RU2357785C1 - Filtering material, method of its production and product on its base - Google Patents
Filtering material, method of its production and product on its base Download PDFInfo
- Publication number
- RU2357785C1 RU2357785C1 RU2008109325/15A RU2008109325A RU2357785C1 RU 2357785 C1 RU2357785 C1 RU 2357785C1 RU 2008109325/15 A RU2008109325/15 A RU 2008109325/15A RU 2008109325 A RU2008109325 A RU 2008109325A RU 2357785 C1 RU2357785 C1 RU 2357785C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- solution
- styrene
- polyurethane
- acrylonitrile
- filtering
- Prior art date
Links
Landscapes
- Artificial Filaments (AREA)
- Nonwoven Fabrics (AREA)
- Filtering Materials (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к области получения волокнистых фильтрующих материалов ФП (Фильтры Петрянова®), используемых для защиты окружающей среды, а также органов дыхания от токсичных аэрозолей.The invention relates to the field of production of fibrous filter materials FP (Petryanov Filters) used to protect the environment, as well as respiratory organs from toxic aerosols.
Известен фильтрующий материал, полученный методом электроформования из сополимера стирола с акрилонитрилом с диаметром волокон 1-10 мкм из прядильного раствора, содержащего дихлорэтан, электролитические добавки и растворители из ряда: ацетон, или метилэтилкетон, или этилацетат, или бутилацетат и имеющий поверхностную плотность 20-80 г/м2, аэродинамическое сопротивление 3-60 Па при скорости потока воздуха 1 см/с (RU 2182511, 20.05.2002).Known filter material obtained by electrospinning from a copolymer of styrene with acrylonitrile with a fiber diameter of 1-10 μm from a dope solution containing dichloroethane, electrolytic additives and solvents from the series: acetone, or methyl ethyl ketone, or ethyl acetate, or butyl acetate and having a surface density of 20-80 g / m 2 , aerodynamic drag 3-60 Pa at an air flow rate of 1 cm / s (RU 2182511, 05.20.2002).
Известен также материал, получаемый электростатическим формованием из раствора сополимера стирола с акрилонитрилом в смеси этилацетата с бутилацетатом при их массовом отношении в растворе от 1/9 до 9/1 соответственно, причем раствор содержит добавку высокомолекулярного полиметилметакрилата в количестве 0,001-0,01 мас.% (RU 2248838, 27.03.2005).Also known is the material obtained by electrostatic molding from a solution of a styrene-acrylonitrile copolymer in a mixture of ethyl acetate and butyl acetate at a weight ratio of 1/9 to 9/1, respectively, the solution containing an additive of high molecular weight polymethyl methacrylate in an amount of 0.001-0.01 wt.% (RU 2248838, 03/27/2005).
Недостатком этих технических решений являются низкие физико-механические показатели, которые существенно ухудшают технологичность сборки респираторов.The disadvantage of these technical solutions is the low physical and mechanical properties, which significantly impair the manufacturability of the respirator assembly.
Известен также фильтрующий материал, полученный методом электроформования, содержащий 50-90% мас. волокон из сополимера стирола и акрилонитрила и 10-50% мас. волокон, выполненных из хлорированного поливинилхлорида с добавкой не более 10% мас. бутадиен-нитрильного каучука от массы хлорированного поливинилхлорида, при диаметре волокон 1-10 мкм. (RU 2283164, 10.09.2006).Also known filtering material obtained by the method of electrospinning, containing 50-90% wt. fibers from a copolymer of styrene and acrylonitrile and 10-50% wt. fibers made of chlorinated polyvinyl chloride with the addition of not more than 10% wt. nitrile butadiene rubber by weight of chlorinated polyvinyl chloride, with a fiber diameter of 1-10 microns. (RU 2283164, 09/10/2006).
Недостатком этого технического решения является сложность технологического процесса в связи с использованием двух прядильных растворов и невозможность применения его в электроцентробежном методе формования волокнистого материала. Кроме того, в настоящее время на рынке отсутствует хлорированный поливинилхлорид, удовлетворяющий санитарным нормам на респираторный фильтрующий материал.The disadvantage of this technical solution is the complexity of the process due to the use of two spinning solutions and the inability to use it in the electric centrifugal method of forming fibrous material. In addition, there is currently no chlorinated polyvinyl chloride on the market that meets sanitary standards for respiratory filter media.
Наиболее близким к предложенному материалу является двухслойный фильтрующий материал, полученный методом электроформования, состоящий из волокон диаметром 1,5-3 мкм и 3-5 мкм, выполненных из раствора сополимера стирола с акрилонитрилом или тройного сополимера стирола с акрилонитрилом и метилметакрилатом в этилацетате, бутилацетате или их смеси, причем раствор содержит добавку высокомолекулярного полиметилметакрилата в количестве 0,001-0,01 мас.%. (RU 2267347, 10.01.2006).Closest to the proposed material is a two-layer filter material obtained by electrospinning, consisting of fibers with a diameter of 1.5-3 microns and 3-5 microns made of a solution of a copolymer of styrene with acrylonitrile or a triple copolymer of styrene with acrylonitrile and methyl methacrylate in ethyl acetate, butyl acetate or mixtures thereof, the solution containing an additive of high molecular weight polymethyl methacrylate in an amount of 0.001-0.01 wt.%. (RU 2267347, 01/10/2006).
Недостатками прототипа являются низкие физико-механические показатели фильтующего материала, которые существенно ухудшают технологичность сборки респираторов. Кроме того, двухслойная структура материала не позволяет воспроизвести его электроаэродинамическим и электроцентробежным методами.The disadvantages of the prototype are low physical and mechanical properties of the filter material, which significantly impair the manufacturability of the respirator assembly. In addition, the two-layer structure of the material does not allow reproducing it by electro-aerodynamic and electrocentrifugal methods.
Задачей настоящего изобретения является повышение физико-механических показателей фильтрующего материала и изделий на его основе, улучшение процесса электроформования волокон за счет повышения прядомости раствора, позволяющей получать фильтрующий материал электрокапиллярным, электроаэродинамическим и электроцентробежным методами.The objective of the present invention is to increase the physico-mechanical properties of the filter material and products based on it, to improve the process of electrospinning of the fibers by increasing the spinnability of the solution, which allows to obtain the filter material by electrocapillary, electroaerodynamic and electrocentrifugal methods.
Поставленная задача решается описываемым фильтрующим волокнистым материалом, полученным методом электростатического формования из раствора смеси полимеров: сополимера стирола с акрилонитрилом и полиуретана, при их массовом соотношении (50-95):(50-5) соответственно, с диаметром 1-10 мкм, при этом материал характеризуется массой единицы площади 20-70 г/м2 и аэродинамическим сопротивлением 3-30 Па при скорости потока воздуха 1 см/с.The problem is solved by the described filtering fibrous material obtained by electrostatic molding from a solution of a mixture of polymers: a copolymer of styrene with acrylonitrile and polyurethane, with their mass ratio (50-95) :( 50-5), respectively, with a diameter of 1-10 microns, while the material is characterized by an area mass of 20-70 g / m 2 and an aerodynamic resistance of 3-30 Pa at an air flow rate of 1 cm / s.
Поставленная задача решается также описываемым способом получения фильтрующего волокнистого материала путем электростатического формования волокон из раствора смеси полимеров, содержащей сополимер стирола с акрилонитрилом и полиуретана в органическом растворителе с динамической вязкостью 1-30 пуаз и удельной электропроводностью 10-4-10-7 Ом-1·см-1, при следующем содержании компонентов, мас.%:The problem is also solved by the described method for producing filtering fibrous material by electrostatically molding fibers from a solution of a polymer mixture containing a copolymer of styrene with acrylonitrile and polyurethane in an organic solvent with a dynamic viscosity of 1-30 poise and a specific conductivity of 10 -4 -10 -7 Ohm -1 · cm -1 , with the following content of components, wt.%:
Предпочтительно используют полиуретан, обладающий следующими характеристиками:Polyurethane having the following characteristics is preferably used:
Формование ведут электрокапиллярным, электроаэродинамическим или электроцентробежным методами в электростатическом поле с разностью потенциалов от 10 до 140 кВ.Forming is carried out by electrocapillary, electroaerodynamic or electrocentrifugal methods in an electrostatic field with a potential difference of 10 to 140 kV.
Поставленная задача решается также описываемым индивидуальным средством защиты органов дыхания, содержащем волокнистый фильтрующий материал, подложку и защитный слой, которое содержит материал, охарактеризованный выше, полученный способом, описанным выше.The problem is also solved by the described individual respiratory protective equipment containing a fibrous filter material, a substrate and a protective layer that contains the material described above, obtained by the method described above.
Достигаемый технический результат можно объяснить тем, что в результате смешения в растворе сополимера стирола с акрилонитрилом и полиуретана образуются более эластичные волокна, которые улучшают физико-механические показатели фильтрующего материала. Кроме того, растворы, содержащие заявленные полимеры, обладают лучшей прядомостью, что позволяет вести процесс электроформования электрокапиллярным, электроаэродинамическим или электроцентробежным методами.The technical result achieved can be explained by the fact that, as a result of mixing the styrene-acrylonitrile copolymer and polyurethane in a solution, more flexible fibers are formed that improve the physicomechanical properties of the filter material. In addition, solutions containing the claimed polymers have the best spinning ability, which allows the process of electrospinning by electrocapillary, electroaerodynamic or electrocentrifugal methods.
Ниже приведены конкретные примеры получения заявленного материала и изделия на его основе.The following are specific examples of obtaining the claimed material and products based on it.
Пример 1Example 1
Приготавливают 25% прядильный раствор сополимера стирола с акрилонитрилом (САН) с добавкой полиуретана (ПУ) при их соотношении 90/10 в этилацетате (ЭА) с добавкой 5% этанола с динамической вязкостью (η) 4,9 пуаз; доводят удельную электропроводность раствора (λ) до 5·10-6 Ом-1·см-1, вводя 0,2% тетрабутиламмония йодида (ТБАI).Prepare a 25% spinning solution of styrene-acrylonitrile copolymer (SAN) with the addition of polyurethane (PU) at a ratio of 90/10 in ethyl acetate (EA) with the addition of 5% ethanol with a dynamic viscosity (η) of 4.9 poise; the specific conductivity of the solution (λ) was adjusted to 5 · 10 -6 Ohm -1 · cm -1 , introducing 0.2% tetrabutylammonium iodide (TBAI).
Затем проводят формование волокнистого материла электрокапиллярным методом при разности потенциалов 70 кВ и объемном расходе раствора 3·10-3 см3/с на один капилляр.Then, fibrous material is formed by the electrocapillary method with a potential difference of 70 kV and a volumetric flow rate of the solution of 3 · 10 -3 cm 3 / s per capillary.
На металлическом заземленном электроде получают волокнистый слой из смеси ультратонких волокон с диаметром 5-7 мкм, массой единицы площади 45 г/м2 и аэродинамическим сопротивлением 6 Па.On a metal grounded electrode, a fibrous layer is obtained from a mixture of ultrafine fibers with a diameter of 5-7 μm, a unit mass of 45 g / m 2 and an aerodynamic resistance of 6 Pa.
Пример 2Example 2
Приготавливают 15% прядильный раствор сополимера стирола с акрилонитрилом с добавкой полиуретана при их соотношении 80/20 в дихлорэтане (ДХЭ) с добавкой 3% этанола с динамической вязкостью 2,5 пуаз; доводят удельную электропроводность раствора до Prepare a 15% spinning solution of a styrene-acrylonitrile copolymer with the addition of polyurethane at a ratio of 80/20 in dichloroethane (DCE) with the addition of 3% ethanol with a dynamic viscosity of 2.5 poise; adjust the conductivity of the solution to
1,5·10-6 Ом-1·см-1, вводя 0,02% ТБАI.1.5 · 10 -6 Ohm -1 · cm -1 , introducing 0.02% TBAI.
Затем проводят формование волокнистого материла электроаэродинамическим методом при разности потенциалов 120 кВ и объемном расходе раствора 1,2·10-2 см3/с на одну форсунку.Then, fibrous material is formed by the electro-aerodynamic method with a potential difference of 120 kV and a volumetric flow rate of the solution of 1.2 · 10 -2 cm 3 / s per nozzle.
На металлическом заземленном электроде получают волокнистый слой из смеси ультратонких волокон с диаметром 2-5 мкм, массой единицы площади 35 г/м2 и аэродинамическим сопротивлением 11 Па.On a metal grounded electrode, a fibrous layer is obtained from a mixture of ultrafine fibers with a diameter of 2-5 μm, a unit mass of 35 g / m 2 and an aerodynamic resistance of 11 Pa.
Пример 3Example 3
Приготавливают 20% прядильный раствор сополимера стирола с акрилонитрилом с добавкой полиуретана при их соотношении 85/15 в дихлорэтане с добавкой 3% этанола с динамической вязкостью 5,8 пуаз; доводят удельную электропроводность раствора до 3,5·10-6 Ом-1·см-1, вводя 0,03% ТБАI.Prepare a 20% dope solution of a styrene-acrylonitrile copolymer with the addition of polyurethane at a ratio of 85/15 in dichloroethane with the addition of 3% ethanol with a dynamic viscosity of 5.8 poise; adjust the conductivity of the solution to 3.5 · 10 -6 Ohm -1 · cm -1 , introducing 0.03% TBAI.
Затем проводят формование волокнистого материла электроцентробежным методом при разности потенциалов 80 кВ и объемном расходе раствора 5 см3/с на одну распылительную тарелку.Then, fibrous material is formed by the electric centrifugal method with a potential difference of 80 kV and a volumetric flow rate of the solution of 5 cm 3 / s per spray plate.
На металлическом заземленном электроде получают волокнистый слой из смеси ультратонких волокон с диаметром 3-5 мкм, массой единицы площади 50 г/м2 и аэродинамическим сопротивлением 14 Па.On a metal grounded electrode, a fibrous layer is obtained from a mixture of ultrafine fibers with a diameter of 3-5 μm, a unit mass of 50 g / m 2 and an aerodynamic resistance of 14 Pa.
Из полученных материалов изготавливается средство индивидуальной защиты органов дыхания на полуавтомате КГ-1 следующим образом.An individual respiratory protective device is made from the obtained materials on a KG-1 semiautomatic device as follows.
Пример 4Example 4
Фильтрующий материал на подложке из медицинской марли (1) нарезается в виде заготовок круглой формы. На фильтрующий материал накладывается защитный каркасный круг из аппретированной марли (1). Дополнительно вставляются резинка в оплетке (2) с алюминиевой пластинкой (3), фигурная распорка (4) и оголовье (6). Собранный полуфабрикат заправляется в полуавтомат КГ-1, в котором происходит термосшивание поливинилацетатным бисером по контуру респиратора - обтюратору (5) (см. чертеж).The filter material on a medical gauze substrate (1) is cut in the form of round blanks. A protective frame made of finished gauze (1) is applied to the filter material. In addition, braided elastic (2) with an aluminum plate (3), a figured spacer (4) and a headband (6) are inserted. The assembled semifinished product is refilled in the KG-1 semiautomatic device, in which thermo crosslinking with polyvinyl acetate beads takes place along the respirator circuit - to the sealer (5) (see drawing).
Данные по составам прядильных растворов, эксплуатационным свойствам фильтрующих материалов и изделий из них сведены в табл.1, 2.Data on the composition of the spinning solutions, the operational properties of the filter materials and products from them are summarized in tables 1, 2.
Таким образом, как видно из приведенных примеров, фильтрующий материал, полученный заявленным способом, обладает повышенным относительным удлинением при разрыве за счет введения в волокна эластической добавки по сравнению с материалом, изготовленным из сополимера стирола с акрилонитрилом без добавки. При этом фильтрующие свойства сохраняются на высоком уровне, что позволяет изготавливать высокоэффективные средства индивидуальной защиты органов дыхания.Thus, as can be seen from the above examples, the filter material obtained by the claimed method has an increased elongation at break due to the introduction of an elastic additive into the fibers compared to a material made from a styrene-acrylonitrile copolymer without additives. At the same time, the filtering properties are maintained at a high level, which allows us to produce highly effective personal respiratory protection equipment.
Claims (5)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2008109325/15A RU2357785C1 (en) | 2008-03-13 | 2008-03-13 | Filtering material, method of its production and product on its base |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2008109325/15A RU2357785C1 (en) | 2008-03-13 | 2008-03-13 | Filtering material, method of its production and product on its base |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2357785C1 true RU2357785C1 (en) | 2009-06-10 |
Family
ID=41024651
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2008109325/15A RU2357785C1 (en) | 2008-03-13 | 2008-03-13 | Filtering material, method of its production and product on its base |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2357785C1 (en) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2607585C1 (en) * | 2015-11-16 | 2017-01-10 | Российская Федерация, от имени которой выступает Министерство промышленности и торговли Российской Федерации (Минпромторг России) | Multilayer filtering and sorptive nonwoven material |
RU2606222C2 (en) * | 2013-11-07 | 2017-01-10 | Эрнест Августинович Дружинин | Method of filter material production from polymer fibres without tissue substrates |
-
2008
- 2008-03-13 RU RU2008109325/15A patent/RU2357785C1/en not_active IP Right Cessation
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2606222C2 (en) * | 2013-11-07 | 2017-01-10 | Эрнест Августинович Дружинин | Method of filter material production from polymer fibres without tissue substrates |
RU2607585C1 (en) * | 2015-11-16 | 2017-01-10 | Российская Федерация, от имени которой выступает Министерство промышленности и торговли Российской Федерации (Минпромторг России) | Multilayer filtering and sorptive nonwoven material |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
Yang et al. | Airflow synergistic needleless electrospinning of instant noodle‐like curly nanofibrous membranes for high‐efficiency air filtration | |
JP5676433B2 (en) | Electret web with charge promoting additive | |
JP4733108B2 (en) | Elastomer composite fiber containing block copolymer with high flow | |
TWI312383B (en) | Nonwoven amorphous fibrous webs and methods for making them | |
JP2009041117A (en) | Polysaccharide nanofibers | |
JP2021155906A (en) | Polyamide nanofiber nonwoven fabric | |
JP2001518569A (en) | Electret fibers and filter webs with low levels of extractable hydrocarbons | |
RU2357785C1 (en) | Filtering material, method of its production and product on its base | |
WO2009067840A1 (en) | Imitating natural plant fiber, preparation method thereof and fabric made of it | |
WO2016052637A1 (en) | Sound absorbing body | |
CN106418689A (en) | Cigarette filter tip and preparation method thereof | |
Kannan et al. | Electrospinning—Commercial applications, challenges and opportunities | |
RU2477644C1 (en) | Filtration material, method of its production and application | |
CN112430906B (en) | Ultralow-resistance melt-blown non-woven fabric for protective mask and preparation method thereof | |
RU2637952C2 (en) | Filter material and method for its production | |
WO2019058292A1 (en) | Nano-fiber based filter media and methods of preparation thereof | |
RU2283164C1 (en) | Filtering material, the method of production of the filtering material and the breathing mask | |
CN112026281A (en) | High-filtration type nano melt-blown fabric and manufacturing process thereof | |
RU2363519C1 (en) | Filtering material for respirators and respirator | |
CN110523142B (en) | Bark-imitated polypropylene/polycarbonate nanofiber melt-blown air filter material and preparation method thereof | |
TWI337632B (en) | ||
RU2376053C1 (en) | Filtering material, method of producing said material and respirator | |
RU2385177C1 (en) | Method to produce filtration material, filtration material and respiratory system protector | |
RU2182510C1 (en) | Method of producing filter medium, filter medium and respiration on its basis | |
Venkataraman et al. | Comparative Investigation of Electrospun and Centrifugal Spun Polylactic Acid for Filtration Performance and Reusability |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20100314 |