significa que las fibras poseen carga eléctrica que es capaz de ser medida y está presente en las fibras para más duración transitoria; "elemento de filtro" significa una estructura permeable a fluido que es capaz de remover los contaminantes de un fluido que pasa a través de esta; "microfibras " significa fibras que tienen longitud indeterminada y que tienen un diámetro de fibra geométrico promedio de aproximadamente 15 micróraetros (µp?) o menos; "tela moldeada" significa una estructura que es sustancialmente mayor en dos dimensiones que en una tercera y que se ha formado en una forma deseada tal como una mascarilla facial, un filtro de horno, un panel o serie de paneles, etcétera; "temperatura de moldeo" significa la temperatura a la cual la tela se calienta para realizar el moldeo; "no térmicamente unida" significa que las fibras sustancialmente no se unen a las fibras de contacto adyacentes después de ser calentadas a una temperatura adecuada para el moldeo de una tela en la cual las fibras no térmicamente unidas están contenidas; "poroso" significa permeable a fluido; "solidez" significa el por ciento de sólidos en una tela y se expresa como una fracción no unitaria donde un número mayor indica una fracción de sólidos mayor; y "temperatura de ablandamiento" significa la temperatura inferior a la cual un componente de fibra se ablanda a un grado que permite que el componente de fibra se una a otra fibra y retenga esta condición unidad cuando se enfría ; "fibras cortadas" significa fibras que tienen longitud determinada; "fibras térmicamente unibles" significa fibras que pueden unirse a fibras de contacto adyacentes después de ser calentadas a al menos arriba de su temperatura de ablandamiento y posteriormente ser enfriadas; "fibras térmicamente unidas" significa fibras que son unidas a fibras de contacto adyacentes después de ser calentadas a al menos arriba de su temperatura de ablandamiento y posteriormente ser enfriadas.

Breve Descripción de las Figuras La figura 1 es una fotografía (amplificada 100 x) de una tela no tejida 10 que se puede moldear para producir un elemento de filtro de acuerdo con la presente invención. La figura 2 es una fotografía (amplificada 100 x) de una tela 10' que se ha moldeado para producir un elemento de filtro de acuerdo con la presente invención. La figura 3 es una vista lateral que muestra un ejemplo de una mascarilla facial de filtración 16 de la presente invención que se usa por una persona. La figura 4 es una vista en sección que se toma a lo largo de las líneas 4-4 de la figura 3. La figura 5 es una vista en sección parcial de un aparato 29 que se puede usar para formar una tela 10 que contiene tanto fibras cortadas como microfibras . La figura 6 es una vista en perspectiva de un aparato de rocío de chorro de agua que se puede usar para impartir la carga eléctrica a una tela fibrosa 10. La figura 7 es una vista lateral, en sección transversal parcial, de un aparato 54 que se puede usar para formar un cuerpo de mascarilla facial 22 de acuerdo con la presente invención.

La figura 8 es una vista en sección transversal que se ha tomado a lo largo de las líneas 8-8 de la figura 7. La figura 9 es una vista en sección transversal que se ha tomado a lo largo de las líneas 9-9 de la figura 7.

Descripción Detallada de las Modalidades Preferidas La figura 1 muestra una tela no tejida 10 que se puede usar para producir un elemento de filtro moldeado de conformidad con esta invención. Como se muestra en la foto, la tela 10 puede comprender fibras cortadas térmicamente unibles 12 y mícrofibras no térmicamente unidas 14. Las fibras cortadas 12 se distribuyen en toda la red de mícrofibras no térmicamente unidas 14. Las fibras cortadas térmicamente unibles 12 proporcionan una tela más esponjada, menos densa que una tela hecha de las mícrofibras no térmicamente unidas solas. La tela pre-moldeada típicamente tiene una solidez de aproximadamente 5 a 30%, más típicamente de aproximadamente 10 a 20%. En una modalidad preferida, la tela comprende aproximadamente 30 a 70% en peso de fibras cortadas térmicamente unibles, y más preferiblemente de aproximadamente 40 a 60% en peso de fibras cortadas térmicamente unibles, basado en el peso de las fibras en la tela. La tela preferiblemente también comprende aproximadamente 30 a 70% en peso de mícrofibras no térmicamente unibles, y más preferiblemente de aproximadamente 40 a 60% en peso de microfibras no térmicamente unibles, basado en el peso de las fibras en la tela. En una modalidad más preferida, podría existir aproximadamente 50 a 60% en peso de microfibras, y aproximadamente 40 a 50% en peso de fibras cortadas. Por consiguiente, es preferido que la tela contenga más microfibras que fibras cortadas en peso. Las fibras cortadas 12 son térmicamente unibles, lo cual permite que estas fibras se unan a fibras de contacto adyacentes después de que se han calentado arriba de su temperatura de ablandamiento y se han enfriado. Las fibras cortadas tienen una longitud determinada, es decir, típicamente son cortadas a máquina a una longitud identif icable o predeterminada específica. También se pueden hacer por procesos donde el diámetro de fibra más cercanamente se asemeja al diámetro del orificio a través del cual la fibra se extruye. La longitud de las fibras cortadas típicamente es menor de 2 pies o 0.61 metros, o es menor de 1 pie o 0.305 metros. Las fibras cortadas preferiblemente podrían tener una longitud de aproximadamente 1 a 8 centímetros (cm) (0.4 pulgadas a 3.2 pulgadas) , más preferiblemente de 2.5 cm a 5 cm (1 a 2 pulgadas) . El diámetro de fibra geométrico promedio para las fibras cortadas generalmente es mayor de aproximadamente 15 pm en promedio, y típicamente es mayor de 20, 30, 40, ó 50 im en promedio. Este diámetro de fibra se puede calcular de acuerdo con la prueba descrita posteriormente. Las fibras cortadas generalmente también tienen un denier mayor de aproximadamente 3g/9,000 m, y mayor de aproximadamente 4g/9,000 m. En el límite superior, el denier típicamente es menor de aproximadamente 50 g/m y más comúnmente es menor de aproximadamente 20 g/m a 15 g/m. Las fibras cortadas típicamente son de la variedad sintética de modo que se pueden unir entre si durante el proceso de moldeo. Las fibras cortadas típicamente se hacen de materiales poliméricos que se ablandan y unen a otras fibras cuando se calientan y enfrían. Las fibras cortadas que son adecuadas para el uso en la presente invención se pueden preparar de tereftalato de polietileno, poliéster, polietileno, polipropileno, copoliéster, poliamida, o combinaciones de los mismos. Las fibras cortadas típicamente retienen mucho de su estructura de fibra después de la unión. Las fibras cortadas pueden ser fibras rizadas similares a las fibras descritas en la Patente U.S. 4,118,531 de Hauser. Las fibras rizadas tienen un carácter ondulado, encrispado, o áspero a lo largo de su longitud. Las fibras cortadas preferiblemente comprenden fibras rizadas que comprenden aproximadamente 10 a 30 rizos por cm (5.1 a 11.9 rizos por pulgada) . Las fibras cortadas pueden ser fibras de componente único o fibras de componentes múltiples. Los ejemplos de fibras cortadas térmicamente unibles, de componente único, comercialmente disponibles incluyen KOSA T-255, T-259, T-271, y T-295, disponibles de Kosa de Charlotte, North Carolina; y Type 410 PETG, Type 110 PETG, disponibles de Foss Manufacturing Inc., de Hampton, New Hampshire. Las fibras de componentes múltiples pueden tener dos o más componentes de fibra, donde al menos uno de los componentes se ablandará durante el calentamiento para permitir que las fibras cortadas se unan entre si en los puntos de intersección de fibras. Las fibras de componentes múltiples pueden ser fibras de bicomponente que tienen una configuración lado a lado coextensiva, una configuración de núcleo con cubierta concéntrico coextensiva, o una configuración de núcleo con cubierta elíptico coextensiva. Las fibras de bicomponente generalmente se caracterizan por tener dos componentes de fibra principales. Los ejemplos de fibras de bicomponente que se pueden usar como las fibras cortadas térmicamente unidas en la presente invención incluyen KOSA T-254, T-256, y fibras de bicomponente de polipropileno/polietileno (CHISSO ES, ESC, EAC, EKC) y fibra de bicomponente de polipropileno/polipropileno (CHISSO EPC) y fibra de bicomponente de polipropileno/polietilen-tereftalato (CHISSO ETC) vendida por Chisso Inc. de Osaka, Japón. Las microfibras que se usan en la presente invención tienen un diámetro de fibra geométrico promedio de aproximadamente 15 µp? o menos, más típicamente de aproximadamente 12 µp? o menos. Las fibras cortadas diferentes, las cuales tienen longitud específica o identificable , las microfibras tienen una longitud indeterminada. El diámetro de fibra geométrico promedio de las microfibras generalmente es aproximadamente 3 a 10 pm. Las microfibras pueden tomar la forma de una tela enredada de microfibras sopladas en fusión eléctricamente cargadas. Las microfibras sopladas en fusión o BMF se pueden crear extruyendo un material formador de fibra a través de un orificio de troquel en una corriente gaseosa - véase, por ejemplo, Patente U.S. 4,215,682 de Kubik et al. Las microfibras sopladas en fusión, cuando se enredan de forma aleatoria en una tela, típicamente tienen suficiente integridad para ser manejadas por si mismas como una estera. Pero típicamente no se pueden moldear en una configuración deseada sin impactar adversamente las propiedades de filtración de la tela. Los ejemplos de materiales que se pueden usar para hacer microfibras sopladas en fusión se describen en la Patente U.S. No. 5,706,804 de Baumann et al.. Patente U.S. No. 4,419,993 de Peterson, Patente de Reemisión U.S. No. Re. 28,102 de Mayhew, Patentes U.S. 5,472,481 y 5,411,576 de Jones et al., y Patente U.S. 5,908,598 de Rousseau et al . Las microfibras sopladas se pueden preparar esencialmente a partir de cualquier resina formadora de fibra termoplástica . Para asegurar que las telas mantienen las propiedades de electreto satisfactorias o separación de carga, las microfibras se forman a partir de resinas no conductoras, es decir, resinas que tienen una resistividad de volumen de 1014 ohm-centímetros o mayor a la temperatura ambiente (22 °C) . Preferiblemente, la resistividad de volumen es aproximadamente 1016 ohm-cm o mayor. La resistividad del material formador de fibra polimérica se puede medir de acuerdo con una prueba estandarizada ASTM D 257-93. El material formador de fibra usado para formar las fibras sopladas en fusión también deberá estar sustancialmente libre de componentes tales como agentes antiestáticos que podrán incrementar la conductividad eléctrica o de otra formar interferir con la capacidad de la fibra para aceptar y mantener las cargas electrostáticas. Algunos ejemplos de polímero que se pueden usar en el material formador de fibra polimérica incluyen polímeros termoplásticos que contienen policarbonatos, poliésteres, poliamidas, pol iuretanos , copolímeros de bloque tales como copolímeros de bloque estireno-butadieno-estireno y estireno-isopreno-estireno, y poliolefinas tales como polipropileno, polibutileno, y poli (4-metil-l-penteno) , o combinación de tales resinas. Para aplicaciones de filtración, las fibras comúnmente se hacen de poli-4-metil-l penteno y/o polipropileno. Preferiblemente, las microfibras sopladas en fusión se preparan a partir del homopolímero polipropileno debido a su capacidad de retener la carga eléctrica, particularmente en ambientes húmedos. Además de las fibras cortadas térmicamente unidas y microfibras no térmicamente unidas, los elementos de filtro de la presente invención pueden comprender fibras cortadas no térmicamente unidas hechas de, por ejemplo, poliéster y/o polipropileno, incluyendo rayón viscoso y fibras FR para absorber humedad o proporcionar retardo a la llama. Los materiales fibrosos pueden contener aditivos para mejorar el funcionamiento de filtración, incluyendo los aditivos descritos en las Patentes U.S. 5,025,052 y 5,099,026 de Cráter et al. y también pueden tener bajos niveles de hidrocarburos extraíbles para mejorar el funcionamiento de filtración - véase, por ejemplo, Patente U.S. 6,213,122 de Rousseau et al . Las telas fibrosas también se pueden fabricar para tener resistencia a neblina aceitosa incrementada como se muestra en la Patente U.S. 4,874,399 de Reed et al., y en las Patentes U.S. 6,238,466 y 6,068,799, ambas de Rousseau et al. Las telas fibrosas pueden ser fluoradas como se describe en la Publicación Internacional O 00/01737. En una modalidad preferida para filtrar contaminantes en un ambiente de neblina aceitosa, las fibras tienen átomos de flúor en la superficie de las fibras como se enseña en las Patentes U.S. 6,409,806, 6,398,847 Bl y 6,397,458 de Jones et al. La figura 2 muestra una fotografía amplificada de una tela moldeada 10' que contiene tanto fibras cortadas térmicamente unidas como microfibras no térmicamente unidas. Como se muestra, las fibras cortadas 12 se unen entre si en los puntos de intersección de fibras 13. Las microfibras 14, por otra parte, generalmente han mantenido su orientación no unida. Aunque las fibras cortadas 12 se unen entre si en los puntos de intersección de fibras, las uniones no necesitan ocurrir en tales puntos. La unión de fibras solamente necesita ocurrir en un número de intersecciones suficientes para permitir que el producto moldeado retenga su forma deseada por más duración transitoria. La unión entre las fibras cortadas proporciona una malla de fibras de tres dimensiones semi-rígida en la tela moldeada 10'. Debido a que las fibras cortadas se calientan arriba de la temperatura de ablandamiento del componente de unión en las fibras, y tal vez a su temperatura de fusión, los componentes de unión de las fibras se ablandan y funden conjuntamente a un número suficiente de puntos donde las fibras hacen contacto entre si 13. Para evitar dañar o de otra forma alterar la integridad de las microfibras durante el proceso de moldeo, la tela se moldea adecuadamente por debajo de la temperatura de ablandamiento de esencialmente todos los componentes de las microfibras. Aunque las microfibras que se han producido por una técnica de soplado en fusión tenderán a unirse, o llegarán a enredarse seriamente, entre si durante el proceso de soplado en fusión, las microfibras generalmente no llegan a unirse entre sí durante el proceso de calentamiento de la operación de moldeo. Las microfibras, sin embargo, pueden unirse a las fibras cortadas cuando los componentes de unión en aquellas fibras se ablandan y posteriormente se endurecen. Como se muestra, las fibras cortadas 12 se funden y juntan en los puntos de intersección de fibras 13. Esta unión de las fibras cortadas es la que hace una contribución mayor a la estructura conformada del producto moldeado. El producto moldeado 10' comprende fibras cortadas y microfibras esencialmente en los mismos porcentajes de peso como la tela no moldeada descrita anteriormente con referencia a la figura 1. Los elementos de filtro moldeados de la presente invención pueden tener un espesor de aproximadamente 1.0 a 4 mm. Aunque espesores mayores de hasta 6 mm se pueden producir, el elemento de filtro comúnmente será aproximadamente 1.0 a 3.5 mm de espesor. Se ha descubierto en esta invención que el buen funcionamiento de filtración se puede lograr para el producto moldeado de la invención a espesores que son aproximadamente 1.3 a 3.0 mm. El elemento de filtro moldeado también puede tener una solidez de aproximadamente 5 a 30%, y típicamente de aproximadamente 10 a 20%. El peso base del elemento de filtro moldeado puede ser aproximadamente 50 a 300 gramos por metro cuadrado (g/m2) , típicamente de aproximadamente 100 a 200 g/m2. La figura 3 muestra un ejemplo de un producto moldeado que se puede producir de una tela moldeada tal como una mostrada en la figura 2. Como se ilustra, el producto moldeado puede tomar la forma de una mascarilla respiratoria en forma de taza 16 que se ajusta sobre la nariz y boca de un usuario. La mascarilla facial 16 puede tener una válvula de exhalación (no mostrada) colocada centralmente en el cuerpo de mascarilla para permitir que el aire exhalado llegue a ser purgado rápidamente del interior de mascarilla. La mascarilla 16 se puede configurar en una configuración generalmente en forma de taza cuando se usa cómodamente para ajustarse sobre una nariz y boca de la persona. La mascarilla 16 de manera deseable se forma para mantener un contacto sustancialmente sin fugas con la cara del usuario en su periferia 18. La mascarilla 16 se puede estirar ajustadamente contra la cara del usuario alrededor de la periferia de la mascarilla por un arnés tales como bandas 20 que se extienden detrás de la cabeza y cuello del usuario cuando la mascarilla se usa. La mascarilla 16 forma un espacio de gas interior entre el cuerpo de mascarilla y la cara del usuario. Este espacio de gas interior se separa del aire ambiental o atmosférico por el cuerpo de mascarilla 22. El aire que se inhala por el usuario, por lo tanto necesita pasar a través del cuerpo de mascarilla 22 antes de que pueda entrar a las vías respiratorias del usuario. La mascarilla 16 también puede tener un sujetador de nariz conformable 24 que se monta en el interior o exterior del cuerpo de mascarilla, o posiblemente entre las capas adicionales, si está presente, para proporcionar un ajuste exacto sobre la nariz y donde la nariz se encuentra con el pómulo. La mascarilla facial de filtración 16 no necesariamente necesita exhibir la configuración mostrada en la figura 3. La mascarilla puede tomar otras configuraciones tal como la mascarilla plegada plana mostrada en las Patentes U.S. 6,026,511, 6,123,077, y 6, 394,090 Bl . 0 puede tener la configuración en forma de taza expandida como se muestra en la Patente U.S. 4,827,924 de Japuntich. El sujetador de nariz 24 puede tener la configuración descrita en la Patente U.S. 5,558,089 de Castiglione. La mascarilla también podrá tener un sello de indicación de ajuste termocrómico en su periferia para permitir que el usuario fácilmente se cerciore si un ajuste apropiado se ha establecido - véase Patente U.S. 5,617,849 de Springett et al. Además, el elemento de filtro de respirador podrá ser moldeado para el uso en un cartucho de filtro que tiene una forma particular, por ejemplo, una forma curvada para residir más cerca a una cara del usuario. El cartucho de filtro se podrá unir de forma removible a una pieza de la cara que se ajusta sobre la nariz y boca de una persona tal como el cuerpo de mascarilla elastomérica descrito en la Patente U.S. 5,062,421 de Burns and Reischel .

La figura 4 muestra una sección transversal del cuerpo de mascarilla 22 de la figura 3. Como se muestra, el cuerpo de mascarilla 22 solamente tiene una capa para proporcionarlo con sus propiedades de filtración y con sus propiedades de retención de forma. Como se indicó anteriormente, las mascarillas que se han hecho en el pasado generalmente han incluido una capa o estructura de soporte separada para proveer la mascarilla con su integridad estructural. La presente invención, sin embargo, puede proporcionar una mascarilla facial de filtración que demuestra muy buen funcionamiento de filtración sin usar capas de conformación separadas y capas de filtro que contienen microfibras. La filtración y propiedades estructurales se pueden incorporar en una capa única que incluye tanto fibras cortadas térmicamente unidas como microfibras no térmicamente unibles. Aunque se puede lograr buena filtración en un producto de capa única, otras capas tales como las capas de medios de filtro adicionales, incluyendo capas de telas BMF eléctricamente cargadas se pueden usar para mejorar las propiedades de filtración. Tales telas se han descrito previamente - véase Patente U.S. 4,795,668 de Krueger et al, 4,874,399 de Reed et al, 4,988, 560 de Meyer et al, y 5,496,507 de Angadjivand et al. Otros ejemplos de medios de filtro que se podrán usar incluyen aquellos que se describen en las Patentes U.S. 5,898,981, 5,419,953, 4,798,850, 4,215,682, 4,178,157, 3,998,916, y 3,644,605. Estos tipos básicos de medios de filtro pueden incluir medios de filtración de aire compuestos de capas múltiples que usan una capa de pre-filtro retardante a la llama, un material de filtro de fibra mezclada, y telas de fibras eléctricamente cargadas fibriladas. Además, la materia particulada, tal como particulado activo (el cual es materia particulada que es capaz de servir como una función, incluyendo adsorción, absorción, catálisis, etc.), por ejemplo, carbón activado, se puede introducir en la tela -véase, por ejemplo, Patente U.S. 3,971,373 de Braun - para producir un elemento de filtro que tiene la capacidad de remover no solamente materia particulada sino también contaminantes gaseosos tal como gas ácido, vapor orgánico, amoníaco, y combinaciones de tales gases. Los elementos de filtro de la invención pueden lograr muy buen funcionamiento de filtración, como se señala por el Factor de Calidad, QF, parámetro descrito posteriormente. Los valores QF mayores de 0.30 (mm de H20) _1, y aún mayores de 0.40 (mm de H2O)'1, y aún mayores de 0.70 ó 0.80 (mm de H20) _1 pueden ser obtenibles. Además de ser usada en una mascarilla respiratoria, la presente invención puede proporcionar otras estructuras conformadas, incluyendo filtros de aire que toman una forma corrugada o plegada para el uso como, por ejemplo, un filtro de horno, un filtro de aire de cabina tal como para el uso en un automóvil, bote, o avión y filtro de aire ambiental, incluyendo filtros de aire acondicionado. La figura 5 muestra un arreglo de un aparato 29 que es útil para preparar una tela 10 que contiene tanto fibras cortadas como microfibras sopladas en fusión. Este aparato 29 prepara telas de microfibras sopladas en fusión extruyendo el material formador de fibra fundida a través de un orificio de troquel 30. Sopladas en solución, y otros tipos de microfibras, también se pueden usar para hacer microfibras adecuadas para el uso en la presente invención. La porción de soplado de microfibra del aparato ilustrado puede ser una estructura convencional como se enseña, por ejemplo, en Wente, Van A. Superfine Thermoplastic Fibers, 48 Indus. Engn. Chem. 1342 et . seq. (1956), o en el Reporte No. 4364 de los Naval Research Laboratories (Mayo 25, 1954) titulado Manufacture of Superfine Organic Fibers por Wenke, V. An. ; Boon, C.D.; y Fluharty, E.L. Tal estructura incluye un troquel 26 que tiene una cámara de extrusión 28 a través de la cual un material formador de fibra derretido se hace avanzar. Los orificios de troquel 30 se pueden arreglar en línea a través de un extremo delantero de la cara de troquel a través de la cual el material formador de fibra se extruye. Los orificios de gas cooperantes 32 se ubican adyacentes al troquel 30 y permiten que un gas, típicamente aire caliente, se forcé a muy alta velocidad a través de estos. Las corrientes gaseosas de alta velocidad estiran y disminuyen el material formador de fibra extruido. El material formador de fibra luego se solidifica cuando las microfibras viajan a un colector 34. El colector 34 típicamente es una criba finamente perforada, la cual en este caso está en una banda de circuito cerrado. El colector puede tomar formas alternativas, sin embargo, tal como una criba plana o un tambor o cilindro. El colector también puede tener una superficie de formación generalmente cilindrica que gira alrededor de un eje y se mueve en la dirección del eje de modo que un punto seleccionado en el colector se mueve en una configuración helicoidal - véase Patente U.S. 6,139,308 de Berrigan et al. Un aparato de retiro de gas se puede colocar detrás de la criba para ayudar en la deposición de las fibras y remoción del gas. Las fibras cortadas térmicamente unibles 12 se pueden introducir en la corriente de microfibras sopladas 14 en el aparato ilustrativo mostrado en la figura 5 a través del uso de un cilindro desmotador 36 colocado arriba del aparato de soplado de microfibras. Una tela 38 de fibras voluminosas, típicamente una tela no tejida, floja, tal como se prepara en una máquina deshilachadora o "Rando- ebber" , se impulsa a lo largo de una mesa 40 bajo un cilindro impulsor 42 donde el borde frontal se acopla contra el cilindro desmotador 36. El cilindro desmotador 36 gira en la dirección de la flecha y arranca las fibras del borde frontal de la tela 38, separando las fibras una de la otra. Las fibras arrancadas se transportan en una corriente de aire a través de un conducto o canal 42 incluido y en la corriente de microfibras sopladas donde pueden llegar a mezclarse con las microfibras. La corriente de aire se genera inherentemente por la rotación del cilindro desmotador, o la corriente de aire se puede aumentar por el uso de un soplador o ventilador auxiliar que opera a través de un conducto 44. La corriente mezclada de fibras cortadas y microfibras luego continúa al colector 34 donde las fibras forman una tela 10 de fibras inter-mezcladas e inter-enredadas de forma aleatoria. Bajo examinación cercana, las fibras cortadas y microfibras se pueden mezclar completamente - por ejemplo, libres de grupos de fibras cortadas, es decir, colecciones de fibras cortadas de un centímetro o más de diámetro tal como se podrían obtener si una sección cortada de estopa de extremos múltiples de fibras cortadas no fueran separadas o si las fibras cortadas fueran formadas en bola con untamente antes de ser introducidas en la corriente de microfibras. La tela resultante 10 se puede retirar del colector y enrollar en un rodillo de almacenamiento y se puede procesar posteriormente en operaciones de corte, manejo, o moldeo. La tela compuesta preparada puede consistir de una capa única depositada por el aparato como se muestra, o puede ser un producto de capas múltiples en el cual las capas típicamente son distinguibles a al menos inspección casual. Los productos de capas múltiples se pueden formar ya sea pasando la tela colectada bajo un aparato de mezclado y deposición tal como se ilustra en la figura 5 dos o más veces o teniendo aparato de mezclado y deposición adicional colocado a lo largo de la longitud de una banda de colección . Los elementos de filtro de la invención tienen una carga eléctrica impartida a la tela para mejorar su eficiencia de filtración. La carga eléctrica se puede incluir en las microfibras solas, o tanto en las microfibras como fibras cortadas. Si también se desea que las fibras cortadas sean cargadas, necesitan tener una superficie no conductora de modo que cualquier carga que se coloca en las fibras no se disipe. Por consiguiente, las fibras cortadas se deberán hacer áe un material polimérico no conductor como se describió anteriormente con respecto a las microfibras . Los medios de filtro que utilizan microfibras sopladas en fusión eléctricamente cargadas se describen, por ejemplo, en las Pat . U.S. Nos. 5,968,635 de Rousseau, et . al. Las fibras pueden incluir agentes modificadores de superficie tal como flúor para mejorar el funcionamiento de filtración de neblina aceitosa - véase Patente U.S. 6,398,847 Bl de Jones et al. La carga eléctrica se puede impartir a telas fibrosas no tejidas usando técnicas conocidas descritas, por ejemplo, en la Patente U.S. 4,215,682 de ubik et al.. Patente U.S. 4,592,815 de Nakao, y Patente U.S. 5,496,507 de Angadj ivand et al . Estos métodos pueden incluir hidrocarga como se describe en la patente '507 de Angadj ivand et al. o pueden incluir carga de corona como se describe en la patente '815 de Nakao, o combinaciones de tales técnicas. Además, las técnicas de tribocarga se pueden usar como se describe en la Patente U.S. 4,798,850 de Brown et al. Técnicas de carga más recientes también se describen en la Patente U.S. 6,375,886 Bl de Angadjivand y Patente U.S. 6,406,657 de Eitzman et al. y en las Solicitudes de Patente U.S. Series Nos. 09/416,216 y 09/548,892, publicadas como Publicaciones de Patente Internacional WO 01/27381 y WO 01/80257, respectivamente. Estas técnicas más nuevas pueden incluir el uso de líquidos polares no acuosos y otros métodos para lograr suficiente contacto entre el agua y/o líquido polar y las fibras. Un método de hidrocarga conocido incluye hacer chocar una corriente de gotitas de agua en una tela a una presión suficiente para proporcionar la carga de electreto que mejora la filtración. La presión necesaria para lograr resultados óptimos puede variar dependiendo del tipo de rociador usado, el tipo de polímero del cual la tela se forma, la concentración de aditivos al polímero, y el espesor y densidad de la tela, y si el pre-tratamiento tal como tratamiento de superficie con corona se realiza antes de la hidrocarga. Generalmente, las presiones en el intervalo de aproximadamente 10 a 500 psi (69 a 3450 kPa) son adecuadas. Preferiblemente, el agua usada para proporcionar las gotitas de agua es relativamente pura. Es preferible agua destilada o desionizada a agua de grifo. La figura 6 muestra un ejemplo de medios de rocío adecuados 45 para cargar una tela. La tela fibrosa 10 se transporta en medios de soporte 46 que pueden estar en la forma de una banda, preferiblemente porosa, tal como un tejido o tamiz de malla. Los chorros de agua 48 en la cabeza de chorro agua 50 proporcionan el rocío de agua con una bomba (no mostrada) proporcionando la presión de agua. Los chorros de agua 48 chocan en la tela 10 en los puntos de choque 52. Preferiblemente, se proporciona un vacío debajo de un soporte poroso para extraer el rocío a través de la tela y para reducir requerimientos de secado por energía. Los ejemplos adicionales de medios de rocío adecuados para cargar las telas no tejidas incluyen nebulizadores similares a los dispositivos mostrados en la patente '507 de Angadj ivand et al. En este dispositivo, el agua, la cual se proporciona a través de una línea de agua, y aire presurizado, el cual es proporcionado a través de la línea de aire, se suministran a una boquilla que impacta la tela con rociadores de acción de bomba de neblina de rocío donde una manigueta de bomba forza el agua proporcionada por los medios de suministro de agua a través de la boquilla para proporcionar una neblina de rocío. La cantidad de carga impartida a la tela se puede medir usando procedimientos conocidos, incluyendo técnicas de descarga térmicamente simulada (DTS) - véase, por ejemplo, Patente U.S. 6,375,886 Bl de Angadj ivand et al. El filtro de electreto moldeado preferiblemente contiene fibras que exhiben una carga eléctrica continua, típicamente una carga que persiste por la vida útil propuesta de un elemento de filtro . Las figuras 7-9 ilustran un aparato 54 para formar estructuras para mascarillas faciales de conformidad con un método de esta invención. Las estructuras 22 se pueden producir haciendo pasar una tela fibrosa no tejida 10 a través de una etapa de pre-revestimiento opcional 56, una etapa de calentamiento 58, y una etapa de moldeo en frío 60. Opcionalmente una tela de pulido o cubierta (no mostrada) se puede pasar en relación sobrepuesta a la tela 10 para proporcionar una sensación más confortable cuando está en contacto con la cara del usuario. Un ejemplo de una tela de cubierta adecuada se describe en la Patente U.S. 6,041,782 de Angadj ivand et al . Las telas de cubierta se pueden hacer de fibras hiladas o fibras sopladas en fusión, incluyendo microfibras . En la etapa de prerevestimiento 56, la tela 10 se calienta a un grado que los componentes de unión de las fibras cortadas en las superficies 62 y 64 de la tela se ablandan. La superficie inferior 62 y la superficie superior 64 de la tela 10 hacen contacto con los rodillos de calandra calientes 66 y 68 para ablandar los componentes unibles de las fibras. En los rodillos de calandra de salida 66 y 68, los componentes ablandados de las fibras se endurecen, y las fibras en las superficies 62 y 64 llegan a unirse entre si. La tela 10 luego se coloca en una banda de horno móvil 70 y entra a la etapa de calentamiento 58. En la etapa de calentamiento 58, los calentadores infrarrojos (IR) 72 y choques de aire caliente 74 a través de las perforaciones 76 calientan las fibras térmicamente unibles en la tela 10 para ablandar los componentes unidos de las fibras en toda la tela. La banda de horno 70 tiene una construcción de malla que permite que el calor IR y choque de aire caliente choquen en las superficies 62 y 64. Las condiciones de moldeo/calentamiento se deberán controlar cuidadosamente de modo que los componentes de microfibras se conserven en un estado no térmico unido. Esto se realiza previniendo la unión autógena del componente de microfibras durante el proceso de moldeo. Las uniones térmicas, tal como se proporciona por las fibras cortadas, proporcionan una malla ce fibras de tres dimensiones semi-rígida en el elemento de filtro moldeado. La malla de fibras unidas térmicas mantiene la mascarilla en su forma moldeada sin sustancialmente inhibir el flujo de aire a través de la red fibros . Después del calentamiento, la tela 10 se hace pasar a la etapa de moldeo en frío 60 mientras que los componentes unidos de las fibras en la tela 10 están aún blandos. La tela 10 luego se transporta en las bandas 78 y 80 y se coloca entre los miembros de moldeo no calientes 82 y 84 donde luego se moldea a las estructuras en forma de taza 22 o más particularmente a la forma de mascarillas faciales 22. Un arreglo tipo rueda giratoria 86 se puede emplear para proporcionar un proceso de moldeo continuo. El arreglo de rueda giratoria 86 incluye un primer y un segundo aparato de rotación 88 y 90 respectivamente. Los miembros de moldeo 82 y 84 giran en una rotación en el sentido contrario a las manecillas del reloj y en el sentido de las manecillas del reloj , respectivamente y cada uno es impulsado por una cadena 92 en las ruedas de cadena 78. En el punto de moldeo, los miembros 82 y 84, llegan conjuntamente para formar la tela 10 en las estructuras en forma de taza 22. El aparato mostrado en las figuras 7-9 es más completamente descrito en la Patente U.S. 5,307,796 de Kronzer et al. Los elementos de filtro y mascarillas faciales preparados de conformidad con la presente invención tienen las capas de conformación y filtración integralmente unidas conjuntamente, es decir, la retención de forma y buen funcionamiento de filtración se proporcionan en una tela moldeada única y no dos telas o capas separadas que posteriormente se unen conjuntamente, típicamente por un sello de borde de perímetro. La naturaleza integral del elemento de filtro de la invención no permitirá que los aspectos de conformación y filtración sean físicamente separados sin destruir el elemento de filtro mismo.

EJEMPLOS Los siguientes métodos de prueba se utilizaron para evaluar las telas y elementos de filtro moldeados.

Penetración de Particulado con Cloruro de Sodio La penetración y caída de presión para el filtro moldeado individual se determinó usando un Probador AFT, Modelo 8130, de TSI Incorporated , St . Paul, Minnesota. Se utilizó cloruro de sodio (NaCl) a una concentración de 20 miligramos por metro cúbico (mg/m3) como un aerosol de prueba. Las pruebas de aerosol se suministraron a una velocidad en la cara de 13.8 centímetros por segundo (cm/seg) . La caída de presión sobre el espécimen de filtro moldeado se midió durante la prueba de penetración y se reportó en milímetros de agua (mm de H20) .

Diámetro de Fibra Geométrico Promedio La determinación del diámetro de fibra geométrico promedio para las fibras usadas en las telas de la invención se puede realizar por análisis de imagen de fotomicrografías de un espécimen de tela. Los especímenes de tela se prepararon montando una muestra de tela en un adaptador de microscopio electrónico de exploración y revistiendo con vapor las fibras con aproximadamente 100 Angstroms (Á) de oro/paladio. El revestimiento se da usando un aparato de Metalización por bombardeo iónico en frío DENTON Vacuum Desk II (DENTON Vacuum, LLC, 1259 North Church Street, ooresto n, New Jersey, 08057, USA) con una fuente de revestimiento de cátodo de metalización por bombardeo atómico de 40 miliamperes a un vacío de cámara de 50 militorr suministrado con flujo de gas argón de 125-150 militorr. La duración del proceso de revestimiento fue aproximadamente 45 segundos. La muestra revestida luego se insertó en un microscopio electrónico de exploración LEO VP 1450 (LEO Electron icroscopy Inc, One Zeiss Drive, Thournwood, New York, New York 10594) y se formó en imagen a una inclinación de 0o, voltaje de aceleración de 15 kilovoltios (kV) , y 15 m de DT (distancia de trabajo) . Las imágenes electrónicas tomadas a amplificación de lOOOx se utilizaron para determinar diámetros de microfibras, y las imágenes tomadas a amplificaciones de 500 ó 250 se utilizaron para determinar diámetros de fibra cortada. Las imágenes electrónicas de la vista de superficie de un espécimen se analizaron usando una computador personal que corre el UTHSCSA (University of Texas Health Science Center in San Antonio) Image Tool para Windows versión 2.00 disponible de la Universidad de Texas. Para realizar un análisis de imagen, la Image Tool primero se calibró a la amplificación de microscopio y luego la imagen electrónica de un espécimen se procesó de modo que las fibras individuales se midieron a través de su anchura. Solamente las fibras individuales (fibras no juntadas o atadas) de cada imagen se midieron. Un mínimo de 18 a 20 fibras cortadas y un mínimo de 66 hasta 116 fibras de microfibras sopladas se midió de cada muestra. El tamaño de fibra se reportó como el diámetro promedio en micrómetros (µp?) para un número de conteo dado.

Determinación de Rigidez de Artículo Moldeado La rigidez de un elemento de filtro moldeado se midió usando un King Stiffness Tester, disponible de Jaking & Co . , Greensboro, North Carolina. La rigidez se determinó como la fuerza requerida para empu ar una sonda de cara plana, de 2.54 cm de diámetro a 8.06 cm (3.175 pulgadas) de profundidad en el elemento de filtro. El elemento de sonda se coloca al exterior del elemento de filtro y se orientó perpendicular a la plataforma sobre la cual el elemento de filtro se coloca para la prueba. Para una mascarilla facial de filtración moldeada, la mascarilla facial se coloca en una plataforma con el lado convexo de la mascarilla enfrentado hacia, y centrado bajo, la sonda. La sonda luego se desciende hacia la mascarilla a una velocidad de 33 mm/seg, haciendo contacto con la mascarilla facial y comprimiéndola al grado específico (21 milímetros) . Al final del descenso completo de la sonda, la fuerza (en Newtons) requerida para comprimir el artículo se registró.

Factor de Calidad (QF) El factor de calidad se determinó como sigue: La penetración y caída de presión se utilizaron para calcular un factor de calidad "valor de QF" del log(Ln) natural de la penetración de NaCl por la siguiente fórmula: QF (l/rrm de H2O) = -In {Penetración de NaCl (%) 100}/Caída de Presión (itm de H2O) Un valor de QF inicial mayor indica mejor funcionamiento de filtración inicial. Los valores de QF disminuidos efectivamente se correlacionan con el funcionamiento de filtración disminuido.

Ejemplo 1 Una tela de combinación de microfibras usada para formar el elemento de filtro moldeado de la presente invención se preparó de una mezcla de microfibras sopladas y fibras cortadas térmicamente unibles de acuerdo con el proceso descrito en la Patente U.S. 4,118,531 (Hauser) y mostrado anteriormente en la figura 5. El componente de microfibras sopladas de la tela de combinación se preparó usando una mezcla de polipropileno Fina Tipo 3960 disponible de FINA Oil and Chemical Co . , Houston, Texas y pol i -4 -metil -1-penteno tipo TPX-DX820 de Mitsui Petrochemical Industries, Ltd. de Tokio, Japón. Chemiassorb 944FL, disponible de Ciba Geigy Corporation, Hawthorne, New York, se incluyó como un aditivo de fusión. Las relaciones de peso de los componentes usados en el componente de microfibras sopladas fueron 98% de polipropileno, 1.2% de TPX-DX820, y 0.8% de Chimassorb 944FL. El peso base del componente de microfibras fue 98 gramos por metro cuadrado (g/m2) y el diámetro de fibra geométrico promedio se determinó que es 4.4 pm de acuerdo con la Prueba de Diámetro de Fibra Geométrico Promedio descrita anteriormente . Las fibras cortadas de bicomponente de unión térmica, mezcladas con la tela de microfibras para formar la tela de combinación, fue CELBOND tipo T254 disponible de KOSA, Charlotte, North Carolina. La fibra cortada de unión térmica tuvo una densidad lineal de 12 denier por filamento (dpf) y tuvo una longitud de corte de 38 mm. El diámetro de fibra geométrico promedio fue 33 pm. Las fibras cortadas se introdujeron directamente en la corriente de microfibras sopladas. El peso base del componente de fibra cortada en la tela fue aproximadamente 115 g/m2. El peso base total de la tela de combinación fue 214 g/m2. La tela de combinación fue hidrocargada de acuerdo con el proceso descrito en la Patente U.S. 5,496,507 de Angadj ivand et al. La hidrocarga se realiza haciendo pasar la tela sobre una ranura de vacío a una velocidad de 5 cm/seg mientras que se roció agua desionizada sobre la tela a una presión hidrostática de aproximadamente 620 kilo/pascales (kPa) de un par de boquillas rodadoras Teejet 9501 (disponibles de Spraying Systems Co . , de Wheaton, Illinois) que se montaron a alrededor de 10 cm aparte y se centraron a alrededor de 7 cm arriba de la ranura de vacío. La tela luego se invirtió, y el proceso de hidrocarga se repitió para permitir que ambos lados de la tela chocaran con el agua desionizada. El exceso de agua luego se removió haciendo pasar la tela una tercera vez sobre la ranura de vacío. La tela luego se dejó secar bajo condiciones ambientales por colgado . El moldeo de la tela cargada se da presionando la tela entre las partes de acoplamiento de un molde caliente en forma de taza semiesférico que fue aproximadamente 55 mm de altura y tuvo un volumen de aproximadamente 310 cm3. En este método de moldeo en caliente, las mitades superior e inferior del molde se calentaron a aproximadamente 110oC, y la tela se colocó entre las mitades del molde. El molde caliente luego se cerró a una abertura de 0.508 a 0.762 por aproximadamente 15 segundos. Después del tiempo especificado, el molde se abrió y el producto moldeado se removió. La caída de presión y penetración inicial de la mascarilla facial moldeada se midieron usando la Prueba de Penetración de Particulado AFT-8130. La rigidez del elemento se midió por el método de Prueba de Determinación de Rigidez de Artículo Moldeado. Los resultados de prueba se describen en la tabla 1 posterior.

Ejemplo 2 Un filtro en forma de taza moldeado se preparó como se describe en el ejemplo 1 excepto que la fibra cortada de bicomponente se reemplazó con una mezcla de 70% de CELBOND T254, (12 dpf, longitud de 38 mm) y 30% de fibras cortada de poliéster, disponible como Tipo 295, (15 dpf, longitud de 38 mm) . El diámetro de fibra geométrico promedio para la fibra cortada CELBOND T254 fue 33 pm, el diámetro de fibra geométrico promedio del Tipo 295 fue 35 pm, y el diámetro de fibra geométrico promedio de las microfibras fue 4.4 µp?. El peso base del componente de fibra cortada fue aproximadamente 130 g/m2. El peso base total de la tela de combinación fue aproximadamente 242 g/m2. El elemento de filtro en forma de taza moldeado en este ejemplo se probó y los resultados se muestran en la tabla 1 posterior.

Ejemplo 3 Un filtro moldeado se preparó como en el ejemplo 1 excepto que la fibra cortada de bicomponente se reemplazó con una mezcla de 49% de CELBOND T254 (12 dpf, longitud de 38 mm) , 21% de fibra cortada de poliéster, disponible como Tipo 295, (15 dpf, longitud de 38 mm) , y 7% de microtelas de microfibras como se describe en la Patente U.S. No. 4,813,946 de Insley. El diámetro de fibra geométrico promedio para la fibra cortada de CELBOND T254 fue 33 pm, el diámetro de fibra geométrico promedio del Tipo 295 fue 35 pm, y el diámetro de fibra geométrico promedio de las microfibras fue 4.4 pm. El aditivo de fusión, CHI ASSORB 944FL, que se utilizó en este ejemplo fue a 1.0% en peso sustituido por la combinación de TPX-DX820 /CHIMASSORB 944FL que se utilizó en el ejemplo 1. La relación de la microfibra soplada de polipropileno se elevó a 99% en peso. El peso base del componente de microfibras sopladas en la tela de combinación fue aproximadamente 52 g/m2, la fibra cortada fue aproximadamente 115 g/m2, y las microtelas de microfibras de aproximadamente 17 g/m2. El peso base total de la tela de combinación fue aproximadamente 219g/m2. El articulo del ejemplo 3 se probó para la caída de presión, penetración, y rigidez, y el Factor de Calidad se determinó .

Tabla 1 Los datos mostrados en la tabla 1 demuestran que la caída de presión se puede disminuir con la adición de fibra cortada y aún tener una rigidez de estructura moldeada mayor de 0.5 Newtons. La adición de microtelas de microfibras incrementa la caída de presión un poco pero luego también incrementa la rigidez.

Ejemplo 4 Una tela de combinación de microfibras sopladas se preparó como se describe en el ejemplo 1 usando 45% en peso de microfibras sopladas, y 55% en peso de fibra cortada de bicomponente de unión térmica. El diámetro de fibra geométrico promedio para la fibra cortada y microfibras fueron 33 y 4.4 um, respectivamente. En este ejemplo ni TPX ni CHIMASSO B se adicionaron a las microfibras . La tela de combinación resultante tuvo un peso base total de aproximadamente 100 g/m2. La tela se trató en ambas caras por fluoración como se describe generalmente en WO 00/01737. La tela del ejemplo se fluoró usando un reactor de plasma capacitivamente acoplado de placa paralela Modelo 2480 de PlasmaTherm, St. Petersburg, Florida. La abertura de electrodo se redujo de sus 15 cm a 1.6 cm en PlasmaTherm para este experimento. La muestra de tela se cortó en secciones de 20.3 cm por 30.5 cm y se colocó en el electrodo alimentado en el reactor. La cámara del reactor luego se cerró y se bombeó a una presión de cámara de aproximadamente 1.3 Pa o menos. Gas perfluoropropano C3Fe disponible de 3M Company, St. Paul, Minnesota se midió en la cámara a una proporción de 83 cm3/min estándar hasta que se alcanzó una presión de cámara de 40 Pa. Los electrodos de la cámara luego se energizaron a 1000 Watts usando unos 13.56 MHz de un suministro de energía, y la tela se trató por un minuto. El plasma luego se extinguió, y el suministro de gas se discontinuó. La cámara luego se evacuó y se venteó a presión atmosférica antes de que la muestra se removiera, se apagó, y se colocó de nuevo en el reactor. El proceso se repitió, con ambas caras de la tela que recibieron el tratamiento equivalente. Luego la tela tratada se cargó y moldeó como se describe en el ejemplo 1, excepto que la velocidad de banda para la carga fue 10.2 cm/seg y la presión de agua fue 827 kPa. Los chorros de agua se colocaron 15 cm arriba de la banda. La tela moldeada se probó para la penetración de partículas de NaCl y caída de presión, y los resultados se describen en la tabla 2.

Ejemplo 5 Una tela se preparó como se describe en el ejemplo 4, excepto que en el tratamiento de fluoración la velocidad de flujo de gas CiFB fue 169 cm3/min estándar, la presión de cámara fue 66.7 Pa, con un tiempo de tratamiento de 30 segundos para cada cara de la tela. Las dos capas de la tela se combinaron y moldearon como se describe en el ejemplo 1. Las telas moldeadas se probaron para la penetración de partículas de NaCl y caída de presión, y el valor de QF se calculó, y los resultados se dan en la tabla 2.

Tabla 2 Los datos mostrados anteriormente en la tabla 2 demuestran que, en comparación con los ejemplos 1-3, fluorando la tela, el peso base se puede reducir mientras que se obtiene mejor funcionamiento de filtración. Todas las patentes y solicitudes de patente citadas anteriormente, incluyendo documentos y publicaciones internacionales citados en la sección de Antecedentes, se incorporan para referencia en este documento como si se reprodujeran por completo. Esta invención se puede poner en práctica adecuadamente en la ausencia de cualquier elemento o artículo no específicamente descrito anteriormente. Se hace constar que con relación a esta fecha, el mejor método conocido por la solicitante para llevar a la práctica la citada invención, es el que resulta claro de la presente descripción de la invención.

Claims (16)

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

1. Elemento de filtro, caracterizado porque comprende : una tela moldeada porosa que contiene fibras cortadas térmicamente unidas y microfibras eléctricamente cargadas no térmicamente unidas, la tela moldeada porosa es retenida en su configuración moldeada, al menos en parte, por uniones entre las fibras cortadas en puntos de intersección de fibras.

2. Elemento de filtro de conformidad con la reivindicación 1, caracterizado porque la tela moldeada porosa contiene aproximadamente 30 a 70 por ciento en peso de fibras cortadas térmicamente unibles y contiene aproximadamente 30 a 70 por ciento en peso de microfibras no térmicamente unibles.

3. Elemento de filtro de conformidad con las reivindicaciones 1-2, caracterizado porque la tela moldeada porosa contiene más microfibras que las fibras cortadas en peso .

4. Elemento de filtro de conformidad con las reivindicaciones 1-3, caracterizado porque la longitud de las fibras cortadas es menor de 0.3 m; en donde las fibras cortadas tienen un diámetro de fibra geométrico promedio de aproximadamente 15 µp? o mayor; en donde las fibras cortadas tienen un denier que es mayor de aproximadamente 3 g/9000 m; en donde las fibras cortadas comprenden un material polimérico termoplástico que contiene tereftalato de polietileno, poliéster, polietileno, polipropileno, copoliéster, poliamida, o combinaciones de los mismos; y en donde las fibras cortadas son fibras poliméricas rizadas que tienen longitud determinante.

5. Elemento de filtro de conformidad con las reivindicaciones 1-4, caracterizado porque las fibras cortadas tienen aproximadamente 10 a 30 rizos por cm.

6. Elemento de filtro de conformidad con las reivindicaciones 1-5, caracterizado porque las fibras cortadas incluyen fibras de bicomponente .

7. Elemento de filtro de conformidad con las reivindicaciones 1-6, caracterizado porque las microfibras tienen un diámetro de fibra geométrico promedio de aproximadamente 3 a 10 pm.

8. Elemento de filtro de conformidad con las reivindicaciones 1-7, caracterizado porque las microfibras se forman de una resina no conductora que tiene una resistividad de volumen de 1014 ohm-cm o mayor a temperatura ambiente y comprenden polipropileno, poli (4-metil-l-penteno) , polibutileno, o una combinación de los mismos.

9. Elemento de filtro de conformidad con las reivindicaciones 1-8, caracterizado porque las microfibras son microfibras sopladas en fusión que contienen polipropileno .

10. Elemento de filtro de conformidad con la reivindicación 1, caracterizado porque tiene un espesor de aproximadamente 1 a 4 mm, una solidez de aproximadamente 5 a 30 por ciento, un peso base de aproximadamente 50 a 300 g/m2, y exhibe un factor de calidad mayor de 0.40.

11. Mascarilla facial de filtración, caracterizada porque comprende un cuerpo de mascarilla poroso adaptado para ajustarse sobre la nariz y boca de una persona, el cuerpo de mascarilla poroso permite que el aire pase a través de este para propósitos de ser filtrado antes de ser inhalado por un usuario de la mascarilla facial de filtración, el cuerpo de mascarilla se forma del elemento de filtro de conformidad con las reivindicaciones 1-10.

12. Método de fabricación de un elemento de filtro, el método caracterizado porque comprende: proporcionar una tela fibrosa pre-moldeada que incluye fibras cortadas térmicamente unibles y microfibras no térmicamente unidas eléctricamente cargadas; y moldear la tela fibrosa a una forma propuesta.

13. Método de conformidad con la reivindicación 12, caracterizado porque la tela pre-moldeada tiene una solidez de aproximadamente 5 a 30 por ciento.

14. Método de conformidad con las reivindicaciones 12-13, caracterizado porgue la tela pre-moldeada contiene aproximadamente 30 a 70 por ciento en peso de fibras cortadas térmicamente unibles y contiene aproximadamente 30 a 70 por ciento en peso de microfibras no térmicamente unibles.

15. Método de conformidad con la reivindicaciones 12-14, caracterizado porque la tela fibrosa pre-moldeada se proporciona introduciendo fibras cortadas térmicamente unibles en una corriente de microfibras sopladas.

16. Método de conformidad con las reivindicaciones 12-15, caracterizado porque las fibras cortadas y microfibras ambas tienen una superficie no conductora y son eléctricamente cargadas.