PL248665B1 - Materiał filtracyjno-pochłaniający do filtracji i usuwania zanieczyszczeń z powietrza, zwłaszcza zanieczyszczeń chemicznych szkodliwych dla zdrowia i nieprzyjemnych zapachów - Google Patents

Description

Przedmiotem wynalazku jest materiał filtracyjno-pochłaniający do filtracji i usuwania zanieczyszczeń z powietrza, zwłaszcza zanieczyszczeń chemicznych szkodliwych dla zdrowia i nieprzyjemnych zapachów, przeznaczony do pochłaniania zanieczyszczeń z powietrza i do filtracji, wentylacji i klimatyzacji powietrza, szczególnie do filtracji AGD, samochodowej, budowlanej i przemysłowej.

Z publikacji opisu zgłoszeniowego wynalazku nr PL.419083 A1 znany jest materiał filtracyjny o aktywności mikrobiologicznej oraz sposób jego wytwarzania, które są przeznaczone do filtracji, wentylacji i klimatyzacji powietrza, zwłaszcza do filtracji AGD, samochodowej, budowlanej i przemysłowej. Materiał filtracyjny ma co najmniej jedną warstwę filtracyjną, zawierającą aktywne cząstki antybakteryjne lub grzybobójcze w postaci nanocząstek metali wybranych ze zbioru: (srebro, miedź, złoto, platyna, cynk, nikiel) lub w postaci nanocząstek dwutlenku tytanu lub w postaci soli miedzi. Aktywne cząstki antybakteryjne lub grzybobójcze są na powierzchni warstwy filtracyjnej materiału filtracyjno-pochłaniającego albo w całej masie warstwy filtracyjno-pochłaniającej materiału filtracyjnego. W przypadku, gdy cząstki antybakteryjne lub grzybobójcze są na powierzchni warstwy filtracyjnej materiału filtracyjnego i wyboru nanocząstek srebra są one w ilości od 0,125 do 25 mg na 1 m2, co odpowiada stężeniu od 125 do 25000 ppm, liczonemu na 1 g gramatury suchej warstwy filtracyjnej, wyboru nanocząstek złota są one w ilości od 0,25 do 25 mg na 1 m², co odpowiada stężeniu od 250 do 25000 ppm, liczonemu na 1 g gramatury suchej warstwy filtracyjnej, wyboru nanocząstek platyny są one w ilości od 0,25 do 25 mg na 1 m², co odpowiada stężeniu od 250 do 25000 ppm, liczonemu na 1 g gramatury suchej warstwy filtracyjnej, wyboru nanocząstek miedzi są one w ilości od 0,125 do 25 mg na 1 m², co odpowiada stężeniu od 125 do 25000 ppm, liczonemu na 1 g gramatury suchej warstwy filtracyjnej, wyboru nanocząstek dwutlenku tytanu są one w ilości od 0,125 do 25 mg na 1 m², co odpowiada stężeniu od 125 do 25000 ppm liczonemu na 1 g gramatury suchej warstwy filtracyjnej, a wyboru soli miedzi są w ilości od 0,375 do 5 g na 1 m², co odpowiada stężeniu od 37,5 do 500% wagowych, liczonemu na 1 g gramatury suchej warstwy filtracyjnej. Z kolei w przypadku, gdy cząstki antybakteryjne lub grzybobójcze są w całej masie warstwy filtracyjnej materiału filtracyjnego i wyboru nanocząstek srebra są one w ilości od 0,007 do 0,5 mg w przeliczeniu na 1 m² i 1 g gramatury warstwy filtracyjnej, to jest o stężeniu od 7 do 500 ppm w stosunku do masy suchej warstwy filtracyjnej, wyboru nanocząstek złota są one w ilości od 0,014 do 0,5 mg w przeliczeniu na 1 m² i 1 g gramatury warstwy filtracyjnej, to jest o stężeniu od 14 do 500 ppm w stosunku do masy suchej warstwy filtracyjnej, wyboru nanocząstek platyny są one w ilości od 0,014 do 0,5 mg w przeliczeniu na 1 m² i 1 g gramatury warstwy filtracyjnej, to jest o stężeniu od 14 do 500 ppm w stosunku do masy suchej warstwy filtracyjnej, wyboru nanocząstek miedzi są one w ilości od 0,007 do 0,5 mg w przeliczeniu na 1 m² i 1 g gramatury warstwy filtracyjnej, to jest o stężeniu od 7 do 500 ppm w stosunku do masy suchej warstwy filtracyjnej, wyboru nanocząstek dwutlenku tytanu są one w ilości od 0,007 do 0,5 mg w przeliczeniu na 1 m² i 1 g gramatury warstwy filtracyjnej, to jest o stężeniu od 7 do 500 ppm w stosunku do masy suchej warstwy filtracyjnej, a wyboru soli miedzi są one w ilości od 15 do 150 mg w przeliczeniu na 1 m² i 1 g gramatury warstwy filtracyjnej, to jest o stężeniu od 1,5 do 15% wagowych w stosunku do masy suchej warstwy filtracyjnej, a ponadto nanocząstki cynku i niklu są wybrane tylko łącznie z pozostałymi nanocząstkami wspomnianego zbioru. Z kolei w sposobie wytwarzania materiału filtracyjnego wytwarza się go z co najmniej jednej warstwy filtracyjnej, na którą nanosi się aktywne cząstki antybakteryjne lub grzybobójcze w postaci nanocząstek metali wybranych ze zbioru: (srebro, miedź, złoto, platyna, cynk, nikiel) lub w postaci nanocząstek dwutlenku tytanu lub w postaci soli miedzi, a ponadto nanoszenie soli miedzi odbywa się w odrębnej operacji w stosunku do operacji nanoszenia nanocząstek metali lub dwutlenku tytanu, przy czym pomiędzy tymi operacjami prowadzi się proces suszenia warstwy filtracyjnej.

Z opisu zgłoszeniowego wynalazku nr P.434611 znany jest filtr plisowany o aktywności mikrobiologicznej, przeznaczony do filtracji, wentylacji i klimatyzacji powietrza, zwłaszcza do filtracji AGD, samochodowej, budowlanej i przemysłowej. Jego plisa ma co najmniej jedną aktywną warstwę filtracyjną zawierającą aktywne cząstki antybakteryjne lub grzybobójcze w postaci nanocząstek metali wybranych ze zbioru: (srebro, miedź, złoto, platyna, cynk, nikiel) lub w postaci nanocząstek dwutlenku tytanu lub w postaci soli miedzi, przy czym aktywna warstwa filtracyjna plisy jest z włókniny filtracyjnej.

Z opisu zgłoszeniowego wynalazku nr P.434612 znany jest filtr plisowany o aktywności mikrobiologicznej, przeznaczony do filtracji, wentylacji i klimatyzacji powietrza, zwłaszcza do filtracji AGD, samochodowej, budowlanej i przemysłowej. Jego plisa ma co najmniej jedną aktywną warstwę filtracyjną zawierającą aktywne cząstki antybakteryjne lub grzybobójcze w postaci nanocząstek wybranych ze zbioru: (srebro, miedź, dwutlenek tytanu) lub w postaci soli miedzi. Aktywna warstwa filtracyjna plisy jest z włókniny filtracyjnej w postaci kompozytu filtracyjnego włókniny osłonowej z węglem aktywnym ziarnowym albo pyłowym. Na warstwę włókniny osłonowej jest naniesiona warstwa drobnoziarnistego lub pyłowego węgla z lepiszczem w ilości 100 + 400 g/m², która jest przykryta drugą warstwą włókniny osłonowej, a obie warstwy osłonowe są lekko sprasowane i wysuszone. Sumaryczna gramatura obydwu warstw osłonowych jest rzędu 100 + 150 g/m², zaś całkowita gramatura kompozytu filtracyjnego wynosi 200 + 550 g/m², a ponadto na kompozyt filtracyjny są naniesione nanocząstki dwutlenku tytanu o stężeniu 150 ppm albo mieszanina nanocząstek miedzi i srebra o stężeniu 150 ppm albo mieszanina nanocząstek dwutlenku tytanu i srebra o stężeniu 150 ppm albo nanocząstki srebra o stężeniu 160 ppm albo nanocząstki miedzi o stężeniu 160 ppm albo nanocząstki srebra o stężeniu 110 ppm i po wysuszeniu sole miedzi o stężeniu 10% wagowych albo same sole miedzi o stężeniu 12% wagowych.

Z dokumentu JPH0338212A znany jest filtr powietrza wykonany z warstwy materiału przepuszczalnego z dodatkiem materiału pochłaniającego zapachy lub grzybobójczego, w którym jako stały adsorbent stosuje się związki z grupy glinokrzemianów oraz węgiel aktywny.

Z kolei z publikacji zgłoszenia wynalazku nr PL288843A1 znany jest sposób odpylania linii produkcyjnych materiałów izolacyjnych wykonywanych włókna glinokrzemianowego, polegający na tym, że powietrze z odciągów, zawierające pyły jest skierowane do filtra, gdzie przepuszczane jest przez wkład filtracyjny z mat, płyt lub kształtek wykonanych z włókna glinianokrzemianowego.

Dla zwiększenia skuteczności usuwania zanieczyszczeń z powietrza, w tym zanieczyszczeń chemicznych szkodliwych dla zdrowia oraz nieprzyjemnych zapachów opracowano rozwiązania według wynalazku.

Materiał filtracyjno-pochłaniający do filtracji i usuwania zanieczyszczeń z powietrza, zwłaszcza zanieczyszczeń chemicznych szkodliwych dla zdrowia i nieprzyjemnych zapachów, przeznaczony do pochłaniania zanieczyszczeń z powietrza i do filtracji, wentylacji i klimatyzacji powietrza, szczególnie do filtracji AGD, samochodowej, budowlanej i przemysłowej, według wynalazku charakteryzuje się tym, że ma co najmniej jedną aktywną warstwę z kompozytu włókninowego co najmniej jednowarstwowego, zawierającego włókninową warstwę nośną i wysokoskuteczny pochłaniający sorbent w postaci glinokrzemianu i węgla aktywnego, przy czym włókninowa warstwa nośna jest przestrzenna z sorbentem osadzonym w przestrzeni pomiędzy włóknami tej włókninowej warstwy nośnej lub/i sorbent jest osadzony na włókninowej warstwie nośnej, a ponadto włókninowa warstwa nośna jest z włókniny nieigłowanej wykurczanej lub/i z włókniny igłowanej lub/i z włókniny spunbond.

Korzystnie materiał filtracyjno-pochłaniający jest aktywny mikrobiologicznie i zawiera naniesione aktywne cząstki antybakteryjne lub grzybobójcze w postaci nanocząstek metali wybranych ze zbioru: (srebro, miedź, złoto, platyna, cynk, nikiel) lub w postaci nanocząstek dwutlenku tytanu lub w postaci soli miedzi, korzystnie siarczanu miedzi.

Dalsze korzyści są uzyskiwane, jeśli w materiale filtracyjno-pochłaniającym włókninowa warstwa nośna z włókniny nieigłowanej wykurczanej jest z mieszaniny włókien z tworzyw sztucznych, poliestrowych lub polipropylenowych, o grubości od 1,7 do 15 dtex, z włóknami termokurczliwymi o grubości 4 dtex i ich długościach od 38 do 100 mm, zaś gramatura włókniny warstwy nośnej wynosi od 75 do 750 g/m², zaś jej grubości od 4 do 30 mm, przy czym na warstwie nośnej są sorbenty w postaci mieszaniny węgla aktywnego i glinokrzemianów w ilości od 25% do 50% masy tej warstwy nośnej.

Kolejne korzyści są uzyskiwane, jeśli w materiale filtracyjno-pochłaniającym włókninowa warstwa nośna z włókniny igłowanej jest o gramaturze 150 + 600 g/m², grubości od 3 do 15 mm, przy czym na warstwie nośnej są sorbenty w postaci mieszaniny węgla aktywnego i glinokrzemianów w ilości od 25% do 50% masy tej warstwy nośnej.

Następne korzyści uzyskuje się, jeżeli w materiale filtracyjno-pochłaniającym włókninowa warstwa nośna z włókniny spunbond jest o gramaturze 20 + 100 g/m², grubości 0,1 + 2 mm, oporze przepływu powietrza 0,2 + 1 mbar, skuteczności filtracji 20 + 60% oraz przepuszczalności powietrza przy 200 Pa - 800 + 6000 l/m²/s, przy czym na warstwie nośnej jest mieszanina sorbentów w postaci węgla aktywnego i glinokrzemianów w ilości od 25% do 50% masy tej warstwy nośnej.

Dalsze korzyści uzyskuje się, jeżeli materiał filtracyjno-pochłaniający jest trzywarstwowy z dwoma warstwami włókniny osłonowej poliestrowej lub polipropylenowej, pomiędzy którymi jest warstwa sorbentów w postaci drobnoziarnistego węgla aktywnego, glinokrzemianów ziarnowych i lepiszcza, przy czym warstwa sorbentów jest w ilości 100 + 400 g/m², a całkowita gramatura materiału filtracyjnego wynosi 200 + 550 g/m² albo materiał filtracyjno-pochłaniający zawiera oddzielne warstwy filtracyjne trwale ze sobą połączone, z których jedna jest z sorbentami w postaci węgla aktywnego i glinokrzemianami, jedna pyłochłonna, a dwie są osłonowe z włókniny typu spunbond.

W powietrzu znajduje się cały szereg zanieczyszczeń pyłowych, mikrobiologicznych, chemicznych pochodzenia organicznego i nieorganicznego o różnym stopniu zjonizowania (polarne lub niepolarne), występujące w postaci cząstek stałych i gazów. Dotychczasowe sposoby oczyszczania powietrza pozwalają na usunięcie zanieczyszczeń pyłowych za pomocą materiałów filtracyjnych różnych klas do filtrów absolutnych włącznie (HEPA i ULPA), zanieczyszczeń chemicznych organicznych niepolarnych (niezjonizowanych), które usuwane są za pomocą sorpcji na węglach aktywnych oraz zanieczyszczeń bakteryjnych poprzez nanosubstancje aktywne biologicznie. Natomiast pozostają w powietrzu zanieczyszczenia chemiczne (zapachowe i nie zapachowe) polarne i niezjonizowane oraz związki nieorganiczne, które nie są usuwane znanymi sposobami.

Celem wynalazku jest opracowanie technologii usuwania zanieczyszczeń polarnych (zjonizowanych) związków organicznych, związków nieorganicznych w tym metali ciężkich działających toksycznie i rakotwórczo dla zdrowia człowieka i innych organizmów żywych. Zanieczyszczenia te występujące w postaci aerozoli w powietrzu mogą być niewyczuwalne lub powodują cały szereg odczuwalnych organoleptycznie zapachów. Do usuwania tych zanieczyszczeń opracowano innowacyjną technologię stosując glinokrzemiany, takie jak na przykład haloizyt o rozwiniętej powierzchni wewnętrznej i różnym stopniu spolaryzowania, które na swojej powierzchni posiadają różne grupy funkcyjne (polarne), gdzie mechanizm usuwania zanieczyszczeń polega na wymianie jonowej i chemisorpcji wiążąc zanieczyszczenia na swojej powierzchni. Stąd też tak skutecznie usuwają metale ciężkie i całą grupę zanieczyszczeń odorowych (zapachowych i nie zapachowych). Sorbenty naturalne mogą być modyfikowane powierzchniowo dla dostosowania ich do skutecznego usuwania różnych rodzajów zanieczyszczeń. Zastosowanie tych sorbentów powoduje ochroną zdrowia ludzi, zabezpiecza przed chorobami, w tym zmniejsza emisję zanieczyszczeń środowiska, a zastosowanie ich w produkcji zwierzęcej (fermach hodowlanych) zmniejsza śmiertelność, natomiast zwiększa przyrosty masy produkcyjnej zwierząt hodowlanych przy tych samych warunkach żywieniowych. Efekty ekonomiczne są wielomilionowe.

Dodatkowym zastosowaniem materiału filtracyjno-pochłaniającego według wynalazku jest do usuwania zanieczyszczeń z powietrza, zwłaszcza zanieczyszczeń chemicznych szkodliwych dla zdrowia człowieka i środowiska, przy czym ten materiał jest przeznaczony do oczyszczania powietrza w przemysłach rolno-spożywczych, przetwórstwie spożywczym, utylizacji odpadów, fermentacji osadów ściekowych oraz przy produkcji zwierzęcej, gdzie zmniejsza emisję zapachów do powietrza do 90%.

W rozwiązaniach według wynalazku, opisanych w niniejszym opisie patentowym, zastrzeżeniach patentowych i skrócie opisu, stężenia sorbentów oraz stężenie aktywnych cząstek antybakteryjnych lub grzybobójczych w postaci nanocząstek metali lub w postaci nanocząstek dwutlenku tytanu lub w postaci soli miedzi są wyrażone przy opisie operacji technologicznych jako stężenia wagowe roztworów tych aktywnych cząstek antybakteryjnych lub grzybobójczych, zaś przy opisie gotowych materiałów filtracyjny jako stężenia tych aktywnych cząstek wyrażone wagowo w stosunku do masy suchej warstwy filtracyjnej materiału filtracyjno-pochłaniającego, przy czym w mieszaninie składniki korzystnie są o równej masie.

Materiał filtracyjno-pochłaniający do filtracji i usuwania zanieczyszczeń z powietrza, zwłaszcza zanieczyszczeń chemicznych szkodliwych dla zdrowia i nieprzyjemnych zapachów, według wynalazku w przykładach wykonania opisano poniżej.

Przykład 1

Materiał filtracyjno-pochłaniający do filtracji i usuwania zanieczyszczeń z powietrza, zwłaszcza zanieczyszczeń chemicznych szkodliwych dla zdrowia i nieprzyjemnych zapachów na panele filtracyjne.

W tym przykładzie wykonania materiał filtracyjno-pochłaniający do filtracji i usuwania zanieczyszczeń z powietrza, zwłaszcza zanieczyszczeń chemicznych szkodliwych dla zdrowia i nieprzyjemnych zapachów zawiera sorbent w postaci gruboziarnistej umieszczony w woreczkach. Dwie warstwy włókniny spunbond o masie powierzchniowej 60 g/m² połączone są ultradźwiękowo wzdłuż, tworząc woreczki o określonej szerokości (3, 4, albo 5 cm). Tak utworzony materiał jest przecinany w poprzek na odcinki o odpowiedniej długości, a następnie zamykane są dolne otwory odcinków. Do tak przygotowanych woreczków jest nasypywany sorbent określonego rodzaju: mieszanka węgla aktywnego i glinianokrzemianu. Po nasypaniu sorbentu woreczki są zamykane od góry. Tak utworzone kompozyty z materiału filtracyjno-pochłaniającego według wynalazku są umieszczane w metalowych ramkach zabezpieczonych metalową siatką dla utworzenia filtrów w postaci paneli filtracyjnych.

Przykład 2 (obejmuje warianty zawarte w przykładach 2.1 : 2.4)

Materiał filtracyjno-pochłaniający na maty filtracyjne, zawierający sorbenty w postaci węgla aktywnego i glinokrzemianów, nanoszone metodą na sucho.

a) Włókniny do materiału filtracyjno-pochłaniającego: włókniny nieigłowane wykurczane

Najprostszymi włókninami filtropochłaniającymi są włókniny nieigłowane wykurczane albo z igłowaniem wstępnym, które najczęściej są produkowane z mieszaniny włókien z tworzyw sztucznych, na przykład poliestrowych, polipropylenowych o grubości od 1,7 do 15 dtex oraz z włóknami termokurczliwymi (bikomponentami) o grubości 4 dtex i ich długościach od 38 do 100 mm. Gramatury tych włóknin najczęściej wynoszą od 75 do 750 g/m², grubości od 4 do 30 mm, przepuszczalność powietrza przy oporze 200 Pa - 400 : 2500 l/(m²•s), opór początkowy 40 : 300 Pa o klasie filtracji od EU1 do EU4. Skuteczność filtracji i wytrzymałość mechaniczną tych włóknin można zwiększyć poprzez jednostronne lub dwustronne utwardzenie powierzchni włókniny poprzez kalandrowanie lub utwardzanie substancjami chemicznymi, lateksem i innymi substancjami utwardzającymi podnosząc klasę filtracji nawet do F5.

b) Sposób wykonania materiału filtracyjno-pochłaniającego

Na włókninę prekursorową nanosi się metodą wstrząsania sorbenty w postaci węgla aktywnego i glinokrzemianów, zmieszane w stosunku 1:1 w stanie suchym w ilości od 25% do 50% masy włókniny prekursorowej. Na naniesioną warstwę sorbentu może być nanoszona dodatkowa wierzchnia warstwa włókniny połączona z pozostałymi mechanicznie lub termicznie. Na włókniny te nakładano nanocząstki metali w postaci roztworów wodnych lub alkoholowych, nanocząstki dwutlenku tytanu w postaci roztworów wodnych lub alkoholowych i sole miedzi w postaci roztworów wodnych.

c) Zastosowanie

Takie włókniny znajdują zastosowanie do filtracji przemysłowej.

Przykład 2.1

Włóknina na materiał filtracyjno-pochłaniający na filtry przemysłowe do wentylacji oraz do urządzeń wentylacyjno-klimatyzacyjnych jest wykonana z mieszaniny włókien w postaci 80% włókien poliestrowych PES o grubości 15 dtex i długości 60 mm oraz 20% włókien poliestrowych termokurczliwych PE Biko o grubości 4 dtex i długości 51 mm, wstępnie igłowana 2 : 3 igły/cm² i wykurczana w temperaturze 125°C. Gramatura włókniny wynosi 160 g/m², grubość 6 mm, opory przepływu powietrza wynoszą 0,1 : 0,2 mbar, skuteczność filtracji wynosi 40%, klasa filtracji EU2. Na włókninę prekursorową nanosi się metodą wstrząsania sorbenty: węgiel aktywny i glinokrzemiany, zmieszane w stosunku 1:1 w stanie suchym w ilości 40: 80 g/m². Na włókninę naniesiono w różnych wariantach wykonania materiału filtracyjno-pochłaniającego roztwór nanocząstek srebra o stężeniu 40 ppm albo miedzi o stężeniu 50 ppm albo mieszaniny nanocząstek srebra i miedzi o stężeniu 40 ppm albo mieszaniny nanocząstek srebra i cynku o stężeniu 60 ppm albo mieszaniny nanocząstek srebra i niklu o stężeniu 70 ppm, metodą natryskową o wydajności 20 : 30 m²/l albo metodą zanurzeniową przy zastosowaniu roztworu w ilości 0,7 masy suchej włókniny i wyciśnięciu roztworu z włókniny między kalandrami, po czym w następnej operacji suszy się włókninę po natrysku albo po zanurzeniu. Otrzymano włókniny, na powierzchni których są naniesione nanocząstki srebra o stężeniu 4 : 25 ppm albo nanocząstki miedzi o stężeniu 4 : 30 ppm albo nanocząstki złota o stężeniu 8 : 24 ppm albo nanocząstki platyny o stężeniu 8 : 25 ppm albo nanocząstki dwutlenku tytanu o stężeniu 4 : 7 ppm albo jest naniesiona mieszanina nanocząstek srebra i miedzi o stężeniu 8 : 20 ppm albo mieszanina nanocząstek srebra i cynku o stężeniu 12 : 19 ppm albo mieszanina nanocząstek srebra i niklu o stężeniu 14 : 22 ppm albo mieszanina nanocząstek dwutlenku tytanu i srebra o stężeniu 11 : 19 ppm albo mieszanina nanocząstek złota i miedzi o stężeniu 14 : 22 ppm albo mieszanina nanocząstek platyny i miedzi o stężeniu 15 : 23 ppm, a ponadto korzystnie na powierzchni włókniny są naniesione sole miedzi o stężeniu 0,33 : 1,33% wagowych.

Przykład 2.2

Włóknina na filtry przemysłowe do wentylacji oraz do urządzeń wentylacyjno-klimatyzacyjnych jest wykonana z mieszaniny włókien w postaci 70% włókien poliestrowych PES, 15 dtex, 60 mm albo 76 mm oraz 30% włókien poliestrowych termokurczliwych PES Biko, 4 dtex, 51 mm, przy czym włóknina jest nieigłowana albo wstępnie igłowana 2 : 3 igły/cm² i wykurczana w temperaturze 125°C albo dodatkowo kalandrowana jedno albo dwustronnie. Gramatura włókniny wynosi 400 g/m², grubość 20 mm, opory przepływu powietrza 0,2 : 0,7 mbar, skuteczność filtracji 80%, klasa filtracji EU5. Na włókninę prekursorową naniesiono metodą wstrząsania sorbenty: węgiel aktywny i glinokrzemiany, zmieszane w stosunku 1:1 w stanie suchym w ilości 100 : 200 g/m². Na włókninę naniesiono metodą natryskową albo zanurzeniową w różnych wariantach wykonania roztwór mieszaniny nanocząstek dwutlenku tytanu i srebra o stężeniu 150 ppm albo roztwór mieszaniny nanocząstek srebra i miedzi o stężeniu 160 ppm albo roztwór nanocząstek srebra o stężeniu 170 ppm albo roztwór mieszaniny nanocząstek platyny i miedzi o stężeniu 180 ppm. W zależności od potrzeb tak otrzymaną włókninę można zmodyfikować w sposób opisany w przykładzie 2.3.

Przykład 2.3

Włókninę wraz z sorbentami przygotowaną tak, jak opisano to w przykładzie 2.1 lub 2.2, łączy się z jedną lub dwoma warstwami włókniny polipropylenowej typu spunbond w ten sposób, iż warstwa zawierająca sorbenty jest w środku. Zastosowana włóknina polipropylenowa typu spunbond charakteryzuje się masą powierzchniową 20 : 80 g/m2 oraz grubością 0,5 mm. Łączenie warstw następuje w sposób termiczny na kalandrze w temperaturze około 150°C i prędkości przesuwu włókniny około 2 : 3 m/min.

Przykład 2.4

Włókninę wraz z sorbentami przygotowaną tak, jak opisano to w przykładzie 2.1 lub 2.2, łączy się z jedną lub dwoma warstwami włókniny polipropylenowej typu spunbond w ten sposób, iż warstwa zawierająca sorbenty jest w środku. Zastosowana włóknina polipropylenowa typu spunbond charakteryzuje się masą powierzchniową 20 : 80 g/m² oraz grubością 0,5 mm. Łączenie warstw następuje w sposób mechaniczny na igłowarce. Obie warstwy zasadnicza i osłonowa są razem igłowane na głębokość 10 mm, 80 igieł/cm².

Przykład 3 (obejmuje szczegółowy wariant zawarty w przykładzie 3.1)

Materiał filtracyjno-pochłaniający jednowarstwowy, przestrzenny, zawierający sorbenty: węgiel aktywny i glinokrzemiany nanoszone metodą zanurzeniową

a) włókniny do materiału filtracyjno-pochłaniającego: włóknina jednowarstwowa igłowana

Zasadniczym elementem materiału filtracyjno-pochłaniającego w tym przykładzie jako włókninowa warstwa nośna jest włóknina igłowana, posiadająca gramaturę 150 : 600 g/m², grubość od 3 do 15 mm, o oporach przepływu powietrza 0,2 : 0,3 mbar, skuteczności filtracji 40 : 90%, przepuszczalności powietrza przy 200 Pa - 700 :2500 l/(m²^s).

b) Sposób wykonania materiału filtracyjno-pochłaniającego

Na włókninę prekursorową nanosi się metodą zanurzeniową mieszaninę polimerów i mieszaninę sorbentów: węgiel aktywny i glinokrzemiany, zmieszane w stosunku 1:1, w ilości od 25% do 50% masy włókniny prekursorowej. Na naniesioną warstwę sorbentów może być nanoszona dodatkowa wierzchnia warstwa włókniny połączona z pozostałymi mechanicznie lub termicznie. Na włókniny te nakładano nanocząstki metali w postaci roztworów wodnych lub alkoholowych, nanocząstki dwutlenku tytanu w postaci roztworów wodnych lub alkoholowych i sole miedzi w postaci roztworów wodnych.

c) Zastosowanie

Takie materiały filtracyjne jednowarstwowe z węglem aktywnym i glinokrzemianami są przeznaczone do stosowania jako prefiltry, prefiltry z warstwą wstępną osłonową włókniny płaskiej i filtry końcowe, przy czym służą one głównie do usuwania nieprzyjemnych zapachów, w mniejszym stopniu usuwane są również zanieczyszczenia pyłowe. Własności usuwania zanieczyszczeń chemicznych i nieprzyjemnych zapachów, to jest własności sorpcyjne materiału filtracyjno-pochłaniającego zależą od ilości oraz własności sorpcyjnych naniesionego węgla i glinokrzemianów. Wskazane jest stosowanie węgli aktywnych o dużej powierzchni właściwej, ponieważ wpływa ona na skuteczność filtracji.

Przykład 3.1

Włóknina prekursorowa warstwy nośnej materiału filtracyjno-pochłaniającego jest wykonana z mieszaniny włókien: 85% włókien PES o grubości 15 dtex oraz 15% włókien PES Biko o grubości 4 dtex, gdzie ułożone runo jest igłowane 40 igieł/cm², a następnie wykurczone w temperaturze 125°C, przez co otrzymuje się włókninę prekursorową o gramaturze 160 g/m² i grubości 8 mm, na którą nanosi się metodą zanurzeniową mieszaninę polimerów i mieszaninę sorbentów węgiel aktywny i glinokrzemiany, zmieszane w stosunku 1:1, w ich dawce 40 : 80 g/m². Do tego roztworu z węglem aktywnym i sorbentem dodaje się w różnych wariantach wykonania roztwór mieszaniny nanocząstek dwutlenku tytanu i srebra o stężeniu 70 ppm albo mieszaniny nanocząstek miedzi i srebra o stężeniu 90 ppm albo nanocząstek srebra o stężeniu 100 ppm albo nanocząstek miedzi o stężeniu 100 ppm albo w innym wykonaniu do roztworu z węglem aktywnym i sorbentem dodaje się sam roztwór soli miedzi o stężeniu 12% wagowych. Następnie włókninę suszy się w temperaturze 190°C uzyskując nanokompozyt filtracyjno-absorpcyjny. W innych wariantach wykonania roztwór aktywnych cząstek antybakteryjnych lub grzybobójczych nanosi się na wysuszoną włókninę węglową z sorbentem z wcześniej naniesionymi poprzez natrysk albo zanurzeniowo, niezależnie od wcześniejszego wprowadzenia aktywnych cząstek antybakteryjnych lub grzybobójczych wraz z roztworem węgla aktywnego i sorbentem, na przykład na włókninę węglowo-sorbentową nanosi się roztwór nanocząstek srebra o stężeniu 70 ppm, a następnie po wysuszeniu włókniny węglowo-sorbentowej nanosi się roztwór soli miedzi o stężeniu 10% wagowych. Gramatura uzyskanej włókniny węglowo-sorbentowej w postaci nanokompozytu węglowo-sorbentowego filtracyjno-absorpcyjnego wynosi 200 + 240 g/m², grubość 5 mm, opory przepływu wynoszą 0,4 + 0,5 mbar, a skuteczność filtracji pyłowej jest większa niż 70%. Gramaturę, grubość, ilość i rodzaj nanoszonego węgla aktywnego i glinokrzemianów dobiera się w zależności od potrzeb filtracyjno-absorpcyjnych.

Przykład 4

Materiał filtracyjno-pochłaniający jednowarstwowy, przestrzenny, zawierający sorbenty: węgiel aktywny i glinokrzemiany nanoszone metodą zanurzeniową.

Zasadniczym elementem materiału filtracyjno-pochłaniającego w tym przykładzie jest włóknina spunbond o gramaturze 20 + 100 g/m², grubości 0,1 + 2 mm, oporze przepływu powietrza 0,2 + 1 mbar, skuteczności filtracji 20 + 60% oraz przepuszczalności powietrza przy 200 Pa - 800 + 6000 1/m²/s. Węgiel aktywny i glinokrzemiany są nanoszone poprzez zanurzenie albo natrysk w ich roztworze. Nanosi się zanurzeniowo od 25 do 50% masy włókniny prekursorowej mieszaninę polimerów, mieszaninę sorbentów: węgiel aktywny i glinokrzemiany, zmieszane w stosunku 1:1. W tym przykładzie wykonania materiał filtracyjno-pochłaniający jest przeznaczony do wytwarzania końcowych, rzadziej wstępnych filtrów sorpcyjnych do kompozytowych, wielowarstwowych worków do odkurzaczy, filtrów kieszeniowych i przemysłowych, jako filtry płaskie do filtrów AGD, filtry samochodowe oraz do wentylacji i klimatyzacji. Na włókninę naniesiono poprzez natrysk albo zanurzeniowo w różnych wariantach wykonania roztwór nanocząstek dwutlenku tytanu o stężeniu 60 ppm albo nanocząstek srebra o stężeniu 70 ppm albo nanocząstek miedzi o stężeniu 70 ppm albo mieszaninę nanocząstek miedzi i srebra o stężeniu 70 ppm albo nanocząstek dwutlenku tytanu i srebra o stężeniu 70 ppm albo roztwór nanocząstek srebra o stężeniu 60 ppm, a następnie po wysuszeniu roztwór soli miedzi o stężeniu 5% wagowych.

Przykład 5

Materiał filtracyjno-pochłaniający jednowarstwowy, zawierający sorbenty: węgiel aktywny i glinokrzemiany, nanoszone metodą zanurzeniową.

Na włókninę płaską typu spunbond lub SMS o gramaturze 20 g/m², nanosi się zanurzeniowo od 25 do 50% węgla aktywnego i sorbentu, po czym suszy się ją w temperaturze 150°C. Węgiel aktywny, sorbent i aktywne cząstki antybakteryjne lub grzybobójcze nanosi się poprzez natrysk lub zanurzeniowo. Gramatura uzyskanej włókniny wynosi 30 g/m², grubość 0,5 mm, opory przepływu powietrza wynoszą 0,3 mbar, a skuteczność filtracji wynosi 30%. Na włókninę naniesiono poprzez natrysk albo zanurzeniowo w różnych wariantach wykonania roztwór nanocząstek dwutlenku tytanu o stężeniu 60 ppm albo nanocząstek srebra o stężeniu 70 ppm albo nanocząstek miedzi o stężeniu 70 ppm albo mieszaninę nanocząstek miedzi i srebra o stężeniu 70 ppm albo nanocząstek dwutlenku tytanu i srebra o stężeniu 70 ppm albo roztwór nanocząstek srebra o stężeniu 60 ppm, a następnie po wysuszeniu roztwór soli miedzi o stężeniu 5% wagowych.

Przykład 6

Materiał filtracyjno-pochłaniający w postaci trójwarstwowego kompozytu, zawierający sorbenty: węgiel aktywny i glinokrzemiany ziarnowe, nanoszone metodą proszkową.

Materiał filtracyjno-pochłaniający trzy warstwowy z węglem aktywnym i glinokrzemianami ziarnowymi do filtrów plisowanych uzyskuje się poprzez naniesienie na włókninę poliestrową lub polipropylenową warstwy drobnoziarnistego węgla i glinokrzemianów z lepiszczem w ilości 100 + 400 g/m², a następnie przykrycie drugą włókniną, lekkie prasowanie i suszenie. Sumaryczne gramatury obydwu warstw osłonowych są najczęściej rzędu 100 + 200 g/m², a całkowite gramatury kompozytu węglowego są rzędu 200 + 550 g/m². Warstwę osłonową stanowi włóknina filtracyjna wykonana z mieszaniny włókien poliestrowych o grubości od 1,7 do 15 dtex i długości 60 mm, w ilości 45% i 55% włókien Biko o grubości 4 dtex i długości 51 mm, igłowana 140 igieł/cm² i kalandrowana w temperaturze 135°C, przy czym gramatura włókniny wynosi 50 + 100 g/m². Na powierzchnię włókniny równomiernie nanosimy mieszaninę sorbentów: węgiel aktywny i glinokrzemiany, zmieszane w stosunku 1:1, które mogą być zmieszane z lepiszczem lub wcześniej pokrywamy włókninę lepiszczem, a mieszaninę sorbentów nanosimy metodą proszkową. Na kompozyt filtracyjny naniesiono metodą natrysku albo zanurzeniowo w różnych wariantach wykonania nanocząstki dwutlenku tytanu o stężeniu 150 ppm albo mieszaninę nanocząstek miedzi i srebra o stężeniu 150 ppm albo mieszaninę nanocząstek dwutlenku tytanu i srebra o stężeniu 150 ppm albo nanocząstki srebra o stężeniu 160 ppm albo nanocząstki miedzi o stężeniu

160 ppm albo nanocząstki srebra o stężeniu 110 ppm i następnie po wysuszeniu sole miedzi o stężeniu 10% wagowych albo same sole miedzi o stężeniu 12% wagowych.

Przykład 7

Materiał filtracyjno-pochłaniający kompozytowy 3 + 5 warstwowy na filtry workowe do AGD składa się z oddzielnych warstw filtracyjnych, ułożonych luźno albo zgrzanych punktowo albo połączonych trwale w procesie wytwarzania, a warstwy filtracyjne stanowią zespoloną całość o zakresie gramatur 60 + 200 g/m², przy czym:

a) materiały filtracyjne kompozytowe 3-warstwowe składają się z dwóch warstw osłonowych spunbond o gramaturze 20 + 30 g/m², w tym jedna z tych warstw jest z węglem aktywnym i glinokrzemianami o gramaturze 20 * 40 g/m² i warstwy wewnętrznej meltblown o gramaturze 20 + 40 g/m²,

b) materiały filtracyjne kompozytowe 4-warstwowe składają się z dwóch warstw osłonowych spunbond o gramaturze 20 + 30 g/m², w tym jedna z tych warstw jest z węglem aktywnym i glinokrzemianami o gramaturze 20 + 40 g/m², warstwy wewnętrznej pyłochłonnej o gramaturze 30 g/m² i warstwy wewnętrznej meltblown o gramaturze 20 + 30 g/m² albo są wykonane z włókniny SMS z warstwą dodatkowej włókniny,

c) materiały filtracyjne kompozytowe 5-warstwowe składają się z dwóch warstw osłonowych spunbond o gramaturze 20 + 30 g/m², warstwy wewnętrznej pyłochłonnej o gramaturze 30 g/m², warstwy wewnętrznej meltblown o gramaturze 20 + 30 g/m² i warstwy wewnętrznej z węglem aktywnym i glinokrzemianami o gramaturze 20 + 40 g/m² lub z włókniny SMS z dwoma dodatkowymi włókninami. W niektórych przypadkach warstwę pyłochłonną zastępuje się włókniną spunbond, ale wówczas kompozyt posiada gorsze własności filtracyjne.

Węgiel aktywny, glinokrzemiany i aktywne cząstki antybakteryjne lub grzybobójcze nanosi się poprzez natrysk lub zanurzeniowo w sposób identyczny jak w powyższym przykładzie 5.

W takich materiałach filtracyjnych kompozytowych na przynajmniej jedną warstwę zewnętrzną spunbond od strony filtrowanego powietrza są naniesione aktywne cząstki antybakteryjne lub grzybobójcze lub na większą ilość tych warstw filtracyjnych, do wszystkich włącznie, są naniesione te aktywne cząstki. Na materiał kompozytowy naniesiono poprzez natrysk albo zanurzeniowo w różnych wariantach wykonania roztwór nanocząstek srebra o stężeniu 60 ppm i następnie roztwór soli miedzi o stężeniu 5% wagowych albo w innych wykonaniach roztwór dwutlenku tytanu o stężeniu 60 ppm albo mieszaniny miedzi i srebra o stężeniu 70 ppm albo nanocząstek srebra o stężeniu 70 ppm albo nanocząstek miedzi o stężeniu 80 ppm albo soli miedzi o stężeniu 7% wagowych.

Claims (7)

1. Materiał filtracyjno-pochłaniający do filtracji i usuwania zanieczyszczeń z powietrza, zwłaszcza zanieczyszczeń chemicznych szkodliwych dla zdrowia i nieprzyjemnych zapachów, przeznaczony do pochłaniania zanieczyszczeń z powietrza i do filtracji, wentylacji i klimatyzacji powietrza, szczególnie do filtracji AGD, samochodowej, budowlanej i przemysłowej, znamienny tym, że ma co najmniej jedną aktywną warstwę z kompozytu włókninowego co najmniej jednowarstwowego, zawierającego włókninową warstwę nośną i wysokoskuteczny pochłaniający sorbent w postaci glinokrzemianu i węgla aktywnego, przy czym włókninowa warstwa nośna jest przestrzenna z sorbentem osadzonym w przestrzeni pomiędzy włóknami tej włókninowej warstwy nośnej lub/i sorbent jest osadzony na włókninowej warstwie nośnej, a ponadto włókninowa warstwa nośna jest z włókniny nieigłowanej wykurczanej lub/i z włókniny igłowanej lub/i z włókniny spunbond.

2. Materiał filtracyjno-pochłaniający według zastrz 1, znamienny tym, że jest aktywny mikrobiologicznie i zawiera naniesione aktywne cząstki antybakteryjne lub grzybobójcze w postaci nanocząstek metali wybranych ze zbioru: srebro, miedź, złoto, platyna, cynk, nikiel lub w postaci nanocząstek dwutlenku tytanu lub w postaci soli miedzi, korzystnie siarczanu miedzi.

3. Materiał filtracyjno-pochłaniający według zastrz. 1, znamienny tym, że jego włókninowa warstwa nośna z włókniny nieigłowanej wykurczanej jest z mieszaniny włókien z tworzyw sztucznych, poliestrowych lub polipropylenowych, o grubości od 1,7 do 15 dtex, z włóknami termokurczliwymi o grubości 4 dtex i ich długościach od 38 do 100 mm, zaś gramatura włókniny warstwy nośnej wynosi od 75 do 750 g/m², zaś jej grubości od 4 do 30 mm, przy czym na warstwie nośnej są sorbenty w postaci mieszaniny węgla aktywnego i glinokrzemianów w ilości od 25% do 50% masy tej warstwy nośnej.

4. Materiał filtracyjno-pochłaniający według zastrz. 1, znamienny tym, że jego włókninowa warstwa nośna z włókniny igłowanej jest o gramaturze 150 + 600 g/m², grubości od 3 do 15 mm, przy czym na warstwie nośnej są sorbenty w postaci mieszaniny węgla aktywnego i glinokrzemianów w ilości od 25% do 50% masy tej warstwy nośnej.

5. Materiał filtracyjno-pochłaniający według zastrz. 1, znamienny tym, że jego włókninowa warstwa nośna z włókniny spunbond jest o gramaturze 20 + 100 g/m², grubości 0,1 + 2 mm, oporze przepływu powietrza 0,2 + 1 mbar, skuteczności filtracji 20 + 60% oraz przepuszczalności powietrza przy 200 Pa - 800 + 6000 l/m²/s, przy czym na warstwie nośnej jest mieszanina sorbentów w postaci węgla aktywnego i glinokrzemianów w ilości od 25% do 50% masy tej warstwy nośnej.

6. Materiał filtracyjno-pochłaniający według zastrz. 1, znamienny tym, że jest trzy warstwowy z dwoma warstwami włókniny osłonowej poliestrowej lub polipropylenowej, pomiędzy którymi jest warstwa sorbentów w postaci drobnoziarnistego węgla aktywnego, glinokrzemianów ziarnowych i lepiszcza, przy czym warstwa sorbentów jest w ilości 100 + 400 g/m², a całkowita gramatura materiału filtracyjnego wynosi 200 + 550 g/m².

7. Materiał filtracyjno-pochłaniający według zastrz. 1, znamienny tym, że zawiera oddzielne warstwy filtracyjne trwale ze sobą połączone, z których jedna jest z sorbentami w postaci węgla aktywnego i glinokrzemianami, jedna pyłochłonna, a dwie są osłonowe z włókniny typu spunbond.