ES2277833T3 - Bolsa de aspiradora con filtro con dos medios. - Google Patents
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Abstract
Una bolsa para filtros de aspiradora que comprende: dos paredes laterales que están unidas por una costura (25) térmica y que definen de ese modo un área (26) abierta interna para la captura de partículas, comprendiendo la primera pared lateral un material laminar (11) de película de una capa (13) de película impermeable al aire, soldable por calor y una capa (12) de soporte de la película, a fin de que la primera pared lateral completa sea impermeable al aire y comprendiendo la segunda pared lateral que está formada por un material laminar (21) de filtro, al menos una capa (23) filtrante de fibra sintética y una capa (22) de soporte de fibra sintética.
Description
Bolsa de aspiradora con filtro con dos
medios.
La presente invención se refiere a bolsas de
aspiradora, en particular bolsas de aspiradora con capas de
filtración.
Tradicionalmente, las bolsas de aspiradora se
construían con papel celulósico, en general papel de peso base
relativamente alto. Estas bolsas de papel son ventajosas en términos
de su coste. Sin embargo, relativamente recientemente ha llegado a
estar claro que estas bolsas liberan una cantidad significativa de
materiales en forma de partículas, respirables, específicamente
partículas con un diámetro menor que 10 micrómetros. Estas
partículas de tamaño especificado permanecen en suspensión en el
aire durante largos periodos de tiempo y contienen muchos alergenos.
Propiamente dichas, estas partículas respirables, finas, son
colocadas en la atmósfera interior por la aspiradora causando
preocupaciones de salud significativas para las personas con
alergias y similares. Para tratar estas preocupaciones, una serie de
patentes sugiere bolsas celulósicas de laminación con capas de
filtración internas, específicamente capas de material para los
filtros de fibra sintética de partículas específicamente finas,
tales como telas no tejidas con fibra de vidrio fundida, telas
hiladas o combinaciones de las mismas. Por ejemplo, la patente de
EE.UU. Nº 3.498.031 propone añadir una capa pequeña de tipo fieltro
en una superficie interna de una bolsa de papel, supuestamente este
material de tipo fieltro intercepta el polvo que circula dentro de
la bolsa. Para evitar incrementos excesivos en caída de presión, el
material para los filtros sólo se coloca en posiciones específicas y
otras áreas determinadas de la bolsa no están provistas de un
material para los filtros. Esta construcción permitiría que
cantidades significativas de partículas eludieran sin embargo el
fieltro para filtros. También se ha propuesto modificar las bolsas
de aspiradora, de papel, tradicionales, proporcionando un
revestimiento interno continuo de un medio filtrante fibroso,
sintético. Por ejemplo, la patente de EE.UU. Nº 5.080.702 propone
revestir una bolsa de papel con un medio filtrante fibroso,
sintético, tal como una tela con fibra de vidrio fundida y en la
patente de EE.UU. Nº 5.306.534 se sugiere que este tipo de
revestimiento para bolsa de medio filtrante, sintético, se puede
cargar de electreto. También se propone una estructura de bolsa de
papel, revestida de filtro, similar, en la patente europea Nº
338.479 que describe una capa filtrante formada por un material no
tejido con fibra de vidrio fundida o material de fibras de
microvidrio, cuyo material para los filtros puede contener una carga
de electreto. Un método para preparar una bolsa de papel revestida
de filtro del tipo anterior se describe en la patente de EE.UU. Nº
5.437.910. Esta patente indica que es importante tener superpuesta
capa de papel a capa de papel en las costuras para asegurar una
costura suficientemente fuerte. Esto se lleva a cabo rebajando el
revestimiento de los filtros en un borde de la capa externa del
papel.
En un intento para alejarse del papel
completamente, algunas patentes han propuesto bolsas de aspiradora
formadas exclusivamente por materiales sintéticos. Sin embargo,
generalmente las costuras para estas bolsas se describen sin embargo
como preparadas cosiéndolas o uniéndolas mediante adhesivo, como las
bolsas de papel convencionales. La patente de EE.UU. Nº 4.589.894
propone una capa filtrante que comprende una tela de microfibras
poliméricas sintéticas aleatorias, de diámetro por término medio
menor que 10 micrómetros. Esta tela de capa filtrante presenta un
intervalo específico de pesos base y permeabilidad al aire. Además,
para proteger esta capa filtrante relativamente frágil, la capa
filtrante se intercala entre dos capas no tejidas externas, más
flexibles, por ejemplo, telas no tejidas, hiladas. La patente de
EE.UU. Nº 4.917.942 también sugiere formar una bolsa de aspiradora
con materiales sintéticos. Las bolsas de aspiradora producidas a
partir de este medio son supuestamente producibles en equipo de
conversión de bolsas de papel convencional. El material laminar del
material para los filtros comprende una tela de microfibras de
polímeros sintéticos cuya tela se ha adherido directamente a una
tela de soporte. La tela de microfibra se carga para inducir
electretos, que proporciona un medio filtrante con alta eficacia de
captura para partículas finas de submicrómetros con una caída de
presión relativamente baja.
Las patentes de EE.UU. Nos 5.306.534 y 5.244.703
(Bosses) describen una tela para filtros de fibra sintética cargada,
que está unida de manera permanente por adhesivos a un género textil
para formar una bolsa de aspiradora reutilizable, supuestamente con
alta eficacia filtrante. El material de tela para filtros cargada de
electreto es una tela de microfibras con fibra de vidrio fundida,
cargada (como la de la patente '942) colocada entre dos capas de
soporte externas (como la de la patente '894), descrita
específicamente como materiales hilados. La(s) capa(s)
de tela para filtros de microfibra, con fibra de vidrio fundida,
cargada(s) y la(s) capa(s) hilada(s) se
describen como modelo unidas juntas.
La publicación de patente internacional PCT WO
93/21.812 (Van Rossen) describe una bolsa de aspiradora producida
con materiales tales como se describe en la patente de EE.UU. Nº
4.917.942, que se proporciona con una capa de rejilla en la cara
opuesta a la entrada del tubo de la aspiradora para proporcionar
resistencia específica a la abrasión contra partículas grandes de
arena y similares. La capa de rejilla está unida a la capa filtrante
sólo en las costuras del extremo de la bolsa de aspiradora,
simplificando la fabricación. Las costuras se indican como formadas
por soldadura.
La patente de EE.UU. Nº 5.647.881 propone una
bolsa de aspiradora de alta eficacia que comprende una capa de
difusión interna que se superpone a una capa de filtración de fibra
sintética y una capa de soporte no tejida, subyacente. La capa de
difusión interna no está unida a propósito a la capa filtrante
subyacente y la capa de soporte. La bolsa resultante proporciona
tanto alta eficacia como reducción de emisiones de partículas en
condiciones de carga de choque. Las costuras de la bolsa se pueden
formar por calor, ultrasonidos o adhesivos.
La patente de EE.UU. Nº 3.973.936 describe una
bolsa de aspiradora con forma de herradura que comprende una lámina
de bloqueo impermeable al aire que se proporciona cerca de una
abertura de entrada de aire. La lámina de bloqueo evita una abrasión
del material de la bolsa cerca de la abertura de entrada de
aire.
Aunque las construcciones sobre todo de tipo
bolsa para filtros, de material sintético, proporcionan incrementos
significativos en la eficacia sobre las bolsas de papel
tradicionales o incluso las bolsas de papel revestidas de capa
filtrante, aún hay un deseo de altos niveles de realización de
filtración junto con buena realización mecánica a costes
inferiores.
Este objeto se resuelve por una bolsa para
filtros de aspiradora de acuerdo con la reivindicación 1.
Una bolsa para filtros de aspiradora que
comprende al menos dos paredes laterales que definen un área abierta
interna para partículas capturadas, paredes laterales que están
unidas por costuras. Al menos una primera pared lateral comprende un
material laminar de película de una capa de película impermeable al
aire, soldable por calor y una capa de soporte de la película. Al
menos una segunda pared lateral comprende un material laminar para
filtro que comprende al menos una capa filtrante de fibra sintética
y una capa de soporte de fibra sintética, donde al menos una primera
pared lateral está unida a paredes laterales adyacentes por costuras
térmicas.
La Fig. 1 es una vista transversal en corte del
material de película soportado usado para formar la bolsa de
aspiradora de la invención.
La Fig. 2 es una vista transversal en corte del
material para los filtros usado para formar la bolsa para filtros de
vacío de la invención.
La Fig. 3 es una vista alzada desde arriba de la
bolsa para filtros de aspiradora de la invención con un corte
parcial.
La Fig. 4 es una vista transversal a escala
ampliada de una región del borde de la bolsa para filtros de
aspiradora de la invención.
La Fig. 1 representa una sección transversal del
material laminar 11 para material de película de material compuesto
usado para formar al menos un panel o una pared lateral de la bolsa
de aspiradora de la invención. La capa 12 es una capa de soporte
fibrosa proporcionada principalmente para la protección de la capa
13 de película.
La Fig. 2 representa una sección transversal de
un material laminar 21 de material para filtro de material compuesto
utilizable para formar un segundo panel o pared lateral de la bolsa
de aspiradora de la invención. La capa 23 de filtro, no tejida,
interna, está formada de una tela no tejida de fibras que contienen
electreto, cargadas, que puede ser cualquier tela no tejida,
abierta, adecuada, de fibras cargadas. La tela para filtro podía
estar formada por las fibras cargadas fibriladas, divididas,
descrita en la reemisión de patente de EE.UU. Nº 30.782. Estas
fibras cargadas se pueden conformar en una tela no tejida por medios
convencionales y unidas opcionalmente a una rejilla de soporte, tal
como se describe en la patente de EE.UU. Nº 5.230.800, que forma la
capa 22 de soporte externa.
Preferiblemente, la capa 23 de filtro, no
tejida, puede ser una tela no tejida de microfibras con fibra de
vidrio fundida, tal como se describe en la patente de EE.UU. Nº
4.917.942. La capa filtrante puede estar unida a al menos una capa
de soporte durante la formación de la tela, como se describe en esa
patente o unida con posterioridad a una tela o capa de soporte de
cualquier manera convencional. La tela no tejida con fibra de vidrio
fundida se carga después de que se conforma, sin embargo, se ha
propuesto cargar las microfibras mientras se están conformando y
previamente a que se estén recogiendo las microfibras con fibra de
vidrio fundida como una tela. Las telas no tejidas con fibra de
vidrio fundida se conforman típicamente por el procedimiento
explicado en Wente, Van A., "Superfine Thermoplastic Fibers" en
Industrial Engineering Chemistry, volumen 48, páginas 1.342
et seq., (1.956) o Informe Nº 4.364 de the Naval Research
Laboratories, publicado el 25 de mayo de 1.954, titulado
"Manufacture of Superfine Organic Fibers" por Wente, Van A.,
Boone, C. D. y Feluharty, E. L., cuyas fibras se recogen de una
manera aleatoria, tal como en un cilindro con tamiz perforado o
directamente en una tela de soporte o de la manera descrita en la
solicitud de patente internacional PCT Nº WO 95/05232 (entre dos
colectores de cilindro de co-rotación que rotan a
diferentes velocidades creando una superficie plana y una superficie
ondulada).
Las fibras que forman la capa 23 de medio
filtrante, no tejido, están formadas generalmente por polímeros
dieléctricos capaces de ser cargados para crear propiedades de
electreto. Generalmente son adecuados: poliolefinas, policarbonatos,
poliamidas, poliésteres y similares, se prefieren: polipropilenos,
poli(4-metil-pentenos) o
policarbonatos, polímeros que están exentos de aditivos que tienden
a liberar propiedades de electreto. Generalmente, la capa filtrante
debería tener una permeabilidad de al menos aproximadamente 2
m^{3}/min/m^{2}, preferiblemente al menos 10 m^{3}/min/m^{2}
hasta aproximadamente 400 m^{3}/min/m^{2}. El peso base de la
capa 23 filtrante es generalmente 10 a 200 g/m^{2}. Si se requiere
mayor eficacia de filtración, se pueden usar dos o más capas
filtrantes. Para telas para filtro de alta eficacia la capa
filtrante presenta un peso base menor que 100 gramos/m^{2},
preferiblemente desde aproximadamente 15 a 60 gramos/m^{2} y una
caída de presión menor que 98 Pa (10 mm de H_{2}O),
preferiblemente menor que 59 Pa (6 mm de H_{2}O), lo más
preferiblemente menor que 49 Pa (5 mm de H_{2}O), a una velocidad
de entrada de 5,3 cm/s.
La capa 23 filtrante, no tejida, también puede
incluir partículas de aditivo o fibras que se pueden incorporar de
maneras conocidas tal como se describe en las patentes de EE.UU.
Nos. 3.971.373 ó 4.429.001. Por ejemplo, si se desea eliminar el
olor se podían incluir materiales en forma de partículas y fibras,
sorbentes, en la tela de la capa filtrante no tejida.
Las fibras que forman una capa filtrante no
tejida de alta eficacia, contienen preferiblemente aditivos
exaltadores de la realización que pueden exaltar la realización de
filtración de la capa filtrante de electreto a realización de nivel
HEPA. Los aditivos exaltadores de la realización potenciales
incluyen los descritos por Jones et al., patente de EE.UU. Nº
5.472.481 y Rousseau et al., patente internacional WO
97/07272 (Solicitud de patente de EE.UU. Nº 08/514.866). Los
aditivos exaltadores de la realización incluyen aditivos
fluoroquímicos es decir un compuesto orgánico u oligómero,
térmicamente estable, que contenga al menos un resto perfluorado,
tal como piperazinas fluoroquímicas, ésteres de estearato de
perfluoroalcoholes y/o compuestos u oligómeros de triazina,
orgánicos, térmicamente estables, que contengan al menos un átomo de
nitrógeno además de los del grupo triazina. En vista de su eficacia
demostrada en mejorar las propiedades de electreto, el aditivo
exaltador de la realización es preferiblemente una oxazolidinona
fluoroquímica. Preferiblemente el compuesto fluoroquímico presenta
un punto de fusión por encima del punto de fusión del polímero y
por debajo de la temperatura de extrusión. Para consideraciones de
elaboración, cuando se está usando polipropileno, los compuestos
fluoroquímicos presentan preferiblemente un punto de fusión por
encima de 160°C y más preferiblemente un punto de fusión de 160°C a
290°C. Los aditivos fluoroquímicos preferidos incluyen los Aditivos
A, B y C de la patente de EE.UU. Nº 5.411.576 con las estructuras
respectivas,
\vskip1.000000\baselineskip
y
\vskip1.000000\baselineskip
Las triazinas preferidas incluyen las que tienen
la estructura genérica siguiente, donde R^{2} es un grupo alquilo,
que puede ser de cadena lineal o ramificado y preferiblemente con 4
a 10 átomos de carbono y n es un número de 2 a 40, preferiblemente 2
a 20.
El polímero y el aditivo exaltador de la
realización pueden estar mezclados como sólidos antes de fundirlos o
fundirlos por separado y mezclarlos como líquidos. Alternativamente,
el aditivo y una porción del polímero se pueden mezclar como sólidos
y fundirse para formar una mezcla fundida relativamente rica en
aditivo que se combina con posterioridad con el polímero que no
contiene aditivo.
El aditivo exaltador de la realización es
preferiblemente un compuesto de amina impedida o aromática; lo más
preferiblemente un compuesto que contiene una amina impedida tal
como las procedentes de anillos de tetrametilpiperidina,
donde R es hidrógeno o un grupo
alquilo. Preferiblemente, la amina impedida está asociada con un
grupo triazina, como se describió anteriormente. Alternativamente,
se podían usar exaltadores de carga de fenol impedidos que contienen
nitrógeno o metal, tal como se describe en la patente de EE.UU. Nº
5.057.710. El medio filtrante contiene preferiblemente
aproximadamente 0,2 a 10 por ciento en peso del aditivo exaltador de
la realización; más preferiblemente aproximadamente 0,2 a 5,0 por
ciento en peso y lo más preferiblemente aproximadamente 0,5 a 2,0
por ciento en peso, basado en el peso del medio
filtrante.
El procedimiento con fibra de vidrio fundida
usado para producir alta eficacia en capas de filtro que realizan el
nivel HEPA, se modifica para producir telas de filtro de fibras
finas con diámetros de fibra eficaces (los DFE), menores que 5
\mum, preferiblemente menores que 4,5 \mum y lo más
preferiblemente menores que 4 \mum. Se puede reducir el diámetro
de fibra eficaz reduciendo la distancia colector a boquilla, usando
un vacío dentro de una superficie colectora foraminosa, reduciendo
el caudal de polímero o cambiando la presión del aire, la
temperatura o el volumen usado para atenuar las corrientes de masa
fundida que salen de la boquilla. También, el diseño de la boquilla
y las paletas de aire de atenuación se pueden variar tal como
cambiando el ángulo relativo del aire de atenuación, cambiando la
distancia entre la punta de la boquilla y el punto de unión del aire
de atenuación o cambiando los diámetros del orificio de la boquilla
y/o las relaciones diámetro a longitud. Estos factores y otros se
discuten por ejemplo en la patente internacional WO 92/18677A
(Bodaghi et al.). Una composición intermedia preferida para
preparar la tela para filtro de electreto de la invención se prepara
mezclando y extruyendo una mezcla de 90 a 99,8 por ciento en peso de
polímero orgánico y 0,2 a 10 por ciento en peso de un aditivo
exaltador de la realización; en la que el material se extrusiona por
una boquilla en condiciones de fibra de vidrio fundida para
conformar fibras que se recogen como una tela no tejida. Las fibras
se pueden enfriar rápidamente, antes de que se recojan, por un
procedimiento de enfriamiento tal como pulverización de agua,
pulverización con un líquido volátil o poniéndolas en contacto con
aire enfriado o gases criogénicos tales como dióxido de carbono o
nitrógeno.
Se recogen fibras con fibra de vidrio fundida
como una tela no tejida en un cilindro de rotación o cinta
transportadora. La distancia del colector a la boquilla es
generalmente de 8 a 25 cm, preferiblemente de 10 a 20 cm siendo el
colector preferiblemente foraminoso de manera que se pueda usar con
un vacío para retirar aire en exceso.
La tela para filtro está generalmente cargada
electrostáticamente antes o después de que se haya recogido la tela
para filtro. Los ejemplos de métodos de carga electrostática útiles
en la invención incluyen los descritos en las patentes de EE.UU.
Nos. 5.401.446 (Tsai, et al.), 4.375.718 (Wadsworth et
al.), 4.588.537 (Klaase et al.) y 4.592.815 (Nakao). Los
materiales de electreto también se pueden hidrocargar (véase la
patente de EE.UU. Nº 5.496.507 a Angadjivand et al.).
Preferiblemente, el procedimiento de carga implica someter la tela
no tejida a hidrocarga, como se describe en la patente de EE.UU. Nº
5.496.507. Este método de carga es ventajoso en que proporciona
fácilmente el nivel de carga requerido para formar una tela
filtrante de HEPA en un procedimiento que puede ser continuo.
También se puede realizar este método de carga en una tela
conformada previamente evitándose de ese modo las dificultades en la
conformación de fibras cargadas en una estructura de tela
uniforme.
Las fibras pueden ser una única capa homogénea o
mezcla o capas múltiples tal como una configuración de envoltura y
núcleo. Si se emplean capas múltiples al menos algunas de las capas
externas o la capa de envoltura debe contener el aditivo exaltador
de la realización, como se describe en las mezclas discutidas
anteriormente. La otra capa puede ser soldable por calor a la
película adyacente o capas de soporte no tejidas. Preferiblemente,
como se discutió anteriormente, las fibras extruidas están en la
forma de microfibras con un diámetro eficaz menor que 5
micrómetros, cuando se calcula de acuerdo con el método explicado en
Davies, C.N., "The Separation of Airborne Dust and
Particulates", Inst. of Mech. Eng., Londres, Libro de Actas 1B,
1.952.
Los filtros cargados de electreto HEPA formados,
por ejemplo, hidrocargando como se describió anteriormente se
caracterizan generalmente por tener un nivel de carga cuando se mide
por TSDC de al menos 5 \muC/m^{2}, preferiblemente al menos 6
\muC/m^{2}. En TSDC se coloca una muestra entre dos electrodos,
se calienta a una velocidad constante y se mide por un amperímetro
la corriente liberada de la muestra. Se describe TSDC, por ejemplo,
en la patente de EE.UU. Nº 5.256.176, Lavergne et al., "A
Review of Thermo-Stimulated Current", IEEE
Electrical Insulation Magazine, vol. 9, nº. 2, 5-21,
1.993 y Chen et al., "Analysis de Thermally Stimulated
Processes", Pergamon Press, 1.981. Los artículos cargados se
pueden ensayar directamente. Alternativamente, los artículos
cargados y no cargados se pueden polarizar primero en un campo
eléctrico a una temperatura elevada y después enfriar rápidamente
por debajo de la temperatura de transición vítrea (T_{g}) del
polímero con el campo de polarización para "fijar en" la
polarización inducida. La muestra después se calienta a una
velocidad constante y se mide la corriente liberada resultante.
Un medio de filtración de alta eficacia,
preferido, de la invención, comprende preferiblemente una tela
filtrante de fibras cargadas de electreto de polipropileno,
poli(4-metil-1-penteno)
o mezclas de los mismos, que tienen un peso base (PB) menor que 100
gramos/m^{2}, un diámetro de fibra eficaz (DFE) menor que 5
micrómetros y una penetración (PEN) menor que 0,03%, en el que la
relación (I):
PB/(DFE \cdot
PEN)
es mayor que 100, preferiblemente
mayor que 200, lo más preferiblemente mayor que 1.000. El porcentaje
de penetración (PEN) de la tela filtrante de alta eficacia es
preferiblemente menor que 0,02% y lo más preferiblemente menor que
0,01%. El porcentaje de penetración se define como concentración de
partículas aguas abajo frente a concentración de partículas aguas
arriba para partículas DOP de 0,3 micrómetros a una velocidad de
entrada de 5,3
cm/s.
El material laminar del material para los
filtros que forma las paredes laterales de la bolsa de aspiradora se
proporciona además preferiblemente con al menos una capa 24 de
difusión interna, que está preferiblemente sustancialmente no unida
a la capa 23 filtrante excepto en la periferia de la bolsa 20 de
filtro de vacío a lo largo de una costura 25. Se pueden proporcionar
dos o más capas difusionales internas para proporcionar capacidad de
carga mejorada para la bolsa de aspiradora.
Tanto la capa 22 de soporte externa como la capa
24 de difusión interna pueden estar conformadas de un material
fibroso no tejido o tejido. Preferiblemente, para facilidad de
fabricación, coste y realización, la capa 22 de soporte externa y la
capa 24 de difusión interna son materiales de tela fibrosa no tejida
conformados al menos en parte a partir de fibras termoplásticas
soldables por calor o soldables. Preferiblemente, las fibras son
soldables por calor a la capa 13 de película de manera que estén
conformadas al menos en parte con una resina soldable por calor
compatible como una fibra o capa de fibra, por ej., por fibras de
tipo bicomponente. Los ejemplos de dichos materiales incluyen telas
hiladas, telas spunlace y cintas cardadas consolidadas y
"Rando". Sin embargo, la capa de soporte externa no requiere
necesariamente ser soldable por calor si cualquiera o ambas de, la
capa 24 de difusión interna y la capa 23 filtrante son soldables por
calor. Propiamente dicha, la capa 22 de soporte externa puede ser un
material fibroso, poroso, no soldable por calor, tal como un papel,
una rejilla, una tela o similares. Generalmente la capa de soporte
externa es una tela no tejida consolidada.
Generalmente, la capa 22 de soporte externa está
limitada sólo por la necesidad de que tenga suficiente resistencia
para resistir la rotura en su uso común. Además, la capa 22 de
soporte externa debería tener generalmente una permeabilidad al aire
de al menos aproximadamente 50 m^{3}/min/m^{2}, preferiblemente
al menos 100 m^{3}/min/m^{2} hasta aproximadamente 500
m^{3}/min/m^{2} o más. El peso base de la capa 22 de soporte
externa es generalmente 10 a 100 g/m^{2}.
La capa 22 de soporte externa puede estar bien
unida o no unida a la capa 23 filtrante con la excepción del área 25
de la costura. Sin embargo, si la capa de soporte externa está unida
a la capa 23 filtrante, se hace de manera que no disminuya
significativamente el área abierta de la tela filtrante. Los métodos
de unión aceptables incluyen adhesivos, soldadura ultrasónica por
puntos o unión por calor o similares. Generalmente, el área unida no
debería ser más del 20% del área transversal del filtro,
generalmente menos del 10%.
La capa 24 de difusión debería tener una
permeabilidad al aire de generalmente al menos aproximadamente 50
m^{3}/min/m^{2}, preferiblemente 100 m^{3}/min/m^{2} pero
menor que 1.000 m^{3}/min/m^{2}, lo más preferiblemente de 100
m^{3}/min/m^{2} a 700 m^{3}/min/m^{2}. Si la permeabilidad
es mayor que aproximadamente 1.000 m^{3}/min/m^{2}, la capa de
difusión está demasiado abierta para actuar como una barrera inicial
para que entren las partículas de alta velocidad en la bolsa, que
afecta desfavorablemente a la eficacia de carga de choque de la
bolsa. La capa 24 de difusión tiene generalmente un peso base de
aproximadamente 10 a 100 g/m^{2}, preferiblemente 15 a 40
g/m^{2}. La capa de difusión tiene una tensión de tracción (como
se define en los ejemplos) de al menos aproximadamente 0,10 kg/cm,
preferiblemente al menos aproximadamente 0,15 kg/cm. Las fibras de
la capa de difusión interna deberían tener un diámetro de fibra
eficaz de al menos aproximadamente 10 \mum. Las capas de difusión
adecuadas incluyen telas hiladas de fibras termoplásticas y cintas
cardadas consolidadas tales como cintas cardadas fusionadas por
puntos de fibras cortadas de poliolefina (por ej.,
polipropileno).
La capa 13 de película es cualquier capa de
película soldable térmicamente, adecuada, que sea unible en
condiciones térmicas (es decir, soldadura por calor o unión
ultrasónica) a la tela 12 de soporte y bien la capa 23 filtrante y/o
la capa 24 difusional, capas que son termoplásticas. Generalmente,
las capas son soldables por calor estando formadas de materiales
termoplásticos compatibles (por ej., todas las capas están formadas
de los mismos polímeros o similares, tales como: polietileno,
polipropileno o copolímeros de los mismos). La capa de película está
formada preferiblemente de un polímero o copolímero de
polipropileno o al menos presenta una capa externa de estos
polímeros si es una película multicapa. Las películas multicapa
coextruidas o conformadas de otra manera se pueden usar, por
ejemplo, cuando se necesite unir materiales incompatibles en
cualquier lado de la capa de película. La capa de película puede
presentar un peso base de aproximadamente 30 a 400 g/m^{2},
preferiblemente 60 a 200 g/m^{2}. Con pesos base mayores que 200
g/m^{2} las costuras pueden llegar a ser excesivamente rígidas
dando como resultado una bolsa que no se abre o flexiona
fácilmente.
La capa 12 de soporte es generalmente similar a
la capa 22 de soporte y está unida preferiblemente a la capa 13 de
película al menos sólo las costuras. La capa 12 de soporte es
también preferiblemente soldable por calor a la capa de película o a
la cara externa de la capa de película. La capa de soporte preferida
es una tela no tejida consolidada, tal como una tela no tejida
hilada o cardada unida por calor, formada por fibras de
polipropileno. La permeabilidad al aire no es importante para la
capa 12 de soporte pero tendrá generalmente un peso base de 10 a 100
g/m^{2} y estará formada por material similar como la capa 22 de
soporte. El material compuesto de la capa 13 de película y la capa
12 de soporte forman una pared lateral o panel de la bolsa de
aspiradora que forma generalmente de 20 a 80 por ciento de la
superficie de la bolsa de aspiradora, preferiblemente 40 a 60 por
ciento.
La bolsa 20 de filtro de la aspiradora de la
invención está formada por la unión de la(s) pared(es)
lateral(es) de filtro de material compuesto y la(s)
pared(es) lateral(es) de película de material
compuesto por un método de unión térmica preferiblemente por unión
térmica por ultrasonidos. La costura 25 une los dos diferentes
materiales laminares 11 y 21 que forman las paredes laterales o los
paneles de la bolsa 20 de vacío con un área 26 abierta, interna,
para capturar materiales en forma de partículas. El anillo 27
proporciona acceso al área 26 abierta, interna.
Un método para producir la bolsa para filtros
desechable comprende colocar al menos los dos materiales laminares
11 y 21, multicapa, juntos y soldar al menos las dos capas a lo
largo de una línea del borde periférico continuo para formar una
costura 25 de borde. Previamente a que se forme la costura del
borde, se proporciona una abertura de entrada en el material laminar
21 de filtro permitiendo que el aire que se tiene que filtrar entre
en la bolsa de filtro. Además, una capa más externa permeable al
aire de un género textil se puede laminar a la bolsa para formar una
bolsa duradera.
Material
A
Material para los filtros de papel de celulosa
usado en bolsas de aspiradora comercialmente disponibles.
Material
B
Un material laminar de material para bolsa de
aspiradora comercialmente disponible, que consiste en una capa de
microfibras sopladas adyacentes a una capa de papel de celulosa.
Material
C
Un material laminar de filtro de material para
bolsas de aspiradora, que consiste en un género portador hilado al
que se ha adherido coextensamente una capa de microfibras sopladas,
llevando el material laminar de hilado/microfibras una carga de
electreto, se une a una segunda capa de género hilado adyacente a la
capa de microfibras cargada de electreto. Esta segunda capa hilada
forma una capa difusional interna. El material laminar de filtro se
preparó como se describe en la patente de EE.UU. Nº 4.917.942
(Winters), que comprende un género portador hilado (34 g/m^{2} de
peso base, disponible de Fiberweb North American Inc., Simpsonville,
SC), una tela de microfibra soplada cargada de electreto de 40
g/m^{2} de peso base con un diámetro medio de 5 \mum. Una tela
de cubierta hilada (34 g/m^{2} de peso base, disponible de
Fiberweb North America, Inc.) formó la capa difusional interna.
Material
D
Una construcción de material laminar de material
para los filtros de tres capas similar a la del Medio C excepto que
la capa de microfibras sopladas consiste en microfibras sopladas
cargadas de electreto, de material en forma de partículas del aire
de alta eficacia (HEPA, por sus siglas en inglés) de 30 g/m^{2} de
peso base. La tela de microfibra soplada (BMF, por sus siglas en
inglés) a base de polipropileno se preparó usando un procedimiento
con fibra de vidrio fundida similar al descrito, por ejemplo, en
Wente, "Superfine Thermoplastic Fibers", en Industrial
Engineering Chemistry, Vol. 48, páginas 1.342 et seq (1.956) o
en el Informe Nº 4.364 de the Naval Research Laboratories,
publicado el 25 de mayo de 1.954, titulado "Manufacture of
Superfine Organic Fibers" por Wente et al. El extrusor
tenía cuatro zonas de control de la temperatura que se mantuvieron a
210°C, 290°C, 340°C y 340°C, el tubo de flujo que conecta el
extrusor a la boquilla se mantuvo a 320°C y la boquilla BMF,
disponible de la compañía J&M (Dawsonville, GA) bajo la
denominación Boquilla MPMB J&M (Boquilla con Fibra de Vidrio
Fundida de Polímero Fundido) se mantuvo a 320°C. El aire principal
se mantuvo a aproximadamente 400°C y 690 kilopascales (kPa) con un
ancho de abertura de 0,102 cm, para producir una tela uniforme. Se
distribuyó resina de polipropileno (Escorene™-PP 3505, una resina de
polipropileno de índice de flujo de fusión 400 disponible de Exxon
Corp., Houston, TX) desde la boquilla BMF a una velocidad de 0,182
g/orificio/min. y la tela resultante recogida en un género hilado
(34 g/m^{2}, disponible de Fiberweb North America, Inc.) se hizo
pasar alrededor de un colector de cilindro de rotación perforado,
colocado a 12 cm de la boquilla BMF. El cilindro del colector se
conectó a un sistema de vacío, que se mantuvo a un vacío de 6,18 x
10^{3} pascales. Se colocó un nebulizador de agua entre la
boquilla BMF y el cilindro del colector para facilitar el
enfriamiento de la tela BMF. Las microfibras tenían un Diámetro de
Fibra Eficaz medio (DFE) de 2,8 \mum. Un envase de exaltación de
la carga que consistía en CHIMASSORB™ 944FL (una amina impedida
disponible de Ciba-Geigy Corp., Hawthorne, NY)
mezclado en
poli(4-metil-1-penteno)
(TPX DX 820, disponible de Mitsui Petrochemical Industries, Tokyo,
Japón), se añadió a la alimentación de gránulos de polipropileno
como un polvo durante la preparación de las telas BMF. El polvo del
envase de estabilización se preparó mezclando fundido el CHIMASSORB™
944FL en el
poli(4-metil-1-penteno)
en un extrusor de husillo único en una relación 40:60, extruyendo la
mezcla resultante en una fibra de diámetro grande y moliendo la
fibra en un polvo (malla de 0,125 pulgadas). La composición de la
tela BMF consistía en 98,3% en peso de polipropileno, 0,9% en peso
de
poli(4-metil-1-penteno)
y 0,8% en peso de CHIMASSORB™ 944FL. Posterior a la formación, se
cargó la tela BMF usando un procedimiento de hidrocarga
sustancialmente como se describe en la patente de EE.UU. Nº
5.496.507 (Angadjivand et al.), usando una presión de agua de
aproximadamente 550 kPa.
Las eficacias de captura de partículas de los
Materiales A-C se caracterizaron usando el método de
ensayo descrito en el SAE J1669 patrón SAE. Se usó polvo fino PTI
(disponible de Powder Technology Inc., Burnsville, MN) como la
prueba de material en forma de partículas que se distribuyó al
material para los filtros de ensayo a una velocidad de entrada
constante de 10 cm/s o 20 cm/s. Se caracterizó el Material D usando
la Máquina para Ensayos de Filtro Automatizada TSI 8110, disponible
de TSI Inc, Shoreview, MN, a 20 cm/s con un aerosol DOP. Los
resultados del ensayo se indican en la Tabla 1, a continuación. Las
concentraciones de partículas aguas arriba y aguas abajo de los
materiales para filtro de ensayo se midieron usando un contador de
partículas Modelo 1230 de HIAC/ROYCO (disponible de Pacific
Scientific, HIAC/ROYCO Division, Silver Spring, MD). Se midieron las
caídas de presión por los materiales para los filtros usando un
transductor diferencial, MKS Tipo 698 (disponible de MKS Instrument,
Inc., Richardson, TX). Los datos de eficacia de captura de
partículas para los Materiales A-D de filtro se
indican en la
Tabla 1.
Tabla 1.
| (a) | Ensayado con el método de ensayo SAE J1667 a una velocidad de entrada de 10 cm/s. | |
| (b) | Ensayado con el método de ensayo SAE J1667 a una velocidad de entrada de 20 cm/s. | |
| (c) | Ensayado con el método de ensayo TSI 8110 DOP a una velocidad de entrada de 20 cm/s. |
\vskip1.000000\baselineskip
Se usaron bolsas para filtros de vacío con un
diseño rectangular (45,7 cm X 24,5 cm) consistente con el diseño de
la bolsa requerido para un vacío Kenmore Progressive Upright
(disponible de Sears Robeck Co., Chicago, IL) para evaluar la
realización de filtración de los Medios A-D de
filtración usando un método de ensayo de emisión de partículas de
aspiradora, como se describe a continuación. Las bolsas de
aspiradora comercialmente disponibles basadas en los Medios A, B y C
sirven como ejemplos comparativos C1, C2 y C3, respectivamente, para
esta evaluación. Las construcciones de bolsa de aspiradora de doble
medio de la presente invención se prepararon usando los Medios C y D
de filtro como sigue:
Se cortó una abertura circular (4,8 cm de
diámetro en un trozo rectangular (45,7 cm X 25,4 cm) de Medio C,
colocada en el centro en el sentido de la anchura y aproximadamente
33,5 cm desde un extremo del medio filtrante y un anillo de cartón
unido de manera adhesiva a una de las capas hiladas usando una cola
termoplástica Jet Melt 3748 Q (disponible de 3M Company, St Paul,
MN). La bolsa se montó preparando un material laminar que consistía
en un trozo rectangular de género hilado (45,7 cm X 25,4 cm, 34
g/m^{2}, disponible de Fiberweb North American, Inc.), un trozo
rectangular de película de polipropileno (45,7 cm X 25,4 cm, 65
\mum de espesor, disponible de American Profol Inc., Cedar
Rapids, IA) y finalmente el trozo rectangular que soportaba el
anillo de Medio C, colocado con el anillo en la cara externa del
medio filtrante y soldando mediante ultrasonidos el perímetro del
conjunto de material laminar junto usando una unidad de Soldadura
Ultrasónica Branson FS 90 (disponible de Branson Ultrasonic Corp.,
Danbury, CT) que funcionó al 75% del afino máximo, presión del
yunque de 3,4 x 10^{5} Pascales y una velocidad de línea de
0,1 m/s.
0,1 m/s.
La bolsa de filtro de vacío del Ejemplo 2 se
montó sustancialmente como la bolsa para el Ejemplo 1 excepto que el
Medio C se reemplazó por Medio D.
Los ensayos de emisión se llevaron a cabo
instalando una aspiradora residencial Kenmore Progressive Upright en
una cámara de ensayo, alimentando polvo Fino PTI (2 g) en el vacío y
midiendo la emisión de material en forma de partículas en la
producción del vacío usando un contador de partículas LASAIR Modelo
1002 (disponible de Particle Measurement Systems, Inc, Boulder CO).
Los datos de emisión de partículas se presentan en la Tabla 2.
\vskip1.000000\baselineskip
\vskip1.000000\baselineskip
Los datos en la Tabla 2 demuestran claramente la
eficacia de las bolsas de doble medio del Ejemplo 1 y 2 en la
eliminación de micropartículas. Las bolsas de los Ejemplos 1 y 2
tenían uno o dos órdenes de magnitud, respectivamente, más eficaces
que las construcciones de bolsas de celulosa convencional (C1) o
celulosa híbrida/con fibra de vidrio fundida (C2) en la eliminación
de partículas. La bolsa del Ejemplo 1 realizada sustancialmente
comparable con una bolsa de microfibras cargada de electreto
comercialmente disponible (C3) y ambas bolsas de doble medio usaron
la mitad del medio filtrante usado en las bolsas de
C1-C3.
Se proporcionó una indicación de la vida útil de
una bolsa de aspiradora por su capacidad para soportar polvo. En
este estudio, se estudió la realización de las bolsas de doble medio
de la presente invención con capas de difusión interna de diferente
peso base. El ensayo sometió las bolsas para filtro de vacío a un
entorno en servicio simulado usando un vacío residencial
comercialmente disponible, Kenmore Progressive, como el aparato de
ensayo. El ensayo de carga se llevó a cabo cargando gradualmente
polvo de cemento Portland en la bolsa y midiendo la potencia del
aire de la limpiadora de acuerdo con el método de ensayo ASTM F
558-88. Las construcciones de la bolsa se describen
a continuación y los resultados de la capacidad de carga de la
bolsa, que se indican como la carga después de una reducción de la
potencia del aire del 50%, se presentan en la Tabla 3.
La bolsa del Ejemplo 5 se montó sustancialmente
igual que la bolsa del Ejemplo 1 excepto que se eliminó la capa de
difusión interna, para mostrar el efecto de esta capa.
La bolsa del Ejemplo 3 se montó sustancialmente
igual que la bolsa del Ejemplo 1 excepto que el género hilado usado
para el filtro de la capa de difusión interna tenía un peso base de
17 g/m^{2} (disponible de Fiberweb North American, Inc.) en vez
del género de 34 g/m^{2} de peso base.
La bolsa del Ejemplo 4 se montó sustancialmente
igual que la bolsa del Ejemplo 3 excepto que se usaron dos capas de
género hilado de 17 g/m^{2} de peso base para la capa de difusión
interna.
Los datos en la Tabla 3 demuestran que las
construcciones de bolsa para filtros de vacío con una capa de
difusión interna presentan una capacidad para soportar polvo
significativamente mayor que una bolsa sin capa de difusión interna.
Además, la capacidad para soportar polvo de una bolsa se incrementa
con el incremento del peso base de la capa de difusión interna. En
mayor medida, la capacidad para soportar polvo se puede mejorar
significativamente usando múltiples capas de difusión. La capacidad
de carga de la bolsa del Ejemplo 4, que utiliza dos capas de género
de 17 g/m^{2} de peso base como revestimiento de difusión, mostró
una capacidad de carga 19,2% mayor que la bolsa del Ejemplo 1, que
tenía una única capa de género hilado de 34 g/m^{2} de peso base
como revestimiento de difusión.
La capa de película de las bolsas de filtro de
vacío de doble medio de la presente invención, se sometieron a
perforación a medida que las proyecciones afiladas se ponían en
contacto con la película dentro de la cavidad de la bolsa de vacío a
medida que las bolsas experimentaban ciclos repetidos de
inflado/desinflado. Se estudió el efecto del espesor de película y
la adición de una capa de género hilado, externa, protectora, en los
siguientes ejemplos. Las diversas construcciones de bolsa se
sometieron a un ensayo de carga modificada en el que las bolsas se
colocaron en una aspiradora Kenmore Progressive Upright y se cargó
de manera continua con 2.000 g de polvo de cemento Portland. Después
de cargar el polvo de cemento, se hizo funcionar el vacío continuado
durante unos 30 minutos adicionales, se retiró la bolsa de filtro y
se inspeccionó si estaba dañada. Las construcciones de bolsa se
describen a continuación y el efecto del espesor de película o capa
externa protectora se presenta en la Tabla 3.
Ejemplo Comparativo
C5
La bolsa del Ejemplo Comparativo C5 fue
sustancialmente igual que la bolsa del Ejemplo 1 excepto que se
eliminó la capa de género hilado, protectora, externa.
Ejemplo Comparativo
C6
La bolsa del Ejemplo Comparativo C6 fue
sustancialmente igual que la bolsa de Ejemplo Comparativo C5 excepto
que la película de polipropileno de 65 \mum de espesor se
reemplazó por una película de polipropileno de 95 \mum de
espesor.
Los resultados del ensayo de durabilidad
indicados en la Tabla 4 muestran claramente la ventaja de una capa
protectora externa de género hilado.
Se estudió el efecto de una construcción
laminada de material laminar hilado/película cuando se compara con
un material laminar holgado hilado/película, coextensivo, usando un
ensayo de carga de bolsa modificado. En este ensayo, las bolsas en
un vacío Kenmore Progressive Upright se cargaron con 1.000 g de
polvo de cemento Portland y después se pulsó por abertura y cierre
del tubo de entrada de vacío a intervalos de dos segundos durante
1.000 ciclos. Las construcciones de bolsa se describen a
continuación y la realización de la construcción de película/hilado
se presenta en la Tabla 3.
La bolsa del Ejemplo 6 fue sustancialmente igual
que la bolsa del Ejemplo 1 excepto que la construcción holgada de
película /hilado se reemplazó por construcción hilado/película,
laminada coextensamente. El material laminar de película/hilado se
preparó aplicando en aerosol Adhesivo de Alta Resistencia #90
(disponible de 3M Company, St. Paul, MN) a la película de
polipropileno, colocando el género hilado sobre la película
recubierta de adhesivo y enrollando el material laminar con un
rodillo de 10 kg para adherir el género hilado a la película.
Como se ilustra en la Tabla 5, una capa externa
holgada proporcionó mejor protección a la película.
Se estudió el efecto del área del medio
permeable en la realización de las bolsas de doble medio de la
presente invención siguiendo las emisiones de partículas
(procedimiento de ensayo descrito anteriormente), flujo de aire y
reducción de la potencia del aire (procedimiento de ensayo descrito
anteriormente) como una función del área permeable de la bolsa. La
configuración de la bolsa usada para este estudio fue
sustancialmente la del Ejemplo 1, con la excepción de que el área
del medio permeable se incrementó sistemáticamente de 20% a 80% del
área total de la bolsa. Todos los ensayos se realizaron usando un
vacío Kenmore Progressive Upright.
Los resultados del ensayo de Emisiones de
Partículas mostrados en la Tabla 6 muestran una disminución de las
emisiones con el incremento del área permeable, sin embargo, la
influencia del área permeable llegó a ser menos significativa cuando
el área permeable fue mayor que el 50%.
El efecto del área del medio permeable en el
flujo de aire por la bolsa se ensayó como sigue:
Un vacío Kenmore Progressive Upright equipado
con la bolsa de ensayo se colocó en una cámara de ensayo descrita
por el ASTM F11 propuesto. 23: método de ensayo patrón para
determinar la eficacia de la filtración fraccionada, inicial, de un
sistema aspirador. El tubo de succión de la aspiradora se conectó a
la entrada de aire de la cámara, se encendió el vacío y se midió el
flujo de aire por la cámara de ensayo (y la bolsa).
El examen de los datos en la Tabla 7 muestra que
con áreas permeables mayores que 40%, el flujo de aire inicial no se
incrementaba significativamente por el incremento del área
permeable. Sin embargo, tuvo lugar una caída perceptible en el flujo
de aire cuando el área permeable fue menor que 40%.
Se estudió el efecto del área del medio
permeable en la capacidad de carga de las bolsas de doble medio de
la presente invención, usando el Ensayo de Capacidad de Carga de la
Bolsa descrito anteriormente, cuyos resultados se indican en la
Tabla 8.
Los datos presentados en la Tabla 7 muestran
que, en general, la velocidad de reducción de la potencia del aire
se incrementó con la disminución del área del medio permeable usado
en una bolsa. Además, la reducción de la potencia del aire de una
aspiradora llegó a ser más pronunciada cuando el área permeable
estuvo por debajo de 40%.
Se obtuvo una medida relativa de la resistencia
de las bolsas de doble medio de la presente invención midiendo la
caída de presión de rotura de la bolsa. Se colocaron muestras
replicadas de la construcción de la bolsa del Ejemplo 1 en una
aspiradora 3 ½ HP Shop Vac (disponible de Shop Vac Corp,
Williamport, PA) y se alimentó polvo de cemento Portland a la
aspiradora hasta la rotura de la bolsa. La caída de presión de
rotura a la que la bolsa se rompió, se midió usando un manómetro
diferencial, Cole Parmer 68370-04 (disponible de
Cole-Parmer Instrument Co., Vernon Hills, IL). La
caída de presión de rotura media para las cinco bolsas fue 18 kPa
(74,0 pulgadas de H_{2}O) que es significativamente mayor que el
vacío máximo (típicamente 12 kPa (50 pulgadas de H_{2}O)) que los
vacíos más comercialmente disponibles son capaces de distribuir.
Se llevó a cabo una serie de ejemplos para
determinar el espesor máximo de película que se podía soldar
mediante ultrasonidos a un medio de filtración de microfibras típico
al usado en la construcción de las bolsas de doble medio de la
presente invención. El espesor de la película se varió usando
múltiples capas de la película de polipropileno de 65 \mum de
espesor (60 g/m^{2} de peso base) en una construcción de bolsa de
doble medio similar al descrito en el Ejemplo 1. Se llevó a cabo
soldadura ultrasónica usando un Soldador Ultrasónico Branson FS 90
que funcionaba al 75% del afino máximo, presión del yunque de 3,4 x
10^{5} Pascales y una velocidad de línea de 0,1 m/s. Una
valoración subjetiva de la resistencia a la unión y el daño a la
capa de microfibras como una función del número de capas de
película, se indica en la Tabla 9.
Los datos mostrados en la Tabla 9 indican
claramente que el espesor de película soldable máximo, sin daño a la
capa de microfibras, fue de 7 capas (455 \mum; 420 g/m^{2}). Se
podían soldar más capas pero tuvo lugar un importante deterioro de
la capa BMF debido a la temperatura superior generada. La bolsa
hecha con una capa de película tenía realmente la resistencia de la
costura más grande y capas de múltiples películas no mejoraron la
resistencia de la costura.
Las bolsas con 1 - 5 capas de película que se
prepararon en los experimentos de "soldabilidad" descritos
anteriormente se colocaron en un vacío Kenmore Progressive Upright y
la expansión de las bolsas observada durante el funcionamiento del
vacío. Las bolsas con una o dos capas de película se expandieron
completamente durante el funcionamiento, la bolsa con tres capas de
película se expandió parcialmente y las bolsas con cuatro o cinco
capas de película fueron, en el mejor de los casos, sólo expandidas
insignificantemente. Este dato sugiere que el espesor de la película
se debe controlar cuidadosamente para conseguir la realización de la
bolsa deseada.
Se llevó a cabo una serie de experimentos en que
se estudió la resistencia a la unión entre materiales laminares
hilados/de microfibras y diversas películas, como una función del
tipo de procedimiento usado para conseguir la unión.
Un material laminar hilado/microfibra de
polipropileno/hilado descrito anteriormente.
- 65 \mum de espesor, 60 g/m^{2} de peso base, disponible de American Profol
- 90 \mum de espesor, 100 g/m^{2} de peso base, disponible de Teijin Limited, Tokyo, Japón.
- 60 \mum de espesor, 58 g/m^{2} de peso base, disponible de KNF Corp., Tamaqua, PA.
\vskip1.000000\baselineskip
El soldador Ultrasónico Branson FS 90 funcionó a
75% del afino máximo, presión del yunque de 3,4 x 10^{5} Pascales
y una velocidad de línea de 0,1 metros por minuto
Soldador por Calor disponible de American
International Electric Co., Whittier, CA.
Una cola termoplástica Jet Melt 3748 Q
(disponible de 3M Co., St. Paul, MN) aplicada al perímetro de la
película, Medio C colocado sobre la línea de cola y presión de 1,8 x
10^{5} Pascales aplicada a la construcción de la bolsa hasta que
se enfrió la cola termoplástica enfriada a temperatura normal.
Se creó una línea de soldadura del perímetro
ultrasónica, en el componente de la bolsa del Medio C, después de lo
cual se aplicó al surco de soldadura una perla de cola
termoplástica. La película se presionó firmemente con posterioridad
contra la perla de cola para formar la bolsa.
Se determinaron todas las resistencias a la
unión de acuerdo con ASTM D882 patrón para un ensayo de Despegue a
180° usando un Instron Mini 55 (disponible de Instron Corp., Canton,
MA) que funcionaba a una velocidad de corredera de 0,2 cm/s.
Las bolsas unidas mediante adhesivo se
sometieron al ensayo del ciclo de carga de polvo de cemento en que
las bolsas se cargaron gradualmente con 1.000 g de polvo de cemento
y con posterioridad se impulsó la bolsa abriendo y cerrando el tubo
de entrada de vacío a intervalos de dos segundos hasta que la bolsa
se rompió o 1.000 ciclos. Todas las bolsas experimentaron fracaso de
la separación en el medio de filtración a un nivel de carga de
aproximadamente 200 g.
Las bolsas unidas mediante ultrasonidos/adhesivo
se sometieron al ensayo de ciclo de carga de polvo de cemento
descrito anteriormente. Se observó filtración por los poros por la
costura del perímetro en todas las bolsas, presumiblemente debido a
un cierre deficiente entre el medio filtrante y la película y se
observó también un pequeño desarrollo del orificio en la capa de
película de todas las bolsas, que se atribuyó a fatiga del material
en la película.
Basado en los resultados de los estudios de
resistencia a la unión, del procedimiento de unión y del tipo de
película, hay una preferencia decidida hacia el uso de película de
polipropileno, género hilado de polipropileno y medio filtrante de
microfibras de polipropileno, todos los cuales dan por sí mismos un
procedimiento de soldadura ultrasónica, preferido, para la unión de
los diversos componentes de la bolsa de vacío juntos en una
construcción de bolsa bien soldada, fuerte.
Claims (15)
1. Una bolsa para filtros de aspiradora que
comprende:
dos paredes laterales que están unidas por una
costura (25) térmica y que definen de ese modo un área (26) abierta
interna para la captura de partículas,
comprendiendo la primera pared lateral un
material laminar (11) de película de una capa (13) de película
impermeable al aire, soldable por calor y una capa (12) de soporte
de la película, a fin de que la primera pared lateral completa sea
impermeable al aire y
comprendiendo la segunda pared lateral que está
formada por un material laminar (21) de filtro, al menos una capa
(23) filtrante de fibra sintética y una capa (22) de soporte de
fibra sintética.
2. La bolsa para filtros de aspiradora según la
reivindicación 1, en la que dicha capa (12) de soporte de la
película se dispone fuera de dicha capa (13) de película.
3. La bolsa para filtros de aspiradora según la
reivindicación 1, en la que dicha capa (23) filtrante comprende una
capa filtrante no tejida con fibra de vidrio fundida o una capa
filtrante no tejida de fibra fibrilada.
4. La bolsa para filtros de aspiradora según la
reivindicación 1, en la que dicha capa (23) filtrante presenta una
permeabilidad al aire de 2 a 400 m^{3}/min/m^{2}, un peso base
de 10 a 200 g/m^{2} y está formada al menos en parte de fibras o
capas de fibras termoplásticas soldables por calor.
5. La bolsa para filtros de aspiradora según la
reivindicación 4, en la que el material laminar (21) filtrante
además comprende al menos una capa (24) de difusión interna formada
de una tela fibrosa no tejida de fibras termoplásticas con una
permeabilidad al aire de 100 m^{3}/min/m^{2} a 1.000
m^{3}/min/m^{2}, las fibras termoplásticas son al menos en parte
fibras soldables por calor y la tela fibrosa de la capa de difusión
presenta un peso base de 10 a 100 g/m^{2}.
6. La bolsa para filtros de aspiradora según la
reivindicación 1, en la que dicha capa (22) de soporte comprende una
tela no tejida fibrosa con una permeabilidad al aire de 50 a 500
m^{3}/min/m^{2} y un peso base de 10 a 100 g/m^{2}.
7. La bolsa para filtros de aspiradora según la
reivindicación 1, en la que dichas capas (11, 21) de material
laminar se unen por costuras periféricas y la capa (13) de película
comprende una superficie externa de un termoplástico soldable por
calor.
8. La bolsa para filtros de aspiradora según la
reivindicación 1, en la que la capa (13) de película presenta un
peso base de 30 a 200 g/m^{2} y la capa (12) de soporte de la
película es una tela no tejida con un peso base de 10 a 100
g/m^{2} y la capa (13) de película y la capa (12) de soporte de la
película no están unidas sustancialmente excepto en las
costuras.
9. La bolsa para filtros de aspiradora según la
reivindicación 4, en la que la capa (13) de película comprende una
película de polímero o copolímero de polipropileno.
10. La bolsa para filtros de aspiradora según la
reivindicación 1, en la que la capa (23) filtrante es una tela de
fibras cargadas de electreto de una resina termoplástica no
conductora, con una resistividad mayor que 10^{14}
ohm-cm, cuya tela filtrante no tejida presenta un
peso base (PB) menor que 100 g/m^{2}, un diámetro de fibra eficaz
(DFE) menor que aproximadamente 5 micrómetros y una penetración
(PEN) menor que 0,03%, en la que la relación (I)
PB/(DFE \cdot
PEN)
es mayor que 100 y el peso base de
la tela filtrante es menor que 60
g/m^{2}.
11. La bolsa para filtros de aspiradora según la
reivindicación 10, en la que la relación (I) de tela filtrante es
mayor que 1.000.
12. La bolsa para filtros de aspiradora según la
reivindicación 11, en la que las fibras cargadas de la tela
filtrante no tejida presenta un aditivo exaltador de la carga en un
porcentaje en peso de 0,2 a 10 por ciento de las fibras
cargadas.
cargadas.
13. La bolsa para filtros de aspiradora según la
reivindicación 12, en la que el aditivo exaltador de la carga
comprende una amina impedida.
14. La bolsa para filtros de aspiradora según la
reivindicación 11, en la que la tela filtrante presenta una caída de
presión menor que 98 Pa (10 mm de H_{2}O) y un nivel de carga de
al menos 5 \muC/m^{2}.
\newpage
15. La bolsa para filtros de aspiradora según
la reivindicación 12, en la que el aditivo exaltador de la carga
comprende un compuesto u oligómero, orgánico, térmicamente estable,
que contiene al menos un resto perfluorado y/o compuestos u
oligómeros de triazina, orgánicos, térmicamente estables, que
contienen al menos un átomo de nitrógeno además de los del grupo
triazina.
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