PL212276B1 - Włóknina filtracyjna elektretowa oraz półmaska do filtracji powietrza - Google Patents

Description

Opis wynalazku

Przedmiotem wynalazku jest włóknina filtracyjna elektretowa, oraz półmaska do filtracji powietrza, znajdująca zastosowanie w szczególności przy wychwytywaniu zanieczyszczeń stałych i aerozolowych w powietrzu.

Znany jest na przykład z opisu patentowego US 6 623 548 oraz jego odpowiednika EP 1 099 016 materiał filtracyjny do powietrza naładowany elektrostatycznie składający się z włókien polipropylenowych oraz bezhalogenowych włókien akrylowych wytwarzanych na drodze suchego przędzenia. Proporcja wagowa włókien polipropylenowych do włókien akrylowych wytwarzanych w drodze suchego przędzenia mieści się w granicach od 70% - 30% do 30% - 70% wag. W korzystnym wykonaniu włókniny włókna akrylowe wytwarzane na drodze suchego przędzenia stanowi przynajmniej 40% wag., a najkorzystniej 85% wag. włókniny filtracyjnej. Dodatkowo włóknina filtracyjna o takim składzie może również posiadać włókna PCV, zastępujące część włókien akrylowych wytwarzanych na drodze suchego przędzenia. Sposób wytwarzania takiej włókniny filtracyjnej elektretowej polega na mieszaniu włókien polipropylenowych z włóknami akrylowymi wytwarzanymi na drodze suchego przędzenia, przy czym korzystnie sposób ten obejmuje usuwanie z włókien środków smarnych w zasadzie przed, podczas lub po dokonaniu mieszania włókien, a także kolejno fazę zgrzeblenia mieszaniny włókien mającą na celu uzyskanie materiału nietkanego oraz fazę igłowania tego materiału nietkanego. W odmianie wynalazku dotyczącego sposobu wytwarzania włókniny filtracyjnej z wykorzystaniem dodatkowych włókien PCV proces prowadzony jest identycznie z poprzednio przedstawionym. Niedogodnością wytwarzania takiej włókniny filtracyjnej jest stosunkowo wysoki koszt produkcji związany przede wszystkim z trudnościami w uzyskaniu włókien akrylowych wytwarzanych na drodze suchego przędzenia. Przy ograniczonej podaży tego surowca na rynku istnieje również zagrożenie dla ciągłości produkcji takiej włókniny filtracyjnej.

W znanych i stosowanych półmaskach, wyposażonych w zawór wydechowy, zacisk nosowy, uszczelkę nosową, taśmy zagłowia oraz filtr ochronny, filtr ochronny posiada zazwyczaj zewnętrzną i wewnętrzną warstwę z włókien osłonowych, pomiędzy którymi umieszczona jest warstwa włókniny filtracyjnej. Skuteczność działania takiej półmaski uzależniona jest wprost od skuteczności filtracji warstwy włókniny filtracyjnej w powiązaniu z odpowiednim komfortem jej wykorzystywania przez użytkownika.

Celem wynalazku jest opracowanie takiej włókniny filtracyjnej elektretowej, oraz wyposażonej w nią półmaski, która pozwoli na zasadnicze ograniczenie dotychczasowych niedogodności, a jednocześnie wpłynie na poprawę skuteczności filtrowania powietrza przy zmniejszeniu kosztów jej produkcji.

Nieoczekiwanie okazało się, że założony cel spełnia włóknina posiadająca również bezhalogenowe włókna akrylowe wytwarzane metodą na mokro, przy czym włókna akrylowe wytwarzane metodą na mokro stanowią 40% do 60% wag. w stosunku do masy łącznej włókien akrylowych wytwarzanych na drodze suchego przędzenia i na mokro i/lub 20% do 30% wag. masy mieszanki włókien polipropylenowych oraz włókien akrylowych.

Najkorzystniejszym jest, gdy włóknina filtracyjna elektretowa zawiera włókna akrylowe wytwarzane metodą na mokro w ilości równej masie włókien akrylowych wytwarzanych w drodze suchego przędzenia, przy czym włókna akrylowe wytwarzane metodą na mokro stanowią 25% wag. masy całkowitej mieszanki włókien polipropylenowych i akrylowych.

Istota półmaski według wynalazku polega na tym, że ma pomiędzy zewnętrzną a wewnętrzną warstwą z włókien osłonowych włókninę filtracyjną elektretową zawierającą włókna polipropylenowe, bezhalogenowe włókna akrylowe otrzymywane metodą suchego przędzenia, oraz bezhalogenowe włókna akrylowe wytwarzane metodą na mokro, przy czym włókna akrylowe wytwarzane metodą na mokro stanowią 40% do 60% wag. w stosunku do łącznej masy włókien akrylowych i/lub 20% do 30% wag. masy mieszanki włókien polipropylenowych i włókien akrylowych.

Zasadniczą zaletą włókniny filtracyjnej elektretowej według wynalazku jest zwiększona zdolność filtracyjna wynikająca z większej trwałości jej ładunku elektrostatycznego. Wynika to głównie ze zróżnicowanego kształtu przekroju poprzecznego włókien polipropylenowych, włókien akrylowych uzyskiwanych metodą suchego przędzenia, oraz włókien akrylowych uzyskiwanych metodą na mokro, powodującego większe siły tarcia w trakcie wytwarzania włókniny filtracyjnej, a przez to powstanie bardziej stabilnego ładunku elektrostatycznego. Dodatkowo wytworzenie takiej włókniny wymaga użycia do 30% wag. włókien akrylowych uzyskiwanych metodą suchego przędzenia zamiast dotychczasowych 30 - 70% wag. w stosunku do całej masy włókniny, co oprócz poprawy relacji ekonomicznych produkcji pozwala na zwiększenie pewności ciąPL 212 276 B1 głości produkcji w sytuacji stosunkowo niskiej podaży włókien akrylowych uzyskiwanych w drodze suchego przędzenia. Ponadto tak uzyskana tkanina filtracyjna wykazuje zwiększoną zdolność filtracji aerozoli substancji płynnych, co wykazały jej badania wobec aerozolu NaCl i mgły oleju parafinowego.

Wynalazek został bliżej objaśniony w przykładowym wykonaniu.

Włóknina filtracyjna elektretowa składa się z włókien polipropylenowych wykonanych bez preparacji w ilości 50% wag., włókien akrylowych otrzymanych metodą suchego przędzenia ilości 25% wag., oraz włókien akrylowych otrzymanych metodą mokrego przędzenia, z których usunięto środki smarne, w ilości 25% wag. i wytworzona została w drodze dwuetapowego zgrzeblenia, a następnie również dwuetapowego igłowania. Badania tej włókniny w warunkach penetracji aerozolami chlorku sodu i mgły oleju parafinowego przy prędkości liniowej 0,122 m/s dają następujące wyniki:

Penetracja aerozolem chlorku sodu [%]	Penetracja aerozolem chlorku sodu po kondycjonowaniu termicznym w temp. +70°C przez 24 h [%]	Penetracja aerozolem mgły oleju parafinowego [%]	Penetracja aerozolem mgły oleju parafinowego po kondycjonowaniu termicznym w temp. +70°C przez 24 h [%]
2,89	8,25	5,46	19,06
Dla porównania wyniki badań przeprowadzonych w identycznych warunkach na włókninie filtracyjnej składającej się z włókien polipropylenowych w ilości 50% wag. i włókien akrylowych otrzymanych metodą suchego przędzenia przedstawiają się następująco:
Penetracja aerozolem chlorku sodu [%]	Penetracja aerozolem chlorku sodu po kondycjonowaniu termicznym w temp. +70°C przez 24 h [%]	Penetracja aerozolem mgły oleju parafinowego [%]	Penetracja aerozolem mgły oleju parafinowego po kondycjonowaniu termicznym w temp. +70°C przez 24 h [%]
4,69	10,34	8,67	25,35

Półmaska zgodnie z wynalazkiem wyposażona jest w zawór wydechowy, zacisk nosowy, uszczelkę nosową taśmy zagłowia oraz warstwę filtracyjną z wewnętrzną i zewnętrzną warstwą z włókien osłonowych, pomiędzy którymi to warstwami umieszczona jest warstwa włókniny filtracyjnej elektretowej składająca się korzystnie z włókien polipropylenowych wykonanych bez preparacji w ilości 50% wag., włókien akrylowych otrzymanych metodą suchego przędzenia w ilości 25% wag. i włókien akrylowych otrzymanych w drodze mokrego przędzenia w ilości 25% wag.

Claims (3)

1. Włóknina filtracyjna elektretowa zawierająca mieszaninę włókien polipropylenowych oraz bezhalogenowych włókien akrylowych, wytwarzanych na drodze suchego przędzenia, znamienna tym, że posiada również bezhalogenowe włókna akrylowe wytwarzane metodą na mokro, przy czym włókna akrylowe otrzymywane metodą na mokro stanowią 40% do 60% wag. w stosunku do masy łącznej włókien akrylowych wytwarzanych w drodze suchego i mokrego przędzenia i/lub 20 - 30% wag. masy mieszanki włókien polipropylenowych oraz akrylowych.

2. Włóknina według zastrz. 1, znamienna tym, że zawiera włókna akrylowe wytworzone metodą na mokro w ilości równej masie włókien akrylowych wytworzonych metodą na sucho, przy czym włókna akrylowe wytworzone metodą na mokro stanowią 25% wag. masy mieszanki włókien polipropylenowych i akrylowych.

3. Półmaska do filtracji powietrza, wyposażona korzystnie w zawór wydechowy, zacisk nosowy, uszczelkę nosową oraz taśmy zagłowia, a także w filtr ochronny, składający się z zewnętrznej i wewnętrznej warstwy z włóknin osłonowych, pomiędzy którymi umieszczona jest warstwa włókniny filtracyjnej elektretowej, znamienna tym, że włóknina filtracyjna elektretowa zawiera włókna polipropylenowe, włókna akrylowe wytworzone w drodze suchego przędzenia, oraz włókna akrylowe wytworzone na drodze mokrego przędzenia, przy czym włókna akrylowe wytworzone metodą na mokro stanowią 40% - 60% wag. w stosunku do łącznej masy włókien akrylowych i/lub 20% - 30% wag. masy mieszanki włókien polipropylenowych i włókien akrylowych.