RU2182511C1

RU2182511C1 - Method of producing filter medium, filter medium and means for protection of respiratory organs

Info

Publication number: RU2182511C1
Application number: RU2001123275/12A
Authority: RU
Inventors: Ю.Н. Филатов; Е.А. Галкин
Original assignee: Филатов Юрий Николаевич
Priority date: 2001-08-21
Filing date: 2001-08-21
Publication date: 2002-05-20

Abstract

FIELD: fibrous filter media and articles on their bases. SUBSTANCE: method is realized with use of styrene copolymer with acrylonitrile and fiber diameter of 1-10 mcm from spinning solution containing dichloroethane, electrolytic additives and solvents from series including acetone, methyl ethyl ketone, or ethyl acetate, or butyl acetate. Filter medium has surface density of 20-80 g/sq.m and aerodynamic resistance of 3-60 Pa at air flow velocity of 1 cm/s. Respirator of LEPESTOK type is manufactured from proposed filter medium. EFFECT: improved operation characteristics of articles manufactured from proposed filter medium. 3 cl, 2 tbl, 1 ex

Description

Изобретение относится к области получения волокнистых фильтрующих материалов, используемых для защиты окружающей среды, а также органов дыхания от токсичных аэрозолей. The invention relates to the field of production of fibrous filter materials used to protect the environment, as well as respiratory organs from toxic aerosols.

Для получения эффективных фильтрующих материалов широкое распространение получил метод электростатического формования волокон из растворов полимеров. Спектр возможных материалов, получаемых этим методом, и различных сфер их использования подробно описан в книге Ю.Н.Филатова "Электроформование волокнистых материалов (ЭФВ-процесс)". М.: Нефть и газ, 1997, с. 3-7. To obtain effective filtering materials, the method of electrostatic spinning of fibers from polymer solutions has become widespread. The range of possible materials obtained by this method, and various areas of their use are described in detail in the book of Yu.N. Filatov "Electroforming of fibrous materials (EPI process)." M .: Oil and gas, 1997, p. 3-7.

Для обеспечения возможности использования волокнистых материалов в различных условиях и разных средах актуальным является расширение ассортимента волокнообразующих полимеров, подбор оптимальных растворителей и условий формования. To ensure the possibility of using fibrous materials in various conditions and different environments, it is important to expand the range of fiber-forming polymers, the selection of optimal solvents and molding conditions.

Так, например, известен фильтрующий материал и способ его получения, в котором формованию подвергают раствор, содержащий 11-25% полисульфона и 0,1-5% поливинилпирролидона в апратонном растворителе типа диметилформамида, диметилацетамида, диметилсульфоксида, N-метилпирролидона. (RU, 2086296, B 01 D 39/16, 1997). For example, a filter material and a method for its preparation are known in which a solution is subjected to molding containing 11-25% polysulfone and 0.1-5% polyvinylpyrrolidone in an apratonic solvent such as dimethylformamide, dimethylacetamide, dimethyl sulfoxide, N-methylpyrrolidone. (RU, 2086296, B 01 D 39/16, 1997).

Полученный волокнистый материал эффективен для разделительных процессов: диализа, ультрафильтрации, хемофильтрации, разделения крови. The resulting fibrous material is effective for separation processes: dialysis, ultrafiltration, chemofiltration, blood separation.

Для очистки воздуха и газов от взвешенных и твердых частиц известен фильтрующий материал, состоящий из слоя полидисперсных электрически заряженных ультратонких волокон из сополимера стирола с метилметакрилатом и акрилнитрилом с диаметром 1-2 мкм и диаметром 6-10 мкм (RU, 2049525, B 01 D 39/16, 1995). For cleaning air and gases from suspended and solid particles, a filter material is known consisting of a layer of polydisperse electrically charged ultrathin fibers made of a styrene-methyl methacrylate-acrylonitrile copolymer with a diameter of 1-2 μm and a diameter of 6-10 μm (RU, 2049525, B 01 D 39 / 16, 1995).

Однако известный материал обладает невысокой механической прочностью. However, the known material has a low mechanical strength.

Наиболее близким к предложенному является фильтрующий материал, выполненный из смеси полимеров перхлорвинила и сополимера стирола с метилметакрилатом и акрилнитрилом при их массовом соотношении (10-1):1, способ получения этого материала, включающий электроформование волокон из смеси указанных полимеров в растворителе - дихлорэтане в присутствии электролитических добавок в виде йодистых или бромистых солей тетраэтиламмония или тетрабутиламмония или хлористого железа в количестве 0,01-0,2%, при этом количество растворителя в волокнообразующем составе берут от 5 до 15 мас.%, а концентрация полимеров в дихлорэтане составляет от 5 до 25%. Closest to the proposed one is a filter material made from a mixture of polymers of perchlorovinyl and a copolymer of styrene with methyl methacrylate and acrylonitrile in a mass ratio of (10-1): 1, a method for producing this material, comprising electroforming fibers from a mixture of these polymers in a solvent - dichloroethane in the presence of electrolytic additives in the form of iodide or bromide salts of tetraethylammonium or tetrabutylammonium or ferric chloride in an amount of 0.01-0.2%, while the amount of solvent in the fiber present composition take from 5 to 15 wt.%, and the concentration of polymer in dichloroethane is from 5 to 25%.

Полученный материал накладывают на подложку из аппретированной марли и используют в конструкции респиратора типа "Лепесток"(RU, 2135263, B 01 D 39/16, 1999). The resulting material is applied to a sack of gauze and used in the construction of a respirator type "Petal" (RU, 2135263, B 01 D 39/16, 1999).

Однако полученный таким способом фильтрующий материал имеет коэффициент проскока более 1% по наиболее проникающим частицам, что ухудшает эффективность средств защиты органов дыхания, изготавливаемых на его основе. However, the filter material obtained in this way has a penetration coefficient of more than 1% for the most penetrating particles, which impairs the effectiveness of respiratory protection products made on its basis.

Задачей настоящего изобретения является разработка способа получения фильтрующего материала, обладающего повышенной эффективностью задержания наиболее проникающих частиц, что способствует изготовлению респираторов с пониженным сопротивлением дыханию при сохранении эффективности на высоком уровне. The objective of the present invention is to develop a method of obtaining a filter material with high retention efficiency of the most penetrating particles, which contributes to the manufacture of respirators with reduced breathing resistance while maintaining efficiency at a high level.

Поставленная задача решается описываемым способом получения фильтрующего материала, включающим электростатическое формование волокнистого материала из раствора полимера в растворителе, содержащего дихлорэтан и электролитические добавки из ряда (мас.%): бромистый или йодистый тетрабутиламмоний или тетраэтиламмоний - 0,01 - 0,1 (мас.%). The problem is solved by the described method of obtaining filter material, including the electrostatic molding of fibrous material from a polymer solution in a solvent containing dichloroethane and electrolytic additives from the series (wt.%): Tetrabutylammonium bromide or iodide or tetraethylammonium - 0.01 - 0.1 (wt. %).

Причем в качестве полимера берут сополимер стирола с акрилнитрилом в количестве 10-20 мас.% и формование ведут из раствора, дополнительно содержащего ацетон, или метилэтилкетон, или этилацетат, или бутилацетат в количестве 5-30 мас.%. Moreover, a copolymer of styrene with acrylonitrile in an amount of 10-20 wt.% Is taken and the molding is carried out from a solution additionally containing acetone, or methyl ethyl ketone, or ethyl acetate, or butyl acetate in an amount of 5-30 wt.%.

Поставленная задача решается также фильтрующим материалом, содержащим рабочий слой из полимерного волокна, полученного электростатическим формованием, при этом он содержит волокна из сополимера стирола с акрилнитрилом диаметром 1-10 мкм, поверхностной плотностью 20-80 г/м² и аэродинамическим сопротивлением 3-60 Па при скорости потока воздуха 1 см/с.The problem is also solved by filtering material containing a working layer of polymer fiber obtained by electrostatic molding, while it contains fibers of a copolymer of styrene with acrylonitrile with a diameter of 1-10 μm, a surface density of 20-80 g / m ² and an aerodynamic resistance of 3-60 Pa at an air flow rate of 1 cm / s.

Поставленная задача решается также заявленным средством для защиты органов дыхания, содержащим рабочий слой из волокон сополимера стирола с акрилнитрилом, полученных электростатическим формованием и имеющих диаметр 1-10 мм, поверхностную плотность 20-80 г/м², аэродинамическое сопротивление 3-60 Па при скорости 1 см/с, а также защитный слой и фильтродержатель.The problem is also solved by the claimed respiratory protection agent containing a working layer of styrene-acrylonitrile copolymer fibers obtained by electrostatic molding and having a diameter of 1-10 mm, a surface density of 20-80 g / m ² , and aerodynamic resistance of 3-60 Pa at a speed 1 cm / s, as well as a protective layer and a filter holder.

Ниже приведен пример получения фильтрующего материала и характеристики полученного фильтрующего материала. The following is an example of obtaining filter material and the characteristics of the resulting filter material.

Пример
Приготавливают 17% прядильный раствор сополимера стирола с акрилнитрилом в смеси дихлорэтана с этилацетатом в процентном отношении 70/12 с динамической вязкостью 4,5 Пуаз; доводят электропроводность раствора до 4•10^-6 Ом^-1см^-1, вводя электролитическую добавку - 0,03 мас.% ТЭАI. Затем проводят формование волокнистого материала в электростатическом поле при разности потенциалов 35 кВ и объемном расходе раствора 3•10^-3 см³/с на одну форсунку.Example
Prepare a 17% spinning solution of a styrene-acrylonitrile copolymer in a mixture of dichloroethane with ethyl acetate in the percentage of 70/12 with a dynamic viscosity of 4.5 Poise; the conductivity of the solution is adjusted to 4 • 10 ^-6 Ohm ^-1 cm ^-1 , introducing an electrolytic additive of 0.03 wt.% TEAI. Then fibrous material is formed in an electrostatic field with a potential difference of 35 kV and a volumetric flow rate of the solution of 3 • 10 ^-3 cm ³ / s per nozzle.

На металлическом заземленном электроде получают волокнистый слой из ультратонких волокон со средним размером волокна 2 мкм. A fibrous layer of ultrathin fibers with an average fiber size of 2 μm is obtained on a metal grounded electrode.

Полученный таким образом фильтрующий материал проходит лабораторные испытания. Другие примеры получения материала из разных составов раствора и результаты испытания приведены в табл. 1 и 2. Thus obtained filter material is laboratory tested. Other examples of obtaining material from different compositions of the solution and the test results are shown in table. 1 and 2.

Из данных таблиц видно, что фильтрующие материалы, полученные в соответствии с изобретением, имеют повышенные фильтрующие характеристики. From these tables it can be seen that the filter materials obtained in accordance with the invention have improved filter characteristics.

Из полученных материалов изготавливают средства индивидуальной защиты органов дыхания типа "Лепесток", содержащих рабочий слой из заявленного материала, нанесенного на подложку из аппретированной марли или вставляют в фильтродержатель любого известного типа, например Ф-62. Фильтродержатель может быть выполнен, например, в виде полумаски, повязки и т.п. From the materials obtained, personal protective equipment for respiratory organs of the “Petal” type is made, containing a working layer of the claimed material deposited on a substrate of sizing gauze or inserted into a filter holder of any known type, for example, F-62. The filter holder can be made, for example, in the form of a half mask, dressings, etc.

Claims

1. A method of obtaining a filter material, comprising electrostatically forming a fibrous material from a polymer solution in an organic solvent containing dichloroethane and electrolytic additives in the form of bromide or iodide tetraethylammonium or tetrabutylammonium salts, characterized in that it contains a copolymer of styrene with acrylonitrile in an amount of 10 -20 wt. %, while the solution additionally contains acetone, or methyl ethyl ketone, or ethyl acetate, or butyl acetate in an amount of 5-30 wt. %

2. Filtering material containing a working layer of polymer fibers with a diameter of 1-10 microns, obtained by electrostatic molding, characterized in that the fibers are made of a copolymer of styrene with acrylonitrile and having a surface density of 20-80 g / m ² and aerodynamic resistance of 3-60 Pa at an air flow rate of 1 cm / s.

3. Respiratory protection agent containing a working layer of polymer fibers with a diameter of 1-10 microns, a protective layer of gauze and a filter holder, characterized in that the working layer is made of fibers of a styrene-acrylonitrile copolymer, with a surface density of 20-80 g / m ² and aerodynamic resistance of 3-60 Pa at an air flow rate of 1 cm / s.