способ получения фильтрующего материала и фильтрующий волокнистый материал

Формула изобретения

1. Способ получения фильтрующего материала, включающий электростатическое формование нетканого волокнистого материала из рабочего полимерного волокнообразующего раствора с динамической вязкостью 1-30 П, электропроводностью 10^-4-10^-7 Ом^-1 см^-1 в электростатическом поле при разности потенциалов от 10 до 150 кВ, отличающийся тем, что рабочий полимерный волокнообразующий раствор содержит в качестве полимера от 8,9 до 24,6 мас.% сополимера стирола с акрилонитрилом при содержании от 5,2 до 30,4 мас.% акрилонитрила или тройного сополимера стирола с акрилонитрилом и метилметакрилатом при содержании от 5,2 до 30,4 мас.% акрилонитрила и от 3,7 до 42,1 мас.% метилметакрилата, в качестве растворителя - этилацетат, или бутилацетат, или их смесь, а также дополнительно содержит высокомолекулярный полиметилметакрилат, дистиллированную воду, низший спирт, выбранный из группы этиловый, метиловый или изопропиловый, при следующем содержании компонентов полимерного волокнообразующего раствора, мас.%:

Сополимер стирола с акрилонитрилом или
сополимер стирола с акрилонитрилом и
метилметакрилатом	8,9-24,6
Высокомолекулярный полиметилметакрилат	0,011-0,02
Вода дистиллированная	0,01-0,1
Этиловый, метиловый или изопропиловый спирт	17-28
Этилацетат, бутилацетат или их смесь	Остальное до 100%

при этом истечение рабочего полимерного волокнообразующего раствора осуществляют с объемной скоростью от 0,1 до 6 см ³/мин, а подачу рабочего полимерного волокнообразующего раствора проводят с расстояния 12-42 см от его выхода из дозирующего устройства до осадительной поверхности.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что содержание этилацетата в его смеси с бутилацетатом выбрано от 0,5 до 99,5 мас.%.

3. Фильтрующий волокнистый материал, содержащий технологический и рабочий слои, выполненные из полимерного волокнистого материала, отличающийся тем, что его технологический и рабочий слои получены по способу п.1, при этом материал технологического слоя имеет поверхностную плотность 1-3 г/м² и выполнен из волокон диаметром 3-5 мкм, материал рабочего слоя выполнен из волокон диаметром 1,5-3 мкм, двухслойный материал имеет поверхностную плотность 32-38 г/м ², стандартное сопротивление 0,8-1,2 мм вод.ст. и коэффициент проскока не менее 95%.

4. Фильтрующий волокнистый материал по п.3, отличающийся тем, что его технологический и рабочий слои получены по способу п.2.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к способам получения фильтрующего материала, к фильтрующим волокнистым материалам, которые могут быть использованы в средствах защиты органов дыхания.

Известен способ получения фильтрующего материала, включающий электростатическое формование нетканого волокнистого материала из рабочего полимерного волокнообразующего раствора с динамической вязкостью 1-30 П, электропроводностью 10^-4-10^-7 Ом^-1 см^-1 в электростатическом поле при разности потенциалов от 10 до 150 кВ (см. патент РФ №2135263, МПК В 01 D 39/16, 1999 г.).

Однако известный способ при своем использовании имеет следующие недостатки:

- полученный фильтрующий материал обладает недостаточным качеством при фильтрации воздуха с ультратонкими частицами производственной пыли;

- при изготовлении материала использован токсичный растворитель дихлорэтан.

Задачей изобретения является разработка способа получения фильтрующего материала.

Технический результат состоит в повышении качества полученного предлагаемым способом фильтрующего материала за счет получения ультратонких полимерных волокон заданных диаметров из выбранного полимера, которые при использовании в фильтрующем материале обеспечивают 95% эффективность, по наиболее проникающим частицам диаметром 0,3 мкм, при стандартном сопротивлении 1,0 мм вод.ст. (10 Па).

Технический результат при осуществлении изобретения достигается использованием нового, рабочего полимерного волокнообразующего раствора и технологических параметров предложенного способа получения фильтрующего материала.

Среди существенных признаков, характеризующих способ получения фильтрующего материала, отличительными являются:

- содержание в рабочем полимерном волокнообразующем растворе в качестве полимера от 8,9 до 24,6 мас.% сополимера стирола с акрилонитрилом при содержании от 5,2 до 30,4 мас.% акрилонитрила или тройного сополимера стирола с акрилонитрилом и метилметакрилатом при содержании от 5,2 до 30,4 мас.% акрилонитрила и от 3,7 до 42,1 мас.% метилметакрилата,

- содержание в рабочем полимерном волокнообразующем растворе в качестве растворителя этилацетата, или бутилацетата, или их смеси,

- дополнительное введение в рабочий полимерный волокнообразующий раствор высокомолекулярного полиметилметакрилата, дистиллированной воды, низшего спирта, выбранного из группы этиловый, метиловый или изопропиловый,

- содержание компонентов полимерного волокнообразующего раствора, мас.%:

сополимер стирола с акрилонитрилом или
сополимер стирола с акрилонитрилом и
метилметакрилатом	8,9-24,6
высокомолекулярный полиметилметакрилат	0,011-0,02
вода дистиллированная	0,01-0,1
этиловый, метиловый или изопропиловый спирт	17-28
этилацетат, бутилацетат или их смесь	остальное до 100%

- осуществление истечения рабочего полимерного волокнообразующего раствора с объемной скоростью от 0,1 до 6 см³/мин,

- проведение подачи рабочего полимерного волокнообразующего раствора с расстояния 12-42 см от его выхода из дозирующего устройства до осадительной поверхности,

- содержание этилацетата в его смеси с бутилацетатом выбрано от 0,5 до 99,5 мас.%.

Экспериментальные исследования предложенного способа получения фильтрующего материала показали его высокую эффективность. С использованием всех отличительных признаков предложенного технического решения достигнуто повышение качества полученного предложенным способом фильтрующего материала.

Известен фильтрующий волокнистый материал, содержащий технологический и рабочий слои, выполненные из полимерного волокнистого материала (см. патент РФ №2135263, МПК В 01 D 39/16, 1999 г.).

Однако известный фильтрующий волокнистый материал при своем использовании имеет следующие недостатки:

- фильтрующий материал обладает недостаточным качеством при фильтрации воздуха с ультратонкими частицами производственной пыли;

- при изготовлении материала использован токсичный растворитель дихлорэтан.

Задачей изобретения является разработка фильтрующего волокнистого материала.

Технический результат состоит в повышении качества фильтрующего материала за счет использования ультратонких полимерных волокон заданных диаметров, которые при использовании в фильтрующем материале обеспечат его стандартное сопротивление и высокий коэффициент проскока при фильтрации ультратонких частиц.

Технический результат при осуществлении изобретения достигается использованием нового рабочего полимерного волокнообразующего раствора и сочетанием параметров технологического и рабочего слоев фильтрующего материала.

Среди существенных признаков, характеризующих фильтрующий волокнистый материал, отличительными являются:

- материал технологического слоя имеет поверхностную плотность 1-3 г/м² и выполнен из полимерных волокон диаметром 3-5 мкм,

- материал рабочего слоя выполнен из полимерных волокон диаметром 1,5-3 мкм, двухслойный материал имеет поверхностную плотность 32-38 г/м²,

- стандартное сопротивление фильтрующего материала составляет 0,8-1,2 мм вод.ст. (8-12 П) и коэффициент проскока не менее 95%,

- технологический и рабочий слои фильтрующего материала получены по способу, охарактеризованному в пунктах 1 и 2 формулы изобретения на способ получения.

Экспериментальные исследования предложенного фильтрующего волокнистого материала показали его высокую эффективность. С использованием всех отличительных признаков предложенного технического решения достигнуто повышение качества фильтрующего материала.

Предложенное изобретение иллюстрируется нижеприведенными примерами.

Пример 1. Приготавливают рабочий полимерный волокнообразующий раствор, содержащий в качестве полимера 8,9 мас.% сополимера стирола с акрилонитрилом при его содержании 30,4 мас.%, высокомолекулярный полиметилметакрилат в количестве 0,011 мас.%, дистиллированную воду в количестве 0,1 мас.%, в качестве низшего спирта этиловый спирт в количестве 17 мас.% и в качестве растворителя смесь этилацетата с 99,5 мас.% бутилацетата - остальное до 100%. Рабочий полимерный волокнообразующий раствор имеет динамическую вязкость 1 П, электропроводность 10^-4 Ом^-1 см^-1. Проводят формование материала в электростатическом поле при разности потенциалов 150 кВ при его истечении с расстояния 42 см от его выхода из дозирующего устройства до осадительной поверхности с объемной скоростью 6,0 см³/мин. На металлическом заземленном электроде получают волокнистый слой ультратонких волокон с заданным диаметром. Технологический слой фильтрующего материала имеет поверхностную плотность 1 г/м ² и выполнен из полимерных волокон диаметром 3 мкм, рабочий слой фильтрующего материала выполнен из полимерных волокон диаметром 1,5 мкм, при этом двухслойный материал имеет поверхностную плотность 38 г/м², его стандартное сопротивление составляет 1,2 мм вод.ст. (12 Па) и коэффициент проскока 96%.

Пример 2. Приготавливают рабочий полимерный волокнообразующий раствор, содержащий в качестве полимера 24,6 мас.% тройного сополимера стирола с акрилонитрилом при его содержании 5,2 мас.% и с метилметакрилатом при его содержании 42,1 мас.%, высокомолекулярный полиметилметакрилат в количестве 0,02 мас.%, дистиллированную воду в количестве 0,01 мас.%, в качестве низшего спирта метиловый спирт в количестве 28 мас.% и в качестве растворителя бутилацетат - остальное до 100%. Рабочий полимерный волокнообразующий раствор имеет динамическую вязкость 30 П, электропроводность 10^-7 Ом^-1 см^-1. Проводят формование материала в электростатическом поле при разности потенциалов 10 кВ при его истечении с расстояния 12 см от его выхода из дозирующего устройства до осадительной поверхности с объемной скоростью 0,1 см³/мин. На металлическом заземленном электроде получают волокнистый слой ультратонких волокон с заданным диаметром. Технологический слой фильтрующего материала имеет поверхностную плотность 3 г/м² и выполнен из полимерных волокон диаметром 5 мкм, рабочий слой фильтрующего материала выполнен из полимерных волокон диаметром 3 мкм, при этом двухслойный материал имеет поверхностную плотность 32 г/м ², его стандартное сопротивление составляет 0,8 мм вод.ст. (8 Па) и коэффициент проскока 95%.

Таким образом, по предложенному способу получен новый фильтрующий волокнистый материал, отличающийся лучшими эксплуатационными характеристиками. В производстве этого материала не используются вещества, выделяющие при сжигании токсичные соединения, что упрощает процесс его утилизации. При этом экономические показатели нового фильтрующего материала и предложенного способа не отличаются от известных, использующихся в промышленности.